NL8204292A - Optische registratieschijf. - Google Patents

Description

♦ f ,., - -¾ . * ΡΗΝ 10.483 1 "Optische registratieschij f " N.V. Philips * Gloeilampenfabrieken te Eindhoven

De uitvinding heeft betrekking op een optische registratie-schijf waarin informatie langs optische weg kan warden ingeschreven i en uitgelezen welke een substraatplaat bevat die aan tenminste één zijde vervaardigd is uit kunststof of voorzien is van een deklaag uit 5 kunststof alsmede een op de kunststof of kunststof laag aangebrachte ahlatieve registreerlaag.

Een zodanige registratieschij f is bijvoorbeeld bekend uit en beschreven in de gepubliceerde Nederlandse octrooiaanvrage nr. 8.005.693 (PHN 9861) ten name van Aanvrager.

10 Gnder een ahlatieve registreerlaag wordt een laag verstaan waarin door bestraling met energierijk licht zoals laserlicht dat conform de te registreren informatie is gemoduleerd, gaten of uitsparingen worden gevormd. Bij registratie van informatie wordt de schijf geroteerd met een snelheid van ongeveer 150-1800 omwentelingen per minuut 15 en belicht net gepulseerd laserlicht dat op de registreerlaag is —6 gefocusseerd. De pulstijd is gering en bedraagt bijvoorbeeld van 10 —8 _7 tot 10 seconde zoals 5.10 seconde. Het vermogen van de toegepaste laser is eveneens gering en heeft bij wijze van voorbeeld een waarde van 1-20 raW op de schijf. Als gevolg van de belichting met gepul-20 seerd laserlicht smelt de registreerlaag op de belichte plaatsen.

In de gevormde smeltgebiedj es trekt het registreermateriaal onder invloed van verschillen in oppervlakte energie, randvormig terug waarbij een gat of uitsparing met verdikt randdeel wordt gevormd. De aldus verkregen infarmatiebits hebben geringe diametrale afmetingen in 25 de orde van grootte van 0,5 - 2^um. De dikte van de registreerlaag / bedraagt meestal 15-50 nm. Bruikbare materialen voor een registreerlaag zijn bijvoorbeeld metalen zoals Bi, Al, kleurstoffen, kleurstof bevattende kunststoffen en vooral chalcogeniden, in het bijzonder legeringen die telluur en/of seleen bevatten.

30 De ingeschreven informatie wordt uitgelezen met laserlicht dat aanmerkelijk zwakker is dan het inschrijf laserlicht en bijvoorbeeld een factor 10 minder energierijk is. De detectie van de informatie-bits is gebaseerd op de veranderde reflectie of transmissie van de re- 8204292 PHN 10.483 2 gistreerlaag ter plaatse van de uitsparingen of gaten (bits). Uitlezing in reflectie heeft het voordeel dat de heengaande en gereflecteerde laserlichtbundel grotendeels dezelfde optische weg doorlopen zodat in de inschrijf- en uitleesapparatuur met minder optische elementen zo-5 als objectieven volstaan kan worden. Zowel bij inschrijving als uitlezing wordt de laserlichtbundel bij voorkeur via de substraatplaat op de registreer laag gefocusseerd. De op het oppervlak van de substraatplaat aanwezige stofdeeltjes, krassen en dergelijke, vallen dan buiten -de scherptediepte van het objectief dat het laserlicht focusseert 10 zodat oppervlakte verontreinigingen geen nadelige invloed hebben op de kwaliteit van de geregistreerde en uitgelezen informatie. De substraatplaat moet in dat geval transparant zijn ten opzichte van het toegepaste laserlicht en bijvoorbeeld vervaardigd zijn uit een transparante kunststof zoals polycarbonaat, polyvinylchloride of polymethylmetacry-15 laat. De substraatplaat kan ook vervaardigd zijn uit glas, waarbij tussen de substraatplaat en de registreerlaag een afdeklaag van een transparante kunststof aanwezig is. Vanzelfsprekend kan ook een uit kunststof vervaardigde substraatplaat aan de zijde van de registreerlaag voorzien zijn van een aparte afdeklaag uit kunststof. Een geschikte 20 afdeklaag is een laag van een door straling geharde lak zoals een lak die oligcmere' acrylaten bevat. Het aan de registreerlaag grenzende kunststof oppervlak kan een optische uitleesbaar informatiespoor bevatten.

