用于在显示设备中同时进行伽玛校正和对比度增强的装置

摘要

一种用于在显示设备中同时进行伽玛校正和对比度增强的装置。该显示设备(1)设置有显示面板(2)；校正电路(12)，其响应于指定伽玛曲线的形状的校正数据对目标图像数据进行伽玛校正；以及驱动器电路(14)，其响应于从校正电路(12)接收到的伽玛校正数据驱动显示面板(2)。校正电路(12)被构造为根据校正表达式进行近似伽玛校正，并响应于与伽玛校正的目标像素以及邻近目标像素的像素相关联的目标图像数据修改校正数据，在校正表达式中目标图像数据被定义为校正表达式的变量，并且根据校正数据确定校正表达式的系数。

说明书

技术领域

本发明涉及一种显示设备、显示面板驱动器和图像数据处理单元，特别地，涉及一种用于执行图像数据处理以增强图像对比度的技术。

背景技术

输出设备，例如显示设备和打印机通常被构造为对图像数据进行图像处理以提高图像质量。此类图像处理可包括对比度增强和/或边缘增强。对比度增强是用于通过使得图像的明亮部分变亮并使得该图像的暗部分变暗而使图像变得锐利的图像处理，并且对比度增强是通过使包括在图像中的边缘附近的部分的灰度级的变化显著而使图像变得锐利的图像处理。这里应当指出的是，由于图像边缘部分内的相邻像素之间，灰度级差很大，因此，在很多图像中，边缘增强处理产生与对比度增强相同的效果。

日本专利申请公布No.H08-186724A(下文中的′724申请)和No.2008-52353A(下文中的′353申请)公开了用于对比度增强和边缘增强的图像数据处理装置。′724申请公开了基于高斯滤波器的边缘增强。′353申请公开了基于拉普拉斯滤波器的边缘增强。日本专利申请公布No.2008-54267A也公开了边缘增强。

除边缘增强以外，′724申请和′353申请中公开的图像数据装置还进行伽玛校正。这里，伽玛校正是用于根据输出设备的输出特性来校正外部提供的图像数据的图像处理。由于输出设备通常呈现出非线性的输出特性，因此，通过简单地以与图像数据中显示出的灰度级成比例的输出电平(即，驱动电压信号的电压电平和驱动电流信号的电流电平)输出图像使得没有以想要的色调显示图像。根据输出设备的输出特性的图像数据的校正允许以想要的色调输出图像。例如，对于液晶显示面板被用作输出设备的情况下，能通过根据液晶显示面板的电压-透射率特性(V-T特性)校正图像数据并且生成用于响应于校正图像数据驱动各像素的驱动电压来以想要的色调显示图像。

发明内容

然而，发明人发现′724和′353申请中公开的图像处理装置由于在单独的单元中进行边缘增强和伽玛校正，因此需要大的硬件，这是不理想的。根据发明人的研究，同时进行伽玛校正和对比度增强的计算电路的使用有效地减少了进行边缘增强和伽玛校正所需的硬件。

在这样的技术构想的情况下，发明人发明了下述电路架构，其修改了在根据与目标像素以及邻近目标像素的像素相关联的图像数据的值的伽玛校正中的运算处理。

本发明的一方面中，显示设备设置有显示面板；校正电路，其响应于指定伽玛曲线的校正数据对目标图像数据进行伽玛校正；以及驱动器电路，其响应于从校正电路接收到的伽玛校正数据来驱动显示面板。校正电路被构造为根据校正表达式进行近似伽玛校正，并响应于与伽玛校正的目标像素以及邻近目标像素的像素相关联的目标图像数据来修改校正数据，在所述表达式中，目标图像数据被定义为校正表达式的变量，并且根据校正数据确定校正表达式的系数。

本发明的另一方面中，显示面板驱动器设置有：校正电路，其响应于指定伽玛曲线的校正数据对目标图像数据进行伽玛校正；以及驱动器电路，其响应于从校正电路接收到的伽玛校正数据来驱动显示面板。该校正电路被构造为根据校正表达式进行近似伽玛校正，并响应于与伽玛校正的目标像素以及邻近目标像素的像素相关联的目标图像数据来修改校正数据，在所述校正表达式中，目标图像数据被定义为校正表达式的变量，并且根据校正数据确定校正表达式的系数。

本发明的又一方面，图像数据处理单元设置有校正单元，该校正单元响应于指定伽玛曲线的校正数据对目标图像数据进行伽玛校正；以及校正数据修改单元。校正单元构造为根据校正表达式进行近似伽玛校正，在校正表达式中目标图像数据被定义为校正表达式的变量，并且根据校正数据确定校正表达式的系数。校正数据修改单元构造为响应于与伽玛校正的目标像素以及邻近目标像素的像素相关联的目标图像数据来修改校正数据。

