CH647883A5

CH647883A5 - Informationsaufzeichnungselement.

Info

Publication number: CH647883A5
Application number: CH4748/79A
Authority: CH
Inventors: Petrus Johannes Kivits; Bont Marinus Reinerus Joann De
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1978-05-24
Filing date: 1979-05-21
Publication date: 1985-02-15
Also published as: CA1149061A; IT1192774B; NL192148B; JPS554793A; DE2954634C2; NL192148C; US4675227A; SE7904405L; FR2426956B1; SE444873B; AU530735B2; DE2920480A1; FR2426956A1; AT368653B; IT7968077A0; GB2021798B; NL7811086A; BE876461A; AU4735379A; JPS6129053B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Informationsaufzeich-nungselement, bei dem Information optisch eingeschrieben und ausgelesen werden kann und das eine Substratplatte enthält, die auf einer Seite mit einer Absehirmungsschicht aus Kunststoff versehen ist, die ihrerseits mit einer Informations-aufzeichnungsschicht versehen ist.

5 Ein derartiges Aufzeichnungselement ist aus der französischen Patentanmeldung 75 10 447 bekannt, nach der als Abschirmungsschicht eine Schicht aus plastischem Kunststoff verwendet wird, die zwischen einem Polyestersubstrat und einer Aufzeichnungsschicht aus Wismut oder aus Wismut und io Selen angebracht ist. Nach der genannten französischen Patentanmeldung bietet die Anwendung einer Abschirmungsschicht aus plastischem Kunststoff den Vorteil, dass Verunreinigungen des Substrats die Aufzeichnungsschicht nicht angreifen. Ausserdem wird erreicht, dass bei Aufzeichnung von 15 Information, wobei mit Hilfe von Laserlicht Löscher in der Aufzeichnungsschicht gebildet werden, weniger Laserenergie benötigt wird.

Der letztere Aspekt ist vermutlich darauf zurückzuführen, dass infolge der schlechten Wärmefähigkeit des plastischen 20 Kunststoffes weniger Laserenergie in Form von Wärme zu dem Substrat abfliesst.

Die in der Aufzeichnungsschicht gebildeten Löscher weisen nach der genannten französischen Patentanmeldung einen Durchmesser von 6 p.m auf.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein Informa-tionsaufzeichnungselement zu schaffen, bei dem die in der In-formationsaufzeichnungsschicht gebildeten Löcher im allgemeinen einen Durchmesser von etwa 0,5 bis 1 Jim aufweisen. Die so erhaltene Informationsdichte ist sehr hoch.

Die Erfindung hat weiter die Aufgabe, ein Informations-aufzeichnungselement zu schaffen, bei dem Information sehr schnell insbesondere mit einer Geschwindigkeit von 106 bis 10s Informationsbits (Löcher in der Informationsaufzeich-nungsschicht) pro Sekunde geschrieben werden kann.

Ausserdem ist die für Aufzeichnung erforderliche, insbesondere Laserlichtenergie sehr niedrig, wodurch ein Laser mit einer Höchstleistung von 25 mW und vorzugsweise 5 bis 10 mW auf der Aufzeichnungsschicht verwendet werden kann.

Unter Berücksichtigung u.a. dieser Aufgabe hat sich herausgestellt, dass die Anwendung eines plastischen Kunststoffes, der nach der genannten französischen Patentanmeldung z.B. als Lösung in Methyläthylketon angebracht wird, nicht zu optimalen Ergebnissen führt.

•»5 So muss z.B. das verwendete Lösungsmittel abgedampft und dann durch Kondensation wiedergewonnen werden. Abgesehen von der Tatsache, dass ein Abdampf- und Kondensationsvorgang kostspielig ist und viel Zeit beansprucht, wobei die nötigen Sicherheits- und Schutzmassnahmen getroffen so werden müssen, ist der Zeitpunkt, zu dem die zu bildende Schicht aus plastischem Kunststoff fest wird, nicht genau bestimmt. Dies bringt mit sich, dass die Substratplatte während längerer Zeit exakt positioniert sein muss, um Dickenunterschiede in der zu bildenden Schicht aus plastischem Kunst-55 stoff zu vermeiden. Auch ist es in der Praxis unmöglich, alle Lösungsmittel zu entfernen, so dass die Aufzeichnungsschicht von dem Lösungsmittelrückstand angegriffen werden kann. Es sei bemerkt, dass der chemische Angriff des Substrats auf die Aufzeichnungsschicht stark von der Art des Substrats und 6" der Aufzeichnungsschicht stark von der Art des Substrats und der Aufzeichnungsschicht abhängt.

