DE3137528A1

DE3137528A1 - "optischer aufzeichnungstraeger"

Info

Publication number: DE3137528A1
Application number: DE19813137528
Authority: DE
Inventors: Michael 07728 Freehold N.J. Ettenberg
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1980-09-25
Filing date: 1981-09-22
Publication date: 1982-07-01
Also published as: JPS5786139A; GB2084786B; FR2490858A1; FR2490858B1; NL8104409A; JPH0427614B2; GB2084786A; DE3137528C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen optischen Aufzeichnungsträger sowie auf die Verwendung des Aufzeichnungsträgers als Datenträger mit Informationsspur.

In der US-PS 40 97 895 wird ein zweischichtiges, optisches Aufzeichnungsmedium beschrieben, das eine mit einer Absorptionsschicht bedeckte Reflexionsschicht besitzt. Die Dicke der Absorptionsschicht wird so gewählt, daß das Reflexionsvermögen des Aufzeichnungsmediums vermindert ist. Beim Aufzeichnen wird die Absorptionsschicht derart geschmolzen oder abgelöst, daß sich das Reflexionsvermögen des Aufzeichnungsmediums an den fraglichen Stellen ändert. Beim Lesen wird der Unterschied des Reflexionsvermögens in den gestörten und ungestörten Bereichen des optischen Aufzeichnungsmediums erfaßt und in ein die aufgenommene Information repräsentierendes elektrisches Signal umgewandelt.

Ferner wird in der US-PS 42 16 501 ein dreischichtiges optisches Aufzeichnungsmedium beschrieben. Bei diesem wird eine transparente Abstandsschicht zwischen die Reflexions- und Absorptionsschichten gemäß US-PS 40 97 895 eingefügt. Die Dicke der Absorptionsschicht wird im Verhältnis zur Dicke der Abstandsschicht und der optischen Konstanten (des Brechungsindex und des Extinktionskoeffizienten) der Reflexions-, Abstands- und Absorptionsschicht so gewählt, daß das Reflexionsvermögen des Aufzeichnungsmediums vermindert ist. Beim Aufzeichnen wird die Absorptionsschicht so geschmolzen oder abgelöst, daß sich in dieser Schicht jeweils ein Loch ergibt. Dadurch wird das Reflexionsvermögen des Aufzeichnungsmediums geändert. Alternativ können zum Verändern des Reflexionsvermögens aber auch eine Verformung der Absorptionsschicht

ohne Bilden eines Loches oder eine Änderung der optischen Eigenschaften der Absorptionsschicht in den fraglichen Bereichen vorgesehen werden.

In allen diesen Fällen besitzt das optische Aufzeichnungsmedium von vornherein überall im wesentlichen die gleiche Aufzeichnungsempfindlichkeit. Die Form und die Größe einer Änderung in der Absorptionsschicht, z.B. eines darin erzeugten Lochs, hängen daher von Form und Ausdehnung des jeweiligen Aufzeichnungslichtstrahls ab.

In der US-PS 41 76 377 wird eine Bildplatte vorgeschlagen, deren Oberfläche längs einer Spiralrille für eine Aufzeichnung empfindlich ist und bei der die Zonen zwischen aneinandergrenzenden Rillen für eine Aufzeichnung unempfindlich sind. Eine derartige Konfiguration kann mit Hilfe eines unmodulierten Hochleistungslasers durch thermisches Anreißen der unerwünschten Oberflächenbereiche eines ursprünglich gleichmäßig empfindlichen Rohlings erzeugt werden. Alternativ kann ein solcher, aufgerissene Spuren besitzender Träger als "Vaterplatte zum fotolithographischen Herstellen von Trägern mit empfindlichen Aufzeichnungs-SpiraLrillen verwendet werden. Dieser zusätzliche Bearbeitungsschritt ist jedoch unerwünscht, da die empfindliche Oberfläche hochgradig vollkommen sein muß, wenn eine getreue Wiedergabe der aufgenommenen Information erzielt werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optischen Aufzeichnungsträger, insbesondere eine Platte, mit örtlich wechselnder Aufzeichnungsempfindlichkeit zu schaffen, wobei die aufgezeichnete Veränderung der Absorptionsschicht unabhängig von Form und Abmessung des Aufzeich-

nungslichtstrahls und weitere Bearbeitungen nach dem Bilden der Absorptionsschicht nicht erforderlich sein sollen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein in" einer Hauptfläche Vertiefungen aufweisendes Substrat und eine die Vertiefungen ausfüllende sowie Licht der Wellenlänge eines Aufzeichnungs- bzw. Schreib- und Lese-Lichtstrahls absorbierende Schicht auf der Hauptfläche, und durch erste und zweite Zonen an der Hauptfläche mit höherer Aufzeichnungsempfindlichkeit in den ersten Zonen als in den zweiten Zonen.

