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Dokumentenidentifikation DE102006015425A1 04.10.2007
Titel Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Körpers, insbesondere eines optischen Datenträgers
Anmelder Sonopress GmbH, 33332 Gütersloh, DE
Erfinder Schnieder, Markus, 33378 Rheda-Wiedenbrück, DE
Vertreter Beckord & Niedlich Patentanwaltskanzlei, 83607 Holzkirchen
DE-Anmeldedatum 31.03.2006
DE-Aktenzeichen 102006015425
Offenlegungstag 04.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.10.2007
IPC-Hauptklasse G11B 7/26(2006.01)A, F, I, 20060331, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Körpers (1), insbesondere eines optischen Datenträgers wie einer DVD, bei dem eine Schicht (2) aus feuchtigkeitsaufnehmendem Kunststoff unmittelbar oder mittelbar mit einer Metallschicht (9) abgedeckt wird. Dabei werden in die Metallschicht (9) feuchtigkeitsdurchlässige Diffusionsbrücken (10) eingebracht. Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen entsprechenden mehrschichtigen Körper (1), insbesondere einen optischen Datenträger (1), sowie ein Verfahren zur Erzeugung von feuchtigkeitsdurchlässigen Diffusionsbrücken (10) in einer Metallschicht (9).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Körpers, insbesondere eines optischen Datenträgers, bei dem eine Schicht aus feuchtigkeitsaufnehmenden Kunststoff unmittelbar, d. h. direkt auf der Kunststoffschicht, oder mittelbar, d. h. mit mindestens einer Zwischenlage aus anderem Material wie beispielsweise einem Lack, mit einer Metallschicht abgedeckt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen mehrschichtigen Körper, welcher eine Schicht aus feuchtigkeitsaufnehmenden Kunststoff aufweist, die unmittelbar oder mittelbar mit einer Metallschicht abgedeckt ist, sowie ein Verfahren zur Erzeugung von feuchtigkeitsdurchlässigen Diffusionsbrücken in einer Metallschicht.

Dünne Metallschichten bzw. Metallisierungen von Werkstücken, Materialien und Oberflächen sind für vielfältige Anwendungen in den verschiedensten technischen Bereichen bekannt. Ein wichtiges Anwendungsgebiet, in dem die reflektierenden Eigenschaften von Metallschichten genutzt werden, ist die Produktion von optischen Datenträgern wie z. B. CDs oder DVDs.

Eine CD besteht üblicherweise aus einer Scheibe aus Kunststoff, in die auf einer Seite eine Datenstruktur in Form von Mikrostrukturen eingebracht ist. Um ein fehlerloses Auslesen der Information mit einem Laserstrahl sicherzustellen, wird die Struktur mittels einer Metallisierung mit einer Reflexionsschicht versehen. Die CD weist somit auf der einen Seite, der „Leseseite", von der aus die Informationen mit Hilfe des Lasers ausgelesen werden können, eine Kunststoffoberfläche auf. Auf der anderen Seite, der „Nicht-Leseseite", weist die CD dagegen auf der Kunststoffscheibe eine Metallschicht auf, die zusätzlich mit einem Schutzlack und ggf. mit einem Aufdruck versehen sein kann.

Als Kunststoff wird für CDs und andere optische Datenträger gemäß dem Stand der Technik überwiegend Polycarbonat verwendet. Polycarbonat neigt jedoch zur Aufnahme von Feuchtigkeit und damit zu einer Volumenzunahme. Da eine CD wie beschrieben asymmetrisch aufgebaut ist, d. h. nur auf einer Seite eine Metallisierung aufweist und die Polycarbonatscheibe auf der anderen Seite nicht mit einer Metallschicht bedeckt ist, dehnt sie sich infolge der Volumenzunahme des Polycarbonats ungleich aus, was zwangsläufig zu einer gewissen Winkelverkippung des Lasers führt. Diese Winkelverkippung wird im Allgemeinen auch als „Radialer Tilt" bezeichnet. Für die Funktionsweise von optischen Datenträgern ist es an sich erforderlich, dass der zum Auslesen verwendete Laserstrahl ohne wesentliche Winkelverkippung durch die Metallisierung reflektiert wird. Diese Eigenschaft wird in den Herstellungsvorschriften jeweils in relativ engen Toleranzen spezifiziert. Bei der Spezifikation der CD wurde jedoch dem oben genannten Effekt Rechnung getragen, so dass der aufgrund der Feuchtigkeitsaufnahme im Polycarbonat verursachte Radiale Tilt im Allgemeinen kein Problem darstellt.

