KR19990071730A - 파브리-페로 원리에 기초한 광기록매체 - Google Patents

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KR19990071730A
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buffer layer
layer
optical recording
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recording medium
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게리트 코르넬리스 두벨담
뷔크 프레디 게르하르트 헨드릭쿠스 반
니코 마스칸트
민경선
허영재
김종성
Original Assignee
윤종용
삼성전자 주식회사
샬크비즈크 피이터 코르넬리스 ; 페트 귄터
아크조 노벨 엔. 브이.
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Abstract

본 발명은 파브리-페로 원리에 기초한 광기록매체와 이의 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 광기록매체는 부분 반사막, 완충층, 두꺼운 반사층 및 선택적으로 보호용 코팅을 포함하는 기록층이 위에 위치하는 홈을 갖는 투명기판을 갖고, 부분 반사막, 완충층 및 두꺼운 반사막에 의해 파브리-페로가 형성되고, 정보는 부분 반사막, 완충층, 두꺼운 반사층 또는 기판 중 어느 하나의 변형에 의해 기록될 수 있고, 이 변형은 파브리-페로를 변경하거나 파괴하고, 반사율이 감소되고, 변형 효과가 변형에 사용되기 때문에 비액정 고분자량 재료가 완충층에 사용될 수 있으며, 홈 내부와 외부의 기판 인터페이스/부분 반사막의 반사된 진폭 또는 상의 차이를 이용함으로써 트래킹(홈 내부에 기록 레이저를 유지하면서)이 발생할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

파브리-페로 원리에 기초한 광기록매체
본 발명은 콤팩트 디스크(CD)와 디지털 테이프 또는 카드, 특히 소위 WORM(write-once-read-many-times) 매체(1회에 한하여 기록이 가능한 추기형 콤팩트 디스크 또는 테이프) 및 재기록 가능한 CD와 테이프에 관한 것이다. 이런 형태의 매체들은 고객에 의해 정보가 기록될 수 있다.
종래의 판독 전용 CD에 있어서 정보는 디스크에 양각된 피트(pit)에 저장된다. 판독은 규칙적인 피트-에지 구조에 대한 회절에 기초한다. 회절된 배열의 간섭은 레이저 스폿의 위치에 의존한다. 이는 정보를 판독하는데 사용되는 반사광의 변조를 일으킨다. 종래의 판독 전용 CD는 (기록된 디스크를 얻기 위한) 생산단계가 다소 복잡하고, 따라서 대량 생산을 통해서만 생산비를 효과적으로 맞출 수 있기 때문에 대규모 생산에 적합할 뿐이다. 따라서, 보다 작은 용량으로 생산되거나 고객 스스로가 기록할 수 있는 CD와 디지털 테이프 또는 카드가 요구되고 있다. EP 0,353,391에 변형 가능한 표면을 갖는 광투과기판, 상기 변형 가능한 표면을 덮는 광흡수층 및 상기 광흡수층을 덮는 광반사층을 포함하고, 상기 변형 가능한 표면은 광학적으로 판독 가능한 피트를 형성하기 위해 상기 광흡수층이 기록 레이저빔을 흡수할 때 발생되는 에너지에 의해 변형 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 광기록매체가 기재되어 있다. 판독은 다시 회절된 배열의 간섭에 기초한다. 판독 레이저가 방사하는 동안 빛은 광흡수층을 지나 반사층에 의해 반사된다. 한 피트내의 굴절계수가 외부(랜드(land))의 굴절계수와 다르기 때문에 피트내 광학 파장은 랜드와는 상이하다. 피트내로 향하는 레이저광은 랜드를 유발하는 회절로 향하는 빛과 간섭한다. 회절된 배열의 간섭은 판독 스폿의 정확한 위치에 의존한다. 결과적으로 발생하는 반사 변조는 정보를 판독하는데 사용된다.
지금까지 제안된 WORM 매체와 재기록 가능한 매체에서 반사율과 콘트라스트의 개선이 계속 요구되고 있다. 본 출원인이 함께 출원한 PCT 특허출원 WO 96/16402에 기판(1), 부분적으로 투명한 얇은 반사층(2), 100과 1200㎚ 사이의 두께(d)를 갖는 액정재료를 포함하는 층(3) 및 50% 이상의 반사율을 갖는 두꺼운 반사층(4)을 갖는 광기록매체가 기재되어 있다.
