JP2016110098A - 表示装置、表示装置の駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】実施形態では透過効率を大きく低下させることなく、全体的には電力消費を抑制することができる表示装置、表示装置の駆動方法を提供することを目的としている。【解決手段】実施形態によれば、透過効率を大きく低下させることなく、全体的には電力消費を抑制することができる。実施形態によれば、第1方向X、及び前記第1方向Xに交差する第2方向Yに沿って配列される、複数のサブ画素PXと、各サブ画素PXに対応している色フィルタと、照明装置LUと、を有した表示装置である。そして、前記色フィルタは、少なくとも青のフィルタBと黄のフィルタYが隣り合い、前記照明装置が1フレーム期間内で、少なくともシアンの光が出力する期間とマゼンタの光が出力する期間を有する。【選択図】図3A
Description
この実施形態は、表示装置、表示装置の駆動方法に関する。
近年、携帯端末が普及している。携帯端末は、スマートフォーン、パーソナルデジタルアシスタントデバイス(PDA)、或いはタブレットコンピュータ等を含み、その表示機能も高性能化している。これらの携帯端末は、カラー画像を表示することができる。
カラー画像を表示する技術として、フィールドシーケンシャルカラー(FSC)方式がある。FSC方式は、従来は照明装置として、赤(R)の発光デバイス、緑(G)の発光デバイス及び青(B)の発光デバイスを使用している。FSC方式は、1フレーム期間が、赤(R)の発光デバイスの発光期間と、緑(G)の発光デバイスの発光期間と、青(B)の発光デバイスの発光期間として3つの期間(3つのフィールドと称しても良い)に区分されている。そして、各3つ(R,G,B)のフィールドに対応して赤表示のために選択された画素(選択されたR画素)、青表示のために選択された画素(選択されたB画素)、緑表示のために選択された画素(選択されたG画素)が駆動される。なお発光デバイスとして点光源を用いてもよい。より具体的には当該点光源として、発光ダイオード(LED)を用いてもよい。
上記の選択されたR画素、選択されたB画素、選択されたG画素は、液晶表示パネルに2次元的に配列された多数の画素の中から、R,G,B信号に対応する画素が選択されたものである。選択されたR画素、選択されたB画素、選択されたG画素による各液晶表示画像は独立した期間に表示されるが、目の残像効果により、人間にはカラー画像が視認される。上記のFSC方式は、液晶表示パネルにカラーフィルタを必要としないので、光の利用率が高い。
FSC方式は、液晶表示パネルにカラーフィルタを必要としないので、光の利用率が高い。しかし、緑(G)のLEDの発光効率が、青(B)のLEDの発光効率の1/3程度である。緑(G)のLEDの発光効率を上げるために供給電圧を高くすると、電力消費が大きくなるという問題点がある。また赤(R)のLEDの場合、色度に関連している波長が経時変化しやすいという性質があり、色度図の上で白領域を維持するためには、赤(R)のLEDの色度の変化に合わせて緑(G)のLED、及び青(B)のLEDの色度も調整する必要がある。しかしこの調整は技術的に困難を伴う。
またカラーブレイクアップ(CBU)が生じやすく、画質劣化が伴うという問題もある。このカラーブレイクアップ(CBU)は、例えばストライプ状のR、G、Bの色をフィールドシーケンシャルで表示する液晶表示パネルの表示面上に、ストライプ状の窓を有する板を配置し、この板をストライプと交差する方向へ振動させたときに、板の窓側から画面上を見て、視覚上で小さい幅の色のストライプが残像として残る現象を言う。本来ならば、表示面が白く見えるほうが好ましい。例えば、白黒のストライプをフィールドシーケンシャルで表示し、視線を素早く動かしたときに、白黒のストライプの端部が色づいて見える現象を言う。
このようなカラーブレイクアップ(CBU)を改善するには、1フレーム期間を、RGBの3フィールド(3つのサブフレームと称してもよい)に対して白(W)のフィールドを加え全体で4フィールドに設定すると改善が見られる。しかしながら、フレーム内を4フィールドに設定するために、LEDの駆動回路のフィールド周期をフレーム周期の3倍速から4倍速に上げる必要がある。よって、駆動のための電力消費が増大する。
そこで、実施形態では透過効率を大きく低下させることなく、全体的には電力消費を抑制することができる表示装置、表示装置の駆動方法を提供することを目的としている。
実施形態によれば、表示装置は、第1方向、及び前記第1方向に交差する第2方向に沿って配列される、複数のサブ画素と、各サブ画素に対応している色フィルタと、照明装置と、を有する。前記色フィルタは、少なくとも青のフィルタと黄のフィルタが隣り合い、前記照明装置は、1フレーム期間内で、少なくともシアンの光が出力する期間とマゼンタの光が出力する期間を有する光源を有する。
以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
なお開示は一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を省略することがある。
なお開示は一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を省略することがある。