Vorzugsweise wird dieses Aufzeichnungsmedium als Informations- oder Datenträger mit darin aufgenommener Informationsspur verwendet. Die Informationsspur soll dann mehrere erste Zonen mit vom Rest der ersten Zonen und von den zweiten Zonen abweichenden optischen Eigenschaften aufweisen, wobei die jeweilige Länge sowie der gegenseitige Abstand dieser die abweichenden optischen Eigenschaften aufweisenden ersten Bereiche kennzeichnend für die aufgezeichnete Information sind.

Da die Aufzeichnungsempfindlichkeit in den beiden genannten Zonen unterschiedlich ist, läßt sich durch die Erfindung erreichen, daß ein auf die empfindlichere der beiden Zonen gerichteter Lichtstrahl in den weniger empfindlicheren Nachbarzonen keine Aufzeichnung erzeugt bzw. aus diesen Zonen keine Signale registriert.

Anhand der . schematischen Darstellung von Ausführungsbeispielen werden weitere Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigen:

einen perspektivisch gezeichneten Aufzeichnungsträger;

einen Schnitt durch einen Teil eines ersten Ausführungsbeispiels;

einen Schnitt durch einen Teil eines zweiten Ausführungsbeispiels;

einen Schnitt durch einen Teil eines dritten Ausführungsbeispiels;

einen Schnitt durch einen Teil eines Aufzeichnungen enthaltenden Informationsträgers;

einen Schnitt durch einen Teil eines zweiten Äusführungsbeispiels eines Aufzeichnungen enthaltenden Informationsträgers; und

Fig. 7 einen Schnitt durch einen Teil eines optischen Aufzeichnungsträgers mit unterschiedlich starken Vertiefungen.

Zu dem optischen Aufzeichnungsträger 10 gemäß Fig. 1 gehören ein Substrat 12 mit Hauptfläche 14 und eine Absorptionsschicht 16 auf der Hauptfläche. Der Aufzeichnungsträger 10 enthält erste Zonen 18 mit höherem Absorptionsvermögen bei bestimmter Wellenlänge, eines Aufzeichnungslichtstrahls als der angrenzende, als zweite Zone 19 bezeichnete Rest des Aufzeichnungsträgers. Die ersten Zonen können sehr verschiedene Formen haben. In Fig. 1 werden lediglich zur Erläuterung der Möglichkeiten auf ein und demselben Aufzeichnungsträger 10 auf der rechten Seite erste Zonen 18 in Form von Kerben, Nuten bzw. Rillen

Fig.	1
Fig.	2
Fig.	3
Fig.	4
Fig.	Lf)
Fig.	6

20 und auf der linken Seite in Form eines Karomusters 22 dargestellt. Die empfindlicheren ersten Zonen 18 können jede zum Aufzeichnen von Informationen auf einem optischen Aufzeichnungsträger gewünschte Form besitzen. Wegen des stärkeren Absorptionsvermögens dieser Zonen 18 wird ein auf den Aufzeichnungsträger 10 auffallender Aufzeichnungslichtstrahl Informationen bevorzugt in Form einer Änderung der optischen Eigenschaften des Mediums in der ersten Zone 18 auch dann erzeugen, wenn er auch bis zu der jeweils benachbarten zweiten Zone 19 reicht. Bei der durch den Aufzeichnungslichtstrahl in der ersten Zone 18· hervorgerufenen Änderung kann es sich um eine irreversible Aufzeichnung, z.B. um eine Öffnung in der Absorptionsschicht 16, oder um eine reversible Aufzeichnung, z.b. eine reversible Änderung des Kristallinitätsgrades der Absorptionsschicht 16, handeln.

In Fig. 2 wird ein erstes Ausführungsbeispiel 30 des optischen Aufzeichnungsträgers dargestellt. Dieses .besteht aus einem Substrat 12 mit einer Hauptfläche 14, mehreren sich von der Hauptfläche 14 aus um einen gewissen Betrag in das Substrat 12 erstreckenden Vertiefungen 32 mit erhöhten Bereichen bzw. Inseln 34 zwischen den Vertiefungen 32 und einer die Vertiefungen 32 ausfüllenden und auch auf den Inseln 34 zwischen den Vertiefungen 32 liegenden Absorptionsschicht 36. Die Absorptjonsschicht 36 besteht also aus zwei Bereichen, nämlich, einem ersten die Vertiefungen 32 ausfüllenden Teil 40 und einem zweiten auf den Inseln 34 liegenden Teil. Ersichtlich ist der erste Teil 40 der Absorptionsschicht 36 dicker als deren zweiter Teil 42. Die Oberseite der Licht absorbierenden Schicht 36 ist eben und kann mit einer Überzugsschicht 46 bedeckt sein. Die Stärke der Überzugsschicht 46 kann groß im Verhältnis zur Dicke der Absorptionsschicht 36 sein.

