EP2008263B1 - Method of driving a matrix display device with an electron source - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé de commande d'un dispositif de visualisation matriciel doté d'une ou plusieurs sources d'électrons apte à afficher des images ayant différents niveaux de gris. Les images à afficher peuvent être en noir et blanc ou en couleurs, dans ce dernier cas, l'expression « niveau de gris » signifie demi-teinte de couleur.The present invention relates to a method of controlling a matrix display device having one or more electron sources capable of displaying images having different levels of gray. The images to display can be in black and white or in colors, in the latter case, the expression "gray level" means half-tone of color.
Ces dispositifs de visualisation à sources d'électrons trouvent des applications dans le domaine des écrans plats de visualisation. Il existe divers types de ces dispositifs de visualisation selon la nature de leurs sources d'électrons. On connaît par exemple, les cathodes à micro-pointes à effet de champ comme décrit dans le document [1] dont les références se trouvent en fin de description, les sources à nano fissures à effet de champ comme décrit dans le document référencé [2], les sources à effet de champ à nano tubes de carbone comme décrit dans le document référencé [3].These electron source display devices find applications in the field of flat display screens. There are various types of these visualization devices depending on the nature of their electron sources. For example, the cathodes with microtips with field effect are known as described in document [1], the references of which are at the end of the description, the nano-cracking field effect sources as described in the referenced document [2]. ], the nano-carbon field effect sources as described in the referenced document [3].
La
Le dispositif de visualisation comporte des sources d'électrons 100 comportant des électrodes d'anode 1 recouvertes de matériau luminophore 2, des électrodes de cathode 3 reliées électriquement à des zones émettrices d'électrons 4, des électrodes de grille 5, isolées électriquement des électrodes de cathode 2. Chaque zone émettrice 4 est associée à une électrode de grille 5. Le vide 6 règne entre les zones émettrices 4 et le matériau luminophore 2.The display device comprises
Le dispositif relatif à la commande des sources d'électrons 100 comporte une source de tension 7 et des moyens de polarisation 8. La source de tension 7 permet d'appliquer une tension élevée Va aux électrodes d'anode 1. Les moyens de polarisation 8 permettent d'appliquer, pour une source d'électrons donnée 100, un potentiel Vg sur l'électrode de grille qui lui est associée et un potentiel Vc1, Vc2, Vc3 sur l'électrode de cathode 3 à laquelle elle est reliée. La différence de potentiel Vgc1, Vgc2, Vgc3, appelée par la suite de manière générale Vgc représente la tension de commande de l'émission d'électrons.The device for controlling the
Une source d'électrons 100 émet un flux d'électrons (non représenté) à partir de sa zone émettrice 4 et ce flux d'électrons est collecté par une électrode d'anode 1 qui est en regard de la zone émettrice lorsque la différence de potentiel Vgc dépasse une valeur de seuil Vthl. Ce flux d'électrons est accéléré grâce à la haute tension Va appliquée aux électrodes d'anode 1. Le matériau luminophore 2 émet de la lumière sous l'effet de l'énergie cinétique des électrons qui le bombarde. La
On rencontre un problème dans ces dispositifs de visualisation qui est que les zones émettrices ne sont pas uniformes en terme d'émission, certaines sont très performantes et émettent plus que d'autre pour une même tension de commande. Cela se traduit au niveau du matériau luminophore côté électrodes d'anode par une image peu homogène et constellée de points brillants. Il est indiqué dans le document référencé [1] ou dans le document référencé [4] qu'un moyen efficace pour homogénéiser l'émission consiste à pénaliser les sources d'électrons les plus performantes pour ramener leur émission à un niveau moindre. Cela se fait généralement en plaçant une résistance R1 en série entre chaque zone émettrice 4 et l'électrode de cathode 3 qui lui est connectée. Une différence de potentiel proportionnelle au courant qui traverse la source d'électrons se soustrait alors à la différence de potentiel Vgc, ce qui restreint le courant d'émission. Cette résistance peut se matérialiser par une couche en matériau résistif qui recouvre les électrodes de cathode. La
Le dispositif de visualisation peut avoir un écran 17 agencé de façon matricielle comme illustré sur la
Un dispositif de commande est prévu pour commander le dispositif de visualisation avec un générateur de balayage des lignes 10 relié à une source de tension 11 délivrant une tension Vls et à une tension de référence Vlns, généralement la masse, lui permettant d'appliquer sur les électrodes de ligne soit la tension de sélection de ligne Vls soit la tension de référence Vlns ou tension de non sélection de ligne. Le dispositif de commande comporte de plus un circuit de commande des colonnes 12 relié à une source de tension 13 délivrant une tension Vcj et à une tension de référence Vcom qui peut être la masse. Le générateur de balayage des lignes 10 et le circuit de commande des colonnes 12 sont reliés à un contrôleur d'écran 14 qui reçoit des signaux d'une source de données (non représentée), des signaux de contrôle et de synchronisation et qui délivre des signaux aptes à piloter le générateur de balayage des lignes 10 et le circuit de commande des colonnes 12. Quant aux électrodes d'anode 1, elles sont reliées à une source de tension 15 délivrant une tension Va.A control device is provided for controlling the display device with a
Plus précisément, le générateur de balayage des lignes comporte un circuit d'adressage pour chaque électrode de ligne. De la même manière, le circuit de commande des colonnes comporte un sous-circuit pour chaque électrode de colonne. La commande de l'écran s'effectue de la manière suivante : on adresse les électrodes de ligne L1, Ln séquentiellement chacune leur tour pendant une période de sélection de ligne Tl. Une électrode de ligne adressée est portée à la tension Vls et une électrode de ligne non adressée est portée à la tension Vlns. Les pixels d'une électrode de ligne adressée Li doivent chacun afficher une information
donnée et chaque électrode de colonne Cj est portée à une tension Vcj appropriée. Les tensions appliquées sur les électrodes de colonne n'affectent pas les pixels des électrodes de ligne non adressées L1, Li-1, li+1, Ln. Pour obtenir des niveaux de gris, on peut agir sur la valeur des différences Vls-Vcj et/ou sur la durée d'application de la tension Vcj ou même sur la quantité de charges fournie aux électrodes de colonne et correspondant à l'information à afficher..Specifically, the line scan generator includes an addressing circuit for each line electrode. In the same way, the column control circuit includes a subcircuit for each column electrode. The control of the screen is carried out as follows: the line electrodes L1, Ln are addressed sequentially each in turn during a line selection period T1. An addressed line electrode is brought to the voltage Vls and an electrode unaddressed line is brought to the voltage Vlns. The pixels of an addressed line electrode Li must each display information
given and each column electrode Cj is brought to a suitable voltage Vcj. The voltages applied to the column electrodes do not affect the pixels of the unaddressed line electrodes L1, Li-1, li + 1, Ln. To obtain gray levels, one can act on the value of the differences Vls-Vcj and / or on the duration of application of the voltage Vcj or even on the quantity of charges supplied to the column electrodes and corresponding to the information to be displayed.
Comme indiqué précédemment on rencontre plusieurs procédés de commande des colonnes des dispositifs de visualisation affichant des niveaux de gris et ces procédés souffrent tous d'inconvénients.As indicated above, there are several methods of controlling the columns of the display devices displaying gray levels and these processes all suffer from disadvantages.
La commande en modulation de largeur d'impulsion (connue sous l'acronyme anglo-saxon PWM pour pulse width modulation) consiste à appliquer une tension fixe Vc aux électrodes de colonne pendant un temps variable fonction du niveau de gris à afficher, ce temps variable étant inférieur ou égal à la période de sélection de ligne Tl. La commande en modulation de largeur d'impulsion maximise les commutations entre la tension Vc et la tension Vcom, ce qui induit une forte consommation capacitive.Pulse width modulation (PWM) control consists in applying a fixed voltage Vc to the column electrodes for a variable time depending on the gray level to be displayed, this variable time. being less than or equal to the line selection period T1. The pulse width modulation control maximizes the switching between the voltage Vc and the voltage Vcom, which induces a high capacitive consumption.
