CN101523473A - 图像显示装置 - Google Patents

Abstract

单纯二倍速化处理电路(60)以帧为单位以两倍的速度将视频信号V1重复两次而输出。分时灰度处理电路(50)进行将一帧期间的亮度分配给前半和后半的两个子帧期间用的灰阶变换。过冲处理电路(40)对视频信号进行强调信号的时间变化用的灰阶变换。驱动电路(20)利用在上述三个电路中进行处理后的视频信号V2驱动液晶显示元件31。可以在该电路结构中增加帧插补处理电路，也可以将单纯二倍速化处理电路(60)替换成帧插补处理电路。从而，在弥补显示元件的响应速度不够的同时，可以改善动态图像显示性能。

Description

图像显示装置

技术领域

本发明涉及液晶显示装置和电致发光显示装置等图像显示装置。

背景技术

液晶显示装置等图像显示装置中，在显示动态图像时，存在不同显示亮度的边界部看不清楚的问题。这种动态图像显示性能的恶化有以下两个主要原因。第一原因在于，显示元件的响应速度比视频的一帧期间要慢。作为弥补这种显示元件响应速度不够的技术，已知有过冲驱动(也称为过驱动)。所谓过冲驱动的方法，是指根据视频信号的灰阶的变化方向(上升或下降)，施加比得到所希望的灰阶用的电压要高或要低的电压，从而强制地高速驱动显示元件。关于过冲驱动，在例如专利文献1中已有揭示。

第二原因在于，使用在视频的整个一帧期间内亮度都几乎保持一定的保持型显示元件。关于这一点，专利文献2中揭示了在具备保持型显示元件的图像显示装置中，显示动态图像时，因观察者的视线跟踪而发生动态图像模糊。为了防止这种动态图像模糊，只要缩短显示元件的保持时间即可，作为具体的方法，已知有缩短视频的一帧期间的帧插补驱动、和接近CRT那样的脉冲型发光的分时灰度驱动(疑似脉冲驱动)。关于使用运动向量的帧插补驱动，在例如专利文献3中已有揭示，关于分时灰度驱动在例如专利文献4中已有揭示。

除此之外，专利文献5中揭示了一种驱动方式，该驱动方式生成补偿物体图像的运动的帧，并将其内插到帧之间，从而使刷新率增大的帧插补驱动和过驱动组合。该驱动方式中，在帧转换器电路的后级配置过驱动修正电路。利用帧转换器电路抑制因观察者的视线跟踪而产生的动态图像模糊，利用过驱动修正电路弥补液晶显示元件的响应速度的不够，从而能够改善动态图像显示性能。

专利文献1：日本专利特许第2650479号公报

专利文献2：日本专利特开平9-325715号公报

专利文献3：日本专利特开2001-42831号公报

专利文献4：日本专利特开2005-173573号公报

专利文献5：日本专利特开2005-91454号公报

发明内容

这样，虽然专利文献5中揭示了利用帧插补驱动和过冲驱动来改善动态图像显示性能的方法，但是该方法无法适用于进行分时灰度驱动的图像显示装置。因此，对于显示元件的响应速度慢的图像显示装置，若想要通过分时灰度驱动来抑制因观察者的视线跟踪所引起的动态图像模糊从而改善动态图像显示性能，则又产生了画面中出现疑似轮廓的新问题。

参照图27～图29，说明疑似轮廓发生的原因。作为进行分时灰度驱动的图像显示装置的例子，可列举一种图像显示装置，该图像显示装置将视频的一帧期间分成前半和后半的两个子帧，并将亮度分配到两个子帧，使两个子帧的亮度的时间积分值之和与一帧期间的亮度相等。但是，亮度优先分配给后半子帧，向前半子帧分配亮度仅限于向后半子帧分配了最大亮度的情况。

在该图像显示装置中，考虑供给在水平方向相邻的15个像素(显示元件)的视频信号的灰阶如图27所示那样变化的情况。图27中，在画面上显示前半子帧的灰阶为0而后半子帧的灰阶为255的区域、和前半以及后半子帧的灰阶都是0的区域，表示两个区域的边界线沿水平朝右的方向以两个像素/帧的速度移动时、在六帧期间内跨过边界线供给在水平方向上相邻的15个像素的视频信号的灰阶变化。

在这种情况下，若显示元件的响应速度比视频的一个子帧期间要慢，则图27所示的关注像素的亮度按照例如图28所示那样变化。此外，图28所示的亮度是换算成保持显示中的灰阶的值。控制关注像素的亮度，使其从第三帧开始，前半子帧为0，后半子帧为255。但实际上，由于显示元件的响应速度比一个子帧的期间要慢，因此关注像素的亮度在第三帧的后半子帧只能达到238，从第四帧开始的前半子帧只能达到6，后半子帧只能达到242。因此，边界线附近的像素的前半子帧的最小亮度和后半子帧的最大亮度有时与其它像素不一致。

观察者沿着视线移动对显示亮度进行时间积分的同时，看到表示图28所示的亮度响应波形的边界线。因此，对于观察者，看到的是图29所示的边界线附近的亮度。如图29所示，亮度的时间积分值随水平显示位置而变化，但由于存在亮度的时间积分值的变化量小的位置(拐点)，因此将亮度的时间积分值的变化量大的位置与拐点的前后连接起来，从而出现两处。由于亮度的时间积分值的变化量大的位置看作是轮廓，因此在这种情况下，观察者看到原来轮廓和疑似轮廓的两个轮廓(第一和第二轮廓)。

