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Technisches
Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf die
Herstellung von Datenspeichermedien, wie beispielsweise optische
Datenspeicherplatten.
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Hintergrund
der Erfindung
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Optische Medien, wie beispielsweise
optische Datenspeicherplatten, finden breite Anwendung beim Speichern,
Verteilen und Zugriff auf große
Informationsvolumina. Optische Datenspeicherplatten umfassen beispielsweise
Audio CD (compact disc), CD-R (CD-recordable), CD-ROM (CD-read only
memory), DVD (digital versatile disk or digital video disk) -Medien,
DVD-RAM (DVD-random access memory) und verschiedene Arten von wiederbeschreibbaren Medien,
wie beispielsweise magnetooptische (MO) und optische Phasenänderungsplatten.
Einige neuere Formate für
optische Datenspeicherplatten haben ein Speichervermögen auf
beiden Seiten der Platte. Ferner nehmen die Plattenabmessungen neuerer Formate
ab.
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Optische Datenspeicherplatten können hergestellt
werden, indem zuerst ein sogenannter Master erzeugt wird, der ein
Oberflächenmuster
aufweist, das codierte Daten auf der Masteroberfläche repräsentiert.
Bei dem Oberflächenmuster
kann es sich beispielsweise um mehrere Nuten handeln, die sogenannte "master pits" und "master lands" definieren. Der
Master wird normalerweise mittels eines relativ teuren Masterherstellungsprozesses
erzeugt. Nach Erzeugung eines geeigneten Masters kann der Master
zur Herstellung eines Stempels verwendet werden. Der Stempel weist
ein Oberflächenmuster
auf, bei dem es sich um das Negativ des auf dem Master codierten
Oberflächenmusters
handelt. Der Stempel kann dann zum Prägen einer großen Anzahl
von Replika-Platten in einem Massenherstellungsprägeprozess
verwendet werden, wie beispielsweise ein Wulstwalzpro zess ähnlich demjenigen,
der von dem vorliegenden Erfinder in der US-A-4,374,077 beschrieben ist.
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Bei einem Wulstwalzprozess wird ein
Photopolymerwulst zwischen einem Substrat und dem Stempel positioniert.
Eine Walze wird über
das Substrat und den Stempel bewegt, wodurch der Photopolymerwulst
verteilt und Luft zur vorderen Kante des Wulstes gedrückt wird.
Nachdem die Walze über
das Substrat und den Stempel bewegt und das Photopolymer verteilt
wurde, kann das Photopolymer mit Hilfe von ultraviolettem (UV) Licht
ausgehärtet
werden. Der Stempel wird dann abgezogen und hinterlässt ein
negatives Abbild des Stempel im dem Photopolymer, das auf dem Substrat
ausgehärtet
ist. Anschließend
kann ein reflektierendes Material, ein Phasenänderungsmaterial, ein magnetooptisches
Material oder dergleichen auf dem Photopolymer aufgetragen werden.
Ferner können
zusätzliche
Schutzschichten vorgesehen werden.
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Zusammenfassung
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Allgemein bezieht sich die Erfindung
auf Techniken zum Herstellen optischer Datenspeicherplatten. Insbesondere
betrifft die Erfindung Techniken zum Herstellen zweiseitiger Datenspeicherplatten,
oder in anderen Worten, Platten, die Informationen auf beiden Seiten
speichern können.
Bei manchen Ausführungsformen
können
die Techniken zum Herstellen von zweiseitigen optischen Zweischichtdatenspeicherplatten
verwendet werden. In solchen Fällen
können
zwei Schichten von Informationen auf beiden Seiten der Platten gespeichert
werden.
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Gemäß einer Ausführungsform
schafft die vorliegende Erfindung einen simultanen zweiseitigen Wulstwalzprozess.
Beispielsweise kann ein Verfahren ein Positionieren eines ersten
Photopolymerwulstes zwecks Verteilung zwischen einem unteren Stempel
und einem Substrat und ein Positionieren eines zweiten Photopolymerwulstes
zwecks Verteilung zwischen einem oberen Stempel und dem Substrat umfassen.
Das Verfahren kann auch ein Bewegen einer Walze über den oberen Stempel zwecks
Verteilen der Photopolymerwulste, ein Aushärten des Photopolymers und
ein Entfernen des Substrats von den Stempeln umfassen.
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Die ausgehärteten Photopolymerschichten auf
beiden Seiten des Substrats definieren Informationsschichten auf
dem Medium. In Abhängigkeit
von einem Medienformat können
Materialien auf die Informationsschichten aufgetragen werden. Beispielsweise
können
Phasenänderungsmaterialien,
magnetooptische Materialien oder reflektierende Materialien in Abhängigkeit
von der Art des zu erzeugenden Mediums aufgetragen werden. Reflektierende
Materialien können
verwendet werden, um sogenannte "read-only-Formate" zu definieren oder
alternativ können
Phasenänderungsmaterialien
oder magnetooptische Materialien verwendet werden, um einmal beschreibbare
oder wiederbeschreibbare Formate zu erzeugen.
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Der simultane zweiseitige Wulstwalzprozess kann
wiederholt werden, um zusätzliche
Informationsschichten auf beiden Seiten des Mediums zu erzeugen.
Beispielsweise kann gemäß einer
Ausführungsform
auf einen ersten simultanen zweiseitigen Wulstwalzprozess das Auftragen
von Phasenänderungsmaterial
folgen. Anschließend
kann bei dem gleichen Medium ein zweiter simultaner zweiseitiger Wulstwalzprozess
durchgeführt
werden, auf den das Auftragen von reflektierendem Material erfolgt.
