JPS61296530A - 光デイスクメモリ装置の書き込み及び書き消し方式 - 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液
晶（以下ＳＬＣという）を用いた書換可能な光ディスク
装置の書き込み及び書き消し方式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ｊ 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、不揮発性を有
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、本発明は電気熱光学効果を
用いたもので、その液晶材料としてスメクチック相を呈
する液晶（ＳＬＣという）を用いた。

即ち、スメクチック型液晶においてはＴｋｓ　（固体−
スメクチック液晶相転移温度）、ＴＮＩ（ネマチック液
晶−等方性液体相転移温度）を有する。そして電圧の印
加でこのＳＬＣは配列（整列）する。するとこのＳＬＣ
ば透明となる。さらにレーザ光の照射によるビーム加熱
でＴＮＩを越えるとネマチック液晶となりＴｌ４１をへ
て液体となる。そしてこの液体のため液晶の各分子の配
列が乱れる。さらにこの液体を冷却するとこの乱れたま
まの状態で固体となるため、光に対し非透過（難透過を
含む）となる。その結果配列した状態（整列状態）を「
１」、乱れた状態を「０」とすることにより不揮発性の
光ビーム書き込みができる。またこの後、この非透過に
対し電圧を印加すると再び配列をして透過とすることが
できる。さらに透明な配向組織を誘起するのに必要な電
界より大きな電圧を加えつつレーザ光を局部的に照射す
ると局部的にレーザ光の照射された個所のみ液晶分子を
整列させて透明とすることができる。

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
板を互いに対抗せしめ、その面間に前記したＳｍＡのＳ
ＬＣを充填する。

本発明の光ディスクは２方式を提案し得る。

その第１の方式は一対の基板の内側にそれぞれ電極を有
し、この電極の内表面に密接させてＳＬＣを挟んだもの
である。

他の第２の方式は、一対の基板の一方の内側に反射板を
有し、この反射板と他の基板の一面との間でＳＬＣを挟
んだものである。この方式において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
射側を対抗電極、内部側（奥側）を単に基板という）と
その内側に配設されている電極（光の入射側の電極を対
抗電極、内部側を単に電極という）とせしめている。

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。さらにこ
の光ビームの反射板は１つの電極機能を併用構成せしめ
得る。

その場合、第１の方式においては、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、対抗電極、Ｓ
ＬＣ、反射性電極、さらにここで反射され、逆の経路を
辿る。そして反射光はハーフミラ−にて反射され、偏光
板を経てフォトセンサに至る。

また第２の方式においては、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、ＳＬＣ１反射面、さ
らにその逆の経路を経て反射光がハーフミラ−にて反射
されフィルタを経てフォトセンサに至る。

そしてＳＬＣが整列している場合、透光性となる。

しかしこのＳＬＣが乱れている場合はＳＬＣ（５）での
光が散乱され、反射板（６）にまで至らず、結果として
反射光（１６’　）が減少し、フォトセンサの感光は減
少する。即ちＳＬＣの「整列」　「乱れ」により光が照
射された番地のｒｏ」、’ｒｌｌの判定か可能となる。

かかる光ディスクの記憶の「書消しｊ　「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ＳＬＣに所定の電界をこの
ディスクの基板の内部側または外部側よりＳＬＣ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ＳＬＣの初期の配列をみだし、局部的に液体状態にな
るよう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ＳＬＣを初期の状態に配される。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、この電界を内部より加
える場合、光ディスクの内部にＳＬＣを挟んで設けられ
た一対の電極に、前記した「書消し」に必要な電界（交
流電界）を印加すればよい。即ちこのビット単位の書き
込みおよびディスク全面の書消しを繰り返し行うことが
できる。

また、電界を一対の基板の外部側より印加する第２の方
式の場合は、内部に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を配設する。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、Ｓ
ＬＣ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」は前記した如く、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
射光をフィルタ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）読み出し光が２回ＳＬＣを透過するため、ＳＬＣ
の厚さを実効的に２倍とし得、ｒＯＪ　　ｒｌＪのコン
トラスト比を向上させ得る。

（２）光ディスクの上面、下面等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（第１の方式の一方の電極）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ＳＬＣを用いるため、メモ
リの「書き込み」を高スピード（ミリ秒のオーダ）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）　ＳＬＣ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）　ＳＬＣ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ＳＬＣは「配列」と「乱れ」の２つの
状態を固有に有す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図は第１の方式を用いた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（１０）は円盤状をしており、図面はその縦
断面を示す。この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）は少なくと
も透光性である。さらにその一対の基板の内側には一対
の電極（４）　、　（６）を有する。そして対抗電極（
４）は透光性を有し、また電極（６）は反射性を有する
。さらにその一対の電極の間にはＳＬＣ（５）が充填さ
れる。

