JPH06332385A - 表示装置 - Google Patents

表示装置

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JPH06332385A
JPH06332385A JP11618093A JP11618093A JPH06332385A JP H06332385 A JPH06332385 A JP H06332385A JP 11618093 A JP11618093 A JP 11618093A JP 11618093 A JP11618093 A JP 11618093A JP H06332385 A JPH06332385 A JP H06332385A
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JP
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liquid crystal
crystal display
display element
contrast
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JP11618093A
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Kiyoshi Toda
清 戸田
Masanobu Miyake
正展 三宅
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 表示装置の利便性を向上する。 【構成】 明るさ検出手段であるフォトダイオード15
が液晶表示素子13付近の明るさを検出し、該検出結果
に基づいて制御手段が液晶表示素子13の明るさおよび
コントラストを調整する。また、視角検出手段であるP
SD16,17および発光ダイオード18が使用者の視
角を検出し、該検出結果に基づいて制御手段が液晶表示
素子13のコントラストを調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パーソナルコンピュー
タ、ワードプロセッサなどのOA(OfficeAutomation)
機器に好適に用いられる表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図11は、従来の表示パネル1を示す平
面図である。表示パネル1は、透光性基板2、液晶表示
素子3および複数のLSI(Large Scale Integrated C
ircuit)チップ4を含んで構成される。たとえばガラス
で実現される透光性基板2上には、液晶表示素子3が形
成される。この液晶表示素子3は、基板2上に透明電極
と配向膜とを形成し、同様にして他の透光性基板上に透
明電極と配向膜とを形成し、両基板間に液晶層を介在さ
せて貼合わせることによって形成される。また、前記液
晶表示素子3はTN(Twisted Nematic)型の液晶表示
素子とされる。前記透光性基板2上であって、液晶表示
素子3が形成された領域以外の領域には、前記液晶表示
素子3を駆動するための複数のLSIチップ4が実装さ
れる。
【0003】図12は、前記表示パネル1を用いた従来
のワードプロセッサ5の外観を示す側面図である。表示
パネル1は、ワードプロセッサ5の表示手段として用い
られ、表示パネル1の背面側には、たとえば冷陰極管で
実現されるバックライト7が設けられる。液晶表示素子
3の液晶分子の配向状態を電気的に制御してバックライ
ト7からの光を制御することによって、表示画面である
液晶表示素子3に画像が表示される。表示パネル1に対
向する使用者8は表示画面を見ながら、たとえば図示し
ない入力手段から入力を行う。
【0004】また、ワードプロセッサ5には、表示画面
に表示された画像の明るさやコントラストを調整するた
めの調整手段6が設けられている。たとえば、調整手段
6のレベルを変えると、バックライト7の光照射強度が
変化し、画像の明るさやコントラストが調整される。ま
た、たとえば調整手段6のレベルを変えると、駆動信号
の信号レベルが変化し、液晶表示素子3に印加される電
圧レベルが変化する。液晶表示素子3の液晶分子の配向
状態は、印加電圧レベルに従って変化するので、透過率
が変化する。このため、調整手段6のレベルを変えるこ
