專利名稱：圖像處理方法、顯示設(shè)備及其驅(qū)動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及保持型顯示設(shè)備的圖像處理方法及其驅(qū)動方法，以及使用該驅(qū)動方法的顯示設(shè)備，更為確切地說，涉及用于提高運動圖片圖像質(zhì)量(運動圖片質(zhì)量)的圖像處理方法和顯示設(shè)備的驅(qū)動方法，以及使用該驅(qū)動方法的顯示設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年，有源矩陣型液晶顯示設(shè)備中的顯示屏尺寸、顯示精確度和未混合顏色純度得到增加，能夠顯示具有足夠高圖像質(zhì)量的靜止圖像。另一方面，盡管在顯示運動圖片中已經(jīng)通過增加液晶響應速度來提高圖像質(zhì)量，但是仍然沒有獲得等價于CRT(陰極射線管)的圖像質(zhì)量。
當運動圖片顯示是通過包括有液晶顯示設(shè)備的保持型顯示設(shè)備來執(zhí)行時，觀察者在觀察屏幕上移動的顯示目標時視覺上識別出的是模糊的運動目標輪廓，結(jié)果識別到的運動圖像質(zhì)量下降(下文中將這種由于屏幕上顯示目標的移動而導致在視覺上識別出的是模糊的顯示目標輪廓這一現(xiàn)象(運動圖片的模糊)稱為“邊緣模糊”)。
保持型顯示設(shè)備中的這種運動圖片質(zhì)量惡化的原因在電子學研究所信息與通信工程師Ishiguro，Kurita的技術(shù)研究報告EID 96-4(1996)(下文中稱為非專利文檔1)中有詳細講述。在非專利文檔1中講到，液晶顯示設(shè)備中運動圖片質(zhì)量的惡化從原理上說是由諸如TFT(薄膜晶體管)等有源元件中的0階保持(在一幀周期內(nèi)連續(xù)顯示同一灰度級)所造成的。
這表明僅通過增加液晶顯示設(shè)備中的液晶響應速度不能防止運動圖片質(zhì)量的惡化。也就是說，運動圖片質(zhì)量的惡化是由顯示元件的0階保持造成的，并且不能通過現(xiàn)有的驅(qū)動方法來避免。
通過增加圖片的重寫速度(幀率)，可以改善運動圖片質(zhì)量的惡化狀況。但是在該方法中，需要通過圖像處理來插值本來不存在的幀圖片(在原始幀圖片之間顯示的圖片)，結(jié)果通過該方法很難改善運動圖片質(zhì)量的惡化狀況。當將幀率設(shè)高時，傳輸視頻信號時的數(shù)據(jù)量增加，因此無法將該方法應用于視頻信號傳輸線容量不充足的現(xiàn)有廣播設(shè)施。
為了解決上述問題，提出了幾種方法，其中具有高速響應特性的液晶被用于在幀中執(zhí)行黑色重置(不論其在一幀中的預定時間期間的原始灰度級值，像素中顯示黑色)，從而實現(xiàn)偽脈沖型顯示，以提高運動圖片質(zhì)量。
執(zhí)行黑色重置的方法包括在液晶中寫入相應黑色輸出的重置電壓的(黑色重置驅(qū)動)方法(第一黑色重置方法)，根據(jù)幀周期來同步閃亮背光的方法(第二黑色重置方法)，以及使用在與驅(qū)動掃描方向同一方向上移動的光學快門的方法(第三黑色重置方法)。與第一黑色重置方法有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)包括在日本專利申請2000-122596(6～7頁，圖7)(下文中稱為專利文檔1)中公開的“顯示設(shè)備”和在日本專利申請2002-23707(4～5頁，圖6)(下文中稱為專利文檔2)中公開的“顯示設(shè)備”。與第二黑色重置方法有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)包括在日本專利申請2000-275604(下文中稱為專利文檔3)中公開的“液晶顯示設(shè)備”。與第三黑色重置方法有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)包括在日本專利申請2002-148712(下文中稱為專利文檔4)中公開的“投影型液晶顯示設(shè)備”。
在專利文檔1中公開的發(fā)明提供有具有多個像素行的顯示表面，其中顯示表面能夠在將圖像寫入多個像素行的至少一個期間，將黑色寫入其他像素行中，執(zhí)行了黑色重置，從而提高了運動圖片質(zhì)量。
在專利文檔2中公開的發(fā)明提供有保持型顯示設(shè)備，其中作為用于顯示圖片的單位時間的幀，被時間上分成多個子幀，并且其中根據(jù)之前輸入的圖片的亮度，輸入到設(shè)備自身中的圖片的亮度以預定速率下降。在專利文檔2中公開的發(fā)明的這種結(jié)構(gòu)的使用，在顯示運動圖片時防止圖片變得模糊，同時抑制了圖片亮度的下降。
在專利文檔3中公開的發(fā)明提供有液晶顯示設(shè)備，其中具有多個燈泡的照明器得到分配，并且在從對應于照明器的各個被分配區(qū)域的液晶顯示部分做出響應時刻開始的一個固定時間后，該區(qū)域中對應于被響應區(qū)域的照明器的燈泡受到照明驅(qū)動器的控制而打開，并且然后經(jīng)過一個固定時間后被關(guān)閉。這種結(jié)構(gòu)減小了由于0階保持而引起的邊緣模糊，從而提高了運動圖片質(zhì)量。
在專利文檔4中公開的發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)，其中在光學路徑中分布有機械或電子快門，并且隨著一場顯示圖片進行同步開關(guān)，以便切除顯示燈的非靜態(tài)部分。這種結(jié)構(gòu)減小了由于0階保持而引起的邊緣模糊，從而提高了運動圖片質(zhì)量。
不過，用于通過插入能夠抑制由于0階保持而引起的運動圖片質(zhì)量惡化的上述黑色重置來防止邊緣模糊的每一個方法都會引起其他問題，其中顯示亮度和對比度因插入黑色重置而下降。
特別地，根據(jù)在上述專利文檔1和2中公開的發(fā)明的技術(shù)的應用，降低了顯示具有最大亮度的白色時的亮度。
在上述專利文檔3中公開的發(fā)明中，通過使照明器的所有光源處于被點亮狀態(tài)，抑制了顯示靜止圖像時的顯示亮度的下降，但是在顯示運動圖片時，與沒有執(zhí)行黑色重置的情況相比，亮度級別下降了，正像在專利文檔1和2中所述的發(fā)明的情況那樣。
在上述專利文檔4中公開的發(fā)明只有使用顯示設(shè)備的整個屏幕或一行像素為單元，才能夠執(zhí)行黑色重置。結(jié)果，在顯示運動圖片時，對不需要進行黑色重置的像素進行了黑色重置，因此降低了顯示亮度。
這樣，因此在不減小最大亮度和對比度的情況下，不可能提高運動圖片質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的提出考慮到了上述情況。本發(fā)明的目標是提出一種圖像處理方法，用于驅(qū)動顯示設(shè)備的方法，以及通過該方法來驅(qū)動的顯示設(shè)備，用于在不降低最大亮度和對比度的情況下來提高保持型顯示設(shè)備中的運動圖片質(zhì)量。
為了實現(xiàn)上述目標，作為本發(fā)明的第一實施例，提出了一種其中一幀周期的視頻信號被時分成多個子幀的圖像處理方法，并且預定子幀的視頻信號的亮度分量的至少一部分被分配給亮度分量不飽和的其他子幀的視頻信號。
在第一實施例中，視頻信號是表示顯示元件輸出電平的灰度級信號，并且優(yōu)選情況下將子幀的視頻信號的灰度級值分配給其他子幀的視頻信號。另外，優(yōu)選情況下在亮度分量的分配之前和之后不改變一幀周期的總體亮度。
在上述第一實施例的任何圖像處理方法中，對于具有形成彩色視頻的多個顏色分量的任何視頻信號，優(yōu)選情況下將預定子幀的視頻信號的亮度分量的至少一部分分配給亮度分量不飽和的其他子幀的視頻信號。
為了實現(xiàn)上述目標，作為本發(fā)明的第二實施例，提出了一種保持型顯示設(shè)備的驅(qū)動和控制方法，其中其亮度對應于輸入視頻信號的光通過顯示元件顯示一預定周期，其特征在于一幀周期的視頻信號被時分成多個子幀，預定子幀的視頻信號的亮度分量的至少一部分被分配給亮度分量不飽和的其他子幀的視頻信號，并且其特征還在于其亮度對應于被分配了亮度分量的每一個子幀的視頻信號的光在每一個子幀周期通過顯示元件顯示出來。
在根據(jù)本發(fā)明的上述第二實施例中，優(yōu)選情況下視頻信號是表示顯示元件輸出電平的灰度級信號，并且預定子幀的視頻信號的灰度級值被分配給其他幀的視頻信號。優(yōu)選情況下在亮度分量的分配之前和之后也不改變一幀周期的總體亮度。
