Способ управления запоминающим устройством с подачей компенсационных импульсов до и после помехи

Способ управления запоминающим устройством с подачей компенсационных импульсов до и после помехи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к способу управления ферроэлектрическим или электретным запоминающим устройством, использующим пассивную матричную адресацию в соответствии с признаками, включенными в ограничительную часть п.1 формулы изобретения.

Уровень техники

Запоминающие устройства с пассивной матричной адресацией хорошо известны из уровня техники. Как показано на фиг.1, подобное запоминающее устройство обычно реализуется с использованием двух скрещивающихся (обычно под прямым углом) наборов взаимно параллельных электродов. Данные электроды образуют матрицу точек (зон) скрещивания с возможностью индивидуального электрического доступа к этим точкам путем селективного возбуждения, с краев матрицы, соответствующих электродов. Далее представленные на фиг.1 горизонтальные и вертикальные электроды будут соответственно именоваться "управляющими линиями" и "линиями данных". Слой ферроэлектрического или электретного материала помещается между наборами электродов или непосредственно на эти наборы. В результате на участках данного материала в зонах скрещивания электродов формируются конденсатороподобные структуры, функционирующие как ячейки памяти.

Применение ферроэлектриков или электретов в качестве запоминающих материалов обеспечивает энергонезависимость рассматриваемых запоминающих устройств благодаря способности данных материалов сохранять свое логическое состояние (представленное соответствующим поляризационным состоянием) без приложения к запоминающему устройству напряжений или токов. Когда между электродами создается разность потенциалов, ферроэлектрический или электретный материал ячейки подвергается воздействию электрического поля, генерирующего в ячейке поляризационный отклик, зависимость которого от напряжения соответствует гистерезисной кривой или ее части. Соответствующая гистерезисная кривая приведена на фиг.2, причем из соображений удобства на ней представлена зависимость от напряжения, а не от напряженности электрического поля. Если превышена напряженность (Ес) коэрцитивного поля или соответствующее ему коэрцитивное напряжение (Vc), независимо от его полярности, например, за счет подачи на ячейку памяти переключающего напряжения (Vs), данная ячейка памяти может быть переключена, после чего она останется в желаемом логическом состоянии.

Пассивная адресация обеспечивает простоту изготовления и высокую плотность ячеек памяти по сравнению с активной адресацией, при которой для отсоединения ячейки памяти от остальной матрицы, когда это необходимо, используются активные элементы, такие как транзисторы. Типичный метод считывания содержимого ячейки памяти рассматриваемого типа в пассивной матрице является деструктивным. Он заключается в подаче на одну из ячеек на соответствующей линии данных заданного напряжения, достаточного для переключения состояния поляризации, при детектировании зарядов на указанной линии данных, как правило, с использованием считывающего усилителя, подключенного к указанной линии. Для сохранения прежнего логического состояния после деструктивного считывания необходима повторная запись.

Величина и тип возбуждающего воздействия, подаваемого на ячейку памяти в запоминающем устройстве с пассивной матричной адресацией, зависят от характера управления напряжениями на управляющих линиях и на линиях данных матрицы. Координированное во времени управление напряжениями или электрическими потенциалами на управляющих линиях и на линиях данных, которое иногда называют "временной диаграммой" или "протоколом подачи импульсных напряжений", или просто "протоколом подачи импульсов", представляет собой важный аспект использования любого устройства с пассивной матричной адресацией. Протокол подачи импульсов задает напряжения, которые должны подаваться на электроды при осуществлении определенных исполнительных циклов таким образом, чтобы только адресуемые ячейки могли получать переключающие напряжения. Известно большое количество различных протоколов подачи импульсов. Некоторые из релевантных протоколов описаны в патентах Норвегии №№312699 и 314524.

