Brevet FR2625827A1 — publié le 19890713

ECRAN D'AFFICHAGE EN COULEUR A MATRICE ACTIVE SANS CROISEMENT DES CONDUCTEURS LIGNES DrADRESSAGE ET DES CONDUCTEURS COLONNES DE COMMANDE DESCRIPTION La présente invention a pour objet un écran d'affichage en couleur à matrice active sans croisement des conducteurs lignes d'adressage et des conducteurs colonnes de commande. Elle s'applique à l'affichage de textes aussi bien qu'à l'affichage d'images animées. Les écrans d'affichage en couleur à cristaux liquides et à matrice active sont réalisés par l'association de deux parois enserrant un cristal liquide. La figure 1 représente les éléments disposés de manière connue sur la première paroi et constituant un point d'image élémentaire (pixel en langage international). Un transistor en couche mince 10 est relié par sa grille à une ligne conductrice Li, par sa source à une colonne conductrice Ci, et par son drain à une électrode 12. La seconde paroi est recouverte d'électrodes colorées formant une mosaïque de filtres des trois couleurs primaires: rouge, vert et bleu, au pas de la matrice. Trois principaux types d'arrangement de la mosaïque de filtres sont couramment utilisés. Ils sont représentés figure 2. Un point d'image couleur comprend trois points d'image élémentaires de couleur rouge, verte et bleue. Les points d'image élémentaires sont symbolisés par des carrés, tes couleurs qui leur sont affectées sont notées: R: rouge, V: vert, B bleu. Sur la figure 2A, on a représenté la structure dite "en bandes". Cette conformation permet Le stockage des trois informations R, V, B simultanément mais cette disposition des filtres n'est pas favorable visuellement. Une structure de type "diagonale" est représentée figure 2B. Cette structure, plus attractive visuellement que la précédente présente l'inconvénient d'un adressage de l'écran plus complexe: un point d'image couleur est réparti sur deux lignes; les trois couleurs sont affectées à une même colonne. Une structure de type "triangle" est représentée figure 2C. Les avantages qui concernent le confort de la vision de cette structure par rapport aux deux précédentes sont mis en évidence dans l'article: "Color pixel arrangement evaluation for LC-TV" de S. Tsuruta, K. Mitsuhashi, S. Ichikawa et K. Noguchi paru dans le rapport 1985 international display research conference, pages 24. La figure 3 représente deux dispositifs connus pour mettre en oeuvre la structure "triangle". La figure 3A se réfère à l'article: "an amorphous-Si TFT adressed 3.2 in Full color LCD" de F. Funada, Y. Takafuji, K. Yano, H. Take, et M. Matsuura paru dans le rapport SlID 86 Digest, page 292. Cette structure présente l'inconvénient de rallonger le parcours des conducteurs colonnes qui doivent faire des zig-zags entre les-électrodes correspondant aux points d'image, de façon à pouvoir décaler les points d'image d'un demi pas entre deux lignes consécutives. On sait, d'autre part, que les problèmes de fabrication sont d'autant plus importants que les parcours des conducteurs sont longs: on multiplie, par exemple, les risques de court- circuits et de coupures. La figure 3B représente une deuxième possibilité de mise en oeuvre de la structure "triangle'". Celle-ci est décrite dans l'article "A high picture quality LC-TV using triangle trio- color dots" de Saito et de ses collaborateurs paru dans le rapport 1985 international display research conference, page 27. Cette fois, une couleur d'un point d'image couleur met en jeu deux points d'image élémentaires de la même couleur. A chaque point d'image élémentaire est attribué un transistor en couches minces. Le problème posé par cette proposition de configuration est le nombre élevé de transistor en couches minces qui rend l'adressage plus complexe, la réalisation de la matrice plus délicate et qui alourdit les coûts de fabrication. La présente invention permet, tout en gardant l'avantage du confort visuel de la structure "triangle", de simplifier les moyens mis en oeuvre pour l'adressage des points d'image. En effet, l'invention préconise de placer les conducteurs lignes et les conducteurs colonnes sur la première et la seconde parois respectivement. D'autre part, les trois points d'image élémentaires formant un point d'image couleur sont adressés simultanément par l'intermédiaire d'un seul conducteur ligne, ce qui a pour effet de simplifier la circuiterie d'adressage, de réduire les parcours des conducteurs et de diminuer ainsi le nombre des court- circuits. Cette configuration permet, à nombre de points