DE3600902A1 - Optisches aufzeichnungsmedium und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Optisches aufzeichnungsmedium und verfahren zu seiner herstellungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues optisches Aufzeichnungsmedium
mit Graphit als Speichermaterial sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Als optisches Aufzeichnungsmedium zur analogen oder digitalen Speicherung
von Informationen mit Hilfe eines Laserlichtstrahles ist eine große Anzahl
von Materialien beschrieben. Die Informationen werden dabei in Form von
Löchern, Pits oder Blasen bzw. durch Phasenumwandlungen oder andere lokale
Eigenschaftsänderungen in das jeweilige Speichermedium "eingeschrieben".
Als Speichermedien sind dünne Schichten aus anorganischen Materialien, wie
Metalle, Legierungen, dotierte Metalle, Metalloxide oder Metallsulfide,
sowie aus organischen Verbindungen, insbesondere Farbstoffe aber auch
flüssigkristalline Verbindungen oder Polymere sowie deren Kombinationen,
beschrieben.
Farbstoffe weisen eine hohe Absorption auf, die auf die betreffende Laserwellenlänge
hin optimiert werden kann, und zeichnen sich dabei durch niedrige
Wärmeleitfähigkeit und variable Verarbeitungsmöglichkeiten (z. B.
Vakuumverdampfen, Spincoating mit und ohne Bindemittel oder andere Zusatzstoffe)
aus. Ihre optischen Daten (Real- und Imaginäranteil des Brechungsindex,
[n, k]λ) sind zumeist nicht ausreichend, so daß ein qualitativ hochwertiger
Speicher nur mit abgestimmten Schichtdicken bzw. mit einer zusätzlichen
Reflektorschicht erhalten werden kann. Darüberhinaus sind nur
wenige geeignete IR-Farbstoffe bekannt, die im nahen Infrarotbereich
(750-900 nm) ausreichend absorbieren, d. h., in dem Spektralbereich, in
dem die technisch vorteilhaften Halbleiterlaser vom GaAlAs-Typ Licht emittieren,
und mit denen optische Aufzeichnungsmedien sinnvoll "beschrieben"
und "ausgelesen" werden. Daher sind zur Optimierung solcher Systeme Zusätze,
wie Ruß oder Sauerstoff-Quencher notwendig, die einen "synergistischen
Effekt" bewirken, die jedoch auch die Herstellung der Speicherschichten
komplizieren.
Dünne Metallschichten, insbesondere Tellur und dessen Legierungen sowie
modifizierte Materialien auf Basis von Tellur weisen zwar geeignete optische
Daten (ausreichende Absorption und Reflexion) in einem breiten
Wellenlängenbereich auf, zeigen jedoch relativ hohe Wärmeleitfähigkeiten
und sind zumeist sehr korrosionsempfindlich.
Graphit, der auf Grund seiner Schichtstruktur Eigenschaften von organischen
und anorganischen (metallischen) Materialien aufweist, sollte ein
geeignetes Speichermaterial darstellen.
In der DE-A-21 50 134 ist ein optisches Aufzeichnungsmedium beschrieben,
welches aus einer dünnen (ca. 0,5-1,0 µm) Schicht aus Rußteilchen in einem
polymeren Bindemittel, vorzugsweise plastifizierte Nitrocellulose, auf
einem wärmebeständigen Substrat (Glas) besteht. Mittels eines Laserstrahls
wird das Schichtmaterial an den bestrahlten Stellen selektiv verdampft
oder weggebrannt und dadurch ein Bild erzeugt.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß aufgesprühte, bindemittelhaltige Rußschichten
infolge der Oberflächenrauhigkeit nur eine geringe Reflektivität
aufweisen und daher qualitativ hochwertige Speichermedien nur mit abgestimmten
Schichtdicken bei vollständigem Materialabtrag erhalten werden
und die Informationsdichte (durch große Signalfläche und Signalabstand)
begrenzt bleibt.
