(57)【要約】  不揮発性電気的記憶システムにおいて、カード型メモリ・ユニット１０と読み取り／書き込みユニット１１とは物理的に別個のユニットとして設けられる。メモリ・ユニット１０は、メモリ材料の両端間に電界が印加されることによって少なくとも２つの別個の物理的状態に設定可能であるメモリ材料４を使用している。読み取り／書き込みユニット１０は、最初の書き込み動作でメモリ・ユニット１０内にメモリ・セルを画定することを可能にする所定の形状パターンで設けられた接触手段９を備え、メモリ・セルは接触手段９の形状パターンに対応する形状パターンで配置されている。メモリ・ユニット１０と読み取り／書き込みユニット１１との間に物理的接触が成立すると、アドレス指定されたメモリ・セル上の電気回路が閉じ、読み取り、書き込み又は消去動作を実行可能である。メモリ・ユニット１０のメモリ材料４は識別可能な２つの分極状態へと分極可能な強誘電性又はエレクトレット材料であってよく、又は電界の印加によって材料のメモリ・セルを特定の安定抵抗値に設定可能であるように、抵抗性インピーダンスを有する材料であってもよい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理的に別個のユニットとして設けられたカード型メモリ・ユニットと読み取り／書き込みユニットとを備える不揮発性電気的データ記憶装置であって、前記メモリ・ユニットは、少なくとも２つの別個の物理的状態に達し、且つ／又はそのいずれかに設定され、又はメモリ材料の両端間に電界が印加されると双方の間で切り換えることができるメモリ材料の層を備え、前記少なくとも２つの別個の物理的状態はインピーダンス値又は分極値によって特徴付けされ、前記電界は、印加された電界によってメモリ・セルに設定された前記別個の物理的状態に割り当てられる論理値によって与えられるデータを記憶するために、特定の位置で前記メモリ材料の体積の所定の拡張がなされた前記メモリ・セルを画定するように前記特定の位置に、また特定の方向で印加され、前記論理値は前記メモリ・セルの両端間に電位差を印加することによって検出及び読み取りが可能であり、前記メモリ・ユニットはメモリ材料のグローバル層を備え、且つ前記読み取り／書き込みユニットは、未使用メモリ層への最初の書き込み動作で前記メモリ・ユニットに適用したとき、ビット・スポットを形成するメモリ・セルが前記読み取り／書き込みユニット内の接触手段と正確に対応する形状又はパターンでそこに形成されるような形状又はパターンで設けられた一組の接触手段を備えるデータ記憶装置。
【請求項２】
前記メモリ・ユニットは前記メモリ層とインターフェースし、接触する共通の底部電極を備えることを特徴とする請求項１に記載のデータ記憶装置。
【請求項３】
前記メモリ・ユニットは、前記メモリ層とインターフェースし接触する共通の上部電極を備え、前記上部電極は異方性導電材料からなり、それによって、双方の間に確立された固定的接触と、前記読み取り／書き込みユニットの前記一組の接触手段とは、前記メモリ・ユニット内の未使用のメモリ層への最初の書き込み動作でメモリ・セルが前記読み取り／書き込みユニット内の前記接触手段と同じ形状又はパターンでそこに配置されるように、前記接触手段が前記メモリ層に接触するスポット位置で前記メモリ・ユニット内に前記メモリ・セルを形成することを特徴とする請求項１に記載のデータ記憶装置。
【請求項４】
前記上部電極は、前記メモリ層に電位差を印加することによって、最初の書き込み動作で、このようにして画定されたメモリ・セルの前記形状の拡張が前記個々の接触手段の拡張によって制限されるように異方導電性であることを特徴とする請求項３に記載のデータ記憶装置。
【請求項５】
前記読み取り／書き込みユニットはメモリ・ユニットを挿入するように構成された固定ユニットであり、前記一組の接触手段の反対側に設けられた電極を備え、それによって、前記一組の接触手段と電極とがその両端で前記メモリ・ユニットとそれぞれ接触し、前記電極は前記メモリ・ユニット用の共通の電極として機能することを特徴とする請求項１に記載のデータ記憶装置。
【請求項６】
前記読み取り／書き込みユニットの前記接触手段は、１つ又は複数の線形アレイとして、又は列と行とが前記線形アレイによって形成される正方形又は長方形のマトリクスとして設けられることを特徴とする請求項１に記載のデータ記憶装置。
【請求項７】
前記メモリ・ユニット内で形成される前記メモリ・セルは１つ又は複数の線形アレイとして、又は正方形又は長方形のマトリクスとして設けられ、前記線形アレイは前記マトリクスの行と列のいずれかを形成することを特徴とする請求項６に記載のデータ記憶装置。
【請求項８】
前記読み取り／書き込みユニットの前記接触手段は、前記読み取り／書き込みユニット内に、又はこれと接続された周辺ユニット内に位置する駆動、検知及び制御手段と接続可能であることを特徴とする請求項１に記載のデータ記憶装置。
【請求項９】
前記読み取り／書き込みユニットは、固定ユニット、例えば端末装置内のカード読み取り器であることを特徴とする請求項１２に記載のデータ記憶装置。
【請求項１０】
前記読み取り／書き込みユニットは、移動ユニット、例えば携帯装置であることを特徴とする請求項１に記載のデータ記憶装置。
【請求項１１】
前記メモリ材料は、２つの反対方向のいずれかに分極され、ヒステリシスを示すことができる強誘電性又はエレクトレット材料であり、データは論理値をその残留分極状態のいずれかに割り当てることによって、前記強誘電性又はエレクトレット・メモリ材料内に画定されるメモリ・セル内に記憶されることを特徴とする請求項１に記載のデータ記憶装置。
【請求項１２】
前記強誘電性又はエレクトレット材料はペルボスカイト構造の無機セラミック材料、オリゴマー、ポリマー又はポリ（フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン）［Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）］などのコポリマーであることを特徴とする請求項１１に記載のデータ記憶装置。
【請求項１３】
前記メモリ材料は、線形又は非線形の抵抗性インピーダンス特性を有し、適宜の電位差又は電界を両端間に印加すると特定の抵抗値に設定可能な誘電性材料であり、データは前記メモリ・セル内に特定の抵抗値として記憶され、前記特定の抵抗値に論理値が割り当てられ、前記論理値は前記メモリ材料の両端間に適宜の検知用電位差を印加することによって読み取られ、且つ検知され、前記検知用電位差は前記メモリ・セルの前記設定された抵抗値を変更しない値を有することを特徴とする請求項１に記載のデータ記憶装置。
【請求項１４】
前記抵抗性メモリ材料はフタロシアニン化合物、有機低分子化合物、Ｍ（ＴＣＮＱ）のような金属有機塩、オリゴマー、ポリマー、又はコポリマーであることを特徴とする請求項１３に記載のデータ記憶装置。
【請求項１５】
