(57)【要約】  本発明の分野は、概して、基本画素で構成される液晶マトリクススクリーンを備える表示装置の分野であり、前記スクリーンは少なくとも、電圧基準として使用され、かつ「バックプレーン」と呼ばれる第１の電極と、画素を制御する駆動電圧を送るマトリクス電子回路網の形状をした第２の電極と、前記電極用の制御電子装置とを備えており、前記スクリーンは、いわゆる「ノーマリーブラック」モード、すなわち、電圧が印加されない状態で画素の光透過が実質的にゼロであるモードで使用される。本発明の装置では、「バックプレーン」駆動電圧は可変の周期的電圧であり、この電圧の変動振幅は、第２の電極に電圧を印加しない状態で画素の光透過が観察者によって認知されるのに足りるように十分にある。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本画素で構成される少なくとも１つの液晶マトリクススクリーンを備える表示装置であって、前記スクリーンが少なくとも、電圧基準として使用されかつ「バックプレーン」と呼ばれる第１の電極（７）と、前記画素を制御する駆動電圧を送るマトリクス電子回路網の形状をした第２の電極（３）と、前記電極用の制御電子装置とを備え、前記スクリーンがいわゆる「ノーマリーブラック」モード、すなわち、前記画素を制御する前記駆動電圧の最大振幅が最大の光透過に相当するモードで使用される、表示装置において、「バックプレーン」駆動電圧が可変の周期的電圧であり、前記「バックプレーン」電圧の変動振幅が、前記画素を制御する前記駆動電圧の最大振幅の約１／３に相当し、この電圧の変動振幅が、前記第２の電極に電圧を印加しない状態で前記画素の光透過が観察者によって認知されるのに足りるように十分にあることを特徴とする、表示装置。
【請求項２】
前記画素を制御する前記駆動電圧が周期的であり、前記電圧の変動振幅が、前記画素が平均してゼロ電圧を受けるように前記「バックプレーン」駆動電圧を中心とすることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
一期間の前記「バックプレーン」駆動電圧が、第１の半期間では第１の一定値を有し、第２の半期間では前記第１の値とは異なる第２の一定値を有することを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記「バックプレーン」駆動電圧の変動周波数が、フレーム周波数を意味する像リフレッシュ周波数と同一の大きさであることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記液晶マトリクススクリーンが、「マルチドメイン垂直配向」を意味する頭字語であるＭＶＡ型であるか、あるいは「横電界スイッチング」を意味する頭字語であるＩＰＳ型であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、高度な安全性を要する液晶フラットスクリーンの分野である。
【背景技術】
【０００２】
航空分野では、安全性が基本パラメータの１つをなしている。航空機製造業者および航空会社は、航空交通の増加を考慮して、機器類の製造業者にこれまで以上に期待をかけている。コックピットのディスプレイの分野では今後、誤った画像表示はいかなるものも禁じられる。
【０００３】
長年、ディスプレイ分野では、液晶フラットスクリーンが広く行き渡っている。これらは特に、航空計器板のディスプレイをなすために用いられている。
【０００４】
従来、ＬＣＤと称される液晶ディスプレイは、主に光源およびマトリクス状の光変調器を備えている。本来のマトリクスは、種々の層の積層体で構成されるパネルである。図１は、ＬＣＤマトリクスの部分的な分解図を表したものである。この図において、白色の矢印は、マトリクスを通過する光の伝搬方向を示している。マトリクスは、以下のものを連続して備えている。
・光源側に配置された第１の後部偏光板１
・従来の専門用語では一般に「ドライバ」と呼ばれ、主に多数の垂直制御バスで構成されるマトリクス制御電子装置３を備える第１のガラス板２
