JPH1035106A - 光ディスク - Google Patents

光ディスク

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JPH1035106A
JPH1035106A JP8212011A JP21201196A JPH1035106A JP H1035106 A JPH1035106 A JP H1035106A JP 8212011 A JP8212011 A JP 8212011A JP 21201196 A JP21201196 A JP 21201196A JP H1035106 A JPH1035106 A JP H1035106A
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JP
Japan
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layer
recording
protective layer
thickness
disk
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JP8212011A
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English (en)
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Katsunori Oshima
克則 大嶋
Kenji Oishi
健司 大石
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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  • Thermal Transfer Or Thermal Recording In General (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高密度記録再生消去、書換特性、広範囲な記
録パワーマージンを満足する相変化型光ディスクを提供
する。 【解決手段】 光照射により非晶質相と結晶質相間の相
変化で情報を記録、消去する記録層3を有し、その記録
層3がGe(ゲルマニウム),Sb(アンチモン),T
e(テルル)からなる光ディスクAAにおいて、記録層
3の組成が、A(Ge23Sb21Te56)、B(G
e20Sb21Te59)、C(Ge20Sb23Te
57)、D(Ge23Sb23Te54)、の四点A〜
Dで囲まれる領域BB内にある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は情報の書換えが可能
な光ディスクに関する。
【0002】
【従来の技術】光の熱エネルギーによる非晶質と結晶質
間の相変化を利用して情報を記録、再生、消去する光デ
ィスクは広く知られている。中でも記録層として使用さ
れるGe(ゲルマニウム)Sb(アンチモン)Te(テ
ルル)系化合物は、最も盛んに開発が進められている材
料であり、その組成に関してもいくつかの発明がなされ
ている(例えば特開昭62−53886号公報等)。
【0003】また、こうした書換型光ディスクの製造法
としてはスパッタリングや蒸着等の真空成膜法を用いて
積層する方法が一般的である。さらに、この光ディスク
の構造としては保護層、記録層、反射層からなるものが
良く知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】さて、相変化材料を用
いた書換型光ディスク(いわゆるRAMディスク)はデ
ジタルビデオディスク(DVD)の規格化が進むなか、
世間から大きな注目をうけている。DVD規格における
RAMディスク(DVD−RAM)としては相変化材料
を用いたディスクが規格化されるからである。このDV
D−RAMはコンピュータペリフェラル用や動画、音声
等を記録したディジタルビデオディスク用として応用さ
れることが期待されている。これらの応用製品としては
大容量且つ、高情報転送レート等を備えたDVD−RA
Mが必要とされている。この点を考慮してディスクの線
速度を規定すると6.0m/s付近になる。ディスクの
線速度を6.0m/s付近にした理由は、DVD規格に
おけるROMディスク(DVD−ROM)の転送レート
にDVD−RAMの転送レートを合せるためであり、D
VD−ROMの転送レートは11.08Mbpsである
から、DVD−RAMの記録密度を0.41μm/bi
t等とすることにより、DVD−RAMの線速度を6.
