JPH08180689A - 光−光変換装置におけるメモリーの消去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光−光変換装置における記録の光学的な消去
方法を提供する。 【構成】 電極間に、光電変換層、ヒドラゾン系化合物
及びチオケトン系化合物を含有し、光照射により変化し
た導電性を光遮断後も持続させる機能を有するメモリー
層及び表示部を備える光−光変換装置において、チオケ
トン系化合物の吸収領域の波長を光を照射することによ
って受光感度を増大させて形成したメモリー状態を、ヒ
ドラゾン系化合物の吸収領域の波長の光を照射すること
により消去する。 【効果】 ヒドラゾン系化合物は光を吸収して異性化、
構造変化を起こし、メモリー層中に電荷キャリアーに対
するトラップを形成することにより、メモリー層の導電
性が低下する。これにより、入力光照射時の受光感度が
低下し、チオケトン系化合物の光の吸収で増大した受光
感度が相殺されるため、メモリー状態が消去される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光信号に対する応答感
度を制御光により変化させることが可能で、かつ、変化
した応答感度を素子の内部に長時間記憶させておくこと
ができる、パターン認識等の視覚情報処理、ニューロコ
ンピューターに適した新規な光−光変換装置におけるメ
モリーの消去方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光学情報の入力に対して、光学的な出力
が可能な光−光変換装置は、画像記録、光コンピュータ
ー、光書き込み投影装置等への適用が期待できる。なか
でも、光コンピューターへの応用ついては、その並列
性、即ち、多くの情報を同時に伝送したり処理したりす
る能力、更には、配線、クロストーク等における優位
性、アナログ性、画像の直接処理能力等の利点を有する
ことから注目を集めている。

【０００３】一方、近年、ニューラルネットワークによ
る情報処理によって、従来困難であった連想記憶、学習
等の、本来、脳、神経系特有のものと考えられてきた情
報処理が可能になると考えられるようになってきた。ま
た、ニューラルネットワークをハードウエアとして実現
しようとする試みも多数なされるようになってきた。そ
の際、特に光の持つ並列性、即ち多くの情報を同時に伝
送したり処理したりする能力、そして配線、クロストー
ク等における優位性、アナログ性、画像の直接処理能力
等の利点から、光ニューラルネットワーク、光ニューロ
コンピューターに対する期待が高まっている。

【０００４】ニューラルネットワークの構成単位である
ニューロ素子においては、入力情報に応じて、その１つ
１つの入力情報に対して重みづけする、生体の神経細胞
のシナプスに相当する部分が必要となる。更に、この重
みづけの度合いがアナログ的に変更可能で、変更後は長
時間記憶保持される特性を有することがより望ましい。

【０００５】ニューロ素子の開発においては、上記の生
体のシナプス相当部をいかに実現するかが鍵になってお
り、その一例としては特開平４−５６３６号公報に見ら
れるように、空間光変調器によって光の透過率を制御す
る方法がある。この方法によれば、光の透過率の大小で
重み係数を変化させて重みづけを行うことができる。し
かし、光の透過率の制御に当たっては外部からの制御が
必要であり、制御した透過率の値は外部演算装置等によ
らねば記憶することはできず、また、空間光変調器で実
現できる学習前後でのコントラストには限界がある。

【０００６】また、特開平４−９００１５号公報に見ら
れるように、フォトダイオードからなる受光素子に対し
て外部から制御電圧を加えて受光感度、即ち光信号に対
する電気応答の度合いを変調することによって重みづけ
を実現する試みも行われているが、この素子においても
記憶機能を有していないため外部演算装置の併用が不可
欠である。

【０００７】この素子に記憶機能を付与したものとして
は、「電子技術誌」（１９９２年１月号）２５〜２７頁
に示された記憶機能内蔵型の素子が挙げられる。この素
子においては、金属−ガリウム砒素接合により形成され
た接合部に、制御光を照射することによって形成される
空間電荷の影響によって、信号光に対する検出感度が増
大、保持されると考えられており、この検出感度の変化
を利用して入力情報の重みづけを行っている。しかし、
検出感度の増加は高々数倍程度であり、増大した検出感
度は約２０分程度でなくなるため、記憶機能として十分
であるとは言いがたい。

【０００８】シナプス相当部の素子化に加えて、光ネッ
トワーク化のためには、その構成ユニットである素子が
光入出力変換特性を有する、光−光変換型の素子である
ことが必要である、光−光変換素子の例として、電気光
学効果を有する材料を利用した空間光変調素子があり、
液晶ライトバルブ、硅酸化ビスマス等の光導電性ポッケ
ルス効果を利用したもの、マイクロチャンネルプレート
と電気光学結晶を組み合わせたもの等が挙げられる。

