JPH0869636A - 光情報記録媒体 - Google Patents

光情報記録媒体

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JPH0869636A
JPH0869636A JP6227272A JP22727294A JPH0869636A JP H0869636 A JPH0869636 A JP H0869636A JP 6227272 A JP6227272 A JP 6227272A JP 22727294 A JP22727294 A JP 22727294A JP H0869636 A JPH0869636 A JP H0869636A
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information recording
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JP6227272A
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Yujiro Kaneko
裕治郎 金子
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 C/Nや消去比が高く、多数回の記録−消去
の繰り返しが可能な相変化形光情報記録媒体を提供す
る。 【構成】 プラスチック基板1上に少なくとも第一保護
層2、相変化形記録層3、第二保護層4及び反射放熱層
5を設けた光情報記録媒体において、該第一保護層2又
は第二保護層4のともに1層あるいは2層で構成され、
それぞれが特定の薄膜で形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光情報記録媒体に関し、
特に光ビームを照射することにより記録層材料に相変化
を生じさせ、情報の記録、再生を行い、かつ書換えが可
能であって光メモリー関連機器に応用される相変化形光
情報記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】電磁波、特にレーザービームの照射によ
る情報の記録、再生および消去可能な光メモリー媒体の
一つとして、結晶−非結晶相間、あるいは結晶−結晶相
間の転移を利用する、いわゆる相変化形光情報記録媒体
がよく知られている。この相変化形光情報記録媒体は、
特に光磁気メモリーでは困難な単一ビームによるオーバ
ーライトが可能であり、ドライブ側の光学系よりも単純
であることなどから、最近その研究開発が活発に行なわ
れるようになっている。
【0003】その代表的な例として、USP35304
41に開示されているように、Ge−Te、Ge−Te
−Sn、Ge−Te−S、Ge−Se−S、Ge−Se
−Sb、Ge−As−Se、In−Te、Se−Te、
Se−Asなどのいわゆるカルコゲン系合金材料があげ
られる。また安定性、高速結晶化などの向上を目的に、
Ge−Te系にAu(特開昭61−219692号公
報)、SnおよびAu(特開昭61−270190号公
報)、Pd(特開昭62−19490号公報)などを添
加した材料の提案や、記録/消去の繰り返し性能向上を
目的にGe−Te−Se−Sb、Ge−Te−Sbの組
成比を特定した材料(特開昭62−73438号公報)
の提案などもなされている。
【0004】しかしながら、いずれも相変化形書換可能
光メモリー媒体として要求される諸特性のすべてを満足
しうるものではなかった。特にオーバーライト時の消し
残りによる消去比低下の防止、ならびに繰り返し記録回
数の向上が解決すべき最重要課題となっている。
【0005】そうしたことから、特開昭63−2512
90号公報では結晶状態が実質的に三元以上の多元化合
物単相からなる記録層を具備した光情報記録媒体が提案
されている。ここで実質的に三元以上の多元化合物単層
