(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックス状に画素が配置された表示装置の各画素にデータを表示させる色信号を補正する色信号補正回路であって、
Ｎビットの色信号が入力される色信号入力手段と、
該色信号入力手段に入力された、任意の画素に対応する第１の色信号と、該任意の画素に隣接した第１の隣接画素に対応する第２の色信号と、該任意の画素における該第１の隣接画素と反対側に隣接した第２の隣接画素に対応する第３の色信号と、をそれぞれ記憶する色信号データ記憶手段と、
該第２の色信号及び該第３の色信号を加算して加算値データを算出する加算手段と、
該第１の色信号を２倍化して２倍化色信号データを算出する２倍化手段と、
該加算値データから該２倍化色信号データを減算して差分値を算出する第１比較手段と、
該差分値に応じてＬＳＢを定める第１ＬＳＢ決定手段と、
該２倍化色信号データの上位Ｎビットと該ＬＳＢとを加算して、Ｎ＋１ビットの色信号を生成する色信号生成手段と、を備えたことを特徴とする色信号補正回路。
【請求項２】
前記第１ＬＳＢ決定手段は、前記差分値が、０又は負の場合はＬＳＢを０とし、正の場合はＬＳＢを１とすることを特徴とする請求項１に記載の色信号補正回路。
【請求項３】
前記差分値と所定の基準値とを比較する第２比較手段と、
該第２比較手段の比較結果において前記差分値が、所定の基準値以上の場合はＬＳＢを０とし、所定の基準値未満の場合はＬＳＢを１とする第２ＬＳＢ決定手段と、を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の色信号補正回路。
【請求項４】
前記第１ＬＳＢ決定手段が定めたＬＳＢと、前記第２ＬＳＢ決定手段が定めたＬＳＢと、を選択する選択手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載の色信号補正回路。
【請求項５】
前記所定の基準値は、前記差分値における補正画素数比率の増加が、収束した時の前記差分値に設定することを特徴とする請求項３又は４に記載の色信号補正回路。
【請求項６】
前記所定の基準値が７であることを特徴とする請求項５に記載の色信号補正回路。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかの色信号補正回路を備え、複数種類の色信号で構成された色画像データに対して、少なくとも該複数種類の色信号のうちの１つに対して補正を行うことを特徴とする色信号補正装置。
【請求項８】
前記複数種類の色信号は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素用であることを特徴とする請求項７に記載の色信号補正装置。
【請求項９】
Ｎビットの色信号を入力する色信号入力ステップと、
該色信号入力ステップで入力される任意の画素に対応する第１の色信号と、該任意の画素に隣接する第１の隣接画素に対応する第２の色信号と、該任意の画素における該第１の隣接画素と反対側に隣接する第２の隣接画素に対応する第３の色信号と、をそれぞれ記憶する色信号記憶ステップと、
該第２の色信号及び第３の色信号の加算値データを算出する加算値算出ステップと、
該第１の色信号を２倍化して２倍化色信号データを算出する２倍化値算出ステップと、
該加算値データから該２倍化色信号データを減算して差分値を算出する第１比較ステップと、
該第１比較ステップの比較結果に応じてＬＳＢを定める第１ＬＳＢ決定ステップと、
該２倍化色信号データの上位Ｎビットと、該第１ＬＳＢ決定ステップで定めたＬＳＢと、を加算して、Ｎ＋１ビットの色信号を生成する色信号生成ステップと、を備えたことを特徴とする色信号補正方法。
【請求項１０】
Ｎビットの色信号を入力する色信号入力ステップと、
該色信号入力ステップで入力される任意の画素に対応する第１の色信号と、該任意の画素に隣接する第１の隣接画素に対応する第２の色信号と、該任意の画素における該第１の隣接画素と反対側に隣接する第２の隣接画素に対応する第３の色信号と、をそれぞれ記憶する色信号記憶ステップと、
該第２の色信号及び第３の色信号の加算値データを算出する加算値算出ステップと、
該第１の色信号を２倍化して２倍化色信号データを算出する２倍化値算出ステップと、
該加算値データから該２倍化色信号データを減算した差分値を算出する第１比較ステップと、
該第１比較ステップの比較結果に応じてＬＳＢを定める第１ＬＳＢ決定ステップと、
該２倍化色信号データの上位Ｎビットと、該第１ＬＳＢ決定ステップで定めたＬＳＢと、を加算して、Ｎ＋１ビットの色信号を生成する色信号生成ステップと、をコンピュータに実行させるための色信号補正プログラム。
【請求項１１】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の色信号補正回路、又は請求項７若しくは８に記載の色信号補正装置を含む構成であることを特徴とする表示装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の色信号補正プログラムを実行する制御手段を備えたことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置の駆動制御分野に関し、特に、表示装置の色信号補正のために用いる色信号補正回路、色信号補正装置、色信号補正方法、及び色信号補正プログラム、並びに表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器等に用いられるカラー表示装置は、年々高性能化している。この傾向は、液晶ＴＶなどに搭載された大型表示装置のみならず、携帯電話やゲーム機等の携帯機器に搭載された小型表示装置においても顕著となっている。
【０００３】
例えば、携帯ゲーム機では、従来、アニメーション画像等の低階調カラー信号で表示可能な画像を表示していた。しかし、最近では顧客の要望として、例えば３次元空間内の物体に陰影を付けた自然画のような、高画質のカラー画像表示が求められるようになっている。そこで、これに対応すべく、表示装置やその制御回路で一層の高階調（多階調）な色信号を扱えるようにするための工夫が必要となっている。
【０００４】
ここで、色信号とは、表示装置にマトリックス状に配置された各画素に表示する画像等の表示データ（色成分データ）、つまり、画素の輝度を制御するための階調表示値のことである。
【０００５】
従来の液晶表示装置は、以下のような構成である。図１１は、従来の液晶表示装置のブロック図である。液晶表示装置１０１は、液晶表示モジュール７と外部ホストシステム８とが、システムバス９を介して接続された構成である。また、液晶表示モジュール７は、液晶表示パネルユニット１１、液晶駆動コントローラ（以下、ＬＣＤＣと称する。）１２、及び表示メモリ１３によって構成されている。外部ホストシステム８は、ＣＰＵ１５、システムメモリ（System Memory）１６、及びＩ／Ｏシステム（I/O System）１７によって構成されている。
【０００６】
液晶表示パネルユニット１１は、例えば、マトリックス状に配置された画素を有するＴＦＴ方式による液晶パネルと、この液晶パネルを駆動するため画像表示データに応じた階調表示用電圧を液晶パネルのＴＦＴのソースラインに印加するソースドライバと、走査制御信号として液晶パネルのＴＦＴゲートラインに印加するゲートドライバと、階調表示用電圧を生成する液晶駆動電圧発生回路等を備えた構成である。また、液晶表示パネルユニット１１がＳＴＮ方式による液晶パネルを備えた構成の場合は、上記のソースドライバ及びゲートドライバに替えて、セグメントドライバ及びコモンドライバを使用する。
【０００７】
ＬＣＤＣ１２は、外部ホストシステム８からの制御により、上記のソースドライバやゲートドライバを制御するための制御信号と、ソースドライバに画像表示信号（データ）と、を出力するためのコントローラ回路である。また、ＬＣＤＣ１２は、外部ホストシステム８や表示メモリ１３と、信号やデータをやり取りするためのインタフェース部２１と、表示メモリ１３から画像表示データを読み出して、液晶表示パネルユニット１１内のソースドライバへの制御信号を生成して出力する信号処理部２２と、を備えた構成である。
【０００８】
ＬＣＤＣ１２からは、画像表示データを転送する転送クロック信号、水平同期期間単位で転送する画像表示データの転送開始を制御するソースドライバスタートパルス信号（水平同期信号）、走査制御信号の走査開始を制御するゲートドライバスタートパルス信号（垂直同期信号）、及び液晶パネルの交流駆動を行うための交流化信号等の制御信号が出力される。
