Brevet FR2490852A1 — publié le 19820326

La présente invention concerne un système d'attaque d'un dispositif d'affichage du type matriciel dans lequel des éléments actifs non linéaires sont connectés en série avec des éléments d'image à cristaux liquides, et elle porte en particulier sur des conditions de tension d'attaque pour un tel dispositif. La caractéristique de contraste d'affichage en fonction de la tension appliquée pour un dispositif à cristaux liquides est considérablement inférieureen ce qui concerne la tension de seuilaux autres dispositifs d'affichage ordinaires du type à émission de lumière, et un dispositif à cristaux liquides ne convient donc pas pour le procédé dit "attaque en multiplex". Pour pouvoir augmenter jusqu'à 50 (cinquante) ou 100 (cent), ou plus, le nombre d'électrodes de balayage dans des dispositifs d'affichage à cristaux liquides du type nématique en hélice, afin d'obtenir une plage étendue d'angles d'observation et un contraste élevé, un procédé très sûr consiste à faire en sorte que l'attaque ne dépende pas seulement de la tension de seuil d'une cellule à cristaux liquides et qu'elle soit effectuée en utilisant un élément excellent au point de vue de la -caractéristique de seuil, branché en série avec la cellule à cristaux liquides. La figure 1 montre un exemple d'un dispositif à cristaux liquides de type matriciel classique dans lequel un élément non linéaire est connecté en série avec une cellule à cristaux liquides. Sur la figure 1, la référence 11 désigne une électrode de colonne et la référence 12 une électrode de ligne. A chacune des intersections des lignes et des colonnes, un élément d'image à cristaux liquides 14 est connecté en série à un élément non linéaire 130 L'élément non linéaire 13 est constitué par des diodes zener connectées tCte-b&he, par un varistor bidirectionnel ou par une structure MIM de type bidirectionnel. Naturellement, l'élément 13 peut être formé par des diodes ordinaires connectées en série. La condition nécessaire pour l'élément non linéaire 13 est qu'il présente une caractéristique de tension de seuil symétrique, comme le montre la figure 2. De façon générale, avec une tension zener ou une tension de seuil Vy, le courant d'une diode zener est pratiquement nul avec une tension inverse inférieure à V0, et il augmente de façon abrupte pour une tension inverse supérieure à V0. En présence d'une tension de polarisation de sens direct, la diode zener manifeste la caractéristique d'une diode ordinaire. Par conséquent, pour obtenir um caractéristique tension-courant symétrique, comme il est représenté sur la figure 2, deux diodes zener doivent être connectées en série ou tête-bêche de façon que leurs polarités soient mutuellement opposées. Sur la figure 2, la référence 21 désigne la courbe caractéristique qu'on obtient lorsque deux diodes zener sont connectées mutuellement en série et la référence 22 désigne un exemple de courbe caractéristique d'un thyristor. Il existe divers varistors ayant des courbes caractéristiques différentes. Certains varistors présentent des courbes caractéristiques similaires à celle d'une diode zener et d'autres varistors ont des courbes caractéristiques qui croissent progressivement. Jusqu'à présent, les conditions d'attaque d'un dispositif d'affichage de ce type étaient déterminées de la manière suivante t si on désigne par V0 la tension de seuil d'un élément non linéaire, par VR l'amplitude d'un signal de balayage d'électrodes de ligne, avec le c8té "balayage" correspondant aux électrodes de ligne, par 2 X Vc l'amplitude d'un signal de balayage de colonne, avec le c8té "données" correspondant aux électrodes de colonnes; par Vs une tension de seuil d'affichage d'une cellule à cristaux liquides; et par Vsat une tension de saturation d'affichage, les formes des signaux appliqués aux électrodes de ligne et de colonne sont celles qui sont représentées sur la figure 3, une courbe caractéristique donnant le contraste d'affichage en fonction de la tension appliquée à une cellule à cristaux liquides se présente sous la forme indiquée sur la figure 4, et les tensions doivent satisfaire les trois expressions suivantes: VR + VC vC Vsat (1) VR c VC + VS ____ _ (2) VC c + vs - (3) L'expression (1) est la condition que doivent remplir les signaux qui sont appliqués à un élément d'image pour qu'il soit à l'état "éclairé" lorsqu'il est sélectionné. L'expression (2) est la condition que doivent remplir les signaux qui sont appliqués à un élément d'image qui doit être à l'état "éteint" lorsqu'il est sélectionné. L'expression (3) est la condition que doivent remplir les signaux de données qui sont toujours appliqués à un élément d'image qui n'est pas sélectionné. Si les tensions sont fixées de façon à satisfaire les trois inégalités indiquées ci-dessus, la tension appliquée à une cellule à cristaux liquides d'un élément d'image à l'état"éclairé" est supérieure à Vsat, et la tension appliquée à une cellule à cristaux liquides d'un élément d'image à l'état "éteint" est inférieure à V. Ainsi,les conditions d'attaque sont satisfaites. Cependant, la courbe