Bei Anwendung eines Polyestersubstrats und einer Aufzeichnungsschicht aus Wismut, wie sie in der genannten französischen Patentanmeldung erwähnt wird, ist der chemische 65 Angriff beträchtlich, wobei Wismut teilweise und allmählich in transparentes Wismutoxid umgewandelt wird. Bei anderen Substraten und Aufzeichnungsschichten ist der chemische Angriff viel geringer oder gar nicht vorhanden, so dass in die-

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sem Falle die Einführung einer ein Lösungsmittel enthalten- pro Molekül zwei oder mehrere Thiolgruppen (SH) enthält,

den Abschirmungsschicht aus plastischem Kunststoff bedeu- enthalten.

ten könnte, dass das Mittel schlimmer als die Krankheit ist. Polythiolverbindungen und Polyenverbindungen sind all-

Die Erfindung schafft ein Informationsaufzeichnungsele- gemein aus der Literatur bekannt und käuflich erhältlich. Es ment der eingangs genannten Art, das die obenerwähnten 5 sei z.B. auf die US-PS 36 97 395,36 97 396,36 97 397 und

Aufgaben erfüllt, die vorerwähnten Nachteile nicht aufweist 40 08 341 verwiesen.

und eine sehr hohe Güte der aufgezeichneten Information er- Nach der Erfindung werden vor allem mit verhältnismäs-

möglicht. Ein Informationsaufzeichnungselement nach der sig niedrigviskosen flüssigen Gemischen von Polythiolen und

Erfindung, bei dem Information optisch geschrieben und ge- Polyenen günstige Ergebnisse erzielt, deren Viskosität beilesen werden kann und das eine Substratplatte enthält, die auf i0 spielsweise niedriger als 0,1 Pa.s. und vorzugsweise niedriger einer Seite mit einer Abschirmungsschicht aus Kunstharz ver- als 0,02 Pa.s. ist. Gemische von Polythiolen und Polyenen, .

sehen ist, die ihrerseits mit einer Informationsaufzeichnungs- die dieser Anforderung entsprechen, enthalten in der Regel schicht versehen ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ab- niedrigmolekulare Verbindungen, wobei die Polythiolverbin-

schirmungsschicht eine gehärtete Lackschicht ist. dung vorzugsweise ein maximales Molekulargewicht von

Die gehärtete Lackschicht wird dadurch erhalten, dass die 15 1000 und die Polyenverbindung ein maximales Molekularge-

Substratplatte mit einer Schicht aus flüssigem unter der Ein- wicht von 500 besitzt.

Wirkung von Strahlung härtbarem Lack versehen und dann Sehr geeignete Lacke enthalten ein Gemisch einer Di-,

der Lack durch Bestrahlung, wie Belichtung mit z.B. ultravio- Tri- oder Tetrathiolverbindung und einer Dien-, Trien- oder lettem Licht gehärtet wird. Tetraenverbindung.

Der durch Strahlung härtbare Lack hat insbesondere fol- 20 Dies gilt insbesondere für ein Gemisch einer Dienverbin-

gende Eigenschaften, er enthält kein Lösungsmittel, ist wenig dung und einer Trithiol- oder Tetrathiolverbindung in einem viskos und ergibt gute Fliesseigenschaften ohne Luftblasen- Äquivalentverhältnis von 2:1 bis 1:2 sowie für ein Gemisch ei-

einschluss auf der Substratoberfläche. Die Härtungszeit ist ner Trienverbindung und einer Dithiol- oder Trithiolverbin-

kurz und variiert im grossen ganzen von einigen Sekunden bis dung in ebenfalls einem Äquivalentverhältnis von 2:1 bis 1:2.

zu einigen Minuten. Die Härtung kann bei Umgebungstem- 25 Unter dem Ausdruck «Äquivalentverhältnis» ist das Ver-

peratur durchgeführt werden. Die gehärtete Lackschicht hältnis zwischen Grammäquivalenten der «En»-Verbindung weist eine gute Haftung an der Substratplatte auf, hat eine ge- (-CH = CH- -Gruppe) und Grammäquivalenten der Thiol-

nau begrenzte Oberfläche und ist ausserdem wegen der Ver- Verbindung (-SH -Gruppe) zu verstehen.

netzungsstruktur wenig oder gar nicht temperatur- und feuch- Es hat sich herausgestellt, dass bei einem Äquivalentver-

tigkeitsempfindlich. 30 hältnis «En-Thiol» von mehr als 2:1 oder weniger als 1:2 die

Ein geeigneter unter der Einwirkung von Strahlung härt- Belichtungszeiten für die Aushärtung in dem Lack ziemlich barer Lack enthält mindestens eine unter der Einwirkung von lang werden und manchmal mehr als 30 Minuten betragen.

Strahlung vernetzbare äthenisch ungesättigte Verbindung, die Vor allem bei Äquivalentverhältnissen «En-Thiol» von et-

mindestens eine Äthylengruppe (-CH=CH-) pro Molekül wa 1:1 können kurze Belichtungszeiten von höchstens 5 Mi-

enthält. Der Lack enthält im allgemeinen ausserdem einen 35 nuten angewandt werden.

strahlungsempfindlichen Initiator. Als Beispiel für einen In- Ein sehr gut brauchbarer durch Strahlung härtbarer Lack itiator kann ein für ultraviolettes Licht empfindlicher Initia- enthält ein Gemisch einer Trithiolverbindung und einer tor, wie ein Benzoinderivat, z.B. Benzoin-isobutyläther, er- Trienverbindung. Auch bei Äquivalentverhältnissen «En-

wähnt werden, der in einer Gewichtsmenge von vorzugsweise Thiol» von 2:1 oder von 1:2 reichen sehr kurze Belichtungs-

0,5 bis 3 % in dem härtbaren Lack vorhanden ist. 40 Zeiten von einigen Minuten aus.

