EP0457638B1 - Procédé de réglage de la luminosité d'écrans de visualisation - Google Patents

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EP0457638B1
EP0457638B1 EP91401146A EP91401146A EP0457638B1 EP 0457638 B1 EP0457638 B1 EP 0457638B1 EP 91401146 A EP91401146 A EP 91401146A EP 91401146 A EP91401146 A EP 91401146A EP 0457638 B1 EP0457638 B1 EP 0457638B1
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EP
European Patent Office
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bis
die
steuerung
der
daß
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EP91401146A
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German (de)
English (en)
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EP0457638A1 (fr
Inventor
Michel Gay
Jacques Deschamps
Serge Salavin
Michel Specty
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Thales Electron Devices SA
Original Assignee
Thomson Tubes Electroniques
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0457638B1 publication Critical patent/EP0457638B1/fr
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    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
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    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/2007—Display of intermediate tones
    • G09G3/2014—Display of intermediate tones by modulation of the duration of a single pulse during which the logic level remains constant
    • G—PHYSICS
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    • G09G3/298—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using luminous gas-discharge panels, e.g. plasma panels using AC panels using surface discharge panels
    • G—PHYSICS
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    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00—Control of display operating conditions
    • G09G2320/06—Adjustment of display parameters
    • G09G2320/0626—Adjustment of display parameters for control of overall brightness

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling display screens, making it possible to increase the dynamic range for adjusting the brightness of these screens.
  • the invention applies to screens of the internal memory type.
  • screens with internal memory we mean screens whose cells which form the elementary image seals keep the "written" state in which they are likely to be activated, after the end of the state control signal " inscribed ", as is the case in particular for plasma panels and particularly those of the alternative type.
  • the lighting conditions around the screen can vary by a factor of around 1,000 (from a few tens of lux indoors, with dimmed lighting, to a few tens of thousands of lux in an outdoor environment, in full sun) .
  • the conventional method for adjusting the luminance of the screen consists in adjusting the frequency of signals. called maintenance signals, by which cells in the so-called “on” or “registered” state produce light.
  • plasma panels of the alternative type which have a memory effect
  • these panels are for example of the type with two crossed electrodes to define a discharge cell as described in a French patent in the name of THOMSON-CSF published with the number 2.417.848; these panels can also be of the coplanar maintenance type, in which for the same cell, addressing discharges and maintenance discharges are carried out between different electrodes, as described in particular in a European patent application EP-A-0135382 .
  • These panels include a plurality of cells generally arranged in rows and columns.
  • the addressing of a given cell is carried out by the selection of two crossed electrodes to which one applies, at a given instant, appropriate voltages so that the potential difference causes between these electrodes a writing discharge or an erasing discharge .
  • a classic addressing method consists in operating line by line: in this case all the cells of a given line are controlled simultaneously (semi-selective operation), to be “registered” or “erased”, erased for example and this operation is followed by a selective operation during which one or more selected cells of this same line are "registered".
  • the semi-selective operation followed by the selective operation is performed for each line, with an offset of time from one line to another which corresponds to the duration of a line cycle.
  • addressing by semi-selective and selective operations is carried out by a method of superposition of addressing slots on basic slots, as explained for example in the French patent application FR-A-2 635 901 in the name of THOMSON-CSF, and in the French application FR-A-2 635 902 also in the name of THOMSON-CSF.
  • the addressing phase is followed by a maintenance phase during which the cells in the "registered" state are activated, that is to say produce light.
  • maintenance signals are applied simultaneously to all the cells, and cause maintenance discharges which provide most of the light emission perceived by an observer.
  • the maintenance signal is an alternating signal made up of successive voltage slots with opposite polarities: each change of sign of the alternating signal (rising or falling edges) generates a discharge in the gas and an emission of light at the level of the or affected cells.
  • each change of sign of the alternating signal (rising or falling edges) generates a discharge in the gas and an emission of light at the level of the or affected cells.
  • the basic slots for both registration and erasure have substantially the same amplitude as the maintenance signals, and consequently they can also generate comparable discharges. at maintenance landfills, with light emission. Consequently, it can be considered that the addressing phases contain at least one maintenance cycle.
  • the frequency of the maintenance signal can be made adjustable and by adjusting it, the overall luminance of the screen is adjusted.
  • the refresh rates of the information that is to say the renewal of the image, as well as physical limitations on the durations of the discharges, greatly limit the possibilities of adjusting the luminance of the screen. using the frequency variation of the maintenance signal.
  • FIGs 1a and 1b to be read together are diagrams which show the distribution over time of these different phases, for only two consecutive lines Li and Li + 1.
  • the addressing phase PA1 is followed by a maintenance phase PE1 which ends at an instant t3 when a second addressing phase PA2 begins. From time t0, the first addressing phase PA1 and the following maintenance phase PE define a first line cycle CL1 which ends at time t3 when a second line cycle TL2 begins, and thus up to a CLn cycle; all these line cycles CL1, CL2, CLn being constructed in the same way.
  • this addressing phase can be followed by a phase d 'maintenance PE1, PE2, PEn whose duration is equal to a maximum of 21.7 ”s.
  • a maintenance phase can consist of 0 to 4 (maximum) maintenance cycles, to which is added a cycle of 'interview contained in the addressing phase PA1, PA2.
  • the average maintenance frequency can be adjusted between appreciably 24 KHZ (that is 1 + 0 / 41.7 "s) and 120 KHZ (that is 1 + 4 / 41.7" s).
