KR101787856B1 - 투명표시장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

투명표시장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

투명표시장치 및 그 제어 방법이 제공된다. 투명표시장치는 투명표시장치로 입사되는 광의 컬러 특성을 측정하는 센서, 및 컬러 왜곡이 보정되도록 측정된 컬러 특성에 기초하여 입력 영상이 보정된 영상을 표시하는 투명 표시 패널을 포함한다.

Description

투명표시장치 및 그 제어 방법{TRANSPARENT DISPLAY APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 투명표시장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 투명표시장치가 표시하는 영상에 대한 광 간섭을 최소화하여 시인성을 향상시키는 투명표시장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
투명표시장치는 화면의 뒷배경이 비춰 보이는 표시 장치로써 기존에는 주로 비발광 액정 패널에 투사하여 구현하였으나, 지금은 직접 투명한 표시 소자를 구성하는 방향으로 개발이 진행되고 있다. 액정 표시 장치(LCD)는 차광율이 우수하나 2장의 편광판을 이용하므로, 투과율이 낮아 투명표시장치로 활용하기 어려웠다. 투명표시장치는 특히 자체 발광이 가능한 유기 발광 표시 장치(OLED)에서 주로 구현되고 있다. 투명표시장치는 자동차의 전면 유리나 가정용 유리 등에 적용되어 사용자에게 표시 장치의 정보와 주변 환경 정보를 동시에 제공하여 줄 수 있다.
투명표시장치는 광 투과성에 기해 투명표시장치 후면으로 입사되는 광을 그대로 투과시켜 눈으로 전달한다. 후면으로 입사되는 광이 그대로 눈으로 전달됨으로써, 후면의 사물을 시인할 수 있다. 본 발명의 발명자들은 투명표시장치의 후면으로 컬러 노이즈가 입사되면 투명표시장치의 정보가 표시되는 부분과 그렇지 않은 부분의 컬러가 왜곡되거나 컬러 차이가 줄어들어 정보를 인식하기 어려울 수 있다는 것을 인식하였다. 또한, 투명표시장치의 후면이 밝으면 투명표시장치의 정보가 표시되는 부분과 그렇지 않은 부분의 밝기 차이가 줄어들어 정보를 인식하기 어려울 수 있기 때문에, 투명표시장치 후면의 배경이 시인되면 투명표시장치가 표시하는 영상에 대한 시인성은 떨어지게 된다.
본 발명의 발명자들은 투명표시장치 후면으로부터 컬러 노이즈가 입사되는 경우, 투명표시장치의 밝기를 보정함으로써 영상의 시인성을 확보할 필요가 있다는 것을 인식하였다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 투명표시장치에 표시되는 영상의 시인성을 향상시키고, 고화질 디스플레이를 구현하는 투명표시장치 및 투명표시장치 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 영상 보정 및 패널 구동 제어를 통해 소비 전력, 제품의 수명 및 신뢰성 등이 개선된 투명표시장치 및 투명표시장치 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 투명표시장치 후면으로 입사되는 컬러 노이즈가 저감된 투명표시장치 및 투명표시장치 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 외부 환경에 능동적 또는 수동적으로 적용 가능하고, 외부 환경의 변화에 따라 최적의 화질을 제공하는 투명표시장치 및 투명표시장치 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 새로운 투명표시장치가 제공된다. 투명표시장치는 투명표시부를 포함한다. 투명표시부는 영상을 표시하도록 구성된 복수의 화소와 상기 복수의 화소에 인접하여 배치된 복수의 투과부를 포함한다. 투명표시장치는 적어도 하나의 광센서 및 광제어부를 포함한다. 적어도 하나의 광센서는 투명표시부의 배면에 입사되는 광특성을 측정한다. 광제어부는 투명표시부의 배면에 입사되어 상기 복수의 투과부를 투과하는 광량을 제어한다. 투명표시장치는 제어부를 포함하며, 제어부는 광특성을 기초로 상기 광제어부의 투과율 및 상기 투명표시부의 영상을 보정한다. 투명표시장치를 통해 외부 환경에 능동적 또는 수동적으로 적용 가능하고, 외부 환경의 변화에 따라 최적의 화질을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 새로운 투명표시장치가 제공된다. 투명표시장치는 영상을 표시하도록 구성된 복수의 화소와 상기 복수의 화소에 인접하여 배치된 복수의 투과부를 포함하는 투명표시부를 포함한다. 또한, 투명표시장치는 투명표시부의 배면에 입사되는 외광의 컬러정보를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 광센서를 포함한다. 투명표시장치는 컬러정보를 기초로 상기 투명표시부의 영상을 보정하도록 구성된 제어부를 포함한다. 투명표시장치에서는 영상 보정 및 패널 구동 제어를 통해 소비 전력, 제품의 수명 및 신뢰성 등이 개선될 수 있다. 또한, 투명표시장치 후면으로 입사되는 컬러 노이즈가 저감될 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 구동을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 시스템에 대한 블록도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 화소에 대한 개략 단면도이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치가 표시하는 영상의 감마커브를 나타내기 위한 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 제어 방법에 대한 흐름도이다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 개략 단면도이다.
도 11b, 11c는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치로 입사되는 광에 대한 개략도이다.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 광제어부에 대한 개략도이다.
도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치에 대한 개략도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치에 대한 블록도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치에서의 감마 커브에 대한 개념도이다.
도 16a, 16b, 16c는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치에서의 표시 영상에 대한 개념도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 히스토그램 분석에 대한 개념도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 투과율 제어 장치에 대한 블록도이다.
도 19a, 19b는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 광제어부에서의 얼룩 보정에 대한 개념도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 제어 방법에 대한 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 영상이란 시각적인 이미지를 의미하는 것으로써 스크린 또는 표시 장치에 나타나는 모든 요소를 의미한다. 영상은 동영상, 정지 영상, 스틸컷 등을 포함할 수 있으며, 동영상인 경우 복수의 프레임으로 구성될 수 있으며, 프레임 각각은 복수의 레이어 또는 영역을 포함할 수 있다. 영상은 2차원 영상 또는 3차원 영상일 수 있다. 본 명세서에서 영상은 2차원인 경우 및 3차원인 경우 모두에 대하여 영상 처리되므로, 이하에서는 특별히 언급하는 경우를 제외하고는 2차원 영상 및 3차원 영상 모두를 영상으로 지칭한다.
본 명세서에서 영상 신호란 영상이 스크린 또는 표시 장치의 패널 상에 표시될 수 있도록 전기 신호로 변환되어 출력되는 것을 의미하는 것으로써, 영상 데이터를 송수신하도록하는 신호를 의미한다.
본 명세서에서 영상 처리, 또는 영상의 보정이란 입력된 영상을 처리부 또는 프로세서를 통해 신호 처리하여 목적에 맞게 가공하는 것을 의미하는 것으로써, 아날로그 신호 처리 및 디지털 신호 처리를 모두 포함한다. 이하에서는 설명의 편의상 영상 처리는 영상에 대한 디지털 영상 처리를 의미하나 이에 제한되지 않고 폭넓게 해석될 수 있다. 또한, 본 명세서에서의 영상 처리는 포인트 처리, 영역 처리, 기하학적 처리, 그리고 프레임 처리의 4가지를 적어도 포함할 수 있다. 포인트 처리는 화소의 위치를 기반으로 화소 단위로 처리한다. 영역 처리는 화소의 원래 값과 이웃하는 화소의 값을 기반으로 하여 화소값을 변경할 수 있으며, 기하학적 처리는 화소들의 위치나 배열을 변화시킬 수 있다. 프레임 처리는 두 개 이상의 영상들에 대한 연산을 기반으로 하여 화소 값들을 변경할 수 있다.
