JP2957824B2 - 液晶映像表示装置の階調補正回路 - Google Patents

液晶映像表示装置の階調補正回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液晶ビデオディスプレ
イ、液晶ビデオプロジェクタ等の液晶映像表示装置の階
調補正回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般的に液晶ビデオディスプレイは、CR
T ディスプレイと比較すると、映像の黒側と白側との間
を表現するダイナミックレンジが狭く、暗部、明部での
階調が壊れる。これを改善するために従来は固定の階調
補正を行うか、または映像信号の平均輝度(APL) に対応
して輝度信号 (Y信号) に対し階調補正を行っている。
また、映像信号の黒側の補正と、白側の補正とを各別に
行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように、輝度信号
に対して階調補正を行う場合は回路は1回路ですむが、
クロマ信号に対して階調補正を行うことができないの
で、再生した映像の色の飽和度が変わって色の再現性が
悪くなる。そのため高画質で映像の再現性を重視するハ
イビジョンディスプレイには適さない。また、3原色に
対して階調補正を行う場合、3原色の映像信号夫々の階
調補正特性にばらつきが生じると補正した部分の色の再
現性が悪くなるので3原色の映像信号を階調補正する特
性を完全に一致させる必要がある。したがって、従来、
階調補正する場合には、3原色の映像信号の階調補正特
性を個々に調整しなければならず、調整すべき箇所が多
い、そのため3原色の階調補正を行う特性を合わせるた
めに複雑な調整操作が必要であるという問題がある。
【0004】本発明は斯かる問題に鑑み、色の再現性を
劣化させずに、階調補正を簡単な調整で行える液晶映像
表示装置の階調補正回路を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る液晶映像表
示装置の階調補正回路は、液晶を用いて映像を表示する
液晶映像表示装置の階調補正回路において、3原色の1
つの映像信号のペデスタルを所定電圧にクランプした電
圧が入力され、映像信号の垂直帰線期間内にこれに所定
の基準信号を挿入して出力する基準信号挿入回路と、残
りの2原色の映像信号のペデスタルを所定電圧にクラン
プした電圧が各別に入力される第1,第2の伸長回路
と、前記基準信号挿入回路が出力する映像信号が入力さ
れる第3の伸長回路と、前記クランプした電圧が入力さ
れて映像信号の平均輝度を検出して伸長レベルを制御す
る制御信号を前記第1〜第3の伸長回路へ出力する平均
輝度検出、伸長レベル制御回路と、前記第1〜第3の伸
長回路が出力する夫々の映像信号の振幅を夫々調整する
第1〜第3の振幅調整回路と、第3の振幅調整回路から
出力される映像信号における前記基準信号のレベルを安
定させるべく制御信号を出力する振幅制御回路とを備
え、前記平均輝度検出、伸長レベル制御回路の出力であ
る制御信号により、第1,第2,第3の伸長回路は同一
特性のもとで映像信号の平均輝度が低い場合は黒レベル
に近い領域の映像信号の振幅を大きくし、平均輝度が高
い場合は白レベルに近い領域の映像信号の振幅を大きく
する階調補正を行い、振幅制御回路から出力される前記
基準信号の大きさを一定とするための制御信号により第
1,第2,第3の伸長回路が出力した映像信号の振幅を
制御すべく構成してあることを特徴とする。
【0006】
【作用】3原色の2つの映像信号のペデスタルをクラン
プした電圧を、第1,第2の伸長回路へ各別に入力す
る。残りの1つの映像信号のペデスタルをクランプした
電圧に、垂直帰線期間内で基準信号を挿入して第3の伸
長回路へ入力する。3原色の映像信号の夫々のペデスタ
ルをクランプした電圧により平均輝度を検出して、その
平均輝度により伸長レベルを制御する制御信号を作成し
て、各伸長回路へ与え、平均輝度が低い場合は黒レベル
に近い領域の映像信号の振幅を大きくし、平均輝度が高
い場合は白レベルに近い領域の映像信号の振幅を大きく
するように、各伸長回路に入力された映像信号を階調補
正する。各伸長回路が出力した夫々の映像信号に基づく
映像信号により、各伸長回路が出力した映像信号の振幅
を所定値になすよう制御する。これにより、平均輝度に
応じて見かけ上のダイナミックレンジを拡大できる。ま
た3原色の各映像信号の階調補正の特性を一致させ得
る。
【0007】