Im Gegensatz dazu wird eine DVD symmetrisch aus zwei Polycarbonatscheiben, im Folgenden auch „Halbseiten" genannt, hergestellt. Diese Halbseiten werden jeweils auf einer Seite mit einer die Datenstruktur bildenden Nanostruktur versehen, die mittels der Reflexion eines Laserstrahls ausgelesen wird. Die Nanostrukturen der Halbseiten werden wie bei einer CD jeweils mit einer Metallschicht versehen, die die Reflexion des Laserstrahls ermöglicht und ohne deren fehlerloses Reflexionsverhalten eine sichere Funktion der DVD nicht gewährleistet ist. Die Halbseiten werden mittels einer Kleberschicht so zusammengefügt, dass sich die auszulesenden Strukturen auf den zueinander gewandten Seiten der aufeinanderliegenden Polycarbonatscheiben befinden. Die die Nanostrukturen abdeckenden Metallschichten liegen daher im Inneren des Datenträgers. Nach außen besitzen DVDs also auf beiden Seiten eine Polycarbonatschicht und stellen somit einen symmetrischen Aufbau dar. Durch den symmetrischen Aufbau kann die DVD von beiden Seiten Feuchtigkeit aufnehmen. Die durch die Feuchtigkeitsaufnahme hervorgerufene Ausdehnung der beiden Halbseiten ist identisch, so dass das Compound der beiden Halbseiten parallel bleibt und es zu keiner Winkelverkippung bzw. Radialem Tilt kommt. Daher sind bei DVDs die wegen der feineren Datenstrukturen erheblich strengeren Spezifikationen ohne weiteres erfüllt.

Auf optischen Datenträger werden teilweise sehr hochwertige Inhalte zum Beispiel aus dem Softwarebereich gespeichert. Um diese Inhalte zu schützen bzw. eine Authentifizierung zu ermöglichen und eine Fälschung zu erschweren, werden solche Datenträger mit Sicherheitsmerkmalen ausgerüstet. Eine Ausführungsform eines solchen Sicherheitsmerkmals stellt ein Hologramm dar, das bei einer CD auf der Nicht-Leseseite aufgebracht wird. Dazu wird auf der Metallisierung der Mikrostruktur der Datenschicht ein spezieller Lack aufgetragen, in den die Oberflächenstruktur des Hologramms mittels einer Prägematrize abgeformt wird. Um ein so hergestelltes Prägehologramm für das menschliche Auge sichtbar zu machen, wird die geschaffene Hologrammstruktur metallisiert. Die aufgebrachte Metallisierung wird in einem weiteren Schritt vor Witterungseinflüssen und mechanischen Beschädigungen durch das Aufbringen einer Schutzlackschicht geschützt. Die Eigenschaften der CD hinsichtlich eines Einflusses von Feuchtigkeit werden dadurch nicht wesentlich berührt.

Einige Ausführungsformen der DVD, z. B. die DVD-5 und die DVD-9, erlauben das Auslesen von einer Seite der DVD. Will man ein solches Sicherheitsmerkmal auf einer derartigen DVD umsetzen, ergibt sich folgende Problemstellung. Bringt man ein vollflächiges Hologramm auf der Nicht-Leseseite der DVD auf, weist diese nicht mehr den normalerweise vorgesehenen symmetrischen Aufbau auf, sondern es ergibt sich eine Asymmetrie. Die der Leseseite abgewandte Polycarbonatscheibe weist dann nämlich eine Metallisierung sowohl auf der inneren als auch auf der äußeren Seite auf. So ergibt sich für diese Halbseite eine fast vollständige Feuchtigkeitsbarriere zur Umgebung. Die der Leseseite zugewandte Halbseite hingegen kann auf der Leseseite Feuchtigkeit aufnehmen. Durch die dadurch verursachte Volumenzunahme erhält eine DVD mit vollflächigem Hologramm auf der Nicht-Leseseite bei zunehmender Luftfeuchte ein positives Radiales Tilt und entspricht damit nicht mehr den strengen DVD-Spezifikationen.

Zur Herstellung einer DVD mit einem vollflächiges Hologramm auf der Nicht-Leseseite ist es daher notwendig, das Verhalten der Datenträger hinsichtlich der radialem Verformung bei Klimaänderungen insbesondere durch Humiditätsänderungen zu minimieren, um die eng gefassten Toleranzen der Herstellungsspezifikationen zu erfüllen.

Ein Ansatz zur Umsetzung dieser Anforderungen ist die Verwendung eines anderen Materials für die Halbseiten als Polycarbonat. Dabei kommen Materialien zum Einsatz, die sich durch geringere Feuchtigkeitsaufnahme und damit eine geringere Ausdehnung auszeichnen und die den hohen optischen Ansprüchen zur Verwendung in optischen Speichermedien gerecht werden. Jedoch weisen diese Materialien andere mechanische und/oder chemische Eigenschaften auf, die zu Stabilitäts- und Fertigungsproblemen führen können. Weiterhin sind diese Materialien wesentlich hochpreisiger und benötigen erheblich aufwendigere und teurere Verarbeitungstechnologien. Zudem können die resultierenden Ergebnisse mit diesen Materialien die Anforderungen nur bedingt befriedigen, da es ohne längere Relaxationszeiten auch hierbei zu toleranzüberschreitende Verformungen kommt.

