NL8300960A

NL8300960A - Optische registatieschijf.

Info

Publication number: NL8300960A
Application number: NL8300960A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1983-03-17
Filing date: 1983-03-17
Publication date: 1984-10-16
Also published as: JPS59178637A; US4606017A; EP0119656A1

Description

» • ί \ ' ί ΡΗΝ 10.615 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

"Optische registratieschijf".

De uitvinding heeft betrekking qp een optische registratieschijf met een transparante substraatplaat die aan tenminste één zijde een laag bevat van een transparante vormvaste kunststof waarin een optisch uitleesbaar informatiespoor is aangebracht en die aan de zijde 5 van de laag van vormvaste kunststof is voorzien van een registratielaag waarin door belichting met gemoduleerd laserlicht optisch uitleesbare informatiebits worden gevormd.

Een zodanige optische registratieschijf is bijvoorbeeld bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage nr. 8005693 (PHN 9861) ten name van 10 Aanvrager. Volgens figuur 1 van deze Nederlandse octrooiaanvrage bestaat de substraatplaat uit een glazen schijf die aan één zijde voorzien is van een net licht geharde laklaag van acrylzure esters waarin het informatiespoor is aangebracht. De laklaag is voorzien van een registratie-laag van een Te-Se-Sb legering waarin bij bestraling met laserlicht 15 gaten (informatiebits) worden gevormd.

Aanvrager heeft gekonstateerd dat de met licht geharde laklaag van acrylzure esters voldoende vormvast is zodat de vorm ofwel de geometrie van het informatiespoor die essentieel is voor het goed funk-ticneren van de informatieschijf, behouden blijft onder gehruiksomr 20 standigheden.

Aanvrager heeft gevonden dat een goede vormvastheid van de kunststof waarin het informatiespoor is aangebracht, bereikt wordt als de kunststof voldoet aan twee eisen. De eerste eis is dat de kunststof een verwekingstaiperatuur moet hebben die groter is dan 120°C. De tweede 25 eis is dat de kunststof een water absorptie van maximaal 0,2 gew.% heeft.

Aanvrager heeft voorts gevonden dat bij toepassing van zulk een vormvaste kunststof weliswaar het genoemde voordeel inzake de kwaliteit van het informatiespoor wordt verkregen maar tevens het nadeel dat de gevoeligheid van de registratielaag voor laserlicht wordt ver-30 minderd.

Op grond van de door Aanvrager verworven kennis van de physische processen die plaats vinden bij de vorming van een informatie-bit in de registratielaag onder invloed van gepulseerd laserlicht, is 8300960 PHN 10.615 2 I ψ * getracht de vormvaste kunststof te modificeren zodanig dat het bezwaar van een verminderde laserlichtgevoeligheid van de registratielaag althans ten dele wordt opgeheven. Zo is getracht de gevoeligheid van de registratielaag te verbeteren door in de onderliggende vormvaste kunst-5 stof die een belangrijke invloed heeft op de genoemde gevoeligheid, stoffen op te nemen die de oppervlaktespanning van de kunststof verlagen of stoffen die onder invloed van laserlicht een exotherme reaktie vertonen of laagmolekulaire stoffen die een drukopbouw in de kunststof bewerkstelligen bij bestraling met laserlicht. Weliswaar kan men in vele 10 gevallen een verhoging van de gevoeligheid worden verkregen doch gaat de kwaliteit van de kunststoflaag achteruit, bijvoorbeeld doordat de vormvastheid vermindert, de vochtstabiliteit af neemt, de hechting van de registratielaag op de kunststof vermindert of aantasting van de registratielaag vanuit de kunststof plaatsvindt.

15 De huidige uitvinding heeft tot doel een optische registra- tieschijf te verschaffen die een vormvaste kunststoflaag bevat waarin het informatiespoor is aangebracht en die voomoemde nadelen niet vertoont.

