[0001] La présente invention a pour objet un procédé de commande d'un écran d'affichage
matriciel permettant d'ajuster son contraste dans le cas d'un écran à cristaux liquides
et sa luminosité dans le cas d'un écran fluorescent à micropointes et un dispositif
pour la mise en oeuvre de ce procédé.
[0002] L'invention s'applique notamment à la réalisation d'afficheurs à cristaux liquides
de type multiplexé ou non multiplexé ou bien d'écrans fluorescents à micropointes
(notés EFM dans la suite de la description), permettant la visualisation d'images
fixes ou animées.
[0003] Divers types de procédés de commande sont connus pour des écrans d'affichage matriciels.
[0004] Les écrans matriciels d'affichage comportent une cellule d'affichage munie de conducteurs
lignes et de conducteurs colonnes croisés, un pixel de l'écran étant associé à chaque
croisement de ces conducteurs.
[0005] On trouve une description d'un EFM dans la demande de brevet français n° 87 15432
du 6 novembre 1987. Dans un EFM les lignes correspondent aux grilles et les colonnes
aux cathodes.
[0006] Pour les écrans à cristaux liquides, le matériau d'affichage est contenu dans la
cellule d'affichage. Les écrans à cristaux liquides peuvent être commandés de manière
multiplexée ou non multiplexée.
[0007] De façon plus détaillée, dans le cas d'un écran d'affichage de type multiplexé, les
conducteurs lignes et colonnes sont constitués par des électrodes lignes et colonnes
disposées respectivement sur les parois internes de la cellule, un pixel étant défini
par la zone de recouvrement d'une électrode ligne et d'une électrode colonne.
[0008] Dans le cas d'un écran d'affichage de type non multiplexé, les conducteurs lignes
et colonnes sont constitués par des lignes d'adressage et des colonnes de commande
qui sont par exemple disposées sur une des parois de la cellule et reliées par l'intermédiaire
de transistors à des électrodes points, une électrode continue étant disposée sur
l'autre paroi de la cellule. Selon un autre exemple de ce type d'écran les lignes
d'adressage et les colonnes de commande peuvent être disposées respectivement sur
les parois internes de la cellule, les lignes étant reliées par l'intermédiaire de
transistors à des électrodes points et les colonnes étant reliées à des colonnes d'électrodes.
Dans ces deux derniers cas, un pixel est défini par la zone de recouvrement d'une
électrode point avec l'électrode continue ou avec une électrode colonne.
[0009] On envoie sur les différents conducteurs lignes des signaux d'adressage et sur les
conducteurs colonnes des signaux de commande. Un exemple, purement illustratif et
nullement limitatif, est donné figure 1, décrivant de tels signaux dans le cas d'un
écran d'affichage matriciel à cristaux liquides commandé par la technique dite de
multiplexage direct.
[0010] Pour des raisons de simplicité, ne nuisant en aucune façon à la description, on se
limite dans cet exemple à un écran possédant neuf pixels, c'est-à-dire trois conducteurs
lignes L1, L2, L3, et trois conducteurs colonnes C1, C2, C3.
[0011] Les tensions Vl appliquées aux conducteurs lignes sont périodiques, de période T
dit temps de trame ou temps de balayage. Pour chaque conducteur ligne, la tension
Vl est égale à une tension Vmax pendant un temps Ts dit de sélection de ligne, elle
est nulle par exemple, en dehors de ce temps Ts sur le reste du temps T. Chaque ligne
est ainsi portée successivement pendant un temps Ts à la valeur Vmax. On a représenté
figure 1A un cycle d'adressage des conducteurs lignes. La figure 1B décrit un exemple
de séquence des tensions de commande Vc appliquées sur les conducteurs colonnes. Selon
le motif à afficher les tensions appliquées aux conducteurs colonnes seront positives
ou négatives.
[0012] Les valeurs des tensions appliquées aux conducteurs lignes et aux conducteurs colonnes
dépendent de la nature de l'affichage utilisé.