在根據(jù)上述第二實施例的保持型顯示設(shè)備的任何驅(qū)動和控制方法中，優(yōu)選情況下視頻信號是由多個顏色分量組成的彩色視頻信號，并且對于每一個顏色分量來說，預定子幀的視頻信號的亮度分量的至少一部分被分配給亮度分量不飽和的其他子幀的視頻信號，分配比例與具有最大總體亮度的顏色分量的比例一樣。
為了實現(xiàn)上述目標，作為本發(fā)明的第三實施例，提出了一種顯示設(shè)備，包括圖像處理裝置，用于在對所輸入的視頻信號進行圖像處理之后，將所輸入的視頻信號作為灰度級信號進行輸出；以及顯示裝置，用于以對應于從圖像處理裝置輸出的灰度級信號的亮度來顯示圖片，其中圖像處理裝置包括用于將一幀周期的視頻信號時分成多個子幀的裝置；用于指定每一個時分子幀序號的裝置，該序號被分配給一幀中的每一個子幀；以及灰度級轉(zhuǎn)換裝置，用于為每一個子幀生成灰度級信號，以便將預定子幀的視頻信號的亮度分量的至少一部分分配給亮度分量不飽和的其他子幀的視頻信號。
在根據(jù)本發(fā)明的上述第三實施例中，優(yōu)選情況下灰度級轉(zhuǎn)換裝置通過執(zhí)行四則基本運算或參考查找表，將預定子幀的視頻信號的亮度分量的至少一部分分配給亮度分量不飽和的其他子幀的視頻信號。
為了實現(xiàn)上述目標，作為本發(fā)明的第四實施例，提出了一種顯示設(shè)備，包括灰度級電壓生成裝置，用于根據(jù)輸入的視頻信號生成灰度級電壓信號，并且用于輸出灰度級電壓信號；以及顯示裝置，用于以對應于灰度級電壓信號的亮度來顯示圖片，該顯示設(shè)備進一步包括用于將一幀視頻信號時分成多個子幀的裝置；用于指定每一個時分子幀序號的裝置，該序號被分配給一幀中的每一個子幀；以及用于改變參考電壓的裝置，灰度級電壓生成裝置根據(jù)參考電壓生成灰度級電壓信號，以便將預定子幀的視頻信號的亮度分量的至少一部分分配給亮度分量不飽和的其他子幀的視頻信號。
在根據(jù)本發(fā)明的上述第三和第四實施例中，優(yōu)選情況下視頻信號是由多個顏色分量組成的彩色視頻信號，并且對于每一個顏色分量，將預定子幀的視頻信號的亮度分量的至少一部分分配給亮度分量不飽和的其他子幀的視頻信號，分配比例與具有最大總體亮度的顏色分量的比例一樣。優(yōu)選情況下在亮度分量的分配之前和之后不改變一幀周期的總體亮度。
為了實現(xiàn)上述目標，作為本發(fā)明的第五實施例，提出了一種顯示設(shè)備，包括圖像處理裝置，用于在對所輸入的視頻信號進行圖像處理之后，將所輸入的視頻信號作為灰度級信號進行輸出；以及顯示裝置，用于以對應于從圖像處理裝置輸出的灰度級信號的亮度來顯示圖片，其中圖像處理裝置根據(jù)本發(fā)明的上述第一實施例，對所輸入的視頻信號執(zhí)行圖像處理方法。
為了實現(xiàn)上述目標，作為本發(fā)明的第六實施例，提出了一種顯示設(shè)備，其中根據(jù)本發(fā)明的上述第二實施例的保持型顯示設(shè)備的驅(qū)動方法來顯示圖片。
根據(jù)本發(fā)明，可以提出一種圖像處理方法，用于驅(qū)動顯示設(shè)備的方法，以及由該方法所驅(qū)動的顯示設(shè)備，用于在不降低最大亮度和對比度的情況下，提高保持型顯示設(shè)備中的運動圖片質(zhì)量。


下面將參考附圖來詳細講述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中圖1示出了本發(fā)明的原理；圖2示出了根據(jù)優(yōu)選情況下用于執(zhí)行本發(fā)明的第一實施例的液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖3示出了根據(jù)第一實施例的液晶顯示設(shè)備的圖像處理部分的結(jié)構(gòu)；圖4為根據(jù)第一實施例的液晶顯示設(shè)備的數(shù)字圖像處理部分中的處理操作時序圖；圖5示出了為根據(jù)在優(yōu)選情況下執(zhí)行本發(fā)明的第一實施例的液晶顯示設(shè)備的放大因子設(shè)置部分提供的LUT例子；圖6示出了為根據(jù)第一實施例的液晶顯示設(shè)備的放大因子設(shè)置部分所提供的LUT例子；圖7為根據(jù)第一實施例的液晶顯示設(shè)備的數(shù)字圖像處理部分中的處理操作時序圖；圖8示出了對應于從根據(jù)第一實施例的液晶顯示設(shè)備中的圖像處理部分所輸出的信號的像素亮度變化；圖9示出了根據(jù)優(yōu)選情況下用于執(zhí)行本發(fā)明的第二實施例的液晶顯示設(shè)備的圖像處理部分的結(jié)構(gòu)；圖10示出了為根據(jù)第二實施例的液晶顯示設(shè)備的灰度級轉(zhuǎn)換部分所提供的LUT例子；圖11示出了根據(jù)優(yōu)選情況下用于執(zhí)行本發(fā)明的第三實施例的液晶顯示設(shè)備的圖像處理部分的結(jié)構(gòu)；
圖12示出了為根據(jù)第三實施例的液晶顯示設(shè)備的放大因子設(shè)置部分所提供的LUT例子；圖13示出了根據(jù)優(yōu)選情況下用于執(zhí)行本發(fā)明的第四實施例的液晶顯示設(shè)備的數(shù)字圖像處理部分的結(jié)構(gòu)；圖14示出了根據(jù)優(yōu)選情況下用于執(zhí)行本發(fā)明的第五實施例的液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖15示出了根據(jù)第五實施例的液晶顯示設(shè)備的圖像處理部分的結(jié)構(gòu)；圖16示出了根據(jù)第五實施例的液晶顯示設(shè)備的幀率轉(zhuǎn)換部分產(chǎn)生輸出信號的過程；圖17示出了根據(jù)第五實施例的液晶顯示設(shè)備的數(shù)字圖像處理部分產(chǎn)生輸出信號的過程；圖18為根據(jù)優(yōu)選情況下用于執(zhí)行本發(fā)明的第六實施例的液晶顯示設(shè)備的數(shù)字圖像處理部分中的處理操作時序圖；圖19示出了為根據(jù)第六實施例的液晶顯示設(shè)備的放大因子設(shè)置部分所提供的LUT例子；圖20示出了對應于從根據(jù)第六實施例的液晶顯示設(shè)備中的圖像處理部分所輸出的信號的像素亮度變化；圖21示出了根據(jù)優(yōu)選情況下用于執(zhí)行本發(fā)明的第七實施例的液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖22示出了根據(jù)第七實施例的液晶顯示設(shè)備的圖像處理部分的結(jié)構(gòu)；圖23示出了根據(jù)第七實施例的液晶顯示設(shè)備的D/A轉(zhuǎn)換器的輸入/輸出特性；圖24示出了參考灰度級電壓生成部分的結(jié)構(gòu)；圖25示出了根據(jù)第七實施例的液晶顯示設(shè)備的圖像處理部分的另一實例結(jié)構(gòu)；圖26示出了根據(jù)優(yōu)選情況下用于執(zhí)行本發(fā)明的第八實施例的液晶顯示設(shè)備的圖像處理部分的結(jié)構(gòu)；圖27為一圖形，用于解釋過驅(qū)動處理，其中A示出了輸入灰度級值，并且B示出了透射率；圖28示出了為根據(jù)第八實施例的液晶顯示設(shè)備的灰度級轉(zhuǎn)換部分所提供的LUT的另一實例結(jié)構(gòu)；以及圖29為一圖形，用于解釋過驅(qū)動處理，其中A示出了現(xiàn)有驅(qū)動方法中的響應波形，并且B示出了當執(zhí)行過驅(qū)動處理時的響應波形。
具體實施例方式
(發(fā)明原理)輸入到諸如液晶顯示設(shè)備等保持型顯示設(shè)備的數(shù)字視頻信號，被以每秒f幀的速率進行發(fā)送。f稱為幀率。在共用保持型顯示設(shè)備中，幀率等于驅(qū)動頻率(保持型顯示設(shè)備用于重寫屏幕顯示的操作頻率)。
不過，在本發(fā)明中，所設(shè)置的驅(qū)動頻率高于幀率。下文中以驅(qū)動頻率為幀率的n倍這一情況為例，來解釋本發(fā)明的原理。在這種情況下，一幀(幀周期)被分成n個子幀(驅(qū)動周期)。也就是說，在本發(fā)明中為了在子幀周期中重寫圖片，驅(qū)動頻率為幀率的n倍(n×f)，并且驅(qū)動周期為1/(n×f)。
