KR19990068998A - 추기형 광기록 매체 - Google Patents

Abstract

추기형 광기록 매체가 개시된다. 일정거리를 두고 대향 지지되는 상부 및 하부기판과, 상부 및 하부 기판의 대향면 위에 금속소재로 각각 형성된 상부 및 하부 금속박막층과, 상부 및 하부 금속박막층의 발열에 의한 상기 상부 및 하부 기판의 팽창범위를 억제할수 있도록 상부 및 하부 금속박막층의 대향면 위에 각각 형성된 상부 및 하부 보호층과, 입사광에 대한 반사율을 높이는 소재로서 상부 및 하부 보호층을 그 양면에서 결합하고 있는 반사층을 구비한다. 이러한 추기형 광기록 매체에 의하면 한층의 반사층을 중심으로 양측에서 모두 기록 및 재생가능한 구조를 갖고 있어, 기록용량이 증대되고, 경도가 큰 보호층에 의해 기록 후의 크로스 톡 발생이 저하되며, 높은 반사율에 의해 기존 ROM형 디스크와 호환가능하다. 또한 상부 및 하부 금속박막층이 그 기록을 담당하도록 함으로써, 색소가 첨가되는 색소형에 비해 파장의존성이 작다는 장점을 갖는다. 그리고, 양측 기록을 위한 구조로서의 전체 층수가 줄어들어 제조의 용이성은 물론이고, 저가격화가 가능하다.

Description

추기형 광기록 매체

본 발명은 추기형 광기록 매체에 관한 것으로서, 상세하게는 양방향에서 기록 및 재생이 가능하도록 구조된 추기형 광기록 매체에 관한 것이다.

광기록 매체는 자기기록 매체에 비해 단위 기록 당 필요 면적이 작은 고밀도 기록 매체로서, 자기기록 매체를 대체해가고 있다. 이러한 기록 매체는 기록된 정보를 재생만하는 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. 광기록 매체에 기록된 정보는 재생시 ROM형 매체의 재생기에서 재생이 될 수 있어야 한다. 이를 위해서는 광기록 매체가 기존의 표준화 규정(RED BOOK)을 만족시켜야 하므로, 65% 이상의 반사율과 47dB의 CNR(Carrior to Noise Ratio)이 요구된다.

기록 가능한 추기형 광기록매체로서는 색소를 사용한 CD-R(CD recordable)이 널리 사용되고 있으나, 정보화 사회의 발달에 따른 고밀도의 디스크가 요구되어 DVD-R(DVD recordable)이 출현하게 되었다.

DVD-R은 기존 DVD-ROM과의 호환을 위하여 65%이상의 높은 반사율과, 고속 기록을 위해 기록 감도가 높아야 하는 특성이 요구된다. 기존 색소형 DVD-R은 도 1에서와 같이 접착층(15)을 중심으로하여 하부로부터 하부 기판(11), 하부 기록층(12), 하부 반사층(13) 및 하부 보호층(14)이 순차적으로 적층되어 있고, 상부로부터 역시 대칭적으로 상부기판(19), 상부 기록층(18), 상부 반사층(17) 및 상부 보호층(16)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 그러나, 이러한 구조의 색소형 DVD-R은 상부 및 하부 기록층(12)(18)이 기록 레이저를 흡수할 수 있는 유기색소로 이루어져 있어 접착층(15)에 대한 광경화 작업이 불가능하다는 제약요소를 안고있고, 층수가 많아 제조공정이 복잡하고, 유기색소로 인한 광신뢰성이 낮으며, 유기색소의 가격이 비싸다는 단점들이 있다.

미국특허 제 5,208,088호에 개시된 광기록매체는 기판위에 순차적으로 반사층, 중간층, 금속박막층 및 보호층이 적층된 구조를 갖는다. 기록원리를 보면 중간층에 비해 상대적으로 녹는점이 낮은 물질로 형성된 금속박막층이 기록레이저에 의해 녹아 중간층으로 스며들면서 새로운 착체를 만들어 그 반사율을 감소시킨다. 그러나, 이 디스크는 CD-R 기준시 선속도 1.2m/sec에서 약 12mW의 기록파우어가 요구되기 때문에 그 기록감도가 낮은 단점이 있다.