とによって、画像の明るさやコントラストを調整するこ
とができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述したようなTN型
の液晶表示素子は、一般に、基板間における液晶分子の
ねじれ角が90°とされ、またプレチルト角(基板表面
と液晶分子とのなす角)を持つように形成され、さらに
一対の偏光板間に配置されて使用される。このため、コ
ントラストが視角依存性を持つこととなり、使用者の視
角によってはコントラストが著しく低下する。コントラ
スト低下が特に著しい場合には、たとえば白色表示状態
と黒色表示状態とが反転する、いわゆる反転現象が生じ
る。また、周囲光の影響によって、コントラストが低下
して画像が見にくくなる。
【0006】前述したワードプロセッサ5には調整手段
6が設けられているので、明るさやコントラストを調整
することが可能であるが、表示装置によっては調整手段
6がなく、明るさやコントラストを調整することができ
ないものがある。また、調整手段6が設けられていても
前記ワードプロセッサ5のように手動で調整するものの
場合、視角や周囲の明るさが変わる毎に調整をやり直さ
なければならないので、利便性が悪いという問題が生じ
る。
【0007】本発明の目的は、表示手段の明るさおよび
コントラストが自動的に最適化される、利便性の向上し
た表示装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、表示手段と、
前記表示手段の表示画面付近の明るさを検出する明るさ
検出手段と、前記明るさ検出手段の検出結果に基づい
て、前記表示手段の表示画面の明るさおよびコントラス
トを調整する調整手段とを含むことを特徴とする表示装
置である。
【0009】また本発明は、表示手段と、前記表示手段
の表示画面に対向する使用者の視角を検出する視角検出
手段と、前記視角検出手段の検出結果に基づいて、前記
表示手段の表示画面のコントラストを調整する調整手段
とを含むことを特徴とする表示装置である。
【0010】さらにまた本発明は、表示手段と、前記表
示手段の表示画面付近の明るさを検出する明るさ検出手
段と、前記表示手段の表示画面に対向する使用者の視角
を検出する視角検出手段と、前記明るさ検出手段および
視角検出手段の検出結果に基づいて、前記表示手段の表
示画面の明るさおよびコントラストを調整する調整手段
とを含むことを特徴とする表示装置である。
【0011】
【作用】本発明に従えば、明るさ検出手段によって検出
された表示画面付近の明るさに基づいて、制御手段が前
記表示画面の明るさおよびコントラストを調整する。し
たがって、表示画面の明るさが自動的に調整されるの
で、使用者が手動で調整する必要はなくなり、表示装置
の利便性が向上する。
【0012】また本発明に従えば、視角検出手段によっ
て検出された表示画面に対向する使用者の視角に基づい
て、制御手段が前記表示画面のコントラストを調整す
る。したがって、表示画面のコントラストが自動的に調
整されるので、使用者が手動で調整する必要はなくな
り、表示装置の利便性が向上する。
【0013】さらに本発明に従えば、制御手段は、前述
の明るさ検出手段と視角検出手段との両方の検出結果に
基づいて、表示画面の明るさおよびコントラストを調整
する。したがって、表示画面の明るさおよびコントラス
トが自動的に調整されるので、使用者が手動で調整する
必要がなくなり、表示装置の利便性が向上する。
【0014】
【実施例】図1は、本発明の一実施例であるワードプロ
セッサ19の表示パネル11を示す平面図である。表示
パネル11は、透光性基板12、液晶表示素子13、複
数のLSIチップ14、明るさ検出手段25および視角
検出手段26を含んで構成される。たとえばガラスや石
英で実現される透光性基板12上には、液晶表示素子1
3が形成される。液晶表示素子13は、透光性基板12
上に透明電極と配向膜とを形成し、同様にして他の透光
性基板上に透明電極と配向膜とを形成し、両基板間に液
晶層を介在させて貼合わせることによって形成される。
また、前記液晶表示素子13はTN型の液晶表示素子と
される。前記透光性基板12上であって、液晶表示素子
13が形成された領域以外の領域には、前記液晶表示素
子13を駆動するための複数のLSIチップ14と、明
るさ検出手段25と、視角検出手段26とが実装され
