Brevet FR2734075A1 — publié le 19961115

Amélioration des performances d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides par application d'un niveau de référence directement dans les circuits d'attaque La présente invention concerne les dispositifs d'affichage à cristaux liquides, et plus particulièrement l'amélioration de ces dispositifs par application d'un niveau de référence directement dans les circuits d'attaque. Comme représenté sur le graphe de la figure 1A, où on a porté le temps en abscisses et la tension en ordonnées, la forme d'onde d'un signal vidéo comprend de façon classique une partie (b) où la tension représente l'image, et une partie (a) où la tension représente un niveau de référence pour cette image. La forme d'onde peut aussi comprendre une partie contenant des informations de synchronisation pour le système vidéo, comme représenté sur le graphe de la figure 1B, dont les axes représentent les mêmes grandeurs que sur le graphe de la figure 1A. Le niveau de référence est généralement le niveau du "noir". La tension représentative du signal vidéo peut ainsi s'échelonner par exemple de O Volt pour le "noir" à 1 Volt pour le "blanc". Dans le traitement des signaux vidéo par des systèmes vidéo, il est courant d'utiliser la période pendant laquelle le signal vidéo est au niveau de référence pour initialiser les chemins de traitement de signal du système vidéo aux conditions de référence, soit généralement le niveau du "noir". Cette opération est appelée "alignement" (en anglais "clamping") et est généralement réalisée au moyen d'un condensateur et d'un interrupteur, comme l'illustre la figure 2.Le signal vidéo SVID est par exemple couplé par l'intermédiaire d'un condensateur 10 à l'entrée E du système vidéo 11, et, pendant une partie de la période où le signal vidéo est au niveau de référence "noir", un signal d'alignement SAL commande la fermeture d'un interrupteur 12 disposé du côté du système vidéo 11 entre le condensateur 10 et un moyen 13 de fourniture d'un niveau de référence pour le système vidéo, qui peut être constitué par exemple d'une alimentation en courant continu. Certains ou l'ensemble des éléments 10, 12, 13 peuvent faire partie du système vidéo 11. Le niveau de référence pour le système vidéo peut être égal au niveau de référence du signal vidéo appliqué en entrée ou peut être différent de celui-ci.On établit ainsi un niveau de référence à l'entrée E du système vidéo 11, et, par suite, étant donné que le signal appliqué à l'entrée du système vidéo commande le signal de sortie du système vidéo, un niveau de référence est établi à la sortie S du système vidéo. Le signal de sortie du système vidéo peut être appliqué à l'entrée d'un autre système vidéo, tel qu'un dispositif d'affichage. La figure 3 illustre un exemple de l'art antérieur où cet autre système vidéo est un dispositif d'affichage à cristaux liquides. Ce dispositif comprend une matrice 20 d'éléments d'image ou pixels répartis en plusieurs groupes, par exemple suivant m lignes et n colonnes, Pij désignant le pixel situé à l'intersection de la image ligne et de la jêlo colonne. Chaque groupe de pixels, par exemple chaque colonne, est généralement commandé par un circuit d'attaque (en anglais "driver") individuel, ces circuits étant repérés sur la figure 3 par les références 211, 212 ..., 21n. Des circuits supplémentaires de commande, par exemple des circuits 22 de sélection de ligne, peuvent être prévus et connectés aux lignes de la matrice 20 par l'intermédiaire des connexions 221, 222, ..., 22,. Les entrées des circuits d'attaque sont connectées à au moins un circuit d'application de signal vidéo.Sur la figure 3, trois circuits de ce type, comprenant chacun un tampon amplificateur, respectivement 23rut 23V et 23,, sont représentés et transmettent respectivement les composantes rouge SR verte Sv et bleue SB d'un signal vidéo couleur. Dans ce dispositif de l'art antérieur, le niveau de référence "noir" est défini par un signal de référence appliqué à l'entrée du système vidéo par l'intermédiaire d'un module 24. Ce module 24 réalise l'opération d'alignement décrite précédemment et comprend à cet effet des éléments analogues à ceux de la figure 2, à savoir, des condensateurs 24ors 24ove 24OB couplant respectivement les composantes SR, SV, SB du signal vidéo à l'entrée des tampons composantes R, S