CN1801304A

CN1801304A - 图像显示装置和显示图像的方法

Info

Publication number: CN1801304A
Application number: CNA2005101193765A
Authority: CN
Inventors: 马场雅裕; 伊藤刚
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-01-06
Filing date: 2005-11-01
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2025-11-01
Also published as: CN100444240C; JP2006189661A; KR20060080887A; US20060146005A1; KR100794412B1; US7505026B2

Abstract

本发明其目的在于提供一种图像显示装置，用于改善液晶显示装置上显示的运动图像和静止图像的图像质量而同时控制功耗的增加。其中提供：一液晶面板用于在一帧时段中以任意的黑色显示时间比值进行输入图像显示和黑色图像显示；一运动检测单元用于检测输入图像并输出运动信息；一显示比值控制单元用于根据该运动信息确定黑色显示时间比值；以及一显示亮度控制单元用于控制液晶面板的亮度在一帧时段内大体上不变而不管黑色显示时段如何。该运动检测单元检测输入图像是运动图像还是静止图像，而显示比值控制单元在运动图像和静止图像的黑色显示时间比值之间设定至少一个按照该运动检测单元的结果确定的过渡黑色显示时间比值，从而在黑色显示时间比值在运动图像和静止图像之间切换的时段中，黑色显示时间比值在中途改变为过渡黑色显示时间比值。

Description

图像显示装置和显示图像的方法

与有关申请的交叉引用

本申请基于申请日为2005年1月6日、申请号为2005-1901的在先日本专利申请，并要求享受该申请的优先权权益，通过引用将其全部内容合并于此。

技术领域

本发明涉及一种图像显示装置和显示图像的方法，其中，在控制功耗增加的同时改进运动图像和静止图像的质量。

背景技术

近年来，诸如液晶显示装置或有机场致发光(EL)显示装置这类平板显示装置正愈加显示其技术优势，并且在曾经主要使用阴极射线管(下面称为CRT)的电视机领域里广泛使用这些显示装置。

但液晶显示装置或有机场致发光装置其问题在于，当显示运动图像时可觉察出图像模糊。这个问题其原因在于，液晶显示装置或有机EL显示装置和CRT之间，在显示图像方法中的时间轴特性方面有所不同。下面简要说明这个问题的原因。

使用晶体管作为在每个像素显示和不显示之间切换的切换开关的液晶显示装置或有机EL显示装置属于使用这样一种显示方法的显示装置，该显示方法中，将所显示的图像保持与一帧相对应的一帧时段(下面称为保持型显示)。而CRT则属于使用这样一种显示方法的显示装置，该显示方法中，每个像素在某个时段内接通然后变黑(下面称为脉冲型显示)。

在保持型显示的情形中，结果是处于这样的状态，其中，运动图像中从显示一帧的时刻到显示下一帧的时刻保持显示相同的图像。从显示运动图像中的帧N的时刻开始到显示其次的帧N+1的时刻之前(帧间)，保持显示与帧N中相同的图像。当运动图像中显示一运动物体时，从屏幕上显示帧N的时刻开始到显示帧N+1的时刻之前，运动物体保持静止。当显示帧N+1时，运动物体不连续地运动。

另一方面，当观察者注意运动物体并且在跟随运动物体运动的同时保持观察(当观察者眼睛的移动是该跟随运动时)，观察者移动其眼睛并且下意识地设法连贯、顺畅地跟随运动物体。

于是，运动物体在屏幕上的运动与观察者所预期的运动物体的运动之间出现差异。由于这个差异，随运动物体的速度观察者的视网膜可觉察到一偏移图像。观察者可觉察到一其上叠加了偏移图像的位移图像，因而其得到的印象是运动图像模糊。

运动图像的速度越高，其视网膜上可觉察到的图像的位移量就越大，因而观察者得出更强的图像模糊印象。

而脉冲型显示的情形中，则没有这种“模糊”发生。这是因为，脉冲型显示的情形中运动图像的各帧之间(例如上述的帧N和帧N+1之间)显示的是黑色。

通过各帧之间显示黑色，即使当观察者移动其眼睛以顺利跟随运动物体，观察者看不到除了图像显示时刻之外的其他时刻的图像。因为观察者把运动图像的每一帧识别为独立的图像，其视网膜上觉察到的图像是从不偏移的。

为了在进行保持型显示的显示装置中解决上述问题，提出了这样一种技术，它在显示了一帧之后无论如何要显示“黑色”(参见例如日本专利公开No.JP-A-11-109921)。

还提出了这样一种技术来确定输入图像是运动图像还是静止图像，并且只有当其是运动图像时才在连续的各帧之间显示黑色(参见例如日本专利公开NoJP-A-2002-123223)。

JP-A-11-109921中，通过在液晶显示器的各帧之间有意提供“黑”屏，建立一种如同CRT的准脉冲型显示，以抑制运动图像的图像质量变差。但这浪费背光在显示黑色期间持续接通所消耗的功率。而静止图像的情形中，其问题在于，可能有脉冲型显示所引起的闪烁发生。

JP-A-2002-123223中，为了解决上述问题，以对于静止图像显示采用保持型显示、而对运动图像显示则采用脉冲型显示这样一种方式进行控制。但上述方法中，例如，对于具有小幅度运动的运动图像和具有大幅度运动的运动图像是以相同方式显示黑色的，因此无法期待降低功耗的充分效果。为了提高减少功耗的效果，可以对运动图像和静止图像之间的判别标准设置一靠近运动图像的数值，但此情形下运动图像的质量降低了。此外，观察者把诸如脉冲显示和保持显示两者之间的切换这种黑色显示时间比值(黑色显示时段/一帧时段)的突变识别为是闪烁，这将导致图像质量变差。

发明内容

按照本发明的一个实施例提供一种图像显示装置，包括：一图像输入处理器，用于一输入图像的输入；一显示比值控制处理器，用于控制一黑色显示时间比值，该黑色显示时间比值是在该输入图像一帧内显示黑色的时段占一帧时段的比值；一时段设定处理器，用于根据该黑色显示时间比值设定显示该帧的黑色显示时段和图像显示时段；一亮度补偿处理器，用于根据该黑色显示时间比值得出用于补偿该帧亮度的亮度补偿信息；以及一显示器，用于显示该帧以及黑色图像，其中该显示比值控制处理器包括：一比值确定处理器，用于确定黑色显示时间比值；一过渡黑色显示时间比值计算处理器，用于得出一过渡黑色显示时间比值，该过渡黑色显示时间比值是由比值确定处理器所确定的当前黑色显示时间比值和由比值确定处理器所确定的新的黑色显示时间比值两者之比；以及一过渡黑色显示时间比值设定处理器，用于将至少涉及一帧显示的黑色显示时间比值设定为过渡黑色显示时间比值，然后将黑色显示时间比值设定为所述新的黑色显示时间比值，该显示器在图像显示时段中根据该亮度补偿信息和该帧显示一亮度补偿图像，而在黑色显示时段中显示黑色图像。

附图说明

图1是示出按照本发明第一实施例的液晶显示装置结构的示意图；

图2是示出第一实施例工作的说明图；

图3是示出第一实施例工作的说明图；

图4是示出第一实施例工作的说明图；

图5是示出第一实施例液晶面板结构的示意图；

图6是示出第一实施例液晶面板工作的说明图；

图7A-7E是示出按照第一实施例的液晶显示装置的显示状态的示意图；

图8是示出按照第一实施例黑色显示时间比值相对于液晶显示面板的相对透射系数、背光的相对亮度、以及液晶显示装置的相对亮度之间关系的示意图；

图9是示出第一实施例效果的说明图；

图10是示出第一实施例效果的说明图；

图11是示出第一实施例效果的说明图；

图12是示出第一实施例效果的说明图；

图13是示出按照本发明第二实施例的液晶显示装置结构的示意图；

图14是示出按照第二实施例的运动矢量检测方法的模式图；

图15是示出按照第三实施例的液晶显示装置结构的示意图；

图16是示出第四实施例结构的示意图；

图17是示出第四实施例工作的说明图；

图18是示出按照本发明第五实施例的液晶显示装置结构的示意图；

图19是示出第五实施例中背光结构的示意图；

图20是示出第五实施例工作的说明图；

图21是示出按照第六实施例的有机场致发光显示装置结构的示意图；

图22是示出按照第六实施例的有机场致发光面板结构的示意图。

具体实施方式

现参照附图，下面说明按照本发明的图像显示装置的实施例。

(第一实施例)

