JP3308127B2 - 液晶用輝度調整装置 - Google Patents

液晶用輝度調整装置

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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、輝度調整装置に関し、
特に液晶表示装置の映像信号処理装置に利用される輝度
調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、液晶表示装置の映像信号処理装置
に利用される輝度調整装置が知られている。
【０００３】液晶パネルの入力電圧輝度特性例は、図８
に示すようになっている。なお。図８は、ノーマリーホ
ワイト型液晶パネルの例であり、以下の説明もノーマリ
ーホワイト型の液晶パネルの例で行うが、ノーマリーブ
ラック型の液晶パネルでも同様に考えられる。ノーマリ
ーホワイト型液晶パネルの場合、液晶パネルのコモン電
極の電位に対して入力電圧が高いと輝度が低くなり、低
いと輝度が高くなる。また、入力電圧の低い部分と高い
部分で、入力電圧に対して非線形性を示している。一
方、一般に映像信号電圧はブラウン管の特性に合わせて
補正されている。そのため、液晶表示装置では入力映像
信号電圧を、図９の入出力電圧特性例に示すように、ガ
ンマ補正回路で液晶パネルに適合した映像信号電圧に変
換する必要がある。
【０００４】従来の液晶表示装置のガンマ補正回路は、
映像信号入力電圧によって増幅率が変化する特性をもつ
回路で、図９に示すような入出力電圧特性に近似してい
る。３値増幅率をもつ従来のガンマ補正回路は、図１０
に示すような入出力電圧特性をもっていた。
【０００５】以下、図１０の入出力電圧特性について説
明する。
【０００６】液晶パネルが最小輝度（黒表示）の時のガ
ンマ補正回路の出力電圧をＹ０、最大輝度（１００％白
表示）の時のガンマ補正回路の出力電圧をＹ１とする。
このときガンマ補正回路の入力電圧は、それぞれ、ガン
マ補正回路の出力電圧がＹ０のときＶ０、Ｙ１のときＶ
１である。図１０の入出力電圧特性をもつガンマ補正回
路では、入力電圧Ｖ３、Ｖ４の２点を境界に、増幅率Ａ
１，Ａ２，Ａ３で図９に示したガンマ特性曲線に近似し
ている。
【０００７】このようなガンマ補正特性をもつ映像信号
処理回路では従来、図１１に示すような輝度調整が行わ
れていた。すなわち、入力信号の黒レベルを対応するガ
ンマ補正曲線のどの位置に設定するかにより輝度を設定
していた。図１１の入力波形ａでは入力信号の黒レベル
を液晶パネルの表示でも黒となり、また入力信号の白１
００％を液晶パネルの表示でも白１００％となるように
設定してある。この時、灰色（白５０％）を示すべき入
力信号電圧をＶ１とし、Ｖ１に対するガンマ補正回路の
出力電圧をＹ１とする。
【０００８】次に入力波形ａからｃに変化させた場合、
黒よりも若干浮いた黒色を示すべき入力信号は、液晶パ
ネルでは黒と表示され白１００％の入力信号は液晶パネ
ルでは１００％白よりも輝度が下がった白を表示する。
この時、灰色（白５０％）を示すべき入力信号電圧はＶ
１からＶ１′に変化しており、Ｖ１′に対するガンマ補
正回路の出力電圧もＹ１からＹ１′に変化している。
【０００９】液晶パネルに表示される輝度は、液晶のコ
モン電極電圧と入力信号電圧との差電圧により決まる。
従って、差電圧が大きいほど輝度は暗くなる。このた
め、入力波形ａからｃに変化させた場合、灰色（白５０
％）を示すべき入力電圧Ｖ１とＶ１′に対するガンマ補
正回路の出力電圧Ｙ１とＹ１′に着目すると、コモン電
圧に対するＹ１，Ｙ１′の電位差はＹ１よりもＹ１′の
方が高いため、Ｙ１′の方がＹ１に比べ暗く表示され
る。従って、入力波形ａよりもｃの方が全体的に暗く表
示されることがわかる。
【００１０】同様に入力波形をａからｂに変化させた場
合、入力信号の黒レベルは液晶パネルでは黒よりも浮い
た黒色に表示され、灰色を示すべき入力信号電圧では白
１００％を示し、入力波形ａよりｂの方が全体的に明る
く表示される。入力波形ａ、ｂ、ｃそれぞれに対するガ
ンマ補正回路の出力波形をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃに示す。
【００１１】このような輝度調整装置で、ガンマ補正回
路に必要とされる出力ダイナミックレンジはガンマ補正
回路の出力波形に示ように黒から白１００％の範囲以上
の範囲を必要とする。その理由として図８に示す液晶の
入力電圧と輝度との特性は、液晶パネルを所定方向から
見たときの輝度特性であり、液晶パネルをみる角度を変
えると、この特性が入力電圧方向にシフトする。このた
め、図１１のガンマ補正回路の出力波形がＡからＢに変
化した場合、波形Ａの白１００％以上にも階調を有する
波形を液晶パネルに入力しておく必要がある。同様に、
出口波形がＡからＣに変化した場合でも波形Ａにおいて
黒を示すガンマ補正回路の出力電圧よりもさらに低い電
圧まで階調を有する波形を液晶パネルに入力しておく必
