KR20030025416A - 전자 방출을 이용한 고밀도 정보 저장 장치 및 이를이용한 정보의 쓰기, 읽기 및 소거 방법 - Google Patents

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Abstract

전자 방출을 이용한 고밀도 정보 저장장치 및 이를 이용한 정보의 쓰기, 읽기 및 소거 방법들에 대해 개시되어 있다. 개시된 본 발명은 하부 전극과, 상기 하부전극 상에 순차적으로 구비된 광전도층 및 기록 매체와, 상기 광전도층에 도전성을 부여하는 도전층 전환 수단과, 상기 기록 매체에 데이터를 기입하거나 상기 기록 매체에 기록된 데이터를 읽기 위한 데이터 쓰기 및 읽기 수단과, 상기 데이터 쓰기 및 읽기에서의 데이터 소실을 방지하기 위한 데이터 소실 방지 수단 및 상기 하부 전극과 상기 데이터 쓰기 및 읽기 수단에 연결되어 상기 데이터 읽기 및 쓰기에 필요한 전압을 공급하는 전원을 구비하는 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치 및 이를 이용한 정보의 쓰기, 읽기 및 소거 방법을 제공한다.

Description

전자 방출을 이용한 고밀도 정보 저장장치 및 이를 이용한 정보의 쓰기, 읽기 및 소거 방법{High density information storage apparatus using electron emission and methods for writing, reading and erasing using the same}
본 발명은 정보 저장장치 및 이를 이용한 정보의 쓰기, 읽기 및 소거 방법에 관한 것으로써, 자세하게는 전자 방출을 이용한 고밀도 정보 저장장치 및 이를 이용한 정보의 쓰기, 읽기 및 소거 방법에 관한 것이다.
최근들어, 고밀도 기록이 가능한 기록 매체의 개발과 함께 이를 이용하기 위한 도구들이 개발됨으로써, CD나 DVD 등과 같은 고밀도 정보 기록 매체를 구비한 정보 저장장치는 레이저를 이용하여 상기 고밀도 기록 매체에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 읽거나 소거한다. 따라서, 상기 고밀도 기록 매체에 정보를 기록하기 위해서는 상기 고밀도 기록 매체 표면에 맺히는 레이저 스폿(spot) 면적을 가능한 줄일 수 있는 파장이 짧은 레이저를 사용하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 정보 기록용 레이저의 파장을 낮추기 위한 연구가 활발히 진행되고 있지만, 아직까지는 상업적으로 이용할 만한 연구 결과는 나오지 않고 있다. 이와 같이, 현재로서는 레이저의 파장을 짧게 하는데 한계가 있기 때문에 레이저를 이용하여 정보를 기록하고 읽으며 소거하는 정보 저장장치의 능력은 레이저의 파장에 의해 제한될 수밖에 없다.
한편, 정보를 기록하고 읽으며 소거하는데 있어서, 레이저 대신 탐침(probe)을 이용하는 수직 자기 기록 장치의 경우에는 탐침 크기에 의해 정보의 저장 능력이 제한된다.
이에 따라, 제시된 대안으로써 스캐닝 프로브 마이크로스코프(scanning probe microscope; SPM)나 SPM의 한 부류인 팁과 시료 사이의 원자적 힘을 이용하는 AFM(atomic force microscope) 등에서 사용하는 팁(tip)을 기록 매체에 접촉시키거나 근접시켜 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생 또는 소거하는 방법이 제시되고 있으나, 이 방법은 팁이 마모되고 진동되는 문제와 함께 기록 및 재생 속도가 상대적으로 느리다는 문제를 내포하고 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 SPM 탐침을 이용한 디스크 장치의 개략적 블록도이다. 이를 참조하면, SPM 탐침을 이용한 디스크 장치는 크게 원형의 기판(8a)과 이 기판(8a) 상에 적층된 전극층(8b) 및 이 전극층(8b) 상에 적층된 강유전체층(8c)을 구비한 디스크(8); 강유전체층(8c)에 유전 분극을 형성하여 정보를 기록하고 이 유전 분극의 극성에 따라 상기 디스크(8) 면의 수직 방향으로 광파장의 1/4 길이의 구간을 왕복하면서 정보를 읽는 마이크로팁(9a) 및 광을 반사시키는 반사 수단을 구비하는 헤드(9); 및 상기 헤드(9)의 수직 왕복 이동에 따른 광경로차를 인식하여 상기 기록 정보를 검출하는 광학계(100);를 구비하고 있다.
여기서, 디스크(8)에는 원형의 기판(8a)상에 전극층(8b) 및 유전 분극에 의해 정보가 기록되는 강유전체층(8c)이 순차로 적층되어 있다. SPM 탐침으로 구성된 헤드(9)에는 광을 반사시키는 반사체(9b) 및 상기 마이크로팁(9a)과 반사체(9b)를 지지하는 아암(9c)이 구비되어 있다. 그리고 광학계(100)에는 광원인 레이저 다이오드(1), 이 광원(1)에서 방출된 광을 평행광으로 바꿔주는 콜리메이팅 렌즈(2),평행광은 그대로 통과시키고 디스크면에서 반사된 반사광은 분리하여 주는 빔스플리트(3), 평행광을 디스크면의 트랙에 회절 한계까지 접속시키는 대물렌즈(5), 반사광을 집속시키는 집속렌즈(6) 및 집속된 반사광을 전기적 신호로 변환하여 주는 광검출기(7)가 구비되어 있다.
이러한 구성의 디스크 장치의 작동 원리는 다음과 같다.
곧, 강유전체 박막을 전극판에 증착하여 마이크로팁 전극으로 미세한 부분을 분극시키면 분극된 부분 및 분극이 안되었거나 역으로 분극된 부분은 일정한 전압이 인가된 마이크로팁(9a)을 이동시켜서 상호간의 정전기력의 차이를 파악함으로써 서로 구별할 수 있다. 따라서 디스크(8) 면의 분극량에 따라 일정한 전압이 인가된 헤드(9)의 마이크로팁(9a)에 각각 다른 정전력이 부여되고 이 정전력이 마이크로팁(9a)을 λ/4만큼 상승 혹은 하강시키면, λ/2만큼의 광경로차를 가진 광만이 빔스플리트(3)에서 분리되어 광검출기(7)로 입사된 후 광검출기(7)에 검출된다.
이와 같이, 탐침과 시료 사이에 작용하는 현상을 물리적 기구와 레이저 등을 이용하여 측정하는 SPM 기술은 탐침의 팁끝과 시료와의 거리가 극단적으로 가까워야 하며 팁끝은 극히 뾰족하게 되어야 한다. 따라서, 팁이 쉽게 마모될 수 있고, 팁이 마모되거나 진동되는 경우에 팁과 시료 사이의 거리가 변하기 때문에 정확한 정보의 쓰고 읽는 것이 어렵고, 기록 매체의 평탄도에 대한 의존성이 높아서 정보를 쓰고 읽는 속도가 상대적으로 느리게 된다.
따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 팁과 같은 정보의 쓰기 및 읽기에 사용되는 부재의 마모나 진동 문제를 해소하면서 정보의 쓰기 및 읽기 속도가 저하되는 것을 방지할 수 있고, 단위 영역에 보다 많은 정보를 저장할 수 있는 정보 저장장치를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 정보 저장장치를 이용한 정보의 쓰기, 읽기 및 소거 방법들을 제공함에 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 SPM 탐침을 이용한 디스크 장치의 개략적 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 전자 방출을 이용한 고밀도 정보 저장장치의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 3 내지 도 8은 각각 본 발명의 제2 내지 제7 실시예에 의한 전자 방출을 이용한 고밀도 정보 저장장치의 개략적 단면도로써, 하전입자 방출수단을 제외한 나머지 부분들에 대한 단면도이다.
도 9는 도 2에 도시한 고밀도 정보 저장장치의 기록 매체가 가질 수 있는 도전성 영역과 절연성 영역의 분포의 일 예를 나타낸 단면도이다.
도 10은 도 2에 도시한 고밀도 정보 저장장치의 기록 매체가 가질 수 있는 도전성 영역과 절연성 영역의 분포의 다른 예를 나타낸 단면도이다.
도 11은 도 2에 도시한 고밀도 정보 저장장치에서 정보의 기록 또는 읽기 과정에서 방출되는 하전입자의 나선 궤적을 나타낸 도면이다.
도 12는 도 2에 도시한 고밀도 정보 저장장치를 이용한 정보의 쓰기 방법을설명하기 위한 단면도이다.
도 13은 도 2에 도시한 고밀도 정보 저장장치를 이용한 정보의 읽기 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 14는 도 2에 도시한 고밀도 정보 저장장치를 이용한 정보의 소거 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*
40, 40', 40'':기록 매체 108:제2의 기록 매체
42:하부 전극 44:광전도층
46:하전 입자 방출 수단 46a:에미터
46b:에미터 홀더 46c:게이트
50, 50a, 50c:제1, 제2 및 제5 전원
52, 52a, 116:제1 내지 제3 자석
54, 114, 115a, 115b:제1 내지 제4 광 조사 수단
56:조사 광 98, 115:광 조사 수단
102:절연막 104:제2의 하부 전극
106:제2의 광전도층 110, 110a:제3 및 제4 전원
112:제2의 하전 입자 방출 수단
A, A':도전성 영역 A1, A1':절연성 영역
B:자기장
C:도전성 영역에 대응하는 광전도층의 소정 영역
D:에미터와 기록 매체 사이의 거리
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 하부 전극; 상기 하부전극 상에 순차적으로 구비된 광전도층 및 기록 매체; 상기 광전도층에 도전성을 부여하는 도전층 전환 수단; 상기 기록 매체에 데이터를 기입하거나 상기 기록 매체에 기록된 데이터를 읽기 위한 데이터 쓰기 및 읽기 수단; 상기 데이터 쓰기 및 읽기에서의 데이터 소실을 방지하기 위한 데이터 소실 방지 수단; 및 상기 하부 전극과 상기 데이터 쓰기 및 읽기 수단에 연결되어 상기 데이터 읽기 및 쓰기에 필요한 전압을 공급하는 전원을 구비하는 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치를 제공한다.
여기서, 상기 기록 매체는 하전입자가 흡수되는 경우에 전도도가 변하는 물질층으로써, 비정질 유전층 기판이고, 상기 데이터 쓰기 및 읽기 수단은 상기 기록 매체에 하전입자를 주입하는 것으로 데이터를 쓰고 상기 기록 매체로부터 방출되는 하전입자를 검출하는 것으로 데이터를 읽는 하전입자 방출수단이다.
