DE3242315A1

DE3242315A1 - Optisches speichermedium

Info

Publication number: DE3242315A1
Application number: DE19823242315
Authority: DE
Inventors: Alan Edward 95123 San Jose Calif. Bell; Aaron William 08648 Lawrenceville N.J. Levine
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1981-11-23
Filing date: 1982-11-16
Publication date: 1983-06-01
Also published as: FR2517100A1; JPH0561111B2; JPS5896593A; GB2110115A; DE3242315C2; FR2517100B1; GB2110115B

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Speichermedium, in welchem Informationen mit Hilfe eines ein Ausgangssignal vorgegebener Nutzfrequenz emittierenden Aufnahme- bzw. Schreiblasers aufzuzeichnen sind und welches Licht der Nutzfrequenz reflektierendes Material und darauf eine Licht der Nutzfrequenz absorbierende Schicht enthält. Sie betrifft ferner die Verwendung des optischen Speichermediums.

In der US-PS 40 97 895 wird ein zur Verwendung in einem optischen Aufnahmesystem vorgesehenes optisches Speichermedium beschrieben, in welchem das Speichern durch Ablösen eines Speichermusters; in einer geschichteten Struktur erfolgt. Zum Speichern ward ein fokussierter, modulierter Lichtstrahl, z.B. ein Laserstrahl vorgegebener Ausgangsfrequenz, auf das Speichermedium gerichtet. Unter dem Begriff "Licht" sind, hier optische Aufzeichnungsmittel zwischen dem nahen Infrarot- und dem Ultraviolett-Spektrum zu verstehen. Das Speichermedium nach der US-PS 40 97 895 enthält bei der Laserausgangsfrequenz reflektierendes Material, welches mit einer Schicht aus einem bei der Ausgangsfrequenz absorbierenden Material bedeckt ist. Die Dicke der absorbierenden Schicht wird zweckmäßig im Sinne der Verminderung des Reflexionsvermögens auf einen minimalen Wert eingestellt, um zu erreichen, daß ein möglichst großer Teil der auf das Speichermedium auffallenden Lichtenergie in der absorbierenden Schicht zurückgehalten und in Wärmeenergie umgewandelt wird. Durch die Wärmeenergie wird das absorbierende Material in den Bereichen, in denen die Laserenergie absorbiert wird, abgelöst, so daß dem jeweils eingegebenen Signal entsprechende reflektierende Bereiche freigelegt werden.

Die gespeicherte Information kann mit Hilfe eines an den reflektierenden Bereichen gespiegelten Lichtstrahls zurückgewonnen werden.

In der US-PS 43 15 269 wird vorgeschlagen, einen Überzug von etwa 0,05 bis 1 mm Dick«; auf die absorbierende Schicht aufzubringen, um Signalfehler oder Ausfälle auszuschließen oder zu vermindern, die von aus der Umgebung des Speichermediums auf dessen Oberfläche gelangten Staub oder anderen Niederschlagen herrühren können. Staubteilchen oder andere Oberflächenverunreinigungen auf der Oberseite des Überzugs liegen dann soweit ab von der Brennebene der Auf nähme linse, daß ihr Einfluß auf das Speicher- oder Wiedergabesignal beträchtlich vermindert ist.

In der US-PS 43 00 143 wird ferner ein dünner Schutzüberzug für die absorbierende Schicht beschrieben. Dieser Schutzüberzug soll gegenüber den chemischen Bestandteilen der Atmosphäre, z.B. gegenüber Sauerstoff und Wasser, die die absorbierende Schicht angreifen können, stabil und undurchdringlich sein. Der dünne Schutzüberzug soll so ausgewählt werden, daß eine Reinigung von auf seine Oberfläche niedergeschlagenem Staub oder sonstigen Verunreinigungen möglich ist.

Schließlich wird in der US-PS 41 01 907 ein optisches Speichermedium beschrieben, auf dessen absorbierender Schicht eine Sperrschicht und auf dieser ein dicker Überzug liegt. Die Sperrschicht besteht im wesentlichen aus demselben Material wie der dünne Schutzüberzug nach der US-PS 43 00 143, d.h. die Sperrschicht ist undurchlässig für Bestandteile der Atmosphäre, die die überdeckten

Schichten angreifen könnten, z.B. gegenüber Sauerstoff und Wasser. Der dicke Überzug ist ähnlich der Überzugsschicht nach der US-PS 43 15 269.

