JP6970937B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本開示は、液晶パネルと液晶パネルに光を照射するバックライトを備えた表示装置に関する。
特許文献1は、導光板の側面にバックライトを配置したエッジライト型面光源装置を開示している。導光板は、天面と底面との間で光の全反射を繰り返す導光体と、光を拡散反射させて導光体の天面から光を出射させる反射部材とを有する。この面光源装置は、光源から遠ざかるほど反射部材の密度を大きくし、光源に近づくほど反射部材の密度を小さくしている。これにより、導光板による面発光を均一化している。
特許第5851608号公報
本開示は、画面の一部を使用した表示を低消費電力で行う表示装置を提供する。
本開示にかかる表示装置は、液晶パネルと、液晶パネルを駆動する液晶パネル駆動回路と、液晶パネルに光を照射するバックライトと、バックライトを駆動するバックライト駆動回路と、液晶パネル駆動回路及びバックライト駆動回路を制御して、液晶パネルの有効表示領域を画面全体又は画面の一部に切り替える制御部と、を備え、バックライトは、第1の光源と、第1の光源よりも消費電力が小さい第2の光源と、第1の光源及び第2の光源の光を入射し、拡散して、液晶パネル側に出射する導光板と、を有し、バックライト駆動回路は、液晶パネルの有効表示領域に応じて、第1の光源と第2の光源のいずれかを選択して駆動する。
本開示によれば、画面の一部を使用した表示を低消費電力で行う表示装置を実現できる。
本開示の実施形態1の表示装置の構成を示すブロック図 実施形態1における表示装置の画面の表示例を示す図 実施形態1における主光源と副光源の配置と輝度分布を示す図 実施形態1における副光源の配置例を示す図 他の実施形態における副光源の配置例を示す図 他の実施形態における主光源と副光源の配置と輝度分布を示す図
(用語の定義)
本明細書において、以下のように用語を定義する。
「前面」:表示装置の前方側(ユーザに映像を提示する側)の面
「背面」:表示装置の後方側の面(前面と反対側にある面)
「上下側の側面」:液晶パネルの走査線と平行方向の面
「左右側の側面」:液晶パネルの走査線と垂直方向の面
「上側」:液晶パネル(画面)の映像(1フレーム)の書き込み開始側
「下側」:液晶パネル(画面)の映像(1フレーム)の書き込み終了側
(本開示の基礎となった知見)
従来の表示装置は、電源がオンされているときに映像を画面全体に表示させ、電源がオフされているときには何も表示しない。一方、本願の出願人は、表示装置の電源がオフされているときに、画面の一部の領域においてのみ、画像や文字などのコンテンツを表示させることを考案した。以下、このような画面の一部の領域においてのみ表示される画像や文字などのコンテンツを「ガジェット」という。特許文献1のような面光源装置は、画面全体に光を照射するため、消費電力が大きく、画面の一部にだけ表示されるガジェットを表示するのに適していない。本開示は、そのようなガジェットの表示において低消費電力を実現する表示装置を提供する。
(実施形態1)
以下、実施形態1について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本開示の実施形態1の表示装置の構成を示している。本実施形態の表示装置100は、コンテンツが表示される領域を画面全体又は画面の一部に切り替える。本明細書において、コンテンツが表示される領域を「有効表示領域」という。以下、有効表示領域が画面全体に設定されているときに表示されるコンテンツが、放送されているテレビ番組の映像である場合を例にして説明する。なお、画面全体に表示されるコンテンツは、テレビ番組の映像に限らず、任意の映像であってもよい。例えば、画面全体に表示されるコンテンツは、ブルーレイディスクやハードディスクなどの記録媒体に記録されている映画などであってもよい。ガジェットは、写真、天気予報を表す画像、及びニューステロップなどである。ガジェットは、静止したものであってもよいし、動くものであってもよい。
