KR20050029308A - 열변색층을 구비한 다중 적층체 광 정보매체 - Google Patents

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KR20050029308A
KR20050029308A KR1020057001131A KR20057001131A KR20050029308A KR 20050029308 A KR20050029308 A KR 20050029308A KR 1020057001131 A KR1020057001131 A KR 1020057001131A KR 20057001131 A KR20057001131 A KR 20057001131A KR 20050029308 A KR20050029308 A KR 20050029308A
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stack
layers
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마인더스에르빈알.
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은, 레이저빔에 의해 정보를 기록하는 다중 적층체 광 정보매체에 관한 것으로, 상기 광 정보매체는, - 기판층(S)과, -기록층(P1,P2), 적어도 한 개의 히트싱크층(H1-H4) 및 상기 기록층(P1,P2)과 상기 적어도 한 개의 히트싱크층(H1-H4) 사이의 유전층들(I)로 각각 이루어진, 적어도 2개의 기록 적층체들(L1,L2)과, - 상기 적어도 2개의 기록 적층체들(L1,L2)을 분리하는 적어도 한 개의 스페이서층(R)과, - 커버층(C)을 구비한 다중 적층체 광 정보매체에 관한 것이다. 바람직하게는 상기 제 1 기록 적층체(L1)에서 기록시 감도를 향상시키기 위해서, 본 발명에서는, 적어도 한 개의 기록 적층체(L1,L2)가 기록시에 상기 기록 적층체들(L1) 중 적어도 한 개의 감도를 향상시키는 온도 의존 광학특성을 갖는 적어도 한 개의 열변색층(T1,T2,T3)을 더 구비한 것을 제안한다.

Description

열변색층을 구비한 다중 적층체 광 정보매체{MULTI-STACK OPTICAL INFORMATION CARRIER COMPRISING THERMOCHROMIC LAYER}
본 발명은 레이저빔에 의해 정보를 기록하되,
- 기판층과,
- 기록층, 적어도 한 개의 히트싱크층 및 상기 기록층과 상기 적어도 한 개의 히트 싱크층 사이의 유전층들로 각각 이루어진 적어도 2개의 기록 적층체들과,
- 상기 적어도 2개의 기록 적층체들을 분리하는 적어도 한 개의 스페이서층과,
- 커버층을,
구비한 다중 적층체 광 정보매체에 관한 것이다.
예를 들면, US 6,190,750에는 상기와 같은 다중 적층체 광 정보매체가 공지되어 있다. 이러한 광 정보매체는, 예를 들면 상변화 물질의 2층으로 이루어진 이중층 디스크로서 DVD 또는 DVR 기술에서 기록가능형(1회 기록) 또는 재기록 가능형(다수회 기록) 정보매체로서 사용된다. 또한, 광 정보매체는, 2개의 기록층들 보다 많은, 즉 서로의 상부에 수개의 기록 적층체들을 갖고, 상변화 물질 이외의 다른 기록 물질들을 갖는다.
이러한 광 정보매체에 있어서, 상기 기록층들은 칼코겐화물 합금, Ge2Sb2Te5 합금, SbTe합금 등의 상변화 물질로 이루어진다. 또한, 유용한 합금들로는, In-Sb-Te, Te-Se-Te, Ag-In-Sb-Te, Ge-In-Sb-Te 또는 Ge-Te가 있다. 특히, 유용한 화합물은, 특허출원 WO 01/13370 및 WO 97/50084에 기재되어 있다. 상기 물질들은, 상기 상변화 물질이 결정질 및 비정질 상태를 갖는 것을 특징으로 한다. 상기 비정질 상태는, 포커싱된 레이저빔으로 상기 초기 결정질 기록층을 그것의 용해온도까지 국부적으로 가열하고나서 급냉(급속 냉각)하여 얻어진다. 상기 결정질 상태는, 포커싱된 레이저 스폿으로 상기 비정질 물질을 유리전이온도까지 가열하여 상기 상변화 물질을 재결정화하여 얻어진다. 이들 상변화는, 이러한 물질을 다수의 기록 사이클에 적합하게 역으로 할 수 있다. 1회 기록 사이클도 가능하다. 하이(기록) 및 로우(소거) 레이저 전력을 갖는 레이저 펄스의 시퀀스를 적용함으로써, 교대하는 비정질 마크들과 결정질 스페이스들로 이루어진 시퀀스는, 이진 데이터를 나타내도록 얻어진다. 상기 비정질 및 결정질 상태의 서로 다른 광학 특성들은, 데이터의 판독을 가능하게 한다. 또한, 이러한 형태의 상변화 물질은, 1회 기록 디스크에 적용될 수 있다. 상변화 물질의 초기 상태는, 결정질의 상기 적층된 비정질이어도 되고, 상기 기록된 마크의 상태는 그것의 대응부이다. 이것은, 비정질 마크들이 상변화층을 용해-급냉하여 기록되어도 된다. 결정질 마크들은, 초기 비정질 물질의 결정화에 의해 기록되어도 된다.
