JPS63266647A - 記録再生装置及び記録再生方法 - Google Patents

記録再生装置及び記録再生方法

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JPS63266647A
JPS63266647A JP33069187A JP33069187A JPS63266647A JP S63266647 A JPS63266647 A JP S63266647A JP 33069187 A JP33069187 A JP 33069187A JP 33069187 A JP33069187 A JP 33069187A JP S63266647 A JPS63266647 A JP S63266647A
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Kazuo Yoshinaga
和夫 吉永
Tadashi Kobayashi
正 小林
Toshiichi Onishi
敏一 大西
Yutaka Kurabayashi
豊 倉林
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガラス転移点を有し、かつ屈折率の異方性を持
ち、電界により該屈折率の異方性の方向を変化させるこ
とが可能な化合物からなる光学変調層と、反射層とを有
する光学変調素子を有し、かつ、書き込み状態の保存性
に改良を加えた、該光学変調層の情報の書き込み、記録
及び識別(再生)工程を有する記録再生方法及び該方法
に用いる記録再生装置に関する。特に該識別工程が電界
印加時に前記光学変調層の光学厚み(nod及び/又は
n2d)を制御して偏向板側からの入射した光の反射光
量で識別する工程である記録再生方法ならびに記録再生
装置に関する。
ここでn、およびn2は光学変調層において記録をおこ
なった部分と未記録部分における多重反射状態で入射光
がくり返し反射している層での平均の屈折率を示す。光
学変調層において液晶性化合物を用いているのであれば
、nlもしくはn2をそれぞれnfもしくはn//とな
るように光学変調層を制御することが光学厚みの変化量
としては最大となる。
一般に屈折率の異方性を有する化合物を用いる場合には
、屈折率の異方性を変化させた場合に、その前後で屈折
率の差が最大となるように直線偏光の偏光面を選択すれ
ばよい。
〔従来の技術及び問題点〕
従来、書き換え可能な高密度記録媒体として相転移現象
を利用するものや、光磁気現象を利用するもの、又は高
分子液晶もしくはスメクチック液晶の電場配向を利用す
るもの等が知られていた。しかしながら、相転移現象を
利用する記録方法はその保存安定性に問題があり、光磁
気現象を利用するものは微小な偏光面の回転を検出する
ため記録装置が複雑で高価なものとなってしまう。一方
、高分子液晶やスメクチック液晶電場配向を利用するも
のは、読み取りに2枚の偏光板を用いて散乱や複屈折効
果を利用するために透過光量が減少する、又は十分な複
屈折効果を得るために光学厚みを十分とらな(てはいけ
ないなどの感度・密度の点から考えて満足のい(もので
はなかった。
〔発明の目的〕
よって、本発明は、前記従来例の欠点に対して、簡便な
装置で、高感度・高密度なしかも保存安定性に優れた書
き換え可能な光学変調素子を有する記録再生装置及び該
装置に適した記録再生方法を提供することを目的とする
〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明は光学
変調層にガラス転移点(Tg)を有する化合物を用い、
該ガラス転移点以下でその記録状態を保持することによ
り記録の安定性を大巾に向上させている。このようにし
て安定化した光学変調層は自発分極の向き、大きさが温
度変化や空気電荷によって影響を受けないため長期間の
保存に耐え、誤り率も減少する。
又、Tg以下で固定されていると、自発分極の向きに応
じた複屈折の変化を利用して読み出す際にも、安定に読
み出しを行うことができる。
又該ガラス転移点を有する光学変調層を一対の平行な電
極間に配置した光学変調素子に各走査線毎にガラス転移
点以上に加熱する手段及び/又は電界を印加する書き込
