(57)【要約】【課題】ディジタル画像処理の複雑化に伴う、量子化誤差の蓄積を抑え、視覚的に優れた表示装置を提供する。【解決手段】各種画像処理のうち、定数倍の演算と定数の加減算などＬＵＴで表現可能な処理を、表示装置の基準諧調信号生成部１３の基準値の変化で等価的な処理を実現することにより、ディジタル画像処理部での演算を簡略化して、量子化誤差の蓄積を抑えるとともに、出力ダイナミックレンジを最大限利用した表示装置を得る。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力映像信号に基づいて画像表示を行う液晶表示手段と、
ディジタル映像信号に応じた画像を前記液晶表示手段に表示させるために、前記ディジタル映像信号を基にアナログ階調電圧を生成して出力する階調補正手段とを有する液晶表示装置であって、
前記ディジタル映像信号に対して予め定められた演算処理を行うディジタル画像処理手段を有し、
前記階調補正手段の補正特性を変化させることで前記ディジタル映像信号に対して所定の画像処理を行うことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記所定の画像処理とは、前記ディジタル映像信号の各色成分を処理の前後で各色成分ごとにルックアップテーブルとして表現可能な処理であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記所定の画像処理とは、定数倍の乗算、定数の加減算及びＳ字補正の組み合わせで表現可能な処理であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
入力映像信号に基づいて画像表示を行う液晶表示手段と、
ディジタル映像信号に応じた画像を前記液晶表示手段に表示させるために、前記ディジタル映像信号を基にアナログ階調電圧を生成して出力する階調補正手段とを有する液晶表示装置であって、
前記ディジタル映像信号に対して予め定められた演算処理を行うディジタル画像処理手段と、
前記ディジタル画像処理手段が前記演算処理に用いる補正パラメータを生成する補正パラメータ生成手段とを有し、
前記補正パラメータ生成手段は、前記補正パラメータを前記階調処理手段に受け渡し、所定の画像処理を実行させることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
前記所定の画像処理とは、前記ディジタル映像信号の各色成分を処理の前後で各色成分ごとにルックアップテーブルとして表現可能な処理であることを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記所定の画像処理とは、定数倍の乗算、定数の加減算及びＳ字補正の組み合わせとして表現可能な処理であることを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
【請求項７】
入力映像信号に基づいて画像表示を行う液晶表示手段と、
ディジタル映像信号に応じた画像を前記液晶表示手段に表示させるために、前記ディジタル映像信号を基にアナログ階調電圧を生成して出力する階調補正手段とを有する液晶表示装置であって、
前記ディジタル映像信号に対して予め定められた演算処理を行うディジタル画像処理手段と、
前記ディジタル画像処理手段が前記演算処理に用いる補正パラメータを生成する補正パラメータ生成手段とを有し、
前記補正パラメータ生成手段が生成した前記補正パラメータを前記階調補正手段に受け渡すことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
前記補正パラメータ生成手段は、入力された前記ディジタル映像信号に基づいて、前記補正パラメータを決定することを特徴とする請求項４から７のいずれか１項記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記補正パラメータ生成手段は、入力された前記ディジタル映像信号の１画面分のヒストグラムに基づいて前記補正パラメータを決定することを特徴とする請求項４から７のいずれか１項記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記補正パラメータ生成手段は、前記ディジタル映像信号に応じた画像が所定量以上変化する場合に前記補正パラメータを生成することを特徴とする請求項４から９のいずれか１項記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記階調補正手段は、前記液晶表示手段の入力電圧と表示輝度との関係に基づいて階調特性が設定され、前記ディジタル映像信号をアナログ電圧に変換する第１のＤＡ変換手段と、前記階調特性を設定する基準階調電圧生成手段とを有し、
前記補正パラメータに基づいて基準階調電圧を変更することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記基準階調電圧生成手段は、前記第１のＤＡ変換手段と同じ階調特性を有する第２のＤＡ変換手段を有することを特徴とする請求項１１記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記基準階調電圧生成手段は、前記補正パラメータに基づいて基準階調電圧を選択する手段を有することを特徴とする請求項１１記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
ディジタル映像信号に対して予め定められた演算処理を行うディジタル画像処理手段と、
前記演算処理を施したディジタル映像信号を、表示装置の画素に電圧を印加するための信号に変換する映像信号変換手段とを有する画像処理装置であって、
前記映像信号変換手段の信号変換特性を変化させることで、前記ディジタル画像信号に対して所定の画像処理を実行することを特徴とする画像処理装置。
【請求項１５】
ディジタル映像信号に対して予め定められた演算処理を行うディジタル画像処理手段と、
前記演算処理を施したディジタル映像信号を、表示装置の画素に電圧を印加するための信号に変換する映像信号変換手段とを有する画像処理装置であって、
前記ディジタル画像処理手段が前記演算処理に用いる補正パラメータを生成する補正パラメータ生成手段を有し、
前記補正パラメータ生成手段が生成した前記補正パラメータを前記映像信号変換手段に受け渡すことを特徴とする画像処理装置。
【請求項１６】
ディジタル映像信号に対して予め定められた演算処理を行うディジタル画像処理手段と、
前記演算処理を施したディジタル映像信号を、表示装置の画素に電圧を印加するための信号に変換する映像信号変換手段とを有する画像処理装置であって、
前記ディジタル画像処理手段が前記演算処理に用いる補正パラメータを生成する補正パラメータ生成手段を有し、
前記補正パラメータ生成手段は、前記補正パラメータを前記映像信号変換手段に受け渡し、所定の画像処理を実行させることを特徴とする画像処理装置。
【請求項１７】
前記補正パラメータ生成手段は、入力された前記ディジタル映像信号に基づいて、前記補正パラメータを決定することを特徴とする請求項１５又は１６記載の画像処理装置。
【請求項１８】
