Brevet FR2417848A1 — publié le 19790914

la présente invention se rapporte aux systèmes de visualisa .tion par panneaux à plasma. Bulle a plus particulièrement pour objet une méthode d'effacement d'un panneau à plasma, excité en régime alternatif, utilisé dans un tel système de visualisation. Un panneau à plasma permet de visualiser des caractères, des chiffres, des courbes... c'est-à-dire des images à deux dimensions, obtenues par combinaison de zones ou "points" d'une surface, rendus lumineux par des comnandes appropriées. Un panneau à plasma du type alternatif est constitué par deux plaques en matériau isolant, l'une au moins étant transparente de façon à permettre l'observation des "points" lumineux, situées dans des plans parallèles et portant sur leurs faces internes deux réseaux d'électrodes, ne gênant pas l'observation et croisés en lignes et en colonnes. Ces plaques sont positionnées et scellées ensemble de façon à enfermer une nappe de mélange gazeux, du type Penning par exemple, à une pression détermnnée. lies réseaux d'électrodes sont isolés du gaz par des couches diélectriques transparentes qui assurent un couplage capacitif entre les électrodes et le gaz. l'article intitulé "Plasma displays", paru dans la revue "I.E.E.E. transactions on electron -devices" du 7 Juillet 1976, traite des panneaux à plasma excités en régime alternatif. Une cellule élémentaire du panneau, définie comme l'espace gazeux compris entre deux électrodes appartenant à des réseaux distincts,est soumise à une tension égale à la différence des tensions appliquées aux deux électrodes entre lesquelles elle se trouve. Lorsqu'une tension suffisante, appelée tension d'amorçage, est appliquée à une cellule, elle devient luminescente et produit un des "points" lumineux dont il a été question précédémment. Divers types de signaux de commande sont appliqués aux cellules d'un panneau à plasma : notamment les signaux d'inscription, d'entretien et d'effacement. lie signal d'inscrption est constitué par une impulsion de tension, d'amplitude au moins égale à la tension d'amorçage, qui provoque l'ionisation du gaz de la cellule. La cellule n'émet qutune impulsion de lumière car les charges électriques, créées dans le gaz, ne peuvent atteindre les électrodes isolées du gaz par des couches diélectriques. Ces charges se déposent alors sur les couches diélectriques et créent ainsi un champ électrique interne EI dans la cellule. Ce champ interne s'oppose au champ électrique externe ES, induit par le signal d'inscription et croit jusqu à ce que le champ résultant aux bornes de la cellule, qui est égal à la somme algébrique des champs interne et externe, devienne égal au champ d'extinction de la cellule Ee. La cellule s'éteint alors et conserve en mémoire le champ interne précédemment acquis. Une cellule ayant un tel champ interne est dite à l'état 1, une cellule ayant un champ interne quasi nul est dite à l'état 0. Le signal d'inscription permet la mise à l'état 1 des cellules se trouvant à l'état 0. lie signal d'entretien mémorise l'information d'une cellule à l'état 1. Il est constitué par une tension alternative qui rallume, deux fois par période, au voisinage de ses maxima, une cellule se trouvant déjà à l'état 1. La fréquence du signal d'entretien est-suffisamment élevée, 50 EEz par exemple, pour que les impulsions de lumière émises, dont la durée est faible devant la période du signal d'entretien, donnent une impression lumineuse continue. lie champ interne conservé en mémoire par une cellule à l'état 1 permet de la rallumer par un signal d'emtretien, d'amplitude inférieure à la tension d'amorçage, qui induit un champ électrique externe s 'ajou- tant au champ interne de la cellule. A chaque ionisation du gaz de la cellule, le champ interne s'annule et un champ interne de signe contraire au précédent vient charger la cellule. lie signal d'effacement permet la mise à l'état 0, sélective ou globale, des cellules du panneau. Il ne modifie pas l'état des cellules se trouvant