La commande en modulation d'amplitude s'effectue en appliquant pendant toute la période de sélection de ligne Tl, sur les électrodes de colonne, une tension Vc(k) dont la valeur dépend du niveau de gris à afficher, cette valeur étant comprise entre Vc(k)max et Vcom. La consommation est minimisée mais elle conduit à des inhomogénéités d'affichage à bas niveau. En effet, l'homogénéisation par couche résistive comme illustré à la
Dans les dispositifs de visualisation commandés de manière mixte, plusieurs niveaux de tension sont appliqués aux électrodes de colonne pendant la période de sélection de ligne. Le document référencé [7] décrit un tel procédé de commande. Ce procédé de commande souffre du même défaut de manque d'uniformité à bas niveau de la différence de potentiel électrode de colonne électrode de ligne que le mode de commande en modulation d'amplitude.In the mixed control display devices, several voltage levels are applied to the column electrodes during the line selection period. The document referenced [7] describes such a control method. This control method suffers from the same lack of uniformity at low level of the line electrode column electrode potential difference as the amplitude modulation control mode.
Le procédé de commande en charges, décrit par exemple dans le document référencé [8], cherche à fournir aux électrodes de colonne une quantité de charges correspondant au niveau de gris à afficher. Ce procédé de commande nécessite outre une circuiterie assez complexe des écrans ne présentant pas ou pratiquement pas de courants de fuite.The charge control method, described for example in document referenced [8], seeks to provide the column electrodes a quantity of charges corresponding to the gray level to be displayed. This control method requires in addition to a fairly complex circuitry screens having no or virtually no leakage currents.
La demande de brevet
La présente invention a justement comme but de proposer un procédé de commande d'un dispositif de visualisation qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci dessus.The object of the present invention is precisely to propose a method of controlling a display device which does not have the drawbacks mentioned above.
Plus particulièrement un but de la présente invention est de proposer un procédé de commande qui limite la consommation capacitive et qui conduit à une bonne homogénéité de l'image affichée aussi bien à haut niveau qu'à bas niveau notamment dans le cas où une couche résistive est présente entre les électrodes de cathode et les zones émettrices.More particularly, an object of the present invention is to propose a control method which limits the capacitive consumption and which leads to good homogeneity of the image displayed both at high level and at low level, especially in the case where a resistive layer is present between the cathode electrodes and the emitting zones.
Pour y parvenir, la présente invention propose un procédé de commande d'un dispositif de visualisation matriciel affichant des niveaux de gris comprenant au moins une source d'électrons située à la croisée d'une électrode de ligne et d'une électrode de colonne, consistant à appliquer, lorsque l'électrode de ligne sur laquelle se trouve la source d'électrons est sélectionnée une tenson de sélection de ligne, et lorsqu'elle n'est pas sélectionnée une tension de non sélection de ligne, et à appliquer sur l'électrode de colonne correspondante une tension de commande correspondant au niveau de gris à afficher, pendant une période de sélection de ligne Tl. On répartit les niveaux de gris à afficher dans deux familles de niveaux de gris, la première regroupant un ou plusieurs niveaux de gris les plus sombres, la seconde regroupant un ou plusieurs niveaux de gris les moins sombres. Si le niveau de gris à afficher appartient à la première famille, la tension de commande à appliquer est une tension modulée en largeur d'impulsion variant entre une tension de référence et une tension extrême, le sens de variation entre la tension de référence et la tension extrême étant le même qu'entre la tension de non sélection de ligne et la tension de sélection de ligne. La tension extrême est positive par rapport à la tension de référence. Si le niveau de gris à afficher appartient à la seconde famille, la tension de commande à appliquer est une tension modulée en amplitude variant entre la tension de référence et une tension maximale, le sens de variation entre la tension de référence et la tension maximale étant opposé à celui existant entre la tension de non sélection de ligne et la tension de sélection de ligne, la tension extrême et la tension maximale étant réduites par rapport à celles qui seraient nécessaires si la commande se faisait pour tous les niveaux de gris par modulation d'amplitude ou par modulation de largeur d'impulsion. La tension maximale est négative par rapport à la tension de référence.To achieve this, the present invention provides a method of controlling a matrix display device displaying gray levels comprising at least one electron source located at the intersection of a row electrode and a column electrode, applying, when the line electrode on which the electron source is located, a line selection voltage, and when a non-line selection voltage is not selected, and to apply on the corresponding column electrode a control voltage corresponding to the gray level to be displayed, during a line selection period Tl. Grayscale to display in two families of grayscale, the first grouping one or more grayscale grayscale, the second grouping one or more grayscale shades. If the gray level to be displayed belongs to the first family, the control voltage to be applied is a pulse width modulated voltage varying between a reference voltage and an extreme voltage, the direction of variation between the reference voltage and the reference voltage. extreme voltage being the same as between the no line selection voltage and the line selection voltage. The extreme voltage is positive with respect to the reference voltage. If the gray level to be displayed belongs to the second family, the control voltage to be applied is an amplitude-modulated voltage varying between the reference voltage and a maximum voltage, the direction of variation between the reference voltage and the maximum voltage being opposite to that existing between the line selection and the line selection voltage, the extreme voltage and the maximum voltage being reduced compared to those which would be necessary if the control was done for all the gray levels by modulation of amplitude or by pulse width modulation. The maximum voltage is negative with respect to the reference voltage.
Si le niveau de gris à afficher appartient à la première famille, la tension de commande est, pendant une première plage de temps T 0<T≤T1, la tension extrême qui est constante et dans la mesure où la première plage de temps est strictement inférieure à la période de sélection de ligne, la tension de commande est, pendant une seconde plage de temps T'= Tl-T précédant ou suivant la première plage de temps T, la tension de référence, la valeur de la première plage de temps T dépendant du niveau de gris à afficher. Si le niveau de gris à afficher appartient à la seconde famille, la tension de commande est, pendant toute la période de sélection de ligne, une tension constante négative par rapport à la tension de référence ou égale à la tension de référence, cette tension de commande ayant une amplitude qui dépend du niveau de gris à afficher.If the gray level to be displayed belongs to the first family, the control voltage is, during a first
La tension de sélection de ligne est de préférence constante pendant toute la période de sélection de ligne.The line selection voltage is preferably constant throughout the line selection period.
Si plusieurs sources d'électrons sont sur une même électrode de ligne, le procédé consiste, de préférence, à appliquer simultanément une tension de commande sur chacune des électrodes de colonne relatives à ses sources d'électrons.If several electron sources are on the same line electrode, the method preferably consists in simultaneously applying a control voltage to each of the column electrodes relative to its electron sources.
Le procédé consiste à appliquer, de préférence, une tension de non sélection de ligne pendant toute la période de sélection de ligne à une électrode de ligne non sélectionnée.The method includes preferably applying a non-line selection voltage throughout the line selection period to an unselected line electrode.
Il est préférable que la tension extrême et la tension maximale soient sensiblement égales en valeur absolue.It is preferable that the extreme voltage and the maximum voltage are substantially equal in absolute value.
La tension de référence peut correspondre à la masse.The reference voltage can correspond to the mass.
La présente invention concerne un dispositif de visualisation commandé par le procédé de commande ainsi défini, dans lequel la source d'électrons comporte une résistance entre une zone émettrice d'électrons et une électrode de cathode reliée électriquement à l'électrode de ligne.The present invention relates to a display device controlled by the control method thus defined, wherein the electron source comprises a resistance between an electron-emitting zone and a cathode electrode electrically connected to the line electrode.
