KR20050012796A - 리더기의 빔에 일시적으로 반응하는 광학 매체복제-방지용 물질 - Google Patents

리더기의 빔에 일시적으로 반응하는 광학 매체복제-방지용 물질

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KR20050012796A
KR20050012796A KR10-2004-7020542A KR20047020542A KR20050012796A KR 20050012796 A KR20050012796 A KR 20050012796A KR 20047020542 A KR20047020542 A KR 20047020542A KR 20050012796 A KR20050012796 A KR 20050012796A
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리차드 에이치 세린프런드
스코트 저버
도날드 알. 고예트
마이클 코란드레오
라케쉬 비그
준쭝 리
이웰 쿡
토메코 터너
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베리피케이션 테크놀로지스, 인코포레이티드
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Abstract

광학 상태를 변화시킬 수 있는 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질 및 광학 상태의 그러한 변화를 탐지하는 소프트웨어 코드를 사용하여 복제-방지된 광학 매체를 제공하기 위한 시스템 및 방법.

Description

리더기의 빔에 일시적으로 반응하는 광학 매체 복제-방지용 물질{MATERIALS FOR OPTICAL MEDIUM COPY-PROTECTION TRANSIENTLY REACTING TO A READER BEAM}
데이터는 1 개 이상의 매체 층의 이산 위치에 자리한 광학 변형 또는 마크(marks)의 형태로 광학 매체에 저장된다. 상기 변형 또는 마크는 광 반사력(light reflectivity)의 변화를 달성한다. 광학 매체상의 데이터를 판독하기 위해서는, 광학 매체 플레이어 및 리더기가 사용된다. 광학 매체 플레이어 또는 리더기는 통상적으로 매체 또는 레이저 헤드가 회전할 때 소형 스폿(spot)의 레이저 광, "판독(read-out)" 스폿을, 디스크 기판을 통하여 그러한 광학적 변형 또는 마크를 포함하는 데이터 층에 비춘다. 광학 매체의 2가지 일반적인 형태는 일-측(SS)에 최대 약 650 메가바이트의 저장 공간을 제공하는, 단일-층(SL) 디스크인 CD 디스크 및 일-측(SS)에 약 4.37 기가바이트(1 기가=231 바이트)의 저장 공간을 제공하는, 단일-층(SL) 디스크인 DVD 디스크이다. 1984년 광학 디스크 및 광학 디스크 카트리지의 표준화를 위해 설립된 ECMA 기술 위원회(TC31)는, 국제 표준에 관한 ISO/IEC SC23에 기여하고 있다.
기존의 "읽기-전용(read-only)"형 광학 매체(예를 들어, "CD-ROM")에 있어서，데이터는 일반적으로 경화된 일련의 피트 및 랜드(pits and lands)에 의해 인코드된다. 비-경화된 측으로부터 통제된 판독 스폿은 판독 스폿의 빛이 리더기의 감광장치(photosensor)로 반사되는 방식으로 반사한다. 레이저 판독 측면에서 볼 때, 피트는 기술적으로 범프(bumps)로 간주된다. 피트와 랜드사이의 변화, 및 상기 변화들 사이의 타이밍은 채널 비트를 나타낸다. 따라서 그들 자신의 피트 및 랜드는 일련의 0(zeros) 또는 1(ones)로 표현되지 않는다. 일반적으로, CD의 14 채널 비트는 8내지 14 변조(EFM)로 나타내어지는 과정에서, 8비트 데이터 값으로 변형하는 데이터 기호를 작성한다. DVD는 16 채널 비트로 직접 8-비트 데이터가 변경되도록 EFM+로 알려진, EFM의 수정판을 사용한다. NRZI（반전된 0으로 비-반환하는）파형 표현은 디스크상에 2진 시퀀스(sequence)를 해석하기 위해 사용된다．
가소성 매체의 표면에 형성된 마크로스코픽 피트는 트랙에 배열되며, 통상적으로 매체 중심 허브에서 시작하는 나선형 트랙에서 중심 허브로부터 방사상으로 간격지며 매체의 외측 림(rim)쪽에서 종결한다. 매체의 피트된 측은 알루미늄 또는금의 얇은 층과 같은 반사층으로 코팅된다. 경화된 측으로부터 보이는 "피트"는 또한 레이저-판독 측에서 참고하여 볼 때, "범프(bumps)"로 간주된다. 래커(lacker)층은 통상적으로 보호층으로서 피트 측에 코팅된다.
광학 매체 플레이어 또는 리더기에 의해 계측되는 읽기-전용 매체 표면으로부터 반사된 광 강도는 정보 트랙에 따른 피트의 존재 또는 부재에 따라 변동한다. 해독 스폿이 랜드 상에 있을 때, 해독 스폿이 피트 상에 있을 때보다 더 많은 광이 디스크로부터 직접 반사된다. 결함-유도 에러들이 판독을 방해 할 수도 있기 때문에, 모든 광 디스크들은 그러한 에러들의 영향을 제거하기 위해 에러 관리 방법들을 채택한다.
에러 관리 방법들은 광학 디스크가 의도된 바대로 수행하도록, 결함에 기인하여 에러를 정정하려 시도하는 알고리즘(algorithms)을 포함하는 강력한 에러-정정 코드들(ECC)을 포함한다. 동시에 ECC의 존재는 리드-솔로몬(Reed-Solomon: RS）코드와 같이 장/단(long/short) 모두의 에러 버스트(bursts)에 대해 최적화된다. 만일 코드 단어들이 기록되기 이전에 상호배치(interleaved)된다면, 초장 버스트는 복구된 각각의 코드 워드(word) 내에서 처리 가능한 에러의 수를 감소시킬 수 있을 것이다. 상기 상호배치는 드라이브가 디스크의 트랙들 중 하나의 둘레에 비-연속적으로 데이터를 배분함으로써 (예를 들어, 바이트의 패킷(packet) 전체를 잘못 읽었을 때) 버스트로부터 복구되는 것을 허용한다. 상기 드라이브가 실질적으로 한번에 데이터 하나의 회전을 판독함에 따라, 상기 데이터는 판독되어지도록 비-상호배치 되어질 수 있다. CD는 통상적으로 에러 정정에 대해, 크로스 상호배치 리드-솔로몬 코드(Cross Interleave Reed-Solomon Code(CIRC)), 리드-솔로몬 코드의 조합 및 상호배치 개념을 채택한다. 2-단계의 리드-솔로몬 인코더(encoder)를 사용하는데 있어, CIRC는 통상적으로 에러 정정 및 탐지를 위해 중복 부가되어질(소위 3/4의 코드 비율로) 모든 4-비트 코딩된 데이터 중에서 1 비트를 유도하는, 한 세트가 24-바이트인 입력에 대하여 32 바이트의 출력을 발생시킨다. 상기 CIRC는 가벼운 스크래치에 의해 유발된 것과 같은 3,500 비트(대략 2.4 mm의 길이)까지의 에러 버스트를 정정하며, 12,000 비트(대략 8.5 mm의 길이）까지의 에러 버스트를 보정한다.
8내지 14 변조(EFM)와 같이, 인코딩 후 사용된 변조는, 11U의 피트 및 랜드에 대한 최대 길이(U는 1 비트의 길이) 및 3U의 최소 길이를 보장하도록 CD에 관하여 3개의 머징(merging) 비트들을 사용한다. 래터(latter)는 에러율에 입각한 다른 왜곡 및 지터(jitter)의 영향을 감소시킨다. EFM은 레이저가 14비트 중 얼마간이 그렇게 되어질 것을 보장함으로써 나선형 데이터의 트랙을 놓아주는 것과 같이 갭(gaps)이 연재되어지지 않을 것임을 보증한다. NRZI는 CD에 몰드(molded)되어지기 바랐던 피트 및 랜드 조합을 형성하도록 2진 시퀀스에 적용된다. 각 재생기의 ROM은 데이터의 디코드 과정을 전환하는 검색 표(lookup table)를 포함한다. DVD 디스크들은 통상적으로 RSPC 에러 정정 변조를 사용한다.
광 디스크들은 일반적으로 하기의 7개의 주요 영역들을 포함한다고 말할 수 있다： 센터 홀(center hole), 클램핑 영역(clamping area), 리드-인 영역(lead-in area), 데이터 영역(data area), 리드 아웃 영역(lead out area), 외측 버퍼 존(outer buffer zone) 및 림 영역(rim area). 상기 센터 홀 및 클램핑 영역 모두 드라이브가 데이터를 판독하는 동안 콤팩트(compact) 디스크의 정착물(fixture)을 위해 사용된다. 리드-인 영역은 디스크에 속하는 정보를 포함하며 재생기가 재생되는 디스크에 그 자신을 동조하도록 용인하는, 컨텐츠의 볼륨 테이블(volume table)을 보유한다. CD용 컨텐츠의 테이블(TOC）은 Q-채널에 포함되고, 각각의 트랙(분, 초 및 프레임들)에 대한 절대적인 타임코드(timecodes)를 포함한다. 만일 그들이 TOC를 판독할 수 없다면 광 리더기는 디스크를 인식하지 못할 것이다. DVD 리드-인 영역은 초기 존(initial zone), 참조 코드 존(reference code zone), 버퍼 존 1(buffer zone 1,), 컨트롤 데이터 존(control data zone) 및 버퍼 존 2(buffer zone 2)를 포함한다. 상기 컨트롤 데이터 존은 물리적인 포맷 정보（디스크 카테고리 및 버전 번호, 디스크 크기 및 최대 전송율, 디스크 구조, 레코딩 밀도, 데이터 존 할당, BCA 기술어(descriptor) 및 남은 부분들), 디스크 제조 정보 및 컨텐츠 제공자 정보를 포함한다. 데이터 영역, 또는 프로그램 영역은 저장된 디지털 컨텐츠가 위치되는 곳이다. 서브코드 데이터(subcode data)는 레이저 판독기가 오디오 CD내의 노래 타이틀과 같이 다른 정보를 포함할 수 있으며, 그것이 어디 있는지를 결정할 수 있는 것과 같이, 절대 및 상대적인 위치를 인코딩하도록 데이터 영역 내에 놓여진다. 리드-아웃 영역은 재생기가 디스크의 끝단을 인식하도록 허용하는 단순한 코드들 포함한다. 외측 버퍼 존 및 리드-아웃 영역은 통상적으로 적어도 0.5mm의 폭(방사상으로 측정)을 포함한다. 림 영역은 광디스크 에지의 비등록부(unrecorded part)이다. 리드-인 영역， 프로그램 영역 및 리드-아웃 영역, 그리고외측 버퍼 존의 조합은 일반적으로 정보 영역으로 간주된다.
광 디스크는 또한 CD-R에서 찾아지는 바와 같이, 파워 교정 영역(Power Calibration Area: PCA) 및 프로그램 기억 영역(Program Memory Area: PMA)과 같은 다른 영역들을 포함할 수 있다. 각각의 영역은 규정에 의해 디스크의 특정부(specific portion)로 제한된다. 예를 들면, CD의 오디오 논리(logic) 구조는 반경 22-23mm의 내측 버퍼 존, 반경 23-25 mm의 리드-인 영역, 반경 25-58mm의 프로그램 영역, 58-58.5mm의 리드-아웃 영역, 반경 58.5-59 mm의 외측 버퍼 존 및 반경 59 - 60 mm의 림 영역을 포함한다. DVD에서는, 리드-인 영역은 리드-아웃 영역이 1.0 mm 폭의 물리적 섹터(sectors)를 포함하거나 또는 데이터 영역의 외측에 더 인접한 반면, 1.2mm 폭의 물리적 섹터를 포함하거나 또는 데이터 영역의 내측에 더 인접해 있다. 상기 영역들 또는 섹터들은 통상적으로, CD 및 DVD에서 별개의 물리적인 유닛(units)으로 배치되지 않으나, 오히려 상기에 나타난 바와 같이 디스크로의 손상이 임의의 단일 프레임을 파괴하지 않고, 오직 많은 프레임들 중 소수의 일부만이 파괴되도록 복잡하게 상호 배치된 프레임들로 조직된다.