本发明允许以减少的硬件进行伽玛校正和对比度增强。

附图说明

结合附图，根据以下描述，本发明的以上和其它优点以及特征将更加明显，其中：

图1是示出本发明的第一实施例中的液晶显示设备的示例性构造的框图；

图2是示出本发明的第一实施例中的伽玛校正电路的示例性构造的框图；

图3是示出第一实施例中其中切换要被用于伽玛校正的算术表达式的区域的框图；

图4A是示出在伽玛校正的伽玛值小于1的情况下通过算术表达式实现的伽玛曲线的图；

图4B是示出在伽玛校正的伽玛值小于1的情况下通过算术表达式实现的伽玛曲线的图；

图5是示意性地示出对比度增强处理的图；

图6是示意性地示出第一实施例中通过修改校正点数据的对比度增强处理的图；

图7是示出本发明的第二实施例中的液晶显示设备的示例性构造的框图；以及

图8是示出放大处理电路的操作的图。

具体实施方式

现在在此将参考示出的实施例来描述本发明。本领域的技术人员将会了解能够使用本发明的教导实现许多替选实施例，并且本发明不限于为解释性目的而示出的实施例。

第一实施例

图1是示出本发明的第一实施例中的液晶显示设备1的示例性构造的框图。液晶显示设备1设置有液晶显示面板2和控制器驱动器3，并且构造为响应于从处理单元4接收到的控制信号5和输入图像数据D_IN将图像显示在液晶面板2上。在此应注意的是，输入图像数据D_IN是要被显示在液晶显示面板2上的图像的图像数据；输入图像数据D_IN指定液晶显示面板2的各像素的各子像素的灰度级。在此实施例中，每个像素设置有显示红色的子像素(R子像素)、显示绿色的子像素(G子像素)以及显示蓝色的子像素(B子像素)。下文中可将用于指定R子像素的输入图像数据D_IN称作输入图像数据D_IN^R。相应地，可将用于指定G子像素和B子像素的输入图像数据D_IN分别称作输入图像数据D_IN^G和D_IN^B。处理单元4可包括CPU(中央处理单元)或者DSP(数字信号处理器)。

液晶显示面板2设置有M条扫描线(或者栅极线)和3N条信号线(或者源极线)，其中M和N是自然数。R、G和B子像素被设置在M条扫描线(栅极线)和3N条信号线(源极线)的交叉处。

控制器驱动器3接收来自于处理单元4的输入图像数据D_IN并且响应于接收到的输入图像数据D_IN驱动液晶显示面板2的信号线(源极线)。控制器驱动器3还具有驱动液晶显示面板2的扫描线的功能。根据控制信号5控制控制器驱动器3的操作。

详细地，控制器驱动器3设置有：命令控制电路11、伽玛校正电路12、差分数据计算电路13、数据线驱动器电路14、灰度电压生成器电路17、栅极线驱动器电路18以及时序控制电路19。

命令控制电路11将从处理单元4接收到的输入图像数据D_IN转发给伽玛校正电路12和差分数据计算电路13。另外，命令控制电路11具有响应于控制信号5控制控制器驱动器3的各电路的功能。

更具体地，命令控制电路11生成校正点数据CP0-CP5并且将生成的校正点数据CP0-CP5馈送到伽玛校正电路12。在此应注意的是，校正点数据CP0-CP5是用于确定通过伽玛校正电路12实现的伽玛校正的伽玛曲线的形状、指定确定伽玛曲线的形状的控制点的坐标的数据。由于对不同颜色来说液晶显示面板2的伽玛值是不同的(即对于红色(R)、绿色(G)以及蓝色(B)来说伽玛值是不同的)，所以控制点数据CP0-CP5被选择为对于R、G和B来说是不同的。在下文中，将与R、G和B关联的校正点数据分别称作校正点数据CP0_R-CP5_R、校正点数据CP0_G-CP5_G以及校正点数据CP0_B-CP5_B。

另外，命令控制电路11将调整数据α馈送到差分数据计算电路13。在此，调整数据α是在根据输入图像数据D_IN生成差分数据ΔCP中由差分数据计算电路13使用的参数。稍后将会描述调整数据α和差分数据ΔCP的细节。

此外，命令控制电路11通过馈送灰度设置信号21控制灰度电压生成器电路17并且通过馈送时序设置信号22控制时序控制电路19。

伽玛校正电路12对输入图像数据D_IN进行伽玛校正，从而生成输出图像数据D_OUT。在下文中，将与R子像素、G子像素以及B子像素关联的输出图像数据D_OUT分别称作输出图像数据D_OUT^R、D_OUT^G和D_OUT^B。应注意的是，通过由命令控制电路11接收到的校正点数据CP0-CP5指定伽玛校正所使用的伽玛曲线的形状。在本实施例中，校正点数据CP0-CP5均是10位数据。通过将校正点数据CP0-CP5从命令控制电路11馈送到伽玛校正电路12来指定伽玛曲线的形状有效地减少了被传输到伽玛校正电路12的数据量并且允许快速地切换用于伽玛校正的伽玛曲线。

在本实施例中，伽玛校正电路12通过响应于差分数据ΔCP修改校正点数据CP0-CP5中的一些(本实施例中CP1和CP4)来修改伽玛曲线的形状，从而同时实现对比度增强。换言之，伽玛校正电路12被构造为同时实现伽玛校正和对比度增强。下面描述伽玛校正电路12的操作和构造的详细内容。

差分数据计算电路13根据输入图像数据D_IN生成差分数据ΔCP。在生成差分数据ΔCP过程中，差分数据计算电路13使用从命令控制电路11馈送的调整数据α。与校正点数据CP0-CP5的情况一样，差分数据ΔCP通常被确定为对于R、G和B来说是不同的。在下文中，由符号ΔCP_R、ΔCP_G以及ΔCP_B分别表示与R子像素、G子像素以及B子像素关联的差分数据ΔCP。此外，由符号α^R、α^G以及α^B分别表示与R子像素、G子像素以及B子像素关联的调整数据α。

