Brevet FR2034944A1 — publié le 19701218

La présente invention se rapporte à un appareil de balayage pour un affichage à l'état solide et, plus particulièrement, pour un affichage électroluminescent utilisant un panneau à réseau ou grilles croisées électroluminescent pour reproduire une image 5 statique ou mobile à demi-teintes, telle qu'une image de télévision, depuis un signal d'information en temps réel. Puisque le phénomène d'électroluminescence prévoit la possibilité d'un affichage à l'état solide du type panneau plat, beaucoup de dispositifs ont été proposés .jusqu'à présent dans le champ 10 de l'affichage électroluminescent. Parmi eux, les dispositifs d'affichage utilisant un panneau à grilles croisées électroluminescent ont été considérés pour avoir un potentiel élevé pour un usage pratique. Un panneau à grilles croisées électroluminescent bien con-15 nu comporte principalement une couche au phosphore électroluminescente et deux jeux de conducteurs parallèles espacés (un jeu de conducteurs au moins est transparent). Le premier Jeu de conducteurs est placé sur line surface d'une couche électroluminescente à angle droit par rapport au deuxième jeu de conducteurs qui est si-20 tué sur l'autre surface de la couche au phosphore électroluminescente. Les conducteurs sont portés en référence comme les électrodes horizontales (Y) et verticales(X)„ Quand une tension alternative ou à impulsion est appliquée sur une paire d'électrodes horizontale et verticale, la partie de la couche électroluminescente située 25 à l'intersection de ces électrodes, définie comme élément ou cellule électroluminescente, est allumée, sa brillance dépendant de l'amplitude, de la fréquence et de la forme d'onde de la tension appliquée. En vue de reproduire -une image sur le panneau à grilles 30 croisées électroluminescent depuis un signal d'information d'image tel qu'un signal de télévision, le balayage est nécessaire. C'est line technique bien connue pour l'affichage à grilles croisées que le balayage soit fait en choisissant les électrodes horizontaleset verticales à une séquence prédétérminée en appliquant une tension 35 propre correspondant aux signaux d'information d'image. Une luminosité indésirable est, cependant, produite depuis les éléments électroluminescents le long des électrodes choisies, cette luminosité étant le résultat d'un couplage capacitif parmi les éléments électrolumiï- :oents„ Cs phénomène, appelé effet de 40 croisement, réduit le contraste mitr-s l'image et l'arrière-plan. BAD ORIGINAL 0) 70 09108 2034944 Un problème technique important dans le balayage d'un panneau à grilles croisées électroluminescent est de savoir comment empêcher l'effet de croisement aussi bien que de savoir comment commander la brillance de l'élément électroluminescent en réponse au signal 5 d'information d'image. Lorsqu'un signal de télévision est utilisé comme signal d'information d'image, trois nécessités de base doivent être satisfaites sur l'appareil de balayage. La première est l'aptitude à balayer un grand nombre d'éléments électroluminescents - plus de 10 150.000 si une information pleine de signal de télévision radiodiffusé est utilisée. La seconde est l'aptitude à balayer à une vitesse élevée correspondant au signal de télévision. La troisième est l'aptitude à reproduire aisément des images avec des demi-teintes. 15 Quelques dispositifs et appareils dans le balayage d'un panneau à grilles croisées électroluminescent ont été expérimentés, mais ceux-ci ne semblaient pas satisfaire de telles nécessités. C'est, en conséquence, un des objets principaux de là présente invention de prévoir un appareil de balayage amélioré pour 20 un panneau à grilles croisées électroluminescent capable de produire de façon satisfaisante une image mobile avec des demi-teintes à vitesse élevée telle qu'une image de télévision. C'est un autre objet de la présente invention de prévoir ira appareil de balayage amélioré dans lequel l'effet de croisement est 25 réduit en appliquant des impulsions de suppression à des électrodes horizontales non balayées et dans lequel la brillance des éléments électroluminescents est commandée séquentiellement ligne par ligne en faisant varier la résistance du collecteur des transistors. La présent appareil de balayage est basé sur un procédé de 30 balayage du type à commande de matrice X-Y ou grilles croisées, et est caractérisé par une combinaison de balayage ligne par ligne par l'utilisation d'une ligne de retard à prises, la suppression de l'effet de croisement par des impulsions de suppression et la commande de brillance par modulation d'amplitude d'impulsion . 