Gut brauchbare Lacke sind namentlich in gehärtetem Zu- Beispiele für brauchbare Polythiolverbindungen sind stand dünnflüssige Gemische von Monomeren und/oder Oli- Ester von Thiolglykolsäure, 2-Mercaptopropionsäure oder 3- •

gomeren auf Basis von Mono-, Di-, Tri- und Tetraestern der Mercaptopropionsäure und Polyhydroxyverbindungen. Be-

Acrylsäure. sonders geeignete Polythiolverbindungen sind u.a. Pentaery-

Dies trifft insbesondere für Lacke zu, die 40 bis 90 45 tritoltetrathioglykolat, Pentaerytritoltetra(3-mercaptopro-

Gew.-% eines Monoacrylats, 5 bis 50 Gew.-% eines Di-, Tri- pionat). Trimethylolpropantri(3:mercaptopropionat), Tri-

und/oder Tetraacrylats sowie 0,5 bis 3 Gew.-% eines Initia- methylolpropantrithioglykolat, Äthylenglykoldimercap-

tors enthalten. topropionat, Äthylenglykoldimercaptoacetat und Äthylen-

Das mittlere Molekualrgewicht der in einem Lack verar- glykoldithioglykolat.

beiteten Acrylsäureester ist verhältnismässig gering und be- so Beispiele für geeignete Polyenverbindungen sind Ester trägt vorzugsweise höchstens 500. von Polyhydroxyverbindungen und mehrbasischen Acrylsäu-

Beispiele für geeignete gut brauchbare Acrylsäureester ren und vor allem Allylester oder Allyläther von mehrbasi-

sind Monoacrylate, wie Alkylacrylate, Alkoxyalkylacrylate, sehen Säuren bzw. Polyhydroxyverbindungen. Besonders ge-

Phenoxyalkylacrylate und Phenylacrylate, z.B. Äthylacrylate, eignete Polyene sind Alkandioldiacrylate, wie 1,3-Butandiol-

n-Butylacrylat, Hexylacrylate, Octylacrylat, 2-Äthylhexyl- 55 diacrylat und 1,3-Hexandioldiacrylat, ferner Tetraäthylengly-

acrylate, Octadecylacrylate, Äthoxyäthylacrylat, und Phen- koldiacrylat, Tripropylenglykoldiacrylat, Trimethylolpro-

oxyäthylacrylate; Diacrylate wie Alkandioldiacrylate und AI- pantriacrylat, Diallyloxalat, Diallyldiglykolcarbonat, Dial-

kenglycoldiacrylate, z.B. 1,3-Propandioldiacrylat, Diäthylen- lylmaleinat, Diallyldiglykolat, Diallylmalonat, Triallyltri-

glykoldiacrylat und Tetraäthylenglykoldiacrylat; Triacrylate, mellitat und Triallylisocyanurat.

wie Trimethylolpropantriacrylate und Pentaerytritoltriacry- 60 Der durch Strahlung härtbare Lack enthält,wie oben be-

lat; Tetraacrylate, wie Pentaerytritoltetraacrylat, sowie oligo- reits bemerkt wurde, mit Vorteil neben den bereits genannten mere Acrylsäureester, wie Polyäthylenglycolacrylat und Ep- vernetzbaren Verbindungen auch einen lichtempfindlichen oxyacrylat. Initiator oder Aktivator, der die gewünschte Radikalbildung und die sich daran anschliessende Polymerisation in Gang

Ebenfalls gut brauchbare Lacke sind diejenigen die ein ^ setzt. Ein geeigneter Initiator ist ein Protonenabsonderungs-

Gemisch einer durch Strahlung vernetzbaren Polyenverbin- mittel, wie eine Phenon-, Chinon-, Xanthenon-, Anthrace-

dung, die pro Molekül zwei oder mehrere Äthylengruppen non- oder Naphthonverbindung, z.B. Benzophenon oder

(- CH = CH-) enthält, und einer Polythiolverbindung, die Benzoin-isobutyläther. Die Initiatormenge beträgt im allge-

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meinen etwa 0,5 bis 3 Gew.-%. Der Lack kann ausserdem die formation wird weiter vorzugsweise in Reflexion durchge-

üblichen Zusatzmittel, wie Antioxidantien, z.B. das unter führt. Dadurch wird erreicht, dass der eingehende und der re-

dem Handelsnahmen «Ionol» bekannte 2,6-Ditert-butyl-4- flektierte Ausleselichtstrahl grösstenteils demselben optischen methylphenol, in einer Menge von 0,05 bis 0,5 Gew.-%, sowie Weg folgen, so dass eine geringere Anzahl optischer Elemen-

einen Stabilisator wie eine 30%ige wässerige Lösimg von 5 te, wie Objektive, im Vergleich zu einer Auslesung in Durch-

phosphoriger Säure in einer Menge von 0,05 bis 0,5 Gew.-% sieht erforderlich sind. Die Materiahen der Aufzeichnungs-

phosphoriger Säure, enthalten. Schicht, die oben erwähnt sind, weisen eine genügende Rück-

