Brevet FR2805650A1 — publié le 20010831

La présente invention concerne un perfectionnement au procédé de compensation d'un circuit capacitif perturbé, plus particulièrement un procédé de compensation d'un circuit comportant au moins un premier conducteur à un potentiel déterminé, au moins un second conducteur générant, par coupage capacitif, des perturbations sur le premier conducteur, un premier bus à une tension de référence couplé capacitivement au second conducteur et un second bus de compensation des perturbations couplé capacitivement au premier conducteur. présente invention concerne aussi l'application de ce procédé aux écrans visualisation matriciels, plus particulièrement aux écrans visualisation type matrice active. Elle concerne donc un dispositif compensation de potentiel pour écran de visualisation commandé par réseau d'électrodes disposé en lignes et en colonnes. Il s'agit plus particulièrement d'écrans à cristaux liquides à matrice active, mais d'autres écrans du même type peuvent aussi être utilisés tels que des écrans à diodes électroluminescentes ou LED ou des écrans à diodes électroluminescentes organiques ou OLED. Pour faciliter la description, la présente invention sera décrite se référant à un écran de visualisation du type écran à cristaux liquides LCD à matrice active. Mais elle peut aussi s'appliquer à tout système capacitif perturbé qui nécessite une compensation, celle-ci étant réalisée sans rajouter de ligne de mesure spécifique. Dans le cas d'un écran de visualisation du type écran à cristaux liquides à matrice active, celui-ci est constitué, de manière connue, d'un ensemble de lignes parallèles et d'un ensemble de colonnes parallèles disposées perpendiculairement les unes aux autres. Ce type d'écran peut fonctionner manière séquentielle, les lignes étant activées les unes après les autres tandis que les données sont affichées sur les colonnes ou vice- versa. Dans cas d'un fonctionnement séquentiel ligne par ligne, le circuit de commande des lignes impose un premier potentiel de sélection sur la ligne choisie, les autres lignes étant rapportées à un potentiel de référence. Pendant une partie de la durée correspondant à la commande- lignes, les circuits de commande-colonnes imposent sur toutes les colonnes un potentiel fonction des données à afficher. De ce fait, tous les circuits de commande-colonnes changent simultanément d'état. Ces changements simultanés d'état produisent donc un couplage capacitif entre lignes et colonnes d'autant plus important que la différence entre l'impédance de commande et l'impédance de charge est grande au profit de cette derniere. Or, couplage appelé couplage colonne-ligne-colonne ou CLC entraine des variations de contraste d'une colonne à l'autre de l'écran, si il n'est compensé. Ainsi, différentes solutions ont été proposées pour compenser les couplages capacitifs existant entre les lignes et les colonnes d'un écran matriciel utilisant des dispositifs de commande-lignes ou colonnes, plus particulièrement ceux présentant une impédance de sortie haute ou moyenne. Un circuit de compensation de ce type est décrit par exemple dans demande de brevet français n 94 05987 déposée le 17 mai 1994 au THOMSON-LCD et publiée sous le n 2 720 185. Dans ce cas, on utilise une électrode supplémentaire couplée capacitivement par capacités à chacune des lignes de l'écran pour réaliser la compensation ainsi qu'une ligne supplémentaire couplée aussi capacitivement colonnes de l'écran qu'elle croise pour détecter le niveau de compensation à apporter. Dans ce cas, deux électrodes supplémentaires sont nécessaires pour réaliser la mesure du déséquilibre dû au couplage capacitif et la compensation de ce déséquilibre. Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé dans la demande brevet français n 97 06940 déposée le 5 juin 1997 et publiée sous le n 764 424 au nom de THOMSON-LCD, de n'utiliser qu'un seul bus ou électrode supplémentaire pour réaliser à la fois la mesure du déséquilibre et la compensation de ce déséquilibre. Dans ce cas, l'on utilise un circuit de compensation des déséquilibres dus couplage capacitif lignes/colonnes pendant les phases de commande, dont l'entrée et la sortie sont couplées audit bus supplémentaire. Comme représenté sur la figure 1, le circuit de compensation utilisé est constitué un amplificateur opérationnel 2 dont une entrée, à savoir l'entrée négative 3, est reliée par l'intermédiaire d'une impédance, à savoir la résistance R1 dans le mode de réalisation représenté, à une tension de référence Vréf. Cette entrée 3 est aussi reliée par l'intermédiaire d'une seconde impedance, à savoir la résistance R2, à la sortie 5 de l'amplificateur opérationnel. De plus, la seconde entrée, à savoir l'entrée positive 4, est reliée au point B de connexion au bus supplémentaire de compensation et elle est aussi connectée à travers une première capacité C2 à la sortie 5 de l'amplificateur opérationnel. D'autre part, le point B est connecté