JP3800214B2 - 画像処理回路、電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、印加電圧に応じて透過率が変化する電気光学物質を有する電気光学装置に用いて好適な画像処理回路および画像処理方法、これを用いた電気光学装置、ならびに電子機器に関する。

従来の電気光学装置、例えば、アクティブマトリクス型の液晶表示装置について、図２７を参照して説明する。図に示されるように、従来の液晶表示装置は、液晶表示パネル１００と、タイミング回路２００と、画像信号処理回路３００とから構成される。

まず、液晶表示パネル１００は、素子基板と対向基板との間に液晶を挟持して構成されている。素子基板には、複数のデータ線と複数の走査線が形成されており、それらの交差に対応してスイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor:以下ＴＦＴと称する。）が設けられている。液晶は印加電圧に応じて透過率が変化する性質があるので、このＴＦＴのオン・オフを制御することによって、所望の階調を表示することが可能となる。

次に、タイミング回路２００は、各部で使用されるタイミング信号を出力するものである。また、画像信号処理回路３００のＤ／Ａ変換回路３０１’は外部機器から供給される入力画像データＤをデジタル信号からアナログ信号に変換して画像信号VIDとして出力する。さらに相展開回路３０２’は、一系統の画像信号VIDを入力すると、これをＮ相（図においてはＮ＝６）の相展開画像信号に展開して出力するものである。ここで、画像信号をＮ相に展開する理由は、ＴＦＴに供給される画像信号の印加時間を長くして、データ線に供給されるデータ信号のサンプリング時間および充放電時間を十分に確保するためである。

増幅・反転回路３０３’は、相展開画像信号を以下の条件で極性反転させ、液晶表示パネル１００のＶ−Ｔ特性（印加電圧に対する透過率の特性）に応じて振幅レベルを調整した出力相展開画像信号VID1〜VID6を液晶表示パネル１００に供給するものである。ここで極性反転とは、出力相展開画像信号の振幅中心電位を基準電位として、その電圧レベルを交互に反転させることをいう。

このような液晶表示装置の表示性能の表す指標としては、コントラスト比や１階調当たりの透過率変化量等がある。コントラスト比は液晶の最大透過率を最小透過率で除算した値である。コントラスト比が大きい程、表示画像にメリハリを持たせることできる。また、１階調当たりの透過率変化量が小さい程、高精細な表示が可能となる。

しかしながら、従来の画像信号処理回路３００は、入力画像データＤの各データ値と出力相展開画像信号VID1〜VID6の信号レベルの関係が１対１に定まっていることに起因して、以下の問題があった。

まず、従来の画像信号処理回路３００は、特定の液晶表示パネル１００と組み合わせて使用することを前提としており、Ｖ−Ｔ特性が異なる他の液晶表示パネルに用いると量子化誤差が大きくなり、高精細な画像を表示できないといった問題があった。

例えば、入力画像データＤのビット数が１０ビットであり液晶表示パネル１００のＶ−Ｔ特性が図２８（ａ）に示すものであり、くわえて、画像信号処理回路３００は、コントラスト比が最大となり、かつ、１階調当たりの透過率変化量が最小となるように出力相展開画像信号VID1〜VID6を生成するものとする。

このＶ−Ｔ特性では、印加電圧Ｖｗ１〜Ｖｂ１の範囲において透過率が急峻に変化し、印加電圧がＶｗ１以下またはＶｂ１以上において透過率が飽和している。ここで、画像信号処理回路３００は、コントラスト比を最大とし、かつ、１階調当たりの透過率変化量を最小するために、入力画像データ値が“０”から“１０２３”まで変化したとき、液晶への印加電圧をＶｂ１からＶｗ１まで変化させるように出力相展開画像信号VID1〜VID6を生成する。この場合、１ビット当たりの透過率の変化量は９０／１０２４となる。

次に、同図（ａ）に示すＶ−Ｔ特性を有する液晶表示パネル１００の替わりに同図（ｂ）に示すＶ−Ｔ特性を有する液晶表示パネル１００を、画像信号処理回路３００と組み合わせて使用する場合について検討する。同図（ｂ）に示すＶ−Ｔ特性は加電圧Ｖｗ２〜Ｖｂ２の範囲で透過率が急峻に変化する。しかし、画像信号処理回路３００は、入力画像データ値が“０”から“１０２３”まで変化したとき、液晶への印加電圧をＶｂ１からＶｗ１まで変化させるように調整されている。このため、入力画像データ値が“１７０”のとき液晶への印加電圧がＶｂ２となる一方、入力画像データ値が“８５３”のとき液晶への印加電圧がＶｗ２となる。このＶ−Ｔ特性において、透過率は、印加電圧がＶｗ２以下およびＶｂ２以上において飽和しているから、そのような範囲で印加電圧を変化させても透過率は変化しない。すなわち、入力画像データ値が“１７０”から“８５３”の範囲内が透過率を変化させる有効範囲となる。この場合、１ビット当たりの透過率の変化量は９０／６８３となる。したがって、同図（ｂ）に示すＶ−Ｔ特性を有する液晶表示パネル１００と画像信号処理回路３００とを組み合わせると、同図（ａ）に示すＶ−Ｔ特性を有する液晶表示パネル１００と組み合わせた場合と比較して、１ビット当たりの透過率の変化量が約３／２倍になり、量子化誤差が大きくなり、高精細な画像を表示することができなかいといった問題がある。換言すれば、従来の画像信号処理回路３００は、単一の液晶表示パネルと組み合わせるしかなく、汎用性に欠けるといった不都合があった。

また、外部から供給される入力画像データＤとしては、コンピュータによってデジタル的に生成されたいわゆるコンピュータグラフィックスをソースとするものもあれば、ビデオカメラによって撮像された映像信号をＡ／Ｄ変換して得たものがソースとなっている場合もある。ソースがコンピュータグラフィックスである場合には、一般に、輝度レベルが高く中間調表示が少ないことが多い。一方、ソースが映像信号である場合には、一般に、中間調表示が多い。このように入力画像データＤは、その種別、すなわち、それがどのようなソースに基づいて生成されたものであるかによって取り得るデータ値に偏りがある。

しかしながら、従来の画像信号処理回路３００では入力画像データＤの種別に応じた処理は行われておらず、画一的な処理となっていたため、入力画像データＤの性質に応じた高精細な表示を行うことができないといった問題があった。

さらに、入力画像データＤが映像信号に基づくものである場合には、撮影の状況によって入力画像データＤが取り得るデータ値に偏りが生じる。例えば、日中の浜辺のシーンではデータ値が高輝度に偏り、室内のシーンでは中間調に偏り、さらに、夜道のシーンではデータ値が低輝度に偏る。

しかしながら、従来の画像信号処理回路３００では入力画像データＤのデータ値に応じた処理は行われておらず、画一的な処理となっていたため、入力画像データＤのデータ値に応じた高精細な表示を行うことができないといった問題があった。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、汎用性が高く高精細な画像表示が可能な画像処理回路、画像処理方法、電気光学装置、および電子機器を提供することを目的とする。

本発明の画像処理回路にあっては、電気光学物質への印加電圧に応じて画素の階調が変化する電気光学パネルと組み合わせて用いる画像処理回路であって、入力画像データの種別を示す制御信号を生成する制御信号生成手段と、前記制御信号に基づいて、前記入力画像データの各データ値を予め対応付けられた各データ値に変換して変換画像データを生成するデータ変換手段と、前記変換画像データをデジタル信号からアナログ信号に変換して画像信号を生成するとともに、前記制御信号に基づいて前記画像信号の信号レベルが変化する範囲を調整するＤ／Ａ変換手段と、前記Ｄ／Ａ変換手段によって信号レベルが調整された前記画像信号にシリアルパラレル変換を施して相展開画像信号を生成する相展開手段と、前記相展開画像信号を増幅しつつ、ある電位を基準として予め定められた反転周期で前記相展開画像信号の信号レベルの極性を反転させて反転画像信号を生成する画像信号反転部と、前記制御信号に基づいて前記入力画像データの種別に応じた電圧値を取る第１基準電圧および第２基準電圧を各々生成し、前記第１基準電圧と前記第２基準電圧とのうちいずれか一方を、前記反転周期で交互に選択して基準信号を生成する基準信号生成部と、前記反転画像信号と前記基準信号とを合成して出力相展開画像信号を生成する出力相展
開画像信号生成部とを備え、前記基準信号生成部は、前記入力画像データの種別に応じて予め定められた各基準電位より各最小印加電圧だけ高い各正極性基準電圧と、前記各基準電位より前記各最小印加電圧だけ低い各負極性基準電圧とを生成する電源部と、前記制御信号に基づいて前記各正極性基準電圧の中から前記入力画像データの種別に対応する電圧を選択して前記第１基準電圧を生成するとともに、前記制御信号に基づいて前記各負極性基準電圧の中から前記入力画像データの種別に対応する電圧を選択して前記第２基準電圧を生成する第１選択部と、前記第１基準電圧と前記第２基準電圧とのうちいずれか一方を、前記反転周期で交互に選択して前記基準信号を生成する第２選択部とを備え、前記各最小印加電圧は、前記入力画像データの種別毎に画像表示に使用する各階調範囲を得るために前記電気光学物質に印加する必要がある最も低い各印加電圧であり、前記電源部は、前記入力画像データの種別に応じて予め定められた各基準電位より各最大印加電圧だけ高い各第１電圧を生成する第１電圧源と、前記各基準電位を基準として各最大印加電圧だけ低い各第２電圧とを生成する第２電圧源と、前記各第１電圧から前記入力画像データの種別に応じて予め定められた各変化電圧を減算して前記各正極性基準電圧を生成する減算部と、前記各第２電圧に前記各変化電圧を加算して前記各負極性基準電圧を生成する加算部とを備え、前記各最大印加電圧は、前記入力画像データの種別毎に画像表示に使用する各階調範囲を得るために前記電気光学物質に印加する必要がある最も高い各印加電圧であること
を特徴とする。

本発明に係る画像処理回路にあっては、印加電圧に応じて透過率が変化する電気光学物質を有する電気光学パネルと組み合わせて用いるものであって、入力画像データの種別を示す制御信号を生成する制御信号生成手段と、前記制御信号に基づいて、前記入力画像データの各データ値を予め対応付けられた各データ値に変換して変換画像データを生成するデータ変換手段と、前記変換画像データをデジタル信号からアナログ信号に変換して画像信号を生成するとともに、前記制御信号に基づいて前記画像信号の信号レベルが変化する範囲を調整するＤ／Ａ変換手段と、前記Ｄ／Ａ変換手段によって信号レベルが調整された前記画像信号にシリアルパラレル変換を施して相展開画像信号を生成する相展開手段と、前記相展開画像信号を増幅しつつ、ある電位を基準として予め定められた反転周期で信号極性を反転させて反転画像信号を生成する画像信号反転部と、前記制御信号に基づいて前記入力画像データの種別に応じた電圧値を取る第１基準電圧および第２基準電圧を各々生成し、前記第１基準電圧と前記第２基準電圧とのうちいずれか一方を、前記反転周期で交互に選択して基準信号を生成する基準信号生成部と、前記反転画像信号と前記基準信号とを合成して前記出力相展開画像信号を生成する出力相展開画像信号生成部と、前記画像信号に基づいて前記電気光学パネルに供給する出力画像信号を生成する処理手段とを備えたことを特徴とする。