CD 또는 DVD 리더기와 같은, 광 리더기는 CD상의 범프(bumps)와 같이 저장된 데이터를 찾고 판독하는 역할을 가진다. 기존의 재생기에서는, 구동 모터가 디스크를 회전시킨다. CD 구동 모터는 트랙의 판독에 따라 200에서 500rpm사이에서 디스크의 회전을 정밀하게 제어하도록 설계된다. 빛을 집중시키는 레이저 및 렌즈 시스템, 범프들, 레이저 픽업(optical pickup)은 반사된 빛을 수취한다. 레이저 및 렌즈 시스템은 범프로 빛을 집중시키고, 광 픽업(pickup)은 반사된 빛을 수취한다.트랙킹 매커니즘(tracking mechanism)은 레이저 빔이 통상적으로 CD가 재생되는 것과 같이 중심으로부터 외측으로 레이저를 이동하는 나선형 트랙을 따라가도록 레이저 어셈블리(assembly)를 움직인다. 레이저가 디스크의 중심으로부터 외측으로 이동함에 따라, 범프의 속도가 디스크가 회전하는(rpm) 위치상 속도가 반경 시간(radius times)과 대등하도록 범프는 레이저를 전보다 더욱 빠르게 움직인다. 스핀들 모터(spindle motor)는 통상적으로 디스크의 중심으로부터 점차 외측으로 판독할 때, 데이터가 일정 속도로 디스크에서 판독되어지는 것과 같이, 레이저가 일정 속도로 판독하는 것을 허용하여 CD의 속도를 늦추도록 사용된다.
이용된 반도체 레이저, 그 파장의 전개 및 그 사용 가능한 온도는 판독기의 픽업 헤드(pick up head: PUH)에 의한 파장 판독에 영향을 끼친다. DVD 판독기들은 현재 표준형 DVD 판독기들이 650±5nm의 파장을 측정하며, 표준형 DVD-R 판독기들이 650 +10/-5nm의 파장을 측정함에 따라, 약 630내지 660nm의 파장을 생성하는 레이저를 이용한다. CD 판독기들은 현재 표준형 CD 판독기들이 약 780 nm의 파장을 판독하는 PUH를 가짐에 따라, 약 640 nm내지 840 nm사이의 파장을 생성하는 레이저를 이용한다. 통상의 기술을 가진 당업자들에 의해 이해되어질 바와 같이, 상기 PUH는 입사 빔으로부터 일정 각도의 편향 내에 떨어지는 오직 상기 반사된 빔들만을 탐지할 수 있다. 예를 들면, 일반적인 DVD-R는 0.80°미만의 방사상 편향(radial deviation) 및 0.30°미만의 접선 편향(tangential deviation)이 요구된다.
DVD와 CD의 광학 특성들 또한 다르다. DVD가 약 45내지 85%의 반사율을 나타내는데 반해, CD는 최소 약 70%의 반사율을 보인다. CD는 약 0.822내지 3.560um의 피트 길이 및 1.6um의 트랙 피치를 가지는 반면, DVD는 약 0.4um 내지 1.866um(또는 약 0.440um 내지 2.054um)의 피트 길이 및 0.74의 트랙 피치를 가진다. DVD는 CD보다(약 1.6um) 더 작은 트랙들(약 0.74um의 폭)을 사용한다.
CD 및 DVD의 스캔 속도와 회전 속도 또한 다른데, CD가 약 200 내지 500 rpm의 회전속도에 따라 약 1.2 내지 1.4 m/sec의 비율로 스캔되어지는데 반해, DVD는 약 570 내지 1600 rpm의 회전속도에 따라 약 3.49(단일 층) 내지 3.84 m/sec(2중 층)의 비율로 스캔된다.
오늘날 입수 가능한 대부분의 상업적으로 이용 가능한 소프트웨어, 비디오, 오디오, 및 엔터테인먼트들은 읽기 전용 광학 포맷으로 레코딩된다. 이것에 대한 한 한가지 이유는, 상기 읽기-전용 광학 포맷의 데이터 복제가 쓰기 가능 및 재 쓰기 가능 광학 포맷의 데이터 복제보다 상당히 저렴하기 때문이다. 또 다른 이유는, 상기 읽기-전용 포맷이 판독의 신뢰성 관점에서 문제가 덜 발생한다는 것이다. 예를 들면, 몇몇 CD 리더기/플레이어는 더 낮은 반사성을 갖는 CD-R 매체를 판독하기 곤란함을 가짐에 따라, 더 높은 전력소모 판독 레이저, 또는 특정 파장에 더 잘 "튠(tuned)"되는 것을 요구한다.
모든 유형의 광학 매체는, 그 생산에 수반되는 상대적으로 덜 비싼 자원량 및 작은 크기로 인해, 소프트웨어, 비디오 및 오디오 작품, 그리고 게임과 같은 판매 콘텐츠에 수반되는 제조 비용을 상당히 감소시킨다. 또한 그것들은 불행히도 해적판의 경제를 증대시켰으며, 비디오 및 오디오와 같은 일부 매체에서는, 기타 데이터 저장 장치에 허용되었던 것보다도 상당히 더 양호한 해적판 사본이 일반 대중에게 판매되어지도록 해 왔다. 미디어 배급업자들은 고품질의 복사본으로 인해 수 십억달러의 잠재적인 판매 손실을 입었다고 보고있다.
통상적으로, 복제자는 로직 데이터를 광학 매체로부터 추출하고, 그것을 자성 테이프에 복제한 후, 마스터링 장치에 테이프를 세팅함으로써 광학 마스터를 만든다. 또한 복제자는 때때로 CD 또는 DVD 레코드 가능한 매체 복제 기기를 사용하여 배포 매체의 복사본을 만드는데, 이러한 복제된 사본들은 직접 판매되거나 또는 복제를 위한 새로운 글래스 마스터를 만들기 위한 프리-마스터로 사용되어질 수 있다. 수백 수천개의 표절된 광학 미디어는 광학 미디어상에 저장되는 정보 품질에 있어서 어떠한 저하 없이 단일 마스터로서 프레스 될 수 있다. 광학 매체에 대한 소비자 수요가 높아지고, 그러한 매체가 저가에 쉽게 재생산되기 때문에, 위조품이 널리 퍼지고 있다.
WO 02/03386 A2는, 공동 발명자들은 본원 출원에 주장하며, 광학 비-균일성(dis-uniformity) 또는 디스크상의 변화, 및/또는 광학 저장 매체상의 특정 영역의 재-판독에 따른 리드 아웃 신호의 변화를 탐지함으로써 광학 저장 매체로부터 데이터의 복제를 방지하며, 특히 흡수(absorbing), 반사(reflecting), 굴절(refracting) 또는 다른 투사 빔에 작용함으로써 리드 아웃 파장에 영향을 미칠 수 있는 염료와 같은 광-민감성(light-sensitive) 물질들에 의해 유발되는 방법을 개시한다. 소프트웨어 제어는, 만일 판독 신호의 비-균일성 또는 변화가 비-균일성 또는 변화가 예상된 디스크상의 정위치에서 탐지되지 않는다면 컨텐츠로의 접근을거부하도록 사용되어질 수 있다. WO 02/03386 A2의 명세는 참조에 의해 그 전부가 본 출원에 병합되어 있다.
출원 WO 02/03386 A2에 기술된 바람직한 실시예는, 그들이 제 1 광학 상태에서 리드 아웃 신호의 데이터-판독에 역행하는 악영향을 끼치지 않지만 제 2 광학 상태로 광 리더기 투사 빔 코버트(covert)의 파장에 노출되는 방식으로, 바람직하게는 리드 아웃 신호의 데이터-판독에 영향을 주는 시간-지연 방식으로, 광 디스크상에 위치된 광학적으로-변형 가능한 보호(security) 물질인 광-민감성 물질들을 포함한다. WO 02/03386 A2에 기술된 바람직한 실시예에서, 상기 광학적으로-변형가능한 안전 물질은 오직 일시적으로 광학 상태를 변형하며, 그 변형 상태는 규정 시간이 지나면 복귀한다.
(빔 강도 및 파장과 같이）사용된 레이저 리더기에 의해 생성되는 입사 빔의 특징들, 광 디스크를 제작하는데 사용된 특히 (굴절율과 복굴절과 같이）판독 빔과 관련한 그러한 물질들의 광학 특성들에 관한 특정 물질들, 광학적으로-변형 가능한 보호 물질이 디스크상 또는 내(예를 들어, 디스크 버수스(versus)의 데이터 섹션 내에/디스크 층의 표면 버수스 상에) 위치된 (피트 깊이와 같이) 디스크의 특정 포맷팅(formatting), 디스크 상 또는 내로 광학적으로-변형 가능한 보호 물질의 병합을 달성하기 위해 도입되어질 수 있는 다른 물질들의 광학 특성들, 광 리더기의 픽업 헤드(pickup head: PUH) 특히 입사 빔으로부터 발산하는 반사된 빛의 픽업을 위해 허락된 편향각 및 파장의 리드아웃과 관련한 특성들, 광 리더기 시스템 특히 디스크의 회전 속도, 스캔 속도 및 재-스캔 시간과 관련한 판독 특성들을 포함하는대다수의 요소들에 의존하는 WO 02/03386 A2에 기술된 그러한 바람직한 일시적인 광학적-변화 가능한 보호 물질에 대한 최적의 특징들이 본 발명자들에 의해 발견되었다. 예를 들어, 상기 물질은 두 상태 모두를 유의하여 PUH를 허용하지 않도록 상태가 너무 빠르게 변형되어서는 안된다. 이에 반해서, 그것은 디스크의 확인(validation) 및 판독을 위해 비-상업적으로 수용가능한 시간을 가지는 디스크에 발생되어지도록 너무 느리게 변형되어서도 안된다.
최적의 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질은 상당기간동안 대기(ambient) 조건 및 광학적 사용의 조건들 하에 열적 및 광 화학적으로 안정적이 여야만 한다. 그것은 디스크를 포함하는 매트릭스에서 가용성이거나 디스크에 부착되도록 적용되어질 수 있어야 한다. 최적의 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질은 외부적인 에너지의 입력의 필요 없이 그 상태로 복귀해야하며, 판독기의 투사 파장에서 광학 상태의 변화를 증명해야한다.
광 디스크들, 특히 그들이 각각의 ISO/IEC 표준화된 판독기에 의해 판독될 때 ISO/IEC 표준에 따르는 CD 및 DVD들의 복제-방지를 달성하도록 WO 02/03386 A2에 기술된 방식으로 사용되어질 수 있는 최적의 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질임을 증명할 필요가 있다. 특히 광학 매체 판독기들의 변경을 요함이 없이 그러한 복제 방지 방법론(methodologies)으로 사용되어질 수 있는 물질임을 증명할 필요가 있다.
"데이터 변형": 저장된 데이터를 나타내는 아이템(item)내 또는 위의 구조상 불안의 원인(structural perturbation)이며 광 리더기에 의해 판독되어질 수 있다.
"염료": 광학 수단에 의해 탐지 가능한 유기 물질.
