DE2026805C2 - Aufzeichnungsträger zur permanenten Datenaufzeichnung - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Aufzeichnungsträger zur permanenten Datenaufzeichnung, bestehend
aus einem flachen energiereflektierenden Substrat und einer von diesem getragenen gleichförmigen, durch
Laserstrahlen selektiv ausbrennbaren Schicht aus einem optische Energie absorbierenden Material.
Bei Aufzeichnungsträgern zur Datenaufzeichnung mittels eines Laserstrahls ist im allgemeinen eine
Schicht eines energieabsorbierenden Materials auf einem Substrat angebracht. Ein optischer Aufzeichnungskopf
fokussiert während des Aufzeichnungsvorganges den modulierten Laserstrahl auf das energieabsorbierende
Material, wobei die Größe des Auftreffbereiches durch die Diffraktion begrenzt ist; der
Aufzeichnungskopf und der Aufzeichnungsträger werden dabei relativ zueinander bewegt. Derartige
Aufzeichnungssysteme sind z. B. in den US-Patentschriften 33 14 073 und 33 14 075 beschrieben.
Ein Aufzeichnungsträger eingangs erwähnter Art ist aus der DE-AS 12 77 344 bekannt. Bei diesem
bekannten Aufzeichnungsträger besteht das Substrat aus einem Material hohen Reflexionsvermögens, wobei
dieser Maßnahme die Aufgabe zugrunde liegt, das Auslesen der auf diesem bekannten Aufzeichnungsträger
geschriebenen Informationen zu erleichtern, da so das Ausleselicht an den bei der Aufzeichnung aus der
Speicherschicht ausgebrannten Stellen gut reflektiert wird, während von den unverletzten Stellen der
Speicherschicht praktisch keine Reflexion erfolgt. Es ist also bei dem bekannten Aufzeichnungsträger ein
reflektierendes Substrat vorgesehen, um das Auslesen der Information zu erleichtern. Hinsichtlich des
Aufzeichnungsvorganges ist bei diesem bekannten Aufzeichungsträger vorgesehen, daß das Substrat aus
ίο einem Material bestehen soll, welches erst bei einer
relativ hohen Temperatur schmilzt, und es ist klar, daß ein Material, welches sowohl einen hohen Schmelzpunkt
als auch eine hohe Reflexionsfähigkeit für das Ausleselicht besitzt, nur mit verhältnismäßig großem
is Aufwand herstellbar ist. Übliche Kunststoffolien, wie sie
üblicherweise als Substrat für Aufzeichnungsmedien eingesetzt werden, vermögen solchen Anforderungen
nicht zu genügen, und es ist auch bei diesem bekannten Aufzeichnungsträger in Betracht gezogen, ein Substrat,
das aus Metall besteht, zu verwenden. Ein derartiges, aus Metall bestehendes Substrat verursacht aber einen
hohen Aufwand bei der Herstellung des Aufzeichnungsträgers.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Aufzeichnungsträger zu schaffen, bei dem eine exakte Aufzeichnung mit verhältnismäßig geringem Energieaufwand möglich ist, wobei der zu schaffende Aufzeichnungsträger auch mit verhältnismäßig geringem Aufwand herstellbar sein soll.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Aufzeichnungsträger zu schaffen, bei dem eine exakte Aufzeichnung mit verhältnismäßig geringem Energieaufwand möglich ist, wobei der zu schaffende Aufzeichnungsträger auch mit verhältnismäßig geringem Aufwand herstellbar sein soll.