【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面により詳
述する。図1は本発明に係る液晶映像表示装置の階調補
正回路の構成を示すブロック図である。3原色の映像信
号B,G,Rはクランプ回路1B ,1G ,1R へ入力さ
れる。クランプ回路1B ,1G ,1R には、ペデスタル
をクランプするタイミングを定めるクランプパルスCLP
が与えられる。クランプ回路1B ,1G がクランプした
電圧たる映像信号は伸長回路3B ,3G へ入力され、伸
長回路3B ,3Gが出力する映像信号は振幅調整回路4
B ,4G へ入力される。クランプ回路1Rがクランプし
た電圧は基準信号挿入回路2へ入力され、基準信号挿入
回路2が出力する映像信号は伸長回路3R へ入力され
る。伸長回路3R が出力する映像信号は振幅調整回路4
R へ入力される。
【0008】100IREに相当する基準信号を挿入するタイ
ミングを定めるための切換信号V−SWは、基準信号挿入
回路2及び振幅制御回路6へ入力される。クランプ回路
B,1G ,1R 夫々がクランプした電圧はともに平均
輝度検出、伸長レベル制御回路5へ入力され、検出した
平均輝度により作成された伸長レベルを制御する制御信
号SL は伸長回路3B ,3G ,3R へ与えられる。振幅
制御回路6が出力する制御信号SCTR は振幅調整回路4
B ,4G ,4R へ与えられる。振幅調整回路4B
G ,4R から階調補正を行った色信号B0 ,G0 ,R
0 が出力され、色信号R0 は振幅制御回路6へ入力され
る。振幅制御回路6にはクランプパルスCLPが与えられ
る。
【0009】図2は、伸長回路3R の構成を示す回路図
であり、伸長回路3B ,3G も同様に構成される。信号
入力端子3aはコレクタ接地のトランジスタTR1 のベース
と接続され、そのエミッタはトランジスタTR2 のベース
と接続され、抵抗R0を介して電源端子+B1と接続され
る。電源端子+B1はコンデンサ (図示せず) を介して交
流的に接地される。トランジスタTR2 のエミッタは抵抗
R2を介して接地され、抵抗R3を介してトランジスタTR3
のエミッタと、抵抗R4を介してコレクタ接地のトランジ
スタTR4 のエミッタと接続される。トランジスタTR2 の
コレクタは抵抗R1を介して電源端子+B1と接続され、抵
抗R5を介してトランジスタTR5 のベースと接続される。
【0010】トランジスタTR3 のコレクタは電源端子+
B1と接続され、そのベースは抵抗R6を介して接地され、
抵抗R7,R8,R9の直列回路を介して電源端子+B2と接続さ
れる。抵抗R8とR9との接続部はトランジスタTR4 のベー
スと接続される。抵抗R7とR8との接続部は、平均輝度検
出、伸長レベル制御回路5からの伸長レベル制御電圧が
入力される制御電圧入力端子3bと接続される。トランジ
スタTR5 のコレクタは電源端子+B1と接続され、そのエ
ミッタは階調補正された映像信号を出力する信号出力端
子3cと接続され、抵抗R10 を介して接地される。
【0011】図3は振幅制御回路6の構成を示すブロッ
ク図である。振幅制御回路6はクランプ部6a、サンプ
ル、ホールド部6b及び誤差検出部6cにより構成される。
クランプ部6aには、振幅調整回路4R (図1参照)が出
力する階調補正された映像信号R0 が入力され、またク
ランプパルスCLP が与えられる。クランプ部6aが出力す
る映像信号はサンプル、ホールド部6bへ入力される。サ
ンプル、ホールド部6bには切換信号V−SWが与えられ
る。サンプル、ホールド部6bが出力する信号は誤差検出
部6cに入力され、誤差検出部6cは振幅調整回路4R へ与
える制御信号SCTRを出力する。
【0012】次にこのように構成した液晶映像表示装置
の階調補正回路の動作を説明する。なお、映像信号R、
G、Bはいずれも同様に階調補正が行われるようにして
いるため、映像信号Rについて説明する。クランプ回路
R に映像信号Rが入力されると、クランプ回路1R
入力された映像信号RのペデスタルをクランプパルスCL
P のタイミングでクランプし、クランプした電圧を出力
し、基準信号挿入回路2へ入力する。なお、クランプ基
準電圧は映像信号R,G,Bの夫々に同じ電源を使用し
て映像信号R,G,B間にクランプ電圧のばらつきが生
じないようにする。
【0013】クランプ回路1R が出力するクランプ電圧
が基準信号挿入回路2へ入力されると、基準信号挿入回
路2は図4に示すように映像信号Rの垂直帰線期間1H内
に、切換信号V−SWにより100IREに相当する基準信号を