図1は、本実施形態における液晶表示装置LCDの構成例を概略的に示す分解斜視図である。液晶表示装置LCDは、アクティブマトリクス型の液晶表示パネルPNL、両面テープTP、光学シートOS、フレームFR、導光板LG、光源ユニットLU、反射シートRS、ベゼルBZなどを備えている。面光源装置LSは、液晶表示パネルPNLに光を入射させる照明装置である。面光源装置LSは、少なくとも導光板LG及び光源ユニットLUを備えて構成されている。
液晶表示パネルPNLは、平板状の第1基板SUB1と、第1基板SUB1に対向配置された平板状の第2基板SUB2と、第1基板SUB1と第2基板SUB2との間に保持された液晶層と、を備えている。なお、液晶層は、液晶表示パネルPNLの厚みに比べて極めて薄く、第1基板SUB1と第2基板SUB2とを貼り合せるシール材の内側に位置しているため、その図示を省略している。
液晶表示パネルPNLは、第1基板SUB1と第2基板SUB2とが対向する領域に画像を表示する表示エリアDAを含む。図示した例では、表示エリアDAは、長方形状に形成されておりアクティブエリアと称される場合もある。液晶表示パネルPNLは、面光源装置LSからの光を選択的に透過することで画像を表示する透過表示機能を備えた透過型液晶表示パネルである。液晶表示パネルPNLは、表示モードとして、主として基板主面に略平行な横電界を利用する横電界モードに対応した構成を有していても良いし、主として基板主面に略垂直な縦電界を利用する縦電界モードに対応した構成を有していても良い。
図示した例では、液晶表示パネルPNLを駆動するのに必要な信号を供給する信号供給源として、駆動ICチップCP及びフレキシブルプリント回路基板FPCが第1基板SUB1に実装されている。
光学シートOSは、光透過性を有しており、液晶表示パネルPNLの裏面側に位置し、少なくとも表示エリアDAと対向している。光学シートOSとしては、拡散シートOSA、プリズムシートOSB、プリズムシートOSC、拡散シートOSDなどが含まれる。図示した例では、これらの光学シートOSは、いずれも長方形状に形成されている。なお、光学シートOSに含まれる拡散シートやプリズムシートの数、積層等の構成は一例であり、図1に示す例に限定されるものではない。
フレームFRは、液晶表示パネルPNLとベゼルBZとの間に位置している。図示した例では、フレームFRは、矩形枠状に形成されており、表示エリアDAと対向する長方形状の開口部OPを有している。なお、フレームFRの形状は一例であり、図1に示す例に限定されるものではない。また、フレームFRが必要ない場合は、設けなくてもよい。
両面テープTPは、表示エリアDAの外側で液晶表示パネルPNLとフレームFRとの間に位置している。この両面テープTPは、例えば遮光性を有しており、矩形枠状に形成されている。なお、表示パネルPNL及びフレームFRが、両面テープTPを用いることなく固定されることができれば、両面テープTPは設けなくてもよい。
導光板LGは、フレームFRとベゼルBZとの間に位置している。導光板LGは、平板状に形成され、第1主面LGA、第1主面LGAとは反対側の第2主面LGB、及び、第1主面LGAと第2主面LGBとを繋ぐ側面LGCを有している。
光源ユニットLUは、導光板LGの側面LGCに沿って配置されている。光源ユニットLUは、それぞれ光源として機能する複数の発光ダイオードLED、複数の発光ダイオードLEDが実装されるフレキシブル回路基板LFPCなどを備えている。図示した例では、これらの発光ダイオードLEDは、導光板LGの短辺に平行な側面LGCに沿って一列に並んでいる。なお、発光ダイオードLEDは、導光板LGの長辺に平行な他の側面(側面LGCに交差する側面)に沿って並んでいても良い。つまり、図1では発光ダイオードLEDは、第1方向Xに並んでいるが、これと交差する第2方向Yに並んでもよい。発光ダイオードLEDは、後で詳細に説明するようにフィールドシーケンシャル方式で駆動される。
反射シートRSは、光反射性を有しており、ベゼルBZと導光板LGとの間に位置している。図示した例では、反射シートRSは、長方形状に形成されている。
ベゼルBZは、上記の液晶表示パネルPNL、両面テープTP、光学シートOS、フレームFR、導光板LG、光源ユニットLU、反射シートRSを収容している。図示した例では、面光源装置LSは、液晶表示パネルPNLの背面側、つまり第1基板SUB1と対向する側に配置されており、照明装置(この場合は、所謂バックライト)として機能する。
図2は、液晶表示パネルPNLの構成及び等価回路の一例を概略的に示す図である。表示装置は、アクティブマトリクスタイプの液晶表示パネルPNLを備えている。液晶表示パネルPNLは、第1基板SUB1と、第1基板SUB1に対向配置された第2基板SUB2と、第1基板SUB1と第2基板SUB2との間に保持された液晶層LQと、を備える。表示エリアDAは、第1基板SUB1と第2基板SUB2との間に液晶層LQが保持された領域に相当し、例えば、四角形状であり、マトリクス状に配置された複数のサブ画素を含む。このようにそれぞれのサブ画素が、第1方向Xのゲート配線と第2方向Yのソース配線が交差したそれぞれの交差部の付近に配列され、前記複数のサブ画素のそれぞれに対して選択的にサブ画素信号を与える駆動回路が設けられている。
