JP4086868B2 - 表示装置、コントローラドライバ、近似演算補正回路、及び表示パネルの駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置及び表示パネルの駆動方法に関し、特に、階調データに対して補正を行って表示パネルに表示される階調を所望のとおりに調整するための技術に関する。

液晶ディスプレイでは、一般に、外部から供給される階調データと表示デバイスを駆動する駆動信号との対応関係を液晶パネルの電圧−透過率特性（Ｖ−Ｔ特性）に応じて補正するガンマ補正が行われる。液晶パネルのＶ−Ｔ特性は非線形であるから、原画像を正しい色調で表示するためには、階調データの値に対して非線形な駆動電圧をガンマ補正によって生成する必要がある。更に表示画像の色調を向上させるために、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のそれぞれについて異なるガンマ値を用いてガンマ補正が行われることもある。液晶パネルの電圧−透過率特性はＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のそれぞれについて異なっているから、表示画像の色調を向上させるためには、色に応じたガンマ値を用いてガンマ補正が行われることが望ましい。

液晶パネルのガンマ補正を実現するための方法の一つは、階調データに対してデータ処理を行う方法である。データ処理によるガンマ補正では、入力階調データＤ_ＩＮに対して下記の式：
Ｄ_ＯＵＴ＝Ｄ_ＯＵＴ ^ＭＡＸ（Ｄ_ＩＮ／Ｄ_ＩＮ ^ＭＡＸ）^γ， ・・・（１）
に従ったデータ処理が行われることによって出力階調データＤ_ＯＵＴが生成される；ここで、Ｄ_ＩＮ ^ＭＡＸは、入力階調データの最大値であり、Ｄ_ＯＵＴ ^ＭＡＸは、出力階調データの最大値である。生成された出力階調データＤ_ＯＵＴに応じて信号線を駆動する駆動電圧が生成される。

データ処理によるガンマ補正で特に問題になるのは、式（１）から理解されるように、べき乗を含む演算が関与することである。べき乗演算を厳密に行う回路は複雑であり、液晶ドライバに実装することには問題がある。ＣＰＵ（Central Processing Unit）のように優れた演算能力を有するデバイスであれば、べき乗は、対数演算、乗算、及び指数演算の組み合わせによって厳密に実現可能である。例えば、特開２００１−１０３５０４号公報は、べき乗を対数演算、乗算、及び指数演算の組み合わせによって実現するガンマ補正の実装法を開示している。しかし、厳密なべき乗演算を行う回路を液晶ドライバに実装することは、ハードウェアの削減のために好ましくない。

ガンマ補正の簡便な実装法の一つが、入力階調データと出力階調データとの対応関係を記述したルックアップテーブル（ＬＵＴ）を使用することである。ＬＵＴに記述されている入力階調データと出力階調データとの対応関係を式（１）に従って規定することにより、べき乗を直接的に行うことなくガンマ補正を実現できる。特開２００１−２３８２２７号公報及び特開平７−０５６５４５号公報は、ＬＵＴをＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のそれぞれについて用意することにより、色毎に異なるガンマ値に対応するガンマ補正を行う技術を開示している。

ＬＵＴを使用してガンマ補正を行うことの問題点の一つは、異なるガンマ値に対応するガンマ補正を行うためには、ＬＵＴのサイズ（又は数）の増大が必要な点である。例えば、入力階調データが６ビットであり、出力階調データが８ビットであるＬＵＴを用いたガンマ補正を、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれについて、且つ、２５６種類のガンマ値について行うためには、３９３２１６（＝６４×８×３×２５６）ビットのＬＵＴが必要である。これは、ガンマ補正を液晶ドライバに実装する上で問題である。

特開平９−２８８４６８号公報は、ＬＵＴのサイズを小さく保ったまま、複数のガンマ値に対応するガンマ補正を行う技術を開示している。この技術では、書き換え可能なＬＵＴが液晶表示装置に用意される。ＬＵＴに保持されるデータは、ＥＥＰＲＯＭに保存されている演算用データからＣＰＵによって算出された後、ＣＰＵからＬＵＴに転送される。特開２００４−２１２５９８号公報も同様の技術を開示している。この公報に記載の技術では、輝度分布判定回路によってＬＵＴデータが生成され、そのＬＵＴデータがＬＵＴに転送される。

特開２０００−１８４２３６号公報は、入力階調データと補正後階調データとの対応関係を記述したＬＵＴを出力階調データの生成に直接に使用するのではなく、ＬＵＴをガンマ特性の折れ線近似のパラメータの算出に使用することにより、回路規模の増大を抑制する技術を開示している。この技術による液晶表示装置は、入力ビデオデータの生成の際に行われたガンマ補正のガンマ値γ_１（ブラウン管用のガンマ値）が外部から与えられると、その入力ビデオデータに対して他のガンマ値γ_２（液晶表示装置用のガンマ値）によるガンマ補正を折れ線近似によって実現するための折れ線グラフ情報を生成する。入力ビデオデータが与えられると、当該液晶表示装置は、折れ線グラフ情報によって規定される折れ線近似によって補正後階調データを算出する。

液晶表示装置への一つの要求は、ガンマカーブを瞬時的に切り換える、即ち、ガンマ補正のガンマ値を瞬時的に切り換えることである。ノートＰＣ、ＰＤＡ（Personal Data Assistant）、携帯電話といった携帯端末は、様々な環境下で使用され得るため、液晶パネルの視認性を環境に応じて変えたいという要求がある。例えば、半透過型液晶を使用する液晶ディスプレイでは、外光の強度が強い場合には主として反射モードにより画像表示がなされ、外光の強度が弱い場合には主として透過モードにより画像表示がなされる。反射モードと透過モードでは、液晶パネルのガンマ値が異なるので、外光の強度により液晶パネルの見え方は大きく異なる。従って、瞬時にガンマ値を切り換えることができれば、液晶ディスプレイの見易さを大きく向上することができる。

もう一つの要求は、なるべく簡単な回路でガンマ補正を正確に行うことである。式（１）は、人間の目の物理的、生理的な構造に基づいた式であり、演算によって得られた補正後階調データが、厳密式である式（１）から得られる値と大きく相違すると、人間の視覚には画像が不自然に感じられる。したがって、理想的には、データ処理によって得られる補正後階調データは、厳密式から得られる値に一致することが望ましい。しかし、ガンマ補正を正確に行うために複雑な回路を使用することは、液晶ドライバのコストを増大させるため好ましくない。したがって、簡単な回路でガンマ補正を正確に行うことは、液晶ドライバにとって重要な要求の一つである。
特開２００１−１０３５０４号公報 特開２００１−２３８２２７号公報 特開平７−０５６５４５号公報 特開平９−２８８４６８号公報 特開２００４−２１２５９８号公報 特開２０００−１８４２３６号公報

しかしながら、従来技術では、これらの要求に同時に応えることができない。例えば、特開平９−２８８４６８号公報及び特開２００４−２１２５９８号公報に記載された技術では、ガンマ補正のガンマ値を切り換えるためには、ＬＵＴに記憶されるべきデータをＬＵＴに転送してＬＵＴを書き換える必要がある。しかし、ＬＵＴに保持されるデータは、相当なサイズを有しており、瞬時にＬＵＴを書き換えることは難しい。これは、ガンマ補正のガンマ値を瞬時に切り換えることが難しいことを意味している。

その一方で、特開２０００−１８４２３６号公報に記載されているように、折れ線近似を用いる方法では、正確なガンマ補正を実現することは困難である。

以上に述べられているように、補正に使用されるガンマカーブを瞬時で切り換えることが可能でありながら、正確なガンマ補正を実現することができるような技術を提供することは、従来技術の重要な課題の一つである。

上記の課題を解決するために、本発明は、以下に述べられる手段を採用する。その手段を構成する技術的事項の記述には、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号が付加されている。但し、付加された番号・符号は、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲を限定的に解釈するために用いてはならない。

