JP2017068228A - 透明表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】黒状態、白状態および透明状態で画像フレームを表示し、且つ透明度を調整することのできる透明表示装置を提供する。【解決手段】透明表示装置は、透明表示ユニットと、コントローラとを含む。透明表示ユニットは、表示データ信号および透明度制御信号に基づいて、画像フレームを表示する。コントローラは、表示データ信号および透明度制御信号を受信し、それぞれ表示データ信号および透明度制御信号に基づいて、第１階調および第２階調を決定し、第１および第２階調に基づいて、画像フレームを表示するよう透明表示ユニットを制御する。第１および第２階調は、それぞれ透明状態、黒状態および白状態を含む３つの表示状態のうちの２つの状態の間の間隔にあり、第１および第２階調に基づいて決定された第１および第２表示状態は、透明状態、黒状態および白状態の表示状態の全てをカバーすることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、画像処理技術に関するものであり、特に、透明表示装置（transparent display apparatus）に関するものである。

一般的に、液晶ディスプレイ（liquid crystal display, LCD）は、透過型、反射型、半透過型の３つのタイプに大別される。ディスプレイの応用が増えるにつれ、近年、透明表示パネルが発展した。透明表示パネルは、十分な透明度率（transparency rate）を有する。そのため、ユーザーは、透明表示パネルを見て、透明表示パネルの後ろにある背景を観察することができる。本来の透明表示機能に加え、透明表示パネルは、情報表示としても応用することができるため、市場で大きな注目を集めている。

現在の技術では、グレーレベル階調（gray-level gradation）に基づいて透明表示パネルに表示された画像フレームに透明効果を表示することができる。グレーレベル階調は、黒状態（例えば、グレーレベル階調の最小グレーレベル値）から白状態（例えば、グレーレベル階調の最大グレーレベル値）までの間隔にある段階のことである。現在の技術では、透明効果を表示するために、黒状態および白状態のうちの１つを透明状態に変換することによって、透明状態を含む別の階調を生成することができる。例えば、ライトボックスに適した透明表示パネルを例に挙げて説明すると、白状態を透明状態に変換して、黒状態から透明状態までの間隔で新しい階調を生成し、その新しい階調の透明部分によって透明効果を表示することができる。しかしながら、注意すべきこととして、白状態は、正確に表示されない。一方、別の種類の透明表示パネルで、黒状態を透明状態に変換して透明効果を表示する場合、黒状態は、正確に表示されない。

したがって、現在の技術では、黒状態または白状態の表示効果を犠牲にした時にしか透明効果を表示することができず、犠牲にした表示効果は、透明表示パネルの種類が決まった時に決定される。また、透明度は、グレーレベル値に直接依存するため、透明度の調整が非常に制限される。それにより、透明表示パネルの表示効果およびユーザー体験が大きな影響を受ける。

本発明は、透明表示装置を提供する。透明表示装置は、透明表示ユニットと、コントローラとを含む。透明表示ユニットは、表示データ信号および透明度制御信号に基づいて、画像フレームを表示する。コントローラは、透明表示ユニットに結合される（coupled to）。コントローラは、表示データ信号および透明度制御信号を受信し、表示データ信号に基づいて、透明状態から白状態までの間隔で画像フレームの第１階調を決定し、透明度制御信号に基づいて、黒状態から透明状態までの間隔で画像フレームの第２階調を決定し、第１階調および第２階調に基づいて、画像フレームを表示するよう透明表示ユニットを制御し、透明度制御信号の信号強度に基づいて、画像フレームの透明度を調整する。

本発明は、別の透明表示装置を提供する。透明表示装置は、透明表示ユニットと、コントローラとを含む。透明表示ユニットは、表示データ信号および透明度制御信号に基づいて、画像フレームを表示する。コントローラは、透明表示ユニットに結合される。コントローラは、表示データ信号および透明度制御信号を受信し、表示データ信号に基づいて、黒状態から白状態までの間隔で画像フレームの第１階調を決定し、透明度制御信号に基づいて、黒状態から透明状態までの間隔で画像フレームの第２階調を決定し、第１階調および第２階調に基づいて、画像フレームを表示するよう透明表示ユニットを制御し、透明度制御信号の信号強度に基づいて、画像フレームの透明度を調整する。

本発明は、別の透明表示装置を提供する。透明表示装置は、透明表示ユニットと、コントローラとを含む。透明表示ユニットは、液晶層と、偏光素子とを含み、表示データ信号および透明度制御信号に基づいて、画像フレームを表示する。コントローラは、透明表示ユニットに結合される。コントローラは、表示データ信号および透明度制御信号を受信し、表示データ信号のグレースケール部分に基づいて、液晶層における複数の液晶分子の配置方向を制御し、透明度制御信号に基づいて、偏光素子の偏光方向を制御する。

以上のように、本発明の実施形態が開示する透明表示装置は、表示データ信号および透明度制御信号を同時に使用して、第１階調および第２階調をそれぞれ決定し、第１階調および第２階調に基づいて、画像フレームを表示するよう透明表示ユニットを制御することができる。そのため、透明度を効果的に調整することができ、且つ画像フレームを透明状態、黒状態および白状態で効果的に表示することができるため、優れた表示効果とユーザー体験を達成することができる。