とは三元以上の化学量論組成を持った化合物(たとえば
In3SbTe2)を記録層中に90atom%以上含む
ものとされている。このような記録層を用いることによ
り記録、消去特性の向上が図れるとしている。
【0006】だが、これらの光情報記録媒体にあっては
消去比が低いなどの欠点を有している。これらの事情か
ら消去比が高く、なおかつ、繰り返し特性の優れた光情
報記録媒体の開発が望まれていた。このための方策とし
て、記録層材料に適した保護層材料の開発が進められ、
ZnS・SiO2(特開平4−71785号公報な
ど)、SiN、AlNなどの材料が用いられている。し
かし、これらの材料の組み合わせによっても光情報記録
媒体として要求される諸特性のすべてを満足するものは
得られていないのが実情である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は以上の
ような事情に鑑みてなされたものであり、C/Nや消去
比が高く、多数回の記録−消去の繰り返しが可能な相変
化形光情報記録媒体を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
達成するために、いろいろな角度から光情報記録媒体に
ついて研究検討を行なってきたが、記録層材料と保護層
材料との組み合わせによっては高C/N、高消去比かつ
繰り返し特性にすぐれ良好な結果が得られることを見い
だした。本発明はそれに基づいてなされたものである。
【0009】すなわち本発明の第1は、プラスチック基
板上に少なくとも第一保護層、相変化形記録層(以降
「記録層」と称することがある)、第二保護層及び反射
放熱層を順次設けた光情報記録媒体において、該記録層
の主な構成元素がAg、In、Sb及びTeであり、か
つ、該第一保護層が2層で構成されそのうちの基板側の
層が30atom%以上のOを含有する酸化物薄膜であ
ることを特徴とするものである。ここで、具体的な酸化
物薄膜としては、 (ZrxCe1-xy1-y(0≦x≦1、0.25≦y≦
0.4)又はTax1-x(0.22≦x≦0.35) で表わされる材料が適している。一方、2層からなる第
一保護層のうち記録層側の層には、 (ZnS)x(SiO21-x(0.7≦x≦0.85) で表わされる材料が適している。
【0010】本発明の第2は、プラスチック基板上に少
なくとも第一保護層、記録層、第二保護層及び反射放熱
層を順次設けた光情報記録媒体において、前記記録層の
主な構成元素がAg、In、Sb及びTeであり、か
つ、該第二保護層がSi、B、O、Nのうちの少なくと
もSiとNとを含む化合物でNが30atom%以上含
有していることを特徴とするものである。
【0011】本発明の第3は、プラスチック基板上に少
なくとも第一保護層、該記録層、第二保護層及び反射放
熱層を順次設けた光情報記録媒体において、該記録層の
主な構成元素がAg、In、Sb及びTeであり、か
つ、該第二保護層が2層で構成され、そのうちの反射放
熱層側の層が30atom%以上のNを含有する窒化物
薄膜であることを特徴とするものである。ここで、具体
的な窒化物薄膜としては、Si、B、O、Nのうち少な
くともSi及びNを含む化合物でNが30atom%以
上含有しているもの、もしくはBx1-x(0.4≦x≦
0.6)が適している。また、2層から成る第二保護層
のうち記録層側の層には(ZnS)x(SiO2
1-x(0.7≦x≦0.85)が適している。
【0012】以下に、本発明を添付の図面に従いながら
さらに詳細に説明する。図1(a)(b)は本発明の光
情報記録媒体の代表的な二例の概略断面図である。これ
ら図面において、1はプラスチック基板、2は第一保護
層(21は基板1側の層、22は記録層3側の層)、3
は記録層、4は第二保護層(41は記録層3側の層、4
2は反射放熱層5側の層)、5は反射放熱層を表わして
いる。