半導体材料層が電極材料と接触するとダイオード接合部が形成されるように、無機又は有機半導体材料層が抵抗性メモリ材料を含む前記メモリ層の近傍に設けられたことを特徴とする請求項１３に記載のデータ記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ノルウエー特許出願第２００５２９０４明細書からの優先権を主張する本発明は、物理的に別個のユニットとして設けられたカード型メモリ・ユニットと読み取り／書き込みユニットとを備えるデータ記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体に関するデジタル情報をローカルに記憶する方法が必要な多くの状況がある。現在、それを達成するには３つの方法が主流である。第１の方法は、外部の読み取り／書き込みユニットを使用して読み取り及び書き込みがなされる磁性材料を使用し、第２の方法は、光学的方法によって読み取られるリードオンリー・メモリの形態のプリントされたバー・コードを使用し、また第３の方法は、フラッシュ・メモリのようなチップを使用するメモリを使用するものである。これらの異なる技術はすべて長所と弱点を有している。チップを使用するメモリ（例えばＳＩＭカード）はメモリ・デバイスに駆動回路と制御論理とを含んでおり、そのため製造コストが高い。チップを使用するメモリは更に、メモリ・デバイスにトランジスタを備える必要があり、その結果、可能な製造方法の数が限定される。実際にはそれらはすべてシリコン・ウエーハ上に形成される。磁気ストライプは再書き込み可能であるが、バー・コードは再書き込み不能である。現在使用されている磁気ストライプは、メモリ・デバイスに対する相対速度を有する外部ユニットによって読み取られ、一方、バー・コードは通常は、読み取りユニットとメモリ・デバイスとが休止中に読み取られる。バー・コードは極めて低コストのプリントされたデバイスであり、一方、磁気ストライプは管理された環境で製造され、事後に目標アイテム内にラミネートされなければならない。バー・コードのデータ密度は極めて低く、磁気ストライプはメモリと読み取り／書き込みユニットとの一定の相対速度を利用して読み取られるので、磁気ストライプのデータ容量はストライプの長さによって限定される。実際に、磁気ストライプの記憶容量はわずか数１００バイトに制約される。データ・コンテンツが制限され、製造コストが高く、メモリと読み取り／書き込み装置との相対速度が必要であるという磁気ストライプの欠点は固有のものであり、望ましくない。
【０００３】
簡単なメモリ・カードの既存の技術及び解決策の欠点を考慮に入れ、また、それらが極めて広範且つ頻繁に使用されていることを考慮すると、従来の読み取り可能なメモリ・カードの形態で実装可能であり、加えて品質、記憶容量、簡便さ、特に読み取り／書き込み動作の信頼性に関して重要な利点をもたらし、更に量産及び低コストで製造可能な、データ記憶手段に基づく技術の向上が必要であることは明らかである。このことは更に、現在のカード読み取り器とコンセプトが異ならない再書き込み装置で再書き込み可能であり、使用可能である必要があることを意味している。例えば、いかなる移動部品も必要であってはならず、メモリ・カードと読み取り／書き込み装置との間の相対速度を保持せずに入力／出力操作が実行されるべきである。更にこの種のメモリ・カードは低コストで量産可能な製造方法で製造可能である必要がある。それらには本質的に、現在に至るまでエレクトロニクス及び集積回路産業における製造にわずかな程度しか応用されず、それにも関らず高性能部品を確実且つ高い歩留まりで製造可能であることが示されていた従来のプリント技術も含まれる。加えて、プリント技術は製造されるコンポーネントの構成要素として無機並びに有機の異なる材料を使用することが大幅に容易であり、同時に、このような材料を使用する際に従来の製造工程で生ずる不適合性の問題が回避されるという利点も備えている。これらの不適合性の問題は熱、機械及び化学的なものであり、１つ又は複数の機能的材料の機能性を著しく損なうことがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって本発明の主要な目的は、既存のメモリ・カードの上記の欠点を回避し、しかしその利点を保持し、加えて記憶容量を高め、高い信頼性とより低い製造コストをもたらす改良型のメモリ・カードを提供することにある。
【０００５】
本発明の別の目的は、従来はより高度なデータ記憶システムにのみ応用されてきたデータ記憶技術に基づく上記のようなメモリ・カードを提供することにある。
【０００６】
更なる目的は、公知の先行技術のメモリ・カードと同様に簡単な構造で、データが電気的手段によって記憶及び入出力される上記のようなメモリ・カードを提供することにある。
【０００７】
最後ではあるが重要な本発明の目的は、記憶媒体用に有機材料を含む新規の材料を使用可能であり、その上、性能を損なわない製造方法で加工可能であることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的並びにその他の特徴及び利点は、物理的に別個のユニットとして設けられたカード型メモリ・ユニットと読み取り／書き込みユニットとを備えるデータ記憶装置であって、該メモリ・ユニットは、少なくとも２つの別個の物理的状態に達し、且つ／又はそのいずれかに設定され、又はメモリ材料の両端間に電界が印加されると双方の間で切り換えることができるメモリ材料の層を備え、少なくとも２つの別個の物理的状態はインピーダンス値又は分極値によって特徴付けされ、電界は、印加された電界によってメモリ・セルに設定された別個の物理的状態に割り当てられる論理値によって与えられるデータを記憶するために、特定の位置でメモリ材料の体積の所定の拡張がなされたメモリ・セルを画定するように特定の位置に、また特定の方向で印加され、論理値はメモリ・セルの両端間に電位差を印加することによって検出及び読み取りが可能であり、メモリ・ユニットはメモリ材料のグローバル層を備え、且つ読み取り／書き込みユニットは、未使用メモリ層への最初の書き込み動作でメモリ・ユニットに適用したとき、ビット・スポットを形成するメモリ・セルが読み取り／書き込みユニット内の接触手段と正確に対応する形状又はパターンでそこに形成されるような形状又はパターンで設けられた一組の接触手段を備える、本発明によるデータ記憶装置によって実現される。
【０００９】
本発明によるデータ記憶システムの付加的な特徴及び利点は添付の従属請求項に開示されている好ましい実施例から明らかにされる。
【実施例】
【００１０】
ここで本発明の例示的実施例の記載、及び添付図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。
【００１１】
本発明は本発明の様々な好ましい実施例、特にメモリ・ユニット自体の下記の説明からより明解に理解されよう。
【００１２】
