JP2010044384A - 液晶表示装置、及び液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、外光に係る画質歪曲現象を改善するための液晶表示装置、及び液晶表示装置の駆動方法を提供することである。
【解決手段】本発明の液晶表示装置は、画像を表示するための液晶表示パネルと、前記液晶表示パネル周りの外光照度を感知する外部光感知部と、前記外光照度に基づいて入力デジタルビデオデータを変調して前記画像に対して使用者が感じる相対的な明るさを外光照度変化にかかわらず一定に調整するガンマカーブ調整回路とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、外光に係る画質歪曲現象を改善するための液晶表示装置、及び液晶表示装置の駆動方法に関する。

液晶表示装置は、ビデオ信号に対応して液晶層に印加される電界を通じて液晶層の光透過率を制御することで画像を表示する。このような液晶表示装置は、小型及び薄型化と低消費電力の長所を有する平板表示装置として、ノート・パソコンＰＣのようなポータブルコンピュータ、事務自動化機器、オーディオ／ビデオ機器などに利用されている。特に、液晶セルごとにスイッチング素子が形成されたアクティブマトリックスタイプ（Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ）タイプの液晶表示装置は、スイッチング素子の能動的な制御が可能であるため、動画表示に有利である。

アクティブマトリックスタイプの液晶表示装置に使われるスイッチング素子では、図１のように主に薄膜トランジスター（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下“ＴＦＴ”と称す）が利用されている。

図１を参照すれば、アクティブマトリックスタイプの液晶表示装置は、デジタルビデオデータを、ガンマ基準電圧を基準にアナログデータ電圧に変換してデータライン（ＤＬ）に供給することと共に、スキャンパルスをゲートライン（ＧＬ）に供給して、データ電圧を液晶セル（Ｃｌｃ）に充電させる。このために、ＴＦＴのゲート電極は、ゲートライン（ＧＬ）に接続され、ソース電極は、データライン（ＤＬ）に接続され、そしてＴＦＴのドレーン電極は、液晶セル（Ｃｌｃ）の画素電極とストレージキャパシター（Ｓｔｏｒａｇｅ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ：Ｃｓｔ１）の一側電極に接続される。液晶セル（Ｃｌｃ）の共通電極には、共通電圧（Ｖｃｏｍ）が供給される。ストレージキャパシター（）は、ＴＦＴがターン−オンされる時にデータライン（ＤＬ）から印加されるデータ電圧を充電して液晶セル（Ｃｌｃ）の電圧を一定に維持する役目をする。スキャンパルスがゲートライン（ＧＬ）に印加されれば、ＴＦＴはターンオン（）されて、ソース電極とドレーン電極の間のチャンネルを形成してデータライン（ＤＬ）上の電圧を液晶セル（Ｃｌｃ）の画素電極に供給する。この時液晶セル（Ｃｌｃ）の液晶分子は、画素電極と共通電極の間の電界によって配列が変わりながら入射光を変調するようになる。

このような液晶表示装置は、通常、その視聴環境（外光照度）に関係なく、あらかじめ決められたガンマカーブ（１．８ガンマ〜２．２ガンマ）によって画像を表示する。したがって、使用者の認知する画質は、視聴環境変化に従って容易に歪められる。以下、図２乃至図４を参照して、この画質歪曲現象について記載する。図２は、中間の明るさを有する居間環境での画像を示しており、図３は、中間の明るさより相対的に明るい居間環境での画像を示しており、図４は、中間明るさより相対的に暗い居間環境での画像を示している。図２乃至図４それぞれの階調−輝度平面上で、“Ｇａｍｍａ Ｃｕｒｖｅ”は入力階調値に１対１に対応する出力輝度値を連結した曲線を意味し、“Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ”とは、絶対的概念である出力輝度に対して使用者が感じる相対的な明るさを意味する。

画質歪曲現象を防止するためには、図２のように、視聴環境の変化に関係なく、相対的な明るさが原階調の明るさを維持しながらすべての階調区間で良好な直線性を現わさなければならない。しかし、図３のように、明るい居間環境での相対的な明るさは、目の絞り縮小による感度低下によって、原階調の明るさより低くなるだけでなく、低階調領域（Ａ）で良好な直線性を得ることができない。これにより、明るい居間環境では、特に低階調領域（Ａ）の画像を認知しにくくなる。一方、図４のように、暗い居間環境での相対的な明るさは、目の絞り拡大による感度向上によって、原階調の明るさより高くなるだけでなく、低階調領域（Ａ）及び高階調領域（Ｂ）で良好な直線性を見せることができない。これにより、暗い居間環境では、低階調領域（Ａ）の画像で階調間での外郭線が発生し、高階調領域（Ｂ）の画像でグレア現象が発生する。

図３及び図４のような特定階調区間での画質歪曲現象は、上で言及したように、視聴環境変化に関係なく、既設定されたガンマカーブによって、一定に画像を表示するのに起因する。従来、特定階調区間での是認性を向上させるために、その区間でのガンマカーブを変調する方式が提案されている。しかし、この方式も、視聴環境の変化に関係なく、相対的な明るさが原階調の明るさを維持しながらすべての階調区間で良好な直線性を示すようにすることを考慮することができず、視聴環境変化にかかわらず、入力映像を原本そのままで再現することには限界があるという問題があった。

そこで、本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、視聴環境変化にかかわらず、入力映像を原本そのままで再現することができるようにした液晶表示装置、及び液晶表示装置の駆動方法を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明の１つの実施の形態に係る液晶表示装置は、画像を表示するための液晶表示パネルと、前記液晶表示パネル周りの外光照度を感知する外部光感知部と、前記外光照度に基づいて入力デジタルビデオデータを変調して前記画像に対して使用者が感じる相対的な明るさを外光照度変化にかかわらず一定に調整するガンマカーブ調整回路とを備える。

前記ガンマカーブ調整回路は、前記使用者が感じる相対的な明るさがすべての階調区間で直線性を示すように、あらかじめ決められた外光照度強さ別ガンマカーブ情報の中から、前記外光照度に対応する第１ガンマカーブ情報を選択ガンマカーブ情報として出力するガンマカーブ設定部と、前記選択ガンマカーブ情報に対応するルックアップテーブルを利用して、前記入力デジタルビデオデータを変調するデータマッピング部とを備える。

前記ガンマカーブ調整回路は、前記第１ガンマカーブ情報を参照して階調別の相対的明るさ関数（Ｆ）を計算した後、前記相対的明るさ関数（Ｆ）の階調別直線性をあらかじめ決められた基準値と比較した後、この比較結果によって前記第１ガンマカーブ情報または前記第１ガンマカーブ情報とは異なる第２ガンマカーブ情報を前記選択ガンマカーブ情報として出力するガンマカーブ評価決定部をさらに備え、前記第２ガンマカーブ情報は、前記第１ガンマカーブ情報以外のガンマカーブ情報の中で前記相対的明るさ関数（Ｆ）の階調別直線性が一番良好なガンマカーブ情報である。

前記ガンマカーブ調整回路は、前記外光照度によって既設定された基準ガンマカーブを参照して階調別の相対的明るさ関数（Ｆ）を計算した後、前記相対的明るさ関数（Ｆ）の階調別直線性をあらかじめ決められた基準値と比較して前記入力デジタルビデオデータの変調のための動作制御信号を生成するガンマカーブ変換制御部と、前記動作制御信号に応答して、ｋビットからｍビットへのデータビット拡張を通じて２^k階調から２^m階調に階調数を拡張して、前記２^m階調で構成された輝度平面での相対的明るさカーブをｋビットで均等分割した後、均等分割された前記２^m階調それぞれに対して２^k階調をマッピングして階調レベルを変更した後、前記変更された階調レベルに合わせて前記入力デジタルビデオデータを変調するガンマカーブ変換部とを備える。

前記ガンマカーブ調整回路は、外光照度情報（Ｉｒ）の強さ別で第１ガンマカーブ情報をそれぞれ設定して、前記外光照度が属する範囲のガンマカーブ情報を出力する第１ガンマカーブ設定部と、あらかじめ決められた外光照度強さ別第２ガンマカーブ情報中、前記外光照度に対応するガンマカーブ情報を出力する第２ガンマカーブ設定部と、前記入力デジタルビデオデータに前記外光照度情報（Ｉｒ）が含まれているか否かによって前記第１及び第２ガンマカーブ設定部の出力の中からいずれか１つを第１選択ガンマカーブ情報として選択するマルチプレクサと、前記選択されたガンマカーブ情報に対応するルックアップテーブルを利用して前記入力デジタルビデオデータを変調するデータマッピング部とを備える。