本発明の上記および他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。

本発明の１つの実施形態に係る透明表示装置を示すブロック図である。 本発明の１つの実施形態に係る透明表示装置を示す概略図である。 図２の実施形態に係る表示状態を示す概略図である。 図２の実施形態に係る表示状態を示す概略図である。 図２の実施形態に係る表示状態を示す概略図である。 図２の実施形態に係る表示状態を示す概略図である。 図２の実施形態の例を示したものである。 従来の透明表示装置の例を示したものである。 図２の実施形態の別の例を示したものである。 従来の透明表示装置の別の例を示したものである。 図２の実施形態の別の例を示したものである。 図２の実施形態の別の例を示したものである。 本発明の１つの実施形態に係る透明表示装置を示す別の概略図である。 図８の実施形態に係る画素構成を示す概略図である。 本発明の１つの実施形態に係る表示状態を示す概略図である。 本発明の１つの実施形態に係る表示状態を示す概略図である。 本発明の１つの実施形態に係る表示状態を示す概略図である。 本発明の１つの実施形態に係る透明表示装置に適したデュアル信号を使用する制御方法を示すフローチャートである。

本発明の実施形態は、それぞれデュアル信号（dual signal）（例えば、表示データ信号と透明度制御信号）を用いて画像フレームを表示することのできる透明表示装置を提供する。上述した透明度制御信号は、画像フレームの透明度およびそれに対応する制御領域を効果的に決定するために使用される。本発明の実施形態は、表示データ信号に基づいて、３つの表示状態（例えば、透明状態、黒状態および白状態）のうちの２つの状態の間の間隔で第１階調を決定し、透明度制御信号に基づいて、３つの表示状態のうちの別の２つの状態の間の間隔で第２階調を決定することにより、第１階調および第２階調に基づいて、透明状態、黒状態および白状態の全ての状態で画像フレームを効果的に表示することができる。そのため、透明表示装置の表示効果を向上させ、優れたユーザー体験を達成することができる。

図１は、本発明の１つの実施形態に係る透明表示装置を示すブロック図である。図１を参照すると、透明表示装置１００は、透明表示ユニット１１０と、コントローラ１２０とを含む。以下、その機能性について説明する。

透明表示ユニット１１０は、透明度により特徴付けられ、例えば、液晶表示（ＬＣＤ）パネル、有機発光ダイオード（organic light emitting diode, OLED）表示パネルまたはその組み合わせ等であってもよい。透明表示ユニット１１０は、表示データ信号ＤＳおよび透明度制御信号ＴＳに基づいて、画像フレームを表示することができる。注意すべきこととして、表示データ信号ＤＳは、画像フレームの色情報（例えば、ＲＧＢ情報）を含むことができ、透明度制御信号ＴＳは、画像フレームの透明度情報、例えば、透明度の信号強度や、画像フレームの透明度を調整するよう透明度制御信号ＴＳが制御する領域等を含むことができる。

コントローラ１２０は、透明表示ユニット１１０に結合される。コントローラ１２０は、画像処理プロセッサであってもよく、表示データ信号ＤＳおよび透明度制御信号ＴＳをそれぞれ受信および処理し、表示データ信号ＤＳおよび透明度制御信号ＴＳに基づいて、画像フレームを表示するよう透明表示ユニット１１０を制御することができる。例えば、コントローラ１２０は、処理した表示データ信号ＤＳおよび透明度制御信号ＴＳを表示ドライバに転送することができるため、表示ドライバは、処理した表示データ信号ＤＳおよび透明度制御信号ＴＳに基づいて、画像フレームを表示するよう透明表示ユニット１１０を駆動することができる。別の実施形態において、コントローラ１２０は、画像処理プロセッサと表示ドライバの組み合わせであってもよいが、本発明はこれに限定されない。

詳しく説明すると、コントローラ１２０は、表示データ信号ＤＳおよび透明度制御信号ＴＳに基づいて、それぞれ２つの階調（例えば、第１階調および第２階調）で画像フレームを表示するよう透明表示ユニット１１０を制御することができる。特に、２つの階調は、それぞれ透明状態、黒状態および白状態のうちの２つの状態の間の間隔で決定されるため、２つの階調は、透明状態、黒状態および白状態の全ての表示効果をカバーすることができる。そのため、コントローラ１２０は、透明状態、黒状態および白状態のそれぞれの状態で画像フレームを表示できるよう透明表示ユニット１１０を制御することができる。２つの階調を決定する時の詳細については、後で説明する。つまり、コントローラ１２０は、黒状態または白状態の表示効果を犠牲にしなくても、透明状態、黒状態および白状態で画像フレームを表示するよう透明表示ユニット１１０を制御することができる。

注意すべきこととして、本実施形態において、コントローラ１２０は、透明度制御信号ＴＳの信号強度に基づいて、画像フレームの透明度を調整することができる。つまり、第２階調は、少なくとも透明状態に基づいて決定される。

言及すべきこととして、本発明の実施形態において、透明状態は、透明度の最大値を指し（例えば、透明表示ユニット１１０が完全に透明（例えば、光透過率が１００％または透明度率１００％）で、透明表示ユニット１１０の後ろの背景が前側ではっきり見える）、黒状態は、最小グレーレベル値を指し、白状態は、最大グレーレベル値を指す。黒状態と白状態は、不透明である。

図１および図２を参照すると、図２は、本発明の１つの実施形態に係る透明表示装置を示す概略図である。以下、二重の透明表示パネルの構成について説明する。

本実施形態において、コントローラ１２０は、表示データ信号ＤＳに基づいて、透明状態から白状態までの間隔で画像フレームの第１階調を決定し、透明度制御信号ＴＳに基づいて、黒状態から透明状態までの間隔で画像フレームの第２階調を決定することができる。そして、コントローラ１２０は、第１階調および第２階調に基づいて、画像フレームを表示するよう透明表示ユニット１１０を制御し、透明度制御信号ＴＳの信号強度に基づいて、画像フレームの透明度を調整することができる。

具体的に説明すると、透明表示ユニット１１０は、複数の画素を含むことができ、画素は、表示データ信号ＤＳにより制御される第１画素群と、透明度制御信号ＴＳにより制御される第２画素群とに分けられる。また、透明表示ユニット１１０は、第１透明表示パネル２１２と、第２透明表示パネル２１４とを含むことができる。第１透明表示パネル２１２は、第１画素群により構成され、第２透明表示パネル２１４は、第２画素群により構成される。第２透明表示パネル２１４は、第１透明表示パネル２１２と平行に配置される。