本発明は、使用されるメモリ材料、並びにメモリ・セル、接触手段及び電極などの配置用に選択された基本パターンに関して基本的に、親出願の対応する特徴と同類であることに留意されたい。したがって、本出願は同じメモリ材料、すなわち強誘電性又はエレクトレット・メモリ材料、又は線形又は非線形のインピーダンス特性を呈し、特定の強さの電界が印加されると特定の抵抗値に設定可能であるメモリ材料に基づくものである。しかし、本発明は根本的にその最も基本的な実施例で、グローバル・メモリ層のみを備えたメモリ・ユニットを提供する点が異なっている。電極も接点も存在しないが、その機能と動作は、図１に示されている本発明のデータ記憶装置の第１の好ましい実施例の以下の説明から理解されよう。
【００１３】
図１は任意選択の防護層３ａと３ｂとの間に挿入されたグローバル・メモリ材料４を有するメモリ・ユニット１０が断面図で示されている。実際には、メモリ・カードをメモリ材料のみで、特にこれもメモリ材料である適宜のポリマー材料から構成されるように製造することができる。その場合は当然、通常のプラスチック製メモリ・カードと同類であろう。メモリ・ユニットは読み取りユニット１１内のレセプタブル１２内に挿入可能である。読み取りユニット１１はメモリ・ユニット１０の記憶域と同じ延長を有する共通の電極２と、１つ又は複数の線形アレイ、又は共通電極２に面するこのような線形アレイによって形成された正方形又は長方形のマトリクス内に設けられた接触手段９とから構成されている。接触手段には例えば図示のような板ばねを備えたばね仕掛け１３を備えてもよく、メモリ・ユニット１０が読み取り／書き込みユニット１０内のレセプタブル１２内に挿入されると、接触手段は例えば、接触手段９とメモリ・ユニット１０と共通電極２との間の固定グリップ及び接触を保持するばね力に抗して上方に変位して、図示のような接触手段９の１つと共通電極２との間でメモリ・ユニット１０内のメモリ材料４の両端間に電位を印加することにより、メモリ・ユニットの適切な電気的アドレス指定を可能にし、それによって、メモリ材料が強誘電性材料である場合のように最初の書き込み動作で層４のメモリ材料が最初の未使用状態にある場合には、メモリ・ユニット１０のメモリ層４内にメモリ・セルを画定することができる。未分極の強誘電性材料が分極した場合、すなわち書き込まれた場合、電気的手段によってその未使用、又は未分極状態には容易には復帰できないことに留意されたい。それが抵抗性材料である場合は、適用された該当する接触手段によって与えられた位置で特定の抵抗値を設定することによってメモリ・セルが画定された後で単に電界の方向を反転させることにより未使用状態に設定、すなわち消去、又は「非書き込み」状態にすることができる。いずれにせよ、この時点でグローバル・メモリ層４内にビット・スポットのアレイ又はマトリクス、又はメモリ・セルを画定することが可能であり、この場合は、メモリ・ユニット１０は理想的に図２の平面図に示されるように見え、メモリ・セルの記憶域８又はビット・スポットが８・８メモリ・セル・アレイを形成する。読み取り／書き込みユニット１０の接触手段９は勿論、整合アレイ内に配置される。メモリ・セルのマトリクス外の領域７はグリップ／取扱い目的のために反転可能であり、バンキング及び支払い目的のために使用される従来のメモリ・カードの場合と同様に、目視できる文字又は所有者識別マークを含んでいてもよいであろう。
【００１４】
本発明によるデータ記憶装置の別の実施例が図３に示されている。本明細書では底部電極２が基板１上に設けられているが、基板は厳密には必要ではない。底部電極の上には、共通の底部電極２とメモリ層４とが同延であるようにメモリ材料のグローバル層４が設けられている。これは図示のように読み取り／書き込みユニット１１に適したメモリ・ユニットの実施例である。携帯式又はその他の移動可能なユニットであることができるこの読み取り／書き込みユニット１１はデータ記憶装置に使用されるものと同様の読み取り／書き込みユニットと類似しており、このメモリ・ユニットは適宜にパターン形成された底部及び上部の電極セットによってピクセル化又はパターン形成されたメモリ層を備えており、各電極セットは例えば平行なストライプ状電極の形態であり、メモリ・セルが電極間の交差部分でメモリ材料内に画定されるように互いに垂直に向き合っている。図３の実施例では、メモリ・セルはメモリ材料が未使用状態、すなわちデータの設定又は書き込みがなされていない最初の書き込み動作で、読み取り／書き込みユニットのヘッド内の読み取り／書き込みユニット１０の接触手段９の位置によって決定されるメモリ材料内で画定される。接触手段９の配置又はパターンは例えば線形アレイ、又はこのようなアレイから構成された正方形又は長方形のマトリクスと類似したものでよいが、読み取り／書き込みユニット１０内で接触手段９向けに選択される実際のパターンには実際には制限はない。
【００１５】
各メモリ・セルの空間及び位置を画定するのは読み取り／書き込みユニットとメモリ層との間の領域であるので、複数の読み取り及び書き込み動作で読み取り／書き込みユニットの位置決めが反復可能であることが重要である。これはメモリ上の視覚的マーキングによって、又はストッパのような機械的な位置決め装置によって、又はオーバーサンプリングによって達成可能である。オーバーサンプリングは例えば接触ピン又はパッドの形態の接触手段９を、実際のメモリ・セル及びメモリ・セル自体の間隔よりはるかに密に詰め込んで読み取り／書き込みユニット内に設けることによって実現可能である。そこで前記ピン又はパッドの形態の隣接する複数の接触手段９が同一のメモリ・セルを検知し、読み取られたパターンを解析することによって、アレイ内のメモリ・セルの実際の分布をそれらのデータ内容とともに判定可能である。この実施例でメモリ・セルに書き込む際には、メモリ・ユニット内に単一のメモリ・セルを作成するために読み取り／書き込みユニット１０内の隣接する複数の接触手段９が利用される。この特定の実施例では、読み取り／書き込みユニット１０の接触手段９とメモリ層４との間に良好な機械的接触が得られることが不可欠であるが、その理由はそうではないと高い電圧対距離比により空隙にスパークが誘発されることがあり、それが場合によっては、通常はメモリ層を極めて薄いフィルムとして形成するように被着されるメモリ材料の劣化原因になる可能性があるからである。
【００１６】
図４に示されている本発明によるデータ記憶装置の第３の実施例では、上部電極５が異方性導電材料から製造されている最初の無パターン型メモリ・ユニットが設けられている。上部電極５は別として、この実施例は勿論、図３に示し、上に記載した実施例と類似している。これまでの実施例と同様に、共通底部電極２がメモリ層４の反対側に設けられており、この実施例でも勿論、電極をパターン形成する必要はない。上部電極５が異方性導電材料であることによって、上部電極５は縦方向にしか電流を導通せず、横方向、すなわちメモリ層４と平行な方向は上部電極５の抵抗率が極めて高いので電流がその方向に流れることは決してない。更に、上部電極５は弾性であり、図示のように読み取り／書き込みユニット１０の接触手段９にある一定の圧力を加えると変形可能である。ピン又はパッドの形態の接触手段９が異方性の電極材料内に押圧されると、それによって接触手段９とメモリ材料４との間の抵抗量が低くなる。
【００１７】
これまでに記載の実施例に関連する読み取り／書き込みユニットの位置決めの記載は図４に示した実施例にも当てはまる。
