Brevet FR2738655A1 — publié le 19970314

La présente invention concerne un procédé pour commander un dispositif d'affichage à plasma, et plus par- ticulièrement un procédé pour commander un dispositif d'affichage à plasma, dans lequel une impulsion de maintien est appliquée à une cellule à plasma pendant une phase d'écriture afin d'intensifier la luminosité de ce disposi- tif. D'une manière générale, on a utilisé des disposi- tifs d'affichage à panneau plat dans des systèmes compor- tant de petites zones d'installation par rapport à des tubes cathodiques. Certains des dispositifs à panneau plat les plus utilisés habituellement comprennent des panneaux d'affichage à plasma, des éléments à électroluminescence et des dispositifs fluorescents sous vide. Des dispositifs d'affichage à cristal liquide à transistors à couche mince sont un autre type de dispositifs de panneaux d'affichage. Ces dispositifs d'affichage sont bien appropriés pour des applications à des écrans de petite taille, mais ne sont pas pratiques pour des tailles d'écrans au-delà d'environ 50 cm. Un panneau d'affichage à plasma est constitué par un réseau de cellules discrètes. Chaque cellule comporte un gaz tel que du néon (Ne), de l'argon (Ar) aude l'hélium (He)>, et est encapsulé dans du verre. Le plasma est formé dans le gaz, qui peut être excité par un champ alter- natif ou un champ continu. On peut aisément fabriquer un panneau d'affichage à plasma ayant de grandes dimensions en utilisant des tech- nologies d'impression à couches épaisses. De tels panneaux d'affichage à plasma possèdent des caractéristiques remar- quables d'affichage incluant l'auto-luminescence, une vitesse élevée de commande pour la décharge du gaz et un grand angle d'observation idéal pour des appareils de télé- vision muraux utilisés pour la télévision à haute défini- tion (HDTV). Par conséquent, ces panneaux d'affichage à plasma se sont très répandus. Le dispositif d'affichage à plasma comporte six régions de fonctionnement le long de la courbe courant-ten- sion (I-V). 1) Région à faible courant Il existe un électron germe dû à une énergie interne telle qu'un neutron dans un tube à décharge. L'électron germe est déplacé vers une anode lorsqu'un champ électrique externe est appliqué, ce qui provoque le passage d'un faible courant. L'intensité du courant est proportion- nelle au nombre d'électrons germes. 2) Région de Townsend Lorsque le nombre d'électrons dans la région de faible courant dépasse une valeur de seuil, une décharge se produit et l'ionisation augmente selon une progression géo- métrique. L'ionisation du plasma se produit principalement sous l'effet d'une collision d'électrons. 3) Région de décharge luminescente sous-normale Lorsqu'on augmente le champ électrique, la vitesse des électrons-dépasse la vitesse des ions en raison de la mobilité supérieure des électrons. Ceci accroît les couples ion-électron formés par la collision d'électrons, ce qui conduit à la formation d'une charge d'espace dans le tube à décharge. La charge d'espace conduit à la production d'un champ électrique interne redistribué dans le gaz interne. Dans le cas du tube à décharge, le champ élec- trique est concentré au voisinage de la cathode, ce qui conduit à l'apparition d'un champ électrique V/d initial dans le tube à décharge, d étant une distance entre électrodes. Il en résulte que l'ionisation est accrue et que la valeur dV/dI a une caractéristique négative. 4) Région de décharge luminescente normale Lorsque le nombre des couples ion-électron aug- mente pendant l'ionisation, la charge d'espace se forme complètement et la tension aux bornes du tube à décharge possède la valeur minimale. A cet instant, dV/dI est égal à zéro, ce qui signifie que le courant augmente sans augmen- tation de la tension aux bornes. En réalité, lorsque l'on considère la décharge dans cette région, on peut noter que cette région de décharge s'agrandit. 5) Région de décharge luminescente anormale L'ensemble de la surface de la cathode passe dans un état de décharge luminescente dans la région normale de décharge luminescente. Pour augmenter le courant, il faut accroître la tension aux bornes du tube à décharge. A cet instant, la pente dV/dI possède une résistance positive et le rendement d'ionisation diminue. Le dispositif d'afficha- ge à plasma fonctionne dans la région de décharge lumines- cente anormale. 