WO2005096261A1 - Dispositif de detection d'image figee sur un ecran a cristaux liquides - Google Patents

Dispositif de detection d'image figee sur un ecran a cristaux liquides Download PDF

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WO2005096261A1
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cell
screen
display area
area
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PCT/EP2005/051209
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Frédéric DE LAUZUN
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Thales
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    • G09G2360/144—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors the light being ambient light

Definitions

  • the invention relates to a frozen image detection device on a liquid crystal screen.
  • the invention applies more particularly to transmissive type liquid crystal screens, such as those used on vehicle dashboards, in particular aircraft.
  • transmissive type liquid crystal screens such as those used on vehicle dashboards, in particular aircraft.
  • a color liquid crystal flat screen controlled by an active matrix is used as a display.
  • AMLCD screens acronym for "Active Matrix Liquid Crystal Display”.
  • These flat color LCD screens are universally used for all visualizations of aircraft and helicopter cockpits. They provide, through the parameters displayed, the main man-machine interface for pilots.
  • a liquid crystal screen essentially comprises a matrix of electro-optical cells arranged in rows and columns, each controlled by a switching device (a TFT transistor for example).
  • Each cell includes a pixel electrode and a counter electrode surrounding a liquid crystal, the optical properties of which are modified as a function of the field which passes through it.
  • the assembly formed by a switching device and an electro-optical cell constitutes what is called a pixel or image point.
  • the addressing of these pixels takes place via selection lines (or grid lines) which control the on or off state of the switching devices and columns (or data lines) which transmit on each pixel electrode, when the associated switching device is on, a voltage corresponding to a data signal to be displayed, namely a gray level.
  • the addressing circuits of such a matrix include gate line control circuits ("driver drivers") and data control circuits (Data drivers).
  • These control circuits can be circuits integrated into the active matrix (i.e. they are produced on the same substrate plate as the active matrix) or external circuits. In the latter case, they are connected to the active matrix by a connector, for example of the anisotropic conductive film type.
  • the grid line control circuit mainly comprises one or more shift registers, for sequentially addressing, at a vertical scanning frequency, each of the grid lines of the matrix.
  • the data control circuit mainly comprises one or more shift registers, which receives as input, for each grid line of the matrix, the data to be displayed. This data indicates for each column of the matrix, the gray level to be applied. Typically, for each column, this gray level is coded on 6 or 8 bits.
  • the data previously loaded in the register is transferred to output, to be applied to the input of a digital analog converter. This converter provides as output a corresponding analog voltage level, to display the desired gray level on each of the pixels of the selected line.
  • the addressing circuit generally includes other control devices, in particular for reversing the polarity of the voltage applied to the pixels, and for taking into account the structure of the color filter of the matrix (quad structure, strip, etc.). These addressing circuits are well known to those skilled in the art.
  • Such screens are notably integrated into the head-down display system. They constitute an essential human-machine interface, providing the pilot, by means of elaborate symbolic images, with information which is necessary for him to carry out his various missions.
  • the information displayed must be reliable.
  • the integrity of the information chain includes the integrity of the sensors, sources of information and the integrity of the display system.
  • the display system must in particular be designed with integrated control circuits, capable of detecting a malfunction and of warning the pilot in the event of a " malfunction.
  • an n bit shift register is a semiconductor device comprising n stages in cascade, each stage comprising a plurality of semiconductor transistors. These transistors must provide numerous switching operations. Some of these transistors are permanently subjected to gate stress, which can lead to a drift in their threshold voltage and consequently, a malfunction of the transistor: the transistor no longer switches.
  • the invention thus relates to a device for detecting an image frozen on an active matrix liquid crystal screen, characterized in that it comprises: a photoelectric cell covering a display area of said screen, said cell being capable of providing an electrical signal representative of the luminance in said area, - control means for displaying a variable pattern at a characteristic frequency in said display area, - means for processing the electrical signal supplied by said cell, for detecting said frequency, and means for displaying an alarm in the event that said frequency is not detected.
  • the variable pattern preferably corresponds to an all or nothing command of the pixel elements in the display area, at the characteristic frequency.
  • the characteristic frequency is advantageously variable.
  • the matrix being arranged in rows and columns and controlled by a row selection control circuit and a data display control circuit associated with the columns, the control circuits comprising shift registers with a plurality of cascaded stages , the display area preferably corresponds to the rows and columns of the matrix controlled by the last stages of said shift registers.
  • a light-emitting diode is provided as a source of rear light from said display area.
  • the detection device comprises first and second cells arranged side by side facing said display area, one operational in low luminance and the other operational in high luminance.
  • FIG. 1 is a diagram block diagram of an active matrix liquid crystal screen, used in a display system
  • - Figure 2 is a block diagram of the row and column control circuits of an active matrix
  • - Figure 3 is a block diagram according to a first embodiment of a detection device according to the invention.
  • - Figure 4 is a schematic section of a screen provided with a cell according to an embodiment of the invention
  • - Figure 5 is a block diagram showing another embodiment of a detection device according to the invention
  • - Figures 6a and 6b show a flow diagram of a detection circuit according to the invention.
  • An active matrix liquid crystal screen 10 usually comprises a rear light source 11, which illuminates the rear face of the active matrix 12 in a simplified manner comprising two glass plates between which the liquid crystal is located.
  • the screen is arranged so that the image displayed on the front face of the screen is seen by an operator 2.
