EP2628150B1

EP2628150B1 - Ecran d'affichage a diodes electroluminescentes a matrice active pourvu de moyens d'attenuation

Info

Publication number: EP2628150B1
Application number: EP11761344.8A
Authority: EP
Inventors: Denis Sarrasin
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2011-09-22
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2031-09-22
Also published as: FR2966276A1; KR101958030B1; JP6214396B2; US20130208030A1; US9984618B2; EP2628150A1; FR2966276B1; JP2013545126A; KR20130108581A; WO2012049000A1

Description

L'invention concerne les écrans d'affichage à matrice active à diodes électroluminescentes, et en particulier à diodes organiques (AM-OLED).
Ces écrans présentent des avantages notables par rapport aux écrans à cristaux liquides (LCD) parce qu'ils émettent directement de la lumière au lieu de moduler la transmission de la lumière d'une source extérieure à la matrice. Ils ne nécessitent donc pas de source de lumière. De plus, ils ont un meilleur contraste, ils peuvent être réalisés sur des supports flexibles, et ils peuvent fournir des images ayant d'excellentes qualités colorimétriques.
Dans certains cas, on souhaite pouvoir afficher une image donnée avec une luminosité moyenne variable, sans altérer le rendu des couleurs de l'image. C'est le cas notamment quand on veut que l'écran puisse être observé de manière confortable dans toutes sortes de conditions d'ambiance lumineuse extérieure. Par exemple, au soleil, il faut que l'écran émette une forte luminosité, sinon on ne peut rien voir ; et dans le sens contraire, la nuit, il ne faut pas que l'écran soit éblouissant pour l'observateur, surtout si celui-ci doit pouvoir regarder à la fois l'écran et le paysage nocturne extérieur. On souhaite donc prévoir dans les écrans OLED des moyens d'atténuation (en anglais "dimming") de la luminosité de l'écran, actionnables en fonction des circonstances et notamment de l'ambiance lumineuse extérieure.
Mais le réglage de la luminosité globale de l'écran n'est pas facile à cause des caractéristiques propres à l'émission lumineuse des diodes OLED. Un réglage de la luminosité moyenne tend à modifier les couleurs de l'image, ce qu'on souhaite éviter.
Les diodes électroluminescentes organiques sont formées par la superposition de couches de matériaux organiques semiconducteurs entre deux électrodes, une cathode et une anode, dont l'une est transparente ou semi-transparente et l'autre est en général réfléchissante afin d'obtenir une émission dans une hémisphère. Elles émettent de la lumière lorsqu'elles sont parcourues par un courant et l'émission est d'autant plus intense que le courant est élevé. Le courant dans la diode et la tension aux bornes de la diode sont liés en fonction des caractéristiques propres de la diode. En général la courbe qui régit cette relation entre courant et tension a l'allure représentée à la figure 1. Pour simplifier la compréhension, on peut dire qu'elles ont une zone inactive ou zone de forte résistivité, pour des tensions faibles (inférieures à 2 volts), dans laquelle le courant est faible et ne produit pratiquement pas d'émission lumineuse, puis une zone utile de plus faible résistivité, dans laquelle le courant croît très fortement avec la tension (exponentiellement), et enfin une zone de saturation, pour des tensions plus élevées, dans laquelle le courant et l'émission lumineuse croissent encore avec la tension mais moins vite que dans la zone utile. Trois courbes sont représentées sur la figure 1, pour montrer que le courant, donc l'émission lumineuse, varie en outre avec la température dans des proportions non négligeables. Dans l'exemple de courbe de la figure 1, on voit que l'écran peut bénéficier d'une très large dynamique de courant, donc d'émission lumineuse, si on utilise une tension variant entre 2 et 4 ou 5 volts.
Des tensions et courants correspondant aux valeurs de la zone utile sont donc appliqués individuellement à chaque pixel en fonction de l'image à afficher. Pour cela, un circuit élémentaire, associé à chaque diode, LED est prévu au croisement de chaque ligne et chaque colonne de la matrice de pixels. Ce circuit permet de sélectionner le pixel pendant une phase d'écriture pour lui appliquer une tension de commande correspondant à l'intensité lumineuse souhaitée. Après la phase d'écriture le pixel conserve en mémoire la tension de commande appliquée et continue à émettre l'intensité lumineuse correspondante (aux fuites près) jusqu'à une phase d'écriture suivante. Un affichage en mode vidéo ou en mode parallèle est possible. En mode vidéo, on écrit successivement tous les pixels d'une ligne puis successivement les pixels de la ligne suivante et ainsi de suite. En mode parallèle, les pixels d'une ligne sont écrits tous simultanément, puis on écrit les pixels de la ligne suivante, et ainsi de suite.
La constitution de base d'un pixel d'une matrice active à diodes OLED avec son circuit élémentaire comprend en général :

