EP0362071A1 - Procédé d'adressage d'un écran d'affichage à cristaux liquides ferroélectriques à phase smectique chirale - Google Patents

Procédé d'adressage d'un écran d'affichage à cristaux liquides ferroélectriques à phase smectique chirale Download PDF

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EP0362071A1
EP0362071A1 EP89402673A EP89402673A EP0362071A1 EP 0362071 A1 EP0362071 A1 EP 0362071A1 EP 89402673 A EP89402673 A EP 89402673A EP 89402673 A EP89402673 A EP 89402673A EP 0362071 A1 EP0362071 A1 EP 0362071A1
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EP
European Patent Office
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line
signals
pulse
duration
column
Prior art date
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Withdrawn
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EP89402673A
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German (de)
English (en)
Inventor
Jean Dijon
Thierry Leroux
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Publication date
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    • G09G2320/0247—Flicker reduction other than flicker reduction circuits used for single beam cathode-ray tubes

Definitions

  • the present invention relates to a method for addressing a ferroelectric liquid crystal screen having a chiral smectic phase. It finds an application in optoelectronics, in television and mainly in the binary (or analog) display of complex images or in the display of alpha-numeric characters.
  • Liquid crystal display screens of this kind are well known and in particular described in documents EP-A-0 092 181 and EP-A-0 032 362. The main known characteristics will be recalled here.
  • Such a display device shown schematically in longitudinal section in FIG. 1, generally comprises a first linear polarizer 2 and a second crossed linear polarizer 4 between which is inserted a sealed display cell 6.
  • This display cell operating in transmission, is formed by two transparent insulating walls 10 and 12, generally made of glass. These walls, parallel to each other, are made integral by their edges by means of a weld 14 serving as seal.
  • the walls 10 and 12 are respectively covered with an electrode 16 and a counter-electrode 18 of a shape suitable for display, made of a transparent conductive material.
  • the electrode and the counter-electrode are in particular each formed of parallel conductive strips, or row conductors and column conductors, forming the elements of the matrix addressing network of the screen.
  • the row conductors and the column conductors are crossed at right angles and each crossing point defines a pixel of the image in the liquid crystal.
  • the magnitude Vt is shown on the abscissa, which is homogeneous to the product of a potential difference by the time of application of this potential difference.
  • the two stable states of the pixels have been represented, namely for the abscissa axis the black state (state 0) and for the upper part of the graph, the white state (state 1) of this same pixel.
  • a frame, or set of black and white pixels of the same image, is always written line by line, each line being "opened” successively with a signal VL applied during a line time TL, during which the corresponding column signals VC in the state to be written for the different pixels of this line are transmitted simultaneously to each of them.
  • the column signals VC are sent continuously to the screen on the column conductors, so that the voltage VP across the terminals of a pixel of the crystal is never zero, but equal either to VL-VC or to VC.
  • FIGS. 3a and 3b show two types of line signals which are represented in FIGS. 3a and 3b and each consisting of two consecutive pulses of the same duration and of the same amplitude but of opposite direction of a type to the other.
  • Figure 3a shows the signals of the first type
  • Figure 3b shows the signals of the second type.
  • a line signal VL consisting of a first positive pulse of duration ⁇ and amplitude VL followed by a negative symmetrical pulse of amplitude -VL and also duration ⁇ .
  • the line opening time TL which is of the order of 50 microseconds corresponds to the time 2 ⁇ during which the signal VL is present.
  • the preceding addressing process which represents the state of the art closest to the invention requires, for the writing of a total image, two consecutive frames, namely one using the sequences of FIG. 3a which makes it possible to write the blacks and to maintain the white pixels and the other using the sequences of FIG. 3b during which the white pixels are written and the black pixels are maintained.
  • This process with two separate fields for writing blacks and whites therefore has a major drawback which is the lengthening to 4 ⁇ of the time necessary to write a line, since each line is addressed twice for the registration of a single image, namely once to write the whites and once to write the blacks.
  • the present invention specifically relates to a method of addressing a ferroelectric liquid crystal display screen with chiral smectic phase which makes it possible to overcome the above drawbacks and to achieve faster and more efficient addressing using means whose implementation is as simple as for the methods of the prior art.
  • This method of addressing a ferroelectric liquid crystal display screen with chiral smectic phase comprising a cell enclosing the crystal and associated with linear polarization means provided on its walls with two matrix systems of row conductors and column conductors with angle right, the different pixels of the image being defined by the superimposed crossings of these conductors, the switching from black to white (or vice versa) of each pixel being under the dependence of the electric field E applied to this pixel from the difference of potential V established for a time t between the row conductor and the column conductor relating to this pixel, this switching being effective as soon as the product Vt exceeds a threshold value (Vt) threshold function of the geometrical and dielectric parameters of the cell, l writing of the screen taking place for each image or frame sequentially line by line, line i being open to writing for the time TL-2 ⁇ by a line signal VLi, the signals VC corresponding to the black state ( VCN) or white (VCB) of each pixel of this line are transmitted simultaneously by
  • the addressing method is also characterized in that: - the line signals VLi belong to two distinct types, the sum of which has a zero mean value, namely: signals of a first type having a positive pulse of amplitude VL of duration k ⁇ followed by a negative pulse of amplitude -VL of duration ⁇ ; signals of a second type having a negative pulse of amplitude -VL of duration k ⁇ followed by a positive pulse of amplitude VL of duration ⁇ ; the associated column signals are alternating signals composed of two consecutive pulses of duration ⁇ and of respective amplitude + VC and -VC for the signal VCB for writing white and -VC and + VC for the signal VCN for writing of black ; the second pulse of the column signals is in synchronism with the second pulse of the line signal, and constitutes the writing pulse proper which either confirms the prior writing state of the pixel concerned, or else the reverse; - the line addressing signals of the two types are used in equal number during
  • the line signals VLi belong to two complementary types (the sum of two of them has a zero mean value).
  • the writing amplitude VL and the duration k ⁇ of the first pulse constituting the line signal are chosen so that there is switching, either in the white state or in the black state, of the pixel being d 'writing before the arrival of the second pulse of the column signal VC carrying the information relating to the image considered.
  • the line time is equal to 2 ⁇ and each column signal VC thus comprises a first part or pulse for balancing the signal and a second part or active pulse for writing proper, of sign opposite to the balancing pulse.
