JP2017138572A - 回路基板、表示システム - Google Patents

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尚之 千田
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Abstract

【課題】表示面の曲率を制御できる回路基板を提供する。または、可搬性に優れた回路基板を提供する。
【解決手段】基板と、湾曲制御機構と、を備え、湾曲制御機構は、第1の電磁石と、第2の電磁石と、絶縁膜と、配線と、を有し、基板は、可撓性を有し、第1の電磁石および第2の電磁石は、基板の第1の面上に設けられ、絶縁膜は、第1の電磁石および第2の電磁石上に設けられ、配線は、第1の電磁石および第2の電磁石と電気的に接続される、回路基板。
【選択図】図2

Description

本発明の一態様は、回路基板に関する。または、本発明の一態様は、表示装置に関する。または、本発明の一態様は、電子機器に関する。または、本発明の一態様は、表示システムに関する。
なお、本明細書中における回路基板とは、半導体装置や表示装置等の、配線を含んで構成される回路を含む基板全般を指す。また半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。また、本明細書等において表示システムとは、表示装置を有するシステム全般を指す。表示システムは、表示装置のほか、トランジスタなどの半導体装置をはじめ、演算装置、記憶装置、撮像装置などを有していてもよい。
表示画像の立体感や臨場感などを増幅させる機能を有する可能性があるとして、表示面の曲率を変化させる表示装置の開発が進められている。表示面の曲率を連続的に変化させる表示装置としては、たとえば特許文献1が、知られている。特許文献1では、ねじ軸が通る2つのナットを表示パネルに固定し、該ねじ軸を回転させることで表示面の曲率を制御する。また、表示装置の筐体の背面にスリットを設け、該スリットをまたぐように設けた該スリットの間隔を変える機構によって表示面の曲率を制御する方法も知られている(特許文献2)。
特開平10−026754号公報 米国特許出願公開第2015/0035812号明細書
しかし、特許文献1および特許文献2に記載の表示装置は据え置き型であり、表示面の曲率を制御する機構の大きさや重さなどが考慮されていない。また一方で、スマートフォンやタブレット端末等の携帯型表示装置は、その容積が小さいことや軽量であることが求められる。表示面の曲率が制御可能な携帯型表示装置を構成するために、これらの機構を応用することは困難である。
本発明の一態様は、表示面の曲率を制御できる回路基板、表示装置、電子機器または表示システムを提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、軽量な回路基板、表示装置、電子機器または表示システムを提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、可搬性に優れた回路基板、表示装置、電子機器または表示システムを提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、新規な回路基板、表示装置、電子機器または表示システムを提供することを課題の一とする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様は、基板と、湾曲制御機構と、を備え、湾曲制御機構は、第1の電磁石と、第2の電磁石と、絶縁膜と、配線と、を有し、基板は、可撓性を有し、第1の電磁石および第2の電磁石は、基板の第1の面上に設けられ、第1の電磁石は、第1の電磁石の一方の磁極と他方の磁極を結ぶ線と基板の長軸方向に平行な直線とが垂直に交わるように設けられ、第2の電磁石は、第2の電磁石の一方の磁極と他方の磁極を結ぶ線と基板の長軸方向に平行な直線とが垂直に交わるように設けられ、第1の電磁石は、第1の電磁石の中心軸が、第2の電磁石の中心軸と平行となるように設けられ、第1の電磁石は、第1の電磁石の一方の磁極および第2の電磁石の一方の磁極を結ぶ直線、ならびに、第1の電磁石の他方の磁極および第2の電磁石の他方の磁極を結ぶ直線が、基板の長軸方向と平行となるように設けられ、絶縁膜は、基板、第1の電磁石および第2の電磁石上に設けられ、配線は、第1の電磁石および第2の電磁石と電気的に接続される、回路基板である。
また、湾曲制御機構は、基板の曲率を制御する機能を有する。前述の回路基板も、本発明の一態様である。
本発明の一態様は、前述の回路基板と、表示部と、を備え、表示部は、画像を表示する機能を有し、表示部は、第1の電磁石および第2の電磁石と重畳しない領域に設けられる表示装置である。
また、前述の回路基板と、表示部と、を備え、表示部は、画像を表示する機能を有し、表示部は、前記第1の電磁石および第2の電磁石と重畳する領域に設けられる、表示装置も、本発明の一態様である。
本発明の一態様は、前述の表示装置と、第1の制御回路と、を備え、第1の制御回路は、表示制御回路と、湾曲制御回路と、を有し、表示制御回路は、表示部の画像表示を制御する機能を有し、湾曲制御回路は、湾曲制御機構の動作を制御する機能を有する、電子機器である。
本発明の一態様は、前述の表示装置と、第1の制御回路と、距離情報検出センサと、を備え、第1の制御回路は、表示制御回路と、湾曲制御回路と、を有し、表示制御回路は、表示部の画像表示を制御する機能を有し、距離情報検出センサは、使用者と距離情報検出センサの距離情報を検出する機能、および距離情報を湾曲制御回路に出力する機能を有し、湾曲制御回路は、距離情報に基づいて湾曲制御機構の動作を制御する機能を有する、表示システムである。
また、距離情報検出センサは、赤外線センサまたは超音波センサを含む、前述の表示システムも本発明の一態様である。
また、前述の表示装置と、第2の制御回路と、位置情報検出センサと、距離情報検出機構と、を備え、第2の制御回路は、表示制御回路と、湾曲制御回路と、可動部制御回路と、を有し、表示制御回路は、表示部の画像表示を制御する機能を有し、距離情報検出機構は、距離情報検出センサと、可動部と、を有し、距離情報検出センサは、可動部と接続され、位置情報検出センサは、使用者の位置情報を検出する機能、および位置情報を可動部制御回路に出力する機能を有し、可動部制御回路は、位置情報に基づいて可動部の動作を制御することで距離情報検出センサが使用者を検出する範囲を制御する機能を有し、距離情報検出センサは、使用者と距離情報検出センサの距離情報を検出する機能、および距離情報を湾曲制御回路に出力する機能を有し、湾曲制御回路は、距離情報に基づいて湾曲制御機構の動作を制御する機能を有する表示システムも、本発明の一態様である。
また、距離情報検出センサは、赤外線センサまたは超音波センサを含む表示システムも、本発明の一態様である。
また、位置情報検出センサは、CCDセンサまたはCMOSセンサを含む表示システムも、本発明の一態様である。
本発明の一態様によれば、表示面の曲率を制御できる回路基板、表示装置、電子機器または表示システムを提供できる。または、本発明の一態様によれば、軽量な回路基板、表示装置、電子機器または表示システムを提供できる。または、本発明の一態様によれば、可搬性に優れた回路基板、表示装置、電子機器または表示システムを提供できる。または、本発明の一態様によれば、新規な回路基板、表示装置、電子機器または表示システムを提供できる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
実施の形態に係る表示装置の構成を説明する図。 実施の形態に係る湾曲制御機構の駆動方法を説明する図。 実施の形態に係る湾曲制御機構の構成を説明する図。 実施の形態に係る表示装置の構成を説明する図。 実施の形態に係る湾曲制御機構の駆動方法を説明する図。 実施の形態に係る湾曲制御機構の駆動方法を説明する図。 実施の形態に係る表示装置の構成を説明する図。 実施の形態に係る湾曲制御機構の回路構成を説明する図。 実施の形態に係る湾曲制御機構の駆動方法を説明する図。 実施の形態に係る湾曲制御機構の駆動方法を説明する図。 実施の形態に係る電子機器の構成を説明する図。 実施の形態に係る電子機器の具体的な構成例を説明する図。 実施の形態に係る電子機器の構成を説明する図。 実施の形態に係る表示システムの構成を説明する図。 実施の形態に係る表示システムの具体的な構成例を説明する図。 実施の形態に係る表示システムの構成を説明する図。 実施の形態に係る表示システムの曲率制御方法を説明する図。 実施の形態に係る表示システムの構成を説明する図。 実施の形態に係る表示システムの具体的な構成例を説明する図。 実施の形態に係る表示システムの具体的な構成例を説明する図。 実施の形態に係る表示システムの曲率制御方法を説明する図。
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
なお、図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は、理想的な例を模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値などに限定されない。また、図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
