KR20010051974A - 광기록 매체 - Google Patents

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KR20010051974A
KR20010051974A KR1020000070910A KR20000070910A KR20010051974A KR 20010051974 A KR20010051974 A KR 20010051974A KR 1020000070910 A KR1020000070910 A KR 1020000070910A KR 20000070910 A KR20000070910 A KR 20000070910A KR 20010051974 A KR20010051974 A KR 20010051974A
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layer
recording
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dielectric layer
substrate
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사비유이찌
와타나베히데토시
쿠로카와코타로
야마모토마사노부
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이데이 노부유끼
소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

본 발명은 기록재료로서 유기재료를 함유하는 기록층과, 기록층의 적어도 하나의 주 표면을 덮도록 배치된 유전체층을 포함하는 광기록 매체를 제공하는 것이다. 이러한 구성에서, 유기재료는 인접층으로 용해되지 않으며, 정확한 기록/재생을 실행할 수 있다.

Description

광기록 매체{Optical recording medium}
발명의 배경
발명의 분야
본 발명은 유기재료를 기록 재료로서 포함하는 기록막을 포함하는 광기록 매체에 관한 것이다.
종래기술의 기술
종래에는, 도 1에 도시된 바와 같은 일회기록 광디스크(100)이 기록이 가능한 광기록 매체의 하나로서 공지되어 있다. 이 일회기록 광디스크(100)는 두께가 1.2mm이며, 기록 및 재생중에 레이저광이 투과될 수 있는 광투과층(101)의 일면(101a)에 가이드 그루브(102)를 갖도록 형성된 신호 기록 블록을 포함하고, 신호 기록 블록에 순차로 적층된 정보기록층(103), 반사막(104), 보호막(105)을 포함한다.
광투과층(101)은 다음과 같이 형성된다. 우선, 마스터링 공정에서 작성된 스탬퍼는 사출 형성기의 캐비티(cavity)내에 부착된다. 다음에, 가열 용융 상태의 폴리카보네이트 등의 수지가 캐비티내에 주입되고, 이 수지는 광투과층(101)을 얻기 위해 압축형성된다. 즉, 이 일회기록 광디스크(100)에서, 광투과층(101)은 스탬퍼에 형성된 요철(凹凸)을 전사(轉寫)함으로써 제조된 가이드 그루브(102)를 갖는 기판으로서 형성된다.
일회기록 광디스크(100)는 다음과 같이 제조된다. 정보기록층(103)으로서의 유기 색소 재료는 상술한 바와 같이 제조된 광투과층(101)의 가이드 그루브(102)를 갖는 면상에 적층된다. 더욱이, 반사막(104)은 정보기록층(103)이 충분한 반사율을 갖지 않기 때문에, 금이나 은 등의 금속 재료로 코팅되어 진공 스퍼터법에 의해 형성된다. 더욱이, 정보기록층(103) 및 반사막(104)의 열화를 방지하기 위해, 반사막(104)을 덮도록 보호막(105)이 형성된다.
여기에서, 정보기록층(103)은 테트라플루오로프로패놀(tetrafluoropropanol) 및 하이드록시메틸(hydroxymethyl) 부탄 등의 알콜 용매에 용해된 유기 색소 재료에 의해 제조된 도료를 사용하여 스핀 코트법에 의해 형성된다.
이와 같이 제조된 일회기록 광디스크(100)는 기록/재생 장치의 광 픽업 유닛을 이용하여 신호 기록 및 재생을 행한다. 여기에서, 광 픽업 유닛은 대물 렌즈(L)를 통해 소정의 파장의 레이저광을 광투과층(101)측으로부터 정보기록층(103)에 조사한다. 따라서, 일회기록 광디스크(100)에서는 정보 신호가 기록되고 재생될 수 있다.
기록/재생에 있어서, 레이저 집광 스폿은 소정의 위치에 정확히 형성되어야 한다. 기판으로서 사용되는 광투과층(101)은 응력, 열, 습도 등에 의해 변형되고, 레이저광의 코마 수차는 스큐(skew)라 불리는 기판의 기울기에 따라 증가된다. 역으로, 기판 스큐가 일정하다고 가정될 때, 기판이 더 작은 두께를 가질 때에 코마 수차의 보다 적은 스폿을 형성할 수 있다.
그런데, 최근에는 광 픽업 유닛에서의 대물 렌즈(L)의 개구수(NA)를 증가시킴으로써 레이저광 스폿 직경을 줄이고 또한 정보기록층(103)에 형성된 기록 트랙 간격(트랙 피치)을 줄임으로써 고밀도화가 시도된다. 특히, 0.78 이상의 NA를 갖는 대물 렌즈(L)를 사용하는 경향이 있다.