前記補正パラメータ生成手段は、入力された前記ディジタル映像信号の１画面分のヒストグラムに基づいて前記補正パラメータを決定することを特徴とする請求項１５又は１６記載の画像処理装置。
【請求項１９】
前記補正パラメータ生成手段は、前記ディジタル映像信号に応じた画像が所定量以上変化する場合に前記補正パラメータを生成することを特徴とする請求項１５から１８のいずれか１項記載の画像処理装置。
【請求項２０】
演算パラメータを生成する補正パラメータ生成ステップと、
前記演算パラメータを用いてディジタル映像信号に対して予め定められた演算処理を行うステップとを有する画像処理方法であって、
前記補正パラメータ生成ステップにおいて、所定の画像処理の補正パラメータを生成することを特徴とする画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置及び液晶表示装置に関し、特に、ディジタル映像信号処理回路を備えた画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置を始めとする表示装置には、その用途に応じて入力映像信号に対して画像処理を行う回路が搭載されていることが多い。
例えば、他の映像機器間で正確な色再現を行うための画像処理や放送映像やムービーなどの映像をより好ましく見せるための画像処理が行われている。
【０００３】
近年、ＬＳＩの動作周波数が向上し、低価格化が進んだことによって、これらの画像処理はディジタル処理で行われることが多くなった。さらに、トランジスタのシュリンク化が進むことにより、より複雑で演算量の多い画像処理が現実的なコストで実現可能となっている。
【０００４】
一方、液晶表示部では、これらディジタル画像処理回路の出力信号をＤＡコンバータでアナログ電圧に変換し、画素にその電圧を印加することにより画像表示を行う。液晶表示装置の各々の画素の輝度は印加電圧によって決定される。この印加電圧を制御することにより、多階調表示が可能となる。
画素に印加する電圧−輝度特性の例を図１８（ａ）に示す。図１８（ａ）は、電圧ゼロの時に最大輝度が得られるノーマリーホワイト型の液晶パネルである。ここでは、ノーマリーホワイト型の液晶パネルを例に説明するが、電圧ゼロの時に最小輝度が得られるノーマリーブラック型の液晶パネルでも同様である。液晶表示装置は、この特性と、図１８（ｂ）に示すような画像信号−輝度特性（ガンマ特性）とから、ディジタル画像信号を所望の輝度が得られるアナログ電圧に変換し（ＤＡ変換部）、液晶表示部に画像を表示する。
【０００５】
一般に、映像がより好ましく見えるようにする画像処理方法としては、画像信号の振幅を強調する処理方法がある。この画像処理方法によれば、入力画像のコントラストを高め、メリハリのある画像を表示できる。
【０００６】
しかしながら、この画像処理方法では、上述の画像信号の振幅強調処理を行うと、偽輪郭（グラデーション部に実際には見られない輪郭線のこと）が発生したり、ノイズが目立つことがある。この問題は、特に暗い映像の入力時に顕著であり、上記従来の構成においては、画像処理部で生じるものと、ＤＡ変換部で生じるものとが存在する。
【０００７】
画像処理部に入力するディジタル信号は通常８ビット（０から２５５で表現する）であり、グラデーション部は、例えば隣りあって位置している画素の値が８、９、１０、１１・・・のように、隣りあった画素の値が１ビットの差で表現される。この１ビットの差は視覚的には認識されないが、このグラデーションに対して振幅強調を行うと、１ビットだった差が拡大されてしまうため、偽輪郭として認識されやすくなってしまう。
また、暗い映像部において周辺部と１ビットの差しかないために見られなかったノイズに関しても、振幅強調によって１ビット以上の差となるためにノイズとして認識されやすくなる。
この問題の原因の一つとして、演算時に発生する量子化誤差があげられる。特に階調値が小さいときには、量子化誤差の影響が大きくなる。
【０００８】
また、入力画像にガンマ補正がかかった状態のときには、その信号を輝度値に変換（逆ガンマ補正）してから、上記振幅強調などの画像処理を行う必要がある。この変換は、入力画像のガンマ値が２．２であるとすると、（輝度値）＝（最大輝度）×（（入力階調）／（最大階調））２．２  という演算を行う。
この演算を行う場合、特に暗い階調値においてビット精度が足りなくなり、階調つぶれといった問題が生じる。また、量子化誤差による不自然な偽輪郭やノイズも発生しやすい。このような問題は、画像処理が複雑になるほど顕著に現れ、また処理の段数が増えるにつれて累積されて視覚的に認識されやすくなる。
【０００９】
これらの問題を解決する一つの方法として、ディジタル信号のビット数を増やすことがあげられるが、この場合演算処理のゲート規模も大きくなってしまうために、コスト面から限界がある。
【００１０】
ＤＡ変換部は通常、入力ディジタル信号と出力電圧値とが固定、すなわち１対１の対応関係であり、入力画像のガンマ特性と液晶の電圧−輝度特性とから一義的に決まる変換を行う。これは、前段で画像処理を行う、行わないに関わらず固定である。
また、ＤＡ変換部の入力信号のビット数は通常８ビットである。このことは、暗い映像が入力されたときに行う画像処理のいくら上げても（すなわちビット数を増やしても）、最終的に暗い画像が持つ階調の精度はＤＡ変換部が持つ量子化幅によって定まることを示している。
【００１１】
ここで、上記入力ディジタル信号と出力電圧値とが固定である問題点を具体的に解決した従来技術として、特許文献１に開示される「液晶表示装置及びその駆動方法」がある。特許文献１に開示される発明によれば、赤、青、緑の各色の電圧−輝度特性を独立に生成し、基準階調電圧をガンマ特性に応じて変更することにより、出力画像の階調数の減少を抑制して、画質の低下を防止することができる。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−３３３８６３号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし一方で、上記特許文献１においては、ディジタル画像処理を行うことによる量子化誤差については考慮されていないため、特許文献１に記載の発明をそのまま適用してもディジタル画像処理の複雑化や処理段数の増加に伴う量子化誤差の増大を防ぐことはできない。
【００１４】
本発明の目的は、上記問題を解決し、画像処理部のゲート規模の増加を抑え、コストを増加させることなく、視覚的に優れた表示を行うことのできる液晶表示装置、画像処理装置及び画像処理方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、入力映像信号に基づいて画像表示を行う液晶表示手段と、ディジタル映像信号に応じた画像を液晶表示手段に表示させるために、ディジタル映像信号を基にアナログ階調電圧を生成して出力する階調補正手段とを有する液晶表示装置であって、ディジタル映像信号に対して予め定められた演算処理を行うディジタル画像処理手段を有し、階調補正手段の補正特性を変化させることでディジタル映像信号に対して所定の画像処理を行うことを特徴とする液晶表示装置を提供するものである。
以上の構成により、ディジタル画像処理部での演算を簡略化して、量子化誤差の蓄積を抑えるとともに、出力ダイナミックレンジを最大限利用した表示装置を得ることができる。