除了驅(qū)動頻率高于幀率以外，本申請中描述的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有保持型顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)相同，除非需要特別指明。也就是說，本發(fā)明主要把目標瞄準在將灰度級分配給n個時分子幀中的每一個的方式。
圖1示出了將灰度級分配給組成一幀的每一個子幀的方式。這里，拿n＝3的情況為例。橫軸表示時間，并且縱軸表示每一個RGB分量的亮度。下面，參考圖1來解釋將亮度分量分配給一幀的每一個子幀的方法。
在三個子幀的灰度級為獨立可控的情況下，在灰度級表達方法上會出現(xiàn)非常多的組合。例如，在根據(jù)白色的亮度被定義為1的亮度轉(zhuǎn)換，像素的輸入信號值(R，G，B)＝(0.6，0.5，0.2)的情況下，三個子幀中任何一個的輸出值可以被設(shè)置為(0.6，0.5，0.2)(圖1中的粗線)。在這種情況下，顯示在屏幕上的運動圖片與驅(qū)動頻率等于幀率的保持型顯示設(shè)備的一樣，因此不能提高運動圖像質(zhì)量。
可選地，在將第一和第二個子幀的每一個輸出值設(shè)置為(0.6，0.5，0.2)并且不考慮輸入信號值而進行所謂的“黑色重置驅(qū)動”，將第三個子幀的輸出值設(shè)置為(0，0，0)的情況下，減少了由保持型顯示所導致的運動圖片質(zhì)量的惡化。不過，由于在最初以對應于輸入信號值的亮度進行顯示的第三個幀中執(zhí)行了黑色顯示，因此整個幀的亮度下降。
根據(jù)本發(fā)明的保持型顯示設(shè)備能夠?qū)個子幀的任何一個亮度分量分配到其他幀中(在上述實例中，第三個子幀的亮度分量被分配給第一和第二個子幀)。例如，通過將第一和第二個子幀的子幀值設(shè)置為(0.9，0.75，0.3)并且將第三個子幀的子幀值設(shè)置為(0，0，0)，則在一個完整幀上的總體亮度將保持常數(shù)，并且能夠減少運動圖片質(zhì)量的惡化，同時不會使亮度下降(圖1粗點狀輪廓線)。
另一方面，當輸入信號值大于(n-1)/n時，則無法將任何子幀的所有亮度分量分配給其他子幀。例如，在n＝3的情況下，當輸入信號值大于2/3時，第三個子幀的所有亮度分量不能被分配給其他幀。在這種情況下，可以通過將這些子幀的任何一個的亮度分量盡可能多地分配給其他子幀來提高運動圖片質(zhì)量。
由于這些子幀的任何一個的亮度分量不能被分配給處于白色顯示的其他子幀(由于所有子幀的亮度分量為最大值)，因此無法執(zhí)行亮度分布。
在不包含有大量具有極高亮度的像素的自然圖片中(不可能將任何子幀的亮度分量分配到其他子幀)，可以提高運動圖片的運動圖片質(zhì)量，甚至在運動圖片包含有這種像素的情況下也是可以的。
盡管隨著整個屏幕顯示的亮度增加，閃爍趨向于明顯，但是根據(jù)本發(fā)明，對于處于與將刷新率調(diào)為n倍的情況具有相同狀態(tài)的每一個子幀重寫了屏幕顯示，從而能夠抑制閃爍的生成。
通過使用這種結(jié)構(gòu)，能夠抑制最大亮度的下降，并且能夠提高運動圖片質(zhì)量。
在用于將灰度級分配給n個子幀的方法中，使得亮度分量比較集中的子幀的個數(shù)盡可能少，或者亮度分量的源固定。也就是說，優(yōu)選情況下在處理期間，具有最少亮度分量的子幀的個數(shù)保持不變。
用于分配灰度級的具體方法包括一種用于通過將輸入視頻信號乘以根據(jù)每一個子幀號而獲得的放大系數(shù)的方法，以及一種用于通過使用查找表來執(zhí)行灰度級轉(zhuǎn)換的方法。在液晶顯示設(shè)備的情況下，還可以通過這樣的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)該方法，其中在該結(jié)構(gòu)中，改變用于將數(shù)字灰度級信號轉(zhuǎn)換成用于在液晶中寫入的模擬電壓的D/A轉(zhuǎn)換器的參考灰度級電壓。具體的方法并不限于上述方法，并且還可以使用其他能夠根據(jù)上述分配方法獲得結(jié)果的技術(shù)。
從作為分配源的子幀到作為分配目標的子幀的分配數(shù)量不必是一致的。例如，在n＝3的情況下，甚至在被分配給第一個子幀的量增加得多于被分配給第二個子幀的量的情況下，也可以提高運動圖片質(zhì)量。另外，任何子幀都可以作為分配源，用于分配亮度分量。也就是說，這種分配并不限于從第三個子幀到第一和第二個子幀的情況，而且可以執(zhí)行從第一個子幀到第二和第三個子幀的分配，以及從第二個子幀到第一和第三個子幀的分配。不過，所有的連續(xù)運動圖片需要使用固定作為分配源的具有相同標號的子幀來進行處理。
下面來解釋根據(jù)基于上述原理的本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
(第一實施例)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)下面來講述用于在優(yōu)選情況下執(zhí)行本發(fā)明的第一實施例。圖2示出了根據(jù)本實施例的液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)。該液晶顯示設(shè)備包括圖像處理部分11和液晶顯示部分12。圖像處理部分11包括存儲器部分21，用于存儲所輸入的圖片信號，以及數(shù)字圖像處理部分22，用于對所輸入的圖片信號執(zhí)行算術(shù)運算。
液晶顯示部分12包括掃描線驅(qū)動器33、信號線驅(qū)動器34和像素矩陣部分38。像素矩陣部分38包括多個掃描線31、多個信號線32、多個像素35、輔助電容器36以及薄膜晶體管(TFT)37。多個掃描線31和多個信號線32相交。在掃描線31和掃描線32的每一個相交處，經(jīng)由TFT 37連接有像素35。輔助電容器36與每一個像素35并聯(lián)，以便抑制由于像素35的特性波動而引起顯示灰度級的變化。
掃描線驅(qū)動器33控制輸入到多個掃描線31的信號。信號線驅(qū)動器34控制著輸入到多個信號線32的信號。
這里，解釋了從當將數(shù)字信號輸入(控制信號CLK(Hsync，Vsync，數(shù)據(jù)使能(DE))+數(shù)字視頻信號(R，G，B))輸入到圖像處理部分11時開始，到當將圖片顯示在液晶顯示部分12中的這一處理過程。圖像處理部分11對輸入的數(shù)字信號執(zhí)行算術(shù)運算，并且根據(jù)所輸入的控制信號進行控制，并且輸出數(shù)字視頻信號和控制信號給液晶顯示部分12。
從圖像處理部分11輸出到液晶顯示部分12的數(shù)字視頻信號和控制信號分別被分配給掃描線驅(qū)動器33和信號線驅(qū)動器34。信號線驅(qū)動器34根據(jù)所施加給像素35的電壓-亮度特性，以及從所輸入的視頻信號的伽馬特性而獲得的轉(zhuǎn)換特性，將數(shù)字視頻信號轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(D/A轉(zhuǎn)換)。
信號線驅(qū)動器34經(jīng)由TFT 37將被轉(zhuǎn)換成模擬電壓的信號施加給連接到掃描線31的像素35，其中掃描線驅(qū)動器33根據(jù)從圖像處理部分11輸入的數(shù)字視頻信號和控制信號，對掃描線31有選擇地施加ON狀態(tài)電壓。信號線驅(qū)動器34施加給像素35的電壓經(jīng)由像素35被轉(zhuǎn)換成光，以便作為圖像顯示出來。
圖3示出了圖像處理部分11的詳細結(jié)構(gòu)。數(shù)字圖像處理部分22包括計數(shù)器和控制信號生成部分44，用于根據(jù)所輸入的控制信號來控制輸出控制信號的定時，并且用于生成計數(shù)器值；放大因子設(shè)置部分42，用于根據(jù)所輸入的視頻信號和計數(shù)器值來設(shè)置放大因子；緩存43，用于通過在放大因子設(shè)置部分42中的處理時間來延遲視頻信號；以及算術(shù)部分41，用于根據(jù)放大因子設(shè)置部分42設(shè)置的放大因子來對視頻信號執(zhí)行算術(shù)運算。被輸入到數(shù)字圖像處理部分22中的數(shù)字視頻信號經(jīng)由FIFO(圖中未示出)從存儲器部分21輸入和輸出。視頻信號到和從存儲器部分21的寫入和讀出是根據(jù)存儲器控制信號來執(zhí)行的。
