(57)【要約】【課題】動きボケを改善し動画を高品位に表示できるようにすること。【解決手段】顔検出手段と、輝度判定手段と、エッジ検出手段と、映像の動き量検出手段と、動き量検出手段の出力に応じて動画ラインを判定する動画ライン判定手段と、動画ライン判定手段の出力と顔検出の出力から、連続する動画ラインを動画ブロックとして特定し、動画ブロックに顔映像が含まれるかどうかを判定する動画ブロック特定手段と、動画ブロック特定手段の出力に応じてバックライトの点滅制御を行うＰＷＭパルス発生手段とを備えた液晶表示装置。【選択図】図１
2009198935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号から人物の顔を検出する顔検出手段と、
前記映像信号の輝度レベルが第一の値の場合は通過させ、第一の値より小さい第二の値の場合は遮断する輝度判定手段と、
前記輝度判定手段の出力をハイパスフィルタ処理し、前記映像信号の輪郭を抽出し出力するエッジ検出手段と、
前記エッジ検出回路の出力について、１フレーム前の出力と比較し、一ラインごとの動き量を検出する動き量検出手段と、
前記動き量検出手段の検出結果に基づき、各ラインごとに動画ラインであるか否かを判定する動画ライン判定手段と、
前記顔検出手段が人物の顔を検出したラインのうち、最速の動画ラインの前後に連続する動画ラインを最速動画ブロックと特定する動画ブロック特定手段と、
液晶パネルにおいて、前記最速動画ブロック部分の書き込みがされているタイミングにあわせて、バックライトを消灯するＰＷＭパルスを出力するＰＷＭパルス発生手段と、を備えた液晶表示装置。
【請求項２】
前記顔検出手段が人物の顔を検出しない場合には、
前記動画ブロック特定手段は、最速の動画ラインの前後に連続する動画ラインを最速動画ブロックと特定することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
液晶パネルにおいて前記最速動画ブロックの開始ラインに映像信号の書き込みがされるタイミングで、バックライトが消灯に切り替わることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記動画ブロック特定手段は、
各ラインの動き量が所定値以下の動画ラインの中から、最速の動画ラインと特定することを特徴とする請求項１乃至３のいづれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記動画ブロック特定手段は、
最速の動画ラインが複数存在する場合は、前記液晶パネルの中央部を優先的に特定することを特徴とする請求項１乃至４のいづれかに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバックライト等の光源を有する液晶テレビやプロジェクタなどの映像機器に利用される光源（バックライト）制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＲＴは１フィールド毎に蛍光体が瞬間的に光り次の表示が行われるまで何も表示されないインパルス型の表示装置であり人間の目には動画を残像感なく円滑な画像としてみることができる。一方液晶表示装置では、マトリクス状に配置した画素に対して、データ信号線および走査信号線を用いて１フレームに１回表示データを書き込む。書き込まれた表示データは１フレーム期間保持される。このように１フレーム間、同じ映像を表示し続けるいわゆるホールド型の表示素子では、表示としては１フレーム中のある瞬間には正しい位置にある画像を表示するが、別の時間には実際にその時点で存在する位置とは異なる場所にある画像を表示することになる。人間はそれらの画像を平均化してみるため画像がぼやけてしまうので、液晶の応答速度にかかわらず動画ボケを解消することは困難であるという問題がある。
【０００３】
この問題を解決する一方法として、以下のような液晶表示装置が用いられている。
【０００４】
図５は従来の液晶表示装置の構成を示すブロック図である（例えば、特許文献１に記載）。
【０００５】