  • the method of the invention makes it possible to greatly increase the dynamic range for adjusting the luminance of memory screens, until it reaches and even exceeds the dynamic range of variation in ambient brightness in which these screens are intended to be used.
  • a method for controlling a screen formed by cells arranged along n lines consisting in controlling the "registered" state or the "erased” state of the cells by addressing commands each comprising two successive operations , one of the two operations being a selective command and the other being a semi-selective command, and for at least one line, in separating the selective command from the semi-selective command by a time interval during which the cells to the "registered” state are activated is characterized in that it consists in adjusting the duration of the time interval, the minimum duration being less than the duration of the line cycle, the variation of the duration of the interval time incrementing the value of the duration of a line cycle.
  • the screen is a plasma panel with 480 lines for example, in which a semi-selective erasing command is carried out, that is to say the erasing of all the cells of a given line, and therefore that the selective operation is for a registration order
  • the method of the invention makes it possible to increase the adjustment dynamics when the number of lines increases.
  • FIG. 2 schematically shows, by way of nonlimiting example, an alternative plasma panel 1 to which the method of the invention can be applied.
  • Panel 1 is of the coplanar maintenance type. It includes column electrodes X1 to X4 orthogonal to pairs P1 to P4 of maintenance electrodes. Each crossing of a column electrode with a pair of electrodes P1 to P4 defines a cell C1 to C16 which represents an elementary image point.
  • a cell C1 to C16 which represents an elementary image point.
  • only 4 column electrodes X1 to X4 and only 4 pairs P1 to P4 of electrodes are shown which form 4 rows L1 to L4 of cells, but of course, within the framework of the invention, panel 1 may have many more or even fewer of these electrodes.
  • the column electrodes X1 to X4 have only an addressing function. They are each connected in a conventional manner to a column 2 addressing device.
  • the pairs P1 to P4 of electrodes each comprise a so-called addressing-maintenance electrode Y1 to Y4 and a so-called only maintenance electrode E1 to E4.
  • the addressing-maintenance electrodes Y1 to Y4 fulfill an addressing function, in cooperation with the column electrodes X1 to X4, and they fulfill a maintenance function in cooperation with the solely maintenance electrodes E1 to E4 which do not have to fulfill that latter function.
  • the maintenance only electrodes E1 to E4 are connected to each other and to a pulse generator 3 from which they all simultaneously receive cyclic voltage slots in order to carry out maintenance cycles.
  • the synchronization between the signals applied to the different electrodes is symbolized in FIG. 3 by the presence of a control and synchronization device 6 which is connected to the two addressing devices 2.5 and to the generator 3.
  • the panel 1 may optionally further comprise means for controlling the frequency of the maintenance cycles, as already mentioned for the prior art; this way constituting a device 9 for adjusting the luminance of the panel, it is connected to the control and synchronization device 6.
  • Figures 3a to 3d are diagrams which illustrate the operation of the panel 1 under the control of the method according to the invention.
  • Figure 3a illustrates the operation of the first line L1;
  • Figure 3b illustrates the operation of the second line L2;
  • Figures 3c and 3d relate respectively to the third line and the fourth line L3, L4.
  • the voltage slots (not shown) applied to the electrodes determine from the instant t0, simultaneously for all the lines L1 to L4, a succession of n addressing phases PA1, PA2, ...., PAn separated by a maintenance phase PE1 to PE6 (n being equal to 6 in the nonlimiting example described).
  • Each addressing phase plus a maintenance phase constitutes a line cycle CL1 to CL6.
  • Each addressing phase PA1 to PA6 conventionally comprises a semi-selective operation period CE1 to CE6 for deletion, for example, followed by a selective operation period CI1 to CI6 for registration command.
  • the erasing and recording operations for the same line L1 to L4 are separated in time, that is to say that they are carried out in addressing phases PA1 to Different PA6 belonging to different line cycles.
  • the first erasure period CE1 begins at time t0 and ends at time t1, and in the nonlimiting example described, no addressing is carried out during this period.
  • the instant t1 is the start of a first registration period CI1 during which a first AI registration command of the cells belonging to the first line L1 is actually carried out (a registration command actually carried out is shown in FIGS. 3a to 3d by the fact that the part of the slot which symbolizes the corresponding registration period has hatching).
  • the instant t2 is the start of a first maintenance phase PE1 which lasts until an instant t3 where a second addressing phase PA2 begins.
  • the time elapsed between time t0 and time t3 corresponds to the duration of the first line cycle CL1, the second addressing phase PA2 begins with a second line cycle CL2.
  • the cells of the first line L1 produce light at each maintenance cycle and this as long as they are in the registered state.
  • the erasure by semi-selective operation of the first line L1 occurs after a time which corresponds to the frame time, that is to say the time of a line cycle multiplied by the number le lines or in other words this semi-selective erasure occurs just before the registration operation and in the same addressing phase as the latter.
  • the erasure of the first line L1 should occur after 4 line cycles, c that is to say in a fifth PA5 addressing phase.
  • this erasure can occur earlier: for example it can be carried out in the addressing phase which follows that in which the registration was carried out or in a following addressing phase.
  • the semi-selective erase command is carried out during the addressing phase which follows that in which the registration was carried out.
  • a semi-selective erasure command AE takes place during the second erasing period CE2 of the second addressing phase PA2, then thereafter during the sixth erasing period CE6 contained in the sixth PA6 addressing phase; an AI registration command having been previously carried out during the fifth CI5 registration period of the fifth addressing phase PA5 (an erasure command actually carried out is shown in FIG. 3 by the fact that the part of the slot which symbolizes the corresponding erasure period includes hatching done in the opposite direction to hatching which materialize a registration order).