본 명세서에서 투명표시장치는 사용자가 시인하는 표시 장치의 화면 중 적어도 일부 영역이 투명한 표시 장치를 의미한다. 본 명세서에서 투명표시장치의 투명도는 적어도 표시 장치 뒤의 사물을 사용자가 인식할 수준인 투명한 표시 장치를 의미한다. 본 명세서에서 투명표시장치는, 예를 들어, 투명표시장치 투과율이 적어도 20% 이상인 표시 장치를 의미한다. 투명표시장치의 투과율에 따라 투명표시장치의 후면으로 입사되어 투과되는 광량이 결정될 수 있다.
이하에서, 투명표시장치의 전면으로 입사되는 광은 낮게는 1% 내지 5% 반사되며, 투명표시장치의 후면으로 입사되는 광은 투명표시장치의 자체 광 투과율만을 고려할 때, 예컨대 20%가 통과된다. 즉, 투명표시장치에서의 명암비는 주변 조도 환경에 의존적이며, 특히 후면으로 입사되는 광에 의존적이다.
Figure 112015078545717-pct00001
표 1은 200lux 및 2000lux의 조도 환경 하에서, 전면으로 입사되는 광의 1.5%를 반사시키는 표시 장치와, 후면으로 입사되는 광을 20% 통과시키는 투명표시장치의 화이트/블랙 휘도, 및 명암비를 나타낸 표이다.
표 1을 참조하면, 투명표시장치는 전면 및 후면으로 입사되는 광 모두에 대해서 명암비가 영향받는다. 그러나, 200 lux의 조도환경에서만 고려하더라도, 전면으로 입사되는 광의 반사에 의한 명암비 하락보다는 후면으로 입사되는 광에 의한 명암비의 하락이 보다 뚜렷하다. 따라서, 투명표시장치는 명암비를 향상시키도록 후면으로 입사되는 광에 대응되도록 구성된다.
본 명세서에서 투명표시장치의 전면 및 후면은 투명표시장치에서 발광되는 광을 기준으로 정의된다. 본 명세서에서 투명표시장치의 전면은 투명표시장치로부터 광이 발광되는 면을 의미하며, 투명표시장치의 후면은 투명표시장치로부터 광이 발광되는 면의 반대측 면을 의미한다.
본 명세서에서 컬러 정보는 입사되는 광 또는 표시되는 화면의 컬러 특성으로서, YUV, CMYK, HSV, RGB 등과 같은 다양한 색 좌표로 표현될 수 있으나, 본 명세서에서는 설명의 편의상 컬러 정보가 RGB 색 좌표인 것으로 상정하고 설명한다. 또한, 각각의 색 좌표는 필요에 따라 이용 목적이나 연산량을 고려하여, RGB로부터 HSV로 전환 또는 HSV로부터 RGB로 전환될 수 있다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치를 포함하는 투명표시장치의 블록도를 도시한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치(100)는 영상 입력부(110), RGB 센서(120), 영상처리부(130), 및 투명 표시부(140)를 포함한다.
투명표시장치(100)에 투영되는 주변 환경은 다양한 조도 환경을 가진다. 예를 들어 사무실 실내 조도는 200~500lux 정도이며 대낮의 건물이나 숲 속의 그림자 아래에서는 20,000~30,000lux 정도이며 대낮의 태양 아래에서는 50,000~100,000lux 정도의 밝기를 가진다. 이러한 사용 환경 때문에 투명표시장치(100)로 입사되는 빛의 밝기의 변수는 다양하다.
사용자의 눈은 조도환경에 따라 변화된다. 예컨대, 200lux의 낮은 조도 환경에서 사용자는 낮은 휘도의 영상도 선명하게 시인하나 30,000lux의 조도 환경에서는 낮은 휘도의 영상을 선명하게 시인하지 못한다. 사용자의 눈은 조도 환경에 따라 동공이 확장되거나 축소됨으로써 소량의 빛으로도 영상을 선명하게 시인하거나 높은 휘도의 빛도 시인하지 못할 수 있다.
종래의 표시 장치에서는 조도 환경에 대응되도록 표시 장치의 표면 반사를 억제하도록 하는 구성을 포함하였으나, 이는 표시 장치의 표면에 반사되는 빛만을 고려하여 고안된 것이다. 투명표시장치(100)에서는 표면에 반사되는 빛뿐만 아니라 후면으로 입사되는 빛을 고려하여야한다. 또한, 투명표시장치(100)의 후면으로 입사되는 광은 단순한 노이즈가 아니라 사용자에게 필요한 정보를 가질 수 있기 때문에, 다양한 조도 환경 안에서 투명표시장치가 표시하는 영상의 휘도와 후면으로 입사되는 빛에 대한 균형을 맞추어야한다. 즉, 표시되는 영상과 후면으로 입사되는 빛의 세기의 균형을 적절히 유지함으로써, 표시되는 영상과 투과 영역에 대한 영상에 대한 최적의 시인성을 이룰 수 있다.
일 실시 양태에서, 투명표시장치(100)는 투과 영역과 발광 영역을 포함한다. 사용자는 투과 영역에서 전달되는 신호와 발광 영역에서 전달되는 신호를 동시에 눈으로 전달 받는다. 이때 투과 영역에서 전달되는 광은 시인성의 관점과 정보성의 관점에서 상이하게 해석될 수 있다.
투명표시장치에서 정보성은 투명표시장치 상에 표시되는 영상에 대한 정보성과 투명표시장치(100) 후면의 배경에 대한 정보성으로 나뉠 수 있다.
또한, 투명표시장치(100)에서 시인성은 투명표시장치(100) 상에 표시되는 영상에 대한 시인성과 투명표시장치(100) 후면의 배경에 대한 시인성으로 나뉠 수 있다. 표시되는 영상에 대한 시인성에 대해서는, 투명표시장치(100)의 후면의 배경은 표시 영상에 대한 간섭 또는 노이즈로 인식될 수 있다. 즉, 표시되는 영상에 대한 시인성 관점에서는 투과 영역에 입사되는 광이 적을수록 표시되는 영상에 대한 시인성이 향상될 수 있다.
나아가, 입사되는 광은 컬러 특성을 가질 수 있다. 투명표시장치(100)로 입사되는 광은 화이트뿐만 아니라, 파장별 세기의 분포에 따라 자연색의 모든 컬러 정보를 가질 수 있다. 입사되는 광은 조명, 태양광 등일 수도 있으며, 조명에 따라 또는 태양의 위치에 따라 상이한 컬러 정보를 포함할 수 있다. 예컨대, 백열등과 형광등은 상이한 색온도를 가질 수 있으며, 태양광은 일출 시, 일몰 시, 아침, 점심, 저녁으로 상이한 컬러 정보를 포함할 수 있다. 컬러 정보를 갖는 광이 입사되는 경우, 표시되는 영상의 시인성에 큰 영향을 끼치게 될 수 있다. 즉, 투명표시장치(100)의 배경에 의해 같이 표시되는 영상의 전반적인 컬러가 왜곡될 수 있으며, 특정 컬러에 대해서는 명도대비가 낮아질 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(100)는 투명표시장치(100)에 컬러 정보를 갖는 광이 입사되는 경우, 입사되는 광의 컬러 정보를 측정하고, 측정된 컬러 정보에 기초하여 투명 표시부(140)에 표시되는 영상의 컬러를 보정할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(100)는 표시되는 영상의 시인성을 향상시킬 수 있으며, 투명 표시부의 발광을 제어하여 전력의 소모를 저감할 수 있다.