이중 적층체 정보매체에서, 양 정보(기록)층들은, 동일한 광 레이저빔에 의해 기록 및 판독된다. 깊은 기록 적층체를 광학적으로 액세스하기 위해서는, 제 1 기록 적층체는 반투명일 필요가 있다. 데이터를 깊은 기록 적층체에 기록할 수 있도록, 제 1 기록 적층체는 약 50%의 투과도가 필요하다. 제 1 기록 적층체의 반사도가 10%인 경우, 입사광의 약 40% 흡수도를 유지한다. 50%의 투과도는, 기록 적층체들로부터 두꺼운 금속성 히트싱크층들이 생략된 경우만 달성된다. 일반적으로, 이 두꺼운 금속층들은 종래의 상변화 기록 적층체들에 사용된다. 두꺼운 금속성 히트싱크층의 생략에 의해, 냉각작용이 느려진다. 열 응답은, 10nm의 Ag층 등의 얇은 금속층들, 또는 반투명 히트싱크층들에 의한 첨가반응에 의해 향상되기도 한다. 냉각속도는 이들 반투명 히트싱크층들의 첨가반응에 의해 상당히 향상되고, 그 흡수도는 그래도 40%이다. 이 때문에, 비정질 마크들을 결정질층에 기록하기 위한 상변화층을 용해-급냉하는데 보다 많은 레이저 전력을 필요로 한다. 일반적으로, 단일 적층체 상변화 디스크에 일반적으로 사용된 것처럼, 반투명 히트싱크층들에, ZnS-SiO2의 도전성의 약 5배의 열도전성이 적용된 경우, 기록전력은 2배 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은, 특히 제 1 기록 적층체에서, 기록중에 감도를 향상시킨 다중 적층체 광 정보매체를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 상기 목적은, 적어도 한 개의 기록 적층체가 기록시에 상기 기록 적층체들 중 적어도 한 개의 감도를 향상시키는 온도 의존 광학특성을 갖는 적어도 한 개의 열변색층을 더 구비한 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 것과 같은 정보매체에 의해 달성된다.
본 발명은, 데이터가 제 1 기록 적층체에 기록되는, 즉 레이저빔이 상기 상변화 기록 적층체 상에 포커싱되는 경우만 열변색층의 존재를 감지한다는 아이디어에 의거한다. 보다 구체적으로는, 이중 적층체 광 기록매체는, 약 10-100㎛ 두께(보다 낮은 값은 BD(전자의 DVR 시스템) 등의 고밀도 정보매체라고 하고, 보다 큰 값은 예를 들면 DVD 이중 적층체 디스크라고 한다)의 스페이서층에 의해 분리된 2개의 기록 적층체를 포함한 예로서 간주될 것이다. 일 상태에서, 입사 레이저빔이 깊은 기록 적층체 상에 포커싱되는 경우, 제 1 기록 적층체는 디포커싱된 레이저빔이 생긴다. 제 1 기록 적층체의 흡수도가 40%이지만, 광학 에너지는 매우 큰 영역에 걸쳐 퍼져 있다. 상기 광학 에너지 밀도는 낮아서 제 1 기록 적층체는 효과적으로 가열되지 않는다. 이러한 경우에, 추가의 열변색층은 낮은 온도로 유지하고, 상기 열변색층의 광학 특성은 현저하게 변경되지 않는다.