caractéristique de contraste d'affichage d'une cellule à cristaux liquides du type nématique en hélice, représentée sur la figure 4, concerne le cas dans lequel la cellule est observée dans une direction perpendiculaire au plan du dispositif d'affichage, et le contraste dépend fortement de l'angle d'observation. Ainsi, même avec une tension inférieure à VS, l'orientation des molécules de cristaux liquides commence à augmenter, et lorsque la surface d'affichage est observée sous un angle faible, elle apparait à l'état "éclairé". Par conséquent, en pratique:, dans un système classique fonctionnant conformément à l'expression (2) ou (3) qui définit les conditions d'attaque avec la valeur VS en tant que valeur de seuil, la plage d'angles d'observation de l'affichage est faible et, par conséquent, la qualité d'affichage est inférieure à celle d'un dispositif d'affichage du type dit "statique". En outre, dans les conditions correspondant seulement aux trois expressions indiquées ci- dessus, la qualité de l'affichage varie en fonction de la configuration des données affichées. En effet, la tension VR + VC - V0 que le signal de balayage applique aux électrodes d'une cellule à cristaux liquides d'élément d'image devant être à l'état "éclairé" est supérieure à la tension de saturation Va, comme il ressort de l'expression (1); cependant, la tension induite entre les deux bornes de l'élément non linéaire par une tension aux bornes(VR + VC - V^), sous l'effet de la charge stockée entre les électrodes de la cellule à cristaux liquides après l'application du signal de balayagetet du signal de données appliqué ensuite successivement du c8té des électrodes de données, varie en fonction du contenu du signal de données. Si la tension qui est appliquée aux bornes d'un élément non linéaire connecté à un élément d'image non sélectionné dépasse V0, un courant circule dans l'élément non linéaire et, par conséquent, la tension appliquée à l'élément d'image à cristaux liquides diminue. De ce fait, dans-le cas o plusieurs éléments d'image doivent être placés dans l'état "éclairé", le contraste de l'affichage ou l'angle d'observation admissible manifestent une fluctuation entre les éléments d'image à l'état "éclairé", ce qui diminue considérablement la qualité de l'affichage. L'invention a pour but de réaliser un système d'attaque pour un dispositif d'affichage à cristaux liquides utilisant des éléments non linéaires, dans lequel la dégradation de la qualité de l'affichage et la fluctuation considérées ci-dessus soient éliminées, de façon à donner un affichage stable L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: Les figures 1 et 2 représentent respectivement un exemple du circuit du dispositif d'affichage à cristaux liquides du type matriciel correspondant à l'invention, et une caractéristique d'un élément actif; Les figures 3 et 4 représentent respectivement un exemple d'un signal d'attaque et la caractéristique tension- contraste d'une cellule à cristaux liquides; Les figures 5 et 7 sont des représentations graphiques montrant des conditions de tension d'attaque relatives à l'invention; et La figure 6 (parties(A) - (D)) montre des exemples de signaux d'attaque conformes à l'invention. On va établir les conditions nécessaires pour rendre constantes les caractéristiques d'attaque d'une cellule à cristaux liquides. On va établir les conditions faisant en sorte que la tension appliquée à une cellule à cristaux liquides soit de zéro volt pour un élément d'image devant être à l'état "éteint" et soit supérieure à Vsat pour un élément d'image devant être à l'état "éclairé". Pour l'expression (2) on a: VR - V - VO 4 O............. (4) Pour l'expression (3), on a: VC O O... (5) De plus, la condition pour qu'un élément d'image à l'état "éclairé" ne présente aucune fluctuation de l'affichage sous l'effet de la configuration d'affichage est la suivante; (VR + vC - V0) + VC;v0 à ------- (6) Ainsi, la tension appliquée à un élément non linéaire sous l'effet de la tension appliquée entre les électrodes d'une cellule à cristaux liquides d'élément d'affichage et du potentiel électrique d'une électrode de données est fixée à une valeur inférieure à VO. On peut récrire l'expression (6) sous la forme suivante: VR + 2 (V0 - VO) O --------------- (7) Bien entendu, la condition définie par l'expression (1) doit être satisfaire. Ainsi, si on ajoute les conditions correspondant aux expressions (4), (5) et (6), à la place des expressions (2) et (3), on peut faire disparaître l'inconvénient classique ou la fluctuation de la qualité de l'affichage. On peut négliger l'expression (5) du fait qu'elle est inclue dans l'expression (7), Surla figure 5, l'expression (1) correspond au côté supérieur d'une ligne droite 52, l'expression (4) correspond au côté inférieur d'une ligne droite 53 et l'expression (7) correspond au côté inférieur d'une ligne droite 54, Une ligne droite 51 correspond au cas VR + Vc = VO + Vs c'est-à-dire au cas dans lequel la tension appliquée à un élément d'image devant être à l'état "éclairé" lorsqu'il est sélectionné coïncide avec V. Dans le cas