Volgens de uitvinding wordt deze doelstelling bereikt met 20 een optische registratieschijf van het in de aanhef genoemde type dat hierin is gekenmerkt, dat tussen de laag van transparante vormvaste kunststof en de registratielaag een tweede, dunne kunststoflaag is aangebracht van een lineair gepolymeriseerde amorfe kunststof, waarbij de tweede, dunne laag de kontouren van het inf ormatiespoor volgt en waarbij 25 de tweede laag de energie die minimaal benodigd is om met het laserlicht een informatiebit in de registratielaag te vormen, verlaagt.

De uitvinding is dus gebaseerd op het principe om de gewenste funkties of eigenschappen van de kunststof, te weten een goede vormvastheid en een positieve invloed op de laserlichtgevoeligheid van de regis-30 tratielaag, te scheiden en onder te brengen in afzonderlijke kunststof-lagen. Hierbij zorgt de ene kunststoflaag voor de genoemde vormvastheid en de andere kunststoflaag voor een optimale laserlichtgevoeligheid. De laserlichtgevoeligheid wordt, zoals bovenstaand al is vermeld, gedefinieerd als de energie die minimaal benodigd is om met laserlicht een informatie-35 bit in de registratielaag te vormen. Deze minimale energie wordt ook wel drempelenergie genoemd.

De laagdikte van de tweede kunststoflaag wordt zodanig gekozen dat de kunststoflaag de kontouren van het inf ormatiespoor volgt.

8300960 ESN 10.615 3 *

Bet infonnatiespoor kan de vorm hebben van een groef die optisch uit-leesbaar is en door de laserlichtbundel kan worden gevolgd. De diepte van de groef is \ /8 n waarbij /\ de golflengte van bet laserlicht is en n de brekingsindex van de substraatplaat. Een zodanige groef wordt 5 vel volgspoor genoemd. De groef kan plaatselijk zijn verdiept waarbij de verdiepte delen tezamen met de tussenliggende niet-verdiepte bodeitt-delen van de groef een optisch uitleesbare struktuur vormen van afwisselend op hoger en lager niveau gelegen infcrmatiegebiedjes·. Het deel van de groef dat voorzien is van de optisch uitleesbare struktuur wordt 10 heading genoemd. De diepte van de beading is λ /4 n waarbij /) en n de bovenvermelde betekenis hebben. De tweede kunststof laag volgt de vorm van de groef en van de heading zodat de op de tweede kunststof-laag aangebrachte registratielaag eveneens de groef- en heading-struktuur volgt. Met de term volgen wordt bedoeld dat het van de 15 groef of heading afgekeerde oppervlak van de tweede kunststoflaag hetzelfde profiel heeft als de groef of heading zij het op iets verkleinde schaal vanwege het feit dat de tweede kunststoflaag een zekere dikte heeft. Ditzelfde geldt voor de registratielaag. De groef is meestal spiraalvormig doch kan in principe ook bestaan uit concen-20 trische cirkels. De breedte van de groef is niet aan nauwe grenzen geboden. Een geschikte breedte is bijvoorbeeld 600 nm. De diepte van de groef is eveneens niet aan nauwe grenzen gebonden en mag variëren van bijvoorbeeld 20-200 nm. Een geschikte diepte is 60 nm. De heading heeft meestal dezelfde breedte als de groef eh een diepte die het dubbele 25 van de groef is.

De dikte van de tweede kunststoflaag bedraagt bij voorkeur maximaal 300 nm. In een gunstige uitvoeringsvorm van de registratie-schijf volgens de uitvinding is de dikte van de tweede kunststoflaag maximaal 200 nm.

