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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung einer dreidimensionalen
Prägung
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auf der Oberfläche eines Trägen, bei welchem der Träger mit einer
lichtempfindlichen Schicht ( Fotoschicht ) versehen wird, die Fotoschicht durch
eine aus einer opaken Speicherschicht gewonnene Lochmaske hindurch belichtet wird
und die belichteten Abschnitte der Fotoschicht herausgelöst werden.
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Ein solches Verfahren dient dazu, von Informationsträgern, insbesondere
Bildspeicherplatten, die eine Information, vorzugsweise Video-Signale, in Form eines
zweidimensionalen Lochmusters tragen, eine Matrize zu gewinnen, die eine preisgünstige
und auf den Massenkonsum ausgerichtete Vervielfaltigung der auf dem lnformationstrtiger
befindlichen Information erlaubt. Zu diesem Zweck wird die zweidimensionale Information
in eine dreidimensionale Prägung umgesetzt, von der eine Preßmatrize abgeformt werden
kann. Mit dieser Preßmatrize können dann Kunststoffolien nach Art des Schallplattenpreßverfahrens
rationell und in beliebiger Anzahl geprägt werden.
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Die Folien erhalten durch das Prägen dreidimensionale Vertiefungen,
sogenannte GrUbchen, die ein getreues Abbild des zweidimensionalen Lochmusters des
Informationsträgers sind. Durch Abtasten der Grübchen mit einem konzentrierten Laserstrahl
kann die Information von der Folie abgenommen und wiedergegeben werden.
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Bei einem bekannten Verfahren zur Bildung einer Prägung auf der Oberfläche
eines Trägers wird zur Erzielung der Prägung eine Schicht aus lichtempfindlichem
Material (Fotolackschicht)mit einer Dicke aufgebracht, die der Prögetiefe entspricht,
und auf diese Schicht die sogenannte Speicherschicht aus verfluchtigbarem Material
aufgetragen. Die Speicherschicht wird entsprechend der zu speichernden Information
mittels eines konzentrierten Schreibstrahls selektiv verflüchtigt, so daß sie in
eine perforierte Maske umgewandelt wird. Durch diese perforierte Maske hindurch
wird anschließend die lichtempfindliche Schicht belichtet,und die belichteten Teile
der Schicht werden durch ein geeignetes Lösungsmittel herausgelöst. Die auf diese
Weise erhaltene Prägung wird nunmehr zur Herstellung einer Metallmatrize, beispielsweise
aus Nickel, verwendet ( DT-OS 24 02 385 ).
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Bei diesem Verfahren macht es nicht geringe Schwierigkeiten, die Auftragung
der lichtempfindlichen Schicht in der geforderten Gleichmäßigkeit und geringen Dicke
über die relativ große Trägeroberfläche, wie sie eine Bildspeicherplatte aufweist,
vorzunehmen. Eine solche ist jedoch wesentlich für die Qualität der mit der Preßmatrize
geprägten Kopien, da die Dicke der lichtempfindlichen Schicht die Grubchentiefe
der mit der Preßmatrize geprägten Kunststoffolie bestimmt und diese Grubchentiefe
jeweils nach Art des verwendeten Wiedergabeverfahrens einen bestimmten Bruchteil
der Wellenlänge der zur Wiedergabe benutzten Strahlung betragen muß.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Bildung einer Prägung auf der Oberfläche eines Trägers der eingangs genannten Art
anzugeben, bei dem wesentlich geringere Anforderungen an die Gleichmäßigkeit und
Dickenbemessung der lichtempfindlichen Schicht (Fotoschicht) gestellt werden und
mit welchem außerdem eine Prägestruktur erzielt wird, die ein leichtes Entformen
der von dieser Prägung abgenommenen Preßmatrize beim Pressen der Kopien gewährleistet.
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Diese Aufgabe ist gemaß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst,
daß die Oberfläche des Trägers zunächst mit einer Metallschicht mit einer der gewünschten
Prägetiefe entsprechenden Schichtdicke überzogen wird, auf welche die Fotoschicht
aufgetragen wird, und daß nach Herauslösen der belichteten Abschnitte der Fotoschicht
die freiliegenden Abschnitte der Metallschicht bis auf den Träger weggeätzt und
die restlichen Abschnitte der Fotoschicht von der Metallschicht entfernt werden.