  • the addressing method is characterized in that: - the line signals VLi belong to two distinct types, the sum of which has a zero mean value, namely: - signals of a first type having a first amplitude pulse
  • This second particular mode differs from the first previous mode essentially by the following two characteristics: on the one hand, some of the signals of columns VC are signals at zero voltage or if one prefers absence of signals and on the other hand, the second category column signals which consist of two equal pulses and of opposite direction have a writing phase of duration ⁇ in synchronism with the second part of the line signal and a balancing phase which is after or before the signal proper writing depending on whether they are line signals of the first type or line signals of the second type.
  • this same equality of use of the line signals VLi of the two types is achieved by practicing line-to-line and frame-to-frame interleaving in the following manner: the line i and the line i + 1 receive during the frame p of the line addressing signals of the first and second types respectively, while these same lines i and i + 1 receive, during the frame p + 1, line addressing signals of the second and first types respectively.
  • Figure 4 shows all the signals of rows and columns used in the first embodiment of the addressing method which is the subject of the invention.
  • VL which consists of a first positive pulse of duration k ⁇ , and of amplitude + VL.
  • the duration k ⁇ and the amplitude VL are chosen in accordance with the invention so that a switching of the addressed pixel, for example in the white state, is obtained before the arrival of the column pulse VC corresponding to the writing.
  • the proportionality coefficient k is not necessarily an integer; it must only be greater than 1 and can in particular be fractional.
  • VCN column signals for writing black and VCB for writing white have the form, the amplitude and the phase represented in the figure, and they last during all the line opening time TL-2 ⁇ .
  • the different pulses of rows, columns and pixel voltage are described in the case where the row signal used is of the second type, namely has a negative pulse of amplitude -VL and of duration k ⁇ followed by a positive pulse of amplitude + VL and of duration ⁇ .
  • the first negative pulse of the line signal VL has a duration k and an amplitude -VL such that the switching to the black state of the addressed pixel is ensured, and this before the arrival of all write pulses from the columns.
  • two column pulses VC have been represented having the same phases and separated by the dead time tm, the latter being by definition equal to the time which elapses between the end of the writing of the line i and the start of writing the line i + 1.
  • tm dead time
  • FIG. 6 represents the situation of the same pulses in the case where no dead time is used and where the column signals VC relating to the same column j and to the line i and to the line i + 1 are directly juxtaposed in time.
  • the advantages of this signal structure are the same as before and the precise study of the conditions imposed on the different parameters for the system to be consistent shows that the value of k must then obey the inequality 1 ⁇ k ⁇ 3 for the addressing according to the first mode and with the inequality 1 ⁇ k ⁇ 2 for addressing according to the second mode.
  • FIG. 7 makes it possible to understand the main advantage which there is in separating by a dead time tm two consecutive column signals.
  • the problem which we seek to solve by this arrangement is that which arises at the borders of the white and black zones, where disturbances of the image may occur as a result of the following phenomenon.
  • FIG. 8a relates to the line signals and to the column signals in association with a line signal of the first type, that is to say comprising a first pulse of width k ⁇ of amplitude -VL followed by a second pulse of amplitude + VL and of width ⁇ , the first pulse of amplitude -VL and of width k ⁇ being chosen intentionally and in accordance with the invention so as to switch the addressed pixel towards the black state.
  • the black write column signal is a signal at zero voltage, or if there is an absence of signal
  • the white write column signal VCB is an alternating signal composed of two amplitude pulses - VC and + VC and of duration ⁇ .
  • FIG. 8b describes the row and column signals associated with the row signals VL of the second type, which start with a pulse of amplitude + VL and of width k ⁇ followed by a second pulse of negative amplitude -VL and of width ⁇ .
  • the writing column signal of the black VCN is identical to the writing column signal of the white VCB in FIG. 8a, but appears in time at a time ⁇ earlier, c that is to say before the end of the first pulse of the line signal VL. It is also verified under these conditions that the signal VCN causes the written pixel to switch to black while the signal VCB at zero voltage naturally maintains this same pixel in the white state obtained by application of the only line signal VL.
  • the signals of non-zero columns consist of two equal pulses of opposite sign, one of which corresponds to the writing and the other to the balancing of the zero mean value of the voltage applied to the crystal. liquid.
  • the family of signals of FIG. 8a it is the first pulse of the column signal which is used for writing whereas in the family of the signals of FIG. 8b, it is the second pulse of this same column signal which corresponds to this writing.
  • the signals of FIGS. 8a and 8b can be used with a dead time of duration tm between two consecutive column signals belonging to two rows i and i + 1 and then the parameters ⁇ , k and tm must satisfy the inequality ⁇ ⁇ k ⁇ ⁇ 2 ⁇ + 2tm.
  • the lines of a frame are addressed with line signals of the first type and the lines of the following frame with line signals of the second type.
  • the line signals are interleaved both by line and by frame, which leads to the following diagram: line i and line i + 1 receive, during frame p, addressing signals lines respectively of the first and the second types, while these same lines i and i + 1 receive, during the frame p + 1, signals for addressing lines of the second and first type respectively.

Abstract

Procédé d'adressage d'un écran d'affichage à cristaux liquides ferroélectriques à phase smectique chirale comportant une cellule enfermant le cristal, munie sur ses parois de deux systèmes matriciels de conducteurs lignes et de conducteurs colonnes, caractérisé en ce que les signaux de ligne VLi ont une amplitude VL et une durée suffisantes pour que le seuil de commutation (VT)seuil de l'état blanc ou de l'état noir soit dépassé pour chaque pixel avant l'arrivée de la partie active de l'impulsion d'écriture VC.

Description

  • La présente invention a pour objet un procédé d'adressage d'un écran à cristal liquide ferroélectrique présentant une phase smectique chirale. Elle trouve une application en optoélectronique, en télévision et principalement dans l'affichage binaire (ou analogique) d'images complexes ou dans l'affichage de caractères alpha-numériques.
  • Bien que l'invention s'applique à tout type de cristaux liquides chiraux smectiques C, I, F, G, H inclinés (tilted en terminologie anglo-saxonne), celle-­ci se rapporte plus spécialement aux cristaux liquides à phase smectique C chirale.