み手段と書き込んだ情報をガラス転移点以下とすること
で表示状態を固定化(メモリー)する記録手段と、該書
き込み部分の複屈折の変化を利用して読みとりを行う手
段の各光学変調手段を有すれば、従来にないコントラス
トの低下やクロストークの発生しない、より効果的な光
学変調素子を有する記録再生装置が得られる。
さらに前記記録再生装置が、光学変調層と該光学変調層
の両側に直接もしくは絶縁性配向制御層を介して反射層
を配置してなる光学変調素子を有し、かつ、前記光学変
調素子の光学変調層の光学厚みを制御して、光学変調層
に入射した読み取り光の反射率の違いを識別することに
より読みとる手段を有すれば、従来にない高感度で高密
度な光学変調素子を有する記録再生装置が得られる。
第2図に記録媒体にレーザーを照射して書き込みを行う
装置の概略図を示した。
第2図において付号lは光学変調層を、10はレーザー
光を、20は電圧印加装置を、19は光学変調層駆動装
置を、18は光学系駆動装置を、17は光学系を、16
は反射鏡を、13は光変調装置を、14は変調信号発生
装置を、15はレーザー発振器を表わす。
図に示すようにレーザー発振器(15)から出たレーザ
ー光を光変調装置(13)を通して光学系(17)によ
り焦点をあわせ光学変調層(1)へ入射する。
この際、レーザー光を照射する書き込み部は光学系駆動
装置(18)と光学変調層駆動装置(19)により調節
が可能である。
この書き込み方法は電界印加時にレーザー光をあて光学
変調層の書き込み部分をTg以上に加熱することにより
行うが、レーザー光を照射するだけでなく、光学変調層
を加熱状態へ変化させられる手段なら、発熱体電極等を
設けて書き込みを行ってもよい。
書き込み状態時をさらに詳しく説明する。
本発明に用いる光学変調層は一度加熱をした後徐冷をす
ると電極に対して水平配向した光学変調層を形成するこ
とができる。
よって、該水平配向している状態での光学変調層に書き
込みを行うのであるが、徐冷時に電界を印加すると、該
光学変調層が均一方向に配向した光学変調層となるので
、均一方向に配向させた後に書き込み部だけ加熱し、逆
電界をかけて、配向方向を変えて書き込みを行うことも
できる。
しかし、本発明で用いる光学変調層は加熱した後、徐冷
を行うだけで、電界印加をせずに同一方向に配向させて
いなくても、光学変調層をなす液晶層のドメインが小さ
いために書き込みをして得られた記録状態と区別するこ
とができる。よって本発明の書き込みは一度Tg以上に
加熱した後徐冷して得た光学変調層に実施することがで
きる。
次に読み取りの光学変調手段について説明する。
第4図(a)及び(b)は本発明に用いる光学変調層の
読み取り説明の為に模式的に描いたものである。
つまり第4図(a)は書き込み手段を有する前の光学変
調層の分子の状態を示している。このように電極に対し
て水平配向した光学変調層をTg以上に加熱して書き込
みを行い、次に7g以下に固定しておくと、該光学変調
層は第4図(b)に示す状態で固定化つまり記録(メモ
リー)される。その2つの光学変調層の状態の差を利用
し、なおかつ該光学変調層の光学厚みの変化量を任意の
値になるよう設定し、読み取りを行う。
そこで本発明の光学変調素子は第3図のように配置して
形成する。
第3図中、付号1は光学変調層、2は絶縁性配向制御層
、3は半透過性反射層、4は電極、5は透明基板、6は
偏光板、7はスペーサー、8は反射層、10は書き込み
又は読みとりレーザー光である。
本発明に用いる前記屈折率の異方性を電界により制御で
き、かつガラス転移点を有する具体的に下記に示すよう
な高分子液晶もしくは強誘電性高分子液晶があげられる
H3 H3 H3 H3 前記化合物を有する光学変調層からなる光学変調素子に
前述の読みとり手段を達するには、具体的には以下のス
テップをふむようにする(第5図参照)。
まず第1に偏光板6の側から光を入射させる。するとそ
の光は半透過性反射層3を通過し電極兼反射層9に達す
る。反射層9では光は反射するようになっており、その
結果、反射光は再び半透過性反射層3へ戻って(る。こ
の場合に、入射光と電極兼反射層9によって反射される
光が干渉しあうように3と9の間の光学変調層の光学厚
みを制御すると、光は半透過性反射層3を通過せずに該
