JP2003241165A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP2003241165A
JP2003241165A JP2002047439A JP2002047439A JP2003241165A JP 2003241165 A JP2003241165 A JP 2003241165A JP 2002047439 A JP2002047439 A JP 2002047439A JP 2002047439 A JP2002047439 A JP 2002047439A JP 2003241165 A JP2003241165 A JP 2003241165A
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color
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Junko Asayama
純子 朝山
Hirofumi Yamakita
裕文 山北
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィールドシーケンシャルカラー方式による
液晶表示装置において、動画像あるいは画像観察時に高
速な眼球運動が伴った場合に色割れが発生する。この色
割れを解消しかつ低消費電力駆動を行う。 【解決手段】 明るい環境ではRGB駆動を行い、暗い
場所では色割れ防止対策として、Wの明るさの割合を変
えたRGBW駆動に切り換えることによってトータル消
費電力を抑え、色割れを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯型テレビ、携
帯型情報端末等に用いられる表示装置、特に動画表示に
適したフィールドシーケンシャルカラー液晶表示装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】フィールドシーケンシャルカラー方式の
液晶表示装置は、各画素にカラーフィルターを付けず
に、1画素で3色の画像を順次表示する方式であり、従
来の駆動方式の液晶に比べ、高透過率、高解像度化が図
れる等の利点を有する。しかしながら、急速に動くもの
があるシーンや、人間の視線が急速に移動した場合(サ
ッケード)、網膜上のR、G、B信号の残色の位置ずれ
を色がついたように知覚されてしまうという色割れの問
題が生じる。この色割れ対策としては、例えば、特開平
9−90916号公報等に開示されているように駆動方
式を工夫したさまざまな方式が提案されている。
【0003】図10は特開平9−90916号公報に開
示された表示パネルにおける液晶シャッタ光学系の液晶
セルのオン/オフ駆動と、この液晶セルによって1フレ
ーム内で選択されたB(青)、G(緑)、R(赤)、W
(白)各色の画像の順序を示す図である。RGBの3原
色に加え、少なくとも1つ以上のフィールドによる面順
次方式により1フレームを形成してカラー画像を表示す
ることができるように表示装置が構成されている。1フ
レームは、R、G、B3原色のフィールド及び、例えば
白色、または3原色の中間色のフィールドで形成されて
いる。
【0004】このような構成により、各フィールドの表
示時間が短時間になるとともに、時間ずれによって生じ
る前フィールドの色信号を加算した部分が白っぽく表示
される。また、前後にわずかに付加される色信号B及び
Rは非常に目立たない色である。したがって、ほとんど
色割れのない表示をすることが可能となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような液晶表示装置の場合、以下のような課題が残され
ていた。
【0006】すなわち、 (1)赤、緑、青、3つのフィールドに加え、さらに中
間色の1フィールドを書き込む必要があるため、より高
速応答の液晶が必要となる。
【0007】(2)応答時の立ち上がり、立ち下がりの
回数が増えるため、その分だけ明るさをロスすることに
なる。したがって、従来と同等の明るさを得るためには
消費電力が大きくなってしまう。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本願のフィールドシーケンシャルカラー方式液晶
表示装置は、以下の構成とした。
【0009】すなわち、 (1)赤、緑、青からなる3つのフィールドを面順次す
ることにより1フレームを形成する駆動と、赤、緑、青
からなる3つのフィールドに、前記3原色を除く中間色
のフィールドを加えた4つ以上のフィールドを面順次す
ることにより1フレームを形成する駆動と、からなる複
数の駆動手段を備えた構成とした。
【0010】(2)赤、緑、青からなる3つのフィール
ドを面順次することにより1フレームを形成する駆動
と、赤、緑、青からなる3つのフィールドを2回面順次
することにより1フレームを形成する駆動と、からなる
複数の駆動手段を備えた構成とした。
【0011】(3)赤、緑、青からなる3つのフィール
ドを2回面順次することにより1フレームを形成する駆
動と、赤、緑、青からなる3つのフィールドに、前記3
原色を除く中間色のフィールドを加えた4つ以上のフィ
ールドを面順次することにより1フレームを形成する駆
動と、からなる複数の駆動手段を備えた構成とした。
【0012】(4)前記複数の駆動手段を任意に切り換
えるための切り換え手段を備えた構成とした。
【0013】(5)前記中間色は白色である構成とし
た。
【0014】(6)前記中間色はシアン、マゼンタ、イ
エローのいずれかである構成とした。
【0015】(7)前記中間色はシアン、マゼンタ、イ
エロー、及び白色のいずれか2つ以上の組み合わせであ
る構成とした。
【0016】(8)前記中間色はシアン、マゼンタ、イ
エロー、及び白色のいずれか3つの組み合わせであっ
て、前記中間色のフィールドは各々、赤、緑、青の各色
のフィールド間に挿入された構成とした。
【0017】(9)周囲環境の明るさを測定する測定手
段を具備し、測定された明るさに応じて前記複数の駆動
手段のいずれかに切り換える構成とした。
【0018】(10)表示される画像の応答速度を測定
