KR19990084332A - 광기록매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광기록매체에 관한 것이다. 기판과 상기 기판 위에 순차적으로 적층되어 있는 기록막, 반사막 및 보호막을 포함하는 광기록매체에 있어서, 상기 기록막이 20-70중량%의 프탈로시아닌계 색소와 30-80중량%의 시아닌계 색소를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 광기록매체는 CD와 호환이 가능하고 반사막으로서 Al을 사용하는 경우에도 반사막이 손상되지 않는다. 따라서, 기록 및 재생 특성이 개선된 광기록매체를 저렴한 비용으로 제조할 수 있다.

Description

광기록매체

본 발명은 광기록매체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 추기형 광기록매체에 관한 것이다.

광기록매체는 기존의 자기 기록 매체에 비해 기록 단위당 필요한 기록면적이 매우 작기 때문에 고밀도용 기록 매체로 많이 사용되고 있다. 이러한 광기록매체는 그 기능에 따라, 기록되어진 정보를 재생만 하는 재생 전용형(Read Only Memory)과 1회에 한하여 기록이 가능한 추기형(Write Once Read Many:WORM) 및 기록 후 소거 및 재기록이 가능한 소거가능형(Erasable)으로 구분된다.

현재 WORM 형 광기록매체로는 디스크 형태가 실용화되어 있다. 특히 데이터 저장용 디스크, 기록가능한 오디오 CD, 포토 CD 등의 분야가 상당히 진보되어 있다. 이러한 광기록매체가 CD와 호환가능하게 이용되기 위해서는 반사율이 높고 CNR 특성이 우수해야 할 뿐만 아니라, 기록의 보존안정성과 높은 기록감도를 갖는 것이 요구된다. 이와 같이 CD와 호환성을 갖고 있는 광기록매체로서는, 기록가능한 콤팩트 디스크(Compact Disc-Recordable: CD-R)가 알려져 있다. 이 광기록매체는 투명한 기판 위에 레이저를 흡수할 수 있는 색소를 코팅하여 기록막을 형성한 후, 그 상부에 반사막을 형성함으로써 제조하고 있다. 그런데 이 기록매체는 사용되는 색소가 고가이고 보존안정성이 좋지 않다는 문제점을 가지고 있다.

상기 문제점을 해결하여 색소 대신 기록용 흡광물질을 사용하고, 금속 박막층과 완충층을 가진 CD-R이 개발되었다. 이러한 CD-R의 일예로는, 기판위에 금속 박막층과, 완충층, 반사막 및 보호막이 순차적으로 형성되어 있는 구조의 디스크를 들 수 있다. 이와 같은 구조의 광기록매체에서는, 금속 박막층과 반사막 사이에 완충층이 존재함으로써 기록광에 의하여 금속 박막층이 발열하고 이 열에 의해 변형되는 부분이 완충층으로 팽창됨으로써 기록 부위의 산란과 경로차가 신호로 인식될 수 있다. 이러한 광기록매체에서는, 전술한 바와 같이 레이저를 이용한 광기록시 금속 박막층이 레이저를 흡수하여 발열, 변형됨으로써 기록 피트가 형성되도록 하고, 기록재생시 기록부위의 산란과 경로차가 신호로 인식됨으로써 재생이 가능하도록 하는 방식을 채택하고 있다. 따라서, 기록에 필요한 발열을 유도하기 위해 금속 박막층을 충분한 두께로 형성해야 한다. 그러나 이로 말미암아 투과율이 저하되고 궁극적으로는 투과된 기록광 혹은 재생광의 반사율의 저하를 초래하게 되어 CD와의 호환성에 문제를 일으킬 수도 있으며, 또한 정보 기록시 발생된 열이 금속 박막층과 인접해 있는 층 즉, 기판 및 완충층으로 전달되기가 쉽기 때문에 미기록 부위가 손상될 우려가 있고 이로 인해 트랙킹 에러가 빈번하게 발생될 수 있다.

