Brevet FR2408882A1 — publié le 19790608

L'invention concerne un écran d'affichage électroluminescent utilisable tout particulièrement, mais non exclusivement, à l'affichage d'informations physiologiques. Il est souvent nécessaire d'afficher une amplitude variable, mesurée sous la forme d'un signal électrique, sur un écran d'affichage sur lequel se forme une trace exprimant la variation de l'amplitude avec le temps. Dans les h8pitaux, par exemple, on utilise des électrocardiographes pour observer le comportement du coeur d'un patient, les impulsions électriques en provenance du coeur étant affichées sur un écran. Les appareils existants répondant à ce besoin utilisent des tubes à rayons cathodiques comme dispositif d'affichage. Toutefois, les appareils à tubes à rayons cathodiques sont très encombrants et ne conviennent pas pour une utilisation dans les équipements du type portatif, tels que ceux affectés aux ambulances ou autres, qui permettent de prendre connaissance, sur les lieux m#mes, de l'état des victimes d'accidents. L'invention a pour objectif la réalisation d'un système d'affichage qui soit peu encombrant et utilisable dans un équipement du type portatif. Elle a également trait à un écran d'affichage permettant la réalisation d'un tel système. Conformément à l'invention, un écran d'affichage électroluminescent se compose d'un panneau en matériau électroluminescent sur chaque face duquel se trouve un réseau d'électrodes traversant le panneau depuis l'un de ses bords jusqu'au bord opposé; ces électrodes définissent, #sur le panneau, une matrice de points auxquels les électrodes de l'une et l'autre faces du panneau se coupent et lesquelles s'illuminent sous l'effet d'une différence de potentiel entre ces électrodes; ces dernières sont montées sur un substrat en verre et reliées à des bandes de connexion en or déposées sur de lu'oxyde d'étain, lui-même déposé sur le verre. Les électrodes sont, de# préférence, espacées du panneau d'une courte distance, par exemple 0,6 mm environ, et peuvent être formées par procédé de lithographie sur des feuilles de verre. L'écran a ainsi une structure feuilletée, le panneau électroluminescent se trouvant entre deux feuilles de verre sur les faces intérieures desquelles se trouvent montées les électrodes. On a trouvé que l'utilisation d'oxyde d'étain, en dépit sur le verre, fixé à des bandes de connexion en or, se traduit par une connexion sure et correcte, les bandes en or étant aisément soudées par ultrasons aux éléments de circuit à relier aux électrodes. Le soudage par ultrasons est rentable lorsque les électrodes sont proches les unes des autres et que la largeur du joint entre une électrode et le circuit correspondant est en conséquence faible. L'écran peut être rectangulaire, son c3té le plus court correspondant à l'axe de coordonnée g (vertical), et son coté le plus long à l'axe de coordonnée x (horizontal). En coordonnée y, on affiche l'amplitude du signal à analyser, et le temps est porté sur l'axe des x. Dans un exemple de réalisation, le nombre d'électrodes horizontales est de 128, du bas de l'écran (niveau I) au sommet (niveau 128), et le nombre d'électrodes verticales est de 256, ces électrodes régulièrement réparties le long de l'écran définissant l'échelle des temps. Si lton utilise des électrodes étroites très proches les unes des autres, les dimensions de l'écran peuvent être environ de 11,5 cm sur 6,6 cm, ce qui se traduit par un petit dispositif d'affichage aisément incorporé dans un équipement portatif. Dans un exemple de réalisation, le signal électrique à afficher est envoyé sur l'écran sous forme numérique, et les circuits de transfert des signaux numériques aux électrodes peuvent comporter des registres à décalage à sorties parallèles correspondant au nombre des électrodes et reliées aux sorties des circuits par bascules et préamplificateurs haute tension. Ces composants peuvent etre réalisés en circuit intégré, et se retrouvent donc sous forme miniaturisée permettant de les fixer à l'arrière de l'écran sans augmenter fortement l'encombrement total. S'il s'agit d'un écran de 128 x 256 électrodes, avec registres à décalage, bascules et préamplificateurs associés, les dimensions