本発明による表示装置（１）は、表示パネル（２）と、ガンマカーブの形状を指定する補正データ（ＣＰ０〜ＣＰ５）に応答して入力階調データ（Ｄ_ＩＮ）に対してガンマ補正を行う補正回路（１３）と、補正回路（１３）から出力される出力階調データ（Ｄ_ＯＵＴ）に応答して表示パネル（２）を駆動する駆動回路（１７）とを具備している。補正回路（１３）は、入力階調データ（Ｄ_ＩＮ）を変数とし、且つ、補正データ（ＣＰ０〜ＣＰ５）によって係数が決定される補正演算式に従って前記ガンマ補正を近似的に行うように構成されている。この補正演算式は、入力階調データ（Ｄ_ＩＮ）の値、及び補正データ（ＣＰ０〜ＣＰ５）の値に応じて切り換えられる。

補正データ（ＣＰ０〜ＣＰ５）によって係数が決定される補正演算式を用いて前記ガンマ補正を近似的に行うように構成された本発明の表示装置（１）は、ガンマカーブを補正データ（ＣＰ０〜ＣＰ５）を変更することによって切り換えることが可能である。これは、ガンマカーブを切り換えるために大きなデータを転送する必要性をなくし、補正に使用されるガンマカーブを瞬時で切り換えることを可能にする。加えて、本発明の表示装置（１）は、補正演算式が入力階調データ（Ｄ_ＩＮ）の値、及び補正データ（ＣＰ０〜ＣＰ５）の値に応じて切り換えられるため、ガンマカーブの形状を近似するために適した演算式を用いてガンマ補正を行うことができる。これは、正確なガンマ補正を実現することを可能にする。

他の観点において、本発明による近似演算補正回路（１３）は、ガンマ補正を近似的に行うために使用される回路である。当該近似演算補正回路（１３）は、入力階調データ（Ｄ_ＩＮ）のｎ_１乗（０＜ｎ_１＜１）に依存する第１データ値（ＰＤ_ＩＮＳ）と前記入力階調データ（Ｄ_ＩＮ）のｎ_２乗（ｎ_２＞１）に依存する第２データ値（ＮＤ_ＩＮＳ）とを生成し、第１データ値（ＰＤ_ＩＮＳ）と第２データ値の一方のデータ値（Ｄ_ＩＮ ^ｓｅｌ）を出力する次数切換回路（３２）と、次数切換回路（３２）から出力された前記一方のデータ値（Ｄ_ＩＮ ^ｓｅｌ）を変数とし、且つ、前記ガンマ補正のガンマカーブの形状を指定する補正データ（ＣＰ０〜ＣＰ５）から係数が決定される演算式を用いて出力階調データ（Ｄ_ＯＵＴ）を生成する出力階調データ演算回路（３３）とを具備する。

このように構成された近似演算補正回路（１３）は、ガンマカーブの形状の切り換えを補正データ（ＣＰ０〜ＣＰ５）の変更によって該共通の演算式の係数を切り換えることによって行うことができる。これは、ガンマカーブを切り換えるために大きなデータを転送する必要性をなくし、補正に使用されるガンマカーブを瞬時で切り換えることを可能にする。加えて、当該近似演算補正回路（１３）は、入力階調データ（Ｄ_ＩＮ）のｎ_１乗に依存する演算とｎ_２乗に依存する演算との両方を、共通の演算式を用いて行うことできる。これは、ガンマ補正のための演算式をガンマ値に応じて適切に切り換えることを可能にしながら、ガンマ補正を簡便な回路で行うことを可能にする。

本発明によれば、補正に使用されるガンマカーブを瞬時で切り換えることが可能でありながら、正確なガンマ補正を実現することができる表示装置を提供することができる。

（全体構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置１を含むシステムの構成を示すブロック図である。液晶表示装置１は、液晶パネル２と、コントローラドライバ４と、走査線ドライバ５とを備えており、画像描画回路３から送られる様々なデータ及び制御信号に応答して液晶パネル２に画像を表示するように構成されている。

より具体的には、画像描画回路３は、液晶パネル２に表示すべき画像に対応する入力階調データＤ_ＩＮを生成する。本実施形態では、入力階調データＤ_ＩＮは、６ビットデータである。以下において、液晶パネル２のＲ（赤）の画素に対応付けられた入力階調データＤ_ＩＮは、入力階調データＤ_ＩＮ ^Ｒと記載されることがある。同様に、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素に対応付けられた入力階調データＤ_ＩＮは、それぞれ、入力階調データＤ_ＩＮ ^Ｇ、入力階調データＤ_ＩＮ ^Ｂと記載されることがある。

更に、画像描画回路３は、コントローラドライバ４の制御に使用されるメモリ制御信号６、及び、補正点データＣＰ_０〜ＣＰ_５を生成してコントローラドライバ４に供給する。後述されるように、補正点データＣＰ_０〜ＣＰ_５は、コントローラドライバ４によって行われるガンマ補正のガンマカーブの形状を決定するためのデータである。液晶パネル２のガンマ値が色毎に異なる（即ち、Ｒ、Ｇ、Ｂで異なる）ことから、補正点データＣＰ_０〜ＣＰ_５も、一般には、Ｒ、Ｇ、Ｂで異なるように選択される。必要がある場合、以下では、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する補正点データを、それぞれ、Ｒ用補正点データＣＰ_０ ^Ｒ〜ＣＰ_５ ^Ｒ、Ｇ用補正点データＣＰ_０ ^Ｇ〜ＣＰ_５ ^Ｇ、Ｂ用補正点データＣＰ_０ ^Ｂ〜ＣＰ_５ ^Ｂと記載する。画像描画回路３としては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）が使用される

液晶パネル２は、ｍ本の走査線（ゲート線）と、３ｎ本の信号線（ソース線）と、それらが交差する位置に設けられたｍ行３ｎ列の画素とを備えている；ここで、ｍ、ｎは自然数である。

コントローラドライバ４は、画像描画回路３から入力階調データＤ_ＩＮを受け取り、入力階調データＤ_ＩＮに応答して液晶パネル２の信号線（ソース線）を駆動する。コントローラドライバ４は、更に、走査線ドライバ制御信号７を生成して走査線ドライバ５を制御する機能を有している。

コントローラドライバ４は、画像描画回路３とは別の半導体チップに集積化されている。このことは、画像描画回路３からコントローラドライバ４に、チップ外の配線を介してデータ転送の必要性を生じさせる点で重要である。例えば従来技術のように、ガンマ補正に使用されるＬＵＴに記憶されるデータを画像描画回路３からコントローラドライバ４に転送することは、データ転送に必要な時間を増大させるため好適でない。後に詳細に説明されるように、本実施形態の液晶表示装置は、ＬＵＴのデータではなく補正点データＣＰ０〜ＣＰ５を画像描画回路３からコントローラドライバ４に転送することによって転送されるデータの量を抑制し、補正に使用されるガンマカーブを瞬時で切り換えることを可能にしている。

走査線ドライバ５は、走査線ドライバ制御信号７に応答して液晶パネル２の走査線（ゲート線）を駆動する。

コントローラドライバ４は、メモリ制御回路１１と、表示用メモリ１２と、近似演算補正回路１３と、補正点データ格納レジスタ１４と、減色処理回路１５と、ラッチ回路１６と、信号線駆動回路１７と、階調電圧発生回路１８と、タイミング制御回路１９とを備えている。

メモリ制御回路１１は、表示用メモリ１２を制御して、画像描画回路３から送られてくる入力階調データＤ_ＩＮを表示用メモリ１２に書き込む機能を有している。より具体的には、メモリ制御回路１１は、画像描画回路３から送られてくるメモリ制御信号６と、タイミング制御回路１９から送られてくるタイミング制御信号２１とから表示用メモリ制御信号２２を生成して表示用メモリ１２を制御する。更にメモリ制御回路１１は、メモリ制御信号６に同期して画像描画回路３から送られてくる入力階調データＤ_ＩＮを表示用メモリ１２に転送し、入力階調データＤ_ＩＮを表示用メモリ１２に書き込む。

