KR20100035473A - 추기형 광디스크 - Google Patents

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KR20100035473A KR1020080094881A KR20080094881A KR20100035473A KR 20100035473 A KR20100035473 A KR 20100035473A KR 1020080094881 A KR1020080094881 A KR 1020080094881A KR 20080094881 A KR20080094881 A KR 20080094881A KR 20100035473 A KR20100035473 A KR 20100035473A
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이광렬
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Abstract

본 발명은 추기형 광디스크에 관한 것이다. 본 발명에 따른 추기형 광디스크는, 반사층, 상부 유전체층, 기록층, 및 하부 유전체층이 순차적으로 구성되고, 기록층은 Al을 포함하는 제1 층 및 Cu를 포함하는 제2 층으로 구성된다. 이에 의해, 무기물 기록막을 사용함으로써 정보 저장 기간에 길고, 기록층의 상변화가 되는 부분의 온도를 낮출 수 있어 필요한 기록파워가 낮아진다.
광디스크, 상변화

Description

추기형 광디스크{A recordable optical disk}
본 발명은 추기형 광디스크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 기록층이 Al과 Cu를 포함하는 두 개의 층으로 이루어진 추기형 광디스크에 관한 것이다.
동화상 및 정지 화상을 포함한 비디오 신호, 오디오 신호 및 컴퓨터 데이터 정보를 종합적으로 다루는 멀티미디어 시대의 도래와 함께, 패키지 미디어가 폭 넓게 보급되고 있으며, 최근 광디스크를 Mobile phone, 디지털 카메라, 방송 및 영화의 기록 매체로 응용하고자 하는 시도가 활발하게 이루어지고 있다.
이 같은 추세는 앞으로 차세대 미디어에서는 더욱 두드러질 전망이다. 차세대 매체인 BD(Bluelay Disk)에서는 이를 위해서 현재보다 높은 데이터 전송속도가 필요하였고 또한 고밀도 대용량의 광디스크를 실현하기 위해 레이저 파장이 짧아지고, Numerical aperture는 커지면서 기록마크의 크기는 점점 작아지고 있다.
이들 광디스크 가운데 재생전용(Read only memory, ROM)디스크는 서보나 위치정보 혹은 피트 형태의 미세한 홈이 원주방향으로 형성되어 있고 반사 층이 존재한다. 한편, 정보를 오직 한번 기록할 수 있는 추기형(Recordable)인 경우와 반복해서 정보를 쓰고, 읽고, 지우기가 가능한 반복기록형(Rewritable) 디스크가 있다.
추기형 광디스크의 기록층 물질은 유기물을 이용하거나 무기물을 이용할 수 있다. 그리고 기록 메커니즘은 기록물질이 burning되어 pit가 생성되거나, decomposition되어 부피가 팽창하여 pit가 생성되거나, 기록층이 용융된 다음 고체화 되면서 새로운 phase가 생성되거나, 이종 물질의 접촉면에서 반응에 의한 새로운 물질이 생성되는 것을 이용하는 것 등이 있다.
추기형 광디스크는 data backup이나 방송, 영화 등의 소장용으로 활용될 수 있는바, 정보 저장 기간에 길어야 할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 정보저장 기간이 길고, Drive/Recorder에서 필요한 기록파워가 낮은 추기형 광디스크의 제공에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 추기형 광디스크는, 반사층, 상부 유전체층, 기록층, 및 하부 유전체층이 순차적으로 구성되고, 기록층은 Al을 포함하는 제1 층 및 Cu를 포함하는 제2 층으로 구성된다.
또한, 제1 층은 AlXM1 -X (단, 0.5≤X≤1)의 조성을 가지며, M은 Si, Ge, Sn, Mg, Sb 및 Te 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 제2 층은 CuXM1 -X (단, 0.5≤X≤1)의 조성을 가지며, M은 Si, Ge, Sn, Mg, Sb 및 Te 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 제1 층 및 제2 층의 두께비는 1.5:1 내지 10:1일 수 있다.