また、本明細書等において、第1、第2等として付される序数詞は便宜上用いるものであり、工程順又は積層順を示すものではない。そのため、例えば、「第1の」を「第2の」又は「第3の」などと適宜置き換えて説明することができる。また、本明細書等に記載されている序数詞と、本発明の一態様を特定するために用いられる序数詞は一致しない場合がある。
また、本明細書等において、「上に」、「下に」などの配置を示す語句は、構成同士の位置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。また、構成同士の位置関係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化するものである。従って、明細書で説明した語句に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
また、本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン(ドレイン端子、ドレイン領域またはドレイン電極)とソース(ソース端子、ソース領域またはソース電極)の間にチャネル領域を有しており、ドレインとチャネル領域とソースとを介して電流を流すことができるものである。なお、本明細書等において、チャネル領域とは、電流が主として流れる領域をいう。
また、ソースやドレインの機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書等においては、ソースやドレインの用語は、入れ替えて用いることができるものとする。
また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
なお、本明細書等において、「平行」とは、二つの直線が−10°以上10°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、−5°以上5°以下の場合も含まれる。また、「垂直」とは、二つの直線が80°以上100°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、85°以上95°以下の場合も含まれる。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の構成について、図1乃至図6を用いて説明する。
<表示装置の構成例1>
図1(A)に、表示装置10の上面図を示す。表示装置10は、基板21と、表示部55と、湾曲制御機構20と、を備える。表示部55は、画像を表示する機能を有する。例えば、表示部55は液晶素子、EL(Electro Luminescence)素子、電気泳動素子等の表示素子を有する。
表示部55および湾曲制御機構20は、基板21の第1の面上に設けられる。湾曲制御機構20は、表示装置10の表示部55と重畳しない領域に設けられる。湾曲制御機構20は、例えば表示装置10の長辺に沿って延伸するように、表示装置10の端部付近に設けられる。図1(A)では、表示部55と表示装置10の2つの長辺との間に2つの湾曲制御機構20が設けられる例を示す。なお、湾曲制御機構20が、表示部55と重畳していてもよい。
本実施の形態では、表示部および湾曲制御機構が同一の基板に設けられる例を示すが、これに限られない。表示部を第1の基板に設け、湾曲制御機構を第2の基板に設け、第1の基板と第2の基板を貼り合わせる構成としてもよい。または、表示部を第1の基板に設け、湾曲制御機構を第2の基板に設け、第2の基板と第1の基板が曲率が概ね一致したまま曲げられるように、第1の基板および第2の基板の少なくとも一部を可撓性を有する筐体などで包み込む構成としてもよい。
図1(B)に、湾曲制御機構20の各構成要素を拡大した上面図を示す。湾曲制御機構20は、電磁石22および配線26a、26bを備える。湾曲制御機構20は、回路基板と呼ぶことができる。または、湾曲制御機構20は、回路基板に含まれる。
電磁石22は、電流を印加することでその両端に磁極が発生する。具体的には、電磁石22に電流を印加することで、一方の磁極がN極またはS極のいずれか一方となり、他方の磁極がN極またはS極のいずれか他方となる。印加する電流の向きを変えることで、両端の磁極の極性(向き)を逆転させることができる(図1(C1)、(C2)参照)。電磁石22は、電流制御型の電磁石といえる。
電磁石22は、一の電磁石22の一方の磁極の中心と他方の磁極の中心を結ぶ線(以下、中心軸とも呼ぶ)と湾曲制御機構20の長軸方向(図1(B)に示すX方向)に平行な直線(以下、延伸軸とも呼ぶ)とが垂直に交わるように、基板21上に設けられる。また、電磁石22は、各々の中心軸が互いに平行となり、かつ電磁石22同士の一方の磁極を結ぶ直線および電磁石22同士の他方の磁極を結ぶ直線が湾曲制御機構20の延伸軸と平行となるように設けられる。
なお、図1(B)では電磁石22が、一の電磁石22と隣接する電磁石22との間隔が等しくなるように配置する例を示している。このような構成とすることで、湾曲制御機構20が制御する表示装置10または基板21の曲率を均一にすることができる。または、電磁石22を、特定の領域において隣接する複数の電磁石22との間隔が小さく(または大きく)なるように設けることで、特定の領域における表示装置10または基板21の曲率を他の領域よりも大きく(または小さく)することができる。
電磁石22は、配線26aまたは配線26bのいずれか一方と電気的に接続される。具体的には、一の電磁石22には、隣接する電磁石22に接続される配線とは異なる配線が接続される(図1(B)参照)。
配線26aおよび配線26bは、電源(図示しない)と電気的に接続される。電源は配線26aおよび配線26bに対して、個別に電流の大きさおよび向きを決定して出力する機能を有する。電源は表示装置10に設けられていてもよく、表示装置10の外部に設けられていてもよい。
図1(B)に示す一点鎖線A−Bに対応する断面図を図1(D)に示す。基板21の第1の面上に電磁石22が設けられ、基板21および電磁石22上には絶縁膜23が設けられる。電磁石22は、基板21に対して固定されている。また、絶縁膜23は基板21および電磁石22に対して密着しており、隣接する2つの電磁石22の間は絶縁膜23で隙間なく満たされている。絶縁膜23は基板21および電磁石22の保護膜として機能する。
基板21は、可撓性を有する。基板21としては、可撓性を有する程度の厚さのガラス、石英、樹脂、金属、合金、半導体などの材料を用いることができる。また、基板21が、折り曲げや引張をやめた際に元の形状に戻る性質を有していることが好ましい。なお、基板21として金属や合金などの導電性材料を用いる場合は、基板21と電磁石22の間に絶縁膜を設ける。
電磁石22としては、磁性材料のまわりに螺旋状または円筒状に導線を巻いたものを用いることができる。磁性材料としては、鉄やパーマロイ(鉄およびニッケルを主成分とする合金)などの透磁率の高い軟磁性体が好適である。軟磁性とは、磁界によって磁化した材料が、磁界から遠ざけると磁性が失われる性質をいう。また、導線としては、銅を用いることができる。
なお、電磁石22に発生させる磁極の強さは、磁性材料に巻く導線の巻き数および電磁石22に印加する電流の大きさによって調節することができる。また、透磁率の異なる磁性材料を用いることでも磁極の強さを調節できる。
絶縁膜23としては、合成ゴム材料、天然ゴム材料などの伸縮性が高い材料を用いることができる。合成ゴム材料としては、例えばフッ素ゴム、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴムなどが挙げられる。また、材料内部に多数の気泡を有する発泡ゴム(多孔質ゴムとも呼ばれる)を用いてもよい。発泡ゴムの中では特に、複数の気泡が連結して空隙が形成される連続気泡構造の発泡ゴムを用いることが好ましい。連続気泡構造の発泡ゴムとして、クロロプレンスポンジ、シリコンスポンジ等が挙げられる。
<湾曲制御機構の駆動方法例1>
次に、湾曲制御機構20の駆動方法について説明する。図2(A)に示す湾曲制御機構20において、配線26aと電気的に接続される電磁石を電磁石22aとし、配線26bと電気的に接続される電磁石を電磁石22bとする。本駆動方法例において、電磁石22は電磁石22aおよび電磁石22bの両方を含む。
図2(B1)、(B2)に、それぞれ電磁石22a、22bに電流を印加した瞬間、および電流印加後に一定時間が経過して形状変化が収束した状態の湾曲制御機構20の断面模式図を示す。図2(B1)、(B2)は、図2(A)に示す一点鎖線C−Dおよび一点鎖線E−Fに対応する断面図である。また、一点鎖線C−Dは電磁石22の一方の磁極を通り、一点鎖線E−Fは電磁石22の他方の磁極を通る。
電磁石22aと電磁石22bに、互いに逆向きの電流を印加することで、一の電磁石22の一方および他方の磁極の向きは、それぞれ隣接する電磁石22の一方および他方の磁極の向きと逆になる。よって、隣接する2つの電磁石22の間には引力が生じる(図2(B1)参照)。電磁石22は基板21に固定されているため、該引力によって基板21は図面上方向に凹となるように湾曲する(図2(B2)参照)。
