Brevet FR2705487A1 — publié le 19941125

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE MATRICE DESTINEE AU PRESSAGE DE DISQUES A LECTURE OPTIQUE L'invention concerne un procédé de fabrication d'une matrice destinée au pressage de disques à lecture optique et plus particulièrement destinée au pressage de disques à lecture optique comportant au moins une plage d'informations lisible par lecteur optique et au moins une plage libre susceptible de recevoir des images holographiques. Le procédé pour la fabrication d'une matrice de pressage pour la réalisation de disques à lecture optique est largement connu. Selon ce procédé, on part d'un support de verre poli dont la surface présente une qualité optique satisfaisante que l'on recouvre par une couche mince (de l'ordre du dixième de micron) de résine photosensible c'est-à-dire capable, sous l'effet d'un rayonnement approprié, de changer de nature dans les zones recevant ce rayonnement. On soumet la couche de résine ainsi obtenue au défilement séquentiel d'un faisceau laser, venant inscrire dans celle-ci une image latente représentant l'information enregistrée sur le disque. Dans l'étape suivante, on développe la résine insolée par le faisceau laser, en éliminant par dissolution chimique les zones de la couche ou la résine a été insolée. On obtient dans la résine une succession de microcuvettes correspondant au signal à reproduire. L'ensemble ainsi formé constitue un disque "maître". Le disque "maître" est ensuite recouvert d'un revêtement métallique très mince, notamment d'argent, déposé de préférence par évaporation sous vide. Une opération de galvanoplastie vient enfin constituer une couche plus épaisse en nickel. Cette couche de nickel ainsi formée présente en surface, des micro-reliefs qui sont la réplique exacte des microcuvettes formées dans la résine. Ces micro-reliefs représentent en négatif l'information enregistrée sur le disque maître. Après séparation du disque "maître", il est possible d'utiliser le disque en nickel directement comme matrice d'impression, afin de réaliser par pressage d'une matière plastique appropriée, notamment du polycarbonate, des disques à lecture optique. Dans le cas d'un enregistrement de durée inférieure à la durée maximale possible sur un disque à lecture optique, il reste une plage vierge d'aspect métallisé à côté de la plage d'informations lisible par le lecteur optique. Le procédé pour la fabrication d'une matrice de pressage pour la réalisation d'hologrammes est aussi connu. On part aussi d'un plan ou support de verre poli dont la surface présente une qualité optique satisfaisante, que l'on recouvre par une couche de l'ordre du micron de résine photosensible. Selon le type d'image ou d'effet holographique que l'on désire obtenir, on soumet la couche de résine ainsi obtenue à au moins un type d'interférences holographiques obtenues soit entre 2 ou plusieurs sources ponctuelles, soit entre une source unique dite de référence et une source modulée par la présence d'un hologramme de première génération. Cet hologramme de première génération peut représenter un objet en volume ou bien un ou plusieurs plans graphiques ou photographiques. Les hologrammes de première génération d'un objet en volume peuvent être réalisés selon le principe simple d'enregistrement d'un objet tridimensionnel sur banc optique ou bien, dans une forme plus élaborée selon le principe des stéréogrammes décrit dans FR-A-2 634 290. Une fois l'image holographique enregistrée sur la surface photosensible, cette dernière est développée en éliminant par dissolution chimique les zones de la couche où la résine a été exposée. On obtient dans la résine la transcription des figures d'interférences holographiques sous forme de micro-déformations de surface. Ces microdéformations sont ensuite recouvertes d'un revêtement métallique très mince, notamment d'argent, déposé de préférence par évaporation sous vide. Une opération de galvanoplastie vient enfin constituer une couche plus épaisse en nickel. Cette couche de nickel ainsi formée présente en surface, des micro-reliefs qui sont la réplique exacte des micro-déformations formées dans la résine. Ces micro-reliefs représentent en négatif les figures d' interférences holographiques. I1 est souhaitable de réaliser des matrices comportant à la fois les hologrammes et des informations (par exemple de la musique), étant donné les similitudes existant entre les deux procédés. Cependant, outre les différences dans les méthodes d'enregistrement, si l'on désire obtenir un hologramme de grande qualité, il doit être enregistré sur une résine assez épaisse (de l'ordre du micron), alors que pour la fabrication des disques à lecture optique, la couche de résine a une épaisseur d'environ un dixième de micron, soit dix fois plus faible. Pour pallier cet inconvénient, il est possible de réaliser un disque maître par pressage selon un procédé consistant à déposer une couche de résine qui photopolymérise sous l'effet d'un rayonnement ultraviolet. Cette résine est déposée sur un substrat généralement en verre ; elle a une épaisseur relativement grande (supérieure à 