dans lequel une cellule à cristaux liquides est attaquée avec une tension inférieure à Vst' l'amplitude V R doit être du c8té supérieur de la ligne 51 au lieu de la ligne 52. Par conséquent, la condition pour obtenir unequalité d'affichage uniforme avec une tension d'attaque de cellule à cristaux liquides supérieure à V consiste à fixer les paramètres V et V dans la région S R C qui est entourée par les lignes 51, 53 et 54. La condition pour obtenir une qualité d'affichage uniforme avec une tension d'attaque de cellule à cristaux liquides supérieure à Vsat consiste à fixer les paramètres VR et Vc dans la région qui est entourée par les lignes 52, 53 et 54. Les coordonnées de l'intersection des lignes 53 et 54, par exemple, correspondent au point auquel la tension appliquée à une cellule à cristaux liquides à l'état "éclairé" est maximale et on a alors: V = 4 V et V V R 5 O C O Si dans l'attaque à courant alternatif de la cellule à cristaux liquides, les potentiels d'attaque avec des polarités opposées sont fixés de la manière qui est indiquée dans la partie (A) de la figure 6, six niveaux de potentiel sont alors nécessaires pour l'attaque et la différence de potentiel entre les niveaux de potentiel est uniformément de V /3. Dans le cas de l'attaque d'une cellule à cristaux liquides du type nématique en hélice avec une tension effective, il était nécessaire jusqu'à présent de fixer les niveaux de potentiel de façon que le rapport entre une tension effective due à l'attaque en multiplex pour un élément d'image "éclairé" et une tension effective pour un élément d'image "éteint" soit maximale, et la fixation des différences entre les niveaux de potentiel n'était pas simple. Il fallait en outre changer les différences de potentiel de façon fine en fonction du nombre d'électrodes de balayage soumises à l'attaque en multiplex. Au contraire, dans le cas de la figure 6, les niveaux de potentiel peuvent être fixés par une division de tension uniforme. Les parties (B) (C) et (D) de la figure 6 montrent les cas dans lesquels les nombres de niveaux de potentiel sont respectivement de cinq, quatre et trois. Sur la figure 7, les lignes (A), (B), (C) et (D) représentent respectivement VR = 4kVc, VR = 3 Vc, VR = 2 VC et VR = Vc. Si dans la région dans laquelle les lignes droites (A), (B), (C) et (D) sont comprises dans un triangle défini par les lignes droites 52, 53 et 54, on sélectionne un point sur une ligne droite, on peut fixer les niveaux de potentiel à des intervalles de tension égaux pour l'attaque, comme il est indiqué dans les parties (A), (B), (C) ou (D) de la figure 6. Dans la mesure o le réglage des tensions est effectué de façon à satisfaire les conditions indiquées précédemment, on obtient des caractéristiques d'affichage uniformesavec l'un quelconque des modes d'attaque représentés dans les parties (A), (B), (C) et (D) de la figure 3, dest-à-dire un mode d'attaque à six niveaux de potentiel, un mode d'attaque à cinq niveaux de potentiel, un mode d'attaque à quatre niveaux de potentiel et un mode d'attaque à trois niveaux de potentiel. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système d'attaque pour un dispositif d'affichage à cristaux liquides du type à matrice d'éléments actifs, caractérisé en ce que, dans un dispositif d'affichage à cristaux liquides dans lequel un élément actif ayant une caractéristique non linéaire pour le courant en fonction de la tension appliquée est connecté à chacun des éléments d'image d'affichage disposés sous la forme de matrice, l'amplitude VR d'un signal appliqué aux électrodes de ligne de la matrice et l'amplitude 2 Vc d'un signal appliqué aux électrodes de colonne de la matrice sont fixées de façon à satisfaire les trois inégalités suivantes VR + VC - VO 2 Vs VR VC - VO VR + 2 (Vc - VO) la tension de saturation d'affichage. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'inégalité: VR + VC V0 Vsat est satisfaite. 3. Système d'attaque pour un dispositif d'affichage à cristaux liquides du type à matrice d'éléments actifs, caractérisé en ce que, dans un dispositif d'affichage à cristaux liquides dans lequel un élément actif ayant une caractéristique non linéaire pour le courant en fonction de la tension appliquée est connecté à chacun des éléments d'image d'affichage disposés sous forme de matrice, les potentiels que peuvent prendre les signaux d'attaque appliqués aux électrodes de ligne et aux électrodes de colonne sont fixés de façon à présenter des différences de potentiel égales. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que six potentiels sont fixés pour les signaux appliqués aux électrodes de ligne et de colonne. 5. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que cinq potentiels sont fixés pour les signaux appliqués aux électrodes de ligne et de colonne. 6. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que quatre potentiels sont fixés pour les signaux appliqués aux électrodes de ligne et de colonne. 7. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que trois potentiels sont fixés pour les signaux appliqués aux électrodes de ligne et de colonne.