TW527593B - Method of producing a substrate for fabricating optical storage media and method of fabricating optical storage media - Google Patents

Description

527593 A7 五、發明說明（ 發明背景 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明一方面有關一以凹痕（pit)及沈陷（land)之形式連 續地儲存資科之光學儲存裝置之基材製法，及在另一方面 有關此一光學儲存裝置之製法。 在此所討論之已知最佳形式光學儲存裝置包含音樂光碟 (CD-Audi0)及唯讀光碟（CD-R〇M)，其機械及電參數大部 份已標準化及記在德國工業標準（DIN)EN 60908以及IEC 908+A1及黃皮書中。於一射出成型製程中，該儲存裝置係 由一壓花模以聚碳酸酯鑄成，呈側邊支承凹痕及沈陷形式 之模製表面結構係金屬化在該壓花模上，並在同一侧邊上 設有保護噴漆及主要印刷上内容指示等。該資料係由該相 向、透明側邊，亦即穿過該聚碳酸酯讀出。 % 吾人已意圖以連續製程替換上面簡述之不連續製程或複 製製程，可參考WO 97/12279。其基本概念係夾住該廢 模’該壓模支承欲產生於一輥輪外圍上之表面結構之反面 結構’及通過一由該輥輪及相對輥輪間之一輥輪所脱去之 塑膠薄膜帶，以致藉著壓花該表面結構以傳送之。然而， 就我們所知，該方法目前尚未發展至準備進入量產。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲生產某些微光學（microoptical)表面結構，特別是爲生 產壓花全息圖，已知各種連續式方法，但至目前爲止吾人 未i試轉移此方法至上述型式之光學儲存裝置之生產。 比方由德國專利第41 32 476 A1號，已知一用以同時複 製及直接應用全息圖及其他繞射光柵至一印刷材料之方 法’其中至少一輻射固化噴漆塗料係塗佈至該印刷材料’ -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公髮） 527593 A7 B7 五、發明說明（2 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 及藉著此噴漆塗料，由夾至中空輥輪上之一壓模模製該表 面結構。隨著該模製製程，然後應藉著紫外光經過該紫外 線可透過之中空輥輪及該紫外線同樣可透過之壓模固化該 喷漆塗料。然而，此方法之實際應用結果已失敗，因爲紫 外線可透過之中空輥輪及紫外線可透過壓模之高成本。 另一微光學表面結構、例如全息圖之製法係由德國專利 第197 46 268 A1已知。如於前述方法中，一可輕射固化 噴漆塗料係塗佈至一塑膠薄膜。於該塗佈及隨後之模製期 間，該噴漆塗料之黏度係藉著控制下之熱源調整至一預定 値及保持不變。於模製期間，業已藉著紫外光照射固化該 噴漆塗料。如此，只能以特別之噴漆施行該方法。再者， 調整及保持噴漆之某一黏度不變需要一很有效率及快速之 控制裝置。 由美國專利第4,758,296號及第4,906,3 15號已知另一 用以連續生產表面浮凸（surface relief)全息圖之方法，該 方法係基於藉著施加一可輻射固化合成樹脂層、固化仍然 與該全息圖母盤接觸之合成樹脂層、及隨後藉著一由聚酯 製成之供給轉移帶移去該樹脂層，以模製一循環帶形式之 全息圖母盤（master)。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印？衣 至目前爲止，專家們已認爲這些習知方法用於光學儲存 裝置之生產太昂貴及/或太不精確，因爲其凹痕、更精確的 是必須很精確地複製該凹痕/沈陷轉移作用，而每一個單一 凹痕/沈陷轉移作用具體化一個二進位之資料元件，反之於 一全息圖中，簡言之，已知之不精確複製不只導致資料之 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 527593 A7 B7 五、發明說明（3 ) 損失，亦導致對比之損失。 