KR19980023229A - 기록 가능한 광기록 매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 추기형 광기록 매체에 관한 것이다. 그루브 및 랜드가 형성되어 있는 투명 기판, 상기 투명 기판 상에 형성되어 있으며, 광을 흡수하여 발열하는 기록층, 상기 단열층 상에 형성되어 있으며, 광을 반사하는 반사층 및 상기 반사층 상에 형성되어 있는 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 추기형 광기록 매체에 있어서, 상기 기록층이 유기색소 및 반대 이온이 SbF6- 또는 BF4-인 색소 분해 억제제를 포함하는 추기형 광기록 매체 재생특성과 기록감도가 우수하다. 또한, 본 발명에서는 합성이 용이할 뿐만 아니라 용해도가 우수하여 코팅 공정이 용이한 색소 분해제를 이용하므로, 본 광기록 매체는 제조가 용이하다.

Description

기록 가능한 광기록 매체

본 발명은 추기형 광기록 매체에 관한 것으로서, 상세하게는 재생특성과 기록감도가 우수하면서도 합성이 용이할 뿐만 아니라 용해도가 우수하여 코팅 공정이 용이한 색소 분해제 억제제를 이용하므로 제조가 용이한 추기형 광기록 매체에 관한 것이다.

최근 정보화 및 멀티미디어화 환경이 급속히 구축됨에 따라 컴팩트디스크와 호환성을 갖는 기록 매체의 수요가 급증하고 있다. 특히, CD-R(Compact Disk-Recordable)과 같은 1회에 한하여 기록 가능한 추기(Write Once Read Many: WORM)형 광기록 매체에 대한 관심이 집중되고 있다.

CD-R은 사용자가 정보를 직접 기록할 수 있을 뿐만 아니라, CD-ROM과의 호환성이 있다는 장점이 있어서 그 수요가 급증하고 있다. 그 구조는 기판(1) 위에 유기색소를 주성분으로 하는 기록층(2), 반사막(3) 및 보호층(4)이 형성되어 있는 것이 일반적이다(도 1). 이러한 CD-R에 있어서, 반사막의 재질은 기존의 알루미늄 대신 금이 이용되고 있다. 또한, 기판에는 추가 기록이 가능하도록 기록광을 안내하는 안내골(Wobble groove)이 형성되어 있다.

이러한 기록 매체의 기록 및 재생 원리는 다음과 같다.

주성분이 색소로 이루어져 있는 기록층에 광이 조사되면, 색소가 광을 흡수 발열하여 온도가 상승한다. 색소층의 온도 상승으로 인하여, 색소층과 인접한 기판이 열변형됨과 동시에 일부 색소가 용융분해되며, 기판과 색소의 계면에서는 색소와 기판 재질의 혼합이 일어난다. 이에 따라, 기판과 기록층의 계면에서는 기판의 열변형에 의한 범프(bump), 기록층에서는 색소의 분해에 의한 피트(pit), 기록층과 반사막의 계면에서는 색소의 분해에 의해 발생된 기체에 의한 버블(bubble)이 형성됨으로써, 광의 위상차가 변하여 미기록부에 비하여 반사율이 크게 저하되어 신호가 기록된다. 이러한 변형은 CD에서 반사율 저하를 일으키는 피트와 동일한 역할을 하므로, 기록된 정보는 기존의 컴팩트 디스크 플레이어에서도 재생이 가능하게 된다.

한편, 이러한 CD-R은 재생시 ROM형 매체의 기록 재생기(Compact Disc Player)에서 재생 가능한 특성(CD 호환성)이 요구된다. 이를 위하여 광기록 매체는 레드북(Red Book)의 표준화 규정에 따라 65% 이상의 반사율과 47dB 이상의 CNR(Carrier to Noise Ratio)이 요구된다. 이 경우, 반사율이 65% 이상인 CD-R의 제조에는 많은 기술적인 요구 사항이 있으며, 특히 적정 색소의 선정, 적절한 형태의 안내골 설계, 기록층의 적정 두께 설계 기술 등이 복합적으로 요구된다. 이중, 기록층은 반사율에 결정적 변수로 작용하는 것으로서, 스핀 코팅 방식을 통하여 형성되는 것이 일반적이다. 스핀 코팅시 용매로 가장 많이 이용되는 유기 용매는 메틸셀로솔브, 4-히드록시-4-메틸-2-펜타논, 테트라플루오로프로판올 등이 있다.

