專利名稱：具有扭曲向列液晶矩陣的安全顯示設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于駕駛艙顯示器領域，在此領域中，包括液晶矩陣的顯示設備，也被叫做“IXD”，稱為“Liquid Crystal Display”。目前這樣的顯示屏幕適用于民用與軍用領域中所有類型的固定翼或者旋翼飛機。
背景技術：
IXD屏幕以矩陣尋址的原理運行。如圖1所示，IXD屏幕由安排在矩陣中獨立的顯色像素構成。圖1所示的六個像素P用不同的明暗層次表示像素的顏色。每個像素P由包含在兩個電極之間的厚度較薄的液晶構成，第一個所謂的控制電極和第二個被稱為“背板”的背電極B為所有矩陣所共有的，并且在圖1中由橢圓符號表示。電極之間的電勢差或者DDP由被稱為“TFT”(thin film transistor)的晶體管控制。該電勢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。每個晶體管TFT位于行L和控制列C的交叉點。每個晶體管TFT的柵極G連接至特定的行并且漏極D連接至特定的列。視頻圖像產(chǎn)生器通過被稱為驅動的電子線路，根據(jù)待顯示的圖像，驅動位于不同行和不同列的交叉點的晶體管TFT。該驅動被布置為“行驅動”和“列驅動”。列驅動接收經(jīng)行驅動驗證的待顯示的視頻信息。列驅動將視頻產(chǎn)生器的數(shù)字信號轉化為與被稱為“GMA”的參考電壓成比例的模擬電壓，稱為GamMA電壓。該電壓加在晶體管TFT的漏極D上。行驅動將導通電壓“VG_on”加在位于同一行排成一線的晶體管的柵極G上，以將列驅動提供的模擬電壓加在液晶上，其它的行被行的關斷電壓“ VG_of f ”保持在關斷狀態(tài)。一旦行被寫入，列驅動呈現(xiàn)新的模擬電壓并且行驅動導通下一行，如此直到矩陣屏幕所有的行。所使用的IXD屏幕通常基于所謂的“扭曲向列”(TN)技術，這是因為與其它技術相比，其具有提供更多光透射的優(yōu)點。圖2a和2b顯示,作為時間t的函數(shù)，以伏特為單位的電壓應用在兩種使用配置中。在第一種配置中，被稱為“黑IXD”的配置，液晶是不透明的；在第二種配置中，被稱為“白IXD”的配置，液晶是透明的。在圖2a和圖2b中，由虛線表示的“背板”電壓是連續(xù)的，并且設置在6伏左右。在兩種情況下，為了不創(chuàng)建標記，液晶接收交替正負的DDP，與圖2a和圖2b中的“正相位”和“負相位”相對應。在圖2a顯示的第一種配置中，如果DDP大于4伏，液晶是不透明的。列電壓則在O伏與12伏之間變化，即是說圍繞著6伏的背板電壓以±6伏變化。在圖2b顯示的第二種配置中，如果DDP接近于零或者小于I伏，液晶是透明的。列電壓則在5伏與7伏之間變化，即是說圍繞著6伏的背板電壓以土 IV變化。這種技術的缺點是當后者有缺陷或者不受控制時，液晶自然地呈現(xiàn)白屏，即是所說的“常白”。與具有“PFD” (primary flight display)黑色背景的傳統(tǒng)顯示器相比,這種白屏具有較強亮度，可能會對飛行員造成麻煩。
圖3顯示一組由IXDl和IXD2表示的兩個雙顯示器?！半p顯示器”的表達應該被理解它表示為顯示器包括安裝用于顯示兩個完全獨立或者隔離的圖像的單液晶矩陣。更具體地說，雙顯示器包括兩個獨立的電源、兩個獨立的光箱、兩個獨立的圖像生成器以及兩個獨立的行驅動和列驅動組。因此，首次的任意一種類型的故障都不會導致顯示設備的徹底失效。在圖3中，左邊的顯不器IXDl狀態(tài)良好并且具有標以Dle和DId表不的兩個顯不器。右邊的顯示器IXD2的左邊部分D2e已經(jīng)失效并顯示為白屏。只有右邊部分D2d是在運行的。這種類型的屏幕失效的結果是，或者自動關斷照亮矩陣的光箱以恢復黑屏，或者飛行員手動關斷設備，以便恢復黑屏。這樣的關斷導致設備的徹底失效。這種結果在雙顯示器呈現(xiàn)兩個不同且獨立的顯示類型的情況下是高度有害的，因為它引起第二顯示器的失效，因而干擾了滿足飛行認證和安全性能所需要的屏幕重構。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的設備沒有顯示出這些缺點。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(例如行驅動或者列驅動的失效)，強制顯示為黑色成為可能。在使用雙屏幕的情況下，根據(jù)本發(fā)明的設備也能保持第二顯示器運行，使飛行員不被變成白色的失效顯示器妨礙成為可能。因此，系統(tǒng)和飛行員都不必再關注LCD的失效。