入力画像データは、その種別に応じて各データ値の発生頻度に偏りがある。このことは、入力画像データの種別に応じて制御すべき電気光学物質の透過率に偏りがあることを意味する。この発明によれば、入力画像データの種別に応じて変換画像データを生成する一方、画像信号の信号レベルが変化する範囲を入力画像データの種別に応じて調整することができるから、入力画像データの種別に応じて、その各データ値を割り当てる印加電圧範囲を変更することができる。これにより、高精細な画像を表示させることが可能となる。

この発明によれば、入力画像データの種別に応じて第１基準電圧と第２基準電圧とを生成することができるから、種別によって異なる各データ値の発生頻度に合わせて、出力画像信号を生成することが可能となる。くわえて、電気光学物質を挟持する一方の電極に基準電位を給電し、他方の電極に出力画像信号を給電すれば、電気光学物質に印加する印加電圧の極性を反転させることができ、電気光学物質を交流駆動できる。

また、前記基準信号生成部は、前記入力画像データの種別に応じて予め定められた各基準電位より各最小印加電圧だけ高い各正極性基準電圧と、前記各基準電位より前記各最小印加電圧だけ低い各負極性基準電圧とを生成する電源部と、前記制御信号に基づいて前記各正極性基準電圧の中から前記入力画像データの種別に対応する電圧を選択して前記第１基準電圧を生成するとともに、前記制御信号に基づいて前記各負極性基準電圧の中から前記入力画像データの種別に対応する電圧を選択して前記第２基準電圧を生成する第１選択部と、前記第１基準電圧と前記第２基準電圧とのうちいずれか一方を、前記反転周期で交互に選択して前記基準信号を生成する第２選択部とを備え、前記各最小印加電圧は、前記入力画像データの種別毎に画像表示に使用する各透過率範囲を得るために前記電気光学物質に印加する必要がある最も低い各印加電圧であることが好ましい。

ここで、前記基準信号生成部の前記電源部は、前記入力画像データの種別に応じて予め定められた各基準電位より各最大印加電圧だけ高い各第１電圧を生成する第１電圧源と、前記各基準電位を基準として各最大印加電圧だけ低い各第２電圧とを生成する第２電圧源と、前記各第１電圧から前記入力画像データの種別に応じて予め定められた各変化電圧を減算して前記各正極性基準電圧を生成する減算部と、前記各第２電圧に前記各変化電圧を加算して前記各負極性基準電圧を生成する加算部とを備え、前記各最大印加電圧は、前記入力画像データの種別毎に画像表示に使用する各透過率範囲を得るために前記電気光学物質に印加する必要がある最も高い各印加電圧であることが望ましい。この発明によれば、電気光学パネルがノーマリホワイトモードで動作するとすれば、交流駆動を考慮して黒レベルに対応する正側の第１電圧と負側の第２電圧とをまず生成し、次に、変化電圧を減算・加算して正極性基準電圧と負極性基準電圧とを求める。

また、前記制御信号は、前記入力画像データがコンピュータグラフィックスに基づくものであるか、映像信号に基づくもであるかを示すものであってもよい。
コンピュータグラッフィクスをソースとする場合には、入力画像データ値の発生頻度は高輝度に偏る一方、映像信号をソースとする場合には入力画像データ値の発生頻度は中間調に偏ることになる。

また、前記入力画像データは、その垂直ブランキング期間を示す垂直同期信号とともに外部から供給され、前記制御信号生成手段は、垂直同期信号の周期を検出し、検出結果に基づいて前記制御信号を生成することが好ましい。コンピュータグラフィックスは映像信号と比較してフィールド周波数が高いことが一般的であるから、垂直同期信号の周期に基づいて入力画像データの種別を判別することができる。

次に、本発明に係る画像処理回路は、印加電圧に応じて透過率が変化する電気光学物質を有する電気光学パネルと組み合わせて用いるものであって、入力画像データに基づいて画像の階調平均値を算出し、前記階調平均値を示す平均値信号を生成する平均値生成手段と、前記平均値信号に基づいて、前記階調平均値に応じた変換規則に従って前記入力画像データを変換画像データに変換するデータ変換手段と、前記変換データをデジタル信号からアナログ信号に変換して画像信号を生成するＤ／Ａ変換手段と、前記Ｄ／Ａ変換手段によって信号レベルが調整された前記画像信号にシリアルパラレル変換を施して相展開画像信号を生成する相展開手段と、前記相展開画像信号を増幅しつつ、ある電位を基準として予め定められた反転周期で信号極性を反転させて反転画像信号を生成する画像信号反転部と、前記平均値信号に基づいて前記階調平均値に応じた電圧値を取る第１基準電圧および第２基準電圧を各々生成し、前記第１基準電圧と前記第２基準電圧とのうちいずれか一方を、前記反転周期で交互に選択して基準信号を生成する基準信号生成部と、前記反転画像信号と前記基準信号とを合成して前記出力相展開画像信号を生成する出力相展開画像信号生成部とを備えたことを特徴とする。

撮像された映像は一画面の中でも明るい部分と暗い部分があるが、一画面を構成する各画素の階調は最高輝度（飽和白）から最低輝度（飽和黒）まで分布しているのではなく、一画面の平均階調を中心とする所定範囲に分布している。この発明によれば、画像の階調平均値に応じて変換画像データを生成し、これをＤ／Ａ変換して画像信号を生成するから、画像の階調平均値に応じて、その各データ値を割り当てる印加電圧範囲を変更することができる。これにより、高精細な画像を表示させることが可能となる。

ここで、前記平均値生成手段は、一画面の入力画像データに基づいて画像の階調平均値を算出することが好ましい。

この発明によれば、画像の階調平均値に応じて第１基準電圧と第２基準電圧とを生成することができるから、階調平均値によって異なる各データ値の発生頻度に合わせて、出力画像信号を生成することが可能となる。くわえて、電気光学物質を挟持する一方の電極に基準電位を給電し、他方の電極に出力画像信号を給電すれば、電気光学物質に印加する印加電圧の極性を反転させることができ、電気光学物質を交流駆動できる。

くわえて、前記基準信号生成部は、前記平均値信号に基づいて、前記階調平均値に応じた規則に従って前記電気光学物質に印加する最小印加電圧を生成する最小印加電圧生成部と、予め定められた基準電位に前記最小印加電圧を加算して前記第１基準電圧を生成するとともに、前記基準電位から前記最小印加電圧を減算して前記第２基準電圧を生成する基準電圧生成部と、前記第１基準電圧と前記第２基準電圧とのうちいずれか一方を、前記反転周期で交互に選択して前記基準信号を生成する選択部とを備えることが好ましい。

この発明によれば、電気光学パネルの種別に応じて画像信号の信号レベルが変化する範囲を調整することができ、かつ、電気光学パネルの種別に応じて基準信号の正極性レベルと負極性レベルとを決めることができるから、組み合わせて用いる電気光学パネルのＶ−Ｔ特性に合わせて、出力画像信号を生成することが可能となる。くわえて、電気光学物質を挟持する一方の電極に基準電位を給電し、他方の電極に出力画像信号を給電すれば、電気光学物質に印加する印加電圧の極性を反転させることが可能となる。

また、本発明に係る画像処理方法にあっては、印加電圧に応じて透過率が変化する電気光学物質を有する電気光学パネルに供給すべき出力画像信号を生成するものであって、入力画像データの種別に応じた変換規則に従って、前記入力画像データを変換画像データに変換し、前記変換画像データをデジタル信号からアナログ信号に変換して画像信号を生成し、前記画像信号にシリアルパラレル変換を施して相展開画像信号を生成し、前記相展開画像信号に基いて前記電気光学パネルに供給する出力相展開画像信号を生成し、前記相展開画像信号を増幅しつつ、ある電位を基準として予め定められた反転周期で信号極性を反転させて反転画像信号を生成し、前記入力画像データの種別に応じて予め定められた基準電位を基準として前記入力画像データの種別に応じて予め定められた最小印加電圧だけ高い正極性基準電圧と、前記基準電位を基準として前記最小印加電圧だけ低い負極性基準電圧とのうちいずれか一方を、前記反転周期で交互に選択して基準信号を生成し、前記反転画像信号と前記基準信号とを合成して前記出力相展開画像信号を生成し、前記最小印加電圧は、前記入力画像データの種別毎に特定され、画像表示に使用する前記透過率の範囲を得るために前記電気光学物質に印加する必要がある最も低い印加電圧であることを特徴とする。

この発明によれば、入力画像データの種別に応じて画像信号の信号レベルが変化する範囲を調整することができ、かつ、入力画像データの種別に応じて基準信号の正極性レベルと負極性レベルとを決めることができるから、入力画像データの種別に応じて使用するＶ−Ｔ特性の範囲を変更できるように、出力画像信号を生成することが可能となる。これにより、高精細な画像表示が可能となる。くわえて、電気光学物質を挟持する一方の電極に基準電位を給電し、他方の電極に出力画像信号を給電すれば、電気光学物質に印加する印加電圧の極性を反転させることが可能となる。

また、本発明の画像処理方法は、印加電圧に応じて透過率が変化する電気光学物質を有する電気光学パネルに供給すべき出力画像信号を生成するものであって、入力画像データに基づいて画像の階調平均値を算出し、前記階調平均値に応じた変換規則に従って前記入力画像データを変換画像データに変換し、前記変換データをデジタル信号からアナログ信号に変換して画像信号を生成し、前記画像信号にシリアルパラレル変換を施して相展開画像信号を生成し、前記相展開画像信号に基いて前記電気光学パネルに供給する出力相展開画像信号を生成し、前記相展開画像信号を増幅しつつ、ある電位を基準として予め定められた反転周期で信号極性を反転させて反転画像信号を生成し、予め定められた基準電位を基準として前記平均階調値に応じて予め定められた最小印加電圧だけ高い正極性基準電圧と、前記基準電位を基準として前記最小印加電圧だけ低い負極性基準電圧とのうちいずれか一方を、前記反転周期で交互に選択して基準信号を生成し、前記反転画像信号と前記基準信号とを合成して前記出力相展開画像信号を生成し、前記最小印加電圧は、前記平均階調値毎に特定され、画像表示に使用する前記透過率の範囲を得るために前記電気光学物質に印加する必要がある最も低い印加電圧であることを特徴とする。

この発明によれば、画像の階調平均値に応じて画像信号の信号レベルが変化する範囲を調整することができ、かつ、画像の階調平均値に応じて基準信号の正極性レベルと負極性レベルとを決めることができるから、画像の階調平均値に応じて使用するＶ−Ｔ特性の範囲を変更できるように、出力画像信号を生成することが可能となる。これにより、高精細な画像表示が可能となる。くわえて、電気光学物質を挟持する一方の電極に基準電位を給電し、他方の電極に出力画像信号を給電すれば、電気光学物質に印加する印加電圧の極性を反転させることが可能となる。

次に、本発明に係る電気光学装置にあっては、上述した画像処理回路と、前記出力画像信号が供給されるとともに、印加電圧に応じて透過率が変化する電気光学物質を有する電気光学パネルとを備えたことを特徴とする。

