(57)【要約】【課題】  画像の解像度向上のための画素サイズの縮小はプロセス上の制約がある。【解決手段】表示装置１０において、画像データ取得部１２が読み込んだ入力フレームデータは、画像展開部１４において、各画素の色情報を色ごとに分けて生成した３つの出力フレームデータに展開され、一時記憶部１８に格納される。アクチュエータ２０は画像を表示する画像表示部２２の画素基板を画素幅に対応した所定の微小距離だけ変位させる。同期化部１６はアクチュエータ２０を介して画像表示部２２の画素基板の位置を制御するとともに、各位置において３つの出力フレームデータを画像表示部２２に適宜出力するようにアクチュエータ２０の制御信号と画像出力信号の同期をとる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ複数の基本色のいずれかを発光する複数の発光要素領域から形成される発光領域を可動に含む画像表示部と、
前記発光領域を前記画像表示部に対し平行に移動させる動力部と、
前記発光領域の位置に応じた輝度で各発光要素領域を発光させる制御部と、
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
画素ごとの色情報を含む画像データを取得する画像データ取得部と、
前記色情報に基づき、各発光要素領域の輝度情報を含む出力データを前記発光領域の位置に対応させて生成する画像データ展開部と、
をさらに備え、前記制御部は前記出力データに基づき各発光要素領域の輝度を設定することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記動力部は複数の所定位置で前記発光領域の移動を停止させ、
前記制御部は前記発光領域の移動停止期間に前記発光要素領域が発光するように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記動力部は前記発光領域を連続的に往復移動させ、
前記制御部は前記発光領域が複数の所定範囲内に位置する期間に前記発光要素領域が発光するように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項５】
前記画像データ展開部は、前記発光要素領域の発光期間の長さに基づき、前記出力データの輝度情報に重みづけを行うことを特徴とする請求項３または４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記画像データ展開部が生成した出力データを一時記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は前記発光要素領域の発光の開始に際し前記記憶部から前記出力データを読み出すことを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の表示装置。
【請求項７】
それぞれ複数の基本色のいずれかを発光する複数の発光要素領域から形成される発光領域を可動に含む画像表示部と、
前記発光領域を備えた基板に接続された位置決め装置と、
前記基板を前記画像表示部に可動に設置する、少なくとも一部が可撓性材料で形成される支持体と、
を備え、前記発光領域は前記位置決め装置によって前記画像表示部に対し平行移動制御されることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
それぞれ複数の基本色のいずれかを発光する複数の発光要素領域から形成される発光領域を、固定された画像表示部に対し平行に移動させ、前記画像表示部に対して同一の位置に所定時間内に異なる色を表示することを特徴とする表示方法。
【請求項９】
それぞれ複数の基本色のいずれかを発光する複数の発光要素領域から形成される発光領域を、固定された画像表示部に対し平行に移動させるステップと、
前記発光領域の位置に応じた輝度で前記複数の発光要素領域を発光させるステップと、
を含むことを特徴とする表示方法。
【請求項１０】
画素ごとの色情報を含む入力画像データを取得するステップと、
前記色情報に基づき、各発光要素領域の輝度情報を含む出力データを前記発光領域の位置に対応させて生成するステップと、
をさらに含み、前記発光要素領域を発光させるステップは、前記出力データに基づき各発光要素領域の輝度を設定するステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の表示方法。
【請求項１１】
前記色情報は前記複数の基本色ごとに輝度を設定した情報を含み、
前記出力データを生成するステップは、前記入力画像データにおいて前記色情報と対応する画素と、前記発光領域に含まれる発光要素領域とを位置に基づき対応づけ、対応づけられた発光要素領域の発光する色の輝度を前記画素の色情報から抽出することにより、発光要素領域の輝度を設定することを特徴とする請求項１０に記載の表示方法。
【請求項１２】
前記発光領域を平行に移動させるステップは、前記発光要素領域の発光を停止させて前記発光領域を移動させることを特徴とする請求項９または１０に記載の表示方法。
【請求項１３】
