KR20030047770A - 광정보 기록 매체와 그 제조 방법 및 광정보의 기록 재생방법 - Google Patents

광정보 기록 매체와 그 제조 방법 및 광정보의 기록 재생방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 외부 환경의 변화에 따른 변형이 억제된 광정보 기록 매체를 제공한다. 이 매체는 투명 수지층과, 이 투명 수지층보다 두께가 두꺼운 수지 기재와, 상기 투명 수지층과 상기 수지 기재 사이에 배치된 정보 기록층을 포함하고, 상기 수지 기재의 외측 주면의 적어도 일부에 흡습 방지막이 형성된 광정보 기록 매체이다.

Description

광정보 기록 매체와 그 제조 방법 및 광정보의 기록 재생 방법{OPTICAL INFORMATION RECORDING MEDIUM, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, AND OPTICAL INFORMATION RECORDING AND REPRODUCING METHOD}
본 발명은 광정보 기록 매체와 그 제조 방법 및 그 매체를 이용한 광정보의 기록 재생 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 외부 환경의 변화에 따른 휘어짐을 억제한 광정보 기록 매체에 관한 것이다.
광정보 기록 매체는 재생 전용형, 추기형, 고쳐쓰기 가능형으로 크게 구별할 수 있다. 재생 전용형으로는 음악 정보를 기록한 콤팩트 디스크(CD)나 화상 정보를 기록한 레이저 디스크(LD)를 들 수 있다. 추기형은 문서 파일이나 정지 화상 파일의 보존형으로 이용되고, 고쳐쓰기형은 퍼스널 컴퓨터의 데이터 파일의 보존형 등으로 이용되고 있다. 이들 광 디스크는 두께 1.2㎜의 투명 수지 기판 상에 정보층을 형성하고, 이 층을 오버코트층에 의해 보호한 구조, 또는 두께 1.2㎜의 2장의투명 수지 기판의 한쪽 또는 양쪽에 정보 기록층을 형성하여, 이들 2장의 기판을 붙인 구조를 갖고 있다.
음성 정보와 함께 동화상 정보를 기록할 수 있는 대용량의 DVD(Digital Versatile Disk)가 보급되고 있다. 고밀도로 정보를 기록하기 위해서는, 레이저 광의 파장을 짧게 하고, 대물 렌즈의 개구수(NA)를 크게 할 필요가 있다. 그러나, 이들 단파장화와 고 NA는, 레이저 광의 조사 방향에 대한 디스크의 경사 각도(틸트)의 허용 범위를 좁히게 된다. 틸트의 허용값을 크게 하기 위해서는, 레이저 광 입사측의 기판을 얇게 하는 것이 유효하다. 예를 들면, 현재의 DVD의 규격으로는 레이저 광의 파장이 650㎚, NA가 0.60이고, 기판 두께는 0.6㎜이다. 두께 0.6㎜의 수지 기판은 기계적 강도가 작기 때문에, DVD는 2장의 기판을 붙인 구조를 갖고, 정보 기록층은 2장의 기판 사이에 끼워져 있다.
지상파 디지털 방송의 개시 등에 의해, 25GB 정도의 용량을 갖는 광 디스크에 대한 필요는 더욱 높아질 것으로 예상된다. CD나 DVD와 거의 동일 크기의 광 디스크에서 이 정도의 용량을 실현하기 위해서, 레이저 광의 파장을 400㎚ 정도, 대물 렌즈의 개구수를 0.85 정도로 하는 것이 제안되어 있다. 이 경우, 레이저 광 입사측의 기판의 두께를 0.1㎜ 정도로 하면, 현재의 DVD와 동일한 정도의 틸트의 허용치를 확보할 수 있다.
한쪽 기판의 두께를 0.1㎜로 하면, DVD와의 호환성을 유지하기 위해서는, 다른쪽 기판의 두께를 1.1㎜로 할 필요가 있다. 한 쌍의 기판의 비대칭성이 확대되면, 외부 환경의 변화, 특히 습도의 변화에 따른 흡수량의 차이에 따른 광 디스크의 변형이 문제를 일으킨다. 광 디스크의 변형에 의한 틸트가 커지면, 정보의 기록 재생 특성에 영향이 미치게 되기 때문이다.
본 발명은 외부 환경의 변화에 따른 변형을 억제한 광정보 기록 매체의 제공을 목적으로 한다. 또, 본 발명의 다른 목적은, 이 매체의 제조 방법 및 이 매체에 광 정보를 기록 재생하는 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 광정보 기록 매체는, 투명 수지층, 이 투명 수지층보다 두께가 두꺼운 수지 기재, 및 상기 투명 수지층과 상기 수지 기재 사이에 배치된 정보 기록층을 포함하고, 상기 수지 기재의 외측 주면의 적어도 일부에 흡습 방지막이 형성되어 있다.
본 발명은 상기 광정보 기록 매체의 제조 방법도 제공한다. 이 제조 방법에서는, 상기 수지 기판 한쌍의 주면 한쪽에 적어도 정보 기록층을 형성하고, 이 정보 기록층이 상기 수지 기판과 상기 투명 수지층 사이에 배치되도록 상기 투명 수지층을 형성하고, 상기 투명 수지층의 외측 주면을 덮도록 손상 방지막을 배치하고, 이 손상 방지막이 배치된 상태에서, 상기 수지 기판의 외측 주면에 흡습 방지막을 형성하고, 상기 흡습 방지막을 형성한 후, 상기 손상 방지막을 제거한다.