au moins un transistor de commande ayant une source, un drain et une grille, apte à contrôler le courant circulant dans la diode électroluminescente OLED,
la diode électroluminescente elle-même, ayant une anode et une cathode, l'une des électrodes étant reliée à la source ou au drain du transistor de commande, l'autre électrode étant commune à plusieurs pixels de la matrice,
des moyens pour piloter le transistor de commande en fonction de l'information à afficher par le pixel.

Différentes configurations sont possibles, le transistor de commande pouvant notamment être de type NMOS ou PMOS, et l'électrode commune à plusieurs pixels pouvant être reliée entre le transistor de commande et un potentiel d'alimentation bas ou bien entre le transistor de commande et un potentiel d'alimentation haut.
La figure 2 représente un exemple de configuration de pixel d'une matrice active à diodes organiques. Le pixel comprend :

la diode électroluminescente OLED correspondant à ce pixel, dont la cathode est reliée à un potentiel de cathode Vk ;
un transistor NMOS de commande Q_c dont la source est reliée à l'anode de la diode OLED et dont le drain est relié à une source de tension d'alimentation Vdd qui peut fournir le courant nécessaire à l'émission lumineuse ;
un transistor de sélection Q_s qui sert à autoriser l'application d'une tension de grille Vdat à la grille du transistor de commande ; cette tension Vdat est une tension analogique dont la valeur varie en fonction de l'émission lumineuse désirée pour le pixel ; elle est appliquée au drain du transistor Q_s par un conducteur de colonne C_j commun à tous les pixels d'une même colonne de rang j de la matrice ; le conducteur de colonne reçoit et transmet une tension Vdat pour un pixel donné lorsque ce pixel est sélectionné par le transistor de sélection Q_s ; la source du transistor de sélection Q_s est reliée à la grille du transistor de commande Q_c ; la grille du transistor de sélection Q_s est reliée à un conducteur de ligne L_i commun à tous les pixels d'une même ligne de rang i de la matrice ;
une capacité de stockage C_st connectée entre le drain et la grille du transistor de commande ; cette capacité maintient la tension appliquée à la grille du transistor Q_c pendant toute une trame d'image, après qu'une tension Vdat ait été appliquée à cette grille au moment de l'écriture du pixel.