層3でも反射をおこし、半透過性反射層3と電極兼反射
層9の間で往復し、著しく光路長が増大したのちに3を
通過して、反射光として検出される。本発明においてこ
のような状態を多重反射状態とよぶ。該多重反射状態は
、半透過性反射層3が存在しない状態であっても可能で
あるが、効率よ(多重反射状態を得るためには存在する
ことが好ましい。3が存在しない場合には4の屈折率と
2. 1の屈折率にて無反射条件を満足するように設定
(4の屈折率×9の屈折率= (2,1,2の平均の屈
折率)りシてやれば、4と9の間で多重反射状態が生じ
る。
多重反射状態は光学厚みの値から任意に定まる入射光の
波長(λ)にも関係しており、著しく光路長が増加する
ことから、多重反射を行う層のなかにわずかでも入射光
を吸収するものが存在すれば、該入射光に対する反射光
として検知できる光量を極小におさえることができる(
つまり、反射率を極小にすることができる。)。
そして第2に第1の状態を基準として電界により光学変
調層の分子状態を変化させ、反射光が半透過性反射層3
を通過できる状態にする。そして、その時の光量を反射
率として識別し、これを第1状態の時とのコントラスト
の差として表わすと、読みとりを行うことができる。以
上のようにして、。第1状態と第2状態のコントラスト
を比較すると、従来にない高感度な識別状態を得ること
ができる。
又、本発明では以上、上で述べた読み取り(再生)の光
学変調手段を光学変調層をガラス転移点以下とした状態
で行っているので、読み取り光によって記録層が多少加
熱されても、内部電界によって記録内容が乱されること
のない保存安定性に優れた光学変調素子が提供できる。
前記における読み取り(再生)手段は反射率が極小時に
おけるものと、反射率を増加させていった時のコントラ
ストのちがいで読み取りを行う例であったが、本発明で
は、その逆に初めに反射率の高い状態を選択し、徐々に
反射率を下げていった時のコントラストのちがいで読み
取り(再生)を行ってもよい。
又、本発明の光学変調層中の化合物のΔε(誘電率)が
負のものは、電極に対し垂直配向にした方が好ましい。
本発明における光学厚みの変化量Δndの値は、実験の
結果、好ましくは0.2μm以下、さらに好ましくは0
.001〜0.2μmで用いられる。すなわち通常の屈
折率の異方性を有する化合物(Δn=0.001〜0.
5)において物理的な厚みdを非常に小さな値で使用し
ても、高感度と高コントラストが得られる。Δnが大き
いほど物理的な厚みdは小さくすることが可能となり、
好ましくはd=1μm以下、より好ましくは100〜8
000人で用いられる。
又、コントラストをより明確にするために、表示層内に
色素を添加させてもよ(、例えばその添加剤としては以
下のものをあげることができる。
但し例示色素に限るものではない。
本発明でいう半透過性反射層32とは透過率5〜95%
であって膜厚10人〜2000人、より好ましくは膜厚
50〜800人のアルミ、金、銀、銅等の金属薄膜の層
、もしくは膜厚10〜5000人の無機酸化膜、ZnS
等の高屈折率化合物を用いることができる。
第3図において、透明基板5には夫々In203゜狛ヲ
5戸5n02あるいはI T O(I n d i u
 m −T i n0xide)等の薄膜から成る透明
電極又は電極4が被覆されている。その上にポリイミド
の様な高分子の薄膜をガーゼやアセテート植毛布等でラ
ビングして、液晶をラビング方向に並べる絶縁性配向制
御層2が形成されている。また絶縁層として例えばシリ
コン窒化物、水素を含有するシリコン炭化物、シリコン
酸化物、硼素窒化物、水素を含有する硼素窒化物、セリ
ウム酸化物、アルミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物
、チタン酸化物やフッ化マグネシウムなどの無機物質絶
縁層を形成し、その上にポリビニルアルコール、ポリイ
ミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリパ
ラキシレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビ
ニルアセタール、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポ
リアミド、ポリスチレン、セルロース樹脂、メラミン樹
脂、ユリャ樹脂、アクリル樹脂やフォトレジスト樹脂な
どの有機絶縁物質を配向制御層として、2層で絶縁性配
向制御層が形成されていてもよく、また、無機物質絶縁
性配向制御層あるいは有機物質絶縁性配向制御層単層で
あっても良い。又、基板に配置する配向制御層は片側基
板にのみ設けてもかまわない。この絶縁性配向制御層が
無機系ならば蒸着法などで形成でき、有機系ならば、有
機絶縁物質を溶解させた溶液またはその前駆体溶液(溶
剤に0.1〜20fi:量%、好ましくは0.2〜10
重量%)を用いて、スピンナー塗布法。
浸漬塗布法、スクリーン印刷法、スプレー塗布法。
ロール塗布法等で塗布し、所定の硬化条件下(例えば加
熱)で硬化させ形成させることができる。絶縁性配向制
御層の層の厚みは通常20人〜1μ、好ましくは30人
〜5000人、さらに好ましくは50λ〜3000人が
適している。
第3図中、透明基板5と反射層8はスペーサー7によっ
て任意の間隔に保たれている。例えば、所定の直径を持
つシリカビーズ、アルミナビーズをスペーサーとして透
明基板5と反射層8をはさみ周囲をシール材、例えばエ
ポキシ系接着材を用いて密封する方法がある。その他、
スペーサーとして高分子フィルムやガラスファイバー等
を用いても良い。
又、電極4からはリード線によって外部電源に接続され
ている。また透明基板5の外側には偏光板6が貼り合わ
せである。
又、反射層8は例えば金属基板とし、電極4としての機
能及び本来の反射層としての機能を兼ねるように形成す
ることができる(第5図)。
同様に反射層8側設けられる電極4の表面を反射層とし
ての機能をもたせるようにすれば、反射層8を設けな(
てもよい。
一方、電極4のうち、少な(とも光が入射して(る側の
電極は透明電極とする必要がある。
又、電極4は第6図(a)に示すようにマトリクス状に
構成させてもよい。その際、表示層での表示変化部位は
第6図(b)でいう8部(選択画素)であり、その時の
分子状態をN部(非選択画素)と比較して示すと、第6
図(C)のようになる。
第6図(a)に示す本発明の光学変調素子に、今まで述
べてきた書き込み、記録及び読み取り(再生)の光学変
調方法を適用させると、各走査線毎にガラス転移点以上
に加熱したのち電界を印加することにより書き込み状態
を選択し、さらにガラス転移点以下とすることで書き込
み状態を固定し、該固定状態下での記録媒体の光学的性
質の変化を利用して読み取る方法を実施するということ
になる。そしてそのような光学変調手段を行った光学変
調素子は走査線が増加しても本質的に影響を受けない従
来にない素子とすることができるのである。
第1図に光学変調層に読み取り光を照射して読み取り(
再生)を行う本発明の記録再生装置の概略図を示した。
第1図において付号lは光学変調層、20は電圧印加装
置、19は光学変調層駆動装置、18は光学系駆動装置
、17は光学系、16は反射鏡、15はレーザー発振器
、23は偏光板、21はビームスプリッタ−122は光
検出装置である。
図に示す通り、レーザー発振器(15)からでたレーザ
ー光をミラーにて方向を調節し、偏光板とビームスプリ
ッタ−を通して光学変調層へ照射し、その反射光を再び
ビームスプリッタ−に通して光検出装置で読み取りを行
う。その読み取りの光学変調手段においてレーザー光を
照射する読み取り部は光学系駆動装置(18)と記録層
駆動装置(20)により調節が可能である。
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
〔実施例1〕 ガラス基板5にITOからなる透明電極4が形成され、
さらに500λ以下の半透明状のAu3を蒸着により形
成されたものへポリアミック酸溶液(日立化成工業■製
PIQ :不揮発分濃度3wt%)を300Orpmで
回転するスピナー塗布機で30秒間かけて塗布し、12
0℃で30分間、200℃で60分間、350℃で30
分間加熱した。このようにして得たポリイミド配向膜2
をラビング法により一軸配同性を与えた。この上に下記
の(A)式の高分子液晶のジクロロエタン溶液(不揮発
分濃度10wt%)に、さらに高分子液晶に対して0.