それぞれ複数の基本色のいずれかを発光する複数の発光要素領域から形成される発光領域を数画素分変位させて、各画素の場所に所定時間内に各基本色を発光する発光要素領域が位置するように制御することを特徴とする表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示技術に関し、特に加法混色による多色画像の表示方法およびそれを利用した表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビやコンピュータ、携帯電話機などの分野で用いられる表示装置は、液晶表示装置、プラズマ表示装置、有機ＥＬ（Electro Electroluminescence）表示装置、電界放出型表示装置と、動作環境や表示内容に応じ、技術の多様化が進んでいる。これらの装置において多色画像を表示するには、一般的には赤、緑および青の３原色を発光する３つの発光要素領域で１画素を構成し、それぞれの色の階調を設定することにより、１画素ごとに所望の色を知覚させる。
【０００３】
３原色の混色は人の視覚的性質を利用し、上述のように微細領域を空間分割して各原色を表示する手法の他、微小時間を時分割して各原色を順繰りに表示する手法がある。後者はＤＬＰ（Digital Light Processing）などのプロジェクションシステムで導入されている。
【０００４】
このような表示装置の分野において画質を決定する要因は様々あるが、中でも重要な要因のひとつが解像度である。解像度を向上させるためのより直接的な手法は、画素サイズを縮小して、表示領域に含まれる画素数を増加させることであるが、画素サイズを縮小するには、画素を構成する回路素子を作成するために、高度な微細加工技術が必要であり、
また、画素数を増加させると、製造コストが増加したり不良率が増加したりする傾向がある。そこでプロジェクションシステムにおいて、光源とスクリーンとの間に光を偏向させるプリズムなどを設け、一の画素たる光を微小時間で本来の画素間隔より小さい変位で移動させて複数の画素として表示することにより、画素密度を増加させて解像度を向上させる技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／００４１７８４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように光学系そのものの構造を変化させる技術は、プロジェクションシステムなど比較的光源とスクリーンとの間に空間的余裕のある一部の装置への適用に限られている。解像度の向上は、どの態様の表示装置にも共通の課題であり、上述したような物理的に画素サイズを縮小する手法とは別の、安価な導入コストで汎用的に適用できる技術が望まれている。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は表示装置に容易かつ安価に適用することのできる解像度向上の技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は表示装置に関する。この装置は、それぞれ複数の基本色のいずれかを発光する複数の発光要素領域から形成される発光領域を可動に含む画像表示部と、発光領域を画像表示部に対し平行に移動させる動力部と、発光領域の位置に応じた輝度で各発光要素領域を発光させる制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
「複数の基本色」は赤、緑、青の３原色のように、加法混色によって所望の色を表現することのできる色のセットである。「発光要素領域」は液晶、有機ＥＬ、無機ＥＬ、プラズマなど、基本色を発光する発光素子、また発光体によって発光する領域であり、各発光要素領域が一の発光色を有する。発光要素領域は、発光素子または発光体からの光をカラーフィルタによって基本色とする構成でもよい。またユーザが観測する画像は、画像表示部の出力画像でもよいし、画像表示部の出力画像をさらにスクリーンに投射した結果得られる画像でもよい。
【０００８】
この装置は、画素ごとの色情報を含む画像データを取得する画像データ取得部と、色情報に基づき、各発光要素領域の輝度情報を含む出力データを発光領域の位置に対応させて生成する画像データ展開部と、をさらに備え、制御部は出力データに基づき各発光要素領域の輝度を設定してもよい。
【０００９】
本発明の別の態様も表示装置に関する。この装置は、それぞれ複数の基本色のいずれかを発光する複数の発光要素領域から形成される発光領域を可動に含む画像表示部と、発光領域に接続された位置決め装置と、発光領域を画像表示部に可動に設置する、少なくとも一部が可撓性材料で形成される支持体と、を備え、発光領域は位置決め装置によって画像表示部に対し平行移動制御されることを特徴とする。
【００１０】
本発明のさらに別の態様は表示方法に関する。この方法は、それぞれ複数の基本色のいずれかを発光する複数の発光要素領域から形成される発光領域を、固定された画像表示部に対し平行に移動させ、画像表示部に対して同一の位置に所定時間内に異なる色を表示することを特徴とする。
【００１１】