La capacité de stockage n'est pas toujours nécessaire, notamment si la capacité parasite du transistor (entre grille d'une part et source-drain d'autre part) est suffisamment élevée pour pouvoir jouer ce rôle de maintien de la tension pendant la durée d'une trame.
Le fonctionnement d'une matrice utilisant ce circuit élémentaire de pixel est le suivant : on écrit les pixels de la première ligne en rendant conducteurs les transistors de sélection de cette ligne ; puis, en mode vidéo, on applique successivement aux différentes colonnes de la matrice les tensions Vdat individuelles qu'on veut appliquer aux pixels successifs de la ligne ; en mode parallèle, les tensions seraient appliquées simultanément sur toutes les colonnes ; dans les deux cas, la tension Vdat affectée à un pixel se reporte sur la grille du transistor de commande du pixel et sur la capacité de stockage C_st associée, ce qui génère une émission lumineuse ; l'intensité lumineuse dépend de la tension Vdat, car celle-ci contrôle le passage du courant dans le transistor et dans la diode OLED. Après l'écriture dans un pixel, la capacité de stockage C_st maintient le potentiel Vdat sur la grille, jusqu'à une phase d'écriture suivante. De ce fait, le pixel maintient l'émission lumineuse correspondant à cette tension Vdat jusqu'à l'écriture suivante, c'est-à-dire pendant la durée d'une trame d'image.
Une trame d'image comprend l'écriture successive de tous les pixels de toutes les lignes de la matrice. En outre, en mode vidéo, des temps de repos ("line blanking" ou blanking de ligne) existent en début et fin d'écriture de chaque ligne, et en début et fin d'écriture de chaque trame ("frame blanking" ou blanking de trame).
On comprendra que si on veut afficher une même image avec une forte luminosité (pour ambiance diurne) ou avec une faible luminosité (pour ambiance nocturne), on peut modifier toutes les tensions Vdat pour adapter l'image à l'ambiance et afficher des images plus sombres dans le deuxième cas grâce à des tensions toutes plus faibles. Mais, d'une part cela demande une extension de la dynamique d'entrée sur plusieurs décades et d'autre part, compte-tenu de la forme très non-linéaire des caractéristiques d'émission des OLED (figure 1), il est très difficile de conserver la même qualité d'image pour les deux cas, en particulier en termes de conservation des couleurs, ceci surtout si on doit le faire pour plusieurs niveaux de luminance moyenne.
On pourrait également modifier la luminosité de l'écran en agissant sur la valeur de la tension de cathode Vk sans modifier les tensions analogiques Vdat représentant l'image et sans modifier la tension Vdd de la source d'alimentation : en montant Vk, on comprend qu'on se déplace globalement vers le bas de la caractéristique de la figure 1. Mais là encore, on change les caractéristiques colorimétriques de l'image d'autant plus qu'on se rapproche du pied de la courbe.
On a proposé par ailleurs dans la publication de brevet US2006/0164345 un schéma de circuit de pixel tendant à appliquer la tension Vk à la cathode de la diode OLED pendant une partie d'un cycle et à interrompre cette application pendant le reste du temps. Un transistor d'atténuation, alternativement mis en conduction et bloqué par des impulsions de rapport cyclique variable (en anglais "Pulse Width Modulation" PWM) sur sa grille, est placé en série entre la cathode de la diode et la référence de cathode au potentiel Vk. Selon le rapport cyclique de commutation, on pourra faire varier la luminosité moyenne de l'écran sans modifier le motif de tensions Vdat à appliquer à la matrice.
Ce schéma, ainsi que d'autres schémas de cette publication, agit donc par interruption temporaire du courant dans la diode OLED, en supprimant l'alimentation négative ou l'alimentation positive pendant une durée variable.