30 De groef en de heading worden uitgelezen net zwak laserlicht dat bij voorkeur via het transparante substraat is gefokusseerd op de groef. Het laserlicht wordt door de registratielaag ten dele gerei lekteerd. Het uitleeslaserlicht heeft een zodanig lage intensiteit dat geen informatiebits in de registratielaag worden gevormd. Het 35 laserlicht volgt de groef op basis van faseverschillen tussen de heengaande en de gereflekteerde laserlichtbundel. Deze verschillen hebben ter plaatse van de groef een andere waarde dan ter plaatse van de naast de groef liggende hogere delen van de registratielaag. De heading 8300960 ♦ w PHN 10.615 4 wordt uitgelezen iret zwak laserlicht eveneens op basis van faseverschillen. De in de heading opgeslagen informatie bevat bijvoorbeeld gegevens ten aanzien van de plaats van registratie. Bij registratie wordt de registratielaag belicht met laserlicht dat konform de te 5 registreren gegevens is gemoduleerd. Bet laserlicht heeft een relatief hoge intensiteit die bij wijze van voorbeeld een faktor 10 hoger is dan die van het uitlees- of aftastlaserlicht. Op de belichte plaatsen worden informatiebits gevormd. Een geschikte registratielaag is een laag van een chalcogenide zoals een telluurlegering. Op de belichte 10 plaatsen worden als gevolg van een plaatselijk smeltproces, gaten of uithollingen gevormd met een verdikt randdeel. Een zelfde type informatiebits, dus gaten of holtes, kan worden verkregen bij toepassing van een kleurstof laag of een kleurstof bevattende kunststof laag. Ook kan in een kleurstof laag, al naar gelang het type kleurstof, op de belichte 15 plaatsen ontkleuring en/of ontleding plaatsvinden.

De registratie van informatie vindt bij voorkeur plaats in die delen van de groef die niet voorzien zijn van de heading. De informatiebits, zoals holtes of gaten, kunnen met behulp van zwak laserlicht worden getraceerd en uitgelezen, omdat ter plaatse van een 20 bit de optische eigenschappen van de registratielaag zoals het reflek-tievermogen, transmissie e.d. gewijzigd zijn. Zowel bij de registratie van informatie als bij de uitlezing van de informatiebits wordt bij voorkeur een laserlichtbundel toegepast die via het transparante substraat is gefokusseerd op de registratielaag. Hiermede wordt bereikt 25 dat de op het oppervlak van het substraat aanzweige verontreinigingen zoals krassen en stofdeeltjes buiten de scherptediepte vallen van. het objektief waarmede het licht wordt gefokusseerd. Deze verontreinigingen hebben dan geen negatieve invloed op de kwaliteit van de geregistreerde gegevens.

30 De tweede dunne kunststof laag bevat bij voorkeur een amorfe, lineair gepolymeriseerde kunststof met een molekuulgewicht van maximaal g 10 . De kunststof mag als gevolg van de belichting met laserlicht niet exotherm ontleden omdat de ontledingsprcdukten de kwaliteit van de registratieschijf verlagen en een ongunstige Invloed hebben op de 35 registratie van informatie en de uitlezing ervan.

Zeer geschikte kunststoffen zijn amorfe, lineair gepolymeriseerde acrylaat-, methacrylaat- of styreen-kunststoff en. Voorbeelden hiervan zijn polymethylmethacrylaat, polyethylmethacrylaat, polymethylacrylaat, 8300960 PEN 10.615 5 4 it . ί, * polyethylacrylaat, poly-2-eteylhexylacrylaat en polystyreen. De kunststoffen worden bij voorkeur aangebracht net behulp van een zogenaamd spincoating proces. Volgens dat proces wordt de kunststof opgelost In een geschikt organisch oplosmiddel, De oplossing wordt gedepo-5 neerd op het te bedekken oppervlak van de schijf die vervolgens wordt geroteerd. De kunststof oplossing verspreidt zich over het gehele oppervlak en loopt gedeeltelijk weg over de rand van de schijf. Het oplosmiddel verdampt en een vaste kunststof laag wordt verkregen. De dikte van de kunststof laag is gering en hangt af van onder meer de snelheid 10 van rotatie en de viskositeit van de oplossing.