При реализации пассивной матричной адресации произвольно выбранный электрод, соответствующий линии данных, является общим для всех управляющих линий. Аналогично, произвольно выбранный электрод, соответствующий управляющей линии данных, является общим для всех линий данных. Это означает, что при подаче импульсов напряжения на адресуемые ячейки, с целью изменения их состояния поляризации, под воздействием этих импульсов могут оказаться и неадресуемые ячейки. Нежелательные импульсы напряжения, возникающие в пассивной матрице, как правило, на неадресуемых ячейках, обычно именуются "мешающими напряжениями", "мешающими импульсами напряжения" или "мешающими импульсами". Данное явление, которое в общем виде часто именуется "помехами", применительно к пассивной матричной адресации приводит к ряду отрицательных побочных эффектов. Когда к выбранным ячейкам в пассивной матрице рассматриваемого типа прикладывается, посредством создания соответствующих потенциалов на электродах, переключающее напряжение Vs, одновременно на невыбранных ячейках, как правило, возникает более низкое напряжение, составляющее какую-то часть переключающего напряжения.

В большинстве ситуаций именно такие напряжения вносят основной вклад в "мешающие напряжения", воспринимаемые ячейкой. Поэтому в дальнейшем термин "мешающее напряжение" часто будет использоваться как синоним выражения "напряжение, соответствующее части переключающего напряжения". В идеальной ситуации неадресуемые ячейки не изменяют своих свойств при адресации к другим ячейкам, на которые соответственно действует переключающее напряжение. Однако, поскольку в пассивных матрицах очень трудно избежать мешающих напряжений, важным аспектом адресации в пассивных матрицах является снижение отрицательных эффектов, вызванных мешающими напряжениями, например за счет удерживания этих напряжений на возможно более низком уровне. Так, патент Норвегии №314524 описывает протокол подачи напряжений, который не создает мешающих напряжений на неадресуемых ячейках при условии одновременного считывания из всех ячеек на одной управляющей линии.

Одним из отрицательных эффектов, обусловленных мешающими напряжениями, является частичное переключение неадресуемых ячеек. Частичное переключение приводит к потере остаточной поляризации при воздействии на ячейку памяти электрического поля, имеющего меньшую напряженность, чем коэрцитивное поле. В частности, мешающее напряжение может частично переключить ячейку в направлении, задаваемом полярностью мешающего импульса напряжения, что приведет к снижению средней поляризации в ячейке. Таким образом, последовательное приложение мешающих напряжений, лежащих ниже уровня коэрцитивного поля, может понизить поляризационное состояние ячейки до уровня, при котором надежное считывание из этой ячейки станет невозможным.

В сочетании с явлением "импринтинга" отдельный мешающий импульс может даже, при определенных обстоятельствах, привести к непреднамеренному переключению состояния поляризации в ячейке памяти. Импринтинг может возникнуть в ячейках памяти, которые остаются в определенном состоянии поляризации в течение некоторого периода времени. Он проявляется в изменении характеристик переключения; в результате чего гистерезисная кривая смещается в направлении увеличения наблюдаемого коэрцитивного поля при переключении поляризации в направлении, противоположном тому, которое материал имел в период импринтинга. Другими словами, поляризация имеет тенденцию сохраняться в том состоянии, которое она имела в течение некоторого времени. Если для переключения ячейки, обладающей импринтингом, был подан импульс с амплитудой, равной или превышающей Vc, эта ячейка в течение некоторого времени может быть чувствительна даже к малым напряжениям, соответствующим ее ориентации в период импринтинга, например к мешающему напряжению. Как следствие, мешающий импульс может случайным образом переключить ячейку в направлении, соответствующем импринтингу, если до этого не пройдет достаточно времени для того, чтобы ячейка стабилизировалась в новом направлении.

Мешающие напряжения способны не только привести к случайному переключению, но и вызвать так называемые "паразитные" (или "блуждающие") токи, которые могут маскировать заряды, подлежащие детектированию при считывании из адресуемой ячейки. Проблема помех, прежде всего в отношении паразитных токов, особенно обостряется в крупных пассивных матричных структурах, в которых на одну адресуемую ячейку приходится большое количество ячеек, испытывающих помехи. Еще одной связанной проблемой являются токи релаксации, т.е. токи, которые остаются в матрице после подачи импульса напряжения и которые затухают относительно медленно по сравнению с прямым процессом протекания заряда при подаче напряжения на ячейку. Токи релаксации могут оказывать мешающее влияние на последующие операции. Как следствие, для уменьшения помех, обусловленных остаточными паразитными токами/токами релаксации, часто оказывается необходимым предусматривать регулярные интервалы задержки между операциями, что, в свою очередь, приводит к снижению информационной скорости (быстродействия).