【００１８】
電極は蒸着、スパッタリング、及びフォトリソグラフィ技術のような標準的ないずれかの方法によって堆積及びパターン形成された金属を用いて、又は例えばインクジェット、フレキソ印刷又はその他のいずれかの適宜の技術によって堆積された例えばポリマーを使用した導電性インクを用いて製造可能であろう。２つの電極層の間に電気フィルム層をスピン・コーティングすることによってメモリ・フィルムを堆積させることも可能であろう。電気メモリ層を堆積するためにインクジェット、フレキソ印刷、蒸着のような他の技術を使用することも可能である。
【００１９】
どの実施例でも、メモリ・ユニット１０を構成するすべての層が同延であるべきであることを理解されたい。したがって、メモリ・ユニットのどの電極もメモリ・ユニットのメモリ層４と同じ面積を占める。この文脈において、読み取り／書き込みユニット１０は接触手段９及び電極２に接続された駆動、検知及び制御回路を備えていてもよいが、この回路を読み取り／書き込みユニットと接続可能な外部ユニット（図示せず）内に備えてもよいことを理解されたい。
【００２０】
図１に示した実施例では、特にメモリ材料が極めて薄い強誘電性、又はエレクトレット・フィルムである場合には基板が必要である場合がある。その場合は、読み取り／書き込みユニット１０の共通電極２がメモリ層４と接触手段９とを介して容量結合を行う。図３又は４に示された実施例では、場合によっては基板の代わりに、極めて厚くすることができる共通の底部電極２を使用することができる。
【００２１】
読み取り／書き込みユニット１０には２つの主要な任務がある。第１の任務はメモリ・セルの読み取りと書き込みとを制御するために必要な電圧波形を生成することである。第２の任務は読み取り中にメモリ・セルの状態を検知することである。
【００２２】
メモリの動作には時間と大きさの双方が良好に制御された電圧波形が電極に印加されることが必要である。これは標準的なディスクリート電子部品又は専用の集積回路で達成可能である。メモリ材料が充分に大きい強誘電性材料である場合は、印加電圧によって強誘電性メモリ・フィルム内のダイポールは強制的に電極間の電界の方向に整列され、ひいては材料の分極方向に情報を記憶する。強誘電性メモリ・セルの動作に関する基本情報は文献から得ることができる。同様に、抵抗性インピーダンス特性を有する材料はその抵抗を印加された外部電界によって設定されることができ、ひいては安定抵抗値によって表わされるデータを記憶することができる。マルチビット・メモリ・セルを実現するためにこの種のメモリ材料、例えばＭ（ＴＣＮＱ）のような金属有機塩を使用可能であろう。
【００２３】
検知回路は、読み取り電圧パルス期間中の強誘電性材料の変位によりセルから移動する電荷量に基づいてメモリ・セルの状態を決定する必要がある。これは例えば、簡単なソーワータワー構造で、又は電流積分器によって行うことができ、双方ともディスクリート回路で実現可能である。しかし大容量メモリ向けにそれを行うには専用の集積回路を構成することが有意義であろう。
【００２４】
本発明のデータ記憶装置のメモリ材料が、２つの残留分極状態のいずれかに分極され、ヒステリシスを示すことができる強誘電性又はエレクトレット材料である場合は、論理値を残留分極状態のいずれか、すなわち負又は正の分極状態に割り当てることによってデータがメモリ・セル内に記憶される。読み取り及び書き込み動作は、メモリ・セルに適宜の強度の電界を印加することによってヒステリシス曲線上で実行され、それによってメモリ・セルの保磁力以上の保磁力を有し、メモリ・セルの分極ベクトルとは反対方向の電界を印加することによって分極状態の切り換えを行うことができる。強誘電性材料は正確にはエレクトレット材料の亜種であることに留意されたい。当業者には公知である多くの強誘電性材料の候補には、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）のような無機セラミック材料、又はより好ましくは有機で容易にプリント可能な強誘電性オリゴマー、ポリマー、又は、現在最も広範に使用されている有機強誘電性材料である公知のポリ（フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン）が含まれる。一般に、これらの有機強誘電性材料は性来、接触する金属電極とダイオード接合部を形成することはあり得ない。
【００２５】
本発明によるデータ記憶装置では、メモリ材料を線形又は非線形の抵抗性インピーダンスを有する誘電性材料として選択することも可能であろう。この種の材料は電界の印加によって特定の抵抗値に設定可能であり、また、電界強度を変更することによって複数の特定の抵抗状態をメモリ材料内で設定可能である。換言すると例えば、例えば４つ、又は８つ等の抵抗値レベルの１つとして設定値を選択し、ひいてはそれぞれ２、３、又はそれ以上のビットを記憶できることによって、マルチビット・コード化によりデータを記憶することが可能である。印加される特定の電界強度が抵抗値の設定を決定する。電界を反転させることによって、設定された抵抗値を消去することも可能である。更に、抵抗性メモリ材料の幾つかの（又はほとんどの）候補は、接触する金属電極と自発的にダイオード接合部を形成できないが、このようなダイオード接合部を形成するためにメモリ層と電極との間に半導体材料層を備えることができ、そこでショットキ接合部が形成される。その場合は半導体層は図１又は図３に示されるように任意選択の層３ａ、３ｂ又は層６として特定することができよう。当業者は抵抗性メモリ材料の候補には精通しているが、それらは例えばフタロシアニン化合物、有機低分子化合物、公知のＭ（ＴＣＮＱ）のような金属有機塩、オリゴマー、ポリマー、又はコポリマーとして選択できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明によるデータ記憶装置の第１の実施例を示す図である。
【図２】図１の実施例で使用されるメモリ・ユニットの平面図である。
【図３】本発明によるデータ記憶装置の第２の実施例を示す図である。
【図４】本発明によるデータ記憶装置の第３の実施例を示す図である。
【図１】
