JP2006201734A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
画像全体の輝度状態に合うように輝度補正の調整が可能な液晶表示装置を提供することである。
【解決手段】
本発明の実施の形態にかかる液晶表示装置１００は、入力される画像データに基づいて画像の表示を行う液晶表示装置１００であって、１フレーム分の画素の画像データのビットを用いて、画像の明るさを判定する明るさ判定部と、あらかじめ複数の輝度補正データを記憶しているデータ記憶部と、明るさ判定部による判定に基づいて、複数の輝度補正データのうち１つを選択し、出力するデータ選択部と、前記データ選択部により選択された輝度補正データに基づいて、液晶の駆動電圧を出力する駆動部とを備えるものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、液晶表示素子の輝度特性を補正する手段を備えた液晶表示装置に関する。

近年、高度な映像・情報化社会の本格的な進展やマルチメディアシステムの急速な普及に伴い、液晶表示装置（ＬＣＤ）の重要性はますます増大している。ＬＣＤは、低消費電力・薄型・軽量などの利点を有することから、従来から広く採用されてきたＣＲＴに代わって、ＰＣや携帯端末機器などの表示装置として幅広く用いられている。

通常、ＴＶ放送などにおいては、送像側でＣＲＴのガンマ特性（電圧−発光強度特性）に合わせて逆ガンマ補正が行われている。しかし、ＬＣＤのガンマ特性（電圧−光透過率特性）はＣＲＴのガンマ特性とは異なっている。このため、ＣＲＴに代わってＬＣＤを用いて表示を行う場合、ＬＣＤのガンマ特性をＣＲＴのガンマ特性に近くなるように補正する必要がある。通常、ＣＲＴにおいては、γ＝２．２のガンマ特性に従った表示がなされる。したがって、ＬＣＤの内部においてガンマ補正を加えることにより、ＬＣＤのガンマ特性をＣＲＴと略同等のγ＝２．２とするのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
特開平０６−１６５２０５号公報

従来のＬＣＤにおいては、あらかじめ固定的に設定したガンマ補正を行って表示を行ってきた。すなわち、従来のＬＣＤでは、表示される画像の明るさに関係なく、同一のガンマ補正しか行うことができなかった。つまり、表示される画像が全体的に明るい場合には、これに合うように画像全体の輝度に対する調整が必要であるが、ガンマ補正値が固定されているためにこれが支援されない。したがって、入力される画像データに基づいた画像が極端に明るい場合、階調表示ができず、明るい部分が全体的に白表示（白つぶれ）となることがある。また、入力される画像データに基づいた画像が極端に暗い場合、これも階調表示ができず、暗い部分が全体的に黒表示（黒つぶれ）となることがある。

本発明は、このような事情を背景としてなされたものであり、本発明の目的は、画像全体の輝度状態に合うように輝度補正の調整が可能な液晶表示装置を提供することである。

本発明の第１の態様にかかる液晶表示装置は、入力される画像データに基づいて画像の表示を行う液晶表示装置であって、入力される画像データに基づいて画像の明るさを判定する明るさ判定部と、あらかじめ複数の輝度補正データを記憶しているデータ記憶部と、前記明るさ判定部による判定に基づいて、前記複数の輝度補正データのうち１つを選択し、出力するデータ選択部と、前記データ選択部により選択された輝度補正データに基づいて、液晶の駆動電圧を出力する駆動部とを備えるものである。これによって、画像全体の輝度状態に合うように輝度補正の調整が可能であり、簡便に表示品質を向上させることができる。

本発明の第２の態様にかかる液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、前記明るさ判定部は、１フレーム分の全ての画素の画像データのビットを用いて明るさの判定を行うものである。これによって、確実に表示品質を向上させることが可能である。

本発明の第３の態様にかかる液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、前記明るさ判定部は、１フレーム分の画素のうち一部の画素の画像データのビットを用いて明るさの判定を行うものである。これによって、回路規模を小さくすることが可能である。

本発明の第４の態様にかかる液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、前記明るさ判定部は、画像データの上位２ビットを用いて明るさの判定を行うものである。これによって、表示品質を向上させることができる。

本発明の第５の態様にかかる液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、前記明るさ判定部は、画像データの最上位ビットのみを用いて明るさの判定を行うものである。これによって、回路規模の拡大を抑制することが可能である。