【０００９】
外部ホストシステム８は、Ｉ／Ｏシステム１７を介して外部から入力された画像表示データを、液晶表示モジュール７に転送するとともに、システムバス９を介して液晶表示モジュール７を制御するための一般的なＣＰＵシステムである。
【００１０】
最近の液晶表示パネルユニットの中には、計１８ビットの画像表示データに対応した階調表示を行うＴＦＴ方式液晶表示パネルユニットがある。この液晶表示パネルユニットでは、カラー画像表示データとして、１ドットを構成するＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各画素用の階調表示値として、それぞれ６ビットを割り当てて６４階調表示（＝２6）を行っている。この液晶表示パネルユニットを含む液晶表示モジュールの制御を行うために、外部ホストシステムとしては、専用の制御プロセッサを使用するのではなく、一般的な汎用制御プロセッサを用いたＣＰＵシステムを用いて制御している。これは、一般的な汎用制御プロセッサを用いたＣＰＵシステムは、低コストであり、汎用的な取扱いができるからである。
【００１１】
このような汎用制御プロセッサが取り扱えるデータのビット数は、制御プロセッサに対応して８ビット、１６ビット、２４ビット、３２ビットなど、８の整数倍（４の整数倍）となるように構成されている。
【００１２】
現在、１６ビットで構成される画像表示データは、カラー画像の場合６５５３６（＝２16）色を表現可能であるが、この画像表示データに使用されるカラーデータパターンでは、主に５−６−５フォーマットが一般的に使用されている。５−６−５フォーマットでは、階調表示値として、Ｒに５ビット、Ｇに６ビット、Ｂに５ビットを割り当てて、計１６ビットの画像表示データとしている。
【００１３】
一方、ＴＦＴ方式液晶表示パネルユニットでは、先に説明したように、階調表示値としてＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれに６ビットを割り当てて均等なビット構成とし、計１８ビットの画像表示データが入力され、処理されるようになっている。
【００１４】
したがって、図１１に示した液晶表示モジュール７では、外部ホストシステム８から出力され、システムバス９を介してＬＣＤＣ１２に入力される画像表示データが、１６ビット構成となっている場合であれば、このデータをＬＣＤＣ１２の信号処理部２２において、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素にそれぞれ６ビットの階調表示値を割り当てた計１８ビットの画像表示データに変換又は補正する必要がある。
【００１５】
このため、ＬＣＤＣ１２の信号処理部２２では、計１８ビットの画像表示データと１６ビットの画像表示データとの整合をとるために、Ｒ画素及びＢ画素の５ビット画像表示データを、６ビット画像表示データに拡張する階調補正を行っている。
【００１６】
この階調補正の従来技術としては、以下のような方式が主に使用されていた。
【００１７】
（１）ＬＳＢ（Least Significant Bit：最下位ビット）固定方式
この方式では、５ビット画像表示データに最下位ビット（ＬＳＢ）として１ビットを新たに追加して６ビットとした上で、この新たなＬＳＢを機械的に“１”又は“０”に設定する。
【００１８】
（２）ＭＳＢ（Most Significant Bit：最上位ビット）反復方式
この方式では、ＬＳＢ固定方式とは異なり、５ビット画像表示データに最下位ビット（ＬＳＢ）として１ビットを新たに追加して６ビットとした上で、最上位ビット（ＭＳＢ）のデータと同じ値を最下位ビット（ＬＳＢ）のデータとして設定する。
【００１９】
（３）階調パレット方式
この方式では、画像表示データ（５ビット）と画像表示データ（６ビット）との関係をパレット（ルックアップテーブル（ＬＵＴ）、又は変換テーブルとも称する。）で関連付けており、ある画像表示データを入力すると、対応する画像表示データが出力される。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のいずれの方式も、色再現性（階調表示の再現性）において問題があった。以下、各方式の問題点について、８×８画素の画像例を用いて、画像表示データ（５ビット）の色成分データ（階調表示データ）を画像表示データ（６ビット）に拡張して階調補正する際に、色成分データがどのように変換されるかを例に挙げて説明する。
【００２１】
図１２は、ＬＣＤＣに入力する５ビットで構成した画像表示データ（元画像データ）の表示パターン図の一例である。図１２において、○印のそれぞれが１つの画素を示し、○印の中に記した数値が、画素に対応する色成分データ値（階調表示データ値）であり、以降の表示パターン図も同様である。本例では、対象とする色成分が５ビットの値で示されるため、００ｈ〜１Ｆｈ（末尾のｈは１６進数表記を表す。以下、同様である。）の３２個（２5＝３２）の値を表示可能であり、図１２には、左上（画面上の座標Ｘ＝０，Ｙ＝０）から右下（画面上の座標Ｘ＝７，Ｙ＝７）にかけて、００ｈ〜１Ｆｈの３２個の値が２画素ずつ順に増加するよう配置している。
【００２２】
なお、本説明では、５ビットデータ表現時及び６ビットデータ表現時の値００ｈを、最も暗い表示に対応するデータとする。また、５ビットデータ表現時の値１Ｆｈを、最も明るい表示に対応データとしている。さらに、６ビットデータ表現時の値３Ｆｈを、最も明るい表示に対応するデータとしている。
【００２３】
１．ＬＳＢ固定方式による階調補正
図１３及び図１４は、図１２に示した元画像データをＬＳＢ固定方式によって階調補正した表示パターン図である。まず、元画像における色成分データのＬＳＢに“０”データを追加して、６ビットに階調補正（拡張）した場合を説明する。この方式による階調補正では、図１３に示したように、例えば、座標Ｘ＝６，Ｙ＝７の画素における元画像の５ビット表現時における最も明るい値１Ｆｈは、値３Ｅｈに変換されている。一方、前記のように、６ビットデータ表現時の値３Ｆｈを、最も明るい表示に対応するデータとしている。このように、この変換方法では、表示パネルでの表示可能な最明点が表示できないことになる。
【００２４】
次に、元画像における色成分のＬＳＢに“１”データを追加して、６ビットに拡張して階調補正した場合を説明する。この方式による階調補正では、図１４に示したように、例えば、座標Ｘ＝０，Ｙ＝０の画素における元画像の５ビット表現時における最も暗い値００ｈは、値０１ｈに変換されている。前記のように、６ビットデータ表現時の最も暗い値は００ｈなので、この変換方法では、表示パネルでの表示できる最暗点が表示できないことになる。
【００２５】
また、ＬＳＢ固定方式の場合、図１３及び図１４に示したように、上記のいずれの方法でも、階調補正後に表示できるデータの種類は３２種類（３２階調表示）である。つまり、これらの方法では、表示パネルの持つべき６ビット表現性能（２6＝６４階調表示）を出し切れていないことになる。
【００２６】
２．ＭＳＢ反復方式による階調補正
図１５は、図１２に示した元画像データをＭＳＢ反復方式によって階調補正した表示パターン図である。同図で、影を付けた画素（画像上の座標Ｘ＝７，Ｙ＝３及びＸ＝０，Ｙ＝４）に注目すると、図１２に示した元画像データでは、これら２つの画素での画像表示データ（５ビット）は、０Ｆｈ（０１１１１），１０ｈ（１００００）という連続した値になっている。しかし、階調補正（ビット拡張変換）後は、１Ｅｈ（０１１１１０），２１ｈ（１００００１）という大きく離散した値になっている。
【００２７】
すなわち、連続した明るさの変化の中で、著しい離散点が生じている。この処理方法では、ＬＳＢ固定方法で生じる最暗点、最明点が表現できないという問題は発生しないが、明るさの変化の中で離散点が生じるという欠点がある。また、この方法でも、階調補正後に表示できるデータの種類は３２種類（３２階調表示）である。つまり、この方法でも、表示パネルの持つべき６ビット表現性能を出し切れていないことになる。
【００２８】
このように、ＬＳＢ固定方式やＭＳＢ反復方式では、差分ビットの伸張処理の際に画像の特性が考慮されずに単純な方式により処理されるため、表示パネルが本来持つ色表現性能を生かすことができないという問題点がある。
【００２９】
３．パレット方式による階調補正
図１６は、（Ａ）が図１２に示した元画像データをパレット方式によって階調補正した表示パターン図であり、（Ｂ）がパレットの例である。
