JP2005107437A

JP2005107437A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2005107437A
Application number: JP2003344125A
Authority: JP
Inventors: Naoto Okawa; 直人大川; Takahisa Hatano; 貴久幡野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-10-02
Filing date: 2003-10-02
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2023-10-02
Also published as: JP4483255B2

Abstract

【課題】垂直拡大時に行う補間処理に、高次の補間フィルタを用い、かつタップ係数にピーキングゲインを持たせ、補間処理とピーキングを同時に行う場合、レターボックス拡大表示時にレターボックスの上下境界線を強調させてしまう。
【解決手段】有効映像領域位置を検出し、有効領域外および有効映像領域の上下（垂直方向の）境界線においてはピーキングを行わない補間、例えば２点間の線形補間を行い、上記以外でない有効映像領域では高次の補間フィルタを用いた補間処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は液晶表示装置及び方法に関し、より特定的には画像の解像度変換を行う液晶表示装置及び方法に関し、液晶ディスプレイなどのマトリクス型表示装置における画像表示に係る解像度変換に好適に利用されるものである。

液晶ディスプレイなどのマトリクス表示型の表示装置においては、表示画像の解像度やアスペクト比が、表示装置毎に物理的に決まっている。それに対し、これらの表示装置に表示すべき映像信号の解像度やアスペクト比は多種多様である。例えば、一般にＶＧＡと呼ばれる信号は、６４０×４８０ドットの解像度を有する。また、テレビジョン放送の分野においては、水平方向の解像度は厳密には定義されていないが、垂直方向は一般に４８０ラインのインターレース信号である。これらの信号を、例えばＸＧＡと呼ばれる１０２４×７６８ドットなどの入力信号の解像度と異なる解像度を有する液晶パネルに表示する場合、解像度変換と呼ばれる、入力映像信号の解像度を表示装置の解像度に変換する一種の補間演算が必要となる。

このような入力映像信号の解像度を表示装置の解像度に変換して表示するためには、液晶パネルに入力される映像信号の水平解像度および垂直解像度を変換するための液晶表示装置が必要となる。このような液晶表示装置としては、特開２００１−３３１１４５号公報に記載されたものが知られている。以下この従来の液晶表示装置について説明する。

図９は、この従来の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図９に示すように、入力画素データが順次入力され、各タップに供給された４つの入力画素データに所定のタップ係数をそれぞれ乗算してから加算して出力画素データを出力する４タップのトランスバーサル型フィルタと、タップ係数を設定するタップ係数設定手段とを備え、タップ係数設定手段が設定するタップ係数は、トランスバーサル型フィルタの各タップに供給された４つの入力画素データに対応した入力画素と出力画素との距離ｘに応じて、所定の４次関数式によりそれぞれ決定されるように構成されている（例えば特許文献１参照。）。
特開２００１−３３１１４５号公報

この液晶表示装置においては入力信号に上下レターボックス信号が入って来た場合、タップ係数を設定する４次関数式によっては出力画素のレターボックスの上下境界線付近にオーバーシュートがつき画質の品位が損なわれるという課題があった。

本発明は入力信号に上下レターボックス信号が入って来た場合、解像度変換を行っても出力画素のレターボックスの上下境界線付近にオーバーシュートをつけない高画質な液晶表示装置を提供することを目的とする。

この課題を解決するために本発明は有効映像領域以外および有効映像領域の上下境界線付近においてはオーバーシュートのつかない２タップ補間フィルタを用い、それ以外の領域では高次補間フィルタを用いるように構成したものである。

これにより、入力信号に上下レターボックス信号が入って来た場合に解像度変換を行ってもレターボックスの上下境界線を強調することの無い高画質な液晶表示装置が得られる。

本発明によれば入力信号に上下レターボックス信号が入って来た場合に解像度変換を行ってもレターボックスの上下境界線を強調することの無い高画質な液晶表示装置を提供するという有利な効果が得られる。

本願第一の発明は、画像入力信号の解像度を所定の解像度に変換する液晶表示装置であって、画像の有効領域の位置情報を検出する手段と、前記位置情報により解像度変換時の補間処理方法を変える補間手段とを備えることで、オーバーシュートがレターボックスの上下境界線に掛かることを防止することを特徴とする液晶表示装置としたものであり、入力信号に上下レターボックス信号が入って来た場合に解像度変換を行ってもレターボックスの上下境界線を強調することの無いという作用を有する。

