Brevet FR2487099A1 — publié le 19820122

Circuit de surveillance pour le contr8le des connexions d'affichages à cristaux liquides L'invention concerne un circuit de surveillance pour le con- trôle des connexions d'affichages à cristaux liquides et des étages d'attaque de segments correspondants d'une logique d'attaque avec des électrodes de segment contactées séparé- ment, par exemple, par l'intermédiaire de connecteurs en caoutchouc conducteur (interconnecteurs) à travers au moins deux bandes conductrices séparées. Dans le dispositif d'affichage à 7 segments, il n'est pas possible, dans de nombreux cas, de contrôler si un affichage de données est correct ou faux. Il existe sûrement un assor- timent de segments à la défaillance desquels un chiffre muti- lé est affiché, de sorte que, dans ce genre de cas, une fonction défectueuse est visuellement décelable. Abstraction faite des affichages défectueux perceptibles, une activation supplémentaire ou manquante d'un segment peut donner lieu à des images numériques qui varient considérablement des va- leurs initiées à l'origine, par exemple de paramètres de mesure, et fournissent ainsi, par l'intermédiaire de l'aff- cheur, un affichage défectueux qui n'est cependant pas re- connaissable comme faux affichage. Un comportement défectueux en ce qui concerne la commande d'un ou plusieurs segments ne conduit pas seulement à une image numérique fausse mais un tel affichage défectueux est même absolument inadmissible lorsqu'il s'agit d'un cas d'application comme par exemple l'affichage de prix lors de la vente d'une marchandise. Dans un tel contexte, on se trouve confronté à des exigences ancrées dans la loi d'après lesquelles un fonctionnement défectueux de l'affichage ne doit pas rester non découvert. Un dispositif pour le déclenchement d'un signal d'avertis- -2- sement en cas de fonctionnement défectueux d'unités d'affi- chage à 7 segments a, par exemple, été porté à la connais- sance du public par le brevet américain 3 943 5oo. Le dis- positif présenté par le brevet susmentionné concerne un affi- chage à 7 segments pour les données de quantité de prix d'un poste distributeur de carburant. Le coût et la complexité pour la production d'un signal d'avertissement sont, dans la solution montrée, tout à fait considérables. Avec le disposi- tif connu, des signaux exploitables ne peuvent, par ailleurs, être dérivés qu'avec les afficheurs actifs, c'est-à-dire, pour l'essentiel, des éléments afficheurs produisant eux- mêmes leur lumière, comme, par exemple, des afficheurs à diodes électroluminescentes, par la mesure des courants dans le conducteur d'attaque de segment. C'est la raison pour la- quelle la méthode connue de la production d'un signal d'er- reur est absolument inapplicable pour le contrôle d'affi- chages à cristaux liquides (LCD). Dans les éléments LCD qualifiés d'afficheurs passifs, la constitution des carac- tères se fait par la modulation de lumière étrangère dans une substance cristalline, nématique en raison de l'appli- cation d'un champ électrique externe. Comme avantageux, on note généralement la très faible absorption de courant des afficheurs à cristaux liquides. La conséquence en est ce- pendant qu'un contrôle de segment par l'intermédiaire de la mesure des courants de segment d'après la méthode connue ne conduit à aucun résultat utilisable. En analysant les causes d'erreur possibles dans les affi- chages à cristaux liquides, on constate que des erreurs 3o aux composants comme bris de verre, vieillissement, cellu- le du milieu non étanche etc. ont pour conséquence que de tels phénomènes défectueux concernent toujours tous les segments d'un élément afficheur, c'est-à-dire qu'un tel défaut se manifeste de façon optiquement visible. Pour les défauts d'affichage actuellement non reconnaissa- -3- bles, Par contre. la cause des défauts réside presque exclu- sivement dans le domaine de l'attaque et de la transmission du signal. Les causes qui peuvent alors entraîner un affi- chage faussé ont leur origine, par exemDle. dans un compo- sant d'attaque intérieurement défectueux, dans des bandes conductrices défectueuses, plus particulièrement la défail- lance de divers conducteurs d'attaque, dans un établissement de contact défectueux vers le composant afficheur etc. Ce sont plus particulièrement les sources d'erreur citées en dernier qui entraînent les faux affichages optiquement non perceptibles. Tout particulièrement dans le cas d'une homo- logation officielle d'appareils étalonnables comme, par exemple, taximètres, compteurs d'argent et de litres, ins- tallations de transmission