В патенте США №3002182 предложен импульсный протокол, который, в качестве опции, может предусматривать подачу на "электроды-столбцы" (соответствующие линиям данных) дополнительные "двунаправленные" импульсы, "компенсирующие помехи". Данные импульсы подаются после операции "сохранения" (соответствующей операции записи). Тем самым, как утверждается, "практически полностью устраняется влияние мешающих импульсов" на ячейки, которые в данном описании именуются неадресуемыми. Проблема, рассматриваемая в указанном патенте, связана с "влиянием мешающих импульсов", под которым понимается потеря остаточной поляризации вследствие частичного переключения. Однако не дается никакого внятного объяснения сущности "импульсов, компенсирующих помехи", так что их использование опирается, в основном, на чисто эмпирические данные. При этом создается впечатление, что "импульсы, компенсирующие помехи", применимы только в рамках конкретного протокола подачи импульсов, описанного в названном патенте. Более того, не приводится никакого описания характеристик "двунаправленных" импульсов; отсутствуют также какие-либо упоминания об уменьшении или компенсации паразитных токов/токов релаксации, и не уделяется никакого внимания эффектам импринтинга в сочетании с мешающими импульсами.

Раскрытие изобретения

Известные протоколы были направлены, в первую очередь, на минимизацию мешающих напряжений. Уменьшению эффектов паразитных токов/токов релаксации никакого внимания не уделялось. Некоторые решения были привязаны к конкретному протоколу подачи импульсов и ориентированы на преодоление проблем, связанных с потерей остаточной поляризации, обусловленной частичным переключением. Однако при этом не учитывалась опасность случайного переключения вследствие импринтинга. Кроме того, не изыскивались возможности для повышения информационной скорости. Поэтому главной задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка новых эффективных вариантов управления напряжением, позволяющих уменьшить влияние паразитных токов/токов релаксации на снимаемые отсчеты и повысить информационную скорость при одновременном снижении эффектов частичного переключения и случайного переключения вследствие импринтинга.

Решение данной задачи и реализация других преимуществ достигнуты созданием способа по настоящему изобретению, обеспечивающего управление ферроэлектрическим или электретным запоминающим устройством. Устройство, управляемое посредством предлагаемого способа, содержит:

ячейки памяти на основе ферроэлектрического или электретного тонкопленочного поляризуемого материала, обладающего гистерезисом, типа ферроэлектрической или электретной тонкой полимерной пленки,

а также первый и второй наборы электродов с взаимно параллельными электродами в каждом наборе.

Электроды первого набора, образующие управляющие линии, расположены, по существу, перпендикулярно электродам второго набора, образующим линии данных, тогда как электроды каждого набора находятся в прямом или непрямом контакте с тонкопленочным материалом ячеек памяти. Каждая из ячеек памяти может быть установлена в поляризационное состояние Х или Y или переключена между указанными состояниями приложением переключающего напряжения Vs, превышающего коэрцитивное напряжение Vc, соответствующее коэрцитивному полю Ес поляризуемого материала, между управляющей линией и линией данных, посредством которых производится адресация к указанной ячейке.

Способ по изобретению использует протокол подачи импульсов напряжения, включающий, по меньшей мере, один исполнительный цикл, генерирующий помеху, для переключения выбранных адресуемых ячеек в поляризационное состояние Х и захватывающий выбранные адресуемые ячейки, расположенные в зонах скрещивания адресуемых управляющих линий и выбранных линий данных, невыбранные адресуемые ячейки, расположенные в зонах скрещивания адресуемых управляющих линий и невыбранных линий данных, неадресуемые ячейки, расположенные в зонах скрещивания неадресуемых управляющих линий и выбранных линий данных, и неадресуемые ячейки, расположенные в зонах скрещивания неадресуемых управляющих линий и невыбранных линий данных. Во время выполнения исполнительного цикла, генерирующего помеху, разность потенциалов между адресуемыми управляющими линиями и выбранными линиями данных устанавливают равной переключающему напряжению, а разность потенциалов между адресуемыми управляющими линиями и невыбранными линиями данных устанавливают меньшей коэрцитивного напряжения.