数据线驱动器电路14响应于从伽玛校正电路12馈送的输出图像数据D_OUT驱动液晶显示面板2的数据线。在本实施例中，数据线驱动器电路14设置有显示锁存电路15和输出放大器电路16。显示锁存电路15锁存来自于伽玛校正电路12的输出图像数据D_OUT并且将锁存的输出图像数据D_OUT转发给输出放大器电路16。输出放大器电路16响应于从显示锁存电路15接收到的关联的输出图像数据D_OUT驱动液晶显示面板2的数据线。更具体地，输出放大器电路16响应于输出图像数据D_OUT^R、D_OUT^G和D_OUT^B选择从灰度电压生成器电路17馈送的灰度电压V_GS0-V_GSm中关联的灰度电压，并且将液晶显示面板2的关联的数据线驱动到所选择的灰度电压。这允许响应于输出图像数据D_OUT^R、D_OUT^G和D_OUT^B分别驱动液晶显示面板2的R子像素、G子像素和B子像素。根据从命令控制电路11馈送到灰度电压生成器电路17的灰度设置信号21控制灰度电压V_GS0-V_GSm。

栅极线驱动器电路18驱动液晶显示面板2的栅极线。

时序控制器电路19响应于从命令控制电路11馈送的时序设置信号22提供液晶显示设备1的时序控制。更具体地，时序控制电路19生成时序控制信号23和24并且将生成的时序控制信号23和24分别馈送给数据线驱动器电路14和栅极线驱动器电路18。分别根据时序控制信号23和24控制数据线驱动器电路14和栅极线驱动器电路18的操作时序。

图2是示出伽玛校正电路12的示例性构造的框图。伽玛校正电路12设置有近似校正电路31、减色电路32以及加法器减法器单元33R、33G和33B。为输入图像数据D_IN提供伽玛校正的近似校正电路31包括分别为R、G和B准备的近似处理单元31R、31G和31B。近似处理单元31R、31G和31B通过使用算术表达式来对输入图像数据D_IN^R、D_IN^G和D_IN^B分别执行伽玛校正处理，从而分别生成伽玛校正数据D_GC^R、D_GC^G和D_GC^B。基于校正点数据CP0_R-CP5_R确定用于通过近似处理单元31R进行伽玛校正的算术表达式的系数。相应地，分别基于校正点数据CP0_G-CP5_G和CP0_B-CP5_B确定用于通过近似处理单元31G和31B进行伽玛校正的算术表达式的系数。接下来，如果没有必要区分它们，可将伽玛校正数据D_GC^R、D_GC^G和D_GC^B统称为伽玛校正数据D_GC。伽玛校正的数据D_GC的位宽大于输入图像数据D_IN的位宽；在本实施例中，伽玛校正数据D_GC是10位数据。

减色电路32为由近似校正电路32生成的伽玛校正的图像数据提供减色，从而生成最终的输出图像数据D_OUT。更具体地，减色电路32设置有减色单元32R、32G和32B。减色单元32R对从近似处理单元31R接收到的伽玛校正数据D_GC^R进行减色处理，从而生成输出图像数据D_OUT^R。相应地，减色单元32G和32B对从近似处理单元31G和31B接收到的伽玛校正数据D_GC^G和D_GC^B分别进行减色处理，从而生成输出图像数据D_OUT^G和D_OUT^B。在本实施例中，减色单元32R、32G和32B均执行2位减色。这意味着输出图像数据D_OUT是8位数据。

加法器减法器单元33R、33G和33B响应于从差分数据计算电路13接收到的差分数据ΔCP修改被用于近似校正电路31中的伽玛校正的校正点数据CP1和CP4。应注意的是，校正点数据CP1和CP4是从命令控制电路11接收到的校正点数据CP0-CP5的所有组中的一些。在近似校正电路31的近似处理单元31R、31G和31B中实际使用的校正点数据是通过加法器减法器单元33R、33G和33B修改的数据。

本实施例的液晶显示设备1的一个特征是，在近似校正电路31中同时实现伽玛校正和对比度增强。更具体地，通过响应于特定像素和相邻像素的输入图像数据D_IN的值之间的差修改在特定像素的输入图像数据D_IN的伽玛校正中所使用的伽玛曲线的形状来同时实现伽玛校正和对比度增强。通过响应于特定像素和相邻像素的输入图像数据D_IN的值之间的差修改校正点数据CP1和CP4的值来实现伽玛曲线的形状的修改。在实现伽玛校正和对比度增强中使用这样的方法有效地减少了硬件。

接下来，详细描述本实施例中的伽玛校正和对比度增强。首先，描述在近似校正电路31中执行的基于校正点数据CP0-CP5的伽玛校正的基本概念，随后描述基于校正点数据CP1和CP4的修改的对比度增强。

1.伽玛校正操作

在本实施例中，根据液晶显示面板2的电压-透射率特性(V-T特性)进行伽玛校正处理。严格地，通过下面的表达式(1)表示伽玛校正处理：

D_GC＝D_GC^MAX(D_IN/D_IN^MAX)^γ，    …(1)