する測定手段を具備し、測定された応答速度に応じて前
記2つの駆動手段のいずれかに切り換える構成とした。
【0019】(11)表示される画像の輝度を測定する
測定手段を具備し、測定された輝度に応じて前記複数の
駆動手段のいずれかに切り換える構成とした。
【0020】(12)前記複数の駆動手段を前記測定手
段で測定された値に応じて自動で切り換える構成とし
た。
【0021】(13)前記光源は、LED素子からなる
構成とした。
【0022】(14)前記測定された明るさが1400
lx以上のとき、前記赤、緑、青からなる3つのフィー
ルドを面順次することにより1フレームを形成する駆動
に切り換える構成とした。
【0023】(15)前記測定された明るさが1000
lx以上のとき、前記赤、緑、青からなる3つのフィー
ルドを面順次することにより1フレームを形成する駆動
に切り換える構成とした。
【0024】(16)前記測定された明るさが600l
x以上のとき、前記赤、緑、青からなる3つのフィール
ドを面順次することにより1フレームを形成する駆動に
切り換える構成とした。
【0025】(17)前記測定された明るさが600l
x以上のとき、前記赤、緑、青からなる3つのフィール
ドを2回面順次することにより1フレームを形成する駆
動に切り換える構成とした。
【0026】(18)前記測定された明るさが300l
x以上のとき、前記赤、緑、青からなる3つのフィール
ドを2回面順次することにより1フレームを形成する駆
動に切り換える構成とした。
【0027】(19)前記測定された明るさに応じて、
前記中間色のフィールドの明るさを調節する構成とし
た。
【0028】(20)前記中間色のフィールドの明るさ
は、前記周辺環境が明るいほど低く、前記周辺環境が暗
いほど高く設定する構成とした。
【0029】(21)前記中間色のフィールドの明るさ
によって、1フレーム内に占める明るさの割合を調節す
る構成とした。
【0030】(22)前記中間色のフィールドの明るさ
の割合は、前記中間色のフィールドの明るさL1と、前
記赤のフィールドと、前記緑のフィールドと、前記青の
フィールドとを総和した明るさL2と、の割合L1/L
2で設定する構成とした。
【0031】(23)前記測定された明るさが600l
x以上である時、前記中間色のフィールドは、前記L1
/L2が0.4未満の明るさを有する駆動手段に切り換
える構成とした。
【0032】(24)前記測定された明るさが400l
x以上600lx未満である時、前記中間色のフィール
ドは、前記L1/L2が0.4以上1.0未満の明るさ
を有する駆動手段に切り換える構成とした。
【0033】(25)前記測定された明るさが200l
x以上400lx未満である時、前記中間色のフィール
ドは、前記L1/L2が1.0以上1.7未満の明るさ
を有する駆動手段に切り換える構成とした。
【0034】(26)前記測定された明るさが100l
x以上200lx未満である時、前記中間色のフィール
ドは、前記L1/L2が1.7以上2.3未満の明るさ
を有する駆動手段に切り換える構成とした。
【0035】(27)前記測定された明るさが100l
x未満である時、前記中間色のフィールドは、前記L1
/L2が2.0以上2.3未満の明るさを有する駆動手
段に切り換える構成とした。
【0036】(28)前記駆動手段の切り換えの前後で
前記液晶パネルの明るさが一定となるような構成とし
た。
【0037】(29)前記切り換え前後の明るさは、1
フレーム内の明るさの総和と略等しい構成とした。
【0038】(30)前記切り換え前後の明るさの差が
20cd/m2未満である構成とした。
【0039】(31)前記測定した周辺環境の明るさに
応じて、表示画像の明るさが自動的に調節される構成と
した。
【0040】(32)前記表示画像の明るさは、前記周
辺環境の明るさに比例する構成とした。
【0041】(33)前記表示画像の明るさは、前記周
辺環境との明るさに対して0.4以下の割合に設定する
構成とした。
【0042】(34)前記表示画像の明るさは、前記周
辺環境との明るさに対して4.0未満の割合に設定する
構成とした。
【0043】(35)前記表示画像は、50lx以上の
明るさで設定する構成とした。
【0044】(36)前記表示画像の明るさの調節は、
前記周囲環境の明るさが600lx以下で設定する構成
とした。
【0045】(37)前記赤、緑、青からなる3つのフ
ィールドに、前記3原色を除く無彩色あるいは中間色の
フィールドを加えた4つ以上のフィールドを面順次する
ことにより1フレームを形成する駆動の場合に、前記切
り換えを設定する構成とした。
【0046】(38)前記各フィールドの明るさは、光
源により調節する構成とした。
【0047】(39)前記各色のフィールドの間に、黒
のフィールドを挿入した構成とした。
【0048】(40)前記各色のフィールドの間に、一
括して黒を全面に書き込む構成とした。
【0049】(41)前記液晶パネルは、ベンド配向液
晶の前面に位相補償板を配設したOCBモードである構
成とした。
【0050】(42)前記液晶パネルの応答速度は、立
ち上がりの応答時間と立ち下がりの応答時間の合計が
2.5msec以下である構成とした。
【0051】(43)前記一括して黒を全面に書き込む
時間は、前記液晶パネルの立ち下がりの応答時間と略同
じとした構成とした。
【0052】(44)前記液晶パネルと前記光源とに電
力を供給するための電源部を有し、前記電力部の電力残
量に応じて前記複数の駆動手段を切り換える構成とし
た。
【0053】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
【0054】(実施の形態1)本発明の第1の実施形態
について図面を参照しながら説明する。
【0055】図1は本発明の第1の実施形態におけるフ
ィールドシーケンシャル液晶表示装置の信号処理系を示
すブロック図である。図1において、1は液晶パネル、
2はバックライト、3は照度センサ、4は照度信号処理
部、5は切換部、6は駆動信号処理部、7はパネル駆動
部、8はバックライト駆動部である。
【0056】図2及び図3は、本発明の第1の実施形態
