JP7005422B2 - 表示装置、表示方法およびプログラム - Google Patents

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Description

本発明は、パーソナルコンピュータ(以下、PCとする)、携帯端末などに使用される表示装置に関し、特に、画面サイズを変更可能な表示装置に関する。
表示画面の大きさは、その装置のサイズに制約される。画面サイズを拡大化する方法として、例えば2つのディスプレイあるいは携帯端末を連結して単一画面を構成する方法が知られているが、重量の問題とともに、縁部の存在によってシームレスな画面を構成することができない。
一方、可撓性のあるディスプレイを使用することで、画面サイズを変更することが可能である(特許文献1、2参照)。そこでは、折り畳み可能なディスプレイを折りたたんだ状態で携帯する。そして、必要に応じてディスプレイを引き伸ばし、フルサイズ画面の画像で視聴する。
特表2013-504783号公報 国際公開第2014/087951号
可撓性ディスプレイのフォルダ構造では、画面のフルサイズは決まっていて、画面サイズを拡大することができない。また、ディスプレイを折りたたんだ状態では、画面の一部領域に画像全体を表示しなければならず、本来のサイズで映像等を視聴することができない。
したがって、表示装置において、画面サイズを必要に応じて拡大できることが求められる。
本発明の一態様である表示装置は、マトリクス状に配列された複数の画素と、複数の画素を支持し、画面に沿って画素間で伸縮可能な基板とを備え、所定数の画素から成る画素ブロックを表示画像の画素単位とし、表示画像を形成する。表示装置は、端末と接続可能である。また、表示装置を組み込んだ端末を構成することも可能である。
本発明の一態様である表示方法は、端末あるいは表示装置において実行することが可能であり、マトリクス状に配列された複数の画素を支持し、画面に沿って画素間で伸縮可能な基板の伸長度合いを検出し、表示画像の画素単位となる画素ブロックを、基板の伸長度合いに応じたアスペクト比に基づいて設定し、画素ブロックごとに、対応するイメージデータの画素データを用いた補間処理を行う。
また、本発明の一態様であるプログラムは、マトリクス状に配列された複数の画素を支持し、画面に沿って画素間で伸縮可能な基板を備えた表示装置と接続可能な端末において、基板の伸び量を検出するステップと、表示画像の画素単位となる画素ブロックを、伸び量に応じたアスペクト比に基づいて設定するステップと、画素ブロックを単位として、イメージデータから表示画像を生成するステップとを実行させるプログラムであって、画素ブロックごとに、対応するイメージデータの画素データを用いた補間処理を行うステップを実行させる。
本発明によれば、表示装置において、画面サイズを必要に応じて拡大することができる。
本実施形態である表示装置の概略的構成図である。 伸長機構の一部を示した図である。 図2のラインIII-IIIに沿った断面図である。 基板が伸長したときの画素の配置状態を示した図である。 伸長前と伸長後の表示画面を示した図である。 基板の製造工程を示した図である。 画像処理ユニットで実行される画像処理を示したフローである。 アスペクト比を4:3から16:9に切り替えたときの画面Sを示した図である。 アスペクト比が16:9から21:9に変更されたときの画素ブロックの変更を示した図である。
以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態である表示装置の概略的構成図である。
表示装置10は、画像処理ユニット20と、伸縮ディスプレイ(以下、表示部という)30とを備え、端末100と接続している。端末100は、ここでは外部のコンピュータ、映像機器などによって構成される。
表示部30は、画面Sを伸縮させるフレキシブルな基板30Bと、基板30Bを伸長させる伸長機構40とを備える。基板30B(画面S)は、画面横方向X,縦方向Yにそれぞれ伸縮可能である。伸長機構40は、画面縦方向Yに沿って基板30Bを伸長させる一対の伸長機構42、52と、画面横方向Xに沿って基板30Bを伸長させる一対の伸長機構44、54から成る。
