JPH08329466A - 光情報記録方法及び光情報記録媒体 - Google Patents

光情報記録方法及び光情報記録媒体

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JPH08329466A
JPH08329466A JP7135407A JP13540795A JPH08329466A JP H08329466 A JPH08329466 A JP H08329466A JP 7135407 A JP7135407 A JP 7135407A JP 13540795 A JP13540795 A JP 13540795A JP H08329466 A JPH08329466 A JP H08329466A
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JP
Japan
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optical information
information recording
recording medium
medium
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JP7135407A
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Yoshio Suzuki
淑男 鈴木
Keigo Takeguchi
圭吾 竹口
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/004Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B7/0045Recording
    • G11B7/00456Recording strategies, e.g. pulse sequences

Landscapes

  • Thermal Transfer Or Thermal Recording In General (AREA)
  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】少なくとも基板及びGe、Sb、Te及びAl
の四元素の特定組成を有する記録層からなる相変化型光
情報記録媒体に、記録マークの前端部と後端部の位置に
対応させて、符号化規則により記録情報から変換した符
号列を記録することを特徴とする光情報記録方法及びそ
の方法により得られた光情報記録媒体。 【効果】繰り返し耐久性について実用上十分なジッタ特
性を示すピットエッジ記録が可能となり、また得られた
光情報記録媒体を再生すると、ビットエラーレートが実
用上問題ない程度に低く、特に、画像情報の場合は非常
に良好な画質が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、繰り返し耐久性に優れ
る新規な高密度光情報記録方法及びそれによって得られ
た光情報記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、膨大な情報量を記録・再生・消去
する手段として、光情報記録媒体の研究開発が盛んに行
われている。特に、結晶質と非晶質との二状態間で可逆
的に相変化する光学記録層を利用して情報の記録・消去
を行う、いわゆる相変化型光ディスクは、レーザー光の
パワーを変化させるだけで古い情報を消去しながら、同
時に新たな情報を記録する(以下、オーバーライト記録
と称する)ことができるという利点を有していることか
ら、有望視されている。
【0003】例えば、相変化記録材料として、特開昭6
2−53886号公報にGe−Te−Sb合金が、また
特開昭61−258787号公報ではGe−Te−Sb
−M(Mは、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、F
e、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、
Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、La、C
e、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Hf、T
a、W、Au、Tl、Pd、Biから選ばれる金属)が
開示されている。
【0004】一方、デジタル情報の記録方法としては、
符号化規則により記録情報から変換した符号列を、記録
マークの長さを一定とし該記録マークの中心に該符号列
の1を対応させて記録する方法(以下、ピットポジショ
ン記録方法と称する)と、記録マークの長さを可変と
