专利名称:液晶光盘存储器的制作方法
本发明涉及液晶光盘存储器，更具体地涉及可消型光学存储器。
迄今已知有一种带有一种反射表面的光学只读存储器，信息可以凹坑序列方式写到该反射表面上。这种存储器件是可应用于音频设备、视频装置。但是，信息不能再次写入这种器件。
从另一方面来说，作为能够重新写入信息的存储器件，人们已提出了磁光存储器和用硫族非晶体半导体的光盘存储器件。但是磁光器必须用昂贵的稀有材料来制造，因而不能适合于大量生产。而作为光盘存储器的光学系统本身又很复杂。
因此本发明的一个目的是要提供一种能重写信息的光盘存储器。
本发明的另一个目的是要提供一种改进的永久型液晶光盘存储器。
本发明的另一目的是要提供一种不大可能有交扰的液晶光盘存储器。
图1是表示本发明的一个实施例的剖面图。
图2是表示本发明该实施例的部分剖面的放大视图。
图3(A)至3(D)是表示本发明的其他实施例的部分剖面图。
图4是表示矫顽性电压(the coersine voltage)对铁电物质的温度的关系曲线图。
图5(A)至5(D)是表示根据本发明的另一型类的其它实施例的剖面图。
图6(A)是表示根据本发明的光盘存储器的迟滞曲线图。
图6(B)是表示本发明的光盘存储器的矫顽性电压对铁电层温度的关系曲线图。
现在参考图1，它是说明本发明的一个实施例的。一种信息记录系统是由一个用于读出信息的第一系统100、一个用于写入信息的第二系统101以及一个用于消除信息的第三系统102所组成的。信息是准备写入光盘10的。
该光盘是由一对透明的圆形基片3和3′组成的，它们的内侧表面都有一对透明的电极4和4′。在透明电极4上的是一种铁电物质制成的永久性层(NVL)5。
图2是沿着光盘半径剖开的一个放大的剖面透视图。图中，在形成有电极4和NVL5的基片3上形成有许多同心的细槽，另一基片3′的内侧表面是平的，在该表面上形成有电极4′和一层由一种有机物质制成的定向膜7。在定向膜和NVL5之间配置有一层扭转或超扭转的向列液晶层。该液晶层的厚度小于4微米，最好小于0.5到2微米。在基片3和3′之间划定出许多用于写入信息的轨迹26和用于沿着各细槽导向的轨迹27，在那里，加到轨迹27上的液晶上的电场比轨迹26上的更强，这是因为在轨迹27上的液晶厚度比轨迹26上的更薄。在沿宽约0.5微米的各轨迹26上按二进制码将信息写在液晶层上。细槽可防止相邻轨迹26间的交扰。用于(重新)写入信息的激光束22和用以读出信息的激光束16，利用一个自动聚焦伺服系统21、11以使激光束聚焦在用于写入信息的轨迹26上，同时并用细槽来纠正扫描偏向，而只对用于写入信息的轨迹26进行扫描;从而，万一激光束偏离用于重新写入信息的轨迹26，该伺服系统就能通过用于导向的轨迹27纠正扫描方向。
在写入信息之前，在电极4和4′之间，通过消除系统102，将一个高于NVL5的矫顽性电场加到液晶层6，以使整个液晶层都是向同(homeotropic)相的。向同相的液晶层并不使经过那里的光的偏振面旋转。由于NVL(铁电层)5的自然极化，所以即使去除所加电场后，该向同相仍可保留。也就是说，由NVL5感应的电场使液晶层维持在向同相上。在这个实施例中，基片的两个与液晶层邻接的表面都必须定向成互相垂直。
为了在液晶层上写入信息，用来自光源23的波长为1至3微米的红外光线，通过自动聚焦系统21，照射光盘，于是该红外光对轨迹27进行扫描，对轨迹27上的NVL5进行间歇的加热。因为NVL5矫顽性电压随温度上升而降低，如图4所示，NVL5的受热部分的自生极化就减弱，随后液晶失去它的外部电场并分离成均匀相。因此，信息就以液晶层的两种相(即向同相和均匀相)写入。