[0013] Quand la tension appliquée à un conducteur ligne est en phase avec la tension appliquée
sur un conducteur colonne, le pixel correspondant à leur croisement est éteint (noir,
par exemple). Si les deux tensions sont en opposition de phase, le pixel considéré
est allumé (blanc par exemple).
[0014] Lorsque la ligne L1 est sélectée autrement dit lorsqu'elle est portée à Vmax pendant
Ts, la tension sur la colonne C1 est positive, dans l'exemple proposé. Les deux tensions
ligne et colonne sont en phase et le pixel correspondant au croisement du conducteur
ligne L1 avec le conducteur colonne C1 est noir. Lorsque la ligne L2 est sélectée,
la tension sur la colonne C1 est négative, dans l'exemple proposé. Les deux tensions
ligne et colonne sont en opposition de phase et le pixel correspondant au croisement
du conducteur ligne L2 avec le conducteur colonne C1 est blanc. L'état de chaque pixel
se déduit de manière identique.
[0015] La figure 1C donne l'affichage de l'écran pour les tensions lignes et colonnes proposées
figures 1A et 1B. Les pixels notés N sont noirs, ceux notés B sont blancs.
[0016] Pour l'affichage d'une information donnée, à chaque période T correspondante, les
tensions lignes et colonnes ont leur polarité inversée pour n'appliquer au matériau
d'affichage que des signaux de valeurs moyennes nulles.
[0017] Dans le cas d'un écran à cristaux liquides de type non multiplexé ou d'un EFM, les
signaux de sélection des conducteurs lignes sont les mêmes que ceux représentés figure
1A mais ils ne subissent pas d'inversion de polarité. Par contre les signaux appliqués
aux conducteurs colonnes sont indifféremment de polarité positive ou négative, leur
amplitude dépend uniquement de la tension nécessaire à l'effet électrooptique utilisé.
[0018] Dans tous les cas, le temps de sélection de ligne Ts dépend du nombre de conducteurs
lignes à sélecter par la formule Ts=T/M où M est le nombre total de conducteurs lignes
et T est le temps de trame. On comprend que plus M augmente plus le temps de sélection
Ts est court.
[0019] On définit le taux de multiplexage TM comme étant le rapport entre le temps de trame
T et le temps de sélection d'un conducteur ligne Ts.
TM = T/Ts
[0020] On constate que pour les écrans connus TM=M.
[0021] Lorsque le nombre de conducteurs lignes croît, le taux de multiplexage suit cette
croissance et le temps Ts diminue entraînant une diminution du contraste d'un écran
à cristaux liquides et de la luminosité d'un EFM.
[0022] Le nombre de lignes couramment utilisé dans des écrans d'affichage matriciels à cristaux
liquides est environ cent. Il est donc largement inférieur au nombre de signaux lignes
disponibles en vidéo qui est égal à, par exemple, environ deux cent quatre vingt en
sortie d'un magnétoscope.
[0023] L'invention propose un procédé de commande d'un écran d'affichage matriciel qui permet
l'utilisation d'un grand nombre de lignes sans perte de contraste ou de luminosité
ou encore, à nombre de lignes égal à celui des écrans de l'art antérieur, une amélioration
du contraste ou de luminosité.
[0024] Cette amélioration ne peut s'interpréter indépendamment de phénomènes liés à la physiologie
de l'oeil ; elle correspond à un effet de moyenne des informations contenues sur l'écran
sur un temps de trame.
[0025] Dans ce procédé, les temps de sélection des conducteurs lignes adjacents peuvent
se recouvrir. Le réglage du recouvrement permet d'utiliser un écran soit en mode graphique
ou texte, soit en mode vidéo pour la visualisation d'une image animée. Dans le premier
cas, le recouvrement doit être nul ou faible ; le contraste ou la luminosité est limité,
mais la résolution effective est alors maximale. Dans la seconde utilisation, le nombre
élevé de lignes évite l'aspect mosaïque sur l'écran, désagréable à l'oeil. Le recouvrement
peut atteindre jusqu'à la moitié des temps de sélection de deux lignes adjacentes
pour un contraste ou une luminosité fort. La résolution effective est alors réduite
mais cela n'est pas gênant pour une image animée (image naturelle).