영상 입력부(110)는 영상을 수신하여 영상처리부(130)로 영상을 입력한다. 영상 입력부(110)는 외부기기, 투명표시장치(100)의 메모리, 유/무선 수신장치로부터 영상을 수신할 수 있다. 영상 입력부(110)는 D-Sub, DVI, HDMI, S-Video, 컴포넌트 등으로 인터페이싱할 수 있다. 영상 입력부(110)는 수신된 영상을 영상처리부(130)에 입력한다.
RGB 센서(120)는 RGB 센서(120)가 포함된 투명표시장치(100)로 입사되는 광의 컬러 정보를 측정하고, 측정된 컬러 정보를 영상처리부(130)로 전송한다. RGB 센서(120)는 이하에서 컬러 센서, 컬러 조도 센서, 컬러 포토다이오드 등으로 지칭될 수 있다.
투명표시장치(100)는 역광, 직광, 상이한 분포의 광 상태 등을 포함하는 다양한 광 환경에 노출될 수 있다. 투명표시장치(100)는 RGB 센서(120)를 통해 다양한 광 환경과 관련한 정보를 수집할 수 있으며, 광 환경과 관련한 정보에 기초하여, 후면의 사물을 인식하는 동시에 영상에 대한 시인성을 확보하도록 구성될 수 있다. 이하에서 RGB 센서(120)는 광 모듈, 포토 다이오드(photo diode) 포토 트렌지스터(photo transistor) 등으로 지칭될 수 있다. 투명표시장치(100)의 RGB 센서(120)는 특정 가시광선 영역만의 정보를 측정하도록 HPF(High Pass Filter), LPF(Low Pass Filter), BPF(Band Pass Filter) 등 다양한 필터 또는 자외선 필름, 적외선 필름 등을 포함하도록 구성될 수 있다. 즉, 투명표시장치(100)의 RGB 센서(120)는 노이즈로 측정될 수 있는 적외선, 또는 자외선을 필터링하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(100)의 RGB 센서(120)는 하나의 RGB 센서(120)로 구성될 수 있으며, 복수의 RGB 센서(120)가 조합되어 구성될 수도 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 다른 투명표시장치(100)의 RGB 센서(120)는 독립된 RGB 센서(120)로 투명표시장치(100)의 비 표시부에 배치될 수 있다. 이하에서는 특별히 별도로 언급하지 않는 이상, 설명의 편의를 위해 RGB 센서(120)가 투명 표시부(140) 상에 배치되는 것으로 표시되지만, RGB 센서(120)는 투과 표시부의 비표시 영역에 실장된 것일 수 있다.
이하에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(100)의 RGB 센서(120)는 R, G, B 각각의 컬러 정보를 측정하는 3 개 컬러 센서가 조합되어 구성된 RGB 센서(120)일 수 있다. 그러나, RGB 센서(120)는 하나의 컬러 센서로 구성될 수도 있으며, 복수의 화소를 포함하는 이미지 센서일 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(100)의 RGB 센서(120)로 입사되는 광의 측정치는 R, G, B 색 좌표에 대응되도록 디지털 신호로 변환될 수 있으며, 변환된 신호는 입사되는 광의 R, G, B 측정 값으로 지칭될 수 있다.
영상처리부(130)는 영상 입력부(110)로부터 영상을 수신하고, 컬러 센서로부터 투명표시장치(100)로 입사되는 광의 컬러 정보를 수신하고, 수신된 광의 컬러 정보에 기초하여 영상을 보정 또는 영상 처리한다. 영상처리부(130)는 영상을 표시하기 위한 영상 신호를 생성할 수도 있다. 영상처리부(130)는 생성된 영상 신호를 투명 표시부(140)에 전송할 수 있다.
투명 표시부(140)는 영상처리부(130)로부터 처리된 영상 신호를 수신하고, 영상 신호를 출력함으로써 영상을 표시한다. 투명 표시부(140)는 영상처리부(130)가 영상 처리한 결과를 표시하는 기능을 수행한다. 본 명세서에서 투명 표시부(140)는 투명 표시기, 투명 디스플레이 등과 동일한 의미로 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(100)는 다양한 투명 표시부(140)로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(100)의 투명 표시부(140)는 투명 유기 발광 표시 장치일 수 있다. 유기 발광 표시 장치는 유기 발광층에 전류를 흐르게 함으로써, 유기 발광층이 발광하도록하는 표시 장치이다. 투명 유기 발광 표시 장치는 유기 발광층을 사용하여 특정 파장의 광을 발광한다. 투명 유기 발광 표시 장치는 적어도 캐소드, 유기 발광층, 애노드를 포함한다. 또한, 투명 유기 발광 표시 장치는 표시광을 발광하도록 구성된 발광 영역과 입사되는 광이 통과하도록 구성된 투과 영역을 포함할 수 있다. 투과 영역은 발광 영역과 인접한 구조를 가지고 있기 때문에 투과 영역에 입사되는 광이 너무 밝을 경우 발광 영역의 광의 세기가 상대적으로 약해지기 때문에 사용자의 입장에서는 투과 영역의 광만 실질적으로 인식하게 되는 문제점이 발생하게 된다. 따라서 명실 조건의 명암 비(contrast ratio) 또는 명실 조건의 Gamma curve 특성이 투과 영역의 밝기에 의존하여 가변적으로 변하게 된다.
또한, 투명 표시부(140)는 패시브 매트릭스(passive matrix) 및 액티브 매트릭스(active matrix)로 구동될 수 있으며, 투명 유기 발광 표시 장치의 구동에 대해서는 도 3과 관련하여, 구체적으로 설명한다.
투명 유기 발광 표시 장치는 탑 에미션(top emission) 방식과 바텀 에미션(bottom emission) 방식으로 구성될 수 있다. 탑 에미션 방식의 유기 발광 표시 장치는 유기 발광 소자에서 발광된 빛이 유기 발광 표시 장치 상부로 방출되는 유기 발광 표시 장치를 의미하는 것으로서, 유기 발광 소자에서 발광된 빛이 유기 발광 표시 장치를 구동하기 위한 박막 트랜지스터가 형성된 기판의 상면 방향으로 방출되는 유기 발광 표시 장치를 의미한다. 바텀 에미션 방식의 유기 발광 표시 장치는 유기 발광 소자에서 발광된 빛이 유기 발광 표시 장치 하부로 방출되는 유기 발광 표시 장치를 의미하는 것으로서, 유기 발광 소자에서 발광된 빛이 유기 발광 표시 장치를 구동하기 위한 박막 트랜지스터가 형성된 기판의 하면 방향으로 방출되는 유기 발광 표시 장치를 의미한다. 나아가, 투명 유기 발광 표시 장치는 양면 발광 방식으로 구성될 수도 있다. 양면 발광 방식의 유기 발광 표시 장치는 유기 발광 소자에서 발광된 빛이 유기 발광 표시 장치 상부 및 하부로 방출되는 유기 발광 표시 장치를 의미하는 것으로서, 탑 에미션 방식과 바텀 에미션 방식으로 동시에 구동 가능한 유기 발광 표시 장치를 의미한다. 탑 에미션 방식과 바텀 에미션 방식과 양면 발광 방식의 유기 발광 표시 장치는 각각의 발광 방식의 구성에 최적화 되게끔 박막 트렌지스터와 애노드 캐소드의 배치를 함으로써 박막 트렌지스터가 발광 소자의 발광 방향을 간섭하지 않게 최적화 배치를 할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의상, 투명 유기 발광 표시 장치가 탑 에미션 방식으로 구성된 것으로 상정하여 설명한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시부(140)의 구체적인 구성에 대해서 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 개략 단면도이다. 도 2는 투명 표시부(200) 를 도시한다. 투명 표시부(200)는 영상이 표시되는 투명 유기 발광 표시 장치일 수 있다.