ここで、前記電気光学パネルは、複数のデータ線と、複数の走査線と、前記データ線と前記走査線との交差に対応したスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続される画素電極とを備えた素子基板と、対向電極が形成された対向基板と、前記素子基板と前記対向基板とに挟持される電気光学物質とを備え、前記基準電位は前記対向電極の電位であり、前記出力画像信号は前記各データ線に順次供給されることが好ましい。

次に、本発明に係る電子機器は、上述した電気光学装置を備えたことを特徴としており、例えば、ビデオプロジェクタ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機等が該当する。

以上説明したように本発明によれば、画像信号の信号レベルが変化する範囲を電気光学パネルの種別に応じて調整することができるから、各種のＶ−Ｔ特性に合わせて電気光学物質に印加する印加電圧範囲を調整することができる。この結果、パネルの性能を常に最大限に引き出すことが可能となる。

また、本発明によれば、入力画像データの種別に応じて、その各データ値を割り当てる印加電圧範囲を変更することができる。これにより、高精細な画像を表示させることが可能となる。

また、本発明によれば、画像の階調平均値に応じて入力画像データの各データ値を割り当てる印加電圧範囲を変更することができる。これにより、高精細な画像を表示させることが可能となる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

＜１．第１実施形態＞
＜１−１：液晶表示装置の概要＞
まず、電気光学装置の一例として、第１実施形態に係るアクティブ・マトリクス型の液晶表示装置について説明する。

図１は、この液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。本実施形態に係る液晶表示装置は、液晶表示パネル１００Ａ、制御回路２００Ａ、および画像信号処理回路３００Ａを備えている。また、この液晶表示装置は、液晶表示パネル１００Ａの替わりに他の液晶表示パネルと組み合わせて使用できるようになっている。パネルの種別数に制限はないが、この例では、液晶表示パネル１００Ａの他にこれと異なるＶ−Ｔ特性を有する液晶表示パネル１００Ｂを使用できるものとする。以下の説明では、液晶表示パネル１００ＡのＶ−Ｔ特性を第１Ｖ−Ｔ特性と、液晶表示パネル１００ＢのＶ−Ｔ特性を第２Ｖ−Ｔ特性と称することにする。

図２（ａ）に第１Ｖ−Ｔ特性を示すとともに図２（ｂ）に第２Ｖ−Ｔ特性を示す。ここで、階調表示に用いる透過率の範囲は、図示するＴａ、Ｔｂの範囲であり、それらに対応する印加電圧の範囲（変化電圧）はＶａ、Ｖｂである。透過率範囲Ｔａ，Ｔｂを印加電圧に対する透過率が急峻に変化する範囲に設定したのは、高コントラストを得るためである。なお、この例の液晶表示パネル１００Ａおよび１００Ｂは図２（ａ）,（ｂ）に示すように印加電圧が低いときに透過率が高くなるノーマリーホワイトモードで動作するが、印加電圧が低いときに透過率が低くなるノーマリーブラックモードで動作するものを用いてもよいことは勿論である。
＜１−２：液晶表示パネル＞
次に、液晶表示パネル１００Ａについて説明する。図３は液晶表示パネル１００Ａの構成を示すブロック図である。なお、液晶表示パネル１００ＢはＶ−Ｔ特性を除いて液晶表示パネル１００Ａと同様に構成されているので、その説明を省略する。この液晶表示パネル１００Ａは、素子基板と対向基板とが間隙をもって対向し、この間隙に液晶が封入された構成となっている。ここで、素子基板と対向基板とは、石英基板や、ハードガラス等からなる。

このうち、素子基板にあっては、図３においてＸ方向に沿って平行に複数本の走査線１１２が配列して形成され、また、これと直交するＹ方向に沿って平行に複数本のデータ線１１４が形成されている。ここで、各データ線１１４は６本を単位としてブロック化されており、これらをブロックＢ１〜Ｂｍと称する。以下、説明の便宜上、一般的なデータ線を指摘する場合には、その符号を１１４として示すが特定のデータ線を指摘する場合には、その符号を１１４ａ〜１１４ｆとして示すこととする。

これらの走査線１１２とデータ線１１４との各交点においては、スイッチング素子として、各ＴＦＴ１１６が設けられている。ＴＦＴ１１６のゲート電極は走査線１１２に接続され、そのソース電極はデータ線１１４に接続され、さらに、そのドレイン電極は画素電極１１８に接続されている。そして、各画素は、画素電極１１８と、対向基板に形成された共通電極と、これら両電極間に挟持された液晶とを備えている。そして、各画素は、走査線１１２とデータ線１１４との各交点において、マトリクス状に配列することとなる。なお、このほかに保持容量（図示省略）が各画素電極１１８に接続された状態で形成されている。

さて、走査線駆動回路１２０は、素子基板上に形成され、タイミング回路２００Ａからのクロック信号ＣＬＹや、その反転クロック信号ＣＬＹinv、転送開始パルスＤＹ等に基づいて、パルス的な走査信号を各走査線１１２に対して順次出力するものである。詳細には、走査線駆動回路１２０は、垂直走査期間の最初に供給される転送開始パルスＤＹを、クロック信号ＣＬＹおよびその反転クロック信号ＣＬＹinvにしたがって順次シフトして走査線信号として出力し、これにより各走査線１１２を順次選択するものである。

一方、サンプリング回路１３０は、サンプリング用のスイッチ１３１を各データ線１１４の一端において、各データ線１１４毎に備えるものである。このスイッチ１３１は、同じく素子基板上に形成されたＴＦＴからなり、このスイッチ１３１のソース電極には、画像信号供給線Ｌ１〜Ｌ６を介して出力相展開画像信号VID1〜VID6が入力されている。そして、ブロックＢ１のデータ線１１４ａ〜１１４ｆに接続された６個のスイッチ１３１のゲート電極は、サンプリング信号Ｓ１が供給される信号線に接続され、ブロックＢ２のデータ線１１４ａ〜１１４ｆに接続された６個のスイッチ１３１のゲート電極は、サンプリング信号Ｓ２が供給される信号線に接続され、以下同様に、ブロックＢｍのデータ線１１４ａ〜１１４ｆに接続された６個のスイッチ１３１のゲート電極は、サンプリング信号Ｓｍが供給される信号線に接続されている。ここで、サンプリング信号Ｓ１〜Ｓｍは、それぞれ水平有効表示期間内に出力画像信号VID1〜VID6をブロック毎にサンプリングするための信号である。

また、シフトレジスタ回路１４０は、同じく素子基板上に形成され、タイミング回路２００からのクロック信号ＣＬＸや、その反転クロック信号ＣＬＸinv、転送開始パルスＤＸ等に基づいて、サンプリング信号Ｓ１〜Ｓｍを順次出力するものである。詳細には、シフトレジスタ回路１４０は、水平走査期間の最初に供給される転送開始パルスＤＸを、クロック信号ＣＬＸおよびその反転クロック信号ＣＬＸinvにしたがって順次シフトしてサンプリング信号Ｓ１〜Ｓｍとして順次出力するものである。

このような構成において、サンプリング信号Ｓ１が出力されると、ブロックＢ１に属する６本のデータ線１１４ａ〜１１４ｆには、それぞれ出力相展開画像信号VID1〜VID6がサンプリングされて、これらの出力相展開画像信号VID1〜VID6が現時点の選択走査線における６個の画素に、当該ＴＦＴ１１６によってそれぞれ書き込まれることとなる。

この後、サンプリング信号Ｓ２が出力されると、今度は、ブロックＢ２に属する６本のデータ線１１４ａ〜１１４ｆには、それぞれ出力相展開画像信号VID1〜VID6がサンプリングされ、これらの出力相展開画像信号VID1〜VID6がその時点の選択走査線における６個の画素に、当該ＴＦＴ１１６によってそれぞれ書き込まれることとなる。

以下同様にして、サンプリング信号Ｓ３、Ｓ４、…、Ｓｍが順次出力されると、ブロックＢ３、Ｂ４、…、Ｂｍに属する６本のデータ線１１４ａ〜１１４ｆには、それぞれ画像信号VID1〜VID6がサンプリングされ、これらの画像信号VID1〜VID6がその時点の選択走査線における６個の画素にそれぞれ書き込まれることとなる。そして、この後、次の走査線が選択されて、ブロックＢ１〜Ｂｍにおいて同様な書き込みが繰り返し実行されることとなる。

この駆動方式では、サンプリング回路１３０におけるスイッチ１３１を駆動制御するシフトレジスタ回路１４０の段数が、各データ線を点順次で駆動する方式と比較して１／６に低減される。さらに、シフトレジスタ回路１４０に供給すべきクロック信号ＣＬＸおよびその反転クロック信号ＣＬＸinvの周波数も１／６で済むので、段数の低減化と併せて低消費電力化も図られることとなる。

次に、対向基板には対向電極が形成されており、そこには、タイミング回路２００から対向電極電圧が給電されるようになっている。液晶は、画素電極１１８と対向電極とに挟持されるから、画素電極１１８と対向電極との電位差が液晶への印加電圧となる。
＜１−３：タイミング回路＞
次に、タイミング回路２００Ａは、ドットクロック信号DCLK、垂直同期信号ＶＢ、および水平ブランキング信号ＨＢに基づいて、各種のタイミング信号を生成する他、液晶表示パネル１００Ａ，１００Ｂの種別を示すパネル種別制御信号ＣＴＬｐを生成する。ドットクロック信号DCLKは入力画像データＤａのサンプリング周期に同期した信号である。垂直同期信号ＶＢは、垂直ブランキング期間でＬレベルとなる一方、他の期間でＨレベルとなる。水平ブランキング信号は水平ブランキング期間でＬレベルとなる一方、他の期間でＨレベルとなる。

また、パネル種別制御信号ＣＴＬｐは、Ｈレベルのとき液晶表示パネル１００Ａと組み合わせて使用することを示し、Ｌレベルのとき液晶表示パネル１００Ｂと組み合わせて使用することを示す。この例では、タイミング回路２００Ａに図示せぬディップスイッチが接続されており、その操作子をユーザが切り替えることにより、パネル種別を入力できるようになっている。そして、タイミング回路２００Ａはディップスイッチの状態を検知してパネル種別制御信号ＣＴＬｐを生成するようになっている。

くわえて、タイミング回路２００Ａは、パネル種別制御信号ＣＴＬｐ基づいて、第１対向電極電圧Ｖｃ１と第２対向電極電圧Ｖｃ２とのうちいづれか一方を選択してこれを液晶表示パネル１００Ａまたは１００Ｂに供給するようになっている。
具体的には、タイミング回路２００Ａは、パネル種別制御信号ＣＴＬｐがＨレベルのとき第１対向電極電圧Ｖｃ１を選択する一方、パネル種別制御信号ＣＴＬｐがＬレベルのとき第２対向電極電圧Ｖｃ２を選択する。
＜１−４：画像信号処理回路＞
次に、画像信号処理回路３００Ａは、Ｄ／Ａ変換器３０１、相展開回路３０２、増幅・反転回路３０３、出力範囲制御信号生成回路３０４、および基準信号生成回路３０５を備えており、そこには、図示せぬ外部装置から入力画像データＤａが供給されるようになっている。入力画像データＤａは、１０ビットのパラレル形式であって、サンプリング周期がドットクロック信号DCLKの周期となるデータ列である。