【００３０】
図１６（Ａ）における座標Ｘ＝５，Ｙ＝７及びＸ＝６，Ｙ＝７の画素における画像表示データ（５ビット）から画像表示データ（６ビット）への階調補正（ビット拡張変換）に注目すると、図１２では、連続した画像表示データとなっているが、パレットの設定値により離散した値（他の変換幅より大きい変換幅）に変換されていることがわかる。すなわち、連続した明るさの変化の中で著しい離散点が生じている。
【００３１】
パレットを使用する本方式は、ＭＳＢ反復方式に比べて離散点を任意に選択できるという特徴を持つ。しかしながら、この方式でもパレットに含まれるデータの種類は３２種類である。つまり、この方式でも、表示パネルの持つ６ビット表現性能を出し切ることはできない。
【００３２】
また、階調パレット方式は、設定値を任意に変更可能であることから、γ補正等の階調表現をユーザが任意に設定できるという柔軟性を持つ。しかし、値を一旦設定すると、全ての画面にその設定が使用されてしまうことから、自然画像、グラフィック画像、アニメーション画像などの絵柄の内容に合わせて、パレットを設定することが必要である。よって、ユーザの負担が大きく、たとえ表示対象に合わせて設定しても、多くの場合、表示パネルが持つ色表現能力を出し切ることができないという問題点は同じである。
【００３３】
以上述べたように、上記の従来技術では、ユーザに負担を与えずに、かつ、表示対象に依存せずに、表示装置の持つ高い色階調出力性能を活用した高品質なカラー画像データを得ることができないという問題がある。
【００３４】
そこで、本発明は上記の問題を解決するために創作したものであり、その第１の目的は、連続的に変化する色画像データ特性に最適化した色画像データ補正が可能な色信号補正回路、色信号補正装置、色信号補正方法及び色信号補正プログラム、並びに表示装置を提供することである。また、第２の目的は、文字データ等の特定画像データにみられる非連続的に変化するシャープな色画像データ特性にも最適化した色画像データ補正が可能な色信号補正回路、色信号補正装置、色信号補正方法及び色信号補正プログラム、並びに表示装置を提供することである。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【００３６】
（１）マトリックス状に画素が配置された表示装置の各画素にデータを表示させる色信号を補正する色信号補正回路であって、Ｎビットの色信号が入力される色信号入力手段と、該色信号入力手段に入力された、任意の画素に対応する第１の色信号と、該任意の画素に隣接した第１の隣接画素に対応する第２の色信号と、該任意の画素における該第１の隣接画素と反対側に隣接した第２の隣接画素に対応する第３の色信号と、をそれぞれ記憶する色信号データ記憶手段と、該第２の色信号及び該第３の色信号を加算して加算値データを算出する加算手段と、該第１の色信号を２倍化して２倍化色信号データを算出する２倍化手段と、該加算値データから該２倍化色信号データを減算した差分値を算出する第１比較手段と、該差分値に応じてＬＳＢを定める第１ＬＳＢ決定手段と、該２倍化色信号データの上位Ｎビットと該ＬＳＢとを加算して、Ｎ＋１ビットの色信号を生成する色信号生成手段と、を備えたことを特徴とする。
【００３７】
この構成において、色信号補正回路は、マトリックス状に画素が配置された表示装置の各画素にデータを表示させる色信号を補正するために、色信号入力手段に入力されたＮビットの色信号における任意の画素に対応する第１の色信号と、該任意の画素に隣接した第１の隣接画素に対応する第２の色信号と、該任意の画素における該第１の隣接画素と反対側に隣接した第２の隣接画素に対応する第３の色信号と、を色信号データ記憶手段でそれぞれ記憶し、加算手段で第２の色信号及び第３の色信号を加算して加算値データを算出し、また、２倍化手段で第１の色信号を２倍化して２倍化色信号データを算出し、加算値データと２倍化色信号データとの差分値を第１比較手段で算出して、第１ＬＳＢ決定手段で差分値に応じて定めたＬＳＢと、該２倍化色信号データの上位Ｎビットと、を色信号生成手段で加算して、Ｎ＋１ビットの色信号を生成する。
【００３８】
したがって、カラー画像の色成分に対して、簡単な回路で色画質の連続性のある色信号補正を行って、色分解能を向上させることができ、拡張される前のデータでは切り捨てられている下位ビットの値を、演算処理を行った上で比較し、推定により復元して、高品位な画像表示を実現することが可能となる。なお、ＬＳＢは、最下位ビット（Least Significant Bit）のことである。
【００３９】
（２）前記第１ＬＳＢ決定手段は、前記差分値が、０又は負の場合はＬＳＢを０とし、正の場合はＬＳＢを１とすることを特徴とする。
【００４０】
この構成において、第１ＬＳＢ決定手段は、加算手段で第２の色信号及び第３の色信号を加算して算出した加算値データと、２倍化手段で第１の色信号を２倍化して算出した２倍化色信号データと、の差分値が、０又は負の場合はＬＳＢを０とし、正の場合はＬＳＢを１とする。したがって、色再現性の良い色信号補正を行うことが可能となる。
【００４１】
（３）前記差分値と所定の基準値とを比較する第２比較手段と、該第２比較手段の比較結果において、前記差分値が、所定の基準値以上の場合はＬＳＢを０とし、所定の基準値未満の場合はＬＳＢを１とする第２ＬＳＢ決定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００４２】
この構成において、色信号補正回路は、加算手段で第２の色信号及び第３の色信号を加算して算出した加算値データと、２倍化手段で第１の色信号を２倍化して算出した２倍化色信号データと、の差分値と、所定の基準値と、を比較し、第２ＬＳＢ決定手段で、差分値が、所定の基準値以上の場合はＬＳＢを０とし、所定の基準値未満の場合はＬＳＢを１に決定する。したがって、輪郭が明確な画像に対して、輪郭をぼかすことなく色信号補正を行い、色分解能を向上させることが可能となる。
【００４３】
（４）前記第１ＬＳＢ決定手段が定めたＬＳＢと、前記第２ＬＳＢ決定手段が定めたＬＳＢと、を選択する選択手段を備えたことを特徴とする。
【００４４】
この構成において、色信号補正回路は、選択手段で第１ＬＳＢ決定手段が定めたＬＳＢと、第２ＬＳＢ決定手段が定めたＬＳＢと、を選択する。したがって、色信号の補正を行う画像に応じたＬＳＢを選択することが可能となる。
【００４５】
（５）前記所定の基準値は、前記差分値における補正画素数比率の増加が、収束した時の前記差分値に設定することを特徴とする。
【００４６】
この構成において、色信号補正回路は、第２比較手段が差分値と比較する所定の基準値を、差分値における補正画素数比率の増加が、収束した時における前記差分値に設定する。したがって、多様な画像に対して最適な色信号補正を行い、色分解能を向上させることが可能となる。
【００４７】
（６）前記所定の基準値が７であることを特徴とする。
【００４８】
この構成において、第２比較手段が差分値と比較する所定の基準値は、７である。したがって、顔や文字の輪郭部を表示した画像のように、離散的に変化する部分が含まれる場合に、輪郭がぼけることなく、シャープな画像補正を行うことが可能となる。
【００４９】
（７）（１）乃至（６）のいずれかの色信号補正回路を備え、複数種類の色信号で構成された色画像データに対して、少なくとも該複数種類の色信号のうちの１つに対して補正を行うことを特徴とする。
【００５０】
この構成において、色信号補正装置は（１）乃至（６）のいずれかの色信号補正回路を備え、複数種類の色信号のうちの１つに対して少なくとも補正を行う。したがって、カラー画像の色成分に対して、簡単な回路で色画質の不連続性のない色信号補正を行い、色分解能を向上させることができる色信号補正装置を提供することが可能となる。
【００５１】
（８）前記複数種類の色信号は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素用であることを特徴とする。
【００５２】
この構成において、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素用の色画像データとして入力された複数種類の色信号の補正を行う。したがって、カラー画像の色成分に対して、色分解能を向上させることが可能となる。
【００５３】