因此，本发明的目的在于提供一种弥补显示元件的响应速度不够的同时、能够改善动态图像显示性能的图像显示装置。

本发明的第一方面是基于视频信号进行灰度显示的图像显示装置，具备：

多个显示元件；

驱动上述显示元件的驱动电路；

基于以帧为单位输入的视频信号、求出以子帧为单位的视频信号的视频变换电路；

对从上述视频变换电路输出的视频信号、进行将一帧期间的亮度分配给多个子帧期间用的灰阶变换的分时灰度处理电路；以及

对从上述分时灰度处理电路输出的视频信号进行强调信号的时间变化用的灰阶变换、并将得到的视频信号输出到上述驱动电路的过冲处理电路。

本发明的第二方面是在本发明的第一方面中，

上述视频变换电路包括以帧为单位将上述输入视频信号重复多次而输出的规定倍速化处理电路。

本发明的第三方面是在本发明的第一方面中，

上述视频变换电路包括：

以帧为单位对上述输入视频信号进行插补处理的帧插补处理电路；以及

以帧为单位将从上述帧插补处理电路输出的视频信号重复多次而输出的规定倍速化处理电路。

本发明的第四方面是在本发明的第一方面中，

上述视频变换电路包括以帧为单位对上述输入视频信号进行插补处理的帧插补处理电路。

本发明的第五方面的特征在于，在本发明的第一方面中，

上述视频变换电路包括对视频信号进行处理的一个以上的视频处理电路，

上述视频处理电路和上述分时灰度处理电路根据控制信号切换是否对视频信号进行处理，

上述过冲处理电路根据上述控制信号进行不同的灰阶变换。

本发明的第六方面的特征在于，在本发明的第一方面中，

上述过冲处理电路对从上述分时灰度处理电路输出的视频信号进行灰阶变换，使得经过一个子帧期间后的上述显示元件的亮度与变换前的视频信号的灰阶对应。

本发明的第七方面的特征在于，在本发明的第一方面中，

只有在上述分时灰度处理电路输出的视频信号从前一子帧变化规定值以上时，上述过冲处理电路才进行灰阶变换。

本发明的第八方面的特征在于，在本发明的第一方面中，

将供给上述显示元件的视频信号的灰阶由最小值变为最大值之后、并经过一个子帧期间后的上述显示元件的亮度设为最大达到亮度值，将供给上述显示元件的视频信号的灰阶由最大值变为最小值之后、并经过一个子帧期间后的上述显示元件的亮度设为最小达到亮度值，这时，

从上述视频变换电路输出的视频信号的灰阶在上述最小达到亮度值和上述最大达到亮度值之间的情况下，上述分时灰度处理电路输出上述最小达到亮度值和上述最大达到亮度值之间的值作为变换后的灰阶。

本发明的第九方面的特征在于，在本发明的第八方面中，

从上述视频变换电路输出的视频信号的灰阶在小于上述最小达到亮度值、或大于上述最大达到亮度值的情况下，上述分时灰度处理电路输出变换前的灰阶作为变换后的灰阶。

本发明的第十方面的特征在于，在本发明的第一方面中，

上述显示元件的响应速度比一个子帧期间要慢。

本发明的第十一方面的特征在于，在本发明的第十方面中，

上述显示元件为液晶显示元件。

本发明的第十二方面的特征在于，在本发明的第十方面中，

上述显示元件为电致发光元件。

根据本发明的第一方面，在分时灰度处理电路的后级设置过冲处理电路，进行分时灰度驱动和过冲驱动。利用分时灰度驱动可以抑制动态图像模糊，利用过冲驱动可以弥补显示元件的响应速度不够。因此，在弥补显示元件的响应速度不够的同时，能够改善动态图像显示性能。

根据本发明的第二方面，通过对输入视频信号进行规定倍速化处理，可求出以子帧为单位的视频信号。因此，通过利用分时灰度驱动来抑制动态图像模糊，利用过冲驱动来弥补显示元件的响应速度不够，从而在弥补显示元件的响应速度不够同时，能够改善动态图像显示性能。

根据本发明的第三方面，通过对输入视频信号进行帧插补处理和规定倍速化处理，可求出以子帧为单位的视频信号。因此，通过利用帧插补处理和分时灰度驱动来抑制动态图像模糊，利用过冲驱动来弥补显示元件的响应速度不够，从而在弥补显示元件的响应速度不够的同时，能够改善动态图像显示性能。

根据本发明的第四方面，通过对输入视频信号进行帧插补处理，可求出以子帧为单位的视频信号。因此，通过利用帧插补处理和分时灰度驱动来抑制动态图像模糊，利用过冲驱动来弥补显示元件的响应速度不够，从而在弥补显示元件的响应速度不够的同时，能够改善动态图像显示性能。

根据本发明的第五方面，通过利用控制信号有选择地使视频处理电路和分时灰度处理电路工作，可以切换显示元件的驱动方式。另外，由于具备根据控制信号进行不同的灰阶变换的过冲处理电路，因此不需要对每一种驱动方式设置过冲处理电路，从而可以降低图像显示装置的成本。

根据本发明的第六方面，在分时灰度处理后进行灰阶变换，使得经过一个子帧期间后的显示元件的亮度与变换前的视频信号的灰阶对应，从而能够将经过一个子帧期间后的显示元件的亮度控制在所希望的等级，可以弥补显示元件的响应速度不够。

根据本发明的第七方面，通过只在分时灰度处理电路输出的视频信号从前一子帧变化规定值以上时，才由过冲处理电路进行灰阶变换，从而可以防止因干扰的混入而引起的误动作。

根据本发明的第八方面，从视频变换电路输出的视频信号的灰阶在最小达到亮度值和最大达到亮度值之间的情况下，可以使显示元件的亮度在一个子帧期间内达到所希望的等级。

根据本发明的第九方面，即使从视频变换电路输出的视频信号的灰阶不在最小达到亮度值和最大达到亮度值之间，也能够在短时间内使显示元件的亮度达到所希望的等级。

根据本发明的第十方面，即使是在显示元件的响应速度比一个子帧期间要慢的情况下，通过利用分时灰度驱动来抑制动态图像模糊，利用过冲驱动来弥补显示元件的响应速度不够，从而在弥补显示元件的响应速度不够的同时，能够改善动态图像显示性能。