發明概要 下文本發明之一目的是創造一種至少供半連續式生產光 學儲存裝置之方法。 該目的之第一項解決方案在於一種方法，其特徵爲一塑 膠薄膜帶係於預定層厚度下連續地塗上一液態、可用紫外 光固化之材料，隨後可能於一計時通道中藉著加熱乾燥該 帶子之塗層，直至得到一不再可流動、但仍然可壓花之狀 態，且該已塗附帶係捲繞供進一步使用。 所提出之方法異於上述習知用以生產壓花全息圖、繞射 光柵、微型透鏡等之方法，其中該帶子之塗層未固化，而 僅只乾燥，亦即乾燥至某一程度，以致一方面能捲繞該已 塗附帶而不會使個別層或捲繞層彼此黏著，但在另一方面 仍然可壓花該塗層。”可壓花’’一詞意指呈凹痕及沈陷形式 之表面浮凸能取自一具有所需高精確度之對應壓花壓模。 近期根據習知技術可施行該壓花操作，比方該已塗附帶、 亦即該基材係解開及通過二輥輪之間，而該輥輪面朝該塗 層之側邊裝有該壓模。隨後固化該塗層，該壓花表面係沖 壓出該基材及處理之，以獲得一準備好供使用之儲存裝 置。既然塗佈及乾燥比該壓花操作及所有隨後之步驟需要 更長之時間，按照本實施例之方法具有之優點是：以時間 之觀點及以地方之觀點兩者，且因此以充分運用需求之觀 點而言，可彼此分開地進行該可壓花基材之生產及該實際 儲存裝置之生產。比方，二或更多間工廠可製造該基材並 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 527593 A7 B7 五、發明說明（4 ) 庫存之，然後將處理該基材以於單一繼起工廠獲得儲存裝 置。 假如此優點不重要，亦可根據一取代替上述半連續式方 法之連續式方法製造該儲存裝置，按照本發明之連續式方 法，其特徵爲一塑膠薄膜帶係於預定層厚度下連續地塗上 一液態、可用紫外光固化之材料，隨後可能於一計時通道 中藉著加熱乾燥該帶子之塗層，直至得到一不再可流動、 但仍然可壓花之狀態，該已塗附帶通過二輥輪之間，而該 輥輪面朝該塗層之侧邊裝有一表面浮凸，該表面浮凸係所 欲製造儲存裝置表面浮凸之至少一原坯之反面結構，且將 該表面浮凸壓花進入該塗層，爲固化該塗層，該帶子隨後 通過一紫外線輻射源下方，這些原坯係沖壓出該帶子，及 同時或於一分開步躁中將一中心孔洞沖壓進入該原述。 對於製成品，該方法供給業已能以該形式播放之儲存裝 置。 **v 對於塗佈材料，可使用一以溶劑爲主要成份之可輻射交 聯聚合物（申請專利範圍第3項）。合適之聚合物在先前技藝 中係習知爲所謂光敏聚合物。 另一選擇及最好的是，可使用一以溶劑爲主要成份之可 輻射交聯溶膠凝膠當作塗料（申請專利範圍第4項）。以二氧 化矽爲基礎之合適溶膠凝膠系統係例如已知來自 A.Matsuda等人刊登於1958年份基本工程材料第150册 第111至120頁之”以溶膠-凝膠法製成之光碟基材”文章， 但其只用於生產預先格式化之可錄式光學儲存裝置，該裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -- -------%--------^---------#·, (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 527593 A7 B7 五、發明說明（5) 置之形式對應於已塗佈之玻璃板。代替二氧化矽，亦可使 用粒徑在於納米範圍内之其他惰性固體。二氧化鈦特別是 有用。 於該液體狀態中，該塗料之黏度最好在10及100毫巴斯 卡/秒之間，及於大部份凝固之狀態下，亦即在乾燥之後， 係於20及100巴斯卡/秒之間（申請專利範圍第5及6 項）。 該層塗料之厚度並不重要。對於該液體材料，其厚度可 在於2及100微米之間，及對於大部份凝固材料，亦即在 乾燥之後，其厚度可在於1及50微米之間（申請專利範圍 第7及8項）。 這亦適用於欲塗附帶子之運送速度。