FR2542896A1 - Potential compensation device for a matrix-controlled visual display screen - Google Patents

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Abstract

The invention relates to a potential compensation device for a visual display screen which is electrically controlled by a network of electrodes arranged in a matrix in line LA and columns CA, capable of being individually brought to various control potentials by line control circuits DL and column control circuits DC exhibiting substantially different impedances. According to the invention the compensation device comprises at least one measurement electrode LM and at least one compensation electrode CC linked together by a feedback element OP in such a way as to compensate for the imbalances in electric charge due to the capacitive coupling between lines LA and columns CA during control phases. the invention relates to visual display screens with a high multiplexing rate, especially electroluminescent screens and liquid crystal screens.

Description

Dispositif de compensation de potentiel pour écran de visualisation à commande matricielle
La présente invention a pour objet un dispositif de compensation de potentiel pour écran de visualisation commandé par un réseau d'électrodes disposées matriciellement, notamment pour écran à cristaux liquides dont la biréfringence est contrôle électriquement.Potential equalization device for display screen with matrix control
The subject of the present invention is a potential compensation device for a display screen controlled by a network of matrix-arranged electrodes, in particular for a liquid crystal screen, the birefringence of which is electrically controlled.

Dans un écran de visualisation à commande matricielle, il y a classiquement d'une part des lignes activables d'autre part des colonnes activables ; dans le cas d'un fonctionnement séquentiel ligne par ligne, un circuit de ligne impose un premier potentiel sélectif à la ligne active choisie, les autres lignes sont rapportées à un potentiel de référence. Simultanément pendant une partie de la durée correspondant à la commande de ligne, les circuits de colonne imposent un potentiel sélectif négatif à un nombre de colonnes et un potentiel sélectif de polarité inverse au reste de ces colonnes, tous les circuits de colonne changeant simultanément d'état. In a matrix control display screen, there are conventionally activatable lines on the one hand and activatable columns on the other hand; in the case of sequential operation line by line, a line circuit imposes a first selective potential on the active line chosen, the other lines are related to a reference potential. Simultaneously during part of the duration corresponding to the line command, the column circuits impose a negative selective potential on a number of columns and a selective potential of reverse polarity on the rest of these columns, all the column circuits changing simultaneously state.

Les changements simultanés d'état produisent un couplage capacitif entre lignes et colonnes d'autant plus intense que la différence entre impédance de commande et impédance de charge est grande au profit de cette dernière. Il y a donc un appel des lignes par couplage capacitif vers le potentiel sélectif résultant du changement majoritaire. Simultaneous changes of state produce a capacitive coupling between rows and columns that is all the more intense as the difference between control impedance and load impedance is large in favor of the latter. There is therefore a call of the lines by capacitive coupling to the selective potential resulting from the majority change.

Ceci se traduit visuellement par l'apparition sur écran de zones parfois plus visibles que les informations affichées dans le cas d'un écran à cristaux liquides à effet de biréfringence électriquement contrôlé. Ainsi dans le cas d'affichage d'informations alphanumériques, on obtient par exemple des barres verticales parasites qui sont paral le les aux alignements verticaux de caractères. This is reflected visually in the appearance on the screen of areas that are sometimes more visible than the information displayed in the case of an electrically controlled birefringence liquid crystal screen. Thus in the case of display of alphanumeric information, parasitic vertical bars are obtained for example which are parallel to the vertical alignments of characters.

On sait éviter aux lignes actives de subir ce couplage capacitif gênant en apportant globalement à l'écran des charges électriques équilibrant les déficits dus aux changements ; ceci est obtenu notamment par adjonction d'électrodes de compensation situées de part et d'autre de écran en dehors de sa zone active. We know how to avoid active lines from undergoing this annoying capacitive coupling by generally bringing to the screen electrical charges balancing the deficits due to the changes; this is obtained in particular by adding compensation electrodes located on either side of the screen outside of its active area.

Une solution connue consiste à faire un bilan prévisionnel des colonnes actives qui produiront un transfert majoritaire des charges et à apporter une quantité équivalente de charges de signe onpose', qui est répartie par réglage fixe sur les électrodes de compensation. A known solution consists in making a forecast balance sheet of the active columns which will produce a majority transfer of the charges and in providing an equivalent quantity of charges of onposed sign, which is distributed by fixed adjustment on the compensation electrodes.

Mais les lignes ne sont pas symétriques et possèdent chacune une extrémité en l'air alors que l'autre est chargée par une résistance de charge en parallèle avec l'impédance de sortie du circuit de commande de ligne associé qui est généralement grande par rapport à la résistance de charge. But the lines are not symmetrical and each have one end in the air while the other is charged by a load resistor in parallel with the output impedance of the associated line control circuit which is generally large compared to load resistance.