상기 하전입자 방출수단과 상기 기록매체사이에는 상기 하전입자 방출수단(기록 매체)으로부터 방출된 하전입자들 중 일부만이 상기 기록매체(하전입자 방출수단)에 도달되게 하는 게이트가 구비되어 있다.
상기 전원은 상기 하부전극과 상기 게이트사이에 소정의 전압을 인가하기 위한 제1 전원과 상기 게이트와 상기 하전입자 방출수단사이에 소정의 전압을 인가하기 위한 제2 전원을 포함한다.
상기 하전입자 방출수단은 하전입자가 방출되는 에미터 및 상기 기록 매체 위에서 상기 에미터의 움직임을 제어하고 상기 전원에 연결된 에미터 홀더로 구성되어 있다.
상기 데이터 소실 방지 수단은 상기 에미터로부터 방출된 하전입자가 상기 에미터 직하방에 해당하는 상기 기록 매체의 소정 영역에 도달되게 하는 또는 그 반대로 되게 하는 하전입자 제어 수단으로써 자석이다. 이때, 상기 자석은 상기 에미터 홀더 위와 상기 하부 전극 아래에 각각 구비된 제1 및 제2 자석으로써, 단일체의 영구 자석 또는 각각이 서로 다른 영구 자석이다. 상기 제1 및 제2 자석은 하나의 전자석이거나 서로 반대의 자극이 대향되도록 구비된 전자석이다. 또, 상기 자석은 적어도 상기 하전입자 방출수단과 상기 기록 매체를 둘러싸는 전자석이다.
상기 도전층 전환 수단은 상기 광전도층에 광을 조사하는 광원으로써, 상기 기록 매체 위쪽 둘레에, 상기 에미터 둘레를 감싸는 형태로 상기 에미터 홀더에 또는 상기 에미터와 분리된 상태로 상기 에미터 홀더에 구비되어 있다.
상기 하부전극 저면에, 상기 도전층 전환 수단으로부터 광이 조사되는 제2의광전도층과 제2의 기록 매체가 순차적으로 더 구비되어 있고, 상기 제2의 기록 매체 아래에 제2의 데이터 쓰기 및 읽기 수단이 더 구비되어 있다. 이때, 상기 제2의 데이터 쓰기 및 읽기 수단은 상기 제2의 기록 매체에 대해 상기 데이터 쓰기 및 읽기 수단과 동일한 역할을 하는 제2의 하전입자 방출수단이다. 상기 제2의 하전입자 방출수단은 상기 하전입자 방출수단과 동일한 구성이다.
상기 데이터 소실 방지 수단은 상기 에미터로부터 방출된 하전입자가 상기 에미터 직하방의 상기 기록 매체의 소정 영역에 도달되게 하거나 그 반대로 되게 하고, 상기 제2 에미터로부터 방출된 하전입자가 상기 제2 에미터 직하방의 상기 제2의 기록 매체의 소정 영역에 도달되게 하거나 그 반대로 되게 하는 하전입자 제어 수단이다. 이때의 하전입자 제어 수단은 자석으로써, 영구 자석 또는 전자석이다.
또한, 상기 도전층 전환 수단은 상기 광전도층과 상기 제2의 광전도층에 각각 광을 조사하는 광원으로써, 상기 기록 매체 위쪽 둘레에 구비된 제1 광원 및 상기 제2 기록 매체 위쪽 둘레에 구비된 제2 광원으로, 상기 에미터 둘레를 감싸는 형태로 상기 에미터 홀더에 구비된 제1 광원 및 상기 제2의 에미터 둘레를 감싸는 형태로 상기 제2의 에미터 홀더에 구비된 제2 광원으로 또는 상기 에미터와 분리된 상태로 상기 에미터 홀더에 구비된 제1 광원 및 상기 제2의 에미터와 분리된 상태로 상기 제2의 에미터 홀더에 구비된 제2 광원으로 구성되어 있다.
또한, 상기 하부 전극은 상기 광전도층과 접촉된 제1 하부 전극 및 상기 제2의 광전도층과 접촉되고 상기 제1 하부전극과 절연된 제2의 하부 전극으로 구성되어 있다. 이때의 상기 도전층 전환 수단은 상기 광도전층과 상기 제2의 광전도층에 광을 조사하는 광원으로써, 상기 제1 및 제2 하부전극 사이에 구비된 평판형 광원이다.
상기 제1 및 제2 하부 전극 사이에 구비된 평판형 광원은 상기 광전도층에 광을 조사하는 제1 평판형 광원과 상기 제2의 광전도층에 광을 조사하는 제2 평판형 광원으로 구성되어 있다.
상기 하부 전극은 상기 광전도층과 접촉된 제1 하부 전극 및 상기 제2의 광전도층과 접촉되고 상기 제1 하부전극과 절연된 제2의 하부 전극으로 구성되고, 상기 자석은 상기 에미터 홀더 위에 구비된 제1 자석과 상기 제2의 에미터 홀더 아래에 구비된 제2 자석과 상기 제1 및 제2 하부 전극 사이에 구비된 제3 자석으로 구성되어 있다. 이때의 상기 도전층 전환 수단은 상기 광전도층 및 상기 제2의 광전도층에 광을 조사하기 위한 것으로써, 상기 기록 매체 위쪽 둘레에 구비된 제1 광원 및 상기 제2 기록 매체 위쪽 둘레에 구비된 제2 광원으로, 상기 에미터 둘레를 감싸는 형태로 상기 에미터 홀더에 구비된 제1 광원 및 상기 제2의 에미터 둘레를 감싸는 형태로 상기 제2의 에미터 홀더에 구비된 제2 광원으로, 상기 에미터와 분리된 상태로 상기 에미터 홀더에 구비된 제1 광원 및 상기 제2의 에미터와 분리된 상태로 상기 제2의 에미터 홀더에 구비된 제2 광원으로 또는 상기 광전도층에 광을 조사하기 위해 상기 제1 하부 전극과 상기 제3 자석 사이에 구비된 제1 광원과 상기 제2의 광전도층에 광을 조사하기 위해 상기 제2 하부 전극과 상기 제3 자석 사이에 구비된 제2 광원으로 구성되어 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 고밀도 정보 저장장치를 이용한 정보 기록방법에 있어서, 상기 기록 매체와 상기 하전입자 방출수단의 하전입자 방출 영역 사이의 간격을 조정하는 제1 단계와, 상기 기록 매체에 하전입자를 주입하여 상기 기록 매체에 소정의 데이터에 대응되는 도전성 영역을 형성하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 기록방법을 제공한다.
이 과정에서, 상기 하전입자는 상기 하전입자 방출 영역으로부터 방출된 하전입자가 상기 하전입자 방출 영역의 직하방에 해당하는 상기 기록 매체의 소정 영역에 도달되는 과정에서 소실되지 않도록 자기장의 영향하에 주입하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 자기장은 상기 하전입자 방출수단 위에 구비된 제1 자석과 상기 하부 전극 아래에 구비된 제2 자석을 이용하여 발생시키거나 적어도 상기 기록 매체 및 상기 하전입자 방출 영역을 둘러싸는 전자석을 이용하여 발생시킨다.
또한, 상기 기록 매체와 상기 하전입자 방출 영역 사이의 거리가 최초 조정된 거리와 달라지는 경우, 상기 전자석에 흐르는 전류를 조절하여 상기 달라진 거리에서도 상기 하전입자 방출 영역으로부터 방출된 하전입자가 상기 하전입자 방출 영역의 직하방에 해당하는 상기 기록 매체의 소정 영역에 도달되도록 상기 자기장의 세기를 조절한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 상기한 고밀도 정보 저장장치를 이용한 정보 읽기방법에 있어서, 상기 기록 매체와 상기 하전입자 방출수단의 하전입자 방출 영역 사이의 간격을 조정하는 제1 단계와 상기 기록 매체 위로 상기 하전입자 방출 영역을 이동시키면서 상기 기록 매체로부터 방출되는 하전입자를 인지하는 것으로 상기 기록 매체에 기록된 데이터를 읽는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 읽기방법을 제공한다.
이 과정에서, 상기 기록 매체로부터 방출되는 하전입자가 직상방에 위치한 상기 하전입자 방출 영역에 도달되는 과정에서 소실되지 않도록 소정 세기의 자기장 영향하에서 상기 기록 매체로부터 하전입자를 방출시킨다. 이때의 자기장은 상기 정보 쓰기 방법의 자기장과 동일한 것이 바람직하다.
상기 기록 매체와 상기 하전입자 방출 영역 사이의 거가 달라지는 경우, 상기 전자석에 흐르는 전류를 조절하여 상기 달라진 거리에서도 상기 기록 매체로부터 방출된 하전입자가 직상방에 위치한 상기 하전입자 방출수단의 하전입자 방출 영역에 도달되도록 상기 자기장의 세기를 조절한다.
한편, 상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 상기한 고밀도 정보 저장장치를 이용한 상기 기록 매체에 기록된 정보 소거 방법에 있어서, 상기 하부 전극을 접지하는 제1 단계와 상기 광전도층을 도전층으로 전환하여 상기 기록 매체에 주입된 하전입자를 상기 하부 전극을 통해 방전하는 것으로 상기 기록 매체에 기록된 데이터를 소거하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 소거 방법을 제공한다.
이 과정에서, 상기 제2 단계는 상기 광전도층의 소정 영역을 선택적으로 도전층으로 전환하여 이에 접촉된 상기 기록 매체의 소정 영역에 주입된 하전입자를 상기 하부 전극을 통해 방전하는 것으로 상기 기록 매체에 기록된 데이터의 일부를 선택적으로 소거한다.
다른 한편으로, 상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 상기한 고밀도 정보 저장장치를 이용한 상기 기록 매체에 기록된 정보 소거 방법에 있어서, 상기 광전도층을 접지하는 제1 단계와 상기 광전도층의 전 영역을 도전층으로 전환하여 상기 기록 매체에 주입된 하전입자 모두를 상기 하부 전극을 통해 방전하는 것으로 상기 기록 매체에 기록된 데이터를 모두 소거하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 소거 방법을 제공한다.
이러한 본 발명에 의한 고밀도 정보 저장장치를 이용하면, 종래의 팁 손상 문제를 해소함과 아울러 정보 쓰기, 읽기 및 소거와 같은 정보 처리 속도는 더욱 증가시킬 수 있다. 또한, 정보의 처리에 전자와 같은 하전입자를 이용하기 때문에 레이저나 탐침을 사용하는 종래에 비해 동일한 기록 매체에 정보 저장 밀도를 높일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의한 전자 방출을 이용한 고밀도 정보 저장장치 및 이를 이용한 정보의 쓰기, 읽기 및 소거 방법들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.
