JPS62204486A - 光ディスクメモリ装置 - 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の配向を規定する手段
（以下ＮＶＬという）と液晶（以下ＬＣという）とを一
体化して有せしめた書換可能な光メモリ装置（特に光デ
ィスクメモリ装置）に関する。

「従来の技術」 光ディスクメモリ装置として、コンパクトディスクに代
表されるように、レーザ光の凹状のピットでの反射具合
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。

これらの点より、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）し続ける時何等の外部
エネルギを必要としないこと、等の機能ををする手段が
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
。

この発明の光メモリ装置は、「書き込み」には光エネル
ギと電界、「書き消し」には電界または電界と光エネル
ギとを用いる。また「読み出し」は光エネルギを用いる
。しかし、この本発明人の“出願になる光デイスク装置
は、ディスクのコンタクト部でディスクの回転（一般に
は１８００ｒｐｍ）のしゅう動がなされる方式である。

このため、このコンタクト部での電気的接触不良を生じ
やすい。

本発明はこうした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」 本発明はかかる発明をさらに改良したものである。すな
わち、メモリディスクの一対の電極に対し外部より電圧
を印加するに際し、メモリディスクのコンタクト部での
信頼性低下を防がんとしたものである。

即ち、問題を解決するために、本発明は電極を互いに有
する一対の基板を電極を有する面を内側にして対向させ
て形成された液晶装置において、この電極間に不揮発性
の配向を規定する手段（以下Ｎｏｎ−ｖｏｌａｔｉｌｅ
　１ａｙｅｒ　ｍｅａｎｓ即ちＮＶＬという）を有せし
める。特にこのＮＶＬを一方または双方の電極上に設け
る。そしてこのＮＶＬを実質的に配向処理層の一部とし
て取り扱うことにより、ＬＣにとってより表面安定化（
５ｕｒｆａｃｅ　５ｔａｂｉｌｉｚｅ）を行わんとする
ものである。この前記基板間に介在させている液晶を不
揮発性とせしめ、このＮＶＬが有する２つの異なる配向
により、液晶の配向を定め、ひいてはこの液晶装置の記
憶の読み出しの際の照射光の透過、非透過を制御させる
方式とせしめたものである。

そして前記した一対の電極の外部よりの電圧の印加のた
め、回転可能なディスクの中心部にコンタクト部を設け
る。そしてこのコンタクト部に電気的に連結しこのディ
スクと動作中は固着したジグ即ち回転が同期したジグを
設ける。さらにこのジグにしゅう動して外部より一対の
ディスクの電極に印加する電圧供給手段を有せしめた。

本発明はさらにこの凹凸表面を有する面上に電気的に電
極より遊離（フローティング）したＮＶＬを設ける。そ
して他方の電極上は平坦性を有し、この表面にラビング
等の処理を施したいわゆる配向処理を行った。そしてこ
の一対の電極間は各ビットを０．５μ程度の１１１に近
づけるため、４μｍあるいはそれ以下の電極間隔（好ま
しくは０．５〜２μ）を有する液晶’ＡＣとした。その
中に液晶材料として、例えばカイラル（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
（ＦＬＣという）を用い高温で封入し、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。

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臨界電圧以上の電圧（電界）
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（この電圧以上の高い電圧が印加されると液
晶の反転が行われる電圧をいう）以下の電圧値を有し、
初期の書き消しの方向と逆の方向に電界を印加しつつ所
定の記録用トラック上の番地に光または熱ビームを照射
し、その部分の温度を上昇させ「書き込み」を行うもの
である。するとこの温度上昇によりこの液晶の臨界電圧
を下げることができる。このため同じ電圧であってもこ
の熱または光ビームが照射されない液晶は初期の状態を
保持し、この熱または光ビームが照射された部分のみ逆
向きの配向とさせ記録をさせることができる。

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（バイブ、り一ニーリティ）を有する。このため、
光の読み出しに比’、　Ｌ　’ｃは、ディスクメモリの
入射側及び出射側に約９０”ずらした一対の偏先板を配
設する。

以下に光メモリ装置の「読み出し」、「書き出し」、「
書き込み」の原理を略記する。

まず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ＮＶＬと、前記した５ＩＩｌじ相を
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。

本発明では、この光メモリ装置に対する光ビームの入射
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、ＮＶＬ　、
液晶、配向処理層、電極、基板、第Ｑの偏光板を経てフ
ォトセンサに至る。

そして液晶の位相と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無透過と
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ｒＱＪ
、ｒｌＪの判定が可能となる。

記憶の「書消し」はこのＬＣ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
の電極間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、ディスクメモリの所
定の記録用トラック上に対し、電気的に臨界電圧よりも
小さい書き込みが行われな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。さらに加えて同時
に液晶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。すると熱または光エネルギが（１（給された
番地のみは液晶の双極子の方向が初回の状煕と異なる方
向に配される。かくすることにより初回状態を「０」と
するならば、光照射によりｒｌＪ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（でよい。