伸長機構40は、画面Sを所定の画面アスペクト比(以下、アスペクト比という)にすることができる。すなわち、基板30Bを所定のアスペクト比の画面サイズに伸長した状態で保持することができる。ここでは、基板30Bが伸びていない基準となる画面Sのアスペクト比が4:3であり、基板30Bを伸長させることによって、画面Sのアスペクト比を16:9、21:9に変更することができる。4:3、16:9、および21:9は、それぞれ、テレビ画面、ハイビジョンテレビ、ウルトラワイド(FHD)の映像規格に対応している。また伸長機構40は、これ以外のアスペクト比で画面サイズを調整することもできる。
図2は、伸長機構44の一部を示した図である。図3は、図2のラインIII-IIIに沿った断面図である。図2、3を用いて、伸長機構の構造について説明する。ただし、図2の伸長機構44は、画面Sを裏側から見た図である。
伸長機構44は、2本のフレーム44A、44Bから成る2重フレーム構造を採用し、フレーム44Aがフレーム44Bに対し相対的にスライド可能になっている。すなわち、フレーム44Aはフレーム44Bに対するガイドレールとして機能する。フレーム44Bは、基準となる画面サイズの状態から基板伸長方向にのみスライドする(基準位置から収縮する方向にはスライドしない)。フレーム44Bをフレーム44Aから引き出すことによって、基板30Bが画面横方向Xに沿って伸びる。伸長機構54も同様の2重フレーム構造になっている。図3に示すように、フレーム44Bは、両端がフレーム44Aの内面と摺動可能に接し、端部に操作部46が形成されている。
フレーム44A、44Bには、所定間隔で複数の穴41A、41Bがそれぞれ形成されている。穴41A、41Bの位置を重ね合わせ、ネジなどの留め具を挿入してねじ止めすることにより、基板30Bを伸長した状態で保持することができる。複数の穴41A、41Bの位置は、上記映像規格のアスペクト比、あるいはそれ以外のアスペクト比に合わせて定められている。
フレーム44Bには、発光ダイオードなどの発光素子45Cが設けられており、対向する伸長機構54に向けて光を放射する。フレーム44Bには、発光素子45Cと対向する位置に穴44Dが形成されている。一方、伸長機構54のスライド可能なフレームには、光の放射方向に穴が形成され、穴と対向する位置に受光素子が設けられている(いずれも図示せず)。
伸長機構44、54それぞれの2つのフレーム同士が完全に重なっている場合、光が検出されない。伸長機構44のフレーム44A、および伸長機構54のスライド可能なフレームがスライドし、他方のフレームと重ならなくなる部分が生じると、発光素子45Cの光が対向する受光素子に到達する。
したがって、伸長機構44、54を引き延ばしたとき、光が検出される受光素子の数をカウントことによって、フレームが引き出された距離、すなわち基板30Bの伸長量が検出される。伸長検出部45(図1参照)は、受光素子からの信号を受信し、画面横方向Xに沿った伸長度合いを検出する。伸長機構42、52も、伸長機構44、54と同様に発光素子、受光素子を設けた2重フレーム構造であり、受光素子からの信号に基づいて、画面縦方向に沿った伸長量を検出する。
伸長機構42、52は、それぞれ伸長機構44、54の端部を両側から挟み込むように伸長機構44、54と連結している。画面Sのサイズを伸長させる場合、ユーザは、まず伸長機構44の操作部46、伸長機構54の図示しない操作部を保持し、画面横方向Xに沿って伸長機構44、54のスライド可能なフレームを引っ張り出す。
伸長機構42は、その両端部付近でのみ基板30Bの端面と接着し、それ以外の部分はクリップのように基板30Bを挟み込む構造になっている(図2、3では図示せず)。対向位置の伸長機構52も、同様の構造になっている。一方、伸長機構44、54は、基板30Bと接着していない。よって、一方のスライド可能なフレームが引っ張り出されると、それに伴って基板30B(画面S)が画面横方向Xに沿って伸びる。このとき、基板30Bは、画面Sに沿った面に沿って略均一に伸びていく。画面縦方向Yに関して基板Bの長さは変化しない。