먼저, 도 2를 참조하여 고밀도 정보 저장장치에 관해 설명한다.
<제1 실시예>
도 2에서 참조번호 40은 정보 기록용 기록 매체이다. 기록 매체(40)는 하부 전극(42) 위에 구비되어 있다. 하부 전극(42)과 기록 매체(40)사이에 전도성이 광의 조사 여부에 의존하는 물질층(44, 이하 광전도층(44)이라 한다)이 구비되어 있다. 곧, 광전도층(44)은 광이 조사될 때는 도전성을 나타내고, 광이 조사되지 않을 때는 절연성을 나타내는 물질층이다. 광 전도층(44)의 상면은 기록 매체(40)의 하면과 접촉되어 있고, 광 전도층(44)의 하면은 전극(42)의 상면과 접촉되어 있다. 광 전도층(44)은 광의 조사에 따라 전기 전도성이 달라지는 물질층으로써, 예를 들면 유전층 또는 절연층이며 광이 조사된 부분은 도전성 영역이 된다. 장치의 소형화와 경량화를 고려하면 광 전도층(44)은 가능한 얇은 것이 바람직할 것이나, 지나치게 얇을 경우, 광에 지나치게 민감하게 되어 광전도층(44)를 사용한 의도가 퇴색될 우려가 있으므로, 그 두께는 상기한 모든 점을 고려하여 결정된 것이 바람직하다. 기록 매체(40) 역시 그 자체는 유전층 등과 같은 부도체이다. 그러나 기록 매체(40)에 하전입자가 주입되는 경우에, 기록 매체(40)의 상기 하전입자가 주입된 부분은 도전성을 갖는다. 상기 하전입자로써는 전하를 띤 여러 입자들일 수 있으나, 정보의 기록 밀도와 그 발생의 용이함을 고려할 때 전자(electron)인 것이 바람직하다. 기록 매체(40)에서 참조부호 A는 하전입자가 주입된 영역, 곧 기록 매체(40)내의 도전성 영역을 나타낸다. 기록 매체(40) 내의 도전성 영역(A)은 저장된 정보에 따라 기록 매체(40) 전 영역에 걸쳐 균일한 넓이를 가질 수 있고, 기록 매체(40)의 각 영역별로 다른 넓이를 가질 수도 있다.
예를 들어, 도전성 영역(A)이 데이터 '1'을 기록한 경우라하고, 하전입자가 주입되지 않은 도전성 영역(A) 사이를 데이터 '0'이 기록된 것이라 할 때, 기록 매체(40)에 기록된 정보의 구성이 '10101010...'과 같이 '1'과 '0'이 규칙적으로 반복된 것이면, 도 9에 도시한 바와 같이 기록 매체(40')에서 도전성 영역(A)과 절연성 영역(A1)의 분포는 균일하게 된다. 그러나, 기록 매체(40)에 기록된 정보의 구성이 '1001110...'과 같이 '1'과 '0'이 불규칙적으로 또는 무작위로 반복된 것이면, 도 10에 도시한 바와 같이, 기록 매체(40'')에서 도전성 영역(A')과 절연성 영역(A1')의 크기도 다르고 분포도 균일하지 않게 된다.
다시, 도 2를 참조하면, 기록 매체(40)로부터 위로 소정 간격 이격된 곳에 하전입자 방출수단(46)이 구비되어 있다. 하전입자 방출수단(46)은 하전입자를 방출하는 에미터(emitter, 46a)와 이를 지지하면서 기록 매체(40) 위에서 에미터(46a)의 전후 좌우 상하 이동을 제어하는 에미터 홀더(46b)로 이루어져 있다. 에미터(46a)는 직접적으로 하전입자가 방출되는 부분인 팁 영역(tip area, 47)이 기록 매체(40)를 향하도록 에미터 홀더(46b)에 장착되어 있다. 이러한 하전입자 발생 수단(46)은 발생되는 하전입자가 어떤 것이냐에 따라 그 형태가 도면에 도시한 바와 다를 수 있다. 하전입자를 방출시키는데 필요한 전압은 가능한 낮은 것이 바람직하므로, 에미터(46a)는 하전입자, 예컨대 전자의 일함수(work function)가 낮은 물질로 구성된 것이 바람직하다.
하전입자 방출수단(46)과 기록매체(40)사이에 게이트(46c)가 구비되어 있다. 게이트(46c)는 에미터(46b)의 팁 영역(47)을 둘러싸는 형태로 구비되어 있다. 게이트(46c)와 하부전극(42)사이에 제1 전원(50)이 인가되어 있고, 하전입자 방출수단(46)과 게이트(46c)사이에 제2 전원(50a)이 인가되어 있다. 제2 전원(50a)은 하전입자 방출수단(46)으로부터 하전입자들을 방출시키기 위한 것이므로, 제2 전원(50a)의 전압의 크기는 적어도 에미터(46a)를 이루는 물질내의 전자가 가진 일함수보다 큰 에너지를 상기 전자에 줄 수 있을 정도인 것이 바람직하다. 제2 전원(50a)에 의해 에미터(46a)로부터 하전입자들, 예컨대 전자들이 방출된다. 상기 방출된 하전입자들 중에서 에미터(46a)의 팁 영역(47)으로부터 크게 벗어나는 것들은 팁 영역(47)을 중심으로 에미터(46a)를 대칭적으로 둘러싸고 있는 게이트(46c)에 흡착되어 차단된다. 이렇게 해서 에미터(46a)로부터 방출된 하전입자들 중에서 팁 영역(47)의 직하방으로 방출된 것과 에미터(46a)로부터 크게 벗어나지 않은 것만이 기록매체(40)로 향하게 된다. 게이트(46c)는 팁 영역(47)을 중심으로 대칭적으로 에미터(46a)를 둘러싸고 있고, 게이트(46c)와 하부전극(42)사이에 제1 전원(50)이 인가되어 있기 때문에 팁 영역(47)과 그 직하방의 기록 매채(40)의 도전성 영역(A)사이에 평행한 전기장이 형성된다. 이에 따라 에미터(46a)의 팁 영역(47)으로부터 직하방으로 방출된 하전입자들은 곧장 기록매체(40)의 도전성 영역(A)으로 향하게 된다.
에미터(46a)로부터 방출되는 하전입자들(P) 중에는 에미터(46a)의 팁 영역(47) 직하방으로 방출되는 것(P1)외에 직하방으로부터 약간 벗어난 하전입자(P2)도 포함되어 있다. 하전입자들의 이용 효율을 높이는 차원에서, 후자에 해당하는 하전입자들도 에미터(46a)의 팁 영역(47) 바로 아래에 해당하는 기록 매체(40)의 소정 영역에 도달되게 하는 것이 바람직하다. 이를 위한 수단의 하나로써, 하부전극(42) 및 하전입자 방출수단(46)을 중심으로 제1 및 제2 자석(52, 52a)이 구비되어 있다. 즉, 하전입자 방출수단(46) 위에 제1 자석(52)이 구비되어 있고, 하부 전극(42) 아래에 제2 자석(52a)이 구비되어 있다. 제1 및 제2 자석(52,52a)은 하전입자 방출수단(46)과 하부 전극(42) 사이에 하전입자 방출수단(46)(하부전극(42))으로부터 하부 전극(42)(하전입자 방출수단(46))을 향하는 균일한 자기장이 존재하게 하는 것이면 어떠한 자석이라도 무방하다. 하지만, 아래에 설명한 바에 따라 제1 및 제2 자석(52, 52a)은 영구 자석인 것보다 전자석인 것이 바람직하다. 구체적으로 설명하면, 제1 및 제2 자석(52, 52a)이 하부전극(42)과 하전입자 방출수단(46)을 감싸도록 구비된 단일 영구 자석 또는 두 개로 분리된 영구 자석인 경우, 하전입자 방출수단(46)과 에미터(46a)의 팁 영역(47)사이에서의 자기장 세기는 일정한 값으로 고정된다.
구체적으로, 에미터(46a)의 직하방으로 방출되지 않은 하전입자(P2)는 원안에 도시한 바와 같이 기록 매체(40)에 평행한 성분(v∥) 및 수직한 성분(v⊥)의 벡터 합인 임의의 속도(v)로 상기 영구 자석에 의한 일정한 세기의 자기장 영역에 입사된다. 자기장에 입사된 하전입자(p2)는 자기장에 수직한 성분, 곧 기록 매체(40)에 평행한 성분의 속도를 갖고 있기 때문에, 하전입자(p2)는 다음 수학식 1에 따른 힘을 받게 되어, 입사점을 출발점으로하는 원 운동을 하게 된다. 이때의 반경(r)은 수학식 2에 따라 정해진다.
여기서, F 및 B는 벡터 량으로써, 각각 하전입자가 받는 힘과 자기장을 나타내고, q는 하전입자의 전하량이면, v∥는 기록 매체(40)에 평행하고 자기장에 수직한 성분의 속도이다.
여기서, m은 하전입자의 질량이다.
수학식 2에서 하전입자의 질량(m) 및 전하량(q)는 일정한 양이므로, 자기장 내에서 하전입자의 반경(r)은 결국 자기장(B) 및 자기장(B)에 입사할 때의 하전입자 속도(v)의 기록 매체(40)에 평행한 성분(v∥)에 의해 정해진다. 이 성분(v∥) 및 자기장(B)의 세기 마저 일정하다면, 하전입자는 자기장(B)내에서 상기한 바와 같이 입사점을 출발점으로 하는 수학식 2로 정해지는 반경(r)을 갖는 원 운동을 하게 된다.
상기 자기장(B) 내에서 원운동을 하는 하전입자의 각속도(ω)와 진동수(f) 사이의 관계는 수학식 3과 같고, 주기(T)는 진동수(f)에 반비례()하므로, 양자 사이에 수학식 4와 같은 관계가 성립한다.
하부 전극(42)과 에미터(46a)는 전원(50)이 연결되어 있으므로, 양자사이에전위차가 형성되고, 방출된 하전입자들중 방출된 지점으로부터 직하방 또는 직상방으로 방출되지 않는 하전입자들은 상기한 바와 같이 기록 매체(40) 표면에 평행한 성분의 속도(v∥)와 수직한 성분의 속도(v⊥)를 갖게 된다. 이 중에서 평행한 성분의 속도(v∥)와 상기 자기장(B)은 상기 하전입자에 수학식 4의 주기(T)를 갖고 수학식 2의 반경(r)을 갖는 원운동을 유발한다. 그리고 상기 수직한 성분의 속도()는 자기장(B)과 평행하기 때문에 상기 하전입자에 원운동을 유발하지 않고, 다만 기록 매체(40)에 수직한 방향으로의 직선 운동만을 유발한다.
