JPH04316888A - 光記録媒体 - Google Patents

光記録媒体

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JPH04316888A
JPH04316888A JP3083912A JP8391291A JPH04316888A JP H04316888 A JPH04316888 A JP H04316888A JP 3083912 A JP3083912 A JP 3083912A JP 8391291 A JP8391291 A JP 8391291A JP H04316888 A JPH04316888 A JP H04316888A
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Kazumi Yoshioka
吉 岡  一 己
Takeo Ota
太 田  威 夫
Shigeaki Furukawa
古 川  ▲しげ▼ 昭
Katsumi Kawahara
河 原  克 巳
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレーザービーム等により
、情報を高密度、大容量で記録・再生及び消去できる光
記録媒体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光記録媒体としての光ディスクは、使用
する記録薄膜に応じて追記型ディスクと、書換型ディス
クとに分類される。追記型ディスクは記録再生が可能で
あるが、一度データを書き込むと消去するこができず、
再度データを書き込むことはできない。これに対し、書
換型ディスクは同一のデータ領域に何度もデータを書き
換えることが可能である。
【0003】追記型ディスクは、レーザー光の照射によ
って記録薄膜にデータを記録し、記録薄膜からの反射光
量の変化をフォトダイオードによって検出することによ
りデータを再生するものである。ここで使用される記録
薄膜は、Teと、TeO2 を主成分とするTeOx 
(0<x<2.0)成分とからなる薄膜であり、レーザ
ー光の照射によって膜温度が上昇することにより、その
状態が非晶状態(アモルファス状態)から結晶状態に変
化するものである。この現象を利用してデータの記録が
行われる。一方この記録薄膜は、結晶状態からアモルフ
ァス状態へ変化することはできない。従って、追記型デ
ィスクでは記録再生は可能であるが、書換(オーバーラ
イト)を行うことはできない。
【0004】書換型ディスクとしては、光磁気記録ディ
スクと相変化記録ディスクが主流である。光磁気記録デ
ィスクにおいては、記録薄膜として希土類遷移金属から
なる非晶質合金膜(アモルファス合金膜)である磁性薄
膜が用いられる。ここに、磁性薄膜ではレーザ光が照射
された部分において膜温度が上昇し、保磁力が減少する
。このため、かかる磁性薄膜に弱い外部磁界を与えた場
合、その部分が磁化反転を起こし、スポット状の磁区と
なって保持される。従って、この現象を利用することに
よってデータの記録が行われている。また再生にあたっ
ては、磁化の向きによりレーザー光の偏光面が回転する
ため、かかる現象を利用し、記録時よりは弱いパワーの
レーザー光を磁性薄膜に照射し、レーザー光の偏光面の
変化状態を検出することにより行われている。なお、レ
ーザー光における偏光面の変化状態については、検光子
(直線偏光板)と呼ばれる偏光面回転を光強度の変化に
替える素子を用いることによって検出される。一方、磁
化反転した上記スポット状磁区については、強い磁界を
与えることによって元の状態に戻すことができるため、
書換が可能となる。
【0005】一方、記録ディスクは通常円盤形状をなし
、これを回転させて使用するものであるが、相変化記録
ディスクにおいては、記録薄膜を予め結晶化させておき
、これに対し約1μmに絞ったレーザー光を情報に対応
させて強度変調させ、照射している。この場合、ピーク
パワーレーザー光照射部位は記録薄膜の融点以上に加熱
・融解され、その後急冷される。こうすることにより、
記録薄膜上には非晶質化したマークが形成される。 そこで、かかるマークを記録マークとして情報の記録が
