Brevet FR2581782A1 — publié le 19861114

L'invention concerne un procédé de commande statique d'un affichage à cristaux liquides qui comprend plusieurs segments et une contre-électrode commune, en utilisant un microproces- seur qui extrait en série les données à afficher et en utili- sant aussi un convertisseur série-parallèle qui met à disposi- tion statiquement les données à afficher pour chaque segment de l'affichage à cristaux liquides. Des procédés de ce genre sont connus de façon générale. La notion de "commande statique" est utilisée dans ce cas comme s'opposant à celle de multiplexage. Par rapport à la commande en multiplex, la commande statique offre l'avantage d'un meilleur contraste et d'un angle d'observation plus grand mais elle a pour inconvénient que la défaillance d'éléments isolés ou de liaisons à l'intérieur de l'électronique de com- mande peut amener la défaillance de segments élémentaires de sorte que, par exemple, avec un affichage de chiffres à sept éléments, il peut en résulter des nombres erronés. Pour empé- cher qu'il en soit ainsi, des procédés connus comme par exem- ple ceux que décrit la demande de brevet européen 0 011 234 se basent toujours sur un multiplexage. L'invention a pour but d'indiquer un procédé qui permet de déceler des défauts de fonctionnement même en cas de com- mande statique des segments à cristaux liquides. Ce résultat est obtenu par l'invention grâce au fait que les données à afficher sont délivrées à nouveau par le micro- processeur à un intervalle de temps allant de toutes les 0,05 secondes à toutes les 0,5 secondes et que les données pour les segments élémentaires et pour la contre-électrode sont inversées une fois sur deux lors de la sortie de donnée. L'invention utilise donc le fait que les affichages à cristaux liquides modifient leur transparence optique par rap- port à l'état o ils ne sont pas sous tension, aussi bien lorsqu'il y a un potentiel positif au segment et un potentiel zéro à la contre- électrode que lorsqu'il y a le potentiel zéro au segment et le potentiel positif à la contre-électrode. Si alors on effectue une inversion cyclique entre ces deux modes de commande, l'observateur ne va s'appercevoir de rien, à condition que tous les composants et toutes les liaisons soient en bon état. Mais si, par exemple, une bascule électro- 258 1782 nique de la mémoire d'affichage a une défaillance, ce segment n'est activé que dans un cycle d'affichage sur deux et il va donc clignoter. Ce clignotement est facile à reconnaître et il frappe immédiatement l'attention de l'observateur surtout s'il se trouve dans la gamme de fréquences de quelques hertz. C'est pourquoi on choisit de preference une durée de 0,1 se- conde pour un cycle d'affichage de sorte qu'en cas de défaut la fréquence de clignotement est de 5 hertz. Lorsqu'on utilise des appareils de mesure qui, de toute façon, indiquent cycli- quement de nouvelles valeurs de mesure, par exemple compteurs, voltmètres à affichage numérique ou balances, il ne faut pas que cette fréquence de clignotement coincide avec la fréquence de succession des valeurs mesurées, sinon, par exemple, avec un affichage à 7 segments, la défaillance du segment inférieur gauche ne pourrait être distinguée du flottement entre les valeurs mesurées "8" et "9". D'habitude, dans un affichage à cristaux liquides, la commande des segments élémentaires et de la contre-électrode est inversée suivant une fréquence de 30 à 100 hertz, la plu- part du temps d'environ 40 herts. Dans ce cas, il est prévu de façon particulièrement avantageuse qu'en même temps que sont inversées les données d'affichage, c'est-à-dire une fois sur deux lors de la sortie de donnée, le signal de cadence de la commande à tension alternative est elle aussi inversée afin d'éviter au moment du changement de commande une période allongée pour les segments. L'invention est décrite ci-après en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 représente