FR2851683A1

FR2851683A1 - Dispositif et procede perfectionnes d'affichage a cristal liquide nematique bistable

Info

Publication number: FR2851683A1
Application number: FR0302074A
Authority: FR
Inventors: Jacques Angele; Lagarde Philippe Martinot; Romain Vercelletto
Original assignee: Nemoptic SA
Current assignee: France Brevets SAS
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2004-08-27
Anticipated expiration: 2023-02-20
Also published as: JP4802090B2; US7724221B2; WO2004075156B1; WO2004075156A1; JP2006518479A; FR2851683B1; TW200501030A; US20060152458A1; EP1602099A1; TWI364743B

Abstract

La présente invention concerne un dispositif d'affichage comprenant un écran matriciel à cristal liquide nématique bistable et à cassure d'ancrage, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'adressage aptes à générer et à appliquer sur l'écran matriciel, des signaux d'adressage et de commande comprenant des flancs ascendants en pente.

Description

DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne le domaine des dispositifs d'affichage à cristal liquide et plus précisément un dispositif et un procédé de commande de la commutation d'un afficheur nématique bistable.

BUT DE L'INVENTION
Un but général de la présente invention est de perfectionner les dispositifs d'affichage bistables décrits dans le document [1]. Ces dispositifs sont généralement dénommés BiNem . Cette terminologie sera reprise dans le cadre de la présente demande de brevet. La structure de ces dispositifs sera décrite plus en détail par la suite.

ETAT DE LA TECHNIQUE
Selon la nature physique du cristal liquide utilisé, on distingue les dispositifs nématiques, cholestériques, smectiques, ferroélectriques, etc. Dans les afficheurs nématiques, qui font l'objet de la présente invention, on utilise un nématique, achiral ou chiralisé par exemple en ajoutant un dopant chiral. On obtient de cette façon une texture spontanée uniforme ou faiblement tordue, dont le pas de l'hélice est supérieur à quelques micromètres. L'orientation et l'ancrage du cristal liquide à proximité des surfaces délimitées par des substrats sont définis par des couches ou des traitements d'alignement appliqués sur lesdits substrats. En absence de champ on impose de cette façon une texture nématique uniforme ou faiblement tordue.

La plupart des dispositifs proposés et réalisés à ce jour sont monostables. En absence de champ, une seule texture est réalisée dans le dispositif. Elle correspond à un minimum absolu de l'énergie totale de la cellule. Sous champ, cette texture est déformée continûment et ses propriétés optiques varient en fonction de la tension appliquée. A la coupure du champ, le nématique revient à nouveau dans la seule texture monostable. L'homme de l'art reconnaîtra parmi ces systèmes les modes de fonctionnement les plus répandus des afficheurs nématiques : nématiques tordus (TN pour Twisted Nematic), supertordus (STN pour Super Twisted Nematic), à biréfringence

électriquement contrôlée (ECB pour Electrically Controled Birefringence), nématiques verticalement alignés (VAN pour Vertically Aligned Nematic), nématiques à commutation dans le plan du substrat (IPS pour In Plane Switching) etc...

Une autre classe d'afficheurs nématiques est celle des nématiques bistables, multistables ou métastables. Dans ce cas au moins deux textures distinctes, stables ou métastables en absence de champ, peuvent être réalisées dans la cellule. La commutation entre les deux états est réalisée par l'application de signaux électriques appropriés. Une fois l'image inscrite, elle reste mémorisée en absence de champ, grâce à la bistabilité. Cette mémoire des afficheurs bistables est très attractive pour de nombreuses applications. D'un côté, elle permet un faible taux de rafraîchissement des images (seulement lorsque l'on souhaite la changer), très favorable pour diminuer la consommation des appareils portables. D'autre part la mémoire permet un très fort taux de multiplexage, avec une qualité d'image indépendante du nombre de lignes.

Description de l'écran bistable dénommé BiNem (figure 1)
Un nouvel afficheur bistable est décrit dans le document [1], dénommé BiNem.

Cet afficheur est schématisé sur la figure 1.

Il est constitué d'une couche de cristal liquide 10 nématique chiralisé ou de cholestérique placée entre deux lames ou substrats 20, 30 dont l'un au moins est transparent. Deux électrodes 22,32 disposées respectivement sur les substrats 20,30 permettent d'appliquer des signaux électriques de commande sur le cristal liquide nématique chiralisé 10 situé entre elles. Sur les électrodes 22,32, des couches d'ancrage 24 , 34 orientent les molécules du cristal liquide 10 dans les directions voulues. Sur une lame maître 20 l'ancrage 24 des molécules est fort et légèrement incliné. Sur la lame esclave 30 il est faible et à plat. L'ancrage 24,34 des molécules 10 sur ces surfaces 22,32 est monostable.

Un système optique complète le dispositif.

Plus précisément on a schématisé respectivement sur la gauche et sur la droite de la figure 1 deux états, chacun stable, susceptibles d'être occupés par les molécules du cristal liquide, et on a illustré au centre de la même figure 1 un état cassé stable sous fort champ électrique, instable sans champ. Il est occupé provisoirement par les molécules de cristal liquide au cours du processus de commande de l'afficheur.

Les deux textures bistables U (uniforme ou faiblement tordue) et T (tordue) du cristal liquide, illustrées respectivement sur la gauche et sur la droite de la figure 1, sont stables sans champ appliqué. L'angle entre la direction d'ancrage sur la lame maître 20 et sur la lame esclave 30 est faible ou nul. Les torsions des deux textures diffèrent en valeur absolue d'environ 180 , et comme le pas spontané po du nématique est choisi proche de 4 fois l'épaisseur d de la cellule (po - 4. d), les énergies des textures U et T sont essentiellement égales. Sans champ il n'existe aucun autre état avec une énergie plus basse : U et T présentent une vraie bistabilité.

Un avantage de la structure BiNem est que les deux textures U et T sont planaires, ce qui permet d'obtenir un bon angle de vue sans film de compensation. Les performances optiques du BiNem en configuration réflective sont décrites par exemple dans le document [2].

Mode de commutation entre les textures du BiNem
Les deux textures bistables U et T sont topologiquement distinctes. Il est impossible de les transformer l'une dans l'autre par une déformation continue du volume. La transformation d'une texture U en une texture T ou vice-versa nécessite donc soit la rupture de l'ancrage sur les surfaces, induite par un fort champ externe, soit le déplacement d'une ligne de désinclinaison. Ce second phénomène, nettement plus lent que le premier, peut-être négligé et ne sera pas détaillé dans la suite.

La cassure de l'ancrage nécessite l'application d'un champ au moins égal à un champ seuil Ec. Ce champ doit être appliqué suffisamment longtemps pour que la réorientation du cristal liquide au

voisinage de la surface aboutisse à une texture homéotrope, comme schématisé au centre de la figure 1. Ce temps minimal dépend de l'amplitude du champ appliqué, mais aussi des caractéristiques physiques du cristal liquide et de la couche d'alignement. On définit Vc, tension de cassure d'ancrage telle que : Vc = Ec.d avec d épaisseur de la cellule de cristal liquide. Une valeur typique de Vc est 16 V pour un BiNem.

L'ancrage est dit cassé lorsque les molécules sont normales à la lame au voisinage de cette surface, et que le couple de rappel exercé par la surface sur ces molécules est nul. Quand ces conditions sont réunies, les molécules nématiques à proximité de la surface cassée 34 se trouvent en équilibre instable lorsque le champ électrique est coupé, et peuvent soit revenir à leur orientation initiale, soit tourner en sens inverse et induire une nouvelle texture différant de la texture initiale d'une torsion de 180 .

Le contrôle de la texture finale dépend de la forme du signal électrique appliqué, en particulier de la manière dont ce champ est ramené à zéro. Une descente progressive de la tension de l'impulsion induit le texture U schématisée sur la gauche de la figure 1. Lorsque le champ décroît brusquement, la texture T, schématisée sur la droite de la figure 1, est favorisée. Les mécanismes physiques permettant un tel mode de commutation sont décrits par exemple dans le document [1].

