液晶显示设备 本申请要求于2005年7月22日在韩国知识产权局提交的第2005-0066853号韩国专利申请的权益，其全部公开通过引用包含于此。
技术领域
本发明涉及一种显示设备。更具体地讲，本发明涉及一种能够使运动模糊(motion blur)效应最小化的液晶显示设备。通过以利用基于运动图像的真实运动估计的运动矢量的伪脉冲型(pseudo-impluse type)显示控制方法来补偿子帧，使得运动模糊效应最小化。
背景技术
为了在显示设备特别是液晶显示设备上实现高的图像品质，显示设备需要对运动画面的高度的可视性。当利用传统的液晶显示设备来显示运动画面时，存在的问题是在显示运动的物体时，物体看上去像是被拖拽了。换言之，显示物体时出现了运动模糊效应。这种运动模糊效应是由人眼的特性导致的，即人眼以取样保持型来从一帧到下一帧地追踪运动物体的运动。液晶显示设备是取样保持型显示设备。因此，随着物体运动速度增加，运动模糊效应变得更明显。
克服这个问题的传统方法包括利用具有短的响应时间特性和具有改进的中间灰阶响应时间特性的液晶显示器。通过利用使目标灰阶能被快速达到的过驱动(overdrive)方法来获得改进的中间灰阶响应时间。
然而，通过利用液晶显示设备的过驱动方法获得的结果，达不到对运动画面的可接受的可视性程度，所述的这种可接受的可视性程度与阴极射线管(CRT)显示设备的对运动画面的可视性程度相同。
因此，考虑到在液晶显示设备上出现的运动模糊效应没有出现在CRT显示设备上，已经将脉冲型显示控制方法以与应用到CRT显示器的方式相似的方式应用于液晶显示设备。
脉冲型显示控制方法是一种将输入视频信号的一帧划分为第一子帧和第二子帧并随后交替显示两个子帧的方法。在下文中，将参照在静止图像的情况下的图1来描述这种用于再现传统脉冲型显示特性的方法。
在采用上述传统的脉冲型显示控制方法的显示设备中，如图1中所示，当输入一帧(a)的静止图像时，具有当前帧(a)的相应的灰阶分量的第一子帧和第二子帧(b)基于预定的灰阶分量查询表(LUT)来构造，并被交替地显示。根据第一子帧和第二子帧(b)的这种交替显示，用户观看到显示帧(c)。具体地，显示帧(c)的亮度L(100)等于与当前帧(a)的灰度级100对应的亮度L(100)，其中，显示帧(c)的亮度由与第一子帧的灰度级0对应的亮度L(0)和与第二子帧的灰度级207对应的亮度L(207)的组合来表示。此外，显示帧(c)的亮度L(210)等于与当前帧(a)的灰度级210对应的亮度L(210)，其中，显示帧(c)的亮度L(210)由与第一子帧的灰度级33对应的亮度L(33)和与第二子帧的灰度级255对应的亮度L(255)的组合来表示。如图1中所示，通过如上所述使用两个子帧来显示视频信号，传统的脉冲型显示控制方法可以减轻静止图像的运动模糊效应。
然而，这种方法可以减少运动图像的运动模糊效应的量有限。现在，将参照图2来描述以传统的脉冲型显示控制方法来显示运动图像的示例。
如图2中所示，当运动图像的当前帧(a)和具有当前帧(a)的运动信息的下一帧(a′)输入时，如图2中所示，具有当前帧(a)的相应的灰阶分量的第一子帧和第二子帧(b)基于预定的灰阶分量LUT来构造并被交替地显示。此时，用户跟随运动信息结果观察到显示帧(c′)。具体地讲，与第一子帧的灰度级0对应的亮度L(0)和与第二子帧的灰度级255对应的亮度L(255)的组合来表示显示帧(c′)的亮度L(190)，而不是要显示的下一帧(a′)的亮度L(100)。此外，与第一子帧的灰度级33对应的亮度L(33)和与第二子帧的灰度级207对应的亮度L(207)的组合表示显示帧(c′)的亮度L(120)，而不是要显示的下一帧(a′)的亮度L(210)。因此，虽然传统的脉冲型显示控制方法执行对于静止图像来说是足够的，但是它没有减小运动图像的运动模糊效应。而且，随着运动图像的运动速度的加大，运动模糊效应变得更显著。