au bus de compensation à travers la capacité de compensation C1 dont la valeur est égale à la somme des capacités reliant le ou les bus supplémentaires à chaque ligne du réseau matriciel. Pour détecter les pertes Vpert avec le montage ci-dessus, lorsque les lignes sont perturbées capacitivement par les colonnes, la sortie 5 de l'amplificateur opérationnel 2 est modifiée de manière à ramener la tension ligne à une valeur égale à la tension de référence permettant donc de compenser le déséquilibre avec le même bus. Le circuit ci-dessus est un compensateur à impédance négative. II convertit tout courant dans la capacité de compensation C1 en une variation de tension inverse dans cette même capacité. Ce type de circuit est très sensible aux courants de fuite dans les circuits de commande-lignes et aux courants issus des capacités du bus de compensation lors de l'application d'autres signaux de commande de l'écran. De ce fait, le circuit décrit ci- dessus entre en oscillations lorsque tension de compensation devient trop importante. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus en proposant nouveau procédé de compensation d'un circuit capacitivement perturbé ainsi qu'un nouveau circuit pour la mise en oeuvre du procédé. Ainsi, la présente invention a pour objet un procédé de compensation d'un circuit comportant au moins un premier conducteur à un potentiel déterminé, au moins un second conducteur générant des perturbations sur le premier conducteur par couplage capacitif, un premier bus à une tension de référence couplé capacitivement au second conducteur et un second bus de compensation des perturbations couplé capacitivement audit premier conducteur, ledit procédé étant caractérisé par les étapes suivantes - mesure du courant circulant sur le premier lors de l'application d'une tension sur le second conducteur, - intégration du courant mesuré de manière à obtenir tension de compensation à appliquer sur le premier conducteur. Selon un mode de réalisation préférentiel, la mesure du courant est réalisée une première impédance en série avec le premier bus et l'intégration courant est réalisée par un circuit intégrateur monté en parallèle sur première impédance. De préférence, le circuit intégrateur est constitué un amplificateur opérationnel et un circuit de contre-réaction constitué une capacité montée entre la borne de sortie et une des bornes d'entrée de l'amplificateur opérationnel. Selon une variante, le circuit de contre-réaction peut être constitué par une capacité et une impédance parallèle, ce qui limite le gain de l'intégrateur aux hautes fréquences. Selon une autre caractéristique, une seconde impédance est montée en serie entre ladite borne d'entrée de l'amplificateur opérationnel et une borne la première impédance, cette seconde impédance pouvant être variable. Une troisième impédance peut être connectée entre l'autre borne de première impédance et la seconde borne d'entrée de l'amplificateur opérationnel. Cette troisième impédance peut aussi être variable. La présente invention concerne aussi un écran de visualisation comportant un réseau d'électrodes disposé matriciellement en lignes (j variant de 1 à m) et en colonnes Ci (i variant de 1 à m), une capacité couplage étant associée à chaque croisement lignes I colonnes, un plan conducteur à une tension de référence formant des éléments capacitifs avec l'ensemble colonnes, de circuits de commande-lignes et colonnes et moins un conducteur de compensation croisant l'ensemble des lignes, le plan conducteur et le bus conducteur étant connectés à un circuit de compensation des perturbations dues au couplage capacitif lignes I colonnes mettant oeuvre le procédé ci-dessus. De préférence, l'écran de visualisation est un écran à cristaux liquides à matrice active, un écran à diodes électroluminescentes à matrice active, un écran à diodes électroluminescentes organiques à matrice active ou tout écran visualisation de type semblable. De plus, le plan conducteur à une tension référence est constitué par un plan de masse ou la contre-électrode. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description d'un mode de réalisation préférentiel, cette description étant faite avec référence aux dessins ci- annexés dans lesquels la figure 1 déjà décrite représente un circuit de compensation selon l'art antérieur, la figure 2 représente schématiquement un écran de visualisation à cristaux liquides du type matrice active auquel peut s'appliquer la presente invention, la figure 3 représente un circuit de compensation conforme à la présente invention, figure 4 représente une variante du circuit compensation conforme à présente invention, et figure 5 représente des mesures de tension bornes de la résistance mesure et sur le bus de compensation effectuées sur un écran XGA. On décrira avec référence à la figure 2, un écran de visualisation à réseau matriciel, plus particulièrement un écran à cristaux liquides muni d'un bus compensation permettant la mise