Es wurde nun ein optisches Aufzeichnungsmedium gefunden, enthaltend eine
Speicherschicht und gegebenenfalls ein oder zwei Substratschichten, wobei
die Speicherschicht Graphit als Speichermaterial enthält.
Es wurde weiterhin gefunden, daß mit gepreßtem Graphit drastische Qualitätsverbesserungen
unabhängig von der Schichtdicke erzielt werden. Außerdem
kann bei der Herstellung der Speicherschicht auf einfache Verfahren
zurückgegriffen werden.
Aufgrund der hohen Korrosionsbeständigkeit (Chemostabilität) von Graphit,
seiner Stabilität unter Anwendungsbedingungen sowie seiner toxikologischen
Unbedenklichkeit eignet sich das System in idealer Weise für eine breite
Anwendung im Bereich der Datenspeicher und anderer Aufzeichnungsmedien.
Das neue optische Aufzeichnungsmedium wird vorteilhaft erhalten, wenn man
aus einer Graphitfolie einen Rohling mit einem Durchmesser von 10 bis
30 cm ausstanzt, diesen anschließend bei einem Druck von 300 bis 8000 bar
vorzugsweise 500 bis 5000 bar und insbesondere 700 bis 1000 bar preßt und
ihn gegebenenfalls anschließend in einem weiteren Preßvorgang mit einer
oder zwei Substratschichten versieht.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßig so durchgeführt, daß man
aus einer handelsüblichen, vorgepreßten Folie aus Graphit (s. a. Ullmanns
Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 14, Seite 616), wie
sie z. B. auch zur Herstellung von Dichtungen für chemische Apparate verwendet
wird, Scheiben mit einem Durchmesser von 10 bis 30 cm ausstanzt und
diese in einem Preßwerkzeug preßt. Der Preßvorgang findet üblicherweise
bei Raumtemperatur statt. Der jeweils optimale Druck richtet sich nach der
Art des verwendeten Folienmaterials und nach der Fläche der Graphitscheibe.
Beim Preßvorgang werden die vororientierten Graphitdomänen (Schichtstrukturen)
weiter ausgerichtet und die Oberfläche homogenisiert, wobei
ein metallischer Glanz auftritt. Bereits diese Schicht läßt sich mit einem
Laserlichtstrahl "beschreiben". Die Eigenschaften dieses Speichers sind im
allgemeinen nur von der Oberflächenqualität abhängig, nicht aber von der
Schichtdicke.
Zur mechanischen Stabilisierung kann diese Graphitschicht mit einer oder
zwei Substratschichten versehen werden. Diese bieten zusätzlich einen mechanischen
Schutz der Oberfläche und somit der gespeicherten Information.
Als Substratschichten kommen alle diejenigen Materialien (Glas und Polymermaterialien)
in Betracht, die ausreichende optische Qualitäten aufweisen.
Vorzugsweise verwendet man Substratschichten aus Polymermaterial.
Besonders bevorzugt sind dabei solche Substratschichten, die im wesentlichen
aus Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat bestehen.
Die Substratschichten können in einem zweiten Preßvorgang unter analogen
Preßbedingungen, z. B. in Form von Disketten mit einer Dicke von 0,2 cm,
auf die Graphitschicht aufgepreßt werden. Um ein optimales Haftvermögen
der Substratschicht(en) auf dem Graphit zu erhalten, kann es von Vorteil
sein, zusätzlich einen Klebstoff zu verwenden, um so ein Ankleben der Substratschicht(en)
zu erreichen. Als Klebstoffe kommen dabei die üblichen,
an sich bekannten Materialien, wie sie beispielsweise in Ullmanns Encyklopädie
der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 14, S. 227 f, beschrieben
sind, in Betracht.
Es können auch vorgerillte Substratschichten verwendet werden, um auf diese
Weise eine Spurführung und schnellen Datenzugriff zu ermöglichen. Je
nach Herstellungsbedingungen des Speichers können die Rillen im Substrat
frei bleiben oder mit einem Material (z. B. Klebstoff) mit höherem
Brechungsindex ausgefüllt werden.