続いて、図2(C1)、(C2)に、図2(B1)とは異なる組み合わせで電磁石22a、22bに電流を印加した瞬間、および電流印加後に一定時間が経過して形状変化が収束した状態の湾曲制御機構20の断面模式図を示す。図2(C1)、(C2)は、図2(A)に示す一点鎖線C−Dおよび一点鎖線E−Fに対応する断面図である。また、一点鎖線C−Dは電磁石の一方の磁極を通り、一点鎖線E−Fは電磁石の他方の磁極を通る。
電磁石22aと電磁石22bに、互いに同じ向きの電流を印加することで、一の電磁石22の一方および他方の磁極の向きは、それぞれ隣接する電磁石22の一方および他方の磁極の向きと等しくなる。よって、隣接する2つの電磁石22の間には斥力が生じる(図2(C1)参照)。該斥力によって基板21は図面下方向に凹となるように湾曲する(図2(C2)参照)。
基板21の湾曲の大きさは、前述したように電磁石22に発生させる磁極の強さを調節することで制御することができる。また、隣接する2つの電磁石22の間隔を変えることで、該湾曲の大きさを変えることができる。
また、基板21の弾性の高さによっても、該湾曲の大きさを調節することができる。ここで、基板21の弾性の高さは以下の理由で適度な値に設定する必要がある。電磁石22に電流を印加しない状態において表示装置10が平坦な状態を保つ程度に、基板21の弾性が高いことが好ましい。一方で、電磁石22に電流を印加した状態において、表示装置10が所望の大きさに湾曲する程度に基板21の弾性が低いことが要求される。
電磁石22に電流を印加して基板21が湾曲した状態から電流の印加を止めた際に基板21が元の平坦な状態に戻るように、基板21が復元力を有することが好ましい。
また、隣接する2つの電磁石22の隙間を満たす絶縁膜23によって、電磁石22同士にかかる引力または斥力に対する反力が発生するため、絶縁膜23の伸縮性は大きいことが好ましい。
なお、電磁石22および配線26a、26bの配置は図1(B)の構成に限られない。図3(A)に示すように、配線26a、26bをそれぞれ湾曲制御機構20の一方、他方の側にまとめて設ける構成としてもよい。
また、図3(B)に示すように、電磁石22の中心軸方向の長さを短くし、湾曲制御機構20の短辺方向に複数の(図3(A)では2つの例を示す)電磁石22を並べる構成としてもよい。このような構成とすることで、電磁石22に生じる引力および斥力を、湾曲制御機構20内においてより均一に分布させることができる。
図3(B)において、湾曲制御機構20の短辺方向に隣接する電磁石22_1および電磁石22_2は、互いに配線26aまたは配線26bのいずれか一方によって電気的に接続される。また、電磁石22_1同士の一方の磁極を結ぶ直線および電磁石22_1同士の他方の磁極を結ぶ直線が湾曲制御機構20の延伸軸と平行となるように設けられる。同様に、電磁石22_2同士の一方の磁極を結ぶ直線および電磁石22_2同士の他方の磁極を結ぶ直線が湾曲制御機構20の延伸軸と平行となるように設けられる。なお、電磁石22_1、22_2は、電磁石22よりも中心軸方向の長さが短い。
また、図3(B)では電磁石22_1および電磁石22_2の中心軸が一致しているが、これらが一致していなくてもよい。例えば、図3(C)に示すように、電磁石22_2の中心軸が、隣接する2つの電磁石22_1の中心軸の距離を表す線分の中点を通るように電磁石22_1、22_2が配置されていてもよい。このような構成とすることで、電磁石22に生じる引力および斥力を、湾曲制御機構20内においてさらに均一に分布させることができる。
以上のように、湾曲制御機構20が有する電磁石22に所定の電流を印加することで、表示装置10または基板21の曲率を制御することができる。
<表示装置の構成例2>
以下より、表示装置10とは一部の構成が異なる本発明の一態様の表示装置の構成について説明する。本構成例で説明する表示装置30において、表示装置10と同様の構成については表示装置10の説明を援用できる。
図4(A)に、表示装置30の上面図を示す。表示装置30は、基板21と、表示部55と、湾曲制御機構40と、を備える。表示部55は、画像を表示する機能を有する。例えば、表示部55は液晶素子、EL素子、電気泳動素子等の表示素子を有する。
表示部55は、基板21の第1の面上に設けられる。湾曲制御機構40は、基板21の第1の面側および第2の面側の、表示装置30の表示部55と重畳しない領域に設けられる。湾曲制御機構40は、例えば表示装置30の長辺に沿って延伸するように、表示装置30の端部付近に設けられる。図4(A)では、表示部55と表示装置30の2辺との間に2つの湾曲制御機構40が設けられる例を示す。なお、湾曲制御機構40が、表示部55と重畳していてもよい。
図4(B1)に、湾曲制御機構40の各構成要素を拡大した上面図を示す。図4(B1)には基板21の第1の面側に設けられる要素のみを示している。また、図4(B2)に、湾曲制御機構40の各構成要素を拡大した下面図を示す。図4(B2)には基板21の第2の面側に設けられる要素のみを示している。図4(B1)、(B2)は図1(B)と異なり、電磁石22が基板21の第1の面および第2の面に設けられているため、湾曲制御機構40の曲率の制御性を高めることができる。また、湾曲制御機構40が磁気シールド層24を有する点が、湾曲制御機構20と異なる。
また、配線26a、26b、26c、26dは、電源と電気的に接続される。電源は、配線26a、26b、26c、26dに対して、個別に電流の大きさおよび向きを決定して出力する機能を有する。電源は表示装置30に設けられていてもよく、表示装置30の外部に設けられていてもよい。なお、配線26a、26b、26c、26dに流す電流の大きさが同じであってもよい。また、配線26aまたは配線26bのいずれか一方と、配線26cまたは配線26dのいずれか一方の電流の向きが同期していてもよい。
図4(B1)、(B2)に示す一点鎖線A−Bに対応する断面図を図4(C)に示す。基板21の第1の面上に磁気シールド層24、電磁石22がこの順で設けられ、基板21、磁気シールド層24および電磁石22上には絶縁膜23が設けられる。また、基板21の第2の面にも磁気シールド層24、電磁石22がこの順で設けられ、基板21、磁気シールド層24および電磁石22を覆うように絶縁膜23が設けられる。
電磁石22は、基板21に対して磁気シールド層24を介して固定されている。また、絶縁膜23は基板21および電磁石22に対して密着しており、隣接する2つの電磁石22の間は絶縁膜23で隙間なく満たされている。絶縁膜23は基板21および電磁石22の保護膜として機能する。
磁気シールド層24は、その端部が上面図または下面図において電磁石22よりも外側に位置するように設ける。湾曲制御機構40が磁気シールド層24を有することで、基板21の第1の面側に設けられた電磁石22と第2の面側に設けられた電磁石22との間に引力または斥力が発生することを抑制できる。よって、電磁石22が基板21から剥がれてしまうことを抑制できるため、表示装置30の信頼性を向上させることができる。
磁気シールド層24としては、上述した磁性材料を好適に用いることができる。
<湾曲制御機構の駆動方法例2>
次に、湾曲制御機構40の駆動方法について説明する。図5(A)に示す湾曲制御機構40において、配線26aと電気的に接続される電磁石を電磁石22aとし、配線26bと電気的に接続される電磁石を電磁石22bとする。また図示しないが、配線26cと電気的に接続される電磁石を電磁石22cとし、配線26dと電気的に接続される電磁石を電磁石22dとする。本駆動方法例において、電磁石22は電磁石22a、22b、22c、22dの全てを含む。
図5(B1)、(B2)に、それぞれ電磁石22a、22b、22c、22dに電流を印加した瞬間、および電流印加後に一定時間が経過して形状変化が収束した状態の湾曲制御機構40の断面模式図を示す。図5(B1)、(B2)は、図5(A)に示す一点鎖線C−Dおよび一点鎖線E−Fに対応する断面図である。また、一点鎖線C−Dは電磁石22の一方の磁極を通り、一点鎖線E−Fは電磁石22の他方の磁極を通る。
電磁石22aと電磁石22bに、互いに逆向きの電流を印加することで、電磁石22a、22bの一方および他方の磁極の向きは、それぞれ隣接する電磁石22bまたは電磁石22aの一方および他方の磁極の向きと逆になる。よって、基板21の第1の面側において隣接する2つの電磁石22の間には引力が生じる。また、電磁石22cと電磁石22dに、互いに同じ向きの電流を印加することで、電磁石22c、22dの一方および他方の磁極の向きは、それぞれ隣接する電磁石22dまたは電磁石22cの一方および他方の磁極の向きと等しくなる。よって、基板21の第2の面側において隣接する2つの電磁石22の間には斥力が生じる(図5(B1)参照)。電磁石22は磁気シールド層24を介して基板21に固定されているため、該引力および該斥力によって、基板21は図面上方向に凹となるように湾曲する(図5(B2)参照)。
続いて、図6(A1)、(A2)に、図5(B1)とは異なる組み合わせで電磁石22a、22b、22c、22dに電流を印加した瞬間、および電流印加後に一定時間が経過して形状変化が収束した状態の湾曲制御機構40の断面模式図を示す。図6(A1)、(A2)は、図5(A)に示す一点鎖線C−Dおよび一点鎖線E−Fに対応する断面図である。また、一点鎖線C−Dは電磁石22の一方の磁極を通り、一点鎖線E−Fは電磁石22の他方の磁極を通る。