Die äußeren reflektierenden
Schichten, die durch das reflektierende Material definiert sind,
können
semitransparent ausgebildet sein, so dass etwas Licht durch die
reflektierenden Schichten hindurch dringen kann. Auf diese Weise
kann sichergestellt werden, dass die Phasenänderungsmaterialien, die auf
den inneren Informationsschichten aufgetragen sind, von einem Laufwerk
optisch geändert
und/oder optisch erfasst werden können.
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Bei zweiseitigen Zweischichtmedien
kann es erforderlich sein, dass die äußeren Informationsschichten
eine ausreichende Dicke aufweisen, um optische Interferenzen zwischen
den Informationen, die auf der äußeren Schicht
gespeichert sind, und Informationen, die auf der inneren Schicht
auf der gleichen Seite des Mediums gespeichert sind, zu vermeiden.
Mit anderen Worten kann es erforderlich sein, dass das auf der äußeren Informationsschicht
aufgetragene Material einen ausreichenden Abstand entfernt von dem
auf der inneren Informationsschicht aufgetragenen Material angeordnet
ist, so dass sichergestellt ist, dass ein Laufwerk Licht auf die
Oberfläche
der inneren Informationsschicht fokussieren kann, ohne das Störungen durch
die äußere Informationsschicht
erzeugt werden. Die Viskosität
des Photopolymers, das zur Erzeugung der Informationsschichten verwendet
wird, kann vorbestimmt werden, um die Dicken der Informationsschichten
zu steuern. Beispielsweise kann die Viskosität der Photopolymere, die in
den simultanen zweiseitigen Wulstwalzprozessen verwendet werden,
ausreichend hoch gewählt
werden, so dass Informationsschichten mit geeigneten Dicken erzeugt
werden. Insbesondere kann es erforderlich sein, dass die äußeren Informationsschichten
Dicken in der Größenordnung
von 50 μm aufweisen.
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Die Erfindung schafft einige Vorteile.
Beispielsweise kann die Erfindung verwendet werden, um optische
Datenspeicherplatten mit erhöhten
Datenspeicherkapazitäten
herzustellen. Ferner kann die Erfindung verwendet werden, um Hybriddatenspeicherplatten
herzustellen, die sowohl ein read-only Format als auch einmal beschreibbare
oder wiederbeschreibbare Formate auf beiden Seiten der Platte aufweisen.
Die Platten, die sowohl read-only Formate als auch wiederbeschreibbare
Formate aufweisen, sind insbesondere bei Anwendungen nützlich,
bei denen gewisse Informationen permanent gespeichert werden müssen, während andere
Informationen gespeichert und anschließend gelöscht oder ersetzt werden.
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Die Techniken gemäß der vorliegenden Erfindung
schaffen ferner Vorteile hinsichtlich der Optimierung der Informationsschichtdicken.
Insbesondere bei zweiseitigen Zweischichtplatten kann es erforderlich
sein, dass die äußeren Informationsschichten ausreichend
dick sind, um Interferenzen zwischen Materialien zu vermeiden, die
auf der gleichen Seite der Platte auf entsprechenden Informationsschichten aufgetragen
sind. Mittels der Vorbestimmung der Viskosität der verwendeten Photopolymere
schafft die vorliegende Erfindung eine verhältnismäßig einfache Möglichkeit,
die Dicken der Informationsschichten einzustellen. Der Druck und
die Walzgeschwindigkeit der Walze, die in den simultanen zweiseitigen
Wulstwalzprozessen verwendet wird, kann ebenfalls gesteuert werden,
um die Dicken der Informationsschichten zu definieren. Dicken der
Größenordnung von
50 μm für die äußeren Informationsschichten können ausreichen,
um Interferenzen zu vermeiden.
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Ein weiterer Vorteil ergibt sich,
wenn überdimensionierte
Platten während
der zweiseitigen Wulstwalzprozesse verwendet werden, die anschließend auf
die gewünschte
Größe ausgestanzt
werden. Auf diese Weise können
Probleme vermieden werden, die mit Dickenvariationen an den äußeren Kanten
der überdimensi onierten
Platte einhergehen, was beispielsweise der Fall sein kann, wenn
es sich bei dem Substrat um ein spritzgegossenes Substrat handelt.
Die Erfindung schafft auch Vorteile gegenüber anderen Verfahren zum Herstellen
zweiseitiger optischer Zweischichtdatenspeicherplatten. Insbesondere
können
sogenannte Spin-Beschichtungstechniken beim Herstellen gleichmäßiger Informationsschichtdicken
für die äußeren Schichten
von Zweischichtplatten ineffektiv sein. Da Spin-Beschichtungstechniken
beim Beschichtungsprozess üblicherweise
die Schwerkraft nutzen, müssen
bei Spin-Beschichtungstechniken normalerweise die einzelnen Seiten
der Platte unabhängig
voneinander spin-beschichtet werden. Dies kann zu Plattenfehlern und
Dickenvariationen des spin-beschichteten Photopolymers führen. Die
zweiseitigen Wulstwalzprozesse gemäß der vorliegenden Erfindung
sind diesbezüglich
jedoch nicht eingeschränkt.
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Diese und andere Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind nachfolgend unter Bezugnahme auf
die beiliegenden Zeichnungen und die Beschreibung genauer beschrieben.
Weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile werden anhand der Beschreibung
und Zeichnungen sowie anhand der Ansprüche deutlich.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Flussdiagramm gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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2A – 2C sind seitliche Querschnittansichten
eines zweiseitigen Wulstwalzsystems.
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3 ist
ein weiteres Flussdiagramm gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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4 ist
ein Flussdiagramm gemäß der Erfindung,
das einen Prozess zeigt, welcher der Dicke der Informationsschicht
Rechnung trägt.