De ce fait les corrections apportees sont imparfaites et les images obtenues peuvent être parasitées. As a result, the corrections made are imperfect and the images obtained can be parasitized.

Pour remédier à cet inconvénient, la presente invention propose un dispositif de compensation de potentiel pour écran de visualisation comportant un réseau d'électrodes disposées matriciellement en lignes et colonnes susceptibles d'être individuellement portes à divers potentiels par l'intermédiaire de circuits de commande de lignes et de circuits de commande de colonnes présentant des impédances notalement différentes. To overcome this drawback, the present invention provides a potential compensation device for a display screen comprising a network of electrodes arranged in rows and columns capable of being individually brought to various potentials via control circuits of lines and control circuits for columns having substantially different impedances.

Selon une caractéristique de l'invention le dispositif de compensation comporte au moins une électrode de mesure et au moins une électrode de compensation reliées entre elles par un élément de contreréaction de manière à compenser les déséquilibres de charge électrique dus au couplage capacitif entre lignes et colonnes lors des phases de commande. According to a characteristic of the invention, the compensation device comprises at least one measuring electrode and at least one compensation electrode connected to each other by a feedback element so as to compensate for imbalances in electrical charge due to the capacitive coupling between rows and columns during the ordering phase.

La figure unique présente un schéma du dispositif de compensation selon l'invention associé à un écran de visualisation. The single figure shows a diagram of the compensation device according to the invention associated with a display screen.

L'écran de visualisation plat et matriciel EM comporte un réseau d'électrodes de commande disposées matriciellement en "N" lignes activables LA dont une seul est ici représentée et en "M". colonnes activables CA dont deux sont ici représéntées. The flat and matrix display screen EM comprises a network of control electrodes arranged in a matrix in "N" activatable lines LA, only one of which is shown here and in "M". CA activatable columns, two of which are shown here.

Chaque ligne activable LA est pilotée par un circuit de commande DL apte à appliquer soit un potentiel de référence "VR", qui est classiquement le potentiel de masse soit un potentiel sélectif de commande positif "+VS" ou négatif "-VS". Chaque circuit de commande DL présente une impédance de sortie élevée lorsque la ligne LA qu'il contrôle est inactive et il est relié à la masse par une impédance élevée de shunt ou de charge RL parallèle à l'impédance apparente de l'écran EM.  Each activatable line LA is controlled by a control circuit DL capable of applying either a reference potential "VR", which is conventionally the ground potential or a selective positive control potential "+ VS" or negative "-VS". Each control circuit DL has a high output impedance when the line LA it controls is inactive and it is connected to ground by a high impedance of shunt or load RL parallel to the apparent impedance of the screen EM.

Chaque colonne active CA est pilotée par un circuit de commande DC apte à appliquer un potentiel de commande de colonne positif "+VC" ou négatif "-VC", "m" colonnes étant portées au potentiel négatif à chaque commande de ligne et simultanément "M-m" colonnes étant portées au potentiel positif. Chaque circuit de commande DC possède une impédance de sortie RC en série avec la colonne qu'il pilote. Each active column CA is controlled by a control circuit DC capable of applying a positive column control potential "+ VC" or negative "-VC", "m" columns being brought to the negative potential at each row command and simultaneously " Mm "columns being brought to positive potential. Each DC control circuit has an RC output impedance in series with the column it controls.

Comme indiqué plus haut, le changement synchrone d'état des colonnes introduit un effet de couplage capacitif intense entre colonnes et lignes et ce d'autant plus que la différence entre les valeurs d'lmDe- dances de commande RC et de charge RL est grande. As indicated above, the synchronous change of state of the columns introduces an intense capacitive coupling effect between columns and rows, and this all the more so when the difference between the values of lmDeditions of control RC and load RL is large .

Si par exemple on suppose que le nombre "m" de colonnes portées au potentiel négatif t-VC" est inférieur à la moitié du nombre "M" de colonnes, on peut considérer que les lignes actives LA sont sollicitées par couplage capacitif de (M-2m) colonnes actives CA du potentiel positif "+VC" vers le potentiel négatif "-VC". Le condensateur équivalent formé des (M-2m) colonnes actives CA et des "N" lignes actives LA se charge avec une constante de temps d'autant plus importante que le rapport des impédances de ligne et de charge RL/RC est nécessairement grand. If, for example, we assume that the number "m" of columns brought to the negative potential t-VC "is less than half the number" M "of columns, we can consider that the active lines LA are requested by capacitive coupling of (M -2m) AC active columns from positive potential "+ VC" to negative potential "-VC". The equivalent capacitor formed by (M-2m) active AC columns and "N" active lines LA is charged with a time constant all the more important as the ratio of line and load RL / RC impedances is necessarily large.