「同一の位置」とは、静止座標において固定された画像表示部の画面上の１つ以上の微小領域であり、いわば仮想的な画素である。発光領域自体が変位することにより、この仮想的な画素にそれぞれの発光色を有する複数の発光要素領域が順次配され、それにより時分割による混色がなされる。
【００１２】
本発明のさらに別の態様も表示方法に関する。この方法は、それぞれ複数の基本色のいずれかを発光する複数の発光要素領域から形成される発光領域を、固定された画像表示部に対し平行に移動させるステップと、発光領域の位置に応じた輝度で前記複数の発光要素領域を発光させるステップと、を含むことを特徴とする。
【００１３】
「発光要素領域」は、発光領域の移動に伴い各基本色を発光しては短時間に移動していくが、観測者が知覚するのは、固定された「画素」に表示された、そこに位置したいくつかの発光領域の発光する基本色を混色した色となる。
【００１４】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、表示装置において認識される解像度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１
図１は、本実施の形態に係る表示装置１０の構成を示すブロック図である。表示装置１０は、外部記憶装置などから入力画像データを読み込む画像データ取得部１２、画像データから実際に表示する出力画像のデータを生成する画像展開部１４、生成した出力画像データを一時記憶する一時記憶部１８、光学素子を含む複数の画素で構成され、それぞれの光学素子の輝度によって人に所望の色を認識させることにより画像を表示する画像表示部２２、各出力画像の出力タイミングおよび画像表示部２２の変位を制御する同期化部１６、および画像表示部２２を画素幅に対応した所定の微小距離だけ変位させるアクチュエータ２０を含む。
【００１７】
画像データ取得部１２が取得する入力画像データは、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Video Disc）などの記憶装置に記憶された画像データをドライバにより複合化したデータ、情報処理装置によって画像処理を経て生成された画像データなど、画素ごとの色情報を特定したフレームデータ、またはその集合である（以後、１つの静止画像を構成する画像データを特に、フレームデータと呼ぶ）。画素が表示する色空間は赤、緑、青の３原色の階調や、輝度と赤および青の色差などによって設定される。従って入力フレームデータに含まれる各画素の色情報は、前者は３原色のそれぞれに対して８ビットずつの階調レベルを設定できる、合計２４ビットの情報などであり、後者は輝度信号と２つの色差信号のそれぞれに対して８ビットずつを割り当てた合計２４ビットの情報や、８ビットの輝度信号および、８ビットの各色差信号を隣接する２画素で平均化した、１画素平均１６ビットの情報などである。
【００１８】
画像展開部１４は、画像データ取得部１２が取得した入力フレームデータから、３原色の階調を展開した３つの出力フレームデータを生成する。この出力フレームデータは、各画素に対して３原色のうちいずれか１つの色の階調のみが設定されたものであり、上述の例では各画素が８ビットの階調情報を有する。この出力フレームデータについては後に詳述する。
【００１９】
同期化部１６は図示しない画像表示駆動信号発生回路、アクチュエータ制御信号発生回路、およびタイマを備え、出力フレームデータ生成を行った旨の信号を画像展開部１４から受け取ると、画像表示部２２による画像出力を停止する期間で画像表示部２２をアクチュエータ２０によって変位させ、画像表示部２２を停止させた所定期間で画像出力を行うように、画像表示部２２へのフレームデータの出力およびアクチュエータ２０の動作を制御する。同期化部１６はさらに、画像出力を開始する都度、出力するフレームデータを切り替えるように、一時記憶部１８に記憶した３つの出力フレームデータから適切な出力フレームデータを選択し、画像表示部２２へ送出する。
【００２０】
アクチュエータ２０はピエゾ素子、静電力、電磁力、形状記憶合金その他の一般的なアクチュエータでよく、同期化部１６からの制御信号に応じて、画像表示部２２を所定の距離だけ水平方向へ変位させる。アクチュエータ２０は画像表示部２２の重量などに応じてその種類、設置個数を実験によって適宜定める。例えばピエゾ素子を内蔵した超音波モータは現在では半導体プロセスの電子線描画におけるステージの位置決めなどにおいても用いられており、その分解能は０．１μｍ以下、応答性は１０ｋＨｚ以上である。したがって本実施の形態において数画素程度の幅、すなわち数μｍ単位の変位を１ｋＨｚ程度以下で行うには十分な精度を有する。
【００２１】