Mise en #uvre pratique
De manière générale, la commutation d'un pixel de cristal liquide de type BiNem s'effectue en deux phases (une première phase, de cassure de l'ancrage, et une deuxième phase, de sélection) : . Première phase : phase de cassure de l'ancrage , notée C.

La phase C consiste à appliquer un signal électrique adapté pour casser l'ancrage sur la lame esclave 30. De manière générale, plus la phase C est courte, plus on doit augmenter l'amplitude crête du signal appliqué.

Pour une amplitude et une durée données, le détail de la forme de ce signal (pentes, niveaux intermédiaires...) n'affecte pas de façon

déterminante le déroulement de la phase suivante, pourvu que la cassure d'ancrage soit réalisée.

. Deuxième phase : phase de sélection, notée S.

La tension appliquée pendant la phase S doit permettre la sélection d'une des deux textures bistables U ou T. Compte tenu de l'effet expliqué précédemment, c'est la forme de la descente de l'impulsion électrique appliquée aux bornes de chaque pixel qui conditionne le passage à une texture ou à l'autre.

Pour obtenir le passage à la texture T : # Phase C : de l'ancrage
Pendant la phase C de cassure de l'ancrage, il faut appliquer une impulsion fournissant un champ supérieur au champ de cassure de l'ancrage sur la lame esclave 30 et attendre le temps nécessaire au lever des molécules dans le pixel comme illustré au centre de la figure 1. Le champ de cassure est fonction des propriétés élastiques et électriques du matériau cristal liquide 10 et de son interaction avec la couche d'ancrage 34 déposée sur la lame esclave 30 de la cellule. Il est variable de quelques volts à la dizaine de volts par micron. Le temps de lever des molécules est proportionnel à la viscosité rotationnelle y et inversement proportionnel à l'anisotropie diélectrique du matériau 10 utilisé ainsi qu'au carré du champ appliqué. Pratiquement, ce temps peut descendre vers quelques microsecondes pour des champs de 20 volts par micron.

# Phase S : Sélection de la texture
Il suffit ensuite de réduire le champ rapidement, en créant en quelques microsecondes ou au plus en quelques dizaines de microsecondes une chute brusque de la tension de commande. Cette chute brusque de tension, d'amplitude au moins égale à une valeur AV, est telle qu'elle est capable d'induire, dans le cristal liquide, un effet hydrodynamique suffisamment intense. Pour produire la texture T, cette chute AV doit impérativement faire passer la tension appliquée d'une valeur supérieure à la tension de cassure d'ancrage Vc à une valeur inférieure à celle-ci.

Un exemple de signal pour passer à la texture T est un signal de type créneau, d'amplitude P1 > Vc et P1 = AV. Sa durée doit être suffisante pour casser l'ancrage, la descente de P1 à 0 avec P1 = AV permet la sélection en T (cf figure 2).

Un autre exemple de signal pour passer à la texture T est un signal à deux plateaux comportant une première séquence de cassure d'ancrage de durée #1 et d'amplitude P1 avec P1 > Vc, suivie d'une seconde séquence de sélection de durée #2 et d'amplitude P2 telle que soit P2 = AV et P2 > Vc , soit P1 - P2 = AV et P2 < Vc Le temps de descente du champ appliqué doit être inférieur au dixième de sa durée ou à 30 micro seconde dans le cas d'impulsions longues (supérieures à 1 ms).

Pour obtenir la texture U : # Phase C : de l'ancrage
Pendant la phase C de cassure de l'ancrage, il faut appliquer un champ supérieur au champ de cassure de l'ancrage sur la lame esclave 30 pendant un temps suffisant pour lever les molécules comme dans le cas de l'inscription dans l'état T précité.

# Phase S : sélection de la texture
Puis il convient de réaliser une "descente lente" de la tension appliquée. Le document [1] propose deux réalisations de cette "descente lente" : le signal est soit une impulsion de durée #1 et d'amplitude P1 suivie d'une rampe de durée #2 dont le temps de descente est supérieur à trois fois la durée de l'impulsion (figure 3), soit une descente en escalier.

Un exemple de signal pour passer à la texture U est un signal à deux plateaux comportant une première séquence de cassure de durée #1 et d'amplitude P1 (PI > Vc), suivie d'une seconde séquence de sélection de durée #2 et d'amplitude P2 telle que P2 < AV et P1 - P2 < AV. La descente en escalier de deux paliers est plus facilement réalisable avec des moyens de l'électronique digitale. On peut cependant bien entendu imaginer une descente en un nombre de plateaux supérieur à deux.

Il est ainsi possible en appliquant un signal simple à deux plateaux aux bornes du pixel d'obtenir soit la texture U soit la texture T.

Le premier plateau (P1, ci) correspond à la phase de cassure d'ancrage, le deuxième plateau (P2, #2) permet la sélection de la texture par la valeur de P2. Ce signal est illustré figure 4. Une valeur P2T correspond à une valeur de P2 permettant le passage à T (pour P1 donné), une valeur P2U correspond à une valeur de P2 permettant le passage à une texture U (pour P1 donné).

Valeurs typiques : P1 = 20 V, P2U = 7 à 9 V pour #1 = #2 = 1 ms Adressage du BiNem par multiplexage Généralités sur le multiplexage
Dans le cas d'un écran matriciel de moyenne résolution, l'homme de l'art sait qu'il est hors de question de relier individuellement chaque pixel à une électrode de commande indépendante, car cela nécessiterait une connexion par pixel, ce qui est impossible topologiquement dès que l'écran devient complexe. Il est possible d'économiser des connexions en recourant à la technique du multiplexage lorsque l'effet électro-optique utilisé est non linéaire, ce qui est le cas des technologies à cristaux liquides usuelles. Les pixels sont rassemblés par un système matriciel en n groupes de m pixels chacun. Ce sont par exemple n lignes et m colonnes pour les écrans matriciels ou n chiffres et m parties de chiffre pour les afficheurs numériques. Dans le mode d'adressage séquentiel, qui est le plus utilisé, une seule ligne est sélectionnée à la fois, puis on passe à la ligne suivante et ainsi de suite jusqu'à la dernière ligne.

Durant le temps de sélection d'une ligne, les signaux colonnes sont appliqués au même instant à tous les pixels de la ligne. Cette méthode permet d'adresser une image dans un temps total égal au temps d'adressage d'une ligne multiplié par le nombre de lignes n. Avec cette méthode, il suffit de m + n connexions pour adresser un écran de m x n pixels, où m est le nombre de colonnes de la matrice considérée. Un écran matriciel multiplexé est illustré sur la figure 5.

Le signal électrique vu par le pixel est la différence entre le signal appliqué à la ligne et le signal appliqué à la colonne dont le pixel est l'intersection.

Ce principe d'écran dessiné sur la figure 5 est dit "écran passif".

Une électrode ligne est commune à tous les pixels de cette ligne et une électrode colonne est commune à tous les pixels de cette colonne.

Les électrodes conductrices doivent être transparentes. Le matériau utilisé par tous les fabricants est l'ITO (Oxyde mixte d'Indium et d' Etain).

Multiplexage appliqué au BiNem
Pour être multiplexé, le signal pixel doit être décomposé en un signal ligne, commun à tous les pixels, et un signal colonne qui selon son signe permettra d'obtenir soit la texture U soit la texture T. La figure 6 montre un exemple de signaux ligne et colonne permettant de réaliser le signal pixel adéquat.