【０００９】図４は液晶ライトバルブの積層構成図であ
り、図中、１３，１４はガラス板、１５，１６は透明電
極、１７は光導電層、１８は遮光層、１９は誘電体層、
２０，２１は液晶配向層、２２はネマチック液晶層、２
３は電源、ＷＬは書き込み光、ＲＬは読み出し光であ
る、このような液晶ライトバルブに、電圧Ｖを印加し、
書き込み光ＷＬを光導電層１７に照射すると、光導電層
１７のインピーダンスが低下し、それによって液晶層２
２に加わる電圧が増大する。この電気光学効果による液
晶層２２の透過率の変化を、読み出し光ＲＬによる出力
で読み取る。

【００１０】このような構成の液晶ライトバルブの例と
しては、光導電層１７に無機材料を用いたものとして、
「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｓ誌」
第５３巻（１９８８年）２３５９頁似記載されたものが
挙げられる。また、有機材料を用いたものとしては、特
開昭５９−１２８５２０号公報に記載のものが挙げられ
る。ただし、これらの素子は、メモリー機能を有してい
ない。

【００１１】メモリー機能を有する光−光変換素子とし
て、例えば、液晶の履歴、双安定機能によるメモリーを
利用するものが知られている。しかし、ニューロ素子と
しては、入力信号のある時のみ、出力信号があることが
必要であり、更に、出力に際しては、入力がある大きさ
を超えた時にのみ出力がなされるという非線形応答性が
要求される。因みに、出力信号を出す表示部に、例え
ば、メモリー性を有する液晶を用いた場合には、入力信
号の有無にかかわらず、一旦、情報をメモリーした後は
出力信号を出し続けていることになり、ニューロ素子と
しては使用できない。即ち、ニューロ素子としては、出
力部（表示部）以外にメモリー機能を持たせることが必
要になる。

【００１２】更に、このような光−光変換型の素子をニ
ューロ素子として利用するには、素子自体にアナログメ
モリー機能を持たせることが必要である。即ち、シナプ
スの結合重みを連続的な値で容易に制御できることが必
要であり、既存の素子では困難である。このようなこと
から、シナプスの結合重みを連続的に制御可能なアナロ
グメモリー機能を有する光−光変換素子の開発が期待さ
れている。しかも、この素子は、一旦変化させたシナプ
スの結合重みを、元の状態に復帰させ、繰り返し使用が
可能であることが望ましい。

【００１３】この繰り返し使用が可能なものとして、特
開平５−９６８６２号公報には、メモリー状態の光−光
変換装置を加熱することにより、メモリー層内の分子の
配向状態等を熱的に緩和してほぼ可逆的に元の状態に復
帰させることにより、メモリーの消去を行うものが開示
されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、加熱による消
去のためには、光−光変換装置全体を恒温雰囲気に置く
方法、或いは、熱ローラー、ホットプレート、加熱ヘッ
ド等の加熱物体と接触させる方法、更には、ペルティエ
素子の通電加熱による方法、レーザー等を吸収して発熱
する層を積層する方法等を用いなければならず、装置が
煩雑になることから、光コンピューターを構成する際の
メモリー消去方法としては好ましくない。

【００１５】このようなことから、良好なメモリー機能
を有する光−光変換装置の実用化に当たっては、当該光
−光変換装置に付与されたメモリーの、より効果的で簡
便な消去方法が必要となる。

【００１６】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、光−光変換装置におけるメモ
リーを、加熱によらず、光学的手段により容易かつ効果
的に消去する方法を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の光−光変換装置
におけるメモリーの消去方法は、少なくとも一方が光透
過性を有する電極間に、光電変換層とメモリー層とを有
する入力情報処理部が設けられると共に、該入力光情報
処理部に積層又は電気的に接続された表示部を備えてな
る光−光変換装置であって、前記メモリー層は、ヒドラ
ゾン系化合物及びチオケトン系化合物を含有し、光照射
により変化した導電性を光遮断後も持続させる機能を有
する光−光変換装置のメモリーを消去する方法におい
て、前記チオケトン系化合物の吸収領域の波長を光を照
射することによって前記入力光情報処理部の受光感度を
増大させて形成したメモリー状態を、前記ヒドラゾン系
化合物の吸収領域の波長の光を照射することにより消去
することを特徴とする光−光変換装置におけるメモリー
の消去方法を特徴とする。

【００１８】以下に本発明を詳細に説明する。

【００１９】本発明方法の適用対象となる光−光変換装
置は、少なくとも一方が光透過性を有する電極間に、光
電変換層と、一定の波長の光により変化した導電性を光
遮断後も持続させる機能を有する、ヒドラゾン系化合物
及びチオケトン系化合物を含有するメモリー層とからな
る入力光情報処理部が設けられると共に、この入力光情
報処理部に積層又は電気的に接続された表示部を有する
ものである。