par un diagramme le principe de l'invention; - la figure 2 est le schéma-bloc correspondant au dia- gramme de la figure 1; - la figure 3 montre un chiffre à 7 segments; - la figure 4 est un diagramme de commande à tension al- ternative d'un affichage à cristaux liquides; - la figure 5 est le schéma-bloc correspondant au dia- gramme de la figure 4; - la figure 6 est un diagramme d'impulsions pour le schéma-bloc de la figure 5. Le diagramme de la figure 1 montre le principe de l'in- vention sous forme je succession d'instructions pour le micro- processeur. Les données d'affichage sont reçues de la mémoire d'affichage par le microprocesseur et délivrées en série au convertisseur sérieparallèle. Le convertisseur série-parallèle met alors à la disposition ces données parallèlement pour les différents segments. En même temps, le microprocesseur met au potentiel zéro la contre-électrode et maintient cet état pen- dant 0,1 seconde. Pendant ce laps de temps sont activés opti- quement tous les segments qui possèdent comme donnée d'affi- chage un "1" logique et se trouvent par conséquent au poten- tiel de la tension d'alimentation VDD. Au bout de 0,1 seconde, le microprocesseur extrait à nouveau les données d'affichage de la mémoire d'affichage, inverse ces données et les délivre en série au convertisseur série-parallèle. En même temps, le microprocesseur met la contreélectrode au potentiel de VDD et maintient cet état de choses pendant également 0,1 seconde. Il en résulte que, pendant ce laps de temps, sont activés op- tiquement tous les segments qui possèdent comme donnée d'affi- chage un "0" optique. En raison de l'inversion des données d' affichage, il s'agit là exactement des mêmes segments qui ont été activés optiquement pendant la première période de 0,1 seconde. Un montage possible permettant de réaliserce déroulement d'opérations est représenté à la figure 2 sous forme de schéma- bloc. Le microprocesseur 1 délivre en série les données d'af- fichage à la sortie 11. Lors de la première sortie, la bascule est, par exemple, dans une position telle que la sortie Q est activée et que, par conséquent, la porte 2 est ouverte. Par conséquent les données d'affichage venant de la sortie 11 du microprocesseur arrivent directement dans l'entrée de don- nées 13 du registre à décalage 6. La cadence de données pour les données en série venant de la sortie 10 du microproces- seur parvient directement à l'entrée de décalage 14 du regis- tre à décalage et commande ainsi le transfert des données en série dans le registre à décalage. Dès que le transfert des données est terminé, le microprocesseur émet une brève impul- sion à la sortie 12 et amène ainsi la mémoire 7 à recevoir les données du registre à décalage transmises parallèlement 258 1 782 et à les faire parvenir aux segments (connexions 16) de l'af- fichage à cristaux liquides 8. Le registre à décalage 6 et la mémoire 7 forment ensemble le convertisseur série-parallè- le. Sous l'effet de l'impulsion émise à la sortie 12 du micro- processeur, la bascule 5 est culbutée, la partie Q passe au potentiel zéro et, par conséquent, la contre-électrode (con- nexion 15) de l'affichage à cristaux liquides 8 passe égale- ment à zéro volt; en même temps, la porte 2 est fermée et la porte 3 ouverte de sorte que, lors de la transmission subsé- quente de données d'affichage de la sortie 11 du microproces- seur à l'entrée de données 13 du registre à décalage 6, l'in- verseur 4 est mis en circuit. Dans ce dispositif, la transmis- sion des données d'affichage peut se faire à un instant quel- conque dans les limites du temps d'attente de 0,1 seconde. A la fin du temps d'attente de 0,1 seconde apparait de nouveau à la sortie 12 du microprocesseur 1 une courte impulsion qui a pour effet que la mémoire 7 accepte du registre à décalage 6 les nouvelles données d'affichage inversées et les transmet aux segments de l'affichage à cristaux liquides; en même temps la bascule 5 s'inverse, la