Ein weiterer Ansatz verfolgt ebenfalls die Strategie, die Feuchtigkeitsaufnahme der auf der Ausleseseite befindlichen Halbseite zu unterbinden. Hier kommen unterschiedliche Beschichtungen zum Einsatz, die die Leseseite mit einer Feuchtigkeitsbarriere ausrüsten sollen. Dazu werden vor allem spezielle Lacke verwendet, die in einem zusätzlichen Prozessschritt aufgebracht werden. Diese Schichten weisen ein glasartiges Verhalten auf. Sie beeinträchtigen jedoch ungünstigerweise die Robustheit des Fertigungsprozesses negativ. Dadurch kommt es zu höheren Ausschussraten und zu nicht unerheblich gesteigerten Produktionskosten durch den zusätzlichen Material- und Technologieaufwand.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Körpers der eingangs genannten Art und einen derartigen mehrschichtigen Körper zu schaffen, mit dem die vorbeschriebenen Probleme vermieden werden. Insbesondere soll die Herstellung eines mehrlagigen optischen Datenträgers, wie einer DVD, mit einem Sicherheitsmerkmal in Form eines auf einer Seite des Datenträgers vollflächig ausgeführten Hologramms einfach und kostengünstig ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch einen mehrschichtigen Körper gemäß Anspruch 11 gelöst.

Erfindungsgemäß werden in die Metallschicht einfach feuchtigkeitsdurchlässige Diffusionsbrücken eingebracht. Die besagte Schicht aus feuchtigkeitsaufnehmendem Kunststoff eines erfindungsgemäßen mehrschichtigen Körper ist dann zwar mit einer Metallschicht abgedeckt, die jedoch feuchtigkeitsdurchlässig ist. Daher kann die Kunststoffschicht auch auf der mit der Metallschicht bedeckten Seite – genau wie auf einer nicht mit einer Metallschicht abgedeckten Seite – ungehindert Feuchtigkeit aufnehmen und wieder abgeben.

Eine derartige Metallschicht kann bei entsprechender Ausgestaltung der feuchtigkeitsdurchlässigen Diffusionsbrücken hinsichtlich ihrer Reflektivität problemlos die geforderten Ansprüche für ein holographisches Sicherheitsmerkmal erfüllen. Sie kann also ohne weiteres zur Herstellung von vollflächigen Sicherheitsmerkmalen auf optischen Datenträgern, insbesondere DVDs, eingesetzt werden, wobei sie die Feuchtigkeitsaufnahme der betreffenden Halbseite nicht behindert. Dadurch kann hinsichtlich des Feuchtigkeitshaushalts der bereits oben beschriebene symmetrische Aufbau einer DVD realisiert werden, bei dem sich die durch Feuchtigkeitsaufnahme auf beiden Seiten entstehenden Kräfte wieder neutralisieren können. Es ist somit möglich, die engen Toleranzen der Herstellungsspezifikationen für DVDs auch mit vollflächigem Sicherheitshologramm zu erfüllen. Die Erfindung wendet sich dabei vollkommen von dem bisherigen Lösungsweg ab, welcher ja wie beschrieben eine Unterbindung der Feuchtigkeitsaufnahme in der Leseseite verfolgt, sondern bietet stattdessen eine Lösung durch eine Herstellung einer feuchtigkeitspermeablen Metallschicht auf der Nicht-Leseseite des optischen Datenträgers.

Die Erfindung ist daher zwar besonders interessant für die Herstellung von mehrlagigen optischen Datenträgern, insbesondere DVDs. Darüber hinaus kann die Erfindung aber auch in anderen Anwendungsbereichen genutzt werden, in denen feuchtigkeitsaufnehmende Kunststoffschichten metallisiert werden müssen und ähnliche Probleme wie bei der DVD-Herstellung auftreten. Z. B. kann die Erfindung auch bei CDs eingesetzt werden.

Die abhängigen Ansprüche enthalten jeweils besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung, wobei der erfindungsgemäße mehrschichtige Körper auch gemäß den abhängigen Verfahrensansprüchen weitergebildet sein kann und umgekehrt.

