專利名稱：伽碼曲線補正裝置及其方法
技術領域：
本發明是有關于一種補正裝置及其方法，且特別是有關于一種伽碼曲線補正裝置及其方法。
背景技術：
現有習知的液晶顯示裝置，為了配合人類視覺對各種不同亮度的反應差異，于是以非線性的方式在像素上施加與影像信號相對應的電壓，而非線性的電壓可在屏幕上顯示適合人類視覺反應的各種亮度，因此可有效提升顯示效果。
請參閱圖1所示為現有習知液晶顯示器的伽碼曲線電壓圖，橫軸表示常態化輸入電壓，縱軸表示常態化輸出電壓，為方便說明，將常態化的最高電壓值定為1。伽碼曲線的對應運算式如下(常態化輸出電壓)＝(常態化輸入電壓)^(伽碼值)此運算式說明常態化輸入電壓的伽碼值次方為常態化輸出電壓。伽碼調整曲線101為伽碼值等于1的直線，此時常態化輸入電壓等于常態化輸出電壓。但由于人類視覺對于亮度大的部分不易分辨其層次感，所以我們需要使用較低的亮度來呈現畫面的層次感。伽碼調整曲線102為伽碼值等于2.2的曲線，此為一般液晶顯示器所常用的伽碼值，用以將輸入電壓對應到較低的輸出電壓以增加畫面的層次感，進而提升整體立體感。此外，陰極射線管(cathode ray tube，CRT)亦采用調整伽碼值以顯示較佳畫面，一般來說，陰極射線管的伽碼值為2.5。所以，在色彩學的觀點，各種顯示裝置會通過設定特定伽碼值以得到最佳顯示效果。
顯示器由于材料差異、構造不同等因素，所以各顯示器的伽碼值便有所差異。甚至同一規格的顯示器，由于制程稍做變動，也會影響到伽碼值的設定。現有習知的伽碼值調整方法采用整合性集成電路來調整伽碼值或是用軟件來調整伽碼值，其中整合性集成電路構造復雜。而若采用軟件調整，需要經由操作系統(operation system，OS)來控制，而使得相容性降低。
中國臺灣專利第00503385號揭示一種可改變伽碼校正特征的灰階顯示參閱電壓產生電路及使用其的液晶顯示器驅動單元，用以產生灰階顯示用的參閱電壓而用于將顯示資料由數字轉成類比形式。請參閱圖2所示為灰階顯示參閱電壓產生電路21的電路圖，伽碼值調整資料輸入至灰階顯示參閱電壓產生電路21，而資料閂鎖電路23負責閂鎖微調伽碼值期間的調整資料。伽碼修正調整電路22依此調整資料而修正輸出的參閱電壓值，其中電壓V0與電壓V64經由電阻R20～R27的分壓，而提供不同電壓至伽碼修正調整電路22，而伽碼修正調整電路22依控制資料將所接收的電壓向上或向下調整，然后各伽碼修正調整電路22再經由8個電阻(圖未示出)分成八等分輸出。
請參閱圖3所示為伽碼修正調整電路22的電路圖，此伽碼修正調整電路22由輸入端37輸入電壓，再經由輸出端38輸出電壓，利用開關SW3_1～SW3_20依調整資料而選擇各自導通或斷路，來使得電流源i、2i、4i、8i、16i依不同組合來提供電阻R31的電流。于是，電阻R31的兩端因此形成一電壓差，借此電壓差可向上或向下調整輸出端38的電壓。此現有習知技術僅適用于液晶顯示器，且所校正的信號僅為數字影像信號，不能校正類比影像信號。再者，此現有習知技術以調節電流的方式來改變灰階參閱電壓，因此使得電路的復雜度提高。
發明內容
本發明提供一種伽碼曲線補正裝置，用以對影像信號作伽碼曲線補正，進而改變對應灰階效果以增進顯示品質。同時，具有電路復雜性低及可調整成不同伽碼值輸出的優點。
本發明又提供一種伽碼曲線補正方法，具有電路復雜性低及可調整成不同伽碼值輸出的優點，用以對影像信號作伽碼曲線補正，來改變對應灰階效果以增進顯示品質。
本發明提出一種伽碼曲線補正裝置，此伽碼曲線補正裝置包括第一阻抗元件、第二阻抗元件、放大模組、信號校正器及衰減單元。放大模組的兩端分別耦接第一阻抗元件與第二阻抗元件，用以接收影像信號并輸出放大信號。信號校正器包括第三阻抗元件及第一晶體管，當放大模組與第一晶體管的控制端間的電壓差大于第一晶體管的啟動電壓時，此時信號校正器改變放大模組的輸出信號而產生補正影像信號。衰減單元衰減放大模組輸出信號，以輸出伽碼補正影像信號。