Alle diese schützenden und überdeckenden Strukturen haben Nachteile. Durch den dünnen Schutzüberzug werden Staubteilchen nicht weit genug aus der Brennebene verlegt, so daß der Überzug häufig gereinigt werden muß. Überdies haften die¹Staubteilchen bei hoher Feuchtigkeit so fest an der Oberfläche des dünnen Schutzüberzugs, daß sie mit Hilfe üblicher Reinigungstechniken nicht entfernt werden können. Ferner haben die harten Schutzüberzüge eine Verminderung sowohl der Aufnahmeempfindlichkeit als auch des Signal-Rausch-Verhältnisses der aufgenommenen Informationen im optischen Speichermedium zur Folge. Weiterhin kann die Festigkeit des dünnen Schutzüberzugs zu Problemen im Zusammenhang mit dem Ablösen der Speicherbereiche in der absorbierenden Schicht führen.

In der vorgenannten US-PS 43 15 269 werden Silikonharze als bevorzugtes Material zum Herstellen der dicken Überzüge vorgeschlagen. Materialien, wie Silikonharze, sind jedoch gegenüber Wasser, Sauerstoff und anderen Bestandteilen der Atmosphäre nicht immer undurchlässig. Die dikken Überzüge stellen daher keine hinreichend schützenden Sperren dar, so daß die darunter liegenden Schichten, insbesondere die absorbierende Schicht, verschlechtert werden können mit dem Ergebnis eines Verlustes an Empfindlichkeit oder einer Beeinträchtigung des die gespeicherte Information wiedergebenden Signals. Weiterhin ziehen die zum Herstellen der dicken Überzüge verwendeten Materialien sehr stark Staubteilchen an, so daß sich schließlich eine relativ undurchsichtige Schicht ergeben kann.

Durch das Einfügen einer Sperrschicht zwischen den dicken Überzug und die absorbierende Schicht nach der US-PS 41 01 907 kann zwar Undurchlässigkeit gegenüber den schädlichen Substanzen erreicht werden, die oben erläuterten Nachteile eines auf der absorbierenden Schicht liegenden harten, dünnen Schutzüberzugs werden hierdurch aber nicht behoben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches Speichermedium zu schaffen, das eine hohe Empfindlichkeit und ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis für das einer gespeicherten Information entsprechende wiedergewonnene Signal besitzt sowie trotz Umgebungseinflüssen lange Zeit zu lagern ist. Das Speichermedium soll insbesondere unempfindlich sein gegenüber dem Eindringen von Sauerstoffs, Wasser und anderen Bestandteilen der Umgebung sowie gegenüber Staub und Kratzern. Für das optische Speichermedium eingangs genannter Art ist die erfindungsgemäße Lösung gekennzeichnet durch eine gegenüber Licht der Nutzfrequenz transparente, die Aufnahmeempfindlichkeit der absorbierenden Schicht nicht beeinträchtigende Zwischenschicht auf der absorbierenden Schicht und eine gegenüber Licht der Nutzfrequenz transparente äußere Schicht auf der Zwischenschicht als Sperre gegenüber korrosiven Einflüssen aus der Atmosphäre (Umgebung).

Das Speichermedium wird vorzugsweise verwendet als mit Hilfe einer Lichtquelle einer vorgegebenen Frequenz abzuspielender Informationsspeicher, der ein bei der vorgegebenen Frequenz reflektierendes Material mit darauf liegender, bei der vorgegebenen Frequenz absorbierender Schicht enthält, wobei die Information als lichtreflektierendes / lichtabsorbierendes Muster aufzunehmen ist.