Die Diffusionsbrücken sind vorteilhafterweise so ausgebildet, dass das optische Erscheinungsbild der Metallschicht durch die Diffusionsbrücken nicht verändert wird. D. h. die Diffusionsbrücken sollten für einen Betrachter mit dem bloßen Auge nicht erkennbar sein. Vorzugsweise wird die Metallschicht daher so erzeugt und/oder nachbehandelt, dass sie zumindest bereichsweise eine Mikroperforation als Diffusionsbrücke aufweist. Eine solche Mikroperforation im Sinne der Erfindung liegt vor, wenn sich in der Metallschicht sehr kleinen Öffnungen bzw. Löcher mit Abmessungen im &mgr;m- oder sub- &mgr;m-Bereich befinden, d. h. mit Abmessungen von wenigen &mgr;m oder sogar darunter, beispielsweise zwischen 10 &mgr;m und 0,5 &mgr;m. Der Abstand der Löcher in den mit der Mikroperforation versehenen Bereichen sollte dabei so eng sein, dass eine ausreichende Permeabilität der Metallschicht erreicht wird. Vorzugsweise kann ein Rastermaß zwischen den einzelnen Mikrolöchern zwischen 5 &mgr;m und 50 &mgr;m betragen.

Ebenso können die Abmessungen und die Anordnung der mikroperforierten Bereiche in der Metallschicht an die jeweiligen Erfordernisse angepasst sein. Insbesondere kann die Metallschicht auch vollflächig mit Mikroperforationen versehen sein, wobei in diesem Fall bei gleicher Durchlässigkeit der Abstand zwischen den Mikrolöchern größer sein kann, als wenn die Schicht nur begrenzte Bereiche mit Mikroperforationen aufweist. Ebenso gibt es selbstverständlich hinsichtlich der Durchlässigkeit eine Wechselwirkung zwischen Lochgröße und Lochabstand bzw. der Größe der mikroperforierten Bereiche.

Eine Erzeugung von feuchtigkeitsdurchlässigen Diffusionsbrücken in einer Metallschicht in Form von Mikroperforationen, d. h. eine Erzeugung und/oder Nachbehandlung der Metallschicht derart, dass sie zumindest bereichsweise eine Mikroperforation aufweist, kann im Übrigen – unabhängig von einer Anwendung im Zusammenhang mit feuchtigkeitsaufnehmenden Kunststoffschichten – immer dann vorteilhaft angewendet werden, wenn es darum geht, eine Metallschicht feuchtigkeitspermeabel zu machen, ohne ihr äußeres Erscheinungsbild zu verändern.

Eine solche Mikroperforation der Metallschicht kann auf unterschiedliche Weise erzeugt werden:

Eine Möglichkeit zur Herstellung von mikroperforierten Metallschichten besteht darin, die aus dem Bereich der Wafertechnolgie bei der Computerchipherstellung bekannten Verfahren zur Mikrostrukturierungen von Metallschichten einzusetzen. Dabei wird eine durchgängige Metallschicht mit einem Photoresist überdeckt. Dieser Photoresist wird entweder durch Maskenbelichtung oder Laserbelichtung partiell ausgehärtet. Nach der Entwicklung erfolgt in einem Etchingschritt, der sowohl trocken als auch nasschemisch erfolgen kann, die Abtragung der nicht abgedeckten Metallbereiche. Diese Technologie ist jedoch technisch und materiell außerordentlich komplex und daher zur Zeit für die DVD-Herstellung nicht wirtschaftlich.

Bei einer anderen, bevorzugten Variante wird die Mikroperforation zumindest bereichsweise mit einem mechanischen Verfahren in die Metallschicht eingebracht. D. h. die Metallschicht wird zur Erzeugung der Mikroperforation mechanisch durchbrochen. Zur Ausführung dieses Verfahrens kann beispielsweise bevorzugt ein sogenanntes Nadelkissen, eine Ausführung von feinsten Spitzen auf einer größeren Fläche, senkrecht auf die zu durchbrechende Fläche gedrückt werden. Ein System aus Puffern und Federn sorgt für den genau spezifizierten Anpressdruck. Ebenso kann auch ein rechenähnliches Gerät verwendet werden, das über die Oberfläche geführt und in bestimmten Positionen in die Oberfläche eingedrückt wird. Eine solche mechanische Perforation kann auch in einem rotativen Verfahren mittels Nadelwalzen erfolgen. Hierbei wird die zu perforierende Metallschicht mit dem entsprechenden Trägermaterial unter einer Walze hindurchgeführt, sodass die Walze die Metallschicht mit einem genau spezifizierten Druck beaufschlagt.

Eine weitere bevorzugte Möglichkeit zur Umsetzung von Mikroperforationen in Metallschichten ist die Nutzung von Elektroerosionsverfahren. Elektroerosion ist ein abtragendes Verfahren für elektrisch leitfähige Materialien. Hier wird eine unter Spannung stehende Elektrode dem Werkstück entgegen geführt, bis ein Funke zwischen der Elektrode und der Metallschicht das Metall abträgt. Durch die Regelung der Spannung und Stromstärke sowie der Geometrie der Elektrode lassen sich auch kleinste Perforationen erreichen.

