(57)【要約】【課題】メモリ容量を削減しつつ白色や黒色に近い階調についても好適なガンマ補正をすることができる階調補正回路を提供する。【解決手段】階調補正回路２０は、入力階調にガンマ補正を施すためのＬＵＴ２３を備える。ＬＵＴ２３には、入力階調の取り得る範囲のそれぞれの階調値に対応する補正用データが格納される。入力階調の取り得る範囲は第１から第３の入力階調区間に分けられている。第１の入力階調区間の入力階調値については、それに対応する補正用データ値がそのまま出力階調値とされる。第２の入力階調区間の入力階調については、それを４倍した値にそれに対応する補正用データの下位７ビットで表される値を加算または減算することによって出力階調値が算出される。第３の入力階調区間の入力階調については、それに対応する補正用データ値を「１０２３」から減算することによって出力階調が算出される。【選択図】図１
2008096791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎビットで階調を表現する入力データ信号を補正することにより、ｍビットで階調を表現する出力データ信号を生成する階調補正回路であって、
前記入力データ信号の取り得るｎビットの階調値のそれぞれにｋビットの数値を対応付けるルックアップテーブルと、
前記入力データ信号の示すｎビットの階調値を入力階調値として受け取り、前記入力階調値が第１の所定値よりも小さい場合には、前記ルックアップテーブルによって前記入力階調値に対応付けられるｋビットの数値を符号ビット無しの非負値として当該ｋビットの数値に等しい前記出力データ信号の値を生成し、前記入力階調値が前記第１の所定値以上であって第２の所定値よりも小さい場合には、前記ｋビットの数値を符号ビット付きの数値として前記入力階調値に相当するｍビット表現の階調値に加算することにより前記出力データ信号の値を生成し、前記入力階調値が前記第２の所定値以上である場合には、前記ｋビットの数値を符号ビット無しの非負値として前記出力データ信号の取り得る値の最大値から減算することにより前記出力データ信号の値を生成する補正処理部と
を備えることを特徴とする階調補正回路。
【請求項２】
ｎビットで階調を表現する入力データ信号を補正することにより、ｍビットで階調を表現する出力データ信号を生成する階調補正回路であって、
前記入力データ信号の取り得るｎビットの階調値のそれぞれにｋビットの数値を対応付けるルックアップテーブルと、
前記入力データ信号の示すｎビットの階調値を入力階調値として受け取り、前記入力階調値が第１の所定値よりも小さい場合には、前記ルックアップテーブルによって前記入力階調値に対応付けられるｋビットの数値を符号ビット無しの非負値として当該ｋビットの数値に等しい前記出力データ信号の値を生成し、前記入力階調値が前記第１の所定値以上である場合には、前記ｋビットの数値を符号ビット付きの数値として前記入力階調値に相当するｍビット表現の階調値に加算することにより前記出力データ信号の値を生成する補正処理部と
を備えることを特徴とする階調補正回路。
【請求項３】
ｎビットで階調を表現する入力データ信号を補正することにより、ｍビットで階調を表現する出力データ信号を生成する階調補正回路であって、
前記入力データ信号の取り得るｎビットの階調値のそれぞれにｋビットの数値を対応付けるルックアップテーブルと、
前記入力データ信号の示すｎビットの階調値を入力階調値として受け取り、前記入力階調値が第２の所定値よりも小さい場合には、前記ルックアップテーブルによって前記入力階調値に対応付けられるｋビットの数値を符号ビット付きの数値として前記入力階調値に相当するｍビット表現の階調値に加算することにより前記出力データ信号の値を生成し、前記入力階調値が前記第２の所定値以上である場合には、前記ｋビットの数値を符号ビット無しの非負値として前記出力データ信号の取り得る最大階調値から減算することにより前記出力データ信号の値を生成する補正処理部と
を備えることを特徴とする階調補正回路。
【請求項４】
ｎビットで階調を表現する入力データ信号を補正することにより、ｍビットで階調を表現する出力データ信号を生成する階調補正回路であって、
前記入力データ信号の取り得るｎビットの階調値のそれぞれにｋビットの数値を対応付けるルックアップテーブルと、
前記入力データ信号の示すｎビットの階調値を入力階調値として受け取り、前記入力階調値が第１の所定値よりも小さい場合には、前記ルックアップテーブルによって前記入力階調値に対応付けられるｋビットの数値を符号ビット無しの非負値として前記出力データ信号の取り得る値の最小値に加算することにより前記出力データ信号の値を生成し、前記入力階調値が前記第１の所定値以上であって第２の所定値よりも小さい場合には、前記ｋビットの数値を符号ビット付きの数値として前記入力階調値に相当するｍビット表現の階調値に加算することにより前記出力データ信号の値を生成し、前記入力階調値が前記第２の所定値以上である場合には、前記ｋビットの数値を符号ビット無しの非負値として前記出力データ信号の取り得る値の最大値から減算することにより前記出力データ信号の値を生成する補正処理部と
を備えることを特徴とする階調補正回路。
【請求項５】
ｎビットで階調を表現する入力データ信号を補正することにより、ｍビットで階調を表現する出力データ信号を生成する階調補正回路であって、
前記入力データ信号の取り得るｎビットの階調値のそれぞれにｋビットの数値を対応付けるルックアップテーブルと、
前記入力データ信号の示すｎビットの階調値を入力階調値として受け取り、前記入力階調値が第１の所定値よりも小さい場合には、前記ルックアップテーブルによって前記入力階調値に対応付けられるｋビットの数値を符号ビット無しの非負値として前記出力データ信号の取り得る値の最小値に加算することにより前記出力データ信号の値を生成し、前記入力階調値が前記第１の所定値以上である場合には、前記ｋビットの数値を符号ビット付きの数値として前記入力階調値に相当するｍビット表現の階調値に加算することにより前記出力データ信号の値を生成する補正処理部と
を備えることを特徴とする階調補正回路。
【請求項６】
前記第１の所定値は、２n+k-m-1であることを特徴とする、請求項１、２、４または５に記載の階調補正回路。
【請求項７】
前記第２の所定値は、２n×（１−２k-m-1）であることを特徴とする、請求項１、３または４に記載の階調補正回路。