(發(fā)明操作)接下來，講述根據(jù)本實施例的液晶顯示設(shè)備的操作。
圖4示出了到和從數(shù)字圖像處理部分22輸入和輸出的每一個信號的時序圖。在將一幀分成n個子幀的情況下，在一幀周期內(nèi)有n個脈沖的垂直同步信號Vsync從計數(shù)器和控制信號生成部分44輸出。計數(shù)器值是表明包括在一幀中的子幀序號的值，并且在Vsync的升點被計數(shù)器和控制信號生成部分44所改變。通過將一幀分成n個子幀，來自存儲器部分21的輸出信號和諸如Hsync和DE等同步信號的輸出定時也被改變?yōu)閹实膎倍。這些控制信號的定時是通過計數(shù)器和控制信號生成部分44來設(shè)置的，正像Vsync中的那樣。
在圖3中輸入到計數(shù)器和控制信號生成部分44的控制信號中，垂直同步信號Vsync在其頻率在計數(shù)器和控制信號生成部分44中被調(diào)制成n倍以后，被作為輸出控制信號的一部分發(fā)送給液晶顯示部分12。其他控制信號在計數(shù)器和控制信號生成部分44進行頻率轉(zhuǎn)換之后，被作為輸出控制信號的一部分發(fā)送給液晶顯示部分12，正像垂直同步信號Vsync中的那樣。
在計數(shù)器和控制信號生成部分44中，還生成了存儲器控制信號，以便根據(jù)同步信號的生成定時，來控制圖像數(shù)據(jù)到/從存儲器部分21的寫入和讀出。
在計數(shù)器和控制信號生成部分44中提供了用于計數(shù)垂直同步信號的輸出的n進制計數(shù)器。計數(shù)器的計數(shù)值是表明一幀中的子幀序號的值，并且被發(fā)送給放大因子設(shè)置部分42。
從存儲器部分21輸出的數(shù)字視頻信號被發(fā)送給放大因子設(shè)置部分42和緩存43。在緩存43中，為了與放大因子設(shè)置部分42的處理結(jié)果同步，輸出被延遲了預定時間(用于計算放大因子a的時間)。
在放大因子設(shè)置部分42中，輸出了根據(jù)輸入信號的RGB值和計數(shù)器值而獲得的放大因子。為了類似地分布每一個顏色分量，對于RGB的任何一個顏色分量，需要使用相同的放大因子。由于這個原因，放大因子設(shè)置部分42從RGB的每一個顏色分量提取出具有最大亮度值的顏色分量，并且參考基于顏色分量的亮度值和計數(shù)器值的查找表(LUT)421來確定放大因子。
圖5示出了通過本實施例中的放大因子設(shè)置部分42來存儲的LUT421的結(jié)構(gòu)。這里，假設(shè)輸入信號值所受的伽馬校正γ＝2.2。假設(shè)對應于白色顯示的最大灰度極值為255個灰度級(8比特)。由于一幀被分成n個子幀，因此當假設(shè)一幀中的最大亮度為1時，可以通過一個子幀來表示的亮度位于0～1/n的范圍內(nèi)。
在RGB的每一個顏色分量的最大值不大于int(255×(1/n)1/2.2)個灰度級的情況下，(其中int(x)表示對x取整數(shù))，或當轉(zhuǎn)換成亮度時小于1/n的情況下，放大因子設(shè)置部分42確定放大因子a，使得所有亮度分量被分配給第一個子幀。
在RGB的每一個顏色分量的最大值不小于int(255×(1/n)1/2.2)+1個灰度級，并且不大于int(255×(2/n)1/2.2)的情況下(若轉(zhuǎn)換成亮度值則不小于1/n和小于2/n)，放大因子設(shè)置部分42確定放大因子a，使得所有亮度分量被分配給第一和第二個子幀。
可選情況下，當RGB的每一個顏色分量的最大值不小于int(255×(n-1/n)1/2.2)+1個灰度級時(若轉(zhuǎn)換成亮度值則不小于(n-1)/n)，放大因子設(shè)置部分42確定放大因子a，使得所有亮度分量被分配，以便使留給第n個子幀的亮度分量盡可能小。
算術(shù)部分41將由放大因子設(shè)置部分42所確定的放大因子a乘以輸入視頻信號的每一個RGB顏色分量，并且將結(jié)果因子(aR，aG，aB)作為數(shù)字視頻信號輸出輸出給液晶顯示設(shè)備12。
在一幀周期內(nèi)，由于在算術(shù)部分41中進行算術(shù)運算之前和之后(換句話說，在數(shù)字視頻輸入信號和數(shù)字視頻輸出信號之間)總體亮度不會發(fā)生改變，因此最大亮度和對比度沒有減少，并且還實現(xiàn)了偽脈沖顯示，結(jié)果，提高了運動圖片質(zhì)量。
這里，假設(shè)當確定上述放大因子a時，為RGB的每一個顏色分量使用了相同的值。這是因為在子幀中亮度分量比例不同的情況下，在顯示運動圖片時生成了假彩色(與期望顯示的顏色不同的顏色)。不過，即使RGB的每一個顏色分量的放大因子不同，也可以獲得提高運動圖片質(zhì)量的效果。
這樣，通過將亮度分量集中在一部分子幀上，而不考慮一幀被分開的個數(shù)n，則提高了運動圖片質(zhì)量，同時不會降低亮度。使用更大的n值，可以更加容易地執(zhí)行0亮度值的顯示，也就是黑色顯示。結(jié)果，可以獲得提高運動圖片質(zhì)量的顯著效果。
下面以n＝3為例來詳細講述根據(jù)本實施例的液晶顯示設(shè)備的操作。
圖6示出了當假設(shè)輸入信號值受到的伽馬校正γ＝2.2時的LUT的值。這里，假設(shè)對應于白色顯示的最大灰度級值為255個灰度級(8比特)。
在RGB的每一個顏色分量的灰度級值至多不超過154個灰度級的情況下(若轉(zhuǎn)換成亮度，則小于1/3)，放大因子設(shè)置部分42確定放大因子a，使得所有亮度分量被分配給第一子幀。
在RGB的每一個顏色分量的灰度級值的最大值不小于155和不大于212個灰度級的情況下(若轉(zhuǎn)換成亮度值則不小于1/3和小于2/3)，放大因子設(shè)置部分42確定放大因子a，使得第三個子幀的亮度分量被分配給第一和第二個子幀。
在RGB的每一個顏色分量的灰度級值的最大值不小于213個灰度級的情況下(若轉(zhuǎn)換成亮度，則不小于2/3)，放大因子設(shè)置部分42確定放大因子a，使得第三個子幀的亮度分量被分配給第一和第二個子幀，以便使留給第3個子幀的亮度分量盡可能小。
算術(shù)部分41將由放大因子設(shè)置部分42確定的放大因子a乘以輸入圖像信號的每一個RGB顏色分量，并且將結(jié)果因子(aR，aG，aB)作為數(shù)字視頻信號輸出輸出給液晶顯示設(shè)備12。
在一幀周期內(nèi)，由于在算術(shù)部分41中進行算術(shù)運算之前和之后(換句話說，數(shù)字視頻輸入信號和數(shù)字視頻輸出信號之間)總體亮度沒有發(fā)生改變，因此最大亮度和對比度沒有減少，并且還實現(xiàn)了偽脈沖顯示，結(jié)果，提高了運動圖片質(zhì)量。
這里，假設(shè)當放大因子設(shè)置部分42確定上述放大因子a時，為RGB的每一個顏色分量使用了相同的值。這是因為在子幀之間亮度比例不同的情況下，在顯示運動圖片時生成了假彩色(與期望顯示的顏色不同的顏色)。不過，即使RGB的每一個顏色分量的放大因子不同，也可以獲得提高運動圖片質(zhì)量的效果。
圖7所示的輸入灰度級是來自存儲器部分21的輸出信號，并且輸出灰度級是來自算術(shù)部分41的輸出。計數(shù)器值是從計數(shù)器和控制信號生成部分44發(fā)送到放大因子設(shè)置部分42的信號，并且放大因子a是放大因子設(shè)置部分42輸出到算術(shù)部分41的信號。計數(shù)器值在Vsync輸出的上升點得到計數(shù)，并且示出了一幀中的子幀序號。
如圖所示，在假設(shè)每幀3次地將RGB灰度級信號輸入到存儲器部分21的情況下，其中每一個顏色分量的灰度級值被設(shè)置為(R，G，B)＝(210，150，72)，在這種情況下輸入信號的最大灰度級值為210。
放大因子a是由放大因子設(shè)置部分42根據(jù)如圖6所示的LUT 421來確定的，結(jié)果為第一個子幀確定a＝1.214，為第二個子幀確定a＝1.191，并且為第三個子幀確定a＝0。