다른 상태에서, 레이저빔이 제 1 기록층에 포커싱되는 경우, 광학 에너지 밀도는 회절이 제한된 광 스폿으로 인해 훨씬 크다. 입사광의 상기 흡수된 레이저 전력 40%는, 매우 작은 영역에 집중되어서 대응온도 상승은 쉽게 상변화 물질의 용해온도가 된다. 열변색층이 상변화층 부근에 위치되는 경우, 상기 열변색층도 상당한 온도상승(100-200C)을 일으킬 것이다. 이러한 온도 상승은, 상기 열변색층의 광학 특성의 상당한 변화를 허용하는데 충분하다. 이것에 의해, 상기 열변색층의 반사도가 증가되거나 또는 흡수도가 증가되게 된다. 흡수도의 증가로 온도가 증가하게 된다. 이러한 구성에서, 자기 강화 효과는, 데이터를 기록 및 소거가능하게 하는 제 1 기록 적층체를 보다 큰 레이저 전력을 사용하여 효과적으로 가열할 때 이루어진다.
다중 적층체 광 정보매체의 바람직한 실시예들은, 종속항에 한정되어 있다. 제 1 실시예에서는, 열변색층들이 온도 의존 흡수 특성을 갖는데, 그 경우에 물질로서 열변색 염료 물질, 특히 시아닌 또는 프탈로시아닌 염료를 사용하는 것이 바람직하다. 다른 실시예에 의하면, 상기 열변색층은 온도 의존 반사특성을 갖고, 이경우에, 바나듐 2산화물을 물질로서 사용하는 것이 바람직하다.
기록 중 감도의 추가 향상은, 각 기록 적층체가 적어도 한 개의 열변색층으로 이루어진 실시예에 의해 달성될 수 있다. 더욱이, 또 다른 실시예에서는, 적어도 한 개의 기록 적층체가, 적어도 2개의 열변색층, 즉 기록층으로부터 유전층에 의해 분리된 상기 기록층의 각 측면 상의 한 개의 열변색층을 구비한다. 이와 같이, 각 기록 적층체도 이러한 방식으로 배치된 2개의 열변색층을 구비하여도 된다.
이하, 본 발명을 다음의 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하겠다:
도 1은 본 발명에 따른 광 정보매체의 제 1 실시예의 단면을 개략적으로 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명에 따른 광 정보매체의 다른 실시예의 단면을 개략적으로 나타낸 것이고,
도 3은 2개의 기록속도에 대한 DC 전력의 함수로서 DC 기록 중 및 DC 기록 후의 반사도를 나타낸 것이고,
도 4는 온도의 함수로서 프탈로시아닌 염료의 반사도를 나타낸 것이며,
도 5는 IPI 염료 적층체들의 온도 의존 반사도를 나타낸 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 이중층 정보매체의 제 1 실시예의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다. 상부로부터 하부로 레이저광 L이 입사되는 것을 나타낸 것이다:
- 보호용 커버층 C,
- 예를 들면, 인듐 주석 산화물(ITO) 알루미늄 질화물(AlN) 또는 하프늄 질화물(HfN)로 제조된 제 1 투명 히트싱크층 H1,
- 예를 들면, Ta2O5, ZnS-SiO2, TiO2로 제조된 간섭층으로서의 유전층 I,
- 예를 들면, 열변색 염료로 제조된 흡수층으로서의 제 1 열변색층 T1,
- 유전층 I,
- 예를 들면, Ge2Sb2Te5 또는 도핑된 SbTe로 제조된 제 1 상변화 기록층 P1,
- 유전층 I,
- 제 2 열변색층 T2,
- 유전층 I,
- 제 2 히트 싱크층 H2,
- 2개의 기록 적층체를 광학적이고 열적으로 분리하는 스페이서층 R(10-100∼㎛),
- 유전층 I,
- 제 3 히트 싱크층 H3,
- 유전층 I,
- 제 3 열변색층 T3,
- 유전층 I,
- 제 2 상변화 기록층 P2,
- 유전층 I,
- 흡수층으로서 제 4 열변색층 T4,
- 유전층 I,
- 반투명이 아니고, 예를 들면 Ag,Al 등과 같은 금속으로 제조될 수 있는 제 4 히트 싱크층 H4,
- 예를 들면 폴리카보네이트로 이루어진 기판 S.