J" Um dieser Aufgabe zu entsprechen, ist erfindungsgemäß
vorgesehen, daß sich zwischen dem Substrat und der ausbrennbaren Schicht eine Schicht aus optisch
transparentem Material befindet, welche eine Dicke von λ,/4 oder λ,/2 aufweist, wobei λ, die charakteristische
J5 Wellenlänge der von der Aufzeichnungslaserstrahlung
erzeugten Wärmestrahlung ist, und welche die Laserstrahlungsenergie reflektiert. Die /wischen das Substrat
und die beim Aufzeichnen selektiv auszubrennende Schicht aus optische Energie absorbierendem Material
eingefügte Schicht ergibt eine Interferenz der durch die energieabsorbierende Schicht hindurchgetretenen Reststrahlung
und reflektiert diese, wobei die ausbrennende Wirkung des Laserstrahls wirksam unterstützt wird und
gleichzeitig das Substrat des Aufzeichnungsträgers vor
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Beschädigung durch die Laserstrahlenergie geschützt wird. Hierbei ergibt sich eine besondere Schonung des
Substrats auch aus dem Umstand, daß durch die Wirkung der Interferenz mit verminderter Laserstrahlenergie
beim Aufzeichnen gearbeitet werden kann.
Durch diese Schonung des Substrats kann auch das Substrat aus einem mit verhältnismäßig geringem
Aufwand bereitstellbaren Material bestehen.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträgers ibt dadurch gekennzeichnet,
daß die ausbrennbare Schicht von einer Schutzschicht aus einem für die Wellenlänge λ der Aufzeichnungslaserstrahlung
transparenten Material abgedeckt ist, deren Stärke η ■ λ/4 beträgt, wobei η eine ganze
Zahl ist. Durch diese Ausbildung wird nicht nur ein vorteilhafter Schutz der optische Energie absorbierenden
Schicht vor chemischen und mechanischen Einflüssen erzielt, sondern auch die Wirkung eines Antireflexbelages
erhalten. Es kann dabei erwähnt werden, daß es aus der DE-OS 14 39 595 an sich bekannt ist, bei
b5 Aufzeichnungsträgern mit einer dünnen Metallschicht
über dieser Metallschicht eine transparente Schutzschicht anzuordnen.
Der erfindungsgemäße Aufzeichnungsträger kann
auch zweiseitig ausgebildet sein, wobei das Substrat auf beiden Seiten eine Schicht aus optische Energie
absorbierendem Material trägt. Hierbei kann man eine transparente Schutzschicht über jeder der energieabsorbierenden
Schichten vorsehen. Es ist dann möglich, auf jeder Seite des Aufzeichnungsträgers durch
Ausbrennen der betreffenden Schicht aus energieabsorbierendem Material mittels eines Laserstrahles Daten
aufzuzeichnen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, daß die ausbrennbare
Schicht des Aufzeichnungsträgers eine Metallschicht ist. Hierbei ist es besonders vorteilhaft,
wenn die Metallschicht durch Kathodenzerstäubung gebildet ist. Auch eine transparente Schutzschicht kann
vorteilhaft durch Kathodenzerstäubung über der Metallschicht angebracht werden. Es ist aber auch
möglich, eine adhäsiv festgehaltene Schutzschicht vorzusehen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung schematisch im Schnitt dargestellten Beispiels
eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträgers weiter erläutert.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Aufzeichnungsträger ist ein flexibles, transparentes Substrat 16
vorgesehen, das aus einem Plastikmaterial, wie z. B. unter der Bezeichnung MYLAR oder CELANAR
erhältlich ist, besteht. Die Dicke dieses Substrates 16 ist entsprechend der gewünschten bzw. erforderlichen
mechanischen Festigkeit gewählt, und kann i.. B. zwischen etwa 4 und 25 Hunderstel Millimeter liegen.
Auf dem Substrat 16 ist eine dünne Schicht 17 aus einem optische Energie absorbierenden Material, die z. B. aus
einem Metall, wie Aluminium, Platin oder Rhodium, bestehen kann, angebracht. Zwischen das transparente
Substrat 16 und die optische Energie absorbierende Schicht 17 ist eine Wärmestrahlungsreflektierende
Schicht 15 eingefügt. Diese wärmestrahlungsreflektierende Schicht 15 besteht aus einem optisch transparenten
Material, und hat eine Dicke von ungefähr λ,/4 oder λ,/2, wobei λ, die charakteristische Wellenlänge der vom
Aufzeichnungsglaserstrahl erzeugten Wärmestrahlung ist. Die Wärmestrahlungsreflektierende Schicht 15
besteht z. B. aus SiO2, das durch Kathodenzerstäubung auf das Substrat 16 aufgebracht ist. Die Schicht 17 ist auf
die Wärmestrahlungsreflektierende Schicht 15 gleichförmig aufgebracht, wobei das Aufbringen selbst z. B. durch
Bedampfung, Kathodenzerstäubung oder eine andere Vakuumniederschlagtechnik vorgenommen wird. Durch
Kathodenzerstäubung erhaltene Schichten weisen dabei eine besonders gute Haftung auf der Unterlage und eine
besonders gute Gleichförmigkeit der Metallschicht selbst auf. Die Oberfläche des Substrats wird auf
chemischem Wege vorgereinigt, z. B. unter Verwendung eines Chlorfluorkohlenwasserstoffes als Waschflüssigkeit.
