DE3017714A1

DE3017714A1 - Matrix display of two pole elements - has selection cycle to avoid cross talk between cells and increase definition

Info

Publication number: DE3017714A1
Application number: DE19803017714
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl.-Ing. 2071 Rotenbek Behrent
Original assignee: G E E T Ges fur Elektrische &
Current assignee: G E E T Ges fur Elektrische &
Priority date: 1980-05-09
Filing date: 1980-05-09
Publication date: 1981-11-12

Abstract

A matrix display system utilises two pole display elements interconnected to minimise external connections and to minimise the possibility of cross-talk between cells. The display definition is increased and the number of elements within a given area is increased. For a 2x2 matrix has element cells (11,12,21,22) formed between the row (Z1) and column (S1) interfaces. The condition of each element depends upon the applied voltage, e.g. the change in one element (11) is produced by a potential difference between (Z1,S1) with the line potential (Z1) being applied to all cells in the row. The selection cycle consists of firstly loading the specific cell and then discharging other cells in the row.

Description

Anzeige mit mehreren gleichartigen, zweipoligen Display with several similar, two-pole

Elementen, die in einer formalen Matrix angeordnet und gemeinsam zeilen- und spaltenweise kontaktiert sind Die Erfindung ist eine Anzeige, die aus mehreren gleichartigen, zweipoligen Elementen besteht. Die Elemente der Anzeige sind in einer formalen Matrix angeordnet und gemeinsam zeilen- und spaltenweise kontaktiert. Die Elemente können reversible, elektrochèmiechrome Zellen sein. Anzeigen dieser Art können in vielen elektrischen Geräten eingesetzt werden. Jedes Element ist eindeutig einer Spalte und einer Zeile zugeordnet, in deren gemeinsamen Schnittpunkt es liegt. Elements arranged in a formal matrix and shared are contacted in rows and columns. The invention is a display that consists of consists of several similar, bipolar elements. The elements of the display are arranged in a formal matrix and collectively in rows and columns contacted. The elements can be reversible, electrochemical cells. To sue of this type can be used in many electrical devices. Every element is clearly assigned to a column and a row, at their common intersection it lies.

Der Vorteil dieser Anordnung von Elementen ist die Verringerung der erforderlichen, außerlich zugängigeflAnschlusse und damit die'Verringerung des Aufwandes zur Steuerung der Anzeige. Der Nachteil ist ein Übersprechen zwischen den Elementen durch die Verkettung der Steuerspannungen an den Elementen. Mit der Erfindung wird das Obersprechen, das durch die Verkettung der Steuerspannungen ungewollt auftritt, kompensiert. Damit wird die Lesbarkeit der Anzeige wesentlich verbessert, und die Zahl der Elemente, die zu einer Matrix zusammengefaßt werden, kann erheblich erhöht werden.The advantage of this arrangement of elements is the reduction in the required, externally accessible connections and thus the'reduction of the effort to control the display. The disadvantage is crosstalk between the elements by linking the control voltages to the elements. With the invention crosstalk, which occurs unintentionally due to the chaining of the control voltages, compensated. This significantly improves the readability of the display, and the The number of elements that can be combined to form a matrix can be increased considerably will.

Die Spannungen an den Elementen der Matrix sind durch die gemeinsame Kontaktierung miteinander verkettet und nicht frei wählbar.The stresses on the elements of the matrix are due to the common Contacting linked to one another and not freely selectable.

Die Fig. 1 zeigt eine Matrix mit 2 x 2 Elementen, an der stellvertretend alle in größeren Matrixanordnungen auftretenden Spannungsabhangigkeiten in der folgenden Beschreibung aufgezeigt werden. Fig. 1 shows a matrix with 2 x 2 elements, on the representative all voltage dependencies occurring in larger matrix arrangements in the following Description are shown.

Die Schnittflächen zwischen den Spalten S1 und S2 mit den Zeilen Z1 und Z2 bilden die Matrixelemente 11, 12, 21 und 22.The intersections between columns S1 and S2 with rows Z1 and Z2 form the matrix elements 11, 12, 21 and 22.