La présente invention concerne également un dispositif de commande d'un dispositif de visualisation matriciel affichant des niveaux de gris comprenant au moins une source d'électrons située à la croisée d'une électrode de ligne et d'une électrode de colonne d'un ensemble comportant une ou plusieurs électrodes de ligne et une ou plusieurs électrode de colonnes. Le dispositif comporte un générateur de balayage des lignes pour appliquer, pendant une période de sélection de ligne, lorsque l'électrode de ligne sur laquelle se trouve la source d'électrons est sélectionnée, une tension de sélection de ligne, et lorsqu'elle n'est pas sélectionnée une tension de non sélection de ligne,
et un circuit de commande des colonnes apte à appliquer, sur l'électrode de colonne correspondante, une tension de commande correspondant au niveau de gris à afficher, pendant la période de sélection de ligne. Le circuit de commande des colonnes comporte, pour chaque électrode de colonne de l'ensemble, une première chaîne de traitement pour délivrer une tension de commande modulée en largeur d'impulsion à appliquer à l'électrode de colonne, si le niveau de gris appartient à une première famille de niveaux de gris contenant un ou plusieurs des niveaux de gris les plus sombres, la tension de commande modulée en largeur d'impulsion variant entre une tension de référence et une tension extrême, le sens de variation entre la tension de référence et la tension extrême étant le même qu'entre la tension de non sélection de ligne et la tension de sélection de ligne.The present invention also relates to a control device of a matrix display device displaying gray levels comprising at least one electron source located at the intersection of a row electrode and a column electrode of a set having one or more line electrodes and one or more column electrodes. The device includes a line scanning generator for applying, during a line selection period, when the line electrode on which the electron source is selected, a line selection voltage, and when is not selected a line selection voltage,
and a column control circuit capable of applying, on the corresponding column electrode, a control voltage corresponding to the gray level to be displayed, during the line selection period. The column control circuit comprises, for each column electrode of the assembly, a first processing line for delivering a voltage of a pulse width modulated control to be applied to the column electrode, if the gray level belongs to a first grayscale family containing one or more of the darkest gray levels, the control voltage modulated in width of d pulse varying between a reference voltage and an extreme voltage, the direction of variation between the reference voltage and the extreme voltage being the same as between the non-selection voltage and the line selection voltage.
Le dispositif comporte une seconde chaîne de traitement pour délivrer une tension de commande modulée en amplitude à appliquer sur l'électrode de colonne, si le niveau de gris appartient à une seconde famille de niveaux de gris contenant un ou plusieurs des niveaux de gris les moins sombres, la tension de commande modulée en amplitude variant entre la tension de référence et une tension maximale, le sens de variation entre la tension de référence et la tension maximale étant opposé à celui existant entre la tension de non sélection de ligne et la tension de sélection de ligne. La tension extrême et la tension maximale sont réduites par rapport à celles qui seraient nécessaires si la commande se faisait pour tous les niveaux de gris par modulation d'amplitude ou par modulation de largeur d'impulsion.The device includes a second processing chain for providing an amplitude modulated control voltage to be applied to the column electrode, if the gray level belongs to a second gray level family containing one or more of the least gray levels. the amplitude-modulated control voltage varying between the reference voltage and a maximum voltage, the direction of variation between the reference voltage and the maximum voltage being opposite to that existing between the non-selection voltage of the line and the voltage of line selection. The extreme voltage and the maximum voltage are reduced compared to what would be necessary if the control was done for all gray levels by amplitude modulation or by pulse width modulation.
La première chaîne de traitement peut comporter des moyens pour délivrer, à partir d'une information codant le niveau de gris à afficher qu'ils reçoivent, un signal qui traduit un instant de début ou de fin de l'impulsion de la tension modulée en largeur d'impulsion dans la période de sélection de ligne, si le niveau de gris appartient à la première famille de niveaux de gris, ces moyens étant reliés via des moyens d'adaptation de niveaux logiques à un étage de sortie apte à délivrer la tension modulée en largeur d'impulsion.The first processing chain may comprise means for delivering, from information coding the gray level to be displayed, a signal that reflects a start or end time of the pulse of the modulated voltage. width pulse in the line selection period, if the gray level belongs to the first gray level family, these means being connected via logic level matching means to an output stage adapted to deliver the modulated voltage in pulse width.
Les moyens pour délivrer le signal traduisant l'instant de début ou de fin de l'impulsion de la tension modulée en largeur d'impulsion peuvent comporter un comparateur comparant l'information codant le niveau de gris et le résultat d'un comptage réalisé par un compteur cyclique comptant un nombre de coups d'horloge déterminé par la taille de l'information codant le niveau de gris, pendant la période de sélection de ligne, et.une bascule bistable reliée en sortie du comparateur et recevant également un top en début de chaque période de sélection de ligne et délivrant le signal traduisant l'instant de début ou de fin de l'impulsion de la tension modulée en largeur d'impulsion.The means for delivering the signal representing the start or end time of the pulse of the pulse width modulated voltage may comprise a comparator comparing the information coding the gray level and the result of a count made by a cyclic counter counting a number of clock strokes determined by the size of the information coding the gray level, during the line selection period, and a flip-flop connected to the output of the comparator and also receiving a top in the beginning of each line selection period and outputting the signal reflecting the start or end time of the pulse of the pulse width modulated voltage.
Le dispositif de commande du dispositif de visualisation peut comporter un générateur de rampe négative permettant de fournir la tension modulée en amplitude et la seconde chaîne de traitement peut comporter des moyens pour délivrer, à partir d'une information codant le niveau de gris qu'ils reçoivent, un signal qui traduit un instant de blocage-échantillonnage du générateur de rampe négative dans une période de sélection de ligne, si le niveau de gris appartient à la seconde famille de niveaux de gris, ces moyens commandant des moyens de mémorisation analogiques ayant une entrée reliée au générateur de rampe négative et une sortie reliée en entrée d'un amplificateur tampon apte à délivrer la tension modulée en amplitude.The control device of the display device may comprise a negative ramp generator for supplying the amplitude-modulated voltage and the second processing line may comprise means for delivering, from an information coding the level of gray that they receive, a signal which translates a negative-ramp generator's blocking-sampling instant in a line selection period, if the gray level belongs to the second gray level family, these means controlling memory means analog having an input connected to the negative ramp generator and an output connected to the input of a buffer amplifier capable of delivering the amplitude-modulated voltage.
Les moyens pour délivrer le signal traduisant l'instant de blocage-échantillonnage du générateur de rampe négative peuvent comporter un comparateur comparant l'information codant le niveau de gris et le résultat d'un comptage réalisé par un compteur cyclique comptant un nombre de coups d'horloge déterminé par la taille de l'information codant le niveau de gris, pendant la période de sélection de ligne et une bascule bistable reliée en sortie du comparateur et recevant également un top en début de chaque période de sélection de ligne et délivrant le signal traduisant l'instant de blocage-échantillonnage du générateur de rampe négative.The means for delivering the signal representing the blocking-sampling time of the negative ramp generator may comprise a comparator comparing the information coding the gray level and the result of a count made by a cyclic counter counting a number of taps. clock determined by the size of the information coding the gray level, during the line selection period and a flip-flop connected to the output of the comparator and also receiving a peak at the beginning of each line selection period and delivering the signal translating the blocking-sampling time of the negative ramp generator.
Pour simplifier le dispositif, il est possible que le compteur cyclique soit commun à la première et à la seconde chaîne de traitement.To simplify the device, it is possible that the cyclic counter is common to the first and the second processing chain.
Les moyens de mémorisation analogiques peuvent comporter un interrupteur relié d'un côté au générateur de rampe négative et de l'autre à une borne d'un condensateur elle-même reliée en entrée de l'amplificateur tampon, l'autre borne du condensateur étant portée à la tension de référence, cet interrupteur étant commandé par le signal traduisant l'instant de blocage-échantillonnage du générateur de rampe négative. La tension de référence à laquelle est portée l'autre borne du condensateur est en pratique généralement la masse.The analog storage means may comprise a switch connected on one side to the negative ramp generator and on the other to a terminal of a capacitor itself connected to the input of the buffer amplifier, the other terminal of the capacitor being brought to the reference voltage, this switch being controlled by the signal reflecting the blocking-sampling time of the negative ramp generator. The reference voltage at which the other terminal of the capacitor is carried is in practice generally the mass.