（９）Ｎビットの色信号を入力する色信号入力ステップと、該色信号入力ステップで入力される任意の画素に対応する第１の色信号と、該任意の画素に隣接する第１の隣接画素に対応する第２の色信号と、該任意の画素における該第１の隣接画素と反対側に隣接する第２の隣接画素に対応する第３の色信号と、をそれぞれ記憶する色信号記憶ステップと、該第２の色信号及び第３の色信号の加算値データを算出する加算値算出ステップと、該第１の色信号を２倍化して２倍化色信号データを算出する２倍化値算出ステップと、該加算値データから該２倍化色信号データを減算した差分値を算出する第１比較ステップと、該第１比較ステップの比較結果に応じてＬＳＢを定める第１ＬＳＢ決定ステップと、該２倍化色信号データの上位Ｎビットと、該第１比較ステップの比較結果に応じて定められるＬＳＢと、を加算して、Ｎ＋１ビットの色信号を生成する色信号生成ステップと、を備えたことを特徴とする。
【００５４】
この構成においては、Ｎビットの色信号を入力する色信号入力ステップと、色信号入力ステップで入力される任意の画素に対応する第１の色信号と、任意の画素に隣接する第１の隣接画素に対応する第２の色信号と、任意の画素における第１の隣接画素と反対側に隣接する第２の隣接画素に対応する第３の色信号と、をそれぞれ記憶する色信号記憶ステップと、第２の色信号及び第３の色信号の加算値データ算出する加算値算出ステップと、第１の色信号を２倍化して２倍化色信号データを算出する２倍化値算出ステップと、加算値データから２倍化色信号データを減算した差分値を算出する第１比較ステップと、第１比較ステップの比較結果に応じてＬＳＢを定める第１ＬＳＢ決定ステップと、２倍化色信号データの上位Ｎビットと、第１比較ステップの比較結果に応じて定められるＬＳＢと、を加算して、Ｎ＋１ビットの色信号を生成する色信号生成ステップと、を行うことで色信号を補正する。
【００５５】
したがって、カラー画像の色成分に対して、色画質の不連続性のない色信号補正を行い、色分解能を向上させることができる方法を提供することが可能となる。
【００５６】
（１０）Ｎビットの色信号を入力する色信号入力ステップと、該色信号入力ステップで入力される任意の画素に対応する第１の色信号と、該任意の画素に隣接する第１の隣接画素に対応する第２の色信号と、該任意の画素における該第１の隣接画素と反対側に隣接する第２の隣接画素に対応する第３の色信号と、をそれぞれ記憶する色信号記憶ステップと、該第２の色信号及び第３の色信号の加算値データを算出する加算値算出ステップと、該第１の色信号を２倍化して２倍化色信号データを算出する２倍化値算出ステップと、該加算値データから該２倍化色信号データを減算した差分値を算出する第１比較ステップと、該第１比較ステップの比較結果に応じてＬＳＢを定める第１ＬＳＢ決定ステップと、該２倍化色信号データの上位Ｎビットと、該第１比較ステップの比較結果に応じて定められるＬＳＢと、を加算して、Ｎ＋１ビットの色信号を生成する色信号生成ステップと、をコンピュータに実行させる。
【００５７】
この構成においては、Ｎビットの色信号を入力する色信号入力ステップと、色信号入力ステップで入力される任意の画素に対応する第１の色信号と、任意の画素に隣接する第１の隣接画素に対応する第２の色信号と、任意の画素における第１の隣接画素と反対側に隣接する第２の隣接画素に対応する第３の色信号と、をそれぞれ記憶する色信号記憶ステップと、第２の色信号及び第３の色信号の加算値データを算出する加算値算出ステップと、第１の色信号を２倍化して２倍化色信号データを算出する２倍化値算出ステップと、加算値データから２倍化色信号データを減算した差分値を算出する第１比較ステップと、第１比較ステップの比較結果に応じてＬＳＢを定める第１ＬＳＢ決定ステップと、２倍化色信号データの上位Ｎビットと、第１比較ステップの比較結果に応じて定められるＬＳＢと、を加算して、Ｎ＋１ビットの色信号を生成する色信号生成ステップと、からなるプログラムをコンピュータに実行させて色信号を補正する。
【００５８】
したがって、カラー画像の色成分に対して、色画質の不連続性のない色信号補正を行い、色分解能を向上させることができる色信号補正プログラムを提供することが可能となる。
【００５９】
（１１）（１）乃至（６）のいずれか１項に記載の色信号補正回路、又は（７）若しくは（８）に記載の色信号補正装置を含む構成であることを特徴とする。
【００６０】
この構成において、表示装置は、（１）乃至（６）のいずれか１項に記載の色信号補正回路、又は（７）若しくは（８）に記載の色信号補正装置を含む構成である。したがって、カラー画像の色成分に対して、簡単な回路で色画質の不連続性のない色信号補正を行って色分解能を向上させることができる表示装置を提供することが可能となる。
【００６１】
（１２）（１０）に記載の色信号補正プログラムを実行する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００６２】
この構成において、表示装置は、制御手段で（１０）に記載の色信号補正プログラムを実行する。したがって、カラー画像の色成分に対して、色信号補正プログラムを実行することで、色画質の不連続性のない色信号補正を行い、色分解能を向上させることができる表示装置を提供することが可能となる。
【００６３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、液晶表示装置において、５−６−５フォーマットである１６ビット（Ｒ：５ビット、Ｇ：６ビット、Ｂ：５ビット）の画像表示データを、液晶パネルに入力される１８ビット（Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれ６ビット）画像表示データに拡張変換して、階調補正する例について説明する。
【００６４】
本例に関しては、Ｒ及びＢの階調補正に対して、各々同様の手段が必要である。
【００６５】
まず、本発明の液晶表示装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置のシステム構成例を示したブロック図である。液晶表示装置１は、図１１に示した液晶表示装置１０１にＣＤＥ処理回路１４を追加した構成であり、図１１と同一部分には同一符号を付している。
【００６６】
ここで、ＣＤＥ処理とは、色深度拡張処理（Color Depth Expander）のことであり、本発明における階調補正（拡張変換）処理を指す。
【００６７】
液晶表示装置１は、液晶表示モジュール７ａと外部ホストシステム８とが、システムバス９を介して接続された構成である。また、液晶表示モジュール７ａは、液晶表示パネルユニット１１、ＬＣＤＣ１２、表示メモリ１３、及びＣＤＥ処理回路１４によって構成されている。外部ホストシステム８は、ＣＰＵ１５、システムメモリ（System Memory）１６、及びＩ／Ｏシステム（I/O System）１７ によって構成されている。
【００６８】
液晶表示パネルユニット１１は、例えば、マトリックス状に配置された画素を有するＴＦＴ方式による液晶パネルと、この液晶パネルを駆動するため画像表示データに応じた階調表示用電圧を液晶パネルのＴＦＴのソースラインに印加するソースドライバと、走査制御信号として液晶パネルのＴＦＴゲートラインに印加するゲートドライバと、階調表示用電圧を生成する液晶駆動電圧発生回路等を備えた構成である。また、ＳＴＮ方式による液晶パネルでは、上記のソースドライバ及びゲートドライバに替えて、セグメントドライバ及びコモンドライバを使用する。
【００６９】
ＬＣＤＣ１２は、外部ホストシステム８の制御により、上記のソースドライバやゲートドライバを制御するための制御信号と、ソースドライバに画像表示データと、を出力するためのコントローラ回路である。また、ＬＣＤＣ１２は、外部ホストシステム８や表示メモリ１３と、信号やデータをやり取りするためのインタフェース部２１と、表示メモリ１３から画像表示データを読み出して、液晶表示パネルユニット１１内のソースドライバへの制御信号を、生成して出力する信号処理部２２と、を備えた構成である。
【００７０】
ＬＣＤＣ１２からは、画像表示データを転送する転送クロック信号、水平同期期間単位で転送する画像表示データの転送開始を制御するソースドライバスタートパルス信号（水平同期信号）、走査制御信号の走査開始を制御するゲートドライバスタートパルス信号（垂直同期信号）、及び液晶パネルの交流駆動を行うための交流化信号等の制御信号が出力される。これらの制御信号は、ＣＤＥ処理回路１４内を介してタイミングを調整して、液晶表示パネルユニット１１に出力しても良い。
【００７１】
また、ＬＣＤＣ１２からＣＤＥ処理回路１４に出力される制御信号は、画像表示データを転送する転送クロック、ＣＤＥ処理回路１４内で画像表示データを用いて演算等を行う際の所定のタイミングでデータをやり取りするためのラッチ信号等がある。
