专利名称：灰度系数校正装置、用该装置的图像转换设备及显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种灰度系数校正装置，浮点灰度系数校正装置，一种利用该装置的电路的图像转换设备，以及一种显示装置，尤其涉及一种小型化灰度系数校正装置，一种浮点灰度系数校正装置，一种图像转换设备以及一种显示装置。
背景技术：
包括阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)和等离子体(PDP)显示器的显示装置具有依赖于显示装置特性的固有灰度系数(gamma)特性。灰度系数特性表示了显示器的输入信号电平和输出亮度之间的关系。灰度系数特性在CRT、LCD和PDP中变化很大。
例如RGB的输入视频信号，其是用于电视信号或计算机的标准色空间信号，该信号具有由相应预定标准定义的灰度系数特性。对输入视频信号执行“灰度系数校正”以获得这些特性。例如，一个电视信号被灰度系数校正来用于CRT。因此，当相同的电视信号在LCD或PDP上显示时，需要反校正输入视频信号的灰度系数特性并且根据显示装置的反校正的输入信号和输出亮度使得该校正适合于LCD或PDP(这一校正在下文中全部被称为灰度系数校正)。
此外在灰度系数校正中，可以通过改变灰度系数校正曲线来校正对比度和亮度。
对于灰度系数校正，模拟方法和数字方法都是适用的。
模拟灰度系数校正主要是在LCD上执行。通过改变外加电压来改变LCD上的象素的透射比。因此，通过基于输入电平和输出电压之间的关系以及在输出电压和透射比之间的相关性(被称为V-T曲线)来改变从输入信号(数字)到输出电压(模拟)的转换特性(DA转换特性)，从而实现灰度系数校正。
但是，为了在模拟处理中设置多个灰度系数校正特性，必需要改变硬件结构，使得特性不容易被改变。由于这个原因，当具有不同灰度系数特性的信号被输入时，数字灰度系数校可被用于相对于模拟处理更为简单的装置结构中。
LCD、PDP以及其它种类的显示器中的数字处理电路在结构上可以相同，并且能容易安装在装置中。
对于数字灰度系数校正，可使用查找表格(LUT)系统，其中对应于所有输入信号的输出值被存储在存储器中并且随后被转换。在LUT系统中，即使当输入具有不同灰度系数特性的信号时，可以通过根据该信号设定输出值来执行任意的灰度系数校正。
但是，在LUT系统中，所有的输出值都要被存储在存储器中。在RGB彩色显示器的情况下，由于各个RGB的输出值被存储在存储器中，从而增加了电路的尺寸。此外，由于要保持精确度，使得很难减少输出值的比特数量。
由于这个原因，传统上已经研究了减少数字灰度系数校正电路体积的方法。
第一种用于解决该问题的方法是将LUT和内插结合。在该方法中，根据LUT将对应于M比特输入信号的高阶N比特的输入值的输出值存储在存储器中。利用对应于LUT中的高阶N比特的输入值X的输出值、对应于LUT中的输入值X+1的输出值、和低阶(M-N)比特的值来执行内插。因此，用于LUT的存储器的容量能被显著地减少。
在第一种方法中，LUT的输入值是高阶M比特的值。可以获得一种更灵活的结构，其中输入值能具有任意的比特数，正如在日本专利申请公开号为2003-288060(专利文献1)中(第5页，附图1和2)所公开的。
在第二种方法中，以下作为LUT被存储在存储器中输出值Y，其对应于具有低阶(M-N)比特为“0”的M比特输入信号的高阶N比特的输入值X，和当低阶(M-N)比特具有不同于“0”的值时，邻近值的差值D。基于输出值Y和差值D计算M比特输入信号的输出值。
例如，当输入有4比特，输出有6比特，以及输入到输出的关系是1000到100000，1001到100011，1010到101000和1011到101111，输出值Y对于“10”的输入高阶2比特和“00”的低阶比特是100000，并且对于1001，1010和1011的差值D(011，101，111)被存储在LUT中。因此，对于输入值为1011的输出值通过Y+∑D＝100000+011+101+111＝101111确定。在这种情况下，输出差值D的存储器容量从6比特减少到3比特，从而减少了电路尺寸。