におけるフィールドシーケンシャル液晶表示装置の画素
駆動のタイミングチャートである。
【0057】フィールドシーケンシャルカラー方式の液
晶表示装置は、1画素で3色の画像を順次表示する方式
であり、液晶パネル1は各画素にカラーフィルターのな
い、高速応答の液晶パネルであり、本第1の実施形態に
おいてはベンド配向液晶の前面に位相補償板を配設した
OCBモードの液晶パネルとした。
【0058】OCBモードは液晶材料の低粘度化、狭セ
ルギャップ化等により3msec以下の高速応答化が可
能であり、フィールドシーケンシャルカラー方式のよう
な間欠駆動の動画表示方式に適しており、かつ、広視野
角という特徴がある。また、強誘電液晶のような他の高
速液晶に比べれば、液晶層の厚さを狭くすることなく高
速応答化が可能なため、ものづくりがしやすく、輝度ム
ラ、色ムラの少ない高画質が得られるというメリットも
ある。
【0059】液晶材料には、光学特性の観点から屈折率
異方性△nが0.14以上0.28以下、また信頼性の
観点から誘電率異方性△εが12以下のものを使用し
た。
【0060】バックライト2はR(赤)、G(緑)、B
(青)各色のLED素子から構成され、これらの色を経
時的に混色することによりカラー表示が可能となる構成
である。カラーフィルターを使用しないため、液晶パネ
ルにおける透過率の損失が小さく、低消費電力の液晶表
示装置を得られるという利点がある。
【0061】しかしながら、フィールドシーケンシャル
カラー方式の固有課題として、いわゆる「色割れ」の問
題が生じる。例えば、白色画像を見ていると、画面上で
の経時的なずれが網膜上で位置ずれとなり、色割れとな
って知覚される。急速に動くものがあるシーンや、人間
の視線が急速に移動した場合(サッケード)、網膜上の
R、G、B信号の残色の位置ずれをR、B、あるいはG
とRの混色であるY(黄)、GとBの混色であるC(シ
アン)、といった色が、W(白色)の周辺部に色がつい
たように知覚されてしまう。
【0062】この色割れの対策として、駆動方式を工夫
したさまざまな方式が提案されている。その1つとし
て、RGBの3原色と、他色を少なくとも1つ以上加え
たフィールドによる面順次方式により1フレームを形成
してカラー画像を表示する方式がある。すなわち、1フ
レームは、R、G、B3原色のフィールド及び、例えば
白色(W)、または3原色の中間色(シアンC、マゼン
タM、イエローY)のフィールドで形成されている。こ
のような構成により、各フィールドの表示時間が短時間
になるとともに、時間ずれによって生じる前フィールド
の色信号を加算した部分が白っぽく表示される。また、
前後にわずかに付加される色信号B及びRは非常に目立
たない色である。したがって、ほとんど色割れのない表
示をすることが可能となる。
【0063】しかしながら、LED素子を用いたバック
ライトをパルス駆動した場合、点灯期間が短い(発光比
率が小さい)ほど必要な輝度を得るための消費電力が増
大してしまう。例えば、RGB駆動と、従来例で示した
ようなRGBW駆動とを比較した場合、約2倍の消費電
力が必要となり、低消費電力の利点が生かせなくなって
しまう。
【0064】本願の発明は、この課題を解決し、フィー
ルドシーケンシャルカラー方式固有の色割れ課題の解決
と、低消費電力との両立をするためのものである。
【0065】以下、駆動方式の詳細について図2及び図
3を用いて説明する。
【0066】図2は、RGB駆動における、液晶への書
き込み、液晶応答、及びバックライト各々のタイミング
チャートを示している。RGB駆動においては、1フレ
ーム16.6msecの間に、R、G、Bの各フィール
ドを書き込むが、各フィールドの間に黒を一括して全面
に書き込む。これは、各フィールドの間での混色を防止
するとともに、OCB液晶がベンド配向からスプレイ配
向に逆転移するのを防止する効果もある。
【0067】各フィールドには、書き込みからバックラ
イト発光、全面黒書き込みも含めて、16.6/3=
5.5msec以下で完了することが必要となる。この
ときの全面黒書き込みの時間t5は、少なくとも液晶の
立ち下がりに必要な時間t4以上であればよい。また、
液晶パネル1の明るさを決める実質的開口率は、液晶の
変調率、部材の透過率、そして時間的な開口率の積で決
まる。すなわち、液晶の立ち上げ時間t2、立ち下げ時
間t4を短くし、できるだけR、G、Bの発光時間t3
(保持時間)を長くすることが、液晶パネル1を明るく
し低消費電力にすることにつながる。
【0068】したがって、液晶パネル1には液晶の変調
率が高いものと、高速応答を両立できるものが望まし
く、OCB液晶が適している。例えば、高速OCB液晶
における立ち下がりの時間t4は0.5msec以下に
することができるから、全面黒書き込み時間t5をt4
とほぼ同じ0.5msec以下に設定することが可能で
ある。
【0069】図3は、RGBW駆動における、液晶への
書き込み、液晶応答、及びバックライト各々のタイミン
グチャートを示している。各フィールドには、書き込み
からバックライト発光、全面黒書き込みも含めて、1
6.6/4=4.2msec以下で完了することが必要
となり、さらに液晶の高速化が重要となってくる。R、
G、Bの発光時間t3(保持時間)の総和は、RGB駆
動に比べ単純に計算しても4分の3と短くなり、また、
各色の保持時間も短くなるので発光効率が低下し、消費
電力は増大する傾向になる。しかしながら、W挿入の効
果により、前述のとおり、「色割れ」の課題はかなり低
減される。
【0070】そこで、本願の発明においては、この色割
れ現象が特に顕著になる環境、あるいは条件の場合にの
み、色割れ対策駆動に切り換える構成とした。
【0071】以下、図1を用いてその動作について述べ
る。画像表示時の周辺環境の明るさを液晶パネル1の表
面に設けた照度センサ3で測定する。照度センサ3で測
定された照度の値によって、色割れ対策防止駆動が必要
か否かを照度信号処理部4で決定し、切換部5において
駆動方法が選択される。本第1の実施形態においては、
通常の駆動方式はRGB駆動であり、RGB各フィール
ドの書き込みの間に黒を一括して書き込む方式とし、色
