JP3747247B2

JP3747247B2 - ガンマ補正回路

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Publication number: JP3747247B2
Application number: JP23367996A
Authority: JP
Inventors: 悟古屋
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1996-08-16
Filing date: 1996-08-16
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2016-08-16
Also published as: JPH1065934A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置の映像信号処理回路おいて映像信号の濃度特性を補正するガンマ補正回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置に使用されるノーマリーホワイト型液晶ディスプレイの入力電圧に対する液晶の光透過率特性（表示濃度特性）は、図５に示すように非線形であり、入力信号の電圧がＥ１以下の領域、Ｅ１とＥ２間の領域、およびＥ２以上の領域では、各々曲線の傾きが相違している。そこで、これを線形化するために、図６に示す特性を有するガンマ補正回路を用いて、映像信号の濃度特性を補正することが行われている。
【０００３】
図７は従来の液晶表示装置用のガンマ補正回路の構成を示す回路図である。図７において、１１は入力端子、１２は出力端子、１３は正電源端子、１４は接地端子である。入力端子１１にはトランジスタＱ１１、Ｑ１２、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２（抵抗値が各々Ｒ１１、Ｒ１２）、定電流源Ｉ１１、Ｉ１２（電流値が各々Ｉ１１、Ｉ１２）、定電圧源Ｖ１１（電圧値がＶ１１）からなる差動増幅回路１５が接続されている。この差動増幅回路１５では、入力端子１１に入力電圧Ｖｉｎが印加されると、これを概ね「Ｒ１２／Ｒ１１」倍に増幅して出力端子１２に出力する。なお、定電圧源Ｖ１１の電圧値Ｖ１１は、補正前後の映像信号の直流成分の大きさを考慮して決定される。
【０００４】
この差動増幅回路１５の出力側には、トランジスタＱ１３〜Ｑ１５、定電圧源Ｖ１２（電圧値がＶ１２）、定電流源Ｉ１３（電流値がＩ１３）からなる圧縮回路１６が接続されている。すなわち、上記出力端子１２から出力する出力電圧Ｖｏの直流成分が、概ね上記定電圧源Ｖ１２（図５の電圧Ｅ１に相当する）を超えると、トランジスタＱ１５がオン状態に切り替わり、抵抗Ｒ１２、Ｒ１３、トランジスタＱ１３のエミッタ・コレクタ間を経由して電流が流れる結果、トランジスタＱ１２のコレクタに得られる出力電圧は「Ｒ１３／（Ｒ１２＋Ｒ１３）」倍に圧縮される。
【０００５】
また、上記差動増幅回路１５の出力側には、上記圧縮回路１６以外にトランジスタＱ１５〜Ｑ１７、定電流源Ｉ１５（電流値がＩ１５）、抵抗Ｒ１４（抵抗値がＲ１４）からなる圧縮制限回路１７が接続されている。トランジスタＱ１６、Ｑ１７のベース・エミッタ間電圧を各々、Ｖ_BEQ16 、Ｖ_BEQ17 とすると、トランジスタＱ１５のベース電圧Ｖ_BQ15は、
Ｖ_BQ15＝Ｖｏ−Ｖ_BEQ17 −Ｉ１５×Ｒ１４＋Ｖ_BEQ16
となる。ここで、Ｖ_BEQ16 ＝Ｖ_BEQ17 と仮定すると、
Ｖ_BQ15＝Ｖｏ−Ｉ１５×Ｒ１４
となる。
【０００６】