Es ist aber auch möglich, einen zweiten Preßvorgang anzuschließen, ohne
dabei Substratschichten auf das Graphitspeichermaterial aufzubringen.
Vielmehr kann in diesem Fall mittels des zweiten Preßvorgangs durch Verwendung
eines Masters eine Spurinformation auf die Graphitschicht gebracht
werden.
Wie sich überraschenderweise gezeigt hat, wirkt sich die Wärmeleitfähigkeit
der Speicherschicht (λ ≦λτ 200 W/mK, in Schichtrichtung), die infolge
der Schichtstruktur einen hohen Anisotropiekoeffizienten (ca 30) aufweist,
nicht hinderlich aus, wenn man mit relativ kurzzeitigen Laserlichtimpulsen
belichtet.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher beschrieben.
Eine Graphitscheibe mit einem Durchmesser von 10 cm wurde in einem Preßwerkzeug
mit zentriertem Innenloch mit einem Druck von 750 bar gepreßt.
Die so erhaltene Graphitschicht löste sich problemlos vom Preßwerkzeug und
zeigte einen deutlichen metallischen Glanz. Diese Schicht hatte über einen
großen Wellenlängenbereich eine Reflektivität von 30-35%.
Als Vergleich diente eine auf Glas aufgesprühte bindemittelhaltige Graphitschicht.
Die Reflektivitätswerte dieser Schicht waren sowohl in unbehandeltem
Zustand (rauhe Oberfläche) als auch nach leichtem Polieren
(glatte Oberfläche) deutlich schlechter.
Mit einem fokussierten Laserlichtstrahl wurde mit verschiedenen Wellenlängen
durch kurze Lichtimpulse Signale in das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium
"eingeschrieben". Die Größe der Signale war abhängig von der
Energiedichte und konnte durch Laserlichtenergie und Fokus bzw. Zeit reguliert
werden. Die Signale heben sich durch eine Reflektivitätsänderung von
der glatten ("unbeschriebenen") Umgebung ab. Es handelt sich dabei um geringe
Vertiefungen durch lokal verdampftes Graphit oder um eine thermisch
induzierte Aufrauhung der vormals glatten Graphitoberfläche bzw. um eine
Kombination aus beiden Effekten. Durch Belichten mit einem gepulsten Farbstofflaser
konnten so große Signale (Durchmesser bis 0,3 mm) eingeschrieben
werden, daß eine Kontrastmessung mit einem durch Glasfaser gekoppeltem
Spektrometer und Mikroskop möglich war. Aus den Reflektionsunterschieden
(Reflexion bei 830 nm) zwischen Signal (13%) und Umgebung (33%) ergab
sich ein Kontrast von 20% bei 830 nm.
Die Graphit-Speicherschicht wurde analog Beispiel 1 hergestellt und in
einem zweiten Arbeitsgang mit einer Polymethylmethacrylat (PMMA)-Diskette
(Dicke: 1 mm, Durchmesser 10 cm, zentriertes Innenloch mit 15 mm Durchmesser)
so verpreßt, daß sich das Substrat nicht verformte. Um beide
Schichten stabil aneinanderzufügen wurde eine Verklebung am äußeren und
inneren Rand vorgenommen.
Die Speicherschicht ließ sich problemlos von der freien Seite (gegen Luft)
und von der Substratseite (gegen PMMA) her "beschreiben". Der Kontrast war
auf beiden Seiten im Rahmen der Fehlergrenzen gleich und die mikroskopischen
Aufnahmen der Signale zeigten keine signifikanten Unterschiede. Eine
Rauschmessung an einer qualitativ durchschnittlichen, nicht optimierten
Speicherschicht ergab den 2,5 fachen Wert einer aufgedampften Tellur-
Schicht.
Graphit-Speicherschichten wurden analog Beispiel 1 hergestellt und in
einem zweiten Arbeitsgang zwischen zwei PMMA-Disketten (vgl. Beispiel 2)
verklebt und/oder mit einem inneren und äußeren Haltering verklammert.
Dadurch wurden zweiseitig identische, geschützte Sandwich-Speicher erhalten.