De transparante vormvaste kunststof waarin het infarmatiespoor is aangebracht is bij voorbeeld een verknoopte acrylaat kunststof, polycarbonaat, polyethyleenterephthalaat, polyimide of polysulfon. Een verknoopte acrylaat kunststof wordt vervaardigd door een acrylaat mcno-15 meer die tenminste twee onverzadigde bindingen bevat zoals een diacrylaat, triacrylaat of tetra-crylaat, of mengsels ervan of mengsels met andere moncmeren zoals een monoacrylaat of N-vinylpyrrolidon, onder invloed van licht of warmte te verknepen. Een hoge knocpdichtheid (crosslink dichtheid) bevordert de vormstabiliteit. De knocpdichtheid 20 neemt tce bij een hoger gehalte aan onverzadigde (-C=C-) bindingen.

De verkneopbare monareersaiienstelling moet vanzelfsprekend een katalysator bevatten of een foto-initiator zoals een benzoine-isobutyletber. Een goede vormvaste acrylaat kunststof is verknoopt hexaandioldiacrylaat.

De substraatplaat kan voorzien zijn van een aparte laag van 25 een transparante vormvaste kunststof. Het is eveneens mogelijk dat de j gehele substraatplaat vervaardigd is uit een transparante vormvaste kunststof zoals bijvoorbeeld uit polycarbonaat.

In een voorkeursvorm van de optische registratieschij f volgens de uitvinding wordt een substraatplaat van glas tcegepast die aan één 30 zijde voorzien is van een laag van een verknoopte acrylaatkunststof waarin een optisch uitleesbaar infarmatiespoor is aangetracht, welke laag opeenvolgend is voorzien van een dunne laag van een lineair gepoly-meriseerde acrylaat-, methacrylaat- of styreenkunststof en een registratie-laag.

35 De uitvinding wordt toegelicht met het uitvoeringsvoorbeeld en de tekening waarbij de figuur een tangent iele doorsnede is van een registratieschij f volgens de uitvinding.

8300960 ___ ___ φ * 4 Λ \ ΡΗΝ 10.615 6

Uitvoer ingsvoorbse ld

Een glazen plaat 1 is aan êên zijde voorzien van een laag 2 van een vormvaste kunststof, die verkregen is door een laag van een vloeibare monomeersamenstelling die 96 gew.% hexaardioldiacrylaat 5 bevat en 4 gew.% benzildimethylketal (foto-initiator) gedurende 1 minuut met ultraviolet licht te bestralen. De verkregen vormvaste kunststof is een verknoopte acrylaat kunststof. De laag 2 is voorzien van een informatiespoor 3 dat een groef 4 bevat. Het oppervlak van de kunststof-laag 2 buiten de groef 4 is oergegeven met een onderbroken lijn 5.

10 De groef 4 is voorzien van verdiepte delen 6 die tezamen met de tussenliggende groefdelen 7 een optisch uitleesbare informatiestruktuur 8 vormen. De kunststof laag 2 is af gedekt met een laag 9 van een amorfe, lineair gepolymeriseerde kunststof, in casu polymethylitethacrylaat.

De laagdikte is minder dan 200 nm. Op laag 9 is een registratielaag 15 10 van TeSeSbS aangebracht met een dikte van 30 nm. Door bestraling met gepulseerd laserlicht wordt een holte 11 (informatiebit) gevormd.

De drempelenergie, dat is de minimaal benodigde hoeveelheid laserlicht-energie om een informatiebit 11 te vormen, bedraagt 0,53 nJ per puls.

Een zelfde proef is uitgeveerd met een tweede registratie-20 schijf die hierin verschilt van de in de figuur weergegeven schijf, dat geen kunststof laag 9 van een amorfe, lineair gepolymeriseerde kunststof aanwezig is. De drempelenergie benodigd cm in de registratielaag 10 een informatiebit te vonten bedraagt dan 0,78 nJ per puls.