1wt%の下記の式(B)の染料を加えたものを300
Orpmで回転するスピナー塗布機で塗布し100℃で
乾燥した。厚みは約2000人であった。
そのようにして形成した基板に前述と同様の配向制御層
2を有したAi基板9を密着して周囲を封止して得られ
た素子で150℃に昇温したのち徐々に冷却することで
一軸配向させた(第5図)。
この素子に5 m Wの半導体レーザーlOを照射しつ
つ、ITO電極とAl基板間に電圧20Vを印加した。
レーザー光lOにより加熱してガラス転移点以上とした
後、冷却することで自発分極をそろえ、次に該書き込み
部をガラス転移点以下とした書き込み部分と非書き込み
部分を0.2mWの半導体レーザーを用い偏光方向を非
書ぎ込み部分の高分子液晶の光軸と一致するようにして
反射率を測定したところ書き込み部分で5%、非書き込
み部分で15%と良好な表示状態が得られた。この素子
を室温で20日間放置したが反射率は変らなかった。
〔実施例2〕 ガラス基板6にITOからなる透明電極4が形成され、
さらに500Å以下の半透明状の150人の膜厚のAf
を蒸着により形成されたもの3ヘポリアミツク酸溶液(
日立化成工業■製PIQ :不揮発分濃度5wt%)を
300Orpmで回転するスピナー塗布機で30秒かけ
て塗布し、120℃で30分間、200℃で60分間、
350℃で30分間加熱した。このようにして得たポリ
イミド配向膜2をラビング法により一軸配向性を与えた
。この上に下記の(C)式の強誘電性高分子液晶のジク
ロロエタン溶液(不揮発分濃度5wt%)に、さらに高
分子液晶に対して0.1wt%の前記の式(B)の染料
を加えたものを300Orpmで回転するスピナー塗布
機で塗布し100℃で乾燥した。この基板にAl基板に
対して上記と同様にして形成したポリイミド配向膜2を
設けて一軸配向処理したものを配向処理方向が一致する
ようにはり合わせ周囲を封止した。
このようにして得られた基板を塗布した強誘電性高分子
液晶の透明点より十分高い温度より徐冷し、均一に配向
させたのちTg以上でさらにITO電極とAl基板に3
0Vの直流電圧を印加した。
次に室温まで冷却したのち5 m Wの半導体レーザー
を照射しつつ、前述の直流電圧と逆の電圧を印加し、次
に半導体レーザーを停止し、電圧の印加を停止した。こ
のようにして書き込みを行ったのち、0 、2 m W
の半導体レーザー10を、強誘電性高分子液晶の光軸と
偏光方向が一致するようにし、反射率を測定したところ
書き込み部分で反射率10%、非書き込み部分で反射率
25%を得た。読み取りを100回以上(り返したが反
射率は変化しなかった。
CH。
〔実施例3〕 ガラス基板に500Å以下の半透明状のAlを蒸着によ
り形成されたちのヘフッ化ビニリデンートリフルオロエ
チレン共重合体(75: 25)のMEK溶液(固形分
濃度5wt%)を300Orpmで回転するスピナー塗
布機で30秒かけて塗布し、150℃でlhr乾燥し、
配向膜とした。この上に下記の(D)式の高分子液晶ジ
クロロエタン溶液(不揮発分濃度10wt%)に、さら
に高分子液晶に対して0.1wt%の前記の式(B)の
染料を加えたものをスピナー塗布機で塗布し、100℃
で乾燥した。この基板に対してAl基板に対して上記と
同様にして形成したフッ化ビニリデン−トリフルオロエ
チレン共重合体(75: 25)からなる配向膜を設け
たものを密着して周囲を封止した(第7図(a))。
この素子を高分子液晶の透明点以上に加熱して徐冷する
ことで垂直配向したものを得た。この素子にコロナ放電
器ガラス上にコロナチャージを乗せAf側9を接地して
電圧を印加したものへ5 m Wの半導体レーザーにて
加熱した第7図(b)。次に半導体レーザーを停止し、
除電器によってコロナチャージを除去することによって
書き込みを行った(第7図(C))。この素子の記録部
分と非記録部分を0 、2 m Wの半導体レーザーを
直線偏光゛したもので読み取ったところ記録部分で反射
率10%、非記録部分で3%の反射率を得た。次にコロ
ナチャージを加えないで記録部分に5 m Wの半導体
レーザーを照射したのち冷却したところ、再記録部分の
