Brevet FR2732495A1 — publié le 19961004

La présente invention concerne, de façon générale, les dispositifs d'aff@chage et, plus particulièrement, un nouveau procédé de commande de dispositifs d'affichage. L'adressage matriciel a antérieurement été utilisé pour commander divers dispositifs d'affichage tels que des dispositifs d'affichage à cristaux liquides, des dispositifs d'affichage à diodes d'émission de lumière et des dispositifs d'affichage à éléments d'émission de champ. Les dispositifs d'affichage adressés de façon matricielle possèdent généralement un certain nombre de rangées et un certain nombre de colonnes formant une matrice X-Y. L'activation d'une rangée particulière et d'une colonne particulière produit une image visuelle là où la rangée et la colonne se coupent. De façon générale, les rangées sont successivement validées et des données sont simultanément appliquées à chaque colonne, de sorte que toutes les colonnes sont simultanément validées lorsque chaque rangée est validée. Un problème lié à l'adressage matriciel est la dissipation de l'énergie. Dans les dispositifs d'affichage à éléments d'émission de champ, la plus grande partie de l'énergie dissipée dans le dispositif d'affichage est la dissipation d'énergie capacitive associée à la commutation de la capacité de toutes les colonnes dans l'état actif, puis dans l'état inactif, pour chacune des rangées. Il est par conséquent souhaitable de pouvoir disposer d'un procédé de commande de dispositif d'affichage qui minimise les transitions faites par les colonnes de la matrice d'affichage, afin d'abaisser la dissipation d'énergie et d'augmenter la durée pendant laquelle le dispositif d'affichage peut fonctionner à partir d'une batterie électrique. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages, parmi la figure 1 montre une partie en section droite agrandie d'un dispositif d'affichage selon l'invention ; la figure 2 est un diagramme temporel montrant les relations de positionnement temporel du dispositif d'affichage de la figure 1 selon l'invention ; et la figure 3 illustre de fanon simplifiée un circuit pouvant mettre en oeuvre le schéma de positionnement temporel représenté sur la figure 2, selon l'invention. Sur la figure 1, est schématiquement représentée une partie en section droite agrandie montrant un dispositif d'affichage 10 à éléments d'émission de champ, qui utilise l'adressage matriciel. Le dispositif d'affichage 10 comporte un substrat 11 sur lequel d'autres parties du dispositif d'affichage 10 sont formées. Typiquement, le substrat 11 est une matière isolante ou semi-isolante, par exemple du silicium comportant une couche diélectrique, ou du verre. Dans le mode de réalisation préféré, le substrat 11 est fait de verre. Un conducteur de cathode, ou colonne, 12 est généralement formé sur une surface du substrat 11 et sert à interconnecter des pointes d'émission, ou émetteurs, 13 et 17 suivant une colonne du dispositif d'affichage 10. La matière utilisée pour la colonne 12 peut être un métal ou une couche de faible résistance, par exemple du silicium polycristallin dopé. Une première grille d'extraction, ou première rangée, 27 et une deuxième grille d'extraction, ou deuxième rangée, 19 sont électriquement isolées du substrat 11 et de la colonne 12 par une couche diélectrique 16.Les émetteurs 13 et 17 servent à entre des électrons qui sont recueillis par une anodc 18, laquelle est disposée de façon distale par rapport aux émetteurs 13 et 17. Dans l'espace formé entre l'anode 18 et les rangées 19 et 27, il est typiquement fait le vide afin de permettre le passage d'électrons. La surface de l'anode 18 qui est en regard des émetteurs 13 et 17 est typiquement revêtue d'une matière luminiphore de façon à produire une image ou un affichage lorsque des électrons frappent l'anode 18. Une première source de tension 23 est connectée à la première rangée 27, tandis qu'une deuxième source dc tension 24 est =6e f à la colonne 12, de façon qu'une différence de potentiel puisse se créer entre l'émetteur 13 et la rangée 27 afin de stimuler l'émission d'électrons par l'émetteur 13. De la même façon, une troisième source dc tension 26 est connectée à la deuxième rangée 19 afin dc stimuler l'émission d'électrons par l'émetteur 17. Chaque