  • the selective registration AI takes place during the second registration period CI2, and the semi-selective erasure AE takes place during the third erasure period CE3; for the third line L3, the selective registration AI is carried out in a third registration period CI3, and the semi-selective erasure AE is carried out during the fourth erasure period CE4; for the fourth line L4, the selective registration AI takes place in the fourth registration period CI4 and the erasure AE takes place with the fifth erasure period CE5.
  • the fifth erasing period CE5 marks the start of a fifth line cycle CL5, and marks the start of a second frame time for the first line L1.
  • the semi-selective operation has the function on the one hand to erase all the cells of a line to prepare their possible registration, and has the function on the other hand switching off the lit cells, that is to say registered cells, so as to adjust their luminance by adjusting the duration of a luminance phase PL1, PL2, PL3, PL4 in which they are in the registered state; this luminance phase corresponds to the time which separates the first registration period CI1 from the second erasure period CE2, the second registration period CI2 from the third erasure period CE3, etc.
  • the quantity of light emitted by each of the cells of L1 to L4 is thus proportional to the duration of the luminance phase PL.
  • the duration of the luminance phase PL is the minimum duration, it corresponds to the time which separates two consecutive addressing phases PA1, PA2, but the luminance phase can have a longer duration which can reach a frame time.
  • a luminance phase PL corresponds to the duration of a line cycle CL1, CL2, ..., CL6
  • the luminance phase PL can have a duration equal to N x tCL where N is an integer less than the number n of lines and tCL is the time of a line cycle CL1, CL2, CL3.
  • This process can also be combined with the adjustment of the average maintenance frequency, so as to obtain an even greater dynamic.
  • the luminance phases PL1 to PL4 have the same duration for the four lines L1 to L4, but it is clear that the method of the invention also applies to confer on the luminance phases of the different lines of different durations at one or more of them.
  • the method of the invention applies to all screens which have an internal memory: this is the case of alternative plasma panels, with coplanar maintenance or not; but this is also the case for certain plasma panels of the continuous type as known in particular by IEEE Trans. El. Dev., Vol. 36, n ° 6, June 1989, pages 1063-1072. This is also the case for certain electroluminescent screens and also the case for liquid crystal screens.
  • liquid crystal displays it is true that they are different from the above-mentioned screens in that they do not themselves produce light, but function in transmission and modulate the light of a source. of light in front of which they are placed.
  • the method can be applied to liquid crystal screens insofar as it makes it possible to adjust the duration of light transmission in order to adjust the luminance, particularly in the case of liquid crystal screens of an active matrix type, in which each cell incorporates a switching element often formed by a transistor called TFT (from the English expression "THIN-FILM TRANSISTOR").
  • TFT from the English expression "THIN-FILM TRANSISTOR”
  • the structure of an active matrix liquid crystal screen is shown and described in particular in the review IEEE SPECTRUM September 1989, from page 36 to page 40.
  • the TFT In such a liquid crystal screen, the TFT is in the "conductive" or “non-conductive” state depending on the command applied to it. When it is conductive, it lets a signal pass to the liquid crystal cell which behaves like a capacitor: the capacitor being charged, the signal can disappear without there being a substantial modification of the cell, (i.e. say the installed electric field), if the TFT has previously returned to the "non-conductive"state; the cell in this case has a memory effect.
  • the erasure may consist in replacing the cell in the "opaque" state by controlling the conduction of the TFT transistor.

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Description

  • L'invention concerne un procédé de commande d'écrans de visualisation, permettant d'augmenter la dynamique de réglage de la luminosité de ces écrans. L'invention s'applique aux écrans du type à mémoire interne. Par écrans à mémoire interne, nous entendons des écrans dont les cellules qui forment les joints élémentaires d'image conservent l'état "inscrit" dans lequel elles sont susceptibles d'être activées, après la fin du signal de commande de l'état "inscrit", comme c'est le cas notamment des panneaux à plasma et particulièrement ceux du type alternatif.
  • L'utilisation des écrans de visualisation dans des ambiances lumineuses très diverses, peut conduire à ajuster leur luminance globale en fonction de la luminosité ambiante dans laquelle ils sont utilisés. En fait, il est recommandé que la luminosité de l'écran soit comparable à celle de l'environnement sous peine d'engendrer une fatigue inutile pour l'utilisateur.
  • Les conditions d'éclairement autour de l'écran peuvent varier d'un facteur de l'ordre de 1.000 (de quelques dizaines de lux en intérieur, avec éclairage atténué, à quelques dizaines de milliers de lux en ambiance extérieure, en plein soleil).
  • Ceci pose le problème de la dynamique de réglage de la luminance globale de ces écrans, car à ce jour cette dynamique est très inférieure à celle de la luminosité ambiante, dans les différentes conditions d'utilisations possibles ci-dessus mentionnées.
  • En prenant pour exemple le cas des panneaux à plasma de type alternatif, la méthode classique pour ajuster la luminance de l'écran consiste à régler la fréquence de signaux appelés signaux d'entretien, par lesquels des cellules à l'état dit "allumé" ou "inscrit" produisent de la lumière.
  • Le fonctionnement et la structure des panneaux à plasma du type alternatif (qui présentent un effet de mémoire), sont en eux-mêmes bien connus : ces panneaux sont par exemple du type à deux électrodes croisées pour définir une cellule de décharge comme décrit dans un brevet français au nom de THOMSON-CSF publié avec le n° 2.417.848 ; ces panneaux peuvent être aussi du type à entretien coplanaire, dans lequel pour une même cellule, des décharges d'adressage et des décharges d'entretien sont effectuées entre des électrodes différentes, comme décrit notamment dans une demande de brevet européen EP-A-0135382.