其依所選擇之塗佈 方法而定，且尤其依考慮該層厚度之乾燥步驟之持續期 間、在整個層厚度上方達成均勻乾燥之最大可應用之加熱 能力、及可用以乾燥之路徑長度而定。在此可特別考慮於 20及50米/分間之運送速度（申請專利範園第9項）。 關於最佳化之類似考量應用於該乾燥溫度，該乾燥溫度 之下限係約必須接受一長乾燥時間之室溫，及其上限係由 該塗料之化學安定性及該溶劑之蒸發性質所決定。該乾燥 溫度最好在50及90°C之間（申請專利範圍第10項）。 於一連續式方法之案例中，所需壓花速度等於欲在塗佈 及乾燥區塗上之帶子之運送速度。然而，假如壓花係壓入 根據申請專利範圍第1項之方法所生產之基材，該最大壓 花速度係只受限於所使用工廠之參數。該壓花速度比方可 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

11 —mm I ·ϋ Ml·— ϋ _1 0%, V ^^1 11 ϋ— 1·.— I— I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 527593 A7 B7 五、發明說明（6 ) 在10及50米/分之間（申請專利範圍第11項）。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 對於輻射交聯作用，最好是以溶劑爲主要成份之溶膠凝 膠塗料可用40至1000毫焦耳/平方米照射達例如一秒鐘 (申請專利範圍第12項）。一相當快速之交聯作用及如此使 該壓花表面結構有一決定性之固定位置係吾人想要的。該 最大之可用輻射能力及該照射之持續期間自然地依所使用 可輕射交聯聚合物之種類而定。 這亦適用於所使用輻射波長之範圍。對於常用之可輻射 交聯聚合物，這些波長可在約200及約500納米之範圍間 (申請專利範圍第13項）。 有利的是，在乾燥之後測量該塗層之厚度，及將該塗層 送入一控制電路以保持該層厚度不變（申請專利範圍第14 項）。 於輻射固化時，可同樣測量該表面浮凸之深度及將其送 入一控制該壓花輥輪壓力之控制電路（申請專利範圍第15 項）。合適之干涉測量方法係比方已知用以控制所述一玻璃 母盤之光阻材料之顯影製程。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 當該凹痕之排列係切割成特定尺寸時，尤其是其深度， 重要的是知道所產生之表面結構是否形成一與空氣之介面 或一透明保護層，然後應考慮該表面結構之折射率。 按照本發明方法所製成之原坯可例如藉著習知之鋁濺鍍 法至少在一側金屬化，以增加其反射性（申請專利範圍第16 項）。然而，當該塗料具有充分高之折射率時，亦即比方實 質上包括具有約2至2.4折射率之二氧化鈦及未塗上保護 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 527593 A7 B7 五、發明說明（7) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 層時，能省略金屬化作用，因爲在該二氧化鈦/空氣介面所 獲得之反射性業已導致一足夠大之CA信號。該信號對通常 只讀取一次之儲存裝置係完全足夠，例如將某種軟體錄製 於該固定式磁碟上。 在另一方面，當吾人想要製造可重複讀取之儲存裝置 時，建議在該原坯之仿形側提供一保護喷漆（申請專利範圍 第17項），且另一建議係在其上面以薄片覆蓋一保護薄 按照本發明方法所製成之光學儲存裝置可比至例如目前 爲止所用之CD及CD-ROM型儲存裝置具有一遠較小之厚 度。然而常見讀取裝置之自動聚焦伺服系統係調整至該儲 存裝置之1.2毫米標準化厚度。其可能因此需要對每一原 坯提供一外環及一内環（申請專利範圍第18項），以便使帶 有資料層進入一般用於讀數裝置之自動聚焦平面。 用於該塑膠薄膜帶之塑膠特別包含那些選自聚酯或聚碳 酸酯之群（申請專利範圍第19項）。 