對于RGB的每一個顏色分量，用于確定放大因子a的輸入灰度級值(數(shù)字視頻信號)也從存儲器部分21被輸入到緩存43中。緩存43的延遲時間被設(shè)置為放大因子設(shè)置部分42用于確定放大因子a的時間，并且延遲了預定時間的輸入灰度級值被輸出到算術(shù)部分41。
算術(shù)部分41根據(jù)每一個子幀的放大因子a，為RGB的每一個顏色分量執(zhí)行算術(shù)運算，并且將得到的輸出灰度級值作為數(shù)字視頻輸出的一部分，輸出給液晶顯示部分12。
圖8示出了在通過掃描線驅(qū)動器33和信號線驅(qū)動器34將與使用上述放大因子a計算得到的輸出灰度級值相對應的電壓施加到像素35上這種情況下的時間-亮度特性。
在假設(shè)將視頻信號γ＝2.2進行輸入和對在算術(shù)部分41中進行算術(shù)運算之前和之后的R亮度分量進行比較的情況下，可以看出在處理之前，(210/255)2.2＝0.652，而在處理之后，1/3×(255/255)2.2+1/3×(250/255)2.2＝0.652，表明在算術(shù)部分41的處理之前和之后，總體亮度沒有發(fā)生改變。另外，放大因子為0的第三個子幀屬于黑色顯示，因此能夠提高運動圖片質(zhì)量。
這樣，根據(jù)本實施例的液晶顯示設(shè)備能夠提高運動圖片質(zhì)量，同時不會降低亮度。
盡管這里講述了幾個例子，其中在亮度轉(zhuǎn)換的情況下，1/3和2/3的值被用作為范圍下限，以用于確定放大因子，但是在使用這些值作為范圍上限的情況下可以獲得同樣的效果。
(第二實施例)下面來講述用于在優(yōu)選情況下執(zhí)行本發(fā)明的第二實施例。與在根據(jù)第一實施例的液晶顯示設(shè)備一樣，根據(jù)本實施例的液晶顯示設(shè)備包括圖像處理部分11和液晶顯示部分12。
圖9示出了根據(jù)本實施例的液晶顯示設(shè)備的圖像處理部分11的結(jié)構(gòu)。在本實施例中，數(shù)字圖像處理部分22A不包括算術(shù)部分41和緩存43，而且包括灰度級轉(zhuǎn)換部分45。
在本實施例中，從計數(shù)器和控制信號生成部分44輸出的計數(shù)值和從存儲器部分21輸出的數(shù)字視頻信號(輸入的灰度級值)被輸入到灰度級轉(zhuǎn)換部分45。
在灰度級轉(zhuǎn)換部分45中，參考如圖10所示的基于數(shù)字視頻信號的輸入灰度級值和計數(shù)值的LUT 451，并且相應的值作為數(shù)字視頻信號輸出的一部分被輸出到液晶顯示部分12。如圖10所示的LUT對應于n＝3的情況，也就是當將一幀時分成三個子幀的情況。
在本實施例中，由于在圖像處理部分11中沒有放大器(算術(shù)部分41)，因此與第一實施例相比，能夠減少圖像處理部分11的電路規(guī)模。
在上述結(jié)構(gòu)中，提高了運動圖片質(zhì)量，同時沒有降低亮度，因此減少了邊緣模糊。
在本實施例中，由于根據(jù)每一個顏色分量的灰度級值，參考了LUT，而沒有從RGB的每一個顏色分量提取出具有最大灰度級值的顏色分量，因此無法像根據(jù)根據(jù)第一實施例的液晶顯示設(shè)備那樣達到防止假顏色的效果。不過，由于在根據(jù)本實施例的液晶顯示設(shè)備中，在白色和黑色顯示中不存在假顏色，因此可以獲得與在根據(jù)第一實施例的液晶顯示設(shè)備中同樣的運動圖片質(zhì)量。
這樣，根據(jù)本實施例的液晶顯示設(shè)備能夠提高運動圖片質(zhì)量，而其結(jié)構(gòu)要比根據(jù)第一實施例的液晶顯示設(shè)備的簡單，同時不會降低亮度。
(第三實施例)在數(shù)字視頻信號輸入為8比特的情況下，上述第一和第二個實施例能夠使所提供的在轉(zhuǎn)換灰度級或確定放大因子時所引用的LUT具有對應于256個灰度級的記錄(也就是說，與數(shù)字視頻信號輸入的灰度級具有相同個數(shù))。
不過，在這種結(jié)構(gòu)中，為了將LUT 421和451存儲在放大因子設(shè)置部分42或灰度級轉(zhuǎn)換部分45中，需要256×(用于一個灰度級的LUT所需的比特數(shù))這么大的存儲器容量。因此，在本實施例中，講述了用于減小用于存儲LUT的存儲器容量的結(jié)構(gòu)。
與在第一實施例中的一樣，根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示設(shè)備包括圖像處理部分11和液晶顯示部分12。
圖11示出了根據(jù)本實施例的液晶顯示設(shè)備的圖像處理部分11的結(jié)構(gòu)。在本實施例中，圖像處理部分11與根據(jù)第一實施例的液晶顯示設(shè)備的一樣，并且包括存儲器部分21和數(shù)字圖像處理部分22B。不過，在該實施例中，由數(shù)字圖像處理部分22B的放大因子設(shè)置部分42A所存儲的LUT 421A在數(shù)值上不同于由根據(jù)第一實施例的液晶顯示設(shè)備的數(shù)字圖像處理部分22的放大因子設(shè)置部分42所包括的LUT 421。盡管這里講述了具有與根據(jù)第一實施例的液晶顯示設(shè)備中一樣的數(shù)字圖像處理部分的結(jié)構(gòu)，但是這種結(jié)構(gòu)可以包括與在根據(jù)第二實施例的液晶顯示設(shè)備中一樣的數(shù)字圖像處理部分。在這種情況下，LUT存儲在灰度級轉(zhuǎn)換部分45中。
圖12示出了由本實施例的放大因子設(shè)置部分42A所存儲的LUT421A。LUT對應于n＝3，也就是通過將一幀時分成三個子幀來執(zhí)行處理的情況。在LUT 421A中，這些記錄是由三個灰度級區(qū)域構(gòu)成的，其中包括0～154個灰度級的區(qū)域，其中最大灰度級小于白色的1/3；155～212個灰度級的區(qū)域，其中最大灰度級不小于白色的1/3和小于白色的2/3；以及213～255個灰度級的區(qū)域，其中最大灰度級不小于白色的2/3，并且在每一個灰度級區(qū)域中參考的是相同的值。這些值與對應于如圖7所示的第一實施例中的LUT 421中的每一個灰度級區(qū)域中的最大灰度級值的值相同，也就是154個灰度級、212個灰度級和255個灰度級。
盡管由根據(jù)本實施例的液晶顯示設(shè)備所使用的LUT 421A的數(shù)據(jù)量，與根據(jù)第一和第二實施例的液晶顯示設(shè)備所使用的LUT 421和451的數(shù)據(jù)量相比極其得小，甚至當使用LUT 421A時，在超過255個灰度級的算術(shù)部分41中沒有計算結(jié)果的情況下也可以分配亮度分量。
這樣，本實施例的液晶顯示設(shè)備能夠在不降低亮度的情況下提高運動圖片質(zhì)量，并且進而能夠?qū)?zhí)行處理以提高運動圖片質(zhì)量所需的存儲器容量(用于存儲LUT的存儲器容量)減少到小于根據(jù)第一和第二實施例的液晶顯示設(shè)備的存儲器容量。
(第四實施例)下面來講述用于在優(yōu)選情況下執(zhí)行本發(fā)明的第四實施例。根據(jù)本實施例的液晶顯示設(shè)備包括圖像處理部分11和液晶顯示部分12，像第一實施例中的那樣。
圖13示出了為根據(jù)本實施例的液晶顯示設(shè)備提供的圖像處理部分11的結(jié)構(gòu)。盡管為根據(jù)本實施例的液晶顯示設(shè)備提供的圖像處理部分11幾乎與如圖3所示的第一實施例的一樣，但是數(shù)字圖像處理部分22的結(jié)構(gòu)是不同的。本實施例中的數(shù)字圖像處理部分22包括有相加值設(shè)置部分50，而不是放大因子設(shè)置部分42。
相加值設(shè)置部分50根據(jù)從存儲器部分21輸入的每一個顏色分量R，G，B，以及從計數(shù)器和控制信號生成部分44輸入的計數(shù)值，輸出對于每一個顏色分量來說都不同的相加值aR、aG和aB。
相加值設(shè)置部分50從RGB的每一個顏色分量提取具有最大灰度級值的顏色分量，并且參考基于灰度級值和顏色分量的計數(shù)值的LUT501來確定相加值。因此，每一個顏色分量的相加值的比例與從存儲器部分21輸入的每一個顏色的灰度級值的幅度比例相同。
盡管算術(shù)部分41執(zhí)行用于在第一實施例中將從放大因子設(shè)置部分42輸出的放大因子a分別乘以從緩存43輸出的每一個顏色的灰度級值的處理，但是在本實施例中，算術(shù)部分41執(zhí)行用于將從相加值設(shè)置部分50輸出的每一個顏色分量的相加值與從緩存43輸出的每一個顏色分量的灰度級值相加的處理。