当光盘上的信息要读出时，由一块起偏振板8所偏振的激光束16来自半导体层，经过自动聚焦系统11而辐射通过光盘。通过光盘的激光束的偏振面就被处于均匀相的液晶所旋转，同时对于像由处于向同相的液晶所旋转成的偏振极一样的激光束就允许通过。从光盘输出的激光束由偏振板8′进行滤波，并由光敏器件9接收。输入到光敏器件9的有脉冲或无脉冲的信息是与液晶的相是对应的。
光盘10具有用于使盘内液晶不与空气接触的封闭装置30和30′，在光盘10的中心部分上形成有外部接头32和32′，这些接头是从一对在内电极4和4′延伸出来的。当光盘10被夹具14和14′合成时，接头32和32′就与端子31和31′相接触。当需要加电压时，夹具14和14′本身又能与来自电压源25的引线13和13′接通。这些引线当然是在夹具上滑动的，但在滑动部分上应备有可容许滑动接触的结构。当夹具14和14′将光盘合成时，接头32和32′同端子31和31′之间的连接是同时形成的，因而在接头32和32′上是不发生滑动的。
图3(A)示出了一个本发明的第二实施例。这个实施例在铁电层5上供有一种导体或半导体的“线群”5-1。在本说明中，“线群”这个术语表明在电气上是浮接在层5-1上岛状(半)导体分布状态。该线群最好是由诸如铟锡氧化物、氧化锌、氧化锡、氧化锑、非晶硅、非晶的SixC1-x(0＜x≤1)或Si3N4-x(0.5＜x＜4)等透明材料构成的。该线群可作为一个储存电荷的区域，帮助铁电层5使液晶层维持在向同相。其他结构与第一实施例的相同。
图3(B)示出了一个本发明的第三实施例。在此实施例中有平均厚度为300至1000埃的半导体线群5-2以及位于其两侧的一对平均厚度对应地为50至150埃和50至1000埃的氮化硅层5-1和5-3。当在电极4和4′之间感生电场时，该线群就将通过氮化硅层引入的正或负电荷储存起来。在所加电场消失时，氮化硅层就用作阻止存储在线群5-2中的电荷漏失的绝缘体。通过利用光照射到光盘的预定地址上的线群上而从线群释放电荷的方法，就能将信息写到光盘上。
在图3(C)中示出了一个本发明的第四实施例。这个实例是由第三实施例变化而来的。如图所示，将做成一层的半导体区域5-2取代线群。半导体层5-2对于用来读出信息的波长为700至900毫微米的激光是可传送的。
在图3(D)中是本发明的第五实施例。在定向的有机膜7与电极4之间有一层氮化硅(Si3N4-x)层5，该层5是稠密搀杂的，因而富有能储存电荷的悬空键。在另一面上也备有一层介质层5′-2和一层透明的电荷储存层5′-1。邻接于液晶层6的相对内侧是定向膜7和7′。
再参阅图1，把另一种光存储盘解释成第六实施例。根据这一实施例的液晶层是属铁电层列螺旋结构的液晶。在高温下，将层列螺旋结构的液晶引入在具有对某一方向取向的邻接面的基片之间，并逐渐冷却以得到一种使液晶分子排成一直线的条件。在这种液晶中的分子被排成平行于邻接到液晶的基片表面。各分子的轴通过在垂直于该层的方向上加上电场，而使其排成一个方向，以便显示出对入射光吸收的各向异性。各轴的方向可通过将所加电场反向的方法来改变。在两个方向之间的夹角的一半被称为倾斜角。这种液晶的特性在美国专利4，367，942中有详细论述。