이렇게 해서, 상기 방출된 하전입자들은 수학식 2로 정해지는 반경(r)을 갖고 수학식 4로 정해지는 주기(T)를 갖는 원운동을 하면서 에미터(46a)의 팁 영역(47)(기록매체(40)의 정보가 기록된 영역)으로부터 기록매체(40)(팁 영역(47))를 향해 진행하는 도 11에 도시한 바와 같은 나선 운동을 하게 된다. 도 11에서 참조 부호 S0는 하전입자 방출점으로써, 에미터(46a)의 팁 영역(47) 또는 기록 매체(40)의 정보가 기록된 영역을 상징한다. 그리고 참조부호 F1, F2및 F3은 각각 상기 방출점(S0)에서 방출된 하전입자가 제1 주기(1T), 제2 주기(2T), 제3 주기(3T)에 통과하는 제1 내지 제3 지점들을 상징적으로 나타낸다. 상기 하전입자는 기록 매체(40)에 수직한 성분의 속도()를 갖기 때문에, 제1 내지 제3 지점들(F1, F2및 F3)은 동일한 축선(L) 상에 있지만, 축선(L) 상에서의 위치는 서로 다르게 된다.그러나 자기장(B)과 전위차가 일정하므로 제1 내지 제3 지점들(F1, F2및 F3)간의 이격 거리(S)는 동일하게 된다. 축선(L)을 따라 하전입자가 이동하는 속도, 곧 기록 매체(40)에 수직한 방향으로 하전입자가 이동하는 속도는 하전입자의 기록 매체(40)의 표면에 수직한 성분의 속도()이므로, 제1 내지 제3 지점들(F1, F2및 F3) 사이의 거리(S)는 다음 수학식 5를 이용하여 얻을 수 있다.
여기서, S는 하전입자가 소정의 시간(t) 동안에 이동한 거리를, E는 팁 영역(47)과 기록매체(40)의 도전성 영역(A)사이의 존재하는 전기장을 각각 나타낸다. 따라서 하전입자 방출점(S0)으로부터 제1 지점(F1)까지 또는 이웃한 지점들 사이의 거리(S)는 수학식 5에서 시간(t)에 제1 주기(1T)를 대입함으로써 구할 수 있고, 하전입자 방출점(S0)으로부터 제2 지점(F2)까지의 거리(2S) 또는 제3 지점(F3)까지의 거리(3S)는 각각 시간(t)에 제2 주기(2T) 또는 제3 주기(3T)를 각각 대입함으로써 구할 수 있다. 제1 주기(1T)는 수학식 4와 동일하므로, 결국 하전입자 방출점(S0)과 제1 지점(F1) 사이의 거리(S) 또는 이웃한 지점들 간의 거리는 다음 수학식 6으로 표현된다.
제1 및 제2 자석(52, 52a)에 의한 자기장(B) 및 팁 영역(47)과 기록매체(40)의 도전성 영역(A)사이의 전기장(E)으로 인해, 상기 방출된 하전입자들 중, 게이트(46c)에 흡착되어 차단되지도 않고 팁 영역(47)의 직하방으로 방출되지도 않은 것들은 나선 운동을 하면서 기록매체(40)의 도전성 영역(A)에 도달하게 된다. 제1 및 제2 자석(52, 52a)이 영구 자석인 경우, 그 자기장(B)의 세기는 일정한 값이 된다. 따라서 상기 방출된 하전입자의 이용 효율을 높이기 위해서는 에미터(46a)와 에미터(46a) 직하방에 해당하는 기록 매체(40)의 소정 영역 사이의 거리(D)는 적어도 수학식 6으로 나타낸 거리이거나 그 n배(n=1,2,3,..)이다. 곧, 에미터(46a)와 그 직하방의 기록 매체(40)사이의 거리(D)는 에미터(46a) 팁(47)으로부터 방출된 하전입자(P2)가 제1 주기(1T)동안에 이동한 거리(제1 거리)인 것이 바람직하나, 상기 제1 거리의 n배라도 무방하다.
한편, 제1 및 제2 자석(52, 52a)이 단일 전자석 또는 두 개의 분리된 전자석인 경우에, 제1 및 제2 자석(52, 52a)에 흐르는 전류를 조절하여 하전입자 방출수단(46)과 하부 전극(42) 사이의 자기장(B) 세기를 조절할 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 자석(52, 52a)이 전자석인 경우에는 에미터(46a)와 에미터(46a) 직하방에 해당하는 기록 매체(40)의 소정 영역 사이의 거리(D)가 달라지더라도 자기장(B)의 세기를 조절함으로써, 에미터(46a)로부터 방출된 하전입자를 에미터(46a)직하방에 해당하는 기록 매체(40)의 소정 영역에 주입시킬 수 있다. 또, 정보 재생에서 기록 매체(40)의 정보가 기록된 영역으로부터 방출된 하전입자를 상기 영역의 직상방에 위치한 에미터(46a), 바람직하게는 그 팁 영역(47)에 도달되게 할 수 있다.
한편, 상기한 바와 같이 기록 매체(40)와 하부 전극(42)사이에 구비된 광전도층(44)은 기록 매체(40)에 하전입자를 주입할 때 부도체라도 무방하다. 곧, 광 전도층(44)이 도전성을 갖게 하거나 부도체 상태로 두어도 무방하다. 하지만, 기록 매체(40)에 주입된 하전입자를 에미터(46a)로 방출시키고자 할 때는 상기 하전입자가 주입된 기록 매체(40)의 도전성 영역(A)에 전압을 인가하여야 한다. 따라서, 적어도 기록 매체(40)의 도전성 영역(A)의 직하방에 해당하는 광전도층(44)의 소정 영역(C)은 도전성 영역으로 전환하여야 한다.
또한, 기록 매체(40)에 기록된 정보, 곧 주입된 하전입자들을 소거하고자 하는 경우에는 하부 전극(42)을 접지시킨 상태로 광전도층(44)를 통해서 기록 매체(40)에 주입된 하전입자들을 제거하는 것이 바람직하다. 따라서, 이 경우에는 광전도층(44) 전체를 도전성 영역으로 전환시켜야 한다. 이에 따라, 광전도층(44)을 도전층으로 전환시키기 위한 별도의 도전층 전환 수단이 필요하다. 이를 위해, 광전도층(44)의 일부 또는 전 영역을 도전성 영역으로 전환시키기 위해, 광전도층(44)의 일부 영역에 선택적으로 또는 전 영역에 광을 조사할 수 있는 광 조사 수단(54)이 구비되어 있다. 광 조사 수단(54)은 기록 매체(40)를 통해서 광전도층(44)에 광을 조사하되, 사입사할 수 있도록 기록 매체(40) 위쪽 하전입자 방출수단(46) 둘레에 구비되어 있다. 광전도층(44)의 소정 영역에 선택적으로 광을 조사하기 위해, 광 조사 수단(54)의 구동은 하전입자 방출수단(46)의 구동과 연계시키는 것이 바람직하며, 에미터(46a)의 구동과 연계시키는 것이 더욱 바람직하다.
도면에 도시하지는 않았지만, 광 조사 수단은 에미터(46a)를 감싸는 형태로 에미터 홀더(46b)에 구비될 수 있고, 에미터(46a)와는 별개로 에미터 홀더(46a)에 구비될 수도 있다. 또한, 광 조사 수단이 하부 전극(42)과 광전도층(44) 사이에 도전성을 갖는 판형으로 구비될 수도 있다. 또한, 광전도층(44)은 스위칭 기능을 갖는 복수의 반도체 소자들이 형성된 기판일 수 있다. 이때는 광 조사 수단이 불필요하므로, 장치가 더욱 소형화된다.
<제2 실시예>
상기 제1 실시예에 의한 정보 저장장치를 구성하는 부재와 동일한 부재에 대해서는 제1 실시예에서 사용한 참조번호를 그대로 사용하고 중복되는 설명은 생략함을 전제로 한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제2 실시예에 의한 정보 저장장치는 기록 매체(40) 위에 광 조사 수단(도 2의 54)을 구비하는 대신, 하부 전극(42) 저면에 광 조사 수단(98)을 구비한다. 광 조사 수단(98)은 하부 전극(42)을 통해서 광전도층(44)의 전 영역 또는 소정의 선택된 영역에 광을 조사할 수 있도록 구비된 것이 바람직하다. 따라서, 광 조사 수단(98)은 하부 전극(42)의 저면 전면과 접촉되도록 구비된 판형 광원인 것이 바람직하다. 이때, 하부 전극(42)은 투광성 전극인 것이 또한 바람직하다.
<제3 실시예>
제2 실시예의 설명에 앞서 기술한 상기 전제가 그대로 적용된다. 도 4에 도시한 바와 같이, 제3 실시예에 의한 정보 저장장치는 상하로 구비된 2중의 기록 매체를 구비함을 특징으로 한다.
구체적으로, 절연막(102)을 중심으로, 절연막(102) 상에 하부 전극(42), 광전도층(44) 및 기록 매체(40)가 순차적으로 형성되어 있고, 절연막(102) 저면에 제2의 하부 전극(104), 제2의 광전도층(106) 및 제2의 기록 매체(108)가 순차적으로 구비되어 있다. 제2의 하부전극(104), 제2의 광전도층(106) 및 제2의 기록 매체(108)는 각각 하부 전극(42), 광전도층(44) 및 기록 매체(40)와 동일한 것이 바람직하다. 제2의 기록 매체(108) 아래에 제2의 하전입자 방출수단(112)이 구비되어 있다. 제2의 하전입자 방출수단(112)은 제2의 하부 전극(104) 및 제2의 하전입자 방출수단(112)에 하전입자 방출을 위한 소정의 전압을 인가하는 제3 및 제4 전원(110, 110a)을 통해 제2의 하부 전극(104)과 연결되어 있다. 편의 상, 제3 및 제4 전원(110, 110a)은 하나의 전원으로 도시하였다. 제3 및 제4 전원(110, 110a)은 도 2에 도시한 제1 및 제2 전원(50, 50a)의 배열과 역할이 동일하다. 곧, 제3 전원(110)은 제1 전원(50)과 동일한 것이고, 제4 전원(110a)은 제2 하전입자 방출수단(112)에 포함된 게이트(미도시)와 에미터 홀더(미도시)사이에 연결된 전원으로써, 제2의 전원(50a)과 동일한 것이다. 제2의 하전입자 방출수단(112)은 기록 매체(40) 위에 구비된 하전입자 방출수단(46)과 구성이나 역할이 동일한 것이 바람직하다. 따라서, 도면에 도시하지는 않았지만, 제2의 하전입자 방출수단(112)은 팁 영역이 제2의 기록 매체(108)를 향해 구비된 제2의 에미터와 제2의 에미터 홀더로구성됨을 알 수 있고, 제2의 에미터 및 제2의 에미터 홀더는 각각 하전입자 방출수단(46)의 에미터(도 2의 46a) 및 에미터 홀더(도 2의 46b)와 동일한 것이 바람직하다. 하지만, 제2의 하전입자 방출수단(112)은 하전입자 방출수단(46)과 다를 수 있고, 이때는 제2의 에미터 및 제2의 에미터 홀더는 각각 에미터(46a) 및 에미터 홀더(46b)와 다를 수 있다. 또한, 제2의 하전입자 방출수단(112)과 제2의 기록매체(108)사이에 도 2에 도시한 게이트(46c)와 동일한 역할을 하는 제2의 게이트(미도시)가 구비되어 있다. 이러한 사실은 아래에 기재된 다른 실시예에서 공통적인 것이므로 그 기재를 생략한다.