Door de toepassing van de kunststoflaag 9 wordt dus een verhoging van 25 de gevoeligheid (verlaging van de drempelenergie) van de registratielaag van 34 % verkregen,

In onderstaande tabel zijn de resultaten weergegeven van proeven uitgeveerd met registratieschijven van het in de figuur weergegeven type waarbij steeds een andere laag 9 van de amorfe, lineair 30 gepolymeriseerde kunststof is tcegepast. Bij iedere proef werd de drempelenergie bepaald en vergeleken met die van een registratieschijf waarin geen kunststoflaag 9 aanwezig is. De toename van de laserlichtgevoeligheid (verlaging van drempelenergie) van de registratielaag, uitgedrukt in procenten, is vermeld in kolom 4 van de tabel. In kolom 1 35 is de toegepaste amorfe, lineair gepolymeriseerde kunststof vermeld.

Het gemiddelde molekuulgewicht van deze kunststof is weergegeven in kolom 2. De dikte van de kunststoflaag is vermeld in kolom 3.

8300960 3 ς α \ ΕΗΝ 10.615 7

TABEL

ι· 1 " 1 1 ------ kunststof Μ laagdikte toename van gevoeligheid 5polymethylmethacrylaat 61x1<200 nm^ 32 5 polyirethylnethacrylaat 21x10 < 200 nm 26 4 polyethylnethacrylaat 39,5x10 <200 nm 23 polynethylacrylaat 20x10^ <200 nm 18 4 polyethylacrylaat 12,5x10 <200 nm 32 1^x3ly-2-ethylhexylacrylaat 12,4x10^ <200 nm 23 3 21 polystyreen 4x10 100 nm ' 24 polystyreen 35x10^ 180 nm 22 2 polystyreen 80x10 340 nm 27 15 1) De acrylaat- of methacrylaat lagen zijn gesponnen vanuit een 5 gew.% oplossing in tolueen 2-rathoxyethylacetaat (1:1) bij een rotatiesnelheid van 5000 atw. per minuut. De verkregen kunststof film 'beeft een dikte van 50-200 nm 2o 2) De polystyreen lagen zijn gesponnen (gpincoating proces) vanuit een 5 gew.% oplossing in ethylbenzeen bij een rotatiesnelheid van 5000 oirw. per minuut.

25 30 35 8300960

Claims

1. Optische registratieschij f net een transparante substraat-plaat die aan tenminste één zijde een laag bevat van een transparante vormvaste kunststof waarin een optisch uitleesbaar informatiespoor is aangebracht en die aan de zijde van de laag van vormvaste kunststof 5 is voorzien van een registratielaag waarin door belichting met gemoduleerd laserlicht optisch uitleesbare informatiebits worden gevormd, met het kenmerk, dat tussen de laag van transparante vormvaste kunststof en de registratielaag een tweede, dunne kunststof laag is aangebracht van een lineair gepolymeriseerde, amorfe kunststof waarbij 10 de tweede, dunne laag de kontouren van het informatiespoor volgt en waarbij de tweede laag de energie die minimaal benodigd is cm met het laserlicht een informatiebit in de registratielaag te vormen, verlaagt.

2. Optische registratieschij f volgens conclusie 1, net het kenmerk, dat de tweede kunststof laag een dikte heeft van maximaal 200 nm.

3. Optische registratieschijf volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de tweede kunststof laag vervaardigd is uit een lineair gepolymeriseerde acrylaat-, methacrylaat of styreenkunststof.

4. Optische registratieschijf volgens conclusie 1, met een substraatplaat van glas die aan één zijde is voorzien van een laag van 20 een verknoopte acrylaatkunststof waarin een optisch uitleesbaar informatiespoor is aangebracht, welke laag opeenvolgend is voorzien van een dunne laag van een lineair gepolyireriseerde acrylaat-, methacrylaat-of styreenkunststof en een registratielaag. 25 30 35 8300960