ユーザは、伸長機構44、54のフレーム位置を好みの位置で固定すると、今度は伸長機構42、52を画面縦方向Yに引き延ばすことができる。伸長機構44、54は、基板30Bの端面全体をクリップのように挟み込む構造になっており、弾性部材が設けられている。伸長機構42、52による基板30Bの挟み込みを解除する一方、伸長機構44、54で基板30Bを挟み込むことにより、基板30Bが略均一に画面Sに沿って画面縦方向Yに伸びる。
そして、所望する位置で伸長機構44、54のフレーム位置を固定し、伸長機構42、52によって基板30Bの端部を挟み込む。その結果、伸長前の基準となる画面Sを拡大した画面Sを構成することができる。一方、フレーム固定、伸長機構42、52、伸長機構44、54の基板挟み込みを解除することで、基板30Bは収縮し、元の画面Sのサイズに戻る。
基板伸長量の検出に関しては、フォトカプラを一定間隔で配置し、重なっている部分でフォトカプラOFF、重なっていない部分でフォトカプラONとする構成にしてもよい。ON状態のフォトカプラの数を数えることによって、伸長度合いを測ることができる。あるいは、磁気センサで検出してもよく、あるいは、ギヤで伸長する機構とし、ギヤカウンタで伸長度合いを測定してもよい。
図4は、基板30Bが伸長したときの画素の配置状態を示した図である。
基板30B上にマトリクス状に配置された画素Pは、基板30Bの伸縮に関係なくサイズが一定であり、基板30Bは、隣り合う画素間でのみ伸縮可能となっている。画素の隙間だけ伸縮するため、互いの画素距離間隔だけが長くなり、間延びしたような画素配置状態となる。
画素ギャップのみを伸長させると、開口率(画素領域の割合)が低下して像が粗くなり、輝度低下が生じてしまう。本実施形態では、所定数の画素から成る画素ブロックBを規定し、画素ブロックBの各画素に対して、共通の画素データ(画素情報)を与える。ここでは、画面横方向X,画面縦方向Yにそれぞれ同じ3つの画素が並ぶ3×3の画素ブロックBを構成する。
画素ブロックBは、画面Sに表示される表示画像を構成する画素(以下、イメージ画素という)IPに相当し、画素ブロックBの各画素Pをそのブロックに応じたイメージ画素の値で駆動することによって、画素ブロックBを単位とする表示画像が形成される。
図5は、伸長前と伸長後の表示画面Sを示した図である。画面Sが伸長すると、イメージ画素IPのサイズが増加する。一方、画素ブロックBを単位とする表示画像の画素数、すなわち画面Sの有効画素数は、基板30Bの伸長前と変化していない。
上述したように、9つの画素が同じ画素データによって駆動され、画素ブロックB内での各画素の輝度、色は共通する。したがって、基板30Bの伸長によって画素間が間延びしているにもかかわらず、伸長後のイメージ画素IPも、ユーザの視認レベルでは、伸長前のイメージ画素IPと同様に1つのイメージ画素と認識され、画素間の隙間が目立たない。これは、基板30Bの伸長後においても、解像度が低下しない表示画像を視認できることを意味する。
一方、基板30Bを伸長させることによって、画素隙間の影響により輝度が相対的に低くなってしまう。そのため、画像処理ユニット20は、伸長時の画素ブロックBの輝度を、伸長前の画素ブロックBの輝度値よりも高くする補正処理を行う。ただし、画素ブロックBごとに輝度値を補正する。
また、画素ブロックBの各画素が共通の画素データであるため、基板30Bを伸長させると、隣接する画素ブロックBとの間で諧調の変化が目立ってしまう。そのため、画像処理ユニット20は、隣り合う画素ブロックBとの間で平滑化処理を行う。
隣接画素の隙間部分だけ伸縮可能な基板30Bは、以下に示す工程によって製造可能である。
図6は、基板30Bの製造工程を示した図である。ベースとなる矩形状の伸縮素材BLに対し、画素を配置する部分以外の領域をマスキング処理し、マスクされていない部分に硬化剤を浸透させる(図6(A)、(B))。マスクを除去することで、画素隙間部分に該当する伸縮領域と画素部分に該当する硬化領域とが形成される(図6(C))。