・第１の液晶用支持板４
・液晶５
・「バックプレーン」とも呼ばれる対電極７を支持する第２の液晶用支持板６
・三色のカラーフィルタのマトリクス網８。三色の各組は、像のカラー「ドット」という用語でも知られる画素に相当する。
・第２のガラス板９
・観察者側に配置された第２の後部偏光板１０
【０００５】
ディスプレイは次のように動作する。光源は、パネルの後部で第１の偏光板１によって偏光される。光は液晶、カラーフィルタ８を通過し、第２の偏光板１０を通り放出される。光が静止状態の液晶を通過した際、その偏光は９０度位相シフトされる。
【０００６】
可能な動作モードが主に２つある。第１のモードでは、第２の偏光板の偏光軸は、第１の偏光板の偏光軸に対して直角に交わっている。この場合、パネルから発せられた光は液晶を通過した後、第２の偏光板と同一の偏光状態を有して放出されることができる。このモードは「ホワイトモード」または他に「ノーマリーホワイト」と呼ばれる。第２のモードでは、第２の偏光板の偏光軸は第１の偏光板の偏光軸と平行である。この場合、パネルから発せられた光は第２の偏光板の偏光軸に対して９０度偏光され、放出されることができない。このモードは「ブラックモード」または他に「ノーマリーブラック」と呼ばれる。
【０００７】
いずれの場合も、駆動コマンドが液晶に適用された後、後者を通過した光はこれにより多かれ少なかれ位相シフトされ、光の一部のみが、生じた位相シフトに応じて前部偏光板を通過する。このようにして各カラーフィルタに階調が作られる。「ノーマリーホワイト」モードあるいは「ノーマリーブラック」モードのいずれにおいても、指定された色を有する画素すなわち「ドット」を生じさせることがこのようにして可能となる。
【０００８】
最初のＬＣＤスクリーンは、「ツイステッドネマティック」すなわちＴＮと称される構成のみを用いたものであった。この構成は、「ノーマリーホワイト」と称されるＬＣＤセルの製造を可能にした。「ドット」は、駆動されない状態で発光した。
【０００９】
航空分野では、カラードットは、「クワド（ｑｕａｄｓ）」と呼ばれる四重体（ｑｕａｄｒｕｐｌｅｓ）の中に構成され、交互配列、いわゆる「ストライプ」モードで配列されたカラム「駆動」回路またはカラム制御回路が、映像リンクの損失を補償するために用いられていた。
【００１０】
これらのセルは、「バックプレーン切り替え」と呼ばれる駆動モードを用いてマトリクスを制御していた。
【００１１】
さらに、最初のディスプレイには技術的な欠点があった。液晶は時定数が低く、アモルファスシリコン「ＭＯＳ」トランジスタは相当な量の電流リークがあった。
【００１２】
現在、アビオニクス機器のグラフィック画像は一般に、暗い背景を用いて航路図のコントラストを改善している。このため、最初のＬＣＤスクリーンでは、欠陥が、パイロットがすぐに認知するような異常な発光領域を作っていた。したがって、最初のＬＣＤディスプレイの技術的特徴により、そのディスプレイおよび関連した電子機器における欠陥を視覚的に認知することが容易に可能となっていた。つまり、安全性が自然に確保されていた。
【００１３】
液晶、カラムドライバ、アクティブマトリクスの製造の発展により、「固定バックプレーン」と呼ばれる制御駆動モードを用いることが可能になってきている。マトリクスの視野角は、マトリクスの新しい構成および新しい配列の導入によって増大してきている。「マルチドメイン垂直配向」を意味する頭字語であるいわゆるＭＶＡマトリクス、あるいは「横電界スイッチング」を意味する頭字語であるＩＰＳマトリクスを例として挙げる。これらの新しいマトリクスは、「ノーマリーブラック」モードにおけるものである。このため、駆動されないセルは黒色である。したがって、主に明るい欠陥画素が極めて明らかである「ノーマリーホワイト」ＴＮ型マトリクスとは反対に、これは、それゆえ主に黒い欠陥画素の影響を最小限に抑えるものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