従来の液晶表示装置は、複数の隣接する走査線群を１ブロックとして液晶パネル１の表示領域を複数のブロックに分割し、液晶パネル１０１に入力される１垂直期間の画像中における前記ブロック毎の動画の有無を比較回路１０６、比較結果記憶回路１０７およびＢＬ波形制御回路１０８にて検出する。ＢＬ波形制御回路１０８は、動画存在ブロックの１垂直期間内における出現状態に応じて、１垂直期間内におけるバックライト１１０の駆動電圧の波形および位相を調整して表示をインパルス化することにより、例えば１垂直期間の画像の一部に動画が存在するような場合に、動画存在ブロックにおける動画を高品位に表示できる。
【特許文献１】特開２００４‐３０９５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のような構成では、画面全体が動画となる場合や動画が連続しない複数のブロックに存在する場合には動画を高品位表示できない。したがって、ほとんどの動画映像が適応対象外となり、高品位の動画像を表示できない、という課題がある。
【０００７】
本発明の目的は、画面全体が動画となる場合や動画が連続しない複数のブロックに存在する場合であっても、視聴者が重点的に見る傾向の高い顔部分を検出し、当該顔部分を中心に動画質改善をすることによって、本来行われるべき点灯制御が行なわれず動画表示品位が改善されない事態を防止し、動きボケ改善効果を拡大する液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の液晶表示装置は、映像信号から人物の顔を検出する顔検出手段と、映像信号の輝度レベルが第一の値の場合は通過させ、第一の値より小さい第二の値の場合は遮断する輝度判定手段と、輝度判定手段の出力をハイパスフィルタ処理し、映像信号の輪郭を抽出し出力するエッジ検出手段と、エッジ検出回路の出力について、１フレーム前の出力と比較し、一ラインごとの動き量を検出する動き量検出手段と、動き量検出手段の検出結果に基づき、各ラインごとに動画ラインであるか否かを判定する動画ライン判定手段と、顔検出手段が人物の顔を検出したラインのうち、最速の動画ラインの前後に連続する動画ラインを最速動画ブロックと特定する動画ブロック特定手段と、液晶パネルにおいて、最速動画ブロック部分の書き込みがされているタイミングにあわせて、バックライトを消灯するＰＷＭパルスを出力するＰＷＭパルス発生手段とを備えるものである。
【０００９】
本発明に係る液晶表示装置においては、検出した動画像が存在する垂直位置に対応する領域をパネルが走査する開始点から一定期間はバックライトを消灯することでデータ書込みの期間を非表示とし、表示をインパルス型に近づけることで動画質の品位を向上するとともに、画面全体が動画となる場合や動画が連続しない複数のブロックに存在する場合であっても、
映像の輪郭や人物の顔情報を抽出し、映像ライン毎に動き量を検出し、動画でありかつ動きボケが目立つ部分、即ち動きボケに対する改善効果が高い部分を選択してバックライトの制御信号波形及び位相を調整することにより、本来行われるべき点灯制御が行なわれず動画表示品位が改善されない事態を防止し、動画表示の動きボケ改善効果を拡大することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の液晶表示装置によれば、表示動画応答改善効果を拡大する液晶表示装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る液晶表示装置の一実施例について図面を参照しながら説明する。なお、本発明が適用される液晶表示装置はこの例に特に限定されず、発明の趣旨に反さない範囲で、実施例において説明した以外の液晶表示装置に対しても容易に適用可能なことは言うまでもない。
【００１２】
（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構成を示すブロック図である。図２、図３は、基本動作概念図である。図４は、画面全体が動画となる場合や動画が連続しない複数のブロックに存在する場合の動作説明図である。
【００１３】
図１に示す液晶表示装置は、入力映像信号を映し出す液晶パネル１０と、液晶パネル１０に映し出される映像を可視化する為のバックライト１１と、映像信号の中から人物の顔を検出する顔検出手段１２と、輝度レベルが一定値以上の映像信号を選定する輝度判定手段１３と、映像信号の輝度レベルに基づき、輪郭を抽出するエッジ検出手段１４と、抽出した輪郭情報に基づき映像の動き量を検出する動き量検出手段１５と、映像の動き量に基づき動画ラインを判定する動画ライン判定手段１６と、動画ライン判定手段１６の出力に応じて連続する動画ラインを動画ブロックとして特定する動画ブロック特定手段１７と、動画ブロック特定手段１７の出力に応じてバックライト１１の点滅制御を行う制御信号を生成するＰＷＭパルス発生手段１８とからなる。