図２に示すように、第１透明表示パネル２１２と第２透明表示パネル２１４は、完全に重複することができる。ユーザーは、透明表示装置１００の前側Ｓ１に位置し、透明表示ユニット１１０に表示された画像フレームを見ることができる。また、透明表示装置１００は、透明度率が高いため、ユーザーは、透明表示装置１００の後側Ｓ２にある背景をみることができる。

詳しく説明すると、コントローラ１２０は、表示データ信号ＤＳのグレーレベル部分に基づいて、第１階調を決定し、第１階調に基づいて、透明状態から白状態までの間隔により決定された第１表示状態で動作するよう第１画素群のうちの少なくとも１つの第１画素（第１透明表示パネル２１２に構成される）を制御することができる。また、コントローラ１２０は、透明度制御信号ＴＳの信号強度に基づいて、第２階調を決定し、第２階調に基づいて、黒状態から透明状態までの間隔により決定された第２表示状態で動作するよう第２画素群のうちの少なくとも１つの第２画素（第２透明表示パネル２１４に構成される）を制御することができる。

さらに具体的に説明すると、１つの実施形態において、第１表示状態は、透明状態および白状態のうちの１つであり、第２表示状態は、黒状態および透明状態のうちの１つであり、コントローラ１２０は、第１表示状態および第２表示状態に基づいて、透明状態、白状態および黒状態のうちの１つの状態で画像フレームを表示するよう制御することができる。少なくとも１つの第１画素は、少なくとも１つの第２画素と重複（overlap）する。

このように、第１画素および第２画素が互いに重複する観点から見ると、表示データ信号ＤＳのグレーレベル部分を０（例えば、透明状態に対応するグレーレベル値）から１（例えば、白状態に対応するグレーレベル値）までの間隔で表示する場合、コントローラ１２０は、第１階調を表示データ信号ＤＳのグレーレベル値に比例するよう（例えば、グレーレベル値と同じになるよう）設定することができる。コントローラ１２０は、第１階調を透明状態と白状態を結合する第１結合比として使用することにより、第１画素が動作する第１表示状態を決定することができる。同様に、透明度制御信号ＴＳの信号強度を０（例えば、黒状態に対応する強度値）から１（例えば、透明状態に対応する強度値）までの間隔で表示する場合、コントローラ１２０は、第２階調を透明度制御信号ＴＳの信号強度に比例するよう（例えば、透明度制御信号ＴＳの信号強度と同じになるよう）設定し、第２階調を黒状態と透明状態を結合する第２結合比として使用することにより、第２画素が動作する第２表示状態を決定することができる。

そして、第１画素により表示される第１表示状態と第２画素により表示される第２表示状態を重ね合わせる（superposition）ことにより、透明状態、黒状態および白状態の全ての状態で画像フレームを表示することができる。

特に、第１表示状態が透明状態および白状態のうちの１つ（すなわち、表示データ信号ＤＳのグレーレベル値がそれぞれ０および１）であり、且つ第２表示状態が黒状態および透明状態のうちの１つ（すなわち、透明度制御信号ＴＳの強度値がそれぞれ０および１）である時、コントローラ１２０は、第１表示状態および第２表示状態に基づいて、透明状態、黒状態および白状態のうちの１つの状態で画像フレームを表示するよう制御することができる。図２の実施形態に係る表示データ信号ＤＳおよび透明度制御信号ＴＳに基づいて第１表示状態と第２表示状態を重ね合わせた結果は、下記の表１に示した通りである。

図３Ａ〜図３Ｄを参照すると、図３Ａ〜図３Ｄは、それぞれ図２の実施形態に係る表示状態を示す概略図である。図３Ａ〜図３Ｄの実施形態において、透明表示装置１００は、背景３００の前に配置される。図３Ａに示すように、画像フレーム３１２は、表１に記載した黒状態で表示されるため、画像フレーム３１２は、黒色であり、画像フレーム３１２の後ろにある背景３００を見ることはできない。図３Ｂに示すように、画像フレーム３１４は、表１に記載した透明状態で表示されるため、画像フレーム３１４の後ろにある背景３００を見ることができる。図３Ｃに示すように、画像フレーム３１６は、表１に記載した白状態で表示されるため、画像フレーム３１６は、白色であり、画像フレーム３１６の後ろにある背景３００を見ることはできない。図３Ｄに示すように、画像フレーム３１８は、表１に記載した白状態と透明状態の組み合わせで表示されるため、画像フレーム３１８は、白色であり、画像フレーム３１８の後ろにある背景３００を見ることができる。

図４Ａを参照すると、図４Ａは、図２の実施形態の例を示したものである。この例では、黒背景４０４を有する黒オブジェクト４０２を含む原画像フレーム４００は、透明表示ユニット１１０において透明背景４１６を有する黒オブジェクト４１４を含む画像フレーム４１２として表示される見込みである。黒オブジェクト４０２に対応する透明度制御信号ＴＳの信号強度は、０であってもよく、黒背景４０４に対応する透明度制御信号ＴＳの信号強度は、１であってもよい。また、黒オブジェクト４０２および黒背景４０４に対応する表示データ信号ＤＳのグレーレベル値は、いずれも０であってもよい。したがって、表示データ信号ＤＳを用いて第１透明表示パネル２１２（特に、第１画素群のうちの少なくとも１つの第１画素）を制御し、且つ透明度制御信号ＴＳを用いて第２透明表示パネル２１４（特に、第２画素群のうちの少なくとも１つの第２画素）を制御することによって、画像フレーム４１２の黒オブジェクト４１４を黒状態で表示し、画像フレーム４１２の透明背景４１６を透明状態で表示することができる。