無論、より良好な光学性能を有するこれらのマトリクスは航空分野で使用されている。残念ながら、これらの表面的あるいは美的な利点は、安全性については複雑化を招くものである。これらの新しいマトリクスでは、欠陥が正常に見え得る暗い領域を作り、有用な情報が消えてしまっていた。例えば、映像リンクの欠陥によって赤色画素が失われる可能性がある。この欠陥により、赤色の警報が消えることになり、黄色の警報およびオレンジ色の警報が緑色の情報に変化することになる。さらに、ＬＣＤマトリクスの「ラインドライバ」の欠陥により、わずかな量の残留磁気を有する可能性がありかつこのために受け入れられないとみなされるフリーズ画像が作られることになる。これらの事象は、航空への利用には明らかに固く禁じられるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の装置により、「ノーマリーブラック」ＬＣＤディスプレイを使用することの利点を維持しつつ、上記の欠点を解決するか、あるいは大幅に弱めることが可能となる。安全性の問題を解決するために、「バックプレーン」電圧の切り替えの効用をＬＣＤ駆動回路に導入する。
【００１６】
さらに明確に言えば、本発明の主題は、基本画素で構成される少なくとも１つの液晶マトリクススクリーンを備える表示装置であって、前記スクリーンが少なくとも、電圧基準として使用され、かつ「バックプレーン」と呼ばれる第１の電極と、画素を制御する駆動電圧を送るマトリクス電子回路網の形状をした第２の電極と、前記電極用の制御電子装置とを備え、前記スクリーンが、いわゆる「ノーマリーブラック」モード、すなわち、電圧を印加しない状態で画素の光透過が実質的にゼロであるモードで使用される表示装置において、「バックプレーン」駆動電圧が可変の周期的電圧であり、この電圧の変動振幅が、前記第２の電極に電圧を印加しない状態で画素の光透過が観察者によって認知されるのに足りるように十分であることを特徴とする、表示装置である。
【００１７】
有益な点として、画素を制御する駆動電圧は周期的であり、前記電圧の変動振幅は、画素が平均してゼロ電圧を受けるように「バックプレーン」駆動電圧を中心としている。
【００１８】
有益な点として、一期間の「バックプレーン」駆動電圧は、第１の半期間では第１の一定値を有し、第２の半期間では第１の値とは異なる第２の一定値を有する。
【００１９】
さらに明確に言えば、画素を制御する駆動電圧は、最大の光透過に相当する最大振幅を有し、前記最大振幅は「バックプレーン」電圧の変動振幅の約３倍大きく、「バックプレーン」駆動電圧の変動周波数は、フレーム周波数を意味する像リフレッシュ周波数と同一の大きさである。
【００２０】
最後に、液晶マトリクススクリーンは、「マルチドメイン垂直配向」を意味する頭字語であるＭＶＡ型であるか、あるいは「横電界スイッチング」を意味する頭字語であるＩＰＳ型であることが好ましい。
【００２１】
添付の図面に基づく以下の非制限的な説明を読解することにより、本発明はより良く理解され、他の利点が明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ＬＣＤマトリクスの断面図を表している。
【図２】従来技術の「ノーマリーホワイト」ＬＣＤマトリクスの場合における画素制御用の駆動電圧の経時的変化を表している。
【図３】従来技術の「ノーマリーホワイト」ＬＣＤマトリクスの場合における画素制御用の駆動電圧の経時的変化を表している。
【図４】従来技術の「ノーマリーホワイト」ＬＣＤマトリクスの場合における画素制御用の駆動電圧の経時的変化を表している。
【図５】本発明の「ノーマリーブラック」ＬＣＤマトリクスの場合における画素制御用の駆動電圧の経時的変化を表している。
【図６】本発明の「ノーマリーブラック」ＬＣＤマトリクスの場合における画素制御用の駆動電圧の経時的変化を表している。
【図７】本発明の「ノーマリーブラック」ＬＣＤマトリクスの場合における画素制御用の駆動電圧の経時的変化を表している。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