因此，需要一种改进的显示设备，它通过使运动模糊效应最小化来保证显示设备的可接受的可视性程度，而不劣化显示设备的显示特性。
发明内容
本发明的示例性实施例解决了至少以上问题和/或缺点，并提供了至少以下所描述的优点。因此，本发明的一方面提供了一种液晶显示设备，其能够通过以利用基于运动图像的真实运动估计的运动矢量的伪脉冲型显示控制方法来补偿子帧，使得运动模糊效应最小化。
本发明的这个方面和其它示例性实施例通过提供一种包括显示面板的液晶显示设备来实现，该液晶显示设备包括：运动估计器，用于将当前帧划分为多个块、将多个块与为下一帧设置的预定搜索区作比较并基于比较的结果来估计当前帧的运动矢量，其中，多个块中的每个具有预定的尺寸；子帧构造器，用于基于当前帧的灰阶分量来构造当前帧的第一子帧和第二子帧；运动补偿器，用于利用运动矢量来补偿第二子帧的像素显示位置；面板驱动器，用于在显示面板上顺序地显示从子帧构造器输出的第一子帧和从运动补偿器输出的被补偿的第二子帧。
根据本发明示例性实施例的一个方面，运动估计器通过将块匹配算法应用到多个块中其运动将被估计的当前块和搜索区，来计算多个运动预计误差值，并从具有计算出的运动预计误差值中的最小的运动预计误差值的位置计算当前块的运动矢量。
根据本发明示例性实施例的一个方面，子帧构造器基于预定的灰阶分量查询表构造为输出与当前帧的低灰阶分量对应的第一子帧和与当前帧的高灰阶分量对应的第二子帧。
根据本发明示例性实施例的一个方面，在子帧构造器的灰阶分量查询表中，根据当前帧fn的灰阶的亮度L(fn)被限定为等于根据第一子帧fn1的灰阶的亮度L(fn1)与根据第二子帧fn2的灰阶的亮度L(fn2)的组合L(fn1)+L(fn2)，同时第一子帧fn1和第二子帧fn2被面板驱动器顺序地显示。
根据本发明示例性实施例的一个方面，运动补偿器基于从运动估计器输出的当前帧的运动矢量来补偿第二子帧，以输出第二子帧的像素显示位置，使得第二子帧在第一子帧和下一帧之间。
根据本发明示例性实施例的一个方面，根据下面的等式f′′n2(X→)=f′n2(V→-αV→)]]>运动补偿器将子帧构造器输出的第二子帧f′n2补偿为被补偿的第二子帧f″n2，其中，表示像素的位置，表示在运动估计器中估计的运动矢量，且0＜α＜1。
根据本发明示例性实施例的一个方面，α是1/2。
根据本发明示例性实施例的一个方面，通过以加倍的速度驱动当前帧，面板驱动器顺序地在显示面板上显示从子帧构造器输出的第一子帧和从运动补偿器输出的补偿的第二子帧。
根据本发明示例性实施例的一个方面，通过绝对差值和(SAD)及平均绝对差(MAD)中的一种来计算所述运动预计误差值。
从结合附图的下面的详细描述中，对于本领域的技术人员，本发明的其他目的、优点和显著特征将变得清楚，其中，附图公开了本发明的示例性实施例。
附图说明
从结合附图的下面的描述中，本发明特定实施例的以上和其它目的、特征和优点将变得更清楚，在附图中：
图1是示出静止图像的帧和与当前帧对应的第一子帧及第二子帧的传统的灰阶表示的示例性视图；
图2是示出运动图像的当前帧和下一帧及与当前帧对应的第一子帧和第二子帧的传统灰阶表示的示例性视图；
图3是根据本发明示例性实施例的液晶显示设备的控制框图；
图4是示出了在运动估计器中对输入图像的运动的估计的示例性视图；