à distance etc. comme cas d'ap- plication pratique, il est donc absolument nécessaire de surveiller les faux affichages apparamment non perceptibles ou de les signaler. La présente invention a donc pour but de réaliser un circuit de surveillance pour le contrôle des connexions LCD et des étages d'attaque de segment correspondants permettant, avec un déploiement de moyens techniques aussi faible que possible de contrôler automatiquement ou sélectivement un affichage fonctionnant en multiplex ou les différents segments, con- nexions, lignes d'amenées et éléments d'attaque de ce dernier Ce problème est résolu en reliant chaque électrode de seg- ment par une connexion, par l'intermédiaire d'une première bande conductrice, directement à un circuit driver pour 3 l'attaque régulière et en formant, simultanément, par l'in- termédiaire d'une deuxième bande conductrice, une boucle de courant propre à chaque attaque de segment, en prevolOnt dans chaque boucle de courant un condensateur de contrôle qui est chargé et déchargé de façon multiplexé à-travers le composants driver lors de l'attaque du segment inclus dans la boucle de courant. -4- Dans une configuration d'exécution préférée, la boucle de courant de charge et la boucle de courant de décharge pour le condensateur de contrôle passent à travers une alimen- tation en tension de fonctionnement identique pour tous les drivers de segment, et ans une boucle de-courant de déchar- ge identique pour toutes les connexions de segment atta- quables pour le contrôle est prévu une résistance aux bor- nes de laquelle il est possible de mesurer une chute de tension déclenchable par un courant de décharge. Le dispositif proposé permet, de manière avantageuse, d'uti- liser le montage driver comme attaque régulière des cristaux liquides et, en plus, pour le cas de contrôle, comme cir- cuit de découplage. Le dispositif auxiliaire de contrôle utilisé pour la dérivation d'un signal de test au contrôle qui est ici, conformément à la solution proposée de l'inven- tion, un condensateur de contrôle peut, sans inconvénient, rester dans le cycle d'attaque étant donné que ce cycle - d'attaque n'est pas perturbé par une limitation temporaire du processus de contrôle. Le processus de contrôle est-ini- tié séparément, indépendamment de l'attaque normale des seg- ments, par exemple par une commande en fonction du temps, toutes les 10 s ou, manuellement, par l'intermédiaire d'un actionnement de touche ou encore par l'intermédiaire de processus appropriés dans la logique d'attaque. Un cycle de contrôle se déroule en une séquence de cinq pas et peut être commandé, avantageusement, par l'intermédiaire d'un microprocesseur. Pour la-réalisation du montage de contrôle, on peut utiliser des composants standards comme, par exemple, des registres à décalage CMOS ou des latches de type commer- cial. La disposition du montage autorise un contrôle sélec- tif de divers éléments ou de leurs connexions, conducteurs d'amenées et éléments drivers. En raison d'une utilisation simultanée des 'composants d'attaque pour le montage de con- trÈle, le coût et la complexité se réduisent considérablement. -5- De plus, la déconcentration des bandes conductrices se fait de façon très simple en raison d'une disposition adéquate des condensateurs de contrôle qui sont tous reliés ensemble à un potentiel. Un exemple d'exécution de la présente invention est repré- senté dans la description ci-dessous et les dessins ci-an- nexés, dans lesquels la FIG. 1 montre schématiquement un circuit de surveil- lance pour des connexions de segment discrètes repré- sentées en coupe d'une unité d'affichage à cristaux liquides, la FIG. 2 est une représentation simplifiée du circuit de surveillance dans la phase de la charge des conden- sateurs de contrôle, et la FIG. 3 est une représentation simplifiée du circuit de surveillance dans la phase de la décharge d'un con- densateur de contrôle dans le sens du contrôle de fonc- tionnement d'un segment inclus dans la boucle de courant concernée. En règle générale, des paramètres de mesure ou résultats de calcul quelconques sont appliqués sous une forme appro- priée pour le traitement électronique et ensuite visualisés de façon lisible dans un dispositif afficheur sous forme de chiffres décimaux. D'une manière connue, il s'agit le plus 3 souvent, de valeurs codées en binaire-décimal qui sont en- suite acheminées, par l'intermédiaire d'un driver décodeur, à travers 7 conducteurs de commande, à, par exemple, une unité d'affichage à 7 segments. Par l'illumination de dif- férents segments en une configuration