In dem in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel 50 werden mit dem Ausführungsbeispiel 30 übereinstimmende Teile ebenso wie in Fig. 1 oder 2 bezeichnet. Das zweite Ausführungsbeispiel 50 unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel 30 darin, daß gemäß Fig. 3 auf der die Vertiefungen 32 und die Inseln 34 aufweisenden Hauptfläche 14 eine Reflexionsschicht 52 liegt und daß eine die Vertiefungen 32 ausfüllende Absorptionsschicht 54 auf der Reflexionsschicht 52 liegt. Die Absorptionsschicht 54 kann dabei auch auf dem Teil der Reflexionsschicht 52 liegen, der die Inseln 34 zwischen den Vertiefungen 32 überdeckt. Die Absorptionsschicht 54 besteht dann aus zwei Teilen, nämlich einer ersten die Vertiefungen 32 ausfüllenden Zone 56 und einer auf den Inseln 34 " zwischen den Vertiefungen 32 liegenden zweiten Zone 58. Die erste Zone 56 wird dabei dicker als die zweite Zone 58. Die ebene Oberseite 60 der Licht absorbierenden Schicht 54 kann mit einer Überzugsschicht 46 bedeckt sein.

Anhand von Fig. 4 wird ein drittes Ausführungsbeispiel 70 beschrieben. Die Bezugszeichen für mit den Elementen der in den vorhergehenden Figuren dargestellten Beispiele übereinstimmende Teile werden unverändert in Fig. 4 übernommen. Das dritte Ausführungsbeispiel 70 unterscheidet sich vom. zweiten Au:jführungsbeispiel 50 durch eine Abstandsschicht 72, die die Vertiefungen 32 an der Hauptfläche 14 ausfüllt und auch auf der Reflexionsschicht 52 oberhalb der Inseln 34 liegen kann. Die Abstandsschicht 72 besteht daher aus einer ersten Zone 74 im Bereich der Vertiefungen an der Hauptfläche 14 und einer zweiten Zone 76 oberhalb der Inseln 34 zwischen den Vertiefungen 32. Die zweite Zone 76 ist ersichtlich dünner als die erste

Zone 74. Auf der Oberseite 80 der Abstandsschicht 72 liegt eine Absorptionsschicht 78 mit im wesentlichen gleichförmiger Dicke. Dieses dritte Ausführungsbeispiel. 70 unterscheidet sich vom zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel 50 weiterhin darin, daß eine Deckschicht 82 auf der Oberseite 84 der Absorptionsschicht 78 liegen kann. Auf der Deckschicht 82 oder - bei Fehlen der Deckschicht - auf der Absorptionsschicht 78 kann wieder eine Überzugsschicht 46 liegen.

Das vorzugsweise in Form , einer Pliitte vorliegende Substrat 12 kann aus Kunststoff, z.B. Polyvinylchlorid oder (Poly)methylmethakrylat, bestehen. Die Vertiefungen 32 können in einer Hauptfläche des Substrats 12 durch Kopie von einer Vaterplatte mit entsprechenden Vertiefungen gebildet werden, in dem die Oberfläche 14 geprägt wird. Die Vertiefungen lassen sich aber auch durch Preßformen oder Gießen der Platte herstellen. In typischen Fällen reichen die Vertiefungen zwischen etwa 5 und 200 Nanometern tief in die jeweilige Oberfläche hinein.

Wenn in der Beschreibung von Vertiefungen in einer Hauptfläche gesprochen wird, sind darunter sowohl in die Oberfläche eingebrachte Löcher als auch erhaben aus der Oberfläche vorspringende Bereiche zu verstehen. Die Funktion der Löcher und der erhabenen Bereiche ist nämlich im Rahmen der Aufgabe, optisch empfindliche Deckschichten sich ändernder Dicke zu schaffen, gleich.

Im ersten Ausführungsbeispiel 30 gemäß Fig. 2 wird die Tiefe der Vertiefungen 32 so gewählt, daß die Dicke der die Vertiefungen 32 füllenden Absorptionsschicht 36 etwa den Betrag erreicht, bei dem zum Erzielen einer höheren Empfindlichkeit ein Gleichgewicht zwischen Absorption

und Reflexion erreicht wird. Vorzugsweise soll jedoch der Betrag der so definierten Schichtdicke von der Absorptionsschicht leicht unterschritten werden. Wenn die Absorptionsschicht dünner als die definierte Solldicke ist, bringt jede zusätzliche Schichtdicke oberhalb der Vertiefung die Gesamtdicke auf den gewünschten Wert. Beim ersten Ausführungsbeispiel 30 liegt die Tiefe der Vertiefungen 32 typisch zwischen etwa 5 und 40 Nanometern.