Le signal ligne (figure 6a) comporte deux plateaux : le premier fournit une tension Al pendant un temps -ci, le deuxième fournit une tension A2 pendant un temps #2. Le signal colonne (figures 6b pour le passage en U et 6c pour le passage en T) d'amplitude C est appliqué uniquement pendant le temps #2, en positif ou en négatif selon que l'on veut effacer (ie obtenir l'état U) ou inscrire (ie obtenir l'état T). Un temps #3 sépare deux impulsions ligne. Les figures 6d et 6e illustrent les signaux appliqués respectivement aux bornes d'un pixel effacé (passage en U) et aux bornes d'un pixel inscrit (passage en T).

Les conditions à remplir pour ces signaux sont : Al = PI ; A2-C = P2U ; A2+C=P2T.

Avec l'exemple numérique précédent une solution est : Al = 20 V, A2 = 10.5 V , C = 2.5 V ; d'où P2U = 8V et P2T = 13 V #1 = #2 = 1 ms
Ces signaux sont très simples et permettent un ajustement facile de tous leurs paramètres aux caractéristiques de l'écran.

Le principe de commutation fondé sur la forme du flanc descendant du signal pixel est spécifique du BiNem.

Pour tenir compte des problèmes de dégradation par électrolyse de certains matériaux cristal liquide lorsqu'il sont soumis à une tension continue, il est souvent utile d'appliquer sur les pixels des signaux de valeur moyenne nulle ou presque. Des techniques permettant de transformer les signaux de principe de la figure 6 en signaux symétriques de valeur moyenne nulle sont décrites dans le document [3].

Diminution de la durée du signal colonne
Afin de réduire les signaux parasites lors de l'adressage du BiNem, le document [3] préconise une réduction de la durée du signal colonne à une durée inférieure à celle du deuxième plateau du signal d'adressage ligne. Cette réduction peut également être couplée à une modification de la forme de celui-ci. Un exemple des signaux obtenus en réduisant la durée du signal colonne, ce signal étant de forme carrée d'amplitude C', est schématisé figure 7. Un exemple des signaux obtenus en réduisant la durée du signal colonne, ce signal ayant une forme de rampe d'amplitude maximum C", est schématisé figure 8. Un exemple des signaux obtenus en réduisant la durée du signal colonne, ce signal ayant une forme en escalier d'amplitude Cl et C2, est schématisé figure 9.

DESCRIPTION DE L'INVENTION
L'invention a pour but de proposer de nouveaux moyens permettant de perfectionner l'état de la technique.

Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un dispositif d'affichage comprenant un écran matriciel à cristal liquide nématique bistable et à cassure d'ancrage, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'adressage aptes à générer et à appliquer sur l'écran matriciel, des signaux d'adressage et de commande comprenant des flancs ascendants en pente.

Les avantages de tels signaux d'adressage, comportant des pentes en remplacement des flancs ascendants abruptes classiques, et utilisables notamment en mode multiplexé, seront décrits plus loin.

Dans le cadre de la présente invention, l'expression écran matriciel ne doit pas être considérée comme limitée à un agencement régulier de pixels en lignes et colonnes. Elle englobe tout agencement de pixels sous forme de n groupes de m éléments associés, par exemple n chiffres formés chacun de m éléments.

La présente invention concerne également un procédé de commande électrique d'un écran matriciel à cristal liquide nématique bistable et à cassure d'ancrage, caractérisé en ce qu'il comprend la génération et l'application sur l'écran matriciel, de signaux d'adressage et de commande comprenant des flancs ascendants en pente.

Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, l'écran conforme à la présente invention utilise deux textures, l'une uniforme ou faiblement tordue dans laquelle les molécules sont au moins sensiblement parallèles entre elles, et l'autre qui diffère de la première par une torsion de l'ordre de plus ou moins 180 .

D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention, apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et sur lesquels : . la figure 1, précédemment décrite, représente schématiquement un écran Binem, conforme à l'état de la technique, . la figure 2, précédemment décrite, représente un exemple de signal pixel en créneau, pour la commutation dans l'état T, pour un tel écran Binem, . la figure 3, précédemment décrite, représente un exemple de signal pixel à front descendant progressif, pour la commutation dans l'état U, pour un tel écran Binem, . la figure 4, précédemment décrite, représente un exemple de signal pixels à deux plateaux, permettant la sélection de la texture en fonction de la valeur P2 du deuxième plateau de l'impulsion appliquée aux bornes du pixel, pour un tel écran Binem, . la figure 5, précédemment décrite, représente schématiquement un écran matriciel multiplexé,

. la figure 6, précédemment décrite, représente un exemple de signaux ligne et colonne, pour un pixel, dans un mode multiplexé, pour un écran Binem, . les figures 7,8 et 9, précédemment décrites, représentent trois variantes d'exemples de signaux ligne et colonne, pour un pixel, dans un mode multiplexé, pour un écran Binem, comportant une réduction de la durée du signal colonne afin de réduire les signaux parasites, . la figure 10 représente schématiquement cinq types de signaux pixels conformes à la présente invention adaptés pour un passage dans l'état U, dans le cadre d'une première variante de réalisation de l'invention, . la figure 11 représente schématiquement cinq types de signaux pixels conformes à la présente invention adaptés pour un passage dans l'état T, dans le cadre de la première variante de réalisation de l'invention, . la figure 12 représente schématiquement un signal ligne conforme à la présente invention, dans ce contexte, . la figure 13 représente schématiquement un signal ligne conforme à la présente invention, dans le cadre d'une deuxième variante de réalisation de l'invention, . la figure 14 représente schématiquement quatre types de signaux pixels conformes à la présente invention adaptés pour un passage dans l'état U, dans le cadre de la deuxième variante de réalisation de l'invention, . la figure 15 représente schématiquement quatre types de signaux pixels conformes à la présente invention adaptés pour un passage dans l'état T, dans le cadre de la deuxième variante de réalisation de l'invention, . la figure 16 représente schématiquement un signal colonne conforme à une variante de la présente invention, . les figures 17a et 17b représentent les signaux pixel utilisant le signal ligne de la figure 12 et le signal colonne de la figure 16, respectivement positif pour l'obtention de l'état U et négatif pour l'obtention de l'état T,

. la figure 18 représente schématiquement un signal ligne de valeur moyenne nulle grâce à une inversion alternée de polarité, conforme à une variante de la présente invention, . la figure 19 représente schématiquement une autre variante de réalisation conforme à la présente invention, présentant une valeur moyenne nulle grâce à une inversion alternée de polarité d'une ligne à l'autre, . la figure 20 représente des exemples de signaux ligne, colonne et pixel d'un afficheur conforme à la présente invention utilisant une tension VM afin de réduire l'excursion du driver ligne, . la figure 21 représente quatre signaux de ligne conformes à la présente invention dans le contexte d'un recouvrement temporel des impulsions lignes, associés à un signal colonne de forme carrée, . la figure 22 représente le schéma équivalent d'un pixel Binem recevant un créneau classique d'amplitude A et de fréquence f, . la figure 23 représente le schéma équivalent d'un pixel pour un signal appliqué classique rectangulaire de temps de montée nulle, . la figure 24 représente ce signal rectangulaire classique net l'impulsion correspondante de charge du pixel, . la figure 25 représente le courant traversant un pixel dans le cas d'un signal de commande conforme à la présente invention présentant un front montant en pente, . la figure 26 représente schématiquement, sous forme de blocs fonctionnels, un module d'affichage dépourvu de moyen de stockage d'énergie, . la figure 27 schématise la chute de tension susceptible de se produire dans un tel module lorsque l'intensité consommée dépasse la valeur maximale admissible, . la figure 28 schématise un afficheur 2x2 et le module de pilotage associé, . la figure 29 représente un schéma arbitraire de multiplexage unipolaire positif pour les lignes et bipolaire pour les colonnes, avec une tension superposée VM constante, destiné à un tel afficheur,

. la figure 30 schématise le circuit de commande de commutation pour cet afficheur, . la figure 31 représente des signaux analogiques variables pour ce circuit, . la figure 32 représente un circuit de commande conforme à une variante de la présente invention, destiné à la génération des signaux ligne, . la figure 33 représente respectivement, sur la figure 33a un signal de commande de transistors, sur la figure 33b un signal de ligne résultant, sur les figures 33c et 33d un signal de colonne associé pour l'obtention d'un état uniforme ou tordu, et . la figure 34 représente schématiquement un circuit de commande conforme à une variante de la présente invention, destiné à la génération des signaux colonne.

