JP3674297B2 - 液晶表示装置のダイナミックレンジ調整方法並びに液晶表示装置及び電子機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力されたデジタル画像データを、液晶表示部の印加電圧−透過率特性にあったデジタル画像データに補正するデジタルガンマ補正回路を有する液晶表示装置及び電子機器での、ダイナミックレンジの調整方法及びその装置に関する。
【０００２】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
電子機器の画像表示部は、従来の比較的大型なＣＲＴに代わって、薄型の液晶表示パネルが普及している。液晶表示パネルは、図１７に示すように印加電圧Ｖと透過率Ｔとの関係で示されるＴ−Ｖ特性がリニアでない。特に、階調値の低い黒レベル付近では、印加電圧Ｖの変化に対して透過率Ｔの変化が少なくなっている。従って、黒レベル付近では、画像データ（印加電圧Ｖ）の変化に対して階調（光透過率Ｔ）の変化が少なく、この領域での解像度が低下してしまう。これを補正して全領域で適正な解像度とするように補正するのが、液晶表示装置でのガンマ補正と呼ばれている。
【０００３】
一方、テレビ受像器を含むＣＲＴにおいても、入力信号電圧と発光出力とがリニアにならないという同様な現象があるため、例えばＮＴＳＣ方式にて伝送されるテレビ信号は、予め撮影カメラの段階などでＣＲＴ用のガンマ補正が施されている。従って、ＣＲＴを用いたテレビ受像器側ではガンマ補正が不要となる。
【０００４】
ここで、撮影カメラでのガンマ補正をデジタルで実施することは公知である。撮影カメラにて、直線近似演算してガンマ補正する例が、特許第２５４２８６４号、特開平８−３２８３７号に開示されている。特開平２−２３０８７３には、直線近似演算とメモリとを併用して、撮影カメラにてデジタルガンマ補正することが開示されている。
【０００５】
ここで、テレビ信号に基づいて液晶表示パネルに画像表示するには、ＣＲＴ用のガンマ補正はかえって不要であり、最終的には液晶表示パネルのＴ−Ｖ特性に合わせてガンマ補正を実施しなければなない。
【０００６】
液晶表示パネルをライトバルブとして用いたプロジェクタにて、テレビ信号に基づいて画像表示する際に、ガンマ補正を実施することは、特開平８−１８６８３３号に開示されている。しかし、この公報の発明では、前段にてガンマ補正を実施している一方で、その後段のガンマ補正はアナログにて実施しているので、ガンマ補正回路を含む液晶駆動回路のＩＣ化ができなかった。
【０００７】
このアナログによるガンマ補正はダイオードなどを用いて、図１９に示すような１点折れのガンマ補正特性により補正していた。
【０００８】
しかし、ダイオード個々にて特性がばらつくため、個々の液晶表示装置にて均一な特性のための調整が煩雑となっていた。また、カラープロジェクタのように、Ｒ，Ｇ，Ｂで計３枚の液晶表示パネルを同一機器内にて使用するものにあっては、その３枚の液晶表示パネル間での調整も必要となり煩雑であった。
【０００９】
さらには、図１９のように１点折れのガンマ補正特性では、図１８に示す理想的なガンマ補正特性と比較して、図１７に示すＴ−Ｖ特性の黒レベル領域しか補正できず、その黒レベル領域での補正も直線近似による補正であるので、Ｔ−Ｖ特性に合った正確な補正を確保するには自ずから限界が生じていた。
【００１０】
本発明者等は、デジタル画像データに対してガンマ補正を実施するデジタルガンマ補正回路を含む液晶駆動回路のＩＣ化を進めるにあたり、ガンマ補正後の画像データにより、液晶表示画面のダイナミックレンジが狭くなる場合が生じ、そのの調整方法及びその装置について検討した。
【００１１】
図２３，図２４は、ダイナミックレンジ調整の必要性を説明する特性図である。図２３及び図２４では共に、ガンマ補正時の入力データの階調値（８ビット）を横軸に、出力データ（９ビット）を縦軸に表している。
【００１２】
図２３はダイナミックレンジが狭い例を示している。図２３の通り、入力データの最大階調値２５５のとき、出力データは最大階調値５１１とはならず、階調値５００に止まっている。
【００１３】
一方、図２４では入力データの階調値が２５０の時既に出力データの最大階調値５１１に達している。換言すれば、入力データが階調値２５０〜２５５に変化しても、出力データが一定の最大階調値５１１に飽和してしまう、いわゆるサチレーションが生じている。
【００１４】
本発明の目的は、ガンマ補正特性等に起因して生ずる液晶表示画面でのダイナミックレンジの変動を、簡易に調整することができる液晶表示装置のダイナミックレンジ調整方法並びに液晶表示時装置及び電子機器を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る液晶表示装置のダイナミックレンジ調整方法は、デジタル画像データをデジタルガンマ補正回路にて補正して、液晶表示部での印加電圧−透過率特性に適したデジタル画像データとする工程と、
前記デジタルガンマ補正回路にて補正されたデジタル画像データを、ＤＡ変換器にてアナログ画像データに変換する工程と、
前記アナログ画像データを増幅器にて増幅する工程と、
増幅された前記アナログ画像データに基づいて前記液晶表示部に画像を表示する工程と、
前記ガンマ補正回路への入力デジタル画像データの階調値が最大であり、かつ、前記ガンマ補正回路からの出力デジタル画像データの階調値が最大値よりも小さいときに、前記増幅器での増幅率を変更して、表示画像のダイナミックレンジを拡げる調整工程と、
を有することを特徴とする。また、請求項６の発明は請求項１の方法を実施する液晶表示装置を、請求項９の発明はそれを用いた電子機器を定義している。
【００１６】
請求項１，６，９の発明によれば、デジタルガンマ補正回路でのガンマ補正特性が例えば図２３の通りであったとしても、そのデジタルガンマ補正回路の後段の増幅器にて、全階調範囲で画像データの増幅率を変更することで、表示画像のダイナミックレンジを拡げることができる。
【００１７】
ここで、請求項２に示すように、前記増幅器がオペアンプにて構成される場合には、前記調整工程では前記オペアンプに供給される前記バイアス電位を変更することで、ダイナミックレンジを調整できる。
【００１８】
また、請求項３に示すように、前記ガンマ補正回路と前記ＤＡ変換器との間に、ガンマ補正されたデジタル画像データの論理を反転させるデータ反転回路をさらに有する場合には、前記調整工程では、バイアス電位の振幅を小さくすることで、ダイナミックレンジを拡げることができる。
【００１９】
請求項４の発明に係る液晶表示装置のダイナミックレンジ調整方法は、デジタル画像データをデジタルガンマ補正回路にて補正して、液晶表示部での印加電圧−透過率特性に適したデジタル画像データとする工程と、
前記デジタルガンマ補正回路にて補正されたデジタル画像データを、基準電圧に基づいて、ＤＡ変換器にてアナログ画像データに変換する工程と、
前記アナログ画像データを増幅器にて増幅する工程と、
前記アナログ画像データに基づいて前記液晶表示部に画像を表示する工程と、前記ガンマ補正回路への入力デジタル画像データの階調値が最大であり、かつ、前記ガンマ補正回路からの出力デジタル画像データの階調値が最大値よりも小さいときに、前記ＤＡコンバータの前記基準電圧を変更して、表示画像のダイミックレンジを拡げる調整工程と、
を有することを特徴とする。また、請求項７の発明は請求項４の方法を実施する液晶表示装置を、請求項９の発明はそれを用いた電子機器を定義している。
【００２０】
請求項４，７，９の発明によれば、請求項１の発明と同様な問題が生じた場合に、ＤＡコンバータの基準電圧を変更して、表示画像のダイミックレンジを拡げることができる。
【００２１】
請求項５の発明に係る液晶表示装置のダイナミックレンジ調整方法は、デジタル画像データを、液晶表示部での印加電圧−透過率特性に適したデジタル画像データに補正するために、複数段のデジタルガンマ補正回路にて複数回に分けてデジタルガンマ補正を順次実施する工程と、
最終段の前記デジタルガンマ補正回路にて補正されたデジタル画像データを、基準電圧に基づいて、ＤＡ変換器にてアナログ画像データに変換する工程と、
前記アナログ画像データを増幅器にて増幅する工程と、
