JP2002157786A - 光記録媒体 - Google Patents

光記録媒体

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JP2002157786A
JP2002157786A JP2000350667A JP2000350667A JP2002157786A JP 2002157786 A JP2002157786 A JP 2002157786A JP 2000350667 A JP2000350667 A JP 2000350667A JP 2000350667 A JP2000350667 A JP 2000350667A JP 2002157786 A JP2002157786 A JP 2002157786A
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Toshinaka Nonaka
敏央 野中
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Toray Industries Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、情報の再生、および/または記録、
および/または消去を行うための光を前記反射層の堆積
終了の面側から入射させる光記録媒体において、ノイズ
が小さく、記録再生特性に優れた書換可能相変化型光記
録媒体を提供せんとするものである。 【解決手段】本発明の光記録媒体は、少なくとも基板上
に逐次堆積された反射層を有する光記録媒体において、
情報の再生、および/または記録、および/または消去
を行うための光を、前記反射層の堆積終了の面側から入
射させる光記録媒体において、前記反射層が下記式
(I)または(II)であることを特徴とするものであ
る。 AlXy (I) 0.02≦y≦1 (ここでXは、Nおよび/またはO) AlXyMz (II) 0.02≦y≦1、0.005≦z≦0.1 (ここでXは、Nおよび/またはO、MはSi、Ti、
V、Cr、Mn、Ni、Zn、Zr、Nb、Mo、P
d、Ag、Hf、Ta、Ptから選ばれた少なくとも1
種)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光の照射により、
情報の記録、消去、再生が可能である光情報記録媒体に
関するものである。特に、本発明は、記録情報の消去、
書換機能を有し、情報信号を高速かつ、高密度に記録可
能な光ディスク、光カード、光テープなどの書換可能相
変化型光記録媒体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の書換可能相変化型光記録媒体の技
術は、以下のごときものである。これらの光記録媒体
は、テルルなどを主成分とする記録層を有し、記録時
は、結晶状態の記録層に集束したレーザー光パルスを短
時間照射し、記録層を部分的に溶融する。溶融した部分
は熱拡散により急冷され、固化し、アモルファス状態の
記録マークが形成される。この記録マークの光線反射率
は、結晶状態より低く、光学的に記録信号として再生可
能である。また、消去時には、記録マーク部分にレーザ
ー光を照射し、記録層の融点以下、結晶化温度以上の温
度に加熱することによって、アモルファス状態の記録マ
ークを結晶化し、もとの未記録状態にもどす。
【0003】これら書換可能相変化型光記録媒体の記録
層の材料としては、Ge2Sb2Te 5などの合金(N.Yam
ada et al. Proc. Int. Symp. on Optical Memory 1987
p61-66)が知られている。これらTe合金を記録層と
した光記録媒体では、結晶化速度が速く、照射パワーを
変調するだけで、円形の1ビームによる高速のオーバー
ライトが可能である。これらの記録層を使用した光記録
媒体では、通常、記録層の両面に耐熱性と透光性を有す
る誘電体層をそれぞれ1層ずつ設け、記録時に記録層に
変形、開口が発生することを防いでいる。さらに、光ビ
ーム入射方向と反対側の誘電体層に、光反射性のAlな
どの金属反射層を積層して設け、光学的な干渉効果によ
り再生時の信号コントラストを改善する技術が知られて
いる。
【0004】現在レンズ開口数0.6光学系を用い、厚
さ0.6mmの基板を透過させて記録、消去、再生を行
う相変化書換型光ディスクとしてDVD−RAMとDV
D−RWが実用化されている。記録密度を向上させる手
段としては、記録、消去、再生に用いるレーザービーム
のスポット径を小さくすることが有効な手段である。レ
ーザービームスポット径はレンズ開口数の逆数に比例す
るため、レンズ開口数を大きくすることでレーザービー
ムスポット径を小さくすることができる。しかしなが
ら、レンズ開口数の3乗にコマ収差が比例するため単に
レンズ開口数を大きくするだけでは、ディスク傾きに対
するマージンが小さくなるために実用に適さなくなる。
これに対し、特開平11−190818号公報には、レ
ンズ開口数を0.7以上と大きくする一方で厚さ1.2
mmや0.6mmの基板を透過させて記録、消去、再生
を行うのでなく、厚さ0.1mmの保護層を通して記
録、消去、再生を行う方式が開示されている。この技術
は、記録消去を行う光が透過する基板や保護層の厚さに
の逆数にコマ収差は比例するため、レンズ開口数を0.