In bezug auf besondere Lackzusammensetzungen kann Strahlung auf, um eine befriedigende Auslesung in Reflexion auf die deutsche Patentanmeldung P 27 44 497.7 und die nie- zu erzielen.

derländischen Patentanmeldung 78 04 036 verwiesen werden, i0 Beim Einschreiben und Auslesen über das Substrat durch-

deren Inhalt als in der vorliegenden Beschreibung enthalten läuft insbesondere der Laserlichtstrahl die Grenzfläche zwi-

anzusehen ist. sehen dem Substrat und der gehärteten Lackschicht. Diese

Die Informationsaufzeichnungsschicht ist insbesondere Grenzfläche liegt innerhalb der Tiefenschärfe des Objektivs, eine sogenannte ablative Schicht, d.h. eine Schicht, die nach ist aber optisch nicht wahrnehmbar infolge der Tatsache, dass Bestrahlung insbesondere mit Laserlicht, das gemäss der auf- 15 die beim Aufzeichnungselement verwendete Lackschicht völ-zuzeichnenden Information moduliert wird, an den bestrahl- lig an dem Substratmaterial haftet und vorzugsweise die gleiten Stellen schmilzt, wonach sich das geschmolzene Material che oder nahezu die gleiche Brechungszahl wie das Substratin Form eines Randes unter der Einwirkung oberflächenakti- material aufweist, wodurch keine Doppelbrechung auftritt, ver Kräfte zurückzieht, wodurch sich ein Loch mit hochgezo- Der letztere Aspekt ist von wesentlicher Bedeutung für das genem Rand in der Aufzeichnungsschicht bildet. Ablative 20 Auslesen in Reflexion, wobei polarisiertes Laserlicht ange-Aufzeichnungsschichten sind an sich bekannt und sind z.B. in wandt wird.

der niederländischen Patentanmeldung 7 607 997 beschrie- Die oben angegebenen Lacke weisen eine Brechungszahl ben, die am 20. Januar 1977 offengelegt wurde. von etwa 1,5 auf, die der der vorgenannten transparenten

Eine geeignete Aufzeichnungsschicht zur Anwendung in Substratmaterialien entspricht.

dem Element nach der Erfindung ist eine dünne Schicht von 2s Die Haftung der durch Strahlung gehärteten Lackschicht etwa 10 bis 100 nm mit einem oder mehr der Elemente, die auf der Substratoberfläche hängt von der Lackart und der aus der Gruppe gewählt sind, die aus Bi, Te, Se, Sn, As, Sb, Substratart ab. Beide sollten aufeinander abgestimmt sein. Ge, Ga, In, TI, S und Si besteht. Besonders geeignet sind Auf- Dabei gilt, dass aprotische Lackschichten im allgemeinen Zeichnungsschichten mit Bi, Te oder einem Halogenidglas. eine gute Haftung auf Kunststoffsubstraten ergeben. Lack-Die Aufzeichnungsschicht kann leicht durch einen Auf- 30 schichten die auf Basis der obenbeschriebenen besonderen dampfvorgang auf der durch Einwirkung von Strahlung ge- Verbindungen zusammengesetzt sind, sind nach Aushärtung härteten Schicht angebracht werden. aprotisch. Es sei bemerkt, dass Lacke, die vernetzbare PolyInformation kann in dem Element nach der Erfindung da- thiolverbindungen enthalten, in ungehärtetem Zustand wegen durch aufgezeichnet werden, dass auf die Aufzeichnungs- der protischen Thiolgruppen einen protischen Charakter auf-schicht ein Laserlichtstrahl fokussiert wird, der gemäss der In- 35 weisen. Bei Aushärtung werden die Protonen von den Thiol-formation moduliert wird und eine Impulsdauer von 10"6 bis gruppen abgespalten, wodurch die ausgehärteten Lacke einen 10~8 Sekunden aufweist. Der Strahl wird von einem Laser ge- aprotischen Charakter erhalten und daher gut auf Kunststoffliefert, wie einem AlGaAs- (Aluminium-Gallium-Arsen)La- substraten haften.

ser mit einer Emissionswellenlänge von 850 nm mit einer Im Gegensatz zu Kunststoffsubstraten wird bei Glassub-Höchstleistung von 25 mW auf der Aufzeichnungsschicht 40 Straten eine gute Haftung mit gehärteten Lackschichten erhal-und im allgemeinen mit einer Leistung von 5 bis 10 mW. In- ten, die einen protischen Charakter aufweisen. Geeignete folge der impulsförmigen Bestrahlung werden Löcher mit ei- Lacke können aus vernetzbaren Verbindungen der oben-nem Durchmesser von etwa 0,5 bis 1 (im in der Aufzeich- beschriebenen Art, modifiziert mit nichtreaktiven protischen nungsschicht gebildet. Durch die kurze Impulsdauer und den Gruppen, wie Hydroxylgruppen oder Aminogruppen, zukleinen Durchmesser der Löcher kann eine sehr schnelle Auf- 45 sammengesetzt sein. Ein Beispiel für eine derartige protische Zeichnung von Information mit einer hohen Dichte der Infor- Verbindung ist ein mit einer oder mehreren Hydroxylgruppen mationsspeicherung erhalten werden. Der Auslesestrahl ist substituierter Acrylsäureester. wie ein Hydroxyalkylacrylat ebenfalls ein Laserlichtstrahl, der naturgemäss erheblich we- oder Aminoalkylacrylat.

niger energiereich als der Einschreiblaserlichtstrahl ist. Der Der Lack kann auf übliche Weise, wie z.B. durch Anwen-beim Auslesen verwendete Laser weist also eine niedrigere so dung eines Guss-, Spritz- oder Spinn verfahrens, auf dem SubLeistung auf. strat angebracht und dann durch Belichtung gehärtet werden.