る。明るさ検出手段25は、フォトダイオード15を含
み、視角検出手段26は、PSD(Position Sensitive
Device)16,17と発光ダイオード18とを含む。
【0015】図2は、前記表示パネル11を用いたワー
ドプロセッサ19の外観を示す側面図である。表示パネ
ル11は、ワードプロセッサ19の表示手段として用い
られ、表示パネル11の背面側には、たとえば冷陰極管
で実現されるバックライト20が設けられる。液晶表示
素子13の液晶分子の配向状態を電気的に制御してバッ
クライト20からの光を制御することによって、表示画
面である液晶表示素子13に画像が表示される。表示パ
ネル11に対向する使用者21は表示画面を見ながら、
たとえば図示しない入力手段から入力を行う。
【0016】図3は、前記透光性基板12上に形成され
るTFT(Thin Film Transistor)素子38の構成を示
す断面図である。基板12上には、上述した透明電極を
画素電極として各画素にスイッチング素子であるTFT
素子38が形成される。透光性基板12上には、たとえ
ば膜厚が80nmのa−Si膜がプラズマCVD(Chem
ical Vapor Deposition)法によって形成され、フォト
リソグラフィ法によってパターン形成される。パターン
形成した後アニール処理することによってp−Si化を
図り、p−Si膜31を形成する。形成したp−Si膜
31の一部領域31aにS−Dイオンの打込みを行い活
性化を図る。
【0017】p−Si膜31が形成された基板12上に
は、たとえば膜厚85nmのSiO2膜で実現される絶
縁膜32が高温CVD法によって形成され、さらにその
上にp−Si膜がCVD法によって形成される。p−S
i膜は、リンイオンをドープすることによって、n+
−Si膜とされ、フォトリソグラフィ法によってパター
ン形成されてゲート電極33とされる。ゲート電極33
が形成された絶縁膜32上には、たとえば膜厚が80n
mのSiO2膜で実現される層間絶縁膜34がCVD法
によって形成される。
【0018】前記絶縁膜32と層間絶縁膜34とであっ
て、前記p−Si膜31の活性化を施した一部領域31
aに対応する領域には、ソース電極36およびドレイン
電極37を形成するためにスルホール35が形成され
る。スルホール35が形成された層間絶縁膜34上に
は、たとえば膜厚50nmのAl−Si膜がスパッタリ
ング法によって形成される。形成されたAl−Si膜は
フォトリソグラフィ法によってパターン形成されて、ソ
ース電極36およびドレイン電極37とされる。このよ
うにして形成されたTFT素子38のドレイン電極37
上には、たとえば図示しない膜厚が50nmのITO
(Indium Tin Oxide)膜が形成されて画素電極とされ
る。
【0019】各画素のスイッチング素子としての前記T
FT素子38だけではなく、その他の、たとえば駆動用
TFT素子も上述したTFT素子38と同様にして形成
することができる。この場合、一括して製造することが
できるので、製造工程の短縮化が図れる。また、図1に
示される複数のLSIチップ14は、基板上に直接集積
回路を実装する、いわゆるCOG(Chip on Glass)方
式や、他の基板上に1単位の集積回路が形成されたもの
を実装する、いわゆるドライバモノシリック方式などが
用いられる。また、フォトダイオード15、PSD1
6,17および発光ダイオード18は、薄膜形成プロセ
スの手法を用いて基板12上に直接形成することもでき
るし、予めチップ状態に形成されたものを基板12上に
形成することも可能である。
【0020】透光性基板12に貼合わされる他の基板に
は、たとえば膜厚が50nmのCr膜がパターン形成さ
れてブラックマトリックスと称される遮光手段とされ
る。この遮光手段が形成された基板上には、ITO膜が
パターン形成されて透明電極とされる。このような基板
と、前記基板12とが液晶注入用の注入口をあけて、た
とえば紫外線硬化型の合成樹脂で実現される接着剤によ
って貼合せられる。前記注入口からは、たとえばネマテ
ィック液晶が注入されて封止される。このようにして得
られる表示パネル11は、バックライト20や電源回路
などの他の構成要素とともにモジュール化され、ワード
プロセッサ19とされる。
【0021】図4は、ワードプロセッサ19の簡単な電
気的構成を示すブロック図である。ワードプロセッサ1
