专利名称：具有扭曲向列液晶矩阵的安全显示设备的制作方法
技术领域：
本发明属于驾驶舱显示器领域，在此领域中，包括液晶矩阵的显示设备，也被叫做“IXD”，称为“Liquid Crystal Display”。目前这样的显示屏幕适用于民用与军用领域中所有类型的固定翼或者旋翼飞机。
背景技术：
IXD屏幕以矩阵寻址的原理运行。如图1所示，IXD屏幕由安排在矩阵中独立的显色像素构成。图1所示的六个像素P用不同的明暗层次表示像素的颜色。每个像素P由包含在两个电极之间的厚度较薄的液晶构成，第一个所谓的控制电极和第二个被称为“背板”的背电极B为所有矩阵所共有的，并且在图1中由椭圆符号表示。电极之间的电势差或者DDP由被称为“TFT”(thin film transistor)的晶体管控制。该电势差作用在液晶分子的方向上并且因此作用在光透射的方向上。每个晶体管TFT位于行L和控制列C的交叉点。每个晶体管TFT的栅极G连接至特定的行并且漏极D连接至特定的列。视频图像产生器通过被称为驱动的电子线路，根据待显示的图像，驱动位于不同行和不同列的交叉点的晶体管TFT。该驱动被布置为“行驱动”和“列驱动”。列驱动接收经行驱动验证的待显示的视频信息。列驱动将视频产生器的数字信号转化为与被称为“GMA”的参考电压成比例的模拟电压，称为GamMA电压。该电压加在晶体管TFT的漏极D上。行驱动将导通电压“VG_on”加在位于同一行排成一线的晶体管的栅极G上，以将列驱动提供的模拟电压加在液晶上，其它的行被行的关断电压“ VG_of f ”保持在关断状态。一旦行被写入，列驱动呈现新的模拟电压并且行驱动导通下一行，如此直到矩阵屏幕所有的行。所使用的IXD屏幕通常基于所谓的“扭曲向列”(TN)技术，这是因为与其它技术相比，其具有提供更多光透射的优点。图2a和2b显示,作为时间t的函数，以伏特为单位的电压应用在两种使用配置中。在第一种配置中，被称为“黑IXD”的配置，液晶是不透明的；在第二种配置中，被称为“白IXD”的配置，液晶是透明的。在图2a和图2b中，由虚线表示的“背板”电压是连续的，并且设置在6伏左右。在两种情况下，为了不创建标记，液晶接收交替正负的DDP，与图2a和图2b中的“正相位”和“负相位”相对应。在图2a显示的第一种配置中，如果DDP大于4伏，液晶是不透明的。列电压则在O伏与12伏之间变化，即是说围绕着6伏的背板电压以±6伏变化。在图2b显示的第二种配置中，如果DDP接近于零或者小于I伏，液晶是透明的。列电压则在5伏与7伏之间变化，即是说围绕着6伏的背板电压以土 IV变化。这种技术的缺点是当后者有缺陷或者不受控制时，液晶自然地呈现白屏，即是所说的“常白”。与具有“PFD” (primary flight display)黑色背景的传统显示器相比,这种白屏具有较强亮度，可能会对飞行员造成麻烦。
图3显示一组由IXDl和IXD2表示的两个双显示器。“双显示器”的表达应该被理解它表示为显示器包括安装用于显示两个完全独立或者隔离的图像的单液晶矩阵。更具体地说，双显示器包括两个独立的电源、两个独立的光箱、两个独立的图像生成器以及两个独立的行驱动和列驱动组。因此，首次的任意一种类型的故障都不会导致显示设备的彻底失效。在图3中，左边的显不器IXDl状态良好并且具有标以Dle和DId表不的两个显不器。右边的显示器IXD2的左边部分D2e已经失效并显示为白屏。只有右边部分D2d是在运行的。这种类型的屏幕失效的结果是，或者自动关断照亮矩阵的光箱以恢复黑屏，或者飞行员手动关断设备，以便恢复黑屏。这样的关断导致设备的彻底失效。这种结果在双显示器呈现两个不同且独立的显示类型的情况下是高度有害的，因为它引起第二显示器的失效，因而干扰了满足飞行认证和安全性能所需要的屏幕重构。
发明内容