现参照图1至图12说明按照本发明第一实施例的液晶显示装置10。

液晶显示装置10的结构

图1中将说明按照本发明第一实施例的液晶显示装置10的结构。

输入图像信号输入到帧存储器12、运动/静止图像确定单元14和显示比值控制单元16。

帧存储器12将输入图像信号保持一帧时段，并将其输出至运动/静止图像确定单元14作为延迟一帧的图像信号。这里所用的术语“一帧”代表液晶显示装置10上显示的一个图像，因此相对于隔行扫描图像信号通常指代的是一场(field)，与这里所用的一帧具有相同的含义。

运动/静止图像确定单元14用输入图像信号延迟一帧时段的图像信号和帧存储器12在彼此暂时相邻的两帧之间检测运动/静止图像，并将结果作为运动信息输出给显示比值控制单元16。

根据所输入的运动信息，显示比值控制单元16确定液晶面板18上显示的输入图像信号的各帧之间所要显示的黑色显示相对于一帧时段的显示比值(黑色显示时段比值)，并将所确定的显示比值作为黑色显示时间比值信息输出给一背光亮度控制单元。图像信号和控制信号(水平同步信号、垂直同步信号)也输出给液晶面板18。

根据所输入的黑色显示时间比值信息，背光亮度控制单元20确定背光22的亮度，并将所确定的亮度作为背光亮度控制信号输出给背光22。液晶面板18显示图像信号，其中根据输入图像信号和控制信号具有黑色显示插于各帧之间。背光22以一基于背光亮度控制信号的亮度发光。

下面说明各个部分工作。

(2)运动图像/静止图像确定单元14

运动图像/静止图像确定单元14用多帧输入图像信号检测运动图像/静止图像，并且作为运动信息输出所检测的图像。

本实施例中，输入图像信号在存储器12中存储一个帧时段，并且使用该图像信号以及延迟了一帧的输入图像信号，即使用两个暂时相邻帧来检测运动图像/静止图像。但用于检测运动图像/静止图像的各帧并不限于暂时连续的两帧，当输入图像信号是隔行扫描图像信号时，可以只使用偶数帧或奇数帧来实现对运动图像/静止图像的检测。

尽管可考虑各种运动图像/静止图像检测装置，但本实施例中，对输入图像是运动图像还是静止图像的检测可以通过获得两帧之间的差值绝对值的总和(SAD，Summation ofAbsolute Differences)，并且对于该差值绝对值的总和进行阈值处理来完成。换言之，用表达式1来表示具有水平方向像素数X和垂直方向像素数Y的第N帧和第N+1帧之间的差值绝对值的总和。

SAD = Σ_{u = 1}^{X} Σ_{v = 1}^{Y} | f (u, v, N) - f (u, v, N + 1) |

(式1)

SAD表示差值绝对值的总和，而f(u，v，n)表示在位置(u，v)处的第n帧的像素值Y。项f(u，v，n)可以作为红色、绿色、和蓝色的像素值(灰度等级)的线性总和用表达式2来表示。

f(u，v，n)＝0.299R(u，v，n)＝0.587G(u，v，n)+0.114B(u，v，n) (式2)

项R(u，v，n)、G(u，v，n)、B(u，v，n)分别表示在位置(u，v)处的红色、绿色、和蓝色的像素值。尽管本实施例适用于得出数值Y的SAD，也可适用于得出红色、绿色、和蓝色的像素值的SAD。

尽管本实施例适用于得出相对于一帧中全部像素的SAD，但也适用于得出只相对于分立的像素的SAD，或适用于减小一帧并且对于减小尺寸的图像得出SAD以简化处理。除了相邻各帧之间得出各帧之间的SAD之外，也可以每隔两帧或多帧得出各帧之间的SAD。

而且，为了使运动信息健全，可以用过去的数帧的运动信息来确定当前帧的运动信息。例如，作为运动信息，假设静止图像是0而运动图像是1，根据以往5帧的运动信息进行中值处理，并且采用中值的运动信息作为当前帧的运动信息。采用如上所述的处理，即使由于运动检测的失误而只有某个静止帧被检测为运动图像，但经过中值处理后所接收到的运动检测的结果还是“静止图像”。对于用表达式1得出的SAD进行阈值处理，并且检测输入图像是运动图像还是静止图像。换言之，当SAD是一预定阈值或更高时，则将它确定为运动图像，而当SAD低于该预定阈值时，则将它确定为静止图像。将运动图像和静止图像两者之间确定的结果作为运动信息输入给显示比值控制单元16。

(3)显示比值控制单元16

显示比值控制单元16根据所输入的运动信息来确定黑色显示时间比值。

本实施例中，假设静止图像的黑色显示时间比值为0％，而假设运动图像的黑色显示时间比值为50％。下面说明运动信息从静止图像改变为运动图像的情形本实施例中的黑色显示时间比值的改变。

(3-1)当运动信息从静止图像改变为运动图像时

首先说明运动信息从静止图像改变为运动图像的情形。

当运动信息从静止图像改变为运动图像时，黑色显示时间比值从0％改变为50％。当该比值立即从0％改变为50％时，由于黑色显示时间比值的突变，因而可能会有闪烁发生。因此，本实施例中，当黑色显示时间比值改变时，在静止图像的黑色显示时间比值(0％)和运动图像的黑色显示时间比值(50％)两者之间设定过渡黑色显示时间比值，以通过过渡黑色显示时间比值使得黑色显示时间比值改变。

图2是示出当比值从静止图像的黑色显示时间比值改变为运动图像的黑色显示时间比值时一显示状态的模式图。

假设运动信息在图2的第三帧处从静止图像改变为运动图像，因为静止图像的黑色显示时间比值是0％，在整个一帧时段内显示图像。当运动信息改变为运动图像时，黑色显示时间比值变为50％。

但通过在黑色显示时间比值0％和黑色显示时间比值50％两者之间设定过波黑色显示时间比值，从而避免黑色显示时间比值的突变，而使得黑色显示时间比值逐渐改变。一帧期间的黑色显示时间比值的改变量最好设定为一低于最小可见度的数值，从而看不出由于黑色显示时间比值改变所造成的闪烁。可根据显示装置的亮度等改变最小可见度。但图2中，将一帧中的过渡黑色显示时间比值的改变量设定为10％。因此，在黑色显示时间比值0％和黑色显示时间比值50％两者之间设定10％、20％、30％、和40％的过渡黑色显示时间比值。这种安排中，能够限制黑色显示时间比值的突变，因而能够避免闪烁发生。

同样，当运动信息从运动图像改变为静止图像时，如图3所示设定过渡黑色显示时间比值，从而限制黑色显示时间比值的突变。

(3-2)当过渡黑色显示时段中运动信息改变时

随后说明过渡黑色显示时段中运动信息改变的情形。

图4示出过渡黑色显示时段中运动信息改变的情形一显示状态的模式图。

图4中，运动信息在第三帧处从静止图像改变为运动图像，并且在第六帧处再从运动图像改变为静止图像。在此情形中，如图4所示，当运动信息从静止图像改变为运动图像时，过渡黑色显示时间比值便增加。但过渡黑色显示时段中运动信息再次从运动图像改变为静止图像，因而黑色显示时间比值减小。换言之，第N帧的黑色显示时间比值Br(N)如表达式3所示。

Br(N)＝Br(N-1)+TrM(N) (式3)

其中：

(式4)

此表达式中，Tr表示过渡黑色显示时间比值的改变量(本实施例中为10％)，M表示第N帧的运动信息，B_max表示运动图像的黑色显示时间比值最大值(本实施例中为50％)，而B_min表示运动图像的黑色显示时间比值最小值(本实施例中为0％)。M(N)如表达式5所示。

(式5)

通过对于每一帧检验表达式3可以得出第N帧的黑色显示时间比值。

表达式3中，对于每一帧改变黑色显示时间比值。但也可使用每次就多帧改变黑色显示时间比值这种结构。在此情形中，当假设用于检验黑色显示时间比值的各帧的时间间隔为ΔN时，黑色显示时间比值由表达式6所示。

Br(N)＝Br(N-ΔN)+TrM(N) (式6)

这种安排中，由显示比值控制单元16来确定黑色显示时间比值，并且将其作为黑色显示时间比值信息输入到背光亮度控制单元20。用于使液晶面板18工作的控制信号(诸如水平同步信号和垂直同步信号)连同液晶面板18上所要显示的图像信号一起输出。

(4)液晶面板18

(4-1)液晶面板18的结构

参看图5，下面说明液晶面板18的结构。

本实施例中的液晶面板18是有源矩阵型的，并且如图5所示，在阵列基片上通过绝缘层(未示出)以矩阵的方式排列有多条信号线181和与之相交的多条扫描线182，而且各线181和182的各个交点形成有各像素183。信号线181和扫描线182的各端分别连接至信号线驱动电路184和扫描线驱动电路185。

