Brevet FR2548419A1 — publié le 19850104

SYSTEME DE REGULATION THERMIQUE D'UN DISPOSITIF A ACCES MATRICIEL La présente invention se rapporte à un dispositif à accès matriciel asservi en température dont le fonctionnement est tributaire de l'échauffement local comuniqué à une couche de matériau thermo-actif par une électrode. L'invention s'applique particulièrement au cas des écrans de visualisation à commande matricielle utilisant un cristal liquide du type smectique et un jeu de bandes conductrices chauffées transitoirement par effet Joule. Pour un grand nombre d'applications, par exemple dans les domaines du téléphone ou de l'informatique, les dispositifs de visualisation doivent fonctionner dans des gammes de température allant de 0 à + 40 C. Les écrans de visualisation à cristal liquide smectique étant à adressage mixte thermique et électrique, sont particulièrement sensibles à la température ambiante. En effet, afin de réduire au maximum le temps d'inscription et l'énergie thermique à apporter au cristal liquide smectique pour réaliser cette inscription, il est avantageux que l'écart entre la température d'inscription et la température d'un point à inscrire soit la plus faible possible.En l'absence d'un asservissement en température, il est nécessaire pour assurer un fonctionnement correct de l'écran de disposer d'un circuit de puissance de chauffage qui puisse répondre aux sollicitations thermiques. Pratiquement, à une variation de la température ambiante s'étalant de + 400 C à 0 C correspond une puissance de chauffage variant de 15 à 50 watts. Dans un dispositif à accès matriciel, le chauffage du cristal liquide est assuré par le passage d'un courant électrique dans des électrodes. Ce courant résulte de l'application d'une impulsion de tension d'amplitude V et de durée T. Généralement, la puissance fournie pour le chauffage est modulée en fonction de la température ambiante en agissant sur la durée T de l'impulsion et en gardant fixe l'amplitude V. Il est connu d'asservir thermiquement de tels dispositifs en mettant en oeuvre un microprocesseur qui gère une mémoire morte contenant les réseaux de courbes "largeur de l'impulsion en fonction de la température". Le microprocesseur tient compte de l'adresse de l'électrode et de ses conditions d'excitation antérieures: nombre de fois que l'électrode a été sollicitée dans une période de temps donnée, temps écoulé depuis la dernière sollicitation, etc ... Cette façon de procéder coûte cher et afin de ne pas utiliser un nombre trop important de circuits intégrés pour assurer la commande thermique du dispositif, il convient de disposer d'une régulation thermique pour l'ensemble de l'écran. La puissance nécessaire à la compensation de la température ambiante est alors prélevée sur une source continue ou alternative indépendante des circuits intégrés de commande. L'invention a donc pour objet un système de régulation thermique d'un dispositif d'affichage à accès matriciel, ledit dispositif comprenant une couche de matériau réagissant à un effet mixte thermique et électrique engendré par un premier et un second jeu d'électrodes croisés, les électrodes R dudit premier jeu étant successivement traversées par un courant I d'adressage produisant ledit effet thermique contribuant à l'affichage, ladite régulation thermique étant provoquée par le passage d'un courant électrique i de régulation dans des moyens conducteurs, caractérisé en ce que lesdits moyens conducteurs sont constitués par les électrodes dudit premier jeu et que, le courant I d'affichage circulant dans l'une des électrodes dudit premier jeu, le courant i de régulation thermique traverse au moins une partie des autres électrodes dudit premier jeu. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront dans la description qui va suivre et les figures annexées parmi lesquelles: - la figure 1 est un schéma électrique de l'étage de sortie d'un circuit d'adressage lignes selon l'invention; - la figure 2 est une représentation schématique d'un système d'adressage lignes selon l'invention; - la figure 3 est un schéma d'un dispositif réalisant le chauffage séquentiel d'électrodes. Une solution classique pour thermostater un écran de visualisation consiste à réaliser à proximité de la couche de matériau thermo-actif, un dépôt conducteur en couche mince ou en couche épaisse jouant le rôle de résistance thermique. Par passage d'un courant électrique dans ce dépôt, il est possible d'amener et de maintenir par un asservissement la température de ladite couche à un point voisin du point d'inscription. L'un des inconvénients de ce système est que le dépôt conducteur ne peut pas toujours être placé en contact direct avec le matériau thermo-actif ce qui provoque un certain temps de retard dans l'asservissement. On préfère alors dans les écrans à accès matriciel se