Brevet FR2532455A1 — publié le 19840302

La présente invention a pour objet un procé- dé de commande d'un imageur matriciel Elle trouve principalement une application dans la réalisation des dispositifs d'affichage à cristaux liquides, utilises notamment dans l'affichage binaire deimages com- plexés ou de caractères alpha-numériques. Ces dispositifs d'affichage matriciel sont généralement constitués d'un matériau formé de plu- sieurs zones réparties en matrice et intercalées dans un système à bandes croisées ou, en-terminologie an- glosaxonne, dans un système "cross-barn O De tels sys- tèmes comprennent une première famille de p lignes d'électrodes parallèles et une deuxième famille de q colonnes-d'électrodes parallèles, les lignes et les colonnes d'électrodes étant croisées, une zone ij du matériau étant définie par la région de recouvrement entre la ligne i, o i est un entier tel que 1 par la colonne j, o j est un entier tel que 1 Ces systèmes comprennent de plus des moyens permettant de délivrer sur les lignes et les colonnes d'électro- des des signaux d'excitation appropriés servant à exciter une propriété optique du matériau. on connaît de nombreux dispositifs de ce genre qui utilisent par exemple comme matériau sensi- ble un film de cristal liquide, et dans lesquels l'excitation est électrique L'invention s'applique particulièrement bien à de tels dispositifs, mais elle s'applique de manière plus générale à tout dispositif comprenant un matériau dont une propriété optique peut être modifiée à l'aide d'une excitation quelconque D Cette excitation peut être de nature électrique, comme pour les cristaux liquides, mais aussi magnétique, thermique, électronique, etc Le matériau peut être un corps solide ou liquide, amorphe ou cristallin La propriété optique peut être une opacité, un indice de réfraction, une transparence, une absorption, une dif- fusion, une diffraction, une convergence, un pouvoir rotatoire, une birefringence, une intensité réfléchie dans un angle solide déterminé etc Le procédé de commande d'un imageur matri- ciel, par exemple à cristaux liquides, le plus commu- nément utilisé consiste à appliquer séquentiellement ou successivement sur les lignes d'électrodes un si- gnal électrique Sopar exemple sinusoïdal et à appli- quer en parallèle ou simultanément sur les colonnes d'électrodes et pendant l'adressage d'une ligne, des signaux électriques sinusoïdaux S qui peuvent être soit en opposition de phase, soit en phase avec le signal SO suivant que l'on désire afficher ou non la zone de cristal liquide correspondante. Sur la figure 1, on a représenté un exemple de signaux appliqués aux électrodes-lignes et aux électrodes-colonnes d'un imageur matriciel Le pre- mier signal, portant la référence a, correspond au si- gnal appliqué sur la ligne i; le second signal, por- tant la référence b, correspond au signal appliqué sur la colonne j et le troisième signal, portant la réfé- rénce c, correspond au signal, ou tension, vu par la zone ij du matériau d'affichage Le temps T correspond au temps pendant lequel la ligne i et la colonne j sont adressées et le temps t au temps contenant l'in- formation nécessaire à l'affichage ou non de la-zone ij du matériau Pour un adressage séquentiel des p lignes, le temps T correspond au temps d'adressage de toutes les lignes et il est régi par l'équation T = pt. Ce procédé de commande, de mise en oeuvre aisée, ne peut être utilisé que pour un nombre de li- gnes limité (p voisin de 100), ce qui limite son uti- lisation En effet, dans certaines applications telles que dans les télévisions de poche, les écrans de vi- sualisation de texte, le nombre de lignes exigé est trop important pour que l'on puisse, utiliser ce procé- dé de commande; l'utilisation de ce procédé entraîne un contraste insuffisant entre les points affichés et les points non affichés, conduisant à l'obtention d'une image floue Ceci est lié au temps de réaction du matériau d'affichage, lors de son excitation, et/ou à son effet mémoire. Pour