每个像素183中，由薄膜晶体管(TFT)构成的开关元件186是用于写入图像信号的开关元件，其各栅极由每条水平线共同连接至扫描线182，而其各源极由每条垂直线共同连接至信号线181。每个漏极连接至一像素电极187，并且连接至一与像素电极187在电气上并联的存储电容器188。

基片180上形成有像素电极187，并且相向的基片(未示出)上形成有电气上与像素电极187相对的公共电极189。将公共电压产生电路(未示出)的预定公共电压加到公共电极189上。液晶层190保持在像素电极187和公共电极189两者之间，而阵列基片180和相向的基片其周边用密封材料(未示出)密封。

液晶层190中所用的源极材料可以是任何类型。但如下面所述需要在一帧时段内写入诸如图像显示和黑色显示这两种类型的图像信号，液晶面板18最好是响应相对迅速的液晶面板。例如，铁电源极或OCB(光学补偿弯曲)模式液晶更为理想。

扫描线驱动电路185由移位电阻器、电平切换器(level shifter)、以及缓冲电路组成(未示出)。根据显示比值控制单元16作为控制信号输出的垂直启动信号或垂直时钟信号，扫描线驱动电路185将线选择信号输出到各自的扫描线182。

信号线驱动电路184包括模拟开关、移位电阻器、采样保持电路、以及视频总线(未示出)。向信号线驱动电路184提供显示比值控制单元16作为控制信号输出的水平启动信号和水平时钟信号，还提供图像信号。

(4-2)液晶面板18的工作

随后说明按照本实施例的液晶面板18的工作。

图6中示出按照本实施例的液晶面板18的定时图。图6示出信号线驱动电路184输出的显示信号、扫描线驱动电路185输出的扫描信号的驱动波形以及液晶面板18上的图像显示状态。为了简化说明，图6中未示出消隐时段。但普通液晶面板18的驱动信号具有水平和垂直消隐时段。

信号线驱动电路184在单个水平扫描时段的前半段发送图像显示信号，而在其后半段发送黑色显示信号。扫描线驱动电路185在单个水平扫描时段的前半段选择各扫描线182，上述各扫描线与将对其提供图像显示信号的各自像素183相对应，并且在单个水平扫描时段的后半段选择各扫描线182，上述各扫描线与将对其提供黑色显示信号的各像素183相对应。

图6是黑色显示时间比值是50％这种情形的定时图。

当单个水平扫描时段的前半段选定第一条扫描线182并且向相对应的像素183提供图像显示信号时，则在单个水平扫描时段的后半段选定第V/2+1条扫描线182并且向相对应的像素183提供黑色显示信号，其中v表示垂直扫描线的数目。

同样，当单个水平扫描时段的前半段选定第二条扫描线182时，则在单个水平扫描时段的后半段选定第V/2+2条扫描线182。

以同样的方式，在单个水平扫描时段的前半段和后半段依次分别选定后续扫描线182。

用这种方式，当单个水平扫描时段的前半段选定第V条扫描线182并且向相应的像素183提供图像显示信号时，则在单个水平扫描时段的后半段选定第V/2条扫描线182并且向相应的像素183提供黑色显示信号。

图7示出黑色显示时间比值是50％这种情形中液晶面板18上的一显示状态。

图7A示出这样一种显示状态，其中第n帧的图像显示信号的写入完成直到第V/2+1条扫描线，而黑色显示信号写入到第一条扫描线上。图7B示出这样一种显示状态，其中第n帧的图像显示信号的写入完成直到第V/2+2条扫描线，而黑色显示信号写入到第二条扫描线上。图7C示出这样一种显示状态，其中第n帧的图像显示信号写入到第V条扫描线上，而黑色显示信号写入到第V/2-1条扫描线上。图7D示出这样一种显示状态，其中第n+1帧的图像显示信号写入到第一条扫描线上，而黑色显示信号写入到第V/2条扫描线上。图7E示出这样一种显示状态，其中第n+1帧的图像显示信号写入到第V/2条扫描线上，而黑色显示信号写入到第V条扫描线上。

尽管图6中示出黑色显示时间比值为50％的情形，通过同样改变黑色显示信号的写入启动定时，即改变扫描线182信号的定时，可以设定所需的黑色显示时段。因此，通过由显示比值控制单元16确定黑色显示时间比值，并且将黑色显示信号的写入启动定时作为控制信号输入到液晶面板18，便能够以任意的黑色显示时间比值在液晶面板18上显示图像。

(5)背光亮度控制单元20

(5-1)背光亮度控制单元20的结构

背光亮度控制单元20用所输入的黑色显示时间比值信息，输出背光亮度控制信号来控制背光22的光源。换言之，如果背光22的光源是一模拟调制的发光二极管(LED)，背光亮度控制单元20便输出模拟电压信号，而如果光源是一脉宽调制(PWM)的LED，背光亮度控制单元便输出脉宽调制信号。当光源是一冷阴极管时，背光亮度控制单元便输出模拟电压，该模拟电压输入给逆变器用于点亮冷阴极管。

本实施例中，所用的脉宽调制系统的LED光源可用相对简单的结构来确保亮度的较宽动态范围。预先测定要输入到LED光源的脉冲宽度与背光22的亮度两者之间的关系，并存储于背光亮度控制单元20中。作为所要存储的数据，若该关系可用函数来表示的话，例如可以是一函数。

也可以将其作为LUT保存于一只读存储器(ROM)中。

当LED光源具有一混合红色、绿色、和蓝色这三种LCD颜色以显示白色的结构时，较为理想的是，在各自LED上保持此数据。

(5-2)黑色显示时间比值和相对亮度两者之间的关系

图8示出黑色显示时间比值与液晶面板18的相对透射率、背光22的相对亮度、以及显示装置10的相对亮度之间的关系，其中把黑色显示时间比值其范围设定为0％至50％。水平轴表示黑色显示时间比值，右垂直轴表示液晶面板18的相对透射率(相对于黑色显示时间比值为0％的透射率)，而左垂直轴表示背光22的相对亮度(相对于黑色显示时间比值为100％的亮度)。

本实施例中使用的液晶面板18其透射率随着黑色显示时间比值的增加而减小，因而背光22的亮度随着黑色显示时间比值的增加而增加，而且背光22的亮度控制为液晶显示装置的相对亮度即通过液晶面板18后的亮度恒定不变。黑色显示时间比值相对于背光22的相对亮度之间的关系可以从图8得出，并且黑色显示时间比值与脉冲宽度两者之间的关系可以从背光22的相对亮度与要输入到LED光源的脉冲宽度两者之间的关系得出，而由脉冲宽度表示的背光亮度控制信号可以根据显示比值控制单元16所得出的黑色显示时间比值信息所获得。

尽管以不同的黑色显示时间比值所显示的液晶面板18控制为对于一帧时段亮度始终恒定不变，但对亮度加以控制以在一预定范围内抑制亮度变化也是可以接受的，该范围以一帧时段中用作基准的亮度为中心。换言之，只要能加以控制从而把亮度的变化限制为人眼观察时觉察不出亮度变化的范围内，就能够达到本实施例的目的。

(5-3)背光亮度控制单元20的修改

尽管已经在上面叙述中给出了把脉冲宽度与背光亮度两者之间关系作为数据来存储的方法，但也可以存储黑色显示时间比值与脉冲宽度两者之间的关系，在该脉冲宽度下以不同黑色显示时间比值在液晶面板18上显示其亮度保持不变。

换言之，白色图像在液晶面板18上以某个黑色显示时间比值显示，控制背光亮度从而在经过液晶面板18之后亮度变为一预定值，而且得出当时输入至LED光源的脉冲宽度。以不同的黑色显示时间比值完成上工操作，可得出黑色显示时间比值与脉冲宽度两者之间的关系，将其作为数据来存储。通过以所输入的黑色显示时间比值信息来参照该数据，便可控制背光22的亮度从而液晶面板18的亮度相对于任意黑色显示时间比值总能保持恒定不变。

除了上述方法之外，还可以采用这样的方法来控制LED光源的亮度，即在背光22中安装光电二极管等，并且用该光电二极管等测定背光22的亮度进行反馈。尤其是其中采用如上所述的光电二极管等进行反馈的结构很有效，这是因为LED光源的发光特性是取决于温度而改变的。

(6)背光22

背光22可用如上所述的不同光源来组成，而本实施例中则采用以LED为光源的直接背光22。

但背光22的结构不限于上述结构，也可应用使用光波导的边缘照明背光22。由背光亮度控制单元20所输出的背光亮度控制信号来控制背光22的亮度。

(7)液晶显示器10的效果

随后说明本实施例中的液晶显示器10的效果。

液晶显示器10确定输入图像是运动图像还是静止图像，从而通过增加运动图像的黑色显示时间比值来提高运动图像的锐度，并且通过减小黑色显示时间比值来降低背光22的亮度以减小静止图像的功耗。同时，通过对于静止图像使用准脉冲显示，液晶显示装置10可以抑制闪烁发生。