【００１４】
顔検出手段１２は映像信号の中から目鼻口等の顔の部分を明暗差より抽出し、人物の顔を検出する。
【００１５】
輝度判定手段１３は動きボケの目立つ文字信号や輝度の高い信号を抽出することを目的とする。所定の輝度レベルを閾値とし、入力される映像信号の輝度レベルが一定値以上の場合、映像信号を通過させる。また、入力される映像信号の輝度レベルが一定値未満の場合は、映像信号は遮断し、黒信号を出力する。ここで、黒信号とは輝度判定手段１３に入力された映像信号の輝度レベルが一定値未満であることを示す信号であり、輝度レベル０の映像信号と等価である。
【００１６】
エッジ検出手段１４は、輝度判定手段１３の出力にハイパスフィルタ処理を行い、映像の輪郭を抽出する。エッジ検出手段１４は、ハイパスフィルタの出力の絶対値を出力する。
【００１７】
動き検出手段１５はエッジ検出手段１４の出力を入力とする。現フレームの入力信号と１フレーム前の入力信号を画素単位で比較して、その差の絶対値を１水平走査期間累積加算した値を出力する。動き検出手段１５の出力は動きボケが目立つ明るい輪郭を抽出した信号に対して動きを検出した場合、動きが大きいほど大きな値となる。
【００１８】
動画ライン判定手段１６は動き検出手段１５の出力が設定閾値を超えているか否かでその走査線が動画ラインかどうかを判定する。設定閾値を超えている場合は動画ラインと判定してHレベル信号を、設定閾値を超えない場合は静止ラインと判定してLレベル信号を出力する。
【００１９】
動画ブロック特定手段１７は動画ライン判定手段１６で動画ラインと判定された映像ラインのうち、動き検出手段１５の出力値の１垂直期間中の最大値となるラインを選択することで１垂直期間中の最も動きの速いラインを特定する。特定した最も動きの速いラインの前後に連続する動画ラインを最速動画ブロックとし、最速動画ブロックに顔映像が含まれるかどうかを判定する。最速動画ブロックに顔映像が含まれない場合は、２番目に動きの速い動画ラインを特定し、特定したラインの前後に連続する動画ラインを新たに最速動画ブロックとし、最速動画ブロックに顔映像が含まれるかどうかを判定する。最速動画ブロックに顔映像が含まれない場合は、次に動きの速い動画ラインを特定し、特定したラインの前後に連続する動画ラインを新たに最速動画ブロックとし、最速動画ブロックに顔映像が含まれるかどうかを判定する。以上の動作を順次繰り返し、顔映像を含む動画ブロックのうち、最も動きの速い動画ラインを含む動画ブロックを最速動画ブロックとする。
【００２０】
ＰＷＭパルス発生手段１８は、液晶パネル１０において、動画ブロック特定手段１７で特定された動画ブロック部分の書き込みが行われるタイミングに合わせてバックライト１１を消灯するように駆動電圧波形（ＰＷＭパルス）を生成する。
【００２１】
図２、図３にて基本動作を説明する。基準とする画面輝度から動画対応時の基本バックライト消灯期間は予め設定されている。例として１垂直同期期間の７０％を点灯し３０％を消灯するものとする。
【００２２】
図２は液晶パネル１０に表示される映像とＰＷＭパルスのオンオフのタイミングを示す図である。本実施の形態における液晶表示装置は、動画ライン判定手段１６で走査線毎に動画判別された信号を元に、動画ブロック特定手段１７で特定した動画像が存在する垂直位置に対応する領域を走査する時に、バックライト１１を消灯するようにＰＷＭパルスを制御する。すなわち、映像の１フレーム毎にバックライトの消灯タイミングと動画存在走査線への信号書込みタイミングとを一致させるようにする。このようにすることで液晶パネル１０の動画像のデータ書換え期間中の変化映像は表示されず、書換え前の画像と書換え後の映像が各々表示される。更にこの間、バックライト消灯による黒挿入効果によりホールド型であった表示がインパルス型に近づき、動画ぼけを抑えて動画質品位を向上することが可能となる。
【００２３】
図３を参照し、具体的に説明する。図３は映像の書き込みのタイミングとバックライトの点灯時間、及び、視認映像の関係を示す図である。データイネーブルはＨレベルの場合は画像書き込み期間である。データ書き込みイメージは液晶パネル１０に表示される映像のイメージを示す。バックライト点灯期間はバックライトのオンオフのタイミングを示す。視認映像は、視聴者が視認する映像を示す。