注意すべきこととして、従来の透明表示装置は、最小グレーレベル値（すなわち、黒状態）を用いて透明状態を表示するため、黒オブジェクト４０２および黒背景４０４がいずれも透明状態（従来の透明表示装置の例を示した図４Ｂに示す）で表示され、黒オブジェクト４０２は、認識されない。そのため、従来の透明表示装置は、表示効果が下がる。

いくつかの実施形態において、コントローラ１２０は、表示データ信号ＤＳを適応的に調整することにより、透明度制御信号ＴＳに基づく透明状態の表示効果を向上させることができる。別の観点から見ると、透明度制御信号ＴＳの重みは、表示データ信号ＤＳの重みよりも大きくてもよい。

図５Ａを参照すると、図５Ａは、図２の実施形態の別の例を示したものである。この例では、白背景５０４を有する白オブジェクト５０２を含む原画像フレーム５００は、透明表示ユニット１１０において透明背景５１６を有する白オブジェクト５１４を含む画像フレーム５１２として表示される見込みである。白オブジェクト５０２に対応する透明度制御信号ＴＳの信号強度は、０であってもよく、白背景５０４に対応する透明度制御信号ＴＳの信号強度は、１であってもよい。また、白オブジェクト５０２に対応する表示データ信号ＤＳのグレーレベル値は、１であってもよい。言及すべきこととして、透明度制御信号ＴＳは、最大の透明度（すなわち、信号強度が１）で表示されるよう白背景５０４を調整するため、白背景５０４に対応する表示データ信号ＤＳのグレーレベル値は、０に調整される。したがって、表示データ信号ＤＳを用いて第１透明表示パネル２１２（特に、第１画素群のうちの少なくとも１つの第１画素）を制御し、且つ透明度制御信号ＴＳを用いて第２透明表示パネル２１４（特に、第２画素群のうちの少なくとも１つの第２画素）を制御することによって、画像フレーム５１２の白オブジェクト５１４を白状態で表示し、画像フレーム５１２の透明背景５１６を透明状態で表示することができる。

注意すべきこととして、従来の透明表示装置は、最大グレーレベル値（すなわち、白状態）を用いて白状態を表示するため、白オブジェクト５０２および白背景５０４がいずれも白状態（従来の透明表示装置の別の例を示した図５Ｂに示す）で表示され、白オブジェクト５０２は、白背景５０４に関して認識されない。そのため、従来の透明表示装置は、表示効果が下がる。

上述した透明度制御信号ＴＳの信号強度の最大値または最小値は、説明するための単なる例である。以下の実施形態において、コントローラ１２０は、透明度制御信号ＴＳの信号強度の異なる値に応じて、画像フレームの透明度およびそれに対応する制御領域を適応的に調整することができる。

図６を参照すると、図６は、図２の実施形態の別の例を示したものである。図６の実施形態は、図５Ａの実施形態に類似しているため、類似部分については説明を省略する。図６の実施形態において、白オブジェクト５０２に対応する透明度制御信号ＴＳの信号強度は、０．５であるため、画像フレーム６１２の白オブジェクト６１４は、白状態と透明状態の組み合わせで表示される。画像フレーム６１２の透明背景６１６については、図５Ａの実施形態で説明した画像フレーム５１２の透明背景５１６と同様に、透明状態で表示される。

さらに、透明度制御信号ＴＳは、画像フレームにおける特定領域の透明度を調整するために使用される。具体的に説明すると、１つの実施形態において、コントローラ１２０は、画像フレームにおける透明度制御信号ＴＳの制御領域を検出し、透明度制御信号ＴＳの信号強度に基づいて、制御領域内の透明度を調整することができる。

図７を参照すると、図７は、図２の実施形態の別の例を示したものである。図７の実施形態は、図５Ａの実施形態に類似しているため、類似部分については説明を省略する。図７の実施形態において、透明度制御信号ＴＳは、制御領域７１０の情報を含むため、コントローラ１２０は、制御領域７１０に対応する透明度制御信号ＴＳの信号強度が０．５である（図５Ａと同様に、白オブジェクト５０２に対応する透明度制御信号ＴＳの信号強度が０である）ことを得ることができる。そのため、画像フレーム７１２は、透明状態と黒状態の組み合わせにより決定された透明度で表示される制御領域７１０を含むことができる。

以上のように、本発明が開示する実施形態は、透明度制御信号ＴＳおよび表示データ信号ＤＳを用いて第１および第２階調を決定するため、第１および第２階調に基づいて、画像フレームを同時に制御および表示することができる。透明度および対応する制御領域は、透明度制御信号ＴＳにより決定される。特に、透明度制御信号ＴＳおよび表示データ信号ＤＳにより制御される二重の透明表示パネルを含む透明表示ユニット１１０の構成を提供することができる。その結果、透明表示ユニット１１０は、透明状態、黒状態および白状態で画像フレームを表示するよう効果的に制御することができるため、黒状態または白状態の表示効果を犠牲にしなくても、優れた表示効果を提供することができる。

図１および図８を参照すると、図８は、本発明の１つの実施形態に係る透明表示装置を示す別の概略図である。以下、２種類の画素を含む透明表示ユニット１１０の構成について説明する。

本実施形態において、コントローラ１２０は、表示データ信号ＤＳに基づいて、黒状態から白状態までの間隔で画像フレームの第１階調を決定し、透明度制御信号ＴＳに基づいて、黒状態から透明状態までの間隔で画像フレームの第２階調を決定することができる。そして、コントローラ１２０は、第１階調および第２階調に基づいて、画像フレームの透明度を表示するよう透明表示ユニット１１０を制御し、透明制御信号ＴＳの信号強度に基づいて、画像フレームの透明度を調整することができる。

