WO2005114662A1

WO2005114662A1 - Verfahren zur herstellung eines optischen speichermediums und optisches speichermedium

Info

Publication number: WO2005114662A1
Application number: PCT/EP2005/052240
Authority: WO
Inventors: Volkmar Stenzel; Klaus Vissing; Melanie Stenzel
Original assignee: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Priority date: 2004-05-19
Filing date: 2005-05-17
Publication date: 2005-12-01
Also published as: DE102004025314A1

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Speichermediums, mit folgenden Schritten: Applizieren einer Schicht eines transparenten Lacksystems auf einen temporären Träger, Aushärten der Lackschicht auf dem temporären Träger, Prägen der Lackschicht auf ihrer von dem temporären Träger abgewandten Seite, mit einem Prägewerkzeug vor, während oder nach dem Aushärten der Lackschicht, Trennen des temporären Trägers von der zumindest teilgehärteten Lackschicht.

Description

Verfahren zur Herstellung eines optischen Speichermediums und optisches Speichermedium

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Speichermediums sowie ein entsprechendes optisches Speichermedium selbst. Das optische Speichermedium ist dabei beispielsweise eine CD-R, eine DVD-R oder eine DVR (BD; BD-R) eine Super High Density Disc (SHD 100-200 GB) oder eine Ultra Density Optical Disc (UDO 40-120 GB).

Das optische Speichermedium kann aber insbesondere auch ein anderes Laser- auslesbares scheibenförmiges Speichermedium sein.

DE 37 88 659 T2 offenbart Verfahren zur Herstellung eines besonders gut biegbaren optischen Informationsaufzeichnungsmediums. Vgl. zudem US 2003/0148060 A1 , EP 1 378898 A1 und WO 03/030158 A2.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere (aber nicht nur) anwendbar zur Herstellung von DVR-Discs mit einer Speicherkapazität von > 24 GB, welche mit kurzwelligem Laserlicht gelesen werden können (Blue Ray Disc, BD). Herkömmliche CD-Roms sind replizierte Discs zur Verwendung in den Bereichen Audio, Video, Computer und interaktive Spiele. Sie besitzen eine Speicherkapazität von 650 Mb und werden üblicherweise mit einem Infrarotlaser einer Wellenlänge von 780 nm und in einer relativ schwach fokussierten Optik gelesen. Die Informationen werden in Vertiefungen des Substratmaterials (pits) gespeichert, die in einzelnen „Rillen" (groove) angeordnet sind, deren Abstand (track-pitch) 1,6 μm beträgt. Die Informationsschicht (information layer) liegt nahe der Oberseite der CD-Rom, so dass der Laser die Information durch eine ca. 1,2 mm dicke Polycarbonatschicht hindurch liest.

Bei DVD-Roms mit einer Speicherkapazität von 4,7 GB (in einer einzelnen informationstragenden Schicht) ist die Informationsschicht in der Mitte zweier insgesamt 1,2 mm dicken Polycarbonatscheiben angeordnet. Der Grund für diese Anordnung ist in der Tatsache begründet, dass der Abstand der „Rillen" (track-pitch) bei nur 0,74 μm liegt, die Laser-Optik also stärker fokussiert werden muss. Eine stärkere Fokussierung gelingt jedoch nur, wenn die Polycarbonatschicht, durch die der Laser die Informationen liest, nicht dicker als 0,6 mm ist, da ansonsten Streuung, Doppelbrechung oder andere optische Phänomene die Fokussierung des Lasers stören.

DVD-Rs mit einer Speicherkapazität von 4,7 GB umfassen als Informationsschicht eine Farbstoffschicht.

Optische Speichermedien mit noch höherer Speicherkapazität (DVRs, 24 GB pro Informationsschicht) mit einem Rillenabstand von nur 0,32 μm verlangen eine noch stärkere Fokussierung des Lasers. Eine informationstragende Schicht soll hierbei durch eine cover layer (Schutzschicht; protection layer) hindurchgelesen werden, die nicht dicker als 100 μm ist und dabei möglichst frei von Streuzentren oder optischen Phänomenen wie Doppelbrechung sein muss.

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere (aber nicht ausschließlich) DVRs mit einem Farbstoffsystem („Dye") als Informationsschicht sowie Verfahren zu deren Herstellung. Der Begriff „Farbstoff" bzw. „Farbstoffsystem" umfasst auch Materialien, die im ultravioletten Bereich sensitiv sind und dem menschlichen Auge farblos erscheinen. Einsetzbare Farbstoffsysteme („Dyes") müssen mit Laserlicht zerstörbar sein.

Die Herstellung von DVD-Rs (beschreibbaren DVDs) wird üblicherweise wie folgt durchgeführt:

Zunächst wird eine untere 0,6 mm dicke Polycarbonatscheibe im Spritzgussverfahren erzeugt und dabei sogleich auf der Scheibenseite, welche später die Information tragen soll, eine spiralförmige Groove-Struktur erzeugt. Hierbei wird üblicherweise das Verfahren der „injection moulding" angewandt. Die Tiefe der Groove liegt üblicherweise im Bereich von 150 - 220 nm. Auf der Oberfläche der Groove-Struktur wird im Anschluss üblicherweise eine Farbstofflösung mittels Spincoating aufgetragen, die nach Verdampfen des Lösemittels eine dünne Farbstoffschicht hinteriässt. Dieser Farbstoff dient als Informationsspeicher; er wird beim späteren Beschreiben der Disc durch den Schreiblaser partiell zerstört und kann so Informationen speichern.

