Brevet FR2524187A1 — publié le 19830930

DISQUE OPTIQUE PROTEGE DE L'HUMIDITE La présente invention concerne un disque optique protégé destiné à l'enregistrement d'information, cette information étant contenue dans une couche d'inscription constituée d'un matériau sensible au rayonnement. Les structures de disque pour enregistrement d'information par voie optique sont généralement constituées d'une couche sensible à un rayonnement lumineux déposée sur un support rigide Afin de protéger cette couche sensible des dégradations mécaniques pouvant être causées par un agent extérieur, il a été prévu de l'enfermer entre deux plaques Une première méthode consiste à déposer une couche de protection épaisse sur la couche sensible elle-même supportée par un substrat Cette manière de procéder présente quelques inconvénients importants: la couche de protection épaisse déposée sur la couche sensible entraîne une chute de la sensibilité au rayonnement d'inscription; d'autre part, les produits de sublimation ou de décomposition éventuellement formés ne peuvent se dégager ce qui nuit à la qualité de l'inscription Ceci a conduit à réaliser des disques optiques protégés selon une autre méthode Cette seconde méthode consiste à ménager au-dessus de la couche sensible un espace clos en forme de chambre annulaire par l'intermédiaire d'entretoises ou par une forme en capot donnée à l'un ou l'autre des éléments cités plus haut Cet espace clos peut ou non contenir un gaz neutre. Si l'atmosphère contenue dans la chambre annulaire est humide, il peut se produire des dégradations de la couche sensible Pour éviter les consé- quences nuisibles de la condensation de l'humidité sur la couche sensible, il a été proposé de placer sur la plage d'inscription une couche protectrice d'un polymère ou d'un élastomère de plusieurs dizaines de microns d'épaisseur. L'humidité qui peut se déposer sur la face supérieure de la couche protectrice sous forme de gouttelettes n'altère pas en principe l'écriture ou la lecture car cette face se trouve à une distance du plan de focalisation telle qu'elle n'affecte pas sensiblement le rayonnement de lecture ou d'écriture tombant sur la couche sensible Une telle solution est efficace mais ici encore elle affecte la sensibilité de la couche d'enregistrement dans une proportion allant jusqu'à 50 % de la puissance du rayonnement optique par suite de l'effet mécanique de la couche protectrice s'opposant au mécanisme de gravure. Afin de pallier ces inconvénients, l'invention propose de laisser nue la couche et de garnir une paroi de la chambre d'un matériau hydrophile qui fixe l'humidité empêchant ainsi qu'elle ne se condense sur la couche sensible. L'invention a donc pour objet un disque optique protégé destiné à l'enregistrement d'information, comprenant un boîtier délimitant une cham- bre annulaire contenant une couche sensible à un rayonnement optique; ladite couche comportant une plage d'inscription en contact direct avec l'atmosphère contenue dans ladite chambre et étant supportée par l'une des faces internes dudit boîtier, ledit boîtier présentant au moins une face perméable audit rayonnement et renfermant des moyens protecteurs desti- nés à combattre l'altération de ladite couche par ladite atmosphère, caractérisé en ce que lesdits moyens de protection comprennent un dépôt de matériau hydrophile effectué sur la paroi interne du boîtier sans aucun recouvrement de la plage d'inscription. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description ci-après et des figures annexées parmi lesquelles: la figure 1 est une vue en coupe d'un disque optique protégé selon l'invention; les figures 2 et 3 sont des vues en coupe d'une variante de disque optique protégé selon l'invention; la figure 4 est une vue en coupe d'un disque optique protégé comprenant un film mince de fermeture. Dans le cas o la lecture et l'écriture de l'information se font par réflexion, l'une des plaques du disque protégé peut être opaque et par suite constituée d'un métal massif formant ainsi une plaque imperméable à l'humidité L'autre plaque est nécessairement transparente et est alors généralement constituée d'un matériau plastique qui, par nature, est per- méable à l'humidité Si le substrat recouvert de la couche sensible est lui- même constitué d'un matériau plastique, il y a également une transmission d'humidité à travers le substrat par l'intermédiaire des défauts du genre "trous d'épingle" qui existent immanquablement dans la couche