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Bei diesem Verfahren wird also die Prägetiefe und damit die Tiefe
der in den zu pressenden Folien enthaltenen Grübchen durch die Dicke der Metallschicht
und nicht durch die Dicke der lichtempfindlichen oder Fotoschicht bestimmt. Die
Metallschicht läßt sich aber wesentlich einfacher und genauer und mit wesentlich
geringerem Aufwand mit der geforderten Gieichmäßigkeit und geringen Dicke auf den
Träger auftragen, als dies bei einer Fotolackbeschichtung möglich ist. Dies trifft
insbesondere dann zu, wenn nach einer Weiterbildung der Erfindung die Metallschicht
auf den
Träger aufgedampft oder naß (chemisch stromlos) aufgebracht
wird. Die Dicke und die Gleichmäßigkeit der Fotoschicht, die sicherzustellen gerade
die Schwierigkeiten bei dem bekannten Verfahren verursacht, ist hier wesentlich
unkritischer, da die Fotoschicht lediglich als Ätzmaske beim Abätzen der freiliegenden
Abschnitte der Metallschicht dient.
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Ein weiterer Vorteil liegt in der nahezu unbegrenzten Lagerfähigkeit
einer solchen aus Metall bestehenden Prägung, während diese bei einer Prägung aus
ausgehortetem lichtempfindlichen Material - wie sie nach dem bekannten Verfahren
entsteht - durch langfristige Veränderungen der Prägestruktur nicht gegeben ist.
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Darüber hinaus wird durch dieses Verfahren eine für das Entformen
der Preßmatrize beim Prägen der Kopien 3Unstigere Struktur der Prägung erzielt.
Beim Abätzen der freiliegenden Abschnitte der Metallschicht nach vorangegangenem
Herauslösen der belichteten Abschnitte der Fotoschicht werden nämlich durch sogenanntes
Unterötzen die Wände der in die Metallschicht eingeätzen Löcher leicht geschrägt.
Dadurch erhält beim Abformen der Preßmatrize diese eine entsprechende, für das Entformen
günstige Prägestruktur.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht die Metallschicht
aus Kupfer. Durch diese Maßnahme wird eine relativ geringe Unterätzung mit einer
Neigung der Lochwände erzielt, die in einem günstigen Kompromiß sowohl ein bequemes
Entformen der Preßmatrize beim Prägen der Kopien ermöglicht, als auch beim Prägen
der Kopien noch hinreichend steile Grübchenwände erzeugt, um den erforderlichen
Kontrast beim Abspielen der gepressten Kopien sicherzustellen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als Träger
eine Glasplatte verwendet. Dies ist vorteilhaft, da Glas resistent ist gegen die
zum Herauslösen der belichteten Teile der lichtempfindlichen oder Fotoschicht verwendeten
organischen Lösungsmittel.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Speicherschicht
unmittelbar auf die Fotoschicht aufgebracht und in bekannter Weise die Lochmaske
in die Speicherschicht eingeschrieben. Damit erzielt man scharfe geometrische Schattengrenzen
an den Lochrändern und damit eine exakte Abbildung des Lochmusters in der Foto-
und letzlich in der Metallschicht.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird dagegen die
Speicherschicht auf einem gesonderten transparenten Träger aufgetragen, der nach
Einschreiben der Lochmaske in die Speicherschicht zum Belichten der Fotoschicht
mit der Speicherschicht auf diese aufgelegt wird. Durch diese Maßnahme wird der
Informationsträger als einziges Original bei der Herstellung der Prägung nicht zerstört,
sondern bleibt unverändert erhalten und kann zur Herstellung von weiteren Trägern
mit dreidimensionaler Prägung herangezogen werden. Darüberhinaus wird beim Einschreiben
des Lochmusters in die Speicherschicht, was üblicherweise mit einem Laserschreibstrahl
erfolgt, die Fotoschicht nicht der Laserstrahlung ausgesetzt, so daß keine thermische
Beeinflussung des lichtempfindlichen Schichtmaterials erfolgen kann.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Erstellung der
Preßmatrize dadurch, daß nach völligem Entfernen der Fotoschicht die verbliebenen
Abschnitte der Metallschicht und die durch Ätzen freigelegten Oberflächenabschnitte
des Trägers gleichmäßig mit einem elektrisch leitenden Film überzogen werden und