要がある。このため、従来の輝度調整装置ではガンマ補
正回路の出力ダイナミックレンジ、すなわち映像信号処
理回路のダイナミックレンジを広くとる必要があった。
【００１２】液晶パネル１０を駆動するための周辺回路
は、図１２に示すように、信号源１からの映像信号の輝
度を調整するレベルシフト回路２と、タイミングパルス
を生成するタイミング信号処理回路３とを具備してお
り、レベルシフト回路２とタイミング信号処理回路３と
には入力された映像信号を液晶パネルの特性に合わせた
ガンマ補正を行うガンマ補正回路４が接続されている。
また、ガンマ補正回路４とタイミング信号処理回路３と
には映像信号に所定の処理を行う映像信号処理回路５が
接続されており、映像信号処理回路５とタイミング信号
処理回路３とには水平ドライバ６が接続されている。タ
イミング信号処理回路３にはコモン電圧を発生するコモ
ン電圧発生回路７と垂直ドライバ８が接続されており、
コモン電圧発生回路７にはコモンドライバ９が接続され
ている。
【００１３】映像信号は信号からレベルシフト回路２を
通り前述したガンマ補正回路４から映像信号処理部５に
入力される。同じく映像信号はタイミング信号処理部３
に入力される。
【００１４】レベルシフト回路２とガンマ補正回路４で
は、入力された映像信号は液晶パネルの特性にあわせた
ガンマ補正と輝度調整とが行われ、さらに補正された信
号と同極性の正極性映像信号と逆極性の負極性映像信号
が形成され、水平ドライバ６を介し液晶パネル１０に印
加される。また、信号の極性反転に対応して液晶パネル
１０のコモン電極電圧も極性反転され、コモンドライバ
９を介し液晶パネル１０に与えられる。タイミンダ信号
処理部３では映像信号から同期信号が抜き取られ、この
同期信号に同期したタイミングパルスが形成され、水平
ドライバ６、垂直ドライバ８及び各信号処理部に供給さ
れ、このシステム全体の同期がとられている。
【００１５】ここで、従来のガンマ補正回路を図１３及
び図１４を用いて説明する。
【００１６】トランジスタＱ１、Ｑ２、可変電圧源Ｙ
１、定電流源Ｉ１、Ｉ２、抵抗Ｒ１、Ｒ２により増幅回
路αが構成されている。また、この増幅回路αは出力電
圧ＶＯＵＴ１の直流電圧を可変するレベルシフト回路も
兼ねている。この増幅回路αの出力段には、トランジス
タＱ３、Ｑ４、定電圧源Ｖ２、定電流源Ｉ３からなる圧
縮回路βが接続されている。また、この他に増幅回路α
の出力段には、トランジスタＱ６、Ｑ７、定電流源Ｉ
５、抵抗Ｒ４からなる圧縮制限回路γが接続されてい
る。
【００１７】以下にこのガンマ補正回路の動作について
説明する。なお、説明に際し、トランジスタのベース電
流を無視し、ベース−エミッタ間電圧はＮＰＮ、ＰＮＰ
トランジスタを問わずＶＢＥ（一定）と仮定し、Ｒ２を
流れる電流をＩ６、Ｒ３を流れる電流をＩ７、トランジ
スタＱ２のコレクタ電流をＩ８、Ｒ１を流れる電流をＩ
９とする。
【００１８】まず、Ｑ５のベース電位Ｖ３を求めると、 Ｖ３＝ＶＯＵＴ１一ＶＢＥ（Q7）−Ｒ４×Ｉ５＋ＶＢＥ（Q6） ＝ＶＯＵＴ１−Ｒ４×Ｉ５ となる。次に、Ｑ４とＱ５に着目すると、Ｑ４とＱ５の
エミッタは共通電位となっているため、Ｑ４のベース電
位Ｖ２とＱ５のベース電位Ｖ３とを比べた場合、Ｖ２＞
Ｖ３の時、定電流Ｉ３はＱ４を流れるため、Ｑ４のエミ
ッタ電位はＶ２−ＶＢＥ（Q4）となる。同様にＶ２＜Ｖ
３の時、定電流Ｉ３はＱ５を流れるため、Ｑ５のエミッ
タ電位はＶ３−ＶＢＥ（Q5）となる。
【００１９】（１）Ｖ２＞Ｖ３の場合の動作。
【００２０】即ち、Ｖ２＞ＶＯＵＴ１−Ｒ４×Ｉ５のと
きで、この式を変形して、ＶＯＵＴ１＜Ｖ２＋Ｒ４×Ｉ
５の時である。
【００２１】Ｒ３とＱ３に着目すると、Ｑ３のベース電
位（Ｑ４のエミッタ電位）は前に述べた通りＶ２−ＶＢ
Ｅ（Q4）であるから、ＶＯＵＴ１が、 Ｖ２−ＶＢＥ（Q4）＋ＶＢＥ（Q3）＝Ｖ２ 以上にならなければＱ３、Ｒ３には電流が流れない（Ｉ
７＝０）。ＶＯＵＴ１がＶ２以上であれば、 Ｉ７＝（ＶＯＵＴ１−Ｖ２）／Ｒ３ の電流が流れる。従って、ａ）ＶＯＵＴ１＜Ｖ２の時及
び、ｂ）ＶＯＵＴ１＞Ｖ２の時にさらに場合分けして説
明する。
【００２２】ａ）ＶＯＵＴ１＜Ｖ２の時は、 Ｉ７＝Ｏ Ｉ６＝ｌ８＋Ｉ７ Ｉ８＋Ｉ９＝Ｉ２ Ｉ９＝（ε−Ｖ１）／Ｒ１ ＶＯＵＴ１＝ＶＣＣ−Ｒ２×Ｉ６ が成り立つ。ただし、電源電圧をＶＣＣ、Ｑ１に入力さ
れる映像信号の黒レベルをεとする。
【００２３】以上の連立方程式を解くと、 ＶＯＵＴ１＝ＶＣＣ−Ｒ２×Ｉ２＋Ｒ２／Ｒ１×（ε−Ｖ１） となる。すなわち、出力電圧ＶＯＵＴ１が入力電圧ε−
Ｖ１に対しＲ２／Ｒ１の利得で変化することがわかる。
【００２４】ｂ）ＶＯＵＴ１＞Ｖ２の時は、 Ｉ７＝（ＶＯＵＴ１−Ｖ２）／Ｒ３ Ｉ６＝Ｉ８＋Ｉ７ Ｉ８＋Ｉ９＝Ｉ２ Ｉ９＝（ε−Ｖ１）／Ｒ１ ＶＯＵ丁１＝ＶＣＣ−Ｒ２×Ｉ６ が成り立つ。この連立方程式を解くと、
【００２５】
【数１】
【００２６】となる。すなわち、出力電圧ＶＯＵＴ１が
入力電圧ε−Ｖ１に対しＲ３／（Ｒ３＋Ｒ２）×Ｒ２／