本願第二の発明は、入力映像信号の水平解像度を所定の解像度に変換する水平解像度変換手段と、前記水平解像度変換手段から出力されるデジタル映像信号の水平時間軸変換を行う時間軸変換手段と、出力解像度に対する入力解像度の変換率により時間軸変換手段のタイミング制御および入力画素データに対する出力画素データの位置を決定するタイミング制御手段と、前記時間軸変換手段から画素データが順次入力され各タップに供給された複数の入力画素データに所定のタップ係数をそれぞれ乗じてから加算して出力画素データを出力する高次補間フィルタと、前記高次補間フィルタの係数を発生する高次フィルタ係数発生手段と、前記時間軸変換手段から画素データが順次入力され各タップに供給された２つの入力画素データに所定のタップ係数をそれぞれ乗じてから加算して出力画素データを出力する２タップ補間フィルタと、前記２タップ補間フィルタの係数を発生する２タップ係数発生手段と、前記時間軸変換手段からされるデジタル映像信号の輝度レベルが所定の閾値以上であることを検出して映像信号の垂直開始位置終了位置を判定する有効映像領域検出手段と、前記有効映像領域検出手段の判定結果から前記４タップ補間フィルタの出力画素データと前記２タップ補間フィルタの出力画素データを切り替えて液晶パネルに出力するセレクタとを備えたことを特徴とする液晶表示装置としたものであり、入力信号に上下レターボックス信号が入って来た場合に解像度変換を行ってもレターボックスの上下境界線を強調することの無いという作用を有する。

本願第３の発明は、前記請求項２記載の液晶表示装置であって、オーバーシュートが発生する個所を検出しその検出結果により４タップ補間フィルタと２タップ補間フィルタの混合比を変えることでレターボックスの上下境界線に掛かるオーバーシュートを低減し、かつフィルタの切り替わりによる画質の急激な変化を防止することを特徴とする液晶表示装置としたものであり、高次補間フィルタと２タップ補間フィルタの切り替えによる画質の急激な変化を防ぐという作用を有する。

本願第４の発明は、前記請求項３記載の液晶表示装置であって、前記タイミング制御手段から出力される補間タイミング情報と前記有効映像領域検出手段から出力される有効映像領域情報により高次補間フィルタが掛かることで発生するオーバーシュートの場所を検出しその場所に応じて高次補間フィルタと２タップ補間フィルタの混合比を決定する補間フィルタ混合比決定手段と前記補間フィルタ混合比決定手段から出力される混合比に従って高次補間フィルタの出力と２タップ補間フィルタの出力を混合し出力画素を液晶パネルへ出力する補間フィルタ結果混合手段とを備えたことを特徴とする液晶表示装置としたものであり、高次補間フィルタと２タップ補間フィルタの切り替えによる画質の急激な変化を防ぐという作用を有する。

以下、本発明の実施の形態について、図１から図８を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の一実施の形態による液晶表示装置の一例を示し、図１において符号１は入力映像信号の水平画素を間引き、または内挿を行い水平解像度を所定の解像度に変換する水平解像度変換手段、２は水平の時間軸を変えることで所定のライン数を得る時間軸変換手段、３は出力解像度に対する入力解像度の変換率により時間軸変換手段のタイミング制御および入力画素に対する出力画素の位置を決定するタイミング制御手段、４は入力信号の解像度変換を高次フィルタを用いて補間演算処理を行う高次補間フィルタ、５は高次補間フィルタの各タップにかかる係数をタイミング制御手段から出力される入力画素に対する出力画素の位置情報を元に決定する高次フィルタ係数発生手段、６は入力信号の解像度変換を２タップのフィルタを用いて補間演算処理を行う２タップ補間フィルタ、７は２タップ補間フィルタの２つのタップにかかる係数をタイミング制御手段から出力される入力画素に対する出力画素の位置情報を元に決定する２タップ係数発生手段、８は入力映像信号の輝度レベルを検出し、所定の閾値との大小関係の比較結果から有効映像領域の垂直開始終了位置を検出する有効映像領域位置検出手段、９は２タップ補間フィルタの出力と高次フィルタの結果を有効映像領域位置検出手段の検出結果をもとに切り替えて出力するセレクタ、１０は出力信号を表示する液晶パネルから構成されている。