10 microns). On vient ensuite presser l'information avec une matrice telle que celle décrite précédemment, puis un rayonnement ultraviolet vient polymériser la résine, et l'information enregistrée est ainsi fixée dans cette résine. Après séparation de la matrice, on obtient un disque durci, contenant l'information enregistrée. On peut donc, dans une résine photopolymérisable, presser un hologramme et l'information à partir de deux matrices indépendantes, l'une comprenant des micro-reliefs relatifs à l'information, l'autre contenant les microreliefs relatifs à l'hologramme. La présente invention concerne un procédé simple et fiable de fabrication d'une matrice de pressage comportant à la fois des informations numériques et des hologrammes. A cet effet, l'invention concerne un procédé de fabrication d'une matrice métallique destinée au pressage de disque à lecture optique, chaque disque comportant au moins une plage d'informations lisible par un lecteur optique et au moins une plage d'image susceptible de recevoir des images holographiques. Au cours de ce procédé - on réalise une matrice holographique métallique comportant des micro-déformations de surface de type holographique restituant des éléments d'images holographiques correspondants à la plage d'image du disque à lecture optique, et une surface plane et lisse correspondant à la plage d'informations du disque à lecture optique - on dépose une couche d'épaisseur de l'ordre du dixième de micron de résine photosensible sur la matrice holographique, on enregistre, par insolation localisée de la résine photosensible recouvrant la surface plane et lisse, les informations destinées à être lues par le lecteur optique, et on insole la résine photosensible recouvrant les micro-àéformations de type holographique - on dissout par attaque chimique les parties de résine photosensible insolées - on dépose une couche métallique sur la matrice ainsi réalisée - on effectue une galvanoplastie de la couche métallique déposée jusqu'à l'obtention d'une épaisseur de métal permettant son utilisation dans un procédé de pressage. L'avantage le plus évident de cette invention est la réalisation d'une matrice de pressage unique comportant des micro-reliefs de l'ordre du micron pour les hologrammes et des micro-reliefs de l'ordre du dizième de micron pour les informations destinées à être lues par le lecteur optique. Un autre avantage de cette invention est de pouvoir utiliser les machines de pressage existantes sans modifications substantielles. Un autre avantage encore de cette invention réside dans le fait que l'on peut combiner, sur la plage destinée à recevoir les informations holographiques, plusieurs types d'images holographiques différentes. D'autres caractéristiques de l'invention résulteront de la description qui va suivre en référence aux figures à décrire dans lesquelles les figures 1 à 5 représentent les étapes de réalisation d'une matrice holographique selon la présente invention les figures 6 à 10 représentent les étapes de fabrication d'une matrice métallique de pressage selon la présente invention la figure 11 est une représentation schématique extérieure d'un disque à lecture optique tel que réalisé par le procédé de la présente invention. Les figures 2 à 14 sont des représentations schématiques des masques utilisés pour la réalisation d'une matrice, selon l'invention, destinés à presser le disque de la figure 11. La première étape du procédé, selon l'invention, concerne la réalisation d'une matrice holographique métallique comportant des micro-déformations de surface issues des différents types d'enregistrements holographiques 3, 4, 5 correspondant à la plage susceptible de recevoir des images holographiques 22 du disque à lecture optique 20, et une surface plane et lisse 7 correspondant à la plage 21 d'informations du disque à lecture optique 20. Dans cette étape - on dépose une couche de résine photosensible 30 d'épaisseur de l'ordre du micron sur un substrat plan et lisse 31 - on dépose un masque 32 sur une partie de la couche 30 de résine photosensible correspondant à l'emplacement de la surface 7 plane et lisse de la matrice holographique 1. Ce masque 32 a pour but de préserver la couche de résine lors des phases d'enregistrement d'images holographiques ultérieures et cela afin de disposer d'une surface plane et lisse apte à réaliser l'enregistrement des informations lisibles par le lecteur optique. - on réalise ensuite l'ensemble des opérations d'enregistrement des différents types d'éléments d'images holographiques selon la procédure suivante * On masque par un masque 33 à fenêtres 34 la couche 30 de résine photosensible correspondant à l'emplacement des micro-déformations 2 de surfaces holographiques. Ce masque 33 joue le rôle d'un pochoir permettant de protéger les surfaces destinées à recevoir d'autres types d'éléments d'images * On enregistre des interférences holographiques sur la couche 30 de la résine photosensible encore apparente dans les fenêtres 34 du masque 33 du type d'éléments d'images choisi. Les types d'éléments d'images choisis sont tous les types d'éléments d'images holographiques