appropriée, il est possible de réaliser les chiffres de "0" à "9" à l'intérieur -6 - d'une décimale. La FIG. 1 montre un détail d'une attaque des segments d'un afficheur à cristaux liquides (LCD) 1 de façon simplifié. En une coupe partielle, on aperçoit de l'affichage à cristaux liquides 1 sur une plaque de verre 2 des bandes conductrices 3 pour la connexion de respectivement un segment de l'afficheur. Les bandes conductrices 3 sont électriquement reliées, par exemple, par l'intermédiaire d'un connecteur en caoutchouc conducteur 4 ou d'un autre interconnecteur de na- ture analogue, à au moins deux bandes conductrices séparées 5, 6 d'une platine à circuits imprimés 15 qui-peut être simulta- nément l'élément support. La bande conductrice 3 que l'on qualifie couramment aussi -d'électrode de segment peut, par conséquent, être relié, par l'intermédiaire d'une première bande conductrice 5 directement à travers un conducteur de commande 7, à un montage driver du composant d'attaque 8. Comme - on le sait, sept conducteurs de commande 7 sont nécessaires pour représenter, par l'intermédiaire de l'activation des sept segments d'un élément afficheur à cristaux liquides, au moyen de la combinaison des segments sélectionnés, les images nu- mériques de "0" à "9". En plus, la bande conductrice 3 de chaque segment est contactée simultanément par l'intermédiaire d'une deuxième bande conductrice 6, et il en résulte une boucle de courant i propre à chaque attaque de segment. Dans chaque boucle de courant i, finalement est prévu un condensateur de contrôle 9 qui est respectivement chargé et déchargé de façon -multiplexée à travers le composant d'attaque 8 à chaque attaque du segment inclus dans la boucle de courant i. Les condensa- teurs de contrôle 9 sont tous reliés ensemble à un potentiel V's. Ainsi qu'il ressort encore des FIG. 2 et 3, une boucle de courant de charge iL et une boucle de courant de décharge iE appelées ainsi en raison de leur mode de fonctionnement, passent à travers une alimentation en tension de service V SS V'ss - identique pour tous les drivers de segment. A un endroit de la boucle de courant de décharge iE qui est le même pour toutes les connexions de segment 11 attaquables pour le contrôle, est -7- prévue une résistance 10 aux bornes de-laquelle on peut me- surer une chute de tension déclenchable par un courant de dé- charge. Comme connexion de segment 11-, il faut ici comprendre dans l'ensemble la connexion conductrice constituée de la première bande conductrice 5, traversant le connecteur en caoutchouc conducteur 4, la bande conductrice de segment ou électrode 3, passant à travers le connecteur en caoutchouc conducteur 4 à la deuxième bande conductrice 6. La connexion de segment 11 est représentée de façon simplifiée sur les 1b FIG. 2 et 3 sous forme d'un circuit équivalent. La FIG. 2 montre schématiquement les rapports du circuit de surveillance dans la phase de la charge des condensateurs de contrôle 9. Ainsi qu'il en ressort, on utilise comme com- posant d'attaque 8 des éléments CMOS qui sont employés, con- formément à la proposition, en plus de l'attaque, simultané- ment comme éléments de commutation de contrôle, ce qui ré- duit d'une manière considérable le coût et la complexité d'un circuit de surveillance. Les opérations d'un contrôle du fonctionnement des connexions de segment 11 peuvent être décomposées en une séquence de cinq pas dont la commande de déroulement est réalisable par l'intermédiaire d'un micro- processeur 16 qui n'est pas expliqué dans le détail. La chargE de tous les condensateurs de contrôle 9 se fait en un premier pas, ainsi que le montre la FIG. 2, par la commutation de tous les transistors drivers CMOS 12 vers V. Par la suite, DD' comme deuxième pas, une connexion de segment 11/1 (voir FIG. sélectionnée pour le contrôle est commutée vers VSS Le con- densateur de contrôle 9/1 inséré dans la boucle de courant i. concernée se décharge, à travers un transistor CMOS 13 commuté vers VSS et à travers un conducteur commun 14, versVSS et, finalement, à travers la résistance 10 vers V'S5. En raison dE la décharge du condensateur de contrôle 9, il circule un courant décroissant selon une fonction exponentielle dans la boucle de courant de décharge iE concernée lorsque celle-ci -8 - est intacte. Le courant de décharge occasionne, conformément au troisième pas du déroulement de contrôle, aux bornes de la résistance 10 une chute de tension correspondante pendant le temps de décroissance. Cette chute de tension est consi- dérée comme critère de contrôle et peut être vérifiée en cette qualité, quant