行われることになる。
【0006】また、この記録薄膜上に形成された非晶質
状態の記録マークに対し、同じくレーザー光を照射し、
そのガラス転移点(融点よりは低い)以上の結晶化し易
い温度に加熱して所定の時間を保つと、結晶化が行われ
る。こうすることにより、記録マーク即ち、既記録信号
情報が消去される。なお、再生にあたっては、上記追記
型ディスクと同様に、記録薄膜からの反射光量の変化を
フォトダイオードで検出して行われる。
【0007】ところで、記録・再生及び書換が可能な相
変化記録ディスクにおいては、その記録薄膜材料として
、S.R.オブシンスキー氏等が提案したGe15Te
81Sb2 S2 等カルコゲン材料や、As2 S3
 、As2 Se3 或いはSb2 Se3 等カルコ
ゲン元素と周期律表第V族若しくは第IV族の元素等の
組合せからなる材料が広く知られている。
【0008】また上述したように、記録薄膜は加熱及び
冷却が頻繁に繰り返されるものであるから、通常その上
下面には耐熱性の優れた誘電体からなる保護層が設けら
れている。従って、かかる保護層の熱伝動特性によって
記録薄膜における昇温・急冷・徐冷特性が変化するため
、その材質や層構成を選ぶことにより記録・消去特性を
向上させることができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、相変化記録
方式による書換型ディスクを使用する場合には、記録・
消去が繰り返し行われるため、記録薄膜における相変化
回数が極めて多くなり、情報読取りに必要な信号品質が
変動するという不具合が発生する。これは、レーザー光
からなる記録スポット光及び消去スポット光の照射によ
り、記録薄膜が400℃以上に急速に加熱され、しかる
後急速に冷却されるという厳しい熱的操作が繰り返され
るため、記録薄膜自身及びその上下面に設けた保護層が
熱損傷を受けることに加え、かかる保護層が膨張・収縮
を繰り返し、脈動することにより、記録薄膜の膜厚変化
を引起し、記録状態を不均一にするためである。
【0010】上記不具合を解消するために、記録薄膜の
膜厚を薄くしてその熱容量を小さくすると共に、その上
下面に設けた保護層の膜厚を厚くすることにより、機械
強度を強くした所謂厚膜構成が提案されている。しかし
ながらこのような対策案では、その厚膜構成のため、多
数回の記録・消去の繰り返しによって、かえって保護層
に熱が籠もるという現象を招くこととなり、結局その熱
が原因して信号品質の劣化を引き起こしてしまう。
【0011】本発明は、かかる現状に鑑みてなされたも
のであり、記録・消去特性が良好であり、繰り返し特性
の安定した光記録媒体を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、第1発明は、透明基板の一方の面に第1の誘電体層と
、レーザー光の照射によってそのエネルギーを吸収して
昇温、溶融し、更に急冷することによって非晶質化する
性質と、前記非晶質状態をレーザー光の照射によって昇
温し、結晶化する性質を有する記録薄膜層と、少なくと
も前記第1の誘電体層と同一材料からなる第2の誘電体
層と、前記第2の誘電体層と固溶しない第3の誘電体層
と、反射層とを順次形成した光記録媒体であって、前記
第3の誘電体層が、前記第1及び第2の誘電体層に比べ
てより小さい線膨張係数を有する材料からなることを特
徴としている。
【0013】また、第2発明は、上記第3の誘電体層が
、3×10−6K−1以下の線膨張係数を有する材料か
らなることを特徴としている。また、第3発明は、上記
第2の誘電体層と第3の誘電体層の膜厚の和が30nm
以下であって、第1の誘電体層の膜厚よりも薄いことを
特徴としている。また、第4発明は、上記第2の誘電体
層の膜厚が10nm以下であって、第3の誘電体層の膜
厚よりも薄いことを特徴としている。
【0014】また、第5発明は、上記第3の誘電体層が
、酸化物、窒化物又は炭化物材料からなることを特徴と
している。また、第6発明は、上記第3の誘電体層が、
SiO2 材料からなることを特徴としている。また、