【請求項８】
請求項１から５までのいずれか１項に記載の階調補正回路を備え、
前記出力データ信号に基づき画像を表示することを特徴とする表示装置。
【請求項９】
ｎビットで階調を表現する入力データ信号の取り得る階調値のそれぞれにｋビットの数値を対応付けるルックアップテーブルに基づき当該入力データ信号を補正することにより、ｍビットで階調を表現する出力データ信号を生成するための階調補正方法であって、
前記入力データ信号の示すｎビットの階調値を入力階調値として受け取るステップと、
前記入力階調値が第１の所定値よりも小さい場合には、前記ルックアップテーブルによって前記入力階調値に対応付けられるｋビットの数値を符号ビット無しの非負値として当該ｋビットの数値に等しい前記出力データ信号の値を生成するステップと、
前記入力階調値が前記第１の所定値以上であって第２の所定値よりも小さい場合には、前記ルックアップテーブルによって前記入力階調値に対応付けられるｋビットの数値を符号ビット付きの数値として前記入力階調値に相当するｍビット表現の階調値に加算することにより前記出力データ信号の値を生成するステップと、
前記入力階調値が前記第２の所定値以上である場合には、前記ルックアップテーブルによって前記入力階調値に対応付けられるｋビットの数値を符号ビット無しの非負値として前記出力データ信号の取り得る値の最大値から減算することにより前記出力データ信号の値を生成するステップと
を備えることを特徴とする階調補正方法。
【請求項１０】
ｎビットで階調を表現する入力データ信号の取り得る階調値のそれぞれにｋビットの数値を対応付けるルックアップテーブルに基づき当該入力データ信号を補正することにより、ｍビットで階調を表現する出力データ信号を生成するための階調補正方法であって、
前記入力データ信号の示すｎビットの階調値を入力階調値として受け取るステップと、
前記入力階調値が第１の所定値よりも小さい場合には、前記ルックアップテーブルによって前記入力階調値に対応付けられるｋビットの数値を符号ビット無しの非負値として当該ｋビットの数値に等しい前記出力データ信号の値を生成するステップと、
前記入力階調値が前記第１の所定値以上である場合には、前記ルックアップテーブルによって前記入力階調値に対応付けられるｋビットの数値を符号ビット付きの数値として前記入力階調値に相当するｍビット表現の階調値に加算することにより前記出力データ信号の値を生成するステップと、
を備えることを特徴とする階調補正方法。
【請求項１１】
ｎビットで階調を表現する入力データ信号の取り得る階調値のそれぞれにｋビットの数値を対応付けるルックアップテーブルに基づき当該入力データ信号を補正することにより、ｍビットで階調を表現する出力データ信号を生成するための階調補正方法であって、
前記入力データ信号の示すｎビットの階調値を入力階調値として受け取るステップと、
前記入力階調値が第２の所定値よりも小さい場合には、前記ルックアップテーブルによって前記入力階調値に対応付けられるｋビットの数値を符号ビット付きの数値として前記入力階調値に相当するｍビット表現の階調値に加算することにより前記出力データ信号の値を生成するステップと、
前記入力階調値が前記第２の所定値以上である場合には、前記ルックアップテーブルによって前記入力階調値に対応付けられるｋビットの数値を符号ビット無しの非負値として前記出力データ信号の取り得る最大階調値から減算することにより前記出力データ信号の値を生成するステップと、
を備えることを特徴とする階調補正方法。
【請求項１２】
前記第１の所定値は、２n+k-m-1であることを特徴とする、請求項９または１０に記載の階調補正方法。
【請求項１３】
前記第２の所定値は、２n×（１−２k-m-1）であることを特徴とする、請求項９または１１に記載の階調補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、階調補正回路に関し、更に詳しくは、ルックアップテーブルを用いて入力データにガンマ補正等の補正処理を施す階調補正回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より表示装置においては、入力データと表示装置に現れる輝度との関係を、その表示装置の特性や使用用途等に応じて適切な曲線となるようにガンマ補正を行っていた。また、液晶を用いた表示装置においては、液晶の光学異方性により、液晶への印加電圧を変えたときの透過率の変化の仕方が波長によって異なるので、色度シフトが起こり中間調にて色が青味がかって見える。この色度シフトを補正するためにＲＧＢの３色のそれぞれの入力データの階調を独立に補正する独立ガンマ補正が行われている。
【０００３】
図６は、従来例（以下、「第１の従来例」という。）の階調補正回路の構成を示すブロック図である。この階調補正回路は、入力データ置換回路９１とルックアップテーブル（以下、「ＬＵＴ」という。）９２とを備えている。なお、外部から送られるデータ（入力データ）は２５６階調のデータであって、表示装置の階調数は「１０２４」（階調）であるものとして説明する。
【０００４】
入力データ置換回路９１は、入力データＤＡＴを受け取り、当該入力データＤＡＴにガンマ補正を施したデータを出力データＤＶとして出力する。その際、入力データ置換回路９１は、ＬＵＴ９２を参照し、入力データＤＡＴのデータ値（階調値）と対応付けられている値を出力データＤＶのデータ値（階調値）とする。
【０００５】
第１の従来例では、ＬＵＴ９２には、２５６階調の各階調につき１０ビットのデータ（出力データＤＶの階調値となる値）が格納されている。１０ビットのデータは（１０進数で）「０」から「１０２３」までの数を表現することができるので、入力データＤＡＴの各階調について、出力データＤＶの階調値の取り得る範囲は図７で斜線で示す範囲となる。例えば、入力データＤＡＴの階調値が「０」のとき、出力データＤＶの階調値を「０」から「１０２３」までのいずれの値にもすることができる。また、入力データＤＡＴの階調値が「２５５」のときにも、出力データＤＶの階調値を「０」から「１０２３」までのいずれの値にもすることができる。
【０００６】
図８は、従来における別の例（以下、「第２の従来例」という。）の階調補正回路の構成を示すブロック図である。この階調補正回路は、差分データ加減算回路９３とＬＵＴ９４とを備えている。なお、上記第１の従来例と同様、外部から送られる入力データＤＡＴは２５６階調のデータであって、表示装置の階調数は「１０２４」（階調）であるものとして説明する。
