KR20050071536A - 자외선 방사빔을 사용하는 광 기록매체 - Google Patents

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산텐 헬마르 반
헨드릭 알. 스타페르트
요한 지. 클로오스터보에르
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은, UV 파장 범위, 특히 230 내지 270nm 범위의 파장을 갖는 방사빔을 사용하여 정보를 기록 및/또는 판독하고, 기판층(S)과 정보 적층체(R)를 구비하되, 상기 정보 적층체가, UV 방사빔의 조사에 의해 정보를 표시하는 마크들과 스페이스들을 형성하기 위한 물질을 포함하는 정보층(P)과, 입사 UV 방사빔과 대향하는 상기 기록매체 측 위에 위치하는 투명 커버층(C)을 구비한 광 기록매체에 관한 것이다. 커버층(C)은 실리콘계 반응 물질인 경화된 수지 조성물로 제조되어, 데이터의 기록 및/또는 판독을 위해 필요한 높은 UV 투명성을 달성한다. 이 광 기록매체는, 적어도 1개의 추가 기록 적층체와, 이들 기록 적층체들을 서로 분리하기 위한 적어도 1개의 투명 스페이서층을 구비하고, 상기 스페이서층(SP)은 상기 수지 조성물로 제조된다.

Description

자외선 방사빔을 사용하는 광 기록매체{OPTICAL RECORD CARRIER FOR USE WITH UV RADIATION BEAM}
본 발명은, UV 파장 범위, 특히 230 내지 270nm 범위의 파장을 갖는 방사빔을 사용하여 정보를 기록 및/또는 판독하고, 기판층과 정보 적층체를 구비하되, 상기 정보 적층체가,
- UV 방사빔의 조사에 의해 정보를 표시하는 마크들과 스페이스들을 형성하기 위한 물질을 포함하는 정보층과,
- 입사 UV 방사빔과 대향하는 상기 기록매체 측 위에 위치하는 커버층을 구비한 광 기록매체에 관한 것이다.
광 기록매체는 대물렌즈의 개구수 증가와 방사빔(예를 들면, 레이저) 파장의 감소에 의해 데이터 용량의 점진적인 증가를 보이고 있다. 총 데이터 용량은 650Mbyte(CD, NA=0.45, λ=780nm)로부터 4.7Gbyte(DVD, NA=0.65, λ=670nm)를 거쳐 블루레이 디스크(BD, NA=0.85, λ=405nm)에 대한 25Gbyte로 증가하였다. BD 데이터 밀도는 광학 스케일링에 의해 DVD 용량으로부터 유도되었다. 데이터 밀도의 추가적인 증가를 달성하기 위해, 한가지 가능한 방법은, 레이저 파장을 UV 파장 범위로 더욱 더 감소시키는 것이다. 가까운 장래에 적절한 UV 레이저가 사용가능하게 될 것이다.
EP0731454A1에는, UV 레이저를 사용하는 광 기록방법, 광 기록장치와 광 기록매체가 개시되어 있다. 190 내지 370nm 범위의 파장과 0.4 이하의 개구수를 갖는 UV 레이저는, 오디오, 비디오 또는 문자 데이터가 기록되는 정보 기록 영역 바깥의 보조 정보 기록 영역에 기록매체의 식별 정보를 기록하는데 사용된다.
결국, 본 발명의 목적은, UV 방사빔을 사용하여 정보를 기록 및/또는 판독하는데 적합한 광 기록매체를 제공함에 있다.
상기한 목적은, 본 발명에 따르면, 상기 커버층이 실리콘계 반응 물질인 경화된 수지 조성물로 제조되는 것을 특징으로 하는 서두에 따른 광 기록매체에 의해 달성된다. UV 방사빔은 190-400nm 범위의 파장을 갖는 것으로 이해된다.