（２）不揮発性メモリとして液晶とＮＶＬとの複合構造
を用いるため、メモリの「書き込み」が高スピード（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）液晶の使用材料が特殊な希少元素材料を用しする
ことなくかつ部品点数が少ないため安価になり得る。

−（４）？ｉ品とＮＶＬ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し得る。記憶保持の
ため新たなエネルギを必要とせず、省ｙ−ネルギである
。

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」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。

光メモリディスク（１０）は円板状を有し、その縦断面
図が示されている。一対の対抗する基板（３）及び基板
（３”）を有する。基板（３゛）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）　、　（４”）を有する。さら
にその少なくとも一方例えば図面では対抗電極（４）上
にＮＶＬ　（５）を設ける。

そしてこの第１図における光ディスクメモリの部分の拡
大図を第２図に斜視図で示す。

縦断面図において、一方の対抗基板（３）はその内側の
面を凹凸を有する。そしてこの表面上には透明の対抗電
極（４）　、　ＮＶＬ　（５）を有する。他方の基板（
３′）の内側表面は平坦であり、この内側表面には電極
（４）、配向膜（７）を有する。そして配向膜（７）と
ＮＶＬ　（５）との間には液晶（６）が充填されている
。

この一方の対抗基板（３）の内表面において記録用トラ
ンク（２７）と案内トランク（２６）とを有する。

その結果、記録用トラックでの液晶の厚さく２８）は案
内用トランクでの液晶の厚さく２９）より薄くする。

そのため同じ電圧でも記録用トラックの液晶を選択的に
書き込みしやすい。第１図における書き換え用レーザ光
（２２）、読み出し用レーザ光（１６）は、　。

記録用トラック上のみをオートフォーカス・サーボ機構
（２１）　、　（１１）により焦点を合わせると同時に
走査を行うことができる。そして案内用トランク（２６
）によりレーザビーム（１６）　、　（２２）がずれて
も公知のフォーカス・サーボ機構によりもとにもどすこ
とができる。

本発明は、この凸部表面を有する側にＮＶＬを有し、こ
こに対しまたはこの近傍のＬＣに対し光ビームまたは熱
ビームを集光して照射する。

するとこのＮＶＬにより規定されたＬＣの配向を初期の
第１の配向より異なる第２の配向に変えることができる
。

さらにこの記録用トラックのみを拡大して示した実施例
の縦断面図を第３図に示す。

第３図（＾）において、ＮＶＬとしてここでは対抗電極
（４）上に強誘電体薄膜（以下ＦＥという）とこの上側
に導体または半専体のクラスタ（島状にそれぞれが電気
的に遊離（フローティング）している塊が群を有して散
在している）を設けた。このクラスタは読み出し用のレ
ーザ光（１６）に対し透光性であることが好ましく、例
えば酸化インジュームスズ、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化
アンチモン、非晶質シリコン、７モルフｙ　ス５ｉｘＣ
ｔ−ｘ　（０＜Ｘ≦１）。

５ｉＪ４−ｘ　（０，５＜　Ｘ＜４）を用い得る。

またこのＦＥとしてビニリデンフロライド（Ｃ１１□Ｃ
Ｆ２）（ＶＤＦという）とテトラフロロエチレン（ＣＦ
ｚＣＦｚ）とを混合して得られる共重合体を用いた。こ
れを１０重量％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ＦＥ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、１００〜５０００人例えば１０００人ときわ
めて薄く形成できる。他方の電極（４゛）上に、同様の
ＦＥであっても、他のＦＢ例えばビニリシンクｏ−フィ
ト（ＣＩｌｚＣＣｌｚ）（ＶＤＣＩ）　、またＶＤＦと
トリフロロエチレン（ＴｒＦＩＥ、）との共重合体を用
いてもよい。ここでは他方の電極（４“）上にはナイロ
ン薄膜（７）を形成し、こ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（３）　、　（３“）を所定
の間隔離間し、そのＮＶＬ　（５）と配向処理膜（７）
との間に液晶（５）が充填される。

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・アミン・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〜Ｌ３６　Ｊ、Ｗ、Ｇｏｏｄｂ
ｙらによりＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ　Ｓｗｉｔｃ
ｈｉｎｇ　　ｉｎ　　ｔｈｅ　Ｔｉｔｌｅｄ　Ｓｍｅｃ
−ｔｉｅ　Ｐｈａｓｅ　ｏｆ　　Ｒ−Ｃ１０−４−ｎ−
Ｈｅｘｙｌｏｘｙｄｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅ４°−Ａｍ’
　ｎｏ−（２−Ｃｈｌｏｒｏｐｒｏｐｙｌ）　（ｉｎｎ
ａｍａｔｅ（ＨＯＢＡＣＰＣ）　。