本発明の第６の態様にかかる液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、前記明るさ判定部は、最上位ビットが１または０のうちいずれか一方の画素数をカウントし、明るさの判定を行うものである。これによって、さらに回路規模の拡大を抑制することが可能である。

本発明の第７の態様にかかる液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、前記データ記憶部は、複数のガンマ補正テーブルを記憶しており、前記明るさ判定部の判定に基づいて切り替えることを特徴とするものである。これによって、簡便に表示品質を向上させることができる。

本発明の第８の態様にかかる液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、前記データ記憶部は、複数のコントラスト調整用レジスタを備え、前記明るさ判定部の判定に基づいて前記レジスタを切り替えることを特徴とするものである。これによって、簡便に表示品質を向上させることができる。

本発明によって、画像全体の輝度状態に合うように輝度補正の調整が可能な液晶表示装置を提供することができる。

以下に、本発明を適用可能な実施の形態について図を用いて説明する。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置について、図１を参照して説明する。ここでは、液晶表示装置としてＴＮタイプのアクティブマトリクス型の液晶表示装置を例として説明する。図１は、本実施の形態にかかる液晶表示装置１００のブロック図である。液晶表示装置１００は、画像表示を行う液晶パネル１０１と、制御信号、表示信号及び電源などを供給する駆動回路１０２などから構成される。本実施の形態にかかる液晶表示装置１００は、入力される画像の明るさに応じて異なるガンマ特性となるように、ガンマ補正テーブルを選択可能となっている。

複数の画素から構成される表示領域を有する液晶パネル１０１は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）アレイ基板（不図示）と対向配置される対向基板（不図示）との間に液晶を挟持した構成を有している。ＴＦＴアレイ基板には、水平方向にゲート線（走査線）、垂直方向にソース線（信号線）がそれぞれ形成されており、ゲート線とソース線の交差点付近にはＴＦＴが設けられている。また、ゲート線とソース線との間にマトリクス状に形成された複数の画素電極を有している。ＴＦＴのゲートがゲート線に、ソースがソース線に、ドレインが画素電極に、それぞれ接続される。

一方、対向基板上にはコモン電極及びＲ（赤）、Ｇ（緑）Ｂ（青）のカラーフィルタが形成されている。コモン電極は、実際には画素電極と対向するように対向基板の略全面に形成される透明電極である。なお、モノクロ表示の場合は、カラーフィルタを設けなくてもよい。

駆動回路１０２は、電気的に液晶パネル１０１に接続され、外部から入力される画像データに基づいて、画像の表示に必要な各種の制御信号及び表示信号などを出力するものである。駆動回路１０２は、処理回路１０３、制御回路１０４、データラッチ１０５、内蔵ＲＡＭ１０６、タイミング発生回路１０７、液晶電圧発生回路１０８、ソースドライバ１０９、ゲートドライバ１１０などを備えている。処理回路１０３は、入力される画像データに基づいて表示される画像の明るさを判定し、制御回路１０４に判定結果を出力するものである。この画像の明るさの判定方法については、後に詳述する。また、処理回路１０３は、入力された画像データをデータラッチ１０５に転送する。

制御回路１０４は、複数のガンマ補正レジスタ（不図示）を有しており、複数のガンマ補正テーブルを記憶している。制御回路１０４は、処理回路１０３からの画像の明るさの判定結果に基づいて、記憶されている複数のガンマ補正テーブルのうちの１つを選択する。また、制御回路１０４は、ＭＰＵからＩ／Ｆを介して入力される同期信号に従って、各種の制御信号を生成する。

データラッチ１０５では、制御回路１０４からの制御信号に従って、入力される画像データを１フレームごとにまとめ、内蔵ＲＡＭ１０６に記憶させる。タイミング発生回路１０７は、制御回路１０４からの制御信号に従って、内蔵ＲＡＭ１０６、ソースドライバ１０９及びゲートドライブ１１０にタイミング信号を出力するものである。タイミング発生回路１０７からのタイミング信号に従って、内蔵ＲＡＭ１０６からソースドライバ１０９へ表示データが出力される。

液晶電圧発生回路１０８は、上述したように、画像データの明るさの判定結果に基づいて選択されたガンマ補正テーブルに対応した液晶の駆動電圧を生成し、ソースドライバ１０９及びゲートドライバ１１０に出力する。ソースドライバ１０９及びゲートドライバ１１０は、液晶電圧発生回路１０８において生成された駆動電圧を用いて、表示信号及び走査信号をそれぞれ出力し、液晶パネル１０１を駆動し、画像を表示させる。