  • This active matrix is controlled by a circuit 13 which may or may not be integrated into the matrix, and which receives the DATA data corresponding to an image to be displayed, from a computer 1 of a display system.
  • this data is provided in practice by one or a plurality of graphics processors from measurement signals from various sensors. The function of these graphics processors is to periodically develop a complete matrix image to be presented on the screen.
  • FIG. 2 shows in a simplified manner a control circuit for displaying an image on the matrix.
  • This circuit comprises a circuit 20 for controlling the selection of lines Gi, G 2) ... G n and a circuit 30 for controlling the columns Di, D 2 , ... D m .
  • the function of the line selection control circuit is to select each of the lines of the matrix sequentially, at the frequency of a line clock CLKi. This is typically obtained by a shift register which is incremented at each clock stroke CLK
  • the function of the column control circuit is to select the voltage level to be applied to each column of the matrix, as a function of the binary word which codes the gray level information for this column.
  • the gray level is coded on 8 bits.
  • the data stream DATA received at the input of the control circuit is thus a series of words (bytes), each word coding the gray level to be displayed on the pixel corresponding to a column and to the selected line. These data are entered in series in a shift register 31, at the frequency of a column clock CLK C. At each line clock stroke, this data is transferred to data registers of a conversion circuit 32, which makes it possible to apply to each column, a voltage level corresponding to the stored gray level.
  • Shift registers are usually formed by transistors. We have seen that these transistors can, under the repeated effect of the voltages applied to them, become faulty. Data transfer is no longer made between the faulty stage and the next stage in cascade. The output data from the faulty stage and the output data from the following stages no longer change. In particular in the case of the line selection control circuit, the last lines are no longer selected: they therefore go always keep the same information on their pixel elements at least as long as the pixel capacity remains loaded.
  • the pixel elements on the last columns always keep the same information. Whatever the rank of the faulty stage in the register, this frozen image defect will always be observable on at least the last lines and the last columns, corresponding to the last stages of the registers, that is to say, in a fairly universal, in the lower right corner of the screen.
  • the invention by placing a photoelectric cell in this area of the screen, and by imposing in this area the display of a time-varying pattern, at least at a characteristic frequency, we will verify that we find this characteristic frequency well in the resulting luminance signal.
  • the test area according to the invention is in practice of reduced dimensions. For example, with a screen designed with a pitch of 200 microns, we will take for example an area of the screen defined by the last 5 columns and the last five lines, or a few square millimeters.
  • a device for detecting a frozen image defect according to the invention is shown diagrammatically in FIG. 3. An LCD screen is shown in section. The light transmitted by a display zone Z located at the bottom of the screen is detected by a photoelectric cell 4 appropriately collimated on this zone. This photocell 4 as well as the zone Z are protected from ambient light by an optical mask 5.
  • this optical mask is produced by the frame 6 (bezel) of the screen , the shape of which is adapted to cover the display zone Z and integrate the cell 4 into a cavity 7 formed in the frame 6 for this purpose.
  • the shape of the frame thus has an overhanging shape D
  • the frequency detection can be done by any circuitry known to those skilled in the art.
  • an analog-to-digital conversion circuit for sampling the signal l (t) at an appropriate sampling frequency, and a comparator, for comparing the jeep-sampled value with a previously sampled value.
  • the characteristic frequency fc is equal to k times the sampling frequency, k> 1 chosen so as to have an integration of the signal of sufficient luminance, relative to the scanning frequency of the image. If at the frequency fc, the samples have a different value, we consider that the screen works correctly. If at the frequency fc, the samples have the same value, we consider that we have a frozen image defect. In practice, we can provide that we check twice in succession that we have this fault, before setting off the corresponding alarm (prevention against false alarms).
  • this frequency detection is provided by analog type comparison means.
  • the charging and discharging of a capacitor is typically used by the signal l (t).
  • the signal l (t) becomes constant, due to a frozen image defect, the charging or discharging is no longer done, and this is what is detected.
  • FIG. 1 A corresponding operating flow diagram of a detection device according to the invention is shown in FIG.
  • a binary ACT indicator is provided, initialized (typically set to zero) at each power-up. As long as it is at zero, the device controls the display in the test zone Z of the predetermined specific gray level, and the processing card is configured to detect this specific gray level. As soon as this gray level is detected, the binary flag ACT is set to one. The device controls the display of the ON / OFF test pattern in the test zone Z and the processing board is configured to detect the characteristic frequency fc.
  • the characteristic frequency fc is chosen in practice as a function of the modulation frequency of the light source, generally of the order of 300 Hertz, and of the line scanning frequency of the screen (50 or 60 Hertz). It must also be chosen to allow sufficiently rapid, reactive detection of a fault (frozen image fault). In practice, we will choose fc in the range of 1 to 10 Hertz. According to another aspect of implementation of the invention, it is necessary to take into account the variation in the luminance of the rear light source of the screen. Indeed, in the field of avionics in particular, it is necessary to control the luminance of the rear light source of the screen to the ambient luminosity, so that the symbolic images displayed are always very well perceived by the observer. (the pilot).
  • the rear light source is formed by a set of fluorescent lamps, controlled in pulse, according to the PWM mode, so that the variation of the luminance is controlled by the modulated duration of the pulses.
  • the luminance obtained on the front face of the screen is the product of the luminance supplied by the light source and the transmission coefficient of the stack of layers between this light source and the front face of the screen. This transmission coefficient may be of the order of 4% to 8%, for a screen having a CR of 50: 1. It varies from one screen to another and with the ambient temperature.