  • Des écrans d'affichage à cristaux liquides de cette espèce sont bien connus et notamment décrits dans les documents EP-A-0 092 181 et EP-A-0 032 362. On en rappellera ici les principales caractéristiques connues.
  • Un tel dispositif d'affichage, représenté schématiquement en coupe longitudinale sur la figure 1, comporte généralement un premier polariseur linéaire 2 et un second polariseur linéaire 4 croisés entre lesquels est intercalée une cellule d'affichage 6, étanche. Une source de lumière 8, située par exemple en dessous du polariseur 4, permet un éclairage de la cellule 6 et son observation par transparence.
  • Cette cellule d'affichage, fonctionnant en transmission, est formée de deux parois isolantes transparentes 10 et 12, généralement en verre. Ces parois, parallèles entre elles, sont rendues solidaires par leurs bords au moyen d'une soudure 14 servant de joint d'étanchéité.
  • Les parois 10 et 12 sont recouvertes respectivement d'une électrode 16 et d'une contre-­électrode 18 de forme appropriée à l'affichage, réalisées en un matériau conducteur transparent. L'électrode et la contre-électrode sont en particulier formées chacune de bandes conductrices parallèles, ou conducteurs lignes et conducteurs colonnes, formant les éléments du réseau matriciel d'adressage de l'écran. Les conducteurs lignes et les conducteurs colonnes sont croisés à angle droit et chaque point de croisement définit un pixel de l'image dans le cristal liquide.
  • Ces conducteurs de lignes et de colonnes permettent d'appliquer aux bornes de chaque pixel d'un film de cristal liquide 20, par exemple à phase smectique C chirale, contenu dans la cellule 6, un champ électrique → E
    Figure imgb0001
     continu dont on peut modifier le sens ou la valeur.
  • On sait que l'état de transparence (blanc) ou d'opacité (noir) du cristal liquide de chaque pixel est sous la dépendance du champ électrique qui lui est appliqué, c'est-à-dire de la différence de potentiel résultant de l'application simultanée d'un signal ligne et d'un signal colonne ; de façon plus précise, les deux états noir et blanc du cristal sont stables dans une zone déterminée du produit Vt de la différence de potentiel V appliquée par le temps t que dure cette application. L'affichage d'un écran à cristal liquide smectique à phase chirale obéit donc à un régime bistable que l'on rappellera brièvement en se référant à la figure 2.
  • Sur cette figure 2, on a représenté en abscisses la grandeur V.t qui est homogène au produit d'une différence de potentiel par le temps d'application de cette différence de potentiel. En ordonnées, on a représenté les deux états stables des pixels à savoir pour l'axe des abscisses l'état noir (état 0) et pour la partie supérieure du graphe, l'état blanc (état 1) de ce même pixel. Ce schéma qui se rapporte à une cellule idéale parfaitement homogène géométriquement et électriquement, permet de comprendre que la commutation d'un pixel se fait par tout ou rien, le passage de l'état blanc à l'état noir étant pratiquement effectif dès que le produit Vt est inférieur ou égal à -Vtseuil et le passage du noir au blanc dès que le produit Vt est supérieur ou égal à Vtseuil. En revanche, soumettre le cristal au produit |Vto|<|Vtseuil| ne provoque aucun changement d'état.
  • On rappellera encore, parmi les généralités connues qu'il est bon de garder en mémoire pour mieux comprendre l'invention, les particularités suivantes de la technique d'adressage de tels écrans.
  • Une trame, ou ensemble des pixels noirs et blancs d'une même image, est toujours écrite ligne à ligne, chaque ligne étant "ouverte" successivement avec un signal VL appliqué pendant un temps de ligne TL, durant lequel les signaux de colonne VC correspondant à l'état à écrire pour les différents pixels de cette ligne sont transmis simultanément à chacun d'entre eux.
  • Les signaux de colonne VC sont adressés en continu à l'écran sur les conducteurs de colonne, ce qui fait que la tension VP aux bornes d'un pixel du cristal n'est jamais nulle, mais égale soit à VL-VC, soit à VC.
  • Par ailleurs, il est utile de garder en mémoire le fait que, pendant l'ouverture de la ligne Li et l'écriture de celle-ci, les j signaux colonnes afférents à cette ligne i sont présents chacun sur tous les pixels de leur colonne correspondante.
  • Il doit être enfin bien entendu que pour les commodités de la description du présent texte, on est le plus souvent amené à particulariser les états stables du cristal liquide en les dénommant blanc ou noir, mais que ces appellations sont arbitraires puique l'état inverse peut aussi bien s'obtenir en modifiant la position des polariseurs, toutes grandeurs électriques restant par ailleurs identiques. Il en résulte que l'emploi de l'adjectif blanc ou noir dans le texte ne doit pas être interprété comme limitatif pour l'appréciation de la portée de l'invention.
  • On décrira maintenant l'état de la technique en matière d'adressage d'un écran d'affichage à cristaux liquides ferroélectriques à phase smectique chirale, état de la technique que est assez bien représenté par le brevet A-EP-0 238 287 publié le 23 septembre 1987 et relatif à un dispositif électro­optique à cristal liquide ferroélectrique.
  • Dans ce document, l'adressage est réalisé à l'aide de deux types de signaux lignes qui sont représentés sur les figures 3a et 3b et constitués chacun de deux impulsions consécutives de même durée et de même amplitude mais de sens inversé d'un type à l'autre. La figure 3a montre les signaux du premier type et la figure 3b montre les signaux du deuxième type. Sur la figure 3a on voit un signal de ligne VL se composant d'une première impulsion positive de durréeτ et d'amplitude VL suivie d'une impulsion symétrique négative d'amplitude -VL et de durée également τ . Le temps d'ouverture de ligne TL qui est de l'ordre de 50 microsecondes correspond au temps 2τ pendant lequel le signal VL est présent.
  • Dans ces conditions, le signal de colonne d'écriture du noir VCN est constitué également de deux impulsions de sens opposé et de largeurτ chacune, en synchronisme mais en opposition de phase avec l'impulsion de ligne VL. Il est facile de voir que si le seuil inférieur représente l'état noir, la tension reçue par le pixel adressé VPN=VL-VCN lors de la deuxième impulsion a une tension située au-delà du seuil noir qui provoque par conséquent l'écriture à l'état noir du pixel concerné.