前記ガンマカーブ調整回路は、前記第１選択ガンマカーブ情報を参照して階調別の相対的明るさ関数（Ｆ）を計算した後、前記相対的明るさ関数（Ｆ）の階調別直線性をあらかじめ決められた基準値と比較した後、この比較結果によって前記第１選択ガンマカーブ情報または前記第１選択ガンマカーブ情報とは異なる第２選択ガンマカーブ情報を出力するガンマカーブ評価決定部をさらに備え、前記第２選択ガンマカーブ情報は、前記第１選択ガンマカーブ情報以外のガンマカーブ情報の中で前記相対的明るさ関数（Ｆ）の階調別直線性が一番良好なガンマカーブ情報である。

本発明の１つの実施の形態に係る液晶表示装置は、画像を表示するための液晶表示パネルと、前記液晶表示パネル周りの外光照度を感知する外部光感知部と、調整調光信号によって出力輝度が制御されるバックライトと、入力デジタルビデオデータに対する分析結果及び前記外光照度の中で少なくともいずれか１つに基づいて前記調整調光信号を生成して、前記調整調光信号による前記画像の最大ホワイト輝度に基づいて前記入力デジタルビデオデータを変調して前記画像に対して使用者が感じる相対的な明るさを外光照度変化にかかわらず一定に調整するガンマカーブ調整回路とを備える。

前記ガンマカーブ調整回路は、前記調整調光信号を生成する調光比調節部と、前記最大ホワイト輝度を計算する最大輝度計算部と、前記最大ホワイト輝度によって既設定された基準ガンマカーブを参照して階調別の相対的明るさ関数（Ｆ）を計算した後、前記相対的明るさ関数（Ｆ）の階調別直線性をあらかじめ決められた基準値と比較して前記入力デジタルビデオデータの変調のための動作制御信号を生成するガンマカーブ変換制御部と、前記動作制御信号に応答して、ｋビットからｍビットへのデータビット拡張を通じて２^k階調から２^m階調に階調数を拡張して、前記２^m階調で構成された輝度平面での相対的明るさカーブをｋビットで均等分割した後、均等分割された前記２^m階調それぞれに対して２^k階調をマッピングして階調レベルを変更した後、前記変更された階調レベルに合わせて前記入力デジタルビデオデータを変調するガンマカーブ変換部とを備える。

前記ガンマカーブ調整回路は、１フレーム分の前記入力デジタルビデオデータを分析して最大階調値または最頻階調値を導出する映像信号分析部をさらに備える。

本発明の他の実施の形態に係る液晶表示装置は、画像を表示するための液晶表示パネルと、前記液晶表示パネル周りの外光照度を感知する外部光感知部と、前記外光照度に基づいてガンマ抵抗ストリングを構成する可変抵抗の抵抗値を可変させて前記画像に対して使用者が感じる相対的な明るさを外光照度変化にかかわらず一定に調整するガンマカーブ調整回路とを備える。

本発明の他の実施の形態に係る液晶表示装置は、画像を表示するための液晶表示パネルと、前記液晶表示パネル周りの外光照度を感知する外部光感知部と、調整調光信号によって出力輝度が制御されるバックライトと、入力デジタルビデオデータに対する分析結果及び前記外光照度の中で少なくともいずれか１つに基づいて前記調整調光信号を生成して、前記調整調光信号による前記画像の最大ホワイト輝度に基づいてガンマ抵抗ストリングを構成する可変抵抗の抵抗値を可変させて、前記画像に対して使用者が感じる相対的な明るさを外光照度変化にかかわらず一定に調整するガンマカーブ調整回路とを備える。

本発明の１つの実施の形態に係って画像が表示される液晶表示パネルを有する液晶表示装置の駆動方法は、前記液晶表示パネル周りの外光照度を感知する段階と、前記外光照度に基づいて入力デジタルビデオデータを変調して前記画像に対して使用者が感じる相対的な明るさを外光照度変化にかかわらず一定に調整する段階とを含む。

本発明の１つの実施の形態に係って画像を表示するための液晶表示パネルと、調整調光信号によって出力輝度が制御されるバックライトとを有する液晶表示装置の駆動方法は、前記液晶表示パネル周りの外光照度を感知する段階と、入力デジタルビデオデータに対する分析結果及び前記外光照度の中で少なくともいずれか１つに基づいて前記調整調光信号を生成して、前記調整調光信号による前記画像の最大ホワイト輝度に基づいて前記入力デジタルビデオデータを変調して前記画像に対して使用者が感じる相対的な明るさを外光照度変化にかかわらず一定に調整する段階とを含む。

本発明の他の実施の形態に係って画像が表示される液晶表示パネルを有する液晶表示装置の駆動方法は、前記液晶表示パネル周りの外光照度を感知する段階と、前記外光照度に基づいてガンマ抵抗ストリングを構成する可変抵抗の抵抗値を可変させて前記画像に対して使用者が感じる相対的な明るさを外光照度変化にかかわらず一定に調整する段階とを含む。

本発明の他の実施の形態に係って画像を表示するための液晶表示パネルと、調整調光信号によって出力輝度が制御されるバックライトとを有する液晶表示装置の駆動方法は、前記液晶表示パネル周りの外光照度を感知する段階と、入力デジタルビデオデータに対する分析結果及び前記外光照度の中で少なくともいずれか１つに基づいて前記調整調光信号を生成して、前記調整調光信号による前記画像の最大ホワイト輝度に基づいてガンマ抵抗ストリングを構成する可変抵抗の抵抗値を可変させて前記画像に対して使用者が感じる相対的な明るさを外光照度変化にかかわらず一定に調整する段階とを含む。

以上説明したように本発明によれば、本発明に係る液晶表示装置、及び液晶表示装置の駆動方法は、入力データ変調方法を通じて使用者が感じる相対的な明るさを視聴環境変化にかかわらず、すべての階調区間で直線性を維持させることで入力映像を原本そのままで再現することができる。

さらに、本発明に係る液晶表示装置、及び液晶表示装置の駆動方法は、ガンマ抵抗ストリングのガンマ抵抗値調整方法を通じて使用者が感じる相対的な明るさを視聴環境変化にかかわらず、すべての階調区間で、直線性を維持させることで視聴環境変化にかかわらず、入力映像を原本そのままで再現することができる。

一般的な液晶表示装置の画素の等価回路図である。 中間明るさを有する居間環境での画像を示す図である。 中間明るさより相対的に明るい居間環境での画像を示す図である。 中間明るさより相対的に暗い居間環境での画像を示す図である。 本発明の１つの実施形態に係る液晶表示装置を示すブロック図である。 図５のガンマカーブ調整回路の一例を示す図である。 図５のガンマカーブ調整回路の他の例を示す図である。 図７のガンマカーブ評価決定部を示す図である。 表１に対応されるグラフである。 表１に対応されるグラフである。 表１に対応されるグラフである。 表２に対応されるグラフである。 表２に対応されるグラフである。 表２に対応されるグラフである。 本発明に係って中間明るさより相対的に明るい居間環境で使用者が感じる相対的な明るさがすべての階調（Ｇｒａｙ）区間で良好な直線性を示すことを見せてくれる図である。 本発明によって中間明るさより相対的に暗い居間環境で使用者が感じる相対的な明るさがすべての階調区間で直線性を示すことを見せてくれる図である。 図５のガンマカーブ調整回路のまた他の例を示す図である。 図１１のガンマカーブ変換制御部を示す図である。 図１１のガンマカーブ変換部を示す図である。 図１５のガンマカーブ変換部の動作過程を説明するための図である。 図１５のガンマカーブ変換部の動作過程を説明するための図である。 図１５のガンマカーブ変換部の動作過程を説明するための図である。 図５のガンマカーブ調整回路のまた他の例を示す図である。 図５のガンマカーブ調整回路のまた他の例を示す図である。 図１８のガンマカーブ評価決定部を示す図である。 図５のガンマカーブ調整回路のまた他の例を示す図である。 図５のガンマカーブ調整回路のまた他の例を示す図である。 図５のガンマカーブ調整回路のまた他の例を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置を示すブロック図である。 図２１のガンマ抵抗設定部の一例を示す図である。 図２１のガンマ基準電圧の変換部を示す図である。 調整ガンマ基準電圧によって変調されるガンマカーブを示す図である。 図２１のガンマカーブ設定部の他の例を示す図である。 図２５に係るガンマ抵抗設定部の他の例を示す図である。

以下に図５乃至図２６を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図５乃至図２０Ｃは、データ変調方法を通じて、視聴環境変化にかかわらず、入力映像を原本そのままで再現することができるようにした液晶表示装置、及び液晶表示装置の駆動方法を例示している。

図５を参照すれば、本発明の１つの実施の形態に係る液晶表示装置は、液晶表示パネル１０、タイミングコントローラ１１、データ駆動回路１２、ゲート駆動回路１３、外部光感知部１４、ガンマカーブ調整回路１５、インバーター１６、及びバックライト１７を備える。