  • Le principe de fonctionnement de ces panneaux à plasma de type alternatif, met à profit leur propriété de mémoire pour séparer temporellement les fonctions d'adressage de la cellule (écriture ou effacement de l'information) des fonctions qui servent à produire la lumière utile.
  • Ces panneaux comprennent une pluralité de cellules généralement disposées en lignes et en colonnes. L'adressage d'une cellule donnée est réalisé par la sélection de deux électrodes croisées auxquelles on applique, à un instant donné, des tensions appropriées pour que la différence de potentiel provoque entre ces électrodes une décharge d'inscription ou une décharge d'effacement.
  • Une méthode d'adressage classique consiste à opérer ligne par ligne : dans ce cas toutes les cellules d'une ligne donnée sont commandées simultanément (opération semi-sélective), pour être "inscrites" ou "effacées", effacées par exemple et cette opération est suivie d'une opération sélective durant laquelle une ou des cellules sélectionnées de cette même ligne sont "inscrites".
  • L'opération semi-sélective suivie de l'opération sélective est accomplie pour chaque ligne, avec un décalage de temps d'une ligne à l'autre qui correspond à la durée d'un cycle de ligne.
  • Il est à noter que généralement l'adressage par opérations semi-sélective et sélective est effectué par une méthode de superposition de créneaux d'adressage sur des créneaux de base, comme expliqué par exemple dans la demande de brevet français FR-A-2 635 901 au nom de THOMSON-CSF, et dans la demande de français FR-A-2 635 902 également au nom de THOMSON-CSF.
  • Ces créneaux de base sont appliqués simultanément à toutes les cellules durant un temps qui constitue une phase d'adressage, et les créneaux d'adressage sont superposés à ces créneaux de base seulement pour les lignes ou cellules adressées avec, d'une ligne à l'autre, le décalage en temps correspondant à la durée d'un cycle de ligne CL ; c'est-à-dire que les débuts de deux phases d'adressage consécutives sont séparées par la durée du cycle de ligne.
  • Généralement, dans chaque cycle de ligne, la phase d'adressage est suivie d'une phase d'entretien durant laquelle les cellules à l'état "inscrit" sont activées, c'est-à- dire produisent de la lumière. En effet dans la phase d'entretien des signaux d'entretien sont appliqués simultanément à toutes les cellules, et provoquent des décharges d'entretien qui assurent l'essentiel de l'émission de lumière perçue par un observateur.
  • Le signal d'entretien est un signal alternatif constitué de créneaux de tensions qui se succèdent avec des polarités opposées : chaque changement de signe du signal alternatif (fronts montants ou descendants) engendre une décharge dans le gaz et une émission de lumière au niveau de la ou des cellules concernées. Ainsi la quantité de lumière émise par une cellule à l'état "allumé" c'est-à-dire "inscrit", est sensiblement proportionnelle du nombre de fronts correspondants à des changements de polarité, et par conséquent à la fréquence du signal d'entretien.
  • Il est à noter que dans la phase d'adressage, les créneaux de base aussi bien pour l'inscription que pour l'effacement ont sensiblement une même amplitude que les signaux d'entretien, et par suite ils peuvent engendrer eux aussi des décharges comparables aux décharges d'entretien, avec émission de lumière. Par suite, il peut être considéré que les phases d'adressage contiennent au moins un cycle d'entretien.
  • La fréquence du signal d'entretien peut être rendue ajustable et en la réglant, on ajuste la luminance globale de l'écran.
  • En pratique cependant, les cadences de rafraîchissement de l'information, c'est-à-dire de renouvellement de l'image, ainsi que des limitations physiques sur les durées des décharges, limitent fortement les possibilités de réglage de luminance de l'écran à l'aide de la variation de fréquence du signal d'entretien.
  • Dans le cas par exemple d'un écran de panneau à plasma classique comprenant 480 lignes de cellules, rafraîchi 50 fois par seconde, c'est-à-dire avec un temps de trame égal à 20 ms, le temps d'un cycle de ligne CL correspond à : 20 ms/480 = 41, 7 »s.
    Figure imgb0001
  • En pratique il faut environ 20 »s pour réaliser (durant la phase d'adressage) un adressage comprenant une opération semi-sélective suivie d'une opération sélective, et le temps qui est disponible à l'intérieur des cycles de ligne pour une phase spécifique aux cycles d'entretien est égal à : 41,7 »s - 20 »s = 21,7 »s
    Figure imgb0002
  • Les figures 1a et 1b à lire ensemble sont des diagrammes qui montrent la répartition dans le temps de ces différentes phases, pour seulement deux lignes consécutives Li et Li+1.
  • Ces deux lignes (mais aussi toutes les 480 lignes) reçoivent simultanément, à partir d'un instant t0, des créneaux de base (non représentés) qui forment une phase d'adressage PA1. Dans la phase d'adressage on trouve, depuis l'instant t0 jusqu'à un instant t1, une période d'effacement CE destinée à une commande d'effacement par une opération semi-sélective, suivie à partir de l'instant t1, par une période d'inscription CI destinée à une commande d'inscription par une opération sélective ; la période d'inscription CI s'achève à un instant t2 qui marque aussi la fin de la phase d'adressage PA1.