sortie Q passe au potentiel VDD de sorte que ce potentiel VDD est appliqué à la contre- électrode de l'affichage à cristaux liquides 8. Il en résulte qu'aussi bien le potentiel des segments que le potentiel de la contre-électrode sont inversés, de sorte qu'une différence de potentiel est de nouveau appliquée aux mêmes segments et que ces segments sont donc activés optiquement. La figure 3 montre à titre d'exemple pour l'affichage à cristaux liquides 8 un chifre à 7 segments. Les segments 17a... 17g sont obtenus comme électrodes conductrices par métallisa- tion sous vide sur une plaque de verre 8' avant et sont reliés électriquement au bord par des connexions 16a...16g; la contre-électrode se trouve sur la plaque de verre 8" arrière et est connectée en 15. Entre les deux plaques de verre se trouve le liquide nématique dont la transparence optique est modifiée lorsque lui est appliquée une différence de potentiel. Les affichages à cristaux liquides de ce genre sont connus d' une façon générale de sorte qu'on peut se passer ici d'une description détaillée. Avec le procédé de commande d'affichage à cristaux liqui- des qui vient d'être décrit, il est possible à un observateur de détecter grâce au clignotement du segment correspondant des défauts dans le registre à décalage 6, dans la mémoire 7, et également dans une large mesure des défauts dans les conduc- teurs d'arrivée aux différents segments 17a... 17g. Lorsque la contreélectrode est à un potentiel fixe, la totalité du nombre à afficher clignote. Des courts-circuits sur les câbles d'arrivée qui entraînent la mise à un potentiel constant du segment correspondant se manifestent de la même façon par clignotement. Seules ne sont pas décelées les coupures de connexions car, indépendamment du potentiel de la contre- électrode, elles entraînent une défaillance de ce segment. Mais, pour déceler ces défauts, on dispose déjà du procédé connu du "contrôle du 8" qui active la totalité des segments. En raison du traitement en série, les défauts qui peuvent ap- paraître à l'intérieur du traitement série des données (par conséquent avant le registre à décalage 6) provoquent en gé- néralune éfaillance totale des données. La sûreté des struc- tures parallèles à l'intérieur du microprocesseur, par exem- ple mémoire, est en général obtenue grâce à des bits de con- trôle ou d'autres procédés connus, de sorte que le procédé décrit permet d'obtenir une protection sans lacune contre les défauts de fonctionnement non décelables. Le clignotement de l'affichage est perçu par l'observa- teur le plus nettement lorsque la fréquence de clignotement est sensiblement égale à 5 hertz, par conséquent, la durée d'un cycle d'affichage est de préférence d'environ 0,1 seconde c'est-à-dire que le potentiel inversé et le potentiel non in- versé sont appliqués chacun pendant 0,1 seconde. Mais on peut également percevoir des fréquences s'élevant jusqu'à 10 hertz et descendant jusqu'à 1 hertz, ce qui revient à dire que les potentiels inversés et les potentiels non inversés peuvent être appliqués pendant un laps de temps compris entre 0,05 et 0,5 seconde. Pour rendre la figure 2 plus claire, la bascule 5, l'in- verseur 4 et les portes 2 et 3 ont été représentés comme com- posants discrets à l'extérieur du microprocesseur 1. Naturelle- ment leurs fonctions peuvent également être accomplies au point de vue logiciel à l'intérieur du microprocesseur de sor- te que le microprocesseur peut également comprendre la zone 1', comme on l'a figuré à la figure 2 en pointillé. Un mode de réalisation de commande d'affichage à cristaux liquides avec commande à tension alternative est représenté à la figure 4 sous forme d'un diagramme des instructions adres- sées au microprocesseur et à la figure 5 sous forme d'un schéma- bloc d'un mode de réalisation possible. Les données à afficher sont extraites par le microprocesseur 21 de la mémoire d'affi- chage,sorties en série et transférées dans le registre