Die erfindungsgemäß zwischen die absorbierende und eine äußere, transparente Schicht einzufügende, relativ weiche Zwischenschicht stört den Vorgang des Speicherns einer Information in der absorbierenden Schicht nicht merklich und dient zugleich als Sperrschicht gegenüber Wasser, Sauerstoff u.dgl.. Die kombinierte Dicke von Zwischenschicht und äußerer Schicht wird dabei vorzugsweise so gewählt, daß Staubteilchen, Kratzer od.dgl. auf der äußeren Oberfläche die Aufnahme- und Wiedergabe-Eigenschaften des Mediums bzw. des daraus hergestellten Bauelements nicht beeinträchtigen.

Anhand der schematischen Darstellung von Ausführungsbeispielen werden Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erstes optisches Speichermedium;

Fig. 2 einen Querschnitt des Speichermediums nach Fig. 1 mit darin gespeicherten Informationen; und

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein zweites optisches Speichermedium.

Der in Fig. 1 dargestellte Querschnitt zeigt ein erstes AusfUhrungsbeispiel einet; insgesamt mit 10 bezeichneten Speichermaterials bzw. Speichermediums vor dem Aufnehmen einer Information. Zu d<3rn Speichermedium 10 gehört ein reflektierendes Material 2, welches - etwa wie in der US-PS 40 97 085 beschrieben - Teil eines optischen Aufnahmesystems ist. Das reflektierende Material 2 kann in Form einer Schicht oder als Substrat vorliegen. Beispielsweise kommen Gold- oder Aluminiumschichten auf einem Kunststoffsubstrat in Frage. Alternativ ist auch ein Aluminiumsubstrat geeignet.

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Das reflektierende Material 2 wird mit einer absorbierenden Schicht 4 bedeckt, die bei der Ausgangsfrequenz, d.h. bei der Nutzfrequenz des Ausgangssignals des Lasers absorbiert. Die absorbierende Schicht 4 kann durch Sprühen, Vakuumaufdampfen, Aufschleudern oder auf jede andere bekannte Methode aufgebracht werden. Zu den Materialien für die absorbierende Schicht 4 gehören Metalle, wie Wismut, Tellur u.dgl.-, verschiedene anorganische Materialien, wie Chalkogenide, organische Materialien, v/ie 4-Phenylazo-l-Naphtylamin und Polymerharz, welche mit bei der Ausgangsfrequenz absorbierenden Materialien dotiert sind. Die absorbierende Schicht 4 wird mit einer weichen, nachgiebigen Zwischenschicht 6 überdeckt, deren Material so auszuwählen ist, daß in der absorbierenden Schicht 4 gespeichert werden kann und daß die Aufnahmeempfindlichkeit des Bauelements nicht beeinträchtigt wird. Zu den geeigneten Materialien für die Zwischenschicht 6 gehören Silikonharze, wie sie z.B. von der Firma General Electric unter der Bezeichnung RTV 515 und RTV 602 sowie von der Firma Dow Corning unter der Bezeichnung Silguard 184 geliefert werden. Weitere geeignete Materialien sind beispielsweise Polyurethane oder verschiedene Akrylharze, wie Thiokol F 100. Die Zwischenschicht 6 soll vorzugsweise wenigstens etwa 5 Mikrometer dick sein. Wenn die Zwischenschicht 6 zu dünn ist, kann die harte Außenschicht 8 den Speichervorgang bzw. die Aufnahme beeinträchtigen.

Auf der Zwischenschicht 6 liegt eine Außenschicht 8, die als Sperrschicht gegenüber Bestandteilen der Atmosphäre, s.B. Sauerstoff oder Wasser dient, die eine darunterliegende Schicht chemisch angreifen könnten. Zur Herstellung der Außenschicht 8 können verschiedene Materialien eingesetzt v/erden. Zum Beispiel kann die Außenschicht aus dünnen harten Materialien, z.B. SiOp, bestehen. Die angrenzende Zwischenschicht 6 wird dann relativ dick ausgeführt. Die