기록층용 색소는 CD 기록기(CD Recorder)의 광원인 780nm 파장에서 높은 흡수를 나타내는 근적외선 흡수 색소가 일반적으로 사용되며, 특히 복소굴절율의 n값이 1.8 내지 3.2, k값이 0.04 내지 0.12인 색소가 널리 사용되고 있다(일본 특개평 03-66042). 이중, 화학식 1로 표시되는 인돌레닌(Indolenine)계 시아닌 색소가 널리 사용되고 있다.

여기에서, n은 2 또는 3의 정수, Z 및 Z'는 벤젠 또는 나프탈렌 고리, R1은알킬기, 알콕시기, 하이드록시기, 카르복실기, 알릴기 또는 할로겐화알킬기이고, k및 m은 1 내지 4인 정수, Ri 및 Rj는 알킬기, 알콕시기, 할로겐 원자 또는 수소 원자 중의 하나이며, X는 할로겐 원자, 과염소산, 알킬술폰산 또는 톨루엔술폰산 음이온임.

그러나, 화학식 1로 표시되는 시아닌 색소는 내광성이 좋지 않다는 단점이 있으므로, 이의 개선을 위하여 색소 분해 억제제(quencher)를 색소와 혼합하여 사용하는 것이 일반적이다. 이중, 아래에 나타난 바와 같은 물질, 즉 비스페놀디티올(bisphenoldithiol)계(화학식 2)와 디-임모늄(di-imonium)계(화학식 3)가 대표적인데, 많은 개선점이 여전히 잔존하고 있다. 즉, 화학식 2의 경우에는 내광성 향상 효과는 우수한 반면, 용매에 대한 용해도가 낮아 충분한 양을 기록층에 함유시키기 어렵다는 문제점이 있다. 화학식 3의 경우에는 내광성 향상 효과가 우수하며 용해도가 좋아서 적용이 용이하다는 장점이 있으나, 반대 이온(counter ion)이 ClO4-이므로 그 합성 공정에서 염화수소와 같은 유독 가스가 발생하는 바와 같은 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 문제점을 해결하여 내광성이 우수하여 기록 보존성이 우수할 뿐만 아니라, 그 제조 공정도 용이한 추기형 광기록 매체를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적으로 사용되는 추기형 광기록 매체에 대한 개략적인 단면도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1.기판2.기록막

3.반사막4.보호층

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 그루브 및 랜드가 형성되어 있는 투명 기판, 상기 기판 상에 형성되어 있으며, 광을 흡수하여 발열하는 기록층, 상기 기록층 상에 형성되어 있으며, 광을 반사하는 반사층 및 상기 반사층 상에 형성되어 있는 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 추기형 광기록 매체에 있어서, 상기 기록층은 화학식 1로 표시되는 유기색소 및 화학식 4로 표시되는 색소 분해 억제제를 포함하는 것을 특징으로 하는 추기형 광기록 매체가 제공된다.

[화학식 1]

여기에서, n은 2 또는 3의 정수, Z 및 Z'는 벤젠 또는 나프탈렌 고리, R1은 알킬기, 알콕시기, 하이드록시기, 카르복실기, 알릴기 또는 할로겐화알킬기이고, k 및 m은 1 내지 4인 정수, Ri 및 Rj는 같거나 다르고 알킬기, 알콕시기, 할로겐 원자 또는 수소 원자 중의 하나이며, X는 할로겐 원자, 과염소산, 알킬술폰산 또는 톨루엔술폰산 음이온임.

여기에서, R1 내지 R8은 수소, 알킬기 또는 알릴기이며, X는 SbF6 또는 BF4임.