Sowohl das Einschreiben als auch das Auslesen von Infor- Nach dem Verfahren zur Herstellung eines Aufzeich-

mation erfolgen vorzugsweise durch Bestrahlung der Auf- nungselements gemäss der Erfindung wird beim Anbringen

Zeichnungsschicht über das Substrat. Das Substrat und die des Lackes eine Matrize verwendet.

Lackschicht sollten in diesem Falle insbesondere für das an- 55 Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines gewandte Laserlicht durchlässig sein. Das Substrat besteht Informationsaufzeichnungselements, ist dadurch gekenn-

vorzugsweise aus einem transparenten Kunststoff, wie Poly- zeichnet, dass eine Matrizenoberfläche mit einer dünnen methylmethacrylat, Polysulfon, Polycarbonat, Polyvinylchlo- Schicht aus einem flüssigen durch Strahlung härtbaren Lack rid und Copolymeren von Vinylchlorid und Vinylacetat. versehen, eine Substratplatte auf der Lackschicht angebracht,

Auch Glas ist infolge seiner unendlich niedrigen Durchdring- m die Lackschicht über die Substratplatte oder über die Matrize lichkeit für Wasser ein sehr geeignetes durchlässiges Substrat- durch Strahlung gehärtet und das Gebilde von Substratplatte material. Die unter der Einwirkung von Strahlung gehärteten und mit ihr verbundener gehärteter Lackschicht von der Ma-

Lackschichten der obenbeschriebenen Art sind für Laserlicht trize entfernt und auf der Seite der Lackschicht mit einer Indurchlässig. Die Belichtung über das Substrat hat den Vorteil, formationsaufzeichnungsschicht versehen wird.

dass auf der Oberfläche des Substrats entstandene Kratzer 65 Durch dieses Verfahren wird erreicht, dass die von der oder vorhandene Staubteilchen ausserhalb der Tiefenschärfe Substratplatte abgekehrte Oberfläche der gehärteten Lack-

des Objektivs liegen, das das Laserlicht auf die Aufzeich- Schicht, die völlig durch die Matrizenoberfläche bestimmt nungsschicht fokussiert. Das Auslesen eingeschriebener In- wird, auch die Genauigkeit der Matrizenoberfläche aufweist.

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Ausserdem wird erreicht, dass die Lackschicht, die bei dem eine Viertelwellenlänge des insbesondere Laserlichts, mit dem vorgenannten Verfahren zwischen Matrize und Substratplatte die Servospur und die Servodaten optisch ausgelesen werden,

eingeschlossen ist, sehr gut mit Strahlung gehärtet wird, wo- Die Servodaten enthalten Einzelheiten in bezug auf die bei eine homogene Härtung ohne die Gefahr einer 02-Inhibi- Wirkung der Einschreib- und Abtastgeräte, wie z.B. Daten in tion auftritt. 5 bezug auf die Geschwindigkeit von Informationsaufzeich-

Die verwendete Matrize besteht vorzugsweise aus Metall nung und auf die Stelle auf der Aufzeichnungsschicht, an der oder Glas. Vor allem bei diesen Materialien dann durch me- Information eingeschrieben werden muss.

chanische Bearbeitungen eine sehr gut begrenzte Matrizen- Das mit einer Servospur versehene Aufzeichnungselement Oberfläche erhalten werden. Die aprotischen gehärteten Lack- weist den wesentlichen Vorteil auf, dass die Aufzeichnung schichten haften nicht oder nur in geringem Masse auf einer i0 von Daten in der Aufzeichnungsschicht genau von den in der

Matrizenoberfläche aus Metall oder Glas, so dass das vorge- Servospur vorhandenen Servodaten gesteuert wird. Der La-

nannte Gebilde leicht von der Matrizenoberfläche abgezogen serlichtstrahl, der die Servospur abtastet (nachstehend auch werden kann. Die aprotischen Lacke haften andererseits gut als Servolaserlicht bezeichnet), gibt die Servodaten an einen auf Kunststoff, wie oben erwähnt wurde, so dass Kunststoff- Steuermechanismus weiter, der den betreffenden Laser auf ei-

substratplatten sehr gut für die Anwendung bei dem genann- 15 ne höhere Intensität schaltet, so dass die gewünschte Informa-

ten Verfahren geeignet sind. Auf Glassubstratplatten haften tion in die Aufzeichnungsschicht eingeschrieben werden solche aprotischen Lackschichten im allgemeinen in ungenü- kann.

gendem Masse. Bei einer günstigen Ausführungsform des Die Aufzeichnung von Information erfolgt vorzugsweise obengenannten Verfahrens wird dennoch eine gute Haftung in jenen Teilen der Aufzeichnungsschicht, die auf der Servo-

der aprotischen Lackschicht auf einer aus Glas bestehenden 20 spur zwischen den Servodaten liegen.