en oeuvre de la présente invention. écran de visualisation est constitué par un réseau matriciel de lignes Ij (j variant de 1 à m) et de colonnes ci (i variant de 1 à n) disposé perpendiculairement. Au croisement de chaque ligne et de chaque colonne est prévu transistor de commande T, en général un transistor en couches minces ou qui commande un pixel symbolisé par une capacité C. Dans le cas ecran à cristaux liquides, une des électrodes de la capacité C est constituee l'électrode de pixel tandis que l'autre électrode est constituée par une contre-électrode CE commune à tous les pixels. De manière connue, lignes sont connectées à des circuits de commande-lignes non représentes tandis que les colonnes sont connectées à des circuits de commande-colonnes non représentés. Comme expliqué dans l'introduction, lorsque les sorties des circuits de commande-lignes ne sont pas à basse impédance, il existe des couplages capacitifs non-négligeables représentés par les capacités Cij entre les lignes et les colonnes. Aussi pour remédier à cet inconvénient et comme représenté sur la figure 2, on prévoit au moins un bus supplementaire ou bus de compensation e. Ce bus compensation e est réalise parallèlement aux colonnes ci et est couplé capacitivement par des capacités référencées Ccomp à chacune des lignes Ij de l'écran. Dans le circuit décrit ci-dessus, la contre-électrode qui constitue l'électrode de référence pour la capacité à cristal liquide peut être considérée comme référence de tension pour l'écran de visualisation. Or, chaque colonne a capacité non-nulle avec la contre-électrode et la colonne charge ou décharge cette capacité à chaque commutation. Conformément à la présente invention, la variation de tension des colonnes peut donc être déduite de la mesure du courant dans le plan de référence tension, à savoir dans la contre-électrode. En effet, la commutation tension au niveau des colonnes génère des appels de courant dans la contre-électrode et l'intégrale du courant mesuré dans la contre-électrode est proportionnelle à la variation de tension de la colonne lors de la commutation. Cette valeur peut donc être utilisée pour compenser les perturbations dues couplage lignes/colonnes ou perturbations CLC. On décrira maintenant, avec référence à la figure un premier circuit permettant de réaliser la compensation conformément a la présente invention. Ce circuit comporte essentiellement un moyen de mesure du courant circulant sur la contre-électrode lors de l'application d'une tension sur les colonnes d'un écran LCD et un moyen permettant d'intégrer le courant mesuré de manière à obtenir une tension de compensation à appliquer sur les lignes par l'intermédiaire du bus de compensation. Le moyen de mesure du courant est constitué par une impédance, à savoir la résistance montée en série avec la contre-électrode de l'écran à cristaux liquides à matrice active. Cette résistance Rm est connectée, au niveau de la borne A, circuit de commande du signal de contre-électrode qui permet d'appliquer tension de référence sur la contre-électrode. Le circuit d'intégration est constitué de manière connue par un amplificateur opérationnel dont la sortie est connectée par l'intermédiaire d'une capacité Cint une des entrées, à savoir l'entrée - de l'amplificateur IC1. D'autre part, une résistance Rint est montée en série avec l'entrée - de l'amplificateur opérationnel ICI. La résistance Rm de mesure du courant circulant dans la contre-électrode est montée entre la borne + de l'amplificateur ICI et la borne de la résistance Rint qui n'est pas connectée à l'entrée - de l'amplificateur IC1. La résistance Rm est donc montée en série entre le circuit de commande du signal de contre-électrode et la contre- électrode l'écran à cristaux liquides. Avec le circuit décrit ci-dessus, la différence potentiel aux bornes de la résistance Rm est proportionnelle au courant qui passe dans la contre-électrode. Ce courant intégré par l'amplificateur opérationnel IC1 et la capacité Cint et donne sortie une tension Vcomp qui est proportionnelle à la tension de compensation. Cette tension Vcomp est appliquée sur les lignes de l'écran par l'intermédiaire des capacites de compensation Ccomp. De préférence, pour obtenir une tension de compensation adéquate, la résistance Rint est une résistance variable permettant de régler le gain de l'intégrateur. Selon variante de réalisation, la contre-électrode peut être remplacée par plan de masse. Dans cas, l'invention fonctionne de façon absolument identique lorsque le courant est mesuré sur ledit plan de masse qui sert alors référence pour les capacités de stockage de tous les pixels si les colonnes une capacité non nulles avec le plan de masse. Sur la figure 4, on a représenté une variante réalisation du circuit. Dans ce cas, le circuit de contre-réaction monté entre la sortie et l'entrée - de l'amplificateur opérationnel est constitué par filtre formé de la capacite Cint et d'une résistance R montée en