9は、前記バックライト20、明るさ検出手段25、視
角検出手段26、液晶表示素子13、制御手段27、入
力手段28および記憶手段29を含む。明るさ検出手段
25は、液晶表示素子13付近の明るさを検出し、視角
検出手段26は使用者21の視角を検出する。制御手段
27は、明るさ検出手段25の検出結果に基づいて液晶
表示素子13の明るさおよびコントラストを調整し、ま
た視角検出手段26の検出結果に基づいて液晶表示素子
13のコントラストを調整する。制御手段27に接続さ
れる入力手段28は、たとえば複数のキーから成るキー
ボードで実現され、液晶表示素子13に表示される画像
データなどが入力される。また、同じく制御手段27に
接続される記憶手段29は、たとえばRAM(ランダム
アクセスメモリ)やROM(リードオンリメモリ)で実
現され、画像データや明るさおよびコントラストを調整
する際に必要なデータが記憶される。
【0022】前記制御手段27は、明るさ検出手段25
によって検出された液晶表示素子13付近の明るさか
ら、その明るさに対応した液晶表示素子13の明るさの
目標値を求める。この明るさの目標値は、予め記憶手段
29に一覧表として記憶される液晶表示素子13付近の
明るさに対応した液晶表示素子13の明るさ目標値の中
から選択して求めてもよいし、予め記憶される液晶表示
素子13付近の明るさに対応した液晶表示素子13の明
るさ目標値を求める計算式に基づいて算出してもよい。
制御手段27は、求められた明るさの目標値となるよう
に、液晶表示素子13の明るさを調整する。液晶表示素
子13の明るさは、バックライト20の光照射強度を変
えるあるいは液晶表示素子13の液晶駆動用の印加電圧
レベルを変えることによって調整される。液晶表示素子
13は、印加電圧レベルに従って液晶分子の配向状態が
変化するので、光の透過率を調整することができる。
【0023】コントラストの調整についても前述した明
るさの調整と同様にして実施される。この際、コントラ
ストの目標値は、予め一覧表として記憶される液晶表示
素子13付近の明るさに対応した液晶表示素子13のコ
ントラスト目標値の中から選択して求めてもよいし、予
め記憶される計算式に基づいて算出してもよい。
【0024】また、前記制御手段27は、視角検出手段
26によって検出された使用者21の視角から、その視
角に対応した液晶表示素子13のコントラストを調整す
る。この調整は、前述した明るさ検出手段25によるコ
ントラストの調整と同様にして実施される。この際、コ
ントラストの目標値は、予め一覧表として記憶される使
用者21の視角に対応した液晶表示素子13のコントラ
スト目標値の中から選択して求めてもよいし、予め記憶
される計算式に基づいて算出してもよい。
【0025】前記制御手段27は、明るさ検出手段25
と視角検出手段26との検出結果のいずれか一方の検出
結果に基づいて、液晶表示素子13の明るさおよびコン
トラストを調整してもよいし、明るさ検出手段25と視
角検出手段26との両方の検出結果から最適な明るさお
よびコントラストを決定して調整してもよい。
【0026】図5は、明るさ検出手段25による明るさ
の検出方法を説明するための側面図である。表示画面で
ある液晶表示素子13付近の明るさは、フォトダイオー
ド15によって検出される。フォトダイオード15は入
射光の強度に応じた電流が流れるので、前記液晶表示素
子13付近の明るさを測定することができる。フォトダ
イオード15に入射した光によって生じた電流値から液
晶表示素子13付近の明るさが求められ、この明るさに
応じて液晶表示素子13の明るさおよびコントラストが
前記制御手段27によって最適となるように自動的に調
整される。このような明るさ検出手段25は液晶表示素
子13付近の明るさを検出する手段であるので、前記液
晶表示素子13近傍に設けられる。
【0027】図6は、視角検出手段26による視角の検
出方法を説明するための側面図である。使用者21の視
角を求めるためには、使用者21の顔の位置がPSD1
6,17および発光ダイオード18によって検出され
る。PSD16,17は、従来からカメラのオートフォ
ーカス機能などに用いられる位置検出手段である。発光
ダイオード18からは、たとえば赤外光で実現される照
射光23が液晶表示素子13に対向する使用者21の方
向に向けて一様に照射される。この照射光23は、使用