따라서, 상기한 광기록매체와 비교하여 매우 얇은 반사층이 제시되고, 여기서 액정재료층(3)은 2개의 반사층 사이에 끼워진다. 이런 방식으로 파브리-페로 에탈론(etalon)이 형성된다. 파브리-페로 현상은 디지털 저장매체의 기록된 상태와 기록되지 않은 상태 사이의 반사의 차이를 얻는데 사용된다. 국제출원 WO 96/16402에 기재된 개념으로 만족할만한 콘트라스트를 얻을 수 있지만, 여전히 몇 가지 문제가 해결되어야 한다. 무엇보다도, 기록층에 대해 액정재료를 사용하는 것은 상기한 개념에 소요되는 비용을 증가시킨다. 액정재료는 몇 가지 조건(Tg, Tc 방향성 등)을 만족해야 하기 때문에 선택은 다소 제한되어 있다. 그 결과, 스핀-코팅 용액에서 선택된 액정재료의 가용성은 종종 미진한 점이 많게 된다. 상기 광기록매체의 다른 불리한 점은 기록 원리가 액정재료의 상변화에 기초한다는 것이다. 이 결과 액정재료는 기판에 적용된 후 배열되어야 하고, 이에 따라 부가적인 제조 단계가 필요하게 된다. 본 발명에 따른 광기록매체에 의하면 상기한 문제점이 감소되거나 모두 해결된다.
본 발명에 따른 광기록매체는
a) 홈(groove)을 갖는 투명기판(1),
b) 상기 투명기판상에 위치하고, n,k 평면에서 7.15-i3.93, 7.15-i5.85, 8.96-i6.28, 9.56-i5.90 및 8.14-i3.77의 정점으로 정해진 5각형내에 존재하지 않은 큰 복소 굴절계수를 갖는 재료로 구성된 부분 반사막(partial mirror)(2), 이 부분 반사막상에 위치한 액정이 아닌 고분자량 재료와 선택적으로 염료(dyes)를 포함하는 완충층(3) 및 이 완충층상에 위치하여 상기 완충층과 함께 파브리-페로를 형성하는 두꺼운 반사층(4)을 포함하고, 홈 내부의 완충층의 두께(d)가 매체의 반사가 높은 반사 상태에 있도록 설정되는 것을 특징으로 하는 기록층 및
c) 선택적으로 상기 층상에 위치하는 보호용 코팅(5)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기록층은 n,k 평면에서 1-i0, 2-i0, 2-i0.8, 10-i2, 10-i8 및 2-i1.5의 정점으로 정해진 6각형내에 존재하지 않은 높은 복소 굴절계수를 갖는 재료로 구성된 부분 반사막을 포함하는 것이 바람직하다.
부분 반사막(2)에 의해 파브리-페로 에탈론이 형성된다. 부분 반사막, 완충층, 두꺼운 반사층 또는 기판 중 하나 이상을 변형함으로써 정보가 기록될 수 있다. 이런 변형 효과는 파브리-페로 에탈론을 변화시키거나 파괴시키고, 반사 감소가 발생한다. 변형 효과가 기록에 사용되기 때문에 액정이 아닌 고분자량 재료가 완충층에 사용될 수 있다. 홈 내부와 외부의 기판 인터페이스/부분 반사막의 반사된 진폭 및/또는 상의 차이를 이용함으로써 트래킹(홈 내부에 기록 레이저를 유지하는 것)이 발생할 수 있고, 아래에 더 설명되는 회절이 발생한다.
편의상, 용어 CD는 본 발명에 따른 모든 광기록매체를 인용하는데 사용될 것이다.
파브리-페로 에탈론은 통상 서로 약간의 거리(d)를 두고 위치한 2개의 병렬 반사층으로 구성된다. 특정 완충층 두께에 대한 파브리-페로 에탈론의 반사율 의존성은 도 1에 도시되어 있고, 이것은 1.58의 굴절계수와 1.2㎜의 두께를 갖는 기판(1)과, 0.08-i4.60(금)의 굴절계수와 30㎚의 두께를 갖는 부분 반사막(2), 1.67의 굴절계수를 갖는 완충층(3) 및 0.08-i4.60(금)의 굴절계수와 200㎚의 두께를 갖는 두꺼운 반사층(4)을 갖는 CD에 대한 개략적인 묘사를 제공한다. 명쾌한 표현을 위해 보호용 코팅(5)은 여기에 도시하지 않는다.
특정 완충층 두께에 대한 파브리-페로 에탈론의 반사 의존성은 도 2에 도시되어 있고, 이것은 1.57의 굴절계수와 1.2㎜의 두께를 갖는 기판(1), 2-i4의 굴절계수(11㎚ 두께의 알루미늄)를 갖는 부분 반사막(2), 2-i7.5의 굴절계수(100㎚ 두께의 알루미늄)를 갖는 두꺼운 반사층(4)을 갖는 CD에 대한 개략적인 묘사를 제공한다. 명쾌한 표현을 위해 보호용 코팅(5)은 여기에 도시하지 않는다. 특정 완충층 두께는 n.d/λ로 정의된다.