次に本発明の液晶表示装置の動作例を説明する。入力映像信号が例えばＮＴＳＣと呼ばれる垂直方向４８０ラインのインターレース信号で表示装置の液晶パネルの解像度が例えばＶＧＡの６４０×４８０の場合、まず水平解像度変換手段１において水平解像度を６４０ドットに変換を行う。解像度変換は単純に所定の解像度になるようにサンプリングを行うか、一度所定の水平解像度６４０ドット以上にサンプリング、例えば２倍サンプリングで１２８０ドットにしてから６４０ドットに間引く等で行う。

水平解像度変換を行った後垂直解像度が所定の４８０ドットになるようにタイミング制御手段３において入力水平周波数の２倍となる周波数の水平同期信号を発生する。発生した水平同期信号より時間軸変換手段、例えばＦＩＦＯのようなメモリで水平の時間軸を変換し、垂直のドット数を所定の数になるようにする。時間軸変換をした映像信号は入力画素に対する出力画素の位置に基づき高次補間フィルタと２タップ補間フィルタによる補間処理を行う。高次フィルタは例えば図２に示すようなトランスバーサル型フィルタを用いる。

図２において、入力画素が順次入力され各タップに供給された４つの入力画素データに所定のタップ係数をそれぞれ乗算してから加算して出力画素データを出力するものである。タップ係数は数式１で示したような高次の関数を用い、入力画素と出力画素との距離ｘにより決定される。このような高次フィルタによる補間処理を行うと図４に示すように出力画素においてレターボックスの上下境界線にもオーバーシュートがついてしまう。

さらにテレビ放送に対する垂直ピーキングなどの画作りの処理を加えた場合にはよりオーバーシュートが強調されしまう。２タップフィルタは例えば図３に示したような線形フィルタを用いる。図３において、入力画素が順次入力され、２つのタップに供給された２つの入力画素データに所定のタップ係数をそれぞれ乗算してから加算して出力画素データを出力するものである。タップ係数は数式２で示したような１次関数などを用い、入力画素と出力画素との距離ｘにより決定される。このような２タップフィルタによる補間処理を行うと図４に示すように出力画素にオーバーシュートは発生しない。

しかしながら、オーバーシュートが発生するものの、高次補間フィルタは２タップ補間フィルタよりも自然画において高画質な補間処理後の画像を得ることが出来る。高次補間フィルタと２タップ補間フィルタの長所を最大限に利用するために、有効映像領域位置検出手段８によって検出した有効映像領域位置に従ってセレクタ１１で各補間フィルタの出力が選択され液晶パネル１２に出力される。有効映像領域位置検出手段８は図５に示すように入力画素とある所定の閾値を比較しその大小関係により垂直の有効映像領域の開始終了位置を判定するものである。

（実施の形態２）
次に、本発明の別の一実施の形態について、図６を用いて説明する。図６において１４はタイミング制御手段３から出力される入力画素と出力画素との距離ｘと有効映像領域位置検出手段８の検出結果を元に高次補間フィルタ４と２タップ補間フィルタ６の結果の混合比を決定する補間フィルタ結果混合比決定手段、１５は補間フィルタ結果混合比決定手段１５により決定された混合比をそれぞれ高次補間フィルタ４と２タップ補間フィルタ６の結果に乗じてから加算する補間フィルタ結果混合手段から構成されている。なお、前述した実施の形態と同じ構成については同じ記号を用い、説明を省略する。

補間フィルタ結果混合比決定手段１４は図７に示すように有効映像領域位置検出手段８の検出結果とタイミング制御手段３から出力される入力画素と出力画素との距離ｘに基づき、有効映像領域のより内側は高次補間フィルタ４の結果の比率を大きく、有効映像領域のより外側は２タップ補間フィルタの比率を大きく、連続的に比率を変化させる。図８に示すように、この混合比をそれぞれ高次補間フィルタ４と２タップ補間フィルタ６の結果に乗じてから加算し液晶パネルに出力することによって、レターボックスの上下境界線のオーバーシュートを低減し、かつ補間フィルタの切り替えによる急激な画質の変化を防ぐものである。