totales peuvent dtre seulement de 11,5 x 6,6 x 0,8 cm. Lorsque l'écran est utilisé pour afficher un signal continuellement variable, par exemple, le signal électrique fourni par un électrocardiographe ou un électroencéphalographe relié à un patient, ce signal peut être amplifié et est transféré par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique/numérique qui échantillonne les signaux à intervalles de temps déterminés et met les signaux échantillonnés sous forme numérique, par exemple sous forme de mot à 7 éléments binaires, afin d'obtenir 128 niveaux, lesquels peuvent être affichés sur un écran comportant 128 élec trodes horizontales réparties le long de l'axe y. Les éch- & #til- lons peuvent etre emmagasinés dans une mémoire à accès sélectif explorée chaque fois qu'elle est mise à Jour. Les échantillons sortis sont alors successivement transférés dans les registres à décalage raccordés aux électrodes d'axe y de l'écran, et, de là, aux électrodes. Simultanément, un signal de base de temps, synchronisé avec l'exploration de la mémoire, permet d'exciter tour à tour les électrodes verticales d'axe x.Lorsque des points lumineux apparaîssent sur l'écran, chacun à l'intersection de deux électrodes excitées, une trace est formée sur l'écran représentant l'amplitude et la "forme" du signal en provenance du patient. Il est préférable que les circuits fournis art les signaux aux électrodes soient sous la forme d'ensembles hybrides distincts montés près du bord du substrat en verre du panneau et physiquement fixés sur le Verre. Cela permet une forte intensité d'électrode et, par suite, conduit à des points de forte densité sur l'écran. C'est ce qui permet d'utiliser un écran de petites dimensions, de l'ordre mentionné ci-dessus. La structure décrite conduit à un système léger et de faible encombrement, parfaitement adapté à des équipements portatifs, tels que les électrocardiographes portatifs utilisés en cas d'urgence. Le système peut entre incorporé à un défibrillateur portatif, par exemple du type décrit dans le brevet britan nique - n0 1 481 469, et relié aux électrodes du défibrillateur, de façon à analyser le comportement du coeur du patient avant et après défibrillation. Dans un h#pital, on peut utiliser l'écran qui vient d'êtredécrit en le raccordant directement, par électrodesw par exemple à la poitrine du patient, pour obtenir une analyse immédiate, par affichage, des signaux#formés. Lorsque le signal fluctue brusquement, coule ce peut être le cas pour un signal d'électrocardiographe, il est souhaitable que la trace formée puisse donner lieu à interpolation verticale, par affichage sur la même électrode verticale de tous les niveaux entre un échantillon et l'échantillon précédent. Cela peut s'obtenir en insérant un circuit logique convenable de commande séquentielle entre la mélo rye et les registres à décalage. Cette interpolation verticale donne une indication beaucoup plus claire de la forme du signal. La descriptior qui va suivre, en regard des figures annexées, données à titre d'exemple, fera bien comprendre comment 11 invention peut être réalisée. la figure 1 est une vue en rlan de l'écran d'affichage conforme à l'invention. La figure 2, un schéma de montage des composants sur l'écran de la figure 1#3a et 3% reliées selon la ligne AB In figure# w un schéma de connexion des circuits intégrés d'une partie de la figure 1. La figure 4, un bloc-diagramme d'un-système d'affichage utilisant l'écran des figures 1, 2, 3. La figure 5, un circuit logique pour interpolation verticale dans le système de la figure 4. Les figures 6 et 7, des exemples de traces obtenues avec le système de la figure 4. Le panneau d'affichage électroluminescent 1, représenté figure 1, se compose d'une feuille électroluminescente de forme rectangulaire, de 10 à 50 microns d'épaisseur, faite en un matériau électroluminescent connu. Les dimensions de la feuille sont de 6,6 cm x 11,4 cm, et cette feuille se trouve placée entre deux feuilles de verre portant les électrodes, ces dernières étant formées par photolithographie avec la configuration désirée. Sur une face de la feuille électroluminescente, les électrodes se présentent sous la forme de bandes minces, au