CD, DVD 및 BD 등의 종래의 광 기록매체에서는, 광 디스크가 일반적으로 폴리카보네이트 기판층과 플라스틱 커버층 사이에 삽입된 정보 적층체를 구비한다. 데이터는 디스크의 투명한 폴리카보네이트 기판 또는 커버층을 거쳐 기록 및/또는 판독된다. 그러나, 상기한 파장, 특히 230nm 내지 270nm 범위에서는, 상기 기판과 커버층들에 대해 현재 사용되는 물질이 레이저 방사빔에 대해 투명하지 않다. 본 발명에 따르면, 데이터 기록 및/또는 판독을 위해 커버층 입사가 사용되는데, 이때 커버층은 입사 UV 방사빔에 대해 투명한 물질로 제조된다.
본 발명에 따른 수지 조성물은 다음 화합물을 포함한다:
및
이때, R1, R2, R3, R4=수소, C1-C10 알킬, 비닐, 페닐, 히드록시드, 아미노, 할로겐 원자이고, R1, R2, R3 및 R4 중에서 적어도 1개는 수소이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 수지 조성물은 다음 화합물을 포함한다:
이때, R1, R2, R3 및 R4는 전술한 것과 동일한 의미를 갖는다.
더구나, 수지 조성물이 다음 화합물을 포함하는 것이 바람직하다:
이때, R1, R2, R3 및 R4는 전술한 것과 동일한 의미를 갖는다.
이때, 수지 조성물은, 5-10ppm Pt의 양의 금속 촉매, 예를 들면, 백금계 촉매를 더 포함한다.
상기 화합물 (1)은 경화가능한 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 40-70wt%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 화합물 (2)는 경화가능한 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 15-40wt%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다.
더구나, 상기 화합물 (3)은 경화가능한 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 10-30wt%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다.
상기 화합물 (4)는 경화가능한 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 1.0-5.0wt%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다.
또 다른 실시예에 있어서는, 광 기록매체가 적어도 1개의 추가 기록 적층체와, 기록 적층체들을 서로 분리하기 위한 적어도 1개의 투명 스페이서층을 구비하고, 상기 스페이서층(SP)은 상기 화합물들 (1)-(4) 중에서 1개 이상을 함유하는 전술한 수지 조성물로 제조된다. 따라서, UV 방사빔에 거의 투명한 스페이서층이 얻어진다.
또 다른 실시예에서는, 광 기록매체가 Al2O3, SiO2, C, NaCl, ZrO, Si3N4, LiF, KCl, Al, Ag, Cu, Ag, Ir, Mo, Rh, Pt, Ni, Os, W을 포함하는 물질들의 그룹에서 선택된 1종의 물질을 함유하는 적어도 1개의 보조 층을 더 구비한다. 이와 같은 층(들)은 광 기록매체의 광학 특성, 예를 들면, 기록된 정보의 광학 반사율, 광학 콘트라스트를 향상시키기 위해 필요할 수도 있다. 더구나, 이들 물질은 UV 방사빔을 사용하는데 적합하다. 보조층들은, 예를 들면, 유전층들 및/또는 금속층들이다. 기존의(DVD) 및 제 3 세대(BD)의 상변화 광 기록매체에서 일반적으로 사용되는 대부분의 유전 물질은 230 내지 270nm 범위의 UV 기록 파장에서 레이저 방사빔을 너무 많이 흡수한다. 이것은 열적 및 광학적 성능 모두에게 영향을 미친다. 예를 들어, 광 기록 적층체에서 통상적으로 사용되는 물질인 ZnS-SiO2는 이와 같은 파장 범위에서 다소 높은 흡수계수를 갖는다. 종래의 IPIM 기록 적층체에서는(이때, I는 ZnS-SiO2로 제조된 유전층을 나타내고, P는 상변화 정보층을 나타내며, M은 금속 히트싱크층을 나타낸다)에서는, 2개의 유전층의 상당한 흡수가, 광학 스케일링 상태에 근거하여 예측될 수 있는 것보다 훨씬 넓은 온도 분포를 일으킨다. 이와 같은 폭이 넓은 온도 분포는 더 폭이 넓은 마크들을 발생하고, 더구나 교차기록(cross-write) 현상을 일으키므로, 얻어진 데이터 용량은 제 3 세대 BD 기록매체의 크기와 동일한 크기를 갖게 된다.