そして、出力電圧Ｖｏが増大し、前記ベース電圧Ｖ_BQ15が定電圧源Ｖ１２の電圧Ｖ１２を超えると、圧縮回路１６におけるトランジスタＱ１４がオフとなると同時に、トランジスタＱ１５がオンとなる。この結果、圧縮回路１６におけるトランジスタＱ１３のベース電圧の変化量が出力電圧Ｖｏの変化量に等しくなるため、その出力電圧Ｖｏが変化しても抵抗Ｒ１３に流れる電流は変化しなくなる。換言すると、出力電圧Ｖｏが「Ｖ１２＋（Ｉ１５×Ｒ１４）」（図５の電圧Ｅ２に相当する）を超えると、圧縮制限回路１７が圧縮回路１６の圧縮率を制限し、圧縮回路１６の圧縮動作を殆ど生じさせないようになる。
【０００７】
以上のように、出力電圧ＶｏがＶｏ＜Ｖ１２の領域では、圧縮回路１６が動作せず、増幅回路１５により増幅された映像信号がそのまま出力端子１２から出力する。また、Ｖｏ＞Ｖ１２の領域では、圧縮回路１６により「Ｒ１３／（Ｒ１２＋Ｒ１３）」倍に圧縮されて出力する。さらに、Ｖｏ＞（Ｉ１５×Ｒ１４＋Ｖ１２）の領域では、圧縮制限回路１７の働きにより、圧縮回路１６が動作せず、増幅回路１５により増幅された映像信号が殆どそのまま出力端子１２から出力する。したがって、図６に示すようなガンマ補正特性を得ることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図７に示した回路では、電圧Ｅ１を決める電圧Ｖ１２が固定であり、また電圧Ｅ２を決める「Ｖ１２＋（Ｉ１５×Ｒ１４）」も固定であり、さらに図６のＶｉｎ＜Ｅ１の領域Ａの傾き、Ｅ１＜Ｖｉｎ＜Ｅ２の領域Ｂの傾き、およびＥ２＜Ｖｉｎの領域Ｃの傾きも固定である。
【０００９】
この結果、液晶表示装置の光透過率特性が各々相違する場合、ガンマ補正特性を回路外部から行うことができないため、このガンマ補正回路を集積回路化したときに、使用する個々の液晶表示装置のガンマ補正特性を最適状態に設定することができず、液晶表示装置の表示品質を低下させる原因となっていた。
【００１０】
また、同じ理由により、特性の異なる液晶表示装置に適用することができないため、液晶表示装置の種類毎に集積回路を新たに用意しなければならないという問題もあった。
【００１１】
本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的は、集積回路化した場合であっても、そのガンマ補正特性を外部から任意に設定・調整することができるようにして前記した問題を解決したガンマ補正回路を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のガンマ補正回路は、入力電圧（Ｖｉｎ）が入力する第１のトランスコンダクタンスアンプ（ｇｍ１）と該第１のトランスコンダクタンスアンプ（ｇｍ１）の出力側と接地間に接続された第１の抵抗（Ｒ１）とで構成され、前記入力電圧（Ｖｉｎ）を第１の比例定数で増幅して出力端子（２）に出力する増幅回路（３）と、第２の抵抗（Ｒ２）とトランジスタ（Ｑ１）の直列回路とで構成され、該直列回路が前記第１の抵抗（Ｒ１）に並列接続され、前記入力電圧（Ｖｉｎ）が第１の設定電圧（Ｅ１）を超えると前記トランジスタ（Ｑ１）がオンして前記第１の抵抗（Ｒ１）と前記第２の抵抗（Ｒ２）を並列接続し、前記増幅回路（３）との協働で前記入力電圧（Ｖｉｎ）を前記第１の比例定数より小さい第２の比例定数で増幅して前記出力端子（２）に出力する圧縮回路（４）と、該圧縮回路（４）の出力電圧を入力する第２のトランスコンダクタンスアンプ（ｇｍ２）と該第２のトランスコンダクタンスアンプ（ｇｍ２）の出力側に接続された第３の抵抗（Ｒ３）とで構成され、前記入力電圧（Ｖｉｎ）が第２の設定電圧（Ｅ２）を超えると動作して、前記増幅