[0026] Par ce procédé, si l'on se réfère à l'exemple se rapportant à l'art antérieur, le
taux de multiplexage TM est maintenant inférieur ou égal au nombre de conducteurs
lignes. A taux de multiplexage égal on peut donc augmenter le nombre de conducteurs
lignes et améliorer par là le contraste ou la luminosité de l'écran.
[0027] De manière plus précise, l'invention a pour objet un procédé de commande d'un écran
d'affichage matriciel, cet écran comportant des conducteurs lignes et des conducteurs
colonnes, ce procédé consistant à :
- appliquer sur les conducteurs lignes périodiquement des signaux d'adressage Vl ayant
pendant une certaine durée une valeur Vmax en valeur absolue,
- appliquer sur les conducteurs colonnes des signaux de commande,
ce procédé étant caractérisé par le fait qu'on applique sur les conducteurs lignes
des signaux d'adressage dont les durées pendant lesquelles ils ont une valeur Vmax,
se recouvrent partiellement, pour deux lignes consécutives.
[0028] Selon une autre caractéristique de ce procédé de commande la durée pendant laquelle
les signaux d'adressage Vl ont une valeur Vmax est réglable.
[0029] L'invention a aussi pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de
commande d'un écran d'affichage. Le dispositif comprend :
- un circuit d'adressage A1 relié par des connexions aux conducteurs lignes Li, i
étant un entier impair tel que 1≦i≦M, M étant le nombre de conducteurs lignes,
- un circuit d'adressage A2 relié par des connexions aux conducteurs lignes Lp, p
étant un entier pair, tel que 2≦p≦M.
[0030] Le circuit d'adressage A2 comprend :
- un circuit réalisant une fonction horloge délivrant des signaux sur une sortie Sp1,
- un circuit réalisant une fonction de verrouillage relié par une entrée Ep1 à la
sortie Sp1 du circuit réalisant la fonction horloge et délivrant des signaux sur une
sortie Sp4,
- un circuit de commande relié par une entrée Ep4 à la sortie Sp4 du circuit réalisant
une fonction de verrouillage et par une entrée Ep3 à la sortie Sp1 du circuit réalisant
une fonction horloge et délivrant des tensions Vl sur les conducteurs lignes Lp qui
lui sont connectés.
[0031] Le circuit d'adressage A1 a une structure identique au circuit d'adressage A2. Le
circuit d'adressage A1 comprend :
- un circuit réalisant une fonction horloge délivrant des signaux sur une sortie Si1,
- un circuit réalisant une fonction de verrouillage relié par une entrée Ei1 à la
sortie Si1 du circuit réalisant la fonction horloge et délivrant des signaux sur une
sortie Si4,
- un circuit de commande relié par une entrée Ei4 à la sortie Si4 du circuit réalisant
une fonction de verrouillage et par une entrée Ei3 à la sortie Si1 du circuit réalisant
une fonction horloge et délivrant des tensions Vl sur les conducteurs lignes Li qui
lui sont connectés.
[0032] Le circuit réalisant une fonction de verrouillage dans le circuit d'adressage A2
est aussi relié par une entrée Ep2 à une sortie Si1 du circuit réalisant une fonction
horloge dans le circuit d'adressage A1, le circuit réalisant une fonction de verrouillage
dans le circuit d'adressage A1 étant aussi relié par une entrée Ei2 à la sortie Sp1
du circuit réalisant une fonction horloge dans le circuit d'adressage A2.
[0033] Les circuits de commande des circuits A1 et A2 sont par exemple respectivement du
type registre à décalage doté d'une fonction de verrouillage.
[0034] De cette façon, ces circuits de commande portent les conducteurs lignes qui leur
sont connectés selon l'état de leur fonction de verrouillage :
- soit collectivement à un potentiel de référence correspondant au potentiel de verrouillage
;
- soit sélectivement en fonction des niveaux logiques présents respectivement dans
les registres à décalage au potentiel de référence (état 0) ou au potentiel de sélection
ligne (état 1).