상술한 것처럼, 레이저빔 L이 제 2 기록 적층체 L2에 포커싱되는 경우, 상기 입사 레이저 전력의 약 50%는, 약 100℃까지의 온도에서 상기 열변색층 T1,T2가 충분히 높은 투과율을 가지므로 하부 L2 적층체에 기록하는데 사용가능하다. 그러나, 레이저빔 L이 상부 기록 적층체 L1에 포커싱되는 경우, 상기 추가의 열변색층 T1, T2를 구비한 적층체 L1이 가열된다. 이것은, 열변색층의 광학특성의 상당한 변화를 수반하여 상기 열변색층 T1,T2의 반사도 또는 흡수도의 증가로 인해 적층체 L1의 흡수도가 증가하게 된다. 그래서, 보다 큰 레이저 전력은, 상기 제 1 기록층 P1을 효과적으로 가열하는데 사용되어 자기 강화 효과를 제공한다.
상변환층 P1과 열변색층 T1,T2 사이의 유전층 I의 두께는, 최적의 흡수도를 나타내는 T1 및 T2의 온도상승(즉, 상기 온도는 상기 열변색층의 분해를 막기 위해 250℃를 초과하지 않아야 함)이 상기 층들을 거친 온도 저하에 의해 최적이 되도록 선택될 수 있다. 본 발명의 1회 기록 변형에 대해서, 이러한 분해는 문제가 안 되어, 이들의 보다 높은 온도가 허용된다. 또한, 마찬가지로 상기 적층체 내의 다른 층들은 전체 적층체의 열응답의 원인이 되므로, 그들의 두께 및 열특성(판독물질)은 신중하게 선택하여 상기 열변색층들의 온도를 확실시 확실히 최적화한다.
상술한 실시예는, 예를 들면, 도시된 것처럼 한 개 또는 2개의 추가의 열변색층을 상부 기록 적층체 L1에 설치하는 것만으로 변경될 수 있지만, 하부 기록 적층체 L2에서는 변경될 수 없다. 또한, 2개보다 많은 기록 적층체들을 설치할 수 있다. 아울러, 상기 기록층들 P1,P2의 각 측면에 설치된 유전층들 I도 생략될 수 있다.
본 발명에 따른 광 정보매체의 다른 실시예는, 도 2의 단면으로서 개략적으로 도시되어 있다. 거기에다가, 또 2개의 기록 적층체들 L1,L2가 설치되고, 각 적층체는 각각 한 개의 추가 열변색층 T1 또는 T2를 구비한다. 본 실시예에서는, 온도 의존 반사도 특성을 나타내도록, 즉 열변색층들 T1,T2의 반사율이 온도에 따라 증가되도록 상기 열변색층들 T1,T2를 변형시킨다. 바나듐 2산화물 VO2는 상기와 같은 열변색층들용 물질로서 사용되는 것이 바람직하다.
2가지 형태의 디스크(CD-R)의 온도 의존 흡수도는, 즉 시아닌 및 프탈로시아닌 염료를 조사하였다. 프탈로시아닌 염료의 온도 의존 흡수도는, 도 3에 도시되어 있다. DC 기록 중 및 DC 기록 후의 반사도는, 인가된 연속적인 기록 전력의 함수로서 나타내어진다. 명백한 전력 범위는, 역으로 저하하는 것으로 관측되었다. 이것은, 기록 중에, 증가된 온도에서, 상기 적층체의 흡수도가 상당히 증가되었지만 레이저 스폿의 통과 후에는, 상기 적층체의 냉각 후 그 반사도가 그것의 초기값(실온에서)을 유지하였다는 것을 나타낸다.