미국특허 제 5,249,175호에 개시된 광기록매체는 기판위에 순차적으로 투명단열층, 상변화 물질층, 금속단열층, 반사층 및 보호층이 적층된 구조를 갖는다. 이 광기록매체는 기록시 광흡수에 의한 상변화물질층이 결정상태에서 비결정상태로 상변이 되면서 그 반사율이 감소된다. 이 광기록매체는 높은 기록감도 특성에 반하여 그 반사율이 49%이하로 나타나 ROM형의 기록매체와의 재생 호환이 어려운 문제를 안고 있다.

미국특허 제5,635,268호에 개시된 광기록매체는 기판위에 순차적으로 색소층, Si고분자물질층이 적층된 구조가 접착층을 중심으로 상하 대칭에서 부착된 구조를 갖는다. 그러나 이 광기록매체는 크로스-톡(cross-talk)특성이 개선된 반면, 반사율이 낮은 단점이 있다.

미국특허 제5,188,923호에 개시된 광기록매체는 기판위에 순차적으로 금속박막층, PMAA층, 반사층 및 보호층이 적층된 구조로 되어 있어 광기록시 금속박막층의 뭉치는 원리에 의해 광기록이 행해지도록 되어 있으나, 기록시 PMAA층의 변형이 크기 때문에 DVD-R과 같이 트랙피치가 CD-R 보다 작은 단파장 대역에서의 기록에는 적합하지 않은 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, ROM형 기록매체와 호환가능하도록 반사율이 높고, 그 양면 모두를 이용한 고밀도의 기록이 가능하고, 크로스 톡이 작으면서도 제작이 용이한 추기형 광기록 매체를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 추기형 광기록매체를 나타내보인 단면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 추기형 광기록매체를 나타내보인 단면도이고,

도 3은 도 2의 광기록매체에서의 기록후, 기록부위와 미기록부위를 나타내보인 사진이고,

도 4는 도 2의 광기록매체의 실시예들에 대한 기록 파워에 따른 CNR의 변화를 나타내는 그래프이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

11, 21: 하부 기판 12: 하부 기록층

13: 하부 반사층 14, 23: 하부 보호층

15: 접착층 16, 25: 상부 보호층

17: 상부 반사층 18: 상부 기록층

19, 27: 상부 기판 21a, 27a: 안내골

22: 하부 금속박막층 24: 반사층

26: 상부 금속박막층

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 추기형 광기록매체는 일정거리를 두고 대향 지지되는 상부 및 하부기판과; 상기 상부 및 하부 기판의 대향면 위에 금속소재로 각각 형성된 상부 및 하부 금속박막층과; 상기 상부 및 하부 금속박막층의 발열에 의한 상기 상부 및 하부 기판의 팽창범위를 억제할수 있도록 상기 상부 및 하부 금속박막층의 대향면 위에 각각 형성된 상부 및 하부 보호층; 입사광에 대한 반사율을 높이는 소재로서 상기 상부 및 하부 보호층을 그 양면에서 결합하고 있는 반사층;을 구비한다.

바람직하게는 상기 상부 및 하부 금속박막층은 입사광에 대한 그 복소굴절률의 허수부 계수가 1.0 이상인 금속소재로서, 5 내지 20nm의 두께로 형성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 추기형 광기록 매체를 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 일실시예의 광기록 매체의 구조를 나타내 보인 단면도이다.

도면을 참조하면, 광기록 매체는 반사층(24)을 대칭 중심으로하여 아래로부터 하부 기판(21), 하부 금속박막층(22), 하부 보호층(23)이 순차적으로 적층되어 있고, 상부로부터 상부 기판(27), 상부 금속박막층(26), 상부 보호층(25)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.

이와 같은 구조의 본 발명의 광기록 매체에서는, 광기록시 그 어느 한측, 예컨데 상부로 입사되는 레이저빔이 상부 금속박막층(27)을 가열하여 가열부위를 녹이게 되고, 이때 가열된 영역에 인접한 기판(27)의 영역이 팽창 변형된다. 이러한 광기록 조사가 끝난 뒤의 급냉과정에서 금속끼리 뭉치는 응집력에 의해 기록부위에서는 상부 금속박막층(26)의 금속소재가 주위로의 이동에 의해 사라지게 된다(도 3의 기록 후의 기록부위와 미기록부위와의 상부 금속박막층(26)에서의 변형을 촬영한 사진 참조). 그 결과 기록부위의 반사율이 기록전의 반사율보다 증가하게 되며 이러한 반사율 증가율은 기록파우어의 크기에 비례하게 되며 미기록부위와 기록부위와의 반사율 차이로 기록에 대한 재생이 이루어진다. 이러한 기록원리는 하부 금속 박막층(22)에서도 동일하게 이루어 진다.