Het informatiespoor is spiraalvormig of opgebouwd uit concentrische cirkels en bevat afwisselend op hoger en lager niveau gelegen informa-25 tiegebiedjes die via de transparante substraatplaat met behulp van laserlicht, in reflectie worden uitgelezen. De detectie van de informatiegebied j es is gebaseerd qp faseverschillen tussen de heengaande en gereflecteerde laserlichtbundel. Het niveauverschil tussen de gebiedjes bedraagt een kwart golflengte van het laserlicht waarmede wordt uitge-30 lezen zoals bijvoorbeeld 0,15^um. De lengteafmetingen van de informa-tiegebiedjes variëren overeenkomstig de qpgeslagen informatie en bedragen omstreeks 0,2 tot 3^,um. De opgeslagen informatie bevat bijvoorbeeld gegevens voor de besturing van de laserlichtbundel waarmee informatie wordt ingeschreven zoals gegevens ten aanzien van de snel-35 heid en plaats van registratie.

In de eerder genoemde Nederlandse octrooiaanvrage is vermeld dat de samenstelling van de registreerlaag van essentieel belang is voor het verkrijgen van goede resultaten, zoals houdbaarheid van de laag, 8204292 PHN 10.483 3 gevoeligheid voer laserlicht en bitdefinitie.

De huidige uitvinding verschaft een registratieschijf waarmede een aanzienlijke verhoging van de gevoeligheid van de registreer-laag voor laserlicht bereikt wordt.

Meer in het hij zonder heeft de uitvinding betrekking op een 5 registratieschijf van het in de aanhef genoemde type die hierdoor is gekenmerkt dat het grensvlak van de kunststoflaag aan de zijde van de regi-streerlaag is voorzien van een derivaat van fosforzuur, fosfonzuur/ polyfosfarzuur, polyfosfonzuur of een anhydride van voomoemde zuren, waarbij het derivaat tenminste één organische rest bevat, of mengsels ervan.

Goede resultaten warden in het bijzonder verkregen door toepassing van een derivaat dat beantwoordt aan één van de volgende formules:

O

15 " (R)X-p— ™3-x 1 r o i

II

HO P —O —Η XI

20 L R Jn o r o 1 o

II II II

(R) J- P—0--P — O— P— (R)2 III

25 Lr Jm waarin R een alkyl- of alkoxygroep met 1-18 koolstofatomen is, die geethoxyleerd kan zijn, x de waarde 1 of 2 bezit, 3Q n de waarde 2-10 heeft, en m de waarde 0-10 heeft.

Voorbeelden van geschikte derivaten zijn methylfosfaat, dime-thylfosfaat mcnobutylfosf aat, dibutylfosf aat, hexylfosfaat, mono-octyl-f osf aat, di-octylfosf aat, lauryltriethyleenglycolfosfaat, het anhydride 35 of gemengd anhydride van voomoemde fosfaten, n-amylfosforzuur, n-octyl-fosfonzuur, het anhydride of gemengd anhydride van n-amylfosfcnzuur en n-octylfosfenzuur, het anhydride van een mengsel van 80 mol.% mono-hexylfosf aat en 20 mol.% dihexylfosf aat (formule III met R = -OCgH^ en 8204292 \ EHN 10.483 4 m = 6), het anhydride van een mengsel van 50 mol.% inonatiethylfosfaat en 50 mol.% monopentadecaanfosfaat (formule II met R = - OCH^ en - OC^^i en n = 2-10, afhankelijk van mate van dehydratatie), anhydride van een mengsel van 50 mol.% n-octylf osf onzuur en 50 mol.% n-hexylfosfonzuur (formule II met R = - CgH^ en -CgH^ en n = 2-10, afhankelijk van de 5 mate van dehydratatie) en het anhydride van methylfosfaat en 2- diethyl-pentylfosfaat.

