JP3003962B2

JP3003962B2 - 情報記憶方法

Info

Publication number: JP3003962B2
Application number: JP3199471A
Authority: JP
Inventors: 謹矢加藤; 史朗陶山; 敬二田中; 重信酒井
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1991-08-08
Filing date: 1991-08-08
Publication date: 2000-01-31
Anticipated expiration: 2015-01-31
Also published as: JPH0545625A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は高分子中に液晶を分散
させた組成物層に情報を記憶させる方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、大容量のファイル記憶の需要が高
まっている。このため、符号化された情報（符号情報）
を高密度に記憶できる光メモリの開発が盛んである。

【０００３】代表的な光メモリである光ディスクとし
て、相変化形、光磁気形等が広く研究・開発されてい
る。この一方、液晶を用いた光ディスクの提案がされて
いる。たとえば、エイッチビレッキ（H. Birecki）ら
によりは、スメクティック液晶の電気熱光学効果を用い
た光ディスクが報告されている（写真−光学計測技術者
協会予稿（Proc. SPIE）４２０巻、１９４〜１９９頁、
１９８３年）。この報告の内容を説明する。まず、スメ
クティック液晶の液晶分子を基板に対して垂直に配向
（ホメオトロピック配向）させ、透明状態を作ってお
く。こののち、書込レーザ光を所定の位置に照射し、液
晶を加熱すると、液晶がネマティック液晶状態となる。
このまま急冷すると、配向が乱れたまま固定され、散乱
状態となる。読出用のレーザ光を照射して、散乱光の有
無を検出することにより、情報が判別できる。情報の消
去は、液晶を挾んで形成した電極に初期のホメオトロピ
ック配向になるように強い電界を印加し、全面を一括消
去するか、レーザ光で加熱した状態で弱い電界を印加す
ることで、所定の場所の液晶を初期のホメオトロピック
配向に戻す。この時の電界は全面を一括して消去する場
合と違い、他の場所の情報が消去されない弱い電界が用
いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で
は、配向の乱れた散乱領域とホメオトロピック配向の透
明領域の境が明瞭でなく、情報を正しく読み出すには、
散乱領域を大きくする必要があり、高密度化ができない
欠点があり、他の光ディスクと競争できるデバイスにな
らなかった。

【０００５】また、液晶は表示媒体として広く用いられ
ており、上記記憶媒体で符号情報を消すことなく文字、
記号、図形等の人が直接理解できる表示情報の書込が可
能となれば、用途を大きく広げられるが、上記方法では
符号情報の記憶と表示情報の書込との兼用はできない欠
点があった。

【０００６】この発明は上述の課題を解決するためにな
されたもので、符号情報を高密度に記憶することができ
る情報記憶方法、同時に表示情報の書込が可能である情
報記憶方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明においては、高分子中に液晶を分散させた
組成物層に情報を記憶させる方法において、上記組成物
層を局所的に加熱したのち、冷却速度を制御することに
より、上記液晶の大きさを変える。

【０００８】

【０００９】この場合、上記液晶の配向を部分的に揃え
る。

【００１０】この場合、冷却時に電界を印加することに
より、上記液晶の配向を部分的に揃える。

【００１１】また、上記液晶の大きさを変えることによ
る符号情報の記憶と上記液晶の配向を部分的に揃えるこ
とによる表示情報の書込とを同時に行なう。

【００１２】

【作用】この情報記憶方法においては、液晶の大きさを
明確に区別して検出することができる。

【００１３】また、液晶の配向を部分的に揃えれば、液
晶の配向が揃った透過領域と液晶の配向が揃わない散乱
領域とを形成することができる。

【００１４】また、液晶の大きさを変えることによる符
号情報の記憶と液晶の配向を部分的に揃えることによる
表示情報の書込とを同時に行なえば、同一領域に符号情
報および表示情報の記憶、書込を行なうことができ、ま
た短時間に符号情報および表示情報の記憶、書込を行な
うことができる。