투명 표시부(200)는 복수의 화소 영역을 포함할 수 있다. 복수의 화소 영역은 하나의 색을 표시하기 위한 영역으로써, 복수의 서브 화소 영역을 포함할 수 있다. 복수의 화소 영역 각각은 적색(R) 서브 화소 영역, 녹색(G) 서브 화소 영역 및 청색(B) 서브 화소 영역을 포함할 수도 있고, 소비 전력을 낮추고, 휘도를 향상시키기 위해 백색(W) 서브 화소 영역을 더 포함할 수도 있다. 본 명세서에서, 화소 영역은 화소로 지칭될 수도 있고, 서브 화소 영역은 서브 화소로 지칭될 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 화소는 R, G, B 서브 화소를 포함하는 것으로 설명하나, 이에 제한되지 않고 하나의 화소가 다양한 서브 화소를 포함하도록 구현될 수 있다. R, G, B 서브 화소는 각각 상이한 개구율을 가질 수 있으며, 다양한 형태 및 크기로 배치될 수 있다. 예컨대, R, G, B 서브 화소는 일렬로 배치될 수도 있으며, 각각 상이한 면적을 갖도록 배치될 수도 있다. R, G, B 서브 화소 각각은 독립적으로 발광될 수 있으며, 하나의 서브 화소가 발광하는 경우 나머지 화소가 소량 발광하여 하나의 서브 화소에 대한 휘도를 높일 수도 있다. 예컨대, G 서브 화소가 발광하는 경우, R, B 서브 화소도 소량 발광할 수 있으며, 이 경우에도 사용자는 혼색을 느끼지 못하고 그린(G)만을 시인할 수 있다.
제1 기판(211)은 적색 서브 화소 영역, 녹색 서브 화소 영역 및 청색 서브 화소 영역을 포함하는 화소 영역을 포함할 수 있고, 백색 서브 화소 영역을 더 포함할 수도 있다. 제1 기판(211)은 복수의 화소 영역을 포함할 수 있으며, 제1 기판(211)이 복수의 화소 영역을 포함하는 경우, 복수의 적색 서브 화소 영역, 복수의 녹색 서브 화소 영역 및 복수의 청색 서브 화소 영역을 포함할 수 있고, 복수의 백색 서브 화소 영역을 더 포함할 수도 있다. 제1 기판(211)이 복수의 화소 영역을 포함하는 경우, 복수의 화소 영역은 반복되는 다양한 형태로 배열될 수 있다. 도 2에서는 설명의 편의를 위해 하나의 서브 화소 영역만을 도시하였으며, 도시된 하나의 서브 화소 영역은 적색 서브 화소 영역, 녹색 서브 화소 영역, 청색 서브 화소 영역 및 백색 서브 화소 영역 중 하나의 서브 화소 영역일 수 있다.
투명 표시부(200)의 하나의 서브 화소 영역은 발광 영역(Emissive Area; EA) 및 투과 영역(Transmissive Area; TA)을 포함한다. 발광 영역(EA)은 발광부로, 투과 영역(TA)은 투과부로 지칭될 수도 있다. 발광 영역(EA)은 실제 화상이 구현되는 영역이고, 투과 영역(TA)은 투명표시장치의 후면으로부터의 외광을 투과시키는 영역을 의미한다. 따라서, 투명 유기 발광 표시 장치가 구동되지 않는 경우, 사용자는 투과 영역(TA)을 통해 배경, 즉 투명표시장치 후면의 사물을 시인할 수 있게 된다. 또는, 투명표시장치가 구동되는 경우, 사용자는 발광 영역(EA)의 영상과 투과 영역(TA)을 통한 배경을 동시에 시인할 수 있게 된다. 도 2에서 서브 화소 영역의 투과 영역(TA)이 발광 영역(EA) 보다 크도록 도시하고 있으나, 서브 화소 영역에서 발광 영역(EA) 및 투과 영역(TA)의 면적비는 시인성 및 투과율 측면에서 다양하게 설정될 수 있다.
이하에서는 투명 표시부의 구체적인 구성에 대해서 설명한다. 도 2를 참조하면, 투명 표시부(210)는 제1 기판(211), 액티브층(212), 게이트 절연막(213), 게이트 전극(214), 층간 절연막(215), 소스 전극(216b), 드레인 전극 (216a), 오버 코팅층(217), 반사층(218), 애노드(219), 유기 발광층(220), 캐소드(221), 및 뱅크층(222)을 포함한다. 액티브층(212), 게이트 절연막(213), 게이트 전극(214), 층간 절연막(215), 소스 전극(216b) 및 드레인 전극 (216a)은 박막 트렌지스터를 구성하고, 애노드(219), 유기 발광층(220) 및 캐소드(221)는 유기 발광 소자를 구성한다. 유기 발광 소자 상에는 봉지부(223), 컬러 필터(224), 및 제2 기판(225)을 포함한다. 도 2a에서는 투명 표시부(210)가 탑 에미션 방식의 유기 발광 표시 장치인 경우를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 구동을 설명하기 위한 블록도이다. 투명표시장치는 영상처리부(310), 타이밍 컨트롤러(320), 투명 표시부 패널(330), 데이터 구동부(322), 스캔 구동부(324), 및 전원 공급부(340)를 포함한다.
타이밍 컨트롤러(320)는 하나의 집적회로에 구성될 수도 있으며, 패널 상에 패터닝되어 구성될 수도 있으며, 타이밍 컨트롤러(320) 및 데이터 구동부(322)는 COG(Chip on Glass), COF(Chip on Film), PCB, FPCB(Flexible Circuit Board) 등 다양한 형태로 제공될 수 있다.
영상처리부(310)는 보정된 영상을 타이밍 컨트롤러(320)에 제공한다. 보정된 영상은 컬러 센서로부터 입사 광의 컬러 정보를 영상처리부(310)가 수신하여, 입사 광의 컬러 정보에 기초하여 보정된 영상일 수 있다.
타이밍 컨트롤러(320)는 구동부로 지칭될 수 있으며, 구동부는 보정된 영상에 기초하여 스캔 제어 신호를 생성하여 스캔 구동부(324)를 제어하고, 데이터 신호를 생성하여 데이터 구동부(322)를 제어한다.
