JP2815100B2 - Non-volatile recording device - Google Patents

Non-volatile recording device

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JP2815100B2
JP2815100B2 JP28513691A JP28513691A JP2815100B2 JP 2815100 B2 JP2815100 B2 JP 2815100B2 JP 28513691 A JP28513691 A JP 28513691A JP 28513691 A JP28513691 A JP 28513691A JP 2815100 B2 JP2815100 B2 JP 2815100B2
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    • G11C13/0014RRAM elements whose operation depends upon chemical change comprising cells based on organic memory material

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高密度、大容量の記録
容量を有し、情報を電気的に書き込み・読み出しできる
ようになった不揮発性記録装置に関し、特にコンピュー
タ、メモリカードおよびワープロ等の機器に幅広く利用
が期待できる不揮発性記録装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile recording device having a high-density, large-capacity recording capacity and capable of electrically writing and reading information, and more particularly to a computer, a memory card and a word processor. The present invention relates to a non-volatile recording device that can be widely used in various devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】情報が書き換え可能になった不揮発性記
録装置の代表的なものとして、以下の4種類のものがあ
る。
2. Description of the Related Art There are the following four types of typical nonvolatile recording devices in which information can be rewritten.

【0003】磁気テープ。[0003] Magnetic tape.

【0004】磁気ディスク。[0004] Magnetic disk.

【0005】EPROM、EEPROM等のIC不揮
発性メモリ。
An IC nonvolatile memory such as an EPROM or an EEPROM.

【0006】光磁気ディスク。[0006] A magneto-optical disk.

【0007】以下にそれぞれの特徴を説明する。[0007] Each feature will be described below.

【0008】磁気テープ 最も代表的な書き換え可能型不揮発性記録装置であり、
安価であるためオーディオテープやビデオテープ等とし
て最も普及している。また、非常に大容量の記録装置で
あり、コンピュータ用のバックアップメモリとしても使
用される。
[0008] Magnetic tape is the most typical rewritable nonvolatile recording device,
Because it is inexpensive, it is most widely used as audio tapes and video tapes. It is a very large-capacity recording device, and is also used as a backup memory for a computer.

【0009】但し、情報の連続的な書き込み・読み出し
しか行えないため、ランダムアクセが行えず、また、情
報の読み出し・書き込みに要するアクセス時間が長いと
いう欠点がある。
However, since only continuous writing and reading of information can be performed, random access cannot be performed, and the access time required for reading and writing information is long.

【0010】磁気ディスク コンピュータやワープロ用の外部記録装置として一般に
使用される。取り扱いが簡単であり安価なフロッピーデ
ィスクと、フロッピーディスクに比べて記録容量は大き
いが、取り扱いが難しく、高価なハードディスクがよく
用いられる。
A magnetic disk is generally used as an external recording device for a computer or word processor. An inexpensive floppy disk that is easy to handle and has a larger recording capacity than a floppy disk, but is difficult to handle and often uses an expensive hard disk.

【0011】これら磁気ディスクの長所は、高速ランダ
ムアクセスが可能であり、情報の書き込み・書き換えが
比較的容易に行えることである。
The advantages of these magnetic disks are that high-speed random access is possible and that writing and rewriting of information can be performed relatively easily.

【0012】なお、記録容量は3.5インチのフロッピ
ーディスク1枚で1メガバイト程度、3.5インチのハ
ードディスク1枚で40メガバイト程度であり、大容量
化、高密度化を図る上で限界がある。
The recording capacity of a 3.5-inch floppy disk is about 1 megabyte, and that of a 3.5-inch hard disk is about 40 megabytes. is there.

【0013】EPROM、EEPROM IC不揮発性メモリは書き換え可能型の記録装置であ
り、高密度な記録が可能である。該IC不揮発性メモリ
の代表的なものとして、電気的な書き込みと紫外線照射
による消去を行うEPROMと、電気的な書き込み・消
去が可能なEEPROMがある。これらのIC不揮発性
メモリは小型軽量、アクセス時間が短い、消費電力が小
さいなどといった長所を備えている。
EPROM and EEPROM IC non-volatile memories are rewritable recording devices, and are capable of high-density recording. Typical examples of the IC non-volatile memory include an EPROM for performing electrical writing and erasing by ultraviolet irradiation, and an EEPROM for electrically writing and erasing. These IC nonvolatile memories have advantages such as small size and light weight, short access time, and low power consumption.

【0014】以下に電気的に書き込み・消去が可能なE
EPROMを例にとってその詳細を説明する。図7はE
EPROMのメモリーセルの断面形状の一例を示す。シ
リコン基板7の表面にゲート酸化膜5を積層し、該ゲー
ト酸化膜5上にフローティングゲート4および制御ゲー
ト2を形成する。制御ゲート2は、キャリアが蓄積、保
存されるフローティングゲート4へのキャリアの注入を
制御する。両ゲート2、4間はシリコン酸化膜からなる
絶縁膜3で分離されている。シリコン基板7上には前記
ゲート2、4を覆うようにして表面保護膜1が形成され
る。表面保護膜1としては、通常シリコン酸化膜やシリ
コン窒化膜が用いられる。また、シリコン基板7の表層
部には不純物が打ち込まれたソース領域8と、ドレイン
領域6が形成され、更に両者間にチャネル領域9が形成
される。
In the following, E which can be electrically written and erased is
The details will be described using an EPROM as an example. FIG.
1 shows an example of a cross-sectional shape of a memory cell of an EPROM. The gate oxide film 5 is laminated on the surface of the silicon substrate 7, and the floating gate 4 and the control gate 2 are formed on the gate oxide film 5. The control gate 2 controls the injection of carriers into the floating gate 4 where the carriers are stored and stored. The two gates 2 and 4 are separated by an insulating film 3 made of a silicon oxide film. A surface protection film 1 is formed on a silicon substrate 7 so as to cover the gates 2 and 4. As the surface protection film 1, a silicon oxide film or a silicon nitride film is usually used. Further, a source region 8 and a drain region 6 into which impurities are implanted are formed in a surface layer portion of the silicon substrate 7, and a channel region 9 is formed therebetween.

【0015】上記構成において、情報の記録を行う場合
はドレイン領域6と制御ゲート2との間に電圧を印加
し、ゲート酸化膜5を通してホットエレクトロンとして
キャリアをフローティングゲート4に注入する。一方、
記録された情報の消去は、ソース領域8と制御ゲート2
との間に電圧を印加し、Fowler−Nordhei
m(N−F)Tunneling現象を利用してキャリ
アを除去する。また、記録情報の読み出しは、ソース領
域8とドレイン領域6との間のチャンネル領域9の反転
電圧の閾値電圧でON/OFFの判断をして行う。
In the above configuration, when recording information, a voltage is applied between the drain region 6 and the control gate 2, and carriers are injected into the floating gate 4 as hot electrons through the gate oxide film 5. on the other hand,
The erasure of the recorded information is performed by the source region 8 and the control gate 2.
And a Fowler-Nordhei
Carriers are removed using the m (NF) Tunneling phenomenon. Reading of recorded information is performed by determining ON / OFF based on the threshold voltage of the inversion voltage of the channel region 9 between the source region 8 and the drain region 6.

【0016】ここでキャリアの注入、除去はゲート酸化
膜5を通して行うので、ゲート酸化膜の膜質と膜厚はE
EPROMの構成上非常に重要である。例えば、記録容
量が1メガビットのEEPROMでは通常ゲート酸化膜
5の膜厚は20nm程度の薄膜であるため、膜質、膜厚
の管理が難しく、歩留まりの低下によるコストアップが
大きな問題になっている。また、チップの寸法は通常、
短辺・長辺共に7〜10mm程度であり、記録容量を大き
くするためにチップ面積を大きくすると、歩留まりが低
下し、よりコストアップになる欠点がある。
Since the injection and removal of carriers are performed through the gate oxide film 5, the film quality and thickness of the gate oxide film are set to E.
This is very important in the structure of the EPROM. For example, in an EEPROM having a recording capacity of 1 megabit, the gate oxide film 5 is usually a thin film having a thickness of about 20 nm. Therefore, it is difficult to control the film quality and the film thickness. Also, the dimensions of the chip are usually
Both the short side and the long side are about 7 to 10 mm. If the chip area is increased in order to increase the recording capacity, there is a disadvantage that the yield decreases and the cost increases.