본 발명에 따르면, 기록층이 Al을 포함하는 제1 층 및 Cu를 포함하는 제2 층으로 구성됨으로써, 정보 저장 기간에 길어지고, Drive/Recorder에서 필요한 기록파워가 낮아진다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광디스크의 평면도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 광디스크(100)의 가장 안쪽의 내주면에 있는 클램핑 홀(clamping hole)로부터 외주면으로 진행할 때, 각각의 영역을 살펴보면, 클램핑 영역(clamping area, 110), 버스트 커팅 영역(Burst Cutting Area, BCA, 120), 리드인 영역(Lead-in area, 130), 데이터 영역(Data area, 140), 리드아웃 영역(Lead-out area, 150)이 포함될 수 있다.
버스트 커팅 영역(120)은 광 디스크 재생 장치 내에 안착되는 경우, 광디스크 장치가 가장 먼저 엑세스(access)하게 되는 영역으로서 BCA 코드(125)를 통해 디스크 시리얼 번호 또는 디스크 복사 방지를 위한 암호화 정보 등과 같은 다양한 디스크 주요정보가 기록될 수 있다.
버스트 커팅 영역(120)은 광 디스크(100)의 내주면부터 시작하여 21.3(+0.0, -0.3) 내지 22.0(+0.2, -0.0)mm 사이에 위치할 수 있다. 또한 데이터 영역은 22.0(+0.2, -0.0) 내지 60mm 사이에 위치할 수 있다.
도 2는 도 1의 광디스크의 I-I'의 단면을 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 추기형 광디스크(200)는 순차적으로 기판(210), 반사층(220), 상부 유전체층(230), 기록층(240), 하부 유전체층(250)으로 구성될 수 있다.
기판(210)은 폴리카보네이트로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 기판(210)의 일면은 일정하게 패턴화된 돌출부와 홈으로 구성될 수 있다. 또한, 광디스크(200)가 BD-ROM인 경우, 재생되는 정보는 이미 기판상에 저장되어 있 을 수 있다.
기판(210) 상에는 반사층(220)이 위치할 수 있다. 반사층(220)은 다중 반사 조건을 조절하여 레이저의 흡수 및 반사, 열의 흡수, 전달 및 방출의 균형을 조절할 수 있다.
반사층(220)상에는 상부 유전체층(230)과 하부 유전체층(250)이 위치하며, 일반적으로 유전체층(230,250)은 광학 굴절율이 큰 물질을 사용하는데, 유전체층(230, 250)의 두께 조절을 통해 다중반사 조건을 쉽게 조절함으로써 원하는 컨트라스트를 얻을 수 있다.
상부 유전체층(230)은 기록막에서 반사층(220)으로 열이 방출되는 속도를 조절함으로써 기록파워 및 기록된 마크의 모양을 조절할 수 있다.
또한 하부 유전체층(250)은 고온에 의한 플라스틱의 손상을 막아줄 수 있다. 이러한 유전체층(230, 250)은 ZnS-SiO2(ZSSO) 또는 TiO2 등으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상부 유전체층(230)과 하부 유전체층(250) 사이에는 기록층(240)이 위치한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 추기형 광디스크(200)는 기록층(240)이 Al을 포함하는 제1 층(242) 및 Cu를 포함하는 제2 층(244)으로 구성될 수 있다.
기록층(240)은 레이저 광을 흡수하여 기록층(240)의 온도를 올려주는 광흡수층의 역할과 결정-비결정의 상변화를 통해 정보를 기록하는 역할을 한다.
기록층(240)을 구성하는 제1 층(242)과 제2 층(244) 중 레이저가 조사되는 방향으로 제1 층(242)이 위치할 수 있으며, 반대로 제2 층(244)이 위치할 수도 있다.
제1 층(242)이 레이저가 조사되는 방향에 위치하는 경우에는 제1 층(242)은 AlXM1-X (단, 0.5≤X≤1)의 조성을 가질 수 있으며, 이때, M은 Si, Ge, Sn, Mg, Sb 및 Te 중 어느 하나일 수 있다.
