KR19980021728A - 기록 가능한 광기록 매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기록 가능한 광기록 매체에 관한 것이다. 그루브 및 랜드가 형성되어 있는 투명 기판, 상기 기판 상에 형성되어 있으며, 광을 흡수하여 발열하는 금속 박막층, 상기 금속 박막층 상에 형성되어 있으며, 상기 금속 박막층과 공조하여 광 흡수 효과를 증폭시키는 단열층, 상기 단열층 상에 형성되어 있으며, 광을 반사하는 반사층 및 상기 반사층 상에 형성되어 있는 보호층을 포함하는 기록 가능한 광기록 매체는 반사율과 CNR이 커서 재생특성이 우수할 뿐만 아니라 기록 감도가 우수하다는 장점이 있다.

Description

기록 가능한 광기록 매체

본 발명은 기록 가능한 광기록 매체에 관한 것으로서, 상세하게는 재생특성과 기록감도가 우수하면서도 그 구조가 간단한 기록 가능한 광기록 매체에 관한 것이다.

현재 가장 널리 이용되는 기록 매체는 자기기록 매체로서, 자성체의 자화 방향에 따라 정보가 기록되는 원리를 이용한 것이다. 이러한 기록 매체의 예로서는 비디오 테이프, 오디오 테이프, 플로피디스크 등 여러 가지가 있다.

한편, 사회 전반의 고도 정보화에 따른 각종 정보의 폭발적인 증가는 기록 매체의 고밀도화, 대용량화 및 고속화를 요구하고 있다. 그러나, 종래의 자기기록 매체는 대용량화에 어려움이 있기 때문에 새로운 기록 방식을 이용하는 광기록 매체가 등장하게 되었다.

광기록 매체는 소거 가능 여부에 따라 1회 기록 후 읽기만 하는 재생전용(Read Only Memory: ROM)형, 1회에 한하여 기록 가능한 추기(Write Once Read Many: WORM)형 및 기록후 소거와 재기록이 가능한 소거 가능(Erasable)형으로 구분된다.

이러한 광디스크에 있어서 기록된 정보는 재생시 ROM형 매체의 기록 재생기(Compact Disc Player: CD-ROM drive)에서 재생 가능한 특성(CD 호환성)이 요구된다. 이를 위하여 광디스크는 레드북(red book)의 표준화 규정에 따라 65% 이상의 반사율과 47dB 이상의 CNR(Carrier to Noise Ratio)이 요구된다.

CD 호환성을 갖는 광기록 매체로는 기판(1) 위에 유기색소를 주성분으로 하는 기록층(2), 반사막(3) 및 보호층(4)이 형성되어 있는 것이 일반적으로 이용되고 있다(도 1). 이러한 기록 매체는 기록시 색소층에서 기록 레이저를 흡수하여 발열하므로써 기판이 가열 변형되며, 이에 따라 기록 전,후의 반사율이 변화되어 기록 신호가 재생되는 것이다. 그러나, 유기 색소는 가격이 비쌀 뿐만 아니라, 열과 광에 약하여 기록매체의 기록 보존성이 취약하다는 단점이 있다.

이에 따라, 가격이 저렴하고 기록의 보존성이 우수한 광기록 매체를 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 현재 유기 색소층이 금속 박막과 완충층으로 대체된 광기록 매체가 개발되어 있다. 도 2는 이러한 광기록 매체에 대한 개략적인 단면도로서, 기판(11) 위에 금속 박막(12), 완충층(13), 반사막(14) 및 보호막(15)이 순차적으로 형성되어 있다. 완충층은 저가의 범용 고분자로 이루어져 있다.

이러한 광기록 매체에 있어서 정보의 기록은 기록광에 의해 금속 박막(12)이 발열하고, 발생된 열이 기판(11)에 전달되어 기판(11)이 팽창, 변형하게 되며 그 힘에 의해 금속 박막(12)과 완충층(13)이 함께 변형됨으로써 이루어진다. 기록된 정보의 인식은 기판과 금속 박막 및 변형층의 변형으로 인해 광의 산란 또는 경로차를 신호로 인식으로함으로써 이루어진다.