液晶表示パネル１０は、２枚のガラス基板の間に形成された液晶層を備える。この液晶表示パネルは、ｍ個のデータライン（ＤＬ）とｎ個のゲートライン（ＧＬ）の交差構造によってマトリックス形状に配置されたｍ×ｎ個の液晶セル（Ｃｌｃ）を含む。

液晶表示パネル１０の下部ガラス基板には、データライン（ＤＬ）、ゲートライン（ＧＬ）、ＴＦＴ、及びストレージキャパシター（Ｃｓｔ）が形成される。液晶セル（Ｃｌｃ）は、ＴＦＴに接続されて画素電極１と共通電極２の間の電界によって駆動される。液晶表示パネル１０の上部ガラス基板上には、ブラックマットリックス、カラーフィルター及び共通電極２が形成される。共通電極２は、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードあるいはＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードのような垂直電界駆動方式では、上部ガラス基板上に形成されるが、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードあるいはＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードのような水平電界駆動方式では、画素電極１と共に下部ガラス基板上に形成される。液晶表示パネル１０の上部ガラス基板と下部ガラス基板それぞれには、偏光板が付着され、液晶のプレチルト角を設定するための配向膜が形成される。

タイミングコントローラ１１は、外部システムボード（図示せず）からデータイネーブル信号（Ｄａｔａ Ｅｎａｂｌｅ：ＤＥ）、ドットクロック（ＣＬＫ）などのタイミング信号を入力として受けて、データ駆動回路１２とゲート駆動回路１３の動作タイミングを制御するための制御信号（ＧＤＣ、ＤＤＣ）を生成する。

ゲート駆動回路１３の動作タイミングを制御するためのゲートタイミング制御信号（ＧＤＣ）は、ゲートスタートパルス（Ｇａｔｅ Ｓｔａｒｔ Ｐｕｌｓｅ：ＧＳＰ）、ゲートシフトクロック信号（Ｇａｔｅ Ｓｈｉｆｔ Ｃｌｏｃｋ：ＧＳＣ）、及びゲート出力イネーブル信号（Ｇａｔｅ Ｏｕｔｐｕｔ Ｅｎａｂｌｅ：ＧＯＥ）などを含む。データ駆動回路１２の動作タイミングを制御するためのデータタイミング制御信号（ＤＤＣ）は、ソースサンプリングクロック（Ｓｏｕｒｃｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ Ｃｌｏｃｋ：ＳＳＣ）、ソース出力イネーブル信号（ＳＯＥ）、及び極性制御信号（ＰＯＬ）などを含む。

また、タイミングコントローラ１１は、ガンマカーブ調整回路１５から入力される変調デジタルビデオデータ（Ｒ′Ｇ′Ｂ′）を液晶表示パネル１０の解像度に従って再配置してデータ駆動回路１２に供給する。

データ駆動回路１２は、タイミングコントローラ１１からのデータ制御信号（ＤＤＣ）に応答して、変調デジタルビデオデータ（Ｒ′Ｇ′Ｂ′）をガンマ基準電圧（ＶＧＭＡ１〜ＶＧＭＡｋ）に基づいてアナログガンマ補償電圧に変換して、そのアナログガンマ補償電圧をデータ電圧として液晶表示パネル１０のデータライン（ＤＬ）に供給する。このために、データ駆動回路１２は、クロック信号をサンプリングするためのシフトレジスタ、デジタルビデオデータ（ＲＧＢ）を一時貯蔵するためのレジスター、シフトレジスタからのクロック信号に応答してデータを１ライン分ずつ貯蔵して貯蔵された１ライン分のデータを同時に出力するためのラッチ、ラッチからのデジタルデータ値に対応してガンマ基準電圧の参照下に正極性／負極性のガンマ電圧を選択するためのデジタル／アナログ変換器、正極性／負極性ガンマ電圧によって変換されたアナログデータが供給されるデータライン（ＤＬ）を選択するためのマルチプレクサ及びマルチプレクサとデータライン（ＤＬ）の間に接続された出力バッファーなどを含む複数のデートドライブＩＣで構成される。

ゲート駆動回路１３は、データ電圧が供給される液晶表示パネル１０の水平ラインを選択するスキャンパルスをゲートライン（ＧＬ）に順次、供給する。このために、ゲート駆動回路１３は、シフトレジスタ、シフトレジスタの出力信号を液晶セル（Ｃｌｃ）のＴＦＴ駆動に適したスイング幅に変換するためのレベルシフト、及びレベルシフトとゲートライン（ＧＬ）の間に接続される出力バッファーをそれぞれ含む複数のゲートドライブＩＣで構成される。

外部光感知部１４は、公知の光センサーを備えて液晶表示パネル１０周りの外光照度（Ｉ）を感知する。感知された外光照度（Ｉ）は、ガンマカーブ調整回路１５に供給される。

ガンマカーブ調整回路１５は、変調デジタルビデオデータ（Ｒ′Ｇ′Ｂ′）を生成するために、外光照度（Ｉ）に基づいて、あるいは外光照度（Ｉ）に応じた調整調光信号あるいは入力画像に基づいて、入力デジタルビデオデータ（ＲＧＢ）を変調し、その結果、視聴環境変化にかかわらず、使用者が感じる相対的な明るさを一定に維持させる使用者が感じる相対的な明るさは、この変調デジタルビデオデータ（Ｒ’Ｇ‘Ｂ’）によって視聴環境の変化に関係なく、原階調の明るさを維持しながらすべての階調区間で良好な直線性を示す。ガンマカーブ調整回路１５に対しては、図６乃至図２０Ｃを参照して詳しく後述する。一方、ガンマカーブ調整回路１５は、ＲＧＢ色空間の代わりにＹＣｂＣｒ色空間が使われる液晶表示装置では、前記のような同一方式で変調デジタルビデオデータ（Ｙ‘Ｃｂ’Ｃｒ‘）を生成する。ただ、以下では、説明の便宜上、ＲＧＢ色空間が使われた例に限定して説明する。

インバーター１６は、システムボードから入力される直流電圧（Ｖｉｎｖ）を利用して入力調光信号に準拠したバックライト制御信号（ＬＣ）を生成する。このために、インバーター１６は、調光信号によってバックライト１７の点灯期間を制御するためのＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御部、ＰＷＭ制御部の制御下に直流電圧（Ｖｉｎｖ）を交流電圧で変換するためのスイッチング部、交流電圧を昇圧してバックライト１７に供給するための変圧部、及びバックライト１７に供給される駆動信号を検査するためのフィードバック回路を備える。

バックライト１７は、直下型とエッジ型のユニットに大別される。エッジ型バックライトユニットは、導光板の側面に対向されるように光源が配置されて、液晶表示パネル１０と導光板の間に複数の光学シートが配置される構造を有する。直下型バックライトユニットは、液晶表示パネル１０の下に複数の光学シートと拡散板が積層されて、拡散板の下に複数の光源が配置される構造を有する。このようなバックライト１７は、光源からの光を液晶表示パネル１０に透過させて画像を表示させる透過型液晶表示装置に適用される一方で、外部光を液晶表示パネル１０に反射させて画像を表示させる反射型液晶表示装置では省略することができる。本発明の技術的思想は、透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置の両方に適用可能であるから、必ずしもバックライト１７を必要とはしない。

図６は、ガンマカーブ調整回路１５の１つの例を示す。

図６を参照すれば、ガンマカーブ調整回路１５は、ガンマカーブ設定部１５１、データマッピング部１５２、及び貯蔵部１５３を備える。

ガンマカーブ設定部１５１は、あらかじめ決められた外光照度（Ｉ）強さ別ガンマカーブ情報の中から、外部光感知部１４から入力される外光照度（Ｉ）に対応するガンマカーブ情報（ＧＣｘ）を選択して出力する。外光照度（Ｉ）強さ別ガンマカーブ情報には、複数のレベルで分けられた外光照度（Ｉ）強さにそれぞれ対応して複数のガンマカーブ情報が含まれている。例えば、ガンマカーブ情報は、Ａ１未満の外光照度（Ｉ）の強さに対応したＧＣ１、Ａ１以上Ａ２未満の外光照度（Ｉ）強さに対応したＧＣ２、Ａ２以上Ａ３未満の外光照度（Ｉ）強さに対応したＧＣ３、Ａ３以上Ａ４未満の外光照度（Ｉ）強さに対応したＧＣ４、及びＡｎ−１以上Ａｎ未満の外光照度（Ｉ）強さに対応したＧＣｎなどから構成することができる。それぞれのガンマカーブ情報は、外光照度（Ｉ）に応じたレベルで使用者が感じる相対的な明るさが原階調の明るさを維持しながらすべての階調区間で良好な直線性を示すように決定される。