【００７２】
ＣＤＥ処理回路１４は、ＬＣＤＣ１２から送られてきた画像の色信号をＣＤＥ処理により階調補正し、液晶表示パネルユニット１１に階調補正した画像信号を出力する。また、ＣＤＥ処理回路１４は、ＬＣＤＣ１２の信号処理部と液晶表示パネルユニットの間に設置された構成である。
【００７３】
外部ホストシステム８は、Ｉ／Ｏシステム１７を介して外部から入力された画像表示データを液晶表示モジュール７ａに転送するとともに、システムバス９を介して液晶表示モジュール７ａを制御するための一般的なＣＰＵシステムである。
【００７４】
なお、図１では、ＣＤＥ処理回路１４を液晶表示パネルユニット１１とＬＣＤＣ１２との間に設置した例を記載しているが、これは、従来技術との比較が容易であるように配置した例であり、これに限定されるものではない。例えば、ＬＣＤＣ１２の信号処理部２２にＣＤＥ処理回路１４を設置して、これらを１チップ化しても良い。
【００７５】
また、ＣＤＥ処理回路を含むＬＣＤＣは、図１に示した例のように、個別の回路で実現しても良いが、汎用的処理を可能にするため、マイクロプロセッサで構成し、ＣＤＥ処理を行う機能を有するものでも良い。この際、後述するＣＤＥ処理のフロープログラムを外部ホストシステム８のシステムメモリ１６に記憶させておき、外部ホストシステム８からＬＣＤＣ１２に、このプログラムを実行させるように制御することで、本発明のＣＤＥ処理機能が実現できる。
【００７６】
次に、本発明の液晶表示装置が備えたＣＤＥ処理回路で行うＣＤＥ処理について説明する。図２は、画像表示データ（元画像データ）の画素の位置及び画素データを示した表示パターン図である。図２に示したように、座標Ｙ＝１上の任意の画素Ｘｎは、第１の色信号である画像表示データ（５ビット）が０Ｆｈの値であるとする。また、画素Ｘｎに隣接する第１の隣接画素である画素Ｘｎ-1の、第２の色信号である画像表示データは０Ｆｈ、画素Ｘｎの画素Ｘｎ-1と反対側に隣接する第２の隣接画素である画素Ｘｎ+1の、第３の色信号である画像表示データは１０ｈの値であるとする。
【００７７】
ここで、画素Ｘｎ-1の階調表示値（以下、単に値とも称する。）をＡ、画素Ｘｎ+1の値をＢ、画素Ｘｎの真の値をＺとすると、画素Ｘｎ-1及び画素Ｘｎ+1における画素の位置及び明るさの関係は、図３に示したようになる。図３は、隣接する２つの画素データから対象画素の補正値を求める際の原理説明図である。
【００７８】
図２（Ｂ）では、画素Ｘｎの値は画素Ｘｎ-1の値に等しいが、画像が十分滑らかに階調変化する場合、画素Ｘｎの本来の階調表示値は、画素Ｘｎ-1の値及び画素Ｘｎ+1の値の中間にあると考えるのが妥当である。つまり、画素Ｘｎの値Ｚは、画像表示データ（５ビット）値に量子化される時に丸められ、すなわち、切捨て又は切上げされて、図３に示したようにＡ又はＢの値となっているはずである。
【００７９】
しかし、実際のこのような処理では、切上げは行わないのが普通である。これは、切上げ処理を行うと、ＬＳＢの切上げ処理が上位ビットに影響を与え、順次上位ビットを処理していくと、処理時間が大きくなるためである。また、最悪の場合、ＭＳＢも変化してオーバフロー状態が発生してしまうことがあり、処理に不都合が生じたり、処理が複雑になったりするためである。よって、上記の処理では、切捨て処理を行うのが一般的である。
【００８０】
以上のことより、表示画像が画面の右方向に明るくなる場合、画素Ｘｎの真の値Ｚは、Ａ≦Ｚ＜Ｂの間に存在し、画素Ｘｎは切り捨てられてＡ値（５ビット）になっていると推定される。
【００８１】
そこで、画素Ｘｎの真の値Ｚを求めるために、以下のように処理を行う。すなわち、画素Ｘｎに隣接する前後の画素Ｘｎ-1、画素Ｘｎ+1の階調表示値の平均値を算出し、補正対象となる画素Ｘｎの値との差分値Δを求める。なお、実際は、画素Ｘｎの値（５ビット値［Ｂｉｔ４（ＭＳＢ），Ｂｉｔ３，Ｂｉｔ２，Ｂｉｔ１，Ｂｉｔ０（ＬＳＢ）］）を１ビット上位へシフトすることで容易に、画素Ｘｎの値を２倍した値（６ビット値［Ｂｉｔ５（ＭＳＢ），Ｂｉｔ４，Ｂｉｔ３，Ｂｉｔ２，Ｂｉｔ１］）が得られるので、画素Ｘｎ-1の値と画素Ｘｎ+1の値とを加算して、画素Ｘｎの値を２倍した値との差分値Δを求める。なお、差分値Δは、式１のようになる。
【００８２】
Δ＝（Ｘｎ-1＋Ｘｎ+1）−２Ｘｎ‥‥‥（式１）
そして、Ｘｎの値が値Ａで、かつ、Ｘｎ-1とＸｎ+1の平均値が値Ａより大きい場合、すなわち、差分値Δ＞０であれば、切捨てが生じていると判断し、２倍した画素Ｘｎの値に１を加える。つまり、Ｂｉｔ０（ＬＳＢ）＝１とする。その結果、Ｘｎの値は値Ｃに補正される。
【００８３】
一方、画素Ｘｎの値が値Ａで、かつ、画素Ｘｎ-1の値と画素Ｘｎ+1の値との平均値がＡの値以下の場合、すなわち、差分値Δ≦０であれば、２倍した画素Ｘｎの値に０を加える。つまり、Ｂｉｔ０（ＬＳＢ）＝０とする。その結果、Ａ≦Ｚ＜Ｂの間に存在する画素Ｘｎの真の値Ｚは、切り捨てられてＡ値になっていることは先に説明したが、この処理により、画素Ｘｎの真の値ＺがＡ≦Ｚ＜Ｃにあれば値Ａに、画素Ｘｎの真の値ＺがＣ≦Ｚ＜Ｂにあれば値Ｃに、拡張変換を行いながら階調補正したことになる。つまり、元々切り捨てられている画像表示データを考慮して、真の値からの拡張変換誤差が少なくなるような処理とすることができる。したがって、連続性のある自然な階調表示が実現できるものである。
【００８４】
以上が、隣接する画素で連続性のある階調表示を行う場合のＣＤＥ処理の原理であるが、本発明は上記の実施例に限るものではなく、Ｎビットの画素の値をＮ＋１ビットの画素の値に拡張変換して画像の階調補正を行うことが可能である。
【００８５】
次に、上記のＣＤＥ処理を行うための回路構成を説明する。図４は、ＣＤＥ処理回路の具体的な構成を示したブロック図である。ＣＤＥ処理回路１４ａは、色信号入力手段である画像表示データ（Ｎビット）入力手段３１、色信号データ記憶手段である記憶手段３２、２倍化手段である２倍演算手段３３、加算手段３４、第１比較手段３５、第１ＬＳＢ決定手段３６、及び色信号生成手段である画像表示データ（Ｎ＋１ビット）出力手段３７を備えている。
【００８６】
画像表示データ（Ｎビット）入力手段３１は、Ｎビットの色信号を入力するためのものである。
【００８７】
記憶手段３２は、Ｎビットの色信号を記憶するためのものであり、任意の画素Ｘｎに対応する色信号（画像表示データ）、画素Ｘｎ-1に対応する色信号（画像表示データ）、及び画素Ｘｎ+1に対応する色信号（画像表示データ）を記憶する。したがって、記憶手段３２は、Ｎビット×３の記憶容量を少なくとも有している。一般的には、画像表示データはシリアルデータとして順次転送され、２倍演算手段３３又は加算手段３４では、パラレルデータを処理する。そのため、記憶手段３２は、Ｎ段×３の容量を持つシリアル入力／パラレル出力のシフトレジスタ等で容易に実現できる。
【００８８】
２倍演算手段３３は、画素Ｘｎの色信号を２倍にする演算を行うためのものであり、Ｎビットの画像表示データを、１ビット上位へシフトするとともに、ＬＳＢ＝０を新たに付加して、２倍化色信号データであるＮ＋１ビットの画像表示データを生成する１ビットシフタ回路である。
【００８９】
加算手段３４は、画素Ｘｎ-1の値及び画素Ｘｎ+1の値を加算した加算値データを算出するＮビットアダー回路であり、既知の技術で実現できる。
【００９０】
第１比較手段３５は、加算手段３４の演算結果（加算値データ）と、２倍演算手段３３の演算結果（２倍化色信号データ）と、の差を求める演算を行うためのものであり、Ｎ＋１ビット減算回路（Ａ−Ｂ）で形成されている。
【００９１】
第１ＬＳＢ決定手段３６は、第１比較手段３５の演算結果に応じて、２倍化した画素Ｘｎの値である２倍化色信号データに付加するＬＳＢの値を決定するためのものであり、比較結果に応じて、ＬＳＢとして１又は０の値を出力する選択回路で形成されている。
【００９２】
画像表示データ（Ｎ＋１ビット）出力手段３７は、２倍演算手段３３の演算結果と、第１ＬＳＢ決定手段３６が決定したＬＳＢと、の加算を行うためのものである。
【００９３】
ＣＤＥ処理回路１４ａは、以下の手順で処理を行う。すなわち、ＣＤＥ処理回路１４ａでは、Ｎビットの画像表示データが画像表示データ（Ｎビット）入力手段３１に入力される（色信号入力ステップ）と、記憶手段３２で今の画像表示データが記憶される（色信号記憶ステップ）。記憶される画像表示データは、対象画素Ｘｎの値、画素Ｘｎ-1の値、及び画素Ｘｎ+1の値である。
【００９４】
