DE3418567A1 - Verfahren zum einschreiben und ablesen von informationen in einen bzw. von einem speicher aus ferroelektrischem polymermaterial - Google Patents

Verfahren zum einschreiben und ablesen von informationen in einen bzw. von einem speicher aus ferroelektrischem polymermaterial

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Takeo Wako Saitama Furukawa
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Description

80529
RIKAGAKU KEIMKYUSHD, Wako-shi, Saitama-ken (Japan) DAIKIN INDUSTRIES, LTD. Osaka (Japan)
Verfahren zum Einschreiben und Ablesen von Informationen in einen bzuj. van einem Speicher aus ferroelektrischem Polymermaterial
Die Erfindung betrifft das Einschreiben und Ablesen von Informationen in einen bzw. von einem Speicher aus ferroelektrischem Polymermaterial.
In der JA-OS 55-126905 ist angegeben, daß Informationen gespeichert werden können, indem ausgewählte Bereiche einer Folie aus einem ferroelektrischen Feld ausgesetzt werden, und daß die derart gespeicherten Informationen unter Ausnutzung des pyroelektrischen Effekts abgelesen werden können, der dadurch erzielt wird, daß der Folie aus dem ferroelektrischen Polymer Wärme zugeführt oder diese Folie belichtet wird. In der genannten JA-DS ist ferner angegeben, daß ein Uinylidenfluorid-Trifluorethylen-Copolymer mit einem Gehalt von BO bis 30 mol-% Uinylidenfluorid und 2D bis 70 mol-% Fluorethylen für die Verwendung als ferroelektrisches Polymermaterial für Speicherzwecke geeignet ist.
Eine Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Verfahrens zum Einschreiben und Ablesen von Informationen in einen bzw. von einem Speicher aus ferroelektrischem Polymermaterial, insbesondere aus einem Copolymer auf der Basis von Uinylidenfluorid.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zum Einschreiben und Ablesen won Informationen in ein bzu. von einem derartigen Copolymer .
Diese und weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen verständlich. In diesen zeigt
Figur 1 eine Darstellung der Hystereseschleife eines ferroelektrischen Polymermaterials, wobei man erkennt, wie die Polarisation des Materials durch die Stärke eines elektrischen Feldes beeinflußt wird, und
Figur 2 die Abhängigkeit der Polarisation von der Temperatur des ferroelektrischen PDlymermaterials,
Figur 3 erläutert, wie schnell das ferroelektrische Polymer durch die Einwirkung eines elektrischen Feldes polarisiert werden kann.
Figuren k und 5 zeigen einen Speicher mit einer ferroelektrischen Polymerfolie und ein Verfahren zum Einschreiben von Informationen in den Speicher in Form eines Musters von polarisierten und nichtpalarisierten Bereichen.
Figur 6 zeigt einen anderen Speicher mit einer ferroelektrischen Polymerfolie und erläutert ein anderes Verfahren zum Einschreiben von Informationen in dem Speicher in Form eines Musters von depolarisieren und polarisierten Bereichen.
Figur 7, 8 und 9 stellen verschiedene Systeme zum Anlesen von Informationen von Speichern dar.
In der Figur 1 erkannt man, wie dar Pülarisationsgrad eines Vinylidenfluorid-Trifluorethylen-Copolymers von der Stärke eines elektrischen Feldes abhängt, dem das Material ausgesetzt wird. Figur 2 zeigt die Abhängigkeit des Polyarisationsgrades van der Umgebungstemperatur.
Es war nicht bekannt, daß ein ferroelektrisches Polymerrnaterial durch Einwirkung eines sich verändernden elektrischen Feldes schnell polarisiert werden kann. Daher hat niemand daran gedacht, ein derartiges Material zum Speichern und Lesen von Informationen zu verwenden.
Ferner hat man angenommen, daß ein derartiges Material für Speicherzwecke nur verwendet uerden kann, wenn an der Oberfläche des einzigen Stückes aus ferroelektrischem Polymermaterial zum Speichern von Informationen zahlreiche diskrete Elektroden angeordnet sind, was die Manipulation sehr erschweren würde.
Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß ein Polymer auf der Basis von Vinylidenfluorid, insbesondere ein V/inylidenf luorid-Trif luorethylen-Copolymer , in der in der Figur 3 gezeigten Weise durch die Einwirkung eines elektrischen Feldes schnell polarisiert werden kann.
