(57)【要約】【課題】中間輝度付近での各色ごとに輝度差が生じないようにガンマ補正を行う。【解決手段】ガンマ補正回路は、ＲＧＢの各色ごとに、色制御部１と、ユニカラー部２と、原色処理部３と、ガンマ調整部４と、ドライブ回路５と、第１のクランプ回路６と、低輝度制限部７と、高輝度制限部８と、極性反転回路９と、第２のクランプ回路１０とを備える。各ガンマ調整部４は、ガンマ補正部２１と、輝度調整電圧生成部２２と、サブ輝度調整電圧生成部２３とを有する。ガンマ補正部２１は、特定の輝度部分についてガンマ補正を行う第１のガンマ補正部と、第１のガンマ補正部で補正後の色信号の振幅を全輝度にわたって伸張する処理を行う第２のガンマ補正部と、中間輝度から高輝度にかけての輝度を下げるサブガンマ補正を行うサブガンマ補正部とを有する。暗部背景色の色合いを最適化しつつ、中輝度から高輝度にかけての各色ごとの輝度傾斜をなくせる。【選択図】図１
2008139454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数色の各色ごとに、特定の輝度領域について色信号の輝度調整を行う複数の第１のガンマ補正部と、
各色ごとに、全輝度領域について前記第１のガンマ補正部の出力信号の振幅調整を行う複数の第２のガンマ補正部と、
一部の色について、中間輝度から高輝度にかけての輝度領域について前記複数の第２のガンマ補正部の出力信号の輝度調整を行うサブガンマ補正部と、
前記サブガンマ補正部に対応して設けられ、一部の色について、対応する前記サブガンマ補正部の出力信号の直流電圧レベルを調整するサブブライト調整部と、を備えることを特徴とするガンマ補正回路。
【請求項２】
前記サブガンマ補正部は、前記サブブライト調整部で調整する直流電圧レベル分を中間輝度から高輝度の輝度領域において相殺するように輝度調整を行うことを特徴とする請求項１に記載のガンマ補正回路。
【請求項３】
各色ごとに、前記サブブライト調整部による調整結果に基づいて、前記第２のガンマ補正部または前記サブガンマ補正部の出力信号の振幅制限を行う複数のクランプ部を備えることを特徴とする請求項１に記載のガンマ補正回路。
【請求項４】
前記第１のガンマ補正部および前記第２のガンマ補正部は、ＲＧＢの各色ごとに設けられ、
前記サブブライト調整部は、ＲＧＢの３色のうち、Ｒ色とＢ色のみについて直流電圧レベルを調整し、
前記サブガンマ補正部は、Ｒ色とＢ色のみについて輝度調整を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のガンマ補正回路。
【請求項５】
前記複数の第１のガンマ補正部は、各色について同じタイミングで輝度調整を行い、
前記複数の第２のガンマ補正部は、各色について同じタイミングで振幅調整を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のガンマ補正回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガンマ補正を行うガンマ補正回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルにおいて、液晶に印加する電圧と光の透過率との関係は一般に非線形である。そのままＲＧＢ信号を加えたのでは、暗部（黒側）と明部（白側）において輝度差が出にくく、現実の輝度と視覚上の輝度にズレが生じてしまう。そこで、液晶の非線形性に合うように色信号（例えばＲＧＢ信号）に線形な処理を施す。この処理が液晶のガンマ補正である。ガンマ補正では、輝度が低い黒レベルと輝度の高い白レベルに対して、それぞれ利得を可変させる。このため、受信側では送信側からの受信信号に対してさらにガンマ補正を行って、暗部は伸張し、明部は白レベルの飽和の改善を行うように圧縮する。その結果、暗部と明部の信号で輝度階調（輝度差）を表現できるようなガンマ補正が可能となる。
【０００３】
従来は、ＲＧＢ信号に対して一律にガンマ補正を行っていた（特許文献１参照）。より具体的には、ＲＧＢ共通で暗部（黒側）をカットオフするためのペデスタルＤＣ電圧を設定し、その後に一部の色についてペデスタル電圧を調整して、暗部背景色を少し緑っぽい黒に設定する等の処理を行っていた。