그러나, 그와 같은 0.78 이상의 NA를 갖는 대물 렌즈(L)가 사용되는 경우, 1.2mm의 두께를 갖는 상술한 바와 같은 광투과층(101)을 포함하는 일회기록 광디스크(100)에서는, 소정의 스큐에 대한 스폿 수차 및 그에 수반하는 재생 신호 열화가 현저하게 나타난다. 따라서, 1.2mm의 두께를 갖는 광투과층(101)을 기판으로서 사용하는 일회기록 광디스크(100)를 제조하는 것을 곤란하였다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(106)과, 기판(106)상에 형성된 반사층(107)과, 반사층(107)상에 형성된 정보기록층(108)과, 정보기록층(108)상에 형성된 광투과층(109)을 포함하는 일회기록 광디스크가 개발되고 있다. 도 2에 도시된 일회기록 광디스크(100)에서는, 광투과층(109)이 두께가 얇게 될 수 있고, 0.78 이상의 NA를 갖는 대물 렌즈(110)를 사용하는 광 픽업 유닛을 사용하여 기록/재생을 수행할 수 있다. 특히, 0.78 이상의 NA를 갖는 대물 렌즈(110)가 사용되는 경우, 광투과층(109)이 10 내지 177㎛ 범위의 두께를 바람직하게 갖도록 하는 것이 제안되어 왔다. 이 경우에, 광투과층(109)은 자외선 경화 수지로 형성되거나, 또는 폴리카보네이트나 글래스판 등의 투명한 평판을 이용하여 투명 접착층을 통해 정보기록층(108)상에 설치된다.
정보기록층(108)에 사용된 유기재료로서는, 상술한 바와 같이, 정보기록층(108)이 스핀 코트법에 의해 형성되므로, 유기 용매에 용해될 수 있는 것이 사용된다. 그러나, 유기 용매에 용해될 수 있는 그와 같은 유기재료는 광투과층(109)을 형성할 때 사용된 자외선 경화 수지와 투명 접착층에 대해서도 용해될 수 있다. 이를 위해, 정보기록층(108)이 자외선 경화 수지와 투명 접착층에 의해 용해되면, 정보기록층(108)의 기능이 손상된다. 따라서, 종래의 일회기록 광디스크는 유기재료가 광투과층(109)에 용해되고 정확한 기록/재생을 실행할 수 없는 문제점을 갖는다.
더욱이, 유기재료가 알콜에 의해 용해될 수 없는 경우가 있다. 이 경우에, 유기재료는 테트라하이드로푸란(tetrahydrofuran) 등의 용매에 용해되어야 한다. 그러나, 테트라하이드로푸란드의 용매가 사용되는 경우에는, 정보기록층(108)을 스핀 코트법에 의해 형성할 때 기판(106)을 구성하는 수지가 용해된다. 이것은 기판(106)에 형성된 가이드 그루브가 변형되는 문제를 발생한다.
본 발명의 요약
따라서, 본 발명의 목적은 유기재료가 기록 매체로서 사용될 때에도 인접하는 층과의 사이에 용해가 발생하지 않고, 정확한 기록/재생을 행할 수 있는 광기록 매체를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 광기록 매체는 유기재료로 만들어진 기록층과, 광투과층과, 광투과층(109)과 기록층 사이에 설치된 유전체층을 포함한다.
본 발명에 따른 상술한 구성을 갖는 광기록 매체에서는, 기록층에 포함된 유기재료는 유전체층에 의해 보호된다. 따라서, 본 발명에 따른 광기록 매체에서는, 유기재료의 용해 및 인접하는 층을 구성하는 재료의 기록층에 용해되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 레이저광이 기판측에 조사되는 종래의 광디스크의 필수 부분의 단면도.
도 2는 광투과층을 갖는 종래의 광디스크의 필수 부분의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 광기록 매체의 일례로서의 일회기록 광디스크(a write-once optical disc)의 필수 부분의 단면도.
도 4는 10nm의 두께를 갖는 유전체층을 포함하는 광디스크(A) 표면의 미세 사진.
도 5는 50nm의 두께를 갖는 유전체층을 포함하는 광디스크(B) 표면의 미세 사진.
도 6은 100nm의 두께를 갖는 유전체층을 포함하는 광디스크(C) 표면의 미세 사진.
도 7은 유기재료를 포함하는 유기막의 두께와 반사율과의 관계를 도시한 도면.
도 8은 광배향 유기재료의 동작 원리를 설명하기 위한 실험계의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 9는 유전체층의 막두께와 투과광량사이의 관계를 도시한 도면.
도 10은 본 발명에 따른 다른 광기록 매체로서 도시된 일회기록 광디스크의 필수 부분의 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
3, 107 : 반사층 5 : 유전체층
6 : 광투과층 7 : 유전체층
10 : 대물 렌즈 20, 100 : 일회기록 광디스크
102 : 가이드 그루브 103, 108 : 정보기록층
104 : 반사막 105 : 보호막
바람직한 실시예들의 상세한 설명
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광기록 매체를 설명한다. 여기에서, 본 발명에 따른 광기록 매체로서 도 3에 도시된 일회기록 광디스크(1)를 이용하여 설명한다.