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5 ist
ein Flussdiagramm, das genauer einen Prozess zum Herstellen eines
zweiseitigen optischen Zweischichtdatenspeichermediums zeigt.
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6 ist
ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Herstellen eines bestimmten
Formats eines zweiseitigen optischen Zweischichtdatenspeichermediums
zeigt.
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7 – 11 sind seitliche Querschnittansichten
eines beispielhaften Datenspeichermediums, das unter Verwendung
einer oder mehrerer Techniken gemäß der Erfindung herstellt werden
kann.
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Genaue Beschreibung
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Die Erfindung schafft Techniken zum
Herstellen optischer Datenspeicherplatten. Beispielsweise schafft
die Erfindung einen zweiseitigen Wulstwalzprozess zum Herstellen
von zweiseitigen Datenspeichermedien. Der zweiseitige Wulstwalzprozess
kann für
das selbe Datenspeichermedium mehrfach wiederholt werden, um ein
zweiseitiges optisches Zweischichtdatenspeichermedium oder ein zweiseitiges optisches
Mehrschichtdatenspeichermedium zu erzeugen. Nach der Durchführung jedes
zweiseitigen Wulstwalzprozesses kann Material auf einer oder beiden
Seiten des Datenspeichermediums aufgetragen werden. Auf diese Weise
kann jede Schicht des zweiseitigen Datenspeichermediums entsprechend dem
gewünschten
Datenspeicherformat definiert werden, beispielsweise bespielt, mit
Phasenübergang
oder magnetooptisch.
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1 ist
ein Flussdiagramm gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung. Wie gezeigt ist, wird ein erster Photopolymerwulst
zwecks Verteilung zwischen einem unteren Stempel und einem Substrat vorgesehen
(12). Ferner wird ein zweiter Photopolymerwulst zwecks
Verteilung zwischen einem oberen Stempel und dem Substrat vorgesehen
(14). Anschließend
wird eine Walze über
den oberen Stempel bewegt, um die Photopolymerwulste gleichmäßig über die
Seiten des Substrats zu verteilen (16). Der untere Stempel
kann durch eine im wesentlichen feststehende Tragfläche gehalten
sein. Jeder Stempel kann Nuten aufweisen, die ein Muster definieren, das
die codierten Informationen repräsentiert.
Das Photo polymer füllt
die Nuten der Stempel, so dass ein Oberflächenmuster erzeugt wird, bei
dem es sich um das Negativ der durch die Stempel definierten Muster
handelt. Durch das Bewegen der Walze über den oberen Stempel zwecks
Verteilung der Photopolymerwulste wird Luft aus den Nuten des Stempels entfernt
und zur vorderen Kante des Wulstes gedrückt.
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Nachdem die Walze über den
oberen Stempel bewegt wurde, sind die Photopolymerwulste gleichmäßig über die
obere und untere Oberfläche des
Substrats verteilt, wodurch die Nuten oder andere Muster, die auf
der Oberfläche
der Stempel definiert sind, gefüllt
werden. Die Photopolymere können nunmehr
mittels UV-Licht ausgehärtet
werden (18), so dass die Photopolymere an dem Substrat
haften und die Negativ-Muster der Stempel in den Photopolymeren
beibehalten werden. Das Substrat kann anschließend abgezogen oder auf andere
Art und Weise von den Stempeln entfernt werden (19). Zur
Vereinfachung des Abziehens können
die Stempel mit einem geeigneten Lösemittel oder dergleichen beschichtet
sein.
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Ein oder beide Stempel kann/können semitransparent
ausgebildet sein, so dass das Aushärten der Polymere (18)
durchgeführt
werden kann, indem UV-Licht durch die semitransparenten Stempel
geleitet wird. Beispielsweise sind Kunststoffstempel, wie beispielsweise
Polycarbonat-Stempel, Polymethylmetacrylat(PMMA-)Stempel oder Polyesterstempel im
wesentlichen semitransparent in Bezug auf UV-Licht. Wenn auch das
Substrat für
UV-Licht semitransparent ist, braucht nur einer der Stempel semitransparent
zu sein. In diesem Fall kann der andere Stemple lichtundurchlässig sein,
möglicherweise auch
das UV-Licht, das durch das Substrat fällt, reflektieren, um das Photopolymer
weiter auszuhärten. In
anderen Fällen
sind beide Stempel semitransparent ausgebildet. In diesen Fällen kann
UV-Licht durch beide Stempel geleitet werden, um die Photopolymere
auszuhärten.
Ein geeignetes Photopolymer zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung kann
beispielsweise HDDA (4x6x) polyethylenisch ungesättigtes Monomer-Hexanedioldiacrylat,
chemlink 102 (3x) monoethylenisch ungesättigtes Monomer-Diethylenglycolmonoethyletheracrylate,
elvacite 2043 (1x3x) organisches Polymer-Polyethylmethacrylat und
irgacure 651 (.1x2) latentes Radikalinitiator-2,2-Dimethoxy-2-Phenylacetonphenon.
Ein weiteres geeignetes Photopolymer umfasst HHA (Hydantoinhexacrylat)
1, HDDA (Hexanedioldiacrylat) 1x und irgacure 651 (.1x2) latentes
Radikalinitiator-2,2-Dimethyoxy-2-Phenylacetophenon. Diese oder
andere Photopolymere können
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden.