본 발명은 또한 상기 광정보 기록 매체에 광정보를 기록 재생하는 방법도 제공한다. 이 방법에서는, 상기 정보 기록층에 상기 투명 수지층을 입사측으로 하여, 파장 450㎚ 이하의 레이저 광을 조사함으로써 광정보를 기록 재생한다.
도 1은 본 발명의 광정보 기록 매체의 한 형태를 도시하는 단면도,
도 2a∼2g는 각각 본 발명의 광정보 기록 매체의 제조 공정의 일례를 도시하기 위한 단면도,
도 3은 틸트각(α)의 측정 방법을 설명하기 위한 단면도,
도 4는 본 발명의 광정보 기록 매체의 다른 한 형태를 도시하는 단면도,
도 5는 본 발명의 광정보 기록 매체의 또 다른 한 형태를 도시하는 단면도,
도 6은 본 발명의 광정보 기록 매체의 또 다른 한 형태를 도시하는 단면도,
도 7a∼도 7f는 각각 본 발명의 광정보 기록 매체에서의 흡습 방지막의 형성 패턴을 도시하는 평면도,
도 8은 본 발명의 광정보 기록 매체의 다른 한 형태를 도시하는 단면도,
도 9는 본 발명의 광정보 기록 매체의 또 다른 한 형태를 도시하는 단면도,
도 10은 본 발명의 광정보 기록 매체의 또 다른 한 형태를 도시하는 단면도,
도 11a∼도 11d는 각각 본 발명의 광정보 기록 매체에서의 흡습 방지막의 각종 형태를 도시하기 위한 단면도,
도 12는 본 발명의 광정보 기록 매체의 또 다른 한 형태를 도시하기 위한 단면도,
도 13은 본 발명의 광정보 기록 매체의 기록 재생에 이용하는 장치의 일례를 도시하는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
101 : 제1 기판102 : 제1 기판의 중심 구멍
103 : 안내홈104 : 기록층
105 : 정보 기록층
본 발명의 광정보 기록 매체에서는 수지 기재 상에 형성하는 흡습 방지막을 제1 흡습 방지막으로 하여, 투명 수지층의 외측 주면의 적어도 일부에 제2 흡습 방지막을 형성해도 좋다.
제1 흡습 방지막이 수지 기재의 외측 주면 전체를 덮도록 형성되고, 제2 흡습 방지막이 투명 수지층의 외측 주면 전체를 덮도록 형성된 광정보 기록 매체로 하면, 매체의 흡습을 대폭 억제할 수 있다.
투명 수지층은 레이저 광을 투과시키는 광 투과층으로서 기능한다. 따라서, 투명 수지층 상에 형성되는 제2 흡습 방지막은 정보 기록층에 조사되는 레이저 광에 대해서 90% 이상의 투과율을 갖는 것이 바람직하다.
흡습 방지막은 유전체 재료를 포함하는 막으로 해도 좋다. 유전체 재료는 예를 들면 스퍼터링법 등의 진공 성막법에 의해 용이하게 성막할 수 있다. 유전체막은 막 두께가 10㎚ 정도이어도 흡습 방지의 작용을 이룰 수 있다. 따라서, 흡습 방지막은 막 두께가 10㎚ 이상, 예를 들면 10㎚∼200㎚의 유전체막이어도 좋다. 흡습 방지막은 산화물, 질화물 및 황화물로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 막으로 하면 좋고, 보다 구체적으로는 SiO2, Al2O3, SiN, AlN 및 ZnS 중에서 선택되는 적어도 1종을 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 이들 화합물은 화학적으로 안정적이고 흡습성이 낮다. 또한, 본 명세서에 있어서, 주성분이란 함유율이 50㏖%를 넘는 성분을 말한다.
흡습 방지막은 유전체 재료 이외의 재료를 포함해도 좋다. 예를 들면, 흡습 방지막은 수지 기재를 구성하는 재료보다 흡습성이 낮은 수지 재료를 포함하고 있어도 좋다. 수지 기재를 구성하는 대표적인 재료인 폴리카보네이트보다 흡습성이 낮은 재료로는 예를 들면 염화 비닐리덴을 들 수 있다. 또한, 흡습성은 예를 들면 일본 공업 규격(JIS)Z-0208에 기초하여 측정한 값(단위g/㎡·24hr)에 의해 평가할 수 있다.
이와 같이, 흡습 방지막은 상기에 예시한 재료와 같이, 수지 기재를 구성하는 재료(전형적으로 폴리카보네이트)보다 상기 JIS에 의해 측정한 값에 기초한 흡습성이 낮은 재료에 의해 구성하는 것이 바람직하다.
투명 수지층은 방사선 경화성 수지 및 점착성 수지로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하다. 여기에서, 방사선 경화성 수지란 자외선, 열선 등 각종 전자파에 의해 경화되는 수지로, 예를 들면 자외선 경화성 수지(UV 경화 수지)가 해당된다.
투명 수지층은 방사선 경화성 수지 및 점착성 수지로부터 선택되는 적어도 1종의 층으로 구성되어 있어도 좋다. 그러나, 이 층의 외측에 또한 수지 기재를 포함하고 있어도 좋다.
수지 기재의 두께가 투명 수지층 두께의 3배 이상, 또한 10배 이상이어도, 본 발명을 적용하면 매체의 변형을 억제할 수 있다. 투명 수지층을 얇게 하면, 틸트의 허용치를 확보하기 쉬워진다. 이 때문에, 투명 수지층의 두께는 0.3㎜ 이하로 하면 좋다. 그러나, 현재의 양산 기술이나 필요한 강도를 고려하면, 투명 수지층은 2㎛ 이상, 또는 30㎛ 이상이 적합하다. 수지 기재의 두께는 종래 매체와의 호환성을 배려하여 투명 수지층과의 두께의 합계가 1.2㎜, 공차를 고려하면 1.2㎜±0.1㎜가 되도록 정하면 좋다. 이것에 따르면, 투명 수지층의 두께를 0.3㎜ 이하로 한 경우의 수지 기재의 두께는 0.9㎜ 이상이 된다.