【００２０】図１は、このような光−光変換装置の一実
施例を示す積層構成図であって、図中、１，２はガラス
板、３，４は光透過性電極、５はメモリー層、６は光電
変換層、７は誘電体ミラー層、８，９は液晶配向層、１
０はネマチック液晶層、１１は偏光層、１２は電源であ
る。ＩＬは入力光、ＣＬは制御光、ＲＬは読み出し光を
表す。

【００２１】以下に本発明に係る光−光変換装置の各構
成要素について説明する。

【００２２】まず、電極３，４間に形成される入力光情
報処理部の光電変換層６及びメモリー層５について説明
する。

【００２３】光電変換層は、光を吸収して正負の電荷分
離により電荷キャリアーを発生させる光電変換材料で構
成され、この光電変換材料と必要に応じて、バインダー
樹脂、長鎖アルキル脂肪酸等の絶縁性材料、芳香族アミ
ン、ヒドラゾン化合物等のキャリアー輸送材料、その他
の添加物とで形成される。

【００２４】光電変換材料としては、一般に、電子写真
や太陽電池等に用いられている光電変換材料が用いられ
る。無機系の光電変換材料としては、無定形セレンやセ
レン−テルル、セレン−砒素等のセレン合金、無定形シ
リコン、硫化カドミウム、酸化亜鉛等が挙げられる。有
機系の光電変換材料としては、各種の色素や顔料、例え
ば、公知の文献で光電変換色素、電荷キャリアー生成材
料等として知られている化合物が挙げられる。

【００２５】この具体的な文献としては「電子写真技術
の基礎と応用」（電子写真学会編（コロナ社）：１９８
８年）４３７〜４４８頁、「色材協会誌」４７巻（丸山
勝次：１９７４年）５９４〜６０４頁、「ＬＢ膜とエレ
クトロニクス」（シーエムシー：１９８６年）１９３〜
２０４頁、「有機電子材料」（応用物理学会編（オーム
社）：１９９０年）９４〜１０１頁などがある。

【００２６】また、上記化合物の例としては、ポルフィ
リン系、シアニン系、メロシアニン系、ピリリウム系、
チアピリリウム系、トリアリールメタン系、スクアリリ
ウム系、アズレニウム系等の色素、ペリレン系、多環キ
ノン系、ピロロピロール系等の縮合環系色素、フタロシ
アニン系色素、アゾ系色素などが挙げられる。フタロシ
アニン系色素としては、無金属フタロシアニンと共に、
銅、バナジウム、インジウム、チタン、アルミニウム、
スズ、マグネシウム等の金属配位フタロシアニンの各種
結合型が用いられている。また、アゾ系色素としては主
にジスアゾ系、ビスアゾ系、トリスアゾ系色素が顔料粒
子の形で用いられる。

【００２７】一方、メモリー層は、ヒドラゾン系化合物
及びチオケトン系化合物を含有するものであって、通
常、ヒドラゾン系化合物とチオケトン系化合物とをバイ
ンダーポリマー中に分散させて形成される。

【００２８】以下に、メモリー層を構成する化合物のう
ち、ヒドラゾン系化合物について説明する。

【００２９】ヒドラゾン系化合物は、メモリー層の電荷
キャリアーである正孔の輸送担体として作用する。正孔
輸送現象は分子間の電子移動或いは酸化還元反応と見な
すことができ、効果的な正孔輸送のためには、イオン化
ポテンシャルが小さい電子供与性化合物が適している。

【００３０】このようなヒドラゾン系化合物としては、
低分子化合物が適している。即ち、低分子化合物は、高
分子化合物に比べて製造が安易であり、また、精製によ
る不純物の除去も容易なため、不純物に由来するトラッ
プ形成等によるメモリー特性の低下が少ない。更に、低
分子化合物は、一般的にバインダーポリマーとの相溶性
に優れているため、メモリー層中の含有量を増やすこと
により正孔の移動度を高めることも容易である。

【００３１】本発明において、ヒドラゾン系化合物には
特に制限はなく、正孔輸送性を有するものであれば、い
ずれも使用可能であるが、特に、下記一般式（Ｉ）で表
されるヒドラゾン化合物が好適に用いられる。

【００３２】

【化１】

【００３３】上記一般式（Ｉ）中、Ａは少なくとも一個
の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環を含む１価又は２
価の有機基を表し、そして、これらの環は置換基を有し
ていても良い。Ａとしては、具体的には次の（ａ）〜
（ｄ）に記載の有機基が挙げられる （ａ） 少なくとも１個の芳香族炭化水素環を含む有機
基：ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ピレン、ペ
リレン、フェナントレン、フルオランテン、アセナフテ
ン、アセナフチレン、アズレン、フルオレン、インデ
ン、テトラリン、ナフタセン等から誘導される１価又は
２価の有機基。

