DE69813218T2 - Elektrisch addressierbare passive anordnung, dazugehöriges elektrisches adressierungsverfahren sowie verwendung der anordnung und des verfahrens - Google Patents

Elektrisch addressierbare passive anordnung, dazugehöriges elektrisches adressierungsverfahren sowie verwendung der anordnung und des verfahrens Download PDF

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrisch adressierbare Vorrichtung zum Aufzeichnen, Speichern und/oder Verarbeiten von Daten, wobei die Vorrichtung ein Funktionsmedium in Form einer im wesentlichen schichtartigen kontinuierlichen oder gemusterten Struktur aufweist, wobei das Funktionsmedium eine physikalische oder chemische Zustandsänderung durch einen geeigneten energetischen Einfluß durchlaufen kann, wobei das Funktionsmedium eine Vielzahl von einzeln adressierbaren passiven Zellen aufweist, die in einem zweidimensionalen Muster angeordnet sind, wobei das Funktionsmedium als eine homogene oder geschichtete Struktur vorliegt, die mindestens ein im wesentlichen organisches Material aufweist, wobei ein gegebener physikalischer oder chemischer Zustand in einer Zelle einen aufgezeichneten oder detektierten Wert repräsentiert oder einem zuvor festgelegten logischen Zustand der Zelle zugeschrieben wird, wobei die Zellen zwischen den Elektroden einer Elektrodeneinrichtung angeordnet sind, die direkt oder indirekt das Funktionsmedium in jeder Zelle kontaktieren, um eine direkte oder indirekte elektrische Kopplung hierdurch zu erzeugen, wodurch jede Zelle mit elektrischer Energie zum Festlegen des physikalischen oder chemischen Zustands oder einer Änderung des physikalischen oder chemischen Zustands in dieser beaufschlagt werden kann, wobei eine Vielzahl von im wesentlichen parallelen elektrischen Leitern an jeder Seite des Funktionsmediums angeordnet ist, so daß oben liegende und unten liegende Leiter sich gegenseitig in einer im wesentlichen orthogonalen Lage zueinander schneiden, wobei die Elektrodeneinrichtung für jede Zelle zwischen dem oben liegenden bzw. dem unten liegenden Leiter in deren Schnittpunkt ausgebildet ist, so daß die Zellen im Funktionsmedium und deren zugeordnete Elektrodeneinrichtung Elemente einer Matrix bilden, deren Zeilen und Spalten durch die oben bzw. unten liegenden elektrischen Leiter definiert sind, die in den Schnittpunkten die Elektroden der Elektrodeneinrichtung bilden, wobei das Funktionsmedium in jeder Zelle eine insgesamt nichtlineare Impedanzcharakteristik hat, und ein Verfahren zum elektrischen Adressieren einer Vorrichtung für ein Aufzeichnen, Speichern und/oder Verarbeiten von Daten, wobei die Vorrichtung ein Funktionsmedium in Form einer im wesentlichen schichtartigen kontinuier lichen oder gemusterten Struktur aufweist, wobei das Funktionsmedium eine physikalische oder chemische Zustandsänderung durch einen geeigneten energetischen Einfluß durchlaufen kann, wobei das Funktionsmedium eine Vielzahl von einzeln adressierbaren passiven Zellen aufweist, die in einem zweidimensionalen Muster angeordnet sind, wobei das Funktionsmedium als eine homogene oder geschichtete Struktur vorliegt, die mindestens ein im wesentlichen organisches Material aufweist, wobei ein gegebener physikalischer oder chemischer Zustand in einer Zelle einen aufgezeichneten oder detektierten Wert repräsentiert oder einem zuvor festgelegten logischen Zustand der Zelle zugeschrieben wird, wobei die Adressierung Operationen zum Feststellen eines aufgezeichneten oder detektierten Werts in der Zelle und zusätzliche Operationen zum Schreiben, Lesen, Löschen und Umschalten eines logischen Werts, welcher der Zelle zugeordnet ist, aufweist, und das Verfahren eine direkte Zufuhr elektrischer Energie an das Funktionsmedium der Zelle zum Feststellen oder Ändern des physikalischen und/oder chemischen Zustands der Zelle und somit eine Adressierungsoperation umfaßt, die Zufuhr von elektrischer Energie zu einer Zelle durch Vorsehen der Zelle zwischen der Anode und der Kathode in einer Elektrodeneinrichtung, die das Funktionsmedium in dieser Zelle direkt oder indirekt kontaktiert, die Zufuhr einer elektrischen Spannung zu der Zelle und das Hervorrufen einer direkten oder indirekten elektrischen Kopplung durch diese, wodurch der logische Wert einer Zelle entweder detektiert, umgeschaltet oder sowohl detektiert als auch umgeschaltet wird, und Versehen des Funktionsmediums in jeder Zelle mit einer insgesamt nichtlinearen Impedanzcharakteristik. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der elektrisch adressierbaren Vorrichtung und des Verfahrens zu ihrer elektrischen Adressierung.
  • Insbesondere betrifft die Erfindung eine Logikeinrichtung, die für Datenspeicher vom ROM-Typ, vom WORM-Typ oder zur Realisierung eines Datenspeichers dienen kann, der gelöscht und neu beschrieben werden kann, und ein Verfahren zum Adressieren solcher Speicher durch rein elektronische Mittel.
  • Noch spezieller betrifft die Erfindung die Adressierung von Datenspeichern, wobei das Speichermedium im wesentlichen aus organischen Materialien besteht und die Adressierung über eine passive Matrix von elektrischen Leitern erfolgt, die das Speichermedium direkt oder indirekt kontaktiert.
  • Die elektronische Adressierung oder logische Einrichtungen, beispielsweise für die Speicherung oder Verarbeitung von Daten, sind derzeit synonym mit der anorganischen Festkörpertechnologie und speziell mit kristallinen Siliziumvorrichtungen. Solche Vorrichtungen haben sich zwar als technisch und gewerblich sehr erfolgreich erwiesen, sie sind jedoch mit einer Reihe von Nachteilen behaftet. Insbesondere haben sie eine komplexe Architektur, was zu hohen Kosten und einem Verlust an Datenspeicherdichte führt. In der großen Untergruppe von flüchtigen Halbleiterspeichern auf der Basis von anorganischen Halbleitermaterialien muß den Schaltkreisen ständig elektrischer Strom zugeführt werden, was in Erwärmung und hohem Energieverbrauch zur Aufrechterhaltung der gespeicherten Information resultiert. Nichtflüchtige Halbleitervorrichtungen vermeiden zwar dieses Problem, aber hierbei resultiert eine Verminderung der Datenrate in Verbindung mit hohem Energieverbrauch und einem hohen Maß an Komplexität. Eine Reihe unterschiedlicher Architekturen ist für Speicherchips auf der Basis von Halbleitermaterial implementiert worden und spiegelt eine Tendenz zur Spezialisierung in Bezug auf unterschiedliche Aufgaben wieder. Die Matrixadressierung von Speicherplätzen in einer Ebene ist eine einfache und wirksame Möglichkeit, eine große Zahl von zugänglichen Speicherplätzen mit einer vertretbaren Zahl von Leitungen für die elektrische Adressierung zu erzielen. In einem quadratischen Gitter mit n Leitungen in jeder Richtung ist somit die Zahl der Speicherplätze n2. In der einen oder anderen Form ist dies das Grundprinzip, das derzeit in einer Reihe von Festkörper-Halbleiterspeichern implementiert ist. In diesen Fällen muß allerdings jeder Speicherplatz eine dezidierte elektronische Schaltung, die mit der Außenseite über den Rasterschnittpunkt in Verbindung steht, sowie ein flüchtiges oder nichtflüchtiges Speicherelement, typischerweise eine Ladungsspeichereinheit, haben.
  • Im Stand der Technik ist eine Reihe von Vorrichtungen vorgeschlagen worden, die adressierbare passive Speicherelemente auf der Basis der Verwendung eines organischen Speichermediums realisieren sollen. Aus JP-A-4-145664 (Takeda, auf Canon Inc. übertragen) ist ein organisches elektronisches Element bekannt, wobei zwischen oben liegenden und unten liegenden Elektroden eine Dünnschicht vorgesehen ist und die unten liegende Elektrode auf einem geeigneten Substrat vorgesehen ist und die oben liegende Elektrode die unten liegende Elektrode senkrecht dazu kreuzt. Durch Verändern der Spannung zwischen den Elektroden wird die Leitfähigkeit der organischen Dünnschicht beeinflußt. Diese Leitfähigkeit kann permanent aufrechterhalten und zur Darstellung eines Speicherzustands in der Dünnschicht zwischen einem Elektrodenpaar genutzt werden. Es ist jedoch nichts darüber gesagt, wie dieses Verfahren und diese Vorrichtung zur Adressierung in großen passiven Matrizen verwendet werden können.
  • JP-A-62-95883 (Yamamoto, auf Canon Inc. übertragen) ist eine Speicherzelle angegeben mit einer ersten unten liegenden Elektrode, die durch Abscheiden von Kupfer auf ein Glassubstrat und Abscheiden einer Dünnschicht aus einem metallorganischen Ladungsübertragungskomplex, in diesem Fall Cu-TCNQ, über der Elektrode gebildet ist, wonach eine oben liegende Elektrode durch Aufbringen einer Aluminiumpaste auf der Dünnschicht gebildet ist. Wenn das elektrische Potential der ersten Elektrode höher als das der zweiten Elektrode ist, wird die Dünnschicht in einem Zustand hohen Widerstands gehalten, bis das elektrische Feld eine Grenzstärke erreicht, und wird danach in einen Niedrigwiderstandszustand geschaltet. Dabei wird nirgends angedeutet, daß solche Speicherelemente von vornherein in großen passiven Matrizen vorgesehen werden können. Es ist jedoch allgemein wohlbekannt, eine Speichervorrichtung zu bilden, bei der das Speichermedium eine bistabile umschaltbare Dünnschicht in Form einer organischen Komplexverbindung vom Ladungsübertragungstyp ist, siehe auch JP-A-62-95883 vom gleichen Erfinder und der gleichen Anmelderin, bei der in jedem Speicherelement Transistorschalter zur Adressierung verwendet werden.