根据本发明的第十一方面，能够提供一种在弥补显示元件的响应速度不够的同时、可以改善动态图像显示性能的液晶显示装置。

根据本发明的第十二方面，能够提供一种在弥补显示元件的响应速度不够的同时、可以改善动态图像显示性能的电致发光显示装置。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的液晶显示装置的结构方框图。

图2是表示图1所示的液晶显示装置中以帧为单位进行处理的流程图。

图3是表示图1所示的液晶显示装置的显示画面的示例图。

图4是表示输入到图1所示的液晶显示装置的视频信号变化的示例图。

图5是表示图1所示的液晶显示装置的单纯二倍速化处理电路的输出信号变化的示例图。

图6是表示图1所示的液晶显示装置的分时灰度处理电路的输出信号变化的示例图。

图7是表示图1所示的液晶显示装置的过冲处理电路的输出信号变化的示例图。

图8是表示对于图1所示的液晶显示装置的某一像素、视频信号的灰阶和液晶显示元件的亮度变化的示例图。

图9是表示图1所示的液晶显示装置中、供给液晶显示元件的视频信号的灰阶和液晶显示元件的亮度变化的示例图。

图10是表示图1所示的液晶显示装置的分时灰度处理电路进行的灰阶变换的特性图。

图11是表示图1所示的液晶显示装置中、从观察者看到的边界线附近的亮度变化图。

图12是表示本发明的实施方式2的液晶显示装置的结构方框图。

图13是为了说明图12所示的液晶显示装置中的帧插补处理的图。

图14是表示图12所示的液晶显示装置中以帧为单位进行处理的流程图。

图15是表示输入到图12所示的液晶显示装置的视频信号变化的示例图。

图16是表示图12所示的液晶显示装置的帧插补处理电路的输出信号变化的示例图。

图17是表示对于图12所示的液晶显示装置的某一像素、视频信号的灰阶和液晶显示元件的亮度变化的示例图。

图18是表示本发明的实施方式3的液晶显示装置的结构方框图。

图19是表示图18所示的液晶显示装置中以帧为单位进行处理的流程图。

图20是表示输入到图18所示的液晶显示装置的视频信号变化的示例图。

图21是表示图18所示的液晶显示装置的帧插补处理电路的输出信号变化的示例图。

图22是表示图18所示的液晶显示装置的分时灰度处理电路的输出信号变化的示例图。

图23是表示图18所示的液晶显示装置的过冲处理电路的输出信号变化的示例图。

图24是表示对于图18所示的液晶显示装置的某一像素、视频信号的灰阶和液晶显示元件的亮度变化的示例图。

图25是表示对于图18所示的液晶显示装置的另一像素、视频信号的灰阶和液晶显示元件的亮度变化的示例图。

图26是表示本发明的实施方式4的液晶显示装置的结构方框图。

图27是表示输入到以往的图像显示装置的视频信号变化的示例图。

图28是表示以往的图像显示装置中、供给显示元件的视频信号的灰阶和显示元件的亮度变化的示例图。

图29是表示以往的图像显示装置中、从观察者看到的边界线附近的亮度变化图。

标号说明

1、2、3、4……液晶显示装置

11、12、13……定时控制电路

20    ……驱动电路

30    ……像素阵列

31    ……液晶显示元件

40、45……过冲处理电路

50、55……分时灰度处理电路

60、65……单纯二倍速化处理电路

70、75……帧插补处理电路

41、46、51、56、61、66、71、76……处理部

42、62、72……帧存储器

43、53……LUT

具体实施方式

实施方式1

图1是表示本发明的实施方式1的液晶显示装置的结构方框图。图1所示的液晶显示装置1具备定时控制电路11、驱动电路20、像素阵列30、过冲处理电路40、分时灰度处理电路50、以及单纯二倍速化处理电路60。液晶显示装置1对视频信号V1进行三种处理(单纯二倍速化处理、分时灰度处理以及过冲处理)，利用所得到的视频信号V2进行灰度显示。本实施方式中，单纯二倍速化处理电路60相当于基于以帧为单位输入的视频信号来求出以子帧为单位的视频信号的视频变换电路。

供给液晶显示装置1的输入信号X中，包括表示图像数据的视频信号V1和确定显示时刻的同步信号T0。视频信号V1输入到单纯二倍速化处理电路60，同步信号T0输入到定时控制电路11。定时控制电路11基于同步信号T0，对单纯二倍速化处理电路60、分时灰度处理电路50以及过冲处理电路40输出同步信号T1，对驱动电路20输出同步信号T2。像素阵列30包括呈二维状配置的多个液晶显示元件31。驱动电路20基于同步信号T2和从过冲处理电路40输出的视频信号V2，驱动液晶显示元件31。从而，液晶显示装置1显示画面。

以下，视频信号V1、V2是表示从0到255的灰阶的8比特信号，液晶显示元件31的亮度在灰阶为0时是最小，在灰阶为255时是最大。另外，在液晶显示装置1中，视频信号V1的刷新率设为60Hz。

单纯二倍速化处理电路60包括处理部61以及帧存储器62，以帧为单位以两倍的速度将视频信号V1重复两次而输出(以下将该处理称为「单纯二倍速化处理」)。更详细地说，帧存储器62具有至少能存储一帧大小的视频信号的容量，将输入到单纯二倍速化处理电路60的视频信号V1写入帧存储器62。处理部61以帧为单位以写入时的两倍的速度将帧存储器62中写入的视频信号重复两次而读出。从而，从单纯二倍速化处理电路60输出的视频信号的刷新率变为视频信号V1的刷新率的两倍(120Hz)。

分时灰度处理电路50包括处理部51以及查找表(Lookup Table：以下称为LUT)53，对从单纯二倍速化处理电路60输出的视频信号，进行将一帧期间的亮度分配到前半和后半的两个子帧期间用的灰阶变换。在分时灰度处理电路50中进行将亮度分配给两个子帧用的灰阶变换，使得前半子帧和后半子帧的亮度的时间积分值之和与一帧期间的亮度相等。这时，亮度优先分配给后半子帧，分配亮度给前半子帧只限于给后半子帧分配了某一程度较大的亮度的情况。这样，通过优先分配亮度给后半子帧，可以进行疑似脉冲驱动。