35 Un appareil de balayage pour un panneau à grilles croisées électroluminescent selon la présente invention comporte 1) un circuit de commande d'électrodes horizontales ayant un jeu de générateurs d'impulsions pour fournir une impulsion de sélection et des impulsions de suppression en réponse au signal de synchronisation 40 horizontal, 2) un circuit de commande d'électrodes verticales èAD ORIGINAL 3 70 09108 2034944 comprenant essentiellement un moyen de retard et tin jeu de circuits de commande de brillance, 3) un générateur de signaux d'effacement d'échantillon, 4) et un moyen d'alimentation de signaux vidéo. Chacun des éléments électroluminescents le long de l'élec-5 trode horizontale devant être balayée est commandé en brillance simultanément en faisant varier la résistance du collecteur de chacun des transistors dans les circuits de commande de brillance en réponse à des signaux vidéo à canaux multiples. D'autres détails et caractéristiques de la présente inven-10 tion ressortiront de la description suivante faite en relation avec les dessins ci-joints dans lesquels : La figure 1 est un diagramme de blocs du présent appareil . de balayage pour un panneau à grilles croisées électroluminescent. La figure 2 est un diagramme du circuit simplifié d'un cir-15 cuit de commande d'électrodes horizontales amélioré. La figure 3 représente des formes d'onde schématiques d'une impulsion produite par le générateur d'impulsions et son impulsion de résonance. La figure 4 est un diagramme simplifié du circuit de com-20 mande de brillance pour l'explication de son fonctionnement. La figure 5 est une donnée expérimentale de commande de brillance des éléments électroluminescents au moyen du circuit de commande de brillance représenté dans la figure 4. La figure 6 est un diagramme simplifié d'un autre circuit 25 de commande de brillance. En se référant à la figure 1, un exemple de réalisation du présent appareil de balayage pour un panneau à grilles croisées électroluminescent comporte un circuit de commande 10 d'électrodes horizontales, un circuit de commande 20 d'élecgrodes verticales, 30 un générateur 30 de signaux vidéo, un amplificateur vidéo 31, un générateur d'impulsions 32 d'effacement d'échantillon et un séparateur 33 de signaux de synchronisation. Le panneau 1 à grilles croisées électroluminescent, montré dans la figure 1, est représenté par trois éléments essentiels d'u-35 ne couche 2 au phosphore électroluminescente, des électrodes horizontales Y^ Y2, Y^, ... Yj, ... Yn, et des électrodes verticales Xx, X2, Xy ... ... Xjg. Le panneau à grilles croisées électroluminescent est formé sur un substrat de verre et est d'une structure ainsi appelée à grilles croisées dans laquelle la couche 2 40 électroluminescente est mise en sandwich par les électrodes hori- ÊAD ORÎGSNAL 70 09108 2034944 zontales ... YR et verticales X1 ... X^. En conséquence, le panneau 1 à grilles croisées électroluminescent a une multiplicité d'éléments électroluminescents (i = 1, 2, 3* ... a; j > 1, 2, 3, ... n), appelés cellules ou éléments d'image électrolumines-5 cents. Ceux-ci sont situés aux intersections des électrodes Xi et Yj. Il est préférable pour les caractéristiques du panneau à grilles croisées électroluminescent qu'une couche réflectrice (non représentée) et une couche à impédance non linéaire (non représentée) soient de plus mises en sandwich entre les électrodes horizon-10 taies Y,, ... Y^, et verticales X,, ... X . -L II -X m Le circuit de commande 10 d'électrodes horizontales comporte un circuit de comptage 11, un premier distributeur 12 d'impulsions de déclenchement, un second générateur 13 d'impulsions de déclenchement et un jeu de générateurs d'impulsions POj (3 - i, 2, 15 3, ••• n) qui sont connectés aux électrodes horizontales associées Yj (j « l, 2, 3, ... n). Le circuit 20 de commande d'électrodes verticales comporte une ligne 21 de retard à prises et un jeu de circuits de commande de brillance Bi (i = 1, 2, 3, ... m) qui sont connectés aux élee-20 trodes verticales associées Xi (i = 1, 2, 3, ... m). Dans le présent appareil de balayage, des impulsions de suppression sont utilisées en vue de supprimer l'effet de croisement qui diminue remarquablement le contraste des images. Par le jeu des générateurs d'impulsions, l'électrode horizontale devant 25 être balayée est alimentée avec une impulsion de sélection et, en même temps, les électrodes horizontales restantes sont alimentées avec des impulsions de suppression. Les impulsions de suppression sont en phase avec l'impulsion de sélection et ont une amplitude d'environ un tiers de l'impulsion de sélection. 