KR20040062803A - 고밀도 기록 매체의 보호층 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 광원과 자기장을 이용해 정보를 기록하고 재생할 수 있는 광 디스크의 제조시에 보호층의 두께를 균일하게 하여 안정된 광학 특성을 얻을 수 있도록한 고밀도 기록 매체의 보호층 제조 방법에 관한 것으로, 기판상에 반사막, 기록층 그리고 유기물 보호층(cover layer)이 순차적으로 적층되는 구조의 광 디스크의 보호층 형성시에, 보호층을 형성하기 위한 물질 내에 나노 입자를 첨가하여 점성이 증가된 조성물을 형성하고 이를 스크린 프린팅 공정으로 기판에 코팅하는 것이다.

Description

고밀도 기록 매체의 보호층 제조 방법{Method for fabricating cover layer in recording media of high density}

본 발명은 레이저 광원과 자기장을 이용해 정보를 기록하고 재생할 수 있는 광 디스크에 관한 것으로, 특히, 보호층의 두께를 균일하게 형성하여 안정된 광학특성을 얻을 수 있도록한 고밀도 기록 매체의 보호층 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 CD, DVD, MD 의 뒤를 이을 것으로 예측되는 차세대 기록 매체인 광디스크 기술은 DVR, 캠코더, 휴대폰 등의 저장매체가 요구하는 대용량, 고밀도, 저가격을 만족시킬수 있기 때문에 상품화와 많은 연구가 진행되고 있다.

이하에서 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 고밀도 기록 매체의 보호층 형성에 관하여 설명한다.

도 1a와 도 1b는 종래 기술의 고밀도 기록 매체의 보호층의 두께 변화를 나타낸 구성도이다.

광디스크는 일반적으로 재생 전용, 기록 가능형, 그리고 재기록 가능형등의 3종류로 구분되어지며, 그 구조는 크게 기판과 정보를 기록하고 있는 기록막 및 보호막으로 구성되어있다.

이들 광 디스크들 가운데, 재생전용 (Read-only memory, ROM) 디스크는 서보나 위치 정보 혹은 피트 형태의 미세한 홈이 원주방향으로 형성되어 있고 반사층이 존재한다.

한편, 정보를 오직 한번 기록할 수 있는 기록 가능형 (Recordable, -R)인 경우와 반복해서 정보를 쓰고, 읽고, 지울 수 있는 재기록 가능형 (Rewritable, -RAM, -RW) 디스크의 경우는 프리 피트(pre-pits)과 반사층 외에도 추기형 다이(Recordable Dye)나 상변화 또는 광자기 방식의 기록층과 보호층 등으로 구성된다.

이들 디스크에 정보를 기록하거나 읽어내기 위해서 레이저 광원이 조사될때, 이전의 디스크에서는 레이저 광이 투명한 기판을 먼저 통과하여 보호층이나 정보가 기록된 정보 기록층, 그리고 반사층 순서로 입사되고, 반사층에서 반사되어 광 센서쪽으로 되돌아가도록 디스크 구조가 설계되어 있다.

위와 같은 광 디스크를 생산하는데 있어, 입사 경로 상에 있는 보호층 (cover layer)의 두께가 디스크 전 영역에 대해 균일하지 않을 경우, 디스크의 부위마다 경로차가 생겨 디스크의 기록 및 재생 신호특성이 악화되는 문제점이 있다.

종래 기술에서는 도 1a에서와 같이, 유기물 보호층(1)을 형성하기 위하여 광 디스크 기판(2)을 스핀 코터의 시료 지그(jig)상에 올려놓고 스핀 코팅 방법을 사용하여 자외선 경화 수지 물질을 코팅한다.

도 1a에서 (3)은 유기물 방울(droplet)이다.

이와 같은 스핀 코팅 방법은 원심력을 이용하여 두께가 균일한 유기막을 얻기 위해 사용되고 있다.

그러나 광 디스크 기판(2)의 끝 부분(edge)에서는 표면 장력(surface tension), 점도 (viscosity), 회전 속도 (rotation rate)등에 따라 크고 작은 에지 비드(edge bead)(5)를 생성하게 되고 이러한 두께 불균일은 상기한 문제들을 유발하는 원인으로 작용한다.

도 1b에서 알 수 있듯이 내주(inner diameter)에서 외주(outer diameter)로 감에 따라 보호층의 두께가 점차 증가 또는 감소하는 경향을 보이고 있다.

