JPS6254853A - 光学記録部材 - Google Patents

光学記録部材

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JPS6254853A
JPS6254853A JP60195230A JP19523085A JPS6254853A JP S6254853 A JPS6254853 A JP S6254853A JP 60195230 A JP60195230 A JP 60195230A JP 19523085 A JP19523085 A JP 19523085A JP S6254853 A JPS6254853 A JP S6254853A
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JP
Japan
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recording
protective layer
recording layer
refractive index
erasing
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JP60195230A
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English (en)
Inventor
Yoshito Ninomiya
二宮 義人
Masatoshi Takao
高尾 正敏
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
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】 産業上の利用分野 本発明は光、熱等を用いて高速かつ高密度に光学的な情
報を記録、再生、消去できる光学記録部材に関するもの
である。
従来の技術 近年、半導体レーザの技術的発達に伴ない、レーザ光線
を利用して高密度、高速な情報の記録、再生、消去を行
なうことが種々試みられている。
光学的な変化を利用する記録媒体としてはテルル(Te
)を初めとするカルコゲン化物、および酸化物系材料が
よく知られている。これらの材料は光学的な変化を情報
として取り出す際には有用な材料ではあるが、長期間の
保存性を考えた場合、必ずしも充分な材料ではない。
カルコゲン化物の場合は、非晶質であるため熱的に結晶
化し劣化しやすく、湿度の影響によって酸化されやすい
などの欠点を有している。
また、構造としては、”PMMA(ポリメタクリル酸メ
チル)等の樹脂基材上にFitlEi状記録層を形成し
、さらに同種の樹脂基材をはり合わせた構造になってお
り、このようなディスク構造においては、レーザ照射に
よる記録、消去の繰り返しによって基材と記録層の界面
付近の基材が損傷しやすく、記録信号の品質が低下して
しまう欠点を有している。
このような観点から、消去可能であり、繰り返し記録再
生可能な非破壊型の光学部材、例えば光学式ディスクメ
モリーにおいて、基板を熱から保護したり、大気中水分
の浸透を遮断し、記録膜への浸透を防止するために、酸
化物等の耐熱保護層を設けることが特願昭59−113
301に提案されている。
このような耐熱保護層に要求される性質としては、 (1)使用波長領域で透明であること、(2)融点が比
較的高いこと、 (3)吸水率が小さく、耐湿性に優れていること、(4
)クラックが生じないこと、 などである。
そして、これらの条件等を満たすべき材料として、従来
は二酸化ゲルマニウム(GaO2)や、二酸化ケイ素(
SiO2)などの酸化物が用いられている。
発明が解決しようとする問題点 しかし、このような二酸化ゲルマニウムや、二酸化ケイ
素の材料はそれぞれ一長一短であり、前述した条件をす
べて満たした材料ではない。例えば二酸化ゲルマニウム
の場合、屈折率が基材となる樹脂よりも大きく、記録材