Le circuit de commande des colonnes peut comporter de plus, par électrode de colonne, des moyens de sélection de la première chaîne de traitement ou de la seconde chaîne de traitement en fonction du niveau de gris à afficher sur l'électrode de colonne.The column control circuit may further comprise, by column electrode, means for selecting the first processing line or the second processing chain depending on the gray level to be displayed on the column electrode.
Dans ce dispositif de visualisation, le niveau de gris à afficher est codé sous forme d'un mot binaire avec un ou plusieurs bits de poids fort, les moyens de sélection étant de préférence des circuits combinatoires recevant les bits de poids forts du mot binaire.In this display device, the gray level to be displayed is coded in the form of a binary word with one or more bits of high weight, the selection means preferably being combinational circuits receiving the most significant bits of the binary word.
Le circuit de commande des colonnes peut comporter, de plus, un registre à décalage qui alimente autant d'ensembles de bascules de mémorisation que d'électrodes de colonne, chaque ensemble de bascules de mémorisation recevant en entrée les niveaux de gris à afficher par le dispositif de visualisation et étant relié à une première chaîne de traitement et à une seconde chaîne de traitement.The column control circuit may further include a shift register which supplies as many sets of storage latches as column electrodes, each set of storage latches receiving as inputs the gray levels to be displayed by the latch. viewing device and being connected to a first processing line and a second processing line.
Chaque ensemble de bascules de mémorisation peut aussi être relié en sortie à l'entrée des moyens de sélection.Each set of storage latches may also be outputted to the input of the selection means.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la
figure 1 (déjà décrite) illustre un dispositif de visualisation à sources d'électrons à émission de champ auquel peut s'appliquer le procédé de l'invention ; - la
figure 2 (déjà décrite) est un graphique représentant la caractéristique d'émission Ia=f(Vgc) d'une source d'électrons ; - la
figure 3 (déjà décrite) représente des sources d'électrons dotées d'une couche en matériau résistif qui recouvre leurs électrodes de cathode ; - la
figure 4 (déjà décrite) illustre un dispositif de visualisation équipé de son dispositif de commande conventionnel ; - les
figures 5A, 5B sont des chronogrammes des signaux en tension appliqués respectivement aux électrodes de ligne et de colonne d'un dispositif de visualisation commandé par le procédé de l'invention ; - les
figures 6A, 6B sont des chronogrammes des signaux en tension appliqués respectivement aux électrodes de ligne et de colonne d'un dispositif de visualisation commandé par un procédé conventionnel ; - la
figure 7 illustre les signaux en tension à appliquer aux électrodes de ligne et de colonne d'un dispositif de visualisation commandé par le procédé de l'invention et apte à afficher 8 niveaux de gris ; - la
figure 8A illustre le dispositif de commande d'un dispositif de visualisation selon l'invention, lafigure 8B illustre un exemple de circuit de commande des électrodes de colonne d'un dispositif de visualisation selon l'invention, lafigure 8C illustre la tension délivrée par le générateur de rampe négative du circuit de lafigure 8A ; - la
figure 9 illustre, de manière partielle, un autre exemple de circuit de commande des électrodes de colonne d'un dispositif de visualisation selon l'invention.
- the
figure 1 (already described) illustrates a display device with electron sources at field emission to which the method of the invention can be applied; - the
figure 2 (already described) is a graph representing the emission characteristic Ia = f (Vgc) of an electron source; - the
figure 3 (already described) represents electron sources having a layer of resistive material which covers their cathode electrodes; - the
figure 4 (already described) illustrates a display device equipped with its conventional control device; - the
Figures 5A, 5B are timing diagrams of the voltage signals applied respectively to the row and column electrodes of a display device controlled by the method of the invention; - the
Figures 6A, 6B are timing diagrams of the voltage signals applied respectively to the row and column electrodes of a display device controlled by a conventional method; - the
figure 7 illustrates the voltage signals to be applied to the row and column electrodes of a display device controlled by the method of the invention and capable of displaying 8 gray levels; - the
figure 8A illustrates the control device of a display device according to the invention, theFigure 8B illustrates an exemplary control circuit of the column electrodes of a display device according to the invention, theFigure 8C illustrates the voltage delivered by the negative ramp generator of the circuit of thefigure 8A ; - the
figure 9 illustrates, in part, another example of a control circuit of the column electrodes of a display device according to the invention.
Les différentes variantes représentées et décrites doivent être comprises comme n'étant pas exclusives les unes des autres.The different variants represented and described must be understood as not being exclusive of each other.
Des structures bien connues ne sont pas représentées en détail afin de ne pas alourdir inutilement la présente invention.Well known structures are not shown in detail so as not to unnecessarily burden the present invention.
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures décrites ci-après portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.Identical, similar or equivalent parts of the different figures described below bear the same numerical references so as to facilitate the passage from one figure to another.
Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.The different parts shown in the figures are not necessarily in a uniform scale, to make the figures more readable.
On va maintenant s'intéresser au procédé de commande d'un dispositif de visualisation apte à afficher n niveaux de gris selon l'invention. Ce dispositif de visualisation peut être similaire à celui décrit à la
On suppose que le dispositif de visualisation est apte à afficher n (n nombre entier supérieur ou égal à trois) niveaux de gris, ces niveaux de gris étant codés entre 0 et n-1. Le code 0 correspond au noir et le code n-1 au blanc. On va arbitrairement répartir les n niveaux de gris en deux familles de niveaux de gris à savoir une première famille F1 de gris les plus sombres et une seconde famille F2 de gris les moins sombres. La première famille F1 comporte p niveaux de gris (p entier strictement inférieur à n), ces p niveaux de gris étant codés entre 0 et p-1. Le niveau p-1 correspond au niveau de gris le plus clair de la première famille F1 des gris les plus foncés. La seconde famille F2 de niveaux de gris comporte n-p niveaux de gris codés entre le niveau p et le niveau n-1. Le niveau p correspond au niveau de gris le plus foncé de la seconde famille F2 des gris les plus clairs.It is assumed that the display device is able to display n (n integer greater than or equal to three) gray levels, these gray levels being coded between 0 and n-1.
En ce qui concerne la commande des électrodes de colonne, on va utiliser une modulation de largeur d'impulsion pour afficher les niveaux de gris de la première famille F1 et une modulation d'amplitude pour afficher les niveaux de gris de la seconde famille F2. La tension de commande modulée en largeur d'impulsion varie entre une tension de référence Vcom et une tension extrême Vc. Le sens de variation existant entre Vcom et Vc est le même que celui existant entre Vlns et Vls.Regarding the control of the column electrodes, a pulse width modulation will be used to display the gray levels of the first F1 family and an amplitude modulation to display the gray levels of the second family F2. The pulse width modulated control voltage varies between a reference voltage Vcom and an extreme voltage Vc. The direction of variation existing between Vcom and Vc is the same as that existing between Vlns and Vls.
L'amplitude de la tension modulée en largeur d'impulsion est inférieure à celle qui serait nécessaire si, pour tous les niveaux de gris à afficher, la commande se faisait par modulation de largeur d'impulsion.The amplitude of the pulse width modulated voltage is less than that which would be necessary if, for all the gray levels to be displayed, the control was done by modulation of pulse width.
La tension de commande modulée en amplitude varie entre la tension de référence et une tension maximale Vc(k3). Le sens de variation existant entre Vcom et Vc(k3) est l'inverse de celui existant entre Vlns et Vls.The amplitude modulated control voltage varies between the reference voltage and a voltage maximum Vc (k3). The direction of variation existing between Vcom and Vc (k3) is the inverse of that existing between Vlns and Vls.
De la même manière, l'amplitude maximale de la tension modulée en amplitude est inférieure à celle qui serait nécessaire si, pour tous les niveaux de gris à afficher, la commande se faisait par modulation d'amplitude. La tension nécessaire correspond à celle requise pour passer du noir au blanc. Autrement dit, la différence entre l'amplitude de la tension modulée en largeur d'impulsion et l'amplitude maximale de la tension modulée en amplitude est sensiblement égale à celle qui serait requise pour afficher tous les niveaux de gris, si la commande se faisait uniquement par modulation de largeur d'impulsion ou uniquement par modulation d'amplitude.Likewise, the amplitude of the amplitude-modulated voltage is less than that which would be necessary if, for all the gray levels to be displayed, the control was done by amplitude modulation. The necessary voltage corresponds to that required to switch from black to white. In other words, the difference between the amplitude of the pulse width modulated voltage and the maximum amplitude amplitude amplitude amplitude is substantially equal to that which would be required to display all the gray levels, if the control was only by pulse width modulation or only by amplitude modulation.
