NL9002024A

NL9002024A - Optisch registratie-element.

Info

Publication number: NL9002024A
Application number: NL9002024A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1990-09-14
Filing date: 1990-09-14
Publication date: 1992-04-01
Also published as: US5206063A; DE69115183D1; EP0475529B1; EP0475529A1; JPH04245042A; DE69115183T2

Description

T.n.v. N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven Optisch registratie-element.

De uitvinding heeft betrekking op een optisch registratie-element voorzien van een transparante steunplaat, een kleurstof bevattende registratielaag en een op een registratielaag aangebrachte eerste reflectielaag waarbij het element een ROM (read only memory) gebiedsdeel bevat dat voorzien is van informatie die optisch uitgelezen kan worden en een RC (recording) gebiedsdeel waarin informatie optisch kan worden ingeschreven en uitgelezen.

Een zodanig optisch registratie-element is bekend uit de gepubliceerde Europese octrooiaanvrage nr. 0 353 391.

Volgens uitvoeringsvoorbeeld 1 van voornoemde Europese octrooiaanvrage wordt als registratielaag een laag van een organische cyanine kleurstof, toegepast. De laag wordt vervaardigd door de kleurstof op te lossen in een organisch oplosmiddel. De verkregen oplossing wordt vervolgens door middel van een gebruikelijk spin-coating proces aangebracht op dat deel van het substraat dat overeenkomt met het RC gebiedsdeel. Tijdens het spin-coating proces verdampt het oplosmiddel en wordt een vaste kleurstoflaag verkregen. Vervolgens wordt over het gehele oppervlak van substraat en kleurstoflaag een Au-reflectielaag aangebracht die op zijn beurt is afgedekt met een beschermlaag van een UV-geharde hars.

Aanvraagster heeft vastgesteld dat bij toepassing van een een kleurstof bevattende registratielaag, een lage lichtreflectie (< 30 %) optreedt in het grensgebied tussen het ROM gebiedsdeel en het RC gebiedsdeel. In de ROM en RC gebiedsdelen zelf wordt een lichtreflectie van 70 % of hoger bereikt. Bij gebruik van het optisch registratie-element wordt met een gefocusseerde laserlichtbundel de in het ROM gebied aanwezige informatie afgetast. De laserlichtbundel passeert de grenslijn tussen ROM gebied en RC gebied en vervolgens wordt de laserlichtbundel via geleide sporen gedirigeerd naar een positie in het RC gebied. De laserlichtenergie wordt verhoogd en een informatiebit wordt ingeschreven. Dit voorbeeld maakt duidelijk dat de grenslijn tussen het ROM en RC gebiedsdeel zeer frequent wordt gepasseerd.

Gebleken is dat als gevolg van de zeer lage reflectie in het grensgebied tussen het ROM en RC gebiedsdeel de focussering en besturing van de laserlichtbundel niet meer accuraat verlopen en dientengevolge geen korrekt inschrijfproces en uitleesproces mogelijk zijn.

De uitvinding beoogt om dit nadeel te ondervangen. Deze en andere doelstellingen worden volgens de uitvinding bereikt met een optisch registratie-element van het type zoals in de aanhef is vermeld dat hierdoor is gekenmerkt, dat de registratielaag zich over het ROM- en RC gebiedsdeel uitstrekt en dat in het ROM gebiedsdeel tussen de registratielaag en het substraat, een tweede reflectielaag aanwezig is.

In een gunstige uitvoeringsvorm wordt een tweede reflectielaag toegepast die Ag, Al of Au bevat.

De uitvinding wordt aan de hand van de tekening nader toegelicht waarbij figuur 1 een schematische radiale dwarsdoorsnede is van een optisch registratie-element volgens de stand van de techniek, en figuur 2 een schematische radiale dwarsdoorsnede is van een optisch registratie-element volgens de uitvinding.