데이터 구동부(322)는 타이밍 컨트롤러(320)로부터 데이터 신호를 입력 받는다. 데이터 신호는 LVDS(low-voltage differential signal), MIPI(mobile industry processor interface), RGB등의 다양한 신호 포맷을 포함할 수 있다. 데이터 구동부(322)는 데이터 신호를 상응하는 감마 전압을 통해 변환하며, 유기 발광 소자의 애노드와 캐소드에 흐르는 전류의 양을 결정하여 해당 픽셀의 발광 정도를 제어한다.
스캔 구동부(324)는 스캔 라인을 구동하여 각 주사 선에 대응되는 서브 화소에 데이터 신호가 입력될 수 있도록 동작한다. 스캔 구동부(324)는 서브 화소의 구성 방법에 따라 그 구조가 다양할 수 있다. 예를 들어, 서브 화소 내부에 트랜지스터의 편차 보상 회로가 더 포함되는 경우, 스캔 구동부는 트랜지스터의 편차를 보상하기 위한 편차 샘플링 스캔 구동부, 샘플링이 진행 된 후 해당 화소를 발광 시키기 위한 발광 구동부, 화소의 방전을 위한 방전 구동부를 포함할 수 있다. 또한, 스캔 구동부에 연결된 스캔 라인은 샘플링 주사선, 발광 주사선, 방전 주사선을 더 포함할 수 있다.
스캔 구동부(324)는 전술한 하나 또는 복수의 스캔 라인들을 선택하기 위한 하나 또는 복수의 스캔 라인 신호를 투명 표시부 패널(330)로 제공할 수 있다.
전원 공급부(340)는 데이터 구동부(322)와 스캔 구동부(324) 및 투명 표시부 패널(330)의 애노드와 캐소드에 필요한 다양한 전압을 공급한다. 전원 공급부(340)는 ELVDD, ELVSS, VDD, VSS 등을 공급할 수 있다. 전원 공급부(340)는 별도의 IC 형태로 형성될 수 있다. 필요 전압을 공급하도록 DC/DC 컨버터, PWM 구동부를 더 포함할 수도 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치에서 투명 표시부의 구동에 대해서 설명한다. 투명 표시부 패널(330)은 복수의 스캔 라인들, 복수의 데이터 라인들 및 복수의 투명 표시부 서브 화소들을 포함한다. 도 3에서는 설명의 편의상 하나의 투명 표시부 서브 화소를 도시하여 설명한다. 스캔 라인들은 일 방향으로 연장되며, 데이터 라인들은 일 방향과 교차하는 방향으로 연장된다. 서브 화소들 각각은 각 스캔 라인과 각 데이터 라인에 연결된 스위칭 박막 트랜지스터 및 애노드 전극과 연결된 구동 박막 트랜지스터를 포함한다.
타이밍 컨트롤러(320)는 영상처리부(310)로부터 제공된 영상 신호를 바탕으로 데이터 신호 및 스캔 제어 신호를 생성한다. 타이밍 컨트롤러(320)는 투명 표시부 패널(330)을 제어하기 위한 스캔 제어 신호를 스캔 구동부(324)에, 데이터 신호를 데이터 구동부(322)에 제공한다.
스캔 구동부(324)는 스캔 라인들의 일 단부와 연결된다. 스캔 구동부(324)는 투명 표시부 타이밍 컨트롤러(320)로부터 제공되는 스캔 제어 신호 및 전압 생성부로부터 제공되는 게이트 온/오프 전압들을 이용하여 복수의 스캔 신호들을 생성하고, 스캔 신호들을 투명 표시부 패널(330) 상에 배열된 게이트 라인들에 인가한다.
스캔 구동부(324)는 복수의 게이트 드라이버 IC를 포함할 수 있다. 게이트 드라이버 IC는 서브 화소의 스위칭 소자와 동일한 공정에 의해 투명 표시부 패널(330)의 주변영역에 직접 형성된 복수의 스위칭 소자들을 포함할 수 있다.
데이터 구동부(322)는 데이터 라인들의 일 단부와 연결된다. 데이터 구동부(322)는 타이밍 컨트롤러(320)로부터 제공되는 데이터 신호 감마 전압들을 수신한다. 감마 전압은 감마 IC로부터 제공될 수 있다. 데이터 구동부(322)는 감마 전압들을 바탕으로 데이터 신호를 감마 전압 생성부에 대응하여 DAC를 통해 아날로그 신호로 변환 한다. 감마 전압은 감마 전압 생성부로부터 제공될 수 있다.
데이터 라인의 일단은 MUX를 통해서 투명 표시부 데이터 구동부(422)에 연결될 수 있다. MUX를 추가함으로써, 패널과 데이터 드라이버 IC에 연결되는 배선의 수를 감소시킬 수 있다.
입력된 데이터 신호의 영상 정보에 의해 유기 발광층을 발광시키기 위해, 스위칭 박막 트랜지스터(T1)와 구동 박막 트랜지스터(T2)가 사용될 수 있다. 복수의 박막 트랜지스터에 따라, 일 화소에 전기적으로 연결되는 스캔 라인들의 숫자도 변경될 수 있으며, 스캔 라인들이나 박막 트랜지스터의 배열 및 디자인은 다양할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 시스템에 대한 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(400)는 음성/영상 입력부(410), RGB 센서(420), 처리부(430), 투명 표시부(440), 제어부(450), 및 음성 출력부(460)를 포함한다. 또한, 처리부(430)는 영상처리부(432), GUI 처리부(434), 및 음성 처리부(436)를 포함한다.
도 4에서는 투명표시장치(400)의 시스템이 음성 및 영상을 입력 받아 처리하고, 출력하는 구성에 대해서 도시하였으나, 투명표시장치(400)의 시스템은 음성에 대한 처리 없이 영상만을 처리하고 표시하는 구성일 수 있다. 즉, 투명표시장치(400)의 시스템은 도시되는 구성에 제한되지 않으며, 투명표시장치(400)의 시스템의 각 구성요소는 동일한 기능을 수행할 수 있는 다른 형태의 구성요소를 통하여 구현될 수 있다.
도 4에서는, 설명의 편의를 위해 처리부(430)를 하나의 모듈로 표시하고, 처리부(430) 내에 복수의 모듈이 포함된 것으로 도시하였으나, 이하에서 설명될 투명표시장치(400) 시스템의 다양한 기능은 하나의 모듈에서 실행되는 형태로 구현될 수 있으며, 도 4에서의 제어부(450)는 처리부(430)를 포함하는 하나의 모듈로 구성되거나 구현될 수 있다.
음성/영상 입력부(410)는 음성 또는 영상을 수신하여 처리부(430)로 입력한다. 음성/영상 입력부(410)는 외부기기, 투명표시장치(400)의 메모리, 유/무선 수신장치로부터 음성 또는 영상을 수신할 수 있다. 음성/영상 입력부(410)는 통신수단이 획득한 음성 또는 영상을 처리부(430)로 입력할 수도 있다.
RGB 센서(420)는 투명표시장치(400)의 일면으로 입사되는 광의 컬러 정보를 측정한다.
RGB 센서(420)는 입사되는 광의 컬러를 측정하여 그에 따른 RGB(Red-Green-Blue) 채널별 컬러 정보를 출력신호로 출력한다. RGB 센서(420)는 RGB 센서(420)의 출력신호를 필터링하는 필터부, 및 출력신호를 아날로그 형태에서 디지털 형태로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터(ADC)를 더 포함하여 구성되는 것일 수 있다.
