CN105513537A

CN105513537A - 透明显示装置

Info

Publication number: CN105513537A
Application number: CN201510430213.2A
Authority: CN
Inventors: 李常邻; 沈莲心; 朴钟焕
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2014-10-10
Filing date: 2015-07-21
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2035-07-21
Also published as: US20160104302A1; US9947287B2; CN105513537B; GB2531111B; KR20160042680A; GB2531111A; GB201512983D0; KR102262566B1

Abstract

公开了一种透明显示装置。本公开涉及一种用于补偿对图像有影响的诸如颜色背景交叠、归因于外部光的干扰等的外部环境影响以向观看者提供具有最小失真的原始图像的透明显示装置。根据本公开，可以将一个或更多个传感器设置在所述透明显示装置的正面和背面上以检测所述观看者的视线和背景，并且以基于根据检测结果估计的色坐标来补偿所述图像的失真，从而提供具有更高质量的图像。

Description

透明显示装置

技术领域

本公开涉及透明显示装置，并且更具体地，涉及一种用于使对图像有影响的诸如颜色背景交叠、归因于外部光的干扰等的外部环境影响最小化以便向观看者提供无失真的原始图像的透明显示装置。

背景技术

在当前的平板显示装置领域中，已经执行了对透明显示装置的研究，通过该透明显示装置在视觉上识别了显示在显示面板上的图像以及布置在显示面板后侧的对象。

在平板显示装置当中，一般而言可以将利用自发发射元件的有机发光二极管(OLED)显示装置划分为发光区域和后反射区域，进而在透明显示装置中实现OLED是有利的。然而，利用附加背光单元的液晶显示(LCD)显示装置由于其非自发发光特性而可以提供显示有图像的透明显示区域，并且受到后侧处的背景或在显示图像的同时与从具有图像的背景发射的光交叠的间接光影响，从而导致图像按照与意图不同的颜色显示的问题。此外，对比度可能由于间接光的干扰而降低，从而减小图像的可见性。

图1是示意性地例示了对现有技术的透明显示装置及其图像有影响的各种干扰因素的视图。

参照图1，根据现有技术的透明显示装置1，观看者可以在从显示面板的正面同时查看具有R、G、B原色的图像2的同时查看位于透明显示装置1的后侧的背景5。换句话说，观看者可以根据归因于由透明显示装置1显示的原始图像2的光(i1)以及已经穿过透明显示装置1并到达观看者的眼睛的光(i2)来查看图像和对象。

然而，归因于背景5的光(i3)可能对原始图像2的颜色有影响，并且背景5本身的颜色可以使原始颜色失真。

此外，在透明显示装置1中，相对于显示面板的前侧存在前光源(FL)和后光源(RL)，并且它可能是相对于来自有意图像和对象的光(i1、i2)的干扰或失真的原因。

例如，归因于前光源(FL)和后光源(RL)的光可以进入透明显示装置1的正面和背面以对背景5的色调、亮度和色度有影响，从而使得观看者能够查看失真光(i4、i5)。此外，从后光源(RL)发射的光的一部分可以使背景5的色调、亮度和色度失真，从而对光(i4、i5)有直接或间接影响。

换句话说，与现有的非透明显示装置相反，可以通过透明显示装置上的显示面板在视觉上识别后背景，进而背景的亮度和色度可以与原始图像的亮度和色度交叠并且干扰原始图像的亮度和色度，从而成为查看图像和对象的障碍。

发明内容

在一个方面中，提供了一种如权利要求1定义的透明显示装置。

本公开被发明来用于解决以上问题，并且本公开的目的在于提供一种用于通过颜色的改变和可见性的减小来改进图像因透明显示装置的环境状况而失真的问题的透明显示装置。

为了实现以上目的，根据本公开的实施方式的透明显示装置可以包括：显示面板，该显示面板形成有用于显示图像的多个像素，通过该显示面板在所述显示面板的第二侧的背景对在所述显示面板的第一侧的观看者可见；一个或更多个驱动单元，该一个或更多个驱动单元连接至所述显示面板以驱动所述多个像素；以及控制器，该控制器被配置为控制所述驱动单元。

