WO2014103368A1 - 表示装置及び表示装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

　実施形態の表示装置は、ベゼルと、ベゼルに囲まれた表示画面を有する表示部と、少なくとも表示画面を覆うようにベゼル及び表示画面の前方に配置された透明レンズ部材と、を備えている。ここで、透明レンズ部材は、当該透明レンズ部材の周縁部に配置された拡大率異方性レンズ部と、透明レンズ部材の中心部に配置された平板構造の非レンズ部と、を備え、表示画面に表示されている画像をベゼルの外形形状以上の大きさに拡大表示する。

Description

表示装置及び表示装置の制御方法

　本発明の実施形態は、表示装置及び表示装置の制御方法に関する。

　従来表示装置として、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネル、エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル等を用いた表示装置が知られている。
　これらの表示装置は、年々大型化していく傾向があるが、表示画面の周囲に設けられたベゼルは、より幅の狭いものが望まれている。

特開平０８－６３１１０号公報

　しかしながら、従来技術においては、ベゼルの幅はより狭くなってはきているものの、構造上及び強度上の観点から全く無くすことはできなかった。
　特に複数の表示装置をマトリクス状に配置して構成するマルチディスプレイシステムにおいては、ディスプレイ間にベゼルが位置することとなる。
　このため、いかにベゼルが狭くなっても、表示画面上にベゼルの幅の約２倍の幅を有する黒い線が存在することとなり、視覚上も好ましいものとはなっていなかった。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、表示装置において、表示装置の薄型化を阻害することなく、所定の視聴位置から視聴した場合にベゼルを実効的に見えなくすることが可能な表示装置及び表示装置の制御方法を提供することを目的としている。

　実施形態の表示装置は、ベゼルと、ベゼルに囲まれた表示画面を有する表示部と、少なくとも表示画面を覆うようにベゼル及び表示画面の前方に配置された透明レンズ部材と、を備えている。
　ここで、透明レンズ部材は、当該透明レンズ部材の周縁部に配置された拡大率異方性レンズ部と、透明レンズ部材の中心部に配置された平板構造の非レンズ部と、を備え、表示画面に表示されている画像をベゼルの外形形状以上の大きさに拡大表示する。

図１Ａは、第１実施形態の表示装置の概要構成説明図（平面図）である。 図１Ｂは、第１実施形態の表示装置の概略断面図である。 図２は、第２実施形態の画像表示処理の処理フローチャートである。 図３Ａは、第２実施形態の表示装置の概要構成説明図（平面図）である。 図３Ｂは、第２実施形態の表示装置の概略断面図である。 図４は、第３実施形態の表示装置の概要構成説明図である。

　次に実施形態について図面を参照して説明する。
［１］第１実施形態
　図１Ａは、第１実施形態の表示装置の概要構成説明図（平面図）である。
　図１Ｂは、第１実施形態の表示装置の概略断面図である。

　表示装置１０は、図１に示すように、大別すると、ベゼル１１を有する表示ユニット１２と、表示ユニット１２のベゼル１１及び表示画面１２Ａを覆うように、支持部材１３により表示画面１２Ａの前方の所定位置に配置された透明レンズ部材１４と、を備えている。
　ここで、支持部材１３の透明レンズ部材１４に当接している側の面１３Ａは、反射面であってもよい。また、支持部材１３は透明レンズ部材と一体となった透明部材であってもよい。

　透明レンズ部材１４の周縁部は、リニアフレネルレンズ構造を有するリニアフレネルレンズ部１４Ａとなっている。また透明レンズ部材１４の中心部は、平板構造の非レンズ部１４Ｂとなっている。リニアフレネルレンズは、レンズ主軸（拡大中心）に対し片側のみの構造であり、レンズ主軸あるいはその近傍で非レンズ部と連続的に接続されている。