Ｒ１の利得で変化しており、入力電圧の利得Ｒ２／Ｒ１
に対しＲ３／（Ｒ３＋Ｒ２）倍に利得が下がり出力が圧
縮されている。
【００２７】（２）Ｖ２＜Ｖ３の場合の動作。
【００２８】即ち、Ｖ２＜ＶＯＵＴ１−Ｒ４×Ｉ５の時
で、これを変形すると、ＶＯＵＴ１＞Ｖ２＋Ｒ４×Ｉ５
の時である。この時、 Ｉ７＝（ＶＯＵＴ１−Ｖ３）／Ｒ３ Ｉ６＝Ｉ８＋Ｉ７ ｌ８＋Ｉ９＝Ｉ２ １９＝（ε−Ｖ１）／Ｒ１ ＶＯＵＴ１＝ＶＣＣ−Ｒ２×Ｉ６ Ｖ３＝ＶＯＵＴ１一Ｒ４×Ｉ５ が成り立つ。この連立方接式を解くと、
【００２９】
【数２】
【００３０】となる。すなわち、上述した（１）のｂ）
の時の制限された利得がＲ２／Ｒ１に回復し、出力振幅
の圧縮が制限されている。
【００３１】以上の計算結果を横軸にε−Ｖ１、縦軸に
ＶＯＵＴ１として図に表したのが図１４である。Ｖ１＝
εと設定することにより、図１１のａに示す入力状態と
なり出力波形は図１１Ａが得られる。また、 Ｖ１＝ε＋Ｒ１／Ｒ２（Ｖ２−ＶＣＣ＋Ｒ２×Ｉ２） と設定することにより、図１１ｃに示す入力状態とな
り、出力はＣが得られる。同様に、 Ｖ１＝ε−Ｒ１／Ｒ２（Ｖ２−ＶＣＣ＋Ｒ２×Ｉ２） と設定すると図１１ｂ、Ｂが得られる。
【００３２】また、従来考案されている輝度調整装置と
して、特開平５−９４１５６号公報に開示されている液
晶表示装置がある。この液晶表示装置では、コントラス
トを下げることにより輝度を下げている。さらに、コン
トラストを下げることによる階調表示の劣化を防ぐため
にガンマ補正曲線を変化させ、十分な階調表示が得られ
るようにしている。
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】上述したような図１２
に示す従来のシステムで映像信号処理部の出力電圧範囲
が広いと、すなわち出力ダイナミックレンジが広いと、
水平ドライバＩＣの耐圧を高くする必要がある。耐圧を
高くするためには、耐圧を高くするための工程をＩＣ製
造工程に追加するか、または各素子間の間隔を広くとる
必要がある。これにより、水平ドライバＩＣのチップサ
イズが大きくなる。更に、このようにすることにより、
水平ドライバ６のコストが増し、これにより水平ドライ
バ６、垂直ドライバ８、コモンドライバ９、液晶パネル
１０を含む液晶モジュール１１全体の価格が上昇する。
【００３４】また、特開平５−９４１５６号公報に開示
されている従来の液晶表示装置では、白側の輝度は変化
しても黒側付近の輝度はほとんど変化しない。液晶パネ
ルの輝度を日中に最良に調整した状態で夜間に見た場
合、夜間では日中に比べて人の瞳孔が開き、黒側の階調
に敏感となり、逆に白側の階調に鈍感となる。このた
め、白側の輝度を下げる必要があるが、同時に黒側の輝
度も下げる必要がある。これは日中黒と判断していた輝
度は、夜間では瞳孔が開くと黒よりも浮いた輝度に見え
るからである。逆に、夜間に最良輝度となるように調整
した状態で日中見た場合、日中では夜間に及べ人の瞳孔
が狭まり、黒側の階調に鈍感となり、白側の階調に敏感
となる。このため、白側の輝度を上げる必要と同時に、
黒側の輝度を上げる必要がある。日中に狭まった瞳孔で
は黒側の輝度を上げなければ黒側の階調を判断すること
ができず、液晶パネルの周囲環壊の変化に対する黒側の
輝度調整に配慮されていない。
【００３５】さらに、日中だけでも液晶パネルを見る角
度により液晶の輝度特性が変化するため、正面から見た
とき黒でも、斜めから見た時、黒より浮いた灰色に見え
る場合があるため、黒レベルを動かす必要があり、黒側
の輝度変化に対し配慮がなされていないため、液晶を正
面から見た場合のみしか階調を表現できない。
【００３６】本発明は、上記のような課題を解消するた
めになされたもので、映像信号処理部の出力ダイナミッ
クレンジを狭くし、水平ドライバのコストを低く抑える
ことのできる輝度調整装置を提供するものである。
【００３７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、前述の
目的は、液晶表示装置の輝度調整を行う装置であって、
映像信号の入力電圧に対する映像信号の出力電圧の増幅
率が変化する箇所を３つ以上備えるガンマ補正曲線を、
液晶表示装置の輝度の調整量に応じて、前記ガンマ補正
曲線の形状を維持したまま、該ガンマ補正曲線の前記増
幅率が変化する箇所の出力電圧値を変化させて、映像信
号の入力電圧に対する映像信号の出力電圧を補正する補
正手段と、前記補正手段と連動して、前記入力電圧の使
用レンジを固定したまま輝度調整を行うために、前記補
正手段によって変化された前記ガンマ補正曲線の増幅率
が変化する箇所の出力電圧変化量と同じだけ、コモン電
極の電圧値を変化させて調整する調整手段とを備え、前
記補正手段は、黒レベルの入力信号電圧が固定された所
定の出力電圧となるように、および一定のダイナミック
レンジ内でガンマ補正が行われるように、ガンマ補正曲
線を変化させることを特徴とする請求項１に記載の輝度
調整装置によって達成される。