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Genauer gesagt kann ein Photopolymer
49% Hydantoinhexacrylat, 40% Hexanedioldiacrylate und 2% 2-Dimethoxy-2-Phenylacetophenon
aufweisen. Alternativ kann ein Photopolymer 40% Hexanedioldiacrylat,
29% Glycolmonethyletheracrylat, 29% Polyethylmethacrylat und 2%
2-Dimethoxy-2-Phenylacetophenon aufweisen. Wie nachfolgend genauer
beschrieben ist, können
die verschiedenen prozentualen Zusammensetzungen variiert werden,
um die Viskosität
der verwendeten Photopolymere zu verändern. Genauer gesagt kann
eine höhere
Viskosität
dickere Informationsschichten bei gleichem Druck und gleicher Geschwindigkeit
der in dem zweiseitigen Wulstwalzprozess verwendeten Walze, hervorbringen.
Die bevorzugten Photopolymerzusammensetzungen sollten jedoch stets
2% 2-Dimethoxy-2-Phenylacetophenon aufweisen.
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Die 2A – 2C sind seitliche Querschnittansichten
eines zweiseitigen Wulstwalzsystems. Das System kann einen oberen
Stempel 22, einen unteren Stempel 24 und eine
Walze 26 aufweisen. Der obere und der untere Stempel können in
Anordnungen 23 und 25 vorgesehen sein, obwohl
die vorliegende Erfindung diesbezüglich nicht eingeschränkt ist.
Die Stempel 22 und 24 können beispielsweise permanent
in Stempelanordnungen 23 und 25 befestigt sein,
wobei die Stempel 22 und 24 alternativ auch entfernbar
an den Stempelanordnungen 23 und 25 angeordnet
sein können.
Wenn die Stempel entfernbar sind, können mehrere verschiedene Stempel
die Stempelanordnungen 23 und 25 in Abhängigkeit
von dem zu replizierenden Nutzmuster eingesetzt werden. Die Stempel 22 und 24 können relativ
zueinander ordnungsgemäß ausgerichtet
sein, um auf diese Weise sicher zu stellen, dass die auf den oberen
und unteren Flächen
des Substrats 28 replizierten Informationsschichten konzentrisch
sind.
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Zur Herstellung eines optischen Datenspeichermediums
wird das Substrat 28 zwischen den Stempeln 22 und 24 angeordnet.
Ein erster Photopolymerwulst 30 wird zwecks Verteilung
zwischen dem unteren Stempel 24 und einer unteren Fläche des Substrats 28 vorgesehen. Ähnlich wird
ein zweiter Photopolymerwulst 32 zwecks Verteilung zwischen dem
oberen Stempel 22 und einer unteren Fläche des Substrats 28 vorgesehen.
Die Photopolymerwulste 30,32 können mittels Einspritzung durch
eine Düse,
Spritze, Pipette oder dergleichen ordnungsgemäß positioniert werden. Die
Photopolymerwulste 30,32 sollten zumindest einen
geringen Abstand vor denjenigen Bereichen des Substrats 28 positioniert werden,
die mit den Mustern auf den Stempeln 22,24 codiert
werden.
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Anschließend wird die Walze 26 über den oberen
Stempel 22 bewegt, um die Photopolymerwulste 30,32 zu
verteilen, wie es in 2B gezeigt ist.
Das Photopolymer füllt
die Nuten der Stempel 22,24, wodurch ein durch
die Stempel definiertes Oberflächenmuster
erzeugt wird. Luft wird aus den Nuten der Stempel entfernt und zur
vorderen Kante der Wulste 30,32 gedrückt.
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Wenn die Walze 26 über den
oberen Stempel 22 bewegt wird, wie es in den 2A – 2C dargestellt
ist, breitet die Walze 26 die Photopolymerwulste 30,32 aus,
so dass sie im wesentlichen gleichmäßig über die obere und untere Fläche des
Substrats 28 mit einer im wesentlichen gleichförmigen Dicke
auf jeder der Seiten verteilt werden. Die untere Schicht kann jedoch
geringfügig
dicker als die obere Schicht sein, da das Substrat 28 den
Druck der Walze 26 verteilt, so dass der auf die untere
Schicht ausgeübte Druck
nicht so festgelegt ist wie der auf die obere Schicht ausgeübte Druck.
Anschließend
kann das Photopolymer ausgehärtet
werden, um Informationsschichten auf beiden Seiten des Substrats 28 zu
definieren. Der Aushärtprozess
bindet die Photopolymere an das Substrat 28 und erhält das Oberflächenmuster,
das durch die Stempel 22 und 24 definiert ist. Nach
dem Aushärten
können
die Stempel 22 und 24 abgezogen und das Substrat 28 entfernt
werden. Anschließend
kann gemäß eines
gewünschten
Medienformats Material auf die Informationsschichten aufgetragen
werden.
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Das Substrat 28 ist größer als
die Stempel 22 und 24 dargestellt. Dies ist nicht
erforderlich, kann jedoch zu Vorteilen in Bezug auf die Medienqualität führen. Das
endgültige
Datenspeichermedium kann ausgestanzt oder auf andere Art und Weise
von dem überdimensionierten
Substrat entfernt werden. Das Ausstanzen des Substrats 28 zwecks
Herstellung einer kleineren Platte kann Probleme vermeiden, die mit
Dickenvariationen an den äußeren Kanten
des Substrats 28 einhergehen.
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3 ist
ein weiteres Flussdiagramm gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Wie gezeigt ist, wird ein Substrat vorgesehen (34).
Das Substrat verleiht dem Medium im wesentlichen mechanische Stabilität. Beispielsweise
kann das Substrat PMMA, Polycarbonat oder Aluminium aufweisen. Aluminium
birgt Vorteile hinsichtlich Festigkeit und Stabilität. Ferner
schafft Aluminium Vorteile im Bezug auf die Haftkraft der Bindung
zwischen dem Substrat und einem Photopolymer. Aluminium ist jedoch
nicht lichtdurchlässig.