　ここで、リニアフレネルレンズ部１４Ａは、通常の平凸シリンドリカルレンズをフレネルレンズに応用したリニアフレネルレンズの場合には、溝を平面視した場合の形状が長方形となるのとは異なり、溝を平面視した場合の形状が長方形の四つ角を丸めた形状となるようにされている。

　この結果、通常のリニアフレネルレンズが四つ角部で拡大方向が突然切り替わるのに対し、全周にわたって拡大方向が連続的に変化することとなっている。
　さらに、リニアフレネルレンズ部１４Ａと非レンズ部１４Ｂとは、連続して設けられており、非レンズ部１４Ｂも、上面からみた形状が長方形の四つ角を丸めた形状となるようにされている。

　そして、リニアフレネルレンズ部１４Ａの拡大中心は、非レンズ部１４Ｂの辺上に位置している。
　すなわち、リニアフレネルレンズ部１４Ａの複数の溝は、長方形の四つ角を丸めた形状（閉ループ形状）となる。これにより、ある溝と隣設された溝は、全周において、同一の距離に保たれている。

　従って、リニアフレネルレンズ部１４Ａの最内周部は、四つ角部分が丸められた長方形状となっている。同様にリニアフレネルレンズ構造においても四つ角部分が丸められた長方形状の閉ループ形状となっている。そして、拡大方向は、この四つ角部分が丸められた略長方形状の辺に垂直な方向を向いている。

　上記構成の結果、リニアフレネルレンズ部１４Ａにおいては、矢印Ａ１で示す矢印の基部を拡大中心とし、矢印Ａ１の向きが拡大方向を表している。すなわちリニアフレネルレンズ部１４Ａは、表示ユニット１２の表示画面１２Ａの辺の近傍であって、表示画面１２Ａに対向する位置にループ形状をなす拡大中心を持つ拡大率異方性レンズとして機能している。

　ここで、リニアフレネルレンズ部１４Ａの拡大中心位置は、表示画面１２Ａの周縁部に対向する位置より表示画面の１２の中央部側に設定されている。
　従って、表示画面１２Ａの周縁部の画像は、リニアフレネルレンズ部１４Ａにより拡大されて表示されるが、その拡大方向は上述したように連続的に変化するようにされている。

　一方、透明レンズ部材１４のリニアフレネルレンズ部１４Ａはリニアフレネルレンズ構造であるので、矢印Ａ１の向きと直交する方向には、全くあるいはほとんど拡大されないこととなる。
　また、表示画面１２Ａの中央部の画像は、非レンズ部１４Ｂを透過するだけであり、そのままの大きさで表示される。

　したがって、表示画面１２Ａの周縁部に表示する画像、すなわち、リニアフレネルレンズ部１４Ａにより拡大される画像は、拡大された状態で中央部の画像と連続性を保てるようになっている。すなわち、拡大時の正常な画像となるように、拡大率の逆数の縮小率で縮小した画像表示を行っている。

　また、リニアフレネルレンズ部１４Ａと非レンズ部１４Ｂの厚さが異なる場合には、透過率の差が生じる。このため、透過後の輝度が均一となるように、リニアフレネルレンズ部１４Ａに対向する位置の画像の輝度は、非レンズ部１４Ｂに対向する位置の画像の輝度と異なる輝度としておく。具体的には、画像信号の輝度レンジの調整やバックライトの輝度調整がなされている。

　次に第１実施形態の表示処理について説明する。
　この場合において、表示装置１０に表示する画像の表示画像データは、外部の画像再生装置（レコーダ、チューナ、パーソナルコンピュータ等）から入力されるものとする。

　まず、表示装置１０に外部の画像再生装置から１画面分の表示画像データが入力されると（ステップＳ１１）、表示装置１０の図示しないコントローラは、表示画像データを構成している画像データ（例えば、１画素単位の画像データ）を解析し、リニアフレネルレンズ部１４Ａの拡大対象領域の画像データであるか否かを判別する（ステップＳ１２）。

　ステップＳ１２の判別において、拡大対象領域の画像データではない場合には（ステップＳ１２；Ｎｏ）、表示装置１０の図示しないコントローラは、処理をステップＳ１４に移行する。