なお本明細書では、1つのサブ画素は、1つの画素回路と1つの色フィルタが一体となった構成のものを言う。従って1つのサブ画素の場合は、1つの色フィルタを備え、単色を表現する。サブ画素に対して、異なる色フィルタを備えた複数のサブ画素が集合して、原色から中間色の多彩な色表現が可能な最小単位を、単純に画素或いは複合画素と言うことにする。サブ画素の組み合わせとしては、後でも説明するように赤,緑,青のフィルタを備えるサブ画素の組み合わせ、黄と青のフィルタを備えるサブ画素の組み合わせ、黄、青と白のフィルタを備えるサブ画素の組み合わせなどがある。
第1基板SUB1は、表示エリアDAにおいて、第1方向X(行方向或いは横方向と称しても良い)に沿って延出した複数のゲート配線G(G1〜Gn)、第1方向Xに交差する第2方向Y(列方向或いは縦方向と称しても良い)に沿って延出した複数のソース配線S(S1〜Sm)を備えている。
また各サブ画素は、図2の右側に1つを代表して示す(一点鎖線で囲まれた領域)ように、ゲート配線G及びソース配線Sと電気的に接続されたスイッチング素子SW、各サブ画素においてスイッチング素子SWに電気的に接続された画素電極PE、画素電極PEと向かい合う共通電極CE1などを備えている。共通電極CE1が2本示されているが、実際には一体化した電極である。蓄積容量CSは、例えば、共通電極CE1と画素電極PEとの間に形成される。第2基板SUB2は、液晶層LQを介して第1基板SUB1と対向している。なお、蓄積容量CSは、必要に応じて設けてもよいし、設けなくてもよい。例えば、液晶表示装置LCDが、FFS(Fringe Field Switchig)モードである場合は、画素電極PEと共通電極CE1、及びその間に配置される絶縁物が蓄積容量CSとして機能するため、蓄積容量CSを別に設けなくてもよい。
各ゲート配線G(G1〜Gn)は、表示エリアDAの外側に引き出され、第1駆動回路GDに接続されている。各ソース配線S(S1〜Sm)は、表示エリアDAの外側に引き出され、第2駆動回路SDに接続されている。第1駆動回路GD及び第2駆動回路SDは、例えばその少なくとも一部が第1基板SUB1上に形成され、駆動ICチップ(液晶ドライバ、或いは駆動回路制御部と称される場合もある)CPと接続されている。
第2駆動回路SDは、カラム反転駆動方法を実現するために、隣り合う列のソース配線に対して画素信号を出力する場合、異なる極性の画素信号を出力することができる。駆動ICチップCPは、第1駆動回路GD及び第2駆動回路SDを制御するコントローラを内蔵し、液晶表示パネルPNLを駆動するのに必要な信号を供給する信号供給源として機能する。図示した例では、駆動ICチップCPは、液晶表示パネルLPNの表示エリアDAの外側において、第1基板SUB1上に実装されている。
共通電極CE1は、表示エリアDAの全域に亘って延在しており、複数のサブ画素に対して共通に形成されている。共通電極CE1は、表示エリアDAの外側に引き出され、給電部Vcomに接続されている。給電部Vcomは、例えば表示エリアDAの外側において第1基板SUB1に形成され、共通電極CE1と電気的に接続される。給電部Vcomには、一定の共通電圧が供給される。
複数のサブ画素には、色フィルタが所定の規則で配列されている。色フィルタは、液晶層LQを挟んで画素電極に対向し、第2基板SUB2に形成されている。
上記した複数のサブ画素は、例えば第1列、第2列、第3列、・・・・を形成し、第1列の色フィルタが青(B),第2列の色フィルタが黄(Y)であり、この色が第1方向Xへ繰り返している。さらに、青フィルタの幅H1、と黄フィルタの幅H2を比較した場合、青フィルタより黄フィルタの幅が広く形成されている。
図3Aは、各サブ画素の色フィルタの配置例と照明装置の色の例を示している。図3Aでは色フィルタの配置を分かり易くするために、第1基板SUB1側のソース配線S(S1〜Sm)などの構成を省略して示している。
第1方向X(図の横方向)に青フィルタ(幅H1)と黄フィルタ(幅H2)が繰り返し配列されている。色フィルタは、第2基板SUB2に形成されている。この表示装置では、その面光源装置、つまり照明装置がフィールドシーケンシャル方式で駆動される。ここで、照明装置の複数の発光ダイオードLEDは、発光色がシアンと、マゼンタの発光ダイオードを含む。この複数の発光ダイオードLEDは、フレキシブル回路基板LFPCに実装されている。
シアンの発光ダイオードは、例えば、青の発光ダイオードに対して緑の蛍光体を積層することにより実現することが出来る。マゼンタの発光ダイオードは、例えば青の発光ダイオードに対して赤の蛍光体を積層することにより実現することができる。シアンの発光ダイオードは例えば1フレームの前半の1/2期間にオン(点灯)し、後半の1/2期間にオフ(消灯)する。一方マゼンタの発光ダイオードは、1フレームの前半の1/2期間にオフ(消灯)し、後半の1/2期間にオン(点灯)するように駆動される。
発光ダイオードLEDは、導光板の短辺に平行に一列に並んでいる。発光ダイオードLEDから出射した光は、導光板に入射する。これにより導光板から出射した面発光(シアンとマゼンタが周期的に繰り返す光)は、光透過状態の画素を透過する。ここで、面発光は、駆動方式がフィールドシーケンシャル方式であるために、シアンとマゼンタが周期的に繰り返す光となる。
図3Bは、照明装置の発光色であるシアン、マゼンタのフィールドと、色フィルタから出射される光の色との関係を示している。照明装置は、1フレームの期間にシアンフィールド(1/2フレーム)とマゼンタフィールド(1/2フレーム)を有する。シアンフィールド(1/2フレーム)で表示装置の表示面で表示可能な色は、青(B)と緑(G)である。これに対してマゼンタフィールド(1/2フレーム)で表示装置の表示面で表示可能な色は、青(B)と赤(R)である。