0m/s付近とすることができるのである。
【0005】しかし、GeSbTe相変化媒体は組成の
違いによる線速度依存性が非常に強く、一つの組成で広
範囲の線速度に対応するのが非常に困難である。これは
GeSbTeがそれぞれの原子組成量によって結晶化速
度が明確に違っていることに起因している。例えば、G
e2Sb2Te5付近の組成は結晶化速度が約50ns
ecと非常に高速である。この組成を有するGeSbT
e相変化媒体の記録層を備えたDVD−RAMを用いて
情報の記録(書き換え=オーバーライト)を行う場合、
ディスクの線速度域が6〜10m/s付近と高速度域で
あつても情報の記録を確実にできることが知られてい
る。この反面、ディスクの線速度域が2〜3m/s付近
の低速度域での情報の記録、オーバーライトは当然不可
能になる。
【0006】一方、RAMディスクには最適な構造があ
り、各層の膜厚には最適な範囲があるということも知ら
れている(特開平4−14485号公報等)。しかしこ
の範囲もある目的の線速度に対応させる場合、広範囲で
はなかった。また、対応線速度が変われば当然最適なデ
ィスク構造(各層の膜厚)も変わるものであった。さら
に、記録層組成が目的の線速度に最適であってもディス
ク構造が最適でなければ、RAMディスクのエラーレー
ト、書換回数等の性能において満足できるものはできな
かった。
【0007】そこで、本発明は、線速度6.0m/s付
近で回転する直径120mmの書換型光ディスクに片面
2GB(ギガハイト)以上の情報を記録、再生、オーバ
ーライトを低エラーレートで且つ、書換回数10万回以
上を実現するDVD−RAMを得るに必要な技術を提供
することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明は下記する(1)〜(4)の構成を有す
る光ディスクを提供する。
【0009】(1) 図1,図2に示すように、(レー
ザ光の)光照射により非晶質相と結晶質相間の相変化で
情報を記録、消去する記録層3を有し、その記録層3が
Ge(ゲルマニウム),Sb(アンチモン),Te(テ
ルル)からなる光ディスクAAにおいて、前記記録層3
の組成が、A(Ge23Sb21Te56)、B(Ge
20Sb21Te59)、C(Ge20Sb23Te5
7)、D(Ge23Sb23Te54)、の四点A〜D
で囲まれる領域BB内にあることを特徴とする光ディス
ク。
【0010】(2) 図1に示すように、前記記録層3
を有し、且つ基板1、下保護層2、記録層3、上保護層
4、反射層5、保護層6の順に積層されて成る光ディス
クAAにおいて、下保護層2の厚さは75〜100n
m、記録層3の厚さは15〜25nm、上保護層4の厚
さは10〜25nm、反射層5の厚さは70〜180n
m、であることを特徴とする上記(1)記載の光ディス
ク。
【0011】(3) 図1に示すように、基板1、下保
護層2、記録層3、上保護層4、反射層5、保護層6の
順に積層されて成る光ディスクAAであって、前記記録
層3は、(レーザ光の)光照射により非晶質相と結晶質
相間の相変化で情報を記録、消去するGe(ゲルマニウ
ム),Sb(アンチモン),Te(テルル)からなる組
成が、A(Ge23Sb21Te56)、B(Ge20
Sb21Te59)、C(Ge20Sb23Te5
7)、D(Ge23Sb23Te54)、(at%)の
四点A〜Dで囲まれる領域内BBにあり、前記下保護層
2の厚さは75〜100nm、前記記録層3の厚さは1
5〜25nm、前記上保護層4の厚さは10〜25n
m、前記反射層5の厚さは70〜180nm、であるこ
とを特徴とする光ディスク。
【0012】(4) 前記下保護層2及び上保護層4
は、硫化物、酸化物からなるか、或いは、硫化物、酸化
物に窒化物、酸化物を添加した物質からなり、前記反射
層5はAl(アルミニウム)合金からなり、前記基板1
はポリカーボネート或いはポリオレフィンからなること
を特徴とする上記(2),(3)記載の光ディスク。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の一実施例を説明する。図1は本発明の光ディスクの構
造を説明するための図、図2は本発明の光ディスクにお
ける記録層に好適な原子組成量の領域を説明するための
図、図3〜図5はそれぞれ本発明の光ディスクの書換特
性を示す図である。
【0014】本発明の光ディスクAAは、図1に示すよ