通过设定过渡黑色显示时段，可以尽量抑制由于黑色显示时间比值突变所造成的闪烁。现说明由于黑色显示时间比值突变造成闪烁发生的原理。

图9示出当图像显示时间比值(＝1-黑色显示时间比值)从t₀改变为t₁(t₀＜t₁)时显示亮度发生变化的模式图。假设L₀表示时段t₀中的相对显示亮度，L₁表示时段t₁中的相对显示亮度，不管图像显示比值如何，一帧时段中的平均亮度恒定不变，因而满足表达式7。

t₀L₀＝t₁L₁＝L_ave (式7)

随后考虑当图像显示比值t₀改变为t₁时一任意的一帧时段中的相对积分亮度。通过对其视网膜在某个固定不变的时段内所接收到的刺激进行积分，人眼能够觉察出亮度。因此，通过在一帧时段内对液晶显示装置10的亮度进行积分来模拟可感知的亮度。当不进行黑色插入控制，或者通过以最大发光亮度使背光22照明并且以可控范围内的最大黑色插入率显示图像获得积分亮度时，要以恒定不变值控制的积分亮度值可通过使用相对积分亮度来确定。不仅可以使用这个积分亮度，而且可以使用当背光22以某个特定的发光亮度发光并且以某个特定的黑色插入率来显示图像时所获得的积分亮度。

图10示出当图像显示比值从t₀改变为t₁时任意一帧时段内的相对积分亮度的暂时改变。水平轴表示时间，而垂直轴表示相对积分亮度。当图像显示时间比值是t₀或t₁其中之一恒定不变值时，任意一帧时段内的相对积分亮度为一恒定不变值L_ave。但图像显示比值从t₀改变为t₁的时刻，当图像显示比值为t₀时的相对亮度L₀的部分以及当图像显示比值为t₁时的相对亮度L₁的部分在任意一帧时段内积分，因而相对积分亮度如图10所示改变为一较小值。假设此时刻的最小值是L_min，可用表达式7把L_min用表达式8表示。

L_{\min} = t_{0} L_{1} = \frac{t_{0}}{t_{1}} L_{ave}

(式8)

因此相对积分亮度的改变量ΔL可用表达式9来表示。

ΔL = L_{ave} - L_{\min} = (1 - \frac{t_{0}}{t_{1}}) L_{ave}

(式9)

由图10可知，相对积分亮度小于L_ave的时段Δt可用表达式10来表示。

Δt＝t₀+(t₁-t₀)＝t₁ (式10)

可觉察的闪烁可认为与闪烁的强度(ΔL)和闪烁发生的时段(Δt)两者的乘积成正比，因此可觉察的闪烁可用表达式11来表示。

I＝αΔtΔL＝α(t₁-t₀)L_ave＝α|t₁-t₀|L_ave (式11)

这里，α表示比例常数。

另一方面，也如图11所示，当同样考虑图像显示比值从t₀改变为t₁(t₀＞t₁)这种情形时，任意的一帧时段的相对积分亮度将如图12所示。换言之，图像显示比值从t₀改变为t₁的时刻，当图像显示比值为t₀时的相对亮度L₀的部分以及当图像显示比值为t₁时的相对亮度L₁的部分在任意一帧时段内积分，因而相对积分亮度如图12所示改变为一较大值。假设此时的最大值是L_max，可用表达式7把L_max用表达式12表示。

L_{\max} = t_{1} L_{1} - (t_{0} - t_{1}) L_{0} = (1 + \frac{t_{0} - t_{1}}{t_{0}}) L_{ave}

(式12)

因此相对积分亮度的改变量ΔL如表达式13所示。

ΔL = L_{\max} - L_{ave} = (1 - \frac{t_{1}}{t_{0}}) L_{ave}

(式13)

由图12可知，相对积分亮度大于L_ave的时段Δt可用表达式14表示。

Δt＝t₁+(t₀-t₁)＝t₀ (式14)

因此，可觉察的闪烁I可用表达式15表示。

I＝αΔtΔL＝α(t₁-t₀)L_ave＝α|t₁-t₀|L_ave (式15)

如上所述，由表达式11和表达式15可知，当图像显示比值从t₀改变为t₁时可觉察的闪烁与图像显示比值的改变量、即黑色显示时间比值的改变量成正比。因此，通过按照黑色显示时间比值的改变量设定过渡黑色显示时段使得可觉察的闪烁小于所要感知的极限，因此可以抑制由于黑色显示时段比值的突变所造成的闪烁发生。

如上所述，按照本实施例的液晶显示装置10，通过根据输入图像是运动图像或是静止图像改变黑色显示时间比值，可以改善所显示的输入图像的图像质量，与此同时控制功耗的增加。此外，能够尽量抑制由于黑色显示时间比值的突变所造成的闪烁。

(第二实施例)

参见图13和图14说明按照本发明第二实施例的液晶显示装置10。

尽管按照第二实施例的液晶显示装置10的基本结构与第一实施例相同，但第二实施例其特征在于，通过运动检测单元24从输入图像检测出比运动图像/静止图像更详细的运动信息，并且控制分成更为小段的黑色显示时间比值。

运动检测单元24

(2-1)运动检测单元24的结构

运动检测单元24通过使用输入图像信号的多个帧来检测运动，并且把它作为运动信息输出。本实施例中，在一帧时段期间由帧存储器12存储输入图像信号，并通过对延迟了一帧的图像信号与输入图像信号的比较即暂时相邻两帧的比较来检测运动。但用于检测运动的各帧不限于暂时相邻的两帧，当输入图像是隔行扫描的图像信号时可通过只用偶数帧或奇数帧来实现运动检测。

尽管可考虑各种运动检测装置，本实施例中所用的是通过块匹配来获得运动矢量的方法。块匹配是一种运动矢量检测方法，该运动矢量检测方法用于对诸如MPEG(运动图像专家组)这种运动图像的编码，如图14所示，把第n帧输入图像信号(参考帧)分成各方形区域(块)。这里，就每一块搜索第n+1帧(所要搜索的帧)中相似的区域。尽管相似区域的验证方法一般是差值绝对值的总和(SAD)或差值平方的总和(SSD，Summation of SquaredDifferences)，本实施例中，由表达式16用SAD得到它。

SAD = \underset{x &Element; B}{Σ} | p (x, n) - p (x + d, n + 1) |

(式16)

这里，项p(x，n)表示第n帧的位置x的像素值，而B表示参考块的范围。对于不同的d，用表达式16得到SAD，使SAD为最小值的d经过评估为参考块B的运动矢量。这用表达式17来表示。

MV = \arg \underset{d}{mid} SAD (d)

(式17)

通过对于参考帧中全部块求解表达式16和表达式17，能够得到输入图像信号的相邻帧之间的运动矢量。

(2-2)得出运动信息的方法

随后说明根据检测到的运动矢量得出运动信息的方法。

本实施例的液晶显示装置10根据输入图像信号的运动信息来控制一帧时段内的黑色显示时段的显示比值。换言之，若是静止图像的话，则不需要用于改善运动图像的图像质量的黑色显示，因而黑色显示时间比值可以是零。另一方面，当输入图像包括运动时，就需要按照该运动来确定黑色显示时间比值。但此情形中，根据由观察者观看输入图像时的保持效应所造成的图像质量变差，确定黑色显示时间比值。换言之，当由于输入图像中所包含的运动因保持效应所造成的图像质量变差很显著时，黑色显示时间比值便增加。相反，当由于输入图像中所包含的运动因保持效应所造成的图像质量变差很小时，黑色显示时间比值便减小。

尽管可考虑显著影响因保持效应所造成的图像质量变差的不同类型的运动信息，即对于确定黑色显示时间比值而言具有重要意义的运动信息，本实施例中将包括下述信息。

1)运动速度

2)运动方向

3)运动物体的反差

4)运动物体的空间频率

“运动速度”是指输入图像中所包括的运动物体的速度。运动速度越高，所设定的黑色显示时间比值就越大，而运动速度越低，所设定的黑色显示时间比值就越小。当运动速度为零时，其为静止图像。这是因为当观察者的眼睛跟随运动物体时叠加在视网膜上的位移量随着运动速度的增加而增加，因此由保持效应造成的图像质量变差更加严重。

“运动方向”是指输入图像中所包含的运动方向是如何分散的。由保持效应所造成的图像质量变差是当观察者的眼睛跟随运动物体时发生的，当输入图像中包含的运动方向都相同并且均匀，由保持效应所造成的图像质量变差会变得严重，相反，当输入图像中包含的运动方向是变化的，观察者的眼睛便难以跟随每个运动物体，因此由保持效应所造成的图像质量变差会减轻。因此，运动方向的分散度越小，所设定的黑色显示时间比值就越大，而运动方向的分散度越大，所设定的黑色显示时间比值就越小。