本發明另提出一種伽碼曲線補正方法，此方法包括首先配置第一阻抗元件，并通過放大模組電性耦接至第二阻抗元件。接著，配置包括第三阻抗元件及第一晶體管的信號校正器，并使第三阻抗元件的一端耦接至放大模組及第二阻抗元件。然后，由放大模組接收影像信號以產生放大信號。信號校正器接收放大信號，當放大信號的電壓與第一晶體管控制端間的電壓的電壓差大于第一晶體管的啟動電壓時，此時，信號校正器依據由第一阻抗元件與第二阻抗元件組合第三阻抗元件后所得的阻抗相比而得的一阻抗比值，修正放大信號改變放大信號而產生補正影像信號。
依照本發明的較佳實施例所述的補正伽碼曲線方法，更包括配置衰減單元，此衰減單元耦接于第三阻抗元件與放大模組相耦接處，用以衰減信號校正器的第三阻抗元件與放大模組相耦接處的信號以輸出伽碼補正影像信號。
本發明因采用使用晶體管產生不同的增益值來補正伽碼曲線的結構，具有電路復雜性低并可調整成不同的伽碼值輸出的優點，可對影像信號作伽碼曲線補正，來改變對應灰階效果以增進顯示品質。
為讓本發明的上述與其他特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。
圖1為現有習知液晶顯示器的伽碼曲線電壓圖。
圖2為現有習知灰階顯示參閱電壓產生電路21的電路圖。
圖3為現有習知伽碼修正調整電路22的電路圖。
圖4為本發明實施例的伽碼曲線補正裝置的電路圖。
圖5A為本發明實施例的輸入影像信號的電壓對時間圖。
圖5B為本發明實施例的影像信號經過放大模組401由信號出入端B1輸出的電壓對時間圖。
圖5C為本發明實施例的影像信號在信號校正器402尚未補正前的電壓對時間圖。
圖5D為本發明實施例的影像信號通過信號校正器402補正后的電壓對時間圖。
圖5E為本發明實施例的補正影像信號通過衰減單元403與隨耦阻抗匹配元件404輸出的電壓對時間圖。
圖6A為本發明實施例的未經過伽碼曲線補正裝置補正前的影像信號電壓對時間測量圖。
圖6B為本發明實施例的經過伽碼曲線補正裝置補正后的影像曲線電壓對時間測量圖。
圖7為本發明實施例的伽碼曲線補正方法的流程圖。
101、102伽碼調整曲線 21灰階顯示參閱電壓產生電路22伽碼修正調整電路23資料閂鎖電路37輸入端 38輸出端401放大模組 402信號校正器403衰減單元 404隨耦阻抗匹配單元411～418阻抗元件 501影像信號502、503、504、505補正直線A1、A2控制端B1、B2、C1、C2信號進出端 E1～E6、EA、EB、EC晶體管
GND接地電壓 i、2i、4i、8i、16i電流R20～R27、R31、R41～R48、R1、R2電阻V0、V64、VCC、VA、VB、VC、V51、V52、V53、V54、V1、V2、V3、電壓S701～S717伽碼曲線補正方法的各步驟SW3_1～SW3_20開關T1、T2時間具體實施方式
請參閱圖4所示為本發明一實施例的伽碼曲線補正裝置的電路圖。此伽碼曲線補正裝置包括阻抗元件411、阻抗元件412、放大模組401、信號校正器402、衰減單元403、隨耦阻抗匹配元件404，其中阻抗元件411及412使用電阻R41及R42來實施。放大模組401接收并放大信號，而于連接電阻R42的端點輸出放大信號。放大模組401包括晶體管E1，晶體管E1具有控制端A1與信號進出端B1與信號進出端C1。控制端A1用以接收影像信號。電阻R41的一端電性耦接至接地電壓GND，另一端耦接至晶體管E1的信號進出端C1。電阻R42的一端電性耦接至預定電壓VCC，另一端電性耦接至晶體管E1的信號輸出端B1并輸出放大信號。