Substratplatte erhalten. Nach dieser bevorzugten Ausfüh- Das Informationsaufzeichnungselement, das mit einer auf rungsform wird eine aus Glas bestehende Substratplatte ver- der gehärteten Lackschicht angebrachten Servospur versehen wendet, die an der mit der Lackschicht in Berührung kom- ist, kann ebenfalls nach dem vorerwähnten günstigen Verfah-

mende Oberflächen in einer Vorbehandlung mit einer organi- ren unter Verwendung einer Matrize auf elegante Weise her-

schen Silanverbindung versehen wird. 2s gestellt werden.

Geeignete Silanverbindungen, die reaktive Gruppen ent- Dazu wird auf der mit einer Servospur versehenen Oberhalten, die mit dem durch Strahlung härtbaren Lack rea- fläche einer Matrize eine dünne Schicht aus einem flüssigen gieren können, sind äthylenisch ungesättigte Silane, insbeson- unter der Einwirkung von Strahlung härtbaren Lack ange-dere Methacryloxyalkylsilane, wie y-Metahcryloxypropyltri- bracht; auf die Lackschicht wird eine Substratplatte gelegt, methoxysilan. 30 wonach die Lackschicht durch Strahlung über die Substrat-

Es sei bemerkt, dass bei der Bestrahlung der Lackschicht platte oder über die Matrize gehärtet und das Gebilde von über die Substratplatte letztere für die angewandte Strahlung, Substratplatte und mit ihr verbundener gehärteter Lack-

wie ultraviolettes Licht, durchlässig sein muss. Ähnliches gilt Schicht, in dem die Servospur kopiiert ist, von der Matrizen-

auch für die Matrize, wenn die Lackschicht durch Strahlung Oberfläche entfernt und auf der Seite der Lackschicht mit ei-

über die Matrize ausgehärtet wird. 35 ner Informationsaufzeichnungsschicht versehen wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Aufzeich- Die Aufzeichnungsschicht kann unmittelbar auf der nungselements nach der Erfindung ist die gehärtete Lack- Lackschicht angebracht sein. Die Lackschicht kann auch auf schicht an der von der Substratplatte abgekehrten Oberfläche der Seite der Servospur mit der obenbeschriebenen Aktivie-

mit einer Aktivierungsschicht versehen, die ihrerseits mit der rungsschicht abgedeckt sein, die ihrerseits mit der Aufzeich-

Informationsaufzeichnungsschicht abgedeckt ist. 40 nungsschicht versehen ist. Die Servospur wird vorzugsweise

Die Aktivierungsschicht enthält einen Stoff, der die Bil- über das Substrat in Reflexion ausgelesen, wobei das Auslesedung von Löchern oder das Auftreten anderer chemischen laserlicht durch das Substrat und die gehärtete Lackschicht oder physikalischen Änderungen in der Aufzeichnungsschicht geschickt und teilweise von der Aufzeichnungsschicht reflek-fördert. So kann die Aktivierungsschicht einen leicht ver- tiert wird.

dampfbaren Stoff, wie Se oder Cd, oder eine organische Ver- 45 Die Aufzeichnungsschicht weist im allgemeinen eine Dik-

bindung enthalten, die sich bei Einstrahlung von Laserlicht ke von 100 bis 1000.10"10 m, z.B. 450.10"10 m auf und folgt unter Bildung eines gasförmigen Produkts zersetzt. Die Akti- der Kontur der Servospur gut. Das Auslesen der Servodaten vierungsschicht weist eine geringe Dicke von z.B. 30 bis kann denn auch sowohl über die Oberseite des Aufzeich-

150 nm auf und kann durch einen Aufdampfvorgang auf der nungselements, d.h. über die von dem Substrat abgekehrte unter der Einwirkung von Strahlung gehärteten Lackschicht so Seite, als auch über das Substrat erfolgen. Das Auslesen über angebracht werden. das Substrat ist zu bevorzugen, wobei das Substrat und die

Lackschicht für den Servolaserlichtstrahl durchlässig sein

Bei einer weiteren besonders günstigen Ausführungsform müssen.

enthält das Aufzeichnungselement nach der Erfindung eine Wenn eine strahlungsreflektierende Schicht grösserer Dik-gehärtete Lackschicht, die an der von der Substratplatte abge- 55 ke, z.B. von 0,2 [im, verwendet wird, sollte die Servospur über kehrten Oberfläche mit einer optisch auslesbaren Servospur das transparente Substrat ausgelesen werden.

versehen ist, die wenigstens teilweise eine Reliefstruktur von Das Einschreiben von Information in die Aufzeichnungs-

den gespeicherten Servodaten entsprechenden abwechselnd schicht unter Bildung von Löchern kann unabhängig von der auf höheren und niedrigerem Pegel liegenden Servogebieten Dicke der Aufzeichnungsschicht entweder über die Oberseite aufweist. fio oder vorzugsweise das Substrat erfolgen.