【００１６】
上記本発明の第１の態様においては、所定の画像処理とは、ディジタル映像信号の各色成分を処理の前後で各色成分ごとにルックアップテーブルとして表現可能な処理であることが好ましい。又は、所定の画像処理とは、定数倍の乗算、定数の加減算及びＳ字補正の組み合わせで表現可能な処理であることが好ましい。
【００１７】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、入力映像信号に基づいて画像表示を行う液晶表示手段と、ディジタル映像信号に応じた画像を液晶表示手段に表示させるために、ディジタル映像信号を基にアナログ階調電圧を生成して出力する階調補正手段とを有する液晶表示装置であって、ディジタル映像信号に対して予め定められた演算処理を行うディジタル画像処理手段と、ディジタル画像処理手段が演算処理に用いる補正パラメータを生成する補正パラメータ生成手段とを有し、補正パラメータ生成手段は、補正パラメータを階調処理手段に受け渡し、所定の画像処理を実行させることを特徴とする液晶表示装置を提供するものである。
【００１８】
上記本発明の第２の態様においては、所定の画像処理とは、ディジタル映像信号の各色成分を処理の前後で各色成分ごとにルックアップテーブルとして表現可能な処理であることが好ましい。又は、所定の画像処理とは、定数倍の乗算、定数の加減算及びＳ字補正の組み合わせとして表現可能な処理であることが好ましい。
【００１９】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第３の態様として、入力映像信号に基づいて画像表示を行う液晶表示手段と、ディジタル映像信号に応じた画像を液晶表示手段に表示させるために、ディジタル映像信号を基にアナログ階調電圧を生成して出力する階調補正手段とを有する液晶表示装置であって、ディジタル映像信号に対して予め定められた演算処理を行うディジタル画像処理手段と、ディジタル画像処理手段が演算処理に用いる補正パラメータを生成する補正パラメータ生成手段とを有し、補正パラメータ生成手段が生成した補正パラメータを階調補正手段に受け渡すことを特徴とする液晶表示装置を提供するものである。
【００２０】
上記本発明の第２の態様又は第３の態様においては、補正パラメータ生成手段は、入力されたディジタル映像信号に基づいて、補正パラメータを決定することが好ましい。又は、補正パラメータ生成手段は、入力されたディジタル映像信号の１画面分のヒストグラムに基づいて補正パラメータを決定することが好ましい。
上記本発明の第２の態様又は第３の態様のいずれの構成においても、補正パラメータ生成手段は、ディジタル映像信号に応じた画像が所定量以上変化する場合に補正パラメータを生成することが好ましい。
【００２１】
上記本発明の第１、第２又は第３の態様のいずれの構成においても、階調補正手段は、液晶表示手段の入力電圧と表示輝度との関係に基づいて階調特性が設定され、ディジタル映像信号をアナログ電圧に変換する第１のＤＡ変換手段と、階調特性を設定する基準階調電圧生成手段とを有し、補正パラメータに基づいて基準階調電圧を変更することが好ましい。これに加えて、基準階調電圧生成手段は、第１のＤＡ変換手段と同じ階調特性を有する第２のＤＡ変換手段を有することがより好ましい。又は、基準階調電圧生成手段は、補正パラメータに基づいて基準階調電圧を選択する手段を有することがより好ましい。
【００２２】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第４の態様として、ディジタル映像信号に対して予め定められた演算処理を行うディジタル画像処理手段と、演算処理を施したディジタル映像信号を、表示装置の画素に電圧を印加するための信号に変換する映像信号変換手段とを有する画像処理装置であって、映像信号変換手段の信号変換特性を変化させることで、ディジタル画像信号に対して所定の画像処理を実行することを特徴とする画像処理装置を提供するものである。
【００２３】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第５の態様として、ディジタル映像信号に対して予め定められた演算処理を行うディジタル画像処理手段と、演算処理を施したディジタル映像信号を、表示装置の画素に電圧を印加するための信号に変換する映像信号変換手段とを有する画像処理装置であって、ディジタル画像処理手段が演算処理に用いる補正パラメータを生成する補正パラメータ生成手段を有し、補正パラメータ生成手段が生成した補正パラメータを映像信号変換手段に受け渡すことを特徴とする画像処理装置を提供するものである。
【００２４】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第６の態様として、ディジタル映像信号に対して予め定められた演算処理を行うディジタル画像処理手段と、演算処理を施したディジタル映像信号を、表示装置の画素に電圧を印加するための信号に変換する映像信号変換手段とを有する画像処理装置であって、ディジタル画像処理手段が演算処理に用いる補正パラメータを生成する補正パラメータ生成手段を有し、補正パラメータ生成手段は、補正パラメータを映像信号変換手段に受け渡し、所定の画像処理を実行させることを特徴とする画像処理装置を提供するものである。
【００２５】
上記本発明の第５の態様又は第６の態様においては、補正パラメータ生成手段は、入力されたディジタル映像信号に基づいて、補正パラメータを決定することが好ましい。又は、補正パラメータ生成手段は、入力されたディジタル映像信号の１画面分のヒストグラムに基づいて補正パラメータを決定することが好ましい。
【００２６】
上記本発明の第５の態様又は第６の態様のいずれの構成においても、補正パラメータ生成手段は、ディジタル映像信号に応じた画像が所定量以上変化する場合に補正パラメータを生成することが好ましい。
【００２７】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第７の態様として、演算パラメータを生成する補正パラメータ生成ステップと、演算パラメータを用いてディジタル映像信号に対して予め定められた演算処理を行うステップとを有する画像処理方法であって、補正パラメータ生成ステップにおいて、所定の画像処理の補正パラメータを生成することを特徴とする画像処理方法を提供するものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
〔発明の原理・作用〕
本発明の原理・作用について説明する。図１を用いて、画像処理工程と階調信号生成工程とを行う液晶表示装置について説明する。図１は、本発明に係る液晶表示装置の一例であり、画像処理部１１、液晶表示部１２及び基準階調信号生成部１３を備えて構成されている。
【００２９】
画像処理部１１は、画像処理における補正量を決定する補正パラメータ生成部２１と、上記補正量に基づいて入力ディジタル映像信号に演算を施すディジタル画像処理部２２とからなる。液晶表示部１２は、互いに交差する複数の走査線３１及び複数の信号線３２と、複数の走査線３１に入力する信号を制御する走査線ドライバ３３、複数の信号線３２に入力する信号を制御する信号線ドライバ３４、上記各交差部にマトリクス状に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３７を介して設けられた複数の画素３５、及び並列接続された補助容量３６を少なくとも備えて構成されている。