【００３８】本発明によれば、前述の目的は、前記液晶
表示装置の周囲の光の強度を検出する検出手段と、前記
検出手段により検出した強度に応じて、前記補正手段と
前記調整手段とを連動させることを特徴とする請求項２
に記載の輝度調整装置によって達成される。
【００３９】本発明によれば、前述の目的は、前記液晶
表示装置の表示面の傾きを検出する検出手段と、前記検
出手段により検出した傾きに応じて、前記補正手段と前
記調整手段とを連動させることを特徴とする請求項３に
記載の輝度調整装置によって達成される。
【００４０】本発明によれば、前述の目的は、前記補正
手段で出力電圧の黒レベルを第１の所定の電圧にクラン
プするペデスタルクランプ回路を更に備えることを特徴
とする請求項４に記載の輝度調整装置によって達成され
る。
【００４１】本発明によれば、前述の目的は、液晶表示
装置の輝度調整を行う装置であって、映像信号の入力電
圧に対する映像信号の出力電圧の増幅率が変化するガン
マ補正曲線の箇所として第１の基準電圧、前記第１の基
準電圧より高い第２の基準電圧及び前記第２の基準電圧
より高い第３の基準電圧を設定する手段と、前記映像信
号の出力電圧が前記第１の基準電圧よりも低い際には前
記増幅率を第１の圧縮率で圧縮する手段と、前記映像信
号の出力電圧が前記第２の基準電圧より高く、前記第３
の基準電圧以下の際には前記増幅率を第２の圧縮率で圧
縮する手段と、前記映像信号の出力電圧が前記第３の基
準電圧よりも高い際には前記第２の圧縮率での圧縮を制
限する手段と、前記映像信号の出力電圧が、前記第１の
基準電圧以上でありかつ前記第２の基準電圧より低い際
には、前記増幅率を維持する手段と、前記ガンマ補正曲
線の形状を維持したまま、前記第１、第２及び第３の基
準電圧を液晶表示装置の輝度の調整量に応じて連動して
変化させ、映像信号の入力電圧に対する映像信号の出力
電圧を補正する補正手段と、前記補正手段と連動して、
前記入力電圧の使用レンジを固定するために、前記補正
手段によって変化された前記第１、第２及び第３の基準
電圧の電圧変化量と同じだけ変化するように、コモン電
極の電圧を調整する調整手段とを備え、前記補正手段
は、黒レベルの入力信号電圧が固定された所定の出力電
圧となるように、および一定のダイナミックレンジ内で
ガンマ補正が行われるように、前記第１、第２及び第３
の基準電圧を変化させることを特徴とする請求項５に記
載の輝度調整装置によって達成される。
【００４２】本発明によれば、前述の目的は、前記補正
手段で出力電圧の黒レベルを第１の所定の電圧にクラン
プするペデスタルクランプ回路を更に備えることを特徴
とする請求項６に記載の輝度調整装置によって達成され
る。
【００４３】
【作用】請求項１に記載の輝度調整装置においては、補
正手段により、映像信号の入力電圧に対する映像信号の
出力電圧の増幅率が変化する箇所を３つ以上備えるガン
マ補正曲線を、液晶表示装置の輝度の調整量に応じて、
ガンマ補正曲線の形状を維持したまま、該ガンマ補正曲
線の増幅率が変化する箇所の出力電圧値を変化させて、
映像信号の入力電圧に対する映像信号の出力電圧を補正
し、調整手段により、補正手段と連動して、入力電圧の
使用レンジを固定したまま輝度調整を行う ために、補正
手段によって変化された前記ガンマ補正曲線の増幅率が
変化する箇所の出力電圧変化量と同じだけ、コモン電極
の電圧値を変化させて調整する。ここで、補正手段は、
黒レベルの入力信号電圧が固定された所定の出力電圧と
なるように、および一定のダイナミックレンジ内でガン
マ補正が行われるように、ガンマ補正曲線を変化させ
る。これにより、狭いダイナミックレンジ内で輝度調整
を行うことが可能となり、輝度調整装置のコストを低減
し得る。
【００４４】請求項２に記載の輝度調整装置において
は、検出手段により液晶表示装置の周囲の光の強度が検
出され、検出手段により検出した強度に応じて、補正手
段と調整手段とが連動される。これにより、使用する周
囲の環境の変化に応じて自動的に輝度調整を行うことが
可能となる。
【００４５】請求項３に記載の輝度調整装置において
は、検出手段により液晶表示装置の表示面の傾きが検出
され、検出手段により検出した傾きに応じて、補正手段
と調整手段とが連動される。これにより、液晶表示装置
の傾きの変化に応じて自動的に輝度調整を行うことが可
能となる。
【００４６】請求項４に記載の輝度調整装置において
は、ペデスタルクランプ回路により補正手段で出力電圧
の黒レベルが第１の所定の電圧にクランプされる。これ
により、入力信号の平均値が変化した際にも、黒レベル
を一定とすることが可能となる。
【００４７】請求項５に記載の輝度調整装置において
は、設定する手段により、映像信号の入力電圧に対する
映像信号の出力電圧の増幅率が変化するガンマ補正曲線
の箇所として第１の基準電圧、前記第１の基準電圧より
高い第２の基準電圧及び第２の基準電圧より高い第３の
基準電圧が設定され、第１の圧縮率で圧縮する手段によ
り映像信号の出力電圧が第１の基準電圧よりも低い際に