이러한 조건을 만족시키기 위한 광기록매체의 각 구성요소에 대해 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에 있어서, 상부 및 하부 기판(27)(21)은 각각 레이저에 대하여 투명성을 유지하며 우수한 충격 강도를 갖고 있고, 80 내지 200℃의 온도에서 쉽게 팽창 변형할 수 있는 재료로 되어 있다. 이러한 특성을 만족하는 재질로는 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트(PMAA), 에폭시 수지, 폴리에스테르, 비정질 폴리올레핀 등이 있으며, 유리전이온도(Tg)가 100 내지 200℃인 것이 바람직하다. 또한, 상부 및 하부 기판(27)(21) 표면에는 기록 또는 재생시 입사 레이저 광을 안내하기 위한 안내골(27a)(21a)이 형성되어 있으며, 그 깊이(d)는 40∼200㎚인 것이 바람직하다. 안내골(27a)(21a)의 깊이(d)가 40㎚ 미만인 경우에는 레이저 광의 안내골(27a)(21a) 추종능력이 저하되고, 반대로 200nm를 초과하는 경우에는 반사층(24)에도 골이 깊게 생길 수 있어 반사율이 감소된다.

상부 및 하부 금속박막층(26)(22)은 레이저빔을 흡수하여 발열하는 발열층 역할을 하도록 적절한 광 흡수율을 갖는 소재가 적용된다. 따라서, 적용되는 금속소재의 광학 특성은 복소굴절율의 허수부계수 k값이 1 이상인 것이 바람직하다. 이 허수부계수 k값이 1 미만인 경우에는 기록시 광흡수율이 낮기 때문에 기록부위의 변형이 작아서 기록 감도가 저하된다.

또한, 상부 및 하부 금속박막층(26)(22)은 적용되는 금속소재에 따라 차이가 있으나, 기록특성 향상을 위하여 바람직하게는 5 내지 20nm의 두께로 형성될 것이 요구된다. 두께가 5nm 미만인 경우에는, 기록 전 후의 반사율 차이가 작게되며, 반대로 두께가 20nm를 초과하는 경우에는 금속의 열전도율이 증가하여 기록시 기록부위의 상부 또는 하부 금속 박막층(26)(22)의 발열이 작게되며, 발열된 열이 집중되지 못하고 확산되어 기록부위 영역의 크기가 크게되어 크로스-톡이 크게 증가되는 문제가 있다.

이런점을 고려하면, 상부 및 하부 금속박막층(26)(22)의 열전도도는 4 W/㎝·℃ 이하인 것이 바람직하다. 열전도도가 4W/㎝·℃를 초과하는 경우에는 레이저로 기록 가열시 상부 또는 하부 금속박막층(26)(22)으로부터 발생되는 열이 기록부위로만 집중되지 못하고, 주위로 급속하게 전도되어 필요온도 이상으로의 가열이 어렵고, 가열되더라도 기록 피트의 크기가 커서 인접한 트랙까지 변형시킬 가능성이 있다.

이러한 조건을 만족시키기 위해 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 알루미늄/티타늄 합금(Al/Ti), 구리(Cu), 구리/알루미늄 합금(Cu/Al), 니켈(Ni), 백금(Pt), 은(Ag), 탄탈륨(Ta) 및 이들의 합금을 사용하여 진공증착법, 전자빔(E-beam)법, 스퍼터링법 등에 의해 상부 및 하부 금속박막층(26)(22)을 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 상부 및 하부 보호층(25)(23)은 상부 또는 하부 금속박막층(26)(22)이 기록광 흡수에 의해 발열할 때, 그 발열된 열이 상부 또는 하부 기판(27)(21)과, 상부 또는 하부 보호층(25)(23)으로 전달되며 이때 상부 또는 하부 기판(27)(21)의 열팽창범위를 제한하는 역할을 한다. 열에 의한 상부 및 하부 기판(27)(21)의 팽창범위가 커지면 옆의 안내골(27a)(21a)까지 영향을 주어 트랙킹 특성을 저하 시킬수 있다. 또한, 상부 및 하부 보호층(25)(23) 그 자체의 열변형이 크게되면 기록 재생이 크로스-톡이 커지는 요인이 되기 때문에 이를 억제할 목적으로 열에 의한 변형이 작은 소재가 적용된다.