바람직하게는 ZnS-SiO2 이외의 유전 물질이 UV 광과 조합하여 사용되는 광 기록매체를 위해 필요하다. 사용가능한 물질은 스퍼터 증착과 광학 분석을 포함하는 조사과정에 의해 얻어진다. 이에 따르면, 본 발명에 따른 광 기록매체에서 유전층으로 유리하게 사용될 수 있는 물질은 다음의 물질의 그룹으로부터 선택된 1종의 물질인 것으로 밝혀졌다: Al2O3, SiO2, C, NaCl, ZrO, Si3N4, LiF, KCl. 이들 물질은 광학, 열적 및 기계적 특성을 더욱 더 향상시키기 위해 도핑될 수 있다. 정보층에 사용된 적절한 상변화 기록 물질로서는, 물질들 Ge, Sb, Te, In, Se, Bi, Ag, Ga, Sn, Pb, As 중에서 적어도 2가지 물질을 포함하는 합금인 것으로 밝혀졌다.
유전층들과 상변화층 이외에, 마크 형성을 가능하게 하기 위해 기록중에 급속한 열 제거(퀀칭)를 위해 필요한 금속 히트싱크층이 설치될 수 있다. 이와 같은 금속층들은 데이터의 판독 및/또는 기록층에 의한 입사광의 흡수를 향상시키기 위한 반사기로서의 역할도 수행한다. 다음과 같은 물질 또는 그들의 합금이 UV 파장 범위에서 광 기록을 위한 기록 적층체로서 사용될 수 있다: Al, Ag, Cu, Ag, Ir, Mo, Rh, Pt, Ni, Os, W.
이하, 다음의 첨부도면을 참조하여 본 발명을 더욱 더 상세히 설명한다:
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 광 기록매체의 다양한 실시예들의 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1에는, UV 파장 범위, 특히 230 내지 270nm 범위의 파장을 갖는 방사빔을 사용하여 정보를 기록 및/또는 판독하기 위한 광 기록매체가 예시되어 있다. 광 기록매체는, 기판층(S)과 정보 적층체(R)를 구비하고, 정보 적층체는,
- UV 방사빔의 조사에 의해 정보를 표시하는 마크들과 스페이스들을 형성하기 위한 물질을 포함하는 정보층(P)과,
- 입사 UV 방사빔과 대향하는 상기 기록매체 측 위에 위치하는 투명 커버층(C)을 구비한다. 상기 커버층(C)은 실리콘계 반응 물질인 경화가능한 수지 조성물로 제조된다. 도 1에 더욱 상세히 나타낸 것은, M/I2/P/I1/C 정보 적층체 R을 구비한 기록매체의 제 1의 개략적인 레이아웃으로, 이때 M은 반사기/히트싱크층이고, P는 상변화 정보층이며, I1 및 I2는 보호/간섭층들(유전층들) 또는 다층 구조들이며, C는 소위 MIPI 적층체인 정보 적층체를 보호하기 위한 커버층이다. 커버층 C는 I1층 위에 설치될 수 있다. 상기 커버층에 대한 바람직한 물질은, Sylgard 184 Silicone Elastomer(Dow Chemicals의 제품, 폴리디메틸실록산을 주로 함유하는 화합물 (1)-(4)의 혼합물)이며, 5 내지 300㎛ 범위의 두께를 갖는다. 이 물질은, 당업계에 공지된 기술인 예를 들면 스핀코팅에 의해 잘 도포될 수 있다. 이 물질의 100㎛의 층은 257nm에서 80% 이상의 투과율을 갖는다. 일반적으로, 정보 적층체들은, 기록 상태의 반사율이 미기록 상태의 반사율보다 높은 로우-하이 신호 극성을 갖거나, 미기록 상태의 반사율이 기록 상태의 반사율보다 높은 하이-로우 신호 극성을 가질 수 있다. 이때, 정보층 P는 재기록형 상변화층에 한정되지 않는다. 정보층은 판독 전용층일 수도 있는데, 이 경우에는, 판독 전용층이 보통 정보를 포함하는 릴리프 구조를 구비한 반사층이다. 후자의 경우에는, 또 다른 M층이 반드시 필요하지는 않다. 정보층은 적절한 물질, 예를 들면 유기 염료층 또는 비유기 금속층으로 이루어진 1회 기록층일 수도 있다.