LUT53根据分配前的灰阶，预先存储前半子帧用的灰阶和后半子帧用的灰阶。前半子帧用的灰阶和后半子帧用的灰阶以满足上述条件(即，前半子帧和后半子帧的亮度的时间积分值之和与一帧期间的亮度相等、且优先分配亮度给后半子帧)来确定。处理部51将从单纯二倍速化处理电路60输出的视频信号的灰阶作为分配前的灰阶，使用该值和表示是前半子帧还是后半子帧的信息来参照LUT53。这样，处理部51利用LUT53，进行将一帧期间的亮度分配给前半和后半的两个子帧期间用的灰阶变换。

过冲处理电路40包括处理部41、帧存储器42以及LUT43，对从分时灰度处理电路50输出的视频信号，进行强调信号的时间变化用的灰阶变换。更详细地说，帧存储器42具有至少能存储一帧大小的视频信号的容量，将输入到过冲处理电路40的视频信号写入帧存储器42。LUT43根据变换前的灰阶与前一子帧的灰阶的组合，预先存储变换后的灰阶。处理部41将从分时灰度处理电路50输出的视频信号的灰阶作为变换前的灰阶，将帧存储器42中存储的视频信号的灰阶作为前一子帧的灰阶，来参照LUT43。这样，处理部41利用帧存储器42和LUT43，进行强调信号的时间变化用的灰阶变换。此外，LUT43、53用例如ROM等构成。

图2是表示液晶显示装置1中以帧为单位进行处理的流程图。当视频信号V1的刷新率为60Hz时，向单纯二倍速化处理电路60每隔16.67毫秒输入帧F1、F2、……。将帧F1在单纯二倍速化处理电路60中进行单纯二倍速化，变成由相同内容的两个子帧构成的新的帧NF1。将帧NF1中包含的两个子帧在分时灰度处理电路50中变换成前半子帧S1A和后半子帧S1B。将前半子帧S1A在过冲处理电路40中参照它的前一个后半子帧(未图示)而变换成前半子帧S1A’。将后半子帧S1B在过冲处理电路40中参照它的前一个前半子帧S1A而变换成后半子帧S1B’。用同样的方法，将视频信号V1中包含的帧F2、F3、……变换成子帧S2A’、S2B’、S3A’、S3B’、……。

以下，说明液晶显示装置1中以像素为单位的灰阶变化。这里作为一个例子，如图3所示，画面中显示灰阶158的区域和灰阶0的区域，考虑两个区域的边界线沿水平朝右的方向以两个像素/帧的速度移动的情况。另外，将画面内的纵向1个像素×横向15个像素的区域称为「关注行」，将关注行内的某一像素(左数第七个像素)称为「关注像素」。

图4～图7分别是表示对于关注行内的像素、在六帧期间内的视频信号V1、单纯二倍速化处理电路60的输出信号、分时灰度处理电路50的输出信号、以及视频信号V2的变化的示例图。图4～图7中，横轴表示像素的水平显示位置，纵轴表示以帧期间或子帧期间为单位的时间。

图8是表示对于关注像素、在六帧期间内视频信号的灰阶和液晶显示元件31的亮度变化的图。图8所示的亮度是换算成保持型显示中的灰阶的值(以下附图中也相同)。在单纯二倍速化处理电路60进行的单纯二倍速化处理中，视频信号的刷新率变为两倍，但视频信号的灰阶不发生变化。因此，在输入灰阶(视频信号V1的灰阶)为0时，单纯二倍速化处理后的灰阶也变为0，在输入灰阶为158时，单纯二倍速化处理后的灰阶也变为158。

在分时灰度处理电路50中，对前半子帧的视频信号和后半子帧的视频信号进行不同的灰阶变换。因此，变换后的灰阶对于前半子帧和后半子帧通常是不同的。例如在图8所示的例子中，当输入灰阶为0时，不管是前半子帧还是后半子帧，它们变换后的灰阶都为0，但是当输入灰阶为158时，变换后的灰阶在前半子帧为8，在后半子帧为238。

此外，进行分时灰度驱动时，由于希望尽可能多地将亮度分配给后半子帧，所以向前半子帧分配亮度仅限于向后半子帧分配最大亮度的情况。但是，在分时灰度处理电路50中，即使是没有向后半子帧分配最大亮度的情况，也向前半子帧分配亮度。例如在图8所示的例子中，当输入灰阶为158时，变换后的灰阶在前半子帧为8(不是最小值0)，在后半子帧为238(不是最大值255)。关于分时灰度处理电路50进行上述灰阶变换的理由，将在后文中叙述。

在过冲处理电路40中，进行强调信号的时间变化用的灰阶变换。更详细地说，在过冲处理电路40中，对从分时灰度处理电路50输出的视频信号，进行使经过一个子帧期间后的液晶显示元件31的亮度(换算成保持显示中的灰阶的值)与变换前的视频信号的灰阶对应的灰阶。具体地说，在其前一子帧的灰阶比当前子帧的灰阶要低的情况下，视频信号的灰阶变换成使经过一个子帧期间后的液晶显示元件31的亮度的最大值与变换前的视频信号的灰阶对应的等级。在其前一子帧的灰阶比当前子帧的灰阶要高的情况下，视频信号的灰阶变换成使经过一个子帧期间后的液晶显示元件31的亮度的最小值与变换前的视频信号的灰阶对应的等级。通过进行上述灰阶变换，可以弥补液晶显示元件31的响应速度不够。

以下，举出具体的例子，说明过冲处理电路40的详细情况。图9是表示供给液晶显示元件31的视频信号V2的灰阶和液晶显示元件31的亮度的变化图。设视频信号V2的刷新率为120Hz，液晶显示元件31的响应速度比子帧期间(8.3ms)要慢。