  • In JP-A-3-137896 (Taomoto, auf Matsushita Giken K. K. übertragen) wird erneut ein Speicherelement vorgeschlagen, das eine organische Dünnschicht verwendet, die bistabil zwischen einem Hochwiderstandszustand und einem Niedrigwiderstandszustand durch Anlegen eines elektrischen Felds umschaltbar ist und den momentanen Widerstandszustand beibehält, nachdem das elektrische Feld aufgehoben ist. Dieses Element kann ferner den Zustand bei hoher Temperatur sehr rasch, jedoch bei niedriger Temperatur langsamer ändern. Auch hier ist eine organische Dünnschicht zwischen einer oben liegenden und einer unten liegenden Elektrode angeordnet und auf einem Substrat vorgesehen. Es wird angegeben, daß das Umschalten mit steigender Temperatur immer rascher erfolgt, aber es wird nichts über die Verwendung eines Speicherelements dieser Art in großen passiven Matrizen und darüber gesagt, ob es für die passive Matrixadressierung geeignet ist. Außerdem ist es aus JP-A-3-137894 (Asakawa, auf Matsushita Giken K. K. übertragen) bekannt, Dünnschichten zwischen Matrizen mit oben und unten liegenden Elektroden vorzusehen. Im tatsächlichen Fall ist die Matrix als eine 611-Matrix gezeigt, also mit insgesamt 66 Elementen. Die Dünnschicht ist eine aufgedampfte Phthalocyaninschicht. Wenn eine Spannung, die höher als ein Grenzwert ist, an einen Elektrodenschnittpunkt angelegt wird, wird ein "Ein"-Zustand gespeichert. Wenn eine dem Grenzwert gleiche Spannung angelegt wird, wird der Schnittpunkt mit Licht bestrahlt, so daß der "Ein"-Zustand in diesem Teil gespeichert wird und in Form von Licht zugeführte Information direkt in die Matrix eingeschrieben werden kann. Wenn eine umgekehrte Spannung an den Schnittpunkt geführt wird, wird der "Ein"-Zustand gelöscht. Somit wird eine Struktur erhalten, die eine Speicherfunktion sowohl mit einem elektrischen Signal als auch einem Lichtsignal realisiert. Auch wenn hier eine 611-Matrix verwendet wird, ist in keiner Weise ersichtlich, daß dieses bistabile umschaltbare Speicherelement fehlerfrei funktioniert, wenn es in einer passiven Matrix mit einer großen Zahl von Speicherelementen adressiert wird.
  • EP-A2-0 177 535 zeigt eine Informationsspeichervorrichtung mit einem Dielektrikum zwischen einem Paar von Substraten, wobei jedes Substrat an der dem Dielektrikum zugewandten Oberfläche mit parallelen Elektroden versehen ist, so daß das Set von Elektroden eine Matrix mit orthogonalen Schnittpunkten bildet, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Einrichtung zum Ändern einer Kapazität des Dielektrikums zwischen einander schneidenden Elektroden, eine Einrichtung zum Anlegen einer Spannung daran und eine Einrichtung zum Detektieren eines dadurch hindurchfließenden Verlagerungsstroms. Bevorzugt ist das Dielektrikum ein Flüssigkristall, und die Vorrichtung kann als eine Speichervorrichtung betrachtet werden, die imstande ist, in Bildelementen gespeicherte Information auszugeben.
  • Schließlich beschreibt ein Bericht von Z. Y. Hua & G. R. Chen, "A new material for optical, electrical and electronic thin film memories", Vacuum 43, Nr. 11, S. 1019–1023 (1992), eine neue Kategorie von löschbaren Speichermedien, die die Realisierung von Speicherelementen ermöglicht, die bistabil umschaltbar sind durch Zuführen in Form von Wärme, elektrischen Feldern oder Lichtstrahlen unter verschiedenen Bedingungen. Diese Speichermedien basieren auf dem oben genannten metallorganischen Ladungsübertragungs-Komplex M(TCNQ), der in 7,7,8,8-Tetracyanochinodimethan (C12H4N4), das als Elektronenakzeptormoleküle wirkt, mit verschiedenen Metallen (M) als elektronenreichen Spendern gebildet ist. Hua & Chen schlagen die Verwendung von M(TCNQ) in einem elektrisch löschbaren Speicher vor, indem beispielsweise eine Matrix aus Schalt elementen auf der Basis von Cu(TCNQ) zwischen einer Gruppe von unten liegenden Elektroden, beispielsweise aus Aluminium, und einer Gruppe von oben liegenden, diese kreuzenden parallelen Elektroden, beispielsweise aus Kupfer, die senkrecht zu den unten liegenden Elektroden orientiert sind, gebildet wird. Die Autoren kennen das Problem des Kriechstroms bei der Bildung von Speichervorrichtungen auf der Basis der Adressierung einer passiven Matrix dieser Art, und zur Vermeidung von fehlerhaftem Lesen schlagen sie vor, eine weitere Materialschicht zwischen der Cu(TCNQ)-Schicht und der unten liegenden Elektrode zur Bildung einer Schottky-Barriere vorzusehen. Dadurch wird das Problem mit Kriechströmen im wesentlichen beseitigt, und die Verwendung von M/TCNQ) in Kombination mit der Schottky-Barriere ermöglicht also die Adressierung von Speicherelementen in großen passiven Matrizen. Es wird somit erkannt, daß zur Vermeidung des Kriechstromproblems beim Adressieren von Speicherelementen zur Datenspeicherung in großen passiven Matrizen es erforderlich ist, die Bedingungen der Werkstofftechnik in Betracht zu ziehen. Das ist besonders wichtig, wenn man zusätzlich zu einer reinen Speicherfunktion Umschalt-, Aufzeichnungs- oder Detektierfunktionen in der Matrix realisieren möchte und die Strom- und Spannungswerte sehr verschieden sein können, so daß eine Diodenfunktion nicht immer eine notwendige Bedingung ist. Es kann auch erwünscht sein, die elektrische Adressierung in einer passiven Matrix mit lichtabgebenden oder lichterfassenden Einrichtungen zu kombinieren, was weitere Anforderungen an das verwendete Material stellt, speziell dann, wenn gewünscht wird, passive Matrizen mit beispielsweise 108 Elementen oder Zellen je cm2 zu realisieren. Der Oberbegriff von Anspruch 1 basiert auf dieser Offenbarung.
  • Im allgemeinen hat es sich als schwierig erwiesen, bistabile oder multistabile schaltbare Speichermedien in passiven Matrizen zu adressieren, und die Probleme mit der Adressierbarkeit und der zuverlässigen Detektierung nehmen mit steigender Zahl von Knotenpunkten in der Matrix nur zu, wie umfassende Simulationstests zeigen, die von der Anmelderin durchgeführt wurden. Die gleichen Tests haben ferner gezeigt, daß diese Probleme durch die Verwendung geeigneter Materialien mit speziellen elektrischen oder elektronischen Eigenschaften überwunden werden können.
  • Daher ist die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung einer elektrisch adressierbaren passiven Vorrichtung, die die Probleme bekannter Halbleitervorrichtungen zur Speicherung von Daten vermeidet und die Adressierung einer sehr gro ßen Zahl von Zellen, beispielsweise ungefähr 108 per cm2, zur Aufzeichnung, Speicherung und Verarbeitung von Daten in einem vollelektronischen Format gestattet, ohne Nachteile wie Komplexität, hohe Kosten, hohen Energieverbrauch und flüchtige Speicherung in Kauf zu nehmen.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, daß die elektrisch adressierbare passive Vorrichtung mit einem Funktionsmedium in Form eines organischen Materials realisierbar sein soll, das Möglichkeiten für flexible technische Lösungen und niedrige Kosten weit unter denen für entsprechende Vorrichtungen auf der Basis von anorganischen kristallinen Halbleitern bietet.
  • Eine zweite Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum elektrischen Adressieren einer passiven Vorrichtung gemäß der Erfindung, und insbesondere besteht die Aufgabe darin, daß das Verfahren als Adressierung einer passiven Matrix in einem vollständig elektronischen Format realisiert werden soll, wobei das Funktionsmedium in der passiven Vorrichtung im wesentlichen aus organischen Materialien gebildet ist und eine sehr große Zahl von Zellen, beispielsweise ungefähr 108 pro cm2, zum Aufzeichnen, Speichern und/oder Verarbeiten von Daten ermöglicht.
  • Schließlich ist es auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die elektrisch adressierbare passive Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Adressieren in einer passiven Matrix zu verwenden, um eine optische Detektoreinrichtung zu implementieren oder eine volumetrisch organisierte adressierbare Vorrichtung zur Speicherung und/oder Verarbeitung von Daten zu implementieren.
  • Die obigen Ziele und Vorteile werden gemäß der Erfindung mit einer elektrisch adressierbaren passiven Vorrichtung erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens ein im wesentlichen organisches Material des Funktionsmediums ein polymeres Material ist; und mit einem Verfahren, das gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch die Verwendung eines Polymermaterials als das mindestens eine organische Material des Funktionsmediums.
  • Gemäß der Erfindung werden die elektrisch adressierbare Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung in einer optischen Detektoreinrichtung und in einem volumetrischen Datenspeichergerät oder Datenverarbeitungsgerät verwendet.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung weist jede Zelle eine zwischen der Anode und der Kathode der Elektrodenanordnung ausgebildete Gleichrichterdiode auf, so daß die Anordnung ein elektrisches Netzwerk derartiger Dioden bildet. Bevorzugt ist die Gleichrichterdiode dabei durch eine direkte Kontaktierung des Polymermaterials zwischen den Elektroden spontan gebildet.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind die elektrischen Leiter in oder auf dem Funktionsmedium angeordnet und kontaktieren dieses direkt, oder eine dielektrische Schicht ist auf jeder Seite des Funktionsmediums und zwischen diesem und den elektrischen Leitern angeordnet, so daß die elektrischen Leiter das Funktionsmedium indirekt kontaktieren. Bevorzugt sind die elektrischen Leiter in oder auf einem im wesentlichen schichtförmigen Substrat angrenzend an jede Seite des Funktionsmediums angeordnet.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind die elektrischen Leiter auf mindestens einer Seite des Funktionsmediums mit einem transparenten Material ausgeführt.
  • Bei einer vorteilhaften Ausbildung der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist das Polymermaterial in Form eines konjugierten Polymers.