특히, 상기 유기색소와 색소 분해 억제제의 중량비는 1:0.05 내지 1:0.4가 바람직하다. 또한, 유기색소는 화학식 5로 표시되는 화합물이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 색소 분해 억제제로서 반대 이온이 SbF6- 또는 BF4-인 디-임노늄계 물질을 사용함으로써, 유기 색소의 내광성을 향상시킨다. 또한, 유기 용매에 대한 용해도가 커서 기록층의 표면 상태가 우수하므로 에러 발생률이 작을 뿐만 아니라, 반대이온이 ClO4-일 경우와 같이 제조 과정에서 유독 가스가 발생하는 문제점이 없다.

도 1을 참조하여, 본 발명의 광기록 매체에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 있어서, 기판(1)은 레이저에 대하여 투명성을 유지하며 우수한 충격 강도를 갖는 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.

기록층(2)은 화학식 1로 표시되는 유기색소 및 화학식 4로 표시되는 색소 분해 억제제를 포함한다. 기록층의 형성은 일반적인 코팅 방법으로 이루어질 수 있다. 원하는 유기색소와 산소 분해 억제제를 유기 용매에 용해시킨 다음, 기판(1) 위에 스핀 코팅하는 것이 바람직하다. 유기 용매는 디아세톤이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 유기색소와 색소 분해 억제제의 중량비는 1:0.05 내지 1:0.4가 바람직하다. 색소 분해 억제제가 상기 범위 미만이면 충분한 내광성 향상 효과가 미미하기 때문이다. 반면, 상기 범위를 초과하면, 색소가 광을 흡수 발열하여 기록되는 메카니즘이 원활하게 이루어지기 어려울 뿐만 아니라, 색소 분해 억제제는 용해도가 상대적으로 높지 않아서 도포 과정에서 입자로 석출되거나 기록층 표면이 불균일할 수 있기 때문이다.

반사막(3)은 금, 알루미늄, 은, 구리/알루미늄으로 이루어질 수 있으며, 금이 바람직하다. 반사막의 두께는 600∼1500Å이 바람직하다. 또한, 그 형성 방법은 전자빔법 또는 스퍼터링법과 같은 통상적인 방법이 이용될 수 있다.

또 다른 구성 요소인 보호막(4)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, 5 내지 20㎛정도의 두께가 바람직하다. 또한, 보호막의 형성은 상기 물질을 반사막(3) 위에 스핀 코팅한 다음, 자외선으로 경화시킴으로써 이루어지는 것이 바람직하다.

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

실시예 1

깊이 140nm, 폭 400nm인 안내골(Wobble groove)이 형성되어 있는 1.2mm 두께의 폴리카보네이트 기판을 준비하였다. 안내골이 형성되어 있는 표면 위에, 화학식 5로 표시되는 유기색소(NK-3219, 일본감광성색소사) 4.1g과 색소 분해 억제제로서 IRG-022, 일본화약) 0.88g이 디아세톤알콜/부탄올 혼합용매(85/15 부피비) 100㎖에 용해되어 있는 용액을, 스핀코터를 이용하여 50rpm으로 5초간, 1500rpm으로 15초간, 4000rpm으로 30초간 순으로 회전시키는 조건으로 도포한 다음, 건조시켜 기록층을 형성하였다. 스퍼터링 공정을 이용하여, 기록층 위에 금 반사막을 100nm 두께로 형성하였다. 마지막으로, 자외선 경화성 수지(EX-704, 일본 다이니폰잉크케미컬사)를 반사막 위에 스핀 고팅한 다음, 경화시키는 과정을 거쳐 10㎛ 두께의 보호막을 형성하여 광디스크를 제조하였다.

제조된 광디스크를 아펙스(APEX)사의 CD-R 테스터기를 이용하여 내광성 실험(크세논 램프, 0.5kW, 48시간 처리) 전후의 반사율, CNR 및 BER(Bit Error Rate)을 측정하여, 그 결과를 표 1에 나타냈다. 평가시 기록 및 재생 조건은 기록 파워 7mW, 기록 속도 1.39m/초, 기록 신호 3T, 재생 파워 0.7mW, 재생 속도 1.39m/초로 하였다.