信號校正器402包括阻抗元件413、416、417及晶體管E4、E5、E6，其中阻抗元件413、416、417使用電阻R43、R46、R47來實施。電阻R43、R46、R47的一端均耦接至晶體管E1的信號進出端B1，并且電阻R43、R46、R47的另一端分別與晶體管E4、E5、E6串聯。當晶體管E1的信號進出端B1的電壓與晶體管E4的電壓差大于晶體管E4的啟動電壓時，信號校正器402接收放大信號以改變晶體管E1的輸出影像信號，而經由電阻R43來產生補正影像信號。晶體管E5、E6的補正影像信號的動作可依此類推，信號校正單元的晶體管E4、E5、E6分別接受不同的電壓VA、VB、VC控制，晶體管E4～E6依影像信號的電壓大小與電阻R41、R42、R43、R46、R47組合而提供不同電壓變化斜率的補正方式。孰知技藝者當知信號校正器的晶體管可不限于三個，可視其需要調整為一個、兩個、或是三個以上的晶體管，來配合不同的阻抗元件提供不同電壓變化的補正方式，以得到最佳補正影像信號的效果。
衰減單元403連接晶體管E1的信號進出端B1，以輸出衰減后的伽碼補正影像信號。衰減單元403包括晶體管E2、阻抗元件414、415，阻抗元件414、415使用電阻R44、R45來實施，晶體管E2具有控制端A2與信號進出端B2、C2。電阻R44的一端電性耦接至預定電壓VCC，另一端則連接至晶體管E2的信號進出端B2。電阻R45的一端電性耦接至接地電壓GND，另一端則電性耦接至晶體管E2的信號進出端C2，以輸出經衰減后的伽碼補正影像。隨耦阻抗匹配元件404包括晶體管E3及阻抗元件418，阻抗元件418使用電阻R48來實施。隨耦阻抗匹配元件404用以接收伽碼補正影像信號并匹配輸出阻抗，隨耦阻抗匹配元件404的另一端連接至預定電壓VCC。由此實施例看來，此電路復雜度低且易于調整，而信號校正器402可不限為晶體管E4～E6并具有高擴充性，在類比影像信號上的處理可達到最佳效果。
請參閱圖5A～圖5E說明本發明實施例的伽碼曲線影像補正的電壓對時間圖。請同時參閱圖4與圖5A～圖5E，圖5A為輸入影像信號的電壓對時間圖，影像信號最高電壓為V51，當電壓為零伏特時，此顯示單元為黑色，而當電壓的絕對值越大時，則顯示單元顯示越接近白色的灰階。圖5B為影像信號經過放大模組401由信號出入端B1輸出的電壓對時間圖，此時影像信號被反向放大為電壓V52，在此可利用較高的電壓使得灰階的延伸明細清楚，也就是所謂的伽碼曲線補正。圖5C為影像信號在信號校正器402尚未補正前的電壓對時間圖，尚未補正的影像信號501與經過信號校正器402與VA、VB、VC做比較，可將欲改變電壓的途徑分為四部分，當影像信號為0伏特時，此時0伏特大于VA伏特，同時也大于VB伏特與VC伏特。所以晶體管E4～E6呈導通狀態，信號校正器產生增益值為(R42//R43//R46//R47)/R41。所以影像信號介于0伏特與VA伏特之間時，將沿補正直線502進行補正。
當影像信號小于VA伏特時，晶體管E4呈關閉狀態，而晶體管E5、E6呈導通狀態，此時增益值為(R42//R46//R47)/R41，所以當影像信號介于VA伏特與VB伏特之間時，將沿補正直線503進行補正。當影像信號小于VB伏特時，晶體管E4與晶體管E5呈關閉狀態，而晶體管E6呈導通狀態，此時增益值為(R42//R47)/R41。所以當影像信號介于VB伏特與VC伏特之間時，將沿補正直線504進行補正。當影像信號小于VC伏特時，晶體管E4～E6皆關閉，此時增益值為R42/R41，將沿補正直線505至最終電壓V53伏特。