そして、硬化領域に表示用素子を配置し(図6(D))、伸縮領域に配線し、画素を電気的に接続させる(図6(E))。表示用素子は、ここではR,G,Bの発光が得られる発光素子で構成される。回路基板となる伸縮素材BL上には、電極、素子駆動部を実装させる。なお、白色光の発光素子を設け、カラーフィルタを素子上に対向配置させる構成にしてもよい。また、R,G,Bなどの複数のサブピクセルで表示用素子(画素)を構成してもよい。
例えば、基板30Bは、メタアクリロイル基端ウレタンポリマーとアクリル系モノマーとを含有するエネルギー線硬化性組成物の硬化物からなる伸縮性母材中に特定ポリマー材料の難伸長部分を一体的に形成されたシート状伸縮性有機基材として構成することができる。そして、基板30Bに極薄のパリレン薄膜層を形成し、パリレン薄膜層上には、難伸長部分の位置に複数の有機薄膜トランジスタが配置される。有機薄膜トランジスタ間の伸縮性導体部分は、例えばカーボンナノチューブなどによって形成され、有機薄膜トランジスタ間を電気的に接続する。なお、これ以外の素材によって基板30Bを形成することが可能である。
上述したように、ユーザは、画面Sのアスペクト比を選択的に変更することができる。画像処理ユニット20は、伸長検出部45からの基板伸び量に基づいてアスペクト比を検出し、それに合わせて表示用の画像処理を行う。以下、これについて説明する。
図7は、画像処理ユニット20で実行される画像処理を示したフローである。画像処理ユニット20は、端末100から静止画像データ、動画像データなどのイメージデータを受信し、図示しない内部メモリに一時的に格納される。画像処理ユニット20は、伸長検出部45からの基板伸び量のデータを受信するとアスペクト比を検出し、アスペクト比に応じた画素ブロックを設定する(S101、S102)。
図8は、アスペクト比を4:3から16:9に切り替えたときの画面Sを示した図である。この場合、画素ブロックBを構成する画素の変更はなく、3×3の方形状画素ブロックBを単位として、表示画像が形成される。
図9は、アスペクト比が16:9から21:9に変更されたときの画素ブロックの変更を示した図である。表示部30の画面Sがアスペクト比21:9まで画面横方向Xに伸びると、3×3の画素ブロックBのままでは、イメージ画素IPの画面横方向幅が広すぎて見た目上の解像度が低下し、画質が低下してしまう。そこで、画面横方向Xに関して1つ画素の少ない3×2の画素ブロックB’によって、イメージ画素IPを構成する。これにより、画質低下を抑えた表示画像を表示することができる。
画素ブロックBをアスペクト比に応じて設定すると、表示用の画像処理が実行される(S103)。すなわち、解像度変換、および画素ブロックBの設定に伴う補間処理が施される。画像処理ユニット20は、送られてくるイメージデータの解像度(画素数)に基づき、必要に応じて解像度変換処理を行う。例えば、イメージデータの解像度が設定されたアスペクト比の画面Sの解像度よりも高い場合、間引き処理が行われ、逆の場合には補間処理が施される。それとともに、上述したイメージ画素を形成するための補間処理が施される。その結果、表示画像のデータが生成される。
基板30Bの伸びに変化があると、伸び量に基づいてアスペクト比が再び検出される。ユーザが表示装置10を電源OFFするまで(S105)、ステップS101~S104が繰り返し実行される。
このように本実施形態によれば、表示装置10は、伸縮可能な基板30Bに複数の画素をマトリクス配置させ、隣り合う画素間(画素の隙間部分)でのみ基板30Bが伸縮する表示部30を備え、また、伸長していない基準となる画面サイズの基板30Bを画面横方向X、画面縦方向Yに伸長させて画面サイズを拡大させることが可能な伸長機構40を備える。そして、3×3の画素から成る画素ブロックBを、表示画像のイメージ画素として割り当て、画素ブロックB単位で表示画像を形成する。
表示画像を構成する有効画素数は変えずに画面サイズを物理的に変更する構成により、様々な画面サイズに対しても画質の低下しない表示画像を表示することが可能となる。また、画素ブロックBを方形状の画素配列で構成するため、画面横方向X、画面縦方向Yに伸ばすときに画像処理が煩雑とならない。また、方形状の画素ブロックBを基準にすることで、画素数増加、画素数減少などによる他の画素ブロックへの変換が容易となる。