L'écran de visualisation EM comporte donc deux électrodes de compensation CC1 et CC2 chargées d'apporter'à l'écran une quantité de charge électrique Q pour équilibrer le déficit de charge lié aux colonnes actives. The display screen EM therefore includes two compensation electrodes CC1 and CC2 responsible for bringing to the screen an amount of electrical charge Q to balance the charge deficit linked to the active columns.

Préférablement les électrodes de compensation CC1 et ce2 sont placées parallèlement aux colonnes de part et d'autre de l'écran dans la partie optiquement inactive. Preferably the compensation electrodes CC1 and ce2 are placed parallel to the columns on either side of the screen in the optically inactive part.

Selon l'invention on dispose d'au moins une électrode de mesure LM disposée parallèlement aux lignes et connectée comme elles au potentiel de référence VR via une résistance de-charge correspondant à l'impie dance RL. According to the invention, there is at least one measuring electrode LM arranged parallel to the lines and connected like them to the reference potential VR via a load resistance corresponding to the impie dance RL.

De plus un élément de contre-réaction DP est connecté entre les extrémités de cette électrode de mesure LM et une extrémité de chaque électrode de compensation CC1, CC2. In addition, a feedback element DP is connected between the ends of this measurement electrode LM and one end of each compensation electrode CC1, CC2.

L'élément de contre-réaction OP est ici constitué par deux amDlificateurs opérationnels OP1, OP2 qui présentent chacun une grande impédance d'entrée sur leur entrée inverseuse reliée à l'électrode de mesure LM et une impédance de sortie très basse : préférablement la réponse en fréquence de ces amplificateurs opérationnels est choisie du même ordre de grandeur que le spectre correspondant aux transitoires naissant lors du passage d'un potentiel sélectif VC d'une polarité à l'autre. De manière usuelle, l'entrée non inverseuse des amplificateurs opérationnels OP1, OP2 est reliée au potentiel de référence VR via une résistance individuelle RA. The OP feedback element here consists of two operational amDlifiers OP1, OP2 which each have a large input impedance on their inverting input connected to the LM measurement electrode and a very low output impedance: preferably the response in frequency of these operational amplifiers is chosen to be of the same order of magnitude as the spectrum corresponding to the transients arising during the passage of a selective potential VC from one polarity to the other. Usually, the non-inverting input of operational amplifiers OP1, OP2 is connected to the reference potential VR via an individual resistor RA.

Lorsque les colonnes actives CA basculent majoritairement d'une polarité de potentiel sélectif à l'autre, par exemple de "-VC à +VC" toutes les lignes LA et LM sont sollicitées vers le potentiel sélectif positif "+VC1,, par couplage capacitif. When the active columns CA switch mainly from one selective potential polarity to the other, for example from "-VC to + VC" all the lines LA and LM are biased towards the positive selective potential "+ VC1 ,, by capacitive coupling .

Le transitoire ainsi créé est appliqué par l'électrode de mesure LM sur l'entrée de chacun des amplificateurs opérationnels OP1, OP2, il y induit une très grance tension d'erreur, exigeant une réponse brutale corespondant aux gradients de tension maximaux en sortie. The transient thus created is applied by the measuring electrode LM to the input of each of the operational amplifiers OP1, OP2, there induces a very large error voltage, requiring a brutal response corresponding to the maximum voltage gradients at output.

Les électrodes de compensation CC-1, CC2 reçoivent alors une charge électrique des amplificateurs opérationnels OP1, OP2 qui tendent à ramener les lignes actives LA et la ligne de mesure LM au potentiel de référence. The compensation electrodes CC-1, CC2 then receive an electrical charge from the operational amplifiers OP1, OP2 which tend to bring the active lines LA and the measurement line LM to the reference potential.

En fin de transitoire, les amplificateurs opérationnels OP1, OP2 maintiennent le niveau de potentiel atteint et assure une faible intégration pour compenser le drainage de charges se produisant à travers les résistances de charge RL. At the end of the transient, the operational amplifiers OP1, OP2 maintain the level of potential reached and ensures low integration to compensate for the drainage of charges occurring through the load resistors RL.

En variante on peut aussi mettre en oeuvre deux demi-électrodes de mesure associées chacune à un amplificateur opérationnel. As a variant, it is also possible to use two measurement half-electrodes each associated with an operational amplifier.