При этом предлагаемый способ характеризуется тем, что перед и/или после исполнительного цикла, генерирующего помеху, осуществляют цикл, предшествующий помехе, и/или цикл, следующий за помехой. Во время указанного цикла (указанных циклов) на ячейки, лежащие на неадресуемых управляющих линиях, подают непереключающие и, по меньшей мере, некоторые ненулевые напряжения с формированием на ячейках соответственно импульсов напряжения, подаваемых перед помехой и/или подаваемых после помехи, путем поддерживания разности потенциалов между неадресуемыми управляющими линиями и адресуемой управляющей линией, равной или меньшей, чем удвоенное коэрцитивное напряжение, и выбора потенциалов на выбранных линиях данных и невыбранных линиях данных такими, чтобы разность между ними и потенциалом неадресуемой управляющей линии была меньше коэрцитивного напряжения. Кроме того, потенциал адресуемой управляющей линии выбирают таким образом, чтобы только адресуемые ячейки могли получить напряжения, превышающие коэрцитивное напряжение, в направлении, соответствующем поляризационному состоянию, уже установленному в адресуемых ячейках.

В предпочтительных вариантах способа используют протокол подачи импульсов напряжения с шагом Vs/3 для потенциалов на управляющих линиях и линиях данных, а при формировании импульсов, подаваемых перед и/или после помехи, разделяют потенциалы на неадресуемых управляющих линиях и на адресуемых управляющих линиях.

Согласно одному из предпочтительных вариантов формируют, по меньшей мере, один импульс, подаваемый до и/или после помехи на неадресуемые ячейки и имеющий полярность, противоположную полярности мешающих импульсов, формирующихся на тех же ячейках во время исполнительного цикла, генерирующего помеху. Данный импульс формируют путем задания потенциала выбранных линий данных и/или потенциала невыбранных линий данных ниже потенциала неадресуемых управляющих линий, если потенциал соответствующих линий данных во время исполнительного цикла, генерирующего помеху, был выше потенциала неадресуемых управляющих линий, или задания потенциала выбранных линий данных и/или потенциала невыбранных линий данных выше потенциала неадресуемых управляющих линий, если потенциал соответствующих линий данных во время исполнительного цикла, генерирующего помеху, был ниже потенциала неадресуемых управляющих линий. Выбор длительностей и амплитуд импульсов, подаваемых до и/или после помехи, возникающей на неадресуемых ячейках, осуществляют при этом предпочтительно таким образом, чтобы сумма площадей импульсов положительной полярности была, по существу, равна сумме площадей импульсов отрицательной полярности для всех импульсов, подаваемых на неадресуемые ячейки в исполнительном цикле, генерирующем помеху, и в цикле (циклах), предшествующем помехе, и/или следующем за помехой.

В зависимости от типа линий данных, на неадресуемых ячейках предпочтительно формируют импульсы, подаваемые до и/или после помехи, различной длительности путем задания потенциала линий данных на неадресуемых ячейках, длительность импульса на которых будет минимальной, равным потенциалу неадресуемой управляющей линии для, по меньшей мере, части цикла, предшествующего помехе.

В альтернативном варианте на неадресуемых ячейках формируют один или более импульсов, подаваемых после помехи. При этом единственный импульс или каждый из импульсов имеет существенно меньшую площадь, чем любой импульс, формирующийся на тех же ячейках во время исполнительного цикла, генерирующего помеху, а, по меньшей мере, один импульс имеет полярность, противоположную полярности последнего импульса, сформированного на тех же ячейках во время исполнительного цикла, генерирующего помеху. Предпочтительным является формирование одного или более импульсов, подаваемых после помехи с, по существу, такой же амплитудой, но с меньшей длительностью, чем импульс, сформированный на тех же ячейках во время исполнительного цикла, генерирующего помеху.

В другом альтернативном варианте осуществления изобретения при формировании импульсов, подаваемых после помехи, потенциал адресуемых управляющих линий задают отличным от потенциала неадресуемых управляющих линий, по меньшей мере, во время части цикла, следующего за помехой. При этом предпочтительно формируют такие импульсы на адресуемых ячейках, у которых амплитуда в одном направлении всегда превышает амплитуду в противоположном направлении. Такое формирование обеспечивается либо путем задания потенциала адресуемой управляющей линии ближе к наивысшему потенциалу линий данных при формировании импульсов, подаваемых после помехи в цикле, следующем за помехой, либо путем задания потенциала адресуемой управляющей линии ближе к низшему потенциалу линий данных при формировании импульсов, подаваемых после помехи в цикле, следующем за помехой.