表示画像を構成する論理的なイメージ画素を、基板上の複数の画素から構成するとともに、画素の隙間部分を伸縮材とすることにより、発光素子の素材、発光部の構成の自由度が高まり、また、伸縮による表示用素子の劣化を抑えることができる。なお、画素サイズは厳密に変化しないことを求める物ではなく、画素隙間部分に比べて伸長が十分小さい範囲であれば、画素が伸長してもよい。
画素ブロックを構成する画素の切り替えについては、3×3、3×2の画素配列に限定されず、アスペクト比などに応じて設定すればよい。また、方形状、矩形状の画素ブロックに構成しなくてもよく、画面縦横方向に関して六角形、菱形で画素ブロックを構成してもよい。この場合、画面縦横方向に関して同じ割合に伸ばすとき、画像処理が煩雑にならない。
表示部30の上端、下端にはいわゆる非表示部分となる画素領域(マスク領域)が存在する。基板30Bを画面縦方向Yに伸ばす場合、マスク領域の画素を組み合わせて表示画像を表示するようにしてもよい。
基板30Bの伸長機構は、2重のフレーム構造以外でも可能である。また、ユーザの力で引き伸ばす代わりに、アクチュエータを使って自動的に引き伸ばしてもよい。そして、基板30Bを画面横方向X、画面縦方向Yいずれか一方向に伸ばすことも可能である。ただし、映像規格のアスペクト比の変換を考慮すれば、画面横方向Xに伸ばす構成にするのが良い。この場合、伸長機構42、52は基板30B端部と全体的に接触させることが可能となる。伸長機構に基板伸び量を検出するセンサを設ける代わりに、ユーザがアスペクト比を画像処理ユニット20へ入力するように構成してもよい。
補間処理に関しては、画素ブロックBに対し、イメージデータの対応する画素データによって各画素を発光させる構成であるが、例えば隣接するイメージ画素データの情報を活用することも可能であり、適宜必要な補間処理を行えばよい。
本実施形態では、画像処理ユニット20を備えた表示装置10として構成されているが、端末の画像処理部、あるいは、自身の表示部にこれらの機能を組み込んだ端末(タブレットなど)を構成することも可能である。これによって、携帯時には小画面サイズで持ち運び、映像を視聴するときには画面を拡大することができる。特に、画面横方向Xの基板伸長により、映像データの規格に合った画面サイズへ拡大し、映像を視聴することが可能となる。
また、画像処理ユニット20で基板伸び量の検出(アスペクト比検出)及び解像度変換処理、補間処理を含む表示用画像処理を行う代わりに、表示用画像処理のみ画像処理ユニット20で行うようにしてもよい。あるいは、表示用画像処理を端末100で実行させるようにしてもよい。この場合、ユーザによる入力操作などによって基板伸び量を検知すればよい。表示用の画像処理については、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアいずれによっても可能である。
10 表示装置
20 画像処理ユニット
30 表示部
30B 基板
40 伸長機構
45 伸長検出部

Claims (15)

  1. マトリクス状に配列された複数の画素と、
    前記複数の画素を支持し、画面に沿って画素間で伸縮可能な基板とを備え、
    前記基板の伸長によって互いに隣り合う画素距離間隔が長くなる前記複数の画素に対し、当該画素を構成単位として所定数の画素から成る画素ブロックを表示画像の画素単位とし、表示画像を形成することを特徴とする表示装置。
  2. 画面の縦方向と横方向の画素数が同じ画素ブロックによって、表示画像を形成することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  3. マトリクス状に配列された複数の画素と、
    前記複数の画素を支持し、画面に沿って画素間で伸縮可能な基板とを備え、
    所定数の画素から成る画素ブロックを表示画像の画素単位とし、表示画像を形成し、