２倍演算手段３３は、画素Ｘｎの値（５ビット値［Ｂｉｔ４（ＭＳＢ），Ｂｉｔ３，Ｂｉｔ２，Ｂｉｔ１，Ｂｉｔ０（ＬＳＢ）］）に対して１ビット上位へのシフト演算を行って、画素Ｘｎの値を２倍した値（６ビット値［Ｂｉｔ５（ＭＳＢ），Ｂｉｔ４，Ｂｉｔ３，Ｂｉｔ２，Ｂｉｔ１］）を求める（２倍化値算出ステップ）。
【００９５】
また、加算手段３４は、画素Ｘｎ-1の値と画素Ｘｎ+1の値とを加算した値を求める（加算値算出ステップ）。そして、第１比較手段３５では、加算手段３４の演算値と、２倍演算手段３３の演算値と、の差の差分値Δを求める（第１比較ステップ）。
【００９６】
第１ＬＳＢ決定手段３６は、差分値Δ＞０であれば、ＬＳＢとして１を出力する。一方、差分値Δ≦０であれば、ＬＳＢとして０を出力する（第１ＬＳＢ決定ステップ）。画像表示データ（Ｎ＋１ビット）出力手段３７は、２倍演算手段３３の演算結果と、第１ＬＳＢ決定手段３６が決定したＬＳＢと、の加算を行い、Ｎ＋１ビットの画像表示データを出力する（色信号補正ステップ）。
【００９７】
次に、隣接する画素での階調表示が離散的に変化している場合に行うＣＤＥ処理の原理を説明する。一般的な画像では、ほとんどの画素は連続して階調表示が変化する。しかしながら、例えば、顔や文字の輪郭部を表示した画像のように、離散的に変化する部分が含まれる場合もある。離散データが発生している部分に前記のＣＤＥ処理を施すと、輪郭がぼけて画像の明暗差（シャープネス）を損なうこととなる。その一例を図５に示す。図５の（Ａ）は、離散的に変化する部分を含んだ表示パターン図であり、（Ｂ）は、ＣＤＥ処理の際にシャープネス補正を不実施の表示パターン図であり、（Ｃ）は、ＣＤＥ処理の際にシャープネス補正を実施した表示パターン図である。
【００９８】
図５（Ａ）は、座標Ｘ＝２及びＸ＝３の間で、明暗がはっきりと区別できるデータパターンである。このようなパターンは自然画でも存在するが、このような極端な例は、文字表示等にみられる。
【００９９】
図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）を比較すると、座標Ｘ＝２の画素の値が図５（Ｂ）では０１ｈであるのに対して、図５（Ｃ）では００ｈになっている。これは、ＣＤＥ処理では、隣接する画像が連続して階調変化している場合に、ある画素に隣接する画素に対して前記の処理を行うためである。よって、図５（Ｂ）に示したように、ある画素Ｘｎは、その両隣の画素Ｘｎ-1及びＸｎ+1の値の影響を受けて、ＬＳＢがセット（ＬＳＢ＝１）され、座標Ｘ＝２の画素の値が０１ｈになる。一方、シャープネス補正を施すことにより、図５（Ｃ）に示したように、座標Ｘ＝２の画素の値は００ｈとなり、明暗差（シャープネス）を損なわない画像となる。
【０１００】
そこで、本発明の液晶表示装置に、上記のように隣接する画素での階調表示が離散的に変化した画像に対して、ＣＤＥ処理の際にシャープネス補正を行うための機構を設ける。図６は、ＣＤＥ処理の際にシャープネス補正を行う機構の処理ブロック図である。シャープネス補正機構は、ＣＤＥ処理の際にシャープネス補正を行うため、まず、補正対象となる画素Ｘｎの前後の画素Ｘｎ-1，Ｘｎ+1の値から、式１に示した差分値Δを求める。
【０１０１】
すなわち、画素Ｘｎの前後の画素Ｘｎ-1、画素Ｘｎ+1の値（画像表示データ）の平均値を平均演算回路１３４により算出し、補正対象となる画素Ｘｎの値との差分値Δを、差分演算回路１３５により算出する。そして、この差分値Δと、別途予め設定したＣＤＥ抑制判定値と、を比較回路１４２により比較して、差分値ΔがＣＤＥ抑制判定値以上の場合、ＣＤＥ抑制信号を生成し出力する。ＣＤＥ抑制信号が有効な時は、補正対象となる画素の画像表示データ（６ビット）のＬＳＢは“０”の値に固定する。
【０１０２】
一方、差分値ΔがＣＤＥ抑制判定値より小さい場合、ＣＤＥ抑制信号を無効とし、補正対象となる画素の画像表示データ（６ビット）のＬＳＢには、前記のシャープネス補正機構を備えていないＣＤＥ処理回路１４ａが行う方法で求められた値を採用する。
【０１０３】
次に、シャープネス補正を行うためのＣＤＥ抑制判定値を求める手法について、説明する。ＣＤＥ処理で最適と考えられるＣＤＥ抑制判定値を設定するために、本願発明者らは複数の被測定体を用意して、以下に説明する測定を行った。まず、本測定を行うに当たり十分高画質な元画像となるように、被測定体（画像）として、Ｒ、Ｇ、Ｂにそれぞれ８ビットを割り当てた計２４ビット階調表示の自然画像（及びデータ）を複数用意した。ここで、自然画像とは、風景などを示す。この自然画像を表示する画素数は、液晶表示パネルで用いられる７万画素〜３０万画素の範囲で選択した。
【０１０４】
そして、この自然画像の画像表示データを一旦、１６ビットの画像フォーマット（５−６−５）に変換し、その後、ＣＤＥ処理を施して、１８ビット化（Ｒ，Ｇ、Ｂそれぞれ６ビット）した。これをＣＤＥ補正画像と称する。
【０１０５】
一方、比較のため、先の１６ビットの画像フォーマットを１ビットシフトして、ＬＳＢを０に設定して、１８ビット化したものも比較のため用意した。これを、無補正比較画像と称する。この無補正比較画像は、ＬＳＢ固定方式（ＬＳＢ＝０）と同じであり、ＣＤＥ処理による補正を行わない場合に相当する。
【０１０６】
続いて、ＣＤＥ補正画像と無補正比較画像とを比較し、画像表示データ（色信号）の異なる画素は、ＣＤＥ補正が行われていると判断した。さらに、前記の差分値差分値Δが１〜１５までの各差分値Δにおける補正画素数を計測した。このうち、差分値Δ１〜９までの結果は、図７に示している。図７は、差分差分値Δと補正画素数比率との関係を示したグラフである。図７では、横軸は差分値Δを示し、縦軸は差分値Δが１５の時の補正画素数を１００％とした時の各差分値Δでの補正画素数比率を相対値として示している。なお、差分値Δは量子化された値であり、整数値となるが、図の見やすさを考慮して、各点間を直線で接続している。
【０１０７】
図７からわかるように、Δ＝７で補正画素数増加はほぼ収束する。そして、これ以後は、図示していないがΔ＝１５まで補正を行っても、０．１３％補正画素数が増加するだけであった。また、複数の画像で評価したが、全ての被測定体で傾向はほぼ一致していた。そして、この補正画素数増加が収束する差分値Δ（差分値Δ＝７）をＣＤＥ抑制判定値に設定した時、良好な画像が得られることがわかった。
【０１０８】
これは、ＣＤＥ抑制判定値を７より大きくしても、ＣＤＥ処理により補正される画素数がほとんど増加しないためである。また、ＣＤＥ抑制判定値を大きくすることは、隣接する画素で大きな輝度差がある場合のみシャープネス補正が成されるため、シャープネス補正機構の動作点を引き上げることになる。よって、必要以上に大きなＣＤＥ抑制判定値は、ＣＤＥ処理によるシャープネスの喪失を大きくする。
【０１０９】
一方、必要以上に小さいＣＤＥ抑制判定値であると、隣接する画素で少しの輝度差があるだけでＣＤＥ処理が抑制されるため、本来スムーズな階調表示の変化であっても、不要にシャープネスが強調され画質として不都合を生じることになる。
【０１１０】
このような実証と考察より、補正画素数増加が収束する差分値Δ、又はこの近傍の差分値ΔをＣＤＥ抑制判定値に設定し、ここではＣＤＥ抑制判定値を７とした。なお、ＣＤＥ抑制判定値は、変更可能にし、適時変更しても良い。
【０１１１】
以上のＣＤＥ処理の原理で、画像表示データ（５ビット）を、画像表示データ（６ビット）にシャープネス補正を含む拡張変換を行った一例を図８に示す。図８は、図１２に示した色成分データ（画像表示データ）をＣＤＥ処理で６ビットに拡張した表示パターン図である。
【０１１２】
図１２では連続した値となっている画素の階調表示データが、同図でも６ビットの連続値として変換されている。したがって、この変換の結果は元画像データ（図１２）よりも滑らかな表示となる。図８の画素に含まれているデータの種類は補完により６４種類（６４階調表示）が表現できている。また、原図の００ｈ（５ビット）は変換によっても００ｈ（６ビット）であり、原図の１Ｆｈ（５ビット）は変換により３Ｆｈ（６ビット）となっている。つまり、この方法では、６ビットによる階調表示の表現を最大限に生かしていると言える。
【０１１３】
次に、上記のＣＤＥ処理を行うための回路構成を説明する。図９は、ＣＤＥ処理回路の具体的な構成を示したブロック図である。ＣＤＥ処理回路１４ｂは、図４に示したＣＤＥ処理回路１４ａに、図６に示したシャープネス補正機構を追加したものである。よって、ＣＤＥ処理回路１４ａと同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。なお、図６に示したシャープネス補正機構が行うＣＤＥ処理は、実際は、図４に示したＣＤＥ処理回路１４ａが行う方法でＣＤＥ処理を行う。