第7発明は、上記第1及び第2の誘電体層が、金属のカ
ルコゲン化亜鉛と酸化物を主たる成分とする材料からな
ることを特徴としている。
【0015】また、第8発明は、上記第1及び第2の誘
電体層が、金属のカルコゲン化亜鉛と窒化物を主たる成
分とする材料からなることを特徴としている。また、第
9発明は、上記第1と第2の誘電体層が、ZnSとSi
O2 の混合膜からなり、SiO2 の配合比率が5〜
40mol%であることを特徴とする請求項1記載の光
記録媒体。
【0016】また、第10発明は、上記記録薄膜層が、
少なくともTeとGeとSbの3成分を含有することを
特徴としている。また、第11発明は、透明基板の一方
の面に第1の誘電体層と、レーザー光の照射によってそ
のエネルギーを吸収して昇温、溶融し、更に急冷するこ
とによって非晶質化する性質と、前記非晶質状態をレー
ザー光の照射によって昇温し、結晶化する性質を有する
記録薄膜層と、少なくとも前記第1の誘電体層と同一材
料からなる第2の誘電体層と、前記第2の誘電体層と固
溶しない第3の誘電体層と、反射層とを順次形成した光
記録媒体であって、前記第2の誘電体層が、膜厚方向に
成分組成の分布勾配を設けてあることを特徴としている
【0017】また、第12発明は、第11発明における
第1及び第2の誘電体層が、金属のカルコゲン化亜鉛と
酸化物を主たる成分とする材料からなることを特徴とし
ている。また、第13発明は、第11発明における第1
及び第2の誘電体層が、金属のカルコゲン化亜鉛と窒化
物を主たる成分とする材料からなることを特徴としてい
る。
【0018】また、第14発明は、第11発明の第2の
誘電体層において、記録薄膜層より遠ざかる方向にその
構成成分である酸化物の分布率を増加させ、反射層との
境界面近傍において100%の分布率をもつように分布
勾配を設けたことを特徴としている。また、第15発明
は、第11発明の第2の誘電体層において、記録薄膜層
より遠ざかる方向にその構成成分である窒化物の分布率
を増加させ、反射層との境界面近傍において100%の
分布率をもつように分布勾配を設けたことを特徴として
いる。
【0019】また、第16発明は、第11発明における
第1及び第2の誘電体層の構成成分としての酸化物が、
SiO2 であることを特徴としている。また、第17
発明は、第11発明における第1及び第2の誘電体層が
、ZnSとSiO2 の混合膜からなり、SiO2 の
配合比率が5〜40mol%であることを特徴としてい
る。
【0020】また、第18発明は、第11発明における
記録薄膜層が、少なくともTe、Ge、Sbの3成分を
含有することを特徴としている。
【0021】
【作用】上記第1〜第10発明によれば、光記録媒体が
、透明基板の一方の面に第1の誘電体層と、少なくとも
TeとGeとSbの3成分を含有する記録薄膜層と、第
2の誘電体層と、第3の誘電体層と、反射層とが順次積
層した状態で形成されている。
【0022】また、上記第1及び第2の誘電体層は、熱
伝動率の低い金属のカルコゲン化物であるカルコゲン化
亜鉛と酸化物或いは窒化物を主たる成分とする材料で形
成されているか又は、ZnSとSiO2 (SiO2 
の配合比率は5〜40mol%)の混合膜から形成され
ている。従って、記録薄膜層は第1及び第2の誘電体層
に挟まれ、その熱変化特性即ち、記録感度を調整される
【0023】一方、上記第2の誘電体層と第3の誘電体
層の膜厚の和は、第1の誘電体層の膜厚よりも薄く、3
0nm以下に形成されている。従って、記録薄膜層と反
射層との離隔距離はより接近し、記録・消去に伴って記
録薄膜層で発生した熱は速やかに反射層に伝達され除去
される。また、第2の誘電体層の膜厚は更に第3の誘電
体層の膜厚よりも薄く、10nm以下に形成されている
と共に、上記第3の誘電体層は、第1及び第2の誘電体
層に比べて、より小さい線膨張係数(3×10−6K−
1以下の線膨張係数)を有する材料である酸化物、窒化
物、炭化物材料或いはSiO2 材料により形成されて
いる。 従って、記録薄膜に接する第2の誘電体層の熱変形(熱
膨張及び収縮)を第3の誘電体層が抑制すると共に、記
録薄膜で発生した熱は第2の誘電体層を介して第3の誘