具体的に説明すると、透明表示ユニット１１０は、複数の画素を含むことができ、画素は、画表示データ信号ＤＳにより制御される第１画素群と、透明度制御信号ＴＳにより制御される第２画素群とに分けられる。また、透明表示ユニット１１０は、第３透明表示パネル８１２と、シェルター層８１４とを含むことができる。第３透明表示パネル８１２は、第１画素群および第２画素群で共同配置され、第２画素群の各画素は、第１画素群のうちの少なくとも１つの画素と隣接して配置される。また、シェルター層８１４は、第３透明表示パネル８１２と平行に配置され、第１画素群の各画素を保護するために使用される。そのため、第１画素群の各画素は、黒状態を表示することができる。図２の実施形態と同様に、ユーザーは、前側Ｓ１に位置し、透明表示装置１００の後側Ｓ２の背景を見ることができる。

そして、図９を参照すると、図９は、図８の実施形態に係る画素構成を示す概略図であり、第３透明表示パネル８１２およびシェルター層８１４の詳細な構成を例示的に示したものである。本実施形態において、第３透明表示パネル８１２は、複数の画素Ｔ、Ｒ、ＧおよびＢを含むことができる。第１画素群は、色を表示するための複数のカラーサブ画素（すなわち、画素Ｒ、ＧおよびＢであり、それぞれ赤色画素、緑色画素および青色画素を示す）を含むことができ、第２画素群は、画像フレームの透明度を制御するための複数の透明サブ画素（すなわち、画素Ｔ）を含むことができる。さらに、画素ユニット９００は、第１画素群の画素Ｒ、画素Ｇおよび画素Ｂと第２画素群の画素Ｔを含む第３透明表示パネル８１２に繰り返し配置され、画素ユニット９００の画素Ｒ、ＧおよびＢは、Ｌ字型に配置される。一方、シェルター層８１４は、シェルター層（sheltering region）ＳＲと、非シェルター層（non-sheltering region）ＮＳＲとを含むことができる。シェルター層ＳＲは、画素Ｒ、ＧおよびＢと重複し、非シェルター層ＮＳＲは、画素Ｔと重複することができる。

したがって、コントローラ１２０は、画表示データ信号ＤＳのグレーレベル部分に基づいて、第１階調を決定し、第１階調に基づいて、黒状態から白状態までの間隔により決定された第１表示状態で動作するよう第１画素群のうちの少なくとも１つの第１画素（すなわち、少なくとも１つのカラーサブ画素）を制御することができる。また、コントローラ１２０は、透明度制御信号ＴＳの信号強度に基づいて、第２階調を決定し、第２階調に基づいて、黒状態から透明状態までの間隔により決定された第２表示状態で動作するよう第２画素群のうちの少なくとも１つの第２画素（すなわち、少なくとも１つの透明サブ画素）を制御することができる。

さらに詳しく説明すると、１つの実施形態において、第１表示状態は、黒状態および白状態のうちの１つであってもよく、第２表示状態は、黒状態および透明状態のうちの１つであってもよく、コントローラ１２０は、第１表示状態および第２表示状態に基づいて、透明状態、黒状態および白状態のうちの１つの状態で画像フレームを表示するよう制御することができる。少なくとも１つの第１画素は、少なくとも１つの第２画素に隣接して配置される。

そのため、画素ユニット（例えば、画素Ｒ、Ｇ、Ｂ（すなわち、３つの第１画素）および画素Ｔ（すなわち、第２画素）を含む画素ユニット９００）の観点から見ると、画表示データ信号ＤＳのグレーレベル部分を０（例えば、黒状態に対応するグレーレベル値）から１（例えば、白状態に対応するグレーレベル値）までの間隔で表示する場合、コントローラ１２０は、第１階調を表示データ信号ＤＳのグレーレベル値に比例するよう（例えば、グレーレベル値と同じになるよう）設定することができる。コントローラ１２０は、第１階調を黒状態と白状態を結合する第１結合比として使用することにより、第１画素（すなわち、各画素Ｒ、Ｇ、Ｂ）が動作する第１表示状態を決定することができる。同様に、透明度制御信号ＴＳの信号強度を０（例えば、黒状態に対応する強度値）から１（例えば、透明状態に対応する強度値）までの間隔で表示する場合、コントローラ１２０は、第２階調を透明度制御信号ＴＳの信号強度に比例するよう設定し、第２階調を黒状態と透明状態を結合する第２結合比として使用することにより、第２画素（すなわち画素Ｔ）が動作する第２表示状態を決定することができる。

そして、第１画素（例えば、画素ユニット９００の画素Ｒ、Ｇ、Ｂ）で表示される第１表示状態と第２画素（例えば、画素ユニット９００の画素Ｔ）により表示される第２表示状態を重ね合わせることにより、透明状態、黒状態および白状態の全ての状態で画像フレームを表示することができる。

特に、第１表示状態が黒状態および白状態のうちの１つ（すなわち、表示データ信号ＤＳのグレーレベル値がそれぞれ０および１）であり、且つ第２表示状態が黒状態および透明状態のうちの１つ（すなわち、透明度制御信号ＴＳの強度値がそれぞれ０および１）である時、コントローラ１２０は、第１表示状態および第２表示状態に基づいて、透明状態、黒状態および白状態のうちの１つの状態で画像フレームを表示するよう制御することができる。図８および図９の実施形態に係る表示データ信号ＤＳおよび透明度制御信号ＴＳに基づいて第１表示状態と第２表示状態を重ね合わせた結果は、下記の表２に示した通りである。

