Brevet FR2667187A1 — publié le 19920327

DESCRIPTION CIRCUIT DE COMMANDE, NOTAMMENT POUR ECRAN D'AFFICHAGE A CRISTAL LIQUIDE, A SORTIE PROTEGEE La présente invention a pour objet un circuit de commande à sortie protégée Elle trouve une applica- tion privilégiée dans la commande des écrans d'affichage à cristal liquide. Un écran d'affichage à cristal liquide se présente généralement sous la forme illustrée sur la figure 1 L'écran proprement dit ECR est constitué de lignes L et de colonnes C d'adressage, d'une matrice de pixels P, chacun relié à un transistor TFT dont l'état est commandé par la ligne L et la colonne C associées. Un tel écran est commandé par un circuit de commande de lignes CCL, qui applique séquentiellement aux lignes une tension d'adressage (par exemple quelques volts) et par un circuit de commande de colonnes CCC, qui applique, à la totalité des colonnes, des tensions reflétant l'intensité lumineuse des points à afficher sur la ligne adressée L'image globable est ainsi af- fichée ligne par ligne. Le circuit de commande de colonnes CCC reçoit un signal vidéo SV délivré par un circuit vidéo CV. Ce signal est en général constitué de trois composantes correspondant aux trois composantes primaires d'une image en couleur. Si l'écran ECR possède 162 colonnes, le cir- cuit CCC comprend 162 circuits élémentaires de commande de colonne, disposés en parallèle, et 162 sorties re- liées aux différentes colonnes Chaque circuit élémen- taire de commande de colonne (appelé encore "driver colonne" dans la littérature technique) comprend un circuit échantillonneur-bloqueur dont la fonction est d'échantillonner le signal vidéo à un instant déterminé correspondant à la colonne à commander et de maintenir cet échantillon sur la colonne pendant toute la durée d'adressage d'une ligne (fonction "sample-and-hold" en terminologie anglo-saxonne). La présente invention porte sur un tel circuit échantillonneur-bloqueur. La plupart des écrans d'affichage à cristal liquide nécessitent une tension de commande de l'ordre de 12 V crête à crête Le recours à un circuit de com- mande supportant une telle tension limiterait les pos- sibilités d'intégration ainsi que la vitesse de fonc- tionnement Or, pour les écrans de grande taille, une haute densité d'intégration est nécessaire et grande vitesse de commande est souhaitable. On préfère donc travailler avec des circuits délivrant seulement 6 V crête à crête, mais en prévoyant des artifices sur l'écran, tels que l'utilisation d'une contre-électrode Par le renversement de polarité appli- quée à la contre-électrode, on peut disposer d'une excursion de tension allant respectivement de O à 6 V et de -6 V à O, ce qui revient bien à disposer de 12 V crête à crête (de -6 V à + 6 V). Cependant, ces artifices présentent l'inconvé- nient de ramener des tensions parasites sur le circuit de commande, principalement au moment des commutations. Un transistor de sortie peut ainsi voir 12 V entre son drain et sa source Des phénomènes de claquage et d'ava- lanche apparaissent, qui finissent par détériorer le circuit. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients A cette fin, elle propose un cir- cuit de commande dont la sortie est protégée par un jeu de transistors servant d'interrupteurs Une com- mutation appropriée de ces transistors assurent une remise à zéro, d'un point intermédiaire et limite les risques de surtension. De façon précise, la présente invention a pour objet un circuit de commande comprenant des moyens pour délivrer une impulsion de tension sur un plot de sortie destiné à être relié à une charge, notamment à une colonne d'écran d'affichage à cristal liquide, ce circuit étant caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, entre ces moyens et le plot de sortie, un circuit de protection constitué par un premier inter- rupteur électronique, un deuxième interrupteur électro- nique monté en série et un troisième interrupteur éLec- tronique monté entre un point situé entre le premier et le deuxième interrupteurs et un point porté à un potentiel nul, des moyens étant prévus pour délivrer des signaux de commande de ces interrupteurs pour successivement: a) fermer le premier et le deuxième et ouvrir le troisième, lorsqu'il s'agit de transfé- rer la tension de commande vers le plot de sortie, b) ouvrir le premier et le deuxième et fermer le-troisième, pour ramener un potentiel nul entre le premier et le deuxième, c) fermer le deuxième, pour ramener le plot de sortie au potentiel nul, d) réitérer les opérations a, b, c pour appli- quer une nouvelle impulsion de tension de sortie. Ce circuit ainsi protégé peut être appliqué à la réalisation d'un circuit de commande double permet- tant de disposer, sur un plot de sortie unique, d'une tension de sortie allant de -V et +V (soit une excursion de 12 V) sans que les transistors composant ce circuit aient à craindre de voir à leurs bornes une tension excédant V Un tel circuit comprend deux circuits de commande conformes au circuit qui vient d'être défini, ces circuits travaillant en alternance et recevant des signaux d'entrée vidéo de polarités opposées, les interrupteurs électroniques respectifs des deux circuits de protection étant commandés par des signaux complémen- taires, les deux circuits de protection étant reliés à un plot de sortie unique. De toute façon, les caractéristiques et avan- tages de l'invention apparaîtront mieux à la lumière de la description qui va suivre Cette description porte sur des exemples de réalisation donnés à titre explicatif et nullement limitatif et elle se réfère à des dessins annexés sur lesquels: la figure 1, déjà décrite, montre schémati- quement un écran d'affichage à cristal liquide, la figure 2 illustre un circuit de commande à sortie protégée conforme à l'invention, la figure 3 montre les trois états du cir- cuit de protection, la figure 4 montre un circuit de commande double conforme à l'invention, la figure 5 est un chronogramme relatif au circuit de la figure précédente. Le circuit de commande de colonne CCC repré- senté sur la figure 2 comprend des moyens 10 aptes à délivrer une impulsion de tension Dans le cas de la commande des colonnes d'un écran d'affichage à cris- tal liquide, il s'agit d'un échantillonneur-bloqueur recevant une tension vidéo V et échantillonnant celle-ci à un instant défini par une impulsion d'échantillonnage ECH Un exemple d'un tel circuit sera illustré sur la figure 4 Sur la sortie S des moyens 10 apparait ainsi une tension qui est la tension devant être trans- férée sur un plot de sortie S pour finalement être appliquée à la colonne C de l'écran Selon l'invention, le circuit de commande CC comprend en outre un circuit de protection CP composé de trois interrupteurs électro- niques, en pratique des transistors, respectivement T 1,T 2 et T 3 Les transistors T 1et T 2 sont montés en série entre la sortie S et le plot S Le troisième, T 3, est monté entre le point milieu m et un point M porté à la masse Ces trois transistors sont commandés15 par des signaux 51, 52, 53 délivrés par un circuit 20. Le fontionnement du circuit de protection est illustré sur la figure 3 Ce fonctionnement comprend trois phases: a) première phase: T 1 et T 2 sont fermés et T 3 ouvert: la tension de commande disponible sur la sortie S est transférée sur le plot de sortie S; b) deuxième phase: T 1 et T 2 sont ouverts et T 3 fermé: le point milieu m est ramené à la masse alors que la sortie S est isolée du plot de sorties; c) troisième phase: T 1 reste ouvert, T 2 et T 3 sont fermés: le plot de sortie est ramené à la masse. Pour appliquer une nouvelle impulsion sur la colonne C, lors du balayage d'une nouvelle ligne, le même cycle se reproduit. On voit donc que, dans chacune des trois étapes précédentes, les transistors ne voient jamais plus d'une tension V entre leurs bornes, si V est l'amplitude de la tension de commande, en dépit de toutes les perturbations pouvant être ramenées par la colonne. La figure 4 montre un double circuit de com- mande de colonne CCC pour écran d'affichage, comprenant un circuit CC+ travaillant avec un signal vidéo V+ et un circuit CC travaillant avec un signal video V- Ces deux circuits travaillent en alternance, comme c'est le cas dans les circuits de commande d'écrans d'affichage à cristal liquide dans lesquels la tension