し、該記録マークの前端部及び後端部の位置に該符号列
の1を対応させて記録する方法(以下、ピットエッジ記
録方法と称する)とが提案されている。一つの記録マー
クに対応させられる情報量がピットポジション記録方法
よりもピットエッジ記録方法の方が多いことから、原理
的に、情報の記録密度としてはピットポジション記録方
法よりもピットエッジ記録方法の方が高くなる。
【0005】上記ピットエッジ記録方法が用いられてい
る光情報記録媒体としては、既に、コンパクトディスク
(以下、CDと称す)と呼ばれる読み出し専用の媒体が
実用化されている。また、特開平4−226390号公
報にフタロシアニン色素を用いた追記型光記録媒体が開
示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、相変化
型光ディスクについては、前記の特開昭62−5388
6号及び、特開昭61−258787号等が知られてい
るが、これらの公報の中には、ピットエッジ記録につい
ての記載、示唆は全くない。このようなことから、従
来、繰り返し耐久性に関して、実用に供しうるピットエ
ッジ記録可能な相変化型光ディスクについては知見がな
かった。従って、当業界において、相変化型光ディスク
を用いたピットエッジ記録について有効な技術が切望さ
れていた。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ピットエ
ッジ記録媒体に関して鋭意研究を重ねた結果、意外なこ
とに、記録層材料として特定の組成のGe−Te−Sb
−Alを用いることにより、予想外に繰り返し耐久性が
向上できることを見いだし本発明を完成するに至った。
【0008】即ち、本発明は、少なくとも基板及び記録
層からなり、該記録層が少なくともゲルマニウム(G
e)、アンチモン(Sb)、テルル(Te)及びアルミ
ニウム(Al)の四元素から構成され、かつ前記四元素
の組成が下記一般式(1)で表される相変化型光情報記
録媒体に、記録マークの前端部と後端部の位置に対応さ
せて、符号化規則により記録情報から変換した符号列を
記録することを特徴とする光情報記録方法を提供する。
【0009】 (GeXTeYSbZ1-KAlK ・・・・(1) ただし X+Y+Z=1 0.1≦X≦0.5 0.4≦Y≦0.6 0.05≦Z≦0.4 0.005≦K≦0.1 ここでX、Y、Z、Kはそれぞれ原子数比を表す。
【0010】また、本発明は、上記で特定された相変化
型光情報記録媒体に、記録マークの前端部と後端部の位
置に対応させて、符号化規則により記録情報から変換し
た符号列が記録されていることを特徴とする光情報記録
媒体を提供する。さらに、本発明によれば、上記の記録
情報がデジタル化した動画もしくは静止画を含む情報で
あることを特徴とする光情報記録媒体も提供される。
【0011】本発明のピットエッジ記録に用いられる光
情報記録媒体の記録層は、少なくともGe、Te、S
b、及びAlの四元素から構成され、かつ前記四元素の
組成関係は下記一般式(1)で表される。 (GeXTeYSbZ1-KAlK ・・・・(1) ここでX、Y、Z、Kはそれぞれ原子数比を表しかつ
X、Y、Zについては次の(2)式を満たす。
【0012】 X+Y+Z=1 ・・・・・・・・・・(2) 上記(1)式の内、Xが0.1未満の場合、低パワーの
光照射によっても、光学特性の変化が生じてしまい、再
生光によるデータ安定性、また高温環境下でのデータ安
定性が低下する。またXが0.5を越えると、記録する
為に高レーザーパワーが必要となり、実用的な半導体レ
ーザーを用いた記録が困難になる。従ってXの範囲とし
ては、0.1以上0.5以下が好ましく、さらに好まし
くは0.1以上0.4以下である。
【0013】一方、上記(1)式の内、Yが0.4未満
の場合、アモルファス状態から結晶状態へ転移する時の
結晶化温度が高くなり、結晶化に要する時間が長くなる
ことから好ましくない。またYが0.6を越えると、記
録層内において組成偏析が起こり良好な初期特性を得ら
れなくなる。従ってYの範囲としては、0.4以上0.
6以下が好ましく、さらに0.4以上0.55以下とす
ることにより特に優れた繰り返し耐久性を付与すること
ができる。
【0014】また上記(1)式の内、Zが0.05未満
の場合、光照射による光学特性変化が小さく十分な光学
的なコントラストがとれず、従ってC/N比も低く、ま
たZが0.4を越えると、結晶状態として単相が得られ
ず記録消去の繰り返しにより特性が変化する為好ましく
ない。従ってZの範囲としては、0.05以上0.4以
下が好ましい。
【0015】さらに上記(1)式の内、Kが0.1を越
えると、繰り返し耐久性に対する効果は見られるもの
の、結晶化速度の低下を招くことから高速消去が要求さ
