FR2542119A1

FR2542119A1 - Procede pour commander un ecran d'affichage matriciel a cristaux liquides

Info

Publication number: FR2542119A1
Application number: FR8320968A
Authority: FR
Inventors: Shigeru Morokawa
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1982-12-28
Filing date: 1983-12-28
Publication date: 1984-09-07
Anticipated expiration: 2003-12-28
Also published as: HK70288A; JPS59121391A; GB2139795A; US4679043A; DE3347345C2; JPH0416795B2; FR2542119B1; GB2139795B; GB8334520D0; DE3347345A1

Abstract

DANS LE PROCEDE DE COMMANDE D'ECRAN MATRICIEL A CRISTAUX LIQUIDES SELON LA PRESENTE INVENTION, CET ECRAN EST DIVISE AU MOINS EN DEUX REGIONS SEPAREES COMPRENANT DES ELECTRODES DE COLONNE 180-190 ET 192-202 ET DES ELECTRODES DE RANGEE 168-172 ET 174-202, CHAQUE REGION ETANT COMMANDEE SUCCESSIVEMENT PAR DES SIGNAUX DE COMMANDE DE RANGEE ET DE COLONNE POUR AFFICHER DES DONNEES VIDEO RANGEE PAR RANGEE PENDANT UNE PHASE DE COMMANDE PENDANT QUE LE FONCTIONNEMENT DES REGIONS RESTANTES PASSE PAR UNE PHASE DE REPOS AU COURS DE LAQUELLE UN POTENTIEL SENSIBLEMENT NUL EST APPLIQUE AUX ELEMENTS D'AFFICHAGE DE CES AUTRES REGIONS. LE NOMBRE EFFECTIF D'ELECTRODES DE RANGEE AUXQUELLES SONT APPLIQUEES LES IMPULSIONS DE SIGNAUX DE BALAYAGE SEQUENTIEL, NOMBRE QUI DETERMINE LE NIVEAU DU CONTRASTE POUVANT ETRE OBTENU LORSQUE LE NOMBRE D'ELEMENTS D'AFFICHAGE EST IMPORTANT, EST EGAL AU NOMBRE D'ELECTRODES DE RANGEE DE CHACUNE DE CES REGIONS, DE SORTE QU'UN NOMBRE SUFFISAMMENT ELEVE D'ELEMENTS PEUT ETRE OBTENU POUR UN AFFICHAGE DE TELEVISION A RESOLUTION ELEVEE AVEC UN PANNEAU D'AFFICHAGE SIMPLE ET UNE CONFIGURATION DE CIRCUITS PERIPHERIQUES 166, 204, 212 EGALEMENT SIMPLE.

Description

PROCEDE POUR COMMANDER UN ECRAN D' AFFICHAGE MATRICIEL A

CRISTAUX LIQUIDES

Les écrans d'affichage matricielsà cristaux liquides possèdent certains avantages importants sur les systèmes d'affichage à tubesà rayonscathodiques(CRT), en raison de leur faible consommation d'énergie, de leur forme

mince et de leur prix de revient potentiellement faible.

Toutefois, bien que les systèmes d'affichage à cristaux liquides soient utilisés maintenant à grande échelle pour des applications telles que les systèmes d'affichage des montres-bracelets et des calculateurs portatifs, les écrans matriciels à cristaux liquides de grandes dimensions n'ont pas encore été produits en quantités très importantes De tels écrans matriciels à cristaux liquides pourraient remplacer les systèmes d'affichage à tubes à rayons cathodiques utilisés dans les récepteurs de télévision, les terminaux d'ordinateurs, etc, c'est-à-dire qu'ils pourraient afficher des informations graphiques ou illustrées en apportant à toutes ces applications les avantages des dispositifs à cristaux liquides, y compris la possibilité importante d'un

fonctionnement à un très bas niveau de tension d'alimentation.

En général, il est nécessaire d'utiliser une certaine forme de circuit d'interface entre une source de données d'affichage et le dispositif d'affichage lui-même, c'est-à-dire qu'il est nécessaire d'appliquer des signaux de commande appropriés en conformité avec les données d'affichage

au dispositif d'affichage En outre, si la cadence de géné-

ration des données d'affichage est différente de la vitesse de fonctionnement du dispositif d'affichage, alors il est indispensable d'utiliser une certaine forme de moyens de mémorisation pour emmagasiner momentanément les données

d'affichage avant de les transférer au dispositif d'affichage.

Dans le cas d'une réception de télévision, la durée de chaque période de balayage horizontal (c'est-à-dire la période entre les impulsions de synchronisation horizontales successives dans le signal vidéo) est égale au temps durant lequel la trace sur le tube à rayons cathodiques balaie une ligne horizontale complète de l'image affichée C'est pourquoi, dans ce cas, du fait que l'on peut faire en sorte que la cadence d'entrée des données vidéo soit égale à la vitesse de fonctionnement du dispositif d'affichage, il n'est pas nécessaire d'utiliser un moyen de mémorisation de données vidéo Toutefois, en général,les procédés de commande classiques pour appliquer des données d'affichage telles que des signaux vidéo de télévision à un écran matriciel à cristaux liquides sont tels que la vitesse de fonctionnement de l'écran est plus faible que la cadence d'entrée des données vidéo, c'est-à-dire qu'un balayage ligne par ligne des rangées d'éléments d'affichage en synchronisme avec les périodes de balayage horizontal du

signal vidéo n'est pas possible Avec les procédés de com-

mande de la technique antérieure, il est donc nécessaire d'utiliser des circuits de mémorisation vidéo pour faire concorder la vitesse de fonctionnement de l'écran matriciel à cristaux liquides avec la cadence d'entrée des données vidéo Ceci est dû essentiellement au fait qu'il s'est avéré difficile jusqu'à présent d'atteindre un degré suffisamment élevé de contraste en utilisant des écrans d'affichage matriciel à cristaux liquides comportant un nombre très important d'éléments d'affichage, comme cela est nécessaire

pour afficher une image de télévision.

Cette limitation du nombre d'éléments d'affichage

pour des considérations de contraste d'affichage est essen-

tiellement déterminée par le nombre d'électrodes de l'écran d'affichage matriciel à cristaux liquides auxquelles sont appliquées les impulsions de balayage périodique, comme on va le décrire en détail par la suite Avec le procédé de

commande de la présente invention, on peut réduire considé-

rablement le nombre effectif de ces électrodes pour un nombre donné d'éléments d'affichage, par exemple à la moitié ou au tiers sans diminution du contraste dans l'affichage Le procédé de commande de la présente invention permet donc de fabriquer des systèmes d'affichage matriciels à cristaux liquides dont le prix est bas, la consommation d'énergie est faible et qui peuvent remplacer directement les systèmes d'affichage à tubesà rayons cathodiques dans des applications telles que la télévision ou les affichages graphiques des ordinateurs, cela en utilisant des circuitsd 'interface périphériques simples et sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours à des moyens d'emmagasinage de données vidéo de

grande capacité.

Selon la présente invention, avec un procédé de commande d'écran d'affichage matriciel à cristaux liquides comportant une pluralité d'électrodes de rangée couplées de manière à recevoir périodiquement des impulsions de signaux de rythme ou cadence et une pluralité d'électrodes de colonne couplées à un agencement de circuit de commande

d'électrodes de colonne pour recevoir des signaux de com-

mande représentant des données d'affichage à des cadences synchronisées avec lesdites impulsions de signaux de rythme, une pluralité d'éléments d'affichage à cristaux liquides étant formés aux intersections desdites électrodes de

rangée et desdites électrodes de colonne, lesdites élec-

trodes de colonne étant divisées en une pluralité d'ensembles d'électrodes de colonne commandés chacun par

des agencements de circuits de commande mutuellement indé-

pendants, de manière à définir ainsi une pluralité de régions correspondantes dudit écran d'affichage matriciel, de telle sorte lue, d'une part, le fonctionnement de chacune

desdites régions passe alternativement par une phase de com-

mande au cours de laquelle des signaux de commande sont appliqués aux électrodes de colonne de ladite région et des impulsions de signaux de rythme sont appliquées de manière à choisir séquentiellement les électrodes de rangée de ladite région et par une phase de repos au cours de laquelle un potentiel sensiblement nul est appliqué à tous les éléments d'affichage de ladite région et, d'autre part, pendant que le fonctionnement de chacune desdites régions passe par ladite phase de repos, le fonctionnement de tous

le restant desdites régions passe par une phase de commande.