[0035] La fonction de verrouillage est appelée en terminologie anglosaxonne fonction "enable".
[0036] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description
qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et nullement limitatif, en référence
aux figures annexées, dans lesquelles :
- les figures 1A à 1C, déjà décrites et relatives à l'art antérieur, illustrent un
procédé de commande classique d'un écran d'affichage matriciel ;
- la figure 2 représente une séquence de commande selon l'invention de trois conducteurs
lignes dans le cas d'un recouvrement fort entre les temps de sélection ;
- la figure 3 représente un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé selon
l'invention ;
- la figure 4 représente les diagrammes temporels des signaux délivrés par les différents
éléments d'un dispositif selon l'invention ;
- la figure 5 représente un exemple de réalisation d'une fonction "enable" ;
- la figure 6 représente un exemple de diagrammes temporels des signaux délivrés par
les différents éléments permettant de réaliser les fonctions "enable".
[0037] La figure 2 représente une séquence de commande selon l'invention de trois conducteurs
lignes, L1, L2 et L3 dans le cas d'un recouvrement fort entre les temps de sélection.
Ce cas limite, où le temps de sélection Ts′ est égal à deux fois le temps de sélection
Ts correspondant à un recouvrement nul, illustre bien le procédé selon l'invention.
Cet exemple, restreint pour des raisons de simplicité de description à trois conducteurs
lignes, ne limite en rien le nombre de conducteurs lignes qu'il est possible de sélecter
par ce procédé. Par ailleurs, cet exemple est valable aussi bien pour un écran à cristaux
liquides de type multiplexé ou non multiplexé que pour un EFM.
[0038] La tension Vl appliquée sur un conducteur ligne est égale, pendant le temps de sélection
Ts′, à la tension Vmax et est inférieure à Vmax (elle est par exemple nulle) pendant
le reste du temps de trame.
[0039] Le temps total d'écriture d'une trame est égal à :
(MxTs)+(Ts′-Ts).
[0040] M est le nombre total de lignes ; Ts est le temps de sélection d'un conducteur ligne
correspondant à un recouvrement entre les temps de sélection de deux conducteurs lignes
nul ; Ts′ est le temps de sélection effectif des conducteurs lignes. Ce temps d'écriture
est supérieur ou égal à un temps de trame T du temps Ts′-Ts, le temps (Ts′-Ts) est
pris sur le temps pendant lequel le signal vidéo n'est porteur d'aucune information,
ce temps est communément appelé temps de retour de trame.
[0041] L'allongement et le recouvrement des temps de sélection des conducteurs lignes entraînent
un moyennage du signal lumineux d'un conducteur ligne à l'autre. La brillance moyenne
de l'écran est améliorée et les contours de l'image visualisée en sont adoucis.
[0042] La figure 3 représente un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé selon
l'invention. Le dispositif comprend un circuit d'adressage A1 relié par des connexions
aux conducteurs lignes Li, i étant un entier impair tel que 1≦i≦M et un circuit d'adressage
A2 relié par des connexions aux conducteurs lignes Lp, p étant un entier pair tel
que 2≦p≦M. Le circuit d'adressage A2 comprend un circuit 10 réalisant une fonction
horloge délivrant des signaux sur une sortie Sp1, un circuit 12 réalisant une fonction
"enable" relié par une entrée Ep1 à la sortie Sp1 de la fonction horloge 10 et délivrant
des signaux sur une sortie Sp4. Une fonction "enable" a pour effet de verrouiller
la sortie du circuit auquel elle est reliée à un potentiel de référence (ou potentiel
de verrouillage), le potentiel de référence est par exemple nul. C'est par son intermédiaire
que le temps de sélection des conducteurs lignes est ajusté. Une description d'une
réalisation d'une telle fonction, appliquée au dispositif selon l'invention, est donnée
plus loin. Le circuit d'adressage A2 comprend aussi un circuit de commande 14 formé
par un registre à décalage doté de la fonction "enable" paire relié par une entrée
Ep4 à la sortie Sp4 du circuit réalisant la fonction "enable'' 12 et par une entrée
Ep3 à la sortie Sp1 du circuit réalisant la fonction horloge 10 et délivrant des tensions
Vl sur les conducteurs lignes Lp de numéro pair qui lui sont connectés.