また、信号線ドライバ３４は、液晶表示部１２の画素３５が有する印加電圧−輝度特性と入力映像信号のガンマ特性とから求まる変換特性に基づいてＤＡ変換を行うＤＡ変換部１４を備えている。
【００３０】
なお、ＤＡ変換部１４は、画像処理部１１の後段で、画素３５に入力されるまでの間であれば、必ずしも信号線ドライバ３４に設ける必要はない。
【００３１】
基準階調信号生成部１３は、ＤＡ変換部１３での変換後電圧の基準となる電圧を複数出力している。図２に、ＤＡ変換部の入出力関係と、基準階調信号生成部１３からの出力電圧の関係を示す。基準階調電圧Ｖ１〜Ｖ９は、ある決まった階調値の電圧となり、それ以外の階調の電圧は、抵抗分圧によって決定する構成である。
以上のことから明らかなように、ＤＡ変換部１４の変換後の電圧は、階調信号生成部１３からの出力によって決定される。
【００３２】
ここで、ディジタル映像信号が入力してから液晶表示部１２に映像が表示されるまでの過程を説明する。画像処理部１１では、入力ディジタル映像信号の演算を行って、ディジタル信号を出力する。ＤＡ変換部１４では、画像処理部１１からの出力信号を、液晶表示部１２の画素３５が有する印加電圧−輝度特性と、入力映像信号のガンマ特性から求まる変換特性とに基づいてＤＡ変換する。上記変換特性をＤＡ変換部１４に持たせるために、基準階調信号生成部１３で複数の基準階調値を生成し、ＤＡ変換部１４に出力している。アナログ電圧に変換された信号は、信号線ドライバ３４、ＴＦＴ３７を介して画素３５に印加され、輝度に変換されて映像として出力される。
【００３３】
上述したように、偽輪郭やノイズは画像処理部１１においては、処理の段数が増加するにつれて発生し、また、ＤＡ変換部１４においては、基準階調信号生成部１３からの出力電圧が固定であるために、コントラストが低い画像においては、ＤＡ変換部１４の量子化誤差によって発生する。このことから、偽輪郭やノイズの発生を抑えるという観点からは、画像処理部１１においてはできる限りディジタル演算を行わないことが好ましい。画像処理部１１において行わなかったディジタル演算と同等の処理を、ＤＡ変換部１４で行うことにより、偽輪郭やノイズの発生を抑えることができる。
この手法を実現するためには、補正パラメータ生成部２１の出力を基準階調信号生成部１３に送る構成を有する必要がある。
【００３４】
具体的な画像処理の例として、画像振幅を２倍（すなわち輝度を２倍）にする処理について、図１を基に説明する。この場合、従来の構成においては、画像処理部１１でディジタル画像処理を行うこととなる。その処理としては、階調−輝度特性を直線にするために、逆ガンマ補正を行い、補正後の信号の振幅を２倍してからもう一度ガンマ補正を行うこととなる。
【００３５】
一方、本発明によれば、画像処理部１１においては何も行わず（入力信号をそのまま出力信号とし）、「輝度を２倍にする」という指示を補正パラメータ生成部２１から受けた基準階調信号生成部１３において、入力信号の持つ輝度が２倍となるような基準電圧を生成し、ＤＡ変換部１４に出力する。以上のような構成により、画像処理部１１において偽輪郭やノイズが発生することを抑えつつ、振幅強調処理が行える。
【００３６】
別の画像振幅の変化量として、１／２倍で行う場合には、別の効果が現れる。以下、これについて説明する。従来の構成においては、画像処理部１１に画像振幅を１／２倍とする画像処理は、入力ディジタル映像信号の最下位ビットを落とすこと（ビット落とし）によって実現される。しかしながら、ビット落としは、階調つぶれを引き起こす原因となる。
【００３７】
一方、本発明においては、上記画像振幅２倍時の処理と同様に、基準階調信号生成部１３で基準電圧を変更することにより、ビット落としによる階調つぶれを生じさせることなく、滑らかな階調が再現できる。
【００３８】
ここで、ＤＡ変換部１４で実現可能なディジタル画像処理と同等な処理は、例示した振幅強調だけに限定されることはない。ＤＡ変換部１４の処理がルックアップテーブル（ＬＵＴ）と実質的に同等の処理と解釈できることから、基準階調信号生成部１３の基準電圧の変化で行うことによって効果の高い処理は、ＬＵＴで表現できるものである。このような処理としては、例えば、定数倍の乗算や定数の加算、処理内容でいえばコントラスト・明るさ補正、Ｓ字補正、ホワイトバランス補正などがあげられる。
一方で、画像処理において分岐や条件分けがある場合や、ＲＧＢ信号間の変数の加算がある場合は、実現不可能ではないももの、ＤＡ変換部１４における処理が複雑となってＤＡ変換部１４のゲート規模が増大してしまう。
よって、画像処理において分岐や条件分けがあるか否かに基づいて、ディジタル画像処理部２２において画像処理を行うか、ＤＡ変換部１４において画像処理を行うかを切り分けることで、最適な条件で画像処理を行うことが可能とある。
【００３９】
以上、本発明の原理及び作用について説明した。以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。下記の実施の形態においては、上記の原理に基づいて応用例について詳細に説明する。
なお、以下の各実施形態においては、説明を簡略化するために、ガンマ補正値が１、すなわち階調値と輝度値とが直線関係にあるものとする。ただし、ガンマ補正値が１でなくとも本発明は適用可能であり、同様の効果が得られる。
【００４０】
〔第１の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１の実施形態について説明する。図３に、本実施形態にかかる液晶表示装置を示す。この液晶表示装置は、画像処理部１１、液晶表示部１２及び基準階調信号生成部１３を有する。
図に示す液晶表示装置は、画像処理部１１に画像信号として入力されたＲＧＢ各８ビットの信号に対して、３×３のマトリクス演算を行う液晶表示装置である。
【００４１】
液晶表示部１２は、互いに交差する複数の走査線３１及び複数の信号線３２と、複数の走査線３１に入力する信号を制御する走査線ドライバ３３と、複数の信号線３２に入力する信号を制御する信号線ドライバ３４と、上記各交差部にマトリクス状に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３７を介して設けられた複数の画素３５と、並列接続された補助容量３６とを少なくとも備えて構成されている。また、信号線ドライバ３４には、ＤＡ変換部１４が設けられている。
【００４２】
補正パラメータ生成部２１は、マトリクス演算の補正パラメータを生成する。３×３マトリクス変換部２２Ａにおいてマトリクス演算がなされた後のディジタル信号は、液晶表示部１２に入力され、ＤＡ変換部１４においてアナログ電圧に変換される。アナログ電圧への変換値は、図１に示した構成と同様に、基準階調信号生成部１３からの基準電圧によって決定される。アナログ電圧に変化された信号は、信号線ドライバ３４及びＴＦＴ３７を介して画素３５に印加され、輝度に応じて変換されて映像として出力される。