其中，D_IN^MAX是输入图像数据的最大值，D_GC^MAX是伽玛校正数据的最大值，而γ是伽玛值；伽玛值γ是根据液晶显示面板2的电压-透射率特性确定的指定伽玛曲线的形状的参数。

通过直接执行表达式(1)的计算来实现严格的伽玛校正；基于表达式(1)的计算的处理包括幂函数的计算。严格执行幂函数的计算的电路在构造方面不可避免地很复杂并且在集成到控制器驱动器3中时引起问题。尽管通过诸如CPU(中央处理单元)的具有优秀的计算能力的设备中的自然对数、乘法、以及指数函数的计算组合能够严格地实现幂函数的计算，但在控制驱动器中集成严格执行指数函数计算的电路在硬件减少方面是不优选的。

基于此背景，在本实施例中通过使用近似表达式“近似地”实现了伽玛校正处理。术语“近似地”意指通过使用更适合于实际执行的近似表达式来执行伽玛校正处理。在该伽玛校正处理中，通过校正点数据CP0-CP5来指定伽玛曲线的形状。

在本实施例中，取决于两个参数来示意性地切换用于伽玛校正处理的近似表达式：第一个参数是输入图像数据D_IN的值。输入图像数据D_IN的容许值范围被划分为多个值范围并且不同的表达式被用于不同的值范围；这允许更加精确地实现伽玛校正；第二个参数是将要实现的伽玛校正的伽玛值γ。伽玛曲线的形状根据伽玛值而变化。根据伽玛值γ的表达式的选择允许更加精确地实现伽玛校正，近似地表示伽玛曲线的形状。

更具体地，基于(a)输入图像数据D_IN是否大于中间数据值D_IN^Center和(b)将要实现的伽玛校正的伽玛值γ是否小于1来从多个表达式中选择用于伽玛校正的表达式，其中通过下面的表达式利用输入图像数据D_IN的容许最大值D_IN^MAX来定义中间值D_IN^Center：

D_IN^Center＝D_IN^MAX/2。    …(2)

通过处理单元4利用控制信号5来指定伽玛值γ。命令控制电路11响应于利用控制信号5指定的伽玛值γ选择用于伽玛校正的表达式，并且馈送适合于所选择的表达式的校正点数据CP0-CP5。

参照图3，对于输入图像数据D_IN小于中间数据值D_IN^Center，且要实现的伽玛校正的伽玛值γ小于1(即，对于区域(1)内的伽玛曲线的近似)的情况而言，所使用的表达式具有与输入图像数据D_IN的n₁(0＜n₁＜1)次幂成正比的项，但不具有与输入图像数据D_IN的n₂(n₂＞1)次幂成正比的项。此实施例中，使用具有与输入图像数据D_IN的1/2次幂成正比的项的表达式。在其它的情况下，具有与输入图像数据D_IN的n₂(n₂＞1)次幂成正比的项且不具有与输入图像数据D_IN的n₁(0＜n₁＜1)次幂成正比的项的表达式被用于伽玛校正。此实施例中，使用具有与输入图像数据D_IN的二次幂成正比的项的表达式。

这样的表达式的选择是基于适于用于伽玛值γ大于1的伽玛曲线的近似的表达式不同于适于用于伽玛值γ小于1的伽玛曲线的近似的表达式的事实。例如，伽玛值γ大于1的伽玛曲线能几乎精确地用二次表达式来近似；然而，二次表达式不适于近似用于伽玛值小于1的伽玛曲线。二次表达式的使用引起了与严格表达式的误差增加的严重问题，尤其是在输入图像数据D_IN的值接近零的情况。具有与输入图像数据D_IN的n₁(0＜n₁＜1)次幂，优选地1/2次幂成正比的项的表达式的使用允许具有小的误差的伽玛值小于1的伽玛曲线的近似。

更具体地，在此实施例中根据下列表达式来计算伽玛校正数据D_GC：

(1)当输入图像数据D_IN小于中间数据值D_IN^Center，且伽玛值γ小于1时，

$>D_{\mathrm{GC}}=\frac{2(\mathrm{CP}1-\mathrm{CP}0)·{\mathrm{PD}}_{\mathrm{INS}}}{K^2}+\frac{{(\mathrm{CP}3-\mathrm{CP}0)D}_{\mathrm{INS}}}{K}+\mathrm{CP}0.···\left(3a\right)$>

(2)当输入图像数据D_IN小于中间数据值D_IN^Center，且伽玛值γ大于1时，

$>D_{\mathrm{GC}}=\frac{2(\mathrm{CP}1-\mathrm{CP}0)·{\mathrm{ND}}_{\mathrm{INS}}}{K^2}+\frac{{(\mathrm{CP}3-\mathrm{CP}0)D}_{\mathrm{INS}}}{K}+\mathrm{CP}0.···\left(3b\right)$>

(3)当输入图像数据D_IN等于或大于中间数据值D_IN^Center时，

$>D_{\mathrm{GC}}=\frac{2(\mathrm{CP}4-\mathrm{CP}2)·{\mathrm{ND}}_{\mathrm{INS}}}{K^2}+\frac{{(\mathrm{CP}5-\mathrm{CP}2)D}_{\mathrm{INS}}}{K}+\mathrm{CP}2.···\left(3c\right)$>