[0043] Le circuit d'adressage A1 à une structure identique au circuit d'adressage A2. Ses
connexions sont affectées de l'indice "i" (impair) au lieu de l'indice "p" (pair)
des connexions du circuit A2, le circuit réalisant la fonction horloge 11 impaire
ayant pour homologue pair le circuit réalisant la fonction horloge 10, le circuit
réalisant la fonction "enable" impaire et le circuit de commande du circuit d'adressage
A1 portant les références respectivement 13 et 15 et ayant pour homologues les circuits
12 et 14. Le circuit de commande 15 est formé par un registre à décalage doté de la
fonction "enable" impaire.
[0044] En outre, le circuit réalisant la fonction "enable" 12 est aussi relié par une entrée
Ep2 à la sortie Si3 du circuit réalisant la fonction horloge 11. De même, le circuit
réalisant la fonction "enable" 13 est relié par une entrée Ei2 à la sortie Sp3 du
circuit réalisant la fonction horloge paire 10.
[0045] Les diagrammes temporels des signaux délivrés sur les différentes sorties des éléments
constituant les circuits d'adressage sont représentés figure 4.
[0046] Les signaux 20 délivrés sur la sortie Sp1 du circuit réalisant la fonction horloge
10 paire sont représentés accompagnés des états respectifs des diffèrentes cases du
registre à décalage 14 obtenus après chaque impulsion du signal d'horloge paire. Les
signaux 21 sont délivrés par le circuit horloge 11 impaire sur la sortie Si1 de ce
circuit. Ces signaux sont accompagnés des états respectifs des différentes cases du
registre à décalage 15 obtenus après chaque impulsion du signal d'horloge impaire.
[0047] La figure 4 présente un exemple où sont représentés les états des registres à décalage
délivrant des tensions Vl sur trois conducteurs lignes de numéro pair L2, L4, L6 et
trois de numéro impair L1, L3, L5. A chaque impulsion d'horloge, l'état 1 qui correspond
à la tension Vl=Vmax en sortie du registre à décalage avance d'une case dans le registre,
l'état 0 correspondant à la tension Vl=0V par exemple. Les conducteurs lignes de numéro
pair sont adressés successivement par l'application d'une tension Vl=Vmax. Il en est
de même pour les conducteurs lignes de numéro impair. Les signaux 22, 23 sont délivrés
respectivement par les sorties Sp4 et Si4 des fonctions "enable" paire et impaire.
Ce sont des tensions ayant la forme de créneaux périodiques. L'état haut d'un créneau
correspond à la tension Vl=Vmax, l'état bas correspond à la tension Vl=0V, par exemple.
Les signaux 22 et 23 sont déphasés, le déphasage est constant : les lignes paires
et impaires sont adressées alternativement.
[0048] Les signaux 25, 26, 27 correspondent aux tensions Vl délivrées par les registres
à décalage sur les connexions des conducteurs lignes L1, L2 et L3. Ce sont des créneaux
périodiques dont la période est le temps de trame.
[0049] Cet exemple de séquence de commande est donné dans le cas d'un recouvrement fort
entre les temps de sélection des conducteurs lignes.
[0050] Selon le mode de commande proposé, le circuit A1 qui adresse les lignes Li comporte,
dans le registre 15, autant de niveaux logiques (1 ou 0) que de lignes. A chaque instant,
un seul des niveaux logiques est à 1, tous les autres sont à zéro. Si le niveau logique
1 est, à l'instant considéré, associé à la ligne Li, il sera, après un coup d'horloge
décalé et associé à la ligne Li+1.