由于其他結(jié)構(gòu)和操作與第一實施例中的一樣，因此忽略了重復的解釋。
在本實施例中，在一幀周期內(nèi)，由于在算術(shù)部分41中進行算術(shù)運算之前和之后(換句話說，在數(shù)字視頻輸入信號和數(shù)字視頻輸出信號之間)總體亮度沒有改變，因此最大亮度和對比度沒有下降，并且還實現(xiàn)了偽脈沖顯示，結(jié)果，提高了運動圖片質(zhì)量。
(第五實施例)在上述第一至第四實施例中，講述了一幀被時分成任意n個幀(n為任意自然數(shù))的情況，換句話說，即液晶顯示設(shè)備的驅(qū)動頻率為視頻頻率的自然倍數(shù)的情況。不過，由于本發(fā)明適用于驅(qū)動頻率不為自然數(shù)的倍數(shù)的情況，在第五實施例中，解釋了驅(qū)動頻率是f2并且圖像頻率是f1(f2＞f1)的情況。
圖14示出了根據(jù)本實施例的液晶顯示設(shè)備。該液晶顯示設(shè)備包括圖像處理部分11A和液晶顯示部分12，像在根據(jù)第一實施例的液晶顯示設(shè)備中的那樣。不過，在本實施例中，圖像處理部分11A包括有在數(shù)字圖像處理部分22D的前一級中的幀率轉(zhuǎn)換部分23。
幀率轉(zhuǎn)換部分23轉(zhuǎn)換所輸入的視頻信號的幀率，并且將被轉(zhuǎn)換信號輸出到數(shù)字圖像處理部分22D。
接下來，講述了數(shù)字圖像處理部分22D的結(jié)構(gòu)。圖15示出了該實施例中的圖像處理部分11A的結(jié)構(gòu)。數(shù)字圖像處理部分22D包括算術(shù)部分41、放大因子設(shè)置部分42、緩存43和計數(shù)器和控制信號生成部分44，與第一實施例中的一樣。不過，在本實施例中，控制信號和數(shù)字視頻信號輸入不是由存儲器部分21輸出，而是由幀率轉(zhuǎn)換部分23輸出，并且被輸入到數(shù)字圖像處理部分22D。在本實施例中，寫信息到存儲器部分21和從中讀信息不是受到計數(shù)器和控制信號生成部分44的控制，而是受到幀率轉(zhuǎn)換部分23的控制。
下面參考圖16和17來解釋幀率轉(zhuǎn)換部分23和數(shù)字圖像處理部分22D的操作。
圖16為一圖形，示出了在f2＝2.5×f1的條件下輸入到幀率轉(zhuǎn)換部分23的視頻信號，以及從幀率轉(zhuǎn)換部分23輸出到數(shù)字圖像處理部分22D的視頻信號。橫軸表示時間，并且?guī)瑘D片F(xiàn)在隨時改變。圖形的上部示出了輸入端視頻信號的幀圖片的時間序列，并且?guī)瑘D片的改變?yōu)镕1、F2、F3，……。另一方面，該圖的下部表示輸出端視頻信號的幀圖片的時間序列，并且?guī)瑘D片的改變?yōu)镕1’、F2’、F3’，……。輸入的幀圖片F(xiàn)1和輸出的幀圖片F(xiàn)1’是同一時刻的圖像。
在共用幀率轉(zhuǎn)換中，需要在作為輸出周期的每一個1/f2周期輸出幀圖片F(xiàn)’。另一方面，在根據(jù)本實施例的液晶顯示設(shè)備中，在作為輸出周期整數(shù)倍的每一個周期，也就是每一個n/f2周期，輸出了幀圖片F(xiàn)’。
在如圖16所示的例子中，為每一個2/f2生成了幀圖片F(xiàn)’，并且對于其中沒有生成幀圖片F(xiàn)’的幀圖片，前一幀的圖像被作為原樣輸出。此時，從幀率轉(zhuǎn)換部分23輸出的幀圖像的時間序列為F1’、F1’、F2’、F2’，F(xiàn)3’、F3’、……，使得在多個幀中輸出了同一幅圖像。換句話說，圖像轉(zhuǎn)換與執(zhí)行f’2＝1.25×f1的幀率轉(zhuǎn)換具有同樣的意思。不過，一幅圖像在f’2的周期內(nèi)被多次輸出。
盡管在幀率轉(zhuǎn)換中，轉(zhuǎn)換處理的算術(shù)運算隨著轉(zhuǎn)換放大因子的增加而變得復雜，但是在本實施例中，轉(zhuǎn)換放大因子被抑制得比較小，因此在幀率轉(zhuǎn)換中的轉(zhuǎn)換放大因子可以比較小。
圖17為一圖形，示出了輸入到數(shù)字視頻信號處理部分22D的視頻信號以及從數(shù)字圖像處理部分22D輸出的視頻信號。橫軸表示時間，并且?guī)瑘D片F(xiàn)隨時改變。在輸入端視頻信號的幀圖片的時序如圖的上部所示，并且輸出端視頻信號的幀圖片的時序如圖的下部所示。
這里執(zhí)行的處理與第一實施例中所述的處理一樣。也就是說，在所示的例子中，由于先后兩幀同樣的圖像被輸入到數(shù)字圖像處理部分22D中，因此數(shù)字圖像處理部分22D將2/f2視為第一個子幀，并且將1/f2視為第二個子幀，以便執(zhí)行灰度級分配。結(jié)果，第二個子幀的亮度分量被盡可能多地分配給第一個子幀，以便獲得像F”1、F1、F”2、F2、F”3、F3、……的輸出幀的時序。
如上所述，在驅(qū)動頻率為f2并且視頻頻率為f1(f2＞f1)的情況下，在幀率轉(zhuǎn)換部分23中執(zhí)行了f2/nf1倍的頻率轉(zhuǎn)換，并且一幀被認為是時分成n個子幀，以便在數(shù)字圖像處理部分22D中對其進行灰度級分配。因此，甚至在一幀的分割個數(shù)為任意正數(shù)的情況下，也可以在不降低亮度的情況下提高運動圖片質(zhì)量。
這樣，就可以獲得本發(fā)明的效果，假定驅(qū)動頻率高于視頻頻率，并且一幀可以被時分成任意個子幀。
(第六實施例)上述第一至第五實施例是在組成一幀的每一個子幀周期相同的情況下講述的。不過，本發(fā)明可以應用于組成一幀的每一個子幀周期不相同的情況(換句話說，即一幀沒有被等時地分成具有相同時間周期的子幀)，第六實施例是在組成一幀的每一個子幀周期不相同的情況下講述的。
根據(jù)本實施例的液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)與第一實施例的一樣。不過，計數(shù)器和控制信號生成部分44的運算頻率不同于在第一實施例中的頻率，并且由放大因子設(shè)置部分42所使用的用于確定放大因子a的LUT 423也不同于在第一實施例中的LUT 421。
圖18示出了在根據(jù)本實施例的液晶顯示設(shè)備中的液晶顯示部分12的像素35中顯示圖片的情況下的時序圖。這里，假設(shè)一幀被時分成兩個子幀，并且第一個子幀周期與第二個子幀周期的比例為2∶1(第一個子幀周期為第二個子幀周期的兩倍)。
以視頻頻率f輸入到圖像處理部分11的數(shù)字視頻信號，在臨時存儲在存儲器部分21中之后，被以用于處理第二個子幀(具有更短時間周期的子幀)的驅(qū)動頻率(也就是視頻頻率的三倍)輸入到數(shù)字圖像處理部分22中。
此時，同一圖像的視頻信號在兩個子幀周期期間被輸入到數(shù)字圖像處理部分22，與在上述每一個實施例中的一樣。
由于第一個子幀的時間周期的長度為第二個子幀的兩倍，因此第一個子幀中的數(shù)字視頻信號在第一個子幀的前半個周期中結(jié)束，因此在第一個子幀的后半個周期中無效。數(shù)字圖像處理部分22在無效周期期間沒有從存儲器部分21中讀出數(shù)字視頻信號。
在每一個子幀的開始，Vsync以脈沖模式被輸出。此時，在第一個子幀周期期間，寫入像素35的灰度級值的保持周期為第二個子幀周期的兩倍。
因此，當RGB的任何一個顏色分量的最大灰度級值不大于212灰度級時(若轉(zhuǎn)換成亮度則小于2/3)，第二個子幀的所有亮度分量被分配給第一個子幀。
當任何一個顏色分量的最大灰度級值不小于213灰度級時(若轉(zhuǎn)換成亮度則不小于2/3)，執(zhí)行的亮度分配使得留在第二個子幀中的亮度分量盡可能小。
圖19示出了放大因子設(shè)置部分42在根據(jù)這種規(guī)則來分配亮度分量時所參考的LUT 423的結(jié)構(gòu)。在本實施例中，由于將一幀分成兩個子幀，因此LUT是由小于將一幀分成三個子幀的情況下的數(shù)據(jù)量組成。
圖20示出了被寫入像素35中的視頻信號的時間-亮度特性，作為執(zhí)行本實施例中所述的數(shù)據(jù)處理的結(jié)果。由于第二個子幀的亮度分量被分配給第一個子幀，因此在第二個子幀周期中執(zhí)行了黑色顯示，并且實現(xiàn)了偽脈沖顯示。
