數位訊號處理電路,採用數位訊號處理電路的顯示裝置和液晶投影儀的製作方法
2023-06-07 17:06:11
專利名稱：數位訊號處理電路,採用數位訊號處理電路的顯示裝置和液晶投影儀的製作方法
背景技術：
本發明涉及一種數位訊號處理電路以及採用該數位訊號處理電路的顯示裝置和液晶投影儀。特別地是，本發明涉及一種對數字視頻信號執行伽馬校正以驅動具有非線性光學響應特性的顯示設備的信號處理電路以及採用該數位訊號處理電路的顯示裝置和液晶投影儀。
顯示設備對輸入電壓表現出設備特有的非線性光學響應。這種顯示裝置的實例有採用液晶單元的液晶顯示裝置，所述液晶單元分布在象素中，以用作電光器件。顯示裝置的光學響應特性曲線的實例有如圖5所示的透射率和外加電壓之間的關係特性曲線。這樣的特性曲線稱之為V-T特性曲線。
另一方面，從人類的等級識別特徵來看，圖象顯示裝置顯示亮度的理想特性例如透射率是輸入電壓的指數函數(如圖6所示)。為了從具有圖5所示的V-T特性曲線的圖象顯示裝置獲得如圖6所示的理想特性曲線，則施加到液晶設備的電壓必須從圖7所示的非線性關係表明的輸入信號級別適當地產生(。圖7所示的非線性關係稱之為輸入數字視頻信號的伽馬校正曲線。
伽馬校正的公知例子包括多斷點校正和基於LUT(查找表)的校正。這些校正需要使用模擬或數字電路。在使用數字電路時，基於LUT的校正會出現電路規模大的問題。但是隨著近年來取得了更高度的IC集成，採用大規模電路的極限減少了。另外，由於具有高精度的優點，使用數字電路的基於LUT的校正變得最受青睞。
根據實施基於LUT數字伽馬校正的相關技術，數字伽馬校正電路用於執行伽馬校正和變換N≥n+2，其中符號n表示施加到數字伽馬校正電路的輸入數字視頻信號的位數，符號N表示數字伽馬校正電路輸出的數字視頻信號的位數。數字伽馬電路的詳情參見文獻例如日本專利公開No.2000-20037。該相關技術用於防止灰色區等級降低。
詳細地說，伽馬校正曲線代表施加到液晶設備的電壓和輸入信號級別之間的關係，如圖7所示，所述伽馬校正曲線在黑側區域具有大斜率，而在灰色區域具有較小的斜率。這些斜率表明當輸出位數的值設置得與輸入位數相同時，灰色區的等級不能和輸入等級保持同樣的精度。上述相關技術既能執行伽馬校正也能執行變換N≥n+2，從而避免灰色區等級降低，其中符號n表示輸入到LUT的位數，符號N表示從LUT輸出的位數。
然而根據上述相關技術，輸出位數隨著輸入位數的增加而增加。因而產生了一個問題用於執行伽馬校正的信號處理IC的輸出引線數也隨之增加。另外，D/A轉換器(設置在後一級上)的輸入引線數也增加。結果，IC的電路規模和能耗也隨之增加，從而帶來不必要的輻射增加的問題。而且，上述相關技術僅僅是避免在具有小斜率的伽馬校正曲線的灰色區等級降低的技術。
發明概要因而，本發明的目的是提供數位訊號處理電路以處理上述問題，所述數位訊號處理電路能夠在具有大斜率的校正曲線的信號級別高精度地執行校正，而不增加伽馬校正LUT輸出的位數，同時也提供了採用數位訊號處理電路的顯示裝置和液晶投影儀。
為了達到上述目的，本發明提供了一種數位訊號處理電路，其具有伽馬校正裝置，該伽馬校正裝置通過使用伽馬校正表來執行輸入數字視頻信號的伽馬校正，其中輸入到伽馬校正裝置的位數設定值大於伽馬校正裝置的輸出位數。數位訊號處理電路用在顯示裝置的信號處理系統內，所述顯示裝置採用了電光器件，每一電光器件用作為一個顯示設備。這些電光器件的例子有液晶單元、有機電致發光(EL)設備和陰極射線管。數位訊號處理電路也用在投影儀的信號處理系統內。
在具有這些結構的數位訊號處理電路以及採用該數位訊號處理電路的顯示裝置和投影儀中，如果把輸入到伽馬校正裝置(其採用了伽馬校正表)的位數值設定得比伽馬校正裝置輸出位數大，則在黑側區域及信號級別高精度地執行校正是可能的，所述黑側區域具有大斜率的伽馬校正曲線。
附圖簡介
圖1是在本發明的實施例實施的顯示裝置上應用的信號處理系統的典型構造的方框圖；圖2是在信號處理系統的前級信號處理裝置上應用的對比度調節裝置的典型構造的方框圖；圖3是LUT數據模式圖；圖4是以平面形式簡易表示的液晶投影儀的構造圖；圖5是V-T特性曲線圖，表示透射率和標準白色透射液晶設備的外加電壓之間的關係；圖6是輸入信號級別和理想透射率之間的關係的特性曲線圖；圖7是伽馬校正曲線的特性曲線圖。
優選實施例詳細說明本發明的優選實施例將參照附圖進行詳細說明。圖1是在本發明的實施例實施的顯示裝置上應用的信號處理系統的典型構造的方框圖。
圖1所示的系統的輸入終端11接收一般為8比特寬度的數字視頻信號。首先，視頻信號施加到前級信號處理裝置12上。前級信號處理裝置12執行信號處理，例如視頻信號的亮度調整和對比度調整。前級信號處理裝置12還把視頻信號轉換成位數比輸入位數大的視頻信號。也就是說，位數從8比特轉換成通常的11比特。接著11比特數字視頻信號被施加到LUT(查找表)存儲器13，該存儲器13設置在接著前級信號處理裝置12的一級上。
LUT存儲器13一般為RAM，用於存儲伽馬校正數據，該校正數據作為LUT由例如圖7所示的伽馬校正曲線表示，LUT用於對數字視頻信號執行伽馬校正。關於LUT存儲器13的輸入/輸出位數，通常，輸入到LUT存儲器13的位數為11，而從LUT存儲器13輸出的位數為10。接著，把使用LUT存儲器13完成伽馬校正的視頻信號施加到後級信號處理裝置14。後級信號處理裝置14執行信號處理，例如校正的微調和對完成伽馬校正的視頻信號的顏色不勻度校正。
在後級信號處理裝置14，把完成信號處理的視頻信號施加到D/A轉換器15，D/A轉換器15把數字視頻信號轉換成模擬視頻信號，並接著把模擬視頻信號供給到驅動器16。驅動器16執行預定的信號處理，這對於D/A轉換器15輸出的模擬視頻信號的圖象顯示來說是必須的，接著驅動器16把處理結果輸出到顯示設備17。顯示設備17為液晶顯示設備，其包括象素矩陣，每一象素作為一個由標準白色透射液晶單元(圖中未示出)執行的電光器件。
圖2是在信號處理系統的前級信號處理裝置12上應用的對比度調節裝置的典型構造的方框圖。應該注意，在前級信號處理裝置12內，對比度調節是作為信號處理的一部分而執行的乘法運算。同樣，亮度處理也作為信號處理的一部分而執行。顯然，如圖2，在本實施例應用的對比度調節裝置包括乘法器21、係數設定裝置22和捨入裝置23。
乘法器21接收數字視頻信號，該數字視頻信號由增益和係數設定裝置22設定的係數加權。通過增益加權信號的方式，乘法器21將數字視頻信號與用作增益的係數相乘。例如，數字視頻信號為10比特寬，係數為8比特寬。在這種情況下，獲得的作為乘法運算結果為18比特。
如果把得到的作為乘法運算結果的18比特數字視頻信號施加到例如設置在接著乘法器21的一級的電路上，那麼電路的規模則需要增加。為了解決這個問題，接著乘法器21的一級設置的捨入裝置23通過把結果的小數部分大於1/2的記為1而小於等於1/2則捨棄的方式圓整乘法運算結果。因而捨入裝置23輸出具有預定位數的視頻信號。通常，把18位數字視頻信號圓整為位數與輸入到LUT存儲器13的位數相匹配的視頻信號。與輸入到LUT存儲器13的位數相匹配的位數通常為11。接著，把11比特數字視頻信號施加到LUT存儲器13。
下一步，關於輸入到存儲在LUT存儲器13內的LUT的位數和從LUT輸出的位數，考慮利用如圖3所示的數據間的關係。圖3是LUT數據模式圖。
考慮對10比特輸出數字視頻信號進行處理的情形。一個10比特輸出數字視頻信號有1024(＝210)個不同值。假設輸入數字視頻信號的寬度也為10比特。在這種情況下，輸入到LUT存儲器13的數據值和LUT存儲器13輸出的數據每一個都由圖3中的格點代表。在圖3中，每一個格點表示為空白圈，由符號O代表。作為大斜率的校正曲線的例子，考慮把格點a和b收入伽馬校正表的例子。
假定由如圖2所示的乘法器21產生的乘法運算結果由11比特表達式代表，則該表達式有2048(＝211)個不同值。另外，假設乘法運算結果有值為(2X+1)/2048。把輸入到LUT存儲器13的位數取為10。值(2X+1)/2048取決於把值的小數部分大於1/2的記為1而小於等於1/2則捨棄以產生值為(X+1)/1024的輸入數據，所述輸入數據是(2X+1)/2048已經圓整過的值。存儲在LUT存儲器13內的伽馬校正表把輸入到LUT存儲器的數據(X+1)/1024轉換成輸出數據(Y+4)/1024。存儲在LUT存儲器13內的伽馬校正表由圖3所示的直線代表。輸入數據(X+1)/1024和輸出數據(Y+2)/1024為該直線上的點坐標。
現在，假設輸入數字視頻信號的寬度為11比特。在這種情況下，輸入/輸出數據值分別用黑實圈所示的格點表示，黑實圈用符號表示為●，而不是用圖3中的空白圈○表示。每個用符號●表示的黑實圈代表格點c。更明確地說，把乘法運算的結果(2X+1)/2048原樣輸入到LUT存儲器13，正如底部的符號●所示。LUT存儲器13的輸出為直線上的符號●，所述直線代表伽馬校正表。在代表伽馬校正表的直線上的符號●為輸入數據(2X+1)/2048的輸出數據值(Y+2)/1024。
從上述易知，關於輸入到存儲在LUT存儲器13內的LUT的位數以及從LUT輸出的位數，通過把輸入到LUT的位數增加到11而把LUT輸出的位數保持原來的10，則在具有如圖7所示的大的伽馬校正曲線斜率的黑側區域內及信號級別進行高精度的校正是可能的。
另外，這種數位訊號處理電路可以製造成IC。在這種情況下，通過上述的不增加輸出位數的方式，防止信號處理IC的輸出引腳數和D/A轉換器15(其設置在接著LUT存儲器13的一級上)的輸入引腳數增加是可能的。而且，也能防止能耗和不必要的輻射量增加。
而且，從整體包括考慮數字處理裝置12在內的數字處理電路(位於LUT存儲器13之前的一級上)，對於8比特的輸入數字視頻信號，輸出數字視頻信號的位數為10，其位數在8的基礎上增加了2。因而，維持數字視頻信號的位數是可能的，所述數字視頻信號位於具有小斜率的伽馬校正曲線的灰色區。從而能避免灰色區的等級降低。
在上述實施例中，輸入到系統的位數為8，輸入到LUT的位數為11以及從LUT輸出的位數，即從系統輸出的位數為10。然而，應注意，本發明的範圍並不限於本實施例。也就是說，本發明並不對上述的位數作規定。不過，本發明規定了位數之間的關係。
另外，在上述實施例中，把數字伽馬校正施加到顯示裝置，其中標準白色透射液晶顯示設備用作顯示設備。然而，值得注意的是，按照本發明，數字伽馬校正也能類似地應用到這樣的顯示裝置，其中標準黑色液晶顯示設備或者反射液晶顯示設備用作顯示設備。而且，按照本發明，數字伽馬校正不僅能應用到這些液晶顯示裝置，而且也能夠應用到通常顯示裝置，所述通常顯示裝置採用了具有非線性響應特性的的電光器件，該電光器件以同樣的方式用作顯示設備。這些電光器件的例子包括有機EL設備和陰極射線管。
而且，由本發明提供的數位訊號處理電路也能夠用作液晶投影儀的數位訊號處理電路。圖4是以平面形式簡易地表示了液晶投影儀的構造圖。
如圖4所示的液晶投影儀，光源3 1發出的白光束投射到第一射束分裂器32。第一射束分裂器32僅讓白光束的預定顏色成分通過。預定顏色成分的例子是B(藍色)光成分，其具有最小波長。白光束的剩餘顏色成分由第一射束分裂器32反射。通過第一射束分裂器32的B光成分的光路由反射鏡33改變。通過透鏡34，B光成分輻射到BLCD面板35B。
由第一射束分裂器32反射的光成分到達第二射束分裂器36，第二射束分裂器36通常反射G(綠色)光成分但是透射R(紅色)光成分。通過透鏡37，由第二射束分裂器36反射的G光成分輻射到G LCD面板35G。通過第二射束分裂器36的R光成分的光路由反射鏡38與39改變。通過透鏡40，R光成分輻射到RLCD面板35R。
每一個R LCD面板35R、G LCD面板35G和B LCD面板35B都包括第一襯底、第二襯底、液晶層和濾光層。第一襯底包括多個象素，這些象素布置成矩陣。第二襯底面向第一襯底設置，並與第一襯底隔開預定間隙。液晶層位於第一襯底和第二襯底之間。濾光層用於對通過LCD面板35的光束的顏色過濾，LCD面板包含有濾光層。通過RLCD面板35R、GLCD面板35G和B LCD面板35B的R、G和B光成分通過正交稜鏡41光學地合成。正交稜鏡41發射的合成光束通過投射稜鏡42投射到屏幕43上。
在具有上述構造的投影儀中應用的R LCD面板35R、G LCD面板35G和B LCD面板35B設置有用於R、G和B顏色的R、G和B數位訊號處理電路。每一個數位訊號處理電路都有如圖1所示的構造，在處理結果轉換成R、G和B模擬視頻信號之前，該數位訊號處理電路執行數位訊號處理。接著，轉換後的R、G和B模擬視頻信號分別施加到R LCD面板35R、G LCD面板35G和B LCD面板35B。用於把處理結果轉換成模擬視頻信號的D/A轉換器與圖1所示的D/A轉換器15相同。如前面所述，這些數位訊號處理電路每一個都能在黑側區域的信號級別執行高精度校正，所述黑側區域具有大斜率的伽馬校正曲線，從而，圖象顯示的實現是可能的，所述圖象顯示強調在黑側區域的等級。
順便一提，液晶投影儀可以是後面型投影儀或前面型投影儀。總之，後面型液晶投影儀用作投影電視，其針對運動圖象，而前面型液晶投影儀用作數據投影儀。近年來，在投影電視中，觀察到一種在黑側強調等級的趨勢。因而，上述實施例實施的數位訊號處理電路特別適合於投影電視的信號處理系統。
應該注意，本發明的應用並不限於後面型液晶投影儀(即投影電視)的信號處理系統。也就是說，本發明也同樣能應用到前面型液晶投影儀(即數據投影儀)的信號處理系統。另外，儘管目前的描述解釋了本發明在彩色液晶投影儀上的應用，但是本發明也能應用到單色液晶投影儀。
按照上述本發明，在數位訊號處理電路中具有伽馬校正裝置，通過使用伽馬校正表，所述伽馬校正裝置用於對輸入數字視頻信號執行伽馬校正；顯示裝置和液晶投影儀都採用了這種數字處理電路，因而也能執行伽馬校正。關於伽馬校正裝置的輸入和輸出位數，由於輸入到伽馬校正裝置的位數的設定值大於伽馬校正裝置的輸出位數，因而在黑側區域內的信號級別執行高精度的校正是可能的，所述黑側區域具有大斜率的伽馬校正曲線。另外，數位訊號處理電路可以製造成IC。在這種情況下，如上所述，通過不增加輸出位數，防止信號處理IC的輸出位數和D/A轉換器15(其設置在接著LUT存儲器13的級上)的輸入位數增加是可能的；而且也能防止能耗和不必要的輻射增加。
儘管本發明的優選實施例是採用特殊的術語描述的，但是這些描述僅用於說明性目的，應該理解，在不脫離所附權利要求的構思或範圍的情況下，可以作出各種變化和改變。
權利要求
1.一種數位訊號處理電路，其具有伽馬校正裝置，通過使用伽馬校正表，所述伽馬校正裝置用於對輸入數字視頻信號執行伽馬校正，其中輸入到所述伽馬校正裝置的位數設定值大於從所述伽馬校正裝置輸出的位數。
2.根據權利要求1所述的數位訊號處理電路，其中數位訊號處理裝置設置在先於所述伽馬校正裝置的一級上，用來給所述輸入數字視頻信號提供隨機增益；以及從所述伽馬校正裝置輸出的位數的設定值大於輸入到所述信號處理裝置的位數。
3.一種顯示裝置包括採用電光器件的顯示設備，每一所述電光器件具有非線性響應特性曲線；數位訊號處理電路，其具有伽馬校正裝置，通過使用伽馬校正表，所述伽馬校正裝置用於對輸入數字視頻信號執行伽馬校正，其中輸入到所述伽馬校正裝置的位數設定值大於從所述伽馬校正裝置輸出的位數；以及D/A轉換器，用於把數字視頻信號轉換成模擬視頻信號以及把所述模擬視頻信號輸出到所述顯示設備，所述數字視頻信號是通過所述數位訊號處理電路執行信號處理而獲得的結果。
4.根據權利要求3所述的顯示裝置，其中所述電光器件每一個都是液晶單元。
5.根據權利要求3所述的顯示裝置，其中所述電光器件每一個都是有機電致發光設備。
6.根據權利要求3所述的顯示裝置，其中所述電光器件是陰極射線管。
7.根據權利要求3所述的顯示裝置，其中所述數位訊號處理電路具有信號處理裝置，所述信號處理裝置設置在先於所述伽馬校正裝置的一級上，其用來給所述輸入數字視頻信號提供隨機增益；以及從所述伽馬校正裝置輸出的位數的設定值大於輸入到所述信號處理裝置的位數。
8.根據權利要求7所述的顯示裝置，其中所述電光器件每一個都是液晶單元。
9.根據權利要求7所述的顯示裝置，其中所述電光器件每一個都是有機電致發光設備。
10.根據權利要求7所述的顯示裝置，其中所述電光器件是陰極射線管。
11.一種液晶投影儀，其包括LCD面板，其包括象素矩陣，每一個象素由液晶單元執行；輻射裝置，用於把光束輻射到所述LCD面板區域；數位訊號處理電路，其具有伽馬校正裝置，通過使用伽馬校正表，所述伽馬校正裝置對輸入數字視頻信號執行伽馬校正，其中輸入到所述伽馬校正裝置的位數設定值大於從所述伽馬校正裝置輸出的位數；以及D/A轉換器，用於把數字視頻信號轉換成模擬視頻信號以及把所述模擬視頻信號輸出到所述顯示設備，所述數字視頻信號是通過所述數位訊號處理電路執行信號處理而獲得的結果。
12.根據權利要求11所述的液晶投影儀，其中所述數位訊號處理電路具有信號處理裝置，所述信號處理裝置設置在先於所述伽馬校正裝置的一級上，其用來給所述輸入數字視頻信號提供隨機增益；以及從所述伽馬校正裝置輸出位數的設定值大於輸入到所述信號處理裝置的位數。
全文摘要
在數位訊號處理電路中包括LUT存儲器和前級信號處理裝置,所述LUT存儲器用於存儲伽馬校正LUT,所述伽馬校正LUT用於對輸入數字視頻信號執行伽馬校正;所述前級信號處理裝置設置在先於LUT存儲器的一級上,用於執行信號處理,例如對比度調節;當具有8比特正常寬度的數字視頻信號在信號處理裝置被執行信號處理,例如對比度調節後,其轉換成具有11比特寬度的數字視頻信號,接著,把11比特寬度的數字視頻信號施加到LUT存儲器,該LUT存儲器輸出位數為11比特,稍微小於施加到LUT存儲器的11比特寬度的數字視頻信號,但是大於輸入到信號處理裝置的8比特寬度的數字視頻信號。
文檔編號H01L51/50GK1356828SQ0113388
公開日2002年7月3日 申請日期2001年11月24日 優先權日2000年11月24日
發明者北川秀行 申請人:索尼公司