[0051] Un registre à décalage doté de la fonction verrouillage ne sélecte la ligne correspondant
au niveau logique 1, c'est-à-dire dans le cas considéré porte cette ligne au potentiel
Vmax que si la fonction "enable" présente par exemple l'état haut et ne sélecte aucune
ligne si la fonction "enable" présente par exemple l'état bas. Lorsque la fonction
"enable" est à l'état bas, toutes les lignes sont au potentiel de verrouillage. Lorsque
la fonction "enable" est à l'état haut, une ligne (associée au niveau logique 1 dans
le registre à décalage) est au potentiel Vmax, les autres lignes (associées au niveau
logique 0 dans le registre à décalage) sont au potentiel de verrouillage. Le circuit
A2 a le même fonctionnement.
[0052] La figure 5 présente un exemple d'un circuit 12 réalisant une fonction "enable".
Ce circuit 12 est commandé par les deux circuits réalisant des fonctions horloges
10, 11. Les entrées Ep1 et Ep2 du circuit 12 sont reliées respectivement aux sorties
Sp1 et Si1 des horloges 10 et 11. Cet exemple correspond à la fonction "enable" faisant
partie du circuit d'adressage des conducteurs lignes de numéro pair. Les entrées Ep1
et Ep2 sont en fait les entrées respectives de deux monostables à capacité variable
16, 17. Les sorties respectives Mp, Mi des deux monostables sont reliées à deux entrées
Pp, Pi d'un circuit logique 18. La sortie de ce circuit 18 est la sortie Sp4 du circuit
12 réalisant la fonction "enable".
[0053] La figure 6 représente le diagramme temporel des signaux issus des sorties des différents
éléments permettant de réaliser les fonctions "enable".
[0054] Les impulsions d'horloge 28, 29 sont les signaux délivrés par les circuits réalisant
les fonctions horloges 10, 11 sur les entrées Ep1 et Ep2 du circuit 12. Les monostables
à capacité variable 16, 17 transforment respectivement ces impulsions en signaux rectangulaires
30, 31 dont la largeur dépend de la valeur de leur capacité.
[0055] Les fronts de descentes des signaux rectangulaires 31 commandent la montée des signaux
rectangulaires 32 délivrés sur la sortie Sp4 du circuit 12, les fronts de descente
des signaux rectangulaires 30 commandent la descente des signaux rectangulaires 32.
Ainsi, la largeur des signaux 30, 31 commande la largeur des signaux rectangulaires
délivrés sur la sortie Sp4. En ajustant la valeur des capacités variables des monostables
16, 17, on peut donc décider de la largeur des signaux délivrés sur la sortie Sp4
et par là du temps de recouvrement entre les temps de sélection des conducteurs lignes.
[0056] Le circuit 18 est formé par tout ensemble d'éléments connus comportant des portes
logiques, permettant à partir des signaux 30, 31 d'obtenir les signaux 32.
[0057] Le circuit 13 est réalisé de la même façon que le circuit 12, à partir de deux monostables
à capacités variables et d'un circuit logique, les entrées des monostables étant reliées
respectivement aux circuits 10 et 11.
[0058] Les signaux 30′ et 31′ représentent un exemple de signaux de sortie des monostables
du circuit 13. Les signaux 30′ et 31′ sont des signaux rectangulaires obtenus de manière
analogue aux signaux 30, 31 à partir des impulsions d'horloge respectives 28, 29.
Les signaux 33 représentent les signaux rectangulaires résultants, obtenus sur la
sortie Si4 du circuit 13 de manière analogue à la génération des signaux 32 obtenus
sur la sortie Sp4 du circuit 12.
[0059] Sur les figures, les recouvrements du temps de sélection d'une ligne avec le temps
de sélection de la ligne précédente et celui de la ligne suivante sont identiques,
mais bien entendu ils peuvent être différents. Pour réaliser des recouvrements différents,
il suffit d'avoir des fonctions "enable" paire et impaire qui ont des signaux rectangulaires
de durées différentes.