图9中，在子帧A，视频信号V2的灰阶从最小值0变化到最大值255，但是子帧A结束时的液晶显示元件31的亮度没有达到最大值255，而只是达到了比它小的值238。另外，在子帧B，视频信号V2的灰阶从最大值255变化到最小值0，但是子帧B结束时的液晶显示元件31的亮度没有达到最小值0，而只是达到了比它大的值8。

这样，将供给显示元件的视频信号的灰阶由最小值变化为最大值之后、并经过一个子帧期间后的显示元件亮度称为「最大达到亮度值」，将供给显示元件的视频信号的灰阶由最大值变化为最小值之后、并经过一个子帧期间后的显示元件亮度称为「最小达到亮度值」。图9所示的例子中，最大达到亮度值为238，最小达到亮度值为8。

过冲处理电路40中变换后的灰阶是基于液晶显示元件31的亮度响应波形的实测值，由例如以下的方法确定。即，在足够长的时间内对液晶显示元件31供给某一灰阶的视频信号，将液晶显示元件31的亮度设定为规定等级后，实测视频信号的灰阶变化时的经过一个子帧期间后的液晶显示元件31的亮度，基于该实测值可以求出变换后的灰阶。

例如，在图9所示的子帧A中，视频信号的灰阶从0变为255，液晶显示元件31的亮度随之从0变为238。因此，在其前一子帧的灰阶为0、当前子帧的灰阶为238时的变换后的灰阶确定为255。另外，在图9所示的子帧B中，视频信号的灰阶从255变为0，液晶显示元件31的亮度随之从255变为8。因此，在其前一子帧的灰阶为255、当前子帧的灰阶为8时的变换后的灰阶确定为0。

采用该方法，对于其前一子帧的灰阶和当前子帧的灰阶的组合的大部分，可以确定变换后的灰阶。但是，仅仅使用该方法，在灰阶变化量大的情况下，无法确定变换后的灰阶。因此，在其前一子帧的灰阶小于当前子帧的灰阶、且灰阶的变化量大的情况下，将变换后的灰阶确定为最大值255，在其前一子帧的灰阶大于当前子帧的灰阶、且灰阶的变化量大的情况下，将变换后的灰阶确定为最小值0。在图9所示的例子中，灰阶从7变为239时、或灰阶从0变为255时，变换后的灰阶都确定为最大值255，灰阶从239变为7时、或灰阶从255变为0时，变换后的灰阶都确定为最小值0。这样，对于其前一子帧的灰阶和当前子帧的灰阶的所有组合，都可以确定变换后的灰阶。

此外，也可以用上述以外的方法确定过冲处理电路40中的变换后的灰阶。例如，当其前一子帧的灰阶与当前子帧的灰阶之差未到规定值时，也可以将变换后的灰阶确定为与变换前的灰阶相同的值。在这种情况下，只有在分时灰度处理电路50输出的视频信号从其前一子帧变化规定值以上时，过冲处理电路40才进行灰阶变换。从而可以防止因干扰的混入而引起的误动作。

以下，举出具体的例子，说明分时灰度处理电路50的详细情况。图10是表示分时灰度处理电路50进行的灰阶变换的特性图。图10中，横轴表示变换前的灰阶，纵轴表示变换后的灰阶。图10中用点划线表示前半子帧的变换后的灰阶，用虚线表示后半子帧的变换后的灰阶。

如图10所示，当变换前的灰阶为7以下或239以上时，变换后的灰阶不管在前半子帧还是后半子帧都变得与变换前的灰阶相同。另外，当变换前的灰阶为8以上但不足158时，变换后的灰阶在前半子帧变为7，在后半子帧变为与变换前的灰阶相应的值。还有，当变换前的灰阶为158以上但238以下时，变换后的灰阶在后半子帧变为239，在前半子帧变为与变换前的灰阶相应的值。

这样确定分时灰度处理电路50中的变换后的灰阶的理由如下所述。在图9所示的例子中，液晶显示元件31的最大达到亮度值为238，最小达到亮度值为8。因此，视频信号V2的灰阶在最小达到亮度值与最大达到亮度值之间时，视频信号V2的灰阶发生变化之后、并经过一个子帧期间后的液晶显示元件31的亮度必定成为所希望的等级。因此，变换前的灰阶在最小达到亮度值8和最大达到亮度值238之间时，分时灰度处理电路50输出最小达到亮度值8和最大达到亮度值238之间的某一个值作为变换后的灰阶。从而，可以使液晶显示元件31的亮度在一个子帧期间内达到所希望的等级。

另外，在变换前的灰阶小于最小达到亮度值8或大于最大达到亮度值238的情况下，不管是前半子帧还是后半子帧，分时灰度处理电路50都输出变换前的灰阶作为变换后的灰阶。从而，由于视频信号未被脉冲化，所以虽然抑制动态图像模糊的效果稍微低一点，但液晶显示元件31的亮度在短时间内(例如两个子帧期间内)达到所希望的等级。

利用上述那样构成的分时灰度处理电路50和过冲处理电路40的情况下，如图8所示，关注像素的亮度从第三帧开始，在前半子帧为8，在后半子帧为238，即使是边界线附近的像素，前半子帧的最小亮度和后半子帧的最大亮度也与其它像素一致。

观察者在沿着视线移动对显示亮度进行时间积分的同时，可看到表示图8所示的亮度响应波形的边界线。因此，对于观察者，可以看到如图11所示的边界线附近的亮度。如图11所示，亮度的时间积分值随着水平显示位置而相应变化，但与以往的显示装置不同(参照图29)，由于不存在亮度的时间积分值的变化量小的位置(拐点)，所以亮度的时间积分值的变化量大的位置只出现一处。由于将亮度的时间积分值的变化量大的位置看作是轮廓，因此在这种情况下，观察者只能看到一个轮廓。这样，如果采用液晶显示装置1，就能抑制产生与原来的轮廓不同的疑似轮廓。