금으로 구성된 부분 반사막은 반사율이 높다. 반사율은 규칙적인 간격으로 변화한다. 최소 반사율은 이후 반사율 강하라 한다. 이 최소는 거울의 앞뒤로 순환하는 빛의 파괴적인 상호작용이 존재할 때 발생한다. 이것은 수학식 1의 조건이 만족되는 경우이다. 수학식 1의 조건이 만족되면, 반사율은 낮다.
φ+(4π.n.d)/λ=2π(m+½)
여기서,
φ는 거울에 의한 반사에 대한 레이저광의 상변화를 나타내고,
n은 기록되지 않은 상태에서의 굴절계수를 나타내고,
d는 완충층의 층두께를 나타내고,
λ는 기록에 사용된 레이저광의 파장을 나타내며,
m은 0-5의 정수이다.
상 편이 φ는 레이저광의 파장, 거울 두께 및 인접하는 매체와 거울의 굴절계수에 의존한다. 본 발명에 따른 CD에서 정보는 홈 내부에 기록되기 때문에, 두께 d는 홈 내부의 두께이다.
본 발명에 따른 기록매체에 있어서는 종래의 CD 플레이어가 트래킹을 위해 기록된 상태에서 약 20%의 배경 반사를 필요로 하고, CD 표준이 60%의 기록 콘트라스트를 요구하기 때문에 레이저의 판독 스폿이 홈위에 위치할 때 기록되지 않은 상태에서 50% 이상의 반사율과, 랜드위의 판독 스폿에 대해서는 60% 이상의 반사율을 갖는 높은 반사 상태의 파브리-페로가 바람직하다. 상기한 복소 굴절계수 요구를 만족하는 부분 반사막 재료로 CD 표준에 따라 CD가 형성될 수 있다는 것을 발견하게 되었다. 그러나, 보다 작은 배경 반사를 요구하는 CD 플레이어를 이용하는 경우에 50% 보다 낮은 반사율이 이용될 수 있다. 고밀도 기록매체에 있어서 기록되지 않은 상태에서 20% 이상의 반사율이 바람직하다. 기록시에 파브리-페로는 부분 반사막, 완충층, 두꺼운 반사층 또는 기판 중 어느 하나의 변형에 의해 이조되거나 파괴되고, 이에 따라 기록되지 않은 상태의 적어도 40%의 반사 감소가 초래된다.
후술되는 바와 같이, 반사 강하의 위치는 수학식 1에 의해 정해진다. 반사율 강하의 폭과 깊이는 부분 반사막(2)의 광학 변수(굴절계수, 흡수계수 및 두께)와 완충층(3)의 흡수계수의 영향을 받는다. 이런 영향은 Pergamon Press(1970)의 51페이지에 기재된 M. Born, E. Wolf의 광학 원리(Principles of Optics) 제 4 판과 같은 Abeles에 의해 개발된 등방성 성층 매체에서의 파장 전파를 위한 2x2 행렬 형식에 기초한 컴퓨터 프로그램의 도움으로 결정될 수 있다. 굴절계수 ns와 두께 ds를 갖는 기판, 두께 d와 굴절계수 nu를 갖는 완충층 및 두께 dm와 굴절계수 nm를 갖는 두꺼운 반사층을 갖는 두께 디지털 저장매체에서, 기록되지 않은 상태에서 동조된 파브리-페로의 높은 반사 영역에 대한 조건을 만족하는 디지털 저장매체를 얻기 위해 절연층의 두께 및/또는 완충층의 흡수가 어떻게 적합해질 수 있는지가 계산될 수 있다. 이런 계산은 해당 기술분야의 숙련된 자에게는 주지된 사실이고, 여기서 더 상세한 설명은 필요치 않다.