うに、基板1上に下保護層(下引き層)2、記録層3、
上保護層(上引き層)4、反射層5、紫外線(UV)硬
化樹脂保護層6が順次積層してなる書換型光ディスクで
ある。そして各層の厚さは次の通りである。下保護層2
は75〜100nm、記録層3は15〜25nm、上保
護層4は10〜25nm、反射層5は70〜180n
m、UV硬化樹脂保護層6は6μm、基板1は0.6m
mである。同図中、矢印aは光ディスクAに照射される
レーザ光の入射方向を示している。
【0015】前記した基板1は記録(書換え、消去)と
再生のレーザ光が透過できるポリカーボネートあるいは
ポリオレフィン製の透光性基板であり、記録、再生用レ
ーザ光を案内するプリグルーブ1aやプリピット1bが
設けられている。このプリグルーブ1a、プリピット1
bは射出成型されて形成される。この基板1は線速度一
定(CLV。厳密に言うといわゆる「Z(ゾーン)CL
V」)に予めフォーマットがなされており、各セクタの
先頭にはアドレス信号がエンボスピットとして予め記録
されている。ユーサが使用する情報エリアは空溝(図示
せず)であり、プリグルーブ1a、プリピット1bを参
照しつつ情報をこの空溝に記録する。
【0016】前記した下保護層2、上保護層4は誘電体
層であり、金属の硫化物、酸化物からなるか、或いは、
硫化物、酸化物に窒化物、酸化物を添加した物質が用い
られる。例えば、ZnS−SiO2 、ZnS、SiO2
、Ta2 O5 、Si3 N4 、AlN、Al2 O3 、A
lSiON、ZrO2 、TiO2 などの単体、あるいは
これらの混合物である。ここでは一例として、ZnS−
SiO2 を用いる。前記した反射層5は、Al、Au、
Ag、Cu、Ni、In、Ti、Cr、Ptなどの金
属、あるいはこれらの合金や半導体が用いられる。ここ
では一例として、Al合金を用いる。
【0017】前記したUV硬化樹脂保護層6は、成膜し
たディスクを大気中に取り出し、反射層5上に紫外線硬
化樹脂を塗布した後に紫外線を照射し樹脂を硬化するこ
とにより形成される。紫外線硬化樹脂は少なくともプレ
ポリマー(単官能アクリレートモノマー、多官能アクリ
レートモノマー等)と光重合開始剤からなる。
【0018】さて、前記した記録層3は、レーザ光の照
射により非晶質相と結晶質相間の反射率変化あるいは屈
折率変化を生じるGeSbTe系相変化材料が用いられ
る。一般に、GeSbTe系相変化材料を記録層に用い
た相変化型光ディスクはディスクの回転数、即ち線速度
依存性が強いことが知られている。この性質によって記
録、オーバーライト性能が非常に左右されやすい。つま
り、ある組成を持った記録層はある一定の比較的狭い線
速度域でしか、良好な記録、オーバーライト特性を示さ
ない。
【0019】また、こうした相変化型光ディスクはレー
ザ光吸収による熱を利用して記録、オーバーライトを行
っている。従って、各層(下保護層2、記録層3、上保
護層4、反射層5、UV硬化樹脂保護層6)の膜厚、デ
ィスク構造もこの記録、オーバーライトの特性に多大な
影響がある。
【0020】本発明の光ディスクは、これまで提案され
てきた記録層の広範囲な組成や各層膜厚構造のように数
回程度或いは、一回でも記録、オーバーライトができる
というような曖昧な範囲指定でなく、線速度6m/s付
近(6.0〜6.4m/s)で直径120mmのディス
クに2GB以上の高密度情報記録ができ、且つ、10万
回以上、低エラーレートでオーバーライトができるとい
う目的に合致した記録層組成とディスク構造を合わせて
提案するものである。本発明は記録層組成だけ或いは、
ディスク各層の膜厚構造だけで成り立つものでなく、両
条件が揃ったとき効果が発現できるものである。
【0021】ところで、本発明の光ディスクの記録層3
に用いられるGeSbTe系相変化材料が、線速度依存
性が強い理由は以下の通りである。GeSbTe系材料
はそれぞれの原子量によって昇温、冷却による結晶化速
度(結晶化温度)が明確に違ってくる。ディスクの回転
速度が違う、即ち線速度が違えば、ある点に照射される
レーザ光照射時間も違ってくる。このため昇温温度、冷
却時間等の熱の条件が違ってくるので線速度によって記
録、オーバーライト特性に大きな影響を及ぼすためであ
る。
【0022】前記した昇温温度、冷却時間等の熱の条件
を左右するものに、各層の膜厚、ディスクの構造があ
