JPS62132234A - 光デイスクメモリ装置の駆動方式 - 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強
誘電性液晶（以下ＦＬＣという）と強誘電体薄膜（以下
ＦＥという）を用いた書換可能な光メモリ装置（特に光
ディスクメモリ装置）の駆動方式を提案することにある
。

「従来の技術」 光ディスクメモリ装置は、コンパクトディスクに代表さ
れるように、レーザ光の凹凸面での反射具合を利用した
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メモリ装置はきわ
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、オフを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）シ続け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。

これらの目的のため、本発明人の出願になる強誘電性液
晶（以下ＦＬＣという）を用いた光デイスク装置（昭和
６０年８月７日出願）特願昭６０−１７３９３６がある
。しかしかかる出願はＦＬＣのみをメモリ媒体として用
いており、臨界電界（以下ＥＣという）が必ずしも明確
でないため、記憶の保持及び各ビット間のクロストーク
において不十分さがあった。

このためかかるＥｃをより明確にし、動作マージンをよ
り大きくすることが求められていた。

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に、本発明は電極を互いに有
する一対の基板において、電極を有す゛る面を内側にし
て対向させて形成された液晶セルと、この電極間に強誘
電体薄膜（以下ＦＢという）を介在せしめる。特にこの
ＦＥを一方または双方の電極上に設け、配向処理層の一
部として取り扱うことにより、ＦＬＣにとってより表面
安定化（ＳｕｒｆａＣｅｓｔａｂｉｌｉｚｅ）を行わん
とするものである。そしてこの前記基板間にある不揮発
性メモリ作用を有する強誘電性を示す液晶と強誘電体薄
膜とを電気的または光学的に一体化せしめることにより
、照射光の透過、非透過を制御させる方式とせしめたも
のである。

また電極上には臨界電圧を明確にし、ビット間のクロス
トークを防止するため、その一方または双方に強誘電体
薄膜好ましくは有機強誘電体薄膜を設ける。そしてこの
薄膜上またはこの上面に配向処理面を設け、非対称配向
処理あるいは前記処理にさらにラビング等の処理を施し
たいわゆる配向処理を行った基体を用い、そして４μｍ
あるいはそれ以下のセル間隔を有するセルを形成し、そ
の中に液晶材料としてカイラル（キラルともいう）スメ
クチックＣ相（ＳｍＣ”）を呈する強誘電性液晶（以下
ＦＬＣという）を用い高温で封入し、低温に少しづつ温
度を下げることによりＳｍＣ”相を呈する双安定な状態
を得ることができる。

本発明はかかる液晶が一方向にそろった状態において、
一対を構成する両電極間に電圧を印加すると、液晶分子
の持つ多極子の向きが逆の一方向に揃い、「書き消し」
を行うものである。他方ＦＬＣの臨界電圧以下の電圧値
を有し、初期の一方向と逆の一方向に印加しつつ所定の
番地に光または熱ビームを照射し、その部分の温度を向
上させ「書き込み」を行うものである。そしてそれらと
の間に発生するその角度（コーンアングル）は約４５＠
（３５〜５５″の範囲）となる。

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（パイスタビリテイ）を有し、本発明はかかる約４
５°のコーンアングルを有する不揮発性メモリ作用を用
いている。このため、光の読み出しに際しては、ディス
クメモリの表面側および裏面側に偏光板を配設する必要
がある。

光メモリ装置の内部の情報の「読み出し」を以下に記す
。

本発明の光メモリ装置は、それぞれが電極を有する一対
の基板をその電極を有する面を互いに内側にして対抗せ
しめ、その電極間に強誘電体（ＦＥ）と、前記したＳｍ
Ｃ’″相を呈する強誘電性液晶（ＦＬＣ）を充填する。

本発明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）さらにその電極上に配向処理層
を有する。

特に本発明は、この光メモリに対し光ビームの入射光の
経路はレーザ光源より第１の偏光板を経てオート・トラ
ッキング装置、対抗基板、対抗電極、配向処理層、液晶
性物質、配向処理層、電極、基板、第２の偏光板を経て
フォトセンサに至る。