  • Bei einer vorteilhaften Ausbildung der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist das Polymermaterial ein ferroelektrisches Polymer.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist ein organisches Material des Funktionsmediums ein anisotropes elektrisch leitendes Material. Dabei wird es bevorzugt, daß das anisotrope elektrisch leitende Material separate elektrisch leitende Domänen enthält, die von einem elektrisch isolierenden Material umgeben sind, und insbesondere, daß die leitenden Domänen infolge einer Phasenseparation zwischen mindestens zwei organischen Flüssigkeiten ausgebildet sind, die in Form einer im wesentlichen schichtartigen Struktur vor den elektrischen Leitern und möglichen Substraten verteilt und in der Weise an beiden Seiten des Funktionsmediums angeordnet sind.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist eine unter angelegter elektrischer Energie lichtemittierende Substanz dem organischen Material des Funktionsmediums beigefügt, und das organische Material durchläuft unter dem Einfluß des emittierten Lichts und möglicherweise einer durch die angelegte elektrische Energie erzeugten Wärme eine chemische Reaktion, die eine Impedanzänderung des Funktionsmediums hervorruft.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind eine oder mehrere Substanzen einem organischen Material des Funktionsmediums beigefügt, die durch Anlegen von elektrischer Energie Licht in verschiedenen Wellenlängen oder verschiedenen Wellenlängenbändern emittieren oder erfassen.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung weist das Funktionsmedium einen ferroelektrischen Kristall auf.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung weist das Funktionsmedium schmelzbare Mikrokristallite auf.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung kann ein organisches Material des Funktionsmediums oder eine diesem organischen Material zugefügte Substanz einen Übergang von einer kristallinen Phase zu einer amorphen Phase oder umgekehrt haben.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung ist ein organisches Material des Funktionsmediums ein in einer multistabilen Konformation reaktives Material.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung ist ein organisches Material des Funktionsmediums ein organischer Halbleiter. Dabei wird es bevor zugt, daß der organische Halbleiter in jeder Zelle einen Diodenübergang entweder inhärent oder in Verbindung mit einer der beiden Elektroden bildet.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung ist ein organisches Material des Funktionsmediums eine organische Ladungstransferverbindung. Dabei wird es bevorzugt, daß die organische Ladungstransferverbindung TCNQ(7,7,8,8-Tetracyanochinomethan) ist und einen Ladungstransferkomplex mit einem Elektronendonator bildet.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung weist das Funktionsmedium zusätzlich eine oder mehrere anorganische halbleitende Materialien auf, die in einer Schicht oder mehreren separaten Schichten vorgesehen sind. Dabei wird es bevorzugt, daß ein organisches halbleitendes Material amorphes hydriertes Silizium (a-Si : H) ist und/oder ein anorganisches halbleitendes Material einen Diodenübergang entweder inhärent oder in Verbindung mit einer der Elektroden ausbildet.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung ist die Zelle im Schnittpunkt zwischen den im wesentlichen parallelen elektrischen Leitern gebildet, die an jeder Seite des Funktionsmediums vorgesehen sind, wobei ein oben liegender und ein unten liegender Leiter einander in einer im wesentlichen zueinander orthogonalen Lage schneiden und jeweils die Elektroden in einer Elektrodenanordnung der Zelle ausbilden, so daß die Zellen in dem Funktionsmedium und die ihnen zugeordnete Elektrodenanordnung Elemente einer Matrix bilden, deren Spalten und Zeilen durch die oben bzw. unten liegenden elektrischen Leiter definiert sind.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Zelle eine stark ausgeprägte nichtlineare Spannungscharakteristik auf.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die elektrische Energie durch eine Injektion elektrischer Ladungen in die Zelle zugeführt.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird die Energie durch Erzeugen elektrischer Felder in der Zelle zugeführt.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahren nach der Erfindung, wobei eine bei Zufuhr elektrischer Energie Licht emittierende Substanz einem organischen Material des Funktionsmediums hinzugefügt wird, so daß das emittierte Licht zusammen mit durch das elektrische Feld möglicherweise erzeugter Wärme eine chemische Reaktion im organischen Material hervorruft, wird die Gesamtimpedanz des Funktionsmediums geändert.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung, wobei eine oder mehrere Substanzen, die bei Anlegen elektrischer Energie Licht in verschiedenen Wellenlängen oder verschiedenen Wellenlängenbändern emittieren oder aufnehmen, dem organischen Material des Funktionsmediums beigefügt werden, erfolgt eine Änderung der spektralen Eigenschaften des emittierten Lichts durch eine Veränderung des Spannungswerts der angelegten elektrischen Energie. Dabei wird es bevorzugt, daß ein einer Zelle zugeordneter logischer Wert geschaltet wird durch Anlegen eines hohen Spannungswerts an die Zelle und der logische Wert gelesen wird durch Detektieren der Lichtemission während eines anliegenden niedrigen Spannungswerts in der Weise, daß die Zelle Licht einer langen Wellenlänge emittiert, wodurch der physikalische oder chemische Zustand des Funktionsmediums nicht beeinflußt wird und die Intensität des Lichts der langen Wellenlänge von dem logischen Wert abhängig ist.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung, wobei ein organisches Material des Funktionsmediums ein ferroelektrischer Flüssigkristall oder ein ferroelektrisches Polymer ist, wird ein einer Zelle zugeordneter logischer Wert durch Impedanzmessung der Zelle festgestellt.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung wird ein einer Zelle zugeordneter logischer Wert durch die angelegte elektrische Energie infolge einer die elektrische Leitfähigkeit des Funktionsmediums verändernden Widerstandserwärmung geschaltet.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung wird ein einer Zelle zugeordneter logischer Wert durch Hervorrufen einer irreversiblen Änderung der elektrischen Leitfähigkeit des Funktionsmediums irreversibel geschaltet.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung wird ein einer Zelle zugeordneter logischer Wert durch Hervorrufen einer irreversiblen Veränderung in der Grenzfläche zwischen Funktionsmedium und den jeweiligen Elektroden irreversibel geschaltet.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung, wobei schmelzbare Mikrokristallite einem organischen Material des Funktionsmediums beigegeben sind, wird ein einer Zelle zugeordneter logischer Wert durch Hervorrufen eines Schmelzens der Mikrokristallite irreversibel geschaltet.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung, wobei ein organisches Material selbst oder eine dem organischen Material beigefügte Substanz einen Übergang von einer kristallinen Phase in eine amorphe Phase und zurück durchlaufen kann, wird ein einer Zelle zugeordneter logischer Wert reversibel geschaltet, wobei das Schalten durch einen Übergang zwischen der kristallinen Phase und der amorphen Phase oder umgekehrt in dem organischen Material oder in der beigefügten Substanz bewirkt wird.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung, wobei ein organisches Material des Funktionsmediums ein in einer multistabilen Konformation reaktives organisches Material ist, wird ein einer Zelle zugeordneter logischer Wert durch Erzeugen eines elektrischen Feldes in der Zelle reversibel geschaltet.
  • Die Erfindung wird nun im einzelnen unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele der elektrisch adressierbaren passiven Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben:
  • 1a zeigt schematisch und perspektivisch eine bevorzugte Ausführungsform einer adressierbaren passiven Matrixvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 1b zeigt ein äquivalentes Diagramm der Vorrichtung von 1a, als Diodennetzwerk realisiert;
  • 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Zelle in der Vorrichtung von 1;
  • 3 zeigt eine andere Ausführungsform einer Zelle in der Vorrichtung von 1;
  • 4 zeigt die Vorrichtung gemäß der Erfindung, die in einer volumetrischen Datenspeichereinrichtung oder einer Datenverarbeitungseinrichtung verwendet wird;
  • 5 zeigt schematisch das Problem mit sogenannten Kriechströmen oder alternativen Strompfaden in einer adressierbaren passiven Matrixvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 6 zeigt ein Beispiel der Adressierung unter Erzeugung von Lichtemission in einer Zelle;
  • 7 zeigt ein Beispiel der Adressierung unter Verwendung von organischen lichtemittierenden Dioden in einer Zelle; und
  • 8 zeigt ein Beispiel der Adressierung unter Verwendung eines ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials in der Zelle.
  • 1 zeigt die elektrisch adressierbare passive Vorrichtung gemäß der Erfindung, die als adressierbare Matrixvorrichtung realisiert ist. Das Funktionsmedium 1 ist in Form einer ebenen Schicht S vorgesehen. Das Funktionsmedium ist ein organisches Material mit einer nichtlinearen Impedanzcharakteristik, wobei eventuell verschiedene Substanzen beigegeben sind, um gewünschte Detektier- oder Schaltfunktionen zu verwirklichen. An der oberen Oberfläche der Schicht S sind Leitungen zum elektrischen Adressieren in Form einer Vielzahl von elektrischen Leitern m angeordnet, und an der unteren Oberfläche der Schicht S sind entsprechend Leitungen zum elektrischen Adressieren in Form von parallelen elektrischen Leitern n angeordnet, wobei die Leiter m, n zueinander orthogonal angeordnet sind, so daß sie eine Matrix bilden. In 1 ist die Vorrichtung mit x Leitern m und y Leitern n gezeigt, so daß die Leiter eine ebene orthogo nale x, y-Matrix bilden. Eine logische Zelle 2 in der Vorrichtung wird in dem Volumen zwischen zwei einander schneidenden elektrischen Leitern m, n gebildet. Dies ist in 1a durch die Ausbildung eines Elements 2kl in dem Schnittpunkt zwischen dem k-ten Leiter m und dem I-ten Leiter n hervorgehoben. Wenn sämtliche Elemente 2 mit einer Gleichrichterfunktion ausgebildet sind, kann die Vorrichtung als ein elektrisches Netzwerk von Gleichrichterdioden dargestellt werden, wie dies durch das äquivalente Schema in 1b gezeigt ist.
  • Die einander gegenüberliegenden Bereiche des Leiters mk und nl in einem Schnittpunkt bilden gemeinsam die Elektrodenanordnung Ekl der logischen Zelle 2kl da die Anode 3 in der Elektrodenanordnung der Leiter mk und die Kathode 4 in der Elektrodenanordnung der Leiter nl sein kann. Für verschiedene Zwecke der vorliegenden Erfindung kann die Zelle 2kl auch als ein logisches Element oder eine logische Zelle bezeichnet werden, da das Material oder das Funktionsmedium in der Zelle durch die Adressierung verschiedene physikalische oder chemische Zustände annehmen kann, die elektrisch feststellbare bzw. detektierbare logische Werte darstellen können.
