Brevet FR2593629A1 — publié le 19870731

Ecran d'affichage à matrice active et à redondance lignes et colonnes La présente invention a pour objet un écran d'affichage à matrice active et à redondance lignes et colonnes. Elle trouve une application en opto-électro- nique dans la réalisation d'afficheurs à cristaux Li- quides utilisés notamment comme convertisseurs d'in- formations électriques en informations optiques. Un écran d'affichage à matrice active com- prend généralement deux plaques entre lesquelles est intercalé un matériau électrooptique comme un cristal liquide. Sur l'une des plaques, on trouve une matrice de pavés conducteurs transparents, des transistors en couches minces, une famille de lignes conductrices d'adressage et une famille de colonnes conductrices d'adressage. Chaque transistor possède une grille re- liée à une ligne, une source reliée à un pavé et un drain relié à une colonne. Sur la seconde plaque, on trouve une contre-électrode. Une telle structure est représentée sur la figure 1. On y a représenté, de manière simplifiée, une plaque inférieure 10 portant des colonnes conductrices 12 et des lignes conductrices 14, un transistor 20 et un pavé conducteur 22 et une plaque supérieure 24 re- couverte d'une contre-électrode 26. Sur la figure 2, on a représenté le schéma équivalent de l'écran d'affichage global dont on a dé- crit un élément sur la figure 1. Cet écran comprend les colonnes conductrices 12, reliées à un circuit de com- mande 28 délivrant des tensions vidéo appropriées, et les lignes conductrices 14, reliées à un circuit de commande 30 délivrant des tensions d'adressage de li- gnes. En traits tiretés, on a représenté les points d'image 32 de l'écran d'affichage. Ils sont situés à - 2 L'intersection des Lignes 14 et des coLonnes 12 conduc- trices. Ces points d'image 32 (appelés encore "pixels" ou "eldims") comprennent chacun un transistor 20 et un condensateur. L'une des armatures est constituée par un pavé conducteur- 22 déposé sur La plaque 10 et l'autre armature par une contre-éLectrode 26 disposée sur L'au- tre plaque 24. r-> En se référant à cette figure, on voit qu'en cas de coupure d'une rangée conductrice (soit une co- lonne 12, soit une Ligne 14), la portion de rangée cou- pée n'est plus portée au potentiel de commande délivré par le circuit de commande 28 ou 30. Ceci a pour résultat le non fonctionnement des eldims connectés à cette portion de rangée, ce qui se traduit par un effet parasite très visible sur l'écran d'affichage. Cet effet peut être par exemple une trainée blanche correspondant aux eldims défectueux reliés à La portion de rangée coupée sur un fond d'écran noir. - L'invention a justement pour objet de remé- dier à cet inconvénient. A cette fin, elle propose un écran d'affichage à matrice active permettant d'éviter qu'une coupure d'une ligne ou d'une colonne conductrice rende inutilisables les eldims isolés par cette coupu- re. Ce résultat est obtenu en reliant entre elles les extrémités des lignes et des colonnes conductrices par des résistances. De façon plus précise, l'invention a pour objet un écran d'affichage à matrice active comprenant de façon connue, une première et une seconde plaques transparentes entre lesquelles est inséré un cristal liquide, la première plaque comprenant des pavés con- ducteurs définissant des éléments d'affichage et des rangées d'électrodes d'adressage organisées en lignes et en colonnes, ces rangées étant reliées à des cir- cuits de commande de L'affichage, la seconde plaque comprenant une contreélectrode. Selon la principale caractéristique de l'écran d'affichage à matrice active conforme à l'invention, les rangées d'électrodes sont reliées entre elles à leurs extrémités par des résis- tances. Selon un mode de réalisation préféré de l'in- vention, chaque résistance a une valeur Rs supérieure à l'impédance de sortie des circuits de commande, très supérieure à la résistance de chaque rangée d'électro- Rs Rao Res des, et telle que -Rs soit très inférieur a Ra o Ra est l'impédance caractéristique de chaque élément d'affi- chage vue de la ligne ou de la colonne considérée et n le nombre d'éléments actifs simultanément sur la Ligne ou la colonne. Une variante de l'écran d'affichage selon