駆動回路１０２は、ＣＯＧ（Chip On Glass）技術を用いて、アレイ基板の表面に直接、実装されている。なお、ＣＯＧ技術に限られず、それ以外の技術を用いて、液晶パネル１０１と駆動回路１０２とが接続された構成としてもよい。例えば、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）技術を用いて、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）の上にＩＣチップがボンディングされたＴＣＰ（Tape Carrier Package）を液晶パネル１０１に電気的に接続する構成としてもよい。また、ＩＣチップをハード基板にボンディングするＣＯＢ（Chip On Board）技術を用いてもよい。

また、ここでは、駆動回路１０２内に内蔵ＲＡＭ１０６、ソースドライバ１０９及びゲートドライバ１１０などを１つのチップとして構成する構成としたが、これに限定されず、別々に構成することも可能である。

ここで、液晶表示装置１００の駆動方法について説明する。まず、駆動回路１０２内にあるＤＣ／ＤＣコンバータなどを備える駆動電圧生成回路（不図示）は、外部電源から供給されるＤＣ電源から、各回路へ供給される電圧を生成する。ＤＣ／ＤＣコンバータからの電圧は、各伝送配線を介して駆動回路１０２内に設けられた各ロジック回路、ソースドライバ１０９及びゲートドライバ１１０などに供給される。また、駆動電圧生成回路は、コモン電極用の電圧を生成する。

そして、処理回路１０３に対して外部から画像データが入力され、制御回路１０４に対して同期信号などが入力される。処理回路１０３に入力された画像データは、後述する明るさ判定方法に従って、明るさの判定が行われる。明るさの判定信号は制御回路１０４に転送され、制御回路１０４に複数記憶されているガンマ補正テーブルのうちの、明るさの判定信号に対応した１つのガンマ補正テーブルが選択される。そして、選択されたガンマ補正テーブルのデータは、液晶電圧発生回路１０８に転送される。液晶電圧発生回路１０８では、ガンマ補正テーブに対応した駆動電圧が生成される。

一方、制御回路１０４に外部から入力された同期信号などは、タイミング発生回路１０へ転送され各種のタイミング信号に変換される。同期信号は、例えば、１画素分の表示信号の入力サイクルであるドットクロック信号、水平同期信号Ｈｓｙｎｃ、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃなどを含む。タイミング発生回路１０７は受信した同期信号を処理し、内蔵ＲＡＭ１０６、ソースドライバ１０９及びゲートドライバ１１０へ供給すべき各種タイミング信号を、必要なタイミングで出力する。

ゲートドライバ１１０へは、スタートパルス信号、クロック信号、及びイネーブル信号などが、タイミング発生回路１０７から入力される。スタートパルス信号がＯＮ信号を出力するゲート線を選択し、イネーブル信号が走査信号の出力制御を行うことによって、各ゲート線において順次ＯＮ信号が出力される。典型的には、ゲートドライバ１１０は、１行目から後段の行に向けて、各行の画素を順次走査するように走査信号を出力する。

内蔵ＲＡＭ１０６は、タイミング信号に従って、画像データに基づいて生成した表示データをソースドライバ１０９へ出力する。また、上述したように、液晶電圧発生回路１０８は、制御回路１０４において選択されたガンマ補正データに対応した駆動電圧が生成される。ソースドライバ１０９は、液晶パネル１０１の各ソース線に対して、タイミング発生回路１０７から指示されるタイミング信号に従って、適切なガンマ補正がなされた、表示データに対応した駆動電圧を表示信号として供給する。

ソースドライバ１０９から入力される表示信号が、ＴＦＴのソース／ドレインを介して画素電極に供給され、画素電極に階調に応じた電圧を印加する。そして、画素電極と対向電極との間の液晶に電界を印加する。このように、各スイッチング素子を駆動させ、蓄積させる電荷量を階調に応じて制御すると、画素ごとに液晶の配向状態が変化する。これによって、バックライト（不図示）から入射される光の透過量を制御し、画素ごとに明るさを変化させることができる。液晶パネル１０１の各画素は、透過する光量に応じた色の濃淡とＲＧＢいずれかの色表示によりさまざまな色合いの表示を行う。

