Brevet FR2536565A1 — publié le 19840525

PROCEDE D'AFFICHAGE DE DEMI-TEINTES SUR UN ECRAN MATRICIEL Bl-STABLE A MéMOIRE ET APPLICATION D'UN TEL PROCEDE. La présente invention concerne un procédé d'affichage de demi-teintes sur un écran matriciel bi-stable à mémoire. E1e concerne également l'application d'un tel procédé. La description suivante va être faite dans le cas d'affichage sur un panneau à plasma de type alternatif. Cependant Invention s'applique aussi à d'autres écrans matriciels bi-stables à mémoire. Les écrans auxquels s'applique l'invention comportent des cellules élémentaires disposées, en lignes et en colonnes, sous forme de matrice. Chaque cellule peut présenter deux états stables: ltétat éteint ou l'état allumé. Une cellule placée dans un état y reste tant qu'elle ne reçoit pas d'ordre destiné à la mettre dans l'autre état, c'est l'effet de mémoire. Le problème qui se pose dans ces panneaux est celui de l'affichage de demi-teintes, c'est-à-dire le plus souvent de différents niveaux de gris2 alors que les cellules ne présentent que deux états, I'état éteint et l'état allumé. Dans l'art antérieur, on sait réaliser des demi-teintes par modulation temporelle de l'allumage de chaque cellule. Pour af- ficher une image sur le panneau, il faut alors le balayer plusieurs fois de suite. A chaque balayage, on traite successivement toutes les lignes du panneau et pour chaque ligne, on fixe l'état éteint ou allumé de chaque cellule. Par exemple si pour afficher une image on réalise N balayages successifs du panneau, cela permet de disposer de N+ 1 durées d'allumage possibles pour chaque cellule, donc de N+ t luminosités différentes engendrant ce que l'on appelle des demiteintes. Le problème que notre invention se propose de résoudre est, par rapport à l'art antérieur cité, d'augmenter le nombre de demiteintes sans accroître le temps consacré à l'affichage d'une image. Le problème que notre invention se propose également de résoudre est l'élaboration d'un procédé d'affichage conduisant à un dispositif d'affichage de structure simple, permettant l'affichage avec un grand nombre de demi-teintes d'une image stockée en mémoire. Il est intéressant de visualiser une image stockée en mémoire par exemple lorsqu'on ne dispose qu'unie seule fois d'une image très rapide, ou par exemple lorsqu'on veut visualiser une image qui se constitue très lentement c'est le cas par exemple des images fournies par un scanner ou un radar. La présente invention concerne un pocédé d'affichage de demiteintes sur un écran matriciel bi-stable à mémoire, comportant des cellules élémentaires disposées en lignes et en colonnes, chaque cellule pouvant présenter deux états stables. Selon l'invention, pour afficher une image sur l'écran, on traite plusieurs fois et de façon non périodique chaque ligne de l'écran > le traitement ayant pour but de conserver ou de modifier l'état des cellules de la ligne en fonction du niveau de luminance de l'image à afficher. La présente invention concerne aussi l'application de ce procédé à un dispositif d'affichage qui comporte: - un écran matriciel bi-stable a mémoire; - des moyens d'adressage d'une ligne de l'écran; - des moyens d'adressage simultané de toutes les cellules d'une ligne; - une mémoire à accès aléatoire dans laquelle sont stockées les informations concernant l'image à afficher;; - des rnoyens, reliés à la mémoire, aux moyens d'adressage drupe iige, et aux moyens d'adressage des cellules, qui vont chercher en mémoire les informations correspondant à une ligne de pilage, les décodent puis commandent les moyens d'adressage d'une ligne et les moyens d'adressage simultané de toutes les cellules dune ligne pour traiter une ligne du panneau. D'autre objets, caractéristiques et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les figures annexées qui représentent - les