如上所示，本实施方式的液晶显示装置1中，在分时灰度处理电路50的后级设置有过冲处理电路40，进行分时灰度驱动和过冲驱动。利用分时灰度驱动可以抑制动态图像模糊，利用过冲驱动可以弥补液晶显示元件31的响应速度不够。因此，如果采用液晶显示装置1，在弥补显示元件的响应速度不够的同时，可以改善动态图像显示性能。

实施方式2

图12是表示本发明的实施方式2的液晶显示装置的结构方框图。图12所示的液晶显示装置2具备定时控制电路12、驱动电路20、像素阵列30、过冲处理电路40、分时灰度处理电路50、单纯二倍速化处理电路60、以及帧插补处理电路70。液晶显示装置2对视频信号V1进行四种处理(帧插补处理、单纯二倍速化处理、分时灰度处理以及过冲处理)，利用所得到的视频信号V2进行灰度显示。本实施方式中，单纯二倍速化处理电路60和帧插补处理电路70相当于基于以帧为单位输入的视频信号来求出以子帧为单位的视频信号的视频变换电路。关于本实施方式的结构要素中、与实施方式1相同的要素，附加相同的参照标号，并省略其说明。

供给液晶显示装置2的输入信号X中，包括视频信号V1和同步信号T0。视频信号V1输入到帧插补处理电路70，同步信号T0输入到定时控制电路12。还有，液晶显示装置2中，视频信号V1的刷新率设为50Hz。定时控制电路12基于同步信号T0，对帧插补处理电路70、单纯二倍速化处理电路60、分时灰度处理电路50以及过冲处理电路40输出同步信号T1，对驱动电路20输出同步信号T2。

帧插补处理电路70包括处理部71以及帧存储器72，以帧为单位对视频信号V1进行插补处理。更详细地说，将输入到帧插补处理电路70的视频信号V1写入帧存储器72。处理部71将视频信号V1作为当前帧，将帧存储器72中存储的视频信号作为前一帧，从两帧中检测出动态图像部分。然后，处理部71求出前一帧与当前帧的中间时刻的动态图像部分的位置，将使得动态图像部分移动到该求出的位置的帧(动态插补的帧)作为插补帧，插入到前一帧与后一帧之间。由此，从帧插补处理电路70输出的视频信号的刷新率变为视频信号V1的刷新率的两倍(100Hz)。

图13是用于说明帧插补处理电路70进行的帧插补处理的图。当视频信号V1中包含连续的(N-1)帧和(N)帧时，帧插补处理电路70通过以下处理，生成两帧中间时刻的帧(以下称为(N-0.5)帧)。首先，帧插补处理电路70从(N-1)帧和(N)帧检测出动态图像部分(图13中是汽车的图像)。接着，帧插补处理电路70基于(N-1)帧中的动态图像部分的位置与(N)帧中的动态图像部分的位置，求出(N-0.5)帧中的动态图像部分的位置。然后，帧插补处理电路70通过使动态图像部分移动到该求出的位置，从而生成(N-0.5)帧。将所得到的(N-0.5)帧插入到(N-1)帧和(N)帧之间。

从帧插补处理电路70输出的视频信号输入到单纯二倍速化处理电路60。单纯二倍速化处理电路60、分时灰度处理电路50、以及过冲处理电路40对从帧插补处理电路70输出的视频信号，与实施方式1同样地进行单纯二倍速化处理、分时灰度处理、以及过冲处理。

图14是表示液晶显示装置2中以帧为单位进行处理的流程图。当视频信号V1的刷新率为50Hz时，每隔20ms向帧插补处理电路70输入帧F1、F2、……。在帧插补处理电路70中，基于帧F1和帧F2生成插补帧P1，并插入到帧F1和帧F2之间。对于插补帧P2、P3、……也进行相同的处理。从而，可以获得具有视频信号V1的两倍刷新率(100Hz)的视频信号。对于从帧插补处理电路70输出的视频信号，与实施方式1同样地进行单纯二倍速化处理、分时灰度处理、以及过冲处理。

与实施方式1相同，对图3所示的例子，说明液晶显示装置2中以像素为单位的灰阶变化。图15和图16分别是表示关注行内的像素在三帧期间内的视频信号V1、以及帧插补处理电路70的输出信号的变化图。此外，表示关注行内的像素在三帧期间内的单纯二倍速化处理电路60的输出信号、分时灰度处理电路50的输出信号、以及视频信号V2的变化时，分别与图5～图7相同。

图17是表示关注像素在三帧期间内的视频信号的灰阶和液晶显示元件31的亮度的变化图。在帧插补处理电路70进行的帧插补处理中，对于关注像素，输出前一帧的输入灰阶作为帧插补处理后的灰阶。在这种情况下，当输入灰阶以50Hz的频率按照0、158、158、……的顺序变化时，帧插补处理后的灰阶以100Hz的频率按照0、0、158、158、158、158、……的顺序变化。由于帧插补处理之后的处理与实施方式1的相同，因此这里省略其说明。

在使用实施方式1所述的分时灰度处理电路50和过冲处理电路40的情况下，如图17所示，液晶显示装置2中的关注像素的亮度与实施方式1相同，从第三帧开始，在前半子帧为8，在后半子帧为238。另外，即使是边界线附近的像素，前半子帧的最小亮度和后半子帧的最大亮度也与其它像素一致。因此，根据与实施方式1相同的理由，可以抑制产生与原来的轮廓不同的疑似轮廓。

如上所示，本实施方式的液晶显示装置2中，在帧插补处理电路70和分时灰度处理电路50的后级设置有过冲处理电路40，进行帧插补驱动、分时灰度驱动和过冲驱动。利用帧插补驱动和分时灰度驱动可以抑制动态图像模糊，利用过冲驱动可以弥补液晶显示元件31的响应速度不够。因此，如果采用液晶显示装置2，在弥补显示元件的响应速度不够的同时，可以改善动态图像显示性能。