  • the luminance level corresponding to the OFF state in daylight conditions (high luminance), will be of the order of 7 candelas per m 2 and the luminance level corresponding to the ON state will be of the order 350 candelas per m 2 .
  • the luminance level corresponding to the OFF state In a night environment (low luminance), the luminance level corresponding to the OFF state will be of the order of 0.003 candelas per m 2 and the luminance level corresponding to the ON state will be of the order of 0.16 candelas per m 2 .
  • the photoelectric cell 4 must then be chosen to have a high sensitivity corresponding to the dynamics of the luminance at the screen output: it must be able to discern between 7 and 350 cd / m 2 in conditions of high ambient luminance and between 0.003 and 0, 16 cd / m 2 in low ambient luminance conditions. It must also have a large output dynamic to allow the detection of the edges corresponding to the variation in luminance detected by high ambient luminance as by low ambient luminance.
  • an amplifier 9 is preferably provided, typically an operational amplifier, to amplify the signal and minimize the noise level. This amplifier 9 will preferably be placed in the immediate vicinity of the photoelectric cell 4, so as to reduce the effects of electromagnetic interference.
  • the photoelectric cell 4 and its signal amplifier 9 will be housed in the cavity 7 provided in the area D beyond the frame 6 of the screen.
  • the frame, or at least the overhanging area containing the cell, and preferably the cell and the amplifier, is of the type protected against electromagnetic interference (typically, made of metal, connected to ground).
  • two photoelectric cells 4a and 4b can be provided, placed side by side facing the display area Z, a first cell 4a sized for optimal sensitivity and dynamic output. low ambient luminance and a second cell sized for optimal sensitivity and dynamic output in high ambient luminance. Each cell outputs a luminance signal, respectively la (t) and lb (t).
  • a signal amplifier respectively 9a, 9b, is provided, advantageously disposed near the associated cell, to amplify the signal and minimize the noise, as seen in the previous paragraph.
  • the processing of one or the other luminance signal (amplified if necessary) in the processing card 8 is controlled by an ambient luminance sensor CL.
  • an ambient luminance sensor CL controls the processing of one or the other luminance signal (amplified if necessary) in the processing card 8 .
  • the two cells 4a, 4b are housed, preferably with their associated signal amplifier 9a, 9b, in the cavity 7 formed in the frame 6 of the screen, in the overhanging area D which covers the test area Z (FIG. 4).
  • Frame 6, or at least the overhanging area is of the type protected against electromagnetic interference.
  • this problem of varying the luminance of the rear light source is overcome, by providing a specific light source for the test zone Z.
  • this specific light source is a LED light emitting diode.
  • the light-emitting diodes are capable of operating satisfactorily whatever the ambient temperature.
  • This light-emitting diode is arranged in practice between the main rear light source and the rear layer of the screen stack, typically, the diffusion plate, provided to standardize the light.
  • This diode is provided with an associated collimation device, defined so as to optimize the surface of said display zone Z.
  • a detection device thus makes it possible to detect a frozen image defect of a liquid crystal screen. It allows commercial screens to be used in applications in which the level of integrity of the data displayed is very important, typically in the field of avionics.
  • the invention is not limited to this field.
  • it also relates to screens of the transmissive or transflexive type, used to display images of the symbology type, or images of the video type.
  • the invention is not limited to the arrangements described by way of example of implementation.
  • One or more characteristic frequencies can be provided in the test pattern, to overcome parasitic effects (PWM control frequency of the light box). We can also provide a frequency
  • variable test pattern Mfc to be displayed in the display area Z can be generated by specific electronics associated with the screen, which can be integrated into circuit 13 which receives the DATA data to be displayed, as shown diagrammatically in FIG. 5 It can also be generated by the graphic processor or processors (1) which control the images to be displayed on said screen, as shown diagrammatically in FIG. 3.

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Abstract

Un dispositif de détection d'image figée sur un écran à cristaux liquides (12) comprend au moins une cellule photoélectrique (4) apte à fournir un signal de luminance 1(t) à des moyens (8) de traitement de ce signal. La cellule est disposée face à une zone d'affichage (Z) de l'écran. Dans cette zone d'affichage, on commande l'affichage d'un motif variable à une fréquence caractéristique fc. Les moyens de traitement sont aptes à détecter la fréquence caractéristique dans le signal 1(t). En cas de non détection, ils déclenchent une alarme correspondante.