"페브릿-패럿 간섭계(Fabry-Perot Interferometer)": 간섭계는 2개의 근접하게 간격진 반사 표면들 사이에 다중 반사를 유발하며, 일반적으로 λ/△λ=m r/1-r의 분해능(resolvance)을 갖는다.
"간섭계": 단일 광원으로부터 2개 또는 그 이상의 라이트 빔들을 만들기 위해 라이트의 빔을 나누도록 2개 또는 그 이상의 반사 표면을 사용하는 장치로서, 상기 라이트 빔은 후에 서로 건설 또는 파괴적인 방식으로 간섭되도록 만난다.
"광 매체": 광 리더기에 의해 판독되어질 수 있는 디지털 데이터의 저장이 가능한 어떤 기하학적 형상의 매체(반드시 원형이 아니다)
"광 리더기": 광학 매체의 판독을 위한 (하기에 정의된 바와 같은)리더기.
"광학 상태 변화 데이터 변형": 광 리더기에 의한 변형의 데이터 판독이 광학 상태 변화 보호 물질의 광학 상태에 따라 변하는 그러한 방식으로 광학 상태 변화 보호 물질과 관련된 데이터의 아이템 대표물(representative)상에 광학 변형을 나타낸다.
"광학 상태 변형 보호 물질": 제 1 광학 상태로부터 제 2 광학 상태로 변화하는 광학 상태에 의해 광학 매체를 증명, 감정 및 보호하는데 사용된 무기 또는 유기 물질을 나타낸다.
"영구적인 광학 상태 변화 보호 물질": 광 리더기에 의해 광학 매체의 판독하는데 있어 30번 이상 광학 상태의 변화를 겪는 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질을 나타낸다.
"리더기": 광학 매체상에 기록된 데이터를 탐지하는 능력을 가진 어떤 장치. "리더기"라는 용어는 예를 들어 CD 및 DVD 리더기와 같이 재생기의 의미를 포함하나, 그에 제한되지 않는다.
"읽기-전용 광학 매체": 일련의 피트 및 랜드를 나타낸 디지털 데이터를 가진 광학 매체.
"레코딩 층": 데이터가 컴퓨터에 판독, 재생 또는 업로드(uploading)하기 위해 기록된 광학 매체의 부분. 상기 데이터는 소프트웨어 프로그램, 소프트웨어 데이터, 오디오 파일 및 비디오 파일을 포함할 수 있다.
"재-판독(re-read)": 처음 판독한 후 매체상에 기록된 데이터의 일부분을 판독한다.
"일시적인 광학 상태 변화 보호 물질": 제 1 광학 상태와 제 2 광학 상태사이에 일시적으로 변화하는 광학 상태에 의해 광학 매체를 증명, 감정 및 보호하는데 사용되고, 상기 광 리더기에 의해 탐지 가능한 방식의 광 리더기에 의한 광학 매체의 판독에 있어 1번 이상의 광학 상태 변화를 겪을 수 있는 무기 또는 유기 물질을 나타낸다.
"일시적인(temporary) 광학 상태 변형 안전 물질": 광 리더기에 의한 광학 매체의 판독에 있어 30번 미만의 광학 상태 변화를 겪는 광학 상태 변형 안전 물질.
나머지 설명에서, 용어들은 상기 정의된 것처럼 그러한 용어들이 모두 초기 문자인 것으로 의도된 것임이 이해될 것이다.
일반적으로 본 발명은 광 디스크 리더기들에 사용된 파장들, 특히 CD 및 DVD 광 리더기들에 의해 야기된 파장들에 반응하는 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질에 관한 것이다. 그러한 물질들은 광학 매체로의 통제된 적용에 의해 복제-방지를 달성하도록 사용되어질 수 있다.
보다 상세하게는，염료들은 CD 및 DVD 레이저 리더와 같은 기존의 광학 매체 리더들을 사용하여 복사되는 것으로부터 그 위에 저장된 정보를 보호하며, 그러한 리더기들에 의해 디지털 저장 매체로부터 정보를 판독하는 것을 허용하는 광학적으로 판독 가능한 디지털 저장 매체를 제작하는데 사용되어질 수 있다.
명세서에 채용되고 그 부분을 구성하는, 첨부 도면들은 발명의 바람직한 실시예들을 도시하며, 상기 일반적인 설명 및 하기의 바람직한 실시예들의 상세한 설명과 함께 발명의 원리를 설명한다.
도 1(종래 기술)은 리드-아웃 표면에서 바라본 컴팩트 디스크의 기본적인 물리적 명세를 도시한다;
도 2(종래 기술)는 컴팩트 디스크의 횡단면을 도시한다;
도 3(종래 기술)은 NRZI 파형 및 그에 상응하는 2진 시퀀스를 도시한다;
도 4는 그 무채색된(1) 것에서 그 채색된(2) 형태로 양적 변환 후 아바크롬(Aberchrome) 540의 1 x 10-4몰 용액의 굴절률 스펙트럼들(4B) 및 자외선 및 가시선 스펙트럼들(4A)을 개략적으로 도시한다.
도 5는 2개의 서브스트레이트 사이에 일시적인 광학 변화 보호 물질을 포함하는 광학 매체 실시예의 횡단면을 도시한다.
도 6은 약 400 nm내지 840 nm의 파장에 의해 부딪혔을 때, 광학 상태 변화를 일으키도록 설계된 본 발명을 사용하여 찾을 수 있는 티아진(thiazine) 화합물을 도시한다.
도 7은 반사 층, 염료 층, 및 투명 서브스트레이트를 갖는 본 발명의 복합-층 광 디스크 실시예를 도시한다.
본 발명은 디안틸풀지드(dianthrylfulgides), 디안틸풀지드의 디시아노 유도체(dicyano derivatives), 안트라센 유도체(anthracene derivatives), 티아진 유도채(thiazine derivatives), 및 시프록사진(syprooxazines)을 포함하는 일시적인 광학 상태 안전 물질들을 사용하여, 복제-방지 광학 매체를 제공한다.
본 발명은 또한 변화가 광 리더기의 업테이크 헤드(uptake head)에 의해 탐지되어질 수 있도록, 광 리더기의 판독 빔에 노출에 의해 야기된 일시적인 특징들을 나타내는 복합물들을 확인하기 위한 방법을 제공한다.
본 발명은 또한 광 디스크의 리드 아웃 영역에 따라 상기 물질들을 회합(associating)함으로써 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질들을 사용하여 복제 방지를 향상시키기 위한 방법을 제공한다.
본 발명은 광원으로 복귀하는 반사력이 일시적인 보호 물질이 안에 있는지의 상태에 의해 결정되어지도록 디스크상에 간섭계를 성형하도록 하는 물질들을 사용하여 즉, 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질들을 사용하여 복제 방지를 향상시키기 위한 방법을 추가로 제공한다.
본 발명은 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질들을 포함하는 복제-방지된 광학 매체를 제공한다. 특정 광 디스크들에 최적화된 일시적인 광학 상태 보호 물질들 및 그에 상응하는 광 리더기들, 기존의 CD 및/또는 DVD 리더기들에 의한 탐지에 최적화된 일시적인 광학 상태 보호 물질 및 복제-방지된 광 디스크를 달성하기 위해 상기 일시적인 광학 상태 보호 물질을 이용하기 위한 디스크 적용 기법들을 선택하기 위한 방법이 개시된다.
본 출원에 공동 발명자들이 주장하는 WO 02/03386 A2에 기술된 바와 같이, 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질들은 투사 판독하는 레이저 빔에 의한 물질의 활성화에 입각하여 즉, 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질이 광학 픽업 헤드에서 탐지된 데이터 판독의 변화를 알아내는 디스크의 제 2 판독 영역에 입각한 이러한 특징이 광학 상태의 변화를 제공함으로써 광 디스크의 복제-방지를 달성하도록 사용되어질 수 있다. 물질들은 에러가 디스크상 정정 불가능/정정 가능한 에러, 또는 데이터 판독의 해석(interpretation) 변화를 요하는 대부분의 광 리더기들의 복제 기능을 방해하는 이러한 특징의 재 판독에 입각한 정정 불가능한 에러를 유발하도록 사용되어질 수 있고, 암호화(encryption) 코드, 및/또는 리더기에 병합된 알고리즘 및/또는 리더기와 관련된 구성요소로 병합되어질 수 있으며, 디스크를 인증하도록 사용되고, 오직 인증에 입각한 복제만을 허용한다.
물질들은 또한 둘 모두 유효(valid)로 해석된 것, 둘 모두 에러(erroneous)로 해석된 것, 또는 유효로 해석된 것과 에러로 해석된 다른 것 중 하나, 또는 에러로 해석된 것과 유효로 해석된 것 중 하나의 상보하는 데이터 시퀀스(CDSs)를 달성하도록 사용되어질 수 있다. 즉, 예를 들면, 물질들은 사라진 그 일부 때문에 그것의 길이 변화의 전체가 사라지는 피트를 유발하도록 사용되어질 수 있다. 물질은 데이터 구조와 등각(conformal)이 되어지는 것이 바람직하다. 복제 방지는 예를 들어, 디스크상의 에러 트랙에 리더기를 향하게 하는 그것의 비활성화된 상태에서의 물질에 기인한 제 1 유효 데이터 판독을 가지는 반면, 판독의 추가적인 달성을 위해 정정 트랙에 리더기를 향하게 하는 그것의 활성화된 상태에서의 물질에 기인한 제 2 유효 데이터 판독을 가진 CDS를 사용하여 달성되어질 수 있다. 이해될 바대로, 그런 상황에서 디스크의 복제는 (2개의 다른 유효 데이터 리드를 판독하는)복제 장치에 의한 리샘플링(resampling)에 의해 저지된다. 그러한 에러가 탐지될 때, 드라이브 내 재-탐지(re-seek) 알고리즘들은 재판독되어질 트래킹 콘트롤에 저장된 데이터를 근거로 할 것이다. 만일 광학 상태 변화 보호 물질이 그것의 제 2 상태에 있고, 상기 제 2 상태가 판독되어질 우선적인(underlying) 데이터를 허용하도록 선택된다면, 새로운 어드레스는 정정되어질 것이며 디스크상의 컨텐츠는 판독되어질 수 있을 것이다. 복제-방지를 위한 이러한 "스푸핑(spoofing)"기법의 일 실시예에서, 물질은 리드-인 영역의 서브코드 레벨(subcode level)에 놓여지고, 따라서 컨텐츠의 테이블에 효과적이다. 물질은 CRC 필드의 마이크로 레벨에 놓여질 수 있다. 제 1 유효 데이터 리드를 가진 데이터를 병합하는 디스크의 복제는 정정 트랙을 판독하는 이후의 데이터의 부족에 기인하여 작동되지 않을 것이다. 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질은 또한 제 1 광학 상태에서 유효 데이터 상태 판독을 제공하나, 제 2 광학 상태에서는 물리적인 변형과 같이 디스크에 정정 불가능한 에러를 병합함으로써 작동 가능한 디스크를 복제하려는 디스크의 미래의 복제자에 대해 복제를 상당히 더 어렵게 만드는 정정 불가능한 판독 에러를 제공할 수 있다.