【0013】本発明の光情報記録媒体における基板1と
しては、ガラスが破損し易くかつ高価であることや、プ
リグルーブの形成が容易でないため、射出成形によって
得られるプラスチック基板を用いる。具体的なプラスチ
ック基板の材料としてはポリカーボネート(PC)、ポ
リメチルメタクリレート(PMMA)、アモルファスオ
レフィン(APO)等が挙げられるが、その中でも耐熱
性が有り、射出成形時の転写性が良いポリカーボネート
(PC)が最も実用的である。これらの基板はディスク
形状をしており、厚みは0.6〜1.2mm程度が適当
である。
【0014】本発明の光情報記録媒体における記録層3
は、構成元素として少なくともAg、In、Sb及びT
eを含むものである。またディスク特性をさらに一層向
上させることを目的として他の元素を加えてもよい。例
えばIVa、Vaなどの遷移金属元素(Ti、V、Cr、
Zn、Nb、Moなど)を添加すると、結晶化速度の制
御が容易となり、構造安定性の改善、繰返し特性の向上
が図れるようになる。記録層は製膜時にアモルファスで
あることが多いが、媒体形成後熱処理して初期化する。
【0015】これら記録層の安定状態(未記録部)は、
電子顕微鏡観察、電子線回折、X線回折を行った結果か
ら、結晶相の化学量論組成あるいはそれに近いAgSb
Te2と少なくともInとSbからなるアモルファス相
が混相状態で存在していることがわかっている。その混
相状態は化学量論組成あるいはそれに近いAgSbTe
2結晶相中に少なくともInとSbからなるアモルファ
ス相が分散した状態、あるいは少なくともInとSbか
らなるアモルファス相中にAgSbTe2結晶相が分散
した状態あるいはこれらが混在した状態をとることがで
きる。
【0016】アモルファス相は一般に等方性の高い構造
を持つと言われている。一方、AgSbTe2も等方的
な結晶構造である立方晶構造をもつため、たとえばレー
ザー光により高温から急冷されアモルファス相となる際
(記録→準安定状態への転移)には高速で均一な相変化
がおこり、物理的、化学的にばらつきの少ないアモルフ
ァス相となる。このアモルファス相の微細な構造は解析
が困難であり、詳細は不明であるが、たとえばアモルフ
ァス相の化学量論組成あるいはそれに近いAgSbTe
2と少なくともIn、Sbからなるアモルファス相の組
み合わせ、またはまったく別の単一アモルファス相等に
なっていると考えられる。また、逆にこのような均一性
の高いアモルファス相から等方的な結晶構造への転移に
おいて(消去→安定状態への転移)は結晶化も均一に起
こり、したがって消去比は非常に高いものとなる。また
混在状態ではサイズ効果による融点降下がおこるため、
比較的低い温度で相転移を起こすことができる。即ち、
記録媒体としては記録感度が向上する。
【0017】このような混相状態はAgInTe2とS
bとを原材料で用いることにより作成することができ
る。製膜時の記録膜は、原材料の化学構造を反映しAg
InTe2とSbのアモルファス相になっていると考え
られる。これは結晶化転移点(190〜220℃)付近
の温度で熱処理を施すことによりAgInTe2とSb
の結晶相が得られることで確認できる。このような記録
膜を適当なパワーのレーザー光、または熱等により初期
化することにより、はじめて微細な化学量論組成あるい
はそれに近いAgSbTe2と少なくともIn、Sbか
らなるアモルファスの均一な混相を作成することができ
る。すなわちAg、In、Sb、Teを少なくとも含む
系において、製膜時の記録膜に対して初期化プロセスと
して置換反応をおこさせ、構造変化させことにより適切
な構造を得ることができる。このプロセスは製膜時の記
録膜を加熱し、融解あるいはそれに近い活性な状態に
し、その後適切な冷却速度で冷却することからなるもの
である。冷却速度が速すぎれば記録層はアモルファス構
造となり、逆に遅すぎると好ましい微細な混相構造とは