应注意，表达式(3a)至(3C)中使用的参数K、D_INS、PD_INS以及ND_INS定义如下：

(1)K

参数K由下面的表达式给出：

K＝(D_IN^MAX+1)/2。         …(4)

应注意的是，K为2的n次幂，其中n为大于1的整数。输入图像数据D_IN的最大值D_IN^MAX为通过将表示为2的n次幂的某个数减去1所得到的值。例如在输入图像数据D_IN为6位数据的情况下，最大值D_IN^MAX为63。因此，由表达式(4)给出的参数K被表示为2的n次幂。这有利地允许以简单构造的电路来进行表达式(3a)至(3c)的计算。能通过右移位电路容易地实现2的n次幂的数的除法。尽管表达式(3a)至(3c)包括涉及K的除法，但由于K为由2的n次幂表示的值，因此，能通过简单构造的电路来实现这些除法。

(2)D_INS

D_INS依赖于输入图像数据D_IN，并由下面的表达式来表示：

D_INS＝D_IN，(对于的情况)        ...(5a)

D_INS＝D_IN+1-K，(对于的情况)        ...(5b)

(3)PD_INS

PD_INS通过下面的表达式(6a)来定义，其中的参数R由表达式(6b)来定义：

PD_INS＝(K-R)·R，    ...(6a)

R＝K^1/2·(D_IN)^1/2。     …(6b)

从表达式(6a)和(6b)可知，参数R为与D_IN的1/2次幂成比例的值，且因此，PD_INS为利用包括与输入图像数据D_IN的1/2次幂成正比的项以及与输入图像数据D_IN的一次幂成正比的项的表达式计算得到的值。

(4)ND_INS

ND_INS由下面的表达式给出：

ND_INS＝(K-D_INS)·D_INS。        …(7)

如根据表达式(7)、(5a)和(5b)可知，ND_INS为利用包括与输入图像数据D_IN的二次幂成正比的项的表达式计算得到的值。

如上所述，CP0至CP5是从命令控制电路11接收到的校正点数据，这些校正点数据用来确定伽玛曲线的形状。为根据从命令控制电路11接收到的伽玛值γ在控制器驱动器3中进行伽玛校正，如下地确定校正点数据CP0至CP5：

(1)对于γ＜1，

CP0＝0，

$>\mathrm{CP}1=\frac{4·\mathrm{Gamma}[K/4]-\mathrm{Gamma}\left[K\right]}{2},$>

CP2＝Gamma[K-1]，                              …(8a)

CP3＝Gamma[K]，

CP4＝2·Gamma[(D_IN^MAX+K-1)/2]-D_OUT^MAX，

CP5＝D_OUT^MAX。

(2)对于γ≥1，

CP0＝0，

CP1＝2·Gamma[K/2]-Gamma[K]，

CP2＝Gamma[K-1]，                              …(8b)

CP3＝Gamma[K]，

CP4＝2·Gamma[(D_IN^MAX+K-1)/2]-D_OUT^MAX，

CP5＝D_OUT^MAX。

注意，Gamma[x]为下面的表达式定义的函数：

Gamma[x]＝D_OUT^MAX·(x/D_IN^MAX)^γ，        …(9)

应注意的是，用于计算校正点数据CP1的表达式中的等式(8a)和(8b)之间存在差异。

图4A是示出在横轴表示输入图像数据D_IN而纵轴表示伽玛校正数据D_GC的坐标系中，在γ＜1情况下，校正点数据CP0-CP5与伽玛曲线的形状之间的关系的图。对于γ＜1，根据表达式(8a)确定校正点数据CP0-CP5以及通过表达式(3a)和(3c)计算伽玛校正数据D_GC，使得对于输入图像数据D_IN为零、K/4、(D_IN^MAX+K-1)和D_IN^MAX四种情况，表达式(1)中给出的严格表达式所得到的伽玛校正数据D_GC和通过表达式(3a)和(3b)得到的伽玛校正数据D_GC一致。

另一方面，图4B是示出在γ＞1情况下的校正点数据CP0-CP5与伽玛曲线的形状之间的关系的图。对于γ＜1，根据表达式(8b)确定校正点数据CP0-CP5以及利用表达式(3a)和(3c)计算伽玛校正数据D_GC使得对于输入图像数据D_IN为零、K/2、(D_IN^MAX+K-1)和D_IN^MAX四种情况，表达式(1)中给出的严格表达式所得到的伽玛校正数据D_GC与通过表达式(3a)和(3b)得到的伽玛校正数据D_GC一致。

应注意，日本专利申请公布No.2007-072085A(或日本专利No.4086868B)公开了上述伽玛校正处理。

参照图4A和图4B，对γ＜1和γ＞1的两种情况而言，校正点数据CP1指定位于输入图像数据D_IN的范围为零到中间数据值D_IN^Center的区域内的控制点。因此，修改校正点数据CP1允许在零到中间数据值D_IN^Center的范围内修改伽玛曲线的形状。另一方面，校正点数据CP4指定位于输入图像数据D_IN^Center的范围为中间数据值D_IN^Center到D_IN^MAX的区域内的控制点。因此，修改校正点数据CP4允许在中间数据值D_IN^Center到D_IN^MAX的范围内修改伽玛曲线的形状。

