[发明专利]具有扭曲向列液晶矩阵的安全显示设备

说明书

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“LCD”，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

LCD屏幕以矩阵寻址的原理运行。如图1所示，LCD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_off”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LCD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LCD”的配置，液晶是不透明的；在第二种配置中，被称为“白LCD”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0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1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±1V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LCD1和LCD2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，左边的显示器LCD1状态良好并且具有标以D1_G和D1_D表示的两个显示器。右边的显示器LCD2的左边部分D2_G已经失效并显示为白屏。只有右边部分D2_D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；