В некоторых предпочтительных вариантах импульсы, подаваемые перед и/или после помехи, не обладают прямоугольной формой, поскольку их амплитуду между началом и концом каждого импульса изменяют во времени, предпочтительно по пилообразному контуру, с уменьшением амплитуды и с приближением ее к нулю.

Другие особенности и преимущества способа по изобретению станут ясны из дальнейшего описания.

Краткое описание чертежей

Изобретение станет более понятным из дальнейшего описания со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 представлен пример пассивной матричной памяти, запоминающий материал в которой расположен между управляющими линиями и линиями данных.

На фиг.2 приведен пример гистерезисной кривой для поляризуемого материала, например ферроэлектрика.

На фиг.3 показаны уровни потенциалов на электродах применительно к несуществующему решению проблемы одновременного переключения адресуемых ячеек в пассивной матрице в состояние противоположной поляризации.

Фиг.4 иллюстрирует соотношения между потенциалами на электродах в пассивной матрице во время подачи переключающего напряжения на адресуемые ячейки.

На фиг.5а изображен замкнутый контур в пассивной матрице во время операции адресации; показано расположение управляющих линий, линий данных и ячеек памяти на пересечении этих линий, с приведением соответствующих обозначений.

На фиг.5b приведены напряжения на ячейках, увязанные с потенциалами на электродах для замкнутого контура в пассивной матрице во время исполнительного цикла, в котором происходит генерирование помехи.

На фиг.6 представлены уровни потенциалов на электродах во время непереключающего цикла, выполняемого перед помехой и/или после помехи.

На фиг.7 приведены напряжения на ячейках, увязанные с потенциалами на электродах для замкнутого контура в пассивной матрице во время указанного непереключающего цикла.

На фиг.8 представлены уровни потенциалов на электродах и соответствующие напряжения на ячейках для протокола подачи импульсов с единственным импульсом в цикле, предшествующем помехе.

На фиг.9 приведены уровни потенциалов на электродах при выполнении указанного непереключающего цикла с использованием одного и того же потенциала на адресуемых и неадресуемых управляющих линиях.

На фиг.10 представлены уровни потенциалов на электродах и соответствующие напряжения на ячейках для протокола подачи импульсов с единственным импульсом в цикле, предшествующем помехе, и с единственным импульсом в цикле, следующем за помехой.

На фиг.11 представлены уровни потенциалов на электродах и соответствующие напряжения на ячейках для протокола подачи импульсов с единственным импульсом в цикле, предшествующем помехе, и с единственным импульсом в цикле, следующем за помехой, с разделением во времени.

На фиг.12 представлены уровни потенциалов на электродах и соответствующие напряжения на ячейках для протокола подачи импульсов с единственным импульсом в цикле, предшествующем помехе, и с двумя импульсами в цикле, следующем за помехой, с чередующимися и уменьшающимися импульсами.

На фиг.13 представлены уровни потенциалов на электродах и соответствующие напряжения на ячейках для протокола подачи импульсов с единственным импульсом в цикле, предшествующем помехе, и с единственным импульсом в цикле, следующем за помехой, с завершающим импульсом единственной полярности.

Осуществление изобретения

Настоящее изобретение предназначено для использования в рамках широкого набора протоколов подачи импульсов для пассивной матрицы. Поэтому до рассмотрения предпочтительных вариантов изобретения будет в общем виде описан протокол подачи импульсов, представляющий интерес с точки зрения использования изобретения.

Однако сначала будут приведены определения и пояснения обозначений и терминов, используемых в описании.

Коэрцитивное поле (Ес) и соответствующее коэрцитивное напряжение (Vc) не обязательно являются постоянными (как это показано на фиг.2). На фиг.2, в частности, не проиллюстрирована зависимость гистерезисной кривой от времени, хотя большинство релевантных материалов проявляет различные гистерезисные свойства в зависимости от длительности подачи напряжения и от температуры. Другими словами, гистерезисная кривая является функцией не только уровня напряжения. Таким образом, в контексте данного описания коэрцитивное напряжение (Vc) следует рассматривать как такой уровень напряжения, подача которого на запоминающий материал в течение заданного периода времени приведет к тому, что половина его диполей окажется поляризованной в направлении, задаваемом полярностью приложенного напряжения.