図3Bから分かるように、青(B)は、シアンフィールド、マゼンタフィールドのいずれであっても表示可能である。これに対して、緑(G)はシアンフィールドのみで表示可能であり、赤(R)はマゼンタフィールドのみで表示可能である。この結果、青(B)の出力レベル(発光強度)が、緑(G),赤(R)よりも強くなる傾向がある。
このようなアンバランスを解決するために、本装置では、例えば図3A及び図3Cに示すように、青(B),緑(G)、赤(R)の発光色のバランスのとれた発光強度が得られるように工夫されている。
即ち、青フィルタの面積が黄フィルタの面積よりも小さくなるように、青フィルタの幅H1を黄フィルタの幅H2よりも小さくしている。これにより、図3Cに示すように、1フレーム期間において、青(B)の発光強度と、緑(G)の発光強度と、赤(R)の発光強度がほぼ等しくなるように工夫している。
なお、ホワイトバランスを得るためには、青(B)の発光強度と、緑(G)の発光強度と、赤(R)の発光強度が必ずしも等しいとは限らない。色度図上のホワイトの位置を得るためには、各色フィルタの特性(透過率など)を考慮した上で、青(B)、緑(G),赤(R)の発光強度が設定されることが好ましい。
上記の実施形態は、1フレームがシアンフィールド、マゼンタフィールドの2つのフィールドを含むが、これに限定されるものではない。
図4A、図4B及び図4Cでは、1フレームがシアンフィールド、マゼンタフィールド及びホワイトフィールドの3つのフィールドを含んで示している。従って、図4Aに示すように、照明装置を構成する複数の発光ダイオードLEDは、発光色がシアンと、ホワイト及びマゼンタの発光ダイオードを含む。
なお、図3A及び図4Aに示した複数の発光ダイオードLEDを有する光源ユニットLUは、導光板の第1方向Xの端面側に配置されている。しかし、光源ユニットLUの配置位置は、限定されるものではない。光源ユニットLUは、導光板の第2方向Yの端面に配置してもよい。図4Aに示す光源ユニットLUは、シアンフィールド、ホワイトフィールド、及びマゼンタフィールドを提供することができる。図4Aではホワイトの発光ダイオードを示しているが、必ずしもホワイトの発光ダイオードを光源ユニットLUが持つ必要はない。これは、ホワイトフィールドは、後で説明する図9A、図9Bのように、シアンとマゼンタの発光ダイオードを同時点灯することで提供されることができるからである。
図4Bは、1フレーム期間がシアンフィールド、ホワイトフィールド及びマゼンタフィールドに分割されたタイムシーケンスを示している。そして、照明装置の発光色であるシアン、ホワイト及びマゼンタのフィールドと、色フィルタから出射される光の色との関係を示している。照明装置は、1フレームの期間にシアンフィールド(1/3フレーム)、ホワイトフィールド(1/3フレーム)及びマゼンタフィールド(1/3フレーム)を有する。シアンフィールド(1/3フレーム)で表示装置の表示面で表示可能な色は、青(B)と緑(G)である。ホワイトフィールド(1/3フレーム)で表示装置の表示面で表示可能な色は、青(B)、緑(G)及び赤(R)であり、このときは結局、白(W)を表示可能である。マゼンタフィールド(1/3フレーム)で表示装置の表示面で表示可能な色は、青(B)と赤(R)である。
図4Cは、図3Cに示した1フレーム期間における、シアンフィールドと、マゼンタフィールドに加えて、白(W=R,G,B)の発光フィールドが増えた様子を示している。この実施形態では、1フレームが3フィールドに分割されたので、照明装置の切り替え周波数は、先の実施形態の1フレームが2フィールドに分割された場合に比べて、増加する。しかし、Wフィールドを有する従来の装置の場合は、R、G、BとWフィールドの4フィールドであり、従来の装置よりもこの実施形態の場合が、1フィールド少ない。よって、Wフィールドが増加されたとしても、従来の装置ほど本実施形態の電力消費量は増加しない。
図5は、波長に応じた青フィルタと黄フィルタの透過率を示している。また波長に応じて青(B)のLED、緑(G)の蛍光体、赤(R)の蛍光体の発光エネルギーが変化する特性曲線を示している。青フィルタの透過率を示す特性曲線と、青(B)のLEDの発光エネルギーの特性曲線は、ほぼ一致している。緑(G)の蛍光体の発光エネルギーは、540nm〜550nmの近傍の緑の光が黄フィルタを透過する。赤(R)の蛍光体の発光エネルギーは、630nm〜650nmの近傍の赤の光が黄フィルタを透過する。
図6は、一実施形態における黄フィルタを有する画素と、青フィルタを有するサブ画素の開口率及び透過率と、フィルタが無いサブ画素の開口率及び透過率とを比較して示す図である。フィルタが無いサブ画素の開口率は78.8%、透過率は25.3%である。これに対して実施形態の黄フィルタを有するサブ画素の開口率は67.0%、透過率は13.0%、青フィルタを有するサブ画素の開口率は57.8%、透過率は0.34%である。
図7Aは、LED効果を求めるために参照される要素を示している。図7Aでは、赤(R)のLED、緑(G)のLED及び青(B)のLEDの各輝度(1.7カンデラ)と電流(30mA)を示している。この数値は、LEDが1.7カンデラの発光を得るのに30mAの電流を必要とすることを示している。この値からLED効果を求めている。つまりLED効果は、電流に対する輝度レベルである。例えば{(1.7)/30}=0.056を求めている。さらにこのLED効果0.056を100として定義している。