は増幅率が第１の圧縮率で圧縮され、第２の圧縮率で圧
縮する手段により映像信号の出力電圧が第２の基準電圧
より高く、第３の基準電圧以下の際には増幅率が第２の
圧縮率で圧縮され、第２の圧縮率を制限する手段により
映像信号の出力電圧が第３の基準電圧よりも高い際には
第２の圧縮率での圧縮が制限され、増幅率を維持する手
段により映像信号の出力電圧が、第１の基準電圧以上で
ありかつ第２の基準電圧より低い際には、増幅率が維持
され、補正手段により、前記ガンマ補正曲線の形状を維
持したまま、第１、第２及び第３の基準電圧を液晶表示
装置の輝度の調整量に応じて連動して変化させ、映像信
号の出力電圧が補正され、調整手段により、補正手段と
連動して、前記入力電圧の使用レンジを固定するため
に、補正手段によって変化された前記第１、第２及び第
３の基準電圧の電圧変化量と同じだけ変化するように、
コモン電極の電圧が調整される。ここで、補正手段は、
黒レベルの入力信号電圧が固定された所定の出力電圧と
なるように、および一定のダイナミックレンジ内でガン
マ補正が行われるように、第１、第２及び第３の基準電
圧を変化させる。これにより、狭いダイナミックレンジ
内で輝度調整を行うことが可能となり、輝度調整装置の
コストを低減し得る。
【００４８】請求項６に記載の輝度調整装置において
は、ペデスタルクランプ回路により補正手段で出力電圧
の黒レベルが第１の所定の電圧にクランプされる。これ
により、入力信号の平均値が変化した際にも、黒レベル
を一定とすることが可能となる。
【００４９】
【実施例】以下、本発明の輝度調整装置の第１の実施例
を図を参照しながら説明する。
【００５０】３点の変極点をもつガンマ補正曲線は、図
１に示すように、Ａ点以下とＢ点とＣ点間は同じ利得
（傾き）、またＡ点とＢ点間とＣ点以上は同じ利得（傾
き）を持っている。なお、図１ではこれらの傾きを直線
で表しているが、曲線となっていても同じことが言え
る。さらに、Ａ点とＢ点の電位差Ｖ１０とＢ点とＣ点の
電位差Ｖ２０の和は、出力信号振幅の最大値に設定され
ている。
【００５１】このガンマ補正曲線の入出力電圧特性は、
従来はガンマ補正曲線とコモン電圧とは固定で、入力電
圧を変化させることにより輝度調整を行っていたが、図
２の入出力特性に示すように、本発明では入力電圧は固
定であり、ガンマ補正曲線とコモン電圧を同時に変化さ
せている。コモン電圧はガンマ補正曲線の出力電圧方向
に変化する電圧と同じ電圧だけ変化し、さらに常に入力
信号電圧の黒レベルεが出力電圧Ｖ２となるように変化
する。
【００５２】このようにガンマ補正曲選を変化させるこ
とにより得られる出力波形をＡ、Ｂ、Ｃに示す。ガンマ
補正曲線がａでコモン電圧がＶａの時、出力波形はＡ、
ガンマ補正曲線がｂ、コモン電圧がＶｂの時、出力波形
はＢ、ガンマ補正曲線がｃでコモン電圧がＶｃの時、出
力波形はＣとなる。
【００５３】従来の入出力特性図１１と本発明の入出力
特性図２とを比較すると、図２Ａと図１１Ａとは同じ波
形である。図２Ｂは図１１のＢとコモン電圧とを平行移
動させたものと同じである。すなわち、ガンマ補正回路
の出力電圧とコモン電圧との関係は同じであるため、従
来例と同じ輝度を示す。図２Ｃも図１１Ｃを平行移動さ
せたもので、図１１と同等の輝度を示すことは明らかで
ある。単純に平行移動させるだけでは黒側の階調が失わ
れるため、本発明では従来例にはないガンマ補正曲線上
にもう一点の変極点を設け、黒側の利得を制限すること
により階調を保持している。逆に言えば、このような出
力波形が得られるように、ガンマ補正曲線を動かす。
【００５４】このようにガンマ補正曲線を調整すること
により、ガンマ補正回路の出力電圧範囲は従来のそれよ
りも狭くなり、液晶パネルを駆動させる水平ドライバー
の耐圧を低く押さえることができ、これにより液晶パネ
ルのコストを押さえることができる。
【００５５】次に、上述の輝度調整を実現する輝度調整
装置を図３を用いて説明する。
【００５６】輝度調整装置は、輝度調整ボリュウムが調
整されることによりガンマ補正曲線の変極点とコモン電
圧制御回路から７から発生されるコモン電圧とを連動さ
せる可変ガンマ補正回路１２と、タイミングパルスを生
成するタイミング信号処理回路３とを具備しており、可
変ガンマ補正回路１２とタイミング信号処理回路３とに
は映像信号の処理を行う映像信号処理回路５が接続され
ており、映像信号処理回路５とタイミング信号処理回路
３とには水平ドライバ６が接続されている。タイミング
信号処理回路３にはコモン電圧を発生するコモン電圧発
生回路７と垂直ドライバ８が接続されており、コモン電
圧発生回路７にはコモンドライバ９が接続されている。
【００５７】従って、映像信号は信号源１から可変ガン
マ補正回路１２に入力され、輝度調整ボリュウムを手動
により調整することにより、ガンマ補正曲線の変極点と
コモン電圧制御回路７から発生するコモン電圧とが連動
される。
【００５８】入力された映像信号は液晶パネルの特性に