应注意的是，表达式(9)中所使用的伽玛值γ对于R、G和B来说是不同的。对R、G和B用不同的伽玛值γ来计算校正点数据CP0-CP5。

2.对比度增强操作

图5是示出在此实施例中将要执行的对比度增强处理的图。此实施例中，响应于目标像素的每个子像素的灰度值(或输入图像数据D_IN的值)与邻近目标像素的像素的对应子像素的灰度值之间的差来修改与关注像素(目标像素)关联的输入图像数据D_IN的值，从而增强图像的对比度。

例如，我们假定下述情况，即，输入数据序列″32″、″32″、″32″、″112″、″192″、″192″和″192″作为R子像素的输入图像数据D_IN。对于数据序列中包括的部分数据序列″32″、″32″和″112″而言，对第二个数据″32″进行处理以增加与相邻数据″112″的差。也就是说，例如将第二数据″32″校正为″22″。另一方面，对于部分数据序列″32″、″32″和″32″而言，由于第二数据″32″和与此相邻的数据之间的差为零，因此，不校正第二数据″32″。以下讨论的是用于在原始被构造为执行伽玛校正的近似校正电路31中进行这样的对比度增强的方法。

3.通过校正点数据CP1和CP4的修改实现对比度增强

尽管通常的控制器驱动器利用单独的电路进行伽玛校正和对比度增强，但本实施例的控制器驱动器3被设计成通过修改校正点数据CP1和CP4来改变伽玛曲线的形状，从而同时进行伽玛校正和对比度增强。下面描述基于校正点数据CP1和CP4的修改的对比度增强处理。

图6是示出基于校正点数据CP1和CP4的修改的对比度增强的图。响应于从差分数据计算电路13接收到的差分数据ΔCP修改校正点数据CP1和CP4。校正点数据CP1和CP4的修改量由差分数据ΔCP来指定。这里，响应于目标像素的每个子像素的灰度级(输入图像数据D_IN的值)与邻近目标像素的像素的对应子像素的灰度级之间的差来计算差分数据ΔCP。

更具体地，分别通过下列表达式来计算用于目标像素的R子像素、G子像素和B子像素的差分数据ΔCP：

ΔCP_R＝α^R·(|D_IN^R-D_INL^R|+|D_IN^R-D_INR^R|)/2，…(10a)

ΔCP_G＝α^G·(|D_IN^G-D_INL^G|+|D_IN^G-D_INR^G|)/2，…(10b)和

ΔCP_B＝α^B·(|D_IN^B-D_INL^B|+|D_IN^B-_INR^B|)/2，…(10c)

其中，D_INR^R、D_IN^G和D_IN^B分别是目标像素的R子像素、G子像素和B子像素的灰度级，D_INR^R、D_INR^G和D_INR^B分别是目标像素右边相邻的像素的R子像素、G子像素和B子像素的灰度级，而D_INL^R、D_INL^G和D_INL^B分别是目标像素左边相邻的像素的R子像素、G子像素和B子像素的灰度级。

此外，加法器减法器单元33R、33G和33B通过下列计算来修改校正点数据CP1_R、CP4_R、CP1_G、CP4_G、CP1_B和CP4_B：

CP1_R′＝CP1_R-ΔCP_R，            …(11a)

CP4_R′＝CP4_R+ΔCP_R，            …(11b)

CP1_G′＝CP1_G-ΔCP_G，            …(11c)

CP4_G′＝CP4_G+ΔCP_G，            …(11d)

CP1_B′＝CP1_B-ΔCP_B，            …(11e)和

CP4_B′＝CP4_B+ΔCP_B。            …(11f)

这样的计算使得由校正点数据CP1和CP4指定的控制点的位置的纵轴方向上(对应于伽玛校正数据)的差随着目标像素的每个子像素的灰度级与邻近目标像素的对应子像素的灰度级之间的差增加而增加，如图6的右图中所示，且伽玛曲线的形状相应地进行修改。这有效地与伽玛校正并行地实现了对比度增强。

作为校正点数据CP1和CP4的修改的结果，最终通过下列表达式计算伽玛校正数据D_GC^R、D_GC^G和D_GC^B：

(1)当输入图像数据D_IN^R、D_IN^G和D_IN^B小于中间数据值D_IN^Center，且伽玛值γ小于1时，

$>{D_{\mathrm{GC}}}^R=\frac{2({\mathrm{CP}1\_R}^{\prime }-\mathrm{CP}0\_R)·{\mathrm{PD}}_{\mathrm{INS}}}{K^2}+\frac{(\mathrm{CP}3\_R-\mathrm{CP}0\_R)D_{\mathrm{INS}}}{K}+\mathrm{CP}0\_R,···\left(12a\right)$>

$>{D_{\mathrm{GC}}}^G=\frac{2({\mathrm{CP}1\_G}^{\prime }-\mathrm{CP}0\_G)·{\mathrm{PD}}_{\mathrm{INS}}}{K^2}+\frac{(\mathrm{CP}3\_G-\mathrm{CP}0\_G)D_{\mathrm{INS}}}{K}+\mathrm{CP}0\_G,···\left(12b\right)$>