【0017】このような欠点を有する故、EEPROM
では上記のような長所を有する反面記憶容量の向上を図
る上で限界がある。因みに、現在のEEPROMの記録
容量は1〜4メガビット程度であり、他の不揮発性記録
装置である光磁気ディスクや磁気ディスクと比較すると
記録容量は小さい。
Due to these disadvantages, EEPROM
However, while having the above advantages, there is a limit in improving the storage capacity. Incidentally, the recording capacity of the current EEPROM is about 1 to 4 megabits, and is smaller than that of other non-volatile recording devices such as a magneto-optical disk and a magnetic disk.

【0018】光磁気ディスク 光ディスクの一種であり、記録の書き換えが可能な記録
装置であり、代表的な大容量不揮発性記録装置の1つで
ある。
Magneto-optical disk A type of optical disk, a rewritable recording device, and one of the typical large-capacity nonvolatile recording devices.

【0019】図8は光磁気ディスクの構造の一例を示し
ており、該光磁気ディスクは記録媒体として垂直磁化特
性を示す磁性薄膜15、16を用いる。情報の記録は、
磁性薄膜15、16を予め磁化した方向とは逆向きの弱
い磁界の中でレーザー光20をディスク上の集光領域2
1に集光し、局部的な加熱により磁性薄膜15、16に
情報を記録する。一方、情報の再生はカー効果又はファ
ラデー効果を利用して行われる。すなわち、直線偏光さ
れたレーザー光20をディスクの上に照射すると、その
透過光又は反射光は磁性薄膜15、16の磁化状態に応
じて偏光面が回転するので、この偏光面の回転を検光子
を用いて光の強弱信号に変換し光検出器で電気信号とし
て検出することにより、情報を再生する。このような光
磁気ディスクは文書ファイルや画像ファイル用の大容量
記録が可能な記録装置として実用化されている。
FIG. 8 shows an example of the structure of a magneto-optical disk. The magneto-optical disk uses magnetic thin films 15 and 16 exhibiting perpendicular magnetization characteristics as a recording medium. The record of information is
In a weak magnetic field opposite to the direction in which the magnetic thin films 15 and 16 have been magnetized in advance, the laser beam 20 is focused on the focusing area 2 on the disk.
The information is recorded on the magnetic thin films 15 and 16 by local heating. On the other hand, information reproduction is performed using the Kerr effect or the Faraday effect. That is, when the linearly polarized laser light 20 is irradiated onto the disk, the transmitted light or the reflected light rotates the polarization plane according to the magnetization state of the magnetic thin films 15 and 16, and the rotation of the polarization plane is analyzed by the analyzer. The information is reproduced by converting the light into a weak signal using a light detector and detecting it as an electric signal with a photodetector. Such a magneto-optical disk has been put to practical use as a recording device capable of large-capacity recording for document files and image files.

【0020】光磁気ディスクの特長はレーザー光20に
よる記録であるため、透明なガラス基板12を通して非
接触で記録できることである。すなわち、この記録方法
によれば記録面23側のゴミは問題とならない。これに
対して、基板面22側のゴミは影響するが、基板面22
側ではレーザー光20の焦点が合っていないため、ビー
ム径が数百ミクロンと大きく、多少のゴミが存在して悪
影響を受けることがない。
A feature of the magneto-optical disk is that the recording is performed by the laser beam 20, so that the recording can be performed through the transparent glass substrate 12 without contact. That is, according to this recording method, dust on the recording surface 23 side does not matter. On the other hand, dust on the substrate surface 22 side has an effect.
Since the laser beam 20 is out of focus on the side, the beam diameter is as large as several hundred microns, and there is no adverse effect due to the presence of some dust.

【0021】光磁気ディスクの記録容量は、集光された
レーザー光20で情報を記録・再生するため、高密度な
記録が可能になる。因みに、3.5インチディスクで1
20メガバイト程度の大容量のメモリが実現できる。
The recording capacity of the magneto-optical disk allows information to be recorded / reproduced by the condensed laser beam 20, so that high-density recording becomes possible. By the way, one for 3.5 inch disk
A large-capacity memory of about 20 megabytes can be realized.

【0022】但し、光磁気ディスクでは、情報の書き込
み・読み出しにレーザー、磁石、回転機構(ディスクの
回転機構)が必要になるため、大型の周辺装置を要し、
価格が高くなる欠点がある。
However, a magneto-optical disk requires a laser, a magnet, and a rotating mechanism (a rotating mechanism of the disk) to write and read information.
There is a disadvantage that the price is high.

【0023】[0023]

【発明が解決しようとする課題】情報が書き換え可能に
なった従来の不揮発性記録装置は上記のような長所およ
び短所を有するが、このことにより今後望まれる不揮発
性記録装置としては、以下の(1)、(2)、(3)、
(4)の項目を充足することが要請される。各項目につ
いて上記従来の不揮発性記録装置を再評価すると以下の
ようになる。
A conventional nonvolatile recording device in which information is rewritable has the above-mentioned advantages and disadvantages. However, as a nonvolatile recording device desired in the future, the following ( 1), (2), (3),
It is required to satisfy item (4). Re-evaluation of the above-mentioned conventional non-volatile recording device for each item is as follows.

【0024】(1)大容量、高密度な記録が可能である
こと。
(1) Large-capacity, high-density recording is possible.

【0025】フロッピーディスクでは3.5インチディ
スクで記録容量が1メガバイト程度であり大容量化、高
密度化に対応出来ない。
In the case of a floppy disk, a 3.5-inch disk has a recording capacity of about 1 megabyte and cannot cope with a large capacity and a high density.

【0026】EPROM、EEPROM等のIC不揮発
性メモリでは高密度化は実現出来るが、歩留まりの制限
によりチップ面積を大きくできないため、大容量化が困
難である。
Although high density can be realized with IC non-volatile memories such as EPROM and EEPROM, it is difficult to increase the capacity because the chip area cannot be increased due to the yield limit.

【0027】(2)衝撃、振動に強いこと。(2) It is resistant to shock and vibration.

【0028】ハードディスクではディスクを複数枚集積
することにより大容量化が実現出来るが、高密度化に対
応するためにヘッドとディスクの間隔を1ミクロン以下
まで狭めており、衝撃や振動により破損しやすく、また
微小なゴミであってもヘッドやディスクに付着すると記
録装置を破損してしまう欠点がある。
In a hard disk, a large capacity can be realized by integrating a plurality of disks. However, in order to cope with high density, the distance between the head and the disk is reduced to 1 micron or less, and the disk is easily damaged by shock or vibration. In addition, there is a disadvantage that even if minute dust adheres to the head or the disk, the recording device is damaged.

【0029】(3)書き込み・読み出し用の周辺装置が
小型・簡潔・安価であること。
(3) Small, simple and inexpensive peripheral devices for writing and reading.

【0030】フロッピーディスク、ハードディスク、光
磁気ディスクは、共にディスクを回転して情報の書き込
み・読み出しを行うため、モーターなどの回転機構が必
要であり、周辺装置が大型化、複雑化する。
A floppy disk, a hard disk, and a magneto-optical disk need to have a rotating mechanism such as a motor for rotating and writing / reading information by rotating the disk, which makes the peripheral device larger and more complicated.

【0031】加えて、ハードディスクではディスクとヘ
ッドの間隔を精密にしなければならないことや、耐衝撃
性を確保するために緩衝材が必要であるため、装置全体
が大型化し、重くなる問題がある。
In addition, the hard disk has a problem that the distance between the disk and the head must be made precise and a buffer material is required to secure impact resistance, so that the whole device becomes large and heavy.

【0032】また、光磁気ディスクでは書き込み・読み
出しにレーザと磁石を使用するため、装置が大型化し、
重くなり、高価格になる欠点がある。
In the case of a magneto-optical disk, since a laser and a magnet are used for writing and reading, the size of the apparatus becomes large,
There is a disadvantage that it becomes heavy and expensive.