Diverses variantes peuvent être envisagées dans le cadre de la présente invention.

Variante 1 de l'invention
On va dans un premier temps décrire une première variante de réalisation conforme à la présente invention, en regard des figures 10, 11 et 12 annexées.

Comme on le voit sur les figures 10 à 12, dans le cadre de la présente invention, le flanc de montée Fm du signal destiné à casser l'ancrage (phase C) a la forme d'une rampe. Soit #R la durée de cette rampe.

Des exemples de signaux de commande destinés à être appliqués aux bornes du pixel selon la première variante de l'invention sont illustrés sur la figure 10 pour le passage en U et sur la figure 11 pour le passage en T.

La figure 10a reprend le signal de la figure 3 pour le passage en U en incluant la variante 1 de l'invention. Dans ce cas le front descendant du signal est formé d'une rampe rectiligne.

La figure lOb reprend le signal de la figure 6d pour le passage en U en incluant la variante 1 de l'invention. Dans ce cas le front

descendant du signal est formé d'un signal en créneau comprenant un palier intermédiaire unique.

La figure 10c reprend le signal de la figure 7b pour le passage en U en incluant la variante 1 de l'invention. Dans ce cas le front descendant du signal est formé d'un signal en créneau comprenant deux paliers successifs.

La figure lOd reprend le signal de la figure 8d pour le passage en U en incluant la variante 1 de l'invention. Dans ce cas le front descendant du signal est formé d'un signal comprenant un palier intermédiaire suivi d'une rampe descendante, elle même suivie d'un front descendant abrupt.

La figure 10e reprend le signal de la figure 9d pour le passage en U en incluant la variante 1 de l'invention. Dans ce cas le front descendant du signal est formé d'un signal en créneau comprenant trois paliers successifs.

Pour chacun des signaux illustrés sur la figure 10, la chute entre deux paliers successifs du front descendant ne doit pas dépasser la valeur seuil critique AV.

La figure lia reprend le signal de la figure 2 pour le passage en T en incluant la variante 1 de l'invention. Dans ce cas le front descendant du signal est formé d'un front abrupt.

La figure llb reprend le signal de la figure 6e pour le passage en T en incluant la variante 1 de l'invention. Dans ce cas le front descendant du signal est formé d'un signal en créneau comprenant un palier intermédiaire unique.

La figure 11c reprend le signal de la figure 7e pour le passage en T en incluant la variante 1 de l'invention. Dans ce cas le front descendant du signal est formé d'un signal en créneau comprenant deux paliers successifs, le second de ces paliers ayant une amplitude supérieure au premier.

La figure 11d reprend le signal de la figure 8e pour le passage en T en incluant la variante 1 de l'invention. Dans ce cas le front descendant du signal est formé d'un signal comprenant un palier

intermédiaire suivi d'une rampe ascendante, elle même suivie d'un front descendant abrupt.

La figure 11e reprend le signal de la figure 9e pour le passage en T en incluant la variante 1 de l'invention. Dans ce cas le front descendant du signal est formé d'un signal en créneau comprenant trois paliers successifs, d'amplitude respectivement croissante d'un palier au palier suivant.

Pour chacun des signaux illustrés sur la figure 11, le front descendant comprend au moins une chute brusque supérieure à la valeur seuil critique AV.

De manière plus générale, lorsque le BiNem est en mode multiplexé, la variante 1 de l'invention consiste à remplacer le flanc classique abrupte de montée du signal de cassure par un signal en pente de durée #R.

Le signal ligne correspondant est schématisé sur la figure 12. Il comprend un front montant en pente et un front descendant en créneau comprenant un palier intermédiaire unique.

Le signal colonne associé est tel qu'illustré figures 7b (créneau carré unique positif), 8b (signal positif ayant un front montant en pente et un front descendant abrupt) ou 9b (créneau positif à deux paliers, le second ayant une amplitude supérieure au premier) pour le passage en U et tel que décrit figures 7c (créneau carré unique négatif), 8c (signal négatif ayant un front montant en pente et un front descendant abrupt) ou 9c (créneau négatif à deux paliers, le second ayant une amplitude supérieure au premier) pour le passage en T.

Variante 2 de l'invention
On va maintenant décrire une seconde variante de réalisation conforme à la présente invention, en regard des figures 13,14 et 15 annexées.

On retrouve sur les figures 13 à 15, le flanc de montée Fm du signal destiné à casser l'ancrage (phase C) ayant la forme d'une rampe.

Soit #R la durée de cette rampe.

La deuxième variante de l'invention peut se décrire à partir du mode d'adressage multiplexé du BiNem. Cette deuxième variante de l'invention préconise de remplacer le flanc classique descendant abrupte du signal ligne entre les plateaux Al et A2 par un front descendant Fd en forme de pente de durée #R'.

Le signal ligne selon la variante 2 de l'invention, superposée à la variante 1 précitée (front ascendant en pente), est schématisé sur la figure 13. Ce signal comprend un front ascendant en pente suivi d'un palier pour la cassure de l'ancrage, un front descendant en pente suivi d'un palier et d'une chute brutale, pour la sélection.

La figure 14 donne des exemple de signaux pixels selon la variante 2 superposée à la variante 1 pour le passage en U.

La figure 14a reprend le signal de la figure 10b en superposant la variante 2.

La figure 14b reprend le signal de la figure 10c en superposant la variante 2.

La figure 14c reprend le signal de la figure lOd en superposant la variante 2.

La figure 14d reprend le signal de la figure 10e en superposant la variante 2.

Là encore pour chacun des signaux illustrés sur la figure 14, la chute entre deux paliers successifs du front descendant ne doit pas dépasser la valeur seuil critique AV.

La figure 15 donne des exemple de signaux pixels selon la variante 2 superposée à la variante 1 pour le passage en T.

La figure 15a reprend le signal de la figure llb en superposant la variante 2.

La figure 15b reprend le signal de la figure 11c en superposant la variante 2.

La figure 15c reprend le signal de la figure lld en superposant la variante 2.

La figure 15d reprend le signal de la figure 11e en superposant la variante 2.

Là encore pour chacun des signaux illustrés sur la figure 15, le front descendant comprend au moins une chute brusque supérieure à la valeur seuil critique AV.

Autres signaux colonnes
En plus des signaux colonnes illustrés sur les figures 7c, 8c et 9c, un signal colonne tel que représenté figure 16 peut être utilisé en mode multiplexé pour les deux variantes de l'invention. Ce signal colonne comprend une impulsion de durée #c ayant un front montant en pente, et un palier qui se termine par un front descendant abrupte.

Les signaux pixels, correspondant à cette forme de signal colonne appliquée à la variante 1 de l'invention en combinaison avec un signal ligne tel que représenté sur la figure 12, sont illustrés sur la figure 17a pour le passage en U et 17b pour le passage en T.

Le signal illustré sur la figure 17a comprend un front montant en pente, un palier pour la cassure, un tronçon de front descendant abrupte, un tronçon de palier, un tronçon de front descendant en pente, un tronçon de palier et un ultime front descendant abrupte.

La chute entre deux paliers successifs du front descendant du signal illustré sur la figure 17a ne doit pas dépasser la valeur seuil critique AV.

Le signal illustré sur la figure 17b comprend un front montant en pente, un palier pour la cassure, un tronçon de front descendant abrupte, un tronçon de palier, un tronçon de front montant en pente, un tronçon de palier et un ultime front descendant abrupte.