RGB 센서(420)는 측정된 광의 컬러 정보를 아날로그 값으로 출력하고, 출력된 값은 ADC 컨버터에 의해 디지털 값으로 변환될 수 있다. 변환된 값은 영상처리부(432)를 포함하는 처리부(430)에 입력된다.
제어부(450)는 투명표시장치(400) 시스템의 동작을 제어한다. 제어부(450)는 사용자의 명령에 따라 시스템을 동작시킬 수 있으며, 기 설정된 동작에 따라 시스템을 동작시킬 수도 있다. 제어부(450)는 예컨대, 처리부(430)로 하여금 투명표시장치(400)로 입사되는 광의 컬러 정보에 따라 표시되는 영상을 보정하도록 처리부(430)를 제어할 수 있으며, 입사되는 광의 컬러 정보에 따라 절전 모드로 구동하기 위한 영상 보정을 처리부(430)에 명령하거나 투명 표시부(440)의 동작을 제어할 수 있다.
앞서 설명한 동작들은 시스템 상에서 별도의 입력부를 통해 선택될 수 있다. 예를 들어, 투명표시장치는 입력부를 포함하고, 입력부를 통해 입력이 있을 때마다 복수의 모드가 순차적으로 변경될 수 있다. 이러한 물리적인 입력부는 투명표시장치(400)의 시인성이 급격히 저하될 때 유용하게 사용될 수 있다. 시인성이 급격히 저하되면 사용자가 투명 표시부(440)에 표시되는 메뉴를 시인하기 어렵기 때문에 필요한 모드를 선택하는 것 자체가 어려울 수 있다.
나아가, 제어부(450)는 컬러 센서로부터의 측정된 컬러 정보를 기 설정된 값과 비교함으로써, 자동으로 동작이 설정되도록 구성될 수 있다.
처리부(430)는 제어부(450)의 제어에 따라 입력된 영상 또는 음성을 처리하고, 투명 표시부(440)에 영상 신호를 제공한다. 처리부(430)는 영상처리부(432), GUI 처리부(434), 음성 처리부(436)를 포함할 수 있다.
영상처리부(432)는 입력된 영상에 대해 디코딩(decoding), 노이즈 제거, 명암 대비 조절, 영상 스케일링(scaling) 등의 전처리를 수행 할 수 있으며, 영상이 3차원 영상인 경우에는, 좌안용 영상과 우안용 영상 각각에 신호 처리를 수행할 수 있다. 또한 영상처리부(432)는 RGB 센서(420)에 의해 측정된 입사 광의 컬러 정보에 기초하여 영상을 영상 처리 또는 보정할 수 있다.
영상처리부(432)는 투명 표시부(440)에 영상을 표시하기 위한 영상 신호를 생성할 수 있다. 영상처리부(432)는 생성된 영상 신호를 투명 표시부(440)에 출력할 수 있다.
GUI 처리부(434)는 투명표시장치(400)의 시스템 GUI(Graphic User Interface)를 메모리로부터 엑세스하여 투명표시장치(400) 에 표시하도록 GUI를 처리할 수 있다.
음성 처리부(436)는 입력된 음성에 대해 디코딩, 노이즈 제거, 노말라이징(normalizing) 등의 신호 처리를 수행한다. 음성 처리부(436)는 음성이 영상과 시간 동기화되도록 처리하고, 신호 처리된 음성을 음성 처리부(436)에 출력할 수 있다.
투명 표시부(440)는 전술한 바와 같이 투명 유기 발광 표시 장치일 수 있으며, 영상신호를 입력 받아 영상을 표시한다. 투명 표시부(440)는 발광 영역에 영상을 표시하며, 투과 영역으로는 광을 투과시킨다.
음성 출력부(460)는 음성 처리부(436)로부터의 음성 신호를 수신하여, 음성을 출력한다. 음성 출력부(460)는 스피커 등일 수 있으며, 제어부(450)에 의해 그 음량 등이 조절될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(400)의 영상처리부(432)가 RGB 센서(420)가 측정한 입사 광의 컬러 특성에 기초하여, 입력 영상을 보정하는 방법에 대해서 설명한다.
영상처리부(432)는 측정된 컬러 정보를 기초로 입력 영상을 영상 처리한다. 영상처리부(432)는 입력 영상의 밝기를 보정하도록 영상 처리할 수 있으며, 또는 입력 영상의 컬러 정보를 보정하도록 영상 처리할 수 있다.
영상처리부(432)는 입력 영상으로부터 화소 별 RGB값을 추출할 수 있다. 화소 별 RGB값은 입력 영상의 일 화소에 표시되는 R, G, B값으로 R, G, B 각각은 0~255 계조의 값을 가질 수 있다. R, G, B값은 256의 값에 제한되지 않으며 2n의 값을 가질 수 있고, 입력 영상의 컬러 수나 압축 포맷 등에 기초하여 다양한 값을 포함할 수 있다. RGB값은 [r, g, b]로 표현될 수 있다. 전술한 바와 같이 화소의 컬러는 다양한 색 좌표로 정의 될 수 있으나, 편의상 RGB 색 좌표로 정의하여 설명한다.
또한, RGB 센서(420)로부터 입력된 컬러 정보도 [r, g, b]로 표현될 수 있다. RGB 센서(420)는 R, G, B 컬러 각각에 대해 독립된 센서를 포함할 수 있으며, 각각의 센서에 입사된 휘도나 컬러 값을 RGB 색 좌표로 변환하여 출력할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(400)에서 투명 표시부(440)의 서브 화소는 발광 영역 및 투과 영역을 가지며, 발광 영역은 입력 영상의 광을 표시하고, 투과 영역은 투명표시장치(400)의 후면으로 입사되는 광을 투과시킨다. 투명표시장치(400)의 후면으로 입사되는 광은 컬러 정보를 포함할 수 있다.
투명표시장치(400) 후면으로 입사되는 광이 컬러 정보를 포함하는 경우, 투명표시장치(400)가 표시하는 영상은 컬러가 왜곡되어 표시될 수 있다. 예를 들어, 레드 컬러의 광이 투명표시장치(400)의 후면으로 입사되는 경우, 원래 표시하려던 영상은 레드의 컬러가 중첩되어 표시될 수 있다. 이 경우, 영상의 컬러가 왜곡되어 영상 전반의 시인성 및 색감이 떨어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(400)는 투명표시장치(400)로 입사되는 광에 의한 컬러 왜곡을 보정하기 위한 영상 처리를 수행함으로써, 영상에 대한 시인성을 향상시키고, 영상의 본래 컬러와 가깝게 표현할 수 있다.
영상처리부(432)는 측정된 입사 광의 컬러 정보를 기초로 영상의 화소 별 RGB 값을 보정할 수 있다. 영상처리부(432)가 입사 광의 컬러 정보를 기초로 영상의 화소 별 RGB 값을 보정하는 것은 다양한 방법에 의해 구현될 수 있다. 예컨대, 영상처리부(432)는 입력 영상의 화소 각각의 RGB값을 모두 변경할 수 있다. 영상처리부(432)는 입력 영상의 컬러 별 히스토그램을 추출하여, 컬러 히스토그램을 보정함으로써, 입력 영상의 RGB 값을 보정할 수 있다. 나아가, 영상처리부(432)는 입력 영상의 컬러 별 감마 커브를 보정함으로써, 컬러를 보정할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(400)는 이에 제한되지 않고, 다양한 방법을 이용하여 입력 영상의 컬러를 보정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(400)의 영상처리부(432)는 후면 입사 광의 컬러를 상쇄하여 원 입력 영상을 표시하도록, 입사 광의 RGB 값에 기초하여, 화소의 RGB 값을 차감하거나 보상할 수 있다. 입사 광의 RGB 값과 상이한 화소의 RGB에 대해 보상하는 경우, 영상의 색감 또는 색온도가 보상될 수 있다. 입사 광의 RGB 값에 기초하여 화소의 RGB 값을 조정하는 구성은 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.