Cependant, lorsqu'on cesse d'appliquer la tension négative Vk, on constate que le courant dans la diode OLED n'est pas interrompu instantanément comme on le souhaiterait. Ceci résulte des capacités parasites qui empêchent la suppression instantanée de la tension présente aux bornes de la diode. Le courant présent dans la LED pendant que l'alimentation négative Vk est appliquée tend à se maintenir pendant un certain temps, notamment parce que la capacité existant naturellement entre les électrodes de la diode maintient une tension aux bornes de celle-ci ; cette capacité se décharge progressivement du fait du courant qui passe dans la diode, et le courant se réduit progressivement, réduisant progressivement l'émission de lumière. Cette réduction dépend beaucoup du courant qui existe dans la diode juste avant la commutation. Elle varie donc de pixel à pixel. A cause de cela, la réduction d'intensité d'émission qui en résulte en moyenne dans un pixel, pour un rapport cyclique donné, dépend donc de l'état de départ du pixel. On n'aboutit pas à une réduction uniforme de la luminosité, et l'image est distordue, notamment en termes de colorimétrie, lorsqu'on veut atténuer sa luminosité moyenne.
On peut ajouter à cela que pour les points d'image de faible luminosité, la décharge de la tension aux bornes de la diode se fait particulièrement lentement pendant que l'alimentation par Vk est interrompue, ce qui fait que pour des rapports cycliques faibles on peut arriver à ce qu'il n'y ait en fait aucune réduction de luminosité pour ces pixels.
On a proposé par ailleurs dans la demande de brevet EP1 061 497 de réduire la luminosité en agissant sur la tension de la cathode, mais le dispositif décrit ne permet pas d'établir des atténuations moyennes, ou bien il exige que les cathodes des OLEDs soient regroupées par lignes indépendantes des cathodes des autres lignes.
L'invention est définie par les revendications.
De préférence un transistor de sélection est prévu dans le pixel pour appliquer à la grille du transistor de commande, pendant une phase d'écriture du pixel, une tension analogique variable représentant l'information de luminance à afficher.
Le pixel comprend de préférence encore une capacité de stockage pour maintenir la tension analogique sur la grille du transistor en dehors de la phase d'écriture.
De préférence encore, le circuit de commande de commutation comprend des moyens pour effectuer également une commutation de potentiel pendant les temps de blanking de trame.
Pour assurer cette commutation, le circuit de commande du commutateur est commandé en fonction des signaux d'horloge qui assurent l'écriture d'une image sur les pixels de la matrice. Ce circuit peut être constitué par un contrôleur général servant à effectuer les phases d'écriture et ayant une sortie spécifique programmée pour fournir le signal de commande de commutation qui est un signal à rapport cyclique variable en fonction de l'atténuation désirée.
De préférence également, tous les pixels de la matrice sont adressés au cours d'une même trame dans les mêmes conditions de polarisation, ce qui signifie que lors d'une trame tous les pixels sont connectés au même potentiel fixe pendant qu'une information est écrite dans le pixel. Par conséquent, au cours d'une trame il peut y avoir une commutation entre les deux potentiels fixes dès lors que cette commutation a lieu pendant un temps de blanking, mais lors de la phase d'écriture effective les pixels sont tous connectés au même potentiel fixe, que ce soit le premier ou le second.
La publication de brevet WO2004/051616 décrit un affichage à diodes organiques électroluminescentes. La publication de brevet EP 1562168 décrit un afficheur avec des moyens d'atténuer le risque de saturation.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :

la figure 1 représente une courbe de réponse typique de l'intensité en fonction de la tension appliquée à une diode OLED ;
la figure 2 représente un circuit élémentaire de pixel classique d'une matrice active à diodes OLED ;
la figure 3 représente le principe général de l'invention ;
la figure 4 représente symboliquement la répartition des temps de balayage de ligne et de trame et les temps de blanking de ligne et de trame dans un écran recevant un signal vidéo ;
la figure 5 représente un écran d'affichage selon l'invention.

La figure 3 reprend en partie des éléments de la figure 2 qui ont les mêmes fonctions et qui ne seront pas redécrits.
On considérera dans toute la suite que les cathodes des diodes OLED sont communes à tous les pixels de la matrice et que le transistor de commande est un NMOS. Cependant on pourrait aussi avoir une configuration dans laquelle ce sont les anodes qui sont communes. On pourrait aussi avoir un transistor de commande de type PMOS.
Les cathodes des diodes OLED de la matrice sont donc ici toutes reliées entre elles (elles forment une électrode commune sous l'ensemble du plan de la matrice) et elles sont reliées à une borne de sortie d'un commutateur SW à deux bornes d'entrée. Les entrées du commutateur SW sont reliées à deux potentiels fixes différents VkM et Vkoff.
Le potentiel VkM est un potentiel équivalent au potentiel Vk qu'on appliquerait dans le circuit de la figure 2 ; en supposant que le signal d'image peut prendre des valeurs de luminance codées de Lmin à Lmax, le potentiel VkM est choisi pour que l'écran fournisse un éclairement fort pour les pixels recevant une tension Vdat correspondant à la luminance maximale Lmax ; en d'autres mots, le potentiel VkM est choisi pour que la diode OLED fonctionne toujours dans la partie utile de la courbe de la figure 1 ; par exemple, pour une diode ayant la caractéristique de la courbe représentée à la figure 1, VkM est tel que la tension aux bornes de la diode soit d'environ 4 à 5 volts lorsque la tension Vdat appliquée au pixel est celle qui correspond à la luminance maximale de la gamme dans laquelle le signal vidéo est codé.
Le potentiel Vkoff est un potentiel plus positif que le potentiel VKM. Il tend à réduire instantanément la tension et le courant dans la diode OLED quelle que soit la tension Vdat appliquée au pixel, et il place donc la diode tout en bas de la caractéristique courant tension. La capacité propre de la diode OLED peut se décharger dans la borne au potentiel Vkoff, sans entretenir un courant dans la diode. Ainsi, pour une même tension Vdd et pour une même tension de pixel Vdat, la diode passe instantanément dans une zone où elle n'émet plus de lumière sans que sa capacité propre tende à provoquer un résidu d'émission lumineuse qui subsistait dans l'art antérieur mentionné plus haut.
Par conséquent, lorsque le commutateur applique VkM aux cathodes, l'écran fonctionne normalement, mais quand il applique Vkoff l'écran n'émet plus du tout de lumière quel que soit le niveau de tension Vdat appliqué aux pixels.
Le commutateur SW est commandé par un signal périodique Cdim issu d'un circuit à modulation de largeur d'impulsion Cpwm. Ce circuit établit une commutation périodique entre les deux entrées du commutateur avec un rapport cyclique qui peut être commandé par une commande DIM. La commande DIM modifie le rapport cyclique selon l'atténuation (en anglais "dimming") désirée pour la luminosité moyenne de l'écran. Le rapport cyclique peut varier entre 1 (pas d'atténuation, le commutateur SW applique VkM en continu aux cathodes des diodes OLED) et 0 (atténuation maximale, le commutateur SW applique Vkoff en continu aux cathodes des diodes OLED) ; pour une valeur intermédiaire, le rapport cyclique représente le rapport entre le temps où le commutateur applique Vkoff et le temps total d'une période complète où VkM puis Vkoff sont successivement appliqués.
La périodicité (horloge CLK) de la commutation est d'au moins 50 Hz pour que la persistance rétinienne empêche que le passage de VkM à Vkoff soit visible. La luminance moyenne de l'écran est alors proportionnelle au rapport cyclique de la commutation périodique. L'horloge CLK qui définit la période de commutation peut être une horloge représentant la période de balayage de trame de l'afficheur.
Selon l'invention, on prévoit de préférence en outre que les commutations du niveau VkM au niveau Vkoff et inversement se font à des instants qui ne situent pas pendant une phase d'écriture d'information dans un pixel. La phase d'écriture d'un pixel est celle pendant laquelle on rend conducteur le transistor de sélection Q_s et on applique un potentiel Vdat sur la capacité de stockage C_st à travers ce transistor. Les commutations par le commutateur SW ne sont donc faites qu'à des instants où la capacité de stockage C_st est isolée, soit parce que le transistor de sélection Q_s est isolé, soit parce que la colonne C_j est en haute impédance entre deux applications de signal Vdat.
De plus, on prévoit que pour certaines atténuations désirées, la commutation se fait pendant les temps de blanking de ligne du signal vidéo appliqué à l'écran.
La figure 4 représente symboliquement les principes généraux du balayage d'un écran pour afficher une image dans le cas où cette image parvient sous forme d'un signal vidéo standard. L'image à afficher contient N lignes et M pixels visibles dans chaque ligne. Le signal vidéo pour une trame d'image complète occupe une durée correspondant à la fois à un temps d'écriture effectif et à des temps morts ou temps de blanking de ligne et de trame. Plus précisément, le temps d'écriture effectif dans la trame est le temps d'écriture des NxM pixels affichés mais la durée globale de la trame incluant les temps de blanking est équivalente au temps virtuel qu'il faudrait pour afficher (n+N+n') lignes de (m+M+m') pixels chacune. Les nombres n et n' représentent les nombres de lignes fictives des temps de blanking de début et de fin de trame. Les nombres m et m' représentent des nombres de pixels fictifs des temps de blanking de début et de fin de ligne.
Le signal vidéo contient donc une succession de niveaux de tension successifs qui se décompose dans le temps en :