ここで、図２を参照して、本実施形態にかかる明るさ判定方法について説明する。図２は、明るさ判定方法を説明するためのフローチャートである。ここでは、１つの画素の階調を決定するビットのうち最上位ビット（８ビット目）のみを用いて、明るさの判定を行う場合について説明する。また、ここでは、制御回路１０４内に、明るい画像用、通常用、暗い画像用の３つのガンマ補正テーブルが設定されているものとする。

まず、処理回路１０３に外部から画像データが入力される（ステップＳ１）と、処理回路１０３において、１つの画像（１画面、１フレーム）を形成する全ての画素のうち、最上位ビットが１である画素のカウントが行われる（ステップＳ２）。ここでは、最上位ビットが１である画素の数をカウントした場合について説明を行うが、最上位ビットが０、もしくは１の画素のどちらをカウントしてもよい。

図３に示すように、８ｂｉｔの２５６階調表示が可能である場合、最上位ビットが０とは、その画素の階調が０〜１２７階調までのうちのいずれかであることを示している。また、最上位ビットが１とは、その画素の階調が１２８〜２５５階調までのうちのいずれかであることを示している。つまり、液晶パネル１０１がノーマリーブラックである場合、最上位ビットが０である画素は輝度が低い画素であり、最上位ビットが１である画素は輝度が高い画素である。１画面中に最上位ビットが１である画素が多いときにはその画像は明るい画像であり、逆に、１画面中に最上位ビットが０である画素が多いときには画像は暗い画像である。

そして、１画面の最上位ビットが１の画素数Ｎのカウントが終了したら、あらかじめ設定してあった、閾値との比較を行う（ステップＳ３）。閾値は、例えば、全画素数の７／８を明るい画像の判定に用いる閾値（以下、上閾値Ａとする）、全画素数の１／８を暗い画像の判定に用いる閾値（以下、下閾値Ｂとする）として設定することができる。この閾値は、任意に設定することが可能である。

したがって、図４に示すように、１画面の最上位ビットが１である画素数Ｎ＞上閾値Ａである場合、画像全体が明るい画像であるため、制御回路１０４に設定しておいたガンマ補正テーブルのうち、画像全体が暗くなる明るい画像用のガンマ補正テーブルＸを選択する（ステップＳ４）。一方、１画面の最上位ビットが１である画素数Ｎ＜下閾値Ｂである場合、画像全体が暗い画像であるため、制御回路１０４に設定しておいたガンマ補正テーブルのうち、画像全体が明るくなる暗い画像用のガンマ補正テーブルＹを選択する（ステップＳ５）。また、上閾値Ａ≧カウント画素数Ｎ≧下閾値Ｂの場合は、明るさに対応したガンマ補正テーブルの選択は行わず、通常一般的に行われているＣＲＴのγ特性に合わせるように通常のガンマ補正を行うようにする（ステップＳ６）。

このように、入力される画像の明るさに対応して、それぞれの画像に適したガンマ補正テーブルを選択するため、全体として明るすぎる画像の白つぶれや、暗すぎる画像の黒つぶれを効果的に抑制でき、高品位の表示を行うことが可能である。

ここで、図５及び図６を参照して、ガンマ補正テーブルについて詳細に説明する。図５は、明るい画像の画像データが入力された場合に暗い画像に変換するときに用いるガンマ補正テーブルＸの変換特性を示す図である。また、図６は、暗い画像の画像データが入力された場合に明るい画像に変換するときに用いるガンマ補正テーブルＹの変換特性を示す図である。図５及び図６において、入力される画像データを入力信号、ガンマ補正後の表示信号を出力信号としている。ここで、出力信号の階調Ｅ_１は、入力信号の階調をＥ_０とすると、
Ｅ_１＝２５５（Ｅ_０／２５５）^γ
の式で表される。通常、表示装置においては、γ＝２．２（図５及び図６中、破線で示す）となるようにγ補正が行われ、ＴＶ画像などの逆γ補正がなされている画像データの表示を行うと、γ＝１（図５及び図６中、一点破線で示す）となるように設定されている。

図５に示すように、ガンマ補正テーブルＸは、入力信号に対して、全体的に輝度が低くなるような信号を出力信号として出力する。すなわち、輝度が高い部分における入力信号の増加に対して、出力信号の増加を急峻にする。つまり、輝度が高い部分において、入力信号の階調がわずかに異なる場合でも、出力信号の階調はそれよりも大きい階調の変化となる。このようにすることによって、明るい部分における階調の差を大きくすることができ、明るすぎる画像の白つぶれを抑制でき、見栄えの改善に効果的である。