請參閱圖5D所示為影像信號通過信號校正器402補正后的電壓對時間圖。影像信號在0伏特到VA伏特、VA伏特到VB伏特、VB伏特到VC伏特，由于啟動的晶體管不同，所以補正影像的斜率也有所相異。由此可知，影像信號經過晶體管E4、E5、E6而導出不同的增益值，利用不同增益值可將影像分成多階段補正，可再增加晶體管及電阻可增加切割數目，使的影像信號補正為近似曲線，同時電壓VA、VB、VC亦可隨意設定，以增加切割位階，做特定電壓值區域做更精細的分割。由此信號校正器402由于使用電阻與晶體管組合的方式，產生不同的增益值來補正伽碼曲線。不僅電路復雜度低，同時可通過調整晶體管與電阻的數目及晶體管的控制電壓大小來得到不同的伽碼值輸出，并可視其需要任意調整各電壓間的補正增益，來改變對應灰階效果以增進顯示品質。
請參閱圖5E所示為補正影像信號通過衰減單元403與隨耦阻抗匹配元件404輸出的電壓對時間圖。衰減單元403將補正后的影像信號衰減為V54，而隨耦阻抗匹配元件404將此影像信號進行阻抗匹配以輸出補正影像信號。
請參閱圖6A所示為本發明實施例未經過伽碼曲線補正裝置補正前的影像信號電壓對時間測量圖。請參閱圖6B所示為本發明實施例經過伽碼曲線補正裝置補正后的影像曲線電壓對時間測量圖。請同時參閱圖6A及圖6B，時間點T1到T2時，圖6A的影像信號上升較快且成等比例上升。而圖6B的影像信號上升較慢，而有朝曲線化的趨勢。代表本發明實施例的伽碼曲線補正裝置可發揮補正功能而提升顯示品質。
請參閱圖7所示為本發明實施例伽碼曲線補正方法的流程圖。請同時參閱圖4及圖7，在步驟S701，配置第一阻抗元件411通過放大模組401電性耦接至第二阻抗元件412，且配置包括阻抗元件413、416、417及晶體管E4、E5、E6的信號校正器402，以使阻抗元件413、416、417的一端耦接至放大模組401及第二阻抗元件412。放大模組401使用晶體管E1來實施，由晶體管E1接收影像信號，且影像信號具有第一參閱電壓，用以提供影像信號灰階顯示。接下來，步驟S703，晶體管E1放大及反向影像信號，以提供一放大信號。其中該放大信號具有第二參閱電壓V2。然后，步驟S705信號校正器402用以接收經反向的放大信號，其中信號校正器包括晶體管E4、E5、E6。而晶體管E4、E5、E6的啟動電壓分別為VA、VB、VC。
接下來于步驟S707判斷第二參閱電壓V2是否大于晶體管E4或晶體管E5或晶體管E6的相對應啟動電壓VA、VB、VC。當第二參閱電壓V2大于電壓VA、VB、VC時，則進入步驟S709，依據阻抗元件413、416、417與第二阻抗元件412并聯且與第一阻抗元件411相比得到一增益值也即一阻抗比值(R42//R43//R46//R47)/R41。當第二參閱電壓V2小于電壓VA而大于電壓VB、VC時，進入步驟S711，依據阻抗元件416、417與第二阻抗元件412并聯且與第一阻抗元件411相比得到一增益值也即一阻抗比值(R42//R46//R47)/R41。當第二參閱電壓V2小于電壓VA、VB而大于電壓VC時，進入步驟S713，依據阻抗元件417與第二阻抗元件412并聯且與第一阻抗元件411相比得到一增益值也即一阻抗比值(R42//R47)/R41。于是，在步驟S715，信號校正器402根據此增益值改變第二參閱電壓V2以得到第三參閱電壓V3，并輸出伽碼補正影像信號。接著在步驟S717，利用晶體管E2反相及衰減補正影像信號，并經由隨耦阻抗匹配元件404阻抗匹配此補正影像信號，以輸出伽碼補正影像信號。
綜上所述，在本發明因使用信號校正器的電阻與晶體管組合而產生不同的增益值來補正伽碼曲線的結構，具有電路復雜性低并可調整成不同的伽碼值輸出的優點，可對影像信號作伽碼曲線補正，來改變對應灰階效果以增進顯示品質。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍當視前述的申請專利技術方案所界定的為準。
權利要求