l'invention permet d'apporter une protection antista- tique. A cette fin, le réseau de résistances reliant entre elles les lignes et le réseau de résistances reliant entre elles les colonnes, sont interconnectés par une résistance Rp de valeur égale ou voisine de la résistance Rs. Selon un mode de réalisation préféré, l'en- semble des résistances Rs et Rp est constitué par une bande résistive faisant le tour de l'écran d'affichage, cette bande étant en contact avec Les lignes et les colonnes. L'invention apparaîtra mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et nullement limitatif en référence aux dessins annexes qui font suite aux figures 1 et 2 déjà décrites et sur lesquels: - La figure 3 est une vue schématique des lignes conductrices déposées sur la première plaque d'un écran d'affichage selon l'invention, - la figure 4 est une autre disposition pos- sibte des lignes conductrices, - La figure 5 montre des chronogrammes iLLus- trant La commande d'une portion de Ligne conductrice coupée, - La figure 6 montre des chronogrammes illus- trant une variante de la commande d'une portion de li- gne conductrice coupée, - La figure 7 montre l'ensembLe des résistan- ces utilisées pour obtenir une protection antistatique, - La figure 8 représente schématiquement une bande résistive permettant d'obtenir Les résistances de Liaison entre lignes et coLonnes. Sur La figure 3, on a représenté des Lignes conductrices 14 déposées sur une première plaque 10 d'un écran d'affichage seLon L'invention. Ces Lignes 14 ont une résistance R et sont connectées à un circuit de commande 30. Selon La principale caractéristique de L'in- vention, Les Lignes 14 sont reliées entre eLLes à Leurs extrémités par des résistances Rs. De même, Les colonnes conductrices déposées sur La première plaque 10 de l'écran d'affichage sont reliées entre elLes à leurs extrémités par des résis- tances Rs (non représentées). Ces résistances Rs créent une redondance Li- gne et/ou colonne permettant, en cas de coupure d'une Ligne et/ou d'une colonne, de porter la portion de La ligne et/ou de la coLonne coupée à un potentiel égal à la demi-somme des potentiels des Lignes et/ou des co- Lonnes voisines. Sur La figure 4, on a représenté une autre disposition possible des lignes conductrices. Les Li- gnes 14 sont connectées aLternativement au circuit 30 qui est disposé sur Le côté droit de la plaque 10 et à un circuit de commande 30' qui est disposé en regard du circuit 30 sur le côté gauche de la plaque 10. Ainsi, la première plaque 10 de l'écran d'af- fichage comprend, en alternance, une ligne conductrice 14 connectée au circuit de commande 30, une ligne con- ductrice 14 connectée au circuit de commande 30', une ligne conductrice 14 connectée au circuit de commande , etc... Les Lignes 14 sont reLiées entre elles à leurs deux extrémités par des résistances Rs. Comme dans la variante de ta figure 3, ces résistances créent une redondance Ligne permettant, en cas de coupure d'une Ligne, de porter la portion de la Ligne coupée à un potentiel égal à la demi-somme des potentieLs des Lignes voisines connectées au même cir- cuit de commande que la Ligne coupée. De même, Les colonnes conductrices 12 peuvent être connectées alternativement à deux circuits de com- mande disposés en haut et en bas sur la plaque 10. Les résistances Rs doivent vérifier pLu- sieurs conditions pour ne pas nuire au bon fonctionne- ment de l'écran d'affichage. Tout d'abord, la résistance Rs doit être su- périeure à l'impédance de sortie des circuits de com- mande. Cette condition permet de rester dans tes Limi- tes d'utilisation des circuits de commande et de ne pas surcharger ces derniers. Ensuite, La résistance Rs doit être très supérieure à La résistance des Lignes et/ou des colonnes. Cette condition permet aux Lignes et aux colonnes non coupées de rester équipotentielLes. Enfin, La résistance Rs doit être très inférieure a 2Ra o Ra n est l'impédance caractéristique d'un élément d'affi- chage n le nombre de ces éléments actifs simuLtanéments sur la ligne ou la colonne. Cette dernière condition permet à La portion de la rangée coupée, d'être portée à un potentiel égal à La demi-somme des potentiels des rangées voisines. 