此外，日本专利申请公开号为2000-148442(第4页和第9页，附图3和10)(专利文献2)公开了一种结构，其中能以一种通过设计一种数据存储方法的更为软件化的方式来进行高速处理。
在第三种方法中，以下作为LUT被存储在存储器中对应于M比特输入信号的高阶N比特的输入值X的输出值Y，以及输出值Y和获得的用于高阶N比特的输入值X和值不等于“0”的低阶(M-N)比特的输出值之间的差值D。基于输出值Y和差值D计算对应于M比特输入信号的输出值。
使用这种结构的现有技术在日本专利申请公开号HEI6-6733(第3页，附图2)(专利文献3)和日本专利号为3071131(第2页，附图1)(专利文献4)中公开。当需要多个灰度系数校正值时，专利文献3公开的发明利用了灰度系数校正值之间的小小差别。该发明的结构包括用于输出高阶校正值的第一灰度系数校正电路和用于输出多个低阶校正值的第二灰度系数校正电路。根据专利文献4，上述结构被包括在电路的一部分中。
发明内容
在第一种方法中，电路尺寸被减小，但是由于内插而不能为所有输入值任意设定输出值。此外，在多数情况下，内插计算是线性的并且因此在复杂的校正曲线情况下精确度减小。二阶或更高阶的内插增加了用于操作的电路的尺寸，其使得内插具有较少优点。此外，复杂的操作妨碍了高速处理。
在第二种方法中，必须将输出差值和代表值增加两倍或更多倍。低阶(M-N)比特变得越大，LUT的电路尺寸就能越小。但是，加法器就会变得越大并且因而无法进行高速处理。此外，当输出差值的比特数不比输出值Y比特数小时，该电路尺寸就不能充分地减小，即使(M-N)比特值增加。
考虑第三种方法，专利文献3公开的发明不能使用，除非两个或多个LUT的高阶比特被完全处理。尤其是在LCD的情况下，未被完全处理的高阶比特导致了RGB输出值之间的很大的区别，并且因此，在一些操作模式下该发明也许是不适用的。在专利文献4公开的发明中，在整个电路上执行内插并且因此像第一种方法一样引起相同的问题。此外，专利文献4没有提到只有一个LUT可以被提取并且被独立使用。
无论如何，所需的一种灰度系数校正电路是当在RGB输出值之间存在一个大的差别时可以利用，加法器的使用要减少到最小，因为仅包括LUT的电路尺寸不充分大于加法器的电路尺寸；获得高通用性以具有正好来自于复杂的校正曲线的校正输出值；以及能执行具有简单操作的高速处理。尤其是，用于移动计算装置的灰度系数校正电路需要上述特性。
本发明的设计考虑到了上述问题。本发明的一个目的是提供一种灰度系数校正装置，其能够在减少查找表格容量的同时实现精确的灰度系数校正，一种利用了该装置的图像转换设备，和一种显示装置。
为了实现上述目的，作为本发明的第一方面，提供了一种灰度系数校正装置，用于输出已作为n比特信号输入的数字输入信号作为m比特信号，m是一个给定数字，该灰度系数校正装置包括第一查找表格、第二查找表格、第三查找表格、连接器、和加法器，其中每个查找表格的输入比特小于n并且输出比特小于m，该第一查找表格具有x比特的输入和m1比特的输出，该第二查找表格具有(n-t)比特的输入和m2比特的输出，该第三查找表格具有(n-t)比特的输入和k比特的输出，设定m≤m1+m2，x＜n-t以及m≥m1+k，该连接器输出连接数据，该连接数据是通过在输出比特之间插入的m-m1-k比特的“0”来连接高阶比特端的第一查找表格的输出比特和低阶比特端的第三查找表格的输出比特而获得的，并且该加法器将连接数据和第二查找表格的输出值相加并且输出相加的数据。
根据本发明的第一方面，优选地提供多个第三查找表格。可选择的，下面的结构是优选的当n比特输入和m比特输出的关系在灰度系数校正中被设置为基本输入/输出表格时，第一查找表格中的一个输入/输出表格将基本输入/输出表上与具有IN1的高阶x比特和0的低阶n-x比特的输入值对应的输出值的高阶m1比特设置成对应于x比特输入值IN1的输出值(作为参考值信号)，第二查找表格中的一个输入/输出表格将基本输入/输出表上与具有高阶n-t比特为IN2和低阶比特为0的输入值对应的输出值和通过将对应于具有IN2的高阶x比特和低阶比特为m-m1个“0”的输入值的输出值加到第一查找表上获得的值之间的差值设置成对应于(n-t)比特输入值IN2的输出值，以及第三查找表格中的一个输入/输出表格将基本输入/输出输出表上与具有IN3的高阶(n-t)比特和非0的低阶t比特的输入值对应的输出值和基本输入/输出表上对应于具有IN3的高阶n-t比特和“0”的低阶t比特的输入值的输出值之间的差值设置成对应于(n-t)比特输入值IN3的输出值。