实施方式3

图18是表示本发明的实施方式3的液晶显示装置的结构方框图。图18所示的液晶显示装置3具备定时控制电路13、驱动电路20、像素阵列30、过冲处理电路40、分时灰度处理电路50、以及帧插补处理电路70。液晶显示装置3对视频信号V1进行三种处理(帧插补处理、分时灰度处理以及过冲处理)，利用所得到的视频信号V2显示画面。本实施方式中，帧插补处理电路70相当于基于以帧为单位输入的视频信号来求出以子帧为单位的视频信号的视频变换电路。关于本实施方式的结构要素中、与上文已述的实施方式相同的要素，附加相同的参照标号，并省略其说明。

供给液晶显示装置3的输入信号X中，包括视频信号V1和同步信号T0。视频信号V1输入到帧插补处理电路70，同步信号T0输入到定时控制电路13。还有，液晶显示装置3中，视频信号V1的刷新率设为60Hz。定时控制电路13基于同步信号T0，对帧插补处理电路70、分时灰度处理电路50以及过冲处理电路40输出同步信号T1，对驱动电路20输出同步信号T2。

图19是表示液晶显示装置3中以帧为单位进行处理的流程图。当视频信号V1的刷新率为60Hz时，每隔16.67ms向帧插补处理电路70输入帧F1、F2、……。在帧插补处理电路70中，基于帧F1和帧F2生成插补帧P1，并插入到帧F1和帧F2之间。对于插补帧P2、P3、……也进行相同的处理。从而，可以获得具有视频信号V1的两倍刷新率(120Hz)的视频信号。对于从帧插补处理电路70输出的视频信号，与实施方式1同样地进行分时灰度处理以及过冲处理。

与实施方式1相同，对图3所示的例子，说明液晶显示装置3中以像素为单位的灰阶变化。但是，本实施方式中将关注行内的左数第八个像素作为关注像素。图20～图23分别是表示关注行内的像素在六帧期间内的视频信号V1、帧插补处理电路70的输出信号、分时灰度处理电路50的输出信号、以及视频信号V2的变化图。

图24是表示关注像素在六帧期间内的视频信号的灰阶和液晶显示元件31的亮度的变化图。在帧插补处理电路70进行的帧插补处理中，对于关注像素，输出前一帧的输入灰阶作为帧插补处理后的灰阶。在这种情况下，当输入灰阶以60Hz的频率按照0、0、158、158、……的顺序变化时，帧插补处理后的灰阶以120Hz的频率按照0、0、0、0、158、158、158、158、……的顺序变化。由于帧插补处理之后的处理与实施方式1的相同，因此这里省略其说明。此外，若对关注像素的右邻像素表示与图24相同的内容时，则如图25所示。

在使用实施方式1所述的分时灰度处理电路50和过冲处理电路40的情况下，如图24所示，液晶显示装置3中的关注像素的亮度与实施方式1相同，从第三帧开始，在前半子帧为8，在后半子帧为238。另外，即使是边界线附近的像素，前半子帧的最小亮度和后半子帧的最大亮度也与其它像素一致。因此，根据与实施方式1相同的理由，可以抑制产生与原来的轮廓不同的疑似轮廓。

如上所示，本实施方式的液晶显示装置3中，在帧插补处理电路70和分时灰度处理电路50的后级设置有过冲处理电路40，进行帧插补驱动、分时灰度驱动和过冲驱动。利用帧插补驱动和分时灰度驱动可以抑制动态图像模糊，利用过冲驱动可以弥补液晶显示元件31的响应速度不够。因此，如果采用液晶显示装置3，在弥补显示元件的响应速度不够的同时，可以改善动态图像显示性能。

实施方式4

图26是表示本发明的实施方式4的液晶显示装置的结构方框图。图26所示的液晶显示装置4具备定时控制电路12、驱动电路20、液晶显示元件30、过冲处理电路45、分时灰度处理电路55、单纯二倍速化处理电路65、以及帧插补处理电路75。液晶显示装置4对视频信号V1进行选自三种处理(帧插补处理、单纯二倍速化处理、以及分时灰度处理)中的处理和过冲处理，利用所得到的视频信号V2显示画面。本实施方式中，单纯二倍速化处理电路65和帧插补处理电路75相当于基于以帧为单位输入的视频信号来求出以子帧为单位的视频信号的视频变换电路。关于本实施方式的结构要素中、与上文已述的实施方式相同的要素，附加相同的参照标号，并省略其说明。

向液晶显示装置4供给包含视频信号V1和同步信号T0的输入信号X之外，还提供方式切换信号M。方式切换信号M是对视频信号独立切换是否进行上述三种处理用的控制信号。此外，液晶显示装置4中，视频信号V1的刷新率设为60Hz。

帧插补处理电路75包括处理部76以及帧存储器72。处理部76相对于实施方式2的处理部71，增加了根据方式切换信号M切换是否进行帧插补处理的功能。单纯二倍速化处理电路65包括处理部66以及帧存储器62。处理部66相对于实施方式1的处理部61，增加了根据方式切换信号M切换是否进行单纯二倍速化处理的功能。分时灰度处理电路55包括处理部56以及LUT53。处理部56相对于实施方式1的处理部51，增加了根据方式切换信号M切换是否进行分时灰度处理的功能。处理部56、66、76不对视频信号进行处理时，就原样输出所输入的视频信号。

过冲处理电路45包括处理部46、帧存储器42以及多个LUT43。处理部46相对于实施方式1的处理部41，增加了根据方式切换信号M从多个LUT43中选择用于灰阶变换的LUT的功能。

帧插补处理电路75、单纯二倍速化处理电路65、以及分时灰度处理电路55，根据方式切换信号M切换是否对视频信号进行处理，过冲处理电路45根据方式切换信号M切换灰阶变换的内容。