  • Au contraire, l'impulsion d'écriture de maintien du blanc VCB, qui se compose de deux impulsions de largeur τ en synchronisme et en phase avec l'impulsion de ligne VL mais de polarité opposée à l'impulsion VCN, conduit à une tension sur le pixel adressé VP=VL-VCB qui se situe en-deçà des seuils et ne modifie pas l'état de départ du pixel considéré.
  • Dans la séquence de la figure 3b, c'est l'inverse, en ce sens que le signal de ligne VL se compose toujours de deux impulsions de largeur τ et de signe opposé, d'amplitude -VL et +VL. Si l'on superpose à ce signal le signal colonne d'écriture noire VCN, on voit qu'il conduit à soumettre le pixel à une tension VPN=VL-VCN inférieure aux seuils, ce qui maintient le pixel dans son état initial noir ou blanc. Si au contraire, ou lui superpose une impulsion colonne VCB d'écriture du blanc, il en résulte lors de la deuxième impulsion une tension aux bornes du pixel VPB qui dépasse le seuil de commutation supérieur conduisant à l'écriture du blanc.
  • Par conséquent, lorsque les signaux colonnes noirs et blancs VCN et VCB sont adressés, ils provoquent le maintien des blancs, et l'écriture des noirs pour les adressages lignes faits avec des signaux du premier type et, inversement, le maintien des noirs et l'écriture des blancs pour les adressages lignes faits avec des signaux du deuxième type.
  • En résumé le procédé d'adressage précédent, qui représente l'état de l'art le plus proche de l'invention, nécessite, pour l'écriture d'une image totale, deux trames consécutives, à savoir l'une utilisant les séquences de la figure 3a qui permet d'écrire les noirs et de maintenir les pixels blancs et l'autre utilisant les séquences de la figure 3b au cours de laquelle on écrit les pixels blancs et on maintient les pixels noirs. Ce procédé à deux trames séparées pour l'écriture des noirs et des blancs présente donc un inconvénient majeur qui est l'allongement à 4τ du temps nécessaire pour écrire une ligne, puisque chaque ligne est adressée deux fois pour l'inscription d'une seule image, à savoir une fois pour écrire les blancs et une fois pour écrire les noirs. Par ailleurs, comme un temps de 2nτ sépare l'inscription des pixels noirs et des pixels blancs d'une même image, n étant le nombre de lignes de l'écran, des problèmes de papillotement dus à l'effacement partiel d'une partie des informations lorsque la deuxième partie est écrite peuvent se produire, ce qui conduit parfois à des difficultés sérieuses dans l'utilisation d'un tel procédé.
  • La présente invention a précisément pour objet un procédé d'adressage d'un écran d'affichage à cristaux liquides ferroélectriques à phase smectique chirale qui permet de pallier les inconvénients précédent et de réaliser un adressage plus rapide et plus performant à l'aide de moyens dont la mise en oeuvre est aussi simple que pour les procédés de l'art antérieur.
  • Ce procédé d'adressage d'un écran d'affichage à cristaux liquides ferroélectriques à phase smectique chirale comportant une cellule enfermant le cristal et associée à des moyens de polarisation linéaires munie sur ses parois de deux systèmes matriciels de conducteurs lignes et de conducteurs colonnes à angle droit, les différents pixels de l'image étant définis par les croisements superposés de ces conducteurs, la commutation du noir au blanc (ou inversement) de chaque pixel étant sous la dépendance du champ électrique E appliqué sur ce pixel à partir de la différence de potentiel V établie pendant un temps t entre le conducteur ligne et le conducteur colonne afférents à ce pixel, cette commutation étant effective dès lors que le produit Vt dépasse une valeur de seuil (Vt)seuil fonction des paramètres géométriques et diélectriques de la cellule, l'écriture de l'écran ayant lieu pour chaque image ou trame séquentiellement ligne à ligne, la ligne i étant ouverte à l'écriture pendant le temps TL-2τ par un signal de ligne VLi, les signaux VC correspondant à l'état noir (VCN) ou blanc (VCB) de chaque pixel de cette ligne sont transmis simultanément par l'ensemble des j conducteurs colonnes de la matrice pendant ce temps TL, chaque pixel ij recevant alors la tension VPij=VLi-VCj, les signaux VL et VC étant des impulsions de tension calibrées en durée et en amplitude, les signaux VC comportant une partie active (ou impulsion d'écriture) de durée τ , se caractérise en ce que les signaux de ligne VLi ont, antérieurement à cette partie active, une amplitude |VL| et une durée t=kτ (k entier ou fractionnaire supérieur à 1) suffisantes pour que le seuil de commutation |(Vt)seuil| de l'état blanc ou de l'état noir soit dépassé pour chaque pixel avant l'arrivée de la partie active du signal d'écriture VC correspondant, la somme des signaux de ligne pour une ligne déterminée étant nulle pour deux trames successives.
  • Ainsi qu'il ressort de ce qui précède, l'originalité du procédé objet de l'invention repose essentiellement sur le fait qu'au lieu de partir d'un état de l'écran aléatoire correspondant à la trame précédente et d'écrire séparément les noirs et les blancs, on commence dans le procédé objet de l'invention, à fixer chacun des pixels en cours d'écriture dans l'un des états noir ou blanc puis soit à le maintenir, soit à le faire basculer dans l'état complémentaire en écrivant tous les pixels blancs et tous les pixels noirs en une seule trame, c'est-à-dire avec une vitesse égale au double de celle qui était nécessaire dans les techniques de l'art antérieur pour l'inscription d'une image.
  • Selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, le procédé d'adressage se caractérise également en ce que :
    - les signaux de lignes VLi appartiennent à deux types distincts dont la somme a une valeur moyenne nulle, à savoir :
    - des signaux d'un premier type ayant une impulsion positive d'amplitude VL de durée kτ suivie d'une impulsion négative d'amplitude -VL de durée τ;
    - des signaux d'un deuxième type ayant une impulsion négative d'amplitude -VL de durée kτ suivie d'une impulsion positive d'amplitude VL de durée τ;
    - les signaux de colonnes associés sont des signaux alternatifs composés de deux impulsions consécutives de durée τ et d'amplitude respectives +VC et -VC pour le signal VCB d'écriture du blanc et -VC et +VC pour le signal VCN d'écriture du noir ;
    - la seconde impulsion des signaux de colonnes est en synchronisme avec la seconde impulsion du signal de ligne, et constitue l'impulsion d'écriture proprement dite qui, ou bien confirme l'état d'écriture préalable du pixel concerné, ou bien l'inverse ;
    - les signaux d'adressage lignes des deux types sont utilisés en nombre égal au cours de l'écriture.