30 L'impulsion de sélection est, naturellement, utilisée en vue d'exciter les éléments électroluminescents le long de l'électrode horizontale devant être balayée au même moment. L'impulsion de sélection produite par le générateur d'impulsions a une amplitude donnée qui est modulée par le circuit de commande de brillance 35 de telle façon que chaque élément électroluminescent le long de l'électrode horizontale choisie devient lumineux simultanément en réponse au signal vidéo. Le panneau tout entier est ainsi balayé séquentiellement ligne par ligne de façon telle que les impulsions modulées en amplitude sont appliquées au même moment aux éléments 40 électroluminescents le long de l'électrode horizontale devant être ÔAC ORIGINAL 70 09108 2034944 balayée à chaque période horizontal© du signal vidéo. Un générateur 30 de signaux vidéo produit des signaux vidéo du type à balayage correspondant à des configurations ou images devant être affichées; il peut être remplacé par un récepteur 5 de télévision ordinaire ou une caméra de télévision en circuit fermé. Un signal de synchronisation horizontal et un signal de synchronisation vertical sont séparés du signal vidéo par le séparateur 33 de signaux de synchronisation qUi comporte des parties classiques,tel qu'un multivibrateur. 10 Le signal de synchronisation horizontal est appliqué à la fois au circuit de comptage 11 et au second générateur 13 d'impulsions de déclenchement. Le circuit de comptage 11 est utilisé pour sélecter l'électrode horizontale devant être balayée; le compte avance d'un par un pour chaque signal de synchronisation horizontal, 15 et est effacé par le signal de synchronisation vertical. Pour chaque compte du circuit compteur, le premier distributeur 12 d'impulsions de déclenchement délivre une première impulsion de déclenchement à une séquence prédéterminée au générateur d'impulsions PG connecté à l'électrode horizontale devant être balayée. Le circuit 20 compteur 11 et le premier distributeur d'impulsions de déclenchement 12 peuvent être remplacéspar un registre à décalage formé dans une conception de circuit intégré. Au même moment, le second générateur d'impulsions do déclenchement 13 délivre une seconde impulsion de déclenchement à tous les générateurs d'impulsions PG sur 25 chaque arrivée des signaux de synchronisation horizontaux. Le générateur d'impulsions sélecté qui reçoit à la fois les première et seconde impulsions de déclenchement alimente l'impulsion de sélection à l'électrode horizontale choisie. Les autres générateurs d'impulsions qui reçoivent seulement la seconde impul-30 sion de déclenchement fournissent des impulsions de suppression aux électrodes horizontales restantes, au même instant, respectivement. L'impulsion de sélection a une amplitude donnée d'environ 300 volts en polarité négative. Le générateur d'impulsions qui peut être utilisé dans ce but est décrit dans le demande de brevet 35 américain N° 686.594, déposée le 29 novembre 1967., au nom de pour L'analyse pour la suppression de l'effet de croisement par l'utilisation d'impulsions de si? ; cession est également décrite dans la 40 demande de brevet ci-dessus. 