2008544363.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年12月13日(2007.12.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理的に別個のユニットとして設けられたカード型メモリ・ユニットと読み取り／書き込みユニット（１１）とを備える不揮発性電気的データ記憶装置であって、前記メモリ・ユニットは、少なくとも２つの別個の物理的状態に達し、且つ／又はそのいずれかに設定され、又はメモリ材料（４）の両端間に電界が印加されると双方の間で切り換えることができるメモリ材料（４）の層を備え、前記少なくとも２つの別個の物理的状態はインピーダンス値又は分極値によって特徴付けされ、前記電界は、印加された電界によってメモリ・セルに設定された前記別個の物理的状態に割り当てられる論理値によって与えられるデータを記憶するために、特定の位置で前記メモリ材料の体積の所定の拡張がなされた前記メモリ・セルを画定するように前記特定の位置に、また特定の方向で印加され、前記論理値は前記メモリ・セルの両端間に電位差を印加することによって検出及び読み取りが可能であり、前記メモリ・ユニットはメモリ材料のグローバル層（４）を備え、前記メモリ・ユニットは、前記メモリ層（４）とインターフェースし接触する共通の底部電極（２）を備え、前記読み取り／書き込みユニット（１１）は、例えば携帯装置のような移動式ユニットであり、未使用メモリ層（４）への最初の書き込み動作でメモリ・ユニットに適用したとき、ビット・スポットを形成するメモリ・セルが前記読み取り／書き込みユニット（１１）内の接触手段（９）と正確に対応する形状又はパターンでそこに形成されるような形状又はパターンで設けられた一組の前記接触手段（９）を備え、
前記メモリ・ユニットが、前記メモリ層（４）にインターフェースし接触する共通の上部電極（５）を備え、前記上部電極（５）が異方性導電材料からなり、それによって、前記上部電極（５）と前記読み取り／書き込みユニット（１１）の前記１組の接触手段（９）との間で、前記メモリ・ユニット内の未使用のメモリ層への最初の書き込み動作時に成立する固定的な接触によって、前記接触手段（９）が前記メモリ層（４）と接触するスポット位置で前記メモリ層（４）内にメモリ・セルが形成され、その結果、前記メモリ・セルは前記読み取り／書き込みユニット（１１）の前記接触手段（９）のものと同じ形状配置又はパターンで配置され、前記上部電極（５）が異方性導電性であり、それによって、前記メモリ層に電位差を印加すると、最初の書き込み動作で上記のように画定されたメモリ・セルの形状の延長が個々の前記接触手段（９）の延長によって限定されることを特徴とするデータ記憶装置。
【請求項２】
前記読み取り／書き込みユニット（１１）の前記接触手段（９）は、１つ又は複数の線形アレイとして、又は列と行とが前記線形アレイによって形成される正方形又は長方形のマトリクスとして設けられることを特徴とする請求項１に記載のデータ記憶装置。
【請求項３】
前記メモリ・ユニット内で形成される前記メモリ・セルは１つ又は複数の線形アレイとして、又は正方形又は長方形のマトリクスとして設けられ、前記線形アレイは前記マトリクスの行と列のいずれかを形成することを特徴とする請求項２に記載のデータ記憶装置。
【請求項４】
前記読み取り／書き込みユニット（１１）の前記接触手段（９）は、前記読み取り／書き込みユニット（１１）内に、又はこれと接続された周辺ユニット内に位置する駆動、検知及び制御手段と接続可能であることを特徴とする請求項１に記載のデータ記憶装置。
【請求項５】
前記メモリ材料（４）は、２つの反対方向のいずれかに分極され、ヒステリシスを示すことができる強誘電性又はエレクトレット材料であり、データは論理値をその残留分極状態のいずれかに割り当てることによって、前記強誘電性又はエレクトレット・メモリ材料内に画定されるメモリ・セル内に記憶されることを特徴とする請求項１に記載のデータ記憶装置。
【請求項６】
前記強誘電性又はエレクトレット材料（４）はペルボスカイト構造の無機セラミック材料、オリゴマー、ポリマー又はポリ（フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン）［Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）］などのコポリマーであることを特徴とする請求項５に記載のデータ記憶装置。
【請求項７】
前記メモリ材料（４）は、線形又は非線形の抵抗性インピーダンス特性を有し、適宜の電位差又は電界を両端間に印加すると特定の抵抗値に設定可能な誘電性材料であり、データは前記メモリ・セル内に特定の抵抗値として記憶され、前記特定の抵抗値に論理値が割り当てられ、前記論理値は前記メモリ材料の両端間に適宜の検知用電位差を印加することによって読み取られ、且つ検知され、前記検知用電位差は前記メモリ・セルの前記設定された抵抗値を変更しない値を有することを特徴とする請求項１に記載のデータ記憶装置。
【請求項８】
前記抵抗性メモリ材料（４）はフタロシアニン化合物、有機低分子化合物、Ｍ（ＴＣＮＱ）のような金属有機塩、オリゴマー、ポリマー、又はコポリマーであることを特徴とする請求項７に記載のデータ記憶装置。
【請求項９】
ダイオード接合部が半導体材料層と前記上部電極（５）の間で形成されるように、無機又は有機半導体材料層が抵抗性メモリ材料を含む前記メモリ層（４）の近傍に、また前記上部電極（５）間に設けられたことを特徴とする請求項７に記載のデータ記憶装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ノルウエー特許出願第２００５２９０４明細書からの優先権を主張する本発明は、物理的に別個のユニットとして設けられたカード型メモリ・ユニットと読み取り／書き込みユニットとを備えるデータ記憶装置であって、該メモリ・ユニットは、少なくとも２つの別個の物理的状態に達し、且つ／又はそのいずれかに設定され、又はメモリ材料の両端間に電界が印加されると双方の間で切り換えることができるメモリ材料の層を備え、少なくとも２つの別個の物理的状態はインピーダンス値又は分極値によって特徴付けされ、電界は、印加された電界によってメモリ・セルに設定された別個の物理的状態に割り当てられる論理値によって与えられるデータを記憶するために、特定の位置でメモリ材料の体積の所定の拡張がなされたメモリ・セルを画定するように特定の位置に、また特定の方向で印加され、論理値はメモリ・セルの両端間に電位差を印加することによって検出及び読み取りが可能であり、メモリ・ユニットはメモリ材料のグローバル層を備え、該メモリ・ユニットは、該メモリ層とインターフェースし接触する共通の底部電極を備え、該読み取り／書き込みユニットは、例えば携帯装置のような移動式ユニットであり、未使用メモリ層への最初の書き込み動作でメモリ・ユニットに適用したとき、ビット・スポットを形成するメモリ・セルが読み取り／書き込みユニット内の接触手段と正確に対応する形状又はパターンでそこに形成されるような形状又はパターンで設けられた一組の接触手段を備える、データ記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体に関するデジタル情報をローカルに記憶する方法が必要な多くの状況がある。現在、それを達成するには３つの方法が主流である。第１の方法は、外部の読み取り／書き込みユニットを使用して読み取り及び書き込みがなされる磁性材料を使用し、第２の方法は、光学的方法によって読み取られるリードオンリー・メモリの形態のプリントされたバー・コードを使用し、また第３の方法は、フラッシュ・メモリのようなチップを使用するメモリを使用するものである。これらの異なる技術はすべて長所と弱点を有している。チップを使用するメモリ（例えばＳＩＭカード）はメモリ・デバイスに駆動回路と制御論理とを含んでおり、そのため製造コストが高い。