【０００７】
差分データ加減算回路９３は、入力データＤＡＴを受け取り、当該入力データＤＡＴにガンマ補正を施したデータを出力データＤＶとして出力する。その際、差分データ加減算回路９３は、ＬＵＴ９４を参照し、入力データＤＡＴの階調値と対応付けられている値で当該入力データＤＡＴの階調値の４倍の値に加算処理あるいは減算処理を施す。そして、このような加算処理あるいは減算処理によって得られた値が出力データＤＶの階調値とされる。
【０００８】
第２の従来例では、ＬＵＴ９４には、２５６階調の各階調につき８ビットのデータが格納されている。その８ビットのデータのうち上位１ビットのデータは加算処理あるいは減算処理のいずれを行うのかを表し、下位７ビットのデータは入力データＤＡＴの階調値の４倍の値に加算処理あるいは減算処理を施すための値を表している。このＬＵＴ９４に基づいて入力データＤＡＴの階調値に補正が施される結果、出力データＤＶの階調値の取り得る範囲は図９で斜線で示す範囲となる。
【特許文献１】特開２０００−２００３７号公報
【特許文献２】特開２０００−１０５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記第１の従来例によれば、ＬＵＴ９２を構成するために必要なメモリ容量が著しく大きくなる。具体的には、（入力データＤＡＴの）２５６階調のそれぞれの階調値に対応する（ガンマ補正後の）階調値がＬＵＴ９２に格納されなければならないところ、ガンマ補正後の階調値のビット数は１０ビットである。従って、１色のデータについて（１０ビット×２５６＝）２５６０ビットのメモリ容量を要する。ＲＧＢの３色の表示装置であれば、（２５６０ビット×３＝）７６８０ビットのメモリ容量が必要となる。このメモリ容量の増大が、チップの高コスト化の原因となっている。また、メモリ容量の増大により消費電力が増大するという問題もある。
【００１０】
また、上記第２の従来例によれば、（入力データＤＡＴの）２５６階調のそれぞれの階調値につき８ビットのデータがＬＵＴ９２に格納されていればよいので、１色のデータについて必要なメモリ容量は（８ビット×２５６＝）２０４８ビットとなる。ＲＧＢの３色の表示装置であれば、必要なメモリ容量は（２０４８ビット×３＝）６１４４ビットとなる。このように、上記第１の従来例と比べると、ＬＵＴ９４を構成するために必要なメモリ容量は削減されている。しかし、出力データの階調数が「１０２４」であるのに対して補正量（出力データの階調値と入力データの階調値との差）が最大でも「１２７」しかない。このため、ガンマ補正後に所望の階調値が得られないことがある。これについて以下に説明する。
【００１１】
表示装置では使用用途等により白色の色温度設定が異なる。例えば、ノートパソコン用の液晶パネルについては、一般的に白色の色温度は６５００Ｋに設定されている。これに対して、テレビ用の液晶パネルについては、一般的に白色の色温度は９５００Ｋに設定されている。色温度の設定は、バックライトのランプの色度やカラーフィルターの色度を調整すること等によって行われる。ここで、白色の色温度が９５００Ｋに設定されたパネルで、６５００Ｋを白色とした表示に切り替えることを考える。このとき、白色の色温度が９５００ＫのパネルにおけるＲＧＢの階調値がそれぞれ「２５５」、「２５５」、「２５５」であるのに対して、白色の色温度が６５００ＫのパネルにおけるＲＧＢの階調値はそれぞれ例えば「２５５」、「２４８」、「１７０」に相当する。このため、白色の色温度が９５００Ｋのパネルで６５００Ｋに変更するときには、特に青色についての階調値を大きく補正しなければならない。また、その補正量は、特に白色に近い階調（明るい階調）において大きくしなければならない。
【００１２】
ところが、上記第２の従来例の場合、入力データＤＡＴの階調値が「２５５」の場合、出力データＤＶの階調値を「８９６」よりも小さくすることはできない。このため、所望の階調値が得られず、目標とする輝度の表示が行われない。
【００１３】
そこで、本発明は、メモリ容量を削減しつつ白色や黒色に近い階調についても好適なガンマ補正をすることができる階調補正回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の局面は、ｎビットで階調を表現する入力データ信号を補正することにより、ｍビットで階調を表現する出力データ信号を生成する階調補正回路であって、
前記入力データ信号の取り得るｎビットの階調値のそれぞれにｋビットの数値を対応付けるルックアップテーブルと、
前記入力データ信号の示すｎビットの階調値を入力階調値として受け取り、前記入力階調値が第１の所定値よりも小さい場合には、前記ルックアップテーブルによって前記入力階調値に対応付けられるｋビットの数値を符号ビット無しの非負値として当該ｋビットの数値に等しい前記出力データ信号の値を生成し、前記入力階調値が前記第１の所定値以上であって第２の所定値よりも小さい場合には、前記ｋビットの数値を符号ビット付きの数値として前記入力階調値に相当するｍビット表現の階調値に加算することにより前記出力データ信号の値を生成し、前記入力階調値が前記第２の所定値以上である場合には、前記ｋビットの数値を符号ビット無しの非負値として前記出力データ信号の取り得る値の最大値から減算することにより前記出力データ信号の値を生成する補正処理部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第２の局面は、ｎビットで階調を表現する入力データ信号を補正することにより、ｍビットで階調を表現する出力データ信号を生成する階調補正回路であって、
前記入力データ信号の取り得るｎビットの階調値のそれぞれにｋビットの数値を対応付けるルックアップテーブルと、
前記入力データ信号の示すｎビットの階調値を入力階調値として受け取り、前記入力階調値が第１の所定値よりも小さい場合には、前記ルックアップテーブルによって前記入力階調値に対応付けられるｋビットの数値を符号ビット無しの非負値として当該ｋビットの数値に等しい前記出力データ信号の値を生成し、前記入力階調値が前記第１の所定値以上である場合には、前記ｋビットの数値を符号ビット付きの数値として前記入力階調値に相当するｍビット表現の階調値に加算することにより前記出力データ信号の値を生成する補正処理部とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第３の局面は、ｎビットで階調を表現する入力データ信号を補正することにより、ｍビットで階調を表現する出力データ信号を生成する階調補正回路であって、