Bij de bereiding van de anhydrides,zoals bovenstaand zijn beschreven, wordt een mengsel van de samenstellende fosfaten of fosfon-zuren gedehydrateerd. Het verkregen produkt is geen enkelvoudige che-10 mische verbinding maar een samenstel van verschillende anhydriden waarvan de bmtosamenstelling bovenstaand is vermeld. Ook het uitgangs-produkt, fosfaat of fosf onzuur, is veelal een mengproduct. Zo bevat bijvoorbeeld monobutylfosfaat verkregen door fosforzuur te veresteren met butanol zowel moleculen met geen, één of twee butoxygroepen. Gemiddeld bevat elk molecuul één butoxygroep.

De optische registratieschijf volgens de uitvinding kan worden vervaardigd door aan hét kunststofmateriaal waaruit de substraatplaat of de afdeklaag wordt vervaardigd, het voomoemd derivaat toe te voegen,

vervolgens het substraat of de afdeklaag volgens op zich bekende methoden 2G

te vervaardigen of aan te brengen en op het substraatoppervlak of het oppervlak van de afdeklaag een registreerlaag aan te brengen.

Zo kan bij wijze van voorbeeld een substraatplaat volgens een spuitgietproces of spuitpersproces worden vervaardigd. Hiertoe wordt bij verhoogde temperatuur en druk het mengsel van kunststof en derivaat 25 in een mal geperst die voor het geval dat de substraatplaat voorzien moet worden van een inf ormatiespoor, zoals bovenstaand is beschreven, één of twee matrijzen bevat die voorzien zijn van een inf ormatiespoor die het negatief is van het gewenste inf ormatiespoor. Na aflaten van de druk en na afkoeling wordt een substraatplaat verkregen die behalve 30 kunststof zoals polymethylmethacrylaat tevens het voomoemde derivaat bevat. Op één of beide oppervlakken van de substraatplaat wordt een registreerlaag aangebracht.

De registratieschijf volgens de uitvinding kan ook worden vervaardigd door een schijfvormige substraatplaat uit glas of kunststof 35 aan één of beide zijden te voorzien van een vloeibare lak net een laag-dikte van bijvoorbeeld 30^um, welke door straling zoals bijvoorbeeld door ultraviolet licht gehard kan worden. Bij voorkeur bevat de lak acry- 8204292 PHN 10.483 5 * laatmancmeren die door straling gehard dat wil zeggen gepolymeriseerd kunnen worden. Aan de lak wordt het derivaat zoals hierboven is gedefinieerd/ toegevoegd. De lak wordt vervolgens door straling gehard en voorzien van de registreerlaag. Een registratieschijf volgens de uit-5 vinding waarbij de af deklaag een informatiespoor bevat, wordt vervaardigd door de vloeibare ander invloed van straling hardbare lak waaraan het derivaat is toegevoegd, aan te brengen op het oppervlak van een matrijs die een negatief van het informatiespoor bevat. De substraatplaat van glas qf desgewenst van kunststof wordt op de laklaag geplaatst, 10 de lak wordt via de substraatplaat door straling, zoals ultraviolet licht gehard en de substraatplaat met de ermede verbonden geharde laklaag waarin het informatiespoor van de matrijs is gecqpieerd, wordt van de matrijs genoten. Tot slot wordt qp de geharde laklaag een registreerlaag aangebracht door toepassing van bijvoorbeeld een opdampproces of sputter-15 proces.

De hoeveelheid derivaat in de substraatplaat en/of de afdek-laag is niet aan nauwe grenzen gebonden. Een hoeveelheid van 0,5 gew.% berekend op de kunststof geeft al een duidelijke verhoging van de gevoeligheid van de registreerlaag voor laserlicht. In de regel wordt 20 maximaal 5 gew.% toegepast. Als gevolg van diffusie en onder invloed van oppervlakte energie zal de concentratie van het derivaat aan het oppervlak van de substraatplaat of van de afdeklaag wat groter zijn of worden dan in de andere delen.