者21で反射し、その反射光24がPSD16,17に
入射する。PSD16,17はこの反射光24によって
使用者21の顔の位置を検出する。たとえば、縦長に形
成されるPSD16は使用者21の縦方向の顔の位置を
検出し、横長に形成されるPSD17は横方向の顔の位
置を検出する。
【0028】使用者21の顔の位置が検出されると、こ
の検出結果に基づいて使用者21の目の位置が求められ
る。使用者21の目の位置、すなわち視角が求められる
と、この視角に応じて前記制御手段27が液晶表示素子
13のコントラストを最適となるように自動的に調整す
る。このような視角検出手段26は使用者21の顔の位
置を検出する手段であるので、液晶表示素子13近傍に
設けられる。
【0029】なお本実施例では、視角検出手段26の光
照射手段として赤外光を照射する発光ダイオード18を
用いる例について説明したけれども、他の光照射手段、
たとえばレーザ光を照射する照射手段を用いる例も本発
明の範囲に属するものである。
【0030】図7は、前記視角検出手段26のPSD1
6,17の構成を示す断面図である。PSD16,17
は、たとえばシリコンで実現される基板41の一方表面
41a近傍をp層42とし、他方表面41b近傍をn層
43とし、前記p層42とn層43との間をi層44と
し、さらに前記一方および他方表面41a,41b上に
電極45〜47を形成して構成される。このように、P
SD16,17は、一般的なフォトダイオードとほぼ同
様の構成とされるが、p層42およびn層43が大きな
抵抗層であることが異なる。前記電極45は基板41の
一方表面41a上であって、その長手方向の一方端部に
形成される。電極46は、同じく基板41の一方表面4
1a上であって、前記一方端部とは反対の他方端部に形
成される。また、電極47は基板41の他方表面42b
上であって、その長手方向のほぼ全面に形成される。
【0031】続いて、前記PSD16,17に入射する
反射光24の入射位置を求める方法について説明する。
反射光24によって生じる電流をI0とし、電極45,
46から得られる電流をそれぞれI1,I2とすると次
の3つの関係式が得られる。
【0032】 I0 = I1 + I2 …(1)
【0033】
【数1】
【0034】ここで、Lは電極45,46間の距離を表
し、xは電極45,46の中心から反射光24の入射位
置までの距離を表す。この関係式から、次の数式(4)
が得られる。
【0035】
【数2】
【0036】Lは既知の値であり、反射光24によって
電極45,46から電流I1,I2が得られるので、前
記距離xが求められる。
【0037】図8は、前記PSD16に入射する反射光
24a〜24cを示す側面図である。前記発光ダイオー
ド18からの照射光23は、異なる位置に存在する使用
者21a〜21cの位置にかかわらず一様に照射され
る。使用者21a〜21cでそれぞれ反射した反射光2
4a〜24cは、PSD16の前面に配置されるレンズ
49で集光されてPSD16に入射する。この反射光2
4a〜24cは上下方向が逆となってPSD16に入射
する。したがって、PSD16には図9(1)に示され
るように、使用者21a〜21cの上下方向の位置が逆
となって検出される。また、PSD17もPSD16と
同様にして使用者21の位置に対応した反射光24を検
出するが、PSD17では反射光24の左右方向が逆と
なる。したがって、PSD17には図9(2)に示され
るように、使用者21d〜21fの左右方向の位置が逆
となって検出される。
【0038】図10は、視角検出手段26の構成を示す
回路図である。PSD16,17に反射光24が入射す
ると、電流が生じる。該電流は電極45,46の抵抗5
7を介して増幅器52,53に入力される。たとえば、
電極45から得られた電流I1は増幅器52に入力され
て電流電圧変換され、電源46から得られた電流I2は
増幅器53に入力されて電流電圧変換される。増幅器5
2と増幅器53とからの出力は、ともに加速増幅器54
および差動増幅器55で処理されて演算回路56に入力
される。加速増幅器54では前述した数式(4)のI1
+I2が求められ、差動増幅器55ではI2−I1が求
められる。演算回路56では前記数式(4)に従って電
極45,46の中心から反射光24の入射位置までの距
離xが求められる。PSD16およびPSD17によっ