일회기록 광디스크(1)는 폴리카보네이트 등의 합성 수지를 사출 형성함으로써 디스크 형태로 형성된 기판(2)과, 기판(2)상에 순차로 형성된, 반사층(3), 기록층(4), 유전체층(5), 광투과층(6)을 포함한다. 즉, 일회기록 광디스크(1)는 기판(2)측으로부터 순차로 형성된, 반사층(3), 기록층(4), 유전체층(5), 광투과층(6)을 포함한다.
이 일회기록 광디스크(1)에서는, 광투과층(6)에 대향하는 위치에 대물 렌즈(10)가 설치되며, 소정의 파장을 갖는 레이저광이 정보 신호의 기록 및 기록된 정보 신호의 재생을 위해 조사된다. 이 일회기록 광디스크(1)에서는, 정보 신호는 기록층(4)에 단지 한 번 기록될 수 있다. 한번 기록된 정보 신호는 재기록될 수 없다.
우선, 이 일회기록 광디스크(1)의 기판(2) 및 반사층(3)에 대해 설명한다. 기판(2)은 소위 광디스크에서 기판에 대해 통상 사용되는 공지의 수지 재료를 사용하여 제조된다. 즉, 기판(2)은 소위 마스터 작성 프로세스에 의해 제조된 스탬퍼를 사출 성형 처리함으로써 형성된다. 그러나, 본 실시예에서는, 기록/재생에 사용된 레이 기판(2)에 투과될 필요가 없기 때문에, 기판(2)은 광투과성을 가질 필요가 없다. 따라서, 기판(2)은 종래의 광디스크에 사용된 공지의 수지 재료 뿐만 아니라 광투과성을 갖지 않는 수지로 만들어질 수 있다. 그러므로, 기판(2)을 제조하는데 필요한 수지 재료를 선택하는 폭이 넓다. 기계 특성, 열 특성, 표면성 및 전사성 등의 각종 요소를 만족하는 재료들을 선택할 수 있다.
구체적으로, 기판(2)은 폴리카보네이트, 메타크릴산 수지, 아크릴 수지, 폴리올레핀 수지, 에폭시 수지 및 그 밖의 플라스틸 재료들과 같은 수지 재료들로부터 사용될 수 있다. 예를 들면, 기판(2)은 1.2mm 두께의 폴리카보네이트를 사용하여 형성된다.
기판(2)은 주입 몰딩처리에서 사용된 스탬퍼상에 형성된 요철 패턴의 운송에 의해 형성된 피트열 및/또는 그루브를 기판의 한 표면위에 갖는다. 그루브는 동심원 또는 나선형으로 형성되어 기록/재생에 조사되는 레이저광의 가이드 그루브로써 사용된다.
더욱이, 반사층(3)은 그루브와 피트열을 갖는 기판(2)의 표면상에 형성되며, 기록/재생동안 광투과층(6)의 측면으로부터 인가된 레이저광의 반사율을 개선하기 위해 배치된다. 반사층(3)은 그루부 및/또는 피트열을 덮기 위해 박막으로 형성된다. 구체적으로, 반사층(3)은 Al, Au 및 Ag와 같은 금속 재료로 이루어진다. 반사 특성의 관점으로부터, 적어도 Al을 포함하는 재료를 사용하는 것이 양호하다. 더욱이, 반사층(3)은 이온 빔 스퍼터, 마그네트론 스터퍼 또는 진공 증착법 등을 사용하여 상술한 재료로부터 형성된다. 보다 상세하게는, 스터퍼터링 방법은 약 100nm의 두께를 갖는 Ag 막을 형성하는데 사용된다.
이 일회기록 광디스크(1)에서, 레이저광이 기록/재생을 위해 광투과층(6)의 측면으로부터 인가되기 때문에, 레이저광은 기판(2)를 마주보지 않는 반사층(3)의 대향표면상에 인가된다. 즉, 반사층(3)의 표면은 레이저광의 반사 표면으로써 기능한다. 반사 표면이 양호한 표면 특성을 가지지 않을 때, 레이저광은 잡음성분으로 관찰되는 불규칙한 반사의 원인이 될 수 있다. 이를 위해, 반사층(3)은 막형성 공정이후, 우수한 표면 특성을 갖는 재료로부터 양호하게 형성된다.
더욱이, 일회기록 디스크(1)에서, 고밀도 기록을 얻기 위해, 단파장의 레이저광을 사용하는 경향이 있다. 예를 들면, 400nm 파장의 레이저광이 현재 사용된다. 따라서, 반사층(3)은 약 400nm 파장의 레이저광에 대한 우수한 반사율을 보이는 재료로부터 양호하게 형성된다.
막 형성 공정이후 우수한 표면 특성을 가지며, 단파장의 레이저광에 대한 우수한 반사율을 보이는 재료로서는, Ag, Ag 합금 등을 예를 들 수 있으며, 특히, 양호하게는 Ag를 사용한다.