また、図６に示すように、ガンマ補正テーブルＹは、入力信号に対して、全体的に輝度が高くなるような信号を出力信号として出力する。すなわち、輝度が低い部分における入力信号の増加に対して、出力信号の増加を急峻にする。つまり、輝度が低い部分において、入力信号の階調がわずかに異なる場合でも、出力信号の階調はそれよりも大きい階調の変化となる。このようにすることによって、暗い部分における階調の差を大きくすることができ、暗すぎる画像の黒つぶれを抑制でき、見栄えの改善に効果的である。

なお、本実施の形態においては、最上位ビット（８ビット目）のみを用いて明るさの判定を行うようにしたが、これに限定されない。複数のビットを用いて明るさの判定を行ってもよい。例えば、図７に示すように、上位２ビットを用いて、明るさの判定を行うことができる。この場合、最上位ビット（８ビット目）が１で、次のビット（７ビット目）が１である画素（以下、「１１」とする）を輝度が高い画素と判定する。また、最上位ビットが０で、次のビットが０である画素（以下、「００」とする）を輝度が低い画素と判定することができる。このように複数のビットを用いて明るさの判定を行うことによって、さらに細かく階調を分類することができ、より高品位の表示を行うことが可能である。しかし、上位２ビットを用いて明るさ判定を行う場合は、明るさ判定のために「１１」と「００」である画素の両方をカウントしておく必要がある。したがって、回路構成を簡略、縮小するためには、最上位ビットのみを明るさの判定の対象として用いることが好ましい。

また、最上位ビットが１で、次のビットが０である画素「１０」と最上位ビットが０で、次のビットが１である画素「０１」の画素のカウント数に対応して、ガンマ補正テーブルを３つではなく、さらに多く設けることも可能である。

また、例えば、１６ビットのカラー表示を行う場合、通常、図８に示すように、Ｒに対しては５ビット、Ｇに対しては６ビット、Ｂに対しては５ビットが割り当てられる。この場合、明るさの判定に用いるビットは、ＲＧＢそれぞれの最上位ビットを用いる。すなわち、ＲとＢは５ビット目、Ｇは６ビット目を用いて明るさの判定行うことができる。

また、外部から処理回路１０３へ入力される画像データは、パラレル方式、シリアル方式、デジタルＲＧＢ方式などによって入力される。パラレル方式、デジタルＲＧＢ方式においては、入力される画像データの全てのビットがそれぞれ独立に入力されるため、明るさの判定に用いるビットは、直ちに判明する。しかし、シリアル方式で入力される場合、画像データは、１つの伝送配線を介して、連続的に入力される。したがって、入力される画像データの中から、明るさの判定に用いるビットを抽出する必要がある。そこで、処理回路１０３において、明るさの判定を行う前に、判定に用いるビット検出回路を設けるようにしてもよい。

実施例１．
２５６×１９２×３（ＲＧＢ）の画素から構成されている液晶表示パネル１０１を用いて、上述のガンマ補正を行った。本実施例の場合、１画面の全画素数は１４７４５６となる。上述のように、上閾値Ａを全画素数の７／８とし、下閾値Ｂを全画素数の１／８とすると、上閾値Ａは１２９０２４となり、下閾値Ｂは１８４３２となる。また、本実施例においては、上述のように、最上位ビットが１である画素数をカウントした。明るい画像用のガンマ補正テーブルはγ＝６．６に設定し、暗い画像用のガンマ補正テーブルはγ＝０．８８とした。

このような場合において、カウント画素数が１３７４３８の明るい画像データが入力されると、制御回路１０４にあらかじめ設定してあったγ＝６．６のガンマ補正テーブルを用いて補正が行われ、白つぶれを抑制することができた。また、カウント画素数が３４３２の暗い画像データが入力されると、γ＝０．８８のガンマ補正テーブルを用いて補正が行われ、黒つぶれを抑制することができた。

実施の形態２．
図９を参照して、実施の形態２にかかる明るさ判定方法について説明する。図９は、本実施の形態にかかる明るさ判定方法を説明するためのフローチャートである。実施の形態１における明るさ判定には、１フレーム分の全ての画素の画像データを用いていた。一方、実施の形態２においては、１フレーム分の画素の画像データのうち半分の画素の画像データを用いる。ここでは、１フレーム分の画素の画像データのうち偶数ラインの画素の画像データを明るさ判定に用いる場合について説明する。すなわち、明るさの判定を行うための画素数のカウントを１ライン置きに行う。