ならず、In、Sbからなる相も結晶化する。
【0018】記録層の組成は、 (AgαSbαTe1-2αx(In1-ySby1-x としたときに、 0.1<α<0.3 0.3≦x≦0.5 0.7≦y≦0.9 の範囲のものが好ましい。本発明における記録層は各種
気相成長法、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、プ
ラズマCVD法、光CVD法、イオンプレーティング
法、電子ビーム蒸着法などによって形成できる。気相成
長法以外にゾルゲル法のような湿式プロセスも定期用可
能である。記録層の膜厚としては10〜1000nm、
好適には20〜300nmとするのがよい。10nmよ
り薄いと光吸収能が著しく低下し、記録層としての役割
をはたさなくなる。また、1000nmより厚いと高速
で均一な相変化がおこりにくくなる。
【0019】本発明ではプラスチック基板上にまず2層
から成る第一保護層2を設ける。記録層3であるAgI
nSbTe系材料は、温度や湿度によって酸化等による
腐食が生じ易いため、誘電体膜のような保護層で両面か
ら被覆する必要がある。従って、この第一保護層2は基
板1からの水や酸素の浸入を防ぎ、それ自体の耐食性が
高く、かつ記録層3との反応性が小さい材料でなければ
ならない。この第一保護層2の具体的な材料としては、
SiO、SiO2、ZnO・SnO2、Al23、TiO
2、In23、MgO、ZrO2などの金属酸化物、Si
34、AlN、TiN、BN、ZrNなどの金属窒化
物、ZnS、In23、TaS4などの金属硫化物、S
iC、TaC、B4C、WC、TiC、ZrCなどの炭
化物やダイヤモンド状カーボンあるいはそれらの混合物
が一般に知られている。
【0020】しかしまた一方で、繰返しオーバーライト
が行われる際、記録層3は、結晶化とアモルファス化が
短時間で繰返し行われるため熱的ダメージが蓄積され、
第一保護層2と基板1との界面で部分的な剥離が生じ易
くなる。従って、第一保護層2は繰返しオーバーライト
特性を良好にするためにプラスチック基板1との密着力
が大きい材料を選ぶことが重要である。しかし前述した
ような全ての条件を満足するような材料は今のところ存
在しない。
【0021】本発明の第1保護層2は2層で構成され、
基板側の層21にプラスチック基板1との密着力の大き
な材料を用いる。プラスチック基板、特にポリカーボネ
ート基板に対しては酸化物薄膜が一般に密着力が大き
い。この傾向は特にOが30atom%以上含有してい
る酸化物薄膜が基板側の層21に適している。具体的な
材料としては下記の式(1)、式(2)に示す通りであ
る。 (ZrxCe1-xy1-y(0≦x≦1、0.25≦y≦0.4)……式(1) Tax1-x(0.22≦x≦0.35) ……式(2)
【0022】一方、第一保護層のうち、記録層側の層2
2としては、SiO、SiO2、ZnO・SnO2、Al
23、TiO2、In23、MgO、ZrO2などの金属
酸化物、Si34、AlN、TiN、BN、ZrNなど
の金属窒化物、ZnS、In23、TaS4などの金属
硫化物、SiC、TaC、B4C、WC、TiC、Zr
Cなどの炭化物やダイヤモンド状カーボンあるいはそれ
らの混合物が挙げられるが、中でも(ZnS)x(Si
21-x(0.7≦x≦0.85)が良い。
【0023】第一保護層2の膜厚は、基板側の層21が
10〜100nm好ましくは10〜30nmであり、記
録層側の層22が50〜200nm好ましくは100〜
150nmである。
【0024】本発明では記録層3の上に第二保護層4を
設ける。第二保護層4も第一保護層2と同様に記録層3
を保護する機能を必要とするため、水や酸素の侵入を防
ぎ、それ自身の耐食性が高く、かつ記録層3との反応性
が小さい材料でなければならない。レーザー光によって
温度上昇した記録層3の熱をすばやく反射放熱層に逃す