Dabei umfaßt der Begriff "Polymer auf Vinylidenfluoridbaais" sowohl ein Homopolymer des Uinylidenfluorids als auch ein Copolymer, das mindestens 50 mol-% Vinylidenfluorid enthält. Beispiele derartiger Copolymere sind Vinylidenfluorid-Trifluoethylen-Copolymere, Vinylidenfluorid-Hexafluorpropylen-Copolymere, Vinylidenfluorid-Trifluorethylen-Monochlortrifluorethylen-CopDlymere und
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V/inylidenfluDrid-Trifluorethylen-HexafluorethylEn-Copolymere.
Won diesen Copolymeren ist ein Vinylidenfluorid-Trifluorethylen-Copolymer für die Lösung der Aufgabe der Erfindung besonders gut geeignet.
Figur k erläutert das erfindungsgemäße Einschreiben won Informationen in einen Speicher durch Polarisieren desselben. Auf einem durchsichtigen Substrat 5, beispielsweise aus Glas, werden eine durchsichtige Elektrode 4, ein Speicherelement 1, ein photoleitender oder photoelektrischer Film 2, dessen Widerstand bei Belichtung abnimmt, und eine zweite durchsichtige Elektrode k' in der angegebenen Reihenfolge übereinandergelegt. An die durchsichtigen Elektroden k und k1 kann eine elektrische Spannung angelegt werden. Zum Einschreiben von Informationen wird der Schichtkörper durch Zünden einer Blitzröhre 6 auf eine hohe Temperatur T. (Figur 2) erhitzt. Dadurch wird jede Polarisation an der oberen Fläche des Schichtkörpers beseitigt.
Nun wird an die durchsichtigen Elektroden k und 4' eine elektrische Spannung angelegt und wird ein Lichtstrahlenbündel 3 beispielsweise von einem Laser auf einen ausgewählten Bereich S der Oberfläche des Schichtkörpers geworfen, so daß der unmittelbar unter dem ausgewählten Bereich S der durchsichtigen Elektrode hr befindliche Bereich des photoleitenden Films 2 elektrisch leitfähig wird. Infolgedessen wird das Speicherelement 1 in dem ausgewählten Bereich S1, der sich zwischen dem ausgewählten und jetzt elektrisch leitfähigen Bereich S des phDtoleitenden Films 2 befindet, einem elektrischen Feld mit der Feldstärke E. (Figur 1) ausgesetzt und wird dadurch der ausgewählte Bereich S1 des Speicherelements 1 polarisiert.
Diese Polarisation bleibt auch bestehen, wenn das Lichtstrahlenbündel und das elektrische Feld weggenommen werden. Auf diese Ueise wird eine Information in Form von diskreten polarisierten Bereichen gespeichert.
Man kann Informationen nicht nur in der vorstehend beschriebenen Ueise, sondern auch in der nachstehend anhand der Figur 6 beschriebenen Weise durch Depolarisation einschreiben.
Auf einem durchsichtigen Substrat 5 werden zwecks Bildung eines Schichtkörpers 9 eine durchsichtige Elektrode k, ein Speicherelement 1 und eine zweite durchsichtige Elektrode k1 in der angegebenen Reihenfolge übereinandergelegt. Zum Löschen des Schichtkörpers 9 wird zunächst an die durchsichtigen Elektroden k und ^1 eine elektrische Spannung angelegt, so daß das Speicherelement 1 dem elektrischen Feld E ausgesetzt und dadurch vollständig polarisiert wird. Man kann das Speicherelement 1 auch durch eine Koronaentladung polarisieren. In diesem Fall wird keine obere Elektrode benätigt. Zum Einschreiben VDn Informationen wird dann ein getastetes Lichtstrahlenbündel 3 auf einen ausgewählten Bereich des Speicherelements 1 geworfen, das in diesem ausgewählten Bereich augenblicklich auf die Temperatur T erhitzt und dadurch depolarisiert wird. Auf diese Ueise werden Informationen in Form von diskreten depDlarisierten Bereichen gespeichert.