具体地，根据本公开的透明显示装置可以通过多个传感器来检测关于外部光和所述背景的信息以及关于观看者的视线的信息，并且从提供显示所期望的原始图像信息的外部系统接收图像信息以便估计所述透明显示装置在所述失真之前和所述失真之后的色坐标。通过这个，可以在其中提供图像补偿单元，该图像补偿单元用于针对所述图像的所述色坐标来确定失真水平以便补偿图像并且将补偿图像输出给所述控制器。

本公开的目的在于提供一种透明显示装置，该透明显示装置包括一个或更多个传感器以改进所述观看者的视线和图像失真，从而增加对比度并增强图像质量。

附图说明

附图被包括以提供对本公开的进一步理解，并且被并入本说明书并构成本说明书的一部分，附图例示了本公开的实施方式，并且与本说明书一起用来说明本公开的原理。

附图中：

图1是示意性地例示了对现有技术的透明显示装置及其图像有影响的各种干扰因素的视图；

图2是例示了根据本公开的实施方式的透明显示装置的整体结构的视图；

图3是例示了根据本公开的实施方式的图像补偿单元的配置的视图；以及

图4至图6B是用于说明由于图像补偿单元而生成补偿数据的方法的视图。

具体实施方式

将参照结合附图详细描述的以下实施方式清楚地理解本公开的优点和特征以及实现本公开的方法。然而，本公开不限于以下公开的那些实施方式，而是可以按照各种不同的形式来实现。

在附图中公开以用于描述本公开的实施方式的形状、尺寸、比例、角度、数量等可能是例示性的，进而未必限于本公开所例示的细节。此外，相同的附图标记在整个说明书中自始至终指代相同或类似的元件。在描述本公开的实施方式时，当针对本公开涉及的公知技术的具体描述被判断为使本公开的要点模糊时将省略详细描述。

当在本公开中使用术语“包括”、“具有”、“由…构成”等时，除非使用了术语“仅”，否则可以添加另一部分。除非另外清楚地指示，否则单数的表达包括复数意义。

在分析构成元件时，除非另外清楚地指示，否则它们将被解释为包括一个误差的余量。

本公开中的术语“颜色”可以包括颜色的三种属性：色调、亮度和色度。

在描述位置关系的情况下，例如，当术语“在…上”、“在…上方”、“在…下方”、“在…旁边”等被用来说明两个部分的位置关系时，除非使用了术语“立即”或“直接”，否则一个或更多个其它部分可以位于两个部分之间。

在描述时间关系的情况下，例如，当术语“在…之后”、“继…之后”、“然后”、“在…之前”等被用来说明时间在先和后续关系时，除非使用了术语“立即”或“直接”，否则它可以包括非连续性的情况。

包括诸如第一、第二等的序数的术语能够被用来描述各种元件，但是这些元件不应该受那些术语限制。这些术语仅用于区分一个元件和另一元件的目的。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，可以将第一元件命名为第二元件。

分别可以部分地或整体地组合或混合本公开的各种实施方式的特征，并且在技术上各种交互和操作可以是可用的，并且分别可以按照彼此独立或交互的方式执行这些实施方式。

在下文中，将参照附图描述根据本公开的优选实施方式的透明显示装置。

图2是例示了根据本公开的实施方式的透明显示装置的整体结构的视图。

参照图2，根据本公开的透明显示装置可以包括：显示面板100，其形成有用于显示图像的多个像素(PX)，其后侧的背景穿过该显示面板100；一个或更多个驱动单元110、120，其连接至显示面板100以驱动所述多个像素；定时控制器130，其被配置为控制驱动单元110、120；以及图像补偿单元140，其被配置为根据外部光和背景针对图像的色坐标来确定失真水平，以补偿图像信号(RGB)并且向定时控制器130输出图像信号(RGB)。