電磁石22aと電磁石22bに、互いに同じ向きの電流を印加することで、電磁石22a、22bの一方および他方の磁極の向きは、それぞれ隣接する電磁石22bまたは電磁石22aの一方および他方の磁極の向きと等しくなる。よって、基板21の第1の面側において隣接する2つの電磁石22の間には斥力が生じる。また、電磁石22cと電磁石22dに、互いに逆向きの電流を印加することで、電磁石22c、22dの一方および他方の磁極の向きは、それぞれ隣接する電磁石22dまたは電磁石22cの一方および他方の磁極の向きと逆になる。よって、基板21の第2の面側において隣接する2つの電磁石22の間には引力が生じる(図6(A1)参照)。該斥力および該引力によって、基板21は図面下方向に凹となるように湾曲する(図6(A2)参照)。
続いて、図6(B1)、(B2)に、図5(B1)および図6(A1)とは異なる組み合わせで電磁石22a、22b、22c、22dに電流を印加した瞬間、および電流印加後に一定時間が経過して形状変化が収束した状態の湾曲制御機構40の断面模式図を示す。図6(B1)、(B2)は、図5(A)に示す一点鎖線C−Dおよび一点鎖線E−Fに対応する断面図である。また、一点鎖線C−Dは電磁石22の一方の磁極を通り、一点鎖線E−Fは電磁石22の他方の磁極を通る。なお、図6(B1)において、電流印加前の湾曲制御機構40が平坦でない状態であるとする。
電磁石22aと電磁石22bに、互いに同じ向きの電流を印加することで、電磁石22a、22bの一方および他方の磁極の向きは、それぞれ隣接する電磁石22bまたは電磁石22aの一方および他方の磁極の向きと等しくなる。よって、基板21の第1の面側において隣接する2つの電磁石22の間には斥力が生じる。また、電磁石22cと電磁石22dに、互いに同じ向きの電流を印加することで、電磁石22c、22dの一方および他方の磁極の向きは、それぞれ隣接する電磁石22dまたは電磁石22cの一方および他方の磁極の向きと等しくなる。よって、基板21の第2の面側において隣接する2つの電磁石22の間には斥力が生じる。基板21が平坦でない状態の場合、隣接する2つの電磁石22の距離は基板21上の位置によって異なるが、該距離に応じて2つの電磁石22の間に生じる斥力の大きさも異なる(図6(B1)参照)。第1の面側の2つの電磁石22間の斥力および第2の面側の2つの電磁石22間の斥力によって、基板21は平坦な状態となる(図6(B2)参照)。
以上のように、湾曲制御機構40が有する電磁石22に所定の電流を印加することで、表示装置30または基板21の曲率を制御することができる。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の構成について、図7乃至図10を用いて説明する。なお、本実施の形態で説明する表示装置70において、実施形態1で説明する表示装置10と同様の構成については表示装置10の説明を援用できる。
<表示装置の構成例>
図7(A)に、表示装置70の上面図を示す。表示装置70は、基板21と、表示部55と、湾曲制御機構80と、を備える。表示部55は、画像を表示する機能を有する。
表示部55は、基板21の第1の面上に設けられる。湾曲制御機構80は、基板21の第1の面側および第2の面側の、表示装置70の表示部55と重畳しない領域に設けられる。湾曲制御機構80は、例えば表示装置70の長辺に沿って延伸するように、表示装置70の端部付近に設けられる。図7(A)では、表示部55と表示装置70の2辺との間に2つの湾曲制御機構80が設けられる例を示す。なお、湾曲制御機構80が、表示部55と重畳していてもよい。
図7(B)に、湾曲制御機構80の各構成要素を拡大した上面図を示す。また、図7(B)に示す一点鎖線A−Bに対応する断面図を図7(C)に示す。
湾曲制御機構80は、電磁石85、配線86a、86b、86c、86dおよびトランジスタ87を備える(図7(B)参照)。湾曲制御機構80は、回路基板と呼ぶことができる。または、湾曲制御機構80は、回路基板に含まれる。また、湾曲制御機構80は半導体装置と呼ぶこともできる。すなわち、表示装置70は半導体装置を含む。
電磁石85は、磁性体82、絶縁膜83および電極84を有する(図7(C)参照)。磁性体82は配線86cと電気的に接続される(図7(B)参照)。電極84は、トランジスタ87を介して配線86aまたは配線86bに電気的に接続される。またトランジスタ87は、配線86dと電気的に接続される。
図7(C)に示すように、基板21の第1の面上に電磁石85が設けられ、基板21および電磁石85上には絶縁膜23が設けられる。電磁石85は、基板21に対して固定されている。また、絶縁膜23は基板21および電磁石85に対して密着しており、隣接する2つの電磁石85の間は絶縁膜23および絶縁膜83で隙間なく満たされている。絶縁膜23は基板21および電磁石85の保護膜として機能する。
電磁石85は、絶縁膜83を介して磁性体82と電極84とが対向する構成を有する(図7(C)参照)。磁性体82および電極84のそれぞれに電気的に接続された配線に電圧を印加することで、磁性体82、絶縁膜83および電極84の積層方向に磁界が発生する。具体的には、電磁石85に電圧を印加することで、磁性体82の上面近傍および下面近傍に磁極が発生する。印加する電圧の大きさによって、一方の磁極がN極またはS極のいずれか一方となり、他方の磁極がN極またはS極のいずれか他方となる。また、印加する電圧の大きさによって、磁極の強さを調節できる場合がある。電磁石85は、電圧制御型の電磁石といえる。
図7(B)に示すように、電磁石85は、上面視における長辺と、湾曲制御機構80の長軸方向(図7(B)に示すX方向)に平行な直線とが垂直に交わるように、基板21上に設けられる。また、電磁石85は、各々の長辺が互いに平行となり、かつ上面視における長辺方向の両端が、湾曲制御機構80の長辺と平行な直線上に揃うように設けられる。
磁性体82に発生する磁極のうち、一の磁性体82と隣接する磁性体82との、互いに対向する面の間に発生する磁極を曲率制御に利用するため、隣接する2つの磁性体82の間の距離dは小さいことが好ましい(図7(C)参照)。また、湾曲制御機構80上により多くの電磁石85を配置できるように、電磁石85の上面視における短辺方向の長さwは小さいことが好ましい。
なお、図7(B)では電磁石85が、一の電磁石85と隣接する電磁石85との間隔が等しくなるように配置する例を示している。このような構成とすることで、湾曲制御機構80が制御する表示装置70または基板21の曲率を均一にすることができる。または、電磁石85を、特定の領域において隣接する複数の電磁石85との間隔が小さく(または大きく)なるように設けることで、特定の領域における表示装置70または基板21の曲率を他の領域よりも大きく(または小さく)することができる。
磁性体82としては、コバルト、ニッケル等の金属磁性材料を用いることができる。特に、コバルトを用いることが好ましい。また、実施の形態1で説明する磁性材料を用いてもよい。なお、磁性体82上に保護絶縁膜を設けてもよい。また、磁性体82と基板21の間に、導電性の下地膜を設けてもよい。
絶縁膜83としては、酸化ハフニウムを用いることができる。または、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどを用いてもよい。
電極84としては、金、クロム、銀、アルミニウム、銅、チタン、タンタル、タングステン等の金属材料を用いて形成することができる。また、これらの材料のいずれか一を用いた単層でもよく、これらの材料のいずれか二以上を用いた積層であってもよい。
基板21および絶縁膜23については、実施の形態1の記述を参照できる。
<湾曲制御機構の回路構成例>
次に、湾曲制御機構80および湾曲制御機構80の動作を制御する回路の一例を図8に示す。
電極84は、トランジスタ87のソース又はドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ87のソース又はドレインの他方は、配線86dと電気的に接続される。トランジスタ87のゲートは配線86aまたは配線86bのいずれか一方と電気的に接続される。具体的には、配線86aと電気的に接続されるトランジスタ87と隣接するトランジスタ87は、配線86bと電気的に接続される。
配線86aおよび配線86bは、スイッチ回路88と電気的に接続される。配線86dは、電源89と電気的に接続される。また、磁性体82は配線86cと電気的に接続される。配線86cにはグランドや共通電圧などの固定電圧が与えられる。
スイッチ回路88は、配線86aおよび配線86bに、別々に電圧を与える機能を有する。すなわち、スイッチ回路88によって、配線86aと電気的に接続されるトランジスタ87と、配線86bと電気的に接続されるトランジスタ87とを別々にオンオフの制御を行うことができる。
電源89は、任意の電圧を配線86dに与える機能を有する。
スイッチ回路88が配線86aまたは配線86bと電気的に接続されるトランジスタ87を選択する間、電源89が任意の電圧を配線86dに与えることで、該トランジスタと電気的に接続される電磁石85が有する電極84に所定の電圧を印加することができる。
電極84に所定の電圧を印加した後、トランジスタ87をオフにすることで、電極84に印加された電圧は保持される。よって、表示装置70の曲率が変化しない間はスイッチ回路88および電源89を動作させなくてよいため、表示装置70の消費電力を下げることができる。なお、リーク電流の発生により電極84の電圧が低下する場合は、表示装置70の曲率が変化しない間も所定の期間ごとにリフレッシュ動作を行えばよい。