반대로, 레이저가 조사되는 방향으로 상기 제2 층(244)이 위치하는 경우에는 제2 층(244)은 CuXM1 -X (단, 0.5≤X≤1)의 조성을 가질 수 있으며, 이때, M은 Si, Ge, Sn, Mg, Sb 및 Te 중 어느 하나일 수 있다.
이처럼 기록층(240)이 무기물 재료로 이루어짐에 따라 본 발명에 따른 추기형 광디스크는 정보 저장 기간이 상대적으로 길어진다.
한편, 제1 층(242) 및 제2 층(244)의 두께비는 1.5:1 내지 10:1일 수 있다.
제1 층(242) 및 제2 층(244)의 두께비가 1.5:1보다 작으면, 광흡수층으로서의 역할의 수행이 어려울 수 있어 마크를 기록하는데 과도한 레이저 파워를 필요로 하게 된다. 반면에, 제1 층(242) 및 제2 층(244)의 두께비가 10:1보다 큰 경우는 상변화가 일어나는 시간이 길어질 수 있게 된다.
따라서, 제1 층(242) 및 제2 층(244)의 두께비가 바람직하게 1.5:1 내지 10:1의 값을 가짐으로써, 기록파워를 낮추고 반응시간이 짧아질 수 있게 된다.
하부 유전체층(250) 상에는 접착층(282)과 폴리카보네이트(284)로 이루어진 광 투과 층(280)이 위치하며, 접착층(282)은 PSA로 이루어질 수 있다. 또는 광경화 성 수지를 UV에 조사하여 광 투과 층(280)을 형성할 수도 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았으나 본 발명에 따른 추기형 광디스크(200)는 기록층(240) 상면 및 하면 중 적어도 어느 한 면에 내부식성 향상을 위한 층으로 보호층을 더 포함할 수 있다.
보호층은 기록층(240)의 Al/Cu 합금의 내부식성을 향상시켜 형성된 정보가 훼손되어 정보저장의 수명이 짧아지는 것을 방지하며, 또한 외부의 환경적인 자극, 예를 들어, 고온, 고습한 환경에서의 장시간 방치 등으로 정보의 부분적인 손실이나 왜곡 등을 방지할 수 있다.
이러한 보호층은 AlN, GeN, SiN, Al2O3, ZnS-SiO2, TiO 및 SiO2 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 기록층에 기록마크가 생성되는 것을 도시한 도이며, 도 4는 Al-Cu의 상평형도이다.
본 발명에 따른 추기형 광디스크(300)는 반사층(320), 상부 유전체층(330), 기록층(340), 하부 유전체층(350)을 포함할 수 있으며, 광 투과층(380)을 더 포함할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 레이저(360)가 조사되는 방향으로 Al을 포함하는 제1 층(342)이 위치하도록 도시하였으나, 상술한 바와 같이, Cu를 포함하는 제2 층(344)이 레이저(360)가 조사되는 방향에 위치할 수도 있다.
우선 도 3a를 참조하면, 레이저(360)가 조사되기 전에는 제1 층(342)과 제2 층(344)에 포함되어 있는 Al과 Cu가 반응을 하지 않은 상태이다.
다만, 도 3b와 같이 레이저(360)가 조사되면, 기록층(340)이 용융되어 제1 층(342)의 Al과 제2 층(344)의 Cu가 반응하고 고체화 되면서, 새로운 phase가 형성되어 기록마크(370)가 생성된다.
생성된 기록마크(370)는 반응 전의 제1 층(342) 및 제2 층(344)과 비교하여 빛의 반사도 레벨이 급격하게 감소하게 된다.
한편, 도 4는 Al과 Cu의 상평형도를 나타내는바, 도 4를 참조하면, Al-Cu의 합금반응에서 비정질에서 결정질로 바뀌는 온도는 Eutectic point에서 가장 낮은 것을 알 수 있다. 따라서 Cu가 33 wt% 일 때, 기록마크(370)가 생성될 때 레이저의 기록파워가 가장 작을 수 있다.