对于显示面板100，多个选通线(GL)和多个数据线(DL)按照交叉方式形成在透明基板上，并且多个像素(PX)形成在交点处。

各个像素(PX)可以由用于R、G、B原色的三个子像素或包括三个原色像素和白色子像素(W)的四个子像素构成。

对于这种像素(PX)，当透明显示装置基于液晶显示装置时，可以在一个子像素处设置至少一个薄膜晶体管和液晶电容器，并且当透明显示装置基于有机发光显示装置时，可以在一个子像素处设置至少一个开关薄膜晶体管、驱动晶体管、存储电容器和有机发光二极管。在下文中，将参照液晶显示装置对本公开进行描述。

此外，对于显示面板100，两个透明基板可以在液晶层被插置在其间的状态下彼此粘附，并且红色滤色器、绿色滤色器和蓝色滤色器可以形成在基板中的任一个上以实现三种原色。

此外，对于设置在显示面板100的各个像素(PX)处的薄膜晶体管，栅极连接至选通线(GL)，并且源极连接至数据线(DL)。此外，漏极连接至面向公共电极的像素电极。对于构成薄膜晶体管的有源层的材料，可以使用非晶硅(a-Si硅)、多晶硅等，并且当由于大尺寸和高图像质量的趋势，元件需要高性能时，还可以使用具有增强的移动性特性的氧化硅。

选通驱动单元110可以由多个薄膜晶体管构成，所述薄膜晶体管或者形成在显示面板100的除像素区域以外的非显示区域中，或者被提供有独立的驱动IC并连接至显示面板100。尽管附图中未示出，但是在大尺寸和高分辨率液晶显示装置中，可以将选通驱动单元110设置在显示面板100的两侧。

具体地，选通驱动单元110响应于从定时控制器130接收到的选通控制信号(GCS)通过形成在显示面板100上的选通线(GL)在各个水平周期(1H)内以高电平输出驱动信号(Vg)。因此，像素(PX)内的薄膜晶体管是以水平线为单位进行的，并且数据信号(Vdata)通过数据线(DL)与其同步地输出并充电到液晶电容器，以利用液晶的不同光透射率显示图像。

选通控制信号(GCS)可以包括选通启动脉冲(GSP)、选通移位时钟(GSC)和选通输出使能(GOE)等。

数据驱动单元120响应于从定时控制器130接收到的数据控制信号(DCS)根据基准电压将数字格式的对准图像数据(DATA)转换为模拟格式的数据电压(Vdata)。此外，数据驱动单元120针对各个水平线锁存经转换的模拟数据电压(Vdata)以在各个水平周期(1H)内通过所有数据线(DL)向显示面板100同时输出这些模拟数据电压(Vdata)。

数据控制信号(DCS)可以包括源启动脉冲(SSP)、源移位时钟(SSC)、源输出使能(SOE)等。

这里，对准图像数据(DATA)是针对透明显示装置的环境状况利用一个或更多个图像的失真分量计算和补偿的图像信息被用作源并且所计算出的校正值由将在下面描述的图像补偿单元140反映的图像数据。对准图像数据还能够被称为补偿图像数据。

因此，由数据驱动单元120输出的数据电压(Vdata)利用失真分量补偿，并且观看者可以在归因于数据电压(Vdata)的图像与归因于背景的光交叠时查看接近于原始图像的补偿图像。计算校正值的方法由图像补偿单元140实现，并且将稍后描述其详细描述。

定时控制器130从外部系统(未示出)接收定时信号(Ts)以响应于该定时信号生成选通驱动单元110和数据驱动单元120的控制信号(GCS、DCS)，并且接收图像信号(RGB)并将其提供给图像补偿单元140以接收由于背景而导致的颜色失真已经被补偿的补偿图像信号(cRGB)，并且然后向数据驱动单元120提供它的对准数据(DATA)。

图像补偿单元140可以包括一个或更多个传感器141、142和色坐标处理单元145，并且根据通过各个传感器141、142感测到的环境状况来补偿从定时控制器130发送的图像信号(RGB)，然后再次将它发送到定时控制器130。

当归因于原始图像信息(RGB)的图像与环境光(尤其，位于透明显示装置的背面处的背景)交叠时要对归因于色坐标的变化的失真进行补偿。因此，传感器141、142应该被配置有用于感测至少观看者的视线当前所在的方向上的第一传感器以及用于感测背景的色调、亮度和色度的第二传感器142。还可以提供辅助传感器(未示出)以增强补偿结果的准确度。