figures 1 et 2, deux schémas destinés à expliquer le procédé d'affichage selon l'art antérieur cité; - les figures 3 à 7 et 9 et 10, des schémas et tableaux destinés à expliquer le procédé d'affichage selon l'invention; - la figure 8, un dispositif d'affichage utilisant le procédé selon l'invention. Sur les différentes figures, les mêmes repères désignent les mêmes éléments, mais, pour des, raisons de clarté, les cotes et proportions des divers éléments ne sont pas respectés. Les figures 1 et 2 sont des schémas illustrant Part antérieur cité. Pour afficher une image 2 sur le panneau à plasma 1, on balaie ce panneau plusieurs fois de suite, N fois sur la figure I ou les balayages sont désignés par B1, B2oooBN de sa première ligne Il a sa dernière ligne 1L Lorsqu'on balaie une ligne, on peut modifier l'état -éteint ou allumé- des cellules de cette ligne. Si l'on désigne par TB le temps nécessaire pour effectuer un balayages le temps nécessaire pour visualiser une image en effectuant N balayages égale NoTB comme cela est représenté sur la figure 2.Lorsqu'une image a été traitée image 1- on passe à la suivante -image 2 Sur l'axe des temps t de la figure 2, on a noté par O l'origine des temps et on l'a fait correspondre au premier balayage B1 de la première ligne 11 du panneau. Les autres balayages de la ligne It, ont lieu aux temps TB, 2TB... L'intervalle de temps qui sépare deux balayages successifs de la même ligne est constant et égal à TB, la durée d'un balayage IZe ce fait si l'affichage d'une image se fait avec N balayages successifs du panneau, le nombre de durées d'allumage possibles pour chaque cellule, donc le nombre de demi-teintes, est de N+1 avec une période globale d'image de N T B Dans l'art antérieur, on remarque que le temps O à TB est consacré au premier balayage B1 des lignes ID a IL du panneau, le temps T à 2T B au deuxième balayage B2 du panneau, et ainsi de suite. Dans le procédé selon l'invention, la répartition des balayages dans le temps se fait différemment, il y a enchevêtrement des balayages. On désigne par TL le temps de traitement d'une ligne du panneau avec TB 7 L. TL où L désigne le nombre de lignes du panneau. On voit sur la figure 4 que dans le procédé selon l'invention le temps est découpé en périodes TL successives Chacune de ces périodes est allouée à un balayage différent. A une période TL du premier balayage B1 qui est utilisée pour le traitement de la ligne In du panneau succède une autre période TL du deuxième balayage B2 qui est utilisée pour le traitement de la ligne du du panneau, puis une autre période TL du troisième balayage B3 et ainsi de suite.Lorsqu'une période TL a été consacrée au ciernier balayage BN utilisé, on reprend le premier balayage Bî pour traiter la ligne l+î, puis le deuxième balayage B2 pour traiter la ligne Ip+1 Ainsi dans chaque balayage considéré, on décrit le panneau ligne après ligne de façon ordonnée. Sur la figure 3, on a représenté comment dans le procédé selon l'invention, on traite la ligne d du panneau dans le cadre du premier n balayage B1, puis la période TL suivante, on traite la ligne 1p dans le cadre du deuxième balayage B2.., L'image est affichée lorsque dans chaque balayage toutes les lignes du panneau ont été traitées une fois, c'est-à-dire au bout d'un temps N.TB. Sur l'axe des temps t de la figure 5, on a considéré que la ligne li était traitée par le balayage B1 au temps O. Cette ligne l sera à nouveau traitée par le balayage B1 au temps N.TB, mais dans l'intervalle entre O et N.TB, la ligne 11 sera traitée par tous les balayages B2 à BN. La ligne 11 sera traitée par le balayage B2 au temps a. N.TB avec O a I. Le temps a.M.TB dépend du nombre de ligne de décalages entre les deux balayages B1 et B2. La ligne I1 sera donc traitée entre O et N.TB par les balayages B1 à BN à différents instants