Переключающее напряжение (Vs) соответственно следует рассматривать как такой уровень напряжения, подача которого на запоминающий материал в течение заданного периода времени приведет к тому, что большинство его диполей останется поляризованным в направлении, задаваемом полярностью приложенного напряжения, даже после того, как напряжение будет снято. Переключающее напряжение Vs всегда будет больше чем Vc или равно ему. Равенство Vc и Vs соответствует квадратному профилю гистерезисной кривой, которая, как правило, существует только в теоретической ситуации.

Операция адресации - это операция, выполняемая на адресуемых ячейках, т.е. на ячейке или на группе ячеек, в отношении которых поставлена конкретная задача выявить или изменить состояние поляризации, используя заданный метод, например, посредством считывания или записи. Протокол подачи импульсов напряжения (или временная диаграмма), как правило, определяет операцию адресации в терминах временной зависимости напряжений, подаваемых на линии данных и на управляющие линии.

Исполнительный цикл - это часть протокола подачи импульсов напряжения, соответствующая, например, циклу считывания или циклу записи, на протяжении которой напряжения на электродах соответствуют конкретному заданному набору потенциалов на управляющих линиях и на линиях данных, обеспечивающему получение напряжений на ячейках, требуемых для заданной операции адресации.

Адресуемые ячейки (Ах и Ay) - это целевые ячейки для операции адресации (считывания или записи). В случае так называемой "адресации к полной строке (полному информационному слову)" в число адресуемых ячеек, как правило, входят все ячейки, находящиеся на адресуемой управляющей линии. Выбранные адресуемые ячейки (Ах) - это подмножество адресуемых ячеек, а именно, ячейки, к которым намеренно прикладывают импульс переключающего напряжения для того, чтобы переключить их поляризацию из состояния Y в состояние X. Невыбранные адресуемые ячейки (Ау) - это другое подмножество адресуемых ячеек, а именно, ячейки, к которым намеренно прикладывают импульс напряжения для того, чтобы переключения поляризации не произошло, т.е. для того, чтобы сохранить поляризационное состояние Y.

Неадресуемые ячейки (Dx и Dy) - это все ячейки в пассивной матрице, которые не являются адресуемыми.

Адресуемые управляющие линии (addressed word lines - AWL) - это управляющие линии, которые контактируют с адресуемыми ячейками. В случае адресации к полной строке (к полному информационному слову) при выполнении операции адресации в любой момент времени имеется только одна адресуемая управляющая линия.

Неадресуемые управляющие линии (unaddressed word lines - UWL) - это управляющие линии, которые контактируют только с неадресуемыми ячейками.

Адресуемые линии данных (BLx и BLy) - это линии данных, которые контактируют с адресуемыми ячейками соответственно типов Ах и Ау.

В большинстве современных протоколов подачи импульсов, релевантных настоящему изобретению, общий принцип считывания состояния поляризации ячейки состоит в подаче на ячейку известного переключающего напряжения Vs, в результате чего ячейка переключается в известное состояние поляризации, и в детектировании испускаемых ею зарядов. Относительно большое количество испускаемых зарядов указывает на то, что произошло изменение поляризационного состояния ячейки. Наоборот, относительно малое количество испускаемых зарядов указывает на то, что ячейке уже было придано ранее состояние поляризации, соответствующее направлению переключающего напряжения. В пассивной матрице данная операция обычно выполняется за счет того, что ячейка, из которой должно быть проведено считывание, делается единственной ячейкой, получающей переключающее напряжение Vs на соответствующей линии данных, а считывание зарядов производится считывающим усилителем, подсоединенным к указанной линии данных.

Как правило, из соображений эффективности для всех операций считывания используется импульс Vs одной и той же заданной полярности, причем параллельно считывается по одной ячейке на одной линии данных. Часто имеет место одновременное считывание всех ячеек на одной управляющей линии, что соответствует так называемому режиму "считывания полного информационного слова". По завершении такого считывания все ячейки будут находиться в одном и том же заданном состоянии поляризации. Другими словами, описанный метод считывания является деструктивным, поскольку из считанных ячеек будет удалена вся хранившаяся в них информация. Существует также недеструктивное считывание, при котором определение поляризационного состояния осуществляется без необходимости переключения ячейки. Недостаток недеструктивных методов состоит в том, что результирующий сигнал оказывается слишком слабым для надежного определения поляризационного состояния, по меньшей мере, применительно к реальным приложениям. Поэтому преобладающими в настоящее время являются методы деструктивного считывания. Если представляется желательным сохранить информацию, хранящуюся в пассивной матрице и подлежащую деструктивному считыванию, необходимо вслед за операцией считывания выполнить операцию повторной записи информации.