  • Dies ist im Schnitt schematisch in 2 gezeigt, wobei das Funktinsmedium 1 in Form einer Schicht zwischen den Leitern mk, n, vorgesehen ist, die Anode 3 und die Kathode 4 der Elektrodenanordnung Ekl jeweils von dem relevanten Bereich des Leiters mk und dem relevanten Bereich des Leiters n, in dem Schnittpunkt zwischen den Leitern gebildet sind. In diesem Schnittpunkt, also zwischen der Anode 3 und der Kathode 4, ist eine passive logische Zelle gebildet, die in 2 mit 2kl bezeichnet ist, um zu zeigen, daß sie zwischen dem Leiter mk und dem Leiter n, liegt. 2 ist natürlich nur ein Ausschnitt von 1, und es versteht sich, daß die gesamte Schnittdarstellung entlang dem Leiter mk insgesamt y logische Zellen 2 und y Leiter ny zeigt. Bei x * y bildet die Vorrichtung natürlich eine rechteckige Fläche mit x * y logischen Zellen, und bei x = y ist die Vorrichtung quadratisch mit x2 Zellen.
  • Eine komplexere Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung, die als Schnitt durch eine Zelle 2 beispielhaft dargestellt ist, ist in 3 gezeigt. Dabei ist der elektrische Leiter m auf einem Substrat 5 angeordnet, während der elektrische Leiter n entsprechend auf einem Substrat 6 angeordnet ist. Wie 2 zeigt, könnten die Leiter m, n das Funktionsmedium 1 direkt kontaktieren, aber in der Ausführungsform nach 3 sind ferner dielektrische Schichten 7; 8 zwischen den jeweiligen Leitern m, n oder den Substraten 5, 6 vorgesehen. Dabei ist die Elektrodeneinrichtung E ist mit ihrer Anode 3 und ihrer Kathode 4 nicht mehr in direktem Kontakt mit dem Funktionsmedium 1, sondern indirekt über die dielektrische Schicht 7, 8, so daß eine indirekte elektrische Kopplung durch die Zelle 2 hindurch ausgebildet ist. Diese Kopplung könnte beispielsweise induktiv oder kapazitiv sein. Wenn die dielektrischen Schichten 7, 8 nicht vorhanden sind, steht die Elektrodeneinrichtung E natürlich direkt in Kontakt mit dem Funktionsmedium 1, und eine entsprechende direkte oder ohmsche Kopplung wird durch die Zelle 2 hindurch erhalten.
  • Kurz gesagt, definiert das Volumen zwischen der Anode 3 und der Kathode 4 der Elektrodeneinrichtung E, deren Größe grob durch die Breite der Leiter m, n und den Abstand zwischen ihnen, d. h. die Dicke des Funktionsmediums 1, bestimmt ist, eine logische Zelle 2, die beispielsweise ein Detektorelement in einem optischen Detektor oder ein Speicherelement in einer Datenspeichereinrichtung oder ein Schaltelement in einer Datenverarbeitungseinrichtung bildet.
  • Die Anode 3 und die Kathode 4, die das Funktionsmedium 1 umgeben, sind in der Elektrodeneinrichtung 3 vorhanden, die bei Zuführung einer Spannung an sie eine physikalische oder chemische Zustandsänderung in dem Funktionsmedium hervorrufen. Dies führt zu einer Änderung der elektrischen Impedanz zwischen der Anode 3 und der Kathode 4, und diese Impedanzänderung kann an den elektrischen Leitern m, n, die die betreffende Elektrodeneinrichtung E bilden, festgestellt bzw. detektiert werden. Der logische Zustand oder der logische Wert in jedem Schnittpunkt zwischen m und n oder in jeder Zelle 2 kann dann bestimmt werden durch Messen der elektrischen Impedanz zwischen den elektrischen Leitern m, n, die die Elektrodeneinrichtung E der Zelle 2 bilden.
  • Hier soll gesagt werden, daß ein grundsätzlicher Unterschied zwischen den bekannten adressierbaren logischen Matrixvorrichtungen, beispielsweise Datenspeichereinrichtungen, und der vorliegenden Erfindung besteht, da letztere ein Funktionsmedium mit einer nichtlinearen Gesamtimpedanzcharakteristik verwendet, das aus einem oder mehreren organischen Materialien gebildet ist, von denen eines ein Polymermaterial ist, und dies hat weitreichende Auswirkungen in Bezug auf strukturelle Flexibilität, Operations merkmale und Kosten. Ein wichtiger Aspekt bei der Verwendung eines Funktionsmediums dieser Art ist die Möglichkeit einer weitgehenden Anwendung einer rein passiven Adressierung selbst in sehr großen Matrizen, z. B. mit 106 bis 108 Elementen, die in einer Dichte von beispielsweise 108 Elementen pro cm2 vorgesehen sind, da hierbei in den Schnittpunkten keine diskreten aktiven Schaltungselemente erforderlich sind.
  • Die Vorrichtung gemäß der Erfindung bildet eine im wesentlichen ebene schichtartige Struktur S, und dies bedeutet, daß es möglich ist, solche ebenen schichtartigen Strukturen S lagenweise zu stapeln und eine volumetrische logische Vorrichtung, beispielsweise eine volumetrische Speichervorrichtung auszubilden. Diese kann beispielsweise entsprechend 4 realisiert sein, wobei eine volumetrische Vorrichtung dieser Art gezeigt ist, die aus aufeinander gestapelten Lagen von Strukturen S1 , ...SZ besteht, die im Schnitt durch eine Reihe der Zellen 2 der Vorrichtung, von denen eine in der Figur bezeichnet ist, gezeigt sind. Die Ausführungsform der logischen Vorrichtung gemäß der Erfindung und das Verfahren zum elektrischen Adressieren in einem auf einer Matrix basierenden Format ermöglicht gleichzeitig eine Proximityadressierung, d. h. die Signale zur Adressierung werden in unmittelbarer Verbindung zu dem Funktionsmedium 1 befördert und beeinflussen dieses über die Elektrodeneinrichtung E, die in 4 für eine logische Zelle 2 mit der Anode 3 bzw. der Kathode 4 in der Struktur S1 gezeigt ist. Wenn mehrere Strukturen S1 , ...SZ aufeinander gestapelt sind, müssen sie gegenseitig getrennt bzw. isoliert werden, bevorzugt mittels einer Trennschicht 9, die elektrisch, thermisch oder optisch isolierend ist.
  • Im Prinzip kann jede Zelle 2 der Vorrichtung eine sehr kleine Ausdehnung beispielsweise in der Größenordnung von einigen zehn Nanometern und noch weniger haben, wenn das Funktionsmedium 1 beispielsweise auf einer Schicht etwa eines Polymermaterials basiert. Die Dicke der Struktur S wird dementsprechend gering, und es ist somit ersichtlich, daß die Vorrichtung gemäß der Erfindung unter Verwendung der elektrischen Proximityadressierung der Zelle es möglich macht, eine volumetrische Datenspeichervorrichtung mit sehr großer Kapazität sowohl hinsichtlich Speicherdichte als auch Übertragungsraten zu implementieren. Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist weitgehend analog zu prinzipiell entsprechend implementierten optischen Datenspeichervorrichtungen, die auf der Proximityadressierung basieren und als volumetrische Ausführungsform realisiert sind. Solche optischen Datenspeichervorrichtungen sind ferner in der internationalen Patentanmeldung PCT/NO97/00154 angegeben und erläutert, die der Anmelderin gehört, so daß in Verbindung mit der Ausführungsform von 4 und der Verwendung der Vorrichtung und des Verfahrens nach der Erfindung in volumetrisch ausgeführten Datenspeicher- oder Datenverarbeitungsvorrichtungen keine weiteren Einzelheiten erläutert werden, sondern nur auf das hingewiesen wird, was in der vorstehenden Patentanmeldung angegeben ist.
  • Ein wichtiger Grund, weshalb die passiven Festkörperspeicher bisher nicht in Massenfertigung ausgeführt worden sind, etwa unter Verwendung von schmelzbaren Widerständen, geht auf das Problem mit alternativen Strompfaden oder sogenannten Kriechströmen im Netzwerk elektrischer Leiter zurück. Dieses Problem ist in 5 schematisch dargestellt, wobei die elektrischen Leiter wiederum mit m, n bezeichnet sind und eine logische Zelle 2kl in dem Schnittpunkt zwischen dem Leiter mk und dem Leiter n, gebildet gezeigt ist. Wenn die logische Zelle 2 in jedem Schnittpunkt aus einem ohmschen Widerstand besteht, wie das in 5 angedeutet ist, bedeutet dies, daß die Widerstandsänderung in einem gegebenen Ort x, y in der Stromleitermatrix infolge des Adressiervorgangs durch Ströme maskiert wird, die durch alternative Schleifen kriechen, wie das in 5 gezeigt ist, wobei die logische Zelle 2kl in der Position x = k und y = 1 adressiert werden soll, während gleichzeitig Strom entlang den gestrichelt gezeigten Strompfaden zu benachbarten Zellen kriecht. Der richtige Strompfad für die Adressierung auf jeweiligen Leitern m und n ist als eine breite Vollinie angegeben. Es ist ersichtlich, daß das Problem mit Kriechströmen nur noch verstärkt wird, wenn die Größe der Stromleitermatrix zunimmt, d. h. mit der Größenordnung des Produkts xy. Nachstehend werden zwei Möglichkeiten zur Vermeidung des Problems erläutert, und zwar die Verwendung von Gleichrichterdioden oder von Materialien mit hoher Impedanz, beispielsweise von Flüssigkristallen oder eines reaktiven Konformationsmaterials.