On va maintenant se reporter à la
On va commencer par décrire le signal en tension appliqué pendant la première période de sélection de ligne Tl à l'électrode de colonne Cj. On applique sur cette électrode de colonne Cj pendant une première plage de temps T, avec 0<T≤T1, la tension extrême Vc constante et positive par rapport à une tension de référence Vcom. Dans la mesure où la première plage de temps T est strictement inférieure à la période de sélection de ligne T1 (T<T1), on applique à l'électrode de colonne Cj pendant une seconde plage de temps T'= Tl-T, précédant ou suivant la première plage de temps T, la tension de référence Vcom, la valeur de la première plage de temps T dépendant du niveau de gris à afficher. La première plage de temps T peut précéder la seconde plage de temps T' comme sur la
Si on veut maintenant afficher sur le pixel Pi+1, j un niveau de gris de la seconde famille de niveaux de gris F2, on applique sur cette électrode de colonne une tension constante Vc(k) pendant toute la seconde période de sélection de ligne Tl, cette tension Vc(k) est négative par rapport à la tension de référence Vcom ou est égale à la tension de référence Vcom. L'amplitude de cette tension Vc(k) dépend du niveau de gris à afficher appartenant à la seconde famille F2 de niveaux de gris. Ainsi, on prévoit n-p tensions Vc(k) correspondant aux n-p niveaux de gris de cette seconde famille F2 de niveaux de gris. La tension Vc(k3) est celle qui a la plus grande amplitude en valeur absolue sur la
On va donner un exemple d'affichage d'un niveau gris pris parmi 256 niveaux de gris avec le procédé de l'invention. On suppose que ce niveau de gris est inclus dans la première famille F1 de niveaux de gris qui comporte 128 niveaux de gris et que la valeur de la tension Vc vaut +20 Volts par rapport à la tension de référence Vcom qui vaut 0V. La période de sélection de ligne Tl sera divisée en 128 intervalles de temps égaux. On aura à générer une seule impulsion d'amplitude 20 Volts et de durée T égale à r intervalles de temps, avec r compris entre 1 et 128. Avec un procédé classique de modulation de largeur d'impulsion, la tension Vc aurait été égale à +40 Volts et la période de sélection de ligne aurait été divisée en 256 intervalles de temps égaux. On aurait généré une seule impulsion d'amplitude 40 Volts et de durée T égale à r' intervalles de temps avec r' compris entre 1 et 256.An example of displaying a gray level taken from among 256 levels of gray with the method of the invention will be given. It is assumed that this gray level is included in the first grayscale F1 family which has 128 gray levels and that the value of the voltage Vc is +20 volts compared to the reference voltage Vcom which is 0V. The line selection period T1 will be divided into 128 equal time intervals. We will have to generate a single pulse of
La consommation capacitive de commutation d'un tel dispositif de visualisation s'exprime, pour un pixel, par C = P/V2F avec P puissance consommée, V tension Vc et F fréquence de commutation. Cette consommation capacitive est divisée par quatre dans le cas du procédé de l'invention par rapport au procédé classique de modulation de largeur d'impulsion puisque la tension a été divisée par deux. Un autre avantage du procédé de l'invention par rapport au procédé classique de modulation de largeur d'impulsion est que l'utilisation des deux familles de niveaux de gris permet de réduire le nombre d'intervalles de temps à gérer pendant la période de sélection de ligne, ce qui revient à dire que la fréquence de coupure est augmentée d'autant.The capacitive switching consumption of such a display device is expressed, for a pixel, by C = P / V 2 F with P power consumed, V voltage Vc and F switching frequency. This capacitive consumption is divided by four in the case of the method of the invention compared to the conventional method of pulse width modulation since the voltage has been divided by two. Another advantage of the method of the invention compared with the conventional pulse width modulation method is that the use of the two families of gray levels makes it possible to reduce the number of time slots to be managed during the selection period. line, which is to say that the cutoff frequency is increased accordingly.
En ce qui concerne la seconde famille des niveaux de gris, en continuant avec le même exemple, l'amplitude maximale de la tension à commuter est maintenant de - 20 Volts alors qu'elle aurait été de - 40 volts avec un procédé classique de modulation d'amplitude. On disposera de 128 niveaux de potentiels compris entre 0 et -20 Volts si Vcom vaut 0 Volt. La consommation capacitive est ainsi réduite à son maximum puisque suivant les niveaux de gris les tensions sont réduites et que de plus il n'y a pas de commutation à l'intérieur de la période de sélection de ligne.As far as the second gray level family is concerned, continuing with the same example, the maximum amplitude of the voltage to be switched is now -20 volts whereas it would have been -40 volts with a conventional modulation method amplitude. There will be 128 potential levels between 0 and -20 volts if Vcom is 0 volts. Capacitive consumption is thus reduced to its maximum since depending on the gray levels the voltages are reduced and moreover there is no switching within the line selection period.
Un exemple plus parlant est donné à la
Dans la présente invention, la tension appliquée sur les colonnes dans le cas des niveaux de gris de la seconde famille F2 (pour laquelle la commande est une modulation d'amplitude) s'ajoute à la tension de sélection de ligne au niveau d'un pixel sélectionné. La tension appliquée sur les colonnes, dans le cas des niveaux de gris de la première famille F1 (pour laquelle la commande est une modulation en largeur d'impulsion) se retranche à la tension de sélection de ligne au niveau d'un pixel sélectionné.In the present invention, the voltage applied to the columns in the case of gray levels of the second family F2 (for which the command is an amplitude modulation) is added to the line selection voltage at a selected pixel. The voltage applied to the columns, in the case of the gray levels of the first family F1 (for which the control is a pulse width modulation), is subtracted from the line selection voltage at a selected pixel.
Ce n'était pas la cas dans la demande de brevet
Or le seuil d'émission d'une source à effet de champ est plus défini par un rapport de contraste ou de courant d'émission que par une valeur bien marquée. En effet l'émission varie selon la loi exponentielle de Fowler-Nordheim suivante :
Sur l'ensemble de la
- pour le procédé décrit dans la demande de brevet
US 2002/0060525 - Vls= 48 Volts
- Vlns= 0 Volt
- Vc= 0 Volt (noir)
- Vc(k3)= -42 Volts (blanc)
- pour le procédé de l'invention :
- Vls= 48+21=69 Volts
- Vlns= 0 Volt
- Vc= 21 Volts (noir)
- Vc(k3)= -21 Volts (blanc).
- for the process described in the patent application
US 2002/0060525 - Vls = 48 Volts
- Vlns = 0 Volts
- Vc = 0 Volt (black)
- Vc (k3) = -42 volts (white)
- for the process of the invention:
- Vls = 48 + 21 = 69 Volts
- Vlns = 0 Volts
- Vc = 21 Volts (black)
- Vc (k3) = -21 volts (white).
La présente invention concerne également un dispositif de commande d'un dispositif de visualisation matriciel à source d'électrons apte à afficher des niveaux de gris. On se réfère aux
Le générateur de balayage des lignes 22 est conventionnel et il ne sera pas décrit plus en détail car il ne pose pas de problème à un homme du métier.The scan generator of the lines 22 is conventional and will not be described in more detail because it does not pose a problem to a person skilled in the art.