　ステップＳ１２の判別において、拡大対象領域の画像データである場合には（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、表示装置１０の図示しないコントローラは、拡大率の逆数の縮小率で縮小するとともに、拡大に伴う画像変形や画像の連続性を保つための画像位置を考慮した逆関数となる画像縮小処理を行う（ステップＳ１３）。

　この結果、表示装置１０の図示しないコントローラは、非レンズ部１４Ｂに対応する位置に表示される画像データはそのままで図示しない画像メモリ（例えばＶＲＡＭ）に格納し、リニアフレネルレンズ部１４Ａに対応する位置に表示される画像データは、画像縮小処理が施されて縮小された状態で図示しない画像メモリに格納する（ステップＳ１４）。

　続いて表示装置１０の図示しないコントローラは、１画面分の処理が終了したか否かを判別する（ステップＳ１５）。
　ステップＳ１５の判別において、１画面分の処理が終了していない場合には、処理を再びステップＳ１２に移行して、以下、同様の処理を繰り返す。

　またステップＳ１５の判別において、１画面分の処理が終了した場合には（ステップＳ；Ｙｅｓ）、表示装置１０の図示しないコントローラは、表示ユニット１２の表示画面に画像メモリに格納した画像を表示させて処理を再びステップＳ１１に移行し、表示画像データの入力がなくなるまで処理を繰り返すこととなる。

　これらの処理の結果、表示ユニット１２の表示画面には、表示ユニット１２のベゼル１１が見えない状態で画像が表示されることとなる。
　なお、以上の説明では、画像データが１画面単位で入力されるものとして説明したが、複数画面単位で入力される場合も同様である。また、以上の説明では、入力される表示画像が出力される表示画像の解像度（画素数）と同じ場合を例に説明したが、異なる場合は通常の全画面一律のスケーリング処理に加えて部分的な画像縮小処理がなされることとなる。

　以上の説明のように、第１実施形態によれば、表示装置において、所定の視聴位置から視聴した場合にベゼルを実効的に見えなくすることができる。

　ところで、以上の説明は、表示装置１０単体のものであったが、表示装置１０は、実効的にベゼルがない表示装置として機能することができる。このため、ｎ×ｍ個の表示装置１０をマトリクス状に配置してマルチディスプレイシステム（タイリングディスプレイシステム）を構築することが可能である。
　本実施形態の表示装置１０を用いたマルチディスプレイシステムによれば、実効的にベゼルが無いので、従来の表示装置（ディスプレイ）と比べてつなぎ目がほぼ無くなり、より表現力のある大画面ディスプレイを構成することができる。

［２］第２実施形態
　上記第１実施形態においては、透明レンズ部材は、リニアフレネルレンズ構造を備えていたが、本第２実施形態の透明レンズ部材が全面にフレネルレンズ構造を備えている場合の実施形態である。

　図３Ａは、第２実施形態の表示装置の概要構成説明図（平面図）である。
　図３Ｂは、第２実施形態の表示装置の概略断面図である。
　表示装置２０の透明レンズ部材２１は、前面の全面にわたって同心円状のフレネルレンズ構造を有するフレネルレンズ部２１Ａが設けられている。

　本第２実施形態の透明レンズ部材２１は、全体が凸レンズとして機能しているため、表示画面の表示画像が全体として拡大されることとなるため、表示画像に対して第１実施形態と異なり、画像処理を行う必要はない。

　しかしながら、第１実施形態と同様に、フレネルレンズの面内の厚さの違いや散乱の違いにより透過率が異なる場合がある。このため、透過後に面内で均一な輝度を得ようとする場合には、表示画面における画像の輝度を調整しておくこととなる。具体的には、画像信号の輝度レンジの調整やバックライトの輝度調整がなされている。

