KR20010047949A - 상변화 광디스크 - Google Patents

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KR20010047949A
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optical disk
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김성수
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윤종용
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Abstract

본 발명은 입사빔에 의해 상이 변화되는 기록층을 가지는 상변화 광디스크에 관한 것이다. 본 발명에 따른 상변화 광디스크는 기판과 기록층 사이에 마련되는 유전체층이 입사빔에 대한 굴절률이 2.7 이상인 재료에 의해 형성되므로, 광흡수율비가 커져서 자연히 크로스소거 현상의 발생이 억제되며 이에 따라 기록밀도가 높아질 수 있다.

Description

상변화 광디스크{Phase change optical disk}
본 발명은 입사빔에 의해 상이 변화되는 기록층을 가지는 상변화 광디스크에 관한 것으로서, 특히 기판과 기록층 사이에 마련되는 유전체층의 구성이 개선된 상변화 광디스크에 관한 것이다.
상변화 광디스크는, 잘 알려진 바와 같이, 입사되는 레이저빔의 파워 및 냉각속도에 따라 레이저빔이 조사된 부분의 기록층이 결정질 상태가 되거나 또는 비정질 상태가 됨으로써 광학적 특성이 변하는 성질을 이용하여 정보의 기록/재생이 가능하도록 된 광디스크이다.
이러한 상변화 광디스크의 종래예를 도 1에 개략적으로 도시하였다. 이 상변화 광디스크(10)는 폴리카보네이트 등과 같이 투명한 재료에 의해 형성되는 기판(11)과, 그 기판(11)의 상측에 순차적으로 형성된 제1유전체층(12), 기록층(13), 제2유전체층(14), 반사층(15), 보호층(16)을 구비한다.
상기 제1유전체층(12) 및 제2유전체층(14)은, 화살표(A)로 도시한 방향 즉 기판(11)측으로부터 입사된 레이저 빔에 의해 상기 기록층의 온도가 급격히 변화하는 경우 상기 기판(11)과 상기 반사층(15)이 견딜 수 있도록 보호하는 층으로서, 우수한 열저항 특성을 갖는 ZnS-SiO2재료에 의해 형성된 것이다. 상기 반사층(15)은 입사빔을 반사시키도록 Al 등과 같이 반사율이 우수한 재료에 의해 형성된다. 상기 보호층(16)은 자외선경화수지 등에 의해 형성되며 상기 기판(11)과 함께 상기 제1,2유전체층(12,14) 및 기록층(13)을 보호하는 기능을 행한다. 상기 기록층(13)은, Sb-Te-In-Se계 화합물 등의 재료에 의해 형성되며, 입사되는 레이저빔의 파워에 따라 그 레이저빔이 조사되는 부분의 상(phase)이 달라질 수 있다. 예를 들어, 기록시에는 기록층(13)에 강한 파워의 레이저빔이 조사되고, 이에 따라 그 레이저빔이 조사된 부분의 기록층(13)은 용융된 후 냉각되면서 비정질화되어 기록마크를 형성하게 된다. 비정질 상태의 기록마크와 주위의 결정질 부분은 반사율면에서 차이를 보이게 되며 그 광반사율차에 의해 정보가 기록/재생될 수 있다. 기록의 소거시에는 기록시의 파워의 1/3∼1/2 정도의 파워를 갖는 레이저빔이 조사되고 그 레이저빔에 의해 기록마크 부위가 결정화온도보다는 높고 용융온도보다는 낮은 온도로 승온된 후 냉각되게 된다. 이에 따라, 비정질 상태의 기록마크는 다시 결정질화되어서 결국 기록이 소거되게 된다.
안정된 재생신호를 얻기 위하여, 상기 결정질 기록층의 반사율(Rc)과 비정질 기록층의 반사율(Ra)의 차이 즉, 광반사율차(Rc-Ra)는 10% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 이미 기록된 면에 겹쳐서 기록하는 중첩기록(overwrite)을 행할 때 기록층(13)의 상태에 관계없이 원하는 크기의 기록마크가 기록되어야 신호의 오차가 줄어들 수 있는데, 이를 위하여, 비정질 기록층의 광흡수율(Aa)에 대한 결정질 기록층의 광흡수율(Ac)의 비 즉 광흡수율비(Ac/Aa)는 적어도 1.2 정도가 되어야 하는 것으로 알려져 있다.