6) Région de l'arc Une ionisation accrue conduit à la circulation d'un courant proportionnel, qui chauffe la surface de la cathode. Ceci provoque un endommagement de la cathode sous l'effet de la pulvérisation d'ions, ce qui détruit le tube à décharge. Dans le panneau d'affichage à plasma, il est prévu une commande individuelle de chaque cellule discrète au moyen d'une structure matricielle d'anodes et de cathodes, comme représenté sur la figure 1. Une cellule discrète ou un élément d'affichage discret est positionné en chaque intersection formée par le réseau de cathodes et d'anodes et est enserré entre ces intersections. DAs des licatios à courant alternatif, les cathodes et les anodes sont recouvertes par un matériau diélectrique et dans des appli- cations à courant continu, les électrodes sont exposées. Les figures 2A et 2B représentent un chronogramme d'un circuit de régénération pour la commande d'un disposi- tif classique d'affichage à plasma. Initialement, on applique séquentiellement des signaux de balayage aux cathodes K1 à Kn. Pour chaque cathode balayée, les signaux d'anode représententatifs de l'image devant être affichée sont appliqués comme représenté sur la figure 2A. L'inconvénient de cette solution est que les cathodes K1 à Kn ne peuvent pas être balayées simultané- ment, ce qui conduit à une durée de décharge définie par la différence entre la durée requise pour commander une seule trame et la durée d'adressage pour le balayage d'une cathode. Par conséquent, dans des applications à des dispo- sitifs d'affichage à plasma larges possédant un nombre élevé de cathodes, la durée nécessaire pour commander une seule trame augmente ce qui conduit à un temps de décharge réduit. Par exemple, avec un dispositif d'affichage à plasma VG.A ayant pour dimensions 640 x 480 et une durée de trame de 1/6 seconde, le temps de décharge d'une cellule est d'environ 33 ps. Ceci conduit à une luminosité d'affichage réduite et par conséquent ce dispositif a des applications limitées dans des dispositifs d'affichage à grand angle, d'observation, tels que des appareils de télé- vision. Pour améliorer la luminosité du panneau d'affi- chage à plasma, une cellule de décharge a été développée pour maintenir une décharge à la suite de l'exécution du balayage. Ceci est désigné sous l'expression aprocédé à mémoire. La forme d'onde pour commander un panneau d'affi- chage à plasma selon le procédé à mémoire est illustré sur 1 figure 3 et sur la figure 4. Dans ce mode de mise en oeuvre, une série d'impulsions est appliquée séquentiellement à chaque cathode au moyen d'une opération d'adressage. L'opération d'adressage est subdivisée en une phase d'écriture i pour faire démarrer l'opération de décharge, et une phase de maintien 2. Une impulsion d'écriture est appliquée à la cathode actuellement adressée pendant la phase d'écriture, et une impulsion de maintien est appliquée à chaque cathode pendant la phase de maintien indépendamment de la cathode qui est adressée. La durée entre l'impulsion d'écriture de deux cathodes successives est de 6 ps Tl, qui est une durée suffisante pour exécuter à la fois la phase d'écriture et la phase de maintien. Comme cela a été décrit précédemment, lorsque les impulsions d'écriture sont appliquées séquentiellement aux cathodes, un signal de commande tel que représenté sur la figure 3 est appliqué aux anodes correspondantes conformé- ment à l'image devant être affichée. Il en résulte que les cellules sélectionnées se déchargent. Après la décharge, une particule de charge électrique subsiste dans les cel- lules pendant un bref intervalle de temps. Si une faible tension est appliquée à ces cellules avant la disparition de la particule de charge électrique, les cellules se déchargent continûment une fois que les impulsions d'écriture ont été supprimées. Inversement, lorsqu'une décharge n'est pas déclenchée dans une cellule étant donné qu'un signal d'écriture n'est pas appliqué à son anode correspondante, l'impulsion de maintien ne déclenche pas une décharge dans la cellule étant donné que la tension de l'impulsion de maintien appliquée à la cellule est inférieure à la tension de seuil pour déclencher la décharge. C'est pourquoi, après l'achèvement d'une opération d'adressage, si une cellule est activée pour exécuter une opération de maintien de la décharge, le temps de maintien de décharge de la cellule devient égal à 5,74 ms en raison à la fois des durées T1 = 6 gs et T2 = 2,5 ps dans un dispositif d'affichage à plasma possédant 480 cathodes. C'est-à-dire que, étant donné que le temps de maintien de la décharge augmente, il se produit un accroissement de la luminosité dans la cellule. Un inconvénient de cette solution est que la durée de commande pour chaque cellule est la même. En outre, chaque cellule peut être commandée