déjà à l'état 0. Il est connu d'effacer une cellule à l'état 1 en utilisant une impulsion de tension, calibrée en temps et en amplitude, qui ionise le gaz de la cellule et annule son champ interne, sans en engendrer un nouveau, comme le ferait un signal d'entretien. On utilise généralement une impulsion de tension, en forme de créneau rectangulaire, ayant soit une forte amplitude et une durée brève, soit une faible amplitude et une longue durée. lies résultats obvenus sont équivalents et permettent, grâce à un réglage des paramètres amplitude et durée,--de laisser en fin de cycle d'effacement la cellule à l'état O avec un champ interne quasi nul. L'inconvénient de ces méthodes d'effacement est qu'elles sont sensibles à la variation de certains facteurs, tels que l'intensité du champ interne qui charre la cellule à effacer, la température du panneau, les dispersions géométriques des cellules... Chaque fois que ~l m de ces faceurs varie, il est nécessaire de modifier l'impulsior d'effacement pour avoir un bon effacement, c'est-à-dire un champ interne quasi nul à la fin du cycle d'effacement. lies méthodes cornues présentent donc l'inconvénient de réaliser un effacement de qualité variable ou d'obliger à des réglages systématiques des paramètres amplitude et durée du signal d'effacement. La méthode selon l'invention permet d'obtenir, sans réglages, un effacement de qualité constante, indépendante de la variation de paramètres tels que ceux précédemment cités. L'invention sers mieux comprise en se rapportant à la description suivante et aux figures jointes qui représentent - les figures 1 et 2 : des diagrammes expliquant deux méthodes d'effacement, utilisées dans l'art antérieur - la figure 7 : des diagrammes expliquant la méthode d'effacement, selon l'invention - la figure 4 : un deuxième exemple de signal d'effacement, selon l'invention ; - la figure 5 : un mode de réalisation d'un système de visualisation par panneau à plasma, utilisant la méthode selon l'invention - la figure 6 : le diagramme des phases des signaux utilisés dans le système de visualisation représenté par la figure 5. lies figures 1 et 2 représentent des diagrammes expliquant schématiquement deux méthodes d'effacement d'un panneau à plasma, utilisées dans l'art antérieur. Sur les figures la et 2a, 1b et 2b sont représentés schématiquement en fonction du temps - le signal d'effacement VE - le champ électrique interne E de la cellule à effacer. Sur la figure la, l'impulsion d'effacement a une durée O brève, de l'ordre d'une microseconde et une amplitude élevée de l'ordre de 150 volts. Cette amplitude peut même être égale à la tension d'amor çage de la cellule. lia durée de l'impulsion étant suffisamment brève pour éviter la mise à 1 d'une cellule à l'état O à laquelle ce signal serait appliqué. Sur la figure 2a, l'impulsion d'effacement a une longue durée de de l'ordre de quelques microsecondes et une faible amplitude de l'ordre de 50 volts. Ava-nt que le signal d'effacement ne soit appliqué à la cellule, son champ électrique Interne Si, repréenté sur les figures lb et 2b, vaut respectivement E1 et E2. Aux temps t t t1 et t = t2, l'impulsion d'effacement est appli- quée à la cellule, son signe étant tel qu'elle induise un champ externe s'ajoutant au champ interne de la cellule. lie champ électrique résultant doit être alors suffisant pour déclencher l'ionisation du gaz de la cellule. Cette ionisation provoque la diminution du champ interne donc également celle du champ résultant. Dans la méthode représentée sur la figure lb, au temps t = t1 + O, le champ interne s'annule. L'impulsion d'effacement s'annulant au temps t = t1 ; O, le champ externe et par conséquent le cnamp résultant s'annulent également. La cellule s'éteint alors et conserve en mémoire le champ interne nul qui la charge à cet instant. Elle est donc effacée. Si l'impulsion d'effacement a une durée inférieure ou supé- rieure à #, le champ interne de la cellule n'est pas nul en fin du cycle d'effacement. l'amplitude