“运动物体的反差”是静止图像背景与运动物体之间在灰度等级方面的差异。由保持效应所造成的图像质量变差可作为图像重影观察，并且静止图像背景与运动物体之间的灰度等级差异越小，静止图像背景与运动物体之间的边界线处越少看到图像重影。作为一极端例子，当静止图像背景与运动物体之间灰度等级差异为零时，就看不到图像重影。因此，运动物体的反差越大，所设定的黑色显示时间比值就越大，而运动物体的反差越小，所设定的黑色显示时间比值就越小。

“运动物体的空间频率”表示运动物体纹理的细度。由保持效应所造成的图像质量变差由观察者作为图像重影认出，并且图像重影在运动物体的边缘处发生。例如，即使当单色的运动物体运动时，在运动物体内部看不出图像重影，因为不存在边缘。另一方面，当运动物体内部有纹理(例如条纹)时，观察者可认出运动物体内部纹理的图像重影。因此，运动物体的空间频率越高，所设定的黑色显示时间比值就越大，而运动物体的空间频率越低，所设定的黑色显示时间比值就越小。上述运动信息只是一例子，因此，只需要把上述四种类型运动信息其中一部分用作运动信息，或者把其他类型信息作为运动信息加入。

(2-3)从输入图像获得的方法

随后说明从输入图像获得上述各个信息作为运动信息参数的方法。本实施例中，在检测运动和计算运动信息之前获得相邻帧之间的差异，并且根据帧间差值绝对值来大致确定图像是静止图像还是运动图像。换言之，对于帧间差值绝对值进行阈值计算，并且当所计算值小于该阈值时，便确定是静止图像，因此不进行运动检测或运动信息计算，并且将运动信息作为静止图像输出。另一方面，当计算值等于或大于阈值时，进行上述运动检测和运动信息计算，并且把四个参数作为运动信息输出。

(2-3-1)运动速度

1)按照上述方法对于每一帧估算运动矢量，以求出具有标量值为1或大于1的运动矢量。

2)把上述运动矢量分为八个运动方向范围，每个范围为45°，并且得出每个运动范围内运动矢量的数目。

3)按降序安排2)中得出的各个运动范围内运动矢量的数目，用以相对于1)中得出的所具有的标量值等于或大于1的运动矢量的数目，求出每个运动范围内运动矢量的数目，并且得出各自运动矢量范围直至所累积的比值至少达到总数的90％。

4)相对于上面的1)中得出的标量值等于或大于1的运动矢量的数目，把3)所得出的其矢量数目比值小于5％的运动矢量范围加以排除。

5)对于4)中所得出的运动矢量范围得出运动矢量的标量平均值后，用3)中得出的各自运动范围比值进行加权平均，以求出运动速度。

(2-3-2)运动方向

把上述1)至4)的运动速度计算所得出的运动矢量范围的数目设定为运动方向。

(2-3-3)运动物体的反差

1)得出相邻帧之间像素值的差值绝对值。

2)把所具有的差值绝对值等于或大于10的像素183设定为运动范围，并且得出运动范围中差值绝对值的总和。

3)通过将上述差值绝对值的总和除以运动范围的像素(上述像素的差值绝对值等于或大于10)的数目所得出的数值确定为运动物体的反差。

(2-3-4)运动物体的空间频率

1)检测帧图像的边缘方向。

2)估算帧图像的运动矢量以求出所具有的标量值等于或大于1的运动矢量。

3)得出1)中得出的边缘方向与2)中得出的运动矢量的幅值的内积，将此设定为1，并且确定其总和作为运动物体的空间频率。

把通过上述方法得出的四个参数作为运动信息输出给显示比值控制单元16。

(2-4)运动信息的修改

运动信息不限于上述四个参数，可以增加其他参数。

作为替代，可以采用上述四个参数其中一部分。

此外，获得上述四个参数的方法不限于上面所述方法，还可以采用其他方法。例如，上述方法中所示的各具体值可以是其他值。最好根据处理量和准确度来确定运动信息。

(3)显示比值控制单元16

(3-1)显示比值控制单元16的功能

显示比值控制单元16中，根据所输入的运动信息得出一帧时段内各显示帧之间的黑色显示时间比值。本实施例中，使用由运动检测单元24得出的四种类型的运动信息的线性求和，通过表达式18来计算黑色显示时间比值。

Br(N)＝a×spd+b×dir+c×cr+d×freq+e (式18)

这里：Br(N)表示第N帧的黑色显示时间比值(％)，spd表示运动速度，dir表示运动的方向性，cr表示运动物体的反差，freq表示运动物体的空间频率，而a、b、c、d和e是权重系数。

当运动信息表明图像是一静止图像时，不计算表达式18，而使用预先设定的黑色显示时间比值的最小值。例如，当预先设定的黑色显示时间比值为0％至50％，并且当运动信息表明图像是一静止图像时，黑色显示时间比值是0％。接下来，根据主观确认验证的结果把本实施例中的各个权重系数设定为a＝0.4，b＝-0.4，c＝0.06，d＝0.001和e＝0.4。

尽管可以从表达式18得出黑色显示时间比值，但为了如第一实施例中那样抑制黑色显示时间比值的突变，进一步修正黑色显示时间比值。用表达式19来修正黑色显示时间比值。

(式19)

其中：

(式20)

其中：Tr表示过渡黑色显示时间比值的改变量，Sgn(a)是a的反号函数。B_min表示预先设定的黑色显示时间比值范围的最小值，而B_max表示预先设定的黑色显示时间比值范围的最大值。也可如第一实施例中那样使用每n帧改变黑色显示时间比值的结构。在此情形中，当假设其黑色显示时间比值经过估算的各帧之间的时间间隔为ΔN时，黑色显示时间比值如表达式21所示。

(式21)

为了就运动检测单元24的运动信息的检测结果而言使运动更为健全，可以如第一实施例中那样对于黑色显示时间比值进行中值处理。换言之，把对以往数帧进行修正之前的黑色显示时间比值加以存储，并且将修正之前的以往数帧的黑色显示时间比值的中值用作修正前的当前帧的黑色显示时间比值，由此使用表达式19或表达式21来修正黑色显示时间比值。

把用表达式19或表达式21所得出的黑色显示时间比值作为黑色显示时间比值信息输出至背光亮度控制单元20。把按照黑色显示时间比值的图像信号和控制信号输出至液晶面板18。

其他结构和工作与第一实施例中的相同。

如上所述，按照本实施例中的液晶显示装置10，根据输入图像是运动图像还是静止图像来改变黑色显示时间比值，因此可以改善所显示的输入图像的质量，同时控制功耗的增加。此外，能够尽量抑制由于黑色显示时间比值的突变所造成的闪烁。

(第三实施例)

现参看图15说明按照第三实施例的液晶显示装置10。

(1)液晶显示装置10的结构

尽管按照第三实施例的液晶显示装置10的基本结构与第一实施例相同，但第三实施例其特征在于，计算输入图像的平均灰度等级以使用所检测的结果控制过渡黑色显示时间比值的改变量。

(2)平均灰度等级检测单元26

平均灰度等级检测单元26检测输入图像的平均灰度等级。假设X表示第N帧中在水平方向上的像素数目，而Y表示第N帧中在垂直方向上的像素数目，平均灰度等级G_ave能够用表达式22得出。

G_{ave} = \frac{1}{X \times Y} Σ_{u = 1}^{X} Σ_{v = 1}^{T} f (u, v, N)

(式22)

其中f(u，v，n)表示第n帧位置(u，v)处的像素值Y分量。项f(u，v，n)可以作为红色、绿色、和蓝色的像素值(灰度等级)的线性总和，用表达式2来表示。

尽管本实施例中平均灰度等级是对于整个帧获得的，但也可用首先获得输入图像的直方图、然后获得具有最高灰度等级的n个像素的平均值这种过程，n是总数的一预定部分。

显示比值控制单元16

如同第一实施例中那样，显示比值控制单元确定黑色显示时间比值。但过渡黑色显示时间比值的改变量是作为G_ave的函数给出的。换言之，可以用表达式23来替换表达式3。

Br(N)＝Br(N-1)+Tr(G_ave)M(N) (式23)

其中Tr(G_ave)表示关于G_ave的单调下降函数。换言之，输入图像的平均灰度等级越大，过渡黑色显示时间比值的改变量就越小。同样，当采用第二实施例中的结构作为基本结构时，用表达式24来替代表达式19。

(式24)