ces applications, on a alors recours à des structures d'électrodes et à des signaux de com- mande qui permettent de conserver le nombre de poirits d'affichage, ou zones d'affichage, désiré sur l Vima- geur et de diviser par deux le nombre de lignes d'électrodes adressées séquentiellement. Une des solutions consiste à utiliser des électrodes-colonnes de géométrie spéciale permettant de les commander en parallèle et de commander simulta- nément l'électrode-ligne i et l'électrode-ligne i + 1 Cette solution développée par Itachi a été ex- posée à la conférence de la 'Society for Information Display" de 1980 Cette solution est compatible avec la prise d'informations sur un signal vidéo, avec une mise en mémoire au niveau d'une ligne Malheureuse- ment, la structure des électrodes-colonnes est com- plexe et leur réalisation difficile. La présente invention a justement pour objet un procédé de commande d'un imageur matriciel permet- tant de remédier à cet inconvénient. De façon plus précise, l'invention a pour objet un procédé de commande d'un imagéur matriciel comprenant un matériau dont on peut modifier une ca- ractéristique optique, ce matériau étant intercalé en- tre une première famille de p lignes d'électrodes pa- rallèles et une deuxième famille de q colonnes d'élec- trodes parallèles, les lignes et les colonnes étant croisées, une zone ij du matériau étant définie par la région du matériau recouvert par la ligne i, o i est un entier tel que 1 i p, et-par la colonne j, o j est un entier tel que 1 j q, les lignes et les co- lonnes servant à véhiculer des signaux provoquant une excitation du matériau Ce procédé se caractérise en ce que, les colonnes d'électrodes présentant N discon- tinuités horizontales définissant N + 1 jeux identi- ques de colonnes d'électrodes, on applique sur la li- gne d'électrode i un signal I et sur les autres lignes d'électrodes un signal nul, le signal I étant appliqué séquentiellement aux p lignes d'électrodes suivant les valeurs croissantes de i, et en ce que l'on applique sur les colonnes d'électrodes un signal J, ce signal J étant appliqué simultanément sur les colonnes d'élec- trodes du premier jeu, pendant le temps d'application du signal I sur les p/n premières lignes d'électrodes, les colonnes d'électrodes des autres jeux recevant un signal nul, puis sur les colonnes d'électrodes du deu- xième jeu, pendant le temps d'application du signal I sur les p/n lignes d'électrodes suivantes, les colon- nes d'électrodes du premier jeu et des autres jeux recevant un signal nul, et ainsi de suite jusqu'à ex- ième -citation des colonnes d'électrodes du N jeu. Le fait de commander séquentiellement les lignes d'électrodes et suivant les valeurs croissantes de i est compatible avec une prise d'informations sur un signal vidéo De plus, l'emploi de colonnes d'élec- trodes présentant des discontinuités horizontales permet de commander séparément les différents jeux de colonnes d'électrodes formés et donc d'augmenter le taux de multiplexage de l'imageur, c'est-à-dire son nombre de lignes d'électrodes Par ailleurs, les co- lonnes d'électrodes présentent une structure très sim- ple - Selon un mode préféré de mise en oeuvre de l'invention, les signaux I et J sont des signaux rec- tangulaires à valeur moyenne nulle De plus, ces si- gnaux-I et J peuvent être soit en phase, soit en oppo- sition de phase. Selon un autre mode préféré de mise -en oeu- vre de l'invention, le matér*iau dont on peut modifier la caractéristique optique est un film à cristal li- quide, les signaux d'excitation appliqués aux électro- des étant des tensions électriques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et non limitatif Pour plus de clarté, la description se ré- fère à un dispositif d'affichage matriciel à cristal liquide dont la propriété optique varie en fonction du champ électrique qui lui est appliqué Cependant, com- me on l'a indiqué plus haut, l'invention est d'appli- cation beaucoup plus générale, mais ce dispositif d'affichage étant