図４は、画像信号処理回路３００Ａの詳細な構成を示すブロック図である。Ｄ／Ａ変換器３０１は、制御入力端子３０１Ｔを備えており、１０ビットの入力画像データＤａをデジタル信号からアナログ信号に変換して画像信号VIDとして出力する。また、Ｄ／Ａ変換器３０１は、制御入力端子３０１Ｔに給電される電圧によって、Ｄ／Ａ変換器３０１の出力範囲を制御するようになっている。ここで、出力範囲とは入力画像データＤａの最小値である“０”に対応する画像信号VIDの信号レベルから入力画像データＤａの最大値である“１０２３”に対応する画像信号VIDの信号レベルまでの範囲をいう。すなわち、出力範囲は画像信号VIDの信号レベルの変化範囲であり、画像信号VIDの最小値と最大値とによって定められる。但し、この例では、画像信号VIDの最小値は接地電位に固定であり、画像信号VIDの最大値と１ビット当たりの変化量が制御入力端子３０１Ｔに給電される電圧によって調整されるようになっている。

出力範囲制御信号生成回路３０４は、第１電源回路３０４１と選択回路３０４２を備えている。第１電源回路３０４１は、第１出力範囲設定電圧Ｖ１と第２出力範囲設定電圧Ｖ２とを各々生成する定電圧源を備えている。第１出力範囲設定電圧Ｖ１は、これを制御入力端子３０１Ｔに印加すると、最終的な液晶への印加電圧の範囲が図２（ａ）に示す範囲Ｖａとなるように選ばれている。一方、第２出力範囲設定電圧Ｖ２は、これを制御入力端子３０１Ｔに印加すると、最終的な液晶への印加電圧の範囲が図２（ｂ）に示す範囲Ｖｂとなるように選ばれている。

選択回路３０４２は、パネル種別制御信号ＣＴＬｐに基づいて第１出力範囲設定電圧Ｖ１と第２出力範囲設定電圧Ｖ２とを選択して出力範囲制御信号ＣＴＬoutを生成し、これを制御入力端子３０１Ｔに供給する。

ところで、後述するように相展開回路３０２のゲインは１であり、増幅・反転回路３０３のゲインはＡまたは−Ａである。ここで、Ｄ／Ａ変換器３０１の入出力特性について検討すると、最終的に液晶に印加すべき電圧の範囲は、液晶表示パネル１００Ａを用いる場合は図２（ａ）に示すＶａである一方、液晶表示パネル１００Ｂを用いる場合は図２（ｂ）に示すＶｂである。このため、液晶表示パネル１００Ａを用いるときには画像信号ＶＩＤの信号レベルをＶａ／Ａだけ変化させる一方、液晶表示パネル１００Ｂを用いるときには画像信号ＶＩＤの信号レベルをＶｂ／Ａだけ変化させる必要がある。

図５は、Ｄ／Ａ変換器３０１の入出力特性を示すグラフである。なお、同図に示す特性Ｗ１は第１出力範囲設定電圧Ｖ１が制御入力端子３０１Ｔに給電された場合の入出力特性であり、特性Ｗ２は第２出力範囲設定電圧Ｖ２が制御入力端子３０１Ｔに給電された場合の入出力特性である。同図から明らかなように第１出力範囲設定電圧Ｖ１を制御入力端子３０１Ｔに給電すると、Ｄ／Ａ変換器３０１の出力範囲は０〜Ｖａ／Ａとなる一方、第２出力範囲設定電圧Ｖ２を制御入力端子３０１Ｔに給電すると、Ｄ／Ａ変換器３０１の出力範囲は０〜Ｖｂ／Ａとなる。すなわち、Ｄ／Ａ変換器３０１の出力範囲は、液晶表示パネル１００Ａおよび１００Ｂで使用する印加電圧範囲ＶａおよびＶｂをゲインＡで除算したものとなる。これにより、液晶表示パネルの種別によって定まる印加電圧範囲に対応して、Ｄ／Ａ変換器３０１の出力範囲を調整することが可能となる。

次に、相展開回路３０２は、画像信号VIDにシリアルパラレル変換を施して、６相展開された相展開画像信号VID1〜VID6を生成する。具体的には、相展開回路３０２は、ドットクロック信号DCLKの６周期毎にアクティブとなる６相のサンプルホールドパルスＳＰ１〜ＳＰ６に基づいて、画像信号VIDをサンプルホールドして、画像信号VIDの時間軸を６倍に伸長するとともに、６系統に分割して各相展開画像信号VID1〜VID6を生成するようになっている。なお、相展開回路３０２のゲインは１である。

次に、増幅・反転回路３０３は、各相展開画像信号VID1〜VID6毎に設けられた６個の処理ユニットＵ１〜Ｕ６を備えている。各処理ユニットＵ１〜Ｕ６は同様の構成を備えているので、ここでは、相展開画像信号VID1に対応した処理ユニットＵ１についてのみ説明し、他の処理ユニットＵ２〜Ｕ６の説明を省略する。

まず、処理ユニットＵ１は、正転増幅回路３０３１、反転増幅回路３０３２、および選択回路３０３３を備えている。正転増幅回路３０３１は相展開画像信号VID1を正転増幅する一方、反転増幅回路３０３２は相展開画像信号VID1を反転増幅する。ここで、正転増幅回路３０３１のゲインはＡであり、反転増幅回路３０３２のゲインは−Ａである。

選択回路３０３３は、極性制御信号ＣＴＬｘに基づいて、正転増幅回路３０３１の出力信号と、反転増幅回路３０３２の出力信号とのうちいずれか一方を選択して反転画像信号vid’として出力する。選択回路３０３３は反転制御信号ＣＴＬｘがＨレベルのとき正転増幅回路３０３１の出力信号を選択する一方、それがＬレベルのとき反転増幅回路３０３２の出力信号を選択する。この例では、走査線単位の極性反転を行う。したがって、極性制御信号ＣＴＬｘは１周期を２水平走査期間２Ｈとする信号となる。また、反転画像信号vid’の信号レベルは１水平走査期間ごとに反転する。

これらのことから、正転増幅回路３０３１、反転増幅回路３０３２および選択回路３０３３には、画像信号を増幅しつつ、予め定められた反転周期でその信号レベルを反転させる機能があるといえる。

さらに、処理ユニットＵ１は加算回路３０３４を備えている。加算回路３０３４は、反転画像信号vid’と基準信号Ｓrefとを加算して（合成して）出力相展開画像信号を生成する。

次に、基準信号生成回路３０５は基準信号Ｓrefを生成する。この基準信号生成回路３０５は、第２電源回路３０５１、正極性基準電圧選択回路３０５２および負極性基準電圧選択回路３０５３、および正負極性選択回路３０５４を備えている。第２電源回路３０５１は、複数の定電圧源を備えている。各定電圧源は第１正極性基準電圧Ｖｐ１、第２正極性基準電圧Ｖｐ２、第１負極性基準電圧Ｖｎ１、および第２負極性基準電圧Ｖｎ２を各々生成する。

ここで、図２（ａ）に示すように第１Ｖ−Ｔ特性における最大透過率ｔａmaxに対応する最小印加電圧をＶａmin、最小透過率ｔａminに対応する最大印加電圧をＶａmaxとし、図２（ｂ）に示すように第２Ｖ−Ｔ特性における最大透過率ｔｂmaxに対応する最小印加電圧をＶｂmin、最小透過率ｔｂminに対応する最大印加電圧をＶｂmaxとする。

この場合、第１正極性基準電圧Ｖｐ１は、第１対向電極電圧Ｖｃ１に第１最小印加電圧Ｖａminを加えたものとなる一方、第１負極性基準電圧Ｖｎ１は、第１対向電極電圧Ｖｃ１から最小印加電圧Ｖａminを差し引いたものとなる。第１対向電極電圧Ｖｃ１とは、液晶表示パネル１００Ａの対向基板に形成される対向電極に給電される電圧である。一方、第２正極性基準電圧Ｖｐ２は、第２対向電極電圧Ｖｃ２に第２最小印加電圧Ｖｂminを加えたものとなる一方、第２負極性基準電圧Ｖｎ２は、第２対向電極電圧Ｖｃ２から最小印加電圧Ｖｂminを差し引いたものとなる。第２対向電極電圧Ｖｃ２とは、後述する液晶表示パネル１００Ｂの対向基板に形成される対向電極に給電される電圧である。

次に、正極性基準電圧選択回路３０５２は、パネル種別制御信号ＣＴＬｐがＨレベルの場合に第１正極性基準電圧Ｖｐ１を選択する一方、パネル種別制御信号ＣＴＬｐがＬレベルの場合に第２正極性基準電圧Ｖｐ２を選択して正極性基準電圧Ｖｐを生成する。また、負極性基準電圧選択回路３０５３は、パネル種別制御信号ＣＴＬｐがＨレベルの場合に第１負極性基準電圧Ｖｎ１を選択する一方、パネル種別制御信号ＣＴＬｐがＬレベルの場合に第２負極性基準電圧Ｖｎ２を選択して負極性基準電圧Ｖｎを生成する。

次に、正負極性選択回路３０５４は、極性制御信号ＣＴＬｘがＨレベルのとき選択正極性基準電圧Ｖｐを選択する一方、極性制御信号ＣＴＬｘがＬレベルの場合に選択負極性基準電圧Ｖｎを選択して基準信号Ｓrefを生成する。

図６は、極性制御信号ＣＴＬｘと基準信号Ｓrefとの波形を示すタイミングチャートである。この図に示すように、液晶表示パネル１００Ａを用いる場合（ＣＴＬｐ＝Ｈ）、基準信号Ｓrefは極性制御信号ＣＴＬｘに同期して第１対向電極電圧Ｖｃ１を中心電圧として反転する。また、極性制御信号ＣＴＬｘが正極性を示すとき、第１対向電極電圧Ｖｃ１より最小印加電圧Ｖａminだけ高い第１正極性基準電圧Ｖｐ１となる一方、極性制御信号ＣＴＬｘが負極性を示すとき、基準信号Ｓrefは第１対向電極電圧Ｖｃ１より最小印加電圧Ｖａminだけ低い第１負極性基準電圧Ｖｎ１となる。

また、液晶表示パネル１００Ｂを用いる場合（ＣＴＬｐ＝Ｌ）、基準信号Ｓrefは極性制御信号ＣＴＬｘに同期して反転するとともに、第２対向電極電圧Ｖｃ２を中心電圧として、極性制御信号ＣＴＬｘが正極性を示すときには、第２対向電極電圧Ｖｃ２より最小印加電圧Ｖｂminだけ高い第２正極性基準電圧Ｖｐ２となる一方、極性制御信号ＣＴＬｘが負極性を示すときには、第２対向電極電圧Ｖｃ２より最小印加電圧Ｖｂminだけ低い第２負極性基準電圧Ｖｎ２となる。