При осуществлении операции адресации в пассивной матрице, т.е. при осуществлении считывания или записи в ячейки, находящиеся в определенном месте матрицы, путем подачи на них импульса Vs напряжения, к неадресуемым ячейкам может быть приложено мешающее напряжение в виде "неполного напряжения" (т.е. в виде части напряжения, поданного на адресуемые ячейки). Мешающие напряжения могут представлять проблему, особенно в случае деструктивного считывания с подачей на ячейки относительно высокого напряжения. Однако в случае считывания полной строки оказывается возможным избежать появления мешающих напряжений благодаря использованию протокола подачи импульсов, предложенному в патенте Норвегии №312699, принадлежащем заявителю настоящего изобретения. Согласно этому протоколу ко всем электродам прикладывается одинаковый потенциал, за исключением адресуемой управляющей линии, потенциал, поданный на которую, отличается на Vs.

При записи обычно представляется желательным перевести каждую из адресуемых ячеек в любое из двух возможных и взаимно противоположных поляризационных состояний, которые отмечены на гистерезисной кривой, представленной на фиг.2. Переключения ячейки между указанными поляризационными состояниями могут осуществляться подачей импульсов противоположной полярности с амплитудой Vs. По аналогии со считыванием полной строки, может представляться желательным попытаться произвести запись полного информационного слова путем одновременной подачи импульсов с напряжениями Vs и -Vs к выбранным ячейкам, расположенным на управляющей линии. Однако на практике это оказывается невозможным из-за мешающих напряжений, которые будут появляться на неадресуемых ячейках. Ситуация в терминах напряжений и потенциалов в этом случае может быть описана следующими выражениями (уравнениями и неравенствами):

(1) V(Ay)=Ф(BLy)-Ф(AWL)=-Vs

(2) V(Ax)=Ф(BLx)-Ф(AWL)=+Vs

(3) V(Dy)=Ф(BLy)-Ф(UWL)<|Vc|

(4) V(Dx)=Ф(BLx)-Ф(UWL)<|Vc|,

где |Vc|<|Vs| и Ф≥0.

В выражениях (1)-(4) напряжение, которое должно быть приложено к адресуемой ячейке при проведении записи в эту ячейку с переводом ее в поляризационное состояние Y, обозначено, как V(Ay). Соответственно, напряжение, которое должно быть приложено к адресуемой ячейке при проведении записи в эту ячейку с переводом ее в поляризационное состояние X, обозначено, как V(Ax). При этом следует учесть, что тогда как напряжения на адресуемых ячейках должны быть равны переключающим напряжениям противоположной полярности, любая неадресуемая ячейка, находящаяся на одной линии данных с адресуемыми ячейками, не должна подвергаться воздействию переключающего напряжения. Другими словами, напряжения на ячейках Dy и Dx должны быть меньше, чем коэрцитивное напряжение Vc, соответствующее коэрцитивному полю в материале ячейки.

Выражения (1)-(4) иллюстрируются фиг.3. Видно, что они не могут быть решены: невозможно одновременно подать на адресуемые ячейки импульсы напряжения Vs противоположной полярности и иметь на неадресуемых ячейках непереключающие мешающие импульсы V(Dx) и V(Dy). Как видно из фиг.3, приложение потенциала Ф(UWL) всегда будет приводить к тому, что, по меньшей мере, одно из напряжений, поданных на Dx и Dy, превысит Vs, которое по определению превышает |Vc|. Таким образом, одновременная подача импульсов +Vs и -Vs является невозможной.