表示用メモリ１２は、画像描画回路３から送られてくる入力階調データＤ_ＩＮをコントローラドライバ４の内部で一時的に保持するためのものである。表示用メモリ１２は、１フレーム分の容量、即ち、ｍ×３ｎ×６ビットの容量を有している。表示用メモリ１２は、メモリ制御回路１１からの表示用メモリ制御信号２２に応答して、保持している入力階調データＤ_ＩＮを順次に出力する。入力階調データＤ_ＩＮの出力は、液晶パネル２の１ラインの画素毎に行われる。

近似演算補正回路１３は、表示用メモリ１２から送られてくる入力階調データＤ_ＩＮに対してガンマ補正を行うためのものである。近似演算補正回路１３は、入力階調データＤ_ＩＮに対してデータ処理によるガンマ補正を近似的に行い、出力階調データＤ_ＯＵＴを生成する；「近似的に」とは、上述の厳密式（１）ではなく、より実装に有利な演算式によってガンマ補正を行うことを意味している。以下において、Ｒ（赤）の画素に対応する出力階調データＤ_ＯＵＴは、出力ＲデータＤ_ＯＵＴ ^Ｒと記載されることがある。同様に、Ｇ、Ｂの画素に対応する出力階調データＤ_ＯＵＴは、それぞれ、出力ＧデータＤ_ＯＵＴ ^Ｇ、出力ＢデータＤ_ＯＵＴ ^Ｂと記載されることがある。出力階調データＤ_ＯＵＴは、入力階調データＤ_ＩＮよりも多いビット数を有する８ビットデータである。出力階調データＤ_ＯＵＴのビット数を入力階調データＤ_ＩＮよりも多くすることは、ガンマ補正によって画素の階調が失われないようにするために有効である。

近似演算補正回路１３によるガンマ補正には、ＬＵＴではなく演算式が用いられる。演算式の係数は、画像描画回路３から送られてくる補正点データＣＰ０〜ＣＰ５によって決定され、これにより、ガンマ補正に使用されるガンマカーブの形状、即ち、ガンマ補正に使用されるガンマ値が制御される。加えて、実施形態では、近似演算補正回路１３に複数の演算式のうちから選択された一の演算式に従ってガンマ補正を行う機能が与えられる。後に詳細に説明されるように、演算式は、入力階調データＤ_ＩＮの値、及び、画像描画回路３から送られてくる補正点データＣＰ_０〜ＣＰ_５によって選択される。これは、実現されるべきガンマ値に応じた適切な演算式を用いてガンマ補正を行うことを可能するために重要な役割を果たす。

補正点データ格納レジスタ１４は、補正点データＣＰ０〜ＣＰ５をコントローラドライバ４の内部で保存するために使用される。補正点データ格納レジスタ１４は、画像描画回路３から受信した補正点データＣＰ０〜ＣＰ５を受け取り、受け取った補正点データＣＰ０〜ＣＰ５を記憶する。記憶された補正点データＣＰ０〜ＣＰ５が、近似演算補正回路１３に転送されてガンマ補正に使用される。

減色処理回路１５は、近似演算補正回路１３によって生成された出力階調データＤ_ＯＵＴに対して減色処理を行い、減色後出力階調データＤ_{ＯＵＴ−Ｄ}を生成する。

ラッチ回路１６は、ラッチ信号２３に応答して減色後出力階調データＤ_{ＯＵＴ−Ｄ}を減色処理回路１５からラッチし、ラッチした減色後出力階調データＤ_{ＯＵＴ−Ｄ}を信号線駆動回路１７に転送する。

信号線駆動回路１７は、ラッチ回路１６から送られてくる減色後出力階調データＤ_{ＯＵＴ−Ｄ}に応答して対応する液晶パネル２の信号線を駆動する。より具体的には、信号線駆動回路１７は、減色後出力階調データＤ_{ＯＵＴ−Ｄ}に応答して階調電圧発生回路１８から供給される複数の階調電圧のうちから対応する階調電圧を選択し、対応する液晶パネル２の信号線を選択された階調電圧に駆動する。本実施形態では、階調電圧発生回路１８から供給される複数の階調電圧の数は６４である。

タイミング制御回路１９とは、液晶表示装置１のタイミング制御を行う役割を有している。詳細には、タイミング制御回路１９は、走査線ドライバ制御信号７、タイミング制御信号２１、及びラッチ信号２３を生成し、それぞれ、走査線ドライバ５、メモリ制御回路１１、ラッチ回路１６に供給する。走査線ドライバ制御信号７、タイミング制御信号２１、及びラッチ信号２３の動作タイミングは、これらの制御信号によって制御される。

（近似演算補正回路の機能と構成）
本実施形態の液晶表示装置１の特徴の一つは、近似演算補正回路１３の機能及び構成にある。以下では、近似演算補正回路１３について、更に詳細に説明する。図２は、ガンマ補正を行う近似演算補正回路１３の構成を示すブロック図である。近似演算補正回路１３は、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれについて用意された近似演算ユニット２４_Ｒ、２４_Ｇ、２４_Ｂを備えている。近似演算ユニット２４_Ｒ、２４_Ｇ、２４_Ｂは、それぞれ、入力階調データＤ_ＩＮ ^Ｒ、Ｄ_ＩＮ ^Ｇ、及びＤ_ＩＮ ^Ｂについて演算式によるガンマ補正を行い、出力階調データＤ_ＯＵＴ ^Ｒ、Ｄ_ＯＵＴ ^Ｇ、及びＤ_ＯＵＴ ^Ｂを生成する。上述のように、出力階調データＤ_ＯＵＴ ^Ｒ、Ｄ_ＯＵＴ ^Ｇ、及びＤ_ＯＵＴ ^Ｂのビット数は、入力階調データＤ_ＩＮ ^Ｒ、Ｄ_ＩＮ ^Ｇ、及びＤ_ＩＮ ^Ｂのビット数よりも多く、８ビットである。

近似演算ユニット２４_Ｒがガンマ補正に使用する演算式の係数は、補正点データＣＰ０^Ｒ〜ＣＰ５^Ｒによって決定される。同様に、近似演算ユニット２４_Ｇ、２４_Ｂがガンマ補正に使用する演算式の係数は、それぞれ、補正点データＣＰ０^Ｇ〜ＣＰ５^Ｇ、ＣＰ０^Ｂ〜ＣＰ５^Ｂによって決定される。

近似演算ユニット２４_Ｒ、２４_Ｇ、２４_Ｂの機能は、それに入力される入力階調データと補正点データが異なること以外は同一である。以下では、近似演算ユニット２４_Ｒ、２４_Ｇ、２４_Ｂを、相互に区別しない場合、添字を省略して近似演算ユニット２４と記載する。

近似演算ユニット２４がガンマ補正に使用する演算式は、大きく分けて、２つの条件に依存して切り換えられる。第１の条件は、入力階調データＤ_ＩＮの値である。入力階調データＤ_ＩＮの取り得る範囲を複数のデータ範囲に区分し、異なるデータ範囲で異なる演算式を使用することにより、ガンマ補正をより正確に実現することができる。第２の条件は、実現されるべきガンマ補正のガンマ値γである。ガンマカーブの形状は、ガンマ値γに依存して変化する。ガンマ値γの値に応じて演算式を選択することにより、ガンマカーブの形状を近似的に再現してガンマ補正をより正確に実現することができる。