d'image couleur égal, de diviser par deux le nombre de transistors en couches minces qui était nécessaire à la réalisat4on de la configuration décrite figure 3B. Pour un écran de MxN points d'image selon l'invention, on utilise M lignes et 3N colonnes qui correspondent à 3MxN transistors en couche mince ou encore à M+3N connexions, alors que pour un écran tel que décrit figure 3A, on a 2M lignes et 3N/2 colonnes qui correspondent à 3MxN transistors ou encore 2M+(3N/2) connexions, pour un écran tel que décrit figure 3B, on a 6MxN transistors ou encore M+3N connexions. Par rapport aux écrans de l'art antérieur, on réduit soit le nombre de transistors en couche mince, soit le nombre des connexions. Outre que cela entraÂne une baisse des coûts de fabrication, cela simplifie la réalisation de l'écran. Les électrodes reliées par un conducteur colonne sont toutes affectées de filtres de la même couleur rouge, verte ou bleue. Cela permet d'utiliser une méthode d'électrodéposition simple et très performante pour la réalisation de ces filtres. De manière plus précise, la présente invention a pour objet un écran d'affichage en couleur à matrice active sans croisement des conducteurs lignes d'adressage et des conducteurs colonnes de commande comprenant un cristal liquide intercalé entre une première paroi et une seconde paroi transparentes, ledit écran comportant une pluralité de points d'image couleur, chaque point d'image couleur étant formé de trois points d'image élémentaires de couleur rouge, verte et bleue disposés en triangle, chaque point d'image élémentaire étant constitué sur la première paroi, d'un transistor en couches minces relié à une électrode d'un condensateur, une seconde électrode de ce condensateur étant sur la seconde paroi, les électrodes de la première paroi étant rangées en lignes, les électrodes de la seconde paroi étant rangées en colonnes, les électrodes d'une colonne étant reliées entre elles par un conducteur colonne, écran caractérisé en ce que trois électrodes de la première paroi correspondant à trois points d'image élémentaires et formant un point d'image couleur sont reliées au même conducteur ligne d'adressage par l'intermédiaire des trois transistors en couches minces qui leur sont reliés respectivement, et en ce que chaque colonne d'électrodes de la seconde paroi correspond à une-couleur successivement rouge, verte, bleue. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque électrode de la première paroi étant rangée en ligne, chaque électrode étant reliée au drain d'un transistor en couches minces, la grille dudit transistor étant reliée à un conducteur ligne, l'écran se caractérise en ce que la source dudit transistor en couches minces est portée à un potentiel de référence, et en ce que d'un côté d'une ligne d'électrodes et parallèlement à celleci on trouve un conducteur ligne et de l'autre côté de cette ligne d'électrodes et parallèlement à celle-ci on trouve un conducteur porté au potentiel de référence Vréf. Selon une caractéristique secondaire, les filtres deÀ couleur rouge, verte et bleue sont électrodéposés sur les électrodes des colonnes affectées de ces couleurs. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre purement ilLustratif et nullement limitatif, en référence au figures 4 à 6 dans lesquelles: - la figure 4 représente une disposition selon l'invention des éléments des points d'image élémentaires disposés sur la première paroi; - - la figure 5 représente une disposition selon l'invention des éléments des points d'image élémentaires disposés sur la seconde paroi; - la figure 6 représente les chronogrammes des variations de la tension Vréf et des tensions VLi, VLi+1 et VCj appliquées sur les conducteurs lignes Li et Li+1 et sur un conducteur colonne Cj dans le cas o l'on active les points d'image élémentaires correspondant au croisement des conducteurs lignes Li et Li+1 et du conducteur colonne Cj. La figure 4 représente les éléments des points d'image élémentaires disposés sur la première paroi. Ces éléments 20 sont un transistor en couches minces de type a-Si:H et une électrode. Le drain du transistor est relié à l'électrode, tandis que sa grille est reliée à un conducteur ligne Li, et sa source est portée à un potentiel de référence Vréf. On voit sur la figure 4, que les électrodes sont rangées en ligne: d'un côté d'une ligne d'électrodes et parallèlement à celle-ci on trouve un conducteur ligne, de l'autre côté de cette ligne d'électrodes et parallèlement à celle-ci on trouve un conducteur porté