Het registratie-element van de stand van de techniek heeft een schijfvormige substraatplaat van bijvoorbeeld polycarbonaat. Het element bevat een rondom het middengat 2 gelegen gedeelte 3 waarvan de buitenste begrenzing met een stippellijn 4 is weergegeven. Het gedeelte 3 is een ROM (read only memory) gebiedsdeel, waarin het aanwezige informatiespoor 5 optisch kan worden uitgelezen. Dit spoor is spiraalvormig met een spoorbreedte van 0.6 pm, een diepte van 0.08 pm en een pitch (afstand tussen de spiraalvormige windingen) van 1.6 pm. Het spoor bevat afwisselend op hoger en lager niveau gelegen informatiebits die optisch, in reflectie, kunnen worden uitgelezen met behulp van een laserlichtbundel die op het spoor is gefocusseerd. Het element bevat voorts een aan het ROM gedeelte 3 grenzend gebiedsdeel 6 dat het RC gedeelte wordt genoemd. In het RC (recording) gebiedsdeel wordt informatie langs optische weg ingeschreven. Het RC gedeelte 6 bevat een spiraalvormige groef 7, ook wel volgspoor genoemd dat een breedte heeft van 0.8 pm, een diepte van 0.08 pm en een pitch van 1.6 pm. Het informatiespoor 5 in het ROM gedeelte 3 en het volgspoor 7 in RC gedeelte 6 worden tijdens de fabricage van substraatplaat 1 met behulp van het daarbij toegepaste injection moulding proces aangebracht.

Op het substraatoppervlak van het RC gedeelte 6 wordt een kleurstoflaag 8 aangebracht. Het substraatoppervlak van het ROM gedeelte 3 wordt daarbij afgedekt. Laag 8 wordt als volgt vervaardigd. Een kleurstof, in het bijzonder een cyanine kleurstof wordt opgelost in een organisch oplosmiddel. De oplossing wordt door een spin-coating proces aangebracht op het substraatoppervlak van het RC gedeelte. Bij spin-coating wordt het registratie-element geroteerd waarbij de opgebrachte kleurstofoplossing zich over het substraatoppervlak verdeelt en tevens het oplosmiddel verdampt.

De bedekking van het ROM gedeelte 3 wordt verwijderd en een reflectielaag 9 van bijvoorbeeld Au wordt over het substraatoppervlak van het ROM gedeelte 3 en over de kleurstoflaag 8 van het RC gedeelte 6 aangebracht. Een daartoe geeigend proces is een sputterproces of een opdampproces. Tot slot wordt een kunststof beschermlaag 10 aangebracht op Au laag 9.

Aanvraagster is tot het inzicht gekomen dat bij de hierboven besproken fabricage van de kleurstoflaag een plaatselijke verdikking 11 wordt gevormd die in de tekening ten behoeve van de duidelijkheid overdreven voorgesteld is. Ter plaatse van de verdikking 11 zal de absorptie van laserlicht dat via het transparante substraat 1 is gefocusseerd op het volgspoor 7 vergroot worden ten koste van de reflectie. Dit is naar de mening van Aanvraagster de oorzaak van de zeer lage reflectie van (<30 %). Als gevolg van deze zeer lage reflectie zal de spoorvolging en focussering van de laserlichthendel in het gebied van de verdikking 11 ernstig verstoord worden zodat het uitlees- en inschrijfproces niet meer mogelijk zijn.

De oplossing voor dit probleem wordt verkregen met een optisch registratie-element volgens de uitvinding die in figuur 2 is weergegeven.

In figuur 2 is met het verwijzingscijfer 20 een transparant substraat weergegeven. Het substraat is bijvoorbeeld vervaardigd uit een transparante kunststof zoals polycarbonaat of polymethylmethacrylaat. Ook kan een glazen substraat worden gebruikt.

Het substraat 20 is schijfvormig met een buitendiameter van 120 mm, een binnendiameter van 15 mm en een dikte van 1.2 mm. Deze afmetingen komen

• P

overeen met de standaardafmetingen van een Compact Disc plaat. Het optisch registratie-element volgens figuur 2 bevat evenals het element volgens figuur 1 een ROM gebiedsdeel 21 en een RC gebiedsdeel 22. Het ROM gebiedsdeel 21 is voorzien van een spiraalvormig informatiespoor 23. Het informatiespoor bevat optisch uitleesbare informatiebits van afwisselend op hoger en lager niveau gelegen gebiedjes. De lengte-afmetingen van de gebiedjes variëren conform de opgeslagen informatie bijvoorbeeld van 0.6 tot 3.3 pm. De opgeslagen informatie is zoals gebruikelijk bij CD toepassingen, gemoduleerd volgens het EFM systeem. Het niveauverschil van de gebiedjes is λ/4η waarbij X de golflengte van het uitleeslaserlicht is en n de brekingsindex is van het materiaal van het substraat. De breedte van de gebiedjes komt ongeveer overeen met de breedte (0.6 pm) van het spoor, üitlezing geschiedt op basis van phaseverschillen in gereflecteerd laserlicht.

In het RC gebiedsdeel 22 is het substraat 20 aan het bovenoppervlak voorzien van een spiraalvormige groef 24, ook wel volgspoor genoemd. Laserlicht dat via het transparante substraat 20 op het volgspoor 24 is gefocusseerd, wordt langs dit volg- of geleidespoor geleid op basis van phaseverschillen met de omgeving van het spoor.