圖式簡述 隨後將參考各圖式説明本發明，其主要顯示圖解化實施 例及其細節，且其中： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖1係具有一連串原坯之連續式帶子生產工廠之概要圖 面，每一原坯對應於一光學儲存裝置， 圖2顯示經過該儲存裝置凹痕附近之第一實施例之一剖 面圖，並具有該讀取光束之簡化光學路徑， 圖2a以放大比例顯示圖2之細節"X”， -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 527593 A7 B7 五、發明說明（9) 花站之後係一固化站11，該固化站可特別包括一或多個紫 外線光源，而開始該塗層中所含光敏聚合物之輻射交聯作 用。在該固化站11之後，經由該凹痕深度干涉計14測量 該凹痕深度，該干涉計14之輸出信號係供給至一控制器 15，該控制器15依該實際値與一想要値之比較結果而改變 該壓花輥輪9之壓力，並朝向維持該想要値。在一轉向輥 輪16後方，設有該表面結構之帶子係捲繞在一捲繞輥輪 17上供進一步使用或處理。在此未示出之處理操作包含在 該帶子2上沖壓該原坯、同時或在未來沖壓該中心孔、假 如必要時施行金屬化操作、塗上一保護噴漆或以薄片覆蓋 一保護薄膜、及安裝一配接器，這可比方包含一内環及一 外環及舉起所生產之儲存裝置進入一常用磁碟機或讀取裝 置之讀取或自動聚焦平面，所生產之儲存裝置可比習知之 CD及CD-ROM遠較薄。 於一非常放大之圖面中，圖2顯示一經過第一實施例儲 存裝置之剖面圖，該儲存裝置對應於由圖1已塗附帶2所 沖壓出之原坯。該儲存裝置包含一聚酯薄膜20，而藉著圖 1所示之工廠已設有一溶膠凝膠層21(另一選擇是設有一層 光敏聚合物），面朝遠離該聚酯薄膜20之側邊具有諸如21a 之壓花凹痕。該層21可具有例如1.5之折射率η。藉著本 身習知之方法，該帶有資料之側邊已設有一金屬化層22(參 考圖2a)及最後設有一保護噴漆23。該讀取光束24如於一 習知CD或CD-ROM中讀取該連串之壓花凹痕及沈陷。 圖3顯示經過該儲存裝置第二實施例之一剖面圖。在該 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

% 527593 A7 B7 五、發明說明（1Q) 聚酯薄膜20上設有以二氧化鈦爲主要成份之溶膠凝膠層 26。該層之折射率可於2及2.5間之範園内。因此，該層 26之反射率係如此大，以致於本實施例中可省略圖2之額 外金屬化層2 1。特別是當該儲存裝置只讀取一次時，以便 把其内容拷貝至一電腦之固定式磁碟上，而呈現於圖2所 示實施例之保護噴漆層23係不必要的。反之’藉著該讀取 光束24所讀出之表面可僅只用一黏著薄膜（未示出）覆蓋， 該黏著薄膜僅只在將該儲存裝置插入該讀取裝置或磁碟機 之前剥除。 既然按照本發明之儲存裝置係比習知CD及CD-ROM遠 較薄，可建議用一供讀取之配接器，該配接器移動欲讀取 儲存裝置之表面至約相同之平面，一旦該儲存裝置已插入 該磁碟機内，一欲讀出CD或CD-ROM之表面將放置在該 相同平面中。 圖4顯示一合適、圖示簡化之配接器剖面圖。其包含一 大致圓形之塑膠製承板30，該承板於内環32中具有一中 心孔31，該中心孔3 1之直徑與CD之中心孔直徑相通’該 内環32突出在該未來之讀出側邊。該内環具有將該薄膜狀 儲存裝置33定位在中心之作用，該儲存裝置之結構比方參 考圖2及圖3所説明者。在其外圍，該儲存裝置係藉著〆 外環34固定。設計該外環34之厚度及該内環32之厚度尺 寸，以致當該配接器插入一磁碟機之圓盤時，欲更精確地 讀取其表面，該薄膜狀儲存裝置33係放置在亦將放置〆 CD或CD_ROM之帶有資料表面之同一水平面，該表面係 以一聚碳酸酯層所覆蓋。 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) n 1 ϋ 1 ϋ I 一，a n fll ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ •ϋ. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