割れ防止駆動方式の例としてはRGB駆動に加え、W
(白)を加えたRGBW駆動とした。
【0072】例えば、液晶パネル1における明るさが6
00lx以上ならば、通常のRGB駆動とするが、周辺
環境が暗くなり、600lx未満になった時点で自動的
にRGBW駆動に切り換えられる。このような判定に基
づいて、パネル駆動部7、バックライト駆動部8におけ
る駆動方式が決定される。また、RGB駆動とRGBW
駆動とを切り換えるスイッチングボタンを作製し、観察
者が色割れの見え方に応じて選択する方式でもよい。
【0073】以上のような構成により、通常の明るさな
ら従来方式の液晶に比べて省電力が可能であり、また、
周辺環境が暗くなっても従来方式程度の消費電力で色割
れが生じないため、トータルとして低消費電力が可能な
液晶表示装置を得られることができる。
【0074】次に、駆動方式を切り換える時の周辺環境
の明るさの判定基準についての根拠を示す。明るさの判
定基準は、RGB駆動、RGBRGB駆動、RGBW駆
動における色割れの主観評価により決定した。主観評価
方法は、一般に画像評価で用いられる評定尺度法により
実施し、観察者にテスト画像を見せ、画像から目を離し
た時にみえる色割れについて観察者が5段階評価を行っ
た。5段階評価のカテゴリーは5:色割れがわからない
(観察されない)、4:色割れがわかるが気にならな
い、3:色割れが気になるが邪魔にならない、2:色割
れが邪魔になる、1:色割れが非常に邪魔になる、とし
た。評価画像は、RGBの3倍速駆動と、Wの割合を変
えたRGBWの4倍速駆動で表示し、輝度を200cd
/m2に固定にした。20名に主観評価を実施し、その
結果から色割れ防止効果の判定として境界値を算出し
た。検知限はカテゴリー4と5との中間でほとんどの人
が色割れを感じない境界値、許容限はカテゴリー3と4
との中間で、色割れに気がつくが許容できる境界値、我
慢限はカテゴリー2と3との中間で、色割れが気になる
境界値である。
【0075】図4は、RGB駆動とRGBRGB駆動に
おける色割れの主観評価結果を示す。横軸は周囲環境の
明るさ、縦軸は被験者20名が選択したカテゴリー値の
平均値である。
【0076】図4のように、周囲環境の明るさが同じ時
は、RGB駆動よりRGBRGB駆動の方が色割れを低
減できる。RGB駆動の境界値は、周囲環境1400l
xで検知限、1000lxで許容限、600lxで我慢
限となる。周囲環境が境界値以上の明るさの場合にはR
GB駆動に切り換え、境界値の明るさ未満の場合は色割
れ防止駆動としてRGBRGB駆動またはRGBW駆動
に切り換えるとよい。また、RGB駆動において色割れ
の低減には検知限1400lx及び許容限1000lx
の方が有効であるが、我慢限の600lxを用いること
で更にトータル消費電力を低下できる。
【0077】また、RGBRGB駆動では、境界値は検
知限600lx、許容限300lxとなる。RGBRG
B駆動を通常の低消費電力駆動とする場合は周囲環境が
許容限300lx、色割れ防止駆動とする場合は検知限
600lx以上の明るさに設定することにより、トータ
ル消費電力を抑えることができる。
【0078】図5は、RGBW駆動における主観評価結
果から算出した境界値を示している。横軸は周囲環境の
明るさ、縦軸はWの明るさの割合である。Wの明るさの
割合は、RGB(明るさL2)に対するW(明るさL
1)との比率を変えたものである。例えば、RGBが2
00cd/m2、Wが100cd/m2のときは、白の比
率はL1/L2=100/200=0.5とする。
【0079】RGB3倍速駆動の結果では、図4より環
境の明るさが500lxの明所で主観値2.3、1lx
以下の暗所で主観値1.3となり、色割れを感じやす
い。
【0080】これに対して、RGBW駆動では、周囲環
境が暗いほどWの割合を高く設定することにより色割れ
を低減できる。また、明所ではWの割合を小さくできる
ので低消費電力駆動が可能となる。このように、周囲環
境の明るさによって、色割れ防止や低消費電力駆動を選
択することができる。
【0081】また、周囲環境の明るさが600lx、4
00lx、200lx、100lx、1lxの時、許容
限のWの明るさの割合は0.4、1.0、1.7、2.
0、2.3となる。許容限以上のWの明るさの割合に設
定することで色割れが低減される。しかし、消費電力の
観点から考慮するとWフィールドの明るさはできるだけ
小さい方が良い。
【0082】例えば、非常に明るい室内や屋外など60
0lx以上の環境ではWの割合を0.4未満の駆動に設
定し、通常の室内など400lx以上600lx未満の
環境ではWの割合を0.4以上1.0未満に、200l
x以上400lx未満の室内環境ではWの割合を1.0
以上1.7未満に、更に暗い100lx以上200lx
未満の環境ではWの割合を1.7以上2.0未満の駆動
に設定する。また、夜間など100lx未満の暗い環境
ではWの割合を2.0以上2.3未満に設定する。
【0083】以上のように、明るい場所では低消費電力
駆動を行い、室内観察や暗所など周囲環境に応じて、R
GBW駆動のWの明るさを設定する駆動方法に切り換え
ることにより色割れを低減でき、トータルで低消費電力
が可能な液晶表示装置を得ることができる。
【0084】(実施の形態2)本発明の第2の実施形態
について図面を参照しながら説明する。
【0085】図6は本発明の第2の実施形態におけるフ
ィールドシーケンシャル液晶表示装置の信号処理系を示
すブロック図である。図6において、9は応答速度測定
手段、10は映像信号処理部である。
【0086】本第2の実施形態が実施の形態1と大きく
異なるのは、液晶パネル1に表示される画像の応答速度
を測定する測定手段を設け、大型の液晶表示装置におい
て高速画像表示時の色割れを低減する構成とした点であ
る。
【0087】以下、図6を用いてその動作について述べ
る。画像表示時の周辺環境の明るさは液晶パネル1の表
面に設けた照度センサ3で測定されている。また同時
に、液晶パネル1に表示される画像の応答速度は応答速
度測定手段9によって測定されている。
【0088】照度センサ3で測定された照度の値、ある
いは応答速度測定手段9で測定された応答速度の値によ