다음에, 기록층(4)에 대한 설명을 한다. 기록층(4)은 기록 재료로서 유기재료를 포함한다. 구체적으로, 유기재료는 시아닌-시스템 또는 프탈로시아닌-시스템등이 유기 색소 재료등이 될 수 있다. 이 기록층(4)을 형성할 때, 기록 재료로서의 유기재료는 먼저 도료화 하기 위해 알콜과 같은 솔벤트에서 용해된다. 유기재료를 포함하는 도료(이하, 단순히 도료로 칭함)는 스핀 코팅법 등에 의해 적용되어, 약 120nm 두께를 갖는 기록층(4)을 얻도록 건조된 막을 형성한다.
여기서, 도료는 반사막(3) 또는 기판(2)에 직접적으로 인가되기 때문에, 반사층(3)을 부식하고 기판(2)을 용해하지 않는 솔벤트를 사용하는 것이 양호하다. 보다 상세하게는, 솔벤트는 테트라플루오로프로패놀과 같은 알콜이 양호하다. 따라서, 유기재료는 테트라플루오로프로패놀과 같은 알콜에 관련하는 우수한 용해도를 갖는 재료로부터 양호하게 선택된다.
일회기록 광디스크(1)에서, 유기재료는 유기 색소 재료임을 알 수 있다. 그러나, 본 발명에서, 유기재료로서, 편광에 조사될 때 변하는 분자 배향에서 유기 광배향 재료를 사용하는 것도 가능하다.
다음에, 유전체층(5)과 광투과층(6)에 대해 설명될 것이다. 유전체층(5)은 기록층(4)을 덮기 위해, 예를 들면, SiO2, Si3N4및 AIN 과 같은 재료를 사용하여 형성된다. 예를 들면, SiO2로부터 유전체층(5)을 형성할 때, 기록층(4)이 형성된 이후, 리액트브 스퍼트링은 Si 타겟 또는 SiO2타겟이 배치된 스퍼터링 장치내에서 스퍼트링 가스로써 Ar+O2혼합 가스를 사용하여 실행된다.
더욱이, 광투과층(6)은 스핀 코팅법을 사용하여 자외선 경화 수지로부터 소정의 두께의 도표막을 형성하고 그 막에 자외선을 조사함으로서 형성된다. 구체적으로, 광투과층(6)은 경화이후, 10μm 내지 177μm 두께의 막을 갖도록 스핀 코팅법에 의해 형성된다. 광투과층(6)이 10μm 내지 177μm 두께의 막을 가질 때, 예를 들면, 0.78 보다 작지 않은 NA를 갖는 대물 렌즈를 포함하는 광학 시스템에 의해 확보된 기록/재생 스폿의 수차량을 억제할 뿐만 아니라, 수차량에 기인하는 재생 신호의 악화를 억제할 수 있다.
일회기록 광디스크(1)에서, 광투과층(6)은 투명접착제층을 경유하여 적층된 소정의 두께로 형성된 폴리카보네이트 기판 또는 유리판을 사용하여 양호하게 될 수 있음을 알 수 있다.
상술한 구성을 갖는 일회기록 광디스크(1)에서, 유전체층(5)은 광투과층(6)과 기록층(4)사이에 형성되며, 광투과층(6)은 기록층(4)과 접촉되어 있지 않다.
광투과층(6)이 기록층(4)에 접촉되는 경우, 기록층(4)에 포함된 유기 색소 재료가 광투과층(6)을 위해 사용된 자외선 경화 수지로 용해된다. 그러나, 일회기록 광디스크(1)에서, 기록층(4)은 유전체층(5)에 의해 광투과층(6)과 분리되어, 기록층(4)의 유기 색소 재료를 용해할 위험이 없다.
따라서, 이 일회기록 광디스크(1)에서, 기록층(4)의 기능이 더 낮아지거나 손상을 입지 않으며, 정보 신호를 정확하게 기록할 수 있다. 다시 말하면, 광투과층(6)과 기록층(4) 사이에 형성된 유전체층(5)을 포함하는 일회기록 광디스크(1)는 정보 신호를 정확하게 기록/재생할 수 있으므로, 신회성을 강화시킨다.
더욱이, 일회기록 광디스크(1)에서, 광투과층(6)이 투명접착제층을 통해 형성되는 경우에도, 투명접착제층은 유전체층(5) 상에 형성되며, 기록층(4)에 접촉하지 않는다. 따라서, 이 경우에도, 기록층의 기능을 저하시키기 위해 기록층(4)에 포함된 유기 색소 재료의 용해 위험이 없다.
한편, 유전체층(5)은 양호하게는, 광투과층(6)에서 기록층(4)으로부터 유기 색소 재료의 용해를 방지하기 위한 충분한 막두께를 가진다. 보다 상세하게는, 스퍼터링 방법 의해 SiO2로부터 유전체층(5)을 형성할 때, 유전체층(5)은 100nm 보다 적지 않은 막두께를 갖는다. 이를 검증하기 위해, 일회기록 광디스크는 이하에 정확하게 기술되어 있는 바와 같이, 기록층(4)내의 유기 색소 재료의 용해가 시각적 관찰에 의해 검사된다.