前記入力データ信号の取り得るｎビットの階調値のそれぞれにｋビットの数値を対応付けるルックアップテーブルと、
前記入力データ信号の示すｎビットの階調値を入力階調値として受け取り、前記入力階調値が第２の所定値よりも小さい場合には、前記ルックアップテーブルによって前記入力階調値に対応付けられるｋビットの数値を符号ビット付きの数値として前記入力階調値に相当するｍビット表現の階調値に加算することにより前記出力データ信号の値を生成し、前記入力階調値が前記第２の所定値以上である場合には、前記ｋビットの数値を符号ビット無しの非負値として前記出力データ信号の取り得る最大階調値から減算することにより前記出力データ信号の値を生成する補正処理部とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第４の局面は、ｎビットで階調を表現する入力データ信号を補正することにより、ｍビットで階調を表現する出力データ信号を生成する階調補正回路であって、
前記入力データ信号の取り得るｎビットの階調値のそれぞれにｋビットの数値を対応付けるルックアップテーブルと、
前記入力データ信号の示すｎビットの階調値を入力階調値として受け取り、前記入力階調値が第１の所定値よりも小さい場合には、前記ルックアップテーブルによって前記入力階調値に対応付けられるｋビットの数値を符号ビット無しの非負値として前記出力データ信号の取り得る値の最小値に加算することにより前記出力データ信号の値を生成し、前記入力階調値が前記第１の所定値以上であって第２の所定値よりも小さい場合には、前記ｋビットの数値を符号ビット付きの数値として前記入力階調値に相当するｍビット表現の階調値に加算することにより前記出力データ信号の値を生成し、前記入力階調値が前記第２の所定値以上である場合には、前記ｋビットの数値を符号ビット無しの非負値として前記出力データ信号の取り得る値の最大値から減算することにより前記出力データ信号の値を生成する補正処理部とを備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第５の局面は、ｎビットで階調を表現する入力データ信号を補正することにより、ｍビットで階調を表現する出力データ信号を生成する階調補正回路であって、
前記入力データ信号の取り得るｎビットの階調値のそれぞれにｋビットの数値を対応付けるルックアップテーブルと、
前記入力データ信号の示すｎビットの階調値を入力階調値として受け取り、前記入力階調値が第１の所定値よりも小さい場合には、前記ルックアップテーブルによって前記入力階調値に対応付けられるｋビットの数値を符号ビット無しの非負値として前記出力データ信号の取り得る値の最小値に加算することにより前記出力データ信号の値を生成し、前記入力階調値が前記第１の所定値以上である場合には、前記ｋビットの数値を符号ビット付きの数値として前記入力階調値に相当するｍビット表現の階調値に加算することにより前記出力データ信号の値を生成する補正処理部とを備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明の第６の局面は、本発明の第１、第２、第４または第５の局面において、
前記第１の所定値は、２n+k-m-1であることを特徴とする。
【００２０】
本発明の第７の局面は、本発明の第１、第３または第４の局面において、
前記第２の所定値は、２n×（１−２k-m-1）であることを特徴とする。
【００２１】
本発明の第８の局面は、表示装置であって、
本発明の第１から第５の局面のいずれかの局面に係る階調補正回路を備え、
前記出力データ信号に基づき画像を表示することを特徴とする。
【００２２】
本発明の第９の局面は、ｎビットで階調を表現する入力データ信号の取り得る階調値のそれぞれにｋビットの数値を対応付けるルックアップテーブルに基づき当該入力データ信号を補正することにより、ｍビットで階調を表現する出力データ信号を生成するための階調補正方法であって、
前記入力データ信号の示すｎビットの階調値を入力階調値として受け取るステップと、
前記入力階調値が第１の所定値よりも小さい場合には、前記ルックアップテーブルによって前記入力階調値に対応付けられるｋビットの数値を符号ビット無しの非負値として当該ｋビットの数値に等しい前記出力データ信号の値を生成するステップと、
前記入力階調値が前記第１の所定値以上であって第２の所定値よりも小さい場合には、前記ｋビットの数値を符号ビット付きの数値として前記入力階調値に相当するｍビット表現の階調値に加算することにより前記出力データ信号の値を生成するステップと、
前記入力階調値が前記第２の所定値以上である場合には、前記ｋビットの数値を符号ビット無しの非負値として前記出力データ信号の取り得る値の最大値から減算することにより前記出力データ信号の値を生成するステップとを備えることを特徴とする。
【００２３】
本発明の他の局面については、本発明の上記局面および下記実施形態についての説明から明らかとなるので、説明を省略する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の第１の局面によれば、入力階調値が第１の所定値以上であって第２の所定値よりも小さい場合には、ルックアップテーブルによって入力階調値に対応付けられるｋビットの数値が符号ビット付きの数値として扱われ、入力階調値に相当するｍビット表現の階調値に当該ｋビットの数値が補正量として加算されることにより出力データ信号の値が生成されるので、少ないメモリ容量で階調補正のためのルックアップテーブルを実現することができる。一方、入力階調値が第１の所定値よりも小さい場合には、当該ｋビットの数値が符号ビット無しの非負値として扱われ、当該ｋビットの数値に等しいｍビットの数値が補正後の階調値すなわち出力データ信号の値（以下「出力階調値」という）となる。また、入力階調値が第２の所定値以上である場合にも、当該ｋビットの数値が符号ビット無しの非負値として扱われ、出力データ信号の取り得る値の最大値から当該ｋビットの数値が減算されることにより出力階調値が生成される。したがって、ルックアップテーブルの実現に必要なメモリ容量を増やすことなく、最小階調値付近および最大階調値付近（黒に近い階調や白に近い階調）において、出力階調値の取り得る範囲すなわち補正後の階調値の取り得る範囲を広げることができる。