(急冷)するために熱伝導率が大きい材料であることが
好ましい。
【0025】具体的な材料としては第一保護層2であげ
たものが一般的に用いられる。しかし、オーバーライト
が短時間で繰返し行われると熱的ダメージによって第二
記録層4とその上に形成されている反射放熱層5との界
面において部分的な剥離が生じる。従って、繰返しオー
バーライト特性を良好にするために、反射放熱層5であ
るAl合金等の金属膜と密着力が大きい材料を選ぶこと
が重要である。反射放熱層5であるAl合金に対しては
窒化物薄膜が密着力が強く、前述した条件を満足する第
2保護層の材料としてSi、B、O、Nのうち少なくと
もSiとNを含む窒化物薄膜でNが30atom%以上
含有しているものを用いる。
【0026】第二保護層4が条件を満足する別の方法と
しては、第二保護層4を二層構成にしその内の反射放熱
層側の層42を30atom%以上のNを含有する窒化
物薄膜としても良い。その場合の具体的な材料として
は、前述したSi、B、O、Nのうちの少なくともSi
とNを含む窒化物薄膜でNが30atom%以上含有し
ているものが挙げられる。またBx1-x(0.4≦x≦
0.6)でも良い。一方、第二保護層4を2層構成にし
た場合の記録層側の層41としてはSiO、SiO2
ZnO・SnO2、Al23、TiO2、In23、Mg
O、ZrO2などの金属酸化物、Si34、AlN、T
iN、BN、ZrNなどの金属窒化物、ZnS、In2
3、TaS4などの金属硫化物、SiC、TaC、B4
C、WC、TiC、ZrCなどの炭化物やダイヤモンド
状カーボンあるいはそれらの混合物が挙げられるが、そ
の中でも(ZnS)x(SiO21-X(0.7≦x≦
0.85)が良い。膜厚は、反射放熱層側の層42が5
〜50nm、好ましくは10〜30nm、記録層側の層
41は10〜100nm、好ましくは10〜50nmが
適している。
【0027】本発明では第二保護層4の上に反射放熱層
5を設ける。この反射放熱層5は反射層と放熱層の2つ
の役割を兼ね備えていなければならないため反射率が高
く、かつ、熱伝導率がある程度高い材料で形成される。
具体的にはAl、Au、Ag等の金属材料またはその合
金を用いることができ、その中でもTi、Cr等が1〜
3重量%含有したAl合金が適している。反射放熱層5
の膜厚としては、10〜300nm、好ましくは50〜
200nmである。10nmよりも薄くなると反射放熱
層5の機能を果たさなくなり、逆に300nmよりも厚
くなると感度の低下をきたしたり、界面剥離を生じやす
くなる。
【0028】実際に、本発明の光情報記録媒体をつくる
際、保護層及び反射放熱層についてはスパッタリング、
イオンプレーティング等の物理蒸着法、プラズマCVD
のような化学蒸着法等の方法によって形成することがで
きる。但し、本発明の光磁気記録媒体は、前記で説明し
たような各種の層を有するものに限定されるものではな
く、例えば反射層等の上に有機保護膜(カバー層)とし
て合成樹脂フィルムを設けてもよく、またそれらを接着
剤によって貼り合わせてもよい。
【0029】
【実施例】次に実施例をあげて本発明をさらに具体的に
説明する。
【0030】実施例1 直径86mm、厚さ1.2mmのプリグループ付PC成
形基板を予め大気中90℃、2時間でプリペークした
後、スパッタ装置の真空槽内にセットし、真空圧が5×
10-7Torr以下になるまで真空排気した。その後A
rとO2の混合ガスを導入し、圧力を3×10-2Tor
rに調節し、金属ZrをターゲットとしてRFマグネト
ロンスパッタリングによってZrO2膜を約10nm厚
に形成した。続いて、同様な方法によって(ZnS)0.
7(SiO20.3の膜を約190nm厚に形成すること
によって2層から成る第1保護層とした。さらに記録層
としてAg、In、Sb、Teを主成分とする膜を約2
0nm厚に形成した後、第2保護層である(ZnS)0.