一方、図7Aは、蛍光体LED(所定色の発光LEDに対して蛍光体を積層塗布してシアン又はマゼンタの光が出力されるように構成した素子)の輝度(2.7カンデラ)と電流(20mA)を示している。この数値は、蛍光体LEDが2.7カンデラを得るのに20mAの電流を必要とすることを示している。この値からLED効果{(2.7)/20}=0.135を求めることができる。そして、先のLED効果0.056=100からの相対値251を求めている。
なお、シアンの発光は、青(B)を発光するLEDに対して緑(G)の発光蛍光体を組み合わせることで得ることができる。またマゼンタの発光は、青(B)を発光するLEDに対して赤(R)の発光蛍光体を組み合わせることで得ることができる。
図7Aではさらに、デューティーロス込みの値を示している。デューティーロスとは、フィールドシーケンシャルによる駆動を行うと、LED効果が10%程度低下するという実験結果から導いた値である。
したがって、LED効果100は、デューティーロスを考慮するとLED効果90となり、LED効果251は、デューティーロスを考慮するとLED効果226となる。
図7Bは、従来のフィールドシーケンス方式における開口率、透過率、LED効果に対して、本願の実施形態の開口率、透過率、LED効果を比較して示す図である。RのLED、GのLED及びBのLEDの時分割発光でフィルタ無しにより実現するRGBフィールドシーケンシャル方式は、開口率78.8%、透過率25.3%、LED効果90である。
これに対して、青フィルタと黄フィルタ、バックライトの発光色がシアン、マゼンタにより実現する第1のフィールドシーケンシャル方式では、開口率(B=57.8%、Y=67.8%)、透過率13.3%、LED効果226である(但しBフィルタとYフィルタの面積比が1:2の場合である)。或いは、青フィルタと黄フィルタ、照明装置の発光色がシアン、マゼンタにより実現する第2のフィールドシーケンシャル方式では、開口率(B=49.9%、Y=73.0%)、透過率16.1%、LED効果226である(但しBフィルタとYフィルタの面積比が1:3の場合である)。
ここで、透過率aとLED効果bとを乗算し、照明装置の電力効率とすると、
上記のRGBフィールドシーケンシャル方式・・・22.8
上記の第1のフィールドシーケンシャル方式・・・30.1
上記の第2のフィールドシーケンシャル方式・・・36.4
となる。これにより本願の実施形態の照明装置の電力効率が優れていることが分かる。
上記のRGBフィールドシーケンシャル方式・・・22.8
上記の第1のフィールドシーケンシャル方式・・・30.1
上記の第2のフィールドシーケンシャル方式・・・36.4
となる。これにより本願の実施形態の照明装置の電力効率が優れていることが分かる。
図8Aは、表示色が原色R,G,Bを含むエリアで変化する場合、色度図上において色が変化する距離を矢印で示している。また図8Bは、表示色がシアンとマゼンタのエリアで変化する場合、色度図上において色が変化する距離を矢印で示している。両者を比べると分かるように、表示色が、シアンとマゼンタのエリアで表示色が変化する場合の距離が原色R,G,Bを含むエリアで変化する場合の距離よりも短い。これは、表示色が変化したとき色度の差が小さいことを意味する。これにより、カラーブレイクアップ(CBU)が低減される。
図9Aは、さらに他の実施形態であり、照明装置がシアンの発光フィールド、マゼンタの発光フィールドに加えて白(W)の発光フィールドを有する場合の動作を示すタイムチャートである。白(W)の発光フィールドを得るためには、シアンの蛍光体LEDと、マゼンタの蛍光体LEDとを同時に点灯する。したがって、図4Aで示したような白(W)の発光ダイオードを必要としない。この点灯制御は、図示していないが、LCDを駆動する駆動ICチップCP(図2に示した)内の照明装置制御回路(バックライト制御回路と称してもよい)により実行される。
これにより、シアンの発光フィールドでは、緑と青及び緑と青の中間の色の色表現が可能であり、マゼンタの発光フィールドでは、赤と青及び赤と青の中間の色の色表現が可能である。白(W)の発光フィールドでは、赤、緑、青(つまり白(W))の色表現が可能である。
図9Bは、更にまた他の実施形態である。図9Aの実施形態では、色フィルタは、黄フィルタと青フィルタが使用された。しかし図9Bの実施形態では、色フィルタは、黄フィルタと青フィルタと白(W)フィルタが使用されている。照明装置の発光手順は、図9Aの場合と同じである。つまり、照明装置がシアンの発光フィールド、マゼンタの発光フィールドに加えて白(W)の発光フィールドを有する。
シアンの発光フィールドでは、青と緑とその中間の色の色表現が可能であり、マゼンタの発光フィールドでは、青と赤とその中間の色の色表現が可能である。そして、白(W)の発光フィールドでは、赤、緑、青(つまり白(W))の色表現が可能である。
図10Aは、フィルタが、白(W),黄(Y),青(B)を含む場合の実施形態を示す図である。この実施形態では、白(W),黄(Y),青(B)の各フィルタの面積が等しく形成されている。この白(W),黄(Y),青(B)のフィルタには、それぞれサブ画素が対応している。白(W),黄(Y),青(B)のフィルタ及びそれぞれサブ画素のまとまりを1つの画素(或いは単位画素)と称することができる。この画素によりRGBのいずれの色も表現が可能であり、サブ画素は、画素を形成するためのものである。この画素(白(W),黄(Y),青(B)の合成フィルタ)の形状は、平面的に見た場合、例えば正方形である。