【００２４】
図３に示すように、動画像の書き込み期間においては、バックライトが消灯しているので、動画ぼけを抑えて動画質品位を向上することが可能となる。
【００２５】
図４にて連続しない複数の動画ブロックが存在する場合や、消灯期間を上回る大きさの動画ブロックが存在する場合の動作を説明する。
【００２６】
図４のＩでは、連続しない複数の動画ブロックＡ、Ｂ、Ｃが存在する。ここで動画ブロックＡ、Ｂ、Ｃは顔映像を含まないとする。この場合、動きの最も速いラインが含まれる動画ブロックの開始位相に合わせてＰＷＭパルスの消灯位相を制御する。図４のＩの場合、動きの最も速いラインは動画ブロックＡに含まれている為、動画ブロックＡの開始位相に合わせてバックライトを消灯するようにＰＷＭパルスの位相を制御する。
【００２７】
図４のＩＩでは、連続しない複数の動画ブロックＤ、Ｅが存在する。ここで動画ブロックＤ、Ｅは顔映像を含まず、また、動画ブロックＤは消灯期間を上回る大きさの動画ブロックであるとする。この場合も、動きの最も速いラインが含まれる動画ブロックの開始位相に合わせてＰＷＭパルスの消灯位相を制御する。図４のＩＩの場合、動きの最も速いラインは動画ブロックＤに含まれている為、動画ブロックＤの開始位相に合わせてバックライトを消灯するようにＰＷＭパルスの位相を制御する。
【００２８】
図４のＩＩＩでは、連続しない複数の動画ブロックＦ、Ｇが存在する。ここで動画ブロックＦは顔映像を含まず、動画ブロックＧは顔映像を含む。この場合は、顔映像が含まれるブロックを、動きの最も速いラインを含む動画ブロックに優先して最速動画ブロックとして選択する。図４のＩＩＩの場合、顔映像を含む動画ブロックＦが存在する為、動きの最も速いラインを含む動画ブロックＧではなく、動画ブロックＦの開始位相に合わせてバックライトを消灯するようにＰＷＭパルスの位相を制御する。
【００２９】
以上、従来では連続しない複数の動画ブロックが存在する場合や、消灯期間を上回る大きさの動画ブロックが存在する場合は、バックライトの点滅と液晶応答とのタイミングが不適切であると擬似輪郭が発生することを理由に、従来は動画質改善を行わない為、効果を得られる画像が特定のパターンに限定され、ほとんどの動画映像が適応対象外となってしまうのに対し、本実施の形態では本件は連続しない複数の動画ブロックが存在する場合や、消灯期間を上回る大きさの動画ブロックが存在する場合であっても、動画中の動きボケが目立つ部分であり、かつ改善効果が高い部分を狙って黒挿入することにより動画質改善を行うものである。したがって、バックライトの点滅と液晶応答とのタイミングが適切でない部分に発生する擬似輪郭は視覚的に目立たない部分で発生することになる。
【００３０】
また、動画速度と動きボケの関係は、速度が遅く静止画に近い場合には動きボケが視認されないが、速度が増すに従い除々に動きボケが目立つようになる。しかし、一定の速度以上になると、動きボケの有無自体が識別できなくなる。よって、動いていても速度が遅く動きボケが視認されないもの、動きが速すぎて動きボケが識別できないものは予め動画質改善対象として除くようにすると、より動きボケが目立つ部分、動きボケに対する改善効果が高い部分を選択して動画質改善することが可能である。
【００３１】
上記を実現する為には、例えば、動き検出手段１５ｃで検出する、フレームの入力信号と１フレーム前の入力信号の差の絶対値を１水平走査期間累積加算した値をの上限値と下限値を予め測定しておき、動き検出回路１５で、例えば動画の速さｘが下限値≦ｘ≦上限値以外であれば動きとして検知しないことで対応できる。
【００３２】
尚、本発明の実施例では、最も動きの速い動画ラインを含む動画ブロックの開始位相に、ＰＷＭパルスの消灯開始位相を一致させるように制御を行っているが、選択動画ブロックのセンター位相と、ＰＷＭパルス消灯期間のセンター位相を合わせるようにしても良い。
また、最も動きの速い動画ラインにＰＷＭパルスの消灯開始位相を一致させるようにしても良い。
【００３３】