【００１５】

【実施例】この発明の基本原理を説明する。

【００１６】図６で示すように、高分子６１中に低分子
の液晶６２を分散させた組成物は一般にＰＤＬＣ（Poly
mer Dispersed Liquid Crystal）と呼ばれ、高分子６１
中に液晶６２を粒状に分散させた構造を持つ。高分子６
１中に分散した液晶６２は小粒状をなすため、一般にド
ロプレットと呼ばれる。表示材料として用いられる場合
には、ドロプレットのサイズは１μｍ前後であるが、製
作法により広い範囲（たとえば０．１〜１００μｍ）の
所定のサイズに形成できる。ドロプレット内の液晶６２
はある方向に揃っている（一定の配向方向を持ってい
る）が、ドロプレット間では配向方向が異なり、しかも
液晶６２の複屈折性により、液晶６２の屈折率は高分子
の屈折率と一致しないため、図６(ａ)に示すように、無
電界時には入射光６５をドロプレットと高分子６１との
境界で散乱する散乱状態となり、白濁して見える。一
方、組成物層６３を挾む透明電極６６間に電源６７から
電界を印加すると、ドロプレット内の液晶６２の配向方
向が電界方向に揃い、液晶６２の正常光に対する屈折率
を高分子６１の屈折率と合わせておけば、図６(ｂ)に示
すように、透明な透過状態となる。

【００１７】また、高分子６１としてたとえば熱可塑性
樹脂を用いれば、高分子６１と液晶６２とが溶け込む状
態に加熱した後、冷却速度を変えると高分子６１と液晶
６２が分離する温度での冷却速度に依存して、ドロプレ
ットのサイズが決まる。

【００１８】また、特願平３−６６１３３号に示したよ
うに、冷却時に十分高い電界を印加すると、ドロプレッ
ト内の液晶６２の配向が電界方向に揃うため、電界を除
去しても透過状態とすることができる。一方、低電界印
加状態または無電界状態のときには、ドロプレット内の
配向は電界方向に揃わず、ドロプレット間でランダムに
なり、散乱状態にできる。

【００１９】さらに、上記の手段で散乱／透過状態を部
分的に形成した媒体に再び電界を印加すると、通常のＰ
ＤＬＣの動作により、全面を透明状態とすることがで
き、電界を除去すると前の散乱／透過パタンに戻すこと
ができる。

【００２０】この発明はドロプレットのサイズが冷却速
度で可変である性質と、冷却時の電界印加によりドロプ
レット内の液晶の配向を揃えることができる性質を用い
る。

【００２１】図１はこの発明に係る情報記憶方法に用い
られる組成物層を示す図である。図において、１０は高
分子、１１は高分子１０中に分散された大きいドロプレ
ット（大ドロプレット）、１２は高分子１０中に分散さ
れた小さいドロプレット（小ドロプレット）で、これら
により組成物層２０が構成されている。そして、最大の
大ドロプレット１１のサイズは書込／読出に用いる光の
波長オーダとする。また、表示情報の表示をも行なう場
合には、光の波長は可視光で散乱が生じることが必要で
あるため、最大の大ドロプレット１１は可視光領域で効
率よく散乱が得られるサイズとする。また、図１(ａ)で
は組成物層２０の膜厚を大ドロプレット１１のサイズと
ほぼ等しくした。この状態では、書込／読出に用いる光
を十分絞れば、大ドロプレット１１を単位とした書込／
読出ができ、高密度化が図れるためである。しかし、図
１(ｂ)に示すように、組成物層２０の膜厚を大きくし
て、複数の大ドロプレット１１の群を書込／読出の単位
とすることもできる。

【００２２】この発明に係る情報記憶方法においては、
まず図２(ａ)に示すように、書込レーザ光１３で組成物
層２０の所定の場所を高分子１０と液晶とが溶け込む温
度まで加熱し、溶融領域１４を所定の場所に形成する。
つぎに、低い冷却速度で冷却すれば、ドロプレットが成
長し、図２(ｂ)に示すように、大ドロプレット１１を形
成することができる。一方、冷却速度を大きくすれば、
ドロプレットは成長できず、図２(ｃ)に示すように、読
出光の波長より小さな小ドロプレット１２の群ができ
る。このように、大ドロプレット１１がある領域を１、
大ドロプレット１１がない領域を０と符号化すれば、
１、０の符号化された情報（符号情報）が記憶できる。