2 Der resultierende Zustand eines Elementes ist von der anliegenden Spannung abhängig. Der Zustand im Element 11 soll z.B. geändert werden ohne daß in den anderen Elementen der Matrix eine änderung eintritt. Die Änderung im Element 11 wird durch die Potentialdifferenz zwischen der Zeile Z1 und S1 gesteuert. Das Potential der Zeile Z1 wirkt an allen Elementen der Zeile. 2 The resulting state of an element is different from that of the adjacent Voltage dependent. The state in element 11 is to be changed, for example, without a change occurs in the other elements of the matrix. The change in the element 11 is controlled by the potential difference between rows Z1 and S1. That The potential of the line Z1 acts on all elements of the line.

Um den Zustand in den Elementen 12 und 21 möglichst nicht zu ändern, ist der Spannungsbereich an diesen Elementen einzuschränken. Damit ist der Bereich der Potentiale für die Zeile Z2 und S2 ebenfalls eingeschränkt. Schließlich ist die Spannung am Element 22 abhängig von der Spannung am Element 11.In order not to change the state in elements 12 and 21 as far as possible, the voltage range on these elements must be restricted. So that is the area the potentials for row Z2 and S2 are also restricted. Finally is the voltage on element 22 as a function of the voltage on element 11.

Die Zustände der Matrixelemente sind z.B. dann unabhängig voneinander einstellbar, wenn die Steuerkennlinie der Elemente einen reaktionsfreien Spannungsbereich haben. Die Fig. 2 zeigt eine idealisierte, zu einem beliebigen Potential umgekehrt, spannungssymetrische Kennlinie eines Matrixelementes. Die Spannungen U1 und U2 liegen symetrisch im AbstanddU innerhalb des stromlosen und damit reaktionsfreien Spannungsbereiches. Bei der Spannung U2 +t U am Element fließt ein positiver bei U1 -a U ein gleich großer negativer Strom, der den Zustand des Matrixelementes ändert.For example, the states of the matrix elements are then independent of one another adjustable if the control characteristic of the elements has a non-reactive voltage range to have. Fig. 2 shows an idealized, reversed to any potential, Voltage-symmetrical characteristic of a matrix element. The voltages U1 and U2 are present symmetrically at a distance du within the currentless and thus reaction-free voltage range. At the voltage U2 + t U at the element, a positive flows at U1 -a U a equal large negative current that changes the state of the matrix element.

Die Matrixelemente sollen im Zeitteilung-Multiplex-Verfahren zeilenweise selektiert werden, um deren Zustände zu ändern. Die nicht selektierte Zeile Z2 hat das Bezugspotential. Der Selektionszeitraum für die Zeile Z1 wird in zwei gleich große Abschnitte geteilt. Um in einem ersten Zeitabschnitt das Element 11 mit der Spannung U2 +U zu laden, wird die Spannung U2 an die Spalte S1 und die Spannung -2LU an die Zeile Z1 gelegt. Das Element 21 ist dann ohne Reaktion, und die Elemente 12 und 22 bleiben ohne Reaktion, wenn die Spannung U1 an die Spalte s2 gelegt wird, wie es in der Fig. 3 gezeigt ist. In den Anschlußfahnen der Zeilen und Spalten ist das Potential, in den Elementen die Potentialdifferenz eingetragen.The matrix elements should be line by line using the time division multiplex method selected to change their states. The unselected line Z2 has the reference potential. The selection period for line Z1 is the same in two large sections divided. To the element 11 with the To load voltage U2 + U, voltage U2 is applied to column S1 and the voltage -2LU placed on line Z1. The element 21 is then without reaction, and the elements 12 and 22 remain without reaction if the voltage U1 is applied to column s2, as shown in FIG. 3. In the connection lugs of the rows and columns is the potential and the potential difference in the elements.

Um in einem zweiten Zeitabschnitt das Element 12 mit der Spannung U1 -lu zu entladen, wird nun die Spannung an der Zeile Z1 auf +au geändert. Die Elemente 11, 21 und 22 bleiben ohne Zustandsänderung wie es in der Fig. 4 gezeigt ist.To in a second period of time the element 12 with the voltage To discharge U1-lu, the voltage on line Z1 is now changed to + au. the Elements 11, 21 and 22 remain without a change of state, as shown in FIG is.