On obtient par le dispositif décrit p-us haut - une correction toujours adaptée même si les capacités et les circuits de commande présentent une certaine non linéarité, - une correction de la différence instantanée le long d'une ligne significativement résistive, par exemple d'une résistance de l'ordre de 10K 4 pour un ensemble de colonnes majoritaires bien réparties le long des lignes, - une correction forte concentrée à une extrémité pour un ensemble de colonnes majoritaires concentrées à cette extrémité de manière à rétablir une tension nulle vis-à-vis de la tension de référence, - une compensation des transitoires au sein d'une ligne, sans nécessiter d'éléments particuliers de calcul numérique tenant compte des informations associées à cette ligne, en particulier pour créer des teintes de gris, - une compensation asservie en permanence, sans précalcul, avec un élément classique d'asservissement, - une tension résiduelle d'erreur très faible notamment en valeur efficace. We obtain by the device described above p-us - a correction always suitable even if the capacitors and the control circuits have a certain non-linearity, - a correction of the instantaneous difference along a significantly resistive line, for example of a resistance of the order of 10K 4 for a set of majority columns well distributed along the lines, - a strong correction concentrated at one end for a set of majority columns concentrated at this end so as to restore zero tension with respect to -vis the reference voltage, - compensation of the transients within a line, without requiring particular elements of digital calculation taking into account the information associated with this line, in particular to create shades of gray, - compensation permanently slaved, without precalculation, with a conventional slaving element, - a very low residual error voltage, particularly in terms of rms value.

De plus la mise en place d'un amplificateur opérationnel à chaque extrémité d'électrode de mesure LM de part et d'autre des colonnes actives CA permet d'assurer une compensation d'autant plus forte que l'écart relevé sur chaque extrémité de ligne de mesure est grande. Toutefois il est également possible de ne prévoir qu'un seul élément de contre-réaction, c'est-à-dire un seul amplificateur opérationnel, par exemple OPI, connecté à une extrémité d'électrode de mesure LM par son entrée inverseuse et à une extrémité de chacune des deux électrodes de compensation CCî et CC2 par sa sortie. In addition, the installation of an operational amplifier at each end of the LM measurement electrode on either side of the active columns CA makes it possible to provide compensation that is all the greater as the difference noted on each end of measurement line is large. However, it is also possible to provide only a single feedback element, that is to say a single operational amplifier, for example OPI, connected to one end of measurement electrode LM by its inverting input and to one end of each of the two compensation electrodes CCî and CC2 by its output.

Bien entendu il est également possible de prévoir plus d'une électrode de mesure LM par écran EM et notamment de disposer des électrodes de mesure de part et d'autre des lignes actives LA, pour les associer aux éléments de contreréaction OP, de manière à parfaire la compensation si besoin en est, en particulier en fonction de la taille de l'écran de visualisation projeté. Of course, it is also possible to provide more than one measurement electrode LM per screen EM and in particular to have measurement electrodes on either side of the active lines LA, in order to associate them with the feedback elements OP, so as to perfect the compensation if necessary, in particular according to the size of the projected display screen.

On peut aussi envisager d'inverser les positions respectives des électrodes de compensation CC et des électrodes de mesure LM par rapport aux lignes et colonnes activables LA et CA de l'écran EM. It is also possible to envisage inverting the respective positions of the compensation electrodes CC and of the measurement electrodes LM with respect to the activatable rows and columns LA and CA of the screen EM.

