JPS61289551A - 強誘電性液晶を用いた光デイスク装置 - Google Patents

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】 「発明の利用分野」 この発明は、書換可能な不揮発性メモリ作用を有する強
誘電性液晶（以下ＦＬＣという）を用いた書換可能な光
ディスク装置を提案することにある。

「従来の技術」 光ディスク装置は、コンパクトディスクに代表されるよ
うに、レーザ光の反射面を有する凹凸面での反射具合を
利用して書換不可能なディジタル式ディスクメモリ装置
が知られている。この応用はオーディオ用、ビデオ用の
みならず、情報処理用の光ディスクメモリ装置としてき
わめて将来を有望視されている。しかしこれらディスク
メモリは書換が不可能である。このため、書換を可能と
する方式が求められ、その代表例として光磁気メモリ装
置が知られている。さらに、カルコゲン系（テルル系）
を用いたアモルファス半導体の光ディスクメモリ装置も
知られている。

「発明が解決したいとする問題点」 しかし光磁気メモリを用いたディスク装置はきわめて高
価かつ希少材料を用いており、将来の多量生産に不安を
残す。またカルコゲン系アモルファス半導体を用いた方
法は光の制御がきわめて微妙である。

これらより、本来多量生産し得る材料を用いること、光
のオン、オフがより容易に行い得ること、不運発性を有
し、メモリをストア（保持）する時、何等の外部エネル
ギを必要としないこと、等の機能を有する手段が求めら
れていた。

本発明はかかる問題点を解決するものである。

「問題を解決するための手段」 かかる問題を解決するため、本発明は液晶材料としてス
メクチックＣ相（Ｓａｃ”）を呈する強誘電性液晶（Ｆ
ＬＣという）を用いた。即ちセルの間隔を４μｍまたは
それ以下とすることによりこの液晶は双安定状態を得る
ことができる。そしてかかる薄いセルに等方性の液晶状
態で液晶を混入し、温度降下させ、ＳｍＡを得、さらに
双安定な５ＩＩＩＣ１′になる。

するとらせん構造をとくことができる。かかるＳａｃ”
に電圧を印加すると、分子が一方向に並び、その角度は
約＋４５６（度）を得ることができる。また逆の電圧を
印加すると逆に約−４５°を得ることができる。そして
この２つの状態は電圧を切っても変化しない不揮発性を
有し、かつ互いに約９０″の角度を有する。本発明はか
かる約９０″のチルト角を有する不揮発性メモリ作用を
用いている。

本発明の光ディスクはそれぞれが電極を有する一対の基
板をその内側に非対称配向面を有する表面を互いに対抗
せしめ、その面間に前記したＳａｃ”のＦＬＣを充填す
る。

本発明の光ディスクは一対の基板の内側に非対称配向膜
を有せしめてＦＬＣを挟んだものである。

さらに本発明の光ディスクは、一対の基板の一方の内側
に反射板を有し、この反射板と他の透光性基板の一面と
の間で非対称配向処理を施しＦＬＣを挟んだものである
。この本発明の光ディスクは光ディスクの内部に電極を
有さない。

本発明においては、セルを構成する一対の基板（光の入
射側を対抗基板、内部側（奥側）を単に基板という）と
さらにＦＬＣにその一方が密接する内表面を配向処理せ
しめている。

特に本発明は、この光ディスクに対し光ビーム特に好ま
しくは半導体レーザ光を反射する層を有する。

その場合、入射光の経路はレーザ光源よりハーフミラ−
を経て対抗基板、ＦＬＣ、反射面、さらにその逆の経路
を経て反射光がハーフミラ−にて方向を変換され偏光板
を経てフォトセンサに至る。

そしてＦＬＣの位相と偏光板の位相との位相差が合致し
た場合、透光性となる。しかしこのビーム光が偏光板と
その位相角をずらせていると非透過または難透過となる
。その結果、偏光板からの透過量が十分なコントラスト
を有するならば、光が照射された番地のｒＯＪ、ｒｌＪ
の判定が可能となる。

かかる光ディスクの記憶の「書消し」　「書き込み」及
び「読み出し」を以下に概説する。

即ち記憶の「書消し」はこのＦＬＣに正または負の所定
の電界をこのディスクの基板の外部側よりＦＬＣに加え
ることにより実施する。また所定の番地の「書き込み」
はディスクの回転速度及び中央部よりの所定の距離に対
しＦＬＣの初期のチルト角をみだす程度に強いビーム光
または熱を照射する。

するとその番地のみはＦＬＣのチルト角を初期の状態例
えば＋４５″より−４５°またはその他初期の状態と異
なる角度に配される。かくすることにより初期状態を「
０」とするならば、光照射により「１」とすることがで
きる。