在本发明的第一方面的任何一个结构中，该第三查找表格具有k个输出比特并且k是基于灰度系数校正的一个校正值γ优先确定的。可选择的，该第三查找表格具有k个输出比特并且k是基于在亮度/对比度校正中的邻近灰度级之间的最大差被优先设置的。
此外，为了实现这一目的，本发明的第二方面提供一种浮点灰度系数校正装置，其用于输出由指数和有效位数(significand)构成的m比特输入信号，包括作为整数灰度系数校正单元的多个根据本发明的第一方面的任何结构的灰度系数校正装置，其中的整数灰度系数校正单元具有作为输入的高阶n比特的指数，并且具有n比特输入和m比特输出的灰度系数校正通过基于有效位数的值来选择整数灰度系数校正中的一个输出来实现，基于指数的值来确定选择的输出。
此外，为了实现这一目的，本发明的第三方面还提供一种图像转换设备，包括根据本发明的第一方面的任何一个结构的灰度系数校正装置或根据本发明的第二方面的浮点灰度系数校正装置。
此外，为了实现这一目的，本发明的第四方面还提供一种图像显示装置，包括根据本发明的第一方面的任何一个结构的灰度系数校正装置或根据本发明的第二方面的浮点灰度系数校正装置。
根据本发明，还可能提供一种灰度系数校正装置和一种浮点灰度系数校正装置，其在减少查找表格容量的同时还能够校正灰度系数校正，一种使用该装置的图像转换设备，以及一种显示装置。
通过下面结合附图对本发明的详细描述，使得本发明的目的和特征变得更为明显，其中附图1是一个示出了输入/输出灰度级、高阶LUT和低阶LUT之间的关系的框图；附图2是一个示出了一个包括高阶LUT和低阶LUT的灰度系数校正电路的结构的框图；附图3是一个示出了输入/输出灰度级、低阶LUT和差值LUT之间的关系的框图；附图4是一个示出了一个包括高阶LUT、低阶LUT和差值LUT的灰度系数校正电路的结构的框图；
附图5是一个示出了另一个包括高阶LUT、低阶LUT和差值LUT的结构实例的框图；附图6是一个示出了本发明的原理的框图；附图7是一个示出了其中的输入/输出比特是任何给定值的灰度系数校正电路的结构的框图；附图8是一个示出了利用根据实现本发明的第一优选实施的灰度系数校正电路的图像显示装置的结构的框图；附图9是一个示出了根据第一实施例的灰度系数校正电路的结构的框图；附图10是一个示出了当一个6比特输入信号具有一个2.2的γ值并且一比特输出信号具有1.8的γ值时的灰度系数校正电路的输入/输出值的框图；附图11是一个示出了根据本发明的第一实施例的灰度系数校正电路的高阶LUT、低阶LUT和差值LUT的结构框图；附图12是一个示出了根据第一实施例的图像显示装置的另一个结构实例的框图；附图13是一个示出了根据实现本发明的第二优选实施例的灰度系数校正电路的结构的框图；附图14是一个示出了根据第二实施例的灰度系数校正电路的差值LUT和低阶LUT之间的关系的框图；附图15是一个示出了根据实现本发明的第三优选实施例的图像显示装置的结构的框图；附图16是一个示出了根据第三实施例的灰度系数校正电路的结构框图。
具体实施例方式为了实现没有图像降级的灰度系数校正，所有的灰度级必须以分开的方式精细地调节。因此，不能使用线性内插并且对应于所有输入灰度级的LUT是必须的。
如在第二种传统的方法中描述的，当减少灰度系数校正装置的存储器尺寸时，一个LUT被分割或者更多的LUT被设置以减少输出比特数(包括输出差值D)。此外，如在第三传统方法中描述的，一个LUT可以被分割或者更多的LUT可被设置以减少输入比特数。但是，LUT被分割的越多，就需要越多的地址或减法器来计算LUT，电路尺寸影响的弱化已经被通过分割LUT而减少了。
此外，越多的地址被连续连接，处理速度就会变得越低，其在一个处理高操作频率的视频信号的灰度系数校正装置中产生了问题。
发明人研究了一种方法，用于减少LUT系统的电路尺寸并且发现LUT的存储器容量可以被减少，并且通过结合下述两种方法可以最小化除了存储器之外的外围电路(加法器)的电路尺寸的增加。