【００２５】
本発明の第２の局面によれば、入力階調値が第１の所定値以上の場合には、ルックアップテーブルによって入力階調値に対応付けられるｋビットの数値が符号ビット付きの数値として扱われ、入力階調値に相当するｍビット表現の階調値に当該ｋビットの数値が補正量として加算されることにより出力データ信号の値が生成されるので、少ないメモリ容量で階調補正のためのルックアップテーブルを実現することができる。一方、入力階調値が第１の所定値よりも小さい場合には、当該ｋビットの数値が符号ビット無しの非負値として扱われ、当該ｋビットの数値に等しいｍビットの数値が出力データ信号の値（出力階調値）となる。したがって、ルックアップテーブルの実現に必要なメモリ容量を増やすことなく、最小階調値付近（黒に近い階調）において、出力階調値の取り得る範囲を広げることができる。
【００２６】
本発明の第３の局面によれば、入力階調値が第２の所定値よりも小さい場合には、ルックアップテーブルによって入力階調値に対応付けられるｋビットの数値が符号ビット付きの数値として扱われ、入力階調値に相当するｍビット表現の階調値に当該ｋビットの数値が補正量として加算されることにより出力データ信号の値が生成されるので、少ないメモリ容量で階調補正のためのルックアップテーブルを実現することができる。一方、入力階調値が第２の所定値以上の場合には、当該ｋビットの数値が符号ビット無しの非負値として扱われ、出力データ信号の取り得る値の最大値から当該ｋビットの数値が減算されることにより出力データ信号の値（出力階調値）が生成される。したがって、ルックアップテーブルの実現に必要なメモリ容量を増やすことなく、最大階調値付近（白に近い階調）において、出力階調値の取り得る範囲を広げることができる。
【００２７】
本発明の第４の局面によれば、入力階調値が第１の所定値よりも小さい場合には、ルックアップテーブルによって入力階調値に対応付けられるｋビットの数値が符号ビット無しの非負値として扱われ、出力データ信号の取り得る値の最小値に当該ｋビットの数値が加算されることにより出力階調値が生成される。また、入力階調値が第２の所定値以上である場合にも、当該ｋビットの数値が符号ビット無しの非負値として扱われ、出力データ信号の取り得る値の最大値から当該ｋビットの数値が減算されることにより出力階調値が生成される。したがって、ルックアップテーブルの実現に必要なメモリ容量を増やすことなく、最小階調値付近および最大階調値付近において、すなわち黒に近い階調や白に近い階調において、出力階調値の取り得る範囲の取り得る範囲を広げることができる。
【００２８】
本発明の第５の局面によれば、入力階調値が第１の所定値よりも小さい場合には、ルックアップテーブルによって入力階調値に対応付けられるｋビットの数値が符号ビット無しの非負値として扱われ、出力データ信号の取り得る値の最小値に当該ｋビットの数値が加算されることにより出力階調値が生成される。したがって、ルックアップテーブルの実現に必要なメモリ容量を増やすことなく、最小階調値付近（黒に近い階調）において、出力階調値の取り得る範囲の取り得る範囲を広げることができる。
【００２９】
本発明の第６の局面によれば、入力階調値が第１の所定値よりも小さいか否かによって出力階調値の演算方法が異なっても、出力階調値の取り得る範囲は第１の所定値の近傍において大きくは変化しない。したがって、入力階調値に応じて出力階調値の演算方法を変えることで黒に近い階調において出力階調値の取り得る範囲を広げても、その演算方法が切り替わる入力階調値近傍においても補正の自由度が低下することはない。
【００３０】
本発明の第７の局面によれば、入力階調値が第２の所定値よりも小さいか否かによって出力階調値の演算方法が異なっても、出力階調値の取り得る範囲は第２の所定値の近傍において大きくは変化しない。したがって、入力階調値に応じて出力階調値の演算方法を変えることで白に近い階調において出力階調値の取り得る範囲を広げても、その演算方法が切り替わる入力階調値近傍においても補正の自由度が低下することはない。
【００３１】
本発明の第８の局面によれば、階調補正回路において、ルックアップテーブルの実現に必要なメモリ容量を増やすことなく、白に近い階調および／または黒に近い階調において従来よりも出力階調の取り得る範囲が広くなるので、当該階調補正回路によって好適なガンマ補正を行うことができ、それによって表示品位を向上させることができる。
【００３２】
本発明の第９の局面によれば、本発明の第１の局面と同様の効果を奏する。
【００３３】
本発明の他の局面の効果については、本発明の上記局面の効果および下記実施形態についての説明から明らかであるので、説明を省略する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。
＜１．液晶表示装置の全体構成および動作＞
図２は、本発明の一実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。この液晶表示装置は、表示制御回路２００と、ソースドライバ（映像信号線駆動回路）３００と、ゲートドライバ（走査信号線駆動回路）４００と、表示部５００とを備えている。表示部５００には、複数本（ｎ本）の映像信号線ＳＬ１〜ＳＬｎと、複数本（ｍ本）の走査信号線ＧＬ１〜ＧＬｍと、それら複数本の映像信号線ＳＬ１〜ＳＬｎと複数本の走査信号線ＧＬ１〜ＧＬｍとの交差点にそれぞれ対応して設けられた複数個（ｎ×ｍ個）の画素形成部が含まれている。各画素形成部は、対応する交差点を通過する走査信号線にゲート端子が接続されるとともに当該交差点を通過する映像信号線にソース端子が接続されたスイッチング素子であるＴＦＴ１０と、そのＴＦＴ１０のドレイン端子に接続された画素電極と、上記複数個の画素形成部に共通的に設けられ画素電極と共通電極Ｅｃとの間に挟持された液晶層とからなる。そして、画素電極と共通電極Ｅｃとにより形成される容量により画素容量Ｃｐが構成される。また、各画素形成部は表示画像中の１画素と対応しており、画素毎に階調や輝度が定められる。
【００３５】