注意すべきこととして、図８および図９において開示した透明表示ユニット１１０の構成に基づくと、画素Ｒ、ＧおよびＢは、第３透明表示パネル８１２の表示領域とみなされ、画素Ｔは、第３透明表示パネル８１２の透明領域とみなされる。また、画素Ｒ、Ｇ、ＢおよびＴは、エレクトロウェッティング表示画素（electrowetting display pixel）であってもよい。しかしながら、本発明はこれに限定されない。

また、上述した実施形態（例えば、図７の実施形態）と同様に、本実施形態の透明度制御信号ＴＳも、透明度および対応する制御領域を決定するために使用されるため、ここでは説明を省略する。

言及すべきこととして、図９の実施形態で開示した画素配置は、単なる例である。別の実施形態において、画素ユニットの画素Ｒ、Ｇ、ＢおよびＴは、水平方向または垂直方向に沿ってストライプ状に隣接して配置されてもよく、設計の要求に応じて適応的に調整することができるため、本発明はこれに限定されない。

以下の実施形態において、光偏光を調整するための透明表示ユニット１１０の別の構成について説明する。

具体的に説明すると、透明表示ユニット１１０は、液晶層と、偏光素子とを含む。コントローラ１２０は、表示データ信号ＤＳのグレースケール部分に基づいて、液晶層における複数の液晶分子の配置方向を制御し、透明度制御信号ＴＳに基づいて、偏光素子の偏光方向を制御することができる。つまり、コントローラ１２０は、表示データ信号ＤＳおよび透明度制御信号ＴＳを同時に使用して、透明表示ユニット１１０の光偏光を制御することにより、透明状態、黒状態および白状態で画像フレームを表示できるよう透明表示ユニット１１０を制御することができる。

図１０Ａ〜図１０Ｃを参照すると、図１０Ａ〜図１０Ｃは、それぞれ本発明の１つの実施形態に係る表示状態を示す概略図である。図１０Ａ〜図１０Ｃの実施形態において、透明表示ユニット１１０は、液晶層１０１２と、偏光素子とを含むことができ、偏光素子は、第１偏光ユニット１０１４Ｕと、第２偏光ユニット１０１４Ｄとを含むことができる。コントローラ１２０は、透明度制御信号ＴＳの信号強度に基づいて、第１偏光ユニット１０１４Ｕの第１偏光軸と第２偏光ユニット１０１４Ｄの第２偏光軸の間の角度を制御し、角度に基づいて、偏光方向を決定することができる。また、コントローラ１２０は、表示データ信号ＤＳのグレースケール部分に基づいて、電場を制御し、電場に基づいて、液晶層１０１２における液晶分子の配置方向を決定することができる。

さらに詳しく説明すると、コントローラ１２０は、液晶分子の配置方向に基づいて、透明状態から白状態の間隔で画像フレームの第１階調を決定し、偏光素子の偏光方向に基づいて、黒状態から透明状態の間隔で画像フレームの第２階調を決定することができる。そして、コントローラ１２０は、第１階調および第２階調に基づいて、画像フレームを表示するよう透明表示ユニット１１０を制御することができる。

特に、コントローラ１２０は、第１偏光ユニット１０１４Ｕの第１偏光軸および第２偏光ユニット１０１４Ｄの第２偏光軸を互いに直交または平行するよう制御することによって、第１表示状態が黒状態であるか透明状態であるかを決定し、液晶分子の配置方向を起立または散乱するよう制御することによって、第２表示状態が透明状態であるか白状態であるかを決定することができる。そして、コントローラ１２０は、第１表示状態および第２表示状態に基づいて、透明状態、白状態および黒状態のうちの１つの状態で画像フレームを表示するよう制御することができる。

例えば、コントローラ１２０は、表示データ信号ＤＳを用いてスイッチＳＷのオンオフを制御することができる。表示データ信号ＤＳのグレーレベル部分が０（例えば、透明状態に対応するグレーレベル値）である時、スイッチＳＷがオンになり、電圧Ｖが提供されて電場を生成するため、液晶分子は、垂直に起立するよう制御される。また、表示データ信号ＤＳのグレーレベル部分が１（例えば、白状態に対応するグレーレベル値）である時、スイッチＳＷがオフになり、電圧Ｖが提供されないため、液晶分子は、散乱するよう制御される。

さらに、透明度制御信号ＴＳの信号強度が０（例えば、黒状態に対応する強度値）である時、第１偏光ユニット１０１４Ｕおよび第２偏光ユニット１０１４Ｄは、互いに垂直に配置されるため、透明表示ユニット１１０を貫通する光を遮断することができる。透明度制御信号ＴＳの信号強度が１（例えば、透明状態に対応する強度値）である時、第１偏光ユニット１０１４Ｕおよび第２偏光ユニット１０１４Ｄは、平行に配置されるため、透明表示ユニット１１０に光を貫通させることができる。

つまり、本実施形態において、表示データ信号ＤＳは、第１表示状態が透明状態および白状態のうちの１つであるかどうかを決定するために使用される。また、透明度制御信号ＴＳは、第２表示状態が黒状態および透明状態のうちの１つであるかどうかを決定するために使用される。さらに、液晶層１０１２により表示される第２表示状態と第１偏光ユニット１０１４Ｕおよび第２偏光ユニット１０１４Ｄにより表示される第２表示状態を重ね合わせることによって、画像フレームを透明状態、黒状態および白状態の全ての状態で正確に表示することができる。

以上のように、図１０Ａ〜図１０Ｃの実施形態に係る表示データ信号ＤＳおよび透明度制御信号ＴＳに基づいて第１表示状態と第２表示状態を重ね合わせた結果は、下記の表３に示した通りである。図１０Ａ〜図１０Ｃは、それぞれ黒状態、透明状態および白状態を示したものである。