料よりも小さいために、膜厚を最適化して全反射率を低
下させることが可能である特長を有しているが融点が1
000℃付近と比較的低いため、レーザ照射による記録
、消去の繰り返しにより基材が損傷したり、保護層と記
録層との間で原子の相互拡散が起こり易くなり短寿命に
なりやすいとか、大気中においてもわずかに水溶性を示
し、耐湿特性に劣るという短所を有している。また、二
酸化ケイ素の場合においても、融点が1700℃付近と
比較的高く、耐湿性に優れる特長を有しているが、屈折
率が基材と同程度か僅かに大きい程度で屈折率が満足な
値にならないという短所を有している。従って、前述に
列挙した条件を満たす材料を得ることは困難であった。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために1本発明は、光照射によっ
て昇温してその光学定数が変化する薄膜状記録層の両側
に屈折率が記録層の屈折率よりも小さい同種組成の保護
層を設け、さらに面保護層の外面に保1T!It層の屈
折率よりも小さい屈折率を有する同種組成の基材を設け
、保護層の全体又は主成分を炭化ケイ素で構成した光学
記録部材を提供する。
作用 上記の構成によれば、記録層の両側に設けた保護層に、
全体として又は主成分として従来の保護層材料よりも耐
熱性及び屈折率の高い炭化ケイ素を用いることによって (1)保8護層と記録層との間で原子の相互拡散がなく
、記録層を安定化でき、レーザ照射による記録。
消去の繰り返しの耐久性が飛蹟的に向上する。
(2)レーザ照射による記録、消去の繰り返し使用時に
、基材の損傷を防止し、ノイズレベルの増大をおさえ、
 C/N (信号対ノイズ比)の劣化を少なくできる。
(3)大気中水分の記8層への浸透をこの保護層で遮断
でき、記録層の膜質変化を抑え、耐湿特性は飛躍的に向
上し、長寿命化が可能になる。
実施例 以下、本発明の実施例について、添付図面に基づき詳細
に説明する。
第1図は、本発明の光学記録部材の基本的な構成の断面
図を示したものである。同図において、1および5はP
MM、A等の樹脂基板、2および4は本発明の要部であ
る耐熱保護層、3は光照射によって昇温しその光学定数
が変化するような記録層である。
記録層3が、テルル(Te)と酸化テルル(TeO□)
を主とするような光学記録部材においては、光照射によ
る温度上昇が数百度になるので保護層2.4の耐熱性が
特に重要になってくる。また、樹脂基材1,5は大気中
の水分の浸透は避は難く、記録層3の膜質の変化を引き
起す原因ともなり、保護層2,4の耐湿性も重要な事項
である。さらに、記録層3を含めた全体の系として樹脂
基材1,5側からの反射光強度を小さくすることができ
、光の入射効率を高めるために、保護層2,4の屈折率
が記録層3の屈折率よりも小さく、基材1,5の屈折率
よりも大きな値である領域の保護層材料を選択しなけれ
ばならない。
そこで発明者らは、不溶性で、融点が2700℃、屈折
率n=2.65の炭化ケイ素に注目した。
また、保護層2,4の膜厚に関しては、記録層3の光学
定数と保護層2,4の光学定数の差による干渉効果が最
大になるように定めなければならないが1種々検討の結
果から下側の保護層2を波長の1/4程度、上側の保護
層4を波長の172程度となるようにした時に最も効率
が良くなることを見出したので本実施例ではほぼ前記の
数値となるように膜厚を設定した。たとえば、屈折率n
=2.65のとき、1/4波長は900人、l/2波長
は1800人となる。
次に、以上の構成の光学記録部材についてのより具体的
実施例について述べる。
実施例1 下側の樹脂基材1としては、1.2t x 200φの
ディスク状PMMA樹脂基材を用い、その樹脂基材1上
に耐熱保1護層2として反応性スパッタリング法により
厚み900人の炭化ケイ素(SiC)薄膜を形成した。
その上に光照射によって昇温してその光学定数が変化す
る性質を有する厚み1000人のTe−Ge  Sn−
○系(特願昭58−58158号)記録層3を電子ビー