Description

DISPOSITIF DE DETECTION D'IMAGE FIGEE SUR UN ECRAN A CRISTAUX LIQUIDES
L'invention concerne un dispositif de détection d'image figée sur un écran à cristaux liquides. L'invention s'applique plus particulièrement aux écrans à cristaux liquides de type transmissif, comme ceux utilisés sur les tableaux de bord de véhicule, en particulier des aéronefs. Dans l'état de l'art actuel des systèmes de visualisation tête basse des aéronefs, on utilise comme afficheur, un écran plat couleur à cristaux liquides, commandé par une matrice active. Ce sont les écrans AMLCD acronyme anglo-saxon de "Active Matrix Liquid Crystal Display" (écran à cristaux liquides à matrice active). Ces écrans plats LCD couleur sont universellement utilisés pour toutes les visualisations de cockpits d'avions et d'hélicoptères. Ils assurent, par les paramètres affichés, la principale interface homme machine des pilotes. Un écran à cristaux liquides comprend essentiellement une matrice de cellules électro-optiques arrangées en lignes et en colonnes, commandées chacune par un dispositif de commutation (un transistor TFT par exemple). Chaque cellule comprend une électrode pixel et une contre- électrode encadrant un cristal liquide dont les propriétés optiques sont modifiées en fonction du champ qui le traverse. L'ensemble formé d'un dispositif de commutation et d'une cellule électro-optique constitue ce que l'on appelle un pixel ou point image. L'adressage de ces pixels s'effectue par l'intermédiaire de lignes de sélection (ou lignes de grille) qui commandent l'état passant ou non- passant des dispositifs de commutation et de colonnes (ou lignes de données) qui transmettent sur chaque électrode pixel, lorsque le dispositif de commutation associé est passant, une tension correspondant à un signal de données à afficher, à savoir un niveau de gris. Plus précisément, les circuits d'adressage d'une telle matrice comprennent des circuits de commande de ligne de grille ("gâte drivers") et des circuits de commande de données (Data drivers). Ces circuits de commande peuvent être des circuits intégrés à la matrice active (c'est à dire qu'ils sont réalisés sur la même plaque substrat que la matrice active) ou des circuits externes. Dans ce dernier cas, ils sont raccordés à la matrice active par un connecteur, par exemple du type film conducteur anisotropique
("Anisotropic Conductive Film"). Le circuit de commande de ligne de grille comprend principalement un ou des registres à décalage, pour adresser séquentiellement, à une fréquence de balayage verticale, chacune des lignes de grille de la matrice. Le circuit de commande de données, comprend principalement un ou des registres à décalage, qui reçoit en entrée, pour chaque ligne de grille de la matrice, la donnée à afficher. Cette donnée indique pour chaque colonne de la matrice, le niveau de gris à appliquer. Typiquement, pour chaque colonne, ce niveau de gris est codé sur 6 ou 8 bits. A chaque nouvelle ligne, la donnée précédemment chargée dans le registre est transférée en sortie, pour être appliquée en entrée d'un convertisseur numérique analogique. Ce convertisseur fournit en sortie un niveau de tension analogique correspondant, pour afficher le niveau de gris souhaité sur chacun des pixels de la ligne sélectionnée. Le circuit d'adressage comprend généralement d'autres dispositifs de commande, notamment pour inverser la polarité de la tension appliquée sur les pixels, et pour tenir compte de la structure du filtre coloré de la matrice (structure quad, strip...). Ces circuits d'adressage sont bien connus de l'homme de l'art. Dans le domaine de l'avionique, de tels écrans sont notamment intégrés dans le système de visualisation tête basse. Ils constituent une interface homme-machine essentielle, fournissant au pilote, au moyen d'images symboliques élaborées, des informations qui lui sont nécessaires pour mener à bien ses différentes missions. Les informations affichées doivent être fiables. L'intégrité de la chaîne d'information comprend l'intégrité des capteurs, sources de l'information et l'intégrité du système d'affichage. Le système d'affichage doit notamment être conçu avec des circuits de contrôle intégrés, aptes à détecter un dysfonctionnement et à avertir le pilote en cas " de dysfonctionnement. Ceci peut par exemple se faire au moyen d'un voyant, ou d'une console de visualisation d'alarme donnant une indication sur la nature du dysfonctionnement détecté dans le système de visualisation. Les écrans avioniques doivent aussi répondre à des critères visuels très contraignants (résolution, luminance, angle de vue...) et ont actuellement des formats spécifiques, différents des formats dits informatiques ou multimédia. Les écrans conçus spécifiquement pour les applications avioniques sont ainsi très coûteux, et le nombre de fournisseurs est réduit. Pour ces différentes raisons, on assiste à une évolution vers une standardisation des formats, dans le but de rendre plus rentable la production de ces écrans, ce qui va dans le sens de la réduction des coûts. Un aspect de cette évolution est l'utilisation d'écrans du commerce, appelés écrans "COTS" (acronyme anglo-saxon pour "Composant On The Shelves"), avec des formats au standard informatique. De tels écrans COTS ont généralement de très bonnes performances, optiques notamment, mais n'intègrent pas les aspects de sécurité nécessaires en avionique. En particulier, on a pu constater qu'un tel écran pouvait présenter un défaut de type image figée, correspondant généralement à un défaut de fonctionnement dans les registres à décalage des circuits de commande (drivers) ligne ou colonne. Plus précisément, un registre à décalage de n bits est un dispositif semi-conducteur comprenant n étages en cascade, chaque étage comprenant une pluralité de transistors semi-conducteurs. Ces transistors doivent assurer de nombreuses commutations. Certains de ces transistors subissent en permanence un stress de grille, ce qui peut entraîner une dérive de leur tension de seuil et par suite, un dysfonctionnement du transistor : le transistor ne commute plus. Dans un étage de commutation dans lequel un transistor ne commute plus, le transfert des données ne se fait plus ; les données en sortie de cet étage et des étages suivants