Die Oberfläche des Substrates, auf der die Abscheidung einer Schicht erfolgen soll, kann auch
durch Vakuumbehandlung gereinigt werden. Es ist ein Vorteil des Kathodenzerstäubungsprozesses, der im
Vakuum vorgenommen wird, daß die Oberfläche des Substrates, wie jede Oberfläche, auf die eine Abscheidung
vorgenommen werden soll, durch den lonenaufprall während des Beschichtungsvorganges gereinigt
wird.
Über der optische Energie absorbierenden Schicht 17 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine Schutzschicht
18 aus transparentem Material angebracht, die dazu vorgesehen ist, die Schicht 17 vor Abnutzung zu
schützen. Das transparente Material, das die Schutzschicht 18 bildet, kann z. B. SiO2 sein, das auf die
Metallschicht durch Kathodenzerstäubung oder einen anderen Vakuumabscheidungsprozeß aufgebracht wurde.
Wenn die Schicht 18 nur gegen Zerkratzen schützen soll, kann die Dicke der Schutzschicht 18 entsprechend
einem Teil der Wellenlänge der Aufzeichungslaserstrahlung,
in Verbindung mit welcher der Aufzeichnungsträger benützt werden soll, gewählt werden, z. B. mit λ,/4
oder λ,/2, wobei λ, die charakteristische Wellenlänge der Aufzeichnungslaserstrahlung ist. Ist die für die Laserstrahlung
transparente Schutzschicht 18 hinreichend dick, hält sie auch Staub und Schmutz in Abstand von
der Fokussierungsebene des Laserstrahles. Weiter kann die Schutzschicht 18 einen Antireflexionsbelag über der
Schicht 17 bilden, wenn die Schichtdicke der Schicht 18 einen Wert von /ι(λ,/4) aufweist, wobei η eine ganze
Zahl ist. Eine Dicke von ζ. Β. η(λ,/4) Wellenlängen ergibt
eine Antireflexionsschicht und hält gleichzeitig Staub und Schmutz von der Schicht 17, auf die der zum
selektiven Ausbrennen derselben im Zuge des Aufzeichnungsvorganges
vorgesehene Laserstrahl fokussiert ist, ab. Ein weiteres Beispiel eines transparenten Materials,
das für die Schutzschicht verwendet werden kann, ist AI2O3. Eine Variante sieht vor, daß die Schutzschicht
durch eine t. ansparente Folie gebildet ist, die auf die aus optische Energie absorbierendem Material bestehende
Schicht adhäsiv auflaminiert ist. Ein solches Auflaminieren einer Schutzschichtfolie durch eine Adhäsivbindung
kann sehr leicht, einfach und schnell ausgeführt werden. Es kann dabei auch die optische Energie absorbierende
Schicht durch Kathodenzerstäubung auf die Schutzschicht aufgebracht werden, welche dann mit ihrer die
optische Energie absorbierende Schicht tragenden Seite mit dein Substrat durch Adhäsivbindung laminiert wird.
Es ergibt sich eine modifizierte Ausführungsiorm, wenn man zwei transparente Substrate vorsieht, deren
jedes auf einer Seite mit einer die optische Energie absorbierenden Metallschicht versehen ist und ein
dazwischenliegendes Substrat vorsieht, das mit der jeweils auf dem ersten und dem zweiten transparenten
Substrat befindlichen Metallschicht verbunden ist.