って、色割れ対策防止駆動が必要か否かを照度信号処理
部4及び映像信号処理部10で決定する。この時、色割
れ対策防止駆動が必要か否かの判断は、照度、応答速度
のいずれかが色割れを発生する基準値を超えた場合に切
り換えるようにするほうが望ましく、最終的に切換部5
において駆動方法が選択される。
【0089】本第2の実施形態においては、実施の形態
1と同様、通常の駆動方式はRGB駆動であり、RGB
の各書き込みの間に黒を一括して書き込む方式とし、色
割れ防止駆動方式の例としてはRGB駆動に加え、W
(白)を加えたRGBW駆動とした。
【0090】例えば、液晶パネル1における明るさが2
00lx以上ならば、通常のRGB駆動とするが、周辺
環境が暗くなり、200lx未満になった時点で自動的
にRGBW駆動に切り換えられる。また、応答速度に関
しては、表示される画像の速度がテレビ放送においてテ
ロップが流れる場合やサッカーの試合等で、例えば30
0ドット/秒以上ならばRGBW駆動に切り換えるよう
にする。逆に、300ドット/秒未満ならば色割れはほ
とんど知覚されないため、液晶パネル1における明るさ
が200lx未満である限り、通常のRGB駆動のまま
でよい。このような判定に基づいて、パネル駆動部7、
バックライト駆動部8における駆動方式が決定される。
【0091】以上のような構成により、通常の明るさな
ら従来方式の液晶に比べて省電力が可能であり、また、
周辺環境が暗くなっても従来方式程度の消費電力で色割
れが生じないため、トータルとして低消費電力が可能
で、かつボケがない高品位の動画表示が可能な大型の液
晶表示装置を得られることができる。
【0092】(実施の形態3)本発明の第3の実施形態
について図面を参照しながら説明する。
【0093】図7は本発明の第3の実施形態におけるフ
ィールドシーケンシャル液晶表示装置の信号処理系を示
すブロック図である。図7において、1は液晶パネル、
2はバックライト、3は照度センサ、4は照度信号処理
部、5は切換部、6は駆動信号処理部、7はパネル駆動
部、8はバックライト駆動部、11は輝度信号測定部で
ある。
【0094】画像表示時の周辺環境の明るさを液晶パネ
ル1の表面に設けた照度センサ3で測定する。照度セン
サ3で測定された照度の値によって、色割れ対策防止駆
動が必要か否かを照度信号処理部4で決定し、輝度信号
測定部11により1フレームの明るさを測定し、切換部
5において1フレームの明るさが等しくなるように輝度
調整された駆動方法が選択される。
【0095】本第3の実施形態においては、通常の駆動
方式はRGB駆動であり、RGB各フィールドの書き込
みの間に黒を一括して書き込む方式とし、色割れ防止駆
動方式の例としてはRGB駆動に加え、W(白)を加え
たRGBW駆動とした。
【0096】例えば、1フレームの明るさの総和を10
0%とした時、RGBW駆動はR、G、BのLED素子
の発光を各々50%に抑え、これらの明るさのLED素
子を3色同時発光してWを表示することで、RGB駆動
と同じ明るさにできる。この場合、RGBに対するWの
割合は1となる。
【0097】表示画像を300cd/m2で一定に保つ
場合、ホワイトバランスをR:G:B=3:6:1とす
ると、RGB駆動の各フィールドは、R=90cd/m
2、G=210cd/m2、B=30cd/m2、RGB
W駆動の各フィールドは、R=45cd/m2、G=1
05cd/m2、B=15cd/m2、W=150cd/
2で表示する。
【0098】あるいは、RGBW駆動においてRGBに
対するWの割合を0.5の駆動に切り換える場合、各フ
ィールドは、R=60cd/m2、G=120cd/
2、B=20cd/m2、W=100cd/m2で表示
する。
【0099】このような方法によって、駆動方法を切り
換えても輝度が常に一定に保たれることで、観察者は駆
動方法の差異による違和感を感じることなく画像を観察
することができる。
【0100】また、前記切り換え前後の明るさとの差が
20cd/m2未満であれば、観察者は輝度変化にほと
んど気がつかないので、違和感なく観察できる。
【0101】また、表示画像の明るさはLED素子等の
バックライトの明るさを変えることによって簡易に設定
でき、白色フィールドと同期をとる液晶のスイッチング
により明るさを調整しても同様の効果が得られる。
【0102】(実施の形態4)本発明の第4の実施形態
について図面を参照しながら説明する。
【0103】本第4の実施形態におけるフィールドシー
ケンシャル液晶表示装置の信号処理系を示すブロック図
7を用いて説明する。
【0104】実施の形態3と大きく異なる点は、照度セ
ンサ3で測定された照度に応じて、輝度信号測定部11
で表示画像の明るさを算出して、切換部5において駆動
方法が選択される点である。
【0105】周辺環境と表示画像との明るさの比が大き
いほど観察者は色割れを感じやすいが、この方式に依れ
ば、環境の明るさに比例して表示画像の明るさを調節す
るので、どの明るさの環境でも色割れを防止できる。
【0106】次に、駆動方式を切り換える際の周辺環境
と表示環境との明るさの比の判定基準についての根拠を
示すために、主観評価について述べる。主観評価方法は
実施の形態1と同じ方法で、周囲環境の明るさと表示画
像との明るさの割合を変えた場合の色割れをみた。図8
にその主観評価の結果を示す。横軸は表示画像と周辺環
境との明るさの比率、縦軸は主観値の平均を示す。
【0107】図8が示すように、RGB駆動でもRGB
W駆動でも周囲環境が明るくなるほど、表示画像の明る
さを上げれば色割れが減少し、表示画像と周辺輝度との
明るさの比率が低ければ低いほど色割れを低減できる。
よって、周囲環境と表示画像との明るさの割合を一定に
することで、周囲環境の明るさが変化しても色割れを感
じにくくなる。
【0108】RGBW駆動では明るさの比率が検知限
0.4、許容限2.0、我慢限4.0が得られるので、
境界値の比率以下に設定することで色割れを低減でき
る。例えば、検知限を用いた場合、周囲環境が500l
xの場合、表示画像を200lx(比率0.2)に設定
すればよい。また、RGB駆動の我慢限が比率0.2で
あることより、同周囲環境でもRGB駆動でも色割れを