Die Beschreibbarkeit und Qualität war mit den in Beispiel 1 und 2 beschriebenen
Proben vergleichbar bei deutlich erhöhter mechanischer Stabilität.
Die Graphit-Speicherschicht wurde analog Beispiel 1 (Durchmesser 13 cm)
hergestellt und in einem zweiten Arbeitsgang (analog Beispiel 3) zwischen
zwei gerillte Polycarbonat-Disketten (Durchmesser 13 cm) verklebt. Die
Beschreibbarkeit und Qualitätsmerkmale waren analog den voranstehenden
Beispielen.
Ein Graphit-Speicher wurde analog Beispiel 4 aufgebaut. Als Substrat wurden
jedoch zwei gerillte Polycarbonat-Schichten verwendet, deren Rillen
mit einer bindemittelhaltigen Farbstofflösung durch Spincoating aufgefüllt
waren, wobei die bindemittelhaltige Farbstoffschicht einen deutlich höheren
Brechungsindex als Polycarbonat aufwies. Die Testergebnisse waren vergleichbar
mit denen, welche mit einem in Beispiel 4 beschriebenen Speicher
erzielt wurden.
Eine Graphit-Schicht wurde analog Beispiel 1 hergestellt. In einem zweiten
Arbeitsgang wurde im Fall a) einseitig und im Fall b) beidseitig als Farbstoff
Vanadylphthalocyanin aufgedampft. In einem dritten Schritt wurde das
Substrat (PMMA-Disketten) analog den Beispielen 3 bis 5 jeweils auf die
Farbstoffschicht aufgebracht. In diesem System diente die Graphit-Schicht
verglichen mit bekannten Speichermedien sowohl als Absorber als auch als
Reflektor. Die Beschreibbarkeit mit einem auf das Absorptionsmaximum des
Farbstoffes abgestimmten Wellenlängen des Laserlichtstrahles wurde bei
niedrigeren Energiedichten erreicht.
Claims (5)
1. Optisches Aufzeichnungsmedium, enthaltend eine Speicherschicht und gegebenenfalls
eine oder zwei Substratschichten, dadurch gekennzeichnet,
daß die Speicherschicht Graphit als Speichermaterial enthält.
2. Optisches Aufzeichnungsmedium gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Substratschicht im wesentlichen aus Polymethylmethacrylat besteht.
3. Optisches Aufzeichnungsmedium gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Substratschicht im wesentlichen aus Polycarbonat besteht.
4. Verfahren zur Herstellung eines optischen Aufzeichnungsmediums gemäß
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man aus einer Graphitfolie
einen Rohling mit einem Durchmesser von 10 bis 30 cm ausstanzt, diesen
anschließend bei einem Druck von 300 bis 8000 bar preßt und ihn gegebenenfalls
anschließend in einem weiteren Preßvorgang mit einer oder
zwei Substratschichten versieht.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man vorgerillte
Substratschichten verwendet.
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Publications (1)
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DE3600902A1 true DE3600902A1 (de) | 1987-07-16 |
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ID=6291844
Family Applications (1)
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Country Status (2)
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JP (1) | JPS62231794A (de) |
DE (1) | DE3600902A1 (de) |
Cited By (1)
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WO2005053058A2 (en) * | 2003-11-14 | 2005-06-09 | Advanced Energy Technology Inc. | Method of forming impressions in a flexible graphite material |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6253884A (ja) * | 1985-09-02 | 1987-03-09 | Kao Corp | 光学記録媒体 |
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1986
- 1986-01-15 DE DE19863600902 patent/DE3600902A1/de not_active Withdrawn
-
1987
- 1987-01-13 JP JP62004207A patent/JPS62231794A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005053058A2 (en) * | 2003-11-14 | 2005-06-09 | Advanced Energy Technology Inc. | Method of forming impressions in a flexible graphite material |
WO2005053058A3 (en) * | 2003-11-14 | 2006-01-12 | Advanced Energy Tech | Method of forming impressions in a flexible graphite material |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62231794A (ja) | 1987-10-12 |
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Legal Events
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