【００３４】（ｂ） 少なくとも１個の芳香族複素環を
含む有機基：ピロール、チオフェン、フラン、インドー
ル、カルバゾール、ピラゾール、ピリジン、アクリジ
ン、フェナジン、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン等か
ら誘導される１価又は２価の有機基。

【００３５】（ｃ） 直接結合した化合物から誘導され
る１価又は２価の有機基：ビフェニル、ターフェニル、
フェニルアントラセン、ビチオフェン、ターチオフェ
ン、ビフラン、チエニルベンゼン、チエニルナフタセ
ン、ピロリルチオフェン、Ｎ−フェニルカルバゾール等
の化合物から誘導される有機基。

【００３６】（ｄ） 上記（ａ）〜（ｃ）の有機基が結
合基を介して結合した化合物から誘導される１価又は２
価の有機基。

【００３７】また、一般式（Ｉ）中、Ｒ¹ ，Ｒ² ，Ｒ
³ ，Ｒ⁴ 及びＲ⁵ は、水素原子又は置換基を有しても良
いアルキル基、アラルキル基、芳香族炭化水素基、複素
環基を表す。Ｒ¹ 〜Ｒ⁵ の具体例としては、メチル基、
エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基等の低級
アルキル基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル
基、或いは、フェニル基、ナフチル基、アセナフチル
基、アントリル基、ピレニル基等の、前記Ａの具体例と
して列挙したものと同様の芳香族環基が挙げられる。

【００３８】なお、置換基Ｒ¹ とＡ、置換基Ｒ⁶ とＲ⁷
は各々一体となって環を形成しても良い。また、前記一
般式（Ｉ）中、ｋは０又は１、ｍは０，１又は２，ｎは
１又は２の整数である。ただし、Ａが１価の基の場合に
はｎは１を、Ａが２価の基の場合ににはｎは２を表す。

【００３９】次に、メモリー層を構成するチオケトン系
化合物について説明する。

【００４０】チオケトン系化合物は、光照射により変化
したメモリー層の導電性を光遮断後も持続させる機能を
有するものである。従って、このような機能を有するも
のであれば特に制限はなく、数多くの化合物を適用する
ことができるが、チオケトン系化合物としては特に、下
記一般式（II）で表されるチオケトンが好ましい。

【００４１】

【化２】

【００４２】上記一般式（II）中、Ａｒ¹ ，Ａｒ² は、
置換基を有しても良い芳香族炭化水素基又は芳香族複素
環基を表し、具体的には、前記の一般式（Ｉ）のＡにお
けるのと同様の芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基が
挙げられる。Ｘは原子価が２価以上の酸素、窒素、硫
黄、セレン、テルル等の原子を表し、これらのうち、酸
素、硫黄、窒素が好ましく、特に硫黄が好ましい。３価
以上の原子の場合、アルキル基、アリール基等の置換基
を有していても良い。

【００４３】次に、メモリー層を形成するバインダーポ
リマーについて説明する。

【００４４】バインダーポリマーとしては、前記ヒドラ
ゾン系化合物及びチオケトン系化合物との相溶性が良好
であり、更に、電荷キャリアーの層内移動に対して悪影
響を及ぼさないポリマーが好ましい。例えば、スチレ
ン、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸エステル、メ
タクリル酸エステル、ブタジエン等のビニル化合物の重
合体或いは共重合体、ポリビニルアセタール、ポリカー
ボネート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレ
ンオキシド、ポリウレタン、セルロースエステル、セル
ロースエーテル、アルキド樹脂、フェノキシ樹脂、ケイ
素樹脂、エポキシ樹脂が挙げられる。これらの中では、
ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、メタクリル
樹脂、アクリル樹脂、フェノキシ樹脂が好ましく、特
に、ポリカーボネート樹脂、メタクリル樹脂が好まし
い。

【００４５】本発明における、メモリー層は、前述のヒ
ドラゾン系化合物及びチオケトン系化合物をこれらのバ
インダーポリマー中に分散させて構成されるが、更に、
必要に応じて可塑剤、界面活性剤、紫外線吸収剤、酸化
防止剤、電子吸引性化合物等の添加物を含有させること
ができる。

【００４６】なお、メモリー層を構成するヒドラゾン系
化合物とチオケトン系化合物との割合は、通常、重量比
でヒドラゾン系化合物：チオケトン系化合物＝１：０．
００１〜０．５であり、また、バインダーポリマーの使
用量は、通常、ヒドラゾン系化合物に対し、０．１〜３
０重量倍、好ましくは０．３〜１０重量倍の範囲であ
る。