根据本发明的设备没有显示出这些缺点。它使得在扭曲向列型的LCD屏幕上，甚至在屏幕不再受控之后(例如行驱动或者列驱动的失效)，强制显示为黑色成为可能。在使用双屏幕的情况下，根据本发明的设备也能保持第二显示器运行，使飞行员不被变成白色的失效显示器妨碍成为可能。因此，系统和飞行员都不必再关注LCD的失效。因而，根据本发明的设备具有双重作用:不出现错误图像并且避免妨碍飞行员。更具体地说，本发明的主题是包括扭曲向列型有源液晶矩阵显示设备，所述矩阵包括第一像素组、第一行组和列组以及第一电控器件；每个像素被晶体管控制，晶体管包括源极、漏极和栅极，栅极连接至行，漏极连接至列并且源极连接至像素的控制电极；加在每个控制行上的电压或者是足以导通晶体管的导通电压VG_on，或者是足以关断晶体管的关断电压VG_off ；加在每一列上的GMA电压与预先确定的像素的光透射有关；显示设备包括用于检测第一电控器件的正确运行的第一检测装置，其特征在于，显示设备包括安装用于强制将行的关断电压VG_off和列的GMA电压置零的第一切断装置，在检测到第一电控器件非正确运行的情况下，强制将行的关断电压VG_off和列的GMA电压置零，使得第一像素组的所有像素的透射达到最小。有利的是，显示设备是双重的，即是说液晶矩阵包括:与第一像素级组、第一行组和列组、第一电控器件以及第一切断装置无关的第二像素组、第二行组和列组、第二电控器件、第二检测装置以及第二切断装置。有利的是，切断装置为安装在行和列的电源电路及电接地之间的晶体管，所述晶体管由用于检测电控器件正确运行的第一或者第二检测装置控制。有利的是,正确运行检测装置包括:或者是用于检测稳定图像的装置，图像对应于在独立显示期间加在不同像素上的所有GMA电压；或者是用于检查行和/或控制列的电流消耗的装置。
通过阅读下面的以非限定的实例和使用附图的方式进行的描述，本发明将得到更好的理解，并且其它的优点也将更加鲜明:图1，如前文所述，表示有源IXD矩阵的像素的排列；图2a与2b，也如前文所述，表示加在像素上的以伏特为单位的变量DDP，它使像素或者透明，或者不透明；图3，如前文所述，表示根据现有技术的驾驶舱显示系统，其包括两个双显示设备，其中一个显示器是失效的；图4表示根据本发明的行电压切断装置的电路原理图；图5表示根据本发明的列电压切断装置的电路原理图；图6表示根据本发明的驾驶舱显示系统，其包括两个双显示设备，其中一个显示器是失效的。
具体实施例方式在下文中，采用与前文相同的术语来命名显示设备的主要元件。根据本发明所述的显示设备通常包括扭曲向列型有源液晶矩阵，矩阵包括:一第一像素组、第一行组和列组、第一电控器件以及用于监控或者检测第一电控器件正确运行的第一检测装置；—每个像素由晶体管控制，晶体管包括源极、漏极和栅极，栅极连接至行、漏极连接至列并且源极连接至像素的控制电极；一加在每个控制行上的电压或者是足以导通晶体管的导通电压VG_on，或者是足以关断晶体管的关断电压VG_off ；一加在每一列上的GMA电压与预先确定的像素的光透射有关。显示设备也包括用于监控屏幕正确运行的电子设备。根据本发明的显示设备也包括第一切断装置。这些切断装置配置于显示设备，目的是使得黑屏的获得与视频产生器的控制无关，并且与屏幕是运行还是失效的状态无关成为可能。为了实现这个功能，需要进行两个动作。首先，所有在关断状态的行必须通过强制将关断电压VG_off置为零伏来导通。因此，无论行驱动的状态如何，所有的晶体管TFT将产生泄露(leak)并允许由列驱动提供的模拟电压通过。需要的第二个动作是，不管视频控制如何，在列驱动上施加模拟电压使显示设备显示黑色。这个动作通过强制将所有的GMA电压置为零伏来完成。因此，由液晶可见，DDP与加在背板上的电压直接相关。这些动作通过监控屏幕正确运行的电子设备来控制。有多种技术原理可以实现这样的监控。第一个可以被引用的实例是稳定图像检测装置，图像对应于在独立显示期间加在不同像素上的所有GMA电压。在航空系统中稳定的图像被认为是关键的，因为它们很可能在某个时间被机务人员所忽视。第二个可以被引用的实例是用于检查行和/或控制列的电流消耗的装置。这种监控的结果将是，一方面，强制将电压VG_off置零，并且另一方面崩溃GMA电压，强制将屏幕变黑。