à l'amplitude admissible pendant le temps de décroissance. Un contrôle peut être effectué de manière simple, par exemple, par l'intermédiaire d'un tran- sistor monté en émetteur commun. Dans cette phase de véri- fication, on contrôle, d'une part, l'établissement de con- tact en vue d'un mode de fonctionnement correct mais, d'autre part, aussi simultanément l'action sans défaut du condensa- teur de contrôle. Dans le pas suivant 4, après l'écoulement du temps de dé- croissance du courant de charge du condensateur, on con- trôle à nouveau la chute de tension aux bornes de la résis- tance 10. Car, si un court-circuit existe, par exemple, entre les segments 11 et 11/1 (voir FIG. 3), un tel état donne lieu à une chute de tension statique irrégulière aux bornes de la résistance 10 laquelle, à son tour, indique un signal pour la détection du défaut. En raison d'une connexion de court- circuit entre les segments 11 et 11/1, la boucle de courant de décharge iE est simultanément reliée à une tension sta- tique positive par l'intermédiaire de la connexion allant au transistor driver CMOS 12 portée à conduction du segment voisin court-circuité 11. A travers la boucle de courant iK indiquée, conformément à la FIG. 3, pour le cas de court- - circuit, circule alors un courant qui occasionne aux-bornes de la résistance 10 la chute de tension statique pour cette détection de défaut définie. Le cinquième pas finalement dans la commande du déroulement du contrôle consiste en ce que le connexion de segment con- trôlée 11/1 est de nouveau commutée vers VDD conformément à l'exemple selon la FIG. 3. Cela a pour but, lors d'un con- trôle poursuivi des autres connexions de segment 11, d'évi- ter un montage en parallèle de condensateurs de contrôle 9. Grâce à l'utilisation d'éléments CMOS pour l'attaque et le contrôle, on dispose, avec les transistors à effet de champ 12, 13, d'éléments de commutation pratiquement idéaux pour les courants relativement faibles. Dans la configuration d'exécution comme composants CMOS standards, il existe aussi la possibilité d'une sélection individuelle d'un couple de transistors 12, 13. -10- REVENDICATIONS: 1. Circuit de surveillance pour le contrôle des connexions d'affichages à cristaux liquides et des étages drivers de segments d'une logique d'attaque avec des électrodes de segment contactées, par exemple, séparément à travers des connecteurs en caoutchouc conducteur (interconnec- teurs) par l'intermédiaire d'au moins deux bandes con- ductrices séparées, 1o caractérisé par le fait, que chaque électrode de segment (3) est reliée, par l'in- termédiaire d'une connexion à travers une première bande conductrice (5), directement à un étage driver pour l'at- taque régulière et qu'une boucle de courant (i) propre à chaque attaque de segment est simultanément formée par l'intermédiaire d'une deuxième bande conductrice (6), que dans chaque boucle de courant (i) est prévu un con- densateur de contrôle (9) qui est chargé et déchargé de façon multiplexée par l'intermédiaire du composant d'at- taque (8) lors de l'attaque du segment (11) inclus dans la boucle de courant (i). - 2. Circuit de surveillance selon la revendication 1, caractérisé par le fait, qu'une boucle de courant de charge (iL) et une boucle de courant de décharge (iE) pour le condensateur de con- trôle (9) passent à travers une alimentation en tension de fonctionnement (V SS V'ss) identique pour tous les drivers de segment et que dans une boucle de courant 3o de décharge (iE) identique pour toutes les connexions de segment (11) pouvant être attaquées par le contrôle, est prévu une résistance (10) aux bornes de laquelle il est possible de mesurer une chute de tension déclenchable par un courant de décharge. 3. Circuit de surveillance selon l'une quelconque des re- -1 1- vendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la boucle de courant (i) avec le condensateur de contrôle (9) pour l'attaque régulière des segments de cristaux liquides est une pièce constitutive de la logique d'attaque (8, 16) et que, par l'intermédiaire de celle-ci, elle est commutable et transformable pour le cas de contrôle en un circuit de découplage. 4. Circuit de surveillance selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'un processus de contrôle est initié temporairement séparé de l'attaque normale des segments par l'inter- médiaire du circuit de découplage. 5. Circuit de surveillance selon l'une quelconque des re- vendications 1 et 4, caractérisé par le fait 2o qu'un microprocesseur (16) est prévu pour l'attaque du déroulement pas à pas d'un processus de contrôle.