回路（３）および前記圧縮回路（４）との協働で前記入力電圧（Ｖｉｎ）を前記第２の比例定数より大きい第３の比例定数で増幅して前記出力端子（２）に出力する圧縮制限回路（６）と、前記トランジスタ（Ｑ１）のベースバイアス調整および前記第２のトランスコンダクタンスアンプ（ｇｍ２）の基準電圧を調整することで前記第１の設定電圧（Ｅ１）および前記第２の設定電圧（Ｅ２）を同時に調整する第１の外部印加可変電圧源（Ｖ３）と、前記第２のトランスコンダクタンスアンプ（ｇｍ２）の基準電圧を独立して調整することで前記第２の設定電圧（Ｅ２）を独立して調整する第２の外部印加可変電圧源（Ｖ５）と、前記第２のトランスコンダクタンスアンプ（ｇｍ２）のゲインを調整することで前記第３の比例定数を独立して調整する第３の外部印加可変電圧源（Ｖ２）と、前記第１のトランスコンダクタンスアンプ（ｇｍ１）のゲインを調整することで前記第１の比例定数および前記第２の比例定数を調整する第４の外部印加可変電圧源（段落００２７）と、を具備するよう構成した。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１はその実施の形態のガンマ補正回路の構成を示す回路図である。１は入力端子、２は出力端子である。入力端子１には電圧信号を電流信号に変換増幅するトランスコンダクタンスアンプｇｍ１（トランスコンダクタンスがｇｍ１）、定電圧源Ｖ１（電圧値がＶ１）、抵抗Ｒ１（抵抗値がＲ１）により構成される増幅回路３が接続されている。トランスコンダクタンスアンプｇｍ１の非反転入力端子には入力端子１に印加する入力電圧Ｖｉｎが印加され、反転入力端子には定電圧源Ｖ１の電圧Ｖ１が印加されている。この電圧Ｖ１の値は、補正前後の映像信号の直流成分の大きさを考慮して決定される。
【００１６】
この増幅回路３の出力側には、抵抗Ｒ２（抵抗値がＲ２）、トランジスタＱ１からなる圧縮回路４が接続されている。トランジスタＱ１のベースには、後述する第１の制御回路５から制御電圧が印加される。また、増幅回路３の出力側には別に、トランスコンダクタンスアンプｇｍ２（トランスコンダクタンスがｇｍ２）、抵抗Ｒ３（抵抗値がＲ３）、バッファアンプＡ１（増幅率が１）、外部印加可変電圧源Ｖ２（電圧値Ｖ２）からなる圧縮制限回路６が接続されている。
【００１７】
トランスコンダクタンスアンプｇｍ２の非反転入力端子には、増幅回路３の出力電圧Ｖ_GOが印加し、反転入力端子には後述する第２の制御回路７からの制御電圧Ｖ_MOが印加している。また、このトランスコンダクタンスアンプｇｍ２のトランスコンダクタンスｇｍ２は、外部印加可変電圧源Ｖ２の電圧Ｖ２を変化することでそのトランスコンダクタンスｇｍ２の出力電流が決定され、ゲインが設定される。
【００１８】
前記した第１の制御回路５は図６の電圧Ｅ１、Ｅ２を設定する回路、第２の制御回路７は図６の電圧Ｅ２を設定する回路である。外部印加可変電圧源Ｖ３は、抵抗Ｒ５、Ｒ６（抵抗値Ｒ５、Ｒ６）、定電流源Ｉ１（電流値Ｉ１）と共に第１の制御回路５を構成している。トランスコンダクタンスアンプｇｍ３は、非反転入力端子に接続される外部印加可変電圧源Ｖ５、反転入力端子に接続される定電圧源Ｖ４と共に第２の制御回路７を構成している。
【００１９】
次に、上記のように構成されたガンマ補正回路の動作について説明する。
