JP2001343957A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP2001343957A
JP2001343957A JP2001073291A JP2001073291A JP2001343957A JP 2001343957 A JP2001343957 A JP 2001343957A JP 2001073291 A JP2001073291 A JP 2001073291A JP 2001073291 A JP2001073291 A JP 2001073291A JP 2001343957 A JP2001343957 A JP 2001343957A
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Japan
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gradation
liquid crystal
luminance
display device
crystal display
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JP2001073291A
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English (en)
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Shigeyuki Nishitani
茂之 西谷
Takeshi Maeda
武 前田
Kazuyoshi Kawabe
和佳 川辺
Hiroshi Kurihara
博司 栗原
Tetsuo Takagi
徹夫 高木
Toshiaki Ohashi
俊明 大橋
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Hitachi Ltd
Hitachi Advanced Digital Inc
Hitachi Micro Software Systems Inc
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Video and Information System Inc
Hitachi Micro Software Systems Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】映像データに応じて適切なコントラストを得る
ことにより、映像を鮮明に表示することができる液晶表
示装置を得る。 【解決手段】入力映像特性検出部 13〜15に入力さ
れたR、G、B映像データもしくは、輝度データより任
意期間での映像特性(輝度分布、最大・最小値、平均
値)を求め、マイコン制御部 24を介してマイコン 2
3に入力する。マイコン23はこのデータを解析し、良
好な表示状態を得るための折線ポイント・マスターデー
タ及び、折線ポイント補正データをマイコン制御部 2
4を介して折線ポイント生成部 16〜18に出力す
る。折線ポイント生成部 16〜18は出力階調特性を
決める折線ポイントデータをポイント間階調演算部 1
9〜21に出力し、ここでは折線ポイントデータと、入
力R、G、B映像データを用いて演算処理を行いポイン
ト間の出力階調データを求め、表示パネル 4に出力す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、映像データ(画像
データ、テキストデータを含む。)を表示するための表
示装置に係り、特に、液晶表示装置、CRT(Cathode-
Ray Tube)ディスプレイ・デバイス、プラズマ・ディス
プレイ・デバイス、EL(Electro Luminescence)ディ
スプレイ・デバイス等に関する。表示装置には、バック
ライトを有するものが含まれる。
【0002】
【従来の技術】従来、映像信号発生装置からの映像デー
タの色変換方法及び、その変換装置としては、例えば、
特開平11−275375号公報に開示されているよう
に、多次元ルックアップテーブルに、変換後の色値が取
り得る範囲の強化位置を取る格子点データについて、変
換後の色値が取り得る範囲外の値も許容して、なるべく
所望の色変換がなされるように補正値を設定しておき、
色変換を行う際には、アドレス生成部に色変換すべき色
信号を入力し、生成されたアドレスに対応して多次元ル
ックアップテーブルから出力された格子点データから補
間演算部で補間処理し、入力された色信号に対応する変
換後の色値を得るようにし、変換後の色値が取り得る範
囲外の値となる場合には、階調変換部で境界値に変換す
るようになっていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術では、多次元ルックアップテーブルに変換後の色
値が取り得る範囲の境界部の格子点色値を設定し、格子
点間を演算処理することで、ルックアップテーブルの容
量を増大することなく色変換が可能であるという基本的
部分については述べられているものの、入力映像データ
を分析し、入力映像データの条件に合わせた最適な表示
を行うためのルックアップテーブル設定手段については
述べられていなかった。更に前記従来技術では、ルック
アップテーブルの設定及び、設定値による格子間の演算
方法による映像データによる色変換方法については述べ
られているものの、これに、バックライトなどの制御を
併合し、良好な表示状態を得る手段については述べられ
ていなかった。
【0004】更に他の従来例として、液晶表示装置は映
像信号のAPL(AveragePicture Le
vel)の高低に対応して明るい階調や暗い階調の伸長
をγ補正回路で行い、液晶表示装置の表示画像のコント
ラストを向上させることが知られている。例えば特開平
6−6820号に記載のγ補正回路の様に、白レベル伸
長用のγ補正データを記憶したγ補正メモリと、黒レベ
ル伸長用のγ補正データを記憶したγ補正メモリを備え
て、映像信号のAPLが予め設定した値よりも大きいか
否かで、上記各々のγ補正メモリのどちらかを選択して
映像信号のγ補正を行っていた。これにより映像信号の
APLの高低に応じて明るい階調や暗い階調の伸長をγ
補正回路で行うことができ、液晶表示装置の表示画像の
コントラストを向上させることができる。
【0005】液晶表示装置に表示する映像信号としては
テレビジョン放送などの映像のほか、VTRやDVDか
ら再生された映像信号やビデオカメラで撮影された映
像、コンピュータグラフィックスで作成された映像など
に加え、従来のアナログ式の放送から衛星放送などのデ
ジタル放送への移行により放送チャンネルが大幅に増加
され、映像信号源として多種多様なものとなっている。
さらに、これら多種多様な映像信号は、従来のテレビジ
ョンの範疇にとどまらずコンピュータの中にもこれら映
像信号が取り込まれ、従来のコンピュータの表示データ
を表示するのに加え、映像信号が処理、加工されてディ
スプレイに表示されるようになると考えられる。
【0006】このように多種多様化する映像信号を液晶
表示装置に表示する場合、映像信号のAPLの高低に応
じて予め複数用意したγ補正メモリの1つを選択して映
像信号をγ補正する上記従来技術は、あらゆる映像信号
の持つ階調特性に対応するために多くの種類のγ補正メ
モリを用意する必要がある。また現実には映像信号は時
間をとともに映像シーンが次々と変わっていくものであ
り、各々の映像シーンに対応する最適なγ補正メモリを
数多く予め用意しておくということは、大量のメモリを
必要とするのでコストの増大を招くだけであり現実的で
ない。また映像信号のAPLでγ補正メモリを選択する
ということは、異なる映像シーンでAPLが同一の場合
は同じγ補正メモリが選択されるが、例えばAPLが低
い場合、画面全体が平均的に暗い映像シーンなのか、大
部分が非常に暗い中に明るい部分がある映像シーンなの
かの区別なく、同じγ補正が適用されるということであ
る。このような場合異なるγ補正が適用されるべきであ
るが、上記従来技術では映像信号のAPLでγ補正メモ
リを選択するので、映像シーンに応じたきめ細かなγ補
正を行うことはできない。
【0007】また、これまで表示装置として広く用いら
れているCRTは、電気信号と明るさの関係がおよそ
2.2乗の関係であるが、液晶表示装置は、図25に示
す様に液晶を透過する光の量と電気信号の関係は、暗い
方と明るい方でいずれも飽和する特性を持っている。液
晶表示装置のこのような特有の特性を考慮して、映像信
号のγ補正を行う必要があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、映像デ
ータに応じて適切なコントラストを得ることにより、映
像を鮮明に表示することができる表示装置(およびデバ
イス)を提供することにある。表示装置には、液晶表示
装置が含まれる。
【0009】本発明の他の目的は、映像データに応じて
適切なバックライトの光量を得ることにより、映像を鮮
明に表示することができる液晶表示装置を提供すること
にある。
【0010】本発明の他の目的は、映像データに応じて
適切なバックライトの光量を得ることにより、バックラ
イトの光の利用効率を向上することができ、又は、バッ
クライトを発行させるための消費電力を低減することが
できる表示装置を提供することにある。本発明は、入力
された映像データの階調に対する輝度特性を検出し、そ
の輝度特性に応じて階調を補正し、補正された階調を液
晶パネルに表示する。
【0011】そして、好ましくは、輝度特性中で、他の
階調よりも発生頻度の高い階調の輝度が他の階調に比較
して相対的に高くなるように階調を補正する。
【0012】また、好ましくは、輝度特性中で発生頻度
の高い階調が相対的にレベルが低い階調側に位置する場
合に黒色を強調するように、階調を補正する。
【0013】また、好ましくは、輝度特性中で発生頻度
の高い階調が相対的にレベルが高い階調側に位置する場
合に白色を強調するように、階調を補正する。
【0014】また、好ましくは、輝度特性中で最大輝度
値を含む階調の輝度が、液晶パネルの表示可能な最大輝
度値に近づくように、階調を補正する。
【0015】また、好ましくは、輝度特性中で最小輝度
値を含む階調の輝度値が、液晶パネルの表示可能な最小
輝度値に近づくように、階調を補正する。又は、本発明
は、入力された映像データの階調に対する輝度特性を検
出し、輝度特性に応じてバックライトの光量を制御す
る。
【0016】そして、好ましくは、任意の1又は複数の
フレーム中の輝度が他の1又は複数のフレーム中の輝度
に比較して低い場合に、相対的に前記バックライトの光
量を小さくするまた、好ましくは、任意の1又は複数の
フレーム中の輝度が他の1又は複数のフレーム中の輝度
に比較して高い場合に、相対的に前記バックライトの光
量を大きくする。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施例を、
図面を用いて説明する。図1は、本発明技術を用いた表
示システムの第1の実施例を示す構成図である。
【0018】図1において、1は任意の期間(例えば1
フレーム期間)におけるR、G、B映像信号の輝度分布
や最大・最小輝度、平均輝度等の映像信号の輝度特性を
計測する映像特性検出部、2は入力映像特性検出部1に
より検出された映像信号の輝度特性から階調補正するた
めの補正制御点を算出する折れ点生成部、3は折れ点生
成部2で生成された階調補正制御点によりRGB映像信
号の輝度特性を補正する折線近似階調補正部、4は階調
特性を補正されたRGB映像信号を表示する液晶表示パ
ネルである。
【0019】本発明は、テレビ放送やパソコン、ビデオ
(VTR)、DVDなどから入力された映像信号の1フ
レーム毎に、輝度分布や最大・最小輝度、平均輝度とい
った映像信号の輝度特性を求め、これにより階調特性を
1フレーム毎に決定し、当該決定された階調特性によっ
て上記映像信号に対して階調補正を行い液晶表示装置に
表示を行うことで、表示画質のメリハリ感や鮮明感を向
上させるものである。以下、図1に示す本発明第1の実
施例の詳細な構成と動作について図2乃至図14を用い
て説明する。
【0020】図2において、5はパソコン(以下、PC
と称す)などからのR、G、Bアナログ映像信号とビデ
オなどからのコンポジット信号をR、G、B、変換した
信号を切替えるスイッチ回路、6はスイッチ回路5から
のR、G、Bアナログ出力をデジタルデータに変換する
A/Dコンバータ、7はビデオなどからのコンポジット
信号を輝度信号と色信号とに分離する輝度/色信号分離
制御部、8は分離制御部7からの輝度及び色信号をR、
G、B信号に変換する信号処理制御部、9はA/Dコン
バータ6からのデジタルR、G、B信号よりデジタル輝
度データを生成する輝度信号生成部、10〜12はA/
Dコンバータ6からのR、G、B出力と輝度信号生成部
9からの輝度信号出力(Y)を切替えるスイッチ回路、
13〜15はスイッチ回路からの出力より任意期間の入
力映像信号の特性を検出する入力映像データ特性検出部
(以下、「入力映像特性検出部」という。)、16〜1
8は入力全階調領域を任意の領域に分割した際の各領域
境界部の出力階調データを生成する折線ポイント生成
部、19〜21は隣接する階調領域の折線ポイント間の
階調特性を求めるポイント間階調演算部、22はPCも
しくはコンポジットからの入力信号の水平、垂直及び帰
線期間信号を出力のタイミングに合わせる同期信号制御
部、23は本制御装置の全体制御を司るマイコン、24
はマイコン23と他の制御部インターフェース処理を行
うマイコン制御部、4は表示媒体の一例として液晶など
を用いた表示パネル、25は輝度信号生成部9とスイッ
チ回路10〜12と入力映像特性検出部13〜15と折
線ポイント生成部16〜18とポイント間階調演算部
19〜21と同期信号制御部22と表示パネル4とを含
む液晶モジュール(ディスプレイ・デバイス)を示す。
折線ポイント生成部16〜18は、入力映像信号に対し
入力映像信号に応じて階調特性を変換するので、入力映
像信号に基いてこれを補正するための補正係数を生成す
る為の階調補正係数生成部として動作しているといえ
る。ポイント間階調演算部19〜21は、入力映像信号
に対し階調補正係数生成部で生成された補正係数により
補正されたデータを出力する。
【0021】以下、図2を用いて本発明による第1の実
施例についての全体動作を説明する。まず、スイッチ回
路5は、PCなどからのR、G、Bアナログ映像入力も
しくは、ビデオなどからのコンポジット映像入力をR、
G、Bアナログ信号に変換した信号のいずれかを選択す
る。ここで、コンポジット映像入力をR、G、Bアナロ
グ映像信号に変換するには、まず、輝度/色信号分離処
理部7で輝度信号と、色信号に分離し、この信号を信号
処理制御部8で色差信号にした後R、G、Bアナログ信
号に変換して出力する。スイッチ回路5で選択された
R、G、Bアナログ映像信号は、A/Dコンバータ6に
よってデジタル信号に変換された後、スイッチ回路10
〜12に入力されると共に、輝度信号生成部9にも入力
する。輝度信号生成部では入力されるR、G、Bデジタ
ル映像データより、画素毎(ここでの画素とはR、G、
Bを合わせたデータを示す)の輝度値(Y)を求め、そ
の結果をスイッチ回路10に出力する。スイッチ回路1
0〜12は、A/Dコンバータ6からのR、G、B映像
データもしくは、輝度信号生成部9からの輝度データ
(Y)のいずれかを選択し、入力映像特性検出部13〜
15へ出力する。入力映像特性検出部13〜15は、入
力されたR、G、B映像データもしくは輝度データ
(Y)から1フレーム中に出現する各輝度の割合を表す
輝度分布や最大・最小輝度、平均輝度といった映像信号
の輝度特性を1フレームごとに検出する回路である。そ
して、R、G、B映像データから検出する場合には各色
同一回路を3系統備えることで、色毎の特性を検出する
ことが可能であり、一方、輝度信号生成部9からの輝度
データ(Y)から検出する場合には、画素毎の特性を1
系統の回路で求めることが可能である。入力映像特性検
出部13〜15では1フレーム毎に入力したR、G、B
入力映像データもしくは、輝度データ(Y)から階調分
布特性、階調最大値・最小値及び、階調平均値を検出
し、マイコン制御部24へ出力する。ビデオなどからの
動画などのように頻繁に映像データが変わる場合には、
フレーム毎に映像信号の輝度特性を検出し、PCからの
映像のように比較的動きの少ないような場合には、複数
フレームを1つの期間として映像信号の輝度特性を検出
することも可能である。
【0022】次に入力映像特性検出部13〜15で検出
された映像信号の輝度特性を示す検出データは、マイコ
ン制御部24に送られる。マイコン制御部24は入力映
像特性検出部13〜15からの検出データをマイコン2
3からの要求に応じて検出データをマイコン23に出力
する。マイコン23は検出データを元に折線ポイントデ
ータを生成して、マイコン制御部24に出力する。な
お、折線ポイントデータの生成方法の詳細については後
述する。マイコン制御部24は、折線ポイントデータを
折線ポイント生成部16〜18に出力する。折線ポイン
ト生成部16〜18では、マイコン制御部24からの折
線ポイントデータをポイント間階調演算部19〜21に
出力する。ポイント間階調演算部19〜21は、上記折
線ポイントデータにしたがって、A/Dコンバータ6か
らのR、G、Bデジタル映像データの階調特性を変換
し、表示パネル4に変換後の階調データを出力する。ポ
イント間階調演算部19〜21については、入力映像特
性の検出形態が、R、G、B各色で行う場合もしくは、
輝度信号生成部9による輝度データ(Y)で行う場合の
いずれにおいても、A/Dコンバータ6からのデジタル
映像データがR、G、Bで異なるため3系統備えるよう
にする。
【0023】次に各部の機能の詳細について説明する。
図3は第1の実施例における輝度信号生成部9の動作説
明図である。R、G、B映像データから輝度データ
(Y)を生成する場合の各色の割合は例えば下式であ
る。 輝度データ(Y)=0.299×R(赤)+0.587×
G(緑)+0.144×B(青) この輝度データ(Y)を算出する式はRGBの映像デー
タにそれぞれ実数の係数がつけられた積和の演算であ
り、これをハードウエアで正確に処理することは回路規
模の増大、処理速度低下などにより困難である。そこ
で、この積和の演算をハードウエアで容易に実現できる
ように演算の簡略化をおこなう。ここで、生成された輝
度データは、それ自身が表示データとなるものではな
く、表示データの特性を得るためのものであるため、シ
フトと加算処理によりこれを実現することにした。図3
では、R、G、Bが各々8ビットのデジタル映像データ
であるとし、R色は各々2ビットと5ビット右方向にシ
フト(右方向に1ビットシフトすることで2の除算とな
り、nビットシフトすることで、2のn乗の除算とな
る)し、G色は各々1ビットと4ビット右方向にシフト
し、B色は3ビットシフトし、各シフトデータを全て足
し合わせることで上式に対する下記近似処理を可能とす
る。 輝度データ(Y)=0.281×R(赤)+0.563×
G(緑)+0.125×B(青) 以上により、輝度データ(Y)を生成するための演算処
理を簡略化することができるのでハードウエアで容易に
実現することができる。尚、ソフトウェアで実現しても
よい。
【0024】つぎに、図2の入力映像特性検出部13〜
15の詳細な構成と動作を、図4を用いて説明する。
【0025】図4において、26は1回の検出期間を設
定する検出期間設定部、27は入力全階調領域の分割数
を設定する入力階調分割数設定部、27は入力映像デー
タが入力階調分割数設定部 28で設定した各分割領域
のいずれに該当するかを検出する入力映像データ階調領
域検出部、29は階調の最も低い領域のデータをカウン
トする第1階調領域カウンタ、30は同じく2番目に低
い領域のデータをカウントする第2階調領域カウンタ、
31は同じく最も高い領域のデータをカウントする第n
階調領域カウンタ、32は1回の検出期間において階調
の最も低い領域のデータ総数を保持する第1データホー
ルドラッチ、33は同じく2番目の領域のデータ総数を
保持する第2データホールドラッチ、34は同じく最も
高い領域のデータ総数を保持する第nデータホールドラ
ッチ、35は第1階調領域カウンタ 29のカウント値を
m倍するm倍乗算回路、36は同じく第2階調領域カウ
ンタ 30のカウント値を2*m倍する2*m倍乗算回
路、37は同じく第n階調領域カウンタ 31のカウン
ト値をn*m倍するn*m倍乗算回路、38は各乗算回
路の出力データを加算する加算回路、39は加算回路
38の出力をn*mで除算するn*m除算回路、40は
除算回路 39の出力を平均輝度値として保持する平均
輝度データ・ホールドラッチ、 41はシリアルに送ら
れてくる映像データと後述するドットデータラッチ回路
43とを比較して大きい方のデータを選択し出力する大
小比較回路、42は同じくシリアルに送られてくる映像
データと後述するドットデータラッチ回路43とを比較
して小さい方のデータを選択し出力する大小比較回路、
43は大小比較回路41の出力をラッチするドットデー
タラッチ回路、44は同じく大小比較回路42の出力を
ラッチするドットデータラッチ回路、45はドットデー
タラッチ回路43の出力データを上記検出期間設定部2
6で設定された任意期間内の最大輝度データを保持する
最大輝度データ・ホールドラッチ、46は同じくドット
データラッチ回路44の出力データを上記検出期間設定
部26で設定された任意期間内の最少輝度データを保持
する最少輝度データ・ホールドラッチである。
【0026】また、入力映像データの輝度分布を検出す
る輝度分布検出部200は、入力映像データ階調領域検
出部28、第1階調領域カウンタ29、第2階調領域カ
ウンタ30、第n階調領域カウンタ31、第1データホ
ールドラッチ32、第2データホールドラッチ33、第
nデータホールドラッチ34とを備える。入力映像デー
タの輝度の平均値を検出する輝度平均値検出部201
は、m倍乗算回路35、2*m倍乗算回路36、n*m
倍乗算回路37、加算回路38、n*m除算回路39、
平均輝度データ・ホールドラッチ40とを備える。入力
映像データの輝度の最大値及び/又は最小値を検出する
輝度最大・最小値検出部202は、大小比較回路41、
42、ドットデータラッチ回路43、44、最大輝度デ
ータホールドラッチ45、最小輝度データホールドラッ
チ46とを備える。
【0027】まず、マイコン制御部24からの制御によ
り、検出期間設定部26に1回の検出期間を設定する。
本実施例では、映像信号のようにフレーム毎にその表示
の内容が変化しているため、1回の検出期間を1フレー
ムとして設定した場合について説明する。なお、パソコ
ンなどの様に表示の内容がほとんど変化しないような場
合は、1階の検出期間を複数のフレームとして設定して
もよい。検出期間設定部26の出力は、後述するように
各検出機能部の最終段データ・ホールドラッチ用のラッ
チクロックとなる。一方、マイコン制御部24からの制
御により、入力映像データの明るさ(例えば輝度データ
Y)の大きさを分割する数を入力階調分割数設定部27
にて設定する。ここでは一例として入力全領域を256
階調(8ビット)とし、分割数を8分割に設定するもの
とする。入力階調分割数設定部27からの出力は入力映
像データ階調領域検出部28に入力する。ここでは入力
映像データの階調値が、入力階調分割数設定部27から
の分割領域のいずれに該当するかを判断し、その領域に
対応する領域カウンタ用クロックを出力する。ここで、
各領域の階調範囲は入力全階調領域が256階調、分割
数が8であることより32階調毎の領域となる。従っ
て、入力映像信号の特性検出精度を向上するためには、
分割数を大きくし、各分割領域の階調数を少なくすれば
いいが、精度を向上することは回路の増大にもなるの
で、用途によって精度を変更できるようにしてもよい。
入力映像データ階調領域検出部28からのクロックによ
り第1階調領域カウンタ29、第2階調領域カウンタ3
0及び、第n階調領域カウンタ31で各階調領域毎のデ
ータ数をカウントし、検出期間設定部26による設定期
間の間、第1データ・ホールドラッチ32、第2データ
・ホールドラッチ33及び、第nデータ・ホールドラッ
チ34で輝度分布データとして保持することで輝度分布
の検出を行う。
【0028】輝度平均値の検出は、第1階調領域カウン
タ29、第2階調領域カウンタ30及び、第n階調領域
カウンタ31の各出力を各々、m倍乗算回路35、2*
m倍乗算回路36、n*m倍乗算回路37で乗算し、各
出力を加算回路38で加算、その出力をn*m除算回路
39で除算し、その出力を検出期間設定部26による設
定期間の間、本実施例では1フレームの間、平均輝度デ
ータ・ホールドラッチ40で平均輝度データとして保持
することで1フレーム毎の平均輝度の検出を行う。ここ
でmは各分割領域内の階調数を意味する。上記で述べた
ように入力を256階調とし、8分割に設定したので本
例のmは32となる。従って、各乗算回路35-37及
び、加算回路38を16ビット構成とすれば、除算回路
39はn*m=8*32=256での除算となり、これ
は右方向8ビットのシフト処理(上位8ビットを選択)
という簡易論理で実現できる。
【0029】輝度最大・最小値検出は、入力映像データ
とこれに対し1クロック遅延したドットデータラッチ回
路43及び、ドットデータラッチ回路44出力を大小比
較回路41、大小比較回路42に入力し、各々大きい
方、小さい方のデータを判断し出力する。すなわち映像
データはシリアルに送られてくるため、ドットデータラ
ッチ回路43と映像データを大小比較回路41で比較
し、常に大きいほうのデータを選択してドットデータラ
ッチ回路43に出力し、1フレーム分の映像データを全
て比較することで1フレーム毎の最大輝度のデータを得
ることができる。また最小輝度についても大小比較回路
42とドットデータラッチ回路44で同様に行うことが
できる。出力したデータは各々ドットデータラッチ回路
43及び、ドットデータラッチ回路44でラッチし、そ
の出力を検出期間設定部26による設定期間の間、最大
輝度データ・ホールドラッチ45及び、最小輝度データ
・ホールドラッチ46で各々最大、最小輝度データを1
フレームの間保持することで1フレーム毎の最大及び最
小輝度の検出を行う。
【0030】次に図1の折線ポイント生成部16〜18
の詳細について図5を用いて説明する。
【0031】図5は折線ポイント生成部16〜18の内
部構成図である。図5において、47は折線ポイントを
設定する際に入力映像特性検出部13〜15から検出し
た入力特性を、マイコン制御部24を介して反映するた
めの入力映像特性帰還制御部、48は折線ポイント設定
レジスタ用ライトクロック生成部、49〜57は折線ポ
イントを保持する折線ポイント設定レジスタを各々示
す。また、図2において折線ポイント生成部16〜18
は3系統あるが全て同じ構成のため、図5においては1
系統について説明する。
【0032】また図5の説明においては、入力映像特性
検出部13〜15の説明と同じく、入力階調数を256
階調、入力全階調領域を8分割した場合を例に説明す
る。まず、入力映像特性検出部13〜15からの検出結
果を反映させない第1の特性例の場合について説明す
る。第1の特性例は入力映像特性検出部13〜15の特
性検出結果にかかわらず、入力と出力が等価な特性を設
定する例である。入力映像特性帰還制御部47はマイコ
ン制御部24からの各折線ポイント・マスターデータを
直接設定する。したがって、第1の特性例では、マイコ
ン制御部24からはリニアな特性のデータが直接設定さ
れる。図6に本設定による入出力階調特性を示す。図6
では、各分割領域間の階調数を等しくする(1分割領域
の階調数=256/8=32階調)ことで入出力等価
(リニア)な特性となる。 ここでリニアな特性を設定
するため入力映像特性期間制御部47の動作の詳細を図
7を用いて説明する。
【0033】図7は、入力映像特性帰還制御部47の構
成図である。図7において、58はマイコン制御部24
からの折線ポイント補正データ及び、折線ポイント・マ
スターデータを切替えるスイッチ回路、59は折線ポイ
ント補正データ保持用レジスタ、60は折線ポイント補
正データと、折線ポイント・マスターデータから生成す
る折線ポイントデータ生成部、61はスイッチ回路58
もしくは、折線ポイントデータ生成部60からの出力の
いずれかを選択するスイッチ回路を各々示す。図6に示
すリニアな特性を設定する第1の特性例では、まずスイ
ッチ回路58は(1)側を選択スイッチ回路61は常時
(1)側を選択する。したがって折線ポイント補正レジ
スタ59及び、折線ポイントデータ生成部60の動作に
かかわらずマイコン制御部24からの折線ポイント・マ
スターデータが直接折線ポイントレジスタの設定データ
として出力され、折線ポイント設定レジスタ49〜57
に設定されることになる。折線ポイント設定レジスタ4
9は折線ポイント0を出力し、折線ポイント設定レジス
タ50は、折線ポイント1を出力し、折線ポイント設定
レジスタ51は折線ポイント2を出力し、折線ポイント
設定レジスタ52は折線ポイント3を出力し、折線ポイ
ント設定レジスタ53は折線ポイント4を出力し、折線
ポイント設定レジスタ54は折線ポイント5を出力し、
折線ポイント設定レジスタ55は折線ポイント6を出力
し、折線ポイント設定レジスタ56は折線ポイント7を
出力し、折線ポイント設定レジスタ57は折線ポイント
8を出力する。
【0034】以上は、入出力特性がリニアな第1の特性
例について説明したが、その他の入出力特性の例を以
下、順に図を用いながら説明する。
【0035】まず第2の特性例として、入力映像特性検
出部13〜15からの輝度分布特性を反映して、折線ポ
イントを設定する例について説明する。第2の特性例で
は、検出した輝度分布特性中最も発生頻度の高い入力階
調領域に対する出力輝度を上げることで、発生頻度の高
い階調領域を強調する例である。図8に第2の特性例に
より設定された入出力階調特性例を示す。本例では、入
力映像特性検出部13〜15において、分割領域5に対
する入力階調データの発生頻度が最も多いとして、この
領域の輝度特性を強調している。すなわち、図4で説明
した輝度分布検出部で検出された階調データ発生頻度か
ら、マイコン23は最も発生頻度の多い階調領域を求め
る。その結果、領域5が最も多いとすると、マイコン2
3からの制御により図7に示した入力映像特性期間制御
部47の折線ポイント補正レジスタ59には階調値
(a)を設定し、折線ポイントデータ生成部60におい
て、折線ポイント5のマスターデータと、折線ポイント
補正レジスタ59の設定値を加算した階調データを折線
ポイント5設定レジスタ54に設定する。これにより、
領域5の輝度特性が更に急峻となり、この階調領域5の
コントラストを高めるので映像を更に強調することがで
きる。
【0036】次に第3の特性例として、同じく入力映像
特性検出部13〜15からの輝度分布特性を反映して、
折線ポイントを設定する例について説明する。本例で
は、入力階調領域を低い領域(領域1−領域4)と、高
い領域(領域5−8)の2つのグループに分け、入力映
像特性検出部13〜15からの輝度分布の最も多い領域
が、低い領域にある場合には黒色を強調し、逆に高い領
域にある場合には白色を強調するように制御するもので
ある。この場合、輝度分布の最も多い領域が領域5〜8
にある場合の動作は、図8で示した第2の特性例と同じ
動作なので説明は省略する。一方、輝度分布の最も多い
領域が領域1〜4にある場合の動作を図9とともに以下
説明する。図9に第3の特性例による入出力階調特性例
を示す。本例では、入力映像特性検出部13〜15にお
いて、分割領域4に対する入力階調データの発生頻度が
最も多いとしている。すなわち、上記第2の特性例の動
作と同様に、マイコン23の制御により発生頻度の最も
多い領域が判断される。この場合、領域4であるのでマ
イコン23は、図7で示した入力映像特性期間制御部4
7の折線ポイント補正レジスタ59には補正階調値
(b)を設定し、折線ポイントデータ生成部60におい
て、折線ポイント3のマスターデータから、折線ポイン
ト補正レジスタ59設定値を減算した階調データを折線
ポイント3設定レジスタ52に設定することで実現す
る。この場合、折線ポイントデータ生成部60は減算回
路を構成する。これにより領域四の輝度特性が更に急峻
となり、当該領域4のコントラストを高めるので、映像
を強調することができる。
【0037】次に第4の特性例として、第2及び第3の
特性例を併合した例について説明する。この場合も入力
映像特性検出部13〜15からの輝度分布特性を反映し
て、折線ポイントを設定する。輝度分布特性検出部13
〜15より、最大及び、2番目に分布の多い分割階調領
域に対し、映像データの特徴を強調するように制御する
ものである。図10に第4の特性例による入出力階調特
性例を示す。本例では、入力映像特性検出部13〜15
において、分割領域6に対する入力階調データの発生頻
度が最も多く、次いで分割領域4としている。すなわ
ち、分割領域6に対しては、入力階調領域の高いグルー
プのため、折線ポイント補正レジスタ59の第1補正値
(a)と、折線ポイント6のマスターデータを折線ポイ
ントデータ生成部60で加算し、分割領域4に対して
は、入力階調領域の低いグループのため、折線ポイント
補正レジスタ59の第2補正値(b)を、折線ポイント
3のマスターデータから折線ポイントデータ生成部60
で減算することで最大及び、2番目に分布の多い分割階
調領域の特徴を強調するように制御するものである。こ
の場合、折線ポイントデータ生成部60は加算回路及
び、減算回路の双方を構成する。
【0038】次に第5の特性例として、入力映像特性検
出部 13〜15からの輝度最大値及び、最小値検出結
果を反映して、折線ポイントを設定する例を示す。図1
1に最大輝度検出結果を反映した入出力階調特性例を示
す。本例では、最大輝度が分割領域7の領域に含まれ、
分割領域8に存在しなかった場合に領域1〜7のダイナ
ミックレンジを最大にするものである。そのため図5に
おける入力映像特性帰還制御部47により、折線ポイン
ト0〜7に対して折線ポイント7の設定値を折線ポイン
ト8の設定値と等しくし、折線ポイント0と、折線ポイ
ント7を結ぶ直線上の各分割領域境界部との交点を、折
線ポイント1から折線ポイント6までの各設定値とする
ようにしたものである。これにより表示装置の持つコン
トラストを最大限に生かし、全体の輝度特性を均一に
し、高輝度部分を伸ばした表示特性を得ることができ
る。同様に、図12に最小輝度検出結果を反映した入出
力輝度特性例を示す。本例では、最小輝度が分割領域1
の領域に含まれ、分割領域0に満たなかった場合にダイ
ナミックレンジを最大にするものである。すなわち、折
線ポイント1の設定値を折線ポイント0の設定値と等し
くし、折線ポイント1と、折線ポイント8を結ぶ直線上
の各分割領域境界部との交点を、折線ポイント2から折
線ポイント7までの各設定値とするようにしたものであ
る。これにより全体の輝度特性を均一にし、低輝度部分
を伸ばした特性を得ることができる。
【0039】以上のように、映像データに与える輝度特
性について、入力映像特性検出部13〜15の検出結果
を折線ポイント生成部16〜18で反映させることによ
り、良好な表示状態を得ることができ、多種多様な入出
力階調特性を得ることが可能である。無論、入力映像特
性検出部13〜15の検出結果を反映させなくても、入
力階調特性を変更することは可能である。次に図2にお
けるポイント間階調演算部19〜21について図13を
用いて説明する。ポイント間階調演算部19〜21は、
入力階調データについて、折線ポイント生成部16〜1
8で設定した折線ポイントに従いポイント間の出力階調
データに変換するためのものである。図13にポイント
間階調演算部19〜21の構成図を示す。ポイント間階
調演算部19〜21は、入力映像特性検出部13〜15
の入力形態により、R、G、B形式で入力する場合に
は、各々独立に設定するよう3系統備え、輝度信号生成
部9からの出力による輝度データ(Y)形式で入力する
場合には、R、G、B共通となるため1系統備える。図
13において、62は折線ポイント生成部16〜18か
らの折線ポイント設定値のうち、最上位階調以外の8個
の設定値から1つを選択するセレクタ回路、63は同じ
く最下位階調以外の8個の設定値から1つを選択するセ
レクタ回路、64はセレクタ回路62及び、セレクタ回
路63により選択された折線ポイント設定値から、ポイ
ント間の階調データを求める階調演算制御部を各々示
す。また、同様、入力全階調領域を8分割、入力映像デ
ータ256階調(8ビット)とした場合を例に示す。さ
らに入力映像データは8ビットであるので、これをIN
D[7:0]と表記する。また、折線ポイント0〜8を
それぞれPOS0〜POS8と表記する。
【0040】まず、入力映像データIND[7:0]の
内、上位3ビットIND[7:5]により、セレクタ回
路62及び、セレクタ回路63から各々折線ポイント設
定値を選択する。ここでセレクタ62には下位よりレジ
スタ POS0からPOS7の順に入力し、セレクタ6
3には下位よりレジスタ POS1からPOS8の順に
入力する。従って例えば、入力映像データの上位3ビッ
トIND[7:5]が“000”であったとすると、セ
レクタ回路62はPOS0を選択し、セレクタ回路63
はPOS1を選択し、同様にIND[7:5]が“00
1”であったとすると、セレクタ回路62はPOS1を
選択しセレクタ回路63はPOS2を選択する。以下同
様に、IND[7:5]の値に応じてPOS0〜POS
8がセレクタ回路62、63で選択される。各セレクタ
から選択された設定値は、階調演算制御部64に入力
し、ここで演算処理を施して出力映像の階調データを得
る。階調演算制御部6403の動作は、例えば下式に従っ
た演算を行う。 OUTD[7:0]= SEL1+(SEL2−SEL
1)×IND[4:0]/32 ここで、OUTD[7:0]は階調演算制御部64の出
力する演算後の階調でーたであり、SEL1はセレクタ
62で選択された折線ポイント、SEL2はセレクタ6
3で選択された折線ポイントである。図14は上式を説
明するための階調特性図を示し、1つの分割領域に注目
したものである。また、入力映像データIND[7:
0]の上位3ビットIND[7:5]が“100”の場
合を示す。ポイント間階調演算部19〜21の動作か
ら、セレクタ62はPOS4を選択し、セレクタ63は
POS5を選択し、入力映像データIND[7:0]は
領域5内のデータであることが分る。そこで階調演算制
御部64は、入力映像データの下位5ビットIND
[4:0]に対して、POS4とPOS5の間を直線で
結んだ上式にしたがって出力階調OUTD[7:0]を
計算して出力する。この出力されたOUTD[7:0]
は、入力映像データIND[7:0]を図6、図8〜図
12に示すような特性にしたがって変換されたものであ
り、このOUTD[7:0]が表示パネル4に出力され
画像が表示される。
【0041】以上のように、本発明の第1の実施例に拠
れば、フレーム期間毎の入力映像データの階調分布特性
や最大輝度、最小輝度に応じて輝度特性を設定すること
ができ、特に最も頻度の高い階調分布領域のコントラス
トを強調することにより、映像を鮮明に表示することが
でき、更に最大、最小輝度に応じて表示装置のコントラ
スト特性を活かした表示を行うことが可能となる。
【0042】なお、第1の実施例では、マイコン23及
びマイコン制御部24を用いて、入力映像特性検出部1
3〜15で検出した入力映像信号の特性を元に、マイコ
ン23にて所望の階調特性となるように処理を行い、折
線ポイント生成部16〜18及びポイント間階調演算部
19〜21を制御して入力映像信号の階調特性を変換し
て表示パネルに出力していた。そこで、回路構成をより
簡単にするため、マイコン23及びマイコン制御部24
を用いず、入力映像特性検出部13〜15で検出した入
力映像信号の特性を直接に折線ポイント生成部16〜1
8に入力する構成としてもよい。この場合、マイコン2
3のソフトウエアによる柔軟な制御ができなくなり、回
路により制御動作が固定されてしまうが、マイコン23
に関する部品の点数を削減することができる。したがっ
て、液晶モジュール内に本実施例の回路を内蔵すること
が可能となり、入力映像信号にしたがって階調特性を自
ら最適に設定することができる液晶モジュールを実現す
ることが可能となる。図15は本発明技術を用いた第2
の実施例を示す構成図である。本実施例では第1の実施
例に対し、バックライトの光量を制御するための、バッ
クライト制御部65を新たに備えたものである。なおそ
の他の部分については第1の実施例で述べたものと同一
なので詳細な説明は省略する。図16にバックライトの
光量制御の概念を示す。バックライトの光量制御は、入
力映像特性検出部13〜15による平均輝度の検出結果
により制御される。ここで平均輝度とは、入力された映
像データから輝度値Yを算出し、1フレーム分の輝度値
Yの平均を求めたものである。そして、第2の実施例
は、平均輝度が高いときはバックライトの光量を増加さ
せ、平均輝度の低いときはバックライトの光量を減少さ
せる。そこで、入力映像データを階調変換して液晶に表
示させる第1の実施例に加え、バックライトの光量を平
均輝度に応じて制御させることで、図16に示すように
見かけ上の輝度を更に増減することができる。これによ
り映像表示に明暗のメリハリをつけ、迫力ある映像を表
示することが特徴である。図17に本実施例によるバッ
クライト制御動作フローチャートの一例を示す。まず、
マイコン23及び、マイコン制御部24により、折線ポ
イント生成部16〜18に折線ポイント設定値を設定す
る。このとき設定される折線ポイントは、第1の実施例
で説明した通りである。また同時に入力映像特性検出部
13〜15により、入力映像データに対する輝度の平均
値を求める。マイコン23は、輝度平均値に応じて図1
7のフローチャートにしたがって処理する。マイコン2
3は、まず輝度平均値が領域3の階調以上であるか確認
する。領域3以上でなければ入力映像データは暗めであ
ると判断し、バックライト制御部65によりバックライ
トの光量を下げる。ここで、光量をどこまで下げるかに
ついては一例として、求めた平均輝度の精度が256階
調(8ビット)、バックライトの調光範囲も256ステ
ップ(8ビット)であるものとし、バックライトの調整
値が、平均輝度データと一致した時点が良好な表示状態
とする。入力映像特性検出部13〜15は、検出期間設
定部26による間隔で検出データを更新するため、これ
に合せて再度バックライト制御も行なわれる。ここで
は、データ検出する間隔を1フレームとする。検出輝度
の平均値が領域3以上であれば、次に領域6以下である
か確認する。領域6以下であれば結局検出された平均輝
度は領域3以上、領域6以下ということになり、バック
ライト制御部65によるバックライト光量の制御は行わ
ない。逆に領域6以下ではないと判断したら、入力映像
データは明るめの映像であると判断し、暗めの映像の場
合と同じアルゴレズムにより、バックライトの光量を上
げる。つまり、映像データに応じて適切なバックライト
の光量を得ることができるため、映像を鮮明に表示する
ことができる。
【0043】以上のように、映像信号の平均輝度に応じ
てバックライト光量を調節する第2に実施例は、バック
ライトの発する光を有効活用できるという効果がある。
液晶は自ら発光するのではなく、液晶を透過する光の量
を表示データにしたがって制御しているため、これをデ
ィスプレイとするためにはバックライトが必要である。
しかしこのバックライトは表示している間は常に発光す
る必要があり、特に表示内容が暗い映像シーンである場
合は、バックライトの光のほとんどが液晶で遮断される
ことになるため光の利用効率という点で悪い。しかし、
本発明第2の実施例によれば、平均輝度に応じてバック
ライトの光量を増減させるため、暗い映像のときはバッ
クライトの光を減少させ、明るい映像のときはバックラ
イトの光を増加させる。したがって、バックライトの光
の利用効率も向上し、又は、バックライトを発光させる
ための消費電力も低減することができる。
【0044】以上のように、本発明によれば、フレーム
期間毎の入力映像データの階調分布特性や最大輝度、最
小輝度に応じて階調特性を設定することができ、特に最
も頻度の高い階調分布領域のコントラストを強調するこ
とにより、映像を鮮明に表示することができ、更に最
大、最小輝度に応じて表示装置のコントラスト特性を活
かした表示を行うことが可能となる。
【0045】さらに、液晶モジュール内に本実施例の回
路を内蔵することにより、入力映像信号にしたがって階
調特性を自ら最適に設定することができる液晶モジュー
ルを実現することが可能となる。
【0046】さらにまた、映像信号の平均輝度に応じて
バックライト光量を調節することで、バックライトの光
の利用効率を増大させることができ、バックライトを発
光させるための消費電力も低減することができる。次に
本発明第3の実施例を図18から図24を用いて説明す
る。第3の実施例は、第1の実施例で述べた映像特性に
応じた階調補正を行う液晶表示装置のうち、特に輝度分
布を検出してこれに従って階調補正を行う液晶表示装置
についてのより具体的な構成と、マイコン制御部24を
用いることなしで階調補正を実施する例である。
【0047】始めに第3の実施例の説明で用いる各図の
概略説明とそれぞれの図に用いている符号を説明する。
【0048】図18は、本発明を適用した液晶表示装置
の第3の実施例のブロック図であり、71はパソコンや
TVチューナ等の信号源から送られてくるカラー映像信
号、72はカラー映像信号71の1フレーム中の明るさ
の分布を検出するヒストグラム検出回路、73はヒスト
グラム検出回路72が出力するヒストグラム値、74は
ヒストグラム値73からγ補正のための階調制御点を算
出する階調制御点算出回路、75は階調補正点算出回路
4が算出する階調制御点、76は階調制御点75から任
意の曲線でカラー映像信号71の階調を補正する任意曲
線γ補正回路、77は任意曲線γ補正回路76で階調補
正されたカラー表示データ、78はカラー表示データ7
7でカラー表示を行う液晶モジュールである。
【0049】さらに図19は図18におけるヒストグラ
ム検出回路72の構成を示す図であり、79はカラー映
像信号71から明るさを示すY値を計算するY値計算回
路、80はY値計算回路79で計算されたY値である。
また81はパルス発生回路、82、83、84、85、
86、87、88はパルス信号であり、パルス発生回路
81はY値に応じて複数のパルス信号82、83、8
4、85、86、87、88のうちの1つにパルスを発
生する回路である。89、90、91、92、93、9
4、95はカウンタであり、上記複数のパルス信号8
2、83、84、85、86、87、88を各々数え上
げるカウンタであり、これらカウンタは1フレーム毎に
クリアされる。これによりフレーム毎のパルスの数を数
え上げることができる。96、97、98、99、10
0、101、102は各々上記カウンタで数え上げられ
たカウント値、103はラッチであり、ラッチ103は
上記各々のカウント値を1フレーム毎にラッチして一時
保持する。104、105、106、107、108、
109、110は各々ラッチされたカウント値で、これ
が上記ヒストグラム値73である。
【0050】さらに図20は図19におけるY値計算回
路79の回路の一例を示す図である。R映像信号を、2
ビット右にシフトさせると0.25の信号が出力され、
R映像信号を、4ビット右にシフトさせると0.062
5の信号が出力される。0.25の信号と0.625の
信号を加算すると、0.3125の信号が出力される。
G映像信号を1ビット右にシフトさせると0.5の信号
が出力され、G映像信号を4ビット右にシフトさせると
0.0625の信号が出力される。0.5の信号と0.
0625の信号を加算すると、0.5625の信号が出
力される。B映像信号を3ビット右にシフトさせると
0.125の信号が出力される。そして、0.3125
の信号と0.0625の信号と0.125の信号とを加
算すると、輝度信号(Y)が得られる。
【0051】さらに図21は図18における階調制御点
算出回路74の構成を示す図であり、111はヒストグ
ラム検出回路72で検出された1フレーム中のカラー映
像信号の明るさのヒストグラム値73を一定の平均値に
正規化する正規化回路であり、112は正規化されたヒ
ストグラム値から補正値を計算する補正値計算回路、1
13は補正の強度を示す補正強度kを生成する補正強度
生成回路、114は基準となる階調補正特性を発生する
基準特性生成回路、115は加算器であり、加算器11
5の出力が階調制御点75となる。 さらに図22は図
18における任意曲線γ補正回路76の構成を示す図で
あり、116、117、118はそれぞれRGBで構成
されるカラー表示データ71を階調変換する折線近似回
路であり、各々の折線近似回路は階調変換した後、各々
RGBで構成されるカラー表示データ77を出力する。
また図22は、RGBで構成されるカラー映像信号71
のうちのR色のみの回路を詳細に示しているが、G色お
よびB色も同じ回路で構成できるので省略してある。1
19、120は補正係数5を選択するためR色カラー映
像信号の上位3ビットで制御されるセレクタ、121、
122は各々セレクタ119、120で選択された制御
点、123はR色カラー映像信号の下位5ビットと制御
点119、120で計算される直線近似補間回路であ
る。
【0052】さらに図23は図18におけるヒストグラ
ム検出回路72で出力されるヒストグラム値73をグラ
フ化した図である。
【0053】さらに図24は図18における任意曲線γ
補正回路76の入力階調と出力階調の関係をグラフ化し
た図である。
【0054】次に第3の実施例の動作を詳細に説明す
る。図18において、カラー映像信号71はRGBを表
わすカラーデータであり、パーソナルコンピュータの出
力する映像信号やテレビジョン放送などの映像信号の
他、VTRやDVDから再生された映像信号、ビデオカ
メラで撮影された映像、コンピュータグラフィックスで
作成された映像等を含むカラー表示データである。この
カラー映像信号71はヒストグラム検出回路72と任意
曲線γ補正回路76に各々入力される。ヒストグラム検
出回路72は、1フレーム中のカラー映像信号71の明
るさの頻度分布を調べ、結果をヒストグラム値73とし
て出力し、階調制御点算出回路74に出力する。階調制
御点算出回路74は、ヒストグラム値73を元に任意曲
線γ補正回路76に与える階調特性補正のための階調制
御点75が計算され、任意曲線γ補正回路76に出力す
る。任意曲線γ補正回路76は、入力階調と出力階調と
の関係が階調制御点75で定められた特性となるようカ
ラー映像信号71を階調補正し、カラー表示データ77
として液晶モジュール78に出力する。
【0055】さらにヒストグラム検出回路72の動作の
詳細を図19、図20、図23を用いて説明する。図1
9は、ヒストグラム検出回路72の詳細な構成図であ
る。ヒストグラム検出回路72に入力されたカラー映像
信号71は、Y値計算回路でカラー映像信号71の明る
さを示すY値が計算される。ここで本実施例ではカラー
映像信号71はRGBのカラー信号であり、RGB各々
8ビット(256階調)のデジタルデータであるとす
る。そこでこのときY値は、 Y=0.299R+0.587G+0.114B で定義され、上式の計算によりRGBカラー信号からY
値が計算される。なおY値は8ビットのデジタル値とな
る。
【0056】ところで、上式の計算の実際であるが、R
GBの各々の値に付加されている実数定数の乗算を近似
して、図20に示す様な近似計算回路を用いてもよい。
一般に乗算器の回路規模は大きく、特に実数の乗算器で
あることから大変規模の大きなものとなってしまう。そ
こでY値の計算の近似を行い、RGBは各々8ビットの
デジタル値である特徴を生かして、乗算するのではなく
ビットシフトと加算の計算で近似することにより回路の
規模を削減することができる。図20の近似計算回路
は、例えばR色の計算は、2ビット右シフトと4ビット
右シフトを加算して0.3125倍のR色信号を作り、
同様に図20に示す様なビットシフトと加算を行い0.
5625倍のG色と0.125倍のB色を作り、最後に
全てを加算してY値80を求める。このようにして求め
たY値80は、次にパルス発生回路81に入力される。
【0057】パルス発生回路81は、Y値80の値に応
じてパルス信号82〜88の1つをパルス出力する回路
で、その動作の詳細を表1に示す。
【0058】
【表1】 表1に示す様に、Y値80が0〜32のときパルス信号
82にパルスを出力し、Y値80が33〜64のときパ
ルス信号83にパルスを出力し、以下同様にY値80の
値に対応してパルス信号を出力する。なおY値80は上
記で述べたように8ビットのデジタル値であるので、そ
のとりうる値の範囲は0から255である。後述するが
本実施例では折線近似の階調補正を行うための制御点の
数に合わせて、Y値80の値の範囲を8等分し、値を3
2段階毎に区分して、Y値80に応じてパルス出力する
ようにした。なお表1ではY値80が224〜255の
間を示す区分8に相当する部分の記載がないが、これは
区分1〜区分7を正しく求めれば区分8は一意に求めら
れるから回路を省略したのである。すなわち表示解像度
が例えば640×480画素の場合、画素の総数は30
7200画素であるので、区分1〜区分7までのパルス
の総数がわかれば画素の総数から求められるということ
である。なお後述するように本実施例の動作には影響な
いので、区分8に相当する回路は省略した。
【0059】以上のようにパルス発生回路81は、Y値
80に応じてパルス信号82〜88を各々カウンタ89
〜95に出力する。そしてカウンタ89〜95は各々Y
値80が区分1〜区分7に対応してパルスを数え上げ
る。各々数え上げられたパルス数は1フレーム毎にラッ
チ103によりその値が一時保持され、これがヒストグ
ラム値73として出力される。このときのヒストグラム
値73をグラフ化した一例を図23に示す。図23に示
す様に各区分毎にY値80の発生頻度が数え上げられ、
当該の1フレーム中のカラー映像信号の明るさの頻度分
布が得られる。
【0060】また、図23のヒストグラムであるが、頻
度の高いH4、H5、H6の区分の階調は、当該フレー
ムのカラー映像信号71の中でも多くの部分を占めてい
るということであり、このカラー映像信号71を表示し
たとき、表示画面の多くの面積を占めているということ
である。一方、頻度の低いH1、H2の区分の階調は、
表示画面に占める割合は少ないということである。した
がって、表示面積の多くを占めている階調区分の表示デ
ータのコントラストを強調し、表示面積に占める割合の
少ない階調区分の表示データのコントラストを抑えるこ
とで、表示にめりはりをつけることができる。そこでこ
のヒストグラムの頻度分布から直接に階調特性をもとめ
て表示データの階調特性の変換を行うようにすればよ
い。
【0061】次にこのようなヒストグラム値73から階
調制御点75を算出する回路の動作を図21を用いて説
明する。図21は階調制御点算出回路74の構成図であ
る。上記の様に求められたヒストグラム値73は、正規
化回路111に入力される。ヒストグラム値73の各々
の頻度の合計は表示解像度に等しく、例えば640×4
80ドットの解像度の場合、頻度の合計は307200
個となる。ヒストグラム値73はY値80の取りうる0
〜255を8等分に区分して各々の頻度を求めたもので
あるので、各々の区分の頻度の単純平均は、頻度の合計
の8分の1の38400個である。正規化回路41は、
この単純平均の値38400個を32個に正規化する回
路である。なお正規化されたヒストグラムの各々の区分
の頻度は各々、図21のように正規化頻度H1〜H7と
する。また正規化後の頻度の単純平均は32個であるが
これを記号δと表記する。
【0062】次にこの正規化頻度H1〜H7は、補正強
度生成回路113からの補正強度kとともに補正値計算
回路112に入力され、階調変換のための階調補正値R
1〜R7が算出される。補正値計算回路112は、第1
〜第7の補正値計算回路で構成されており、各々の計算
回路は次式による計算がなされる。 R=k(H−δ) R=k(H−δ)+R=k(H−δ)+R=k(H−δ)+R=k(H−δ)+R=k(H−δ)+R=k(H−δ)+R 上式において、各々の変数は図21に記載のとおりであ
り、この式の意味するところは、頻度の平均δに対して
正規化頻度H1〜H7の差分が階調補正値R1〜R7に
なるということである。したがって正規化頻度H1〜H
7の値が平均δよりも大きいときには、階調補正値R1
〜R7は正の値となる。正規化頻度H1〜H7の値が平
均δよりも小さいときには、階調補正値R1〜R7は負
の値となる。さらに各々の式には補正強度kが係数とし
て付加されているので、補正強度kの値を上下すること
で階調補正値R1〜R7の大きさを変化させることがで
きる。このような計算によって階調補正値R1〜R7が
計算さ、加算器45に各々入力される。
【0063】加算器45は、基準特性生成回路114が
生成する基準となる階調特性の基準点B1〜B7に対し
て、補正値計算回路112で計算された階調補正値R1
〜R7で補正するための加算演算器であり、加算後の値
が階調制御点L1〜L7となる。階調特性の基準点B1
〜B7であるが、これはカラー映像信号71を階調補正
するための基準となる階調特性を示すもので、この基準
に対して明るさのヒストグラムに応じた階調特性を設定
する。
【0064】以上のような階調制御点算出回路74の動
作を表2により具体的な数値で示す。
【0065】
【表2】 表2は、カラー映像信号71のある1フレーム中に検出
されたヒストグラムから、階調制御点算出回路74によ
り階調制御点を算出するまでの間を数値で示したもので
ある。正規化されたヒストグラムの各々の頻度H1〜H
8は、表2に示す様な値を例とする。なおこの頻度H1
〜H8の平均値δは32である。補正値計算回路112
は、この正規化頻度H1〜H8のうちH1〜H7につい
て、数2にしたがった計算を行う。すなわち補正強度k
を0.5としたとき各々の正規化頻度H1〜H7から階
調補正値R1〜R7が表2のように算出される。一方、
基準点B1〜B7は、カラー映像信号71を階調変換す
るための基準となる特性を示すもので、この基準特性に
対して階調特性を補正する。表2の基準点B1〜B7
は、この基準特性がリニアな特性となるような値となっ
ている。この基準点B1〜B7に対して階調補正値R1
〜R7を各々加算して階調制御点L1〜L7を算出す
る。このように算出された階調制御点L1〜L7は任意
曲線線γ補正回路76に出力される。
【0066】次に、算出された階調制御点L1〜L7を
用いて入力されたカラー映像信号71を階調補正する任
意曲線γ補正回路76の動作を、図22を用いて説明す
る。任意γ補正回路76は3つの折線近似回路116、
117、118で構成され、各々RGBの各色のカラー
映像信号の階調変換を行う。各々の折線近似回路のう
ち、ここではR色の回路の動作を説明するが、G色およ
びB色の回路も同様の動作をするので説明は省略する。
図22において、R色映像信号は8ビット(256階
調)のデジタル映像信号であり、このうち上位3ビット
はセレクタ119及び120の選択制御信号として入力
される。一方、R色映像信号の下位5ビットは直線近似
補間回路123に入力される。なおR色映像信号の下位
5ビットのデータを記号cと表記する。セレクタ11
9、120に入力された上位3ビットのR色映像信号
は、表3の真理値表にしたがって階調制御点L1〜L7
と固定値”0”F0と固定値”255”F255のいず
れかを選択する。
【0067】
【表3】 選択された信号は直線近似補間回路123に制御点12
1、122として各々入力される。なお制御点121は
記号a、制御点122は記号bと表記する。このように
選択された制御点aおよびb、またR色映像信号の下位
5ビットのデータcをもとに直線近似補間回路123
は、次式により計算され階調補正後のR色階調データと
して出力される。 y=a+(b−a)・c/32 この上式により定義される直線近似補間回路123によ
り、入力されたカラー映像信号71は階調変換されカラ
ー表示データ77として液晶モジュール78に出力さ
れ、画像が表示される。以上のように、図22に示す任
意曲線γ補正回路76は階調制御点75が与えられるこ
とで、カラー映像信号71を任意の階調特性に変換され
カラー表示データ77として出力される。さらにこの階
調変換特性について図24を用いて説明する。
【0068】図24は、リニアな特性の基準特性に対し
て、本発明による階調変換回路を適用したときのγ補正
特性の一例である。またあわせて表2を参照しながら説
明する。基準特性はリニアであるので、基準点B1〜B
7は各々表2にあるような値となり、入力階調が「3
2」のとき出力階調(基準点B1)は「32」、入力階
調が「64」のとき出力階調(基準点B2)も「6
4」、以下同様にして設定されている。本発明の実施例
によれば、折線近似のγ補正特性は制御点P1〜P7で
制御される。この制御点P1〜P7を階調補正値R1〜
R7に応じて基準点B1〜B7を上下させることで得ら
れる折線近似のγ特性が階調変換特性となる。これは表
2において、基準点B1〜B7に階調補正値R1〜R7
で補正することで階調制御点L1〜L7が計算され、こ
の階調制御点L1〜L7で得れらる階調特性が図24の
制御点P1〜P7となる。このような階調特性を入力さ
れたカラー映像信号71に適用して階調変換した後、液
晶モジュール78にカラー表示データ77として出力す
る。
【0069】以上のように第3の実施例によれば、入力
されたカラー映像信号71の明るさのヒストグラムに適
応して、ヒストグラム上で頻度の高い区分の階調のコン
トラストを強調し、頻度の低い区分の階調のコントラス
トを抑えることで、表示のめりはりをつけることができ
る。しかもカラー映像信号に適応してコントラスト制御
を行うために、多種多様な映像信号にも対応できる。特
に動画などの映像シーンが次々と変わっていく映像信号
においても、常に最適なコントラスト制御を行うことが
できるので、液晶表示装置のもつ表示特性やコントラス
トを考慮した最適な画質で表示を行うことができる。
【0070】次に本発明の第4の実施例を図18、図1
9、図25〜図28を用いて説明する。第4の実施例の
要点は、上記第3の実施例のヒストグラム検出回路72
の特性を変更することで、液晶に特有の階調特性も考慮
にいれた階調補正を行うことができることが特徴であ
る。始めに各図の説明と各々の図に用いられている符号
を説明する。なお既に説明した図18、図19の符号の
説明は省略する。
【0071】図25は、液晶表示装置の液晶を透過する
光の量と電気信号(電圧実効値)との関係を示す図であ
る。
【0072】図26は、液晶表示装置の入力表示データ
(階調データ)と液晶の光の透過率との関係を示す図で
ある。
【0073】図27A、Bは、液晶表示装置の入力(階
調データ)と液晶の光の透過率との関係に対して、各ヒ
ストグラム分布の区分を変更する様子を示す図である。
【0074】図28は、第2の実施例を実現するため
に、図19のパルス発生回路81の詳細な構成を示す図
であり、130は閾値設定レジスタでありY値80の値
と比較するための基準となる閾値S1〜S7を発生する
回路、131〜137はY値80と閾値S1〜S7を比
較し閾値S1〜S7で定めた値に対応してパルスを出力
する比較回路である。
【0075】次に本発明第4の実施例の動作を説明す
る。
【0076】図25は、一般的な液晶を透過する光の量
と液晶印加電圧(電圧実効値)との関係を示し、液晶の
透過率は透過率の高いほうと低い方でいずれも飽和する
逆S字形の特性をもっている。このように液晶は光の透
過率を変える性質をもっており、液晶表示装置では、こ
の特性を利用して液晶の背景に光源(バックライト)を
配置し、このバックライトの光を液晶に通し、液晶の光
の透過率を制御することで明るさを変えている。したが
って、液晶表示装置の明るさの特性もおよそ図25の特
性と等価であり、特性図の縦軸の液晶の透過率が液晶表
示装置の明るさと読み替えればよい。このような液晶表
示装置を表示させるための表示情報は、表示データ(階
調データ)として与えられる。表示データの多くは6ビ
ット(64階調)もしくは8ビット(256階調)など
の多階調が表現できるビット幅をもったデジタルデータ
である。したがって表示データを元に表示を行うために
は、液晶表示装置内部でこの表示データを液晶印加電圧
に変換するドライバ回路が内蔵されている。このドライ
バ回路によって、表示データ(階調データ)と液晶の透
過率との関係は図26のようになる。多くの液晶表示装
置では、逆S字形の液晶透過率特性をドライバ回路によ
って、表示データと液晶の透過率との関係はほぼ直線と
なるように調整されている。しかし液晶の透過率特性の
ばらつきなどでこの直線が図26に示す様に若干の曲線
となることがある。そこでこのような液晶の透過率特性
をさらに補正するため、第2の実施例では図18のヒス
トグラム検出回路72を図28に示す構成とする。
【0077】図28において、閾値設定レジスタ130
は、Y値80と比較するための複数の閾値S1〜S7を
比較回路131〜137に出力する。また、各々の閾値
S1〜S7は自由にその値が設定される。比較回路13
1〜137はY値80と閾値S1〜S7を比較して各々
比較結果に応じてパルス信号82〜88を出力する。比
較回路131〜137の動作を表4に示す。
【0078】
【表4】 表4に示す様に、Y値80が0以上S1未満のとき比較
回路131がパルス信号82を出力し、Y値80がS1
以上S2未満のとき比較回路132がパルス信号83を
出力し、Y値80がS2以上S3未満のとき比較回路1
33がパルス信号84を出力し、以下同様に各々の比較
回路が、各々の閾値に応じてパルス信号を出力する。し
たがって閾値S1〜S7は各々の区分をきめる境界値と
なっている。また表4には閾値S1〜S7の設定値の一
例もあわせて記載している。表4の設定値の一例のよう
に、Y値80を8区分する閾値S1〜S7が不等間隔と
なっている。これは図26に示す様に、透過率の低い部
分と高い部分の階調データに対する傾きが小さく、また
透過率の中間部分の傾きが大きい階調特性をもつ液晶の
階調特性そのものを補正するためである。そのため、図
27(a)の様な階調特性をもたせる必要があり、Y値
80の値の小さい区分と大きい区分は閾値の幅を広くと
り、Y値80の中間的な値の区分では閾値の幅を狭くと
るよう閾値S1〜S7を設定する。これにより、Y値8
0の値の小さい区分と大きい区分は、Y値80の中間的
な値の区分に対して相対的に頻度が高くなる。本発明の
γ補正回路は第3の実施例でも述べたとおり、ヒストグ
ラムの各区分の頻度に応じて階調特性が決まり、頻度が
高い区分ほどその区分のコントラストをより強調するよ
うに働く。したがって、図26の階調特性をもつ液晶に
対して、階調補正そのものを補正するようにγ補正回路
が動作して、その結果、液晶表示装置としてはリニアな
階調特性を得ることが可能となる。
【0079】さらに、閾値S1〜S7を液晶の階調特性
にあわせるだけでなく、例えば、図27(b)の様に階
調全体が明るくなるようにするためには、階調特性全体
をリニアな特性に対してより明るくなるような特性に設
定する。そのためY値80の値の小さい区分では閾値の
幅を広くとり、Y値80の値の大きな区分になるにした
がって閾値の幅を徐々に狭くするように閾値S1〜S7
を設定する。これにより、ヒストグラムの各区分におい
て、Y値80の値の小さな区分は大きな区分に対して相
対的に頻度が高くなり、Y値80の値が小さい階調、す
なわち暗い階調のコントラストをより強調するように働
く。したがって、階調全体がより明るくなるように階調
特性が設定され、表示の明るい液晶表示装置が得られ
る。
【0080】以上のように本発明第4の実施例によれ
ば、ヒストグラム検出回路72の閾値S1〜S7の設定
を変更することで、液晶に特有の階調特性も考慮にいれ
た階調補正を行うことができるので、液晶表示装置とし
てリニアな階調特性の表示を提供することができる。さ
らに閾値S1〜S7の設定により、液晶表示装置として
自由な明るさが設定できる階調特性を得ることが可能と
なる。
【0081】次に本発明の第5の実施例を図29及び図
30を用いて説明する。第5の実施例は、映像シーンが
刻々と変化する動画表示において、映像シーンの変化に
よる任意曲線γ補正回路76の階調補正特性の急激な変
化を緩和するための実施例である。
【0082】始めに各図の概略説明と各々の図に用いて
いる符号を説明する。なお、第3及び第4の実施例と同
じ符号の部分は既に説明したとおりなので説明は省略す
る。
【0083】図29は、第5の実施例を適用した液晶表
示装置のブロック図であり、140は階調制御点75に
対してその値の変化を緩和するローパスフィルタ、14
1は変化を緩和された階調制御点であり、階調制御点1
41は、第3及び第4の実施例でも説明した任意曲線γ
補正回路76に入力され、階調補正を行う。
【0084】図30は、ローパスフィルタ140の詳細
な構成図であり、142はデジタルフィルタ、143、
144、145はそれぞれ1フレーム期間遅延させる遅
延回路、146は重み付けされた加算器である。なお図
30では階調制御点L1に対するデジタルフィルタを記
載したが、他の階調制御点L2〜L7に対するデジタル
フィルタも同じ構成なので説明は省略する。
【0085】次に第5の実施例の動作を説明する。
【0086】図30において、デジタルフィルタ142
に入力された元の階調制御点L1は、遅延回路143に
入力される。そして元の階調制御点L1に対して、遅延
回路143の出力は1フレーム遅延された階調制御点L
1を加算器146に出力するとともに遅延回路144に
出力する。また遅延回路144は元の階調制御点L1に
対して2フレーム遅延された階調制御点L1を加算器1
46に出力するとともに、遅延回路145に出力する。
さらに遅延回路145は元の階調制御点L1に対して3
フレーム遅延された階調制御点L1を加算器146に出
力する。次に加算器146は、上記各々遅延された階調
制御点L1の重み付けして加算する。元の階調制御点L
1に対しては1/2の重み付けをし、1フレーム遅延さ
れた階調制御点L1に対しては1/4の重み付けをし、
2フレーム遅延された階調制御点L1および3フレーム
遅延された階調制御点L1に対しては各々1/8の重み
付けをして全てを加算する。具体的な数値例を、表5を
用いて説明する。
【0087】
【表5】 表5は、フレーム毎の元の階調制御点L1と各々遅延さ
れた階調制御点、加算器146の出力の値を示したもの
であり、第1及び第2フレームまでは階調制御点L1の
値は「15」であったものが、第3フレーム以降、値が
「50」に急激に変化した場合を想定している。表4に
示す様に各遅延回路143、144、145の出力が各
々1フレームずつ遅延されていく様子がわかる。そして
各々遅延された階調制御点が加算器146で重み付け加
算されて、加算器146の出力は表4のような値とな
る。その結果、元の階調制御点の値が第2フレームから
第3フレームの間で「15」から「50」に急激に変化
していたものが、第2フレームから第6フレームの間で
「15」「31」「41」「45」「50」とその変化
が緩和されている。この緩和された階調制御点の値を新
たな階調制御点として任意曲線γ補正回路146に出力
する。
【0088】以上のようにローパスフィルタ140を用
いることで、映像シーンの変化にともない階調補正曲線
が急激に変化することが緩和され、特に動画等の映像が
刻々と変化する映像に対して階調補正曲線も徐々にその
特性が変化するのでなめらかな映像を表示することが可
能となる。
【0089】次に本発明第6の実施例を図31を用いて
説明する。第6の実施例は、カラー映像信号を一度フレ
ームメモリに蓄えて1フレーム遅延した後に階調補正す
る回路の例である。
【0090】図31は、本発明第6の実施例を適用した
液晶表示装置のブロック図であり、150はカラー映像
信号71を1フレーム期間遅延させるためのフレームメ
モリ、151は1フレーム遅延されたカラー映像信号で
ある。なおその他の部分は既に第3、第4の実施例で説
明したものと同じなので説明は省略する。
【0091】次に第6の実施例の動作を説明する。図3
1において、入力されたカラー映像信号71はヒストグ
ラム検出回路72とフレームメモリ150に各々入力さ
れる。ヒストグラム検出回路72は、第1及び第2の実
施例で述べたようにカラー映像信号71の明るさの頻度
を示すヒストグラムを検出してヒストグラム値73を出
力する。そしてこのヒストグラム値73を元に階調制御
点算出回路74にて階調制御点75が算出され、任意曲
線γ補正回路76の階調補正特性を決定する。ヒストグ
ラム検出回路72は、当該フレームのカラー映像信号7
1のヒストグラムを順に検出し、当該フレームのカラー
映像信号71が1フレーム分全て入力された後、検出さ
れたヒストグラム値がラッチされヒストグラム値73を
出力する。したがって、ヒストグラム値73が出力され
るときは、当該フレームの次のフレームのカラー映像信
号71が入力されてくることになるので、ヒストグラム
値73は対応するカラー映像信号71に対して時間的に
1フレーム遅れることになる。したがって、階調制御点
算出回路74の出力する階調制御点も1フレーム遅れる
ことになり、任意曲線γ補正回路76の階調補正特性の
決定も1フレーム遅れてしまう。
【0092】そこで、フレームメモリ150を用いてカ
ラー映像信号71を蓄え、1フレーム期間遅延した後に
カラー映像信号151を任意曲線γ補正回路76に出力
する。任意曲線γ補正回路76に入力されるカラー映像
信号151と階調制御点75は、ともに1フレーム遅れ
たものとなる。この1フレーム遅れたカラー映像信号1
51を元に階調制御点75は算出されたのであるから、
当該フレームのカラー映像信号151の階調特性がその
まま時間的に一致して階調制御点75に反映され、これ
が任意曲線γ補正回路76の階調補正特性となる。
【0093】以上のように第6の実施例では、カラー映
像信号を1フレーム遅延させるフレームメモリを設けた
ことにより、当該フレームのカラー映像信号の階調特性
をもとに階調補正特性が決定されるので、より精度の高
い階調補正を行うことができ、高画質な液晶表示装置が
実現できる。
【0094】次に本発明第7の実施例を図32を用いて
説明する。第7の実施例は、カラー映像信号71がRG
Bを表わすカラー映像信号ではなく、Y/C信号(Yは
明るさ、Cは色差)で表わされるカラー映像信号に適用
した例である。
【0095】図32は、本発明第7の実施例を適用した
液晶表示装置のブロック図であり、90は色差信号、1
61は明るさ信号であり、カラー映像信号71は色差信
号160と明るさ信号161により成る。162は階調
補正された明るさ信号であり、163は色差信号160
と明るさ信号162からRGBのカラー信号に変換する
カラーデコーダである。なお、このカラーデコーダ16
3であるが、広くテレビジョン受像器などに内蔵されて
いるY/C信号からRGB信号に変換するいわゆるRG
Bマトリックス回路と同じである。
【0096】次に、第7の実施例の動作を説明する。カ
ラー映像信号71の色差信号160はカラーデコーダ1
63に入力される。一方、明るさ信号161はヒストグ
ラム検出回路72及び任意曲線γ補正回路76に入力さ
れる。ヒストグラム検出回路72は、第3の実施例と同
様に図19に示したものと同様であるが、入力される信
号が既に明るさ信号161であるので、図19のY値計
算回路79は不要である。したがってヒストグラム検出
回路72に入力された明るさ信号161は直接パルス発
生回路81に入力される。ヒストグラム検出回路72
は、第3及び第4の実施例で述べたようにカラー映像信
号71の明るさの頻度を示すヒストグラムを検出してヒ
ストグラム値73を出力する。そしてこのヒストグラム
値73を元に階調制御点算出回路74にて階調制御点7
5が算出され、任意曲線γ補正回路76の階調補正特性
を決定する。そして明るさ信号161は任意曲線γ補正
回路76により階調特性が補正される。そして任意曲線
γ補正回路76は新たに明るさ信号162としてカラー
デコーダ163に出力する。なお、任意曲線γ補正回路
76は、第3の実施例と同様に図22で示したものと同
様であるが、入力される信号が既に明るさ信号161の
みであるため折線近似回路は1系統のみでよい。以上の
ように階調補正された明るさ信号162と色差信号16
0からカラーデコーダ163は、RGBのカラー表示デ
ータ77に変換する。そしてこのカラー表示データ77
は液晶モジュール78に入力され画像が表示される。
【0097】以上のように本発明第7の実施例によれ
ば、明るさ信号に対して当該フレームの明るさのヒスト
グラムに応じて階調補正を行い、色差信号に対しては何
ら補正を加えないため、階調補正ともなう色相の変化や
色のにじみなどは発生することなく、高精度に明るさ成
分のみ階調補正を行うことができ、高画質な液晶表示装
置が実現できる。
【0098】次に本発明の第8の実施例を図33を用い
て説明する。第8の実施例は、ヒストグラム検出回路7
2、階調制御点算出回路74、任意曲線γ補正回路76
を液晶モジュールに内蔵した構成の実施例である。
【0099】始めに図33の概略説明と符号を説明す
る。図33は、本発明第8の実施例を適用した液晶表示
装置のブロック図であり、171はヒストグラム検出回
路72と階調制御点算出回路74、任意曲線γ補正回路
76で構成されるインタフェース回路、172は画素が
マトリックス状に配置された液晶パネル、173はカラ
ー表示データ77に対応した液晶パネル172を表示さ
せるための階調駆動電圧を出力するデータドライバ、1
74は液晶パネル172を表示させるための走査電圧を
出力する走査ドライバ、175は上記インタフェース回
路171と液晶パネル172、データドライバ173、
走査ドライバ174で構成される液晶モジュールであ
る。なおその他の部分は既に第3の実施例で説明したも
のと同じなので説明は省略する。
【0100】次に第8の実施例の動作を説明する。図3
3において、インタフェース回路171は入力されたカ
ラー映像信号71をカラー表示データ77に階調変換し
てデータドライバ173に出力する。インタフェース回
路171に入力されたカラー映像信号71は、ヒストグ
ラム検出回路72とともに任意曲線γ補正回路76に入
力される。ヒストグラム2に入力されたカラー映像信号
71は、1フレーム中のカラー映像信号71の明るさの
頻度分布を調べ、その結果をヒストグラム値73として
出力し、階調制御点算出回路74に出力する。階調制御
点算出回路74はヒストグラム値73を元に任意曲線γ
補正回路76に与える階調特性補正のための階調制御点
75が計算され、任意曲線γ補正回路76に出力する。
任意曲線γ補正回路76は、入力階調と出力階調との関
係が階調制御点75で定められた特性となるようカラー
映像信号71を階調補正し、カラー表示データ77とし
てデータドライバ173に出力する。データドライバ1
73は、入力されたカラー表示データ77を液晶駆動電
圧に変換して液晶パネル102に出力し表示させるため
の回路である。一方、走査ドライバ174は、マトリッ
クス状に配置された画素を行毎に選択して走査するもの
であり、走査ドライバ174で選択した行にある各画素
に対して、データドライバ173から出力された液晶駆
動電圧が印加され、液晶パネル102に表示を行う。な
お、インタフェース回路171は、第1の実施例のヒス
トグラム検出回路72と階調制御点算出回路74と任意
曲線γ補正回路76と同じ動作であり詳細な説明は省略
するが、インタフェース回路171により入力されたカ
ラー映像信号71の明るさのヒストグラムに適応して、
ヒストグラム上で頻度の高い区分の階調のコントラスト
を強調し、頻度の低い区分の階調のコントラストを抑え
ることで、液晶パネル172での表示のめりはりをつけ
ることができる。しかもカラー映像信号に適応してコン
トラスト制御を行うために、多種多様な映像信号にも対
応できる。特に動画などの映像シーンが次々と変わって
いく映像信号においても、常に最適なコントラスト制御
を行うことができるので、液晶パネル172のもつ表示
特性やコントラストを考慮した最適な画質で表示を行う
ことができる。しかもインタフェース回路171を液晶
パネル172とデータドライバ173、走査ドライバ1
74とともに液晶モジュール175に内蔵したことで、
特に動画表示に最適な液晶モジュールをコンパクトに構
成することができる。
【0101】以上説明した第1〜第8の実施例は、各々
組み合わせて実施することも可能である。
【0102】例えば、第5及び第6の実施例を組み合わ
せる場合、図31の回路の階調制御点算出回路74と任
意曲線γ補正回路76の間に、図29のローパスフィル
タ140を挿入すればよい。この実施例の効果は、カラ
ー映像信号を1フレーム遅延させるフレームメモリを設
けたことにより、当該フレームのカラー映像信号の階調
特性をもとに階調補正特性が決定されるので、より精度
の高い階調補正を行うことができるとともに、ローパス
フィルタを設けたことにより、映像シーンの変化にとも
ない階調補正曲線が急激に変化することが緩和され、特
に動画等の映像が刻々と変化する映像に対して階調補正
曲線も徐々にその特性が変化するのでなめらかな映像を
表示することが可能となるので、高画質な液晶表示装置
が実現できる。
【0103】また第7の実施例は、入力のカラー映像信
号71がY/C信号である。この変形例として、入力の
カラー映像信号71はRGB信号とし、これを入力して
これを一度Y/C信号に変換するカラーエンコーダを設
置し、このカラーエンコーダの出力するY/C信号を図
32のカラー映像信号71とするように構成してもよ
い。このような第7の実施例の変形例では、明るさ信号
に対して当該フレームの明るさのヒストグラムに応じて
階調補正を行い、色差信号に対しては何ら補正を加えな
いため、階調補正ともなう色相の変化や色のにじみなど
は発生することなく、高精度に明るさ成分のみ階調補正
を行うことができ、高画質な液晶表示装置が実現でき
る。
【0104】さらに第8の実施例のインタフェース回路
101を第3の実施例の図18の回路で構成するだけで
なく、第4〜第7の実施例による回路に置き換えてもよ
い。この場合、インタフェース回路171を液晶パネル
とデータドライバ、走査ドライバとともに液晶モジュー
ルに内蔵したことで、特に動画表示に最適な液晶モジュ
ールをコンパクトに構成することができる。
【0105】以上のように本発明の実施例によれば、入
力されたカラー映像信号の明るさのヒストグラムに適応
して、ヒストグラム上で頻度の高い区分の階調のコント
ラストを強調し、頻度の低い区分の階調のコントラスト
を抑えるように動作するので、表示のめりはりをつける
ことができるのに加え、カラー映像信号に適応してコン
トラスト制御を行うために、多種多様な映像信号にも対
応できる。特に動画などの映像シーンが次々と変わって
いく映像信号においても、常に最適なコントラスト制御
を行うことができるので、液晶表示装置のもつ表示特性
やコントラストを考慮した最適な画質で表示を行うこと
ができ、高画質な液晶表示装置が実現できる。
【0106】さらにヒストグラム検出回路の閾値の設定
を変更可能とすることで、液晶に特有の階調特性も考慮
にいれた階調補正を行うことができるので、液晶表示装
置としてリニアな階調特性の表示を提供することができ
る。さらに閾値の設定により、液晶表示装置として自由
な明るさが設定できる階調特性を得ることが可能とな
る。
【0107】
【発明の効果】本発明によれば、表示装置における明る
さの設定を、よりきめ細かく行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の表示装置のシステム構
成の概略図。
【図2】本発明の第1の実施例の表示装置のシステム構
成の詳細図。
【図3】本発明の第1の実施例の輝度信号生成部のシス
テム構成の詳細図。
【図4】本発明の第1の実施例の入力映像特性検出部の
システム構成の詳細図。
【図5】本発明の第1の実施例の折線ポイント生成部の
システム構成の詳細図。
【図6】本発明の第1の実施例の折線ポイント生成部の
入出力輝度特性図(第1の特性例)。
【図7】本発明の第1の実施例の入力映像特性帰還制御
部のシステム構成の詳細図。
【図8】本発明の第1の実施例の折線ポイント生成部の
入出力輝度特性(第2の特性例)。
【図9】本発明の第1の実施例の折線ポイント生成部の
入出力輝度特性(第3の特性例)。
【図10】本発明の第1の実施例の折線ポイント生成部
の入出力輝度特性(第4の特性例)。
【図11】本発明の第1の実施例の折線ポイント生成部
の入出力輝度特性(第5の特性例)。
【図12】本発明の第1の実施例の折線ポイント生成部
の入出力輝度特性の(第6の特性例)。
【図13】本発明の第1の実施例のポイント間階調演算
部のシステム構成の詳細図。
【図14】本発明の第1の実施例のポイント間階調演算
部の動作を説明するため概念図。
【図15】本発明の第2の実施例の表示装置のシステム
構成の詳細図。
【図16】本発明の第2の実施例のバックライト光量制
御を説明するための概念図。
【図17】本発明の第2の実施例のバックライト光量制
御のフローチャート。
【図18】本発明の第3の実施例の液晶表示装置のブロ
ック図。
【図19】本発明の第3の実施例のヒストグラム検出回
路の構成図。
【図20】本発明の第3の実施例のY値計算回路の構成
図。
【図21】本発明の第3の実施例の階調制御点算出回路
の構成図。
【図22】本発明の第3の実施例の任意曲線γ補正回路
の構成図。
【図23】本発明の第3の実施例のヒストグラム検出回
路から出力されるヒストグラム値のグラフ。
【図24】本発明の第3の実施例の任意曲線γ補正回路
の入力階調と出力階調の関係を示す図。
【図25】本発明の第3の実施例の液晶表示装置の液晶
を透過する光の量と電気信号(電圧実効値)との関係を
示す図。
【図26】本発明の第3の実施例の液晶表示装置の入力
表示データ(階調データ)と液晶の光の透過率との関係
を示す図。
【図27】本発明の第3の実施例の液晶表示装置の入力
(階調データ)と液晶の光の透過率との関係に対して、
各ヒストグラム分布の区分を変更する様子を示す図。
【図28】本発明の第4の実施例のパルス発生回路の詳
細な構成図。
【図29】本発明の第5の実施例の液晶表示装置のブロ
ック図。
【図30】本発明の第5の実施例のローパスフィルタの
詳細な構成図。
【図31】本発明の第6の実施例の液晶表示装置のブロ
ック図。
【図32】本発明の第7の実施例の液晶表示装置のブロ
ック図。
【図33】本発明の第8の実施例の液晶表示装置のブロ
ック図。
【符号の説明】
1…映像特性検出部、2…折れ点生成部、3…折線近似
階調補正部、4…液晶表示パネル、5…スイッチ回路、
6…A/Dコンバータ、7…輝度/色信号分離制御部、
8…信号処理制御部、9…輝度信号生成部、10〜12
…スイッチ回路、13〜15…入力映像特性検出部、1
6〜18…折線ポイント生成部、19〜21…ポイント
間階調演算部、22…同期信号制御部、23…マイコ
ン、24…マイコン制御部、25…液晶モジュール、2
6…検出期間設定部、27…入力階調分割数設定部、2
8…入力映像データ階調領域検出部、29…第1階調領
域カウンタ、30…第2階調領域カウンタ、31…第n
階調領域カウンタ、32…第1データ・ホールドラッ
チ、33…第2データ・ホールドラッチ、34…第nデ
ータ・ホールドラッチ、35…m倍乗算回路、36…2
*m倍乗算回路、37…n*m倍乗算回路、38…加算
回路、39…n*m除算回路、40…平均輝度データ・
ホールドラッチ、41…大小比較回路、42…大小比較
回路、43…ドットデータラッチ回路、44…ドットデ
ータラッチ回路、45…最大輝度データ・ホールドラッ
チ、46…最小輝度データ・ホールドラッチ、47…入
力映像特性帰還制御部、48…折線ポイント設定レジス
タ用ライトクロック、49〜57…折線ポイント設定レ
ジスタ、58…スイッチ回路、59…折線ポイント補正
データ保持用レジスタ、60…折線ポイントデータ生成
部、61…スイッチ回路、62…セレクタ回路、63…
セレクタ回路、64…階調演算制御部、65…バックラ
イト制御部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 5/66 H04N 5/66 A (72)発明者 西谷 茂之 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株 式会社日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者 前田 武 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立画像情報システム内 (72)発明者 川辺 和佳 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株 式会社日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者 栗原 博司 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所ディスプレイグループ内 (72)発明者 高木 徹夫 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立マイクロソフトウェアシステム ズ内 (72)発明者 大橋 俊明 神奈川県海老名市下今泉810番地 株式会 社デジタルメディアシステム事業部内

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】映像データを表示する液晶表示装置におい
    て、 入力された前記映像データの階調に対する輝度特性を検
    出する入力映像データ特性検出部と、 前記輝度特性に応じて、前記階調を補正する階調補正部
    と、 補正された前記階調を表示する液晶パネルとを備えたこ
    とを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の液晶表示装置において、 前記階調補正部は、前記輝度特性中で、他の階調よりも
    発生頻度の高い階調の輝度が前記他の階調に比較して相
    対的に高くなるように、前記階調を補正することを特徴
    とする液晶表示装置。
  3. 【請求項3】請求項2に記載の液晶表示装置において、 前記階調補正部は、前記発生頻度の高い階調の輝度に高
    くすることを特徴とする液晶表示装置。
  4. 【請求項4】請求項2に記載の液晶表示装置において、 前記階調補正部は、前記発生頻度の高い階調に隣接する
    階調の輝度を低くすることを特徴とする液晶表示装置。
  5. 【請求項5】請求項1に記載の液晶表示装置において、 前記階調補正部は、前記輝度特性中で発生頻度の高い階
    調が相対的にレベルが低い階調側に位置する場合に黒色
    を強調するように、前記階調を補正することを特徴とす
    る液晶表示装置。
  6. 【請求項6】請求項1に記載の液晶表示装置において、 前記階調補正部は、前記輝度特性中で発生頻度の高い階
    調が相対的にレベルが高い階調側に位置する場合に白色
    を強調するように、前記階調を補正することを特徴とす
    る液晶表示装置。
  7. 【請求項7】請求項1に記載の液晶表示装置において、 前記階調補正部は、前記輝度特性中で最大輝度値を含む
    階調の輝度が、前記液晶パネルの表示可能な最大輝度値
    に近づくように、前記階調を補正することを特徴とする
    液晶表示装置。
  8. 【請求項8】請求項1に記載の液晶表示装置において、 前記階調補正部は、前記輝度特性中で最小輝度値を含む
    階調の輝度値が、前記液晶パネルの表示可能な最小輝度
    値に近づくように、前記階調を補正することを特徴する
    液晶表示装置。
  9. 【請求項9】請求項1に記載の液晶表示装置において、 前記入力映像特性検出部は、前記輝度特性を、前記入力
    された映像データの1以上のフレーム数毎に検出するこ
    とを特徴とする液晶表示装置。
  10. 【請求項10】請求項9に記載の液晶表示装置におい
    て、 前記輝度特性は、前記1又は複数フレーム中の輝度分布
    と最大輝度値と最小輝度値と平均輝度値との少なくとも
    1つを含むことを特徴とする液晶表示装置。
  11. 【請求項11】請求項1に記載の液晶表示装置におい
    て、 さらに、前記入力された映像データの輝度データを生成
    する輝度信号生成部を備え、 前記入力映像特性検出部は、前記輝度データに基づいて
    前記階調特性を検出することを特徴とする液晶表示装
    置。
  12. 【請求項12】請求項1に記載の液晶表示装置におい
    て、 前記入力映像データ特性検出部は、 検出期間を設定する検出期間設定部と、 前記入力された映像データの階調を分割する分割数を設
    定する分割数設定部と、 前記検出期間設定部に設定された検出期間中、前記分割
    数設定部に設定された分割数により分割された領域にお
    ける階調の発生頻度を累積する輝度分布検出手段と、 前記検出期間設定部に設定された検出期間中、前記分割
    数設定部に設定された分割数により分割された各領域の
    最大輝度及び、最小輝度を検出する最大・最少輝度検出
    手段と、 前記検出期間設定部に設定された検出期間中、前記分割
    数設定部に設定された分割数により分割された各領域の
    平均輝度を検出する平均輝度検出手段とを備えることを
    特徴とする液晶表示装置。
  13. 【請求項13】請求項1に記載の液晶表示装置におい
    て、 さらに、前記入力映像データ特性検出部によって検出さ
    れた階調の発生頻度から各階調における補正係数を算出
    する階調補正係数生成部を備えることを特徴とする液晶
    表示装置。
  14. 【請求項14】請求項13に記載の液晶表示装置におい
    て、 前記階調補正係数生成部は、前記輝度特性を、補正され
    た各階調の隣接する設定値間を結んだ直線又は折線又は
    曲線として算出することを特徴とする液晶表示装置。
  15. 【請求項15】映像データを表示する液晶表示装置にお
    いて、 液晶パネルと、 前記液晶パネルを照らすバックライトと、 入力された前記映像データの階調に対する輝度特性を検
    出する入力映像データ特性検出部と、 前記輝度特性に応じて前記バックライトの光量を制御す
    るバックライト制御部とを備えることを特徴とする液晶
    表示装置。
  16. 【請求項16】請求項15に記載の液晶表示装置におい
    て、 前記輝度特性は、1以上のフレームにおける平均輝度を
    含むことを特徴とする液晶表示装置。
  17. 【請求項17】請求項15に記載の液晶表示装置におい
    て、 前記バックライト制御部は、1以上のフレーム中の輝度
    が他の1以上のフレーム中の輝度に比較して低い場合
    に、当該1以上のフレームにおける前記バックライトの
    光量を、前記他の1以上のフレームにおける光量より小
    さくすることを特徴とする液晶表示装置。
  18. 【請求項18】請求項15に記載の液晶表示装置におい
    て、 前記バックライト制御部は、1以上のフレーム中の輝度
    が他の1以上のフレーム中の輝度に比較して高い場合
    に、当該1以上のフレームにおける前記バックライトの
    光量を、前記他の1以上のフレームにおける光量より大
    きくすることを特徴とする液晶表示装置。
  19. 【請求項19】請求項15に記載の液晶表示装置におい
    て、 前記バックライト制御部は、前記入力された映像データ
    の輝度が減少する場合に、前記バックライトの光量を減
    少させることを特徴とする液晶表示装置。
  20. 【請求項20】請求項15に記載の液晶表示装置におい
    て、 前記バックライト制御部は、前記入力された映像データ
    の輝度が増加する場合に、前記バックライトの光量を増
    加させることを特徴とする液晶表示装置。
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