이와 같은 두께 불균일은 기록 및 재 생신호의 품질 악화를 초래할 수 있으며, 광디스크 시스템이 좁은 거리를 두고 비행하는 광학 헤드의 구조에서는, 두께가 두꺼운 디스크의 표면과 헤드의 충돌을 가져올 수도 있기 때문에 반드시 해결해야 할 문제이다.

그러나 이상에서 설명한 종래 기술에 따른 고밀도 기록 매체의 보호층 형성 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

보호층을 형성하기 위한 자외선 경화 수지 물질의 코팅시에 회전에 의해 발생하는 두께 불균일 부분이 액체의 표면 장력에 의해 에지 부분에 두께 불균일이 더욱 커지게 되는 에지 비드(edge bead)가 발생한다.

이와 같은 두께 불균일 상태가 경화 후 그대로 유지되어 보호층의 두께 편차를 크게 하는 직접적인 원인이 된다.

이러한 원인으로 인해 레이저광의 입사 경로 상에 있는 보호층(cover layer)의 두께가 디스크 전 영역에 대해 균일하지 않음으로써 부위마다 경로차가 생겨 디스크의 기록 및 재생 신호 특성이 악화된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 고밀도 기록 매체의 보호층 형성 공정에서의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 레이저 광원과 자기장을 이용해 정보를 기록하고 재생할 수 있는 광 디스크의 제조시에 기록층을 보호하는 보호층의 두께를 균일하게 형성하여 안정된 광학 특성을 얻을 수 있도록한 고밀도 기록 매체의 보호층 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a와 도 1b는 종래 기술의 고밀도 기록 매체의 보호층의 두께 변화를 나타낸 구성도

도 2는 본 발명에 따른 고밀도 기록 매체의 구조 단면도

도 3은 나노 입자 조성물의 분포 상태도

도 4는 본 발명에 따른 보호층 형성을 위한 스크린 프린팅 방법을 나타낸 구성도

도 5는 본 발명에 따른 기록 매체의 형성 두께 측정 결과 그래프

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

41. 스크린 42. 디스크 기판

43. 디스크 지그 44. 스크린 프린팅 플레이트

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고밀도 기록 매체의 보호층 제조 방법은 기판상에 반사막, 기록층 그리고 유기물 보호층(cover layer)이 순차적으로 적층되는 구조의 광 디스크의 보호층 형성시에, 보호층을 형성하기 위한 물질 내에 나노 입자를 첨가하여 점성이 증가된 조성물을 형성하고 이를 스크린 프린팅 공정으로 기판에 코팅하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 이하에서의 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 고밀도 기록 매체의 보호층 제조 방법의 바람직한 실시예에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 고밀도 기록 매체의 구조 단면도이고, 도 3은 나노 입자 조성물의 분포 상태도이다.

본 발명은 고밀도 광디스크에서 보호층(cover layer)의 형성 공정을 스핀 코팅을 사용하지 않고 스크린 프린팅 방법을 사용함으로써 스핀 코팅시 생기는 에지비드(edge bead) 발생 문제와 반지름 방향에 따른 두께 불균일 문제를 해결하기 위한 것이다.

본 발명은 유기물 보호층에 투명한 나노 입자를 첨가하여 점도를 조절함으로써 박막의 두께를 조절하는 동시에 물리적인 충격과 긁힘에 강한 보호층을 구현하는 것이다.

본 발명의 광 디스크는 광 디스크 픽업(pick up) 헤드(21)로부터의 레이저의 입사빔 방향을 기준으로 하였을 때, 도 2에서와 같이, 광 디스크 기판(26)상에 반사막(25), 기록층(24) 그리고 유기물 보호층(cover layer)(22)이 순차적으로 적층되는 구조이다.

여기서, 기록층(24)의 상하부에는 질화막(SiNx)(23)이 구성된다.

그리고 유기물 보호층(22)을 자외선 개시제가 포함된 자외선 경화형 고분자 유기물에 산화물 반도체 분말(SiO₂)을 전체 조성물에 대해 1 내지 30 부피%로 함유시켜 형성한다.

이와 같은 본 발명은 보호층을 형성하기 위한 유기물내에 나노 입자를 첨가하여 점성을 증가시킨후 스크린 프린팅을 이용하여 광디스크 기판에 두께가 균일한 보호층을 형성한 후에 자외선 경화법으로 경화시켜 소자를 완성한다.

