KR20010090164A

KR20010090164A - 고밀도 광기록매체

Info

Publication number: KR20010090164A
Application number: KR1020000014819A
Authority: KR
Inventors: 마명근; 김성훈
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2001-10-18

Abstract

본 발명은 광기록매체에 관한 것으로서, 그루브 및 랜드가 형성되어 있는 기판과 상기 기판 위에 순차적으로 적층되어 있는 기록층 및 반사막을 포함하는 광기록매체에 있어서, 상기 그루브(GW)와 랜드(LW)의 폭비율(GW/LW)이 1.5 내지 3인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 광기록 매체는 기판 특성에 대한 광기록 매체의 특성 의존도가 저하되고, 그루브의 폭이 넓어짐에 따라 기록광원의 특성이 미치는 영향이 줄어들고 기록 감도가 향상될 수 있다.

Description

고밀도 광기록매체{High density optical storage medium}

본 발명은 광기록매체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 650nm 이하의 단파장 영역에서 우수한 기록특성을 갖는 광기록 매체에 관한 것이다.

광기록매체는 기존의 자기 기록 매체에 비해 기록 단위당 필요한 기록 면적이 매우 작기 때문에 고밀도 기록매체로서 많이 사용되고 있다. 이러한 광기록매체는 그 기능에 따라, 기록되어진 정보를 재생만 하는 재생 전용형(Read Only Memory; ROM)과 1회에 한하여 기록이 가능한 추기형(Write Once Read Many: WORM) 및 기록 후 소거 및 재기록이 가능한 소거가능형(Erasable)으로 구분된다.

추기형 광기록 매체의 일례로서, CD-R(Compact Disc Recordable)dl 있다. CD-R은 780nm의 기록 레이저를 시아닌, 프탈로시아닌 등의 유기색소로 이루어진 기록층에 조사하여 색소층의 분해, 기판 및 반사막의 변형등을 유발시키고, 1mW 이하의 낮은 파워로 기록된 신호를 읽어내는 광기록 매체로서 650MB 정도의 기록 용량으로 데이터, 음악, 화상 등 다양한 형태의 데이터를 기록 재생하는 용도로 널리 사용되고 있다.

그러나, CD-R 또는 CD-RW(Compact Disc Rewritable)과 같이 780nm의 기록파장을 이용하는 광기록 매체는 그 용량이 동화상을 저장하기에는 부족할 뿐만 아니라 날로 복잡해지는 멀티미디어 환경에서 사용하기에는 부족한 점이 많다.

이와 같은 문제점을 극복하고자 개발된 것이 630-680nm의 단파장 레이저를 사용하여 단면 2.7 내지 4.7GB의 용량을 실현한 것이 DVD(Digital Versatile Disc) 이며, DVD 역시 재생전용(DVD), 추기형(DVD-R) 및 소거가능형(DVD-RAM, DVD+RW, DVD-RW)으로 분류될 수 있다. DVD-R은 기록 레이저를 기록층에 조사함으로써 기록층의 변형 및 분해를 유발하여, DVD-RAM, DVD-RW 등은 상변화에 의한 광학적 특성의 변화를 유발하여 데이터를 기록한다. 특히, 유기색소를 사용한 DVD-R은 DVD-ROM과의 호환성, 가격 및 용량면에서 다른 매체에 비해 상대적으로 유리한 위치에 있기 때문에 관심이 집중되고 있다.

DVD 계통의 광기록매체의 일반적인 구조는 도 1에 도시된 바와 같다. 즉, 프리그루브가 형성된 기판(10) 상에 기록 레이저를 흡수할 수 있는 색소 또는 상변화물질을 함유하는 기록층(11), 반사막(12) 및 보호층(13)이 순차적으로 코팅된다. 또한, DVD 계통의 광기록 매체에는 더미디스크(dummy disc)를 부착시키는 공정이 추가로 필요한데, 이는 기존 미디어와의 호환성을 위한 두께 유지 및 기계적 강도 보강을 위한 것이다.

따라서, 기판(10)은 열적, 기계적, 광학적 특성 및 가공성 등을 종합적으로 고려하여 선택되며, 현재로서는 폴리카보네이트 기판이 주로 사용되고 있다.

