CN101025896A - 伽码曲线补正装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种伽码曲线补正装置及其方法，伽码曲线补正装置包括第一阻抗元件、第二阻抗元件、放大模组、信号校正器及衰减单元。放大模组接收及放大信号并耦接第一阻抗元件及第二阻抗元件。信号校正器包括第三阻抗元件及第一晶体管，第三阻抗元件耦接至放大模组且与第一晶体管串联连接。当放大模组输出端与第一晶体管控制端间的电压差大于第一晶体管的启动电压时，信号校正器改变放大模组输出的信号而产生补正影像信号。而衰减单元连接放大模组的输出端以接收信号，并衰减放大模组输出端的信号以输出伽码补正影像信号。

Description

伽码曲线补正装置及其方法

技术领域

本发明是有关于一种补正装置及其方法，且特别是有关于一种伽码曲线补正装置及其方法。

背景技术

现有习知的液晶显示装置，为了配合人类视觉对各种不同亮度的反应差异，于是以非线性的方式在像素上施加与影像信号相对应的电压，而非线性的电压可在屏幕上显示适合人类视觉反应的各种亮度，因此可有效提升显示效果。

请参阅图1所示为现有习知液晶显示器的伽码曲线电压图，横轴表示常态化输入电压，纵轴表示常态化输出电压，为方便说明，将常态化的最高电压值定为1。伽码曲线的对应运算式如下：

(常态化输出电压)＝(常态化输入电压)^(伽码值)

此运算式说明常态化输入电压的伽码值次方为常态化输出电压。伽码调整曲线101为伽码值等于1的直线，此时常态化输入电压等于常态化输出电压。但由于人类视觉对于亮度大的部分不易分辨其层次感，所以我们需要使用较低的亮度来呈现画面的层次感。伽码调整曲线102为伽码值等于2.2的曲线，此为一般液晶显示器所常用的伽码值，用以将输入电压对应到较低的输出电压以增加画面的层次感，进而提升整体立体感。此外，阴极射线管(cathode ray tube，CRT)亦采用调整伽码值以显示较佳画面，一般来说，阴极射线管的伽码值为2.5。所以，在色彩学的观点，各种显示装置会通过设定特定伽码值以得到最佳显示效果。

显示器由于材料差异、构造不同等因素，所以各显示器的伽码值便有所差异。甚至同一规格的显示器，由于制程稍做变动，也会影响到伽码值的设定。现有习知的伽码值调整方法采用整合性集成电路来调整伽码值或是用软件来调整伽码值，其中整合性集成电路构造复杂。而若采用软件调整，需要经由操作系统(operation system，OS)来控制，而使得相容性降低。

中国台湾专利第00503385号揭示一种可改变伽码校正特征的灰阶显示参阅电压产生电路及使用其的液晶显示器驱动单元，用以产生灰阶显示用的参阅电压而用于将显示资料由数字转成类比形式。请参阅图2所示为灰阶显示参阅电压产生电路21的电路图，伽码值调整资料输入至灰阶显示参阅电压产生电路21，而资料闩锁电路23负责闩锁微调伽码值期间的调整资料。伽码修正调整电路22依此调整资料而修正输出的参阅电压值，其中电压V0与电压V64经由电阻R20～R27的分压，而提供不同电压至伽码修正调整电路22，而伽码修正调整电路22依控制资料将所接收的电压向上或向下调整，然后各伽码修正调整电路22再经由8个电阻(图未示出)分成八等分输出。

请参阅图3所示为伽码修正调整电路22的电路图，此伽码修正调整电路22由输入端37输入电压，再经由输出端38输出电压，利用开关SW3_1～SW3_20依调整资料而选择各自导通或断路，来使得电流源i、2i、4i、8i、16i依不同组合来提供电阻R31的电流。于是，电阻R31的两端因此形成一电压差，借此电压差可向上或向下调整输出端38的电压。此现有习知技术仅适用于液晶显示器，且所校正的信号仅为数字影像信号，不能校正类比影像信号。再者，此现有习知技术以调节电流的方式来改变灰阶参阅电压，因此使得电路的复杂度提高。