前記アナログ画像データに基づいて前記液晶表示部に画像を表示する工程と、前記最終段のガンマ補正回路への入力デジタル画像データの階調値が最大に達する前に、前記最終段のガンマ補正回路からの出力デジタル画像データの階調値が最大値に達するサチレーションが生じたときに、前記最終段のガンマ補正回路よりも前段側の前置ガンマ補正回路にて、該前置ガンマ補正回路への入力デジタル画像データの階調値が最大のときの前置ガンマ補正回路からの出力デジタル画像データの階調値が最大値よりも低くなるように設定して、表示画像のダイナミックレンジを調整する調整工程と、
を有することを特徴とする。また、請求項８の発明は請求項５の方法を実施する液晶表示装置を、請求項９の発明はそれを用いた電子機器を定義している。
【００２２】
請求項５，８，９の発明によれば、最終段のガンマ補正回路でのガンマ補正特性が、例えば図２４の通りとなった場合に、前置ガンマ補正回路のガンマ補正特性を図２の実線の特性から図３２の特性に変更することで、表示画像のダイナミックレンジを調整することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２４】
（データ処理回路の全体説明）
図１は、液晶表示パネルを駆動するためのデータ処理／液晶表示駆動回路を概略的に示すブロック図である。図１に示す本実施例は、３枚の液晶表示パネルをそれぞれＲ，Ｇ，Ｂ用のライトバルブとして用いたプロジェクタに適用したものである。なお、本実施例では、３枚の液晶表示パネルを、ＴＦＴをスイッチング素子として用いたアクティブマトリクス基板にて構成しているが、他の液晶表示基板を用いることも可能である。
【００２５】
図１において、このプロジェクタの液晶表示装置は、大別して、各色Ｒ，Ｇ，Ｂのデータ処理に共用される信号処理用ボード１０と、各色Ｒ，Ｇ，Ｂ毎に設けられた液晶表示専用ボード３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂと、３枚のライトバルブとしてそれぞれ機能する液晶表示パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂと、を有する。
【００２６】
信号処理用ボード１０は、本実施例の電子機器であるプロジェクタ用の各種回路（図示せず）の他、下記の機能を実現する素子、回路が搭載される全体制御用ボードとすることもできる。まず、画像データの入力端子として、ＮＴＳＣ，ＰＡＬなどのアナログのテレビ信号を入力する第１の入力端子１２と、コンピュータ出力、ＣＤＲＯＭ出力などのデジタルの画像信号を入力する第２の入力端子１４とを有する。ここで、第１の入力端子１２に入力されるアナログのテレビ信号は、ＣＲＴの特性を考慮してガンマ補正が施されているが、第２の入力端子１４に入力されるデジタルの画像信号にはガンマ補正は施されていない。なお、ＣＣＤカメラ出力など、ＣＲＴ用のガンマ補正が施されたデジタルの画像信号を入力する他の端子を設けることも可能である。
【００２７】
第１の入力端子１２にはＡＤコンバータ１６が接続され、テレビ信号をアナログ−デジタル変換する。さらに、ＡＤコンバータ１６にはデジタルデコーダ１８が接続されている。このデジタルデコーダ１８ は、テレビ信号中の輝度信号Ｙ及び色差信号Ｕ，Ｖを、３色のＲ，Ｇ，Ｂ信号にデコードするものである。
【００２８】
デジタルデコーダ１８の後段には、フレームメモリ２０が設けられている。第１の入力端子１２を介して入力されたデータは、ＡＤコンバータ１６、デジタルデコーダ１８を介してフレームメモリ２０内に、１フレーム分書き込まれる。第２の入力端子１４を介して入力されてデジタルＲ，Ｇ，Ｂデータは、フレームメモリ２０に直接書き込まれる。なお、液晶表示パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂにて飛び越し走査が実施される場合には、１フレーム分のＲ，Ｇ，Ｂの各データが奇数ライン、偶数ラインの順で、フレームメモリ２０より、２フィールドに分けて読み出される。
【００２９】
フレームメモリ２０の後段には、スイッチ２２を介して一次ガンマ補正回路２４が接続されている。このスイッチ２２は、フレームメモリ２０からのデータが、第１の入力端子１２を介して入力されたデータであるとき、そのデータを一次ガンマ補正回路２４に出力させる。上述したＣＣＤカメラ出力であるＲ，Ｇ，Ｂのデジタル画像データも、同様に一次ガンマ補正回路２４に入力される。一方、フレームメモリ２０からのデータが、第２の入力端子１４を介して入力されたデータであるときには、スイッチ２２はそのデータを一次ガンマ補正回路２４には導かず、バイパス線２６を介して直接に液晶表示専用ボード３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂに導く。なお、一次ガンマ補正回路２４の詳細については後述する。
【００３０】
次に、液晶表示専用ボード３０Ｒと液晶表示パネル５０Ｒについて、図５を参照して説明する。図５は、液晶表示専用ボード３０Ｒに搭載される液晶駆動用ＩＣのブロック図を示し、他の色Ｇ，Ｂに関する液晶駆動用ＩＣの構成も、色Ｒの構成と同一である。
【００３１】
液晶表示専用ボード３０Ｒには、二次ガンマ補正回路３２が設けられている。この二次ガンマ補正回路３２の詳細についても後述する。
【００３２】
二次ガンマ補正回路３２の後段には、相展開回路３４が設けられている。この相展開回路３４は、液晶表示パネル５０Ｒでの駆動周波数を下げるためにデータの相展開を実施している。このために、図５に示すように、シフトレジスタ２００と、ラッチ回路２０２とを有する。図５では、説明の便宜上、Ｎ＝４の場合の４相展開を行う例となっている。この図５の相展開回路３４の動作を、図１６のタイミングチャートを参照して説明する。
【００３３】
この相展開回路３４には、図１６のドットクロックに対応して各画素のデータが時系列的に入力される。シフトレジスタ２００からの出力としては、図１６に示すと通り、Ｒ色データの出力線をＮ本に分け、第１の出力線には０，０＋Ｎ，０＋２Ｎ，…の画素のデータを割り当て、第２の出力線は１，１＋Ｎ，１＋２Ｎ，…の画素のデータを割り当て、同様に残りの２本の出力線に画素のデータを割り当てて出力する。こうすると、各出力線の画素のデータ時間は、元のデータ時間のＮ倍とすることができる。これをＮ相展開と称する。このように、各画素のデータ時間が長くなるため、液晶表示パネル５０Ｒにてデータサンプリングする際のサンプリング周波数が１／Ｎとなり、特に画素密度が高い液晶表示パネルの時に、スイッチング素子の応答性に合わせたサンプリング周波数とすることができる。なお、液晶表示パネル５０ＲがＸＧＡと称される高画素密度のものである場合、相展開を実施しないと、液晶表示パネルでのデータサンプリング周波数は６５ＭＨｚもの高周波数となり、ＴＦＴでは応答できない。そこで、Ｎ＝１２とした１２相展開を実施して、ＴＦＴにて応答できるサンプリング周波数まで下げている。これよりも低画素密度であるＶＧＡ，ＳＶＧＡの場合には、Ｎ＝６とした６相展開により、ＴＦＴにて応答可能なサンプリング周波数が得られる。
【００３４】
本実施例では、４相展開の場合の４本の出力線のデータを、ラッチ回路２０２にて同じタイミングにてラッチしている。この結果、ラッチ回路２０２の出力は図１６に示す通りとなり、各出力線のデータの位相が揃えられる。このラッチ回路２０２を設けずに、液晶表示パネル５０Ｒにて４本の出力線の各データを異なるタイミング又は同じタイミングにてサンプリングしてもよい。
【００３５】
相展開回路３４の後段には、極性反転回路３６が設けられている。この極性反転回路３６は、液晶表示パネル５０Ｒの各画素の液晶に印加される電界の極性をを所定の周期で反転させて極性反転駆動するために設けられている。本実施例では、液晶表示パネルのスイッチング素子をＴＦＴにて構成しているため、ＴＦＴ基板と対向する基板に形成された共通電極の電位を基準として、画素に供給されるデータ電位の極性が反転されて駆動される。
【００３６】
この極性反転のためのデジタルデータの処理としては、デジタルデータの論理を反転させれば良い。このために、極性反転回路３６は、図５に示すように、４本の出力線のデータ論理を反転させる４つのインバータ２１０Ａ〜２１０Ｄと、反転前後の一方のデータを選択して出力する４つのセレクタ２１２Ａ〜２１２Ｄを有する。一画素毎に極性反転駆動する場合には、例えば第１，第３のセレクタ２１２Ａ，２１２Ｃにて反転前のデータが選択され、第２，第４のセレクタ２１２Ｂ，２１２Ｄにて反転後のデータが選択される。