Die Zustandsänderungen in dem ersten Zeitabschnitt, die dem Laden des Elementes 11 entsprechen, zeigt die Fig. 5. Die Zustandsdnderungen in dem zweiten Zeitabschnitt, die dem Entladen des Elementes 12 entsprechen, zeigt die Fig. 6. Die Summe der Zustandsänderungen im Selektionszeitraum der Zeile Z1 zeigt die Fig. 7. In den Elementen ist von Fig. 5 bis Fig. 13 die resultierende Umladung Q dargestellt.The state changes in the first period of time that the loading of element 11 is shown in FIG. 5. The state changes in the second Time segments which correspond to the discharge of the element 12 are shown in FIG. 6. The sum of the status changes in the selection period of line Z1 is shown in Fig. 7. The resulting charge reversal Q is shown in the elements of FIGS. 5 to 13.

Q ist ein Maß für die Zustandsänderung.Q is a measure of the change in state.

Umgekehrt spannungssymetrische Kennlinien von realen Elementen zeigt die Fig. 8. Sie unterscheiden sich von der idealisierten Kennlinie dadurch, daß sie nur einen reaktionsfreien Spannungspunkt haben. Symetrisch zu diesem reaktionsfreien Potential liegen die Spannungen U1 und U2 in dem nun nicht reaktionsfreien Bereich. Die Größe des Verhältnisses der Reaktionsströme I(Ul)/I(n1-iU) und das gleich groß angenommene Verhältnis I(U2)/I(U2+Q U) fübxt bei der oben beschriebenen Steuerung zu Zustandsänderungen in den Elementen der nicht selektierten Zeile Z2 Die Zustandsänderungen mit realen Elementen in dem ersten Zeitabschnitt zeigt die Fig. 9. Die Zustandsänderungen des zweiten Zeitabschnittes zeigt die Fig. 10. Die Summe der Zustandsänderungen, während der Selektion der Zeile Z1, zeigt die Fig. 11.Reverse shows voltage symmetrical characteristics of real elements the Fig. 8. They differ from the idealized characteristic in that they only have one unresponsive point of tension. Symetrical to this unresponsive The potential of the voltages U1 and U2 is in the now non-reaction-free area. The size of the ratio of the reaction currents I (Ul) / I (n1-iU) and the same assumed ratio I (U2) / I (U2 + Q U) fübxt for the control described above for status changes in the elements of the unselected line Z2 The status changes FIG. 9 shows the changes in state with real elements in the first time segment of the second time segment is shown in FIG. 10. The sum of the state changes, during the selection of line Z1, FIG. 11 shows.

In den Elementen 11 und 12 treten etwas geschwächt die beabsichtigten Änderungen auf, wenn das Verhältnis der Reaktionsströme kleiner EINS ist. Die Änderungen in den Elementen der nicht selektierten Zeie Z2 sind nicht gewollt. Diese Erscheinung ist das Obersprechen, und es begrenzt den Einsatz von Matrixanordnungen mit gemeinsamer zeilen- und spaltenweiser Kontaktierung.In elements 11 and 12, the intended ones appear somewhat weakened Changes occur when the ratio of the reaction currents is less than ONE. The changes in the elements of the unselected line Z2 are not wanted. This appearance is the crosstalk, and it limits the use of matrix arrangements with common contacting in rows and columns.

Die Summe der unbeabsichtigten Zustandsänderungen in der nicht selektierten Zeile zeigt die Fig. 11. Bei größeren Matrixanordnungen summieren sich mit der Zahl der Zeilen diese ungewollten Anderungen der Zustände in Abhängigkeit der beabsichtigten Zustände in den anderen Elementen der Spalte. Die angestrebte, unabhängige Zustandsvorgabein den. Elementen der Matrix ist durch die reale Kennlinie- der Elemente erschwert.The sum of the unintentional state changes in the unselected Line shows FIG. 11. In the case of larger matrix arrangements, add up with the number of the lines show these unwanted changes in states depending on the intended ones States in the other elements of the column. The desired, independent state specification the. Elements of the matrix is made more difficult by the real characteristics of the elements.