【００４３】
３×３マトリクス変換部２２Ａは、画像信号としてＲＧＢ各８ビットのディジタル信号が入力されると、ディジタル画像処理部の処理としてＲＢＧディジタル信号に対して３×３のマトリクス演算を行う。
具体的には、
Ｒｏｕｔ＝ａ１１×Ｒｉｎ＋ａ１２×Ｇｉｎ＋ａ１３×Ｂｉｎ
Ｇｏｕｔ＝ａ２１×Ｒｉｎ＋ａ２２×Ｇｉｎ＋ａ２３×Ｂｉｎ
Ｂｏｕｔ＝ａ３１×Ｒｉｎ＋ａ３２×Ｇｉｎ＋ａ３３×Ｂｉｎ
という演算を行う。ここで、Ｘｉｎ（Ｘ＝Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、入力ディジタル信号で０から２５５までの値をとり、Ｘｏｕｔは出力ディジタル信号、ａｘｙ（ｘ，ｙ＝１，２，３）は補正パラメータである。Ｘｏｕｔは入力信号と同様に８ビットの値をとり、補正パラメータも同様に８ビットの値をとるものとする。このマトリクス演算は、具体的にはＲＧＢ画像の色空間変換を行うものである。
【００４４】
ここで、マトリクスのパラメータとして、ａ１１＝ａ２２＝ａ３３＝Ａ、ａ１２＝ａ２３＝ａ３１＝Ｂ、ａ１３＝ａ２１＝ａ３２＝０（Ａ＋Ｂ＝Ｃ、Ｃ＜１）となる演算を行うとする。このとき、マトリクス演算結果の最大値は２５５×Ｃとなるので、この値が出力ディジタル信号で表現しうる最大値、すなわち２５５となるように、３×３マトリクス変換部２２Ａに送るパラメータ値を全て１／Ｃ倍する。そして、基準階調信号生成部１３には、Ｃ倍の演算を行うようにパラメータを送る。以上の構成により、補正パラメータ生成部２１が３×３マトリクス変換部２２Ａに送る補正パラメータは、ａ１１＝ａ２２＝ａ３３＝Ａ／Ｃ、ａ１２＝ａ２３＝ａ３１＝Ｂ／Ｃ、ａ１３＝ａ２１＝ａ３２＝０となる。これにより、３×３マトリクス変換部２２Ａにおけるマトリクス演算の際に、ダイナミックレンジを最大限利用することとなり演算精度を向上を図れる。
また、基準階調信号生成部１３ｄでは、入力信号の持つ輝度がＣ倍となるような基準電圧を生成し、ＤＡ変換部１４に出力するものとする。これにより、ディジタル画像信号処理値をＣ倍するのと同様の処理が行われ、所望の出力が得られる。
【００４５】
図４に、本実施形態における基準階調信号生成部１３の一構成例を示す。図４は、複数のＤＡ変換部１４Ａと、ディジタル信号生成部２３とからなる構成例である。ディジタル信号生成部２３は、補正パラメータ生成部２１から送られてきた“Ｃ”という信号を基に、ＤＡ変換部１４に送る基準階調電圧Ｖ１〜Ｖ９の値に対応するディジタル信号をＤＡ変換部１４Ａに送る。ＤＡ変換部１４Ａは、ディジタル信号生成部２３から送られてきた信号を基に、所望のアナログ電圧を出力する。これにより、補正パラメータ生成部２１からの任意の変換信号に対して、所望の基準階調電圧を生成することが可能となる。
【００４６】
以上のように、ＬＵＴとして表現できる演算を基準階調信号生成部１３の変化で行い、その他の処理をディジタル画像処理部２２で行うように分担する構成としたことにより、量子化誤差の発生を最小限におさえ、偽輪郭やノイズの発生を抑えることが可能となる。
【００４７】
〔第２の実施形態〕
本発明を好適に実施した第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る液晶表示装置は第１の実施形態とほぼ同様である。ただし、Ａ＋Ｂ＝Ｃ＜０．５である条件の時に、第１の実施形態においてはディジタル画像処理部２２に送る信号を１／Ｃ倍、基準階調信号生成部１３に送る信号をＣ倍としていたものを、本実施形態においてはそれぞれ１／２倍、２倍としている。なお、本実施形態においては、基準階調信号生成部は第１の実施形態とは異なる構成であるため、符号１３に添え字Ｂを付して示す。
【００４８】
３×３マトリクス変換部２２Ａは、画像信号としてＲＧＢ各８ビットのディジタル信号が入力されると、ディジタル画像処理部の処理としてＲＢＧディジタル信号に対して３×３のマトリクス演算を行う。
この時の、マトリクスのパラメータａｘｙは、Ａ１１＝Ａ２２＝Ａ３３＝Ａ／２、Ａ１２＝Ａ２３＝Ａ３１＝Ｂ／２、ａ１３＝ａ２１＝ａ３２＝０である。
【００４９】
次に、基準階調信号生成部１３Ｂについて説明する。図６に、基準階調信号生成部１３Ｂの構成を示す。基準階調信号生成部１３Ｂは、複数のセレクタ２４によって構成されている。基準階調信号生成部１３Ｂは、補正パラメータ生成部２１から出力された信号が１（すなわち画像処理が行われない）か、２（輝度を２倍にする）かによって出力する信号を上記セレクタ２４によって選択し、ＤＡ変換部１４に出力する。ここで補正パラメータが１であるか、２であるかの選択は、基となるマトリクスパラメータに応じて決定する。すなわち、マトリクス演算後の出力信号の最大値が２５５×１／２以下となる場合には、マトリクスパラメータをそれぞれ２倍し、セレクタ２４のセレクト信号を“２”とする。一方、マトリクス演算後の出力信号の最大値が２５５×１／２よりも大きくなる場合には、マトリクスパラメータはそのままにして、セレクト信号を“１”とする。
【００５０】
上記構成を適用することによって、補正パラメータ生成部２１からの出力信号の自由度は小さくなるものの、より簡単に基準階調電圧を選択できるようになる。
【００５１】
ここでは二種類の基準階調電圧の組を選択する構成を例に説明したが、更に多くの基準階調電圧を用意し、セレクタ２４に多入力のセレクタを適用することで、より多くの基準階調電圧の中から任意のものを選択できる構成とすることも可能である。
【００５２】
〔第３の実施形態〕
本発明を好適に実施した第３の実施形態について説明する。
上記第１及び第２の実施形態では、入力信号に対する画像処理として３×３マトリクス演算のみを行う場合について説明した。本実施形態では、入力信号に対してコントラスト補正と３×３マトリクス演算とを直列で行う場合について説明する。
【００５３】
図７に本実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す。この液晶表示装置は、第１の実施形態とほぼ同様の構成である。ただし、本実施形態においては、補正パラメータ生成部２１から基準階調信号生成部１３Ａにコントラスト補正用のパラメータが送られる。
【００５４】
また、本実施形態にかかる液晶表示装置と比較するために、コントラスト補正と３×３マトリクス補正とを画像処理部１１で行う従来の装置構成を図８に示す。図７と図８とを比較すると明らかなように、本実施形態に係る液晶表示装置は補正パラメータ生成部２１から基準階調信号生成部１３にパラメータを送信するのに対し、従来の構成では補正パラメータを送っていない。また、本実施形態に係る液晶表示装置は、基準階調信号生成部１３においてコントラスト補正を行うが、従来の構成では画像処理部１１に設けられたコントラスト補正部２２Ｂにおいてコントラスト補正を行っている。
【００５５】
以下、本実施形態に係る液晶表示装置を図８に示す従来の装置構成と比較しながら説明する。
図８に示す従来の構成においては、３×３マトリクス変換部２２Ａでは、
Ｒｏｕｔ’＝ａ１１×Ｒｉｎ＋ａ１２×Ｇｉｎ＋ａ１３×Ｂｉｎ
Ｇｏｕｔ’＝ａ２１×Ｒｉｎ＋ａ２２×Ｇｉｎ＋ａ２３×Ｂｉｎ
Ｂｏｕｔ’＝ａ３１×Ｒｉｎ＋ａ３２×Ｇｉｎ＋ａ３３×Ｂｉｎ