なお、以上の説明では、垂直方向レターボックスの例で説明したが、水平方向サイドカット（１６：９のアスペクト比を持つ液晶パネルに４：３のアスペクト比をもつ入力信号をアスペクト比を保ったまま表示し、左右にブランキングを付ける場合）でも同様に実施可能である。

本発明にかかる液晶表示装置は、入力信号に上下レターボックス信号が入って来た場合に解像度変換を行ってもレターボックスの上下境界線を強調することの無い高画質な液晶表示装置を提供するものであり、液晶ディスプレイなどのマトリクス型表示装置における画像表示に係る解像度変換等において有用である。

本発明の一実施の形態の構成を示す図高次補間フィルタの一例の構成を示す図２タップ補間フィルタの一例の構成を示す図補間フィルタによる入力信号に対する出力信号を示す図有効映像領域位置検出手段を示す図本発明の別の一実施の形態の構成を示す図補間フィルタ結果混合比決定手段を示す図補間フィルタ結果混合手段を示す図従来の液晶表示装置の構成を示す図

符号の説明

１水平解像度変換手段
２時間軸変換手段（メモリ）
３タイミング制御手段
４高次補間フィルタ
５高次フィルタ係数発生手段
６２タップ補間フィルタ
７２タップ係数発生手段
８有効映像領域位置検出手段
９セレクタ
１０液晶パネル
１１単位遅延素子
１２乗算器
１３加算器
１４補間フィルタ結果混合比決定手段
１５補間フィルタ結果混合手段

Claims

画像入力信号の解像度を所定の解像度に変換する液晶表示装置であって、画像の有効領域の位置情報を検出する手段と、前記位置情報により解像度変換時の補間処理方法を変える補間手段とを備えることを特徴とする液晶表示装置。
入力映像信号の水平解像度を所定の解像度に変換する水平解像度変換手段と、前記水平解像度変換手段から出力されるデジタル映像信号の水平時間軸変換を行う時間軸変換手段と、出力解像度に対する入力解像度の変換率により時間軸変換手段のタイミング制御および入力画素データに対する出力画素データの位置を決定するタイミング制御手段と、前記時間軸変換手段から画素データが順次入力され各タップに供給された複数の入力画素データに所定のタップ係数をそれぞれ乗じてから加算して出力画素データを出力する高次補間フィルタと、前記高次補間フィルタの係数を発生する高次フィルタ係数発生手段と、前記時間軸変換手段から画素データが順次入力され各タップに供給された２つの入力画素データに所定のタップ係数をそれぞれ乗じてから加算して出力画素データを出力する２タップ補間フィルタと、前記２タップ補間フィルタの係数を発生する２タップ係数発生手段と、前記時間軸変換手段からされるデジタル映像信号の輝度レベルが所定の閾値以上であることを検出して映像信号の垂直開始位置終了位置を判定する有効映像領域検出手段と、前記有効映像領域検出手段の判定結果から前記高次補間フィルタの出力画素データと前記２タップ補間フィルタの出力画素データを切り替えて液晶パネルに出力するセレクタとを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
請求項２記載の液晶表示装置であって、オーバーシュートが発生する個所を検出しその検出結果により４タップ補間フィルタと２タップ補間フィルタの混合比を変えることを特徴とする液晶表示装置。
請求項３記載の液晶表示装置であって、前記タイミング制御手段から出力される補間タイミング情報と前記有効映像領域検出手段から出力される有効映像領域情報により高次補間フィルタが掛かることで発生するオーバーシュートの場所を検出しその場所に応じて高次補間フィルタと２タップ補間フィルタの混合比を決定する補間フィルタ混合比決定手段と前記補間フィルタ混合比決定手段から出力される混合比に従って高次補間フィルタの出力と２タップ補間フィルタの出力を混合し出力画素を液晶パネルへ出力する補間フィルタ結果混合手段とを備えたことを特徴とする液晶表示装置。