Le front descendant du signal illustré sur la figure 17b comprend au moins une chute brusque (de préférence le front descendant ultime) supérieure à la valeur seuil critique AV.

Plage d'intérêt pour la valeur numérique de la pente Fm
Rappelons que l'adressage classique d'un BiNem s'effectue habituellement avec des impulsions d'une durée de l'ordre de la milliseconde à quelques millisecondes. L'amplitude de la tension P1 à appliquer au pixel pour casser l'ancrage est de l'ordre de 20 à 30 V pour une cellule d'épaisseur 1. 5 à 2 m.

Dans le cadre de la présente invention, la plage de pentes pour le flanc montant Fm procurant les avantages décrits plus loin sans trop rallonger la durée de l'impulsion d'adressage est de 0. 1 V/ s à 0. 005 V / s, soit pour une tension P1 de 20 V une durée #R de 200 s à 4 ms.

Préférentiellement cette durée #R est supérieure à 300 s. Pour la pente du flanc descendant Fd (variante 2), l'ordre de grandeur est le même.

Options de multiplexage : obtention d'une valeur moyenne nulle
Pour tenir compte des risques de dégradation par électrolyse de certains matériaux cristal liquide lorsqu'ils sont soumis à une tension continue, il est utile d'appliquer sur les pixels des signaux de valeur moyenne nulle.

Une première option est d'utiliser des signaux de polarités opposées qui se suivent (décrits dans le document [3]). Un exemple de signal ligne de la variante 1 de l'invention utilisant cette option 1 est illustré figure 18. Bien entendu le signal colonne, choisi en complément selon une des formes décrites précédemment, doit avoir de manière alternée une polarité inversée comme pour le signal ligne.

Une seconde option (également décrite dans le document [3] ) est d'inverser le signe des signaux (ligne et colonne) à chaque image. La figure 19 schématise le signal ligne selon la variante 1 correspondant à cette deuxième option de symétrisation.

Le driver du signal ligne doit dans les cas précédents et du fait de la symétrisation délivrer une tension de +/- Al soit une excursion totale de 2.A1. Une simplification notable du driver ligne peut être obtenue si

l'on réduit l'excursion maximale de celui-ci à une valeur inférieure à 2.Al. Pour cela, il suffit de changer de manière synchrone le point milieu de fonctionnement VM du signal ligne et du signal colonne correspondant lors de la deuxième polarité. Il s'agit donc, si on part du cas de la figure 18, d'ajouter une tension commune VM à l'ensemble des signaux ligne et colonne lors de la phase de symétrisation, la valeur de VM changeant entre les deux phases de symétrisation. Cette troisième option est également décrite dans le document [3] et s'applique de la même façon que les options précédentes au cas des signaux de la variante 1 de l'invention .

La figure 20 illustre la réduction de l'excursion du driver ligne en utilisant la tension VM, appliquée à la variante 1 de l'invention, avec un exemple de signal colonne de type créneau (figure 7b) et pour un passage en texture U (la figure 20a représente le signal ligne ; la figure 20b représente le signal colonne ; la figure 20c représente le signal résultant pixel). Le signal pixel illustré sur la figure 20c reste bien inchangé par rapport au signal décrit précédemment et illustré figure 10c, obtenu sans VM.

Le signal VM est égal à VM1 pour la première phase de symétrisation et il est égal à VM2 pour la deuxième phase de symétrisation.

En variante un intervalle de temps entre les deux phases de symétrisation peut être ajouté.

Bien entendu, la variante 2 de l'invention, appliquée en combinaison avec la variante 1, est compatible avec les différentes options de symétrisation afin d'obtenir une valeur moyenne nulle.

Option de multiplexage : adressage par recouvrement temporel des impulsions d'adressage ligne
Le document [4] décrit un mode d'adressage d'un écran BiNem par recouvrement temporel des impulsions lignes. Ce signal (par exemple à deux plateaux) comporte toujours une phase de cassure et une phase de sélection, et sa durée totale est #L. Le signal de la ligne suivante L2 n'est plus décalé d'une durée #L, par rapport à l'origine du

signal de la ligne antérieure Ll, comme classiquement, mais d'une durée inférieure #D telle que : #c # TD < #L avec #c durée du signal colonne.

Cette méthode d'adressage, destinée principalement à augmenter la vitesse d'affichage d'une image, est spécifique au BiNem, dont la commutation ne dépend que de la forme du flanc descendant du signal pixel.

L'adressage par recouvrement temporel tel que décrit dans le document [4] est compatible avec les signaux décrits dans les variantes 1 et 2 de l'invention. La figure 21 illustre un exemple de ce mode d'adressage appliqué à la variante 1 de l'invention, avec par exemple des signaux colonne de forme carrée et l'adressage de 3 lignes consécutives à la fois. Les quatre premières lignes de la figure 21 représentent les signaux ligne appliqués à 4 lignes successives de l'écran et la cinquième ligne de la figure 21 représente le signal colonne correspondant.

Bien entendu toutes les formes de signaux colonne décrits précédemment peuvent être utilisées.

Ce mode d'adressage peut également être combiné avec une méthode de symétrisation pour l'obtention d'une moyenne nulle.

Dans ce mode d'adressage, la durée de l'impulsion pixel d'adressage est généralement supérieure à la durée classique qui est de 1 à quelques ms. Une pente plus faible est donc tolérable dans ce cas. Une valeur typique de cette pente pour le cas d'une impulsion d'adressage longue est 0.001 V/ s soit une durée TR de 20 ms .

AVANTAGES DE L'INVENTION
Un avantage important de l'invention est de limiter l'appel de courant lins lors de l'adressage du pixel au moment de la montée du signal de cassure, comme il est démontré ci dessous.

Soit Vo l'amplitude de la tension de cassure à atteindre aux bornes du pixel (appelé P1 sur les figures 2 et 3 et Al pour un signal multiplexé tel qu'illustré figures 6 à 9).

Prenons l'exemple d'un afficheur constitué d'un seul pixel, de capacité Cp et de résistance série (due aux électrodes d'ITO) Rp. On considère que ce pixel est commandé par un circuit de pilotage contenant des interrupteurs CMOS et une source de tension constante Vo , tel qu'illustré figure 22.

Soit f la fréquence du signal de commande. Pour le cas d'un LCD bistable, cette fréquence est théoriquement égale à la fréquence à laquelle on souhaite rafraîchir les données affichées sur l'écran. Mais pour le calcul qui suit et qui concerne la durée de l'adressage d'un écran, et plus particulièrement la durée de l'impulsion ligne, des temps longs ne doivent pas être considérés pour des problèmes d'électrolyse du cristal liquide. Une fréquence de 10 Hz est choisie pour le calcul.

Avec le type de circuit illustré figure 22, de façon évidente on calcule la puissance moyenne consommée par le pixel Pmoy et l'intensité moyenne Imoy délivrée par la source de tension Vo :

P moy = f cpv2 rmoy 0 Imoy = f CpV0
Nous allons à présent calculer l'intensité instantanée maximale délivrée par la source de tension Vo dans le cas d'un signal rectangulaire ou à pente appliqué aux bornes du pixel.

Intensité instantanée maximale pour le cas d'un signal rectangulaire classique
On calcule donc le courant instantané de charge d'un pixel pour une impulsion de commande classique rectangulaire. Le schéma équivalent est indiqué figure 23 avec un signal appliqué V(t) rectangulaire de temps de montée nulle et d'amplitude Vo.

Le courant traversant le pixel à l'instant t après l'application de l'impulsion est une exponentielle décroissante :

Le courant maximal est obtenu à t=0 et vaut Vo/Rp. L'impulsion de charge est courte, de durée approximativement égale à 3RpCp. Ces signaux sont représentés figure 24.

Ce calcul est correct à condition que la durée de la pente du signal appliqué rectangulaire soit très inférieur à la constante de temps du pixel RpCp .