또한, Cu의 첨가량이 20 내지 60 wt% 일 때, Al-Cu의 합금의 녹는점이 650℃ 이하인 것을 알 수 있다.
650℃에서 녹는점이 있는 기록막은 지금까지 보고된 Reversible type 기록막(GeSbTe, AgInSbTe계)을 제외한다면 추기형 기록막에서는 기록 민감도가 좋아 Drive/Recorder에서 필요한 기록파워가 상당히 낮을 수 있다는 것을 의미한다.
이러한 경우 Al-Cu 합금의 Cu의 포함량이 20 내지 60 wt%에 상응하는 분리된 Al/Cu 층의 두께 조합의 예상치는 Al:Cu=1.5~10:1이 된다.
따라서 본 발명에 따른 제1 층 및 제2 층의 두께비는 1.5:1 내지 10:1인 것이 바람직하다. 또한, 제1 층(242) 및 제2 층(244)의 두께비가 1.5:1 내지 10:1의 값을 가짐으로써, 기록파워를 낮추고 반응시간이 짧아질 수 있게 된다.
이때, 제1 층과 제2 층은 Si, Ge, Sn, Mg, Sb 및 Te 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이러한 첨가제를 포함함으로써 기록특성에서 마진 측면에서 넓어지고 최적 지터 값의 수치도 낮아질 수 있다. 이에 대하여서는 도 6을 참조하여 후술한다.
한편, 기록층(340) 상면 및 하면 중 적어도 어느 한 면에는 AlN, GeN, SiN, Al2O3, ZnS-SiO2, TiO 및 SiO2 중 적어도 어느 하나를 포함하여 Al/Cu 합금의 내부식성을 향상시켜 정보의 부분적인 손실이나 왜곡 등을 방지할 수 있는 보호층을 더 포함할 수 있다.
또한, 하부 유전체층(350) 상에는 광 투과 층(380)이 위치할 수 있다. 일예로 광 투과 층(380)은 도면에 도시한 바와 같이, 폴리카보네이트(384)와 PSA 접착층(382)에 의해 형성할 수 있으며, 또는 광경화성 수지를 UV에 조사하여 광 투과 층(380)을 형성할 수도 있다.
이하에서는 본 발명을 실시예에 의하여 구체적으로 설명하겠는바, 본 발명이 다음 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
내경 15mm, 외경 120mm, 두께 1.1mm, 트랙피치 0.32㎛의 랜드와 그루브를 갖는 도우넛 형태의 폴리카본네이트기판 위에 Ag합금의 반사층, ZnS-SiO2의 하부유전체층, 제2 기록층, 제1 기록층, ZnS-SiO2 상부 유전체 층 순으로 다층 박막을 적층한다. 그리고 그 위에 20㎛의 PSA 접착제가 붙은 80㎛ 두께의 폴리카보네이트 층을 기록막이 Sputter된 기판과 접합시킨다.
다양한 기록층 조합은 하기의 표 1에 나타내었다. 실시예 2,3,4의 첨가조성으로 사용된 Si와 Ge은 각각 atomic%로 5%를 첨가하였다. 또한 제1 기록층과 제2 기록층의 두께는 2:1 비율을 사용하였다.
실시예 제1 기록층 제2 기록층
1 Al Cu
2 Al+Si Cu
3 Al Cu+Si
4 Al+Ge Cu+Si
테스트 조건은 다음과 같다.
평가 장비 : Pulstec 社의 ODU-1000
선속도(Constant Linear Velocity) : 19.68m/s
디스크 측정위치 Position 40mm
In groove recording (land groove기판의 오목한 부분으로 빛이 나중에 닿는 부분에 기록)
Laser Wavelength = 405nm
Readout Power=0.30mW (High Frequency Modulation)
도 5는 본 실시예에 사용한 기록펄스 파형을 나타낸 도이다.
도 5는 기록펄스 파형이 Castle Write Strategy로 기록테스트를 위한 펄스 파형이다. 상술한 테스트에서 도 5와 같은 파형을 2T에서 8T 까지 일정 확률로 랜덤하게 기록하기 위해 사용하였으며, 이때 기록파워 조합은 Pm/Pw=66%, Ps/Pw=32%, Pb/Pw=1.5% 이다.
