Brevet FR2415850A1 — publié le 19790824

La présente invention se rapporte aux systèmes de visuali sation par panneau à plasma. Elle a plus particulièrement pour objet une méthode d'élaboration des signaux de commande 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 combinaisons de zones ou points d'une surface rendus lumineux par des commandes appropriées. Un panneau à plasma est constitué par un réseau de cellules élémentaires, disposées suivant des lignes et des colonnes croisées, emplies d'un gaz ionisé et adressables sélectivement. L'application d'une tension suffisante aux bornes d'une cellule élémentaire rend le gaz luminescent et produit un des points lumineux dont il a été question précédemment. Dans un mode de réalisation, un panneau à plasma est constiqué par deux plaques en matériau isolant, l'une au moins étant transparente de façon à permettre l'observation des points lumineux. Ces plaques sont situées dans des plans parallèles et portent sur leu-rs faces internes deux réseaux d'électrodes, ne gênant pas l'observation, qui se font face et sont orthogonaux. Elles sont positionnées et scellées ensemble de façon à enfermer une nappe de mélange gazeux à une pression déterminée. tes réseaux d'électrodes sont isolés du gaz par des couches diélectriques assurant un couplage capacitif entre les électrodes et le gaz. Cette structure confère aux panneaux à plasma, excités en régime alternatif, une mémoire interne qui permet, en particulier, le maintien d'un signal lumineux affiché pendant un certain temps, ce temps pouvant être prolongé au moyen d'un signal appliqué à la cellule tant que doit être mémorisé l'information et appelé signal d'entretien. L'article intitulé "?lasma 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 est définie comme étant 11 espace situé à l'intersection de deux électrodes orthogonales. la tension appliquée à une cellule égale la différence des potentiels appliqués aux deux électrodes entre lesquelles la cellule est située. On appelle tension d'amorçage la tension suffisante pour provoquer l'ionisation du gaz de la cellule. La cellule ru'émet alors qu'une impulsion de lumière car les charges électriques créées dans le gaz ne peuvent atteindre les électrodes séparées du gaz par des couches diélectriques et se déposent sur ces couches. La cellule se charge à une tension, appelée tension de mémoire qui s'oppose à l'excitation extérieure. Une cellule ayant une telle tension de mémoire est dite à l'état 1, par opposition une cellule ayant une tension de mémoire nulle est dite à l'état 0. Rouir visualiser une cellule, il faut le faire passer de l'état O à l'état 1, c'est le rôle du signal d'inscription dont l'amplitude est au moins égale à la tension d'amorçage. Il faut ensuite mémoriser l'information au moyen du signal d'entretien. Ce signal est constitué par une tension d'amplitude suffisante pour rallumer deux fois par période au voisinage de ses maxima une cellule se trouvant à l'état 1. la tension de mémoire d'une cellule à l'état 1 permet de la rallumer par une tension d'entretien d'amplitude inférieure à la tension d'amorçage et de signe tel qu'elle s'ajoute à la tension de mémoire. A chaque ionisation du gaz de la cellule correspond d'une part la régénération de la tension de mémoire dont le signe change alternativement et d'autre part l'émission d'une impulsion de lumière de faible durée devant la période du signal d'entretien. La fréquence du signal d'entretien est suffisamment élevée (50 T par exemple) pour que ces impulsions donnent une impression lumineuse continue. la commande des panneaux à plasma nécessite également un signal d'effacement sélectif permettant de faire passer une ou plusieurs cellules de l'état 1 à l'état O et un signal d'effacement général permettant de faire passer toutes les cellules du vanneau à l'état 0. L'effacement est provoqué par une impulsion de tension d'ampli- tude et de dupée telles qu'elle annule la tension de mémoire de la cellule mais n'engendre pas une nouvelle tension de mémoire. La commande des panneaux à plasma nécessite donc d'appliquer aux cellules divers types de signaux qui sont généralement cons titubes par des tensions alternatives en créneaux de l'ordre de 100 volts. Un problème important posé par les panneaux à plasma est celui des parasites radioélectriques produits par les nombreuses commuta- tions de tensons se produisant sur les électrodes lors de l'élabo- ration des signaux de commande. En effet, les panneaux à plasma sont.utilisés dans des laboratoires, des cabines de pilotage d'avions ... c'est-à-dire des lieux où les parasites émis par les écrans de visualisation sont inacceptables. Il est connu de supprimer ces parasites en plaçant devant l'une des faces du panneau, généralement celle par laquelle on observe le panneau cul est appelée la face avant, un grillage en fil métal- lique. La face arrière est alors blindée. 