  • Zur Vermeidung des Problems mit Kriechströmen kann beispielsweise vorgesehen werden, daß die elektrische Verbindung in dem Schnittpunkt, d. h. die Zelle, eine stark nichtlineare Strom-/Spannungs-Charakteristik erhält, wodurch das Kriechstromproblem vermindert oder beseitigt wird. Wie aus der Betrachtung von 5 ersichtlich ist, kann dies erreicht werden durch Vorsehen einer Gleichrichterdiode in Reihe mit dem Widerstand in jedem Schnittpunkt. Somit ist es für die vorliegende Erfindung von wesentlicher Bedeutung, ein Netzwerk von solchen Gleichrichterdioden auf eine einfache und zuverlässige Weise auszubilden, wobei einerseits geringe Kosten entstehen und es gleichzeitig möglich ist, geeignete Datentransportstrukturen in Form von einstellbaren und nichtlinearen Impedanzen zu erzeugen. Indem beispielsweise ein Funktionsmedium mit einem organischen Material in Form eines konjugierten Polymers vom Thiophen- oder PPV-Typ verwendet und eine geeignete Wahl des Elektrodenmaterials unter Berücksichtigung des organischen Materials getroffen wird, ist es möglich, einen Diodenübergang an der Grenzfläche zwischen Metall- und organischem Material zu erzeugen, und diese Diode kann mit sehr guten Gleichrichtereigenschaften ausgebildet werden. Die elektrische Kopplung durch das Funktionsmedium der Zelle wird durch deren Impedanzeigenschaften gesteuert. Die Adressierung der logischen Zelle bedeutet somit eine Änderung der Impedanz zwischen den Leitern m und n an einem Schnittpunkt, wie er beispielsweise in 5 zwischen mk und nl gezeigt ist, und dies kann auf mehrere Weisen erreicht werden.
  • Nachstehend folgen Beispiele von bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens zur elektrischen Adressierung gemäß der vorliegenden Erfindung, und die Beispiele sind hauptsächlich auf das Schreiben und eventuell das Lesen von Daten in einer logischen Zelle gerichtet.
  • Beispiel 1 – Schreiben durch Joulsche Erwärmung
  • Ein hoher Strom, der durch eine logische Zelle geleitet wird, die an einem Schnittpunkt x, y zwischen elektrischen Leitern m, n angeordnet ist, erwärmt ein Funktionsmedium auf der Basis eines organischen Leitermaterials. Durch geeignete Materialwahl kann die Volumenimpedanz reversibel oder irreversibel durch einen Stromimpuls geändert werden, und die geänderte Impedanz kann durch Messung an den Leitern m, n, die die Elektrodeneinrichtung E der logischen Zelle bilden, abgelesen werden.
  • Wenn die Vorrichtung gemäß der Erfindung als eine Datenspeichervorrichtung mit hoher Speicherdichte ausgebildet ist, liegen die logischen Zellen sehr nah beieinander, und es ist dann wichtig, ein Übersprechen in Form von Wärmediffusion zu verhindern, die eine Impedanzänderung in benachbarten Zellen während eines Schreibvorgangs hervorruft. Es ist somit wichtig, kurze Schreibimpulse anzulegen, da die typische räumliche Definition, die erreicht werden kann, durch die thermische Diffusionslänge ausgedrückt werden kann. Letztere ist eine wohldefinierte Größe, die von Volumenparame tern sowie der Geometrie und den zeitlichen Charakteristiken des Wärmeimpulses abhängig ist. Typischerweise sind Impulsdauern unterhalb von 1 μs erforderlich, um eine räumliche Lösung von weniger als 1 μm zu erzielen.
  • Eine weitere Form von Übersprechen, die beim Lesen von Daten besonders relevant ist, ist die Stromstreuung zwischen logischen Zellen in einem Funktionsmedium, das aus organischem massivem Material gebildet ist. Dies kann vermieden werden durch Verwendung eines organischen Materials mit einer stark anisotropen elektrischen Leitfähigkeit, d. h. hoher Leitfähigkeit durch die Zelle zwischen der Anode 3 und der Kathode 4, wogegen die Leitfähigkeit in der Erstreckungsrichtung der Struktur 5, d. h. entlang der Schicht oder der Ebene, die durch S gebildet ist, und von Speicherzelle zu Speicherzelle niedrig ist. Polymerverbindungen mit Eigenschaften dieser Art sind im übrigen angegeben von M. Granström, "Macromolecular microstructures", Linköping Studies in Science and Technology, Dissertation Nr. 432, Linköping 1996, insbes. S. 49–51 und S. 134–158; siehe M. Granström et al: "Self organising polymer films – a route to novel electronic devices based on conjugated polymers", veröffentlicht in Supramolecular Science. Im Idealfall sollen die Impedanzcharakteristiken der Zellen während Leseoperationen nicht geändert werden. Das bedeutet, daß thermisch gesteuerte Prozesse stark nichtlinear oder grenzwertabhängig sein müssen, d. h. daß das Funktionsmedium bei niedrigen bis mittleren Strömen nicht beeinflußt werden darf, daß jedoch bei höheren Strömen ein wohldefinierter und steiler Übergang vorhanden ist (nichtlineare Impedanzcharakteristik). Kristalline Materialien zeigen typischerweise thermisch gesteuerte Veränderungen bei einem wohldefinierten Schmelzpunkt. Bei amorphen Materialien wie Polymer und Glas finden solche Übergänge jedoch allmählich über einen ausgedehnten Temperaturbereich statt, und es ist üblich, den weniger präzisen Parameter Erweichungstemperatur oder Glasübergangstemperatur (den Vicat-Wert) zu verwenden.
  • Es gibt reichlich experimentelle Dokumentationen dahingehend, daß die Lebensdauer von Dioden auf Polymerbasis stark von den Betriebsbedingungen abhängig ist, da die Hauptursache, die zu einem Ausfall führt, die Joulsche Erwärmung ist. Aber selbst bei einer schlecht definierten Wärmeübergangstemperatur genügen solche Dioden sehr gut den Anforderungen, die oben in Bezug auf die Unterscheidung zwischen den Schreib- und den Leseoperationen ausgeführt wurden.
  • Die schmelzpunktgesteuerte Grenzwertfunktion kann bei Polymeren und anderen Diodenmaterialien erreicht werden durch Einbau von Mikrokristalliten in das massive organische Leitermaterial oder durch teilweises Bedecken der Kontaktoberfläche zwischen Elektroden und dem organischen Material damit. Eine Möglichkeit der Implementierung der letztgenannten Maßnahme ist das Elektrodensprühen von Kristalliten auf die Elektrodenoberflächen vor der Anbringung der Vorrichtung. Die Auswirkungen der Mikrokristallite können in einer mechanischen Unterbrechung des Strompfads infolge von Schmelzen, beispielsweise guten Benetzungseigenschaften relativ zu dem Elektrodenmaterial, um die Diffusion in der Querrichtung zu fördern, oder in einer Freisetzung von aktiven Substanzen, die die Stromausbreitung unterbinden, bestehen.
  • Beispiel 2 – Schreiben durch Lichterzeugung
  • Es ist wohlbekannt, daß die Einwirkung von Licht chemische Modifikationen in organischen Materialien beschleunigen kann.
  • Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist das massive organische Material vollständig oder teilweise aus einer lichtemittierenden organischen Verbindung gebildet, die durch Anlegen eines elektrischen Stroms aktiviert wird. Organische lichtemittierende Dioden (OLED) dieser Art werden derzeit großtechnisch entwickelt. Abbaumechanismen in OLED sind Gegenstand ausführlicher Untersuchungen, und ein wichtiges Ergebnis ist die Abschirmung gegen die Bestrahlung des massiven Diodenmaterials mit UV-Licht oder blauem Licht, was in Bezug auf die Erzielung langer Lebensdauern ausschlaggebend ist.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird die Empfindlichkeit für UV-Licht und blaues Licht zum Erzeugen einer intensiven und gesteuerten lokalen Bestrahlung durch Anregung von OLED, die UV-Licht und/oder blaues Licht abgeben, genützt. Wie nachstehend erläutert wird, kann die Wirkung der Bestrahlung, die typischerweise mit einer Joulschen Erwärmung der OLED einhergeht, auf zwei verschiedene Weisen genutzt werden. Die erste besteht darin, daß das Lesen auf der Basis der Detektierung einer Impedanzänderung in der logischen Zelle erfolgt, und die zweite besteht darin, daß das Lesen auf der Basis der Detektierung einer Änderung der Lichtemissionseigenschaften von OLED erfolgt.
  • Um den Energieverbrauch zu minimieren und die Adressiergeschwindigkeit zu steigern, werden Materialien ausgewählt, die für lichtinduzierte Zustandsänderungen hochempfindlich sind. Das bedeutet eine Optimierung, die genau das Gegenteil dessen ist, was bei der Herstellung von OLED üblich ist, sowie den Einsatz einiger interessanter Materialien, die früher in Verbindung mit der Entwicklung von OLED außer Betracht blieben. Im vorliegenden Fall gibt es jedoch einen sehr großen Freiheitsgrad im Hinblick auf die Wahl der Materialien. Es ist daher möglich, in Wechselwirkung tretende Materialsysteme zu verwenden, die einen lichtempfindlichen Fotoinitiator aufweisen, der für die spezifische Anregung der lichtemittierenden Komponente in OLED ausgebildet ist. Solche Maßnahmen können sowohl bei dem Funktionsmedium in der logischen Zelle als auch bei dem Material an den Elektrodenoberflächen vorgesehen sein.
  • Beispiel 3 – Schreiben durch innere Lichterzeugung und Lesen durch direkte Impedanzmessung
  • In diesem Fall hat das Licht die einzige Funktion, die chemische Modifikation des Funktionsmediums 1 der Zelle 2 zu initiieren und/oder zu beschleunigen. Eine einfache Struktur dieser Gattung ist in 6 gezeigt, wobei ein Polymer, das UV-Licht und/oder blaues Licht abgibt, zwischen der Anode 3 und der Kathode 4 der Elektrodeneinrichtung vorgesehen ist und einen Gleichrichterübergang an einer der Zwischenflächen erzeugt. Gleichzeitig wird Wärme erzeugt, und die Beziehung zwischen der als Wärme abgeleiteten und der zur Lichterzeugung genutzten zugeführten elektrischen Energie hängt von dem Funktionsmedium und den elektrischen Anregungsbedingungen ab. Die kombinierte Wirkung von Wärme und Licht bewirkt chemische Veränderungen in der Zelle durch einen oder mehrere entsprechende Mechanismen. Der eine ist die Kettenabtrennung in konjugierten Molekülen, wodurch die Leitfähigkeit des massiven Materials verringert und der Reihenwiderstand in jeder Zelle verändert wird. Ein anderer Mechanismus ist indirekt, da die beigegebene chemische Spezies durch die Wirkung von Licht chemisch reaktionsfähig wird und die elektrischen Leitermaterialien in der Zelle angreift. Ein Fall des letztgenannten Mechanismus ist die Erzeugung von freien Radikalen durch UV- und/oder blaues Licht.