25936 29 On va maintenant décrire la commande de L'écran d'affichage seLon L'invention, en cas de coupu- re d'une rangée d'électrode (ligne ou colonne). Lorsque Les circuits de commande 28 ou 30 dé- Livrent des signaux de commande vidéo composites, La portion de rangée coupée est portée à un potentieL égal à la demi-somme des potentiels des rangées voisines. Les eldims isolés par La coupure sont ainsi commandés par un potentiel video moyen qui se rapproche du poten- tiel vidéo de commande que reçoit la rangée. De façon plus précise, sur la figure 5, on a représenté des chronogrammes illustrant une commande d'une portion de Ligne conductrice coupée. La partie a représente la tension VG appliquée sur une Ligne, c'est-à-dire, fina- lement aux griLLes des transistors reliés à cette li- gne. L'indice n représente Le rang de La Ligne. La ten- sion VG est un signal en forme d'impulsions avec une valeur de blocage VB et une valeur de déblocage VD. Chaque point d'image de la Ligne n est activé pendant L'intervaLLe de temps TLn pendant LequeL La tension de Ligne VG est égale à VD. En traits tiretés sont repré- sentées Les tensions appliquées aux Lignes n-1 et n+1 et en trait pLein La tension appliquée à La ligne n. Les signaux de commande délivrés par Le cir- cuit de commande 28 sur Les colonnes conductrices 12 sont des signaux vidéo (non représentés). La partie b représente la tension appliquée sur la griLLe des transistors reliés à La portion de la ligne n supposée coupée. Grâce à la redondance Ligne créée par la résistance Rs, la portion de la ligne cou- pée est portée à un potentiel égal à La demi-somme des potentiels de la Ligne n-1 et de La Ligne n+1. Comme on peut le voir, ce potentiel reste inférieur à La tension de déblocage VD. Dans ces conditions, la portion de ligne coupée est portée à un potentiel ne permettant pas de rendre actifs les points d'image correspondants. Cette commande n'est donc pas applicable à l'écran d'affichage conforme à l'invention. Sur la figure 6, on a représenté les chrono- grammes correspondant à une commande possible. La partie a représente la tension VG appli- quée aux lignes n-1,n,n+1. Cette tension présente enco- re une valeur de déblocage VD et une valeur de blocage VB. Chaque point d'image de la ligne n est activé pen- dant l'intervalLe TLn pendant lequel la tension VG est égale à VD. En traits tiretés, on a représenté les ten- sions appliquées respectivement aux Lignes n-1 et n+1. Ces lignes n-1 et n+1 ont respectivement un temps d'adressage ligne TLn_1 et TLn+1. Les temps d'adressage ligne TLn1,TLn et TLn+1 se chevauchent de telle sorte que pendant un in- tervalle T. correspondant à la superposition des trois temps d'adressage, les trois lignes Ln_1 Ln et Ln+1 reçoivent, en même temps, une tension VG égale à la tension de déblocage. La partie b représente la tension à laquelle est portée une portion de la Ligne n supposée coupée. Cette tension est égale à la demi-somme des tensions des Lignes n-1 et n+ 1. Comme on peut le voir, pendant l'intervalle Ti, la demi-somme des potentiels de la ligne n-1 et de la Ligne n+1 est égale à.la tension de déblocage VD. La portion de ligne coupée est ainsi por- tée à un potentiel permettant de rendre actifs les points d'image connectés à cette portion de ligne. Sur la figure 7, on a représenté des rangées d'électrodes organisées en colonnes conductrices 12 et en lignes conductrices 14. Les colonnes conductrices 12 sont connectées alternativement au circuit de commande 28 qui est disposé en haut de la première plaque 10 et au circuit de commande 28' qui est disposé en bas. Les Lignes conductrices 14 sont connectées alternativement au circuit de commande 30 qui est dis- posé à droite et au circuit de commande 30' qui est disposé à gauche. Toutes Les lignes et toutes les colonnes con- ductrices sont reliées entre elles, à Leurs extrémités, par des réseaux de résistances Rs. Les réseaux de ré- sistances reliant entre elles Les lignes 14 et le ré- seau de résistances reliant entre elles Les colonnes 12 sont interconnectés par des résistances Rp. La valeur de Rp est égale ou voisine de celle de Rs. L'impédance maximale entre une ligne 14 et une nL+nC colonne 12 quelconques est de l'ordre de nLn Rs avec nL et nC correspondant respectivement au nombre de