下面将会讨论一个具有8比特输入和10比特输出的LUT。该构造的LUT因此具有28×10＝2560比特。
<1>输入灰度级被分割为高阶比特片段并且为每一个分割的片段设定一个偏移值。然后，来自于偏移量的差作为LUT值被存储。
如附图1所示，每当高阶比特变化时就产生一个片段并且片段中的最小值被设定为一个偏移量。根据一个具有高阶比特输入的LUT(高阶LUT)来构造偏移。因此，可能减少用于存储差值的LUT(低阶LUT)的最大值，因而减少了输出比特的数量。附图2示出了高阶LUT和低阶LUT的组合。
分割为高阶LUT和低阶LUT只需要一个附加加法器，因此整个电路尺寸被减少了。设定高阶LUT的输入/输出比特的数量和低阶LUT的输出比特的数量从而在灰度系数校正期间响应在1到3之间的γ值。在这一点上，LUT的存储器尺寸是1792+128＝1920比特，其容量减少了25％。
<2>当输入灰度级的最低阶比特是0时，低阶LUT仅存储获得的值。当最低阶比特是1时，来自于具有相同的高阶比特和最低阶比特为0的值的差值被作为个差值LUT保持。
如附图3所示，当具有最低阶比特为0的低阶LUT被保持时，对于最低阶比特1，其仅需要保持与最低阶比特0的差值作为差值LUT。分割为低阶LUT和差值LUT还可以进一步减少LUT的存储容量。附图4示出了LUT的结构。最终的输出是高阶LUT、低阶LUT和差值LUT的和。
在这一结构中，高阶LUT和差值LUT预先被位连接(通过“0”连接)，使得无需附加地址。在这种情况下，电路尺寸没有增加或处理速度也没有减少，因为没有逻辑门通过。
由于这一结构，包括一个加法器的电路尺寸能够从传统LUT减少35％或者更多。
附图5示出了用于执行从6比特到8比特的灰度系数校正的灰度系数校正电路的结构。由于输入比特的减少，存储器以2的幂减少并且因此例如加法器之类的外围电路占用了全部电路中的较大区域。但是在本发明中，只有一个单一的加法器被提供，因而在从6比特到8比特的灰度系数校正中电路尺寸能减少20％或者更多。
如附图6所示，即使当输入比特和输出比特的数量相等时，可以以相类似的方式减少电路尺寸。
尽管上述解释指出了作为输入/输出比特值的特殊数值，输入/输出比特数量也可以被任意设定。
附图7示出了用于执行具有n比特输入和m比特输出的灰度系数校正的灰度系数校正电路的结构。该灰度系数校正电路包括三个LUT，即具有(n-t)比特的高阶输入和m2比特的低阶输出的低阶LUT、同样具有(n-t)比特的高阶输入和k比特的低阶输出的差值LUT、和具有x比特的高阶输入和m1比特的高阶输出的高阶LUT；差值LUT输出设定部分，用于利用差值LUT输出和1比特的低阶输入来计算；数据连接部分，用于用在输出之间插入的m-m1-k个“0”来连接在LSB端的差值LUT输出设定部分的输出与在MSB端的高阶LUT的输出；以及加法器，用于将数据连接部分的输出和低阶LUT的输出相加。
下面将会描述一种用于确定在这种灰度系数校正电路中的低阶LUT和差值LUT的m2和k的方法。
在被高阶比特分割的区域中的最大输入值处的低阶LUT值中，m2被确定为能够表示最大值的比特数。
此外，所有的差值LUT值中，k通常被设定为能够表示最大值的比特数。但是，在灰度系数校正被表示为Y＝X＾γ的情况下，从灰度级“0”到灰度级“1”的差值LUT值或从(最大灰度级-1)到最大灰度级的差值LUT值是最大的并且因此k被确定为能够表示具有输入灰度级为1的差值LUT的值。
尽管m1和x可以被任意设定，优选的设定m1和x以使整个LUT的数据量(高阶LUT、低阶LUT和差值LUT的总数据量)最小化。在很多情况下，由关系式m1+m2＝m+1确定的m1最小化LUT的存储容量。此外，在设定一个给定值为x后，就需要设定一个足够小的x使得m2的比特数不会增加。
因此通过分割LUT，可能实现灰度系数校正装置，其中的查找表格的电路尺寸可以由一个单一的加法器通过分割查找表格来减少，也能够实现校正值的输出的多功能用途，并且能够实现高速处理。
传统的，注意力都集中在LUT的电路尺寸的减小上。但是，当输入/输出比特数量非常小并且LUT具有小的存储尺寸时，例如，通过使用移动计算装置，加法器或类似的电路的尺寸不能被忽略。