以上的色坐标处理单元145根据第一传感器141和第二传感器142的感测结果来估计图像的转换参数以计算变换的色坐标，并且将原始图像的色坐标与经变换的色坐标进行比较以生成补偿数据。色坐标处理单元145可以利用独立的IC来实现或被集成到定时控制器130内的一个IC中。

因此，根据本公开的透明显示装置可以根据该透明显示装置的特性来改进图像的颜色因背景颜色而失真的问题，本公开从而具有更准确地提供原先有意的图像的效果。

在下文中，将参照附图更详细地描述根据本公开的实施方式的图像补偿单元。

图3是例示了根据本公开的实施方式的图像补偿单元的配置的视图，并且图4至图6B是用于说明利用图像补偿单元生成补偿数据的方法的视图。在以下描述中，将参照图3以及图4至图6B进行描述。

首先，参照图3，根据本公开的实施方式的图像补偿单元140可以包括：第一传感器141，其被配置为跟踪观看者的视线；第二传感器单元，其被配置为感测外部光和背景；以及色坐标处理单元145，其被配置为根据第一传感器和第二传感器的感测结果来计算图像的转换参数以估计变换的色坐标，并且将原始图像的色坐标与经变换的色坐标进行比较以生成补偿数据。

第一传感器141捕获观看者的视线当前指向的显示面板的区域以将它提供给色坐标处理单元145的观看者视线识别单元1451。因此，第一传感器141可以被设置为朝向透明显示装置的正面来捕获观看者的眼睛，以检测观看者的位置、透明显示装置与观看者之间的距离以及关于观看者的瞳孔的视线信息。

第二传感器142捕获透明显示装置的背景和间接光以将它们提供给色坐标处理单元145的背景识别单元1452。为此，第二传感器142可以被设置为朝向透明显示装置的后侧，以检测关于背景的色调、亮度和色度的背景信息。

另一方面，还可以设置独立的辅助传感器143来增强除视线信息和背景信息之外的当前图像的补偿准确度。显示面板上的图像与背景之间的交叠可能是对由观看者识别的图像有影响的关键要素，但是还可以考虑除此之外由于外部光而对显示面板上的图像的颜色的干扰来计算更准确的补偿数据。辅助传感器143捕获透明显示装置的正面以在计算补偿数据时反映附加的图像失真元件。

第一传感器141和第二传感器142连接至色坐标处理单元145。色坐标处理单元145可以包括：观看者视线识别单元1451，其被配置为得到与由第一传感器141跟踪的观看者的视线对应的色坐标；背景识别单元1452，其被配置为针对由第二传感器142感测到的外部光和背景得到颜色属性；变换参数提取单元1453，其被配置为从在图像坐标上感测到的图像提取归因于外部光和背景的变换参数；移位值计算单元1454，其被配置为对基准色坐标和归因于变换参数的色坐标进行比较以计算移位值；以及补偿数据输出单元1455，其被配置为对目标像素应用移位值以生成补偿数据。

观看者视线识别单元1451从第一传感器141接收视线信息，并且响应于此来确定用户的视线所位于的显示面板上的坐标值(x,y)。

此外，背景识别单元1452从第二传感器142接收背景信息，并且得到所生成的背景的色调、亮度和色度。

参照图4，透明显示装置的观看者查看显示在显示面板100的一个区域上的图像(IMG)与显示面板100的背景(BG)交叠的区域，并且因此，观看者查看图像(IMG)的色调、亮度和色度以及背景(BG)的色调、亮度和色度交叠并且图像(IMG)和(BG)的颜色被背景光(L)改变的图像和背景。这里，根据观看者与显示面板100之间的距离以及观看者的视线在图像(IMG)和背景(BG)中出现了颜色失真水平的差异。结果，观看者视线识别单元1451通过视线信息来确定用户的距离以及由观看者的视线指示的显示面板100的图像坐标(x,y)，并且背景识别单元1452得到归因于背景(BG)和背景光(L)的颜色信息。

变换参数提取单元1453通过图像坐标(x,y)和颜色信息从观看者视线识别单元1451和背景识别单元1452提取归因于背景相对于在观看者的视线上的图像的颜色的变换参数。