Mit der Erfindung wird der zuvor beschriebene Nachteil des Ubersprechens wesentlich verringert. Däzu wird erfindungsgemäß dem Selektionszeitraum einer Zeile ein weiterer Zeitbereich zugeordnet.-In diesem Zeitbereich werden die ungewollten Änderungen in den Elementen der nicht selektierten Zeilen durch Umkehrung der Zustandsänderungen rückgängig gemacht. Diese Kompensation kann wie folgt ausgefdhrt werden: Die Zeilen Z1 und Z2 werden auf das Bezugspotential gelegt, das dem Potential der nicht selektierten Zeilen entspricht, wie es die Fig. 12 zeigt. Die Spaltenspannungen an S1 und S2 werden getauscht. Die erforderliche Dauer für die Kompensation der ungewollten Anderungen ist zweckmäßigerweise gleich der Dauer der beiden Zeitbereiche für das Laden und das Entladen der Elemente. Die resultierende Summe der Zustandsänderungen in dem Selektionszeitraum für die Zeile 1 - Laden, Entladen, Kompensation - mit dem erfundenen Verfahren zeigt die Fig. 13.The above-described disadvantage of crosstalking is eliminated with the invention significantly reduced. According to the invention, the selection period of a line is used for this purpose Another time range is assigned.-In this time range, the unwanted Changes in the elements of the unselected lines by reversing the status changes reversed. This compensation can be carried out as follows: The lines Z1 and Z2 are set to the reference potential that corresponds to the potential of the unselected Lines, as shown in FIG. The column voltages at S1 and S2 are exchanged. The time required to compensate for the unwanted changes is expediently the same as the duration of the two time ranges for loading and the unloading of the elements. The resulting sum of the state changes in the Selection period for line 1 - charging, discharging, compensation - with the invented one The method is shown in FIG. 13.

Das wesentliche Merkmal der Erfindung ist, daß in. den Elementen der nicht selektierten Zeilen die- Summe der änderungen über einen Selekt ionszeitraum verschwindet, und zwar auch dann, wenn eine reale Kennlinie vorliegt. Die resultierenden änderungen in dem zu ladenen Element bzw. zu entladenen Element ist aber nur dann ungleich NULL, wenn das Verhältnis der Reaktionsströme nicht 1/3 ist. Diese Forderung ist immer dann erfüllt, wenn das Element ein Strom-Spannungsverhalten hat, das nicht linear und umgekehrt spannungssymetrisch ist. Ist das Verhältnis der Reaktionsstrome großer 1/3, dann müssen die Bezeichnungen "Laden" bzw. "Entladen" getauscht werden, wie aus Fig. 13. zu ersehen ist.The essential feature of the invention is that in. The elements of lines not selected, the sum of changes over a selection period disappears, even if there is a real characteristic. The resulting Changes in the element to be loaded or the element to be unloaded are only possible then not equal to ZERO if the ratio of the reaction currents is not 1/3. This requirement is always fulfilled when the element has a current-voltage behavior that does not is linear and inversely stress-symmetric. Is the ratio of the reaction currents greater 1/3, then the terms "loading" and "unloading" must be swapped, as can be seen from FIG. 13.

Im besonderen ist zu bemerken, daß endliche elektrochemische Zellen als Elemente eine ladungsabhängige Leerlaufspannung und ausgeprägte Grenzzustände bezüglich des Ladungszustandes haben. Abhängig vom Ladezustand der Zellen kann bei ein und derselben Spannung ein Lade-bzw. Entladestrom fließen. Die Leerlaufspannungen sind bei geladenen Zellen großer als bei ungeladenen Zellen. Diese Reaktion ist besonders nachteilig für matrixförmige Verknüpfungen von elektrochemischen, reversiblen Zellen, wenn deren Ladungszustand unabhängig voneinander beeinflußbar sein soll. Mit der Erfindung lassen sich Matrixanordnungen mit elektrochemischen, reversiblen Elementen auch ohne zusätzliche Schaltelemente z.B. Schwellschichten zur Kennlinienbeeinflussung steuern.In particular it should be noted that finite electrochemical cells as elements a charge-dependent open circuit voltage and pronounced limit states regarding the state of charge. Depending on the charge level of the cells, one and the same voltage a charging or. Discharge current flow. The open circuit voltages are larger in charged cells than in uncharged cells. This reaction is particularly disadvantageous for matrix-like connections of electrochemical, reversible Cells, if their state of charge should be able to be influenced independently of one another. With the invention, matrix arrangements with electrochemical, reversible Elements even without additional switching elements, e.g. threshold layers for influencing the characteristic curve steer.