本发明完全适用于上述用途以及也用于处理高操作频率的视频信号。此外，电路尺寸能被减小。
基于上述原理的灰度系数校正电路的特征在于(1)对于每一个灰度级，可以独立的作出精密调整(2)在1到3之间的灰度系数值可以被校正，尽管灰度系数值不能被动态地改变。
下面将会描述本发明的优选实施例。
下面将会描述本发明的优选实施例1。
附图8示出了具有本实施例的灰度系数校正装置的液晶显示器的结构。附图9示出了本实施例的灰度系数校正装置的结构。
为了方便，指示灰度系数校正装置的输入/输出灰度级的比特数是RPG输入为6比特而输出是8比特。为输入视频信号设置γ＝2.2而为液晶显示器设置γ＝1.8，使得γ值需要被改变。
在附图8的液晶显示器中，数字视频信号(例如，对于每一RGB信号的颜色为6比特输入)被输入到灰度系数校正装置4并且该信号在灰度系数校正后被输出。该信号被传输给液晶显示单元12，液晶显示单元12的象素35的传输被基于数字视频信号确定，并且显示一个图像。
该液晶显示器单元12具有多个彼此相交的扫描线31和信号线32，扫描线驱动器33用于控制输入给多个扫描线31的信号，信号线驱动/控制信号产生部分34用于控制输入给多个信号线32的信号，多个通过以矩阵的形式提供的薄膜晶体管(TFT)37设置在象素行/列交织点上的象素35，以及并联连接的辅助电容36。
下面是从当数字视频信号被输入直到在液晶显示器单元12上显示图像时的过程。灰度系数校正装置4对输入数字信号进行灰度系数校正并且输出数字信号。将输出的视频信号和显示控制信号(未示出)传输给扫描线驱动系33和信号线驱动器/控制信号产生部分34。在该部分34中，基于由液晶显示单元12的象素35的施加电压亮度特性和输入视频信号的灰度系数特性确定的转换特性来执行对数字视频信号的DA转换。已经被转换为模拟电压的信号被通过TFT 37提供给连接到扫描线31的象素35，由扫描线驱动器33选择性地将导通电压施加给扫描线31，并且随后信号被转换为亮度并且作为图像输出。
总体上，假设为输入视频信号设定γ＝2.2或1.8，则在LCD中设置部分34中的DA转换器(未示出)的电压。在本发明的实施例中，为DA转换器设置γ＝1.8。
附图9示出了灰度系数校正装置4的详细结构图。灰度系数校正装置4包括三个LUT，即具有5比特的高阶输入和7比特的低阶输出的低阶LUT、类似具有5比特的高阶输入和4比特的低阶输出的差值LUT、以及具有3比特的高阶输入和2比特的高阶输出的高阶LUT；差值LUT输出设定部分5，用于利用差值LUT的输出和1比特的低阶输入进行计算；数据连接部分2，用于用插入在输出之间的“00”来连接在LSB端的差值LUT输出设定部分5的输出和在MSB端的高阶LUT的输出；以及加法器3，用于将数据连接部分2的输出和低阶LUT的输出相加。加法器3的输出被传输给液晶显示单元12。
在附图9的灰度系数校正装置中，需要用于存储LUT的存储容量通过使用灰度系数校正装置特性来分割LUT而被减小。此外，用于计算每个LUT值和确定输出值的算术电路的尺寸被最小化，使得整个装置的电路尺寸被减小并且操作速度的减少在整个电路中被抑制。
首先，下面将描述一种利用特定值来设定每一个LUT的输入/输出值的方法。考虑到灰度系数校正装置4的输入/输出值，为输入视频信号设定γ＝2.2，对于液晶显示装置设定γ＝1.8。考虑到输入是6比特并且输出是8比特，产生如下转换(输出值)＝255×((输入值/63)22)(1/1.8)附图10示出了通过该等式为灰度系数校正装置4确定的LUT。附图9中所示的LUT值被确定使得附图10中所示的LUT值被作为输出信号输出。
首先，差值LUT接收输入灰度级的高阶5比特作为输入LUT值并且将在两个具有相同的高阶5比特(也就是，具有不同的低阶1比特“0”和“1”的输入灰度级的两个输出灰度级)的输出灰度级之间的差值作为输出LUT值存储。
高阶LUT接收输入灰度级的高阶3比特作为输入LUT值并且将与具有高阶3比特和低阶3比特是“000”的输入灰度级对应的输出灰度级的高阶2比特作为输出LUT值存储。