【0033】(4)書き込み・読み出しを高速度で行え
ること。
(4) Writing and reading can be performed at a high speed.

【0034】フロッピーディスク、ハードディスク、光
磁気ディスクではディスクを回転しながらアクセスすべ
き情報の位置を探すため、読み出し速度の高速化を図る
上で限界がある。また、磁気テープでは読み出し・書き
込み速度が共に遅い欠点がある。
In a floppy disk, a hard disk, and a magneto-optical disk, since the position of information to be accessed is searched for while rotating the disk, there is a limit in increasing the reading speed. Further, the magnetic tape has a disadvantage that both the reading and writing speeds are slow.

【0035】上記のように現状の不揮発性記録装置では
上記(1)、(2)、(3)、(4)の各項目をすべて
充足したものはなく、これら項目を全て充足する全く新
しいタイプの不揮発性記録装置の実現が要請されるゆえ
んである。
As described above, in the current non-volatile recording apparatus, none of the above items (1), (2), (3) and (4) are all satisfied, and a completely new type which satisfies all these items is not available. This is because the realization of the non-volatile recording device is required.

【0036】本発明は、このような要請に答えるために
なされたものであり、高密度、大容量化が図れると共
に、周辺装置の小型化、簡潔化および低価格化が図れる
全く新しいタイプの不揮発性記録装置を提供することを
目的とする。
The present invention has been made to respond to such a demand, and is a completely new type of non-volatile memory capable of achieving high density, large capacity, and small, simple and low cost peripheral devices. An object of the present invention is to provide a sex recording device.

【0037】また、本発明の他の目的は、情報の書き込
みが高速度で行え、かつ読み出しが容易かつ精度よく行
え、更には熱的なクロストークを確実に防止できる信頼
性の高い不揮発性記録装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a highly reliable non-volatile recording device capable of writing information at a high speed, easily and accurately reading information, and reliably preventing thermal crosstalk. It is to provide a device.

【0038】[0038]

【課題を解決するための手段】本発明の不揮発性記録装
置は、対向電極を有する対向側基板と、発熱体を挟み込
んだ上側電極及び下側電極を有する発熱体側基板とを貼
り合わせ、両基板間に強誘電性高分子液晶からなる記録
媒体を封入した不揮発性記録装置であって、該上側電極
及び該下側電極をマトリクス状に配設すると共に、列方
向に隣り合う該上側電極間及び行方向に隣り合う該下側
電極間に絶縁膜を介在させて、該上側電極及び該下側電
極の各交差部にメモリセルを構成しており、そのことに
より上記目的が達成される。好ましくは、前記絶縁膜が
前記発熱体に接する構成とする。
According to the present invention, there is provided a nonvolatile recording apparatus comprising: an opposing substrate having an opposing electrode; and a heating element side substrate having an upper electrode and a lower electrode sandwiching a heating element. A non-volatile recording device in which a recording medium made of a ferroelectric polymer liquid crystal is enclosed, wherein the upper electrode is
And disposing the lower electrodes in a matrix and
Between the upper electrodes adjacent in the direction and the lower side adjacent in the row direction.
With an insulating film interposed between the electrodes, the upper electrode and the lower electrode
A memory cell is formed at each intersection of the poles, thereby achieving the above object. Preferably, the insulating film is
It is configured to be in contact with the heating element.

【0039】[0039]

【作用】側鎖に強誘電性液晶を導入した強誘電性高分子
液晶は、末端にカイラル構造を付加したメソーゲン基
を、側鎖として高分子主鎖に導入することによって得ら
れる。この時、側鎖として導入する強誘電性液晶に適当
な材料を選択し、側鎖と高分子主鎖の間に適当なスペー
サーを入れると、側鎖の強誘電性液晶部分は低分子強誘
電性液晶と同様な挙動を示し、強誘電性を発現する。
The ferroelectric polymer liquid crystal having a ferroelectric liquid crystal introduced in the side chain can be obtained by introducing a mesogen group having a chiral structure added to the terminal into the polymer main chain as a side chain. At this time, if an appropriate material is selected for the ferroelectric liquid crystal to be introduced as a side chain and an appropriate spacer is inserted between the side chain and the polymer main chain, the ferroelectric liquid crystal portion of the side chain becomes a low molecular ferroelectric. It exhibits the same behavior as a crystalline liquid crystal and exhibits ferroelectricity.

【0040】この強誘電性液晶は双安定状態をとる液晶
材料であり、高速応答性を有することで知られている。
従って、このような強誘電性液晶を付加してなる強誘電
性高分子液晶も高速応答性を有する。なお、強誘電性高
分子液晶の上記した特徴は、「S.Uchida,K.
Morita,K.Miyoshi,K.Hashim
oto,K.Kawasaki,Mol.Cryst.
Liq.Cryst.1988,155,93 T.K
itazume,T.Ohnogi,K.Ito,J.
Am.Chem.Soc,1990,112,6608
関谷隆司,川嵜憲治,高分子,1991,40,7月
号,454 北爪智哉,機能材料,1990,9月号,
43」で明らかにされている。
This ferroelectric liquid crystal is a liquid crystal material which takes a bistable state and is known to have a high-speed response.
Therefore, a ferroelectric polymer liquid crystal obtained by adding such a ferroelectric liquid crystal also has a high-speed response. The above-described characteristics of the ferroelectric polymer liquid crystal are described in “S. Uchida, K.
Morita, K .; Miyoshi, K .; Hashim
oto, K .; Kawasaki, Mol. Cryst.
Liq. Cryst. 1988 , 155, 93T. K
itazume, T .; Ohnogi, K .; Ito, J. et al.
Am. Chem. Soc, 1990 , 112, 6608.
Takashi Sekiya, Kenji Kawasaki, Polymer, 1991 , 40, July issue, 454 Tomoya Kitazume, Functional Materials, 1990 , September issue,
43 ".

【0041】以下に図5に従いこのような強誘電性高分
子液晶を記録媒体として用いた不揮発性記憶装置におけ
る情報の書き込み・読み出しを説明する。但し、図5は
化1に示すビフェニル系の強誘電性液晶をメソーゲン基
とする強誘電性高分子液晶を用いた場合のDSC(Di
fferential ScanningCalori
metry=示差熱分析)曲線(降温時)を示してい
る。
The writing and reading of information in a nonvolatile memory device using such a ferroelectric polymer liquid crystal as a recording medium will be described below with reference to FIG. However, FIG. 5 shows a DSC (Di) when a ferroelectric polymer liquid crystal having a biphenyl ferroelectric liquid crystal shown in Chemical Formula 1 as a mesogen group is used.
ferential Scanning Calori
metry = differential thermal analysis) curve (at the time of temperature decrease).

【0042】[0042]

【化1】 Embedded image

【0043】図5に示すように、この強誘電性高分子液
晶は、温度上昇に連れてガラス相、カイラルSmI相
(又はカイラルSmF相)、カイラルSmC相、SmA
相および等方相の5相に相転移する。すなわち、室温に
相当する低温領域ではガラス相を維持し、この状態から
昇温するとカイラルSmI相を経てカイラルSmC相に
相転移する。
As shown in FIG. 5, this ferroelectric polymer liquid crystal becomes a glass phase, a chiral SmI phase (or a chiral SmF phase), a chiral SmC phase, a SmA
Phase transition into five phases, a phase and an isotropic phase. That is, the glass phase is maintained in the low temperature region corresponding to room temperature, and when the temperature is raised from this state, the phase transitions to the chiral SmC phase via the chiral SmI phase.

【0044】情報の書き込み/読み出しの手段として次
の3つの電極を用いる。発熱体に電圧を供給し、発熱を
制御する上側電極と下側電極、及び情報の書き込み/書
き換え、読み出し等を行う対向電極である。ここで、発
熱体は上下の電極で挟み込まれている。
The following three electrodes are used as means for writing / reading information. An upper electrode and a lower electrode for supplying a voltage to the heating element to control heat generation, and a counter electrode for writing / rewriting and reading information. Here, the heating element is sandwiched between upper and lower electrodes.