より具体的には、本実施形態では、下記２つの条件：
（ａ）入力階調データＤ_ＩＮが中間データ値Ｄ_ＩＮ ^{Ｃｅｎｔｅｒ}よりも大きいか否か
（ｂ）実現されるべきガンマ補正のガンマ値γが１未満であるか否か
に基づいて、複数の演算式のうちからガンマ補正に使用する演算式が選択される。ここで、中間データ値Ｄ_ＩＮ ^{Ｃｅｎｔｅｒ}とは、入力階調データＤ_ＩＮの許容最大値Ｄ_ＩＮ ^ＭＡＸを用いて下記式：
Ｄ_ＩＮ ^{Ｃｅｎｔｅｒ}＝Ｄ_ＩＮ ^ＭＡＸ／２， ・・・（２）
で定義される値である。図３を参照して、入力階調データＤ_ＩＮが中間データ値Ｄ_ＩＮ ^{Ｃｅｎｔｅｒ}よりも小さく、且つ、実現されるべきガンマ補正のガンマ値γが１未満である場合、即ち、図３の領域１にあるガンマカーブの近似が行われる場合には、入力階調データＤ_ＩＮのｎ_１乗（０＜ｎ_１＜１）に比例する項を有し、入力階調データＤ_ＩＮのｎ_２乗（ｎ_２＞１）に比例する項を有しない演算式が使用される。本実施形態では、入力階調データＤ_ＩＮの１／２乗に比例した項を有する演算式が使用される。それ以外の場合には、入力階調データＤ_ＩＮのｎ_２乗（ｎ_２＞１）に比例する項を有し、入力階調データＤ_ＩＮのｎ_１乗（０＜ｎ_１＜１）に比例する項を有しない演算式がガンマ補正に使用される。本実施形態では、入力階調データＤ_ＩＮの２乗に比例した項を有する演算式が使用される。

これは、ガンマ値γが１より大きいガンマカーブの近似に適した演算式と、ガンマ値γが１未満であるガンマカーブの近似に適した演算式とが相違するということに基づいている。例えば、ガンマ値γが１より大きいガンマカーブは、２次の多項式によってかなり正確に近似できる。しかしながら、２次の多項式は、ガンマ値γが１より小さいガンマカーブを近似することには適しない。２次の多項式の使用は、特に、入力階調データＤ_ＩＮが０に近い場合に、厳密式からの誤差を増大させるために問題である。入力階調データＤ_ＩＮのｎ_１乗（０＜ｎ_１＜１）に比例する項、特に、１／２乗に比例した項を有する演算式を用いれば、ガンマ値γが１未満であるガンマカーブの近似を少ない誤差で行うことができる。

数式で表せば、本実施形態では、近似演算ユニット２４_Ｒ、２４_Ｇ、２４_Ｂは、下記式によって出力階調データＤ_ＯＵＴを演算する。
（１）入力階調データＤ_ＩＮが中間データ値Ｄ_ＩＮ ^{Ｃｅｎｔｅｒ}よりも小さく、且つ、ガンマ値γが１より小さい場合：

（２）入力階調データＤ_ＩＮが中間データ値Ｄ_ＩＮ ^{Ｃｅｎｔｅｒ}よりも小さく、且つ、ガンマ値γが１以上である場合：

（３）入力階調データＤ_ＩＮが中間データ値Ｄ_ＩＮ ^{Ｃｅｎｔｅｒ}以上である場合：

ここで式（３ａ）〜（３ｃ）に現れるパラメータＫ、Ｄ_ＩＮＳ、ＰＤ_ＩＮＳ、ＮＤ_ＩＮＳは、以下に述べられるように定義される値である。

（１）Ｋ
Ｋは、下記式：
Ｋ＝（Ｄ_ＩＮ ^ＭＡＸ＋１）／２， ・・・（４）
で与えられる。Ｋは、２のｎ乗（ｎは、１より大きい整数）で表される数であることに留意されたい。入力階調データＤ_ＩＮの最大値Ｄ_ＩＮ ^ＭＡＸは、２のｎ乗で表される数から１を減じた値になる。例えば、入力階調データＤ_ＩＮが６ビットである場合、最大値Ｄ_ＩＮ ^ＭＡＸは、６３になる。したがって、式（４）で与えられるパラメータＫは、２のｎ乗で表される。このことは、式（３ａ）〜（３ｃ）の演算を簡易な回路で行うために有用である。２のｎ乗で表される数の除算は、右シフト回路で簡易に実現できる。式（３ａ）〜（３ｃ）は、Ｋによる除算を含んでいるが、そのＫが２のｎ乗で表される数であることにより、その除算を簡便な回路で実現することができる。

（２）Ｄ_ＩＮＳ
Ｄ_ＩＮＳは、入力階調データＤ_ＩＮに依存して決まる値であり、下記式で与えられる：

（３）ＰＤ_ＩＮＳ
ＰＤ_ＩＮＳは、式（６ｂ）で定義されるパラメータＲを用いて、下記式（６ａ）で定義される：

式（６ｂ）、（５ａ）、（５ｂ）から理解されるように、パラメータＲは、Ｄ_ＩＮの１／２乗に比例する値であり、従って、ＰＤ_ＩＮＳは、入力階調データＤ_ＩＮの１／２乗に比例する項、及び１乗に比例する項を含む式で算出される値である。

（４）ＮＤ_ＩＮＳ
ＮＤ_ＩＮＳは、下記式で与えられる：

式（７）、（５ａ）、（５ｂ）から理解されるように、ＮＤ_ＩＮＳは、入力階調データＤ_ＩＮの２乗に比例する項を含む式で算出される値である。

ＣＰ０〜ＣＰ５は、上述のとおり、画像描画回路３から与えられる補正点データであり、ガンマカーブの形状を決定するためのパラメータである。ガンマ値γによるガンマ補正をコントローラドライバ４において実行するためには、補正点データＣＰ０〜ＣＰ５を下記のように決定してコントローラドライバ４に供給すればよい：
（１）γ＜１の場合

（２）γ≧１の場合

ただし、Ｇａｍｍａ［ｘ］は、下記式によって定義される関数である：

式（８ａ）、（８ｂ）の相違は、補正点データＣＰ１の算出式にあることに留意されたい。

上記の式（３ａ）〜（３ｃ）の一つの特徴は、曲線を表す項と、直線を表す項と、定数項とを含んでいることである。値ＰＤ_ＩＮＳが、入力階調データＤ_ＩＮの１／２乗に依存しており、値ＮＤ_ＩＮＳが入力階調データＤ_ＩＮの２乗に依存していることから理解されるように、式（３ａ）〜（３ｃ）の第１項は、曲線を表している。第２項は、Ｄ_ＩＮＳに比例する項であるから、直線を表している。ＣＰ０、ＣＰ２は、いずれも、入力階調データＤ_ＩＮに無関係であるから、定数項である。このような式をガンマ補正に使用することにより、誤差を小さくしながらガンマ補正を近似的に行うことができる。

図４は、γ＜１の場合に、補正点データＣＰ０〜ＣＰ５を式（８ａ）に従って決定したときの、演算式によるガンマカーブの形状を示している。γ＜１の場合、補正点データＣＰ０〜ＣＰ５を式（８ａ）に従って決定し、出力階調データＤ _ＯＵＴ を式（３ａ）、（３ｃ）によって算出すれば、入力階調データＤ_ＩＮが０，Ｋ／４，（Ｄ_ＩＮ ^ＭＡＸ＋Ｋ−１），Ｄ_ＩＮ ^ＭＡＸの４つの場合に、式（１）による厳密式によって得られる出力階調データＤ_ＯＵＴと、式（３ａ）、（３ｂ）による演算式によって得られる出力階調データＤ_ＯＵＴが一致する。

一方、図５は、γ＞１の場合に、補正点データＣＰ０〜ＣＰ５を式（８ｂ）に従って決定したときの、演算式によるガンマカーブの形状を示している。γ＞１の場合、補正点データＣＰ０〜ＣＰ５を式（８ｂ）に従って決定し、入力階調データＤ_ＩＮを式（３ｂ）、（３ｃ）によって算出すれば、入力階調データＤ_ＩＮが０，Ｋ／２，（Ｄ_ＩＮ ^ＭＡＸ＋Ｋ−１），Ｄ_ＩＮ ^ＭＡＸの４つの場合に、式（１）による厳密式によって得られる出力階調データＤ_ＯＵＴと、式（３ａ）、（３ｂ）による演算式によって得られる出力階調データＤ_ＯＵＴが一致する。