る。このため、前記した光ディスクAAは基板1上に下
保護層2、記録層3、上保護層4、反射層5、UV硬化
樹脂保護層6を順に積層して成っている。これら各層の
厚み、材質により最適な記録感度、オーバーライト繰り
返し性を調整している。
【0023】つまり、光ディスクAA全体の熱的バラン
スを最適に保つ構造にする必要がある。例えば、記録層
3における記録感度は各層(下保護層2、記録層3、上
保護層4、反射層5)を薄くしていけば、高くなる方向
にいく。しかし、各層が薄くなりすぎると記録不可能に
なったり、繰り返しオーバーライト特性に障害が発生す
ることがわかった。また、逆に低感度化すると、前記し
た各層の膜厚を厚くしていくことになるので、物理的に
強固にはなる。しかし記録、消去、オーバーライトに過
大なレーザパワーが必要となり、結果として記録層3の
物理的な劣化が加速されオーバーライト可能回数の減少
につながる。
【0024】以上のような理由から、下記する最適な記
録層の組成とディスク構造の条件が決定され、その二つ
の条件が揃って発明の効果が発現されるのである。
【0025】以下、本発明の光ディスクの実施例を比較
例と共に、説明する。 (実施例)Ge21.5Sb21.5Te56.9(a
t%)の組成(図2に示す点E)の記録層3を用い、ス
パイラル状に深さ約70nmのトラック溝(空溝)を切
った直径120mmのポリカーボネート製のディスク基
板1上に、順に下保護層2、記録層3、上保護層4、反
射層5、UV硬化樹脂保護層6を積層して光ディスクA
Aを作成した。
【0026】UV硬化樹脂保護層6はスピンコート法を
用いて成膜し、それ以外の層(下保護層2、記録層3、
上保護層4、反射層5)はスパッタリング法によって成
膜した。上下保護層2,4はZnS−SiO2 を、反射
層5にはAl合金をそれぞれ用いた。
【0027】こうして作成された光ディスクの構造は次
の厚みを有する各層から構成される。即ち、下保護層2
の厚さは85nm、記録層3の厚さは20nm、上保護
層4の厚さは18nm、反射層5の厚さは150nm、
UV樹脂保護層6の厚さは6μm、基板1は0.6mm
である。
【0028】この光ディスクの記録層3は、レーザ光を
走査して結晶化することで初期化され、続いて記録再生
評価装置に装着して、その性能(記録、オーバーライト
特性等)を評価した。その結果、記録パワー11.0m
W、消去パワー4.0mW、再生パワー1.0mWの各
レーザ光において、8−15変調された情報信号を線速
度6.2m/sで記録、再生、オーバーライトを常時確
実に行うことができることを確認した。このときの最短
マーク長(ピット長)は約0.6μmであった。同密度
でディスク全面に記録した時の記録容量は約2.7GB
になった。
【0029】さらに、このディスクでダイレクトオーバ
ーライトによる書換評価を行った。その結果、合否エラ
ーレイトの基準値(C1ブロックエラーレート3%以
下)から逆算して見積もられたジッター値である12%
以下(目安値)の値で、15万回以上書換可能であるこ
とがわかった(図3に図示)。なお、図3〜図5中、
「O/W回数」は書換回数を指す。
【0030】またさらに、レーザ光の記録パワーを色々
な値にかえて書き換え評価を行った。その結果、ジッタ
ー12%以下で10万回書換できるレーザ光の記録パワ
ーは約8.3〜11.5mWとかなり広範囲であること
がわかった。
【0031】このことから、図2に示す領域BB(A
(Ge23Sb21Te56、B(Ge20Sb21T
e59)、C(Ge20Sb23Te57)、D(Ge
23Sb23Te54)で囲まれる領域(at%))内
における組成の記録層3を備えた光ディスクAAの記
録、オーバーライト特性等を評価することにより、前述
したのと同様に、記録パワー11.0mW、消去パワー
4.0mW、再生パワー1.0mWの各レーザ光におい
て、8−15変調された情報信号を線速度6.2m/s
で記録、再生、オーバーライトを常時行うことができ
る。ここで詳述しないが、領域が相違する多数のターゲ
ットを用いて、ディスクを成膜し、そしてこのディスク
のオーバーライト特性などのデータを収集することによ
り、最終的に領域BBを決定したものであることは勿論
である。
【0032】(比較例−1)上記した(実施例)との比
較のため、上記した領域BBを逸脱するサンプルを幾つ
か作成して同様な評価を行った。例えば、Ge22.