검증하기 위해, 10nm 두께의 유전체층(5)을 포함하는 광디스크(1), 50nm 두께의 유전체층(5)을 포함하는 광디스크(B) 및 100nm 두께의 유전체층(5)을 포함하는 광디스크(C)를 마련하였다. 도 4는 광디스크(A)의 현미경사진을 도시하며, 도 5는 광디스크(B)의 현미경사진을 도시하고, 도 6은 광디스크(C)의 현미경사진을 도시한다. 도 4 내지 도 6에 도시된 현미경사진은 광투과층(6)의 측면으로부터 광디스클 표면을 촬영하여 얻어진 것임을 알아야 한다.
도 4의 현미경사진에 있어서, 기록층(4)으로부터의 유기재료가 광투과층(6)을 용해함으로써 형성된 핀홀을 나타내는 다수의 검은 스폿을 광디스크(A)에서 관찰할 수 있다. 더욱이, 도 5의 현미경사진에서, 핀홀을 나타내는 검은 스폿들을 광디스크(B)에서 관찰할 수 있다. 그러나, 도 6의 현미경사진에서는, 핀홀을 나타내는 검은 스팟들이 광디스크(C)에서 관찰되지 않는다.
이것은, 유전체층(5)의 두께를 증가시킴으로써 기록층(4)으로부터의 유기재료의 용해 방지를 확증하는 것이 가능함을 알 수 있다. 더욱이, 유전체층(5)이 SiO2로부터 형성될 때, 기록 물질로부터 유기재료의 용해를 방지하는 것은 100nm 막두께를 갖는 유전체층을 형성함으로써 보장될 수 있음을 알 수 있다.
여기서, 도 4 내지 도 6의 현미경사진은 SiO2로 형성된 유전체층(5)을 갖는 일회기록 광디스크의 실예를 도시한다. 이를 위해, 본 발명에서, 도 4 내지 도 6은, 100nm 보다 적은 두께의 유전체층(5)이 필요 불가결한 조건은 아님을 도시하지 않는다. 즉, 유전체층(5)의 필요한 두께는 유전체층(5)을 구성하는 재료, 유전체층(5)의 형성 방법 및 광투과층(6)을 구성하는 재료등에 따라서 달라진다.
한편, 상술한 일회기록 광디스크(1)에서, 반사층(3)은 기록/재생동안 광투과층(6)의 측면으로부터 인가된 레이저광의 반사율을 증가시키기 위해 기판(2)상에 배치된다. 그러나, 기록층(4)이 충분하게 높은 반사율을 가질대, 반사층(3)은 상술한 일회기록 광디스크(1)에 배치될 필요가 없다. 즉, 일회기록 광디스크(1)는 기판(2)상에 연속적으로 적층된 기록층(4), 유전체층(5) 및 광투과층(6)에 의해 구성될 수 있다.
구체적으로는, 유기재료를 포함하는 기록층(4)의 막두께를 변경함으로써, 기록층(4)의 반사율을 제어할 수 있고, 반사층(3)을 제공하지 않고도 소망의 반사율을 갖는 일회기록 광디스크(1)를 획득할 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 유기재료를 포함하는 유기막두께와 유기막의 반사율사이의 관계는 유기막의 적절한 두께를 선택함으로써 유기막의 반사율을 20% 이상으로 제어할 수 있다. 도 7은 굴절율 1.46을 갖는 글라스 또는 폴리카보네이트에 의해 개재되는 양면을 갖는 유기막을 포함하는 광디스크에 650nm를 갖는 레이저광이 조사된 것을 추정하고, 유기막이 반사 지수 3.0 및 소광 계수 0.06을 갖는 것을 추정하는 계산 결과들을 도시하는 것을 알게 된다. 따라서, 기록/재생 레이저광이 약 20%의 반사율을 갖는 그런 방법으로 정의된 기록/재생 시스템에 있어서, 반사층(3)을 제공하지 않고도 유기재료를 포함하는 기록층(4)에 의해 소망의 반사율을 획득할 수 있어, 정확한 기록 및 재생을 실현할 수 있다.
또한, 일회기록 광디스크(1)에 있어서, 유기재료가 낮은 열전도율을 갖기 때문에, 반사층(3)은 기록층(4)의 열특성을 제어하는 역할을 거의 하지 않는다. 따라서, 반사막(3)의 부재는 기록 특성에 임의의 큰 변화를 일으키지 않는다. 또한, 반사층(3)이 배치되어 있지 않는 경우, 일회기록 광디스크(1)를 제조하는 제조 공정들의 수를 줄일 수 있어, 제조 비용을 크게 감소시킬 수 있다.
그런데, 전술한 일회기록 광디스크(1)에 있어서, 기록층(4)과 광투과층(6)사이에 유전체층(5)을 제공함으로써, 조사된 레이저광의 다중 간섭을 일으킬 수 있어, 검출 신호를 증가시킬 수 있다. 조사된 레이저광의 다중 간섭은 광투과층(6)과 유전체층(5)이 다른 굴절율 값들을 가는 경우, 광투과층(6)과 유전체층(5)사이의 경계에서 발생된다.