d 23R 23 23 et des interrupteurs 242 242 242 commandés V' B' R' V' B par un signal d'alignement Su et disposés du côté des tampons entre les condensateurs respectifs 240 R' 24ove 240B et une source 243 de fourniture d'un niveau de référence qui peut être constituée par exemple par une alimentation en courant continu. Un inconvénient majeur de ce type de dispositif, où l'opération d'alignement est effectuée à l'entrée du système vidéo, résulte de la nature non idéale des composants du système. En particulier, les caractéristiques de chacun des circuits d'attaque ne sont pas parfaitement identiques. Le traitement du niveau de référence, de l'entrée du système vidéo jusqu'à la sortie de chacun des circuits d'attaque, est donc légèrement différent. En conséquence, le niveau de référence établi à la sortie de chaque circuit d'attaque peut être différent. Si tel est le cas, la qualité de l'image s'en trouvera dégradée. La présente invention a pour objectif d'éviter une telle dégradation de la qualité de l'image en établissant le niveau de référence directement dans les circuits d'attaque du dispositif d'affichage à cristaux liquides. Afin d'atteindre cet objectif, la présente invention propose un dispositif d'affichage à cristaux liquides, comprenant une matrice d'éléments d'image répartis en plusieurs groupes, plusieurs circuits d'attaque commandant chacun un groupe d'éléments d'image de la matrice, des moyens d'application de signaux vidéo connectés aux circuits d'attaque et des moyens d'application d'un premier niveau de référence de signal vidéo connectés aux moyens d'application de signaux vidéo, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens d'application d'un deuxième niveau de référence de signal vidéo connectés directement aux circuits d'attaque et indépendants des moyens d'application de signaux vidéo, le deuxième niveau de référence de signal vidéo étant substitué par commutation au premier niveau de référence de signal vidéo. Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, chacun des circuits d'attaque comprend un amplificateur opérationnel dont une première entrée est reliée à la masse, un premier interrupteur disposé entre la sortie des moyens d'application de signaux vidéo et une deuxième entrée de l'amplificateur opérationnel, un deuxième et un troisième interrupteurs disposés entre les moyens d'application d'un deuxième niveau de référence de signal vidéo et la sortie de l'amplificateur opérationnel, un quatrième interrupteur disposé entre la deuxième entrée de l'amplificateur opérationnel et sa sortie, et un condensateur dont une première borne est connectée à la deuxième entrée de l'amplificateur opérationnel et une deuxième borne est connectée entre les deuxième et troisième interrupteurs. Les premier, deuxième, troisième et quatrième interrupteurs peuvent être commandés par un dispositif de commande d'interrupteurs qui reçoit un signal d'alignement. Le premier interrupteur compris dans chacun des circuits d'attaque sert à isoler ceux-ci des moyens d'application de signaux vidéo et des moyens d'application d'un premier niveau de référence de signal vidéo. Les deuxième et troisième interrupteurs servent à isoler le condensateur afin qu'il accumule une charge correspondant au deuxième niveau de référence de signal vidéo, ce qui permet d'appliquer directement un même niveau de référence de signal vidéo au niveau de chaque circuit d'attaque, constitué par le deuxième niveau de référence de signal vidéo, le premier niveau de référence de signal vidéo étant supprimé. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront clairement de la description détaillée suivante d'un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins annexés dans lesquels, outre les figures 1A et 1B, 2 et 3, déjà mentionnées, relatives à l'art antérieur - la figure 4 représente un mode de réalisation du dispositif d'affichage à cristaux liquides conforme à la présente invention - la figure 5 est un exemple de réalisation matérielle d'un circuit d'attaque du dispositif conforme à la présente invention - la figure 6 est un chronogramme indiquant les états successifs des interrupteurs lors de l'opération d'alignement réalisée dans un circuit d'attaque conforme à la figure 5. Un dispositif d'affichage à cristaux liquides dans lequel l'opération d'alignement du signal vidéo à un niveau de