Brevet FR2542896A1 — publié le 19840921

Dispositif de compensation de potentiel pour écran de visualisation à commande matricielle La présente invention a pour objet un dispositif de compensation de potentiel pour écran de visualisation commandé par un réseau d'électrodes disposées matriciellement, notamment pour écran à cristaux liquides dont la biréfringence est contrôle électriquement. Dans un écran de visualisation à commande matricielle, il y a classiquement d'une part des lignes activables d'autre part des colonnes activables ; dans le cas d'un fonctionnement séquentiel ligne par ligne, un circuit de ligne impose un premier potentiel sélectif à la ligne active choisie, les autres lignes sont rapportées à un potentiel de référence. Simultanément pendant une partie de la durée correspondant à la commande de ligne, les circuits de colonne imposent un potentiel sélectif négatif à un nombre de colonnes et un potentiel sélectif de polarité inverse au reste de ces colonnes, tous les circuits de colonne changeant simultanément d'état. Les changements simultanés d'état produisent un couplage capacitif entre lignes et colonnes d'autant plus intense que la différence entre impédance de commande et impédance de charge est grande au profit de cette dernière. Il y a donc un appel des lignes par couplage capacitif vers le potentiel sélectif résultant du changement majoritaire. Ceci se traduit visuellement par l'apparition sur écran de zones parfois plus visibles que les informations affichées dans le cas d'un écran à cristaux liquides à effet de biréfringence électriquement contrôlé. Ainsi dans le cas d'affichage d'informations alphanumériques, on obtient par exemple des barres verticales parasites qui sont paral le les aux alignements verticaux de caractères. On sait éviter aux lignes actives de subir ce couplage capacitif gênant en apportant globalement à l'écran des charges électriques équilibrant les déficits dus aux changements ; ceci est obtenu notamment par adjonction d'électrodes de compensation situées de part et d'autre de écran en dehors de sa zone active. Une solution connue consiste à faire un bilan prévisionnel des colonnes actives qui produiront un transfert majoritaire des charges et à apporter une quantité équivalente de charges de signe onpose', qui est répartie par réglage fixe sur les électrodes de compensation. Mais les lignes ne sont pas symétriques et possèdent chacune une extrémité en l'air alors que l'autre est chargée par une résistance de charge en parallèle avec l'impédance de sortie du circuit de commande de ligne associé qui est généralement grande par rapport à la résistance de charge. De ce fait les corrections apportees sont imparfaites et les images obtenues peuvent être parasitées. Pour remédier à cet inconvénient, la presente invention propose un dispositif de compensation de potentiel pour écran de visualisation comportant un réseau d'électrodes disposées matriciellement en lignes et colonnes susceptibles d'être individuellement portes à divers potentiels par l'intermédiaire de circuits de commande de lignes et de circuits de commande de colonnes présentant des impédances notalement différentes. Selon une caractéristique de l'invention le dispositif de compensation comporte au moins une électrode de mesure et au moins une électrode de compensation reliées entre elles par un élément de contreréaction de manière à compenser les déséquilibres de charge électrique dus au couplage capacitif entre lignes et colonnes lors des phases de commande. La figure unique présente un schéma du dispositif de compensation selon l'invention associé à un écran de visualisation. L'écran de visualisation plat et matriciel EM comporte un réseau d'électrodes de commande disposées matriciellement en "N" lignes activables LA dont une seul est ici représentée et en "M". colonnes activables CA dont deux sont ici représéntées. Chaque ligne activable LA est pilotée par un circuit de commande DL apte à appliquer soit un potentiel de référence "VR", qui est classiquement le potentiel de masse soit un potentiel sélectif de commande positif "+VS" ou négatif "-VS". Chaque circuit de commande DL présente une impédance de sortie élevée lorsque la ligne LA qu'il contrôle est inactive et il est relié à la masse par une impédance élevée de shunt ou de charge RL parallèle à l'impédance apparente de l'écran EM. Chaque colonne active CA est pilotée par un circuit de commande DC apte à appliquer un potentiel de commande de colonne positif "+VC" ou négatif "-VC", "m" colonnes étant portées au potentiel négatif à chaque commande de ligne et simultanément "M-m" colonnes étant portées au potentiel