parallèle. Cette structure limite gain de l'intégrateur aux hautes fréquences. De plus, une résistance R' variable ou non est montée entre la borne + de l'amplificateur opérationnel et la borne A. Les autres éléments sont identiques. Le circuit décrit ci-dessus n'oscille pas comme representé par les courbes de la figure 5 dans laquelle la courbe I représente mesure de tension aux bornes de la résistance Rm et la courbe 0 représente la tension sur le bus de compensation en fonction du temps. Les mesures ont été faites sur un écran XGA présentant un taux de démultiplexage de 5, sur lequel au début de chaque ligne, la tension colonne est préchargée à une tension de référence, ce qui explique le pic observé sur les courbes. La présente invention s'applique non seulement à des écrans de visualisation du type à dispositifs de commande intégres, comportant notamment des circuits de commande-lignes haute-impédance, mais elle peut aussi s'appliquer à des écrans de visualisation à circuits commande externes. Dans ce cas, la mesure du courant est effectuée tension de blocage des lignes en entrée des circuits de commande externes. La sortie de l'amplificateur opérationnel monté en intégrateur est reliée au bus de compensation "e" de la figure 2. II est évident pour l'homme de l'art que la présente invention peut s'appliquer à tous types d'écran de visualisation à matrice active, non seulement les écrans à cristaux liquides à matrice active du type décrit ci- dessus mais aussi les écrans LED (Light Emitting Diode) à matrice active, les écrans OLED (Organic Light Emitting Diode) à matrice active, quelque soit la technologie utilisée pour la réalisation des transistors, à savoir le silicium amorphe, le silicium polycristallin basse-température, le silicium polycristallin haute-température ou le silicium cristallin. REVENDICATIONS . Procédé de compensation d'un circuit comportant moins un premier conducteur (1j) à un potentiel déterminé, au moins second conducteur (ci) générant des perturbations sur le premier conducteur par couplage capacitif, un premier bus (CE) à une tension de référence couplé capacitivement au second conducteur et un second bus (e) de compensation des perturbations couplé capacitivement audit premier conducteur, caractérisé par les étapes suivantes mesure du courant circulant sur le premier bus (CE) lors de l'application d'une tension sur le second conducteur - intégration du courant mesuré de manière à obtenir une tension de compensation à appliquer sur premier conducteur. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en que la mesure courant est réalisée par une première impédance (Rm) série avec le premier bus. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'intégration du courant est réalisée par un circuit intégrateur (ICI, Cint, R) monté en parallèle sur la première impédance (Rm). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit intégrateur est constitué par un amplificateur opérationnel (ICI) et une capacité (Cint) montée entre la borne de sortie et une des bornes d'entrée de l'amplificateur opérationnel. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit intégrateur est constitué par un amplificateur opérationnel (ICI) et un filtre formé d'une capacité (Cint) et d'une résistance ( R ) en parallèle, monté entre borne de sortie et une des bornes d'entrée de l'amplificateur opérationnel (1C1) 6. Procédé selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu' seconde impédance (R int) est montée en série entre ladite borne d'entrée de l'amplificateur opérationnel et une borne de la première impédance. 7. Procédé selon les revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'une troisième impédance (R') est montée en série entre l'autre borne d'entrée de l'amplificateur opérationnel et l'autre borne de la première impédance (Rm). 8. Ecran de visualisation comportant un réseau d'électrodes disposées matriciellement en lignes Ij (j variant de 1 à m) et en colonnes ci variant de 1 à n), une capacité de couplage étant associée à chaque croisement ligne I colonne, un plan conducteur à une tension de référence formant des éléments capacitifs avec l'ensemble des colonnes, un circuit commande-lignes et un circuit de commande-colonnes et au moins un bus conducteur de compensation croisant l'ensemble des lignes, caractérisé en ce que le plan conducteur et le bus conducteur sont connectés à un circuit de compensation des perturbations dues aux couplages capacitifs ligne colonne mettant en oeuvre le procédé selon l'une quelconque revendications 1 à 7. 9. Ecran de visualisation selon la revendication 7, caractérisé ce qu'il est constitué par un écran à cristaux liquides à matrice active, écran à diodes électroluminescentes à matrice active, un écran à diodes électroluminescentes organiques à matrice active. Ecran de visualisation selon les revendications 8 et caractérisé ce que le plan conducteur à une tension de référence constitué par plan de masse ou une contre-électrode.