Im zweiten und dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und 4 wird die Tiefe der Vertiefungen so gewählt, daß die Schichtdicke der die Vertiefungen ausfüllenden Schicht etwa den Betrag hat, der zum Minimieren des örtlichen Reflexionsvermögens des optischen Aufzeichnungsmediums erforderlich ist. Vorzugsweise soll die so definierte Dicke jedoch leicht unterschritten werden. Wenn die tatsächliche Tiefe kleiner als die Solldicke ist, führt jede zusätzliche Schichtdicke oberhalb der Vertiefung zum gewünschten Wert. In typischen Fällen beträgt die Tiefe der Vertiefungen 32 bei der Doppelschichtstruktur im zweiten Ausführungsbeispiel 50 von Fig. 3 etwa ^ 20 bis 80 Nanometer und· in der Dreischicht-Struktur des dritten Ausführungnbeispiels gemäß Fig. 4 etwa 30 bis 200 Nanometer. Wie weiter unten ausgeführt werden wird, hängen die bevorzugten Werte der Dicke von Absorptionsoder Abstands- und Absorptionsschichten von den Eigenschaften der Materialien ab, aus denen die Schichten bestehen.

Die Reflexionsschicht 52 gemäß Fig. 3 reflektiert vorzugsweise einen wesentlichen Teil, insbesondere wenigstens 50% des auffallenden Lichtes der Wellenlängen der Aufzeichnungs- und Ausleselichtstrahlen und besteht typisch

aus einem Metall, wie Aluminium oder Gold, mit bei diesen Wellenlängen hohem Reflexionsvermögen. Die Reflexionsschicht 52 ist typisch zwischen etwa 30 und 60 Nanometer dick und kann auf die die Vertiefungen umfassende Oberfläche 14 des Substrats durch Vakuumaufdampfen aufgebracht werden. Statt einer Metallschicht kann auch ein dielektrischer Reflektor aus einer oder mehreren Lagen benutzt werden.

Die Absorptionsschicht 36 gemäß erstem Ausführungsbeispiel 30 von Fig. 2 und die Absorptionsschicht 54 gemäß zweitem Ausführungsbeispiel 50 von Fig. 3 werden aus einem Licht der Wellenlängen der Aufzeichnungs- und Ausleselichtstrahlen absorbierenden Material hergestellt, welches sich derart auf die Oberfläche 14 oder die Reflexionsschicht 52 aufbringen läßt, daß die Vertiefungen 32 der Hauptfläche 14 des Substrats bevorzugt gefüllt werden. Wenn die Vertiefungen 32 erst gefüllt sind, kann mit dem überschüssigen Material eine dünne Schicht über den Vertiefungen 32 und den dazwischenliegenden Inseln 34 erzeugt und damit eine glatte gleichmäßige obere Fläche der Absorptionsschicht gebildet werden. Die Absorptionsschicht kann in jedem Ausführungsbeispiel aus einem organischen Farbstoff bestehen. Dieser kann in einem· Lösungsmittel gelöst und dann durch eine Sprühtechnik niedergeschlagen werden. Ein in einem Bindemittel enthaltener brauchbarer Farbstoff besteht aus einer 4,8% Gewichtzu-Volumen-Lösung von 4-Phenylazo-l-Faphthylamin in Shipley 1350 B Photoresist, der 25 zu 1 mit 2-Methoxyethylazetat verdünnt und durch Sprühen niedergeschlagen wird. Dieses Material ist insbesondere bei Schreib- und Leselichtquellen mit einer Wellenlänge von etwa 488 Nanometern brauchbar.

*q λ Β.

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Die Überzugsschicht wird aus einem Material hergestellt, daß im wesentlichen bei den Wellenlängen der Schreib- und Leselichtstrahlen transparent ist. Die Überzugsschicht sollte etwa 0,05 bis etwa 1 mm dick sein. Staubteilchen, die sich auf die Oberfläche der Überzugsschicht niedersetzen, liegen dann so weit von der Brennebene des jeweiligen optischen Schreib- und Lesesystems entfernt, daß ihr Einfluß auf die Aufnahme oder das Wiedergabeergebnis beträchtlich vermindert wird. Ein brauchbares Material *****" zum Herstellen der Überzugsschicht ist ein Silikonharz, welches ebenfalls durch Schleudern bzw. Sprühen aufzubringen ist.

Die Dicke der Absorptionsschicht 24 des zweiten Ausführungsbeispiels 50 gemäß Fig. 3 wird vorteilhaft so auf die optischen Konstanten der Reflexions- und Absorptionsschichten sowie, falls vorhanden, der Überzugsschicht abgestimmt, daß das Reflexionsvermögen des optischen Aufzeichnungsmediums in den ersten Zonen vermindert und vorzugsweise entsprechend der Antireflexionsbedingung minimiert wird. Die optimalen Werte für die Dicke der Absorptionsschicht können berechnet werden. Zur Berechnung geeignet ist beispielsweise die Matrixmethode, die von O.S. Heavens, in "Optical Properties of Thin Solid Films", Dover Publications, Inc., New York, 1965, Seite 69, beschrieben wird. Die Dicke einer Absorptionsschicht mit vermindertem Reflexionsvermögen liegt typisch zwischen etwa 20 und 100 Nanometern.