トランジスタ87としては、酸化物半導体にチャネル領域が形成されるトランジスタを用いることが好ましい。酸化物半導体を用いたトランジスタはオフ電流が小さいため、これをトランジスタ87に用いることで長期にわたり電極84の電圧を保持することができる。すなわち、リフレッシュ動作を必要としない、またはリフレッシュ動作の頻度がきわめて少ない表示装置とすることが可能となるため、表示装置70の消費電力を十分に低減することができる。
上記の酸化物半導体としては、少なくともインジウムまたは亜鉛を含むことが好ましく、特にインジウムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、これらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウムまたはスズなどが含まれていることが好ましい。例えば、該酸化物半導体としては、In−Ga−Zn酸化物(IGZOともいう)、In−Ga酸化物、In−Zn酸化物等の金属酸化物が挙げられる。
なお、図8にはスイッチ回路88および電源89が湾曲制御機構80の外部に設けられる例を示している。スイッチ回路88および電源89は、表示装置70に設けられていてもよく、表示装置70の外部に設けられていてもよい。
また、トランジスタ87と電気的に接続される配線86a、86bの構成は図8に限られない。三以上の複数の配線が各々別のトランジスタ87と電気的に接続され、スイッチ回路88が該複数の配線の各々に対して独立して電圧を与えることができる構成としてもよい。
<湾曲制御機構の駆動方法例>
次に、湾曲制御機構80の駆動方法について説明する。図9(A)に示す湾曲制御機構80において、配線86aと電気的に接続される電磁石を電磁石85aとし、配線86bと電気的に接続される電磁石を電磁石85bとする。本駆動方法例において、電磁石85は電磁石85aおよび電磁石85bの両方を含む。
図9(B1)、(B2)に、それぞれ電磁石85a、85bに電圧を印加した瞬間、および電圧印加後に一定時間が経過して形状変化が収束した状態の湾曲制御機構80の断面模式図を示す。図9(B1)は、図9(A)に示す一点鎖線C−Dに対応する断面図である。
電磁石85aと電磁石85bの一方に正の所定の電圧を、他方に負の所定の電圧を印加することで、一の電磁石85の一方および他方の磁極の向きは、それぞれ隣接する電磁石85の一方および他方の磁極の向きと逆になる。よって、隣接する2つの電磁石85の間には引力が生じる(図9(B1)参照)。電磁石85は基板21に固定されているため、該引力によって基板21は図面上方向に凹となるように湾曲する(図9(B2)参照)。なお、図9(B1)では、磁性体82において破線の丸で囲まれた領域に発生する磁極はN極またはS極のいずれか一方、破線の四角で囲まれた領域に発生する磁極はN極またはS極のいずれか他方であるとする。
続いて、図10(A1)、(A2)に、図9(B1)とは異なる組み合わせで電磁石85a、85bに電圧を印加した瞬間、および電圧印加後に一定時間が経過して形状変化が収束した状態の湾曲制御機構80の断面模式図を示す。図10(A1)は、図9(A)に示す一点鎖線C−Dに対応する断面図である。
電磁石85aと電磁石85bの双方に、正の所定の電圧または負の所定の電圧を印加することで、一の電磁石85の一方および他方の磁極の向きは、それぞれ隣接する電磁石85の一方および他方の磁極の向きと等しくなる。よって、隣接する2つの電磁石85の間には斥力が生じる(図10(A1)参照)。該斥力によって基板21は図面下方向に凹となるように湾曲する(図10(A2)参照)。
以上のように、湾曲制御機構80が有する電磁石85に所定の電圧を印加することで、表示装置70または基板21の曲率を制御することができる場合がある。
なお、本実施の形態では、基板21の第1の面上にのみ電磁石85や配線等を設ける構成について説明したが、これに限られない。基板21の第1の面上および第2の面上に電磁石85や配線等を設けてもよい。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置を有する電子機器について、図11および図12を用いて説明する。
<電子機器の構成例>
図11は本発明の一態様の電子機器700の主な構成の一例を示すブロック図である。図11において、矢印の方向は信号が伝達する方向を示している。
電子機器700は、表示装置710と、制御回路750を備える。表示装置710は、表示部755と、湾曲制御機構720を有する。制御回路750は、表示制御回路751と、湾曲制御回路752を有する。
表示部755は、画像を表示する機能を有し、表示制御回路751は、表示部755の画像表示を制御する機能を有する。
湾曲制御機構720は、表示装置710の曲率を制御する機能を有する。湾曲制御回路752は、湾曲制御機構720の動作を制御する機能を有する。すなわち、湾曲制御回路752は、表示装置710の曲率を制御する機能を有するといえる。
図12は電子機器700の具体的な構成例について説明する図である。図12(A)は、電子機器700の斜視図である。図12(B)は図12(A)においてY方向に見た場合の、筐体に表示装置が収納された状態における電子機器700の正面図であり、図12(C)は図12(A)においてX方向に見た場合の電子機器700の側面図である。また、図12(D)、(E)はそれぞれ電子機器700が有する湾曲制御機構が駆動し、表示装置710が所定の曲率に維持されている状態の斜視図である。
電子機器700は、表示装置710、制御回路750(図示しない)、筐体715および引き出し部702を有する(図12(A)参照)。表示装置710は、湾曲制御機構720、基板721および表示部755を有する。制御回路750は、表示制御回路751と、湾曲制御回路752を有する。筐体715は、制御回路750をその内部に有する。また電子機器700は、筐体715の側面に電源ボタン711、電源ボタン712、ボタン713およびボタン714を有する(図12(B)、(C)参照)。
なお、表示装置710の構成は、以下の点を除いて実施の形態1で説明する表示装置10または表示装置30、または実施の形態2で説明する表示装置70の構成を参照できる。すなわち、表示装置710では、湾曲制御機構720および表示部755が重畳している点が表示装置10、表示装置30または表示装置70と異なる。このような構成とすることで、表示装置710における表示部755が占める面積を大きくすることができる。言い換えると、表示装置710の額縁の幅を小さくすることができる。この点を除いて、湾曲制御機構720の構成は、湾曲制御機構20、湾曲制御機構40または湾曲制御機構80の記述を参照でき、基板721、表示部755の構成は、それぞれ基板21、表示部55の記述を参照できる。
図12(A)は、筐体715から表示装置710の大部分が引き出され、かつ表示装置710がほぼ湾曲していない状態の電子機器700である。筐体715の内部に備わる心棒703を回転させることで、表示装置710を心棒703に巻き取り、筐体715内に表示装置710を収納することができる(図12(B)参照)。心棒703の動作(回転および回転の停止)は、心棒703と接続されるハンドルを筐体715の外部に設けて手動で行ってもよいし、筐体715内にばねや切り欠き等を設けて引き出し部702を引っ張ることで行ってもよい。また、心棒703の動作を電気信号によって制御するためのボタンを筐体715の外部に設けてもよい。この場合、筐体715内に心棒703と接続されるモータを設け、該ボタンによって該モータの制御を行う構成とすればよい。
電源ボタン711は、表示部755の電源オンオフを行う機能を有する。
電源ボタン712は、湾曲制御回路752の電源オンオフを行う機能を有する。また、ボタン713、714は、湾曲制御回路752を制御する機能を有する。具体的には、ボタン713、714は、湾曲制御機構720が有する電磁石に印加する電流または電圧(以下、湾曲制御値とも記す)を調節する機能を有する。
例えば、ボタン713を押すことで、表示装置710が上面方向すなわち表示部755が表示を行う面方向に凸となる(図12(D)参照)向きに表示装置710の曲率を変えることができる。この場合の電磁石の制御方法については、実施の形態1における図2(C1)または図6(A1)、または実施の形態2における図10(A1)の説明を参照できる。また、ボタン714を押すことで、表示装置710が上面方向に凹となる(図12(E)参照)向きに表示装置710の曲率を変えることができる。この場合の電磁石の制御方法については、実施の形態1における図2(B1)または図5(B1)、または実施の形態2における図9(B1)の説明を参照できる。
なお、表示装置710がタッチパネルを有することが好ましい。タッチパネルによって表示部755の表示を行うための動作を制御することで、該制御のためのボタン等を筐体715が有さない構成とすることができ、筐体715が表面に有するボタン等の構造物を少なくすることができる。電子機器700を、筐体715を片手で把持しながら操作する場合、筐体715が表面に有するボタン等が少ないことで、筐体715を把持する手による操作を簡便に行うことができる。また、表示装置710がタッチパネルを有することで、筐体715を把持しない側の手でタッチパネルを操作することができるため、電子機器700の操作性を向上させることが可能となる。なお、表示装置710がタッチパネルを有さない場合は、表示部755の表示を行うための動作を制御するボタンを筐体715の表面に設けてもよい。