  • Beispiel 4 – Schreiben und Lesen durch innere Lichterzeugung
  • 7 zeigt eine Struktur dieser Gattung. Dabei weist jede Speicherzelle ein Gemisch aus mikroskopischen organischen lichtemittierenden Dioden (OLED) 10; 10' auf, die jeweils Licht in zwei oder mehr Wellenlängen emittieren. Die OLED 10, 10' sind in 7 als elliptische Domänen gezeigt, die sich zwischen der Anode 3 und der Kathode 4 erstrecken und damit in Kontakt sind. Beispielsweise kann die Domäne 10 dann UV-Licht oder blaues Licht emittieren, während die Domäne 10' rotes Licht emittieren kann. Zellen, die aus mehreren OLED und Domänen bestehen, und Domänen können so ausgebildet sein, wie das in dem Dokument "White light emission from a polymer blend light emitting diode" von M. Granström und O. Inganäs, Applied Phys. Lett. 68: 2, S. 147–149, 1996, siehe die vorher erwähnte Dissertation von Granström, S. 135–140, angegeben ist, da die vorliegende Erfindung auf OLED basieren kann, die blau und rot emittieren und die in dem Volumen der Zelle willkürlich vorgesehen sind. Die Anregung mit niedriger Spannung regt nur OLED an, die rotes Licht abgeben, wogegen eine höhere Spannung auch OLED anregt, die blaues Licht abgeben.
  • Das Schreiben erfolgt durch Anregung mit einer hohen Spannung, so daß der Austritt von blauem Licht und die erhöhte Wärmeableitung die Lichtemission von OLED, die rotes Licht abgeben, verringert oder zerstört. Auch hier können die lichtempfindlichen Zusatzstoffe angewandt werden, wie vorstehend in Verbindung mit Beispiel 3 erörtert wurde. Das Lesen erfolgt durch Anregen mit niedriger Spannung, so daß nur OLED aktiviert werden, die rotes Licht abgeben, und die Wärmeerzeugung gering wird. Die Strahlungsleistung der betreffenden Zelle wird von einem Fotodetektor überwacht, und dadurch kann der logische Zustand der Zelle bestimmt werden.
  • Beispiel 5 – Kapazitive logische Zellen auf Basis von Flüssigkristallen
  • Das vorher erwähnte Kriechstromproblem ist in passiven adressierbaren logischen Matrixvorrichtungen mit sehr hoher Impedanz an jedem Schnittpunkt, d. h. am Ort jeder einzelnen logischen Zelle, nicht vorhanden. Eine Vorrichtung mit extrem hohem ohmschem Widerstand ist in 8 gezeigt. Eine logische Zelle 2 enthält bistabiles Flüssigkristallmaterial (LC), das zwischen der Anode 3 und der Kathode 4 der Elektrodeneinrichtung E vorgesehen ist. Der logische Zustand der Zelle 2 ist durch den Grad der molekularen Ordnung in dem LC dargestellt; dies ist etwas, was durch Anlegen einer Spannung an die Elektrode gesteuert werden kann. Das Grundprinzip kann wie folgt erklärt werden. Es soll angenommen werden, daß die logische Zelle 2 auf der linken Seite in 8 in einem ungeordneten Zustand ist und eine logische 0 darstellt. Durch das Anlegen einer polarisierenden Spannung zum Schreiben werden die Moleküle des Flüssigkristalls ausgerichtet, was in einem geordneten Zustand resultiert, der den logischen Wert 1 darstellt, der durch die logische Zelle 2 rechts in 8 gegeben ist. Aufheben der Spannung beläßt die Moleküle im LC in dem gerichteten geordneten Zustand, und es wird ein nichtflüchtiger logischer Zustand erhalten. Danach kann die Zelle in den logischen Zustand 0 zurückkehren durch Zuführen eines Spannungsimpulses oder einer Folge von Spannungsimpulsen mit einem Wert, der das Löschen bewirkt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der logische Wert der logischen Zelle 2 bestimmt durch Detektieren der Differenz der elektrischen Impedanz zwischen den logischen Zuständen 0 und 1 in der Zelle. Als konkretes Beispiel kann die Kapazität der logischen Zelle 2 ungefähr als C = C0 + C1 angegeben werden, wobei C0 ein Beitrag ist, der schwach von dem ausgefluchteten Zustand der LC-Moleküle abhängig ist, während C1 ein Beitrag ist, der speziell auf die molekulare Ausrichtung bezogen ist.
  • Das Lesen von Daten umfaßt die Bestimmung des Grads der Ordnung der LC-Moleküle. MLC ≈ f(C1) ist ein direktes Maß der orientierungsmäßigen Beweglichkeit der LC-Moleküle und ist im 0- und im 1-Zustand jeweils verschieden. Zwei verschiedene bevorzugte Schemata für die elektrische Anregung in Bezug auf eine Bestimmung von MLC werden erörtert. Um diese auf einfache Weise sichtbar zu machen, sind die LC-Moleküle in 8 als Stäbe mit einer willkürlichen Orientierung im ungeordneten Zustand in der logischen Zelle 2 auf der linken Seite der Figur gezeigt. In der logischen Zelle 2 rechts in der Figur sind die LC-Moleküle entlang der Richtung zwischen der Anode 3 und der Kathode 4 ausgerichtet und im geordneten Zustand. Dies verhindert jedoch nicht, daß eine komplexere Ordnung in logischen Zellen auf der Basis eines ferroelektrischen Flüssigkristalls erfolgen kann. In einem ersten Schema wird an die Elektrodeneinrichtung eine kontinuierliche Wechselspannung (bipolare Spannung) mit einer Frequenz angelegt, die hinreichend niedrig ist, um den LC-Molekülen zu gestatten, mit einer teilweisen Reorientierung zu reagieren, d. h. f < 1/τ, wobei r die Zeitkonstante einer kleinen Signalreorientierung und f die Frequenz ist. Wenn die Moleküle relativ beweglich sind, was für einen ungeordneten Zustand typisch ist, wird für MLC ein größerer Wert als im geordneten Zustand detektiert, wobei die Moleküle entlang ihrem lokalen Ordnungsvektor festgelegt sind.
  • Bei dem zweiten Schema wird der Spannungspegel an die Elektroden angelegt, und zwar mit einer Lesespannung, die niedriger als die zum Schreiben genutzte Spannung ist. In Abhängigkeit davon, ob die LC-Moleküle im 0-Zustand oder im 1-Zustand sind, haben sie unterschiedliche orientierungsmäßige Beweglichkeit, und die Größe von MLC, die von einer Messung des Übergangs-Verlagerungsstroms abgeleitet ist, enthält Information über die Ordnung der LC-Moleküle und damit über den logischen Zustand der logischen Zelle. Beide Schemata haben ihre Vorteile und Schwächen. Das Schema des Anlegens einer kontinuierlichen alternierenden Spannung resultiert in Präzision, führt aber gleichzeitig zu einer Verminderung der Ansprechzeit der Detektierung. Das Schema mit Spannungsschritten ergibt eine Detektierung in einem Zeitraum, der ≤τ ist, repräsentiert aber ein größeres Maß an technischer Komplexität. In beiden Fällen vereinfacht eine relativ hohe und grenzwert-definierte Schreibspannung den Lesevorgang. Andererseits muß eine hohe Schreibspannung gegen den erwünschten Vorteil der Verwendung von Niedrigspannungs-Treiberelektronik und Energiequellen aufgewogen werden.
  • Beispiel 6 – Elektrisch geschaltete bistabile organische Schichten
  • Komplexe organische Moleküle, z. B. biologischen Ursprungs, können Bi- oder Multistabilität haben, d. h. sie können in verschiedenen Konformationen auftreten. Eine Klasse von Molekülen dieser Art ist Bakteriorhodopsin und seine Varianten oder verwandte Verbindungen. Die bei Konformation reaktiven Eigenschaften von Bakteriorhodopsin in Bezug auf die Verwendung in einer optischen logischen Vorrichtung ist im übrigen in der NO-Patentanmeldung 972574 der Anmelderin eingehend besprochen.
  • Eine bistabile Speichervorrichtung kann auf der Basis der adressierbaren Matrixausbildung der logischen Vorrichtung erhalten werden, wie oben erwähnt wurde. Eine Dünnschicht beispielsweise aus Bakteriorhodopsin kann dann beispielsweise das organische Material in dem Funktionsmedium 1 sein. Die Dünnschicht wird bevorzugt ausgerichtet und zwischen zwei bistabilen molekularen Konformationen umgeschaltet unter dem Einfluß des elektrischen Feldes, das zwischen der Anode 3 und der Kathode 4 in der Elektrodeneinrichtung E erzeugt wird, wenn ihr eine Spannung zugeführt wird. Das Schalten kann reversibel erfolgen und sehr viele Male durchgeführt werden, ohne daß sich das Speichermaterial erschöpft. Das Lesen erfolgt durch Anlegen einer Spannung oberhalb des Schaltschwellenwerts an die Elektrodeneinrichtung. Wenn die betreffende Zelle in einem vorhergehenden Schreibvorgang bereits geschaltet wurde, findet beim Anlegen der Lesespannung keine weitere Reaktion in der Zelle statt. Wenn dagegen die Zelle nicht geschaltet wurde, spricht sie nunmehr an. Das Schalten ist von einem elektrischen Übergangsvorgang begleitet, der über eine elektronische Schaltung erfaßt werden kann, die über die Elektrodeneinrichtung geschaltet ist, die die betreffende Zelle ansteuert.
  • Zum Erhalt der gewünschten Eigenschaften in einer elektrisch adressierbaren passiven Vorrichtung gemäß der Erfindung muß das organische Material in dem Funktionsmedium eine nichtlineare Gesamtimpedanzcharakteristik haben, was gewöhnlich bedeutet, daß ihr organisches Material eine nichtlineare Impedanzcharakteristik haben muß. Zusätzlich zu den oben erwähnten organischen Materialien kann es beispielsweise aktuell sein, ein ferroelektrisches Polymermaterial zur Bildung von kapazitiven Zeilen zu verwenden. Ein anderes aktuelles Material können Ladungstransferkomplexe auf organischer Basis mit nichtlinearen Impedanzcharakteristiken sein, beispielsweise der vorher erwähnte M(TCNQ)-Komplex. Wenn die Vorrichtung gemäß der Erfindung als optischer Detektor realisiert werden soll, kann dies durch Verwendung eines Funktionsmediums erfolgen, wobei das organische Material lichtempfindliche Dioden bildet, beispielsweise Polymere, die denen entsprechen, die in den oben erwähnten OLED verwendet wurden. Ein lichtempfindliches Polymer mit der gewünschten spektralen Selektivität muß dann verwendet werden.