(4)液晶显示装置10的效果

随后说明本实施例中的液晶显示装置的效果。

通常知道，人眼的灵敏度随着亮度的降低而提高。人感知的亮度用光度值(lightnessvalue)(L^*)来定义，它大体上正比于亮度的1/3次方。

L^*＝βY^1/3 (式25)

其中β表示比例常数，而Y表示亮度。从表达式25可知，L^*的改变与亮度Y的改变之比即灵敏度由表达式26表示。

\frac{{dL}^{*}}{dY} = \frac{Y^{- 2 / 3}}{3}

(式26)

从表达式26可知，灵敏度的改变小于亮度Y的改变。例如，当亮度Y从1至0.5改变至一半时，灵敏度只是从大约0.333改变至大约0.529，其约为1.587倍，也就是说，亮度变得越小，灵敏度的改变相对于亮度的改变就越降低。从表达式11和表达式15可知，可觉察的闪烁与L_ave成正比，即与所要显示的图像的亮度成正比。因此，图像的亮度变得越小，即使当黑色显示时间比值的改变量增加时，可以觉察出闪烁的可能性也变得越小。当图像是黑色的，不管黑色显示时间比值如何改变，即使凭直觉总是觉察不到闪烁。

其他结构和工作与第一实施例中的相同。

(第四实施例)

现参看图16和图17说明按照第四实施例的液晶显示装置10。

(1)液晶显示装置10的结构

图16示出本发明第四实施例的液晶显示装置的结构。

尽管按照第四实施例的液晶显示装置10的基本结构与第一实施例相同，但第四实施例其特征在于，通过控制背光22的点亮和关闭来控制液晶显示装置10上显示的输入图像的显示比值。

采用如第一实施例相同的结构，根据输入图像来确定黑色显示时间比值。把所确定的黑色显示时间比值作为黑色显示时间比值信息输入至背光发光比值/亮度控制单元28。背光发光比值/亮度控制单元28根据黑色显示时间比值信息来确定背光22的发光时段以及背光22的照明亮度，然后将它们作为背光发光比值控制信号和背光亮度控制信号输入至背光22。背光22根据所输入的背光发光比值控制信号和背光亮度控制信号发光。

(2)液晶面板18和背光22的工作

随后说明液晶面板18和背光22的工作。

图17示出液晶面板18和背光22的工作。图17的水平轴表示时间，而其垂直轴表示液晶面板18在垂直方向上的显示位置。通常，液晶面板18中图像是从屏幕顶部依次逐行写入的。

因此，用这样一种方式写入液晶面板18，当从屏幕顶部把图像写入到液晶面板18上时，写入时间渐渐移动，如图17所示。通常，写入液晶面板18在一帧时段(一般为1/60秒)内完成。但本实施例中，为了保证下面述及的背光22的发光时段，在比一帧时段更短的时段即1/4帧时段(1/240秒)内写入。在液晶面板18上写完最底下一行之后直至液晶完成响应的一预定时段内，背光22按照背光发光比值控制信号发光。

背光22的照明亮度取决于背光发光时段，并且控制为背光发光时段与背光照明亮度的乘积大体上保持不变。

较佳的是，在对液晶面板18写入的时段以及液晶响应的时段期间关闭背光22。这是因为，在对液晶面板18写入的时段以及液晶响应的时段中，仍然有前一帧的部分图像显示在液晶面板18上，因此如果背光22发光并且呈现给观察者，前一帧和当前帧便组合。

如上所述，通过控制背光22的发光时段，可如同第一实施例控制液晶显示装置10的黑色显示时间比值。

如上所述，按照本实施例中的液晶显示装置10，可以改善液晶显示装置10上显示的运动图像和静止图像的质量。

(第五实施例)

现参看图18至图20说明按照本发明第五实施例的液晶显示装置10。

(1)液晶显示装置10的结构

图18示出按照本发明第五实施例的液晶显示装置10的结构。

尽管按照第五实施例的液晶显示装置10的基本结构与第四实施例相同，但第五实施例其特征在于，划分背光32的发光区域，从而背光32能够按不同的定时进行照明。

图19示出按照本实施例的背光32的一例结构。图19是一称为直接背光的结构，包括排列为光源的冷阴极管320，而每根冷阴极管320由反射器板321所围绕。将一漫射板322安装于冷阴极管320的顶部，从而来自冷阴极管320的光通过漫反射以提供均匀的面光源。本实施例中各自冷阴极管320的发光定时不同。

(2)液晶面板18和背光32的工作

下面说明液晶显示面板18和背光32的工作。

图20示出液晶面板18和背光32的工作。图20中，将背光32在垂直方向上分成四段以形成四个水平发光区域，而且可以按背光32的发光和熄灭定时控制各个水平发光区域。

第四实施例中，当写入液晶面板18的最低一行之后经过一预定时段时，是背光32的发光定时。但本实施例中，当写入液晶面板18的最低一行之后经过液晶的响应时段(对应于所划分的各自水平发光区域其中之一已经完成)时，按照背光21的发光比值控制信号接通背光32。如上所述，当在水平方向上划分背光32的发光区域时，与第四实施例相比，可以延长背光32的发光时段，因而可在较大范围内控制黑色显示时间比值。其他结构与第四实施例相同。

(第六实施例)

现参看图21至图22说明按照第六实施例的液晶显示装置10。

(1)有机场致发光显示装置100的结构

图21示出按照本发明第六实施例的有机场致发光显示装置100的结构。

尽管按照第六实施例的有机场致发光显示装置100的基本结构与第一实施例相同，但图像显示单元是用一有机场致发光面板34配置而成。

图22示出有机场致发光面板34的一例结构。

有机场致发光面板34所包括的像素346每个具有由两个薄膜晶体管所形成的第一开关元件341和第二开关元件342、一用于保持由信号线343提供的电压的电压保持电容器344、以及一有机场致发光元件345。

把信号线345和电源线347的端部与信号线驱动电路348连接。

把沿与信号线343相正交的方向延伸的扫描线349和电源线347与扫描线驱动电路350连接。

(3)有机场致发光显示装置100的工作

随后说明有机场致发光显示装置100的工作。

将接通(ON)状态的扫描线驱动信号从扫描线驱动电路350通过扫描线349加到第一开关元件341上，因而使第一开关元件341处于导通状态。此时，把信号线驱动电路348所输出的信号线驱动信号通过信号线343写入电压保持电容器344。

按照电压保持电容器344中所累积的电荷数量确定第二开关元件342的导通状态，并且由电源线347提供一电流至有机场致发光元件345，从而有机场致发光元件345发光。

确定第二开关元件342的导通状态的电压在电压保持电容器344中累积，即使当扫描线驱动信号断开(OFF)，电流也从电源线347连续提供给有机场致发光元件345。

因此，如与第一实施例结合的图6所示那样，信号线驱动电路348在单个水平扫描时段的前半段输出图像信号，而在单个水平扫描时段的后半段输出黑色图像信号，把与单个水平扫描时段的前半段同步的接通(ON)状态扫描线驱动信号加到扫描线349上将图像信号写入该扫描线，并且把与单个水平扫描时段后半段同步的ON状态扫描线驱动信号加到扫描线349上以写入黑色图像信号，从而能够与第一实施例相同控制有机场致发光面板34的图像显示时段和黑色图像显示时段。换言之，以与第一实施例相同的方式根据显示比值控制单元16所确定的黑色显示时间比值，控制扫描驱动电路350。。

(4)有机场致发光面板34的控制细节

但有机场致发光面板34是自发光元件，因此需要在按照黑色显示时间比值显示图像的时段期间控制图像的亮度，并且在一帧时段内保持亮度大体上不变。

因此，本实施例中，用提供10位输出准确度的信号线驱动电路348对于图像光度(lightness)进行数字式控制。在最需要图像光度这样的状态中，黑色显示时间比值给出预定控制范围内的最大值。换言之，黑色显示时间比值很大，因而显示图像的时段就缩短了，因此图像的光度必须增大以保持一帧时段内亮度大体上不变。

因此，通过当黑色显示时间比值给出最大值时设定图像的最大显示的灰度等级至1020灰度等级，并且以在预定的黑色显示时间比值控制范围内降低黑色显示时间比值来降低图像的最大显示灰度等级值，来控制图像显示时段内的最大亮度。换言之，假设γ表示输入图像的γ值，输入图像的最大灰度等级是8位(255个灰度等级)，以及I表示图像显示时段中在黑色显示时间比值为所希望的值时的亮度与图像显示时段中黑色显示时间比值为黑色显示时间比值控制范围中的最大值时的亮度两者之比，当亮度比值是I时所设定的最大灰度等级L_max用表达式27来表示。

L_max＝(I×(255×4)^γ)^1/γ (式27)