れる条件下で良好な初期特性を得ることができなくな
る。またKが0.005未満の場合は、繰り返し耐久性
に対する効果が低減する。従って好ましいKの範囲とし
ては0.005以上0.1 以下であり、さらに好まし
くは0.005以上0.05以下である。
【0016】本発明に用いる記録層は少なくともGe、
Te、Sb、Alから構成され、優れた繰り返し耐久性
を有するピットエッジ記録媒体である。さらに本発明に
用いる記録層には、例えばBi、Si、Sn、Seから
選ばれる元素を添加することが可能で、特にBiを添加
した場合、高速結晶化に優れる記録層を得る事ができ、
またSiを添加した場合、光学特性に優れる記録層を得
ることができる。
【0017】記録層の作製方法としては、蒸着法やスパ
ッタ法やイオンプレーティング法を用いることが可能で
あるが、組成を制御しやすいことからスパッタ法を用い
ることが好ましい。またこの際、種々の成分のターゲッ
トを用いた共スパッタ法により記録層を作製することも
可能である。本発明における光情報記録媒体は、記録
層、誘電体、反射層を透明基板上に順次形成することが
でき、好ましくは記録層と基板との間に誘電体が形成さ
れた4層構造とすることができる。
【0018】さらに詳しく述べると、透明基板上に、前
述の蒸着法やスパッタ法やイオンプレーティング法によ
って第一の保護層、光学的記録層、第二の保護層、反射
層を順次積層する。第一、二の誘電体層には耐熱性が高
く融点が1000℃以上の材料、例えば、ZnS−Si
2 混合物、SiO2 、Al2 3 、AlN、Si3
4 等を用いることができる。反射層としては、例えば、
Al、Au、Ni、Cr、W、Mo、Ti、V、Nb、
Si、Ge等、またそれらからなる合金を用いることが
できる。
【0019】記録層の膜厚としては、5nm以下では十
分な記録感度を得ることができず、100nm以上は光
学的コントラストおよび分解能の点で問題が生じ好まし
くない。従って記録層の膜厚としては5nmから100
nmが望ましい。第一の保護層の膜厚については特に規
定はないが、第二の保護層の膜厚については5nmから
50nmが望ましい。第二の保護層の膜厚が、5nm以
下では記録感度が低下し50nm以上では繰り返し特性
が低下する。さらに反射層の膜厚については、30nm
以上が好ましい。
【0020】また、上記第二の誘電体は使用するレーザ
ーの波長に対して完全に透明である必要はなく、複素屈
折率n’=n+ki(nは屈折率、kは消衰係数、iは
虚数単位)で表されるkが1以下の材料で有れば用いる
ことが可能である。さらに、その様な層を記録層と第二
の誘電体層との間に挿入させた五層構造とすることも可
能である。
【0021】また前記四層構造における反射層の上部に
熱的な物性を調整するための第五の層を形成することも
可能で、この場合第五の層としてAu、Alまたはそれ
らを含む合金など高反射性の材料を用いることが好まし
い。本発明に用いる光情報記録媒体は、繰り返し耐久性
に優れたピットエッジ記録特性を示す。この媒体を用い
た記録方法としては、符号化規則により記録情報を符号
列に変換し、該符号の1に対応して記録レーザーパワー
をオンし、次の符号1に対応してオフすることにより記
録レーザーパルスを作製し、そのパルスを媒体に照射し
記録マークを作製する。従って記録マークの前端部と後
端部の位置に情報が記録されることになる。さらにピッ
トエッジ記録によると、符号1と次の符号1との間にあ
る符号0の個数の違いにより記録マークの長さが異なる
ことになる。この際、長いマークを記録する場合、該マ
ークの後方部にいくに従って、前方部からの熱流入によ
り温度上昇が大きくなり、その結果、記録マークは所定
の長さより長くなりやすい。逆に短いマークを記録する
場合は、予熱不足により該記録マークは所定の長さより
短くなりやすい。従って、双方の記録マークの両端の相
対位置が、記録すべき位置から相対的にずれる場合が起
こり得る。このような場合には、前記にて作製したレー
ザーパルスを、複数に分割しオンオフを繰り返して照射
(以下、マルチパルスと記す)することにより、記録マ
ークの大きさ・形状をより正確に制御できることから、
この方式を用いることが望ましい。
【0022】また該記録マークの長さは、用いる符号化
規則により異なるが、本発明はこれにより限定されるも
のではない。
【0023】
【実施例】以下本発明を実施例により具体的に説明する
が、本発明の実施の態様はこれにより限定されるもので
はない。 (特性評価条件) ピットエッジ記録条件 ディスク状の光情報記録媒体を3000rpmで回転さ
せ半径26mmの位置において特性評価を行なった。光
学系としてはレーザー波長680nmを用いた。符号化
規則については、1−7RLL変調方式を用いた。記録