connus de l'homme de l'art et notamment mais de façon non limitative : des éléments d'images diffractants 4 réalisés par l'enregistrement d'interférences holographiques produites entre deux ou plusieurs sources de lumière cohérente entre elles, ces sources pouvant être ponctuelles ou étendues et les angles entre faisceaux plus ou moins grands selon l'effet optique recherché ; des éléments d'images mates 5 réalisés par l'enregistrement d'interférences diffusantes produites par un faisceau laser et un filtre diffusant, l'exposition de la résine photosensible à travers les fenêtres 34 du masque 33 permettant d'obtenir un effet blanc-mat piqué sur la matrice holographique 1 dû aux multiples sources élémentaires issues du faisceau laser diffusant ; des éléments d'images holographiques tridimensionnelles 3 enregistrés selon le mode de réalisation par stéréogramme tel que décrit dans FR-A-2 634 290. On retire le masque 33 à fenêtres 34 et on réitère éventuellement l'ensemble des opérations avec un nouveau masque 33 à fenêtres 34 et un nouveau type d'éléments d'images (figure 1). * Quand chacun des types d'éléments d'images 3, 4, 5 a été successivement enregistré sur la couche 30 de résine photosensible, chacun avec son propre masque 33 à fenêtres 34, on retire le masque 32 de la couche (figures 2a, 2b) 30 de résine photosensible (dans une variante de réalisation, le masque 33 à fenêtres 34 et le masque 32 ne constituent qu'un seul masque de façon à réduire le nombre de masques utilisés et le nombre d'opérations à effectuer), puis on dissout par attaque chimique les parties de résine photosensibles insolées 35 - on réalise un moule intermédiaire 36 par dépôt d'une couche métallique en argent ou nickel 38 de préférence par évaporation sous vide sur la résine photosensible non insolée et on augmente l'épaisseur de cette couche métallique par galvanoplastie au nickel jusqu'à l'obtention d'un moule 36 utilisable(figures 3 et 4) ; - on réalise un contretypage galvanoplastique du moule 36 de telle sorte que l'on obtienne une matrice holographique métallique 1 comportant des microdéformations 2 représentant les éléments d'images holographiques 3, 4, 5 et une surface plane et lisse 7 apte à recevoir les informations lisibles par le disque à lecture optique (figure 5). A l'issue de cette première étape, on dispose donc d'une matrice holographique 1 comportant des microdéformations 2 représentant les éléments d'images holographiques et une surface plane et lisse 7 destinée à l'enregistrement des informations lisibles par le lecteur optique. Dans la seconde grande étape du procédé, on dépose une couche 8 d'épaisseur de l'ordre du dixième de micron de résine photosensible sur la matrice holographique métallique 1 (figure 6) - on enregistre par insolation localisée et séquentielle, notamment par un faisceau laser 9, de la couche 8 de résine photosensible recouvrant la surface plane et lisse 7, les informations destinées à être lues par le lecteur optique, de même on insole toute la partie comportant les micro-déformations 2 (figure 7). Concernant cette phase, il est à noter que la couche de résine photosensible est déposée sur un support métallique (en l'occurence la matrice holographique) susceptible de réfléchir le rayon et de soumettre la résine à une sorte de double insolation. Pour obvier à ce risque, il est nécessaire de contrôler au mieux l'énergie délivrée par le laser. Dans une variante de réalisation, la matrice holographique métallique aura pu être, au préalable, recouverte d'une couche non réfléchissante permettant de faciliter l'enregistrement au moyen d'un faisceau laser. En outre, dans ce cas, l'enregistrement de l'information ainsi que l'insolation de la couche recouvrant les microdéformations 2 peuvent se réaliser non plus de façon localisée et séquentielle, mais de façon globale au travers d'un masque avec une insolation à lumière ultraviolette. - on dissout par attaque chimique les parties 10 de résine photosensible insolées. On obtient ainsi une matrice holographique comportant des micro-déformations 2 relatives à l'image holographique et sur la surface plane et lisse 7 des microcuvettes 12 formées par la dissolution des parties 10 insolées de résine photosensible relatives à l'information destinée à être lue par le lecteur optique (figure 8), - on dépose une couche métallique 13 de préférence par évaporation sous vide et généralement en argent, d'une épaisseur d'environ un dixième de micron sur la matrice ainsi réalisée ; - on augmente l'épaisseur de la matrice de pressage par galvanoplastie de la couche métallique déposée jusqu'à l'obtention d'une épaisseur de métal (d'environ 300 microns) permettant son utilisation dans un procédé de pressage (figures 9 et 10). La figure 11 représente schématiquement un disque à lecture optique pressé par une matrice 6 selon un mode de réalisation préféré de l'invention. Ce disque comporte une plage d'informations 21 lisible par un lecteur optique et une couronne extérieure formant une plage 22 d'images holographiques. Les figures 12, 13 et 14 représentent les masques qui seraient nécessaires pour la