【０００４】
しかしながら、従来のガンマ補正では、特に中間輝度付近でＲＧＢの輝度差が目立ち、画質が低下するという問題があった。
【特許文献１】特開平9-168161号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、中間輝度付近での各色ごとに輝度差が生じないようにガンマ補正を行うことが可能なガンマ補正回路を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、複数色の各色ごとに、特定の輝度領域について色信号の輝度調整を行う複数の第１のガンマ補正部と、各色ごとに、全輝度領域について前記第１のガンマ補正部の出力信号の振幅調整を行う複数の第２のガンマ補正部と、一部の色について、中間輝度から高輝度にかけての輝度領域について前記複数の第２のガンマ補正部の出力信号の輝度調整を行うサブガンマ補正部と、前記サブガンマ補正部に対応して設けられ、一部の色について、対応する前記サブガンマ補正部の出力信号の直流電圧レベルを調整するサブブライト調整部と、を備えることを特徴とするガンマ補正回路が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、中間輝度付近での各色ごとに輝度差が生じないようにガンマ補正を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。
【０００９】
図１は本発明の一実施形態に係るガンマ補正回路の概略構成を示すブロック図である。このガンマ補正回路は、液晶表示装置の一部として用いられる。図１のガンマ補正回路には、ＲＧＢの色差信号と輝度信号が入力される。
【００１０】
図１のガンマ補正回路は、ＲＧＢの各色ごとに、色制御部（Color）１と、ユニカラー部（Uni_Color）２と、原色処理部３と、ガンマ調整部４と、ドライブ回路（RGB_Drive）５と、第１のクランプ回路（Clamp）６と、低輝度制限部（BLK/Black_Limit）７と、高輝度制限部（White_Limit）８と、極性反転回路（Normal/Invert_Amp）９と、第２のクランプ回路（RGB_Clamp）１０とを備えており、これ以外に各色共通の輝度制御部（Contrast）１１を備えている。
【００１１】
色制御部１は、入力された色差信号の振幅を調整する。輝度制御部１１は、入力された輝度信号の振幅を調整する。ユニカラー部２は、輝度制御部１１と連動して色制御部１の出力信号の色を調整する。原色処理部３は、互いに連動するユニカラー部２の出力信号と輝度制御部１１の出力信号とを合成して、色と輝度が合成された原色信号を生成する。
【００１２】
ガンマ調整部４は、原色信号のガンマ調整を行う。このガンマ調整部４は、本実施形態の特徴的な部分であり、後で詳述する。
【００１３】
ドライブ回路５は、ガンマ調整部４でガンマ調整された色信号の駆動能力を増強する。第１のクランプ回路６は、ドライブ回路５の出力信号の輝度調整を行う。低輝度制限部７は、第１のクランプ回路６の出力信号について低輝度側の振幅を制限する処理を行う。高輝度制限部８は、低輝度制限部７の出力信号について高輝度側の振幅を制限する処理を行う。極性反転回路９は、１水平周期ごとに色信号を反転する処理を行う。第２のクランプ回路１０は、極性反転回路９の出力信号の反転出力と非反転出力が基準電圧に対して対称になるようにする。極性反転回路９の出力が不図示の液晶パネルに供給される。
【００１４】
次に、ガンマ調整部４について詳細に説明する。図１に示すように、ガンマ調整部４は、各色ごとに設けられ、各色に合わせたガンマ補正を行う。各ガンマ調整部４は、図１に示すように、ガンマ補正部（Gamma）２１と、輝度調整電圧生成部（Bright_Cont）２２と、サブ輝度調整電圧生成部（Sub_Bright_Cont）２３とを有する。
【００１５】
ガンマ補正部２１は、特定の輝度部分についてガンマ補正を行う第１のガンマ補正部と、第１のガンマ補正部で補正後の色信号の振幅を全輝度にわたって伸張する処理を行う第２のガンマ補正部と、中間輝度から高輝度にかけての輝度を上げるサブガンマ補正を行うサブガンマ補正部とを有する。