具体地，当显示装置实现255个梯度时，对于装置的颜色空间，如图5A所例示的，x、y、z坐标分别对应红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)，并且根据R、G、B原色的0到255的值的混合执行期望的颜色。当显示装置实现全白时，用于R、G、B梯度的值分别被设定为255、255和255。

作为用R、G、B梯度显示的颜色被代入x、y、z坐标的视图，图5A、图5B和图6A分别例示了x、y、z指示用于R、G、B颜色的梯度的视图。

换句话说，x、y、z分别指示用于R、G、B梯度的值，并且相关像素在增加x值时显示更接近于红色的光以及在增加y值时显示更接近于绿色的光。此外，像素在增加z值时显示更接近于蓝色的光。因此，相关像素在x、y、z值为0、0、0时显示全黑，并且在x、y、z值为255、255、255时显示全白。换句话说，显示装置的各个像素根据由附图上的x、y、z值形成的矩形范围内的值来显示颜色。

另一方面，颜色空间在透明显示装置的情况下具有归因于外部光和背景颜色的不同坐标。换句话说，即使当将255、255、255赋予R、G、B像素以便它们的梯度值显示全白时，由观看者的眼睛识别的颜色实际上也可能不是全白。例如，即使透明显示装置在背景为蓝色时显示全白，观看者也看到浅蓝色。换句话说，变换了用于实际图像的颜色空间。

可以将这种颜色空间的变换形式划分为不同的变换形式：缩放，其中用于红色、蓝色和绿色的梯度值的范围中的每一个各自按照一致且恒定的方式减小或增加；变形，其中用于红色、蓝色和绿色的梯度值各自变化不同的量并且因此总体影响将按照不规则的方式使颜色空间偏斜；或偏移，其中梯度值的起始坐标和结束坐标变化并且颜色空间被平移。可以使用变换的其它形式或组合。

变换参数提取单元1453执行根据这种颜色空间的变换形式来提取变换参数，从而根据视线信息来确定与由观看者的视线指示的区域对应的像素并且针对相关像素提取归因于外部光和通过背景信息得到的背景颜色的梯度值的变换水平的作用。当根据颜色空间的变换形式划分时，可以通过改变梯度值的预定模式来计算变换参数，从而有效地获得变换参数。

在上述示例中，如图5B所例示的，可以看到B梯度值的范围对于蓝色背景增加。换句话说，原始颜色空间被改变为变换的颜色空间(trans)，其中，透明显示装置的颜色空间的z轴值变得高于255(～512)。结果，为了向观看者提供准确的全白，应该根据背景颜色将像素的实际梯度值减小为至少255以下。

移位值计算单元1454接收透明显示装置的基于因背景颜色而失真的图像以及从外部系统(未示出)或定时控制器130接收到的原始图像信号计算出的变换参数，并且估计归因于它们的变换的色坐标以及作为反映了透明显示装置的原始特性的基准的色坐标。原始图像信号还能够被称为原始图像数据。

然后，移位值计算单元1454根据色坐标估计来比较原始色坐标与变换的色坐标之间的差异，以计算用于补偿图像信号的补偿值并且然后将其提供给补偿数据输出单元1455。

参照图5C，当在颜色空间被示出为分布图的色坐标上背景是白色时，根据透明显示装置的原始特性的色坐标(origin)以及通过透明显示装置的着色背景变换的色坐标(trans)彼此偏离。图6A例示了原始透明显示装置的色坐标(origin)的蓝线移位的示例。因此，可以获得经变换的色坐标(trans)的移位量，并且可以取其相反移位来反映原始图像信息(RGB)，从而获得被调节为原始色坐标的补偿图像信息(cRGB)。

补偿数据输出单元1455起到对原始图像信息(RGB)应用从移位值计算单元计算出的相反移位量以计算补偿图像信息(cRGB)并且将其提供给定时控制器130的作用。

图6A和图6B例示了针对补偿图像的颜色空间和色坐标。参照附图，由透明显示装置当前显示的颜色的颜色空间是按照与原始颜色空间相反的移位值变换的，并且向原始图像信息(RGB)移动了与移位值对应的补偿值以执行补偿图像信息(cRGB)。因此，经变换的色坐标(trans)被相反地移动到原始色坐标(origin)，以使得观看者能够将当前显示的图像识别为与原始图像相同。