프리그루브가 형성된 기판(10)은 고정밀 사출성형 기술에 의해 제조되는데, 광기록 매체에 요구되는 기록 밀도가 증가됨에 따라 제조상 어려움이 커지고 있다. 즉, 기록 밀도를 증가시키기 위해서는 기판의 트랙 피치(track pitch)를 감소시켜야 하는데, 이 경우 사출공정시 전사율(transfer rate)이 낮아져 적절한 깊이와 형상의 그루브를 구비한 기판을 제조하기 곤란하다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 사출온도를 높이는 방법, 단순 사출법 대신 사출 압축법(injection compression)을 사용하는 방법 또는 지방족 폴리올레핀과 같은 유동성이 양호한 재료를 사용하는 방법 등이 시도되고 있다. 그러나, 단순히 사출온도만을 상승시키게 되면 복굴절율 등 광학적 특성이 손상되거나 휨(tilt) 현상이 발생할 우려가 있고, 지방족 폴리올레핀 재료는 가격면에서 폴리카보네이트에 비해 불리하다.

현재, 4.7GB 용량의 DVD 계통 광기록 매체에 주로 사용되는 기판의 트랙 피치는 0.74㎛ 이하이고, 그루브의 폭은 약 0.20 내지 0.35㎛, 그루브의 깊이는 0.07 내지 0.25㎛ 정도이다.

그러나, 현재와 같이 트랙 피치를 감소시켜 고밀도화를 진행할 경우에는 깊이, 폭 및 기타 신호 등이 제대로 전사된 양질의 기판을 확보하기가 한층 어려워진다. 이러한 문제점은 12GB 이상의 용량을 가질 것으로 예측되는 차세대 고밀도(HD) DVD의 경우에는 더욱 심각해진다. 구체적으로 예를 들면, HD DVD에 대응되는 HD DVD-R은 트랙피치가 0.3 내지 0.4㎛ 정도로 축소되어 지터, 반사율 등의 요건을 만족시키기 어려울 뿐만 아니라 기판 제조상의 문제점도 더욱 대두될 것으로 예측된다. 즉, 350 내지 450nm 의 단파장 영역에서는 기록층의 저굴절율로 인하여 기록신호의 크기가 감소되는 문제가 발생하여 고출력의 레이저 다이오드가 필요하고, 휨, 복굴절율, 전사율 등 기판 특성에 대한 의존도가 증대된다.

또한, 신호의 기록 및 재생의 측면에서 보면, 트랙 피치의 폭이 협소하여 인접한 트랙 신호와의 간섭현상에 의해 크로스 토크가 발생하고, 신호의 품질 및 재생, 호환성이 저하되는 문제점이 있다. 이를 방지하기 위한 방안으로는 기록층의 두께를 가능한한 얇게 조절하는 방법, 열분해 특성등을 조절하는 방법(일본특허공개 평10-6644호, 평9-274732호) 또는 프리그루브의 폭을 조절하는 방법(일본특허공개 평10-149583호) 등이 제시되고 있으나 구체적인 해결책은 되지 못한다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기록광원에 의한 영향이나 휨 현상, 복굴절율, 전사율 등 기판 특성에 대한 광기록 매체 특성의 의존성을 저하시켜 기록 특성이 향상될 수 있는 광기록매체를 제공하는 것이다.

도 1 및 도 2는 일반적인 광기록매체의 구조를 개략적으로 도시한다.

도 3은 프리그루브가 형성된 기판의 확대 단면도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10, 20, 30... 기판

11, 21... 기록층

12, 22... 반사막

13, 23... 보호층

24... 접착층

25... 더미디스크

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

그루브 및 랜드가 형성되어 있는 기판과 상기 기판 위에 순차적으로 적층되어 있는 기록층 및 반사막을 포함하는 광기록매체에 있어서, 상기 그루브(GW)와 랜드(LW)의 폭비율(GW/LW)이 1.5 내지 3인 것을 특징으로 하는 광기록매체를 제공한다.

상기 그루브의 폭은 0.18 내지 0.3㎛인 것이 바람직하다.

상기 랜드의 폭은 0.1 내지 0.23㎛인 것이 바람직하다.

상기 그루브의 깊이가 50 내지 150nm인 것이 바람직하다.

상기 기판의 트랙피치가 0.3 내지 0.4㎛인 것이 바람직하다.