8(SiO20.2膜を約20nm厚に形成した。最後に
反射放熱層としてAl合金膜を約50nm厚に形成した
後、真空槽から大気中へ搬出し、本発明の光情報記録媒
体を得た。
【0031】実施例2〜18及び比較例1 第一保護層と第二保護層の材料組成及び膜厚を表1に示
す通りとし、その他は実施例1と同様にして、実施例2
〜18の光情報記録媒体を得た。一方、第一保護層と第
二保護層を表1に示した材料及び膜厚とし、また記録層
としてGeSbTe膜(約20nm厚)とした以外は、
実施例1と同様にして比較例1の光情報記録媒体を得
た。なお、これら実施例2〜18及び比較例1の光情報
記録媒体は、いずれも反射放熱層上にさらにアクリル系
紫外線硬化樹脂からなる有機保護層をスピナーによって
5〜10μm塗布し、UV硬化させた。
【0032】
【表1】
【0033】上記で作製した19種の光情報記録媒体の
評価を、波長780nm、NA0.5のピックアップを
用いて行った。光ディスクの線速は1.2m/sとし
た。記録周波数720kHz、200kHzの信号を交
互にオーバーライト記録し、720kHzの信号のC/
N、消去比を特性値とした。オーバーライト繰返しによ
る720kHzの信号のC/Nの変化の様子を図2(実
施例1)及び図3(比較例1)に示す。なお、実施例2
〜18の結果はいずれも実施例1の結果と同様であっ
た。図2から推察されるように、第1保護層、第2保護
層及び記録層を本発明のようにすることによって、繰返
し回数が改善される。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、従来技術に比較してC
/N、消去比の飛躍的向上が達成でき、なおかつ繰り返
し記録/消去特性の優れた光情報記録媒体の提供が可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光情報記録媒体の二例を表わした図。
【図2】実施例1で得られた光情報記録媒体の特性を表
わした図。
【図3】比較例1で得られた光情報記録媒体の特性を表
わした図。
【符号の説明】
1 プラスチック基板 2 第一保護層(21 基板側の層、22 記録側の
層) 3 相変化形記録層 4 第二保護層(41 記録層側の層、42 反射放熱
層側の層) 5 反射放熱層

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラスチック基板上に少なくとも第一保
    護層、相変化形記録層、第二保護層及び反射放熱層を順
    次設けた光情報記録媒体において、該相変化形記録層の
    主な構成元素がAg、In、Sb及びTeであり、か
    つ、該第一保護層が2層で構成されそのうちの基板側の
    層が30atom%以上のOを含有する酸化物薄膜であ
    ることを特徴とする光情報記録媒体。
  2. 【請求項2】 前記2層からなる第一保護層の基板側の
    層が(ZrxCe1-xy1-y(0≦x≦1、0.25≦
    y≦0.4)又はTax1-x(0.22≦x≦0.3
    5)である請求項1記載の光情報記録媒体。
  3. 【請求項3】 前記2層からなる第一保護層の相変化形
    記録層側の層が(ZnS)x(SiO21-x(0.7≦
    x≦0.85)である請求項1記載の光情報記録媒体。
  4. 【請求項4】 プラスチック基板上に少なくとも第一保
    護層、相変化形記録層、第二保護層及び反射放熱層を順
    次設けた光情報記録媒体において、前記相変化形記録層
    の主な構成元素がAg、In、Sb及びTeであり、か
    つ、該第二保護層がSi、B、O、Nのうちの少なくと
    もSiとNとを含む化合物でNが30atom%以上含
    有していることを特徴とする光情報記録媒体。
  5. 【請求項5】 プラスチック基板上に少なくとも第一保
    護層、相変化形記録層、第二保護層及び反射放熱層を順
    次設けた光情報記録媒体において、該相変化形記録層の
    主な構成元素がAg、In、Sb及びTeであり、か
    つ、該第二保護層が2層で構成されそのうちの反射放熱
    層側の層が30atom%以上のNを含有する窒化物薄
    膜であることを特徴とする光情報記録媒体。
  6. 【請求項6】 前記2層からなる第二保護層の反射放熱
    側の層の少なくともSiとNとを含む化合物でNが30
    atom%以上含有しているか、又はBx1-x(0.4
    ≦x≦0.6)である請求項5記載の光情報記録媒体。
  7. 【請求項7】 前記2層からなる第二保護層の相変化形
    記録層側の層が(ZnS)x(SiO21-x(0.7≦
    x≦0.85)である請求項5記載の光情報記録媒体。
JP6227272A 1994-08-29 1994-08-29 光情報記録媒体 Pending JPH0869636A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6117511A (en) * 1997-06-03 2000-09-12 Nec Corporation Optical recording media
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