Brevet FR2266420A1 — publié le 19751024

La présente invention concerne un dispositif de commande de cellules à cristal liquide. Elle concerne plus particulèrement un tel dispositif permettant de soumettre chaque élément constituant un panneau de visualisation à une tension d'excitation alternative On sait qu'il est possible de rendre diffusante une couche mince de cristal liquide nématique, initialement transparente, en appliquant entre ses faces une tension électrique continue ou alternative. Ge phénomène dit de "diffusion dynamique ntapparait qu'au-delå d'un certain seuil de tension, et est ensuite d'autant plus intense que la tension appliquée est plus élevée. Une telle couche mince, disposée entre des électrodes transparentes, est ainsi susceptible de moduler, par transmission ou réflexion,l'intensité d'un rayonnement lumineux et.de constituer une cellule de visualisation. On sait. également que lorsque l'on a à commander un nombre élevé de telles cellules, il est possible de simplifier le dispositif de commande électrique en groupant les électrodes de façon à constituer une matrice et en appliquant alors à cette dernière le système de commande par nmuLtiplemage". Ce système consiste à appliquer sé wentiellement la tension de commande aux différentes cellules d'une meme colonne ou d'une meame ligne de la matrice. Si la commande d'une meAme colonne-a lieu à des intervalles de temps suffisamment rapprochés, l'oeil perçoit alors, comme permanente, la liamsère qui lui est envoyée successivement par les différents éléments diffusants de chaque colonne ou de chaque ligne. Pour qu'une matrice multiplexée fonctionne correctement llexpé- rience montre qu'il est nécessaire de pouvoir appliquer simultané- ment aux bornes des' cellules soit une tension égale à la tension de seuil, soit une tension trois foig supérieure à cette tension de seuil. C'est à cette condition que l'on peut obtenir le meilleur con-- traste entre les cellules excitées et les cellules éteintes. D'autre part, il est souvent préférable d'exciter les cellules à cristal liquide au moyen d'une tension alternative afin d'améliorer leur durée de vie ; enfin, il est pratique de pouvoir utiliser comme source d'excitation, le courant alternatif délivré par le secteur. Malheureusement, des dispositifs de commande d'excitation de cellules à cristal liquide susceptibles de présenter toutes ces performances à la fois, sont difficiles à réaliser. Un procédé connu consiste à utiliser des circuits ou blocs dits "d'interface" assurant la liaison entre le système logique fournissant les ordres et les cellules elles-memes. Sur chacune des entrées de ces blocs d'interface sont appliqués, en synchronisme, des signaux de commande binaire de durée déterminée délivrés par le système logique en fonction d'un programme donné. S ra7nt la valeur zéro ou unité du signal binaire reçu sur son entrée, le circuit du bloc d' interface applique à la borne de la matrice qui lui est associée l'une ou l'autre des tensions de commande.Il s'agit, dans l'état actuel de la technique, de circuits d'interface comprenant des portes logiques jouant le rôle d'in- terrupteur, l'interruption du cristal liquide se faisant alors par des signaux carrés déphasés les uns par rapport aux autres. Ces systèmes réalisés le plus souvent au moyen de circuits discrets sont co*teut, étant donné le nombre de composants qu'ils nécessitent ; ils sont peu souples car les paramètres des cireuits d'excitation sont, dans ce cas, liés à ceux du système logique associé. Enfin, il n'est pas possible, avec de tels dispositifs de commande, d'exciter les cellules à cristal liquide au moyen de n' importe quelle source de courant alternatif. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et concerne un dispositif de commande d'au moins une cellule à cristal liquide ayant deux électrodes A1 et A2 , caractérisé en ce qu'il comprend : un circuit d'excitation comportant au moins une première et une seconde branche assurant respectivement la polarisation de l'électrode Aí et de l'électrode A2 ; un système fournissant une information logique sous forme de signaux binaires ; un commutateur à semiconducteur interposé dans chacune desdites branches du circuit d'excitation, ledit commutateur recevant sur son électrode de commande ladite information et assurant en fonction de cette dernière, la fermeture et l'ouverture de ladite branche du circuit d'excitation correspondante. La présente invention sera mieux comprise à l'aide des explica -tions qui vont suivre et des figures jointes parmi lesquelles : - la figure 1 est une figure explicative - la figure 2 est une représentation schématique d'une forme de réalisation de l'invention - la figure 3 est une généralisation représentant un dispositif de commande d'excitation d'une matrice à cristaux liquides selon l'invention. Tous les systèmes multiplexés se ramènent à une matrice (x, y), x correspondant à une ligne et y à une colonne ou vice-versa. Danscette matrice, chaque élément a un de ses pôles connectés électriquement aux pôles identiques des éléments d'une même colonne et l'autre pôle aux pôles identiques d'une