Het informatiespoor 23 en het volgspoor 24 worden met behulp van een matrijs aangebracht tijdens het bij de vervaardiging van het substraat toegepaste injection moulding proces. In het ROM gebiedsdeel 21 wordt op het van informatiespoor 23 voorziene substraatoppervlak een metaallaagje 25 aangebracht, in het bijzonder een laagje van Ag, Au of Al. Een geschikte aangebrengmethode is een sputter-of opdampproces. Het substraatoppervlak in het RC gebiedsdeel 22 wordt tijdens het sputter- c.q. opdampproces afgeschermd. De dikte van het metaallaagje is gering en bedraagt bijvoorbeeld 30-50 nm.

Op het gehele substraatoppervlak, dat wil zeggen over het metaallaagje 25 van het ROM gebiedsdeel 21 en over het het volgspoor 24 bevattende substraatoppervlak in het RC gebiedsdeel 22 wordt een kleurstoflaagje 26 aangebracht. Hiertoe wordt een organische cyanine kleurstof opgelost in een organisch oplosmiddel zoals diaceton alcohol. De oplossing wordt centraal op het substraatoppervlak gedeponeerd. Het optisch registratie-element wordt geroteerd waarbij de oplossing zich over het gehele oppervlak van het substraat verspreidt en tevens gelijktijdig of daaropvolgend een verdamping van het oplosmiddel plaatsvindt. Op deze wijze wordt een laag verkregen met een gelijkmatige dikte die bijvoorbeeld 30-50 nm bedraagt. In het centrum van de plaat kan de aangebrachte kleurstoflaag een verdikt gedeelte vertonen. Dit centrale deel wordt evenwel naderhand verwijderd waarbij het middengat 27 wordt gevormd.

Op de kleurstoflaag 26 wordt door middel van een opdampproces of sputterproces een metaalspiegel 28 van bijvoorbeeld Au of Al aangebracht en hierop weer een beschermlaag 29 van kunststof zoals een met licht geharde laag van acrylaten of methacrylaten.

Het optisch registratie-element volgens de uitvinding wordt uitgelezen met een laserlichtbundel die via het transparante substraat 20 is gefocusseerd op het informatiespoor 23 van het ROM gebiedsdeel 21. De uitlezing vindt plaats op basis van phaseverschillen in het gereflecteerde licht. De hoeveelheid gereflecteerd licht is meer dan 80 % en voldoet ruimschoots aan de CD standaardeisen.

Bij inschrijving van informatie wordt een laserlichtbundel toegepast die via het transparante substraat 20 is gefocusseerd op de kleurstoflaag 26 in het RC gebiedsdeel 22. De laserlichtbundel volgt daarbij het volgspoor 24 op basis van phaseverschillen in het gereflecteerde licht. De laserlichtbundel is conform de te registreren informatie gemoduleerd volgens het EFM modulatiesysteem. Op de belichte plaatsen vindt een verandering plaats in de kleurstoflaag en vooral in het grensvlak van de kleurstoflaag en het substraatoppervlak. Deze verandering kan inhouden dat in het substraatoppervlak een putje ontstaat of dat kleurstofmoleculen in het substraatoppervlak diffunderen. Hierdoor verandert de absorptie van het registratie-element op de belichte plaatsen en daarmede ook de reflectie. De ingeschreven informatie kan optisch worden uitgelezen met een standaard CD speler. De reflectie in het gebiedsdeel RC is in alle gevallen hoger dan 70 %. Een verlaging van de reflectie tot minder dan 30 % in het grensgebied tussen het ROM gebiedsdeel en het RC

gebiedsdeel werd niet waargenomen, zodat de eerder vermelde problemen bij inschrijving en uitlezing van het bekende registratie-element volgens figuur 1 niet optreden.

Claims

1. Optisch registratie-element voorzien van een transparante steunplaat, een kleurstof bevattende registratielaag en een op een registratielaag aangebrachte eerste reflectielaag waarbij het element een ROM (read only memory) gebiedsdeel bevat dat voorzien is van informatie die optisch uitgelezen kan worden en een RC (recording) gebiedsdeel waarin informatie optisch kan worden ingeschreven en uitgelezen, met het kenmerk, dat de registratielaag zich over het ROMen RC-gebiedsdeel uitstrekt en dat in het ROM gebiedsdeel tussen de registratielaag en het substraat, een tweede reflectielaag aanwezig is.

2. Optisch registratie-element volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de tweede reflectielaag Ag, Al of Au bevat.