そして液晶性物質の位相と２つの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、光照射ビームからの透過量が十
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。

かかる光メモリの記憶の「書消し」　「書き込み」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Ｅｃ
より十分大きい所定の電圧をこのディスクメモリの全面
に一対の電極より加えることにより実施する。

また所定の番地の「書き込み」はディスクメモリの回転
速度及び中央部よりの所定の距離に対し液晶性物質の配
向角をみだす程度に強いビーム光または熱を照射する。

さらに加えて同時に電気的に十分な書き込みが行われな
い程度に弱い書き消しとは逆方向の電圧即ちＥｃより小
さい電圧を印加する。するとその番地のみは液晶性物質
の双極子の方向が初期の状態と異なる方向に配される。

かくすることにより初期状態をｒＯＪとするならば、光
照射により「１」とすることができる。

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。

「作用」 かくすることにより、 （１）偏向板をフォトセンサ部および入射光側に配設し
、ディスクメモリ上に密接して配設しなくてよい。

（２）不揮発性メモリとして液晶性物質と強誘電体との
複合構造を用いるため、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」はディスク状メモリ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。

（３）液晶性物質の使用材料が特殊な希少元素材料を用
いることなくかつ部品点数が少ないため安価になり得る
。

（４）液晶性物質と有機物強誘電体との複合構造を用い
るため不揮発性であり、臨界電界をより明確にする。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。

（５）強誘電体が電極を覆って設けられ、その一方にラ
ビング処理を行うことにより配向させている。このため
ＦＬＣにとっては周辺部のすべてを有機材料で取り囲む
ことができ、このＦＥとＦＬＣとの界面を利用してＥｃ
を大として用いることができる。

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の方式第１の系
（１００）は情報の［読み出しｊ用であり第２の系（１
０１）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。

光ディスクメモリ（１０）は一対の対抗基板（３）及び
基板（７）を有する。基板（７）及び対抗基板（３）は
ともに透光性である。さらにその一対の基板の内側には
一対の透光性電極（４）　、　（６）を有する。さらに
その少なくとも一方例えば図面では（６）上に強誘電体
薄膜（５゛）を設ける。このＦＥとしてビニリデンフロ
ライド（ＣＨ２ＣＦ２）　（ＶＤＦという）とトリフロ
ロエチレン（ＴｒＦＥ）とを混合して得られる共重合体
を用いた。これを１ｏｕｉ％メチル・エチル・チトン中
にとかし、希釈した。さらにこれをスピン法にて電極上
に塗布した。このスピン回転数と希釈の程度によりＦＢ
の厚さを制御できる。スピンコード後例えば１４０℃に
加熱し、不要物を気化し、加えて共重合体の結晶化を助
長させることにより、１００〜５００人例えば３００人
ときわめて薄く形成できる。他方の電極上の同様のＦＥ
であっても、他のＦＥ例えばビニリデンクロライド（Ｃ
ＨｚＣＣｌ　り　（ＶＤＣＩ）を用いても、また、ＶＤ
Ｆとテトラフロロエチレン（ＣＦ　ＺＣＦ　ｚ）との共
重合体を用いてもよい。これらＦＥを形成した後、一方
の表面特にＦＢの表面にラビング処理を施した。

この後、これら一対の基板を所定の間隔離間しその配向
処理膜間にはＦＬＣを呈する液晶物質（５）が充填され
る。

この光メモリは周辺を液晶性物質が大気に触れないよう
に封止（３０）　、　（３０°）されている。この光メ
モリは（１０）の内側には一対の電極（４）　、　（７
）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。

このコンタクトはディスクメモリ（１０）を回転させる
移動系（１４）と密着させる際、同時に行われ、コンタ
クト部でのしゅう動はない。

かくしてこの外部コンタクト用電極より所定の電圧例え
ば−１５Ｖを印加し、全面が「０」の状態とし、このデ
ィスクメモリに対し情報の「書き込み」を系（Ｌｏｔ）
を用いて行う。即ち、全面に一方向に配設したＦＬＣに
対し、光ビーム特に赤外線を（２３）より、集光光学系
、位置補正等の系（２１）を経て所定の番地に対し照射
（２６）　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。