à déca- lage 26.Pendant le premier cycle d'affichage la bascule 25 est telle que la sortie Q est activée de sorte que la porte 22 est ouverte et que les données d'affichage arrivent sans inversion dans le registre à décalage 26.Dans le mode de réalisation se- lon les figures 4 et 5,il est supposé que le potentiel pour la contreélectrode est pris en série en enregistrement en-tête dans le registre à décalage 26 sous forme de bit utile, par exemple en dernier.Après que le transfert de données est termi- né,apparait à la sortie 35 du microprocesseur 21 une courte impulsion qui a pour effet que la mémoire 27 reçoit les données du registre à décalage 26. En même temps,la bascule 25 culbute, la porte 22 est fermée et,à sa place,la porte 23 est ouverte de sorte qu'au transfert de données suivant, l'inverseur 24 est mis en circuit. La bascule 25 ouvre ensuite la porte 30 de sor- te qu'un train d'impulsions à fréquence de répétition d'envi- ron 40 hertz venant de la sortie 33 du micorprocesseur 21 arri- ve par la porte 30 à l'entrée 34 d'un commutateur 28. Ce train d' impulsions commute cycliquement le commutateur inverseur 29 de sorte qu'aussi bien les potentiels des segments que le poten- tiel de la contre-électrode sont commutés cycliquement. Si par exemple les sorties Q 2 et n sont au potentiel VDD et, par conséquent, les sorties Q1, Q2 et Qn au potentiel zéro, on a, dans la position représentée du commutateur inverseur 29, à la connexion 16a du segment 17a (voir également figure 3) la tension VDD, à la connexion 16b du segment 17b le potentiel zéro et à la contre-électrode 15 la tension VDD. Il en résulte que le segment 17b est activé optiquement alors que le seg- ment 17a ne l'est pas. Si le commutateur inverseur 29 est com- muté, on a à la connexion 16a du segment 17a le potentiel zéro à la connexion 16b du segment 17b la tension VDD et à la contre électrode 15 le potentiel zéro. Par conséquent, le segment 17b est de nouveau activé optiquement car sa connexion 16b présente une différence de potentiel avec la contre-électrode et le segment 17a reste optiquement non actif. L'inversion cyclique du commutateur inverseur 29 ne change donc rien à 1' activation optique des différents segments et sert seulement à empêcher des phénomènes de polarisation dans le liquide né- matique. L'état de choses qui vient d'être décrit avec le contenu de données prédéfini de la mémoire 27 et l'inversion cyclique du commutateur 29 est, selon le diagramme de la figure 4, maintenu pendant 0,1 seconde. A un instant quelconque dans les limites de ce laps de temps de 0,1 seconde, le microprocesseur 21 fait sortir en série à nouveau ces données, mais, cette fois, elles passent par l'inverseur 24 et par la porte 23 et arrivent donc inversées dans le registre à décalage 26. Au moment o l'impulsion apparait à la sortie 35 du microproces- seur 21, les données inversées sont reçues dans la mémoire 27. Dans l'exemple présenté ci-dessus, ce serait, dans ce deu- xième cycle d'affichage, les sorties Qi, Q2 et Qn qui seraient au potentiel zéro et les sorties Qi' Q2 et Qn au potentiel VDD. Par conséquent, le segment 17b est à nouveau activé opti- quement parce qu'il est à un potentiel différent de celui de la contre-électrode 15 tandis que le segment 17a reste opti- quement non actif car il est au même potentiel que la contre- électrode. De plus, à la figure 5, en raison de la position différente de la bascule 25 dans le deuxième cycle d'affichage, la porte 30 est fermée tandis que la porte 31 est ouverte de sorte que le train d'impulsions venant de la sortie 33 du mi- croprocesseur arrive par l'inverseur 32 à l'entrée 34 du com- mutateur 28. Puisque toutes les impulsions dans le micropro- cesseur 21 sont dérivées de la même cadence à haute fréquence, les impulsions appliquées aux sorties 33 et 35 sont également synchronisées entre elles. Si donc, par exemple,dans le premier cycle d'affichage, les commutateurs inverseurs 29 