Het aantal koolstofatanen in de organische rest van het deri-25 vaat, hangt af van het type kunststof dat in de substraatplaa t of in de afdeklaag is toegepast. Het derivaat moet mengbaar zijn met de kunststof. Bij een apolaire kunststof zoals polytheen, moet bij voorkeur het derivaat ook zo veel mogelijk apolair zijn en dus een relatief lange apolaire organische rest, zoals een lange alkylrest bevatten. De lange 3g apolaire organische rest schermt de polaire fosforzure groep af. Bij toepassing van een meer polaire kunststof zoals een acrylaat of metha-crylaat kunststof mag de organische rest van het derivaat meer polair zijn en bijvoorbeeld een korte alkaxygroep bevatten.

De uitvinding wcrdt toegelicht met het uitvoerüigsvoorbeeld 35 en de tekening, waarbij

Figuur 1, een dwarsdoorsnede is van een optische registratieschijf volgens de uitvinding.

Figuur 2 een grafiek is die het verband aangeeft tussen de 8204292 EHN 10.483 6 hoeveelheid toegevoegd derivaat en de relatieve drempelgevoeligheid van de registreerlaag.

Uitvoeringsvoorheeld

Een substraatplaat (1) van polymethylirethacrylaat met een diameter van 30 cm en een dikte van 1 /3 mm vrordt aan één zijde voorzien van 5 een met licht geharde laklaag (2) met een dikte van 30^um. Laklaag 2 bevat een optisch uitleesbaar informatiespoor 3 van op hoger niveau gelegen gebiedjes 4 en op lager niveau gelegen gebiedjes 5. Laklaag 2 is voorzien van een registreerlaag 6 met een dikte van 30 nm. De laklaag bevat het derivaat zoals in het voorgaande is beschreven in een hoeveelheid 111 van 0,5 gew.%. Het toegepaste derivaat is vermeld in kolcm 1 van Tabel 1. De laksamenstelling en de samenstelling van de registreerlaag zijn in kolom 2 en 3 van Tabel 1 vermeld en toegelicht in de Tabellen 2 en 3.

Het informatiespoor 3 bevat informatie met betrekking tot de registratie van gegevens zoals informatie ontrent de snelheid en 15 plaats, van registratie. Het informatiespoor wordt met laserlicht uitgelezen op basis van faseverschillen tussen de heengaande en gereflecteerde laserlichtbundel. Het laserlicht wordt via de substraatplaat 1 op het informatiespoor gefocusseerd. Het hoogteverschil van de gebiedjes 4 en 5 is ^waarbij λ de golflengte van het uitleeslaserlicht is en d de bre-20 kings index van het substraat.

Het hoogteverschil bedraagt gewoonlijk 0,11 ^um. De lengte afmetingen van de gebiedjes 4 en 5 variëren al naar gelang de opgeslagen informatie en bedragen 0,2-3 ^um.

Ten behoeve van registratie van gegevens wordt registreerlaag 25 6 belicht met laserlicht dat omstreeks een factor 10 energierijker is dan de bundel waarmede het informatiespoor wordt afgetast. Het registratiela-serlicht wordt via de substraatplaat 1 gefocusseerd op de registreerlaag en is overeenkomstig de te registreren binaire gegevens gepulseerd. De pulstijd is 60 ns. Door de bestraling met het gepulseerde laserlicht 30 worden gaatjes (7) gevormd in registreerlaag 6.

In een testserie met de hierboven beschreven registratie-schijven word de drempelgevoeligheid van de registreerlaag bepaald.

De drempelgevoeligheid is de minimale hoeveelheid laserlicht energie (E^) benodigd cm op minstens 99,9% van de belicht plaatsen een gat (bit) 35 te vormen in de registreerlaag. In een tweede testserie werd de drempelgevoeligheid (E°dr) bepaald van registratieschij ven die hierin verschillen van de bovenbeschreven schijven dat de laklaag niet voorzien is 8204292 . ~ s·' '·'?£ PHN 10.483 7 van het derivaat. De verhouding van de drempelgevoeligheid met en zonder derivaat (Edr/E°dr) is aangegeven in kolcm 4 van Tabel 1. Uit de resultaten kan warden afgeleid dat de drempelenergie van registratie- schijven die het derivaat bevatten 20-30% lager is. Hierdoor kunnen 5 kleinere gaatjes werden gemaakt in registreerlaag 6 en is dientengevolge de informtiedichtheid hoger. Ook is vanzelfsprekend minder energie nodig cm de gegevens te registreren.