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）よりの光ビームは偏光板（
８）、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、ディスクメモリ（１０）に光
（１６）を入射する。さらにこのディスクメモリより光
が（１６’）として透過し、第２の位置補正、光学系（
１１”）、第２の偏光板（８”）を経て受光センサ（９
）に至る。

第２図は本発明の光ディスクメモリの一部を拡大して示
したものである。図面において、プラスチック基板（３
）　、　（７）例えばアクリル樹脂またはコーニング７
０５９ガラス！＋７ｉｔ（７）を用いた。この基板上に
電極として透光性導電膜（４）　、　（６）を形成する
。

そしてこの一対の電極（６）、対抗電極（４）の内側に
その少なくとも一方にＦＥ（図面で斜線で示す）を有す
る配向処理層（５’）、（５’”）を設け、スペーサ（
図示せず）を介在させる。

この配向処理層（５’）、　（５”　）は第２図（Ａ）
においてはともに強誘電体薄膜とした。

これらによりＦＬＣ（厚さ１．５μ）（５）を挟んであ
る。

配向処理層として対抗電極（４）上にはＶＤＦ　（ビニ
リデンフロライド）とＴｒＦＥ（トリフロロエチレン）
との共重合体（成分比６５／３５）を用いた。これを前
記したスピン法により塗布し、最終膜厚として約２００
　人の厚さに形成した。さらに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
置にて９００　ＰＰＭで回転させ、その表面を２ｎ／分
（周辺部）の速度で「書き込み」。

「読み出し」の際のディスクの回転と同一方向に基板を
回転移動させて形成した。さらに他方の配向処理層（５
１）としてＶＤＦ／ＴｒＦＥの共重合体（成分比５２／
４８）を用い、同様に約２００人の厚さに形成した。そ
して一方の電極（６）上面はラビング処理を行わない配
向膜とし、他方の電極（４）には有機化合物強誘電体薄
膜を形成しラビング処理を行った。

さらにこの間には液晶性物質例えば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）と８７またはＢ８とのブレンド液晶を充填した
。これ以外でもＤＯＢＡＭＢＣ等の液晶性物質または複
数のブレンドを施した液晶性物質を充填し得る。その−
例として、Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ１９８４　Ｖ
ｏｌ、５９　ｐｐ１２６〜１３６　Ｊ、Ｗ、Ｇｏｏｄｂ
ｙらによりＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ　Ｓｗｉｔｃ
ｈｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｔｉｔｌｅｄ　Ｓｍｅｃ−ｔ
ｉｃ　Ｐｈａｓｅ　ｏｆ　　Ｒ−Ｃ−３−４−ｎ−Ｈｅ
ｘｙｌｏｘｙｄｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅ４１−＾ｍ’　ｎ
ｏ−（２−Ｃｈｌｏｒｏｐｒｏｐｙｌ）　（ｉｎｎａｍ
ａｔｅ（ＨＯＢＡＣＰＣ）　＋特開昭５９−９８０５１
．特開昭５９−１１８７４４を用いてもよい。

この液晶性物質のしきい値特性例を第３図に示す。図面
でも±１５Ｖ加えることにより、曲線（２９）。

（２９’）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。そしてそのＥｃは負から正方向への変化の際
現れるＥｃ。および正から負へ走査した時に現れるＨｅ
−はともに安定し、大きな角型ヒステリシスで電圧がＯ
ｖのとき十分な透過、非透過を得ることができる。かか
る明確なヒステリシスはＦＬＣのみでは生じさせること
ができない。第３図において縦軸は透過率である。

第２図（Ｂ）〜（Ｄ）は第２図を変形した実施例である
。第２図（Ｂ）は第１の配向処理層は強誘電体薄膜（５
“−１）とその上にコートして設けられたポリイミド樹
脂薄膜（５’−２）とよりなる。そしてＦＬＣ（５）と
ＦＥ　（５’−１）とは実質的に接する構成を有する。