在写入信息之前，将一个高于NVL5的矫顽性电场(例如15V)通过消除系统加到在电极4和4′之间的液晶层6以使其分子定向。即使在所加电场移去以后，各分子的轴当然仍保持在一个方向上，这是因为NVL(铁电层)5层终于具有由所加电场确定的自生极化作用。也就是说，由NVL5所感应的电场确定各分子的方向并组成一种永久性存储器。但是与前面用向列型液晶的实施例中的系统不同，铁电层5在此种场合下不是绝对不可缺少的。液晶分子的方向也由邻接面维持住，因为当各分子与表面平行时，与表面接触的液晶处在自由能最小的部分。
为了要在液晶层上写入信息，利用来自诸如氩激光的光源23的短波长激光束照射光盘，在存在反向电场情况下，间隙地加热NVL5和加上反向电场的轨迹27上的液晶。被加热的液晶就被赋予能量而使其分子跟着反向电压旋转180°，而在预定地址上，自生极化作用被中和。
当读出光盘上的信息时，由起偏振板8所偏振的激光束16就被辐射经过自动聚焦系统11而通过光盘。该偏振板被设置得使其偏振方向与液晶分子的方向平行或垂直。即光盘就有选择地允许激光束根据该地址上的液晶分子的方向而在那里通过。于是光敏器件就通过检测射过光盘10所写入的信息进行判读。在此实施例中，可以省去偏振板8和8′中的一块。如果省去偏振板8时，则入射到光盘上的激光束可能不是偏振光，但在通过沿正交系(在倾斜角为45°时)方向之一的光盘而被偏振，然后由光敏器件经过偏振板8′检测出偏振方向。
在图5(A)中示出本发明的第七实施例。这个实施例在铁电层5上还提供有导体或半导体的线群5-1。这些线群最好由诸如铟锡氧化物、氧化锌、氧化锡、氧化锑、非晶硅、非晶SixC1-x(0＜x≤1)或Si N4-x(0.5＜x＜4)等透明材料制成。这些线群，作为一种电荷储存区，可帮助铁电层5使液晶层维持在一定的分子方向上。该铁电层是由用甲基乙基酮以重量比为10%稀释的1，1-二氟乙烯(CH2CF2，称VDF)和四氟乙烯(CF2CF2)的共聚物制成的。通过一种旋涂法将共聚物涂敷在电极上，该涂层厚度可由变更旋转数和共聚物的稀释度来控制。在涂敷以后，就对光盘加热以蒸发掉不需要的物质，并帮助共聚物结晶。因此厚度为100-5000埃，例如1000埃的铁电层便形成的。在另一电极4′上，另一铁电层可用1，1-二氯乙烯(CH2CCl2)、或VCF和三氟乙烯的(TrFE2)聚合物制成，其它结构与第一实施例的相同。
图6(A)说明了此实施例的迟滞曲线，图上绘出了光盘透射率与其上所加电压的关系。矫顽性电压Ec可随温度而变化，如图6(B)所示。例如，在室温条件下所加的电压比Ec减少2V在加热到80℃时所加的电压就变成比Ec减少2V以上。
在图5(B)中示出本发明的第八实施例。在这个实施例中有平均厚度为300至1000埃的半导体线群5-2以及位于其两侧的一对平均厚度对应地为50至150埃和50至1000埃的氮化硅层5-1和5-3。当由电极4和4′施加电场时，该线群就将通过氮化硅层引入的正或负电荷储存起来，在所加电场消失时，氮化硅层就用作阻止存储在线群5-2中的电荷漏失的绝缘体。通过利用光照射到光盘的预定地址上的线群上的方法而释放线群电荷，就能将信息写入到光盘。
在图5(C)中示出本发明的第九实施例。这个实施例是第八实施例的变型。正如图中所示，以做成的层状半导体区5-2取代线群。半导体层5-2相对于用来读出信息的波长为700至900毫微米的激光是能传送的。
在图5(D)中是本发明的第十实施例。电极4上有一层氮化硅(Si3N4-x)层5，该层5是稠密搀杂的，因而富有能储存电荷的悬空键。在另一侧也备有一层介质层5′-2和一层透明的电荷储存层5′-1。
