JPS6254849A - 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、染料が添加された書換可能な不揮発性メモ
リ作用を有する強誘電性液晶（以下液晶性物質という）
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、不揮発性を有
し、メモリをストア（保持）する持回等の外部エネルギ
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に、本発明は電極を互いに存
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、前記基板間にある不
揮発性メモリ作用を有し強誘電性を示す液晶と、液晶に
溶解し得る染料と、光を透過させるまたはこの液晶セル
の内部には外部に入射光を反射する層とを有することを
特徴とするものである。

本発明は、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、同時にアゾ系、アントラキ
ノン系等ＰＬＣに溶解し得る染料を用いている。以下こ
れら液晶材料と染料とを混合した物を液晶性物質≧呼ぶ
。

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
いわゆる配向処理を行った基板を用い、４μｍあるいは
それ以下のセル間隔を有するセルを形成し、その中に前
記液晶性物質を封入し、ＳｍＣ”相を呈する温度範囲に
保持することにより、らせん構造を消失させることがで
き、双安定な状態を得ることができた。

かかる多極子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、理想状態としては初
期の一方向と逆の一方向とＱ間に発生するその角度は約
９０°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９
０°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。

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、前記したＳｍＣ”相を呈する液晶性物
質を充填する。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）さらにその一方
の電極表面を配向処理せしめ、かつ電極間に封入された
液晶性物質とを有する。

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。さらに好
ましくはこの光ビームの反射面として１つの電極即ち基
板上の電極により併用構成せしめる。

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、対抗電極、液晶性物質、電極、さらに
ここで反射され、逆の経路を辿る。

そしてディスクより出た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。

そして液晶性物質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無透過と
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ｒＱＪ、ｒｌ
Ｊ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」はこの液晶性物質に正または負の
所定の電圧をこのディスクの全面に一対の電極より加え
ることにより実施する。

この書き込み情報のすべての書消しを行うには一対の電
極に前記した「書消し」と同じ極性の電圧を印加すれば
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
または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を印加し、これに光または熱
を加える。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「０」とするならば、光照射により
「１」とすることができる。

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）反射光用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液晶性物質を用いるため、
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）液晶性物質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）液晶性物質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セす、省エネルギ
である。

（７）書換に伴う液晶性物質の２つのチルト角（一般に
はコーン・アングルの１７２となる）は互いに約４５°
異なり、それは液晶性物質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。

光ディスクは一対の対抗基板（３）及び基板（７）を存
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一方に配向処理がなされ他方に
非配向処理がなされている。さらにその電極間には液晶
物質（５）が充填される。

この光ディスク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
ディスクは（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（３
２）　、　（３２’　）とは記憶の書消しく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
方向に配設した液晶性物質に対し、光ビーム特に赤外線
を（２３）よりハーフミラ−（２２）を経、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例えばアクリル樹脂またはコーニ
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。さらにこのガラス基板
（３）上にはＩＴＯ（酸化インジューム・スズ）を形成
した。そしてこの一対の電極（６）、対抗電極（４）の
内側に非対称配向膜を設け、スペーサ（図示せず）を介
在させる。これらによりＦＬＣ（［さ１．５μ）を挟ん
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）等の有機樹脂膜を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て９０
０　ＰＰＭで回転させて、その表面を２ｍ／分（周辺部
）の速度で「書き込み」、「書き消し」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。

即ち一方の電極（６）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膜とし、他方の電極（４）
には有機化合物の膜を形成しラビング処理を行った。配
向膜として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）を充填した。これ以外でもｌ）ＯＢ
ＡＭＢＣ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−例としては、Ｆｅｒｒ
ｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ１９８４　Ｖｏｌ、５９　ｐｐ１
２６〜１３６　Ｊ、Ｗ、ＧｏｏｄｂｙらによりＦｅｒｒ
ｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｉｎ　ｔ
ｈｅ　Ｔｉｔｌｅｄ　５ｉｅｃ−ｔｉｃ　Ｐｈａｓｅ　
ｏｆ　　Ｒ−Ｃ−３−４−ｎ−１（ｅｘｙｌｏｘｙｄｅ
ｎｚｙｌｉｄｅｎｅ４’　−Ａｍ’　ｎｏ−（２−Ｃｈ
ｌｏｒｏｐｒｏｐｙｌ）　（ｉｎｎａｍａ　ｔｅ　（Ｈ
ＯＢＡＣＰＣ）　。

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２
図に示す。図面でも±１５Ｖ加えることによって、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。第２図において縦軸は透過率で
ある。

さらにこのヒステリシスに関し、本発明においては、光
書き込みを行う。例えば書き消しはディスク全体を一１
５Ｖとしてすべての番地をＯ”とすればよい。チルト角
は約−４５Ｖになる。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を加える。例えば
−１７Ｖ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、正の電圧により推定さ
れた方向のチルト角は＋２０〜＋４５　°にさせること
ができる。特にレーザ光の波長が１〜３μを有すると、
この光の大部分を液晶物質は吸収する。加えてこの書換
の際に加わる正の電圧によりその吸収係数が変化する。

このため例えば１．２μｍの波長のレーザ光を照射する
場合は約１０Ｖを、また２μｍの波長のレーザ光を照射
する場合は約６ｖと少ない電界を加えると好ましい。

即ち、本発明において、書き込みはスポット状にレーザ
光の照射の有無に加えて、基礎バイヤス電圧を印加する
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。

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。しかし光ディスク装置とし
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。

本発明はかくのごとく透過型にも反射型でも用いること
ができるという他の特徴を有する。

かかる方式において、書換えは光方式のため、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
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、一対の基板の一方を互いに対向させ前記基板間の配
   向処理面に接して染料が添加された不揮発性メモリ作用
   を有する強誘電性を示す液晶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。 ２、特許請求の範囲第１項において、強誘電性液晶に染
   料として、アントラキノン系、アゾ系等二色性比（ＣＲ
   ）＝８以上である二色性染料が添加されていることを特
   徴とする強誘電性液晶を用いた光ディスク装置。