  • Dans ce premier mode d'adressage conforme à l'invention, les signaux de ligne VLi appartiennent à deux types complémentaires (dont la somme de deux d'entre eux a une valeur moyenne nulle). L'amplitude d'écriture VL et la durée kτ de la première impulsion constituant le signal de ligne sont choisies de façon telle qu'il y ait commutation, soit dans l'état blanc soit dans l'état noir, du pixel en cours d'écriture avant l'arrivée de la seconde impulsion du signal de colonne VC portant l'information relative à l'image considérée. Le temps de ligne est égale à 2τ et chaque signal de colonne VC comporte ainsi une première partie ou impulsion d'équilibrage du signal et une deuxième partie ou impulsion active d'écriture proprement dite, de signe opposé à l'impulsion d'équilibrage.
  • Dans un second mode de mise en oeuvre de l'invention, le procédé d'adressage se caractérise en ce que :
    - les signaux de lignes VLi appartiennent à deux types distincts dont la somme a une valeur moyenne nulle, à savoir :
    - des signaux d'un premier type ayant une première impulsion d'amplitude |VL| de même signe que le seuil de commutation de l'état noir et de durée kτ , suivie d'une deuxième impulsion d'amplitude |VL| de durée τ et de signe opposé à celui de l'impulsion précédente :
    - des signaux d'un deuxième type ayant une première impulsion d'amplitude |VL| de même signe que le seuil de commutation de l'état blanc de durée kτ , suivie d'une deuxième impulsion d'amplitude |-VL| de signe opposé à celui de l'impulsion précédente et de durée τ ;
    - les signaux de colonnes sont soit des signaux de tension nulle, soit des signaux alternatifs composés d'une première impulsion de durée τ d'amplitude |VC| et de même signe que le seuil de commutation de l'état noir, suivie d'une impulsion de durée τd'amplitude |VC| et de signe opposé à la première impulsion ;
    - l'écriture d'un pixel à l'état noir résulte de l'adressage simultané sur ce pixel soit d'un signal de ligne du premier type et d'un signal de colonne à tension nulle, soit d'un signal de ligne du deuxième type et d'un signal de colonne alternatif dont la deuxième impulsion ou impulsion d'écriture de durée τ coïncide avec la deuxième impulsion du signal de ligne ;
    - l'écriture d'un pixel à l'état blanc résulte de l'adressage simultané sur ce pixel soit d'un signal de ligne du premier type et d'un signal de colonne alternatif dont la première impulsion ou impulsion d'écriture de durée τ coïncide avec la deuxième impulsion du signal de ligne, soit d'un signal de ligne du deuxième type et d'un signal de colonne à tension nulle.
  • Ce deuxième mode particulier se différencie du premier mode précédent essentiellement par les deux caractéristiques suivantes : d'une part, certains des signaux de colonnes VC sont des signaux à tension nulle ou si l'on préfère des absences de signaux et d'autre part, les signaux de colonnes de seconde catégorie qui sont constitués de deux impulsions égales et de sens opposé ont une phase d'écriture de durée τ en synchronisme avec la deuxième partie du signal de ligne et une phase d'équilibrage qui est postérieure ou antérieure au signal d'écriture à proprement parlé selon qu'il s'agit de signaux de lignes du premier type ou de signaux de lignes du second type.
  • On peut utiliser dans le cadre de l'invention un procédé qui consiste à adresser simultanément deux signaux d'adressage correspondant à deux lignes consécutives VLi et VLi+1, c'est-à-dire à ne pas attendre qu'une ligne soit écrite pour ouvrir la suivante. Dans ce cas néanmoins, le retard temporel de la ligne i+1 sur la ligne i est au moins égal au temps 2τ d'écriture d'une ligne, puisque par principe, il est exclu d'écrire simultanément des informations correspondant à deux lignes différentes.
  • Si en outre les signaux colonnes VC sont adressés de façon adjacent sur chaque colonne, l'étude de la faisabilité du système montre que le facteur k doit satisfaire à l'inégalité 1<k≦3 dans le premier mode de mise en oeuvre et à l'inégalité 1≦k≦2 dans le deuxième mode.
  • Dans une variante de réalisation spécialement intéressante, lorsque l'on veut lutter contre les défauts qui apparaissent lorsqu'il existe dans la trame un pixel noir suivi à la ligne suivante pour la même colonne d'un pixel blanc, il est très utile de séparer deux signaux de colonnes VC consécutifs par des temps morts à tension nulle de durée tm, le facteur k, la durée unitaire τ et ce temps mort tm étant liés alors par l'inégalité τ<kτ≦3τ +2tm pour le premier mode et τ<kτ≦2τ + 2tm pour le deuxième mode.
  • Enfin pour respecter la condition bien connue de l'homme de métier, selon laquelle il est indispensable pour ne pas détruire les caractéristiques optoélectroniques du cristal liquide, que la valeur moyenne des tensions électriques appliquées à chaque point de l'écran soit nulle dans le temps, on réalise l'égalité d'utilisation de signaux de lignes VLi des deux types en adressant les lignes d'une trame avec des signaux lignes du premier type et les lignes de la trame suivante avec des signaux de lignes du deuxième type.
  • Dans une autre variante, on réalise cette même égalité d'utilisation des signaux de lignes VLi des deux types en pratiquant un entrelacement ligne à ligne et trame à trame de la façon suivante : la ligne i et la ligne i+1 reçoivent lors de la trame p des signaux d'adressage lignes respectivement du premier et du deuxième types, alors que ces mêmes lignes i et i+1 reçoivent, lors de la trame p+1, des signaux d'adressage lignes respectivement du deuxième et du premier types.