다중 간섭의 검출 신호 증폭 효과를 검증하기 위해서, 재기록가능 광디스크(rewritable optical disc)는 유기재료로서 광배향 유기재료(light-orientation organic material)를 사용하게 구비된다. 이 재기록가능 광디스크에 있어서, 기록층(4)은 편광을 조사할 때 분자 배향이 변화되는 광배향 유기재료를 기록 재료로서 포함한다. 또한, 이 재기록가능 광디스크에 있어서, 유전체층(5)은 Si3N4로부터 형성된다. 또한, 이 재기록가능 광디스크에 있어서, 반사층(3)은 A1으로부터 100nm의 두께로 만들어진다.
여기서, 광배향 유기재료는 분자가 조사된 직선 편광에 수직 방향으로 배향되는 재료이고, 배향된 후 큰 복굴절을 나타내는 재료이다. 복굴절은 상광축 및 이상광축에 대한 각각 1.5 및 2.0의 굴절률을 갖는다. 이들의 축에 대한 소광 계수는 0.04이다. 이들 광학 정수들은 광배향막의 제조 방법에 의존하여 변경할 수도 있다는 것을 알게 된다.
이 재기록가능 광디스크를 제조하는 경우, 우선, 주입 주형에 의해 1.2mm의 두께를 갖는 기판(2)이 준비되고, 반사층(3)이 Al로부터 기판(2)상에 형성된다. 반사층(3)은 DC 마그네트론 스퍼터링 장치로 인해 형성된다. 이 DC 마그네트론 스퍼터링 장치에 있어서, 기판(2)은 진공실내에서 회전될 수 있는 방식으로 홀더상에 세트된다. 진공실이 진공된 후, 진공실내의 0.2 Pa의 가스 압력을 얻기 위해 100 sccm의 유량비에서 Ar 가스가 들어오게 된다. 이 상태에서, 1kW의 전력으로 5분간 DC 마그네트론 스퍼터링을 실행하기 위해 Al 타겟이 이용하여, Al로부터 100nm의 두께로 반사층(3)을 형성한다.
다음에, 광배향 유기재료는 30g/l 도료를 얻기 위해 2.2.3.3.- 테트라플로오로 -1-내에 용해되고, 스핀 코트법에 의해 기록층(4)을 형성하기 위해 사용된다. 여기서, 반사층(3)을 갖는 기판이 턴테이블상에 고정되고, 도료가 기판의 내부 주변에 적하되는 동안 상기 턴테이블은 20 rpm에서 회전된다. 그 후, 턴테이블은 5초간 5000 rpm에서 회전된다. 이로 인해, 반사층(3)상에 120nm의 두께를 갖는 기록층을 형성할 수 있다.
다음에, 유전체층(5)은 Si3N4로부터 기록층(4)상에 형성된다. 유전체층(5)은 RF 마그네트론 스퍼터링 장치로 인해 형성된다. 이 RF 마그네트론 스퍼터링 장치에 있어서, 기판(2)이 진공실내에서 적절히 회전될 수 있도록 홀더상에 세트가 보유된다. 진공실이 진공된 후, 진공실내의 0.3 Pa의 가스 압력을 얻기 위해, 180 sccm의 유량비에서 Ar 가스가 들어오게 되고, 40 sccm의 유량비에서 N2가 들어오게 된다. 이 상태에서, 1 kW 파워로 13분 15초간 RF 마그네트론 스퍼터링을 실행하기 위해 Si 타겟이 사용되어, 120nm의 두께를 갖는 Si3N4로부터 유전체층을 형성한다.
다음에, 자외선 경화형 수지를 포함하는 도료를 스핀 코트법에 의해 도료를 소정의 두께를 갖는 도료로 사용한다. 그 후, 유전체층(5)상에 광투과층(6)을 형성하기 위해 자외선이 도료에 조사된다. 여기서, 스핀 코트법은 전술한 기록층(4)을 형성할 때와 같은 방법으로 실행될 수 있다. 그리하여, 유전체층(5)상에 100 μm의 두께로 광투과층(6)을 형성할 수가 있다. 광투과층(6)은 여러번 스핀 코트법을 실행함으로써 후막(large film) 두께로 형성될 수 있다는 것을 알게 된다.
반사층(3)과 기록층(4)사이에 제 2 유전체층을 배치시키는 경우, 반사층(3)을 형성한 후, 기록층(4)을 형성하기 전에 유전체층(5)을 형성할 때 사용된 RF 마크네트론 스퍼터링 장치가 사용된다. 여기서, RF 마그테트론 스퍼터링 장치는 유전체층(5)을 형성할 때와 동일한 조건하에 사용된다. 그러나, 제 2 유전체층은 전술한 유전체층(5)보다 얇게 될 수도 있고, 20nm의 두께를 얻기 위한 막 형성 시간은 2분 30초로 세트된다.