という演算を行う。ここで、ａ１１＝ａ２２＝ａ３３＝Ａ、ａ１２＝ａ２３＝ａ３１＝Ｂ、ａ１３＝ａ２１＝ａ３２＝０（Ａ＋Ｂ＝Ｃ，Ｃ＜１）とする。
【００５６】
そして、コントラスト補正部２２Ｂでは、マトリクス変換部の出力ディジタル信号を受けて、
Ｒｏｕｔ＝ｋ１×Ｒｏｕｔ’−ｋ２
Ｇｏｕｔ＝ｋ１×Ｇｏｕｔ’−ｋ２
Ｂｏｕｔ＝ｋ１×Ｂｏｕｔ’−ｋ２
という演算を行う。ここで、ｋ１，ｋ２は、補正パラメータ生成部２１で得られたパラメータである。
【００５７】
このような補正は、演算を行うことにより量子化誤差が蓄積され、結果的に不自然な偽輪郭やノイズが発生しやすくなる。また、このコントラスト補正とマトリクス変換とによって得られる出力ディジタル信号値Ｘｏｕｔ（８ｂｉｔ）の最小値が０よりも大きく、最大値が２５５よりも小さいときには、後段のＤＡ変換部１４が持つダイナミックレンジを最大限に生かすこととはならないため、更に量子化誤差が目立つこととなる。
【００５８】
このため、図７に示すように、本実施形態においては、図８に示す従来の装置構成におけるコントラスト補正部２２Ｂの機能を基準階調信号生成部１３に組み込んだ構成としている。
【００５９】
まず、３×３マトリクス変換部２２Ａでは、第１の実施形態と同様にして、ａ１１＝ａ２２＝ａ３３＝Ａ／Ｃ、Ａ１２＝Ａ２３＝Ａ３１＝Ｂ／Ｃ、ａ１２＝ａ２３＝ａ３２＝０というパラメータを用いて演算を行う。画像処理部１１での演算は、上記のマトリクス変換だけとなるため、量子化誤差の蓄積が低減される。
次に、基準階調信号生成部１３Ａの構成を図９に示す。基準階調信号生成部１３Ａは、基準階調信号演算部２５と複数のＤＡ変換部１４Ｂとから構成されている。基準階調信号演算部２５では、上記コントラスト補正の演算を基準階調に対して行う。具体的には、図９にも示している式（１）で表される演算である。
Ｔｘ’＝（Ｃ×ｋ１）×Ｔｘ−ｋ２（ｘ＝１，２，・・・，９）・・・（１）
ここで、Ｔｘは、基準階調、Ｔｘ’は、演算の結果得られた階調、Ｃ，ｋ１，ｋ２は補正パラメータ生成部２１から送られたパラメータである。この出力値Ｔｘ’から、基準階調電圧を生成する。ＤＡ変換部１４Ｂは、Ｔｘ’のディジタル値に対応するアナログ電圧を出力する。この変換特性は、図２に示したものと同様である。そして、出力されたアナログ電圧は基準電圧として、ＤＡ変換部１４に送られる。これにより、画像処理部１１からの出力ディジタル信号は、そのダイナミックレンジを保持したまま、ＤＡ変換部１４でコントラスト補正され、液晶表示部１２において映像が表示される。
【００６０】
ここで、図９の基準階調信号生成部１３Ａの回路規模を更に小さくした別の構成例を図１０に示す。複数個あったＤＡ変換部１４Ｂを一つだけとし、セレクタ２４、デマルチプレクサ２６、複数の電圧保持回路２７を設けている点が、図９に示した基準階調信号生成部と相違する。
図１０に示す構成の基準階調信号生成部１３Ａは、セレクタ２４、デマルチプレクサ２６によってＴ１’が選択されたときには、電圧保持回路２７のＬ１にＤＡ変換部１４Ｂの出力が保持されるように選択される。同様に、Ｔ２’が選択された場合には、ＤＡ変換部１４Ｂの出力がＬ２に保持される。すなわち、Ｔｎ’が選択された場合には、ＤＡ変換部１４Ｂの出力がＬｎに保持される。
以上のような構成により、図９に示した基準階調信号生成部と同様の機能を有しながらも、回路規模の大きいＤＡ変換部１４Ｂの数を低減することができる。
【００６１】
以上のように、基準階調信号生成部１３Ａが基準電圧を変化させることで、ディジタル映像信号に対するコントラスト補正と同様の処理を等価的に行うことにより、画像処理部１１での演算を簡略化して量子化誤差の蓄積を抑えるとともに、ＤＡ変換部１４の出力ダイナミックレンジを最大限に利用できる液晶表示装置を得ることができる。
【００６２】
〔第４の実施形態〕
本発明を好適に実施した第４の実施形態について説明する。図１１に本実施形態にかかる液晶表示装置を示す。この液晶表示装置は、画像処理部１１内のマトリクス演算部２２Ａの前段にフレームバッファ２８が設けられており、補正パラメータ生成部２１Ａにディジタル映像信号入力ＲＧＢが入力されている点が第３の実施形態と相違する。
【００６３】
本実施形態にかかる液晶表示装置は、上記各実施形態とは異なり、入力映像信号を補正パラメータ生成部２１Ａに入力して、コントラスト補正のパラメータを生成する構成となっている。このような構成により、動画像の映像の輝度分布に応じて、適切な画像処理と基準階調電圧との選定が可能となる。
以下、補正パラメータ生成部２１Ａについて詳細に説明する。
【００６４】
例として、マトリクスパラメータとしてＡ＝０．９、Ｂ＝０．１、Ｃ＝１が設定されているとする。ここで、全体的に暗い画像、１画面内の最大輝度が「白」表示の時の輝度の５０％、最小輝度が「白」表示時の０％（すなわち「黒」）である画像が入力されたとする。この時、補正パラメータ生成部２１Ａにおいて、補正パラメータを決定する際には、
（１）画面内の最大輝度は保持したまま表示を行う。
（２）画面内の最大輝度コントラストを補正により高くして、メリハリの有る画像表示を行う。
という、二通りの手法が考えられる。
【００６５】
上記（１）の手法の場合には、コントラスト補正は行わないが、この場合においても量子化誤差の発生を抑えるという効果が得られるため、これについて以下に説明する。
【００６６】
（１）の手法の場合、基準階調信号生成部１３Ａでの演算は、１画面内の最大輝度が５０％輝度、最小輝度は０％輝度であることから、
ｋ１＝０．５−０＝０．５
となる。また、最小輝度が「黒」であることから、ｋ２＝０となる、さらにＣ＝１なので、基準階調電圧精製部１３Ａ内の基準階調信号演算部２５では、式（１）に基づいて、
Ｔｘ’＝（Ｃ×ｋ１）×Ｔｘ−ｋ２＝０．５Ｔｘ
という演算を行い、基準階調電圧Ｖ１〜Ｖ９を生成する。
【００６７】
一方、マトリクス変換部２２Ａへ送るマトリクスパラメータａｘｙには、基準階調信号生成部１３Ａで行ったＣ×ｋ１倍という乗算の逆、１／（Ｃ／×ｋ１）倍の乗算をする必要がある。すなわち、
ａ１１＝ａ２２＝ａ３３＝Ａ／（ｃ×ｋ１）＝０．９／（１×０．５）＝１．８
ａ１２＝ａ２３＝ａ３１＝Ｂ／（ｃ×ｋ１）＝０．１／（１×０．５）＝０．２
ａ１３＝ａ２１＝ａ３２＝０／（ｃ×ｋ１）＝０
というパラメータをマトリクス変換部２２Ａに送る。
【００６８】
以上のような構成により、ＤＡ変換部１４のダイナミックレンジを最大限に利用して量子化誤差を抑制でき、画像処理部１１での演算においての量子化誤差を抑制できることから、量子化誤差による偽輪郭やノイズの発生を抑えた液晶表示装置が得られる。
【００６９】
次に（２）の手法の場合について説明する。ここでは、最大輝度を１．４倍、すなわち５０％輝度を７０％に変換するコントラスト補正を行う場合を例とする。
【００７０】
（２）の手法の場合は、基準階調電圧を生成するための演算が、図１２にも示す式（２）で表される点が上記（１）の手法と相違する。
Ｔｘ’＝（ｃ×ｋ１×Ｖ）×Ｔｘ−ｋ２  ・・・（２）
ここで、Ｖはコントラスト補正値であり、この例においてはＶ＝１．４である。式（２）にこれを代入すると、
Ｔｘ’＝０．７Ｔｘ
となる。これにより、上記（１）の手法と同様の効果（量子化誤差の低減）に加えて、画像処理の乗算による量子化誤差の発生を抑えて簡便な構成でコントラスト補正も行うことができる。