表示制御回路２００は、外部から送られるデータ信号ＤＡＴとタイミング制御信号ＴＳとを受け取り、デジタル映像信号ＤＶと、表示部５００に画像を表示するタイミングを制御するためのソーススタートパルス信号ＳＳＰ、ソースクロック信号ＳＣＫ、ラッチストローブ信号ＬＳ、ゲートスタートパルス信号ＧＳＰ、およびゲートクロック信号ＧＣＫを出力する。
【００３６】
ソースドライバ３００は、表示制御回路２００から出力されるデジタル映像信号ＤＶ、ソーススタートパルス信号ＳＳＰ、ソースクロック信号ＳＣＫ、およびラッチストローブ信号ＬＳを受け取り、表示部５００内の各画素形成部の画素容量を充電するために駆動用映像信号を各映像信号線ＳＬ１〜ＳＬｎに印加する。このとき、ソースドライバ３００では、ソースクロック信号ＳＣＫのパルスが発生するタイミングで、各映像信号線ＳＬ１〜ＳＬｎに印加すべき電圧を示すデジタル映像信号ＤＶが順次に保持される。そして、ラッチストローブ信号ＬＳのパルスが発生するタイミングで、上記保持されたデジタル映像信号ＤＶがアナログ電圧に変換され、駆動用映像信号として全ての映像信号線ＳＬ１〜ＳＬｎに一斉に印加される。
【００３７】
ゲートドライバ４００は、表示制御回路２００から出力されるゲートスタートパルス信号ＧＳＰとゲートクロック信号ＧＣＫとに基づいて、各走査信号線ＧＬ１〜ＧＬｍにアクティブな走査信号を印加する。
【００３８】
以上のようにして、各映像信号線ＳＬ１〜ＳＬｎに駆動用映像信号が印加され、各走査信号線ＧＬ１〜ＧＬｍに走査信号が印加されることにより、表示部５００に画像が表示される。なお、本実施形態においては、外部から送られるデータ信号ＤＡＴは２５６階調のデータであって、液晶表示装置の階調数は「１０２４」（階調）であるものとして説明する。
【００３９】
＜２．表示制御回路の構成および動作＞
図１は、本実施形態における表示制御回路２００の構成図である。この表示制御回路２００は、階調補正回路２０とタイミング制御回路２６とを備えている。階調補正回路２０には、入力階調判定回路２１および階調演算回路２２からなる補正処理部とＬＵＴ２３とが含まれている。
【００４０】
タイミング制御回路２６は、外部から送られるタイミング制御信号ＴＳを受け取り、入力階調判定回路２１の動作を制御するための第１の制御信号ＣＴＬ１と、階調演算回路２２の動作を制御するための第２の制御信号ＣＴＬ２と、表示部５００に画像を表示するタイミングを制御するためのソーススタートパルス信号ＳＳＰ、ソースクロック信号ＳＣＫ、ラッチストローブ信号ＬＳ、ゲートスタートパルス信号ＧＳＰ、およびゲートクロック信号ＧＣＫとを出力する。
【００４１】
入力階調判定回路２１は、外部から送られるデータ信号ＤＡＴとタイミング制御回路２６から出力される第１の制御信号ＣＴＬ１とを受け取り、当該データ信号ＤＡＴと、ガンマ補正のための演算方法を階調演算回路２２が選択するための演算方法選択信号ＳＥＬとを出力する。
【００４２】
階調演算回路２２は、入力階調判定回路２１から出力されるデータ信号ＤＡＴと演算方法選択信号ＳＥＬとを受け取り、演算方法選択信号ＳＥＬに基づく演算方法を用いて、データ信号ＤＡＴのデータ値（以下、「入力階調」という。）にガンマ補正を施す。そして、階調演算回路２２は、ガンマ補正によって得られた階調値（以下、「出力階調」という。）をデータ値とするデジタル映像信号ＤＶを出力する。なお、階調演算回路２２では、各入力階調に対して、後述する第１の演算方法から第３の演算方法までのいずれかを用いてガンマ補正が施される。
【００４３】
ＬＵＴ２３には、階調演算回路２２が入力階調にガンマ補正を施すためのデータが格納されている。
【００４４】
＜３．ガンマ補正の方法＞
次に、本実施形態におけるガンマ補正の方法について説明する。図８および図９に示した第２の従来例では、ＬＵＴ９４に格納されている８ビットのデータのうち下位７ビットのデータが補正量を表すデータとして用いられている。そうすると、（入力階調の階調数は「２５６」で、出力階調の階調数は「１０２４」であるので）入力階調を４倍にした値を基準としてプラスマイナス「１２７」の範囲内で補正が行われることになる。ところが、入力階調が「３２」未満の場合、当該入力階調を４倍にした値から「１２７」を減算することによって得られる値は負の値となる。ここで、負の値を出力階調とすることはできないので、出力階調が負の値となるように上記８ビットのデータが設定されることはない。従って、入力階調が「３２」未満のものについては、上記８ビットのデータが効率的に用いられていないと考えることができる。入力階調が「２２４」以上のものについても同様である。
【００４５】
そこで、本実施形態においては、ＬＵＴ２３に格納されているデータ（以下、「補正用データ」という。）を効率的に用いることにより、白色や黒色に近い階調についての出力階調の取り得る範囲を大きくしている。
【００４６】
図３は、本実施形態におけるＬＵＴ２３の構成を示す図である。図３に示すように、補正用データは８ビットで構成されている。また、入力階調の取り得る範囲（最小値０から最大値２５５までの区間）が、第１から第３の入力階調区間に分けられている。これら入力階調区間毎に、入力階調にガンマ補正が施される際の補正用データの用いられ方が異なっている。以下、これについて説明する。
【００４７】
第１の入力階調区間の補正用データについては、図４（ａ）に示すように、８ビットすべてが階調を表すためのデータとして用いられる。詳しくは、補正用データは、入力階調に対応する出力階調を８ビットで表している。図３に示す例の場合、例えば入力階調が「２」のとき、出力階調は、２進数で「００００１０１１」すなわち１０進数で「１１」となる。
【００４８】
第２の入力階調区間の補正用データについては、図４（ｂ）に示すように、上位１ビットは加算処理あるいは減算処理のいずれを行うのかを示す符号データとして用いられ、下位７ビットは補正量を示す差分データとして用いられる。詳しくは、上位１ビットが「０」であれば加算処理が行われ、上位１ビットが「１」であれば減算処理が行われる。なお、加算処理および減算処理は、入力階調を４倍にすることによって得られる値に対して行われる。これは、８ビットの数値である入力階調値に相当する１０ビット表現の階調値に対して加算処理または減算処理が行われることを意味する。図３に示す例の場合、例えば入力階調が「３３」のとき、補正量は、２進数で「００１１０１１」（下位７ビット）すなわち１０進数で「２７」となる。このとき、上位１ビットは「０」であるので、「３３」を４倍にすることによって得られる値「１３２」に「２７」が加算される。その結果、出力階調は「１５９」となる。また、例えば入力階調が「２２２」のとき、補正量は、２進数で「１１１１１１０」（下位７ビット）すなわち１０進数で「１２６」となる。このとき、上位１ビットは「１」であるので、「２２２」を４倍にすることによって得られる値「８８８」から「１２６」が減算される。その結果、出力階調は「７６２」となる。