et la durée de l'impulsion doivent donc être choisies de façon à assurer l'effacement de la cellule. lie temps # nécessaire à l'annulation du champ interne est fonction de l'amplitude de l'impulsion d'effacement mais aussi de facteurs tels que - la tension d'amorçage de la cellule - l'intensité du champ interne de la cellule à effacer. Cette intensité dépend de la tension ayant provoqué la précédente mise a l'état 1 de la cellule aini oue du champ d'extinction de la cellule. La variation de la température du panneau et la dispersion géométrique des cellules G'=D même panneau, au niveau de l'epaisseur de gaz principalement, entraînent une dispersion des caractéristiques des cellules, notamment de la tension d'amorçage et du champ d' extinction. Pour réaliser in bor effacement avec cette méthode, il faut modifier fréquemment l'impulsion d'effacement ce qui est un inconvénient. Dans la méthode représentée sur la figure 2b, l'impulsion d1effacement induit un ch5-P externe EE constant, choisi sensiblement égal au champ d'extinction Ee de la cellule. lie champ résultant, égal à la somme algébrique des champs interne et externe, diminue à partir de t = t2 jusqu'au temps t = t3 où il égale le champ d'extinction E e de la cellule. lia cellule conserve alors la tension de mémoire acquise à cet instant t3 qui est sensiblement nulle, elle est donc effacée. L'amplitude de l'impulsion d'effacement doit etre réglée de façon à tenir compte des taramètres cités dans la description de la figure 1. La méthode d'effacement selon l'invention des cellules d'un panneau à plasma, excité er régime alternatif, permet d'obtenir sans réglages un bon effacement. Ta tension d'effacement, selon l'invention, varie sensiblement linéairement en forction du temps dans la plage de tension qui permet lteffacement de toutes les cellules du panneau. lia figure 3 représente des diagrammes expliquant la méthode d'effacement d'un p panneau à plasma selon l'invention. lies figures 3a et 3b représentent respectivement un exemple du signal d'efface-ent VE selon l'invention et les variations en fonction du temps du car interne EI de la cellule à effacer. Sa figure Da représente une tension qui augmente en partant de 0 volts, sensiblement linéairement avec le temps pendant une durée #2, à à partir du temps t = t4. La dérivée car rapport au temps de.la tension d'effacement VE est inférieure en va sur absolue à 5. 107 V/s, c'est-à-dire que la plage d'effacement de la cellule est balayée lentement par rapport au temps d'ionisation du gaz. lie signal d'eftacement a un signe tel qu'il induit un champ externe s'ajoutant a-l champ interne E de la cellule à effacer. Le champ interne conserve la valeur E3 jusqu'au temps t = t5 où le champ résultant qui croit depuis le temps t = t4 atteint une valeur suffisante cour initialiser la décharge. Cette ionisation provoque la diminution du champ interne qui s'annule au temps t = t6. lie champ résultant égale alors le champ externe induit par la tension d'effacement qui continue à être appliquée aux cellules après leur effacement. Le @ à t6, la tension d'effacement et donc le champ externe ont peu augmenté, car la dérivée par rapport au temps de la tension d'effacement est faible en valeur absolue. Au temps t = 6, le champ externe est insuffisant pour permettre l'inversion du champ interne, c'est-à-dire l'inscription des cellules qui viennent d'être effacées. La tension d'effacement continue à croître jusqu'au temps t = t4 + #2, où la plage de tension permettant l'effacement de toutes les cellules a ét- balayée. La tension d'effacement peut s'annuler ensuite, elle est de toutes façons limitée supérieurement par la plus faible tension q permet l'inscription d'une cellule du panneau. L'instant, t = t5 dans l'exemple, où la décharge se produit, dépend des facteurs cités dans la description de la figure 1, qui sont le champ interne chargeant la cellule à effacer, la température du panneau, la géométrie de la cellule... Dans la méthode zon l'invention, cet instant est déterminé automatiquement. L'ionisation se produit lorsque la tension d'effacement atteint une valeur suffisante pour que le champ résultant initialise la décharge nu gaz. La figure 4 représente un deuxième exemple, ron limitatif, de signal d'effacement selon l'invention. Le signal d'effacement selon l'invention varie d'une façon sensiblement linéaire e fonction du temps, sa dérivée par rapport au temps restant inférieure à 5. 