図２は本実施の形態における表示装置１０の構成を示している。図２（ａ）は表示装置１０の前面、図２（ｂ）は図２（ａ）の一点鎖線６０における断面を示している。表示装置１０の各構成ユニットは筺体６２に格納され、その前面は保護ガラスなどで構成された表示領域６４が設けられる。表示領域６４の隣に、入出力端子を含む画像データ取得部１２、画像展開部１４、同期化部１６、および一時記憶部１８を格納する制御室６６、およびアクチュエータ２０が設置される。表示領域６４の下層には画像表示部２２が格納される。本実施の形態における画像表示部２２は、図示しない光学素子および画素回路を含む画素基板２２ａと、画素回路に対する各種入力信号を制御し光学素子を順次駆動させる駆動回路部２２ｂとが間隙を隔てて重なり合う配置を有する。画素基板２２ａと駆動回路部２２ｂとは各種信号の入力のための図示しない信号線で接続されている。また画素基板２２ａは四隅に設置された支持部７０によって筺体６２に取り付けられている。支持部７０はプラスチックなど可撓性材料で形成される部分を含み、アクチュエータ２０による押し出し力に応じて画素基板２２ａが変位できるようになっている。
【００２２】
図３は本実施の形態における画像表示部２２の画素基板２２ａ内の構成を模式的に示している。画素基板２２ａは、正方形の発光要素領域３２をマトリクス状に配置した構成を有し、１列目が赤、２列目が緑、３列目が青、４列目が赤、というように、同じ色を発光する発光要素領域３２の列が順番に並ぶ。各発光要素領域３２は下層に配された液晶、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子などの光学素子を駆動することによって発光する。テレビ画面など従来の空間分割による３原色の重ね合わせ技術では、赤、緑、青の３つの発光要素領域を１つの画素とすることにより画素ごとに所望の色を表示した。本実施の形態では、画素基板２２ａを数画素分変位させることにより、同一の場所に短時間で３色の発光要素領域３２が位置するようにして残像現象により人に混色して知覚させる。すなわち、１つの発光要素領域３２の面積が所望の色を表示する画素面積となる。
【００２３】
次に画像展開部１４において入力フレームデータを３つの出力フレームデータに展開する手法について説明する。図４は入力フレームデータに含まれる各画素の色情報から出力フレームデータを生成する様子を模式的に示している。同図において入力フレーム４０を表示するための入力フレームデータは、第１出力フレーム４４ａ、第２出力フレーム４４ｂ、および第３出力フレーム４４ｃを画素基板２２ａにそれぞれ表示する、第１出力フレームデータ、第２出力フレームデータ、および第３出力フレームデータへと展開される。各フレームにおいて示された矩形は、画素基板２２ａに含まれる発光要素領域３２に相当し、それぞれｄの間隔でマトリクス状に配置されている。本実施の形態では、上述のとおり画素基板２２ａの各発光要素領域３２がすなわち、フレームの各画素となる。
【００２４】
後に詳述するように、第１出力フレーム４４ａが出力されるときの画素基板２２ａの位置を基準位置、例えば画素基板２２ａがアクチュエータ２０からの力を受けていない状態での位置とすると、第２出力フレーム４４ｂ、および第３出力フレーム４４ｃが出力されるときの画素基板２２ａの位置は、基準位置から右方向にそれぞれｄ、および２ｄ変位した位置である。以後、基準位置を第１ポジション、そこから右方向にｄ変位した位置を第２ポジション、さらにｄ変位した位置を第３ポジションと呼ぶ。
【００２５】
まず入力フレームデータにおいて、入力フレーム４０に含まれる画素４２に表示すべき色は、赤、緑、青の順に（ｌ，ｍ，ｎ）という階調の組み合わせによって設定される。ここでｌ、ｍ、およびnは例えば８ビットで表現できる２５６の階調のいずれかの値である。
【００２６】
ここで、第１ポジションにある画素基板２２ａにおいて、画素４２に対応する発光要素領域３２の発光色が赤であったとする。その場合、第１出力フレーム４４ａを出力する第１フレームデータは、画素４６に対する色情報として（ｌ）という値のみを設定する。すなわち、第１出力フレーム４４ａが画素基板２２ａに表示されるときは、当該画素位置には赤の発光要素領域３２が配されるため、色情報は赤の階調のみとなる。次に、第２出力フレーム４４ｂを出力する第２フレームデータは、第１出力フレームで（ｌ）と設定された画素４６の左隣の画素４８に対する色情報として（ｍ）という値のみを設定する。すなわち、当該画素位置は青の発光要素領域３２であるため、色情報は青の階調のみとなる。同様に、第３出力フレーム４４ｃを出力する第３のフレームデータは、第２の出力フレームで（ｍ）と設定された画素４８の左隣の画素５０は緑の発光要素領域３２であるから、色情報として（ｎ）という値のみを設定する。
【００２７】
同様の設定を各画素に対して行い、第１出力フレームデータ、第２出力フレームデータ、および第３出力フレームデータを生成する。図５は画像展開部１４において生成された出力フレームデータによる第１出力フレーム４４ａ、第２出力フレーム４４ｂ、および第３出力フレーム４４ｃの様子を模式的に示している。図の簡単のため同色を発光する画素は列ごとに一の長方形で表し、短手方向を１画素分の幅とする。さらに一行に含まれる各色の画素と画素との間隙は省略している。また、図の網掛け領域は表示する文字またはオブジェクトなど色の区別が顕著な描画対象領域５２を、理解が容易な矩形で表現している。同図のごとく、第１出力フレーム４４ａ、第２出力フレーム４４ｂ、および第３出力フレーム４４ｃにおいて、描画対象領域５２は画素の間隔ｄだけずれた位置に配される。そしてそれぞれの描画対象領域５２を、第１ポジション、第２ポジション、および第３ポジションにおいて短時間でそれぞれ表示することによって、所望の色として知覚させる。
【００２８】
次に図１の構成によってなされる本実施の形態に係る表示装置１０の動作について説明する。図６は表示装置１０において入力された画像データのうち、一の入力フレームデータの出力における処理手順を示す。まず画像データ取得部１２は入力画像データを取得し、フレームごとに画像展開部１４に送出する（Ｓ１０）。画像展開部１４は、上述のように第１から第３の３つの出力フレームデータを生成し、一時記憶部１８に格納する（Ｓ１２）。すると同期化部１６は、画像表示部２２の駆動回路部２２ｂに対し、第１出力フレームデータを一時記憶部１８から送出するとともに駆動信号を送信し、駆動回路部２２ｂはそれに対応して垂直駆動信号、水平駆動信号および第１出力フレームデータを、画素基板２２ａの図示しない画素回路に適宜入力することにより、第１出力フレームデータが第１出力フレーム４４ａとして画素基板２２ａに出力される（Ｓ１６）。このとき画素基板２２ａは第１ポジションに位置している（Ｓ１４）。
【００２９】
同期化部１６は、Ｓ１６における駆動信号送信時から所定時間経過後、画像表示部２２の駆動回路部２２ｂに対し出力停止信号を送信するとともに、画素基板２２ａが距離ｄだけ変位するようにアクチュエータ２０に対し制御信号を送信する。アクチュエータ２０を構成する素子への印加電圧の値は、配設されたアクチュエータの数や種類、画素基板２２ａの重量など構成部位の物理的特徴によって、あらかじめ実験的に求めておく。駆動回路部２２ｂは停止信号によりフレームの出力を一時停止するように画素回路への電源供給を停止するなどし、その間に画素基板２２ａはアクチュエータ２０によって第２ポジションへと位置を変位する（Ｓ１８〜Ｓ２４）。変位完了後、同期化部１６は画像表示部２２の駆動回路部２２ｂに対し、第２出力フレームデータを一時記憶部１８から送出するとともに駆動信号を送信し、第２出力フレーム４４ｂが画素基板２２ａに表示される（Ｓ１６）。同様の動作を第３ポジションにおける第３出力フレーム４４ｃの表示についても行う。
【００３０】
第３出力フレーム４４ｃの出力のための駆動信号送信時から所定時間経過後、同期化部１６は画像表示部２２の駆動回路部２２ｂに対し出力停止信号を送信するとともに、今度は画素基板２２ａが第２ポジションへ戻るようにアクチュエータ２０へ制御信号を送信する
（Ｓ１８、Ｓ２０のＮ、Ｓ２６〜Ｓ２８）。画素基板２２ａの変位後、同期化部１６は画像表示部２２の駆動回路部２２ｂに対し、第２出力フレームデータを送出するとともに駆動信号を送信し、第２出力フレーム４４ｂを画素基板２２ａに表示する（Ｓ３０）。そして所定時間経過後に出力停止信号を送信し（Ｓ３２）、第１ポジションで第１出力フレーム４４ａが表示されるように、同様の処理を行う（Ｓ２６〜Ｓ３０）。
【００３１】
以上の手順で一の入力フレームデータについての表示装置１０の処理が終了する。これを画像データ取得部１２にて取得した入力画像データに含まれる全ての入力フレームデータに対して行うことにより、高解像度での動画の表示が実現される。
【００３２】
図７は上述の処理手順により、画素基板２２ａを変位させて第１出力フレーム４４ａ、第２出力フレーム４４ｂおよび第３出力フレーム４４ｃを表示する様子を模式的に示している。図の横軸は画素基板２２ａの位置を、縦軸は各出力フレームが表示されるタイミングを示している。同図に示すとおり、第１出力フレーム４４ａは第１ポジションで、第２出力フレーム４４ｂは第２ポジションで、第３出力フレーム４４ｃは第３ポジションで、画素基板２２ａに表示される。各出力フレーム４４は、描画対象領域５２が上述のとおり画素の間隔ｄだけずれるように生成されている。それらの出力フレーム４４を、画素基板２２ａを描画対象領域５２のずれと逆方向にｄだけ変位させて表示することにより、静止座標系では同一の位置に描画対象領域５２が表示され、色のみが例えば赤、青、緑、緑、青、赤と変化する。この１サイクルを、人が残像現象として認識し脳内で色の混合が起こる周波数、例えば６０Ｈｚ以上で行うことにより、所望の色の描画対象領域を含む入力フレーム４０と同等のフレームとして知覚される。画素基板２２ａの変位の周波数は、画像表示部２２が有する垂直同期信号周波数などの特性に応じて決定してもよい。例えば、一の出力フレーム４４を表示する時間を、垂直同期信号の周期と一致させてもよい。
【００３３】
図７において第３出力フレーム４４ｃは、画素基板２２ａの折り返し位置である第３ポジションに２回示されている。これは１サイクルにおいて、第１出力フレーム４４ａおよび第２出力フレーム４４ｂがそれぞれ２度表示されるため、その合計表示時間と同一の時間、第３出力フレーム４４ｃを表示することを表している。このことは、画像展開部１４において各出力フレームデータを生成する際、本来は各色が同時に同一の期間発光することを想定した入力フレームデータの色情報を、そのままそれぞれの出力フレームデータに展開したために必要となる措置である。画像展開部１４において、例えば第３出力フレームデータに２倍の輝度をもたせるなどの重みづけを行って３つの出力フレームデータを生成すれば、第３ポジションにおける第３出力フレーム４４ｃの表示時間を短縮することができる。これにより１サイクルに要する時間が短縮でき、表示装置１０の時間分解能が向上する。