Die Dicke der Absorptionsschicht 54 ändert sich dann längs der Oberfläche des optischen Aufzeichnungsträgers; sie erreicht in den Zonen der Vertiefungen 32 größere Werte als in den Zonen der Inseln 34. Das erste Minimum des Reflexionsvermögens bei den Schreib- und Lesewellen-

μ *

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längen tritt oberhalb der Vertiefungen auf. Wenn die Vertiefungen gefüllt sind, nimmt die Dicke der zweiten Zone 58 oberhalb der Inseln 34 ebenso wie die Dicke der ersten Zone 56 oberhalb der Vertiefungen 32 zu. Mit dem Ansteigen der Dicke der zweiten Zone 58 nimmt deren Reflexionsvermögen ab, während das Reflexionsvermögen der ersten Zonen nach dem Durchgang durch ein Minimum wieder ansteigt. Durch Steuern der Schichtdicken oberhalb der zweiten Bereiche 58 können die Zonen geringeren Reflexionsvermögens und höherer Empfindlichkeit also entweder über die Vertiefungen 32 oder über die Inseln 34 gelegt werden. Vorzugsweise wird die Dicke der zweiten Zone 58 minimiert und die ersten Zonen 56 oberhalb der Vertiefungen 32 werden zu Bereichen niedrigen Reflexionsvermögens und hoher Empfindlichkeit gemacht.

Im dritten Ausführungsbeispiel 70 gemäß Fig. 4 wird die Dicke der Abstandsschicht 72 verändert. Die Abstandsschicht besteht aus einem bei den Wellenlängen der Schreib- und Leselichtstrahlen im wesentlichen transparenten -Material, welches so auf die Reflexionsschicht 22 niederzuschlagen ist, daß die Vertiefungen 32 in der Oberfläche 14 des Substrats 12 vorzugsweise gefüllt werden und eine erste Zone 74 der Abstandsschicht■72 entsteht. Wenn die Vertiefungen 32 ausgefüllt sind, nehmen bei weiterem Aufbringen des Materials der· Abstandsschicht die Dicke' von deren erster Zone 74 und die Dicke von deren oberhalb der Inseln 34 aufgebauter zweiter Zone 76 zu. Ein geeignetes Material zum Herstellen der Abstandsschicht ist Poly- ^\ -Methylstyrol, welches in Toluol gelöst durch Sprühen bzw. Schleudern aufzubringen ist.

Die auf der Abstandsschicht 72 liegende Absorptionsschicht 78 besteht aus einem Material, welches Licht der Wellenlängen der' Schreib- und Leselichtstrahlen absorbiert. Geeignete Materialien zum Herstellen dieser Schicht sind Titan, Rhodium, Tellur, Selen, Legierungen auf Basis Tellur bzw. Selen, Arsentrisulfid oder Arsentriselenid. Diese Materialien können durch Vakuumaufdampfen niedergeschlagen werden. An der Atmosphäre können einige dieser Materialien oxidieren und eine Absorptionsschicht "***' hinterlassen, die effektiv dünner als ursprünglich niedergeschlagen ist. Dieser Effekt kann kompensiert werden, indem die fragliehe Schicht ursprünglich mit entsprechend dem Maß der später erfolgenden Oxidation größerer Dicke erzeugt wird.

Die Dicken der Abstands— und Absorptionsschicht 72, 78 werden im Hinblick auf Verminderung des Reflexionsvermögens der ersten oder zweiten Zonen des optischen Aufzeichnungsmediums gewählt. Die Berechnung erfolgt dabei unter Berücksichtigung der optischen Eigenschaften der Reflexions-, Abstands- und Absorptionsschichten und - falls vorhanden - der Deck- und Überzugsschichten sowie der Wellenlängen der Aufzeichnungs- und Ausleselichtstrahlen· Um eine Abstandssch:i cht mit vermindertem Reflexionsvermögen zu erhalten, wird diese Schicht typisch zwischen etwa 20 und 200 Nanometern dick gemacht. Die Dicke der Absorptionsschicht liegt dann zwischen etwa 3 und 50 Nanometern.