反射率は10%に戻った。
H3 〔発明の効果〕 以上のように、本発明により偏光板を1枚しか必要とし
ないために光量のロスの少ない、かつコントラストのす
ぐれた光学変調素子を有する記録再生装置を得ることが
でき、又、本発明により高感度かつ高解像度の読み取り
が行え、さらに読み取り耐久性・保存安定性が向上した
書き換えによる劣化等のない新規な手段が適用できる記
録再生装置を提供することが可能となった。
又、本発明の書き込み、記録、及°び読み取り手段を組
み合わせることにより高精細、大画面化にともなうコン
トラストの低下やクロストークを本質的に改善した光学
変調素子を有する記録再生装置を得ることができた。
又、本発明の記録再生装置に適した記録再生方法を提供
することができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光学変調層に読み取りレーザー光で読
み取る(再生する)記録再生装置の概略図、第2図は本
発明の光学変調層へレーザー光を書き込む記録再生装置
の概略図、 第3図は本発明の光学変調素子の1例を示す断面図、 第4図(a)および(b)は本発明における光学変調層
の分子状態を表わした図、 第5図および第6図(a)は本発明の光学変調素子の別
の実施例図、 第6図(b)はマトリクス状に配置した走査電極と信号
電極の構成図、 第6図(C)は第6図(a)の素子中での光学変調層の
分子状態を表わした図、 第7図(a)、  (b)及び(c)は実施例3を説明
する図である。 l・・・光学変調層    2・・・絶縁性配向制御層
3・・・半透過性反射層  4・・・電極5・・・透明
基板     6・・・偏光板7・・・スペーサー  
  8・・・基板9・・・金属基板 IO・・・書き込み又は読み取り光 11・・・走査電極     12・・・信号電極13
・・・光学変調装置 14・・・変調信号発生装置 15・・・レーザー発振器  16・・・反射鏡17・
・・光学系      18・・・光学系駆動装置19
・・・光学変調層駆動装置 20・・・電圧印加装置 21・・・ビームスプリッタ− 22・・・光検出装置    23・・・偏光板1色5
図 晃ろランC 1≧φ≦5 gc歪E(b)        %  ど
’r   ′しぎ?J(C)/l

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ガラス転移点を有し、かつ屈折率の異方性を持ち
    、該屈折率の異方性の方向を変化させることが可能な化
    合物を有する光学変調層が多重反射状態をとりうる光学
    厚みであるところの光学変調素子と、該化合物のガラス
    転移点以上で該光学変調層の光学厚みを変化させ書き込
    みを行い、ガラス転移点以下にすることで書き込み状態
    を保持する記録手段と、入射光の反射光量を識別して記
    録を再生する手段を有することを特徴とする記録再生装
    置。
  2. (2)前記ガラス転移点を有する化合物が高分子液晶で
    あるところの特許請求の範囲第1項記載の記録再生装置
  3. (3)前記ガラス転移点を有する化合物が強誘電性高分
    子液晶であるところの特許請求の範囲第1項記載の記録
    再生装置。
  4. (4)前記光学変調層の光学厚みの変化量が0.2μm
    以下であるところの特許請求の範囲第1項記載の記録再
    生装置。
  5. (5)ガラス転移点を有し、かつ屈折率の異方性を持ち
    、該屈折率の異方性の方向を変化させることが可能な化
    合物を有する光学変調層を多重反射状態をとりうる光学
    厚みに制御した光学変調素子に対し、該化合物のガラス
    転移点以上で該光学変調層の光学厚みを変化させること
    によって書き込みを行い、ガラス転移点以下で書き込み
    状態を保持する記録工程と、入射光の反射光量を識別す
    ることによる再生工程を有することを特徴とする記録再
    生方法。
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