因而，根據(jù)本發(fā)明的設備具有雙重作用:不出現(xiàn)錯誤圖像并且避免妨礙飛行員。更具體地說，本發(fā)明的主題是包括扭曲向列型有源液晶矩陣顯示設備，所述矩陣包括第一像素組、第一行組和列組以及第一電控器件；每個像素被晶體管控制，晶體管包括源極、漏極和柵極，柵極連接至行，漏極連接至列并且源極連接至像素的控制電極；加在每個控制行上的電壓或者是足以導通晶體管的導通電壓VG_on，或者是足以關斷晶體管的關斷電壓VG_off ；加在每一列上的GMA電壓與預先確定的像素的光透射有關；顯示設備包括用于檢測第一電控器件的正確運行的第一檢測裝置，其特征在于，顯示設備包括安裝用于強制將行的關斷電壓VG_off和列的GMA電壓置零的第一切斷裝置，在檢測到第一電控器件非正確運行的情況下，強制將行的關斷電壓VG_off和列的GMA電壓置零，使得第一像素組的所有像素的透射達到最小。有利的是，顯示設備是雙重的，即是說液晶矩陣包括:與第一像素級組、第一行組和列組、第一電控器件以及第一切斷裝置無關的第二像素組、第二行組和列組、第二電控器件、第二檢測裝置以及第二切斷裝置。有利的是，切斷裝置為安裝在行和列的電源電路及電接地之間的晶體管，所述晶體管由用于檢測電控器件正確運行的第一或者第二檢測裝置控制。有利的是,正確運行檢測裝置包括:或者是用于檢測穩(wěn)定圖像的裝置，圖像對應于在獨立顯示期間加在不同像素上的所有GMA電壓；或者是用于檢查行和/或控制列的電流消耗的裝置。


通過閱讀下面的以非限定的實例和使用附圖的方式進行的描述，本發(fā)明將得到更好的理解，并且其它的優(yōu)點也將更加鮮明:圖1，如前文所述，表示有源IXD矩陣的像素的排列；圖2a與2b，也如前文所述，表示加在像素上的以伏特為單位的變量DDP，它使像素或者透明，或者不透明；圖3，如前文所述，表示根據(jù)現(xiàn)有技術的駕駛艙顯示系統(tǒng)，其包括兩個雙顯示設備，其中一個顯示器是失效的；圖4表示根據(jù)本發(fā)明的行電壓切斷裝置的電路原理圖；圖5表示根據(jù)本發(fā)明的列電壓切斷裝置的電路原理圖；圖6表示根據(jù)本發(fā)明的駕駛艙顯示系統(tǒng)，其包括兩個雙顯示設備，其中一個顯示器是失效的。
具體實施例方式在下文中，采用與前文相同的術語來命名顯示設備的主要元件。根據(jù)本發(fā)明所述的顯示設備通常包括扭曲向列型有源液晶矩陣，矩陣包括:一第一像素組、第一行組和列組、第一電控器件以及用于監(jiān)控或者檢測第一電控器件正確運行的第一檢測裝置；—每個像素由晶體管控制，晶體管包括源極、漏極和柵極，柵極連接至行、漏極連接至列并且源極連接至像素的控制電極；一加在每個控制行上的電壓或者是足以導通晶體管的導通電壓VG_on，或者是足以關斷晶體管的關斷電壓VG_off ；一加在每一列上的GMA電壓與預先確定的像素的光透射有關。顯示設備也包括用于監(jiān)控屏幕正確運行的電子設備。根據(jù)本發(fā)明的顯示設備也包括第一切斷裝置。這些切斷裝置配置于顯示設備，目的是使得黑屏的獲得與視頻產(chǎn)生器的控制無關，并且與屏幕是運行還是失效的狀態(tài)無關成為可能。為了實現(xiàn)這個功能，需要進行兩個動作。首先，所有在關斷狀態(tài)的行必須通過強制將關斷電壓VG_off置為零伏來導通。因此，無論行驅動的狀態(tài)如何，所有的晶體管TFT將產(chǎn)生泄露(leak)并允許由列驅動提供的模擬電壓通過。需要的第二個動作是，不管視頻控制如何，在列驅動上施加模擬電壓使顯示設備顯示黑色。這個動作通過強制將所有的GMA電壓置為零伏來完成。因此，由液晶可見，DDP與加在背板上的電壓直接相關。這些動作通過監(jiān)控屏幕正確運行的電子設備來控制。有多種技術原理可以實現(xiàn)這樣的監(jiān)控。第一個可以被引用的實例是穩(wěn)定圖像檢測裝置，圖像對應于在獨立顯示期間加在不同像素上的所有GMA電壓。在航空系統(tǒng)中穩(wěn)定的圖像被認為是關鍵的，因為它們很可能在某個時間被機務人員所忽視。第二個可以被引用的實例是用于檢查行和/或控制列的電流消耗的裝置。這種監(jiān)控的結果將是，一方面，強制將電壓VG_off置零，并且另一方面崩潰GMA電壓，強制將屏幕變黑。