주지되어 있는 판독 전용 CD에서, 기록된 정보는 낮은 반사율을 갖는 영역(기록된 홈 영역)이 배경 반사율(기록되지 않은 홈 영역)이 65%보다 높은 영역과 대체되는 나선형 트랙에 저장된다. 종래의 CD에 있어서 피트 길이는 0.3㎛ 단계에서 0.9에서 0.3㎛까지 변화한다. (11T 신호를 발생하는) 가장 긴 피트에서, 반사율은 기록되지 않은 상태에서의 반사율의 40% 아래로 떨어져야 한다. 종래의 CD 플레이어에서 판독 레이저는 780과 830㎚ 사이의 파장, 일반적으로 780±10㎚의 파장을 갖는다. 판독 전용 CD와 호환되도록 하기 위해, 본 발명에 따른 CD는 종래의 CD 플레이어용 판독 레이저를 사용할 때 65%의 기록되지 않은 상태의 반사율을 가져야 하고, 가장 긴 피치에서 반사율은 기록되지 않은 상태에서의 반사율인 40%보다 낮아야 한다.
본 발명은 종래의 판독 전용 CD와 호환되는 CD를 구성하도록 설정될 수 있는 변수(이하 CD 표준이라 함)를 갖는 CD를 제공한다.
본 발명에 따른 광기록매체는 홈을 갖는 기판(1)을 포함한다. 이 매체는 기판을 통해 판독된다. 따라서, 이 기판은 판독과 기록에 사용되는 레이저 광에 대해 광학적으로 투명한 것이어야 한다. 종래의 CD 플레이어에서는 780㎚의 파장을 갖는 레이저 광이 사용된다. 이 파장에서 광학적으로 투명하고, 충분한 열적 안정성과 습기에 대해 충분한 저항력을 갖는 폴리카보네이트, 비정질 폴리올레핀(APO) 및 유리가 기판으로 적합하다. 비용과 조정하기 간편하다는 점에서는 폴리카보네이트가 바람직하다. 게다가 폴리카보네이트 기판의 특성은 CD 표준에 맞는다. APO도 또한 CD 표준에 맞는 특성을 갖지만, 이들 기판들은 폴리카보네이트보다 비싸다. 그러나, 폴리카보네이트는 완충층 재료를 가하는데 정상적으로 사용되는 거의 모든 용매에 의한 화학적인 침범을 받기 쉽다. 이런 문제는 본 발명에 따른 CD를 이용하여 2가지 방법으로 감소된다. 첫째, 부분 반사막은 용매의 침범으로부터 기판을 보호할 수 있다. 둘째, 비액정 재료가 완충층에 사용되기 때문에 용매 선택의 큰 자유도가 발생된다. 따라서, 비교적 순한 용매가 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 CD의 경우에 폴리카보네이트가 기판으로서 용이하게 사용될 수 있다. 고밀도 CD에 대해서 기판은 610 내지 700㎚의 파장 범위 또는 그보다 낮은 파장에서 투과성을 가져야 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 CD에 대해서 홈을 갖는 기판이 사용된다. 상기 홈은 기판에 인쇄된 나선형 트랙이다. 이 트랙은 판독과 기록 동안에 레이저 스폿 위치를 제어하는데 사용된다. 부분 반사막이 높은 굴절계수를 갖기 때문에 트래킹은 홈 내부와 외부의 부분 반사막/기판 인터페이스의 반사된 진폭 또는 상의 차이를 통해 행해질 수 있다.
홈의 폭과 깊이는 트래킹에 있어서 중요하다. 대개 0.1-1.2㎛의 트랙 폭이 사용된다. 트랙 깊이는 완충층과 부분 반사막의 두께와 관련하여 선택되어야 하는 중요한 변수이고, 대개 30-450㎚의 범위이다. 본 발명자는 230-260㎚의 완충층 두께와 6-12㎚의 알루미늄 부분 반사막 또는 220㎚의 완충층 두께와 50㎚의 실리콘 부분 반사막과 조합된 200-250㎚의 비교적 깊은 홈 깊이가 반사 특성을 유지하면서 최적의 트래킹 콘트라스트를 발생한다는 것을 발견하였다. 또한 50-90㎚의 트랙 깊이로 최적의 트래킹 조건을 얻을 수 있다.
공기/기판 인터페이스에서의 반사에 의한 레이저광의 손실을 줄이기 위해 기판은 얇은 반사층과 덮여지지 않은 측에 반반사구조를 가질 수 있다.
부분 반사막(2)에 대해서 층이 레이저광에 대해서 부분적으로 투과성을 갖을 만큼 충분히 얇게 구성될 수 있는 한 상기한 굴절계수 조건을 만족하는 금속과 비금속 재료가 모두 이용될 수 있다. 이것은 대개 약 20-80%의 전도율에 대응하는 0.3-50㎚의 범위이다. 다양한 재료의 복소 굴절계수는 1985년 Palik이 편집하고, Press가 발행한 고체의 광학 상수에 대한 핸드북(Handbook of Optical Constants of Solids)의 1부와 2부에 게재되어 있다. 얇은 금속막은 환원한 금속과 유사한 반응을 보이고, 해당 기술분야의 숙련자는 적합한 재료를 용이하게 선택할 수 있다. 상기한 5각형내에 존재하는 복소 굴절계수를 갖는 재료로 만족할만한 반사 특성과 트래킹 콘트라스트를 갖는 광매체가 얻어질 수 있는 층 두께와 트랙 깊이의 조합을 발견할 수는 없다. 상기한 6각형의 외부에 존재하는 복소 굴절계수를 갖는 재료들이 선택되는 것이 바람직하다. 이에 대해서는 실시예에서 보다 상세히 설명할 것이다.