또한, 후술하는 바와 같이, 수지 기재의 내측 주면에는 레이저 광의 안내홈(그루브)이 형성되는 경우가 있다. 이 경우, 수지 기재의 두께는 엄밀하게는 외측 주면으로부터 내측 주면의 랜드 표면(그루브 사이)까지의 거리를 말하고, 투명 수지층의 두께는 이 랜드 표면으로부터 투명 수지층의 외측 주면까지의 거리를 말한다.
흡습 방지막은 수지 기재의 외측 전면에 형성해도 좋지만, 소정의 패턴으로 외측 주면의 일부에 형성해도 좋다. 패턴으로서는 예를 들면 산점(散点) 형상, 그물코(網目) 형상 또는 고리띠(輪帶) 형상을 들 수 있다. 매체가 원반 형상인 경우에는 고리띠 형상(링 형상 ; 도너츠 형상)의 패턴이 적합하다. 원주 방향에 대한 매체의 흡습성을 균일화할 수 있기 때문이다.
흡습 방지막을 형성하는 영역의 비율은 수지 기재 및 투명 수지층의 두께나 재료에 따라서 적당히 정하면 좋지만, 통상, 흡습 방지막은 수지 기재의 외측 주면의 면적의 35∼85%의 영역, 특히 50∼70%의 영역으로 형성하면 좋다. 이 비율은 투명 수지층에는 흡습 방지막을 설치하지 않고, 수지 기재의 외측 주면에만 흡습 방지막을 형성하는 경우에 적합한 범위이다.
투명 수지층은 최외층으로서 보호층을 포함하고 있어도 좋다. 보호층을 배치하면 투명 수지층의 표면 손상을 방지할 수 있다.
수지 기재의 표면에는 흡습 방지막의 외측에도, 투명 수지층과 동일 재료로이루어지는 밸런스층을 배치해도 좋다. 투명 수지층과 흡습성이 실질적으로 같은 층을 배치하면, 매체가 변형하는 원인을 해소할 수 있다.
본 발명은 2 이상의 정보 기록층을 포함하는 매체에도 적용할 수 있다. 예를 들면, 상기 정보 기록층을 제1 정보 기록층으로 하고, 제1 정보 기록층과 투명 수지층 사이에 배치된 제2 정보 기록층과, 제1 정보 기록층과 제2 정보 기록층 사이에 배치된 분리층을 또한 포함하는 광정보 기록 매체로 해도 좋다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다.
도 1에 도시하는 광 디스크에는 원반 형상의 수지 기재(131)의 내측 주면에 안내홈(103)이 형성되어 있다. 이 주면에는 기록층(104)이 형성되고, 또한 투명 수지층(광 투과층)(132)이 배치되어 있다. 수지 기재(131)의 외측 주면, 즉 투명 수지층(132)과 반대측의 주면에는 고리띠 형상(링 형상)에 흡습 방지막(151)이 형성되어 있다. 이 고리띠 형상 영역은 도시한 내경(141) 및 외경(142)에 의해 표시할 수 있다.
기록층(104)에는 예를 들면 레이저 광의 조사에 의해 광학적으로 다른 상태로 변화하는 층이 포함된다. 기록층(104)은 또한 보호층, 반사층, 간섭층 등이 적당히 배치된 다층막이어도 좋다. 이 광 디스크에는 안내홈(103) 등이 형성된 기판(101)의 표층과 기록층(104)이 정보 기록층(105)으로서 기능한다. 피트 등의 표면 형상만으로 정보를 기록하는 경우에는, 기록층(104) 대신에 간단히 반사층을 형성해도 좋다. 이 경우에는, 반사층과 기판의 표층이 정보 기록층(105)이 된다.
이 광 디스크에는 정보 기록층(105)이 디스크의 단면 중심으로부터 편재되어있고, 외부 환경으로부터 양면에 배치된 수지 재료에 공급되는 수분의 양이 상이하다. 수지 기재(131)의 외측 주면에 설치된 흡습 방지막(151)은 이 상이에 의한 매체의 변형을 완화한다.
도 2a∼도 2g를 참조하여, 이 광 디스크의 제조 방법의 일례를 설명한다. 도 2a에 도시하는 제1 기판(101)으로는 예를 들면 사출 성형에 의해 형성한 폴리카보네이트 기판을 이용하면 좋다. 이 기판은 중심 구멍(102)을 갖는 원반 형상으로 성형되어 있다. 폴리카보네이트는 CD, DVD 등의 광 디스크로 범용의 재료이고, 저렴한 값으로 사출 성형에 적합하다. 그러나, 이 재료 대신에 아크릴계 수지, 폴리올레핀계 수지 등을 이용해도 좋다. 제1 기판(101)은 레이저 광이 투과하지 않는 기재이기 때문에, 투광성이 없는 재료를 이용하여 형성해도 상관없다. 이 기판(101) 상에는 스퍼터링법 등에 의해 기록층(104)이 형성된다.