sensible. L'humidité présente dans la chambre annulaire peut donner lieu à plus ou moins long terme à une condensation sur la couche sensible si la température est abaissée au-dessous du point de rosée Cette humidité peut également agir comme catalyseur d'oxydation de la couche sensible par l'oxygène présent dans la chambre annulaire Elle peut engendrer dans la couche sensible des contraintes mécaniques au cours de la condensation et de l'évaporation ultérieure qui fissurent la couche si celle-ci est très mince. La figure l est une vue en coupe d'un disque optique protégé selon l'invention Cette coupe a été effectuée selon l'un des diamètres du disque. Elle révèle un mode préférentiel de réalisation On remarque un substrat métallique 1 Il s'agit par exemple d'un disque rigide en aluminium de l à 3 mm d'épaisseur percé en son centre d'un trou 6 permettant le passage d'une broche d'entraînement d'axe zz' confondu avec l'axe du trou 6 Le substrat 1 a reçu sur sa face interne un traitement consistant en une couche de lissage afin de lui assurer une bonne planéité Une couche sensible 3 est déposée sur le substrat l et définit une plage d'inscription annulaire centrée sur l'axe zz' Sur le substrat vient se fixer un élément 2 en forme de capot circulaire, percé en son centre d'un trou 7 centré sur l'axe zz' et de même diamètre que le trou 6 La fixation du capot 2 sur le substrat l définit un boîtier comprenant une chambre annulaire 5 surplombant la plage d'inscrip- tion Dans l'exemple choisi, le substrat étant opaque, le rayonnement optique 8 d'écriture ou de lecture accèdera à la plage d'inscription à travers le capot 2 qui doit donc être transparent au rayonnement optique et sera en partie réfléchi par la couche sensible Le capot peut être réalisé en plastique, par exemple en chlorure de polyvinyle et peut avoir une épaisseur de 1 mm ou moins Il est scellé ou collé sur le substrat I par les surfaces du capot en contact avec le substrat L'humidité pourrait donc pénétrer dans la chambre annulaire à cause de la perméabilité du capot Afin de lutter contre l'humidité, on introduit dans la chambre annulaire un matériau hydrophile Il est avantageux de disposer ce matériau en contact direct avec le capot Sur la figure 1, le capot est donc recouvert sur sa face interne d'un revêtement hydrophile 4 transparent au rayonnement optique Ce revêtement peut être constitué par un polymère hydrophile Du fait de la présence d'un matériau hydrophile dans la chambre annulaire 5, et si la température est abaissée au- dessous du point de rosée, il se produit pour l'humidité qui y est présente sous forme de vapeur d'eau, un changement d'état qui se fait par un processus de nucléation et de croissance à partir des germes aqueux absorbés à la surface du matériau hydrophile et qui aboutit à l'apparition de gouttelettes d'eau. La forme en boîtier donnée au disque optique protégé peut être réalisée par une forme en capot donnée à la plaque ne portant pas la couche sensible comme représenté à la figure 1 Un autre mode de réalisation du boîtier consiste à donner à la plaque supportant la couche sensible elle- même la forme d'un capot comme le montre la figure 2 qui est une variante de réalisation d'un disque optique protégé selon l'invention Cette géométrie donnée à l'élément rigide 9 qui peut être en aluminium délimite une chambre annulaire 12 qui est close lorsque la plaque 10 vient recouvrir l'élément rigide Comme dans le -cas de la figure 1, l'élément de fermeture 10 doit être transparent au rayonnement optique 15 de lecture ou d'écriture et peut être réalisé en plastique Les éléments 9 et 10 sont respectivement percés en leur centre de trous 14 et 13 de même diamètre et d'axe zz' qui permettent le passage d'une broche d'entraînement d'axe zz' La couche sensible 11 est déposée selon une plage annulaire sur le fond de l'élément 9. Dans cet exemple, l'élément 9 étant opaque, la lecture se fait par réflexion. Les parois de la chambre annulaire 12 formées par l'élément 9 qui est métallique sont imperméables à l'humidité et il n'est pas nécessaire alors de les recouvrir de matériau hydrophile Dans ce cas, le matériau hydrophile, par exemple un polymère, peut ne revêtir que la surface de l'élément 10 servant à fermer la chambre 12 Ce matériau peut éventuellement ne pas couvrir toute cette surface puisqu'il est essentiellement un matériau capteur d'humidité Cependant, en couvrant toutes les parois perméables d'un tel matériau, on obtient une plus