영상처리부(432)는 입력 영상의 컬러 별 히스토그램 데이터를 보정함으로써, 측정된 입사 광의 RGB 값을 기초하여 입력 영상을 보정할 수 있다. 영상처리부(432)는 입력 영상의 컬러 별 히스토그램 데이터를 획득될 수 있다.
컬러 별 히스토그램이란 영상이 존재하는 범위를, 예컨대 R, G, B 컬러 별로 2n개의 구간으로 나누어 각 구간에 들어가는 데이터의 출연 빈도수를 검출하여 작성된 데이터를 의미한다.
영상처리부(432)는 컬러 별 히스토그램 데이터를 기초로 다양한 영상의 처리를 수행할 수 있다. 영상처리부(432)는 컬러 별 히스토그램 데이터를 분석하여, 영상 처리를 할 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(400)가 입사 광의 컬러 정보에 대응하도록 하는 영상 처리를 수행함에 있어서, 히스토그램 시프팅(shifting), 히스토그램 스트래칭(stretching) 등을 예를 들어 설명하나 이에 제한되지 않고 투명표시장치(400)는 다양한 영상 처리를 통하여 입사 광의 컬러에 기초한 입력 영상 컬러 보정을 수행할 수 있다.
나아가, 영상처리부(432)는 입사 광의 RGB 값이 기 설정된 임계치 이하인 경우, 영상의 처리를 수행하지 않고, 임계치 이상인 경우에만 영상의 처리를 수행할 수도 있다. 반대로, 입사 광의 컬러의 RGB 값이 기 설정된 임계치 이상인 경우 영상의 처리를 수행하고, 임계치 이하인 경우에만 영상의 처리를 수행할 수도 있다.
기 설정된 임계치는 컬러 별 히스토그램 데이터에 의해 결정될 수도 있다. 컬러 별 히스토그램 데이터에서 하나의 컬러에 대해 컬러 분포가 상대적으로 높은 경우에는 해당 컬러에 대한 임계치가 다른 컬러에 비해 상대적으로 높게 결정될 수 있다.
입사 광의 RGB 중 특정 컬러가 상대적으로 높은 값을 갖는 경우, 전술한 입력 영상에 대한 RGB 값 보정으로도 시인성이 충분히 향상되지 않을 수 있다. 영상처리부(432)는 RGB 센서(420)로부터 입력된 입사 광의 컬러 정보와 화소의 컬러 정보를 비교할 수 있다. 영상처리부(432)는 입사 광의 컬러에 의해 서브 화소의 컬러가 시인될 수 없다고 판단하는 경우, 서브 화소의 밝기를 제한할 수 있다.
또한, 영상처리부(432)는 전력 소모 절감을 위해, 입사 광의 컬러에 기초하여 서브 화소에서 광의 표시를 제한할 수 있다. 입사되는 광의 컬러 값이 입력 영상의 컬러 보다 높은 값을 갖는 경우, 영상처리부(432)는 입사 광의 컬러 정보를 기초로, 영상의 서브 화소의 밝기를 제한함으로써, 영상의 화소 별 RGB 값을 보정할 수 있다.
예를 들어, 입사되는 광이 [255, 0, 0]의 컬러 정보를 포함하는 경우, 투명표시장치(400)에 입력되는 영상의 R에 대한 시인성이 하락할 수 있다. 영상처리부(432)는 입사되는 광의 컬러 정보에 기초하여 입력되는 영상의 화소에서 컬러 중 R을 표시하지 않도록 영상을 보정할 수 있다. 영상의 보정에 의해 투명표시장치(400)에서 해당 서브 화소는 발광을 하지 않게 되므로, 시인성을 유지하면서 전력을 절감할 수 있다. 영상의 제한은, 실제 입력 영상이 외광 보다 상대적으로 낮아, 표시 장치가 발광하더라도 사용자가 실질적으로 영상을 시인하기 어려우므로 수행하는 것이며, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(400)는 영상의 발광을 제한함으로써 전력을 절감할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(400)에서는 전술한 바와 같이 영상의 보정이 입사 광의 컬러 정보와 영상의 컬러 정보의 비교에 기초하여 처리될 수 있으나, 비교 없이 입사 광의 컬러가 기 설정된 값 이상으로 검출된 경우 해당 컬러의 밝기가 제한되도록 처리될 수 있다.
입사 광의 컬러 정보에 따라 영상의 컬러 밝기를 제한하도록 보정하는 것은, 영상의 보정이 아닌 투명표시장치(400)의 구동을 제어함으로써 구현될 수도 있다. 예컨대, 기 설정된 B 값 이상의 컬러 값을 갖는 광이 입사되는 경우, 영상처리부(432)는 투명 표시부(440)의 B 서브 화소의 밝기를 제한하도록 제어 신호를 생성하거나 보정할 수 있다. 입사 광의 RGB 값에 기초하여 화소의 RGB 값을 제한하는 구성은 도 6을 참조하여 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(400)의 영상처리부(432)는 RGB 센서(420)에 의해 측정된 입사 광의 컬러 정보에 기초하여, 입력 영상의 시인성을 향상시키도록, 입력 영상의 휘도를 높이는 보정을 할 수 있다.
투명표시장치(400)의 후면으로 특정 컬러의 광이 입사되면, 표시되는 영상의 대응하는 컬러에 대한 명도대비가 낮아질 수 있다. 즉, 붉은 광이 입사되는 경우 영상에서 다양한 명도의 붉은 색이 분간되기 어려울 수 있다. 투명표시장치(400)의 영상처리부(432)는 입사광의 컬러에 대응하여, 입력 영상 내 컬러의 휘도를 높임으로써, 입력 영상에 대한 시인성을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 투명표시장치(400)에 입사되는 광이 블루 컬러의 광인 경우, 투명표시장치(400)의 영상처리부(432)는 입력 영상의 블루 서브 화소에 대한 휘도를 높이도록, 영상을 보정하거나, 투명 표시부(440) 제어 신호를 생성하거나 보정 할 수 있다. 입사 광의 컬러 정보에 기초하여, 영상처리부(432)가 서브 화소의 밝기를 높이는 보정에 대해서는 도 7을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 5, 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치에 대한 개략도이다. 투명표시장치는 R 서브 화소, G 서브 화소, B 서브 화소를 포함하고, 각각의 서브 화소는 발광 영역 및 투과 영역을 포함한다. 발광 영역에서는 각 서브 화소에 대응하는 컬러의 광을 발광할 수 있으며, 투과 영역은 투명표시장치의 후면으로 입사되는 광이 투과될 수 있다. 도 5, 6에서 하나의 발광 영역 당 하나의 투과 영역이 있는 것으로 도시되나, 이는 발명을 용이하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 이에 제한되지 않는다. 즉, 발광 영역과 투과 영역은 각각 상이한 숫자 내지는 면적을 가질 수 있다.