通过用表达式27根据黑色显示时间比值计算最大灰度等级可以控制图像显示时段中的光度，然后对于图像的全部灰度等级进行重新量化。

通过控制电源线347提供的电流值也能控制有机场致发光面板34的光度。因此，也可采用控制电源线347所供给的电流值这样一种结构从而响应黑色显示时间比值的改变使得亮度在一帧时段中保持大体上不变。

其他结构和工作与第一实施例相同。

如此前所说明的，按照本实施例的有机场致发光显示装置100，可以改善有机场致发光显示装置100上显示的运动图像和静止图像的质量。

(修改)

虽然此前已经说明了本发明的实施例，但本发明不限于上述实施例，可以在不脱离本发明保护范围的情况下作不同的修改来实施本发明。

例如，即使从所公开的结构部件中去除数个结构部件，只要达到本发明的特定效果，仍可将其视作本发明。

(1)修改1

尽管各个实施例中将说明集中于黑色显示时间比值，但也可集中于用于一帧时段内显示帧的图像显示比值。换言之，因为成立关系式“图像显示比值+黑色显示时间比值＝1”，所以通过对运动较显著的图像减小图像显示比值和对静止图像增加图像显不比值，可以达到与上述实施例相同的效果。

(2)修改2

尽管本实施例中是就液晶显示装置10和有机场致发光显示装置100进行了说明，但通过应用本发明，只要是通过一帧时段连续显示图像来显示运动图像这种保持型显示装置(诸如非有机场致发光装置)，其他装置也能改善运动图像和静止图像的质量。

Claims

1.一种图像显示装置，其特征在于，包括：

图像输入单元，用于输入图像的输入；

显示比值控制器，控制一黑色显示比值，该黑色显示比值是在该输入图像的帧中显示黑色图像的时段占一帧时段的比值；

时段设定单元，根据该黑色显示比值设定显示帧的黑色显示时段和图像显示时段；

亮度补偿器，根据该黑色显示比值得出用于补偿帧亮度的亮度补偿信息；以及

显示器，显示帧和黑色图像，

所述显示比值控制器包括：

比值确定器，确定黑色显示比值；

过渡黑色显示时间比值计算器，计算一过渡黑色显示比值，该过渡黑色显示比值是由所述比值确定器所确定的当前黑色显示比值和由所述比值确定器所确定的新的黑色显示比值之间的比值；以及

过渡黑色显示时间比值设定单元，将至少涉及一帧显示的黑色显示比值从当前的黑色显示比值设定为过渡黑色显示比值，然后将黑色显示比值设定为所述新的黑色显示比值，

其中，所述显示器在图像显示时段中根据所述亮度补偿信息和所述帧显示亮度补偿图像，而在黑色显示时段中显示黑色图像。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述过渡黑色显示时间比值设定处理器包括：

比较器，确定用来表明从当前的黑色显示比值改变为新的黑色显示比值的判断标准是否大于预定条件；

第一设定单元，当所述判断标准大于所述预定条件时，将至少一帧的黑色显示时间比值设定为过渡黑色显示比值，然后将黑色显示比值设定为所述新的黑色显示比值；以及

第二设定单元，当所述判断标准小于所述预定条件时，将黑色显示比值设定为所述新的黑色显示比值。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括图像确定器，确定所述输入图像是运动图像还是静止图像，

其中，所述比值确定器将输入图像确定为运动图像时的黑色显示比值设定为大于输入图像确定为静止图像时的黑色显示比值。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述图像确定器检测所述输入图像的运动，并且当运动幅值大于预定阈值时确定该输入图像是运动图像，而当运动幅值小于该阈值时确定该输入图像是静止图像。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述比值确定器与运动幅值成比例增加新的黑色显示比值。

6.如权利要求2所述的装置，其特征在于，过渡黑色显示时间比值计算器得出所述过渡黑色显示比值，从而输入图像相邻帧之间的黑色显示比值的差值的绝对值变成小于预定阈值，以及

过渡黑色显示时间比值设定单元改变黑色显示比值，从而相邻帧之间的黑色显示比值的差值的绝对值变成小于所述预定阈值。

7.如权利要求2所述的装置，其特征在于，过渡黑色显示时间比值计算器设定所述过渡黑色显示比值，从而输入图像相邻帧之间的黑色显示比值的变化率的绝对值变成小于预定阈值，以及

过渡黑色显示时间比值设定单元改变黑色显示比值，从而相邻帧之间的黑色显示比值的变化率的绝对值变成小于所述预定阈值。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，过渡黑色显示时间比值计算器根据输入图像的帧中所包含的像素的平均灰度等级得出多个不同的过渡黑色显示比值。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述过渡黑色显示时间比值计算器根据像素的平均灰度等级得出多个不同的过渡黑色显示时间比值，上述像素具有的灰度等级从最大灰度等级到比该最大灰度等级小预定比例的灰度等级。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述过渡黑色显示时间比值计算器根据像素的平均灰度等级确定多个不同的过渡黑色显示比值，该平均灰度等级包括在最高灰度等级到一预定灰度等级的范围内。

11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，过渡黑色显示时间比值计算器根据具有最高灰度等级的n个像素的平均灰度等级确定多个不同的过渡黑色显示比值，其中n是总数的预定部分。

12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，显示器包括：液晶面板；以及设置于液晶面板背面侧用于从背面对液晶面板进行照明的面光源，

亮度补偿器根据黑色显示比值得出所述面光源的照明亮度信息，并且用所得出的照明亮度信息作为亮度补偿信息用来控制一帧时段中由于黑色显示比值在预定范围中改变所造成的积分亮度变化，以及

图像显示控制器，根据亮度补偿信息控制面光源的照明亮度，并且将帧图像信息写到液晶面板上。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述图像显示控制器使面光源在图像显示时段发光，使面光源在黑色显示时段断开。

14.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述面光源包括将面光源在接通和断开两者之间切换的发光开关单元，该面光源包括在液晶面板屏幕的垂直方向上划分的多个水平发光区域单元，

所述液晶面板包括图像信息输入单元，将图像信息以逐行方式从屏幕的顶部或底部输入到每一水平行，以及

图像显示控制器将显示区域中的帧图像信息写到与水平发光区域单元相对应的液晶面板上，然后在黑色显示时段断开水平发光区域中的光，并使水平发光区域在图像显示时段中发光。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述图像显示控制器在黑色显示时段中断开水平发光区域的光，然后在图像显示时段中使水平发光区域发光，或者在图像显示时段中使水平发光区域发光，然后在黑色显示时段中断开水平发光区域的光。

16.如权利要求1所述的装置，其特征在于，显示器包括场致发光面板。

17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，亮度补偿器根据黑色显示比值得出最大显示灰度等级信息，用所得出的最大显示灰度等级信息作为亮度补偿信息，以控制一帧时段中由于黑色显示比值在预定范围中改变所造成的积分亮度变化，以及

图像显示控制处理器，用最大显示灰度等级信息和帧像素信息产生亮度补偿图像，并在场致发光面板上显示该亮度补偿图像。

18.如权利要求16所述的装置，其特征在于，亮度补偿器计算要提供给场致发光面板的电流值，并用所得出的电流值作为亮度补偿信息，以控制一帧时段中由于黑色显示比值在预定范围中改变所造成的积分亮度变化，以及

图像显示控制器，将基于帧像素信息和亮度补偿信息的电流值的电流提供给所述场致发光面板。

19.一种图像显示装置，其特征在于，包括：

图像输入单元，用于输入图像的输入；

显示比值控制器，控制图像显示比值，该图像显示比值是当显示帧和黑色图像时显示帧的时段占输入图像的一帧时段的比值；

时段设定单元，根据该图像显示比值设定显示帧的黑色显示时段和图像显示时段；

亮度补偿器，根据该图像显示比值得出用于补偿帧亮度的亮度补偿信息；以及

显示器，显示帧和黑色图像，

所述显示比值控制器包括：

比值确定器，确定图像显示比值；

过渡图像显示比值计算器，得出过渡图像显示比值，该过渡图像显示比值是由所述比值确定器所确定的当前图像显示比值和由所述比值确定器所确定的新的比值之间的比值；以及

过渡图像显示比值设定单元，将至少涉及一帧显示的图像显示比值从当前的图像显示比值设定为过渡图像显示比值，然后将图像显示比值设定为所述新的图像显示比值，

20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述过渡图像显示比值设定单元包括：

比较器，确定用来表明从当前的图像显示比值改变为新的图像显示比值的判断标准是否大于预定条件；

第一设定单元，当所述判断标准大于所述预定条件时，将至少一帧的图像显示比值设定为过渡图像显示比值，然后将图像显示比值设定为所述新的图像显示比值；以及

第二设定单元，当所述判断标准小于所述预定条件时，将图像显示比值设定为所述新的图像显示比值。

21.如权利要求19所述的装置，其特征在于，还包括图像确定器，确定所述输入图像是运动图像还是静止图像，

其中，所述比值确定器将输入图像确定为运动图像时的图像显示比值小于输入图像确定为静止图像时的图像显示比值。

22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述图像确定器检测所述输入图像的运动，并且当运动幅值大于预定阈值时确定该输入图像是所述运动图像，而当运动幅值小于该阈值时确定该输入图像是所述静止图像。