ム法にて形成し、更にその上に下側の保護層2と同様の
方法にて形成した炭化ケイ素からなる上側の保護層4を
1800人設けた後、下側の樹脂基材1と同種の材料か
らなる上側の樹脂基材5を紫外線硬化樹脂を用いて貼り
合わせた。
両保?J層2,4の形成条件を以下に示す。
・基材 :     、PMMA ・スパッタ時圧カニ  2 X 10”Torr・分圧
 :20%CH,/80%Ar ・堆積速度:0.8人/sec ・陰極ターゲット: Si焼結体 ・基板支持:    銅板(水冷) レーザ照射による記録、消去の繰り返し寿命に対する保
護層2,4の効果を知るために、保護層2.4を有しな
い構造の光ディスクをも試作し、両者を比較した。なお
、この比較用の光ディスクにおいては、基材は同型、同
種のもので、記録層の形成方法および膜厚も保護層を有
しているものと同様に行なった。
記録、消去方法は特願昭58−58158号記載の記録
、消去方法を用いて繰り返し記録、消去実験を行なった
・ これら2種の光ディスクを用いて、記録パワー、消去パ
ワーをそれぞれ8mW、12mWとし、消去レーザビー
ム長は半値巾で15μmとして、同一トラック上に繰り
返し記録、消去を行なった場合のC/Nの変化を第2図
に示す。記録周波数は5MH2で、ディスクの風速は1
5m/sで行なった。
第2図において曲線(イ)は本発明の耐熱保護層を有す
る光ディスクの特性変化で、曲線(ロ)は耐熱保護層を
有しない比較用光ディスクの特性変化である。同図から
明らかなように、本発明の耐熱保護層を有する光ディス
クにおいては、初期のC/Nが耐熱保護層を有しない光
ディスクよりも高い値を示した。これは、記録層3の屈
折率(n#4.0)が耐熱保護層2,4の屈折率(n:
2.65)よりも大きいため、記録層3を含めた全体の
系として基材1,5側からの反射光強度を耐熱保護層の
ない場合に比べて小さくすることができ、光の入射効率
を高めることができたためと考えられる。
また、耐熱保護層を有しない光ディスクにおいては、記
録、消去の繰り返し使用するとC/Nの劣化が大きく短
寿命であることがわかった。それに対して、耐熱保護層
2,4を有する光ディスクにおいては、記録、消去の繰
り返し使用に対してC/Nの劣化が非常に小さく長寿命
であることがわかった。これは、比較用光ディスクでは
、光照射により記録、消去の繰り返し使用することによ
って、・基材と記録層の界面で基材が熱的変形を生じ、
それによってノイズレベルが増大して、C/Nが低下し
たものであると考える。
なお、炭化ケイ素薄膜の耐熱保護層2,4を形成するに
際し、下側のPMMA樹脂基材1のそりおよび光ガイド
用のトラック溝の損傷や、記録層3の熱劣化等への影響
はほとんどなかった。
実施例2 本発明の炭化ケイ素耐熟保護層のディスク化における有
意性を従来の保護層との比較により確認するために、光
学的特性(特に、屈折率)の異なる炭化ケイ素(SiC
)、二酸化ゲルマニウム(GaO2)及び二酸化ケイ素
(S i O2)のそれぞれからなる保護層を第1表に
示した形成条件で形成した以外は実施例1と同様な方法
により3種類の光ディスクを作製した。
得られた保護層の膜厚と相対的な反射率の変化を第3図
に示す。
保護層が炭化ケイ素の場合、基材の屈折率n。
と、形成された保護膜の屈折率nfの差Δn=Int 
 nslが大きいので反射率変化も大きくなり、またn
fが本質的に大きいため、干渉効果による反射率変化が
最大となる膜厚d、も薄くなる。
すなわち波長λと屈折率n「および膜厚d「の間には下
記に示す関係があり、 従って屈折率が大きければ膜厚を薄くでき、保護層のg
t瞑を形成する条件としては非常に有利になるばかりで
なく、記録膜形成後の上側の保護層(オーバーコート)
を形成する場合においても、形成時に形成条件によって
は記録膜の変質等に影響することが考えられるが、保護
層を薄くできるという特徴が記録膜への影響を小さくす
る方向に働き、記録膜が薄い程その結果は大きいと考え
られる。
第3図に示されるとと<n(の小さな保護層材料はどd
t(矢印の所)が厚くなり、また、反射率の相対的な変
化量ΔRが小さくなっている。
実施例3 実施例2で作製した光ディスクを用いて記録、消去の繰
返し実験を行なった。これら3種の光ディスクを用いて
、記録パワー、消去パワーをそれぞれ8mmW、12m
Wとし、消去レーザービーム長は半値1(1で15μm
として同じ場所に繰返し記録、消去を行なった場合の全
反射率の変化を求めた。
その結果を第4図に示す。
第4図中で黒化としであるのが消去状態、白化とあるの
が記録状態である。同図から炭化ケイ素を耐熱保護層と
した場合は、他の二酸化ゲルマニウムおよび二酸化ケイ
素を保護層とした場合に比べ、記録、消去の繰返しに対
して非常に安定しており、長寿命であることが分かる。
これは記録、消去の繰返しにより高温化にさらされ、そ
れが経過する回数が多くなるにつれて、保護層(下地層
)と記録膜の熱履歴が多くなるが、炭化ケイ素の場合は
融点が2700℃と非常に高く、耐熱性に優れるため記
録、消去の繰返し耐久性に優れるものと考えられる。二
酸化ケイ素の場合は融点が1700°C1二酸化ゲルマ
ニウムの場合は融点が1115℃であり、炭化ケイ素に
比べ融点が低いため、記録、消去の繰返し耐久性に劣る
ものと考えられる。
実施例4 下側の樹脂基材1としては、 1.2t X 2000
φのPMMA樹脂基材を用い、その樹脂基材1上に下側
の保護M32として、スパッタリング法により、炭化ケ
イ1(sic)単独の薄膜と、炭化ケイ素および二酸化
ケイ1t(Sin2)を種々な比率で含む薄膜と、二酸
化ケイ素単独の薄膜をそれぞれ形成した。
保護層の形成条件を以下に示す。
0基材:      PMMA Oスパン9時圧カニ 2 X 10”TorrOスパッ
タガス:  Ar10O% O堆積速度:    0.4〜0.8人/5ecO陰極
ターゲット: SiC焼結体ターゲット上にSio、タ
ーゲットを設置 した複合ターゲット 0基板支持:   水冷銅板 得られた保護層の膜厚と相対的な反射率の変化を第5図
に示す。なお、5iC−8in、の組成に関しては、タ
ーゲット上での設定混合比と形成後の実際の比率は、形
成膜の化学分析の結果、若干異なるようである。
第5図から、SiCだけの場合は、基板の屈折率と得ら
れた薄膜状の保護層の屈折率との差が大きいので反射率
変化も大きくなることが分る。また、薄膜の屈折率が本
質的に大きいため、干渉効果による反射率変化が最大と
なる膜厚も薄くなる。
そのSjCに含有されるSio2の比率が増すに従って
反射率変化も小さくなり、膜厚も厚くなってくる。この
結果から、SiO□の含有量によって形成される保護層
の屈折率を任意に制御できるものと考えられる。
次に、これらの形成した下側の保護層2上に光照射によ
って昇温してその光学定数が変化する性質を有する薄膜
状の記録層3を電子ビーt、法にて形成し、更にその上
に下側の保護層と同一組成の上側の保護層4(オーバー
コー1−)を設けた後。
下側の樹脂基材1と同種の上側の樹脂基材5を紫外線硬
化樹脂を用いて貼り合わせ、得られた光ディスクを用い
て記録・消去の繰り返し実験を行なった。繰り返し条件
は実施例3と同様である。その結果を第6図に示す。
第6図に示すように、SiCに含有されるSiC2の含
有量が多く・なるにつれて、記録、消去の繰り返しが短
寿命である。これは、記録、消去の繰り返しの経過回数
が多くなるにつれて保護層(下地層)と記録膜の熱履歴
が多くなるが、SiCの融点2700℃に対してSio
2の融点が1700℃と低く、SiCに含有されるSi
C2の含有量が増すにつれて+ sio、の融点に近付
くため、記録、消去の繰り返しが短寿命になるものと考
える。
また、これらの光ディスクを実施例1と同様の条件で同
一トラック上に繰り返し記録、消去を行なった場合のC
/Nを測定した結果を第7図に示す。
第7図から、SiCに含有されるSio2の含有量が少
なくなるにつれて、初期のC/Nが高くなる傾向を示す
ことがわかった。これは、SiCに含有される5in2
の含有量が多くなるにつれ、屈折率が大きくなり、基材
側からの反射光強度を小さくすることができ、光の入射
効率を高めることができたためと考えられる。また、記
録、消去の繰り返し使用するとSiCに含有されるS 
i O、の含有量が少なくなるにつれて、C/Nの劣化
が大きくなる傾向を示す。これは、光照射により記録。
消去の繰り返し使用することによって、基材と記録層の
界面で基材が熱的変形を生じ、それがSICに含有され
るSio2の含有量が多くなるにつれ融点が低くなり、
耐熱性が劣ることからノイズレベルが増大してC/Nが
低下したものであると考えられる。
しかし、Sin、の含有its%(化学分析値)の場合
、5−iCのみの耐熱保護層に比へC/Hの劣化は大き
いが、光ディスクの耐熱保護層としては十分に使用可能
なものである。よって、5iC−3i O、系において
、SiCに含有されるSiC2の含有量が0〜15%の
領域は光ディスクの耐熱保護層として十分使用可能な領
域であると考える。
また1本発明者らは、Sin、の他にSiOについても
検討した。SiCの融点はSiO□とほぼ同じであるが
、屈折率はn=2.15とSio2に比べ大きな値であ
るため、膜形成において同条件下では。
膜厚等には差が見られるが、Sin、の場合と同等の効
果が確認できた。
実施例5 本実施例における光学記録部材の基本的な構成は実施例
1で示したとおりであるが、透過率潤定装置の関係上、
樹脂基材1,5としては1.2t X 18mmX]8
++uoの正方形PMMA樹脂基材を用いて行なった。
PMMA樹脂基材1上に下側の耐熱保護層2をスパッタ
リング法により炭化ケイ素から900人の膜厚に形成し
た。その上に光照射によって昇温してその光学定数が変
化する性質を有する厚み1000人の記録層3を電子ビ
ーム法にて形成し、更にその上に下側の耐熱保護層2と
同様の方法にて形成した炭化ケイ素の上側の耐熱保護層
4を1800人設けた後、下側の樹脂基材1と同種、同
型の上側PMMA樹脂基材5を紫外線硬化樹脂を用いて
貼り合わせた。なお、記録層3および両射熱保護層2,
4の形成条件は実施例1と同様であった。
一方、比較のために、炭化ケイ素の耐熱保護層を設けて
いない試料をも試作し、得られた2種類の光学記録部材
を40℃−90%RH160°C−90%RI−Iおよ
び80℃−90%RHの雰囲気の恒温恒湿槽内に放置し
、830nmの光での透過率変化を求め1両者の環境に
よる特性を比較した。その結果を第8図に示す。
第8図において、縦軸は透過率変化で横軸は経過口数で
あり、初期値をTo、経過日数後の透過率を’rxとし
た場合。
100 X (j −To/ Tx) で表わされた値である。曲線(ハ)(ホ)(ト)は本発
明の炭化ケイ素の耐熱保護層を有する光学記録部材の透
過率変化を示したものであり、(ハ)は40℃−90%
RH1(ホ)は60℃−90%RH,(ト)は80℃−
90%RHの雰囲気における透過率変化を示したもので
ある。一方向線(ニ)(へ)(チ)は耐熱保護層を有し
ない光学記録部材の透過率変化を示したものであり、(
ニ)40℃−90%RH1(へ)は60℃−90%RH
,(チ)は80℃−90%RHの雰囲気における透過率
変化を示したものである。同図から明らかなように、本
発明の耐熱保護層を有する光学記録部材は、いずれの雰
囲気においても、はとんど変化が見られず非常に安定で
あるのに対し、耐熱保護層を有しない光学記録部材は4
0℃−90%R8160℃−90%RH180℃−90
%RHと恒温、恒温度の雰囲気の温度が高くなるにつれ
透過率の経時変化が大きくなる傾向が顕著であり、その
透過率変化は、耐熱保護層を有した光学記録部材の透過
率変化に比べ非常に大きいことが確認できた。なお、曲
線(ニ)(へ)(チ)において、透過率が一旦低下した
後、再び増大し復帰する傾向を示す。これは薄膜状記録
層が熱による黒化と湿度による酸化を生し、透過率が回