일반적으로, 금속 히트싱크층/반사층 M의 두께는 10nm, 바람직하게는 15nm보다 커야 한다. 상변화층 P의 두께는 3 내지 50nm, 특히 5 내지 25nm의 범위를 가져야 한다. 제 2 유전층 I2의 두께는 2 내지 50nm, 특히 3 내지 25nm의 범위를 가져야 한다. 제 1 유전층 I1의 두께는 5nm, 바람직하게는 10nm보다 커야 한다.
일례로서, 바람직하게는, 유전층 I1, I2로서 Si3N4를, 금속 히트싱크층 M으로서 Al을, 상변화 정보층 P로서 In 도핑된 Sb-Te 합금을 사용한 기록 적층체를 제안한다. 적층체 설계는 도 1에 나타낸 것과 같이 S/M/I2/P/I1/C인데, 이때 M은 디스크 기판 S 상에 적층된 제 1 층이고, 바람직하게는 266nm의 파장의 UV 레이저 빔 L이 커버층 C를 거쳐 I1층 측에서 적층체에 입사한다.
더구나, UV 방사빔과 대향하는 측의 커버층 C 위에는, 투명 또는 반투명 하드코팅층이 존재할 수도 있다(미도시). 이 하드코팅층에 의해, 기록매체의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 하드코팅층은 바람직하게는 Si, C 또는 S를 함유하는 물질로 제조되며 5nm 내지 300㎛ 범위의 두께를 갖는다. P, I 및 M 층들은 공지된 스퍼터링 및/또는 증착 기술에 의해 도포될 수 있다.
도 2에는, 적어도 1개의 추가 정보 척층체와, 이들 정보 적층체들을 서로 분리하는 적어도 1개의 투명 스페이서층을 더 구비한 다층 광 기록매체가 도시되어 있는데, 상기 스페이서층(SP)은 1개 이상의 화합물들 (1)-(4)를 함유하는 수지 조성물로 제조된다. 도시된 것과 같이, 기록매체는 스페이서층 SP에 의해 분리된 2개의 기록 적층체 R1, R2를 갖는다. 스페이서층은, 예를 들면 스핀코팅에 의해 설치될 수 있다. 상기 스페이서층에 대한 바람직한 물질은, Sylgard 184 Silicone Elastomer(Dow Chemicals의 제품, 폴리디메틸실록산을 주로 함유하는 화합물 (1)-(4)의 혼합물)이며, 1 내지 100㎛ 범위의 두께를 갖는다. 이와 같은 기록매체는 1개의 기록 적층체만을 포함하는 기록매체보다 높은 용량(이 경우에, 대략 2배)을 갖는다. 이와 같은 기록매체의 모든 기록 적층체들은, 기록매체의 동일한 측에서 입사하는 UV 광 빔 L에 의해 액세스된다.
기판의 양면에 기록 적층체 R1, R2를 포함하는 양면 광 기록 적층체를 도 3에 나타내었다. 도시된 것과 같이, 기록매체는 기판 S의 면마다 1개의 기록 적층체 R1, R2를 갖는다. 이와 같은 기록매체는 1개의 기록 적층체만을 포함하는 기록매체보다 높은 용량(이 경우에, 대략 2배)을 갖는다. 이와 같은 기록매체에서, 기판 S의 어느 한편에 배치된 기록 적층체들 R1, R2는 이들 기록 적층체들이 배치되는 기판 S의 측에서 입사하는 UV 광 빔 L에 의해 액세스된다. 더구나, 예를 들어, <30mm 직경의 소형 폼 팩터 광(Small Form Factor Optical: SFFO) 기록매체가 UV 방사빔들과 함께 사용될 수 있는 것으로 예측된다. 이들 SFFO 매체들은 UV 방사빔을 사용하여 달성할 수 있는 높은 데이터 밀도로 인해, 상당한 양, 예를 들면, >2GB의 데이터를 포함할 수 있을 것이다.
기록 및/또는 판독을 위해, BD 매체를 위해 사용된 것과 유사한 장치가 정규 크기 및 SFFO에 대해 사용될 수 있다.