あわせたガンマ補正と輝度調整とが行われ、さらに補正
された信号と同極性の正極性映像信号と逆極性の負極性
映像信号が形成され、水平ドライバ６を介し液晶パネル
１０に印加される。また、信号の極性反転に対応して液
晶パネル１０のコモン電極電圧も極性反転され、コモン
ドライバ９を介し液晶パネル１０に与えられている。タ
イミンダ信号処理部３では映像信号から同期信号が抜き
取られ、この同期信号に同期したタイミングパルスが形
成され、水平ドライバ６、垂直ドライバ８及び各信号処
理部に供給され、このシステム全体の同期をとってい
る。
【００５９】なお、信号源１は、アンテナ、チューナ、
ビデオ／クロマ回路及びコントロール回路等からなる外
部信号を処理する回路構成に置き換えることができ、信
号源以外の回路構成及び動作は上述実施例と同様であ
る。
【００６０】次に、本発明の輝度調整装置の第２の実施
例を図を参照しながら説明する。なお、図３と同一構成
部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００６１】本実施例の輝度調整装置は、図４に示すよ
うに、外光検出回路１３を具備しており、外光の強さに
より可変ガンマ補正回路１２の変極点とコモン電圧とを
変えるように構成されている。従って、図３に示す第１
の実施例では手動で行っていた輝度調整は、本実施例に
おいては、外光が検出されて自動的に行われる。
【００６２】次に、本発明の輝度調整装置の第３の実施
例を図を参照しながら説明する。なお、図３と同一構成
部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００６３】本実施例の輝度調整装置は、図５に示すよ
うに、液晶モジュール１１の傾きを検出する傾き検出器
１４を具備しており、液晶モジュール１１の傾きにより
可変ガンマ補正回路１２の変極点とコモン電圧とが変え
られ、液晶モジュールの傾きに基づき自動的に輝度調整
が行われる。
【００６４】ここで、可変ガンマ補正回路１２を図６を
用いて説明する。
【００６５】トランジスタＱ１、Ｑ２、定電流源Ｉ１、
Ｉ２、及び抵抗Ｒ１、Ｒ２により増幅回路が構成されて
いる。Ｑ１のベースには入力信号εが、Ｑ２のベースに
はこの増幅回路の出力信号の黒レベルがＶ２（一定）と
なるように黒レベルクランプ用差動増幅回路１５の出力
電圧が与えられている。増幅回路の出力にはトランジス
タＱ４、Ｑ７、定電流源Ｉ３、可変電圧源Ｖ１、抵杭Ｒ
４からなる第１の圧縮手段としての第１の圧縮回路と、
トランジスタＱ３、Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、定電流源
Ｉ７、Ｉ１３、Ｉ１４、抵抗Ｒ３、Ｒ６からなる第２の
圧縮手段としての第２の圧縮回路が接続されている。ま
た、トランジスタＱ６、Ｑ７、Ｑ８、Ｑ９、Ｑ１０、定
電流源Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６、抵抗Ｒ５からなる第２の圧縮
回路の圧縮率を制限する規制手段としての圧縮制限回路
が接続されている。
【００６６】従来例と同様に、トランジスタのベース電
流を無視し、ベース−エミッタ間電圧はＮＰＮ、ＰＮＰ
トランジスタを問わずＶＢＥ（一定）と仮定し、Ｒ２を
流れる電流をＩ８、Ｒ３を流れる電流をＩ１１、Ｒ４を
流れる電流をＩ１２、トランジスタＱ２のコレクタ電流
をＩ９、Ｒ１を流れる電流をＩ１０とする。
【００６７】まず、Ｑ６のベース電位Ｖ５を求めると、
【００６８】
【数３】
【００６９】となる。次に、Ｑ５とＱ６に着目すると、
Ｑ５とＱ６のエミッタは共通電位となっているため、Ｑ
５のベース電位Ｖ１とＱ６のベース電位Ｖ５を比べた場
合、Ｖ１＞Ｖ５の時、定電流源Ｉ３はＱ５を流れるた
め、Ｑ５のエミッタ電位はＶ１−ＶＢＥ（Q5）となる。
同様に、Ｖ１＜Ｖ５の時、定電流源Ｉ３はＱ６を流れる
ため、Ｑ６のエミッタ電位はＶ５−ＶＢＥ（Q6）とな
る。
【００７０】（Ｉ）Ｖ１＞Ｖ５の時を考える。
【００７１】 即ちＶ１＞ＶＯＵＴ−Ｒ５×Ｉ４のときで、この式を変
形して ＶＯＵＴ＜Ｖ１＋Ｒ５×Ｉ４の時である。
【００７２】Ｒ４とＱ４に着目すると、Ｑ４のベース電
位（Ｑ５のエミッタ電位）は前に述べたとおり、Ｖ１−
ＶＢＥ（Q5）であるから、ＶＯＵＴが Ｖ１−ＶＥＢ（Q5）＋ＶＢＥ（Q4）＝Ｖ１ 以上にならなければＱ４、Ｒ４には電流が流れない（Ｉ
１２＝０）。
【００７３】ＶＯＵＴがＶ１以上であれば Ｉ１２＝（ＶＯＵＴ−Ｖ１）／Ｒ４ の電流が流れる。
【００７４】また、Ｒ３とＱ３とに着目すると、Ｑ３の
べ一ス電位Ｖ６は
【００７５】
【数４】
【００７６】となる。
【００７７】従って、ＶＯＵＴがＶ６−ＶＢＥ（Q3）以
下にならないとＱ３、Ｒ３に電流は流れない（Ｉ１１＝
０）。故に
【００７８】
【数５】
【００７９】このとき、Ｑ３、Ｒ３には
【００８０】
【数６】
【００８１】の電流が流れる。故に、 Ｖ１＋Ｒ５×Ｉ４＝Ｅ３ Ｖ１＝Ｅ２ Ｖ１−Ｒ６×Ｉ７＝Ｅ７ とおくと、 ａ）Ｅ３＞ＶＯＵＴ＞Ｅ２、 ｂ）Ｅ２＞ＶＯＵＴ＞Ｅ１、 ｃ）ＶＯＵＴ＜Ｅ１、の３条件に場合分けする。