본 발명의 일태양에 의하면, 상기 광기록매체는 기록층의 최대 흡수파장이 280 내지 450nm일 수 있으며, 350 내지 450nm의 파장에서도 양호하게 기록 및 재생 가능할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 광기록매체의 바람직한 일태양과 작용 메카니즘에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 도 1에 도시된 것과 같은 기록 또는 재생시 레이저 광을 안내하는 프리그루브가 형성된 기판(10) 위에 기록층(11), 반사막(12) 및 보호층(13)이 순차적으로 이루어져 있는 광기록 매체에 관한 것이다. 상기 기록층은 기록 레이저에 의해 변형, 분해 또는 상변화되는 유기색소 또는 상변화물질과 무기물 등으로 이루어질 수 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 광기록 매체는 접착층을 형성하여 두 장을 접착함으로써 양면구조를 갖도록 할 수도 있지만, 도 2에 도시된 바와 같이 접착층(24) 위에 더미디스크(25)를 부착하여 기계적 강도를 보강할 수도 있다.

광기록시 기록층(21)이 광에 대하여 반응하여 자체 발열 또는 상변화함으로써 광학적 특성이 변화되고 그 열에 의하여 다시 기판(20)이 용융 또는 분해되어 변형됨으로써 기록신호를 형성하게 된다.

상기 기판은 기록 레이저의 파장에서 높은 투명도를 가지며, 우수한 내충격성, 내열성, 내환경성 등을 갖는 재료로서 열에 의해 쉽게 팽창 변형이 가능하고 사출성형과 같은 통상의 기판 제조방법에 의해 성형이 가능한 재료중에서 선택되어야 한다. 구체적으로 예를 들면, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 에폭시, 폴리에스테르, 비정질 폴리올레핀(amorphous polyolefin) 등이 있다.

상기 기판 재료의 열변형 온도는 80 내지 200℃인 것이 바람직하며, 100 내지 200℃이면 더욱 바람직하다.

도 3은 프리그루브가 형성된 기판(30)의 구조를 부분확대한 도면이다. 개략적으로 오목한 그루브와 볼록한 랜드가 반경방향으로 연속적으로 형성되어 있으며, 그루브와 그루브간, 또는 랜드와 랜드간의 거리를 트랙피치란 한다. 그루브와 랜드의 측면은 경사면으로 이루어져 있기 때문에 중간 깊이를 기준으로 폭을 계산한다. 즉, 도 3으로부터 GW는 그루브의 폭을, LW는 랜드의 폭을 나타낸다.

본 발명에서는 기판의 사출시 양호한 전사성을 확보할 수 있는 그루브와 랜드의 폭비를 제시하는 것을 특징으로 한다. 즉, GW/LW의 비가 1.5 내지 3인 것이 바람직하며, 1.5 내지 2이면 더욱 바람직하다. 구체적으로 예를 들면, 트랙 피치가 0.3㎛인 경우, 그루브 및 랜드의 폭은 GW는 0.18 내지 0.225㎛, LW는 0.075 내지 0.12㎛가 되며, 트랙 피치가 0.4㎛인 경우, 그루브 및 랜드의 폭은 각각 0.24 내지 0.3㎛, LW는 0.1 내지 0.16㎛가 된다.

본 발명에 있어서, 트랙피치는 0.3 내지 0.4 ㎛인 것이 바람직한데, 0.3㎛ 미만이면 트랙간 신호 간섭 현상이 나타나고, 0.4㎛을 초과하면 기록용량이 감소한다는 문제점이 있기 때문이다.

반사막(12)은 기록 또는 재생시 고반사율을 얻기 위한 것으로 변형이 용이하게 일어나지 않도록 열전도율이 크고 반사율이 큰 금속으로 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, Au, Al, Cu, Cr, Ag, Ti, Pd, Ni, Zn, Mg 및 이들의 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 금속으로 형성되며, 일반적으로 진공증착 또는 스퍼터링방법에 의해 50 내지 150nm 두께로 형성된다. 충분한 반사율과 신뢰성을 확보하기 위해서는 60 내지 120nm가 바람직하다.

보호층(13,23)은 광기록매체의 다른 구성층들, 특히 반사막(12,22)을 보호하는 작용을 한다. 이러한 보호막은 통상의 방법에 따라 형성된다. 예를 들면, 충격강도가 크고 투명하며 자외선에 의해 경화 가능한 물질로서 에폭시계 또는 아크릴레이트계 자외선 경화성 수지를 반사막(12,22) 위에 스핀 코팅한 다음, 자외선으로 경화시키는 방법을 이용하여 형성한다.