"정정 가능한 에러"는 에러가 광 디스크 시스템에 관하여 사용된 ECC에 의해 정정되어질 수 있는 반면, "정정 불가능한 에러"는 에러의 정정 가능성이 없다는 것을 의미한다. 상기 ECC는 광 디스크가 의도한 바대로 작동하도록, 제조 결함에기인한 에러를 정정하도록 시도하는 알고리즘이다. 에러 탐지 방법들은 통상적으로 패리티(parity)의 개념을 기반으로 한다. 모든 광 디스크들은 결함-야기된 에러들의 영향을 제거하도록 에러 관리 방법들을 사용한다. 광 디스크들을 에러가 없이 제작하는 것은 어려우며, 최선의 주의를 기울여 취급한다 하더라도 결함-야기된 에러 비율이 10-6미만으로 검출된다. 광학 레코딩 시스템들은 일반적으로 10-5내지 10-4범위의 비트-에러 비율을 처리하도록 설계된다. 결함의 크기는 결함과 관련된 에러의 정도에 영향을 미친다. 따라서, 어떤 결함들은 데이터가 거의 항상 정확하게 디코딩되는 최저 신호 교란(marginal signal disturbance)을 생성한다. 경미하게 작은 결함들은 좀처럼 에러들을 유발시키지 않는다. 마크로 또는 마이크로 침전물(depositions)들은 또한 정정 가능 또는 정정 불가능한 에러들을 유발하도록 사용되어질 수 있다. 예를 들어, 마이크로 침전물들은 CD의 ECC의 C1/C2에 의해 고착 가능한 데이터 그룹을 지우는 그러한 크기일 수 있으나, 그러나 만일 충분한 그룹들을 지우도록 적용된다면 상기 소프트웨어에 의해 탐지 가능한 정정 불가능 에러를 유발할 수 있을 것이다.
달성되어지기를 바랐던 일시적인 혼란의(perturbation) 형태는, 정정 가능한 에러, 정정 불가능한 에러, 둘 또는 그 이상의 상보하는 유효 데이터 시퀀스, 유효 데이터 시퀀스 및 상응하는 비유효 데이터 시퀀스 및/또는 광학 픽업 헤드에서의 다른 탐지 가능한 변화이든 아니든 간에, 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질이 놓여질 디스크상의 지령(dictate)일 것이다. 예를 들어, 만일 광학 픽업 헤드에 의해탐지 가능한 데이터 변화를 바랐다면, 상기 물질은 클램핑 영역에 위치되어서는 안된다. 만일 유효 대 유효, 또는 에러 대 에러 데이터 상태 변화라면, 손쉬운 탐지를 위하여 데이터 상태 변화가 밸류 판독(values read)의 변화를 일으키는 것이 바람직하다. 에러 상태 대 에러 상태 변화들에서, 바람직하게는 에러들의 엄격한 레벨이 다르고, 그 때문에 탐지력을 조력한다.
도 7은 피트 및 랜드들((20), (26), (28))을 가진 반사 층(30), 염료 층(32), 및 투명 서브스트레이트(34)를 구비한 본 발명의 다중-층 광 디스크 실시예를 도시한다.(주의, 다른 깊이의 피트들이 본 실시예에 나타나 있으나, 광학 매체상의 피트들은 통상적으로 하나의 깊이를 가진다). 염료부 절단면 관점의 측면도는 비활성화(22)된 곳에 나타나 있는 반면, 그러한 부분의 일부는 활성화(36)된 곳에 나타나 있다.
특정 리더기를 위한 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질들의 최적화는 그 광 디스크의 각각의 층을 만들기 위해 사용되는 특별한 물질들, 및 상기 층들과 투사 레이저 빔을 마주보는 물질들의 위치에 의해 부분적으로 영향을 받는다. 그러므로, 특정 리더기와 관련한 상기 광학 보호 물질들을 선택할 때 유용한데, 상기 물질은 그들이 궁극적으로 놓여질 방법과 유사한 방식으로 효과를 시험하기 위해 놓여지고 유사한 제작물의 디스크 상에 놓여진다.
일시적인 광학 상태 변화 보호 물질들은 하기와 같은 광 리더기로부터의 신호에 응하여 광학 상태가 변하는 물질을 포함하여 복제-방지된 디스크를 달성하도록 사용되어질 수 있으나, 그에 제한되지는 않는다: (1) 얼마간 반사되도록; (2)굴절률의 변화를 일으키도록; (3) 전자기 방사선을 방사하도록; (4) 물질의 색상 변경을 유발하도록; (5) 형광성 또는 화학 발광에 의한(그러나 그에 제한되지 않은) 빛을 방출하도록; 및/또는 (6) 광 리더기로부터 투사 신호의 각도와 비교해 볼 때 광학적으로-변경 가능한 보호 물질로부터 방출된 어떤 파장의 각도 변화.
정의된 광 리더기에 의한 복제-방지된 광 디스크 판독에 사용하기 위한 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질들의 선택을 최적화하기 위한 방법
일시적인 광학 상태 변화 보호 물질들은 광 리더기의 PUH에 의해 탐지 가능한 광학 상태 변화를 달성하는데 유용하며, 초기의 정적 심사(screening) 테스트 및 동적 확증(confirmation) 테스트를 채택하여 다음의 방법론(methodology)을 사용하여 선택되어질 수 있는 적절한 지속 기간(appropriate duration)의 변화를 제공한다:
정적 심사 테스트
정적 테스트 스탠드(stand)는 광학 매체를 판독하도록 사용되는 광 리더기의 표준 구성 요소로 만들어진다. 예를 들어, DVD에서 레이저는 650nm의 여자(excitation)를 가지며 신호 또는 광학 픽업 유닛은 기존의 DVD 리더기에서 찾을 수 있는 것과 동일하다. 레이저는 기존의 DVD 리더기와 같이 650nm의 여자를 가진다. 신호 또는 광학 픽업 유닛은 DVD 리더기에서 찾을 수 있는 것과 동일한 것이다. 여자 레이저는 물질이 여자 파장에 빠르게 노출되어질 수 있도록, 매체상의 어떤 특정 스폿(spot)에 초점이 맞지 않게 되어지는 것이 바람직하다. 정적 테스트 스탠드는 조준된 빛을 사용하여 샘플 서브스트레이트 상의 제작 시간, 민감도 및반사력 측정이 가능하다.
물질들은 정적 테스트 스탠드상의 매체를 플레이싱(placing)하고, 광 리더기에 사용되어질 수 있는 광학 매체 상 또는 내에 그들을 플레이싱함으로써 분석된다. 그러한 예비 정적 테스트를 요하지 않는 동안, 그러한 후보 물질은 예를 들어, 스포팅(spotting)에 의해 설계된 병행(paralleling)하는 방식으로 광학 매체 상 또는 내에, 그리고 일반적으로 그러한 리더기에 의한 매체 판독에 의해 사용된 물질들로 제작된 광학 매체상에 놓여지는 것이 바람직하다. 특징 없는 광 디스크들 예를 들어, 몰드(molded)된 피트 특성들이 없는 광 디스크들은 물질 및 알고리즘의 발달을 기반으로 드라이브 펌웨어(firmware)의 측정값들의 독립을 허용하도록 이용되어질 수 있다. 솔벤트(solvent)와 같이 놓여진 물질은 바람직하게는 리드 빔의 노출에 입각하여 그 자체가 포토-리듀스(photo-reduce)하지 않도록 최적화된다. 물질들의 광-환원(photo-reduction) 및 산화(oxidation)의 비율은 물질들의 농도(concentrations)를 다르게 하기 위해 분석된다. 하나 이상의 다중 코팅이 스크린(screened)되어질 수 있다. 특히 광학 매체를 판독하도록 설계된 광 리더기에 의한 일반적인 판독 속도의 빛에서, 상기 수용 가능한 광-환원 및/또는 산화율을 증명하는 물질들은, 하기에 기술된 동적 테스트 스탠드 모델로 스크린된다. 바람직한 재료들은 일반적으로 1분 이하의 광-표백(photo-bleach) 및 회복 시간을 표시하며, 판독 빔과 관련한 높은 흡수성(absorbency)을 갖는다.
순수 폴리카보네이트(bare polycarbonate)와 디스크상의 코팅된 물질사이의 변화에 기인한, 에지 효과(edge effects)는, 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질의일정한 형태들이 일정한 농도로 사용되어 질 때 탐지되어질 수 있다. 바람직하게는, 상기 에지 효과는 비록 통상의 기술을 가진 당업자가 본 발명의 실시에 이용되어질 수 있는 변경 영역의 반사력 특성들을 변경하는 그러한 에지 효과로 이해한다 할지라도, 매체가 에러 상태를 유발하지 않고 에지 효과를 통해 재생되어질 수 있게 판독되는 드라이브로 제한된다.
정적 테스터는 레이저 파워 및 변조의 제어에 사용되는 캐비넷(cabinet)에 설치된 DVD+RW 레코더의 PUH 또는 OPU, 변조 광원용 입력 커넥터들, 및 레이저 출력과 테스트 샘플로부터 반사된 신호를 측정하기 위한 출력 커넥터들로 구성되어질 수 있다. 바람직하게는, 정적 테스터는 조준된 빛을 사용하여 샘플 기판상의 제작 시간, 민감도 및 반사력 측정들이 가능하다.
동적 확증 테스트(Dynamic Confirmation Test)
정적 테스트에서 결정된 물질들은 수용 가능한 광-환원 및 산화율을 가지도록 동적 광 디스크 드라이브 상에 놓여질 수 있다. 상기 드라이브는 보호 물질이 드라이브 컨트롤 방식에 의해 처리된 위치를 찾도록 제어되어야만 한다. 테스트는 하기의 얼마간 또는 모든 것을 결정하도록 처리되어질 수 있다: 디스크상 물질들의 존재가 광 디스크 드라이브의 역학 관계가 주어진 PUH에 의해 탐지 가능한지 아닌지, 물질이 위치된 디스크의 판독 및 재판독에 의해 생성된 파형(waveforms)이 서로 탐지 가능한 방식으로 다른지 다르지 않은지, 특히 디스크 드라이브의 판독 스피드가 제 1 광학 상태를 판독하고, 동일한 위치의 제 2 판독 및 그에 입각 제 2 광학 상태를 탐지하며, 동일한 위치의 제 3 판독에 입각 제 2 광학 상태로부터 제1 광학 상태로의 전환의 탐지가 제공되는지 아닌지를 결정하도록 처리되어질 수 있다.
가공하지 않은 HF 신호, 균등화된 HF 신호, EFM 신호, 복구된 클럭 신호, 트랙킹(tracking) 에러 신호, 포커스 에러 신호, 트랙킹 드라이브 전류 신호, 포커스 드라이브 전류 신호 , 스핀들 모터 제어 신호, VCO 제어 전압, 및 RPM 표시 신호와 같은 측정들이 만들어 질 수 있다.
다른 반응들 즉, 표백 이전의 정적 반사력, 표백 이전의 동적 HF 신호 진폭(amplitude), 표백 이전의 드라이브 속도 변화 및 동적 에러 통계(statistics), 정적 및 동적 표백 시간, 표백 후 정적 반사력, 표백 후 동적 HF 신호 진폭, 표백 후 드라이브 속도 변화 및 동적 에러 통계, 정적 및 동적 회복 시간, 회복 후 동적 HF 신호 진폭, 및 회복 후 드라이브 속도 변화 및 동적 에러 통계들이 정적 및 동적 테스트 동안 측정되어질 수 있으나, 그에 제한되지는 않는다.