blanking de début de trame, dont la durée Tn représente n fois la durée standard d'écriture d'une ligne de pixels ; pendant cette durée Tn les pixels de la matrice ne reçoivent pas de tension Vdat, leurs transistors de sélection Q_s étant bloqués ;
puis, pour chaque ligne successive de 1 à N de la matrice de pixels :
- blanking de début de ligne, dont la durée Tm représente m fois la durée Tp d'une phase d'écriture d'un pixel ; pendant cette durée, les pixels de la matrice ne reçoivent pas de tension Vdat les colonnes de la matrice étant en haute impédance et/ou les transistors de sélection de ligne étant bloqués ;
- signal actif de durée M.Tp représentant les niveaux successifs de tension correspondant aux luminances à écrire successivement dans les M pixels de la ligne, la durée étant M fois la durée Tp d'une phase d'écriture d'un pixel ; pendant cette durée, les pixels reçoivent l'un après l'autre les tensions Vdat qui leur sont affectées et qui représentent les luminances respectives ;
- blanking de fin de ligne, dont la durée Tm' représente m' fois la durée Tp d'une phase d'écriture d'un pixel ; pendant cette durée, comme pendant le blanking de début de ligne, les pixels de la matrice ne reçoivent pas de nouvelle tension Vdat ;
- après la dernière ligne de rang N, blanking de fin de trame, dont la durée Tn' représente n' fois la durée standard d'écriture d'une ligne de pixels, soit Tn' = n'.(m+M+m').Tp ; pendant cette durée Tn', comme pour le début de trame, les pixels de la matrice ne reçoivent pas de tension Vdat.

On notera qu'on a décomposé ici les durées de blanking en un blanking de début et un blanking de fin (de trame ou de ligne) mais la durée de fin de blanking de ligne ou de trame se prolonge par une durée de début de blanking de la ligne ou la trame suivante. Pour la somme de ces deux durées, on peut aussi parler de durée de retour de ligne ou retour de trame si on ne souhaite pas les considérer comme deux parties distinctes.
Le circuit de commande de commutation Cpwm est synchronisé avec le signal vidéo de préférence de manière que les commutations n'aient pas lieu pendant les durées M.Tp correspondant à l'écriture des pixels visibles de chaque ligne. Mais il est important de constater que l'écriture peut se faire aussi bien pendant que la cathode est à VkM que pendant que la cathode est à Vkoff. Cependant, il est important que tous les pixels soient écrits au cours d'une trame avec la même condition de polarisation, c'est-à-dire tous avec Vkoff ou tous avec VkM. En effet, bien que l'écriture stocke une tension dans la capacité C_st dont une borne est à Vdd, la mémorisation sur la capacité est légèrement modifiée selon les conditions de polarisation des transistors en raison du fait qu'ils ne sont pas des transistors idéaux. Pour obtenir un affichage non distordu il ne faut donc pas écrire une partie des lignes avec la cathode à VkM et l'autre avec la cathode à Vkoff.
Pour donner un exemple des possibilités de réglage de l'atténuation, on considère un écran d'affichage au format de N=600 lignes et M = 800 pixels (norme SVGA), recevant un signal vidéo de (n+N+n') = 624 lignes et (m+M+m') = 1024 pixels (norme de transmission VESA).
On peut considérer que n=n'= 12 et m=m'=112