例如，当方式切换信号M为第一值时，单纯二倍速化处理电路65和分时灰度处理电路55进行处理，而帧插补处理电路75不进行处理。此时的液晶显示装置4进行与实施方式1的液晶显示装置1相同的动作。而当方式切换信号M为第二值时，帧插补处理电路75、单纯二倍速化处理电路65、以及分时灰度处理电路55都进行处理。此时的液晶显示装置4进行与实施方式2的液晶显示装置2相同的动作。又，当方式切换信号M为第三值时，帧插补处理电路75和分时灰度处理电路55进行处理，而单纯二倍速化处理电路65不进行处理。此时的液晶显示装置4进行与实施方式3的液晶显示装置3相同的动作。还有，当方式切换信号M为第四值时，帧插补处理电路75进行处理，而单纯二倍速化处理电路65和分时灰度处理电路55不进行处理。此时，液晶显示装置4进行帧插补驱动和过冲驱动。

如上所示，在本实施方式的液晶显示装置4中，根据控制信号切换是否对视频信号进行各种处理，以及切换过冲处理电路45中的灰阶变换内容。因而，利用控制信号可以切换显示元件的驱动方式。另外，由于具备了根据控制信号进行不同的灰阶变换的过冲处理电路，因此不需要对每一个驱动方式设置过冲处理电路，从而可以降低图像显示装置的成本。

此外，第1～第4实施方式的液晶显示装置具备使视频信号的刷新率变为两倍的单纯二倍速化处理电路和帧插补处理电路，但也可以具备使视频信号的刷新率变为M倍的单纯M倍速化处理电路(规定倍速化处理电路)、或使视频信号的刷新率变为N倍的帧插补处理电路来代替。

此外，过冲驱动电路中包含的LUT可以根据变换前的灰阶与其前一子帧的灰阶的所有组合来存储变换后的灰阶，也可以根据其中一部分的组合来存储变换后的灰阶，或者也可以使过冲驱动电路不包含LUT。当LUT中未存储变换后的灰度时，只要过冲驱动电路中包含的处理部基于变换前的灰阶和其前一子帧的灰阶进行运算处理，从而求出变换后的灰阶即可。

此外，帧插补处理电路、单纯M倍速化处理电路和过冲驱动电路可以分别包含各自的帧存储器，也可以共用一个帧存储器。又，帧插补处理电路可以基于前一帧和后一帧求出运动向量，并利用求出的运动向量生成插补帧，也可以用除此以外的任意方法生成插补帧。

此外，液晶显示装置的显示模式可以是VA(Vertically Aligned：垂直取向)方式、IPS(In Plane Switching：平面转换)方式、OCB(OpticallyCompensated Birefringence：光学补偿双折射)方式、TN(Twisted Nematic：扭曲向列)方式，也可以是除此以外的方式。还可以通过使用电致发光元件作为显示元件，构成电致发光显示装置。

对于上述这些液晶显示装置以及图像显示装置，也能够与第1～第4实施方式的液晶显示装置相同，在弥补显示元件的响应速度不够的同时，可以改善动态图像显示性能。

工业上的实用性

由于本发明的图像显示装置在弥补显示装置的响应速度不够的同时，可以改善动态图像显示性能，因此能够用于液晶显示装置或电致发光显示装置等各种图像显示装置。

Claims (12)

1.一种图像显示装置，是基于视频信号进行灰度显示的图像显示装置，其特征在于，具备：

多个显示元件；

驱动所述显示元件的驱动电路；

基于以帧为单位输入的视频信号、求出以子帧为单位的视频信号的视频变换电路；

对从所述视频变换电路输出的视频信号、进行将一帧期间的亮度分配给多个子帧期间用的灰阶变换的分时灰度处理电路；以及

对从所述分时灰度处理电路输出的视频信号进行强调信号的时间变化用的灰阶变换、并将得到的视频信号输出到所述驱动电路的过冲处理电路。

2.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，

所述视频变换电路包括以帧为单位将所述输入视频信号重复多次而输出的规定倍速化处理电路。

3.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，

所述视频变换电路包括：

以帧为单位对所述输入视频信号进行插补处理的帧插补处理电路；以及

以帧为单位将从所述帧插补处理电路输出的视频信号重复多次而输出的规定倍速化处理电路。

4.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，

所述视频变换电路包括以帧为单位对所述输入视频信号进行插补处理的帧插补处理电路。

5.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，

所述视频变换电路包括对视频信号进行处理的一个以上的视频处理电路，

所述视频处理电路和所述分时灰度处理电路根据控制信号切换是否对视频信号进行处理，

所述过冲处理电路根据所述控制信号进行不同的灰阶变换。

6.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，

所述过冲处理电路对从所述分时灰度处理电路输出的视频信号进行灰阶变换，使得经过一个子帧期间后的所述显示元件的亮度与变换前的视频信号的灰阶对应。

7.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，

只有在所述分时灰度处理电路输出的视频信号从前一子帧变化规定值以上时，所述过冲处理电路才进行灰阶变换。

8.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，

将供给所述显示元件的视频信号的灰阶由最小值变为最大值之后、并经过一个子帧期间后的所述显示元件的亮度设为最大达到亮度值，将供给所述显示元件的视频信号的灰阶由最大值变为最小值之后、并经过一个子帧期间后的所述显示元件的亮度设为最小达到亮度值，这时，

从所述视频变换电路输出的视频信号的灰阶在所述最小达到亮度值和所述最大达到亮度值之间的情况下，所述分时灰度处理电路输出所述最小达到亮度值和所述最大达到亮度值之间的值作为变换后的灰阶。

9.如权利要求8所述的图像显示装置，其特征在于，

从所述视频变换电路输出的视频信号的灰阶在小于所述最小达到亮度值、或大于所述最大达到亮度值的情况下，所述分时灰度处理电路输出变换前的灰阶作为变换后的灰阶。

10.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，

所述显示元件的响应速度比一个子帧期间要慢。

11.如权利要求10所述的图像显示装置，其特征在于，

所述显示元件为液晶显示元件。

12.如权利要求10所述的图像显示装置，其特征在于，

所述显示元件为电致发光元件。

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