この光ディスクは周辺をＳＬＣ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）の内側周辺側には一対の電極（４）　、　（
６）より延在した外部コンタクト用電極（３２）　、　
（３２’）を有する。この外部コンタクト用電極（３２
）　、　（３２′）は、記憶の書消しく１０３）の際そ
の信号源（２５）より導出したリード（１３）　、　（
１３’）の端子（３１）、（３１”）と接続され「書消
し」を行わせる。

かくして全面が「０」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ＳＬＣ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（１０）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フィルタ（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。この基板上に反射性電極としてア
ルミニュームを真空蒸着法により一方の電極（６）とし
た。また他方の対抗電極として透光性導電膜（４）をプ
ラスチック基板またはガラス基板（対抗基板）（３）上
に形成する。この透光性導電膜（４）としてはＩＴＯ（
酸化インジューム・スズ）を用いた。そしてこの一対や
電極（６）、対抗電極（４）を設け、スペーサ（図示せ
ず）を介在させる。これらによりＳＬＣ（厚さ４．５μ
）（５）を挟んである。このＳＬＣとしては混合スメチ
ック液晶例えばビフェニル系を用いた。この液晶の充填
と真空容器内にてロボットにより自動化して行った。こ
のＳＬＣとしては公知のものをも用い得る。

「実施例２」 この実施例は第３図に示すが、第２の書き消し方式を用
いた本発明の光ディスクメモリ装置を示す。

図面において、情報の書き消し用の方式のみが異なり、
他は実施例１と同様である。

即ち、光ディスク（１０）　（円形の縦断面図を示す）
は一対の基板（３）及び（７）を有する。この一方の対
抗基板（３）は透光性である。この対抗基板上面と他の
基板（７）上（図面では下側）に設けられた反射板（６
）の表面の間にＳＬＣ（５）が実施例１と同様に充填さ
れている。

この光ディスク（１０）は周辺部を（３０）　、　（３
０’　）で封止されている。

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ａ　（２５）よりＳＬＣ
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）の外側に近接せしめている。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。

かかる第２の方式において、端子（３１）　、　（３１
′）が外部側に設けられる場合、直接ＳＬＣに対し密接
していない。

かくして光ディスクのＳＬＣを所定の角度に配向せしめ
、全面が「０」の状態のディスクに対し情報の書き込み
を実施例１と同様に行う。また実施例１と同様に読み出
しを行った。

「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ＳＬＣ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ｍ　（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、部凸点数は少な
くなるが光路設計が面倒になる欠点を有する。

さらに本発明の改良として、書き消しの工程においてＳ
ＬＣの全面に電界を弱く加え、さらに光源（２５）より
光ビームを照射することにより、光ビームの照射されて
いる番地のみを整列状態とする局部書き消しを行うこと
は有効である。

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図は本発明の他の光ディスクメモリの概略を示す。 Ｖ：、１０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、不揮発性メモリ作用を有する液晶を用いた光ディス
   クメモリにおいて、書き消しを前記液晶に垂直方向に電
   界を印加または電界と光または熱ビームとを印加するこ
   とにより行うとともに、書き込みを光または熱ビームを
   所定の番地に照射して行うことを特徴とする光ディスク
   装置の書き込み及び書き消し方式。 ２、特許請求の範囲第１項において、光ディスクメモリ
   に加えられる電界は、電極を有する面を内側に対抗させ
   た一対の基板と一対の前記電極間に不揮発性メモリ作用
   を有する液晶を介在せしめた光ディスクメモリにおける
   前記電極間に電圧を印加して行わしめることを特徴とす
   る光ディスク装置の書き込み及び書き消し方式。 ３、特許請求の範囲第２項において、一対の電極は基板
   の内側周辺に設けられた一対の外部接続用電極より印加
   せしめることを特徴とする光ディスク装置の書き込み及
   び書き消し方式。 ４、特許請求の範囲第１項において、光ディスクメモリ
   に加えられる電界は、光ディスクメモリに対しディスク
   の外側より前記液晶に対し垂直方向に電界を印加するこ
   とを特徴とする光ディスク装置の書き込み及び書き消し
   方式。