Li- gnes et de colonnes de l'écran d'affichage. Cette impé- dance tend à égaliser les potentiels des Lignes et des colonnes pendant La réalisation et La manipulation de l'écran d'affichage. Ceci a pour résultat de protéger l'écran contre l'accumulation d'électricité statique qui pourrait apparaître lors de la manipulation ou lors de la réalisation de l'écran d'affichage. L'apparition de telles charges aux croisements des lignes et des colonnes est ainsi supprimée. Cette interconnexion des réseaux de résistances Rs par des résistances Rp permet donc d'obtenir une protection antistatique de L'écran d'affichage. On va maintenant décrire un mode de réalisa- tion des résistances Rs et Rp. Les conditions imposées à Rs entraînent quel- ques contraintes concernant la réalisation de ces ré- sistances et des lignes et colonnes. La première condition impose à la résistance Rs d'être supérieure à l'impédance de sortie des cir- cuits de commande. La valeur de Rs ne doit donc pas être trop petite. Par exempte, elle sera supérieure ou égale à 100 kQ lorsque le circuit de commande ne peut débiter plus de 0,1 mA pour chaque ligne ou colonne sous une tension de commande de 10 volts. La seconde condition implique que les colon- nes 12 et les lignes 14 aient une valeur résistive très inférieure à Rs. Par exemple, les résistances des ran- gées d'électrodes doivent être de l'ordre de 1 à KQ. Cette contrainte exclut pratiquement l'utili- sation d'oxyde conducteur tel que l'oxyde d'étain et d'indium (ITO) pour la réalisation des lignes ou des colonnes. La combinaison de toutes ces conditions et de ces contraintes impose la réalisation des lignes et des colonnes conductrices en un métal peu résistif tel que l'aluminium. Sur la figure 8, on a représenté un exemple de réalisation des réseaux de résistances dans le cas d'une protection antistatique telle que décrite en ré- férence à la figure 7. L'ensemble des résistances Rs et Rp est obtenu par une bande résistive 32 faisant le tour de la plaque. Cette bande 32 est en contact avec les lignes 14 et les colonnes 12. Elle est réalisée de préférence en oxyde d'étain et d'indium. Par exemple lorsque les points d'image ont une largeur de l'ordre de 250 pm et lorsque la valeur résistive de Rs est de l'ordre de 100 kQ, la largeur e de la bande 32 est de l'ordre de 25 pm. Cette bande 32 peut être obtenue par dépôt d'ITO lors de la première étape du procédé de fabrica- tion de la matrice de la première plaque. De cette fa- çon, la bande résistive 32 produit une protection an- tistatique lors des étapes suivantes du procédé de fa- brication de l'écran. REVENDICATIONS 1. Ecran d'affichage à matrice active compre- nant une première (10) et une seconde (24) plaques transparentes entre lesquelles est inséré un cristal liquide, la première plaque (10) comprenant des pavés conducteurs (22) définissant des éléments d'affichage (32) et des rangées d'électrodes d'adressage organisées en lignes (14) et en colonnes (12), ces rangées étant reliées à des circuits de commande de l'affichage, la seconde plaque (24) comprenant une contre- électrode (26), cet écran étant caractérisé par le fait que Les rangées d'électrodes sont reliées entre elles à leurs extrémités par des résistances. 2. Ecran d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque résistance a une valeur Rs supérieure à l'impédance de sortie des circuits de commande, très supérieure à la résistance de chaque rangée d'électrodes, et telle que -ô soit très infé- rieur à Ra o Ra est L'impédance caractéristique de n chaque élément d'affichage vue de la ligne ou la colon- ne considérée et n le nombre d'éléments actifs simulta- nément sur la ligne (14) ou la colonne (12). 3. Ecran d'affichage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le réseau de résistance reliant entre elles les lignes (14) et le réseau de résistances reliant entre elles les colonnes (12) sont interconnectés par une résistance Rp de valeur égale ou voisine de la résistance Rs. 4. Ecran d'affichage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'ensemble des résistan- ces Rs et Rp est constitué par une bande résistive (8) faisant le tour de l'écran d'affichage, cette bande étant en contact avec les lignes (14) et les colon- nes (12).