本发明并不局限于上面所公开的诸特定的实施例，而对本专业的技术人员来说则可能想到如下多种变化形式作为一种碟状结构的液晶，可用另一种液晶，例如由J.W Goodby在《铁电材料(Ferroelecfrics)》期刊第59卷(1984年)126-136页(或在日本专利第昭和59-98051和昭和59-118744号公告上所公开的)题为《就R-C-3-4-n-己基氧化环(Hexyloxydenzylinde)-4′-4′-Amino(2-氯丙基)肉桂酸盐(HOBACPC)的、倾斜层列相而论的铁电材料的开关作用》一文所公开的液晶。
在上述各实施例中，在液晶层的半径被切成许多平行的同心圆形的随纹细槽。但那些细槽都是做成螺旋形的，也就是说那些细槽是连续不断地互相连接着的。
权利要求
1.一种液晶光盘存储器，特征在于它包括-一个透明基片；-一个相对的基片；-一个液晶层，它被设置在所述两个基片之间，并可随着加在液晶上的物理条件的变化而以显著的光学特征局部地变更其状态；-许多圆形细槽，它们是在所述基片中的一片上形成的，并且是在平行于圆周方向上延伸着的；以及-一种装置，它可使液晶层在外部控制消失时，保持其状态不变。
2.根据权利要求
1的存储器，特征在于所述细槽是在许多同心圆上形成的。
3.根据权利要求
1的存储器，特征在于其中所述各细槽是互相接着而成一螺旋线。
4.根据权利要求
1的存储器，特征在于其中在所述相邻细槽之间的环形区构成写入信息的轨迹，在这些轨迹上是借助所述光特征写上信息的。
5.根据权利要求
1的存储器，特征在于其中所述各细槽构成写入信息的轨迹，在这些轨迹上是借助所述光特征写上信息的。
6.根据权利要求
1的存储器，特征在于其中所述物理条件是存在着电场。
7.根据权利要求
6的存储器，特征在于其中所述装置是邻接于在所述电场中的液晶层的铁电层。
8.根据权利要求
6的存储器，特征在于其中所述装置包括一个电荷储存区和一个绝缘体，只有当加有外部电场时该绝缘体才允许载流子在那里通过而进入电荷存储区，并阻止储存在所述存储区里的载流子漏出。
9.根据权利要求
8的存储器，特征在于其中所述存储区是用通过稠密搀杂而得的富有悬空键的氮化硅制成的。
10.根据权利要求
8的存储器，特征在于其中所述存储区是由半导体制成。
11.根据权利要求
10的存储器，特征在于所述半导体层是经过稠密搀杂的。
12.根据权利要求
10的存储器，特征在于所述存储区是以线群的方式提供的。
13.根据权利要求
4的存储器，特征在于它还包括一对配备在所述基片上的电极。
14.根据权利要求
4的存储器，特征在于其中所述液晶层是用一种碟状结构液晶制成的，而与所述液晶层相邻接的基片的相对内侧都沿垂直方向定向。
15.根据权利要求
4的存储器，特征在于其中所述液晶层是用一种有倾斜角的层列螺旋结构的液晶制成的。
16.根据权利要求
13的存储器，特征在于它是由一种夹具合成的，该夹具拥有与所述电极接触的内部端子以及与所述端子相连接的外部基座。
17.根据权利要求
1的存储器，特征在于其中所述各细槽也作为寻迹导向装置。
专利摘要
一种改进的光盘，它有一层液晶层，可通过加上电场的方法把信息写到该液晶层上。该液晶层被同心细槽分割成许多同心轨道。当写入或读出信息时，可借助这些细槽来实现一种自动寻迹的方法。
文档编号G11B7/24GK87101753SQ87101753
公开日1987年9月16日 申请日期1987年3月4日
发明者山崎舜平, 水沼武 申请人:株式会社半导体能源研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan