半导体装置、使用了它的车载用显示器系统、电子设备的制作方法

1.本发明涉及具有数字视频信号的接口的半导体装置。


背景技术：

2.图1是图像显示系统的框图。图像显示系统100r包括液晶面板或有机el面板等显示器面板102、栅极驱动器104、源极驱动器106、图形控制器110、以及定时控制器200r。图形控制器110生成应显示于显示器面板102的图像数据。该图像数据所包含的像素(rgb)数据被以串行方式向定时控制器200r传输。
3.定时控制器200r接收图像数据，生成各种控制/同步信号。栅极驱动器104与来自定时控制器200r的信号同步地，依次对显示器面板102的扫描线l
s
进行选择。此外，rgb数据被供给到源极驱动器106。
4.定时控制器200r包括接收电路202、发送电路204、以及逻辑电路210。接收电路202从图形控制器110以串行方式接收图像数据。在外接的rom111中，存储有显示器面板102的id(识别信息)、分辨率及刷新率等。逻辑电路210基于接收电路202所接收的图像数据来生成控制/同步信号。发送电路204将控制信号及图像数据输出到栅极驱动器104及源极驱动器106。
5.对于定时控制器200r，有时需要除接收电路202所接收的图像数据外，还显示预先确定的字符、图形、图标等的osd(on screen display：在屏显示)功能。为此，逻辑电路210包括osd电路212。以下，将字符、图形、图标等统称为osd对象。
6.在rom111中，存储有若干osd对象的位图数据。定时控制器200r从rom111读取被与图像数据分开输入的控制信号所对应的osd对象的位图数据，并使其显示于显示器面板102。
7.图2的(a)是表示osd对象的一例的图，图2的(b)是表示将osd对象叠加于图像数据的状态的图。如图2的(b)所示，由于osd对象的颜色及亮度与作为其底层的图像数据的颜色及亮度的关系，osd对象的视认性有时会显著降低。
8.为了解决该问题，有时会将视认性检测(visibility detection)功能安装于定时控制器。视认性检测功能为如下这样的功能：将osd对象和背景的颜色及亮度的差分与阈值进行比较，对osd对象的视认性进行判定。判定结果被通知给图形控制器110，在视认性较低的情况下，在图形控制器110侧进行应对。
9.[现有技术文献]
[0010]
[非专利文献]
[0011]
专利文献1:日本特开平6
‑
317782号公报
[0012]
专利文献2:日本特开2002
‑
169524号公报


技术实现要素：

[0013]
[发明要解决的课题]
[0014]
本发明人针对视认性检测进行了研究，结果认识到以下问题。在现有的视认性检测中，存在如下情况：将本应易于观察的状况误判定为视认性较差，或是将本应难以观察的状况误判定为视认性良好。
[0015]
本发明在上述状况下完成，其一个方案的例示性目的之一在于提供一种更适合于人类的视觉特性的视认性检测方法。
[0016]
[用于解决技术课题的技术方案]
[0017]
本发明的一个方案涉及一种半导体装置。半导体装置包括：视频输入接口，其接收视频数据；osd电路，其在视频数据上描绘osd(on screen display：在屏显示)对象；以及视认性检测器，其对osd对象的视认性的优劣进行检查。视认性的判定基准(判定条件)根据osd对象的背景而动态地变化。
[0018]
另外，将以上构成要素任意组合后得到的结果，或将本发明的表达方式在方法、装置等之间转换后的结果，作为本发明的方案也是有效的。
[0019]
发明效果
[0020]
根据本发明的一个方案，能够使osd的视认性检测接近人类的感觉。
附图说明
[0021]
图1是图像显示系统的框图。
[0022]
图2的(a)是表示osd对象的一例的图，图2的(b)是表示将osd对象叠加于图像数据的状态的图。
[0023]
图3是包括实施方式的半导体装置的图像显示系统的框图。
[0024]
图4是表示视认性检测器的构成例的框图。
[0025]
图5的(a)、图5的(b)是对判定基准的控制进行说明的图。
[0026]
图6的(a)、图6的(b)是表示在白色的背景和黑色的背景上显示了黄色和红色的osd对象的画面的图。
[0027]
图7的(a)～图7的(d)是表示半导体装置的具体的应用的图。
[0028]
图8的(a)～图8的(c)是表示实施方式的车载用显示器装置的图。
[0029]
图9是表示电子设备的立体图。
具体实施方式
[0030]
(实施方式的概要)
[0031]
本说明书所公开的一个实施方式涉及一种半导体装置。半导体装置包括：视频输入接口，其接收视频数据；osd电路，其在视频数据上描绘osd(on screen display：在屏显示)对象；以及视认性检测器，其对osd对象的视认性的优劣进行检查。视认性的判定基准根据osd对象的背景而动态地变化。
[0032]
本发明人针对现有的视认性检测进行了研究，结果认识到：误判定的主要原因之一在于无论背景的状态如何，判定基准都是被固定的。基于该认识，能够通过使判定基准根据背景而动态地变化，从而使其接近人类的感觉。
[0033]
也可以是，视认性检测器分别针对描绘有osd对象的目标区域所包含的多个像素来判定视认性的优劣，当视认性较差的像素的个数超过像素计数阈值时，判定为osd对象的
视认性较差。
[0034]
也可以是，每个像素的视认性优劣的判定基准根据该像素的颜色来变化。
[0035]
也可以是，像素的颜色越接近黑色，每个像素的视认性的优劣的判定基准就变得越宽松。也可以是，在将像素的像素值以r、g、b来表示，将阈值记为t时，当满足r＞t，g＞t，b＞t时，判定为接近黑色。
[0036]
也可以是，像素的明度或亮度越低，每个像素的视认性的优劣的判定基准就变得越宽松。
[0037]
也可以是，关于目标区域的各像素的视认性，在该像素与基准色的色差大于色差阈值，且该像素与基准色的明度差大于明度差阈值时，被视为良好，色差阈值与明度差阈值中的至少一者会根据背景而变化。基准色既可以与osd对象的颜色同色，也可以不同。
[0038]
也可以是，像素计数阈值根据背景来发生变化。
[0039]
也可以是，视认性的判定基准根据目标区域的空间频率来动态地变化。
[0040]
(实施方式)
[0041]
以下，参照附图，基于优选的实施方式来对本发明进行说明。对于各附图所示的相同或等同的构成要素、构件、以及处理，标注相同的附图标记，并适当省略重复的说明。此外，实施方式并不对发明进行限定，仅为例示，实施方式所记述的一切特征或其组合不一定都是发明的实质性内容。
[0042]
在本说明书中，所谓“构件a与构件b连接的状态”，除包含构件a与构件b物理性地直接连接的情况之外，还包含构件a与构件b经由不对其电连接状态产生实质影响的、或者不会损害其耦合所起到的功能或效果的其它构件间接连接的情况。
[0043]
同样，所谓“构件c被设置于构件a与构件b之间的状态”，除包含构件a与构件c，或者构件b与构件c直接连接的情况之外，还包含经由不对其电连接状态产生实质影响、或者不会损害通过其耦合而起到的功能或效果的其它构件间接地连接的情况。
[0044]
图3是具备实施方式的半导体装置300的图像显示系统100的框图。图像显示系统100包括半导体装置300、显示器面板102、图形控制器110及主处理器120。
[0045]
图形控制器110为gpu(graphics processing unit：图形处理器)等，生成视频数据400。图形控制器110包含遵照hdmi(注册商标)标准、display port标准或dvi(digital visual interface：数字视频接口)标准的发射器(视频输出接口)，并介由视频传输线130而被与半导体装置300连接。包含视频数据400的数字视频信号s1被以串行形式向半导体装置300传输。
[0046]
主处理器120综合地控制图像显示系统100。主处理器120与半导体装置300介由视频传输线130以外的系统的控制线132而连接。对于控制线132，能够使用i2c接口或spi。也可以是，将图形控制器110与主处理器120整合。
[0047]
半导体装置300包括视频输入接口310、控制输入接口320、osd电路330及视认性检测器340。视频输入接口310接收来自图形控制器110的数字视频信号s1。
[0048]
控制输入接口320从主处理器120接收与osd相关联的控制数据s2。例如，控制数据s2包含指示osd对象402的显示的显示命令s3。
[0049]
osd电路330从未图示的存储器中，载入与显示命令s3对应的osd对象402的数据。osd对象的数据也可以被以压缩的形式存储于存储器，在该情况下，osd电路330对osd对象
进行解码。
[0050]
osd电路330将osd对象402叠加于视频数据400上的目标区域404。因为该区域404会成为osd对象402的背景，所以将其称为目标区域。osd对象402包含不透明的有效像素和透明的无效像素。osd电路330利用不透明的像素来对视频数据所对应的像素进行覆写，针对透明的像素，维持原视频数据。
[0051]
叠加有osd对象402的图像数据408被发送到未图示的驱动器，最终被显示于显示器面板102。
[0052]
视认性检测器340对osd对象402的视认性的优劣进行检查。视认性检测器340的判定结果经由控制输入接口320而被通知给主处理器120。主处理器120也可以进行改变osd对象的颜色等错误处理。
[0053]
视认性检测器340中的视认性的判定基准根据作为osd对象402的背景的目标区域404来动态地变化。视认性检测器340包含判定部350和判定基准控制部380。判定部350基于osd对象402的信息so和目标区域404的信息sb，按照预定的判定基准来判定视认性的优劣。判定基准控制部380基于目标区域404的信息sb来动态地控制判定部350中的判定基准。例如，也可以是，在判定部350，设定有一个或多个判定阈值，判定基准控制部380对判定阈值进行调节。
[0054]
以上是半导体装置300的基本构成。根据半导体装置300，能够通过使视认性的判定基准根据背景来动态地变化，从而进行更适合于人类的视觉特性的视认性检测。
[0055]
本发明涉及可理解为图2的框图或电路图，或是从上述说明中导出的各种装置、方法，并不被限定于特定的构成。以下，并非为了缩小本发明的范围，而是为了帮助理解发明的实质及动作并使其明确化，对更具体的构成例及实施例进行说明。
[0056]
接下来，针对视认性检测器340详细进行说明。
[0057]
图4是表示视认性检测器340的构成例的框图。
[0058]
判定基准控制部380根据osd对象402的背景颜色来使阈值动态地变化。也可以是，在一个实施例中，关于判定基准控制部380，背景颜色越接近黑色，就越放宽判定基准。
[0059]
判定部350包含像素判定部352、区域判定部364、以及最终判定部366。像素判定部352针对描绘有osd对象402的目标区域404所包含的多个像素，分别对视认性的优劣进行判定，并在视认性较差时，将像素错误信号pix＿err置于有效。
[0060]
区域判定部364对视认性较差的像素的个数进行计数，在计得的像素数num＿err＿pix超过像素计数阈值p时，判定为该帧中的osd对象的视认性较差，并将rgn＿err信号置于有效。通过将目标区域404所包含的总像素数(即对象尺寸)乘以系数p，从而能够得到像素计数阈值p。系数p表示容许错误的比例。例如，p能够在0.05％～62.5％的范围内通过寄存器来设定。
[0061]
最终判定部366在rgn＿err信号遍及预定数量的帧q地连续被置于有效时，会将最终的错误vsb_err置于有效。例如q能够在0～15的范围内通过寄存器来设定。
[0062]
判定基准控制部380使像素判定部352中的像素单位的错误检测的判定基准动态地变化。
[0063]
目标区域404所包含的像素的像素值(以下，称为背景色)(ri、gi、bi)、以及基准色(rr、gr、br)被输入到像素判定部352中。基准色(rr、gr、br)为针对每个osd对象402唯一地
确定的颜色。在osd对象402由1种颜色构成的情况下，基准色(rr、gr、br)也可以与osd对象402的颜色一致。在osd对象402由多种颜色构成的情况下，基准色(rr、gr、br)基于多种颜色来确定。
[0064]
在本实施方式中，像素判定部352基于背景色(ri、gi、bi)与基准色(rr、gr、br)的色差(color difference)cdi和亮度差(brightness difference)bdi来对错误进行检查。更详细而言，在色差cdi小于色差阈值t或亮度差bdi小于亮度差阈值u时，像素错误pix_err被置于有效。
[0065]
像素判定部352包含色差计算部354、色差错误检测部356、亮度差计算部358、亮度差错误检测部360、以及or门362。色差计算部354基于式(1)来计算色差cdi。
[0066]
cdi＝|ri－rr|+|gi－gr|+|bi－br|
…
(1)
[0067]
色差错误检测部356将色差cdi与色差阈值t进行比较，在cdi＜t时，判定为错误，并输出高电平。
[0068]
亮度差计算部358基于式(2)来计算亮度差bdi。
[0069]
bdi＝|ri－rr|
×
0.299+|gi－gr|
×
0.587+|bi－br|
×
0.114
…
(2)
[0070]
亮度差错误检测部360将亮度差bdi与亮度差阈值u进行比较，在bdi＜u时，判定为错误，并输出高电平。
[0071]
判定基准控制部380针对每个像素，使色差错误检测部356、明度差错误检测部360的判定基准，即阈值t、u发生变化。具体而言，在(ri、gi、bi)满足以下判定条件时，判定为接近黑色，并使阈值t、u变小。
[0072]
ri≤16
×
s且，
[0073]
gi≤16
×
s且，
[0074]
bi≤16
×
s
[0075]
s为黑色的判定阈值，能够通过寄存器来在0～15的范围内设定。s越接近零，黑色的范围就越变小。
[0076]
也可以是，使色差错误检测部356中的色差阈值t按2个值t1、t2来变化。
[0077]
t1＝32
×
n
[0078]
t2＝32
×
(n－co)
[0079]
n为以寄存器设定的设定值，可取0～15。co为以寄存器设定的偏移值，可取0～3。
[0080]
当由判定基准控制部380判定为背景为黑色时，色差阈值t2被选择，判定基准被放宽。当由判定基准控制部380判定为背景不为黑色时，色差阈值t1被选择，判定基准变得严格。
[0081]
同样地，也可以使明度差错误检测部360中的阈值u按2个值u1、u2来变化。
[0082]
u1＝32
×
m
[0083]
u2＝32
×
(m－bo)
[0084]
m为以寄存器设定的设定值，可取0～15。bo为以寄存器设定的偏移值，可取0～3。
[0085]
当由判定基准控制部380判定为背景为黑色时，明度差阈值u2被选择，判定基准被放宽。当由判定基准控制部380判定为背景不为黑色时，明度差阈值u1被选择，判定基准变得严格。
[0086]
图5的(a)、图5的(b)是对判定基准的控制进行说明的图。图5的(a)表示由判定基
准控制部380判定为背景色不为黑色的状态。带有阴影的区域是被设为视认性较高的区域，其以外为错误区域。
[0087]
图5的(b)表示由判定基准控制部380判定为背景色为黑色的状态。可知带有阴影的视认性较高的区域扩大，判定基准被放宽。
[0088]
图6的(a)、图6的(b)是表示将黄色和红色的osd对象显示于白色背景和黑色背景的画面的图。因为以灰度来表示，所以在图6的(a)、图6的(b)的对比中难以理解，但人类的眼睛具有黑字易于识别颜色，白底难以识别颜色这样的特性。根据实施方式的半导体装置300，能够进行适合于人类的视觉特性的视认性检测。