여기서, 도 8에 도시된 실험계에 참조로 광배향 유기재료를 사용하여 형성된 기록층의 동작 원리에 설명이 제공될 것이다. 도 8에 도시된 실험계에 있어서, 광배향막(10)의 투과광량을 검출하기 위해, 90。의 상대각으로 배치된 편광판(11)과 분광자(12)사이에 광배향막(10)이 배치된다. He-Ne 레이저 발진기(13)로부터 방사된 레이저 L을 검출기(14)를 사용하여 측정함으로써 투과광량이 결정된다. 광배향막(10)이 배향되지 않는 경우, 레이저 L의 투과광향은 0이다. 더욱이, 광배향막(10)이 편광판(11)에 대하여 45。의 경도로 배향되는 경우, 광배향 유기재료의 복굴절 때문에 회전된 레이저 L 편광에 의해서 검출광이 관측된다. 또한, 광배향막(10)이 레이저 파장 예를 들어 633nm에 대하여 λ/2에 동일의 복굴절을 나타내는 경우, 입사의 직선 편광은 이론상으로 90。에 의해 회전되어, 최대 검출광량이 획득된다. 즉, 이 상태가 재기록가능 광디스크로 적용되는 경우, 최대의 변조도를 얻을수 있다.
그러나, 재기록가능 광디스크에 있어서, 기록막(4)이 적은 막두께 또는 작은 복굴절을 갖는 경우, 위상 변화가 λ/2보다 작아져 변조도가 감소된다. 이러한 경우, 재기록가능 광디스크에 있어서, 유전체층(5)에 의한 다중 간섭이 효율적으로 작용한다. 즉, 다중 간섭이 유전체층(5)과 광투과층(6)사이의 경계에 발생되고, 재기록가능 광디스크에서 변조도를 증폭시킬 수 있다.
구체적으로, 실제 광디스크의 광시스템에 대한 설명이 도시된다. 광디스크는 기록막 및 반사막을 포함하고, 도 8의 디스크에 의해 반사된 광시스템과 동일한 광시스템으로 기능한다. 즉, 검출기에 의한 분광자를 통해 반사광이 검출되도록, 광디스크와 평광면사이에 빔 스플리터가 배치된다. 여기서, 반사막은 Al(도 3의 3)과 같은 높은 반사율을 갖는 재료로부터 이루어진다. 도 9는 전술한 광시스템이 120nm의 막두께와 100nm의 Al 막두께를 갖는 광배향막을 포함하는 디스크에 대한 광원과 같은 633nm의 파장을 갖는 레이저를 구비하는 경우의 검출된 반사광을 도시한다. 수평축은 기록막(도 3의 4)에 인접하여 배치된 Si3N4막(도 3의 5)의 막두께를 나타내고, 수직축은 광이 90。로 회전된 분광자로 검출되는 광량에 의해 규격화되어온 Al 반사막만을 갖는 디스크로부터의 반사광을 나타내는 것을 알게 된다. 더욱이, 도 9에 있어서, 실선은 도 3의 구성을 도시하는 반면에, 파선은 20nm의 막두께를 갖는 Si3N4(도 10의 7)가 기록막과 반사막사이에 부가로 제공되는 경우를 도시한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 유전체층(5)이 부재인 경우(도 9의 y축으로 실선의 접촉점), 투과광량이 0.33정도이지만, 유전체층(5)이 존재하는 경우(도 9의 실선), 명백하게 다중 간섭의 효과가 있다. 막두께가 125nm 정도인 경우, 투과광량는 0.45에 달한다. 이것은 재기록가능 광디스크에 있어서, 유전체층(5)을 제공함으로써, 검출신호를 증폭시키는 효과를 얻을 수 있다는 것을 도시한다. 또한, 재기록가능 광디스크에 있어서, 유전체층(5)의 막두께를 조절함으로써, 신호 진폭을 대폭 개선시킬 수 있다. 또한, 도 9의 파선은 유전체층(7)이 기록막과 반사막사이에 제공되는 경우를 도시한다.
이들의 효과들이 재기록가능 광디스크뿐만 아니라 전술한 일회기록 광디스크(1)에서 얻어질 수 있다는 것을 알게 된다. 유기 색소 재료가 기록층(4)에서 사용되는 경우, 유기 색소 재료의 굴절율은 기록 상태 또는 비기록 상태에 따라 변화되어, 광경로가 달라져, 광 간섭이 발생한다. 회절에 의한 변조를 관측함으로써, 신호를 재생할 수 있다. 이것은 다중 간섭의 발생으로 인해 굴절율 변화가 작아지는 경우조차라도 효율적인 광경로를 증가시킬 수 있어, 그 결과, 검출 신호가 증폭될 수 있다.