てそれぞれ求められる距離xから使用者21の顔の位置
が判断され、さらに使用者21の目の位置が概算され
る。このようにして求められる使用者21の目の位置、
すなわち視角に応じて前記制御手段27が液晶表示素子
13のコントラストを調整する。また、前記距離xが変
化することによって使用者21の移動が判断される。
【0039】このように本実施例のワードプロセッサ1
9では、表示画面である液晶表示素子13付近の明るさ
に応じて自動的に液晶表示素子13の明るさおよびコン
トラストが調整され、また使用者21の視角に応じて自
動的に液晶表示素子13のコントラストが調整されるの
で、ワードプロセッサ19の利便性が向上する。
【0040】なお本実施例では、縦および横方向の位置
を検出するために、2つのPSD16,17を用いる例
について説明したけれども、たとえば2次元的に縦横方
向の位置を同時に検出することができる2次元PSDを
用いる例も本発明の範囲に属するものである。また、本
実施例では液晶表示素子13を用いる例について説明し
たけれども、これ以外の表示手段を用いる例も本発明の
範囲に属するものである。
【0041】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、表示画面
の明るさおよびコントラストが、表示画面付近の明るさ
に応じて自動的に調整される。また、表示画面のコント
ラストが、使用者の視角に応じて自動的に調整される。
したがって、使用者が手動で調整する必要がなくなるの
で、表示装置の利便性が著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるワードプロセッサ19
の表示パネル11を示す平面図である。
【図2】前記表示パネル11を用いたワードプロセッサ
19の外観を示す側面図である。
【図3】透光性基板12上に形成されるTFT素子38
の構成を示す断面図である。
【図4】ワードプロセッサ19の簡単な電気的構成を示
すブロック図である。
【図5】明るさ検出手段25による明るさの検出方法を
説明するための側面図である。
【図6】視角検出手段26による視角の検出方法を説明
するための側面図である。
【図7】前記視角検出手段26のPSD16,17の構
成を示す断面図である。
【図8】前記PSD16に入射する反射光24a〜24
cを示す側面図である。
【図9】前記PSD16,17で検出される使用者21
a〜21fの位置を示す図である。
【図10】前記視角検出手段26の構成を示す回路図で
ある。
【図11】従来の表示パネル1を示す平面図である。
【図12】前記表示パネル1を用いた従来のワードプロ
セッサ5の外観を示す側面図である。
【符号の説明】
11 表示パネル 13 液晶表示素子 15 フォトダイオード 16,17 PSD 18 発光ダイオード 19 ワードプロセッサ 20 バックライト 21 使用者 22 周囲光 25 明るさ検出手段 26 視角検出手段 27 制御手段

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表示手段と、 前記表示手段の表示画面付近の明るさを検出する明るさ
    検出手段と、 前記明るさ検出手段の検出結果に基づいて、前記表示手
    段の表示画面の明るさおよびコントラストを調整する調
    整手段とを含むことを特徴とする表示装置。
  2. 【請求項2】 表示手段と、 前記表示手段の表示画面に対向する使用者の視角を検出
    する視角検出手段と、 前記視角検出手段の検出結果に基づいて、前記表示手段
    の表示画面のコントラストを調整する調整手段とを含む
    ことを特徴とする表示装置。
  3. 【請求項3】 表示手段と、 前記表示手段の表示画面付近の明るさを検出する明るさ
    検出手段と、 前記表示手段の表示画面に対向する使用者の視角を検出
    する視角検出手段と、 前記明るさ検出手段および視角検出手段の各検出結果に
    基づいて、前記表示手段の表示画面の明るさおよびコン
    トラストを調整する調整手段とを含むことを特徴とする
    表示装置。
JP11618093A 1993-05-18 1993-05-18 表示装置 Pending JPH06332385A (ja)

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