実施の形態１において説明したように、１つの画素の階調を決定するビットのうち最上位ビット（８ビット目）のみを用いて、明るさの判定を行う場合について説明する。また、制御回路１０４内に、明るい画像用、通常用、暗い画像用の３つのガンマ補正テーブルが設定されているものとする。

まず、処理回路１０３に外部から画像データが入力される（ステップＳ１１）と、処理回路１０３において、入力された画像データが偶数ラインに属する画素ものであるか否かの判定が行われる（ステップＳ１２）。すなわち、入力された画像データが２の倍数のラインに属する画素のものであるか否かの判定が行われる。

入力された画像データが偶数ラインに属する画素のものである場合は、その偶数ラインに属する画素のうち、処理回路１０３において最上位ビットが１である画素のカウントが行われる（ステップＳ１３）。一方、入力された画像データが偶数ラインに属する画素のものでない（奇数ラインに属するものである）場合は、最上位ビットのカウントは行われず、その奇数ラインの処理は終了する（ステップＳ１４）。ここでは、最上位ビットが１である画素の数をカウントした場合について説明を行うが、最上位ビットが０、もしくは１の画素のどちらをカウントしてもよい。

そして、ライン処理を行ったラインが１つの画像（１画面、１フレーム）の最終ラインであるか否かの判定が行われる（ステップＳ１５）。最終ラインでない場合、次のラインが偶数ラインであるか否かの判定に戻り、最上位ビットのカウントが繰り返し行われる。このように、１つの画像（１画面、１フレーム）を形成する全ての画素のうち、偶数ラインに属する画素の画像データについて、最上位ビットが１である画素のカウントが行われる。このように、１画面の偶数ラインの最上位ビットが１の画素数のみをカウントするため、カウントした結果を保持するレジスタを小さくすることができ、回路規模を小さくすることが可能である。

そして、１画面の偶数ラインの最上位ビットが１の画素数Ｎのカウントが終了したら、あらかじめ設定してあった、閾値との比較を行う（ステップＳ１６）。閾値は、例えば、明るさ判定に用いた画素数の７／８を明るい画像の判定に用いる閾値（以下、上閾値Ａとする）、明るさ判定に用いた画素数の１／８を暗い画像の判定に用いる閾値（以下、下閾値Ｂとする）として設定することができる。本実施の形態においては、明るさ判定のために用いた画素数は全画素数の１／２であるため、上閾値Ａは全画素数の７／８×１／２＝７／１６となる。また、下閾値は、全画素数の１／８×１／２＝１／１６となる。この閾値は、任意に設定することが可能である。

１画面の偶数ラインの最上位ビットが１である画素数Ｎ＞上閾値Ａである場合、画像全体が明るい画像であるため、制御回路１０４に設定しておいたガンマ補正テーブルのうち、画像全体が暗くなる明るい画像用のガンマ補正テーブルＸを選択する（ステップＳ１７）。

一方、１画面の偶数ラインの最上位ビットが１である画素数Ｎ＜下閾値Ｂである場合、画像全体が暗い画像であるため、制御回路１０４に設定しておいたガンマ補正テーブルのうち、画像全体が明るくなる暗い画像用のガンマ補正テーブルＹを選択する（ステップＳ１８）。また、上閾値Ａ≧カウント画素数Ｎ≧下閾値Ｂの場合は、明るさに対応したガンマ補正テーブルの選択は行わず、通常一般的に行われているＣＲＴのγ特性に合わせるように通常のガンマ補正を行うようにする（ステップＳ１９）。

このように、入力される画像の明るさに対応して、それぞれの画像に適したガンマ補正テーブルを選択するため、全体として明るすぎる画像の白つぶれや、暗すぎる画像の黒つぶれを効果的に抑制でき、高品位の表示を行うことが可能である。

本実施の形態においては、１ライン置きに明るさの判定を行うようにしたがこれに限定されない。例えば、２ライン置きに明るさの判定を行ってもよい。処理回路１０３において、入力された画像データが３の倍数のラインに属する画素のものであるか否かの判定が行うようにしてもよい。１画面の全ての画素のうち一部の画素についてのみ明るさ判定のための画素数のカウントを行うことで、さらに回路規模を小さくすることが可能である。

