[发明专利]图像显示装置及方法、图像处理装置及方法

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、和图像处理装置及方法，更详细地是涉及防止因运动补偿型的频率变换处理所引起的进行了特殊重放的动态图像的画质劣化的图像显示装置及采用该装置的图像显示方法、和图像处理装置及采用该装置的图像处理方法。 

背景技术

在实现动态图像的用途方面以往主要使用阴极射线管(CRT：Cathode RayTube)，与阴极射线管相比，LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)在显示动态图像时，存在观赏者感觉到动态部分的轮廓模糊、即所谓动态模糊的缺点。该动态模糊认为是由LCD的显示方式本身所引起的(例如，参照日本专利第3295437号公报；石黑秀一、栗田泰市郎《采用8倍速CRT的保持发光型显示器的动态画质的相关研究》，信学技报，社团法人电子信息通信学会，EID96-4(1996-06)，p.19-26)”。 

在将电子束进行扫描、使荧光体发光从而进行显示的CRT中，各像素的发光虽然存在荧光体的少许残留光，但仍呈大致脉冲状。称之为脉冲型显示方式。另一方面，在LCD中，通过对液晶施加电场而蓄积的电荷直到下一次施加电场为止，以较高的比例加以保持。特别是在TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)方式的情况下，对构成像素的每一点设置TFT开关，通常还对各像素设置辅助电容，从而蓄积电荷的保持能力极高。因此，像素直到施加基于下一帧或场(以下以帧为代表)的图像信息的电场而改写为止都持续发光。称之为保持型显示方式。 

在上述那样的保持型显示方式中，由于图像显示光的脉冲响应具有时间上的宽度，因此时间频率特性变差，随之空间频率特性也下降，从而发生动态模糊。即，由于人的视线流畅地跟踪运动物体，所以若像保持型那样发光时间长，则通过时间积分效果，从而图像的运动就变得不流畅，看起来不自然。 

为了改善上述保持型显示方式的动态模糊，已知有通过在帧间内插图像来变换帧率(帧数/秒：fps)的技术。该技术被称为FRC(Frame Rate Converter：帧率变换)， 在液晶显示装置等中已实用化。 

以往，变换帧率的方法有仅多次重复读出同一帧、或采用帧间线性内插(线性插值)的帧内插等各种方法(例如，参照山内达郎《电视方式变换》，电视学会杂志，Vol.45，No.12，pp.1534-1543(1991))。然而，在采用线性插值的帧内插处理的情况下，随着帧率变换会发生动态的不自然(颤抖、抖动)，并且不能充分改善上述保持型显示方式引起的动态模糊的问题，不足以改善画质。 

因此，为了消除上述颤抖的影响来改善动态画质，提出了利用运动矢量的运动补偿型的帧内插(运动补偿)处理。根据该运动补偿处理，由于捕捉动态图像本身进行补偿，所以分辨率不会变低，也不会发生颤抖，可以获得极自然的动态图像。而且，由于内插图像信号是通过运动补偿形成的，所以能充分改善上述保持型显示方式引起的动态模糊的问题。 

上述日本专利第3295437号公报中揭示了一种技术，该技术是通过与运动相适应地生成内插帧，用于提高显示图像的帧频，改善成为动态模糊原因的空间频率特性的降低。这是根据前后帧与运动相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，将形成的内插图像信号内插到帧间并依次进行显示。 

图1是表示以往的液晶显示装置中的FRC驱动显示电路的简要结构的框图，图中所示的FRC驱动显示电路由以下构成：通过在输入图像信号的帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号(框内以灰色显示的帧)从而变换输入图像信号的帧数的FRC部100；具有液晶层和用于对该液晶层施加扫描信号及数据信号的电极的有源矩阵型液晶显示面板104；以及用于根据经FRC部100进行了帧率变换的图像信号来驱动液晶显示面板104的扫描电极及栅极电极的电极驱动部103。 

FRC部100包括：从输入图像信号检测出运动矢量信息的运动矢量检测部101；以及根据运动矢量检测部101获得的运动矢量信息生成内插帧的内插帧生成部102。 

在上述结构中，运动矢量检测部101例如可以利用后述的块匹配法或梯度法等求出运动矢量信息，或者当输入图像信号中以某种形式包含运动矢量信息时，也可以利用该信息。例如，由于用MPEG(Moving Picture Experts Group：动态图像专家组)方式进行压缩编码的图像数据中包含编码时算出的动态图像的运动矢量信息，所以也可以采用获取该运动矢量信息的结构。