本実施形態の表示装置100は、液晶パネル11と、液晶パネル11の周辺に配置されたゲートドライバ12及びソースドライバ13と、液晶パネル駆動回路14とを備える。液晶パネル11は、水平方向に延びる複数の走査線と、垂直方向に延びる複数の映像信号線とを含む。液晶パネル11において、各走査線と各映像信号線が交差する領域に画素電極が配置され、画素電極の前面側に液晶層及びカラーフィルタが配置される。走査線が選択されると、選択された走査線に接続する画素電極に映像信号線を介して電圧が印加され、液晶が駆動される。ゲートドライバ12は、液晶パネル11の走査線を駆動する半導体ICである。ソースドライバ13は、液晶パネル11の映像信号線を駆動する半導体ICである。本実施形態において、ソースドライバ13は、液晶パネル11の右側半分の映像信号線を駆動するソースドライバRと、液晶パネル11の左側半分の映像信号線を駆動するソースドライバLとを含む。液晶パネル駆動回路14は、駆動する走査線を選択するための駆動信号をゲートドライバ12に出力し、テレビ番組の映像信号又はガジェットの映像信号(ガジェットデータ)をソースドライバ13に出力する。
本実施形態の表示装置100は、さらに、バックライト20と、バックライト20を駆動するバックライト駆動回路25とを備える。バックライト20は、導光板21と、導光板21の側面に配置された主光源22(第1の光源)及び副光源23(第2の光源)とを有する。バックライト20は所謂「エッジ型バックライト」である。主光源22と副光源23は消費電力が異なる。具体的には、副光源23の消費電力は、主光源22の消費電力よりも少ない。例えば、同一種類の発光素子(LEDなど)によって主光源22と副光源23を構成し、副光源23を構成するLEDの数を、主光源22を構成するLEDの数よりも、少なくしてもよい。また、異なる種類の発光素子によって主光源22と副光源23を構成してもよい。具体的には、主光源22を1つ以上のLEDで構成し、副光源23を1つ以上の電球で構成してもよい。主光源22と副光源23は、例えば、図1に示すように、導光板21の対向する端に配置される。なお、図1は全体的に電気的な接続関係を示しているが、導光板21と主光源22及び副光源23については配置関係も表している。主光源22及び副光源23の光が導光板21の側面から入射すると、導光板21は入射した光を拡散して、液晶パネル11の方向へ出射する。バックライト駆動回路25は、主光源22及び副光源23のいずれか一方を選択して駆動する。
本実施形態の表示装置100は、さらに、制御部30と、ガジェットデータを格納するための記憶部31と、液晶パネル11の表示をテレビ番組の映像又はガジェットに切り替える切替部32とを備える。制御部30は、液晶パネル駆動回路14及びバックライト駆動回路25を制御して、液晶パネル11の有効表示領域を画面全体又は画面の一部に切り替える。制御部30は、半導体素子などで実現可能であり、例えば、マイコン、CPU、MPU、DSP、FPGA、ASICで構成することができる。表示装置100は、所定の通信規格(例えばLAN、WiFi、Bluetooth、USB、HDMI)に準拠して外部機器との通信を行うためのインタフェース回路(図示せず)を有し、制御部30は、そのインタフェース回路を介して入力されたガジェットデータを記憶部31に格納する。記憶部31は、例えば、ハードディスク(HDD)、SSD、RAM、DRAM、強誘電体メモリ、フラッシュメモリ、磁気ディスク、又はこれらの組み合わせによって実現できる。
本実施形態の表示装置100は、動作モードとして、ガジェット有効モードとガジェット無効モード(通常モード)とを有する。下記表1は、ガジェット有効モードとガジェット無効モードにおけるそれぞれの電源ON/OFF状態時の液晶パネル11の画面表示を示している。ガジェット有効モードでは、下記表1に示すように、電源OFF状態のときにガジェットが表示される。制御部30は、電源OFF状態のときにガジェットを表示するために、例えば、ガジェット有効モードにおいて電源ON状態のときにガジェットデータを記憶部31に取り込んでおく。ガジェット無効モードは従来の動作モードであって、電源OFF状態のときは何も表示されない。
Figure 0006970937