일 실시예에서, 동적 테스트 기계는 그 안에 하기의 것들이 설치된 표준형 PC의 모조 컴퓨터 기계(인텔 ATX 마더보드, 인텔 펜티엄 4 CPU, 및 512MB의 램)이다: 에퀴리스(Acqiris), 고속, 아날로그-디지털 변환, "에퀴리스라이브(AcqirisLive)"-가공하지 않은 HF 신호, 균등화된 HF 신호, EFM 신호, 복구된 클럭 신호, 트랙킹(tracking) 에러 신호, 포커스 에러 신호, 트랙킹 드라이브 전류 신호, 포커스 드라이브 전류 신호 , 스핀들 모터 제어 신호, VCO 제어 전압, 및 RPM 표시 신호와 같이, 드라이브 내의 키 테스트 포인트에 액세스를 허용하는 리어 패널 출력 커넥터들에 따라 맞춤 변형된 에퀴리스 데이터 포착 카드, CD-ROM, CD-RW,또는 DVD-ROM 드라이버들에 대해 오실로스코프와-같은(오실로스코프 시뮬레이팅(oscilloscope simulating))적용, "CD 속도"-프리웨어 CD "속도"(데이터 전송/작업 처리량 비율) 측정 및 특정 업무 테스트, "DVD 속도"-프리웨어 DVD "속도"(데이터 전송/작업 처리량 비율) 측정 및 특정 업무 테스트. 다른 실시예에서, 동적 테스트 스탠드는 플렉스터 콤보 드라이브(Plextor Combo Drive)-를 기반으로한 시스템이며, 플렉스터 드라이브들은 ATAPI 컴플리언트(compliant)이다. 바람직한 플렉스터-기반 시스템은 더욱 양질의 신호 측정을 위해 원스-퍼-레볼루션 인덱스 펄스 제너레이터(once-per-revolution index pulse generators)를 사용하여 개선한 장비이다.
선택된 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질용 코팅 포뮬레이션의 최적화
일시적인 광학 상태 변화 보호 물질이 광 리더기의 PUH에 의해 복합 광학 상태들의 탐지에 영향을 미칠 수 있는 광 디스크를 고수(adherence)하기 위해 놓이게 될 수도 있는 코팅 포뮬레이션(formulation)이 발견된다. 그리고 습윤(wetting)을 위한 첨가제의 농도, 표면 장력 등은 탐지에 영향을 미칠 수 있다. 바람직한 코팅 포뮬레이션은 알콜(alcohols), 폴리머(polymers) 및 전자 도너(electron donor) 물질을 혼합하여 만든다. 제 3 아민(tertiary amines)과 같은, 전자 도너들은 일정한 산화 환원 반응(redox) 염료들의 표백 속도 및 회복 속도의 작용에 특히 유용함을 알 수 있으며, 그리고 표백 방법은 광환원이고 채색 방법은 상온에서의 공기 산화이다.
예 1-광 디스크용 코팅 포뮬레이션
25mg의 일시적인 광학 상태 변화 염료는 l-메톡시(methoxy)-2-프로필렌(propynal)에 46.5ml의 5% 폴리비닐 아세테이트를 용해하고, 거기에 3.5ml의 트리에탄올아민(triethanolamine)을 첨가한 후, 용액을 완전히 섞고 제공된 필름에 표준 회전 코팅으로 적용된다.
예 2-광 디스크용 코팅 포뮬레이션
50mg의 일시적인 광학 상태 변화 염료는 l-메톡시(methoxy)-2-프로필렌(propynal)에 46.5ml의 5% 폴리비닐 아세테이트를 용해하고, 거기에 3.5ml의 트리에탄올아민(triethanolamine)을 첨가한 후, 용액을 완전히 섞고 제공된 필름에 표준 회전 코팅으로 적용된다.
예 3-광 디스크용 코팅 포뮬레이션
50mg의 일시적인 광학 상태 변화 염료는 l-메톡시(methoxy)-2-프로필렌(propynal)에 46.5ml의 5% 폴리비닐 아세테이트를 용해하고, 거기에 3.4ml의 트리에탄올아민(triethanolamine)을 첨가한 후, 용액을 완전히 섞고 제공된 필름에 표준 회전 코팅으로 적용된다.
예 4-광 디스크용 코팅 포뮬레이션
50mg의 일시적인 광학 상태 변화 염료는 2.5내지 5.0ml의 l-프로필렌(propynal)에 용해된다. 3.5ml의 트리에탄올아민(triethanolamine)을 첨가한 후, 용액을 완전히 섞는다. 그리고 용액은 l-메톡시(methoxy)-2-프로필렌(propynal)을 포함하는 PVA 용액(1, 2 또는 3%)으로 희석된다.
예 5-광 디스크용 코팅 포뮬레이션
5mg의 염료는 물에 10ml의 6% 폴리비닐 알콜(polyvinyl alcohol)이 첨가되고, 거기에 663 마이크로리터(microliters)의 트리에탄올아민(triethanolamine)이 첨가된다.
DVD 및 CD 그리고 그들 각각의 광 리더기용으로 적합한 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질들
티아진 화합물( Thiazine Compounds)
복제-방지된 CD에서의 특별한 사용
본 발명은 광 리더기에 의해 판독되어질 수 있는 복제-방지된 광학 매체를 위한 일 실시예를 제공하는데, 약 400nm내지 840nm의 파장 범위에서 광 위상 변환(optical phase change)을 (광 리더기에 의한 판단으로) 측정할 수 있는 경향이 있는 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질들을 사용하며, 하기의 일정한 포뮬러(formula)의 티아진 유도체(derivatives)를 포함한다:
R1 내지 R6는 수소(hydrogen)， 알킬(alkyl), 아릴(aryl), 알콕시(alkoxy), 티오알콕시(thioalkoxy), 알킬아민(alkylamino), 니트로(nitro), 아민(amino) 또는 할로겐(halogen)이며, 그리고 X 또는 Y중 어느 한 쪽이 티아진 뼈대(thiazine backbone)의 강력한 전자 공역 기(electron donating group)이고, X 또는 Y중 다른하나가 티아진 뼈대와 관련한 강력한 전자 추출 기(electron withdrawing group)인 조건하에, X 및 Y는 수소, 알킬, 아릴, 알콕시, 티오알콕시, 알킬아민, 니트로, 아민 및 할로겐이다. 3 및 7 위치들에 강력한 전자 공역 기 및 강력한 전자 추출 기가 부착됨에 의해, 메틸렌 블루(blue)와 비교하여 상당한 장파색이동(bathochromic shift)에 의해 구조를 형성하는, 푸쉬-풀(push-pull) 구조를 얻을 수 있다.
CD 용 견본 " 푸쉬 -풀" 티아진 화합물의 준비
예 1: 페노티아진 5- 이움 트레트라이오디드 하이드레이트 ( Phenothizine 5- ium Tretraiodide Hydrate)
클로로포름(chloroform, 75 ml)내 페토니아진(2.13 g, 11 mmoles) 용액은 5°C에서 저어지고, 클로로포름(175 ml)에 요오드(iodine, 8.38g, 66 mmoles)의 용액으로 1시간 내 원심분리(dropwise)처리된다. 혼합물은 추가적으로 30분 동안 5°C에서 저어지고, 결과로서 생기는 침전물은 여과되며, 클로로포름으로 세척되고, 중량이 일정할 때까지 상온에서 진공상태를 유지한다. 산출된 검은 가루(powder)는, 7.10 g (90%)이다.
예 2: 3-( 디메틸아민 ) 페노티아진 -5- 이움 트리이오디드 (3-( DIMETHYLAMINO ) PHENOTHIAZINE-5-IUM Triiodide )
메탄올(methanol)내 페토니아진-5-이움 테트라이오디드 하이드레이트(phenothiazine-5-ium tetraiodide hydrate (0.417 g, 0.57 mmole))의 용액은, 상온에서 저어지고, 메탄올(2 ml)에 디메틸아민(1.14 mmole)의 용액으로 원심분리 처리된다. 혼합물은 TLC (이산화규소(silica), CH30H/TEA)에 의해 모니터링 된(monitored) 바대로, 스타팅 물질들(starting materials)이 소멸될 때까지 상온에서 3시간 동안 저어진다. 침전물은 여과되고 소량의 메탄올로 세척되며, 산출된 검은 고형물(solid)은, 0.30 g (84%)이다.
예 3: [7-( 디메틸아민 ) 페토니아진 -3- 일리딘 ]메탄-1, 1- 디카보니트릴 ([7-(DIMETHYLAMINO)PHENOTHIAZINE-3-YLIDENE]METHANE-1, 1- DICARBONITRILE )
메탄올(10 ml)내 3-(디메틸아민)페토니아진-5-이움 트리이오디드(0.15 g, 0.24 mmole)의 용액에 말로로니트릴(malononitrile (0.095 g, 1.44 mmole)) 및 소듐 카보네이트(sodium carbonate (0.28 g, 2. 88 mmole))가 첨가되며, 상기 혼합물은 상온에서 2시간 동안 저어지고, 반응은 UV-Vis에 의해 모니터링 된다. 소금물(brine) 및 CH2C12이 반응 혼합물에 첨가되고, CH2CL2층이 분리되며, 물 및 소금물로 세척되고 건조된다(NA2S04). 컬럼 크레마토그레피(column chromatography (Si02, CH2C12))에 의한 정제는 딥 블루 밴드(deep blue band)를 산출하고, 솔벤트의 제거 후, 자줏빛 고형물이 산출된다.
도 6은 약 400nm내지 840nm의 파장에 의해 충돌(impinged)될 때, 광학 상태 변화를 나타내도록 설계된 본 발명의 사용으로 찾을 수 있는 다른 티아진 화합물을 도시한다.
복제-방지된 DVD 의 특별한 사용
티아진 화합물(2)의 다른 바람직한 분류에서, R1, R2, R3, R4및 R5들은 공식화되어질 수 있으며 DVD 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질로 사용되어질 수 있는600내지 700nm의 흡광도(absorbance)를 가진 알킬, 아릴, 알콕시, 티오알콕시, 알킬아민, 니트로, 아민 및 수소가 될 수 있다.
예 4: 동적 테스트 스탠드상의 DVD 일시적인 광학 상태 변화 티아진 스크리닝 (screening)
티아진 화합물은 인디아나폴리스(IN)에 위치한 SCS사의 정밀 스핀 코터 모델 P-6708(Precision Spin Coater SCS model P-6708)을 사용하여 표준 폴리카보네이트(polycarbonate) DVD의 레이저 투사 표면상의 코팅 포뮬레이션에 놓인다. 바람직하게는, 코팅 에지 효과는 피트가 폐색(occluded)되어지는 것을 피하도록 한다. 습윤제, 표면 장력 조정, 스핀 프로파일 설계는 바랐던 효과를 일으키도록, 완전히 동일한 코팅의 생성이 우선된다.
동적 테스트 드라이브는 드라이브 컨트롤 방식에 의해, 물질이 퇴적된 "탐지(seek to)" 위치를 제어한다. 광 표백(채색된 것을 깨끗하게) 및 전도(reversal)율(깨끗한 것을 채색되도록 되돌리는)은 동적 테스트 스탠드를 사용하여 분석된다. 테스트는 이하를 결정하기 위해 실시된다: 1） 디스크의 판독 및 재판독에 의해 생성된 파형들; 2）이후의 탐지 단계들과 다른 위치된 물질; 3）최초의 광학의 상태에서 제 2 광학 상태로의 반전.
에러->유효 데이터 상태 이행을 생성하는 레이저-투사 표면 파면의 잠재력은증명된다. 대략 2분의 간격들로 3개의 스코프 트레이스들(scope traces)은 충분한 크기의 HF 신호(유효 데이터 상태)로 감쇠된 HF 신호（에러 상태)의 변환을 나타낸다.