이러한 상변화 광디스크에 대해서 최근에는, 트랙간의 간격을 좁혀서 기록밀도가 증대될 수 있도록, 근적외선이나 적색영역의 레이저빔 대신에 파장이 450nm 이하인 단파장의 청색 레이저빔을 사용하는 것에 대한 연구가 진행되고 있다. 단파장의 청색 레이저빔을 사용하게 되면 광스폿의 직경이 축소되므로 트랙간의 간격을 좁힐 수 있으며 그에 따라 기록밀도가 높아질 수 있다. 한편, 트랙간의 간격을 좁히게 되면, 기록시에 인접트랙에 기록되어 있는 기록마크가 소거되는 소위 크로스소거(cross-erase) 현상이 심해지는데, 이러한 크로스소거 현상은 상기 광흡수율비(Ac/Aa)를 높일수록 억제되게 된다. 따라서, 기록밀도를 높일 수 있도록 하기 위하여는 상기 광흡수율비(Ac/Aa)를 최대한 높일 필요가 있다.
그런데, 상술한 바와 같은 구조의 상변화 광디스크에서는, 잘 알려진 바와 같이 제1유전체층에서 반사된 광파와 결정질 기록층에서 반사된 광파가 상쇄간섭을 일으키며 그에 따라 결정질 기록층에서는 반사율이 저하되면서 흡수율은 증대되고 빌정질 기록층에서는 반사율이 높아지면서 흡수율이 낮아지게 되므로, 광흡수율비는 어느 정도 높은 값을 유지할 수는 있지만 1.3을 넘지는 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 이러한 실정을 감안하여 안출된 것으로서, 기판과 기록층 사이의 유전체층의 구조를 개선하여 광흡수율비를 높임으로써 크로스소거 현상이 억제될 수 있도록 된 상변화 광디스크를 제공함에 목적이 있다.
도 1은 종래의 상변화 광디스크의 개략적 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상변화 광디스크의 개략적 단면도.
도 3은 도 1과 도 2에 각각 도시된 상변화 광디스크들의 결정질 기록층과 비정질 기록층의 광반사율차를 비교하여 보인 그래프.
도 4는 도 1과 도 2에 각각 도시된 상변화 광디스크들의 비정질 기록층에 대한 결정질 기록층의 광흡수율비를 비교하여 보인 그래프.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
20...상변화 광디스크 21...기판
22...제1유전체층 23...기록층
24...제2유전체층 25...반사층
26...보호층
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 상변화 광디스크는, 기판과, 상기 기판 상에 형성된 제1유전체층과, 상기 제1유전체층 상에 형성되어 입사빔에 의해 비정질 상태와 결정질 상태로 변환될 수 있는 기록층과, 상기 기록층 상에 형성된 제2유전체층과, 상기 제2유전체층 상에 형성된 반사층을 포함하여 된 것에 있어서, 상기 제1유전체층은 상기 입사빔에 대한 굴절률이 2.7 이상인 재료에 의해 형성된 점에 특징이 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상변화 광디스크의 개략적 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 상변화 광디스크(20)도, 도 1을 참조하면서 설명한 종래 상변화 광디스크(10)와 마찬가지로, 기판(21)과, 그 기판(21)상에 형성된 제1유전체층(22)과, 제1유전체(23)상에 형성된 기록층(23)과, 기록층(23)상에 형성된 제2유전체층(24)과, 제2유전체(24)상에 형성된 반사층(25)을 구비한다.
상기 기판(21)을 비롯하여 각 층의 기능은 도 1을 참조하면서 설명한 종래 상변화 광디스크(10)에 있어서의 대응되는 것들과 다를 바 없다. 즉, 상기 기판(21)은 입사빔이 투과될 수 있도록 예를 들어 폴리카보네이트 등과 같이 투명한 재료에 의해 형성되며, 상기 제1유전체층(22) 및 제2유전체층(24)은 화살표(A)로 도시한 방향으로 입사되는 레이저빔에 의해 상기 기록층(23)의 온도가 급격히 변화할 때 상기 기판(21)과 반사층(25)을 열적충격으로부터 보호하기 위해 마련된 것이다. 그리고, 상기 반사층(25)은 입사되는 레이저빔을 반사시키기 위한 층이며, 상기 기록층(23)은 입사되는 레이저빔의 파워 및 냉각속도에 따라 그 레이저빔이 조사되는 부분의 상(phase)이 결정질 상태로부터 비정질 상태로 변환되거나 또는 그 반대로 비정질 상태로부터 결정질 상태로 변환될 수 있도록 된 층이다.