Claims (1)

1. 527593 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 1. 一種用以製造光學儲存裝置之基材製法，其中以凹痕及 沈陷之形式串列地儲存該資料，其特徵爲： 一塑膠薄膜帶係於預定層厚度下連續地塗上一液態、 可用紫外光固化之材料， 隨後可能於一計時通道中藉著加熱乾燥該帶子之塗 層，直至得到一不再可流動、但仍然可壓花之狀態，及 該已塗附帶係捲繞供進一步使用。 2. 一種光學儲存裝置之製法，其中以凹痕及沈陷之形式串 列地儲存該資料，其特徵爲： 一塑膠薄膜帶係於預定層厚度下連續地塗上一液態、 可用紫外光固化之材料， 隨後可能於一計時通道中藉著加熱乾燥該帶子之塗 層，直至得到一不再可流動、但仍然可壓花之狀態， 該已塗附帶通過二輥輪之間，而該輥輪面朝該塗層之 側邊裝有一表面浮凸，該表面浮凸係所欲製造儲存裝置 表面浮凸之至少一原坯之反面結構，且將該表面浮凸壓 花進入該塗層， 爲固化該塗層，該帶子隨後通過一紫外線輻射源下 方， 該原坯係沖壓出該帶子，及 同時或於一分開步驟中將一中心孔洞沖壓進入該原 述〇 3. 如申請專利範圍第1或2項之製法，其中該塗料係以溶 劑爲主要成份之光敏聚合物。 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 訂---------· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 527593 A8 B8 C8 ---— —_______D8 六、申請專利範圍 如申請專利範圍第1或2項之製法，其中該塗料係以溶 劑爲主要成份之可輻射交聯溶膠凝膠。 5·如申請專利範圍第1或2項之製法，其中該液體塗料之 黏度於10及100毫巴斯卡/秒之間。 6·如申請專利範圍第1或2項之製法，其中於乾燥時，該 塗料之黏度在於20及100巴斯卡/秒之間。 7·如申請專利範圍第1或2項之製法，其中該液體塗料層 之厚度於2及100微米之間。 8·如申請專利範圍第1或2項之製法，其中於乾燥時，該 塗料層之厚度在於1及50微米之間。 9. 如申請專利範圍第2項之製法，其中該已塗附帶之 運送速度在於20及50米/分之間及最好係約25米/分。 10. 如申請專利範圍第i 5戈2項之製法，其中該已塗附帶之 乾燥溫度係選擇於室溫及大約150»C之間及最好於5〇及 9(TC之間。 、 U·如中請專利範圍第2項之製法，其中該壓花速度係調整 至10至50米/分及最好至約25米/分。 &如申請專利範圍第4項之製法，其中用於輻射交聯作 用’孩以溶劑爲主要成份之塗料、特別是該溶膠凝膠係 以50至400毫焦耳/平方米照射，直至充分固化而永久 性固定該壓花。 13. 如申請專利範圍第12項之製法，其中爲交聯輻射，使用 —約200及約500納米間之波長。 14. 如中請專利範圍第i或2項之製法，其中於乾 量 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂--------- -15- 527593

   中請專利範圍 孩塗層（厚度’及將該塗層送人_控制電路供保持該層 厚度不變。 15. 如申請專利範固第i或2項之製法，其中於紫外線固化 時測量該表面浮凸之深度，及將該表面浮凸送入—控制 该壓'化輥輪壓力之控制電路。 16. 如申請專利範固第i或2項之製法，其中該原起係至少 在一側邊金屬化。 17. 如申請專利範圍第i或2項之製法，其中該原駐之仿形 側邊設有一保護噴漆。 y 18. 如申請專利範圍第i或2項之製法，其中每—原趣係設 有一外環及一内環。 19·如申請專利範’ 1或2項之製法，其中用於該塑膠薄 膜帶之塑膠材料係選自包含聚酯或聚碳酸酯之群。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -β

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製