servir des électrodes d'un des deux réseau de bandes conductrices comme résistances thermiques d'asservissement en température.Ces électrodes ont l'avantage d'être en contact direct avec la couche de matériau thermo-actif. L'adressage des dispositifs à accès matriciels se fait généralement selon le schéma "une ligne à la fois". Afin de ne pas perturber le fonctionnement d'une ligne adressée, il faut que cette ligne ne soit pas en même temps traverser par un courant de chauffage. Ainsi, pour un réseau de N lignes, N - 1 lignes peuvent potentiellement être utilisées comme résistance de thermostat. Dans ce cas, il est nécessaire de faire quelques adaptations sur les étages de sortie des circuits d'adressage. La figure 1 est un schéma électrique de l'étage de sortie d'un circuit d'adressage lignes, dans le cas où se sont les connexions de lignes du réseau matriciel qui sont choisies comme électrodes chauffantes dans un écran à cristal liquide smectique. Cet étage de sortie qui est un amplificateur comprend un transistor T en série avec l'électrode de ligne concernée (ligne j) de résistance R. placée entre les points E et M. Le circuit possède une résistance de polarisation r et est alimenté sous une tension U. Ce qui différencie le schéma de la figure 1 des étages de sortie de l'art connu est la présence d'une diode Dj qui rapporte sur l'électrode de résistance R. une J J tension v. Une tension V peut être appliquée entre le point B et la masse. Le fonctionnement du circuit est le suivant: - en absence de tension V, la tension v est choisie telle qu'elle provoque le passage d'un courant i dans R., -si on applique entre B et M une tension continue suffisante pour bloquer la diode D., le transistor T deviendra passant et provoquera le passage d'un courant I dans la résistance R.. L'étage de sortie représenté à la figure 1 peut faire partie d'un circuit intégré comprenant autant de circuits d'adressage qu'il y a de lignes. La figure 2 est une représentation schématique d'un système d'adressage lignes selon l'invention. On a également représenté symboliquement sur cette figure les N électrodes lignes de résistance R1 à RN. Le circuit d'adressage lignes 5, qui peut avoir la forme d'un circuit intégré, comprend un décodeur 1 qui reçoit les adresses des lignes sous forme d'impulsions codées et qui délivre des signaux de commande lignes. Ces signaux vont permettre d'adresser successivement les électrodes lignes. Les signaux de commande lignes sont envoyés à un circuit de chauffage lignes 2 qui est composé d'autant d'amplificateurs 3 du type représenté à la figure 1 qu'il y a d'électrodes lignes. Une diode 4 est reliée à la sortie de chaque amplificateur 3.Elle assure la fonction décrite plus haut, c'est-àdire qu'elle autorise le passage d'un courant i de thermostat dans une électrode ligne tant que cette ligne n'est pas en train d'être inscrite. Par contre, lorsqu'une ligne parmi les N lignes de l'écran est adressée, l'amplificateur 3 correspondant à cette ligne provoque le passage d'un courant I dans l'électrode concernée. La durée du courant I est donnée par la relation T = T T représentant la N durée du cycle de rafraîchissement de l'écran. Pratiquement, l'impulsion de commande ligne délivrée par le décodeur 1 à un amplificateur 3 est de l'ordre de V = 30 volts pour une durée T et la tension de thermostat est une tension continue de l'ordre de v = 5 volts.En fonctionnement normal (chaque ligne de l'écran étant successivement adressée), chaque électrode ligne sera donc traversée par le courant i pendant une durée T - T soit (1 ~ N )T. N Le système d'adressage selon l'invention nécessite le rajout de N diodes dans un circuit intégré comprenant N sorties mais seulement une commande supplémentaire venant de l'extérieur. La surface de matériau semi-conducteur (par exemple du silicium) nécessaire pour la réalisation d'une diode peut être faible si le courant demandé i reste relativement faible. La puissance moyenne envisagée pour thermostater un écran d'une superficie de 10 cm2 est de l'ordre de 5 à 10 watts. Le générateur qui délivre la tension v est branché en permanence sur N -1 résistances lignes. Si le nombre N de lignes est important on voit que la résistance équivalente aux N - 1 lignes est faible et par conséquent le courant délivré par le générateur est élevé. Afin de ne pas avoir une résistance équivalente trop faible, il est possible de thermostater l'écran séquentiellement. Dans ce cas, les électrodes lignes sont réparties en plusieurs groupes qui sont successivement chauffés. Par exemple, pour un écran comportant 256 lignes, on peut répartir les électrodes lignes en 16 groupes de 16 lignes. Si l'on suppose qu'une électrode ligne a une résistance de 50 Q, un groupe de 16 lignes présente une 50 résistance équivalente de 16 = 3,1 ohms. Si l'on envisage de