한편, 본 실시예의 상변화 광디스크(20)는 기판(21)과 기록층(23) 사이의 유전체층을 이루는 재료 즉 상기 제1유전체층(22)을 이루는 재료면에서 종래의 상변화 광디스크(10)와 차이가 있다. 본 실시예의 상변화 광디스크(20)에서의 제1유전체층(22)은 입사되는 레이저빔에 대한 굴절률이 2.7 이상인 재료에 의해 구성된다. 예를 들어, 입사되는 레이저빔이 파장 400nm의 청색 레이저빔인 경우에, 그 400nm 파장의 광에 대한 굴절률이 2.8 정도인 TiO2가 본 발명의 기술적 사상에 따라 제1유전체층(22)의 재료로서 사용될 수 있으며, 그 외에도 ZnO, CeO2, ZnS 등의 재료가 제1유전체층(22)의 재료로 사용될 수 있다.
상기 기록층(23)은 도 1을 참조하면서 설명한 종래 상변화 광디스크(10)의 기록층(13)과 마찬가지로 예를 들어 Sb2Te3-In4Se3등의 Sb-Te-In-Se계 화합물에 의해 형성되고, 상기 제2유전체층(24)은 ZnS-SiO2재료에 의해 형성될 수 있다. 이 ZnS-SiO2재료는 400nm 파장의 광에 대한 굴절률이 2.3 정도로서, 제1유전체층(22)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가진다. 상기 반사층(25)은 Al 등과 같이 반사율이 우수한 재료에 의해 형성된다. 반사층(25)상에는, 자외선경화수지 등에 의해 형성되며 상기 기판과 함께 상기 제1,2유전체층(22,24) 및 기록층(23)을 보호하는 보호층(26)이 구비되어 있다.
이러한 상변화 광디스크(20)에 정보를 기록/재생하거나 정보를 소거하는 점에 대해서는 상술한 종래 상변화 광디스크(10)에 있어서와 다를 바 없으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 본 실시예의 상변화 광디스크(20)에 있어서는 제1유전체층(22)이 상술한 바와 같이 입사빔에 대하여 2.7 이상의 높은 굴절률을 가지고 있으므로, 입사빔에 대한 굴절률이 2.4 이하로 낮은 재료에 의해 형성된 제1유전체층(12)을 가지는 종래의 상변화 광디스크(10)에 비하여, 제1유전체층(22)에서 반사되는 광량이 증대된다. 제1유전체층(22)에서 반사되는 광파는 결정질 기록층에서 반사되는 광파와 상쇄간섭을 일으켜서 결정질 기록층에서의 반사율(Rc)은 낮추고 흡수율(Ac)을 높이며 비정질 기록층에서의 반사율(Ra)은 높이고 흡수율(Aa)을 낮추는데, 본 발명에 따른 상변화 광디스크(20)에 있어서는, 상술한 바와 같이 제1유전체층(22)에서 반사되는 광량이 증대되므로, 결정질 기록층의 흡수율(Ac)은 종래 구성의 상변화 광디스크(10)에서보다 훨씬 높아지며 비정질 기록층의 흡수율(Aa)은 종래 구성의 상변화 광디스크(10)에서보다 훨씬 낮아지게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 상변화 광디스크(20)는 종래 구성의 상변화 광디스크(10)보다 높은 광흡수율비(Ac/Aa) 가지게 된다.
본 발명에 따른 상변화 광디스크(20)와 종래 구성의 상변화 광디스크(20)에 대해 제1유전체층의 두께 변화에 다른 각각의 광반사율차(Rc-Ra)와 광흡수율비(Ac/Aa)를 비교한 결과를 각각 도 3 및 도 4에 그래프로서 나타내 보였다. 도 3 및 도 4에서, 기록/재생용 입사빔으로서 400nm 파장의 청색 레이저빔이 입사될 때, 그 400nm 파장의 광에 대한 굴절률이 2.8 정도인 TiO2에 의해 제1유전체층(22)을 형성한 본 고안에 따른 상변화 광디스크(20)의 경우를 점선으로 나타내었으며, 400nm 파장의 광에 대한 굴절률이 2.3 정도인 ZnS-SiO2에 의해 제1유전체층(12)을 형성한 종래 구성의 상변화 광디스크(10)의 경우를 실선으로 나타내었다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1유전체층(22)의 재료로서 TiO2를 채용한 본 발명에 따른 상변화 광디스크에 있어서의 광반사율차(Rc-Ra)는 제1유전체층(22)의 두께가 약 80∼95nm, 155∼170nm 등의 범위에서는, ZnS-SiO2를 채용한 종래 구성의 상변화 광디스크(10)에서의 광반사율차의 최저값에 비하여 낮으나, 그 외의 범위에서는 종래 구성의 상변화 광디스크에서의 광반사율차와 다를 바 없음을 알 수 있다.