기존 리더기들의 DVD 파장 내에서 최대의 흡광도를 가진 특히 유용한 포뮬러 1(Formula 1)의 화합물은 다음을 포함할 수 있다:
6-아민-7-(디메틸아민)(7-하이드로페토니아진(hydrophenothiazin)-3-일(yl))]디메틸아민(3) (Abs. Max=652nm)
및
6,7-비스(bis)(디메틸아민)(7-하이드로페토니아진-3-일)]디메틸아민(4)(Abs. Max = 663nm)
전자 공역 기를 포함하는 포뮬러 1의 분자들은 전자 추출 기를 사용하는 그들의 상대물(counterparts)보다 더 빠르게 전환되는 것을 보였다. 그러나, 공역(conjugation)의 길이를 늘이는 것은, 흡수 파장을 증가시킨다. CD 리더기에 의해 생성된 레이저 빛의 파장 내 또는 근접한, 그러한 탐지에 의거하여, 다음의 구조들은 나타난 바와 같은 흡수를 증명해야만 한다:
다른 그러한 티아진 재료들은 일시적인 광학 변화들을 일으키는 능력에 기반한 CD 복제 방지 계획들의 사용에서 찾을 수 있다:
및
하기의 구성에 의해 합성되어 질 수 있다:
및
놀랍게도, 팔라듐(pallidium) 촉매가 파장이 증가되도록 그러한 메틸렌 블루-형태의 구조들을 변경하는 능력을 상당히 강화시켰다는 것을 알 수 있다.
다른 페노티아진-화합물들은Liebigs Ann. Chem. 740, 52-62(1970) (J. Daneke and H.-W. Wanzlick)에 기술된 화학을 사용하여 형성되어질 수 있다. 특히, 친핵성부분(nucleophilic moieties)는 그러한 참조에 기술된 바와 같이 원 위치에서 발생된 페나제시오니움 카티온(phenazathionium cation)이 첨가되어질 수 있다.
퀴논(quinone) 화합물들은 산화된 페노티아진으로 반응되어질 수 있다. 과정은 3-치환된 페노티아진 유도체의 수의 합성을 고려한다. 참조는 페노티아진이 무수(anhydrous)의 FeCl3 용액과 함께 포타슘(potassium) 아세테이트를 포함하는 메타놀릭(methanolic) 용액에 반응되어질 수 있음을 기술한다. 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질을 위한 이로운 페노티아진-화합물들은 다음을 포함한다:
Danekeet al. 참조를 이용하여 다음과 같이 합성되어질 수 있다:
일시적인 광학 상태 변화 보호 물질의 사용을 찾을 수 있는 Daneke의 방법을 사용하여 합성되어질 수 있는 다른 화합물들은 다음을 포함한다:
안트라센 풀지드 ( Anthracene Fulgides )
어떤 안트라센 풀지드, 특히 썩시닉 언하이드라이드 컨즈너(succinic anhydride congeners)는 DVD 범위에서 굴절에 의한 인덱스 변화를 나타낸다. 그러한 화합물들은 약 780nm의 파장을 가진 CD 리더기에 의한 탐지의 허용을 위해 그러한 굴절에 의한 인덱스 변화를 시프트(shift)하도록 변경되어질 수 있다.
도 4A는 그 비 채색된 형태(1)에서 그 채색된 형태(2)로 양적 변환한 후, 1×10-4몰의 애버크롬(aberchrome) 540 용액의 자외선과 가시 스펙트럼(4A) 및 굴절률 스펙트럼(4B)을 나타낸다. 흡수가 550nm를 많이 상회하지 않는 동안에, 더 높은 파장에서 마크된 굴절율 변화가 입증된다.
도 4A의 (1)의 디시아노메틸렌 유도체(dicyanomethylene derivatives)는 CD 리더기의 파장(약 780nm)에서 굴절율 변화를 달성하도록 합성되어질 수 있다.
디아릴풀지드[XXXII]와 같은 비(bis)(9-아릴메틸렌(anthrylmethylene)) 썩시닉 언하이드라이드 또한, 과도 광학 상태 변화 보호 물질로 유용함을 알 수 있을 것이다. 상기 디아릴풀지드[XXXII]는 또한 마크된 장파장 쪽 이동(bathochromic shift)을 나타내는 디시아노 함유물[XXXII]을 형성함으로써 변형된다. 화합물XXXDI는 CD 리더기의 PUH에 의해 탐지 가능한 굴절율 변화를 달성하는데 사용되어질 수 있다. 상기 화합물은 다음과 같이 준비되어질 수 있다:
예 5-스타팅 화합물의 준비[36]
9-안트라알데히드(anthraldehyde)(20g, 0.1mol) 및 디메틸 호박산(7.3g, 0.05mole)이, 증발 톨루엔(dry toluene, 200ml)에 포타슘 티-부톡시드(potassium t-butoxid, 13.6G, 1mol)의 서스펜션에 첨가되고, 상기 혼합물은 상온에서 밤새도록 저어진다. 검약한 가용성 2,3-비(9-아릴메틸렌) 호박산의 디포타슘 염(dipotassium salt)은, 5 M 하이드로클로릭(hydrochlroic) 산으로 산성화되고 여과된다. 이염기산(diacids)은 비 반응된 안트라센 및 디메틸 호박산을 포함하는 콜드 톨루엔(cold toluene)으로 검약하게(sparingly) 용해 가능하다. 상당한 톨루엔이 가능한 한 옮겨지고, 잔여물은 여과된다. 이염기산 혼합물은 건조되고 아세틸 클로라이드(acetyl chloride)에서 용해되며 밤새 방치된다. 초과하는 아세틸 클로라이드는 증류에 의해 제거되고, 잔존하는 풀지드 혼합물은 최소의 디클로로메탄(dichloromethane)으로 용해하고 톨루엔을 첨가함으로써 결정화된다. E, E-비(9-아릴풀지드(anthrylfulgide))는 300℃를 상회하여 멜팅(melting)하는 붉은 니들(red needles)로 분리한다. 톨루엔의 붉은 용액은 백색 광에 노출되면 노란색으로 바뀐다. 자외선(366nm)의 투사(irradiation) 또는 어두운 곳에서 20℃를 상회하여 가온(warming)하면, 노란 용액은 붉은색으로 바뀐다.
예 6-[36]으로부터 시아노 ( cyano )-화합물[37]의 준비
비(9-아릴메틸렌호박산(anthrylmethylenesuccinic)) 언하이드라이드[4.28](0.8g, 1.6 mmmol)), 말로로니트릴(1.2 g, 1.8 mmol) 및 디에틸아민(2g, 1.8 mmol)의 이성체(isomers)의 화합물은, 테트로하이드로퓨란(tetrohydrofuran, 25ml)에 놓여지고 4시간 동안 정지하며 이따금씩 흔들도록 허용한다. 중간물(intermediate) 염(0.54 g)은 분리되고 여과된다. 노란색 분말[4.29]은 디클로로메탄(dichloromethane)에 용해되고 아세틸 클로라이드(2 ml)로 환화된다. 순수한 E, Z-디시아노 화합물[XXXII]은, 톨루엔에 짙은 붉은색 용액을 주는 40% 수율(yield)을 가진 짙은 보랏빛 편릉형 크리스탈(rhomboid crystals, 0.34 g)로 포함된다. 배색 광의 노출에 입각하여, 상기 용액은 무색으로 전환된다. 상기 무색 용액이 (끓도록 톨루엔 용액을 가열함으로써) 110℃에서 가열됐을 때, 상기 짙은 붉은 색으로환원된다.
스피록사진 염료( Spyrooxazine Dyes)
어떤 스피록사진 염료는 가시광선에 의해 활성화되어질 수 있으며 또한 [38] 및 [39]을 포함하는 역 광색성(reverse photochromism)을 증명한다.
이들 화합물은 가장 빠른 복귀율을 나타내는 [89] 염료로 용액 및 폴리머 필름 모두의 "역" 광색성을 나타낸다. 780nm의 광색성 염료를 준비 및 선택하기 위한 계획은 아래에 기술되어 있다. 780nm에서의 "역" 광색성은 일분자(unimolecular) 매커니즘을 거쳐 색이 변하는 화합물에 따라 찾아질 수 있는 적어도 1000개의 표백/복귀(bleach/comeback) 사이클의 달성에 바람직하다.
예 7- 인돌리늄 전구체 염( Indolinium Precursor Salt)의 합성[42]
인돌리늄 염[44]은 상업적 이용이 가능하며 또한 스크래치(scratch)로부터 합성되어진다. 피셔 인돌 합성의 조건하에p-니트로페닐 하이드라진(nitrophenyl hydrazine)[40] 및 메틸 이소프로필 케톤(methyl isopropyl ketone)[41]을 사용하여 두 단계(계획 2)로 만들어질 수 있다. 과염소산염(perchlorate salt)을 주기 위해 음이온 교환이 계속되는 인돌 니트로젠(nitrogen) 화합물[43]의 메틸레이션(Methylation)은 화합물[44]을 줄 것이다. 대안으로, 니트로 기가 없는 화합물[43]의 아나로그(analog)는
만일 그것이 그 루트로 가며 합성의 한 단계가 제거(이는 흡수 특성들을 변화시킬 수 있다)되기를 원했다면, 상업적으로 사용 가능하다.
예 8- 나카즈미 스피록사진 염료(Nakazumi Spyrooxazine Dye)의 준비[50]
다수의 리서치 그룹들은 나카즈미 등에 의해 기술된 스피로피렌(spiropyranes)/스피록사진(spirooxazines)/스피로티아진(spirothiozines) 화합물들을 연구하였다. 이들 염료 중 하나는 감광성(photochromic)에 있어서, 적절한 매체를 선택함으로써 한층 더 이동되어질 수 있는 725nm(페이퍼(paper)의 염료 10= 하기 합성의 염료 [50])에서 최고점을 가진다. 염료[50]외에, 연재된 공역(conjugation) 또는 다른 치환기(substituents)를 가진 유사한 구조의 화합물이 준비되어질 수 있다. 그에 대한 합성 배합(scheme)은 하기에 나타난 염료[50]에 대한 하나와 유사할 수 있다.
바랐던 염료[50]의 합성은 4가지 단계로 완성되어질 수 있다. 상업적으로 사용가능한 화합물[45]은, 상응하는 커프리트 시약(cuprate reagent)을 사용하여 4-위치에서 메틸레이트된 후 바랐던 화합물[46]로 산화되어질 수 있다. [47]의 벤즈알데히드(benzaldehyde)와 화합물[46]의 액화(condensation)는 적절한 알켄[48]을 준다.
다른 가능한 광색(photochromes)은 오버올(overall) 시스템 공역이 변경되도록 알데히드[47] 및 아민[48]에 적합한 다른 구조들이 선택되어질 수 있는 곳에서 염료[50]의 변동을 포함할 수 있다. 이는 메로시아닌 염료의 다른 흡수 특성들뿐만 아니라 광색성의 다른 동역학적 특성들을 이끌 수 있다.
1, 2- 디하이드로퀴놀린 유도체( Dihydroquinoline Derivatives)
에톡시퀸(6-에톡시-1,2-다이하이드로-2,2,4-트리메틸퀴놀린)과 같은, 1,2-다이하이드로퀴놀린 화합물이 또한 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질로서 사용될 수 있다. 예를 들어, PUH에 의해 검출될 수 있는 다른 광학 특성을 가진 일시적인 매개물에 약 780nm의 입사파로 노출시 전환할 수 있는 전하부(charged moiety(N+))를 생성하기 위해, 시그마 결합의 약화가 에톡시퀸, 또는 그 유도체와, 메틸 요오드와 같은 메틸 할로겐화물과의 반응에 의해 야기될 수 있다. 디스플레이된 특정한 광학 특성들은 다른 부분의 추가를 통해 구조를 개조시킴으로써 변경될 수 있다.