actuellement bien connu et largement utilisé, il est préférable d'effectuer la description sur cet exemple. La description se réfère à des figures an- nexées, sur lesquelles la figure 1, déjà décrite, représente la forme des signaux appliqués aux électrodes d'un imageur matri- ciel à bandes croisées selon l'art antérieure - la figure 2 représente une vue éclatée et en perspective d'un imageur à cristaux liquides utili- sant des électrodes à bandes croisées conformément à l'invention, et la figure 3 représente la forme des signaux appli- qués aux électrodes de l'imageur de la figure 2. a La figure 2 représente un dispositif d'affi- chage à bandes croisées Il comporte des parois 20 et 22, généralement transparentes, disposées de part et d'autre d'une cale d'épaisseur 24, en matériau iso- lant, définissant un volume 26 qui est occupé, lorsque le dispositif est monté, par le matériau dont on com- mande une caractéristique optique comme par exemple un film de cristal liquide Sur les parois 20 et 22 sont déposés 'deux systèmes d'électrodes constitués chacun par une série de bandes conductrices parallèles semi- transparentes, notées i pour les lignes et j pour les colonnes La surface utile du cristal liquide est ain- si décomposée en une mosaïque de zones correspondant aux zones de recouvrement des deux sytèmes-d'électro- des, chaque zone correspondant au recouvrement de deux bandes i et j, et qui peut, de ce fait, être repérée par la notation ij. La sensibilisation d'une zone ij, c'est-à- dire la commande d'une caractéristique optique du cristal liquide contenu dans cette zone, s'effectue en appliquant sur les électrodes i et j des tensions électriques qui entraînent l'apparation d'un champ électrique au sein du cristal liquide On voit ainsi apparaître une image sur l'ensemble du dispositif en la définissant point par point et en sensibilisant les zones les unes après les autres selon les principes connus de commande séquentielle. Conformément à l'invention, les électrodes colonnes j présentent N discontinuités horizontales 28 définissant N + 1 jeux identiques de q colonnes d'électrodes, q étant le nombre total de colonnes d'électrodes Sur la figure 2, on n'a représenté qu'une seule discontinuité 28 définissant deux jeux de colonnes d'électrodes, un jeu supérieur portant la ré- férence d et un jeu inférieur portant la référence e. Sur la figure 3, on a représenté la forme des signaux appliqués sur la ligne d'électrode i et sur la colonne d'électrode j, pour sensibiliser la zo- ne ij du matériau d'affichage,-ces signaux étant ceux utilisés pour N égal à 2. Selon l'invention, on applique sur la ligne d'électrode i, à l'aide de moyens connus, un signal I et sur les autres lignes d'électrodes un signal nul. Ce signal I est de préférence un signal rectangulaire à valeur moyenne nulle zomme représenté sur la figure 3 L'excitation de toutes les lignes i se fait de fa- çon séquentielle et suivant les valeurs croissantes de i Autrement dit, on applique le signal I sur la pre- mière ligne, puis sur la deuxième ligne, puis sur la troisième ligne, etc jusqu'à la pième ligne, _p étant le nombre total de lignes Ceci est compatible avec une prise d'information sur un signal vidéo. De même, on applique sur la colonne d'élec- trode j un signal J Ce signal peut être par exemple un signal rectangulaire à valeur moyenne nulle comme représenté sur la figure 3. Selon l'invention, ce signal J est appliqué simultanément sur les colonnes d'électrodes du premier jeu pendant le temps d'adressage, ou temps d'applica- tion du signal I, des p/n premières lignes d'électro- des, les colonnes d'électrodes des autres jeux rece- vant un signal nul. Ce signal J est ensuite appliqué simultané- ment sur les colonnes d'électrodes du deuxième jeu pendant le temps d'adressage, ou application du signal I, des p/n lignes d'électrodes suivantes, les colonnes d'électrodes de tous les autres jeux, y compris du premier jeu recevant un signal nul L'apparition d'une image sur l'ensemble du