réalisation d'une matrice holographique destinée à réaliser une plage 22 d'images holographiques telle que présentée figure 11. Les métaux utilisés sont préférentiellement mais non limitativement de l'argent ou du nickel pour les couches métalliques 38, 13 et du nickel pour la galvanoplastie. Bien que seul un mode de réalisation ait été décrit, il est évident que toute modification apportée par l'homme du métier dans le même esprit ne sortirait pas du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une matrice métallique (6), destinée au pressage de disques à lecture optique (20), chaque disque (20) comportant au moins une plage d'informations (21) lisible par un lecteur optique et au moins une plage d'images libre susceptible de recevoir des images holographiques (22) caractérisé en ce que - on réalise une matrice holographique métallique (1) comportant des micro-déformations de surface (2) de type holographique restituant les éléments d'images holographiques (3), (4), (5) correspondants à ladite plage d'images (22) dudit disque à lecture optique (20), et une surface (7) plane et lisse correspondant à ladite plage d'informations (21) dudit disque à lecture optique (20) ; - on dépose une couche (8) d'épaisseur de l'ordre du dixième de micron, de résine photosensible sur ladite matrice holographique (1) - on enregistre, par insolation localisée et séquentielle (9) de la couche (8) de résine photosensible recouvrant la surface plane et lisse (7), les informations destinées à être lues par le lecteur optique, et on insole la couche (8) de résine photosensible recouvrant les microdéformations (2) - on dissout par attaque chimique les parties (10) de résine photosensible insolées - on dépose une couche métallique (13) sur la matrice holographique et sur la zone où se trouve la résine photosensible - on augmente par galvanoplastie la couche métallique (13) jusqu'à l'obtention d'une épaisseur de métal permettant son utilisation dans un procédé de pressage. 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour réaliser la matrice holographique (1) - on dépose une couche (30) de l'ordre du micron de résine photosensible sur un substrat-support (31) plan et lisse ; - on dispose un masque (32) sur une partie de la couche (30) de résine photosensible correspondant à l'emplacement de la surface (7) plane et lisse de la matrice holographique (1) - on réalise au moins une fois une opération d'enregistrement d'un type d'élément d'image (3) (4) (5) consistant à * disposer un masque (33) à fenêtres (34) propre à la disposition du type d'éléments d'image choisi faisant office de pochoir sur la couche (30) de résine photosensible destiné à masquer en partie la zone correspondant à l'emplacement des micro-déformations holographiques de surface (2) de la matrice holographique (1), * enregistrer le type d'élément choisi dans la couche (8) de résine photosensible apparente dans les fenêtres (34) du masque selon un procédé adapté au type d'élément d'image (3) (4) (5) choisi * enlever le masque (33) à fenêtres (34) ; - on recommence l'opération d'enregistrement autant de fois qu'il a de types d'éléments d'image différents choisis ou de masques (33) pour un même type d'éléments d'image choisi - on enlève le masque (32) et on dissout par attaque chimique les parties (35) de résine photosensible ayant reçu de la lumière issue de la figure d'interférence holographique - on dépose une couche métallique (38) sur la couche (8) de résine photosensible restante - on augmente la couche métallique (38) déposée par galvanoplastie jusqu'à l'obtention d'une épaisseur de métal permettant la réalisation d'un moule intermédiaire (36) et son utilisation dans un procédé de contretypage ; - on effectue le contretypage galvanoplastique dudit moule (36). 3. Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments d'image holographique (3) (4) (5) sont du type holographique tridimensionnel (3), diffractant (4), ou mat (5), seul ou en juxtaposition. 4. Procédé de fabrication selon la revendication 3, caractérisé en ce que, pour les éléments d'image holographique tridimensionnelle (3), l'enregistrement est réalisé par stéréographie. 5. Procédé de fabrication selon la revendication 2, caractérisé en ce que le masque (33) à fenêtres (34) et le masque (32) ne forment qu'un seul masque. 6. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la matrice holographique métallique (1) est recouverte d'une couche non réfléchissante préalablement au dépôt de la couche (8) de résine photosensible. 7. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'insolation de la couche 8 est réalisée de façon séquentielle. 8. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'insolation de la couche 8 est réalisée de façon globale au travers d'un masque avec insolation en lumière ultraviolette. 9. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les couches métalliques (13, 38) sont en argent ou en nickel et le métal de galvanoplastie est du nickel. 10. Procédé de fabrication selon la revendication 9, caractérisé en ce que les couches métalliques (13, 38) sont déposées par évaporation sous vide du métal.