여기서, 첨가되는 산화물 반도체의 나노 입자는 10 ~ 200nm의 이산화규소(SiO₂)이고 첨가되는 농도의 범위를 1%에서부터 30%까지 가변시킴으로써 형성되는 두께를 조절하고 물리적인 충격으로부터 기록층을 보호할 수 있도록 형성한다.

이와 같이 본 발명에서 스크린 프린팅(Screen Printing) 기법을 이용하여 나노 입자가 포함된 유기물 보호층을 형성하는 방법은 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 보호층 형성을 위한 스크린 프린팅 방법을 나타낸 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 기록 매체의 형성 두께 측정 결과 그래프이다.

도 3은 나노 입자의 조성물의 분포 상태를 보여준다. 이와 같은 분포를 갖는 산화물 반도체 분말을 시료 혼합기를 이용하여 유기물 조성물 내에 균일하게 분산시킨다.

균일하게 분산된 조성물을 이용하여 스크린 프린팅을 할 때에는 형성하려는 물질의 목표 두께에 따라 스크린의 망 크기(mesh) 와 유제의 두께를 선택하는 것이 가능하다.

이와 같이 망 크기(mesh)와 유제 등의 선택 과정으로 스크린의 제작이 완료되면 도 4에서와 같이 보호층 형성 공정을 진행한다.

도 4에서 와 같이, 원형의 디스크 기판(42)을 가운데에 끼워 넣을 수 있는 디스크 지그(Jig)(43)와 코팅하려는 광 디스크 기판(42)을 스크린 프린팅 플레이트(4)상에 로딩하고 상기의 스크린(41)과 조성물을 이용하여 코팅을 실시한다.

이와 같은 공정으로 코팅이 완료된 기판은 자외선 경화기에서 자외선을 조사하여 경화시킨다.

이와 같이 제작된 디스크(직경 12cm)를 반지름 방향으로 형성 두께를 측정해본 결과는 도 5에서와 같다.

목표 두께 15㎛로부터 0.1㎛이내의 오차를 갖는 균일한 두께의 보호층을 형성할 수 있음을 알 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 고밀도 기록 매체의 보호층 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 광 디스크의 유기물 보호층을 스핀 코팅 방법이 아닌 스크린 프린팅 방법에 코팅을 시도함으로써 스핀 코팅에 의해 생기는 에지 비드(edge-bead)를 완전히 제거할 수 있다.

이는 스핀 코팅시 생기는 반지름 방향에 따른 두께 편차를 제거함으로써 광학적 특성과 기계적 안정성을 확보하는 효과가 있다.

둘째, 스크린 프린팅시 코팅 두께를 조절하기 위해 첨가된 산화규소 나노 입자로 인하여 광학적 특성에는 영향을 거의 주지 않으면서도 넓은 범위의 유기물 보호층의 두께 조절이 가능하다.

셋째, 보호층에 나노 입자가 첨가되는 것에 의해 물리적인 충격과 긁힘에 대해 강한 특성을 갖도록 한다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (5)

1. 기판상에 반사막, 기록층 그리고 유기물 보호층(cover layer)이 순차적으로 적층되는 구조의 광 디스크의 보호층 형성시에,

   보호층을 형성하기 위한 물질 내에 나노 입자를 첨가하여 점성이 증가된 조성물을 형성하고 이를 스크린 프린팅 공정으로 기판에 코팅하는 것을 특징으로 하는 고밀도 기록 매체의 보호층 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 보호층을 자외선 개시제가 포함된 자외선 경화형 고분자 유기물에 산화물 반도체 분말(SiO₂)을 전체 조성물에 대해 1 ~ 30 부피%로 함유시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 고밀도 기록 매체의 보호층 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 보호층을 형성하기 위한 물질내에 첨가되는 나노 입자의 크기는 10 ~ 200nm인 것을 특징으로 하는 고밀도 기록 매체의 보호층 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 스크린의 망 크기(mesh)와 유제의 두께를 선택하는 것에 의해 보호층의 형성 두께를 조절하는 것을 특징으로 하는 고밀도 기록 매체의 보호층 제조 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 스크린 프린팅 공정을,

   원형의 디스크 기판을 가운데에 끼워 넣을 수 있는 디스크 지그를 이용하여광 디스크 기판을 스크린 프린팅 플레이트상에 로딩하고, 보호층의 형성 두께에 따라 망 크기가 결정된 스크린을 통하여 조성물의 코팅을 실시하는 것을 특징으로 하는 고밀도 기록 매체의 보호층 제조 방법.