uniquement dans l'état activé ou désactivé, et par conséquent la nuance de couleur et la luminosité ne peuvent pas être modifiées. En d'autres termes, la luminosité de la cellule de décharge ne peut pas être commandée à différents degrés, et les diffé- rentes nuances de couleurs ne peuvent pas être affichées. Pour obtenir une capacité de luminosité à éche- lons multiples, un balayage d'une cathode, ou zone, est subdivisé en une pluralité de zones secondaires, puis les opérations d'adressage et de maintien sont exécutées séquentiellement. On va décrire un procédé de commande de la luminosité d'une cellule en référence à la figure 5. Dans ce cas, seize niveaux de luminosité sont obtenus par division de la cellule en quatre zones secondaires ayant des phases de maintien égales respectivement à TxB, Tx4, Tx2 et T. On utilise un code à quatre bits, le bit de poids le plus élevé (MSB) étant dans la première zone secondaire, le second bit MSB étant dans la seconde zone secondaire, le troisième bit MSB étant dans la troisième zone secondaire et le bit de poids le plus faible (LSB) étant dans la qua- trième zone secondaire. Par exemple, si un code à quatre bits correspondant à une cellule est 1011, la cellule se décharge dans des zones secondaires un, trois et quatre, et maintient l'opération de décharge respectivement pendant des phases de maintien Tx8, Tx4 et Tx2. La période de décharge d'une cellule conformément à différents codes à quatre bits est indiquée dans le tableau 1. D3 D2 D1 DO Période de décharge 0 0 0 0 0 0 0 0 1 T D3 D2 D1 DO Période de décharge 0 0 1 0 2T 0 0 1 1 3T(T+2T) 0 1 0 0 4T 0 1 0 1 5T(4T+T) 0 1 1 0 6T(4T+2T) 0 1 1 1 7T(4T+2T+T) 1 0 0 0 8T i 0 0 1 9T(8T+T) 1 0 1 0 1OT(9T+2T) i 0 1 1 11T(8T+2T+T) 1 1 0 0 12T(8T+4T) 1 1 0 1 13T(8T+4T+T) 1 1 1 0 14T(8T+4T+2T) 1 1 1 1 15T(8T+4T+2T+T) Avec cette solution, le temps de décharge d'une cellule est la différence entre le temps de zone et le temps d'adressage de chaque cathode correspondante. C'est pourquoi, lorsque le temps de décharge d'une cellule est commandé par une pluralité de zones secondaires, un nouveau temps d'adressage est requis pour chaque zone secondaire, et le temps d'adressage augmente proportionnellement au nombre de zones secondaires. Étant donné que le temps d'adressage augmente, il apparait une réduction correspon- dante du temps de décharge de la cellule, ce qui réduit la luminosité. En particulier, dans le cas o des nombres accrus de zones secondaires sont requis pour augmenter le nombre de niveaux de luminosité, une période d'adressage supplémentaire est requise, ce qui conduit au problème d'une luminosité réduite. C'est pourquoi un but de la présente invention est de résoudre les problèmes indiqués précédemment en fournissant un procédé pour commander un dispositif d'affi- chage à plasma qui maintient un temps de maintien de la décharge par addition d'une impulsion de maintien prédéter- minée à une phase d'écriture après l'adressage de toutes les cathodes, ce qui augmente la luminosité d'une cellule de décharge. Pour atteindre cet objectif, dans un dispositif d'affichage à plasma possédant une pluralité de cathodes et d'anodes de structures matricielles et une cellule de décharge formée au niveau d'une partie d'intersection d'une cathode et d'une anode, chaque cathode est adressée pendant une période d'adressage, puis une impulsion de maintien est appliquée à chaque électrode pendant un temps prédéterminé dans une période de maintien à la suite de la période d'adressage. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence aux dessins annexés, sur les- quels: - la figure 1 représente une représentation sys- tématique d'un dispositif général d'affichage à plasma; - les figures 2A et 2B représentent une forme d'onde de fonctionnement et un diagramme de cadencement d'un panneau classique de dispositif d'affichage à plasma; - la figure 3 - représente un chrono- gramme de fonctionnement d'un autre panneau classique de dispositif d'affichage à plasma; - la figure 4 représente un chronogramme pour la commande de deux valeurs de gris; - la figure 5 est un chronogramme pour la com- mande de seize valeurs de gris; - la figure 6 représente une forme d'onde de fonctionnement d'un dispositif d'affichage à plasma selon une forme de réalisation préférée de la pré- sente invention; et - la figure 7 représente un chronogramme d'un dispositif d'affichage à plasma conformément à une forme de réalisation préférée de la présente invention. Comme cela est représenté sur la figure 1, un dispositif d'affichage à plasma possède une pluralité de cathodes K1 à Kn et