101 V/s en valeur absolue, dans la plage d1effacemert des cellules du panneau. Cette partie caractéristique du signal d'effacement est représentée sur la figure L par le segment ab. Dans exemple de La figure 4, cette partie caractéristique est appliquée seulement E partir d'une valeur limite V11 qui est inférieure à la plus petite valeur permettant l'effacement d'une cellule du panneau. Dans l'exemple de la figure 3a, la partie caractéris- tique est appliquée 5 partir d'une tension nulle. La partie caractéristique ab peut se terminer lorsque la plage d'effacement des cellules, qui va de V11à V12, a été balayée, la ten sicn d'effacement ne cc-t pas atteindre la plus faible tension permettant l'inscription d'une cellule. lie signal d'effacement diminue alors, soit verticalement comme représenté sur la f--:gze Da, soit après un paiier bc comme sur la figure 4a, soit de toute autre façon, puis se stabilise. tans l'exemple de la figure 4, le signal d'effacement s'annule. La méthode d'effacement selon l'invention permet d'utiliser une tension d'entretien proche de la limite supérieure de la plage de tension, ne changeas pas l'état d'mise cellule mais suffisante pour provoquer son entretien. Une meilleure luminosité du panneau à plasma utilisé peut ainsi être obtenue. lia figure 5 représente le schéma synoptique d'un mode de réalisation d'un système de visualisation par panneau à plasma, excité en régime alternatif, utilisant méthode d'effacement selon-l'invention. Sur la figure 5 est représenté un panneau à plasma du type alternatif 1. lies deux réseaux d'électrodes de ce panneau, disposés en colonnes et en lignes, REC et REL, sont reliés au reste du système électronique par les connections 2 et 3 et au système de conditionnement du panneau par les connections 4 et 5. Le système ae conditionnement permet de maintenir presque ccnstamment allumées quelques cellules se troutant à la périphérie du p panneau, hors de la surface utile. Ces cellules assurent ainsi une concentration de particules ionisées dans l'espace gazeux suffisante pour que des signaux de commande de courte curée soient efficaces. Les connections 4 et 5 sct reliées à deux amplificateurs de conditionnement respectivement 6 et 7. Ces amplificateurs sont alimentés par es tensions Ven et V et commandés par des signaux respectivement S1, S2 et S3, S. Les circuits permettant l'élaboration des signaux d'entretien, d'inscription, d'effacement sélectif et général vont maintenant être décrits. Les connections 2 relient le RFC à un réseau de diodes 8 et à un réseau de résistances 9. Le réseau 8 est alimenté par deux amplificateurs unidirectionnels : l'amplificateur 10 commandé par le signal 55 fournit du courant au panneau par l'intermédiaire d'une partie des diodes du réseau 8 et l'amplificateur 11 commandé par le signal S6, absorbe du courant du panneau 1 par l'intermédiaire d'autres diodes du réseau 8. L'amplificateur 10, relié à une source de tension VeC, permet de mettre toutes les électrodes du REC à cette tension, l'amplificateur 11, relié à une source de tension ViC#Ve@, permet d'abaisser toutes les electrodes du REC à cette tension V ViC De manière analogue pour De REL, un réseau de diodes 12 est connecté à deux amplificateur unidirectionnels 14 et 15, commandés par S7 et S8, qui fournissent ou absorbent du courant à travers le réseau de diodes 12.L'amplificateur 14, alimenté par VeL, peut mettre toutes les électrodes du REL à la tensionVeir, l'amplificateur 15, alimenté par une tension peut mettre toutes les électrodes du REli à cette