débutent dans la position représentée à la figure 5 et terminent dans la position opposée, ils débutent dans le deuxième cycle d' affichage dans la position non représentée à la figure 5 et terminent dans la position représentée à la figure 5. Du fait de cette double inversion - d'une part les don- nées d'affichage étant inversées dans la mémoire 27, d'autre part la commande du commutateur 29 étant inversée - il résulte aux connexions 16a...16g des segments 17a...17g et à la contre- électrode 15 l'apparition d'une tension alternative sans esca- motage de phase comme il est encore montré en détail à la figure 6. Le train d'impulsions à la sortie 33 est constitué par des impulsions régulières dont la durée est égale à la durée des intervalles entre impulsions. L'impulsion à la sor- tie 35 définit la fin du cycle d'affichage correspondant et le début du cycle d'affichage suivant. En raison de l'inver- sion des données d'affichage, il y a changement de potentiel à la sortie Q2 de la mémoire 27 (prise à titre d'exemple). En même temps, le train d'impulsions venant de la sortie 33 est lui aussi inversé de sorte qu'apparaît à l'entrée 34 du commu- tateur 28 le train d'impulsions inverse. Les deux inversions donnent à nouveau à la sortie du commutateur 28 une tension alternative régulière comme il est montré sur l'exemple du segment 17b avec sa connexion 16b et sur l'exemple de la contre-électrode 15. Avec ce mode de réalisation expliqué en référence des figures 4 à 6, les défauts dans le registre à décalage 26, dans la mémoire 27 et dans le commutateur 28 sont indiqués à l'utilisateur par le clignotement des segments ou chiffres concernés. Les défauts sur les arrivées à l'affichage à cris- taux liquides qui se traduisent par un affaiblissement du con- traste (le potentiel du conducteur d'arrivée restant constant) ou qui, (en cas de coupure de fil), provoquent une défaillance durable du segment, sont ici aussi décelés par le "contrôle du 8". Dans ce mode de réalisation représenté à la figure 5 com- me dans le premier mode de réalisation décrit, la partie du dispositif 21' peut être réalisée au point de vue logiciel par le microprocesseur 21. L'invention qui a été expliquée à titre d'exemple pour un chiffre à 7 segments peut naturellement être également utilisée pour autant de chiffres à sept segmentsque l'on veut, ou pour des affichages alphanumériques, par exemple avec re- présentation de matrice. Il suffit de choisir de façon appro- priée la longueur du registre à décalage et le nombre des élé- ments de mémoire ainsi qu'éventuellement le nombre des com- mutateurs inverseurs. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande statique d'affichage à cristaux liquides qui comporte plusieurs segments et une contre- électrode commune, utilisant un microprocesseur qui délivre en série les données à afficher ainsi qu'un convertisseur série-parallèle qui met à disposition statiquement les données à afficher pour chaque segment de l'affichage à cristaux li- quides, caractérisé par le fait que les données à afficher sont délivrées chaque fois à nouveau par le microprocesseur (1, 21) à un intervalle de temps allant de 0,05 seconde à 0,5 seconde, et que les données pour les différents segments (17a...17g) et pour la contre-électrode (15) sont inversées une fois sur deux lors de la sortie de la donnée. 2. Procédé de commande statique d'un affichage à cris- taux liquides selon la revendication 1, dans lequel la com- mande des différents segments et de la contre-électrode est inversée avec une fréquence d'impulsion de 30 à 100 hertz (commande à tension alternative), caractérisé par le fait qu' en même temps que les données à afficher sont inversées une fois sur deux à leur sortie, le signal de cadence de la com- mande à tension alternative est elle aussi inversée. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les données à afficher sont délivrées à nouveau par le microprocesseur toutes les 0,1 secondes.