On va maintenant décrire la présente invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels les figures 1 (a) et 1 (b) sont respectivement une vue en-plan et une vue en coupe d'un type nématique d'écran d'affichage matriciel à cristaux liquides; les figures 2 (a) à (c) sont des diagrammes de formes d'ondes pour illustrer un procédé de commande de la technique antérieure pour un écran d'affichage matriciel à cristaux liquides; la figure 3 est un graphique illustrant la relation entre la transmission de lumière et la tension appliquée pour un élément d'affichage à cristaux liquides; les figures 4 (a) et 4 (b) sont une vue en plan et une vue en coupe illustrant un procédé de formation de minces bandes métalliques sur des électrodes transparentes; la figure 5 est une vue en plan d'une partie d'un écran d'affichage matriciel à cristaux liquides pour illustrer un procédé de multiplexage des signaux de commande appliqués à cet écran; les figures 6 (a) et 6 (b) sont des vues en plan pour illustrer, d'une part, un procédé -classique de commande d'écran matriciel à cristaux liquides dans lequel des régions d'affichage différentes sont commandées par des signaux séparés de commande d'électrodes de colonne et, d'autre

part, un mode de réalisation d'une matrice d'affichage uti-

lisant le procédé de commande de la présente invention; les figures 7 (a), 7 (b) et 7 (c) sont des diagrammes de formesd'ondes pour illustrer différentes formes d'ondes de signaux de commande qui peuvent être utilisées avec le procédé de commande de la présente invention; la figure 8 (a) est un schéma synoptique d'un système d'affichage matriciel classique à cristaux liquides similaire à celui de la figure 6 (a); les figures 8 (b) et 8 (c) -sont des diagrammes de formes d'ondes pour illustrer le fonctionnement du-système d'affichage matriciel à cristaux liquides de la figure 8 (a); la figure 9 (a) est un schéma synoptique d'un-exemple d'un système d'affichage matriciel à cristaux liquides utilisant le procédé de commande de la présente invention; les figures 9 (b) et 9 (c)sont des diagrammes de formes d'ondes pour illustrer le fonctionnement du système d'affichage matriciel à cristaux liquides de la figure 9 (a); - la figure 10 est un diagramme de formesd'ondes

destiné à contribuer à la description du fonctionnement

d'un écran d'affichage matriciel à cristaux liquides qui n'utilise pas le procédé de commande de la présente invention; l O -et

la figure 1 l est un diagramme de formesd'ondes des-

tiné à contribuer à la description du fonctionnement du

procédé de commande de la présente invention.

La figure 1 (a) est une vue en plan simplifiée de l'agencement d'électrodeshorizontales 16 à 20 (appelées par la suite électrodes de rangée) et d'électrodes verticales 22 à 34 (appelées électrodes de segment) d'un écran matriciel 12 à cristaux liquides La figure 1 (b) est une vue en coupe de l'écran matriciel, la figure 2 montre des formes d'ondes de signaux de commande typiques appliqués à un élément d'affichage de la matrice, la figure 2 (a) montrant le signal de commande appliqué à un élément d'affichage qui est placé dans un état de transparence intermédiaire, la figure 2 (b)

montrant le signal de commande appliqué à un élément d'af-

fichage qui est placé dans un état entièrement transparent (appelé par la suite état O E "), tandis que la figure 2 (c) montre la forme d'onde de commande appliquée à un élément d'affichage qui est placé dans un état complètement opaque (appelé dans le présent exposé état " OFF ") -Pour empêcher une dissolution du cristal liquide, il est nécessaire d'appliquer des potentiels de commande de polarité alternante aux éléments de cet écran matriciel, comme représenté sur la figure 2 L'écran matriciel à cristaux liquides est supposé être du type nématique en hélice qui affiche une relation entre un niveau de tension de seuil Vl et un niveau de

tension de saturation V 2, comme représenté par-la courbe ca-

ractéristique de la figure 3 Sur cette figure, la transparence d'un élément d'affichage est portée sur l'axe vertical et la tension appliquée est portée sur l'axe horizontal Ainsi, pour obtenir un affichage présentant un certain nombre de gradations de densité, il est nécessaire de faire varier le niveau de la tension de commande appliquée aux éléments d'affichage dans les limites de la plage Vl à V 2 représentée sur la figure 3,de manière à obtenir ainsi des variations de densité d'affichage dans les limites de la plage Vl à V 2 c'est-à-dire la plage de la transparence minimale à la

1 O transparence maximale.

Sur la figure 1 (a), la référence 12 désigne une plaque de verre inférieure, les électrodes de rangée transparentes 14 à 20 étant formées sur la surface supérieure

de la plaque 12 On peut former de telles électrodes opti-

quement transparentes à l'aide d'une matière telle qu'une mince pellicule d'oxyde métallique, comme Sn 2 031 ou In 2 03 ' ou qu'une mince pellicule de haut polymère telle que du polyacétylène (-CH) x, ou du polycyacyle (SN)z La référence désigne une plaque de verre supérieure qui comporte aussi des électrodes transparentes (par exemple les électrodes de colonne 22,28,) formées sur sa surface orientée vers la plaque de verre 12 Les références 51 et 40 désignent des pellicules isolantes transparentes formées d'une matière telle que Si O 2 pour Ekp^cher un contact direct entre la matière 36 formant le cristal liquide et les électrodes de commande, de manière à empêcher ainsi la circulation d'un courant continu dans le cristal liquide lorsque des tensions de commande sont appliquées aux électrodes Ces pellicules isolantes servent également à donner une planéité suffisante aux surfaces des électrodes Les références 48 et 42 désignent des couches d'alignement de cristal liquide qui servent à aligner les molécules du cristal liquide de telle sorte que soit obtenu un alignement de cristal liquide nématique,comme il est bien connu dans la technique, les axes principaux des molécules étant par exemple disposés parallèlement aux plans des plaques de verre 12 et 10, mais les molécules adjacentes

à chaque plaque étant alignées dans des directions mutuel-

lement perpendiculaires dans une vue perpendiculaire au plan de l'écran Toutefois, on peut utiliser diverses autres

dispositions des molécules de cristal liquide.

Les références 50 et 44 désignent des plaques de polarisation qui servent à établir des directions mutuel-

lement perpendiculaires de polarisation de la lumière trans-

mise à travers ces plaques Les références 38 désignent une

plaque réflectrice.

Pour améliorer la conductibilité électrique des électrodes transparentes utilisées dans un tel écran matriciel à cristaux liquides, on a adopté des moyens comme par exemple la formation d'une ligne ou bande fine de métal,tel que du cuivre,sur toute la longueur de l'électrode, c'est-àdire une ligne mince et non transparente Ceci est illustré sur la figure 4 (a) o une mince de bande de métal 54 est formée sur une électrode transparente 53 s'étendant depuis une partie 55 formant patte de connexion de l'électrode Toutefois, un tel agencement présente l'inconvénient que la partie formant bande de métal obscurcit partiellement chaque élément d'image de la rangée ou colonne correspondante des éléments d'image, ce qui réduit la qualité de l'affichage de l'écran matriciel à cristaux liquides Il est donc difficile de faire

en sorte que la partie formant bande métallique soit suffisam-

ment large pour assurer une conductivité suffisamment accrue de l'électrode Un autre agencement possible est représenté formé sur une électrode transparente 56, c'est-à-dire qu'une partie 57 formant bande métallique couplée à la partie 58 formant patte de connexion s'étend tout autour de la périphérie de l'électrode Cet agencement présente

l'avantage d'éviter un obscurcissement des éléments d'af-

fichage par les parties formant b-andesmétalliqu Es conductrices.