grande efficacité On peut utiliser comme matériau hydrophile de l'alcool de polyvinyle, de l'acétate de polyvinyle ou de la nitrocellulose. Une manière de lutter contre l'humidité est d'empêcher sa pénétration à travers les parois perméables On peut dans ce but, recouvrir toutes ces parois d'un matériau barrière à l'humidité Un revêtement efficace est constitué par une couche métallique dont l'épaisseur est choisie, du moins sur les parties susceptibles d'être traversées par le rayonnement optique de lecture ou d'écriture, suffisamment faible de façon à ne pas perturber notablement la transmission du rayonnement optique Pour être efficace, cette couche doit cependant avoir une épaisseur d'au moins 50 angstrâms. Dans les parties non traversées par le rayonnement optique, l'épaisseur peut être aussi élevée que l'on veut Dans un mode de réalisation préférentiel, la couche métallique barrière à l'humidité recouvrant la zone balayée par ledit rayonnement optique est choisie inoxydable ou très faiblement oxydable de façon à ce que ses propriétés optiques (transmittance et réflectance) soient constantes dans le temps et que l'écriture et la lecture ne soient pas perturbées par une éventuelle oxydation de cette couche Ce revêtement peut être effectué par évaporation et peut être constitué par un alliage à base d'or, d'argent, de platine ou de palladium, un alliage entre ces éléments ou l'un quelconque de ces éléments. Le matériau barrière à l'humidité peut être un matériau amorphe et isolant donc inoxydable, par exemple un semiconducteur amorphe On peut, par exemple, utilisé un revêtement de 300 angstrôms de verre à base de sélénium présentant une largeur de bande interdite suffisante pour ne pas absorber de façon notable les photons du rayonnement optique de lecture ou d'écriture Un autre matériau utilisable est un verre semiconducteur à base d'arsenic. La figure 3 est une vue en coupe d'une variante de disque optique protégé selon l'invention et comprenant une couche barrière à l'humidité. L'exemple choisi porte sur un disque lisible par transmission donc nécessi- tant la transparence du substrat supportant la couche sensible mais l'inven- tion peut s'appliquer à tout disque optique protégé La figure 3 révèle un disque optique protégé ayant des caractéristiques géométriques analogues à celles des figures 1 et 2 Le disque optique protégé a la forme d'un boîtier défini par le substrat 17 et l'élément 18 en forme de capot et délimitant une chambre annulaire 19 Le disque possède un axe de symétrie zz' qui est l'axe des trous 26 et 27 permettant le passage d'une broche d'entraînement Le substrat 17 est transparent et constitué par exemple par un disque en chlorure de polyvinyle d'environ 1,5 mm d'épaisseur, il supporte une couche sensible 20 inscriptible et lisible optiquement En admettant que la couche empêche l'humidité de s'introduire dans la chambre 19 par le substrat 17, il convient de protéger les autres faces du boîtier Le capot 18 est revêtu sur sa face interne d'une couche 23 barrière à l'humidité et s'étendant sur une zone susceptible d'être traversée par le rayonnement optique de lecture 28 résultant d'un rayonnement incident 25 modulé par l'information contenue dans la couche sensible 20 La couche 23 est du -type décrit précédemment. Les zones du capot qui ne sont pas traversées par le rayonnement optique de lecture ont été recouvertes d'une couche d'un matériau facilement oxydable qui permet de protéger la couche sensible des atteintes de l'oxygène Cette couche de matériau oxydable agit comme un getter d'oxygène et peut être choisie aussi épaisse que nécessaire pour protéger la couche sensible pendant toute la durée de vie désirée pour le milieu d'enregistrement Cette couche facilement oxydable peut être constituée par une couche organique conte- nant en suspension des particules métalliques ou des oxydes métalliques insaturés, par exemple une peinture au minium Sur la figure 3, on remarque que cette couche a été déposée en deux anneaux concentriques 21 et 22 sur les zones de la face interne laissées libres de matériau barrière à l'humidité. La face interne du capot a ensuite été recouverte d'un matériau hydrophile 24 du type décrit précédemment Ce matériau est perméable à l'oxygène et n'empêche donc pas l'action de l'oxygène sur le matériau oxydable. L'avantage de l'invention est qu'elle peut s'appliquer à tout type de disque optique protégé et disposant d'une chambre annulaire surplombant la plage d'inscription