このポリイミド樹脂薄膜（５’−２）上に所定のラビン
グ処理を行った。他方の配向処理層（５”）は強誘電体
薄膜とした。第２図（Ｃ）は配向処理層の一方のみ（５
゛）がＦＢである。他方（５１）はポリイミド樹脂薄膜
とし、その上面を所定のラビング処理を行った。第２図
（Ｄ）はＦＥ（５’−１）上に非強誘電体薄膜（５−２
゛）を設けたものである。これら４種類以外にも多くの
実施例を考え得る。

更にこのヒステリシスに関し、本発明においては、「光
書き込み」、「電気書き消し」を行う。

例えば「書き消し」はディスクメモリ全体を一１５Ｖと
してすべての番地をＯ″とすればよい。液晶はチルト角
は約２２．５°のものを用いた。「書き込み」は全体に
対し正のスレッシュホールド電圧に至らない弱い電圧（
即ちＥｃ＋よりも小さな電圧）を加える。例えば＋２ｖ
を加える。さらに書き込みを行い、番地に対し書き込み
用のレーザ光を照射する。

するとこの所定の番地の温度が上昇し、この後この温度
はレーザ光の照射がなくなった後徐冷がなされた際、正
の電圧により確定された方向のチルト角を＋１７．５〜
＋２７．５　　＠にさせることができる。

特にレーザ光の波長が１〜３μを有する赤外線を加える
と、この光の大部分を液晶物質は吸収する。

即ち、本発明において、書き込みはスポット状のレーザ
光の照射の有無に加えて、基礎バイヤス電圧（臨界電圧
より小さい電圧）を印加する方法を採用した。さらに書
き消しは全体をスレッシュホールド電圧より十分大きな
逆方向バイヤスを加えた。

しかし書き消しに対しても、局部的（選択的）に行う場
合はレーザ光にて行い、またこれを逆方向の基礎バイヤ
ス電圧を加えれば成就させ得る。

「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
リ装置は液晶性物質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。

本発明の光学系は「読み出し」と「書き込み」とで異な
る光学系を用いた。しかし、他の方式としてこれらをハ
ーフミラ−を用い同じ光源とし得る。しかしこの場合は
「書き込み」と「読み出し」の光量が１０倍以上も異な
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偏光板を「書き
消し」または「書きこみ」において耐えることができる
ならばディスクの光照射面側に配設することは可能であ
る。しかしディスクメモリのすべてに２枚の偏光板を設
けるため製造コスト上昇に繋がる欠点を有する。

さらに本発明の実施例においては、光の読み出しは反射
層により反射させる光の有無または大小を比較して識別
する方式を主として示した。しかし光デイスク装置とし
ては照射光の大小を比較してそのｒｏｂ、ｒｌＪを判別
してもよい。

かかる方式において、「書き込み」および「読み出し」
が光方式のため、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
メモリのみならず、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図は本発明の光ディスクメモリ装置の部分拡大図を
示す。 第３図は強誘電性液晶と強誘電体とを一体化した本発明
装置の動作特性を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、不揮発性メモリ作用を有する強誘電性液晶と強誘電
   体薄膜とを積層して設けた光ディスクメモリ装置におい
   て、前記メモリ装置の一方の側より照射された光のうち
   、他方の側に透過する光の有無および量を検出して前記
   メモリ装置の記憶の有無、量を検出することを特徴とす
   る光ディスクメモリ装置の駆動方式。 ２、特許請求の範囲第１項において、一方の側より第１
   の偏光板を介して照射された光の他方の側に透過する光
   を第２の偏光板を介して透過する光の有無及び量を検出
   して前記メモリ装置の記憶の有無と量を検出することを
   特徴とする光ディスクメモリ装置の駆動方式。 ３、特許請求の範囲第１項において、強誘電性液晶はコ
   ーンアングルが約４５°を有することを特徴とする光デ
   ィスクメモリ装置の駆動方式。 ４、不揮発性メモリ作用を有する強誘電性液晶と強誘電
   体薄膜とを積層して設けた光ディスクメモリ装置におい
   て、書き消し工程を前記液晶に垂直方向に臨界電界より
   も十分大きな電界を印加することにより行うとともに、
   書き込み工程を前記書き消しとは逆方向の電界であって
   かつ臨界電界と比べて低い電界を印加するとともに、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
   とする光ディスクメモリ装置の駆動方式。