【００１６】
図２はガンマ補正部２１の詳細構成の一例を示す回路図である。図２の回路における符号３１は第１のガンマ補正部に対応する回路であり、符号３２は第２のガンマ補正部とサブガンマ部が一体化した回路である。以下、符号３２の回路を第２のガンマ補正部＆サブガンマ部と呼ぶ。
【００１７】
図２において、第１のガンマ補正部３１は、差動増幅器を構成するトランジスタＱ１〜Ｑ４および電流源Ｉ１〜Ｉ３と、ガンマ補正を行う輝度領域を制御する電圧源３３と、第２のガンマ補正部＆サブガンマ部３２にガンマ補正後の電圧を伝達する抵抗Ｒ１とを有する。
【００１８】
入力信号（図１の原色処理部３の出力信号）は、トランジスタＱ１，Ｑ２のベースに入力される。トランジスタＱ３，Ｑ４のベースには電圧源３３の電圧Gamma1_Contが供給されるため、両者の差電圧に応じたガンマ補正電圧が抵抗Ｒ１を介して第２のガンマ補正部＆サブガンマ部３２内のトランジスタＱ１１のベースに供給される。
【００１９】
図３（ａ）〜図３（ｄ）は第１のガンマ補正部３１により得られるガンマ補正電圧の信号波形の一例を示す図である。この信号波形は、振幅が単調に増加するランプ信号を入力信号として供給した例を示している。図３（ａ）はガンマ補正量が最小の場合の信号波形、図３（ｂ）はガンマ補正量が中程度の場合の信号波形、図３（ｃ）はガンマ補正量が最大の場合の信号波形、図３（ｄ）は図３（ａ）〜図３（ｃ）の信号波形を重ね合わせた信号波形を示している。これらの図で、横軸は時間、縦軸は輝度値を表している。
【００２０】
図３（ａ）〜図３（ｄ）において、直線が折れ曲がる輝度値がガンマ補正をかける領域である。図３（ａ）が最も低輝度でガンマ補正をかけ、図３（ｃ）が最も高輝度でガンマ補正をかけている。
【００２１】
図２において、第２のガンマ補正部＆サブガンマ部３２は、トランジスタＱ５〜Ｑ１８と、抵抗Ｒ２〜Ｒ１５と、電流源Ｉ４，Ｉ５と、基準電圧源３４と、全輝度領域の振幅調整量を制御する電圧源３５とを有する。
【００２２】
電圧源３５の電圧Gamma2_Contに応じて、差動増幅器の一部であるトランジスタＱ１８のコレクタを流れる電流が変化する。この電流経路にはトランジスタＱ１７が接続されており、このトランジスタＱ１７とカレントミラー接続されたトランジスタＱ１４のコレクタ電流が変化する。このトランジスタＱ１４のコレクタにはトランジスタＱ１５が接続されており、このトランジスタＱ１５とカレントミラー接続されたトランジスタＱ１３のコレクタ電流も変化する。このトランジスタＱ１３のコレクタには、トランジスタＱ１２が接続されており、トランジスタＱ１２のコレクタ電流も変化し、このトランジスタＱ１２とカレントミラー接続されたトランジスタＱ８のコレクタ電流が変化する。また、トランジスタＱ１５とカレントミラー接続されたトランジスタＱ６，Ｑ１０のエミッタ電流も変化する。
【００２３】
このように、電圧源３５の電圧Gamma2_Contに応じて、上記の連鎖的な動作により、トランジスタＱ８，Ｑ９を流れる電流が変化する。これにより、ガンマ調整部４の最終的な出力であるトランジスタＱ１１のエミッタ電圧が変化し、ガンマ補正電圧の振幅が全輝度領域について伸張される。
【００２４】
図４（ａ）〜図４（ｄ）は第２のガンマ補正部により得られるガンマ補正電圧の信号波形の一例を示す図である。図４（ａ）はガンマ補正量が最小の場合の信号波形、図４（ｂ）はガンマ補正量が中程度の場合の信号波形、図４（ｃ）はガンマ補正量が最大の場合の信号波形、図４（ｄ）は図４（ａ）〜図４（ｃ）の信号波形を重ね合わせた信号波形を示している。図４（ａ）が最も伸張量が少なく、図４（ｃ）が最も伸張量が多い。
【００２５】
上述した第１のガンマ補正部３１はＲＧＢの各色ともに同じタイミングで輝度調整を行い、第２のガンマ補正部も各色とも同じタイミングで振幅伸張を行う。
【００２６】