Die auf diese Weise gespeicherten Informationen können auf verschiedene Weise wie folgt abgelesen werden:
(a) Ein Speicherelement, in dem Informationen in Form eines Musters von polarisierten und nichtpDlarisierten Bereichen oder in Form eines Musters von depolerisierten
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und polarisierten Bereichen gespeichert sind, wird belichtet, und es wird die Phasendifferenz zwischen den durch die polarisierten (oder depolarisierten) Bereiche des Speicherelements getretenen Lichtstrahlen und den durch die nichtpolarisierten (oder polarisierten) Bereiche des Speicherelements getretenen Lichtstrahlen durch Herstellung einer Interferenz dieser Lichtstrahlen bestimmt. Dadurch wird das Muster der Bereiche bestimmt, in denen Informationen gespeichert sind.
(b) Es tuird ein Lichtstrahlenbündel auf das Speicherelement geworfen. Das Muster der polarisierten und nichtpülarisierten Bereiche oder das Muster der depolarisierten und polarisierten Bereiche wird durch Erfassung der Lichtbrechung an den Grenzen zujischen den diskreten polarisierten (oder depolarisierten) und den nichtpolarisierten (oder polarisierten) Bereichen bestimmt.
(c) Ein polarisiertes Lichtstrahlenbündel wird auf ein gegenüber dem polarisierten Lichtstrahlenbündel geneigt angeordnetes Speicherelement geworfen. Die Verteilung der polarisierten Bereiche wird dadurch bestimmt, daß mit Hilfe eines Photometers die elliptische Polarisierung des Lichtstrahlenbündels erfaßt wird, das aus den diskreten polarisierten Bereichen austritt.
(d) Es wird ein Speicher mit einem Uärmefleck abgetastet. Die dadurch bewirkte pyroelektrische Polarisation iiiird erfaßt, indem der entsprechende elektrische Strom mit einem Sensor gemessen wird, der zwischen den auf entgegengesetzten Seiten des Speicherelements angeordneten Elektroden fließt. Auf diese LJeise wird die räumliche Verteilung der Informationen enthaltenden, polarisierten Bereiche in eine zeitliche Verteilung in Form eines elektrischen Stroms umgewandelt.
In dem Einschreibverfahren gemäß der Erfindung kann mit Hilfe eines Lichtflecks eine schnelle, einwandfrei definierte Aufzeichnung erzielt werden, ohne daß Elektroden erforderlich sind. Ferner ermöglicht das Einschreibverfahren gemäß der Erfindung die zweckmäßige l/eruendung von aus ferroelektrishem Polymermaterial bestehenden Speicherplatten hoher Kapazität.
In der Figur 7 ist gezeigt, wie Informationen in einer Speicherplatte 8 gespeichert und von ihr abgelesen werden können, die eine hohe Kapazität besitzt und aus einem Schichtkörper der in den Figuren k, 5 und 6 gezeigten Art besteht. Man erkennt, daß mit Hilfe eines Lichtstrahlenbündels 3 Informationen in die Schichtplatte B eingeschrieben werden und daß zum Ablesen der Informationen ein weiteres Lichtstrahlenbündel 13 nach seinem Durchtritt durch den Schichtkörper von einem Detektor erfaßt wird.
Figur B zeigt ein anderes Verfahren zum Einschreiben von Informationen in einen Schichtspeicher B und zum Ablesen von Informationen von diesem Speicher. Ein zu speicherndes Bild 23 wird mit inkohärentem Licht
22 belichtet, und das νση dem Bild 23 reflektierte Licht wird nach dem Durchtritt durch eine konvexe Linse Zk auf den Schichtspeicher B geworfen, auf dem dadurch das Bild
23 gespeichert wird. Zum Ablesen der auf diese Weise gespeicherten Bildinformation wird ein kohärentes Lichtstrahlenbündel 21 durch einen Polarisator 11 geführt und dadurch in ein polarisiertes Lichtstrahlenbündel 25 umgewandelt, das auf den Schichtspeicher B geworfen wird. Die Polarisierung des durch die polarisierten Bereiche des Schichtspeichers getretenen, elliptisch polarisierten Lichtstrahlenbündels wird von einem Photodetektor 12 erfaßt, so daß ein mit kohärentem Licht erzeugtes Bild erhalten wird.