【００２３】つぎに、図２で説明した情報記憶方法によ
り書き込まれた符号情報を読み出すには、図３に示すよ
うに、組成物層２０の所定の場所に絞った読出レーザ光
１５を照射するとともに、組成物層２０を挾んだ反対側
に光検出器１８を置く。また、読出レーザ光１５の光源
側に偏光子１６を置き、光検出器１８側に検光子１７を
置き、偏光子１６と検光子１７とをクロスニコルの状態
に置く。このようにすれば、図３(ａ)に示すように、大
ドロプレット１１が形成されていれば、光は液晶の複屈
折性の影響を受け、クロスニコルに偏光子１６と検光子
１７とが設定されているのに関わらず、光検出器１８に
光が入り、信号が得られる。一方、小ドロプレット１２
の場合には、複屈折性の影響が十分に表れず、光検出器
１８に入射する光強度は小さく、信号が得られない。こ
れにより、書き込まれた符号情報を読み取ることができ
る。なお、上記では読出レーザ光１５を組成物層２０中
を透過させる方法を用いたが、反射させることもでき
る。

【００２４】一方、図２で説明した情報記憶方法により
書き込まれた情報を読み出すには、図４に示すようにし
てもよい。すなわち、高分子１０と液晶との屈折率差を
大きくしておけば、図４(ａ)に示すように、大ドロプレ
ット１１では高分子１０と液晶の界面で散乱や反射が生
じるから、光検出器１８に光が入り、信号が得られる。
一方、図４(ｂ)に示すように、読出レーザ光１５の波長
より小さい小ドロプレット１２では、十分な散乱が生じ
ないから、光検出器１８に入射する光強度は小さく、信
号が得られない。なお、信号と雑音との比（Ｓ／Ｎ比）
が高い位置に読出レーザ光１５の光源と光検出器１８と
を設置すればよい。

【００２５】このような情報記憶方法においては、大ド
ロプレット１１と小ドロプレット１２とを明確に区別し
て検出することができるから、符号情報を高密度に記憶
することができる。この結果、コンパクトディスクやレ
ーザディスクと同じく音楽や映像の記録や大量の文書の
記憶に用いることができる。

【００２６】つぎに、図１(ｂ)に示した組成物層２０に
表示情報を書き込む方法を図５により説明する。まず、
図２と同様に、書込レーザ光１３を組成物層２０に照射
する。ただし、組成物層２０には透明電極１９が設けら
れており、透明状態としたい領域が書込レーザ光１３で
照射されているときに、電界を印加する。一方、散乱状
態としたい領域では、電界を印加しない。表示情報のみ
を書き込む場合は、散乱状態での散乱効果が最大になる
ように、書込レーザ光１３の照射後の冷却速度を設定す
る。書込レーザ光１３は連続照射でも間欠照射でもよ
い。一方、液晶の大きさを変えることにより符号情報を
記憶させるとともに、表示情報を書き込む場合には、図
２に示したような符号情報の記憶に表示情報を形成する
ための電界印加を重畳させればよい。すなわち、符号情
報の記憶は高密度なため、微細な間隔のドット列で形成
されるが、表示情報は直接人の目や低倍の拡大で確認で
きればよいため、符号情報のドットの塊を表示情報の一
単位である画素とみなすことができる。すなわち、画素
を構成するドット列の中に大ドロプレット１１がほぼ均
等に分布していれば、符号情報と表示情報とを独立に形
成できる。すなわち、透過領域を形成するには、符号情
報の書込時に電界を印加しておけば、ドロプレット内の
液晶の配向は電界方向に固定され、電界除去後も透過状
態が維持される。一方、散乱領域を形成するには、符号
情報の書込時に電界を印加しない。この状態では、ドロ
プレット内の液晶の配向は各々のドロプレットでランダ
ムとなり、白濁した散乱状態とすることができる。光を
散乱する大ドロプレット１１が適度な密度で存在すれ
ば、十分な散乱状態が得られる。

【００２７】ここで重要なことは、符号情報の記憶のた
めのレーザ光照射と冷却速度の制御に表示情報を形成す
る電界印加制御を重畳させることである。

【００２８】表示情報を形成しても、符号情報の読出を
まったく同様に行なうことができる。すなわち、ドロプ
レットは液晶の配向の方向によらず、クロスニコル下で
透過光を生じるので、図３に示した偏光子１６と検光子
１７とを用いる方法が適用できる。一方、液晶の配向が
電界方向に揃った透過状態でも、斜め方向から見ると散
乱状態となっているので、光源や光検出器１８の方向を
選べば、図４に示した散乱を用いる方法が同様に適用で
きる。

【００２９】以上述べたように、この実施例では一つの
組成物層２０に符号情報と表示情報とを重畳することが
できる。

【００３０】より具体的な実施例を以下に示す。

【００３１】（実施例１）ポリビニルブチラール（ＰＶ
Ｂ）にネマティック液晶（メルク（Merck）社製ＢＬ−
０１６）を重量比１：１で混合し、約１５０℃に加熱し
て組成物を溶解させた。この加熱状態で組成物を２枚の
ガラス基板に挾み込み、加圧して、組成物の膜厚を約１
μｍにして、組成物層２０を形成した。

【００３２】こののち、波長８３０ｎｍ、パワー約２０
ｍＷの半導体レーザ光を組成物層２０の所定の位置に照
射した。この後、相分離が始まる８０℃近傍を約１０℃
／分で徐冷したところ、約１μｍの大ドロプレット１１
が形成された。一方、約１００℃／分で急冷したとこ
ろ、約０．２μｍの小ドロプレット１２の群ができた。
徐冷は半導体レーザのパワーを減少させる手法で、急冷
はパワーの瞬断で行なった。

【００３３】このようにして形成した大ドロプレット１
１と小ドロプレット１２とが形成された領域を低パワー
に絞った同じレーザを用いて図３のようにして読み出し
たところ、ドロプレットのサイズに依存して信号出力が
得られた。

【００３４】（実施例２）実施例１では加圧により組成
物層２０の膜厚を制御したが、より容易に薄膜を得る方
法を示す。

【００３５】ポリビニルブチラール０．１ｇと酢酸ｎブ
チル３ｇおよびネマティック液晶（メルク（Merck）社
製ＺＬＩ−２１４１）０．１ｇの割合で混合した溶液を
基板上に滴下し、スピンコートした。回転数１０００ｒ
ｐｍ、回転時間３０ｓで膜厚約５００ｎｍの薄膜の組成
物層２０を得た。

【００３６】実施例１と同様にレーザ光を用いて書込、
読出を行なったところ、実施例１と同様に符号情報を読
み出すことができた。

【００３７】また、表面にガラス基板が存在しないた
め、図４に示すような反射形の検出方法が適用できた。

【００３８】（実施例３）実施例１で示した組成物層２
０を透明電極が形成されたガラス基板に挾み込んで、約
１０μｍの膜厚にし、透明電極１９を有する組成物層２
０を形成した。

【００３９】こののち、実施例１と同様に符号情報を記
憶させた。符号情報の記憶と同時に表示情報に対応して
透明電極１９間に電界を印加したり、切ったりした。こ
の結果、表示情報に対応した透過／散乱領域が視認でき
た。一方、実施例１と同様に符号情報を読み出したとこ
ろ、記憶させた符号情報を読み出すことができた。ま
た、読出光を組成物層２０に対して斜めから照射し、反
射光を検出することによる符号情報の読出もできた。こ
れは、膜厚を厚くした効果による。

【００４０】この発明の符号情報の記憶の主旨は、高分
子中に液晶を分散させた組成物層を局部的に加熱した
後、冷却速度を制御し、分散した液晶の大きさすなわち
ドロプレットのサイズを変化させることにある。とく
に、ドロプレットと高分子の界面で大きく光学特性が変
化するので、読出がきわめて容易である。