colonne du dispositif d'affichage 10 peut posséder un grand nombre d'émetteurs, tels que les émetteurs 13 et 17. De plus, le dispositif d'affichage 10 peut avoir un grand nanbst dc colonnes, telles que la colonne 12, et un grand nombre de rangées telles que les rangées 19 et 27. La fig-c2 contient des diagrammes temporels qui illustrent comment les sources dc tension 23,24 et 26 sont utilises pour commander k dispositif d'affichage 10 (figure 1). On a sélectionné le séquencement et le positionnement temporel, en rangées et en colonnes, du dispositif d'affichage 10 de façon à abaisser la fréquence de fonctionnement de la colonne 12 (figure 1) et de réduire la dissipation d'énergie du dispositif d'affichage 10 d'un facteur 2 par rapport aux procédés connus de commande de dispositifs d'affichage. On obtient cette faible dissipation d'énergie en commandant la source 24 (figure 1) de façon à minimiser le nombre de transitions et, ainsi, réduire la fréquence de fonctionnement de la source 24 et de la colonne 12.Les explications relatives à la figure 2 s'appuient sur diverses références aux éléments du dispositif d'affichage 10 représenté sur la figure 1. Alors qu'une colonne et deux rangées seulement sont représentées, la technique peut être appliquée à des dispositifs d'affichage possEdant de nombreuses rangées et de nombreuses colonnes. Un premier diagramme de positionnement temporel 31 (V1) représente le signal de sortie de la source 23 de la figure 1. Un deuxième diagramme de positionnement temporel 33 (V3) représente le signal de sortie de la source 26, et un troisième diagramme de positionnement temporel 32 (V2) représente le signal de sortie de la deuxième source de tension 24. ll est également présenté un quatrième schéma 41 (vu), qui sera expliqué ci-après. Un diagramme de positionnement temporel 30 (HBLANK) représente un signal de suppression horizontal. Lorsque le diagramme 30 indique ltétat actif (niveau haut), le dispositif d'affichage 10 est invalidé et ne permet pas la transition de données.Lorsque le diagramme 30 montre l'état inactif (niveau bas), une ligne ou une rangée particulière du dispositif d'affichage 10 est affichée, cette période étant appelée le temps d'affichage horizontal, ou temps d'affichage. A chaque fois que le diagramme 30 montre ltétat inactif, une rangée suivante est balayée de façon à mettre une autre ligne dans une image du dispositif d'affichage 10. Le diagramme 30 est représenté à titre de référence et n'est pas nécessaire au fonctionnement du dispositif d'affichage 10 (figure 1). Ces signaux de suppression horizontaux sont bien connus de l'homme de l'art. Une rangée particulière, par exemple la rangée 19 ou 27, du dispositif d'affichage 10 (figure 1) est active pendant chaque temps d'affichage, lorsque le diagramme 30présente î'e-tat inactif. Un premier temps d'affichage 38 (tl à t3) représente le temps pendant lequel la source 23 (V1) est active, tandis qu'un deuxième temps d'affichage 39 (t4 à t6) représente le temps pendant lequel la source 26 (V3) est active. Un temps d'affichage 48 représente le temps pendant lequel une rangée suivante du dispositif d'affichage 10 (non représentée sur la figure 1) est active, comme illustré par le diagramme 41. les informations, ou les données, à afficher sont appliquées à chaque colonne particulière du dispositif d'affichage 10 (figure 1) en même temps ou juste avant que chaque rangée particulière ne devienne active. Les données déterminent si l'émetteur ou le groupe d'émetteurs se trouvant à l'intersection de la rangée active et d'une colonne émet des électrons. Si les données sont de nature à produire l'affichage de lumière, la tension appliquée à la colonne est suffisante pour provoquer une émission d'électrons de la part de cet émetteur ou de ce groupe d'émetteurs particuliers se trouvant à l'intérieur de ce pixel particulier.Si aucune lumière ne doit être affichée, la tension appliquée à la colonne est telle qu'aucune émission d'électrons n'est stimulée par l'émetteur à l'intersection de la colonne active et de la rangée active, la conséquence étant qu'aucune lumière n'est produite. Pour stimuler l'émission d'électrons pendant le temps d'affichage 38 ou pendant le temps d'affichage 39, il faut que la source 24 (V2) ait un potentiel inférieur à la source 23 (V1) ou à la source 26 (V3), soit l'état actif de la source 24. Par conséquent, le diagramme 32 présente l'état actif lorsque son niveau est bas. L'état actif ou non actif de la source 24 (V2) est déterminé par les données devant être affichées à l'emplacement de l'émetteur 13 ou de l'émetteur 17, respectivement. Par exemple, si des données doivent être affichées (c'est-à-dire qu'une émission d'électrons doit avoir lieu) à l'emplacement dc l'émetteur 13, la source 24 (V2) aura un potentiel bas pendant le temps d'affichage 38 et, si des données doivent être affichées à l'emplacement de l'émetteur 17, la source 24 (V2) aura un potentiel bas pendant le temps 39.La longueur de temps pendant laquelle la source 24 est à un potentiel bas, ou est dans î'e-tat actif, détermine l'intensité de l'image affichée pendant le temps 38, ou le temps 39. Si la source 24 (colonne 12) est active pendant le temps tout entier où la rangée 27 est active, I'image présente l'intensité maximale. Pour des images d'intensité inférieur, la colonne 12 est active pendant un temps moins grand que la rangée 27. Ceci se rapporte typiquement à la modulation en largeur d'impulsion. Pour réduire le nombre de transitions sur chaque colonne et réduire la dissipation d'énergie du dispositif d'affichage 10, l'instant situé à l'intérieur d'un temps d'affichage où des données sont appliquées à une colonne pour stimuler de la lumière (c'est-à-dire une émission d'électrons) varie en fonction de l'instant compris à l'intérieur du temps d'affichage précédent où la donnée a été appliquée à la colonne. Si la colonne courante est active à la fin du temps d'affichage courant, la donnée sera appliquée de manière à valider la colonne pendant le début du temps d'affichage suivant et, si la colonne courante est non active à la fin du temps d'affichage courant, les données sont appliquées de manière à valider la colonne à la fin du temps d'affichage suivant.Par conséquent, si une colonne se trouve dans un certain état (actif ou inactif) à la fin d'un temps d'affichage et qu'elle doit être dans le même état au début du temps d'affichage suivant, elle restera dans cet état entre les deux temps d'affichage, ce qui réduira le nombre de transitions effectuées par la colonne. Si la colonne doit avoir des états différents à la fin d'un temps d'affichage et au début du temps d'affichage suivant, la colonne présenterait une transition entre les deux temps d'affichage. Par conséquent, la réduction réelle, en pourcentage, du nombre de transitions, ou de la fréquence de fonctionnement, de la colonne, par rapport à la technique antérieure, dépend des données à afficher, mais, de façon générale, la réduction va jusqu'à environ 50 %. La table 1 ci-après illustre la position temporelle de la colonne. Position de l'état actif de la colonne dans le temps d'affichage suivant Etat courant de la colonne à la Position de l'état de la colonne dans fin du temps d'affichage suivant le temps d'affichage suivant inactif fin actif début où fin = temps actif depuis la fin du temps d'affichage dans le sens du retour vers le début de ce même temps d'affichage, et début = temps actif mesuré depuis le début du temps d'affichage Comme représenté sur la figure 2, à l'instant to, le diagramme 30 (HBIANK) est actif, de sorte que le dispositif d'affichage 10 (figure 1) est invalidé. A l'instant t1, le diagramme 30 devient inactif et identifie un temps d'affichage pendant lequel une rangée du dispositif d'affichage 10 peut être validée de façon à faciliter la formation d'une image sur le dispositif d'affichage 10. A l'instant t1, le diagramme 31 (rangée 27 de la figure 1) devient actif de façon à faciliter la formation d'une image sur l'anode 18 (figure 1). Si de la lumière doit être affichée pendant ce temps, la source 24 (figure 1) aura une tension inférieure à la source 23 pendant une certaine partie du temps d'affichage 38. A l'instant t3, le diagramme 31 (rangée 27 de la figure 1) devient inactif, après quoi apparaît un temps de suppression horizontal (indiqué par une flèche), puis le diagramme 33 (rangée 19) devient actif à l'instant t4 pendant le temps d'affichage 39. le diagramme 33 reste actif jusqu'à l'instant t6 où un autre temps de