Die Servospur ist meistens spiralförmig oder aus konzen- Es versteht sich, dass, falls eine reflektierende Aktivie-

trischen Kreisen aufgebaut, wobei die abwechselnd auf höhe- rungsschicht, wie eine durch Aufdampfen angebrachte Cd-

rem und niedrigerem Pegel liegénden Servogebiete, die auch Schicht mit einer Dicke von 40 nm, zwischen der unter der als Blöcke bzw. Gruben bezeichnet werden, der Informations- Einwirkung von Strahlung gehärteten Lackschicht und der spur ein rechteckförmiges Profil erteilen. 65 Aufzeichnungsschicht vorhanden ist, die Servospur leicht

Die Längenabmessungen von Blöcken und Gruben betra- über das Substrat durch Reflexion des Servolaserlichtstrahls gen im grossen ganzen 0,5 bis 3 [im. Der Höhenunterschied an der genannten Aktivierungsschicht ausgelesen werden zwischen Blöcken und Gruben beträgt im allgemeinen etwa kann.

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Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnungsschicht 10 als auch in der darunterliegenden Akti-

Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher be- vierungsschicht 9 Löcher 11 gebildet werden. Es sei bemerkt,

schrieben. Es zeigen: dass die nach Belichtung verschwundenen Teile 13 und 12 der

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Informationsaufzeich- Aktivierungsschicht 9 bzw. der Aufzeichnungsschicht 10 in nungselement, 5 Fig. 3 gestrichelt dargestellt sind. Die eingeschriebene Infor-

Fig. 2 im Querschnitt ein Aufzeichnungselement nach mation kann mit Hilfe von Laserlicht sowohl über die Ober-

Fig. 1, wobei Information eingeschrieben ist, seite des Aufzeichnungselements als auch über die Kunststoff-

Fig. 3 im Querschnitt eine andere Ausführungsform eines platte 7 ausgelesen werden. Der Auslesestrahl weist eine we-

Aufzeichnungselements, wobei das Element eine Aktivie- sentlich geringere Leistung als der Einschreiblaserlichtstrahl rungsschicht enthält, und io auf, z.B. eine Ausleseleistung, die um einen Faktor 10 niedri-

Fig. 4 einen tangentialen Schnitt durch ein geeignetes Auf- ger als die Einschreibleistung ist. Die Grösse der Einschreib-

zeichnungselement, das mit einer Servospur versehen ist. leistung hängt von verschiedenen Faktoren, wie Impulszeit,

In Fig. 1 ist mit 1 eine 1 mm dicke transparente Substrat- Art und Dicke der Aufzeichnungsschicht und der Aktivie-

platte aus Kunststoff, wie Polymethylmethacrylat, bezeich- rungsschicht ab. Im allgemeinen wird eine Einschreibleistung net, die auf einer Seite mit einer unter der Einwirkung von ul- 15 von mindestens 5 mW auf der Aufzeichnungsschicht be-

traviolettem Licht gehärteten Lackschicht 2 versehen ist, die nötigt.

60 Gew.-% Äthylhexylacrylat, 20 Gew.-% Trimethylolpro- In Fig. 4 ist mit 14 eine 1 mm dicke Glasplatte bezeichnet,

pantriacrylat, 18 Gew.-% Butandioldiacrylat und 2 Gew.-% die auf einer Seite mit y-Methacryloxypropyltrimethoxysilan

Benzoin-n-butyläther enthält. Die Lackschicht weist eine (nicht dargestellt) versehen und auf der Seite der Silanverbin-

Dicke von 10 um auf und ist mit einer Aufzeichnungsschicht 20 dung mit der obenbeschriebenen mit ultraviolettem Licht ge-

3 aus einer Germanium-Tellur-Legierung mit einer Dicke von härteten Lackschicht 15 versehen ist. Die Lackschicht 15 ist

0,04 um versehen. Das in Fig. 1 gezeigte Aufzeichnungsele- an der von der Platte 14 abgekehrten Oberfläche mit einer ment wird mit Laserlicht belichtet, das entsprechend der ein- Servospur 16 versehen, die teilweise mit Servodaten 17 in zuschreibenden Information impulsgesteuert ist. Die Impuls- Form von Gruben 18 und Blöcken 119 mit Längenabmessun-

zeit beträgt 500 Nanosekunden. Die Belichtung kann sowohl 25 gen von etwa 0,5 (im bis 3 um versehen ist. Der Höhenunter-

über das Substrat 1 in der mit Pfeilen 4 angegebenen Rieh- schied zwischen Blöcken und Gruben beträgt etwa 0,2 bis tung als auch über die Oberseite des Aufzeichnungselements 0,4 um. Die Lackschicht 15 ist auf der Seite der Servospur 16

in der mit Pfeilen 5 angegebenen Richtung durchgeführt wer- mit einer Aufzeichnungsschicht 20 aus Te33Sb33Se34 mit einer den. Infolge der Belichtung werden in der Aufzeichnungs- Dicke von 0,04 um abgedeckt. Das Element wird entweder schicht 3 Löcher 6 (Fig. 2) mit einem Durchmesser von 30 über die Oberseite oder über das Substrat 14 mit impulsge-