Auf die Farbstoff-Oberfläche wird anschließend eine dünne Metallschicht (in der Regel Silber) aufgetragen, üblicherweise durch Sputtem. Diese Metallschicht dient dazu, das Laserlicht beim Auslesen zu reflektieren. Der so erhaltene Schichtenverbund (Polycarbonatscheibe + Farbstoff-/lnformationsschicht + Metallschicht) wird nun mit einer weiteren ca. 0,6 mm dicken Polycarbonatscheibe verklebt, um die nötige mechanische Stabilität zu erreichen. Hierzu wird mittels Spincoating ein Klebstoff aufgetragen und eine weitere Polycarbonatscheibe darauf gesetzt. Der Klebstoff kann dann beispielsweise durch UV-Licht vernetzt werden. Die so erhaltene Disc wird wahlweise bedruckt oder auf der Rückseite mit einem Etikett beklebt.

Das vorstehend beschriebene oder ähnliche Verfahren lassen sich jedoch nicht ohne Weiteres auf die Herstellung von beschreibbaren DVRs mit einer Schutzschicht (cover layer) von nur 100 μm Dicke übertragen, denn das Spritzgießen einer nur 100 μm starken Polycarbonatscheibe, die Grooves mit einem Abstand von nur 0,32 μm trägt, ist in der erforderlichen Präzision schwierig, und die weitere Handhabung im Sinne des vorstehend für DVD-Rs beschriebenen Verfahrens wird durch die mangelnde mechanische Stabilität einer cover layer-Polycarbonatschreibe außerordentlich erschwert. Die beschriebenen Probleme bei der Erstellung der cover layer würden im Übrigen bei Weiterentwicklungen in Richtung auf cover layer einer nochmals verringerten Schichtdicke noch verschärft auftreten.

Bereits existierende Konzepte für optische Speichermedien der 4. Generation gehen davon aus, dass die Information nahezu direkt von der Oberfläche gelesen wird. In solchen Fällen scheidet ein Spritzgussverfahren zur Herstellung der Grooves in einer, in diesem Fall extrem dünnen, Cover-Layer von vornherein aus.

An eine cover layer mit einer Dicke von beispielsweise 100 μm oder weniger werden insbesondere die folgenden Anforderungen gestellt: hohe Transparenz; Kratzfestigkeit; Abriebfestigkeit auf der Außenfläche; geringe Doppelbrechung; geringe Dickenschwankung, chemische Beständigkeit.

Es war die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Speichermediums anzugeben, bei dem vorzugsweise Schutzschichten (cover layer) mit einer Dicke von 100 μm oder weniger (bis hin zu einer Dicke von <1μm) erzeugt bzw. eingesetzt werden, wobei diese Schutzschichten einzelne oder sämtliche der vorgenannten Eigenschaften erfüllen. Gemäß einem zweiten Aspekt war es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer geprägten Schicht (insbesondere einer Schutzschicht/cover layer mit Groove- Struktur) für optische Speichermedien anzugeben. Gemäß einem weiteren Aspekt war es zudem eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues optisches Speichermedium anzugeben, welches gemäß dem anzugebenden Verfahren herstellbar ist, Die primär gestellte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Speichermediums mit den folgenden Schritten:

- Applizieren einer Schicht eines transparenten Lacksystems auf einen temporären Träger, - Aushärten der Lackschicht auf dem temporären Träger,

- Prägen der Lackschicht auf ihrer von dem temporären Träger abgewandten Seite, mit einem Prägewerkzeug vor, während oder nach dem Aushärten der Lackschicht,

- Trennen des temporären Trägers von der zumindest teilgeharteten Lackschicht.

Hinsichtlich des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird die gestellte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer geprägten Schicht für optische Speichermedien, das die vorstehend angegebenen Schritte umfasst.

Bevorzugt ist der Einsatz eines temporären Trägers, der unter den Verfahrensbedingungen starr und formstabil ist.