低減できる。
【0109】また、上記の駆動方法は表示画像が50l
x以上の明るさで、周囲環境の明るさが600lx以下
であるとき、特に効果を発揮する。
【0110】これらにより、周囲環境の明るさに応じて
色割れを低減でき、暗所になるほどバックライト輝度を
低下させるため、トータル消費電力を抑えることができ
る。
【0111】(実施の形態5)本発明の第5の実施形態
について図面を参照しながら説明する。
【0112】図9は本発明の第5の実施形態におけるフ
ィールドシーケンシャル液晶表示装置の信号処理系を示
すブロック図である。1は液晶パネル、2はバックライ
ト、3は照度センサ、4は照度信号処理部、5は切換
部、6は駆動信号処理部、7はパネル駆動部、8はバッ
クライト駆動部、12は電池、13は蓄電残量検知部で
ある。
【0113】電池12に電力が十分に供給されている場
合は、画像表示時の周辺環境の明るさを液晶パネル1の
表面に設けた照度センサ3で測定した照度の値によっ
て、色割れ対策防止駆動が必要か否かを照度信号処理部
4で決定し、切換部5において駆動方法が選択される。
【0114】電池12の蓄電残量が減少した場合、切換
部5で低消費電力駆動に、駆動方法が選択される。
【0115】低消費電力駆動方式のRGB駆動は、RG
B各フィールドの書き込みの間に黒を一括して書き込む
方式とし、色割れ防止駆動方式の例としてはRGB駆動
に加え、W(白)を加えたRGBW駆動とした。
【0116】例えば、リチウム電池等の充電型バッテリ
ーの蓄電量が50%以上の場合は、周囲環境の明るさに
合わせてRGB駆動とRGBW駆動との切り換えを行っ
て、色割れが見えにくい最適な駆動を選択し、バッテリ
ーの蓄電量が50%未満の場合は低消費電力のRGB駆
動に切り換えることにより、トータル消費電力の効率が
高くなる。
【0117】以上のような構成により、通常の明るさな
ら従来方式の液晶に比べて省電力が可能であり、また、
周辺環境が暗くなっても従来方式程度の消費電力で色割
れが生じないため、トータルとして低消費電力が可能
で、かつボケがない高品位の動画表示が可能な大型の液
晶表示装置を得ることができる。
【0118】なお、色割れ対策の駆動方式として、実施
の形態1から5ではRGBW駆動方式を例にして説明し
たが、RGBRGB駆動、RGBC駆動、RGBM駆
動、RGBY駆動、等々も有効である。
【0119】また、実施の形態1から5では、液晶パネ
ル1としてOCBモード液晶の例で説明したが、他の高
速液晶、例えば低粘性の液晶材料を使ったTNモード
や、強誘電液晶、反強誘電液晶を使っても同様の効果を
得ることが可能である。
【0120】また、実施の形態1から5では、通常の駆
動方式はRGB駆動であり、RGB各フィールドの書き
込みの間に黒を一括して書き込む方式の場合について説
明したが、RGB各フィールドの書き込みの間に、RG
B各フィールドと同様に黒フィールドを書き込む方式で
もかまわない。
【0121】
【発明の効果】以上説明したように本発明による液晶表
示装置は、以下の作用効果を奏することができる。
【0122】すなわち、通常の明るさなら従来方式の液
晶に比べて省電力が可能であり、また、周辺環境が暗く
なっても従来方式程度の消費電力で色割れが生じないた
め、トータルとして低消費電力が可能で、かつボケがな
い高品位の動画表示が可能な大型の液晶表示装置を提供
することができる。
【0123】以上のことから、周囲環境の明るさが変化
しても色割れが低減され、かつ低消費電力のフィールド
シーケンシャルカラー方式の液晶装置を提供することが
できるので工業的価値は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態におけるフィールドシ
ーケンシャル液晶表示装置の信号処理系を示すブロック
【図2】本発明の第1の実施形態におけるフィールドシ
ーケンシャル液晶表示装置の画素駆動のタイミングチャ
ート
【図3】本発明の第1の実施形態におけるフィールドシ
ーケンシャル液晶表示装置の画素駆動のタイミングチャ
ート
【図4】本発明の第1の実施形態におけるRGB駆動に
おける主観評価の結果を示す図
【図5】本発明の第1の実施形態におけるRGBW駆動
における主観評価の結果を示す図
【図6】本発明の第2の実施形態におけるフィールドシ
ーケンシャル液晶表示装置の信号処理系を示すブロック
【図7】本発明の第3及び第4の実施形態におけるフィ
ールドシーケンシャル液晶表示装置の信号処理系を示す
ブロック図
【図8】本発明の第4の実施形態におけるRGB駆動及
びRGBW駆動における主観評価の結果を示す図
【図9】本発明の第5の実施形態におけるフィールドシ
ーケンシャル液晶表示装置の信号処理系を示すブロック
【図10】従来技術の表示パネルにおける液晶シャッタ
光学系の液晶セルのオン/オフ駆動と、この液晶セルに
よって1フレーム内で選択されたB(青)、G(緑)、
R(赤)、W(白)各色の画像の順序を示す図
【符号の説明】
1 液晶パネル 2 バックライト 3 照度センサ 4 照度信号処理部 5 切換部 6 駆動信号処理部 7 パネル駆動部 8 バックライト駆動部 9 応答速度測定手段 10 映像信号処理部 11 輝度信号測定部 12 電池 13 蓄電残量検知部
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G09G 3/20 611 G09G 3/20 611A 641 641E 642 642F 642P 3/34 3/34 J 3/36 3/36 Fターム(参考) 2H088 HA06 HA16 HA28 JA09 JA28 2H091 FA11X FA45Z GA06 HA09 HA18 LA15 LA16 2H093 NA44 NA45 NA52 NA65 NA79 NC43 NC44 ND06 ND10 ND12 NE04 NE06 NF09 NF28 5C006 AA01 AA14 AA22 AF44 AF63 BA15 BB29 BF36 BF39 EA01 FA47 GA03 5C080 AA10 BB05 CC03 DD26 DD30 EE28 FF09 JJ02 JJ04 JJ05