図10Bは、図10Aのフィルタに対応する画素回路の例を示す図である。各サブ画素を形成する画素回路の個々の構成は、図2で説明した。即ち、各サブ画素の画素回路は、それぞれスイッチ素子を有し、このスイッチ素子は、例えば、薄膜トランジスタ(TFT)で構成され、ゲートがゲート線Gに接続され、ソースが信号線Sに接続され、ドレインが液晶層の液晶を駆動する画素電極に接続されている。
図11Aは、フィルタが、白(W),黄(Y),青(B)を含む場合の他の実施形態を示す図である。この実施形態は、黄(Y)のフィルタと白(W)のフィルタのそれぞれの面積が、青(B)のフィルタの面積よりも大きく形成されている。
図11Bは、図11Aのフィルタに対応する画素回路の例を示す図である。各サブ画素を形成する画素回路の個々の構成は、図2で説明した。列方向(第2方向Y)に見た場合、青(B)のサブ画素は、連続して配置されている。しかし、列方向(第2方向Y)に黄(Y)のサブ画素と白(W)のサブ画素を見た場合、交互に配置されている。また、黄(Y)のサブ画素と白(W)のサブ画素は、行方向(第1方向X)に見た場合も交互に配置されている。この実施形態においても画素(単位画素)の平面形状は、正方形である。また図11Bの構成では、1つの青(B)のフィルタが、1つの黄(Y)のフィルタと1つの白(W)のフィルタとのそれぞれに対して、割り当てられている。すなわち、図11Bの構成では、1つの青(B)のフィルタは、1つの画素内に配置されている。
図11Cは、図11Aのフィルタに対応する画素回路の他の例を示す図である。図11Bに示した画素回路と、図11Cに示した画素回路の違いは、青(B)のサブ画素が、2行に跨って形成されていることである。つまり、ゲート配線G1とソース配線S1に対して青(B)のサブ画素のスイッチング素子のソースとゲートがそれぞれ接続され、このスイッチング素子とともにサブ画素を含む画素電極及び青(B)のフィルタが、第1行から第2行まで拡張して形成されている。このように1つの青(B)のフィルタが、1つの黄(Y)のフィルタと1つの白(W)のフィルタに対して共有されている。すなわち、図1Cの構成では、1つの青(B)のフィルタは、複数の画素に跨って配置されている。
図12Aは、フィルタが、白(W),黄(Y),青(B)を含む場合のさらに他の実施形態を示す図である。この実施形態は、第1行の行方向(第1方向X)に黄(Y)のサブ画素と白(W)のサブ画素が繰り返して配置され、第2行の行方向(第1方向X)に青(B)のサブ画素が配置され、1つの青(B)のサブ画素が、白(W)と黄(Y)の2つのサブ画素の長さを有する。例えば図12Aのフィルタに対応する画素回路の例を示す図12Bにおいては、ゲート配線G2とソース配線S1に対して青(B)のサブ画素のスイッチング素子のソースとゲートがそれぞれ接続され、このスイッチング素子とともにサブ画素を含む画素電極及び青(B)のフィルタが、第1列から第2列まで拡張して形成されている。この実施形態においても画素(単位画素)の平面形状は、正方形である。
図12Cは、図12Aのフィルタに対応する画素回路の他の例を示す図である。図12Bに示した画素回路と、図12Cに示した画素回路の違いを述べる。図12Bの青(B)のサブ画素は、2列に跨って形成されているが、図12Cに示す青(B)のサブ画素は、各列に形成されている。
図13は、青(B)のフィルタと黄(Y)のフィルタとの分光透過率の曲線の例を示す図である。青(B)のフィルタは、450nm近傍の波長の光を透過しやすい(この透過率を例えばTbとする)。黄(Y)のフィルタは、580nm近傍の波長光を透過しやすい(この透過率を例えばTyとする)。
図14は、画素に対する青(B)のフィルタと黄(Y)のフィルタとの面積比の計算例を示す説明図である。例えば黄(Y)のフィルタの幅a、青(B)のフィルタの幅bであり,両フィルタの長さは同じであるとする。すると、
青(B)のフィルタの面積比=b/(a+b)
黄(Y)のフィルタの面積比=a/(a+b)
と記載することができる。
青(B)のフィルタの面積比=b/(a+b)
黄(Y)のフィルタの面積比=a/(a+b)
と記載することができる。
上記のように、青(B)のフィルタと黄(Y)のフィルタとの分光透過率Tb,Tyが分かっているので、このフィルタ分光透過率Tb,Tyと、青(B)のフィルタと黄(Y)のフィルタとの面積比(b/(a+b))、(a/(a+b))とからカラーフィルタの透過率比を得ることができる。
カラーフィルタの透過率比は、例えば
(Tb×b/(a+b))/(Ty×a/(a+b)) と表すことができる
図15は、照明装置のマゼンタLEDとシアンLEDを同時に発光させた場合の、分光輝度の特性例を示す図である。分光輝度の特性は、450nm近傍と、580nm近傍の波長の光のエネルギーが高いことを表している。しかし、450nm近傍の波長の光のエネルギーが、580nm近傍の波長の光のエネルギーよりも強い。この特性からマゼンタとシアンの輝度比を求めることができる。所謂照明装置の輝度比は、例えば(450nm輝度/580nmの輝度)で求めることができる。
(Tb×b/(a+b))/(Ty×a/(a+b)) と表すことができる