7以上と大きくしたことによる傾き誤差マージンの減少
を0.6mm基板に換え0.1mmの保護層としたこと
でカバーしているというものである。
【0005】このような光記録媒体における課題は、以
下のようなものである。すなわち、ディスクを作製する
場合、まず反射層をスパッタリングなどの真空薄膜堆積
法により基板上に堆積するのが一般的である。また、反
射層の材料の一般的なものの一つとしては、Alを主成
分とする材料がある。Al主成分とする材料を真空薄膜
堆積法で基板上に堆積させると、その成膜条件に係わら
ず堆積された膜は多結晶で膜断面方向に粒成長したもの
となり、堆積終了面の凹凸が大きなものとなりやすいと
いう特徴がある。このため、反射層の堆積終了面側から
入射させて情報の再生や記録を行う光記録媒体では堆積
終了面での光の散乱が大きくなり、再生ノイズが大きく
なり信号のS/Nが悪くなってしまうという問題があ
る。また、前記反射層の上に保護層や記録層を順次堆積
していって作製する記録型光記録媒体では反射層堆積終
了面上の凹凸がこれらの層に反映され、記録層や保護層
も凹凸を持った層として堆積されるため、各層からの多
重干渉を利用する場合は、各層での干渉条件が場所によ
って変動するために、S/Nが悪化しやすいという問題
点がある。また、熱により記録を行う場合には、記録層
からの熱拡散が不均一になるため、記録マークが正確に
記録できにくく、信号品質が悪化しやすくなるという問
題点がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の背景に鑑み、情報の再生、および/または記録、
および/または消去を行うための光を前記反射層の堆積
終了の面側から入射させる光記録媒体において、ノイズ
が小さく、記録再生特性に優れた書換可能相変化型光記
録媒体を提供せんとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために、つぎのような手段を採用するものであ
る。すなわち、本発明の光記録媒体は、少なくとも基板
上に逐次堆積された反射層を有する光記録媒体におい
て、情報の再生、および/または記録、および/または
消去を行うための光を、前記反射層の堆積終了の面側か
ら入射させる光記録媒体において、前記反射層が下記式
(I)または(II)であることを特徴とするものであ
る。
【0008】AlXy (I) 0.02≦y≦1 (ここでXは、Nおよび/またはO) AlXyMz (II) 0.02≦y≦1、0.005≦z≦0.1 (ここでXは、Nおよび/またはO、MはSi、Ti、
V、Cr、Mn、Ni、Zn、Zr、Nb、Mo、P
d、Ag、Hf、Ta、Ptから選ばれた少なくとも1
種)
【0009】
【発明の実施の形態】本発明は、前記課題、つまり情報
の再生、および/または記録、および/または消去を行
うための光を前記反射層の堆積終了の面側から入射させ
る光記録媒体において、ノイズが小さく、記録再生特性
に優れた書換可能相変化型光記録媒体について、鋭意検
討し、特定な反射層を設けてみたところ、かかる課題を
一挙に解決することを究明したものである。
【0010】本発明でいう逐次堆積とは、真空薄膜形成
における膜堆積に代表されるもので、膜を形成する原
子、原子団、分子、分子団や、イオン、分子イオンなど
が基板上に順次堆積していくことで膜や層を形成するこ
とであり、基板上に液状物質を塗布して膜を形成するも
のとは異なる。
【0011】本発明が解決しようとする課題であるAl
を主成分とする反射層の凹凸に由来するノイズを小さく
することは、当然堆積終了面の凹凸が小さい反射層を形
成することで解決することができる。
【0012】本発明者らは、鋭意研究を行うことによ
り、Alを主成分とする反射層を不完全に酸化または/