même ligne. Pour étudier le fonctionnement de la matrice, il suffit de considérer deux lignes et deux colonnes telles que représentées sur la figure 1. Pour obtenir le meilleur contraste, si le point A doit être seul excité, les points B, C, D restant éteints, on sait qu'il faut que ce point A soit soumis à une tension V et les autres points voisins à une tension V/3 sensiblement égale à la tension de seuil du cristal liquide.Ce résultat est obtenu, selon un procédé connu, au moyen d'un dispositif de commande capable de fournir respectivement sur les colonnes C1 et C2 une tension égale à V et à V/3 et sur les lignes 11 et 12, une tension O et 2V , Les différences de potentiel résultantes 3 sont, dans ces conditions, les suivantes Au point A : V - O soit V C : V - 2V soit V/3 3 : V/3 O 0 soit V/3 " D V/3 - 2V soit - V 3 Pour répondre à ces conditions, un dispositif de commande d'excitation d'une cellule à cristal liquide selon l'invention comporte une source de tension alternative coopérant avec un système de pont diviseur pour permettre l'application aux bornes de la cellule de l'une des tensions (V ou V/3) sur la première électrode ( 3 ou 0) 3 sur la seconde électrode.L'application de l'une ou de l'autre de ces tensions est assuree par l'intermédiaire de commutateursà semiconducteur commandés par un système fournissant une information logique sous la forme de signaux binaires (0, 1). le signal fait passer le commutateur soit à l'étant bloqué soit à l'état passant selon qu-'il est zéro ou l'unité. le commutateur à semiconducteur peut être constitué soit par deux thyristors montés tete -bêche ou de préférence par des TRIACS, abréviation de l'expression anglo-saxonne "TRiode for AIiternating Current". La figure 2 est une représentation schématique d'un circuit d'excitation d'une cellule à cristal liquide prise isolément en vue de sim- plifier la compréhension du fonctionnement . En fait, il peut s'agir de l'une des cellules constituant une matrice formant un panneau de visualisation commandé à partir d'un système logique de commande. La cellule à cristal liquide référencée A dans la figure 2 comprend deux électrodes A1 et A2 reliées, comme cela est expliqué ci-dessous,respec- tivement en lj et C1 au système logique de commande 11 . les valeurs V, O, 7/3 et 2V/3 qui doivent pouvoir être appliquéés aux bornes de la cellule A, comme cela a été expliqué précédemment, sont obtenues à partir d'une source de courant alternatif 200.Cette source peut être soit le secteur fonctionnant à 50 Hertz, soit un générateur de tension sinusoidale. Un jeu de ponts diviseurs constituant deux bran ches du circuit d'excitation permet d'ajuster les valeurs de la tension au niveau des électrodes A1 et A2. Un premier pont est constitué par deux résistances R1 et R2 et un second pont est constitué par deux autres résistances R3 et R4. Ces résistances sont reliées entre elles par la relation suivante R1 = R3 ; 2 - R1 et R4 = 2R1 7 Peux TRIACS1 et 2 sont respectivement disposés dans l'une et l'autre branche du circuit de polarisation de la cellule A. Le premier TRIAC 1 a une de ses bornes reliée à la masse et son autre borne reliée à l'électrode A1.Son électrode de commande appelée "gâchette" est elle-meme reliée à travers la résistance R20 à la sortie 11 du système logique de commande 11. Cette sortie 11 peut, en fait,être la borne de commande "ligne" d'une matrice à laquelle appartiendrait la cellule k. Le second TRIAC 2, comme le premier, a une de ses bornes reliée à la masse et l'autre borne reliée à la seconde électrode A2 de la cellule A tandis que son électrode de commande ou est reliée à la sortie CI du système logique de commande 11 à travers une résistance R21.Il peut également s 'agir de la borne de commande "colonne" de la matrice à laquelle appartiendrait précisément la cellule L Dans ces conditions on obtient, pour unie tension de valeur V fournie par la source, respectivement aux bornes de chacune des électrodes de la cellule A, selon qu'un courant de gâchette est appliqué ou non sur les RIALS, les rendant donc "passants" ou "bloqués" les tensions suivantes :V ou V/3 sur l'électrode A1 et 2V/3 ou O sur l'électrode A2 Il en résulte donc aux bornes de la cellule une tension résultante dont la table de vérité ci-dessous rend compte : TRIAC tria O 1 2 O V/3 v/3 t v V/3 La cellule A est excitée quand une tension égale à V est appliquée à ses bornes, ceci est vérifié dans l'exemple choisi quand, d'une part, le signal li de ligne, fourni par le système logique 1 1 est ééro (aucun courant n'étant appliqué sur la gâchette du TRlAC1.celui-ci reste bloqué), quand, d'autre part, le signal C1 de la colonne, fourni également par le système logique il est l'unité (un courant étant appliqué sur la gâchette du TRIAC 2, celui-ci devient passant). Toutes les-autres combinaisons, comme le montre la table de vérité ci-dessus conduisent à une polarisation de la cellule à cristal liquide égale à V/7 donc à un état dit "éteint". Un signal de synchronisation 30 peut éventuellement être prévu entre le générateur 2OOet-le système logique 11. A titre d'exemple, la valeur de la résistance