一方、サブガンマ電圧Sub_Gamma2は、第２のガンマ補正部＆サブガンマ部３２の抵抗Ｒ１１，Ｒ１４の一端に印加される。サブガンマ電圧Sub_Gamma2が変化すると、抵抗Ｒ１１，Ｒ１４の両端電圧が変化して、トランジスタＱ１５を流れる電流が変化し、このトランジスタＱ１５とカレントミラー接続されたトランジスタＱ１３を流れる電流が変化する。このトランジスタＱ１３にはトランジスタＱ１２が接続されており、このトランジスタＱ１２とカレントミラー接続されたトランジスタＱ８を流れる電流が変化する。また、トランジスタＱ１５とカレントミラー接続されたトランジスタＱ６，Ｑ１０のエミッタ電流も変化する。その結果、やはりガンマ調整部４の最終的な出力であるトランジスタＱ１１のエミッタ電圧（ガンマ補正電圧）が変化する。
【００２７】
サブガンマ電圧Sub_Gamma2によるガンマ補正電圧の調整は、中輝度から高輝度にかけての輝度領域について行われる。より具体的には、サブガンマ電圧Sub_Gamma2を変化させることで、ガンマ補正電圧の振幅は中輝度から高輝度にかけて上がる。サブガンマ電圧によるガンマ補正電圧の調整を行う理由は、後述するサブ輝度調整処理により全輝度領域について直流電圧が調整されるため、そのままだと、中輝度から高輝度にかけての輝度傾斜が目立ってしまうためである。すなわち、中輝度から高輝度の３軸バランスが悪くなる。
【００２８】
図５（ａ）〜図５（ｄ）はサブガンマ部により得られるガンマ補正信号の信号波形の一例を示す図である。図５（ａ）はガンマ補正電圧の中輝度から高輝度にかけての振幅伸張が最も小さい信号波形、図５（ｂ）はガンマ補正電圧の振幅伸張が次に大きい信号波形、図５（ｃ）はガンマ補正電圧の振幅伸張が最も大きい信号波形、図５（ｄ）は図５（ａ）〜図５（ｃ）の信号波形を重ね合わせた信号波形を示している。
【００２９】
このように、図２のガンマ補正部２１内の第１のガンマ補正部３１は電圧Gamma1_Contを調整することで特定の輝度領域に対してガンマ補正を行い、第２のガンマ補正部は電圧Gamma2_Contを調整することで全輝度領域の振幅伸張を行い、サブガンマ部は電圧Sub_Gamma2を調整することで中間輝度から高輝度領域の輝度を上げる処理を行う。
【００３０】
ガンマ補正部２１の出力信号は、図１の第１のドライブ回路５に入力される。一方、ガンマ調整部４内のサブ輝度調整電圧生成部２３は、特定の色について、全輝度領域の直流電圧レベルを調整するための電圧（以下、ペデスタルＤＣ電圧）を生成する。例えば、緑っぽい暗部（黒側）背景色を設定する場合には、Ｒ色のペデスタル電圧をＧ色のペデスタル電圧より下げ、Ｂ色のペデスタル電圧をＲ色とＧ色の間の電圧に設定する。このような特定の色に対するペデスタルＤＣ電圧の調整を行うための電圧をサブ輝度調整電圧生成部２３で生成する。
【００３１】
輝度調整電圧生成部２２は、全色とも同じ電圧レベルのペデスタルＤＣ電圧を生成し、この電圧にサブ輝度調整電圧生成部２３で生成した電圧を付加した電圧を生成する。
【００３２】
輝度調整電圧生成部２２で生成された電圧は、第１のクランプ回路６に供給される。第１のクランプ回路６は、輝度調整電圧生成部２２で生成された電圧に基づいて、ドライブ回路５の出力信号の輝度調整を行う。
【００３３】
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、ＲＧＢの各色について、輝度調整電圧生成部２２で生成された電圧に基づいて第１のクランプ回路６にてランプ信号を補正した結果を示す信号波形図である。この信号波形図は、ペデスタルＤＣ電圧を共通として、サブガンマ部による電圧Sub_Gamma2を３種類に変化させた場合を示している。図６（ａ）〜図６（ｃ）を見ればわかるように、電圧Sub_Gamma2を変化させることで、中輝度から高輝度領域にかけての輝度レベルを調整できるが、３軸ＲＧＢの輝度差はほとんど生じない。
【００３４】
図２のガンマ補正部２１内の第２のガンマ補正部＆サブガンマ部３２に入力される電圧Sub_Gamma2は、中輝度から高輝度の領域において、サブ輝度調整電圧生成部２３で生成された電圧にて輝度調整を行った結果を相殺するためのものである。例えば、サブ輝度調整電圧生成部２３によりＲ色のペデスタル電圧をＧ色のペデスタル電圧より下げ、かつＢ色のペデスタル電圧をＲ色とＧ色の間の電圧に設定した場合には、中輝度から高輝度領域については、ＲＧＢの各色のペデスタル電圧が略等しくなるように、電圧Sub_Gamma2を調整する。これにより、暗部のペデスタルＤＣ電圧はＧ＞Ｂ＞Ｒとなり、暗部では緑っぽい色になる。