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Außenschicht 8 kann aber auch aus einem Kunststoffmaterial hergestellt werden, welches relativ steif ist und als Sperre gegenüber den aus der Atmosphäre kommenden Verunreinigungen wirkt. Geeignete Kunststoffe sind beispielsweise Epoxidharze und Polyurethane, wie UV-härtbares Urethan (im Handel erhältlich als Thiokol ZM 922), oder aus der Dampfphase niedergeschlagene Polymere, wie z.B. Poly(p-Xylylen). Die Gesamtdicke der Außenschicht 8 und der Zwischenschicht 6 kann vorzugsweise zwischen etwa 100 und 1000 Mikrometern liegen. Die Außenschicht 8 soll gut auf der Zwischenschicht 6 haften und die Aufnahmeempfindlichkeit im wesentlichen nicht beeinflussen.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel des optischen Speichermediums 10 nach einer Aufnahme bzw. nach dem Bespielen. In der absorbierenden Schicht 4 wurde bei der Aufnahme als Ergebnis eines Ablösevorgangs ein Loch 12 gebildet, in welchem das darunterliegende reflektierende Material 2 freiliegt. In Fig. 2 wird zwar nur ein Loch 12 dargestellt, in der Praxis sind selbstverständlich nach einer Aufnahme sehr viele solcher und ähnlicher Löcher vorhanden. Die Zwischenschicht 6 muß ausreichend flexibel sein, damit ein Loch in der darunterliegenden absorbierenden Schicht überhaupt entstehen kann. Der Vorgang des Ablösens hängt von der Zusammensetzung der absorbierenden Schicht ab. Üblicherweise wird das Material der absorbierenden Schicht beim Ablösen geschmolzen und verdampft.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht nur auf durch Ablösen von Teilen einer Absorptionsschicht registrierende, optische Speichermaterialien sondern auch auf solche Systeme anwendbar ist, bei denen die Aufnahme

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durch Bleichen bzw. Entfärben der jeweils dem schreibenden Laserstrahl ausgesetzten Speicherschicht erfolgt. Auch in diesen vorteilhaften Ausführungsbeispielen wird die registrierende bzw. absorbierende Schicht erfindungsgemäß mit einer Zwischenschicht und einer Außenschicht überdeckt.

Die gespeicherte Information kann mit Hilfe von Laser·» licht eines Laserstrahls derselben Ausgangsfrequenz aber niedrigerer Energie als beim Schreibstrahl gelesen bzw. abgespielt werden. Die gespeicherte Information wird dabei durch Umwandeln des abwechselnd lichtabsorbierenden und lichtreflektierenden Musters in ein elektrisches Signal zurückgewonnen.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines insgesamt mit 20 bezeichneten optischen Speichermediums. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine zusammengesetzte Außenschicht 22 vorgesehen, die aus mehreren Einzelschichten 14, 16, 18 besteht. Oft ist es schwierig, ein einziges Material zu finden, auf dem Staubteilchen relativ schlecht haften, welches einfach zu handhaben ist und zugleich als Sperre gegen Sauerstoff, Wasser und andere potentiell korrosive Bestandteile der Atmosphäre wirkt. Um diesem Problem zu begegnen, kann die Außenschicht aus mehreren Schichten 14, 16 und 18 zusammengesetzt werden. Beispielsweise kann die erste Einzelschicht 14 so ausgewählt werden, daß sie eine wirksame Sperre gegenüber Wasser bildet. Auf die erste Einzelschicht 14 kann eine zweite Einzelschicht 16 aus einem eine wirksame Sperre gegenüber Sauerstoff bildenden Material aufgebracht werden. Eine auf der zweiten Einzelschicht 16 liegende dritte Einzelschicht 18 kann so

ausgewählt werden, daß sie Staubteilchen weder anzieht noch haften läßt. Zwar ist es erwünscht, möglichst wenig Einzelschichten vorzusehen, die Erfindung bezieht sich aber auch auf die Ausbildung mit einer Vielzahl von Einzelschichten, die jeweils verschiedene Aufgaben erfüllen.

In der US-PS 42 16 501 wird ein nach der Ablösetechnik speicherndes, optisches Dreischichtspeichermedium beschrieben, bei dem zwischen die reflektierende Schicht 4 und das absorbierende Material 2 eine Abstandsschicht eingefügt worden ist. Die Abstandsschicht soll gegenüber dem zum Registrieren und Auslesen benutzten Laser-Ausgangssignal durchlässig r.ein. Vorzugsweise wird die Dicke der absorbierenden Schicht so in bezug auf die Dicke der Abstandsschicht und die optischen Konstanten, d.h. den Brechungsindex und den Extinktionskoeffizienten des reflektierenden Materials 2, der Abstandsschicht und der absorbierenden Schicht 4 ausgewählt, daß das optische Reflexionsvermögen des Speichermediums vermindert wird. Auch im Rahmen der Erfindung können solche Abstandsschichten vorteilhaft Anwendung finden.