【００３７】
極性反転回路３６の後段には、４つのコンバータ３８Ａ〜３８Ｄを有するＤＡコンバータ３８が設けられ、相展開されたＮラインの極性反転データをそれぞれデジタル−アナログ変換する。このアナログ信号が、液晶表示駆動ＩＣの出力となる。
【００３８】
なお、液晶表示駆動ＩＣにはタイミング発生回路２２０が設けられ、上述の相展開回路３４，極性反転回路３６及びＤＡコンバータ３８にて必要なタイミング信号が、画像同期信号に基づいて発生される。
【００３９】
液晶表示専用ボード３０Ｒには、図１に示すように、さらに増幅器４０とバッファ４２とが設けられている。増幅器例えばオペアンプ４０にて正、負の極性反転駆動に対応したバイアス電圧が重畳されたデータは、バッファ４２を介して、液晶表示パネル５０Ｒに供給され、このデータに基づいて液晶表示パネル５０Ｒが所定の１ドット又は１ライン毎などの所定周期毎に極性反転駆動される。
【００４０】
（一次ガンマ補正と二次ガンマ補正との関係）
本実施例では、ガンマ補正を２回に分けて実施している。最初に実施されるガンマ補正を一次ガンマ補正と称し、２回目の補正を二次ガンマ補正と称する。ただし、本実施例ではいずれもデジタル補正であるので、補正順序を逆にしても同じ結果が得られる。しかし、本実施例のように、液晶表示専用ボード３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ側に二次ガンマ補正回路３２を搭載した方が、後述する液晶表示パネルの調整工程が簡便となり、液晶表示専用ボードに搭載される回路のＩＣ化が可能となる。
【００４１】
ここで、本実施例の一次ガンマ補正は、主としてＣＲＴ用ガンマ補正が施された画像データを、ＣＲＴ用ガンマ補正前の元のデータに戻すことにある。従って、個々の液晶パネルの特性とは本来無関係に補正データを決定でき、後述する二次ガンマ補正とこの点が相違する。一次ガンマ補正にてＣＲＴ用ガンマ補正の解除のみを目的とする場合であって、ＣＲＴ用ガンマ補正がなされていない画像データが入力された場合には、上述の通りバイパス線２６を利用して、一次ガンマ補正回路２４を通過させる必要はなくなる。これに代えて、例えば常にＣＲＴ用ガンマ補正が施された画像データが入力される場合には、一次ガンマ補正回路２４に、図１７に示すＴ−Ｖ特性の一部の領域（例えば白レベル側）にあった補正などの他の機能を付加しても良い。本実施例の一次ガンマ補正回路２４はＲＡＭテーブルを用いるので、ＲＡＭテーブルに記憶される補正データに、それら機能が付加されるのみで対応できる。
【００４２】
一方、二次ガンマ補正回路３２は、図１７に示す個々の液晶表示パネルのＴ−Ｖ特性に合ったガンマ補正を実施することを主目的としている。このＴ−Ｖ特性は、液晶表示パネル毎に区々であるので、必ず調整を要する点で一次ガンマ補正と相違する。このように、個々の液晶表示パネルに合わせてガンマ補正データの変更を要するので、変更の必要性が低いＣＲＴ用ガンマ補正の解除を主目的とする補正（一次ガンマ補正）とは別個に、変更の必要性の高い補正内容を二次ガンマ補正として実施している。しかも、この二次ガンマ補正回路３２を液晶表示専用ボートに搭載して、表示パネルと一体の構成とすることで、調整工程が簡便となる。さらに、このように変更の必要性の高い二次ガンマ補正を、一次ガンマ補正とは別個に実施することで、二次ガンマ補正データの変更の際の演算が単純化されるので、精度の高い補正を実施することができる。
【００４３】
（一次ガンマ補正回路の説明）
次に、一次ガンマ補正回路２４の詳細について、図２を参照して説明する。
【００４４】
図２は、一次ガンマ補正回路２４にて実施される一次ガンマ補正の変換特性の一例を示し、横軸に入力データを、縦軸に出力データをそれぞれ２５６階調（８ビット）で表している。この一次ガンマ補正の目的は上述の通り、第１の入力端子を介して入力されたテレビ信号に施されたＣＲＴ用のガンマ補正（図２の一点鎖線）が施されているため、これに図２の実線の一次ガンマ補正を施して、ＣＲＴ用ガンマ補正前の元のデータ（図２の破線で示すリニアな特性）に実質的に戻すことにある。
【００４５】
この一次ガンマ補正回路２４は、入力された画像データに基づいてアドレス指定される補正データを記憶したＲＡＭにて構成される。すなわち、図２の横軸上のデータＸが入力されると、この入力データＸに従って発生したアドレスと対応付けて予め記憶されたデータＹが、ＲＡＭより読み出されて、一次ガンマ補正が実施される。これにより、一次ガンマ補正後の画像データは、図２に破線で示すようにほぼリニアな特性となる。
【００４６】
ここで、一次ガンマ補正回路２４を、信号処理用ボード１０に搭載した理由は下記の通りである。すなわち、一次ガンマ補正の目的が上述の通りであるので、この一次ガンマ補正は、液晶表示パネルの特性とは本来無関係に実施でき、個々の液晶パネルの特性を無視して生産、検査しておくことが可能であるからである。
【００４７】
ただし、本実施例では、信号処理用ボード１０と３つの液晶表示用ボード３０Ｒ，Ｇ，Ｂとを電気的に接続した後に、個々の液晶表示パネル５０Ｒ，Ｇ，Ｂの特性との関係で、一次ガンマ補正回路２４を構成するＲＡＭテーブルのデータを書換可能としている。このＲＡＭのデータ書換は、装置の出荷前の工場での調整工程にて実施できるほか、ユーザが操作部を操作して行うようにしても良い。このＲＡＭのデータ書換については後述する。
【００４８】
（二次ガンマ補正回路の説明）
図１に示す二次ガンマ補正回路３２の一例を、図５に示す。また、図５に示す二次ガンマ補正回路にて実施される二次ガンマ補正の補正特性を図６に示す。図６の補正特性では、主として黒レベル側のＴ−Ｖ特性を補償するようになっている。このため、黒レベル付近以外の領域のガンマ補正の機能を、一次ガンマ補正回路２４にて持たせることも可能である。
【００４９】
また図６は、横軸に２５６階調（８ビット）の入力データを、縦軸に５１２階調（９ビット）の出力データをそれぞれ表している。このように、二次ガンマ補正では、入力データのビット数よりも大きなビット数にて出力することで、変化率の少ない領域でも異なる階調を表現できるようにしている。今回は、入力データに対して出力データの階調数を２倍の５１２階調としたが、必要に応じて４倍の１０２４階調などにすることも可能である。
【００５０】
なお、出力データのビット数を入力データのビット数の整数倍とすると、もしこの出力データの全てを一次ガンマ補正と同様にＲＡＭに格納するとすれば、そのＲＡＭの容量が増大し、消費電力が増大してＲＡＭをＩＣに内蔵することは困難となる。そこで、本実施例では、下記の通り、図６の領域Ａのみの出力データをＲＡＭに格納させ、その容量を少なくしている。
【００５１】
図５において、この二次ガンマ補正回路３２は、大別して、図６のハッチング部の領域Ａの二次ガンマ補正に用いられるＲＡＭを用いた補正部３２Ａと、図６のそれ以外の領域Ｂの二次ガンマ補正に用いられる直線近似補正演算部３２Ｂとを有する。ここで、図６の領域Ｂの直線はＹ＝ａ・Ｘ＋ｂで表され、ａを傾きデータと称し、Ｘ＝０の時のＹの値ｂをオフセットデータと称する。また、領域Ａ，Ｂの境界に位置する入力データｃを境界データと称する。
【００５２】
この二次ガンマ補正回路３２は、図５に示すとおり、領域Ａでの二次ガンマ補正を実施するための補正部３２Ａとして、アドレス発生部１００と、ＲＡＭ１０２とを有する。アドレス発生部１００は、入力された画像データＸに基づいてアドレスを発生し、そのアドレスと対応するＲＡＭ１０２内の補正データＹが読み出される。アドレス発生部１００には境界データｃが入力されるので、境界データｃよりも大きい値の画像データが入力される場合には、アドレス発生部１００よりアドレスが発生することはない。従って、この場合にはＲＡＭ１０２にアクセスされず、その分消費電力を低減できる。
【００５３】
一方、図６の領域Ｂでの二次ガンマ補正を実施する直線近似補正演算部３２Ｂとして、入力画像データをビットシフトさせる例えば３つのビットシフタ１０４Ａ，１０４Ｂ，１０４Ｃと、設定される傾きデータａに基づいて、少なくとも一つのビットシフタ出力を選択する第１セレクタ１０６と、第１セレクタ１０６の出力にオフセットデータｂを加算して、Ｙ＝ａ・Ｘ＋ｂを演算する加算器１０８とを有する。