図15は、照明装置のマゼンタLEDとシアンLEDを同時に発光させた場合の、分光輝度の特性例を示す図である。分光輝度の特性は、450nm近傍と、580nm近傍の波長の光のエネルギーが高いことを表している。しかし、450nm近傍の波長の光のエネルギーが、580nm近傍の波長の光のエネルギーよりも強い。この特性からマゼンタとシアンの輝度比を求めることができる。所謂照明装置の輝度比は、例えば(450nm輝度/580nmの輝度)で求めることができる。
図16は、先のカラーフィルタの透過率比(Tb×b/(a+b))/(Ty×a/(a+b))と、照明装置の輝度比(450nm輝度/580nmの輝度)と関係を、色度の基準となる白の色度点からの色度ずれ量Δyに基づいて示す図である。
なお、図16では、カラーフィルタの透過率比を横軸に示し、照明装置の輝度比を縦軸に示している。
なお、図16では、カラーフィルタの透過率比を横軸に示し、照明装置の輝度比を縦軸に示している。
ここで照明装置輝度比は、照明装置のマゼンタとシアンを同時点灯したときの分光輝度の特性(図15に示した)において、(450nmの輝度/580nmの輝度)を計算したものである。
Δy=−0.02以下
Δy=−0.02〜0.00
Δy=0.00〜0.02
Δy=0.02〜0.04
Δy=0.04〜0.06
Δy=0.06以上
がグラフで示されている。白の色度点からのずれ量Δy=0.00の特性ラインは、太い点線で示している。ずれ量Δyが0.00以下であれば、色度の基準となる白が良好に得られる。
Δy=−0.02〜0.00
Δy=0.00〜0.02
Δy=0.02〜0.04
Δy=0.04〜0.06
Δy=0.06以上
がグラフで示されている。白の色度点からのずれ量Δy=0.00の特性ラインは、太い点線で示している。ずれ量Δyが0.00以下であれば、色度の基準となる白が良好に得られる。
従って、設計段階において、照明装置の輝度比又はカラーフィルタの透過率比のいずれか一方が決まれば、このグラフの特性を利用して他方の透過率比または輝度比を決めることができる。
上記の説明のように、青のフィルタと黄のフィルタの面積比から求められるフィルタ透過率比と、マゼンタとシアンの光の分光輝度比との相互関係は、色度図上の白色点位置を維持することを含む特性である。したがって、前記の相互関係は、色度図上の白色点位置を維持する特性にセットされることが可能である。
上記したグラフの特性ラインを表す式は、例えば
265−0.419×(カラーフィルタの透過率比)
−0.041×照明装置の輝度比=Δy である。ずれ量Δyが0.00以下の場合は、Δy<0と表すことができる。
265−0.419×(カラーフィルタの透過率比)
−0.041×照明装置の輝度比=Δy である。ずれ量Δyが0.00以下の場合は、Δy<0と表すことができる。
上記した実施形態によれば、透過効率を大きく低下させることなく、全体的には電力消費を抑制することができる表示装置及び表示方法を提供できる。
即ち、実施形態の装置によると、カラーフィルタを有するために、フィルタ無しのフィールドシーケンシャル方式の装置に比べて照明装置の電力効率(LED効果)が高いために、全体的には電力効率がよい。
開示する発明の一態様は、以下の通りである。
(1)第1方向、及び前記第1方向に交差する第2方向に沿って配列される、複数のサブ画素と、各サブ画素に対応している色フィルタと、照明装置と、を有し、
前記色フィルタは、少なくとも隣り合う青のフィルタと黄のフィルタ含み、
前記照明装置は、光源を有し、光源から出力する光の1フレーム期間は、少なくともシアンの光が出力する期間とマゼンタの光が出力する期間を有する、表示装置である。
前記色フィルタは、少なくとも隣り合う青のフィルタと黄のフィルタ含み、
前記照明装置は、光源を有し、光源から出力する光の1フレーム期間は、少なくともシアンの光が出力する期間とマゼンタの光が出力する期間を有する、表示装置である。
(2)さらに白のフィルタを有するサブ画素を有する、(1)記載の表示装置である。
(3)前記光源は、前記1フレーム期間内にさらに白の光を出力する期間を有する、(1)又は(2)記載の表示装置である。
(4)前記光源から出力する光の前記1フレーム期間は、さらに白の光を出力する期間を有し、前記白の光を出力する期間は、前記シアンの光とマゼンタの光が同時点灯する期間である、(1)又は(2)記載の表示装置である。
(5)前記青のフィルタの面積が前記黄のフィルタの面積よりも小さい、(1)又は(2)記載の表示装置である。
(6)前記青のフィルタと前記黄のフィルタとを有し、平面形状がほぼ正方形である画素、
又は、
前記青のフィルタと、前記黄のフィルタと、白のフィルタとを有し、平面形状がほぼ正方形である画素を含む、(1)記載の表示装置である。
又は、
前記青のフィルタと、前記黄のフィルタと、白のフィルタとを有し、平面形状がほぼ正方形である画素を含む、(1)記載の表示装置である。
(7)前記第1方向に前記青のフィルタが配列され、
前記第1方向に前記黄のフィルタと白のフィルタが交互に配列されている、(1)記載の表示装置である。
前記第1方向に前記黄のフィルタと白のフィルタが交互に配列されている、(1)記載の表示装置である。
(8)前記第2方向に前記青のフィルタが配列され、
前記第2方向に前記黄のフィルタと白のフィルタが交互に配列されている、(1)記載の表示装置である。
前記第2方向に前記黄のフィルタと白のフィルタが交互に配列されている、(1)記載の表示装置である。