【００４９】
第３の入力階調区間の補正用データについては、図４（ａ）に示すように、８ビットすべてが階調を表すためのデータとして用いられる。詳しくは、補正用データは、出力階調の最大値「１０２３」から減算するための値（以下、「減算用値」という。）を８ビットで表している。図３に示す例の場合、例えば入力階調が「２５３」のとき、減算用値は、２進数で「１１００１１１０」すなわち１０進数で「２０６」となる。ここで、「１０２３」から「２０４」を減算することによって得られる値は「８１９」である。従って、出力階調は「８１９」となる。
【００５０】
次に、ＬＵＴ２３において、第１の入力階調区間と第２の入力階調区間との境界部分の入力階調および第２の入力階調区間と第３の入力階調区間との境界部分の入力階調がどのようにして決定されるかについて説明する。なお、ここでは、第２の入力階調区間に含まれる入力階調のうちの最小のものを第１の境界値Ｋ１といい、第３の入力階調区間に含まれる入力階調のうちの最小のものを第２の境界値Ｋ２という。
【００５１】
まず、第１の境界値Ｋ１について説明する。上述したように、第２の従来例では、入力階調が「３２」未満のものについてはＬＵＴ９４に格納される８ビットのデータが効率的に用いられていない。この第２の従来例における「３２」が本実施形態における第１の境界値Ｋ１に相当する。
【００５２】
図９から把握されるように、以下の比例式（１）が成立する。
１０２４：２５６＝１２８：Ｋ１      ・・・（１）
ここで、入力階調のビット数をｎ、出力階調のビット数をｍ、補正用データのビット数をｋとすると、以下の比例式（２）が成立する。
２m：２n＝２k-1：Ｋ１      ・・・（２）
上記比例式（２）を変形することにより、第１の境界値Ｋ１は次式（３）で表される。
Ｋ１＝２n+k-m-1      ・・・（３）
本実施形態では、入力階調は８ビット、出力階調は１０ビット、補正用データは８ビットであるので、上式（３）より第１の境界値Ｋ１は「３２」となる。
【００５３】
次に、第２の境界値Ｋ２について説明する。第２の境界値Ｋ２については、入力階調数から上記第１の境界値Ｋ１を減算することによって算出される。すなわち、第２の境界値Ｋ２は次式（４）で表される。
Ｋ２＝２n−Ｋ１      ・・・（４）
上式（３）を上式（４）に代入して変形することにより、第２の境界値Ｋ２は次式（５）で表される。
Ｋ２＝２n×（１−２k-m-1）      ・・・（５）
本実施形態では、入力階調は８ビット、出力階調は１０ビット、補正用データは８ビットであるので、上式（５）より第２の境界値Ｋ２は「２２４」となる。
【００５４】
＜４．階調補正回路の動作＞
次に、階調補正回路２０の詳細な動作について説明する。入力階調判定回路２１は、第１の制御信号ＣＴＬ１に基づいて得られるタイミングで、入力階調が（ＬＵＴ２３の）第１の入力階調区間から第３の入力階調区間までのいずれに含まれるかを判定し、その判定結果を演算方法選択信号ＳＥＬとして出力する。本実施形態においては、入力階調が「３１」以下であれば「第１の演算方法」を選択すべき旨の演算方法選択信号ＳＥＬが出力され、入力階調が「３２」以上「２２３」以下であれば「第２の演算方法」を選択すべき旨の演算方法選択信号ＳＥＬが出力され、入力階調が「２２４」以上であれば「第３の演算方法」が選択すべき旨の演算方法選択信号ＳＥＬが出力される。
【００５５】
階調演算回路２２は、演算方法選択信号ＳＥＬに応じて異なる演算方法によって、入力階調に基づき出力階調を算出する。以下、場合分けをして説明する。
【００５６】
＜４．１  第１の演算方法＞
階調演算回路２２は、「第１の演算方法」を選択すべき旨の演算方法選択信号ＳＥＬを受け取ると、ＬＵＴ２３を参照して入力階調と対応付けられている補正用データを８ビットのデータとして取り出す。第１の演算方法による演算処理では、この８ビットのデータで表される値がそのまま出力階調とされる。階調演算回路２２は、出力階調が１０ビットであるので、その取り出した８ビットのデータの上位側に２ビットのデータ「００」を付加し、それをデジタル映像信号ＤＶとして出力する。なお本実施形態では、出力階調の取り得る値の最小値を「０」としているが、当該最小値が「０」でない場合には、第１の演算方法による演算処理において、当該最小値に上記補正用データを加算することにより出力階調が算出されるようにすればよい。
【００５７】
＜４．２  第２の演算方法＞
階調演算回路２２は、「第２の演算方法」を選択すべき旨の演算方法選択信号ＳＥＬを受け取ると、ＬＵＴ２３を参照して入力階調と対応付けられている補正用データを上位１ビットのデータと下位７ビットのデータとに分けて取り出す。上位１ビットのデータが「０」であれば、第２の演算方法による演算処理では、入力階調を４倍にして得られる値にその取り出した７ビットのデータで表される値を加算することにより出力階調が算出される。一方、上位１ビットのデータが「１」であれば、第２の演算方法による演算処理では、入力階調を４倍にして得られる値にその取り出した７ビットのデータで表される値を減算することにより出力階調が算出される。そして、階調演算回路２２は、算出された出力階調を１０ビットのデータ（デジタル映像信号ＤＶ）として出力する。
【００５８】
＜４．３  第３の演算方法＞
階調演算回路２２は、「第３の演算方法」を選択すべき旨の演算方法選択信号ＳＥＬを受け取ると、ＬＵＴ２３を参照して入力階調と対応付けられている補正用データを８ビットのデータとして取り出す。第３の演算方法による演算処理では、この８ビットのデータで表される値を出力階調の最大値である「１０２３」から減算することによって算出される値が出力階調とされる。階調演算回路２２は、算出された出力階調を１０ビットのデータ（デジタル映像信号ＤＶ）として出力する。
【００５９】
＜５．効果＞