また、上述した実施形態（例えば、図７の実施形態）と同様に、本実施形態の透明度制御信号ＴＳも、透明度および対応する制御領域を決定するために使用され、コントローラ１２０も、表示データ信号ＤＳを適応的に調整することができ、透明度制御信号ＴＳに基づいて、透明状態の表示効果を向上させることができる。したがって、上述した実施形態と類似するため、ここでは説明を省略する。

注意すべきこととして、上述した実施形態において、透明度制御信号ＴＳの信号強度の値および表示データ信号ＤＳのグレーレベル部分の値は、単なる例である。別の実施形態において、透明度制御信号ＴＳおよび表示データ信号ＤＳは、例えば、０〜２５５（すなわち、８ビットで表される）の範囲内で変化してもよく、または別の値であってもよい。本発明は、これに限定されない。

別の観点から見ると、本発明の実施形態は、透明表示装置に適したデュアル信号を使用する制御方法を提供することができる。図１１を参照すると、ステップＳ１１１０において、コントローラは、表示データ信号および透明度制御信号を受信する。ステップＳ１１２０において、コントローラは、表示データ信号に基づいて、画像フレームの第１階調を決定し、透明度制御信号に基づいて、画像フレームの第２階調を決定する。注意すべきこととして、第１階調および第２階調は、それぞれ透明状態、黒状態および白状態のうちの２つの状態により決定される間隔内にあるため、第１階調および第２階調は、透明状態、黒状態および白状態の表示効果を全てカバーすることができる。ステップＳ１１３０において、コントローラは、第１階調および第２階調に基づいて、画像フレームを表示するよう透明表示ユニットを制御する。注意すべきこととして、透明表示ユニットの異なる構成に応じて、ステップＳ１１２０の詳細を適応的に調整することができ、その詳細については、上述した実施形態を参照することができる。

以上のように、本発明の実施形態が開示する透明表示装置は、表示データ信号および透明度制御信号を含むデュアル信号を同時に使用して、第１階調および第２階調を決定することができる。第１階調および第２階調に基づいて、２つの表示状態をそれぞれ決定することができるため、２つの表示状態を重ね合わせることによって、透明状態、黒状態および白状態の表示効果を全てカバーすることができる。また、透明度制御信号によって、透明度および対応する制御領域を効果的に制御することができる。さらに、デュアル信号を適用して透明表示ユニットの適切な設計、例えば、二重の透明表示パネルの構成、２種類の画素の構成、および光偏光を調整する構成等を制御することができる。そのため、透明状態、黒状態および白状態のそれぞれの状態で画像フレームを表示することができるため、優れた表示効果とユーザー体験を達成することができる。

以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。

本発明は、黒状態、白状態および透明状態で同時に画像フレームを表示することができ、且つ画像フレームの一部または全ての透明度を適応的に調整することのできる透明表示装置に関するものである。それにより、透明表示装置の表示効果およびユーザー体験を向上させることができる。

１００ 透明表示装置
１１０ 透明表示ユニット
１２０ コントローラ
２１２ 第１透明表示パネル
２１４ 第２透明表示パネル
３００、４０４、４１６、５０４、５１６、６１６ 背景
３１２、３１４、３１６、３１８、４００、４１２、５００、５１２、６１２、７１２ 画像フレーム
４０２、４１４、５０２、５１４、６１４ オブジェクト
７１０ 制御領域
８１２ 第３透明表示パネル
８１４ シェルター層
９００ 画素ユニット
１０１２ 液晶層
１０１４Ｕ 第１偏光ユニット
１０１４Ｄ 第２偏光ユニット
ＤＳ 表示データ信号
ＴＳ 透明度制御信号
ＮＳＲ 非シェルター領域
ＳＲ シェルター領域
ＳＷ スイッチ
Ｓ１ 前側
Ｓ２ 後側
Ｓ１１１０〜Ｓ１１３０ ステップ

Claims (18)