On va voir maintenant en détail un exemple de réalisation d'un circuit de commande des colonnes en se référant à la
Le circuit de commande des colonnes comporte un registre à décalage 40 faisant office de décodeur d'adresse. Ce registre à décalage 40 possède m sorties et propage m fois le bit de sélection CSI par le signal d'horloge SCK. Les m sorties du registre à décalage 40 pilotent autant d'ensembles 41 de bascules de mémorisation (latches en anglais) que d'électrodes de colonne c1 à cm, chacun d'entre eux coopérant avec une des électrodes de colonne c1 à cm du dispositif de visualisation 25 illustré sur la
La sortie de chacun des m ensembles 41 de bascules de mémorisation alimente d'une part une première chaîne de traitement 30 visant à délivrer le signal de commande en tension à appliquer sur l'électrode de colonne associée lorsque le niveau de gris à afficher appartient à la première famille F1 de niveaux de gris et d'autre part une seconde chaîne de traitement 31 visant à délivrer le signal de commande en tension à appliquer sur l'électrode de colonne associée lorsque le niveau de gris à afficher appartient à la seconde famille F2 de niveaux de gris. Les sorties de ces première et seconde chaînes de traitement 30, 31 sont reliées à une électrode de colonne c1 à cm qui est l'électrode de colonne associée. La sortie de chacun des m ensembles 41 de bascules de mémorisation est également reliée en entrée de moyens de sélection 47 soit de la première chaîne de traitement 30, soit de la seconde chaîne de traitement 31 selon le niveau de gris à afficher sur l'électrode de colonne associée. Les moyens de sélection 47 peuvent être des circuits logiques combinatoires qui utilisent q (q≥1) bits de poids forts des mots codant l'information à afficher présents en sortie de l'ensemble 41 de bascules de mémorisation associé.The output of each of the m sets 41 of memory latches supplies firstly a
On va maintenant décrire la composition de la première chaîne de traitement 30. Cette première chaîne de traitement 30 comporte, en cascade, des moyens 32 pour délivrer, à partir d'informations relatives au niveau de gris à afficher, qu'ils reçoivent, un signal qui, si bien entendu la commande doit se faire par modulation de largeur d'impulsion, traduit le début ou la fin de l'impulsion de la tension modulée en largeur d'impulsion.The composition of the
Ces moyens 32 sont reliés via des moyens d'adaptation logiques 45 à une entrée d'un étage de sortie 53 relié à l'électrode de colonne associée. Cet étage de sortie 53, commun pour les deux chaînes de traitement 30, 31, est formé de trois interrupteurs Q1, Q2, Q3 dont un seul peut être fermé à la fois.These means 32 are connected via logic matching means 45 to an input of an
Parmi ces trois interrupteurs Q1, Q2, Q3 deux interrupteurs Q1, Q2 coopèrent avec la première chaîne de traitement 30 et le troisième Q3 avec la seconde chaîne de traitement 31. Ces interrupteurs Q1, Q2, Q3 peuvent être des transistors comme illustré sur les
Les deux transistors Q1 et Q2 qui coopèrent avec la première chaîne de traitement 30 sont montés en push-pull entre respectivement la tension extrême Vc et la tension de référence Vcom. Le transistor Q1 permet de commuter la tension Vc sur l'électrode de colonne associée tandis que le transistor Q2 permet d'imposer la tension de référence Vcom.The two transistors Q1 and Q2 which cooperate with the
Les moyens 32 pour délivrer le signal traduisant le début ou la fin de l'impulsion de la tension modulée en largeur d'impulsion peuvent comporter, un comparateur 43 recevant, sur s premières entrées, la sortie des s bascules de mémorisation de l'ensemble 41 auquel elle est reliée et sur s secondes entrées le résultat d'un comptage réalisé par un compteur cyclique 42, cadencé par une horloge CCP et réinitialisé par un signal de chargement LC avertissant du début de chaque nouvelle période de sélection de ligne. Le compteur 42 compte de 0 à 2s -1 pendant la période de sélection de ligne Tl. On peut envisager que les moyens 32 pour délivrer le signal traduisant le début ou la fin de l'impulsion de la tension modulée en impulsion ne reçoivent pas tous les bits des mots codant les niveaux de gris, mais seulement ceux qui sont significatifs comme on le verra ultérieurement.The means 32 for delivering the signal representing the beginning or the end of the pulse of the pulse width modulated voltage may comprise a
Le comparateur 43 compare l'information relative au niveau de gris et le résultat du comptage réalisé par le compteur cyclique 42 comptant un nombre de coups d'horloge CCP déterminé par la taille de l'information relative au niveau de gris, pendant la période de sélection de ligne.The
Dans la première chaîne de traitement 30, le comparateur 43 change donc d'état à un instant donné qui correspond au moment où le résultat du comptage du compteur cyclique 42 coïncide avec les données présentes sur les s premières entrées du comparateur 43. Les moyens 32 pour délivrer le signal traduisant le début ou la fin de l'impulsion du signal modulé en largeur d'impulsion comportent également relié en sortie du comparateur 43 une bascule bistable 44 (flip-flop). Cette bascule bistable 44 reçoit également en entrée le signal de chargement LC. Cette bascule bistable 44 bascule dès que les signaux arrivant sur ses deux entrées ont chargé. La bascule bistable 44 reliée en sortie du comparateur 43 reçoit également un top en début de chaque période de sélection de ligne et délivre le signal traduisant l'instant de début ou de fin de l'impulsion de la tension modulée en largeur d'impulsion.In the
La sortie de la bascule bistable 44 est reliée aux transistors Q1, Q2 de l'étage de sortie 53 au niveau de leur grille de commande, via les moyens adaptateurs de niveau logique 45. L'étage de sortie 53 est capable de commuter en fonction du signal qu'il reçoit de la bascule bistable 44, soit la tension de référence Vcom (transistor Q2 passant et transistor Q1 bloqué), soit la tension estrême Vc positive par rapport à la tension de référence (transistor Q1 passant et transistor Q2 bloqué), soit aucune de ces deux tensions selon la validation délivrée par les moyens de sélection 47. Dans cette dernière possibilité, c'est le troisième transistor Q3 de l'étage de sortie qui est passant et les deux transistors Q1 et Q2 sont bloqués.The output of the flip-
Les moyens adaptateurs de niveaux logiques 45 translatent l'amplitude du signal traduisant l'instant de début ou de fin de l'impulsion de la tension modulée en largeur d'impulsion qui est un signal logique pour obtenir un signal dont l'amplitude est appropriée à la commande respective des transistors Q1 et Q2. Ils sont reliés en entrée à la sortie des moyens de sélection 47.The logic level adapter means 45 translate the amplitude of the signal that translates the start or end time of the pulse width modulated voltage pulse which is a logic signal to obtain a signal whose amplitude is appropriate to the respective control of the transistors Q1 and Q2. They are connected as input to the output of the selection means 47.