復してからであると考えられる。
また、SiCと同様な方法にて5iC−3in2系耐熱
保護層について検討した。5iC−8iO系においてS
iCに含有される5in2の含有量が化学組成比で15
%含有された耐熱保護層を有した光学記録部材の透過率
変化も第8図に示した。曲線(す)は40℃−90%R
H1(ヌ)は60℃−90%RH1(ル)は80℃−9
0%RHの雰囲気における透過率変化を示したものであ
る。図から明らかなように。
SiC単独の保護層と同等の透過率変化であり、非常に
安定していることが確認できた。
これらの結果から耐熱保護層は湿度(水分)に対するい
わゆるパシベーション膜ともなり、光学記録部材の長寿
命化を確認でき、信頼性の改善に対して大きく寄与して
いることが確認できた。
以上のように光ディスクの耐熱保護層に全体として炭化
ケイ素あるいは、主成分の炭化ケイ素に従成分として若
干の酸素を含むものを用いることにより、非常に良好な
光学記録部材を得ることができた。
更に、本発明者らは、実施例1〜実施例5に示されるS
i焼結体ターゲットでCH4ガスによる反応性スパッタ
で形成した炭化ケイ素の他に、別の形成方法としてSi
Cターゲットを不活性スパッタガス中にて形成した炭化
ケイ素についても検討した結果、同様な結果を確認でき
た。
発明の効果 以上述べたごとく、本発明の光学記録部材では、記録層
の両側に全体として又は主成分として炭化ケイ素からな
る耐熱保護層を設けることによって(1)低ノイズ化が
計れ高いC/N比で、しかも記録、消去の繰返しに対し
て長期間非常に安定で、耐久性に優れ。
(2)湿度劣化が小さく、耐候性に優れ長寿命である 等の特徴をもつ光学記録部材を得ることができ、記録、
消去の繰返し耐久性を向上させ、耐候性などの信頼性を
高めることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における光学記録部材の断面
図、第2図は本発明の光学記録部材と従来の光学記録部
材について繰り返し記録、消去を行なった場合のC/H
の変化を示すグラフ、第3図は本発明の耐熱保護層と従
来の保護層について膜厚と相対反射率の関係を示すグラ
フ、第4図は本発明の光学記録部材と従来の光学記録部
材について繰返し記録、消去を行なった場合の相対反射
率変化を示すグラフ、第5図は5iC−5iO,、系保
護層の膜厚と相対的な反射率の関係を示すグラフ、第6
図は5iC−8iO□系保護層を含む光学記録部材にお
ける繰り返し記録、消去を行なった場合の相対反射率変
化を示すグラフ、第7図は5iC−8in、系保護層を
含む光学記録部材における繰り返し記録、消去を行なっ
た場合のC/Nの変化を示すグラフ、第8図は本発明の
光学記録部材と従来の光学記録部材の恒音恒湿度雰囲気
中における透過率の経時変化を示すグラフである。 1.5・・・基材、2,4・・・耐熱保護層、3・・・
記録層 代理人   森  本  義  弘 aq反pJ1等変4巳(ムPり 相村瓦射卑変4ヒ (Ag) 第5図 月り()@  (4) 第3図 峠りυ(しis枚(8う)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、光照射によって昇温してその光学定数が変化する薄
    膜状記録層の両側に屈折率が記録層の屈折率よりも小さ
    い同種組成の保護層を設け、さらに両保護層の外面に保
    護層の屈折率よりも小さい屈折率を有する同種組成の基
    材を設け、保護層の全体又は主成分を炭化ケイ素で構成
    した光学記録部材。 2、保護層が従成分として例えばSiO_2又はSiO
    の形で酸素を含む特許請求の範囲第1項に記載の光学記
    録部材。
JP60195230A 1985-09-03 1985-09-03 光学記録部材 Pending JPS6254853A (ja)

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