또한, 온도의 함수로서 반사도 변화를, 프탈로시아닌 염료에 대해 측정하였고, 도 4를 참조한다. 실험은 N2 및 O2 환경에서 행하였다. 2개의 현상은 명백히 관측가능하다. 반사도에 있어서의 점진적인 가역적 감소는, 온도가 증가하면서 흡수도가 증가되는데 원인이 있다. 또한, 상기 염료의 비가역적 분해는 약 275℃이다.
두 개의 결과는, 염료의 흡수도가 온도에 의존한다는 것을 나타낸다. 염료층이 IPI 상변화 적층체에 사용되는 경우, IPI 염료 적층체로 되고, 상기 염료층은 증가된 온도에서 레이저광을 흡수하기 시작한다. 상기 염료층의 분해를 막기 위해서, 재기록형 포맷에서의 응용을 위해, 상기 기록층(P)과 열변색 염료층(T) 사이의 유전층은 10-200nm 사이, 특히 30-100nm 사이인 것이 바람직하다.
다른 실시예에서는, 증가된 온도에서, 기록층에서의 흡수도가 증가하는 것으로 인해 굴절률이 변화하는, 열변색 반사체로서 염료층을 사용하는 것을 제안한다. 광학적인 산출에 의해 이것은 밝혀진다. 추가의 염료층을 1회 기록용 PC 디스크, 즉 IPI-염료-스페이서- IPI-염료- 등, 또는 염료-IPI-염료-스페이서-염료-IPI-염료-스페이서 등의 다중 적층체 디스크에 적용하는 것도 가능하다.
상기 기록층과 염료층 사이의 유전층은, 0∼50nm가 바람직하여서, 상기 염료의 분해는 허용가능하다.
도 5는 상기 기록 적층체들의 가열 및 냉각 중에 측정된 IPI-염료 적층체들의 온도 의존 반사도를 나타낸 것이다. 상기 열변색층에 의한 상기 적층체의 광학특성의 가역적 변화는, 그 측정값으로부터 명백하게 관측된다. 정규의 반사도 1 및 정규의 투과도 2의 측정값이 도시되어 있다.

Claims (9)

  1. 레이저빔에 의해 정보를 기록하고,
    기판층과,
    기록층, 적어도 한 개의 히트싱크층 및 상기 기록층과 상기 적어도 한 개의 히트싱크층 사이의 유전층들로 각각 이루어진, 적어도 2개의 기록 적층체들과,
    상기 적어도 2개의 기록 적층체들을 분리하는 적어도 한 개의 스페이서층과,
    커버층을 구비한 다중 적층체 광 정보매체에 있어서,
    적어도 한 개의 기록 적층체가 기록시에 상기 기록 적층체들 중 적어도 한 개의 감도를 향상시키는 온도 의존 광학특성을 갖는 적어도 한 개의 열변색층을 더 구비한 것을 특징으로 하는 다중 적층체 광 정보매체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 한 개의 열변색층은, 온도 의존 흡수도 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 다중 적층체 광 정보매체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 열변색층은, 본질적으로 열변색 염료, 특히 시아닌 또는 프탈로시아닌 염료로 필수적으로 제조된 것을 특징으로 하는 다중 적층체 광 정보매체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 한 개의 열변색층은, 온도 의존 반사도 특성을 것을 특징으로 하는 다중 적층체 광 정보매체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 열변색층은, 본질적으로 바나듐 2산화물로 제조된 것을 특징으로 하는 다중 적층체 광 정보매체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    각 기록 적층체는, 적어도 한 개의 열변색층을 구비한 것을 특징으로 하는 다중 적층체 광 정보매체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    적어도 한 개의 기록 적층체는, 상기 기록층으로부터 상기 열변색층들을 분리하기 위해 상기 기록층과 유전층의 양면에 열변색층을 구비한 것을 특징으로 하는 다중 적층체 광 정보매체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기록층들은, 상변화 물질로 제조된 것을 특징으로 하는 다중 적층체 광 정보매체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기록층들은, 1회 기록용 물질로 제조된 것을 특징으로 하는 다중 적층체 광 정보매체.
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