금속의 굴절지수는 대개 높은 허수부를 갖는다. 이는 제품 nk가 또한 높다고 가정하면 투명한 환경(공기와 폴리카보네이트와 같은)에서 사용될 때 높은 반사성과 흡수성을 갖는다는 것을 의미한다. ㎛당 흡수 α는 -2πnk/λ(λ의 단위는 ㎛)로 표현된다. 따라서, 레이저로 기록할 때 레이저광은 파브리-페로 시스템에 의해 반사되고(트래킹), 금속 부분 반사막에 의해 흡수된다. 흡수된 레이저광은 열로 변환되고, 부분 반사막, 버퍼층, 두꺼운 반사층 또는 기판 중 어느 하나의 변형이 발생한다. 부분 반사막(2)에 적합한 흡수성 금속은 알루미늄, 니켈(nickel), 바나듐(vanadium), 크롬(chromium), 탄탈(tantalum), 철, 니켈-금, 니켈-바나듐, 니켈-크롬, 알루미늄-금 및 다른 합금이다. 피트 완전성을 보전하기 위해 사용되는 금속은 비교적 낮은 열전도율을 갖는 것이 바람직하다.
적합한 비흡수성 금속은 예를 들어 금, 은, 텔루르(tellurium), 구리 또는 이들의 합금 또는 실리콘, 실리콘 질화물, 실리콘-게르마늄, 실리카, SiO, SiO-게르마늄 등이다. 이런 형태의 재료는 대개 굴절계수에서 하나의 높은 부(실수 또는 허수부)를 갖는다. 이는 재료가 반사성을 갖지만, 흡수성은 거의 없다는 것을 의미한다. 이런 형태의 부분 반사막을 갖는 CD에 레이저로 기록할 때 레이저광은 파브리-페로 시스템에 의해 반사되지만, 레이저광의 흡수는 주로 완충층에서 일어나야 할 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 CD에 비금속 부분 반사막을 이용할 때 흡수성이 높은 완충층을 사용하는 것이 바람직하다. 특히 굴절계수의 허수부가 낮은 게르마늄, 실리콘-게르마늄 합금, 실리콘 질화물 및 실리콘과, 굴절계수의 실수부가 낮은 금, 구리, 텔루르 및 합금이 바람직하다. 부분 반사막은 진공증착, 전자빔 증착 및 스퍼터링과 같은 해당 기술분야에서 정상적으로 사용되는 종래의 방법으로 기판에 형성될 수 있다.
적합한 Tg를 갖는 비액정 고분자량(500-250,000)의 재료는 염료에 대해 안정적인 행렬로 기능하고, 두께에 있어서 만족할만한 정확도로 적용될 수 있다. 홈 내부에 존재하는 완충층의 두께는 0.2㎛에서 1㎛까지 변화할 수 있다. 재료의 Tg는 70℃ 이상이 바람직하다. 적합한 비액정 고분자량의 재료의 예는 PMMA와 같은 중합체, 스티렌 아크릴로니트릴(styrene acrylonitrile) 또는 설포닐 디아닐린(sulfonyl dianiline) 및 시아노비페닐(cyanobiphenyl)과 o-비페닐(o-biphenyl)의 에폭시드(epoxide)의 유리와 설포닐 디아닐린과 p-비페닐(p-biphenyl)의 유리와 같은 유리이다. 완충층에 존재하는 염료는 기록 레이저광을 열로 변환하는 기능을 하고, 그 때문에 부분 반사막, 완충층, 두꺼운 반사층 또는 기판 중 어느 하나가 변형된다. 금속 부분 반사막이 사용되면 레이저광이 부분 반사막과 반사층(4)에 의해 흡수되기 때문에 염료 농도는 감소되거나 심지어 염료가 제거될 수 있다. 따라서 적합한 염료는 사용되는 기록 레이저의 파장 범위에서 흡수해야 한다. 780㎚의 레이저로 기록되는 CD 표준에 따른 CD에 대하여 780 내지 850㎚의 파장 범위에서 흡수하는 근적외선 흡수성 염료가 사용된다. 예를 들어 안트라키논(anthraquinone) 염료(니폰 가야쿠 사의 IR-700, 스쿠아릴륨(squarilium) 염료(니폰 간코시키소 겐큐쇼 사의 NK-2772, 비스-[3-(7-이소프로필-1-메틸)-아줄렌-4-일-2-에틸-프로피오닉산 n-부틸 에스테르] 스쿠아릭산 염료(EP 0,310,080, 예시 16), EP 0,310,080에 개시된 염료 및 코로코늄(croconium) 염료(신텍(Syntec)의 ST 172, ST 9/3, ST 9/1, 프탈로시아닌(phthalocyanine) 염료(알드리히(Aldrich)의 구리(Ⅱ)-1,4,8,11,15,18,22,25-옥타부톡시-29H,31H-프탈로시아닌, 아연-1,4,8,11, 15,18,22,25-옥타부톡시-29H,31H-프탈로시아닌)가 있다.