データマッピング部１５２は、ガンマカーブ設定部１５１からのガンマカーブ情報（ＧＣｘ）に対応するルックアップテーブルを選択した後、入力デジタルビデオデータ（ＲＧＢ）をこの選択されたルックアップテーブルに登載されたデータに１対１でマッピングさせて、変調デジタルビデオデータ（Ｒ′Ｇ′Ｂ′）を生成する。使用者が感じる相対的な明るさは、外部照度が変化されても、この変調デジタルビデオデータ〈Ｒ’Ｇ‘Ｂ’〉によって原本映像の明るさレベルで一定に維持される。例えば、既設定された基準ガンマカーブによって中間明るさを有する居間環境と比べて、図１１のように前記中間明るさより相対的に明るい居間環境、及び図１２のように前記中間明るさより相対的に暗い居間環境でも、使用者は同一な階調レベルの画像を認知するようになる。これは、図１１及び図１２に示されたように、使用者が感じる相対的な明るさが変調デジタルビデオデータ（Ｒ′Ｇ′Ｂ′）によるガンマカーブ変調を通じて視聴環境の変化に関係なく、原階調の明るさを維持しながらすべての階調区間で良好な直線性を示すからである。これによって、図３及び図４のような特定階調区間（Ａ、Ｂ）での表示品質低下現象は、完全に解決される。

貯蔵部１５３は、外光照度（Ｉ）強さ別ガンマカーブ情報それぞれに１対１に対応する複数のルックアップテーブル（ＬＵＴ１乃至ＬＵＴｎ）を含む。

図７乃至図１０Ｃは、ガンマカーブ調整回路１５の他の例を示す。図７乃至図１０Ｃによれば、図６と比べて相対的な明るさに対してより良好な直線性を保障することができる。

図７を参照すれば、ガンマカーブ調整回路１５は、ガンマカーブ設定部２５１、ガンマカーブ評価決定部２５２、データマッピング部２５３、及び貯蔵部２５４を備える。

ガンマカーブ設定部２５１及び貯蔵部２５４は、それぞれ図６のガンマカーブ設定部１５１及び貯蔵部１５３と実質的に同一な機能を遂行する。

ガンマカーブ評価決定部２５２は、図８のように、ガンマカーブ設定部２５１で選択されたガンマカーブ情報（ＧＣｘ）を参照して階調別の相対的明るさ関数（Ｆ）を計算する。ここで、相対的明るさ関数（Ｆ）は下式（１）〜（４）のように入力階調の輝度（Ｌ）値に依存して変わる相対的明るさ（Ｂ）値によって定義される。入力階調の輝度（Ｌ）値は、基準ガンマ（Ｇ）、外光照度（Ｉ）、映像の最大ホワイト輝度（Ｍａｘ＿Ｌ）、表示パネルの表面反射率（Ｒ）などに影響される。映像の最大ホワイト輝度（ＭａｘＬ）は、１フレーム分の入力データの中で最大階調値に対応して決められる、あるいは、１フレーム分の入力データに対するヒストグラム分析結果に基づいた最頻階調値に対応して決められることができる。
Ｂ＝１５．０Ｌ^0.34−２３．８（Ｌ≦１０ｎｉｔ） （１）
Ｂ＝１７．２Ｌ^0.34−２８．６（１０＜Ｌ≦２５ｎｉｔ） （２）
Ｂ＝２０．２Ｌ^0.34−３４．３（２５＜Ｌ≦１０００ｎｉｔ） （３）
Ｂ＝２７Ｌ^0.29−２．６５ （４）
１つの例として、基準ガンマ（Ｇ）が２．２、外光照度（Ｉ）が３００ｎｉｔ、映像の最大ホワイト輝度（Ｍａｘ＿Ｌ）が５００ｎｉｔ、表示パネルの表面反射率（Ｒ）が０％である時、相対的明るさ関数（Ｆ）は、上式（１）〜（３）のようになる。入力階調の輝度値（Ｌ）が下の表１及び図９Ａのような時、上式（１）は、１０ｎｉｔ以下の輝度値に対応して適用され、上式（２）は、１０ｎｉｔより大きく２５ｎｉｔ以下の輝度値に対応して適用され、上式（３）は、２５ｎｉｔより大きく１０００ｎｉｔ以下の輝度値に対応して適用される。

上式（１）〜（３）を通じて計算された階調別の相対的明るさ値（Ｂ）は、表１のように、−２３．８０００〜１３２．８０９５になる。
他の例として、基準ガンマ（Ｇ）が２．２、外光照度（Ｉ）が０ｎｉｔ、映像の最大ホワイト輝度（Ｍａｘ＿Ｌ）が５００ｎｉｔ、表示パネルの表面反射率（Ｒ）が０％であり、入力階調の輝度値（Ｌ）が下の表２及び図１０Ａと同一時、相対的明るさ関数（Ｆ）は、上式（４）で表される。

上式（４）を通じて計算された階調別の相対的明るさ値（Ｂ）は、表２のように−２．６５００〜１６１．０５６２になる。
階調別の相対的明るさ関数（Ｆ）の計算が完了すれば、ガンマカーブ評価決定部２５２は、図９Ｂ及び図１０Ｂのように、相対的明るさ関数（Ｆ）を通じて計算された相対的明るさ値（Ｂ）の直線性（Ｌｉｎｅａｒｉｔｙ：Ｔｘ）を計算する。ガンマカーブ評価決定部２５２は、相対的明るさ値（Ｂ）の直線性（Ｔｘ）をあらかじめ決められた基準値と比較し、その結果直線性（Ｔｘ）があらかじめ決められた基準値以上なら選択されたガンマカーブ情報（ＧＣｘ）をそのまま出力する。ここで、基準値は、使用者が感じる相対的な明るさが外部照度の変化にかかわらず、すべての階調区間で直線性を示すか否かを区別するためのしきい値を示す。一方、比較結果直線性（Ｔｘ）があらかじめ決められた基準値より小さければ、ガンマカーブ評価決定部２５２は、すべてのガンマカーブ情報（ＧＣ１乃至ＧＣｎ）それぞれの階調別の相対的明るさ関数（Ｆ）を計算する。そして、ガンマカーブ評価決定部２５２は、ガンマカーブ情報（ＧＣ１乃至ＧＣｎ）それぞれに対して相対的明るさ関数（Ｆ）を通じて計算された相対的明るさ値（Ｂ）の直線性（Ｔｘ）を計算して、直線性が一番良好なガンマカーブ情報（ＧＣｙ）を選択して出力する。相対的明るさ値（Ｂ）は、ガンマカーブ情報（ＧＣｙ）によって１つの例として表１及び図９Ｃのように０．００００〜１３２．８０９５に調整されることができるし、他の例として表２及び図１０Ｃのように０．００００〜１６１．０５６２に調整されることができる。

データマッピング部２５３は、ガンマカーブ評価決定部２５２からのガンマカーブ情報（ＧＣｘ／ＧＣｙ）に対応するルックアップテーブルを選択した後、入力デジタルビデオデータ（ＲＧＢ）をこの選択されたルックアップテーブルに登載されたデータに１対１でマッピングさせて、変調デジタルビデオデータ（Ｒ′Ｇ′Ｂ′）を生成する。使用者が感じる相対的な明るさは、外部照度が変化しても、この変調デジタルビデオデータ（Ｒ’Ｇ‘Ｂ’）によって原本映像の明るさレベルで一定に維持される。例えば、既設定された基準ガンマカーブによって中間明るさを有する居間環境と比べて、図１１のように前記中間明るさより相対的に明るい居間環境、及び図１２のように前記中間明るさより相対的に暗い居間環境でも、使用者は同一な階調レベルの画像を認知するようになる。これは、図１１及び図１２に示されたように、使用者が感じる相対的な明るさが、変調デジタルビデオデータ（Ｒ′Ｇ′Ｂ′）によるガンマカーブ変調を通じて視聴環境の変化に関係なく、原階調の明るさを維持しながらすべての階調区間で良好な直線性を示すからである。これによって、図３及び図４と同じ特定階調区間（Ａ、Ｂ）での表示品質低下現象は、完全に解決される。

図１３乃至図１６Ｃは、ガンマカーブ調整回路１５のさらに他の例を示す。図１３乃至図１６Ｃによれば、図６乃至図１０Ｃと比べて相対的な明るさに対してより良好な直線性を保障するように、別途のルックアップテーブルなしにリアルタイムでガンマカーブを変更することができる。