【００７１】
入力映像信号は１フレームごとに異なり、最大輝度ももちろん異なるが、本実施形態において補正パラメータ生成部２１Ａは、１フレーム期間に１回、各パラメータの生成を行うものとする。パラメータの生成期間としては、映像表示を行っていない期間、例えば液晶表示部１２の帰線期間が望ましい。
【００７２】
なお、フレームバッファ２８は、補正パラメータ生成部２１Ａで生成されたパラメータが適切なフレーム映像に適用されるために設けられている。フレームバッファ２８を設けない場合は、補正パラメータの適用が１フレーム遅れることとなるが、映像表示時に問題とならないのであれば、フレームバッファ２８を省略した構成とすることも可能である。フレームバッファ２８を省略した構成においても、本発明の効果は同様に得られる。
【００７３】
〔第５の実施形態〕
本発明を好適に実施した第５の実施形態について説明する。
上記本発明の第４の実施形態においては、コントラスト補正値Ｖが一定であるものとして映像表示を行っており、これは、コントラスト補正が静的なものであることを表している。
本実施形態においては、入力されたディジタル映像信号に応じて動的にコントラスト補正値Ｖを決定し、コントラスト補正量が常に最適となる液晶表示装置について説明する。
【００７４】
図１３に、本実施形態に係る液晶表示装置を示す。この液晶表示装置は、画像処理部１１内の補正パラメータ生成部２１Ｃの前段に映像ヒストグラム生成部２９が設けられている点が上記第４の実施形態と相違する。
【００７５】
以下、本実施形態における映像ヒストグラム生成部２９と補正パラメータ生成部２１Ｃとについて詳細に説明する。
映像ヒストグラム生成部２９は、１フレーム分のディジタル映像信号入力から、ＲＧＢ及び輝度のヒストグラムを生成する。映像ヒストグラム生成部２９は、これらヒストグラム値を補正パラメータ生成部２１Ｃに受け渡す。補正パラメータ生成部２１Ｃは、ＲＧＢ及び輝度のヒストグラムから、以下に示す手順によってコントラスト補正値Ｖを設定する。
（ａ）１フレーム前のコントラスト補正値Ｖｐａｓｔを保持する。
（ｂ）輝度ヒストグラムから新しいコントラスト補正値Ｖｐｒｅｓｅｎｔを求める。
（ｃ）映像シーンの急激な変化を検出し、急激な変化が検出されたならＶｐｒｅｓｅｎｔを、急激な変化が検出されなければＶｐａｓｔを、新しいコントラスト補正値Ｖとする。
【００７６】
上記の手順を実行する構成について、図１４を用いて説明する。手順（ａ）は、レジスタ４１がＶｐａｓｔを保持することによって実現される。
手順（ｂ）は、種々な手法で実現可能であるが、ここでは第４の実施形態と同様に１フレーム画面内の最大輝度Ｙｍａｘから求めるものとする。なお、演算結果が極端なコントラスト補正とならないように、ここでは、
Ｖｐｒｅｓｅｎｔ＝２／（１＋Ｙｍａｘ）
としている。これにより、最大２倍のコントラスト補正が入力映像に応じて動的に決まる。
手順（ｃ）における映像シーンの急激な変化を検出する処理は、動的なコントラスト補正を行う際には重要である。映像シーンの急激な変化を検出することにより、同じ映像シーンでの最大輝度の変化や画面全体の明るさを抑えることができる。
【００７７】
図１５に、コントラスト補正量設定の変更タイミングの一例を示す。フレームごとに映像シーンの変化があるか否かを調べ、映像シーンが大きく変化した場合には、輝度ヒストグラムを基にしたコントラスト補正量を設定／変更する。また、図１５には、各フレームにおいてＶｐｒｅｓｅｎｔ及びＶｐａｓｔのうちどちらが適用されているかをあわせて示している。映像シーンが大きく変化した場合にのみＶｐｒｅｓｅｎｔを適用することによって、似たような映像シーン同士でコントラスト量の大きな変化が発生しないようにしている。
【００７８】
なお、映像シーンの変化を検出する方法としては、画像フレーム間の差分をとる方法や、入力信号のＲＧＢヒストグラムの差分をとり、差分和がある一定値以上のときに映像シーンの変化があるとする方法を適用することが可能である。
【００７９】
以上の構成により、動的なコントラスト補正に対しても、本発明を適用することが可能である。
【００８０】
なお、上記第１〜第５の実施形態においては、ディジタル映像信号をアナログ電圧に変換するＤＡ変換部１４の機能は、ＲＧＢ信号の各色成分それぞれに対して別個に備えていても良いし、ＲＧＢ信号が時間的に直列に入力される場合には、ＲＧＢ信号のどの色成分が入力されたかに応じてＤＡ変換部１４の処理対象を切り替えるようにしても良い。
また、ＤＡ変換部１４がＲＧＢ信号の各色成分について同じ基準階調電圧を使用することももちろん可能ではあるが、この場合には、ＲＧＢ信号の各色成分のうち、最もディジタル映像入力のダイナミックレンジが大きい色成分を基準として基準階調電圧が生成されることとなるため、他の色成分のダイナミックレンジは、最大限には利用できなくなる。
【００８１】
〔第６の実施形態〕
上記第１〜第５の実施形態においては、本発明を好適に実施した液晶表示装置について説明したが、本発明は画像処理装置として実施することも可能である。すなわち、本発明の主たる構成である画像処理部と、表示装置において表示させるためディジタル画像信号を電圧や電流値に変換するための変換部の基準信号の制御部とを備えた画像処理装置である。以下、このような画像処理装置について説明する。
図１６に、本発明を好適に実施した第６の実施形態に係る画像処理装置を示す。この画像処理装置は、図１３に示した本発明の第５の実施形態に係る液晶表示装置から画像処理部１１をそのまま切り出し、これに基準階調信号生成部１３Ｘ及び映像信号変換部１５を付け加えた構成である。
【００８２】
図１６に示す構成において、画像処理部１１は、上記本発明の第５の実施形態のものと同様の機能を有する。すなわち、本実施形態に係る画像処理装置は、第５の実施形態における基準階調信号生成部１３ＡとＤＡ変換部１４とを、液晶表示装置以外の表示装置一般に適用可能とするものである。
以下、基準階調信号生成部１３Ｘ及び映像信号変換部１５についてその詳細を説明する。
【００８３】
図１３において示したような液晶表示装置は、アナログ電圧によって駆動され、１フレーム期間あるアナログ電圧を画素が保持し続けるホールド型の表示を行う表示装置である。このため、ディジタル映像信号を表示装置の画素に書き込むための信号に変換する処理は、ＤＡ変換部１４が行っている。また、基準階調信号生成部１３Ａは、基準階調電圧を生成するためのものである。すなわち、基準階調信号生成部１３ＡやＤＡ変換部１４は、液晶表示装置に特有の構成である。
【００８４】
一方、基準階調信号生成部１３Ｘと映像信号変換部１５とは、その他の各種表示装置に適用可能な構成である。例えば、電流駆動型の電界発光表示装置（ＥＬＤ）では、電流と表示画素の輝度とがほぼ比例関係にあり、ディジタル映像信号を電流値に変換する必要がある。よって、ＥＬＤにおいては、映像信号変換部１５においてディジタル映像信号を電流値に変換し、この変換の基準となる電流値を基準階調信号１３Ｘが生成する。
また、パルス幅変調（ＰＷＭ）方式のプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）では、入力ディジタル映像信号値に応じて幅の異なるパルスのうちどのパルスをオンするのかを映像信号変換部１５が設定し、それぞれのパルス幅の長さを基準階調信号生成部１３Ｘが変更する。