70 09108 6 2034944 Pour balayer le panneau 1 à grilles croisées électroluminescent, la charge électrique du générateur d'impulsions PG est simplement due à la capacitance des éléments électroluminescents. Le courant de charge au moment où une impulsion de sélection est 5 appliquée aux éléments électroluminescents augmente avec une augmentation dans la surface d'image du panneau 1 à grilles croisées électroluminescent. En conséquence, ceci nécessite une puissance plus élevée du générateur d'impulsions PG. Dans le circuit de commande d'électrodes horizontales utilisé dans le présent appareil 10 de balayage, la nécessité pour le générateur d'impulsions est satisfaite sans utiliser une puissance plus élevée d'une manière telle qu'un inducteur 14 est connecté en série et un condensateur 15 est connecté en parallèle avec chacun des générateurs d'impulsions ci-dessus, tel que représenté dans la figure 2« 15 Dans cette figure 2, pour la simplicité, seuls une électro de Yj horizontale choisie, un générateur PG^ d'impulsions associé et des éléments P^j (i = 1,2, ... m) électroluminescents associés sont représentés. De façon similaire, les circuits (i = 1, 2, ... m) de commande de brillance sont remplacés par des résistances 20 variables. L'inducteur 14 ne sert pas seulement à limiter le courant de charge maximum, mais également, avec le condensateur 15, sert à augmenter la brillance des éléments électroluminescents en amenant l'impulsion de sélection appliquée à être en résonance avec le circuit. 25 Supposons que l'impulsion ayant une amplitude V soit four nie par le générateur d'impulsions PG. Dans ce cas, l'amplitude maximum V~ de l'impulsion appliquée à l'électrode horizontale Y., peut être donnée par: 30 V'o { î«^p(-Tr/tt./32e-i) } tti où L est l'inductance (en Henry) de l'inducteur 11, C est la capacitance résultante (en Farads) des éléments électroluminescents C,, 02, Cj ... et du condensateur supplémentaire 12, R est la résistance résultante (en Ohms) du circuit comportant la résistance interne 35 du générateur d'impulsions PG^. Le temps de discontinuité ou d'effet transitoire XT qui s'écoule jusqu'à la valeur maximum, tel que montré dans la figure 3, peut être calculé comme suit : 40 . V « ^2L^ = 2f ^ BAD original 70 09108 7 2034944 où f est la fréquence naturelle du circuit. La figure 3 représente les formes d'onde schématiques de l'impulsion produite par le générateur d'impulsions PGj et son impulsion de résonance appliquée à l'électrode horizontale Yj. On 5 comprendra de la figure 3 que la valeur de Ta besoin d'être plus petite que la largeur d'impulsion Tw. De plus, lorsque le temps «Je croissance de l'impulsion est pris en compte, le temps de discontinuité ou d'effet transitoire Ç doit être de préférence une valeur plus grande que trois fois celle du temps de croissance de 10 l'impulsion. Dans' le présent appareil de balayage, la capacitance résultante C des éléments électroluminescents, Inspectée depuis chaque générateur d'impulsions, varie avec le signal vidéo devant être affiché, mais sa variation est réduite par le condensateur supplémen-15 taire 15. En résultat, une brillance inattendue causée par la variation dans la forme d'onde de l'impulsion de résonance ne peut être vue sur l'image reproduite. Dans le cireuit dé commande d'électrodes verticales dans la figure 1, le signal vidéo, amplifié et soumis à une correction 20 gamma par l'amplificateur vidéo jl-, est appliqué à la borne d'entrée de la ligne 21 de retard à prises. Le signal vidéo correspondant à une ligne de balayage horizontale du signal vidéo est converti en signaux vidéo à canaux multiples par la ligne 21 de retard à prises et par les circuits de commande de brillance. 25 Lorsque le temps de retard total de la ligne de retard 21 à prises est réglé en correspondance avec une période horizontale effective du signal vidéo, par exemple, 63..5 microsecondes moins la période de suppression horizontale pour un signal de télévision standard, il est possible de retarder un signal correspondant à une 30 ligne de balayage horizontale du signal vidéo à travers toute la longueur de la ligne de retard 21. Lorsque le signal ci-dessus vient juste d'être retardé sur la ligne de retard 21, les circuits Bi de commande de brillancë échantillonnent les tensions de signaux simultanément depuis toutes 35 les prises de la ligne de retard 21 par un signal d'échantillonnage, et les maintiennent jusqu'à ce qu'un signal d'effacement est fourni environ 40 microsecondes plus tard que le signal d'échantillonnage. La ligne de retard 21 à prises est, par exemple, une ligne de retard électromagnétique conventionnelle,telle que des circuits 40 LC du type à constante le et est agencée avec des prises à inter- BAD ORIGINAL 70 09108 8 2034944 valles égaux afin d'être connectée avec les électrodes verticales associées. On