发明内容

本发明提供一种伽码曲线补正装置，用以对影像信号作伽码曲线补正，进而改变对应灰阶效果以增进显示品质。同时，具有电路复杂性低及可调整成不同伽码值输出的优点。

本发明又提供一种伽码曲线补正方法，具有电路复杂性低及可调整成不同伽码值输出的优点，用以对影像信号作伽码曲线补正，来改变对应灰阶效果以增进显示品质。

本发明提出一种伽码曲线补正装置，此伽码曲线补正装置包括第一阻抗元件、第二阻抗元件、放大模组、信号校正器及衰减单元。放大模组的两端分别耦接第一阻抗元件与第二阻抗元件，用以接收影像信号并输出放大信号。信号校正器包括第三阻抗元件及第一晶体管，当放大模组与第一晶体管的控制端间的电压差大于第一晶体管的启动电压时，此时信号校正器改变放大模组的输出信号而产生补正影像信号。衰减单元衰减放大模组输出信号，以输出伽码补正影像信号。

本发明另提出一种伽码曲线补正方法，此方法包括：首先配置第一阻抗元件，并通过放大模组电性耦接至第二阻抗元件。接着，配置包括第三阻抗元件及第一晶体管的信号校正器，并使第三阻抗元件的一端耦接至放大模组及第二阻抗元件。然后，由放大模组接收影像信号以产生放大信号。信号校正器接收放大信号，当放大信号的电压与第一晶体管控制端间的电压的电压差大于第一晶体管的启动电压时，此时，信号校正器依据由第一阻抗元件与第二阻抗元件组合第三阻抗元件后所得的阻抗相比而得的一阻抗比值，修正放大信号改变放大信号而产生补正影像信号。

依照本发明的较佳实施例所述的补正伽码曲线方法，更包括配置衰减单元，此衰减单元耦接于第三阻抗元件与放大模组相耦接处，用以衰减信号校正器的第三阻抗元件与放大模组相耦接处的信号以输出伽码补正影像信号。

本发明因采用使用晶体管产生不同的增益值来补正伽码曲线的结构，具有电路复杂性低并可调整成不同的伽码值输出的优点，可对影像信号作伽码曲线补正，来改变对应灰阶效果以增进显示品质。

为让本发明的上述与其他特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1为现有习知液晶显示器的伽码曲线电压图。