【０１１４】
ＣＤＥ処理回路１４ｂは、画像表示データ（Ｎビット）入力手段３１、記憶手段３２、２倍演算手段３３、加算手段３４、第１比較手段３５、第１ＬＳＢ決定手段３６、画像表示データ（Ｎ＋１ビット）出力手段３７、ＣＤＥ抑制判定値入力手段４１、第２比較手段４２、第２ＬＳＢ決定手段４３、及び選択手段４４を備えている。
【０１１５】
ＣＤＥ抑制判定値入力手段４１は、ＣＤＥ抑制判定値を入力するためのものである。なお、ＣＤＥ抑制判定値入力手段４１は、ＣＤＥ抑制判定値を記憶する機能をさらに付加した構成であっても良い。
【０１１６】
第２比較手段４２は、第１比較手段３５の演算結果と、ＣＤＥ抑制判定値入力手段４１からのＣＤＥ抑制判定値と、を比較するためのものである。コンパレータ回路又は６ビット減算回路（Ａ−Ｂ）で形成されている。
【０１１７】
第２ＬＳＢ決定手段４３は、第２比較手段４２の出力に応じてＬＳＢを決定するためのものであり、選択回路によって形成されている。
【０１１８】
選択手段４４は、第１ＬＳＢ決定手段３６が出力したＬＳＢと、第２ＬＳＢ決定手段４３が出力したＬＳＢと、を選択するためのものであり、選択回路によって形成されている。
【０１１９】
次に、ＣＤＥ処理回路１４ｂが行う処理を、フローチャートを用いて説明する。図１０は、ＣＤＥ処理を説明するためのフローチャートである。ＣＤＥ処理回路１４ｂにＮビットの色信号が画像表示データ（Ｎビット）入力手段３１に入力される（色信号入力ステップ）と、まず、記憶手段３２に順次画像表示データが記憶される（色信号記憶ステップ）。この時、記憶手段３２には、対象画素Ｘｎ、画素Ｘｎに隣接する画素Ｘｎ-1及び画素Ｘｎ+1の画像表示データが記憶される（ｓ１）。
【０１２０】
続いて、加算手段３４は、画素Ｘｎに隣接する画素Ｘｎ-1及び画素Ｘｎ+1の画像表示データを、記憶手段３２から読み出して（ｓ２）、加算を行う（加算値算出ステップ：平均演算に相当）（ｓ３）。また、２倍演算手段３３は、対象画素Ｘｎの画像表示データを記憶手段３２から読み出して（ｓ４）、このＮビットの画像表示データを１ビット分だけシフトして、Ｎ＋１ビットの画像表示データにする（２倍化値算出ステップ：２倍の積算に相当）（ｓ５）。なお、この時Ｎ＋１ビットの画像表示データのＬＳＢは０に設定する。
【０１２１】
次に、上記ｓ３の加算データから上記ｓ５のＮ＋１ビットの画像表示データを減算して、差分値Δを算出する（第１比較ステップ）（ｓ６）。そして、差分値Δを第１比較手段３５にて判別する（ｓ７）。すなわち、差分値Δが、０と等しいか負の場合、対象画素Ｘｎの画像表示データ（Ｎ＋１ビット）のＬＳＢは０のままにして（第１ＬＳＢ決定ステップ）（ｓ１１）、対象画素Ｘｎの画像表示データ（Ｎ＋１ビット）を出力する（色信号生成ステップ）（ｓ１０）。
【０１２２】
一方、差分値Δが０より大きい場合、さらに第２比較手段４２で、差分値ΔとＣＤＥ抑制判定値との比較を行う（第２比較ステップ）（ｓ８）。ｓ８において、別途設定したＣＤＥ抑制判定値（ここでは７とする。）が差分値Δ未満の場合、対象画素Ｘｎの画像表示データ（Ｎ＋１ビット）のＬＳＢを０から１に変えて補正する（第２ＬＳＢ決定ステップ）（ｓ９）。そして、対象画素Ｘｎの画像表示データ（Ｎ＋１ビット）を出力する（色信号生成ステップ）（ｓ１０）。
【０１２３】
また、ｓ８において、別途設定したＣＤＥ抑制判定値が差分値Δ以上の場合、対象画素Ｘｎの画像表示データ（Ｎ＋１ビット）のＬＳＢは０のままにして（第２ＬＳＢ決定ステップ）（ｓ１１）、対象画素Ｘｎの画像表示データ（Ｎ＋１ビット）を出力する（色信号生成ステップ）（ｓ１０）。
【０１２４】
上記のステップで対象画素Ｘｎに対するＣＤＥ処理手順が終了すると、対象画素を画像の水平ライン（行）の右側にシフトして、対象画素Ｘｎ+1に対して同様の処理を行う。そして、同一の水平ラインの右端までＣＤＥ処理が終了すれば、１つ下の水平ラインの上位端から同様に処理を順次行って、上記のように右側にシフトして同様の処理を続ける。
【０１２５】
画像の、一番下の水平ラインの処理が終了すれば、１画像の処理を終了し、再度、次の画像に対して、画像の一番上の水平ラインに移動して同様の処理を続けることになる。
【０１２６】
先述の１６ビットの画像フォーマット（５−６−５フォーマット）からの１８ビット画像表示データへの拡張処理では、上記の手順でＲ画素及びＢ画素の色成分データについて、５ビットから６ビットへＣＤＥ処理していく。
【０１２７】
また、前記のように、フローチャートを用いて説明したＣＤＥ処理方法は、ＣＤＥ処理プログラムとして外部ホストシステム８のシステムメモリ１６に記憶させておき、外部ホストシステム８の制御手段であるＣＰＵ１５によって、ＬＣＤＣ１２にこのプログラムを実行させるように制御することで、本発明のＣＤＥ処理機能が実現できる。
【０１２８】
以上の通り、本発明のＣＤＥ処理による階調表示データの拡張は、従来技術による拡張よりも下記の点で優れている。
【０１２９】
（１）拡張されたビット幅の有効使用
従来技術では、ビット幅を拡張しても、拡張されたデータに内包される色分解能は拡張される前のものに等しい。このため、従来技術では拡張されたビット幅を有効に使用できなかった。
【０１３０】
これに対して、本発明のＣＤＥ処理では、拡張される前のデータでは失われている（切り捨てられている）下位ビットの値を、演算処理を行った上で比較し、推定により復元する。このため、ＣＤＥ処理により拡張されたデータは、元のデータより情報量が増加しており、これにより高品位な画像表示を実現できる。
【０１３１】
（２）視覚上のスムーズな階調表現
従来技術では、連続した階調表現データを拡張した場合、拡張されたデータには、値の離散点が生じる。これは、視覚上の色むらとして認識される。
【０１３２】
これに対して、本発明のＣＤＥ処理では、拡張されたデータは、可能な限りの連続変化を行い、かつ、上記（１）のように情報量が増加するため色分解能も向上し、色むらが生じにくい。
【０１３３】
（３）色表現性能を生かした階調表現
従来技術によっては、最も明るくなる値や、最も暗くなる値が再現できないものがある。これらの値は極限値であるため、視覚的に感知しやすい。したがって、このような従来技術を使用したシステムでは、最低輝度又は最高輝度で色むらが生じて、本来の表示機構が持つ表示能力を生かし切れない。
【０１３４】
これに対して、本発明のＣＤＥ処理では、この点でも優位である。
【０１３５】
（４）ＣＤＥ処理回路の規模増大抑制
ＣＤＥ処理回路の回路規模は比較的小規模であるため、図１に示したように、従来のＬＣＤＣ（液晶駆動コントローラ）に含めて１チップ化することが可能であり、液晶表示モジュール及び液晶表示装置の大型化を抑制することが可能である。
【０１３６】
なお、本実施形態は、液晶表示装置に基づいて説明したが、特に液晶表示に限定するものではない。汎用のＣＰＵシステムをホストシステムとして、ＣＰＵの使用ビット幅と、表示パネルユニットとして使用される階調表示データ長と、が異なる場合の階調表示用データのビット拡張に適用できる。例えば、ＥＬＤ（エレクトロルミネッセンスディスプレイ）や、ＰＤ（プラズマディスプレイ）等に適用可能である。
【０１３７】
また、本実施形態では、同一の水平ラインでの隣接する画素の画像表示データを記憶することで、画像の水平ラインでの隣接する画素での補正を含むビット拡張処理について説明したが、垂直方向のラインを記憶する記憶手段（例えば、シフトレジスタ等）を有すれば、縦方向での隣接する画素での補正を含むビット拡張処理ができることは言うまでもない。
【０１３８】
さらに、演算処理に必要な画像処理データを記憶する手段を有することで、横方向で隣接する画素、又は縦方向で隣接する画素、又は斜め方向で隣接する画素、又はこれらを組み合わせた処理は可能であり、より自然に近い画像を得ることは容易に実現できる。
【０１３９】
加えて、本実施形態での対象画素に直接隣接する画素（両隣の２画素）の画像表示データを用いての直線近似ではなく、さらに外側に隣接する画素も含む画素（両隣の４画素以上）の画像表示データを用いた曲線近似により、より自然に近い画像を得ることにも適用できる。
【０１４０】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【０１４１】