也有可能强制将电压VG_on置零，以看不到写入失败过程中的行。如第一个实例，图4表示执行用于实现重置使电压VG_on和VG_off为零的功能的切断装置。这些功能通常通过使用“升压(boost)”电压转换器来实现，如图4所示。该“升压”转换器只需在阻塞状态，即可强制将这两个电压置为零伏。这个过程由三个晶体管TFTc构成装置完成，第一个安装在转换器的输入端，隔离转换器与其供电电压VKEF，另外两个安装在转换器的两个输出通道VG_on和VG_off上，并连接到地，三个晶体管由显示设备的监控电子设备EdS控制。如第二个实例，图5表示执行用于实现重置使GMA电压为零的功能的切断装置。这些功能由电阻桥R实现。桥的电源电压被两个晶体管TFT。构成的装置切断，两个晶体管将电阻桥与它的电源电压Vke/隔离并且连接电阻桥R到地。如前所述，这两个晶体管由显示设备的监控电子设备EdS控制。这些简单的设置使得可以通过对IXD屏幕的基本电子设备的轻微改造，强制使“常白” TN LCD显示为黑色并且此动作与所述屏幕的运行状态无关。该设备还具有从不向飞行员显示错误图像的优点。在单显示器的情况下，由于显示屏幕即使在失效的情况下也不会产生耀眼的光，它有可能使对飞行员的视觉阻碍达到最小。在双显示器的情况下，前述切断装置对于单显示区域是双重的。当仅有一个显示器受影响时，系统不再需要切断所有的设备，如图6所示，其使用与图3相同的标记。显示器IXD2的半屏D2d可以保持完备的功能，因此使得保持航空安全要求所需要的重构能力成为可能。因此，在图3的显示系统中，半屏D2e的显示失效导致白屏的出现和所谓的“PFD”信息显示的缺失，而该信息对于飞行是必不可少的。在图6的显示系统的情况下，半屏D2e的显示失效导致更多人工黑屏的出现，和在显示器LCD2的功能完备的部分D2e上显示的所谓的“PFD”信息的重构。
权利要求
1.一种显示设备，其包括扭曲向列型有源液晶矩阵， 所述矩阵包括第一像素组(P)，第一行组(L)和第一列组(C)以及第一电控器件， 每个像素被晶体管(TFT)控制，所述晶体管包括源极、漏极(D)和栅极(G)，所述栅极连接至行，所述漏极连接至列并且所述源极连接至所述像素的控制电极， 加在每个控制行上的电压或者是足以导通所述晶体管的导通电压VG_on，或者是足以关断所述晶体管的关断电压VG_off， 每一列上的GMA电压与预先确定的像素的光透射有关， 所述显示设备包括用于检测所述第一电控器件正确运行的第一检测装置(EdS)， 其特征在于，在检测到所述第一电控器件非正确运行的情况下，所述显示设备包括安装用于强制将所述行的关断电压VG_off和所述列的GMA电压置零的第一切断装置(TFTc)，使得所述第一像素组的所有像素的透射达到最小。
2.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于所述设备是双重的，即是说所述液晶矩阵包括: 与所述第一像素组、行组、列组、所述第一电控器件以及所述第一切断装置无关的第二像素组、第二行组和列组、第二电控器件、第二检测装置以及第二切断装置。
3.根据权利要求1或2所述的显示设备，其特征在于切断装置为安装在所述行和所述列的电源电路与电接地之间的晶体管(TFTc)，所述晶体管被所述第一和/或所述第二检测装置控制。
4.根据其中一项前述权利要求所述的显示设备，其特征在于所述正确运行检测装置包括用于检测稳定图像的装置，图像对应于在独立显示期间加在不同像素上的所有电压(GMA)0
5.根据其中一项前述权利要求所述的显示设备，其特征在于所述正确运行检测装置包括用于检查所述行和/或控制列的消耗电流的装置。
全文摘要
本发明提供一种具有扭曲向列液晶矩阵的安全显示设备，其所属领域为包括扭曲向列型有源液晶矩阵的显示设备。矩阵包括像素组，行组和列组以及电控器件。每个像素由晶体管控制。加在每个控制行上的电压或者是足以导通晶体管的导通电压VG_on，或者是足以关断晶体管的关断电压VG_off。加在每一列上的GMA电压与预先确定的像素的光透射有关。显示设备包括用于检测电控器件的正确运行的装置。在检测到非正确运行的情况下，显示设备包括安装用于强制将行的关断电压VG_off和列的GMA电压置零的切断装置，使得第一像素组的所有像素的透射达到最小。
文档编号G02F1/133GK103163673SQ20121052573
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月7日 优先权日2011年12月16日
发明者L·加纳, D·圣地亚哥 申请人:泰勒斯公司