Vorteilhafterweise wird durch das Prägen der Lackschicht auf ihrer von dem temporären Träger abgewandeten Seite eine Groove-Struktur zur Führung eines Laserstrahls ausgebildet. Je nach Dicke der zumindest teilgeharteten Lackschicht (geprägten Schicht) kann man dann von einer Schutzschicht (cover layer; protection layer) oder einer Substratschicht (Substrate layer) sprechen. Eine cover layer besitzt - wie bereits ausgeführt - üblicherweise eine Dicke von 100 μm oder weniger, und sie wird üblicherweise bei DVRs (BDs) eingesetzt. Eine geprägte Substratschicht besitzt beispielsweise eine Dicke von 600 μm und kann beispielsweise in DVD-Rs eingesetzt werden. Im Unterschied zu den bisherigen Herstellverfahren für (i) optische Speichermedien bzw. (ii) geprägte Schichten für solche Speichermedien wird erfindungsgemäß ein temporärer Träger eingesetzt, der ein zunächst noch nicht ausgehärtetes Lacksystem vorübergehend trägt. Das Lacksystem wird auf den temporären Träger appliziert und härtet auf diesem aus. Vor, während oder nach dem Aushärten der Lackschicht wird diese mit einem Pragewerkzeug geprägt (z. B. zum Ausbilden der Groove-Struktur, siehe oben). Im Anschluss an das Prägen oder nach Durchführung weiterer Schritte werden der temporäre Träger und die zumindest teilgehärtete, geprägte Lackschicht voneinander getrennt. Der temporäre Träger wird dann regelmäßig erneut bei der Herstellung eines optischen Speichermediums eingesetzt.

Vorzugsweise ist der applizierte Lack strahlungshärtbar (vorzugsweise UV- härtbar) oder er umfasst strahlungshärtbare (vorzugsweise UV-härtbare) Komponenten. In den erfindungsgemäßen Verfahren wird dann vorzugsweise durch Strahlung (vorzugsweise UV-Strahlung) vollständig oder teilweise gehärtet. Die Anwesenheit einer aushärtbaren Komponente, die nicht UV-härtbar ist, ist in manchen Fällen vorteilhaft (Dual-Cure-Lacksystem).

Bei Einsatz eines strahlungshärtbaren Lacks ist es vorteilhaft, ein erfindungsgemäßes Verfahren so zu gestalten, dass (i) das Pr gewerkzeug für elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise UV-Strahlung, durchlässig ist und (ii) der applizierte Lack während des Prägevorganges durch das Pr gewerkzeug hindurch bestrahlt wird, vorzugsweise mit UV-Strahlen, um seine vollständige oder teilweise Aushärtung zu bewirken oder zu beschleunigen. Selbstverständlich ist es dabei vorteilhaft, (i) den eingesetzten Lack, (ii) das eingesetzte, für elektromagnetische Strahlung durchlässige Prägewerkzeug und (iii) die eingestrahlte Strahlung so aneinander anzupassen, dass mit der eingestrahlten Strahlung eine gute Härtung des Lacks erreicht werden kann und gleichzeitig das Prägewerkzeug für die eingestrahlte Strahlung eine nur geringe Absorption besitzt. Der Fachmann kann anhand weniger Vorversuche aneinander angepasste Materialien für den Lack und das Prägewerkzeug auswählen und dann eine Strahl ungsquelle wählen, welche den Erfordernissen des Lacks (Aushärtbarkeit) und des Prägewerkzeugs (Durchlässigkeit) entspricht.

Das Prägewerkzeug sollte aber nicht nur für elektromagnetische Strahlung durchlässig (also transparent) sein, sondern es gestattet vorzugsweise auch das formtreue Prägen von Strukturen zumindest ab einer Struktur-Dimension von 100 nm, d. h. das formtreue Prägen räumlicher Strukturen, deren Strukturmerkmale wie Tiefe und Abstand eine Ausdehnung von minimal 100 nm besitzen. Der Fachmann wird insoweit insbesondere auf übliche Abformmassen und hierbei vorzugsweise auf Silikon-Abformmassen zurückgreifen, wobei er vorzugsweise eine Abformmasse mit einer geeigneten Shore-Härte auswählen wird. Die Shore- Härte einer ausgehärteten Abformmasse, die als Pragewerkzeug eingesetzt werden soll, ist insbesondere dann für den Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren geeignet, wenn sie an die Härte des zu prägenden Lackes angepasst ist. Die Shore-Härte der Abformmasse ist dann optimal, wenn einerseits die Härte ausreicht, die zu prägenden Strukturen in den Lack zu übertragen und andererseits die Flexibilität groß genug ist, um das Werkzeug dem Produktionsprozess anzupassen. So ist z. B. eine Durchbiegung des Prägewerkzeugs in der Regel erforderlich, um Lufteinschlüsse zu vermeiden.

Wichtig ist in diesem Zusammenhang auch die Einstellung einer geeigneten Haftfestigkeit A_P-L zwischen dem Prägewerkzeug und der Lackschicht. Die Haftfestigkeit sollte so gewählt sein, dass sich das Prägewerkzeug rückstandsfrei von der (ausgehärteten) Lackschicht lösen lässt.

In einem besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines optischen Speichermediums werden nach dem Prägen der Lackschicht die folgenden zusätzlichen Schritte durchgeführt:

Aufbringen einer Informationsschicht mit einem mit Laserlicht zerstörbaren Informationssystem, z. B. Farbstoffsystem, oder einem anderen Informationssystem auf die geprägte Seite der Lackschicht, und/oder Aufbringen einer Metallschicht zum Reflektieren von Laserlicht auf die von der Lackschicht abgewandte Seite der Informationsschicht, und/oder

Aufbringen oder Aufkleben einer Substratschicht auf die von der Informationsschicht abgewandte Seite der Metallschicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich also besonders vorteilhaft zur Herstellung von DVRs (BDs) herstellen, die eine Informationsschicht mit einem Farbstoffsystem umfassen. Ein solches Farbstoffsystem kann z. B. Phtalocyanine, Cyanine und/oder Azofarbstoffe enthalten, wie sie üblicherweise in DVRs eingesetzt werden.