  • Bei Verwirklichung als optischer Detektor bildet die Vorrichtung natürlich ein Detektorarray in einer Ebene, d. h. eine Stapelkonfiguration ist hier nicht relevant. Andererseits müssen die Elektroden m, n in der Elektrodeneinrichtung E mindestens an einer Seite, d. h. auf der Seite des einfallenden Lichts, aus einem transparenten oder durchscheinenden Material gebildet sein. Beispielsweise können die Elektroden m oder n aus ITO (Indiumzinnoxid) oder einem transparenten oder durchscheinenden Polymer wie Polypyrrol bestehen.
  • Für eine Reihe von Einsatzzwecken ist es in einem optischen Detektor dieser Art vorteilhaft, wenn die spektrale Selektivität eingestellt werden kann, beispielsweise mit der Absicht einer multispektralen Detektierung. Dies könnte durch Verwendung eines elektrisch abstimmbaren optischen Filters über den transparenten Elektroden geschehen, beispielsweise in Form einer kontinuierlichen Schicht mit einer separaten Treiberelektronik. Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung eines lichtempfindlichen Diodenma terials, dessen spektrale Selektivität elektrisch abgestimmt werden könnte, so daß die Abstimmung direkt über der Elektrodeneinrichtung E erfolgen könnte. Derzeit ist dies in der Praxis noch nicht möglich. Eine bessere Alternative, die in der Praxis durchführbar ist, besteht in der Strukturierung des Funktionsmediums, d. h. indem es nicht als eine kontinuierliche Schicht ausgebildet, sondern den einzelnen Zellen separat zugeordnet wird. Beispielsweise könnten Gruppen von drei und drei benachbarten Zellen ein Bildelement in einem RGB-Detektor bilden, wobei die betreffenden Zellen in jedem Bildelement für rotes, grünes und blaues Licht selektiv sind und entsprechend einem Protokoll adressiert werden, das für die RGB-Detektierung geeignet ist.
  • Das Funktionsmedium selbst in der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann als eine kontinuierliche Schicht zwischen den Elektroden in der Elektrodeneinrichtung aufgebracht werden. Es gibt jedoch keinen Grund dagegen, das Funktionsmedium zu strukturieren, d. h. es unter separaten Bereichen zwischen den Elektroden in jeder separaten Elektrodeneinrichtung aufzubringen. In diesem Fall gibt es kein Problem, wenn das Funktionsmedium eine isotrope elektrische Leitfähigkeit hat. Außerdem kann das Funktionsmedium mit einer homogenen Struktur gebildet sein und weist beispielsweise ein organisches Material eventuell mit einem oder mehreren Zusätzen auf. Solche Zusätze können selber anorganisch oder organisch sein. Es spricht aber nichts dagegen, ein Funktionsmedium mit einer schichtartigen Struktur auszubilden, so daß die das Funktionsmedium aufweisenden Materialien in Schichten zwischen den Elektroden in der Elektrodeneinrichtung vorgesehen sind. Jede Schicht kann dann aus unterschiedlichen organischen Materialien bestehen, von denen eines ein Polymermaterial mit den gewünschten elektrischen oder elektronischen Eigenschaften und eventuell mit anorganischen oder organischen Zusatzstoffen sein muß. Es kann beispielsweise relevant sein, eine Kombination aus amorphem hydriertem Silizium (a-Si : H) einem Polymermaterial benachbart aufzubringen, so daß ein anorganisches/organisches Hybridfunktionsmedium erhalten wird. Wenn ein. Ladungstransferkomplex auf organischer Basis, beispielsweise ein metallorganischer Komplex wie M(TCNQ) in dem Funktionsmedium verwendet wird, muß dieser eine nichtlineare Impedanzcharakteristik haben, kann aber zusätzlich gemeinsam mit einem Halbleitermaterial vorgesehen sein, das den Elektroden an der einen oder anderen Seite des Funktionsmediums benachbart vorgesehen ist und beispielsweise Galliumarsenid sein kann, so daß ein Schottky-Übergang erhalten wird, wie das an sich bekannt ist und in der Beschreibungseinleitung erörtert wurde. Wenn es erwünscht ist, das Funktionsmedium mit einer Diodenfunktion oder einer Gleichrichterfunktion zu realisieren, ermöglicht eine schichtartige Ausbildung die Realisierung dieser Funktionen in verschiedenen Technologien, beispielsweise unter Verwendung von PN-, NPN-, PNP- oder PIN-Übergängen und eventuell auch in anorganischen/organischen Hybridausführungen. Geschichtete Funktionsmedien ermöglichen auch die Verwendung von lichtemittierenden oder lichtdetektierenden Materialien, die in separaten Schichten vorgesehen sind, wenn dies gewünscht wird.
  • Der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, daß die logische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer in der Praxis verwendeten Ausführungsform auch Treiber für die Elektroden aufweist, wobei Speiseleitungen und Stromsammelschienen verwendet werden müssen, um Spannung zu elektrischen Leitern m, n zu transportieren. Die äußere Zuführung von elektrischer Energie zu der logischen Vorrichtung gemäß der Erfindung kann jedoch auf viele mögliche Weisen implementiert werden, die dem Fachmann wohlbekannt sind und somit nicht im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen und infolgedessen vorstehend nicht näher erläutert werden.

Claims (42)

  1. Elektrisch adressierbare Vorrichtung zum Aufzeichnen, Speichern und/oder Verarbeiten von Daten, wobei die Vorrichtung ein Funktionsmedium (1) in Form einer im wesentlichen schichtartigen kontinuierlichen oder gemusterten Struktur (S) enthält, das Funktionsmedium unter einer geeigneten Einwir-kung von Energie eine physikalische oder chemische Zustandsänderung durchlaufen kann, das Funktionsmedium (1) eine Vielzahl von individuell adressierbaren passiven Zellen (2) umfaßt, die in einem zweidimensionalen Muster angeordnet sind, in welchen das Funktionsmedium (1) als eine homogene oder geschichtete Struktur vorliegt, die mindestens ein im wesentlichen organisches Material enthält; wobei ein gegebener physika-lischer oder chemischer Zustand in einer Zelle (2) einen aufgezeichneten oder detektierten Wert repräsentiert oder einem zuvor festgelegten logischen Zustand der Zelle zugeschrieben wird; die Zellen (2) zwischen Elektroden (3, 4) einer Elektrodeneinrichtung (E) angeordnet sind, die direkt oder indirekt das Funktionsmedium (1) in jeder Zelle kontaktieren, um eine direkte oder indirekte elektrische Kopplung hierdurch zu erzeugen, wobei jede Zelle (2) mit elektrischer Energie zum Festlegen des physikalischen oder chemischen Zustandes oder einer Änderung des physikalischen oder chemischen Zustandes in dieser beaufschlagt werden kann; eine Mehrzahl von im wesentlichen parallelen elektrischen Leitern (m; n) an jeder Seite des Funktionsmediums (1) angeordnet ist, so dass die oben liegenden und unten liegenden Leiter (m; n) sich gegenseitig in einer im wesentlichen orthogona-len Lage zueinander schneiden, wobei die Elektrodeneinrichtung (E) für jede Zelle (2) zwischen dem oben liegenden bzw. unten liegenden Leiter (m; n) in deren Schnittpunkt ausgebildet ist, so dass die Zellen (2) im Funktions-medium (1) und deren zugeordnete Elektrodeneinrichtung Elemente einer Matrix bilden, deren Zeilen und Spalten durch die oben bzw. unten liegenden elektrischen Leiter (m; n) definiert sind, welche in den Schnittpunkten die Elektroden (3, 4) der Elektrodeneinrichtung (E) bilden, wobei das Funktions-medium in jeder Zelle (2) eine insgesamt nichtlineare Impedanzcharakteristik hat, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein im wesentlichen organisches Material des Funktionsmediums (1) ein polymeres Material ist.
  2. Elektrisch adressierbare Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zelle (2) eine zwischen der Anode (3) und der Katode (4) der Elektrodenanordnung (E) ausgebildete Gleichrichterdiode aufweist, so dass die Anordnung ein elektrisches Netzwerk derartiger Dioden bildet.
  3. Elektrisch adressierbare Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichterdiode durch eine direkte Kontaktierung des Polymermaterials mit den Elektroden (3, 4) spontan gebildet ist.
  4. Elektrisch adressierbare Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (m; n) in oder auf dem Funktionsmedium (1) angeordnet sind und dieses direkt kontaktieren.
  5. Elektrisch adressierbare Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine dielektrische Schicht (7; 8) auf jeder Seite des Funktionsmediums und zwischen diesem und den elektrischen Leitern (m; n) angeordnet ist, so dass die elektrischen Leiter (m; n) das Funktionsmedium (1) indirekt kontaktieren.
  6. Elektrisch adressierbare Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (m; n) in oder auf einem im wesentlichen schicht-förmigen Substrat (5; 6) angrenzend an jede Seite des Funktionsmediums (1) angeordnet sind.
  7. Elektrisch adressierbare Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (m; n) auf mindestens einer Seite des Funktionsmediums (1) mit einem transparenten Material ausgeführt sind.
  8. Elektrisch adressierbare Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Polymermaterial in Form eines konjugierten Polymers.
  9. Elektrisch adressierbare Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Polymermaterial in Form eines ferroelektrischen Polymers.
  10. Elektrisch adressierbare Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein organisches Material des Funktionsmediums (1) in Form eines anisotropen elektrisch leitenden Materials.
  11. Elektrisch adressierbare Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das anisotrope elektrisch leitende Material separate elektrisch leitende Domänen (10, 10') enthält, die von einem elektrisch isolierenden Material umgeben sind.
  12. Elektrisch adressierbare Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Domänen (10, 10') infolge einer Phasenseparation zwischen mindestens zwei organischen Flüssigkeiten ausgebildet sind, die in Form einer im wesentlichen schichtartigen Struktur vor den elektrischen Leitern (m; n) und möglichen Substraten (5; 6) verteilt und in der Weise an beiden Seiten des Funktionsmediums (1) angeordnet sind.