Toutefois, la demanderesse de la présente invention a cons-

taté qu'un agencement tel que celui représenté formé sur une électrode transparente 5 dans la figure-4 (a) donne des résultats bien -meilleurs Dans ce cas, des bandes métalliques transversales 61 sont formées entre les parties opposées d'une bande métallique 60 formée périphériquement, ces bandes transversales étant disposées de manière à ne pas recouvrir une partie quelconque d'une zone d'élément d'image Ceci permet une augmentation importante de la conductivité de l'électrode qu' il faut atteindre en réduisant à un minimum -les effets du dessin de l'électrode sur la qualité de l'af- fichage Il convient de remarquer que le dessin formé par la bande conductrice sur l'électrode 5 peut être formé aussi bien sur les électrodes de rangée que sur les électrodes de segment de l'écran d'affichage matriciel, de telle sorte

que toutes les parties formant bandesconductricessont dispo-

sées dans les espaces entre les éléments d'affichage adjacents.

Une autre configuration possible que la demanderesse de la présente invention a constaté être avantageuse est représentée formée sur-une électrode transparente 62 Ici, on forme une pluralité de bandes métalliques 62 mutuellement séparées qui s'étendent dans la direction longitudinale de l'électrode En utilisant un grand nombre de ces bandes métalliques séparées, chacune étant suffisamment étroite, on peut obtenir une augmentation notable de la conductivité d'une électrode transparente avec un effet minimal sur la

qualité de l'affichage.

La figure 4 (b) est un schéma en coupe illustrant la façon selon laquelle une bande métallique, référencée 64, est formée sur une électrode transparente 63, une couche transparente de matière isolante 65 (constituée par une substance telle que Si O 2) étant formée sur cette bande et

cette électrode.

En se référant de nouveau aux formes d'ondes de signaux de commande représentées sur la figure 2, on va supposer que ces formes d'ondes représentent des signaux de commande appliqués à l'élément d'affichage à cristaux liquides qui est pris en sandwich entre une électrode de colonne 22 * (c'est-à-dire une électrode supérieure) et une électrode de rangée 14 (c'est-à-dire une électrode inférieure) Un élément d'affichage est choisi à l'aide des signaux combinés de rythme et de commande de données appliqués à ces électrodes, c'est-à-dire que cet élément est placé dans l'état entièrement transparent (ON), entièrement opaque (OFF) ou dans un état

de transparence intermédiaire comme on l'a décrit précédemment.

Pendant l'intervalle de temps suivant, depuis tl à 2 tl, l'élément d'affichage à cristaux liquides disposé entre l'électrode de rangée 16 et l'électrode de colonne 22 est choisi, tandis qu'une tension de signal de transmodulation de non-sélection, d'une amplitude V, est appliquée en tant que polarisation en courant alternatif à l'élément d'affichage à cristaux liquides disposé entre l'électrode de rangée 14 et l'électrode de colonne 22 Ainsi, dans le cas d'un écran d'affichage matriciel à cristaux liquides comportant un total de N rangées, l'amplitude de la tension de commande nécessaire pour placer un élément d'affichage dans l'état entièrement transparent (ON), tension qui est désignée par l'abréviation Von, et la tension de commande nécessaire pour placer un élément d'affichage dans l'état entièrement opaque (OFF), tension qui est désignée par l'abréviation Voff, peut être calculée comme indiqué ci- après (en supposant une amplitude de crête de 1 pour les impulsions de signal de rythme appliquées aux électrodes de rangée et en désignant

par a la valeur de crête d'une impulsion de commande d'élec-

trodes de colonne) Von = N t(l+a) 1 + 1 (n-l)3 /n Vof f = l f(l+a)2 l + 12 (n-1)3/n (n,a) Von/Voff = qll+a)2 +n- 11 /(l-a)2 +n-l) Si on augmente le nombre N de rangées, les valeurs de Von et Voff se rapprochent l'une de l'autre Pour faire en sorte que la valeur de Voff corresponde à la valeur Vl indiquée sur la figure 3 et pour faire en sorte que la valeur de Von corresponde à la valeur de V 2, il est nécessaire de

déterminer de façon appropriée la valeur de l'amplitude a.

Toutefois, si on augmente la valeur de n, il devient impos-

sible d'obtenir une telle relation de tension de commande.

Le rapport Von/Voff, a une valeur maximale: cs Cy( Vf+ l)/(Vff 1) A mesure que le nombre de rangées N augmente et que cd< se rapproche de la valeur 1, la valeur de Von devient plus grande que Vl et la valeur de Voff devient plus petite que V 2, de sorte que le contraste d'affichage diminue Pour une valeur de N de l'ordre de 32 à 64, le rapport Von/Voff = V 2/V 1, environ Ainsi,il se pose des problèmes de contraste faible si le nombre de rangées N de la matrice d'affichage

devient supérieur à 64.

Lorsque l'on utilise un écran matriciel à cristaux liquides simple de la forme fondamentale représentée sur la figure 1 (a), pour obtenir un affichage en télévision par exemple, alors'on commande successivement chaque rangée d'éléments d'affichage en appliquant des potentiels de signaux vidéo correspondant à chaque élément de cette rangée aux électrodes de colonne respectives 22 à 34 pendant un intervalle durant lequel une impulsion de rythme est appliquée à l'électrode de rangée de la rangée choisie, puis en appliquant des potentiels de signaux vidéo appropriés pour la rangée suivante d'éléments d'affichage aux électrodes de colonne quand une impulsion de rythme suivante est appliquée

à l'électrode de rangée suivante, et ainsi de suite, c'est-

à-dire que ces impulsions de rythme explorent successivement

les électrodes de rangée 14 à 20.

Un des procédés qui a été proposé pour permettre d'augmenter le nombre de rangées d'un tel écran matriciel à cristaux liquides consiste à utiliser un multiplexage de signaux de commande, c'est-à-dire à commander une pluralité de rangées d'éléments d'affichage par chacune des électrodes de rangée à l'aide d'une commande appropriée en temps partagé des électrodes de rangée Un exemple simple d'un tel agencement est illustré sur la figure 5 o un multiplexage par un facteur de quatre est effectué (c'est- à-dire que chaque électrode de rangée commande quatre rangées d'éléments d'affichage) Dans le présent exemple, un écran d'affichage

matriciel 58 à cristaux liquides comporte une paire d'élec-

trodes de rangée 67 et 68 et cinq ensembles de quatre électrodes de colonne dont les premières sont désignées par

les références 58 à 78 Ces électrodes de colonne conjoin-

tement avec l'électrode de rangée 67 commandent l'ensemble de quatre éléments d'affichage 69 à 72 A première vue, la matrice de la figure 5 semble former un réseau de huit rangées par cinq colonnes d'éléments d'affichage Toutefois, en fait, le nombre de lignes de connexion d'électrodes qui doivent sortir de la matrice est égal à ( 2 + 20) = 22, et non pas le total de 13 conducteurs qui serait nécessaire dans le cas d'une simple matrice de 8 rangées par 5 colonnes n'utilisant pas une commande par multiplexage Le nombre de conducteurs de connexion d'électrodes est donc identique à celui d'une

simple matrice de deux rangées par 20 colonnes L'augmen-

tation du nombre de conducteurs de sortie rendue nécessaire par un tel agencement de commande par multiplexage pose des problèmes pratiques de fabrication dans le cas d'un écran matriciel comportant un grand nombre d'électrodes de colonne

comme cela est nécessaire pour obtenir un affichage en télé-

vision.