TABEL 1

Derivaat T , f Registreerlaag 10 0,5 gew.% ref* ref. nr. gevoeligheid 10 Edr/ECdr monobutylfosfaat L-1 T-1 0.8 " L-1 T-2 0.8 " L-1 T-3 0.7 dibutylfosfaat L-1 T-2 0.9 L-1 T-3 0.8 mengsel van mono- en dioctylfosfaat L-1 T-1 0.8 lauryltriethyleen- glycolfosfaat L-1 T-1 0.8 20 n-amylfosfonzuur L-1 T-1 0.8 n-octylfosfonzuur L-1 T-1 0.8 gemengd anhydride van methylfosfaat en 2-diethyl-pentylfosfaat L-1 T-4 0.8 " L-1 T-1 0.8 25 * L-1 T-2 0.8 " L-1 T-3 · 0.8 L-2 T-5 0.7 L-2 T-2 0.8 L-2 T-3 0.8 30 " L-3 T-2 0.8 8204292 35 PHN 10.483 8 TABEL 2

Laksamenstelling in gew.% lak ref. nr.

5 lakkomponent --- L-1 L-2 L-3 tripropyleenglycoldiacrylaat 57 62 trimethylolpropaantriacrylaat 10 17 N-vinylpyrrolidcn 29 17 10 hexaandioldiacrylaat 96 benzildlmethylketal (initiator) 4 4 4 TABEL 3- ^ Samenstelling van registreer laag in at.% registreerlaag ref. nr. -kanponent ----- T1 T2 T3 T4 T5 Te 60 75 83 86 88 20

Se 25 15 12 11 10

Sb 10 5 3 1,5 1 S 5 5 2 1,5 1 25 In figuur 2 is op de vertikale as de relatieve drempelgevoe- ligheid Edr/E°dr weergegeven als funktie van de gewichtshoeveelheid derivaat aanwezig in de laklaag, uitgedrukt in gew.%. Lijn 1 in figuur 2 heeft betrekking op een informatieschijf met de laklaag L-1, de registreerlaag T-4 en het gemend anhydride volgens Tabel 1, lijn 2 in figuur 30 2 betreft de laklaag L-1, de registreerlaag T-1 en het gemend anhydride volgens Tabel 1, lijn 3 in figuur 2 heeft betrekking op een schijf met laklaag L-1, registreerlaag T-1 en het derivaat monobutylfosfaat.

8204202 35

Claims (2)

1. Optische registratieschij f waarin informatie langs optischs weg kan worden ingeschreven en uitgelezen welke een substraatplaat bevat die aan tenminste één zijde vervaardigd is uit kunststof of voorzien is van een deklaag uit kunststof alsmede een qp de kunststof of 5 kunststoflaag aangebrachte ahlatieve registreer laag, net het kenmerk, dat het grensvlak van de kunststoflaag aan de zijde van de registreer-laag is voorzien van een derivaat van fosforzuur, fosfonzuur, poly-fosforzuur, polyfosfcnzuur of een anhydride van voornoemde zuren, waarbij het derivaat tenminste één organische rest bevat, of meng- 10 seis ervan.

2. Optische^ registratieschijf volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het derivaat een verbinding is die beantwoordt aan één van de volgende formules O 15 (R)--P — (QH)3rJC I Γ O HO-i— P — 0+— Η II . R *- "n 20 · Γ Ί O 0 0 tl II 1 u (R) 2 — P — 0-|~ P — P — (R)2 III L _ƒ 25 waarin R een alkyl- of alkozygroep met 1-18 koolstofatomen is, die geëthoxyleerd kan zijn, x de waarde 1 of 2 bezit, n de waarde 2-10 heeft, 3° en m cte waarde 0-10 heeft. 8204292 35