광 디스크상의 광학 데이터 구조에 관한 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질의 배치
범용적
WO 02/03386 A2에 개시된 바와 같이, 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질은 광 매체 내 또는 위 어느곳에나 배치될 수 있어서 긴 PUH는 광학 상태에서의 변화를 검출할 수 있다. 그러한 보호 물질은 레이저 입사 표면("LI Method") 또는 광 매체의 피트/랜드 표면(일명 초점면)("FP Method")상의 광 매체 내 또는 위에 유리하게 배치될 수 있다. 유리하게도, 보호 물질들의 애플리케이션으로 인한 반사력, 흡광도, 광 투명도, 및 복굴절의 변화들은 광 매체가 그 리더기에서 적절하게 수행하지 않을 수 있음을 시사하는, 그러한 물질들이 산업 표준에 저촉되지 않음을 보장하도록 모니터링 될 수 있다. 오디오 개발의 CD-CATS 및 DVD-CATS 테스터들은 서보 응답, HF 신호 크기, 및 에러 반응을 측정하는데 사용될 수 있다.
표면 애플리케이션
일시적인 광학 상태 변화 보호 물질은 광 매체의 표면 또는 제조시 광 매체의 구성요소에 국부적으로 적용될 수 있다. 국부적 표면 애플리케이션은 제한하는 것은 아니지만, 젖은 표면 위에 에어 브러쉬, 산업용 잉크젯 프린팅, 데스크탑 잉크젯 프린팅, 실크스크린 프린팅, 스폰지/브러쉬 애플리케이션, 에어 브러슁, 그라비어 프린팅, 오프셋 리소그라피, 친유성 잉크 증착을 포함하는, 당 업계의 숙련자들에게 공지된 임의의 임프린팅(imprinting)에 의한 기술들일 수 있다.
상기 물질은 또한 회전 코팅될 수 있다. 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질을 포함하는 층을 회전 코팅하는 것은 정밀성 및 균일성이 필요하기 때문에 애플리케이션의 바람직한 방법일 수 있다. 단지 부 프로세스 변경은 일반적으로 회전 코팅에 의한 라인 증착의 구현에 필요하다. 상기 회전 코팅은 당 업계의 숙련자에게 공지된 임의의 수단을 사용하여 적용될 수 있다. 예를 들어, 소량의 정밀한 염료가 디스크 스테이션너리를 갖춘 방사형 라인에 배치될 수 있으며, 그후 정밀하게 코팅된 영역을 생성하도록 상기 디스크를 회전시켰다. 종래 회전 코팅은 제 1 속도에 대한 제 1 가속도 램프, 제 1 속도에서의 정지 시간, 제 2 속도에 대한 제 2 가속도 램프, 제 2 속도에서의 제 2 정지 시간, 제 3 속도에 대한 제 3 가속도 램프, 제 3 속도에서의 제 3 정지 시간, 감속도, 및 포스트 컨디셔닝(규정된 시간 기간 동안 규정된 온도에서의 베이킹/드라잉/커링)을 수반한다. 회전 프로파일은 소정의 코팅을 생성하도록 유리하게 컨트롤될 수 있다. 그러한 보호 물질이 완전한 광 매체의 다른 노출된 표면 위에 배치되는 경우, 상기 보호 물질은 광 매체의 핸들링으로 인한 보호 물질의 마모에 대하여 방지하도록 코팅되는 것이 바람직하다. 그리하여, 예를 들어 보호 물질이 완전한 광 디스크의 레이저 입사 표면에 적용되는 경우, 그러한 표면으로부터 보호 염료의 마모 또는 제거를 방지하도록 상기 보호 물질 위에 하드-코팅이 배치되는 것이 유리하다.
일시적인 광학 상태 변화 보호 물질은 광 매체, 제 2 기판(DVD)의 추가 및/또는 임의 라벨의 애플리케이션의 래커링(lacquering)에 앞서 피트-표면 위에 코팅될 수 있다. 그러한 물질의 추후 추가는 보호 물질의 제거 및 분해에 대한 방지에 기여한다. 보호 물질 위의 임의의 커버링은 GE 필터링 폴리카보네이트와 같은, 특별한 필터링 물질을 추가로 포함할 수 있다.
일시적인 광학 상태 변화 보호 물질은 피트/랜드 표면에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 피트/랜드 배치는 디스크의 초점면에 염료 증착하기 위해 필요한 피트 형상을 사용할 수 있다. 원자력 현미경(Atomic Force Microscopy, AFM)과 같은 기술은 디멘젼들을 검증하는데 사용될 수 있다. 특정 보호 물질에 대한 최적의 피트 형상은 가변적인 피트 깊이를 가지는 표면 위에 물질을 회전 코팅함으로써 결정될 수 있으며, 예를 들어, 현미경과 같이, 어느 피트가 회전 코팅함으로써 물질을 포함하는지를 결정하고, 어느 피트가 회전 코팅 후 물질을 유지할 수 있도록 디멘젼되는지를 결정하여, 사실상 그들 내에 염료없이, 그리고 에러없이 재생을 허용한다. 물질 및 결정된 피트 형상을 가진 광 매체는 그 후 에러 상태에서 유효 상태로, 또는 유효 상태에서 에러 상태로의 이중 데이터 상태가 생성될 수 있는지를 결정하기 위해 검사된다. 다른 반경, 깊이 등이 고려될 수 있다.
예를 들어, 어떠한 제한 없이, CD에 대한 가변적인 피트 깊이 글래스 마스터는, 무작위로 13 스텝을 형성함으로써, 유사랜덤(pseudo-random) 사용자 데이터의 50MB를 포함하는 근소한 깊이 트랙 외에, 하기와 같은, 350nm 두께의 포토레지스트 및 LBR(laser beam recorder) 파워 스텝 시리즈를 사용하여 제작될 수 있다: 160nm(근소한 피트 깊이), 120nm, 150nm, 180nm, 160nm(nominal), 210nm, 240nm,270nm, 160nm(nominal), 300nm, 320nm, 350nm, 160nm(nominal). 마찬가지로, DVD 에 대한 가변적인 피트 깊이 마스터는, 무작위로 13 스텝을 형성함으로써, 각 트랙이 유사랜덤 사용자 데이터의 360MB를 포함하는 근소한 깊이 트랙 외에, 하기와 같이, 200nm 두께의 포토레지스트 및 LBR 파워 스텝 시리즈를 사용하여 제작될 수 있다: 105nm(nominal), 80nm, 95nm, 110nm, 105nm(nominal), 125nm, 140nm, 155nm, 105nm, 170nm, 185nm, 200nm, 105nm(nominal). 디스크는 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질, 결정된 물질을 결합시키는 피트 깊이를 포함하는 물질로 회전 코팅될 수 있으며, 그러한 디멘젼의 피트는 광 매체가 완성될 때(금속화, 래커링 등) 물질 없이도 판독에 대한 임팩트 여부를 분석한다.
레이저-판독 측으로부터 검출은 기판 내 하나 이상의 딥(deep) 피트을 포함함으로써 향상될 수 있으며, 그러한 피트는 다중-깊이 피트를 형성하도록 고안된 마스터를 사용하여 제작되고 있다. 검출은 또한 딥 피트들의 피트 형상을 최적화시킴으로써 향상될 수 있다. 가변적인 피트 깊이 글래스 마스터가 제작될 수 있다. 예를 들어, 350nm 두께의 포토레지스트 및 LBR 파워 스텝 시리즈는 유사랜덤 사용자 데이터에 대한 근소한 깊이 트랙을 포함하는 다른 스텝들을 생성하도록 사용될 수 있다.
피트는 단지 디스크의 바깥 5mm 내에서만, 또는 디스크의 리드 아웃(lead out) 영역에서만 배치될 수 있다. 그럴 경우에, 단지 디스크의 바깥 부분 , 또는 리드 아웃 영역은 코팅될 필요가 있다.
딥 피트는 또한 금속화에 앞서 딥 피트에 대한 보호 물질의 배치에 의해 간섭계(interferometer)를 형성하도록 사용될 수 있다.
광 디스크의 리드-아웃 영역에서 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질의 배치
상기에 개시된 바와 같이, 광 디스크의 리드-아웃 영역은 가장 마지막 정보 트랙을 넘어선 영역이다. 리드-아웃 영역에서 주요 채널은 널(null) 정보를 포함한다. DVD 리드-아웃 영역은 PTP(parallel track path) 디스크용 단일층 디스크에서 데이터 영역의 외측에 인접한 1.0mm 와이드 이상의 물리적 섹터를 포함하거나, 또는 OTP(opposite track path) 디스크의 레이어 1에서 데이터 영역의 내측에 인접한 1.2mm 와이드 이상의 물리적 섹터를 포함한다. 상기 리드-아웃 영역은 데이터의 끝에 도달하였음을 나타낸다.
일시적인 광학 상태 변화 보호 물질은 600마이크론 미만의 스폿으로 리드 아웃 영역에 배치될 수 있으며 알고리즘에 기반한 제어로 일반적인 광 리더기의 PUH에 의해 검출될 수 있음을 개시하였다. 그러한 영역에서 물질을 위치시키는 것은 물질이 데이터 영역 위에 위치될 시 재생, 또는 물질이 디스크의 리드-인 영역에 위치될 시 목록표의 정정, 및 이후 디스크 판독의 실패를 초래할 수 있는 ECC 교정 코드를 계산하기 위한 필요가 감소된다.
확장된 피트를 따라 간섭계를 형성하기 위해 금속화에 앞서 몰딩시 확장된 피트의 형성과 함께 폴리카보네이트로 일시적인 광학 상태 보호 물질의 배치
일시적인 광학 상태 변화 보호 물질은 폴리카보네이트로 결합시킬 수 있으며하나 이상의 랜드와 측면이 접한 딥 피트(판독측에서의 범프)는 소정의 위치에서 폴리카보네이트로 몰딩될 수 있다. 상기 피트는 확장된 범프들 사이에 간섭계 형성하기 위한 그런 깊이가 되도록 구성될 수 있으며, 판독측에서 볼때, 그것은 입사 판독 레이저 빔에 의한 노출로 인해 보호 물질이 상태를 변화시키는 경우, 광 리더기의 PUH에 의해 판독을 위한 충분한 반사에 실패할 수 있다. 그러므로 이 시스템은 두가지 구성요소들을 채택한다: 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질은 곳곳에 폴리카보네이트, 및 페브리-페로(Fabry-Perot) 타입의 간섭계("FPI")를 분포시킨다.
FPI는 소스 후면으로 반사된 광량의 변화에 의해 작동한다. 이 변화량은 간섭계로 인입하는 광의 세기, 각도 및 파장에 좌우된다. 판독측에서 볼때, FPI의 물리적 구성은 하나 이상의 랜드와 측면이 접한 하나 이상의 확장된 깊이의 피트 생성에 의한 스탬핑 과정 동안 달성될 수 있다. 글래스 마스터는 그러한 확장된 깊이의 피트를 생성하는데 유리하도록 개조된다. 딥 피트는 FPI의 벽으로서 작용하며, 반면에, 하단의 반사 랜드는 프라이머리 반사 표면으로서 작용한다. 일시적인 광학 단계 변화 보호 물질을 신중하게 선택함으로써, 제1조건 세트(세기, 파장, 각도)하에 소스 후면의 반사력이 고려될 것이며, 반면에 제2조건 세트 하에, 소스 후면으로 반사된 광은 상당히 적을 것이다. 이러한 두가지 상태들은 폴리카보네이트(PC)에 배치된 보호 물질에 의해 구동될 것이다.