および窒化させることにより、反射層の光反機能を維持
しながら、結晶成長を押さえることができ、堆積終了面
の凹凸を小さくでき、その結果ノイズを小さく押さえる
ことができることを見いだした。
【0013】本発明の反射層の組成は、下記式(I)の
範囲にあることが必要である。
【0014】AlXy (I) (ここでXは、Nおよび/またはO) 0.02≦y≦1 0.02>yの場合は、結晶粒の成長の抑制効果十分で
なく、堆積終了面の凹凸が十分に小さくならず、再生ノ
イズが大きくなったり、記録型光記録媒体では記録マー
クに歪みが生じ、信号品質が悪くなったりしやすい。y
>1、0の場合は反射率が低下し、再生信号が小さくな
り、検出エラーが置きやすくなる。
【0015】本発明の反射層の組成が下記式(II)の範
囲にあるとより好ましい。
【0016】AlXyMz (II) (ここでXは、Nおよび/またはO、MはSi、Ti、
V、Cr、Mn、Ni、Zn、Zr、Nb、Mo、P
d、Ag、Hf、Ta、Ptから選ばれた少なくとも1
種) 0.02≦y≦1、0.005≦z≦0.1 0.02>yの場合は、結晶粒の成長の抑制効果十分で
なく、堆積終了面の凹凸が十分に小さくならず、再生ノ
イズが大きくなったり、記録型光記録媒体では記録マー
クに歪みが生じ、信号品質が悪くなったりしやすい。y
>1、0の場合は反射率が低下し、再生信号が小さくな
り、検出エラーが置きやすくなる。0.005>zで
は、反射層の耐食性が低くなり寿命が著しく低くなる場
合がある。z>0.1では、反射率が低くなり、検出エ
ラーが置きやすくなったり、合金化ができないために、
スパッタリングターゲットなどの蒸発源が作りにくくな
り、コスト高となったりする。
【0017】反射層の厚さとしては、通常、おおむね1
0nm以上300nm以下である。記録感度を高く、再
生信号強度が大きくできることから30nm以上200
nm以下が好ましい。
【0018】本発明の反射層を書換型相変化記録媒体の
反射層として利用する場合の代表的な層構成は、代表的
な層構成は、基板上に反射層、第1誘電体層、記録層、
第2誘電体層、表面カバー層の順に積層したもの、もし
くは、反射層、第1誘電体層、境界層、記録層、第2境
界層、第2誘電体層、表面カバー層の順に積層したもの
である。但しこれに限定するものではない。
【0019】以下に順をおって説明する。
【0020】第1誘電体層の材質として好適なものは、
ZnSとSiO2の混合物からなる膜である。この材料
は、残留応力が小さいため、繰り返しオーバーライトに
よるバースト劣化などが起きにくい。この材料におい
て、SiO2のmol比の好ましい範囲は10mol%
以上、30mol%以下である。特に好ましい範囲は、
15mol%以上25mol%以下である。また、Zn
SとSiO2 と炭素の混合物は、膜の残留応力がさらに
小さいこと、記録、消去の繰り返しによっても、記録感
度、キャリア対ノイズ比(C/N)、消去率などの劣化
が起きにくいことからも特に好ましい。膜の厚さは、光
学的な条件および熱的な条件により決められるが、2〜
200nmが好ましい。これより厚いと、繰り返し耐久
性が悪くなりやすく、2nmより薄いと、均一な膜とし
て成り立ちがたく、誘電体層の効果が得られなくなりや
すい。200nmより厚いと生産の観点から好ましくな
い。
【0021】本発明の記録層としては、とくに限定する
ものではないが、Ge−Te合金、Ge−Sb−Te合
金、In−Sb−Te合金、In−Ge−Sb−Te合
金、Ag−In−Sb−Te合金、Ag−V−In−S
b−Te合金、In−Se合金などがある。多数回の記
録の書換が可能であることから、Ge−Sb−Te合金
が好ましい。
【0022】本発明の第2誘電体層の材質は、第1誘電
体層の材料としてあげたものと同様のものでもよいし、