ne vont donc plus changer. S'agissant des registres à décalage du circuit de commande de sélection des lignes, les lignes commandées par la sortie de ces étages vont donc rester toujours dans le même état non sélectionné : le balayage des lignes ne se fait plus. S'agissant des registres à décalage du circuit de commande des colonnes, les éléments pixels des colonnes commandées par la sortie de ces étages, vont rester toujours dans le même état. Ainsi, l'utilisation d'écrans du commerce peut conduire en opérationnel à un défaut d'image figée. Le pilote peut mettre un certain temps avant de se rendre compte d'un tel défaut, d'autant plus que certaines images symboliques associées à des informations utiles au pilote, ne varient pas très vite. La non détection d'un tel défaut est dangereuse sur le plan de la sécurité des opérations. Il est donc nécessaire de prévoir un système de détection d'un tel défaut. Un objet de l'invention est de proposer un tel système. L'invention concerne ainsi un dispositif de détection d'image figée sur un écran à cristaux liquides à matrice active, caractérisé en ce qu'il comprend : -une cellule photoélectrique recouvrant une zone d'affichage dudit écran, ladite cellule étant apte à fournir un signal électrique représentatif de la luminance dans ladite zone, - des moyens de commande pour afficher un motif variable à une fréquence caractéristique dans ladite zone d'affichage, -des moyens de traitement du signal électrique fourni par ladite cellule, pour détecter ladite fréquence, -et des moyens pour afficher une alarme dans le cas où ladite fréquence n'est pas détectée. Le motif variable correspond de préférence à une commande en tout ou rien des éléments pixels dans la zone d'affichage, à la fréquence caractéristique. La fréquence caractéristique est avantageusement variable. La matrice étant agencée en lignes et colonnes et commandée par un circuit de commande de sélection de lignes et un circuit de commande d'affichage de données associé aux colonnes, les circuits de commande comprenant des registres à décalage avec une pluralité d'étages en cascade, la zone d'affichage correspond de préférence aux lignes et colonnes de la matrice commandées par les derniers étages desdits registres à décalage. Selon une première variante de l'invention, une diode électroluminescente est prévue comme source de lumière arrière de ladite zone d'affichage. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif de détection comporte une première et une deuxième cellules disposées côte à côte face à ladite zone d'affichage, l'une opérationnelle en faible luminance et l'autre opérationnelle en forte luminance.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre indicatif et non limitatif de l'invention et en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est un schéma synoptique d'un écran à cristaux liquides à matrice active, utilisé dans un système de visualisation; - la figure 2 est un schéma bloc des circuits de commande lignes et colonnes d'une matrice active; - la figure 3 est un schéma synoptique selon un premier mode de réalisation d'un dispositif de détection selon l'invention. - la figure 4 est une coupe schématique d'un écran muni d'une cellule selon un mode de réalisation de l'invention; - la figure 5 est un schéma synoptique représentant un autre mode de réalisation d'un dispositif de, détection selon l'invention; - les figures 6a et 6b représentent un organigramme d'un circuit de détection selon l'invention.
Un écran à cristaux liquides 10 à matrice active comprend habituellement une source lumineuse arrière 11, qui éclaire la face arrière de la matrice active 12 comprenant de manière simplifiée deux plaques de verre entre lesquelles se trouve le cristal liquide. L'écran est disposé pour que l'image affichée sur la face avant de l'écran soit vue d'un opérateur 2. Cette matrice active est commandée par un circuit 13 qui peut être ou non intégré à la matrice, et qui reçoit les données DATA correspondant à une image à afficher, d'un calculateur 1 d'un système de visualisation. Typiquement, s'agissant d'afficher des images symboliques dans un aéronef, ces données sont fournies en pratique par un ou une pluralité de processeurs graphiques à partir de signaux de mesure de divers capteurs. Ces processeurs graphiques ont pour fonction d'élaborer périodiquement une image matricielle complète à présenter sur l'écran. Cette image complète est en pratique stockée dans une mémoire d'image qui comporte au moins autant de mots binaires qu'il y a de pixels dans la matrice, chaque mot binaire représentant la luminance ou le niveau de gris du pixel associé à ce mot. La figure 2 représente de façon simplifiée un circuit de commande d'affichage d'une image sur la matrice. Ce circuit comprend un circuit 20 de commande de sélection des lignes Gi, G2) ...Gn et un circuit 30 de commande des colonnes D-i, D2,...Dm. Le circuit de commande de sélection des lignes a pour fonction de sélectionner séquentiellement chacune des lignes de la matrice, à la fréquence d'une horloge ligne CLKi. Ceci est obtenu typiquement par un registre à décalage qui s'incrémente à chaque coup d'horloge CLK|. Le circuit de commande des colonnes a pour fonction de sélectionner le niveau de tension à appliquer sur chaque colonne de la matrice, en fonction du mot binaire qui code l'information de niveau de gris pour cette colonne. Par exemple, le niveau de gris est codé sur 8 bits. Le flot de données DATA reçu en entrée du circuit de commande est ainsi une suite de mots (bytes), chaque mot codant le niveau de gris à afficher sur le pixel correspondant à une colonne et à la ligne sélectionnée. Ces données sont entrées en série dans un registre à décalage 31 , à la fréquence d'une horloge colonne CLKC. A chaque coup d'horloge ligne, ces données sont transférées dans des registres de données d'un circuit de conversion 32, qui permet d'appliquer sur chaque colonne, un niveau de tension correspondant au niveau de gris mémorisé. De manière connue, la polarité de cette tension peut aussi être inversée selon le mode d'adressage de la matrice (adressage en inversion ligne, inversion point...) pour améliorer la qualité visuelle des images affichées. Ces différents aspects sont bien connus de l'homme