上述したように出力相展開画像信号VID1は、反転画像信号vid1’と基準信号Ｓrefとを加算して得られるから、画像信号処理回路３００Ａを液晶表示パネル１００Ａと組み合わせて使用する場合、画像信号処理回路３００Ａ全体の入出力特性は図７（ａ）に示すものとなる。一方、これを液晶表示パネル１００Ｂと組み合わせて使用する場合、その入出力特性は図７（ｂ）に示すものとなる。したがって、この画像信号処理回路３００Ａは、異なるＶ−Ｔ特性を有する複数の液晶表示パネル１００Ａおよび１００Ｂと各々組み合わせて用いることができる。
＜１−５：液晶表示装置の動作＞
次に、液晶表示装置の動作について説明する。まず、タイミング回路２００Ａがパネル種別制御信号ＣＴＬｐを生成すると、出力範囲制御信号生成回路３０４はパネル種別制御信号ＣＴＬｐに基づいて、第１出力範囲設定電圧Ｖ１と第２出力範囲設定電圧Ｖ２のうちいづれか一方を選択して出力範囲制御信号ＣＴＬoutを生成する。

Ｄ／Ａ変換器３０１の入出力特性は、その制御入力端子３０１Ｔに供給される出力範囲制御信号ＣＴＬoutによって定まるから、液晶表示パネル１００Ａを使用するときには特性Ｗ１となる一方、液晶表示パネル１００Ｂを使用するときには特性Ｗ２となる（図５参照）。したがって、本実施形態によれば、Ｄ／Ａ変換器３０１の出力範囲を各液晶表示パネルのＶ−Ｔ特性に応じて調整することが可能である。換言すれば、画像信号処理回路３００Ａと組み合わせて用いる液晶表示パネルの透過率範囲に合わせてＤ／Ａ変換器３０１の出力範囲を調整することができる。

図５に示すように特性Ｗ１ではＤ／Ａ変換器３０１の出力範囲が０〜Ｖａ／Ａとなり、特性Ｗ２ではその出力範囲が０〜Ｖｂ／Ａとなる。一方、相展開回路３０２のゲインは１であり、増幅・反転回路３０３のゲインはＡまたは−Ａである。したがって、極性反転を無視すれば、Ｄ／Ａ変換器３０１の入出力特性が特性Ｗ１のとき出力相展開画像信号VID1〜VID6の信号レベルはＶａだけ変化し、その入出力特性が特性Ｗ２であれば出力相展開画像信号VID1〜VID6の信号レベルはＶｂだけ変化する。このことは、入力画像データＤａの各データ値（０〜１０２３）をＶ−Ｔ特性の種別に応じて印加電圧範囲ＶａまたはＶｂに割り当てることを意味する。したがって、画像信号処理回路３００Ａをいずれの液晶表示パネル１００Ａまたは１００Ｂと組み合わせて使用してもコントラスト比を最大とすることができる。

ここで、図２に示すように第１Ｖ−Ｔ特性と第２Ｖ−Ｔ特性とを比較したとき、透過率範囲についてＴｂ＞Ｔａの関係があり、印加電圧範囲についてＶａ＞Ｖｂの関係がある。本実施形態では入力画像データＤａの０から１０２３までの各データ値を印加電圧範囲ＶａまたはＶｂに割り当てるので、１ビット当たりの透過率の変化量は液晶表示パネル１００Ｂの方が小さくなる。したがって、液晶表示パネル１００Ｂを使用した場合には、より高精細な画像を表示させることが可能となる。

次に、相展開回路３０２が画像信号VIDを相展開して相展開画像信号vid1〜vid 6を生成すると、増幅・反転回路３０３は、相展開画像信号vid1〜vid6を増幅しつつ予め定められた反転周期で反転させた反転画像信号vid1’〜 vid6’と基準信号Ｓrefとを各々加算して出力相展開画像信号VID1〜VID6を生成する。ここで、基準信号Ｓrefは、正極性基準電圧Ｖｐと負極性基準電圧Ｖｎとのうちいずれか一方を反転周期で交互に選択して生成される。しかも正極性基準電圧Ｖｐおよび負極性基準電圧Ｖｎはそれらの中心電圧が対向電極電圧Ｖｃ１またはＶｃ２と一致し、対向電極電圧Ｖｃ１またはＶｃ２に対して最小印加電圧ＶａminまたはＶｂminだけオフセットが与えられている。したがって、基準信号Ｓrefを加算することによって、極性反転に同期して液晶に最小印加電圧ＶａminまたはＶｂminを常に印加することが可能となる。

仮に、基準信号Ｓrefの替わりに対向電極電圧Ｖｃ１またはＶｃ２と反転画像信号vid1’〜 vid6’とを加算して出力相展開画像信号VID1〜VID6を生成するものとすれば、Ｄ／Ａ変換器３０１の出力範囲を０〜（Ｖａ＋Ｖａmin）／Ａまたは０〜（Ｖｂ＋Ｖｂmin）／Ａとする必要がある。このことは、最小印加電圧ＶａminまたはＶｂminを下回る範囲にも入力画像データＤａの各データ値を割り当てること意味する。そして、そのような割り当てを行うと、印加電圧範囲に割り当てられるデータ値の範囲が減少するから、１ビット当たりの透過率の変化量が大きくなってしまう。

しかしながら、本実施形態にあっては、上述したように使用する液晶表示パネルの種別に応じた最小印加電圧ＶａminまたはＶｂminを対向電極電圧Ｖｃ１またはＶｃ２に対してオフセットとして与えている。このため、入力画像データＤａの各データ値を、最小印加電圧ＶａminまたはＶｂminを下回る範囲に割り当てる必要がなく、そのすべてを階調表示に使用する印加電圧範囲ＶａまたはＶｂに割り当てることができる。この結果、高精細な表示が可能となる。
＜２．第２実施形態＞
＜２−１：液晶表示装置の概要＞
次に、第２実施形態に係わる液晶表示装置について説明する。第２実施形態に係わる液晶表示装置は、入力画像データの各データ値を割り当てる透過率範囲を入力画像データの種別に応じて変更するものである。

図８は、第２実施形態に係わる液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
同図に示す液晶表示装置は、画像信号処理回路３００Ａの替わりに画像信号処理回路３００Ｂを用いる点、タイミング回路２００Ａにおいて液晶表示パネルの種別を示すパネル種別制御信号ＣＴＬｐの替わりにデータの種別を示すデータ種別制御信号ＣＴＬｄを生成する点を除いて、図１に示す第１実施形態の液晶表示装置と大略同一である。

液晶表示装置に供給される入力画像データＤｂは１１ビットのパラレル形式である。入力画像データＤｂには各種のものがあるが、この例では、入力画像データＤｂのソースがコンピュータグラフィックスである場合とそのソースが映像信号である場合との２種類を想定する。以下の説明では、これらを区別する場合には、前者をグラフィックスデータＤｂ１と称し、後者を映像データＤｂ２と称することにする。

次に、グラフィックスデータＤｂ１と映像データＤｂ２の性質について説明する。コンピュータグラフィックスでは画像を鮮やかに表示することが多いため、表示色の彩度および明度が高いことが多い。このため、グラフィックスデータＤｂ１のデータ値は高輝度に偏るのが一般的である。この例では、グラフィックスデータＤｂ１の各データ値が図９（ａ）に示す確率密度で分布しているものとする。一方、映像信号に基づいて生成された映像データＤｂ２はそのデータ値が中間階調に偏っていることが多い。この例では、映像データＤｂ２の各データ値が図９（ｂ）に示す確率密度で分布しているものとする。なお、図９に示す確率密度は最大値で正規化してある。

ところで、パーソナルコンピュータ等によって生成されるグラフィックスデータＤｂ１のフィールド周波数は１２０Ｈｚである一方、動画等の映像データＤｂ２のフィールド周波数は６０Ｈｚである。タイミング回路２００Ａは入力画像データＤｂとともに外部から供給される垂直同期信号ＶＢの周波数を検知し、これを予め定められた閾値周波数（例えば、９０Ｈｚ）と比較して、データ種別制御信号ＣＴＬｄを生成するようになっている。タイミング回路２００Ａは、入力画像データＤｂがグラッフィクスデータＤｂ１である場合にデータ種別制御信号ＣＴＬｄをＨレベルとする一方、それが映像データＤｂ２である場合にはデータ種別制御信号ＣＴＬｄをＬレベルとする。
なお、本実施形態では、一種の液晶表示パネル１００Ａを用いることを前提としているので、タイミング回路２００Ａは、第１実施形態のように第１対向電極電圧Ｖｃ１と第２対向電極電圧Ｖｃ２を選択してパネル出力することはないく、液晶表示パネル１００Ａには図示せぬ電源回路から第１対向電極電圧Ｖｃ１が直接供給されるようになっている。
＜２−２：画像信号処理回路＞
図１０は、第２実施形態の液晶表示装置に用いる画像信号処理回路３００Ｂの構成を示すブロック図である。画像信号処理回路３００Ｂは、データ値変換回路３０６を備える点、第１電源回路３０４１が第１および第２出力範囲設定電圧Ｖ１，Ｖ２の替わりに第３および第４出力範囲設定電圧Ｖ３およびＶ４を生成する点、および、第２電源回路３０５１が第１および第２正極性基準電圧Ｖｐ１およびＶｐ２の替わりに第３および第４正極性基準電圧Ｖｐ３およびＶｐ４を生成するとともに第１および第２負極性基準電圧Ｖｎ１およびＶｎ２の替わりに第３および第４負極性基準電圧Ｖｎ３およびＶｎ４を生成する点を除いて、図４に示す第１実施形態の画像信号処理回路３００Ａと同一である。以下、相違点について説明する。

データ値変換回路３０６は、１１ビットの入力画像データＤｂをデータ種別に応じて１０ビットの変換画像データＤｘを生成する。このデータ値変換回路３０６は、図１０に示すように第１変換テーブル３０６１、第２変換テーブル３０６２および選択回路３０６３を備えている。

第１および第２変換テーブル３０６１および３０６２は、入力ビット数が１１ビットで出力ビット数が１０ビットのＲＯＭで構成されており、１１ビットの入力画像データＤｂを読出アドレスとして用い、対応する記憶領域から１０ビットの第１変換データＤｘ１または第２変換データＤｘ２を各々読み出すようになっている。選択回路３０６３は、データ種別制御信号ＣＴＬｄがＨレベルのときに第１変換データＤｘ１を選択する一方、それがＬレベルのときに第２変換データＤｘ２を選択して、変換画像データＤｘを生成する。

ここで、第１変換テーブル３０６１はグラッフィクスデータＤｂ１を変換するために用いられ、第２変換テーブル３０６２は映像データＤｂ２を変換するために用いられる。図１１（ａ）は第１変換テーブルの入出力特性を示すグラフであり、図１１（ｂ）は第２変換テーブルの入出力特性を示すグラフである。

同図（ａ）に示すように第１変換テーブル３０６１は、データ値が７６８〜２０４７のグラフィックスデータＤｂ１をデータ値が１〜１０２３の第１変換データＤｘ１に１対１に変換する一方、データ値が０〜７６７のグラフィックスデータＤｂ１をデータ値が０の第１変換データＤｘ１に変換する。このように第１変換テーブル３０６１の入出力特性を定めたのは、図９（ａ）に示すようにグラッフィクスデータＤｂ１のデータ値は、殆どが７６７〜２０４７の範囲に分布し、そのデータ値が７６７以下となる確率が極めて低いからである。

また、同図（ｂ）に示すように第２変換テーブル３０６２は、データ値が５１２〜１５３３の映像データＤｂ２をデータ値が１〜１０２２の第２変換データＤｘ２に１対１に変換する一方、データ値が０〜５１１の映像データＤｂ２をデータ値が０の第２変換データＤｘ２に変換するとともにデータ値が１５３４〜２０４７の映像データＤｂ２をデータ値が１０２３の第２変換データＤｘ２に変換する。このように第２変換テーブル３０６２の入出力特性を定めたのは、図９（ｂ）に示すように映像データＤｂ２のデータ値は５１１〜１５３４の範囲に大部分が分布し、そのデータ値が５１０以下あるいは１５３５以上となる確率が極めて低いからである。