【００４７】上記光電変換層６とメモリー層５と共に用
いる電極３，４は、ガラス板１，２等の支持体上に導電
性薄膜層として形成される。支持体としては、ガラス板
の他、石英板、金属板や金属箔、プラスチックフィルム
やシート等が用いられるが、ガラス板、透明プラスチッ
ク（ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリカーボネ
ート等）板などが好ましい。電極として用いることので
きる金属板などは支持体を兼ねることができる。

【００４８】導電性薄膜層の電極を形成する材料として
は、通常、アルミニウム、金、銀、白金、カドミウム、
ニッケル、インジウム、パラジウム、テルル等の金属、
インジウム及び／又はスズ等の金属の酸化物（例えば、
インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ））、ヨウ化銅、カーボ
ンブラック、ポリ（３−メチルチオフェン）やポリピロ
ール等の導電性樹脂が用いられる。

【００４９】導電性薄膜層は、電極形成材料が金属や金
属酸化物の場合は、通常は、スパッタリング法、真空蒸
着法などにより形成されるが、電極形成材料の種類によ
っては他の方法により形成することもできる。例えば、
銀などの金属微粒子、ヨウ化銅、カーボンブラック、導
電性の金属酸化物微粒子、導電性樹脂粉末などの場合に
は、適当なバインダー樹脂溶液に電極形成材料を分散さ
せた後、支持体上に塗布する方法により形成することが
できる。更に、導電性樹脂の場合は、電界重合により、
直接支持体上に形成することもできる。導電性薄膜層
は、異なる物質の積層構造とすることも可能である。

【００５０】導電性薄膜層の厚さには、特に制約はない
が、均一な導電性発現のためには５０Å以上とするのが
好ましいが、光透過性が必要な場合は、透過率を満足す
る膜圧以下にする必要がある。この場合、膜厚が厚くな
る塗布法によるものであっても、膜厚は通常１００μｍ
以下とする。

【００５１】本発明においては、電極の少なくとも一方
が光透過性電極であることが必要である。光透過性は、
必ずしも全波長領域にわたる必要はないが、少なくとも
メモリー層、光電変換層が吸収する光の波長領域での光
透過性が要求される。光の透過率は、高いほど照射光の
効率上好ましい。透過率としては少なくとも１０％以
上、実用上は３０％以上、好ましくは６０％以上が必要
である。

【００５２】次に、このような電極３，４間に、光電変
換層６とメモリー層５とを有する入力光情報処理部を形
成する方法について説明する。

【００５３】まず、メモリー層の各成分及び必要に応じ
て使用される各種の添加物成分を溶剤に溶解して塗布液
を調製し、当該塗布液を電極上に塗布した後乾燥してメ
モリー層を形成する。

【００５４】メモリー層の膜厚は、光−光変換装置の動
作に必要な電界強度、電源電圧の範囲により決定される
が、通常は１００μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下と
される。メモリー層の膜圧の下限は、塗布膜の均一性の
確保及びピンホールの防止の観点から、０．０１μｍ以
上、好ましくは０．１μｍ以上とするのが望ましい。

【００５５】次いで、このようにして形成したメモリー
層上に光電変換層を形成する。光電変換層の形成方法と
しては、塗布法、真空蒸着法、ＣＶＤ法の他に、ラング
ミュアー・ブロジェット（ＬＢ）法（「ＬＢ膜とエレク
トロニクス」（シーエムシー（１９８６年））１〜１５
頁及び３３〜４６頁参照）によって単分子層を積層する
方法等が挙げられる。

【００５６】光電変換層の厚さは、形成方法によっても
異なるが、数十Åから数μｍであり、一般には１μｍ以
下の厚さが望ましい。

【００５７】メモリー層、光電変換層の積層に際しては
必ずしも上記の順序とする必要はなく、光電変換層上に
メモリー層を上記の方法で形成しても良い。また、メモ
リー層、光電変換層を別々の電極上に形成した後に圧着
等により一体化させる方法を採用することもできる。電
極の積層は、スパッタリングや蒸着法などの他、圧着法
によっても良い。

【００５８】本発明に係る光−光変換装置において、表
示部は図１に示す如く、液晶層として入力光情報処理部
と積層化して設けても良く、また、積層化せずに入力光
情報処理部と電気的に直列に接続されたものであっても
良い。