appliquée au cristal liquide voit son signe alterner d'un balayage ligne au suivant Les deux signaux vidéo V+ et V sont délivrés par un circuit vidéo CV qui alimente deux bus vidéo, l'un positif BV+, l'autre négatif BV Le circuit CC+ comprend un condensateur d'échantillonnage Ce+ relié à un transistor d'échantil- lonnage Te+ commandé par un signal d'échantillonnage ECH+, un amplificateur A+ avec, en parallèle, un conden- sateur de stockage Cs+, l'ensemble Te+, Ce+, A+, Cs+ constituant un échantillonneur bloqueur Le circuit CC+ se complète par un circuit de protection CP+ à trois transistors T 1 +, T 2 +, T 3 +. Le circuit CC est identique au circuit CC+ et comprend les mêmes éléments désignés par les mêmes références affectées d'un signe au lieu d'un signe +. Les deux circuits CC+ et CC ont leurs sorties reliées au même plot S, lequel est relié à une colonne C d'écran d'affichage. Les signaux de commande des transistors des circuits de protection sont complémentaires, c'est-à- dire que 51-= 51 +, 52-= 52 + et 53-= 53 + (o la barre signi- fie "complément logique") Par ailleurs, 53 + (ou 53-) est le complément de 51 + (ou 51-) Autrement dit, l'interrupteur T 3 + (ou T 3-) est toujours dans l'état opposé à celui de l'interrupteur T 1 + (ou T 1-) (cf figure 3) La logique de commande de CC+ est comprise entre 0 et VDD alors que la logique de commande de CC est comprise entre VSS et O. Le fonctionnement du double circuit de la figure 4 est illustré par le chronogramme de la figure Sur la première ligne est représenté le signal vidéo V Sur les deux lignes suivantes sont représentées les deux impulsions d'échantillonnage ECH+ et ECH-. La quatrième ligne montre l'impulsion S+ qui définit l'état de l'interrupteur T 1 + ainsi que, par complément, l'état de T 3 +, l'état de T 1 et l'état de T 3- La cin- quième ligne montre l'impulsion 52 + qui définit l'état de l'interrupteur T 2 +, ainsi que, par complément, l'état de T 2- La dernière ligne montre le signal de sortie échantillonné et maintenu, alternativement positif S+ et négatif S-. Le circuit qui vient d'être décrit n'est pas limité à la commande des écrans d'affichage mais peut s'appliquer à d'autres techniques de l'électroni- que. REVENDICATIONS 1 Circuit de commande (CCC) comprenant des moyens ( 10) pour délivrer une impulsion de tension de commande (V) sur un plot de sortie (S) destiné à être relié à une charge, notamment à une colonne (C) d'écran d'affichage à cristal liquide, caractérisé par le fait qu'il comprend, entre ces moyens ( 10) et le plot de sortie (S), un circuit de protection (CP) constitué par un premier interrupteur électronique (T 1) et un deuxième interrupteur électronique (T 2) montés en série et par un troisième interrupteur élec- tronique (T 3) monté entre un point (m) situé entre le premier (T 1) et le deuxième (T 2) interrupteurs et un point (M) porté à un potentiel nul, des moyens ( 20) étant prévus pour délivrer des signaux ( 51, 52, 53) de commande de ces interrupteurs (T 1, T 2, T 3) pour successivement: a) fermer le premier et le deuxième et ouvrir le troisième, lorsqu'il s'agit de transfé- rer la tension de commande vers le plot de sortie (S), b) ouvrir le premier et le deuxième et fermer le troisième, pour ramener un potentiel nul entre le premier et le deuxième inter- rupteurs, c) fermer le deuxième, pour ramener le plot de sortie (S) au potentiel nul, d) réitérer les opérations a, b, c pour appli- quer une nouvelle impulsion de tension de sortie. 2 Circuit de commande double (CCC), caracté- risé par le fait qu'il comprend deux circuits de com- mande (CC+, CC-) selon la revendication 1, ces circuits travaillant en alternance et recevant des signaux d'en- trée (V+, V-) de polarités opposées, Les interrupteurs électroniques respectifs (T 1 +, T 2 +, T 3 + et T 1-, T 2-, T 3-) des deux circuits de protection (CP+, CP-) étant commandés par des signaux complémentaires ( 51 +, 52 +,5 53 +, 51-, 52-, 53-), les deux circuits de protection (CP+, CP-) étant reliés à un plot de sortie unique (S), la logique de commande de CC+ étant entre des tensions VDD et O et la logique de commande de CC- étant entre des tensions O et VSS.