方法としては図2に示す様に、符号”1”でレーザーパ
ワーを13mW(記録パワー)にし、次に符号が”1”
になった時レーザーパワーを5mW(消去パワー)に変
化させ、これをオーバーライト記録時のレーザーパルス
照射条件として用いた。初期特性評価としては、2Tw
信号(記録周波数:f1(MHz))を用いて記録を行
なった時のC/N値と、さらに7Tw信号(記録周波
数:f2(MHz))でオーバーライトした時の2Tw
信号のオーバーライト消去率(ΔC)、さらにこの時の
7Tw信号のオーバーライトジッタ値の測定を行なっ
た。この際のジッタ値の測定には、ジッタアナライザー
を用い、σ/Tw値(σ:標準偏差値、Tw:ウインド
ウ幅)により評価した。 ピットポジション記録条件 上記と同じ回転数、半径位置及び光学系を用い、符号
化規則としては2−7RLL変調方式を用いた。記録方
法としては図3に示す様に、符号”1”でレーザーパワ
ーを13mW(記録パワー)にし、符号”0”でレーザ
ーパワーを5mW(消去パワー)に変化させ、これをオ
ーバーライト記録時のレーザーパルス照射条件として用
いた。初期特性評価としては、3Tw信号〔記録周波
数:f1(MHz)〕を用い記録を行なった時のC/N
値と、さらに8Tw信号〔記録周波数:f2(MH
z)〕でオーバーライトした時の3Tw信号のオーバー
ライト消去率(ΔC)、さらにこの時の8Tw信号のオ
ーバーライトジッタ値の測定を行なった。なお、この際
のジッタ値の測定は、前述の場合と同じである。 繰り返し耐久性の評価方法 前記の記録条件で一万回繰り返しオーバーライト記
録を行い、その後ピットエッジ記録媒体の場合は7Tw
信号のジッタ値を、ピットポジション記録媒体の場合は
8Tw信号のジッタ値を測定し、繰り返し耐久性の評価
を行なった。 オーバーライトジッタ値(σ/Tw)とビットエラー
レート(BER)の関係について。
【0024】再生信号におけるジッタ値の分布を正規分
布であると仮定して計算した、ビットエラーレートとオ
ーバーライトジッタ値との関係を図1に示す。このビッ
トエラーレートが5×10-4を越えるとエラー訂正が不
可能になり、データの正しい再生ができなくなる。従っ
て実用的にデータを正確に再生する為には、オーバーラ
イトジッタ値として14.3%以下が必要となることが
わかる。
【0025】
【実施例1】レーザー光案内溝を設けた直径3.5イン
チ、厚さ0.6mmのポリカーボネート基板上に、Zn
S−SiO2 (SiO2 :20mol%)からなるター
ゲットを用いRFスパッタ法により膜厚70nmの第一
の保護層を形成した。次にGeTeSbAl合金からな
るターゲットを用いDCスパッタ法により膜厚20nm
の記録層を形成した。この時の記録層組成は、下記
(1)式において、X=0.25、Y=0.53、Z=
0.22、K=0.01であった。
【0026】 (GeXTeYSbZ1-KAlK ・・・・(1) さらにZnS−SiO2 (SiO2 :20mol%)か
らなる膜厚15nmの第二の保護層を、さらにAlCr
からなる反射層を150nm順次スパッタ法により形成
した。その後反射層の上にUV硬化樹脂層をスピンコー
ト法により形成し光情報記録媒体(表1においてサンプ
ルAと記す)を作製した。
【0027】また記録層にそれぞれ表1記載の組成を用
いた以外はサンプルAと同じ方法で、かつ同じ膜厚構造
で光情報記録媒体(サンプルB)を作製した。本記録媒
体に前記ピットエッジ記録条件に記載の方法を用い、
2Tw信号としてf1=7.67MHz、7Tw信号と
してf2=2.19MHzを用いたオーバーライト記録
を行なった。なお、ウインドウ幅Tw=32.6nsで
あり、この最大記録周波数における記録密度は0.4μ
m/bitである。2Tw信号のC/N値、2Tw信号
のオーバーライト消去率ΔC、7Tw信号のオーバーラ
イトジッタ値、さらに1万回繰り返し後の7Tw信号の
オーバーライトジッタ値を表1に示す。なお、繰り返し
後のオーバーライトジッタ値と初回オーバーライトジッ
タ値の比を、初期特性に対する比率として表に示した。
【0028】表1から、Alの添加量を変えたサンプル
A、Bの繰り返し後のジッタ値の増加は非常に小さい事
がわかる。さらに初期特性及び繰り返し後のジッタ値は
14.3%以下であり、図1から計算されるビットエラ
ーレートとしては、2×10 -4以下となることから実用
上問題の無いレベルである。
【0029】
【比較例1】記録層にそれぞれ表1記載の組成を用いた
以外は、実施例1と同じ方法でかつ同じ膜厚構造で光情
報記録媒体(サンプルa、b)を作製し、さらに実施例
1と同じ特性評価を行った。結果を表1に示す。表1か
ら、Alを添加しないサンプルaは、良好な初期特性が
得られるものの、一万回繰り返し後のジッタ値は14.
