|
Односторонний, двухслойный диск
Эйджи Охно
Менеджер
Отдел развития медипроцессов
Центр Развития Ключевых АV Технологий
Привет! Меня зовут Эйджи Охно, я работаю с Центре Развития Ключевых AV Технологий. Моя непосредственная обязанность — разработка новых технологических решений для оптических дисков.
Я познакомлю вас с некоторыми технически особенностями одностороннего, двухслойного, перезаписываемого Blu-ray диска.
Появление формата Blu-ray — по истине эпохальное событие за более чем 30-летнию историю развития оптических дисков.
 Типы Blu-ray дисков
В этом разделе вы узнаете о существующих разновидностях Blu-ray дисков. Три главных типа Blu-ray дисков представлены ниже.
BD-ROM/ BD-диск с записанными данными (ROM — Read-Only-Memory — данные, доступные только для воспроизведения)
На BD-дисках данного типа издаются фильмы, игры, программное обеспечение и т.д.
BD-R/ BD-диск для однократной записи?R— Recordable — приспособленный для записи)
На таких BD-дисках вы можете самостоятельно записать любую информацию. Но только один раз. BD-R диски очень удобно использовать для хранения больших объемов архивных данных или в качестве носителя для распространения информации.
BD-RE/ BD-диск многократной записи (перезаписываемый диск) (RE —Rewritable — приспособленный для многократной записи?
BD-диски данного типа можно использовать для временного хранения больших объемов данных. Они выдерживают 1000 циклов перезаписи. Все это делает их похожими на диски DVD-RW.
Каждый из приведенных типов BD-дисков классифицируется по емкости: 1) односторонний, однослойный (25 Гбайт) диск или 2) односторонний двухслойный диск (50 Гбайт).
Что означают такие характеристики BD-диска как «односторонний» и «двухслойный»?
Под термином «односторонний» подразумевается, что рабочая поверхность (на которой хранятся данные) находится лишь на одной стороне диска и покрыта специальным защитным слоем толщиной 0,1 мм.
Используемый при работе с BD-диском лазерный луч, гораздо «острее» луча, применяемого вместе с DVD или CD (используется лазер с меньшей длинной волны и объективная линза с большим показателем ЧА). Для того, чтобы возможные деформации диска не приводили к искажениям данных, толщина защитного слоя (при разработке формата Blu-ray) была уменьшена до 0,1 мм.
Внутри данного защитного слоя может находиться одна или две рабочие поверхности, предназначенные для хранения данных. От этого зависит емкость диска. Соответственно обозначение «односторонний, двухслойный/ 50 Гбайт» означает, что у диска есть два несущих слоя емкостью 25 Гбайт каждый. И все это — внутри защитной прослойки толщиной 0,1. Представляете, какие объемы данных могут храниться в микромире!
Blu-ray диск в разрезе
Внутри защитного слоя толщиной 0,1 мм может располагаться одна или две рабочие поверхности (слои записи), предназначенные для хранения данных.
Во время утверждения Blu-ray как стандарта было решено, что BD-диск будет односторонним — данные будут размещаться на нем исключительно с одной стороны. DVD стандарт допускает двухсторонние диски. Однако двухсторонние диски обладают некоторыми нежелательными особенностями: их необходимо переворачивать (для считывания данных с другой стороны). Кроме того, создание двухсторонних BD-дисков малоэффективно с экономической точки зрения — довольно дорого наносить защитно-информационный слой толщиной 0,1 мм с двух сторон диска.
Поэтому, технология совмещения нескольких слоев записи сыграла ключевую роль для успешного решения задачи по увеличению вместимости BD-диска. Мы сфокусировались на том, как разместить два информационных рабочих слоя внутри защитной оболочки толщиной 0,1 мм.
Сначала, мы решили разработать двухслойный BD-диск, допускающий многократную запись — решение данной задачи представлялось наиболее сложным. Решив ее, и BD-RE диск, дальнейшая разработка BD-ROM и BD-R дисков не должна была вызвать принципиальных сложностей.
Разработанные Panasonic
уникальные технологические стадии
А сейчас я бы хотел рассказать о достижениях Panasonic в разработке технологий производства односторонних, двухслойных BD-RE дисков.
Структуы одностороннего, однослойного и одностороннего двухслойного диска представлены ниже.
У одностороннего, однослойного диска есть только один слой, находящийся между подложкой и защитным напылением. Соответственно, у одностороннего двухслойного диска — два рабочих слоя (слоя записи): L0 и L1. Между ними находится так называемый разделяющий (промежуточный) слой. При этом совокупная толщина двух рабочих слоев, промежуточного слоя, прозрачного защитного слоя и твердого защитного напыления составляет все те же 0,1 мм.
Главная технологическая сложность в изготовлении одностороннего, двухслойного диска состоит в том, чтобы сделать качественный промежуточный слой, используя недорогие материалы.
Предназначение промежуточного слоя — в разделении слоев записи (рабочих слоев) L0 и L1, с целью предотвращения взаимной интерференции между сигналами. Промежуточный слой должен позволять лазерному лучу беспрепятственно достигать слоя L0 (который находится за промежуточным слоем) и, отразившись от него, передавать точные данные считывающей оптической головке. Поэтому промежуточный (разделяющий) слой должен быть нанесен с исключительной точностью. Его толщина должна составлять 25 мкм (микрометров) с возможным допуском менее ±2 мкм. При этом, нанесение данного слоя должно быть недорогим в плане используемых материалов и реализуемых процессов.