O, a. N. TB, b. N. TB...g.N.TB qui dépendent des décalages entre ces divers balayages et qui sont des multiples de TL. Au temps N.TB l'image 1 est affichée, on affiche alors l'image 2 suivante. Pour cette image 2, la ligne I1 du panneau sera adressée aux instants N.TB,(1+a) . N. TB, (l+b). N. TB... Ce qui a été expliqué à propos de la ligne li s'applique aux autres lignes du panneau. Les valeurs a, b...g sont des constantes comprises entre O et 1 qui sont choisies de façon à supprirner la périodicité d'adressage de chaque ligne, donc de chaque cellule du panneau. Il ne faut pas choisir a = 1/N, b = 2/N ..., car on a, comme dans l'art antérieur, traitement de chaque ligne du panneau par les différents balayages a des intervalles de temps égaux à TB ce qui limite le n.o'rre de demi-teintes possibles. Selon la présente invention, chaque ligne donc chaque cellule du panneau est traitée avec une périodicité N.TB par le même balayage, et non plus, cornme dans l'art antérieur avec une periodicité Tg par les différents balayages. De plus chaque ligne- est traitée par les différents balayages à des instants a. N. TB, b. N. TB qui ne sont pas périodiques de période TB. L'intérêt de supprimer la périodicité Tg de traitement d'une ligne est de pouvoir ainsi multiplier les différentes durées. d'al- lumage possibles pour chaque cellule et donc le nombre de demiteintes sans accroître le temps consacré à la représentation d'une image. La figure 6 est issue de la figure 5 avec une échelle de temps réduite t/NTBe Aux instants 0, a, b...g, 1 il est possible de modifier ou de conserver l'état des cellules de la ligne 11. Une cellule qui à l'un de ces instants est placée ou maintenue dans l'uni des états, éteint ou allumé, restera dans cet état jusqu'à l'instant suivant ou cette cellule sera adressée. Une cellule dont l'état est modifié ou. maintenu aux instants 0, a, b...g conservera son état iraliat les intervalles de temps O a, ab,...gl. Sur le tableau de la figure 7, la lettre E désige urne cellule à l'état éteint et la lettre A une cellule à l'état allume. Ce tableau montre les combinaisons possibles des deux états eteint et allumé pendant les divers intervalles de temps Oa, ab,.. pour les cellules de la ligne lî du panneau. On peut donc selon les ordres donnés aux instants o, a, b...g obtenir différentes durées d'allumage ou lurni nances selon le niveau de luminance du point de l'image que l'on veut N représenter. N balayages par image permettent d'obtenir 2 niveaux de gris différents si les constantes a, b...g sont judicieusement choisie.Ces 2N niveaux de gris sont à comparer avec les N+1 niveaux de gris obtenus selon l'art antérieur avec N balayages en consacrant le même temps NJB à chaque image. On va maintenant décrire une variante de l'invention. Sur la figure 5, on a montré que le temps O à N T B était consacré à l'affichage de l'image 1, le temps N TB à 2 N T B à l'affichage de l'image 2 et ainsi de suite. Dans une variante de l'invention, on consacre a l'affichage de chaque image plusieurs périodes succes sives:O à N TB, N TB à 2N TB, 2N TB à N TB par exemple. Pour chacune de ces périodes on modifie les constantes a, b...g de la figure 5. Au cours de chacune de ces périodes, la même image sera affichée avec un même nombre de niveaux de gris mais ces niveaux de gris sont différents dune période à l'autre. La persistance rétinienne fait que l'oeil intégre plusieurs niveaux de gris pour obtenir un niveau de gris différent. Le nombre de niveaux de gris ainsi obtenu est intéressant. La figure 8 représente un exemple d'application du procédé selon l'invention. L'information concernant l'image que l'on veut représenter sur le panneau â plasma 1 est stockée dans une mémoire a accès aléatoire ou RAM Au panneau à plasma sont reliés des moyens 3 d'adressage d'une ligne du panneau et des moyens 4 d'adressage