또한, 제2의 기록 매체(108) 아래에는 제2의 광 조사 수단(114)이 구비되어 있다. 제2의 광 조사 수단(114)은 제2의 하전입자 방출수단(112)의 움직임과 연계되어 제2 기록 매체(108)에 데이터를 쓸 때와 제2 기록 매체(108)에 기록된 데이터를 읽을 때 또는 제2의 기록 매체(108)에 기록된 데이터를 소거할 때, 곧 제2의 기록 매체(108)에 주입된 하전입자를 방전할 때, 제2의 광전도층(106)의 소정의 선택된 영역 또는 전 영역을 도전층으로 전환시키기 위한 광을 조사한다. 이러한 제2의 광 조사 수단(114)은 기록 매체(40) 위에 동일한 목적으로 구비된 광 조사 수단(54)과 동일한 것이 바람직하다. 하지만, 하부 전극(42)과 하전입자 방출수단(46) 사이에 인가되는 전압 및 제2의 하부 전극(104)과 제2의 하전입자 방출수단(112) 사이에 인가되는 전압에 따라서, 광전도층(42) 및 제2의 광전도층(106)을 도전층으로 전환시키는데 필요한 광량이나 광세기는 달라질 수 있으므로, 광 조사 수단(54) 및 제2의 광 조사 수단(114)은 각각 다를 수 있다. 곧,제2의 광 조사 수단(114)은 광 조사 수단(54)과 다른 광양을 방출하거나 다른 광 세기를 갖는 광을 조사하는 광원일 수 있다.
제1 자석(52)에 대응하는 제2 자석(52a)은 제2의 하전입자 방출수단(112) 아래에 구비되어 있다. 제1 및 제2 자석(52, 52a)은 기록 매체(40) 또는 제2의 기록 매체(108)에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 읽는 과정에서 하전입자가 소실되는 것을 방지하여 데이터의 손실을 방지하는 데이터 소실 방지 수단으로써, 각각이 하전입자 방출수단(46) 및 제2의 하전입자 방출수단(112)과 일체화되게 한 것이 바람직하다. 다른 한편으로, 제1 및 제2 자석(52, 52a)은 하전입자 방출수단(46) 및 제2의 하전입자 방출수단(112) 각각이 기록 매체(40) 및 제2의 기록 매체(108)의 어느 영역 상에 위치하더라도 방출된 하전입자가 방출된 곳의 직하방 또는 직상방에 도달될 수 있도록 기록 매체(40) 및 제2의 기록 매체(108)의 전면과 대응되도록 구비된 것이 바람직하다.
<제4 실시예>
상기 제1 내지 제3 실시예에 의한 정보 저장장치를 구성하는 부재와 동일한 부재에 대해서는 제1 내지 제3 실시예에서 사용한 참조번호를 그대로 사용하고 중복되는 설명은 생략함을 전제로 한다. 도 5를 참조하면, 제4 실시예에 의한 정보 저장장치 역시 제3 실시예에 의한 그것과 마찬가지로 상하 이중으로 기록 매체 및 하부 전극을 구비하되, 하부 전극(42) 및 제2의 하부전극(104)사이에 광 조사 수단(115)을 구비하고, 기록매체(40) 위와 제2의 기록매체(108) 아래에 별도의 광 조사 수단을 구비하지 않는다. 광 조사 수단(115)은 하부 전극(42) 및 제2의 하부전극(104)을 통해서 각각 광전도층(44) 및 제2의 광전도층(106)에 광을 조사함으로써, 광전도층(44) 및 제2의 광전도층(106)의 소정의 선택된 영역 또는 전 영역을 도전층으로 전환시키는 광원이다. 이러한 광 조사 수단(115)은 판형 광원인 것이 바람직하다.
<제5 실시예>
상기 제4 실시예에 의한 정보 저장장치를 구성하는 부재와 동일한 부재에 대해서는 제4 실시예에서 사용한 참조번호를 그대로 사용하고 중복되는 설명은 생략한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 하부 전극(42)과 제2의 하부 전극(104) 사이에 제3 및 제4 광 조사 수단(115a, 115b)이 구비되어 있다. 제3 광 조사 수단(115a)은 기록 매체(40)에 쓰여진 데이터를 읽거나 기록 매체(40)에 데이터를 기록하는 과정에서 하부 전극(42)을 통해 광전도층(44)에 광을 조사하기 위한 광원이고, 판형 광원인 것이 바람직하다. 제4 광 조사 수단(115b)은 제3 광 조사 수단(115a)과 동일한 목적이되, 제2의 하부 전극(104)을 통해 제2의 광전도층(106)에 광을 조사하기 위한 광원으로써, 판형 광원인 것이 바람직하다. 이때, 제3 및 제4 광 조사 수단(115a, 115b)은 동일한 광원인 것이 바람직하나, 제3 실시예에 의한 정보 저장장치를 설명하는 과정에서 언급한 바와 같은 이유로, 서로 다른 광원일 수 있다.
<제6 실시예>
부재가 상기 실시예들에 의한 정보 저장장치를 구성하는 부재와 동일한 경우, 상기 실시예들을 설명하는데 사용한 것과 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 생략한다. 제6 실시예에 의한 정보 저장장치는 상하 이중으로 기록 매체 및 하부 전극을 구비하면서 데이터 소실 방지 수단으로써 제1 내지 제3 자석을 구비함을 특징으로 한다.
구체적으로, 도 7에서 볼 수 있듯이, 하전입자 방출수단(46) 위에 제1 자석(52)이 구비되어 있고, 제2의 하전입자 방출수단(112) 아래에 제2 자석(52a)이 구비되어 있다. 이와 함께, 하부 전극(42) 및 제2의 하부 전극(104) 사이에 제3 자석(116)이 구비되어 있다. 제3 자석(116)으로는 영구 자석도 가능하나, 기록 매체와 데이터 쓰기 및 읽기 수단인 하전입자 방출수단 사이의 거리 변화에 신속하게 대응하기 위해 전자석인 것이 바람직하다. 제1 내지 제3 자석(52, 52a, 116)을 영구 자석과 전자석으로 조합하는 구성하는 것이 전혀 불가능한 것은 아니다. 예를 들면, 제3 자석(116)은 평판형 영구 자석으로 구성하고 제1 및 제2 자석(52, 52a)은 전자석으로 구성할 수 있으나, 이용의 편의성과 상기한 거리 변화에 대한 대응의 신속성 및 편의성 등을 고려할 때, 모두 전자석인 것이 바람직하다. 제1 및 제2 자석(52, 52a) 각각은 제3 실시예에 의한 정보 저장장치를 설명하는 과정에서 언급한 바와 같이 하전입자 방출수단(46) 및 제2의 하전입자 방출수단(112)과 일체화되게 구비된 것이 바람직하나, 제3 자석(116)과 대응되게 기록 매체(40) 및 제2의 기록 매체(108)의 전면과 대응되도록 구비된 것이 바람직할 수도 있다. 이때, 제1 내지 제3 자석(52, 52a, 116)의 대향하는 면의 극성은 서로 반대인 것이 바람직하다.
기록 매체(40) 위에 제1 광 조사 수단(54)이 구비되어 있고, 제2의 기록 매체(108) 아래에 제2의 광 조사 수단(114)이 구비되어 있다. 제1 및 제2 자석(52,52a) 각각이 기록 매체(40) 및 제2의 기록 매체(108)의 전 영역과 대응되는 경우에, 제1 및 제2 광 조사 수단(54, 114)은 각각 기록 매체(40)와 제1 자석(52) 사이에서 및 제2의 기록 매체(108)와 제2 자석(52a) 사이에서 하전입자 방출수단(46) 및 제2의 하전입자 방출수단(112)과 연계되어 움직이도록 구비된 것이 바람직하다.
<제7 실시예>
제5 및 제6 실시예에 의한 정보 저장장치를 구성하는 부재와 동일한 부재에 대해서는 제5 및 제6 실시예에서 사용한 참조번호를 그대로 사용하고 중복되는 설명은 생략한다. 제7 실시예에 의한 정보 저장장치는 상하 이중으로 구성된 하부 전극 사이에 이중의 광 조사 수단과 제3 자석이 구비된 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 도 8에서 볼 수 있듯이, 하부 전극(42)과 제3 자석(116) 사이에 제3 광 조사 수단(115a)이 구비되어 있고, 제2의 하부 전극(104)과 제3 자석(116) 사이에 제4 광 조사 수단(115b)이 구비되어 있다. 기록 매체(40) 위와 제2의 기록 매체(108) 아래에는 별도의 광 조사 수단이 구비되어 있지 않다.
다음에는 상기한 정보 저장장치를 이용한 정보의 쓰기, 읽기 및 소거 방법에 대해 설명한다. 이와 관련된 도면에서 제1 및 제2 자석(52, 52a)의 도시는 편의 상 생략하고 자기장(B)은 큰 화살표로 표시한다.