Un autre procédé qui a été proposé pour augmenter le nombre total de rangées dans un tel écran d'affichage matriciel à cristaux liquides audelà de la limite pratique d'environ 64,comme décrit ci-dessus, est illustré sur la figure 6 (a) Dans ce cas, les électrodes de colonne sont divisées en un ensemble supérieur, 82 à 94, destiné à commander la moitié supérieure de la matrice d'affichage et en un ensemble inférieur 96 à 106 destiné à commander la moitié inférieure de la matrice, tandis que les électrodes

de rangée correspondantes des moitiés supérieure et infé-

rieure sont reliées ensemble (c'est-à-dire les électrodes de rangées 108 et 114, 110 et 116, 112 et 118, comme on peut le voir) Quand une telle matrice d'affichage est utilisée avec un agencement de commande à balayage ligne par ligne, par exemple pour un affichage en télévision, alors le fonctionnement pour les trois premières rangées commandées par les électrodes de rangée 108 à 112 est identique à celui de la matrice d'affichage simple de la figure 1 (a) décrite ci-dessus, c'est-à-dire que des impulsions de rythme

désignées par T Pl à TP 3 explorent successivement les élec-

trodes de rangée 108 à 112, les potentiels de signaux vidéo étant appliqués aux électrodes de colonne' 67 à 94 en étant

synchronisés de façon appropriée avec ces impulsions d'ex-

ploration de rangées Toutefois, pendant que la moitié supérieure de la matrice d'affichage est commandée de cette

façon, aucun signal vidéo n'est appliqué à l'ensemble infé-

rieur des électrodes de colonne 96 à 106 qui, du point de vue électrique, sont séparées des électrodes de colonne 82 à 94 Quand la commande de l'électrode de rangée 112 est terminée, alors les signaux vidéo destinés à la rangée suivante d'éléments d'affichage sont appliqués aux électrodes de colonne 96 à 106 en synchronisme avec l'impulsion d'exploration ou balayage TP 1, puis les rangées-d'éléments d'affichage de la moitié inférieure de la matrice d'affichage

sont commandées de facon successive.

Un tel agencement présente un grand nombre d'avantages.

En premier lieu, le nombre effectif de rangées en ce qui concerne la valeur de von/voff définie-précédemment est égal au nombre de rangées de chaque moitié de la matrice Ainsi, en formant 64 rangées d'éléments dans chaque moitié de la matrice d'affichagepour un total de 128 rangées, la valeur de Von/Voff est maintenue voisine de V 2/V 1 (de la figure 3), de sorte qu'aucune perte de constraste ne résulte du doublement du nombre de rangées de la matrice En second lieu, on peut sortir de l'écran matriciel deux ensembles de conducteurs de connexion d'électrodes de colonne (c'està-dire pour-les moitiés supérieure et inférieure de la matrice d'affichage)

d'une manière très commode Toutefois, du fait que les élec-

trodes de rangée des moitiés supérieure-et inférieure de la matrice d'affichage sont commandées simultanément (par exemple 108 et 114), il est nécessaire que les signaux vidéo appropriés soient appliqués à coup sûr aux électrodes de colonne d'une manière simultanée correspondante (par exemple, il est nécessaire que les signaux de commande de segments soient appliqués simultanément aux électrodes de colonne 82 à 94 pour la rangée d'éléments d'affichage correspondant à l'électrode de rangée 108 et que les signaux de commande de segments soient appliqués aux électrodes de colonne 96 à 106 pour la rangée d'éléments d'affichage correspondant à l'électrode de rangée 114 pendant l'impulsion d'exploration ou de balayage de rangée TP 1) Toutefois, dans le cas d'un signal vidéo de télévision, les données pour chaque ligne horizontale de l'affichage (dans le cas d'un affichage à tube à rayonscathodiques)ou pour chaque rangée d'éléments d'affichage sont fournie sd'une manière dite"une seule ligne à la fois'" c'est-à-dire pendant les périodes successives de

balayage horizontal Ainsi, les signaux de commande d'élec-

trodes obtenus par traitement d'un tel signal vidéo pour engendrer des signaux numériques appropriés (en utilisant des registres à décalage et des circuits de mémorisation temporaire ou circuits-verrous comme il est bien-connu dans

la technique) pour commander l'affichage d'une façon séquen-

tiellerangée par rangée,ne peuvent pas être utilisés direc-

tement avec l'agencement de la figure 6 (a) Il est nécessaire,

dans un tel cas, d'avoir recours à deux circuits de mémori-

sation de données vidéo couplés respectivement aux électrodes de colonne des moitiés supérieure et inférieure de l'écran d'affichage pour que les signaux de données vidéo appropriés puissent être appliqués afin de commander simultanément les électrodes de colonne de chaque moitié,comme décrit ci-dessus, ce qui fait que les paires de rangées des moitiés supérieure et inférieure de la matrice d'affichage sont balayées ou explorées séquentiellement (par les impulsions de balayage

TP 1, TP 2, TP 3 dans l'exemple de la figure 6 (a)).

Dans le cas d'un affichage de télévision, la capa-

cité d'emmagasinage nécessaire pour ces circuits de mémori-

sation de données vidéo devient extrêmement importante Par exemple, si on considère une matrice d'affichage comportant

à peu près le nombre minimum d'éléments d'affichage néces- saire pour un affichage de télévision, c'est-à-dire 128 rangées et 128

colonnes, et une échelle de gris comprenant

16 niveaux de luminance, la capacité d'emmagasinage néces-

saire est de 64 K bits Dans le cas d'une matrice de 256

rangées par 256 colonnes, la capacité d'emmagasinage néces-

saire est de 256 K bits De plus, une telle mémoire demanderait une capacité de vitesse de réponse lecture/écriture très élevée (de l'ordre de plusieurs M Hz), et par-suite de la consommation d'énergie élevée d'une mémoire RAM (mémoire à accès aléatoire) dynamique de ce type, devrait être formée d'éléments RAM statiques CMOS (semi-conducteur oxyde- métal

à symétrie complémentaire)à l'aide des techniques actuelles.

Une telle mémoire vidéo augmenterait donc considérablement le prix de revient d'un récepteur de télévision dans lequel elle serait utilisée et ne serait donc pas envisageable dans la pratique pour un écran matriciel à cristaux liquides qui

serait destiné à être utilisé dans un récepteur TV relati-

vement bon marché ou à servir au remplacement direct peu coûteux d'un tube à rayons cathodiques dans des applications

d'affichage concernant la télévision ou les ordinateurs.

En se référant maintenant à la figure 6 (b), on va

décrire le procédé de commande selon la présente invention.

Dans ce cas, les électrodes de colonne de la matrice d'af-

fichage sont de nouveau scindées en deux ensembles 120 à 132 et 134 à 148 qui définissent deux régions séparées de l'écran d'affichage, c'est-àdire les moitiés supérieure et inférieure dans cet exemple Toutefois, les électrodes de

rangée 150 à 160 de la matrice nesont pasreliées mutuel-

lement, mais sont explorées ou balayées par des signaux de rythme T Pl à TP 6 engendrés séquentiellement L'ensemble d'électrodes de colonne 120 à 132 et l'ensemble d'électrodes de colonnes 134 à 148 sont couplés respectivement par l'intermédiaire d'un moyen formant un circuit de commutation (non représenté sur la figure 6 (b)) à un circuit de commande d'électrodes de colonne qui engendre des signaux de commande représentant des données vidéo d'une manière dite une seule ligne à la fois comme décrit précédemment Pendant que la moitié supérieure de la matrice d'affichage est balayée par les impulsions de signaux de rythme T Pl à TP 3, les éléments d'affichage de la moitié inférieure sont maintenus dans un état dans lequel une tension nulle (ou voisine de zéro) est appliquée à chaque élément pendant une partie de la période globale de balayage de trame appelée par la suite "phase de repos", les signaux de commande d'électrodes de colonne cessant d'être appliqués aux électrodes de colonne 134 à 148 et étant appliqués uniquement aux électrodes de colonne 120 à 132 Lorsque le balayage de la moitié supérieure de la

matrice d'affichage est terminé, alors les éléments d'affi-

chage de la moitié supérieure entrent dans la phase de repos,

les signaux de commande d'électrodes de colonne cessant -

d'être appliqués aux électrodes de colonne 120 à 132 et

étant fournis maintenant aux électrodes de colonne 134 à 148.

Le procédé de commande selon la présente invention appliqué à la matrice d'affichage simple de la figure 6 <b), et cela en supposant que chaque élément d'affichage ne peut prendre que deux états, c'est-à-dire un état complètement transparent (état ON)et un état entièrement opaque (étant OFF), est illustré par le diagramme de formes d'ondes de la figure 7 (a) Ici, les impulsions de signaux de rythme (TP 1, TP 2 O, a peuvent prendre chacun cinq niveaux de potentiel différents, comme représenté Un tel procédé de commande d'électrodes de rangée présente certains avantages qui sont bien connus dans la technique et que l'on ne décrira pas dans le présent exposé La figure 7 (a) montre les formes d'ondes T Pl à TP 3 de commande d'électrodesde rangée et trois formes d'ondes différentes possibles S(l,0,O) à S(ll,l) de signaux de commande d'électrodes de colonne pour la moitié supérieure de la matrice d'affichage Comme on peut le voir, les formes d'ondes d'impulsions de signaux de rythme varient d'amplitude entre +a V et -a V, tandis que les formes d'ondes

de commande d'électrodes de colonne varient entre +V et -V.