도 6a 및 도 6b는 본 실시예의 기록막 디스크 DC annealing test 수행 결과이다.
도 6a를 참조하여 설명하면, 열반응성 그래프의 주 목적은 기록전 반사도(I space신호)와 기록후 반사도 (I annealed신호)의 변조도(Modulation) 값의 크기가 광디스크 스펙인 40%이상 일 것과 반응시작점(반사도신호가 낮아지기 시작하는 점)에서 반응 속도 둔화점(낮아짐 신호가 Saturation되기 시작하는 점)의 Laser power차이 값이 작음을 확인하기 위한 것이다.
본실시예에서는 기준은 2mW이내로 잡았다. 하기 표 2는 도 6b의 결과를 나타낸다.
실시예 DC Recording Power (mW) Power range (△mW) Contrast (%)
1 3.65 3.00 31.0
2 3.65 2.20 46.0
3 3.75 1.85 43.0
4 3.60 1.90 49.0
도 6b 및 표 2를 참조하면, 기록막의 제1 층과 제2 층에 Si, Ge등의 첨가제를 포함함으로써 실시예 1 내지 4의 기록민감도는 비슷하나, 실시예 1과 비교하여 실시예 2,3,4는 Power range가 작아지고 Contrast가 증가하는 등, Power range, P변조도 면에서 더욱 개선될 수 있음을 알 수 있다.
도 7은 본실시예의 Power margin을 도시한 도이다.
도 7은 디스크의 기록 특성인 Power margin의 실시예 1,2,3,4에 대한 비교 데이터를 도시한 것으로, 도 7을 참조하면, 실시예 1에 비해, 기록막의 제1 층과 제2 층에 Si, Ge등의 첨가제를 첨가함으로써, 실시예 2,3,4의 경우에 기록특성에서 마진 측면에서 넓어지고 최적 지터 값의 수치도 낮아지는 것을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광디스크의 평면도이다.
도 2는 도 1의 광디스크의 I-I'의 단면을 도시한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 기록층에 기록마크가 생성되는 것을 도시한 도이다.
도 4는 Al-Cu의 상평형도이다.
도 5는 본 실시예에 사용한 기록펄스 파형을 나타낸 도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 실시예의 기록막 디스크 DC annealing test 수행 결과이다.
도 7은 본실시예의 Power margin을 도시한 도이다.

Claims (11)

  1. 반사층, 상부 유전체층, 기록층, 및 하부 유전체층이 순차적으로 구성되고,
    상기 기록층은 Al을 포함하는 제1 층 및 Cu를 포함하는 제2 층으로 구성되는 추기형 광디스크.
  2. 제1항에 있어서,
    레이저가 조사되는 방향으로 상기 제1 층이 위치하는 추기형 광디스크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 층은 AlXM1 -X (단, 0.5≤X≤1)의 조성을 갖는 추기형 광디스크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 M은 Si, Ge, Sn, Mg, Sb 및 Te 중 어느 하나인 추기형 광디스크.
  5. 제1항에 있어서,
    레이저가 조사되는 방향으로 상기 제2 층이 위치하는 추기형 광디스크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 층은 CuXN1 -X (단, 0.5≤X≤1)의 조성을 갖는 추기형 광디스크.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 N은 Si, Ge, Sn, Mg, Sb 및 Te 중 어느 하나인 추기형 광디스크.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 층 및 제2 층의 두께비는 1.5:1 내지 10:1인 추기형 광디스크.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기록층 상면 및 하면 중 적어도 어느 한 면에 보호층을 더 포함하는 추기형 광디스크.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 보호층은 AlN, GeN, SiN, Al2O3, ZnS-SiO2, TiO 및 SiO2 중 적어도 어느 하나를 포함하는 추기형 광디스크.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 하부 유전체층 상에 광 투과 층을 더 포함하는 추기형 광디스크.
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