這樣，甚至在組成一幀的每一個子幀的時間周期的長度互不相同的情況下，也可以提高運動圖片質(zhì)量，而不會降低亮度。
(第七實施例)
在上述每一個實施例中，講述的液晶顯示設(shè)備中都是通過對數(shù)字視頻信號進行算術(shù)處理和灰度級轉(zhuǎn)換，在沒有降低亮度的情況下提高了運動圖片質(zhì)量。
在本實施例中，講述的結(jié)構(gòu)通過改變液晶顯示設(shè)備的D/A轉(zhuǎn)換器的參考灰度級電壓，在沒有降低亮度的情況下提高了運動圖片質(zhì)量。
圖21示出了根據(jù)本實施例的液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)。該液晶顯示設(shè)備與根據(jù)第一實施例的液晶顯示設(shè)備的一樣，除了它進一步包括參考灰度級信號生成部分13以外。
在本實施例中，來自數(shù)字圖像處理部分22E的輸出不僅被發(fā)送到液晶顯示部分12，而且被發(fā)送到參考灰度級信號生成部分13。來自參考灰度級信號生成部分13的輸出被發(fā)送到包括在信號線驅(qū)動器34A中的D/A轉(zhuǎn)換器14。
圖22示出了數(shù)字信號處理部分22E的結(jié)構(gòu)，以及用于將數(shù)字信號處理部分22E連接到其他功能部分的狀況。數(shù)字信號處理部分22E與第一實施例的數(shù)字信號處理部分22相同，只是沒有包括算術(shù)部分41。在本實施中，從放大因子設(shè)置部分42B輸出的放大因子數(shù)據(jù)被發(fā)送到參考灰度級信號生成部分13。來自緩存43的輸出也被發(fā)送到D/A轉(zhuǎn)換器14。
在本實施例中，對用于提高運動圖片質(zhì)量的灰度級分配的處理是由D/A轉(zhuǎn)換器14來執(zhí)行的。參考灰度級信號生成部分13根據(jù)從放大因子設(shè)置部分42B輸入的放大因子數(shù)據(jù)來設(shè)置參考灰度級電壓。
參考灰度級電壓包括輸出電壓V1、V2、……、Vn，它們是在當根據(jù)一定參考電壓將灰度級值D1、D2、…、Dn輸入到D/A轉(zhuǎn)換器14時獲得的。在如圖23所示的D/A轉(zhuǎn)換器14中，根據(jù)由參考灰度級信號生成部分13生成的參考灰度級電壓，將輸入的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成電壓輸出。當輸入不同于參考灰度級值的灰度級值時，D/A轉(zhuǎn)換器14通過插值方法(插值)確定出輸出電壓。
例如，當從放大因子設(shè)置部分42B輸出的放大因子數(shù)據(jù)為1.202倍時，參考灰度級信號生成部分13確定參考灰度級電壓，以便將對應于輸入灰度級值的輸出亮度的1.202倍亮度的輸出電壓進行輸出。
在D/A轉(zhuǎn)換器14中，根據(jù)改變的參考灰度級電壓，將從緩存43輸出的信號轉(zhuǎn)換成模擬電壓，并且將其發(fā)送到像素35。
在本實施例中，由于參考灰度級信號生成部分13根據(jù)從放大因子設(shè)置部分42B輸出的放大因子數(shù)據(jù)來改變參考灰度級電壓，則從D/A轉(zhuǎn)換器14輸出與算術(shù)部分41在第一實施例中那樣執(zhí)行灰度級分配的情況下具有的相同的灰度級電壓。
下面講述了將圖片幅度翻倍的處理(也就是亮度翻倍)，作為圖像處理的一個具體例子。盡管在上述每一個實施例中，圖片幅度是通過在數(shù)字信號處理部分22中執(zhí)行數(shù)字圖像處理而改變的，但是在本實施例中，產(chǎn)生的參考電壓使得在從放大因子設(shè)置部分42B接收用于“使亮度加倍”信號的參考灰度級信號生成部分13中輸入信號的亮度翻倍，以便將其輸出到D/A轉(zhuǎn)換器14。因此，獲得了與執(zhí)行用于使數(shù)字圖像信號處理值的值翻倍的處理的情況下相同的輸出。
圖24示出了本實施例中的參考灰度級信號生成部分13的實例結(jié)構(gòu)。參考灰度級信號生成部分13包括多個D/A轉(zhuǎn)換器(DAC)14和數(shù)字信號生成部分15。數(shù)字信號生成部分15根據(jù)從放大因子設(shè)置部分42B發(fā)送出來的信號，將對應于參考灰度級電壓V1～V9的值的數(shù)字信號輸出到D/A轉(zhuǎn)換器14。D/A轉(zhuǎn)換器14根據(jù)從數(shù)字信號生成部分15發(fā)送出來的信號，輸出對應于從緩存43輸入的信號的模擬電壓。
通過執(zhí)行上述處理，D/A轉(zhuǎn)換器14能夠為由放大因子設(shè)置部分42B輸出的任意轉(zhuǎn)換信號生成期望參考灰度級電壓。
這里，放大因子設(shè)置部分42B能夠為每一個像素35獲得最大灰度級，并且參考灰度級信號生成部分13使用點時鐘(用于發(fā)送一個像素數(shù)據(jù)的時鐘)來改變參考灰度級電壓。
另一方面，如圖25所示，通過拿發(fā)送給放大因子設(shè)置部分42B的最大灰度級值來作為一幀全屏顯示的最大灰度級值，也可以使參考灰度級信號生成部分13一幀一幀地來改變參考灰度級電壓。
這樣，通過改變施加給像素的參考電壓，而不是通過對視頻信號進行數(shù)字處理，就可以提高運動圖片質(zhì)量，同時不會降低亮度。
(第八實施例)在上述每一個實施例中，講述的操作是在施加給液晶顯示設(shè)備的像素響應周期比子幀周期短的情況下。在本實施例中，解釋的是像素的響應周期比子幀周期長的情況。
圖26示出了根據(jù)本實施例的液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)。圖像形成設(shè)備包括圖像處理部分11和液晶顯示部分12，與在第一實施例中的一樣。盡管在本實施例中，圖像處理部分11幾乎與第二實施例的一樣，但是數(shù)字圖像處理部分22F包括過驅(qū)動部分46，而不是灰度級轉(zhuǎn)換部分45。過驅(qū)動部分46根據(jù)前一子幀的視頻信號和當前子幀的視頻信號，參考LUT 461來執(zhí)行用于確定輸出灰度級值的處理。
來自存儲器部分21的Xold和Xnew(X＝R，G，B)兩種信號被輸入到過驅(qū)動部分46。這里，Xnew是當前子幀的灰度級信號，而Xold是同一像素中前一子幀的子幀信號。
來自計數(shù)器和控制信號生成部分44的子幀個數(shù)作為計數(shù)值被發(fā)送到過驅(qū)動部分46，這與上述每一個實施例中的一樣。另外，當前子幀的灰度級信號以外，來自存儲器部分21的前一子幀的子幀灰度級信號也被輸入到過驅(qū)動部分46。過驅(qū)動部分46使用LUT 461，根據(jù)輸入的子幀數(shù)和輸入的灰度級信號來執(zhí)行灰度級轉(zhuǎn)換，這與第二實施例中的一樣。接著，根據(jù)通過灰度級轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換之前的灰度級值而獲得的灰度級值來執(zhí)行灰度級轉(zhuǎn)換(過驅(qū)動處理)，以便一子幀周期之后的灰度級值到達對當前子幀進行灰度級轉(zhuǎn)換之后的灰度級值。這里，考慮到液晶的響應時間，過驅(qū)動處理執(zhí)行灰度級轉(zhuǎn)換，使亮度分量在一幀周期期間到達期望值。
具體來說，過驅(qū)動處理指的是這種處理，即在液晶顯示部分12的像素35的顯示灰度級如圖27A所示從64灰度級改變到192灰度級的情況下，灰度級值的改變?yōu)?4、224、192、……，而一般的灰度級值的改變?yōu)?4、192、192、……。也就是說，在過驅(qū)動處理的方法中，在增加灰度級值的情況下當生成的灰度級值大于原始灰度級值時，小于原始灰度級值的值被輸入到該像素。
由于通過執(zhí)行如圖27B所示的過驅(qū)動處理縮短了到達期望中間灰度級值的時間，因此執(zhí)行顯示時就像液晶的響應時間被縮短了。不過，在將灰度級改變到最大灰度級和最小灰度級(用8比特表示的話，就是0灰度級(黑)和255灰度級(白))的情況下，不可能將大于(或小于)原始灰度級值的灰度級輸入給像素，并且從而無法執(zhí)行過驅(qū)動處理。