  • De toute façon l'invention sera mieux comprise en se référant aux figures schématiques 4 à 8b ci-jointes sur lesquelles :
    • - les figures 4a et 4b représentent les impulsions de lignes et de colonnes pour le premier mode d'adressage avec, sur la figure 4a les impulsions de lignes du premier type, et sur la figure 4b les impulsions de lignes du deuxième type,
    • - la figure 5 représente la disposition dans le temps de deux impulsions de lignes VLi et VLi+1 décalées dans le cas où les signaux de colonnes sont séparés par un temps mort tm ;
    • - la figure 6 montre un schéma de même nature dans le cas d'absence de temps mort tm ;
    • - la figure 7 explique les phénomènes qui se produisent lors d'une transition noir blanc ;
    • - les figures 8a et 8b montrent les impulsions de lignes et de colonnes utilisées dans le deuxième mode d'adressage selon l'invention, à savoir pour la figure 8a les impulsions utilisées en association avec les signaux de lignes VL du premier type, et pour la figure 8b les impulsions VL utilisées en association avec les signaux de lignes du deuxième type.
  • La figure 4 représente l'ensemble des signaux de lignes et de colonnes utilisés dans le premier mode de mise en oeuvre du procédé d'adressage objet de l'invention.
  • Sur cette figure, on a porté, comme sur les suivantes, les tensions en ordonnées et le temps en abscisses, les différents signaux étant superposés sur le schéma comme ils le sont dans le temps. Les signaux de lignes sont répertoriés VL, les signaux de colonnes d'écriture du noir sont désignés par VCN et les signaux de colonnes d'écriture du blanc sont répertoriés VCB. La différence de potentiel effectivement appliquée à chaque pixel est désignée par VP=VL-VC. Ici, une remarque s'impose pour la compréhension des dessins. Il n'est pas possible sur ceux-ci de faire figurer de façon explicite et exacte les niveaux de seuil correspondant à la commutation vers le noir ou à la commutation vers le blanc car ces niveaux, comme on l'a expliqué précédemment, dépendent du produit Vt de la tension appliquée par le temps pendant lequel elle est appliquée, c'est-à-dire en fin de compte, de la surface de chaque impulsion constituant les différents signaux. Dans ces conditions, le seuil ne peut être placé que de façon approximative sur les dessins.
  • On commencera par décrire les signaux de la figure 4a. Sur cette figure, on voit d'abord le signal de ligne VL qui se compose d'une première impulsion positive de durée kτ, et d'amplitude +VL. La durée kτ et l'amplitude VL sont choisies conformément à l'invention de façon telle qu'une commutation du pixel adressé, par exemple à l'état blanc, soit obtenue avant l'arrivée de l'impulsion colonne VC correspondant à l'écriture. Le coefficient de proportionnalité k n'est pas nécessairement entier ; il doit seulement être supérieur à 1 et peut notamment être fractionnaire. Les signaux de colonnes VCN pour l'écriture du noir et VCB pour l'écriture du blanc ont la forme, l'amplitude et la phase représentées sur la figure, et ils durent pendant tout le temps d'ouverture de ligne TL-2τ . Si l'on fait dans chaque cas la soustraction des potentiels appliqués VL-VCN=VPN ou VL-VCB=VPB, on constate que le signal de colonne VCN au cours de la deuxième impulsion conduit le potentiel appliqué VPN en-dessous du seuil d'écriture du noir et qu'au contraire le signal de colonne VCB conduit la tension VPB appliquée au pixel considéré à rester au-dessus du seuil correspondant à l'écriture du noir, c'est-à-dire à conserver l'état blanc du pixel préalablement imposé par la première impulsion du signal de ligne VL.
  • En se référant maintenant à la figure 4b, on décrit les différentes impulsions de lignes, de colonnes et de tension de pixel dans le cas où le signal de ligne utilisé est du deuxième type, à savoir possède une impulsion négative d'amplitude -VL et de durée kτ suivie d'une impulsion positive d'amplitude +VL et de durée τ . Comme précédemment, et conformément à la caractéristique essentielle du procédé objet de l'invention, la première impulsion négative du signal de ligne VL a une durée k et une amplitude -VL telles que soit assurée la commutation à l'état noir du pixel adressé, et ceci avant l'arrivée de toutes impulsions d'écriture en provenance des colonnes. On peut vérifier cas par cas qu'à partir d'un état initial noir imposé par le signal d'adressage ligne du deuxième type, on obtient bien un maintien du noir par l'adressage superposé d'un signal de colonne VCN et la commutation au blanc par la superposition d'un signal de colonne VCB ayant la forme et la situation temporelle visibles sur la figure.
  • On voit ainsi que, conformément à l'invention, il est possible à l'aide des signaux des figures 4a et 4b d'écrire en une seule trame, c'est-à-­dire en ouvrant une fois seulement chaque ligne de l'écran, l'ensemble des pixels noirs et blancs d'une même image, ce qui conduit à une vitesse d'écriture deux fois plus grande que ne le permettait l'art antérieur : an effet, une image complète est écrite en un temps 2τ par ligne au lieu de 4τ par ligne dans la technique du brevet européen antérieur EP-A-0 238 287.
  • En se référant à la figure 5, on va décrire maintenant la situation de retard de deux signaux lignes VLi et VLi+1 appartenant à deux lignes consécutives dans le cas où l'on sépare les différents signaux colonnes VC par un temps mort à tension nulle de durée tm, temps mort dont on expliquera plus loin l'intérêt. On voit sur cette figure 5 les deux signaux de ligne VLi et VLi+1 ayant une première impulsion de largeur kτ et une deuxième de sens opposé et de largeur τ en situation de décalage d'une quantité temporelle R, supérieure comme on l'a dit au temps d'écriture 2τ correspondant à l'ouverture de ligne TL. Cette dernière condition est effectivement nécessaire pour que les signaux colonnes d'écriture de la ligne i n'interfèrent pas avec les signaux colonnes d'écriture de la ligne i+1. Sur le dessin de la figure 5, on a représenté deux impulsions colonnes VC ayant les mêmes phases et séparées par le temps mort tm, ce dernier, étant par définition égal au temps qui s'écoule entre la fin de l'écriture de la ligne i et le début de l'écriture de la ligne i+1. Cette façon de procéder, conformément à l'invention, à l'ouverture des lignes permet de raccourcir encore le temps d'écriture de chaque trame de l'écran. Dans ce cas particulier, l'examen précis des conditions de viabilité du système des impulsions montre que le temps τ , le coefficient k et le retard tm introduits entre deux impulsions consécutives de signaux colonnes doivent satisfaire à l'inégalité :
    τ< k τ ≦ 3τ + 2tm dans le premier mode,
    ou τ< k τ ≦ 2τ + 2tm dans le deuxième mode.