이러한 광기록 매체는 색소 대신 광 및 열에 강한 저가의 고분자를 사용하므로, 기록의 보존성이 우수하다는 장점이 있다. 그러나, 기록시 생성되는 열이 금속 박막을 통하여 인접 영역으로 전달되어, 인접한 미기록 부위가 손상되기 쉽다는 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 광기록에 적합한 두께의 금속 박막을 형성하기 어렵다는 문제점이 있다. 기록 특성을 향상시키기 위하여 금속 박막의 두께를 증가시키면, 투광특성이 좋지 않아 기록매체의 반사율이 떨어지므로 CD 호환성이 좋지 않을 수 있기 때문이다. 또한, 금속 박막에서 발생한 열은 금속면을 따라 전도되어 기록 부위가 넓어져 트래킹 에러(tracking error)가 나타날 수도 있다.

상기 금속 박막이 형성되어 있는 광기록 매체의 경우에는, 이외에도, 완충층과 기판의 굴절율 차이가 적어서 적정 범위의 그루브 깊이를 결정하기 어렵다는 문제점이 있다. 그루브의 깊이가 적정 크기 이하인 경우에는 기록 부위의 변형에 따른 반사율 증가로 인하여 트래킹 에러가 발생할 수 있으며, 그루브 깊이가 적정 크기 이상인 경우에는 기록전 반사율이 너무 낮아 트래킹 에러가 발생할 수 있는데, 트랭킹 에러가 발생하지 않는 그루브 깊이를 찾기가 어렵다는 문제점이 있다.

한편, 완충층 두께 조절에 의하여 반사율을 적정 범위 내로 유지하여 기록특성을 향상시키려는 방법도 제안되었는데, 그 효과는 미미한 것으로 나타났다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 문제점을 해결하여 재생특성뿐만 아니라 기록 감도가 우수한 기록 가능한 광기록 매체를 제공하는 것이다.

도 1 및 도 2는 종래에 사용되는 광기록 매체에 대한 개략적인 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 제조되는 광기록 매체에 대한 개략적인 단면도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조되는 광기록 매체에 대한 개략적인 단면도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

21.기판22.금속 박막

23.단열층24.반사막

25.완충층26.보호층

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 그루브 및 랜드가 형성되어 있는 투명 기판, 상기 기판 상에 형성되어 있으며, 광을 흡수하여 발열하는 금속 박막층, 상기 금속 박막층 상에 형성되어 있으며, 상기 금속 박막층과 공조하여 광 흡수 효과를 증폭시키는 단열층, 상기 단열층 상에 형성되어 있으며, 광을 반사하는 반사층 및 상기 반사층 상에 형성되어 있는 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 가능한 광디스크가 제공된다.

특히, 상기 반사층과 보호층 사이에는 완충층이 더 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 광기록 매체는 금속 박막층 상에 단열층을 형성하여 금속 박막에서 발생한 열이 인접 부근으로 전도되는 현상을 줄임으로써, 금속 박막의 발열 효율을 극대화하는 것을 특징으로 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광기록 매체의 개략적인 단면도인데, 기판(21) 상에 금속 박막층(22), 단열층(23), 반사층(24) 및 보호층(26)이 형성되어 있다. 도 3을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 있어서, 기판(21)은 레이저에 대하여 투명성을 유지하며 우수한 충격 강도를 갖고 80 내지 200 의 온도에서 쉽게 팽창 변형할 수 있는 재료로 이루어진 것이다. 이러한 특성을 만족하는 재질로는 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 에폭시 수지, 폴리에스테르, 비정질 폴리올레핀 등이 있다.

또한, 기판 표면에는 기록 또는 재생시 입사 레이저 광을 안내하기 위한 그루브가 형성되어 있다. 그루브의 깊이는 150 내지 220nm가 바람직하다.