異種の材料であってもよい。膜の厚さは、光学的な条件
および熱的な条件により決められるが、2nm以上50
0nm以下が好ましい。第2誘電体層の厚さが500n
mより厚いと、クラック等の欠陥を生じたり、応力が大
きくなり、媒体全体の反りが大きくなったりするために
好ましくない。2nmより薄いと、均一な膜として成り
立ちがたく、誘電体層の効果が得られなくなりやすい。
【0023】高い結晶化速度、高い繰り返し耐久性、高
い保存耐久性を必要とする場合は、第1誘電体層と記録
層の間に、第1境界層を設けること、第2誘電体層と記
録層の間に、第2境界層を設けることが有効である。か
かる第1境界層や第2境界層の材質としては、酸化物、
炭化物、窒化物、炭素などを用いることができる。これ
らの中でも、保存耐久性の点から、炭素、Ge−N、G
e−Cr−N、Cr−Oが好ましい。これらの層の厚さ
の好ましい範囲は、0.5nm以上、50nm以下であ
る。これより薄いと、均一の厚さに蒸着することが困難
である。また、これより厚いと、記録層の冷却速度が低
くなり、結果的に繰り返しオーバーライト耐久性が劣化
することがある。
【0024】次に、本発明の光記録媒体の製造方法につ
いて述べる。反射層、第1誘電体層、第1境界層、記録
層、第2境界層、第2誘電体層などを基板上に形成する
方法としては、真空中での薄膜形成法、例えば真空蒸着
法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などが
あげられる。特に組成、膜厚のコントロールが容易であ
ることから、スパッタリング法が好ましい。形成する記
録層などの厚さの制御は、水晶振動子膜厚計などで、堆
積状態をモニタリングすることで、容易に行える。
【0025】また、本発明の効果を著しく損なわない範
囲において、反射層を形成した後、傷、変形の防止など
のため、ZnS、SiO2 、ZnS−SiO2 などの誘
電体層あるいは紫外線硬化樹脂などの保護層などを必要
に応じて設けてもよい。
【0026】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 (分析、測定方法)反射層、記録層の組成は、ICP発
光分析(セイコー電子工業(株)製)により確認した。
記録層、誘電体層、反射層の形成中の膜厚は、水晶振動
子膜厚計によりモニターした。また各層の厚さは、走査
型あるいは透過型電子顕微鏡で断面を観察することによ
り測定した。
【0027】スパッタリングにより成膜した光記録媒体
は、記録を行う前に、あらかじめ波長830nmの半導
体レーザのビームで、ディスク全面の記録層を結晶化
し、初期化した。
【0028】反射層中の酸素量、窒素量の分析は、ラザ
フォード後方散乱法で測定した。
【0029】次に、グルーブに、線速度8.2m/秒の
条件で、対物レンズの開口数0.6、半導体レーザの波
長660nmの光学ヘッドを使用して、8/16変調の
ランダムパターン記録をマーク長記録によって行った。
この時、記録レーザー波形にはマルチパルスを用いた。
また、この時のウィンドウ幅は、17nsとした(この
場合の最短マーク長は0.63μmであった)。
【0030】記録パワー、消去パワーは各ディスクで最
適なパワーにした。ジッターはタイムインターバルアナ
ライザにより測定した。ノイズはスペクトラムアナライ
ザーで測定した。
【0031】(実施例1)厚さ1.1mm、直径12c
m、1.24μmピッチ(ランド幅0.62μm、グル
ーブ幅0.62μm)のスパイラルグルーブ付きポリカ
ーボネート製基板を毎分30回転で回転させながら、ス
パッタリング成膜を行った。
【0032】まず、真空容器内を1×10-3Paまで排
気した後、0.2Paの圧力で、O2ガスを30%混合