Elle s'applique en particulier à des disques optiques protégés possédant un élément de fermeture ayant la forme d'un film mince comme celui décrit à la figure 4 Ce dispositif comprend un élément rigide 29 qui peut être en aluminium Cet élément est circulaire et est façonné en forme de capot ou de cuvette Son fond possède une surface plane qui reçoit une couche sensible 36 L'élément 29 est percé d'un trou central 31 d'axe zz' confondu avec l'axe de la broche d'entraînement Un élément souple 30 constitué par un mince film de plastique transparent est légèrement tendu sur les rebords 34 et 35 de l'élément rigide 29 La face supérieure de ces rebords assurent la jonction entre les éléments 29 et 30, qui se réalise suivant deux couronnes concentriques coplanaires d'axe zz' Comme il est indiqué sur la figure 4, l'élément souple 30 peut se rabattre vers le dessous de l'élément rigide afin d'assurer une meilleure étanchéité de la chambre annulaire 33 L'élément souple 30 est percé si nécessaire d'un trou central 32 pour permettre le passage de la broche d'entra Tnement Du fait de sa minceur (quelques dizièmes de mm au plus), le film 30 est relativement perméable à l'humidité et l'invention s'applique particulièrement bien à ce cas La face interne du film 30 est recouverte sur la surface fermant la chambre annulaire 33 d'une couche 37 de matériau hydrophile de type déjà décrit et transparent à un rayonnement optique 40 d'écriture ou de lecture. L'épaisseur de la couche 37 est de l'ordre de 0,1 à 100 microns L'interface film 30-couche 37 est constitué par une couche 41 de matériau barrière à l'humidité, par exemple un revêtement d'or d'environ 50 angstrôms d'épais- seur déposé par évaporation L'élément rigide 29 supporte aussi un dépôt de matériau facilement oxydable Ce dépôt est par exemple effectué sous forme de deux couronnes concentriques 38 et 39 centrées sur l'axe zz' Elles peuvent être réalisées en un métal plus électropositif que le métal entrant dans la constitution de la couche sensible, par exemple du zinc ou du manganèse et déposées par évaporation ou par un procédé électrochimique. Dans la description qui précède, on a indiqué la présence d'un revêtement imperméable à l'humidité qui assure, en présence de la couche hydrophile, l'absence de condensat sur la couche sensible On a constaté expérimentalement que la seule présence d'un revêtement imperméable à l'humidité permettait de garantir une forme inaltérable au bottier du disque dans le cas o ce bottier est en deux parties faites de matériaux hygroscopi- ques En effet, sans ce revêtement, seule l'une des parties du boîtier est munie d'une barrière à l'humidité constituée par la couche sensible Il en résulte une saturation de cette partie avec risque de gonflement ou de retrait plus important que celui de l'autre partie Pour équilibrer dimension- nellement les deux parties de boîtier, il est avantageux de munir la partie qui ne porte pas la couche sensible d'un revêtement imperméable très mince qui fait office de barrière à l'humidité Ainsi, lorsque les conditions atmosphériques ou thermiques varient, le bottier du disque subit des variations dimensionnelles similaires empêchant tout voile de la face portant la couche sensible Ce revêtement est particulièrement utile lorsque les éléments du bottier du disque sont faits de polyméthacrylate de méthyle. L'invention s'applique également à tout autre disque optique protégé en forme de boîtier, notamment aux dispositifs o la chambre annulaire est réalisée par deux lames en forme de disques plats séparés par des entre- toises circulaires concentriques. L'invention permet donc de disposer de disques optiques dont la couche sensible est protégée des poussières et des dégradations abrasives ainsi que de l'humidité et de l'oxydation tout en conservant une sensibilité élevée à la lecture ou à l'écriture. REVENDICATIONS 1 Disque optique protégé destiné à l'enregistrement d'information, comprenant un boîtier délimitant une chambre annulaire ( 33) contenant une couche sensible ( 36) à un rayonnement optique ( 40); ladite couche compor- tant une plage d'inscription en contact direct avec l'atmosphère contenue dans ladite chambre et étant supportée par l'une des faces internes ( 29) dudit boîtier, ledit boîtier présentant au moins une face perméable audit rayonnement et renfermant des moyens protecteurs destinés à combattre l'altération de ladite couche par ladite atmosphère, caractérisé en ce que lesdits moyens de protection comprennent un dépôt de matériau hydrophile ( 37) effectué sur la paroi interne du boîtier sans aucun recouvrement de la plage d'inscription. 