すなわち、データ値変換回路３０６は、入力画像データＤｂの各データ値（０〜２０４７）のうち発生頻度の高いものを抜き出して１０ビットの変換画像データＤｘに変換している。これにより、データ値変換回路３０６は、１１ビットの入力画像データＤｂの品質を損なうことなく１０ビットの変換画像データＤｘを生成することができる。

次に、出力範囲制御信号生成回路３０４において、選択回路３０４２はデータ種別制御信号ＣＴＬｄがＨレベルのとき第３出力範囲設定電圧Ｖ３を選択する一方、それがＬレベルのとき第４出力範囲設定電圧Ｖ４を選択して出力範囲制御信号ＣＴＬoutを生成し、これをＤ／Ａ変換器３０１の制御入力端子３０１Ｔに供給する。したがって、入力画像データＤｂがグラフィックスデータＤｂ１であるときは、第３出力範囲設定電圧Ｖ３によってＤ／Ａ変換器３０１の出力範囲が定まり、入力画像データＤｂが映像データＤｂ２であるときは、第４出力範囲設定電圧Ｖ４によってＤ／Ａ変換器３０１の出力範囲が定まることになる。

図１２は、液晶表示パネル１００Ａの第１Ｖ−Ｔ特性を示すグラフである。上述したようにデータ値変換回路３０６は、データ種別に応じて入力画像データＤｂのデータ値を変換して変換画像データＤｘを生成する。入力画像データＤｂがグラフィックスデータＤｂ１であれば、透過率範囲Ｔａ１に対応するグラフィックスデータＤｂ１の各データ値７６７〜２０４７が、変換画像データ値０〜１０２３に割り当てられる。一方、入力画像データＤｂが映像データＤｂ２であれば、透過率範囲Ｔａ２に対応する映像データＤｂ２の各データ値５１１〜１５３４が、変換画像データ値０〜１０２３に割り当てられる。したがって、入力画像データＤｂがグラフィックスデータＤｂ１である場合には、液晶の印加電圧範囲をＶａ１にする一方、それが映像データＤｂ２である場合には液晶の印加電圧範囲をＶａ２にする必要がある。

上述した第３出力範囲設定電圧Ｖ３は、これを制御入力端子３０１Ｔに印加すると、最終的な液晶への印加電圧の範囲が同図２に示す範囲Ｖａ１となるように選ばれている。また、第４出力範囲設定電圧Ｖ４は、これを制御入力端子３０１Ｔに印加すると、最終的な液晶への印加電圧の範囲が同図に示す範囲Ｖａ２となるように選ばれている。

ところで、相展開回路３０２および増幅・反転回路３０３のゲインはＡまたは−Ａであるから、ゲインＡを考慮してＤ／Ａ変換器３０１の出力範囲は定められている。図１３はＤ／Ａ変換器３０１の入出力特性を示すグラフである。同図において、特性Ｗ３は第３出力範囲設定電圧Ｖ３が給電されたときの入出力特性であり、特性Ｗ４は第４出力範囲設定電圧Ｖ４が給電されたときの入出力特性である。特性Ｗ３、Ｗ４から明らかなように、Ｄ／Ａ変換器３０１の出力範囲は、データ種別に応じた印加電圧範囲Ｖａ１およびＶａ２をゲインＡで除算したものとなる。これにより、データ種別によって定まる印加電圧範囲に対応して、Ｄ／Ａ変換器３０１の出力範囲を調整することが可能となる。

次に、基準信号生成回路３０５の第２電源回路３０５１で生成する第３正極性基準電圧Ｖｐ３、第４正極性基準電圧Ｖｐ４、第３負極性基準電圧Ｖｎ３、および第４負極性基準電圧Ｖｎ４について説明する。まず、第３正極性基準電圧Ｖｐ３は、液晶表示パネル１００Ａの対向基板に給電する第１対向電極電圧Ｖｃ１に、図１２に示す最小印加電圧Ｖａ１minを加えたものである一方、第３負極性基準電圧Ｖｎ３は、第１対向電極電圧Ｖｃ１から最小印加電圧Ｖａ１minを差し引いたものである。また、第４正極性基準電圧Ｖｐ４は、第１対向電極電圧Ｖｃ１に最小印加電圧Ｖａ２minを加えたものである一方、第４負極性基準電圧Ｖｎ４は、第１対向電極電圧Ｖｃ１から最小印加電圧Ｖａ２minを差し引いたものである。

これらの電圧Ｖｐ３、Ｖｐ４、Ｖｎ３、およびＶｎ４を、データ種別制御信号ＣＴＬｄと極性制御信号ＣＴＬｘとに基づいて選択した基準信号Ｓrefは、図１４に示すものとなる。また、出力相展開画像信号VID1は、反転画像信号vid1’と基準信号Ｓrefとを加算して得られるから、入力画像データＤｂがグラフィックスデータＤｂ１である場合、Ｄ／Ａ変換器３０１の入力から増幅・反転回路３０３の出力までの入出力特性は図１５（ａ）に示すものとなる一方、入力画像データＤｂが映像データＤｂ２である場合、その入出力特性は図１５（ｂ）に示すものとなる。
＜２−３：液晶表示装置の動作＞
次に、液晶表示装置の動作について説明する。まず、タイミング回路２００Ａが垂直同期信号ＶＢに基づいて、データ種別制御信号ＣＴＬｄを生成すると、データ値変換回路３０６はデータ種別制御信号ＣＴＬｄに基づいて１１ビットの入力画像データＤｂを１０ビットの変換画像データＤｘに変換する。この変換処理は、入力画像データＤｂのデータ値分布を考慮して、変換画像データＤｘを割り当てるので、変換画像データＤｘは、実質的に１１ビットの精度を有している。

次に、出力範囲制御信号生成回路３０４はデータ種別制御信号ＣＴＬｄに基づいて、第３出力範囲設定電圧Ｖ３と第４出力範囲設定電圧Ｖ４のうちいづれか一方を選択して出力範囲制御信号ＣＴＬoutを生成する。Ｄ／Ａ変換器３０１の入出力特性は、その制御入力端子３０１Ｔに供給される出力範囲制御信号ＣＴＬoutによって定まるから、入力画像データＤｂがグラフィックスデータＤｂ１である場合には特性Ｗ３となる一方、それが映像データＤｂ２である場合には特性Ｗ４となる（図１３参照）。入力画像データＤｂは、データの種別毎に異なる性質を持っており、そのデータ値には偏りがある。本実施形態によれば、Ｄ／Ａ変換器３０１の出力範囲をデータ種別に応じて調整することが可能であるので、データ値の偏りに合わせてＤ／Ａ変換器３０１の出力範囲を、調整することができる。

また、入力画像データＤｂのデータ種別によって、階調表示に使用する透過率の範囲は異なるため、液晶の最小印加電圧も相違するが、基準信号Ｓrefはこれを考慮した第３正極性基準電圧Ｖｐ３、第４正極性基準電圧Ｖｐ４、第３負極性基準電圧Ｖｎ２、および第４負極性基準電圧Ｖｎ４を選択して生成される。これにより、図１２に示すように入力画像データＤｂがグラフィックスデータＤｂ１であれば透過率範囲をＴａ１とすることができ、入力画像データＤｂが映像データＤｂ２であれば透過率範囲をＴａ２とすることができる。

さてここで、比較例として１１ビットの入力画像データＤｂから上位１０ビットを抽出して変換画像データＤｘを生成してこれを印加電圧範囲Ｖａに割り当てる場合を想定する。この比較例では、変換過程で１ビットの情報が失われるため、入力画像データＤｂの１ビット当たりの印加電圧変化量はＶａ／１０２４となる。これに対して、本実施形態によれば、データ値変換過程で入力画像データＤｂの情報は失われず、しかも液晶へ印加する電圧範囲をＶａ１またはＶａ２にすることができるので、入力画像データＤｂの１ビット当たりの印加電圧変化量を減少させることができる。入力画像データＤｂがグラフィックスデータＤｂ１である場合には、印加電圧変化量はＶａ１／２０４８となり、入力画像データＤｂが映像データＤｂ２である場合にはＶａ２／２０４８となる。ここで、Ｖａ１／Ｖａ＝３／４、Ｖａ２／Ｖａ＝１／４とすれば、グラッフィクスデータＤｂ１を表示する場合、比較例と比べると１ビット当たりの印加電圧変化量を３／８倍にすることができ、映像データＤｂ２を表示する場合、比較例と比べると１ビット当たりの印加電圧変化量を１／８倍にすることができる。

したがって、本実施形態によれば、データ種別に応じた高精細な画像を表示することが可能となる。
＜３．第３実施形態＞
＜３−１：液晶表示装置の概要＞
次に、第３実施形態に係わる液晶表示装置について説明する。第３実施形態に係わる液晶表示装置は、入力画像データＤａの平均値に基づいて透過率範囲を変更するものである。

図１６は、第３実施形態に係わる液晶表示装置の構成を示すブロック図である。同図に示す液晶表示装置は、画像信号処理回路３００Ａの替わりに画像信号処理回路３００Ｃを用いる点、タイミング回路２００Ａにおいて液晶表示パネルの種別を示すパネル種別制御信号ＣＴＬｐを生成しない点を除いて、図１に示す第１実施形態の液晶表示装置と大略同一である。

ここで、液晶表示装置に供給される入力画像データＤｃは１１ビットのパラレル形式である。また、入力画像データＤｃは被写体をビデオカメラにて撮像して得られた映像信号をＡ／Ｄ変換した映像データである。撮像された映像は一画面の中でも明るい部分と暗い部分があるが、一画面を構成する各画素の階調は最高輝度（飽和白）から最低輝度（飽和黒）まで分布しているのではなく、一画面の平均階調を中心とする所定範囲に分布している。図１７は一画面の入力画像データ値の分布特性を示すグラフである。このグラフにおいて入力画像データ値は、一画面の平均データ値を０として正規化してあり、また、確率密度は最大値を１として正規化してある。

同図に示すように、入力画像データＤｃのデータ値は一画面の平均値を中心として±５１１の範囲に殆どが分布している。このことから、第１にある画面の入力画像データＤｃの最大値と最小値との差は１０２４以下であり、第２に入力画像データＤｃの平均値からデータ値の分布範囲を特定できることが判る。
＜３−２：画像信号処理回路＞
図１６に示すように、第３実施形態の画像信号処理回路３００Ｃは、平均値算出回路３０７、データ値変換回路３０８、基準信号生成回路３０９を備える一方、出力範囲制御回路３０４を備えない点を除いて、図１に示す第１実施形態の画像信号処理回路３００Ａと相違する。また、Ｄ／Ａ変換器３０１の制御入力端子３０１Ｔには所定の電圧が給電されている。したがって、Ｄ／Ａ変換器３０１の出力範囲は、第１および第２実施形態のように変動せず、固定である。この例の出力範囲は、最終的に液晶に印加される印加電圧範囲をＶｘ（Ｖｘ１〜Ｖｘ２)としたとき、Ｖｘ／Ａとなっている。なお、Ａは、上述した第１および第２実施形態と同様に、相展開回路３０２および増幅・反転回路３０３を総合したゲインである。