Pendant une première phase de commande, de O à T/4, les rangées de la moitié supérieure de la matrice d'affichage sont choisies de façon successive par les impulsions T Pl à TP 3 de signaux de rythme, et les éléments d'affichage sont

commandés en conformité avec le contenu des signaux de com-

16 25421119

mande d'électrodes de colonne Pendant l'intervalle de temps 0 à T/4, la moitié inférieure de la matrice d'affichage se trouve dans une phase de repos Ensuite, pendant la phase de repos de la moitié supérieure de la matrice d'affichage, depuis T/4 jusqu'à K/2, un potentiel de +V est appliqué entre les électrodes de rangée et les électrodes de colonne à chaque élément d'affichage de la moitié supérieure de l'élément d'affichage tandis que la moitié inférieure de la

matrice d'affichage est balayée ou explorée par les impul-

sions TP 4 à TP 5 (omises sur la-figure 7 (a)) de signaux de rythme Pendant la phase de commande suivante de la moitié

supérieure de la matrice d'affichage, des signaux de com-

mande de polarit& opposéessont appliqués aux électrodes de rangée et aux électrodes de colonne de cette moitié tandis que la moitié inférieure de la matrice d'affichage entre

dans une phase de repos.

On voit qu'avec un tel procédé, la valeur efficace

de la tension de commande appliquée à chaque élément d'af-

fichage est réduite et que par conséquent il est nécessaire de compenser cette diminution en augmentant les amplitudes des tensions de commande appliquées à la matrice d'affichage, par exemple d'un facteur de \ dans le cas d'une matrice d'affichage scindée en deux régions comme dans l'exemple de la figure 6 (b) Toutefois, une telle augmentation

ne présente pas normalement de difficultés pratiques.

Dans l'exemple ci-dessus, chaque élément d'affichage entre dans la phase de repos par application de potentiels identique aux électrodes de rangée et aux électrodes de colonne correspondantes Toute-fois, il est possible d'avoir recours à d'autres procédés pour établir la phase de repos; par exemple, -on peut utiliser des éléments de commutation pour obtenir un état de court-circuit entre les électrodes de rangée et les électrodes de colonne, etc Il suffit que

des moyens soient prévus pour appliquer un potentiel sensi-

blement nul à chaque élément d'affichage au cours de la phase de repos De plus, la matrice d'affichage peut être divisée en trois ou plus de trois régions et non pas en deux régions comme dans l'exemple ci-dessus Toutefois, dans chaque cas, seuls les éléments d'affichage d'une seule région à la fois sont commandés à l'aide du procédé de commande de la présente invention, tandis que les éléments d'affichage des régions restantes se trouvent dans la phase de repos. La figure 7 (b) montre des formes d'ondes pour un système différent de signaux de commande pouvant être appliquée au procédé de commande de la présente invention Ici, la polarité des impulsions TP 1, TP 2, de signaux de rythme alterne pendant de brefs intervalles de temps et non pas entre des phases de commande successives comme dans l'exemple de la figure 7 (a),comme c'est le cas également pour les signaux de commande d'électrodes de colonne représentés dans la partie inférieure de-la figure Pendant une phase de repos, les signaux de commande d'électrodes de colonne et les impulsions de signaux de rythme forment des trains

d'impulsions synchronisés d'amplitude et de polarité iden-

tiques de sorte que les tensions de commande résultantes

appliquées aux éléments d'affichage correspondants sont nulles.

Les signaux de commande utilisés sur la figure 5 (b) entraînent un niveau plus élevé de consommation d'énergie mais présentent l'avantage d'appliquer des inversions de polarité aux éléments à cristaux liquides pendant des périodes de temps plus courtes que dans le cas des signaux de la figure 7 la) et c'est pourquoi ils sont préférables du point de vue de l'augmentation maximale

de la durée de vie utile des éléments à cristaux liquides.

La figure 7 (c) montre les formes d'ondes d'un agencement différent de signaux de commande pouvant être

appliqué au procédé de commande de la présente invention.

Pendant la phase de commande, ces signaux sont identiques à ceux de l'exemple de la figure 7 (b) mais chaque phase de repos est établie par le maintien de toutes les impulsions T Pl à TP 4 de signaux de rythme de la région d'affichage correspondante à un premier potentiel pendant une moitié de la durée de la phase de repos, les électrodes de colonne de cette région étant maintenues au même potentiel (par

exemple +V),puis par le maintien des potentiels de ces impul-

sions de signaux de rythme au potentiel opposé (par exemple -V), en même temps que les électrodes de colonne, pour le restant de la phase de repos Ici encore, un potentiel nul est appliqué à chaque élément d'affichage d'une région de la matrice d'affichage pendant que cette région se trouve

dans la phase de repos.

On va maintenant décrire plus avant le procédé de commande de la présente invention en se référant au schéma synoptique de la figure 8 (a) et aux diagrammes correspondants de formes d'ondes des figures 8 (b) et 8 (c) Sur la figure 8 (a), un ensemble d'électrodes de rangée 168 à 178 sont disposées par paires connectées comme dans l'exemple de la figure 6 (a), c'est-à-dire avec les électrodes de rangées 168 et 178, 170 et 176, 172 et 174 reliées mutuellement, ces paires d'électrodes de rangée étant commandées par des

impulsions de signaux de rythme ou cadence appliquées sur-

trois lignes de sortie d'un circuit 166 de commande d'élec-

trodes de rangée Les électrodes de colonne sont divisées en un ensemble supérieur, 180 à 190, et un ensemble inférieur, 192 à 202, de sorte que la matrice d'affichage est divisée en une région supérieure et une région inférieure commandées

respectivement par ces deux ensembles d'électrodes de rangée.

Les électrodes 180 à 190 de 3 rangées supérieures sont com-

mandées par un circuit 166 de commande d'électrodes de colon-

ne, et l'ensemble inférieur d'électrodes de rangée 192 à 202 est ommandé par un circuit 204 de commande d'électrodes de colonne Un signal vidéo est appliqué à l'entrée d'un

circuit de commutation (c'est-à-dire un circuit de commuta-

tion électronique) 164 qui fournit sélectivement le signal 3 o vidéo à un circuit 206 de mémorisation de trame, qui est couplé de manière à fournir des signaux d'entrée au circuit de mémorisation 166, et à un circuit 208 de mémorisation de trame qui fournit les signaux d'entrée au circuit 204 de commande d'électrodes de colonne La figure 8 (b)représente une forme d'onde typique de tension de commande apparaissant aux bornes d'un élément d'affichage dans la région supérieure de la matrice d'affichage tandis que la figure 8 (c) montre la tension apparaissant aux bornes d'un élément d'image

typique dans la moitié inférieure de la matrice d'affichage.

Le fonctionnement de ce système d'affichage est le suivant.

Dans un intervalle de temps au cours duquel une partie du signal vidéo représentant des données devant être affichées dans la région supérieure de la matrice d'affichage est appliquée à l'entrée du circuit de commutation 164 (par exemple pendant la première moitié d'une période de balayage horizontale), le signal vidéo est transféré au circuit de mémorisation 206 et y est emmagasiné après avoir été converti sous une forme numérique Lorsque la partie suivante du signal vidéo, représentant des données devant

être affichées dans la région inférieure de la matrice d'af-

fichageest appliquée à l'entrée du circuit de commutation

164, alors ces données sont transférées au circuit de mémo-

risation 208 et y sont emmagasinées Ensuite, au moment o une première impulsion de signal de rythme est appliquée

à partir du circuit 166 de commande d'électrodes de rangée.

aux électrodes de rangée 168 et 178, les signaux de commande d'électrodes de colonne destinés aux première et sixième rangées d'éléments d'affichage sont émis par les circuits de commande 166 et 204 respectivement Ensuite, les signaux de commande d'électrodes de colonne destinés aux seconde et cinquième rangées d'éléments d'affichage sont émis par les circuits de commande d'électrodes de colonne,,

et ainsi de suite.