　以上の説明のように、本第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、実効的にベゼルのない表示装置を構成することができる。さらに、マルチディスプレイシステムを構築した場合でも、つなぎ目がほぼ無くなり、より表現力のある大画面ディスプレイを構成することができる。

［３］第３実施形態
　本第３実施形態は、透明レンズ部材を設けるにあたって、表示部の解像度の高さを確保しつつ、装置の厚さの増加を抑制するための実施形態である。
　したがって、本第３実施形態の透明レンズ部材としては、第１実施形態の透明レンズ部材１４と同様の透明レンズ部材あるいは第２実施形態の透明レンズ部材２１と同様の透明レンズ部材を用いることが可能である。なお、図４では、第２実施形態の透明レンズ部材２１と同様の透明レンズ部材３０を設けた場合を示している。

　上記目的を達成するために、本第３実施形態では、表示画面１２Ａから標準視聴位置Ｐまでの距離である標準視聴距離Ｌを表示画面の高さｈの１．５倍から７倍（＝１．５・ｈ～７・ｈ）とし、当該透明レンズ部材３０の外形を表示画面１２Ａを含む平面に投影した場合に、当該透明レンズ部材３０の投影された外形が表示部のベゼルより大きく、かつ、透明レンズ部材３０の縦／横比が表示画面の表示領域の縦／横比より小さくなるようにしている。

　透明レンズ部材３０の縦／横比が表示画面の表示領域の縦／横比と同じ場合には、視聴者の両目の位置の違いにより、表示装置の左右端にベゼルが見えてしまったり、上下端の画像が切れてしまったりする虞がある。
　そこでこのような構成を採る場合には、以下に示すような寸法関係を満たす必要がある。

　図４は、第３実施形態の表示装置における透明レンズ部材の大きさと、ベゼルの大きさとの関係説明図である。
　表示装置の表示画面（表示領域）の高さをｈとし、表示画面（表示領域）の幅をｗとし、標準視聴距離をＬ（＝１．５ｈ～７ｈ）とし、ベゼルの幅（表示画面の外縁から表示領域の外縁までの距離）をｂとし、表示装置の表示画面の表面（画素面）から透明レンズ部材の表面（レンズ面）までの距離をｇとし、標準的な視聴者の目の間の距離である眼間距離ｄを６０～７０ｍｍであるとする。

　この場合に、視聴者の両目の位置の違いがあっても、表示装置の左右端にベゼルが見えず、上下端の画像が切れないようにするには、表示画面の縦／横比（幅／高さ比）よりも透明レンズ部材３０の横方向（幅方向）の比率を数％程度長くした縦／横比とすればよい。

　より具体的には、水平方向寸法及び垂直方向寸法がそれぞれ、式（１）及び式（２）を満たすようにすればよい。
　　　　（ｗ／２－ｄ／２）／ｂ≧Ｌ／ｇ　　　　　　　…（１）
　　　　（ｈ／２）／ｂ≧Ｌ／ｇ　　　　　　　　　　　…（２）
　さらに、上下左右辺のベゼル幅が異なる場合や、想定される視聴者の目の高さなど、必要に応じて、拡大率や拡大領域も、透明レンズ部材３０の上下辺と、左右辺と、で異なるように設定することも可能である。

　以上の説明のように、本第３実施形態によれば、第１実施形態あるいは第２実施形態の効果に加えて、視聴者の両目の位置の違いにより、表示装置の左右端にベゼルが見えてしまったり、上下端の画像が切れてしまったりすることない。さらに本第３実施形態によれば、表示装置の薄型化を阻害することなく、所定の視聴位置から視聴した場合にベゼルを実効的に見えなくすることができる。

［４］実施形態の変形例
　以上の説明においては、透明レンズ部材の厚さに起因するとともに、視聴者であるユーザの表示装置に対する位置の違いによる視差の影響については考慮していなかった。しかしながら、表示装置にカメラなどの撮像装置を搭載し、ユーザトラッキングを行ってユーザ位置を検出して、ユーザの位置による視差の影響を低減するように表示画像を補正する構成を採ることも可能である。