de l'art et ne seront pas détaillés. Les registres à décalage sont habituellement formés par des transistors. On a vu que ces transistors peuvent, sous l'effet répété des tensions qui leur sont appliquées, devenir défaillants. Le transfert des données ne se fait plus entre l'étage défaillant et l'étage suivant en cascade. Les données en sortie de l'étage défaillant et les données en sortie des étages suivants, ne changent plus. Notamment dans le cas du circuit de commande de sélection des lignes, les dernières lignes ne sont plus sélectionnées : elles vont donc garder toujours la même information sur leurs éléments pixels du moins tant que la capacité pixel reste chargée. Dans le cas du circuit de commande des colonnes, les éléments pixels sur les dernières colonnes gardent toujours la même information. Quel que soit le rang de l'étage défaillant dans le registre, ce défaut d'image figée sera toujours observable sur au moins les dernières lignes et les dernières colonnes, correspondant aux derniers étages des registres, c'est à dire, de façon assez universelle, dans le coin inférieur droit de l'écran. Selon l'invention, en plaçant une cellule photoélectrique dans cette zone de l'écran, et en imposant dans cette zone l'affichage d'un motif variable dans le temps, à une fréquence caractéristique au moins, on va vérifier que l'on retrouve bien cette fréquence caractéristique dans le signal de luminance résultant. Si l'on ne retrouve pas cette fréquence, on en déduit que l'on est en présence du défaut d'image figée, et on déclenche une alarme (affichage d'un voyant, ou d'un message de dysfonctionnement par exemple). La zone de test selon l'invention est en pratique de dimensions réduites. Par exemple, avec un écran conçu avec un pas de 200 microns, on prendra par exemple une zone de l'écran définie par les 5 dernières colonnes et les cinq dernières lignes, soit quelques millimètres carrés. Un dispositif de détection d'un défaut d'image figée selon l'invention est représenté schématiquement sur la figure 3. Un écran LCD est représenté en coupe. La lumière transmise par une zone d'affichage Z située en bas de l'écran, est détectée par une cellule photoélectrique 4 collimatée de façon appropriée sur cette zone. Cette cellule photoélectrique 4 ainsi que la zone Z sont protégées de la lumière ambiante par un masque optique 5. Dans l'exemple représenté sur la coupe de la figure 4, ce masque optique est réalisé par le cadre 6 (bezel) de l'écran, dont la forme est adaptée pour recouvrir la zone d'affichage Z et intégrer la cellule 4 dans une cavité 7 ménagée dans le cadre 6 à cet effet. La forme du cadre présente ainsi une forme en débord D
(Figure 4). Le signal électrique l(t) fournit par la cellule photoélectrique 4 est appliqué en entrée d'une carte électronique 8 de traitement de ce signal. Dans la zone d'affichage Z, on impose l'affichage d'un motif de test. En pratique, les coins de l'écran sont peu ou pas utilisés par le système de visualisation. On ne dégrade donc pas l'image opérationnelle (image symbolique) affichée. La variation temporelle (ou fréqueπtielle) du motif de test est obtenue en pratique de façon simple par une commande en tout ou rien (ON/OFF) des éléments pixels de cette zone, à une fréquence caractéristique fc. En d'autres termes, sur les éléments pixels de cette zone Z, on impose alternativement, à la fréquence caractéristique fc, une tension correspondant au niveau de gris maximum (état allumé, ON), puis une tension correspondant au niveau de gris minimum (état éteint, OFF), et ainsi de suite. Le signal électrique l(t) doit donc, en fonctionnement normal, avoir la fréquence caractéristique fc, due à la suite alternée de valeurs de luminance représentative des états allumés (ON) et éteints (OFF) des éléments pixels. C'est ce que détecte la carte électronique 8. En pratique, la détection de fréquence peut se faire par toute circuiterie connue de l'homme de l'art. Dans un exemple, on prévoit un circuit de conversion analogique numérique, pour échantillonner le signal l(t) à une fréquence d'échantillonnage adaptée, et un comparateur, pour comparer la valeur jéphantillonnée à une valeur précédemment échantillonnée,.^ mémorisée. En pratique la fréquence caractéristique fc est égale à k fois la fréquence d'échantillonnage, k>1 choisi de manière à avoir une intégration du signal de luminance suffisante, par rapport à la fréquence de balayage de l'image. Si à la fréquence fc, les échantillons ont une valeur différente, on considère que l'écran fonctionne correctement. Si à la fréquence fc, les échantillons ont la même valeur, on considère que l'on a un défaut d'image figée. En pratique, on peut prévoir que l'on vérifie deux fois de suite que l'on a ce défaut, avant de déclencher l'alarme correspondante (prévention contre les fausses alarmes). Dans un autre exemple, on assure cette détection de fréquence par des moyens de comparaison de type analogique. Dans ce cas, on utilise typiquement la charge et la décharge d'un condensateur par le signal l(t). Dès que le signal l(t) devient constant, dû à un défaut d'image figé, la charge ou la décharge ne se fait plus, et c'est ce qui est détecté. Selon un aspect de mise en œuvre pratique d'un dispositif de détection selon l'invention, il est nécessaire de prendre en compte le temps de chauffage de l'écran, à chaque mise en route. En effet, de manière bien connue, tant que l'écran n'est pas à une température suffisante, ses propriétés de transmission sont très dégradées. Il faut donc prévoir d'inhiber le dispositif de détection pendant ce temps de préchauffage. Ceci peut se faire en prévoyant une temporisation qui permet de n'activer le dispositif qu'après une certaine durée depuis la mise sous tension. Cependant, le temps de préchauffage variant selon les conditions opérationnelles et climatiques, il est préférable de prévoir un signal d'activation fourni par une mesure de température ambiante minimum. Une autre manière de résoudre ce problème, est de prévoir l'affichage dans la zone de test d'un motif spécifique, qui fournit un top de départ de test au dispositif de détection, dès que la carte de traitement le détecte. Ce top de départ déclenche la commande d'affichage du motif de test ON/OFF à la fréquence