挿入する。一方、クランプ回路1R からのクランプ電圧
が平均輝度検出、伸長レベル制御回路5へ入力されて、
平均輝度検出、伸長レベル制御回路5は映像信号Rの3
原色の映像信号により輝度信号を得るマトリクス回路で
輝度信号(Y信号)を作成して、コンデンサと抵抗とか
らなる積分回路によって平均輝度を検出する。そして、
検出した平均輝度の信号により伸長回路を制御する制御
信号SL を出力し、伸長回路3R へ与える。
【0014】そして伸長回路3R に入力されているクラ
ンプ電圧たる映像信号を、平均輝度検出、伸長レベル制
御回路5からの制御信号SL に応じて白側又は黒側を伸
長する。即ち、クランプ電圧たる映像信号が入力された
場合、図2に示すトランジスタTR2 は直流直結の反転ア
ンプであるから、トランジスタTR3 とTR4 とがオフして
いるときにはアンプゲインGAは、近似的にGA=R1/R2と
なる。そして図5に示すようにトランジスタTR2 のベー
スに入力された、映像信号Rの一定している0IRE(黒レ
ベル) に対して平均輝度に応じて変化している制御信号
L によりトランジスタTR3 のベース電位が高くなった
場合には、トランジスタTR3 のベース電位に対し、トラ
ンジスタTR2 のベース電位が低くなった期間の映像信号
Rに対してトランジスタTR3 がオンする。
【0015】トランジスタTR3 がオンすると電源端子+
B1が交流的に接地されているから、トランジスタTR2 の
エミッタ抵抗R2に対し抵抗R3が並列接続された状態にな
り、トランジスタTR3 がオンしている期間はトランジス
タTR2 のゲインが高くなり、黒側を伸長、即ち黒レベル
に近い領域の映像信号の振幅を大きくする。また、トラ
ンジスタTR4 はトランジスタTR3 とは反対に白側を伸
長、即ち白レベルに近い領域の映像信号の振幅を大きく
する。そして、トランジスタTR3 及びトランジスタTR4
の夫々のベースバイアスは平均輝度(APL) が50%のとき
白側及び黒側の階調補正を行わない電位に設定し、平均
輝度が基準値より低くなった場合に制御信号SL のレベ
ルが高くなり黒側の伸長、即ち黒レベルに近い領域の映
像信号の振幅を大きくし、反対に平均輝度が基準値より
高くなった場合は制御信号のレベルが低くなり白側を伸
長、即ち白レベルに近い領域の映像信号の振幅を大きく
する。
【0016】このような伸長動作を伸長補正特性を示す
図6により説明する。映像信号Rの入力を0.7 VP-P
伸長動作を行わない場合のトランジスタTR2 のゲインを
1倍とし、白側、黒側の伸長時のゲインを2倍としたと
き、伸長回路3R のゲイン特性は、平均輝度が50%の場
合は折線aとなり、平均輝度が低くなるにしたがって折
線bの方向へ移動する。反対に平均輝度が高くなると折
線cの方向へ移動し、平均輝度に応じて連続的に白側又
は黒側の伸長動作を行う。
【0017】そして伸長動作を行った伸長回路3R の出
力信号は振幅調整回路4R へ入力され、振幅調整回路4
R が出力する映像信号R0 は振幅制御回路6のクランプ
部6aへ入力され、映像信号R0 のペデスタルをクランプ
して、クランプした電圧をサンプル、ホールド部6bに入
力し、垂直帰線期間1Hに挿入されている100IREの基準信
号の大きさをサンプリングして、その電位をホールドす
る。そしてホールドした電位を誤差検出部6cへ入力して
基準電位と比較し、ホールド電位と基準電位との差、即
ち100IREの基準信号の大きさが常に一定 (0.7 VP-P
になし得る制御信号SCTR を出力して振幅調整回路4R
へ与えて、振幅調整回路4R から出力される映像信号R
0 を常に所定レベルに安定させる。
【0018】なお、このように伸長回路3R に与える制
御信号SL を伸長回路3B ,3G に共通に与える。ここ
でクランプ回路1B ,1G ,1R から振幅調整回路
B ,4G ,4R までの夫々の回路途中のゲインを同一
にしているので、伸長回路3B ,3G ,3R に入力され
た映像信号を同一特性で階調補正することができる。ま
た振幅調整回路4B ,4G ,4R を、振幅制御回路6が
出力する制御信号SCTR により共通に制御するから、振
幅調整回路4B ,4G ,4R から出力する階調補正され
た映像信号B0 ,G0 ,R0 の振幅を、一定にでき一致
させることができる。
【0019】このようにして伸長動作を行った場合に
は、映像信号の入出力特性は図7に示すようになる。即
ち、映像信号の平均輝度が50%より低くなると、平均輝
度に応じて折線eの方向へ移行し、反対に50%より高く