　本実施形態の表示装置で実行される制御プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。

　また、本実施形態の表示装置で実行される制御プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の表示装置で実行される制御プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
　また、本実施形態の表示装置の制御プログラムを、ＲＯＭや画像処理ＬＳＩ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。

　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (8)

1. 　ベゼルと、
   　前記ベゼルに囲まれた表示画面を有する表示部と、
   　少なくとも前記表示画面を覆うように前記ベゼル及び前記表示画面の前方に配置され、前記表示画面に表示されている画像を前記ベゼルの外形形状以上の大きさに拡大表示可能な透明レンズ部材と、を備え、
   　前記透明レンズ部材は、当該透明レンズ部材の周縁部に配置された拡大率異方性レンズ部と、前記透明レンズ部材の中心部に配置された平板構造の非レンズ部と、を備えている、
   　表示装置。
2. 　前記拡大率異方性レンズ部は、リニアフレネルレンズ構造を有するリニアフレネルレンズ部として構成されている、
   　請求項１記載の表示装置。
3. 　前記リニアフレネルレンズ部は、前記非レンズ部との境界近傍に拡大中心を有する、
   　請求項２記載の表示装置。
4. 　前記リニアフレネルレンズ部は、前記リニアフレネルレンズ構造を構成する溝が閉ループ状に形成されている、
   　請求項２記載の表示装置。
5. 　ベゼルと、
   　前記ベゼルに囲まれた表示画面を有する表示部と、
   　少なくとも前記表示画面を覆うように前記ベゼル及び前記表示画面の前方に配置され、前記表示画面に表示されている画像を前記ベゼルの外形形状以上の大きさに拡大表示可能な透明レンズ部材と、を備え、
   　前記透明レンズ部材は、当該透明レンズ部材の前面の全面に配置され、平凸レンズとして機能するフレネルレンズ構造を有するフレネルレンズ部を備えている、
   　表示装置。
6. 　前記表示画面の標準視聴距離にある標準視聴位置から前記透明レンズ部材の外形を前記表示画面を含む平面に投影した場合の外形が前記ベゼルの外形より大きく、かつ、前記透明レンズ部材の縦／横比を前記表示画面の縦／横比よりも小さくした、
   　請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の表示装置。
7. 　前記透明レンズ部材は、前記表示画面の高さをｈとし、表示画面の幅をｗとし、標準視聴距離をＬ（＝１．５ｈ～７ｈ）とし、ベゼルの幅をｂとし、前記表示画面の表面から透明レンズ部材の表面までの距離をｇとし、標準的な視聴者の眼間距離ｄとした場合に、
   式（１）及び式（２）を満たす、
   　請求項６記載の表示装置。
   　　　　（ｗ／２－ｄ／２）／ｂ≧Ｌ／ｇ　　　　　　　…（１）
   　　　　（ｈ／２）／ｂ≧Ｌ／ｇ　　　　　　　　　　　…（２）
8. 　ベゼルと、
   　前記ベゼルに囲まれた表示画面を有する表示部と、
   　少なくとも前記表示画面を覆うように前記ベゼル及び前記表示画面の前方に前記表示部と一体に配置され、前記表示画面に表示されている画像を前記ベゼルの外形形状以上の大きさに拡大表示可能であり、当該透明レンズ部材の周縁部に配置された拡大率異方性レンズ部と、前記透明レンズ部材の中心部に配置された平板構造の非レンズ部と、を備えた表示装置において実行される表示装置の制御方法であって、
   　前記表示画面に表示する表示画像データを構成する画像データが、前記拡大率異方性レンズ部による拡大対象領域の画像データであるか否かを判別する判別過程と、
   　前記判別過程において、前記拡大率異方性レンズ部による拡大対象領域の画像データである場合に、当該画像データを拡大する関数の逆関数を用いて画像縮小処理を施す処理過程と、
   　を備えた表示装置の制御方法。

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