まず、平均値算出回路３０７は、一画面の入力画像データＤｃについて平均値を算出し、算出された平均値を示す平均値データＤｈを生成する。

次に、データ値変換回路３０８は、１１ビットの入力画像データＤｃを平均値データＤｈに基づいて１０ビットの変換画像データＤｙに変換する。図１８はデータ値変換回路３０８の構成を示すブロック図である。この図に示すようにデータ値変換回路３０８は補正テーブル３０８１、減算回路３０８２、および下位ビット分離回路３０８３を備えている。

補正テーブル３０８１は、１１ビット入力で１０ビット出力のＲＯＭによって構成されており、そこには平均値データＤｈの各データ値に対応付けて１０ビットの補正データＤｋが記憶されている。したがって、ある平均値データＤｈを読出アドレスとして用いると、補正テーブル３０８１から平均値データＤｈの指示する平均値に対応する補正データＤｋが読み出される。

図１９は、補正テーブルの入出力特性を示すグラフである。この図に示すように平均値データＤｈのデータ値が５１１以下のときは補正データＤｋのデータ値は０となり、平均値データＤｈのデータ値が５１２〜１５３３の範囲では補正データＤｋのデータ値は２〜１０２２となり、平均値データＤｈのデータ値が１５３４以上のときは補正データＤｋのデータ値は１０２３となる。

次に、減算回路３０８２は入力画像データＤｃから補正データＤｈを減算して出力する。次に、下位ビット分解回路３０８３は減算回路３０８２から出力されるデータの下位１０ビットを分離してこれを変換画像データＤｙとして出力する。

これにより、１１ビットの入力画像データＤｃを一画面の平均値に応じて１０ビットの変換画像データＤｙに変換することができる。図２０は、入力画像データを変換画像データに割り当てる範囲を示すグラフである。この図において、斜線部分は元の入力画像データＤｃから抽出されるた変換画像データＤｙの範囲を示している。

例えば、平均値データＤｈの値が１０２３であれば、補正データＤｋのデータ値は５１１となる（図１９参照）。上述したように入力画像データＤｃのデータ値はある画面において平均値を中心として±５１１の範囲に分布するから、平均値が５１１となる画面では入力画像データＤｃのデータ値は５１１から１５３４までの範囲内に分布することになる。

変換画像データＤｙは入力画像データＤｃから補正データＤｋを減算したものであるから、入力画像データＤｃの値が５１１であるとすると変換画像データＤｙの値は０となり、入力画像データＤｃの値が１５３４であるとすると変換画像データＤｙの値は１０２３となる。

次に、基準信号生成回路３０９は、平均値データＤｈと第１対向電極電圧Ｖｃ１とに基づいて、極性制御信号ＣＴＬｘと同期して極性反転する基準信号Ｓrefを生成する。図２１は基準信号生成回路３０９の構成を示すブロック図である。
この図に示すように、基準信号生成回路３０９は、最小印加電圧生成回路３０９１、加算回路３０９２、減算回路３０９３および正負極性選択回路３０９４を備えている。

まず、最小印加電圧生成回路３０９４は平均値データＤｈに基づいて液晶へ印可する最小印加電圧Ｖminを生成する。この例のように液晶表示パネル１００Ａがノーマリーホワイトモードで動作する場合には、最小印加電圧Ｖminによって最大透過率、すなわち階調の最大値が定まることになる。また、上述したようにある画面における階調の最大値は、一画面全体の階調の平均値によって定まる。
したがって、ある画面の平均値が判れば、最小印加電圧Ｖminを特定することができる。最小印加電圧生成回路３０９は、平均値データＤｈと最小印加電圧データとを対応付けて記憶した記憶部とＤ／Ａ変換器を備えている（図示略）。そして、最小印加電圧生成回路３０９は、最小印加電圧データをＤ／Ａ変換して、最小印加電圧Ｖminを生成する。この例における最小印加電圧Ｖminは、図２３に一点鎖線で示すように平均値データＤｈの値が０〜５１１ではＶｘ２となり、その値が５１２〜１５３３において減少し、その値が１５３４〜２０４７ではＶｘ１となる。

次に、加算回路３０９２は最小印加電圧Ｖminと第１対向電極電圧Ｖｃ１とを加算して正極性基準電圧Ｖｐを出力する一方、減算回路３０９２は第１対向電極電圧Ｖｃ１から最小印加電圧Ｖminを減算して負極性基準電圧Ｖｎを出力する。

次に、正負極性選択回路３０９４は、極性制御信号ＣＴＬｘがＨレベルのとき正極性基準電圧Ｖｐを選択し、それがＬレベルのとき負極性基準電圧Ｖｎを選択して基準信号Ｓrefを生成する。

したがって、基準信号Ｓrefは、その極性が第１対向電極電圧Ｖｃ１を基準として反転することになる。図２２は、基準信号Ｓrefおよび極性反転信号ＣＴＬｘの波形を示すタイミングチャートである。最小印加電圧Ｖminの値は平均値データＤｈの値に応じて変化するから基準信号Ｓrefの波形は、この図に示すように平均値データＤｈの値に応じて動的に変化する。
＜３−３：液晶表示装置の動作＞
次に、液晶表示装置の動作について説明する。まず、外部装置から入力画像データＤｃが平均値算出回路３０７に供給されると、平均値算出回路３０７は１フィールド期間中の入力画像データＤｃについて、平均値を算出して平均値データＤｈを生成する。データ値変換回路３０８は平均値データＤｈに基づいて１１ビットの入力画像データＤｃを１０ビットの変換画像データＤｘに変換する。この変換処理では、一画面の平均値に応じた入力画像データＤｃのデータ値分布を考慮して、変換画像データＤｙを割り当てるので、変換画像データＤｙは、実質的に１１ビットの精度を有している。

図２０に示すように１１ビットの入力画像データＤｃを１０ビットの変換画像データＤｘに割り当てる範囲は、平均値データＤｈの値に応じて変化するので、液晶に印加する印加電圧の範囲も平均値データＤｈの値に応じて変化させる必要がある。この点について、図２３を参照して説明する。図２３は、第１Ｖ−Ｔ特性、入力画像データの有効範囲、および平均値データの相互関係を示す図である。

まず、平均値データＤｈの値が０〜５１１の範囲内にあるときは、入力画像データＤｃの取り得る値は０〜１０２３の範囲にある。当該範囲に対応する透過率範囲は、同図に示すようにＴｃ１となる。透過率範囲Ｔｃ１を得るためには、液晶への印加電圧をＶｘ２からＶｘ３まで変化させる必要がある。上述したように平均値データＤｈの値が０〜５１１の範囲内にあるとき、最小印加電圧Ｖminの値はＶｘ２となる一方、Ｄ／Ａ変換器３０１の出力範囲はＶｘ／Ａであるから、この条件を満たすことができる。

次に、平均値データＤｈの値が５１２〜１５３３の範囲内にあるときは、入力画像データＤｃの取り得る値は０〜１０２３の範囲から１０２３〜２０４７の範囲へ変化する。この場合、透過率範囲はＴｃ１からＴｃ２へ変化するので、液晶への印加電圧範囲をＶｘ２〜Ｖｘ３からＶｘ１〜Ｖｘ２まで変化させる必要がある。上述したように平均値データＤｈの値が５１２〜１５３３の範囲内にあるとき、最小印加電圧Ｖminの値はＶｘ２からＶｘ１となる一方、Ｄ／Ａ変換器３０１の出力範囲はＶｘ／Ａであるから、この条件を満たすことができる。

次に、平均値データＤｈの値が１５３４〜２０４７の範囲内にあるときは、入力画像データＤｃの取り得る値は１０２３〜２０４７の範囲にある。当該範囲に対応する透過率範囲は、同図に示すようにＴｃ２となる。透過率範囲Ｔｃ２を得るためには、液晶への印加電圧をＶｘ１からＶｘ２まで変化させる必要がある。
上述したように平均値データＤｈの値が１５３４〜２０４７の範囲内にあるとき、最小印加電圧Ｖminの値はＶｘ１となる一方、Ｄ／Ａ変換器３０１の出力範囲はＶｘ／Ａであるから、この条件を満たすことができる。

すなわち、本実施形態によれば、画像の平均値に応じて、入力画像データＤｃを変換して変換画像データＤｙを生成し、これを固定の出力範囲を持つＤ／Ａ変換器３０１でＤ／Ａ変換して画像信号VIDを生成する一方、画像の平均値に基づいて最小印加電圧Ｖminを生成し、これに基づいて基準信号Ｓrefを生成するようにしたので、画像を表示するために有効な透過率の範囲に入力画像データＤｃのビットを割り当てることができる。
＜４．変形例＞
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下の変形が可能である。
（１）上述した第１実施形態において、基準信号生成回路３０５の電源回路３０５１は各正極性電圧Ｖｐ１、Ｖｐ２と各負極性電圧Ｖｎ１、Ｖｎ２とを生成するが、具体的には、２つの態様がある。第１の態様は、第２電源回路３０５１を各電圧Ｖｐ１、Ｖｐ２、Ｖｎ１、Ｖｎ２を生成する各電圧源から構成するものでる。この態様は、表示パネル１００がノーマリホワイトモードで動作するものとすれば、白レベルに相当する各電圧を直接生成するものである。

第２の態様は、第２電源回路３０５１を、第１および第２電圧源、減算部、加算部より構成するものである。第１電圧源は、電気光学パネルの種類に応じて予め定められた各基準電位より各最大印加電圧だけ高い各第１電圧を生成する。第２電圧源は、各基準電位を基準として各最大印加電圧だけ低い各第２電圧を生成する。減算部は、各第１電圧から電気光学パネルの種類に応じて予め定められた各変化電圧を減算して各正極性基準電圧を生成する。一方、加算部は各第２電圧に前記各変化電圧を加算して前記各負極性基準電圧を生成する。ここで、各最大印加電圧は、電気光学パネルの種類に応じて画像表示に使用する各透過率範囲を得るために電気光学物質に印加する必要がある最も高い各印加電圧である。

この態様は、表示パネル１００がノーマリホワイトモードで動作するものとすれば、黒レベル（透過率最小）に相当する各第１電圧および各第２電圧を生成し、これらの電圧と、電気光学物質に印加する変化電圧とに基づいて、各正極性基準電圧および各負極性基準電圧を生成するものである。
（２）また、上述した第２実施形態における電源回路３０５１も、上記変形例と同様に、その構成方法には２つの態様がある。第１の態様は、第２電源回路３０５１を各電圧Ｖｐ３、Ｖｐ４、Ｖｎ３、Ｖｎ４を生成する各電圧源から構成するものでる。この態様は、表示パネル１００がノーマリホワイトモードで動作するものとすれば、白レベルに相当する各電圧を直接生成するものである。