Die bisher beschriebenen Verfahren zur Erzeugung von Mikroperforationen haben jedoch insbesondere bei der DVD-Herstellung alle den Nachteil, dass sie noch vor einem eventuellen Schutzlackauftrag erfolgen müssen.

Für die Erfindung hat sich daher die Anwendung einer Lasertechnologie zur Perforation der Metallschicht als besonders geeignet herausgestellt. Die Lasertechnologie ermöglicht es, kleinste Löcher in die Metallschicht zu schmelzen, auch wenn bereits eine Schutzlackierung erfolgt ist.

Für die Realisierung dieses Verfahrens gibt es wieder verschiedenste Möglichkeiten. So kann beispielsweise die Laserstrahlung mittels einer Strahlführungseinrichtung, beispielsweise mit einer geeigneten x-y-Mimik oder x-y-z-Mimik mit verstellbarem Spiegel oder dergleichen, über die Oberfläche der Metallschicht geführt werden und dabei z. B. gepulst betrieben werden, um so jeweils an den gewünschten Stellen die Mikrolöcher in die Metallschicht einzubrennen. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Schichtkörper relativ zum Laserstrahl bewegt werden.

Bei einem besonders schnellen Verfahren wird die Laserstrahlung durch eine Maske hindurchgeführt, so dass die Maske in der Metallschicht abgebildet wird.

Selbstverständlich sind auch Kombinationen der verschiedenen Verfahren möglich. So kann beispielsweise bei einer Herstellung einer Mikroperforation in einer DVD-Metallschicht die DVD rotieren und ein gepulster Laserstrahl wird nur in radialer Richtung über die DVD geführt, um so vollflächig ein Perforationsmuster in die Hologramm-Metallschicht oder DVD einzubringen.

Wie bereits oben beschrieben, ist eine mit einer Hologrammschicht versehene Halbseite einer DVD von beiden Seiten von Metallschichten eingeschlossen, und zwar auf einer Seite von der Metallschicht, welche die Nanostruktur bedeckt, die die Daten enthält und sich im Inneren der DVD an der Grenzstelle zur zweiten Halbseite befindet, und auf der anderen Seite von der Metallisierung der Hologrammschicht. D. h. es handelt sich hierbei um eine Kunststoffschicht, welche beiderseits mittelbar oder unmittelbar mit Metallschichten abgedeckt ist.

Bei einer Umsetzung der Erfindung im Bereich solcher mehrlagigen optischen Datenträger muss dafür gesorgt werden, dass die inneren Metallschichten, welche die Datenstruktur abdecken, nicht verändert werden, da diese Schichten selbst Informationsstrukturen mit Abmessungen im &mgr;m-Bereich, bei DVDs sogar im nm-Bereich, aufweisen. Es ist daher beim Einbringen der Mikroperforation in die auf der Außenseite der Halbseite befindliche Hologramm-Metallschicht zu vermeiden, dass gleichzeitig die im Inneren befindlichen Metallschichten durch den Laser beeinflusst werden. Das kann zum einen durch eine sehr genaue Fokussierung des Lasers in der senkrecht zur Schichtebene liegenden Richtung – im Folgenden z-Richtung genannt – erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann dafür gesorgt werden, dass die Laserstrahlung, sobald sie die Metallschicht durchdrungen hat, in welcher die Mikroperforation eingebracht werden soll, diffus gestreut wird. Hierzu kann zum einen der feuchtigkeitsaufnehmende Kunststoff passend gewählt werden, beispielsweise mit, vorzugsweise weißen, Pigmenten versehen sein. Alternativ kann auch eine weitere Materialschicht zwischen dem feuchtigkeitsaufnehmenden Kunststoff und der Metallschicht mit entsprechenden Pigmenten angeordnet werden. Beispielsweise kann die Holografieschicht weiß unterlegt sein oder auch aus einem entsprechenden pigmentierten Material erzeugt werden.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird besonders bevorzugt mit der Einbringung der Diffusionsbrücken eine (zusätzliche) Kennzeichnung des Schichtkörpers in die Metallschicht eingebracht. D. h. es wird beispielsweise beim Einbringen der Mikroperforation dafür gesorgt, dass diese eine bestimmte Mikrostruktur aufweist, die als Kennzeichnung dienen kann.