這里，在設(shè)計液晶顯示設(shè)備中，通過考慮由白至黑或由黑至白哪一個響應時間更快，優(yōu)選情況下要改變用于進行灰度級轉(zhuǎn)換的LUT461。例如，一般地，在一般的白色TN(扭轉(zhuǎn)向列)液晶的情況下，由白至黑的響應時間比由黑至白的響應時間快。此時，在從幾乎為黑的第三個子幀到后續(xù)子幀的第一個子幀的響應中，到中間灰度級的響應裕度比到白色的響應裕度大。因此，在這種情況下，優(yōu)選情況下使用LUT 461，它將最大灰度級分配給了第二幀，如圖28所示。
圖29A示出了在將最大灰度級分配給第一個字幀情況下的響應波形，并且圖29B示出了使用如圖28所示的LUT的本實施例中的響應波形。這些波形是在每一個子幀的灰度級值為255、192和0的情況下的例子。這里，假設(shè)在灰度級值增加的情況下(從0到255灰度級的響應)液晶的響應時間大于在灰度級值減少的情況下(從255到0灰度級的響應)液晶的響應時間。
如圖29A所示，當將灰度級值255分配給第一個子幀，將灰度級值192分配給第二個子幀，并且將灰度級值0分配給第三個子幀時，需要液晶在第一個子幀周期期間響應從最小灰度級值0到最大灰度級值255。而且，由于在這種情況下原始灰度級值為最大灰度級，因此無法執(zhí)行過驅(qū)動處理。因此，在遞增灰度級值時液晶的響應速度較低的情況下，在第一個子幀周期期間沒有完成液晶的響應，結(jié)果在一幀周期內(nèi)總體亮度就會不夠。
另一方面，如圖29B所示，當將灰度級值192分配給第一個子幀，將灰度級值255分配給第二個子幀，并且將灰度級值0分配給第三個子幀時，需要液晶在第一個子幀周期期間僅響應從0到192的灰度級變化，并且進而可以通過過驅(qū)動處理來縮短響應時間。盡管需要液晶在第二個子幀周期期間響應從192到255的灰度級變化，但是灰度級變化的范圍小于第一個子幀中的變化范圍，因此在第二個子幀周期期間不需要執(zhí)行過驅(qū)動處理就能夠完成響應。
這里，雖然講述了增加灰度級值時的響應比減少灰度級值時的響應慢的情況，但是相反，在增加灰度級值時的響應較快的情況下，通過避免在將子幀用作為用于分配灰度級值的源之前將高灰度級值分配給該子幀，可獲得相同效果。
根據(jù)液晶的響應速度將LUT 461應用于液晶顯示設(shè)備，在過驅(qū)動處理中提供了一個裕度，以防止降低亮度。
這樣，甚至在顯示元件的響應時間大于子幀周期的情況下，通過使用過驅(qū)動處理來提高顯示元件的響應速度，也可以在不降低亮度的情況下來提高運動圖片質(zhì)量。
上述每一個實施例都是本發(fā)明的優(yōu)選實施的例子，并且本發(fā)明并不限于這些實施例。
例如，盡管在上述每一個實施例中，解釋了獨立使用顯示設(shè)備驅(qū)動方法的情況(將對應于黑色的信號輸出到像素的方法)，但是甚至在結(jié)合閃爍背光和使用電子快門等類似方法來實施該方法的情況下，也能夠獲得與上述情況中一樣的效果。
因此，可以對本發(fā)明進行各種修正。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理方法，其中一幀周期的視頻信號被時分成多個子幀，并且其中預定子幀的視頻信號的亮度分量的至少一部分被分配給亮度分量不飽和的其他子幀的視頻信號。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像處理方法，其中所述視頻信號是表示顯示元件輸出電平的灰度級信號，并且其中所述子幀的視頻信號的灰度級值被分配給其他子幀的視頻信號。
3.如權(quán)利要求1所述的圖像處理方法，其中在亮度分量的分配之前和之后，一幀周期的總體亮度沒有改變。
4.如權(quán)利要求1所述的圖像處理方法，其中對于組成彩色圖像的多個顏色分量的任何視頻信號，預定子幀的視頻信號的亮度分量的至少一部分以與具有最大總體亮度的顏色分量的比例一樣的比例、被分配給亮度分量不飽和的其他子幀的視頻信號。
5.一種用于以對應于輸入視頻信號的亮度來在顯示元件中以預定周期顯示光的保持型顯示設(shè)備的驅(qū)動方法，其中用于一幀周期的視頻信號被時分成多個子幀，其中預定子幀的視頻信號的亮度分量的至少一部分被分配給亮度分量不飽和的其他子幀的視頻信號，并且其中其亮度對應于被分配了亮度分量的每一個子幀的視頻信號的光在每一個子幀周期通過所述顯示元件顯示出來。
6.如權(quán)利要求5所述的保持型顯示設(shè)備的驅(qū)動方法，其中所述視頻信號是表示所述顯示元件的輸出電平的灰度級信號，并且其中所述預定子幀的視頻信號的灰度級值被分配給其他子幀的視頻信號。
7.如權(quán)利要求5所述的保持型顯示設(shè)備的驅(qū)動方法，其中在亮度分量的分配之前和之后一幀周期的總體亮度沒有改變。
8.如權(quán)利要求5所述的保持型顯示設(shè)備的驅(qū)動方法，其中所述視頻信號是由多個顏色分量組成的彩色視頻信號，并且其中對于每一個顏色分量來說，預定子幀的視頻信號的亮度分量的至少一部分以與具有最大總體亮度的顏色分量的比例一樣的比例、被分配給亮度分量不飽和的其他子幀的視頻信號。
9.一種顯示設(shè)備，包括圖像處理裝置，用于在對所輸入的視頻信號進行圖像處理之后，將所輸入的視頻信號作為灰度級信號進行輸出；以及顯示裝置，用于以對應于從所述圖像處理裝置輸出的灰度級信號的亮度，來執(zhí)行圖片顯示。所述圖像處理裝置包括用于將一幀的視頻信號時分成多個子幀的裝置；以及用于指定每一個時分子幀序號的裝置，該序號被分配給一幀中的每一個子幀；以及灰度級轉(zhuǎn)換裝置，用于為所述每一個子幀生成灰度級信號，以便將預定子幀的視頻信號的亮度分量的至少一部分分配給亮度分量不飽和的其他子幀的視頻信號。
10.如權(quán)利要求9所述的顯示設(shè)備，其中所述灰度級轉(zhuǎn)換裝置通過執(zhí)行四則基本運算或參考查找表，將預定子幀的視頻信號的亮度分量的至少一部分分配給亮度分量不飽和的其他子幀的視頻信號。
11.一種顯示設(shè)備，包括灰度級電壓生成裝置，用于根據(jù)輸入的視頻信號生成灰度級電壓信號，并且用于輸出灰度級電壓信號；以及顯示裝置，用于以對應于所述灰度級電壓信號的亮度來執(zhí)行屏幕顯示，所述顯示設(shè)備進一步包括用于將一幀視頻信號時分成多個子幀的裝置；以及用于指定每一個時分子幀的視頻信號的序號的裝置，該序號被分配給一幀中的每一個子幀；以及用于改變參考值從而使得所述灰度級電壓生成裝置生成所述灰度級電壓信號的裝置，以便將預定子幀的視頻信號的亮度分量的至少一部分分配給亮度分量不飽和的其他子幀的視頻信號。
12.如權(quán)利要求9所述的顯示設(shè)備，其中所述視頻信號是由多個顏色分量組成的彩色視頻信號，并且其中對于每一個顏色分量，將預定子幀的視頻信號的亮度分量的至少一部分以與具有最大總體亮度的顏色分量的比例一樣的比例、被分配給亮度分量不飽和的其他子幀的視頻信號。
13.如權(quán)利要求9所述的顯示設(shè)備，其中在亮度分量的分配之前和之后一幀周期的總體亮度沒有改變。
14.一種顯示設(shè)備，包括圖像處理裝置，用于在對所輸入的視頻信號進行圖像處理之后，將所輸入的視頻信號作為灰度級信號進行輸出；以及顯示裝置，用于以對應于從所述圖像處理裝置輸出的灰度級信號的亮度來執(zhí)行圖片顯示，其中所述圖像處理裝置對所述輸入的視頻信號執(zhí)行如權(quán)利要求1所述的圖像處理方法。
15.一種顯示設(shè)備，用于根據(jù)如權(quán)利要求5所述的保持型顯示設(shè)備的驅(qū)動方法來執(zhí)行圖片顯示。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種保持型顯示設(shè)備的圖像處理方法，該顯示設(shè)備的驅(qū)動方法，以及由該方法所驅(qū)動的顯示設(shè)備，用于在不降低最大亮度和對比度的情況下來提高運動圖片質(zhì)量。在將一幀分成子幀的圖像處理方法中，一定子幀的亮度分量被分配給其他子幀，以便生成其亮度分量高于一幀中平均值的子幀，以及其亮度分量低于一幀中平均值的子幀，結(jié)果，在一幀周期期間，亮度量在進行亮度分量的分配之前和之后保持不變。
文檔編號G02F1/13GK1822086SQ20051000944
公開日2006年8月23日 申請日期2005年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月16日
發(fā)明者宮坂大吾, 今井雅雄 申請人:日本電氣株式會社