例えば、入力階調データＤ_ＩＮが６ビットであり、出力階調データＤ_ＯＵＴが８ビットであるとき、Ｄ_ＩＮ ^ＭＡＸは６３、Ｄ_ＩＮ ^{Ｃｅｎｔｅｒ}は３１．５、Ｄ_ＯＵＴ ^ＭＡＸは２５５である。更に、Ｋは、３２である。

ガンマ値γを０．９（＜１）に設定したい場合には、補正値データＣＰ０〜ＣＰ５は、式（８ａ）に従って下記の値に設定される：
ＣＰ０＝０，
ＣＰ１＝１０．３，
ＣＰ２＝１３４．７，
ＣＰ３＝１３８．６，
ＣＰ４＝１３６．８，
ＣＰ５＝２５５．

この場合、Ｄ_ＩＮが８である、即ち、Ｋ／４に一致するときには、式（３ａ）によって計算される出力階調データＤ_ＯＵＴが３９．８になる。この値は、γを０．９、Ｄ_ＩＮを８に設定して式（１）の厳密式によって得られる出力階調データＤ_ＯＵＴの値と一致する。

同様に、Ｄ_ＩＮが４７である、即ち、（Ｄ_ＩＮ ^ＭＡＸ＋Ｋ−１）／２に一致するときには、式（３ｃ）によって計算される出力階調データＤ_ＯＵＴが１９５．９になる。この値は、γを０．９、Ｄ_ＩＮを４７に設定して式（１）の厳密式によって得られる出力階調データＤ_ＯＵＴの値と一致する。

同様に、ガンマ値γを１．８（＞１）に設定したい場合には、補正値データＣＰ０〜ＣＰ５は、式（８ｂ）に従って下記の値に設定される：
ＣＰ０＝０，
ＣＰ１＝−３２．１，
ＣＰ２＝７１．２，
ＣＰ３＝７５．３，
ＣＰ４＝４６．０，
ＣＰ５＝２５５．

この場合、Ｄ_ＩＮが１６である、即ち、Ｋ／２に一致するときには、式（３ｂ）によって計算される出力階調データＤ_ＯＵＴが２１．６になる。この値は、γを１．８、Ｄ_ＩＮを１６に設定して、式（１）の厳密式によって得られる出力階調データＤ_ＯＵＴの値と一致する。

同様に、Ｄ_ＩＮが４７である、即ち、（Ｄ_ＩＮ ^ＭＡＸ＋Ｋ−１）／２に一致するときには、式（３ｃ）によって計算される出力階調データＤ_ＯＵＴが１５０．５になる。この値は、γを１．８、Ｄ_ＩＮを４７に設定して式（１）の厳密式によって得られる出力階調データＤ_ＯＵＴの値と一致する。

注目されるべきことは、γ＜１の場合とγ＞１の場合とで、厳密式によって得られる出力階調データと、式（３ａ）〜（３ｃ）によって得られる出力階調データが一致する入力階調データＤ_ＩＮの値が相違していることである。具体的には、γ＜１の場合には入力階調データＤ_ＩＮがＫ／４のときに両者が一致するのに対し、γ＞１の場合には入力階調データＤ_ＩＮがＫ／２のときに一致する。即ち、厳密式によって得られる出力階調データと、式（３ａ）〜（３ｃ）によって得られる出力階調データが一致する入力階調データＤ_ＩＮの（０以外で）最も小さい値は、γ＞１の場合よりもγ＜１の場合のほうが小さい。図４、図５から理解されるように、ガンマカーブが上に凸であるγ＜１の場合には、出力階調データＤ_ＯＵＴが原点付近において入力階調データＤ_ＩＮに対して急激に立ち上がるのに対し、ガンマカーブが下に凸であるγ＞１の場合は、相対的に緩やかに立ち上がる。出力階調データが一致する入力階調データＤ_ＩＮの（０以外で）最も小さい値が、γ＞１の場合よりもγ＜１の場合のほうが小さいことは、このようなガンマカーブの形状を正確に近似するために有効である。

もう一つ注目すべきことは、式（３ａ）〜（３ｃ）が類似した形式を有していることである。式（３ａ）〜（３ｃ）の間の差異は、ＰＤ_ＩＮＳ、ＮＤ_ＩＮＳのいずれが使用されるかの選択、ＰＤ_ＩＮＳ、ＮＤ_ＩＮＳ及びＤ_ＩＮＳにかかる係数、及び定数項の違いに過ぎない。これは、式（３ａ）〜（３ｃ）を集積回路に実装する上で有利である。詳細には、下記式：

で表される演算を行う演算回路を近似演算ユニット２４に用意し、変数Ｄ_ＩＮ ^ｓｅｌ、及び係数Ａ、Ｂ、Ｃを適切に切り換えることにより、式（３ａ）〜（３ｃ）による演算を簡便な回路で実現することができる。例えば、式（１０）で表される演算を行う演算回路に変数Ｄ_ＩＮ ^ｓｅｌとしてＰＤ_ＩＮＳを供給し、更に係数Ａ、Ｂ、ＣとしてそれぞれＣＰ０、ＣＰ１−ＣＰ０、ＣＰ３−ＣＰ０を設定することにより、式（３ａ）による演算を実行することができる。また、当該演算回路に変数Ｄ_ＩＮ ^ｓｅｌとしてＮＤ_ＩＮＳを供給し、更に係数Ａ、Ｂ、ＣとしてそれぞれＣＰ２、ＣＰ４−ＣＰ２、ＣＰ５−ＣＰ２を設定することにより、式（３ｃ）による演算を実行することができる。式（３ａ）〜（３ｃ）の集積回路への実装については、後に詳細に説明される。

（ガンマ値の切り換え動作）
このような構成の液晶表示装置１では、ガンマ補正のガンマ値の切り換えは、下記の動作によって行われる。コントローラドライバ４で行われるべきガンマ補正のガンマ値γを変更しようとする場合、画像描画回路３は、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれについてガンマ値γを決定し、更に、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれについて補正点データＣＰ０〜ＣＰ５を式（８ａ）、（８ｂ）、（９）によって算出する。算出された補正点データＣＰ０〜ＣＰ５は、コントローラドライバ４に送られて、補正点データ格納レジスタ１４に格納されている補正点データＣＰ０〜ＣＰ５が更新される。以後、近似演算補正回路１３は、更新された補正点データＣＰ０〜ＣＰ５に基づいて出力階調データＤ_ＯＵＴを算出する。

このような手順によってガンマ値γを切り換えることにより、画像描画回路３からコントローラドライバ４に送られるデータの量を有効に抑制することができる。例えば、補正点データＣＰ０〜ＣＰ５をそれぞれ８ビットで表現するとすれば、僅か４８ビットのデータをコントローラドライバ４に送るだけで、ガンマ値γの切り換えを実現することができる。これは、補正に使用されるガンマカーブを瞬時で切り換えることを可能にする。

補正点データ格納レジスタ１４がコントローラドライバ４に設けられていることは、画像描画回路３からコントローラドライバ４に送られるデータの量を抑制するために有効である。補正点データ格納レジスタ１４に設けられ、補正点データＣＰ０〜ＣＰ５がコントローラドライバ４の内部で保存されていることにより、コントローラドライバ４は、ガンマ値γを更新するとき以外に補正点データＣＰ０〜ＣＰ５を受信する必要がない。これは、画像描画回路３からコントローラドライバ４に送られるデータの量を抑制するため好適である。

（ガンマ補正のための演算式の実装例）
図６は、上述の演算式によるガンマ補正を具現化するための近似演算ユニット２４の好適な構成を示すブロック図である。好適な実施形態では、近似演算ユニット２４は、補正点選択回路３１と、次数切換回路３２と、出力階調データ演算回路３３とを備えている。