  • La phase d'adressage PA1 est suivie par une phase d'entretien PE1 qui s'achève à un instant t3 où débute une seconde phase d'adressage PA2. A partir de l'instant t0, la première phase d'adressage PA1 et la phase d'entretien PE qui suit définissent un premier cycle de ligne CL1 qui s'achève à l'instant t3 où débute un second cycle de ligne TL2, et ainsi jusqu'à un cycle CLn ; tous ces cycles de ligne CL1, CL2, CLn étant construits d'une même manière.
  • En supposant que l'adressage des cellules de la lignes Li soit réalisé dans le premier cycle de ligne CL1 (durant la première phase d'adressage PA1), l'adressage de la ligne Li+1 est effectué durant la seconde phase d'adressage PA2 du second cycle de ligne CL2. L'adressage gui suit pour la ligne Li est alors effectué 480 cycles de ligne après le premier cycle CL1, durant le cycle CLn par exemple. Sur les figures 1a, 1b, le fait que l'adressage ait été effectué durant une période d'adressage donnée est symbolisé par des hachures dans les créneaux qui représentent les phases d'adressage PA1, PA2, ... PAn.
  • Comme il a été mentionné plus haut, la durée d'une phase d'adressage PA1, PA2, PAn étant de 20 »s, dans le cas de l'exemple choisi, cette phase d'adressage peut être suivie d'une phase d'entretien PE1, PE2, PEn dont la durée est égale au maximum à 21,7 »s.
  • Il faut au moins 5 »s pour réaliser un cycle de signaux d'entretien, de telle sorte qu'une phase d'entretien peut comporter de 0 à 4 (au maximum) cycles d'entretien, à quoi s'ajoute un cycle d'entretien contenu dans la phase d'adressage PA1, PA2.
  • Dans ces conditions, la fréquence d'entretien moyenne peut être réglée entre sensiblement 24 KHZ (soit 1 + 0 / 41,7 »s) et 120 KHZ (soit 1 + 4 / 41,7 »s).
  • La dynamique de réglage de la luminance qui peut ainsi être obtenue en ajustant la fréquence des signaux d'entretien correspond à un facteur 5, et elle est donc assez faible. La dynamique est encore plus réduite pour les écrans qui comportent un plus grand nombre de lignes en effet, lorsque le temps total d'adressage devient égal au temps de trame (ce qui serait obtenu avec 1.000 lignes dans l'exemple ci-dessus expliqué), toute possibilité de réglage de la luminance par cette méthode est supprimée.
  • Le procédé de l'invention permet d'accroître fortement la dynamique de réglage de luminance des écrans à mémoire, jusqu'à atteindre et même dépasser la dynamique de variation de luminosité ambiante dans laquelle ces écrans sont appelés à être utilisés.
  • Selon l'invention, un procédé de commande d'un écran formé de cellules disposées selon n lignes, consistant à commander l'état "inscrit" ou l'état "effacé" des cellules par des commandes d'adressage comportant chacune deux opérations successives, l'une des deux opérations étant une commande sélective et l'autre étant une commande semi-sélective, et pour au moins une ligne, à séparer la commande sélective de la commande semi-sélective par un intervalle de temps durant lequel les cellules à l'état "inscrit" sont activées est caractérisé en ce qu'il consiste à ajuster la durée de l'intervalle de temps, la durée minimum étant inférieure à la durée du cycle de ligne, la variation de la durée de l'intervalle de temps ayant pour incrément la valeur de la durée d'un cycle de ligne.
  • Ainsi en supposant que l'écran soit un panneau à plasma de 480 lignes par exemple, dans lequel on réalise une commande semi-sélective en effacement, c'est-à-dire l'effacement de toutes les cellules d'une ligne donnée, et que par conséquent l'opération sélective soit pour une commande d'inscription, on peut commander l'inscription de certaines cellules d'une ligne donnée et commander leur effacement au bout d'un temps (durant lequel elles sont activées) qui est ajustable entre une fois la durée d'un cycle de ligne et 480 fois ce temps c'est-à-dire le temps de trame. Ceci correspond à régler la luminance du panneau puisqu'on ne permet l'activation des cellules qu'une partie ajustable du temps de trame.
  • On voit en outre que contrairement à l'art antérieur, la méthode de l'invention permet d'augmenter la dynamique de réglage quand le nombre de lignes augmente.
  • L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :
    • les figures 1a et 1b déjà commentées illustrent l'art antérieur,
    • la figure 2 représente de manière schématique un panneau à plasma auquel peut s'appliquer l'invention,
    • les figures 3a à 3d illustrent l'application du procédé de l'invention du panneau à plasma montré à la figure 2.
  • La figure 2 montre de façon schématique, à titre d'exemple non limitatif, un panneau à plasma 1 alternatif auquel peut s'appliquer le procédé de l'invention.
  • Le panneau 1 est du type à entretien coplanaire. Il comprend des électrodes colonnes X1 à X4 orthogonales à des paires P1 à P4 d'électrodes d'entretien. Chaque croisement d'une électrode colonne avec une paire d'électrodes P1 à P4 définit une cellule C1 à C16 qui représente un point élémentaire d'image. Dans l'exemple non limitatif de la description seulement 4 électrodes colonnes X1 à X4 et seulement 4 paires P1 à P4 d'électrodes sont représentées qui forment 4 lignes L1 à L4 de cellules, mais bien entendu, dans le cadre de l'invention, le panneau 1 peut comporter beaucoup plus de ces électrodes ou même moins.
  • Les électrodes colonnes X1 à X4 ont une fonction uniquement d'adressage. Elles sont reliées chacune de manière classique à un dispositif d'adressage colonne 2.
  • Les paires P1 à P4 d'électrodes comportent chacune une électrode dite d'adressage-entretien Y1 à Y4 et une électrode dite uniquement d'entretien E1 à E4.