低阶LUT接收输入灰度级的高阶5比特作为输入LUT值并且将通过从具有高阶5比特和低阶比特为“0”的输入值的输入灰度级的输出灰度级值中减去一个8比特值获得的值作为输出LUT值存储，其中的高阶LUT的输出2比特连接到低阶6比特“000000”。从而获得的LUT如附图11所示。
下面通过利用附图10和11的特定值来解释计算和组合LUT的输出值的过程。假设36的值(二进制数字“100100”)和37的值(二进制数字“100101”)被当作输入图像输入到灰度系数校正装置4中。如从附图10中所看到的，输出是129(10000001)和133(10000101)。
两个输入值(36，37)都具有高阶5比特“10010”并且因此根据附图11的LUT低阶LUT的输出是“65(1000001)”。两个输入值都具有高阶3比特“100”并且因此根据附图11的LUT高阶LUT的输出是“1(01)”。类似的，差值LUT的输出是“4(0100)”。
在下面，将会解释差值LUT输出设定部分5的输出。当输入值是“36”时，最低阶比特是“0”并且因而差值LUT输出设定部分5在“0100”和“0000”的每一比特上执行NAND和NOT并且输出“0(0000)”。当输入值是“37”时，最低阶比特是“1”并且因此差值LUT输出设定部分5在“0100”和“1111”的每一比特上执行NAND和NOT并且输出“4(0100)”。
数据连接部分2将作为高阶2比特的高阶LUT的输出2比特与作为低阶4比特的LUT输出设定部分5的输出连接起来。数据连接部分2的输出值对于输入36是1×64＝64(×64意味着数据的6比特移位以及无需逻辑操作)而对于输入37是1×64+4＝68。
加法器3将数据连接部分2的输出值和低阶LUT的输出值相加。相加结果对于输入值36是64+65＝129而对于输入值37是68+65＝133。
这些结果等于在附图10中所示的LUT的输出值并且因而可以发现如附图9所构成的灰度系数校正装置4正常操作。
当最低阶比特是“0”时，LUT输出设定部分5通常输出“0”，使得电路尺寸减小。由于高阶LUT的输出值以及差值LUT的输出值可以相加而无需使用加法器，这些输出值可以被预先相加。由于加法器3没有溢出，就无需溢出处理。
采用这一结构，电路尺寸被减少为25×7+23×2+25×4＝368比特的存储容量，其与未分割的LUT(26×8＝512比特)相比减少了约28％。包括加法器的整个电路尺寸减少了20％或更多。
此外，不同于现有的第二种仅利用差值的方法，LUT被分割并且存储器尺寸被减少而无需使用额外的加法器。
如附图11所示，由于差值LUT的最大值是“5”，差值LUT的输出比特的数量在该结构中可以被设定为“3”而不是“4”从而减少电路尺寸。
但是，当为液晶显示器设定γ＝1并且为输入信号设定γ＝2.2时，差值LUT需要4个输出比特。而且在亮度校正和对比度校正中相邻的灰度级之间的最大差是“10”时，差值LUT需要4个输出比特。这样，差值LUT的输出比特的数量优选的根据在一个所需范围内的灰度系数校正的校正值γ以及亮度/对比度校正的差值来设定。
根据这一结构，通过预先连接高阶LUT和差值LUT来减少加法的数量，从而实现这样一种灰度系数校正装置，其中查找表格被分割并且电路尺寸利用单个的加法器而减少，获得允许校正输出值的高多功能性，以及执行高速处理。
该灰度系数校正装置使得实现具有小电路尺寸的图像转换设备或显示装置成为可能。
上面的说明描述了该实施例，其中输入信号和液晶显示器具有不同的γ值。本发明不限制于这种情况。本发明还可以在灰度系数校正单元的LUT被改变以校正对比度或亮度的情况下使用。
此外，在上面的说明中，数字灰度级的输入比特数是6。无须说明，输入比特数不限制于6并且因此通过任何数量的比特(例如，8比特)都能获得相同的效果。
在本发明的实施例中，液晶显示器被当作显示装置使用。该显示装置并不限制于此，因此通过其它附图12中所示的显示装置(例如，PDP、利用场致发光元件的显示器、以及液晶投影机)都可以实现相同的效果。
下面将会描述本发明的优选实施例2。
附图13示出了本实施例的一个灰度系数校正装置的结构。如在实施例1中，该灰度系数校正装置被用于液晶显示器中的灰度系数校正。该灰度系数校正装置不同于实施例1之处在于，差值LUT进一步被分为三个并且差值LUT输出设定部分5被提供用于执行利用差值LUT的输出和低阶2比特的输入的操作。