caractéristique fc. Le motif spécifique de top départ peut par exemple être un niveau de gris spécifique, prédéterminé. Un organigramme de fonctionnement correspondant d'un dispositif de détection selon l'invention est représenté sur la figure 6a, en ce qui concerne l'aspect détection effectué par la carte électronique 8, et sur la figure 6b, pour l'aspect commande d'affichage dans la zone de test Z. Un indicateur binaire ACT est prévu, initialisé (typiquement mis à zéro) à chaque mise sous tension. Tant qu'il est à zéro, le dispositif commande l'affichage dans la zone de test Z du niveau de gris spécifique prédéterminé, et la carte de traitement est configurée pour détecter ce niveau de gris spécifique. Dès que ce niveau de gris est détecté, l'indicateur binaire ACT est mis à un. Le dispositif commande l'affichage du motif de test ON/OFF dans la zone de test Z et la carte de traitement est configurée pour détecter la fréquence caractéristique fc. La fréquence caractéristique fc est choisie en pratique en fonction de la fréquence de modulation de la source de lumière, généralement de l'ordre de 300 Hertz, et de la fréquence de balayage ligne de l'écran (50 ou 60 Hertz). Elle doit aussi être choisie pour permettre une détection suffisamment rapide, réactive, d'une panne (défaut image figée). En pratique, on choisira fc dans la gamme de 1 à 10 Hertz. Selon un autre aspect de mise en œuvre de l'invention, il est nécessaire de tenir compte de la variation de la luminance de la source de lumière arrière de l'écran. En effet, dans le domaine de l'avionique notamment, il est nécessaire d'asservir la luminance de la source de lumière arrière de l'écran à la luminosité ambiante, pour que les images symboliques affichées soient toujours très bien perçues par l'observateur (le pilote). Dans un exemple de réalisation connue, la source de lumière arrière est formée par un ensemble de lampes fluorescentes, commandées en impulsion, selon le mode PWM, en sorte que la variation de la luminance est contrôlée par la durée modulée des impulsions. La luminance obtenue en face avant de l'écran est le produit de la luminance fournie par la source de lumière et du coefficient de transmission de l'empilement de couches entre cette source de lumière et la face avant de l'écran. Ce coefficient de transmission peut-être de l'ordre de 4% à 8%, pour un écran ayant un CR de 50:1. Il est variable d'un écran à l'autre et avec la température ambiante. Dans un exemple, en ambiance de jour (forte luminance), le niveau de luminance correspondant à l'état OFF sera de l'ordre de 7 candelas par m2 et le niveau de luminance correspondant à l'état ON sera de l'ordre de 350 candelas par m2. En ambiance de nuit (faible luminance), le niveau de luminance correspondant à l'état OFF sera de l'ordre de 0,003 candelas par m2 et le niveau de luminance correspondant à l'état ON sera de l'ordre de 0,16 candelas par m2. La cellule photoélectrique 4 doit alors être choisie pour avoir une grand sensibilité correspondant à la dynamique de la luminance en sortie d'écran : elle doit pouvoir discerner entre 7 et 350 cd/m2 en conditions de forte luminance ambiante et entre 0,003 et 0,16 cd/m2 en conditions de faible luminance ambiante. Elle doit aussi avoir une grande dynamique de sortie pour permettre la détection des fronts correspondant à la variation de luminance détectée par forte luminance ambiante comme par faible luminance ambiante. Aussi, en pratique, on prévoit de préférence un amplificateur 9, typiquement un amplificateur opérationnel, pour amplifier le signal et minimiser le niveau de bruit. Cet amplificateur 9 sera de préférence disposé à proximité immédiate de la cellule photoélectrique 4, de manière à réduire les effets des interférences électromagnétiques. De préférence, la cellule photoélectrique 4 et son amplificateur 9 de signal seront logés dans la cavité 7 prévue dans la zone D en débord du cadre 6 de l'écran. Le cadre, ou au moins la zone en débord contenant la cellule, et de préférence la cellule et l'amplificateur, est du type protégé contre les interférences électromagnétiques (typiquement, en métal, raccordé à la masse). Dans une première variante de réalisation représentée sur la figure 5, on peut prévoir deux cellules photoélectriques 4a et 4b, disposées côte à côte face à la zone d'affichage Z, une première cellule 4a dimensioπnée pour une sensibilité et une dynamique de sortie optimales en faible luminance ambiante et une deuxième cellule dimensionnée pour une sensibilité et une dynamique de sortie optimales en forte luminance ambiante. Chaque cellule fournit en sortie un signal de luminance, respectivement la(t) et lb(t). De préférence, un amplificateur de signal, respectivement 9a, 9b, est prévu, avantageusement disposé à proximité de la cellule associée, pour amplifier le signal et minimiser le bruit, comme vu au paragraphe précédent. Le traitement de l'un ou l'autre signal de luminance (amplifia le cas échéant) dans la carte de traitement 8 est commandé par un capteur de luminance ambiante CL. Ainsi, selon la luminance ambiante, l'une ou l'autre cellule est utilisée de façon opérationnelle. Les deux cellules 4a, 4b sont logées, de préférence avec leur amplificateur de signal associé 9a, 9b, dans la cavité 7 ménagée dans le cadre 6 de l'écran, dans la zone en débord D qui recouvre la zone de test Z (figure 4). Le cadre 6, ou au moins la zone en débord, est du type protégé contre les interférences électromagnétiques.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 3, on s'affranchit de ce problème de variation de la luminance de la source de lumière arrière, en prévoyant une source de lumière spécifique pour la zone de test Z. En pratique, cette source de lumière spécifique est une diode électroluminescente LED. En effet, les diodes électroluminescentes sont capables de fonctionner de façon satisfaisante quelle que soit la température ambiante. Cette diode électroluminescente est disposée en pratique entre la source de lumière arrière principale et la couche arrière de l'empilement de l'écran, typiquement, la plaque de diffusion, prévue pour uniformiser la lumière. Cette diode est munie d'un dispositif de collimation associé, défini de façon à optimiser la surface de ladite zone d'affichage Z.