したArガス零囲気中で、Alターゲットをスパッタし
て、膜厚100nmの反射層を形成した。
【0033】続いて、再度真空容器内の排気を行い、A
rガスのみを導入して、以下のスパッタリング成膜を行
った。厚さ26nmのSiO2 を20mol%添加した
ZnSをスパッタし、さらに、炭素ターゲットをスパッ
タし、炭素層を2nm形成した。この上に、Ge、S
b、Teからなる合金ターゲットをスパッタして、厚さ
10nm、組成Ge35.7Sb12.8Te51.5[すなわち
{(Ge0.5Te0.5)0.729(Sb0.4T
e0.6)0.271}0.98Sb0.02]の記録
層を得た。
【0034】さらに、第2境界層として、炭素層を2n
m形成し、さらに第2誘電体層として、第1誘電体層と
同じZnS・SiO2をスパッタして、130nm形成
した。このディスクを真空容器より取り出した後、この
反射層上に、アクリル系紫外線硬化樹脂をスピンコート
し、紫外線照射により硬化させて、膜厚100μmのカ
バー層を形成して、光記録媒体を得た。
【0035】この光記録媒体について、10回記録後の
ジッターを測定したところ、1.5nsであり、ウイン
ドウ幅の9%と実用上十分小さいと確認できた。ノイズ
を測定したところ、−74dbmと十分に低いものであ
った。
【0036】測定後に、上記光記録媒体の断面の状態を
透過型電子顕微鏡で観察したところ、反射層の結晶粒径
は5〜10nmであり、第1保護層との界面も平坦であ
った。 上記と同様にして、反射層のみを石英基板上に
200nm堆積した試料中の組成分析を行ったところ、
AlO0.2であった。
【0037】(実施例2)反射層のターゲットをAlか
らAl98Cr2に換えた以外は、実施例1と同様にして
光記録媒体を作製した。
【0038】この光記録媒体の10回記録後のジッター
を測定したところ、1.5nsであり、ウインドウ幅の
9%と実用上十分小さいと確認できた。ノイズを測定し
たところ、−75dbmと十分に低いものであった。
【0039】測定後に、上記光記録媒体の断面の状態を
透過型電子顕微鏡で観察したところ、反射層の結晶粒径
は5〜10nmであり、第1保護層との界面も平坦であ
った。 上記と同様にして、反射層のみを石英基板上に
200nm堆積した試料中の組成分析を行ったところ、
(Al0.98Cr0.02)O0.15であった。
【0040】(実施例3)反射層のターゲットをAlか
らAl98Ti2に換えた以外は、実施例1と同様にして
光記録媒体を作製した。
【0041】この光記録媒体の10回記録後のジッター
を測定したところ、1.5nsであり、ウインドウ幅の
9%と実用上十分小さいと確認できた。ノイズを測定し
たところ、−74dbmと十分に低いものであった。
【0042】測定後に、上記光記録媒体の断面の状態を
透過型電子顕微鏡で観察したところ、反射層の結晶粒径
は5〜10nmであり、第1保護層との界面も平坦であ
った。 上記と同様にして、反射層のみを石英基板上に
200nm堆積した試料中の組成分析を行ったところ、
(Al0.98Ti0.02)O0.17であった。
【0043】(比較例1)反射層のスパッタリングをA
rガスのみで行った以外は、実施例1と同様にして光記
録媒体を作製した。
【0044】この光記録媒体の10回記録後のジッター
を測定したところ3.5nsであり、ウインドウ幅の2
1%と大きく実用的でないレベルにあると確認できた。
ノイズを測定したところ、−65dbmと大きいもので
あった。
【0045】測定後に、上記光記録媒体の断面の状態を
透過型電子顕微鏡で観察したところ、反射層の結晶粒径
は膜厚とほぼ同じ大きさで約100nmであり、第1保
護層との界面に約40nmの凹凸が認められた。
【0046】上記と同様にして反射層のみを石英基板上