2 Disque optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau hydrophile est un polymère hydrophile. 3 Disque optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit polymère hydrophile est de l'alcool de polyvinyle. 4 Disque optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit polymère hydrophile est de l'acétate de polyvinyle. Disque optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit polymère hydrophile est de la nitrocellulose. 6 Disque optique selon l'une quelconque des revendications l à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de protection comprennent un revête- ment barrière à l'humidité ( 41), ledit revêtement pouvant recouvrir toutes les parois du bottier non recouvertes par la couche sensible et étant essentiellement transparent au rayonnement optique dans les parties traver- sées par ce rayonnement. 7 Disque optique selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit revêtement barrière à l'humidité est constitué par une couche de matériau inaltérable ou très peu altérable de ladite atmosphère. 8 Disque optique selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit matériau inaltérable est constitué par une couche métallique. 9 Disque optique selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite couche métallique est une couche d'or. Disque optique selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite couche métallique est un alliage à base d'or. 11 Disque optique selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit matériau inaltérable est un matériau amorphe isolant. 12 Disque optique selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit matériau inaltérable est un verre semiconducteur présentant une largeur de bande interdite telle que ledit rayonnement optique soit peu ou pas absorbé. 13 Disque optique selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit verre semiconducteur est à base d'arsenic. 14 Disque optique selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit verre semiconducteur est à base de sélénium. Disque optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que lesdits moyens de protection comprennent un matériau facilement oxydable ( 38, 39). 16 Disque optique selon la revendication 15, caractérisé en ce que le matériau facilement oxydable est un métal plus électropositif que le métal entrant dans la constitution de ladite couche sensible. 17 Disque optique protégé destiné à l'enregistrement d'information, comprenant un boîtier délimitant une chambre annulaire ( 33) contenant une couche sensible ( 36) imperméable à l'humidité et réagissant à un rayonne- ment optique ( 40) de lecture et d'écriture; ladite couche comportant une plage d'inscription en contact direct avec l'atmosphère contenue dans ladite chambre et étant supportée par l'une des faces internes ( 29) dudit boîtier, ledit boîtier étant perméable audit rayonnement, caractérisé en ce que ladite face interne appartient à un premier élément dudit boîtier; ledit boîtier comportant un second élément reposant sur ledit premier élément; un revêtement imperméable à l'humidité étant disposé sur la face interne dudit second élément. 18 Disque optique suivant la revendication 17, caractérisé en ce que ladite couche imperméable à l'humidité est perméable au rayonnement optique. 19 Disque optique selon la revendication 17, caractérisé en ce que ledit revêtement imperméable à l'humidité est constitué par une couche métallique. il Disque optique selon la revendication 19, caractérisé en ce que ladite couche métallique est une couche d'or. 21 Disque optique selon la revendication 19, caractérisé en ce que ladite couche métallique est un alliage à base d'or. 22 Disque optique selon la revendication 17, caractérisé en ce que ledit revêtement imperméable à l'humidité est constitué par une couche de matériau inaltérable en présence de ladite atmosphère. 23 Disque optique selon la revendication 17, caractérisé en ce que ledit revêtement imperméable à l'humidité est un verre semiconducteur présentant une hauteur de bande interdite telle que ledit rayonnement optique ne soit pas absorbé. 24 Disque optique selon la revendication 23, caractérisé en ce que ledit verre semiconducteur est à base d'arsenic. Disque optique selon la -revendication 23, caractérisé en ce que ledit verre semiconducteur est à base de sélénium.