<쓰기>
도 12를 참조하면, 먼저 하전입자 방출수단(46)으로부터 방출된 하전입자(P)가 상기한 조건에 맞게 주입되도록 하기 위해, 하전입자 방출수단(46)과 기록 매체(40) 사이의 간격(S)을 조정하거나(제1 및 제2 자석(52, 52a)이 영구 자석인경우), 제1 및 제2 자석(52, 52a)에 인가되는 전류를 조절하여 하전입자 방출수단(46)과 기록 매체(40) 사이에 형성되는 자기장(B) 세기를 조절한다. 이후, 하전입자 방출수단(46)과 게이트(46c)사이에 소정의 전압을 인가하여 에미터(46a)로부터 하전입자(P)를 방출시킨다. 이때, 광전도층(44)의 일부 또는 전 영역을 도전성 영역으로 전환하는 것은 선택적이다. 곧, 광 조사 수단(54)을 이용하여 하전입자(P)가 주입되는 기록 매체(40)의 소정 영역에 광을 조사하거나 하지 않을 수도 있다. 방출된 하전입자(P)는 상기한 자기장(B) 및 전기장(E)의 영향하에 있다. 따라서, 에미터(46a)의 팁 영역(47) 직하방으로 방출된 것과 직하방으로 방출되지 않은 것 중에서 게이트(46c)에 흡착되지 않은 것 모두 에미터(46a)의 직하방에 해당하는 기록 매체(40)의 소정 영역에 주입된다. 이렇게 해서 상기 소정 영역은 도전성 영역(A)으로 전환된다.
기록 매체(40)에 형성된 도전성 영역(A)은 소정의 데이터에 대응시킬 수 있다. 예를 들면, 도전성 영역(A)은 데이터 '1'에 대응되고, 하전입자(P)가 주입되지 않은 영역은 데이터 '0'에 대응될 수 있는데, 이때는 하전입자(P)를 주입하는 상기 과정은 데이터 '1'을 기록하는 과정이 된다. 반대의 경우, 하전입자(P)를 주입하는 상기 과정은 데이터 '0'을 기록하는 과정이 된다.
상기한 바와 같은 방법으로 에미터(46a)를 기록 매체(40) 위로 이동시키면서 하전입자(P)를 주입하여 원하는 형태의 정보를 계속해서 기록한다.
기록 매체(40)에 정보를 기록하기 위한 하전입자 주입량은 읽기 과정에서 에미터(46a)를 사용하여 하전입자 방출 사실을 인지할 수 있을 정도면 되므로, 이에소요되는 시간은 레이저 등을 이용하여 물질의 상변화를 유발시키는 종래의 기록 과정에 비해 극히 짧아진다. 하기 읽기 과정을 쓰기의 반대 과정이므로, 읽기에 소요되는 시간도 종래에 비해 훨씬 짧아진다. 아울러, 전자뿐만 아니라 대개의 하전입자는 극히 작으므로 기록 매체(40)에 형성되는 도전성 영역(A)은 극히 좁아진다. 따라서, 기록 매체(40)가 종래의 그것과 동일한 크기일지라도, 훨씬 많은 정보를 기록할 수 있다.
<읽기>
기록 매체의 도전성 영역으로부터 주입된 하전입자를 방출시키고, 방출된 하전입자를 검출하는 과정을 통해서 상기 기록 매체에 기록된 정보를 읽는다.
도 13을 참조하면 하부 전극(42)과 하전입자 방출수단(46)사이에 기록매체(40)의 도전성 영역(A)에 주입된 하전입자를 직상방으로 방출시키기 위한 제5 전원(50c)이 인가되어 있다. 이때, 하전입자 방출수단(46)과 하부전극(42)사이에 제5 전원(50c)을 인가하는 방향은 상기 쓰기 과정과 반대로 한다. 그러나 기록 매체(40)로부터 방출되는 하전입자가 에미터(46a)에 도달되어야 하므로, 제5 전원(50c)의 크기는 상기 읽기 과정에서 인가하는 전원과 동일하게 하는 것이 바람직하다.
기록 매체(40)와 상기 쓰기 과정에서 기록 매체(40)에 주입된 하전입자 사이의 결합력에 따라, 기록 매체(40)로부터 하전입자를 방출시키는데 필요한 전압이 상기 쓰기 과정에서 에미터(46a)로부터 하전입자를 방출시키는데 필요한 전압보다 크거나 작을 수 있는데, 이때는 전압 변동에 따라 전기장의 세기가 달라지므로, 기록 매체(40)로부터 방출되는 하전입자에 작용하는 전기장의 영향도 달라진다.
수학식 6으로부터, 자기장(B)이 일정하더라도 전기장(E)이 달라지면, 하전입자 방출점(S0, 도 11 참조)과 제1 지점(F1) 사이의 거리(S)가 달라진다는 것을 알 수 있는데, 이것은 1회전 주기 동안에 하전입자가 진행하는 거리가 달라진다는 것을 의미한다. 곧, 기록 매체(40)와 에미터(46a) 사이의 전위차가 달라지는 경우, 기록 매체(40)로부터 방출되는 하전입자가 1차로 도달되는 지점은 에미터(46a)의 팁 영역(47)이 아니라, 팁 영역(47)의 앞쪽이거나 뒤쪽이 되어 하전입자 이용 효율은 급격히 저하된다. 이에 따라, 읽기가 어렵게 되거나 읽은 정보가 불명확하게 된다. 따라서, 상기한 바와 같이 읽기 과정에서 기록 매체(40)와 에미터(46a) 사이의 인가 전압이 쓰기 과정의 그것과 달라지는 경우, 자기장(B)을 조절하여 기록 매체(40)로부터 방출되는 하전입자의 1차(또는 2차, 3차)로 도달되는 지점이 에미터(46a)의 팁 영역(47)이 되도록하는 것이 바람직하다. 이러한 경우까지를 고려한 다면, 제1 및 제2 자석(52, 52a)으로써 영구 자석을 사용하기보다 전자석을 사용하는 것이 바람직하다.
계속해서, 하부 전극(42)과 하전입자 방출수단(46) 사이에 상기 소정의 전압을 인가하면서 기록 매체(40)의 소정 영역 위로 에미터(46a)를 이동시킨다. 이후, 광 조사 수단(54)을 이용하여 에미터(46a) 직하방에 대응되는 기록 매체(40)의 소정 영역, 예컨대 도전성 영역(A)과 접촉된 광전도층(44)의 소정 영역(C)에 광(56)을 조사한다. 상기 광 조사는 읽기 과정이 완료될 때까지 계속한다. 이렇게 해서광전도층(44)의 소정 영역(C)은 도전성을 갖게 되므로, 하부 전극(42)에 인가된 전압은 광전도층(44)의 소정 영역(C)을 통해 이에 접촉된 기록 매체(40)의 도전성 영역(A)에 인가된다. 이 결과, 기록 매체(40)와 에미터(46a) 사이에 전위차가 형성되면서 기록 매체(40)의 도전성 영역(A)으로부터 하전입자(P')가 방출된다. 하전입자(P')는 쓰기 과정에서 기록 매체(40)에 주입된 하전입자(P)와 동일한 것이 바람직하다.
쓰기 과정과 마찬가지로, 기록 매체(40)로부터 방출된 하전입자(P')는 기록 매체(40)와 에미터(46a) 사이의 전위차에 의한 전기장과 기록 매체(40)로부터 방출된 하전입자(P')가 에미터(46a)에 도달될 수 있도록 자기장(B)의 영향하에 있다. 따라서, 기록 매체(40)의 도전성 영역(A)으로부터 방출된 하전입자(P')는 기록 매체(40) 위로 어느 방향으로 방출되던지 에미터(46a)에 도달되므로, 하전입자(P') 이용 효율이 높아진다.
이와 같이, 기록 매체(40)의 도전성 영역(A)으로부터 하전입자가 방출되고, 방출된 하전입자(P')가 에미터(46a) 팁 영역(47)에 도달되면, 기록 매체(40)의 도전성 영역(A)에 기록된 정보를 읽은 것으로 한다.
또한, 기록매체(40)로부터 정보를 읽는 과정에서 게이트(46c)에는 별도의 전원을 인가하지 않는데, 이는 게이트(46c) 자체가 에미터(46a)의 직하방이 아닌 다른 방향으로부터 에미터(46a)의 팁 영역(47)으로 하전입자가 입사되는 것을 차단하는 역할을 하기 때문이다.
한편, 자기장(B)의 방향은 방출된 하전입자의 회전 방향에만 영향을 미치기때문에, 자기장(B)의 세기가 일정하다면 상기 읽기 과정의 자기장 방향은 상기 쓰기 과정의 자기장(B) 방향과 반대로 할 수 있다. 이렇게 하더라도 기록 매체(40)로부터 방출된 하전입자(P')가 1차로 모이는 곳은 에미터(46a)의 팁 영역(47)으로써 달라지지 않는다.
이후, 에미터(46a)를 이동시키면서 기록 매체(40)의 다른 영역에 기록된 정보를 상기한 바와 같은 과정을 통해서 읽는다.
<소거>
기록 매체(40)로부터 하전입자를 제거하는 과정이다. 곧, 기록 매체(40)를 정보를 기록하기 전의 블랭크 상태로 만드는 과정이다.
도 14에 도시한 바와 같이, 먼저 하부 전극(42)을 접지한다. 기록 매체(40) 전체를 동시에 소거하고자 한다면, 점선으로 도시한 바와 같이 광전도층(44)을 접지할 수도 있다. 하지만, 기록 매체(40)의 소정 영역만을 소거하고자 하는 경우에는 하부 전극(42)을 접지하는 것이 바람직하다. 하부 전극(42)을 접지한 후, 광 조사 수단(54, 도 2 참조)을 이용하여 기록 매체(40)의 소거하고자 하는 영역과 접촉된 광전도층(44)의 소정 영역에 광(56)을 조사한다. 이때, 상기 광 조사는 광 조사 수단(54)이 구비된 위치를 고려하여 실시하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 광 조사 수단(54)이 도면에 도시한 바와 같이 기록 매체(40) 위쪽 일측에 구비된 경우, 광전도층(44)의 전면 조사보다 일 영역부터 순차적으로 조사하는 것이 바람직하다. 이때 조사 방식으로는 기록 매체(40)가 비 회전형인 경우에 광 조사 수단(54)을 가로 또는 세로 방향으로 흔들면서 조사하는 스캐닝 조사방식이나, 기록 매체(40)가 회전형인 경우에 광 조사 수단(54)은 일정한 방향으로 이동시키고 기록 매체(40)는 회전시키는 회전 조사 방식 등을 이용할 수 있다.
소거 과정은 에미터(46a)를 기록 매체(40) 밖으로 제거한 상태에서 실시하는 것이 바람직하며, 이 경우에는 광 조사 수단(54)을 기록 매체(40) 위로 이동시켜 기록 매체(40) 전면을 동시에 조사하는 조사 방법도 있을 수 있다.