Alternativ kann die Informationsschicht jedoch auch einen Film einer phasenwechselnden Metalllegierung umfassen, wie sie in wiederbeschreibbaren optischen Speichermedien eingesetzt wird.

Die Metallschicht kann beispielsweise Silber, Gold, Aluminium und/oder Silizium enthalten. Aufgrund der sehr guten reflektierenden Eigenschaften und des im Vergleich zu Gold niedrigen Preises ist die Verwendung von Silber bzw. Silberlegierungen häufig bevorzugt. Die Metallschicht kann durch Sputtern auf die Farbstoffschicht aufgebracht werden, wozu das Ensemble aus temporärem Träger, Lack- und Informationsschicht in üblicher Weise in eine Sputter-Kammer eingebracht werden kann. Durch Beschuss mit Argonionen auf ein Sputtertarget des ausgewählten Metalls werden dann dünne und gleichmäßige Metallschichten mit Dicken im Bereich von üblicherweise 100 - 150 nm auf der Informationsschicht erzeugt.

Bei der genannten aufzubringenden oder aufzuklebenden Substratschicht handelt es sich vorzugsweise (so wie in den üblichen optischen Speichermedien) um eine Polycarbonatscheibe, und die Substratschicht wird vorzugsweise auf die von der Informationsschicht abgewandte Seite der Metallschicht aufgeklebt, indem zunächst eine Klebstoffschicht auf die von der Informationsschicht abgewandte Seite der Metallschicht oder eine Seite der Substratschicht appliziert und dann die Substratschicht so über die Klebstoffschicht an die Metallschicht angedrückt wird, dass ein stabiler Haftverbund entsteht.

In den vorstehend beschriebenen Verfahren bzw. Verfahrensgestaltungen werden zunächst flüssige Materialien auf den temporären Träger bzw. bereits bestehende Schichten des späteren optischen Speichermediums bzw. Substratschichten appliziert. Dies geschieht vorzugsweise mittels Spin-coating, andere Applikationsverfahren können aber alternativ eingesetzt werden. Insbesondere bevorzugt ist es, (i) zum Herstellen der Lackschicht auf dem temporären Träger das Lacksystem und/oder (ii) zum Herstellen der Informationsschicht auf der geprägten Seite der Lackschicht eine Lösung oder Dispersion des photosensitiven Farbstoffsystems und/oder (iii) zum Herstellen einer bzw. der Klebstoffschicht auf der von der Informationsschicht abgewandten Seite der Metallschicht den Klebstoff mittels Spin-coating zu applizieren.

Der temporäre Träger, welcher in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird, kann in sich homogen sein und aus einem einzelnen Material bestehen, beispielsweise aus einem Metall oder aus Kunststoff. Vorzugsweise umfasst der temporäre Träger jedoch eine Trägerbasis und eine darauf angeordnete

Beschichtung, auf die das Lacksystem dann appliziert wird. Bei dieser

Beschichtung handelt es sich vorzugsweise um eine plasmapolymere Beschichtung, vorteilhafterweise eine plasmapolymere Beschichtung auf siliziumorganischer Basis. Als Precursor kann dann HMDSO (Hexamethyl-di- siliziumoxid) dienen, und es lässt sich durch geeignete Gestaltung des plasmapolymeren Beschichtungsverfahrens eine definierte Oberflächenenergie und insbesondere eine definierte Haftfestigkeit einstellen. Geeignete Beschichtungen sind z. B. in der WO 03/002269 (Fraunhofer-Gesellschaft) offenbart.

Selbstverständlich ist, dass die Oberfläche des Trägers (also z. B. die Oberfläche der zum Träger gehörigen vorzugsweise plasmapolymeren Beschichtung) extrem glatt und plan sein sollte. Der temporäre Träger ist dabei - wie erwähnt - vorzugsweise unter den Verfahrensbedingungen starr und formstabil. Bevorzugt sind temporäre Träger, die sich beim Applizieren der Schicht des transparenten Lacksystems und beim Aushärten der Lackschicht auf dem temporären Träger nicht oder nur in vernachlässigbarem Maße verbiegen oder verziehen. Besonders bevorzugt sind insbesondere zur Herstellung einer DVD oder CD temporäre Träger, die sich während der Schritte des Applizierens und Aushärtens der Lackschicht um maximal 0,5 μm durchbiegen. Vorzugsweise kommt es beim Applizieren der Schicht des transparenten Lacksystems und beim Aushärten der Lackschicht auf dem temporären Träger überhaupt nicht zu einer Durchbiegung des temporären Trägers.