この書き込み情報のすべての書消しを行うにはＦＬＣに
対し垂直方向に電界を加えるが、この電界を一対の基板
の外部側より印加するために、内部に一対の電極を有さ
ない光ディスクを挟んで電界を印加する一対の電極端子
をディスクの外側に配設する。そしてこの電極より光デ
ィスクの全面または一部に対し電界を加え、ＦＬＣの全
部または一部に再配列させて「書き消し」を行う。

記憶の「読み出し」は前記した如（、半導体レーザの所
定の番地に対し光ビーム例えばレーザ光を照射しその反
射光を偏光板を介してフォトセンサにて検出する。

「作用」 かくすることにより、 （１）偏向板をフォトセンサ部に配設し、その板が１枚
のため光の損失を少なくできる。

（２）光ディスクの上面、下面に偏光板を設ける必要が
なく、取扱が容易にできる。

（３）反射板が大気に触れないため、酸化されることな
く、反射率を高く保つことができる。

（４）不揮発性メモリとしてＦＬＣを用いるため、メモ
リの「書き込み」を高スピード（マイクロ秒のオーダ）
で実施可能であり、また「書消し」はディスクの全面に
対し瞬時に行い得る。

書換プロセスでの繰り返しによる疲労が本質的にない。

（５）　ＦＬＣの使用材料が特殊な元素材料を用いるこ
となくかつ部品点数が少ないため安価であることを期待
できる。

（６）　ＦＬＣを用いるため不揮発性であり、その記憶
保持のため新たなエネルギを必要とせず、省エネルギで
ある。

（７）書換に伴うＦＬＣの２つのチルト角は互いに約９
０°異なり、それはＦＬＣ固有であるため劣化が本質的
にないことが期待できる。

以下に実施例に従って本発明を説明する。

「実施例１」 第１図は本発明の光ディスクメモリ装置を示す。

第１の系（１００）は情報の「読み出し」用であり第２
の系（１０１）は情報の「書き込み」用である。

また（１０３）は情報の「書消し」用である。ディスク
は（１０）により示す。

光ディスクは一対の対抗基板（３）及び基板（７）を有
する。一方の対抗基板（３）は透光性である。

また層（６）は反射性を有する。さらにその一対のＦＬ
Ｃに密接する内表面には配向処理特に非対称配向処理が
なされる。即ち、一方の内表面に配向処理がなされ他方
に非配向処理がなされている。さらにその間にはＦＬＣ
（５）が充填される。

この光ディスクは周辺をＦＬＣが大気に触れないように
封止（３０）　、　（３０″）されている。

この光ディスク（１０）に対し、一対の電極（３１）。

（３１’）に外部より高圧発生源（２５）よりＦＬＣに
対し所定の電界を配すべく直接電圧を印加する。

この時、電界の印加端子（３１）　、　（３１’）は光
ディスク（１０）の外側にかるく接（図面では外部より
加えることを明示するため少し離れさせている）せしめ
ている。この端子（３１）　、　（３１’）がディスク
の半径方向の長さを有する場合は光ディスクを一回転さ
せ、全面消去を行い得る。また、一部のみとするならば
、一対の電界を局部消去し得る。この場合はディスクを
回転しつつ外側から内側またはその逆に端子（３１）を
走査して、ディスクの全面を消去し得る。図面において
端子（３１”）は反射板（６）が導体である場合、下側
の端子（３１）の真上にある必要は必ずしもない。なん
らの手段で反射層（６）と実質的にかるく連続していれ
ばよい。

かかる方式において、端子（３１）　、　（３１”）が
外部側に設けられる場合、直接ＦＬＣに対し密接してい
ない。しかし、ＦＬＣの書き消しに必要な電力損失とし
て第２図に示される如きヒステリシスループの面積（縦
軸が電束密度Ｄ、横軸が電界強度Ｅとした時の面積）と
等価であり、きわめて小さいためその電力損を補う程度
に端子（３１）にかるく接した対抗基板（３）が弱い導
電性を有すれば十分である。

かくして全面がｒＯＪの状態のディスクに対し情報の「
書き込み」を系（１０１）を用いて行う。即ち全面に一
方向に配設したＰＬＣに対し光ビーム特に赤外線を（２
３）よりハーフミラ−（２２）を経て集光光学系、位置
補正等の系（２１）を経て所定の番地に対し光を照射（
２５）　Ｌ、所定の番地の位相を初期状態よりずらすこ
とにより書き込みを行う。さらにその光はハーフミラ−
（２２）を経てフォトセンサ（９）に至る。ここで情報
の書き込みが行われていることをモニタする。その際適
量の光強度となるように（２４）にて補正をする。