또한, 상기와 같은 광기록매체에서 반사막의 재료로는 Au, Ag, Pd, Al 등이 주로 사용되었는데, 제조비용의 감소를 위해 고가인 Au 등을 대신하여 저가의 Al 등을 이용하려는 시도가 있었으나, 금속의 보존성 문제로 단순한 치환에는 많은 문제가 있었다. 즉, 광기록매체의 제조과정 또는 제조 후 보관과정에서 미경화된 보호막용 재질과 반사막의 금속과의 반응이 일어나거나 또는 습기 등의 침투로 인해 기록막 물질과 반사막의 금속간에 반응이 일어나게 되면 단시간에 제품이 손상되어 버린다. 미경화된 보호막용 재질은 반사막으로 침투하여 들어와 폴리카보네이트 기판까지 용해시켜 제조공정에 커다란 손상을 주며, 습기는 제조과정 또는 제품 보관과정에서 기판 표면을 통해 흡수되거나 또는 도포가 불완전하게 이루어진 보호막면이나 기판과 보호막과의 계면으로 침투하여 기록막 물질중에 존재하는 이온들을 활성화시키게 되고 이들 이온들은 금속으로 된 반사막을 손상시킨다. 일반적으로 색소 등을 함유하고 있는 기록막은 ClO₄, BF₄, I, Cl 등의 퍼클로레이트나 할로겐을 카운터이온으로 가지고 있고 이들 카운터이온은 습기에 의해 쉽게 활성화되어 Al 또는 Ag 등의 반사막과 반응하여 반사막을 손상시키게 된다. Al을 반사막의 소재로 사용하는 경우에는 Al 자체가 습기나 산소에 의해 자체적으로 부식되는 문제가 있어 이를 해결하기 위해 Mg, Mn, Ti, Cu 등을 첨가하여 합금의 형태로 사용함으로써 금속막 자체의 보존 안정성을 개선하려는 시도가 있어 왔고, Ag의 경우에도 Pd, Pt 등의 금속을 첨가하여 내구성을 개선하려는 시도가 있었지만, 이들 합금 역시 적은량의 습기에도 활성화된 색소의 카운터 이온에 의해 부식되는 문제를 해결할 수는 없었다.

본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 CD와의 호환이 가능하며 광안정성, 열안정성 및 기록감도가 향상되는 한편 Al, Ag 등의 저가의 금속으로 된 반사막 이용하는 경우에도 활성화된 이온에 의한 반사막의 손상이 일어나지 않는 광기록매체를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 기판과 상기 기판 위에 순차적으로 적층되어 있는 기록막, 반사막, 및 보호막을 포함하는 광기록매체에 있어서, 상기 기록막이 20-70중량%의 프탈로시아닌계 색소와 30-80중량%의 시아닌계 색소를 포함하는 것을 특징으로 하는 광기록매체가 제공된다.

상기 시아닌계 색소와 프탈로시아닌계 색소는 650 내지 790nm 파장영역에서 최대흡광계수를 가지는 것이 바람직하다.

상기 기록막은 고분자를 더 포함할 수 있으며, 이때 상기 색소들은 고분자에 분산된 형태로 존재하는 것이 바람직하며, 이 경우 고분자에 대한 색소의 총량은 0.5 내지 5중량%인 것이 바람직하다. 상기 고분자로는 Tg (glass transition temperature)가 50-150℃인 것이 바람직하다.

상기 기판과 기록막 사이에는 Ni, Ni/V 또는 Al로 되어 있으며, 그 두께가 1-10nm인 부분반사막이 위치할 수 있다.

상기 반사막은 Al, Ag, Pd, Ag/Pd, Al/Ti로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속물질로 이루어지는 것이 바람직하며, 그 두께는 10-100nm 범위인 것이 바람직하다.