référence est effectuée directement dans les circuits d'attaque, conformément à la présente invention, est représenté sur la figure 4. De même que le dispositif de l'art antérieur représenté sur la figure 3, ce dispositif comprend une matrice 20 d'éléments d'image p > répartis en plusieurs groupes, des circuits 22 de sélection de ligne connectés aux lignes de la matrice 20 par l'intermédiaire des connexions 221, 222, ..., 22,, des circuits d'application de signal vidéo comprenant chacun un tampon amplificateur, respectivement 23R, 23v, 23B pour les composantes rouge SR, verte Sv, bleue SB d'un signal vidéo couleur, et un module 24 d'alignement situé à l'entrée du système vidéo, tous ces éléments étant analogues à ceux portant les mêmes chiffres de référence et représentés sur la figure 3. La différence entre ce dispositif et celui de l'art antérieur réside en ce qu'il est prévu en outre un module 35 permettant d'appliquer un deuxième niveau de référence directement dans chacun des circuits d'attaque 3lui, 312, 31n Ce module 35 est indépendant des circuits d'application des signaux vidéo et comprend un circuit 351 d'application d'un deuxième signal d'alignement et un module 352 de fourniture d'un deuxième niveau de référence. Le chemin électrique suivi par ce deuxième niveau de référence jusqu'à chacun des circuits d'attaque n'est donc pas commun au chemin emprunté par le signal vidéo appliqué à l'entrée du système vidéo. Le deuxième niveau de référence peut être appliqué en commun à plusieurs circuits d'attaque formant un groupe déterminé parmi l'ensemble des circuits d'attaque. I1 peut également varier en fonction du temps. I1 peut y avoir plus d'un niveau de référence pour différentes conditions de fonctionnement. Le signal d'alignement peut, dans certains types de dispositifs, être avantageusement regroupé avec d'autres signaux d'alignement. Un exemple de réalisation matérielle d'un circuit d'attaque conforme à la présente invention est illustré de façon schématique par la figure 5. Le circuit d'attaque 31 comprend un amplificateur opérationnel 311, dont l'entrée non inverseuse (+) est reliée à la masse. Un premier interrupteur S1 est disposé entre l'entrée inverseuse (-) de l'amplificateur opérationnel 311 et les circuits d'application de signal vidéo, et sert à isoler le circuit d'attaque du reste du système vidéo. Un deuxième interrupteur S2 et un troisième interrupteur S3 sont disposés entre le module d'application d'un deuxième niveau de référence et la sortie de l'amplificateur opérationnel 311. Un quatrième interrupteur S4 est disposé entre l'entrée inverseuse et la sortie de l'amplificateur opérationnel 311.Enfin, il est prévu un condensateur 312 dont une première borne A est connectée à l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 311 et une deuxième borne B est connectée entre les interrupteurs S2 et S3. L'ouverture et la fermeture des interrupteurs S1, S2, S3, S4 sont commandées par l'application d'un signal d'alignement S' en entrée d'un dispositif 313 de commande d'interrupteurs. Le chronogramme de la figure 6 représente un cycle de commutation des interrupteurs S1, S2, S3, S4. Sur ce chronogramme, F désigne la position fermée d'un interrupteur, et O sa position ouverte. Le cycle se compose des étapes successives suivantes (a) Pendant que le système traite des informations vidéo, les interrupteurs S1 et S3 sont fermés, et les interrupteurs S2 et S4 sont ouverts. La sortie du circuit d'attaque est donc commandée par les signaux provenant du reste du système vidéo (b) L'interrupteur d'entrée S1 s'ouvre afin d'isoler le circuit d'attaque du reste du système vidéo (c) L'interrupteur S3 s'ouvre afin d'isoler la borne B du condensateur de la sortie du circuit d'attaque (d) L'interrupteur S4 se ferme, formant une boucle de réaction de gain unité pour l'amplificateur opérationnel 311, de sorte que celui-ci adopte une configuration de suiveur de tension, imposant une tension de O Volt à la borne A du condensateur 312 (e) L'interrupteur S2 se ferme, connectant la borne B du condensateur 312 au module de fourniture du deuxième niveau de référence. Le condensateur 312 se charge, de sorte qu'il apparaît entre ses bornes une tension égale ou correspondant au niveau de référence à appliquer en sortie du circuit d'attaque (f) L'interrupteur S2 s'ouvre, isolant le condensateur 312 du