Intensité instantanée maximal pour le cas d'un signal à pente douce conforme à la présente invention
Le signal appliqué est cette fois une impulsion à pente douce, de temps de monté égal à #R et d'amplitude maximale Vo.

Le courant traversant le pixel à l'instant t après le début de l'impulsion (t< #R) est de la forme (cf figure 25):

Le courant instantané est maximal à t=#R et vaut approximativement V0Cp/#R.

La durée de ce pic de courant est approximativement égale à #R.

Ce calcul est correct à condition que la durée de la pente #R soit de l'ordre de trois fois supérieur à la constante de temps du pixel RpCp.

Comparaison entre les deux cas On a :

Soit:

Effectuons quelques applications numériques avec des exemples de pixels bistable de type BiNem : Rp = 1000 Q avec Cp /unité de surface = 15 nF /cm 2 F=10Hz #R = 400 s Cas 1 : pixel unique adressé directement de surface = 1 cm 2 soit une capacité Cp = 15 nF Soit RpCp = 15 s On a bien #R # RpCp : 400 s # 15 s

Cas 2 : ligne dans un afficheur BiNem en mode multiplexé Dimension de la ligne : 2 mm x 20 mm soit une surface de 40 mm2 = 0. 4 cm2 Soit Cp = 6 nF Soit RpCp = 6 s On a bien #R # RpCp : 400 s 6 ps

lms (rect) = 60 I,,,, (pente)
Il apparaît donc que le passage d'un signal rectangulaire classique à un signal conforme à la présente invention présentant une pente de 400 s, diminue d'un facteur supérieur à 20 l'intensité maximale instantanée. De manière plus générale, le gain est proportionnel à la durée de la pente #R.

Un autre avantage de la diminution. de la consommation est une réduction de la taille des transistors, donc de la surface de silicium nécessaire pour effectuer la commutation des tensions ligne et colonne, ce qui signifie une baisse du coût de l'électronique d'adressage.

EXEMPLE DE REALISATION DE L'INVENTION
Nous allons décrire un système utilisant la variante 1 de l'invention. Prenons l'exemple d'un module d'affichage, utilisant un afficheur de type BiNem, pour carte à puce sans contact, dépourvu de pile, de batterie, ou de tout autre composant de stockage d'énergie tel qu'illustré figure 26. Dans ce dispositif, la fourniture d'énergie (intermittente) est assurée par une boucle d'induction 50 et un circuit d'alimentation 52. Ce circuit est relié à un microcontrôleur 54, un circuit de pilotage 56 et un afficheur Binem 58.

Lorsque la boucle 50 est placée à proximité d'un dispositif émetteur, elle alimente le circuit d'alimentation 52, qui délivre une tension continue stabilisée au microcontrôleur 54 et au circuit de pilotage 56. Tant que la boucle 50 est alimentée, le contrôleur 54 est capable de mettre à jour l'affichage bistable par l'intermédiaire du circuit de pilotage 56. La puissance consommée pour ces opérations doit rester faible, car le transfert d'énergie par la boucle 50 est limité à une puissance de l'ordre de quelques milliwatts.

Le reste du temps, le système n'est pas alimenté. Les informations lisibles sur l'afficheur Binem 58 sont celles résultant de la dernière mise à jour.

Un circuit d'alimentation admet toujours une intensité électrique instantanée maximale IMax, au delà de laquelle il ne peut plus maintenir la tension nominale pour laquelle il est prévu. Si l'intensité électrique consommée par le circuit de pilotage 56 excède, même brièvement, la valeur maximale admissible, une chute de tension se produit (cf figure 27) et le fonctionnement correct des circuits logiques ou du microcontrôleur 54 n'est plus garanti. Une défaillance générale du système peut alors se produire.

Un afficheur BiNem classique fonctionne avec des signaux initialement rectangulaires : la puissance instantanée maximale qu'il consomme peut être élevée .

Le calcul de l'intensité instantanée effectué précédemment donne :

7 fgc ="/ J w n Soit avec Vo = 20 V et Rp = 1000 Q (application numérique précédente) I,nst = 20 mA Alors que l'intensité moyenne 1 moy est : Imoy = f CpV0 = 0.003 mA pour Cp = 15 nF
L'intensité instantanée maximale Iins que doit pouvoir débiter la source est bien supérieure à Imoy, car le pixel se charge et se décharge principalement lors des commutations du signal de commande. Avec des signaux de commande rectangulaires classiques, le courant est nul ou presque la plupart du temps, mais présente des pics marqués à chaque commutation de la tension.

Durant les pics de consommation, il est clair que la puissance requise peut être supérieure à la puissance instantanée disponible sur la source d'énergie.

Exemple numérique :
Typiquement, la puissance disponible avec une boucle d'induction 50 telle que décrite précédement est de l'ordre de 20 mW.

La puissance instantanée maximum pour un signal de type créneau est : P(inst max rect) = Rp . Imst(rect)2 = 400 mW
Il est clair qu'une boucle d'induction standard n'est pas capable de fournir une telle puissance instantanée.

On résout en général cette difficulté en adjoignant un composant de stockage de l'énergie (condensateur, inductance, ou batterie) au circuit d'alimentation 52. Ce composant stocke l'énergie dont le circuit aura besoin durant les pics de consommation.

Cependant dans une application carte à puce, qui doit respecter une épaisseur maximale très faible, les contraintes de compacité sont si fortes que l'ajout de composants de stockage d'énergie n'est plus possible. Il n'est pas non plus possible d'intégrer cette capacité dans les circuits intégrés monolithiques sur silicium (il faudrait y consacrer des dizaines de mm2 de silicium, ce qui est absurde économiquement).

La présente invention vient apporter une solution à ce problème en permettant de réduire les besoins de puissance instantanée de l'afficheur.

Exemple numérique : Prenons #R = 2. 5 ms
La puissance instantanée maximum pour un signal conforme à la présente invention possédant cette pente est : V@2 P(inst max pente) = Vo. I,nst(pente)= V02Cp = 2.4 mW #R
Cette puissance peut être fournie par la boucle d'induction 50.

Génération des signaux décrits dans l'invention
On peut prendre, pour simplifier l'exposé, le cas d'un circuit de pilotage 56 relié à un afficheur matriciel BiNem 58 de 2 lignes Ll et L2 x 2 colonnes Cl et C2 (soit 4 pixels adressables en mode multiplexé.) (comme illustré sur la figure 28)
Supposons qu'un schéma de multiplexage unipolaire positif pour les lignes Ll, L2 et bipolaire pour les colonnes Cl, C2 soit utilisé, avec VM constant (comme illustré sur la figure 29). Ce schéma de multiplexage et les signaux illustrés sur la figure 29 correspondent à un choix arbitraire pour fixer les idées, l'utilisation des autres variantes exposées plus haut ne changerait pas la nature des mises en #uvre proposées. On notera que comme on l'a schématisé sur la figure 29, les signaux ainsi illustrés correspondent à un état U à l'intersection de la ligne Ll et de la colonne Cl et à un état T aux autres intersections des lignes et colonnes de l'afficheur.

Le circuit de commande 56 peut alors être constitué de 10 commutateurs analogiques Col à ColO tels que figurés sur la figure 30 (d'une manière plus générale 2 fois le nombre de lignes + 3 fois le nombre de colonnes).

- chaque signal de ligne est obtenu par commutation d'une parmi les deux tensions VL (t) ouOV, grâce aux commutateurs Col à
Co4, - chaque signal de commande colonne est obtenu par commutation d'une parmi les trois tensions +C(t), -C (t) ou OV, grâce aux commutateurs Co5 à ColO.

Dans cet exemple, il est nécessaire de fabriquer les signaux analogiques variables dans le temps VL (t), et-C(t) comme représentés sur la figure 31. Ces signaux analogiques sont bien entendu synchronisés avec les phases du multiplexage.