$>{D_{\mathrm{GC}}}^B=\frac{2({\mathrm{CP}1\_B}^{\prime }-\mathrm{CP}0\_B)·{\mathrm{PD}}_{\mathrm{INS}}}{K^2}+\frac{(\mathrm{CP}3\_B-\mathrm{CP}0\_B)D_{\mathrm{INS}}}{K}+\mathrm{CP}0\_B.···\left(12c\right)$>

(2)当输入图像数据D_IN^R、D_IN^G和D_IN^B小于中间数据D_IN^Center，且伽玛值γ等于或大于1时，

$>{D_{\mathrm{GC}}}^R=\frac{2({\mathrm{CP}1\_R}^{\prime }-\mathrm{CP}0\_R)·{\mathrm{PD}}_{\mathrm{INS}}}{K^2}+\frac{(\mathrm{CP}3\_R-\mathrm{CP}0\_R)D_{\mathrm{INS}}}{K}+\mathrm{CP}0\_R,···\left(12a\right)$>

$>{D_{\mathrm{GC}}}^G=\frac{2({\mathrm{CP}1\_G}^{\prime }-\mathrm{CP}0\_G)·{\mathrm{ND}}_{\mathrm{INS}}}{K^2}+\frac{(\mathrm{CP}3\_G-\mathrm{CP}0\_G)D_{\mathrm{INS}}}{K}+\mathrm{CP}0\_G,···\left(13b\right)$>

$>{D_{\mathrm{GC}}}^B=\frac{2({\mathrm{CP}1\_B}^{\prime }-\mathrm{CP}0\_B)·{\mathrm{ND}}_{\mathrm{INS}}}{K^2}+\frac{(\mathrm{CP}3\_B-\mathrm{CP}0\_B)D_{\mathrm{INS}}}{K}+\mathrm{CP}0\_B.···\left(13c\right)$>

(3)当输入图像数据D_IN^R、D_IN^G和D_IN^B等于或大于中间数据值D_IN^Center时，

$>{D_{\mathrm{GC}}}^R=\frac{2({\mathrm{CP}4\_R}^{\prime }-\mathrm{CP}2\_R)·{\mathrm{ND}}_{\mathrm{INS}}}{K^2}+\frac{(\mathrm{CP}5\_R-\mathrm{CP}2\_R)D_{\mathrm{INS}}}{K}+\mathrm{CP}2\_R.···\left(14a\right)$>

$>{D_{\mathrm{GC}}}^G=\frac{2({\mathrm{CP}4\_G}^{\prime }-\mathrm{CP}2\_G)·{\mathrm{ND}}_{\mathrm{INS}}}{K^2}+\frac{(\mathrm{CP}5\_G-\mathrm{CP}2\_G)D_{\mathrm{INS}}}{K}+\mathrm{CP}2\_G.···\left(14b\right)$>

$>{D_{\mathrm{GC}}}^B=\frac{2({\mathrm{CP}4\_B}^{\prime }-\mathrm{CP}2\_B)·{\mathrm{ND}}_{\mathrm{INS}}}{K^2}+\frac{(\mathrm{CP}5\_B-\mathrm{CP}2\_B)D_{\mathrm{INS}}}{K}+\mathrm{CP}2\_B.···\left(14c\right)$>

此处应指出的是，还利用方程式(5a)、(5b)、(6a)、(6b)和(7)，根据目标像素的R、G和B子像素的输入图像数据D_IN^R、D_IN^G和D_IN^B来计算D_INS、PD_INS和ND_INS。

如上所述，在此实施例中，响应于目标像素的各子像素与相邻像素的对应子像素之间的灰度级之差来修改目标像素的各子像素的输入图像数据D_IN^R、D_IN^G和D_IN^B的伽玛校正中所使用的伽玛曲线的形状。这允许同时进行伽玛校正和对比度增强，并有效减少硬件。

第二实施例

图7是示出本发明的第二实施例中的液晶显示设备1的示例性构造的框图。第二实施例中，执行放大处理以在垂直和水平两个方向上将输入图像数据D_IN的图像放大两倍。更具体地，根据一个像素的输入图像数据生成2×2像素的图像数据(放大数据D_ENL)，并通过伽玛校正电路12对放大数据D_ENL进行伽玛校正。

详细地，控制器驱动器3额外地包括图像存储器25和放大处理电路26。图像存储器25暂时地存储输入图像数据D_IN，并将存储的输入图像数据D_IN转发给放大处理电路26。图像存储器25构造为存储至少一行像素(与一条栅极线相连的像素)的输入图像数据D_IN。放大处理电路26根据一个像素的输入图像数据D_IN生成2×2像素的放大数据D_ENL和灰度差分数据DIF。灰度差分数据DIF表示放大图像中的相邻像素的对应子像素之间的差。在第二实施例中，通过伽玛校正电路12对放大数据D_ENL而不是输入图像数据D_IN进行伽玛校正处理。另外，根据灰度差分数据DIF而非输入图像数据D_IN。

图8是示意性地示出第二实施例中的放大处理电路26的示例性操作的图。下面说明用于R子像素的输入图像数据D_IN^R的放大处理。

在接收到包括目标像素的2×2像素(以2列2行排列的像素)的R子像素的输入图像数据D_IN^R以及目标像素左边相邻的像素的R子像素的输入图像数据D_IN^R时，放大处理电路26根据下列表达式生成表示放大图像中与目标像素相关联的2×2像素的R子像素的灰度级的放大数据D_ENL1^R-D_ENL4^R：