チップを使用するメモリは更に、メモリ・デバイスにトランジスタを備える必要があり、その結果、可能な製造方法の数が限定される。実際にはそれらはすべてシリコン・ウエーハ上に形成される。磁気ストライプは再書き込み可能であるが、バー・コードは再書き込み不能である。現在使用されている磁気ストライプは、メモリ・デバイスに対する相対速度を有する外部ユニットによって読み取られ、一方、バー・コードは通常は、読み取りユニットとメモリ・デバイスとが休止中に読み取られる。バー・コードは極めて低コストのプリントされたデバイスであり、一方、磁気ストライプは管理された環境で製造され、事後に目標アイテム内にラミネートされなければならない。バー・コードのデータ密度は極めて低く、磁気ストライプはメモリと読み取り／書き込みユニットとの一定の相対速度を利用して読み取られるので、磁気ストライプのデータ容量はストライプの長さによって限定される。実際に、磁気ストライプの記憶容量はわずか数１００バイトに制約される。データ・コンテンツが制限され、製造コストが高く、メモリと読み取り／書き込み装置との相対速度が必要であるという磁気ストライプの欠点は固有のものであり、望ましくない。
【０００３】
簡単なメモリ・カードの既存の技術及び解決策の欠点を考慮に入れ、また、それらが極めて広範且つ頻繁に使用されていることを考慮すると、従来の読み取り可能なメモリ・カードの形態で実装可能であり、加えて品質、記憶容量、簡便さ、特に読み取り／書き込み動作の信頼性に関して重要な利点をもたらし、更に量産及び低コストで製造可能な、データ記憶手段に基づく技術の向上が必要であることは明らかである。このことは更に、現在のカード読み取り器とコンセプトが異ならない再書き込み装置で再書き込み可能であり、使用可能である必要があることを意味している。例えば、いかなる移動部品も必要であってはならず、メモリ・カードと読み取り／書き込み装置との間の相対速度を保持せずに入力／出力操作が実行されるべきである。更にこの種のメモリ・カードは低コストで量産可能な製造方法で製造可能である必要がある。それらには本質的に、現在に至るまでエレクトロニクス及び集積回路産業における製造にわずかな程度しか応用されず、それにも関らず高性能部品を確実且つ高い歩留まりで製造可能であることが示されていた従来のプリント技術も含まれる。加えて、プリント技術は製造されるコンポーネントの構成要素として無機並びに有機の異なる材料を使用することが大幅に容易であり、同時に、このような材料を使用する際に従来の製造工程で生ずる不適合性の問題が回避されるという利点も備えている。これらの不適合性の問題は熱、機械及び化学的なものであり、１つ又は複数の機能的材料の機能性を著しく損なうことがある。
【０００４】
先行技術のメモリ・カード・システムは米国特許第３８３５３０１号明細書（Ｂａｒｎｅｙ）から公知であり、目に見えないコードを備えてもよいメモリ・カードを含んでいる。カードをコード化するために使用される装置は、カード上のコードを読み戻し、これをコードによって定義された情報表示に変換するためにも利用可能である。コード化及び読み取り装置はパターン形成された接触手段と、メモリ・カードを受けるためのレセプタブルを有する底板とを備えている。メモリ・カードを受けるためのレセプタブルは底板内の溝として設けられ、カードと同延である。この溝の底部は装置の底又は戻り電極を形成する。コード化動作では、カードをレセプタブル２０内に入れ、コード化手段をカードの上面に適正に当てることによってメモリ・カード１８にビット・スポットが設けられる。次に、コード化手段内の設けられた接触パターンに従ってビット・スポットが形成される。メモリ・カードの記憶媒体は、電界のもとで抵抗性インピーダンスを変更可能であり、ひいては媒体内部の情報のコード化を可能にする適宜の材料である。
【０００５】
別の関連する先行技術のメモリ・ユニット１０が図１に断面図で示されており、グローバル・メモリ材料４が任意選択の防護層３ａ、３ｂの間に挿入されている。実際には、メモリ・カードをメモリ材料のみで、特にこれもメモリ材料である適宜のポリマー材料から構成されるように製造することができる。その場合は当然、通常のプラスチック製メモリ・カードと同類であろう。メモリ・ユニットは読み取り／書き込みユニット１１内のレセプタブル１２内に挿入可能である。読み取り／書き込みユニット１１はメモリ・ユニット１０の記憶域と同じ延長を有する共通の電極２と、１つ又は複数の線形アレイ、又は共通電極２に面するこのような線形アレイによって形成された正方形又は長方形のマトリクス内に設けられた接触手段９とから構成されている。接触手段には例えば図示のような板ばねを備えたばね仕掛け１３を備えてもよく、メモリ・ユニット１０が読み取り／書き込みユニット１０内のレセプタブル１２内に挿入されると、接触手段は例えば、接触手段９とメモリ・ユニット１０と共通電極２との間の固定グリップ及び接触を保持するばね力に抗して上方に変位して、図示のような接触手段９の１つと共通電極２との間でメモリ・ユニット１０内のメモリ材料４の両端間に電位を印加することにより、メモリ・ユニットの適切な電気的アドレス指定を可能にし、それによって、最初の書き込み動作で、メモリ・ユニット１０のメモリ層４内にメモリ・セルを画定することができる。上記の米国特許第３８３５３０１号明細書から公知であるように、電界内でインピーダンスを変更可能な材料からメモリ層４を製造することもできよう。
【０００６】
図１の先行技術のメモリ・ユニット１０は図２では平面図で示されており、メモリ・セルの記憶域８又はビット・スポットが８・８メモリ・セル・アレイを形成している。読み取り／書き込みユニット１０の接触手段９は勿論、整合アレイ内に配置される。メモリ・セルのマトリクス外の領域７はグリップ／取扱い目的のために反転可能であり、バンキング及び支払い目的のために使用される従来のメモリ・カードの場合と同様に、目視できる文字又は所有者識別マークを含んでいてもよいであろう。
【０００７】
更に別の関連する先行技術のデータ記憶装置が図３に示されている。このデバイスのメモリ・ユニットは底部電極２が基板１上に設けられているが、基板は厳密には必要ではない。底部電極の上には、共通の底部電極２とメモリ層４とが同延であるようにメモリ材料のグローバル層４が設けられている。これは前述のように読み取り／書き込みユニット１１と共に使用するのに適したメモリ・ユニットの実施例である。この読み取り／書き込みユニット１１は携帯式又はその他の移動可能なユニットであることができる。図３のメモリ・ユニットでは、メモリ・セルはメモリ材料が未使用状態、すなわちデータの設定又は書き込みがなされていない最初の書き込み動作で、メモリ・ユニットの読み取り／書き込みヘッド内の読み取り／書き込みユニット１１の接触手段９の位置によって決定されるメモリ材料４内で画定される。接触手段９の配置又はパターンは例えば線形アレイ、又はこのようなアレイから構成された正方形又は長方形のマトリクスと類似したものでよいが、読み取り／書き込みユニット１１内で接触手段９向けに選択される実際のパターンには実際には制限はない。