La figure 9 (a) représente un circuit synoptique d'un système d'affichage à cristaux liquides utilisant le

procédé de commande à "phase de repos" de la présente inven-

tion Comme dans le circuit de la figure 8 (a),_la matrice d'affichage-est divisée en une région supérieure et une région inférieure, comportant des ensembles supérieur et inférieur d'électrodes de colonne -180 à 190 et 192 à 202 respectivement Toutefois, les électrodes de colonne sont isolées les unes des autres et aucun circuit de mémorisation de trame n'est nécessaire Lorsque la partie de signal vidéo représentant des données devant être affichées sur la première rangée (c'est-à-dire la rangée supérieure extrême) d'éléments

d'affichage est appliquée à l'entrée du circuit de commuta-

tion 212, le signal est transféré au circuit 166 de commande d'électrodes de colonne et est émis par ce dernier sous la forme de signaux de commande appliqués aux électrodes de colonne 180 à 190 A ce moment, la région supérieure de la matrice d'affichage se trouve dans la phase de commande, comme représenté sur la figure 9 (b) qui représente la tension apparaissant aux bornes d'un élément d'image typique dans la région supérieure, tandis que la région inférieure se trouve dans la phase dé repos comme illustré par la forme d'onde de commande de la figure 9 (c) Ensuite, les signaux

de commande destinés aux seconde et troisième rangées d'élé-

ments d'affichage sont appliqués par le circuit de commande

166 aux électrodes de colonne 180 à 190 A ce stade, c'est-

à-dire à l'instant Tl indiqué sur la figure 9 (b), la région supérieure de la matrice d'affichage entre dans la phase de repos tandis que la région inférieure entre dans la phase de commande Un potentiel nul est ensuite appliqué à chaque élément d'affichage de la région supérieure, comme décrit

précédemment, et cet état continu jusqu'à l'instant T 2.

Pendant l'intervalle de Tl à T 2, des signaux de commande sont émis par le circuit de commande 204 en synchronisme

avec les impulsions de signaux de rythme ou chrono-déclenche-

ment d'électrodes de rangée appliquées aux électrodes de rangée 174,176 et 178 successivement pour commander les

quatrième, cinquième et sixième rangées d'éléments d'affi-

chage, respectivement Ensuite, c'est-à-dire à la fin de cette opération de balayage, la région inférieure de la matrice d'affichage entre dans la phase de repos et la

séquence d'opération décrite ci-dessus recommence.

Dans la pratique, il est nécessaire de disposer d'une certaine capacité de mémorisation pour emmagasiner les données de signaux vidéo avant de les -transférer aux électrodes de colonne dans le cas d'une matrice d'affichage de télévision utilisant le procédé de commande de la présente invention Toutefois, la capacité d'emmagasinage nécessaire est très faible et correspond, au plus, à une ou deux lignes d'éléments d'affichage Ceci est presque négligeable en comparaison de la capacité de mémorisation importante nécessaire avec le procédé de la technique antérieure de la

figure 7.

La forme d'onde de tension de commande, apparaissant aux bornes d'un élément d'affichage dans le cas d'un procédé de commande de matrice d'affichage à cristaux liquides du type de la te chnique antérieure, est illustrée sur la figure 10 Ici, la partie de chaque période de tramne durant laquelle un élément d'image est choisi pour être placé dans l'état ON ou dans l'état OFF est désignée comme étant la phase de modulation, tandis que la partie restante de la trame durant laquelle un signal de polarisation de polarit 6 salternant Es et de faible amplitude apparait aux bornes de l'élément

d'affichage et est désignée comme étant la phase de polari-

sation, l'amplitude de crête de cette tension de polarisation étant désignée par VO L'amplitude de crête de la tension de commande appliquée pour placer un élément d'affichage dans l'état ON est (a + 1) VO, o a est l'amplitude de crête des impulsions de signaux de rythme appliquées aux électrodes de rangée, et la tension appliquée pour placer un élément d'affichage dans l'état OFF est (a 1) VO Dans ce cas, comme on l'a décrit précédemment, les valeurs efficaces Von et Voff pour placer un élément d'affichage dans les états ON et OFF respectivement sont données par les équations suivantes, N désignant le nombre de rangées dans la matrice d'affichage Von* *Vo

VN

Ternr e mrodulation Terme polarisation Voff* N *VO Le rapport Von/Vioff est donc donné par al N,8) XVon'* a 2 + 2 ma+N-M Voff 3 a 2 _ 2 ma+N-M et la valeur maximale de ce rapport est A(N M, a) >imax En se référant maintenant à la figure 11, on voit que l'on v a représenté une forme d'onde de tension de commande apparaissant aux bornes d'un élément d'affichage

dans le cas d'une matrice d'affichage à laquelle est appli-

qué le procédé de commande de la présente invention, cette matrice étant divi-sée en une région supérieure et en une région inférieure,comme dans l'exemple de la figure 9 (a) ci-dessus Dans le présent cas, la phase de polarisation comprend une partie formant une phase de repos au cours de laquelle le potentiel appliqué à l'élément d'affichage est maintenu à une valeur nulle Uin "facteur de repos" M est défini comme représentant la proportion d'une trame durant laquelle les éléments d'affichage se trouvent dans la phase de repos En d'autres termes, si la matrice est divisée en deux régions comme dans les exemples décrits ci-dessus, alors M est égal au nombre total N de rangées de matrice divisé par 2 Si la matrice est divisée en trois régions,

alors M est égal à N/3.

Les valeurs de Von et Voff sont alors données par Von $i(+)+Ni E 1 V O Terme modulation Terme polarisation Vaff/*(fl+Nf* 2 c V et le rapport Von/Vofif est donné par Vôn a 2 + 2-xa+N -V Of f a_ 2-2 a+N tandis que la valeur maximale et vo/v Voff est donnée par A M a) max= A <N -1/W ___N Oin peut donc comprendre que l'on peut augmenter la valeur maximale du rapport Von/Vof f comme l'exige le procédé de commande à "phase de repps" de la présente

invention.

Rn convient de remarquer que le procédé de commande de la présente invention peut être combiné avec une commande multiplexée des électrodes, comme décrit précédemment, en référence à la figure 4, pour obtenir un nombre encore plus grand d'éléments d'affichage sans réduction du contraste de l'affichage Par exemple; en se référant de nouveau à la figure 4, on peut comprendre qu'un tel écran d'affichage matriciel pourrait être agrandi et transformé en une matrice d'affichage divisée en une région supérieure et une région inférieure de manière à comprendre un ensemble supérieur

de 64 électrodes de rangée, par exemple 401 et 402, comman-

dant individuellement une pluralité d'ensembles de quatre éléments d'affichage, et un ensemble inférieur similaire de 64 électrodes de rangée, avec 768 ensembles de 4 groupes de conducteurs de connexion d'électrodes de colonne-, (par exemple l'ensemble 41 à 414 sur la figure 3)pour commander la région supérieure de la matrice d'affichage et 768 ensembles

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similaires de conducteurs d'électrodes de colonne pour commander la région inférieure Un tel écran matriciel à cristaux liquides comporterait 768 colonnes x 512 rangées d'éléments d'affichage, ce-qui est équivalent au nombre d'éléments d'image du type habituel de système d'affichage

de télévision à tube à rayons cathodiques.