補正点選択回路３１は、補正点データＣＰ０〜ＣＰ５から係数Ａ、Ｂ、Ｃを算出する回路である。補正点選択回路３１によって算出される係数Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ、上述の式（１０）に現れる係数Ａ、Ｂ、Ｃに対応しており、算出された係数Ａ、Ｂ、Ｃは、出力階調データ演算回路３３において行われる演算に使用される。係数Ａ、Ｂ、Ｃは、符号付き２進数で表現される。

係数Ａ、Ｂ、Ｃは、入力階調データＤ_ＩＮが中間データ値Ｄ_ＩＮ ^{Ｃｅｎｔｅｒ}よりも大きいか小さいかに依存して決定される。入力階調データＤ_ＩＮの最上位ビット（ＭＳＢ）が０である場合には、補正点選択回路３１は、入力階調データＤ_ＩＮが中間データ値Ｄ_ＩＮ ^{Ｃｅｎｔｅｒ}よりも小さいと判断し、下記式：
Ｃ＝ＣＰ３−ＣＰ０，
Ｂ＝ＣＰ１−ＣＰ０， ・・・（１１ａ）
Ａ＝ＣＰ０，
によって係数Ａ、Ｂ、Ｃを算出する。一方、入力階調データＤ_ＩＮの最上位ビット（ＭＳＢ）が１である場合には、補正点選択回路３１は、入力階調データＤ_ＩＮが中間データ値Ｄ_ＩＮ ^{Ｃｅｎｔｅｒ}よりも大きいと判断し、下記式：
Ｃ＝ＣＰ５−ＣＰ２，
Ｂ＝ＣＰ４−ＣＰ２， ・・・（１１ｂ）
Ａ＝ＣＰ２，
によって係数Ａ、Ｂ、Ｃを算出する。

次数切換回路３２は、入力階調データＤ_ＩＮから式（６ａ）、（６ｂ）によって定義される値ＰＤ_ＩＮＳと式（７）によって定義される値ＮＤ_ＩＮＳとを算出し、且つ、値ＰＤ_ＩＮＳ及び値ＮＤ_ＩＮＳのうち、ガンマ補正に使用される一方の値を出力階調データ演算回路３３に供給する。

具体的には、次数切換回路３２は、入力シフト処理回路３４と、ＰＤ_ＩＮＳ演算回路３５ａと、ＮＤ_ＩＮＳ演算回路３５ｂと、演算選択回路３６とを備えている。入力シフト処理回路３４は、入力階調データＤ_ＩＮから、式（５ａ）、（５ｂ）に定義されている値Ｄ_ＩＮＳを算出する回路である。より具体的には、入力階調データＤ_ＩＮの最上位ビットが０である場合には、Ｄ_ＩＮＳを入力階調データＤ_ＩＮと同一の値に設定し、そうでない場合には、Ｄ_ＩＮＳを値Ｄ_ＩＮ＋１−Ｋに設定する。

ＰＤ_ＩＮＳ演算回路３５ａは、値Ｄ_ＩＮＳから、式（６ａ）、（６ｂ）によって定義される値ＰＤ_ＩＮＳを算出する組み合わせ回路である。ＰＤ_ＩＮＳ演算回路３５ａの論理は、Ｄ_ＩＮＳがとり得る全ての値について、入力されたＤ_ＩＮＳに対応するＰＤ_ＩＮＳが出力されるように設計されている。値ＰＤ_ＩＮＳの算出にＬＵＴが使用されていないことに留意されたい。式（６ａ）、（６ｂ）から明らかであるように、ＰＤ_ＩＮＳは、補正点データＣＰ０〜ＣＰ５に依存しない、即ち、ガンマ値γに依存しないから、いかなるガンマ値γのガンマ補正を行う場合でも、Ｄ_ＩＮＳとＰＤ_ＩＮＳとの間の対応関係は不変である。これは、値Ｄ_ＩＮＳから値ＰＤ_ＩＮＳを算出する論理を、一旦、論理合成によって導出してしまえば、値Ｄ_ＩＮＳからの値ＰＤ_ＩＮＳの算出を組み合わせ回路によって実現できることを意味している。値ＰＤ_ＩＮＳの算出に組み合わせ回路を使用し、ＬＵＴを使用しないことは、ＰＤ_ＩＮＳ演算回路３５ａの規模を小さくする上で有効である。

ＮＤ_ＩＮＳ演算回路３５ｎは、値Ｄ_ＩＮＳから、式（７）によって定義される値ＮＤ_ＩＮＳを算出する組み合わせ回路である。ＰＤ_ＩＮＳ演算回路３５ａと同様に、ＮＤ_ＩＮＳ演算回路３５ｎの論理は、Ｄ_ＩＮＳがとり得る全ての値について、入力されたＤ_ＩＮＳに対応するＮＤ_ＩＮＳが出力されるように設計されている。値ＰＤ_ＩＮＳと同様に値ＮＤ_ＩＮＳは、補正点データＣＰ０〜ＣＰ５に依存しない、即ち、ガンマ値γに依存しないから、いかなるガンマ値γのガンマ補正を行う場合でもＤ_ＩＮＳとＮＤ_ＩＮＳとの間の対応関係は不変である。これは、値ＮＤ_ＩＮＳの算出に組み合わせ回路を使用し、これにより、ＮＤ_ＩＮＳ演算回路３５ｂの規模を小さくすることを可能にする。

演算選択回路３６は、ＰＤ_ＩＮＳ演算回路３５ａによって算出された値ＰＤ_ＩＮＳと、ＮＤ_ＩＮＳ演算回路３５ｂによって算出された値ＮＤ_ＩＮＳとのうちの一方を変数Ｄ_ＩＮ ^ｓｅｌとして選択する回路である。値ＰＤ_ＩＮＳと値ＮＤ_ＩＮＳとの選択は、実現されるべきガンマ補正のガンマ値γが１より大きいか否か、及び、入力階調データＤ_ＩＮが中間データ値Ｄ_ＩＮ ^{Ｃｅｎｔｅｒ}よりも大きいか否かに応じて行われる。係数Ｂの最上位ビット（ＭＳＢ）が０であり、且つ、入力階調データＤ_ＩＮの最上位ビットが０である場合には、演算選択回路３６は、ガンマ値γが１より小さく、且つ、入力階調データＤ_ＩＮが中間データ値Ｄ_ＩＮ ^{Ｃｅｎｔｅｒ}よりも小さいと判断し、値ＰＤ_ＩＮＳを変数Ｄ_ＩＮ ^ｓｅｌとして選択する。そうでない場合、演算選択回路３６は、値ＮＤ_ＩＮＳを変数Ｄ_ＩＮ ^ｓｅｌとして選択する。

出力階調データ演算回路３３は、次数切換回路３２から供給される変数Ｄ_ＩＮ ^ｓｅｌ及び補正点選択回路３１から供給される係数Ａ、Ｂ、Ｃに基づいて式（１０）による演算を行い、出力階調データＤ_ＯＵＴを算出する。

具体的には、出力階調データ演算回路３３は、乗算器３７と、シフト回路３８と、乗算器３８と、シフト回路４０と、加算器４１と、オーバーフロー処理回路４２とを備えている。乗算器３７は、次数切換回路３２から供給される変数Ｄ_ＩＮ ^ｓｅｌに補正点選択回路３１から供給される係数Ｂを乗ずる。シフト回路３８は、乗算器３７の出力に対して右シフトを行う。これは、値Ｂ・Ｄ_ＩＮ ^ｓｅｌを（Ｋ^２／２）で除算して式（１０）の第１項を算出することと等価である。Ｋは、２のｎ乗で表される数であることに留意されたい。Ｋ＝２^ｎである場合、シフト回路３８は、（２ｎ−１）ビットの右シフトを行うように構成される。