【００８５】
以上のように、本実施形態において示した画像処理装置は、表示装置一般に適用可能な基準階調信号生成部１３Ｘ及び映像変換部１５と画像処理部１１とを有するため、これを各種表示装置に適用すれば、上記本発明の第１〜第５の実施形態の液晶表示装置と同様の効果を、表示装置の種類に関わらず得ることが可能となる。
【００８６】
なお、ここでは、ＥＬＤ及びＰＤＰを例に説明を行ったが、本実施形態に係る画像処理装置の効果はこれに限って得られるものではなく、投射型液晶表示装置やＰＷＭ型の投射型表示装置などにも適用可能であることは言うまでもない。
【００８７】
〔第７の実施形態〕
上記本発明の第６の実施形態においては、表示装置の種類に関わらず適用可能な画像処理装置について説明した。上記実施形態における画像処理部は、コンピュータにおけるソフトウエア処理によってその機能を実現することも可能である。よって、本実施形態においては、画像処理部の機能をソフトウエア処理によってコンピュータに実現させるための画像処理方法について説明する。
なお、画像処理部としての具体的な処理の内容は、上記第１〜第６の実施形態において示した処理と同様であることから、これらの処理を実行するためにコンピュータ上に実現される機能ブロックの構成についてのみ詳細に説明する。
【００８８】
図１７に、本実施形態に係る画像処理方法を実行するためにソフトウエア処理によってコンピュータ上に形成される機能ブロック及び各機能ブロックに入出力する信号を示す。映像ヒストグラム生成ブロックＳ１は、１画面分の映像データから輝度及びＲＧＢヒストグラムを生成する。補正パラメータ生成ブロックＳ２は、映像ヒストグラム生成ブロックＳ１において生成されたヒストグラムを基に、後述する画像処理演算ブロックＳ３へ出力する補正パラメータ及び外部の基準階調信号生成部へ出力する基準階調補正信号を生成する。画像処理ブロックＳ３は、補正パラメータ生成ブロックＳ２において生成された補正パラメータを基に、入力ディジタル映像（ディジタル映像入力信号）に対しディジタル画像処理演算を行う。
【００８９】
上記各ブロックは、第１〜第６の実施形態において示した画像処理部１１における機能と等価の機能を有している。以上の構成により、ディジタル画像処理部での演算を簡略化して、量子化誤差の蓄積を抑えるとともに、出力ダイナミックレンジを最大限利用した表示装置を得るための画像処理方法を提供できる。
【００９０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、各種画像処理のうち定数倍の演算と定数の加減算などＬＵＴで表現可能な処理を、表示装置の基準階調信号生成部の基準値を変化させることで等価的に行える。これにより、ディジタル画像処理部における演算を簡略化して量子化誤差の発生・蓄積を抑えるとともに、出力ダイナミックレンジを最大限に利用できる液晶表示装置、画像処理装置及び画像処理方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像処理工程と階調信号生成工程とを有する液晶表示装置の説明図である。
【図２】ＤＡ変換部の入出力関係と基準階調信号生成部からの出力電圧との関係を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる液晶表示装置を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における基準階調信号生成部の一構成例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかる液晶表示装置を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における基準階調信号生成部の構成を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態にかかる液晶表示装置の構成を示す図である。
【図８】本発明を第３の実施形態にかかる液晶表示装置に搭載された画像処理機能と同じ処理を行う従来の構成の液晶表示装置の構成を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態における基準階調信号生成部の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態における基準階調信号生成部の別の構成例を示す図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態にかかる液晶表示装置の構成を示す図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態における基準階調信号生成部一つの構成を示す図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態にかかる液晶表示装置の構成を示す図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態において、コントラスト補正値を設定するための構成を示す図である。
【図１５】映像シーンの変化と適用したコントラスト補正量との関係を示す図である。
【図１６】本発明の第６の実施形態にかかる画像処理装置の構成を示す図である。
【図１７】本発明の第７の実施形態にかかる画像処理方法を実行するためにソフトウエアによってコンピュータ上に実現される機能ブロックを示す図である。
【図１８】液晶表示部の画素に印加する電圧−輝度特性の例を示す図である。
【符号の説明】
１１  画像処理部
１２  液晶表示部
１３、１３Ａ  基準階調信号生成部
１４、１４Ａ  ＤＡ変換部
１５  映像信号変換部
２１、２１Ａ、２１Ｃ  補正パラメータ生成部
２２  ディジタル画像処理部
２２Ａ  ３×３マトリクス変換部
２２Ｂ  コントラスト補正部
２３  ディジタル信号生成部
２４  セレクタ
２５  基準階調信号演算部
２６  デマルチプレクサ
２７  電圧保持回路
２８  フレームバッファ
２９  映像ヒストグラム生成部
３１  走査線
３２  信号線
３３  走査線ドライバ
３４  信号線ドライバ
３５  画素
３６  補助容量
３７  薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
４１  レジスタ
４２  コントラスト補正値演算部
【図１】
2004343560.tif 000003
【図２】
2004343560.tif 000004
【図３】
2004343560.tif 000005
【図４】
2004343560.tif 000006
【図５】
2004343560.tif 000007
【図６】
2004343560.tif 000008
【図７】
2004343560.tif 000009
【図８】
2004343560.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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