【００５４】
ビットシフタ１０４Ａは、入力画像データＸを上位側に１ビットシフトさせて、
２・Ｘの値を出力する。ビットシフタ１０４Ｂは、入力画像データＸを下位側に１ビットシフトさせて、（１／２）・Ｘの値を出力する。ビットシフタ１０４Ｃは、入力画像データＸを下位側に２ビットシフトさせて、（１／４）・Ｘの値を出力する。
【００５５】
第１セレクタ１０６では、傾きデータａが“１／４”，“１／２”，“３／４”，“２”，“２＋１／４”，“２＋３／４”であるときに、ビットシフタ１０４Ａ〜１０４Ｃのうちの対応する一又は複数の出力を選択する。
【００５６】
領域判断部１１０は、入力画像データの値と境界データｃとを比較し、Ｘ≦ｃであれば領域Ａと判断し、Ｘ＞ｃであれば領域Ｂであると判断する。この領域判断部１１０での判断結果に基づいて、第２セレクタ１１２は、領域Ａの時にはＲＡＭ１０２の出力を選択し、領域Ｂの時には加算器１０８の出力を選択して出力する。
【００５７】
本実施例では、図６の印加電圧−透過率の変化率が一様でない領域Ａは、ＲＡＭ１０２を用い、印加電圧−透過率の変化率がほぼ一定で直線に近い特性となる領域Ｂでは、直線近似演算にて補正データを得ている。この二次ガンマ補正の目的は、液晶表示パネルの印加電圧Ｖと光透過率Ｔとの相関を示す図１７のＴ−Ｖカーブが、階調値の低い黒レベル付近の領域では、印加電圧の変化に対して透過率の変化が少なく、これに起因して生ずる黒レベル付近の領域での解像度の低下を防止することにある。このために、本実施例では、領域Ａの補正データのみをＲＡＭ１０２に格納しているので、ＲＡＭ１０２の容量を小さくして消費電力を少なくし、ＲＡＭ１０２をＩＣに内蔵させることができる。
【００５８】
（二次ガンマ補正データの変更について）
個々の液晶表示パネルの特性はそれぞれ異なるため、少なくとも工場用での出荷前に、個々の液晶表示パネルの特性に合わせて、ガンマ補正データを調整する必要がある。このために、図７に示すように、調整のためのデータを入力する操作部３００と、個々のパネルのＴ−Ｖ特性が記憶される記憶部例えばＰＲＯＭ３０２と、操作入力部３００及びＰＲＯＭ３０２からの情報に基づいて、種々の調整データを演算して求めるＣＰＵ３０４とを有する。なお、これら操作入力部３００、ＰＲＯＭ３０２及びＣＰＵ３０４は、このような調整を工場出荷段階でのみ可能とする場合には工場に設置された調整用機器に内蔵され、ユーザが調整可能である場合には全体制御用基板１０、液晶表示用基板３０Ｒあるいはそれ以外の内蔵基板に搭載される。それらの動作について、場合分けして説明する。
【００５９】
この装置の工場出荷前の調整工程では、個々の液晶表示パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０ＢのＴ−Ｖ特性が測定され、それぞれＰＲＯＭ３０２に記憶される。その後、所定のパターンを液晶表示パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂに表示して、該パネル上あるいはＲ，Ｇ，Ｂが合成されたプロジェクタスクリーン上にて、例えば目視にてそれを観察して検査する。
【００６０】
この検査の結果、図６の領域Ａでの二次ガンマ補正データを変更するには、ＲＡＭ１０２の内容及び直線近似演算部に供給されるデータａ，ｂ，ｃを変更すればよい。例えば、図６の領域Ａの階調度を上げる指令及びその量が操作入力部３００の例えば回転ノブを介して入力された場合について説明する。この場合、ＣＰＵ３０４は、ＰＲＯＭ３０２内のＴ−Ｖ特性に基づいて、第２のガンマ補正部３２内のＲＡＭ１０２の補正データを演算し、その演算結果に基づいてＲＡＭ１０２内の補正データを書き換える。また、ＣＰＵ３０４は、領域Ａの補正データの変更に伴って、領域Ｂの補正データも変更する。この変更は、傾きデータａとオフセットデータｂとを変更設定することで行われる。さらに、領域Ａ，Ｂの境界位置を、操作入力部３００からの指令に基づき変更することも可能であり、この場合ＣＰＵ３０４が境界データｃを変更すればよい。
【００６１】
（一次ガンマ補正データの変更について）
本実施例では、画面全体に関する一次ガンマ補正データを変更することで、画面全体に及ぶコントラスト比及び輝度調整を可能としている。
【００６２】
このコントラスト比の調整は、操作入力部３００のコントラスト比調整用の例えば回転ノブを操作することで実施される。例えば、図３の実線の一次ガンマ補正特性から、それよりも傾きの大きな図３の破線の一次ガンマ補正特性に変更できる。このように、一次ガンマ補正回路２４内のＲＡＭテーブルの補正データを、コントラスト比調整データを含むように書き換えることで、コントラスト比が大きくなる。
【００６３】
一方、輝度調整は、操作入力部３００の輝度調整用の例えば回転ノブを操作することで実施される。例えば、図４の実線の一次ガンマ補正特性の傾きを維持したまま、図４の破線の一次ガンマ特性になるように全体をシフトさせることができる。このように、一次ガンマ補正回路２４を構成するＲＡＭの補正データを、輝度調整用データを含むように書き換えることで、画面全体の輝度が低くなる。
【００６４】
このように、画面全体のコントラスト比、輝度を調整するには、一部の領域の補正データを記憶した二次ガンマ補正用ＲＡＭテーブル１０２でなく、全領域に関する一次ガンマ補正データを記憶した一次ガンマ補正用ＲＡＭテーブルの内容を書き換えることで容易に対応できる。
【００６５】
（液晶表示画面のダイナミックレンジ調整について）
まず、ダイナミックレンジ調整の必要性については、図２３及び図２４を参照して既に説明した。
【００６６】
そこで、まず図２３の場合の狭いダイナミックレンジを拡げる調整について説明する。このために、図７の調整装置を図２５又は図２６のいずれかに改良する。なお、以下のダイナミックレンジ調整は、工場出荷前又はユーザが操作入力部３００を操作して手動にて行うものの他、二次ガンマ補正の内容をＣＰＵ３０４が異常と認識できるため、ＣＰＵ３０４がその認識結果に基づき自動的に調整指令を発することも可能である。
【００６７】
図２５は、図７の調整装置の構成に加えて、ＣＰＵ３０４からの指令に基づき、増幅器４０にて重畳されるバイアス電圧を変更するバイアス発生回路３０６を有する。なお、図２５の操作入力部３００は、ダイナミックレンジ調整用操作部を有し、その操作入力に基づくかあるいは自動的にＣＰＵ３００よりバイアス発生回路３０６にバイアス電圧変更指令がなされる。
【００６８】
ここで、増幅器４０の構成及びその動作を図２７及び図２８を用いて説明する。図２７はＮ＝４の４相展開の場合の増幅器４０の回路構成を示している。４つのＤＡコンバータ３８Ａ〜３８Ｄには、オペアンプ４０Ａ〜４０Ｄが接続されている。そして、４つのオペアンプ４０Ａ〜４０Ｄのバイアス入力線に、バイアス発生回路３０６の出力が共通接続されている。
【００６９】
１ドット毎の極性反転駆動の場合の隣り合う２つのオペアンプ４０Ａ，４０Ｂの動作を、図２８を参照して説明する。
【００７０】
一ライン期間内で全階調範囲にわたって表示をするように、画像データを右上がりの斜線で示すと、図２８に示す通り、ディジタル極性反転されずにＤＡ変換された波形３１０に対して、１ライン毎にディジタル極性反転されたデータをＤＡコンバータ３８Ａ、３８ＢにてＤＡ変換すると、それぞれ波形３１２、３１４の通りとなる。
【００７１】
図２８には、オペアンプ４０Ａにて出力波形３１２に重畳されるバイアス波形３１６と、その出力波形３１８とが図示され、同様に、オペアンプ４０Ｂにて出力波形３１４に重畳されるバイアス波形３２０と、その出力波形３２２が図示されている。なお、バイアス波形３１６，３２０は、オペアンプ４０Ａ，４０Ｂの反転入力端子に入力されるため、反転した波形として示してある。
【００７２】
バイアス波形３１６，３２０の比較から明らかなように、それらの位相は１８０°ずれている。しかも、バイアス波形３１６，３２０の振幅センターの電位Ｖ１は、出力波形の振幅センターの電位Ｖ２（ＴＦＴ液晶の場合の共通電極電位）からオフセットされている。
【００７３】