상기 보호막 재료로는 통상의 광기록매체에서 보호막 재료로서 통상적으로 사용되는 재료라면 특별히 제한되지 않지만, 아크릴계 UV경화성 수지를 이용하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 광기록매체에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 광기록매체의 기록, 재생 원리는 기존의 CD-R의 경우와 동일하다. 전술한 바와 같이, 유기 광기록매체에서 반사막 재료를 사용함에 있어서는 여러 가지 제한을 받는다. 본 발명에서는 반사막 재료를 저가화시킬 수 있도록 기록막의 재료를 최적화시킨 것을 특징으로 한다. 즉, Al, Ag 등의 저가의 금속을 반사막으로 사용하되 활성화된 이온들에 의한 반사막의 손상을 방지하기 위해 기록막에 사용하는 색소를 시아닌계와 프탈로시아닌계의 혼합물로 한정함으로써 시아닌계 색소의 카운터 이온의 활성을 억제하는 동시에 프탈로시아닌계 단독 사용시 발생되는 호환성 문제를 해결하였다.

본 발명의 광기록매체를 이루는 구성요소에 대해 보다 상세히 알아보면, 기판의 소재로서는 사용되는 레이저빔에 대해 투명하며 충격강도가 양호하며, 열에 의해 쉽게 팽창변형가능한 물질을 사용하는데, 그 예로는 폴리카보네이트, 폴리메틸-메타크릴레이트(PMMA), 에폭시, 폴리에스테르, 비정질 폴리올레핀 수지 등이 이용된다.

기록막은 기록 레이저빔을 흡수하여 발열하는 발열층으로 작용하게 되는데, 유기색소만으로 형성하거나 또는 유기색소가 분산되어 있는 고분자를 이용하여 형성한다. 유기색소로는 시아닌계와 프탈로시아닌계를 혼합하여 사용한다. 프탈로시아닌계 색소는 기록막에서 활성화된 이온에 의한 반사막의 손상을 방지하고 근적외선 영역의 광을 흡수하여 기록막에 사용되는 색소의 역할을 지원하는 기능을 하는 한편, 시아닌계 색소가 분산되어 있는 매트릭스로서의 역할과 함께 기록층의 굴절율을 조절하는 작용도 한다. 즉, 기록광을 흡수함에 따라 발열하여 신호를 기록하는 역할은 시아닌계 색소와 부분반사막에 의해 이루어지며, 프탈로시아닌계 색소는 상기 기록기능을 수행할 수 있도록 기록광원의 흡수파장대를 가질 수 있으나, 이는 반드시 필요한 것은 아니며 기록층의 낮은 반사율을 보완할 수 있는 정도의 굴절율을 가지는 것으로 족하다. 이미 상용화되어 있는 기록용 컴팩트 디스크 (CD-R) 중 프탈로시아닌계 색소만으로 제조된 것은 780nm의 기록광을 적절히 흡수, 발열할 수 있는 특성을 지닌 고가의 색소를 필요로 하지만, 본 발명에서와 같이 전술한 바와 같은 소정의 기능을 발휘하는데에는 저가의 범용 프탈로시아닌계 색소로도 충분하다. 다시 말해, 시아닌계 색소가 분산될 수 있는 매트릭스로서의 프탈로시아닌계 색소는 시아닌계의 카운터 이온의 활성 억제와 CD와의 호환성을 고려하여 20-70중량%로 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 유기색소를 고분자에 분산시킨 상태로 이용하는 경우에는 Tg가 50-150℃인 고분자를 이용하는 것이 바람직하며, 이때 색소의 총함량은 0.5-5중량%로 하는 것이 바람직하다.

상기 기판과 기록막 사이에는 부분반사막을 형성할 수 있는데, 이 부분반사막은 발열층으로서의 기록막의 작용을 보완하기 위한 것이며, Ni, Ni/V, Al을 이용하여 1-10nm의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.

반사막으로는 Al, Ag, Pd, Ag/Pd, Al/Ti로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속물질을 이용하여 10-100nm 범위의 두께로 형성한다.

보호막은 광기록매체의 다른 구성층들, 특히 반사막을 보호하는 작용을 한다. 이러한 보호막은 통상의 방법에 따라 형성된다. 예를 들면, 충격강도가 크고 투명하며 자외선에 의해 경화 가능한 물질로서 에폭시계 또는 아크릴레이트계 자외선 경화성 수지를 위에 스핀 코팅한 다음, 자외선으로 경화시키는 방법을 이용하여 형성한다.