'L'inconvénient de ce grillage est de réduire la luminosité et la visibilité. Il est également connu de supprimer ces parasites en recouvrant l'une des laces du panneau d'une couche transparente et conductrice de l'électricité. L'inconvénient de ce procédé est d'obliger à des manipulations supplémentaires lors de la fabrication des panneaux à plasma. a méthode d'élaboration des signaux de commande selon l'invention, supprime presque entièrement les parasites émis par un panneau à plasma excité en régime alternatif, sans adjonction de grillage ou de revetement spécial. L'invention sera mieux comprise en se rapportant à la descrlption suivante et aux figures jointes qui représentent - la figure 1, une vue de principe éclatée et en perspective d'un panneau à plasma du type alternatif - la figure 2, des diagrammes expliquant la méthode d'alabo- ration, utilisée dans l'art- antérieur, d'un type de signais de commande - la figure 3, des diagrammes expliquant la méthode d'élaboration selon l'invention d'un type de signaux de commande - la figure 4, le schéma synoptique d'un mode de réalisation d'un système de visualisation par panneau à plasma utilisant la méthode selon l'invention ;; - la figure 5, le diagramme des phases des signaux utilisés dans le système de visualisation représenté sur la figure 4. La figure 1 représente schématiquement en une vue éclatée, les parties essentielles d'un panneau à plasma, excité en régime alternatif. Ce panneau à plasma est constitué par deux dalles en verre 1 et 2, disposées dans des plans parallèles et portant sur leurs faces internes deux réseaux d'électrodes se faisant face et ortho zonaux qui ne gênent pas l'observation des cellules. On désignera dans la suite du texte le réseau d'électrodes situé sur la face arrière du panneau par REAR et celui situé sur la face avant par REAV. Bes électrodes, en or ou en aluminium, peuvent être réalisées par sérigraphie ou par photogravure. Elles sont réparties sur chaque face avec un pas de quelques centaines de microns. On compte généralement plusieurs centaines d'électrodes par panneau. Dans l'exemple de la figure 1, le REAV est composé d'électrodes horizontales H1, H2, H3 ... portées par la dalle 2 et le REAR d'électrodes verticales V1, V2, V3 ... portées par la dalle 1. Bes dalles 1 et 2 sont positionnées et scellées ensemble gracie à un joint 3. L'ensemble des dalles et du joint délimite un volume rempli d'un mélange gazeux, tel un mélange de Penning, à une pression déterminée. Bes réseaux d'électrodes sont séparés du mélange gazeux par des coucles diélectriques 4 et 5 dont l'une au moins est transparente. L'adressage d'une cellule donnée se fait par la mise sous tension adéquate d'une ligne et d'une colonne d'électrodes. La figure 2 représente des diagrammes expliquant la méthode d'élaboration, utilisée dans l'art antérieur, d'un type de signaux de commande. Sur la figure 2a sont représentées, en fonction du tecps, les varia-lons d'un type de signaux de commande appliqués à une cellule élémentaire d'un panneau à plasma, excité en régime alternatif. On trouve ainsi sur la figure 2a de gauche à droite, les variations en fonction du temps - du signal d'entretien, VE, - du signal d'effacement général, - du signal d'inscription, vins, - du signal d'effacement sélectif, Ves. Sur les figures 2b et 2c, sont représentées les tensions appliquées respectivement à une électrode du REAR, soit VEAR et à une électrode du REAV, soit VEAV, de façon que la tension de commande adéquate soit appliquée à la cellule choisie. Dans l'exemple représenté la tension de commande est prise car conven- tion égale à la différence