Les moyens de sélection 47, réalisés par un circuit combinatoire permettent d'autoriser ou non la commutation des transistors Q1, Q2 de la première chaîne de traitement 30 si les q bits de poids fort des données délivrés par l'ensemble 41 de bascules de mémorisation associé correspondent aux niveaux de gris les plus sombres. Dans l'exemple de la
On peut donc prévoir, puisqu'il y a m premières chaînes de traitement 30, m comparateurs 43, un seul compteur 42 pour ces m chaînes de traitement, m bascules bistables 44, m moyens adaptateurs de niveaux logiques 45 et ces moyens adaptateurs de niveaux logiques sont reliés à m étages de sortie 53.It is therefore possible to provide, since there are
On va maintenant décrire la composition de la seconde chaîne de traitement 31. Cette seconde chaîne de traitement 31 comporte, en cascade, des moyens 33 pour délivrer, à partir de l'information relative au niveau de gris qu'ils reçoivent, un signal qui, si bien entendu la commande doit se faire par modulation d'amplitude, traduit un instant de blocage-échantillonnage du générateur de rampe 24 à pente négative. Ces moyens 33 alimentent des moyens de mémorisation analogiques 51. Les moyens de mémorisation analogiques 51 ont leur sortie reliée à l'entrée d'un amplificateur tampon 52 dont la sortie est reliée à l'électrode de colonne associée via l'interrupteur Q3 de l'étage de sortie 53. On a déjà évoqué cet interrupteur Q3 réalisé dans l'exemple par un transistor. Le transistor Q3 est monté entre l'électrode de colonne associée et la sortie de l'amplificateur tampon 52. L'amplificateur tampon 52 est apte à délivrer à l'électrode de colonne associée, lorsqu'il est validé par le transistor Q3 qui est alors passant, la tension modulée en amplitude.The composition of the
Les moyens 33 pour délivrer le signal traduisant l'instant de blocage-échantillonnage, peuvent comporter comme pour la première chaîne de traitement 30, un comparateur 49 recevant sur s premières entrées la sortie des s bascules de mémorisation de l'ensemble 41 auquel elle est reliée et sur s secondes entrées le résultat d'un comptage réalisé par un compteur cyclique 48, cadencé par une horloge CCN et réinitialisé par le signal de chargement LC. On peut envisager que les moyens 33 pour délivrer le signal traduisant l'instant de blocage-échantillonnage ne reçoivent pas tous les bits des mots codant les niveaux de gris, mais seulement ceux qui sont significatifs comme on le verra ultérieurement.The means 33 for delivering the signal expressing the blocking-sampling instant, may comprise, as for the
Le comparateur 49 compare l'information relative au niveau de gris et le résultat d'un comptage réalisé par le compteur cyclique 48 comptant un nombre de coups d'horloge CCN déterminé par la taille de l'information relative au niveau de gris, pendant la période de sélection de ligne.The
Dans la seconde chaîne de traitement 31, le comparateur 49 change donc d'état à un instant donné qui correspond au moment où le résultat du comptage du compteur 48 coïncide avec les données présentes sur les s premières entrées du comparateur 49. Les moyens 33 pour délivrer le signal traduisant l'instant d'échantillonnage-blocage comportent également, reliée en sortie du comparateur 49, une bascule bistable 50 (flip-flop). Cette bascule bistable 50 reçoit en entrée le signal de chargement LC et la sortie du comparateur 49. Cette bascule bistable 50 bascule dès que les signaux arrivant sur ses deux entrées ont changé. La bascule bistable 50 est reliée en sortie à l'entrée des moyens de mémorisation analogiques 51 dont la sortie est reliée en entrée de l'amplificateur tampon 52. Les moyens de mémorisation analogiques 51 comportent un condensateur de mémorisation C1 dont une borne est reliée à la sortie du générateur de rampe (matérialisé par la dénomination VR) via un interrupteur I1. Cette borne est aussi reliée à l'entrée de l'amplificateur tampon 52. L'autre borne du condensateur C1 est portée à une tension de référence, généralement la masse. Cette tension de référence peut être différente de Vcom. L'interrupteur I1 est commandé par la sortie de la bascule bistable 50. L'ouverture de l'interrupteur I1 permet de mémoriser dans le condensateur C1 le niveau de tension délivré par le générateur de rampe 24 juste avant l'ouverture. L'amplificateur tampon 52 peut être réalisé par un amplificateur capable de recopier, la tension délivrée par les moyens de mémorisation analogiques 51. Si le transistor Q3 est passant, il délivre le courant à la commande de l'électrode de colonne associée. L'état passant ou bloqué du transistor Q3 est commandé par des moyens d'adaptation de niveau logique 46 montés entre le grille du transistor Q3 et la sortie des moyens de sélection 47. Les moyens d'adaptation de niveau logique 46, reliés à la grille du transistor Q3, translatent le signal logique issu des moyens de sélection 47 en un signal dont l'amplitude est appropriée à la commande du transistor Q3. Les moyens de sélection 47 permettent la commutation, sur l'électrode de colonne associée, de la tension issue de l'amplificateur tampon 52 à la manière de ce qui a été décrit plus haut pour la première chaîne de traitement 30, mais maintenant les q bits de poids fort des mots codant l'information délivrée par la bascule de mémorisation 41 associée doivent correspondre aux niveaux de gris les moins sombres. Dans l'exemple de la
On peut donc prévoir, puisqu'il y a m secondes chaînes de traitement 31, m comparateurs 49, un seul compteur 48 pour ces m chaînes de traitement, m bascules bistables 50, m ensembles interrupteurs 51, condensateurs C1 et m amplificateurs tampons 52 reliés à m transistors Q3 de m étages de sortie 53.It is therefore possible to predict, since there are
Ainsi pour un mot codant un niveau de gris sombre de la première famille de niveaux de gris, un ensemble compteur 43 comparateur 42 permet d'ajuster le temps de commutation de la tension de référence Vcom ou l'inverse le temps de commutation de la tension extrême positive Vc. Pour un mot codant un niveau de gris plus clair de la seconde famille de niveaux de gris, un ensemble compteur 48, comparateur 49 permet de choisir le moment de l'ouverture de l'interrupteur I1 et ainsi de mémoriser le niveau de la tension Vc(k) négative par rapport à la tension de référence Vcom.Thus, for a word coding a dark gray level of the first gray level family, a
La
Il est possible que le compteur 42 associé aux premières chaînes de traitement 30 et le compteur 48 associé aux secondes chaînes de traitement 31 soient confondus, ce qui simplifie le circuit de la
Une autre simplification possible dans le cas où la séparation entre les deux familles de niveaux de gris se fait sur au moins un bit de poids fort comme dans l'exemple décrit à la
Bien que plusieurs modes de réalisation de la présente invention aient été représentés et décrits de façon détaillée, on comprendra que différents changements et modifications puissent être apportés sans sortir du cadre de l'invention.Although several embodiments of the present invention have been shown and described in detail, it will be understood that various changes and modifications can be made without departing from the scope of the invention.
-
[1]
« Ecrans fluorescents à micropointes », R. Baptist, l'Onde Electrique, novembre-décembre 1991, vol.71, n°6, pages 36-42 "Fluorescent screens with microtips", R. Baptist, the Electric Wave, November-December 1991, vol.71, n ° 6, pages 36-42 -
[2]
« Flat panel displays based on surface-conduction electron emitters», K. Sakai et al., Proceedings on the 16th International Display Research Conference, ref.18.3L., pages 569-572 "Flat panel displays based on surface-conduction electron emitters", K. Sakai et al., Proceedings on the 16th International Display Research Conference, ref.18.3L., Pp. 569-572 -
[3]
«Carbon nanotube FED elements», S.. Uemura et al. Digest, pages 1052-1055 "Carbon nanotube FED elements", S. Uemura et al. Digest, pages 1052-1055 -
[4]
EP-A- 0 316 214 EP-A-0 316 214 -
[5]
«Microtips addressing», T. Leroux et al.SID1991 Digest, pages 437-439 Microtips addressing, T. Leroux et al. SID1991 Digest, pp. 437-439 -
[6]
« 6-in Video CNT-FED with improved uniformity » J. Dijon et al. IDW 2005, pages 1-4 "6-in CNT-FED Video with improved uniformity" J. Dijon et al. IDW 2005, pages 1-4 -
[7]
EP-A-0 635 819 EP-A-0 635 819 -
[8]
FR-A-2 832 537 FR-A-2,832,537
Claims (22)
- A method for driving a matrix viewing device displaying grey levels, comprising at least one source of electrons (Pi,j) located at the crossing of a line electrode (Li) and a column electrode (Cj), consisting of applying a line selection voltage (Vls), when the line electrode (Li) on which is found the source of electrons (Pi,j) is selected, and a line non-selection voltage (Vlns) when it is not selected, and of applying onto the corresponding column electrode (Cj) a control voltage corresponding to the grey level to be displayed, during a line selection period (Tl),
characterized in that the grey levels to be displayed are distributed into two families (F1, F2) of grey levels, the first (F1) grouping one or more of the darkest grey levels, the second (F2) grouping one or more of the least dark grey levels,
and in that, if the grey level to be displayed belongs to the first family (F1), the control voltage to be applied is a pulse-width-modulated voltage varying between a reference voltage (Vcom) and an extreme voltage (Vc), the direction of variation between the reference voltage and the extreme voltage being the same as between the line non-selection voltage and the line selection voltage,
and in that if the grey level to be displayed belongs to the second family (F2), the control voltage to be applied is an amplitude-modulated voltage varying between the reference voltage (Vcom) and a maximum voltage (Vc(k3)), the direction of variation between the reference voltage and the maximum voltage being opposite to that existing between the line non-selection voltage (Vlns) and the line selection voltage (Vls),
the extreme voltage and the maximum voltage being reduced relatively to those which would be required if the control was performed for all the grey levels by amplitude modulation or by pulse width modulation. - The method according to claim 1, characterized in that the extreme voltage (Vc) is positive relative to the reference voltage (Vcom) and in that the maximum voltage (Vc(k3)) is negative relative to the reference voltage (Vcom).