電体層に伝達された後、速やかに第3の誘電体層に接す
る反射層に伝達され除去される。
【0024】上記第11〜第18発明によれば、光記録
媒体が上述したのと同様に、透明基板の一方の面に第1
の誘電体層と、少なくともTeとGeとSbの3成分を
含有する記録薄膜層と、第2の誘電体層と、第3の誘電
体層と、反射層とが順次積層した状態で形成されている
。また、ここで使用される第1及び第2の誘電体層は、
熱伝動率の低い金属のカルコゲン化物であるカルコゲン
化亜鉛とSiO2 等の酸化物或いは窒化物を主たる成
分とする材料で形成されているか又は、ZnSとSiO
2 (SiO2 の配合比率は5〜40mol%)の混
合膜から形成されている。
【0025】一方、第2の誘電体層については、膜厚方
向にその成分組成の分布勾配が設けられている。具体的
には、カルコゲン化亜鉛とSiO2 を記録薄膜の構成
成分とすれば、記録薄膜層より遠ざかる方向にSiO2
 の分布率が増加し、反射層との境界面近傍においてそ
の分布率が100%となるように連続した分布勾配が設
けられている。このため、TeとGeとSbの3成分を
含有する記録薄膜との境界近傍における第2の誘電体層
では、同様な成分からなるカルコゲン化合物がリッチ状
態となり、逆に記録薄膜層より遠ざかるにつれ、線膨張
係数の小さなSiO2 がリッチ状態となる。従って、
記録・消去に伴って記録薄膜層で発生する熱により第2
の誘電体層が熱変形を起こすことが緩和され、疲労破壊
が起こりにくくなる。また、分布勾配を変化させること
により、記録感度を調整することができる。
【0026】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に従って具体
的に説明する。図1は、本発明に係る光記録媒体の構成
を示す縦断面図である。この光記録媒体は図で示すよう
に多層構造をなし、矢印Aで示す方向より、情報に応じ
て強度変調を施したレーザー光の照射を受け、記録・消
去及び再生が行われるものである。そして図中矢印Aで
示す方向に、下方よりポリカーボネイト樹脂等の透明樹
脂材料からなる基板1、膜厚が約150nmであって、
耐熱性の優れたZnS−SiO2 の混合膜からなる第
1の誘電体層2、膜厚が約30nmであって、Te−G
e−Sbからなる記録薄膜層3、膜厚が約10nmであ
って、第1の誘電体層2の材料と同じ材料からなる第2
の誘電体層4、膜厚が約20nmであって、第2の誘電
体層4よりも線膨張係数の小さいSiO2 からなる第
3の誘電体層5、膜厚が約100nmであってAl合金
からなる反射層6、接着剤層7、保護板8とが積層状態
に形成されている。
【0027】なお、基板1については、予めレーザー光
案内用の溝を形成した樹脂基板であるか又は2P法で溝
を形成したガラス板基板であるか或いはガラス板に直接
溝を形成したガラス板基板であってもよい。また、第1
の誘電体層2、記録薄膜層3、第2の誘電体層4、第3
の誘電体層5及び反射層6の形成方法については、真空
蒸着法か或いはスパッタリング法が用いられる。
【0028】〔実験〕 (1)第2の誘電体層4及び第3の誘電体層5の膜厚に
ついて 第2の誘電体層4の膜厚については、3〜15nmの範
囲において、記録感度が良好であった。 また、第3の誘電体層5としてSiO2 を使用した場
合の膜厚については、15〜25nmの範囲が適当であ
った。即ち、膜厚を15nm以下とした場合には、記録
・消去に伴って第2の誘電体層4が熱膨張及び収縮して
変形することが抑制できなかった。逆に、膜厚を25n
m以上とした場合には、記録・消去に伴って第3の誘電
体層5部分で熱が籠もってしまい、多サイクル特性が劣
化した。
【0029】更に、第2及び第3の誘電体層4、5の膜
厚の和を約30nmとした場合は、反射層6への熱伝達
が良好であり、記録薄膜3を急冷するに効果的であった
。具体的には記録不良が起こらなかったので、ノイズの
発生がなかった。 (2)第1及び第2の誘電体層2、4を形成するZnS
−SiO2 混合膜におけるSiO2 の配合比率につ
いて5mol%以下にした場合には、結晶粒径を小さく