비교예 1

색소 분해제 억제제로서 IRG-022 대신에 화학식 3으로 표시되는 물질 0.8g을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 광디스크를 제조하였다. 제조된 광디스크에 대하여, 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 반사율, CNR 및 BER을 측정하여, 그 결과를 표 1에 나타냈다.

비교예 2

색소 분해제 억제제로서 IRG-022의 함량을 0.1g으로 하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 광디스크를 제조하였다. 제조된 광디스크에 대하여, 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 반사율, CNR 및 BER을 측정하여, 그 결과를 표 1에 나타냈다.

비교예 3

색소 분해제인 IRG-022를 2.0g 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 광디스크를 제조하였다. 제조된 광디스크에 대하여, 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 반사율, CNR 및 BER을 측정하여, 그 결과를 표 1에 나타냈다.

구 분	반사율(%)	CNR(dB)	BER(10-4)
	처리전	처리후	처리전	처리후	처리전	처리후
실시예 1	71	74	65	61	2.0	2.4
비교예 1	68	74	64	60	11.2	11.5
비교예 2	69	86	65	측정 불가	1.6	측정 불가
비교예 3	62	61	48	47	25.7	27.2

실시예 및 비교예를 비교 분석하면, 본 발명에 따라 제조되는 광디스크는 반사율과 CNR이 크고, BER이 낮다. 반면, 색소 분해제 억제제의 종류를 본 발명과 달리하거나(비교예 1) 또는 함량을 본 발명의 범위에서 벗어나게 하면(비교예 2,3), 반사율, CNR 또는 BER중 어느 하나의 특성이 좋지 않았다.

이상으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 광기록 매체는 재생특성과 기록감도가 우수하다. 또한, 본 발명에서는 합성이 용이할 뿐만 아니라 용해도가 우수하여 코팅 공정이 용이한 색소 분해제를 이용하므로, 본 광기록 매체는 제조가 용이하다.

Claims (7)

1. 그루브 및 랜드가 형성되어 있는 투명 기판;

   상기 투명 기판 상에 형성되어 있으며, 광을 흡수하여 발열하는 기록층;

   상기 기록층 상에 형성되어 있으며, 광을 반사하는 반사층; 및

   상기 반사층 상에 형성되어 있는 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 추기형 광기록 매체에 있어서,

   상기 기록층은 화학식 1로 표시되는 유기색소 및 화학식 4로 표시되는 색소 분해 억제제를 포함하는 것을 특징으로 하는 추기형 광기록 매체.

   [화학식 1]

   여기에서, n은 2 또는 3의 정수, Z 및 Z'는 벤젠 또는 나프탈렌 고리, R1은알킬기, 알콕시기, 하이드록시기, 카르복실기, 알릴기 또는 할로겐화알킬기이고, k및 m은 1 내지 4인 정수, Ri 및 Rj는 알킬기, 알콕시기, 할로겐 원자 또는 수소 원자 중의 하나이며, X는 할로겐 원자, 과염소산, 알킬술폰산 또는 톨루엔술폰산 음이온임.

   [화학식 4]

   여기에서, R1 내지 R8은 수소, 알킬기 또는 알릴기이며, X는 SbF6 또는 BF4임.
2. 제1항에 있어서, 상기 유기색소는 화학식 5로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 추기형 광기록 매체.

   [화학식 4]
3. 제1항에 있어서, 상기 유기색소와 색소 분해 억제제의 중량비는 1:0.05 내지 1:0.4인 것을 특징으로 추기형 광기록 매체.
4. 제1항에 있어서, 상기 반사막은 금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 추기형 광기록 매체.
5. 제1항에 있어서, 상기 반사막은 600 내지 1500Å인 것을 특징으로 하는 추기형 광기록 매체.
6. 제1항에 있어서, 상기 보호층은 아크릴계 수지 및 에폭시계 수지로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 추기형 광기록 매체.
7. 제1항에 있어서, 상기 보호층은 5 내지 20㎛인 것을 특징으로 하는 추기형 광기록 매체