Un dispositif de détection selon l'invention permet ainsi de détecter un défaut d'image figée d'un écran à cristaux liquides. Il permet d'utiliser des écrans du commerce dans des applications dans lesquelles le niveau d'intégrité des données affichées est très important, typiquement dans le domaine de l'avionique. L'invention ne se limite pas à ce domaine. En particulier elle concerne aussi bien les écrans du type transmissif ou transflexif, utilisés pour afficher des images de type symbologie, ou des images de type vidéo. L'invention ne se limite pas aux dispositions décrites à titre d'exemple de mise en oeuvre. Notamment, on peut prévoir d'utiliser des motifs de test Mf0 plus élaborés, par exemple, des motifs fonction de la température. On peut prévoir une ou plusieurs fréquences caractéristiques dans le motif test, pour s'affranchir des effets parasites (fréquence de commande PWM de la boîte à lumière). On peut aussi prévoir une fréquence
-caractéristique variable. Ces différentes variantes permettent d'avoir une information plus riche, permettant la vérification de l'intégrité de la chaîne de détection, par exemple au moyen d'un contrôle de type checksum sur l'image affichée dans la zone de test. On peut prévoir d'effectuer la détection selon l'invention dans une seule zone de test, de préférence dans le coin inférieur droit, qui permet détecter les défauts dus à la commande des lignes et à la commande des colonnes. Mais on peut prévoir d'autres implantations. Le motif variable Mfc de test à afficher dans la zone d'affichage Z peut être généré par une électronique spécifique associée à l'écran, qui peut être intégré au circuit 13 qui reçoit les données DATA à afficher, comme représenté schématiquement sur la figure 5. Il peut aussi être généré par le ou les processeurs graphiques (1 ) qui pilotent les images à afficher sur ledit écran, comme représenté schématiquement sur la figure 3.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de détection d'image figée sur un écran (12) à cristaux liquides à matrice active, caractérisé en ce qu'il comprend : a. une cellule photoélectrique (4) recouvrant une zone d'affichage (Z) dudit écran, ladite cellule étant apte à fournir un signal électrique représentatif de la luminance dans ladite zone, b. des moyens de commande pour afficher un motif variable (Mfc) à une fréquence caractéristique (fc) dans ladite zone d'affichage, c. des moyens de traitement d'un signal électrique (l(t) fourni par ladite cellule, pour détecter ladite fréquence, d. et des moyens pour afficher une alarme dans le cas où ladite fréquence n'est pas détectée.
2. Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit motif variable correspond à une commande en tout ou rien des éléments pixels dans cette zone (Z), à ladite fréquence caractéristique (fc).
3. Dispositif de détection selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la fréquence caractéristique (fc) est variable.
4. Dispositif de détection selon la revendication 1 ou 2, la matrice étant agencée en lignes (G-i, ...Gn) et colonnes (Dι, ...Dm) et commandée par un circuit (20) de commande de sélection de lignes et un circuit (30) de commande d'affichage de données associé aux colonnes, les circuits de commande comprenant des registres à décalage avec une pluralité d'étages en cascade, caractérisé en ce que la zone d'affichage (Z) correspond aux lignes et colonnes de la matrice commandées par les derniers étages desdits registres à décalage.
5. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une diode électroluminescente (LED) comme source de lumière arrière de ladite zone d'affichage (Z).
6. Dispositif de détection selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte une première (4a) et une deuxième cellules (4b) disposées côte à côte face à ladite zone d'affichage (Z), l'une cellule opérationnelle en faible luminance et l'autre cellule opérationnelle en forte luminance.
7. Dispositif de détection selon la revendication 1 ou 6, caractérisé en ce que la ou les cellules (4, ou 4a, 4b) sont logées dans une cavité (7) ménagée dans une zone en débord (D) d'un cadre (6) dudit écran (12), ladite zone en débord recouvrant la zone d'affichage (Z).
8. Dispositif de détection selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le cadre(6) ou au moins ladite zone en débord (D) du cadre (6) est du type protégé contre les interférences électromagnétiques.
9. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 , 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement du signal électrique fourni par la ou les cellules, comprennent un élément amplificateur (9) dudit signal disposé au plus près de la ou des cellules.
10. Dispositif de détection selon la revendication 9, en combinaison avec la revendication 7, caractérisé en ce que ledit élément amplificateur (9) est disposé dans la cavité (7), à proximité immédiate d'une cellule associé (4).
11. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le motif variable (Mfc) à afficher dans ladite zone d'affichage (Z) est généré par une électronique spécifique associée à l'écran.
2. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le motif variable (Mfc) à afficher dans ladite zone d'affichage (Z) est généré par un ou des processeurs graphiques (1) qui pilotent les images à afficher sur ledit écran.
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