特開昭５９−９８０５１．特開昭５９−１１８７４４を
用いてもよい。

この光メモリディスク（１０）は、周辺を液晶が大気に
触れないように、第１図に示す如く封止（３０）　。

（３０”）されている。この光メモリディスクは（１０
）の中心部には一対の電極（４）　、　（４’　）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、ジグ（１４）と補助ジグ（１４’）
とによりディスクを固定する際端子（３１）、（３１’
）と電気的に連結させる。さらにこのジグは記憶の書き
込み（１０１）　、　Ｉ消しく１０２）の際その信号源
（２５）より導出したリード（１３）　、　（１３”）
と接続されている。

光ディスク（１０）のコンタクト（３２）　、　（３２
’　）は光ディスク（１０）を回転させる駆動系（１５
）のジグ（１４）に補助ジグ（１４’）により密着させ
る際に同時に行われ、コンタクト部でのしゅう動はない
。このためディスクのコンタクト部（３２）　、　（３
２’）の信軌性の低下を防ぐことができる。

かくしてこの外部コンタクト用電極（３２）　、　（３
２”）より所定の電圧例えば−１５Ｖを印加し、記録用
トラックの全面を「０」の状態とする。さらにこのディ
スク（１０）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液晶に対
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（
２２）　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
り　（１１）を経て、ディスクメモリ（ｌＯ）に光（１
６）を入射させる。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（１
１’）　、第２の偏光板（８゛）を経て受光センサ（９
）に至る。

実施例２ この実施例は第１図、第２図の光メモリ装置を用いる。

特にこのうち記録用トラックに関し第３図（Ｂ）の構造
を用いた。即ち、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）、（３’）例えばアクリル樹脂またはコーニ
ング７０５９ガラス基板を用いた。この基板上に電極と
して透光性導電膜（４）。

（４′）を形成する。そしてこの一対の電極（４°）、
対抗電極（４）の内側の少なくとも一方にＮＶＬ　（５
）を設ける。このＮＶＬ　（５）は窒化珪素膜（５−１
）（平均厚さ５０〜１５０人）、シリコン半導体の膜（
５−２）　（平均厚さ３００〜１０００人、窒化珪素膜
（５０〜１０００人＞　（５−３）より構成させている
。このシリコン半導体の膜は読み出し用のレーザ光（波
長７００〜９００ｎｍ）に対しては透光性を有し、かつ
正または負の電荷捕獲中心として作用する。さらに電極
（４’）に対してはナイロン薄膜を形成し、ラビング処
理を行った。この後この間に実施例１と同様の液晶を充
填した。

実施例３ 第３図（Ｃ）は第３図（Ｂ）を変形した実施例である。

第３図（Ｂ）はＮＶＬは窒化珪素（５−１）　、　（５
−３）と半導体のクラスタ（５−２）とによりなる。ま
た他の電極（４゛）上には窒化珪素膜（７−１）と有機
膜（７−２）とよりなり、この有機膜上面にラビング処
理を施した。この場合、液晶はＴＮ（ツィステッド・ネ
マチック、スーパーツィステッド・ネマチック型液晶）
を用いた。するとこの液晶は電界の有無で光の透過、非
透過を決め得る。このため、「書き消し」としてクラス
タ（５−２）に正または負の電荷を注入捕獲させて成就
する。また「書き込み」は熱または光のビームのみによ
り記録用トランクの所定の番地のクラスタの電荷を放出
し、「無」とすれば、逆の透過または非透過を決定でき
る。もちろんこの液晶として実施例１と同様の強誘電性
液晶を用いることも可能である。

その他は実施例２と同じである。

実施例４ この実施例は、第３図（Ｄ）にその縦断面図を示す。一
方の電極（４）上にはシリコンが過剰に添加された窒化
珪素膜（５）を有する。この窒化珪素膜（ＳｉＪ４−ｘ
　Ｏ，５＜Ｘ＜４）はシリコンの不対結合手を多量に有
し、これをＮＶＬとして作用させることができる。また
他方の電極（４”）上には誘電体膜（５’　−２）と透
光性の電荷捕獲Ｎ（５’−１）を設けた。即ち一対の電
極の双方上にＮＶＬを設けた例である。この他は実施例
１と同様である。

「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
リ装置は液晶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。

そして記録トランクと案内トランクとを設け、この記録
トラックを読み出し用のレーザ光また書き込み用レーザ
光を照射することにより隣の内側または外側のトラック
への読み出し、書き込みの際の飛びを除去することがで
きた。

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ｊ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ｒＯＪ、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図は記録用トラックの拡大した縦断面図を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一対の基板の内側に互いに電極を有し、該電極間に
   液晶が充填され、一方または双方の前記電極上に前記液
   晶の不揮発性の配向を規定する手段を有するディスク構
   造の液晶装置において、回転可能なディスクの中心部に
   おいて前記一対の電極との連結を行う手段を有すること
   を特徴とする光ディスクメモリ装置の駆動方式。 ２、特許請求の範囲第１項において、ディスクの回転と
   同期したジグと、該ジグとしゅう動して外部より電圧を
   前記一対の電極に印加する手段と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。