Beim Trennen des temporären Trägers von der zumindest teilgehärteten Lackschicht soll der temporäre Träger selbst wiederum formstabil bleiben und vorzugsweise nicht durchgebogen werden.

Die Anforderungen an die Formstabilität des temporären Trägers sind insbesondere dann hoch, wenn das Lacksystem zum Herstellen der Lackschicht auf dem temporären Träger mittels Spin-Coating appliziert werden soll. Bei einer solchen Verfahrensgestaltung sollte die Biegsamkeit des temporären Trägers so gering sein, dass die ausgehärtete Lackschicht auf dem temporären Träger maximal Dickenunterschiede aufweist, die kleiner sind als 2 μm.

In den erfindungsgemäßen Verfahren sind das Prägewerkzeug, das Lacksystem und der temporäre Träger so ausgewählt, dass für die Haftfestigkeit A_P-L zwischen dem Pragewerkzeug und der Lackschicht und die Haftfestigkeit A_L-T zwischen der Lackschicht und dem Träger gilt: A_P-L < A_L-τ, so dass das Pragewerkzeug von der geprägten Lackschicht getrennt werden kann, ohne dass hierdurch gleichzeitig der Lack von dem Träger getrennt wird.

Die Adhäsionseigenschaften zwischen Prägewerkzeug und Lacksystem einerseits und zwischen Lacksystem und temporären Träger andererseits sind also so eingestellt, dass das Lacksystem (das Material, aus dem die spätere Schutzschicht besteht) auf dem temporären Träger haftet, wobei diese Haftung größer ist als die zwischen Prägewerkzeug und gehärtetem Lacksystem (Schutzschichtmaterial).

Die Bedingungen der erfindungsgemäßen Verfahren und die eingesetzten Materialien werden vorzugsweise so eingestellt bzw. ausgewählt, dass zwischen den einzelnen Schichten des (fertigen) optischen Speichermediums jeweils Haftkräfte resultieren, die größer sind als die Haftfestigkeit A_{L T} zwischen der (ausgehärteten) Lackschicht und dem temporären Träger, so dass das fertige optische Speichermedium rückstandsfrei vom temporären Träger entfernt werden kann.

Es wurde schon darauf hingewiesen, dass die (ausgehärtete) Schicht des transparenten Lacksystems aus verschiedenen Teil-Schichten bestehen kann, die unterschiedliche Eigenschaften besitzen. Falls es gewünscht ist, werden beim Applizieren der (Gesamt-)Schicht des transparenten Lacksystems auf dem temporären Träger nacheinander zwei oder mehr (Teil-)Schichten appliziert, die sich in ihren optischen, mechanischen und/oder chemischen Eigenschaften unterscheiden. Beispielsweise kann als freie außenliegende (Teil-)Schicht ein kratzfester Lack eingesetzt werden und/oder als (Teil-)Schicht, in die die Groove- Struktur eingeprägt werden soll, ein Lack mit bestimmten optischen Eigenschaften, z. B. einer Transparenz für bestimmte Wellenlängen.

Ein erfindungsgemäßes optisches Speichermedium umfasst eine Schicht eines transparenten, ausgehärteten Lacksystems mit eingeprägter Struktur, vorzugsweise eingeprägter Groove-Struktur zur Führung eines Laserstrahls, und ist nach einem der vorstehend diskutierten erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar.

Vorzugsweise umfasst ein bevorzugtes erfindungsgemäßes optisches Speichermedium zudem eine Informationsschicht mit einem mit Laserlicht zerstörbaren Informationssystem, z. B. Farbstoffsystem oder einem anderen Informationssystem auf der Seite der Lackschicht mit der eingeprägten Groovestruktur, wobei die Informationsschicht auch die Groovestruktur teilweise oder vollständig ausfüllt, und/oder eine Metallschicht (metal layer) zum Reflektieren von Laserlicht auf der von der Lackschicht abgewandten Seite der Informationsschicht, und/oder eine Substratschicht (Substrate layer) auf der von der Informationsschicht abgewandten Seite der Metallschicht, und/oder gegebenenfalls eine Klebstoffschicht (adhesive layer) zwischen Metallschicht und Substratschicht.

Vorteilhafterweise ist das erfindungsgemäße optische Speichermedium eine CD- R, eine DVD-R oder eine DVR (BD). Es kann sich aber auch um ein anderes Laser-auslesbares scheibenförmiges optisches Speichermedium handeln.

Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen sowie dem nachfolgenden Beispiel.

Beispiel 1 : Herstellung einer einmal beschreibbaren DVR (Blu Ray Disc):

1.1 Herstellen eines temporären Trägers:

Eine Polycarbonatscheibe mit einem Durchmesser von 12 cm wird vorzugsweise im Niederdruckverfahren, ggf auch im Atmosphärendruck-Verfahren mit einer plasmapolymeren Beschichtung auf siliziumorganischer Basis versehen. Als Precursor dient im plasmapolymeren Niederdruck-Beschichtungsverfahren HMDSO (Hexamethyl-di-siliziumoxid). Die Oberflächenenergie der erzeugten Beschichtung beträgt 28mN/m. Weitere Angaben zu einer geeigneten plasmapolymeren Beschichtung sind der WO 03/002269 (Fraunhofer- Gesellschaft) zu entnehmen.