positif. Chaque circuit de commande DC possède une impédance de sortie RC en série avec la colonne qu'il pilote. Comme indiqué plus haut, le changement synchrone d'état des colonnes introduit un effet de couplage capacitif intense entre colonnes et lignes et ce d'autant plus que la différence entre les valeurs d'lmDe- dances de commande RC et de charge RL est grande. Si par exemple on suppose que le nombre "m" de colonnes portées au potentiel négatif t-VC" est inférieur à la moitié du nombre "M" de colonnes, on peut considérer que les lignes actives LA sont sollicitées par couplage capacitif de (M-2m) colonnes actives CA du potentiel positif "+VC" vers le potentiel négatif "-VC". Le condensateur équivalent formé des (M-2m) colonnes actives CA et des "N" lignes actives LA se charge avec une constante de temps d'autant plus importante que le rapport des impédances de ligne et de charge RL/RC est nécessairement grand. L'écran de visualisation EM comporte donc deux électrodes de compensation CC1 et CC2 chargées d'apporter'à l'écran une quantité de charge électrique Q pour équilibrer le déficit de charge lié aux colonnes actives. Préférablement les électrodes de compensation CC1 et ce2 sont placées parallèlement aux colonnes de part et d'autre de l'écran dans la partie optiquement inactive. Selon l'invention on dispose d'au moins une électrode de mesure LM disposée parallèlement aux lignes et connectée comme elles au potentiel de référence VR via une résistance de-charge correspondant à l'impie dance RL. De plus un élément de contre-réaction DP est connecté entre les extrémités de cette électrode de mesure LM et une extrémité de chaque électrode de compensation CC1, CC2. L'élément de contre-réaction OP est ici constitué par deux amDlificateurs opérationnels OP1, OP2 qui présentent chacun une grande impédance d'entrée sur leur entrée inverseuse reliée à l'électrode de mesure LM et une impédance de sortie très basse : préférablement la réponse en fréquence de ces amplificateurs opérationnels est choisie du même ordre de grandeur que le spectre correspondant aux transitoires naissant lors du passage d'un potentiel sélectif VC d'une polarité à l'autre. De manière usuelle, l'entrée non inverseuse des amplificateurs opérationnels OP1, OP2 est reliée au potentiel de référence VR via une résistance individuelle RA. Lorsque les colonnes actives CA basculent majoritairement d'une polarité de potentiel sélectif à l'autre, par exemple de "-VC à +VC" toutes les lignes LA et LM sont sollicitées vers le potentiel sélectif positif "+VC1,, par couplage capacitif. Le transitoire ainsi créé est appliqué par l'électrode de mesure LM sur l'entrée de chacun des amplificateurs opérationnels OP1, OP2, il y induit une très grance tension d'erreur, exigeant une réponse brutale corespondant aux gradients de tension maximaux en sortie. Les électrodes de compensation CC-1, CC2 reçoivent alors une charge électrique des amplificateurs opérationnels OP1, OP2 qui tendent à ramener les lignes actives LA et la ligne de mesure LM au potentiel de référence. En fin de transitoire, les amplificateurs opérationnels OP1, OP2 maintiennent le niveau de potentiel atteint et assure une faible intégration pour compenser le drainage de charges se produisant à travers les résistances de charge RL. En variante on peut aussi mettre en oeuvre deux demi-électrodes de mesure associées chacune à un amplificateur opérationnel. On obtient par le dispositif décrit p-us haut - une correction toujours adaptée même si les capacités et les circuits de commande présentent une certaine non linéarité, - une correction de la différence instantanée le long d'une ligne significativement résistive, par exemple d'une résistance de l'ordre de 10K 4 pour un ensemble de colonnes majoritaires bien réparties le long des lignes, - une correction forte concentrée à une extrémité pour un ensemble de colonnes majoritaires concentrées à cette extrémité de manière à rétablir une tension nulle vis-à-vis de la tension de référence, - une compensation des transitoires au sein d'une ligne, sans nécessiter d'éléments particuliers de calcul numérique tenant compte des informations associées à cette ligne, en particulier pour créer des teintes de gris, - une compensation asservie en permanence, sans précalcul, avec un élément classique d'asservissement, - une tension résiduelle d'erreur très faible notamment en valeur efficace. De plus la mise en place d'un amplificateur opérationnel à chaque extrémité d'électrode de mesure LM de part et d'autre des colonnes actives CA permet d'assurer une compensation d'autant plus forte que l'écart relevé sur chaque extrémité de ligne de