【００８２】ａ）Ｅ３＞ＶＯＵＴ＞Ｅ２の時 Ｉ１１＝０ Ｉ８＝Ｉ９＋Ｉ１２ Ｉ９＋Ｉ１０＝Ｉ２ Ｉ１０＝（ε−Ｖ４）／Ｒ１ Ｉ１２＝（ＶＯＵＴ−Ｖ１）／Ｒ４ ＶＯＵＴ＝ＶＣＣ−Ｒ２×Ｉ８ 以上の連立方程式を解くと、
【００８３】
【数７】
【００８４】となる。
【００８５】ｂ）Ｅ２＞ＶＯＵＴ＞Ｅ１の時。
【００８６】 Ｉ１１＝Ｉ１２＝０ Ｉ８＋Ｉ１０＝Ｉ２ Ｉ１０＝（ε−Ｖ４）／Ｒ１ ＶＯＵＴ＝ＶＣＣ−Ｒ２×Ｉ８ 以上の連立方程式を解くと、 ＶＯＵＴ＝ＶＣＣ−Ｒ２×Ｉ２−Ｒ２／Ｒ１×Ｖ４＋Ｒ２／Ｒ１×ε …（２） となる。
【００８７】ｃ）ＶＯＵＴ＜Ｅ１の時。
【００８８】 Ｉ１２＝０ Ｉ８＋Ｉ１１＝Ｉ９ Ｉ９＋Ｉ１０＝Ｉ２ Ｉ１０＝（ε−Ｖ４）／Ｒ１ Ｉ１１＝（Ｖ１−Ｒ６×Ｉ７−ＶＯＵＴ）／Ｒ３ ＶＯＵＴ＝ＶＣＣ−Ｒ２×Ｉ８ 以上の連立方程式を解くと、
【００８９】
【数８】
【００９０】となる。
【００９１】即ち、第１の圧縮回路と第２の圧縮回路が
動作していない領域ｂ）の利得Ｒ２／Ｒ１に比べ、第１
の圧縮回路が動作している領域ａ）の利得はＲ４／（Ｒ
４＋Ｒ２）倍に圧縮されていることがわかる。また、第
２の圧縮回路が動作している領域ｃ）はＲ３／（Ｒ２＋
Ｒ３）倍に圧縮されていることがわかる。
【００９２】（ＩＩ）Ｖ１＜Ｖ５の時を考える。
【００９３】即ち、Ｖ１＜ＶＯＵＴ−Ｒ５×Ｉ４の時
で、これを変形すると、ＶＯＵＴ＞Ｖ１＋Ｒ５×Ｉ４の
ときである。
【００９４】 Ｉ１１＝０ Ｉ８＝Ｉ９＋Ｉ１２ Ｉ９＋Ｉ１０＝Ｉ２ Ｉ１０＝（ε−Ｖ４）／Ｒ１ Ｉ１２＝（ＶＯＵＴ−Ｖ５）／Ｒ４ ＶＯＵＴ＝ＶＣＣ−Ｒ２×Ｉ８ Ｖ５＝ＶＯＵＴ−Ｒ５×Ｉ４ この連立方程式を解くと、
【００９５】
【数９】
【００９６】となる。即ち、第１の圧縮回路で圧縮され
た利得がこの領域では圧縮が制限され、圧縮回路が動作
しない利得と同じ利得になっている。
【００９７】以上の計算結果から、Ｖ１（可変）をＶ２
（固定）に対し、どのように設定するかにより図２に示
すようなガンマ補正曲線を可変することができる。例え
ば、 Ｖ１−Ｒ６×Ｉ７＜Ｖ２＜Ｖ１ となるようにＶ１を設定すると、（２）式でε＝ε0
（ε0は入力信号の黒レベル）の時、ＶＯＵＴ＝Ｖ２と
おくと、 ＶＣＣ−Ｒ２×Ｉ２−Ｒ２／Ｒ１×Ｖ４＋Ｒ２／Ｒ１×ε0＝Ｖ２ Ｖ４＝ε0−（Ｖ２−ＶＣＣ＋Ｒ２×Ｉ２）×Ｒ１／Ｒ２ …（５） となる。即ち、この領域では（５）式で表されるＶ４が
差動増傾器１５から出力される。
【００９８】（１）式から（４）式にＶ４を代入するこ
とにより、各直線の式があらわされる。これらの式をグ
ラフに表した図が図７ａである。Ｖ１をその他の条件に
設定した場合も、図７ｂ、図７ｃに示すように、同様に
求めることができる。
【００９９】一方コモン電圧はＶ１＋Ｖ３で設定されて
いるため、コモン電圧はＶ１の変化に対し、直線的に変
化することは言うまでもない。
【０１００】
【発明の効果】請求項１に記載の輝度調整装置によれ
ば、狭いダイナミックレンジ内で輝度調整を行うことが
可能となり、輝度調整装置のコストを低減し得る。
【０１０１】請求項２に記載の輝度調整装置によれば、
使用する周囲の環境の変化に応じて自動的に輝度調整を
行うことが可能となる。
【０１０２】請求項３に記載の輝度調整装置によれば、
液晶表示装置の傾きの変化に応じて自動的に輝度調整を
行うことが可能となる。
【０１０３】請求項４に記載の輝度調整装置によれば、
入力信号の平均値が変化した際にも、黒レベルを一定と
することが可能となる。
【０１０４】請求項５に記載の輝度調整装置によれば、
狭いダイナミックレンジ内で輝度調整を行うことが可能
となり、輝度調整装置のコストを低減し得る。
【０１０５】請求項６に記載の輝度調整装置によれば、
入力信号の平均値が変化した際にも、黒レベルを一定と
することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を説明するためのガンマ
補正曲線を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例におけるガンマ補正曲線
の移動に対する出力波形の変化を示す図である。
【図３】本発明の輝度調整装置の第１の実施例を示すブ
ロック図である。
【図４】本発明の輝度調整装置の第２の実施例を示すブ
ロック図である。
【図５】本発明の輝度調整装置の第３の実施例を示すブ
ロック図である。
【図６】本発明の輝度調整装置の可変ガンマ補正回路を
示す回路図である。
【図７】本発明のガンマ補正曲線を説明するための図で
ある。
【図８】ノーマリーホワイト型液晶の入力信号に対する
輝度特性を示した図である。
【図９】ノーマリーホワイト型液晶のガンマ補正曲線を
示した図である。
【図１０】従来のガンマ補正曲線を示した図である。
【図１１】従来の輝度調整を説明する図である。
【図１２】従来の輝度調整装置示すブロック図である。
【図１３】従来のガンマ補正回路を示す回路図である。