L'on sait qu'il est possible de réaliser des commutateurs analogiques Co au moyen de transistors. Les circuits de pilotage 56 des afficheurs à cristaux liquides utilisent habituellement des transistors en technologie MOS, ou différentes variantes de cette technologie

caractérisées par la valeur maximale des tensions qu'il est possible de commuter.

On notera cependant que dans ce contexte le circuit de pilotage 56 doit comporter un dispositif générant les signaux à rampes VL (t) C (t), par les étages de commutation.

Il est possible d'éviter cette difficulté, afin de réduire la complexité et donc de réduire la surface de silicium ou les coûts de fabrication du circuit de pilotage, en adoptant un second mode de mise en oeuvre.

Dans cette seconde méthode, le circuit de pilotage 56 comporte un dispositif ne générant que des tensions constantes alimentant les étages de commutation Co.

Cette méthode tire profit des caractéristiques des transistors pour générer les rampes. En effet ceux-ci sont utilisés par les électroniciens digitaux le plus souvent comme des interrupteurs. L'électrode de commande saute d'une tension où le transistor est isolant à une tension où il est conducteur comme une résistance. Cependant entre ces deux tensions il existe des valeurs intermédiaires pour la tension de commande où le transistor laisse passer un courant constant i dans une large plage de la tension appliquée à ses bornes. Si le transistor est branché à un générateur en série avec un condensateur de capacité C, la tension aux bornes du condensateur est une rampe de pente :

qui se termine quand le condensateur est chargé à la tension du générateur.

Un circuit ligne selon ce principe est dessiné sur la figure 32. Il ne comporte que deux transistors MOS 60,62. Les trajets de conduction principale de ces deux transistors 60,62 sont connectés en série entre une borne d'alimentation 64 susceptible de recevoir alternativement des tensions V1 ou V2, et la masse. Les électrodes de commande de ces transistors sont reliées en commun. La sortie du montage, reliée aux électrodes de ligne, est prélevée sur le point commun drain/source des

deux transistors 60,62. Le transistor 60 est placé côté borne d'alimentation. Le transistor 62 est placé côté masse.

La figure 33 représente les signaux associés à ce montage. Plus précisément, la figure 33a représente le signal de commande appliqué sur les électrodes de commande des transistors 60 et 62, la figure 33b représente le signal de ligne résultant prélevé sur la borne commune drain/source des transistors 60,62, la figure 33c représente un signal colonne appliqué sur l'afficheur pour l'obtention d'un état uniforme et la figure 33d représente le signal colonne appliqué sur l'afficheur pour l'obtention d'un état tordu.

Pour l'essentiel le signal de commande illustré sur la figure 33a comprend un premier état El pendant lequel les deux transistors 60,62 sont bloqués (la tension ligne est nulle), un deuxième état E2 pendant lequel le transistor 60 est passant (la tension ligne croît progressivement pour atteindre la tension V1), un troisième état E3 pendant lequel les transistors 60 et 62 sont bloqués (la tension ligne reste à la valeur V1), un quatrième état E4 pendant lequel le transistor 62 est passant (la tension ligne décroît progressivement jusqu'à atteindre la tension V2), un cinquième état E5 pendant lequel le transistor 60 est passant (la tension ligne est maintenue à V2), un sixième état E6 pendant lequel le transistor 62 est passant (la tension ligne chute à zéro) et un septième état E7 pendant lequel les transistors 60 et 62 sont bloqués (la tension ligne reste à zéro).

Pendant la rampe de montée (état E2) et le plateau V1 (état E3), l'alimentation fournit la tension V1. Pendant la première rampe de descente (état E4) il faut que la tension d'alimentation passe de V1 à V2. Elle reste à V2 pendant le palier qui correspond à l'état E5. Puis la tension d'alimentation est ramenée à zéro.

Une variante sans deuxième plateau (état E5) permet de simplifier le fonctionnement en utilisant une tension d'alimentation constante V1.

La pente des rampes est ajustable en réglant la tension de l'électrode de commande des transistors 60 et 62.

Ce circuit permet de changer la polarité des signaux d'une image sur l'autre pour obtenir une valeur moyenne de la tension nulle aux bornes des pixels. Seuls les signaux de commande et les tensions d'alimentation doivent être adaptés. Les tensions d'alimentation sont 0, V1 et V2 pour les signaux positifs et 0, V1-V2 et V1 pour les signaux négatifs.

Les deux transistors 60,62 doivent être dimensionnés pour accepter le fort courant de la descente à la fin du signal ligne et la puissance dissipée pendant les rampes. En effet pour le signal positif le fort courant passe dans le transistor 62 et pour l'image suivante où le signal est négatif il passe par le transistor 61. Remarquons cependant que ce fort courant ne fait pas appel à l'alimentation du dispositif. Il résulte du courant de décharge du condensateur formé par les pixels.

Un circuit colonne selon ce principe est dessiné sur la figure 34. Il comporte trois transistors MOS 70,72, 78.

De manière comparable aux transistors 60 et 62, les trajets de conduction principale des deux transistors 70,72 sont connectés en série entre une borne d'alimentation 74 susceptible de recevoir alternativement des tensions +C ou VO+C, et une borne d'alimentation 76 susceptible de recevoir alternativement des tensions-C ou VO-C. Les électrodes de commande de ces transistors 70,72 sont reliées en commun. La sortie du montage, reliée aux électrodes de colonne, est prélevée sur le point commun drain/source des deux transistors 70,72.

Le transistor 70 est placé côté borne d'alimentation 74. Le transistor 72 est placé côté borne d'alimentation 76.

Le transistor 78 a son trajet de conduction principale placée entre la sortie du circuit (point commun drain/source des transistors 70,72) et une borne d'alimentation 79 susceptible de recevoir alternativement les tensions 0 et V0.

Les transistors 70 et 472 fournissent les courants constants des rampes colonnes lorsqu'ils sont commandés à l'état passant. Ils peuvent être de petites tailles. Le transistor 74 doit laisser passer le courant de fin de signal. Il fonctionne en tout ou rien. Pour l'image affichée par un

signal positif ce circuit est alimenté par les tensions +C, 0 et -C. Pour celle affichée par un signal négatif les tensions sont VO+C, VO et VO-C.

Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits. Elles s'étend à toutes variantes conformes à son esprit.

En particulier la présente invention peut s'appliquer aussi bien à la réalisation d'afficheurs passifs qu'à la réalisation d'afficheurs actifs dans lesquels chaque pixel est commandé par un composant, par exemple un transistor, susceptible d'être commuté entre deux états respectivement passant et non passant.

Doc [1] : brevet US 6327017 Doc [2] : C Joubert , proceeding SID 2002, p. 30-33 Doc[3] : brevet FR 0201448 Doc [4] : brevet FR 0204940

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'affichage comprenant un écran matriciel à cristal liquide nématique bistable et à cassure d'ancrage (58), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'adressage (56) aptes à générer et à appliquer sur l'écran matriciel, des signaux d'adressage et de commande comprenant des flancs ascendants en pente (Fm).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il utilise deux textures, l'une uniforme ou faiblement tordue dans laquelle les molécules sont au moins sensiblement parallèles entre elles, et l'autre qui diffère de la première par une torsion de l'ordre de plus ou moins 180 .

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les moyens d'adressage (56) sont adaptés pour générer des signaux comprenant deux phases : une première phase de cassure de l'ancrage, et une deuxième phase de sélection.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que pour l'obtention d'une texture uniforme, les moyens d'adressage (56) sont adaptés pour générer des signaux pour lesquels la chute entre deux paliers successifs du front descendant de la phase de sélection ne dépasse pas une valeur seuil critique AV, tandis que pour l'obtention d'une texture tordue, le front descendant comprend au moins une chute brusque supérieure à la valeur seuil critique AV.

5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le flanc ascendant (Fm) présente une pente de 0. 1 V/ s à 0.005 V / ps.