  • La figure 6 représente la situation des mêmes impulsions dans le cas où l'on n'utilise pas de temps mort et où les signaux colonnes VC relatifs à une même colonne j et à la ligne i et à la ligne i+1 sont juxtaposés directement dans le temps. Les avantages de cette structure des signaux sont les mêmes que précédemment et l'étude précise des conditions imposées aux différents paramètres pour que le système soit cohérent montre que la valeur de k doit alors obéir à l'inégalité 1<k≦3 pour l'adressage selon le premier mode et à l'inégalité 1<k≦2 pour l'adressage selon le deuxième mode.
  • La figure 7 permet de comprendre l'intérêt principal qu'il y a à séparer par un temps mort tm deux signaux de colonnes consécutifs. Le problème que l'on cherche à résoudre par cette disposition, est celui qui se présente aux frontières des zones blanches et noires, où des perturbations de l'image peuvent se produire à la suite du phénomène suivant. Si deux pixels voisins, appartenant par exemple à deux lignes consécutives Li et Li+1 et à la même colonne j sont écrits l'un noir et l'autre blanc, les signaux de colonnes correspondants VCN et VCB qui sont supposés se suivre s'il n'y a pas de temps mort sur le conducteur de colonne j, vont s'assembler pour former une impulsion unique de surface S, qui sera présente sur tous les pixels de la colonne j, pendant l'écriture des deux lignes i et i+1, et pourrait être susceptible, si S est voisin du seuil de commutation, de provoquer des commutations non désirées de certains au moins de ces mêmes pixels. Cet inconvénient disparait immédiatement si l'on introduit des temps morts de façon systématique entre tous les signaux d'adressage de colonnes.
  • En se référant maintenant aux figures 8a et 8b, on va décrire le deuxième mode de mise en oeuvre du procédé d'adressage objet de l'invention.
  • La figure 8a est relative aux signaux lignes et aux signaux colonnes en association avec un signal ligne du premier type, c'est-à-dire comportant une première impulsion de largeur kτ d'amplitude -VL suivie d'une deuxième impulsion d'amplitude +VL et de largeur τ , la première impulsion d'amplitude -VL et de largeur kτ étant choisie intentionnellement et conformément à l'invention de façon à faire commuter le pixel adressé vers l'état noir. Le signal de colonne d'écriture du noir est un signal à tension nulle, ou si l'on veut une absence de signal, et le signal de colonne d'écriture du blanc VCB est un signal alternatif composé de deux impulsions d'amplitude -VC et +VC et de durée τ . On vérifie facilement que le signal nul VCN laisse le pixel dans l'état noir initial et que le signal VCB apparaissant en synchronisme avec la deuxième impulsion du signal de ligne VL fait commuter le pixel à l'état blanc en augmentant la tension appliquée à ce pixel au-delà du seuil correspondant à l'état blanc.
  • De façon similaire, la figure 8b décrit les signaux de lignes et de colonnes associés aux signaux lignes VL du deuxième type, lesquels débutent par une impulsion d'amplitude +VL et de largeur kτ suivie d'une deuxième impulsion d'amplitude négative -VL et de largeur τ . Dans cette deuxième famille de signaux décrite figure 8b, le signal de colonne d'écriture du noir VCN est identique au signal de colonne d'écriture du blanc VCB de la figure 8a, mais apparaît dans le temps à une époque τ plus tôt, c'est-à-dire avant la fin de la première impulsion du signal de ligne VL. On vérifie encore dans ces conditions que le signal VCN fait commuter au noir le pixel écrit alors que le signal VCB à tension nulle maintient bien entendu ce même pixel à l'état blanc obtenu par application du seul signal ligne VL. On peut remarquer encore que les signaux de colonnes non nuls se composent de deux impulsions égales et de signe contraire, dont l'une correspond à l'écriture et l'autre à l'équilibrage de la valeur moyenne nulle de la tension appliquée au cristal liquide. Simplement, dans le cas de la famille des signaux de la figure 8a, c'est la première impulsion du signal de colonne qui sert à l'écriture alors que dans la famille des signaux de la figure 8b, c'est la deuxième impulsion de ce même signal de colonne qui correspond à cette écriture.
  • Comme dans le premier mode de mise en oeuvre de l'invention, on peut utiliser les signaux des figures 8a et 8b avec un temps mort de durée tm entre deux signaux de colonnes consécutifs appartenant à deux lignes i et i+1 et alors les paramètres τ, k et tm doivent satisfaire à l'inégalité τ<k τ ≦2τ+2tm.
  • Enfin, conformément à l'invention et pour réaliser la valeur moyenne nulle des signaux de lignes VLi des deux types, utilisés dans un mode comme dans l'autre, on peut procéder de deux façons différentes.
  • Dans un premier mode de réalisation, on adresse les lignes d'une trame avec des signaux de lignes du premier type et les lignes de la trame suivante avec des signaux de lignes du deuxième type. Dans une autre variante on procède à un entrelacement des signaux de lignes à la fois par ligne et par trame ce qui conduit au schéma suivant : la ligne i et la ligne i+1 reçoivent, lors de la trame p, des signaux d'adressage de lignes respectivement du premier et du deuxième types, alors que ces mêmes lignes i et i+1 reçoivent, lors de la trame p+1, des signaux d'adressage de lignes respectivement du deuxième et du premier type.