5%と著しく増加する。また大量にAlを添加したサン
プルbの初期特性は他のサンプルに比べ劣る結果とな
る。以上から、サンプルa、bは繰り返し後のジッタ値
のビットエラーレートが5×10-4を越え、データの正
確な再生ができなくなる。
【0030】
【比較例2】比較例1記載のサンプルaを用い前記ピ
ットポジション記録条件に記載の方法を用い、3Tw信
号としてf1=5.45MHz、8Tw信号としてf2
=2.04MHzを用いたオーバーライト記録を行なっ
た。なお、ウインドウ幅Tw=61.2nsであり、こ
の最大記録周波数における記録密度は1.0μm/bi
tである。3Tw信号のC/N値、3Tw信号のオーバ
ーライト消去率ΔC、8Tw信号のオーバーライトジッ
タ値を表1に示す。
【0031】表1から、ピットポジション記録において
十分な繰り返し特性が得られる媒体であっても、前記比
較例1が示すように、ピットエッジ記録を行うと実用上
十分な繰り返し耐久性を得ることが困難であることがわ
かる。
【0032】
【実施例2】記録層にそれぞれ表2記載の組成を用いた
以外は、実施例1と同じ方法でかつ同じ膜厚構造で光情
報記録媒体(サンプルC〜J)を作製し、さらに実施例
1と同じ特性評価を行った。2Tw信号のC/N値、2
Tw信号のオーバーライト消去率ΔC、7Tw信号のオ
ーバーライトジッタ値、安定性試験後のジッタ値、さら
に1万回繰り返し後の7Tw信号のオーバーライトジッ
タ値を表2に示す。表2から、サンプルC〜Jについて
は、ピットエッジ記録を行った際、オーバーライトジッ
タに関して良好な初期特性ならびに繰り返し耐久性を有
する事がわかる。例えば、サンプルCについては、繰り
返し後のジッタが13.2%であり、図1からビットエ
ラーレートとしては2×10-4以下と計算され、実用上
問題の無いレベルであることがわかる。さらに他のサン
プル(D〜J)についてもビットエラーレートとして
は、5×10-4未満と計算され、実用上問題の無い範囲
であることがわかる。
【0033】
【比較例3】記録層にそれぞれ表2記載の組成を用いた
以外は、実施例1と同じ方法でかつ同じ膜厚構造で光情
報記録媒体(サンプルc〜j)を作製し、さらに実施例
2と同じ特性評価を行った。結果を表3に示す。表3か
ら、サンプルc〜jについては、ピットエッジ記録を行
った際、オーバーライトジッタに関して、初期特性なら
びに繰り返し耐久性のすべてを満足する特性が得られな
い事がわかる。例えば、組成Yの値が0.4未満である
サンプルcについては、繰り返し耐久性に対する効果は
見られるものの、繰り返し後のジッタ値は14.7%と
なる。従って図1から計算されるビットエラーレートと
しては5×10-4を越えることになり、データを正しく
再生することが困難になる。さらに他のサンプル(d〜
j)についても同様に、繰り返し耐久性試験後のビット
エラーレートが、5×10-4を越え、データの正確な再
生ができなくなる。
【0034】
【実施例3】実施例1記載のサンプルAを用い、以下に
示す方法により動画像のピットエッジ記録を行なった。
まず動画像情報をデジタル化し、MPEG2規格による
ビットレート圧縮を行なった。その後誤り訂正符号を付
加し、1−7RLL変調方式により変換した符号列を、
ピットエッジ記録方法で記録を行なった。その再生信号
を復号化し誤り訂正を行い、さらにビットレート伸長を
行い、アナログ変換を行った。この様にして得られた画
像は、非常に良好な画質であった。
【0035】
【表1】
【0036】
【表2】
【0037】
【表3】
【0038】
【発明の効果】以上のように、本発明の方法によれば、
従来の記録方法に比べ、繰り返し耐久性について実用上
十分なジッタ特性を示すピットエッジ記録が可能とな
り、また、本発明の方法によって得られた光情報記録媒
体を再生すると、ビットエラーレートが実用上問題ない
程度に低く、特に、画像情報の場合は非常に良好な画質
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるオーバーライトジッタ値(σ/
Tw)とビットエラーレート(BER)の関係を示す図
である。
【図2】ピットエッジ記録条件における符号列とパルス
条件と記録マークの関係を示す図である。
【図3】ピットポジション記録条件における符号列とパ
ルス条件と記録マークの関係を示す図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも基板及び記録層からなり、該
    記録層が少なくともGe、Sb、Te及びAlの四元素
    から構成され、かつ前記四元素の組成が下記一般式
    (1)で表される相変化型光情報記録媒体に、記録マー
    クの前端部と後端部の位置に対応させて、符号化規則に
    より記録情報から変換した符号列を記録することを特徴
    とする光情報記録方法。 (GeXTeYSbZ1-KAlK ・・・・(1) ただし X+Y+Z=1 0.1≦X≦0.5 0.4≦Y≦0.6 0.05≦Z≦0.4 0.005≦K≦0.1 ここでX、Y、Z、Kはそれぞれ原子数比を表す。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の相変化型光情報記録媒体
    に、記録マークの前端部と後端部の位置に対応させて、
    符号化規則により記録情報から変換した符号列が記録さ
    れていることを特徴とする光情報記録媒体。
JP7135407A 1995-06-01 1995-06-01 光情報記録方法及び光情報記録媒体 Withdrawn JPH08329466A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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