한편, 제1유전체층(22)의 재료로서 TiO2를 채용한 본 발명에 따른 상변화 광디스크(20)에 있어서의 광흡수율비(Ac/Aa)는 제1유전체층의 두께가 약 80∼95nm, 155∼170nm 등의 범위에서는 ZnS-SiO2를 채용한 종래 구성의 상변화 광디스크에서의 광흡수율비의 최소값에 비하여 낮게 나타났다. 그러나, 본 발명에 따른 상변화 광디스크에 있어서의 광흡수율비(Ac/Aa)는, 제1유전체층의 두께가 약 115∼135nm, 185∼205nm 등의 범위에서는 ZnS-SiO2를 채용한 종래 구성의 광디스크에서의 광흡수율비의 최대값보다 큰 값의 광흡수율비를 가지며, 제1유전체층의 두께가 약 125nm 정도, 195nm 정도 등에서는 그 최대값이 약 1.38 정도에까지 이르는 것으로 나타났다.
따라서, 기록/재생용으로서 400nm 파장의 청색 레이저빔이 입사되는 경우에, TiO2에 의해 제1유전체층(22)을 두께 약 125nm 또는 약 195nm 정도로 형성하면, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이 광반사율차(Rc-Ra)는 종래 구성의 상변화 광디스크와 거의 유사한 범위 내에 있으면서 도 4에서 알 수 있는 바와 같이 광흡수율비(Ac/Aa)가 1.38에 가까운 큰 값을 가지게 된다.
이와 같이 본 발명에 따른 상변화 광디스크는 광흡수율비가 크므로 자연히 크로스소거 현상의 발생이 억제된다. 따라서, 본 발명에 따른 상변화 광디스크는 기록층의 트랙간의 간격이 0.4㎛ 이하로까지 좁아질 수 있으며 이에 따라 기록밀도가 높아질 수 있으므로, 반복기록이 가능한 고밀도 DVD(HD DVD-RW)로서 사용하기에 적합하다.
본 실시예에 있어서는 제2유전체층이 ZnS-SiO2화합물에 의해 형성된 것으로 설명하였으나, 기타 다른 적절한 재료 예를 들어 SiNX등이 채용될 수도 있다. 또한, 본 실시예에 있어서는 파장이 400nm인 레이저빔이 입사되는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 450nm 이하의 단파장의 레이저빔이나 기타 다른 크기의 파장을 가지는 레이저빔이 사용되는 경우에 대해서도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 상변화 광디스크는 기판과 기록층 사이에 마련되는 유전체층이 입사빔에 대한 굴절률이 2.7 이상인 재료에 의해 형성되므로, 광흡수율비가 커져서 자연히 크로스소거 현상의 발생이 억제되며 이에 따라 기록밀도가 높아질 수 있다.

Claims (5)

  1. 기판과, 상기 기판 상에 형성된 제1유전체층과, 상기 제1유전체층 상에 형성되어 입사빔에 의해 비정질 상태와 결정질 상태로 변환될 수 있는 기록층과, 상기 기록층 상에 형성된 제2유전체층과, 상기 제2유전체층 상에 형성된 반사층을 포함하여 된 상변화 광디스크에 있어서,
    상기 제1유전체층은 상기 입사빔에 대한 굴절률이 2.7 이상인 재료에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 상변화 광디스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1유전체층은 TiO2, ZnO, CeO2, ZnS 중 어느 하나의 재료로 된 것을 특징으로 하는 상변화 광디스크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기록층은 Sb-Te-In-Se계 화합물에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 상변화 광디스크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 입사빔은 450nm이하의 파장을 가지는 것을 특징으로 하는 상변화 광디스크.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2유전체층은 ZnS-SiO2화합물에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 상변화 광디스크.
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