【0045】強誘電性高分子液晶の昇温は、上下の電極
間に電圧を印加し、これにより発熱体を発熱させて行わ
れる。強誘電性高分子液晶がカイラルSmC相になる
と、対向電極と上側電極との間に電圧を印加して強誘電
性高分子液晶の配向状態を電気的に制御し、これにより
情報のON/OFF、すなわちデータ”1”、”0”の
書き込みを行う。
The temperature of the ferroelectric polymer liquid crystal is raised by applying a voltage between the upper and lower electrodes, thereby causing the heating element to generate heat. When the ferroelectric polymer liquid crystal becomes a chiral SmC phase, a voltage is applied between the counter electrode and the upper electrode to electrically control the orientation state of the ferroelectric polymer liquid crystal, thereby turning information on / off. That is, data "1" and "0" are written.

【0046】情報の書き込みが行われると、上下の電極
間への電圧印加を停止して、強誘電性高分子液晶を急冷
しガラス相に相転移する。この相転移状態は長時間保持
されるので、書き込み情報が保持される。
When information is written, the application of voltage between the upper and lower electrodes is stopped, the ferroelectric polymer liquid crystal is rapidly cooled, and a phase transition to a glass phase occurs. Since this phase transition state is held for a long time, the write information is held.

【0047】一方、液晶混合物を等方相まで加熱し、情
報書き込み電圧を印加せずに急冷するとポリドメイン構
造になる。また、急冷時に情報書き込み電圧を印加する
とモノドメイン構造になる。このモノドメイン構造とポ
リドメイン構造の誘電率の差を利用して情報の書き込み
を行うことが可能である。この場合、強誘電性液晶は自
己分極をもっているため他の高分子液晶を用いる場合よ
りも低電圧で書き込める特長がある。
On the other hand, when the liquid crystal mixture is heated to an isotropic phase and rapidly cooled without applying an information writing voltage, a polydomain structure is obtained. Further, when an information writing voltage is applied during rapid cooling, a mono-domain structure is obtained. Information can be written by utilizing the difference in dielectric constant between the mono-domain structure and the poly-domain structure. In this case, since the ferroelectric liquid crystal has self-polarization, there is a feature that writing can be performed at a lower voltage than when other polymer liquid crystal is used.

【0048】情報の読み出しは、次の3種類の方法があ
る。その1は、配向状態による誘電率の差を読み出す方
法である。強誘電性液晶の配向が異なるそれぞれの配向
に従って誘電率が異なる。この差を電気的に読み出すこ
とにより情報の読み出しが可能である。ここで、強誘電
性液晶は誘電率が高いため、情報の読み出し時において
大きな値が読み取れる。換言すれば、S/N比の大きな
読み出しが可能であることを意味し、読み出し精度の向
上が図れる。
There are the following three methods for reading information. The first is a method of reading a difference in dielectric constant depending on the orientation state. The dielectric constant differs according to each of the different orientations of the ferroelectric liquid crystal. Information can be read by electrically reading the difference. Here, since the ferroelectric liquid crystal has a high dielectric constant, a large value can be read at the time of reading information. In other words, it means that reading with a large S / N ratio is possible, and reading accuracy can be improved.

【0049】その2は、強誘電性液晶の配向状態による
自発分極の差を読み出す方法である。強誘電性液晶には
自発分極があるが、自発分極はは液晶の配向に従ってそ
の方向が変化する。この自発分極により、液晶を挟み込
む電極間に電圧が生じるが、この電圧は配向によりその
正負が反転するので、これを電気的に測定することによ
り情報の読み出しが出来る。強誘電性液晶の自発分極は
大きいので、情報の読み出し時において大きな値が読み
取れる。換言すれば、S/N比の大きな読み出しが可能
であることを意味し、読み出し精度の向上が図れる。
The second is a method of reading a difference in spontaneous polarization depending on the orientation state of the ferroelectric liquid crystal. Ferroelectric liquid crystals have spontaneous polarization, and the direction of spontaneous polarization changes according to the orientation of the liquid crystal. Due to the spontaneous polarization, a voltage is generated between the electrodes sandwiching the liquid crystal. Since the polarity of the voltage is inverted depending on the orientation, information can be read out by electrically measuring the voltage. Since the spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal is large, a large value can be read when reading information. In other words, it means that reading with a large S / N ratio is possible, and reading accuracy can be improved.

【0050】その3は、モノドメイン構造とポリドメイ
ン構造の誘電率の差を読み出す方法である。強誘電性の
高分子液晶はポリドメイン構造とモノドメイン構造では
誘電率が異なる。この誘電率の差を測定することによ
り、電気的に情報の読み出しが可能である。また、自発
分極の差を測定することによっても読み出しは可能であ
る。強誘電性液晶は誘電率が高く自発分極が大きいた
め、情報の読み出し時において大きな値が読み取れる特
長がある。換言すれば、S/N比の大きな読み出しが可
能であることを意味し、読み出し精度の向上が図れる。
The third method is a method of reading the difference between the dielectric constants of the mono-domain structure and the poly-domain structure. The dielectric constant of the ferroelectric polymer liquid crystal differs between the polydomain structure and the monodomain structure. By measuring the difference in dielectric constant, information can be electrically read. Readout is also possible by measuring the difference in spontaneous polarization. A ferroelectric liquid crystal has a feature that a large value can be read at the time of reading information because the dielectric constant is high and spontaneous polarization is large. In other words, it means that reading with a large S / N ratio is possible, and reading accuracy can be improved.

【0051】図6は強誘電性高分子液晶の応答速度の温
度依存性を示しており、カイラルSmC相において応答
時間が急激に短くなっていることがわかる。このこと
は、書き込み対象のメモリーセルに対して情報の書き込
みが高速度で行われ、周囲のメモリセルに対して熱的な
クロストークがおよぶのを防止出来ることを意味してい
る。
FIG. 6 shows the temperature dependence of the response speed of the ferroelectric polymer liquid crystal, and it can be seen that the response time is sharply shortened in the chiral SmC phase. This means that information can be written to the memory cell to be written at a high speed, and thermal crosstalk can be prevented from spreading to surrounding memory cells.

【0052】[0052]

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図1は本
発明不揮発性記録装置の表面構成を模式的に示してお
り、周辺回路は機能別にブロック毎に分割して示してあ
る。入出力信号制御部31は、他の装置からの入力信号
を信号処理してメモリーセルへ信号(書き込み情報)を
送る機能と、メモリーセルより読み出された信号を信号
処理して他の装置へ送る機能等を有する。論理系制御部
32は該不揮発性記録装置全体の信号処理を制御する。
駆動回路部33は論理系制御部32からの指令により記
録部34のメモリーセルへ電気信号を供給するための電
流を制御,駆動する。記録部34は入出力信号制御部3
1から与えられる信号を蓄積し、記録情報として保存す
る。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 schematically shows the surface configuration of a nonvolatile recording apparatus according to the present invention, in which peripheral circuits are divided into blocks for each function. The input / output signal control unit 31 has a function of processing an input signal from another device and transmitting a signal (write information) to a memory cell, and a process of processing a signal read from the memory cell and transmitting the signal to another device. It has a sending function. The logic control unit 32 controls the signal processing of the entire nonvolatile recording device.
The drive circuit unit 33 controls and drives a current for supplying an electric signal to the memory cell of the recording unit 34 according to a command from the logical system control unit 32. The recording unit 34 is an input / output signal control unit 3
The signal given from 1 is accumulated and stored as record information.

【0053】該記録部34は、図2ないし図4に示すよ
うに、記録情報の書き込み/書き換えのための加熱用の
発熱体44と、該発熱体44に電流を通電する配線を有
するシリコン基板55と、対向電極51を有し、該シリ
コン基板55に対向配置されるガラス基板52と、両基
板55、52間に封入された液晶(液晶層)53を備え
た概略構成をとる。以下にその詳細を説明する。
As shown in FIGS. 2 to 4, the recording section 34 includes a heating element 44 for heating / writing of recorded information and a silicon substrate having a wiring for supplying a current to the heating element 44. The semiconductor device has a schematic configuration including a glass substrate 52 having a counter electrode 55 and a counter electrode 51 and disposed opposite to the silicon substrate 55, and a liquid crystal (liquid crystal layer) 53 sealed between the two substrates 55 and 52. The details will be described below.