図１０に、５つの画像（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５）について、Ｎライン置きに明るさ判定を行った場合の、明るさの判定結果を示す。全ラインとは、１画面の全ての画素の画像データの最上位ビットをカウントして明るさ判定を行った場合である。また、２ラインとは、２ラインのうちの１つのラインについて、等間隔に画素数のカウントを行った場合である。すなわち、１ライン置きにそのラインに属する画素の画像データの最上位ビットをカウントして明るさ判定を行った場合である。

同様に、３ラインは２ライン置きに、４ラインは３ライン置きに明るさ判定を行った場合である。このようにして、全ラインから６ライン置き（図１０中、７ライン）まで、そのラインに属する画素の画像データの最上位ビットをカウントして明るさ判定を行った。また、上閾値Ａはそれぞれ明るさ判定に用いた画素数の７／８とし、下閾値Ｂはそれぞれ明るさ判定に用いた画素数の１／８とした。

また、図１０において、判定結果「高」は、判定を行った画素の画像データの最上位ビットが１である画素数Ｎ＞上閾値Ａである場合で、画像全体が明るい画像であると判定された結果を示している。判定結果「低」は、判定を行った画素の画像データの最上位ビットが１である画素数Ｎ＜下閾値Ｂである場合で、画像全体が暗い画像であると判定された結果を示す。また、判定結果「中」は、上閾値Ａ≧カウント画素数Ｎ≧下閾値Ｂの場合である。

図１０からわかるように、４ライン以下置き（図１０中、５ライン以下）に明るさ判定を行った場合、１画面の全ての画素の画像データ（全ライン）を用いて明るさ判定を行った場合と、判定結果は変わらなかった。しかし、５ライン以上置き（図１０中、６ライン以上）に明るさ判定を行った場合、５つの画像のうちＮｏ．１の画像の判定結果が１画面の全ての画素の画像データ（全ライン）を用いて明るさ判定を行った場合の判定結果と異なる結果となった。したがって、明るさ判定に用いる画素の属するラインが４ライン以下置き（５ライン以下）であることが好ましい。すなわち、１画面分の画素のうち１／５以上の画素の画像データを用いて明るさ判定を行うことが好ましい。また、明るさ判定に用いる画素は、１画面内で偏らず、全体から抽出されることが好ましい。

また、ここでは、Ｎライン置きに明るさ判定を行う場合について説明したが、これに限定されない。例えば、同一ラインにおいて、Ｎ画素置きに明るさ判定を行うようにしてもよい。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３にかかる液晶表示装置について説明する。実施の形態１と異なる点は、液晶表示装置として、従来から広く知られているＳＴＮタイプのパッシブマトリクス型の液晶表示装置を用いている点である。また、駆動回路１０２において、ソースドライバ１０９はセグメントドライバ、ゲートドライバ１１０はコモンドライバと呼ばれる。一般的に知られているように、ＳＴＮタイプの液晶表示装置においては、ガンマ補正は行われておらず、コントラスト調整レジスタを用いて、液晶にかかる電圧レベルを変化させることによって、輝度補正を行っていた。従来、ＳＴＮタイプの液晶表示装置において、コントラスト調整レジスタは固定的に設定され、表示される画像の明るさに関係なく、１つのコントラスト調整しか行われていなかった。

本実施の形態においては、上述した制御回路１０４に複数のコントラスト調整レジスタを設け、選択可能となっている。上述したように、処理回路１０３内において、画像の明るさの判定が行われると、その判定信号に対応して、適切なコントラスト調整が行われるように、コントラスト調整レジスタの選択が行われる。例えば、処理回路１０３において、１画面の画像が暗いと判定された場合、制御回路１０４においてコントラストをあげるコントラスト調整レジスタが選択される。すなわち、図１１に示すように、液晶にかかる電圧が高くなるように、セグメントドライバ及びコモンドライバから表示信号が出力される。このようにすることによって、暗い画像を明るくすることができ、黒つぶれを抑制することができる。また、明るい画像データが入力された場合には、液晶にかかる電圧が低くなるコントラスト調整レジスタを選択することによって、明るい画像の白つぶれを抑制することができる。