図１３を参照すれば、ガンマカーブ調整回路１５は、ガンマカーブ変換制御部３５１及びガンマカーブ変換部３５２を備える。

ガンマカーブ変換制御部３５１は、図１４のように外部光感知部１４から入力される外光照度（Ｉ）に対応して既設定された基準ガンマカーブを参照して階調別の相対的明るさ関数（Ｆ）を計算する。ここで、相対的明るさ関数（Ｆ）は上式（１）〜（４）のように、入力階調の輝度（Ｌ）値に依存して変わる相対的明るさ（Ｂ）値によって定義される。入力階調の輝度（Ｌ）値は、基準ガンマ（Ｇ）、外光照度（Ｉ）、映像の最大ホワイト輝度（Ｍａｘ＿Ｌ）、表示パネルの表面反射率（Ｒ）などに影響される。映像の最大ホワイト輝度（Ｍａｘ＿Ｌ）は、１フレーム分の入力データの中で最大階調値に対応して決決められる、あるいは、１フレーム分の入力データに対するヒストグラム分析結果に基づいた最頻階調値に対応して決められることができる。階調別の相対的明るさ関数（Ｆ）の計算が完了すれば、ガンマカーブ変換制御部３５１は、相対的明るさ関数（Ｆ）を通じて計算された相対的明るさ値（Ｂ）の直線性（Ｔｘ）を計算する。そして、ガンマカーブ変換制御部３５１は、直線性（Ｔｘ）をあらかじめ決められた基準値と比べて、その結果、階調別直線性（Ｔｘ）があらかじめ決められた基準値以上なら入力デジタルビデオデータ（ＲＧＢ）を変調なしにそのまま出力する。一方、階調別直線性（Ｔｘ）があらかじめ決められた基準値より小さければ、ガンマカーブ変換制御部３５１は、ガンマカーブ変換部３５２の動作を指示する動作信号（ＮＯ）を生成する。ここで、基準値は、使用者が感じる相対的な明るさが外部照度の変化にかかわらず、すべての階調区間で直線性を示すか可かを区別するためのしきい値を示す。

ガンマカーブ変換部３５２は、図１５のように、ガンマカーブ変換制御部３５１からの動作信号（ＮＯ）に応答してデータビット拡張（ｘ−ｂｉｔからｘ′−ｂｉｔ、ｘ＜ｘ′へのデータビット拡張）を通じて、階調レベル数をｇ０〜ｇｎからｇ０′〜ｇｎ′に変換する（図１６Ａ及び図１６Ｂ参照）。例えば、８ビットの入力データを１０ビットで拡張する場合には、階調レベル数は、２５６個から１０２４個に変換される。次に、ガンマカーブ変換部３５２は、変換された階調レベル（ｇ０′乃至ｇｎ′）で構成される輝度平面で、相対的明るさカーブ（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｃｕｒｖｅ：ＢＣ）をｘ″ビット（ｘ″≦ｘ）に均等分割する。例えば、相対的明るさカーブ（ＢＣ）は、８ビットに均等分割される。次に、ガンマカーブ変換部３５２は、階調レベル（ｇ０乃至ｇｎ）を、均等分割される階調レベル（ｇ０′乃至ｇｎ′）のそれぞれにマッピングして、階調レベル（ｇ０″乃至ｇｎ″）を生成する（図１６Ｃ参照）。次に、ガンマカーブ変換部３５２は、生成された階調レベル（ｇ０″乃至ｇｎ″）に合わせて入力デジタルビデオデータ（ＲＧＢ）を変調して、変調デジタルビデオデータ（Ｒ′Ｇ′Ｂ′）を出力する。使用者が感じる相対的な明るさは、外部照度が変化しても、この変調デジタルビデオデータ（Ｒ’Ｇ‘Ｂ’）によって原本映像の相対的明るさレベルで一定に維持される。すなわち、外光照度（Ｉ）により生成された階調レベル（ｇ０″乃至ｇｎ″）に合わせて入力デジタルビデオデータ（ＲＧＢ）が変調されることで、図１６Ｃのように、ガンマカーブ（ＧＣ）の変換を通じて相対的明るさカーブ（ＢＣ）は、すべての階調（Ｇｒａｙ）区間で直線性を有する。これによって、図３及び図４と同じ特定階調区間（Ａ、Ｂ）での表示品質低下現象は、完全に解決される。

図１７は、ガンマカーブ調整回路１５のさらに他の例を示す。図１７は、図６に比べて、視聴環境変化にかかわらず、入力映像を原本そのままで再現する場合において、正確性を高めることができる。

図１７を参照すれば、ガンマカーブ調整回路１５は、映像信号判断部４５１、第１ガンマカーブ設定部４５２、第２ガンマカーブ設定部４５３、マルチプレクサ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ：以下、ＭＵＸ）４５４、データマッピング部４５５、及び貯蔵部４５６を備える。貯蔵部４５６は、図６の貯蔵部１５３と実質的に同一な機能を遂行する。

映像信号判断部４５１は、入力デジタルビデオデータ（ＲＧＢ）中に外光照度情報（Ｉｒ）が含まれているかどうかを判断し、お互いに異なる論理レベルで選択信号（ＳＥＬ）を生成する。すなわち、映像信号判断部４５１は、入力デジタルビデオデータ（ＲＧＢ）中に外光情報（Ｉｒ）が含まれていれば、第１論理レベルで選択信号（ＳＥＬ）を生成すると共に、その外光照度情報（Ｉｒ）を抽出して第１ガンマカーブ設定部４５２に供給する。
一方、映像信号判断部４５１は、入力デジタルビデオデータ（ＲＧＢ）中に外光照度情報（Ｉｒ）が含まれていなければ、第２論理レベルに選択信号（ＳＥＬ）を生成する。ここで、外光照度情報（Ｉｒ）は、入力デジタルビデオデータ（ＲＧＢ）の生成に寄与した外光照度として、通常、入力デジタルビデオデータ（ＲＧＢ）のデータパケットに数ビットとして割り当てることができる。

第１ガンマカーブ設定部４５２は、映像信号判断部４５１からの外光照度情報（Ｉｒ）を利用して外光照度情報（Ｉｒ）の強さ別にガンマカーブ情報をそれぞれ設定して、外部光感知部１４から入力される外光照度（Ｉ）が属する範囲のガンマカーブ情報（ＧＣｘ１）を選択して出力する。

第２ガンマカーブ設定部４５３は、あらかじめ決められた外光照度（Ｉ）強さ別ガンマカーブ情報の中から、外部光感知部１４から入力される外光照度（Ｉ）に対応するガンマカーブ情報（ＧＣｘ２）を選択して出力する。第２ガンマカーブ設定部４５３は、図６のガンマカーブ設定部１５１と実質的に同一である。

ＭＵＸ４５４は、映像信号判断部４５１からの選択信号（ＳＥＬ）に応答してガンマカーブ情報（ＧＣｘ１／ＧＣｘ２）を選択的に出力する。すなわち、ＭＵＸ４５４は、第１論理レベルの選択信号（ＳＥＬ）に応答してガンマカーブ情報（ＧＣｘ１）を出力し、第２論理レベルの選択信号（ＳＥＬ）に応答してガンマカーブ情報（ＧＣｘ２）を出力する。

データマッピング部４５５は、ＭＵＸ４５４からのガンマカーブ情報（ＧＣ１ｘ／ＧＣ２ｘ）に対応するルックアップテーブルを選択した後、入力デジタルビデオデータ（ＲＧＢ）をこの選択されたルックアップテーブルに登載されたデータに１対１でマッピングさせて、変調デジタルビデオデータ（Ｒ′Ｇ′Ｂ′）を生成する。使用者が感じる相対的な明るさは、外部照度が変化しても、この変調デジタルビデオデータ（Ｒ’Ｇ‘Ｂ’）によって原本映像の明るさレベルで一定に維持される。

図１８乃至図１９は、ガンマカーブ調整回路１５のさらに他の例を示す。図１８乃至図１９は、図７乃至図１０Ｃに比べて、視聴環境変化にかかわらず、入力映像を原本そのままで再現する場合において、正確性を高めることができる。

図１８を参照すれば、ガンマカーブ調整回路１５は、映像信号判断部５５１、第１ガンマカーブ設定部５５２、第２ガンマカーブ設定部５５３、ＭＵＸ５５４、ガンマカーブ評価決定部５５５、データマッピング部５５６及び貯蔵部５５７を備える。

映像信号判断部５５１、第１ガンマカーブ設定部５５２、第２ガンマカーブ設定部５５３、ＭＵＸ５５４、及び貯蔵部５５７は、それぞれ図１７の映像信号判断部４５１、第１ガンマカーブ設定部４５２、第２ガンマカーブ設定部４５３、ＭＵＸ４５４、及び貯蔵部４５６と実質的に同一な機能を遂行する。