制御部30は、例えば、使用者がリモコンを操作することによって、外部から入力された電源制御信号と動作モード制御信号とに基づいて、切替部32に切替信号を出力し、バックライト駆動回路25にバックライト制御信号を出力する。電源制御信号は、表示装置100の電源のON/OFFを指示するための信号である。動作モード制御信号は、動作モードとして、ガジェット有効モード又はガジェット無効モードを選択するための信号である。切替信号は、切替部32から液晶パネル駆動回路14への出力をテレビ番組の映像信号にするか又はガジェットデータにするか、又は液晶パネル11の駆動をオフにするかを切り替えるための信号である。バックライト制御信号は、バックライト駆動回路25が駆動する光源を主光源22にするか又は副光源23にするか、又は主光源22と副光源23の両方の駆動を停止するかを切り替えるための信号である。
図2(a)は、ガジェット有効モード及びガジェット無効モードにおける電源ON時の液晶パネル11の表示画面を示している。制御部30は、電源ONを指示する電源制御信号を入力すると、液晶パネル11の有効表示領域を画面全体に設定する。具体的には、制御部30は、テレビ番組の映像信号の出力を指示する切替信号を切替部32に出力し、主光源22の駆動を指示するバックライト制御信号をバックライト駆動回路25に出力する。切替部32は、テレビ番組の映像信号の出力を指示する切替信号に基づいて、受信したテレビ番組の映像信号を液晶パネル駆動回路14に出力する。液晶パネル駆動回路14は、テレビ番組の映像信号に基づいて、ゲートドライバ12とソースドライバ13を駆動する。バックライト駆動回路25は、主光源22の駆動を指示するバックライト制御信号に基づいて、主光源22のみを駆動する。これにより、ガジェット有効モードとガジェット無効モードの両方において電源ONの電源制御信号を入力した時は、上記表1及び図2(a)に示すように、液晶パネル11の画面全体(有効表示領域)にテレビ番組の映像が表示される。
図2(b)は、ガジェット有効モードにおける電源OFF時の表示画面を示している。制御部30は、ガジェット有効モードが選択されている状態で電源OFFを指示する電源制御信号を入力すると、液晶パネル11の有効表示領域を画面の一部に設定する。具体的には、制御部30は、ガジェットデータの出力を指示する切替信号を切替部32に出力し、副光源23の駆動を指示するバックライト制御信号をバックライト駆動回路25に出力する。切替部32は、ガジェットの出力を指示する切替信号に基づいて、記憶部31に格納されているガジェットデータを液晶パネル駆動回路14に出力する。液晶パネル駆動回路14は、ガジェットデータに基づいて、ゲートドライバ12とソースドライバ13を駆動する。バックライト駆動回路25は、副光源23の駆動を指示するバックライト制御信号に基づいて、副光源23のみを駆動する。これにより、ガジェット有効モードにおいて電源OFFの電源制御信号を入力した時は、上記表1及び図2(b)に示すように、液晶パネル11の画面の一部(有効表示領域)にガジェット40が表示される。ガジェット40が表示されていない画面上の領域(有効表示領域以外の領域)の画素には黒色などの暗色が表示される。このように、ガジェット有効モードにおいて電源OFFの電源制御信号が入力された時は、ゲートドライバ12及びソースドライバ13と副光源23とが駆動されるため、実際には表示装置100の電源はONされたままになる。
図2(c)は、ガジェット無効モードにおける電源OFF時の表示画面を示している。制御部30は、ガジェット無効モードが選択されている状態で電源OFFを指示する電源制御信号を入力すると、液晶パネル11の駆動停止を指示する切替信号を切替部32に出力し、主光源22及び副光源23の駆動停止を指示するバックライト制御信号をバックライト駆動回路25に出力する。切替部32は、液晶パネル11の駆動停止を指示する切替信号を受信したときは、テレビ番組の映像信号とガジェットデータのいずれも出力しない。切替部32は、液晶パネル11の駆動停止を指示する切替信号を液晶パネル駆動回路14に出力し、液晶パネル駆動回路14は、ゲートドライバ12とソースドライバ13の駆動を停止する。バックライト駆動回路25は、主光源22及び副光源23の駆動停止を指示するバックライト制御信号に基づいて、主光源22及び副光源23の駆動を停止する。これにより、ガジェット無効モードにおいて電源OFFの電源制御信号を入力した時は、上記表1及び図2(c)に示すように、液晶パネル11には何も表示されない。すなわち、ガジェット無効モードにおいて電源OFFの電源制御信号を入力した時は、実際に表示装置100の電源がOFFされた状態になる。