고밀도 CD에 대해서, 400 내지 700㎚의 파장 범위에서 흡수하는 염료가 요구된다. 이런 염료의 예는 아조(azo) 염료(미츠이 도아츠 케미컬스 게엠바하의 SI-361, 안트라키논 염료(니폰 가야쿠 사의 LCD 116과 LCD 118, 미츠이 도아츠 케미컬스 게엠바하의 M-137, M-483, M-83 및 M-497, 스쿠아릴륨 염료(신텍의 ST 6/2와 ST 5/3), 트리페닐메탄(triphenylmethane) 염료(알드리히의 Fast Green FCF와 Solvent Blue)가 있다.
완충층은 90wt%까지 염료를 포함할 수 있다. 그러나, 분정(segregation) 문제를 방지하기 위해 30wt% 까지의 양을 이용하는 것이 바람직하다. 완충층은 또한 층의 안정성을 향상시키기 위해 안정제(stabiliser) 및/또는1O2-억제제(quencher)를 포함할 수 있다. 완충층을 가하는데 있어서, 고분자량 재료 및 선택적으로 염료와 다른 첨가물이 적합한 용매에 용해되고, 스핀 코팅되는 것이 바람직하다. 정확한 두께로 코팅을 가하는 다른 종래의 수단들이 또한 사용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 완충층의 흡수계수는 부분 반사막의 광학 변수와 조합하여 파브리-페로의 반사와 흡수에 영향을 미친다. 흡수계수는 완충층의 염료 농도와 흡광계수에 의해 결정된다. 이것은 CD 표준과 일치하는 본 발명에 따른 CD의 변수를 결정하는데 사용될 수 있다.
예를 들어 화학 기상 증착(CVD) 또는 스퍼터링에 의해 완충층상에 형성되는 두꺼운 반사층은 금, 알루미늄, 은, 구리, 크롬, 니켈, 백금(platinum), 알루미늄-티탄(titane), 구리-알루미늄 등과 같은 금속층인 것이 바람직하다. 이 두꺼운 층은 레이저광에 대해 투과성을 가져서는 안된다. 알루미늄이 금보다 저렴하고, 50㎚ 이상의 두께를 갖는 알루미늄층의 반사율이 충분히 높기 때문에, 두꺼운 반사층으로는 알루미늄 또는 이의 합금이 바람직하다. 종래의 CD에 있어서는 0-5%의 광전송율이 바람직하다. 고밀도 CD에 있어서는 55%보다 낮은 전송율이 바람직하다.
보호용 코팅(5)은 충격에 대해 내성이 높은 수지(resin)일 수도 있다. 대개 UV 경화 가능한 수지가 사용되고, 이것은 스핀 코팅이 적용된 후 UV 방사에 의해 경화된다. 보호용 코팅에 적합한 다른 재료는 에폭시 수지(epoxy resin), 아크릴 수지(acrylate resin), 실리콘 경질 코팅 수지(silicon hard coat resin) 및 우레탄 수지(urethane resin)이다. 보호용 코팅의 두께는 중요하지 않지만, 대개 3 내지 30㎛ 이내이고, 5 내지 15㎛ 이내가 바람직하다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 광기록매체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.
· 홈을 갖는 기판상에 부분 반사막을 가하는 단계,
· 상기 부분 반사막상에 완충층을 가하는 단계,
· 상기 완충층상에 두꺼운 반사층을 가하는 단계.
상기한 바와 같이, 부분 반사막과 두꺼운 반사층은 예를 들어 진공 증착, 전자빔 증착 또는 스퍼터링에 의해 가해질 수 있다. 완충층은 예를 들어 스핀 코팅에 의해 가해질 수 있다.