도 2b에 도시하는 제2 기판(111)도 중심 구멍(112)을 갖는 원반 형상으로 성형된다. 이 기판은 예를 들면 캐스팅법에 의해 제작한 시트로부터 절단하여 성형할 수 있다. 이 기판에 이용하는 재료에도 특별히 제한은 없고, 폴리카보네이트, 아크릴계 수지, 노르보르넨계 수지 등을 이용하면 좋다. 제2 기판(111)은 제1 기판(101)보다 얇게 성형된다.
도 2c에 도시하는 바와 같이, 제2 기판(111) 상에 UV 경화 수지(121)를 도포한다. 이 수지(121)는 예를 들면 노즐(191)을 이용하여 중심 구멍(112) 근방에 고리띠 형상으로 도포하면 좋다. 다음에, 도 2d에 도시하는 바와 같이, 제2 기판(111)과 제1 기판(101)을 양 기판의 중심에 일치하고, 또한 정보 기록층(105)을 형성한 면과 수지(121)를 도포한 면이 마주 보도록 겹쳐진다. 또한, UV 경화 수지는 제2 기판(111)이 아닌 제1 기판(101)의 주면에 도포해도 좋다.
계속해서, 도 2e에 도시하는 바와 같이, 겹쳐진 양 기판을 중심 구멍(102, 112)을 축으로 해서 회전시키고, 원심력에 의해 수지(121)를 기판 사이에 펼친다. 여분의 수지(121)는 액체방울(122)로서 떼어 버리면 좋다. 이 회전은 1000∼10000rpm 정도의 고속으로 행하는 것이 바람직하다. 이 도포 방법을 이용하면, 기판 사이에서의 수지(121)의 두께를 균일화할 수 있다. 또한, 도 2f에 도시하는 바와 같이, 수지의 경화를 위해서 자외선(123)을 조사하고, 경화한 수지막(124)에 의해 기판(101, 111)을 일체화한다. 이 수지막(124)은 투명 수지층(132)의 일부가 된다. 마지막으로, 제1 기판(101)의 외측 주면에 흡습 방지막(151)을 형성하면, 도 2g에 도시하는 광 디스크를 얻을 수 있다.
이 광 디스크에는 투명 수지층이 제2 기판(111)과 수지(124)에 의해 구성되어 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 투명 수지층은 예를 들면 제2 기판(111)과, 이 기판을 제1 기판(101)에 붙이기 위한 점착성 재료(예를 들면 감압성 접착 시트)에 의해 구성해도 좋다. 투명 수지층을 UV 경화 수지 등의 방사선 경화성 수지만으로 구성해도 상관없다.
흡습 방지막의 효과를 검증하기 위해서, 도 2a∼도 2g에 도시한 방법에 의해, 광 디스크를 제작하였다. 제1 기판(101)은 폴리카보네이트를 사출 성형하여 얻었다. 제1 기판(101)은 표면에 안내홈을 형성한 두께 약 1.1㎜, 직경 약 120㎜, 중심 구멍 직경 약 15㎜의 디스크로 하였다.
기록층(104)으로는 제1 기판(101)측부터 순서대로 AgPdCu막(80㎚), AlCr막(10㎚), ZnS-SiO2막(22㎚), GeSiN막(5㎚), GeSbTe막(10㎚), GeSiN막(5㎚), ZnS-SiO2막(55㎚)을 이 순서대로 성막하였다. 여기에서, 괄호 안은 각 막의 막 두께이다. GeSbTe막은 레이저 광의 조사에 의해 결정 상태와 비정질 상태 사이를 가역적으로 변화할 수 있는 상변화형의 기록막이다. ZnS-SiO2막은 보호막이고, AgPdCu막은 반사막이다. GeSiN막 및 AgPdCu막은 이들 막에 인접하는 막 사이의 확산을 방지하는 계면막이다. 기록층(104)은 외경을 118㎜로 하는 고리띠 형상의 영역에 형성하였다.
제2 기판(111)은 캐스팅법에 의해 얻은 폴리카보네이트 시트를 절단하여 얻었다. 제2 기판(111)은 두께 약 90㎛, 직경 약 119.5㎜, 중심 구멍 직경 약 22㎜로 하였다. 수지막(124)은 제2 기판에 도포한 UV 경화 수지(121)를 8000rpm으로 약 10초간 회전시키고, 제2 기판측으로부터 자외선을 조사하여 형성하였다. 이 수지막(124)의 막 두께는 약 10㎛가 되었다.
흡습 방지막(151)으로서 제1 기판(101)의 외측 주면에 스퍼터링법에 의해 막 두께 20㎚의 ZnS-SiO2막(㏖비 ; ZnS : SiO2= 80 : 20)을 성막하였다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 흡습 방지막(151)은 그 외경(142)을 정보 기록층(105)을 형성한 영역의 외경과 거의 일치하도록, 그 내경(141)을 막 면적이 미리 정해진 값이 되도록 각각 조정하여 형성하였다. 외경(142)은 약 119㎜로 하였다. 비교를 위해서 흡습 방지막을 형성하지 않은 것 이외에는 상기와 동일하게 하여 제작한 광 디스크도 준비하였다.
이렇게 해서 얻은 광 디스크에 대해서, 기온 30℃, 습도 90%의 습윤 분위기에 1주간 이상 방치한 후, 기온 25℃, 습도 50%의 건조 분위기로 취출하였다. 그리고, 건조 분위기에서 취출한 후 1일간에 걸쳐서 디스크의 휘어짐을 측정하였다. 휘어짐은 각 광 디스크의 틸트각(α)을 측정하여 평가하였다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 틸트각(α)은 수지 기재(131)가 위쪽이 되도록 디스크를 두고, 연직 아래방향으로 레이저 광(200)을 조사시켜서, 입사하는 레이저 광(200)과 반사하는 레이저 광(201)이 이루는 각도이며, 레이저 광이 디스크의 외측에 반사한 경우(도 3)를 양의 값으로 표시한다. 레이저 광은 광 디스크의 중심으로부터 58㎜ 떨어진 위치에 조사하였다. 결과를 표 1에 도시한다.