도면에는 도시되지 않았지만, 광간섭효과, 기판의 변형 억제 또는 열확산을방지하기 위하여 기판(10,20)과 기록층(11,21) 사이에 실리콘 등으로 이루어진 유전층을 형성할 수 있고, 반사막과 기록층 사이에도 다른 재료로 이루어진 층을 삽입할 수 있다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로서 한정적인 것이 아니라 예시적인 것에 불과하다.

< 실시예 1 >

GW/LW=1.55, 깊이 80㎚인 트랙 피치 0.40㎛의 프리그루브를 갖고 있는 0.6㎜ 두께의 폴리카보네이트(PC) 기판을 준비하였다. 그 위에, 최대흡수파장이 362nm이며, 405nm에서 굴절률(n)은 1.8, 흡광계수(k)는 0.02인 시아닌계 색소(NK863, d일본감광색소연구소) 0.2g을 테트라플루오로프로판올에 녹인 후 2500rpm으로 코팅하고 진공오븐에서 12시간 건조시켰다. 그 위에 Ag를 100nm 두께로 스퍼터링하여 반사막을 제조한 후 UV 경화제(SK3200, 소니)를 3000rpm으로 스핀코팅한 후 더미 디스크를 결합시켜 광디스크를 완성하였다.

완성된 디스크를 중심 파장 406nm의 LD(니치아, 일본)를 가진 평가 설비를 이용하여 3.5m/sec의 속도로 14T 신호를 기록, 재생하여 그 특성을 비교하였다(표 1 참조). 지터(jitter) 값은 신호의 균일성을 나타내는 표준편차로서 DVD의 경우 8.0이어야 하며, MA(Modulated amplitude)는 재생신호의 크기로서 하드웨어 측면에서는 클수록 유리하다.

<비교예 1>

GW/LW=0.61인 0.6mm 두께의 폴리카보네이트(PC) 기판을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 광디스크를 완성하여 동일한 방법으로 평가하였다.

<비교예 2>

GW/LW=0.76인 0.6mm 두께의 폴리카보네이트(PC) 기판을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 광디스크를 완성하여 동일한 방법으로 평가하였다.

특 성	실시예	비교예 1	비교예 2
기록파장(nm)	405	405	405
GW/LW	1.55	0.61	0.76
반사율()	59.0	60.0	60.0
기록파워(mW)	8.3	9.5	9.3
지터()	7.9	9.2	8.8
크로스토크()	38	51	45
MA	0.43	0.47	0.44

상기 표 1의 결과로부터, 그루브 및 랜드의 폭이 1.5 이상인 본 발명에 의한 광기록 매체는 기록파워, 지터 및 크로스 토크 특성이 비교예의 경우보다 우수하게 나타났으며, 반사율 및 MA 특성도 비교예 못지 않아 광기록매체로서의 제반특성이 크게 개선된다는 것을 알 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 광기록매체는 그루브 및 랜드의 폭 비율(GW/LW)이 1.5 내지 3.0이 되도록 조절함으로써, 기판 특성에 대한 광기록 매체의 특성 의존도가 저하될 수 있고, 그루브의 폭이 넓어짐에 따라 기록광원의 특성, 즉 빔의 크기 및 모양에 대한 영향이 줄어들고 기록 감도가 향상된다. 따라서, 저파워 레이저 다이오드를 사용하더라도 신호의 크기가 증가될 수 있다.

Claims

그루브 및 랜드가 형성되어 있는 기판과 상기 기판 위에 순차적으로 적층되어 있는 기록층 및 반사막을 포함하는 광기록매체에 있어서, 상기 그루브와 랜드의 폭비율(GW/LW)이 1.5 내지 3인 것을 특징으로 하는 광기록매체.
제1항에 있어서, 상기 그루브의 폭이 0.18 내지 0.3㎛인 것을 특징으로 하는 광기록매체.
제1항에 있어서, 상기 랜드의 폭이 0.1 내지 0.23㎛인 것을 특징으로 하는 광기록매체.
제1항에 있어서, 상기 그루브의 깊이가 50 내지 150nm인 것을 특징으로 하는 광기록 매체.
제1항에 있어서, 기판의 트랙피치가 0.3 내지 0.4㎛인 것을 특징으로 하는 광기록매체.
제1항에 있어서, 상기 기록층의 최대 흡수파장이 280 내지 450nm이며, 350 내지 450nm의 파장에서 기록 및 재생 가능한 것을 특징으로 하는 광기록매체.