이 제조방법은 연속적인 공정으로 용이하게 구성될 수 있다. 종래의 판독 전용 CD의 제조장치는 종래의 생산라인에 부분 반사막을 가하는 수단과 완충층을 가하는 수단을 삽입함으로써 본 발명에 따른 광기록매체의 제조에 용이하게 바꿀 수 있다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 광기록매체의 연속적인 제조를 위한 장치에 관한 것이며, 다음과 같은 수단을 포함한다.
· 홈을 갖는 기판을 이송하는 수단,
· 상기 기판상에 부분 반사막을 가하는 수단,
· 상기 부분 반사막상에 완충층을 가하는 수단,
· 상기 버퍼층상에 두꺼운 반사층을 가하는 수단.
다음의 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하겠지만, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다.
실시예 1
컴퓨터 프로그램에 의해 완충층과 부분 반사막의 층두께의 조합이 반사율과 트래킹에 대해 다음과 같은 요구가 있을 때 다양한 복소 굴절계수를 갖는 부분 반사막 재료에서 발견될 수 있는지 계산되었다. 기록되지 않은 상태에서 랜드의 반사율이 0.65보다 높고, 기록되지 않은 상태에서 트랙의 반사율이 0.5보다 높으며, 트랙의 반사율을 랜드의 반사율로 나눈(모두 기록되지 않은 상태) 트래킹 콘트라스트가 0.95보다 낮아야 한다. n,k 평면에서 정점 7.15+i3.93, 7.15+i5.85, 8.96+i6.28, 9.56+i5.90 및 8.14+i3.77로 정해진 5각형내에 존재하는 복소 굴절계수를 갖는 부분 반사막 재료에 있어서 반사율과 트래킹 조건을 만족하는 층두께의 적합한 조합이 전혀 발견될 수 없다고 계산되었다. 이런 계산의 결과는 도 3에 도시되어 있고, 여기에는 n과 k의 모든 조합에 있어서 반사율과 트래킹 조건을 만족하는 솔루션(solution)의 전체량에 대한 비율이 도시되어 있다. 영역 1에서 솔루션은 발견되지 않았다. 영역 2에서는 10% 정도의 솔루션이 발견되었다. 영역 3에서는 10% 내지 80%의 솔루션이 발견되었다. 영역 4에서는 90% 이상의 솔루션이 발견되었다. 콤팩트 디스크는 컴퓨터 프로그램에 의해 제공된 솔루션에 따라 설계되었다.
실시예 2
비 LC 유리의 합성(일반적인 방법):
2개의 아민(amine)군(디아민(diamine))을 포함하는 화합물의 1eq와 1개의 옥시란(oxirane) 군(에폭시드)을 포함하는 화합물의 4eq의 혼합물을 130℃로 질소 분위기에서 사용된 디아민에 따라 5-20시간 가열하였다. 2개 이상의 서로 다른 디아민 또는 에폭시드가 사용될 때 균일한 용해물(melt)을 얻기 위해 40wt%의 클로로벤젠(chlorobenzene)이 첨가되었다. 130℃에서 1시간 지난 후에 클로로벤젠은 증류되었다. 이 용해물을 냉각하여 테트라히드로푸란(tetrahydrofuran)으로 용해하였고, 약 20%(m/M)의 솔루션이 에탄올의 10배를 초과하여 침전(precifitate)되었다. 수득율은 75 내지 90%의 범위이었다.
실시예 3
시아노비페닐의 에폭시드 합성(에폭시드 1)
히드록시시아노비페닐(hydroxycyanobiphenyl) 39.0g(0.20mole), 에피클로로히드린(epichlorohydrin) 100㎖(1.25moles) 및 벤질트리메틸염화암모늄(benzyl trimethylammoniumchloride) 0.44g(2.4mmoles)의 혼합물을 70℃로 가열하였다. 다음에, 물 100㎖에 수산화나트륨(sodium hydroxide) 17g(0.42mole)의 용액을 3시간 동안 분산시킨다. 이 첨가에 뒤이어 다시 1시간 동안 70℃ 교반시킨다. 이 반응 화합물을 20℃로 냉각시키고, 디클로로메탄(dichloromethane) 200㎖를 첨가하였다. 유기층을 분리해 내고, 연속적으로 염화나트륨과 물로 세척해낸다. 황산마그네슘으로 건조하고, 증발로 농축한 후에 원생성물은 메탄올 450㎖로부터 결정형태로 변환되었다. 수득율은 38.3g(76%)이었다.