図3(a)は、主光源22のみを駆動したとき、すなわち、テレビ番組の映像が表示されるときの導光板21内の光の反射と、液晶パネル11の表示画面の輝度分布を示している。導光板21に入射した光は、正反射(鏡面反射、全反射)を繰り返しながら光源から遠方へ進行する。導光板21は、その背面に、導光板21内を進行する光を拡散反射(乱反射)させて、その光の進む方向を変えることによって、光を液晶パネル11側へ出射させるための部材である反射部材24を備える。反射部材24は、主光源22のみを点灯させたときに導光板21から面状の均一な光が液晶パネル11側に出射されるように、導光板21の主光源22が配置されている側の端から対向する側の端に向かって、反射部材24の反射率が高くなるように配置される。例えば、反射部材24の面積が大きいほど反射率は高くなるため、主光源22から離れるほど、より大きな面積を持つ反射部材24が配置される。
図3(b)は、副光源23のみを駆動したとき、すなわち、ガジェットが表示されるときの導光板21内の光の反射と、液晶パネル11の表示画面の輝度分布を示している。副光源23は、主光源22と反対側の端、すなわち、反射部材24の反射率が高い側の導光板21の側面に配置される。副光源23のみが点灯したときは、副光源23に近いほど導光板21から大きな光量の光が出射される。よって、液晶パネル11において副光源23に近い領域だけが明るくなる。
図4(a)〜(c)は、副光源23の配置に応じた有効表示領域41を示している。主光源22は、図4(a)〜(c)に示すように、液晶パネル11の水平方向(X軸方向)に、すなわち、走査線と平行方向に配置されている。副光源23は、図4(a)に示すように、主光源22と対向する側の、液晶パネルの11の水平方向の全長にわたって配置されてもよい。また、副光源23は、図4(b)に示すように、主光源22と対向する側の、液晶パネルの11の水平方向の一部に配置されてもよい。さらに、副光源23は、図4(c)に示すように、主光源22の配置方向とは異なる方向(Y軸方向)に配置されてもよい。このとき、副光源23は、Y軸方向において主光源22からより離れた位置に配置される。副光源23が点灯することによって、副光源23の配置に応じた有効表示領域41が副光源23の光によって照射される。ガジェット40を表示させたい領域、すなわち有効表示領域41に応じて、副光源23の配置を決定すればよい。
以上のように、本開示の表示装置100は、液晶パネル11と、液晶パネル11を駆動する液晶パネル駆動回路14と、液晶パネル11に光を照射するバックライト20と、バックライト20を駆動するバックライト駆動回路25と、液晶パネル駆動回路14及びバックライト駆動回路25を制御して、液晶パネル11の有効表示領域を画面全体又は画面の一部に切り替える制御部30と、を備える。バックライト20は、主光源22と、主光源22よりも消費電力が小さい副光源23と、主光源22及び副光源23の光を入射し、拡散して、液晶パネル11側に出射する導光板21とを有し、バックライト駆動回路25は、液晶パネル11の有効表示領域に応じて、主光源22と副光源23のいずれかを選択して駆動する。具体的には、バックライト駆動回路25は、有効表示領域が画面全体のときに主光源22を駆動し、有効表示領域が画面の一部のときに副光源23を駆動する。例えば、主光源22と副光源23は、異なる種類の発光素子を含む。また、有効表示領域が画面の一部のときに表示されるコンテンツは、写真、天気予報を表す画像、及びニューステロップのうちの少なくともいずれか一つを含む。例えば、制御部30は、外部から電源をオンする信号を受け取ったときに、有効表示領域を画面全体に設定し、外部から電源をオフする信号を受け取ったときに、有効表示領域を画面の一部に設定する。これにより、ガジェットを低消費電力で画面の一部に表示することができる。