また、湾曲制御回路752は、湾曲制御値を保持する機能を有することが好ましい。このような構成とすることで、使用者がボタン713、714によって調節して使用者が好ましいと感じた表示装置710の曲率を、湾曲制御回路752の電源を入れた直後に再現することができる。
なお、表示制御回路751が湾曲制御回路752の動作を制御する機能を有していてもよい(図13(A)参照)。例えば、表示部755が表示する画像情報が湾曲制御値を含み、該湾曲制御値を湾曲制御回路752に出力することで、表示する画像のコンテンツに応じて表示装置710の曲率を変化させることができる。また、電子機器700の、表示部755の表示に関わる操作と連動して表示装置の曲率を変化させることができる。よって、さらに臨場感が増幅する表示を行える電子機器とすることができる。
また、湾曲制御回路752が表示制御回路751の動作を制御する機能を有していてもよい(図13(B)参照)。このような構成とすることで、表示装置710の曲率の変化を表示部755が表示する画像の制御に利用することができる。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置を有する表示システムについて、図14乃至図21を用いて説明する。
<表示システムの構成例1>
図14は本発明の一態様の表示システム700Aの主な構成の一例を示すブロック図である。図14において、矢印の方向は信号が伝達する方向を示している。
表示システム700Aは、表示装置710と、制御回路750Aと、距離情報検出センサ761を備える。表示装置710は、表示部755と、湾曲制御機構720を有する。制御回路750Aは、表示制御回路751と、湾曲制御回路752を有する。
表示部755は、画像を表示する機能を有し、表示制御回路751は、表示部755の画像表示を制御する機能を有する。
湾曲制御機構720は、表示装置710の曲率を制御する機能を有する。湾曲制御回路752は、湾曲制御機構720の動作を制御する機能を有する。すなわち、湾曲制御回路752は、表示装置710の曲率を制御する機能を有するといえる。
ところで、表示装置710の曲率を変化させることで、使用者が感じる表示部755が表示する画像の立体感や臨場感などが増幅する場合がある。例えば、表示部755が表示を行う面側(使用者側)に凸部曲面を有するようにすることで、表示画像の立体感または/および奥行き感が増す場合がある。また、表示部755が表示を行う面側に凹部曲面を有するようにすることで、表示画像の臨場感が増す場合がある。
また、使用者が感じる立体感や臨場感が増幅する程度は、使用者および表示部755の間の距離と、表示装置710の曲率によって変化する場合がある。例えば、表示部755が凹部曲面を有する場合、使用者が表示部755に近づくにつれて表示装置710の曲率を大きくすることで、表示画像の臨場感がさらに増すと考えられる。
本発明の一態様の表示システム700Aが有する距離情報検出センサ761は、使用者と距離情報検出センサ761の間の距離情報を検出し、該距離情報を湾曲制御回路752に出力する機能を有する。湾曲制御回路752は該距離情報に基づいて、表示装置710が使用者が好ましいと感じる曲率となるように湾曲制御機構720の動作を制御する。このような構成とすることで、表示装置の曲率制御における操作性を向上させた表示システムとすることができる。
図15(A)は、表示システム700Aの具体的な構成例を示す斜視図である。なお、図15(A)において、実施の形態2で図12(A)、(B)を用いて説明する電子機器700と同じ符号を用いて示す構成要素については、実施の形態2の記述を参照できる。以下では主に、電子機器700と異なる表示システム700Aの構成要素について説明する。
表示システム700Aは、表示装置710、制御回路750A、筐体715、距離情報検出センサ761および引き出し部702を有する。表示装置710は、湾曲制御機構720、基板721および表示部755を有する。制御回路750Aは、表示制御回路751と、湾曲制御回路752を有する。筐体715は、制御回路750をその内部に有する。また表示システム700Aは、筐体715の側面に電源ボタン711、電源ボタン712を有する。
距離情報検出センサ761は、留め具766上に設けられ、湾曲制御回路752とケーブルを介して電気的に接続される。留め具766は表示装置710に着脱可能に取り付けることができる。表示装置710の湾曲を阻害しないよう、留め具766は可撓性を有することが好ましい。具体的には、留め具766は表示装置710の湾曲に沿って湾曲可能であることが好ましい。また、距離情報検出センサ761、湾曲制御回路752およびケーブルは筐体715に収納可能であることが好ましい。
留め具766は、表示部755と被らないように、表示装置710の上部中央(図15(A)参照)または下部中央に取り付ける。このようにすることで、表示装置710を湾曲させた場合にも、使用者が距離情報検出センサ761の概ね正面に位置する状態を維持することができる。なお、図15(A)の構成は距離情報検出センサ761の指向性が高い(被検知体の検出範囲が狭い)場合に特に有効であるが、距離情報検出センサ761が広範囲にわたって被検知体との距離を検出できる場合はこれに限られない。例えば図15(B)に示すように、筐体715の表面に距離情報検出センサ761を設けてもよい。
また、使用における表示装置710の曲率の変化に関わらず距離情報検出センサ761の向きが変化しない構成とすれば、指向性が高い距離情報検出センサ761を筐体715に設けることができる。例えば、筐体715が距離情報検出センサ761と表示装置710の収納部との間に回転軸を備える可動部を有していてもよい。このような構成とし、表示装置710の曲率の変化に応じて該可動部を回転させることで、使用者は筐体715を把持する向きを変えることなく使用を継続することができる。
距離情報検出センサ761は、湾曲制御回路752に使用者と距離情報検出センサ761の間の距離情報に関する信号を送信することができる。図15(A)では距離情報検出センサ761と湾曲制御回路752がケーブル等で電気的に接続される例を示すが、これに限られない。無線通信によって距離情報検出センサ761と湾曲制御回路752との間で信号の送受信を行える構成としてもよい(図15(C)参照)。なお、距離情報に関する信号に対して所定の演算を行い、演算結果を湾曲制御回路752に送信する回路を表示システム700Aが有していてもよい。
距離情報検出センサ761としては、赤外線、超音波、マイクロ波または可視光などを検知する素子を用いることができる。例えば、距離情報検出センサ761として、赤外線センサまたは超音波センサを用いることができる。
なお、表示システム700Aが実施の形態3で説明するボタン713、714を有していてもよい。また、表示システム700Aがモード切り替えボタンを有していてもよい。モード切り替えボタンは、表示装置710の曲率を制御する、すなわち湾曲制御回路752の制御を行う方法として第1のモードまたは第2のモードを選択する機能を有する。第1のモードでは、ボタン713、714によって湾曲制御回路752の制御を行う。第2のモードでは、距離情報検出センサ761によって湾曲制御回路752の制御を行う。
また、距離情報検出センサ761が、距離情報を表示制御回路751に出力する機能を有していてもよい(図16参照)。このような構成とすることで、使用者の位置や動きに応じて表示部755が表示する画像の制御を行うことができる。例えば、使用者が表示画像を覗き込む等の動きによって使用者と距離情報検出センサ761の間の距離が小さくなった場合に、表示画像が拡大されるように表示制御回路751が動作することで、使用者が感じる臨場感をより増幅させることができる。
<表示装置の曲率制御方法1>
ここで、図15(A)に示す表示システム700Aが表示装置710の曲率を制御する方法について図17を用いて説明する。該制御方法は、以下の4つのステップを有する。
まず、距離情報検出センサ761が距離情報(以下、第mの距離情報とも記す。mは1以上の整数である。)を取得する(図17、ステップS01参照)。
次に、第mの距離情報と、距離情報検出センサ761が前回取得した距離情報(以下、第m−1の距離情報とも記す)との比較を行う(図17、ステップS02参照)。第m−1の距離情報は湾曲制御回路752内に保持されている。また、該比較のための演算は、湾曲制御回路752内で行う。
第mの距離情報と第m−1の距離情報が異なっている場合、すなわち第mの距離情報が第m−1の距離情報から変化している場合、湾曲制御回路752は距離情報の変化に基づいて表示装置710が適切な曲率となるように湾曲制御機構720の動作を制御する(図17、ステップS03およびステップS04参照)。
一方、第mの距離情報と第m−1の距離情報が等しい場合は、表示装置710の曲率が変化しないように湾曲制御機構720の動作を制御する。このとき、第mの距離情報は湾曲制御回路752内に保持される。第m−1の距離情報は第mの距離情報に上書きされてもよいし、第mの距離情報とは別々に保持されてもよい。
以上のステップS01乃至ステップS04を所定の頻度で実行することで、表示システム700Aは、使用者の(主に頭部の)位置の変化に追従して表示装置710の曲率を調節することができる。