情報の「読み出し」に関しては系（１００）を用いる。

即ち、半導体レーザ（１２）よりの光ビームはハーフミ
ラ−（２）をへて集光光学系、位置の補正（オートトラ
ッキング装置）（１１）を経て、光ディスク（ｌＯ）に
光（１６）を入射する。さらにこの光ディスク（１０）
より光が（１６°）として反射し、ハーフミラ−（２）
により光路を分離し偏光板（８）を経て受光センサ（９
）に至る。

この光ディスクに関し以下にさらに具体的に示す。

即ちプラスチック基板またはコーニング７０５９ガラス
基板（７）を用いた。この基板上に反射層（６）として
アルミニュームを真空蒸着法により形成した。そしてこ
の一対を構成する反射層（６）と透光性基板（３）の内
表面側に非対称配向処理層（図示せず）を設け、スペー
サ（図示せず）を介在させる。これらによりＦＬＣ（厚
さ１．５μ）（５）を配向面に密接して挟んである。

配向処理として対抗電極（４）上にはＰＡＮ　（ポリア
クリルニトリル）　、　ＰＶＡ　（ポリビニールアルコ
ール）を０．１　μの厚さにスピン法により設け、公知
のラビング処理をした。ラビング処理の一例として、ナ
イロンをラビング装置に９００　ＰＰＭで回転させ、そ
の表面を２蹟／分の速度で基板を移動させて形成した。

即ち一方の内表面上には無機化合物の膜を形成してラビ
ング処理を行わない配向面とし、他方の内表面には有機
化合物の膜を形成しラビング処理を行った。配向処理面
の間にはＦＬＣ例えばＳ８（オクチル・オキシ・ベンジ
リデン・アミノ・メチル・ブチル・ベンゾエイト）を充
填した。これ以外でもＢＯＢＡＭＢＣ等のＦＬＣまたは
複数のブレンドを施したＦＬＣを充填し得る。このＦＬ
Ｃのしきい値特性例を第２図に示す０図面でも外部より
強電界を加え、ＦＬＣ自身に加わる電界が±３　Ｘ１０
’Ｖ／ｃ＋ｓとすルコとニヨリ、曲！（２９）、　（２
９’）を得、透過、非透過をさせ得、十分反転させると
ともにメモリ効果を示すヒステリシスを得ることが判明
した。

第２図において縦軸は透過率である。

「効果」 以上の説明より明らかな如く、本発明の光ディスクメモ
リ装置はＦＬＣを用いるため書換回数が比較的多い場合
に特に有効である。そして書換のスピードも究めて瞬時
に行い得る特長を有する。

本発明の光学系は「読み出し」と「書き込み」とを異な
る光学系を用いた。しかし、他の方式としてジグ（２１
）を略し、光源（２３）よりの光をハーフミラ−等によ
り光路（１６）　、　（１６’）と同じとし得ることは
可能である。しかしこの場合は「書き込み」と「読み出
し」の光量が１０倍近く異なるため、部品点数は少なく
なるが光路設計が面倒になる欠点を有する。

さらに本発明を一部修正した方式として「書き消し」は
全面に所定の電界を印加（例えば正電界）して行う、ま
た「書き込み」の際、光源（２５）よりの光ビームに加
えて補助的に系（１０３）より弱い逆電界（例えば負電
界）を加え、光ビーム（２５）の照射されている番地の
反転を助長する方式をとることは有効である。

するとこの光エネルギが加えられた部分の配向光のみの
場合に比べ、弱い光量で約＋４５＠以外の角度の大きな
角度変化例えばＯ〜−２０または３０″でなく代表的に
は約−４５°（−４５”±５°以内）となりその番地を
十分非透過とし得る。

かかる方式において、書換は光学方式のため、メモリ容
量がきわめて大きいという特長を有する。

本発明の実質的応用は単に民生用のコンパクトディスク
のみならず、大容量のファイルメモリに対しても有効で
ある。またディスクも円形状で回転方式であるが、ディ
スクを固定し、光路を移動させる方式等の応用も可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光ディスクメモリ装置の概略を示す。 第２図は強誘電性液晶の動作特性を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一対の基板の一方の面を互いに対抗させ、前記基板
   間の配向処理面に接して不揮発性メモリ作用を有する強
   誘電性液晶とを有することを特徴とした強誘電性液晶を
   用いた光ディスク装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、一方の基板の内側
   には光を反射する層を有し、他方の基板は透光性を有す
   ることを特徴とする強誘電性液晶を用いた光ディスク装
   置。 ３、特許請求の範囲第２項において、反射層の内側と他
   方の透光性基板の内側表面との間に配向処理を施したこ
   とを特徴とする強誘電性液晶を用いた光ディスク装置。 ４、特許請求の範囲第１項または第３項において、配向
   処理は非対称配向処理を施したことを特徴とする強誘電
   性液晶を用いた光ディスク装置。