（１）色信号補正回路は、マトリックス状に画素が配置された表示装置の各画素にデータを表示させる色信号を補正するために、色信号入力手段から入力されたＮビットの色信号における任意の画素に対応する第１の色信号と、該任意の画素に隣接した第１の隣接画素に対応する第２の色信号と、該任意の画素における該第１の隣接画素と反対側に隣接した第２の隣接画素に対応する第３の色信号と、を色信号データ記憶手段でそれぞれ記憶し、加算手段で第２の色信号及び第３の色信号を加算して加算値データを算出し、また、２倍化手段で第１の色信号を２倍化して２倍化色信号データを算出し、加算値データと２倍化色信号データとの差分値を第１比較手段で算出して、第１ＬＳＢ決定手段で差分値に応じて定めたＬＳＢと、該２倍化色信号データの上位Ｎビットと、を色信号生成手段で加算して、Ｎ＋１ビットの色信号を生成するので、カラー画像の色成分に対して、簡単な回路で色画質の連続性のある色信号補正を行って、色分解能を向上させることができ、拡張される前のデータでは切り捨てられている下位ビットの値を、演算処理を行った上で比較し、推定により復元して、高品位な画像表示を実現することができる。
【０１４２】
（２）第１ＬＳＢ決定手段は、加算手段で第２の色信号及び第３の色信号を加算して算出した加算値データと、２倍化手段で第１の色信号を２倍化して算出した２倍化色信号データと、の差分値が、０又は負の場合はＬＳＢを０とし、正の場合はＬＳＢを１とするため、色再現性の良い色信号補正を行うことができる。
【０１４３】
（３）色信号補正回路は、加算手段で第２の色信号及び第３の色信号を加算して算出した加算値データと、２倍化手段で第１の色信号を２倍化して算出した２倍化色信号データと、の差分値と、所定の基準値と、を比較し、第２ＬＳＢ決定手段で、差分値が、所定の基準値以上の場合はＬＳＢを０とし、所定の基準値未満の場合はＬＳＢを１に決定するので、輪郭が明確な画像に対して、輪郭をぼかすことなく色信号補正を行い、色分解能を向上させることができる。
【０１４４】
（４）色信号補正回路は、選択手段で第１ＬＳＢ決定手段が定めたＬＳＢと、第２ＬＳＢ決定手段が定めたＬＳＢと、を選択することにより、色信号の補正を行う画像に応じたＬＳＢを選択することができる。
【０１４５】
（５）色信号補正回路は、第２比較手段が差分値と比較する所定の基準値を、差分値における補正画素数比率の増加が収束した時における前記差分値に設定するので、多様な画像に対して最適な色信号補正を行い、色分解能を向上させることができる。
【０１４６】
（６）第２比較手段が差分値と比較する所定の基準値は７であるので、顔や文字の輪郭部を表示した画像のように、離散的に変化する部分が含まれる場合に、輪郭がぼけることなく、シャープな画像補正を行うことができる。
【０１４７】
（７）色信号補正装置は（１）乃至（６）のいずれかの色信号補正回路を備え、複数種類の色信号のうちの１つに対して少なくとも補正を行うので、カラー画像の色成分に対して、簡単な回路で色画質の不連続性のない色信号補正を行い、色分解能を向上させることができる色信号補正装置を提供することができる。
【０１４８】
（８）色画像データの複数種類の色信号は、Ｒ、Ｇ、Ｂであるため、カラー画像の色成分に対して、色分解能を向上させることができる。
【０１４９】
（９）Ｎビットの色信号を入力する色信号入力ステップと、色信号入力ステップで入力される任意の画素に対応する第１の色信号と、任意の画素に隣接する第１の隣接画素に対応する第２の色信号と、任意の画素における第１の隣接画素と反対側に隣接する第２の隣接画素に対応する第３の色信号と、をそれぞれ記憶する色信号記憶ステップと、第２の色信号及び第３の色信号の加算値データ算出する加算値算出ステップと、第１の色信号を２倍化して２倍化色信号データを算出する２倍化値算出ステップと、加算値データから２倍化色信号データを減算した差分値を算出する第１比較ステップと、第１比較ステップの比較結果に応じてＬＳＢを定める第１ＬＳＢ決定ステップと、２倍化色信号データの上位Ｎビットと、第１比較ステップの比較結果に応じて定められるＬＳＢと、を加算して、Ｎ＋１ビットの色信号を生成する色信号生成ステップと、を行うことで色信号を補正することにより、カラー画像の色成分に対して、色画質の不連続性のない色信号補正を行い、色分解能を向上させることができる方法を提供することができる。
【０１５０】
（１０）Ｎビットの色信号を入力する色信号入力ステップと、色信号入力ステップで入力される任意の画素に対応する第１の色信号と、任意の画素に隣接する第１の隣接画素に対応する第２の色信号と、任意の画素における第１の隣接画素と反対側に隣接する第２の隣接画素に対応する第３の色信号と、をそれぞれ記憶する色信号記憶ステップと、第２の色信号及び第３の色信号の加算値データを算出する加算値算出ステップと、第１の色信号を２倍化して２倍化色信号データを算出する２倍化値算出ステップと、加算値データから２倍化色信号データを減算した差分値を算出する第１比較ステップと、第１比較ステップの比較結果に応じてＬＳＢを定める第１ＬＳＢ決定ステップと、２倍化色信号データの上位Ｎビットと、第１比較ステップの比較結果に応じて定められるＬＳＢと、を加算して、Ｎ＋１ビットの色信号を生成する色信号生成ステップと、からなるプログラムをコンピュータに実行させて、色信号を補正するので、カラー画像の色成分に対して、色画質の不連続性のない色信号補正を行い、色分解能を向上させることができる色信号補正プログラムを提供することができる。
【０１５１】
（１１）表示装置は、（１）乃至（６）のいずれか１項に記載の色信号補正回路、又は（７）若しくは（８）に記載の色信号補正装置を含む構成であるため、カラー画像の色成分に対して、簡単な回路で色画質の不連続性のない色信号補正を行って色分解能を向上させることができる表示装置を提供することができる。
【０１５２】
（１２）表示装置は、制御手段で（１０）に記載の色信号補正プログラムを実行するので、カラー画像の色成分に対して、色信号補正プログラムを実行することで、色画質の不連続性のない色信号補正を行い、色分解能を向上させることができる表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶表示装置のシステム構成例を示したブロック図である。
【図２】画像表示データ（元画像データ）の画素の位置及び画素データを示した表示パターン図である。
【図３】隣接する２つの画素データから対象画素の補正値を求める際の原理説明図である。
【図４】ＣＤＥ処理回路の具体的な構成を示したブロック図である。
【図５】（Ａ）は、離散的に変化する部分を含んだ表示パターン図であり、（Ｂ）は、ＣＤＥ処理の際にシャープネス補正を不実施の表示パターン図であり、（Ｃ）は、ＣＤＥ処理の際にシャープネス補正を実施した表示パターン図である。
【図６】ＣＤＥ処理の際にシャープネス補正を行う機構の処理ブロック図である。
【図７】差分差分値Δと補正画素数比率との関係を示したグラフである。
【図８】図１２に示した色成分データ（画像表示データ）をＣＤＥ処理で６ビットに拡張した表示パターン図である。
【図９】ＣＤＥ処理回路の具体的な構成を示したブロック図である。
【図１０】ＣＤＥ処理を説明するためのフローチャートである。
【図１１】従来の液晶表示装置のブロック図である。
【図１２】ＬＣＤＣに入力する５ビットで構成した画像表示データ（元画像データ）の表示パターン図の一例である。
【図１３】図１２に示した元画像データをＬＳＢ固定方式によって階調補正した表示パターン図である。
【図１４】図１２に示した元画像データをＬＳＢ固定方式によって階調補正した表示パターン図である。
【図１５】図１２に示した元画像データをＭＳＢ反復方式によって階調補正した表示パターン図である。
【図１６】（Ａ）が図１２に示した元画像データをパレット方式によって階調補正した表示パターン図であり、（Ｂ）がパレットの例である。
【符号の説明】
１，１０１−液晶表示装置
７−液晶表示モジュール
８−外部ホストシステム
９−システムバス９
１１−液晶表示パネルユニット
１２−ＬＣＤＣ
１３−表示メモリ
１４−ＣＤＥ処理回路
【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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【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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