금속 박막(22)은 기록 레이저를 흡수하여 발열하는 발열층 역할 및 기록 전,후의 콘트라스트 차이를 나타내는 부분 반사막(partial mirror) 역할을 하는 것이다. 따라서, 금속의 광학 특성은 복굴절중 허수부인 k값이 1 이상이 바람직한데, 1 만의 경우에는 기록시 광흡수율이 낮기 때문에 기록부의 변형이 작아서 기록 감도가 저하되기 때문이다. 또한, 금속 박막(22)의 투과도는 60 내지 90%의 범위 내로 유지되는 것이 바람직하다.

이러한 조건을 만족하는 금속 박막 재질은 알루미늄, 니켈, 탄탈륨, 팔라듐, 코발트, 구리/알루미늄 등이 있으며, 바람직한 두께는 0.1 내지 10nm이다.

본 발명에 있어서, 금속 박막은 진공증착법, 전자빔(E-beam)법, 스퍼터링법 등을 통하여 형성될 수 있으며, 바람직하기로는 스퍼터링법이다.

단열층(23)은 질화실리콘(Si3N4), 이산화규소(SiO2)와 같은 무기물, 또는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐아세테이트, 폴리우레탄 등과 같은 유리전이 온도가 60 내지 150 인 범용 고분자 물질로 형성될 수 있다.

이러한 단열층은 각각의 물질에 대하여 통상적인 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 무기물인 질화실리콘이나 이산화규소는 화학증착법이 바람직하다. 고분자 물질을 적용하는 경우에는, 고분자 물질을 유기 용매에 용해시킨 다음, 스핀 코팅하는 것이 바람직하다. 박막의 두께는 무기물로 형성하는 경우 5 내지 100nm이고, 고분자 물질로 형성하는 경우 5 내지 150nm가 바람직하다. 무기물과 고분자 물질의 경우에 있어서, 더욱 바람직한 두께는 5 내지 20nm이다.

반사막(24)은 금, 알루미늄, 팔라듐, 구리/알루미늄으로 이루어질 수 있으며, 그 두께는 50∼150nm가 바람직하다. 또한, 그 형성 방법은 전자빔법 또는 스퍼터링법과 같은 통상적인 방법이 이용될 수 있다.

또 다른 구성 요소인 보호막(26)은 광기록 매체의 다른 구성 요소를 보호하기 위한 것으로서, 충격강도가 크고 투명하며 자외선에 의해 경화 가능한 물질로 이루어진다. 이러한 물질의 바람직한 예로는 에폭시계 또는 아크릴레이트계 자외선 경화성 수지가 있으며, 10㎛정도의 두께가 바람직하다. 또한, 보호막의 형성은 상기 물질을 반사막(24) 위에 스핀 코팅한 다음, 자외선으로 경화시킴으로써 이루어지는 것이 바람직하다.

이러한 구조 및 재료로 이루어진 본 발명의 광기록 매체는 다음과 같은 원리에 의해서 정보가 기록된다.

도 3에 나타난 바와 같은 광기록 매체의 기판 쪽에서 기록광을 조사하면, 광의 일부를 금속 박막(22)이 흡수 발열하며, 나머지는 광은 단열층(23)을 투과한다. 단열층을 투과한 광은 반사막(24)에 의해 반사되며, 반사광은 단열층(23)을 거쳐 금속 박막(22)에 의해 일부가 흡수되며, 나머지 광중의 일부는 다시 반사되어 최초의 광과 동일한 과정을 반복한다. 이러한 과정을 거치면서 금속 박막(22)의 흡광에 의해 발생되는 열은 단열층에 의해 축적되어 기판을 변형시킴으로써, 정보가 기록된다.

이와 같은 원리에 의해서 정보가 기록되는 본 발명의 광기록 매체는 트래킹 에러 발생 가능성이 크게 줄어들었다. 종래의 광기록 매체 처럼 금속 박막 위에 단열층이 없을 경우, 필요로 하는 발열을 유도하기 위하여 금속 박막은 두꺼워야 된다. 이 경우, 금속 박막이 두꺼우면 투과율 저하가 불가피할 뿐만 아니라 박막에서 발생되는 열의 전달에 의해 미기록 부분이 손상됨으로써 트래킹 에러 발생가능성이 크다. 그러나, 본 발명의 광기록 매체는 금속 박막 위에 단열층을 형성함으로써 발열효율을 극대화하였다.