【００３５】
図７（ａ）〜図７（ｄ）は第１のクランプ回路６の出力信号波形の一例を示す図である。図７（ａ）はＲ色の信号波形、図７（ｂ）はＧ色の信号波形、図７（ｃ）はＢ色の信号波形、図７（ｄ）は図７（ａ）〜図７（ｃ）の信号波形を重ね合わせた信号波形を示している。
【００３６】
図７（ｄ）を見ればわかるように、中輝度から高輝度にかけての輝度領域では、ＲＧＢの各色ともに輝度のずれはほとんどなく、低輝度だけ輝度が異なっている。これにより、暗部背景色を所望の色合い（例えば、緑っぽい黒）に設定できるとともに、中輝度から高輝度にかけての輝度傾斜が起きなくなる。
【００３７】
一方、図８（ａ）〜図８（ｄ）はサブガンマ部による処理を行わない場合の信号波形図であり、図８（ａ）はＲ色の信号波形、図８（ｂ）はＧ色の信号波形、図８（ｃ）はＢ色の信号波形、図８（ｄ）は図８（ａ）〜図８（ｃ）の信号波形を重ね合わせた信号波形、図８（ｅ）は高輝度側のホワイトバランスを合わせた信号波形を示している。
【００３８】
る。図８（ｅ）を図７（ｄ）と比較すればわかるように、サブガンマ部による処理を行わなければ、中輝度から高輝度にかけて色ごとに輝度ずれが視認されてしまう。
【００３９】
このように、本実施形態では、第１のガンマ補正部３１で特定の輝度領域のガンマ補正を行い、第２のガンマ補正部で全輝度領域の振幅を伸張する処理を行い、サブ輝度調整電圧生成部２３で全輝度領域のペデスタルＤＣ電圧を調整し、中輝度から高輝度にかけてのサブ輝度電圧生成部２３によるＤＣ電圧の調整を相殺すべく、サブガンマ部にて輝度調整を行うため、暗部背景色の色合いを最適化しつつ、中輝度から高輝度にかけての各色ごとの輝度傾斜をなくすことができ、表示品質を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係るガンマ補正回路の概略構成を示すブロック図。
【図２】ガンマ補正部２１の詳細構成の一例を示す回路図。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は第１のガンマ補正部３１により得られるガンマ補正電圧の信号波形の一例を示す図。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は第２のガンマ補正部により得られるガンマ補正電圧の信号波形の一例を示す図。
【図５】（ａ）〜（ｄ）はサブガンマ部により得られるガンマ補正信号の信号波形の一例を示す図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、ＲＧＢの各色について、輝度調整電圧生成部２２で生成された電圧に基づいて第１のクランプ回路６にてランプ信号をサブガンマ可変補正した結果を示す信号波形図。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は極性反転回路９の出力信号波形の一例を示す図。
【図８】（ａ）〜（ｅ）はサブガンマ部による処理を行わない場合の極性反転回路９の出力信号波形図。
【符号の説明】
【００４１】
１  色制御部
２  ユニカラー部
３  原色処理部
４  ガンマ調整部
５  ドライブ回路
６  第１のクランプ回路
７  低輝度制限部
８  高輝度制限部
９  極性反転回路
１０  第２のクランプ回路
１１  輝度制御部
２１  ガンマ補正部
２２  輝度調整電圧生成部
２３  サブ輝度調整電圧生成部
３１  第１のガンマ補正部
３２  第２のガンマ補正部＆サブガンマ部
【図１】
2008139454.tif 000003
【図２】
2008139454.tif 000004
【図３】
2008139454.tif 000005
【図４】
2008139454.tif 000006
【図５】
2008139454.tif 000007
【図６】
2008139454.tif 000008
【図７】
2008139454.tif 000009
【図８】
2008139454.tif 000010