図５および図９を参照しつつ、本実施形態による効果について説明する。本実施形態によれば、入力階調の取り得る範囲（０〜２５５）が第１から第３の入力階調区間に分けられている。第２の入力階調区間に対応する補正用データについては、上位１ビットは加算処理あるいは減算処理のいずれを行うのかを示す符号データとして用いられ、下位７ビットは補正量を示す差分データとして用いられている。一方、第１の入力階調区間および第３の入力階調区間に対応する補正用データについては、８ビットすべてが階調を表すためのデータとして用いられている。このため、白に近い階調や黒に近い階調について、ＬＵＴ２３に格納されている８ビットの補正用データが効率的に用いられる。これにより、出力階調の取り得る範囲は図５で斜線で示す範囲となる。第２の従来例においては、図９に示すように、入力階調が「０」のデータについての出力階調の取り得る範囲は「０」から「１２７」であった。また、入力階調が「２５５」のデータについての出力階調の取り得る範囲は「８９６」から「１０２３」であった。一方、本実施形態によれば、図５に示すように、入力階調が「０」のデータについての出力階調の取り得る範囲は「０」から「２５５」となる。また、入力階調が「２５５」のデータについての出力階調の取り得る範囲は「７６８」から「１０２３」となる。このように、本実施形態では、白に近い階調や黒に近い階調について、従来よりも出力階調の取り得る範囲を大きくすることができる。その結果、好適なガンマ補正が行われ、表示品位が向上する。
【００６０】
また、本実施形態では、入力階調区間毎に補正用データの用いられ方を異ならせることによって、ＬＵＴ２３が効率的に用いられている。このため、ＬＵＴ２３のためのメモリ容量を増大させることなく、白あるいは黒に近い階調についての出力階調の取り得る範囲を大きくすることができる。これにより、従来において同程度の階調補正を実現している表示装置と比較して、チップコストが低減され、消費電力も低減される。
【００６１】
さらに、ＬＵＴ２３にデータを書き込むためのＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）を備える構成の場合、当該ＥＥＰＲＯＭの容量を削減することができる。
【００６２】
＜６．変形例＞
上記実施形態においては、入力階調が８ビット、出力階調が１０ビット、ＬＵＴ２３の補正用データが８ビットの場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、上記以外のビット数の組み合わせについても本発明を適用することができる。
【００６３】
また、ＬＵＴ２３の入力階調区間の境界値の決定方法についても上記実施形態には限定されず、他の方法によって決定しても良い。例えば上記第１の境界値Ｋ１を２n+k-m-1よりも大きくしてもよいし小さくしてもよい。また、上記第２の境界値Ｋ２を２n×（１−２k-m-1）よりも大きくしてもよいし小さくしてもよい。ただし、上記第１および第２の境界値Ｋ１，Ｋ２の前後で出力階調値の演算方法が異なるので、上記第１および第２の境界値Ｋ１，Ｋ２の設定によっては、出力階調値の取り得る範囲が上記第１および第２の境界値Ｋ１，Ｋ２の近傍で大きく変化することがあり、この場合、上記第１および第２の境界値Ｋ１，Ｋ２近傍の入力階調値に対する補正の自由度が低下する可能性がある。したがって、この点を考慮した場合には、上記実施形態のように第１の境界値Ｋ１を２n+k-m-1に設定することにより、出力階調値の取り得る範囲が第１の階調値Ｋ１の近傍において大きく変化しないようにするのが好ましく、また、上記実施形態のように第２の境界値Ｋ２を２n×（１−２k-m-1）に設定することにより、出力階調値の取り得る範囲が第２の階調値Ｋ２の近傍において大きく変化しないようにするのが好ましい（図５）。
【００６４】
上記実施形態では、入力階調の取り得る範囲（０〜２５５）が第１および第２の境界値Ｋ１，Ｋ２に基づき３つの入力階調区間（第１の入力階調区間、第２の入力階調区間、第３の入力階調区間）に分割され（図３、図５）、入力階調区間毎に出力階調値の演算方法を異ならせているが、入力階調の取り得る範囲を２つの入力階調区間に分割してもよい。例えば、入力階調の取り得る範囲を第１の境界値Ｋ１に基づき２つの入力階調区間に分割し、与えられる入力階調値が第１の境界値Ｋ１よりも小さい場合には上記第１の演算方法によって出力階調値を求め、与えられる入力階調値が第１の境界値Ｋ１以上である場合には上記第２の演算方法によって出力階調値を求めるようにしてもよい。また、入力階調の取り得る範囲を第２の境界値Ｋ２に基づき２つの入力階調区間に分割し、与えられる入力階調値が第２の境界値Ｋ２よりも小さい場合には上記第２の演算方法によって出力階調値を求め、与えられる入力階調値が第２の境界値Ｋ２以上である場合には上記第３の演算方法によって出力階調値を求めるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態における表示制御回路の詳細な構成を示すブロック図である。
【図２】上記実施形態において、アクティブマトリクス型液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図３】上記実施形態におけるＬＵＴの構成を示す図である。
【図４】上記実施形態における補正用データの用いられ方を説明するための図である。
【図５】上記実施形態において、出力データの階調値の取り得る範囲を示す図である。
【図６】第１の従来例における階調補正回路の構成を示すブロック図である。
【図７】上記第１の従来例において、出力データの階調値の取り得る範囲を示す図である。
【図８】第２の従来例における階調補正回路の構成を示すブロック図である。
【図９】上記第２の従来例において、出力データの階調値の取り得る範囲を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
２０…階調補正回路
２１…入力階調判定回路
２２…階調演算回路
２３…ＬＵＴ（ルックアップテーブル）
２６…タイミング制御回路
２００…表示制御回路
３００…ソースドライバ
４００…ゲートドライバ
５００…表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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