Die Empfindlichkeit längs der Oberfläche des Informationsträgers wird durch Änderungen in der Dicke der Abstandsschicht verändert; wobei die Abstandsschicht in den Bereichen der Vertiefungen 32 dicker ist als in den Bereichen

der Inseln 34. Ebenso wie im Fall der Absorptionsschicht des zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels 50 gemäß Fig. 3 kann das erste Minimum des Reflexionsvermogens oberhalb der Vertiefungen auftreten. Wenn die Vertiefungen durch die Abstandsschicht gefüllt sind, nimmt die Dicke der zweiten Zone 76 der AbStandsschicht oberhalb der Inseln 34 ebenso zu wie die Dicke der ersten Zonen" 74 oberhalb der Vertiefungen 32. Bei Ansteigen der Dicke der zweiten Zone 76 wird das örtliche Reflexionsvermögen des optischen Aufzeichnungsträgers in dieser Zone geringer, während das Reflexionsvermögen der ersten Zone - nach Erreichen des Minimums - wieder anzusteigen beginnt. Durch Steuern der Dicke der Abstandsschicht oberhalb der zweiten Zone können also die Bereiche niedrigeren Reflexionsvermogens und höherer Empfindlichkeit entweder über die Vertiefungen 32 oder über die Inseln 34 verlegt werden. Bevorzugt wird eine minimierte Dicke der zweiten Zone der Ahn t.andaachi o.h t, oo daß die Bereiche: c3er ersten Zone 74 oberhaLb der Vertiefungen 3i* das niedrigere Reflexionsvermögen und die höhere Empfindlichkeit erhalten.

Auf der Oberseite 84 der Licht absorbierenden Schicht 78 kann eine Deckschicht 82 liegen. Aufgabe der Deckschicht ist es, eine thermische Beschädigung der Überzugsschicht 46 zu verhindern, wenn bei hohen Temperaturen schmelzendes Material, wie Titan oder Rhodium, zum Herstellen der Absorptionsschicht 78 benutzt wird. Wenn jedoch ein Material mit niedriger Schmelztemperatur, wie Tellur, Selen oder eine Tellur oder Selen enthaltende Verbindung, für die Absorptionsschicht 78 verwendet wird, erübrigt sich die Deckschicht, weil die Gefahr einer thermischen Beschädigung nicht von der Absorptionsschicht ausgeht .

Wenn die Deckschicht 82 und die Abstandsschicht 72 aus Materialien hergestellt werden, die dazu geeignet sind, das Entstehen von Öffnungen oder anderen permanenten Verformungen der Absorptionsschicht 78 zu verhindern, kann in letzterer eine reversible Aufzeichnung, d. h. eine zu löschende und erneut zu schreibende Aufzeichnung erzeugt werden. Für solche Ausführungsbeispiele geeignete Materialien zum Herstellen der Absorptionsschicht 78 sind Tellur, Selen, Legierungen auf Basis Tellur bzw. Selen, -*⁰**·- ■ Arsentrisulfid und Arsentriselenid. Materialien für die Deckschicht, mit deren Hilfe das Entstehen irreversibler Aufzeichnungen wirksam zu verhindern ist, sind u. a, Siliziumdioxid, Siliziummonoxid, Titandioxid und Tellurdioxid. Diese Materialien können durch Elektronenstrahlverdampfung niedergeschlagen werden. Schichtdicken,· die das Entstehen von Öffnungen oder anderen irreversiblen Verformungen der Absorptionsschicht verhindern, liegen typisch zwischen etwa 50 und 500 Nanometern.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Überzugs- und Deckschichten 46, 82 bei einer reversiblen Aufzeichnung auch bei der Wellenlänge eines LÖsch-Lichtstrahls im wesentliehen transparent sein müssen, und daß die Absorptionsschicht 78 bei der Wellenlänge des Lösch-Lichtstrahls absorbieren muß.

Die Vertiefungen in der Oberfläche des Trägers, insbesondere der Platte, können in sehr verschiedener Form,. z.B. wie in Fig. 1 dargestellt, angeordnet werden. Die Vertiefungen können in Form einer kontinuierlich gezackten kreisförmigen oder spiraligen Nut auf der Plattenoberfläche so angeordnet werden, daß der optische Aufzeichnungsträger oberhalb der jeweiligen Nut dicker als in den Inseln zwischen den Nuten ist. Wenn der optische

Aufzeichnungsträger dann in der Zone oberhalb der Nut empfindlicher ist als in der Zone oberhalb der Inseln, schreibt ein ' die Nut und die angrenzenden Inseln überläppender Lichtstrahl die Information vorzugsweise in die Nut und nicht auf die Inseln.