auf diesem im galvanischen Bad ein metallischer Belag abgeschieden wird. Dieser
metallische Belag bildet nach Entfernen der elektrisch leitenden Schicht die Preßmatrize.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand zweier Ausführungsbeispiele
mit Hilfe der Zeichnung nachstehend erläutert. In der Zeichnung ist der Zustand
des Trägers während der verschiedenen Verfahrensstadien dargestellt. Im einzelnen
zeigen: Fig. 1 - 5 eine schematische Darstellung des Trägers im Schnitt in den verschiedenen
Verfahrensstufen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 6 - 8 eine schematische
Darstellung des mit der Prägung versehenen Trägers im Schnitt in drei Weiterverarbeitungsstadien
zur Preßmatrize und Fig. 9 - 12 eine schematische Darstellung des Trägers im Schnitt
in den verschiedenen Verfahrensstufen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Gemäß dem in den Fig. 1 - 5 dargestellten Ausführungsbeispiel wird
auf einem Träger 1, der vorzugsweise aus Glas hergestellt wird, eine Metallschicht
2 aus Kupfer aufgedampft oder naß ( chemisch stromlos ) aufgebracht. Die Dicke der
Metallschicht entspricht der gewünschten Prägetiefe, die die Vertiefungen oder Grübchen
in den noch später erläuterten geprägten Kunststoffolien bestimmt.
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Da diese GrUbchentiefe entsprechend dem gewählten Wiedergabeverfahren
als ein bestimmter ein Bruchteil der Wellenlänge der zur Wiedergabe benutzten Strahlung,
vorzugsweise eines Lasers, bemessen werden muß, wird die Metallschicht 2 mit einer
solchen Dicke auf den Träger 1 aufgebracht. Anschließend wird die Metallschicht
mit einer lichtemfpindlichen Schicht, einer sogenannten Fotoschicht 31Uberzogen
(Fig. 1). Als lichtempfindliches Material wird Fotoresist-Positivlack, beispielsweise
AZ 1350 der Firma Shipley, verwendet.
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Der Informationsträger,4 - im vorliegenden Beispiel ist eine Bildspeicherplatte
gewählt - besteht aus einem transparenten Träger 5 und einer auf dem Träger 5 aufgebrachten
Speicherschicht 6 aus nicht durchsichtigem oder opakem verflüchtigbarem Material.
Die Information - im vorliegenden Beispiel eine Video-Information -wird in bekannter
Weise mittels eines Laserstrahles durch örtliche Verflüchtigung des Speicherschichtmaterials
in die Speicherschicht 6 eingebrannt, wodurch die Speicherschicht 6 in eine perforierte
Lochmaske 7 umgewandelt wird.
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Der Informationsträger 4 wird nunmehr derart auf den wie vorstehend
beschrieben präparierten Träger 1 aufgelegt, daß die Speicherschicht 6 bzw. die
Lochmaske 7 unmittelbar auf der Fotoschicht 3 des Trägers 1 aufliegt ( Fig. 2 ).
Danach wird die Fotoschicht 3 durch den transparenten Träger 5 und die Lochmaske
7 des lnformationsträgers 4 hindurcb mit UV-Strahlung belichtet, die in Fig. 2 durch
die Pfeile 14 symbolisiert ist. Nach Abnehmen des lnformationsträgers 4 werden die
belichteten Abschnitte der Fotoschicht 3 mittels eines organischen Lösungsmittels
herausgelöst (Fig. 3) und anschließend die Metallschicht 2 an den Stellen der herausgelösten
Fotoschicht 3 bis auf die Trägerplatte 1 durchgeätzt (Fig. 4 ). Bei diesem Ätzvorgang
dient die perforierte
Fotoschicht 3 als sogenannte Ätzmaske, d.h.
es werden lediglich die Stellen der Metallschicht 2 weggeätzt, die nicht von der
Fotoschicht 3 bedeckt sind. Bei der gewählten Metallschicht 2 aus Kupfer ergibt
sich eine geringe Unterätzung, d.h. die Metallschicht 2 wird unmittelbar unter der
Fotoscnicht 3 etwas stärker weggeätzt als unmittelbar am Träger 1, wodurch sich
eine gewisseWandneigung der in der Metallschicht 2 eingeätzten Löcher ergibt, was
vorteilhaft für das Entformen der nachstehend noch angesprochenen Preßmatrize beim
Prägen der Kunststoffolie ist. Nach dem Ätzvorgang werden die auf der Metallschicht
2 verbliebenen Reste der Fotoschicht 3 völlig entfernt. Die nunmehr auf dem Träger
verbliebenen Teile der Metallschicht 2 bilden die Prägung, von welcher nach einem
an sich bekannten Verfahren die Preßmatrize abgeformt werden kann.