module de fourniture du deuxième niveau de référence (g) L'interrupteur S4 s'ouvre, supprimant la boucle de réaction de gain unité (h) L'interrupteur S3 se ferme, rétablissant la connexion entre la borne B du condensateur 312 et la sortie du circuit d'attaque.Après un certain temps d'établissement des niveaux de tension, la borne A du condensateur 312 et l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 311 reviennent au potentiel nul, et la tension de sortie du circuit d'attaque est égale au deuxième niveau de référence de signal vidéo. Ainsi, la tension de sortie du circuit d'attaque a été initialisée, ou alignée, à la tension de référence correspondant généralement au niveau du "noir" dans le signal vidéo ; (i) L'interrupteur S1 se ferme, de sorte qu'on est à nouveau dans la situation de l'étape (a), où le circuit d'attaque reçoit des informations vidéo en provenance du reste du système vidéo. En établissant ainsi le niveau de référence directement dans les circuits d'attaque, on réduit la quantité de traitements et donc de dégradations subis par le signal de référence. La probabilité que les niveaux de référence en sortie des divers circuits d'attaque soient différents s'en trouve considérablement réduite. Un dispositif d'affichage à cristaux liquides mettant en oeuvre la présente invention fournira donc des images de meilleure qualité qu'un dispositif d'affichage à cristaux liquides classique, la qualité de l'image étant évaluée de façon subjective par un observateur. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'affichage à cristaux liquides, comprenant une matrice (20) d'éléments d'image (Pi) répartis en plusieurs groupes, plusieurs circuits d'attaque (311, 312, ..., 31n) commandant chacun un groupe d'éléments d'image de la matrice (20), des moyens (23R, 23v, 23B) d'application de signaux vidéo connectés aux circuits d'attaque (311, 312, ..., 31n) ) et des moyens (24) d'application d'un premier niveau de référence de signal vidéo connectés aux moyens (23R, 23v, 23B) d'application de signaux vidéo, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (35) d'application d'un deuxième niveau de référence de signal vidéo connectés directement aux circuits d'attaque (311, 312 ..., 31n) et indépendants des moyens (23R, 23v, 23B) d'application de signaux vidéo, le deuxième niveau de référence de signal vidéo étant substitué par commutation au premier niveau de référence de signal vidéo. 2. Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des circuits d'attaque (31) comprend un amplificateur opérationnel (311) dont une première entrée est reliée à la masse, un premier interrupteur (S1) disposé entre la sortie des moyens (23ruz 23v, 23B) d'application de signaux vidéo et une deuxième entrée de l'amplificateur opérationnel (311), un deuxième (S2) et un troisième (S,) interrupteurs disposés entre les moyens (35) d'application d'un deuxième niveau de référence de signal vidéo et la sortie de l'amplificateur opérationnel (311), un quatrième interrupteur (S,) disposé entre la deuxième entrée de l'amplificateur opérationnel (311) et sa sortie, et un condensateur (312) dont une première borne (A) est connectée à la deuxième entrée de l'amplificateur opérationnel (311) et une deuxième borne (B) est connectée entre les deuxième (S2) ) et troisième (S, ) interrupteurs. 3. Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif (313) de commande des premier (S1), deuxième (S2), troisième (S,), quatrième (S4) interrupteurs, le dispositif (313) de commande recevant un signal d'alignement (S'=). 4. Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier interrupteur (S1) compris dans chacun des circuits d'attaque (31) sert à isoler ceux-ci des moyens (23R, 23v, 23B) d'application de signaux vidéo et des moyens (24) d'application d'un premier niveau de référence de signal vidéo. 5. Dispositif d'affichage à cristaux liquides selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deuxième (S2) et troisième (S,) interrupteurs servent à isoler le condensateur (312) afin qu'il accumule une charge correspondant au deuxième niveau de référence de signal vidéo, ce qui permet d'appliquer directement un même niveau de référence de signal vidéo au niveau de chaque circuit d'attaque, constitué par le deuxième niveau de référence de signal vidéo, le premier niveau de référence de signal vidéo étant supprimé.