In der eingangs genannten US-PS 40 97 895 wird ein nach der Ablösetechnik arbeitendes optisches Speichermedium beschrieben, in welchem ein mit einer absorbierenden Schicht bedecktes reflektierendes Material eingesetzt wird. Vorteilhaft wird hierbei die Dicke der absorbierenden Schicht so eingestellt, daß das Reflexionsvermögen des Speichermediums, vermindert ist. Auch diese Struktur kann mit großem Vorteil im Rahmen der Erfindung angewendet werden.

I nachträglich
geändert

Die beispielsweise in den Bauelementen nach den beiden vorgenannten US-PS 42 16 501 und 40 97 895 einzustellende Anti-Reflexionsbedingung sowie andere Bedingungen für eine verminderte Reflexion werden durch die Dicke der Zwischenschicht und der Außenschicht nicht beeinträchtigt. Einflüsse können jedoch ausgehen von Änderungen des Brechungsindex beim Übergang von Luft zu Außenschicht und von Außenschicht zu Zwischenschicht und damit zur Absorptionsschicht.

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Leerseite

Claims

Dn.-ing. Reiman.PCdi.n^ig ,*, ·.·. ItHPlcilng. Klaus Bergen

Cecilienallae "76 4 Düsseldorf 3D Telefon 45SOOS Patentanwälte

15. Nov. 1982
34 704 B

RCA Corporation, 30 Rockefeller Plaza, ^r
New York, N.Y. 10020 (V.St.A.)

"Optisches Speichermedium" Patentansprüche;

y Optisches Speichermedium (10, 20), in welchem Informationen mit Hilfe eines ein Ausgangssignal vorgegebener Nutzfrequenz emittierenden Aufnahme- bzw, Schreiblasers aufzuzeichnen sind und welches Licht der Nutzfrequenz reflektierendes Material (2.) und darauf eine Licht der Nutzfrequenz absorbierende Schicht (4) enthält, gekennzeichnet durch eine gegenüber Licht der Nutzfrequenz transparente, die Aufnahmeempfindlichkeit der absorbierenden Schicht (4) nicht beeinträchtigende Zwischenschicht (6) auf der absorbierenden Schicht (4) und eine gegenüber Licht der Nutzfrequenz transparente äußere Schicht (8) auf der Zwischenschicht (6) als Sperre gegenüber korrosiven Einflüssen aus der Atmosphäre (Umgebung) .
2. Speichermedium nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Abstandsschicht zwischen dem reflektierenden Material (2) und der absorbierenden Schicht (4).
3. Speichermedium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht (22) aus mehreren Schichten (14, 16, 18) zusammengesetzt ist.
4. Speichermedium nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das reflektierende Material (2) Aluminium ist.
5. Speichermedium nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die absorbierende Schicht (4) aus Tellur besteht.
6. Speichermedium nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die absorbierende Schicht (4) organisches Material enthält.
7. Speichermedium nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (6) Akrylharz enthält.
8. Speichermedium nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht (8) SiO₂ enthält.
9. Speichermedium nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht Polyurethan enthält.
10. Speichermedium nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Zwischenschicht (6) wenigstens etwa 5 Mikrometer beträgt.
11. Speichermedium nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die kombinierte Dicke der Zwischenschicht (6) und der äußeren Schicht (8) zwischen etwa 100 und 1000 Mikrometern liegt.

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12. Verwendung des optischen Speichermediums nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 als mit Hilfe einer Lichtquelle einer vorgegebenen Frequenz abzuspielender Informationsspeicher (10, 20), der ein bei der vorgegebenen Frequenz reflektierendes Material (2) mit darauf liegender, bei der vorgegebenen Frequenz absorbierender Schicht (4) enthält, wobei die Information als lichtreflektierendes / lichtabsorbierendes Muster (12) aufzunehmen ist.