이와 같이, 본 발명의 광디스크는 광 이용 효율이 높아서 유기 색소를 이용하는 종래의 광디스크와 같은 기록 특성이 얻어지면서도, 유기 색소를 사용하지 않아 기록의 보존성이 우수하다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 광디스크는 금속 박막의 두께가 작게 형성될 수 있으므로, 투광성이 우수하다. 종래의 광디스크의 경우에는 광의 이용 효율이 낮기 때문에 박막의 두께는 투광도가 50 내지 60% 범위를 유지하도록 형성될 필요가 있다. 이에 반해, 본 발명의 광디스크는 광 이용 효율이 우수하므로 박막의 두께를 작게하여 60 내지 90% 범위의 투광도를 유지하여도 기록이 용이하게 이루어지는 것이다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 반사막(24)과 보호막(26) 사이에 완충층(25)을 형성할 수 있다(도 4). 일반적으로 보호막을 경도가 큰 재료로 이루어져 있어서 변형되기 어려우므로, 탄성 물질로 이루어진 완충층(25)을 형성하면 기판이 쉽게 변형될 수 있다.

본 발명에 있어서, 완충층(25)은 유리 전이 온도가 50 내지 150인 탄성체로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 재질로는 우레탄계 수지나 실리콘계 수지 등이 있다. 완충층의 두께는 20 내지 150nm가 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명의 특징을 구체적으로 설명하되, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

깊이 170nm, 폭 0.07㎛, 트랙 피치 1.6㎛의 골이 형성되어 있는 1.2mm 두께의 비정질 폴리올레핀 기판(일본 제논사, ZEONEX 280) 위에, 스퍼터링 공정을 통하여 10nm 두께의 알루미늄 박막을 형성하였다. 화학증착법을 통하여, 알루미늄 박막 위에 단열층으로서 5nm 두께의 실리콘 질화막을 형성하였다. 스퍼터링 공정을 통하여, 100nm 두께의 금으로 이루어진 반사막을 단열층 위에 형성하였다. 별도의 용기에서, 디아세톤알콜 10㎖에 유리전이온도가 80 인 폴리메틸메타크릴레이트[알드리치(Aldrich)사]를 용해시킨 다음, 금 박막 위에 스핀 코팅하여 50nm 두께의 완충층을 형성하였다. 마지막으로, 아크릴레이트계 자외선 경화성 수지를 스핀 코팅한 다음, 경화시키는 과정을 거쳐 광디스크를 제조하였다.

780nm의 레이저를 이용하는 평가설비(APEX OHMT 300)를 이용하여, 본 발명에 따라 제조된 디스크의 반사율을 측정한 결과 79%로 나타났다. 또한, 720kHz의 신호를 8mW의 파워로서 1.3m/초의 속도로 기록한 후, 0.7mW 레이저를 이용하여 재생 시험하였는데, 재생신호의 CNR이 67dB이었다.

실시예 2

단열층으로서 실리콘질화막의 두께를 10nm로 하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 광디스크를 제조하였다. 제조된 광디스크에 대한 반사율과 CNR을 측정하였는데, 각각 77% 및 70dB로서 우수하였다.

비교예 1

유기 색소(상품명: NK-3267, 일본 감광색소사) 0.5g을 메틸셀로솔브 10㎖에 용해시킨 다음, 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 형성된 알루미늄 박막 위에 스핀 코팅하여 0.5㎛ 두께의 기록층을 형성하였다. 이어, 실시예 1과 동일한 방법으로 반사막 및 보호막을 형성하여 광디스크를 제조하였다. 제조된 광디스크에 대한 반사율과 CNR을 측정하였는데, 각각 75% 및 65dB로서 우수하였다.