simultané de toutes les cellules dune ligne. Des moyens 5 appelés t'séquenceur' sont reliés à la RAM 6 et aux moyens 3 et 4 d'adressage ligne et cellules. Ce séquenceur est généralement réalisé en logique câblée et comporte notamment des compteurs. Le séquenceur adresse la RAM et les moyens d'adressage d'une ligne aux différentes adresses de façon à mettre en oeuvre le procédé avec balayages entrelacées des figures 3 à 7. En synchronisme avec cet adressage, le séquenceur lit l'information dans le RAM, la traite et l'envoie vers les moyens d'adressage des cellules 4. Le séquenceur va donc chercher dans la RAM les informations correspondant à une ligne de l'image2 ces informations après avoir été décodés dans le séquenceur servent à travers les moyens 3 et b à traiter une ligne du panneau Le séquenceur va ensuite chercher dans la RAM les informations correspondant à une autre ligne.Par exemple comme cela a été représenté sur la figure 32 le séquenceur va chercher l'information correspondant à la ligne I de t'image pour traiter la n ligne 1n du panneau dans le cadre du balayage B12 puis le séquenceur va dans le cadre du balayage B2 chercher l'information corres pondant à la ligne 9 de l'image pour traiter la ligne 1 du panneau. p p Enfin dans le cadre du balayage B N le séquenceur va chercher Si'information correspondant à la ligne I de l'image pour traiter la q ligne I du panneau. Ensuite le séquenceur traite les lignes In+1, 9 Ip+1...1q+1 et ainsi de suite jusqu'à ce que pour tous les balayages l'ensemble du panneau ait été traité une ou plusieurs fois. Les informations concernant l'image à visualiser étant sto- ckées dans la RAM2 on choisit le nombre de balayages2 donc la durée de traitement d'une image en fonction du nombre de demi-teintes et de la fréquence image souhaitées. L'utilisation de la RAM permet aussi de supprimer les contraintes dues au rythme trop rapide9 ou trop lents - d'arrivé des données concernant chaque ligne de l'image à afficher. Les traitements appliqués aux instants s a2 b... ont pour but de conserver ou de modifier l'état des cellules de la ligne en fonction du niveau de luminance de l'image à afficher. Ces frai- tements peuvent utiliser le procédé décrit dans la demande de brevet français no 80.19415 au nom de THOMSON-CSF. dans ce cas,, en un seul cycle de 20 s, on réalise sur chaque ligne du panneau les inscriptions et les effacements désirés. gl est possible d'utiliser d'autres procédés nécessitant pour traiter chaque ligne un cycle d'inscription et un cycle d'effacement distincts, réalisés en 2x20 = 40 s, On a dit précédemment que les constantes a, b...g devaient être judicieusement choisies de façon à obtenir avec N balayages 2N niveaux de gris différents. On peut choisir ces constantes de façon à ce que les dif Té rentes durées d'allumage possibles de chaque cellule soient en progression logarithmique. En effet, l'expérience montre que l'oeil est sensible à une progression logarithmique de ces durées. On peut également choisir ces constantes de façon à simplifier le traitement des informations lues dans la RAM, comme c'est le cas dans l'exemple suivant. On choisit d'effectuer N = 4 balayages pour afficher une image. On peut donc avoir 16 niveau: de gris. Les niveau de gris sont codés dans la IRAM en binaire et selon des puissances de 2 sur un nombre de bits égal au nombre de balayages choisi. Dans exemple choisi, le codage a lieu sur 4 bits comme cela est représenté dans le tableau de la figure 10. Comme l'on effectue 4 balayages2 il faut déterminer trois constantes a, b, et c comme cela est représenté sur la figure 9. On choisit les constantes a2 b, c de façon à ce que les relations suivantes soient vérifies: a-O 1 b-a 2 c-b= 22 t- c Les N balayages sont enchevêtrés de façon à ce que les intervalles de temps qui séparent deux traitements successifs