7、Sb23.3、Te54.0(at%)の組成(図
2に示す点F)の記録層3を用い、ディスク構造は上記
の(実施例)と同様にしたものを評価した。初回記録で
はジッタ約9.6%と良好な値を示していたが、500
0回後の書換では13.1%と合否エラーレイトの基準
値(C1ブロックエラーレート3%以下)を越えてしま
い(図4に図示)、この組成の記録層3を用いた光ディ
スクは不適であることがわかった。
【0033】(比較例−2)さらに、記録層3の組成は
良好な特性を示す上記のもの(領域BBの範囲内におけ
る組成の記録層3)を用い、ディスク構造(各層の膜
厚)を異なる値のサンプルディスクAA1〜AA3を作
成した。
【0034】サンプルディスクAA1は、下保護層2を
70nm厚、記録層3を20nm厚、上保護層4を18
nm厚、反射層5を150nm厚、UV樹脂保護層6を
6μm厚、基板1を0.6mm厚としたディスクであ
る。
【0035】このディスクAA1の記録層3は、レーザ
光を走査して結晶化することで初期化され、続いて記録
再生評価装置に装着して、その性能(記録、オーバーラ
イト特性等)を評価した。その結果、記録パワー11.
0mW、消去パワー4.0mW、再生パワー1.0mW
の各レーザ光において、8−15変調された情報信号を
線速度6.2m/sで記録、再生、オーバーライトを行
うことができることを確認した。そして、このディスク
AA1のダイレクトオーバーライトによる書換評価を行
った。その結果、合否エラーレイトの基準値(C1ブロ
ックエラーレート3%以下)から逆算して見積もられた
ジッター値である12%以下(目安値)の値で、5万回
以下書換可能であることがわかった(図5に図示)。
【0036】また、サンプルディスクAA2は、下保護
層2を85nm厚、記録層3を30nm厚、上保護層4
を18nm厚、反射層5を150nm厚、UV樹脂保護
層6を6μm厚、基板1を0.6mm厚としたディスク
である。
【0037】このディスクAA2を前記したディスクA
A1と同様に、その性能(記録、オーバーライト特性
等)を評価した結果、ジッター12%以下(目安値)の
値で、30回以下書換可能であることがわかった(図5
に図示)。
【0038】さらに、サンプルディスクAA3は、下保
護層2を85nm厚、記録層3を20nm厚、上保護層
4を26nm厚、反射層5を150nm厚、UV樹脂保
護層6を6μm厚、基板1を0.6mm厚としたディス
クである。
【0039】このディスクAA3を前記したディスクA
A1,2と同様に、その性能(記録、オーバーライト特
性等)を評価した結果、ジッター12%以下(目安値)
の値で、2万回以下書換可能であることがわかった(図
5に図示)。
【0040】このように、ディスクAA1〜AA3のい
ずれのディスクも、上記した実施例のように、10万回
以上の書換回数を得ることができず、いずれも満足のい
くものではないことがわかった。
【0041】このことから、光ディスクAAは、前記し
た組成の記録層(図2に示す領域BB(A(Ge23S
b21Te56、B(Ge20Sb21Te59)、C
(Ge20Sb23Te57)、D(Ge23Sb23
Te54)で囲まれる領域(at%))内における組成
の記録層3)を有し、且つ基板1、下保護層2、記録層
3、上保護層4、反射層5、樹脂保護層6の順に積層さ
れて成る光ディスクであって、下保護層2は75〜10
0nm厚、記記録層3は15〜25nm厚、上保護層4
は10〜25nm厚、反射層5は70〜180nm厚と
する。
【0042】これにより、この光ディスクAAの記録、
オーバーライト特性等を評価することにより、前述した
のと同様に、記録パワー11.0mW、消去パワー4.