【００５９】図１に示す如く、表示部として液晶を用
い、これを入力光情報処理部に積層化する際の表示部形
成方法としては、例えば、必要に応じて液晶配向層、偏
光層を設けた光透過性電極基板を入力情報処理部の膜面
又は電極面等と対向させながらガラス繊維スペーサを介
して重ね合わせ、こうしてできた間隙に液晶を注入して
形成する方法、或いは、必要に応じて液晶配向層、偏光
層を設けた光透過性電極上に塗布により液晶層を形成し
た後に入力情報処理部の膜面又は電極面と圧着する方法
等が挙げられる。なお、液晶層と入力情報処理部との
間、或いは、電極面には必要に応じて、図１に示す如
く、誘電体ミラー層７、配向層８、偏光層１１の他、電
極層、遮光層等が設けられることがある。

【００６０】本発明に係る光−光変換装置は、例えば、
図１に示す如く、入力光情報処理部と表示部、即ち、メ
モりー層５、光電変換層６及び液晶層１０に電源１２よ
り電極３，４を介して電圧を印加して使用され、制御光
照射時に入力光情報処理部にかかる電界強度の大小によ
って受光感度の変化の度合いを制御することができる。
この際、入力光情報処理部にかかる電界強度が大きいほ
ど素子の受光感度の変化の割合は大きくなる。入力光情
報処理部にかかる電界強度としては絶縁破壊を起こさな
い強度であることが必要であり、一般的には１０⁷ Ｖ／
ｃｍ以下とされ、通常は１０⁶ Ｖ／ｃｍ以下、好ましく
は５×１０⁵ Ｖ／ｃｍ以下とされる。

【００６１】次に、本発明の光−光変換装置の動作方法
について、図１を参照して説明する。

【００６２】電極３，４間に、液晶層１０側が正極とな
るように電圧を印加すると、光を照射しない暗状態では
絶縁性で暗電流は非常に小さいが、光電変換層６の吸収
波長領域の光（入力光ＩＬ）を照射中には、導電性が増
大し、明電流が観測される。そして、メモリー層５中の
チオケトン系化合物の吸収波長領域の光（制御光ＣＬ）
を一定時間照射した後に観測すると、暗電流値は殆ど変
化しないが、入力光ＩＬを照射すると、制御光ＣＬを一
定時間照射する前に観測された明電流値と比べて増大又
は減少する。即ち、制御光ＣＬの照射によって、入力光
ＩＬに対する入力光情報処理部の応答感度が変化し、こ
の変化した受光感度は電圧が印加された状態において一
日以上安定に保持されることから、当該装置は受光感度
の変化という形態で情報を記憶していることになる。素
子の受光感度は光照射量、照射回数、印加電圧等によっ
てアナログ的に制御が可能である。

【００６３】上述のように、入力光情報処理部の入力光
ＩＬに対する受光感度が変化することによって、表示部
（液晶層１０）にかかる電圧の制御ができる。例えば、
制御光ＣＬによって入力光ＩＬに対する受光感度が増
大、即ち入力光情報処理部の、光照射時のインピーダン
スが低下する場合には、それに伴って、入力光ＩＬ照射
時の表示部にかかる電圧が、制御光ＣＬ照射前と比べて
増大することになる。制御光ＣＬの総照射量がある値に
達し、入力光ＩＬ照射時の表示部にかかる電圧が表示部
の駆動電圧を超えると、液晶の電気光学効果によって透
過率が変わることから、読み出し光ＲＬによる反射又は
透過によって光学的な出力を得ることが可能となる。

【００６４】なお、入力光ＩＬは光電変換層６に吸収さ
れ、かつ、メモリー層５にできるだけ影響を及ぼさない
ことが必要で、この場合には制御光ＣＬによって変化、
保持された受光感度は入力光ＩＬ照射前後で変化するこ
とはない。この場合、入力光ＩＬと制御光ＣＬは同一波
長であっても異なる波長であっても良く、光の強度も同
一であっても異なっていても良い。また、光は単色光で
あっても一定の波長幅を持った光であっても良い。光の
入射方向についても、任意であり、メモリー層５側から
でも光電変換層６側からでも良い。また、入力光ＩＬと
制御光ＣＬとを区別しない使用法も可能で、メモリー層
５に到達する光を用いれば、光照射毎に明電流値を変化
させることができる。

【００６５】一方、表示部においては、液晶等の電気光
学効果による透過率の変化を利用する場合には、図１に
示す如く、入力光情報処理部との接合面に誘電体ミラー
層７を設けて表示部側より読み出し光ＲＬを照射し、そ
の反射光を読み取るか、或いは入力情報処理部側から照
射してその透過光を読み取る等の操作によって読み出し
を行うことが可能である。また、入力情報処理部側から
照射する場合には入力光が読み出し光を兼ねることもで
きる。その場合には、入力光の一部が光電変換層６に吸
収されて光電変換を起こさせ、吸収されずに透過した入
力光が液晶層１０に到達し、液晶層１０の透過性をモニ
ターすることができる。