suppression horizontal 43 (indiqué par une flèche) apparaît. L'instant compris à l'intérieur du temps d'affichage 38 où la colonne 12 (figure 1) devient active est indiqué par le diagramme 32 (V2) et est de-termine- comme décrit ci-dessus et dans la table précédente. Puisqu'il n'y avait pas de temps d'affichage précédemment, le diagramme 32 (colonne 12) est actif pendant la fin du temps d'affichage 38. Ainsi, le positionnement temporel du diagramme 32 se mesure à partir de la fin du temps 38 dans le sens de retour vers le debout du temps 38, comme indiqué par la flèche 34.Ceci permet que le diagramme 32 soit dans l'état actif pendant la fin du temps d'affichage courant et reste actif dans le temps d'affichage suivant 39, comme indiqué par une flèche 36, de sorte qu'il y a élimination de la transition de la source 24 et de la colonne 12 (figure 1) et réduction de la fréquence de fonctionnement correspondante. Dans un tel cas, le diagramme 32 et la source 24 restent actifs pendant le temps de suppression horizontal intermédiaire et lors du temps d'affichage suivant, comme indiqué par la partie du diagramme 32 qui se trouve entre les temps d'affichage 38 et 39. Le diagramme de positionnement temporel 41 est illustratif d'unc rangée supplémentaire (non représentée sur la figure 1) qui est excitée par une source de tension (V4) (non représentée sur la figure 1), qui est séquentiellement active après la source 26 (V3). Le diagramme 41 (source V4) devient actif pendant un troisième temps d'affichage 48. Puisque l'état du diagramme 32 à la fin du temps d'affichage 39 était l'état inactif, le diagramme 32 devient actif à la fin du temps 48, comme représenté par la flèche 44.Le diagramme 32 reste également inactif pendant le temps de suppression horizontal intermédiaire 43, comme indiqué par la flèche, de façon à réduire le nombre de transitions de la source 24 et de la colonne 12 (figure 1), ce qui abaisse la fréquence de fonctionnement associée et la dissipation d'énergie du dispositif d'affichage 10 (figure 1). La figure 3 illustre une forme de réalisation d'un circuit de commande 50 qui compare le pixel affiché à l'instant courant et le pixel devant être affiché ensuite, et qui produit un signal de validation 59 qui commande la source 24 selon le diagramme 32 de la figure 2 et la table présentée ci-dessus. Le circuit 50 possède deux registres à N bits, où N représente le nombre de bits du mot de données devant être affiché, et est aussi égal au nombre de bits présent dans le registre qui maintient les mots de données à afficher ou les mots des pixels. Un registre 51 relatif au pixel courant contient le mot de pixel qui est en train d'être affiché par le dispositif d'affichage 10 de la figure 1, et un registre de pixel suivant 52 contient le mot de pixel suivant devant être affiché par le dispositif d'affichage 10. Le signal de sortie du registre 51 est appliqué à un compteur descendant, ou décompteur, 57 et les signaux de sortie parallèles du compteur 57 sont soumis à une intersection (fonction ET) ensemble afin de créer un signal d'horloge destiné à une bascule de validation de colonne 58. Le signal 59 est le signal de sortie de la bascule 58. Un circuit de sélection 53 possède un signal de sortie de sélection, ou signal de sélection, 61 qui est utilisé pour sélectionner la position comprise à l'intérieur d'un temps d'affichage où la source 24 (figure 1) est validée comme illustré par les flèches 34 et 36 des temps d'affichage 38 et 39 de la figure 2. Le pixel en cours d'affichage se trouve dans le registre 51, et le pixel devant être affiché ensuite est chargé dans le registre 52. Le circuit 53 soumet les signaux de sortie du registre 52 à une réunion (fonction OU) ensemble et créé un signal "suivant" 62 et il soumet également les signaux de sortie du registre 51 à une réunion (fonction OU) ensemble afin de créer un signal "courant" 63. Si le pixel courant et le pixel suivant ont tous deux des pixels devant être affichés, les signaux 62 et 63 seront tous deux actifs pour indiquer que le positionnement temporel du pixel suivant doit commencer au début du temps d'affichage, comme indiqué par la flèche 36 de la figure 2. Cet état est enregistré dans la première bascule 66, et le signal de sortie de la