ここで、図２８で説明した各波形により適正なダイナミックレンジが確保できるとした場合、図２９に示すように、ダイナミックレンジの狭くなる場合のＤＡコンバータ３８Ａの出力波形は３１２ａとなる。この波形３１２ａに、図２８と同じバイアス波形３１６を重畳させると、その出力波形は３１８ａとなる。この出力波形３１８ａは、図２８の出力波形３１８との対比から分かるように、ダイナミックレンジは狭くなる。
【００７４】
そこで、オペアンプ４０Ａのバイアス波形３１６を、それよりも振幅の小さいバイアス波形３１９に変更する。波形３１２ａとバイアス波形３１９とを重畳させると、その出力波形は図２９に示す通りの波形３２１となる。このバイアス変更後の出力波形３２１は、変更前の出力波形３１８ａよりも、駆動電圧の絶対値が下がっている。
【００７５】
図３０は、液晶への印加電圧とその透過率との関係を示す特性図であり、出力波形３１８ａに基づく駆動電圧範囲をΔＶと、調整後の出力波形３２１に基づく駆動電圧範囲をΔＶ’とが示されている。図３０から分かるように、出力波形３１８ａに基づく駆動電圧範囲をΔＶと対応する透過率範囲はΔＴであり、出力波形３２１に基づく駆動電圧範囲をΔＶ’と対応する透過率範囲はΔＴ’である。液晶の印加電圧−透過率特性上、黒レベル側の透過率は印加電圧の変化に対してほとんど変化しないのに対して、白レベル側では透過率の変化が大きい。従って、ΔＴ＜ΔＴ’となり、ダイナミックレンジを拡げることができる。
【００７６】
このように、バイアス電位の振幅を小さくなるように調整すれば、図２３のように狭い階調範囲の出力データの場合でも、液晶の透過率変化範囲が拡げられるため、液晶表示画面でのダイナミックレンジを拡大することができる。
【００７７】
図２６は、図２３の場合の狭いダイナミックレンジを拡げるための他の調整装置を示している。図２６の調整装置では、図２５のバイアス発生回路３０６の代わりに、ＤＡコンバータ３８の基準電圧を変更する基準電圧発生回路３０８を設けている。
【００７８】
例えば、図２３に示す出力データの階調値５１１がＤＡコンバータ３８に入力され、ＤＡコンバータ３８の初期の基準電圧の時のアナログ出力電位が１Ｖであったと仮定する。この場合、ＤＡコンバータ３８の基準電圧を基準電圧発生回路３０８にて変更し、図２３に示す出力データの階調値５００がＤＡコンバータ３８に入力された時の該ＤＡコンバータ３８のアナログ出力電位が１Ｖとなるように調整する。こうすると、上記の場合と同様に、図２３の出力データのようにように狭い階調範囲の出力が、その全階調範囲全体で均一に増幅されたことと同じとなる。従って、図２３に示す二次ガンマ補正出力特性となっていても、その後のＤＡコンバータ３８の基準電圧を変更することで、最大階調に対応するアナログ電位の画像データを出力できる。この結果、液晶表示画面でのダイナミックレンジが拡げられる。
【００７９】
ここで、図２８で説明した各波形により適正なダイナミックレンジが確保できるとした場合、図３１に示すように、ダイナミックレンジが狭い場合には、デジタル極性反転なしの場合のＤＡコンバータ３８Ａの出力は波形３１０ａとなり、デジタル極性反転ありの場合のＤＡコンバータ３８Ａの出力は波形３１２ａとなる。この波形３１２ａにバイアス波形３１６を重畳すると、出力波形は３１８ａとなる。これに対して、ＤＡコンバータ３８Ａでの基準電圧を上げると、デジタル極性反転なしの場合のＤＡコンバータ３８Ａの出力は波形３１０となり、デジタル極性反転ありの場合のＤＡコンバータ３８Ａの出力は波形３１２となる。この波形３１２にバイアス波形３１６を重畳すると、出力波形は３１８となる。出力波形３１８ａ，３１８の比較から明らかなように、出力波形３１８に基づいて駆動した方がダイナミックレンジの広い画像を表示することができる。
【００８０】
なお、図３１に示す調整は、ＤＡコンバータの基準電圧を変更するものに限らず、増幅器の増幅率を上げることでも可能である。
【００８１】
次に、図２４に示すサチレーション対策について説明する。この場合は、入力データが階調値２５０〜２５５の範囲で白レベル側にて６階調変化しても、出力データが一定の最大階調値５１１に飽和している。従って、二次ガンマ補正回路３２の後段のＤＡコンバータ３８及び増幅器４０の設定条件をいかに変えても、上記の白側の６階調領域では階調値が変化しないことになる。
【００８２】
そこで、この対策として、一次ガンマ補正回路２４のＲＡＭに格納された補正データを書き換えている。このＲＡＭのデータを書き換えるには、図７の調整装置を使用できる。
【００８３】
図２４のサチレーションを防止するための一次ガンマ補正特性を図３２に示す。図３２に示すように、正常の場合の図２に示す一次ガンマ補正特性とは異なり、入力データが最大階調値２５５のときに、出力データが最大階調値２５５に達しない例えば階調値２５０となっている。
【００８４】
こうすると、一次，二次ガンマ補正を経由することで、図２４のサチレーションが相殺され、図６に示す正規の出力特性を得ることができる。しかも、一次ガンマ補正特性を変更することで、全階調データがほぼ均一に圧縮され、白レベル側の例えば６階調分を他の領域と同様の解像度にて表示することができる。なお、このダイナミックレンジ調整方法は、結果的に上述した画面全体のコントラストを調整する場合と同じとなる。
【００８５】
（二次ガンマ補正回路の第１変形例について）
図８に、二次ガンマ補正回路の他の例を示している。図８の二次ガンマ補正回路が図５の回路と機能上相違する点は、図９（Ａ）に示すように、領域Ｂにて異なる複数種例えば３本の直線を用いた直線近似演算を実施している点である。
【００８６】
ここで、液晶表示パネルの実際のＴ−Ｖ特性が図１７の通りであった場合、理想的な二次ガンマ補正特性は図１８に示す通りとなる。従って、図６の二次ガンマ補正特性よりも、図９（Ａ）の二次ガンマ補正特性の方が、理想に近い特性となる。
【００８７】
このために、図８の二次ガンマ補正回路は、複数の直線近似区間の境界データｃ，ｆ及びｉと、入力画像データＸとを比較し、入力画像データＸがいずれの直線近似区間に属するかを判定するコンパレータ１２０を有している。なお、図８の回路構成例では、図５の回路構成例との比較を明瞭にするために、コンパレータ１２０を新たに追加している。ただし、このコンパレータ１２０は、入力画像データＸの領域判断を行う点で、領域判断部１１０の機能と同じである。従って、境界データｃ，ｆ及びｉを領域判断部１１０に入力させれば、領域判断部１１０にてコンパレータ１２０の機能を兼用できる。この場合コンパレータ１２０が不要となり、コンパレータ１２０は広義の領域判断部１１０の機能の一部を実現する回路として把握できる。
【００８８】
図８の二次ガンマ補正回路はさらに、各直線ついての傾きデータａ，ｄおよびｇと、オフセットデータｂ，ｅ及びｈを格納したレジスタ１２２を有する。このレジスタ１２２からは、コンパレータ１２０にて判定された直線近似区間と対応する傾きデータ及びオフセットデータが出力される。例えば、ｃ＜Ｘ≦ｆであるとコンパレータ１２０に判定された場合、レジスタ１２２からは直線Ｙ＝ａ・Ｘ＋ｂの直線の傾きデータａとオフセットデータｂとが出力される。
【００８９】
図８の第１セレクタ１０６は、レジスタ１２２からの傾きデータに基づいて、第１〜第３のビットシフタ１０４Ａ〜１０４Ｃの一又は複数の出力を選択して出力する。図８の加算器１０８は、レジスタ１２２からのオフセットデータを加算して、入力画像データＸが属する直線近似区間と対応する演算を実施することになる。
【００９０】
（二次ガンマ補正回路の第２変形例について）
この実施例は、図８の回路を用い、図９（Ｂ）の二次ガンマ補正特性に従って補正するものである。図９（Ｂ）の二次ガンマ補正特性は、上述の図９（Ａ）の二次ガンマ補正特性よりも、白レベル付近を曲線で補正することで、理想的な図１８の二次ガンマ補正特性により近づく利点がある。また、図９（Ｂ）の二次ガンマ補正特性を利用することで、図１７に示す白レベル側の曲率の大きな低電圧駆動領域に向けて、図１７に示す第１の駆動範囲を第２の駆動範囲に拡大しても、その曲率に合わせて補正できる利点がある。すなわち、直線近似では実現できなかった範囲まで駆動範囲を拡大できる。このように、白レベル側の駆動範囲を拡大することで、透過率の上限が広がってコントラスト比がさらに大きくなる。これにより、バックライトのパワーを落としても以前と同じ明るさが確保でき、その分消費電力を低減できる効果がある。さらに、駆動電圧範囲が広がるため、一階調あたりの電圧のきざみが広がり、Ｓ／Ｎ比が大きくなる利点もある。