une pluralité d'anodes A1 à Am selon une structure matricielle. Des cellules C1l à Cnm sont for- mées au niveau de parties d'intersection de cathodes et d'anodes. Pour décharger une cellule discrète dans le dis- positif d'affichage à plasma avec cette structure matri- cielle, les impulsions de commande de la figure 6B sont appliquées séquentiellement aux cathodes. Chaque série d'impulsions appliquée à une cathode pendant une période d'adressage comprend une impulsion d'écriture, qui est appliquée pendant la phase d'écriture 1,et une impulsion de maintien, qui est appliquée pendant la phase de maintien 2. Pendant la période d'adressage, une impulsion ne peut pas être appliquée à plus d'une cathode au cours de la phase d'écriture. Par exemple, la cellule Cl est commandée par la cathode K1 et l'anode A1. Si une impulsion est appliquée de façon additionnelle à une seconde cathode K2 pendant la phase d'écriture de la première cathode K1, la cellule C21 est affectée par un signal d'image pour Cll. C'est pourquoi, une impulsion additionnelle de maintien ne peut pas être appliquée à toutes les cathodes pendant la période d'écriture. Cependant, lors de l'achèvement de l'opération de balayage des cathodes, des impulsions pério- diques de maintien peuvent être appliquées à chaque cathode. De façon spécifique, pendant une période se situant entre un instant d'adressage de la n-ème cathode Kn et un instant de disparition de la première cathode K1, des impulsions sont appliquées en supplément à chaque cathode pendant des phases d'écriture et de maintien. Pour éliminer la différence de luminosité de chaque cellule de décharge, le temps de décharge de chaque cellule doit être identique. Ainsi, absolument aucune impulsion n'est appliquée aux cathodes pendant une période entre la disparition de la première cathode K1 et la dispa- rition de la n-ème cathode Kn. Par conséquent, lorsque le signal d'anode représentatif de l'image devant être affi- chée est appliqué à la première anode A1 pendant la période d'adressage de la première cathode, une cellule correspon- dante C1l de la structure matricielle commence à se déchar- ger. Alors, l'état de décharge est maintenu par les impul- sions de maintien pendant les phases de maintien au cours de la période A de la figure 6. Une fois que l'opération de balayage est achevée, une impulsion de maintien est appli- quée à chaque cathode pendant les phases d'écriture et de maintien comme cela est représenté en B sur la figure 6. Les impulsions de maintien sont éliminées pendant la période C de la figure 6 et par conséquent l'opération de décharge cesse. Comme cela est représenté sur le chronogramme de commande illustré sur la figure 7, pendant une période s'étendant entre un instant d'adressage de la n-ème cathode Kn et un instant de disparition de la première cathode K1, une opération de maintien de décharge est produite de façon additionnelle par des impulsions additionnelles de main- tien. I1 en résulte que la période de maintien de la décharge s'allonge. En d'autres mots, lors de la commande d'un dispositif d'affichage à plasma équipé d'un système de commande à mémoire, une fois que l'opération d'adressage pour le balayage de chaque cathode est terminée, une impul- sion de maintien est appliquée de façon additionnelle pendant une durée prédéterminée au cours d'une période de maintien et par conséquent la période de maintien de la décharge est accrue, ce qui améliore la luminosité de la cellule de décharge. REVENDICATIONS 1. Procédé pour commander un dispositif d'affichage à plasma possédant une pluralité de cathodes (K1...Kn) et d'anodes (A1...Am) disposées selon une struc- ture matricielle, et une pluralité de cellules de décharge (Cll1...Cmm) formées au niveau de parties d'intersection des cathodes et des anodes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: adresser chacune des cathodes (K1...Kn) pendant une période d'adressage; et appliquer une impulsion de maintien pendant un intervalle de temps prédéterminé à chacune des cathodes (K1...Kn) pendant une période de maintien, ladite période de maintien intervenant à la suite de la période d'adressage. 2. Procédé selon la revendication 1, caïactéLrilsE en ce que l'étape d. 'application d'une impulsion de maintien comprend l'application de l'impulsion de maintien pendant une phase d'écriture comprise dans la période de maintien. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérise en ce que la période de maintien commence lors de l'achève- ment de l'adressage d'une n-ème cathode et se termine lors de la disparition d'une première cathode.