Claims (44)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液晶パネルと、 前記液晶パネルに照射する光源と、 前記光源の色を時間順次で切り換え、それと同期して前
    記液晶パネルの透過あるいは反射状態を制御する駆動手
    段を備え、 時間的な加法混色でカラー表示を行う液晶表示装置にお
    いて、 赤、緑、青からなる3つのフィールドを面順次すること
    により1フレームを形成する駆動と、 赤、緑、青からなる3つのフィールドに、前記3原色を
    除く中間色のフィールドを加えた4つ以上のフィールド
    を面順次することにより1フレームを形成する駆動と、
    からなる複数の駆動手段を備えたことを特徴とする液晶
    表示装置。
  2. 【請求項2】 液晶パネルと、 前記液晶パネルに照射する光源と、 前記光源の色を時間順次で切り換え、それと同期して前
    記液晶パネルの透過あるいは反射状態を制御する駆動手
    段を備え、 時間的な加法混色でカラー表示を行う液晶表示装置にお
    いて、 赤、緑、青からなる3つのフィールドを面順次すること
    により1フレームを形成する駆動と、 赤、緑、青からなる3つのフィールドを2回面順次する
    ことにより1フレームを形成する駆動と、からなる複数
    の駆動手段を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 液晶パネルと、 前記液晶パネルに照射する光源と、 前記光源の色を時間順次で切り換え、それと同期して前
    記液晶パネルの透過あるいは反射状態を制御する駆動手
    段を備え、 時間的な加法混色でカラー表示を行う液晶表示装置にお
    いて、 赤、緑、青からなる3つのフィールドを2回面順次する
    ことにより1フレームを形成する駆動と、 赤、緑、青からなる3つのフィールドに、前記3原色を
    除く中間色のフィールドを加えた4つ以上のフィールド
    を面順次することにより1フレームを形成する駆動と、
    からなる複数の駆動手段を備えたことを特徴とする液晶
    表示装置。
  4. 【請求項4】 前記複数の駆動手段を任意に切り換える
    ための切り換え手段を備えたことを特徴とする請求項1
    から3のいずれかに記載の液晶表示装置。
  5. 【請求項5】 前記中間色は白色である、ことを特徴と
    する請求項1または3のいずれかに記載の液晶表示装
    置。
  6. 【請求項6】 前記中間色はシアン、マゼンタ、イエロ
    ーのいずれかである、ことを特徴とする請求項1または
    3のいずれかに記載の液晶表示装置。
  7. 【請求項7】 前記中間色はシアン、マゼンタ、イエロ
    ー、及び白色のいずれか2つ以上の組み合わせである、
    ことを特徴とする請求項1または3のいずれかに記載の
    液晶表示装置。
  8. 【請求項8】 前記中間色はシアン、マゼンタ、イエロ
    ー、及び白色のいずれか3つの組み合わせであって、前
    記中間色のフィールドは各々、赤、緑、青の各色のフィ
    ールド間に挿入されることを特徴とする請求項7に記載
    の液晶表示装置。
  9. 【請求項9】 周囲環境の明るさを測定する測定手段を
    具備し、測定された明るさに応じて前記複数の駆動手段
    のいずれかに切り換えることを特徴とする請求項1から
    8のいずれかに記載の液晶表示装置。
  10. 【請求項10】 表示される画像の応答速度を測定する
    測定手段を具備し、測定された応答速度に応じて前記2
    つの駆動手段のいずれかに切り換えることを特徴とする
    請求項1から8のいずれかに記載の液晶表示装置。
  11. 【請求項11】 表示される画像の輝度を測定する測定
    手段を具備し、測定された輝度に応じて前記複数の駆動
    手段のいずれかに切り換えることを特徴とする請求項1
    から8のいずれかに記載の液晶表示装置。
  12. 【請求項12】 前記複数の駆動手段を前記測定手段で
    測定された値に応じて自動で切り換えることを特徴とす
    る請求項9から11のいずれかに記載の液晶表示装置。
  13. 【請求項13】 前記光源は、LED素子からなること
    を特徴とする請求項1から12のいずれかに記載の液晶
    表示装置。
  14. 【請求項14】 前記測定された明るさが1400lx
    以上のとき、前記赤、緑、青からなる3つのフィールド
    を面順次することにより1フレームを形成する駆動に切
    り換えることを特徴とする請求項9に記載の液晶表示装
    置。
  15. 【請求項15】 前記測定された明るさが1000lx
    以上のとき、前記赤、緑、青からなる3つのフィールド
    を面順次することにより1フレームを形成する駆動に切
    り換えることを特徴とする請求項9に記載の液晶表示装
    置。
  16. 【請求項16】 前記測定された明るさが600lx以
    上のとき、前記赤、緑、青からなる3つのフィールドを
    面順次することにより1フレームを形成する駆動に切り
    換えることを特徴とする請求項1、2、4から13のい
    ずれかに記載の液晶表示装置。
  17. 【請求項17】 前記測定された明るさが600lx以
    上のとき、前記赤、緑、青からなる3つのフィールドを
    2回面順次することにより1フレームを形成する駆動に
    切り換えることを特徴とする請求項9に記載の液晶表示
    装置。
  18. 【請求項18】 前記測定された明るさが300lx以
    上のとき、前記赤、緑、青からなる3つのフィールドを
    2回面順次することにより1フレームを形成する駆動に
    切り換えることを特徴とする請求項9に記載の液晶表示
    装置。
  19. 【請求項19】 前記測定された明るさに応じて、前記
    中間色のフィールドの明るさを調節することを特徴とす
    る請求項9に記載の液晶表示装置。