tension. L'effacement général est réalisé par un amplificateur 22, connecté en parallèle sur 'amplificateur 10, qui impose à sa sortie une tension d'effacement se on 1' invention, cette tension étant transmise aux électrodes du REC -e l'intermédiaire du réseau 8. Aucune tension pouvant compenser ce s signal n'est appliquée aux électrodes du REl,. lies circuit précédemment décrits permettent l'élaboration des signaux de commande appliqués simultanément à toutes les cellules d'un panneau. lies circuits per-ettant un adressage sélectif des cellules vont maintenant être décrits. lie REC comporte - = p x r électrodes regroupées en p paquets de r électrodes. Chaque électrode du REC est reliée à une résistance du réseau 9. lies première résistances de chaque paquet sont reliées ensemble à un premier am@ -cateur unidirectionnel du réseau d'amplificateurs 16. Les deuxièmes résistances sont reliées ensemble à un deuxième amplificateur du réseau 16. Les rièmes résistances sont reliées ensemble au r lème amplificateur du réseau 16. lie réseau 16 est relié à une tension VaC supérieure à ViC et généralement égale à VeC, il permet de mettre une borne de toutes les résistances du réseau 9 qui sont reliées au même amplificateur du réseau à la tension VaC. Tes amplificateurs du réseau 16 sont commandés par le signal S12 et par une adresse codée X1 définissant chaque amplificateur de ce réseau. Soit à effectuer 5'adressage de la i ième ième paquet du REC. lies moyens décrits permettent d'élever la i ième électrode de chaque paquet à V@@ Le réseau d'amplificateurs 18, commandé par S13, reçoit l'adresse X2 du j ième paquet et permet de ramener tous les autres paquets à une tension M inférieure à Va Seul le j ième paquet ne sera pas maintenu à la tension M et la iième électrode de ce paquet pourra prendre la valeur V@@ grâce à la ième résistance du j ième paquet du réseau 9.Les (r-1) autres résistances du j ieme paquet seront maintenues àN par les (r - 1' 7 (p - i) résistances des autres paquets, différentes du i lèse ordre. Par les seuls moyens 8, 9, 16, 18, on parvient àsélec tionner une électrode du REC et à la porter au potentiel V, par l'intermédiaire d'une résistance du réseau 9. Cette résistance doit charger de nombreuses capacités : capacité de l'électrode par rapport au panneau, capacité inverse de diodes du réseau 8, capacité de cablage... De ce fait, on observe de nombreuses dispersions du temps de montée de la tension vers Van et de la tension atteinte par l'électrode qui différe légèrement de VaC, qui sont dues aux dispersions électroniques des composants utilisés. les dispersions sont éliminées dans le système selon l'invention qui permet aussi d'obtenir aisément le signal dreffacement selon l'invention. Un amplificateur 20, branché en parallèle sur l'amplificateur 11, interdit aux électrodes du REC de dépasser la tension qu'il affiche en sortie. Ainsi, lors d'un cycle d'inscription, l'amplificateur 20 écrête à la valeur limite VinC inférieure à Van les tensions des électrodes du REC. Pour réaliser un effacement sélectif, on affiche en sortie de l'amplificateur 20 un signal d'effacement selon l'invention. lia tension VaC est successivement écrêtée aux valeurs prises par ce signal d'ef facement. soutes les cellules à effacer reçoivent donc exactement la même tension d'effacement qui est aisément modifiable. lies électrodes du REL associées à des cellules non visées par cet effacement reçoivent une tension positive proche de VeL. Pour éliminer les dispersions du temps de montée, on charge les capacités parasites à une tension convenable par un amplificateur 21, commandé par le signal S14 et relié au réseau de diodes 9. Pour le REL un adressage sélectif est de même possible grâce à un réseau de résistances 13, relié à un réseau d'amplificateurs 17, commardé par les signaux Y1 et 517 et relié à une source de. tension VaL et grâce à un amplificateur 19, commandé par Y2 et S18 et relié à des sources de tension M et VeL. Les signaux de sélection sont