Der mittels des Aufzeichnungslaserstrahls ausgeführte selektive Ausbrennvorgang der Schicht 17 wird durch
die transparente Schutzschicht 18 hindurch vorgenommen. Es werden dabei mit dem Laserstrahl Zonen der
Schicht 17 verdampft, wobei die wärmestrahlungsreflektierende Schicht 15 das Substrat 16 schützt.
Eine Wärmestrahlungsreflektierende Schicht 15, die aus geschmolzenem Quarz bzw. SiO2 gebildet ist, ergibt
auch eine verbesserte Bindung der Schicht 17 mit dem Substrat. Im Hinblick auf die von der Schicht 15 aus
geschmolzenem Quarz bzw. SiO2 der einen Seite des Substrates 16 verliehene Struktur ist es vorteilhaft, auch
auf der anderen Seite des Substrates 16 eine der Schicht 15 ähnliche Schicht vorzusehen, um dem Aufzeichnungsträger
eine symmetrische Struktur zu verleihen.
Eine Variante des in der Zeichnung dargestellten Aufzeichnungsträgers ergibt sich, wenn man auf beiden
Seiten eines Substrates je eine Schicht aus optische Energie absorbierendem Material zum selektiven
Ausbrennen mit Laserstrahlen beim Aufzeichnen von Dai^n vorsieht. Auch bei einer solchen Variante kann
man die aus optische Energie absorbierendem Material bestehenden Schichten durch transparente Schutzschichten
schützen, durch die hindurch der Laserstrahl auf die betreffende aus optische Energie absorbierendem
Material bestehende Schicht fokussiert wird.
1st die optische Energie absorbierende Schicht durch eine transparente Schutzschicht abgedeckt, und damit
auf jeder Seite von der Atmosphäre abgeschlossen, können für die optische Energie absorbierende Schicht
ohne weiteres nicb'-incrte Substanzen verwendet
werden. So bleibt z. B. Aluminium, welches dazu neigt, an der Atmosphäre chemische Veränderungen zu
erfahren, durch eine Schutzschicht während unbegrenzt langer Zeiträume ohne Beeinträchtigung konserviert.
Außer den vorerwähnten Metallen können auch andere Materialien für die optische Energie absorbierende
Schicht verwendet werden, wie dies in der US-Patentschrift 33 14 073 beschrieben ist.
Hinsichtlich der Verwendung von Metallen als energieabsurbierendes material kann auf die US Patentschrift
34 74 457 hingewiesen werden, in der die wünschenswerten Parameter für das Metall und die
energieabsorbierende Schicht diskutiert sind. Entsprechend diesen Ausführungen ist es wünschenswert, daß
die Metallschichten hinreichend dünn sind, um bei der charakteristischen Frequenz des Aufzeichnungslaserstrahls,
mit dem zusammen der Aufzeichnungsträger benützt wird, eine Durchlässigkeit, die in der Größenordnung
von 10% liegt, zu ergeben. So besitzt eine Rhodiumschicht mit einer Dicke von ungefähr 220 Ä
oder eine Aluminiumschicht mit einer Dicke von ungefähr 164 Ä zufriedenstellende Eigenschaften; Abweichungen
von den genannten Schichtdicken sind möglich, ohne daß sich hieraus funktioneile Beschränkungen
oder Nachteile ergeben Außer den bereits genannten Metallen, Aluminium, Rhodium und Platin,
kommen auch andere Metalle in Betracht, die die gewünschten Eigenschaften, die z. B. in der vorgenannten
US-Patentschrift 34 74 457 diskutiert sind, aufweisen. Der durch die optische Energie absorbierende
Schicht durchtretende Anteil der Aufzeichnungslaserstrahlung wird an der Wärmestrahlungsreflektierenden
Schicht zurückreflektiert und gelangt nochmals in die energieabsorbierende Schicht, wodurch die Geschwindigkeit
und der Wirkungsgrad des Ausbrennens bzw. der Verdampfung erhöht wird. Beim Vorhandensein
einer Schutzschicht ergibt sich nun ein zusätzliches Moment, das für so dünne Metallschichten spricht,
daraus, daß die Metallschicht durch anliegende Schichten, welche die Metallschicht von der Atmosphäre
abschließen, völlig eingeschlossen ist. Das beim Aufzeichnungsvorgang stattfindende selektive Ausbrennen