(표 1)
내경(㎜) 흡습 방지막내경/외경(%) 막 면적 비율(%) 틸트각(α)- 방향(°) (최대값)+ 방향(°)
3550658095- 2942546779- 91837156370 0.40.30.20.100 0000.10.30.8
* 내경/외경은 매체의 외경에 대한 막형성 영역의 내경의 비율
*막 면적 비율은 기재의 주면에 차지하는 막 형성 영역의 비율
*틸트각(α)은 측정 기간(1일) 중에 관측된 최대값
표 1에 나타낸 바와 같이, 제1 기판의 주면에 대한 흡습 방지막의 면적 비율을 약 35%∼약 85%(내경/외경에서는 약 40%∼약 80%)로 하면, 틸트각을 0.3°이하로 할 수 있었다. 이 면적 비율을 약 50%∼약 70%(내경/외경에서는 약 50%∼70%)로 하면, 틸트각을 0.2°이하로 억제할 수 있었다.
또한, 흡습 방지막으로서, ZnS-SiO2막 대신에 SiN막(막 두께 20㎚)을 형성한 것 이외에는, 상기와 동일하게 하여 광 디스크를 제작하였다. 이들 광 디스크에 대해서도 틸트각(α)을 측정한 바, 표 1과 동일한 결과를 얻었다. 그러나, 또한 습윤 분위기에서 건조 분위기로의 이행을 반복하는 시험을 행한 바, ZnS-SiO2막은 서서히 열화하여, 5회의 이행 반복 후의 틸트각(α)의 측정에서는 ZnS-SiO2막 형성의 효과가 거의 소실되었다. 이것에 대해서, SiN막을 흡습 방지막으로 한 경우에는, 상기 이행을 반복해도 그 효과에 변화는 없고, 10회의 이행 반복 후에도, 표 1과 거의 동일한 효과를 관찰할 수 있었다.
또한, SiN막 대신에 AlN막을 흡습 방지막으로 한 광 디스크를 제작하였다. 이 경우도 SiN막과 동일하게, 10회의 분위기 이행의 반복 후에도 실질적으로 변화가 없는 흡습 방지 특성이 관찰되었다. 이와 같이, 흡습 방지막으로서는 질화물이 보다 적합하다.
상기 각 광 디스크에는 투명 수지층의 두께에 대한 수지 기재의 두께의 비가 10 이상으로 되어 있다. 이 정도로 두께의 차이가 확대되면, 양쪽의 외측 주면으로부터 수분의 흡수 또는 방출에 따른 디스크의 변형은 현저하게 된다. 그러나,흡습 방지막을 형성하면 수지 기재로의 수분의 흡수 속도가 저하하고, 그 결과, 수지 기재의 흡수량이 감소한다. 또, 흡습 방지막을 형성하면, 수지 기재의 주면에서 수분 방출에 따라서 수축이 생기는 영역을 제한할 수 있다. 이렇게 해서, 투명 수지층의 수축과 수지 기재의 수축의 밸런스를 도모할 수 있다. 흡습 방지막은 습윤 분위기에서는 그 명칭대로 수분의 흡습을 제한하고, 건조 분위기에서는 수분의 방출을 제한하는 막으로서 기능한다.
흡습 방지막으로서, SiO2를 주성분으로 하는 막, Al2O3를 주성분으로 하는 막을 형성한 경우에도, ZnS-SiO2막을 이용한 경우와 동일하게, 매체의 변화를 억제할 수 있었다. 흡습 방지막은 상기와 같은 유전체 무기 재료로 한정되지 않고, 예를 들면 염화 비닐리덴과 같이 폴리카보네이트보다 흡습성이 낮은 수지 재료를 이용해도 상관없다.
이론적으로는, 면적이 아닌 두께를 변화시킴으로써, 흡습 방지막의 흡습 특성을 조정하는 것도 가능하다. 그러나, 실제로는 ㎚레벨에서의 두께 제어에는 상당한 곤란이 따른다. 특히 양산 공정에서는 두께에 미소한, 로트간에 편차가 생기기 쉽다. 이 때문에 투명 수지층 및 수지 기재의 팽창이나 건조에 따른 변형을 적절히 억제하기 위해서는, 상기와 같이, 흡습 방지막을 소정의 패턴으로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들면 동일 형상의 마스크를 이용하여 스퍼터링하면, 흡습 방지막을 형성하는 영역의 크기는 재현성이 좋게 제어할 수 있다.
특히 원반 형상의 기판을 이용하는 경우에는, 고리띠 형상(링 형상)으로 패터닝하면, 원주 방향에서의 흡습 특성의 국소적인 변동을 억제할 수 있다. 이 경우, 고리띠 형상 패턴의 외주를 기재의 외주로부터 너무 후퇴시키면, 외주 근방에서의 국소적인 변형이 문제가 되는 경우가 있다. 고리띠 형상 패턴의 외경은 수지 기재의 외경의 90% 이상, 특히 신호 기록층이 형성된 영역의 외경 이상으로 하는 것이 바람직하다.