なお、任意の距離情報(使用者と距離情報検出センサ761の間の距離)と表示装置710の曲率との対応表をあらかじめ設定しておき、距離情報検出センサ761が取得した距離情報を該対応表と照合することで湾曲制御回路752が曲率を制御する構成としてもよい。この場合、湾曲制御回路752は距離情報を保持しなくてもよい。
<表示システムの構成例2>
図18は本発明の一態様の表示システム700Bの主な構成の一例を示すブロック図である。図18において、矢印の方向は信号が伝達する方向を示している。
表示システム700Bは、表示装置710と、制御回路750Bと、距離情報検出機構760と、位置情報検出センサ763を備える。表示装置710は、表示部755と、湾曲制御機構720を有する。制御回路750Bは、表示制御回路751と、湾曲制御回路752と、可動部制御回路753を有する。距離情報検出機構760は、距離情報検出センサ761と、可動部762を有する。
表示部755は、画像を表示する機能を有し、表示制御回路751は、表示部755の画像表示を制御する機能を有する。
湾曲制御機構720は、表示装置710の曲率を制御する機能を有する。湾曲制御回路752は、湾曲制御機構720の動作を制御する機能を有する。すなわち、湾曲制御回路752は、表示装置710の曲率を制御する機能を有するといえる。
距離情報検出センサ761は、使用者と距離情報検出センサ761の間の距離情報を検出し、該距離情報を湾曲制御回路752に出力する機能を有する。湾曲制御回路752は該距離情報に基づいて、表示装置710が使用者が好ましいと感じる曲率となるように湾曲制御機構720の動作を制御することができる。
ところで、実施の形態2で説明する電子機器700または本実施の形態で説明する表示システム700Aの使用において、表示装置710の曲率が変化する時、該変化に応じて筐体715を回転させることが好ましい。
例えば、表示装置710がほぼ湾曲していない状態から使用者側に凹部曲面を有するように一の曲率である状態に変化する場合、Y方向(心棒703の延伸方向)に平行な軸を回転軸として筐体715を角度θだけ回転させることで、使用者の表示部755に対する視線を維持したまま使用を継続することができる(図19(A)、(B)参照)。図19(A)、(B)はそれぞれ、表示装置710がほぼ湾曲していない状態および表示装置710が使用者側に凹部曲面を有するように一の曲率である状態の電子機器700の斜視図である。また、図19(A)に示す一点鎖線は図19(A)の状態における筐体715の上面に平行な線であり、図19(B)に示す2本の一点鎖線はそれぞれ、図19(A)、(B)の状態における筐体715の上面に平行な線である。角度θは、図19(B)に示す2本の一点鎖線がなす角である。
例えば図15(B)に示すように筐体715の表面に距離情報検出センサ761を設ける場合、上述のように筐体715を回転させて使用することで、使用中に距離情報検出センサ761の被検知体の検出範囲から使用者が外れてしまう場合がある。よって、指向性が高い距離情報検出センサ761を筐体715に設ける場合は、筐体715が回転しても使用者を検出できるように距離情報検出センサ761の検出範囲が変化する構成とする必要がある。
本発明の一態様の表示システム700Bが有する距離情報検出センサ761は、可動部762と接続して設けられることで、距離情報検出センサ761の検出範囲を変化させることができる。さらに、位置情報検出センサ763が取得する使用者の位置情報に基づいて可動部制御回路753が可動部762を制御することで、該検出範囲内に使用者が入るように該検出範囲を変化させることができる。このような構成とすることで、表示装置の曲率制御における操作性を向上させた表示システムとすることができる。
図18における信号の伝達について説明すると、以下のようになる。位置情報検出センサ763は、使用者の位置情報を検出し、該位置情報を可動部制御回路753に出力することができる。可動部制御回路753は、該位置情報に基づいて、距離情報検出センサ761の検出範囲内に使用者が位置するように可動部762の動作を制御する。距離情報検出センサ761は、使用者と距離情報検出センサ761の間の距離情報に関する信号を湾曲制御回路752に送信する。湾曲制御回路752は該距離情報に基づいて、表示装置710が使用者が好ましいと感じる曲率となるように湾曲制御機構720を制御する。
図20(A)は、表示システム700Bの具体的な構成例を示す斜視図である。なお、図20(A)において、実施の形態2で図12(A)、(B)を用いて説明する電子機器700と同じ符号を用いて示す構成要素については、実施の形態2の記述を参照できる。以下では主に、電子機器700と異なる表示システム700Bの構成要素について説明する。
表示システム700Bは、表示装置710、制御回路750B、筐体715、距離情報検出機構760、位置情報検出センサ763および引き出し部702を有する。表示装置710は、湾曲制御機構720、基板721および表示部755を有する。制御回路750Bは、表示制御回路751と、湾曲制御回路752と、可動部制御回路753とを有する。筐体715は、制御回路750Bをその内部に有する。距離情報検出機構760は、距離情報検出センサ761および可動部762(図示しない)を有する。また表示システム700Bは、筐体715の側面に電源ボタン711、電源ボタン712を有する。
位置情報検出センサ763は、筐体715上に設けられる。距離情報検出センサ761は可動部762上に設けられ、可動部762は距離情報検出センサ761の向きを変えられるように筐体715に設けられる。
例えば、可動部762は心棒を軸に回転できる機構を有する。該心棒を回転させることで、距離情報検出センサ761の検出範囲を変えることができる。なお、該心棒の回転方向は、上述した表示システム700Bの使用時に筐体715を回転させる方向(図20(A)におけるY軸回転方向)に合わせることが好ましい。このような可動部762を有する表示システム700Bが有する湾曲制御機構720が駆動し、表示装置710が所定の曲率に維持されている状態の一例を図20(B)、(C)に示す。
図20(B)は、表示装置710が表示を行う面方向に凸となる曲率に維持された表示システム700Bの斜視図である。また図20(C)は図20(B)において破線の丸で囲んだ部分の拡大図である。使用者の頭部が表示部755の中央付近に対して正面に位置する状態を維持したまま表示システム700Bが図20(A)の状態から図20(B)の状態に曲率が変化する場合、距離情報検出センサ761は位置がセンサ761_0からセンサ761_1に変化するように可動部762が動作することで、使用者が距離情報検出センサ761の概ね正面に位置する状態を維持することができる(図20(C)参照)。なお、センサ761_0の位置は図20(A)における距離情報検出センサ761の位置と一致する。また図20(C)において、破線矢印および実線矢印はそれぞれ、センサ761_0およびセンサ761_1の検出範囲の中心を指す方向を示している。
図20(D)は、表示装置710が表示を行う面方向に凹となる曲率に維持された表示システム700Bの斜視図である。また図20(E)は図20(D)において破線の丸で囲んだ部分の拡大図である。使用者の頭部が表示部755の中央付近に対して正面に位置する状態を維持したまま表示システム700Bが図20(A)の状態から図20(D)の状態に曲率が変化する場合、距離情報検出センサ761は位置がセンサ761_0からセンサ761_2に変化するように可動部762が動作することで、使用者が距離情報検出センサ761の概ね正面に位置する状態を維持することができる(図20(E)参照)。センサ761_0の位置は図20(A)における距離情報検出センサ761の位置と一致する。また図20(E)において、破線矢印および実線矢印はそれぞれ、センサ761_0およびセンサ761_2の検出範囲の中心を指す方向を示している。
なお、可動部762が心棒を軸に回転できる機構を2つ有し、Y軸回転方向およびX軸回転方向に回転可能であってもよい。可動部762がX軸回転方向に回転可能であることで、表示システム700Bの使用者の距離情報検出センサ761との相対位置がY方向に変化した場合、例えば筐体715が奥に倒れるまたは手前に起き上がる方向に向きを変えた場合にも、使用者の位置の変化に追従して距離情報検出センサ761の向きを変えることができる。
位置情報検出センサ763としては、CCDセンサまたはCMOSセンサなどの可視光を検知する素子を用いることができる。
距離情報検出センサ761としては、赤外線、超音波、マイクロ波または可視光などを検知する素子を用いることができる。例えば、距離情報検出センサ761として、赤外線センサまたは超音波センサを用いることができる。
なお、表示システム700Bが実施の形態3で説明するボタン713、714を有していてもよい。また、表示システム700Bがモード切り替えボタンを有していてもよい。モード切り替えボタンは、表示装置710の曲率を制御する、すなわち湾曲制御回路752の制御を行う方法として第1のモードまたは第2のモードを選択する機能を有する。第1のモードでは、ボタン713、714によって湾曲制御回路752の制御を行う。第2のモードでは、距離情報検出センサ761によって湾曲制御回路752の制御を行う。