Besonders bevorzugt ist die Kennzeichnung dabei derart ausgebildet, dass sie nicht mit bloßem Auge sichtbar ist. Beispielsweise kann bei einer Mikroperforation dafür gesorgt werden, dass eine Struktur mit Bereichen unterschiedlicher Flächendichte der Mikrolöcher ausgebildet wird. Unter dem Mikroskop oder mit anderen optischen Hilfsmitteln kann dann geprüft werden, ob eine entsprechende Mikrostruktur zur Kennzeichnung des betreffenden Objekts vorliegt. So kann ohne großen Mehraufwand neben dem Hologramm noch ein zusätzliches Sicherheitsmerkmal eingefügt werden, mit dem beispielsweise ein Datenträger authentifiziert werden kann. Je nach Art des gewählten Verfahrens kann dabei eine individuelle Kennzeichnung des einzelnen Objekts mit einer Seriennummer oder dergl. erfolgen. Eine solche individuelle Kennzeichnung kann beispielsweise erfolgen, wenn die Mikroperforation bzw. Mikrostruktur jeweils Punkt für Punkt mit einem Laser erzeugt wird. Alternativ kann auch eine gemeinsame Kennzeichnung der gesamten Serie erfolgen, beispielsweise wenn Masken eingesetzt werden, wie dies oben beschrieben wurde.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen:

1 einen vergrößerten schematischen Querschnitt durch einen Teil einer DVD nach dem Stand der Technik mit einem Sicherheitsmerkmal in Form eines Prägehologramms auf der Nicht-Leseseite,

2 einen vergrößerten schematischen Querschnitt durch einen Teil einer DVD wie in 1, wobei die Metallschicht des Prägehologramms mikroperforierte Bereiche aufweist,

3 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Einbringen einer Mikroperforation in die Metallschicht eines Prägehologramms einer DVD,

4 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Einbringen einer Mikroperforation in die Metallschicht eines Prägehologramms einer DVD,

5 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Einbringen einer Mikroperforation in die Metallschicht eines Prägehologramms einer DVD,

6 eine schematische Darstellung einer in die Mikroperforationsstruktur einer Prägehologramm-Metallschicht eingebrachten Kennzeichnung.

In 1 ist ein Ausschnitt eines Querschnitts durch eine handelsübliche DVD 1 mit einem Sicherheitshologramm nach dem Stand der Technik dargestellt. Die beiden Halbseiten der DVD 1 bestehen jeweils aus einer 0,6 mm dicken Polycarbonatscheibe 2, 3, in die jeweils auf einer Oberfläche die Informationen eingeprägt sind. Diese informationstragende Seite ist jeweils mit einer Metallschicht 4, 5, versehen worden. Hierzu werden die Metalle Aluminium, Silber, Gold oder Bronze eingesetzt. Bei vereinzelten optischen Datenträgern wird auch das Nichtmetall Silizium verwendet. Die beiden aus den metallisierten Polycarbonatscheiben 2, 3 bestehenden Halbseiten sind an ihren informationstragenden Seiten mittels einer Kleberschicht 6 zusammengefügt worden. Die dargestellte DVD wird von einer Seite aus, der Leseseite L (in der Figur die untere Seite), mittels eines Lasers (nicht dargestellt) ausgelesen.

Die Symmetrie einer solchen DVD 1 wird dadurch gebrochen, dass auf der der Nicht-Leseseite N (in der Figur die obere Seite) zusätzlich eine Schicht 7 aus Prägelack aufgebracht wurde, in die ein Hologramm geprägt wurde. Um dieses Hologramm sichtbar zu machen, wurde die Hologrammschicht 7 metallisiert, und die Metallschicht 9 ist wiederum mit einem Schutzlack 8 versehen. Für die Metallschicht 9 werden i. A. die Metalle Aluminium oder Silber verwendet, ggf. auch die Metalle Bronze oder Gold, um bestimmte Farbeffekte zu erreichen. Während die untere Seite der DVD 1 weiterhin für einen Eintritt von Feuchtigkeit offen ist, ist die obere Halbseite versiegelt, was bei Temperatur- und/oder Feuchtigkeitsänderungen der Umgebung zu Krümmungen der DVD 1 führen kann.

Um dies zu vermeiden, wird gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in die Metallschicht 9 des Hologramms eine Mikroperforation 10 als feuchtigkeitsdurchlässige Diffusionsbrücken eingebracht, so dass nun beide Hälften der DVD 1 nahezu gleichermaßen Feuchtigkeit aufnehmen können und so eine störende Krümmung der DVD 1 sicher verhindert wird. Dies ist in 2 schematisch gezeigt, wobei bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Mikroperforation 10 nur bereichsweise in die Metallschicht 9 eingebracht wurde. Ebenso kann aber die Metallschicht 9 auch vollflächig mit einer Mikroperforation 10 versehen werden.

3 zeigt eine Möglichkeit der Einbringung einer solchen Mikroperforation 10 in die Metallschicht 9. Dabei wird ein Laserstrahl 11 mittels einer x-y-Mimik über die Oberfläche der DVD 1 geführt. Der Laserstrahl 11 wird hierzu über einen um zwei Achsen drehbaren Spiegel 12 umgeleitet, der eine Positionierung des Laserstrahls 11 auf der Fläche der DVD 1 bzw. des Hologramms erlaubt. Eine Linse 13, durch die der Strahl 11 anschließend geführt wird, sorgt dafür, dass der Fokus des Laserstrahls 11 immer exakt in der Ebene der Metallschicht 9 fokussiert wird und dort die Mikroperforation 10 einbringt. Diese exakte Fokussierung ist notwendig, um zu vermeiden, dass durch den Laserstrahl 11 die im Inneren der DVD 1 befindlichen, die Informationsstruktur aufweisenden Metallschichten 4, 5 verändert werden.