algébrique VEAR - VEAV. On trouve de gauche à droite sur les figures 2b et 2c, les tensions VEAR et VEAV appliquées pour élaborer les signaux de commande VE, Veg, Vins, Ves. les signaux d'entretien v et d'effacement général Veg sont appliqués simultanément à toutes les cellules du panneau. Lors de leur élaboration2 toutes les électrodes d'un même réseau reçoivent donc la même tension. Ces signaux sont élaborés, selon la méthode connue, en appli- quant à l'un des réseaux d'électrodes, dans l'exemple le Ri pendant l'une des alternances du signal à élaborer, dans l'exemple l'alternance négative, un échelon de tension d'amplitude et de signe identiques à ceux de cette alternance et à l'autre réseau d'électrodes, pendant la deuxième alternance du signal à élaborer, un échelon de tension d'amplitude égale à celle de cette alternance mais de signe opposé. Une telle méthode est illustrée par la figure 2 où est représentée l'élaboration des signaux d'-entretien VE et d'effacement général Veg, constitués par une tension en créneaux d'amplitude V1 dont l'alternance négative a une durée t1 et l'alternance positive a une durée t2 dans le cas du signal d'entretien et teg dans le cas du signal d'effacement général. Bes durées t1 et t2 sont proches et de 11 ordre de quelques microsecondes, t est inférieure à t et t2, t est de l'ordre eg I 2 eg d'une microseconde. La tension V1 est inférieure à la tension d'amorçage Va afin de ne pas mettre à l'état 1 les cellules se trouvant à l'état 0. Elle doit être suffisante pour permettre l'allumage des cellules se trouvant à ltétat i. 'L'élaboration des signaux d'inscription Tins et d'effacement ins sélectif Ves demande des précautions particulières, On appelle signal de sélection la partie sélective de ces signaux qui provoque l'inscription ou l'effacement. On peut élaborer ce signal de sélection par la méthode dite de "demi-sélection". Le signal de sélection est appliqué seulement à quelques cellules du panneau et n'est généralement pas -élaboré en appliquant un potentiel nul à une électrode de commande et un potentiel égal au signal à élaborer à la deuxième électrode de commande. Dans ce cas, on pourrait provoquer l'inscription ou lteffacement non désirées des cellules déterminées par cette deuxième électrode de commande. Bes signaux de sélection sont élaborés "par moitié" en appliquant des échelons de tension de signe opposé d'amplitude moitié de celle du signal de sélection (et insuffisante pour provoquer l'ins- cription ou l'effacement) à chacune des électrodes de commande des cellules visées. Dans l'exemple représenté, l'échelon de tension appliqué à l'électrode située sur la face avant doit être de signe contraire au signal de sélection. La partie non sélective de ces signaux est élaborée de la meme façon que les signaux d'entretien et d'effacement général. Une telle méthode est illustrée par la figure 2 pour l'élaboration : - du signal d'inscription Vins constitué par une tension en créneaux dont l'alternance négative a une amplitude égale à V1 de t = O à t = t1 et à V2 de t1 à t1 + tins - cette dernière partie constitue le signal de sélection - et dont l'alternance positive a une ampli- tude V1 et une durée t2 - du signal d'effacement sélectif Ves constitué par un signal iden tioue au signal d'entretien VE suivi par une impulsion de tension négative d'amplitude V3 et de durée tes - cette derrière partie constitue le signal de sélection. On a V2#Va et V3#V1. Les durées tins et tes sont comme t1 et t2 de l'ordre de quelques microsecondes. On constate sur les figures 2b et 2c qu'avec la méthode connue les commutations de tension génératrices de parasites sont nombreuses sur les électrodes de commande. I,e but de l'invention est d'élaborer les signaux de commande d'un panneau à plasma tout en réduisant au maximum les commutations de tension sur l'un des réseaux d'électrodes, généralement le REAV. Ainsi ce réseau d'électrodes constitue un ensemble de conducteurs à tension presque constamment fixe qui sert de blindage et arrête le rayonnement émis vers l'avant par l'autre réseau d'électrodes. la face arrière est alors blindée pour éviter l'émission de o. ara- sites par l'arrière du panneau. Les diagrammes de la figure 3 expliquent comment des signaux de commande VEAR - VEAV, identiques à ceux de la figure 2a sont obtenus, tout en évitant l'inconvénient des parasites mentionné précédemment. Cette méthode permet d'obtenir tout autre type de signaux de commande d'un panneau à plasma, excité en tension alternative. Les tensions représentées sur les figures 3a et 3a sont appliquées respectivement aux électrodes situées sur les faces arrière et avant du panneau pour obtenir de gauche à droite, les signaux d'entretien VE, d'effacement général Veg, d'inscription Vins et d'effacement sélectif Ves. Les signaux de commande, autres que les signaux de sélection, sont obtenus en appliquant à l'un des réseaux d'électrodes, une tension égale à la somme de la tension à élaborer et d'u-.'ie tension fixe Vf, cette tension fixe, nulle dans l'exemple, étant appliquée au deuxième réseau d'électrodes du panneau, le REAV dans l'ezemple. Bes signaux de sélection sont élaborés par la méthode de "demi-sélection", comme dans la méthode connue, en appliquant un échelon de tension, de même amplitude et de signe différent, au deux électrodes de commande de chaque cellule à inscrire ou à effacer. La différence algébrique des tensions appliquées égale l'amplitude u signal de sélection. On a représenté sur la figure 3, en traits interrompus le potentiel nul appliqué pendant la durée des signaux de sélection, aux électrodes ne servant pas à sélectionner les cellules à inscrire ou à effacer. Les signaux de sélection peuvent être élaborés par "demi sélection" en appliquant le tiers du signal de sélection à ltélec trode du REAV et les deux tiers à l'autre électrode, les tensions appliquées étant de signe contraire. En diminuant l'amplitude de la tension commutant sur la face avant, on diminue les parasites émis par cette face. L'important est d'appliquer aux électrodes des tensions a,ui ne provoquent pas l'inscription ou l'effacement des cellules : ainsi seules les cellules se trouvant entre deux électrodes orthogonales entre lesquelles sont appliquées sinulta- nément les tensions adéquates sont inscrites ou effacées. 1e mode d'adressage des cellules ligne par ligne et colorie par colonne impose d'appliquer une tension aux deux électrodes de commande d'une cellule lors de l'élaboration des signal de sélection. Des commutations de tension se produisent alors sur le réseau d'électrodes maintenu par ailleurs à un potentiel fixe. Ce réseau d'électrodes constitue un réseau équipotentiel qui sert de blindage électromagnétique et absorbe le rayonnement émis par l'autre réseau, excepté pendant l'élaboration des signaux de sélection. Généralement moins de 5 % des électrodes du panneau sont concernées par les signaux de sélection. Be rayonnement émis par les commutations se produisant sur les réseaux d'électrodes lors de l'élaboration de ces signaux reste bien inférieur à celui qu'émet le panneau si on n'utilise pas la méthode selon l'invention. Les signaux de sélection peuvent aussi être élaborés en appliquant une tension V4 d'amplitude égale à celle du signal de sélection à une première électrode des cellules à inscrire ou à effacer, les autres électrodes du même réseau recevant une tension nulle et en appliquant à la deuxième électrode des cellules visées une tension nulle, les autres électrodes du meAme réseau recevant une tension de mene signe que V4, ne provoquant pas l'inscription ou l'effacement. ta figure 4 représente le schéma synoptique d'un mode de réalisation d'un système de visualisation par panneau à plasma, excité en régime alternatif, utilisant la méthode d'élaboration des signaux de commande selon l'invention. Sur la figure 4 est représenté un panneau à plasma du type alternatif 1. me REAV et le REAR de ce panneau sont reliés au reste au système électronique par les connections 2 et 7 et au système de conditionnement du panneau par les connections 4 et 5. Le système de conditionnement permet de maintenir presque constam- ment allumées quelques cellules se trouvant à la périphérie du panneau, hors de la surface utile. Ces cellules assurent ainsi une concentration de particules ionisées dans l'espace gazeux suffi- sante pour que des signaux de commande de courte durée soient efficaces. les connections 4 et 5 sont reliées à deux amplificateurs de conditionnement respectivement 6 et 7. Ces amplificateurs sont alimentés par des tensions Ven et Vin et commandés par des signaux respectivement S1, S2 et S3, S4. Les connections 2 relient le REAV à un réseau de diodes 8 et à un réseau de résistances 9. Be réseau 8 est alimenté par une source de tension de valeur Vf qui fournit du courant au panneau 1 par l'intermédiaire d'une partie des diodes du réseau 8 et par un amplificateur unidirectionnel 11, commandé par le signal S62 qui absorbe du courant provenant du panneau 1 par 11 intermédiaire d'autres diodes du réseau 8. 