- The method according to any of claims 1 or 2, wherein:if the grey level to be displayed belongs to the first family (F1), the control voltage during a first time interval (T, 0<T≤Tl), is the extreme voltage (Vc) which is constant and, insofar that the first time interval (T) is strictly less than the line selection period (Tl), the control voltage during a second time interval (T'= Tl-T) preceding or following the first time interval (T), is the reference voltage (Vcom), the value of the first time interval T depending on the grey level to be displayed and,if the grey level to be displayed belongs to the second family (F2), the control voltage during the whole line selection period (Tl), is a constant voltage negative relative to the reference voltage (Vcom) or equal to the reference voltage, this control voltage having an amplitude which depends on the grey level to be displayed.
- The method according to any of claims 1 to 3, characterized in that the line selection voltage (Vls) is constant during the whole line selection period (Tl).
- The method according to any of claims 1 to 4, characterized in that if several sources of electrons are on a same line electrode (Li), it consists of simultaneously applying a control voltage (Vc) on each of the column electrodes (C1, Cj, Cm) relative to these sources of electrons.
- The method according to any of claims 1 to 5, characterized in that it consists of applying the line non-selection voltage (Vlns), during the whole line selection period (Tl), to a non-selected line electrode (Li+1).
- The method according to any of claims 1 to 6, characterized in that the extreme voltage (Vc) and the maximum voltage (Vc (k3)) are substantially equal in absolute value.
- The method according to any of claims 1 to 7, characterized in that the reference voltage (Vcom) corresponds to the ground.
- A device for driving a matrix viewing device displaying grey levels, comprising at least one source of electrons located at the crossing of a line electrode (Li) and of a column electrode (Cj) of an assembly including one or more line electrodes and one or more column electrodes, including a line sweep generator (22) for applying a line selection voltage (Vls) during a line selection period (Tl), when the line electrode (Li) on which is found the source of electrons, is selected, and a line non-selection voltage (Vlns) when it is not selected,
and a column control circuit (23) capable of applying on the corresponding column electrode (Cj), a control voltage corresponding to the grey level to be displayed, during the line selection period,
characterized in that the circuit for controlling the columns (23) includes, for each column electrode of the assembly,
a first processing chain (30) for delivering a pulse-width-modulated control voltage to be applied to the column electrode if the grey level belongs to a first family (F1) of grey levels containing one or more of the darkest grey levels, the pulse-width-modulated control voltage varying between a reference voltage (Vcom) and an extreme voltage (Vc), the direction of variation between the reference voltage (Vcom) and the extreme voltage (Vc) being the same as that between the line non-selection voltage (Vlns) and the line selection voltage (Vls), and
a second processing chain (31) for delivering an amplitude-modulated control voltage to be applied on the column electrode (Cj), if the grey level belongs to a second family (F2) of grey levels containing one or more of the least dark grey levels, the amplitude-modulated control voltage varying between the reference voltage (Vcom) and a maximum voltage (Vc(k3)), the direction of variation of the reference voltage (Vcom) and the maximum voltage (Vc(k3)) being opposite to that existing between the line non-selection voltage (Vlns) and the line selection voltage (Vls),
the extreme voltage (Vc) and the maximum voltage (Vc(K3)) being reduced relatively to those which would be required if the control was performed for all the grey levels by amplitude modulation or pulse width modulation. - The device according to claim 9, characterized in that the extreme voltage (Vc) is positive relative to the reference voltage (Vcom) and in that the maximum voltage (Vc (k3)) is negative relative to the reference voltage (Vcom).
- The device according to any of claims 9 or 10, characterized in that the first processing chain (30) includes means (32) for delivering, from information encoding the grey level to be displayed which they receive, a signal which expresses an instant of the beginning or end of the pulse-width-modulated voltage pulse in the line selection period (Tl), if the grey level belongs to the first family (F1) of grey levels, these means (32) being connected via logic level matching means (45) to an output stage (53) capable of delivering the pulse-width-modulated voltage.
- The device according to claim 11, characterized in that the means (32) for delivering the signal expressing the instant of the beginning or end of the pulse-width-modulated voltage pulse include a comparator (43) comparing the information encoding the grey level and the result of a count achieved by a cyclic counter (42) counting a number of clock pulses (CCP) determined by the size of the information encoding the grey level, during the line selection period (Tl), and a flip-flop (44) connected to the output of the comparator (43) and also receiving a cue (LC) at the beginning of each line selection period (Tl) and delivering the signal expressing the instant of the beginning or end of the pulse-width-modulated voltage pulse.
- The device according to any of claims 9 to 12, characterized in that it includes a negative ramp generator (24) with which the amplitude-modulated voltage may be provided and in that the second processing chain (31) includes means (33) for delivering, from information encoding the grey level which they receive, a signal which expresses a sample & hold instant of the negative ramp generator (24) in a line selection period (Tl), if the grey level belongs to the second family (F2) of grey levels, these means (33) controlling analog memory storage means (51) having an input connected to the negative ramp generator (24) and an output connected to the input of a buffer amplifier (52) capable of delivering the amplitude-modulated voltage.
- The device according to claim 13, characterized in that the means (33) for delivering the signal expressing the sample & hold instant of the negative ramp generator (24) include a comparator (49) comparing the information encoding the grey level and the result of a count achieved by a cyclic counter (48) counting a number of clock pulses (CCN) determined by the size of the information encoding the grey level, during the line selection period (Tl) and a flip-flop (50) connected to the output of the comparator (49) and also receiving a cue (LC) at the beginning of each line selection period (Tl) and delivering the signal expressing the sample & hold instant of the negative ramp generator (24).
- The device according to any of claims 12 or 14, characterized in that the cyclic counter (60) is common to the first and to the second processing chain.
- The device according to any of claims 13 to 15, characterized in that the analog memory storage means (51) include a switch (I1) connected on one side to the negative ramp generator (24) and on the other side to a terminal of a capacitor (C1) itself connected to the input of the buffer amplifier (52), the other terminal of the capacitor (C1) being set to a reference voltage, this switch (I1) being controlled by the signal expressing the sample & hold instant of the negative ramp generator (24).
- The device according to claim 16, characterized in that the reference voltage to which the other terminal of the capacitor (C1) is set, is the ground.
- The device according to any of claims 9 to 17, characterized in that the column control circuit further includes, per column electrode (C1), means (47) for selecting the first processing chain (30) or the second processing chain (31) depending on the grey level to be displayed on the column electrode (C1).
- The device according to claim 18, characterized in that the grey level to be displayed is encoded as a binary word with one or more high order bits (q), the selection means (47) being combinatorial circuits receiving the high order bits (q) of the binary word.
- The device according to any of claims 9 to 19, characterized in that the circuit for controlling the columns further includes a shift register (40) which drives as many assemblies (41) of memory latches as there are column electrodes (C1, Cm), each assembly (41) of memory latches receiving at the input the grey levels to be displayed by the viewing device and being connected to a first processing chain (30) and to a second processing chain (31).
- The device according to claim 20 in its connection with claim 18, characterized in that each assembly (41) of memory latches is also connected at the output to the input of the selection means (47).
- A viewing device comprising the device according to any of claims 9 to 21, wherein the source of electrons (4) includes a resistor (R1) between an electron emitting area (4) and a cathode electrode (3) electrically connected to the line electrode.
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