PC에 배치된 화합물은 상기에 개시한 제1조건을 충족시키는데 필요할 것이다. 각도가 광 매체의 일부에서 결정되므로 화합물은 세기 또는 파장 중 어느것이든 반사해야 할 것이다. 이는 화합물들에 의해 실행될 수 있으며, 특정 파장에서 광 에너지에 노출될 때 흡수 또는 굴절률의 변화를 디스플레이한다. 또한 디스크의가독을 방해하지 않고 판독 레이저로부터 충분한 열이 흡수된다면, 가열시 특성들을 변화시키는 화합물이 이용될 수 있다. 이러한 화합물의 변화율은 또한 판독 및 재판독의 속도가 정해진 요즘의 광 드라이브로 사용기에 적당해야한다. 상태를 너무 빨리 변화시키는 화합물은 양쪽 상태를 관찰하기 위한 PUH(=OPU, optical pick-up unit, 광픽업 유니트)를 허용하지 않을 것이다. 상태를 너무 느리게 변화시키는 화합물은 소비자에 의해 허용되지 않거나, 또는 에너지 손실율이 에너지 이득율과 같아질 것이므로 전혀 변화하지 않을 수 있을 것이다.
적절하게 간섭계가 제작되고, 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질이 선택된다면, PC 내 물질은 본래 PUH에 대해 투과성일 것이며 모든 데이터는 하나의 상태에서 판독될 것이다. 판독시, 상기 물질은 에너지를 흡수할 것이다. 충분한 에너지가 그 물질에 의해 흡수되었을 경우, 그 투과율은 (적은 에너지 통과를 통해)감소할 것이며 그것은 굴절률에 있어서 약간의 변화를 야기시킬 것이다. 감소된 투과율을 가진 제 2 상태에서, 특성 설계시, FPI에 대한 입력 에너지 쓰레숄드(threshold)는 크로스(crossed)되어 제작될 수 있으며, 그리고 매우 작은 신호가 반사될 것이다. 보호 물질 및 PC 내 그 농도를 신중히 선택함으로써, 그러한 데이터를 판독할 수 있도록 광 데이터 구조에 충분한 신호를 발생시킬 수 있다. 그에 반해, RI 변화시, 물질이 판독 빔에 의해 활성화될 때, 보호 물질 및 그 농도 그리고 (비-판독측에서의) 피트의 깊이는 이를테면, 반사력의 감소로 FPI 쓰레숄드를 크로스하는 파장의 변화로 귀결되어야만 하나, 상기 파장 변화는 일반적인 크기의 광학 데이터 구조들이 용해되어질 만큼 충분히 작아져야만 한다.
이는 자동 이득 제어(automatic gain control, AGC)가 ATIP정보에 기초하여 부적절하게 야기된다면, 디스크는 이를테면, CD-RW를 갖춘 경우와 같이, 미리 포맷되도록 할 수 있음을 유념해야 한다.
광 매체를 포함하는 기판들 간의 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질의 배치
염료는 기판들, 예를 들어 감싸인 방지 폴리카보네이트, 간에 증착 및 캡슐화될 수 있으며, 이를 테면 그것은 제너럴 일렉트릭에 의해 생산된다. 판독 레이저 광 전력 밀도는, 예를 들어, 1.2mm에서 보다 피트 표면에서의 0.6mm에서 더 크기 때문에, 그러한 배치는 광학적 하드 코팅을 제거시키고, 현존 제작 과정을 사용하며, 프로텍션을 제공하고, 사용될 수도 있는 가능성의 염료 화학들을 확장한다. 도 5는 두 기판 사이에 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질을 포함하는 광 매체 실시예의 단면도를 도시한다.
바람직한 실시예에 관한 진술
발명이 바람직한 실시예에 관해 기술되는 동안, 통상의 기술을 가진 당업자는 다양한 변화 및/또는 변형이 첨부된 청구항들에 의해 정의된 바대로 발명의 범위에서 어긋남이 없이 제작되어질 수 있음을 손쉽게 인식할 것이다.

Claims (17)

  1. 광 리더기에 의해 판독 가능한 광학 매체를 제작하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은:
    (a) 정보 피트와 정보 랜드를 가진 제 1 주표면과 상대적으로 평평한 제 2 주표면을 구비하기 위해 기판을 몰딩하는 단계;
    (b) 상기 제 1 주표면의 적어도 한 위치로 상기 광 리더기의 레이저가 노출됨에 입각하여 제 1 광학 상태에서 제 2 광학 상태로의 변환이 가능한 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질을 도포하는 단계;
    (c) 상기 정보 피트와 랜드를 커버하기 위해 제 1 주표면상에 반사성 물질을 도포하는 단계; 를 포함하며,
    상기 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질은, 페노티아진(phenothiazine), 안트라센(anthrancene), 스피록사진(spyroxoxazine), 1,2-다이하이드로퀴놀린(dihydroquinoline) 화합물들: 로 이루어져 있는 기(group)로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 판독 빔을 발생시키는 광 리더기에 의해 판독 가능한 광 디스크에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 정보 피트와 랜드를 가진 제 1 주표면 및 상대적으로 평평한 제 2 주표면을 구비하며, 상기 정보 피트 및 랜드가 상기 광 리더기의 상기 판독 빔에 의해 제 2 주표면을 통해 판독될 때, 디지털 데이터 비트로 변환할 수있는 기판;
    상기 기판에 완전히 분산되고, 제 1 비 활성화 상태 및 제 2 활성화 상태에서 존재하는 것이 가능한 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질; 및
    상기 정보 피트 및 랜드상에 위치된 반사 층; 을 포함하며,
    랜드를 측접하는 상기 적어도 2개 또는 그 이상의 피트는, 상기 판독 빔을 가진 인터페이스에 입각하여, 일시적인 광학 상태 물질이 그 제 1 상태에 있으나 그 제 2 상태에 있지 않을 때, 광-반사 간섭계를 형성하는데 충분한 깊이인 것을 특징으로 하는 광 디스크.
  3. 판독 빔을 발생시키는 광 리더기에 의해 판독 가능한 광 디스크에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 정보 피트와 랜드를 가진 제 1 주표면 및 상대적으로 평평한 제 2 주표면을 구비하며, 상기 정보 피트 및 랜드가 상기 광 리더기의 상기 판독 빔에 의해 제 2 주표면을 통해 판독될 때, 디지털 데이터 비트로 변환할 수 있는 기판;
    과도 상태 변화 보호 물질이 그 제 1 비 활성화 상태 및 그 제 2 활성화 상태에 있을 때, 유효 디지털 데이터 비트 판독을 제공하기 위해 제 1 주표면을 따라 선택적으로 적용된 제 1 비 활성화 상태 및 제 2 활성화 상태에서 존재하는 것이 가능한 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 디스크.
  4. 판독 빔을 발생시키는 광 리더기에 의해 판독 가능한 광 디스크에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 정보 피트와 랜드를 가진 제 1 주표면 및 상대적으로 평평한 제 2 주표면을 구비하며, 상기 정보 피트 및 랜드가 상기 광 리더기의 상기 판독 빔에 의해 제 2 주표면을 통해 판독될 때, 디지털 데이터 비트로 변환할 수 있는 기판;
    일시적인 상태 변화 보호 물질이 그 제 1 비 활성화 상태에 있을 때 에러 디지털 데이터 비트 판독을, 그리고 그 제 2 활성화 상태에 있을 때 유효 디지털 데이터 비트 판독을 제공하기 위해 제 1 주표면을 따라 선택적으로 적용된 제 1 비 활성화 상태 및 제 2 활성화 상태에서 존재하는 것이 가능한 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 디스크.
  5. 판독 빔을 발생시키는 광 리더기에 의해 판독 가능한 광 디스크에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 정보 피트와 랜드를 가진 제 1 주표면 및 상대적으로 평평한 제 2 주표면을 구비하며, 상기 정보 피트 및 랜드가 상기 광 리더기의 상기 판독 빔에 의해 제 2 주표면을 통해 판독될 때, 디지털 데이터 비트로 변환할 수 있는 기판;
    일시적인 상태 변화 보호 물질이 그 제 1 비 활성화 상태 및 그 제 2 활성화 상태에 있을 때 에러 디지털 데이터 비트 판독을 제공하기 위해 제 1 주표면을 따라 선택적으로 적용된 제 1 비 활성화 상태 및 제 2 활성화 상태에서 존재하는 것이 가능한 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광디스크.
  6. 리드-인 영역, 데이터 영역 및 리드-아웃 영역을 구비한 광 디스크;
    상기 광 디스크의 리드-아웃 영역에 적어도 하나의 위치에 적용된 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 스토리지 매체.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질은 그 제 1 광학 상태에서 불투명체이며 그 제 2 광학 상태에서 반투명체인 것을 특징으로 하는 광 스토리지 매체.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 일시적인 광학 상태 변화 보호 물질은 그 제 1 광학 상태에서 반투명체이며 그 제 2 광학 상태에서 불투명체인 것을 특징으로 하는 광 스토리지 매체.
  9. 다음 구조의 화합물을 포함하는 광 매체에 있어서,
    R1 내지 R6는 수소(hydrogen), 알킬(alkyl), 아릴(aryl), 알콕시(alkoxy), 티오알콕시(thioalkoxy), 알킬아민(alkylamino), 니트로(nitro), 아민(amino) 또는할로겐(halogen)이며，그리고 X 또는 Y중 어느 한 쪽이 티아진 뼈대(thiazine backbone)의 강력한 전자 공역 기(electron donating group)이고, X 또는 Y중 다른 하나가 티아진 뼈대와 관련한 강력한 전자 추출 기(electron withdrawing group)인 조건하에, X 및 Y는 수소, 알킬, 아릴, 알콕시, 티오알콕시, 알킬아민, 니트로, 아민 및 할로겐이고,
    상기 화합물은 광학 상태가 초기 광학 상태에서 제 2 광학 상태로 과도 변화함으로써, 약 400 nm에서 840 nm의 파장을 일으키는 광 리더기에 의해 상기 광 매체에서 탐지 가능하며, 광 매체에 적용되는 것을 특징으로 하는 화합물.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 화합물은 약 640 nm에서 840 nm의 파장을 일으키는 광 리더기에 의해 상기 광 매체에서 탐지 가능한 것을 특징으로 하는 광학 매체.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 화합물은 약 770 nm에서 830 nm의 파장을 일으키는 광 리더기에 의해 상기 광 매체에서 탐지 가능한 것을 특징으로 하는 광학 매체.
  12. 제 9항에 있어서, 화합물은 화합물이 그 초기 광학 상태 및 그 제 2 광학 상태에 있을 때, 광학 데이터 변형의 판독이 상이한 방식으로 광학 데이터 변형과 관련되는 것을 특징으로 하는 광학 매체.
  13. 다수의 데이터 변형을 갖는 광학 매체를 인증하기 위한 방법에 있어서, 상기방법은:
    (1) 상기 광학 매체의 부분 위로 상보하는 데이터 상태를 제공하는 단계;
    (2) 상기 광학 매체의 상기 부분의 상기 상보하는 데이터 상태를 탐지하는 단계;
    (3) 상기 광학 매체의 상기 부분의 상기 상보하는 데이터 상태의 탐지에 입각한 상기 광학 매체를 인증하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 상보하는 데이터 상태는 하나의 유효 데이터 상태에서 다른 유효 데이터 상태로의 변화를 수반하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 상보하는 데이터 상태는 하나의 에러 데이터 상태에서 다른 에러 데이터 상태로의 변화를 수반하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 13항에 있어서, 상기 상보하는 데이터 상태는 하나의 유효 데이터 상태에서 에러 데이터 상태로의 변화를 수반하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 13항에 있어서, 상기 상보하는 데이터 상태는 하나의 에러 데이터 상태에서 유효 데이터 상태로의 변화를 수반하는 것을 특징으로 하는 방법.
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