２から７までの番号を付した図面は、「バックプレーン」Ｂおよび画素制御用の電極Ｃを制御する駆動電圧の振幅の時間に応じた変動を表したものである。「バックプレーン」の駆動電圧は鎖線で表し、電極の駆動電圧は実線で表している。各図の左上部に、得られた透過を白色、灰色、黒色の正方形で表してある。
【００２４】
図２、図３、図４は、「ノーマリーホワイト」ＬＣＤマトリクスの場合における画素制御用の駆動電圧の経時的変化を表している。これらの図に見られるように、「バックプレーン」電圧は一定である。画素制御用の駆動電圧は周期的な段（ｎｏｔｃｈ）をなしている。電圧の最大振幅は、１２ボルトの大きさである。各段は、「バックプレーン」電圧を中心としている。このように、制御電極と「バックプレーン」との間に位置する液晶は、ゼロを平均値とした電圧を受けることになる。これにより、これはスクリーンの残像（ｍａｒｋｉｎｇ）を回避している。
【００２５】
段の振幅は、画素の透過を左右する。このため、図２に示したように、大きい振幅は黒色画素を、中間の振幅は灰色画素を（図３）、小さい振幅は白色画素を（図４）もたらす。
【００２６】
図５、図６、図７は、本発明による「ノーマリーブラック」ＬＣＤマトリクスの場合における画素制御用の駆動電圧の経時的変化を表している。これらの図に見られるように、「バックプレーン」電圧は可変である。これらの図に示した達成するべき最も単純な変化は、電圧を２つの一定電圧のレベル間で周期的に変動させることである。画素制御用の駆動電圧は、ここでも周期的な段をなしている。電圧の最大振幅は１２ボルトの大きさである。各段は、図５、図６、図７に見られるように、制御電極と「バックプレーン」との間に位置する液晶がゼロを平均値とする電圧を受けるように、「バックプレーン」電圧を中心としている。
【００２７】
段の振幅は、画素の透過を左右する。このため、図５に示したように、小さい振幅は黒色画素を、中間の振幅は灰色画素を（図６）、大きい振幅は白色画素を（図７）もたらす。
【００２８】
「バックプレーン」は、電磁場適合性試験でいかなる問題もないように、低周波数、例えば、フレーム周波数で切り替わる。このため、「バックプレーン」電圧は乱されることがなく、代わりに乱すこともない。「ガンマ変調振幅」を意味する頭字語であるＧＭＡと称される画素制御用の駆動電圧は、バックプレーンの変動と、実際に「ドット」に印加したい電圧との和である。
【００２９】
画素駆動用の制御電子装置に欠陥があり、その欠陥の原因がデジタル映像からのものであるか、あるいはＧＭＡ電圧発生器からのものである可能性がある場合、「バックプレーン」電圧が切り替わればドットを灰色に駆動するには十分である。像の背景はもはや黒色ではなく、パイロットは過去のように欠陥を認知することになる。同様に、「バックプレーン」の制御回路が壊れた場合、ドットはすべて列で制御され、黒色になるドットはない。無論、装置は、制御電子装置および「バックプレーン」に同時に発生する欠陥を補うことはできないが、このような同時の欠陥はほとんどあり得ず、航空分野における使用に関しては、電子ディスプレイを制御する電子部品の非常に高いレベルの信頼性がもたらされる。
【００３０】
提案した装置により、「ノーマリーホワイト」マトリクスが欠陥を起こした際に以前存在した効果を再現することにより、「ノーマリーブラック」ＬＣＤスクリーンの安全性の確保が可能となる。これらの効果は、航空機製造業者および航空認定機関に受け入れられ得るものである。
【００３１】
固定電圧の代わりに可変の「バックプレーン」電圧を主に有してなる制御ソフトウェアになされる変更は非常にわずかであり、表示装置のコストにも信頼性にも影響はほとんどない。 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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