도 8에 도시된 실험계에 있어서, 레이저 L을 집광시키지 않고도 검출광 강도가 획득되는 것을 알게 된다. 그러나, 전술한 일회기록 광디스크 및 재기록가능 광디스크와 같은 집광의 광시스템에서 유사한 효과가 또한 획득될 수 있다. 또한, 유전체층(5)을 위해 Si3N4외의 유전체 재료를 사용하는 경우조차도 유사한 효과가 기대될 수 있다. 또한, 이 실험계에서, 기록을 위해 사용되는 레이저는 532nm의 파장을 갖고, 재생을 위해 사용되는 레이저는 633nm의 파장을 갖는다. 그러나, 레이저의 어떠한 파장에 의해서도 유사한 효과가 얻어질 수 있다. 더욱이, 동일 파장의 레이저를 이용하여 기록 및 재생을 실행할 수 있다. 더나아가, 유전체층의 최적의 두께는 레이저 파장에 달려있고, 사용될 파장에 따라 두께를 설정하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 광기록 매체는 상술한 일회기록 광디스크 및 재기록가능 광디스크 같은 구성의 광디스크로 한정되지는 않는다. 즉, 본 발명에 따른 광 기록매체는 도 10 에 도시된 바와 같이, 반사층(3)과 기록층(4) 사이의 유전체층(7)을 포함하는 일회기록 광디스크(20)일 수 있다.
즉, 상기 일회기록 광디스크(20)는 기판(2)상에 순차적으로 적층된, 반사층, 유전체층(5), 기록층(40) 및 광투과층(6)을 포함한다. 이 경우, 기록층(4)에 포함되는 광배향 유기재료는 알콜 용매로 용해될 수 없다. 이 때문에, 상기 기록층(4)은 테트라하이드로푸렌 같은 용매로 도포화하여 스핀 코팅법에 의해 형성한다.
상기 테트라하이드로푸렌 같은 용매는 반사층(3)과 기판(2)이 접하면, 반사층(3)의 금속재료를 악화시키고 기판(2)을 용해시킨다. 반사층(3)의 금속재료가 악화되는 경우, 소망의 기록/재생 특성을 얻을 수 없으며, 소망의 반사율을 얻을 수 없다. 더욱이, 기판(2)이 용해되면, 기판(2)상에 형성된 그루브 및 피트열을 변형, 변질시켜 우수한 기록재생 특성을 얻을 수가 없게된다.
그러나, 상기 일회기록 광디스크(20)에서는, 반사층(3)과 기록층(4) 사이에 유전체층(7)이 설치되어 있기 때문에, 테트라하이드로푸렌같은 반사층(3)의 금속재료는 반사층(3)의 금속재료를 악화시키지 않는다. 더욱이, 상기 반사층이 설치되지 않은 경우에도, 유전체층(7)은 기판(2)의 용해를 방지할 수 있다. 이 때문에, 일회기록 광디스크(20)는 기록재생특성이 우수한 것이 된다.
또한, 일회기록 광디스크(20)에 있어서도, 유전체층(7)에 의한 다중간섭의 효과를 얻을수 있으므로, 재생시에 검출신호를 대폭적으로 증폭시킬 수 있다. 더나아가, 이 경우, 유전체층(7)의 두께를 조절함으로써, 상술한 바와같이, 신호증폭의 효과를 부가 증폭할 수 있다.
본 발명은 광투과층(6)을 갖고, 광투과층(6)측으로부터 레이저광이 조사되어 기록 재생되는 광기록 매체에 한정하는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 기록재생시의 레이저광이 기판(2)측으로부터 조사되는 광기록 매체에 대해서도 적용될 수 있다. 이 경우도, 상술한 예와 마찬가지로, 유전체층보다 기록층에 함유되는 유기재료의 용출을 방지하고, 유전체층보다 기판의 용해를 방지하는 것이 가능하다.
이상의 설명으로부터 명백한 바와같이, 본 발명에 따른 광기록 매체는 기록층에 포함되는 유기재료가 유전체층에 의해 보호된다. 따라서, 본 발명에 따른 광기록 매체에 있어서는, 유기재료가 용출되거나, 기록층에 인접한 층을 구성하는 재료가 용해되는 것이 방지된다. 이 때문에, 본 발명에 따른 광기록 매체는 신뢰성이 우수하고 기록재생특성이 우수한 것이 된다.

Claims (6)

  1. 유기재료로 이루어진 기록층, 유전체층 및, 광투과층이 기판 상에 순차적으로 적층되고 기록/재생광이 상기 광투과층으로부터 조사되는 광기록 매체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판과 기록층 사이에 배치되는 반사층을 더 포함하는 광기록 매체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판과 기록층 사이에 배치되는 유전체층을 더 포함하는 광기록 매체.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 반사층과 기록층 사이에 배치되는 유전체층을 더 포함하는 광기록 매체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기재료는 유기 색소계 재료인 광기록 매체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기재료는 편광을 조사하는 것에 의해 분자배향이 변화하는 유기 광배향 재료인 광기록 매체.
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KR100849834B1 (ko) * 2000-12-06 2008-08-01 소니 가부시끼 가이샤 광 디스크

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