peut utiliser, comme ligne de retard à prises, un autre type de ligne de retard tel que des circuits acoustiques. La ligne 21 de retard à prises avec le circuit Bi de brillance 5 peut être réagencé en une configuration de circuit intégré. Un générateur de signaux d'effacement d'échantillon, composé simplement de multivibrateurs, produit un signal d'échantillonnage et un signal d'effacement en réponse au signal de synchronisation horizontal et les délivre à tous les circuits de commande de 10 brillance au même instant. En se référant à la figure 4, une électrode horizontale choisie est indiquée par Y^, et une électrode verticale par X^. L'élément électroluminescent formé à l'intersection de ces électrodes X^ et Yj est indiqué comme un condensateur . Le fonc-15 tionnement du circuit de commande de brillance est indiqué par et est représenté par un signal vidéo à canaux multiples, une résistance R^, un transistor qui est connecté en série par l'intermédiaire de l'électrode verticale à l'élément électroluminescent Le transistor agit comme une résistance variable 20 dont la valeur de résistance est commandée par le signal vidéo à eanaux multiples. Le signal vidéo à canaux multiples est préparé comme suit. Le circuit d'entrée de commande de brillance échantillonne une tension de signal vidéo depuis une prise associée de la ligne de retard 21 vidéo à prises par un signal d'échantillonna-25 ge et le maintient à un condensateur de maintien (non représenté). La tension du signal vidéo échantillonné est amplifiée par un amplificateur de courant continu (non représenté) et ensuite appliquée à une base du transistor comme signal vidéo à canaux multiples. 30 Lorsqu'une impulsion de sélection négative est appliquée à une combinaison en série d'éléments électroluminescents C. le 1 j transistor et une résistance R^ une constante de temps de courant de charge à l'élément électroluminescent varient avec la résistance du transistor entre un émetteur et un collecteur et, de 35 ce fait, une tension suivant l'élément électroluminescent varie avec la constante de temps. En résultat, la brillance de l'élément électroluminescent est commandée par le signal vidéo à canaux multiples. Lorsque la résistance du transistor est un minimum, par exemple, une tension maximum disponible apparaît sur l'élément électroluminescent et une brillance complète est obtenue. La BAD ORK3INAL 40 70 09108 2034944 résistance R^ esc utilisés pour accorder la résistance du transistor à 11 impédance des éléments électroluminescents ci y Un potentiel négatif est appliqué aux collecteurs du transistor par l'Intermédiaire d'une résistance R^' et d'une diode D^. Ceci assure 5 un fonctionnement normal du transistor T.^ sans tenir compte de la présence de l'impulsion de sélection. La résistance R^' n'est pas toujours nécessaire. La nécessité de la diode ne serait pas compréhensible, en considérant le cas où le signal vidéo à multiples canaux est 0 et que le transistor est en état de coupure. Dans 10 ce cas, l'application de l'impulsion de sélection amène le poten-» tiel du collecteur à être négatif; la diode est polarisée à l'inverse de telle façon que le collecteur est coupé depuis l'alimentation de puissance. En conséquence, la constante de temps du courant de charge à l'élément électroluminescent C^ reste grande et 15 l'élément électroluminescent C^j est vivement lumineux. En d'autres termes, la diode est nécessaire pour que la constante de temps du courant de charge ne soit pas affecté par un passage de courant de dérivation pendant la durée du teiaps de l'impulsion de sélection. 20 En se référant à la figure 5, la brillance de l'élément électroluminescent varie avec la eonstante de temps du courant de charge lorsque cet élément électroluminescent est excité par des pulsations relativement étroites telles que moindre que 63,5 microsecondes, par exemple dans ce cas 10 microsecondes, pour une largeur 25 à 15,75 KHz. Bien que la forme d'onde actuelle de la sortie de lumière dans ce cas soit très compliquée, la brillance basée sur le sens visuel humain dépend de la valeur intégrée de la sortie de lumière. En conséquence, la brillance peut être commandée en faisant varier la constante de temps du courant de charge. Selon le 30 circuit de commande de brillance présent, une utilisation du signal vidéo au-dessous de plusieurs volts peut commander la brillance s'étendant sur plus de deux images. D'autre part, l'alimentation du potentiel négatif au collecteur du transistor peut être omise, tel que représenté dans 35 la figure 6, bien que dans ce cas le collecteur n© soit pas polarisé pour une condition d'opération normale. Ls collecteur du transistor T.