à un potentiel de référence Vréf. Trois points d'image élémentaires , 22, 24 du même point d'image couleur sont reliés au même conducteur ligne Li. Les valeurs des tensions d'adressage appliquées sur les conducteurs lignes et des tensions de référence dépendent du cristal liquide utilisé et des caractéristiques des transistors. La figure 5 représente un agencement selon l'invention des électrodes disposées sur La seconde paroi. Ces électrodes sont rangées en colonnes, une colonne correspondant à une couleur rouge R, vert V ou bleu B. Les électrodes d'une même colonne sont reliées par un conducteur colonne Cj. La,disposition des différents filtres colorés déposés sur les électrodes permet de les réaliser aisément par une méthode d'électrodéposition. On voit sur la figure 6 des chronogrammes correspondant aux variations de la tension Vréf et des tensions VLi et VLi+1 appliquées aux conducteurs lignes Li et Li+1 ainsi que de la tension VCj appliquée sur un conducteur colonne Cj quand les points d'image élémentaires correspondant aux croisements de ces conducteurs lignes et de ce conducteur colonne sont activés. D'une manière générale l'adressage des matrices actives consiste à valider successivement les conducteurs lignes périodiquement, la période étant appelée temps de trame T. Les différents points d'image correspondant à un conducteur ligne validé et qui doivent être activés, le sont par les tensions de commande VCj appliquées sur les colonnes. La tension appliquée entre les électrodes d'un point d'image correspond à la différence VCj-Vréf. Pour garantir au cristal liquide utilisé une durée de vie suffisamment longue, on inverse la phase de la tension d'adressage sur les conducteurs lignes successifs et pour un conducteur ligne donné, toutes les trames. Ce moyen permet d'avoir une puissance moyenne, dissipée dans le cristal liquide, nulle. La structure même d'un transistor en couches minces fait qu'il apparaît un condensateur parasite au niveau de la grille lors de l'adressage. Cet élément parasite entraÂne l'apparition d'une composante de tension continue qui perturbe le bon adressage des points d'image. Afin de compenser ce phénomène, on ajoute une tension continue bVréf à la tension de référence Vréf. La tension effectivement appliquée entre les électrodes d'un point d'image (ij) correspond à VPij = VCj - Vréf + AVréf. REVENDICATIONS 1. Ecran d'affichage en couleur à matrice active sans croisement des conducteurs lignes d'adressage et des conducteurs colonnes de commande comprenant un cristal liquide intercalé entre une première paroi et une seconde paroi transparente, ledit écran comportant une pluralité de points d'image couleur, chaque point d'image couleur étant formé de trois points d'image élémentaires de couleur rouge, verte et bleue disposées en triangle, chaque point d'image élémentaire étant constitué sur la première paroi, d'un transistor en couches minces relié à une électrode d'un condensateur, une seconde électrode de ce condensateur étant sur la seconde paroi, les électrodes de la première paroi étant rangées en lignes, les électrodes de la seconde paroi étant rangées en colonnes, les électrodes d'une colonne étant reliées entre elles par un conducteur colonne (Cj), écran caractérisé en ce que trois électrodes de la première paroi correspondant à trois points d'image élémentaire (20, 22, 24) et formant un point d'image couleur sont reliées au même conducteur ligne d'adressage (Li) par l'intermédiaire des trois transistors en couches minces qui leur sont reliés respectivement, et en ce que chaque colonne d'électrodes de la seconde paroi correspond à une couleur successivement rouge (R), verte (V), bleueL(B). 2. Ecran d'affichage selon la revendication 1, les électrodes de la première paroi étant rangées en lignes, chaque électrode étant reliée au drain d'un transistor en couches minces, la grille dudit transistor étant reliée à un conducteur ligne, écran caractérisé en ce que la source dudit transistor en couches minces est portée à un potentiel de référence (Vréf) , et en ce que d'un c8té d'une ligne d'électrodes et parallèlement à celle-ci on trouve un conducteur ligne (Li) et de l'autre c8té de cette ligne d'électrodes et parallèlement à celle-ci on trouve un- conducteur porté au potentiel de référence (Vréf). 3. Ecran d'affichage à matrice active selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que des filtres de couleur rouge, verte et bleue sont éLtectrodéposés sur Les électrodes des colonnes-affectées de ces couleurs.