Die Polycarbonatscheibe mit Durchmesser 12 cm stellt eine Trägerbasis dar und bildet gemeinsam mit der auf ihr angeordneten plasmapolymeren Beschichtung einen temporären Träger, der in den nachfolgenden Schritten bei der Herstellung des optischen Speichermediums (einmal beschreibbare DVR) eingesetzt wird.

1.2 Herstellung eines Prägewerkzeugs:

1.2.1 Auswahl des Materials zur Herstellung des Prägewerkzeugs:

Eingesetzt wird eine Silikon-Abformmasse Elastosil^® M 4648 der Firma Wacker. Diese Silikon-Abformmasse ist gießfähig und härtet im Wege der Polyaddition bereits bei Raumtemperatur. Komponente A der Abformmasse Elastosil M 4648 ist ein Polydimethylsiloxan mit funktionellen Gruppen, das Hilfsstoffe für die Additionsvernetzung umfasst. Komponente B umfasst einen Platin-Katalysator zur Katalyse der Polymerisationsreaktion. Die Komponenten A und B werden - wie vom Hersteller vorgeschlagen - im Verhältnis 10:1 eingesetzt.

Die eingesetzte Silikon-Abformmasse ermöglicht die formgetreue Reproduktion von Strukturen im nanoskaligen Bereich, d. h. von Strukturen mit einer Ausdehnung in einer Größenordnung bis hinab zu ca. 100nm.

Die eingesetzte Silikon-Abformmasse besitzt im ausgehärteten Zustand eine niedrige Oberflächenenergie und baut dadurch mit dem aushärtenden Lack keine starken Adhäsionskräfte auf.

Die Shore A-Härte des ausgehärteten Materials ist 36. Diese Shore A-Härte ist für das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet, da sie (i) erlaubt, die für die Abformung benötigte Kraft auf ein beschichtetes Substrat zu übertragen und dabei (ii) die Reproduktion im nanoskaligen Bereich ermöglicht. Ausgehärtetes Elastosil M4648 ist transparent und besitzt nur eine geringe Absorption im Wellenlängenbereich des in den weiteren Verfahrensschritten (zur Aushärtung der geprägten Lackschicht) eingesetzten UV-Lichtes. Angaben zum Transmissionsspektrum des ausgehärteten Materials Elastosil M 4648 sind der nachfolgenden Tabelle 1 zu entnehmen.

Tabelle 1

1.2.2 Herstellung des Prägewerkzeugs mit Elastosil M 4648:

Es wird eine Positivform des in Folgeschritten in eine Lackschicht einzuprägenden Grooves bereitgestellt. Diese Positivform wird mit der Abformmasse Elastosil M 4648 (s. 1.2.1) abgeformt und so ein Prägewerkzeug hergestellt, welches eine Negativform des in Folgeschritten in eine Lackschicht anzubringenden Grooves trägt.

Das Prägewerkzeug (Prägestempel) gibt die (Positiv-)Struktur des Grooves als Negativstruktur exakt wieder.

1.3 Applizieren einer UV-härtenden Schicht eines transparenten Lacksystems mit einer Schichtdicke von ca. 100 μm auf die plasmapolymere Beschichtung des temporären Trägers:

1.3.1 Auswahl des Lacksystems: Es können generell sowohl rein UV-härtende Lacksysteme eingesetzt werden als auch Dual-Cure-Systeme, welche neben der UV-Strahlungshärtung weitere Härtungsmechanismen aufweisen.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein einkomponentiges Lacksystem eingesetzt, welches folgenden Härtungsmechanismus aufweist:

UV-Härtung (radikalische Polymerisation)

Einzelheiten zur Rezeptur des eingesetzten Lacksystems sind der nachfolgenden Tabelle 2 zu entnehmen.

Die Härtungsparameter sind die Folgenden:

UV-Härtung: Lichtstärke: 4 kW, Verfahrgeschwindigkeit unter der UV-Lampe = 1 ,4 m/min

NCO-Vernetzung: Raumtemperatur

1.3.2 Aufbringen des Lacksystems auf die plasmapolymere Beschichtung: Das UV-härtbare Lacksystem aus 1.3.1 (welches gleichzeitig auch die Möglichkeit einer Polyol-Isocyanat-Vernetzung beinhaltet) wird mittels Spincoating auf die plasmapolymere Beschichtung des temporären Trägers appliziert, so dass nach Verdunstung der Lösemittel eine Schichtdicke von ca. 100 μm resultiert.

1.4 Prägen und Aushärten der Lackschicht sowie Entfernen des Prägewerkzeugs:

Das Prägewerkzeug mit der Groove-Negativstruktur wird in die frisch applizierte Schicht nach Verdunstung der Lösemittel des (noch nicht ausgehärteten) Lacksystems eingedrückt.