0mW、再生パワー1.0mWの各レーザ光において、
8−15変調された情報信号を線速度6.2m/sで記
録、再生、オーバーライトを常時行うことができ、しか
も、ジッター12%以下で10万回の書換えができるの
である。
【0043】
【発明の効果】上述した構成を有する本発明の光ディス
クは、記録層の組成域だけ或いは、ディスク構造(各層
の膜厚)だけでは不可能であった高密度記録再生消去と
書換回数の向上を、更に広範囲な記録パワーマージンを
満足させるディスクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光ディスクの構造を説明するための図
である。
【図2】本発明の光ディスクにおける記録層に好適な原
子組成量の領域を説明するための図である。
【図3】本発明の光ディスクの書換特性を示す図であ
る。
【図4】本発明の光ディスクの書換特性を示す図であ
る。
【図5】本発明の光ディスクの書換特性を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 基板 2 下保護層(下引き層) 3 記録層 4 上保護層(上引き層) 5 反射層 6 紫外線(UV)硬化樹脂保護層(保護層) AA 光ディスク A〜D 点 BB 領域

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光照射により非晶質相と結晶質相間の相変
    化で情報を記録、消去する記録層を有し、その記録層が
    Ge,Sb,Teからなる光ディスクにおいて、 前記記録層の組成が、A(Ge23Sb21Te5
    6)、B(Ge20Sb21Te59)、C(Ge20
    Sb23Te57)、D(Ge23Sb23Te5
    4)、(at%)の四点A〜Dで囲まれる領域内にある
    ことを特徴とする光ディスク。
  2. 【請求項2】前記記録層を有し、且つ基板、下保護層、
    記録層、上保護層、反射層、保護層の順に積層されて成
    る光ディスクにおいて、 前記下保護層の厚さは75nm〜100nm、 前記記録層の厚さは15nm〜25nm、 前記上保護層の厚さは10nm〜25nm、 前記反射層の厚さは70nm〜180nm、 であることを特徴とする請求項1記載の光ディスク。
  3. 【請求項3】基板、下保護層、記録層、上保護層、反射
    層、保護層の順に積層されて成る光ディスクであって、 前記記録層は、光照射により非晶質相と結晶質相間の相
    変化で情報を記録、消去するGe,Sb,Teからなる
    組成が、A(Ge23Sb21Te56)、B(Ge2
    0Sb21Te59)、C(Ge20Sb23Te5
    7)、D(Ge23Sb23Te54)、(at%)の
    四点A〜Dで囲まれる領域内にあり、 前記下保護層の厚さは75nm〜100nm、 前記記録層の厚さは15nm〜25nm、 前記上保護層の厚さは10nm〜25nm、 前記反射層の厚さは70nm〜180nm、 であることを特徴とする光ディスク。
  4. 【請求項4】前記下保護層及び上保護層は、硫化物、酸
    化物からなるか、或いは、硫化物、酸化物に窒化物、酸
    化物を添加した物質からなり、 前記反射層はAl合金からなり、 前記基板はポリカーボネート或いはポリオレフィンから
    なることを特徴とする請求項2又は3記載の光ディス
    ク。
JP8212011A 1996-07-23 1996-07-23 光ディスク Pending JPH1035106A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999006220A1 (en) * 1997-08-01 1999-02-11 Hitachi, Ltd. Information recording medium
JP2003511267A (ja) * 1999-10-04 2003-03-25 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ GeSbTe記録層を有する光学記録媒体

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WO1999006220A1 (en) * 1997-08-01 1999-02-11 Hitachi, Ltd. Information recording medium
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