【0054】図2は記録部34の前記ガラス基板52と
液晶層53を取り除いた状態のシリコン基板52の表面
構成を示す。図において、上部電極41は列方向にほぼ
等間隔で複数本配設され、図3に示すように配向膜56
を介して液晶53に接している。上部電極41の下方に
は、該上部電極41と直交する行方向に複数本の下部電
極42が配設される。上部電極41と下部電極42との
間、より具体的には両電極41、42の交差部にメモリ
ーセル43が形成される。両電極41、42の材質とし
ては、本実施例では耐熱性の優れたタングステンを用い
た。上部電極41、下部電極42共に配線の一部分を前
記発熱体44の加熱電極として利用している。
FIG. 2 shows a surface configuration of the silicon substrate 52 of the recording unit 34 from which the glass substrate 52 and the liquid crystal layer 53 have been removed. In the figure, a plurality of upper electrodes 41 are arranged at substantially equal intervals in the column direction, and as shown in FIG.
Is in contact with the liquid crystal 53. Below the upper electrode 41, a plurality of lower electrodes 42 are arranged in a row direction orthogonal to the upper electrode 41. A memory cell 43 is formed between the upper electrode 41 and the lower electrode 42, more specifically, at the intersection of the two electrodes 41 and 42. In this embodiment, tungsten having excellent heat resistance was used as a material of the electrodes 41 and 42. Both the upper electrode 41 and the lower electrode 42 use a part of the wiring as a heating electrode for the heating element 44.

【0055】図3および図4はメモリーセル43の具体
的な構成を示す。該メモリーセル43は上記のように上
下の電極41、42の交差部に形成され、シリコン基板
55とガラス基板52間に配設および封入される以下の
構成要素からなる。以下にその構成を順を追って説明す
る。
FIGS. 3 and 4 show a specific configuration of the memory cell 43. FIG. The memory cell 43 is formed at the intersection of the upper and lower electrodes 41 and 42 as described above, and includes the following components disposed and sealed between the silicon substrate 55 and the glass substrate 52. The configuration will be described below in order.

【0056】シリコン基板55に対向配置されるガラス
基板52の対向面には対向電極51が配設される。該対
向電極51の表面には液晶53に接する配向膜56が形
成されている。液晶53はその配向又は相転移現象によ
って信号を記録する機能を有する。
A counter electrode 51 is provided on a surface of a glass substrate 52 facing a silicon substrate 55. On the surface of the counter electrode 51, an alignment film 56 in contact with the liquid crystal 53 is formed. The liquid crystal 53 has a function of recording a signal by its alignment or phase transition phenomenon.

【0057】シリコン基板55はICで一般に使用され
る半導体用単結晶シリコンであり、抵抗値を制御するた
めに不純物を添加してある。該シリコン基板55でその
まま下部電極42を形成すると、上部電極41との間で
通電される駆動電流がシリコン基板55へリークする。
そこで、本実施例では電流リークを防止するため、シリ
コン基板55の表面をフィールド絶縁膜57で覆い、そ
の上に下部電極42を形成する構成をとる。
The silicon substrate 55 is single crystal silicon for a semiconductor generally used for an IC, and is doped with impurities for controlling a resistance value. When the lower electrode 42 is formed on the silicon substrate 55 as it is, a driving current flowing between the lower electrode 42 and the upper electrode 41 leaks to the silicon substrate 55.
Therefore, in this embodiment, in order to prevent current leakage, the surface of the silicon substrate 55 is covered with the field insulating film 57, and the lower electrode 42 is formed thereon.

【0058】下部電極42と上部電極41との間には両
者間の絶縁性を保つために電極間絶縁膜54が形成され
る。下部電極42と上部電極41の間には10V以上の
電圧を印加する場合も有り、ピンホールのない均質な膜
質と、均一な膜厚が必要である。そこで、本実施例で
は、電極間絶縁膜54としてプラズマCVD法で形成し
たシリコン窒化膜を用いた。
An inter-electrode insulating film 54 is formed between the lower electrode 42 and the upper electrode 41 in order to maintain insulation between them. In some cases, a voltage of 10 V or more is applied between the lower electrode 42 and the upper electrode 41, so that a uniform film quality without pinholes and a uniform film thickness are required. Therefore, in this embodiment, a silicon nitride film formed by a plasma CVD method is used as the inter-electrode insulating film 54.

【0059】電極間絶縁膜54はメモリーセル43の部
分で開口54aし、その部分で上部電極41と下部電極
42の間に直接発熱体44を挟み込む構造としている。
記録情報の書き込み/消去時には、発熱体44の発熱に
より上部電極41および下部電極42に共に温度上昇が
生じるため、電極材料は耐熱性が要求される。そこで、
本実施例では、減圧CVD法で形成したタングステンを
用いた。一方、発熱体44は耐熱性を持つと同時に適度
な抵抗値と微細加工が可能な材料を使用する必要が有
り、本実施例では高純度な多結晶シリコンを減圧CVD
法で形成した。
The inter-electrode insulating film 54 has a structure in which an opening 54 a is formed at the memory cell 43, and the heating element 44 is directly interposed between the upper electrode 41 and the lower electrode 42 at that portion.
When writing / erasing recorded information, the heat generated by the heating element 44 causes a temperature rise in both the upper electrode 41 and the lower electrode 42, so that the electrode material is required to have heat resistance. Therefore,
In this embodiment, tungsten formed by a low pressure CVD method is used. On the other hand, it is necessary to use a material that has heat resistance and an appropriate resistance value and can be finely processed at the same time as the heating element 44.
Formed by the method.

【0060】上部電極41および発熱体44の上には液
晶53に接する配向膜56が形成される。該配向膜56
および前記対向電極51の表面に形成される配向膜56
は、共にポリイミドを塗布加熱後ラビング処理して形成
される。配向膜56はポリイミドに限定するものではな
く、他の配向膜材料を用いても構わない。また、液晶材
料と書き込み/書き換え条件を選べば配向膜56を省略
出来る場合もある。
On the upper electrode 41 and the heating element 44, an alignment film 56 in contact with the liquid crystal 53 is formed. The alignment film 56
And an alignment film 56 formed on the surface of the counter electrode 51.
Are formed by applying rubbing treatment after applying and heating polyimide. The alignment film 56 is not limited to polyimide, and another alignment film material may be used. In some cases, if the liquid crystal material and the writing / rewriting conditions are selected, the alignment film 56 can be omitted.

【0061】なお、本実施例では電極材料、すなわち配
線材料として減圧CVD法で形成したタングステンを用
いたが、これに限定されるものではなく、耐熱性と耐薬
品性を備え、形成と加工が容易であり低抵抗な材料であ
れば他の材料を用いても構わない。また形成方法につい
ても減圧CVD法に限定されず、膜厚を均一にできる方
法であればよい。また、発熱体44は多結晶シリコンを
減圧CVD法で形成したものを用いたが、適当な抵抗値
と耐熱性、耐薬品性を備え形成と加工が容易な材料であ
れば他の材料と他の形成方法を用いても構わない。
In this embodiment, tungsten formed by a low pressure CVD method is used as an electrode material, that is, a wiring material. However, the present invention is not limited to this, and has heat resistance and chemical resistance. Other materials that are easy and have low resistance may be used. Further, the forming method is not limited to the low pressure CVD method, and any method can be used as long as the film thickness can be made uniform. The heating element 44 is made of polycrystalline silicon formed by a low pressure CVD method. However, any other material may be used as long as it has an appropriate resistance value, heat resistance, chemical resistance, and is easy to form and process. May be used.

【0062】次に、記録部34にマトリクス状に形成さ
れるメモリーセル43の製造工程について説明する。本
実施例では周辺MOS ICの形成工程と記録部34の
形成工程が必要であるが、ここでは説明の簡略上MOS
ICのプロセスについては触れず、メモリーセル43
の工程のみを説明する。
Next, the manufacturing process of the memory cells 43 formed in the recording section 34 in a matrix will be described. In this embodiment, a step of forming the peripheral MOS IC and a step of forming the recording unit 34 are necessary.
Without mentioning the IC process, the memory cell 43
Only the step will be described.