Entsprechend können
PMMA und Polycarbonat in denjenigen Fällen vorteilhaft sein, in denen
semitransparente Substrate erforderlich sind, d.h. in denjenigen
Fällen,
in denen einer der Stempel lichtundurchlässig ist und UV-Licht durch
das Substrat geleitet wird, um das Photopolymer auf einer gegenüberliegenden
Seite des Substrats auszuhärten.
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Anschließend werden unter Verwendung
eines simultanen zweiseitigen Wulstwalzprozesses Informationsschichten
auf beiden Seiten des Substrats erzeugt (36). Beispielsweise kann
ein ähnlicher
Prozess verwendet werden, wie er in 1 dargestellt ist.
Dann wird gemäß eines
gewünschten
Medienformats Material auf den Informationsschichten aufgebracht
(38). Wenn es sich beispielsweise bei einer Informationsschicht
um eine Read-only-Informationsschicht handelt, kann eine reflektierende
Schicht auf die Informationsschicht aufgetragen werden. Es kann Nickel
oder Aluminium verwendet werden, um eine geeignete reflektierende
Schicht zu erzeugen. Die gewünschte
Dicke der reflektierenden Schicht kann davon abhängen, welchen Reflektionsgrad
die Schicht aufweisen soll. Wenn einem Medium beispielsweise mehrere
Informationsschichten hinzugefügt
werden sollen, kann es erforderlich sein, dass eine äußere reflektierende
Schicht semitransparent ist, so dass etwas Licht die reflektierende
Schicht durchdringen kann, um die inneren Informationsschichten
zu detektieren. In diesem Fall kann eine Nickelschicht mit einer
Dicke in der Größenordnung von
10 nm oder einer Aluminiumschicht mit einer Dicke in der Größenordnung
von 20 nm eine geeignete semitransparente reflektierende Schicht
erzeugen.
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Wenn die reflektierende Schicht der
innersten Informationsschicht eines Mediums hinzugefügt wird,
kann jedoch eine nichttransparente reflektierende Schicht wünschenswerter
sein. In diesem Fall kann eine Nickelschicht mit einer Dicke in
der Größenordnung
von 25 nm oder mehr oder einer Aluminiumschicht mit einer Dicke
in der Größenordnung von
50 nm verwendet werden. Alternativ kann für die semitransparente reflektierende
Schicht eine dielektrische Schicht wie beispielsweise „SiOxNy" verwendet werden,
die Silizium, Sauerstoff und Stickstoff aufweist.
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Wenn es sich bei der Informationsschicht
um eine einmal beschreibbare oder eine wiederbeschreibbare Schicht
handelt, kann ein Phasenänderungsmaterial
oder ein magnetooptisches Material auf die Informationsschicht aufgetragen
werden. Beispielsweise kann ein Phasenänderungsmaterial einen Phasenänderungsstapel
aufweisen. Zwei Beispiele sind „GST", bei dem es sich um einen Silber/Te-llur/Germanium Stapel
handelt, und „AIST", bei dem es sich
um einen Silber/Indium/Antimon/Tellur Stapel handelt. Es können auch
andere Phasenänderungsmaterialien
verwendet werden.
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Nachdem entsprechend des Medienformats Material
auf die Informationsschichten aufgetragen wurde (38) kann
der in 3 dargestellte
Prozess für das
gleiche Medium wiederholt werden. Auf diese Weise können zweiseitige
Dualschichtoder zweiseitige Mehrschicht-Medien erzeugt werden. Die
verschiedenen Schichten können
durch das Material definiert sein, das auf eine vorhandene Informationsschicht
aufgetragen wird. Wenn eine Seite eines zweiseitigen Mediums jedoch
mehr als eine Schicht aufweist, können zusätzliche Herausforderungen entstehen.
Eine dieser Voraussetzungen bezieht sich auf den Grad der Transparenz
der reflektierenden Schichten. Wenn der äußersten Informationsschicht eine
reflektierende Schicht hinzugefügt
wird, kann es wie zuvor beschrieben erforderlich sein, dass die
reflektierende Schicht semitransparent ist, so dass zumindest etwas
Licht zu den inneren Schichten vordringen kann.
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Eine weitere Problematik besteht
in Bezug auf die Dicken der Informationsschichten. Es kann insbesondere
dann, wenn auf der gleichen Seite eines zweiseitigen Mediums mehrere
Informationsschichten vorhanden sind, erforderlich sein, dass die äußeren Informationsschichten
eine ausreichende Dicke aufweisen, um Interferenzen zwischen den Schichten
zu vermeiden, wenn Licht auf eine bestimmte Schicht fokussiert wird.
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4 ist
ein Flussdiagramm gemäß der vorliegenden
Erfindung, das einen Prozess darstellt, der sich mit der Dickenproblematik
der Informationsschicht befasst. Wie gezeigt ist, werden ein Substrat (42)
und ein Photopolymer mit einer vorbestimmten Viskosität (44)
bereitgestellt. Informationsschichten mit bestimmten Dicken können unter
Verwendung eines simultanen zweiseitigen Wulstwalzprozesses erzeugt
werden (46). Das Einstellen der geeigneten Viskosität des Photopolymers
stellt eine relativ einfache Möglichkeit
dar, die Dicken der Informationsschichten zu definieren. Ein viskoseres
Photopolymer führt
zu dickeren Informationsschichten. Der Druck, mit dem die Walze über die
Stempel bewegt wird sowie die Walzgeschwindigkeit können sich ebenfalls
auf die Dicke der Informationsschicht auswirken. Beispielsweise
führen
ein höherer
Druck und eine geringere Walzgeschwindigkeit zu dünneren Informationsschichten.
