[发明专利]图像显示装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有变换帧率或场率的功能的图像显示装置及方法，更详细而言，涉及可防止因运动补偿型的速率变换处理所引起的、可能会多张相同图像连续的动图像画质变差的图像显示装置及该装置中的图像显示方法。

背景技术

相对于以往主要用来实现动图像的阴极射线管(CRT：Cathode Ray Tube)，LCD(液晶显示器：Liquid Crystal Display)在显示存在运动的图像时，具有会使观看者感知到运动部分的轮廓模糊的所谓运动模糊的缺点。该运动模糊被指出是因LCD的显示方式其本身所引起的(例如，参照日本国专利第3295437号说明书；“石黑秀一，栗田泰市郎，‘关于利用8倍速CRT的保持发光型显示器的动态画质的探讨’，信学技报，社团法人电子信息通信学会，EID96-4(1996-06)，p.19-26”)。

在扫描电子束以使荧光体发光来进行显示的CRT中，各像素的发光虽有一些荧光体的余辉但实质上为脉冲状。将此称为脉冲型显示方式。另一方面，LCD中，通过向液晶施加电场而积蓄的电荷在下一次施加电场之前以比较高的比例被保持。特别是TFT方式的情况下，对构成像素的每一点设置有TFT开关，通常对各像素还设置有辅助电容，积蓄的电荷的保持能力极高。因此，像素在由基于下一帧或场(以下以帧为代表)的图像信息的电场施加而被重新写入之前持续发光。将此称为保持型显示方式。

上述那样的保持型显示方式中，由于图像显示光脉冲响应具有在时间上较宽的宽度，因此随着时间频率特性变差，空间频率特性也降低，从而产生运动模糊。即，由于人的视线是平滑地跟踪运动物体，因此若像保持型那样发光时间较长时，则会因时间积分效果使得图像运动看起来不流畅不自然。

为了改善上述的保持型显示方式中的运动模糊，已知有通过向帧间内插图像来变换帧率(帧数)的技术。此技术被称为FRC(帧率变换：Frame RateConverter)，在液晶显示装置等中已实用化。

以往在变换帧率的方法中具有只是多次反复读出同一帧、或利用帧间的直线内插(线性插值)的帧内插等各种方法(例如，参照山内达郎，“电视制式变换”，电视学会志，Vol.45，No.12，pp.1534-1543(1991))。然而，在利用线性插值的帧内插处理的情况下，会发生伴随着帧变换而来的运动的不自然(跳动、抖动)，并且无法充分改善因上述的保持型显示方式所引起的运动模糊干扰，使得画质不够好。

因此，为了消除上述跳动影响等来改善动态画质，提出使用运动矢量的运动补偿型的帧内插处理。根据该方案，由于是捕捉动图像其本身来补偿图像的运动，因此能够得到分辨率不变差、且不发生跳动的极为自然的动图像。进一步由于内插图像信号是经动态补偿后而形成的，因此能充分改善因上述的保持型显示方式所引起的运动模糊干扰。

上述的日本国专利第3295437号说明书中，披露了通过运动自适应地生成内插帧从而提高显示图像的帧频、用于改善成为运动模糊的原因的空间频率特性的降低的技术。该技术如下，即根据前后帧来运动自适应地形成内插到显示图像的帧间的至少一个内插图像信号，并将形成的内插图像信号内插到帧间来依次进行显示。

图1是表示现有的液晶显示装置中的FRC驱动显示电路的简要结构的方框图，图中，FRC驱动显示电路的组成部分包括通过将实施运动补偿处理后的图像信号内插到输入图像信号的帧间从而变换输入图像信号的帧数的FRC部100、包含液晶层和用于将扫描信号及数据信号施加到该液晶层的电极的有源矩阵型液晶显示面板104、及用于根据经FRC部100帧率变换后的图像信号来驱动液晶显示面板104的扫描电极及数据电极的电极驱动部103。

FRC部100具有根据输入图像信号来检测运动矢量信息的运动矢量检测部101、及根据利用运动矢量检测部101得到的运动矢量信息来生成内插帧的内插帧生成部102。

上述结构中，运动矢量检测部101例如可使用后述的块匹配法或梯度法等来求出运动矢量信息，也可采用输入图像信号中以某种形式包含运动矢量信息的情况。例如也可采用如下结构，即用MPEG方式来压缩编码后的图像数据中包含编码时算出的动图像的运动矢量信息，以此来获取该运动矢量信息。

图2是用于说明图1所示的现有的FRC驱动显示电路中的帧率变换处理的图。FRC部100利用使用了由运动矢量检测部101输出的运动矢量信息的运动补偿来生成帧间的内插帧(图中带灰色的图像)，通过将该生成的内插帧信号与输入帧信号一起依次输出，从而进行将输入图像信号的帧率例如从每秒60帧(60Hz)变换成每秒120帧(120Hz)的处理。