a) si le commutateur SW place les cathodes au potentiel VkM tout le temps (rapport cyclique = 1), la luminance est de 100% du maximum possible ;
b) si le commutateur commute les cathodes à Vkoff pendant presque tout les temps de blanking de ligne ou de trame, c'est-à-dire si la cathode passe à Vkoff juste après le début de toutes les périodes de blanking de ligne ou de trame et les replace à VkM juste avant la fin de toutes ces périodes de blanking, la luminance devient (600/624)x(800/1024) soit 75% de sa valeur maximale ;
c) si le commutateur commute les cathodes à Vkoff juste avant le début du signal actif de durée M.Tp et les commute à VKM juste après la fin du signal actif, ceci pour chaque ligne, la luminance devient {1-((600/624)x(800/1024)} soit 25% du maximum ;
d) si le commutateur fait l'opération c) mais place en outre le potentiel de cathode à Vkoff pendant les temps de blanking de début de ligne mais pas ceux de fin de ligne (ou le contraire) la luminance passe à 10% ;
e) si le potentiel de cathode est à Vkoff tout le temps sauf pendant les blankings de trame : luminance à 4% ;
f) potentiel de cathode à VkM seulement pendant une moitié d'un blanking de début (ou de fin) de trame, à Vkoff le reste du temps : luminance à 1%;
g) potentiel de cathode à VkM pendant une seule ligne de 800 pixels du blanking de trame, à Vkoff le reste du temps : luminance 1/800 de la luminance maximale ;
h) potentiel de cathode à VkM pendant un seul blanking (début ou fin) d'une seule ligne, et à Vkoff le reste du temps : luminance 112/(624x1024), inférieure à 0,2 pour mille de la luminance maximale.

On a donc une très grande gamme de possibilités d'atténuation de la luminance, et en particulier des atténuations moyennes obtenues par une commutation pendant tout ou partie des durées de blanking de ligne. Si on souhaite des atténuations de valeur plus précisément définie, différentes des valeurs citées ci-dessous on peut également ajuster plus précisément le nombre de lignes ou fractions de lignes concernées par le passage du potentiel à VkM.
En effectuant la réduction de luminance de cette manière, on garde bien le contraste de l'image initiale.
La figure 5 représente le schéma global de principe d'un écran d'affichage à matrice active à diodes électroluminescentes organiques conforme à l'invention. Dans cette figure, on considère simplement que l'écriture des pixels est gérée par un contrôleur ou séquenceur CTRL ; le contrôleur reçoit les signaux de synchronisation (horloge de pixel H, signaux logiques de synchronisation verticale VSYNC et horizontale HSYNC) du signal vidéo ainsi que le signal vidéo SV lui-même, sous forme numérique ou analogique. Le contrôleur commande les registres d'adressage de lignes et colonnes de la matrice pour effectuer l'écriture séquentielle ligne par ligne dans la trame et pixel par pixel dans chaque ligne. C'est lui qui produit les tensions Vdat à appliquer aux pixels en fonction du signal vidéo reçu.
Dans ce cas, le plus simple est de prévoir que c'est le contrôleur CTRL qui constitue en outre le circuit Cpwm et qui établit donc le signal Cdim à rapport cyclique variable en fonction d'une commande externe DIM, définissant l'atténuation désirée. La commande externe peut être manuelle, ou encore automatique en fonction de l'ambiance lumineuse. Le signal Cdim est calé temporellement par rapport aux signaux de synchronisation en fonction des explications données ci-dessus pour éviter dans tous les cas que la commutation ne se produise pendant les périodes d'écriture des pixels visibles et pour assurer que pendant le temps de signal actif M.Tp d'une trame on applique le même potentiel de cathode VkM ou Vkoff à tous les pixels selon le niveau d'atténuation souhaité.
Le contrôleur peut élaborer, à partir des explications données ci-dessus et notamment des exemples d'atténuation a) à i), une table de séquencement des instants de commutation souhaités en fonction de l'atténuation désirée. Cette table peut faire partie d'une mémoire morte ou une mémoire programmable faisant partie du contrôleur ou associée au contrôleur. Dans une autre réalisation, le contrôleur élabore la séquence à partir d'une logique basée sur des machines à états.