수지 기재(131)의 외측 주면에 흡습 방지막(151)을 형성할 때에, 핸들링 등에 의해서 투명 수지층(132)의 외측 주면에 손상이 생기는 경우가 있다. 이것을 방지하기 위해서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 투명 수지층(132)의 외측 주면을 덮도록 손상 방지막(161)을 미리 형성해 두면 좋다. 손상 방지막(161)은 흡습 방지막의 형성을 끝낸 후에 제거하면 좋다. 상기의 제조 공정에서는 손상 방지막(161)으로서, 두께 약 60㎛의 폴리에틸렌 필름을 아크릴계 점착제를 이용하여 투명 수지층의 외측에 부착하였지만, 투명 수지층의 표면의 손상을 방지한다고 하는 목적이 달성되는 한, 재료, 막 두께, 부착 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 손상 방지막(161)의 일시적인 부착은 간단히 정전기를 이용하여 행해도 좋다.
손상 방지막(161)은 제1 기판(101)과 부착시키기 전에 제2 기판(111)의 한쪽 주면에 미리 형성해 두어도 좋다. 이 경우에는, 제2 기판이 되는 시트 형상 재료와, 손상 방지막이 되는 시트 형상 재료(예를 들면 폴리에틸렌 필름)를 겹쳐서 제2 기판의 형상에 맞추어 두드려 구멍이 생기게 하면 좋다.
투명 수지층(132) 표면의 경도가 충분하지 않거나, 또는 이 표면의 마찰 계수가 크다는 사정이 있는 경우에는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 투명 수지층(132)의 최외측에 보호층(162)을 형성해도 좋다. 손상 방지막과는 달리, 보호막(162)은 투명 수지층(132)의 일부로서 형성되는 것으로, 제조 공정에서 제거되는 것은 아니다. 보호막은 예를 들면 UV 경화성의 하드 코트제를 스핀 코트법에 의해 도포하고, 이것에 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 형성할 수 있다.
손상 방지막과 보호막을 병용해도 좋다. 이 경우는, 보호막(162)을 형성하기 직전까지 적어도 흡습 방지막(151)을 형성하는 사이에는, 손상 방지막(161)을 배치해 두어도 좋다. 보호막(162)은 손상 방지막(161)을 형성하고, 흡습 방지막(151)을 형성하여, 손상 방지막(161)을 제거하고, 그 후에 형성하는 것이 바람직하다.
상기의 광 디스크는 기록 가능형이지만, 본 발명은 추기형이나 재생 전용형의 광 디스크에도 적용할 수 있다. 예를 들면, 재생 전용형의 디스크에서는, 정보는 소정 형상의 요철을 갖는 피트로서 제1 기판(101)의 내측 주면에 형성되고, 기록층(104) 대신에 반사층이 형성되지만, 이것 이외에는 상기와 동일하게 해서 제작하면 좋다. 본 발명은, 또한 2 이상의 정보 기록층(105)을 갖는 광 디스크에도 적용할 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시하는 바와 같이, 수지 기재(231)와 투명 수지층(232)(시트 형상 부재와 UV 경화 수지) 사이에, 분리층(233)을 통해 2개의 정보 기록층(205, 215)을 배치함으로써, 정보 기록의 면(面) 밀도를 높게 할 수 있다.
상기의 광 디스크는 상변화형 광 디스크이었지만, 본 발명은 광자기 디스크등 다른 기록 방법을 이용하는 매체에도 적용할 수 있다. 또, 기판이 원반형일 필요는 없고, 광 카드와 같은 매체도 적용 가능하다.
또한, 도 7a에 도시하는 바와 같이, 흡습 방지막(301)의 패턴을 산점 형상(도트 형상)으로 한 것 이외에는, 상기와 동일하게 하여 광 디스크를 제작하였다. 이 패턴에서는 동일 형상의 도트가 수지 기재(131)의 주면 전체에 균일하게 배치되어 있다. 흡습 방지막(301)으로서는 막 두께 20㎚의 ZnS-SiO2막(㏖비 ; ZnS : SiO2= 80 : 20)을 이용하였다. 도트의 크기를 변경하여 수지 기재(131)의 외측 주면에 대한 흡습 방지막(301)의 면적 비율을 소정의 값으로 조정한 각종 광 디스크를 제작하고, 이들 광 디스크에 대해서 습윤 분위기에 방치한 후 건조 분위기로 이행시키고, 틸트각(α)을 측정하엿다. 분위기, 방치 기간, 측정 방법은 상기와 동일하게 하였다. 결과를 표 2에 도시한다.
(표 2)
흡습 방지막막 면적 비율(%) 틸트각 α- 방향(°) (최대값)+ 방향(°)
9080706050400 0.40.30.20.1000 0000.10.20.30.8
*막 면적 비율은 기재의 주면에 차지하는 막형성 영역의 비율
*틸트각(α)은 측정 기간(1일) 중에 관측된 최대값
흡습 방지막의 면적 비율이 60%(도트의 크기 : 1㎠)인 경우에, 틸트각(α)은 최소가 되었다. 패턴이 다르지만, 틸트각(α)이 최소가 되는 값은 표 1과 거의 동일하다.
수지 기재(131)의 주면 상에 흡습 방지막을 부분적으로 형성하는 경우의 패턴에 제한은 없다. 도 7b에 도시한 바와 같이 흡습 방지막(302)은 그물코 형상 패턴으로 형성해도 좋고, 도 7c에 도시한 바와 같이 흡습 방지막(303)은 세로 방향으로 배열하여 방사 형상으로 펼치는 산점 형상 패턴으로 형성해도 좋고, 도 7d에 도시한 바와 같이 흡습 방지막(304)은 랜덤하게 배치된 산점 형상 패턴으로 형성해도 좋고, 도 7e에 도시한 바와 같이 흡습 방지막(305)은 원반 중심으로부터 방사 형상으로 펼쳐지는 직사각형 패턴으로 형성해도 좋다. 도 7a의 패턴을 고리띠 형상 영역에만 형성하면, 도 7f에 도시한 흡습 방지막(306)이 된다.