écrêtés par un amplificateur 23, comnandé par S15 et S16. Des dispersions des temps de montée des signaux de sélection sont minées par un amplificateur 24, co=andé par S19 Les rôles des deux réseau d'électrodes peuvent sans inconvénients être inversés. lia figure 6 représente le diagramme des phases des signaux 55... S19 utilisés dans le système de visualisation représenté sur la figure 5, ainsi que les ensions VC et VL appliquées aux réseaux d'électrodes en colonnes et e lignes pour obtenir de gauche à droite les tensions d'entretien Ven, d'inscription Vin, d'effacement sélectif VEs et général VEg, prises par convention égales à VC - VL. Les tersions représentées en traits ininterrompus sont appliquées aux électrodes non sélectionnées. Dans l'exemple représenté sur la figure 6, on a pris M = ViL = ViC, VeL = VeC = Va@ = Ven et VaL = Vin Les signaux de commande sont représentés sous fcrme binaire "0" ou "1", l'état 1 correspondant à un état non conducteur de l'amplificateur adresse. R E V E N D I C A T I O N S 1. Méthode d'effacement d'un panneau à plasma, excité en régime alternatif, comportant des cellules demies comme les espaces gazeux compris entre deux électrodes appartenant à deux réseaux d'électro- des distincts, croisés en lignes et en colonnes, 11 effacement du panneau consistant à faire passer les cellules d'un état 1, où ces cellules ont en mémoire un champ électrique interne non nul à un état 0, où. leur champ électrique interne est sensiblement nul, caractérisée en ce que la tension d'effacement (VE) appliquée aux cellules à effacer varie sensiblement linéairement en fonction du temps dans une plage de tension qui permet l'effacement de toutes les cellules du panneau et n1 atteint pas la plus faible tension qui permet le passage de l'état 0 à l'état 1, c'est-à-dire l'inscrlption, d'une cellule du panneau, la dérivée par rapport au temps de la tension d'effacement étant suffisamment aile en valeur absolue pour que soit évitée ure inscription des cellules qui viennent d'être effacées, due à la tension d'effacement oui continue à leur être appliquee après leur effacement. 2. Méthode d'effacement selon la revendication 1, caractérisée en ce que la drivée par rapport au temps de la tension d'effacement (VE) reste inférieure à 5.107 V/s en valeur absolue. 3. Système de visualisation par panneau à plasma, excité en régime alternatif, utilisant la méthode d'effacement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérise e ce qu'il comporte - un système d'élaboration des signaux de commande appliqués simultanément à toutes les cellules du panneau, constitué par un réseau de diodes (8 et 12), relié à chaque réseau d'électrodes et connecté à deux amplificateurs unidirectionnels (10, Il et 14, î5), qui permet de mettre toutes les électrodes d'un réseau à deux tensions fixes différentes (VeC, V- et VeL, Vi) et par un amplificateur (22), con- necté en parallèle sur un des amplificateurs unidirectionnels (10) d'un réseau (REC), qui impose à toutes les électrodes de cé réseau le signal d'effacement - un système d'élaboration des signaux de commande appliqués sélectivement à certaines cellules du panneau, constitué par un réseau de résistances (9 et 13), relié à chaque réseau d'électrodes et ali- merdé par un réseau d'amplificateurs (16 et 17), qui permet de mettre les électrodes sélectionnées à une tension fixe (VaC et VaL) différant de la tension des électrodes non sélectionnées, ce système étant également constitué d'un amplificateur (20 et 23), en parallèle sur un de amplificateurs unidirectionnels de chaque réseau (11 et 14), qui permet de limiter la tension appliquée aux électrodes sélectionnées à ta tension affichée à sa sortie, qui est fixe dans le cas de la tension d'inscription et qui varie en fonction du temps dans le cas de la tension d'effacement, et d'un amplificateur (21 et 24), relié à chaque réseau de résistances (9 et 13), qui permet d'égaliser les temps de montée des signaux appliqués sélectivement à certaines cellules.