图5是用在根据本发明示例性实施例的液晶显示设备中的灰阶分量LUT的示例性视图；
图6是示出了在根据本发明示例性实施例的液晶显示设备中，运动图像的当前帧和下一帧及与当前帧对应的第一子帧和第二子帧的灰阶表示的示例性视图。
在整个附图中，相同的附图标记将被理解为表示相同的元件、零件和结构。
具体实施方式
提供限定在描述中的内容比如详细的构造和元件，以有助于对本发明的实施例的全面理解，这些描述中的内容仅是示例性的。因此，本领域的普通技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以对这里所描述的实施例做各种改变和更改。此外，为了清楚简明起见，省略了对公知的功能和构造的描述。
如图3中所示，根据本发明示例性实施例的液晶显示设备包括信号输入部分10、信号处理器20、第一帧缓冲器23、第二帧缓冲器26、过驱动计算器30、子帧构造器40、运动估计器50、运动补偿器60、面板驱动器70和显示面板80。
显示面板80在面板驱动器70的控制下显示图像。本发明示例性实施例的显示面板80优选地是液晶显示(LCD)面板。可选择地，显示面板80可以是在显示图像时出现运动模糊效应的任何类型的显示面板。例如，显示面板80可以可选择地为等离子体显示面板(PDP)。
信号处理器20将输入图像信号转换为其格式可以被面板驱动器70处理的信号。本发明示例性实施例的信号处理器20可包括：缩放器(scaler)，用于缩放图像信号；信号转换器，用于将输入视频信号转换为可以被缩放器处理的信号。信号转换器可包括A/D转换器、视频解码器、调谐器和/或与从外部输入的多个不同格式的图像信号对应的其它部件。
第一帧缓冲器23存储在信号处理器20中被处理并从信号处理器20输出的下一帧fn+1的图像数据，并在将下一帧fn+1延迟一帧后输出当前帧fn。此外，第二帧缓冲器26存储在信号处理器20中被处理并从信号处理器20输出的下一帧fn+1的图像数据，并在将下一帧fn+1延迟两帧后输出前一帧fn-1。
运动估计器50将输入到运动估计器50的当前帧fn划分为各具有预定尺寸的多个块。此外，运动估计器50估计其运动将被估计的当前帧fn的块B(见图4)(在下文中被称作“当前块”)的运动矢量这里，将理解的是，运动估计器50除了估计当前块B的运动矢量之外，还可估计块B1-B8(见图4)(在下文中被称作“相邻块”)的运动矢量。这里，运动估计器50估计用于通过块匹配算法(BMA)来补偿块的运动的运动矢量。块匹配运算以块为单元比较两个帧，并对每个块估计一个临时的运动矢量。
换言之，运动估计器50将输入的当前帧fn划分为各具有预定尺寸的块，并估计每个块的运动矢量。这里，运动估计器50将多个块中运动矢量将被估计的当前块B与为下一帧fn+1设置的搜索区(见图4)作比较，并根据下面的等式1来计算多个运动预计误差值。
[等式1]
E(u,v)=Σ(x,y)∈B|fn+1(x+u,y+u)-fn(x,y)|]]>
其中，(x，y)表示属于当前块B的像素的坐标，(u，v)表示在搜索区中距离当前块B的相对位置。
这里，当前帧fn的信息被存储在第一帧缓冲器23中，并在当前帧fn与下一帧fn+1作比较时被提供到运动估计器50，以估计当前帧fn的运动矢量。
将理解的是，可以利用用于估计运动矢量的公知技术来计算多个运动预计误差值，所述公知技术包括双向块匹配算法和单向块匹配算法。此外，可以通过计算运动预计误差值的任何方法来计算运动预计误差值。计算运动预计误差值的示例性方法包括SAD(绝对差值和)、MAD(平均绝对差)和MSE(均方差)。在本发明的示例性实施例中，SAD(绝对差值和)是示例性的。