D_ENL1^R＝D₁，                               …(15a)

D_ENL2^R＝(D₁+D₂)/2，                        …(15b)

D_ENL3^R＝(D₁+D₃)/2，                        …(15c)和

D_ENL4^R＝(D₁+D₂+D₃+D₄-MAX[D₁-D₄]-MIN[D₁-D₄])/2，…(15d)

其中，D₁为原始图像中的目标像素的R子像素的输入图像数据D_IN^R；D2为原始图像中目标像素右边相邻的像素的R子像素的输入图像数据D_IN^R；D3为原始图像中目标像素下边相邻的像素的R子像素的输入图像数据D_IN^R；D4为原始图像中目标像素右下相邻的像素的R子像素的输入图像数据D_IN^R；D_ENL1^R是放大图像中与目标像素相关联的2×2像素中的左上像素的R子像素的放大数据；D_ENL2^R是关联的2×2像素中的右上像素的R子像素的放大数据；D_ENL3^R是关联的2×2像素中的左下像素的R子像素的放大数据；D_ENL4^R是关联的2×2像素中的右下像素的R子像素的放大数据；MAX[D1-D4]是D1-D4中的最大值；而MIN[D1-D4]是D1-D4中的最大值。

放大处理电路26还生成灰度差分数据DIF_R，该灰度差分数据表示放大图像中的相邻像素的R子像素之间的灰度级之差：

DIF1_R＝(|D₁-D_A|+|D₁-D₂|)/2，               …(16a)

DIF2_R＝|D₁-D₂|，                   …(16b)

DIF3R＝|D₁-D₃|，                  …(16c)和

DIF4_R＝(|D_ENL4^R-D₁|+|D_ENL4^R-D₂|+|D_ENL4^R-D₃|+|D_ENL4^R-D₄|

-|D_ENL4^R-MAX[D₁～D₄]|-|D_ENL4^R-MAX[D₁～D₄]|)/2，

                      …(16d)

其中，D_A是原始图像中目标像素左边的像素的R子像素的输入图像数据D_IN^R；DIF1_R是放大图像中与目标像素关联的2×2像素中的左上像素的R子像素关联的灰度差分数据；DIF2_R是与2×2像素中的右上像素的R子像素关联的灰度差分数据；DIF3_R是与2×2像素中的左下像素的R子像素关联的灰度差分数据；以及DIF4_R是与2×2像素中的右下像素的R子像素关联的灰度差分数据。

类似的处理应用于目标像素的G子像素的输入图像数据D_IN^G和B子像素的输入图像数据D_IN^B以生成放大数据D_ENL1^G-D_ENL4^G和D_ENL1^B-D_ENL4^B，以及灰度差分数据DIF1_G-DIF4_G和DIF1_B-DIF1_B。

为R、G和B子像素生成的灰度差分数据D1F1-DIF4被馈送给差分数据计算电路13，以计算差分数据ΔCP。在此实施例中，差分数据计算电路13通过下列表达式计算差分数据ΔCP：

ΔCP_R＝α^R·DIFk_R，        …(17a)

ΔCP_G＝α^G·DIFk_G，        …(17b)和

ΔCP_B＝α^B·DIFk_B，        …(17c)

其中，DIFk_R是指DIF1_R用于放大图像中的2×2像素的左上像素，DIF2_R用于右上像素，DIF3_R用于左下像素，并且DIF4_R用于右下像素。DIFk_G和DIFk_B亦是如此。计算出的差分数据ΔCP_R、ΔCP_G和ΔCP_B被馈送给伽玛校正电路12，并用于校正点数据CP1_R、CP4_R、CP1_G、CP4_G、CP1_B和CP4_B的修改。

另一方面，放大数据D_ENL1^R-D_ENL4^R、D_ENL1^G-D_ENL4^G和D_ENL1^B-D_ENL4^B被馈送给伽玛校正电路12。伽玛校正电路12对放大数据D_ENL1^R-D_ENL4^R、D_ENL1^G-D_ENL4^G和D_ENL1^B-D_ENL4^B进行伽玛校正和对比度增强，以生成伽玛校正数据D_GC^R、D_GC^G和D_GC^B。此外，伽玛校正电路12对伽玛校正数据D_GC^R、D_GC^G和D_GC^B进行减色，以生成输出图像数据D_OUT^R、D_OUT^G和D_OUT^B。除了使用放大数据D_ENL1^R-D_ENL4^R来代替输入图像数据D_IN^R、使用放大数据D_ENL1^G-D_ENL4^G来代替输入图像数据D_IN^G且使用放大数据D_ENL1^B-D_ENL4^B来代替输入图像数据D_IN^B以外，伽玛校正电路12中执行的处理与第一实施例中执行的处理几乎一样。

如上所述，在第二实施例中同样通过修改校正点数据CP1和CP4来实现对比度增强。这里，在伽玛校正电路12中同时进行伽玛校正和对比度增强，从而减少硬件。

本发明很显然不限于上述实施例，且在不偏离本发明的范围的前提下，可作出各种修改和变化。例如，尽管以上描述了液晶显示设备的实施例，但对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可用于使用其它显示面板的显示设备。