On s'est aperçu qu'avec le procédé de commande de la présente invention, on peut augmenter les performances (plus spécifiquement, on peut augmenter le rapport Von/Voff

des éléments d'affichage à cristaux liquides décrits ci-

dessus) en ayant recours à des éléments d'absorption de tension fonctionnant à des niveaux de tension relativement bas et couplés entre les électrodes d'affichage et les conducteurs de connexion de ces électrodes A titre d'exemple, on peut disposer des paires de diodes-au silicium montées dos à dos qui peuvent être disposées entre chaque

électrode de rangées et le conducteur de connexion corres-

pondant fournissant les signaux de commande à cette élec-

trode Ces diodes peuvent comprendre, par exemple des paires de diodes de jonction PIN à film mince en silicium amorphe reliées suivant une configuration en anneau, ou bien des

diodes Schottky que l'on forme en utilisant une mince pel-

licule de matière telle que du tellurium Ceci a pour effet de réduire à la fois la valeur de Von et de voff d'une quantité de l'ordre de 0,5 à 1, 5 Vf de manière à augmenter ainsi le rapport effectif de Von/Voff En utilisant de tels anneaux de diodesconjointement avec le procédé de commande de la présente invention et en multiplexant les électrodes de commande comme décrit ci-dessus, il serait possible

d'obtenir une matrice d'affichage à cristaux liquides com-

portant un nombre d'éléments de l'ordre de 1000 x 1000 à 4000 x 4000 En utilisant un nombre d'éléments d'affichage aussi grand et en avant recours à des filtres de couleurs disposés de façon appropriée sur les éléments d'affichage, il serait possible d'obtenir un affichage en couleuistel que celui qu'il-est possible de réaliser en utilisant un tube à rayons cathodiques Il convient de remarquer que la présence d'anneaux de diodes entre les éléments de commande d'un écran matriciel à cristaux Liquides et les éléments d'affichage, comme

décrit ci-dessus, ne doit pas être confondue avec les arran-

gements classiques qui sont destinés à coupler des diodes ou autres éléments aux éléments d'affichage d'un tel écran d'affichage et qui entraînent une absorption de tension importante Avec l'agencement décrit ci-dessus, l'absorption de tension est très faible bien que très efficace de sorte

que la tension de polarisation en courant alternatif dévelop-

pée aux bornes des éléments d'affichage qui se trouvent dans la phase de commande mais qui n'ont pas été choisis à ce

moment a une valeur réduite mais n'est pas nulle.

On peut comprendre, d'après ce qui précède, que le procédé de commande de la présente invention permet d'obtenir une amélioration considérable de la valeur du rapport Von/Voff et, par conséquent,du contraste de l'affichage, dans un écran matriciel à cristaux liquides comportant un grand nombre d'éléments d'affichage Il en résulte que ce procédé de commande permet de réaliser un écran matriciel à cristaux liquides qui peut être couplé directement de manière à recevoir un signal vidéo tel que celui qui est appliqué ordinairement à l'entrée d'un système d'affichage du type

à tube à rayons cathodiques, par exemple à des fins d'affi-

* chage ou de visualisation concernant des ordinateurs ou la

télévision, les données vidéo étant transférées aux élec-

trodes de commande de matrice d'affichage à l'aide d'un agencement de circuit de commande et de traitement de signaux simple et peu coûteux pour être appliquées aux rangées de commande successives d'éléments d'image d'une manière similaire et avec desrelations de rythme ou base de temps identiques, au balayage ligne par ligne d'un système d'affichage classique

de télévision à tube à rayons cathodiques Aucun agence-

ment de circuit de mémorisation de signaux vidéo coûteux de grande capacité n'est nécessaire, etdu fait que l'écran d'affichage matriciel à cristaux liquides ne comprend pas d'éléments de commande couplés à chaque élément d'affichage (c'est-à-dire n'est pas du type "matrice active"), on pourrait fabriquer un tel sy-stème d'affichage matriciel à un faible prix pour remplacer directement les systèmes d'affichage à tube à rayons cathodiques utilisés pour la télévision et pour les terminaux d'ordinateurs, etc Ceci n'était pas possible jusqu'à présent en raison du coût de fabrication élevé des écrans d'affichage matriciels à cristaux liquides et des circuits périphériques qui utilisent les procédés de commande classique,et en raison également du faible degré de contraste pouvant être obtenu avec ces procédés classiques lorsque le nombre d'éléments d'affichage est très grand, par exemple de l'ordre de grandeur nécessaire pour un affichage

de télévision.

Dans le cas d'un type fortement miniaturisé d'écran d'affichage matriciel à cristaux liquides qui est de l'ordre de plusieurs centimètres carré, on peut afficher les images de télévision avec une résolution suffisante en utilisant

environ 120 x 160 éléments d'image On peut facilement com-

mander une telle configuration d'éléments à laide du procédé

de commande de la présente invention en utilisant une confi-

guration d'affichage divisée en une région supérieure et une région inférieure (c'est-à-dire une configuration à deux

régions), par exemple comme illustré sur la figure 9 (a).

On peut combiner ce procédé avec l'agencement de multiplexage d'électrodes d'affichage illustré sur la figure 4 pour obtenir le nombre requis d'électrodes de commande dans une telle matrice d'affichage conjointement avec une facilité de disposition des électrodes et des conducteurs de connexion et l'obtention d'une valeur élevée de rapport d'ouverture,

c'est-à-dire avec une quantité minimale de superficie d'af-

fichage obscurcie par les lignes d'électrodes.

Pour obtenir un écran d'affichage matriciel à cristaux liquides comportant un grand nombre d'éléments d'affichage présentant un contraste d'affichage élevé sans utilisation d'un procédé de commande nécessitant des moyens de mémorisation de signaux vidéo de grande capacité, il serait normalement nécessaire d'avoir recours àunecommande de multiplexage de haut niveau des électrodes, tel qu'un multiplexage par un facteur de 8 (par exemple, si on prend le mode de réalisation de la figure 4, en faisant en sorte que chaque électrode de rangée commande 8 rangées d'éléments d'affichage de manière que chaque colonne d'éléments d'affichage soit commandée par

les électrodes de colonne reliées à un ensemble de 8 conduc-

teurs de connexion séparés et non pas les 4 conducteurs tels que les conducteurs 66 à 78 sur la figure 4) En raison des difficultés de formation des dessins d'électrodes sur les io substrats de l'écran d'affichage, un tel niveau élevé de

multiplexage serait d'une façon générale impossible à réa-

liser Toutefois, en utilisant le procédé de commande de la présente invention, par exemple avec la matrice d'affichage divisée en une région supérieure et une région inférieure comme illustré sur la figure 9 (a), onpourrait commander le même nombre de rangées d'éléments d'affichage en utilisant

un facteur de multiplexage de 4 seulement.

Lorsque l'on met en oeuvre un procédé de commande tel que celui de la présente invention, il est nécessaire de tenir compte de la configuration du réseau d'éléments d'affichage et des formes d'ondes des signaux de commande En se référant de nouveau aux figures 7 (a), 7 (b) et 7 (c), on voit que l'on y a représenté différents types de formesd'ondes de signaux de commande pour un écran d'affichage matricile à cristaux liquide divisé en une région supérieure et une région inférieure et commandé à l'aide du procédé de commande de la présente invention Si on divise l'écran d'affichage en un plus grand nombre de régions, alors la durée de la phase de repos augmente en conséquence Il convient de remarquer qu'il est possible de diviser l'écran d'affichage en un nombre de

régions qui n'est pas un nombre entier.

Sur la figure 7 (a)les impulsions T Pl à TP 3 de signaux derythme ou base de temps ont une forme d'onde présentant niveaux, ces niveaux pouvant être établis indépendamment

tandis que les signaux de commande d'électrodes de colonne.

sont d'un type simple à 2 niveaux La polarité de chaque

signal d'impulsion de rythme est inversée pendant chaque demi-

période de trame et une moitié de chaque période est une phase de repos Les potentiels des impulsions de signaux de

rythme pendant la phase de repos peuvent être choisis libre-

ment pourvu qu'ils soient identiques à ceux des signaux de commande d'électrodes de colonne pendant la phase de repos. L'avantage de l'utilisation de formesd'ondes à deux niveaux pour les signaux de commande d'électrodes de colonne est que l'on peut utiliser des éléments de circuits logiques simples, tels que des portes OU-exclusif pour obtenir ces signaux et que, en outre, on peut réaliser plus facilement des circuits logiques à deux niveaux à l'aide d'éléments de circuits intégrés MOS FET avec une utilisation plus efficace de la superficie des puces que dans le cas des circuits de génération de signaux à niveaux multiples Par conséquent, du fait que le nombre des signaux de commande d'électrodes de colonne qui doivent être engendrés est généralement sensiblement plus grand que le nombre de signaux de commande

d'électrodes de rangées tels que TP 1, etc, il est préfé-

rable de faire en sorte que les signaux de commande d'élec-

trodes de colonne soient du type à deux niveaux comme dans

l'exemple de la figure 7 (a).