Claims

Procédé de contrôle de luminance d'un écran d'affichage comprenant une matrice active de pixels, chaque pixel comprenant une diode électroluminescente ayant deux électrodes, respectivement une anode (A) et une cathode (K), dont l'une est commune à tous les pixels de la matrice, et au moins un transistor MOS de commande (Q_c) configuré afin de contrôler le courant circulant dans la diode en fonction d'une information de luminance à afficher, le procédé de contrôle comprenant une étape d'écriture de l'image à partir d'un signal vidéo ligne par ligne au cours d'une durée de trame, une durée dite de blanking de trame étant prévue entre l'écriture de la dernière ligne d'une première trame et l'écriture de la première ligne d'une trame suivante, et une durée dite de blanking de ligne étant prévue entre l'écriture d'une ligne et l'écriture d'une ligne suivante, dans lequel, pour afficher une image donnée avec une atténuation désirée de la luminance moyenne, on impose périodiquement sur l'électrode commune des diodes électroluminescentes alternativement un premier potentiel fixe (VkM) permettant l'émission de lumière par les diodes et un second potentiel fixe (Vkoff) bloquant l'émission de lumière, avec un rapport cyclique variable en fonction de l'atténuation désirée, caractérisé en ce qu'une première commutation du potentiel de l'électrode commune depuis l'un du premier potentiel fixe et du deuxième potentiel fixe vers l'autre du premier potentiel fixe et du deuxième potentiel fixe puis vice-versa sont effectuées à des instants situés pendant l'un des temps de blanking de ligne.
Ecran d'affichage comprenant une matrice active de pixels, chaque pixel comprenant une diode électroluminescente ayant deux électrodes, respectivement une anode (A) et une cathode (K), dont l'une est commune à tous les pixels de la matrice, et au moins un transistor MOS de commande (Q_c) configuré afin de contrôler le courant circulant dans la diode en fonction d'une information de luminance à afficher, l'écran d'affichage étant configuré afin d'effectuer l'écriture de l'image à partir d'un signal vidéo ligne par ligne au cours d'une durée de trame, une durée dite de blanking de trame étant prévue entre l'écriture de la dernière ligne d'une première trame et l'écriture de la première ligne d'une trame suivante, et une durée dite de blanking de ligne étant prévue entre l'écriture d'une ligne et l'écriture d'une ligne suivante, l'écran d'affichage comprenant un circuit d'atténuation de luminance moyenne comprenant un commutateur (SW) configuré afin de relier périodiquement l'électrode commune des diodes alternativement à un premier potentiel fixe (VkM) permettant l'émission de lumière par la diode et un deuxième potentiel fixe (Vkoff) bloquant cette émission, et un circuit (Cpwm) de commande du commutateur configuré afin d' effectuer la commutation avec un rapport cyclique variable en fonction de l'atténuation désirée, l'écran d'affichage étant caractérisé en ce que le circuit de commande du commutateur comprend des moyens pour effectuer une première commutation du potentiel de l'électrode commune depuis l'un du premier potentiel fixe et du deuxième potentiel fixe vers l'autre du premier potentiel fixe et du deuxième potentiel fixe puis vice-versa à des instants situés pendant l'un des temps de blanking de ligne.
Ecran d'affichage selon la revendication 2, dans lequel chaque pixel comporte un transistor de sélection (Qs) configuré afin d' appliquer à la grille du transistor de commande, pendant une phase d'écriture du pixel, une tension analogique variable représentant l'information de luminance à afficher.
Ecran d'affichage selon l'une des revendications 3 et 4, dans lequel chaque pixel comprend une capacité de stockage (C_st) configurée afin de maintenir la tension analogique sur la grille du transistor de commande en dehors de la phase d'écriture.
Ecran d'affichage selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel les diodes sont des diodes électroluminescentes organiques.
Ecran d'affichage selon l'une des revendications 2 à 5, dans lequel le circuit de commande de commutation de potentiel comprend en outre des moyens pour effectuer une commutation de potentiel pendant les blankings de trame.