'L'amplificateur 11, relié à une source de tension Vf, permet de porter toutes les électrodes du REAV à cette tension. L'élaboration des signaux de commande par les méthodes connues nécessite de relier le réseau 8 à deux amplificateurs unidirectionnels permettant de placer toutes les électrodes du REAV à deux tensions distinctes (- V1 et OV dans l'exemple de la figure 2). La méthode selon l'invention permet de simplifier le montage. Les connections 7 relient le REAR à un réseau de diodes 12 connecté à deux amplificateurs unidirectionnels : l'amplificateur 14, commandé par S7 et l'amplificateur 15 commandé par %, fournissant on absorbant du courant à travers le réseau 12. L'amplificateur 14, alimenté par VeL peut mettre toutes les électrodes du REAR à la tension VeL, l'amplificateur 15, alimenté par une tension ViL#VeL permet dtabaisser toutes les électrodes du REAR à cette tension Vi. Les circuits décrits ci-dessus permettent le conditionnement du panneau et l'élaboration des signa de commande à l'exception des signaux de sélection. Il va être maintenant décrit les circuits permettant ltéla- boration des signaux de sélection. Le REAV comporte n = p x r électrodes regroupées en p paquets de r électrodes. Chaque électrode du REAV est reliée à une resis- tance du réseau 9. Les premières résistances de chaque paquet sont reliées ensemble à un premier amplificateur unidirectionnel du réseau d'amplificateurs de résistance 16. Les deuxièmes résistances sont reliées ensemble à un deuxième amplificateur du réseau 16. 'Les r résistances sont reliées au rième amplificateur du réseau 16. Le réseau d'amplificateurs 16 est relié à deux niveaux de tension VinC et VefC (VinC et VefC > Vf) selon qu'est choisi un cycle d'inscription ou d'effacement sélectif et il fournit du courant au réseau de résistances 9. Les amplificateurs du réseau 16 sont commandés par Sg et S10 et par une adresse codée X1 définissant chaque amplificateur du réseau 16. Soit à effectuer l'adressage de la iième électrode du e paquet du REAV. Les moyens décrits permettent d'élever les iélectrodes de chaque paquet à VinC ou VefC. me réseau d'amplificateurs 18, commandé par S13 e recevant l'adresse X2 du jième paquet, permet de ramener tous les autres paquets à la tension M (M Les (r - 1) résistances du jième paquet seront maintenues à X par les (r - 1) x (p - 1) résistances des autres paquets, différentes du iième ordre. De manière symétrique pour le REAR, un adressage sélectif est possible grâce à un réseau de résistances 17 relié à un réseau d'amplificateurs de résistance 17 et à un réseau d'amplificateurs 19. Le réseau 17 es-t relié aux tensions Vint et VefL inférieures à Ve > il est commandé par S11 et S12 et adressé par N Se 19 est relié à une tension N (N > VefL et VinL), il est commandé par S14 et adressé par Y2 pour l'adressage du paquet choisi. Dans la réalisation de l'invention représentée sur Sa figure 3, on a : Vf = M = N = OV, cela permet un adressage direct des circuits 11, 18 et 19 et |VinL - VinC| = |V2| |VefL - VefC| = |V3| La figure 5 représente le diagramme des phases des signaux utilisés dans le système de visualisation -représenté sur la figure 4 et les tensions appliquées au REAV et au REAR. Les signaux de commande sont représentés sous forme binaire "O" ou "1 ", l'état 1 correspondant à un état non conducteur de 1 'amplificateur adressé. REVENDICATIONS 1. Méthode d'élaboration des signaux de commande d'un panneau à plasma, excité en régime alternatif, ces signaux de commande étant appliqués entre deux électrodes de commande appartenant à deux réseaux d'électrodes différents, croisés en lignes et en colonnes, l'espace gazeux situé à l'intersection de deux électrodes appar ten-tnt à des réseaux différents constituant une cellule du panneau, ces signaux de commande comportant des signaux appliqués simulta- nément à toutes les cellules du panneau et des signaux dont la partie provoquant l'inscription ou l'effacement, appelée signal de sélection, n'est appliquée sélectivement qu'à certaines cellules du panneau, caractérisée en ce que les signaux de commande, autres que les signaux de sélection, sont élaborés en appliquant, à un premier réseau d'électrodes, une tension égale à la somme de la tension à élaborer et d'une tension fixe (Vf) et en appliquant, au deuxième réseau d'électrodes, cette tension fixe (Vf). 2. Jèthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tension fixe (Vf) est sensiblement nulle. 3. Méthode selon l'une des revendications 1 ou 27 caracterisee en ce que le deuxième réseau d'électrodes est porté par la face avant du panneau. 4. Méthode selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les signaux de sélection sont élaborés par la méthode dite de "demi-sélection" en appliquant aux deux électrodes de chaque cellule à inscrire ou à effacer des tensions de signe contraire, qui prises séparément ne provoquent pas l'inscr-ption ou l'effacement, dont la différence algébrique égale l'amplltude du signal de sélection à élaborer. 5. Méthode selon la revendication 4, caractérisée en ce que les tensions appliquées aux deux électrodes de chaque cellule à inscrire ou à effacer ont là meme amplitude égale à la moitié de l'amplitude du signal de sélection à élaborer. 6. Méthode selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'amplitude de la tension appliquée aux électrodes des cellules à inscrire ou à effacer appartenant au deuxième réseau d'électrodes est inférieure à l'amplitude de la tension appliquée aux électrodes de ces cellules appartenant au premier réseau d'électrodes. 7. Méthode d'élaboration des signaux de commande selon l'une des revendications 4, 5 ou 6, caractérisée en ce que lors de l'élabo- ration des signaux de sélection, les cellules qui ne doivent pas être inscrites ou effacées reçoivent une tension nulle sur leurs électrodes de commande. 8. Méthode d'élaboration des signaux de commande selon l'une des revendications 1, 2 ou 7, caractérisée en ce que les signaux de sélection sont élaborés en appliquant à une première électrode de commande des cellules à inscrire ou à effacer une tension d'amplitude égale à celle du signal de sélection à élaborer, les autres électrodes du même réseau que ces premières électrodes recevant une tension nulle et en appliquant à la deuxième électrode de commande desdites cellules une tension nulle, les autres électrodes du même réseau que ces deuxièmes électrodes, recevant une tension, ne provoquant pas l'inscription ou l'effacement, de même signe que la tension appliquée aux premières électrodes des cellules à inscrire ou à effacer. 9. Système de visualisation par panneau à plasma, excité en régime alternatif, utilisant la méthode d'élaboration des signaux de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte : - un panneau à plasma (1), excité en régime alternatifi comportant deux réseaux d'électrodes de commande distincts, croisés en lignes et en colonnes, l'espace gazeux situé à l'intersection de deux électrodes appartenant à des réseaux différents constituant une cellule du panneau ; - un système de conditionnement du panneau ; - un système d'élaboration des signaux de commande, autres que les signaux de sélection - un système d'élaboration des signaux de sélection. 10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que - le système de conditionnement comporte un amplificateur (6 et 7) relié à chaque réseau d'électrodes - le système d'élaboration des signaux de commande, autres que les signaux de sélection, comporte un réseau de diodes (8 et 12) relié à chaque réseau d'électrodes et alimenté respectivement par un amplificateur unidirectionnel (11) et une source de tension (Vf) et par deux amplificateurs unidirectionnels (14 et 15) - le système d'élaboration des signaux de sélection comporte un réseau de résistances (9 et 13) relié à chaque réseau (l'électrodes, alimenté par un réseau d'amplificateurs de résistance (16 et 17) et un réseau d'amplificateurs (18 et 19) relié à chaque réseau de diodes (8 et 12),