0,5 pm gebildet. Die Bezugsziffern in Fig. 2 entsprechend de- steuertem Laserlicht belichtet, wobei in dem Teil der Auf-

nen in Fig. 1. Zeichnungsschicht 20, der den nicht mit Servordaten 17 verse-

In Fig. 3 ist mit 7 eine 1 mm dicke Platte aus transparen- henen Teil der Spur 16 abdeckt, Löcher 21 dadurch gebildet tem Kunststoff bezeichnet, die mit den obenbeschriebenen werden, dass die Aufzeichnungsschicht stellenweise schmilzt mit ultraviolettem Licht gehärteten Lackschicht 8 versehen 35 und verdampft, wobei die Löcher 21 einen Durchmesser von ist. Die von der Platte 7 abgekehrte Oberfläche der Lack- etwa 0,5 bis 1 um aufweisen. Die nach der Belichtung ver-

schicht 8 ist mit einer ununterbrochenen Aktivierungsschicht schwundenen Teile der Aufzeichnungsschicht sind gestrichelt

9 mit einer Dicke von 0,15 um versehen. Die Aktivierungs- dargestellt. Das Auslesen der Servodaten sowie der einge-

schicht 9 ist an der von der Lackschicht 8 abgekehrten Ober- schriebenen Information mit Hilfe von Laserlicht kann so-

fläche mit einer ununterbrochenen Wismutschicht 10 mit ei- 40 wohl über die Oberseite als auch über das Substrat erfolgen,

ner Dicke von 0,04 um versehen. Das Aufzeichnungselement Es sei bemerkt, dass die Servodaten die Steueraufträgt des wird mit impulsgesteuertem Laserlicht belichtet, wobei die Einschreiblaserlichtstrahls enthalten, die u.a. die Geschwin-

Belichtung sowohl über die Oberseite als auch über die digkeit und die Stelle des Einschreibens also der Bildung von

Kunststoffplatte 7 stattfinden kann, wobei sowohl in der Auf- Löchern in der Aufzeichnungsschicht, bestimmen.

C

2 Blatt Zeichnungen

Claims

647883

PATENTANSPRÜCHE

1. Informationsaufzeichnungselement, bei dem Information optisch eingeschrieben und ausgelesen werden kann und das eine Substratplatte enthält, die auf einer Seite mit einer Abschirmungsschicht aus Kunststoff versehen ist, die ihrerseits mit einer Informationsaufzeichnungsschicht versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmungsschicht eine gehärtete Lackschicht ist.
2. Informationsaufzeichnungselement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lack in ungehärtetem Zustand mindestens eine unter der Einwirkung von Strahlung vernetzbare äthylenisch ungesättigte Verbindung enthält, die mindestens eine Äthylengruppe (-CH = CH-) pro Molekül enthält.
3. Informationsaufzeichnungselement nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lack in ungehärtetem Zustand ein dünnflüssiges Gemisch von Monomeren und/oder Oligomeren auf Basis von Mono-, Di-, Tri- oder Tetraestern der Acrylsäure enthält.
4. Informationsaufzeichnungselement nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lack in ungehärtetem Zustand 40 bis 90 Gewichtsprozent eines Monoacryla-tes, 5 bis 50 Gewichtsprozent eines Di-, Tri- und/oder Tetra-acrylates sowie 0,5 bis 3 Gewichtsprozent eines Initiators enthält.
5. Informationsaufzeichnungselement nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lack in ungehärtetem Zustand ein Gemisch einer durch Strahlung vernetzbaren Polyenverbindung, die pro Molekül mindestens zwei Äthylengruppen enthält, und eine Polythiolverbindung enthält, die pro Molekül zwei oder mehrere Thiolgruppen enthält.
6. Informationsaufzeichnungselement nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lack in ungehärtetem Zustand ein Gemisch einer Di-, Tri- oder Tetrathiolver-bindung und einer Dien-, Trien- oder Tetraenverbindung enthält.
7. Informationsaufzeichnungselement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gehärtete Lackschicht an der von der Substratplatte abgekehrten Oberfläche mit einer Aktivierungsschicht versehen ist, die ihrerseits mit der Informationsaufzeichnungsschicht abgedeckt ist
8. Informationsaufzeichnungselement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gehärtete Lackschicht an der von der Substratplatte abgekehrten Oberfläche eine optisch auslesbare Servospur enthält, die wenigstens teilweise eine Reliefstruktur von den gespeicherten Servodaten entsprechenden abwechselnd auf höherem und niedrigerem Pegel liegenden Servogebieten aufweist.
9. Verfahren zur Herstellung eines Informationsaufzeich-nungselementes nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Matritzenoberfläche mit einer dünnen Schicht aus einem flüssigen durch Strahlung härtbaren Lack versehen, eine Substratplatte auf der Lackschicht angebracht, die Lackschicht über die Substratplatte oder über die Matrize durch Strahlung gehärtet und das Gebilde von Substratplatte und mit ihr verbundener gehärteter Lackschicht von der Matrize entfernt und auf der Seite der Lackschicht mit einer In-formationsaufzeichnungsschicht versehen wird.
10. Verfahren nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Substratplatte aus Glas verwendet wird, die an der mit der Lackschicht in Berührung kommenden Oberfläche in einer Vorbehandlung mit einer organischen Si-lanverbindung versehen wird.