[0089]
接着，对半导体装置300的应用进行说明。图7的(a)～图7的(d)是表示半导体装置300的具体的应用的图。在图12的(a)中，半导体装置300为定时控制器200。定时控制器200接收来自图形控制器110的数字视频信号，对栅极驱动器104及源极驱动器106进行控制。
[0090]
在图7的(b)中，半导体装置300为电桥芯片150。电桥芯片150被设置于图形控制器110与定时控制器200之间，对图形控制器110的输出接口与定时控制器的输入接口进行电桥。
[0091]
在图7的(c)中，半导体装置300为电桥芯片160。电桥芯片160将来自图形控制器110的视频信号分支为多个系统。也可以是，电桥芯片160将与被输入的视频信号相同的视频信号分配到多个系统。或者，也可以是，电桥芯片160将被输入的视频信号分割为多个区域(画面)，从而分配到多个系统。
[0092]
在图7的(d)中，半导体装置300为单芯片驱动器170。单芯片驱动器170具备定时控制器的功能和显示器驱动器(源极驱动器)的功能。
[0093]
图7的(a)～图12的(d)的图像显示系统能够用于以车载用显示器或医疗用显示器、电视、pc用的显示器为代表的各种显示器装置。或者，图像显示系统也能够内置于笔记本计算机或平板终端、智能手机、数字照相机或数字视频照相机等电子设备。
[0094]
图8的(a)是表示实施方式的车载用显示器装置600的图。车载用显示器装置600被嵌入于驾驶舱正面的控制台602，从车辆侧的处理器接收包含速度计604、表示引擎的转速的转速计606、燃料的剩余量608、以及混合动力汽车或电动汽车中的电池余量等的数字视频信号(视频数据)s1，并将其显示出来(图8的(a))。
[0095]
以往，关于如图8的(b)所示的、表示某些异常或电池耗尽的显示灯、警告灯(以下，简单统称为警告灯)，是在显示器面板外用独立的led来显示。不使警告灯显示在显示器面板上的理由如下所示。即，半导体装置300(定时控制器200)与图形控制器110之间由差分串行接口连接，从系统开始起动起，到定时控制器200与图形控制器110之间的串行接口的连接建立为止期间，无法传输图像数据，因此，无法将图像显示于显示器面板102。或者，在连接暂时建立后，在连接因噪声等的影响而被切断时，在到再次建立连接为止的期间，无法将图像显示于显示器面板102。此外，发生电缆脱落，断线的情况，以及串行接口或图形控制器110的一部分发生故障的情况也是同样。将像它们这样，图像无法显示的状态称为“无法显示状态”。
[0096]
警告灯包含应通知给驱动器的重要信息，因此即使为无法显示状态，也要求能够点亮。根据上述情况，警告灯需要设置在显示器面板的外部。
[0097]
与此不同，能够利用实施方式的定时控制器200或半导体装置300的其他形态，通
过osd功能来将警告灯显示在显示器面板上。其原因在于，对于osd的显示，无需差分串行接口的通信。由此，就无需led及其驱动电路，因此能够降低成本。此外，因为能够使用i2c等ecu的标准功能，所以能够进一步降低成本。
[0098]
此外，在车载用显示器装置600中，当发生无法显示视频数据s1的状况(无法显示状态)时，显示器面板102会黑屏(black
‑
out)，给驾驶造成障碍。因此，也可以将数字或字母等作为osd对象而预先准备。如图8的(c)所示，在行驶中发生某些异常，速度计604或转速计606无法显示的情况下，能够利用osd功能来实时地显示车速信息610或引擎的转速信息612，从而能够提高安全性。
[0099]
或者，当汽车的点火装置打开时，在车载用显示器装置600启动时，在到能够显示视频数据s1为止的期间，能够利用osd功能来显示“please wait...”或当前的时刻等字符串。
[0100]