【0063】シリコン基板55は6インチP型(10
0)の単結晶シリコンウエハーを用いた。まず、シリコ
ン基板55上に熱酸化によって800nmのフィールド酸
化膜57を形成する。次いで、フィールド酸化膜57上
に減圧CVD法により膜厚1.2μmのタングステン膜
を形成する。そして、該膜をフォトリソグラフィとドラ
イエッチングにより不要部分を除去し、下部電極42を
パターン形成する。次にプラズマCVD法により下部電
極42上に膜厚1.0μmのシリコン窒化膜を成膜して
電極間絶縁膜54を形成する。次いで、フォトリソグラ
フィとドライエッチングにより、該電極間絶縁膜54に
下部電極42に達する開口部54aを形成する。
The silicon substrate 55 is a 6-inch P-type (10
The single crystal silicon wafer of 0) was used. First, an 800 nm field oxide film 57 is formed on a silicon substrate 55 by thermal oxidation. Next, a 1.2 μm-thick tungsten film is formed on the field oxide film 57 by a low pressure CVD method. Then, unnecessary portions of the film are removed by photolithography and dry etching, and the lower electrode 42 is patterned. Next, a silicon nitride film having a thickness of 1.0 μm is formed on the lower electrode 42 by a plasma CVD method to form an inter-electrode insulating film 54. Next, an opening 54a reaching the lower electrode 42 is formed in the inter-electrode insulating film 54 by photolithography and dry etching.

【0064】次いで、減圧CVD法によって比抵抗が約
1000Ω・cm、膜厚が約1.0μmの多結晶シリコンを
全面に形成し、発熱体44とする。多結晶シリコンはボ
ロン、リン、金属等の不純物が膜中へ混入すると抵抗値
が下がり発熱したときに所定の温度に達しないことがあ
る。従って、減圧CVD法に使用する材料の純度や装置
の清浄度に特に注意する必要がある。本実施例では、多
結晶シリコン形成用の材料として高純度のモノシランガ
スを用い、減圧CVD法で発熱体44を形成したが、必
要な抵抗値を確保できれば、他のシリコン化合物や他の
形成方法を用いても構わない。
Next, the specific resistance is reduced to about
A heating element 44 is formed of polycrystalline silicon having a thickness of about 1000 Ω · cm and a thickness of about 1.0 μm. When impurities such as boron, phosphorus, and metal are mixed into the film of polycrystalline silicon, the resistance value decreases, and heat may not reach a predetermined temperature. Therefore, it is necessary to pay particular attention to the purity of the material used for the low pressure CVD method and the cleanliness of the apparatus. In this embodiment, the heating element 44 is formed by a low-pressure CVD method using a high-purity monosilane gas as a material for forming polycrystalline silicon. However, if a necessary resistance value can be secured, another silicon compound or another forming method may be used. You may use it.

【0065】次いで、減圧CVD法により約1.0μm
のタングステン膜を形成し、該膜をホトリソグラフィと
ドライエッチングにより不要部分を除去して上部電極4
1をパターン形成する。次に、ポリイミド材料を回転塗
布し加熱重合後、不要部分を除去し、ラビング処理を行
って配向膜56を形成した。
Then, about 1.0 μm
An unnecessary portion is removed by photolithography and dry etching to form an upper electrode 4.
1 is patterned. Next, after a polyimide material was spin-coated and heated and polymerized, unnecessary portions were removed, and a rubbing treatment was performed to form an alignment film 56.

【0066】一方、対向電極側のガラス基板52は適当
な大きさに裁断され、しかる後、スパッタリング法によ
り表面にITO(Indium Tin Oxide)
膜からなる透明導電膜が積層され、これで対向電極51
が形成される。次いで、ホトリソグラフィとエッチング
により、ITO膜の不要部分を除去し、対向電極51を
行方向に配設する。該対向電極51の配設ピッチと電極
の太さは、情報の書き込みと読み出しに最適の条件とな
るように選定した。そして、その後、対向電極51の表
面にポリイミド材料を回転塗布し、加熱重合後、不要部
分の除去とラビングを施して配向膜56を形成する。
On the other hand, the glass substrate 52 on the counter electrode side is cut into an appropriate size, and thereafter, the surface thereof is made of ITO (Indium Tin Oxide) by a sputtering method.
A transparent conductive film composed of a film is laminated, and the
Is formed. Next, unnecessary portions of the ITO film are removed by photolithography and etching, and the counter electrode 51 is arranged in the row direction. The arrangement pitch of the counter electrode 51 and the thickness of the electrode were selected so as to be optimal conditions for writing and reading information. After that, a polyimide material is spin-coated on the surface of the counter electrode 51, and after heating and polymerization, unnecessary portions are removed and rubbed to form an alignment film 56.

【0067】次いで、以上の工程で作製したシリコン基
板55とガラス基板52を、それぞれの電極形成面を内
側にして対向し、且つシリコン基板55側のメモリーセ
ル43上に対向電極51が位置するように位置合わせ
る。そして、ガラス基板55の記録部34の周辺に当た
る部分をシールする。その後、両基板55、52間に液
晶53を充填する。本実施例では液晶53として、化2
に示されるビフェニル系の強誘電性液晶をメソーゲン基
とする強誘電性高分子液晶を用いたが、他の強誘電性を
示す高分子液晶を使用しても構わない。
Next, the silicon substrate 55 and the glass substrate 52 manufactured in the above steps are opposed to each other with the respective electrode forming surfaces inside, and the counter electrode 51 is positioned on the memory cell 43 on the silicon substrate 55 side. Position. Then, a portion of the glass substrate 55 corresponding to the periphery of the recording section 34 is sealed. Thereafter, a liquid crystal 53 is filled between the two substrates 55 and 52. In this embodiment, as the liquid crystal 53,
Although a ferroelectric polymer liquid crystal having a biphenyl-based ferroelectric liquid crystal as a mesogen group shown in (1) is used, a polymer liquid crystal having another ferroelectric property may be used.

【0068】[0068]

【化2】 Embedded image

【0069】最後に完成したシリコン基板55をダイシ
ングし、ボンディングを行った後、パッケージに収納す
る。
Finally, the completed silicon substrate 55 is diced and bonded, and then housed in a package.

【0070】次に、上記のようにして作製されたメモリ
ーセル43に対する情報の書き込みと読み出しの動作原
理を図5に基づき説明する。図5に示すように、この強
誘電性高分子液晶53は、温度上昇に連れてガラス相、
カイラルSmI相(又はカイラルSmF相)、カイラル
SmC相、SmA相および等方相の5相に相転移する。
すなわち、室温に相当する低温領域ではガラス相を維持
し、この状態から昇温するとカイラルSmI相を経てカ
イラルSmC相に相転移する。
Next, the operating principle of writing and reading information to and from the memory cell 43 manufactured as described above will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, the ferroelectric polymer liquid crystal 53 has a glass phase with increasing temperature.
A phase transition into five phases of a chiral SmI phase (or a chiral SmF phase), a chiral SmC phase, a SmA phase and an isotropic phase.
That is, the glass phase is maintained in the low temperature region corresponding to room temperature, and when the temperature is raised from this state, the phase transitions to the chiral SmC phase via the chiral SmI phase.

【0071】強誘電性高分子液晶53の昇温は、上部電
極41と下部電極42との間に電圧を印加し、これによ
り発熱体44を発熱させて行われる。より具体的には、
外部の装置から入力された情報は、入出力信号制御部3
1でバッファメモリに記録され、データ処理後に記録部
34に書き込まれ、該書き込みはシリコン基板55上の
上記上部電極41と下部電極42に挟まれた発熱体44
に電圧を印加して行われる。記録部34のメモリーセル
43に対する書き込み位置は自由に選択できるので、ラ
ンダムアクセスが可能である。
The temperature of the ferroelectric polymer liquid crystal 53 is raised by applying a voltage between the upper electrode 41 and the lower electrode 42, thereby causing the heating element 44 to generate heat. More specifically,
Information input from an external device is input / output signal control unit 3
1 is written in the buffer memory after data processing, and is written in the recording unit 34 after the data processing. The writing is performed by the heating element 44 sandwiched between the upper electrode 41 and the lower electrode 42 on the silicon substrate 55
This is performed by applying a voltage to. Since the writing position of the recording unit 34 to the memory cell 43 can be freely selected, random access is possible.