nombre de 128, sont régulièrement réparties et s'étendent parallèlement au plus grand cEté de la feuille. Sur l'autre face de cette feuille, des bandes identiques, au nombre de 256, s'étendent parallèlement au plus petit côté. Les électrodes définissent donc une matrice rectangulaire de 128 x 256 points formés au niveau de leurs intersections, les points ayant une largeur d'environ 0,3 mm. lorsqu'une différence de potentiel convenable est appliquée entre deux électrodes sélectionnées de part et d'autre de la feuille, cette dernière s'illumine à l'intersection de ces électrodes. Sur une face de l'ensemble constituant le panneau (soit l'arrière du panneau par rapport à la-face d'affichage), sont montées six unités hybrides 2a à 2f comportant les circuits intégrés à partir desquels les signaux électriques sont fournis aux électrodes pour illuminer des points donnés de la matrice. La figure- 2 représente les connexions électriques entre les unités hybrides et les électrodes. les extrémités des électrodes sont raccordées à des connecteurs en oxyde d'étain et ces derniers sont eusmêmes raccordés à des bandes conductrices en or 3, connecteurs et bandes étant déposés sur le verre. les bandes en or stétendent le long du bord du panneau, sont dirigées vers les unités hybrides et sont raccordées aux conduit teurs 4 venant des circuits intégrés 6, par soudage aux ultrasons au niveau des points 5. Ce procédé d'assemblage rapide donne des connexions satisfaisantes entre circuits intégrés et électrodes. Chacune des unités hybrides comporte 64 sorties et 8 circuits intégrés; il faut donc six unités pour les 123 + 2"J6 électrodes. Ces unités sont disposées comme représenté figure 1, les 128 électrodes horizontales étant raccordées altern##ivement aux unités 2a et 2b2 de chaque côté de l'écran, l'une de ces dernières étant affectée aux électrodes de rang pair, l'autre aux électrodes de rang impair; les 256 électrodes verticales sont raccordées de la m8me façon, alternativement aux unités 2c, 2d et 2e, 2 . Chaque unité hybride consiste essentiellement en un registre à décalage emmagasinant les informations numériques qui lui sont fournies, en un circuit à bascule à 64 positions et un nombre correspondant de pré-amplificateurs haute tension, pour transférer les informations du registre à décalage aux électrod#s-. Le registre à décalage, dans chaque unité, se compose de huit circuits intégrés 6 identifiés sous la référence 74 LS 164, chacun d'entre eux ayant huit sorties, pour enregistrer 1 information série envoyée dans le registre, et la transmettre dans le circuit à bascules à 64 positions, lorsque la séquence d'enregistrement est terminée.Les informations sont alors fournies aux électrodes, par l'intermédiaire des préamplificateurs à haute tension; elles déterminent quels sont les points devant être illuminés sur l'écran. Après qu'un transfert a été ainsi effectué, le registre à décalage est pr8t pour l'emmagasinage d'un nouvel ensemble de données d'information. le circuit est conçu de telle façon qu'un emmagasinage peut se faire dans le registre à décalage sans affecter la sortie du circuit à bascules et des préamplificateurs à haute tension. Ainsi, un nouvel ensemble de données peut être emmagasiné dans les registres, alors que l'ensemble précédent est encore affiché sur l'écran.Cette caractéristique est importante, car elle permet de transmettre l'information à l'écran à un rythme correspondant à un affichage correct de données physionogioues telles que le signal de sortie d'un électrocardiographe. Dans un exemple de réalisation recommandé, les circuits intégrés 6 comportent, sur une seule microplaquette, les registres, le circuit à bascules et les préamplificateurs. Cette structure réduit le nombre de liaisons requises dans les unités hybrides et réduit le prix de revient. 