图2为现有习知灰阶显示参阅电压产生电路21的电路图。

图3为现有习知伽码修正调整电路22的电路图。

图4为本发明实施例的伽码曲线补正装置的电路图。

图5A为本发明实施例的输入影像信号的电压对时间图。

图5B为本发明实施例的影像信号经过放大模组401由信号出入端B1输出的电压对时间图。

图5C为本发明实施例的影像信号在信号校正器402尚未补正前的电压对时间图。

图5D为本发明实施例的影像信号通过信号校正器402补正后的电压对时间图。

图5E为本发明实施例的补正影像信号通过衰减单元403与随耦阻抗匹配元件404输出的电压对时间图。

图6A为本发明实施例的未经过伽码曲线补正装置补正前的影像信号电压对时间测量图。

图6B为本发明实施例的经过伽码曲线补正装置补正后的影像曲线电压对时间测量图。

图7为本发明实施例的伽码曲线补正方法的流程图。

101、102：伽码调整曲线          21：灰阶显示参阅电压产生电路

22：伽码修正调整电路            23：资料闩锁电路

37：输入端                      38：输出端

401：放大模组                   402：信号校正器

403：衰减单元                   404：随耦阻抗匹配单元

411～418：阻抗元件              501：影像信号

502、503、504、505：补正直线    A1、A2：控制端

B1、B2、C1、C2：信号进出端      E1～E6、EA、EB、EC：晶体管

GND：接地电压                  i、2i、4i、8i、16i：电流

R20～R27、R31、R41～R48、R1、R2：电阻

V0、V64、VCC、VA、VB、VC、V51、V52、V53、V54、V1、V2、V3、：电压

S701～S717：伽码曲线补正方法的各步骤

SW3_1～SW3_20：开关

T1、T2：时间

具体实施方式

请参阅图4所示为本发明一实施例的伽码曲线补正装置的电路图。此伽码曲线补正装置包括阻抗元件411、阻抗元件412、放大模组401、信号校正器402、衰减单元403、随耦阻抗匹配元件404，其中阻抗元件411及412使用电阻R41及R42来实施。放大模组401接收并放大信号，而于连接电阻R42的端点输出放大信号。放大模组401包括晶体管E1，晶体管E1具有控制端A1与信号进出端B1与信号进出端C1。控制端A1用以接收影像信号。电阻R41的一端电性耦接至接地电压GND，另一端耦接至晶体管E1的信号进出端C1。电阻R42的一端电性耦接至预定电压VCC，另一端电性耦接至晶体管E1的信号输出端B1并输出放大信号。

信号校正器402包括阻抗元件413、416、417及晶体管E4、E5、E6，其中阻抗元件413、416、417使用电阻R43、R46、R47来实施。电阻R43、R46、R47的一端均耦接至晶体管E1的信号进出端B1，并且电阻R43、R46、R47的另一端分别与晶体管E4、E5、E6串联。当晶体管E1的信号进出端B1的电压与晶体管E4的电压差大于晶体管E4的启动电压时，信号校正器402接收放大信号以改变晶体管E1的输出影像信号，而经由电阻R43来产生补正影像信号。晶体管E5、E6的补正影像信号的动作可依此类推，信号校正单元的晶体管E4、E5、E6分别接受不同的电压VA、VB、VC控制，晶体管E4～E6依影像信号的电压大小与电阻R41、R42、R43、R46、R47组合而提供不同电压变化斜率的补正方式。孰知技艺者当知信号校正器的晶体管可不限于三个，可视其需要调整为一个、两个、或是三个以上的晶体管，来配合不同的阻抗元件提供不同电压变化的补正方式，以得到最佳补正影像信号的效果。

衰减单元403连接晶体管E1的信号进出端B1，以输出衰减后的伽码补正影像信号。衰减单元403包括晶体管E2、阻抗元件414、415，阻抗元件414、415使用电阻R44、R45来实施，晶体管E2具有控制端A2与信号进出端B2、C2。电阻R44的一端电性耦接至预定电压VCC，另一端则连接至晶体管E2的信号进出端B2。电阻R45的一端电性耦接至接地电压GND，另一端则电性耦接至晶体管E2的信号进出端C2，以输出经衰减后的伽码补正影像。随耦阻抗匹配元件404包括晶体管E3及阻抗元件418，阻抗元件418使用电阻R48来实施。随耦阻抗匹配元件404用以接收伽码补正影像信号并匹配输出阻抗，随耦阻抗匹配元件404的另一端连接至预定电压VCC。由此实施例看来，此电路复杂度低且易于调整，而信号校正器402可不限为晶体管E4～E6并具有高扩充性，在类比影像信号上的处理可达到最佳效果。

请参阅图5A～图5E说明本发明实施例的伽码曲线影像补正的电压对时间图。请同时参阅图4与图5A～图5E，图5A为输入影像信号的电压对时间图，影像信号最高电压为V51，当电压为零伏特时，此显示单元为黑色，而当电压的绝对值越大时，则显示单元显示越接近白色的灰阶。图5B为影像信号经过放大模组401由信号出入端B1输出的电压对时间图，此时影像信号被反向放大为电压V52，在此可利用较高的电压使得灰阶的延伸明细清楚，也就是所谓的伽码曲线补正。图5C为影像信号在信号校正器402尚未补正前的电压对时间图，尚未补正的影像信号501与经过信号校正器402与VA、VB、VC做比较，可将欲改变电压的途径分为四部分，当影像信号为0伏特时，此时0伏特大于VA伏特，同时也大于VB伏特与VC伏特。所以晶体管E4～E6呈导通状态，信号校正器产生增益值为(R42//R43//R46//R47)/R41。所以影像信号介于0伏特与VA伏特之间时，将沿补正直线502进行补正。