Ein weiteres Verfahren zum Ablesen von Informationen von einem Schichtspeicher 18 ist in der Figur 9 erläutert und kann beispielsujeisE unter Verwendung einer Barabhebungskarte durchgeführt uErden. Die Karte 1B uird in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung bewegt und dabei durch ein Lichtstrahlenbündel 3 erhitzt. Infolgedessen fließt zwischen zwei einander entgegengesetzten Walzen 1G und 17 ein pyraelektrischer Strom, der dem Polarisationsgrad jedes polarisierten Bereichs entspricht. Dieser Strom wird in dem Verstärker 15 verstärkt, der den verstärkten Strom an den Ausgang AUS abgibt. Anstelle der Erwärmung des Schichtkörpers durch ein Lichtstrahlenbündel kann man auch die Walzen 16 und 17 erwärmen, so daß sie eine Wärmequelle darstellen.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß gemäß der Erfindung zum Einschreiben und Ablesen von-Informationen ein Lichtstrahlenbündel verwendet wird, so daß die sonst erforderlichen Elektroden entfallen können. Mit Hilfe von photoleitenden Schichten kann ein Einschreiben auch unter Verwendung von schwachem Licht erfolgen. Die Erfindung ermöglicht die zweckmäßige Verwendung eines ferroelektrischen Polymermaterials als Speicherelement. Dieses Material ist sehr billig und ist gegenüber dem es umgebenden Magnetfeld unempfindlich. Der Schichtkörper kann daher gefahrlos auch in der !Mähe von Magneten verwendet oder aufbewahrt werden, beispielsweise auch in der Nähe von zahlreichen Gegenständen für den täglichen Gebrauch, wie Fernsehgeräten, in denen Magnete vorgesehen sind.
Leersei te

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    ■ Ό Verfahren zum Einschreiben van Informationen in ferroelektrisches Polymermsterial, dadurch gekennzeichnet, daß auf das ferroelEktrische Polymermaterial
    eine phatDleitende Schicht gelegt wird, daß an den aus
    der photoleitenden Schicht und dem ferroelektrischen Polymer bestehenden Schichtkörper eine elektrische Spannung angelegt wird und daß auf einen ausgewählten Bereich des Schichtkörpers zur Polarisierung dieses Bereichs ein
    Lichtstrahlenbündel geworfen uüird und auf diese LJeise Informationen in Form eines Musters von polarisierten und
    nichtpolarisierten Bereichen gespeichert werden.
    2. l/erfahren zum Einschreiben van Informationen in ferroelektrisches Palymermaterial nach Anspruch 1,
    dadruch gekennzeichnet, daß das genannte Material ein
    Vinylidenfluorid-Homopolymer oder ein Uinylidenfluorid
    enthaltendes Copolymer ist.
    3. V/erfahren zum Einschreiben von Informationen in ferroelektrisches Polymermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß das ferroelektrische Polymermaterial polarisiert und zum Entpolarisieren eines ausgewählten Bereichs dieses Materials die Temperatur des Materials in diesem
    ausgewählten Bereich entsprechend gesteuert uiird und dadurch Informationen in Form eines Musters von depolarisierten und polarisierten Bereichen gespeichert werden.
    k. Verfahren zum Einschreiben von Informationen in ferroelektrisches Polymermaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Material ein
    Uinylidenf luorid-Homopolymer oder ein V/inylidenf luorid
    enthaltendes Copolymer ist.
    3118567
    5. Uerfahren zum tinschreiben van Informationen in ferroelektrisches Polymermaterial nach Anspruch 3 oder k, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Temperatur des Materials in dem ausgewählten.Bereich auf dieSBh Bereich ein Lichtstrahlsnbündel geuorfen wird, so daß dieser ausgewählte Bereich erwärmt und dadurch depolarisiert wird.
    6. Verfahren zum Ablesen von Informationen van einem ferroelektrischen Polymermaterial, in dem diese Informationen in Form eines Musters von polarisierten und nichtpalarisierten Bereichen oder eines Musters von depolarisierten und polarisierten Bereichen gespeichert sind, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erfassen der räumlichen Verteilung der polarisierten Bereiche des Materials ausgewählte Bereiche des Materials nacheinander erwärmt werden.
DE19843418567 1983-05-20 1984-05-18 Verfahren zum einschreiben und ablesen von informationen in einen bzw. von einem speicher aus ferroelektrischem polymermaterial Ceased DE3418567A1 (de)

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