ガンマカーブ評価決定部５５５は、図１９のように、ＭＵＸ５５４から入力されるガンマカーブ情報（ＧＣ１ｘ／ＧＣ２ｘ）を参照して階調別の相対的明るさ関数（Ｆ）を計算する。ここで、相対的明るさ関数（Ｆ）は、上式（１）〜（４）のように、入力階調の輝度（Ｌ）値に依存して変わる相対的明るさ（Ｂ）値によって定義される。入力階調の輝度（Ｌ）値は、基準ガンマ（Ｇ）、外光照度（Ｉ）、映像の最大ホワイト輝度（Ｍａｘ＿Ｌ）、表示パネルの表面反射率（Ｒ）などに影響を受ける。映像の最大ホワイト輝度（Ｍａｘ＿Ｌ）は、１フレーム分の入力データの中で最大階調値に対応して決決められる、あるいは、１フレーム分の入力データに対するヒストグラム分析結果に基づいた最頻階調値に対応して決められることができる。階調別の相対的明るさ関数（Ｆ）の計算が完了すれば、ガンマカーブ評価決定部５５５は、相対的明るさ関数（Ｆ）を通じて計算された相対的明るさ値（Ｂ）の階調別直線性（Ｔｘ）を計算する。そして、ガンマカーブ評価決定部５５５は、直線性（Ｔｘ）をあらかじめ決められた基準値と比較し、その結果、階調別直線性（Ｔｘ）があらかじめ決められた基準値以上なら選択されたガンマカーブ情報（ＧＣ１ｘ／ＧＣ２ｘ）をそのまま出力する。ここで、基準値は、使用者が感じる相対的な明るさが外部照度の変化にかかわらず、すべての階調区間で直線性を示すか可かを区別するためのしきい値を示す。一方、比較した結果、階調別直線性（Ｔｘ）があらかじめ決められた基準値より小さければ、ガンマカーブ評価決定部５５５は、すべてのガンマカーブ情報（ＧＣ１１乃至ＧＣ１ｎ／ＧＣ２１乃至ＧＣ２ｎ）それぞれの階調別の相対的明るさ関数（Ｆ）を計算する。そして、ガンマカーブ評価決定部５５５は、ガンマカーブ情報（ＧＣ１１乃至ＧＣ１ｎ／ＧＣ２１乃至ＧＣ２ｎ）それぞれに対して相対的明るさ関数（Ｆ）を通じて計算された相対的明るさ値（Ｂ）の直線性（Ｔｘ）を計算して、直線性（Ｔｘ）が一番良好なガンマカーブ情報（ＧＣ１ｙ／ＧＣ２ｙ）を選択して出力する。

データマッピング部５５６は、ガンマカーブ評価決定部５５５からのガンマカーブ情報（ＧＣ１ｘ／ＧＣ２ｘ／ＧＣ１ｙ／ＧＣ２ｙ）に対応するルックアップテーブルを選択した後、入力デジタルビデオデータ（ＲＧＢ）をこの選択されたルックアップテーブルに登載されたデータに１対１でマッピングさせて、変調デジタルビデオデータ（Ｒ′Ｇ′Ｂ′）を生成する。使用者が感じる相対的な明るさは、外部照度が変化しても、この変調デジタルビデオデータ（Ｒ′Ｇ′Ｂ′）によって原本映像の明るさレベルで一定に維持される。

図２０Ａ乃至図２０Ｃは、ガンマカーブ調整回路１５のさらに他の例を示す。図２０Ａ乃至図２０Ｃは、外光照度（Ｉ）に基づいて入力デジタルビデオデータ（ＲＧＢ）を変調する図６乃至図１８と異なり、外光照度（Ｉ）または入力映像による調整調光信号に基づいて入力デジタルビデオデータ（ＲＧＢ）を変調する。

図２０Ａを参照すれば、ガンマカーブ調整回路１５は、調光比調節部６５２Ａ、最大輝度計算部６５３、ガンマカーブ変換制御部６５４、及びガンマカーブ変換部６５５を備える。

調光比調節部６５２Ａは、外部光感知部１４からの外光照度（Ｉ）を参照して調整調光信号を生成する。調整調光信号は、インバーター１６に供給されてバックライト１７の輝度を制御するのに利用される。

最大輝度計算部６５３は、調整調光信号による入力映像の最大ホワイト輝度（Ｍａｘ＿Ｌ）を計算する。

ガンマカーブ変換制御部６５４は、最大輝度計算部６５３から入力される入力映像の最大ホワイト輝度（Ｍａｘ＿Ｌ）に対応して、既設定された基準ガンマカーブを参照して階調別の相対的明るさ関数（Ｆ）を計算する。ここで、相対的明るさ関数（Ｆ）は、上式（１）〜（４）のように、入力階調の輝度（Ｌ）値に依存して変わる相対的明るさ（Ｂ）値によって定義される。入力階調の輝度（Ｌ）値は、基準ガンマ（Ｇ）、外光照度（Ｉ）、映像の最大ホワイト輝度（Ｍａｘ＿Ｌ）、表示パネルの表面反射率（Ｒ）などに影響される。階調別の相対的明るさ関数（Ｆ）の計算が完了すれば、ガンマカーブ変換制御部６５４は、相対的明るさ関数（Ｆ）を通じて計算された相対的明るさ値（Ｂ）の階調別直線性（Ｔｘ）を計算する。そして、ガンマカーブ変換制御部６５４は、階調別直線性（Ｔｘ）をあらかじめ決められた基準値と比較し、その結果、階調別直線性（Ｔｘ）があらかじめ決められた基準値以上ならば、入力デジタルビデオデータ（ＲＧＢ）を変調なしにそのまま出力する。一方、階調別直線性（Ｔｘ）があらかじめ決められた基準値より小さければ、ガンマカーブ変換制御部６５４は、ガンマカーブ変換部６５５の動作を指示する動作信号（ＮＯ）を生成する。

ガンマカーブ変換部６５５は、ガンマカーブ変換制御部６５４からの動作信号（ＮＯ）に応答してデータビット拡張（ｘ−ｂｉｔからｘ′−ｂｉｔ、ｘ＜ｘ′へのデータビット拡張）を通じて、階調レベル数をｇ０〜ｇｎからｇ０′〜ｇｎ′に変換する。次に、ガンマカーブ変換部６５５は、変換された階調レベル（ｇ０′乃至ｇｎ′）で構成される輝度平面で、相対的明るさカーブ（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｃｕｒｖｅ：ＢＣ）をｘ″ビット（ｘ″≦ｘ）に均等分割する。次に、ガンマカーブ変換部６５５は、階調レベル（ｇ０乃至ｇｎ）を、均等分割される階調レベル（ｇ０′乃至ｇｎ′）のそれぞれに対応するマッピングして、階調レベル（ｇ０″乃至ｇｎ″）を生成する。次に、ガンマカーブ変換部６５５は、生成された階調レベル（ｇ０″乃至ｇｎ″）に合わせて入力デジタルビデオデータ（ＲＧＢ）を変調して、変調デジタルビデオデータ（Ｒ′Ｇ′Ｂ′）を出力する。使用者が感じる相対的な明るさは、外部照度が変化しても、この変調デジタルビデオデータ（Ｒ’Ｇ‘Ｂ’）によって原本映像の相対的明るさレベルで一定に維持される。

図２０Ｂを参照すれば、ガンマカーブ調整回路１５は、映像信号分析部６５１、調光比調節部６５２Ｂ、最大輝度計算部６５３、ガンマカーブ変換制御部６５４、及びガンマカーブ変換部６５５を備える。

映像信号分析部６５１は、１フレーム分の入力データを分析して最大階調値（Ｍａｘ Ｇｒａｙ）を導出するか、あるいは、１フレーム分の入力データに対するヒストグラムを分析して最頻階調値（Ｍｏｄｅ Ｇｒａｙ）を導出する。

調光比調節部６５２Ｂは、映像信号分析部６５１からの最大階調値または最頻階調値を参照して、調整調光信号を生成する。

最大輝度計算部６５３、ガンマカーブ変換制御部６５４、及びガンマカーブ変換部６５５は、図２０Ａと実質的に同一である。

図２０Ｃを参照すれば、ガンマカーブ調整回路１５は、映像信号分析部６５１、調光比調節部６５２Ｃ、最大輝度計算部６５３、ガンマカーブ変換制御部６５４、及びガンマカーブ変換部６５５を備える。

映像信号分析部６５１は、１フレーム分の入力データを分析して最大階調値を導出する、あるいは、１フレーム分の入力データに対するヒストグラムを分析して最頻階調値を導出する。

調光比調節部６５２Ｃは、映像信号分析部６５１からの最大階調値または最頻階調値と、外部光感知部１４からの外光照度（Ｉ）を参照して、調整調光信号を生成する。

最大輝度計算部６５３、ガンマカーブ変換制御部６５４、及びガンマカーブ変換部６５５は、図１９Ａと実質的に同一である。

図２1乃至図２６は、ガンマ抵抗ストリングのガンマ抵抗値調整方法を通じて、視聴環境変化にかかわらず、入力映像を原本そのままで再現することができるようにした液晶表示装置、及び液晶表示装置の駆動方法を例示している。