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Bei einem einfacher zu kontrollierenden
Prozess werden jedoch ein fester Walzdruck und eine feste Walzgeschwindigkeit
für die
Walze eingestellt und anschließend
die Photopolymer-Viskosität
variiert, um die Dicke der Informationsschicht einzustellen. Beispielsweise
kann ein Photopolymer 49% Hydantoinhexacylat, 49% Hexandioldiacrylat
und 2% 2-Dimethoxy-2-Phenylacetophenon aufweisen. Alternativ kann
das Photopolymer 40% Hexandioldiacrylat, 29% Glycolmonethyletheracrylat,
29% Polyethylmethacrylat und 2% 2-Dimethody-2-Phenylacetophenon
umfassen. Der Anteil von 2% 2-Dimethoxy-2-Phenylacetophenon steht
im wesentlichen fest. Jedoch können
auch andere Zusammensetzungen verwendet werden, um die Viskosität der Photopolymere
zu ändern.
Es ist zu beachten, dass höhere
Viskositäten
zu dickeren Informationsschichten und geringere Viskositäten zu dünneren Informationsschichten
führen.
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Bei einem ersten experimentellen
Beispiel wurde ein Photopolymer mit einer Viskosität von etwa 500
Centipoise auf beiden Seiten eines Mediums aufgetragen. Ein durch
einen Luftzylinder erzeugter Walzdruck, der auf 620 KPa eingestellt
war, wurde bei einer Walzgeschwindigkeit von 6.35 mm/s ausgeübt. Die
Dicke der oberen Informationsschicht des zweiten Mediums betrug
etwa 4 μm
und die Dicke der unteren Informationsschicht betrug etwa 7 μm.
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Bei einem zweiten experimentellen
Beispiel wurde ein Photopolymer mit einer Viskosität von etwa 1000
Centipoise auf beiden Seiten eines Mediums aufgetra gen. Ein durch
einen Luftzylinder erzeugter Walzdruck, der auf 620 KPa eingestellt
war, wurde bei einer Walzgeschwindigkeit von 12.7 mm/s ausgeübt. Die
Dicke der oberen Informationsschicht des erzeugten Mediums betrug
etwa 13 μm
und die Dicke der unteren Informationsschicht betrug etwa 16 μm.
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Bei einem dritten experimentellen
Beispiel wurde ein Photopolymer mit einer Viskosität von etwas
5000 Centipoise auf beiden Seiten eines Mediums aufgetragen. Ein
durch einen Luftzylinder erzeugter Walzdruck, der auf 550 KPa eingestellt
war, wurde bei einer Walzgeschwindigkeit von 12.7 mm/s ausgeübt. Die
Dicke der oberen Informationsschicht des erzeugten Mediums betrug
etwa 48 μm
und die Dicke der unteren Informationsschicht betrug etwa 55 μm.
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Wenn die gleiche Seite eines zweiseitigen Mediums
mehrere Schichten umfasst, kann die innerste Schicht im wesentlichen
jede Dicke aufweisen. Es kann jedoch erforderlich sein, dass die äußeren Schichten
Dicken in der Größenordnung
von 50 μm
oder mehr aufweisen, um optische Interferenzen zwischen der äußeren und
den inneren Schichten zu vermeiden. Bei einem Beispiel umfasst eine
zweiseitige optische Zweischichtdatenspeicherplatte innere Schichten
mit Dicken in der Größenordnung
von 5 μm.
Das oben genannte erste experimentelle Beispiel kann verwendet werden,
um innere Schichten mit Dicken in der Größenordnung von 5 μm zu realisieren,
und das zuvor genannte dritte experimentelle Beispiel kann verwendet
werden, um äußere Schichten
mit Dicken in der Größenordnung
von 50μm
zu realisieren.
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Wenn bei einem simultanen zweiseitigen Wulstwalzprozess
Photopolymerwulste mit der gleichen Viskosität auf beiden Seiten eines Substrats
angeordnet werden, kann die Informationsschicht an der Unterseite
des Substrats geringfügig
dicker als diejenige an der Oberseite des Substrats sein. Die zuvor
genannten experimentellen Beispiele stützen diese Folgerung. Die Ursache
der Variation bezieht sich auf Unterschiede hinsichtlich des Druckes,
der auf die obere und untere Schicht ausgeübt wird. Die Walze übt einen
eher festgelegten Druck auf die obere Schicht aus. Das Substrat
verteilt den Druck derart, dass der auf die untere Schicht ausgeübte Druck nicht
so stark wie der auf die obere Schicht ausgeübte Druck festgelegt ist.
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Die Dickenvariationen zwischen den
oberen und unteren Schichten kann in der Größenordnung von etwa 3 μm liegen,
sie können
jedoch mit zunehmenden Informationsschichtdicken allerdings auch zunehmen.
Variationen in der Größenordnung
von etwa 3 μm
stellen jedoch in den meisten Fällen
kein signifikantes Problem hinsichtlich der Medienqualität dar. Wenn
aber eine höhere
Gleichmäßigkeit
der Dicke der Schichten an der Ober- und Unterseite eines Substrats
erforderlich ist oder wenn größere Informationsschichtdicken
größere Variationen
als die gewünschten
Variationen zwischen den Schichtdicken an der Ober- und Unterseite
erzeugen, kann die Viskosität
des Photopolymerwulstes, der zwecks Verteilung zwischen dem oberen
Stempel und dem Substrat vorgesehen ist, geringer als diejenige
des Photopolymerwulstes gewählt
werden, der zwecks Verteilung zwischen dem oberen Stempel und dem
Substrat vorgesehen ist. Auf diese Weise kann die Dicke einer unteren
Informationsschicht innerhalb von 3 μm der Dicke einer oberen Informationsschicht
liegen. Es können
sogar im wesentlichen identische Dicken erzeugt werden.