根据这种结构，根据本公开的透明显示装置可以检测观看者的视线和背景颜色，并且估计色坐标以便执行补偿，从而具有为图像提供最小失真的效果。

尽管已参照如附图所例示的实施方式描述了本公开，但是这些仅是例示性的，并且本领域技术人员应该理解，能够对本公开做出各种修改和等效的其它实施方式。

Claims

1.一种透明显示装置，该透明显示装置包括：

显示面板，该显示面板包括被配置为向面对所述显示面板的第一侧的观看者显示补偿图像的多个像素，其中，面对所述显示面板的第二侧的背景的至少一部分至少在没有图像正由所述显示面板显示时通过所述显示面板对所述观看者可见；

一个或更多个驱动单元，该一个或更多个驱动单元连接至所述显示面板并被配置为驱动所述多个像素；

用于控制所述一个或更多个驱动单元的装置；

用于补偿图像的装置，所述用于补偿图像的装置被配置为：

确定所述背景的属性；并且

处理原始图像数据以补偿所确定的所述背景的属性，从而产生补偿图像数据；以及

用于通过所述显示面板来生成所述补偿图像的显示的装置，所述补偿图像基于所述补偿图像数据。

2.根据权利要求1所述的透明显示装置，其中，所述用于补偿图像的装置包括：

位置传感器，该位置传感器用于确定所述观看者的位置；以及

用于基于所感测到的所述观看者的位置来确定所述背景的哪一部分对应于所述背景的通过所述显示面板对所述观看者可见的所述至少一部分的装置，其中，所确定的所述背景的属性是所述背景的通过所述显示面板对所述观看者可见的所述至少一部分的确定的属性。

3.根据权利要求2所述的透明显示装置，其中，所述位置传感器是相机。

4.根据任何前述权利要求所述的透明显示装置，其中，所述用于补偿图像的装置包括：

背景传感器，该背景传感器用于确定所述背景的所述属性。

5.根据权利要求4所述的透明显示装置，其中，所述背景传感器是相机。

6.根据权利要求4或5所述的透明显示装置，其中，所述用于补偿图像的装置包括：

用于根据所述背景传感器的感测结果来计算经变换的色坐标的装置，其中，处理所述原始图像数据包括对所述原始图像数据的原始色坐标和所述经变换的色坐标进行比较。

7.根据权利要求6所述的透明显示装置，其中，所述用于补偿图像的装置包括：

用于得到与利用所述位置传感器确定的观看者的视线对应的色坐标的装置；

用于利用所述背景传感器得到所述背景的颜色属性的装置；

用于相对于所述色坐标基于所述背景的所述颜色属性来计算所述经变换的色坐标的装置；

用于对所述原始色坐标和所述经变换的色坐标进行比较以计算移位值的装置；以及

用于对所述原始图像数据的相应像素应用所述移位值以生成所述补偿图像数据的装置。

8.根据权利要求7所述的透明显示装置，其中，所述用于计算所述经变换的色坐标的装置在通信上连接至辅助传感器，该辅助传感器被配置为感测所述显示面板的所述第一侧的表面以在从所述显示面板的所述第一侧看时提供所述背景的所述颜色属性。

9.根据权利要求6至8中的任一项所述的透明显示装置，其中，所述用于计算所述经变换的色坐标的装置被配置为将所述原始图像数据划分为缩放、变形和偏移的变换格式中的任一种。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的透明显示装置，其中，当所述补偿图像正被显示时，所述观看者能够通过所述显示面板同时看到所显示的图像和所述背景的所述至少一部分。

11.根据权利要求1至9中的任一项所述的透明显示装置，其中，当所述补偿图像正被显示时，所述观看者不能够通过所述显示面板看到所述背景的所述至少一部分。

12.根据任何前述权利要求所述的透明显示装置，其中，所确定的所述背景的属性是颜色和光强度中的至少一个。