R1-peut etre de l'ordre de 10 Xfl.les TRIACS 1 et 2 sont des composants conventionnels que lton trouve actuellement dans le commerce et dont les caractéris tiques de fonctionnement permettent l'utilisation d'une source d'excitation présentant des valeurs de tension pratiquement illimitées et des fréquences variant de 10 Hz à 10 XHz. La commande de la gâchette des TRIACS peut être réalisée soit directement à partir du transistor de sortie du système logique, soit au moyen d'un montage classique dit "en émetteur commun" interposé entre ce système et le TRIAC la meme. Une partie d'un panneau d'affichage comprenant un certain nombre de lignes et de colonnes recevant du système logique de commandes des informations "ligne" li 12, 13 etc... et des informations "colonne" c1, c2, c3 etc... est représentée sur la figure 3. Chacun de ces signaux de commande est appliqué sur la gâchette d1 un TRIAC comman- dant l'ouverture ou la fermeture d'une branche du circuit d'excita- tion correspondant à chacune des lignes ou chacune des colonnes. Dans ces conditions, Si on se réfère à la ligne recevant le signal 11 par exemple, une tension égale à V ou V/3 est appliquée sur l'électrode A1 des cellules A11, A12, A13, compte tenu de la présence des résistances R1 et R2.De meme une tension V ou V/3 est également appliquée sur l'électrode A1 des cellules A21, A22, A23 sous l'action du signal 12 et sur ltélectrode A1 des cellules A3i' A32, A33 sous l'faction du signal 13 et ainsi de suite. De même, chacun des signaux "colonne" étant appliqué sur la gâchette d'un TRIAC 2, une tension 2V/3 ou 0 est appliquée en fonction de l'ouverture ou de la fermeture du commutateur au moyen d'un pont diviseur R , R sur les électrodes A2 des cellules A11, A21 A31 recevant le signal 9,sur les électrodes A2 des cellules A11 A21 A31 de la colonne recevant le signal c2 etc... Selon l'invention donc, le circuit d'interface assurant l'application-des différentes tensions sinusoldales aux bornes de chacune des cellules à cristal liquide,en fonction des signaux binaires fournis aux lignes et aux colonnes par le système logique de commande, est uniquement composé d'un interrupteur à l'état solide, un TRIAC en I'occunence fermant ou ouvrant le circuit d'excitation. Ce dispositif de commande d'excitation est applicable aux affi chages twistés ou D.S.M. (de l'expression anglo-saxonne Dynamic Scattering Mode) ainsi qu'aux matrices fonctionnant en biréfringence et plus généralement à tous les systèmes nécessitant une extinction Elle a pour avantage de ne faire appel, pour le circuit d'interface, qu'à ltutilisation d'un seul composant, ce qui conduit par rapport aux systèmes conventionnels à une réduction appréciable du coût des équipements. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande d'au moins une cellule à cristal liquide--ayant deux électrodes A1 et A2, caractérisé en ce qu'il comprend : un circuit d'excitation comportant au moins une-première et une seconde branche assurant respectivement la polarisation de lté- lectrode A1 et de l'électrode A2 ; un système fournissant une informat ion logique sous forme de signaux bina-ires ; un commutateur à semiconducteur interposé dans chacune desdites branches du circuit d:ex citation, ledit commutateur recevant sur son électrode de commande ladite information, et assurant en fonction de cette dernière, la fermeture et 11 ouverture de ladite branche du circuit d'excitation correspondante. 2. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit d'excitation comprend une source de tension alternative coopérant avec des moyens diviseurs de tension pour former lesdites première et seconde branches dudit circuit d'excitati-on. 3. Dispositif de commande selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens diviseurs de tension sont constitués par deux ponts de résistances (R1 et R2) d'une part, (R3 et R4) d'autre part assurant respectivement la polarisation des électrodes A1 et A2 à un premier et à un second niveau de tension selon que lesdites branches du circuit d'excitation sont ouvertes ou fer mées. 4. Dispositif de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites résistances sont reliées entre elles par les relations suivantes R1 = R3 ; R2 = 21 = 2R1 2 R4 5. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit commutateur est un TRIAC. 6. Panneau de visualisation formé par une matrice de cellules à cristal liquide ayant au moins deux bornes "ligne" et deux bornes "co- lionne1,, ledit panneau comportant au moins un dispositif de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit circuit d'excitation comporte une première branche associée à chacune desditesbornes "ligne" et une seconde branche associée à chacune des dites bornes "colonne" ; ledit système fournissant une information logique destinée à chacune des dites bornes "ligne et "colonne" ; un commutateur à semiconducteur étant interposé dans chacune desdites branches, recevant sur son électrode de commande l'information qui lui est destinée, et assurant en fonction de cette dernière, la fermeture et l'ouverture de ladite branche du circuit d'excitation correspondante.