6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le flanc ascendant (Fm) présente une pente inférieure à 0.001 V/ s

7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le flanc ascendant (Fm) présente une durée #R de 200 s à 4 ms.

8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le flanc ascendant (Fm) présente une durée #R supérieure à 300 s.

9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les signaux d'adressage et de commande comprennent également des flancs descendants en pente (Fd) à la fin d'une phase de cassure d'ancrage.

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la pente du flanc descendant (Fd) est du même ordre de grandeur que le flanc ascendant (Fm).

11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que chaque pixel est commandé par un composant, par exemple un transistor, susceptible d'être commuté entre deux états respectivement passant et non passant.

12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que la durée d'un signal colonne est inférieure à la durée du dernier palier d'une impulsion ligne.

13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que le signal colonne a la forme d'un créneau.

14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que le signal colonne a la forme d'une rampe.

15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que le signal colonne comprend deux paliers successifs.

16. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait que les moyens d'adressage sont adaptés pour générer des signaux ayant une valeur moyenne nulle.

17. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé par le fait que les moyens d'adressage sont adaptés pour générer des signaux successifs de polarités opposées.

18. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé par le fait que les moyens d'adressage sont adaptés pour générer des signaux successifs de lignes et de colonnes de polarités opposées.

19. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé par le fait que les moyens d'adressage sont adaptés pour générer des signaux inversés à chaque image.

20. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé par le fait que les moyens d'adressage sont adaptés pour ajouter une tension commune VM à l'ensemble des signaux ligne et colonne.

21. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisé par le fait que les moyens d'adressage sont adaptés pour adresser simultanément plusieurs lignes, à l'aide de signaux de lignes semblables et décalés temporellement d'un délai supérieur ou égal au temps d'application des tensions colonnes.

22. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 21, caractérisé par le fait que la fin des signaux de colonne est synchronisée sur la fin des signaux de ligne.

23. Dispositif selon l'une des revendications 21 ou 22, caractérisé par le fait que #c # #D < TL relation dans laquelle : #D représente le décalage temporel entre deux signaux ligne, #L représente le temps d'adressage ligne comprenant au moins une phase de cassure d'ancrage et une phase de sélection de la texture et Te représente la durée d'un signal colonne.

24. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 23, caractérisé par le fait que le front descendant d'une phase de sélection du signal est formé d'une rampe rectiligne pour l'obtention d'un état uniforme.

25. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 23, caractérisé par le fait que le front descendant d'une phase de sélection du signal est formé d'un signal en créneau comprenant un palier intermédiaire unique pour l'obtention d'un état uniforme.

26. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 23, caractérisé par le fait que le front descendant d'une phase de sélection du signal est formé d'un signal en créneau comprenant deux paliers successifs pour l'obtention d'un état uniforme.

27. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 23, caractérisé par le fait que le front descendant d'une phase de sélection du signal est formé d'un signal comprenant un palier intermédiaire suivi d'une rampe descendante, elle même suivie d'un front descendant abrupt pour l'obtention d'un état uniforme.

28. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 23, caractérisé par le fait que le front descendant d'une phase de sélection du signal est formé d'un signal en créneau comprenant trois paliers successifs pour l'obtention d'un état uniforme.

29. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 28, caractérisé par le fait que le front descendant d'une phase de sélection du signal est formé d'un front abrupt pour l'obtention d'un état tordu.

30. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 28, caractérisé par le fait que le front descendant d'une phase de sélection du signal est formé d'un signal en créneau comprenant un palier intermédiaire unique pour l'obtention d'un état tordu.

31. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 28, caractérisé par le fait que le front descendant d'une phase de sélection du signal est formé d'un signal en créneau comprenant deux paliers successifs, le second de ces paliers ayant une amplitude supérieure au premier pour l'obtention d'un état tordu.

32. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 28, caractérisé par le fait que le front descendant d'une phase de sélection du signal est formé d'un signal comprenant un palier intermédiaire suivi d'une rampe ascendante, elle même suivie d'un front descendant abrupt pour l'obtention d'un état tordu.

33. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 28, caractérisé par le fait que le front descendant d'une phase de sélection du signal est formé d'un signal en créneau comprenant trois paliers successifs, d'amplitude respectivement croissante d'un palier au palier suivant pour l'obtention d'un état tordu.

34. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 33, caractérisé par le fait que les moyens d'adressage (56) sont adaptés pour générer

des signaux de ligne comprenant un front montant en pente et un front descendant en créneau comprenant un palier intermédiaire unique.

35. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 33, caractérisé par le fait que les moyens d'adressage (56) sont adaptés pour générer des signaux de ligne comprenant un front montant en pente suivi d'un palier pour la cassure de l'ancrage, un front descendant en pente suivi d'un palier et d'une chute brutale, pour la sélection.

36. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 35, caractérisé par le fait que les moyens d'adressage (56) sont adaptés pour générer des signaux de colonne sous forme de créneau carré unique.

37. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 35, caractérisé par le fait que les moyens d'adressage (56) sont adaptés pour générer des signaux de colonne sous forme de signaux ayant un front montant en pente et un front descendant abrupt.

38. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 35, caractérisé par le fait que les moyens d'adressage (56) sont adaptés pour générer des signaux de colonne sous forme de créneau à deux paliers, le second ayant une amplitude supérieure au premier.

39. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 35, caractérisé par le fait que les moyens d'adressage (56) sont adaptés pour générer des signaux de colonne sous forme d'impulsion ayant un front montant en pente, et un palier qui se termine par un front descendant abrupte.

40. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 39, caractérisé par le fait que les moyens d'adressage (56) comprennent des commutateurs analogiques (Col à ColO) adaptés, pour la génération d'un signal de ligne pour commuter une parmi deux tensions VL (t) ouOV, et pour la génération d'un signal de colonne pour commuter une parmi trois tensions +C (t), ou OV.

41. Dispositif selon la revendication 40, caractérisé par le fait que les moyens d'adressage (56) comprennent un nombre de commutateurs analogiques égal à 2 fois le nombre de lignes + 3 fois le nombre de colonnes.

42. Dispositif selon l'une des revendications 40 ou 41, caractérisé par le fait que les commutateurs analogiques sont alimentés par des signaux analogiques variables dans le temps (VL(t), +C (t) et-C(t)).

43. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 41, caractérisé par le fait que les moyens d'adressage (56) comprennent des commutateurs analogiques alimentés par des tensions constantes (V1, V2, +C, VO+C, -C, VO-C).

44. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 43, caractérisé par le fait que les moyens d'adressage (56) comprennent pour chaque ligne, un circuit de commande qui comporte deux transistors (60,62) dont les trajets de conduction principale sont connectés en série entre une borne d'alimentation (64) susceptible de recevoir alternativement des tensions (VI ou V2), et la masse.

45. Dispositif selon la revendication 44, caractérisé par le fait que la borne d'alimentation (64) reçoit des tensions VI et V2 pour les signaux positifs et V1-V2 et V1 pour les signaux négatifs.

46. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 45, caractérisé par le fait que les moyens d'adressage (56) comprennent pour chaque colonne, un circuit de commande qui comporte trois transistors (70, 72, 78) : deux transistors (70,72) dont les trajets de conduction principale sont connectés en série entre une borne d'alimentation (74) susceptible de recevoir alternativement des tensions +C ou VO+C, et une borne d'alimentation (76) susceptible de recevoir alternativement des tensions -C ou VO-C et un transistor (78) dont le trajet de conduction principale est placé entre le point commun des deux transistors précités (70, 72) et une borne d'alimentation (79) susceptible de recevoir alternativement des tensions 0 et VO.

47. Procédé de commande électrique d'un écran matriciel à cristal liquide nématique bistable et à cassure d'ancrage, caractérisé en ce qu'il comprend la génération et l'application sur l'écran matriciel, de signaux d'adressage et de commande comprenant des flancs ascendants en pente.