이를 위해서 경도가 큰 경화성 수지가 상부 및 하부 보호층(25)(23)의 재료로서 적당하며, 바람직하게는 충격강도가 크고, 투명하며 자외선에 의해 경화가능한 물질로서 에폭시계 또는 아크릴레이트계 자외선 경화성 수지를 이용하여 상부 및 하부 금속박막층(26)(22) 위에 각각 스핀 코팅한 다음, 자외선으로 경화시킴으로써 형성한다.

이때, 상부 및 하부 보호층(25)(23)의 두께는 40 내지 350nm정도가 적당하다. 상부 및 하부 보호층(25)(23)의 두께가 40nm미만일 경우에는 그 보호층(25)(23)에 안내골의 이미지가 그대로 남아 있어 반사층(24)에 의한 산란이 크게되어 고반사율을 얻을 수 없다. 반대로 두께가 350nm을 초과하는 경우에는 상부 및 하부 금속박막층(26)(22)과 반사층(24)에서 반사되는 반사광과의 보강간섭이 어려워 역시 고반사율을 얻기 어렵게 된다.

반사층(24)은 통상적인 방법에 따라 형성되며, 예를 들어 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 구리(Cu) 또는 이들의 합금을 전자빔법, 스퍼터링 또는 진공증착법에 의해 800∼4500Å의 두께로 형성한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명의 특징을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명이 반드시 하기 실시예 범위로만 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1 >

깊이 80㎚, 최상부의 폭이 0.35㎛, 바닥면의 폭이 0.10㎛, 트랙 피치 0.74㎛인 안내골을 갖고 있는 0.6㎜ 두께의 폴리카보네이트(PC) 하부 기판(21)위에 5㎚ 두께의 Au박막을 진공증착하여 하부 금속박막층(22)을 만들었다. 그 위에 자외선 경화수지(필립스사 제조;40025) 4g을 DAA(diacetone alcohol) 10㎖에 녹여 만든 코팅 용액을 4000rpm으로 스핀 코팅하여 하부 보호층(23)을 만들었다. 이때 안내골 부위의 하부 보호층(23) 두께를 SEM으로 측정한 결과 약 200㎚이었다. 그 위에 스퍼터(supper)를 이용하여 400nm 두께의 Al로 반사층(24)을 만들었다. 앞에서와 동일한 방법으로 별도의 상부기판(27) 상에 5nm두께의 Au로 된 상부 금속박막층(26)을 만들었다. 반사층(24) 위에 자외선 경화수지(필립스사 제조;40025) 4g을 DAA(diacetone alcohol) 10㎖에 녹여 만든 코팅 용액을 확산시키고, 그 위에 상부 금속박막층(26)이 위치되도록 상부 기판(27) 적층체를 포개어 3500rpm으로 스핀코팅한 후 상부 기판(27) 쪽에서 자외선을 조사하여 그 접착을 완료하였다.

위 디스크를 650㎚의 레이저를 사용하는 DVD평가설비(Pulstec사)를 이용하여 평가한 결과 기록전 안내골(21a)(27a)에서의 반사율이 54%였고, 기록속도 6m/sec, 기록파워 8mW, 3MHz로 기록후 0.7mW 레이저로 기록재생할 때, 최대 반사율(Rtop)이 68%, CNR이 58dB였다. 위 기록 조건에서 기록 파워 변화시 도 4에서와 같이 6mW 이상에서 47dB 이상의 CNR로 기록신호를 재생할 수 있었다.

< 실시예 2 >

상기 실시예 1중 상부 및 하부 금속박막층(26)(22)을 5nm 두께의 Ni재료로 대체형성한 것을 제외하고는, 동일한 방법으로 디스크를 제조하여 그 성능을 평가하였다. 디스크의 성능 평가 결과, 도 4에서와 같이 6mW이상의 기록파우어에서 47dB이상의 기록신호를 얻었다.

