JPH02266773A - 映像信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、液晶テレビなどの充分なコントラストを確
保することが困難な表示デバイスを用いた表示装置にお
ける映像信号処理装置に関するものである。

〔従来の技術〕

コントラストを充分確保できない表示装置の一例として
Ｔ　Ｐ　Ｔ　（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔ
ｏｒ）アクティブマトリクス液晶テレビを取り上げ、従
来の構成を説明する。

第５図はＴＰＴアクティブマトリクス液晶テレビのブロ
ック図である。この第５図において、１は映像信号が入
力される映像信号入力端子である。

この映像信号入力端子ｌに入力された映像信号はクラン
プ回路５１階調補正回路６．交流化・ドライブ回路７を
順次径て、ＴＰＴアクティブマトリクス液晶パネルモジ
ュール４へ供給される。

ここで、クランプ回路５１階調補正回路６．交流化・ド
ライブ回路７がＴＰＴアクティブマトリクス液晶バネル
モジコ、−ル４によるデイプレイの映像信号処理部とな
る。

なお、液晶テレビ構成部の内、チノ、−す部や復調部な
どは後述するこの発明り直接間わりがないため省略して
いる。

また、ここでは説明の煩雑さを避けるため、白黒テ１／
ビとして説明するや 次に動作について説明する。映像信号入力端子ｌに供給
されたアナログ映像信号はクランプ回路５により黒レベ
ルが所定の電位となるようにクランプされる。

次いで、このアナログ映像信号は、たとえば第６図のよ
うな特性を有する階調補正回路６に入力され、黒レベル
がＳｏ、白ｊ／ベルがＳ。の範囲となる信号に階調補正
される。

こ、二で、第６図の補正特性は後に述べるＴＰＴアクテ
ィブマトリクス液晶パネルモジュール４のドライブ電圧
／透過率（輝度）特性を考慮したもので、ここでは、上
記電圧／透過率特性が白側で大きく飽和する特性を仮定
するため、これを補正ずべく階調補正回路６の特性は黒
側を圧縮し、白側を伸張する特性とし−Ｃいる。

次に、この階調補正後の出力は、たとえば第７図のよ・
うな特性を有する交流化ドライブ回路７に入力され、正
極性ドライブ時は黒レベルがＣ＋Ｖｅ、自レベルがＣ＋
Ｖ１．ｊ、負極性ドライブ時は黒しヘルがＣ−１１，、
白１／ヘルがＣ−ν□なる信号に変換される。

ここで、正極性ドライブと９極性ドライブは液晶の寿命
を延ばすため、たとえば１フレ一ム周期で切り換えられ
、映像信号が交流化されている。

この交流化・ドライブ回路７の出力信号が第８図のよう
な特性を有するＴＰＴアクティブマトリクス液晶パネル
モジュール４に印加される。

液晶パネル上の表示されるべきアト１／スの画素の透過
率が、供給される信号により、第８図のように、ドライ
ブ電圧がＣｉ：Ｖｌのときは黒を、Ｃ±ｖ１．ｌのとき
は白を示すため、入力映像１８号をＴＰＴアクティブマ
トリクス液晶パネルモジエール４十に映し出すこととな
る。

なお、透過率は第８図に示すように、ドライブ電圧Ｃを
中心に左右対象の特性を有しているため、先に述べた交
流化による不都合は生じない。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のＴＰＴアクティブマトリクス液晶テＩ／ビは以上
のように構成されているので、液晶パネル（表示デバイ
ス）の特性が直接画質に影響する。

すなわち、液晶パネルの光学的なダイナミックレンジが
狭いことが直接画質に影響し、コンＩ・ラスト不足を生
じるなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、光学的なダイナミックレンジを広くとれない
表示デバイスでも、見かげ上のコントラストを改善でき
る映像信号処理装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

この発明に係る映像信号処理装置は、画像の明るさに応
じて中輝度の画像時の明るさと比較してより明るく信号
変換するか、あるいはより暗く信号変換する適応的輝度
階調補正機能を有する適応型輝度階調補正回路と、この
適応型輝度階調補正回路の出力を入力して表示手段を所
定のレヘルよりもやや大きいオーバドライブ電圧でドラ
イブする交流化オーバドライブ回路とを設けたものであ
る、 〔作　用〕 この発明における適応型輝度階調補正回路は入力される
映像信号を暗い画像になるにしたがって中輝度の画像の
明るさのときと比較してより明るく信号変換を行い、か
つ明るい画像になるにしたがって、中輝度の明るざのと
きと比較してより暗く信号変換し、この適応型輝度階調
補正回路の出力に応して交流化オーバドライブ回路は生
画像の明るさのときで黒ピークから自ピークまで有する
信号に対して、光学的な黒ピークから自ピークを表示す
るための信号上のダイナミックレンジよりもやや大きく
なるようにｆ３号処理系全体のゲインを若干上げて、表
示手段をオーバドライブする。

〔実施例〕

以下、この発明の映像信号処理装置の実施例について説
明するが、ここでは、コントラストを充分確保できない
表示装置の一例として、従来例と同様にＴＰＴアクティ
ブマトリクス液晶テレビを取り上げ、この発明を適用し
た場合の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明を適用したＴＰＴアクティブマトリク
ス液晶テレビの構成を示すブロック図である。この第１
図において、第５図と同一部分には同一符号を付して説
明する。

図中の１は映像信号が入力される映像信号入力端子であ
る。この映像信号入力端子１に入力された映像信号は、
適応型輝度・階調補正回路２．交流化・オーバドライブ
回路３を順次経て、表示手段としてのＴＰＴアクティブ
マトリクス液晶パネルモジュール４へと供給される。

ここで、映像信号入力端子ｌとＴＰＴアクティブマトリ
クス液晶パネルモジュール４は従来例と同様のものであ
る。

なお、液晶テレビの構成部の内、チェーナ部や復調部な
どはこの発明と直接の関わりがないため、従来例と同様
に省略している。

また、ここでは、説明の煩雑さを避けるため、白黒テレ
ビとして説明する。

次に動作について説明する。映像信号入力端子ｌに供給
されたアナログ映像信号はまず適応型輝度・階調補正回
路２へ供給される。この適応型輝度・階調補正回路２は
第２図のような特性を有している。

すなわち、画像の平均輝度が中程度（中ＡＰＬ）の場合
、その補正特性は従来例と同様にＴＰＴアクティブマト
リクス液晶パネルモジュール４の電圧／透過率特性（第
８図の従来例と同じ特性を仮定）を補正すべく黒側圧縮
、白側伸張で黒ピークがＳｌ、白ピークがＳ−の信号レ
ベルとなっている。

また、画像の平均輝度が低レベル（低ＡＰＬ）の場合、
すなわち、黒側集中信号の場合、図示のように黒ピーク
がＳ、のレベルより若干高いＳｌの信号レベルとなり、
黒側へ信号が集中する度合に応じて、図示の矢印囚のよ
うに特性が変化する。

逆に、画像の平均輝度が高レベル（高ＡＰＬ）の場合、
すなわち、白側集中信号の場合、図示のように白ピーク
がＳ、１のレベルより若干低いＳ−の信号レベルとなり
、白側へ信号が集中する度合に応じて図示の矢印Ａ！の
ように特性が変化する。

このように、適応型輝度・階調補正回路２は、画像内容
に応じて適応的にその変換特性が変化するようになって
いる。

次に、この適応型輝度・階調補正回路２の出力信号は、
交流化・オーバドライブ回路３へ供給される。この交流
化・オーバドライブ回路３は第３図のような特性を有し
ている。

第３図の特性に関し、正極性ドライブと負極性ドライブ
を１フレ一ム周期などで切り換える交流化機能は従来例
と同様である。

従来例と異なる点は、適応型輝度・階調補正回路２の出
力信号のＳ□レベルがＴＰＴアクティブマトリクス液晶
パネルモジュール４での光学的な黒ピークを表示するド
ライブ電圧Ｃ±Ｖ、に、同出力信号のＳニレベルが同モ
ジュール４での光学的な白ピークを表示するドライブ電
圧Ｃ±Ｖｗにそれぞれ交流化増巾されることである。

この結果、適応型輝度・階調補正回路２の出力信号レベ
ルにおいて、５１〜Ｓ０間の信号は光学的に黒ピークを
表示する電圧よりさらに黒側（ドライブ電圧上の黒側ビ
ークはＣ：！＝ｖ、。）に、５ｌｌｌ”５ｌｌ１１１間
の信号は光学的に白ピークを表示する電圧よりさらに白
側（ドライブ電圧上の白側ピークはＣ±ｖ８゜）のドラ
イブ電圧に変換され、オーバドライブされることになる
。

したがって、Ｓｌ、〜Ｓ工間の信号は従来と比べ、光学
的なダイナミックレンジ上でオーバドライブの分、より
広いレンジが割り当てられたことになり、多種多様な画
像に対する平均コントラストが上昇する。

また、このオーバドライブによるＳ、〜Ｓ１１間の黒つ
ぶれおよびＳ。−５ＷＷ間の白つぶれは適応型輝度・階
調補正回路２と画像の輝度分布に関する確率的特徴や視
認特性により軽減される。

これらの状況を説明したのが第４図であり、この発明の
作用を代表するような輝度分布の画像バり・−ンａ”・
Ｃ１に対し、従来例とこの発明によるものとで、光学的
なダイナミックレンジの刷り当てがどのように異なるか
を説明したものである。

以下に各輝度分布の画像バタ・−ンについての説明を行
・）。なお図中、斜線の部分が光学的に信号で変調され
ている領域であるや （１）　　画像パターンａば白側集中の高ＡＰＬの画像
パターンの場合である。この場合適応型輝度・階調補正
機能の働きによりやや暗めに補正され、かつオーバドラ
イブ機能で若干ゲインが上昇するため、図示のごとく、
白つぶれを起こざす、より広い光学的ダイナミックレン
ジが割り当てられ、コントラストが増加する。

（２）　　画像パターンｂは品柄集中の低ＡＰＬの画像
パターンの場合である。この場合、適応型輝度・階調補
正機能の働きにより、やや明るめに補正され、かつオー
バドライブ機能で若干ゲインが上昇するため、図示のご
とく、黒つぶれを起こさず、より広い光学的ダイナミッ
ク１／ンジが割り当てられ、コントラストが増加する。

（３）　　画像パターンＣは平均輝度が中レヘル（中Ａ
ＰＬ）で、かつこのｆ均しベルに輝度分布が比較的集中
している画像パターンの場合である。

この場合、適応型輝度・階調補正部では、通常の階調補
正を行・）のみで、輝度補正などは働がず、か゛つオー
バド）イフ゛機能で若干ゲインが一］二昇するため、図
示のごとく、白／黒っぶれを起こさず、より広い光学的
ダイナミックレンジが削り当てられ、コントラストが増
加する。

（４）画像パターンｄは平均輝度が中レヘル（中Ａ、　
Ｐ　Ｌ　）で、かつ輝度分布が自ピークから黒ピークま
で分散しζいる画像パターンの場合である。この場合、
適応型輝度・階ｊ［補正部では通常の階調補正を行・う
のみで、輝度補正は働かず、かつオーバドライブ機能で
若干ゲインが上昇するため、図示のごとく若干白／黒・
つぷれを生ずる。

しかし、白黒つぶれが生しる画像領域は、全画像領域の
中でごく一部であるため、視認ト大きな画質劣化は生じ
ない。

また、従来例と比べ黒ピークと自ピークの輝度自身は変
わらないが、オーバドライブの分、輝度分布の分１１１
（内側および品柄への偏り）が大きくなり、コントラス
ト （５）画像パターンＣは平均輝度が中レヘル（中Ａ　Ｐ
　Ｌ　）で、かつ輝度分布が白側と黒側の両極へ集中し
ている画像パターンの場合である。この場合適応型輝度
分布・階調補正部では、通常の階調補正を行うのみて、
輝度補正などは働かず、かつオーバドライブ機能で若干
ゲインが上昇するため、図示のごとく、白／黒つぶれを
生ずる。

このパターンはこの発明が最も不得意とするパターンで
あるが、このような白側と品柄の両極に集中し、かつ微
妙な階調があるような画像は特に一般のテレビ画像など
では、確率論的にその発生頻度が非常に少なく、またあ
ったとしても、漫画的函面で階調のつぶれは視認」二あ
まり劣化感を感じない。

なお、各画像パターンに対して適応型輝度・階調補正機
能の働きにより、輝度などに関して、光学的なダイナミ
ックレンジの１１り当てが異なってくるが（原画像に大
きな輝度差があっても、それほど大きな輝度差となって
現れない）、画像の観察者は単にその画像の画質に注目
しているのでなく、画像の内容の流れを認識しなからろ
ているため、たとえば、夜と昼の輝度差が若干小さくな
っても、容易にこの差を８４識でき、このごとによる異
和感は殆んど生しない。

ｌχお、上記実施例では、コントラストを充分確保する
ことが困疎な表示デバイスを用いた表示装置の一例とし
て、ＴＰＴアクティブマトリクス；夜具テレビを取り上
げ、これに対する適用例を説明したが、この発明はコン
トラストを充分確保できない表示デバイスを用いた表示
装置一般に適用ｅきるものである。

たとえば、単純マトリクス液晶テレビなどら一対しても
その映像（８号処理部分で上記のような機能を持たせれ
ば上記実施例と同様の効果を奏する。

また、上記実ｈト例Ｃは、白／黒テレビくディスプレイ
）の場合について説明したが、カラーテレビ（デイスプ
レィ）の場合は前記オーバドライブ機能をＲ，Ｇ、Ｂの
各映像信号処理系あるいはＹ（輝度）信号処理系に持た
せ、かつ適応型輝度・階調補正機能はＹ　４８号処理系
に持たせることにより、上記実施例と同様の効果を奏す
る。

ここで、オーバドライブ機能と適応型輝度・階調補正機
能両者をＲ，Ｇ、Ｂ各信号処理系に持たせると、適応型
輝度・階調補正機能の働きで、原色に近い画像パターン
の場合、輝度の高い原色系はやや暗＜、輝度の低い原色
系はやや明るくドライブされるため、色付き（カラーゲ
イン）が低くなる。

しかし、このような構成でも、光学的にダイナミックレ
ンジが狭い表示デバイスでは、カラーゲインの低下より
もコントラスト上昇効果の方が総合的な画質評価に大き
く影響を与え、相当の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、適応型階調補正回路
により、映像信号を暗い画像になるにしたがって中輝度
の画像の明るさと比較してより明るく１１号変換すると
ともに、映像信号を明るい画像になるにしたがって中輝
度の画像の明るさと比較してより暗く信号変換するよう
に構成したので、大部分の画像に対して白／黒つぶれを
起こさず、コントラスト上昇効果が得られ、ごく一部の
画像に対しては白／黒つぶれが若干生じるもの、視認上
あまり大きな劣化感を生じない、したがって、多種多様
な画像に対する確率論的、かつ視認特性面での平均コン
トラスト上昇効果を得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による映像信号処理装置の
構成を示すブロック図、第２図は第１図における適応型
輝度・階調補正回路の特性を示す特性図、第３図は第１
図における交流化・オーバドライブ回路の特性を示す特
性図、第４図は種々の映像信号パターンが表示デバイス
における光学的ダイナミックレンジにどのように割り当
てられるかを従来例とこの発明と比較した説明図、第５
図は従来のアクティブマトリクス液晶テレビの映像信号
処理部の構成を示すブロック図、第６図は第５図におけ
る階調補正回路の特性を示す特性図、第７図は第５図に
おける交流化・ドライブ回路の特性を示す特性図、第８
図は第１図および第５図のＴＰＴアクティブマトリクス
液晶パネルモジュールの電圧／透過率（輝度）特性を示
す図である。 ｌ・・・映像信号入力端子、２・・・適応型輝度・階調
補正回路、３・・・交流化・オーバドライブ回路、４・
・・ＴＰＴアクティブマトリクス液晶パネルモジュール
。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人　　　大　　岩　　増　　雄 第２ 図 り 第３図 り 第６ 図 り 、発明の名称 、補正をする者 第７　図 手 続 補 正 書 （自発） 映像信号処理装置 代表者 士 Ｉじ〜 岐 守 哉 ５、　補正の対象 明細書の特許請求の範囲および発明の詳細な説明の各欄 ６、　補正の内容 （１）　　明細書の特許請求の範囲を別紙の通り訂正す
る。 （２）同６頁９行”の［画像の明るさのときｌを「画像
に対する信号変換」と訂正する。 （３）　　同６真１１行の「明るさのとき」を［画像に
対する信号変換」と訂正する。 （４）同６頁１３行の「応じて」を「対して」と訂正す
る。 （５）同１６頁２，４行の「画像の明るさ」を［画像に
対する信号変換］と訂正する。 ７、　添付書類の目録 訂正特許請求の範囲　　　　　　１通 ２ｏ　　特許請求の範囲 入力する映像信号により画像の明るさに応１つて中輝度
の画像の明るざのときは表示手段に合わせ−て低輝度の
画像の明るさになるにしたがい」−記中輝度の画像−に
一対づ−る信−号−変−換−と比較し、より明るく信号
変換し、かつ高輝度の画像の明るさになるにＬまたかい
Ｊｌ記中輝度の画像−に対ダニ−４］δ−５二変」−と
比較し、より暗く信号変換する適応的輝度・階調補正機
能を有する適応型輝度・階調補正回路と、この適応型輝
度・階調補正回路の出力で」−記表示手段をドライブす
るときに１−記中輝度の画像の明るさのときで黒ピーク
から自ピークまで有する信号に対して、光学的な黒ピー
クから自ピークを表示するための信号上のダイナミック
レンジよりもやや大きくなるように信号処理系全体のゲ
インを若干上げてオーバドライブす、Ｂ、４−−パトラ
イブ回路とを備えた映像信号処理装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　入力する映像信号により画像の明るさに応じて中輝度
   の画像の明るさのときは表示手段に合わせて低輝度の画
   像の明るさになるにしたがい上記中輝度の画像の明るさ
   のときと比較し、より明るく信号変換し、かつ高輝度の
   画像の明るさになるにしたがい上記中輝度の画像の明る
   さのときと比較し、より暗く信号変換する適応的輝度・
   階調補正機能を有する適応型輝度・階調補正回路と、こ
   の適応型輝度・階調補正回路の出力で上記表示手段をド
   ライブするときに上記中輝度の画像の明るさのときで黒
   ピークから白ピークまで有する信号に対して、光学的な
   黒ピークから白ピークを表示するための信号上のダイナ
   ミックレンジよりもやや大きくなるように信号処理系全
   体のゲインを若干上げてオーバドライブする交流化・オ
   ーバドライブ回路とを備えた映像信号処理装置。