또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 투명 수지막(132)의 외측 주면에도 흡습 방지막(제2 흡습 방지막)(152)을 형성한 것 이외에는, 상기와 동일하게 하여 광 디스크를 제작하였다. 수지 기재(131) 상의 흡습 방지막(제1 흡습 방지막)(153)으로서는 막 두께 20㎚의 ZnS-SiO2막(몰비 ; ZnS : SiO2= 80 : 20)을 이용하였다. 한편, 투명 수지층(132) 상의 흡습 방지막(152)은 막 두께 10㎚의 ZnS-SiO2막(몰비 ; ZnS : SiO2= 80 : 20)으로 하였다. 이 막은 파장 400㎚의 레이저 광에 대한 투과율이90% 이상이다. 이들 흡습 방지막(152, 153)은 함께 디스크 중심으로부터 세로 방향으로 60㎜∼119㎜의 고리띠 형상 영역에 형성하였다. 이 광 디스크에 대해서 다습 분위기에 방치한 후 건조 분위기로 이행시키고, 틸트각(α)을 측정하였다. 분위기, 방치 기간, 측정 방법은 상기와 동일하다. 그 결과, 틸트각(α)은 ±0.05°이하가 되었다.
투명 수지층(132) 상에 제2 흡습 방지막(152)을 형성하는 경우, 그 막 두께는 투명 수지층을 투과하는 레이저 광의 투과율이 90% 이상이 되도록 얇게 형성하는 것이 바람직하다. 한편, 막이 너무 얇으면 충분한 흡습 방지 특성을 얻을 수 없다.
제2 흡습 방지막(152)은 제1 흡습 방지막과는 달리, 산점 형상, 그물코 형상 등의 가는 패턴으로 형성하면 레이저 광의 투과 특성에 국소적으로 영향을 줄 우려가 있다. 이 때문에, 제2 흡습 방지막(152)은 고리띠 형상의 패턴으로 형성하거나, 혹은 투명 수지층의 외측 주면의 전면에 형성하는 것이 바람직하다. 제2 흡습 방지막(152)에는 제1 흡습 방지막과 다른 재료를 이용해도 좋다.
제2 흡습 방지막(152)의 경도가 낮거나, 또는 마찰 계수가 크면, 표면의 손상에 의해 기록·재생 특성에 영향이 미치는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 도 9에 도시하는 바와 같이 흡습 방지막(152) 상에 또한 보호막(163)을 형성하면 좋다. 여기에서도 보호막(163)은 UV 경화성의 하드 코트제를 스핀 코트법에 의해 도포하고, 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 형성하면 충분하다. 또한, 보호막(163)은 재료에 따라서는 스핀 코트법에 의해 흡습 방지막(152) 상에 도포하기 어려운 경우가 있다. 이 경우에는, 상기 하드 코트제를 안개화하여 내뿜는다든지, 이 재료를 안개화한 분위기 속을 광 디스크를 통과시키면 좋다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 흡습 방지막(155)은 광 디스크의 전체 표면을 덮도록 형성해도 상관없다. 이 흡습 방지막(155)은 주면뿐만 아니라, 단면으로부터의 수분의 흡수 및 방출을 억제한다. 흡습 방지막(155)은 광 디스크를 액체상태의 흡습 방지막 재료에 침지함으로써, 혹은 안개화한 동일 재료를 내뿜음으로써 형성할 수 있다.
흡습 방지막은 동일 재료를 균일한 두께로 성막하여 형성하지 않아도 좋다. 예를 들면 도 11a에 도시하는 바와 같이, 흡습 방지막(401)은 디스크 중심으로부터 멀어짐에 따라 두꺼워지도록 형성해도 좋다. 이와 같은 막은 스핀 코트법의 회전 속도를 제어함으로써 성막할 수 있다.
흡습 방지막은 그 재료에 의해 막 응력이나 경도가 상이하다. 이 때문에, 예를 들면 도 11b에 도시하는 바와 같이, 디스크 중심으로부터의 거리에 따라서 다수의 고리띠 형상 영역을 설치하고, 이들 영역마다 흡습 방지막(402a, 402b, 402c)의 적절한 막 두께로 설정해도 좋고, 도 11c에 도시하는 바와 같이 고리띠 형상 영역마다 적절한 재료를 이용하여 흡습 방지막(403a, 403b, 403c)을 형성해도 상관없다. 도 11d에 도시하는 바와 같이, 다수의 막(406a, 406b)을 부분적으로 적층하여 흡습 방지막으로 해도 상관없다.
또한, 도 12에 도시하는 바와 같이, 수지 기재(131) 상에 형성한 흡습 방지막(502) 상에 투명 수지층(132)과 동일 재료로 이루어지는 밸런스층(501)을 형성할수도 있다. 이 광 디스크에서는 외측으로 노출하고 있는 투명 수지층(132) 및 밸런스층(501)의 외측 주면으로부터 수분이 흡수 및 방출된다. 밸런스층(501)은 수지 기재(131)보다 얇고, 바람직하게는 투명 수지층(132)과 실질적으로 동일 두께가 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 동일 두께로 하면, 습도에 의한 영향을 거의 완전히 배제할 수 있어서, 틸트각의 변동을 거의 해소하는 것도 가능하게 된다.