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5 ist
ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Herstellen eines zweiseitigen
optischen Zweischichtdatenspeichermediums genauer zeigt. Wie in 5 dargestellt ist, wird
ein Substrat bereitgestellt (52). Anschließend werden
erste Informationsschichten mit bestimmten Dicken an beiden Seiten
des Substrats unter Verwendung eines ersten simultanen zweiseitigen
Wulstwalzprozesses erzeugt (54). Dann wird in Abhängigkeit
vom Medienformat Material auf die ersten Informationsschichten aufgetragen.
Anschließend
werden zweite Informationsschichten mit bestimmten Dicken auf beiden
Seiten des Substrats unter Verwendung eines zweiten simultanen zweiseitigen
Wulstwalzprozesses erzeugt (58). Dann wird in Abhängigkeit
vom Medienformat Material auf die zweiten Informationsschichten
aufgetragen (59). Obwohl nicht in 5 gezeigt, können auch weitere Schichten,
wie beispielsweise dritte Schichten und vierte Schichten unter Verwendung dritter
und vierter simultaner zweiseitiger Wulst-Walzprozesse erzeugt werden.
Nach der Herstellung jeder Informationsschicht kann in Abhängigkeit
vom Medienformat Material auf die Informationsschichten aufgetragen
werden.
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6 ist
ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Herstellen eines bestimmten
Formats eines zweiseitigen optischen Zweischichtdatenspeichermediums
zeigt.
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Wie in 6 dargestellt
ist, wird ein Substrat vorgesehen (62). Bei dem Substrat
kann es sich um ein Polycarbonatsubstrat mit einer Dicke in der
Größenordnung
von 500 μm
handeln. Anschließend
werden erste Informationsschichten mit Dicken in der Größenordnung
von 5 μm
auf beiden Seiten des Substrats unter Verwendung eines ersten simultanen zweiseitigen
Wulstwalzprozesses erzeugt (64). Dann wird Phasenänderungsmaterial
auf die ersten Informationsschichten aufgetragen (66).
Zweite Informationsschichten mit Dicken in der Größenordnung
von 50 μm
werden anschließend
auf beiden Seiten des Substrats unter Verwendung eines zweiten simultanen
zweiseitigen Wulstwalzprozesses erzeugt (68). Dann wird
ein reflektierendes Material auf die zweiten Informationsschichten
aufgetragen (69). Wie zuvor beschrieben, kann das Medium
während
der Herstellung überdimensioniert
sein und anschließend
ausgestanzt oder auf andere Art und Weise ausgeschnitten werden,
um Probleme zu vermeiden, die mit Dickenvariationen an den Kanten
des überdimensionierten
Mediums einhergehen.
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7 – 11 sind seitliche Querschnittansichten
von beispielhaften Datenspeichermedien, die unter Verwendung einer
oder mehrerer der zuvor beschriebenen Techniken hergestellt werden
können. Wie
in 7 gezeigt ist, umfasst
ein Datenspeichermedium 70 ein Substrat 71 und
Informationsschichten 72,73 auf den gegenüberliegenden
Seiten des Substrats 71. Aufgetragene Schichten 74 und 75 sind auf
den entsprechenden Informationsschichten 72 und 73 angeordnet.
Beispielsweise können
die aufgetragenen Schichten 74 und 75 reflektierende
Materialien, magnetooptische Materialien oder Phasenänderungsmaterialien
aufweisen.
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8 zeigt
ein zweiseitiges optisches Zweischichtdatenspeichermedium 80.
Das Medium 80 umfasst ein Substrat 81 und erste
Informationsschichten 82 und 83 an den gegenüberliegenden
Seiten des Substrats 81. Erste reflektierende Schichten 84 und 85 sind
an den entsprechenden ersten Informationsschichten 82 und 83 angeordnet.
Zweite Informationsschichten 86 und 87 sind auf
der Oberseite der ersten reflektierenden Schichten 84 und 85 positioniert
und zweite reflektierende Schichten 88 und 89 sind
an der Oberseite der zweiten Informationsschichten 86 und 87 aufgetragen.
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9 zeigt
ein weiteres zweiseitiges optisches Zweischichtdatenspeichermedium 90.
Das Medium 90 umfasst ein Substrat 91 und erste
Informationsschichten 92 und 93 an den gegenüberliegenden
Seiten des Substrats 91. Phasenänderungsschichten 94 und 95 sind
auf den entsprechenden ersten Informationsschichten 92 und 93 aufgetragen. Zweite
Informationsschichten 96 und 97 sind an der Oberseite
der Phasenänderungsschichten 94 und 95 angeordnet
und reflektierende Schichten 98 und 99 sind auf
den Oberseiten der zweiten Informationsschichten 96 und 97 positioniert.
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10 zeigt
noch ein weiteres zweiseitiges optisches Zweischichtdatenspeichermedium 100. Das
Medium 100 umfasst ein Substrat 101 und erste Informationsschichten 102 und 103,
die an gegenüberliegenden
Seiten des Substrats 101 angeordnet sind. Eine Phasenänderungsschicht 104 ist
auf der ersten Informationsschicht 102 und eine erste reflektierende
Schicht 105 ist auf der ersten Informationsschicht 103 aufgetragen.