    前記基板の伸長時の画素ブロックを、伸長前より伸長方向の画素数が少ない画素ブロックで構成することを特徴とする表示装置。
  4. 素ブロックの単位で輝度補正を行う画像処理部をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の表示装置。
  5. マトリクス状に配列された複数の画素と、
    前記複数の画素を支持し、画面に沿って画素間で伸縮可能な基板とを備え、
    所定数の画素から成る画素ブロックを表示画像の画素単位とし、表示画像を形成し、
    素ブロックの単位で輝度補正を行い、前記基板の伸長時、伸長前よりも輝度を高くする画像処理部をさらに備えることを特徴とする表示装置。
  6. 前記画像処理部が、隣り合う画素ブロックの間で階調を平滑化する平滑化処理を行うことを特徴とする請求項4または5に記載の表示装置。
  7. マトリクス状に配列された複数の画素と、
    前記複数の画素を支持し、画面に沿って画素間で伸縮可能な基板と
    所定数の画素から成る画素ブロックを表示画像の画素単位とし、表示画像を形成する表示装置であって、
    イメージデータに基づいて、表示画像データを生成する画像処理部をさらに備え、
    前記基板が、複数のアスペクト比に応じたサイズの間で伸縮可能であり、
    前記画像処理部が、アスペクト比の変更によって見た目上の解像度が低下する場合、変更されたアスペクト比に応じて、画素ブロックを構成する画素配列を切り替え設定することを特徴とする表示装置。
  8. 前記画像処理部が、アスペクト比の変更によって見た目上の解像度が低下しない場合、画素ブロックを構成する画素配列を変更しないことを特徴とする請求項7に記載の表示装置。
  9. 画素ブロックが、方形状の画素配列で構成されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の表示装置。
  10. マトリクス状に配列された複数の画素と、
    前記複数の画素を支持し、画面に沿って画素間で伸縮可能な基板とを備え、
    所定数の画素から成る画素ブロックを表示画像の画素単位とし、表示画像を形成し、
    前記基板を画面に沿って伸長させることが可能な伸長機構をさらに備え、
    前記伸長機構が、画面縦方向および画面横方向のうち少なくとも画面横方向に沿って、前記基板を伸長させることを特徴とする表示装置。
  11. 前記伸長機構が、前記基板を、所定のアスペクト比に応じたサイズで保持することを特徴とする請求項10に記載の表示装置。
  12. マトリクス状に配列された複数の画素と、
    前記複数の画素を支持し、画面に沿って画素間で伸縮可能な基板とを備え、
    所定数の画素から成る画素ブロックを表示画像の画素単位とし、表示画像を形成し、
    前記基板の伸長度合いを検出する基板伸長検出部をさらに備えることを特徴とする表示装置。
  13. 請求項1乃至12のいずれかに記載の表示装置を備えたことを特徴とする端末。
  14. イメージデータから表示画像データを生成する表示方法であって、
    マトリクス状に配列された複数の画素を支持し、画面に沿って画素間で伸縮可能な基板の伸長度合いを検出し、
    表示画像の画素単位となる画素ブロックを、前記基板の伸長度合いに応じたアスペクト比に基づいて設定し、
    画素ブロックの各画素に対し共通の画素データを与えることで、イメージデータから表示画像データを生成することを特徴とする表示方法。
  15. マトリクス状に配列された複数の画素を支持し、画面に沿って画素間で伸縮可能な基板を備えた表示装置と接続可能な端末において、
    前記基板の伸び量を検出するステップと、
    表示画像の画素単位となる画素ブロックを、伸び量に応じたアスペクト比に基づいて設定するステップと、
    設定された画素ブロックの各画素に対し共通の画素データを与えることで、イメージデータから表示画像を生成するステップと
    を実行させることを特徴とするプログラム。
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