23.如权利要求21所述的图像显示装置，其特征在于，所述比值确定器与运动幅值成比例减小新的图像显示比值。

24.如权利要求20所述的装置，其特征在于，过渡图像显示比值计算器计算所述过渡图像显示比值，从而输入图像相邻帧的图像显示比值之间的差值的绝对值变成小于预定阈值，以及

过渡图像显示比值设定单元改变图像显示比值，从而相邻帧的图像显示比值之间的差值的绝对值变成小于所述预定阈值。

25.如权利要求20所述的装置，其特征在于，过渡图像显示比值计算器得出所述过渡图像显示比值，从而输入图像相邻帧之间的图像显示比值的变化率的绝对值变成小于预定阈值，以及

过渡图像显示比值设定单元改变图像显示比值，从而相邻帧的图像显示比值的变化率的绝对值变成小于所述预定阈值。

26.如权利要求19所述的装置，其特征在于，过渡图像显示比值计算器根据输入图像的帧中所包含的像素的平均灰度等级确定多个不同的过渡图像显示比值。

27.如权利要求16所述的图像显示装置，其特征在于，所述过渡图像显示比值计算器根据像素的平均灰度等级确定多个不同的过渡图像显示比值，上述像素具有的灰度等级从最大灰度等级到比该最大灰度等级小预定比例的灰度等级。

28.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述过渡图像显示比值计算器根据像素的平均灰度等级得出多个不同的过渡图像显示比值，该平均灰度等级包括在最高灰度等级到预定灰度等级的范围内。

29.如权利要求16所述的装置，其特征在于，过渡图像显示比值计算器根据具有最高灰度等级的n个像素的平均灰度等级得出多个不同的过渡图像显示比值，其中n是总数的预定部分。

30.如权利要求19所述的装置，其特征在于，显示器包括：液晶面板；以及设置于液晶面板背面侧用于从背面对液晶面板进行照明的面光源，

亮度补偿器根据图像显示比值得出所述面光源的照明亮度信息，并且用所得出的照明亮度信息作为亮度补偿信息用来控制一帧时段中由于图像显示比值在预定范围中改变所造成的积分亮度变化，以及

31.如权利要求30所述的装置，其特征在于，所述图像显示控制器使面光源在图像显示时段发光，使面光源在黑色显示时段断开。

32.如权利要求30所述的装置，其特征在于，所述面光源包括将面光源在接通和断开两者之间切换的发光开关单元，该面光源包括在液晶面板屏幕的垂直方向上划分的多个水平发光区域单元，

33.如权利要求31所述的装置，其特征在于，所述图像显示控制器在黑色显示时段中断开水平发光区域的光，然后在图像显示时段中使水平发光区域发光，或者在图像显示时段中使水平发光区域发光，然后在黑色显示时段中断开水平发光区域的光。

34.如权利要求19所述的装置，其特征在于，显示器包括场致发光面板。

35.如权利要求34所述的装置，其特征在于，亮度补偿器根据图像显示比值得出最大显示灰度等级信息，用所得出的最大显示灰度等级信息作为亮度补偿信息，以控制一帧时段中由于图像显示比值在预定范围中改变所造成的积分亮度变化，以及

图像显示控制处理器，用最大显示灰度等级信息和帧像素信息产生亮度补偿图像，并在场致发光面板上显示亮度补偿图像。

36.如权利要求34所述的装置，其特征在于，亮度补偿器计算要提供给场致发光面板的电流值，并用所得出的电流值作为亮度补偿信息，以控制一帧时段中由于图像显示比值在预定范围中改变所造成的积分亮度变化，以及

图像显示控制器，将基于帧像素信息和亮度补偿信息计算出的电流值的电流提供给所述场致发光面板。

37.一种显示图像的方法，其特征在于，包括：

图像输入步骤，输入一输入图像；

显示比值控制步骤，控制黑色显示比值，该黑色显示比值是在该输入图像的帧中显示黑色图像的时段占一帧时段的比值；

时段设定步骤，根据该黑色显示比值设定显示帧的黑色显示时段和图像显示时段；

亮度补偿步骤，根据该黑色显示比值得出用于补偿帧亮度的亮度补偿信息；以及

图像显示步骤，显示帧和黑色图像；

所述显示比值控制步骤包括：

比值确定步骤，确定黑色显示比值；

过渡黑色显示时间比值计算步骤，得出过渡黑色显示时间比值，该过渡黑色显示时间比值是所述比值确定步骤中所确定的当前黑色显示比值和所述比值确定步骤中所确定的新的黑色显示比值之间的比值；以及

过渡黑色显示时间比值设定步骤，将至少涉及一帧显示的黑色显示时间比值从当前的黑色显示时间比值设定为过渡黑色显示时间比值，然后将黑色显示时间比值设定为所述新的黑色显示时间比值，

其中，所述图像显示步骤在图像显示时段中根据所述亮度补偿信息和所述帧显示亮度补偿图像，而在黑色显示时段中显示黑色图像。

38.一种计算机可读媒体，具有显示图像方法的计算机程序，其特征在于，由计算机实施下述功能：

图像输入功能，用于输入图像的输入；

显示比值控制功能，用于控制黑色显示比值，该黑色显示比值是在该输入图像的一帧中显示黑色图像的时段占一帧时段的比值；

时段设定功能，用于根据该黑色显示比值设定显示帧的黑色显示时段和图像显示时段；

亮度补偿功能，用于根据该黑色显示比值得出用于补偿帧亮度的亮度补偿信息；以及

图像显示功能，用于显示帧和黑色图像，

其中，所述显示比值控制功能实施下述功能：

比值确定功能，用于确定黑色显示时间比值；

过渡黑色显示时间比值计算功能，用于得出过渡黑色显示比值，该过渡黑色显示比值是所述比值确定功能所确定的当前黑色显示比值和所述比值确定功能所确定的新的黑色显示比值之间的比值；以及

过渡黑色显示时间比值设定功能，用于将至少涉及一帧显示的黑色显示时间比值从当前黑色显示时间比值设定为过渡黑色显示时间比值，然后将黑色显示时间比值设定为所述新的黑色显示时间比值，

其中，所述图像显示功能在图像显示时段中根据所述亮度补偿信息和所述帧显示亮度补偿图像，而在黑色显示时段中显示黑色图像。

39.一种显示图像的方法，其特征在于，包括：

图像输入步骤，用于输入图像的输入；

显示比值控制步骤，控制图像显示比值，该图像显示比值是在输入图像的帧中显示黑色图像的时段占一帧时段的比值；

时段设定步骤，根据该图像显示比值设定显示帧的黑色显示时段和图像显示时段；

亮度补偿步骤，根据该黑色显示时间比值得出用于补偿帧亮度的亮度补偿信息；以及

图像显示步骤，用于显示帧和黑色图像，

所述显示比值控制步骤包括：

比值确定步骤，确定图像显示比值；

过渡图像显示比值计算步骤，得出过渡图像显示比值，该过渡图像显示比值是所述比值确定步骤中所确定的当前图像显示比值和所述比值确定步骤中所确定的新的图像显示比值之间的比值；以及

过渡图像显示比值设定步骤，将至少涉及一帧显示的图像显示比值从当前的图像显示比值设定为过渡图像显示比值，然后将图像显示比值设定为所述新的图像显示比值，

40.一种计算机可读媒体，具有显示图像方法的计算机程序，其特征在于，由一计算机实施下述功能：

图像输入功能，用于一输入图像的输入；

显示比值控制功能，用于控制图像显示比值，该图像显示比值是显示输入图像帧的时间占显示帧和黑色图像的一帧时段的比值；

时段设定功能，用于根据该图像显示比值设定显示帧的黑色显示时段和图像显示时段；

亮度补偿功能，用于根据该图像显示比值得出补偿帧亮度的亮度补偿信息；以及

图像显示功能，用于显示帧和黑色图像；

其中，所述显示比值控制功能实施下述功能：

比值确定功能，用于确定图像显示比值；

过渡图像显示比值计算功能，用于得出过渡图像显示比值，该过渡图像显示比值是所述比值确定功能所确定的当前图像显示比值和所述比值确定功能所确定的新的图像显示比值之间的比值；以及

过渡图像显示比值设定功能，用于将至少涉及一帧显示的图像显示比值从当前图像显示比值设定为过渡图像显示比值，然后将图像显示比值设定为所述新的图像显示比值，以及