Brevet FR2652434A1 — publié le 19910329

-- i -- L'invention concerne un procédé et un dispositif d'optimisa- tion du contraste et de l'angle de vue d'un afficheur à cristaux liquides. Elle s'applique plus particulièrement, mais non exclusive- ment, aux afficheurs à cristaux liquides de type transmissif destinés à être observés selon un axe de vision déterminé. Tel est notamment le cas dans les tableaux de bord des véhicules et, en particulier, des aéronefs. A l'heure actuelle, de nombreux afficheurs de ce genre sont équipés de moyens permettant d'effectuer un réglage de contraste, ce réglage s'effectuant au début d'une phase d'utilisation de l'afficheur et n'étant plus modifié au cours de cette phase. Or, il s'avère que, pour de multiples raisons, ce mode de réglage ne permet pas d'obtenir durablement un contraste optimum pour l'angle de vision désiré. Tout d'abord, on constate que, lorsqu'il effectue le régla- ge, l'opérateur se trouve rarement en position d'utilisa- tion, de sorte que le réglage effectué n'est pas optimum. - 2 - Par ailleurs, une fois le réglage effectué, le contraste varie fréquemment en raison de multiples causes telles que, par exemple, une variation de température du cristal liquide qu'il est délicat de compenser par un asservissement en température de la tension de commande du LCD. D'autre part, des dispersions de la tension de seuil du cristal provenant de fournisseurs différents, rendent ce type de réglage nécessaire. L'invention a donc plus particulièrement pour but de suppri- mer ces inconvénients. A cet effet, le procédé selon l'invention consiste: - à exciter périodiquement une zone déterminée de l'affi- cheur de manière à la faire passer successivement de l'état excité ou "ON" à l'état désexcité ou "OFF" puis à nouveau à l'état excité "ON" et ainsi de suite; - à mesurer en permanence la luminance de ladite zone de manière à obtenir à chaque instant un couple de valeurs correspondant respectivement à la luminance de la zone à l'état excité et à la luminance de la zone à l'état désex- cité; - a déterminer le contraste à partir des valeurs de chacun desdits couples; et - à régler la tension de commande de la cellule à cristaux liquides de l'afficheur en fonction du contraste ainsi déterminé. Bien entendu, la détermination de la tension de commande en fonction du contraste déterminé pourra s'effectuer de multi- ples façons. Ainsi, par exemple, la valeur de contraste déterminée à un instant t pourra être soustraite à la valeur de contraste - 3 - déterminée à l'instant précédent t - 1 et la valeur de la tension de commande pourra être augmentée ou éventuellement diminuée en fonction du signe de cette soustraction. Bien entendu, l'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précédemment défini, dont un exemple d'exécution sera décrit ci-après, à titre d'exem- ple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est un schéma synoptique d'un afficheur équipé de ce dispositif; La figure 2 est une vue de face d'un panneau d'affi- chage utilisable dans le dispositif représenté sur la figure 1; et Les figures 3 et 4 sont des coupes schématiques respectivement selon A-A (figure 3) et selon B-B (figure 4) du panneau d'affichage représenté figure 2. Comme précédemment mentionné, l'afficheur selon l'invention fonctionne en mode transmissif et comprend, comme représenté sur la figure 1, une cellule à cristaux liquides 1 éclairée d'un côté par un dispositif lumineux 2 et qui est destinée à être observée de l'autre côté selon un axe de vision préfé- rentiel D faisant des angles e1 et 01 avec la normale au plan de la cellule. Cette cellule à cristaux liquides est pilotée par un circuit de commande ("driver") de type classique 4 apte à appliquer, sur des électrodes sélectionnées de la cellule 1, une tension de commande VLCD déterminée, la sélection des élec- trodes, et par conséquent des pixels de l'image à réaliser, étant effectuée par un calculateur (liaison 6). Dans cet exemple, le circuit de commande 4 comprend des moyens de réglage de la tension de commande qu'il délivre. Toutefois, à l'encontre des circuits existants, ces moyens de réglage - 4 - ne comprennent pas un potentiomètre actionnable par l'uti- lisateur mais sont gérés par le calculateur 5 (liaison 7). Conformément à l'invention, le calculateur 5 est conçu de manière à appliquer sur les électrodes de la cellule 1 comprises dans une zone de test déterminée Z, une tension provoquant l'excitation périodique des pixels inclus dans cette zone, qui passent donc successivement de l'état excité "ON" à l'état désexcité "OFF" puis à nouveau à l'état "ON" et ainsi de suite. La lumière transmise dans cette zone Z de l'afficheur est détectée par une cellule photoélectrique 8 collimatée (lentille 9) orientée de manière à pouvoir "observer" cette zone selon un axe déterminé T parallèle à l'axe de vision préférentiel D. Cette cellule, ainsi que la zone de l'afficheur sont proté- gées de la lumière ambiante par un masque optique qui, dans l'exemple représenté sur les figures 2 à 4, consiste en la traverse 10 d'une grille 11 plaquée contre la face antérieu- re de la cellule à cristaux liquides 1 et qui divise celle- ci en deux aires d'affichage 12, 12'. La cellule 8 est ici disposée au fond d'un puits 13 ménagé dans la traverse 10 coaxialement à l'axe T. Son ouverture, qui est plaquée contre la cellule, définit la zone de test Z. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à une telle disposition. Ainsi, la cellule photoélectrique 8 et l'opti- que 9 qui lui est associée pourraient être montées dans un dispositif à orientation variable (par exemple à rotule) de manière à ce que l'utilisateur puisse régler son orientation à sa convenance. Le signal engendré par la cellule 8, qui consiste en une suite alternée de valeurs représentatives des luminances de -5- la cellule 1 à l'état excité (soit L ON) et à l'état désex- cité (soit L OFF) est transmis au calculateur 5, après conformation dans un adaptateur 14. Ce calculateur 5 est conçu de manière à effectuer le quo- tient des valeurs consécutives L ON, L OFF de chaque couple, de manière à pouvoir obtenir à chaque instant une valeur C représentative du contraste (C = L ON) Ces valeurs de contraste sont analysées par le calculateur 5 qui fait évoluer le réglage de la cellule à cristaux liqui- des 1 de manière à obtenir un contraste maximum dans la direction préférentielle D. D'une façon analogue, des niveaux de gris peuvent être pris en compte et asservis sim- plement. Tel que précédemment décrit, ce dispositif présente l'avan- tage de pouvoir s'affranchir: - des dispersions de tension de seuil du cristal, - de la température ambiante, et - des réglages habituels sur ce type d'afficheurs. Il permet en outre de réaliser un auto-test permanent de l'ensemble afficheur + module d'éclairage. Dans ce cas, il pourra éventuellement comprendre des moyens permettant d'engendrer un signal d'alarme lorsque la valeur représenta- tive du contraste est sensiblement égale à 1 ou indéterminée à l'issue de l'exploration de toute la plage de tension de commande du LCD possible. Par ailleurs, le calculateur 5 effectue la commande de puis- sance (via liaison 15) du module d'éclairage 2 en fonction d'une information de consigne externe, (émanant par exemple d'un bouton de commande 16), par conséquent la mesure de luminosité effectuée par la cellule 8 permet de vérifier la 6- corrélation entre la puissance lumineuse commandée par le calculateur 5 et la luminance effectivement mesurée par la cellule au travers de l'afficheur. Bien entendu, l'invention ne se limite pas au mode d'exécu- tion précédemment décrit. Ainsi, par exemple, la cellule à cristaux liquides pourrait être de type réflectif ou trans- lectif. Dans ce cas, l'ensemble opto-électronique de détec- tion devra être disposé en un emplacement écarté de l'affi- cheur. - 7 - Revendications 1. Procédé pour l'optimisation du contraste et de l'angle de vue d'un afficheur à cristaux liquides, caractérisé en ce qu'il consiste: - à exciter périodiquement une zone déterminée (Z) de l'afficheur (1) de manière à la faire passer successive- ment de l'état excité ou "ON" à l'état désexcité ou "OFF" puis à nouveau à l'état excité "ON" et ainsi de suite; - à mesurer en permanence la luminance de ladite zone (Z) de manière à obtenir à chaque instant un couple de valeurs correspondant respectivement à la luminance de la zone à l'état excité et à la luminance de la zone à l'état désex- cité; - à déterminer le contraste (C) à partir des valeurs de chacun desdits couples; et - à régler la tension de commande de la cellule (1) à cris- taux liquides de l'afficheur en fonction du contraste ainsi déterminé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend la mesure de l'écart entre la valeur de contraste déterminé à un instant t et celle déterminée à l'instant t - 1 et le réglage de la tension de commande de la cellule à cristaux liquides (1) en fonction de cet écart. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il effectue un auto-test permanent de l'ensemble afficheur (1) + module d'éclairage (2). - 8 - 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend l'émission d'un signal d'alarme lorsque la valeur représentative du contraste est sensiblement égale à 1. 5. Dispositif pour l'optimisation du contraste et de l'angle de vue d'un afficheur à cristaux liquides (1) de type transmissif, conformément au procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de commande (4) apte à appliquer sur des électrodes de la cellule (1) comprise dans une zone de test déterminée (Z), une tension provoquant l'excitation périodique des pixels inclus dans cette zone (Z), une cellule photoélectrique (8) collimatée orientée de manière à observer cette zone (Z) selon un axe déterminé (T) pouvant correspondre à un axe de vision préfé- rentiel (D), cette cellule (8) engendrant un signal consis- tant en une suite alternée de valeurs représentatives des luminances (L ON et L OFF) de la cellule (1) à l'état excité et à l'état désexcité, et un calculateur (5) conçu de maniè- re à déterminer à chaque instant la valeur du contraste à partir des valeurs de luminance détectées par la cellule (8), des moyens pour faire évoluer le réglage de la cellule (1) en fonction des valeurs de contraste ainsi déterminées de manière à obtenir un contraste maximum. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la cellule photoélectrique (8) est disposée au fond d'un puits (13) dont l'ouverture, plaquée contre la cellule (1), définit la zone de test (Z). 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la cellule photoélectrique (8) et l'optique (9) qui lui est associé sont montés dans un dispo- sitif à orientation variable, réglable par l'utilisateur.