在本实施例中，差值LUT被分割。当在相邻灰度级之间的最大差值很小时(在本实施例中是2比特)，这一结构是特别有效的。考虑到附图13中所示的三个差值LUT，当8比特输入的高阶6比特输入值是“X5X4...X0”时，差值LUT01存储当低阶2比特是“00”和“01”时的差值作为输出值，差值LUT10存储当低阶2比特是“00”和“10”时的差值作为输出值，差值LUT11存储当低阶2比特是“00”和“11”时的差值作为输出值。
差值LUT10存储一个输出差值用于两个灰度级的输入差值，而差值LUT11存储一个输出差值用于三个灰度级的一个输入差值，使得差值LUT10和LUT11的输出比特分别是3和4比特。差值LUT输出设定部分5当低阶2比特输入是“00”时输出“0000”，并且当低阶2比特输入是“01”，“10”和“11”时，输出差值LUT01、差值LUT10以及差值LUT11的输出值。数据连接部分2和加法器3以与实施例1相类似的方式工作。
采用这一结构，电路尺寸被减少为26×7+25×4+26×2+26×3+26×4＝1152比特的存储容量，其与未分割的LUT(28×10＝2560比特)相比减少了约55％。包括加法器的整个电路尺寸减少了大约50％。
当差值LUT仅仅只需要一个很小的存储容量时(一个大的输入灰度级差值)，将差值LUT分割是非常有效的。
根据这一结构，通过预先连接高阶LUT和差值LUT来减少加法的数量，从而实现这样一种灰度系数校正装置，其中查找表格被分割并且利用单个的加法器来减少电路尺寸，获得实现校正输出值的高多功能性，以及执行高速处理。
下面将要描述本发明的优选实施例3。在上述实施例1和2中，输入信号是一个整数值。本实施例将要描述以浮点表示的输入信号。
附图15示出了一个根据本实施例的液晶显示器的结构而附图16示出了一个根据本实施例的灰度系数校正装置的结构。
本实施例的液晶显示器不同于实施例1之处在于，输入信号被表示为指数部分+有效位数部分的浮点并且该信号被输入到灰度系数校正装置4A中。附图16示出了灰度系数校正装置4A的结构。该灰度系数校正装置4A包括多个灰度系数校正器4；选择器6，用于选择性地输出灰度系数校正器4的输出中的一个；以及数据移位部分7，用于数据移位输入信号。附图16的灰度系数校正器4与上述实施例1和2中的结构类似(附图9和13)。
由于浮点表示在动态范围内比整数表示具有更大的差值，因此几乎等于整数输出的动态范围的查找表格是优选的。在这种情况下，为最大指数产生的查找表格被分配给选择信号“11”。随着指数一个接一个的减少，选择信号“10”，“01”和“00”被分配给所产生的查找表格。因此，产生查找表格(对应于灰度系数校正器4)以接收各个指数的有效位数的高阶比特。
在数据移位部分7中，指数的值被调整来对应上述的任何查找表格，并且有效位数的数据根据一个调整值被移位到较低比特。例如，当指数是7时，有效位数是8192，并且产生具有指数12、13、14和15的查找表格，指数值加5(7→12)并且有效位数的值被移动了5比特(8192→256)。随后，对于灰度系数校正器4，选择器6基于来自于数据移位部分7的指数输出值来选择查找表格的其中一个值并且输出该选择的值。
在上述实施例中，具有指数12和有效位数256的值被从数据移位部分7中输出，输入到每一个灰度系数校正器4，并且在其中进行灰度系数校正。由于特性12、13、14和15分别对应于“00”，“01”，“10”和“11”，因此将对应于特性12的“00”作为选择信号从数据移位部分7输入到选择器6。因此，在灰度系数校正装置中对应于门“00”的输出作为选择器6的输出(输出图像)被输出。
这一结构使得实现这样一种灰度系数校正装置成为可能，其中即使当输入信号不是整数时，可以通过分割查找表格来减少电路尺寸，获得了实现校正输出值的高多功能性，并且能执行高速处理。
灰度系数校正装置使得减少图像转换设备和显示装置的电路尺寸成为可能。
在上述实施例2和3中，显示装置是液晶显示器。该显示装置并不限制于此并且因此PDP和利用有机EL的显示装置也是可以应用的。