入力端子１から入力信号電圧Ｖｉｎが印加されると、増幅回路３によりこれを概ね「ｇｍ１×Ｒ１」倍に増幅し、電圧Ｖ_GOが得られる。この電圧Ｖ_GOの直流電圧成分が上昇して、トランジスタＱ１がオフからオン状態に切り替わると、増幅回路３の出力段のインピーダンスが概ね「Ｒ１×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）」となる結果、この増幅回路３の出力電圧Ｖ_GOが、「Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）」倍に圧縮される。この電圧Ｖ_GOはバッファアンプＡ１でインピーダンス変換されて後に抵抗Ｒ３を介して出力端子２に出力される。
【００２０】
このとき、トランジスタＱ１のベースには第１の制御回路５により設定された電圧「Ｖ３−Ｒ５×Ｉ１」が印加されているから、このトランジスタＱ１のベース・エミッタ間電圧をＶ_BEQ1とすると、このトランジスタＱ１がオンする条件の電圧Ｖ_GOは、
Ｖ_GO＞［Ｖ３−Ｒ５×Ｉ１＋Ｖ_BEQ1］・・・（１）
となる。この電圧「Ｖ３−Ｒ５×Ｉ１＋Ｖ_BEQ1」が図６の電圧Ｅ１に相当する。したがって、外部印加可変電圧源Ｖ３の電圧Ｖ３を変化させると、電圧Ｅ１が変化して図２に示すように入出力特性（ガンマ補正特性）が変化する。
【００２１】
次に、電圧Ｖ_GOの直流成分がトランスコンダクタンスアンプｇｍ２の反転入力端子の電圧Ｖ_MO（図６の電圧Ｅ２に相当する）よりも大きくなると、その電圧Ｖ_GOが概ね「１＋ｇｍ２×Ｒ３」倍に増幅される。このとき、トランスコンダクタンスｇｍ２は、外部印加電圧源Ｖ２により制御可能であり、これにより圧縮制限回路１６のゲインを調整できる。このゲイン調整により、図４に示すようにＥ２以上の特性曲線の傾きが変化する。
【００２２】
トランスコンダクタンスｇｍ２の反転入力端子に導入される電圧Ｖ_MOは、前記した第１、第２の制御回路５、７により決定され、
Ｖ_MO＝（Ｖ５−Ｖ４）×ｇｍ３×Ｒ６＋Ｖ３・・・（２）
となる。すなわち、この電圧Ｖ_MO、つまり電圧Ｅ２は、外部印加可変電圧源Ｖ３、Ｖ５の電圧Ｖ３、Ｖ５により調整できる。図３は電圧Ｖ５を調整して電圧Ｅ２を変化した場合のガンマ補正特性を示す図である。なお、定電圧源Ｖ４の電圧値Ｖ４は、Ｖ５＞Ｖ４となるように、また電圧Ｖ_MOの大きさはＶ_GO＞Ｖ_MOとなるように設定する。
【００２３】
以上のように構成されたガンマ補正回路では、入力電圧Ｖｉｎが、Ｖｉｎ＜Ｅ１の領域Ａでは圧縮回路４、圧縮制限回路６ともに動作せず、増幅回路３により「ｇｍ１×Ｒ１」倍に増幅された入力映像信号がそのまま出力端子２に出力される。
【００２４】
また、電圧Ｅ１＜Ｖｉｎ＜Ｅ２の領域Ｂでは、圧縮回路４の働きにより、その入力電圧Ｖｉｎが「（ｇｍ１×Ｒ１×Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）」倍に増幅されて出力端子２に出力される。
【００２５】
さらに、Ｅ２＜Ｖｉｎの領域Ｃでは、圧縮回路４および圧縮制限回路６共に動作し、「（１＋ｇｍ２×Ｒ３）×（ｇｍ１×Ｒ１×Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）」倍に増幅されて出力端子２に出力される。
【００２６】
このように、回路定数については所定値に固定しておき、外部から印加する電圧Ｖ２、Ｖ３、Ｖ５を調整することによって、ガンマ補正特性を調整することができる。このため、個々の液晶表示装置の光透過率特性が互いに異なる場合であっても、外部からガンマ補正特性を調整して、個々液晶表示装置の光透過率特性に最適なガンマ補正特性を実現することができる。
【００２７】