【図１４】従来のガンマ補正回路を説明するための図で
ある。
【符号の説明】
1 信号源 3 タイミング信号処理回路 5 映像信号処理回路 6 水平ドライバ 7 コモン電圧制御回路 8 垂直ドライバ 9 コモンドライバ 10 液晶パネル 11 液晶モジュール 12 可変ガンマ補正回路 13 外光検出回路 14 傾き検出回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 5/66 １０２ Ｈ０４Ｎ 5/66 １０２Ｚ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G09G 3/00 - 3/38 G02F 1/133 505 - 580 H04N 5/66 - 5/74

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液晶表示装置の輝度調整を行う装置であ
    って、 映像信号の入力電圧に対する映像信号の出力電圧の増幅
    率が変化する箇所を３つ以上備えるガンマ補正曲線を、
    液晶表示装置の輝度の調整量に応じて、前記ガンマ補正
    曲線の形状を維持したまま、該ガンマ補正曲線の前記増
    幅率が変化する箇所の出力電圧値を変化させて、映像信
    号の入力電圧に対する映像信号の出力電圧を補正する補
    正手段と、 前記補正手段と連動して、前記入力電圧の使用レンジを
    固定したまま輝度調整を行うために、前記補正手段によ
    って変化された前記ガンマ補正曲線の増幅率が変化する
    箇所の出力電圧変化量と同じだけ、コモン電極の電圧値
    を変化させて調整する調整手段とを備え、 前記補正手段は、黒レベルの入力信号電圧が固定された
    所定の出力電圧となるように、および一定のダイナミッ
    クレンジ内でガンマ補正が行われるように、ガンマ補正
    曲線を変化させる ことを特徴とする輝度調整装置。
  2. 【請求項２】 前記液晶表示装置の周囲の光の強度を検
    出する検出手段と、前記検出手段により検出した強度に
    応じて、前記補正手段と前記調整手段とを連動させるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の輝度調整装置。
  3. 【請求項３】 前記液晶表示装置の表示面の傾きを検出
    する検出手段と、前記検出手段により検出した傾きに応
    じて、前記補正手段と前記調整手段とを連動させること
    を特徴とする請求項１に記載の輝度調整装置。
  4. 【請求項４】 前記補正手段で出力電圧の黒レベルを第
    １の所定の電圧にクランプするペデスタルクランプ回路
    を更に備えることを特徴とする請求項１から３のいずれ
    か１項に記載の輝度調整装置。
  5. 【請求項５】 液晶表示装置の輝度調整を行う装置であ
    って、映像信号の入力電圧に対する映像信号の出力電圧
    の増幅率が変化するガンマ補正曲線の箇所として第１の
    基準電圧、前記第１の基準電圧より高い第２の基準電圧
    及び前記第２の基準電圧より高い第３の基準電圧を設定
    する手段と、前記映像信号の出力電圧が前記第１の基準
    電圧よりも低い際には前記増幅率を第１の圧縮率で圧縮
    する手段と、前記映像信号の出力電圧が前記第２の基準
    電圧より高く、前記第３の基準電圧以下の際には前記増
    幅率を第２の圧縮率で圧縮する手段と、前記映像信号の
    出力電圧が前記第３の基準電圧よりも高い際には前記第
    ２の圧縮率での圧縮を制限する手段と、前記映像信号の
    出力電圧が、前記第１の基準電圧以上でありかつ前記第
    ２の基準電圧より低い際には、前記増幅率を維持する手
    段と、前記ガンマ補正曲線の形状を維持したまま、前記
    第１、第２及び第３の基準電圧を液晶表示装置の輝度の
    調整量に応じて連動して変化させ、映像信号の入力電圧
    に対する映像信号の出力電圧を補正する補正手段と、前
    記補正手段と連動して、前記入力電圧の使用レンジを固
    定するために、前記補正手段によって変化された前記第
    １、第２及び第３の基準電圧の電圧変化量と同じだけ変
    化するように、コモン電極の電圧を調整する調整手段と
    を備え、 前記補正手段は、黒レベルの入力信号電圧が固定された
    所定の出力電圧となるように、および一定のダイナミッ
    クレンジ内でガンマ補正が行われるように、前記第１、
    第２及び第３の基準電圧を変化させる ことを特徴とする
    輝度調整装置。
  6. 【請求項６】 前記補正手段で出力電圧の黒レベルを第
    １の所定の電圧にクランプするペデスタルクランプ回路
    を更に備えることを特徴とする請求項５に記載の輝度調
    整装置。
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