dispositif est obtenue en excitant les colonnes d'électrodes de tous les jeux, comme précédemment, et les uns après les autres jusqu'à excitation des colonnes d'électrodes du nième jeu L'excitation des N + 1 jeux de colonnes d'élec- trodes se fait en utilisant des moyens connus associés à chaque jeu de colonnes d'électrodes. Lorsque N est égal à 2 et p est égal à 10, le signal J est appliqué simultanément sur les colonnes du jeu d (figure 2), pendant l'adressage séquentiel des lignes respectivement 1, 2, 3, 4 et 5, les colon- nes du jeu e recevant un signal nul; puis le signal J est appliqué simultanément sur les colonnes du jeu e, pendant l'adressage séquentiel des lignes respective- ment 6, 7, 8, 9 et 10, les colonnes du jeu d recevant un signal nul. Sur la figure 3, le temps T correspond au temps d'adressage de toutes les lignes i de façon sé- quentielle, et le temps t correspond au temps conte- nant l'information, c'est-à-dire conduisant à l'affi- chage ou non de la zone ij du matériau; le temps T est régi par l'équation T = pt, p étant le nombre total de lignes L'affichage de la zone ij se fait lorsque le signal I et le signal J sont, pendant le temps t, en opposition de phase et le non-affichage de cette zone se fait lorsque les signaux I et J sont en phase, comme représenté sur cette figure - Par ailleurs, on a représenté sur cette fi- gure un troisième signal K correspondant au signal, ou tension, vu par la zone ij du matériau d'affichage. On peut remarquer que les trois signaux I, J, K présentent tous les trois une valeur nulle au bout d'un temps T/2 Ce temps correspond au temps d'adressage-de p/2 lignes d'électrodes et de l'un des deux jeux de colonnes d'électrodes. Le fait d'utiliser des colonnes d'électro- des discontinues et d'adresser, alternativement les différents jeux de colonnes d'électrodes permet'de ré- aliser des imageurs matriciels comportant un grand nombre de lignes d'électrodes, et d'obtenir sur ces imageurs une image bien contrastée. REVENDICATIONS 1 Procédé de commande d'un imageur matri- ciel comprenant un matériau dont on peut modifier une caractéristique optique, ce matériau étant intercalé entre une première famille de p lignes d'électrodes parallèles et une deuxième famille de q colonnes d'électrodes parallèles, les lignes et les colonnes étant croisées, une zone ij du ma 2 ériau étant définie par la région du matériau recouvert par la ligne i, o i est un entier tel que l i colonnes d'électrodes présentant N discontinuités ho- rizontales définissant N + 1 jeux identiques de colon- nes d'électrodes, on applique sur la ligne d'électrode i un signal I et sur les autres-lignes d'électrodes un. signal nul, le signal I étant appliqué séquentiel- lement aux p lignes d'électrodes suivant les valeurs croissantes de i, et en ce que l'on applique sur les colonnes d'électrodes un signal J, ce signal J étant- appliqué simultanément sur les colonnes d'électrodes du premier jeu (d), pendant le temps d'application du signal I sur les p/n premières lignes d'électrodes ( 1, 2, 3, 4, 5),les colonnes d'électrodes des autres jeux (e) recevant un signal -nul, puis sur les colonnes d'électrodes du deuxième jeu (e), pendant le temps d'application du signal I sur les p/n lignes d'élec- trodes suivantes ( 6; 7, 8, 9, 10), les colonnes d'électrodes du premier (d) jeu et des autres jeux recevant un signal nul, et ainsi de suite jusqu'à excitation des colonnes d'électrodes du nième jeu. 2 Procédé de commande selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que les signaux I et J sont l des signaux rectangulaires à valeur moyenne nulle. 3 Procédé de commande selon l'une quelcon- que des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les signaux I et J sont soit en phase, soit en opposi- tion de phase. 4 Procédé de commande selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 3, cract 4 risé en ce que le matériau est un film à cristal liquide, les signaux d'excitation appliqués aux électrodes étant des ten- sions électriques.