このようにすることで、例えば最も動きの速い動画ラインを含む動画ブロックが消灯期間を上回る大きさの動画ブロックで、動画ブロックの開始位相と最も動きの速い動画ラインの位相差が消灯期間を上回る大きさの場合でも、最も動きの速い動画ラインの書き込み期間にPWMパルスの消灯位相が重なる為、視覚的に動きぼけの目立つ最も動きの速い動画ライン周辺に対して擬似輪郭の発生を防止し、動画ぼけを抑えることが可能となる。
【００３４】
更に、本発明の実施例では連続しない複数の動画ブロックが存在する場合や、消灯期間を上回る大きさの動画ブロックが存在する場合に、最も動きの速い動画ラインに着目して点灯位相制御を行ったが、最も大きい動画ブロックの開始ラインを基準としても良い。
【００３５】
このようにすることで、動きぼけ改善効果を得られるPWMパルスの消灯期間を、可能な限り動きブロックの書き込み期間に重ねることができ、広い動き領域に対して動きぼけ改善効果を得ることが可能となる。
【００３６】
また、画面全体が動画であるが一様な動きであり、特定のラインが最も速い動きのラインとして選定されない場合は、人間が映像中で重点的に見る傾向の高い画面中央部分の動画質が改善されるよう画面中央部でバックライトを消灯するようにしても良い。
【００３７】
このようにすることで、最も動きの速いラインが特定されず、PWMパルスの消灯位相が変動することにより、動きぼけを改善する領域や擬似輪郭が生じる領域がふらふらと変動するのを防止し、人が重点的に見る傾向の高い画面中央部にPWMパルスの消灯位相を固定して、動きぼけを抑えることが可能となる。
【００３８】
上記のように本実施の形態１では、検出した動画像をパネルが走査する開始点から一定期間バックライトを消灯することでデータ書込みの期間を非表示とし、表示をインパルス型に近づけることで動画質の品位を向上するとともに、画面全体が動画となる場合や動画が連続しない複数のブロックに存在する場合であっても、映像の輪郭や人物の顔情報を抽出し、最も動きの速い部分を選択してバックライトの制御信号波形及び位相を調整することにより、動画であり、かつ、動きボケが目立つ部分、即ち動きボケに対する改善効果が高い部分を選択してバックライトの制御信号波形及び位相を調整することにより、本来行われるべき点灯制御が行なわれず動画表示品位が改善されない事態を防止し、表示動画応答改善効果を拡大することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明にかかる液晶表示装置は、検出した動画像をパネルが走査する開始点から一定期間バックライトを消灯することでデータ書込みの期間を非表示とし、表示をインパルス型に近づけることで動画質の品位を向上するとともに、画面全体が動画となる場合や動画が連続しない複数のブロックに存在する場合であっても、映像の輪郭や人物の顔情報を抽出し、１垂直期間中の最も動きの速い部分を選択してバックライトの制御信号波形及び位相を調整することにより、動画であり、かつ、動きボケが目立つ部分、即ち動きボケに対する改善効果が高い部分を選択して動画表示品位を改善し、本来行われるべき点灯制御が行なわれず動画表示品位が改善されない事態を防止し、表示動画応答改善効果を拡大する液晶表示装置を実現することができるものであり、バックライトを有する液晶テレビやバックライトを有するプロジェクタ等の液晶表示装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１に記載の液晶表示装置の構成を示すブロック図
【図２】液晶パネルに表示される映像とＰＷＭパルスのオンオフのタイミングを示す図
【図３】映像の書き込みのタイミングとバックライトの点灯時間、及び、視認映像の関係を示す図
【図４】本発明の実施の形態１に記載の液晶表示装置の動作を示す図
【図５】従来の液晶表示装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００４１】
１０    液晶パネル
１１    バックライト
１２    顔検出手段
１３    輝度判定手段
１４    エッジ検出手段
１５    動き量検出手段
１６    動画ライン判定手段
１７    動画ブロック特定手段
１８    ＰＷＭパルス発生手段
【図１】
2009198935.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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