이하, 하기 비제한적인 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하고자 한다.

< 실시예 1 >

프리그루브가 형성되어 있는 폴리카보네이트 (PC) 기판위에, 시아닌계 색소 (NK 3267: 일본감광색소)와 프탈로시아닌계 색소 (Luxol: 알드리치사)의 6:4 혼합물이 2중량%의 농도로 분산되어 있는 PMMA (폴리메틸메타크릴레이트: Tg 80℃ (알드리치사))를 코팅하여 120nm 두께의 기록막을 형성하고, 그 위에 Al을 70nm의 두께로 스퍼터링하였다. Al막 위에 아크릴계 UV 경화성 수지를 코팅 경화시켜 보호막을 형성함으로써 CD-R을 완성하였다. 이 CD-R에 대해 파이오니어사의 RPD-1000, 필립스사의 CDD 522 등의 레코더로 기록후 오디오 디벨롭사의 CD CATS와 아펙스사의 OHMT 3000을 이용하여 특성을 평가하고, 내환경성에 대해서는 60℃, 80% RH의 조건하에서 48시간 보관 후 상기 평가장치로 평가하였다. 이러한 평가는 광기록 디스크에 대한 표준인 오렌지북 파트 II에 준하여 이루어졌으며, 그 결과는 표 1에 나타나 있다.

< 실시예 2 >

실시예 1에서 PMMA 대신 PVC (Tg 75℃ (알드리치사))를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 광디스크를 제조하여 그 성능을 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

< 실시예 3 >

실시예 1에서, 색소를 고분자에 분산시키지 않고 메틸셀로솔브에 용해한 다음 이 용액을 사용하여, 색소 단독으로 된 기록막을 100nm의 두께로 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 광디스크를 제조하여, 그 성능을 측정하여 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

< 비교예 1-2 >

실시예 1에서, 시아닌계 색소만을 사용하고, 반사막을 Al (비교예 1), Au (비교예 2)를 사용하여 70nm의 두께로 형성한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 실시하여 광기록매체를 제조하고, 그 특성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.

< 비교예 3 >

시아닌계 색소만을 사용하여 실시예 3에서와 같은 방법으로 기록막을 형성하고 반사막을 Al을 사용하여 70nm의 두께로 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 광기록매체를 제조하고, 그 특성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 광기록매체는 CD와 호환이 가능하고 반사막으로서 Al을 사용하는 경우에도 반사막이 손상되지 않는다. 따라서, 기록 및 재생 특성이 개선된 광기록매체를 저렴한 비용으로 제조할 수 있다.

Claims (7)

1. 기판과 상기 기판 위에 순차적으로 적층되어 있는 기록막, 반사막 및 보호막을 포함하는 광기록매체에 있어서, 상기 기록막이 20-70중량%의 프탈로시아닌계 색소와 30-80중량%의 시아닌계 색소를 포함하는 것을 특징으로 하는 광기록매체.
2. 제1항에 있어서, 상기 시아닌계 색소와 프탈로시아닌계 색소는 650-790nm 파장영역에서 최대흡광계수를 가지는 것을 특징으로 하는 광기록매체.
3. 제1항에 있어서, 기록막이 고분자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광기록매체.
4. 제3항에 있어서, 상기 색소는 고분자에 분산된 형태로 존재하며, 상기 고분자에 대한 상기 색소의 총량은 0.5 내지 5중량% 범위인 것을 특징으로 하는 광기록매체.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 고분자는 유리전이온도 (Tg)가 50-150℃인 것을 특징으로 하는 광기록매체.
6. 제1항에 있어서, 상기 반사막은 Al, Ag, Pd, Ag/Pd, Al/Ti로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속물질로 되어 있으며, 그 두께는 10-100nm 범위인 것을 특징으로 하는 광기록매체.
7. 제1항에 있어서, 상기 기판과 기록막 사이에 Ni, Ni/V 또는 Al로 된 1-10nm두께의 부분반사막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광기록매체.