mesure est grande. Toutefois il est également possible de ne prévoir qu'un seul élément de contre-réaction, c'est-à-dire un seul amplificateur opérationnel, par exemple OPI, connecté à une extrémité d'électrode de mesure LM par son entrée inverseuse et à une extrémité de chacune des deux électrodes de compensation CCî et CC2 par sa sortie. Bien entendu il est également possible de prévoir plus d'une électrode de mesure LM par écran EM et notamment de disposer des électrodes de mesure de part et d'autre des lignes actives LA, pour les associer aux éléments de contreréaction OP, de manière à parfaire la compensation si besoin en est, en particulier en fonction de la taille de l'écran de visualisation projeté. On peut aussi envisager d'inverser les positions respectives des électrodes de compensation CC et des électrodes de mesure LM par rapport aux lignes et colonnes activables LA et CA de l'écran EM. En dernier lieu il est a signaler que le dispositif de compensation selon l'invention est applicable à tout type d'écran matriciel à haut taux de multiplexage, chaque fois qu'il y a un déséquilibre significatif entre les impédances des circuits de commande de ligne et des circuits de commande de colonne, notamment aux écrans à cristaux liquides et aux panneaux électroluminescents. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de compensation de potentiel pour écran de visualisation contrôlé par l'intermédiaire d'un réseau d'électrodes disposées matriciellement en lignes (LA) et colonnes (CA) susceptibles d'être individuellement portées à divers potentiels de commande par l'intermédiaire de circuits de commande de ligne (DL) et de circuits de commande de colonne (DC) présentant des impédances notablement différentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une électrode de mesure (LM) et au moins une électrode de compensation (LC) reliées entre elles par un élément de contre-réaction (OP) de manière à compenser les déséquilibres de charge électrique dus au couplage capacitif entre lignes et colonnes lors des phases de commande. 2/ Dispositif de compensation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une électrode de mesure (LM) disposée parallèlement aux lignes (LA) et reliée à une entrée inverseuse d'un ampliopérationnel (OP1) constituant l'élément de contre-réaction ainsi que deux électrodes de compensation (CC1, CC2) disposées parallèlement aux colonnes (LA) de part et d'autre de ces colonnes et reliées en parallèle en sortie de l'amplificateur opérationnel. 3/ Dispositif de compensation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une électrode de mesure (LM) disposée parallèlement aux lignes (LA) et reliée par chacune de ses extrémités à l'entrée inverseuse d'un amplificateur opérationnel différent (OP1, OP2) d'élément de contre-réaction, la sortie de chaque amplificateur opértionnel étant reliée à une électrode de compensation (CC1, CC2) différente disposée parallèlement aux colonnes (CA) de l'autre côté de ces colonnes par rapport à l'électrode de compensation à laquelle elle est associée, via les amplificateurs opérationnels et la ligne de mesure. 4/ Dispositif de compensation selon la revendication 1 pour écran de visualisation à commande matricielle de type ligne par ligne, entrainant l'application d'un potentiel sélectif à une seule ligne à la fois pendant que les autres sont maintenues à un potentiel de référence et que pendant une partie de ce temps d'application, "m" des (M) colonnes sont portées à un potentiel de commande positif alors que les autres sont portées à un potentiel de commande positif alors que les autres sont portées à un potentiel de commande négatif de même valeur, caractérise en ce qui comporte au moins une électrode de mesure (LM) parallèle et extérieure aux lignes (LA), deux électrodes-de compensation (CC1, CC2) disposées de part et d'autre des colonnes (CA) parallèlement à elles, lesdites électrodes de compensation et de mesure étant dans la partie inactive de l'écran, deux amplificateurs opérationnels (OP1 OP2), formant un élément de contre-réaction, reliés par leurs entrées inverseuses resDectives chacun à une extrémité de l'électrode de mesure et par leurs sorties a une extrémité d'une électrode de compensation (ce). 5/ Dispositif de compensation selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une électrode de mesure (LM) de chaque côté des lignes (LA). 6/ Dispositif de compensation selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque électrode de mesure (LM) peut être constituée de deux demiélectrodes agissant chacune sur le demi-éeran correspondant, au travers de deux éléments de contre-réaction (OP1, OP2).