另一方面，从具有多个计算出的运动预计误差值中的最小运动预计误差值的位置，运动估计器50估计当前块B的运动矢量
过驱动计算器30是用于使得包含在显示面板80中的液晶快速到达目标灰阶的功能部分。过驱动计算器30将当前帧fn与前一帧fn-1作比较，如果当前帧fn的像素值(灰度级)被转变为大于与前一帧fn-1对应的像素值(灰度级)的像素值，则分配大于当前像素值的像素值，如果当前帧fn的像素值(灰度级)被转变为小于与前一帧fn-1对应的像素值(灰度级)的像素值，则分配小于当前像素值的像素值。这样可使得显示面板80的液晶能够具有较快的响应。
在这种情况下，过驱动计算器30具有预定的过驱动查询表。基于过驱动查询表，根据等式2，过驱动计算器30得到像素值差Δfn，Δfn将基于当前帧fn的像素值与前一帧fn-1的像素值的比较结果被加到当前帧fn或者从当前帧fn中被减去。
[等式2]
Δfn＝D(fn-1，fn)
这里，前一帧fn-1的信息被存储在第二帧缓冲器26中，并当当前帧fn与前一帧fn-1作比较时被提供到过驱动计算器30，以计算当前帧fn的过驱动像素值差。
子帧构造器40从第一帧缓冲器23接收当前帧fn，并基于预定的灰阶分量LUT来构造与当前帧fn的低灰阶分量对应的第一子帧fn1及与当前帧fn的高灰阶分量对应的第二子帧fn2。
这里，如图5中所示，灰阶分量LUT包含与输入帧的低灰阶分量对应的第一子帧的灰度级的信息及与输入帧的高灰阶分量对应的第二子帧的灰度级的信息。这里，如图5中所示，其中第一子帧与低灰阶分量对应且第二子帧与高灰阶分量对应的灰阶分量LUT只是用作一个示例。将理解的是，第一子帧可以与高灰阶分量对应，第二子帧可以与低灰阶分量对应。如图5中所示的灰阶分量LUT可以被划分为低灰阶分量为常数(0)的部分至高灰阶分量为常数(255)的部分。此外，在灰阶分量LUT中，优选地但不是必要地，根据输入当前帧fn的灰阶亮度L(fn)被限定为变成等于根据第一子帧fn1的灰阶的亮度L(fn1)与根据第二子帧fn2的灰阶的亮度L(fn2)的组合L(fn1)+L(fn2)，同时第一子帧fn1和第二子帧fn2被面板驱动器70顺序地显示。
这里，子帧构造器40将从过驱动计算器30输出的像素值差Δfn加到第一子帧fn1和第二子帧fn2，以改进液晶的响应时间长的特性，结果产生改变的第一子帧f′n1和改变的第二子帧f′n2，如下面的等式3中所示，其中，第一子帧fn1和第二子帧fn2是对应于从第一帧缓冲器23接收的当前帧来构造的。
[等式3]
f′n1＝fn1+Δfn
f′n2＝fn2+Δfn
运动补偿器60接收从子帧构造器40输出的改变的第二子帧f′n2，并利用从运动估计器50输出的运动矢量来补偿接收到的改变的第二子帧fn2。
此时，运动补偿器60根据下面的等式4来补偿从子帧构造器40输出的改变的第二子帧f′n2，并将被补偿的第二子帧f″n2输出到面板驱动器70。
[等式4]
f′′n2(X→)=f′n2(X→-αV→)]]>
其中，表示像素的位置，表示运动估计器中估计的运动矢量，且0＜α＜1。
面板驱动器70显示从子帧构造器40输出的改变的第一子帧f′n1及从运动补偿器60输出的被补偿的第二子帧f″n2。此时，面板驱动器70通过将帧的速度加倍来显示速度与原始图像的速度相同的图像。例如，如果输入到显示设备的图像信号具有60Hz的频率，则面板驱动器70以120Hz在显示面板上显示帧。