1. 表示データ信号および透明度制御信号に基づいて、画像フレームを表示する透明表示ユニットと、
   前記透明表示ユニットに結合されるとともに、前記表示データ信号および前記透明度制御信号を受信し、前記表示データ信号に基づいて、透明状態から白状態までの間隔で前記画像フレームの第１階調を決定し、前記透明度制御信号に基づいて、黒状態から前記透明状態までの間隔で前記画像フレームの第２階調を決定し、前記第１階調および前記第２階調に基づいて、前記画像フレームを表示するよう前記透明表示ユニットを制御し、前記透明度制御信号の信号強度に基づいて、前記画像フレームの透明度を調整するコントローラと、
   を含む透明表示装置。
2. 前記コントローラが、前記画像フレームにおける前記透明度制御信号の制御領域を検出し、前記透明度制御信号の前記信号強度に基づいて、前記制御領域内の透明度を調整する請求項１に記載の透明表示装置。
3. 前記透明表示ユニットが、複数の画素を含み、前記複数の画素が、前記表示データ信号により制御される第１画素群と、前記透明度制御信号により制御される第２画素群とに分けられた請求項１に記載の透明表示装置。
4. 前記透明表示ユニットが、さらに、
   前記第１画素群により構成された第１透明表示パネルと、
   前記第１透明表示パネルと平行に配置され、前記第２画素群により構成された第２透明表示パネルと、
   を含む請求項３に記載の透明表示装置。
5. 前記コントローラが、前記表示データ信号のグレーレベル部分に基づいて、前記第１階調を決定し、前記第１階調に基づいて、前記透明状態から前記白状態までの前記間隔により決定された第１表示状態で動作するよう前記第１画素群のうちの少なくとも１つの第１画素を制御し、前記透明度制御信号の前記信号強度に基づいて、前記第２階調を決定し、前記第２階調に基づいて、前記黒状態から前記透明状態までの前記間隔により決定された第２表示状態で動作するよう前記第２画素群のうちの少なくとも１つの第２画素を制御する請求項４に記載の透明表示装置。
6. 前記第１表示状態が、前記透明状態および前記白状態のうちの１つであり、前記第２表示状態が、前記黒状態および前記透明状態のうちの１つであり、前記コントローラが、前記第１表示状態および前記第２表示状態に基づいて、前記透明状態、前記白状態および前記黒状態のうちの１つの状態で前記画像フレームを表示するよう制御し、前記少なくとも１つの第１画素が、前記少なくとも１つの第２画素と重複する請求項５に記載の透明表示装置。
7. 表示データ信号および透明度制御信号に基づいて、画像フレームを表示する透明表示ユニットと、
   前記透明表示ユニットに結合されるとともに、前記表示データ信号および前記透明度制御信号を受信し、前記表示データ信号に基づいて、黒状態から白状態までの間隔で前記画像フレームの第１階調を決定し、前記透明度制御信号に基づいて、前記黒状態から透明状態までの間隔で前記画像フレームの第２階調を決定し、前記第１階調および前記第２階調に基づいて、前記画像フレームを表示するよう前記透明表示ユニットを制御し、前記透明度制御信号の信号強度に基づいて、前記画像フレームの透明度を調整するコントローラと、
   を含む透明表示装置。
8. 前記コントローラが、前記画像フレームにおける前記透明度制御信号の制御領域を検出し、前記透明度制御信号の前記信号強度に基づいて、前記制御領域内の透明度を調整する請求項７に記載の透明表示装置。
9. 前記透明表示ユニットが、複数の画素を含み、前記複数の画素が、前記表示データ信号により制御される第１画素群と、前記透明度制御信号により制御される第２画素群とに分けられた請求項７に記載の透明表示装置。
10. 前記透明表示ユニットが、さらに、
    前記第１画素群および前記第２画素群で共同配置され、前記第２画素群の各画素が、前記第１画素群のうちの少なくとも１つの画素と隣接して配置された第３透明表示パネルと、
    前記第３透明表示パネルと平行に配置され、前記第１画素群の各画素を保護するシェルター層と、
    を含む請求項９に記載の透明表示装置。
11. 前記コントローラが、前記表示データ信号のグレーレベル部分に基づいて、前記第１階調を決定し、前記第１階調に基づいて、前記黒状態から前記白状態までの前記間隔により決定された第１表示状態で動作するよう前記第１画素群のうちの少なくとも１つの第１画素を制御し、前記透明度制御信号の前記信号強度に基づいて、前記第２階調を決定し、前記第２階調に基づいて、前記黒状態から前記透明状態までの前記間隔により決定された第２表示状態で動作するよう前記第２画素群のうちの少なくとも１つの第２画素を制御する請求項１０に記載の透明表示装置。
12. 前記第１表示状態が、前記黒状態および前記白状態のうちの１つであり、前記第２表示状態が、前記黒状態および前記透明状態のうちの１つであり、前記コントローラが、前記第１表示状態および前記第２表示状態に基づいて、前記透明状態、前記白状態および前記黒状態のうちの１つの状態で前記画像フレームを表示するよう制御し、前記少なくとも１つの第１画素が、前記少なくとも１つの第２画素に隣接して配置された請求項１１に記載の透明表示装置。
13. 前記第１画素群が、複数のカラーサブ画素を含み、前記第２画素群が、前記画像フレームの前記透明度を制御するための複数の透明サブ画素を含む請求項９に記載の透明表示装置。
14. 液晶層および偏光素子を含み、表示データ信号および透明度制御信号に基づいて、画像フレームを表示する透明表示ユニットと、
    前記透明表示ユニットに結合されるとともに、前記表示データ信号および前記透明度制御信号を受信し、前記表示データ信号のグレースケール部分に基づいて、前記液晶層における複数の液晶分子の配置方向を制御し、前記透明度制御信号に基づいて、前記偏光素子の偏光方向を制御するコントローラと、
    を含む透明表示装置。
15. 前記偏光素子が、第１偏光ユニットおよび第２偏光ユニットを含み、前記コントローラが、前記透明度制御信号の信号強度に基づいて、前記第１偏光ユニットの第１偏光軸と前記第２偏光ユニットの第２偏光軸の間の角度を制御し、前記角度に基づいて、前記偏光素子の前記偏光方向を決定し、前記表示データ信号の前記グレースケール部分に基づいて、電場を制御し、前記電場に基づいて、前記液晶分子の前記配置方向を決定する請求項１４に記載の透明表示装置。
16. 前記コントローラが、前記液晶分子の前記配置方向に基づいて、透明状態から白状態の間隔で前記画像フレームの第１階調を決定し、前記偏光素子の前記偏光方向に基づいて、黒状態から前記透明状態の間隔で前記画像フレームの第２階調を決定し、前記第１階調および前記第２階調に基づいて、前記画像フレームを表示するよう前記透明表示ユニットを制御する請求項１５に記載の透明表示装置。
17. 前記コントローラが、前記第１偏光軸および前記第２偏光軸を互いに直交または平行するよう制御することによって、第１表示状態が前記黒状態であるか前記透明状態であるかを決定し、前記液晶分子の前記配置方向を起立または散乱するよう制御することによって、第２表示状態が前記透明状態であるか前記白状態であるかを決定し、前記第１表示状態および前記第２表示状態に基づいて、前記透明状態、前記白状態および前記黒状態のうちの１つの状態で前記画像フレームを表示する請求項１６に記載の透明表示装置。
18. 前記コントローラが、前記画像フレームにおける前記透明度制御信号の制御領域を検出し、前記透明度制御信号の前記信号強度に基づいて、前記制御領域内の透明度を調整する請求項１４に記載の透明表示装置。

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