^ est mis au potentiel à la terre, lorsque l'impulsion de sélection n'est pas appliquée. En conséquence, on constate un désavantage en ce que l'iiai 4 Bance d'entrée inspectée depuis la base 40 du transistor est une valeur it@ que celle de la résistance 10 70 09108 2034944 Xi4 Cependant, le transistor Ti est eiuwiff'i- par le courant de collecteur seulement pendant une durée de temps limitée lorsque l'impulsion ds sélection est appliqué©. Ceci veut dire que la brillance ne peut être commandée par -un transistor à faible puis-5 sanee et par une configuration simplifiée du circuit de eoiiimando de brillance. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire sus eeptible de variantes et de modifications qui apparaîtront â l'hoa 10 me de 1'art. BAD ORIGINAL 70 09108 ii 2034944 REVENDICATIONS 1 - Appareil de balayage pour un panneau à grilles croisées électroluminescent avec une multiplicité d'éléments électroluminescents aux intersections d'électrodes horizontales et verti- 5 cales, caractérisé en ce qu'il comprend : un circuit de commande d'électrodes horizontales couplé à ces électrodes horizontales comportant un jeu de générateurs d'impulsions pour alimenter une impulsion de sélection à une électrode horizontale devant être balayée séquentiellement en réponse au signal de synchronisation du si-10 gnal vidéo et pour alimenter les électrodes horizontales restantes au même moment avec des impulsions de suppression qui sont en phase avec cette impulsion de sélection et ont une amplitude moindre que la moitié que l'impulsion de sélection; un circuit de commande d'électrodes verticales comprenant essentiellement un jeu de cir-15 cuits de commande de brillance dont chacun comporte un transistor ayant un collecteur connecté aux électrodes verticales associées et un circuit pour alimenter un signal vidéo à canaux multiples à la base de ce transistor, et d'un moyen de retard ayant un temps de retard correspondant à la période horizontale du signal vidéo et 20 ayant des prises connectées au circuit de commande de brillance associé,respectivement; un générateur de signaux d'effacement d'échantillon pour alimenter un signal d'échantillonnage et un signal d'effacement à ces circuits de commande de brillance en réponse aux signaux de synchronisation du signal vidéo; un moyen d'alimen-25 tation de signal vidéo couplé à ce circuit de commande d'électrodes verticales pour alimenter vin signal vidéo amplifié à la borne d'entrée de ce moyen de retard; chacun de ces éléments électroluminescents le long de l'électrode horizontale devant être balayée étant commandé en brillance simultanément par variation de la ré-30 sistance du collecteur de chacun des transistors en réponse aux signaux vidéo à canaux multiples qui sont échantillonnés à chaque prise de ce moyen de retard au même moment. 2 - Appareil de balayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque collecteur est en outre connecté à une ali- 35 mentation de puissance commune par l'intermédiaire d'une diode. 3 - Appareil de balayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque collecteur est en outre connecté à une alimentation de puissance commune par l'intermédiaire d'une combinaison série d'une diode et d'une résistance. 40 4 - Appareil de balayage selon l'une des revendications 1, 12 70 09103 2034944 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque circuit de commande d'électrodes horizontales comporte en outre un jeu de circuits résonants dont chacun comporte tin inducteur en série et un condensateur en parallèle entre l'électrode horizontale associée et le générateur 5 d'impulsions; le circuit résonant ayant une fréquence naturelle déterminée par le générateur d'impulsions, l'inducteur et le condensateur, la moitié de la réciproque de cette fréquence naturelle étant moindre que la largeur de l'impulsion de sélection et étant plus grande que trois fois le temps de croissance de l'impulsion 10 de sélection.