Die Anforderungen an die Genauigkeit der Fokussierung können reduziert werden bzw. es kann auf eine genauere Fokussierung des Laserstrahls 11 ggf. ganz verzichtet werden, wenn z. B. die Kunststoffschicht 2 der unter der zu bearbeitenden Metallschicht 9 befindlichen Halbseite aus gefärbtem Polycarbonat besteht. Eine bevorzugte Variante ist die Verwendung von weißpigmentiertem Polycarbonat. Durch den Einsatz von Pigmenten wird ein durch die Perforierung gelangender Laserstrahl an den Farbpigmenten diffus gestreut. Durch diese Verteilung des Laserstrahls sinkt die Leistung des Strahls ab und die Metallisierungen 4, 5 der Datenträgerschichten in der Mitte der DVD 1 würden nicht verändert. Eine solche diffuse Streuung des Laserstrahls 11 kann auch durch eine Weißunterlegung des Hologramms erreicht werden. Diese Weißunterlegung kann etwa durch eine vollflächige Bedruckung der Nicht-Leseseite N mittels handelsüblicher Drucktechniken vor Aufbringen des Hologramms erfolgen. Auch auf diesem Weg in die weitere Strahlrichtung des Laserstrahls 11 nach der Perforation 10 eingebrachte Pigmente streuen das Laserlicht ausreichend, um eine Beeinflussung der Metallisierungen 4,5 der Datenträgerschichten zu unterbinden. Eine elegante Lösung zum Erzielen einer solchen diffusen Streuung des Laserlichts stellt z. B. auch die Einbringung geeigneter Pigmente in die Prägelackschicht 7 dar, die die Hologrammstruktur aufnimmt.

Bei der Führung des Laserstrahls 11 über die Oberfläche der DVD 1 in x- und y-Richtung lässt sich bei der Einbringung der Mikrolöcher sehr einfach eine bestimmte Struktur mit einem bestimmten Rastermaß erzielen, wenn der Laserstrahl 11 mit einer kontinuierlichen Vortriebsgeschwindigkeit über die Oberfläche geführt und dabei pulsweise betrieben wird, so dass die Mikrolöcher in einem bestimmten Abstand voneinander in die Metallschicht 9 eingebracht werden.

Eine Alternative zu einer Verstellung des Laserstrahls 11 in x- und y-Richtung besteht darin, dass die DVD 1 rotiert und der Laserstrahl 11 lediglich in radialer Richtung verschoben wird.

Ein weiteres Verfahren, mit dem höchste Durchsätze erzielbar sind, ist in 4 schematisch gezeigt. Hierbei wird nach einem Maskenprojektionsverfahren gearbeitet. Dazu wird der Laserstrahl 11, ggf. nach entsprechender Umleitung durch ein Spiegelsystem 14, durch eine Quarzmaske 15 geleitet und über entsprechende Linsensysteme 16 aufgeweitet. Die Maske 15 enthält die Abbildung der gewünschten Perforation. Der Laserstrahl 11 wird auf die zu bearbeitende Metallschicht 9 geleitet und es wird somit eine äußerst exakte Umsetzung des Maskenlayouts erzielt. Hiermit kann die Bearbeitungszeit je nach Laserleitung und gewünschter Bearbeitungsfläche auf wenige Sekundenbruchteile gesenkt werden. Alternativ kann der Laserstrahl 11 auch erst über ein geeignetes Linsensystem aufgeweitet und dann durch eine Quarzmaske geleitet werden.

5 zeigt eine Variante dieses Verfahrens. Auch hier wird der Laserstrahl beispielsweise zunächst durch ein Spiegelsystem 14 auf die Oberfläche der DVD 1 umgeleitet, dann durch eine Maske 17 geführt und durch ein Linsensystem 18 ausgeweitet. Hier wird jedoch ein Linsensystem 18 verwendet, welches den Strahl nicht so weit aufweitet, dass die gesamte Fläche der DVD bestrahlt wird, sondern es wird nur ein Segment 19 der DVD bestrahlt. Nach dem Bestrahlen rotiert die DVD 1 um ein Segment weiter, und es erfolgt eine Bestrahlung des benachbarten Segments, bis schließlich die gesamte Metallschicht der DVD 1 auf der Nichtleseseite N mit der Mikroperforation versehen ist. Dieses Verfahren dauert etwas länger als das in 4 gezeigte Verfahren. Es hat jedoch den Vorteil, dass ein nicht ganz so intensiver Laserstrahl 11 verwendet werden muss, da ja eine geringere Aufweitung des Laserstrahls 11 erfolgt.