Die Fig. 14 zeigt den Signalverlauf an je einer Spalte S und einer Zeile Z für den Selektionszeitraum und den darauf folgenden Zeitraum ohne Selektion. Die Spannung am Element E ist das Resultat der Steuerspannungen. Das Element wird entweder geladen oder entladen.FIG. 14 shows the signal profile at one column S and one Line Z for the selection period and the subsequent period without selection. The voltage at element E is the result of the control voltages. The element will either charged or discharged.

Im Zeitabschnitt a ist die Zeile z selektiert; im Zeitraum b ist sie nicht selektiert. Der Selektionszeitraum teilt sich in drei Abschnitte ein. Die Zelle wird entweder geladen (Abschnitt a 1) oder entladen (Abschnitt a 2); im Abschnitt a 3 wird die Kompensation in den Zellen durchgeführt, die in den anderen Zeilen der Matrix liegen. Die Wirkung der Kompensation ist im Abschnitt b zu erkennen.Line z is selected in time segment a; in period b it is not selected. The selection period is divided into three sections. the Cell is either charged (section a 1) or discharged (section a 2); in the section a 3 the compensation is carried out in the cells that in the other rows of the matrix. The effect of the compensation can be seen in section b.

Im Abschnitt b 1 wird in einer anderen Zeile der Spalte die Zelle geladen oden entladen, was zu einer ungewollten Änderung führt. Im Abschnitt b 2 erfolgt für einen gleichlangen Zeitabschnitt die Kompensation durch das Tauschen der Spaltenspannungen.In section b 1, the cell is in another row of the column charged or discharged, which leads to an unwanted change. In section b 2 the compensation is carried out for an equal period of time by swapping of the column voltages.

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Claims

PATENT CLAIMS Display of similar, two-pole elements, which are arranged in a formal matrix and contacted together in rows and columns and which are operated in time division multiplexing, in which the state changes of the elements are executed line by line, characterized in that the selection period for one line contains two sections: A first for loading the one element and a second for unloading the other elements of the selected row.

2.) Display with reduction of unintentional state changes in the elements of the unselected lines that were in of the selected line due to the concatenation of the line and column voltages, characterized in that the selection period for a line is a section in which the unintended changes are compensated.

3.) Display according to claim 1 in which in the selection period of a line a section for loading one element and a section for unloading the other Elements of the selected line, characterized in that the time segment for loading one element and the time period for unloading the other elements have the same duration.

4.) Display according to claim 2, in which in a section of the selection period compensates for the unintentional changes in the elements of the unselected lines are, characterized in that the time segment for compensation is the same The duration is the sum of the time periods for loading and unloading the selected Elements.

5.) Display according to claim 1 and claim 2 in which by electrical Potentials on the columns and lines the state of the elements is controlled, marked in that only five distinct potentials are used to control the states, of which-a first potential is applied to all unselected lines and a second and third potential optionally and alternately applied to the columns and a fourth and fifth potential alternating with the first potential the selected line is created.

6.) Display according to claim 5, characterized in that the voltage differences between the first and fourth potential and between the first and fifth potential have the same magnitude and are of opposite polarity.

7.) Display according to claim 5, characterized in that the voltage differences between the first and second potential and between the first and third potential symmetrical to the voltage, which is the arithmetic mean between the voltages which correspond to the pronounced limit states of the elements.

8.) Display according to claim 6, characterized in that the amount the voltage difference Eh of the fourth and fifth potential against the first potential equal to the amount of the voltage differences between the second and third potential is.