図２1を参照すれば、本発明の他の実施の形態による液晶表示装置は、液晶表示パネル２０、タイミングコントローラ２１、データ駆動回路２２、ゲート駆動回路２３、外部光感知部２４、ガンマカーブ調整回路２８、インバーター２９及びバックライト３０を備える。液晶表示パネル２０、タイミングコントローラ１１、ゲート駆動回路２３、外部光感知部２４、インバーター２９及びバックライト３０は、それぞれ図５の液晶表示パネル１０、タイミングコントローラ１１、ゲート駆動回路１３、外部光感知部１４、インバーター１６及びバックライト１７と実質的に同一な機能を遂行する。

データ駆動回路２２は、タイミングコントローラ２１からのデータ制御信号（ＤＤＣ）に応答して、入力デジタルビデオデータ（ＲＧＢ）をガンマカーブ調整回路２８から入力される調整ガンマ基準電圧（ＭＶＧＭＡ１乃至ＭＶＧＭＡｋ）に基づいてアナログガンマ補償電圧に変換して、そのアナログガンマ補償電圧をデータ電圧として液晶表示パネル２０のデータライン（ＤＬ）に供給する。データ駆動回路２２の詳細構成は、図５のデータ駆動回路１２と実質的に同一である。

ガンマカーブ調整回路２８は、視聴環境変化にかかわらず、使用者が感じる相対的な明るさを一定に維持させるために、外光照度（Ｉ）に基づいてガンマ抵抗ストリングを構成する可変抵抗の抵抗値を可変させる、あるいは、外光照度（Ｉ）や入力映像による調整調光信号に基づいてガンマ抵抗ストリングを構成する可変抵抗の抵抗値を可変させて、ガンマカーブを変調する。使用者が感じる相対的な明るさは、このガンマカーブの変調によって視聴環境の変化に関係なく、原階調の明るさを維持しながらすべての階調区間で直線性を示す。このために、ガンマカーブ調整回路２８は、ガンマカーブ設定部２５、ガンマ抵抗設定部２６及びガンマ基準電圧変換部２７を含む。

ガンマカーブ設定部２５は、図６のガンマカーブ設定部１５１からなる構成、図７のガンマカーブ設定部２５１とガンマカーブ評価決定部２５２からなる構成、図１７の映像信号判断部４５１と第１及び第２ガンマカーブ設定部（４５２、４５３）とＭＵＸ４５４からなる構成、図１８の映像信号判断部５５１と第１及び第２ガンマカーブ設定部（５５２、５５３）とＭＵＸ５５４とガンマカーブ評価決定部５５５からなる構成の中で、いずれかの一構成に代替え可能である。

この場合、ガンマ抵抗設定部２６は、図２２のように、ガンマカーブ情報（ＧＣ１乃至ＧＣｎ）にそれぞれ対応して、あらかじめ決められたガンマ抵抗値決定情報（Ｒ１１〜Ｒ１ｋ＋１、．．．、Ｒｎ１〜Ｒｎｋ＋１）中、ガンマカーブ設定部２５を通じて決められたガンマカーブ情報（ＧＣｘ）に対応するガンマ抵抗値決定情報を選択した後、これを電気的信号として出力する。選択されたガンマ抵抗値決定情報は、ガンマ基準電圧変換部２７内のガンマ抵抗ストリングを構成する可変抵抗の抵抗値を可変させ、ガンマカーブを変調するために使われる。

ガンマ基準電圧変換部２７は、図２３のように、高電位電源電圧（ＶＤＤ）と低電位電源電圧（ＶＳＳ）の間にかかる電圧を分圧するための複数の可変抵抗（Ｒ１乃至Ｒｋ）からなるガンマ抵抗ストリングを備える。複数の可変抵抗（Ｒ１乃至Ｒｋ）それぞれは、ガンマ抵抗設定部２６からのガンマ抵抗値決定情報に応答して、その抵抗値が電気的に可変される。このために、可変抵抗（Ｒ１乃至Ｒｋ）は、公知のデジタル抵抗またはトランジスターを利用した可変抵抗などに具現されることができる。可変抵抗（Ｒ１乃至Ｒｋ）の間の分圧ノードを通じて、それぞれ調整ガンマ基準電圧（ＭＶＧＭＡ１乃至ＭＶＧＭＡｋ）が生成される。このような調整ガンマ基準電圧（ＭＶＧＭＡ１乃至ＭＶＧＭＡｋ）によって、ガンマカーブは、図２４のように変調される。これによって、使用者が感じる相対的な明るさは、視聴環境の変化に関係なく、すべての階調区間で直線性を示す。

一方、ガンマカーブ設定部２５は、図２５のように構成することもできる。図２５を参照すれば、ガンマカーブ設定部２５は、外部光感知部２４から入力される外光照度（Ｉ）に対応して既設定された基準ガンマカーブを参照して、階調別の相対的明るさ関数（Ｆ）を計算する。ここで、相対的明るさ関数（Ｆ）は、上式（１）〜（４）のように入力階調の輝度（Ｌ）値に依存して変わる相対的明るさ（Ｂ）値によって定義される。入力階調の輝度（Ｌ）値は、基準ガンマ（Ｇ）、外光照度（Ｉ）、映像の最大ホワイト輝度（Ｍａｘ＿Ｌ）、表示パネルの表面反射率（Ｒ）などに影響を受ける。映像の最大ホワイト輝度（Ｍａｘ＿Ｌ）は、１フレーム分の入力データの中で最大階調値に対応して決められる、あるいは、１フレーム分の入力データに対するヒストグラム分析結果に基づいた最頻階調値に対応して決められることができる。階調別の相対的明るさ関数（Ｆ）が計算されれば、ガンマカーブ設定部２５は、データビット拡張（ｘ−ｂｉｔからｘ′−ｂｉｔ、ｘ＜ｘ′へのデータビット拡張）を通じて、階調レベル数をｇ０〜ｇｎからｇ０′〜ｇｎ′に変換する（図１６Ａ及び図１６Ｂ参照）。次に、ガンマカーブ設定部２５は、変換された階調レベル（ｇ０′乃至ｇｎ′）で構成される輝度平面で、相対的明るさカーブ（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｃｕｒｖｅ：ＢＣ）をｘ″ビット（ｘ″≦ｘ）に均等分割する。この時、分割数は、図２３に図示されたガンマ基準電圧変換部２７から共通電圧（Ｖｃｏｍ）を基準に分割される（＋）電圧または（−）電圧の分割数と同一に設定される。次に、ガンマカーブ設定部２５は、階調レベル（ｇ１乃至ｇｋ）を、均等分割される階調レベル（ｇ１′乃至ｇｋ′）のそれぞれにマッピングして、階調レベル（ｇ１″乃至ｇｋ″）を生成する（図１６Ｃ参照）。

この場合、ガンマ抵抗設定部２６は、図２６のように構成することができる。図２６を参照すれば、ガンマ抵抗設定部２６は、図２４のような階調−電圧（Ｖ）平面での階調レベル（ｇ１″乃至ｇｋ″）にあたる調整ガンマ基準電圧（ＭＶＧＭＡ１乃至ＭＶＧＭＡｋ）の電圧値を計算する。そして、ガンマ抵抗設定部２６は、調整ガンマ基準電圧（ＭＶＧＭＡ１乃至ＭＶＧＭＡｋ）の電圧値への変更のために、可変抵抗値を計算して、これをガンマ抵抗値決定情報として選択した後、電気的信号として出力する。

１０ 液晶表示パネル、１１ タイミングコントローラ、１２ データ駆動回路、１３ ゲート駆動回路、１４ 外部光感知部、１５ ガンマカーブ調整回路、１６ インバーター、１７ バックライト、２０ 液晶表示パネル、２１ タイミングコントロー、２２ データ駆動回路、２３ ゲート駆動回路、２４ 外部光感知部、２８ ガンマカーブ調整回路、２９ インバーター、３０ バックライト、１５１ ガンマカーブ設定部、１５２ データマッピング部、１５３ 貯蔵部、２５１ ガンマカーブ設定部、２５２ ガンマカーブ評価決定部、２５３ データマッピング部、２５４ 貯蔵部、３５１ ガンマカーブ変換制御部、３５２ ガンマカーブ変換部、４５１ 映像信号判断部、４５２ 第１ガンマカーブ設定部、４５３ 第２ガンマカーブ設定部、４５４ マルチプレクサ（ＭＵＸ）、４５５ データマッピング部、４５６ 貯蔵部、５５１ 映像信号判断部、５５２ 第１ガンマカーブ設定部、５５３ 第２ガンマカーブ設定部、５５４ ＭＵＸ、５５５ ガンマカーブ評価決定部、５５６ データマッピング部、５５７ 貯蔵部、６５１ 映像信号分析部、６５２Ａ 調光比調節部、６５２Ｂ 調光比調節部、６５２Ｃ 調光比調節部、６５３ 最大輝度計算部、６５４ ガンマカーブ変換制御部、６５５ ガンマカーブ変換部。

Claims (15)