【００９１】
図９（Ｂ）の二次ガンマ補正特性にて補正を実施にあたって、図９（Ｂ）の領域Ａ，Ｂについては、図９（Ａ）の二次ガンマ補正特性に従った上述の実施例と同様にして実施できる。
【００９２】
本実施例では、図９（Ｂ）の白レベル側領域Ｃについても、ＲＡＭ１０２に補正データを格納としている。従って、図８の二次ガンマ補正回路の領域判断部１１０にて、入力画像データＸが、Ｘ＞ｊであると判断されると、アドレス発生部１００より出力されるアドレス指定に従って、図９（Ｂ）の領域Ｃの補正データが読み出される。さらに、第２セレクタ１１２にてＲＡＭ１０２の出力が選択される。
【００９３】
なお、この実施例は、図９（Ｂ）のＡ，Ｃ領域間のＢ領域にて、１本の直線を用いて直線近似する二次ガンマ補正特性の場合にも適用できる。
【００９４】
（二次ガンマ補正回路の第３変形例について）
図１０に、二次ガンマ補正回路のさらに他の変形例を示している。図１０の二次ガンマ補正回路は、図５のＲＡＭ１０２の容量を少なくするために改良された回路を示している。図１０の回路では、図５の回路での二次ガンマ補正特性と同様な特性を示す図１１にて、領域Ａ内に基準直線Ｙ’を想定し、図１０のＲＡＭ１０２内には、基準直線Ｙ’と最終補正データとの差分データのみを記憶するようにしている。このことを、図１１の部分拡大図である図１２を用いて説明すると、領域Ａ内の基準直線Ｙ’上のデータは直線近似演算で求めるとともに、それに加算される差分データΔ１，Δ２…のみをＲＡＭ１０２に記憶している。
【００９５】
このために、図１０に示す二次ガンマ補正回路では、例えば３つのビットシフタ１０４Ａ〜１０４Ｃと固定データの中から、基準直線Ｙ’に一致するデータを選択する第３セレクタ１３０と、この第３セレクタ１３０の出力とＲＡＭ１０２からの差分データとを加算する加算器１３２とをさらに設けている。すなわち、３つのビットシフタ１０４Ａ〜１０４Ｃの出力は、図１１の領域Ｂでの直線近似演算に用いられると共に、必要により領域Ａ内の基準直線Ｙ’を用いた直線近似演算にも兼用される。第３セレクタ１３０に入力される固定データとは、基準直線Ｙ’がＸ軸と平行すなわち傾きが零の場合に単独で用いられ、あるいは３つのビットシフタ１０４Ａ〜１０４Ｃの演算結果に加算される基準直線Ｙ’のためのオフセットデータとして用いられる。
【００９６】
図１０の回路によれば、入力画像データＸが図１１の領域Ａに属することが領域判断部１１０にて判定されると、その判定信号が入力される第３セレクタ１３０では、図１１の基準直線Ｙ’に一致するデータを、３つのビットシフタ１０４Ａ〜１０４Ｂと固定データとのうちの中から、いずれか一つ又は複数選択する。また、その入力画像データＸと対応してアドレス発生部１１０にて発生するアドレスに基づいて、ＲＡＭ１０２より図１２の差分データが出力される。これらは加算器１３２にて加算され、この加算器１３２の出力が第２セレクタ１１２にて選択される。
【００９７】
このようにすると、差分データのビット数が図５の場合の補正データのビット数より小さくなるので、図１０のＲＡＭ１０２の容量は図５の場合に比べて少なくて済む。
【００９８】
なお、領域Ａに設定される基準直線Ｙ’は１本の場合に限らず、複数本設定することができる。この場合、領域判断部１１０では、画像データＸが、異なる直線が用いられるいずれの直線近似区間に属するかを判断し、その判断結果に基づいて第３セレクタ１３０にて対応する基準直線にあったデータを上記と同様にして選択すればよい。
【００９９】
さらにこの実施例は、図９（Ａ）（Ｂ）の二次ガンマ補正特性を用いる実施例にも適用できる。
【０１００】
（二次ガンマ補正回路の第４変形例について）
この実施例は、全階調範囲に亘って二次ガンマ補正をＲＡＭを用いて直線近似にて実施し、しかもＲＡＭの容量を低減するものである。本実施例の二次ガンマ補正回路を図１３に、その二次ガンマ補正特性を図１４に示す。
【０１０１】
図１３において、この二次ガンマ補正回路は、ＲＡＭ１４０、レジスタアドレス発生部１４２、レジスタ１４４及び加算器１４６を有する。
【０１０２】
ＲＡＭ１４０には、図１４に基準補正データＤ（０），Ｄ（４），Ｄ（８），…Ｄ（ｎ），Ｄ（ｎ＋４），…のみが格納されている。この基準補正データとは、入力画像データの２^k（ｋは自然数）階調毎例えば４階調毎の補正データである。一直線に関して言えば、入力画像データの４階調範囲の各直線近似区間では、基準補正データが共用される。図１４のｎは４の倍数の数であり、４の倍数の階調毎の基準データを、図１４に示すように、Ｄ（０），Ｄ（４），Ｄ（８），…，Ｄ（ｎ），Ｄ（ｎ＋４），…と表している。
【０１０３】
入力画像データの４階調毎にＲＡＭ１４０から基準補正データが出力されればよいので、８ビットの入力画像データの上位６ビットのみが、ＲＡＭ１４０のアドレスとして使用される。
【０１０４】
レジスタ１４４には、図１４に示す差分データΔ１，Δ２，Δ３，…，Δ１５，…が格納される。同一の直線に対する２^k階調範囲の各直線近似区間では、２^k−１個の差分データのみであり、例えば図１４の直線ｆ１（Ｘ）の各直線近似区間では、差分データはΔ１，Δ２，Δ３の３種類である。同様に、図１４の直線ｆ２（Ｘ）の各直線近似区間では、差分データはΔ７，Δ８，Δ９の３種類であり、図１４の直線ｆ３（Ｘ）の各直線近似区間では、差分データはΔ１３，Δ１４，Δ１５の３種類である。また、本実施例では、直線同士の境界点が、入力画像データの４階調毎の位置が不一致となる例としている。従って、この境界点を含む４階調範囲の直線近似区間でも独立した差分データが必要となる。図１４のΔ４，Δ５，Δ６の差分データと、Δ１０，Δ１１，Δ１２の差分データが、境界点を含む４階調範囲の差分データとなる。なお、直線同士の境界点が、入力画像データの４階調毎の位置と一致する場合には、これらの差分データは不要となる。
【０１０５】
このレジスタ１４４内の各種差分データを読み出すために、レジスタアドレス発生部１４２が設けられている。このレジスタアドレス発生部１４２は、８ビットの入力画像データに基づき、対応する差分データを読み出すアドレスを発生する。なお、４の倍数となる階調値の画像データに対応する差分データは存在しないため、このときにはレジスタアドレス発生部１４２からはアドレスが発生しなし。そして、読み出された差分データは、加算器１４６にて、ＲＡＭ１４０からの基準補正データと加算され、これが二次ガンマ補正後の画像データとなる。
【０１０６】
次に、この二次ガンマ補正回路の動作について説明すると、例えば図１４において、４の倍数となる階調値ｎの画像データが二次ガンマ補正回路に入力されると、ＲＡＭ１４０から基準補正データＤ（ｎ）が読み出される一方で、レジスタアドレス発生部１４２ではアドレスが発生しない。従って、加算器１４６から基準補正データＤ（ｎ）が出力される。階調値（ｎ＋１）の画像データが二次ガンマ補正回路に入力されると、ＲＡＭ１４０から先と同じ基準補正データＤ（ｎ）が読み出され、レジスタアドレス発生部１４２でのアドレスに基づいてレジスタ１４４から差分データΔ１０が出力される。従って、加算器１４６からはＤ（ｎ）＋Δ１０が出力される。
【０１０７】
このように、本実施例では二次ガンマ補正を直線近似を用いて実施しながらも、上述の各実施例で用いたビットシフトを要することなく、しかもＲＡＭ１４０、レジスタ１４４の記憶容量が低減している。しかも、本実施例では各直線の傾きを固定設定するためのビットシフトを用いてなく、各直線の傾きはＲＡＭ１４０、レジスタ１４４の記憶内容によってのみ決定できるので、直線の傾きの自由度が高まる。
【０１０８】
なお、個々の基準補正データと対応する入力画像データの階調値の間隔が、２^k階調毎であると、ＲＡＭ１４０のアドレス指定を入力画像データの一部のビット数をそのまま用いて行うことができる点で好ましい。この間隔は、４階調毎または８階調毎が最適である。間隔を２階調毎とすると、基準補正データの種類が多くなり、ＲＡＭ１４０の容量が増大するからである。間隔を１６階調毎とすると、差分データの種類が増え、レジスタ１４４の容量が増大してしまうからである。
【０１０９】
さらに、この実施例は図９（Ａ）（Ｂ）の領域Ｂのガンマ補正データを求める場合にも適用できる。
【０１１０】
（二次ガンマ補正回路の第５変形例について）
本実施例は図１３の二次ガンマ補正回路の変形例であり、その回路構成が図１５に示されている。図１５において、ＲＡＭ１４０及び加算器１４６は図１３と同一機能を有する。図１３のレジスタアドレス発生部１４２及びレジスタ１４４に代えて、図１５の回路は下記の構成を有している。
【０１１１】
まず、傾きデータレジスタ１５０が設けられ、図１４に示す各直線ｆ１（ｘ），ｆ２（Ｘ），ｆ３（ｘ），…の差分データのうち、境界点を含む直線近似区間以外の区間での最小の差分データΔ１，Δ７，Δ１３，…を、各直線の傾きデータ１，２，３…として記憶している。
【０１１２】
ここで、直線ｆ１（Ｘ）の差分データΔ１以外の他の差分データΔ２，Δ３について考察すると、
Δ２＝２×Δ１ …（１）
Δ３＝Δ１＋Δ２ …（２）
となる。他の直線についても、差分データ間の関係は同様である。
【０１１３】
このことから、図１５に示すように、最小の差分データΔ１，Δ７，Δ１３以外の他の差分データを演算する差分データ演算部１５２，１５４，１５６を設けている。各差分データ演算部は共に同一の構成から成り、傾きデータ（Δ１，Δ７又はΔ１３）を２倍するためのビットシフタ１６０と、このビットシフタ１６０の出力及び傾きデータを加算する加算器１６２とを有する。ビットシフタ１６２は上記の式（１）の演算を行い、加算器１６２は上記の式（２）の演算を行う。
【０１１４】
直線同士の境界付近の差分データΔ４〜Δ６，Δ１０〜Δ１２は、境界近傍データレジスタ１７０に格納されている。そして、差分データ演算部１６０，１６２，１６４〜の各々３種類の差分データと、境界近傍データレジスタ１７０からの差分データが入力され、いずれか一つの差分データを選択するセレクタ１７２が設けられている。
【０１１５】
さらに、入力画像データと境界データとから、セレクタ１７２にていずれか一つの差分データを選択するためのセレクト信号を出力する領域判断部１７４が設けられている。
【０１１６】
この実施例においても、図１３の実施例と同様に、各直線の傾きをレジスタ１５０への記憶内容に基づき設定できるので、直線近似に用いられる直線の傾きの自由度が高まる。
【０１１７】
さらに、この実施例は図９（Ａ）（Ｂ）の領域Ｂのガンマ補正データを求める場合にも適用できる。
【０１１８】
（電子機器の説明）
上述の実施例の液晶表示装置を用いて構成される電子機器は、図２０に示す表示情報出力源１０００、表示情報処理回路１００２、表示駆動回路１００４、液晶パネルなどの表示パネル１００６、クロック発生回路１００８及び電源回路１０１０を含んで構成される。表示情報出力源１０００は、ＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリ、テレビ信号を同調して出力する同調回路などを含んで構成され、クロック発生回路１００８からのクロックに基づいて、ビデオ信号などの表示情報を出力する。表示情報処理回路１００２は、クロック発生回路１００８からのクロックに基づいて表示情報を処理して出力する。この表示情報処理回路１００２は、上述したデータ処理ボード１０にて構成される。表示駆動回路１００４は、上述した液晶表示専用ボード３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂに加えて、走査側駆動回路及びデータ側駆動回路を含んで構成され、液晶パネル１００６を表示駆動する。電源回路１０１０は、上述の各回路に電力を供給する。
【０１１９】
このような構成の電子機器として、図２１に示す液晶プロジェクタ、図２２に示すマルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）などを挙げることができる。
【０１２０】
図２１に示す液晶プロジェクタは、透過型液晶パネルをライトバルブとして用いた投写型プロジェクタであり、例えば３板プリズム方式の光学系を用いている。
【０１２１】
図２１において、プロジェクタ１１００では、白色光源のランプユニット１１０２から射出された投写光がライトガイド１１０４の内部で、複数のミラー１１０６および２枚のダイクロイックミラー１１０８によってＲ、Ｇ、Ｂの３原色に分けられ、それぞれの色の画像を表示する３枚の液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｇおよび１１１０Ｂに導かれる。そして、それぞれの液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｇおよび１１１０Ｂによって変調された光は、ダイクロイックプリズム１１１２に３方向から入射される。ダイクロイックプリズム１１１２では、レッドＲおよびブルーＢの光が９０°曲げられ、グリーンＧの光が直進するので各色の画像が合成され、投写レンズ１１１４を通してスクリーンなどにカラー画像が投写される。
【０１２２】
図２２に示すパーソナルコンピュータ１２００は、キーボード１２０２を備えた本体部１２０４と、液晶表示画面１２０６とを有する。
【０１２３】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【０１２４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をプロジョクタに適用した実施例であって、液晶表示パネルを駆動するためのデータ処理／液晶表示駆動回路のブロック図である。
【図２】一次ガンマ補正回路のＲＡＭテーブルに記憶される一次ガンマ補正データの特性図である。
【図３】一次ガンマ補正回路のＲＡＭテーブルに書き換えられるコントラスト比調整用データを含む一次ガンマ補正データを説明するための特性図である。
【図４】一次ガンマ補正回路のＲＡＭテーブルに書き換えられる輝度調整用データを含む一次ガンマ補正データを説明するための特性図である。
【図５】図１に示す液晶専用ボードに搭載される液晶表示駆動ＩＣのブロック図である。
【図６】図５に示す二次ガンマ補正回路のＲＡＭテーブルに記憶される二次ガンマ補正データの特性図である。
【図７】一次，二次ガンマ補正回路のＲＡＭテーブル内データを書き換えるための構成を示すブロック図である。
【図８】複数本の直線を用いて直線近似演算を行う図５の二次ガンマ補正回路の変形例を示すブロック図である。
【図９】図９（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ、図８の回路にて用いられる二次ガンマ補正特性を示す特性図である。
【図１０】ＲＡＭに差分データのみ記憶させた図５の二次ガンマ補正回路の変形例を示すブロック図である。
【図１１】図１０の回路にて用いられる二次ガンマ補正特性を示す特性図である。
【図１２】図１１を部分的に拡大して差分データと基準直線との関係を説明するための特性図である。
【図１３】直線近似により二次ガンマ補正を実施する二次ガンマ補正回路のブロック図である。
【図１４】図１３の回路にて用いられる二次ガンマ補正特性を示す特性図である。
【図１５】図１３の二次ガンマ補正回路の変形例を示すブロック図である。
【図１６】図１、図５の相展開回路での動作を示すタイミングチャートである。
【図１７】液晶表示パネルの印加電圧−透過率特性（Ｔ−Ｖ特性）を示す特性図である。
【図１８】図１７のＴ−Ｖ特性を補償する理想的な二次ガンマ補正特性の特性図である。
【図１９】従来のアナログガンマ補正特性を示す特性図である。
【図２０】本発明の電子機器のブロック図である。
【図２１】本発明の電子機器の一例であるカラープロジェクタの概略断面図である。
【図２２】本発明の電子機器の一例であるパーソナルコンピュータの概略斜視図である。
【図２３】ダイナミックレンジが狭くなる場合の二次ガンマ補正特性を示す特性図である。
【図２４】所定の階調値以上の領域でサチレーションが生ずる場合の二次ガンマ補正特性を示す特性図である。
【図２５】ダイナミックレンジを拡げる調整装置のブロック図である。
【図２６】ダイナミックレンジを拡げる他の調整装置のブロック図である。
【図２７】４相展開の場合の増幅器の構成例を示す回路図である。
【図２８】２つの増幅器での増幅動作を説明するための波形図である。
【図２９】増幅器のバイアス電圧を変更してダイナミックレンジを拡げる動作を説明するための波形図である。