상기에서 설명한 광 디스크에는 현재 이용되고 있는 장치를 이용하여, 광 정보를 기록 및/또는 재생할 수 있다. 이 장치의 구성의 일례를 도 13에 도시한다. 광 디스크(230)는 회로 기판(240)을 통해서 전원(210)에 접속한 모터(250)에 의해 소정 속도로 회전하고 있다. 광 픽업(220)으로부터는 레이저 광원(221)으로부터 조사된 레이저 광이 대물 렌즈(222) 등의 광학 시스템을 경유하여 조사된다. 본 발명의 매체는, 레이저 광은 450㎚ 이하, 예를 들면 400㎚ 정도, 대물 렌즈의 개구수는 0.7 이상, 예를 들면 0.85 정도로 한 기록 재생에 적합하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 광정보 기록 매체 및 광정보 기록 매체의 제조 방법에 의하면, 환경 변화, 특히 온도 변화에 대해 틸트 변동이 작고, 기록·재생 특성에 영향을 주지 않는 광정보 기록 매체 제조가 용이하며, 특히 정보 기록층에 대해 기재와 광 투과층의 두께가 비대칭이 아닌 광정보 기록 매체에 효과적이다. 구체적으로는, 기재 상에 흡습 방지막을 형성하여, 그 때에 흡습 방지막의 형성 영역을 바꾸고, 또는 섬 형상 등의 어떤 패턴으로 형성함으로써, 기재와 광 투과층의 흡습량, 흡습 팽창 차를 밸런스시켜 광정보 기록 매체를 얻는 것이 가능하다.
본 발명에 의하면, 상기와 같은 유리한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (20)

  1. 투명 수지층, 상기 투명 수지층보다 두께가 두꺼운 수지 기재, 및 상기 투명 수지층과 상기 수지 기재 사이에 배치된 정보 기록층을 포함하고,
    상기 수지 기재의 외측 주면의 적어도 일부에 흡습 방지막이 형성된 것을 특징으로 하는 광정보 기록 매체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡습 방지막을 제1 흡습 방지막으로 하여, 상기 투명 수지층의 외측 주면의 적어도 일부에, 제2 흡습 방지막이 형성된 것을 특징으로 하는 광정보 기록 매체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 흡습 방지막이 상기 수지 기재의 외측 주면의 전체를 덮도록 형성되고, 상기 제2 흡습 방지막이 상기 투명 수지층의 외측 주면의 전체를 덮도록 형성된 것을 특징으로 하는 광정보 기록 매체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 흡습 방지막이 상기 정보 기록층에 조사되는 레이저 광에 대해서 90% 이상의 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 매체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 흡습 방지막이 유전체 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 매체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 흡습 방지막이 산화물, 질화물 및 황화물로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 매체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 흡습 방지막이 SiO2, Al2O3, SiN, AlN 및 ZnS로부터 선택되는 적어도 1종을 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 매체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 흡습 방지막이 상기 수지 기재를 구성하는 재료보다 흡습성이 낮은 수지 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 매체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 투명 수지층이 방사선 경화성 수지 및 점착성 수지로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 매체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 투명 수지층이 방사선 경화성 수지 및 점착성 수지로부터 선택되는 적어도 1종의 외측에도 수지 기재를 포함하는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 매체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 수지 기재의 두께가 상기 투명 수지층 두께의 3배 이상인 것을 특징으로 하는 광정보 기록 매체.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 흡습 방지막이 소정의 패턴으로 상기 외측 주면의 일부에 형성된 것을 특징으로 하는 광정보 기록 매체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 소정의 패턴이 산점 형상, 그물코 형상 또는 고리띠 형상인 것을 특징으로 하는 광정보 기록 매체.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 매체가 원반 형상이고, 상기 소정의 패턴이 고리띠 형상인 것을 특징으로 하는 광정보 기록 매체.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 흡습 방지막이 상기 외측 주면 면적의 35% 이상 85% 이하의 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 광정보 기록 매체.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 투명 수지층이 최외층으로서 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 매체.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 흡습 방지막의 외측에도, 상기 투명 수지층과 동일 재료로 이루어지는 밸런스층을 형성한 것을 특징으로 하는 광정보 기록 매체.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 정보 기록층을 제1 정보 기록층으로서, 상기 제1 정보 기록층과 상기 투명 수지층 사이에 배치된 제2 정보 기록층과, 상기 제1 정보 기록층과 상기 제2 정보 기록층 사이에 배치된 분리층을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 광정보 기록 매체.
  19. 제1항에 기재된 광정보 기록 매체의 제조 방법에 있어서,
    상기 수지 기판의 상기 한쌍의 주면 한쪽에 적어도 상기 정보 기록층을 형성하고,
    상기 정보 기록층이 상기 수지 기판과 상기 투명 수지층 사이에 배치되도록 상기 투명 수지층을 형성하고,
    상기 투명 수지층의 외측 주면을 덮도록 손상 방지막을 배치하고,
    상기 손상 방지막이 배치된 상태에서, 상기 수지 기판의 외측 주면에 흡습 방지막을 형성하고,
    상기 흡습 방지막을 형성한 후, 상기 손상 방지막을 제거하는 것을 특징으로 하는 광기록 매체의 제조 방법.
  20. 제1항에 기재된 광정보 기록 매체에 광정보를 기록 재생하는 방법에 있어서,
    상기 정보 기록층에 상기 투명 수지층을 입사측으로 하여, 파장 450㎚ 이하의 레이저 광을 조사함으로써, 상기 광정보를 기록 재생하는 것을 특징으로 하는 방법.
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