因此，由于当前帧fn的第二子帧位于当前帧fn的第一子帧和下一帧fn+1之间，所以当运动补偿器60利用等式4将改变的子帧f′n2补偿为被补偿的第二子帧f″n2时，优选地但不是必要地，α为1/2以提供运动矢量的值的1/2。
在下文中，将参考图6来描述在根据本发明示例性实施例的液晶显示设备中显示运动图像的示例。这里，为了解释对第二子帧fn2的补偿的简便起见省略了像素值差Δfn的附加的运算，其中，对第二子帧fn2的补偿是本发明示例性实施例的特有的构造。
如图6中所示，当运动图像的当前帧(a)和具有当前帧(a)的运动信息的下一帧(a″)输入时，如图6中所示，当前帧(a)基于灰阶分量LUT被划分为第一子帧f′n1和第二子帧f′n2。此时，运动补偿器60利用等式4用1/2的运动矢量来补偿第二子帧f′n2的像素值，并输出被补偿的第二子帧f″n2。随后，面板驱动器70以加倍的速度顺序地在显示面板80上显示第一子帧f′n1和被补偿的第二子帧f″n2，而不是显示当前帧(a)。此时，用户跟随运动信息结果观察到显示帧(c″)。具体地，显示帧(c″)的亮度L(100)变成等于与下一帧(a″)的灰度级100对应的亮度L(100)，其中，显示帧(c″)的亮度L(100)由与第一子帧f′n1的灰度级0对应的亮度L(0)和与被补偿的第二子帧f″n2的灰度级207对应的亮度L(207)的组合来表示。此外，显示帧(c″)的亮度L(210)变得等于与下一帧(a″)的灰度级210对应的亮度L(210)，其中，显示帧(c″)的亮度L(210)由与第一子帧f′n1的灰度级33对应的亮度L(33)和与被补偿的第二子帧f″n2的灰度级255对应的亮度L(255)的组合来表示。
如图6中所示，在本发明示例性实施例的液晶显示设备中，可以看到，当与输入帧对应的第一子帧和第二子帧显示时，通过利用输入帧之间的运动信息来补偿第二子帧，在运动路径和像素值维持部分之间出现误差的部分处的像素值的有效差显著降低。因此，在根据本发明示例性实施例的液晶显示设备中，通过减小运动图像的运动模糊效应，运动图像的可视性可以得到提高。
在本发明示例性实施例的液晶显示设备中，利用图5中示出的灰阶LUT来将输入帧划分为第一子帧和第二子帧的构造被作为一个示例来提供，用1/2的估计运动矢量来补偿第二子帧，面板驱动器70以加倍的速度来显示第一子帧和被补偿的第二子帧，而不是显示输入帧。
可选择地，可提供液晶显示设备的另一个示例性实施例，其中，利用预定的灰阶LUT将输入帧划分为第一子帧至第四子帧，其中，用1/4的估计运动矢量来补偿第二子帧，用2/4的估计运动矢量来补偿第三子帧，用3/4的估计运动矢量来补偿第四子帧，面板驱动器70以四倍的速度来顺序地显示第一子帧和被补偿的第二子帧至被补偿的第四子帧，而不是显示输入帧。因此，减小了运动图像的运动模糊效应。当然，以上在示例性实施例中描述的两个子帧或四个子帧的使用仅是示例性的，可使用任意数目的子帧。
因此，通过以利用基于运动图像的真实运动估计的运动矢量的伪脉冲型显示控制方法来补偿子帧，液晶显示设备可以使运动模糊效应最小化并提高运动图像的可视性。
随着从描述中清楚，本发明的示例性实施例提供了一种液晶显示设备，通过以利用基于运动图像的真实运动被估计的运动矢量的伪脉冲型显示控制方法来补偿子帧，它能够使运动模糊效应最小化并提高运动图像的可视性。
虽然参照本发明的特定实施例已经示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离如权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在本发明中对形式和细节作各种改变。