【００３４】
また図７では、画素基板２２ａの変位の１周期で３つの出力フレーム４４ａ，４４ｂ、４４ｃを表示しているが、図７の経時変化を２回以上繰り返してもよい。これにより混色効果が向上し、より鮮明な画像を認識させることができる。一方、各出力フレームを各ポジションでそれぞれ１度ずつ表示し、画素基板２２ａの変位方向が逆転したら次の入力フレームに対する３つの出力フレームを順次表示するようにしてもよい。これにより時間分解能が向上する。さらにそれらを組み合わせ、画素基板２２ａの変位の１．５周期や２．５周期など所定のタイミングで表示する出力フレームのセットを切り替えてもよい。このように画素基板２２ａの動作性能に鑑み、表示形態を臨機応変に調節することにより、所望の画質および時間分解能を取得することができる。
【００３５】
なお図７における第１ポジションの左端の画素は、第２ポジションおよび第３ポジションで、また、その隣の画素は第３ポジションで、画素基板２２ａの画素が存在せず、３原色の切り替えができない。そのため、実際にはその部分を、筺体６２を構成する枠の後部に配設したり、第１出力フレーム４４ａの左端の２画素、および第２出力フレーム４４ｂの左端の１画素の発光を停止させたりして、ユーザから見えないようにする。このことは、図示しない第３ポジションの右端の２画素についても同様である。
【００３６】
以上述べた本実施の形態によれば、３原色の各色の発光要素領域の間隔だけ描画対象領域がずれ、かつ１つの発光要素領域で１画素分の表示を単色で行う出力フレームを３つ生成し、画素基板を短時間で発光要素領域の間隔分変位させて、各位置において３つの出力フレームをそれぞれ表示させることにより、静止座標系では３原色の発光を短時間で切り替えたことになる。これにより、発光要素領域の面積が画素面積となり、３原色の発光要素領域を並べて１画素とする場合と比較し、設計ルールは同様で空間解像度がおよそ３倍になる。また本実施の形態は、従来の画素基板と同様のプロセスによって画素基板を製造することができるため、導入コストが抑えられる。さらに、ほとんどの制御をソフトウェアで実現できるため、表示装置の規模に関わらず汎用的に導入が可能であり、薄型の表示装置にも適用できる。
【００３７】
実施の形態２
本実施の形態は、実施の形態１の図１および図２で示した表示装置１０と同様の構成で実現できる。フレームデータの出力も図６で示した処理手順と同様の手順によって行われる。一方、本実施の形態は、画像表示部２２の画素基板２２ａにおける発光要素領域の形状が実施の形態１と異なる。ここでは実施の形態１と異なる点に主眼を置き説明する。
【００３８】
図８は本実施の形態における画像表示部２２の画素基板２２ａ内の構成を模式的に示している。本実施の形態では画素基板２２ａは長方形の発光要素領域３２をマトリクス状に配置した構成を有する。この構成は、液晶、有機ＥＬ、無機ＥＬなど一般的な表示装置の画面構成と同様である。これらの一般的なの表示装置では、赤、緑、青の３つの発光要素領域３２からなるおよそ正方形の領域を１画素として、空間的な混色により所望の色を知覚させる。本実施の形態では一般的な表示装置をそのまま利用して、実施の形態１と同様の効果を達成する。
【００３９】
実施の形態１と同様、本実施の形態でもアクチュエータ２０によって画素基板２２ａを発光要素領域３２の間隔ｄだけ変位させて３つの出力フレーム４４を画素基板２２ａに表示する。これにより、発光要素領域３２の面積が画素面積となるが、本実施の形態では発光要素領域３２が長方形であるため、正方形の画素に対する入力フレームデータの色情報をそのまま展開して出力フレームデータを生成すると、水平方向に圧縮された画像が表示されてしまう。そこで、本実施の形態における画像展開部１４は、まず入力フレームデータを発光要素領域３２のアスペクト比に対応させて補正する。補正には、従来の表示装置でアスペクト比が入力画像データの想定と異なる場合に一般的に用いられる画像処理手法を採用してよい。補正後は、実施の形態１の図４を参照して説明した手法で色情報を展開して３つの出力フレームデータを生成する。
【００４０】
以上述べた本実施の形態によれば、一般的な表示装置をそのまま利用し、画素基板の動力機構のみを設置すれば、ソフトウェアによる制御で実施の形態１と同様、解像度を向上させることができる。したがって実施の形態１よりさらに容易に高解像度を有する表示装置を製造することができる。また、想定するアスペクト比の異なる多様な入力画像データに対応できるため、適用範囲がさらに広がる。
【００４１】
実施の形態３
本実施の形態は、実施の形態１の図１および図２で示した表示装置１０と同様の構成で実現できる。フレームデータの出力も図６で示した処理手順と基本的には同様に行われる。一方、本実施の形態は、アクチュエータ２０によって画素基板２２ａを連続的に変位させながら、所定の範囲内に画素基板２２ａが存在するときに出力フレームデータを出力する点が実施の形態１と異なる。ここでは実施の形態１と異なる点に主眼を置き説明する。