【００４１】また、表示情報の書込の主旨は、冷却時の
電界の有無により、組成物層２０の任意の部分において
液晶の配向を電界方向に揃え、透過領域を形成すること
にある。

【００４２】しかも、上記の符号情報の記憶と表示情報
の書込とは単一媒体に対して独立して行なうことができ
るので、符号情報の記憶と表示情報の書込との重畳がで
きることにある。

【００４３】なお、上述実施例においては、高分子材料
としてポリビニルブチラールを用いたが、一般に知られ
ている高分子材料たとえばポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポ
リ塩化ビニル等が利用できることはいうまでもない。

【００４４】また、組成物層２０の構成法も、ガラス基
板に組成物層２０を挾み込んだ構造や基板上に組成物層
２０を塗布した構造以外に、フレキシブルなフィルムに
組成物層２０を挾み込んだ構造や基板にフレキシブルな
フィルムを用いること、フィルムや基板に挾み込まない
組成物層２０のみの構造等がありうる。また、透明電極
１９も透明電極の形成されたフィルムを用いる他、組成
物層２０上に直接透明電極１９を形成する方法も用いう
る。

【００４５】組成物層２０の形状については、特に言及
しなかったが、シート状、カード状さらには円盤状等を
用いうるのは明らかである。さらに、裏面に色付きのフ
ィルム等を張り合わせ、コントラストを向上させること
も可能である。また、組成物層２０がしなやかなフィル
ム状であってもよく、硬い板状でもかまわない。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る情
報記憶方法においては、液晶の大きさを明確に区別して
検出することができるから、符号情報を高密度に記憶す
ることができる。

【００４７】また、液晶の配向を部分的に揃えれば、透
過領域と散乱領域とを形成することができるから、表示
情報を書き込むことができる。

【００４８】また、液晶の大きさを変えることによる符
号情報の記憶と液晶の配向を部分的に揃えることによる
表示情報の書込とを同時に行なえば、同一領域に符号情
報および表示情報の記憶、書込を行なうことができるか
ら、組成物層を有効に使用することができ、また短時間
に符号情報および表示情報の記憶、書込を行なうことが
できるから、符号情報および表示情報の記憶、書込作業
を能率よく行なうことができる。

【００４９】このように、この発明の効果は顕著であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る情報記憶方法に用いられる組成
物層を示す図である。

【図２】この発明に係る情報記憶方法の説明図である。

【図３】図２で説明した情報記憶方法により書き込まれ
た符号情報の読出方法の説明図である。

【図４】図２で説明した情報記憶方法により書き込まれ
た符号情報の読出方法の説明図である。

【図５】組成物層に表示情報を書き込む方法の説明図で
ある。

【図６】ＰＤＬＣの動作原理の説明図である。

【符号の説明】

１０…高分子１１…大ドロプレット１２…小ドロプレット１３…書込レーザ光１９…透明電極２０…組成物層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者酒井重信東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (56)参考文献特開平３−25736（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−40379（ＪＰ，Ａ) 特開平４−186221（ＪＰ，Ａ) 特開平３−278024（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1333 610 G02F 1/133 565 G11B 23/40 G11B 11/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】高分子中に液晶を分散させた組成物層に情
報を記憶させる方法において、上記組成物層を局所的に
加熱したのち、冷却速度を制御することにより、上記液
晶の大きさを変えることを特徴とする情報記憶方法。
【請求項２】上記液晶の配向を部分的に揃えることを特
徴とする請求項１に記載の情報記憶方法。
【請求項３】冷却時に電界を印加することにより、上記
液晶の配向を部分的に揃えることを特徴とする請求項２
に記載の情報記憶方法。
【請求項４】上記液晶の大きさを変えることによる符号
情報の記憶と上記液晶の配向を部分的に揃えることによ
る表示情報の書込とを同時に行なうことを特徴とする請
求項２に記載の情報記憶方法。