bascule 66 devient le signal 61. Cet état du signal 61 est maintenu jusqu'à l'instant d'affichage du pixel suivant.Le signal de sélection 61 est utilisé pour valider un multiplexeur 54 de façon qu'il sélectionne le contenu du registre 52 devant être utilisé comme mot de pixel suivant et être introduit dans le registre 51 de sorte que, pendant le temps du pixel suivant, le contenu courant du registre 52 devient le contenu du registre 51, si bien que le contenu du registre du pixel suivant 52 devient finalement le contenu du registre du pixel courant 51 pendant le temps du pixel suivant. Si le registre 51 possède des données à afficher et que le registre 52 n'en possède pas, les signaux 62 et 63 auront des états opposés de sorte que le signal de sélection 61 validera le multiplexeur 54 de façon à sélectionner le signal de sortie d'un soustracteur 56 pour qu'il devienne le mot de pixel suivant devant être utilisé comme signal d'entrée du registre 51.Le soustracteur 56 soustrait, de la largeur du temps d'affichage, la valeur du mot de pixel suivant contenu dans le registre 52, de sorte que la valeur du pixel suivant devant être affichée devient le temps d'affichage moins le contenu du registre 52. Cette valeur fait que le signal 59 est validé pendant la dernière partie du temps d'affichage, comme indiqué par la flèche 34 sur la figure 2. Le circuit 50 est un mode de réalisation d'un circuit de commande permettant de commander la source de courant 24 (figure 1) selon le diagramme 32 de la figure 2. n faut comprendre que les signaux de commande peuvent être produits à l'aide d'un grand nombre de divers modes de réalisation de circuits de commande et selon diverses approches et que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulier illustré. On aura donc compris qu'il a été proposé un procédé nouveau de commande de dispositif d'affichage. En utilisant l'état des données affichées courantes et des données à afficher ensuite pour fixer le positionnement temporel à l'intérieur du temps d'affichage, il est possible de maintenir un signal dans l'état validé entre un temps d'affichage et le temps d'affichage venant ensuite. Ce procédé de commande réduit le nombre des transitions du signal de colonne, ce qui réduit la fréquence de fonctionnement de la colonne et réduit la dissipation d'énergie capacitive du dispositif d'affichage. Bien entendu, I'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du procédé dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande de dispositif d'affichage, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: activer une colonne (12) du dispositif d'affichage pendant qu'une première rangée (27) est active, et maintenir la colonne dans l'état actif tout cn activant séquentiellement une deuxième rangée (19) du dispositif d'affichage (10). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'activation séquentielle de la deuxième rangée (19) du dispositif d'affichage (10) comporte l'activation de la deuxième rangée (19) après la désactivation de la première rangée (27). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'activation d'une colonne (12) du dispositif d'affichage (10) pendant qu'une première rangée (27) est dans l'état actif comporte l'activation de la colonne (12) au voisinage de la fin du temps pendant lequel la première rangée (27) est active, et le maintien de la colonne dans l'état actif pendant qu'on active la deuxième rangée (19). 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte la désactivation de la colonne (12) avant la désactivation de la deuxième rangée. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte l'opération consistant à activer une troisième rangée après la désactivation de la deuxième rangée (19), et à activer la colonne (12) pendant que la troisième rangée est dans l'état actif. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'activation de la colonne pendant que la troisième rangée est dans l'état actif comporte l'activation de la colonne (12) au voisinage de la fin de la troisième rangée. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'activation de la colonne pendant que la troisième rangée est dans l'état actif comporte l'activation de la colonne (12) au voisinage du temps de désactivation de la troisième rangée.