3b On a représenté figure 3#le mode de raccordement des circuits intégrés dans une unité hybride. Les unités paires et impaires sont montées sur chaste côté de écran. les sorties des circuits intégrés allant aux électrodes sont référencées 3, 4, 5, 6, 10, 11, 12, 13. Itinformation série à emmagasiner dans le registre est véhiculée par le conducteur 7. Le décalage dans le registre est commandé tar un signal d'horloge fourni par une horloge sur le conducteur 8. On a représeurté figure 4 un bloc-diagrazme d'un dispositif permettant d'afficher des informations physiologiques, telles que celles exprimées par un signal en provenance d'un électrocardiographe. Un signal électrique en provenance des électrodes fixées sur le patient est transféré par les conducteurs 11 à l'amplificateur 10 qui amène ce signal à environ 1 volt. Le signal amplifié est ensuite transféré à un convertisseur analogiauejnumérique 12, du type à approximations successives, qui échantillonne ce signal à intervalles déterminés, et transforme les signaux échantillonnés en mots de 7 éléments binaires. Ces mots permettent 128 combinaisons uniques ou niveaux. l'amtlitude de chaque signal échantillonné peut donc titre exprimée, en code binaire, par un nombre de 1 à 128. les mots sont alors e2nagasinés dans une mémoire à accès sélectif 13 qui comporte 256 emplacements de chacun 7 positions, lesquelles sont explorées avant que la mémoire soit mise à jour pour 11 emmagasinage d'un mot nouveau. Les mots emmagasinés dans la mémoire sont alors transmis à un circuit logique 14 qui permet une interpolation verticale. Ce circuit traite les mots de 7 éléments en séquence et les transfère dans des registres tenaporaires 15 et 16, de telle sorte que, quand le registre 17 contient le mièmeméchantillon, le registre 16 contient le (m+1)ième échantillon. Ces échantillons sont alors transférés à une unité de commande séquentielle 17, qui compare les échantillons m et (m+1), à l'aide d'un 50moteur à 7 positions comptant jusqu'à 128. Lorsque le nombre compté est égal au nombre'représenté par le plus petit des échantillons, une bascule est cor.-andée et remise à zéro lorsque le nombre compté est égal au nombre représenté par le plus grand des échantillons.La bascule fournit donc un signal de sortie dont le début marque le comptage du plus petit des échantillons et dont la fin marque le comptage du plus grand des échantillons, et ce signal de sortie est transféré au dispositif d'affichage, pour affichage sur l'écran, ce dispositif ayant été décrit en se reportant aux figures 1, 2 et 3. On a représenté figure 6 la-forme d'un affichage avec interpolation verticale. Pour permettre une comparaison, on a représenté figure 7 l'affichage du même signal sans interpolation verticale, ce qui signifie que le circuit logique 14 n'est pas monté et que les mots en provenance de la mémoire sont transférés directement aux registres à décalage. On notera qu'un signal affiché avec interpolation verticale est plus clairement lisible lorsqu'il varie spidement. La sortie de l'unité de commande séquentielle est transférée aux registres à décalage "verticaux" qui sont physiquement montés sur l'écran d'affichage, puis aux électrodes lorsque le circuit à bascules reçoit un signal d'horloge. Comme -expliqué dans ce qui précède, le registre à décalage vertical est divisé en deux unités montées de part et d'autre de l'écran, et raccordées alternativement aux électrodes, de telle-sorte qu'une unité est affectée aux électrodes paires et l'autre, aux électrodes impaires. Le registre à décalage "horizontal" est divisé en quatre unités ayant la même structure que les unités constituant le registre à décalage "vertical". Ces unités sont raccordées aux 256 électrodes de la matrice et utilisées pour constituer l'échelle des temps de l'écran d'affichage. On définit l'échelle des temps par circulation d'un signal "1" dans les registres à ~décalage horizontaux, de sorte que les 256 électrodes sont excitées tour à tour. Le signal "1" est transféré d'une électrode à la suivante, sous la commande d'impulsions d'horloge en synchronisme avec la fin de la séquence "verticale" au cours de laquelle les registres à décalage "verticaux" sont remplis. Les signaux d 1horloge commandant le fonctionnement du convertisseur analogique/numérique, de la mémoire à accès sélectif, des registres temporaires, de l'unité de commande séquentielle, des registres à décalage et des circuits à bascules sont fournis par une seule unité de commande de temporisation 18. Le fonctionnement du système d'affichage décrit peut être résumé comme suit : un signal électrique continuellement variable est reçu, sur les conducteurs 11, par l'amplificateur 10 qui lui donne le niveau requis pour les opérations qui suivent. Ce signal est échantillonné à intervalles donnés, et bansformé en mots à 7 éléments binaires dans le convertisseur 12. Les mots sont successivement transférés à la mémoire 13 qui est remise à jour chacue fois qu'un mot nouveau est sorti. Entre la réception d'un mot et celle du suivant, la mémoire est explorée, et une série dé mots représentant l'information contenue dans la mémoire à cet instant sont transférés aux registres temporaires, à l'unité de commande séquentielle, aux registres à décalage verticaux, puis aux électrodes de l'écran. Simultanément, le signal "1lut circule dans les registres horizontaux, de sorte que les mots successifs en provenance de la mémoire- sont affichés sous forme de lignes verticales de points de la matrice sur les électrodes d'échelle de temps consécutives.On obtient donc un affichage qui représente le contenu de la mémoire à un moment donné. Lorsqu'un autre mot de 7 éléments représentant un échantillon est reçu par la mémoire, cette dernière est mise à jour, et le processus ci-dessus se répète, de sorte que l'écran affiche alors la nouvelle information contenue dans la mémoire. On obtient donc, sur écran, une trace d'interpolation verticale, mobile, représentant l'amplitude et la forme du signal reçu sur les conducteurs 11. On notera que, si le signal est échantillonné à un rythmé relativement élevé, ce qui est important si on désire une image précise lorsque le signal varie rapidement, les registres à décalage doivent être rechargés, et l'information transférée très rapidement, depuis ces registres vers l'écran. Ce transfert rapide est facilité, par le fait que, comme mentionné précédemment, les registres à décalage peuvent etre chargés lorsque le mot précédent à 7 éléments binaires est encore affiché. L'amplificateur 10 peut être à gain élevé, du type classique, à taux élevé de réjection en moâe commun. Le convertisseur 12 peut être un convertisseur classique analogique/ numérique et fonctionner par approximations successives. la mémoire 13 peut Qtre une mémoire à accès sélectif de type connu conçue en circuit intégré. On a représenté schématiquement figure 5 la disposition des registres temporaires 15 et 16 et de l'unité de conman- de séquentielle 17. Les mots de 7 éléments en provenance de la mémoire sont d'abord transmis dans le registre 16 (échantillon (m+1)), et dans le registre 15 (échantillon m). Ces mots sont comparés dans le comparateur F pour déterminer si -m -m -m (m+1) (m+1) (m+1) Les valeurs des mots sont déterminées par les comparateurs G et H qui commandent leurs bascules respectives FF, lors de l1appari- tion de l'impulsion appropriée. ainsi, lorsque le compteur compte de 1 à 128 impulsions d'horloge, m étant plus petit que (m+1), la bascule affectée au comparateur R est co;;imandée lorsque le nombre correspondant à m est compté, un signal étant fourni par l'intermédiaire de la porte Z aux registres à décalage, à l'apparition de chaque signal d'horloge, Jusqu'à ce que le nombre (m+1) soit compté, la bascule affectée au comparateur G étant alors remise à zéro et la porte Z étant alors bloquée. Le compteur continue de progresser jusqu'à 128 et revient à 1 pour le comptage suivant. Lorsque (m+1) est plus petit que m, c'est la bascule du comparateur G qui est commandée lorsqu'est atteint le comptage de (m+1) et celui du comparateur H qui est remis à zéro lorsqu'est atteint le comptage de m. Lorsque m = (m+1), les deux bascules rendent la porte Z passante pour une seule impulsion.Un signal est envoyé aux registres à décalage verticaux pour chaque impulsion d'horloge émise pendant que les bascules sont passantes. l'affichage sur écran, à chaque comptage, représente donc l'accroissement ou la décroissance du signal (m+1) par rapport au signal précédent m. Les registres temporaires sont de structure classique; ce sont des circuits intégrés 74fiS175. les comparateurs sont également classiques; ce sont des circuits intégrés 74lis85. les bascules sont des ciruuibb 7474 eb ia porte Z, un circuit 7420. L'ensemble peut bien entendu être monté à partir d'unités logiques standard; un gain considérable, en ce qui concerne l'encombrement, est obtenu en les remplaçant par des circuits intégrés conçus tout spécialement pour cette application. REVENDICATIONS 1. 