< 실시예 3 >

상기 실시예 1중 상부 및 하부 금속박막층(26)(22)을 7nm 두께의 Al재료로 대체형성한 것을 제외하고는, 동일한 방법으로 디스크를 제조하여 그 성능을 평가하였다. 디스크의 성능 평가 결과, 도 4에서와 같이 6mW이상의 기록파우어에서 47dB이상의 기록신호를 얻었다.

< 비교예 1 >

실시예 1에서 상부 및 하부 금속박막층(26)(22)을 20nm 두께의 Ni재료로 대체형성한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 디스크를 제조하여 그 성능을 평가하였다. 디스크의 성능 평가 결과, 기록전 반사율이 35%, 기록후 CNR특성은 도 4에서와 같이 매우 미약하여 재생이 어려웠다.

지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 추기형 광기록 매체에 의하면 한층의 반사층을 중심으로 양측에서 모두 기록 및 재생가능한 구조를 갖고 있어, 기록용량이 증대되고, 경도가 큰 보호층에 의해 기록후의 크로스 톡 발생이 저하되며, 높은 반사율에 의해 기존 ROM형 디스크와 호환가능하다. 또한 상부 및 하부 금속박막층이 그 기록을 담당하도록 함으로써, 색소가 첨가되는 색소형에 비해 파장의존성이 작다는 장점을 갖는다. 그리고, 양측 기록을 위한 구조로서의 전체 층수가 줄어들어 제조의 용이성은 물론이고, 저가격화가 가능하다.

Claims (12)

1. 일정거리를 두고 대향 지지되는 상부 및 하부기판과;

   상기 상부 및 하부 기판의 대향면 위에 금속소재로 각각 형성된 상부 및 하부 금속박막층과;

   상기 상부 및 하부 금속박막층의 발열에 의한 상기 상부 및 하부 기판의 팽창범위를 억제할수 있도록 상기 상부 및 하부 금속박막층의 대향면 위에 각각 형성된 상부 및 하부 보호층;

   입사광에 대한 반사율을 높이는 소재로서 상기 상부 및 하부 보호층을 그 양면에서 결합하고 있는 반사층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 추기형 광기록매체.
2. 제1항에 있어서, 상기 상부 및 하부 기판은 각각 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 에폭시수지, 폴리에스테르, 비정질 폴리올레핀을 포함하는 군중 선택된 어느 하나의 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 추기형 광기록 매체.
3. 제1항에 있어서, 상기 상부 및 하부 기판에는 각각 입사광을 안내하기 위한 안내골이 형성되어 있으며, 이 안내골의 깊이는 40nm 내지 200nm정도 인 것을 특징으로 하는 추기형 광기록매체.
4. 제2항에 있어서, 상기 상부 및 하부 기판 소재는 그 열변형온도가 80 내지 200℃인 것이 각각 적용되는 것을 특징으로 하는 추기형 광기록 매체.
5. 제1항에 있어서, 상기 상부 및 하부 금속박막층은 입사광에 대한 그 복소굴절률의 허수부 계수가 1 이상인 금속소재로 각각 되어 있는 것을 특징으로 하는 추기형 광기록 매체.
6. 제5항에 있어서, 상기 상부 및 하부 금속박막층은 5 내지 20nm의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 추기형 광기록 매체.
7. 제5항에 있어서, 상기 상부 및 하부 금속박막층은 각각 그 열전도도가 4W/cm℃ 이하인 소재로 되어 있는 것을 특징으로 하는 추기형 광기록매체.
8. 제5항에 있어서, 상기 상부 및 하부 금속박막층은 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 알루미늄/티타늄 합금(Al/Ti), 구리(Cu), 구리/알루미늄 합금(Cu/Al), 니켈(Ni), 백금(Pt), 은(Ag), 탄탈륨(Ta) 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 추기형 광기록 매체.
9. 제1항에 있어서, 상기 상부 및 하부 보호층은 자외선 경화수지로 형성된 것을 특징으로 하는 추기형 광기록 매체.
10. 제9항에 있어서, 상기 상부 및 하부 보호층의 두께는 40 내지 350nm인 것을 특징으로 하는 추기형 광기록 매체.
11. 제1항에 있어서, 상기 반사층은 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 구리(Cu) 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 추기형 광기록 매체.
12. 제11항에 있어서, 상기 반사층의 두께는 800 내지 4500Å인 것을 특징으로 하는 추기형 광기록 매체.