【０００８】
最後に、先行技術のデータ記憶装置が米国特許第５３２３３７７号明細書（Ｃｈｅｎ等）に開示されており、これはインピーダンスの変化、例えばメモリ層で生成されるデータ・スポットの抵抗値の変化を生成し、検知することによるデータ記憶装置内のデータの電気的記録又は検索を記載している。メモリ層の材料を適切に選択することによって、データを消去し、新たなデータを層に書き込むことができる。別個の読み取りユニットがメモリ層内のデータ・スポットの自由に構成できるパターンを作成可能にするであろう。しかし、データの記録及び検索、すなわち書き込みと読み取りには２つの別個のユニットが必要であり、これは明らかな欠点である。
【０００９】
図３に示されたデータ記憶装置と同様に、ビット・スポットのパターンは自由に作成されてもよい。すなわち、これらは記録装置を利用することによってのみ構成される。図３に示された先行技術の場合、この構成は書き込み／読み取りユニットの接触手段の配置によって行われる。このことは、図３の先行技術の装置の書き込み／読み取りユニット、又は米国特許第５３２３３７７号明細書のデータ検索又は読み取り装置を位置決めする精度に関して特定の要件を暗示する。更に、どちらの場合にも、必要とされる正確さでデータ・スポットを画定することに問題があり得る。それらは容易に曖昧になり、又は空間的に良好に規定できない。それによって読み取りエラーが生じるが、データ記憶密度の制約にもつながる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって本発明の主要な目的は、上記の問題がなく、特に別個の書き込み／読み取りユニットによって自由に作成されたパターン内にデータの高密度の記録が達成されるデータ記憶装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の別の目的は、従来はより高度なデータ記憶システムにのみ応用されてきたデータ記憶技術に基づく上記のようなメモリ・カードを提供することにある。
【００１２】
更なる目的は、公知の先行技術のメモリ・カードと同様に簡単な構造で、データが電気的手段によって記憶及び入出力される上記のようなメモリ・カードを提供することにある。
【００１３】
最後ではあるが重要な本発明の目的は、記憶媒体用に有機材料を含む新規の材料を使用可能であり、その上、性能を損なわない製造方法で加工可能であることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的並びにその他の特徴及び利点は、メモリ・ユニットが、メモリ層にインターフェースし接触する共通の上部電極を備え、該上部電極が異方性導電材料からなり、それによって、上部電極と読み取り／書き込みユニットのその１組の接触手段との間で、メモリ・ユニット内の未使用のメモリ層への最初の書き込み動作時に成立する固定的な接触によって、接触手段がメモリ層と接触するスポット位置でメモリ層内にメモリ・セルが形成され、その結果、メモリ・セルは読み取り／書き込みユニットの接触手段のものと同じ形状配置又はパターンで配置され、上部電極が異方性導電性であり、それによって、メモリ層に電位差を印加すると、最初の書き込み動作で上記のように画定されたメモリ・セルの形状の延長が個々の接触手段の延長によって限定されることを特徴とする、本発明によるデータ記憶装置によって実現される。
【００１５】
本発明によるデータ記憶システムの付加的な特徴及び利点は添付の従属請求項に開示されている好ましい実施例から明らかにされる。
【実施例】
【００１６】
ここで本発明の例示的実施例の記載、及び添付図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。
【００１７】
本発明は本発明の好ましい実施例、特にメモリ・ユニット自体の下記の説明からより明解に理解されよう。
【００１８】
本発明は、使用されるメモリ材料、並びにメモリ・セル、接触手段及び電極などの配置用に選択された基本パターンに関して基本的に、親出願の対応する特徴と同類であることに留意されたい。したがって、本出願は同じメモリ材料、すなわち強誘電性又はエレクトレット・メモリ材料、又は線形又は非線形のインピーダンス特性を呈し、特定の強さの電界が印加されると特定の抵抗値に設定可能であるメモリ材料に基づくものである。図示のように、本発明はその最も基本的な態様で、カード型構造のメモリ・ユニットを形成するためだけに統合されたグローバル・メモリ層と共通の底部電極とを備えていることで、先行技術のメモリ・ユニットと類似している。本発明の区別できる特徴、並びにその機能と動作は、図４に示された本発明のデータ記憶装置の好ましい実施例の以下の説明から理解されよう。
【００１９】
図４に示されている本発明によるデータ記憶装置の好ましい実施例では、上部共通電極５が異方性導電材料から製造されている最初に無パターンのメモリ・ユニットが設けられている。上部電極５は別として、この実施例は勿論、図３に示し、上に記載した先行技術のデバイスと類似している。後者のように、共通底部電極２がメモリ層４の反対側に設けられており、この実施例でも勿論、電極をパターン形成する必要はない。上部電極５が異方性導電材料であることによって、上部電極５は縦方向にしか電流を導通せず、横方向、すなわちメモリ層４と平行な方向は上部電極５の抵抗率が極めて高いので電流がその方向に流れることは決してない。更に、上部電極５は弾性であり、図示のように読み取り／書き込みユニット１１の接触手段９にある一定の圧力を加えると変形可能である。ピン又はパッドの形態の接触手段９が異方性の電極材料内に押圧されると、それによって接触手段９とメモリ材料４との間の抵抗量が低くなる。
【００２０】
当業者には自明であるように、データがメモリ層４に書き込まれる前は、メモリ層は例えばそれが強誘電性材料である場合のように、初期の未使用状態にある。非分極状態の強誘電性材料が分極すると、つまり書き込まれると、電気的手段によっては容易に未使用、すなわち非分極状態には戻ることができない。それが抵抗性材料である場合は、適用された該当する接触手段によって与えられた位置で特定の抵抗値を設定することによってメモリ・セルが画定された後で単に電界の方向を反転させることにより未使用状態に設定、すなわち消去、又は「非書き込み」状態にすることができる。いずれにせよ、この時点でグローバル・メモリ層４内にビット・スポットのアレイ又はマトリクス、又はメモリ・セルを画定することが可能である。
【００２１】