En dernier lieu il est a signaler que le dispositif de compensation selon l'invention est applicable à tout type d'écran matriciel à haut taux de multiplexage, chaque fois qu'il y a un déséquilibre significatif entre les impédances des circuits de commande de ligne et des circuits de commande de colonne, notamment aux écrans à cristaux liquides et aux panneaux électroluminescents.  Finally, it should be noted that the compensation device according to the invention is applicable to any type of matrix screen with a high multiplexing rate, whenever there is a significant imbalance between the impedances of the line control circuits. and column control circuits, particularly to liquid crystal displays and electroluminescent panels.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1/ Dispositif de compensation de potentiel pour écran de visualisation contrôlé par l'intermédiaire d'un réseau d'électrodes disposées matriciellement en lignes (LA) et colonnes (CA) susceptibles d'être individuellement portées à divers potentiels de commande par l'intermédiaire de circuits de commande de ligne (DL) et de circuits de commande de colonne (DC) présentant des impédances notablement différentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une électrode de mesure (LM) et au moins une électrode de compensation (LC) reliées entre elles par un élément de contre-réaction (OP) de manière à compenser les déséquilibres de charge électrique dus au couplage capacitif entre lignes et colonnes lors des phases de commande.1 / Potential compensation device for display screen controlled by a network of electrodes arranged in rows (LA) and columns (CA) capable of being individually brought to various control potentials via line control circuits (DL) and column control circuits (DC) having significantly different impedances, characterized in that it comprises at least one measurement electrode (LM) and at least one compensation electrode (LC ) connected together by a feedback element (OP) so as to compensate for imbalances in electrical charge due to the capacitive coupling between rows and columns during the control phases. 2/ Dispositif de compensation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une électrode de mesure (LM) disposée parallèlement aux lignes (LA) et reliée à une entrée inverseuse d'un ampliopérationnel (OP1) constituant l'élément de contre-réaction ainsi que deux électrodes de compensation (CC1, CC2) disposées parallèlement aux colonnes (LA) de part et d'autre de ces colonnes et reliées en parallèle en sortie de l'amplificateur opérationnel. 2 / compensation device according to claim 1, characterized in that it comprises at least one measuring electrode (LM) arranged parallel to the lines (LA) and connected to an inverting input of an amplioperational (OP1) constituting the element feedback as well as two compensation electrodes (CC1, CC2) arranged parallel to the columns (LA) on either side of these columns and connected in parallel at the output of the operational amplifier. 3/ Dispositif de compensation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une électrode de mesure (LM) disposée parallèlement aux lignes (LA) et reliée par chacune de ses extrémités à l'entrée inverseuse d'un amplificateur opérationnel différent (OP1, OP2) d'élément de contre-réaction, la sortie de chaque amplificateur opértionnel étant reliée à une électrode de compensation (CC1, CC2) différente disposée parallèlement aux colonnes (CA) de l'autre côté de ces colonnes par rapport à l'électrode de compensation à laquelle elle est associée, via les amplificateurs opérationnels et la ligne de mesure.3 / compensation device according to claim 1, characterized in that it comprises at least one measuring electrode (LM) arranged parallel to the lines (LA) and connected by each of its ends to the inverting input of an operational amplifier different (OP1, OP2) feedback element, the output of each operational amplifier being connected to a different compensation electrode (CC1, CC2) arranged parallel to the columns (CA) on the other side of these columns relative to the compensation electrode to which it is associated, via the operational amplifiers and the measurement line. 4/ Dispositif de compensation selon la revendication 1 pour écran de visualisation à commande matricielle de type ligne par ligne, entrainant l'application d'un potentiel sélectif à une seule ligne à la fois pendant que les autres sont maintenues à un potentiel de référence et que pendant une partie de ce temps d'application, "m" des (M) colonnes sont portées à un potentiel de commande positif alors que les autres sont portées à un potentiel de commande positif alors que les autres sont portées à un potentiel de commande négatif de même valeur, caractérise en ce qui comporte au moins une électrode de mesure (LM) parallèle et extérieure aux lignes (LA), deux électrodes-de compensation (CC1, CC2) disposées de part et d'autre des colonnes (CA) parallèlement à elles, lesdites électrodes de compensation et de mesure étant dans la partie inactive de l'écran, deux amplificateurs opérationnels (OP1 OP2), formant un élément de contre-réaction, reliés par leurs entrées inverseuses resDectives chacun à une extrémité de l'électrode de mesure et par leurs sorties a une extrémité d'une électrode de compensation (ce). 4 / compensation device according to claim 1 for line-by-line type matrix-controlled display screen, causing the application of a selective potential to one line at a time while the others are maintained at a reference potential and that during part of this application time, "m" of the (M) columns are brought to a positive control potential while the others are brought to a positive control potential while the others are brought to a control potential negative of the same value, characterized in that it comprises at least one measuring electrode (LM) parallel and external to the lines (LA), two compensation electrodes (CC1, CC2) arranged on either side of the columns (CA) parallel to them, said compensation and measurement electrodes being in the inactive part of the screen, two operational amplifiers (OP1 OP2), forming a feedback element, connected by their inverting resDective inputs each at one end of the measurement electrode and through their outputs has one end of a compensation electrode (ce). 5/ Dispositif de compensation selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une électrode de mesure (LM) de chaque côté des lignes (LA).5 / compensation device according to claim 3, characterized in that it comprises at least one measuring electrode (LM) on each side of the lines (LA). 6/ Dispositif de compensation selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque électrode de mesure (LM) peut être constituée de deux demiélectrodes agissant chacune sur le demi-éeran correspondant, au travers de deux éléments de contre-réaction (OP1, OP2). 6 / compensation device according to claim 3, characterized in that each measurement electrode (LM) may consist of two half-electrodes each acting on the corresponding half-eeran, through two feedback elements (OP1, OP2) .
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