JPS6331037A - 光メモリ - 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存する強
誘電性液晶（以下ＦＬＣという）を用いた書換可能な光
ディスクに関するものである。

「従来の技術」 光デイスク装置は、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、情報処理用の光デイ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イスクメモリ装置も
知られている。

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。

かかる問題を解決するため、本件出願人は特願昭６０−
１３０１８７等によって液晶材料としてスメクチックＣ
相（Ｓｎ＋Ｃ”）を呈する強誘電性液晶（ＦＬＣという
）を用いることを提案した。即ちセルの間隔を４μｍま
たはそれ以下とすることによりこの液晶は双安定状態を
得ることができる。そしてかかる薄いセルに等方性の液
晶状態で液晶を混入し、温度降下させ、ＳｍＡを得、さ
らに双安定なＳｍＣ”になる。するとらせん構造をとく
ことができる。かかるＳｍＣ”に電圧を印加すると、分
子が一方向に並び、その角度は約＋４５°（度）を得る
ことができる。また逆の電圧を印加すると逆に約−４５
″を得ることができる。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を有し、かつ互いに約９０
°の角度を有する。本発明はかかる約９０″のチルト角
を有する不揮発性メモリ作用を用いている。

本発明の実施例ではそれぞれが電極を有する一対の基板
をその内側に非対称配向面を有する表面を互いに対抗せ
しめ、その面間に前記したＳｍＣ“のＦＬＣを充填する
。

この光ディスクは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、この電極の表面に非対称配向膜を存せしめてＦＬＣ
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非対称配向
処理を施しＦＬＣ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。

本発明の実施例においては、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
の電極を耐抗電極、内部側を単に電極という）さらにＦ
ＬＣにその一方が密接する内表面を配向処理せしめてい
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、Ｆ
ＬＣ１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、ＦＬＣ１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
され偏光板を経てフォトセンサに至る。

そしてＦＬＣ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難透過となる
。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ｒＯＪ、ｒｌＪ
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ＦＬＣに正または負の所定
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
ＦＬＣ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ＦＬＣの初期のチルト
角をみだす程度に強いビーム光または熱を照射する。す
□るとその番地のみはＦＬＣのチルト角を初期の状態例
えば＋４５″より−４５°またはその他初期の状態と異
なる角度に配される。かくすることにより初期状態をｒ
ＯＪ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１よ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ＦＣＣを挟んで設けら
れた一対の電極に前記した「古消し」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四き込みおよ
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、内部に電極をを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、Ｆ
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
射光を偏光板を介してフォトセンサにて検出する。

「本発明が解決したいとする問題点」 前記の如き、強誘電性液晶を用いた光デイスクメモリを
実用化するに当っては、幾かの乗起えるべき問題点があ
る。その例として、次の様なものを挙げることが出来る
。

（１）、ディスク間では、少なくとも１ビツトに対応す
る領域について分子が正しく整列してモノドメインを形
成しなければならない （２）、ディスク上の記憶領域が確定していなければな
らない。すなわち、隣接する単位記憶領域が正しく分離
され、誤ってアクセスした場合でもそのことが検知され
なければならない。

本発明は、上記２点について、簡単な構成でもって、こ
れを改善するものである。

「構成」 上記問題点を解決するために本発明による光デイスクメ
モリ装置は、透光性基板と、この透光性基板と平行に設
けられた対向基板と、この対向基板又は透光性基板の内
側に設けられ、これら２枚の基板間の領域を径方向につ
いてビア）ピッチ間隔で仕切りメモリ領域を形成する溝
と、前記基板間に充填された液晶とからなっている。ま
た、本発明になる光デイスクメモリ装置の製造方法は、
透光性基板上に反射膜−パターンを形成する段階と、こ
の透光性基板のパターン形成面に光感光性樹脂を塗布す
る段階と、この透光性基板側から光を照射して前記光感
光性樹脂のフォトエツチングを行う段階と、他の透光性
基板を前記透光性基板上に重畳させると共に、これら基
板間に液晶を介在させる段階とからなっている。