【００４２】
本実施の形態では画素基板２２ａを連続的に変位させ、その変位量に応じてフレームデータの出力開始および出力停止を切り替えるため、結果的に画素として認識される領域は、その切り替えタイミングおよび発光要素領域の配置および形状を調整すれば、所望の幅をとることができる。以後、画素として認識される領域を仮想画素と呼ぶ。この仮想画素は、実施の形態１では入力フレーム４０が有する画素４２に相当する。
【００４３】
図９は本実施の形態において、画素基板２２ａの変位量に応じたフレームデータの出力開始および出力停止のタイミングを説明する図である。ここで、画素基板２２ａに含まれる発光要素領域３２は実施の形態１と同様、一辺の長さがｅ０の正方形の形状を有するが、実施の形態２と同様に長方形でもよい。また図９では簡単のため、赤、緑、青、赤の４つの発光要素領域３２の並びのみで画素基板２２ａの位置を示している。
【００４４】
本実施の形態では、画素基板２２ａの変位量によってフレームデータの出力期間、および停止期間を設定する。図９では、出力期間は、期間ｔ１、ｔ３、およびｔ５であり、停止期間は、期間ｔ２、およびｔ４である。出力期間の画素基板２２ａの変位量ｅ１は、隣り合う発光要素領域３２との間隙の幅であり、これに発光要素領域３２の幅ｅ０を加算した値ｄが、仮想画素８０の幅となる。すなわち、発光要素領域３２の発光開始から発光停止までの発光の軌跡によって仮想画素８０が発光しているように見せる。一方、停止期間の画素基板２２ａの変位量は発光要素領域３２の幅ｅ０である。これにより出力期間開始時に、隣り合う発光要素領域３２が、間隙なく隣接する仮想画素８０の領域の左端にそれぞれ配置され、出力期間終了時には右端に配置されるようになり、全ての仮想画素８０で発光要素領域３２が同様の動作をするようにできる。
【００４５】
各出力期間において出力されるフレームデータは、第１の実施の形態で画像展開部１４において生成した、第１出力フレーム４４ａ、第２出力フレーム４４ｂ、および第３出力フレーム４４ｃに対応するデータでよい。すなわち、期間ｔ１で第１出力フレーム４４ａを、期間ｔ３で第２出力フレーム４４ｂを、期間ｔ５で第３出力フレーム４４ｃを表示する。
【００４６】
また、各機能ブロックの動作も実施の形態１における説明と同様でよく、停止期間の開始時には同期化部１６はフレームデータの出力停止信号を画像表示部２２の駆動回路部２２ｂに送信し、出力期間開始時には出力すべきフレームデータを一時記憶部１８から画像表示部２２の駆動回路部２２ｂに送出するとともに駆動信号を送信する。その間、アクチュエータ２０は、残像現象を発生させるのに必要な色の切り替え周波数に応じた所定の速度で画素基板２２ａを変位させ続けるため、各期間の開始時などに同期化部１６からアクチュエータ２０へ制御信号を送信しなくてもよい。一方で、例えばアクチュエータ２０が、内蔵された図示しない位置検出器などによって画素基板２２ａの変位量を観測し、出力を開始すべき時点、または出力を停止すべき時点で、同期化部１６にその旨の信号を送信してもよい。この場合、同期化部１６による駆動回路部２２ｂへの各種信号送信は、このアクチュエータ２０からの信号に基づき行ってもよい。またはあらかじめ設定されるアクチュエータ２０の速度に基づき、同期化部１６は図示しないタイマによって各期間への遷移を判定してもよい。
【００４７】
図９は画素基板２２ａの右方向への変位のみを表しているが、実施の形態１と同様、期間ｔ５の終了後に、画素基板２２ａを左方向へ変位させ、第２出力フレーム４４ｂおよび第１出力フレーム４４ａを再度表示するようにしてもよい。このとき同期化部１６は、例えば画素基板２２ａが時間に対して正弦関数の変位量を有するように、アクチュエータ２０を制御する。
【００４８】
本実施の形態では、画素基板２２ａを連続して単振動させるため、位置によって速度が変化し、画素基板２２ａが折り返し位置近傍にある、期間ｔ１および期間ｔ５は時間が長く、折り返し位置の中間地点付近にある、期間ｔ３は時間が短くなる傾向が生じる。そのため、実施の形態１で説明した出力フレームデータの生成手法では、期間ｔ３において仮想画素８０に位置する発光要素領域３２の発光が短くなり、期間ｔ１および期間ｔ５において同仮想画素８０に位置する発光要素領域３２の発光色とのバランスが変化し、所望の色表示ができない場合がある。したがって、本実施の形態における画像展開部１４は、期間ｔ３において表示される第２出力フレームの輝度が大きくなるように出力フレームデータを生成するなどの重みづけ処理を行う。このとき、実施の形態１で述べたのと同様、表示回数が少ない第３出力フレームに対する重みづけもさらに行ってよい。
【００４９】