  • Les électrodes d'adressage-entretien Y1 à Y4 remplissent une fonction d'adressage, en coopération avec les électrodes colonnes X1 à X4, et elles remplissent une fonction d'entretien en coopération avec les électrodes uniquement d'entretien E1 à E4 lesquelles n'ont à remplir que cette dernière fonction. Les électrodes uniquement d'entretien E1 à E4 sont reliées entre elles et à un générateur d'impulsions 3 duquel elles reçoivent toutes simultanément des créneaux de tension cycliques en vue de réaliser des cycles d'entretien.
  • Les électrodes d'adressage-entretien sont individualisées et elles sont reliées à un dispositif d'adressage ligne 5 dont elles reçoivent notamment les types de créneau de tension (non représentés) suivants :
    • des créneaux de tension cycliques en synchronisme avec ceux appliqués aux électrodes uniquement d'entretien E1 à E4, durant par exemple une phase d'entretien PE telle que précédemment mentionnée pour l'art antérieur,
    • durant une phase d'adressage, des créneaux de base tels que précédemment mentionnés dans le préambule, sur lesquels peuvent être superposés uniquement pour les lignes adressées des créneaux d'adressage pour la commande de l'effacement et la commande de l'inscription des cellules. Ces créneaux étant délivrés en synchronisme avec des signaux appliqués aux électrodes colonnes X1 à X4.
  • La synchronisation entre les signaux appliqués aux différentes électrodes est symbolisée sur la figure 3 par la présence d'un dispositif de commande et de synchronisation 6 qui est relié aux deux dispositifs d'adressage 2,5 et au générateur 3.
  • Le panneau 1 peut éventuellement comporter en outre un moyen pour commander la fréquence des cycles d'entretien, comme déjà mentionné pour l'art antérieur ; ce moyen constituant un dispositif de réglage 9 de la luminance du panneau, il est relié au dispositif de commande et de synchronisation 6.
  • Les figures 3a à 3d sont des diagrammes qui illustrent le fonctionnement du panneau 1 sous la commande du procédé conforme à l'invention. La figure 3a illustre le fonctionnement de la première ligne L1 ; la figure 3b illustre le fonctionnement de la seconde ligne L2 ; les figures 3c et 3d se rapportent respectivement à la troisième ligne et à la quatrième ligne L3, L4.
  • Les créneaux de tension (non représentés) appliqués aux électrodes déterminent à partir de l'instant t0, simultanément pour toutes les lignes L1 à L4, une succession de n phases d'adressage PA1, PA2, ...., PAn séparées par une phase d'entretien PE1 à PE6 (n étant égal à 6 dans l'exemple non limitatif décrit). Chaque phase d'adressage plus une phase d'entretien constitue un cycle de ligne CL1 à CL6. Chaque phase d'adressage PA1 à PA6 comprend de manière classique une période d'opération semi-sélective CE1 à CE6 d'effacement par exemple, suivie d'une période d'opération sélective CI1 à CI6 pour commande d'inscription.
  • Selon une caractéristique de l'invention, les opérations d'effacement et d'inscription pour une même ligne L1 à L4 sont séparées dans le temps, c'est-à-dire qu'elles sont réalisées dans des phases d'adressage PA1 à PA6 différentes appartenant à des cycles de ligne différents.
  • Pour la première ligne L1, on suppose qu'une commande semi-sélective d'effacement a déjà eu lieu dans un cycle qui précède t0, de telle manière que durant la première phase d'adressage PA1 (qui débute à l'instant t0) on réalise uniquement une opération sélective d'inscription. La première période d'effacement CE1 débute à l'instant t0 pour s'achever à un instant t1, et dans l'exemple non limitatif décrit aucun adressage n'est effectué durant cette période.
  • L'instant t1 est le début d'une première période d'inscription CI1 durant laquelle est effectivement réalisée une première commande d'inscription AI des cellules appartenant à la première ligne L1 (une commande d'inscription effectivement réalisée est matérialisée sur les figures 3a à 3d par le fait que la partie de créneau qui symbolise la période d'inscription correspondante comporte des hachures).
  • L'instant t2 est le début d'une première phase d'entretien PE1 qui dure jusqu'à un instant t3 où débute une seconde phase d'adressage PA2. Le temps écoulé entre l'instant t0 et l'instant t3 correspond à la durée du premier cycle de ligne CL1, la seconde phase d'adressage PA2 débute avec un second cycle de ligne CL2.
  • En supposant que des cycles d'entretien soient appliqués aux cellules durant la période d'entretien PE1, les cellules de la première ligne L1 produisent de la lumière à chaque cycle d'entretien et ce tant qu'elles sont à l'état inscrit. Dans l'art antérieur, l'effacement par opération semi-sélective de la première ligne L1 intervient après un temps qui correspond au temps de trame, c'est-à-dire au temps d'un cycle de ligne multiplié par le nombre le lignes ou autrement dit cet effacement semi-sélectif intervient juste avant l'opération d'inscription et dans la même phase d'adressage que cette dernière. Dans l'exemple non limitatif décrit où le panneau à plasma comporte 4 lignes L1 à L4, s'il était effectué comme dans l'art antérieur, l'effacement de la première ligne L1 devrait intervenir au bout de 4 cycles de ligne, c'est-à-dire dans une cinquième phase d'adressage PA5.
  • Avec le procédé de l'invention, cet effacement peut intervenir plus tôt : par exemple il peut être effectué dans la phase d'adressage qui suit celle où s'est effectuée l'inscription ou à une phase d'adressage suivante.