Vorteilhafterweise können die vorbeschriebenen Verfahren auch genutzt werden, um eine bestimmte Struktur in die Mikroperforation 10 einzubringen, die mit dem bloßen Auge für den Betrachter nicht erkannt werden kann. Z. B. kann in bestimmten Bereichen die Flächendichte der Mikrolöcher erhöht werden (bzw. ein Rastermaß verringert werden), was nur mit optischen Hilfsmitteln wie beispielsweise einem Mikroskop, gegebenenfalls auch schon mit einer Lupe, erkennbar ist. Schematisch ist die Einbringung einer solchen Struktur in 6 gezeigt. Diese Struktur bildet dann eine Kennzeichnung 20 der jeweiligen DVD 1, welche als weiteres Sicherheitsmerkmal wirkt. Es ist klar, dass bei einem Verfahren mit einer Maske jeweils immer die gleiche Kennzeichnung 20 in die DVDs 1, die durch diese Maske belichtet werden, eingebracht wird. Wird dagegen ein Verfahren angewendet, wie es in 3 dargestellt ist, bei dem die Mikrolöcher punktweise vom Laser eingebracht werden, kann auch eine Individualisierung jeder einzelnen DVD erfolgen, z. B. durch Einschreiben einer Seriennummer.

Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäß ausgebildeten DVD sowie den im Zusammenhang damit erläuterten konkreten Herstellungsverfahren lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in vielfacher Hinsicht variiert werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind auch verschiedenste Kombinationen der beschriebenen Varianten möglich. Es wird außerdem der Vollständigkeit halber darauf hingewiesen, dass, sofern nicht explizit anders erwähnt, die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein" bzw. „eine" nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.


Anspruch[de]
Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Körpers (1), bei dem eine Schicht (2) aus feuchtigkeitsaufnehmendem Kunststoff unmittelbar oder mittelbar mit einer Metallschicht (9) abgedeckt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in die Metallschicht (9) feuchtigkeitsdurchlässige Diffusionsbrücken (10) eingebracht werden. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht (9) so erzeugt und/oder nachbehandelt wird, dass sie zumindest bereichsweise eine Mikroperforation (10) aufweist. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroperforation (10) zumindest bereichsweise mit einem mechanischen Verfahren in die Metallschicht (9) eingebracht wird. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroperforation (10) zumindest bereichsweise mit einem Elektroerosionsverfahren in die Metallschicht (9) eingebracht wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroperforation (10) zumindest bereichsweise mittels Laserstrahlung (11) in die Metallschicht (9) eingebracht wird. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlung (11) mittels einer Strahlführungseinrichtung (12) über die Metallschicht (9) geführt wird. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlung (11) durch eine Maske (15, 17) hindurchgeführt wird, so dass die Maske (15, 17) in die Metallschicht (9) abgebildet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der feuchtigkeitsaufnehmende Kunststoff derart gewählt wird und/oder eine weitere Materialschicht zwischen dem feuchtigkeitsaufnehmenden Kunststoff und der Metallschicht (9) angeordnet wird, so dass die Laserstrahlung (11) in dem feuchtigkeitsaufnehmenden Kunststoff und/oder der weiteren Materialschicht diffus gestreut werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Einbringung der Diffusionsbrücken (10) eine Kennzeichnung (20) des mehrschichtigen Körpers (1) in die Metallschicht (9) eingebracht wird. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennzeichnung (20) derart ausgebildet wird, dass sie nicht mit bloßem Auge sichtbar ist. Mehrschichtiger Körper (1), welcher eine Schicht (2) aus feuchtigkeitsaufnehmendem Kunststoff aufweist, die unmittelbar oder mittelbar mit einer Metallschicht (9) abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht (9) feuchtigkeitsdurchlässige Diffusionsbrücken (10) aufweist. Mehrschichtiger Körper nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine beidseitig mit Metallschichten (9, 4) mittelbar oder unmittelbar abgedeckte Kunststoffschicht (2), wobei wenigstens eine der Metallschichten (9) feuchtigkeitsdurchlässige Diffusionsbrücken (10) aufweist. Mehrschichtiger Körper nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein optischer Datenträger (1) ist. Mehrschichtiger Körper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht (9) eine auf einer Seite des optischer Datenträgers (1) aufgebrachte Metallisierung einer Hologrammschicht (7) ist. Verfahren zur Erzeugung von feuchtigkeitsdurchlässigen Diffusionsbrücken (10) in einer Metallschicht (9), bei dem die Metallschicht (9) so erzeugt und/oder nachbehandelt wird, dass sie zumindest bereichsweise eine Mikroperforation (10) aufweist.






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