当影像信号小于VA伏特时，晶体管E4呈关闭状态，而晶体管E5、E6呈导通状态，此时增益值为(R42//R46//R47)/R41，所以当影像信号介于VA伏特与VB伏特之间时，将沿补正直线503进行补正。当影像信号小于VB伏特时，晶体管E4与晶体管E5呈关闭状态，而晶体管E6呈导通状态，此时增益值为(R42//R47)/R41。所以当影像信号介于VB伏特与VC伏特之间时，将沿补正直线504进行补正。当影像信号小于VC伏特时，晶体管E4～E6皆关闭，此时增益值为R42/R41，将沿补正直线505至最终电压V53伏特。

请参阅图5D所示为影像信号通过信号校正器402补正后的电压对时间图。影像信号在0伏特到VA伏特、VA伏特到VB伏特、VB伏特到VC伏特，由于启动的晶体管不同，所以补正影像的斜率也有所相异。由此可知，影像信号经过晶体管E4、E5、E6而导出不同的增益值，利用不同增益值可将影像分成多阶段补正，可再增加晶体管及电阻可增加切割数目，使的影像信号补正为近似曲线，同时电压VA、VB、VC亦可随意设定，以增加切割位阶，做特定电压值区域做更精细的分割。由此信号校正器402由于使用电阻与晶体管组合的方式，产生不同的增益值来补正伽码曲线。不仅电路复杂度低，同时可通过调整晶体管与电阻的数目及晶体管的控制电压大小来得到不同的伽码值输出，并可视其需要任意调整各电压间的补正增益，来改变对应灰阶效果以增进显示品质。

请参阅图5E所示为补正影像信号通过衰减单元403与随耦阻抗匹配元件404输出的电压对时间图。衰减单元403将补正后的影像信号衰减为V54，而随耦阻抗匹配元件404将此影像信号进行阻抗匹配以输出补正影像信号。

请参阅图6A所示为本发明实施例未经过伽码曲线补正装置补正前的影像信号电压对时间测量图。请参阅图6B所示为本发明实施例经过伽码曲线补正装置补正后的影像曲线电压对时间测量图。请同时参阅图6A及图6B，时间点T1到T2时，图6A的影像信号上升较快且成等比例上升。而图6B的影像信号上升较慢，而有朝曲线化的趋势。代表本发明实施例的伽码曲线补正装置可发挥补正功能而提升显示品质。

请参阅图7所示为本发明实施例伽码曲线补正方法的流程图。请同时参阅图4及图7，在步骤S701，配置第一阻抗元件411通过放大模组401电性耦接至第二阻抗元件412，且配置包括阻抗元件413、416、417及晶体管E4、E5、E6的信号校正器402，以使阻抗元件413、416、417的一端耦接至放大模组401及第二阻抗元件412。放大模组401使用晶体管E1来实施，由晶体管E1接收影像信号，且影像信号具有第一参阅电压，用以提供影像信号灰阶显示。接下来，步骤S703，晶体管E1放大及反向影像信号，以提供一放大信号。其中该放大信号具有第二参阅电压V2。然后，步骤S705信号校正器402用以接收经反向的放大信号，其中信号校正器包括晶体管E4、E5、E6。而晶体管E4、E5、E6的启动电压分别为VA、VB、VC。

接下来于步骤S707判断第二参阅电压V2是否大于晶体管E4或晶体管E5或晶体管E6的相对应启动电压VA、VB、VC。当第二参阅电压V2大于电压VA、VB、VC时，则进入步骤S709，依据阻抗元件413、416、417与第二阻抗元件412并联且与第一阻抗元件411相比得到一增益值也即一阻抗比值(R42//R43//R46//R47)/R41。当第二参阅电压V2小于电压VA而大于电压VB、VC时，进入步骤S711，依据阻抗元件416、417与第二阻抗元件412并联且与第一阻抗元件411相比得到一增益值也即一阻抗比值(R42//R46//R47)/R41。当第二参阅电压V2小于电压VA、VB而大于电压VC时，进入步骤S713，依据阻抗元件417与第二阻抗元件412并联且与第一阻抗元件411相比得到一增益值也即一阻抗比值(R42//R47)/R41。于是，在步骤S715，信号校正器402根据此增益值改变第二参阅电压V2以得到第三参阅电压V3，并输出伽码补正影像信号。接着在步骤S717，利用晶体管E2反相及衰减补正影像信号，并经由随耦阻抗匹配元件404阻抗匹配此补正影像信号，以输出伽码补正影像信号。