以上述べた本実施の形態によれば、画素基板を停止させずに往復移動させ、所定の距離だけ変位している間に発光要素領域を発光させ続けることにより、所望の画素幅を有する仮想画素に色を表示する。この態様で実施の形態１と同様の３つの出力フレームを短時間で順次表示することにより、仮想画像ごとに所望の色を知覚させる。これにより、実施の形態１と同様、３原色の発光要素領域を並べて１画素とする場合と比較し、設計ルールは同様で空間解像度がおよそ３倍になる。上述のように発光要素領域３２の幅および間隙の幅を設定すれば、仮想画素が隣接するようになり、さらに高画質の表示装置が実現できる。また、発光要素領域３２の幅および間隙の幅や画素基板２２ａの移動速度などの組み合わせにより、仮想画素の大きさ、発光時間の割合などを変化させることができるため、様々な環境化での画像表示に汎用的に適用することが可能である。
【００５０】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。上記実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００５１】
例えば上述の説明は発光領域の直下に光学素子を有する表示装置の場合であったが、例えば液晶パネルなどの発光をスクリーンに投射することによって画像を表示するプロジェクタにおいても同様に適用することができる。この場合も、液晶パネルなどの画像形成ユニットに３つの出力フレームを表示させる。このとき、画像形成ユニットの画素基板自体を上述と同様の機構で変位させてもよいし、画像形成ユニットとスクリーンとの間に設置されたレンズ、プリズム、鏡など光学経路を変更できる構成部品を動かすことによって投射される位置を変位させてもよい。これによりプロジェクタなど投射型の表示装置においても、上述と同様の原理により解像度を向上させることができる。
【００５２】
また、実施の形態では縦方向に同一の色を発光する発光要素領域が配置され、横方向に異なる色を発光する発光要素領域が順繰りに配置される画素基板について説明したが、発光要素領域の配置はこれに限定されない。異なる色の発光要素領域が縦方向に存在すれば、画素基板を縦方向に変位させる。また、異なる色の発光要素領域を矩形状など２次元形状で配置し、画素基板を２次元的に変位させてもよい。さらに実施の形態では、画素基板が３画素分の変位を行ったら変位方向を反転させて元の位置に戻したが、例えば１つの入力フレームデータから６つの出力フレームデータを生成し、６画素分変位させてそれらを出力するようにしてもよい。そして変位方向を反転させて次の入力フレームデータから生成した６つの出力フレームデータを出力するようにしてもよい。画像表示部の垂直同期信号の周波数や、画面の大きさ、入力画像データの種類などの制約に応じてそれらの中から最適な態様を選択することにより、多様なニーズに対応して解像度を効果的に向上させることができる。
【００５３】
さらに実施の形態では図２に示したごとく、可撓性材料を含む支持部で画素基板を支持することによって、当該画素基板の変位を可能にしたが、それに限らず、例えば筺体の向かい合う内側面に、画素基板がスライドできるような溝が形成された構成としてもよい。またベアリングの上を画素基板が滑動するような構成としてもよい。また支持部は蛇腹形状を有する支持体としたり、弾性支持体としたりしてもよい。これらの部材を適宜選択することにより、画面サイズや製造コストなどに鑑み高精度な画素基板変位の制御が可能となり、解像度を効果的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施の形態１に係る表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る表示装置の構成を示す図である。
【図３】実施の形態１における画像表示部の画素基板内の構成を模式的に示す図である。
【図４】実施の形態１において入力フレームデータに含まれる各画素の色情報から出力フレームデータを生成する様子を模式的に示す図である。
【図５】実施の形態１における画像展開部において生成された出力フレームデータによる出力フレームの様子を模式的に示す図である。
【図６】実施の形態１に係る表示装置における一のフレームデータの出力における処理手順を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態１において画素基板を変位させて出力フレームを表示する様子を模式的に示す図である。
【図８】実施の形態２における画像表示部の画素基板内の構成を模式的に示す図である。
【図９】実施の形態３において、画素基板の変位量に応じたフレームデータの出力開始および出力停止のタイミングを説明する図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０  表示装置、  １２  画像データ取得部、  １４  画像展開部、  １６  同期化部、  １８  一時記憶部、  ２０  アクチュエータ、  ２２  画像表示部、  ２２ａ  画素基板、  ２２ｂ  駆動回路部、  ３２  発光要素領域、  ４０  入力フレーム、  ４４  出力フレーム、  ６４  表示領域、  ７０  支持部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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