3cran d'affichage électroluminescent, caractérisé en ce qu'il se compose d'un panneau électroluminescent comportant, sur chaque face, un réseau d'électrodes couvrant le panneau d'un de ses bords au bord opposé, les deux réseaux d'électrodes étant tels qu'ils définissent, sur ce panneau, une matrice de points au niveau de chacun desquels deux électrodes des deux réseaux, respectivement, se coupent, lesquels points sont illuminés lorsqu'une différence de potentiel est appliquée entre les deux électrodes qui les forment, les électrodes étant montées sur un substrat en verre et raccordées à des bandes de connexion en or, lesquelles sont déposées sur de l'oxyde d'étain, lui-m#me déposé sur le verre. 2. Ecran selon la revendication 1, caractérisé en ce que les électrodes sont espacées du panneau d'une distance d'environ 0,6 mm. 3. Ecran selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les électrodes sont formées par procédé photolithographique sur les feuilles de verre. 4. Ecran selon l'une des revendications 1, 2, 3, caractérisé en ce que des circuits sont montés sur cet écran pour recevoir des signaux électriques sous forme numérique et appliquer des différences de potentiel aux électrodes sélectionnées en fonction des signaux, ces circuits étant raccordés aux électrodes par des conducteurs soudés par ultrasons sur les bandes en or. 5. Ecran selon l'une des revendications 1, 2, 3, caractérisé entre que les circuits se composent d'au moins un registre à décalage pour emrzagasiner les signaux et d'un circuit à bascules associé à des préamplificateurs pour transmettre les signaux ermagasinés dans le registre à décalage aux électrodes respectives. 6. Ecran selon la revendication 5, caractérisé en ce que le registre à décalage et le circuit à bascules sont tels que l'information emmagasinée dans le registre peut circuler dans ces derniers sans affecter les sorties du circuit à bascules et des amplificateurs, de sorte qu'un nouvel ensemble de données d'information peut être transmis au registre pendant que lten- semble précédent est encore affiché sur l'écran. 7. Ecran selon l'une des revendications 4, 5, 6, caractérisé en ce que les circuits sont montés adjacents aux bords du panneau, la moitié des électrodes d'un réseau étant raccordée aux circuits montés près de l'un de ces bords, et l'autre moitié, aux circuits montés près du bord opposé. 8. Ecran selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les circuits comportent des unités hybrides qui sont liées à l'un des substrats en verre. 9. Appareil pour affichage d'un signal électrique variable, caractérisé en ce qu'il comporte un oeran selon l'une des revendications précédentes, ainsi que des circuits pour convertir ce signal en signaux numériques et pour transférer ces derniers aux électrodes. 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que les deux réseaux d'électrodes définissent respectivement, sur l'écran, des axes de coordonnées x et y, les circuits qu'il comporte se composant d'un amplificateur pour amplifier le signal, d'un convertisseur analogique/numérique conçu pour ecnan- tillonner ce signal à intervalles déterminés et pour convertir les signaux échantillonnés en signaux numériques, d'une mémoire à accès sélectif pour emmagasiner les signaux numériques, de moyens pour explorer la mémoire et pour transmettre les signaux enregistrés dans cette mémoire aux électrodes définissant l'axe de coordonnée y, ainsi que de moyens pour transférer un signal de base de temps aux électrodes définissant l'axe de coordonnée x. 11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que les signaux numériques sont transférés de la mémoire aux électrodes par l'intermédiaire d'une unité de commande séquentielle, pour permettre une interpolation des signaux transmis aux électrodes définissant l'axe de coordonnée y. 12. Appareil selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte des électrodes pouvant être appliquées sur un patient pour recevoir le signal.