より具体的には、導光板21は、入射した光を液晶パネル11側に反射する反射部材24を有し、主光源22は、反射部材24の反射率が低い側の導光板21の端に配置され、副光源23は、反射部材24の反射率が高い側の導光板21の端に配置される。これにより、低消費電力の副光源23を使用した表示が可能になる。
(他の実施形態)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施形態1を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。また、上記実施形態1で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施形態を例示する。
上記実施形態1においては、図4(a)〜(c)に示すように、主光源22は、液晶パネル11の水平方向に配置された。しかし、主光源22は、液晶パネル11の垂直方向に配置されてもよい。図5(a)〜(c)に、主光源22が液晶パネル11の垂直方向に配置されている場合の、副光源23の配置例を示している。図5(a)に示すように、主光源22が液晶パネル11の垂直方向に配置されているとき、すなわち、導光板21の左右側の側面に配置されているときは、副光源23は導光板21の上下側の側面に配置されてもよい。この場合、副光源23の点灯によって、液晶パネル11の中央付近の有効表示領域41に副光源23からの光が照射され、ガジェット40がその有効表示領域41に表示される。図5(a)においては2つの副光源23が共に駆動されているが、ガジェット40を表示させたい領域に応じて、上下側の副光源23のうちのいずれか一方のみを駆動してもよい。例えば、図5(b)に示すように、有効表示領域41が液晶パネル11の下部中央に設定される場合は、下側の副光源23のみを点灯させてもよい。これにより、有効表示領域41のみに副光源23からの光が照射される。また、図5(c)に示すように、副光源23を導光板21の下側のみに配置してもよい。この場合、副光源23の点灯によって、液晶パネル11の下部中央の有効表示領域41に副光源23からの光が照射され、ガジェット40がその有効表示領域41に表示される。また、副光源23を導光板21の上側のみに配置してもよい。図6は、主光源22及び副光源23を図5(a)〜図5(c)に示す位置に配置したときの導光板21内の光の反射と、液晶パネル11の表示画面の輝度分布を示している。図6(a)は主光源22のみを駆動したときを示し、図6(b)は副光源23のみを駆動したときを示している。図6(a)に示すように、反射部材24は、導光板21の両側の主光源22のみを点灯させたときに、導光板21から面状の均一な光が液晶パネル11側に出射されるように、導光板21の対向する両端から中央部に向かって反射部材24の反射率が高くなるように配置される。例えば、両側の主光源22から離れるほど、すなわち、導光板21のX軸方向の中央部ほど、より大きな面積を持つ反射部材24が配置される。副光源23は、反射部材24の反射率が高い位置、すなわち、導光板21のX軸方向の中央部に配置される。副光源23のみが点灯したときは、図6(b)に示すように、副光源23に近いほど導光板21から大きな光量の光が出射される。
上記実施形態1において、ガジェット40を有効表示領域41に表示するとき、液晶パネル駆動回路14は、ソースドライバ13(ソースドライバR,Lの両方)を駆動した。しかし、液晶パネル駆動回路14は、有効表示領域41の位置又はサイズに応じて、ソースドライバR,Lのいずれか一方の駆動を停止してもよい。例えば、ガジェット40の有効表示領域41が図2(b)に示すように画面右下のときは、ソースドライバLの駆動を停止してもよい。これにより、より低消費電力の表示装置100を実現できる。
また、ガジェット40を表示するときの液晶パネル11の駆動周波数を、テレビ番組の映像を表示するときの液晶パネル11の駆動周波数よりも低くしてもよい。これにより、消費電力をさらに低くすることができる。