なると平均輝度に応じて折線fの方向へ移行する。これ
により平均輝度が低くなれば平均輝度に応じて黒側を伸
長し、白側を反対に圧縮する。また平均輝度が高くなる
と、平均輝度に応じて白側を伸長し、黒側を圧縮する。
【0020】これにより、映像信号の平均輝度が低くな
り、映像が暗くなるにともなって黒側を伸長するため、
黒側の階調表現能力を改善する。反対に平均輝度が高く
なると白側を伸長し、白側の階調表現能力を改善するこ
とになり、見かけ上のダイナミックレンジを拡大するこ
とになる。そして3原色の映像信号を階調補正する特性
を一致させ得るから、色の再現性が損なわれない。ま
た、平均輝度検出、伸長レベル制御回路において伸長レ
ベルを制御する開始位置及び振幅制御回路において階調
補正した映像信号の振幅を制御する開始位置を定める調
整操作をするのみで3原色の映像信号を階調補正を行わ
せることができ、従来のように多い調整箇所を調整する
等の複雑な調整操作を要しない。
【0021】
【発明の効果】以上詳述したように本発明は映像信号の
平均輝度が低くなれば黒側を伸長、即ち黒レベルに近い
領域の映像信号の振幅を大きくして白側を圧縮し、平均
輝度が高くなれば白側を伸長、即ち白レベルに近い領域
の映像信号の振幅を大きくして黒側を圧縮するようにし
たから、見かけ上のダイナミックレンジを拡大できる。
また各伸長回路及び各伸長回路が出力した映像信号の振
幅を共通に制御するから階調補正の特性に差が生じず色
の再現性が損なわれない。また伸長レベルの制御回路レ
ベル及び階調補正した映像信号の振幅補正開始レベルの
みを調整操作するだけで3原色の映像信号夫々の補正特
性を一致させることができるから階調の補正操作に煩わ
しさがない等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る液晶映像表示装置の階調補正回路
の構成を示すブロック図である。
【図2】伸長回路の構成を示す回路図である。
【図3】振幅制御回路の構成を示す回路図である。
【図4】映像信号に基準信号を挿入した信号の波形図で
ある。
【図5】伸長回路の動作説明図である。
【図6】伸長回路の入出力特性図である。
【図7】平均輝度に対する階調補正特性図である。
【符号の説明】
B ,1G ,1R クランプ回路 2 基準信号挿入回路 3B ,3G ,3R 伸長回路 4B ,4G ,4R 振幅調整回路 5 平均輝度検出、伸長レベル制御回路 6 振幅制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04N 9/69 H04N 9/30

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液晶を用いて映像を表示する液晶映像表
    示装置の階調補正回路において、3原色の1つの映像信
    号のペデスタルを所定電圧にクランプした電圧が入力さ
    れ、映像信号の垂直帰線期間内にこれに所定の基準信号
    を挿入して出力する基準信号挿入回路と、残りの2原色
    の映像信号のペデスタルを所定電圧にクランプした電圧
    が各別に入力される第1,第2の伸長回路と、前記基準
    信号挿入回路が出力する映像信号が入力される第3の
    回路と、前記クランプした電圧が入力されて映像信号
    の平均輝度を検出して伸長レベルを制御する制御信号を
    前記第1〜第3の伸長回路へ出力する平均輝度検出、
    レベル制御回路と、前記第1〜第3の伸長回路が出力
    する夫々の映像信号の振幅を夫々調整する第1〜第3の
    振幅調整回路と、第3の 振幅調整回路から出力される映像信号における前
    記基準信号のレベルを安定させるべく制御信号を出力す
    る振幅制御回路とを備え、前記平均輝度検出、伸長レベ
    ル制御回路の出力である制御信号により、第1,第2,
    第3の伸長回路は同一特性のもとで映像信号の平均輝度
    が低い場合は黒レベルに近い領域の映像信号の振幅を大
    きくし、平均輝度が高い場合は白レベルに近い領域の映
    像信号の振幅を大きくする階調補正を行い、振幅制御回
    路から出力される前記基準信号の大きさを一定とするた
    めの制御信号により第1,第2,第3の伸長回路が出力
    した映像信号の振幅を制御すべく構成してあることを特
    徴とする液晶映像表示装置の階調補正回路。
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