Stattdessen kann auch eine Reihe von Vertiefungen auf mit Abstand voneinander gesetzten Kreis- oder Spiralspuren so angeordnet werden, daß Vertiefungen und Inseln "sich längs der Spur abwechseln. Die Vertiefungen können in diesem Fall auf jeder Spur die gleiche Länge haben oder stattdessen die gleiche Winkellänge besitzen, so daß sie mit größerem Abstand von der Scheibenmitte langer werden. Die Information wird dann im ersten Fall mit variierender Frequenz aber konstanter Elementgröße auf der Platte aufgezeichnet sowie gelesen und im zweiten Fall mit konstanter Geschwindigkeit aber mit variierender Elementgröße aufgezeichnet und gelesen. Wenn das optische Aufzeichnungsmedium oberhalb der Vertiefungen empfindlicher ist als oberhalb der Inseln, wird ein längs der Spur eine Vertiefung und zugleich eine Insel überlappender Lichtstrahl seine Information vorzugsweise in den Bereich der Vertiefung schreiben. . .

Eine weitere Alternative ist ein Karomuster, in dem.eine Vertiefung längs einer Spur sowohl in Spurrichtung als auch senkrecht zur Spur von Inseln begrenzt wird.

In Fig. 5 wird ein Schnitt durch einen Doppelschicht-Informationsträger 90 mit darin aufgezeichneter Informationsspur dargestellt. Die Elemente des Informationsträgers 90, die bereits im Aufzeichnungsmedium 50 enthalten sind, werden ebenso wie in Fig. 3 bezeichnet. Im Aufzeichnungsträger 90 verlaufen die Vertiefungen längs einer Spur

KM. ♦ *

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und wechseln dort mit Inseln ab. Die jeweilige Information wird in Form einer Reihe von Öffnungen 92 in der Absorptionsschicht 54 aufgezeichnet. Die aufgezeichnete Information wird durch Auftreten oder Fehlen einer Öffnung 92 und den Abstand zwischen benachbarten Öffnungen kodiert. Stattdessen können die Öffnungen auch oberhalb der Inseln 34 gebildet werden.

In Fig. 6 wird ein Schnitt durch einen Dreischicht-Informationsträger 100 dargestellt, in den eine Informationsspur eingebracht ist. Insoweit die Elemente des Informationsträgers 100 mit denjenigen des Aufzeichnungsträgers 70 von Fig. 4 übereinstimmen, werden sie in Fig. 6 ebenso wie dort bezeichnet. In dem Träger 100 wird die Information in Form einer Reihe von Bereichen 102 der Absorptionsschicht 78 aufgezeichnet, die vom Rest der Absorptionsschicht' abweichende optische Eigenschaften besitzen. Diese Bereiche können die Form einer irreversiblen Deformation der Äbsorptionsschicht oder einer reversiblen Änderung der optischen Eigenschaften der Absorptionsschicht, z. B. als Ergebnis einer Änderung des Kri.ställgrades in der Absorptionsschicht, haben. Das Auftreten oder Fehlen einer Änderung in den optischen Eigenschaften der Absorptionsschicht führt zu einer Änderung des Reflexionsvermögens des Aufzeichnungsträgers, wobei wiederum Länge und gegenseitiger Abstand dieser Bereiche kennzeichnend für die gespeicherte Information sind.

Es sei noch auf folgendes hingewiesen: Wenn der Aufzeichnungslichtstrahl Bereiche mit niedriger Empfindlichkeit überlappt und seine Energiedichte ausreichend hoch ist, kann die für die aufgezeichnete Information kennzeichnende Änderung der Absorptionsschicht auch in den eine niedrigere Empfindlichkeit aufweisenden zweiten Zonen auftreten.

Der erfindungsgemäße, optische Aufzeichnungsträger besitzt Zonen, die sich wegen voneinander abweichender Schichtdicke in der Aufzeichnungsempfindlichkeit unterscheiden. Die Dickenunterschiede werden durch die Gegenwart von Vertiefungen in der Substratoberfläche erzeugt. • Beim Herstellen des Substrats kann die Information durch Bilden von Vertiefungen mit einer speziellen räumlichen Verteilung oder durch Änderung der Tiefe der Vertiefungen vorregistriert werden. Beispielsweise kann die Tiefe eines Teils einer Spiral- oder Kreisnut unter Bildung einer dritten Zone mit einem von dem Reflexionsvermögen der ersten und zweiten Zonen abweichenden Reflexionsvermögen moduliert werden. Diese zusätzliche Information kann beispielsweise zum Erkennen der Spur, zum Anzeigen des Beginns oder des Endes einer Spur oder zum Liefern von Gleichlaufdaten verwendet werden. Ähnliche Kodierschemen für aufzuzeichnende Informationen können für andere Anordnungen der Vertiefungen benutzt werden.

In Fig. 7 wird ein Schnitt durch einen optischen Aufzeichnungsträger 110 dargestellt. Die mit Fig. 3 übereinstimmenden Elemente von Fig. 7 werden ebenso wie beim optischen Aufzeichnungsträger 50 bezeichnet. Die' Vertiefungen 112 und 114 des optischen Aufzeichnungsträgers 110 erstrecken sich bis zu verschiedenen Entfernungen in das Substrat 12 hinein. Dadurch entsteht jeweils die dritte Zone.