  20. 【請求項20】 前記中間色のフィールドの明るさは、
    前記周辺環境が明るいほど低く、前記周辺環境が暗いほ
    ど高く設定することを特徴とする請求項19に記載の液
    晶表示装置。
  21. 【請求項21】 前記中間色のフィールドの明るさによ
    って、1フレーム内に占める明るさの割合を調節するこ
    とを特徴とする請求項19または20のいずれかに記載
    の液晶表示装置。
  22. 【請求項22】 前記中間色のフィールドの明るさの割
    合は、前記中間色のフィールドの明るさL1と、前記赤
    のフィールドと、前記緑のフィールドと、前記青のフィ
    ールドとを総和した明るさL2と、の割合L1/L2で
    設定することを特徴とする請求項21に記載の液晶表示
    装置。
  23. 【請求項23】 前記測定された明るさが600lx以
    上である時、前記中間色のフィールドは、前記L1/L
    2が0.4未満の明るさを有する駆動手段に切り換える
    ことを特徴とする請求項22に記載の液晶表示装置。
  24. 【請求項24】 前記測定された明るさが400lx以
    上600lx未満である時、前記中間色のフィールド
    は、前記L1/L2が0.4以上1.0未満の明るさを
    有する駆動手段に切り換えることを特徴とする請求項2
    2に記載の液晶表示装置。
  25. 【請求項25】 前記測定された明るさが200lx以
    上400lx未満である時、前記中間色のフィールド
    は、前記L1/L2が1.0以上1.7未満の明るさを
    有する駆動手段に切り換えることを特徴とする請求項2
    2に記載の液晶表示装置。
  26. 【請求項26】 前記測定された明るさが100lx以
    上200lx未満である時、前記中間色のフィールド
    は、前記L1/L2が1.7以上2.3未満の明るさを
    有する駆動手段に切り換えることを特徴とする請求項2
    2に記載の液晶表示装置。
  27. 【請求項27】 前記測定された明るさが100lx未
    満である時、前記中間色のフィールドは、前記L1/L
    2が2.0以上2.3未満の明るさを有する駆動手段に
    切り換えることを特徴とする請求項22に記載の液晶表
    示装置。
  28. 【請求項28】 前記駆動手段の切り換えの前後で前記
    液晶パネルの明るさが一定となるように構成したことを
    特徴とする請求項1から27のいずれかに記載の液晶表
    示装置。
  29. 【請求項29】 前記切り換え前後の明るさは、1フレ
    ーム内の明るさの総和と略等しいことを特徴とする請求
    項28に記載の液晶表示装置。
  30. 【請求項30】 前記切り換え前後の明るさの差が20
    cd/m2未満であることを特徴とする請求項29に記
    載の液晶表示装置。
  31. 【請求項31】 前記測定した周辺環境の明るさに応じ
    て、表示画像の明るさが自動的に調節されることを特徴
    とする請求項1から27のいずれかに記載の液晶表示装
    置。
  32. 【請求項32】 前記表示画像の明るさは、前記周辺環
    境の明るさに比例することを特徴とする請求項31に記
    載の液晶表示装置。
  33. 【請求項33】 前記表示画像の明るさは、前記周辺環
    境との明るさに対して0.4以下の割合に設定すること
    を特徴とする請求項32に記載の液晶表示装置。
  34. 【請求項34】 前記表示画像の明るさは、前記周辺環
    境との明るさに対して4.0未満の割合に設定すること
    を特徴とする請求項32に記載の液晶表示装置。
  35. 【請求項35】 前記表示画像は、50lx以上の明る
    さで設定することを特徴とする請求項31から34のい
    ずれかに記載の液晶表示装置。
  36. 【請求項36】 前記表示画像の明るさの調節は、前記
    周囲環境の明るさが600lx以下で設定することを特
    徴とする請求項31から35のいずれかに記載の液晶表
    示装置。
  37. 【請求項37】 前記赤、緑、青からなる3つのフィー
    ルドに、前記3原色を除く無彩色あるいは中間色のフィ
    ールドを加えた4つ以上のフィールドを面順次すること
    により1フレームを形成する駆動の場合に、前記切り換
    えを設定することを特徴とする請求項31から36のい
    ずれかに記載の液晶表示装置。
  38. 【請求項38】 前記各フィールドの明るさは、光源に
    より調節することを特徴とする請求項1から37のいず
    れかに記載の液晶表示装置。
  39. 【請求項39】 前記各色のフィールドの間に、黒のフ
    ィールドを挿入したことを特徴とする請求項1から38
    のいずれかに記載の液晶表示装置。
  40. 【請求項40】 前記各色のフィールドの間に、一括し
    て黒を全面に書き込むことを特徴とする請求項1から3
    8のいずれかに記載の液晶表示装置。
  41. 【請求項41】 前記液晶パネルは、ベンド配向液晶の
    前面に位相補償板を配設したOCBモードであることを
    特徴とする請求項1から40のいずれかに記載の液晶表
    示装置。
  42. 【請求項42】 前記液晶パネルの応答速度は、立ち上
    がりの応答時間と立ち下がりの応答時間の合計が2.5
    msec以下であることを特徴とする請求項1から41
    のいずれかに記載の液晶表示装置。
  43. 【請求項43】 前記一括して黒を全面に書き込む時間
    は、前記液晶パネルの立ち下がりの応答時間と略同じと
    したこと特徴する請求項40に記載の液晶表示装置。
  44. 【請求項44】 前記液晶パネルと前記光源とに電力を
    供給するための電源部を有し、前記電源部の電力残量に
    応じて前記複数の駆動手段を切り換えることを特徴とす
    る請求項1から43のいずれかに記載の液晶表示装置。
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