이때, 전술한 실시예들은 본 발명을 제한하는 것이 아니라 예시하는 것이고, 첨부된 청구범위의 범주를 벗어나지 않으면서 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 있어서 다양한 변형이 이루어질 수 있다. 청구항에서 괄호안의 참조번호는 청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 용어 "구비하는", "구비한다" 또는 "포함한다"가 청구항에 기재된 것 이외의 구성요소들 또는 단계들의 존재를 배제하는 것이 아니다. 구성요소 앞의 용어 "a" 또는 "an"이 복수의 이와 같은 구성요소의 존재를 배제하는 것이 아니다. 특정한 구성이 서로 다른 종속항에서 반복된다는 단순한 사실이 이들 구성의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 시사하는 것은 아니다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는 230 내지 270nm 파장 범위의 UV 방사빔을 사용하는 광 기록매체가 제안된다. NA=0.85의 개구율와 함께, λ=266nm를 사용한 시스템의 유효 스폿 반경(대략적인 가우시안 분포의 1/e)은 R0=99nm이다. 유효 스폿 영역을 고려하면, 이와 같은 기록매체에 대해 60-65Gbyte의 데이터 용량을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다. 더구나, 얻어진 데이터 용량은 더 낮은 개구율(예를 들면, NA=0.65)에 대해서는 너무 낮으며, NA=0.85의 개구율이 필요하다는 것을 알 수 있다.

Claims (11)

  1. UV 파장 범위, 특히 230 내지 270nm 범위의 파장을 갖는 방사빔(L)을 사용하여 정보를 기록 및/또는 판독하고, 기판층(S)과 정보 적층체(R)를 구비하되, 상기 정보 적층체가,
    UV 방사빔의 조사에 의해 정보를 표시하는 마크들과 스페이스들을 형성하기 위한 물질을 포함하는 정보층(P)과,
    입사 UV 방사빔과 대향하는 상기 기록매체 측 위에 위치하는 커버층(C)을 구비한 광 기록매체에 있어서,
    상기 커버층(C)이 실리콘계 반응 물질인 경화된 수지 조성물로 제조되는 것을 특징으로 하는 광 기록매체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수지 조성물은 다음 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 기록매체:
    및
    이때, R1, R2, R3, R4=수소, C1-C10 알킬, 비닐, 페닐, 히드록시드, 아미노, 할로겐 원자이고, R1, R2, R3 및 R4 중에서 적어도 1개는 수소이다.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 수지 조성물은 다음 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 기록매체:
    이때, R1, R2, R3 및 R4는 청구항 2에 기재된 것과 동일한 의미를 갖는다.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 수지 조성물은 다음 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 기록매체:
    이때, R1, R2, R3 및 R4는 청구항 2에 기재된 것과 동일한 의미를 갖는다.
  5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화합물 (1)은 경화가능한 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 40-70wt%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 광 기록매체.
  6. 제 2항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화합물 (2)는 경화가능한 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 15-40wt%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 광 기록매체.
  7. 제 2항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화합물 (3)은 경화가능한 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 10-30wt%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 광 기록매체.
  8. 제 2항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화합물 (4)는 경화가능한 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 1.0-5.0wt%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 광 기록매체.
  9. 제 1항에 있어서,
    적어도 1개의 추가 기록 적층체와, 이들 기록 적층체들을 서로 분리하기 위한 적어도 1개의 투명 스페이서층(SP)을 구비하고, 상기 스페이서층은 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 수지 조성물로 제조된 것을 특징으로 하는 광 기록매체.
  10. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    Al2O3, SiO2, C, NaCl, ZrO, Si3N4, LiF, KCl, Al, Ag, Cu, Ag, Ir, Mo, Rh, Pt, Ni, Os, W을 포함하는 물질들의 그룹에서 선택된 1종의 물질을 함유하는 적어도 1개의 보조 층(I. M)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 광 기록매체.
  11. UV 파장 범위의 방사빔(L)을 사용하여 정보를 기록 및/또는 판독하는 광 기록매체의 제조를 위한 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 수지 조성물의 용도.
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