Bei Betrieb eines optischen Schreib-, Lese- oder Löschsystems wird der Lichtstrahl auf die Informationsspur zentriert. Bei dem erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungsträger wird der Lichtstrahl beim Schreiben auch auf die ernten Zonen höherer Empfindlichkeit gerichtet. Wenn das Reflexionsvermögen zwischen den ersten und zweiten

Zonen unterschiedlich ist, kann dieser Unterschied dazu benutzt werden, ein Signal zu liefern, das der Auslenkung des Lichtstrahls quer zur Spur proportional ist. Dieses Signal kann dann dazu verwendet werden, den Lichtstrahl in Bezug auf die Spur zu korrigieren.

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Claims

Dr.-Ing. Reiman König:.. .·..· Dipl'.rJng»Klaus Bergen

Geciliensllse 76 A Düsssldorf 3O Telefon 45ΞΟOB Patentanwalts

21. September 1981
34 182 B

RCA Corporation, 30 Rockefeller Plaza,
New York, N.Y. 10020 (V.St.A.)

"Optischer Aufzeichnungsträger" Patentansprüche:

^rl.) Optischer Aufzeichnungsträger, gekennzeichnet durch ein in einer Hauptfläche (14) Vertiefungen (32) aufweisendes Substrat (12) und eine die Vertiefungen (32) ausfüllende sowie Licht der Wellenlänge eines Aufzeichnungs- bzw. Schreib- und Lese-Lichtstrahls absorbierende Schicht (36) auf der Hauptfläche(14), und durch erste und zweite Zonen (18, 19) an der Hauptfläche (14) mit höherer Aufzeichnungsempfindlichkeit in den ersten Zonen (18) als in den zweiten Zonen (19).
2. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine auffallendes Licht der Wellenlängen der Aufzeichnungs- bzw. Schreib- und Lese-Lichtstrahlen reflektierende Schicht (52) zwischen dem Substrat (12) und der absorbierenden Schicht (54) und durch eine das Reflexionsvermögen der ersten Zone_n(18) verringernde, insbesondere minimierende Dicke der Absorptionsschicht (54) (Fig. 3). ·
3. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine die Vertiefungen (32) ausfüllende Abstandsschicht (72) zwischen der reflektierenden Schicht (52) und der absorbierenden Schicht (78) und durch das

'Reflexionsvermögen der ersten Zonen (18) verringernde, insbesondere minimierende Dicken der Abstandsschicht (72) und der Absorptionsschicht (78) (Fig. 4).
4. Aufzeichnungsträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Vertiefungen (32) von der Hauptfläche (14) aus bis zu einer Tiefe zwischen etwa 5 und 200 Nanometern in das Substrat (12) hinein erstrecken.
5. Aufzeichnungsträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (12) aus Kunststoff besteht.
6. Aufzeichnungsträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine dicke Überzugsschicht (46) auf der Absorptionsschicht (36) (Fig. 2).
7. Aufzeichnungsträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Deckschicht (82) mit einer dicken Überzugsschicht (46) auf der Absorptionsschicht (78) (Fig. 4).
8. Aufzeichnungsträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsschicht (36, 54) aus organischem Material zusammengesetzt ist (Fig. 2 und 3). '
9. Aufzeichnungsträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsschicht (78) aus Titan, Rhodium, Tellur, Selen, Legierungen auf Basis Tellur, Legierungen auf Basis Selen,

-ο * (I β *
At) β *■

Arsentrisulfid oder Arsentriselenid besteht (Fig. 4).
10. Aufzeichnungsträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (32) der Hauptfläche (14) des Substrats (12) die Form einer Nut bzw. RlIe (20) besitzen.
11. Aufzeichnungsträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (32) als abwechselnde Folgen von ersten und zweiten Zonen (18, 19) angeordnet sind.
12. Aufzeichnungsträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Teil der Vertiefungen (114) um einen anderen Betrag in das Substrat (12) hineinerstreckt als der Rest der Vertiefungen (112), so daß eine dritte Zone (114) mit einem von den jeweiligen Reflexionsvermögen der ersten und zweiten Zone (18, 19) abweichenden Reflexionsvermögen entsteht (Fig. 7).
13. Verwendung des Aufzeichnungsträgers nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 als Informations- oder Datenträger mit Informationsspur, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationsspur mehrere erste Zonen (92) mit vom Rest der ersten Zonen (18) und von den zweiten' Zonen (19) abweichenden optischen Eigenschaften aufweist, wobei die jeweilige Länge und der gegenseitige Abstand dieser die abweichenden optischen Eigenschaften aufweisenden ersten Zonen (92) kennzeichnend für die aufgezeichnete Information sind (Fig. 5).