実施例２．
１６２×１２８×３（ＲＧＢ）の画素から構成されている液晶表示パネル１０１を用いて、上述の輝度補正を行った。本実施例の場合、１画面の全画素数は６２２０８となる。実施の形態１において説明したように、上閾値Ａを全画素数の７／８とし、下閾値Ｂを全画素数の１／８とすると、上閾値Ａは５４４３２となり、下閾値Ｂは７７７６となる。また、本実施例においては、上述のように、最上位ビットが１である画素数をカウントした。コントラスト調整レジスタは、０〜２５５の２５６段階に選択可能である。また、通常の表示を行う場合、コントラスト調整レジスタは、１２４に設定されている。

このような場合において、カウント画素数が５８６８３の明るい画像データが入力されると、制御回路１０４内のコントラスト調整レジスタを自動的に１２４から１１４に設定を変更した。このようにすることによって、白つぶれを抑制することができ、見栄えの改善を行うことができた。また、カウント画素数が２９７０の暗い画像データが入力されると、コントラスト調整レジスタを自動的に１２４から１３１に設定を変更した。このようにすることによって、黒つぶれを抑制することができ、見栄えの改善を行うことができた。

なお、ここでは、駆動回路１０２内にコントラスト調整レジスタの設定値に対応した駆動電圧を発生する液晶電圧発生回路１０８を有している構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、コントラスト調整レジスタの設定値に対応した駆動電圧の生成ができない液晶電圧発生回路１０８の構成も考えられる。この場合、液晶電圧発生回路１０８に入力する電圧を変える必要がある。この場合、液晶電圧発生回路１０８の入力側に、抵抗値の異なる抵抗分割回路を複数設け、明るさに応じて、入力する電圧を変えるようにすることも可能である。

実施の形態１にかかる液晶表示装置の構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる明るさ判定方法を説明するためのフローチャートである。 最上位ビットに対応する階調を説明する図である。 最上位ビットが１である画素のカウント数に対応する明るさ判定と、明るさ判定に基づいた輝度補正処理を説明する図である。 明るい画像の画像データが入力された場合に暗い画像に変換するときに用いるガンマ補正テーブルの変換特性を示す図である。 暗い画像の画像データが入力された場合に明るい画像に変換するときに用いるガンマ補正テーブルＹの変換特性を示す図である。 上位２ビットを用いて明るさ判定を行う場合を説明する図である。 １６ビットカラー表示を行う場合の明るさ判定に用いる最上位ビットを説明する図である。 実施の形態２にかかる明るさ判定方法を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２にかかる明るさ判定方法を用いた場合の判定結果を説明するための図である。 実施の形態３にかかる輝度補正を説明するための図である。

符号の説明

１００ 液晶表示装置
１０１ 液晶パネル
１０２ 駆動回路
１０３ 処理回路
１０４ 制御回路
１０５ データラッチ
１０６ 内蔵ＲＡＭ
１０７ タイミング発生回路
１０８ 液晶電圧発生回路
１０９ ソースドライバ
１１０ ゲートドライバ

Claims (8)

1. 入力される画像データに基づいて画像の表示を行う液晶表示装置であって、
   入力される画像データに基づいて画像の明るさを判定する明るさ判定部と、
   あらかじめ複数の輝度補正データを記憶しているデータ記憶部と、
   前記明るさ判定部による判定に基づいて、前記複数の輝度補正データのうち１つを選択し、出力するデータ選択部と、
   前記データ選択部により選択された輝度補正データに基づいて、液晶の駆動電圧を出力する駆動部と、
   を備える液晶表示装置。
2. 前記明るさ判定部は、１フレーム分の全ての画素の画像データのビットを用いて明るさの判定を行う請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記明るさ判定部は、１フレーム分の画素のうち一部の画素の画像データのビットを用いて明るさの判定を行う請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記明るさ判定部は、画像データの上位２ビットを用いて明るさの判定を行う請求項２又は３に記載の液晶表示装置。
5. 前記明るさ判定部は、画像データの最上位ビットのみを用いて明るさの判定を行う請求項２又は３に記載の液晶表示装置。
6. 前記明るさ判定部は、最上位ビットが１または０のうちいずれか一方の画素数をカウントし、明るさの判定を行う請求項４に記載の液晶表示装置。
7. 前記データ記憶部は、複数のガンマ補正テーブルを記憶しており、前記明るさ判定部の判定に基づいて切り替えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
8. 前記データ記憶部は、複数のコントラスト調整用レジスタを備え、前記明るさ判定部の判定に基づいて前記レジスタを切り替えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

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