실시예 4
p-비페닐의 에폭시드 합성(에폭시드 2)
p-비페닐의 에폭시드(에폭시드 2)는 시아노비페닐의 에폭시드 합성과 유사한 방식으로 제조되었다.
실시예 5
얀센의 10%의 o-비페닐 에폭시드와 90%의 에폭시드 1을 사용할 때 상기한 비 LC 유리를 합성하는 일반적인 방법으로 알드리히의 3,3'-설포닐 디아닐린으로 유리(유리 1)를 제조하였다. Tg 99-104℃, MW 1706(GPC).
실시예 6
에폭시드 2를 사용할 때 상기한 비 LC 유리를 합성하는 일반적으로 방법에 의해 알드리히의 3,3'-설포닐 디아닐린으로 유리(유리 2)를 제조하였다. Tg 84-87℃, MW 1232(GPC).
실시예 7
10㎚ 두께의 얇은 알루미늄막이 깊이 170㎚, 폭 0.5㎛, 트랙 피치 1.6㎛의 프리그로브(pregroove)를 갖는 1.2㎜의 두꺼운 폴리카보네이트 기판에 증착되었다. 상기 얇은 알루미늄층상에 유리 1의 층이 디아세톤 알코올(10㎖에 0.9g)의 용액으로부터 스핀 코팅되었다. 완충층의 두께는 250㎚이었다. 상기 완충층상에 100㎚의 두꺼운 알루미늄층이 진공층착되었다. 40℃의 진공 오븐에서 건조한 후, UV 경화 가능한 에폭시아크릴(epoxyacrylate) 수지의 보호층이 그 위에 스핀 코팅되고, 경화된다. 이와 같이 하여 제조된 CD는 780㎚의 레이저빔을 이용하는 평가 설비를 사용하여 평가된다. 1.3m/sec, 720㎑ 및 0.7㎽ 기록 전력의 8㎽ 기록 조건에 의해 51㏈의 신호 대 잡음 비(CNR)가 얻어지며, 랜드에서 72%의 반사율, 그리고 트랙에서 약 50%의 반사율이 얻어진다. 이 디스크는 콤팩트 디스크 플레이어에서 재생 가능한 것으로 보였다.

Claims (8)

  1. a) 홈을 갖는 투명기판,
    b) 상기 투명기판상에 위치하고, n,k 평면에서 7.15-i3.93, 7.15-i5.85, 8.96-i6.28, 9.56-i5.90 및 8.14-i3.77의 정점으로 정해진 5각형내에 존재하지 않은 큰 복소 굴절계수를 갖는 재료로 구성된 부분 반사막(2), 이 부분 반사막상에 위치한 액정이 아닌 고분자량 재료와 선택적으로 염료(dyes)를 포함하는 완충층(3) 및 이 완충층상에 위치하여 상기 완충층과 함께 파브리-페로를 형성하는 두꺼운 반사층(4)을 포함하고, 홈 내부의 완충층의 두께(d)가 매체의 반사가 높은 반사 상태에 있도록 설정되는 것을 특징으로 하는 기록층 및
    c) 선택적으로 상기 층상에 위치하는 보호용 코팅(5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광기록매체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 매체의 홈 내부의 반사율은 기록되지 않은 상태에서 50%보다 크고, 기록된 상태에서 40%보다 작으며, 고밀도 광기록매체에서 반사율은 기록되지 않은 상태에서 20%보다 큰 것을 특징으로 하는 광기록매체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 부분 반사막(2)은 알루미늄, 니켈, 바나듐, 크롬, 탄탈 또는 이들의 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 광기록매체.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 부분 반사막(2)은 금, 은, 구리, 텔루르 또는 이들의 합금 또는 실리콘 질화물, 실리콘 또는 실리콘-게르마늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 광기록매체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 폴리카보네이트 또는 비정질 폴리올레핀으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광기록매체.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 완충층은 400 내지 700㎚ 또는 780 내지 850㎚의 파장 범위에서 흡수하는 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는 광기록매체.
  7. 홈을 갖는 기판상에 부분 반사막을 가하는 단계,
    상기 부분 반사막상에 완충층을 가하는 단계 및
    상기 완충층상에 두꺼운 반사층을 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 광기록매체의 제조방법.
  8. 홈을 갖는 기판을 이송하는 수단,
    상기 기판상에 부분 반사막을 가하는 수단,
    상기 부분 반사막상에 완충층을 가하는 수단 및
    상기 완충층상에 두꺼운 반사층을 가하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 광기록매체의 연속적인 제조장치.
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