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Die Gewinnung der Preßmatrize von dem mit der Prägung versehenen Träger
1 ist in den Fig. 6 - 8 dargestellt. Zunächst werden die durch den Ätzvorgang freigelegten
Oberflächenabschnitte des Trägers 1 und die auf dem Träger 1 befindlichen, die Prägung
bildenden verbliebenen Abschnitte der Metallschicht 2 mit einem einheitlichen, gleichmäßigen
elektrisch leitenden Film 8'überzogen (Fig.6).
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Dieser Film wird vornehmlich aus Silber oder Kupfer erstellt und naß
(chemisch stromlos) oder durch Aufdampfen im Hochvakuum aufgebracht. Danach wird
im galvanischen Bad an diesen elektrisch leitenden Film 8 ein metallischer Belag
9 angelagert (Fig. 7). Die Galvanisierung crfolgt im Nickel-Sulfamat-Bad, so daß
sich ein Nickelbelag an dem elektrisch leitenden Film 8 niederschlägt. Der Träger
1 wird nunmehr mechanisch entfernt (abgezogen) und der an dem galvanischen Belag
9 haftende Film 8 weggeätzt. Der Belag 9 aus Nickel bildet nunmehr die Preßmatrize
10 (Fig. 8), mit welcher in beliebiger Anzahl und exakter Reproduzierbarkeit nach
Art eines Schallplattenpreßverfahrens Kunststoffolien mit einem GrUbchenmuster gepreßt
werden können. Die GrUbchentiefe wird festgelegt durch die Höhe der auf der Oberfläche
der Preßmatrize befindlichen Höcker 11, die eine maßstabsgetreue Abbildung der in
die Metallschicht 2 eingeätzten Löcher sind. Die GrUbchen stellen somit eine exakte
dreidimensionale Abbildung der in dem Informationsträger 4 zweidimensional in Form
einer Lochmaske 7 gespeicherten Information dar.
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In dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig.9 - 12 wird zunächst
ebenso der Träger 1, wie vorstehend ausgeführt, mit der Metallschicht 2 und der
Fotoschicht 3 beschichtet.
In Abwandlung des vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiels des Verfahrens wird nunmehr eine Speicherschicht 12 aus opakem
verflüchtigbarem Material unmittelbar auf die Fotoschicht 3 aufgebracht. Danach
wird wiederum in bekannter Weise die Information mittels eines Schreibstrahls in
die Speicherschicht eingebrannt, so daß wiederum die Speicherschicht 12 in eine
Lochmaske 13 umgewandelt wird.
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Anschließend wird die Fotoschicht 3 mit einer UV-Strahlung 14 durch
die Lochmaske 13 hindurch belichtet (Fig. 9 ), und es schließen sich die gleichen
Verfahrensschritte an, die in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden
sind, nämlich: Herauslösen der belichteten Abschnitte der Fotoschicht 3 mittels
eines organischen Lösungsmittels (Fig. 10), Abätzen der Metallschicht 2 an den Stellen
der herausgelösten Fotoschicht 3 bis auf den Träger 1, wobei eine leichte Unterätzung
der Ränder der Metallschichtabschnitte unter der Fotoschicht 3 entsteht (Fig. 11
), und Entfernen oder Strippen der verbliebenen Reste der Fotoschicht 3, wobei gleichzeitig
die Lochmaske 13 mit entfernt wird ( Fig. 12). Von der auf diese Weise auf dem Träger
1 entstandenen Prägung wird nunmehr wie im ersten Ausführungsbeispiel die Preßmatrize
abgeformt, wozu hier auf die entsprechenden Ausführungen zu den Fig. 6 - 8 verwiesen
wird.
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L e e r s e i t e