乗算器３９は、次数切換回路３２から供給される値Ｄ_ＩＮＳに補正点選択回路３１から供給される係数Ｃを乗ずる。シフト回路４０は、乗算器３９の出力に対して右シフトを行う。これは、値Ｃ・Ｄ_ＩＮ ^ｓｅｌを値Ｋで除算して式（１０）の第２項を算出することと等価である。Ｋ＝２^ｎである場合、シフト回路４０は、ｎビットの右シフトを行うように構成される。

加算器４１は、シフト回路３８、４０の出力と、係数Ａとの和を算出する。加算器４１の出力Ｄｏは、最終的に得ようとする出力演算データＤ_ＯＵＴにほぼ対応している。

オーバーフロー処理回路４２は、加算器４１の出力Ｄｏに対してオーバーフロー処理を行い、最終的に出力演算データＤ_ＯＵＴを算出する。具体的には、加算器４１の出力Ｄｏが出力演算データＤ_ＯＵＴの許容最大値Ｄ_ＯＵＴ ^ＭＡＸよりも大きい場合、オーバーフロー処理回路４２は、出力演算データＤ_ＯＵＴを最大値Ｄ_ＯＵＴ ^ＭＡＸに設定する。加算器４１の出力Ｄｏが負の値である場合、オーバーフロー処理回路４２は、出力演算データＤ_ＯＵＴを０に設定する。いずれでもない場合、オーバーフロー処理回路４２は、加算器４１の出力Ｄｏを出力演算データＤ_ＯＵＴとして出力する。

このような近似演算ユニット２４の構成は、誤差の小さいガンマ補正を小さな回路規模で実現することを可能にする。第１に、図６の近似演算ユニット２４では、式（３ａ）〜（３ｃ）の演算に出力階調データ演算回路３３が共通に使用される。これは、回路規模の縮小に効果的である。第２に、値ＰＤ_ＩＮＳ及び値ＮＤ_ＩＮＳがガンマ値γに依存しないことを利用して、値ＰＤ_ＩＮＳ及び値ＮＤ_ＩＮＳの算出に組み合わせ回路が使用され、このようにして算出された値ＰＤ_ＩＮＳ及び値ＮＤ_ＩＮＳのうちから出力階調データ演算回路３３に供給される変数Ｄ_ＩＮ ^ｓｅｌが選択される。値ＰＤ_ＩＮＳ及び値ＮＤ_ＩＮＳの算出に、ＬＵＴではなく組み合わせ回路が使用されることは、回路規模の縮小に効果的である。加えて、入力階調データＤ_ＩＮの１／２乗に依存する値ＰＤ_ＩＮＳと、入力階調データＤ_ＩＮの２乗に依存する値ＮＤ_ＩＮＳのうち適切に選択された一方が出力階調データＤ_ＯＵＴの算出に使用され、これにより、誤差が減少されたガンマ補正が実現されている。

図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 図２は、本実施形態の液晶表示装置の近似演算補正回路の構成を示すブロック図である。 図３は、演算式の切り換えが行われる領域を示す図である。 図４は、ガンマ補正のガンマ値が１未満である場合の、演算式によって実現されるガンマカーブの形状を示すグラフである。 図５は、ガンマ補正のガンマ値が１を超える場合の、演算式によって実現されるガンマカーブの形状を示すグラフである。 図６は、本実施形態の液晶表示装置の近似演算ユニットの好適な構成を示すブロック図である。

符号の説明

１：液晶表示装置
２：液晶パネル
３：画像描画回路
４：コントローラドライバ
５：走査線ドライバ
６：メモリ制御信号
７：走査線ドライバ制御信号
１１：メモリ制御回路
１２：表示用メモリ
１３：近似演算補正回路
１４：補正点データ格納レジスタ
１５：減色処理回路
１６：ラッチ回路
１７：信号線駆動回路
１８：階調電圧発生回路
１９：タイミング制御回路
２１：タイミング制御信号
２２：表示用メモリ制御信号
２３：ラッチ信号
２４、２４_Ｒ、２４_Ｇ、２４_Ｂ：近似演算ユニット
３１：補正点選択回路
３２：次数切換回路
３３：出力階調データ演算回路
３４：入力シフト処理回路
３５Ａ：ＰＤ_ＩＮＳ演算回路
３５Ｂ：ＮＤ_ＩＮＳ演算回路
３６：演算選択回路
３７、３９：乗算器
３８、４０：シフト回路
４１：加算器
４２：オーバーフロー処理回路

Claims (22)

1. 表示パネルと、
   ガンマカーブの形状を指定する補正データに応答して入力階調データに対してガンマ補正を行う補正回路と、
   前記補正回路から出力される出力階調データに応答して前記表示パネルを駆動する駆動回路
   とを具備し、
   前記補正回路は、前記入力階調データを変数とし、且つ、前記補正データによって係数が決定される補正演算式に従って前記ガンマ補正を近似的に行うように構成されており、
   前記補正演算式は、前記入力階調データの値、及び前記補正データの値に応じて切り換えられる
   表示装置。
2. 請求項１に記載の表示装置であって、
   前記補正演算式は、複数の演算式のうちから選択され、
   前記複数の演算式のうちの第１の演算式は、前記入力階調データのｎ_１乗（０＜ｎ_１＜１）に比例する項を有し、前記入力階調データのｎ_２乗（ｎ_２＞１）に比例する項を有しておらず、
   前記複数の演算式のうちの第２の演算式は、前記入力階調データのｎ_１乗に比例する項を有しておらず、前記入力階調データのｎ_２乗に比例する項を有している
   表示装置。
3. 請求項２に記載の表示装置であって、
   前記ｎ_１が１／２であり、
   前記ｎ_２が２である
   表示装置。
4. 請求項２に記載の表示装置であって、
   前記ガンマ補正のガンマ値が１未満になるように前記補正データが決定されており、且つ、前記入力階調データが所定値よりも小さい場合、前記第１の演算式が前記補正演算式として選択される
   表示装置。
5. 請求項４に記載の表示装置であって、
   前記ガンマ補正のガンマ値が１を超えるように前記補正データが決定されており、且つ、前記入力階調データが前記所定値よりも小さい場合、及び、前記入力階調データが前記所定値よりも大きい場合、前記第２の演算式が前記補正演算式として選択される
   表示装置。
6. 請求項２に記載の表示装置であって、
   前記第１の演算式は、前記入力階調データが第１値である場合に、前記第１の演算式による前記ガンマ補正によって算出される前記出力階調データと、ガンマ補正の厳密式によって算出される出力階調データが一致するように定義され、
   前記第２の演算式は、前記入力階調データが第２値である場合に、前記第２の演算式による前記ガンマ補正によって算出される前記出力階調データと、ガンマ補正の前記厳密式によって算出される出力階調データが一致するように定義され、
   前記第１値は、前記第２値よりも小さい
   表示装置。
7. 請求項１に記載の表示装置であって、
   前記補正データは、前記表示装置の外部から供給される
   表示装置。
8. 請求項７に記載の表示装置であって、
   更に、
   前記表示装置の外部から供給される前記補正データを受け取って記憶し、記憶した前記補正データを前記補正回路に転送する補正データ格納部
   を具備する
   表示装置。
9. 請求項１に記載の表示装置であって、
   前記補正データは、補正点データＣＰ０〜ＣＰ５を含み、
   前記入力階調データをＤ_ＩＮとし、前記出力階調データをＤ_ＯＵＴとし、前記入力階調データの許容最大値Ｄ_ＩＮ ^ＭＡＸを用いて中間データ値Ｄ_ＩＮ ^{Ｃｅｎｔｅｒ}を下記式（１）：
   Ｄ_ＩＮ ^{Ｃｅｎｔｅｒ}＝Ｄ_ＩＮ ^ＭＡＸ／２， ・・・（１）
   で定義したとき、
   （１）前記入力階調データＤ_ＩＮが前記中間データ値Ｄ_ＩＮ ^{Ｃｅｎｔｅｒ}よりも小さく、前記ガンマ補正のガンマ値が１未満になるように前記補正点データＣＰ０〜ＣＰ５が決定されている場合に、前記出力階調データＤ_ＯＵＴが下記式（２ａ）：
   