以下に実施例に従って本発明を説明する。

「実施例」 第１図は第１の方式による本発明の光デイスクメモリを
用いた記録システムを示す。

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（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ＦＬ
Ｃ（５）が充填される。

この光ディスクは周辺をＦＬＣ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ＦＬＣ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ＴＺ）　（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（１
０）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。そしてこの一対の
電極（６）、対抗電極（４）の内側に非対称配向膜（図
示せず）を設け、スペーサ（図示せず）を介在させる。

これらによりＦＬＣ（厚さ１．５μ）（５）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）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
９００　ＰＰＭで回転させ、その表面を２ｍ／分の速度
で基板を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。

配向処理層の間にはＦＬＣ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ＢＯＢＡＭＢＣ等のＦ
ＬＣまたは複数のブレンドを施したＦＬＣを充填し得る
。このＦＬＣのしきい値特性例を第２図に示す。図面で
も±５ｖ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。

第２図において縦軸は透過率である。

第２の書き消し方式を用いた光デイスクメモリ装置を第
３図に示す。

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
）の表面の間に非対称配向処理を施す。

さらにこの処理面の内側にＦＬＣ（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）、　（３０
’）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源（２５）よりＦＬＣに
対し所定の電界を配すべ（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（図面では外部より加え
ることを明示するため少し離れさせている）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ＦＬＣに対し密接
していない。しかし、ＦＬＣの書き消しに必要な電力損
失として第２図に示される如きヒステリシスループの面
積（縦軸が電束密度り、横軸が電界強度Ｅとした時の面
積）と等価であり、きわめて小さいため、その電力損を
補う程度に端子（３１）に近接した対抗基板（３）が弱
い導電性を有すれば十分である。

かくして光ディ不りのＦＬＣ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。

第４図に、本発明による光ディスク１０の内部構造を詳
細に示す。図中、対向電極６は、数ｕｍ毎に溝５“が設
けられており、この溝５゛は、この光ディスクと同心円
をなす様に形成され、径方向について、光ディスクの記
ｔα領域を画定する。

すなわち、前述の記録操作はこの溝上の液晶に対して行
なわれ、入射光が溝から外れた際には光路長が縮まり、
アクセスが正しく行なわれていない事が検出される。

この溝５′上で、液晶５はモノドメインを形成する。特
に、この溝５′の端部、すなわち電極６の垂直な面の立
上り部６“で、液晶５の各分子は′ａ５゛に平行（図中
、紙面に対して垂直）に整列するが、このことは、モノ
ドメインの形成を助ける。

このことから、電極６は配向殿能をも有していることが
理解される。しかしながら、多くの場合、溝のみで配向
を行なうことは不適当と考られる為、これと対向する電
極６に配向膜６゛を設け、これに対してラビング処理が
行なわれている。勿論、その代りに溝５゛を含め、電極
６に対してラビング処理を行ってもよい。さらに、好ま
しくは電極６上にラビング処理のなされていない配向膜
６２が設ケられる。

「効果」 光ディスクのトラッキングと、液晶の配向欠陥の減少と
、光ディスクの径方向について液晶のモノドメイン形成
が、簡単な構成で同時に達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光デイスクメモリを用いた記録システ
ムの概略を示す。 第２図は強誘電性液晶の動作特性を示す。 第３図は他の光デイスク記録システムの概略を示す。 第４図は本発明の光デイスクメモリの部分断面図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 透光性基板と、 この透光性基板と平行に設けられた対向基板と、 この対向基板又は透光性基板の内側に設けられこれら２
   枚の基板間の領域を径方向についてビットピッチ間隔で
   仕切りメモリ領域を形成する溝と、 前記基板間に充填された液晶とからなる光ディスクメモ
   リ。