【図３０】図２９に示す出力波形の変更によりダイナミックレンジが広がる理由を説明するための特性図である。
【図３１】ＤＡコンバータの基準電圧を変更してダイナミックレンジを拡げる動作を説明するための波形図である。
【図３２】図２４のサチレーションを防止するための一次ガンマ補正特性を示す特性図である。
【符号の説明】
１０ 信号処理用ボード
１２，１４ 入力端子
１６ ＡＤコンバータ
１８ デジタルデコーダ
２０ フレームメモリ
２２ スイッチ
２４ 一次ガンマ補正回路（前置ガンマ補正回路）
２４ ＲＡＭ（第１のメモリテーブル）
３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ 液晶表示専用ボード
３２ 二次ガンマ補正回路（最終段のガンマ補正回路）
３４ 相展開回路
３６ 極性反転回路
３８，３８Ａ〜３８Ｄ ＤＡコンバータ
４０，４０Ａ〜４０Ｄ 増幅器
４２ バッファ
５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ 液晶表示パネル
１００ アドレス発生部
１０２ ＲＡＭ（第２のメモリテーブル）
１０４Ａ〜１０４Ｃ ビットシフタ
１０６ 第１セレクタ
１０８ 加算器
１１０ 領域判断部
１１２ 第２セレクタ
１２０ コンパレータ
１２２ レジスタ
１３０ 第３セレクタ
１３２ 加算器
３００ 操作入力部
３０２ ＰＲＯＭ
３０４ ＣＰＵ
３０６ バイアス発生回路
３０８ 基準電圧発生回路

Claims (9)

1. ｍビットのデジタル画像データをデジタルガンマ補正回路にて（ｍ＋ｎ）ビット（ｎは１または２の整数）に補正して、液晶表示部での印加電圧−透過率特性に適したデジタル画像データとする工程と、
   前記デジタルガンマ補正回路にて補正されたデジタル画像データを、ＤＡ変換器にてアナログ画像データに変換する工程と、
   前記アナログ画像データを増幅器にて増幅する工程と、
   増幅された前記アナログ画像データに基づいて前記液晶表示部に画像を表示する工程と、
   前記デジタルガンマ補正回路への入力デジタル画像データの階調値が最大であり、かつ、前記デジタルガンマ補正回路からの出力デジタル画像データの階調値が最大値よりも小さくなるように設定されているときに、前記増幅器での増幅率を変更して、表示画像のダイナミックレンジを拡げる調整工程と、
   を有することを特徴とする液晶表示装置のダイナミックレンジ調整方法。
2. 請求項１において、
   前記増幅器はオペアンプにて構成され、前記調整工程では前記オペアンプに供給されるバイアス電位を変更することを特徴とする液晶表示装置のダイナミックレンジ調整方法。
3. 請求項２において、
   前記デジタルガンマ補正回路と前記ＤＡ変換器との間に、ガンマ補正されたデジタル画像データの論理を反転させるデータ反転回路をさらに有し、
   前記調整工程では、前記バイアス電位の振幅を小さくすることを特徴とする液晶表示装置のダイナミックレンジ調整方法。
4. ｍビットのデジタル画像データをデジタルガンマ補正回路にて（ｍ＋ｎ）ビット（ｎは１または２の整数）に補正して、液晶表示部での印加電圧−透過率特性に適したデジタル画像データとする工程と、
   前記デジタルガンマ補正回路にて補正されたデジタル画像データを、基準電圧に基づいて、ＤＡ変換器にてアナログ画像データに変換する工程と、
   前記アナログ画像データを増幅器にて増幅する工程と、
   前記アナログ画像データに基づいて前記液晶表示部に画像を表示する工程と、
   前記デジタルガンマ補正回路への入力デジタル画像データの階調値が最大であり、かつ、前記デジタルガンマ補正回路からの出力デジタル画像データの階調値が最大値よりも小さくなるように設定されているときに、前記ＤＡコンバータの前記基準電圧を変更して、表示画像のダイミックレンジを拡げる調整工程と、
   を有することを特徴とする液晶表示装置のダイナミックレンジ調整方法。
5. ｍビットのデジタル画像データを、液晶表示部での印加電圧−透過率特性に適した（ｍ＋ｎ）ビット（ｎは１または２の整数）のデジタル画像データに補正するために、複数段のデジタルガンマ補正回路にて複数回に分けてデジタルガンマ補正を順次実施する工程と、
   最終段の前記デジタルガンマ補正回路にて補正されたデジタル画像データを、基準電圧に基づいて、ＤＡ変換器にてアナログ画像データに変換する工程と、
   前記アナログ画像データを増幅器にて増幅する工程と、
   前記アナログ画像データに基づいて前記液晶表示部に画像を表示する工程と、
   前記最終段のデジタルガンマ補正回路への入力デジタル画像データの階調値が最大に達する前に、前記最終段のデジタルガンマ補正回路からの出力デジタル画像データの階調値が最大値に達するサチレーションが生じるように設定されているときに、前記最終段のデジタルガンマ補正回路よりも前段側の前置デジタルガンマ補正回路にて、該前置デジタルガンマ補正回路への入力デジタル画像データの階調値が最大のときの前置デジタルガンマ補正回路からの出力デジタル画像データの階調値が最大値よりも低くなるように設定して、表示画像のダイナミックレンジを調整する調整工程と、
   を有することを特徴とする液晶表示装置のダイナミックレンジ調整方法。
6. 液晶表示部と、
   ｍビットのデジタル画像データを、液晶表示部での印加電圧−透過率特性に適した（ｍ＋ｎ）ビット（ｎは１または２の整数）のデジタル画像データに補正するデジタルガンマ補正回路と、
   前記デジタルガンマ補正回路にて補正されたデジタル画像データを、アナログ画像データに変換するＤＡ変換器と、
   前記アナログ画像データを増幅する増幅器と、
   前記デジタルガンマ補正回路への入力デジタル画像データの階調値が最大であり、かつ、前記デジタルガンマ補正回路からの出力デジタル画像データの階調値が最大値よりも小さくなるように設定されているときに、前記増幅器での増幅率を変更して、表示画像のダイナミックレンジを拡大する手段と、
   を有することを特徴とする液晶表示装置。
7. 液晶表示部と、
   ｍビットのデジタル画像データを、液晶表示部での印加電圧−透過率特性に適した（ｍ＋ｎ）ビット（ｎは１または２の整数）のデジタル画像データに補正するデジタルガンマ補正回路と、
   前記デジタルガンマ補正回路にて補正されたデジタル画像データを、基準電圧に基づいてアナログ画像データに変換するＤＡ変換器と、
   前記アナログ画像データを増幅する増幅器と、
   前記デジタルガンマ補正回路への入力デジタル画像データの階調値が最大であり、かつ、前記デジタルガンマ補正回路からの出力デジタル画像データの階調値が最大値よりも小さくなるように設定されているときに、前記ＤＡコンバータの前記基準電圧を変更して、表示画像のダイナミックレンジを拡大する手段と、
   を有することを特徴とする液晶表示装置。
8. 液晶表示部と、
   ｍビットのデジタル画像データを、液晶表示部での印加電圧−透過率特性に適した（ｍ＋ｎ）ビット（ｎは１または２の整数）のデジタル画像データに補正するために、複数回に分けてデジタルガンマ補正を順次実施する複数段のデジタルガンマ補正回路と、
   最終段の前記デジタルガンマ補正回路にて補正されたデジタル画像データを、基準電圧に基づいてアナログ画像データに変換するＤＡ変換器と、
   前記アナログ画像データを増幅する増幅器と、
   前記最終段のデジタルガンマ補正回路への入力デジタル画像データの階調値が最大に達する前に、前記最終段のデジタルガンマ補正回路からの出力デジタル画像データの階調値が最大値に達するサチレーションが生じるように設定されているときに、前記最終段のデジタルガンマ補正回路よりも前段側の前置デジタルガンマ補正回路にて、該前置デジタルガンマ補正回路への入力デジタル画像データの階調値が最大のときの前置デジタルガンマ補正回路からの出力デジタル画像データの階調値が最大値よりも低くなるように設定して、表示画像のダイナミックレンジを調整する手段と、
   を有することを特徴とする液晶表示装置。
9. 請求項６乃至８のいずれかに記載の液晶表示装置を有することを特徴とする電子機器。

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