dissiper une puissance de 10 watts, le courant délivré par le générateur sera 1,8 ampère et la tension continue du générateur 5,5 volts. Le courant traversant une diode aura donc pour valeur 0,1 A. Afin de chauffer chaque groupe séquentiellement, il faut disposer d'un démultiplexeur analogique possédant aurant de voies qu'il y a de groupes. La figure 3 est un schéma d'un dispositif réalisant le chauffage des électrodes lignes par groupes de lignes. A titre d'exemple, on va décrire un système d'adressage lignes qui réalise cette fonction pour un écran comportant 256 lignes réparties en 16 groupes de 16 lignes, les N électrodes lignes sont symbolisées par leurs résistances R1 à RN, le premier groupe d'électrodes comprenant les résistances R1 à R15, le deuxième groupe comprenant les résistances R17 à R32 et ainsi de suite jusqu'au groupe RN - 15 à RN. Le système comprend un décodeur 10 qui reçoit les adresses des lignes sous forme d'impulsions codées et qui délivre des signaux de commande d'affichage lignes. Le décodeur 10 a donc 256 sorties correspondant au nombre d'électrodes lignes.Ces sorties sont réunies aux électrodes lignes par l'intermédiaire de circuits de chauffage lignes 11 au nombre de 16. Un circuit de sélection 12 permet en fonction des impulsions d'adressage lignes de commuter successivement la tension v de thermostat sur les 16 circuits de chauffage lignes 11. On peut faire en sorte qu'il y ait un décalage d'un groupe d'électrodes lignes dans la succession des tensions contribuant au thermostat et à l'adressage afin de réduire l'énergie dépensée pour l'adressage d'une ligne donc le temps d'adressage. On peut aussi faire en sorte qu'il n'y ait pas de décalage. Les résistances du groupe correspondant à une zone thermostatée sont alors en même temps adressées. Il entre également dans le cadre de l'invention d'utiliser les électrodes chauffantes du réseau matriciel comme capteurs de température. En effet, le coefficient de variation de la résistance en fonction de la température étant connu, la variation de résistance donne une indication de la température de la résistance. Pratiquement, une ou plusieurs résistances suffisent pour donner une indication de la température du dispositif à thermostater. La tension v servant à thermostater le dispositif peut être une tension continue ou alternative. On la choisira de préférence continue à cause des diodes Di qui joueraient alors le rôle de redresseurs une alternance. Dans la description, on a pris l'exemple d'un dispositif à accès matriciel avec chauffage des électrodes lignes mais les électrodes colonnes peuvent bien sûr assurer cette fonction. L'intérêt de l'invention est qu'elle ne nécessite pas, pour les dispositifs à thermostater, le dépôt d'une couche supplémentaire ne servant qu'à cette fonction. En outre, les résistances chauffantes étant en contact avec la couche thermo-sensible (par exemple une couche de cristal liquide smectique), la constante de temps de l'asservissement sera très petite. REVENDICATIONS 1. Système de régulation thermique d'un dispositif d'affichage à accès matriciel, ledit dispositif comprenant une couche de matériau réagissant à un effet mixte thermique et électrique engendré par un premier et un second jeu d'électrodes croisés, les électrodes Rj dudit premier jeu étant successivement traversées par un courant I d'adressage produisant ledit effet thermique contribuant à l'affichage, ladite régulation thermique étant provoquée par le passage d'un courant électrique i de régulation dans des moyens conducteurs, caractérisé en ce que lesdits moyens conducteurs sont constitués par les électrodes (R.) dudit premier jeu et que, le courant I d'affichage circulant dans l'une des électrodes dudit premier jeu, le courant i de régulation thermique traverse au moins une partie des autres électrodes dudit premier jeu. 2. Système de régulation thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des diodes (D;) qui permettent que les électrodes dudit premier jeu soient traversées soit par ledit courant I d'affichage soit par ledit courant i de régulation thermique. 3. Système de régulation thermique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les électrodes dudit premier jeu sont réparties en plusieurs groupes séquentiellement soumis à ladite régulation thermique. 4. Système de régulation thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'électrode traversée par ledit courant d'affichage est celle qui vient d'être traversée par ledit courant de régulation thermique. 5. Système de régulation thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les électrodes dudit premier jeu servent également de capteurs de température. 6. Système de régulation thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite couche est une couche cristal liquide présentant une phase smectique.