に200nm堆積した試料中の組成分析を行ったとこ
ろ、酸素は含有量はAl原子の1%以下であった。
【0047】(比較例2)反射層のターゲットをAlか
らAl98Cr2に換え、さらにArガスのみで行った以
外は、実施例1と同様にして光記録媒体を作製した。
【0048】この光記録媒体の10回記録後のジッター
を測定したところ3.3nsであり、ウインドウ幅の1
9%と大きく実用的でないレベルにあると確認できた。
ノイズを測定したところ、−68dbmと大きいもので
あった。
【0049】測定後に、上記光記録媒体の断面の状態を
透過型電子顕微鏡で観察したところ、反射層の結晶粒径
は膜厚とほぼ同じ大きさで約100nmであり、第1保
護層との界面に約30nmの凹凸が認められた。
【0050】上記と同様にして、反射層のみを石英基板
上に200nm堆積した試料中の組成分析を行ったとこ
ろ、酸素は含有量はAl原子の1%以下であった。
【0051】
【発明の効果】本発明によれば、ノイズが小さく、記録
特性が良好な、情報の再生、および/または記録、およ
び/または消去を行うための光を前記反射層の堆積終了
の面側から入射させる光記録媒体が得られる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22C 21/00 B41M 5/26 X

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも基板上に逐次堆積された反射層
    を有する光記録媒体において、情報の再生、および/ま
    たは記録、および/または消去を行うための光を、前記
    反射層の堆積終了の面側から入射させる光記録媒体にお
    いて、前記反射層が下記式(I)または(II)であるこ
    とを特徴とする光記録媒体。 AlXy (I) 0.02≦y≦1 (ここでXは、Nおよび/またはO) AlXyMz (II) 0.02≦y≦1、0.005≦z≦0.1 (ここでXは、Nおよび/またはO、MはSi、Ti、
    V、Cr、Mn、Ni、Zn、Zr、Nb、Mo、P
    d、Ag、Hf、Ta、Ptから選ばれた少なくとも1
    種)
  2. 【請求項2】該光記録媒体が、光を照射することによっ
    て、情報の記録、消去、再生が可能であって、情報の記
    録および消去が、非晶相と結晶相の間の可逆的な相変化
    により行われる記録層を有する請求項1に記載の光記録
    媒体。
  3. 【請求項3】該光記録媒体が、基板/境界層/記録層/
    境界層の順で積層されており、境界層が窒化物、酸化
    物、炭化物、炭素のいずれからからなる記録層接する層
    であることを特徴とする請求項2に記載の光記録媒体。
  4. 【請求項4】該光記録媒体が、基板/反射層/誘電体層
    /境界層/記録層の順で積層されていることを特徴とす
    る請求項2に記載の光記録媒体。
  5. 【請求項5】該誘電体層が、少なくともZnSとSiO
    2を含むことを特徴とする請求項4に記載の光記録媒
    体。
  6. 【請求項6】該記録層が、SbとTeを含むことを特徴
    とする請求項2〜4のいずれかに記載の光記録媒体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006018986A (ja) * 2005-01-20 2006-01-19 Pioneer Electronic Corp 光記録媒体及びその製造方法
KR101020906B1 (ko) 2003-05-23 2011-03-09 파나소닉 주식회사 광학적 정보 기록매체 및 그 제조방법

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