する効果が薄れてしまった。また、40mol%以上に
した場合には、SiO2 膜の性質が大きくなり、膜強
度が十分ではなくなってしまった。従って、SiO2 
のモル分率については、5〜40mol%の範囲にする
のが適当であると言える。 (3)オーバライト特性について 本実施例で示す光記録媒体により、外径130mm、1
800rpm回転、線速度8m/secのディスクを形
成し、fl=3.43MHzの信号及びf2=1.25
MHzの信号のオーバーライト特性を測定した。なお、
オーバーライトは、1個のサークルスポットで約1μm
のレーザー光により、高いパワーレベル16mW、低い
パワーレベル8mWの間の変調で、高いパワーレベルで
非晶質化記録マークを形成し、低いパワーレベルで非晶
質化記録マークを結晶化して消去する同時消録方法で行
った。
【0030】その結果、記録信号のC/N比(ノイズの
評価尺度のこと)として、55dB以上の値が得られた
。また、オーバライト消去率として30dB以上の値が
得られ、従来の光記録媒体に比べて記録消去特性が向上
した。更に、オーバーライトのサイクル特性については
、ビットエラー・レイト特性を測定した結果、106 
サイクル以上において劣化が見られなかった。
【0031】図2は、光記録媒体の構成の他の実施例を
示す縦断面図である。なお、図1で示す同一構成要素に
ついては同一番号で示す。図1との相違点は、第3の誘
電体層5が無い分第2の誘電体層4の膜厚を大きくし、
更にZnSとSiO2 の組成比を膜厚方向に連続的に
変化させた点である。具体的には、記録薄膜層3と接す
る界面ではZnSを80部とし、SiO2 を20部と
してある。また、反射層6との界面においてはSiO2
 を100部となるように形成してある。もちろん、こ
のような組成に限定されるものではなく、その組成比を
変えることによって記録薄膜層3の熱伝動率を制御する
ことができる。即ち、記録感度を調整することができる
ことになる。なお、この実施例においても実験の結果、
上述したオーバーライト特性を満足することが確認でき
た。
【0032】
【発明の効果】以上の本発明によれば、記録薄膜層の上
下に設けた誘電体層が記録・消去に伴って熱膨張及び収
縮する脈動現象がなくなるので、記録薄膜層がディスク
回転方向案内溝に沿って移動する不良現象が大幅に抑制
される。このため、記録薄膜層における厚さムラが無く
なり、信号品質の劣化を防止することが可能となる。そ
の結果、記録・消去の繰り返し特性が格段に向上する。
【0033】また、記録薄膜層と反射層との間に設けた
誘電体層の厚みを薄くすることにより、記録薄膜層の急
冷効果が顕著に向上するため、均一な非晶質化、即ち、
均一な記録マークの形成が可能となる。従って、光記録
媒体における記録並びに消去特性が極めて良好となる。 その結果、106 回以上の書換にも対応できる耐久性
の優れた光記録媒体を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光記録媒体の構成を示す縦断面図
である。
【図2】本発明に係る光記録媒体の構成の他の実施例を
示す縦断面図である。
【符号の説明】
1    基板 2    第1の誘電体層 3    記録薄膜層 4    第2の誘電体層 5    第3の誘電体層 6    反射層 7    接着剤層 8    保護板

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  透明基板の一方の面に第1の誘電体層
    と、レーザー光の照射によってそのエネルギーを吸収し
    て昇温、溶融し、更に急冷することによって非晶質化す
    る性質と、前記非晶質状態をレーザー光の照射によって
    昇温し、結晶化する性質を有する記録薄膜層と、少なく
    とも前記第1の誘電体層と同一材料からなる第2の誘電
    体層と、前記第2の誘電体層と固溶しない第3の誘電体
    層と、反射層とを順次形成した光記録媒体であって、前
    記第3の誘電体層が、前記第1及び第2の誘電体層に比
    べてより小さい線膨張係数を有する材料からなることを
    特徴とする光記録媒体。