Durch das transparente Material des Prägewerkzeugs hindurch wird die Lackschicht auf dem temporären Träger mit UV-Licht bestrahlt, wobei die oben angegebenen Härtungsparameter zur UV-Härtung eingehalten werden. Nach der Belichtung wird das Prägewerkzeug sofort wieder entfernt. Die in den Lack eingeprägte Groove-Struktur verläuft nicht wieder, da aufgrund der UV- Belichtung bereits partiell ein Netzwerk ausgebildet ist.

Aufgrund der UV-Härtung des Lacksystems ist die Haftfestigkeit A_P-L zwischen dem Prägewerkzeug und der (ausgehärteten) Lackschicht sehr gering; das Prägewerkzeug (Prägestempel) lässt sich durch einfaches Abziehen von der geprägten, ausgehärteten Lackschicht entfernen. Die UV-gehärtete Lackschicht mit eingeprägtem Groove verbleibt (zunächst) auf dem temporären Träger. Das Prägewerkzeug kann erneut verwendet werden.

1.5 Aufbringen einer Farbstoffschicht (als Informationsschicht) auf die geprägte Seite der Lackschicht:

Eine 1%-ige Lösung eines Farbstoffs auf Basis von Dye 41 (Interaxia AG) in Tetrafluoropropanol (TFP) wird mittels Spin-Coating auf die Seite der Lackschicht mit der eingeprägten Groove-Struktur aufgebracht. Hierzu wird die Lösung mit einer Spritze auf das in Rotation versetzte Ensemble aus temporärem Träger und Lackschicht aufgetragen und mittels eines abgestimmten Spin-Programms gleichmäßig verteilt und dann durch Erhöhung der Drehzahlen getrocknet. Die Ränder der Lackschicht werden im Anschluss mit einem Lösungsmittel gereinigt.

1.6 Auftragen einer Metallschicht zum Reflektieren von Laserlicht:

Auf die von der Lackschicht abgewandte Seite der Schicht des photosensitiven Farbstoffsystems (als Informationsschicht) wird durch Sputtern eine Metallschicht appliziert, die zum Reflektieren von Laserlicht geeignet ist. Als Reflektions-Metall wird Silber oder eine Silberlegierung eingesetzt.

Beim Sputtern wird ein sogenanntes Sputter-Target aus Silber oder der Silberlegierung im Vakuum mit Argon beschossen, sodass eine dünne und gleichmäßige Metallschicht (einer Dicke von ca. 100 - 150nm) auf der Farbstoff- Schicht entsteht.

1.7 Auftragen einer UV-härtbaren Klebstoffschicht durch Spin- Coating und Verkleben mit einer 1,1mm starken Polycarbonatscheibe

Auf die Metall-Reflektionsschicht wird mittels Spin-Coating eine UV-härtbare Klebstoffschicht aufgetragen und auf diese Klebstoffschicht eine Polycarbonatscheibe mit einer Dicke von ca. 1 ,1 mm aufgedrückt. Die Klebstoffschicht wird dann ausgehärtet, so dass die Polycarbonatscheibe mit dem Ensemble aus Lackschicht, Informationsschicht (Farbstoffschicht) und Metall-Reflektionsschicht verklebt ist.

1.8 Trennen der entstandenen Disc vom temporären Träger:

Die hergestellte Disc, umfassend Lackschicht (mit Groove-Struktur), Informationsschicht (Farbstoffschicht), Metallschicht (zum Reflektieren von

Laserlicht) und Polycarbonatscheibe (über Klebstoffschicht mit Metallschicht verbunden) wird vom temporären Träger getrennt. In den vorausgegangenen Verfahrensschritten wurden die Verfahrensbedingungen und die eingesetzten Materialien so eingestellt bzw. ausgewählt, dass zwischen den einzelnen Schichten der Disc (des optischen Speichermediums) jeweils Haftkräfte resultieren, die größer sind als die Haftfestigkeit A -τ zwischen der Lackschicht und dem temporären Träger, so dass die fertige Disc rückstandsfrei vom temporären Träger entfemt werden kann. Die komplett aufgebaute Disc (optisches Speichermedium) kann bereits durch sanftes Abheben vom temporären Träger getrennt werden. Der temporäre Träger wird anschließend erneut verwendet.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines optischen Speichermediums, mit folgenden Schritten:

- Applizieren einer Schicht eines transparenten Lacksystems auf einen temporären Träger,

- Aushärten der Lackschicht auf dem temporären Träger,

- Prägen der Lackschicht auf ihrer von dem temporären Träger abgewandten Seite, mit einem Prägewerkzeug vor, während oder nach dem Aushärten der Lackschicht, - Trennen des temporären Trägers von der zumindest teilgehärteten Lackschicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der temporäre Träger unter den Verfahrensbedingungen starr und formstabil ist.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei durch das Prägen der Lackschicht auf ihrer von dem temporären Träger abgewandten Seite eine Groovestruktur zur Führung eines Laserstrahls ausgebildet wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der applizierte Lack strahlungshärtbar, vorzugsweise UV-härtbar ist oder strahlungshärtbare, vorzugsweise UV-härtbare Komponenten umfasst und durch Strahlung, vorzugsweise UV-Strahlung, vollständig oder teilweise gehärtet wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei (i) das Pragewerkzeug für elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise UV-Strahlung, durchlässig ist und (ii) der applizierte Lack während des Prägevorganges durch das Prägewerkzeug hindurch bestrahlt wird, vorzugsweise mit UV-Strahlen, um seine vollständige oder teilweise Aushärtung zu bewirken oder zu beschleunigen.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Prägewerkzeug das formtreue Prägen von Strukturen zumindest ab einer Dimension von 100 nm gestattet.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit folgenden zusätzlichen Schritten nach dem Prägen der Lackschicht:

- Aufbringen einer Informationsschicht mit einem mit Laserlicht zerstörbaren Farbstoffsystem oder einem anderen Informationssystem auf die geprägte Seite der Lackschicht,

- Aufbringen einer Metallschicht zum Reflektieren von Laserlicht auf die von der Lackschicht abgewandte Seite der Informationsschicht.

- Aufbringen oder Aufkleben einer Substratschicht auf die von der Informationsschicht abgewandte Seite der Metallschicht.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Substratschicht, vorzugsweise eine Polycarbonatscheibe, auf die von der Informationsschicht abgewandten Seite der Metallschicht aufgeklebt wird, indem zunächst eine Klebstoffschicht auf die von der Informationsschicht abgewandte Seite der Metallschicht appliziert und dann die Substratschicht so in Kontakt mit der Klebstoffschicht gebracht wird, dass ein stabiler Haftverbund entsteht.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei

(i) zum Herstellen der Lackschicht auf dem temporären Träger das Lacksystem und/oder (ii) zum Herstellen der Informationsschicht auf der geprägten Seite der Lackschicht eine Lösung oder Dispersion des mit Laserlicht zerstörbaren Farbstoffsystems und/oder

(iii)zum Herstellen einer bzw. der Klebstoffschicht auf der von der Informationsschicht abgewandten Seite der Metallschicht der Klebstoff mittels Spin-Coating appliziert wird.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der temporäre Träger eine Trägerbasis und eine darauf angeordnete Beschichtung, vorzugsweise plasmapolymere Beschichtung, umfasst, auf die das Lacksystem appliziert wird.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Prägewerkzeug, das Lacksystem und der temporäre Träger so ausgewählt sind, dass für die Haftfestigkeit A_P-L zwischen dem Prägewerkzeug und der Lackschicht und die Haftfestigkeit A _-T. zwischen der Lackschicht und dem Träger gilt: A_P- < A _-T, SO dass das Pragewerkzeug von der geprägten Lackschicht getrennt werden kann, ohne dass hierdurch gleichzeitig der Lack von dem Träger getrennt wird.

12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verfahrensbedingungen und die eingesetzten Materialien so eingestellt bzw. ausgewählt werden, dass zwischen den einzelnen Schichten des optischen Speichermediums jeweils Haftkräfte resultieren, die größer sind als die Haftfestigkeit A_L-τ zwischen der Lackschicht und dem temporären Träger, so dass das fertige optische Speichermedium rückstandsfrei vom temporären Träger entfernt werden kann.

13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zum Applizieren der Schicht des transparenten Lacksystems auf dem temporären Träger nacheinander zwei oder mehr Teil-Schichten appliziert werden, die sich in ihren optischen, mechanischen und/oder chemischen Eigenschaften unterscheiden.

14. Verfahren zur Herstellung einer geprägten Schicht für optische Speichermedien, mit folgenden Schritten:

- Aushärten der Lackschicht auf dem temporären Träger,

- Trennen des temporären Trägers von der zumindest teilgehärteten Lackschicht.

15. Optisches Speichermedium, umfassend: - eine Schicht eines transparenten, ausgehärteten Lacksystems mit eingeprägter Struktur, vorzugsweise eingeprägter Groove-Struktur zur Führung eines Laserstrahls, wobei das optische Speichermedium nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-13 herstellbar ist.

16. Optisches Speichermedium nach Anspruch 15, weiter umfassend

- eine Informationsschicht mit einem mit Laserlicht zerstörbaren Farbstoffsystem oder einem anderen Informationssystem auf der Seite der Lackschicht mit der eingeprägten Groovestruktur, wobei die Informationsschicht auch die Groovestruktur teilweise oder vollständig ausfüllt,

- eine Metallschicht (metal layer) zum Reflektieren von Laserlicht auf der von der Lackschicht abgewandten Seite der Informationsschicht

- eine Substratschicht (Substrate layer) auf der von der Informationsschicht abgewandten Seite der Metallschicht,

- gegebenenfalls eine Klebstoffschicht (adhesive layer) zwischen Metallschicht und Substratschicht.

17. Optisches Speichermedium nach Anspruch 14 oder 15, wobei das Speichermedium eine CD-R, eine DVD-R, eine DVR (BD; BD-R) eine Super High Density Disc (SHD 100-200 GB) oder eine Ultra Density Optical Disc (UDO 40- 120 GB)) oder ein anderes Laser-auslesbares scheibenförmiges optisches Speichermedium ist.