なお、図１に示した回路では、図６の電圧Ｅ１、Ｅ２の設定、および電圧Ｅ２以上の領域の特性曲線の傾きの調整が可能であったが、さらにトランスコンダクタンスアンプｇｍ１のゲインを調整する外部印加可変電圧源を追加すれば、図６の電圧Ｅ１以下の領域の特性曲線の傾き、電圧Ｅ１〜Ｅ２の間の領域の特性曲線の傾きも同様に調整可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上から本発明によれば、ガンマ補正特性の特性変曲点である電圧Ｅ１、Ｅ２を外部印加可変電圧源により任意に設定することができることは勿論のこと、電圧Ｅ１以下、電圧Ｅ１〜Ｅ２、電圧Ｅ２以上の特性曲線の傾きも任意に設定することができる。このため、このガンマ補正回路を集積回路で構成した場合であっても、その特性を外部印加可変電圧源の調整によって任意に設定することができるので、液晶表示装置の光透過特性にバラツキがある場合でも、これに正確に対応したガンマ補正特性を実現することができる。また、特性の異なる液晶表示装置にも適用できるため、液晶表示装置の種類毎にガンマ補正回路を作成する必要がなくなるため、コスト削減にもつながるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施の形態のガンマ補正回路の構成を示す回路図である。
【図２】図１の回路において、電圧Ｖ３を変化させたときのガンマ補正特性図である。
【図３】図１の回路において、電圧Ｖ５を変化させたときのガンマ補正特性図である。
【図４】図１の回路において、電圧Ｖ２を変化させたときのガンマ補正特性図である。
【図５】液晶表示装置の光透過特性図である。
【図６】液晶表示装置に適用されるガンマ補正特性図である。
【図７】従来のガンマ補正回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１：入力端子、２：出力端子、３：増幅回路、４：圧縮回路、５：第１の制御回路、６：圧縮制限回路、７：第２の制御回路、
１１：入力端子、１２：出力端子、１３：正電源端子、１４：接地端子、１５：差動増幅回路、１６：圧縮回路、１７：圧縮制限回路。

Claims

入力電圧が入力する第１のトランスコンダクタンスアンプと該第１のトランスコンダクタンスアンプの出力側と接地間に接続された第１の抵抗とで構成され、前記入力電圧を第１の比例定数で増幅して出力端子に出力する増幅回路と、
第２の抵抗とトランジスタの直列回路とで構成され、該直列回路が前記第１の抵抗に並列接続され、前記入力電圧が第１の設定電圧を超えると前記トランジスタがオンして前記第１の抵抗と前記第２の抵抗を並列接続し、前記増幅回路との協働で前記入力電圧を前記第１の比例定数より小さい第２の比例定数で増幅して前記出力端子に出力する圧縮回路と、
前記圧縮回路の出力電圧を入力する第２のトランスコンダクタンスアンプと該第２のトランスコンダクタンスアンプの出力側に接続された第３の抵抗とで構成され、前記入力電圧が第２の設定電圧を超えると動作して、前記増幅回路および前記圧縮回路との協働で前記入力電圧を前記第２の比例定数より大きい第３の比例定数で増幅して前記出力端子に出力する圧縮制限回路と、
前記トランジスタのベースバイアス調整および前記第２のトランスコンダクタンスアンプの基準電圧を調整することで前記第１の設定電圧および前記第２の設定電圧を同時に調整する第１の外部印加可変電圧源と、
前記第２のトランスコンダクタンスアンプの基準電圧を独立して調整することで前記第２の設定電圧を独立して調整する第２の外部印加可変電圧源と、
前記第２のトランスコンダクタンスアンプのゲインを調整することで前記第３の比例定数を独立して調整する第３の外部印加可変電圧源と、
前記第１のトランスコンダクタンスアンプのゲインを調整することで前記第１の比例定数および前記第２の比例定数を調整する第４の外部印加可変電圧源と、
を具備することを特徴とするガンマ補正回路。