  • Dans l'exemple non limitatif décrit, la commande semi-sélective d'effacement est effectuée au cours de la phase d'adressage qui suit celle où s'est effectuée l'inscription.
  • Par exemple, pour la première ligne L1, une commande d'effacement semi-sélectif AE a lieu durant la seconde période d'effacement CE2 de la seconde phase d'adressage PA2, puis ensuite durant la sixième période d'effacement CE6 contenue dans la sixième phase d'adressage PA6 ; une commande d'inscription AI ayant été auparavant accomplie durant la cinquième période d'inscription CI5 de la cinquième phase d'adressage PA5 (une commande d'effacement effectivement réalisée est matérialisée sur la figure 3 par le fait que, la partie de créneau qui symbolise la période d'effacement correspondante comporte des hachures faites en sens contraire des hachures qui matérialisent une commande d'inscription ).
  • Pour la seconde ligne L2, l'inscription sélective AI a lieu durant la seconde période d'inscription CI2, et l'effacement semi-sélectif AE a lieu durant la troisième période d'effacement CE3 ; pour la troisième ligne L3, l'inscription sélective AI est effectuée dans une troisième période d'inscription CI3, et l'effacement semi-sélectif AE est effectué durant la quatrième période d'effacement CE4 ; pour la quatrième ligne L4, l'inscription sélective AI s'effectue dans la quatrième période d'inscription CI4 et l'effacement AE s'effectue avec la cinquième période d'effacement CE5.
  • La cinquième période d'effacement CE5 marque le début d'un cinquième cycle de ligne CL5, et marque le début d'un second temps de trame pour la première ligne L1. L'effacement de la première ligne L1 ayant été réalisé durant la seconde période CE2 d'effacement, cette opération n'a pas à être effectuée dans ce nouveau temps de trame avant de réaliser la commande sélective d'inscription, laquelle est accomplie durant la cinquième période d'inscription CI5 ; un même fonctionnement que précédemment est répété dans ce nouveau temps de trame pour les autres lignes L2, L3, L4.
  • Ainsi l'opération semi-sélective a pour fonction d'une part d'effacer toutes les cellules d'une ligne pour préparer leur éventuelle inscription, et a pour fonction d'autre part d'éteindre les cellules allumées, c'est-à-dire inscrites, de manière à régler leur luminance en ajustant la durée d'une phase de luminance PL1, PL2, PL3, PL4 où elles sont à l'état inscrit ; cette phase de luminance correspond au temps qui sépare la première période d'inscription CI1 de la seconde période d'effacement CE2, la seconde période d'inscription CI2 de la troisième période d'effacement CE3, etc...
  • La quantité de lumière émise par chacune des cellules des L1 à L4 est ainsi proportionnelle à la durée de la phase de luminance PL.
  • Dans l'exemple non limitatif représenté aux figures 3a à 3d, la durée de la phase de luminance PL est la durée minimum, elle correspond au temps qui sépare deux phases d'adressage PA1, PA2 consécutives, mais la phase de luminance peut avoir une durée plus grande qui peut atteindre un temps de trame. En effet, en considérant pour simplifier qu'une phase de luminance PL correspond à la durée d'un cycle de ligne CL1, CL2, ..., CL6, la phase de luminance PL peut avoir une durée égale à N x tCL où N est un nombre entier inférieur au nombre n de lignes et tCL est le temps d'un cycle de ligne CL1, CL2, CL3.
  • Ceci correspond à choisir le nombre de cycles de ligne (chaque cycle de ligne étant défini par exemple d'une phase d'adressage à une phase d'adressage suivante ) pendant lequel les cellules de chaque ligne restent allumées (c'est-à-dire sont activées) en indexant l'adressage semi-sélectif d'une ligne L1 à L4 donnée à la phase d'adressage d'une autre ligne. Un tel réglage peut se faire de manière très fine, car N (tout en étant un nombre entier) peut prendre plusieurs centaines de valeurs entre 1 et le nombre total de lignes n, qui lui est couramment plus grand que 500. Avec 1000 lignes par exemple, la luminance globale peut varier d'un facteur 1000, soit 3 décades.
  • Ainsi plusieurs séquencements différents peuvent être programmés, et pour obtenir le réglage de luminance désiré, il suffit de choisir le séquencement correspondant à l'aide de moyens de codages numériques par exemple, ou autres tels que notamment interrupteurs, roues codeuses, etc... ; ces moyens étant mis à disposition de l'utilisateur sur un second dispositif de réglage 15 (montré à la figure 2), relié par exemple au dispositif de synchronisation et de commande 6.
  • On peut également combiner ce procédé avec le réglage de la fréquence moyenne d'entretien, de sorte à obtenir une dynamique encore plus grande.
  • Il est à noter que la description a été faite en référence à un adressage du type comportant une opération semi-sélective pour l'effacement suivie d'une opération sélective pour l'inscription, mais bien entendu l'invention s'applique sensiblement d'une même manière si l'opération semi-sélective sert à effectuer l'inscription et si l'opération sélective sert à l'effacement : ce cas pourrait notamment conduire à modifier le contraste.
  • Dans l'exemple non limitatif illustré aux figures 3a à 3d, les phases de luminance PL1 à PL4 ont une même durée pour les quatre lignes L1 à L4, mais il est clair que le procédé de l'invention s'applique aussi pour conférer aux phases de luminance des différentes lignes des durées différentes à l'une ou à plusieurs d'entre elles.