【００６６】本発明に係る光−光変換装置は、照射され
た前記のメモリー性を付与させ得る波長範囲の光を、メ
モリー層中に使用されたチオケトン系化合物が吸収して
メモリー状態となっている。そして、かかるメモリー状
態は、室温下では安定で長時間保持される。即ち、本発
明に係る素子は、制御光照射によって変化した受光感度
を安定に保持する。しかし、特開平５−９６８６２号公
報に開示される如く、加熱により元の状態に復帰させる
ことが可能であり、メモリー層５のガラス転移温度以上
に加熱することによって速やかに元の状態に可逆的に復
帰させて、繰り返し記憶、消去を行うことも可能であ
る。

【００６７】次に、本発明のメモリーの消去方法につい
て説明する。

【００６８】本発明のメモリー消去方法は、上記のメモ
リー状態の光−光変換装置のメモリー層５に対して、メ
モリー層に含有されているヒドラゾン系化合物の吸収波
長領域の光を照射することにより、加熱によらず、光に
よるメモリーの消去を図るものである。用いる光はチオ
ケトン系化合物の吸収する光より短波長よりの光でヒド
ラゾン系化合物に吸収されることが必要である。また、
このようなメモリーの消去を効果的に行うために、本発
明においては、特に、ヒドラゾン系化合物として、「Ｃ
ｈｅｍｉｓｔｒｙ ｌｅｔｔｅｒｓ誌」（１９９２年）
１１２９頁に見られるような光によるアンチ体、シン体
等の異なる配座間の異性化、或いは「Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ誌」３巻（１９９１年）４５４頁
に見られるような閉環反応等の非可逆的な構造変化を起
こす化合物を用いることが好ましい。

【００６９】本発明においては、通常の場合、チオケト
ン系化合物の吸収領域である波長４１０〜５００ｎｍの
光を照射することにより形成したメモリー状態を、ヒド
ラゾン系化合物の吸収領域であり、かつ、チオケトン系
化合物吸収領域よりも短波長の波長３００〜４００ｎｍ
の光を照射することにより、効果的に消去することがで
きる。

【００７０】

【作用】本発明の方法によれば、チオケトン系化合物の
吸収領域の波長の光を照射することによって、入力光情
報部の受光感度を増大させて形成したメモリー状態を、
ヒドラゾン系化合物の吸収領域の波長の光を照射するこ
とにより、加熱を要することなく、容易かつ効果的に消
去することができる。

【００７１】このような本発明によるメモリー状態の消
去の作用機構の詳細は明らかではないが、次のように考
えられる。

【００７２】即ち、メモリー層中のヒドラゾン系化合物
に、その吸収領域の波長の光を照射すると、ヒドラゾン
系化合物は、この光を吸収して、異性化、構造変化を起
こす。これにより、メモリー層中に電荷キャリアー（こ
こでは正孔）に対するトラップが形成され、メモリー層
の導電性が低下する。従って、その部分だけが入力光照
射時の応答即ち受光感度が低下し、チオケトン系化合物
の吸収領域波長の光を照射していったん増大した受光感
度が相殺されるため、受光感度の増大によるメモリー状
態が消去される。

【００７３】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。

【００７４】実施例１ ＜光−光変換装置の作成＞９−エチルカルバゾール−３
−カルバルデヒドジフェニルヒドラゾン１．０ｇ，４，
４’−ビス（ジメチルアミノ）チオベンゾフェノン１
２．５ｍｇ及びポリカーボネート１．２５ｇをジオキサ
ン１４ｇに溶解して塗布液を調製した。

【００７５】ガラス基板上に形成したＩＴＯ電極層（膜
厚０．１０μｍ）の上に上記の塗布液を乾燥後の膜厚が
３μｍになるように塗布して乾燥し、メモリー層を形成
した。

【００７６】次いで、チタニルフタロシアニン２重量
部、ポリビニルブチラール１重量部をｎ−プロピルアル
コール及びメタノールを重量比６０：４０で混合した溶
剤に固形分比率が３．４重量％となるように混合して分
散液を調製した。この分散液を上記のメモリー層上に、
乾燥後の膜厚が約０．１μｍになるように塗布して乾燥
し、光電変換層を形成した。光電変換層表面にアルミニ
ウム真空蒸着して対向電極（膜厚０．１０μｍ）を形成
した。この上にＴｉＯ₂ −ＳｉＯ₂ 等よりなる誘電体ミ
ラー層（膜厚０．１０μｍ）を積層し、更に配向処理を
施したポリイミド膜で被覆して配向層（膜厚０．０５０
μｍ）を形成した。