也有可能強制將電壓VG_on置零，以看不到寫入失敗過程中的行。如第一個實例，圖4表示執(zhí)行用于實現(xiàn)重置使電壓VG_on和VG_off為零的功能的切斷裝置。這些功能通常通過使用“升壓(boost)”電壓轉換器來實現(xiàn)，如圖4所示。該“升壓”轉換器只需在阻塞狀態(tài)，即可強制將這兩個電壓置為零伏。這個過程由三個晶體管TFTc構成裝置完成，第一個安裝在轉換器的輸入端，隔離轉換器與其供電電壓VKEF，另外兩個安裝在轉換器的兩個輸出通道VG_on和VG_off上，并連接到地，三個晶體管由顯示設備的監(jiān)控電子設備EdS控制。如第二個實例，圖5表示執(zhí)行用于實現(xiàn)重置使GMA電壓為零的功能的切斷裝置。這些功能由電阻橋R實現(xiàn)。橋的電源電壓被兩個晶體管TFT。構成的裝置切斷，兩個晶體管將電阻橋與它的電源電壓Vke/隔離并且連接電阻橋R到地。如前所述，這兩個晶體管由顯示設備的監(jiān)控電子設備EdS控制。這些簡單的設置使得可以通過對IXD屏幕的基本電子設備的輕微改造，強制使“常白” TN LCD顯示為黑色并且此動作與所述屏幕的運行狀態(tài)無關。該設備還具有從不向飛行員顯示錯誤圖像的優(yōu)點。在單顯示器的情況下，由于顯示屏幕即使在失效的情況下也不會產(chǎn)生耀眼的光，它有可能使對飛行員的視覺阻礙達到最小。在雙顯示器的情況下，前述切斷裝置對于單顯示區(qū)域是雙重的。當僅有一個顯示器受影響時，系統(tǒng)不再需要切斷所有的設備，如圖6所示，其使用與圖3相同的標記。顯示器IXD2的半屏D2d可以保持完備的功能，因此使得保持航空安全要求所需要的重構能力成為可能。因此，在圖3的顯示系統(tǒng)中，半屏D2e的顯示失效導致白屏的出現(xiàn)和所謂的“PFD”信息顯示的缺失，而該信息對于飛行是必不可少的。在圖6的顯示系統(tǒng)的情況下，半屏D2e的顯示失效導致更多人工黑屏的出現(xiàn)，和在顯示器LCD2的功能完備的部分D2e上顯示的所謂的“PFD”信息的重構。
權利要求
1.一種顯示設備，其包括扭曲向列型有源液晶矩陣， 所述矩陣包括第一像素組(P)，第一行組(L)和第一列組(C)以及第一電控器件， 每個像素被晶體管(TFT)控制，所述晶體管包括源極、漏極(D)和柵極(G)，所述柵極連接至行，所述漏極連接至列并且所述源極連接至所述像素的控制電極， 加在每個控制行上的電壓或者是足以導通所述晶體管的導通電壓VG_on，或者是足以關斷所述晶體管的關斷電壓VG_off， 每一列上的GMA電壓與預先確定的像素的光透射有關， 所述顯示設備包括用于檢測所述第一電控器件正確運行的第一檢測裝置(EdS)， 其特征在于，在檢測到所述第一電控器件非正確運行的情況下，所述顯示設備包括安裝用于強制將所述行的關斷電壓VG_off和所述列的GMA電壓置零的第一切斷裝置(TFTc)，使得所述第一像素組的所有像素的透射達到最小。
2.根據(jù)權利要求1所述的顯示設備，其特征在于所述設備是雙重的，即是說所述液晶矩陣包括: 與所述第一像素組、行組、列組、所述第一電控器件以及所述第一切斷裝置無關的第二像素組、第二行組和列組、第二電控器件、第二檢測裝置以及第二切斷裝置。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的顯示設備，其特征在于切斷裝置為安裝在所述行和所述列的電源電路與電接地之間的晶體管(TFTc)，所述晶體管被所述第一和/或所述第二檢測裝置控制。
4.根據(jù)其中一項前述權利要求所述的顯示設備，其特征在于所述正確運行檢測裝置包括用于檢測穩(wěn)定圖像的裝置，圖像對應于在獨立顯示期間加在不同像素上的所有電壓(GMA)0
5.根據(jù)其中一項前述權利要求所述的顯示設備，其特征在于所述正確運行檢測裝置包括用于檢查所述行和/或控制列的消耗電流的裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有扭曲向列液晶矩陣的安全顯示設備，其所屬領域為包括扭曲向列型有源液晶矩陣的顯示設備。矩陣包括像素組，行組和列組以及電控器件。每個像素由晶體管控制。加在每個控制行上的電壓或者是足以導通晶體管的導通電壓VG_on，或者是足以關斷晶體管的關斷電壓VG_off。加在每一列上的GMA電壓與預先確定的像素的光透射有關。顯示設備包括用于檢測電控器件的正確運行的裝置。在檢測到非正確運行的情況下，顯示設備包括安裝用于強制將行的關斷電壓VG_off和列的GMA電壓置零的切斷裝置，使得第一像素組的所有像素的透射達到最小。
文檔編號G02F1/133GK103163673SQ20121052573
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權日2011年12月16日
發(fā)明者L·加納, D·圣地亞哥 申請人:泰勒斯公司