Одна из идей состояла в том, чтобы использовать в качестве промежуточного слоя уже готовую 25 мкм пленку. Однако, стоимость оборудования для производства соответствующих заготовок и их транспортировка существенно бы увеличила цену конечного BD-диска. Поэтому мы задумались над тем, чтобы изобрести наш собственный разделяющий слой, используя дешевые расходные материалы. В итоге мы решили использовать для создания разделяющего слоя УФ-смолу и приступили к изготовлению тестовых образцов.
Основная трудность состояла в том, чтобы толщина промежуточного слоя строго равнялась 25 мкм в рамках допустимой погрешности ±2 мкм. Но УФ-смола является жидкостью — толщина слоя может изменяться в гораздо больших пределах. Однако, сложность данной проблемы только подстегнула нас к тому, чтобы найти правильное решение. Мы продолжили свои изыскания, до тех пор, пока у нас не родилась идея, которую мы назвали «нанесение покрытия методом центрифугирования» (spin coating method). Основанное на данной идее технологическое решение позволяет нанести УФ-смолу идеально ровным слоем толщины 25 ± 2 мкм на всю поверхность 12-см диска.
Мы разработали метод центрифугирования для нанесения разделяющего и прозрачного слоев. Таким образом стало возможным изготовить большое количество высококачественных дисков за короткий промежуток времени.
Еще одной принципиальной задачей для нас стал поиск подходящего материала для создания рабочего слоя.
Для записи и последующего воспроизведения информации с поверхности BD-диска мы используем так называемый «метод записи с изменением фазы». Это технология записи на оптический диск с изменением фазового состояния вещества — отдельные участки рабочего слоя переходят из неструктурированного аморфного состояния в структурированное кристаллическое состояние. На момент разработки BD-формата компания Panasonic уже обладала богатым опытом в данной сфере, который был получен при создании стандарта DVD. Суть «ноу-хау» состоит в том, что лазерный луч вызывает локальные изменение в рабочем слое на атомарном уровне. Более того, с помощью лазерного луча, можно вернуть «возбужденные» участки рабочего слоя в исходное состояние. Вам не кажется, что это просто волшебно?!
Да, в BD-RE диске метод записи с изменением фазы позволяет, при необходимости, вернуть рабочий информационный слой диска в исходное, «чистое» состояние, для того, чтобы затем осуществить запись новых данных. Это означает, что диски типа BD-RE должны быть более устойчивы к многократному лазерному облучению. Собственно, именно поэтому создание BD-RE диска представляло для нас наибольшую сложность (нежели разработка дисков BD-ROM, BD-R).
Ключ к созданию двухслойного диска — разработка «правильного» слоя L1. Дело в том, что он должен обладать двоякими, противоречивыми свойствами. С одной стороны, при обращении к слою L0, лазерный луч должен беспрепятственно проходить сквозь слой L1 «туда и обратно», донеся до считывающей оптической головки идеально точный сигнал. С другой стороны, при обращении к слою L1 он должен в полной мере отработать свою роль в качестве надежного информационного носителя, не допуская искажений сигнала. Соответственно, слой L1 должен быть достаточно тонким и при этом обладать определенными свойствами. Наша задача, опять же, состояла в том, чтобы разработать собственное решение и подобрать подходящий материал для изготовления слоя L1.
В итоге, мы создали первый в мире односторонний, двухслойный BD-RE диск. Его окончательная структура представлена на иллюстрации. Рабочие слои L0 и L1 на самом деле состоят из нескольких (различных) пленок. Конечно, все процессы происходят в них на атомарном уровне. Поэтому данные слои фактически не видимы.
Структура одностороннего, двухслойного BD-RE диска
Да, даже для самых сильных инженеров Panasonic создание BD-диска стало очень непростой задачей. Но ее решение дало на прекрасную возможность воплотить на практике весь наш опыт.
Конечно же, разработка единственного «лабораторного» диска не была нашей конечной целью. Главная задача для нас, как компании-производителя, — выпускать большой объем качественных товаров по доступной цене. Поэтому все наши исследовательские работы были основаны на данной концепции. Мы тщательно подбирали самые доступные материалы и разрабатывали такие процессы, которые пригодны для организации массового производства. Только так возможно создать качественный продукт, жизнеспособный в рыночных условиях. Именно успешное решение технических и экономических задач в комплексе и разработка таких решений как, например, «нанесение слоя методом центрифугирования» (позволяющих организовать массовое производство) делает Panasonic лидером индустрии.
Да, мы первыми в мире создали BD-RE диск. Данное событие стало знаковым достижением в истории развития оптических дисков.
Мы утвердили стандарт Blu-ray диска, допускающий многослойную структуру.
Сейчас, когда мы уже разработали односторонний, двухслойный BD-диск, мы продолжаем работу над проектом по созданию одностороннего четырехслойного BD-диска емкостью 100 Гбайт.
Компания Panasonic первой начала выпускать оптические диски с возможностью записи в 1970 году, еще до того, как появился формат CD. Наши специалисты построили фундамент, на котором впоследствии удалось создать стандарт DVD, разработать формат BD-диска и запустить BD-диск в массовое производство.
Предвидя тенденции рынка ближайшего будущего, мы разработали односторонний, двухслойный BD-диск емкости 50 Гбайт, ведем работы по созданию массового четырехслойного BD-носителя емкости 100 Гбайт. Данные достижения делают Panasonic лидером индустрии оптических накопителей.
|