作为半导体装置300的一个形态的定时控制器200也能够用于医疗用显示器装置。医疗用显示器装置会在诊察、治疗或手术中，显示医生及护士所需的信息。在医疗用显示器装置中，即使在无法显示视频数据s1的状况下，也能够用osd功能来显示重要的信息(例如患者的心率、血压等)。
[0101]
图9是表示电子设备500的立体图。图9的电子设备500可为膝上型计算机或平板终端、智能手机、便携式游戏机、以及音频播放器等。电子设备500包括被内置于壳体502的图形控制器110、显示器面板102、栅极驱动器104、以及源极驱动器106。也可以是，在定时控制器200与图形控制器110之间，设置有包含差分发射器、传输路及差分接收器的传输装置112。
[0102]
以上，针对本发明，基于实施方式进行了说明。本领域技术人员应理解的是，该实施方式仅为例示，在它们的各构成元素或各处理过程的组合中，可能存在各种变形例，且那样的变形例也在本发明的范围之内。以下，针对这样的变形例进行说明。
[0103]
(变形例1)
[0104]
也可以是，在图4的视认性检测器340中，仅使色差阈值t与明度差阈值u中的一者变化。
[0105]
(变形例2)
[0106]
在实施方式中，使用于判定的阈值按2个值来变化，但也可以按更多的值来变化。
[0107]
(变形例3)
[0108]
也可以是，取代背景色是否为黑色的判定地，判定基准控制部380算出背景的明度或亮度，且明度或亮度越低，就越放宽判定基准。
[0109]
(变形例4)
[0110]
也可以是，在图4中，使区域判定部364的参数p，即像素数的阈值及最终判定部366的参数q，即帧数的阈值基于判定基准控制部380的判定结果来变化。
[0111]
(变形例4)
[0112]
判定基准控制部380着眼于背景色来控制判定基准，但不限于此。例如，背景越细，即目标区域的空间频率越高，被显示于其上的osd对象的视认性就越会降低。因此，也可以是，判定基准控制部380基于目标区域404的空间频率来使判定基准变化。
[0113]
(变形例5)
[0114]
判定部350中的判定方法不限于在实施方式中说明的那种。例如也可以仅基于色差，仅基于亮度差来进行判定。或者也可以是，取代它们地或除了它们以外地，基于对比度来进行判定。
[0115]
(变形例5)
[0116]
像素判定部352也可以针对目标区域404所包含的全部像素进行判定，但不限于此。osd对象402如上所述，包含不透明的有效像素和透明的无效像素。也可以是，像素判定部352将有效像素从判定对象中排出，仅将无效像素作为判定对象。
[0117]
虽然基于实施方式，用具体的语句来对本发明进行了说明，但实施方式仅表示本发明的原理及应用，对于实施方式，在不脱离权利要求书所规定的本发明的思想的范围内，允许许多变形例或配置的变更。
[0118]
[工业可利用性]
[0119]
本发明涉及数字视频信号的传输。
[0120]
[附图标记说明]
[0121]
100 图像显示系统
[0122]
102 显示器面板
[0123]
104 栅极驱动器
[0124]
106 源极驱动器
[0125]
110 图形控制器
[0126]
120 主处理器
[0127]
130 视频传输线
[0128]
132 控制线
[0129]
300 半导体装置
[0130]
310 视频输入接口
[0131]
320 控制输入接口
[0132]
330 osd电路
[0133]
340 视认性检测器
[0134]
350 判定部
[0135]
352 像素判定部
[0136]
354 色差计算部
[0137]
356 色差错误检测部
[0138]
358 亮度差计算部
[0139]
360 亮度差错误检测部
[0140]
362 or门
[0141]
364 区域判定部
[0142]
366 最终判定部
[0143]
380 判定基准控制部
[0144]
400 视频数据
[0145]
402 osd对象
[0146]
404 目标区域
[0147]
408 图像数据
[0148]
500 电子设备
[0149]
600 车载用显示器装置。