  13. Elektrisch adressierbare Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine unter angelegter elektrischer Energie lichtemittierende Substanz dem organischen Material des Funktionsmediums (1) beigefügt ist und das organische Material unter dem Einfluß des emittierten Lichtes und möglicherweise einer durch die angelegte elektrische Energie erzeugten Wärme eine chemische Reaktion durchläuft, die eine Impedanzänderung des Funktionsmediums hervorruft.
  14. Elektrisch adressierbare Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Substanzen einem organischen Material des Funktions-mediums (1) beigefügt sind, welche durch Anlegen von elektrischer Energie Licht in verschiedenen Wellenlängen oder verschiedenen Wellenlängen-bändern emittieren oder erfassen.
  15. Elektrisch adressierbare Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein einen ferroelektrischen Flüssigkristall enthaltendes Funktionsmedium (1).
  16. Elektrisch adressierbare Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein schmelzbare Mikrokristallite enthaltendes Funktionsmedium (1).
  17. Elektrisch adressierbare Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein organisches Material des Funktionsmediums (1) oder eine dem organischen Material zugefügte Substanz mit einem Übergang von einer kristallinen Phase zu einer amorphen Phase oder umgekehrt.
  18. Elektrisch adressierbare Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, ein organisches Material des Funktionsmediums in Form eines in einer multistabilen Konformation reaktiven Materials.
  19. Elektrisch adressierbare Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein organisches Material des Funktionsmediums in Form eines organischen Halbleiters.
  20. Elektrisch adressierbare Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der organische Halbleiter in jeder Zelle (2) einen Diodenübergang entweder inhärent oder in Verbindung mit einer der beiden Elektroden (3; 4) bildet.
  21. Elektrisch adressierbare Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein organisches Material des Funktionsmediums (1) als eine organische Ladungstransferverbindung.
  22. Elektrisch adressierbare Anordnung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine organische Ladungstransferverbindung in Form einer TCNQ (7,7,8,8-Tetracyanochinomethan)-Verbindung als Ladungstransferkomplex mit einem Elektronendonator.
  23. Elektrisch adressierbare Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsmedium zusätzlich eine oder mehrere anorganische halb-leitende Materialien in einer Schicht oder mehreren separaten Schichten enthält.
  24. Elektrisch adressierbare Anordnung nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch ein anorganisches halbleitendes Material in Form von amorphem hydriertem Silizium (a-Si : H)
  25. Elektrisch adressierbare Anordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische halbleitende Material entweder inhärent oder in Verbindung mit einer der beiden Elektroden (3; 4) einen Diodenübergang ausbildet.
  26. Verfahren zum elektrischen Adressieren einer Vorrichtung für ein Aufzeichnen, Speichern oder ein Verarbeiten von Daten, wobei die Vorrichtung ein Funktionsmedium (1) in Form einer im wesentlichen schichtartigen kontinuierlichen oder gemusterten Struktur (S) enthält, das Funktionsmedium (1) eine physikalische oder chemische Zustandsänderung infolge eines geeigneten energeti schen Einflusses durchlaufen kann, das Funktionsmedium (1) eine Vielzahl von individuell adressierbaren Zellen in einem zweidimensionalen Muster enthält, in welchen das Funktionsmedium (1) in einer homogenen oder geschichteten Struktur ausgebildet ist, die mindestens ein im wesentlichen organisches Material enthält, wobei ein gegebener physikalischer oder chemischer Zustand in einer Zelle (2) einen aufgezeichneten oder detektierten Wert darstellt oder einem vordefinierten logischen Wert der Zelle zugeordnet ist; wobei die Adressierung Operationen zum Feststellen eines aufgezeichneten oder detektierten Wertes in der Zelle und zusätzliche Operationen zum Schreiben, Lesen, Löschen und Umschalten eines logischen Wertes, welcher der Zelle zugeordnet ist, umfaßt, und das Verfahren eine direkte Zufuhr elektrischer Energie an das Funktionsmedium der Zelle zum Feststellen oder Ändern des physikalischen und oder chemischen Zustandes der Zelle und somit eine Adressierungs-operation umfaßt, die Zufuhr der elektrischen Energie zwischen der Anode (3) und der Katode (4), die mit dem Funktionsmedium in der Zelle direkt oder indirekt in Kontakt stehen, in einer Elektrodeneinrichtung (E) an eine Zelle (2) für ein Ansprechen der Zelle; ein Anlegen einer elektrischen Spannung an die Zelle und ein Hervorrufen einer direkten oder indirekten elektrischen Kopplung innerhalb der Zelle, wobei der logische Wert einer Zelle entweder detektiert, umgeschaltet oder sowohl detektiert als auch umgeschaltet wird, wobei das Funktionsmedium (1) der Zelle (2) mit einer insgesamt nichtlinearen Impedanzcharakteristik betrieben wird, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Polymermaterials als mindestens ein organisches Material des Funktionsmediums (1).
  27. Verfahren nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch eine Anordnung der Zelle (2) im Schnittpunkt zwischen den im wesentlichen parallelen elektrischen, an jeder Seite des Funktionsmediums (1) angeordneten Leitern (m; n); einen oben liegenden und einen unten liegenden, sich gegenseitig in einer im wesentlichen zueinander orthogonalen Lage schneidende Leiter (m; n), die jeweils Elektroden (3, 4) in einer Elektrodenanordnung (E) der Zelle (2) ausbilden, so dass die Zellen (2) in dem Funktionsmedium (1) und die ihnen zugeordneten Elektronenanordnung (E) Elemente einer Matrix ausbilden, deren Spalten und Zeilen durch die oben bzw. unten liegenden elektrischen Leiter (m; n) definiert sind.
  28. Verfahren nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch eine Zelle (2) mit einer stark ausgeprägten nichtlinearen Spannungscharakteristik.
  29. Verfahren nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch die Zufuhr elektrischer Energie durch eine Injektion elektrischer Ladungen in die Zelle (2).
  30. Verfahren nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch die Zufuhr von Energie durch ein Erzeugen elektrischer Felder innerhalb der Zelle (2).
  31. Verfahren nach Anspruch 26, wobei eine bei Zufuhr elektrischer Energie Licht emittierende Substanz einem organischen Material des Funktionsmediums (1) hinzugefügt wird, so dass das emittierte Licht zusammen mit durch das elektrische Feld möglicherweise erzeugter Wärme eine chemische Reaktion im organischen Material hervorruft, gekennzeichnet durch eine Gesamtimpedanzänderung des Funktionsmediums (1).
  32. Verfahren nach Anspruch 26, wobei eine oder mehrere Substanzen, die bei Anlegen elektrischer Energie Licht in verschiedenen Wellenlängen oder verschiedenen Wellenlängen-bändern emittieren oder aufnehmen, dem organischen Material des Funktionsmediums (1) beigefügt werden, gekennzeichnet durch eine Änderung der spektralen Eigenschaften des emittierten Lichtes durch eine Veränderung des Spannungswertes der angelegten elektrischen Energie.
  33. Verfahren nach Anspruch 32, gekennzeichnet durch ein Schalten eines einer Zelle (2) zugeordneten logischen Wertes durch Anlegen eines hohen Spannungswertes an die Zelle und ein Lesen des logischen Wertes durch Feststellen der Lichtemission während eines anliegenden niedrigen Spannungswertes in der Weise, dass die Zelle (2) Licht in einer langen Wellenlänge emittiert, wodurch der physikalische oder chemische Zustand des Funktionsmediums nicht beeinflusst wird und die Intensität des Lichts der langen Wellenlänge abhängig von dem logischen Wert ist.
  34. Verfahren nach Anspruch 26, wobei das organische Material des Funktionsmediums (1) ein ferro-elektrischer Flüssigkristall oder ein ferroelektrisches Polymer ist, gekennzeichnet durch ein Feststellen des einer Zelle (2) zugeordneten logischen Wertes durch eine Impedanzmessung der Zelle (2).
  35. Verfahren nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch ein Schalten eines logischen, einer Zelle (2) zugeordneten Wertes durch die angelegte elektrische Energie infolge einer die elektrische Leitfähigkeit des Funktionsmediums (1) verändernden Widerstandserwärmung.
  36. Verfahren nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch ein irreversibles Schalten eines logischen, einer Zelle (2) zugeordneten Wertes durch ein Hervorrufen eines irreversiblen Wechsels der elektrischen Leitfähigkeit des Funktionsmediums (1).
  37. Verfahren nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch ein irreversibles Schalten eines logischen, einer Zelle (2) zugeordneten Wertes durch ein Hervorrufen einer irreversiblen Veränderung in der Grenz-fläche zwischen Funktionsmedium (1) und den jeweiligen Elektroden (3, 4).
  38. Verfahren nach Anspruch 26, wobei schmelzbare Mikrokristallite einem organischen Material des Funktionsmediums (1) beigegeben sind, gekennzeichnet durch ein irreversibles Schalten eines einer Zelle (2) zugeordneten logischen Wertes durch Hervorrufen eines irreversiblen Schmelzens der Mikro-kristallite.
  39. Verfahren nach Anspruch 26, wobei ein organisches Material selbst oder eine dem organischen Material beigefügte Substanz einen Übergang von einer kristallinen Phase in eine amorphe Phase und zurück durchlaufen kann, gekennzeichnet durch ein reversibles Schalten eines logischen, einer Zelle (2) zugeordneten Wertes, wobei das Schalten durch einen Übergang zwischen der kristallinen Phase und der amorphen Phase oder umgekehrt in dem organischen Material oder in der beigefügten Substanz bewirkt wird.
  40. Verfahren nach Anspruch 26, wobei ein organisches Material des Funktionsmediums (1) ein in einer multistabilen Konformation reaktives organisches Material ist, gekennzeichnet durch ein reversibles Schalten eines logischen, einer Zelle (2) zugeordneten Wertes durch ein Erzeugen eines elektrischen Feldes in der Zelle (2).
  41. Verwendung einer elektrisch adressierbaren Anordnung nach einem der Ansprüche 1–25 und eines Verfahrens zur elektrischen Adressierung nach einem der Ansprüche 26–40 in einer optischen Detektoreinrichtung.
  42. Verwendung eines elektrisch adressierbaren Anordnung nach einem der Ansprüche 1–24 und eines Verfahrens zur elektrischen Adressierung nach einem der Ansprüche 26–40 in einem volumetrischen Datenspeichergerät oder Datenverarbeitungsgerät.
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