1. 画像を表示するための液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネル周りの外光照度を感知する外部光感知部と、
   前記外光照度に基づいて入力デジタルビデオデータを変調して、前記画像に対して使用者が感じる相対的な明るさを外光照度変化にかかわらず一定に調整するガンマカーブ調整回路と
   を備えることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記ガンマカーブ調整回路は、
   前記使用者が感じる相対的な明るさがすべての階調区間で直線性を示すように、あらかじめ決められた外光照度強さ別ガンマカーブ情報の中から、前記外光照度に対応する第１ガンマカーブ情報を選択ガンマカーブ情報として出力するガンマカーブ設定部と、
   前記選択ガンマカーブ情報に対応するルックアップテーブルを利用して、前記入力デジタルビデオデータを変調するデータマッピング部と
   を備えることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記ガンマカーブ調整回路は、
   前記第１ガンマカーブ情報を参照して階調別の相対的明るさ関数（Ｆ）を計算した後、前記相対的明るさ関数（Ｆ）の階調別直線性をあらかじめ決められた基準値と比較した後、この比較結果によって前記第１ガンマカーブ情報または前記第１ガンマカーブ情報とは異なる第２ガンマカーブ情報を前記選択ガンマカーブ情報として出力するガンマカーブ評価決定部をさらに備え、
   前記第２ガンマカーブ情報は、前記第１ガンマカーブ情報以外のガンマカーブ情報の中で前記相対的明るさ関数（Ｆ）の階調別直線性が一番良好なガンマカーブ情報である
   ことを特徴とする請求項２記載液晶表示装置。
4. 前記ガンマカーブ調整回路は、
   前記外光照度によって既設定された基準ガンマカーブを参照して階調別の相対的明るさ関数（Ｆ）を計算した後、前記相対的明るさ関数（Ｆ）の階調別直線性をあらかじめ決められた基準値と比較して前記入力デジタルビデオデータの変調のための動作制御信号を生成するガンマカーブ変換制御部と、
   前記動作制御信号に応答して、ｋビットからｍビットへのデータビット拡張を通じて２^k階調から２^m階調に階調数を拡張して、前記２^m階調で構成された輝度平面での相対的明るさカーブをｋビットで均等分割した後、均等分割された前記２^m階調それぞれに対して２^k階調をマッピングして階調レベルを変更した後、前記変更された階調レベルに合わせて前記入力デジタルビデオデータを変調するガンマカーブ変換部と
   を備えることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
5. 前記ガンマカーブ調整回路は、
   外光照度情報（Ｉｒ）の強さ別で第１ガンマカーブ情報をそれぞれ設定して、前記外光照度が属する範囲のガンマカーブ情報を出力する第１ガンマカーブ設定部と、
   あらかじめ決められた外光照度強さ別第２ガンマカーブ情報中、前記外光照度に対応するガンマカーブ情報を出力する第２ガンマカーブ設定部と、
   前記入力デジタルビデオデータに前記外光照度情報（Ｉｒ）が含まれているか否かによって前記第１及び第２ガンマカーブ設定部の出力の中からいずれか１つを第１選択ガンマカーブ情報として選択するマルチプレクサと、
   前記選択されたガンマカーブ情報に対応するルックアップテーブルを利用して前記入力デジタルビデオデータを変調するデータマッピング部と
   を備えることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
6. 前記ガンマカーブ調整回路は、
   前記第１選択ガンマカーブ情報を参照して階調別の相対的明るさ関数（Ｆ）を計算した後、前記相対的明るさ関数（Ｆ）の階調別直線性をあらかじめ決められた基準値と比較した後、この比較結果によって前記第１選択ガンマカーブ情報または前記第１選択ガンマカーブ情報とは異なる第２選択ガンマカーブ情報を出力するガンマカーブ評価決定部をさらに備え、
   前記第２選択ガンマカーブ情報は、前記第１選択ガンマカーブ情報以外のガンマカーブ情報の中で前記相対的明るさ関数（Ｆ）の階調別直線性が一番良好なガンマカーブ情報である
   ことを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。
7. 画像を表示するための液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネル周りの外光照度を感知する外部光感知部と、
   調整調光信号によって出力輝度が制御されるバックライトと、
   入力デジタルビデオデータに対する分析結果及び前記外光照度の中で少なくともいずれか１つに基づいて前記調整調光信号を生成して、前記調整調光信号による前記画像の最大ホワイト輝度に基づいて前記入力デジタルビデオデータを変調して前記画像に対して使用者が感じる相対的な明るさを外光照度変化にかかわらず一定に調整するガンマカーブ調整回路と
   を備えることを特徴とする液晶表示装置。
8. 前記ガンマカーブ調整回路は、
   前記調整調光信号を生成する調光比調節部と、
   前記最大ホワイト輝度を計算する最大輝度計算部と、
   前記最大ホワイト輝度によって既設定された基準ガンマカーブを参照して階調別の相対的明るさ関数（Ｆ）を計算した後、前記相対的明るさ関数（Ｆ）の階調別直線性をあらかじめ決められた基準値と比較して前記入力デジタルビデオデータの変調のための動作制御信号を生成するガンマカーブ変換制御部と、
   前記動作制御信号に応答して、ｋビットからｍビットへのデータビット拡張を通じて２^k階調から２^m階調に階調数を拡張して、前記２^m階調で構成された輝度平面での相対的明るさカーブをｋビットで均等分割した後、均等分割された前記２^m階調それぞれに対して２^k階調をマッピングして階調レベルを変更した後、前記変更された階調レベルに合わせて前記入力デジタルビデオデータを変調するガンマカーブ変換部と
   を備えることを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置。
9. 前記ガンマカーブ調整回路は、
   １フレーム分の前記入力デジタルビデオデータを分析して最大階調値または最頻階調値を導出する映像信号分析部をさらに備える
   ことを特徴とする請求項８記載の液晶表示装置。
10. 画像を表示するための液晶表示パネルと、
    前記液晶表示パネル周りの外光照度を感知する外部光感知部と、
    前記外光照度に基づいてガンマ抵抗ストリングを構成する可変抵抗の抵抗値を可変させて前記画像に対して使用者が感じる相対的な明るさを外光照度変化にかかわらず一定に調整するガンマカーブ調整回路と
    を備えることを特徴とする液晶表示装置。
11. 画像を表示するための液晶表示パネルと、
    前記液晶表示パネル周りの外光照度を感知する外部光感知部と、
    調整調光信号によって出力輝度が制御されるバックライトと、
    入力デジタルビデオデータに対する分析結果及び前記外光照度の中で少なくともいずれか１つに基づいて前記調整調光信号を生成して、前記調整調光信号による前記画像の最大ホワイト輝度に基づいてガンマ抵抗ストリングを構成する可変抵抗の抵抗値を可変させて、前記画像に対して使用者が感じる相対的な明るさを外光照度変化にかかわらず一定に調整するガンマカーブ調整回路と
    を備えることを特徴とする液晶表示装置。
12. 画像が表示される液晶表示パネルを有する液晶表示装置の駆動方法において、
    前記液晶表示パネル周りの外光照度を感知する段階と、
    前記外光照度に基づいて入力デジタルビデオデータを変調して前記画像に対して使用者が感じる相対的な明るさを外光照度変化にかかわらず一定に調整する段階と
    を含むことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
13. 画像を表示するための液晶表示パネルと、調整調光信号によって出力輝度が制御されるバックライトとを有する液晶表示装置の駆動方法において、
    前記液晶表示パネル周りの外光照度を感知する段階と、
    入力デジタルビデオデータに対する分析結果及び前記外光照度の中で少なくともいずれか１つに基づいて前記調整調光信号を生成して、前記調整調光信号による前記画像の最大ホワイト輝度に基づいて前記入力デジタルビデオデータを変調して前記画像に対して使用者が感じる相対的な明るさを外光照度変化にかかわらず一定に調整する段階と
    を含むことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
14. 画像が表示される液晶表示パネルを有する液晶表示装置の駆動方法において、
    前記液晶表示パネル周りの外光照度を感知する段階と、
    前記外光照度に基づいてガンマ抵抗ストリングを構成する可変抵抗の抵抗値を可変させて前記画像に対して使用者が感じる相対的な明るさを外光照度変化にかかわらず一定に調整する段階と
    を含むことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
15. 画像を表示するための液晶表示パネルと、調整調光信号によって出力輝度が制御されるバックライトとを有する液晶表示装置の駆動方法において、
    前記液晶表示パネル周りの外光照度を感知する段階と、
    入力デジタルビデオデータに対する分析結果及び前記外光照度の中で少なくともいずれか１つに基づいて前記調整調光信号を生成して、前記調整調光信号による前記画像の最大ホワイト輝度に基づいてガンマ抵抗ストリングを構成する可変抵抗の抵抗値を可変させて前記画像に対して使用者が感じる相対的な明るさを外光照度変化にかかわらず一定に調整する段階と
    を含むことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。

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