Pendant la première demi-période représentée sur la figure 7 (a), (par exemple de O à T/2), les potentiels des signaux de commande d'électrodes de colonne sont établis de manière à augmenter au maximum la valeur du rapport Von/Voff, tandis que, pendant la seconde demi-période, on fait en sorte que ces potentiels soient identiques aux potentiels

des impulsions de signaux de rythme.

Les formes d'ondes des signaux de commande repré-

sentées sur la figure 7 (c) sont préférables à celles repré-

sentées sur la figure 7 (b) du point de vue de la consommation d'énergie, étant donné que les impulsions de commande haute fréquence ne sont pas appliquées aux électrodes d'affichage pendant chaque phase de repos Il convient de remarquer qu'il serait également possible de modifier les formes d'ondes de signaux de commande représentées sur la figure 7 (c), de manière à rendre nuls les potentiels tant des électrodes de rangée (c'est-à-dire TP 1, TP 2,) que des électrodes de colonne pendant chaque phase de repos Dans ce cas, les signaux de commande d'électrodes de colonne et d'électrodes de rangée seraient de la forme à trois niveaux plutôt que de varier entre deux niveaux. Lorsque les signaux de commande pour le procédé de la présente invention sont obtenus par utilisation d'un circuit intégré CMOS FET (désigné ci-après par l'abréviation CMOSIC), le procédé le plus ample pour engendrer des signaux à niveaux multiples consiste à utiliser les transistors de commutation à effet de champ Toutefois, il y a un risque, dans ce cas, qu'un blocage se produise en raison des tensions inverses apparaissant aux bornes des éléments d'affichage à cristaux

liquides parsuite des capacités des éléments d'affichage.

Ce problème est d'autant plus sévère qu'il est nécessaire d'utiliser une plus grande amplitude de la tension de signal

de commande avec le procédé de commande de la présente inven-

tion (par exemple une amplitude multipliée par un facteur de \Jv dans le cas d'un écran d'affichage matriciel

divisé en deux régions) Pour cette raison, il est préfé-

rable d'appliquer le procédé de commande de la présente invention à un système d'affichage dans lequel des signaux de commande sont engendrés à l'aide d'un substrat isolé du type C Mv OSIC, comme par exemple un substrat CMOSIC au silicium

sur du saphire.

Il convient de remarquer qu'il n'est pas nécessaire avec le procédé de commande de la présente invention que la tension aux bornes de chaque élément d'affichage soitrendue exactement nulle pendant la phase de repos pourvu qu'elle soit suffisamment faible par rapport à la tension apparaissant aux bornes d'un élément d'affichage non choisi pendant la

phase de commande.

Le procédé de commande de la présente invention peut être appliqué tant aux écrans d'affichage du type à deux niveaux (c'est-à-dire dans lesquels chaque élément d'affichage est rendu soit totalement transparent, soit totalement opaque) écrans d'affichage qui donnent une pluralité de

gradations de ton.

On peut donc comprendre, d'après la description qui

précède, que le procédé de commande de la présente inven-

tion permet de réaliser un écran d'affichage matriciel à cristaux liquides présentant un niveau élevé de contraste et un nombre d'élements d'affichage sensiblement plus grand que ce qu'il était possible d'obtenir jusqu'à présent dans le cas d'un écran d'affichage matriciel et que l'écran d'affichage matriciel ainsi obtenu peut être fabriqué de façon peu conteuse et n'exige que des circuits périphériques simples sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours à-des

moyens de mémorisation de signaux vidéo de grande capacité.

En raison du fait que le procédé de commande de la présente invention permet un balayage ou exploration directe ligne par ligne de l'écran d'affichage d'une manière identique à celle d'un système d'affichage classique à tube à rayons cathodiques utilisé pour engendrer des images par balayage du type à analyse totale ou à trame, on peut réaliser un tel écran d'affichage matriciel avec ses circuits associés en vue d'un remplacement direct d'un système d'affichage à tube à rayons cathodiques pour obtenir des images dans le domaine de la télévision, des ordinateurs, etc.

Il est bien entendu que la description qui précède

n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limi-

tatif et que des variantes ou des modifications peuvent y

être apportées dans le cadre de la présente invention.

Claims

REVENDICATIONS

1 Procédé pour commander un écran d'affichage matriciel à cristaux liquides comportant une pluralité d'électrodes de rangée couplées de manière à recevoir des impulsions de signaux de rythme engendrées périodiquement et une pluralité d'électrodes de colonne couplées à un agencement de circuit de commande d'électrodes de colonne de manière à recevoir des signaux de commande représentant des données d'affichage à des rythres synchronisés avec lesdites impulsions de signaux de rythme, une pluralité d'éléments d'affichage à cristaux liquides étant formée aux intersections desdites électrodes de rangée et desdites électrodes de colonne, caractérisé par le fait que lesdites électrodes de colonne sont divisées en une pluralité d'ensembles d'électrodes de colonne commandés chacun par

des agencements de circuit de commande mutuellement indé-

pendants, de manière à définir ainsi une pluralité de régions correspondantes dans ledit écran d'affichage matriciel,de telle

sorte qued'une part, le fonctionnement desdites régions passe alterna-

tivement par une phase de commande au cours de laquelle des signaux de commande sont appliqués aux électrodes de colonne de ladite région et des impulsions'de signaux de rythme sont

appliquées de manière à choisir séquentiellement les élec-

trodes de rangée de ladite région et par une phase de repos au cours de laquelle un potentiel sensiblement nul est appliqué à tous les éléments d'affichage de ladite région et, d'autre part,pendant que le fonctionnement de chacune desdites régions passe par ladite phase de repos, le fonctionnement de tout le

restant desdites régions passe par ladite phase de commande.

2 Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on établit ledit potentiel sensiblement nul pendant ladite phase de repos en réglant les potentiels des électrodes de colonne et des électrodes de rangée d'une région dont le fonctionnement passe par ladite phase de repos sur des valeurs identiques, 3 Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on établit ledit potentiel sensiblement nul pendant ladite phase de repos en utilisant des éléments de commutation pour appliquer un court-circuit entre les électrodes de colonne et les électrodes de rangée d'une région dont le fonctionnement passe par ladite

phase de repos.

4 Procédé de commande selon la revendication 1,

caractérisé par le fait que l'on fait varier lesdites impul-

sions de-signaux de rythme appliquées pour commander lesdites

électrodes de rangée entre au moins trois potentiels dif-

férents et que l'on fait varier lesdits signaux de commande

appliqués auxdites électrodes de colonnes entre deux poten-

tiels différents -

Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites impulsions de signaux de rythme appliquées pour commander lesdites électrodes de rangée et lesdits signaux de commande appliqués auxdites électrodes de colonne comprennent chacun des trains d'impulsions de polaritésalternante 5,le train d'impulsions desdites impulsions de signaux de rythme ayant une polarité identique à celle desdits signaux de commande d'électrodes de colonne 6 Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit agencement de circuit de commande desdites électrodes de rangée et des électrodes

de colonne comprend des éléments de commutation à transis-

tom à effet de champ et à symétrie complémentaire formés

dans un circuit intégré monolithique.

7 Procédé de commande selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit circuit intégré monolithique

est du type à substrat isolé.

8 Procédé de commande selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ledit circuit intégré monolithique

comprend un substrat en silicium sur du saphire.

9 Procédé de commande selon la revendication 1,

caractérisé par Jefait que l'on utilise une commande multi-

plexée desdites électrodes de rangée et desdites électrodes de colonne, chaque colonne desdits éléments d'affichage étant commandée par une pluralité d'ensemble d'électrodes de colonne et chacune desdites électrodes de rangée servant à commander une pluralité correspondante de rangées desdits

éléments d'affichage.