kleiner Zonen der Metallschicht hat dabei jeweils die Wirkung einer kleinen Untergrundexplosion
im Aufzeichnungsträger, wobei das ausgebrannte oder verdampfte Metall nach außen gedrängt wird, und einen
dichten Ring um das so entstandene Loch bildet. Deshalb muß die Metallschicht hinreichend dünn sein,
in um ein molekulares Verdrängen des Materials an den
Umfang des ausgebrannten Loches bzw. der ausgebrannten kleinen Zone ohne merkliche Volumensveränderung
zu gestatten, so daß die Wirkung auf die an der Metallschicht anliegenden Schichten vernachlässigbar
:r. ist. Es wurden z. B. zufriedenstellende Eigenschaften bei
einer 200 Ä dicken Schicht aus Rhodium, was ungefähr einer optischen Dicke bei diesem Metall entspricht,
festgestellt. Weil beim Vorliegen einer Schutzschicht kein Entweichen des verdampften Metalls oder anderen
energieabsorbierenden Materials in die Atmosphäre in der Umgebung des optischen Aufzeichnungskopfes
stattfindet, tritt auch auf der Linse des Aufzeichnungskopfes keine Anhäufung von Niederschlägen auf, was
natürlich vorteilhaft ist.
Es ist nicht erforderlich, daß das Substrat transparent ist, sondern dieses kann auch undurchsichtig sein. Die
Laserenergie, die Aufzeichnungsgeschwindigkeit und die Aufzeichnungsfrequenz werden so eingestellt, daß
ein selektives Ausbrennen der Energie absorbierenden Schicht erfolgt, ohne daß eine zerstörende Energiedissipation
im Substrat auftritt. Hinsichtlich einer geeigneten Steuerung der Aufzeichnungsparameter kann auf die
oben erwähnte US-Patentschrift 34 74 457 hingewiesen werden.
Die erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträger können in einer Vielfalt flacher Formen ausgebildet sein; so z. B.
in Form von Bändern oder Scneiben oder in Form von Streifen, die dazu vorgesehen sind, um die Außenfläche
einer, den Aufzeichnungsträger tragenden Trommel geschlungen zu werden. Es sei erwähnt, daß hier die
Bezeichnungen »transparent«, »absorbierend«, »durchlässig« und »reflektierend« stets bezogen auf die
'Arbeitswellenlänge der Aufzeichnungslaserstrahlung zu verstehen sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Aufzeichnungsträger zur permanenten Datenaufzeichnung, bestehend aus einem flachen, energiereflektierenden
Substrat und einer von diesem getragenen gleichförmigen, durch Laserstrahlen selektiv ausbrennbaren Schicht aus einem optische
Energie absorbierenden Material, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem Substrat
(16) und der ausbrennbaren Schicht (17) eine Schicht (15) aus optisch transparentem Material befindet,
welche eine Dicke von λ,/4 oder λ,/2 aufweist, wobei Λ, die charakteristische Wellenlänge der von der
Aufzeichnungslaserstrahlung erzeugten Wärmestrahlung ist, und welche die Laserstrahlungsenergie
reflektiert.
2 Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ausbrennbare Schicht (17)
von einer Schutzschicht (18) aus einem für die Wellenlänge λ der Aufzeichnungslaserstrahlung
transparenten Material abgedeckt ist, deren Stärke η ■ λ/4 beträgt, wobei η eine Zahl ist.
3. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine im wesentlichen der die
Laserstrahlenenergie reflektierenden Schicht gleiche Schicht auf der anderen Seite des Substrates
angeordnet ist, um eine Struktursymmetrie des Gebildes zu erhalten.
4. Aufzeichnungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
ausbrennbare Schicht (17) eine Metallschicht ist.
5. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (17) eine
durch Kathodenzerstäubung aufgebrachte Schicht ist.
6. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Metallschicht (17) die
Schutzschicht (18) durch Adhäsivbindung angebrachtist.
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