de la même ligne croissent selon des puissances de 2 Sur le schéma de la figure 9, on a pris: a= I/N TB b = 3/ N TB c 7/NTB 1 = 15 / N TB. Les durées d'allumage, comme les niveaux de gris, peuvent prendre 16 valeurs différentes. Au premier balayage B1 du panneau, on slintéresse aux bits de poids le plus faible de la RAM. A un 0, correspond l'ordre d'éteindre une cellule, ce qui est indiqué par la lettre E sur le tableau de la figure 10. A un 1, correspond l'ordre d'allumer une cellule,ce qui est indiqué par la lettre A sur le tableau de la figure 10 Au deuxième balayage B2 du panneau, on s'interesse aux bits de poids 2 de la RAM. De la même façon, à un O correspond en ordre d'extinction, à un 1 correspond un ordre d'allumage; De la même façon, au troisième balayage ss3 on s'intéresse aux bits de poids 2 de la RAM et au quatrième baìayage aux b e poids 23. Dans ce cas, la lecture de la RAM indique directement les ordres E ou A à effectuer sans qu'il y ait besoin d'un décodeur dans le séquenceur. REVENDICATIONS l.Procédé d'affichage de demi-teintes sur un écran matriciel bi-stable à mémoire, comportant des cellules élémentaires disposées en lignes et en colonnes, chaque cellule pouvant présenter deux états stables, caractérisé en ce qu'il consiste, pour afficher une image sur écran, a traiter plusieurs fois et de façon non périodique chaque ligne de l'écran, le traitement ayant pour but de conserver ou de modifier l'état des cellules de la ligne en fonction du niveau de luminance de l'image à afficher 2.Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à enchevêtrer plusieurs balayages de l'écran de la façon swvarite: - le premier balayage (bol) assure le traitement dune ligne de rang re ces du panneau; - le deuxieme balayage (B2) assure le traitement d'une ligne de rang p Ex du panneau; - et ainsi de suite jusqu'au dernier balayage (BN) qui assure le traitement d'une ligne de rang q (1q) du panneau;; - ensuite, le premier balayage assure le traitement bune ligne de rang (n+1), le deuxième balayage le traitement aune ligne de rang (p+1) et le dernier balayage le traitement d'une ligne de rang (q+1), l'image étant affichée lorsque dans chaque balayage toute les lignes du panneau ont été traitées une ou plusieurs fois 3 Application d'un procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 a m dispositif d'affichage, caractérisé en ce que cc dispositif comporte:: - un écran matriciel bi-stable à mémoire (1); - des moyens (3) d'adressage d'une ligne de l'écran; - des moyens (4) d'adressage simultané de toutes les cellules dune ligne; - une mémoire à accès aléatoire (6) dans laquelle sont stockées les informations concernant l'image a afficher; - des moyens (5) reliées à la mémoire, aux moyens d'adressage d'une lignes et aux moyens d'adressage des cellules7 qui vont chercher en mémoire les informations correspondant à une ligne de l'image, les décodent puis commandent les moyens (3) d'adressage d'une ligne et les moyens (4) d'adressage simultané de toutes les cellules d'une ligne pour traiter une ligne du panneau. 4. Application selon la revendication 3, caractérisée en ce que: - les niveau: de gris sont codés dans la mémoire (6), en binaire2 selon des puissances de 2, sur un nombre de bits égal au nombre de balayages (N) choisi pour afficher une image ; - les (N) balayages sont enchevêtrés de façon a ce que les intervalles de temps qui séparent deux traitement successifs de la même ligne croissent selon des puissances de deux - au premier balayage (B1) du panneau2 les moyens (5) vont chercher en mémoire l'information donnée par les bits de plus faible poids; au deucième balayage (B2), les moyens (5) vont chercher en mémoire l'information donnée par les bits de poids 2 de la RAM2 et ainsi de suite. ,achaque information correspond l'ordre d'éteindre (E) ou d'allumer (A) une cellule.