<表示装置の曲率制御方法2>
ここで、図20(A)に示す表示システム700Bが表示装置710の曲率を制御する方法について図21を用いて説明する。該制御方法は、以下の8つのステップを有する。
まず、位置情報検出センサ763が位置情報(以下、第nの位置情報とも記す。nは1以上の整数である。)を取得する(図21、ステップS11参照)。
次に、第nの位置情報と、位置情報検出センサ763が前回取得した位置情報(以下、第n−1の位置情報とも記す)との比較を行う(図21、ステップS12参照)。第n−1の位置情報は可動部制御回路753内に保持されている。また、該比較のための演算は、可動部制御回路753内で行う。
第nの位置情報と第n−1の位置情報が異なっている場合、すなわち第nの位置情報が第n−1の位置情報から変化している場合、可動部制御回路753は位置情報の変化に基づいて距離情報検出センサ761の検出範囲内に使用者が位置する状態となるように可動部762の動作を制御する(図21、ステップS13およびステップS14参照)。
一方、第nの位置情報と第n−1の位置情報が等しい場合は、距離情報検出センサ761の検出範囲が変化しないように可動部制御回路753の動作を制御する。このとき、第nの位置情報は可動部制御回路753内に保持される。第n−1の位置情報は第nの位置情報に上書きされてもよいし、第nの位置情報とは別々に保持されてもよい。
続いて、距離情報検出センサ761が距離情報(以下、第nの距離情報とも記す)を取得する(図21、ステップS15参照)。
次に、第nの距離情報と、距離情報検出センサ761が前回取得した距離情報(以下、第n−1の距離情報とも記す)との比較を行う(図21、ステップS16参照)。第n−1の距離情報は湾曲制御回路752内に保持されている。また、該比較のための演算は、湾曲制御回路752内で行う。
第nの距離情報と第n−1の距離情報が異なっている場合、すなわち第nの距離情報が第n−1の距離情報から変化している場合、湾曲制御回路752は距離情報の変化に基づいて表示装置710が適切な曲率となるように湾曲制御機構720の動作を制御する(図21、ステップS17およびステップS18参照)。
一方、第nの距離情報と第n−1の距離情報が等しい場合は、表示装置710の曲率が変化しないように湾曲制御機構720の動作を制御する。このとき、第nの距離情報は湾曲制御回路752内に保持される。第n−1の距離情報は第nの距離情報に上書きされてもよいし、第nの距離情報とは別々に保持されてもよい。
以上のステップS11乃至ステップS18を所定の頻度で実行することで、表示システム700Bは、使用者の(主に頭部の)位置の変化に追従して表示装置710の曲率を調節することができる。
なお、任意の距離情報(使用者と距離情報検出センサ761の間の距離)と表示装置710の曲率との対応表をあらかじめ設定しておき、距離情報検出センサ761が取得した距離情報を該対応表と照合することで湾曲制御回路752が曲率を制御する構成としてもよい。この場合、湾曲制御回路752は距離情報を保持しなくてもよい。
同様に、任意の位置情報と可動部762の位置(または距離情報検出センサ761の向き)との対応表をあらかじめ設定しておき、位置情報検出センサ763が取得した位置情報を該対応表と照合することで可動部制御回路753が曲率を制御する構成としてもよい。この場合、可動部制御回路753は位置情報を保持しなくてもよい。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
10 表示装置
20 湾曲制御機構
21 基板
22 電磁石
22_1 電磁石
22_2 電磁石
22a 電磁石
22b 電磁石
22c 電磁石
22d 電磁石
23 絶縁膜
24 磁気シールド層
26a 配線
26b 配線
26c 配線
26d 配線
30 表示装置
40 湾曲制御機構
55 表示部
70 表示装置
80 湾曲制御機構
82 磁性体
83 絶縁膜
84 電極
85 電磁石
85a 電磁石
85b 電磁石
86a 配線
86b 配線
86c 配線
86d 配線
87 トランジスタ
88 スイッチ回路
89 電源
700 電子機器
700A 表示システム
700B 表示システム
702 引き出し部
703 心棒
710 表示装置
711 電源ボタン
712 電源ボタン
713 ボタン
714 ボタン
715 筐体
720 湾曲制御機構
721 基板
750 制御回路
750A 制御回路
750B 制御回路
751 表示制御回路
752 湾曲制御回路
753 可動部制御回路
755 表示部
760 距離情報検出機構
761 距離情報検出センサ
761_0 センサ
761_1 センサ
761_2 センサ
762 可動部
763 位置情報検出センサ
766 留め具

Claims (10)

  1. 基板と、湾曲制御機構と、を備え、
    前記湾曲制御機構は、第1の電磁石と、第2の電磁石と、絶縁膜と、第1の配線と、第2の配線と、を有し、
    前記基板は、可撓性を有し、
    前記第1の電磁石および前記第2の電磁石は、前記基板の第1の面上に隣接して設けられ、
    前記第1の電磁石は、前記第1の電磁石の一方の磁極と他方の磁極を結ぶ線と前記基板の長軸方向に平行な直線とが垂直に交わるように設けられ、
    前記第2の電磁石は、前記第2の電磁石の一方の磁極と他方の磁極を結ぶ線と前記基板の長軸方向に平行な直線とが垂直に交わるように設けられ、
    前記第1の電磁石は、前記第1の電磁石の中心軸が、前記第2の電磁石の中心軸と平行となるように設けられ、
    前記第1の電磁石は、前記第1の電磁石の一方の磁極および前記第2の電磁石の一方の磁極を結ぶ直線、ならびに、前記第1の電磁石の他方の磁極および前記第2の電磁石の他方の磁極を結ぶ直線が、前記基板の長軸方向と平行となるように設けられ、
    前記絶縁膜は、前記基板、前記第1の電磁石および前記第2の電磁石上に設けられ、
    前記第1の配線は、前記第1の電磁石と電気的に接続され、
    前記第2の配線は、前記第2の電磁石と電気的に接続される、
    回路基板。
  2. 請求項1において、
    前記湾曲制御機構は、前記基板の曲率を制御する機能を有する、
    回路基板。
  3. 請求項1または請求項2に記載の回路基板と、表示部と、を備え、
    前記表示部は、画像を表示する機能を有し、
    前記表示部は、前記基板の第1の面上の前記第1の電磁石および第2の電磁石と重畳しない領域に設けられる、
    表示装置。
  4. 請求項1または請求項2に記載の回路基板と、表示部と、を備え、
    前記表示部は、画像を表示する機能を有し、
    前記表示部は、前記基板の第1の面上の前記第1の電磁石および第2の電磁石と重畳する領域に設けられる、
    表示装置。
  5. 請求項4に記載の表示装置と、第1の制御回路と、を備え、
    前記第1の制御回路は、表示制御回路と、湾曲制御回路と、を有し、
    前記表示制御回路は、前記表示部の画像表示を制御する機能を有し、
    前記湾曲制御回路は、前記湾曲制御機構の動作を制御する機能を有する、
    電子機器。
  6. 請求項4に記載の表示装置と、第1の制御回路と、距離情報検出センサと、を備え、
    前記第1の制御回路は、表示制御回路と、湾曲制御回路と、を有し、
    前記表示制御回路は、前記表示部の画像表示を制御する機能を有し、
    前記距離情報検出センサは、使用者と前記距離情報検出センサの距離情報を検出する機能、および前記距離情報を前記湾曲制御回路に出力する機能を有し、
    前記湾曲制御回路は、前記距離情報に基づいて前記湾曲制御機構の動作を制御する機能を有する、
    表示システム。
  7. 請求項6において、
    前記距離情報検出センサは、赤外線センサまたは超音波センサを含む、
    表示システム。
  8. 請求項4に記載の表示装置と、第2の制御回路と、位置情報検出センサと、距離情報検出機構と、を備え、
    前記第2の制御回路は、表示制御回路と、湾曲制御回路と、可動部制御回路と、を有し、
    前記表示制御回路は、前記表示部の画像表示を制御する機能を有し、
    前記距離情報検出機構は、距離情報検出センサと、可動部と、を有し、
    前記距離情報検出センサは、前記可動部と接続され、
    前記位置情報検出センサは、使用者の位置情報を検出する機能、および前記位置情報を前記可動部制御回路に出力する機能を有し、
    前記可動部制御回路は、前記位置情報に基づいて前記可動部の動作を制御することで前記距離情報検出センサが前記使用者を検出する範囲を制御する機能を有し、
    前記距離情報検出センサは、前記使用者と前記距離情報検出センサの距離情報を検出する機能、および前記距離情報を前記湾曲制御回路に出力する機能を有し、
    前記湾曲制御回路は、前記距離情報に基づいて前記湾曲制御機構の動作を制御する機能を有する、
    表示システム。
  9. 請求項8において、
    前記距離情報検出センサは、赤外線センサまたは超音波センサを含む、
    表示システム。
  10. 請求項8または請求項9において、
    前記位置情報検出センサは、CCDセンサまたはCMOSセンサを含む、
    表示システム。
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