비교예 2

실시예 1과 동일한 방법을 통하여, 알루미늄 박막이 형성되어 있는 기판을 제조하였다. 실시예 1과 동일한 방법을 통하여, 알루미늄 박막 위에 폴리메틸메타크릴레이트[알드리치(Aldrich)사]로 이루어진 100nm 두께의 완충층을 형성한 다음, 보호층을 형성하여 광디스크를 제조하였다. 제조된 광디스크에 대한 반사율과 CNR을 측정하였는데, 각각 50% 및 66dB이었다.

비교예 3

완충층의 두께를 150nm로 하는 것을 제외하고는, 비교예 2와 동일한 방법을 통하여 광디스크를 제조하였다. 제조된 광디스크에 대한 반사율과 CNR을 측정하였는데, 각각 45% 및 62dB이었다.

실시예 및 비교예를 비교 분석하면, 본 발명에 따라 제조되는 광디스크는 유기 색소를 이용하여 제조되는 광디스크(비교예 1)에 비해 CNR이나 반사율이 비슷하거나 우수하였다. 또한, 단열층을 형성하지 않은 광디스크(비교예 2,3)에 비해서는 CNR이나 반사율이 매우 우수하였다.

이상으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 광기록 매체는 기록 특성이 주성분이 유기 색소로 이루어진 기록층이 형성되어 있는 광기록 매체 이상으로 우수하면서도, 색소를 포함하지 않으므로 기록 보존성이 우수하다.

Claims (16)

1. 그루브 및 랜드가 형성되어 있는 투명 기판;

   상기 기판 상에 형성되어 있으며, 광을 흡수하여 발열하는 금속 박막층;

   상기 금속 박막층 상에 형성되어 있으며, 상기 금속 박막층과 공조하여 광 흡수 효과를 증폭시키는 단열층;

   상기 단열층 상에 형성되어 있으며, 광을 반사하는 반사층; 및

   상기 반사층 상에 형성되어 있는 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 가능한 광기록 매체.
2. 제1항에 있어서, 상기 그루브의 깊이는 150 내지 220nm인 것을 특징으로 하는 기록 가능한 광기록 매체.
3. 제1항에 있어서, 상기 금속 박막은 투광도가 60 내지 90%인 것을 특징으로 하는 기록 가능한 광기록 매체.
4. 제1항에 있어서, 상기 금속 박막은 두께가 0.1 내지 10nm인 것을 특징으로 하는 기록 가능한 광기록 매체.
5. 제1항에 있어서, 상기 금속 박막은 알루미늄, 니켈, 탄탈륨, 팔라듐, 코발트 및 구리/알루미늄으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 기록 가능한 광기록 매체.
6. 제1항에 있어서, 상기 단열층은 질화실리콘 및 이산화규소로 이루어진 군에서 선택된 하나의 무기물을 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 가능한 광기록 매체.
7. 제6항에 있어서, 상기 단열층은 두께가 5 내지 100nm인 것을 특징으로 하는 기록 가능한 기록 가능한 광기록 매체.
8. 제1항에 있어서, 상기 단열층은 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐아세테이트 및 폴리우레탄으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 고분자 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 가능한 광기록 매체.
9. 제8항에 있어서, 상기 단열층은 두께가 5 내지 150nm인 것을 특징으로 하는 기록 가능한 광기록 매체.
10. 제7항 또는 9항에 있어서, 상기 단열층은 5 내지 20nm인 것을 특징으로 하는 기록 가능한 광기록 매체.
11. 제1항에 있어서, 상기 반사층은 금, 알루미늄, 팔라듐 및 구리/알루미늄으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 기록 가능한 광기록 매체.
12. 제1항에 있어서, 상기 반사층은 두께가 5 내지 150nm 인 것을 특징으로 하는 기록 가능한 광기록 매체.
13. 제1항에 있어서, 상기 보호층은 아크릴계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 가능한 광기록 매체.
14. 제1항에 있어서, 상기 반사층과 보호층 사이에는 완충층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기록 가능한 광기록 매체.
15. 제14항에 있어서, 상기 고분자 물질은 우레탄계 수지 및 실리콘계 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 기록 가능한 광기록 매체.
16. 제14항에 있어서, 상기 완충층은 두께가 20 내지 150nm인 것을 특징으로 하는 기록 가능한 광기록 매체.