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Zweite Informationsschichten 106 und 107 sind
an der Oberseite der Phasenänderungsschicht 104 und
der ersten reflektierenden Schicht 105 angeordnet. Zweite
reflektierende Schichten 108 und 109 sind an der
Oberseite der zweiten Informationsschichten 106 und 107 positioniert.
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11 zeigt
ein zweiseitiges optisches Dreischichtdatenspeichermedium 110.
Das Medium 110 umfasst ein Substrat 111 und erste
Informationsschichten 112 und 113, die an den
gegenüberliegenden
Seiten des Substrats 111 angeordnet sind. Phasenänderungsschichten 114 und 115 sind
auf den entsprechenden ersten Informationsschichten 112 und 113 aufgetragen.
Zweite Informationsschichten 1116 und 117 sind
auf den Oberseiten der Phasenänderungsschichten 114 und 115 angeordnet
und erste reflektierende Schichten 118 und 119 sind
auf den Oberseiten der zweiten Informationsschichten 116 und 117 positioniert.
Dritte Informationsschichten 120 und 121 sind
auf den Oberseiten der zweiten Informationsschichten 116 und 117 angeordnet
und zweite reflektierende Schichten 122 und 123 sind
auf den Oberseiten der dritten Informationsschichten 120 und 121 aufgetragen.
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Es können auch Medien mit noch weiteren Schichten
erzeugt werden. Allgemein können
die simultanen zweiseitigen Wulstwalztechniken gemäß der vorliegenden
Erfindung immer dann verwendet werden, wenn Informationsschichten
an beiden Seiten eines Mediums hinzugefügt werden.
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Ein Laufwerk erfasst normalerweise
Daten von einem Medium, indem das Medium schnell gedreht wird und
Licht auf einer entsprechenden Informationsschicht fokussiert wird.
Wie zuvor beschrieben, kann es dabei erforderlich sein, dass die äußeren Informationsschichten
eine ausreichende Dicke aufweisen, um sicherzustellen, dass während des Auslesens
keine Interferenzen auftreten. Die Reflektion des fokussierten Lichtes
kann von dem Laufwerk erfasst und entsprechend interpretiert werden.
In Fällen,
in denen einmal beschreibbares oder wieder beschreibbares Material
auf eine Informationsschicht aufgetragen wird, kann das Laufwerk
Informationen auf das Medium schreiben, indem Licht mit einer relativ
hohen Intensität
auf dem einmal beschreibbaren oder wiederbeschreibbaren Material
fokussiert wird. Die relativ hohe Lichtintensität kann beispielsweise die Phase
des Materials ändern,
wodurch Licht mit geringerer Intensität unterschiedlich von dem Material
reflektiert wird. Das reflektierte Licht mit geringerer Intensität kann von
dem Laufwerk als codierte Daten interpretiert werden.
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Es wurden verschiedene Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Beispielsweise wurden simultane
zweiseitige Wulstwalzprozesse zur Herstellung von Datenspeichermedien beschrieben.
Dennoch sind eine Vielzahl von Modifikationen möglich, ohne den Schutzbereich
der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann die
Erfindung zum Herstellen von nichtplattenförmigen optischen Medien oder
von Medien mit einer beliebigen Schichtanzahl oder sogar von nichtoptischen Datenspeichermedien
oder Medien mit nicht optischen Speicherschichten verwendet werden.
Beispielsweise kann ein simultaner zweiseitiger Wulstwalzprozess
verwendet werden, um eine obere äußerste Schicht
herzustellen, die von einem Messtaster erfassbare Oberflächenvariationen
aufweist, wie es in der ebenfalls anhängigen und gemeinsam übertragenen
US-Anmeldung 09/730,199 von Kerfeld, Morkved und Hellen, eingereicht
am 5. Dezember 2000 mit dem Titel „DATA STORAGE MEDIA" beschrieben ist.
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Ferner können die Techniken zusammen
mit weiteren herkömmlichen
Techniken verwendet werden, um Datenspeichermedien zu realisieren,
die auf einer Seite mehr Informationsschichten als auf der anderen
Seite aufweisen. Wenn eine Informationsschicht nur auf einer Seite
des Mediums hinzugefügt wird,
kann ein herkömmlicher
Prozess verwendet werden, wie beispielsweise ein einseitiger Wulstwalzprozess.
Anschließend,
wenn zusätzliche
Informationsschichten auf beiden Seiten des Mediums hinzugefügt werden
sollen, kann ein simultaner zweiseitiger Wulstwalzprozess verwendet
werden. Diese und weitere Ausführungsformen
fallen in den Schutzbereich, der durch die nachfolgenden Ansprüche definiert
ist.
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ZWEISEITEN-VERVIELFÄLTIGUNG
VON DATENSPEICHERMEDIEN ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Techniken zum Herstellen optischer Datenspeicherplatten.
Bei einer Ausführungsform
schafft die Erfindung einen simultanen zweiseitigen Wulstwalzprozess.
Beispielsweise kann ein Verfahren ein Anordnen eines ersten Photopolymerwulstes
zwecks Verteilung zwischen einem unteren Stempel und einem Substrat
und ein Positionieren eines zweiten Photopolymerwulstes zwecks Verteilung
zwischen einem oberem Stempel und dem Substrat umfassen. Das Verfahren
kann ferner ein Bewegen einer Walze über den oberen Stempel zwecks
Verteilung der Photopolymerwulste, ein Aushärten des Photopolymers und ein
Entfernen des Substrats von den Stempeln umfassen. Der simultane
zweiseitige Wulstwalzprozess kann bei demselben Medium wiederholt
werden, um ein zweiseitiges Zweischichtdatenspeichermedium oder
ein zweiseitiges Mehrschichtdatenspeichermedium zu erzeugen.
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