  2. 【請求項2】  第3の誘電体層が、3×10−6K−
    1以下の線膨張係数を有する材料からなることを特徴と
    する請求項1記載の光記録媒体。
  3. 【請求項3】  第2の誘電体層と第3の誘電体層の膜
    厚の和が30nm以下であって、第1の誘電体層の膜厚
    よりも薄いことを特徴とする請求項1記載の光記録媒体
  4. 【請求項4】  第2の誘電体層の膜厚が10nm以下
    であって、第3の誘電体層の膜厚よりも薄いことを特徴
    とする請求項1記載の光記録媒体。
  5. 【請求項5】  第3の誘電体層が、酸化物、窒化物又
    は炭化物材料からなることを特徴とす請求項1及び2記
    載の光記録媒体。
  6. 【請求項6】  第3の誘電体層が、SiO2 材料か
    らなることを特徴とする請求項1記載の光記録媒体。
  7. 【請求項7】  第1及び第2の誘電体層が、金属のカ
    ルコゲン化亜鉛と酸化物を主たる成分とする材料からな
    ることを特徴とする請求項1記載の光記録媒体。
  8. 【請求項8】  第1及び第2の誘電体層が、金属のカ
    ルコゲン化亜鉛と窒化物を主たる成分とする材料からな
    ることを特徴とする請求項1記載の光記録媒体。
  9. 【請求項9】  第1と第2の誘電体層が、ZnSとS
    iO2 の混合膜からなり、SiO2 の配合比率が5
    〜40mol%であることを特徴とする請求項1記載の
    光記録媒体。
  10. 【請求項10】  記録薄膜層が、少なくともTeとG
    eとSbの3成分を含有することを特徴とする請求項1
    記載の光記録媒体。
  11. 【請求項11】  透明基板の一方の面に第1の誘電体
    層と、レーザー光の照射によってそのエネルギーを吸収
    して昇温、溶融し、更に急冷することによって非晶質化
    する性質と、前記非晶質状態をレーザー光の照射によっ
    て昇温し、結晶化する性質を有する記録薄膜層と、少な
    くとも前記第1の誘電体層と同一材料からなる第2の誘
    電体層と、前記第2の誘電体層と固溶しない第3の誘電
    体層と、反射層とを順次形成した光記録媒体であって、
    前記第2の誘電体層が、膜厚方向に成分組成の分布勾配
    を設けてあることを特徴とする光記録媒体。
  12. 【請求項12】  第1及び第2の誘電体層が、金属の
    カルコゲン化亜鉛と酸化物を主たる成分とする材料から
    なることを特徴とする請求項11記載の光記録媒体。
  13. 【請求項13】  第1及び第2の誘電体層が、金属の
    カルコゲン化亜鉛と窒化物を主たる成分とする材料から
    なることを特徴とする請求項11記載の光記録媒体。
  14. 【請求項14】  第2の誘電体層において、記録薄膜
    層より遠ざかる方向にその構成成分である酸化物の分布
    率を増加させ、反射層との境界面近傍において100%
    の分布率をもつように分布勾配を設けたことを特徴とす
    る請求項11記載の光記録媒体。
  15. 【請求項15】  第2の誘電体層において、記録薄膜
    層より遠ざかる方向にその構成成分である窒化物の分布
    率を増加させ、反射層との境界面近傍において100%
    の分布率をもつように分布勾配を設けたことを特徴とす
    る請求項11記載の光記録媒体。
  16. 【請求項16】  第1及び第2の誘電体層の構成成分
    としての酸化物が、SiO2 であることを特徴とする
    請求項11記載の光記録媒体。
  17. 【請求項17】  第1及び第2の誘電体層が、ZnS
    とSiO2 の混合膜からなり、SiO2 の配合比率
    が5〜40mol%であることを特徴とする請求項11
    記載の光記録媒体。
  18. 【請求項18】  記録薄膜層が、少なくともTe、G
    e、Sbの3成分を含有することを特徴とする請求項1
    1記載の光記録媒体。
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