  • Par exemple, il est possible de réaliser les opérations d'effacement et d'inscription comme dans l'art antérieur pour toutes les lignes sauf pour une ligne (ou un groupe de lignes) pour laquelle ces opérations peuvent être accomplies suivant le procédé de l'invention, de telle manière que cette ligne apparaîtra avec une luminance plus faible que le reste de l'écran.
  • Il est possible aussi de faire le contraire et de rendre cette ligne (ou ce groupe de lignes) plus lumineuse que le reste de l'écran, en opérant comme il a été dit plus haut pour toutes les lignes de l'écran, sauf pour celle qui doit apparaître plus lumineuse, et pour cette ligne les opérations d'effacement et d'inscription pourraient être réalisées par exemple au cours des mêmes phases d'adressage, pour lui conférer une luminance maximum.
  • Le procédé de l'invention s'applique à tous les écrans qui présentent une mémoire interne : c'est le cas des panneaux à plasma alternatifs, à entretien coplanaire ou non ; mais c'est le cas aussi de certains panneaux à plasma de type continu tels que connus notamment par IEEE Trans. El. Dev., Vol. 36, n° 6, Juin 1989, pages 1063-1072. C'est le cas également de certains écrans électroluminescents et aussi le cas des écrans à cristaux liquides.
  • En ce qui concerne les écrans à cristaux liquides, il est vrai qu'ils sont différents des écrans ci-dessus cités en ce qu'ils ne produisent pas eux-mêmes de lumière, mais fonctionnent en transmission et modulent la lumière d'une source de lumière devant laquelle ils sont placés.
  • Cependant le procédé peut s'appliquer aux écrans à cristaux liquides dans la mesure où il permet d'ajuster la durée de transmission de la lumière afin d'ajuster la luminance, particulièrement dans le cas des écrans à cristaux liquide un type à matrice active, dans lesquels chaque cellule incorpore un élément de commutation souvent formé par un transistor appelé TFT (de l'expression en langue anglaise "THIN-FILM TRANSISTOR"). La structure d'un écran à cristaux liquides à matrice active est montrée et décrite notamment dans la revue IEEE SPECTRUM September 1989, de la page 36 à la page 40.
  • Dans un tel écran à cristaux liquides, le TFT est à l'état "conducteur" ou "non-conducteur" suivant la commande qui lui est appliquée. Quand il est conducteur il laisse passer un signal vers la cellule à cristaux liquides qui se comporte comme une capacité : la capacité étant chargée, le signal peut disparaître sans qu'il y ait modification substantielle de la cellule, (c'est-à-dire du champ électrique installé), si au préalable le TFT est repassé à l'état "non conducteur" ; la cellule présente dans ce cas un effet de mémoire.
  • Compte-tenu du type de cristal liquide et du type de polariseur employé :
    • A/ si la cellule à cristal liquide est "opaque" au repos (absence de champ électrique appliqué), l'effacement doit de faire de manière semi-sélective (effacement de toutes les cellules d'une ligne donnée), et c'est l'inscription qui doit être opérée de manière sélective ;
    • B/ si, par contre, la cellule à cristal liquide est "passante" au repos, c'est l'inscription qui doit être semi-sélective et l'effacement doit être sélectif ; l'état "opaque" correspondant à l'état "effacé" précédemment mentionné, et l'état "passant" correspondant à l'état "inscrit".
  • Dans le cas A/ par exemple, mentionné ci-dessus, l'effacement peut consister à replacer la cellule à l'état "opaque" en commandant la conduction du transistor TFT.

Claims (8)

  1. Procédé de commande d'un écran formé de cellules (C1 a C16) disposées selon n lignes (L1 à L4), une image affichée par l'écran étant renouvelée ligne par ligne suivant un temps de trame correspondant au produit du nombre n de lignes (L1 à L4) par la durée d'un cycle de ligne (CL), le procédé consistant à commander l'inscription ou l'effacement des cellules par des commandes d'adressage comportant chacune deux opérations successives (CE1 à CEn et CI1 à CIn), l'une des deux opérations étant une commande semi-sélective (CI1 à CIn) consistant à commander l'inscription ou l'effacement simultanément de toutes les cellules d'une ligne et l'autre une commande sélective (CE1 à CEn) consistant à commander respectivement l'effacement ou l'inscription d'une ou plusieur, cellules de cette ligne, et pour au moins une ligne (L1 a L4) à séparer la commande sélective (CE1 à CEn) de la commande semi-sélective (CI1 à CIn) par un intervalle de temps (PL1 à PL4) durant lequel les cellules inscrites sont activées, caractérisé en ce qu'il consiste à ajuster la durée de l'intervalle de temps (PL1 à PL4), la durée minimum étant inférieure à la durée du cycle de ligne (CL), la variation de la durée de l'intervalle de temps (PL1 à PL4) ayant pour incrément la valeur de la durée d'un cycle de ligne (CL).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'entre au moins deux lignes (L1 à L4) de l'écran, il consiste à conférer des durées différentes à l'intervalle de temps (PL1 a PL4) qui sépare la commande semi-sélective de la commande sélective.
  3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à séparer la commande semi-sélective de la commande sélective pour la commande de toutes les lignes (L1 à L4).
  4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la commande semi-sélective réalise "l'inscription" et que la commande sélective réalise "l'effacement".
  5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la commande semi-sélective réalise "l'effacement" et que la commande sélective réalise "l'inscription".
  6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'écran est un panneau à plasma.
  7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'écran est un panneau à plasma alternatif, et en ce qu'au moins un cycle de créneaux d'entretien est appliqué à toutes les cellules entre une commande sélective et une commande semi-sélective.
  8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'écran est un écran à cristaux liquides du type à matrice active.
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