【００７７】別に、ＩＴＯ基板を用意し、その表面を配
向処理を施したポリイミド膜で被覆して配向層（膜厚
０．０５０μｍ）を形成し、このＩＴＯ基板と、先に作
製したＩＴＯ基板の処理面と対向させ、１０μｍのガラ
ス繊維スペーサーを介して重ね合わせた。スペーサーで
形成された間隙にシッフ塩基化合物の液晶を注入し、周
囲をエポキシ樹脂で固めて液晶層をシールドした。更
に、配向処理を行ったＩＴＯ基板の外側に偏光板を重ね
て光−光変換装置を作製した。

【００７８】＜メモリーの消去試験＞作成された光−光
変換装置にアルミニウム電極側を正極として直流電圧３
０Ｖを印加した後、透明電極（ＩＴＯ電極層）側から出
力１００μＷ／ｃｍ² で波長７００ｎｍの単色光を照射
したところ、液晶の駆動は観測されなかった。次に４４
５ｎｍの単色光を透明電極側から１分間照射し、再び７
００ｎｍの単色光を透明電極側から照射したところ、今
度は液晶の駆動が観測され、反射率が増加した。次い
で、この光−光変換装置に波長４００ｎｍの単色光を１
分間照射した後に再び７００ｎｍの単色光を照射して明
電流値を測定したところ、再び液晶の駆動は観測されな
くなった。

【００７９】即ち、４４５ｎｍの光で光情報を書き込
み、それを４００ｎｍの光で消去することが可能であっ
た。

【００８０】図２に、波長４４５ｎｍの単色光照射と波
長４００ｎｍの単色光照射とを繰り返し行ったときの反
射率の変化を示す。波長４４５ｎｍの単色光を照射した
ときには、液晶の駆動により反射率が増大してメモリー
状態を示し、波長４００ｎｍの単色光を照射したときに
は、液晶の駆動がないため反射率が低下し、メモリーが
消去されている。しかして、この図２より、波長４４５
ｎｍの単色光に照射によるメモリー書き込みと、波長４
００ｎｍの単色光の照射によるメモリー消去のプロセス
は何度も繰り返すことが可能であることがわかる。

【００８１】また、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）
チオベンゾフェノン（ＴＭＫ）をポリカーボネート中に
９．１重量％含むフィルム、及び、９−エチルカルバゾ
ール−３−カルバルデヒドジフェニルヒドラゾン（ＤＰ
Ｈ）をポリカーボネート中に２９重量％含むフィルムの
分光吸収スペクトルを、図３中に各々点線及び実線とし
て示す。

【００８２】図２と図３の結果から、作製した光−光変
換装置はチオケトン系化合物の吸収する４４５ｎｍの光
照射によって受光感度が増大してメモリー状態となり、
ヒドラゾン系化合物の吸収する４００ｎｍの光照射によ
って受光感度の増大が消去されたことがわかる。

【００８３】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の光−光変換
装置におけるメモリーの消去方法によれば、演算処理、
視覚情報処理、ニューロコンピューター、センサー等、
各種用途への応用が期待される光−光変換装置に対し
て、簡便な操作で効果的なメモリー消去を行って、その
繰り返し使用が可能とされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する光−光変換装置の一実施例を
示す積層構成図である。

【図２】実施例１における書き込みと消去の繰り返し実
験結果を示す反射率のグラフである。

【図３】実施例１で用いたチオケトン系化合物（ＴＭ
Ｋ）及びヒドラゾン系化合物（ＤＰＨ）の分光吸収スペ
クトル線図である。

【図４】液晶ライトバルブを示す積層構成図である。

【符号の説明】

１，２ ガラス板 ３，４ 光透過性電極 ５ メモリー層 ６ 光電変換層 ７ 誘電体ミラー層 ８，９ 液晶配向層 １０ 液晶層 １１ 偏光層 １２ 電源 ＩＬ 入力光 ＣＬ 制御光 ＲＬ 読み出し光

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一方が光透過性を有する電極
   間に、光電変換層とメモリー層とを有する入力光情報処
   理部が設けられると共に、該入力光情報処理部に積層又
   は電気的に接続された表示部を備えてなる光−光変換装
   置であって、 前記メモリー層は、ヒドラゾン系化合物及びチオケトン
   系化合物を含有し、光照射により変化した導電性を光遮
   断後も持続させる機能を有する光−光変換装置のメモリ
   ーを消去する方法において、 前記チオケトン系化合物の吸収領域の波長の光を照射す
   ることによって前記入力光情報処理部の受光感度を増大
   させて形成したメモリー状態を、前記ヒドラゾン系化合
   物の吸収領域の波長の光を照射することにより消去する
   ことを特徴とする光−光変換装置におけるメモリーの消
   去方法。