前面的实施例是本发明的优选实施例，并且因此本发明并不限制于这些实施例。例如，上述实施例中示出的γ的值以及输入/输出比特的数量仅仅是举例并且本发明可以通过不同的值来实现。
因此，在本发明中可以作出各种修改。
权利要求
1.一种灰度系数校正装置，用于将一个已被作为n比特信号输入的数字输入信号作为m比特信号输出，m是给定的数字，该灰度系数校正装置包括第一查找表格，第二查找表格，第三查找表格，连接器和加法器，其中每个查找表格的输入比特小于n并且输出比特小于m，该第一查找表格具有x比特输入和m1比特输出，该第二查找表格具有(n-t)比特输入和m2比特输出，该第三查找表格具有(n-t)比特输入和k比特输出，设定m≤m1+m2，x＜n-t以及m≥m1+k，该连接器输出连接数据，该连接数据是通过用插入在输出比特之间的m-m1-k比特的“0”连接在高阶比特端的第一查找表格的输出比特和在低阶比特端的第三查找表格的输出比特来获得的，并且该加法器将连接数据和第二查找表格的输出值相加并且输出相加的数据。
2.根据权利要求1所述的灰度系数校正装置，其中该装置包括多个第三查找表格。
3.根据权利要求1所述的灰度系数校正装置，其中当n比特输入和m比特输出之间的关系在灰度系数校正中被设置为基本输入/输出表格时，在第一查找表格中的一个输入/输出表格将基本输入/输出表格上与具有IN1的高阶x比特和0的低阶n-x比特的输入值对应的输出值的高阶m1比特设置为x比特输入值IN1的输出值(如参考值信号)，在第二查找表格中的一个输入/输出表格将一个差值设置为(n-t)比特输入值IN2的输出值，该差值是基本输入/输出表格上与具有IN2的高阶n-t比特和0的低阶t比特的输入值对应的输出值与一个值之间的差值，该值是通过将与具有IN2的高阶x比特和m-m1个“0”的低阶比特的输入值对应的输出值加到第一查找表格上而获得的，以及在第三查找表格中的一个输入/输出表格将一个差值设置为(n-t)比特输入值IN3的输出值，该差值是基本输入/输出表格上与具有IN3的高阶(n-t)比特和非0的低阶t比特的输入值对应的输出值与基本输入/输出表格上对应于具IN3的高阶n-t比特和0的低阶t比特的输入值的输出值之间的差值。
4.根据权利要求1到3中的任何一个所述的灰度系数校正装置，其中的第三查找表格具有k个输出比特，并且k是基于灰度系数校正的校正值γ确定的。
5.根据权利要求1到3中的任何一个所述的灰度系数校正装置，其中的该第三查找表格具有k个输出比特，并且k是基于在亮度/对比度校正中的邻近灰度级之间的最大差值设定的。
6.一种浮点灰度系数校正装置，其用于输出由指数和有效位数构成的m比特输入信号，该装置包括多个根据权利要求1到5的任何一个所述的灰度系数校正装置作为整数灰度系数校正单元，其中整数灰度系数校正单元具有指数的高阶n比特作为输入，以及具有n比特输入和m比特输出的灰度系数校正是通过基于有效位数的值选择整数灰度系数校正单元的其中一个输出来进行的，基于指数的值来确定选择的输出。
7.一种图像转换设备，包括根据权利要求1到5的任何一个所述的灰度系数校正装置或根据权利要求6所述的浮点灰度系数校正装置。
8.一种显示装置，包括根据权利要求1到5的任何一个所述的灰度系数校正装置或根据权利要求6所述的浮点灰度系数校正装置。
全文摘要
提供一种能够在减少查找表格容量的同时实现灰度系数校正的灰度系数校正装置，一种图像转换设备和一种使用该装置的显示装置。一种灰度系数校正装置，用于将已被作为n比特信号输入的数字输入信号作为m比特信号输出，m是一个给定的数字，该灰度系数校正装置包括高阶LUT、低阶LUT、差值LUT、数据连接部分2、和加法器3，其中每个查找表格的输入比特小于n并且输出比特小于m，该高阶LUT具有x比特输入和m1比特输出，该低阶LUT具有(n－t)比特输入和m2比特输出，该差值LUT具有(n－t)比特输入和k比特输出，设定m≤m1+m2，x＜n－t以及m≥m1+k，该数据连接部分2输出连接数据，并且加法器3将连接数据和低阶LUT的的输出值相加并且输出相加的数据。
文档编号G09G3/20GK1838729SQ20061007933
公开日2006年9月27日 申请日期2006年3月24日 优先权日2005年3月25日
发明者宫坂大吾 申请人:日本电气株式会社