Claims (11)

1. Procédé d'adressage d'un écran d'affichage à cristaux liquides ferroélectriques à phase smectique chirale comportant une cellule enfermant le cristal et associée à des moyens de polarisation linéaires munie sur ses parois de deux systèmes matriciels de conducteurs lignes et de conducteurs colonnes à angle droit, les différents pixels de l'image étant définis par les croisements superposés de ces conducteurs, la commutation du noir au blanc (ou inversement) de chaque pixel étant sous la dépendance du champ électrique E appliqué sur ce pixel à partir de la différence de potentiel V établie pendant un temps t entre le conducteur ligne et le conducteur colonne afférents à ce pixel, cette commutation étant effective dès lors que le produit Vt dépasse une valeur de seuil (Vt)seuil fonction des paramètres géométriques et diélectriques de la cellule, l'écriture de l'écran ayant lieu pour chaque image ou trame séquentiellement ligne à ligne, la ligne i étant ouverte à l'écriture par un signal de ligne VLi appliqué pendant le temps TL durant lequel les signaux VC correspondant à l'état noir (VCN) ou blanc (VCB) de chaque pixel de cette ligne sont transmis simultanément par l'ensemble des j conducteurs colonnes de la matrice, chaque pixel recevant alors la tension VPij=VLi-VCj, les signaux VL et VC étant des impulsions de tension calibrées en durée et en amplitude, leur durée étant multiple d'une durée unitaire τ , caractérise en ce que les signaux de ligne VLi ont, antérieurement au temps TL, une amplitude VL et une durée t=kτ suffisantes pour que le seuil de commutation |(VL)seuil| de l'état blanc ou de l'état noir soit dépassé pour chaque pixel avant l'arrivée de la partie active du signal VC, la somme des signaux de ligne pour une ligne déterminée étant nulle pour deux trames successives.
2. Procédé d'adressage selon la revendication 1, caractérisé en ce que :
- les signaux de lignes VLi appartiennent à deux types distincts dont la somme a une valeur moyenne nulle, à savoir : - des signaux d'un premier type ayant une impulsion positive d'amplitude VL et durée kτ suivie d'une impulsion négative d'amplitude -VL de durée τ ;
- des signaux d'un deuxième type ayant une impulsion négative d'amplitude -VL de durée kτ suivie d'une impulsion positive d'amplitude VL de durée τ ;
- les signaux de colonnes associés sont des signaux alternatifs composés de deux impulsions consécutives de durée τ et d'amplitude respectives +VC et -VC pour le signal VCB d'écriture du blanc et -VC et +VC pour le signal VCN d'écriture du noir ;
- la seconde impulsion des signaux de colonnes est en synchronisme avec la seconde impulsion du signal de ligne, et constitue l'impulsion d'écriture proprement dite qui, ou bien confirme l'état d'écriture préalable du pixel concerné, ou bien l'inverse ;
- les signaux d'adressage de lignes des deux types sont utilisés en nombre égal au cours de l'écriture.
3. Procédé d'adressage selon la revendication 1, caractérisé en ce que :
- les signaux de lignes VLi appartiennent à deux types distincts dont la somme a une valeur moyenne nulle, à savoir :
- des signaux d'un premier type ayant une première impulsion d'amplitude |VL| de même signe que le seuil de commutation de l'état noir et de durée kτ, suivie d'une deuxième impulsion d'amplitude |VL| de durée τ et de signe opposé à celui de l'impulsion précédente ;
- des signaux d'un deuxième type ayant une première impulsion d'amplitude |VL| de même signe que le seuil de commutation de l'état blanc de durée kτ , suivie d'une deuxième impulsion d'amplitude |-VL| de signe opposé à celui de l'impulsion précédente et de durée τ ;
- les signaux de colonnes sont soit des signaux de tension nulle, soit des signaux alternatifs composés d'une première impulsion de durée τ et d'amplitude -VC, suivie d'une seconde impulsion de durée τ et d'amplitude +VC ;
- l'écriture d'un pixel à l'état noir résulte de l'adressage simultané sur ce pixel soit d'un signal de ligne du premier type et d'un signal de colonne à tension nulle, soit d'un signal de ligne du deuxième type et d'un signal de colonne alternatif dont la deuxième impulsion de durée τ coïncide avec l'impulsion négative d'amplitude -VL du signal de ligne;
- l'écriture d'un pixel à l'état blanc résulte de l'adressage simultané sur ce pixel soit d'un signal de ligne du premier type et d'un signal de colonne alternatif dont la première impulsion de duréeτ coïncide avec l'impulsion positive d'amplitude VL du signal de ligne, soit d'un signal de ligne du deuxième type et d'un signal de colonne à tension nulle.
4. Procédé d'adressage selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux signaux d'adressage VLi et VLi+1 de deux lignes consécutives se chevauchent partiellement, avec un décalage temporel au moins égal au temps 2τ d'écriture d'une ligne.
5. Procédé d'adressage selon la revendication 4, caractérisé en ce que les signaux de colonnes VC sont adressés de façon adjacente sur chaque colonne, le facteur k devant alors satisfaire à l'inégalité 1<k≦3.
6. Procédé d'adressage selon la revendication 4, caractérisé en ce que deux signaux de colonnes VC consécutifs sont séparés par des temps morts à tension nulle de durée tm, le facteur k, la durée unitaireτ et ce temps mort tm étant liés par l'inégalité τ<kτ≦3τ+2tm.
7. Procédé d'adressage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux signaux d'adressage VLi et VLi+1 de deux lignes consécutives se chevauchent partiellement, avec un décalage temporel au moins égal au temps 2τ d'écriture d'une ligne.
8. Procédé d'adressage selon la revendication 7, caractérisé en ce que les signaux colonnes VC sont adressés de façon adjacente sur chaque colonne, le facteur k devant alors satisfaire à l'inégalité 1<k≦2.
9. Procédé d'adressage selon la revendication 7, caractérisé en ce que deux signaux de colonnes VC consécutifs sont séparés par des temps morts à tension nulle de durée tm, le facteur k, la durée unitaireτ et ce temps mort tm étant liés par l'inégalité τ<kτ≦2τ+2tm.
10. Procédé d'adressage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 précédente, caractérisé en ce qu'on réalise l'égalité d'utilisation des signaux lignes VLi des deux types en adressant les lignes d'une trame avec des signaux lignes du premier type et les lignes de la trame suivante avec des signaux lignes du deuxième type.
11. Procédé d'adressage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 précédentes, caractérisé en ce qu'on réalise l'égalité d'utilisation des signaux lignes VLi des deux types en pratiquant un entrelacement ligne à ligne et trame à trame de la façon suivante : la ligne i et la ligne i+1 reçoivent lors de la trame d'ordre p des signaux d'adressage lignes respectivement du premier et du deuxième types, alors que ces mêmes lignes i et i+1 reçoivent, lors de la trame d'ordre p+1, des signaux d'adressage lignes respectivement du deuxième et du premier types.
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