第２の態様は、第２電源回路３０５１を、第１および第２電圧源、減算部、加算部より構成するものである。第１電圧源は、入力画像データの種別に応じて予め定められた各基準電位より各最大印加電圧だけ高い各第１電圧を生成する。第２電圧源は、各基準電位を基準として各最大印加電圧だけ低い各第２電圧を生成する。減算部は、各第１電圧から入力画像データの種別に応じて予め定められた各変化電圧を減算して各正極性基準電圧を生成する。一方、加算部は各第２電圧に前記各変化電圧を加算して前記各負極性基準電圧を生成する。ここで、各最大印加電圧は、入力画像データの種別に応じて画像表示に使用する各透過率範囲を得るために電気光学物質に印加する必要がある最も高い各印加電圧である。
この態様は、表示パネル１００がノーマリホワイトモードで動作するものとすれば、黒レベル（透過率最小）に相当する各第１電圧および各第２電圧を生成し、これらの電圧と、電気光学物質に印加する変化電圧とに基づいて、各正極性基準電圧および各負極性基準電圧を生成するものである。
＜５．応用例＞
次に、上述した各実施形態で説明した液晶表示装置を電子機器に用いた例のいくつかについて説明する。
＜５−１：プロジェクタ＞
まず、この液晶表示装置をライトバルブとして用いたプロジェクタについて説明する。図２４は、このプロジェクタの構成例を示す平面図である。

この図に示すように、プロジェクタ１１００内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット１１０２が設けられている。このランプユニット１１０２から射出された投射光は、ライトガイド１１０４内に配置された４枚のミラー１１０６および２枚のダイクロイックミラー１１０８によってＲＧＢの３原色に分離され、各原色に対応するライトバルブとしての液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇに入射される。

液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇの構成は、上述した液晶表示パネル１００Ａまたは１００Ｂと同等であり、図示しない画像信号処理回路から供給されるＲ、Ｇ、Ｂの原色信号でそれぞれ駆動される。さて、これらの液晶パネルによって変調された光は、ダイクロイックプリズム１１１２に３方向から入射される。このダイクロイックプリズム１１１２においては、ＲおよびＢの光が９０度に屈折する一方、Ｇの光が直進する。したがって、各色の画像が合成される結果、投射レンズ１１１４を介して、スクリーン等にカラー画像が投写されることとなる。

なお、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇには、ダイクロイックミラー１１０８によって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各原色に対応する光が入射するので、対向基板にカラーフィルタを設ける必要はない。
＜５−２：モバイル型コンピュータ＞
次に、この液晶表示装置を、モバイル型のコンピュータに適用した例について説明する。図２５は、このコンピュータの構成を示す正面図である。図において、コンピュータ１２００は、キーボード１２０２を備えた本体部１２０４と、液晶ディスプレイ１２０６とから構成されている。この液晶ディスプレイ１２０６は、先に述べた液晶表示パネル１００Ａまたは１００Ｂの背面にバックライトを付加することにより構成されている。
＜５−３：携帯電話機＞
さらに、液晶表示装置を、携帯電話機に適用した例について説明する。図２６は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。図において、携帯電話機１３００は、複数の操作ボタン１３０２とともに、反射型の液晶パネル１００５を備えるものである。この反射型の液晶パネル１００５にあっては、必要に応じてその前面にフロントライトが設けられる。

なお、図２４〜図２６を参照して説明した電子機器の他にも、液晶テレビや、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた装置等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器に適用可能なのは言うまでもない。

本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。 （ａ）は同装置に用いる液晶表示パネル１００Ａの第１Ｖ−Ｔ特性を示すグラフであり、（ｂ）は同装置に用いる液晶表示パネル１００Ｂの第２Ｖ−Ｔ特性を示すグラフである。 同装置に用いる液晶表示パネルの電気的構成を示すブロック図である。 同同装置に用いる画像処理回路３００Ａの構成を示すブロック図である。 同装置におけるＤ／Ａ変換器３０１の入出力特性を示すグラフである。 同装置における極性制御信号ＣＴＬｘと基準信号Ｓrefとの波形を示すタイミングチャートである。 （ａ）は液晶表示パネル１００Ａを用いる場合における画像信号処理回路３００Ａの入出力特性であり、（ｂ）は液晶表示パネル１００Ｂを用いる場合における画像信号処理回路３００Ａの入出力特性である。 本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。 （ａ）はグラフィックスデータＤｂ１の各データ値の確率密度分布を示すグラフであり、（ｂ）は映像データＤｂ２の各データ値の確率密度分布を示すグラフである。 同装置に用いる画像信号処理回路の構成を示すブロック図である。 （ａ）は同装置に用いる第１変換テーブル３０６１の入出力特性を示すグラフであり、図１１（ｂ）は第２変換テーブル３０６２の入出力特性を示すグラフである。 同装置に用いる液晶表示パネル１００Ａの第１Ｖ−Ｔ特性を示すグラフである。 同装置に用いるＤ／Ａ変換器３０１の入出力特性を示すグラフである。 同装置における極性制御信号ＣＴＬｘと基準信号Ｓrefとの波形を示すタイミングチャートである。 （ａ）は入力画像データＤｂがグラッフィックスデータＤｂ１である場合における画像信号処理回路３００Ｂの入出力特性であり、（ｂ）は入力画像データＤｂがグラッフィックスデータＤｂ１である場合における画像信号処理回路３００Ｂの入出力特性である。 本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。 一画面の入力画像データ値の分布特性を示すグラフである。 同装置に用いるデータ値変換回路３０８のブロック図である。 同装置に用いる補正テーブル３０８１の入出力特性を示すグラフである。 同装置において入力画像データＤｃを変換画像データＤｙに割り当てる範囲を示すグラフである。 同装置に用いる基準信号生成回路３０９のブロック図である。 同装置における極性制御信号ＣＴＬｘと基準信号Ｓrefとの波形を示すタイミングチャートである。 第１Ｖ−Ｔ特性、入力画像データの有効範囲、および平均値データの相互関係を示す図である。 液晶表示装置を適用した電子機器の一例たるプロジェクタの構成を示す断面図である。 液晶表示装置を適用した電子機器の一例たるパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。 液晶表示装置を適用した電子機器の一例たる携帯電話の構成を示す斜視図である。 従来の液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。 （ａ）は同装置に用いる液晶表示パネルのＶ−Ｔ特性の一例を示すグラフであり、（ｂ）はＶ−Ｔ特性の他の例を示すグラフである。

符号の説明

１００Ａ，１００Ｂ……液晶表示パネル（電気光学パネル）
２００Ａ……タイミング回路（制御信号生成手段）
３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ……画像信号処理回路（画像処理回路）
ＣＴＬｐ……パネル種別制御信号（制御信号）
Ｄａ……入力画像データ
VID……画像信号
３０１……Ｄ／Ａ変換器（Ｄ／Ａ変換手段）
３０２……相展開回路（処理手段）
３０３……増幅・反転回路（処理手段）
VID1〜VID6……出力相展開画像信号
vid’……反転画像信号
３０３４……加算回路
３０５，３０９……基準信号生成回路（基準信号生成部）
３０６，３０８……データ値変換回路（データ変換手段）
Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃ……入力画像データ
Ｄｂ１……グラフィックスデータ
Ｄｂ２……映像データ
ＶＢ……垂直同期信号
３０７……平均値算出回路（平均値生成手段）

Claims (6)

1. 電気光学物質への印加電圧に応じて画素の階調が変化する電気光学パネルと組み合わせて用いる画像処理回路であって、
   入力画像データの種別を示す制御信号を生成する制御信号生成手段と、
   前記制御信号に基づいて、前記入力画像データの各データ値を予め対応付けられた各デ
   ータ値に変換して変換画像データを生成するデータ変換手段と、
   前記変換画像データをデジタル信号からアナログ信号に変換して画像信号を生成すると
   ともに、前記制御信号に基づいて前記画像信号の信号レベルが変化する範囲を調整するＤ
   ／Ａ変換手段と、
   前記Ｄ／Ａ変換手段によって信号レベルが調整された前記画像信号にシリアルパラレル
   変換を施して相展開画像信号を生成する相展開手段と、
   前記相展開画像信号を増幅しつつ、ある電位を基準として予め定められた反転周期で前記相展開画像信号の信号レベルの極性を反転させて反転画像信号を生成する画像信号反転部と、
   前記制御信号に基づいて前記入力画像データの種別に応じた電圧値を取る第１基準電圧
   および第２基準電圧を各々生成し、前記第１基準電圧と前記第２基準電圧とのうちいずれ
   か一方を、前記反転周期で交互に選択して基準信号を生成する基準信号生成部と、
   前記反転画像信号と前記基準信号とを合成して出力相展開画像信号を生成する出力相展
   開画像信号生成部と
   を備え、
   前記基準信号生成部は、
   前記入力画像データの種別に応じて予め定められた各基準電位より各最小印加電圧だけ
   高い各正極性基準電圧と、前記各基準電位より前記各最小印加電圧だけ低い各負極性基準
   電圧とを生成する電源部と、
   前記制御信号に基づいて前記各正極性基準電圧の中から前記入力画像データの種別に対
   応する電圧を選択して前記第１基準電圧を生成するとともに、前記制御信号に基づいて前
   記各負極性基準電圧の中から前記入力画像データの種別に対応する電圧を選択して前記第
   ２基準電圧を生成する第１選択部と、
   前記第１基準電圧と前記第２基準電圧とのうちいずれか一方を、前記反転周期で交互に
   選択して前記基準信号を生成する第２選択部とを備え、
   前記各最小印加電圧は、前記入力画像データの種別毎に画像表示に使用する各階調範
   囲を得るために前記電気光学物質に印加する必要がある最も低い各印加電圧であり、
   前記電源部は、
   前記入力画像データの種別に応じて予め定められた各基準電位より各最大印加電圧だけ高い各第１電圧を生成する第１電圧源と、
   前記各基準電位を基準として各最大印加電圧だけ低い各第２電圧とを生成する第２電圧
   源と、
   前記各第１電圧から前記入力画像データの種別に応じて予め定められた各変化電圧を減
   算して前記各正極性基準電圧を生成する減算部と、
   前記各第２電圧に前記各変化電圧を加算して前記各負極性基準電圧を生成する加算部と
   を備え、
   前記各最大印加電圧は、前記入力画像データの種別毎に画像表示に使用する各階調範
   囲を得るために前記電気光学物質に印加する必要がある最も高い各印加電圧であること
   を特徴とする画像処理回路。
2. 前記制御信号は、前記入力画像データがコンピュータグラフィックスに基づくものであるか、映像信号に基づくものであるかを示すことを特徴とする請求項１に記載の画像処理回路。
3. 前記入力画像データは、その垂直ブランキング期間を示す垂直同期信号とともに外部から供給され、
   前記制御信号生成手段は、垂直同期信号の周期を検出し、検出結果に基づいて前記制御
   信号を生成する
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理回路。
4. 請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載した画像処理回路と、
   前記出力画像信号が供給されるとともに、前記電気光学物質を有する電気光学パネルと
   を備えたことを特徴とする電気光学装置。
5. 前記電気光学パネルは、
   複数のデータ線と、複数の走査線と、前記データ線と前記走査線との交差に対応したス
   イッチング素子と、前記スイッチング素子に接続される画素電極とを備えた素子基板と、
   対向電極が形成された対向基板と、
   前記素子基板と前記対向基板とに挟持される電気光学物質とを備え、
   前記基準電位は前記対向電極の電位であり、前記出力画像信号は前記各データ線に順次
   供給される
   ことを特徴とする請求項４に記載の電気光学装置。
6. 請求項５に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。
   

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