По этой причине для того, чтобы перевести адресуемые ячейки в желательные поляризационные состояния, обычно требуется использовать последовательность из двух импульсов. Соответствующий типичный известный метод предусматривает сначала установку всех адресуемых ячеек в одинаковое поляризационное состояние. Обычно с этой целью на все адресуемые ячейки подают импульс с амплитудой Vs одной и той же полярности. Такую подачу можно сравнить с ситуацией деструктивного считывания (рассмотренной выше), хотя в данном случае при подаче переключающего напряжения и не требуется детектировать заряды.

После того, как все адресуемые ячейки приведены к одному поляризационному состоянию (например, к поляризационному состоянию Y путем подачи импульса -Vs), на втором шаге подают второй импульс напряжения, имеющий противоположную полярность Х (в данном случае импульс +Vs), но только на выбранную часть адресуемых ячеек (называемых в данном описании выбранными адресуемыми ячейками), в частности, на ту часть ячеек, которые должны быть установлены в противоположное поляризационное состояние X. При подаче этого импульса +Vs все остальные ячейки, в том числе неадресуемые ячейки Dx, Dy, должны подвергаться воздействию напряжения, не превышающего коэрцитивное напряжение Vc. Невыбранные адресуемые ячейки Ау, которые должны удерживаться в поляризационном состоянии Y, не должны быть подвергнуты воздействию коэрцитивного напряжения Vc в направлении, соответствующем переключению в поляризационное состояние X. Выраженная в терминах напряжений ситуация подачи второго импульса описывается следующими выражениями, составленными в предположении, что адресуемые ячейки Ах и Ау ранее были установлены в поляризационное состояние Y подачей на них импульса с напряжением Vs:

(5) V(Ay)=Ф(BLy)-Ф(AWL)<+Vc

(6) V(Ax)=Ф(BLx)-Ф(AWL)=+Vs

(7) V(Dy)=Ф(BLy)-Ф(UWL)<|Vc|

(8) V(Dx)=Ф(BLx)-Ф(UWL)<|Vc|,

где |Vc|<|Vs| и Ф≥0.

Какое именно поляризационное состояние обеспечивается подачей импульсов +Vs и -Vs - это вопрос определения, поэтому должна быть очевидной возможность ситуации, когда выражения (5)-(8) относятся к адресуемым ячейкам, которые перед этим были установлены в поляризационное состояние Х подачей напряжения +Vs, так что в выражение (6) должно быть подставлено напряжение -Vs.

Фиг.4 иллюстрирует выражения (5)-(8). Анализ этой фигуры позволяет сделать следующие выводы. Ситуация, описываемая указанными выражениями, неизбежно приводит к появлению мешающих напряжений на неадресуемых ячейках. Чтобы мешающие напряжения отсутствовали, необходимо обеспечить равенство Ф(UWL)=Ф(BLx)=Ф(BLy). Однако это невозможно, поскольку в таком случае на все адресуемые ячейки (а не только на выбранные) будет подано переключающее напряжение Vs. Иными словами, ситуация будет соответствовать считыванию полной строки. На фиг.4 этот вывод иллюстрируется тем, что значение Ф(BLy) не может поддерживаться в пределах ±|Vc| от Ф(AWL), т.е. лежать в пределах нижнего, темного прямоугольника, расположенного по обе стороны от Ф(AWL), и одновременно находиться на расстоянии Vs от Ф(AWL).

Для того чтобы приведенные выражения имели решение, необходимо, чтобы Vs было меньше, чем 3·Vc. Расстояние между Ф(BLx) и Ф(AWL) всегда будет соответствовать Vs. Расстояния между Ф(BLy) и Ф(AWL) и между Ф(BLy) и Ф(UWL) должны лежать в интервале ±|Vc|, т.е. должна иметься возможность поместить их в пределах и нижнего, темного прямоугольника, расположенного по обе стороны от Ф(AWL), и верхнего, светлого прямоугольника, расположенного по обе стороны от Ф(UWL). Анализируя фиг.4, можно видеть, что первое решение будет иметь место, когда Ф(BLx) находится на уровне Ф(BLx)_max, а Ф(BLy) - на уровне Ф(BLy)_max2, совпадающем с Ф(BLy)_min. Другими словами, решения не существует до тех пор, пока нижний, темный прямоугольник не начнет накладываться на верхний, светлый прямоугольник. В этом случае Vs=3·Vc. В ситуациях, когда Vs<3·Vc, степень наложения можно увеличить и, следовательно, станут возможны и другие решения.

В пате