   

   によって算出され、
   （２）前記入力階調データＤ_ＩＮが前記中間データ値Ｄ_ＩＮ ^{Ｃｅｎｔｅｒ}よりも小さく、且つ、前記ガンマ補正のガンマ値が１を超えるように前記補正点データＣＰ０〜ＣＰ５が決定されている場合に、前記出力階調データＤ_ＯＵＴが下記式（２ｂ）：
   

   

   によって算出され、
   （３）入力階調データＤ_ＩＮが中間データ値Ｄ_ＩＮ ^{Ｃｅｎｔｅｒ}以上である場合に前記出力階調データＤ_ＯＵＴが下記式（２ｃ）：
   

   

   によって算出される
   表示装置。
   ただし、前記Ｋ、Ｄ_ＩＮＳ、ＰＤ_ＩＮＳ、ＮＤ_ＩＮＳは、パラメータＲを下記式：
   Ｒ＝Ｋ^１／２・（Ｄ_ＩＮＳ）^１／２，
   で定義して、下記の式で定義される値である：
   Ｋ＝（Ｄ_ＩＮ ^ＭＡＸ＋１）／２，
   Ｄ_ＩＮＳ＝Ｄ_ＩＮ， （Ｄ_ＩＮ＜Ｄ_ＩＮ ^{Ｃｅｎｔｅｒ}の場合）
   Ｄ_ＩＮＳ＝Ｄ_ＩＮ＋１−Ｋ，（Ｄ_ＩＮ＞Ｄ_ＩＮ ^{Ｃｅｎｔｅｒ}の場合）
   ＰＤ_ＩＮＳ＝（Ｋ−Ｒ）・Ｒ，
   ＮＤ_ＩＮＳ＝（Ｋ−Ｄ_ＩＮＳ）・Ｄ_ＩＮＳ．
10. 請求項９に記載の表示装置であって、
    前記補正点データＣＰ０〜ＣＰ５は、
    （１）前記ガンマ補正のガンマ値γが１より小さい場合には、下記式（３ａ）：
    

    

    （２）前記ガンマ値γが１を超える場合には、下記式（３ｂ）：
    

    

    によって算出された値である
    表示装置。
    ただし、Ｇａｍｍａ［ｘ］は、Ｄ_ＯＵＴ ^ＭＡＸを前記出力階調データの最大値として、下記式によって定義される関数である：
    

    
11. 請求項１に記載の表示装置であって、
    前記補正回路は、
    前記入力階調データのｎ_１乗（０＜ｎ_１＜１）に依存する第１データ値と前記入力階調データのｎ_２乗（ｎ_２＞１）に依存する第２データ値とを生成する機能を有し、前記第１データ値と前記第２データ値のうちの一方のデータ値を出力するように構成された次数切換回路と、
    前記次数切換回路から出力された前記一方のデータ値を変数とし、且つ、ガンマ補正のガンマカーブの形状を指定する補正データから係数が決定される演算式を用いて前記出力階調データを生成する出力階調データ演算回路
    とを備える
    表示装置。
12. ガンマカーブの形状を指定する補正データに応答して入力階調データに対してガンマ補正を行う補正回路と、
    前記補正回路から出力される出力階調データに応答して表示パネルを駆動する駆動回路
    とを具備し、
    前記補正回路は、前記入力階調データを変数とし、且つ、前記補正データによって係数が決定される補正演算式を用いて前記ガンマ補正を近似的に行うように構成されており、
    前記補正演算式は、前記入力階調データの値、及び前記補正データの値に応じて切り換えられる
    コントローラドライバ。
13. 請求項１２に記載のコントローラドライバであって、
    前記補正演算式は、複数の演算式のうちから選択され、
    前記複数の演算式のうちの第１の演算式は、前記入力階調データのｎ_１乗（０＜ｎ_１＜１）に比例する項を有し、前記入力階調データのｎ_２乗（ｎ_２＞１）に比例する項を有しておらず、
    前記複数の演算式のうちの第２の演算式は、前記入力階調データのｎ_１乗に比例する項を有しておらず、前記入力階調データのｎ_２乗に比例する項を有している
    コントローラドライバ。
14. 請求項１３に記載のコントローラドライバであって、
    前記補正データが前記ガンマ補正のガンマ値が１未満になるように決定されており、且つ、前記入力階調データが所定値よりも小さい場合、前記第１の演算式が前記補正演算式として選択される
    コントローラドライバ。
15. 請求項１２に記載のコントローラドライバであって、
    更に、
    前記コントローラドライバの外部から前記補正データを受け取って記憶し、記憶した前記補正データを前記補正回路に転送する補正データ格納部
    を具備する
    コントローラドライバ。
16. 請求項１２に記載のコントローラドライバであって、
    前記補正回路は、
    前記入力階調データに応答して、前記入力階調データのｎ_１乗（０＜ｎ_１＜１）に依存する第１データ値と前記入力階調データのｎ_２乗（ｎ_２＞１）に依存する第２データ値とを生成する機能を有し、前記第１データ値と前記第２データ値のうちの一方のデータ値を出力するように構成された次数切換回路と、
    前記次数切換回路から出力された前記一方のデータ値を変数とし、且つ、ガンマ補正のガンマカーブの形状を指定する補正データから係数が決定される演算式を用いて前記出力階調データを生成する出力階調データ演算回路
    とを備える
    コントローラドライバ。
17. ガンマ補正を行うために使用される近似演算補正回路であって、
    入力階調データに応答して、前記入力階調データのｎ_１乗（０＜ｎ_１＜１）に依存するように定められた第１データ値と前記入力階調データのｎ_２乗（ｎ_２＞１）に依存するように定められた第２データ値とを生成する機能を有し、且つ、前記第１データ値と前記第２データ値の一方のデータ値を出力するように構成された次数切換回路と、
    前記次数切換回路から出力された前記一方のデータ値を変数とし、且つ、前記ガンマ補正のガンマカーブの形状を指定する補正データから係数が決定される演算式を用いて出力階調データを生成する出力階調データ演算回路
    とを具備する
    近似演算補正回路。
18. 請求項１７に記載の近似演算補正回路であって、
    前記次数切換回路は、
    前記入力階調データに応答して、前記補正データと無関係に前記第１データ値を生成する第１データ値演算回路と、
    前記入力階調データに応答して、前記補正データと無関係に前記第２データ値を生成する第２データ値演算回路
    とを備える
    近似演算補正回路。
19. 請求項１８に記載の近似演算補正回路であって、
    前記第１データ値演算回路は、前記第１データ値を生成する第１組み合わせ回路で構成され、
    前記第２データ値演算回路は、前記第２データ値を生成する第２組み合わせ回路で構成される
    近似演算補正回路。
20. 請求項１８に記載の近似演算補正回路であって、
    前記次数切換回路は、前記一方のデータ値を、前記補正データに応答して選択する
    近似演算補正回路。
21. 請求項２０に記載の近似演算補正回路であって、
    前記次数切換回路は、当該近似演算補正回路によって行われる前記ガンマ補正のガンマ値が１未満になるように前記補正データが決定されている場合、前記第１データ値を前記一方のデータとして選択し、前記ガンマ値が１を越えるように前記補正データが決定されている場合、前記第２データ値を前記一方のデータとして選択する
    近似演算補正回路。
22. 入力階調データを変数とし、且つ、ガンマカーブの形状を指定する補正データによって係数が決定される補正演算式を用いて前記入力階調データに対してガンマ補正を近似的に行うことにより、出力階調データを生成するステップと、
    前記出力階調データに応答して表示パネルを駆動するステップ
    とを有し、
    前記補正演算式は、前記入力階調データの値、及び前記補正データの値に応じて複数の演算式から選択される
    表示パネルの駆動方法。

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