한편, 광 조사 수단(54)이 에미터(46a)와 결합된 상태로 또는 에미터(46a)와 분리된 상태로 에미터 홀더(46b)에 구비된 경우에는 에미터 홀더(46b)를 기록 매체(40) 위로 이동시키면서 광을 조사하여 광전도층(44)을 도전성을 갖는 물질층으로 전환시킬 수도 있다.
상기한 바와 같은 광 조사에 의해 광전도층(44)은 도전성을 갖는 물질층으로 전환되기 때문에, 기록 매체(40)에 주입된 하전입자는 광전도층(44) 및 하부 전극(42)통해 모두 방전된다. 곧, 기록 매체(40)에 기록된 정보가 모두 소거된다. 이렇게 해서, 기록 매체(40)는 하전입자가 주입되기 전의 상태로 된다.
이와 같이 광 전도층(44)은 기록 매체(40)와 하부 전극(42) 사이에 구비된 스위칭 층으로 볼 수 있고, 기록 매체(40)의 도전성 영역(A)과 접촉된 광 전도층(44)의 소정 영역(C)은 스위칭 소자와 같은 역할을 하는 것으로 볼 수 있다. 따라서, 광 전도층(44)을 도전성을 갖는 물질층으로 전환시키지만 않는 다면, 기록 매체(40)에 기록된 정보는 손실없이 그대로 유지할 수 있다. 따라서, 자연 방전이 일어나지 않고, 기록 매체(40)가 손상되지 않는 다면, 기록 매체(40)에 기록된 정보는 별도의 리프레쉬 과정 없이도 영구히 보존할 수 있다.
상기한 정보의 쓰기, 읽기 및 소거 방법에 대한 설명과 유지에 대한 설명은 제2 내지 제6 실시예에 의한 고밀도 정보 저장장치에도 그대로 적용할 수 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기한 본 발명의 기술적 사상을 CD나 DVD와 같은 형태의 기록 매체에도 적용할 수 있을 것이고, 하부 전극(42) 저면에 제2의 광전도층 및 제2의 기록 매체가 더 구비된 복수의 기록 매체와 각 기록 매체별로 하전입자 발생 수단이 구비된 고밀도 정보 저장장치를 구현할 수도 있을 것이다. 이와 같이, 본 발명의 기술적 사상으로부터 다양한 변형된 발명이 파생될 수 있기 때문에, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여지는 것이 바람직할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 고밀도 정보 저장장치는 기록 매체로부터 충분히 이격된 위치에서 상기 기록 매체에 전자빔을 조사하여 정보를 쓰고 읽으며, 정보 소거는 단순히 광을 조사하는 것으로 이루어지는 등, 종래의 정보 저장장치에서 정보의 쓰기, 읽기 및 소거 등을 위해 사용한 팁과 같은 부재가 사용되지 않는다. 따라서 종래의 팁 손상 문제를 해소함과 아울러 정보 쓰기, 읽기 및 소거와 같은 정보 처리 속도는 더욱 증가시킬 수 있다. 또한, 정보의 처리에 전자와 같은 하전입자를 이용하기 때문에 레이저나 탐침을 사용하는 종래에 비해 동일한 기록 매체에 정보 저장 밀도를 높일 수 있다.

Claims (56)

  1. 하부 전극;
    상기 하부전극 상에 순차적으로 구비된 광전도층 및 기록 매체;
    상기 광전도층에 도전성을 부여하는 도전층 전환 수단;
    상기 기록 매체에 데이터를 기입하거나 상기 기록 매체에 기록된 데이터를 읽기 위한 데이터 쓰기 및 읽기 수단;
    상기 데이터 쓰기 및 읽기에서의 데이터 소실을 방지하기 위한 데이터 소실 방지 수단; 및
    상기 하부 전극과 상기 데이터 쓰기 및 읽기 수단에 연결되어 상기 데이터 읽기 및 쓰기에 필요한 전압을 공급하는 전원을 구비하는 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  2. 제 1 항 에 있어서, 상기 기록 매체는 하전입자가 흡수되는 경우에 전도도가 변하는 물질층으로써, 비정질 유전층 기판인 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 쓰기 및 읽기 수단은 상기 기록 매체에 하전입자를 주입하는 것으로써 데이터를 쓰고, 상기 기록 매체로부터 방출되는 하전입자를 검출하는 것으로써 데이터를 읽는 하전입자 방출수단인 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 하전입자 방출수단과 상기 기록매체사이에는 상기 하전입자 방출수단(기록 매체)으로부터 방출된 하전입자들 중 일부만이 상기 기록매체(하전입자 방출수단)에 도달되게 하는 게이트가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 고밀도 정보저장장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 전원은,
    상기 하부전극과 상기 게이트사이에 소정의 전압을 인가하기 위한 제1 전원; 및
    상기 게이트와 상기 하전입자 방출수단사이에 소정의 전압을 인가하기 위한 제2 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 정보저장장치.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 하전입자 방출수단은 하전입자가 방출되는 에미터; 및
    상기 기록 매체 위에 구비되어 상기 에미터의 움직임을 제어하고 상기 전원에 연결된 에미터 홀더로 구성된 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 데이터 소실 방지 수단은 상기 에미터로부터 방출된하전입자가 상기 에미터 직하방에 해당하는 상기 기록 매체의 소정 영역에 도달되도록 제어하는 또는 그 반대로 되게 하는 하전입자 제어 수단인 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 하전입자 제어 수단은 자석인 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 자석은 상기 에미터 홀더 위와 상기 하부 전극 아래에 각각 구비된 제1 및 제2 자석인 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 제1 및 제2 자석은 단일체로 된 영구 자석 또는 각각이 서로 다른 영구 자석인 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 자석은 하나의 전자석이거나 서로 반대의 자극이 대향되도록 구비된 전자석인 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 자석은 적어도 상기 하전입자 방출수단과 상기 기록 매체를 둘러싸는 전자석인 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 도전층 전환 수단은 상기 광전도층에 광을 조사하는광원으로써, 상기 하전입자 방출수단 둘레에 구비된 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  14. 제 6 항에 있어서, 상기 도전층 전환 수단은 상기 광전도층에 광을 조사하는 광원으로써, 상기 에미터 둘레를 감싸는 형태로 상기 에미터 홀더에 구비된 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  15. 제 6 항에 있어서, 상기 도전층 전환 수단은 상기 광전도층에 광을 조사하는 광원으로써, 상기 에미터와 분리된 상태로 상기 에미터 홀더에 구비된 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 하부전극 저면에, 상기 도전층 전환 수단으로부터 광이 조사되는 제2의 광전도층과 제2의 기록 매체가 순차적으로 더 구비되어 있고, 상기 제2의 기록 매체 아래에 제2의 데이터 쓰기 및 읽기 수단이 더 구비되어 있으며, 상기 제2의 광전도층 및 상기 제2의 데이터 쓰기 및 읽기 수단사이에 다른 전원이 더 인가되어 있는 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 데이터 쓰기 및 읽기 수단은 상기 기록 매체에 하전입자를 주입하는 것으로써 데이터를 쓰고, 상기 기록 매체로부터 방출되는 하전입자를 검출하는 것으로써 데이터를 읽는 하전입자 방출수단인 것을 특징으로 하는고밀도 정보 저장장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 제2의 데이터 쓰기 및 읽기 수단은 상기 제2의 기록 매체에 하전입자를 주입하는 것으로써 데이터를 쓰고, 상기 제2의 기록 매체로부터 방출되는 하전입자를 검출하는 것으로써 데이터를 읽는 제2의 하전입자 방출수단인 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 제2의 하전입자 방출수단과 상기 제2의 기록매체사이에는 상기 제2의 하전입자 방출수단(제2의 기록 매체)으로부터 방출된 하전입자들 중 일부만이 상기 제2의 기록매체(제2의 하전입자 방출수단)에 도달되게 하는 제2 게이트가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 다른 전원은,
    상기 제2의 광전도층과 상기 제2 게이트사이에 소정의 전압을 인가하기 위한 제3 전원; 및
    상기 제2의 게이트와 상기 제2의 하전입자 방출수단사이에 소정의 전압을 인가하기 위한 제4 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 저장장치.
  21. 제 18 항에 있어서, 상기 하전입자 방출수단은 하전입자가 방출되는 에미터; 및
    상기 기록 매체 위에서 상기 에미터의 움직임을 제어하고 상기 전원에 연결된 에미터 홀더로 구성된 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 제2의 하전입자 방출수단은 하전입자가 방출되는 제2의 에미터; 및
    상기 제2의 기록 매체 위에서 상기 제2의 에미터의 움직임을 제어하고 상기 전원에 연결된 제2의 에미터 홀더로 구성된 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 데이터 소실 방지 수단은 상기 에미터로부터 방출된 하전입자가 상기 에미터 직하방의 상기 기록 매체의 소정 영역에 도달되도록 조절하거나 그 반대로 되게 하고, 상기 제2 에미터로부터 방출된 하전입자가 상기 제2 에미터 직하방의 상기 제2의 기록 매체의 소정 영역에 도달되게 하거나 그 반대로 되게 하는 하전입자 제어 수단인 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 하전입자 제어 수단은 자석인 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 자석은 상기 에미터 홀더 위와 상기 제2 에미터 홀더 아래에 각각 구비된 제1 및 제2 자석인 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  26. 제 24 항에 있어서, 상기 자석은 적어도 상기 하전입자 방출수단, 상기 제2의 하전입자 방출수단, 상기 기록 매체 및 상기 제2 기록 매체를 둘러싸는 전자석인 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  27. 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서, 상기 도전층 전환 수단은 상기 광전도층과 상기 제2의 광전도층에 각각 광을 조사하는 광원으로써, 상기 하전입자 방출수단 둘레에 구비된 제1 광원과 상기 제2 하전입자 방출수단 둘레에 구비된 제2 광원인 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  28. 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서, 상기 도전층 전환 수단은 상기 광전도층과 상기 제2의 광전도층에 각각 광을 조사하는 광원으로써, 상기 에미터 둘레를 감싸는 형태로 상기 에미터 홀더에 구비된 제1 광원과, 상기 제2의 에미터 둘레를 감싸는 형태로 상기 제2의 에미터 홀더에 구비된 제2 광원인 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  29. 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서, 상기 도전층 전환 수단은 상기 광전도층과 상기 제2의 광전도층에 각각 광을 조사하는 광원으로써, 상기 에미터와 분리된 상태로 상기 에미터 홀더에 구비된 제1 광원과 상기 제2의 에미터와 분리된 상태로상기 제2의 에미터 홀더에 구비된 제2 광원인 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  30. 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서, 상기 하부 전극은 상기 광전도층과 접촉된 제1 하부 전극 및 상기 제2의 광전도층과 접촉되고 상기 제1 하부전극과 절연된 제2의 하부 전극으로 구성된 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 도전층 전환 수단은 상기 광도전층과 상기 제2의 광전도층에 광을 조사하는 광원으로써, 상기 제1 및 제2 하부전극 사이에 평판 형태로 구비된 광원인 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 하부 전극 사이에 구비된 평판형 광원은 상기 광전도층에 광을 조사하는 제1 평판형 광원과 상기 제2의 광전도층에 광을 조사하는 제2 평판형 광원으로 구성된 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  33. 제 24 항에 있어서, 상기 하부 전극은 상기 광전도층과 접촉된 제1 하부 전극 및 상기 제2의 광전도층과 접촉되고 상기 제1 하부전극과 절연된 제2의 하부 전극으로 구성되고, 상기 자석은 에미터 홀더 위에 구비된 제1 자석과 상기 제2의 에미터 홀더 아래에 구비된 제2 자석과 상기 제1 및 제2 하부 전극 사이에 구비된 제3 자석으로 구성된 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 도전층 전환 수단은 상기 광전도층 및 상기 제2의 광전도층에 광을 조사하기 위한 것으로써, 상기 하전입자 방출수단 둘레에 구비된 제1 광원과 상기 제2의 하전입자 방출수단 둘레에 구비된 제2 광원인 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  35. 제 33 항에 있어서, 상기 도전층 전환 수단은 상기 광전도층과 상기 제2의 광전도층에 광을 조사하기 위한 것으로써, 상기 에미터 둘레를 감싸는 형태로 상기 에미터 홀더에 구비된 제1 광원과, 상기 제2의 에미터 둘레를 감싸는 형태로 상기 제2의 에미터 홀더에 구비된 제2 광원인 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  36. 제 33 항에 있어서, 상기 도전층 전환 수단은 상기 광전도층과 상기 제2의 광전도층에 광을 조사하기 위한 것으로써, 상기 에미터와 분리된 상태로 상기 에미터 홀더에 구비된 제1 광원과 상기 제2의 에미터와 분리된 상태로 상기 제2의 에미터 홀더에 구비된 제2 광원인 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  37. 제 33 항에 있어서, 상기 도전층 전환 수단은,
    상기 광전도층에 광을 조사하기 위해 상기 제1 하부 전극과 상기 제3 자석 사이에 구비된 제1 광원; 및
    상기 제2의 광전도층에 광을 조사하기 위해 상기 제2 하부 전극과 상기 제3 자석 사이에 구비된 제2 광원으로 구성된 것을 특징으로 하는 고밀도 정보 저장장치.