综上所述，在本发明因使用信号校正器的电阻与晶体管组合而产生不同的增益值来补正伽码曲线的结构，具有电路复杂性低并可调整成不同的伽码值输出的优点，可对影像信号作伽码曲线补正，来改变对应灰阶效果以增进显示品质。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视前述的申请专利技术方案所界定的为准。

Claims (10)

1、一种伽码曲线补正装置，其特征在于该伽码曲线补正装置包括：

一第一阻抗元件；

一第二阻抗元件；

一放大模组，该放大模组的一第一端耦接至该第一阻抗元件，一第二端耦接至该第二阻抗元件，该放大模组接收一影像信号，并放大该影像信号以于该第二端提供一放大信号；

一信号校正器，包括一第三阻抗元件及一第一晶体管，该第三阻抗元件的一第一端耦接至该放大模组的第二端，该第三阻抗元件的一第二端串联至该第一晶体管，其中，当该放大模组的该第二端的电压与该第一晶体管的控制端间的电压差大于该第一晶体管的一启动电压时，该信号校正器用以接收该放大信号以改变该第二端上的信号而产生一补正影像信号；以及

一衰减单元，连接该第二端以接收该第二端上的信号，并衰减该第二端上的信号以输出一伽码补正影像信号。

2、根据权利要求1所述的伽玛曲线补正装置，其特征在于其中所述的放大模组包括：

一晶体管，具有一控制端与两信号进出端，该控制端用以接收该影像信号。

3、根据权利要求2所述的伽玛曲线补正装置，其特征在于其中所述的第二阻抗元件一端电性耦接至一预定电压，另一端电性耦接至该晶体管的一个信号进出端并输出该放大信号。

4、根据权利要求3所述的伽玛曲线补正装置，其特征在于其中所述的第一阻抗元件，一端电性耦接至一接地电压，另一端电性耦接至该晶体管的另一个信号进出端。

5、根据权利要求1所述的伽玛曲线补正装置，其特征在于其中所述的第一与第二阻抗元件分别包括一个电阻。

6、根据权利要求1所述的伽玛曲线补正装置，其特征在于其中所述的衰减单元包括：

一晶体管，具有控制端与两信号进出端，该控制端用以接收该补正影像信号；

一第四阻抗元件，一端电性耦接至一预定电压，另一端电性耦接至该晶体管的一个信号进出端；以及

一第五阻抗元件，一端电性耦接至一接地电压，另一端电性耦接至该晶体管的另一个信号进出端并输出该伽玛补正影像信号。

7、根据权利要求6所述的伽玛曲线补正装置，其特征在于其中所述的第四与第五阻抗元件分别包括一个电阻。

8、根据权利要求1所述的伽玛曲线补正装置，其特征在于其更包括一随耦阻抗匹配元件，该随耦阻抗匹配元件一端接收该伽玛补正影像信号，另一端电性耦接至一预定电压。

9、一种伽码曲线补正方法，其特征在于其包括：

配置一第一阻抗元件通过一放大模组电性耦接至一第二阻抗元件；

配置包括一第三阻抗元件及一第一晶体管的一信号校正器，以使该第三阻抗元件的一端耦接至该放大模组及该第二阻抗元件；

由该放大模组接收一影像信号并放大该影像信号，以产生一放大信号；

由该信号校正器接收该放大信号；以及

当该放大信号的电压与该第一晶体管的控制端间的电压差大于该第一晶体管的一启动电压时，由该信号校正器接收该放大信号并依据由该第三阻抗元件与该第二阻抗元件并联且与该第一阻抗元件相比所得的一阻抗比值，修正该放大信号而产生一补正影像信号。

10、根据权利要求9所述的伽码曲线补正方法，其特征在于其更包括：

配置一衰减单元以耦接于该第三阻抗元件与该放大模组相耦接处，并以该衰减单元衰减该第三阻抗元件与该放大模组相耦接处的信号以输出一伽码补正影像信号。

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