【0072】強誘電性高分子液晶53がカイラルSmC
相になると、対向電極51と上部電極41との間に、例
えば15Vの書き込み電圧を印加して強誘電性高分子液
晶53の配向状態を電気的に制御し、これにより情報の
ON/OFF、すなわちデータ”1”、”0”の書き込
みを行う。
The ferroelectric polymer liquid crystal 53 is made of chiral SmC
In the phase, a writing voltage of, for example, 15 V is applied between the counter electrode 51 and the upper electrode 41 to electrically control the orientation state of the ferroelectric polymer liquid crystal 53, thereby turning on / off information. That is, writing of data “1” and “0” is performed.

【0073】情報の書き込みが行われると、上下の電極
41、42間への電圧印加を停止して、強誘電性高分子
液晶53を急冷しガラス相に相転移する。この相転移状
態は長時間保持されるので、書き込み情報が保持され
る。
When the information is written, the application of the voltage between the upper and lower electrodes 41 and 42 is stopped, and the ferroelectric polymer liquid crystal 53 is rapidly cooled to undergo a phase transition to a glass phase. Since this phase transition state is held for a long time, the write information is held.

【0074】一方、液晶混合物を等方相まで加熱し、情
報書き込み電圧を印加せずに急冷するとポリドメイン構
造になる。また、急冷時に情報書き込み電圧を印加する
とモノドメイン構造になる。このモノドメイン構造とポ
リドメイン構造の誘電率の差を利用して情報の書き込み
を行うことが可能である。この場合、強誘電性液晶は自
己分極をもっているため他の高分子液晶を用いる場合よ
りも低電圧で書き込める特長がある。
On the other hand, when the liquid crystal mixture is heated to an isotropic phase and rapidly cooled without applying an information writing voltage, a polydomain structure is obtained. Further, when an information writing voltage is applied during rapid cooling, a mono-domain structure is obtained. Information can be written by utilizing the difference in dielectric constant between the mono-domain structure and the poly-domain structure. In this case, since the ferroelectric liquid crystal has self-polarization, there is a feature that writing can be performed at a lower voltage than when other polymer liquid crystal is used.

【0075】情報の読み出しは、次の3種類の方法があ
る。その1は、配向状態による誘電率の差を読み出す方
法である。強誘電性液晶の配向が異なるそれぞれの配向
に従って誘電率が異なる。この差を電気的に読み出すこ
とにより情報の読み出しが可能である。ここで、強誘電
性液晶は誘電率が高いため、情報の読み出し時において
大きな値が読み取れる。換言すれば、S/N比の大きな
読み出しが可能であることを意味し、読み出し精度の向
上が図れる。
There are the following three methods for reading information. The first is a method of reading a difference in dielectric constant depending on the orientation state. The dielectric constant differs according to each of the different orientations of the ferroelectric liquid crystal. Information can be read by electrically reading the difference. Here, since the ferroelectric liquid crystal has a high dielectric constant, a large value can be read at the time of reading information. In other words, it means that reading with a large S / N ratio is possible, and reading accuracy can be improved.

【0076】その2は、強誘電性液晶の配向状態による
自発分極の差を読み出す方法である。強誘電性液晶には
自発分極があるが、自発分極はは液晶の配向に従ってそ
の方向が変化する。この自発分極により、液晶を挟み込
む電極間に電圧が生じるが、この電圧は配向によりその
正負が反転するので、これを電気的に測定することによ
り情報の読み出しが出来る。強誘電性液晶の自発分極は
大きいので、情報の読み出し時において大きな値が読み
取れる。換言すれば、S/N比の大きな読み出しが可能
であることを意味し、読み出し精度の向上が図れる。
The second is a method of reading a difference in spontaneous polarization depending on the orientation state of the ferroelectric liquid crystal. Ferroelectric liquid crystals have spontaneous polarization, and the direction of spontaneous polarization changes according to the orientation of the liquid crystal. Due to the spontaneous polarization, a voltage is generated between the electrodes sandwiching the liquid crystal. Since the polarity of the voltage is inverted depending on the orientation, information can be read out by electrically measuring the voltage. Since the spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal is large, a large value can be read when reading information. In other words, it means that reading with a large S / N ratio is possible, and reading accuracy can be improved.

【0077】その3は、モノドメイン構造とポリドメイ
ン構造の誘電率の差を読み出す方法である。強誘電性の
高分子液晶はポリドメイン構造とモノドメイン構造では
誘電率が異なる。この誘電率の差を測定することによ
り、電気的に情報の読み出しが可能である。また、自発
分極の差を測定することによっても読み出しは可能であ
る。強誘電性液晶は誘電率が高く自発分極が大きいた
め、情報の読み出し時において大きな値が読み取れる特
長がある。換言すれば、S/N比の大きな読み出しが可
能であることを意味し、読み出し精度の向上が図れる。
The third is a method of reading the difference between the dielectric constant of the mono-domain structure and the dielectric constant of the poly-domain structure. The dielectric constant of the ferroelectric polymer liquid crystal differs between the polydomain structure and the monodomain structure. By measuring the difference in dielectric constant, information can be electrically read. Readout is also possible by measuring the difference in spontaneous polarization. A ferroelectric liquid crystal has a feature that a large value can be read at the time of reading information because the dielectric constant is high and spontaneous polarization is large. In other words, it means that reading with a large S / N ratio is possible, and reading accuracy can be improved.

【0078】図6は強誘電性高分子液晶53の応答速度
の温度依存性を示しており、カイラルSmC相において
応答時間が急激に短くなっていることがわかる。このこ
とは、強誘電性高分子液晶53がカイラルSmC相の高
温度端まで昇温された時点で情報の書き込みを行うと、
書き込み動作を高速度で行うことができることを意味し
ている。なお、情報の書き込み動作が終了すると、強誘
電性高分子液晶53は降温される。
FIG. 6 shows the temperature dependence of the response speed of the ferroelectric polymer liquid crystal 53. It can be seen that the response time in the chiral SmC phase is sharply reduced. This is because writing information when the ferroelectric polymer liquid crystal 53 is heated to the high temperature end of the chiral SmC phase,
This means that the writing operation can be performed at a high speed. When the information writing operation is completed, the temperature of the ferroelectric polymer liquid crystal 53 is lowered.

【0079】このような書き込み動作を行うものとすれ
ば、書き込み時において、書き込み対象のメモリセル4
3から書き込み非対象の周囲のメモリセル43に対する
熱伝達量を格段に低減できるので、熱的な悪影響、すな
わち熱的なクロストークの発生を確実に防止でき、精度
のよい情報書き込みが行える利点がある。
If such a write operation is performed, the memory cell 4 to be written can be written at the time of writing.
3, the amount of heat transfer to the surrounding memory cells 43 not to be written can be remarkably reduced, so that an adverse thermal effect, that is, thermal crosstalk can be reliably prevented, and the information can be written with high accuracy. is there.

【0080】強誘電性高分子液晶53としては、上記の
ものに限定されるものではなく、例えば化3に示すフッ
ソ系の強誘電性高分子液晶を用いることにしてもよい。
The ferroelectric polymer liquid crystal 53 is not limited to the above, but may be, for example, a fluorine-based ferroelectric polymer liquid crystal shown in Chemical Formula 3.

【0081】[0081]

【化3】 Embedded image

【0082】また、上記実施例では、強誘電性高分子液
晶53をカイラルSmC相の高温端まで昇温して書き込
み動作を行ったが、図5に示す等温相まで昇温し、その
後の冷却時の電圧印加状態によって情報の書き込みを行
うことも可能である。
In the above embodiment, the writing operation was performed by raising the temperature of the ferroelectric polymer liquid crystal 53 to the high temperature end of the chiral SmC phase. However, the temperature was raised to the isothermal phase shown in FIG. It is also possible to write information depending on the voltage application state at the time.