各メモリ・セルの空間及び位置を画定するのは読み取り／書き込みユニットとメモリ層との間の領域であるので、複数の読み取り及び書き込み動作で読み取り／書き込みユニットの位置決めが反復可能であることが重要である。好ましい実施例では、これはメモリ上の視覚的マーキングによって、又はオーバーサンプリングによって達成可能である。オーバーサンプリングは例えば接触ピン又はパッドの形態の接触手段９を、実際のメモリ・セル及びメモリ・ユニット１０自体の間隔よりはるかに密に詰め込んで読み取り／書き込みユニット内に設けることによって実現可能である。そこで前記ピン又はパッドの形態の隣接する複数の接触手段９が同一のメモリ・セルを検知し、読み取られたパターンを解析することによって、アレイ内のメモリ・セルの実際の分布をそれらのデータ内容と共に判定可能である。この実施例でメモリ・セルに書き込む際には、メモリ・ユニット内に単一のメモリ・セルを作成するために読み取り／書き込みユニット１１内の隣接する複数の接触手段９が利用される。この特定の実施例では、読み取り／書き込みユニット１１の接触手段９とメモリ層４との間に良好な機械的接触が得られることが不可欠であるが、その理由はそうではないと高い電圧対距離比により空隙にスパークが誘発されることがあり、それが場合によっては、通常はメモリ層を極めて薄いフィルムとして形成するように被着されるメモリ材料の劣化原因になる可能性があるからである。
【００２２】
電極は蒸着、スパッタリング、及びフォトリソグラフィ技術のような標準的ないずれかの方法によって堆積及びパターン形成された金属を用いて、又は例えばインクジェット、フレキソ印刷又はその他のいずれかの適宜の技術によって堆積された例えばポリマーを使用した導電性インクを用いて製造可能であろう。２つの電極層の間に電気フィルム層をスピン・コーティングすることによってメモリ・フィルムを堆積させることも可能であろう。電気メモリ層を堆積するためにインクジェット、フレキソ印刷、蒸着のような他の技術を使用することも可能である。
【００２３】
どの実施例でも、メモリ・ユニット１０を構成するすべての層が同延であるべきであることを理解されたい。したがって、メモリ・ユニットのどの電極もメモリ・ユニットのメモリ層４と同じ面積を占める。この文脈において、読み取り／書き込みユニット１１は接触手段９及び電極２に接続された駆動、検知及び制御回路を備えていてもよいが、この回路を読み取り／書き込みユニット１１と接続可能な外部ユニット（図示せず）内に備えてもよいことを理解されたい。
【００２４】
本発明では、図４に示された実施例において、基板１の代わりに、極めて厚くすることができる共通の底部電極２を使用することができる。
【００２５】
読み取り／書き込みユニット１１には２つの主要な任務がある。第１の任務はメモリ・セルの読み取りと書き込みとを制御するために必要な電圧波形を生成することである。第２の任務は読み取り中にメモリ・セルの状態を検知することである。
【００２６】
メモリの動作には時間と大きさの双方が良好に制御された電圧波形が電極に印加されることが必要である。これは標準的なディスクリート電子部品又は専用の集積回路で達成可能である。メモリ材料が充分に大きい強誘電性材料である場合は、印加電圧によって強誘電性メモリ・フィルム内のダイポールは強制的に電極間の電界の方向に整列され、ひいては材料の分極方向に情報を記憶する。強誘電性メモリ・セルの動作に関する基本情報は文献から得ることができる。同様に、抵抗性インピーダンス特性を有する材料はその抵抗を印加された外部電界によって設定されることができ、ひいては安定抵抗値によって表わされるデータを記憶することができる。マルチビット・メモリ・セルを実現するためにこの種のメモリ材料、例えばＭ（ＴＣＮＱ）のような金属有機塩を使用可能であろう。
【００２７】
検知回路は、読み取り電圧パルス期間中の強誘電性材料の変位によりセルから移動する電荷量に基づいてメモリ・セルの状態を決定する必要がある。これは例えば、簡単なソーワータワー構造で、又は電流積分器によって行うことができ、双方ともディスクリート回路で実現可能である。しかし大容量メモリ向けにそれを行うには専用の集積回路を構成することが有意義であろう。
【００２８】
本発明のデータ記憶装置のメモリ材料が、２つの残留分極状態のいずれかに分極され、ヒステリシスを示すことができる強誘電性又はエレクトレット材料である場合は、論理値を残留分極状態のいずれか、すなわち負又は正の分極状態に割り当てることによってデータがメモリ・セル内に記憶される。読み取り及び書き込み動作は、メモリ・セルに適宜の強度の電界を印加することによってヒステリシス曲線上で実行され、それによってメモリ・セルの保磁力以上の保磁力を有し、メモリ・セルの分極ベクトルとは反対方向の電界を印加することによって分極状態の切り換えを行うことができる。強誘電性材料は正確にはエレクトレット材料の亜種であることに留意されたい。当業者には公知である多くの強誘電性材料の候補には、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）のような無機セラミック材料、又はより好ましくは有機で容易にプリント可能な強誘電性オリゴマー、ポリマー、又は、現在最も広範に使用されている有機強誘電性材料である公知のポリ（フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン）が含まれる。一般に、これらの有機強誘電性材料は性来、接触する金属電極とダイオード接合部を形成することはあり得ない。
【００２９】
本発明によるデータ記憶装置では、メモリ材料を線形又は非線形の抵抗性インピーダンスを有する誘電性材料として選択することも可能であろう。この種の材料は電界の印加によって特定の抵抗値に設定可能であり、また、電界強度を変更することによって複数の特定の抵抗状態をメモリ材料内で設定可能である。換言すると例えば、例えば４つ、又は８つ等の抵抗値レベルの１つとして設定値を選択し、ひいてはそれぞれ２、３、又はそれ以上のビットを記憶できることによって、マルチビット・コード化によりデータを記憶することが可能である。印加される特定の電界強度が抵抗値の設定を決定する。電界を反転させることによって、設定された抵抗値を消去することも可能である。更に、抵抗性メモリ材料の幾つかの（又はほとんどの）候補は、接触する金属電極と自発的にダイオード接合部を形成できないが、このようなダイオード接合部を形成するためにメモリ層と電極との間に半導体材料層を備えることができ、そこでショットキ接合部が形成される。図３の先行技術のデバイスに示されるように、その場合は半導体層を層６で特定することができよう。本発明によるデバイスでは、同様の半導体層をメモリ層４と上部電極５との間に備えることができよう。当業者は抵抗性メモリ材料の候補には精通しているが、それらは例えばフタロシアニン化合物、有機低分子化合物、公知のＭ（ＴＣＮＱ）のような金属有機塩、オリゴマー、ポリマー、又はコポリマーとして選択できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】上記の先行技術のデータ記憶装置を示す図である。
【図２】前述のような図１の先行技術のデータ記憶装置のメモリ・ユニットの平面図である。
【図３】上記の別の先行技術のデータ記憶装置を示す図である。
【図４】本発明によるデータ記憶装置の好ましい実施例を示す図である。
【国際調査報告】
2008544363.tif 000007
2008544363.tif 000008
2008544363.tif 000009
2008544363.tif 000010