  38. 하부 전극과, 상기 하부전극 상에 순차적으로 구비된 광전도층 및 기록 매체와, 상기 광전도층에 도전성을 부여하기 위한 광 조사 수단과, 상기 기록 매체 위에 구비된 하전입자 방출수단과, 상기 하전입자 방출수단을 이용하여 상기 기록 매체에 하전입자를 주입하는 과정에서 상기 하전입자의 소실을 방지하기 위한 하전입자 소실 방지 수단과, 상기 하부 전극과 상기 하전입자 방출수단에 소정의 전압을 공급하는 전원을 구비하는 고밀도 정보 저장장치를 이용한 정보 기록방법에 있어서,
    상기 기록 매체와 상기 하전입자 방출수단의 하전입자 방출 영역 사이의 간격을 조정하는 제1 단계; 및
    상기 기록 매체에 하전입자를 주입하여 상기 기록 매체에 소정의 데이터에 대응되는 도전성 영역을 형성하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 기록방법.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 하전입자를 주입하는 과정에서 상기 하전입자 방출영역으로부터 방출된 하전입자 중 일부를 흡착하는 것을 특징으로 하는 정보 기록방법.
  40. 제 39 항에 있어서, 상기 방출된 하전입자 중 흡착되지 않은 하전입자 모두가 상기 하전입자 방출 영역의 직하방에 해당하는 상기 기록 매체의 소정 영역에 도달되도록 상기 하전입자를 자기장의 영향하에 주입하는 것을 특징으로 하는 정보 기록방법.
  41. 제 40 항에 있어서, 상기 자기장은 상기 하전입자 방출수단 위에 구비된 제1 자석과 상기 하부 전극 아래에 구비된 제2 자석을 이용하여 발생시키는 것을 특징으로 하는 정보 기록방법.
  42. 제 40 항에 있어서, 상기 자기장은 적어도 상기 기록 매체 및 상기 하전입자 방출 영역을 둘러싸는 전자석을 이용하여 발생시키는 것을 특징으로 하는 정보 기록방법.
  43. 제 42 항에 있어서, 상기 기록 매체와 상기 하전입자 방출 영역 사이의 거가 최초 조정된 거리와 달라지는 경우에도 상기 전자석에 흐르는 전류를 조절하여 상기 하전입자 방출 영역으로부터 방출된 하전입자가 상기 하전입자 방출 영역의 직하방에 해당하는 상기 기록 매체의 소정 영역에 도달되도록 상기 자기장의 세기를 조절하는 것을 특징으로 하는 정보 기록방법.
  44. 제 40 항에 있어서, 상기 제2 단계에서 상기 광전도층에 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 정보 기록방법.
  45. 하부 전극과, 상기 하부전극 상에 순차적으로 구비된 광전도층 및 기록 매체와, 상기 광전도층에 도전성을 부여하기 위한 광 조사 수단과, 상기 기록 매체 위에 구비된 하전입자 방출수단과, 상기 기록 매체와 상기 하전입자 방출수단사이에서 하전입자의 소실을 방지하기 위한 하전입자 소실 방지 수단과, 상기 하부 전극과 상기 하전입자 방출수단에 소정의 전압을 공급하는 전원을 구비하는 고밀도 정보 저장장치를 이용한 정보 읽기방법에 있어서,
    상기 기록 매체와 상기 하전입자 방출수단의 하전입자 방출 영역 사이의 간격을 조정하는 제1 단계; 및
    상기 기록 매체 위로 상기 하전입자 방출 영역을 이동시키면서 상기 기록 매체로부터 방출되는 하전입자를 인지하는 것으로 상기 기록 매체에 기록된 데이터를 읽는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 읽기방법.
  46. 제 45 항에 있어서, 상기 인지하는 과정에서 상기 방출되는 하전입자 중 일부를 상기 기록매체에 도달되기 전에 차단하는 것을 특징으로 하는 정보읽기방법.
  47. 제 46 항에 있어서, 상기 기록 매체로부터 방출되는 하전입자 중 차단되지 않은 하전입자 모두가 상기 하전입자 방출영역에 도달되도록 소정 세기의 자기장하에서 상기 기록매체로부터 상기 하전입자를 방출시키는 것을 특징으로 하는 정보 읽기방법.
  48. 제 47 항에 있어서, 상기 자기장은 상기 하전입자 방출수단 위에 구비된 제1 자석과 상기 하부 전극 아래에 구비된 제2 자석을 이용하여 발생시키는 것을 특징으로 하는 정보 읽기방법.
  49. 제 48 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 자석은 전자석인 것을 특징으로 하는 정보 읽기방법.
  50. 제 47 항에 있어서, 상기 자기장은 적어도 상기 기록 매체 및 상기 하전입자 방출 영역을 둘러싸는 전자석을 이용하여 발생시키는 것을 특징으로 하는 정보 읽기방법.
  51. 제 49 항에 있어서, 상기 기록 매체와 상기 하전입자 방출 영역 사이의 거리가 달라지는 경우, 상기 전자석에 흐르는 전류를 조절하여 상기 달라진 거리에서도 상기 기록 매체로부터 방출된 하전입자가 직상방에 위치한 상기 하전입자 방출 영역에 도달되도록 상기 자기장의 세기를 조절하는 것을 특징으로 하는 정보 읽기방법.
  52. 제 47 항에 있어서, 상기 제2 단계에서 상기 기록 매체의 하전입자가 방출되는 영역에 해당되는 상기 광전도층의 소정 영역을 도전성 영역으로 전환하는 것을 특징으로 하는 정보 읽기방법.
  53. 제 52 항에 있어서, 상기 광전도층의 상기 소정 영역에 광을 조사하여 상기 소정 영역을 도전성 영역으로 전환하는 것을 특징으로 하는 정보 읽기방법.
  54. 하부 전극과, 상기 하부전극 상에 순차적으로 구비된 광전도층 및 기록 매체와, 상기 광전도층에 도전성을 부여하기 위한 광 조사 수단과, 상기 기록 매체 위에 구비된 하전입자 방출수단과, 상기 기록 매체와 상기 하전입자 방출수단 사이에서 하전입자의 소실을 방지하기 위한 하전입자 소실 방지 수단과, 상기 하부 전극과 상기 하전입자 방출수단에 소정의 전압을 공급하는 전원을 구비하는 고밀도 정보 저장장치를 이용한 상기 기록 매체에 기록된 정보 소거방법에 있어서,
    상기 하부 전극을 접지하는 제1 단계; 및
    상기 광전도층을 도전층으로 전환하여 상기 기록 매체에 주입된 하전입자를 상기 하부 전극을 통해 방전하는 것으로 상기 기록 매체에 기록된 데이터를 소거하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 소거 방법.
  55. 제 54 항에 있어서, 상기 제2 단계는 상기 광전도층의 소정 영역을 선택적으로 도전층으로 전환하여 이에 접촉된 상기 기록 매체의 소정 영역에 주입된 하전입자를 상기 하부 전극을 통해 방전하는 것으로 상기 기록 매체에 기록된 데이터의 일부를 선택적으로 소거하는 것을 특징으로 하는 정보 소거방법.
  56. 하부 전극과, 상기 하부전극 상에 순차적으로 구비된 광전도층 및 기록 매체와, 상기 광전도층에 도전성을 부여하기 위한 광 조사 수단과, 상기 기록 매체 위에 구비된 하전입자 방출수단과, 상기 기록 매체와 상기 하전입자 방출수단 사이에서 하전입자의 소실을 방지하기 위한 하전입자 소실 방지 수단과, 상기 하부 전극과 상기 하전입자 방출수단에 소정의 전압을 공급하는 전원을 구비하는 고밀도 정보 저장장치를 이용한 상기 기록 매체에 기록된 정보 소거방법에 있어서,
    상기 광전도층을 접지하는 제1 단계; 및
    상기 광전도층의 전 영역을 도전층으로 전환하여 상기 기록 매체에 주입된 하전입자 모두를 상기 하부 전극을 통해 방전하는 것으로 상기 기록 매체에 기록된 데이터를 모두 소거하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 소거방법.
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