また、表示装置100は、図3(b)又は図6(b)のような副光源23を点灯させたときの輝度分布に関する情報を有し、副光源23による輝度のムラを液晶パネル11に対するガジェット40の書き込み信号によって補正しても良い。
上記実施形態1においては、電源制御信号と動作モード制御信号は異なる信号であって、それぞれが表示装置100に入力されたが、電源制御信号と動作モード制御信号は一つの制御信号であってもよい。この場合、1つの制御信号によって、テレビ番組の映像表示(図2(a))、ガジェット表示(図2(b))、及び電源OFF(図2(c))のいずれかを選択できるようにすればよい。
上述の実施形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
本開示は、例えば、家庭内で使用されるテレビとして有用である。
11 液晶パネル
12 ゲートドライバ
13 ソースドライバ
14 液晶パネル駆動回路
20 バックライト
21 導光板
22,23 光源
25 バックライト駆動回路
30 制御部
31 記憶部
32 切替部
100 表示装置

Claims (7)

  1. 液晶パネルと、
    前記液晶パネルを駆動する液晶パネル駆動回路と、
    前記液晶パネルに光を照射するバックライトと、
    前記バックライトを駆動するバックライト駆動回路と、
    外部から電源制御信号と動作モード制御信号とを受け取り、前記液晶パネル駆動回路及び前記バックライト駆動回路を制御して、前記液晶パネルの有効表示領域を画面全体又は画面の一部に切り替える制御部と、
    を備え、
    前記バックライトは、
    第1の光源と、
    前記第1の光源よりも消費電力が小さい第2の光源と、
    前記第1の光源及び前記第2の光源の光を入射し、拡散して、前記液晶パネル側に出射する導光板と、
    を有し、
    前記制御部は、前記電源制御信号が電源のオンを指示する信号であるとき、前記画面全体を前記有効表示領域とし、前記電源制御信号がオフを指示する信号であり、かつ、前記動作モード制御信号が前記画面の一部に画像を表示させる有効モードを選択するものであるとき、前記画面の一部を前記有効表示領域とし、前記電源制御信号がオフを指示する信号であり、かつ、動作モード制御信号が前記画面の一部に画像を表示させない無効モードを選択するものであるとき、前記画面全体及び前記画面の一部の両方における表示を停止し、
    前記バックライト駆動回路は、前記液晶パネルの有効表示領域に応じて、前記第1の光源と前記第2の光源のいずれかを選択して駆動する、
    表示装置。
  2. 前記バックライト駆動回路は、
    前記有効表示領域が画面全体のときに、前記第1の光源を駆動し、
    前記有効表示領域が画面の一部のときに、前記第2の光源を駆動する、
    請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記有効表示領域が画面の一部のときに表示されるコンテンツは、写真、天気予報を表す画像、及びニューステロップのうちの少なくともいずれか一つを含む、
    請求項1又は請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記導光板は、入射した光を前記液晶パネル側に反射する反射部材を有し、
    前記第1の光源は、前記反射部材の反射率が低い側の前記導光板の端に配置され、
    前記第2の光源は、前記反射部材の反射率が高い側の前記導光板の端に配置される、
    請求項1から請求項3のいずれか一つに記載の表示装置。
  5. 前記反射部材は、前記導光板の一端から対向する他端に向かって前記反射部材の反射率が高くなるように配置される、
    請求項4に記載の表示装置。
  6. 前記反射部材は、前記導光板の対向する両端から中央部に向かって前記反射部材の反射率が高くなるように配置される、
    請求項4に記載の表示装置。
  7. 前記第1の光源と前記第2の光源は、異なる種類の発光素子を含む、
    請求項1に記載の表示装置。
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