(9)1つの青のフィルタが、1つの黄のフィルタと1つの白のフィルタとのそれぞれに対して、割り当てられている(7)又は(8)記載の表示装置である。
(10)1つの青のフィルタが、1つの黄のフィルタと1つの白のフィルタに共有されている、(7)又は(8)記載の表示装置である。
(11)前記光源は、バックライト制御回路に基づき制御される(1)記載の表示装置である。
(12)前記青のフィルタと前記黄のフィルタの面積比から求められるフィルタ透過率比と、マゼンタとシアンの光の分光輝度比との相互関係は、色度図上の白色点位置を維持する特性である、(1)記載の表示装置である。
(13)第1方向、及び前記第1方向に交差する第2方向に沿って配列される、複数のサブ画素と、各サブ画素に対応している色フィルタと、照明装置と、を有した表示装置の駆動方法であり、
前記色フィルタは、少なくとも隣り合う青のフィルタと黄のフィルタを含み、
前記照明装置は、1フレーム期間内で、少なくともシアンの光とマゼンタの光を出力する、表示装置の駆動方法である。
前記色フィルタは、少なくとも隣り合う青のフィルタと黄のフィルタを含み、
前記照明装置は、1フレーム期間内で、少なくともシアンの光とマゼンタの光を出力する、表示装置の駆動方法である。
(14)前記照明装置が、前記1フレーム期間内に、白の光を出力する、(13)記載の表示装置の駆動方法である。
(15)前記照明装置が、前記1フレーム期間内に、白の光を出力し、白の光を出力するフィールドでは、前記シアンの光とマゼンタの光を同時点灯する、(13)記載の表示装置の駆動方法である。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。さらにまた、請求項の各構成要素において、構成要素を分割して表現した場合、或いは複数を合わせて表現した場合、或いはこれらを組み合わせて表現した場合であっても本発明の範疇である。
LCD・・・液晶表示装置、PNL・・・液晶表示パネル、LS・・・面光源装置、LG・・・導光板、LU・・・光源ユニット、LED・・・光源(発光ダイオード)、SUB1・・・第1基板、SUB2・・・第2基板、DA・・・表示エリア、CP・・・駆動ICチップ、G(G1〜Gn)・・・ゲート配線、S(S1〜Sm)・・・ソース配線、SW・・・スイッチング素子、LQ・・・液晶層、GD・・・第1駆動回路、SD・・・第2駆動回路、PX・・・サブ画素、R・・・赤、G・・・緑、B・・・青。
Claims (15)
- 第1方向、及び前記第1方向に交差する第2方向に沿って配列される、複数のサブ画素と、
各サブ画素に対応している色フィルタと、
照明装置と、
を有し、
前記色フィルタは、少なくとも隣り合う青のフィルタと黄のフィルタ含み、
前記照明装置は、光源を有し、光源から出力する光の1フレーム期間は、少なくともシアンの光が出力する期間とマゼンタの光が出力する期間を有する、表示装置。 - さらに白のフィルタを有するサブ画素を有する、請求項1記載の表示装置。
- 前記光源は、前記1フレーム期間内にさらに白の光を出力する期間を有する、請求項1又は2記載の表示装置。
- 前記光源から出力する光の前記1フレーム期間は、さらに白の光を出力する期間を有し、前記白の光を出力する期間は、前記シアンの光とマゼンタの光が同時点灯する期間である、請求項1又は2記載の表示装置。
- 前記青のフィルタの面積が前記黄のフィルタの面積よりも小さい、請求項1又は2記載の表示装置。
- 前記青のフィルタと前記黄のフィルタとを有し、平面形状がほぼ正方形である画素、
又は、
前記青のフィルタと、前記黄のフィルタと、白のフィルタとを有し、平面形状がほぼ正方形である画素を含む、請求項1記載の表示装置。 - 前記第1方向に前記青のフィルタが配列され、
前記第1方向に前記黄のフィルタと白のフィルタが交互に配列されている、請求項1記載の表示装置。 - 前記第2方向に前記青のフィルタが配列され、
前記第2方向に前記黄のフィルタと白のフィルタが交互に配列されている、請求項1記載の表示装置。 - 1つの青のフィルタが、1つの黄のフィルタと1つの白のフィルタとのそれぞれに対して、割り当てられている請求項7又は8記載の表示装置。
- 1つの青のフィルタが、1つの黄のフィルタと1つの白のフィルタに共有されている、請求項7又は8記載の表示装置。
- 前記光源は、バックライト制御回路に基づき制御される請求項1記載の表示装置。
- 前記青のフィルタと前記黄のフィルタの面積比から求められるフィルタ透過率比と、マゼンタとシアンの光の分光輝度比との相互関係は、色度図上の白色点位置を維持する特性である、請求項1記載の表示装置。
- 第1方向、及び前記第1方向に交差する第2方向に沿って配列される、複数のサブ画素と、各サブ画素に対応している色フィルタと、照明装置と、
を有した表示装置の駆動方法であり、
前記色フィルタは、少なくとも隣り合う青のフィルタと黄のフィルタを含み、
前記照明装置は、1フレーム期間内で、少なくともシアンの光とマゼンタの光を出力する、表示装置の駆動方法。 - 前記照明装置が、前記1フレーム期間内に、白の光を出力する、請求項13記載の表示装置の駆動方法。
- 前記照明装置が、前記1フレーム期間内に、白の光を出力し、
白の光を出力するフィールドでは、前記シアンの光とマゼンタの光を同時点灯する、請求項13記載の表示装置の駆動方法。
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