【0083】上記のように本発明不揮発性記録装置は、
記録部34として単結晶シリコン基板55を用いるの
で、情報の入出力を制御等するICからなる周辺回路を
同一装置内に容易に搭載できる。従って、装置構成の小
型化、簡潔化およびコストダウンを図る上で都合のよい
ものになる。なお、周辺回路としてはICに限定される
ものではなく、単結晶シリコン基板55に搭載できるも
のであれば、他の回路や回路素子を用いても構わない。
As described above, the nonvolatile recording device of the present invention
Since the single crystal silicon substrate 55 is used as the recording unit 34, a peripheral circuit including an IC for controlling input / output of information can be easily mounted in the same device. Therefore, it is convenient for miniaturization, simplification, and cost reduction of the device configuration. Note that the peripheral circuit is not limited to an IC, and any other circuit or circuit element may be used as long as it can be mounted on the single crystal silicon substrate 55.

【0084】[0084]

【発明の効果】以上の本発明不揮発性記録装置によれ
ば、静的な電気的制御により記録媒体に対する情報の書
き込み・読み出しができるので、光磁気ディスクや磁気
ディスクで必要な回転機構や移動機構が不要になる。従
って、装置構成の小型化、簡潔化および低価格化が図れ
る。また、レーザーピックアップやヘッド等の複雑な構
成部品や精密な構造が不要になるため、振動、衝撃やゴ
ミ付着に起因して装置が破損することもない。それ故、
記録保持の安定性を著しく向上できる。
According to the nonvolatile recording apparatus of the present invention, information can be written to and read from a recording medium by static electric control. Therefore, a rotating mechanism and a moving mechanism required for a magneto-optical disk or a magnetic disk are required. Becomes unnecessary. Therefore, the size, simplicity, and cost of the device configuration can be reduced. In addition, since complicated components such as a laser pickup and a head and a precise structure are not required, the apparatus is not damaged due to vibration, impact, or adhesion of dust. Therefore,
The stability of record retention can be significantly improved.

【0085】また、IC不揮発性メモリによる不揮発性
記録装置と比べてメモリーセルの構造を簡潔化できるの
で、大面積化が実現可能である。また、ICの微細加工
技術を応用することにより、微細なメモリーセルを実現
できる。従って、大容量、高密度な不揮発性記録装置が
実現できる。
Further, since the structure of the memory cell can be simplified as compared with a nonvolatile recording device using an IC nonvolatile memory, a large area can be realized. In addition, a fine memory cell can be realized by applying the fine processing technology of the IC. Therefore, a large-capacity, high-density nonvolatile recording device can be realized.

【0086】特に、本発明の不揮発性記憶装置は、発熱
体を挟み込んだ上側電極及び下側電極をマトリクス状に
配設すると共に、列方向に隣り合う上側電極間及び行方
向に隣り合う下側電極間に絶縁膜を介在させて、上側電
極及び下側電極の各交差部にメモリセルを構成する構造
をとるので、絶縁膜により、上側電極及び下側電極の各
々を電気的に絶縁できると共に、各メモリーセルの発熱
体のセル外部への熱拡散を抑制することができるので、
メモリーセル間のリークを確実に防止することができ
る。更には、絶縁膜が発熱体に接する構成にすると、各
メモリーセルの発熱体のセル外部への熱拡散をより一層
抑制することができる。加えて、本発明不揮発性記憶
装置は、記録媒体として強誘電性高分子液晶を用いるの
で、該強誘電性高分子液晶が有する特長により、情報の
書き込みが高速度で行える、熱的なクロストークの発生
を確実に防止できる、情報の読み出しが容易かつ高精度
に行えるといった利点がある。
In particular, the nonvolatile memory device of the present invention
Upper and lower electrodes sandwiching the body in a matrix
Arranged and between upper electrodes adjacent in the column direction and where
An insulating film is interposed between lower electrodes that are
Structure that forms a memory cell at each intersection of a pole and a lower electrode
Therefore, each of the upper electrode and the lower electrode is
Can electrically insulate each other and generate heat from each memory cell
Since heat diffusion to the outside of the cell of the body can be suppressed,
Leaks between memory cells can be reliably prevented
You. Furthermore, if the insulating film is configured to be in contact with the heating element,
Further enhances the heat diffusion of the heating element of the memory cell to the outside of the cell
Can be suppressed. In addition, the nonvolatile memory device of the present invention uses a ferroelectric polymer liquid crystal as a recording medium. There are advantages that the occurrence of talk can be reliably prevented, and that information can be read easily and with high accuracy.

【0087】このように、本発明によれば不揮発性記録
装置としての望ましい条件を備えた全く新しいタイプの
不揮発性記録装置を実現できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a completely new type of nonvolatile recording device which satisfies the desired conditions as a nonvolatile recording device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明不揮発性記録装置の表面構成図。FIG. 1 is a surface configuration diagram of a nonvolatile recording device of the present invention.

【図2】記録部の表面構成図。FIG. 2 is a surface configuration diagram of a recording unit.

【図3】図2のA−A線に相当するメモリーセルの断面
図。
FIG. 3 is a sectional view of a memory cell corresponding to line AA in FIG. 2;

【図4】メモリーセルの斜視図。FIG. 4 is a perspective view of a memory cell.

【図5】縦軸に発熱量を、横軸に温度をとってビフェニ
ル系の強誘電性液晶をメソーゲン基とする強誘電性高分
子液晶を用いた場合のDSC曲線を示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing a DSC curve in the case of using a biphenyl-based ferroelectric liquid crystal as a mesogen-based ferroelectric polymer liquid crystal, with the ordinate representing heat generation and the abscissa representing temperature.

【図6】縦軸に応答時間を、横軸に温度をとって強誘電
性高分子液晶の応答速度の温度依存性を示すグラフ。
FIG. 6 is a graph showing the temperature dependence of the response speed of a ferroelectric polymer liquid crystal, with the response time on the vertical axis and the temperature on the horizontal axis.

【図7】EEPROMの構造図。FIG. 7 is a structural diagram of an EEPROM.

【図8】光磁気ディスクの構造図。FIG. 8 is a structural diagram of a magneto-optical disk.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31 入出力信号制御部 32 論理系制御部 33 駆動回路部 34 記録部 41 上部電極 42 下部電極 43 メモリーセル 44 発熱体 51 対向電極 52 ガラス基板 53 液晶(強誘電性高分子液晶) 54 電極間絶縁膜 55 シリコン基板 56 配向膜 57 フィールド酸化膜 Reference Signs List 31 input / output signal control unit 32 logic system control unit 33 drive circuit unit 34 recording unit 41 upper electrode 42 lower electrode 43 memory cell 44 heating element 51 counter electrode 52 glass substrate 53 liquid crystal (ferroelectric polymer liquid crystal) 54 interelectrode insulation Film 55 silicon substrate 56 alignment film 57 field oxide film

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 対向電極を有する対向側基板と、発熱体
を挟み込んだ上側電極及び下側電極を有する発熱体側基
板とを貼り合わせ、両基板間に強誘電性高分子液晶から
なる記録媒体を封入した不揮発性記録装置であって、該上側電極及び該下側電極をマトリクス状に配設すると
共に、列方向に隣り合う該上側電極間及び行方向に隣り
合う該下側電極間に絶縁膜を介在させて、該上側電極及
び該下側電極の各交差部にメモリセルを構成した 不揮発
性記録装置。
1. An opposing substrate having an opposing electrode and a heating element side substrate having an upper electrode and a lower electrode sandwiching a heating element are bonded to each other, and a ferroelectric polymer liquid crystal is formed between the two substrates.
The composed recording medium comprising a non-volatile recording device encapsulating and disposing said upper electrode and said lower electrode in a matrix
Both are adjacent between the upper electrodes adjacent in the column direction and adjacent in the row direction.
An insulating film is interposed between the matching lower electrodes, and
And a memory cell at each intersection of the lower electrode .
【請求項2】(2) 前記絶縁膜が前記発熱体に接する構成とA configuration in which the insulating film is in contact with the heating element;
した請求項1記載の不揮発性記録装置。The nonvolatile recording device according to claim 1.
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