1.一種伽碼曲線補正裝置，其特征在于該伽碼曲線補正裝置包括一第一阻抗元件；一第二阻抗元件；一放大模組，該放大模組的一第一端耦接至該第一阻抗元件，一第二端耦接至該第二阻抗元件，該放大模組接收一影像信號，并放大該影像信號以于該第二端提供一放大信號；一信號校正器，包括一第三阻抗元件及一第一晶體管，該第三阻抗元件的一第一端耦接至該放大模組的第二端，該第三阻抗元件的一第二端串聯至該第一晶體管，其中，當該放大模組的該第二端的電壓與該第一晶體管的控制端間的電壓差大于該第一晶體管的一啟動電壓時，該信號校正器用以接收該放大信號以改變該第二端上的信號而產生一補正影像信號；以及一衰減單元，連接該第二端以接收該第二端上的信號，并衰減該第二端上的信號以輸出一伽碼補正影像信號。
2.根據權利要求1所述的伽瑪曲線補正裝置，其特征在于其中所述的放大模組包括一晶體管，具有一控制端與兩信號進出端，該控制端用以接收該影像信號。
3.根據權利要求2所述的伽瑪曲線補正裝置，其特征在于其中所述的第二阻抗元件一端電性耦接至一預定電壓，另一端電性耦接至該晶體管的一個信號進出端并輸出該放大信號。
4.根據權利要求3所述的伽瑪曲線補正裝置，其特征在于其中所述的第一阻抗元件，一端電性耦接至一接地電壓，另一端電性耦接至該晶體管的另一個信號進出端。
5.根據權利要求1所述的伽瑪曲線補正裝置，其特征在于其中所述的第一與第二阻抗元件分別包括一個電阻。
6.根據權利要求1所述的伽瑪曲線補正裝置，其特征在于其中所述的衰減單元包括一晶體管，具有控制端與兩信號進出端，該控制端用以接收該補正影像信號；一第四阻抗元件，一端電性耦接至一預定電壓，另一端電性耦接至該晶體管的一個信號進出端；以及一第五阻抗元件，一端電性耦接至一接地電壓，另一端電性耦接至該晶體管的另一個信號進出端并輸出該伽瑪補正影像信號。
7.根據權利要求6所述的伽瑪曲線補正裝置，其特征在于其中所述的第四與第五阻抗元件分別包括一個電阻。
8.根據權利要求1所述的伽瑪曲線補正裝置，其特征在于其更包括一隨耦阻抗匹配元件，該隨耦阻抗匹配元件一端接收該伽瑪補正影像信號，另一端電性耦接至一預定電壓。
9.一種伽碼曲線補正方法，其特征在于其包括配置一第一阻抗元件通過一放大模組電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體管的一信號校正器，以使該第三阻抗元件的一端耦接至該放大模組及該第二阻抗元件；由該放大模組接收一影像信號并放大該影像信號，以產生一放大信號；由該信號校正器接收該放大信號；以及當該放大信號的電壓與該第一晶體管的控制端間的電壓差大于該第一晶體管的一啟動電壓時，由該信號校正器接收該放大信號并依據由該第三阻抗元件與該第二阻抗元件并聯且與該第一阻抗元件相比所得的一阻抗比值，修正該放大信號而產生一補正影像信號。
10.根據權利要求9所述的伽碼曲線補正方法，其特征在于其更包括配置一衰減單元以耦接于該第三阻抗元件與該放大模組相耦接處，并以該衰減單元衰減該第三阻抗元件與該放大模組相耦接處的信號以輸出一伽碼補正影像信號。
全文摘要
本發明提供一種伽碼曲線補正裝置及其方法，伽碼曲線補正裝置包括第一阻抗元件、第二阻抗元件、放大模組、信號校正器及衰減單元。放大模組接收及放大信號并耦接第一阻抗元件及第二阻抗元件。信號校正器包括第三阻抗元件及第一晶體管，第三阻抗元件耦接至放大模組且與第一晶體管串聯連接。當放大模組輸出端與第一晶體管控制端間的電壓差大于第一晶體管的啟動電壓時，信號校正器改變放大模組輸出的信號而產生補正影像信號。而衰減單元連接放大模組的輸出端以接收信號，并衰減放大模組輸出端的信號以輸出伽碼補正影像信號。
文檔編號G02F1/133GK101025896SQ20061000774
公開日2007年8月29日 申請日期2006年2月20日 優先權日2006年2月20日
發明者沈維祥 申請人:仁寶電腦工業股份有限公司