이하에서 [ ]RGB는 발광 영역 및 투과 영역을 포함하고, RGB 서브 화소를 포함하는 일 화소의 RGB값을 의미하고, [ ]TA(RGB)는 투과 영역의 RGB 서브 화소를 포함하는 일 화소의 RGB값을 의미하고, [ ]EA(RGB)는 발광 영역의 RGB 서브 화소를 포함하는 일 화소의 RGB값을 의미하며, [ ]R은 발광 영역과 투과 영역을 포함하는 R 서브 화소의 RGB 값을 의미하며, [ ]EA(G)는 G 서브 화소의 발광 영역의 RGB값을 의미하고, [ ]TA(G)는 G 서브 화소의 투과 영역의 RGB값을 의미한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치에서 측정된 입사 광(510)의 컬러 정보를 기초로 영상의 화소 별 RGB 값이 보정된 후, 보정된 입력 영상이 투명표시장치의 투명 표시부의 일 화소(500)에 표시되는 것을 도시한다.
예컨대, 투명표시장치로 입력된 입력 영상의 일 화소는 [200, 200, 200]EA(RGB) 의 RGB 값을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 RGB센서에 측정된 입사 광(510)의 컬러 정보가 [40, 0, 0]이다. 즉, 투명 표시장치의 투과 영역 각각에 [40, 0, 0]의 광이 입사된다. 즉, 명 표시 장치의 서브 화소 R, G, B의 투과 영역 각각에서 [40, 0, 0]TA(R), [40, 0, 0]TA(G), [40, 0, 0]TA(B)의 RGB값을 갖는 광이 투과될 것으로 이해될 수 있다.
투명표시장치가 입력 영상의 RGB 값을 보정하지 않는 경우, [(200+40X3), 200, 200]RGB의 컬러가 사용자에게 시인될 수 있다. 즉, 레드의 빛의 세기가 상대적으로 증가하여 영상의 컬러가 상당히 왜곡될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치는, 전술한 컬러의 왜곡을 보정하기 위해, 측정된 입사 광(510)의 컬러 정보에 기초하여, 입력 영상의 RGB 값을 [(200-40X3), 200, 200]EA(RGB), 즉, [80, 200, 200]EA(RGB)로 보정할 수 있다.
투명표시장치는 보정된 영상을 투명 표시부 상에 표시할 수 있다. 투명 표시부의 일화소(500)는 보정되어 [80, 200, 200]EA(RGB)의 RGB 값을 갖는 광을 발광할 수 있다. 서브 화소 R, G, B의 투과 영역 각각으로 [40, 0, 0]TA(R), [40, 0, 0]TA(G), [40, 0, 0]TA(B) 의 RGB 값을 갖는 광이 투과될 수 있다. 따라서, 발광 영역에서 발광되는 광과 투과 영역으로 투과되는 광의 RGB 값을 합하면, RGB 서브 화소 각각은 [120, 0, 0]R, [40, 200, 0]G, [40, 0, 200]B의 RGB 값을 갖는 광을 표시하며, 하나의 화소(500)는 원 입력 영상 화소의 RGB 값인 [200, 200, 200]RGB을 표시하게 된다.
결국, 투명표시장치의 일 화소(500)가 보정된 RGB 값의 입력 영상을 표시할 경우, 투명표시장치는 [40, 0, 0] 입사 광(510) 하에서, 원 입력 영상이 표시하려던 [200, 200, 200]RGB의 RGB 값을 갖는 광을 표시할 수 있다.
입사 광(510)의 RGB 값에 따라 화소의 RGB 값이 차감되는 정도는 조정될 수 있다. 또한, 각각의 컬러에 대한 시인성의 정도가 상이할 수 있음을 고려하여, 컬러 각각에 대해 가중치를 주어 차감할 수도 있다. 영상처리부는 입사 광(510)의 컬러 정보, 및 각각의 컬러 정보에 대해 차감되는 영상의 RGB 값을 정의하는 룩업 테이블에 기초하여, 입력 영상의 화소에 대한 RGB 값을 보정할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명표시장치에서 측정된 입사 광(610)의 컬러 정보를 기초로 영상의 화소 별 RGB 값이 보정된 후, 보정된 입력 영상이 투명표시장치의 투명 표시부의 일 화소(600)에 표시되는 것을 도시한다.
입력 영상의 일 화소(600)는 [240, 240, 240]RGB 의 RGB 값을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 RGB센서에 측정된 입사 광(610)의 컬러 정보가 [80, 0, 0]라면, 서브 화소 R, G, B의 투과 영역 각각에서 [80, 0, 0]TA(R), [80, 0, 0]TA(G), [80, 0, 0]TA(B)의 RGB값을 갖는 광이 투과될 수 있다. 영상처리부는, 측정된 입사 광(610)의 컬러 정보에 기초하여, 서브 화소 R을 [0, 0, 0]EA(R), 즉, 투명 표시부가 유기 발광 표시 장치인 경우, 발광하지 않도록 보정할 수 있다.
투명표시장치는 보정된 영상을 투명 표시부 상에 표시할 수 있다. 투명 표시부에서 서브 화소 G, B의 발광 영역 각각은 [0, 240, 0]EA(G), [0, 0, 240]EA(B)의 RGB 값을 갖는 광을 발광하며, R의 발광 영역은 발광하지 않을 수 있다. 서브 화소 R, G, B의 투과 영역 각각으로 [80, 0, 0]TA(R), [80, 0, 0]TA(G), [80, 0, 0]TA(B)의 RGB 값을 갖는 광이 투과될 수 있다. 따라서, 발광 영역이 발광하는 광과 투과 영역으로 투과되는 광의 RGB 값을 합하면, RGB 서브 화소 각각은 [80, 0, 0]R, [80, 240, 0]G, [80, 0, 240]B의 RGB 값을 갖는 광을 표시하며, 사용자는 [240, 240, 240]RGB에 해당하는 컬러를 일 화소로부터 시인하게 된다.
일 화소(600)가 보정된 영상의 RGB 값을 표시할 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치는 R 서브 화소의 발광을 제한함으로써, 전력을 절감할 수 있으며, 유기 발광 물질의 수명을 연장할 수 있다.
투명표시장치는 입사 광(610)의 RGB 값과 기 설정된 임계치를 비교함으로써, 전술한 보정의 적용 여부를 결정할 수 있다. 임계치는 투명표시장치에 입력 영상의 컬러가 발광되더라도, 입사 광(610)의 컬러에 의해 입력 영상의 컬러가 시인할 수 없는 정도의 RGB 값으로 설정될 수 있다. 투명표시장치는 기 설정된 임계치 이상의 RGB 값을 갖는 광이 입사되는 경우, 전술한 보정을 수행할 수 있다.
나아가, 투명표시장치는 입사 광(510, 610)의 RGB 값이 입력 영상의 RGB 값 보다 상대적으로 클 경우, 예컨대, 적색 서브 화소를 제한함으로써 보정을 실시하면, 입사 광의 컬러가 상대적으로 강하므로 적색 서브 화소의 발광을 제한하는 것만으로는 보정이 충분하지 않을 수 있다. 따라서, 이러한 경우, 투명표시장치는 다른 제한되지 않은 서브 화소들의 밝기를 추가적으로 증가시킴으로써, 색감과 영상의 시인성을 동시에 보상할 수 있다.
예를 들어, 서브 화소 R, G, B의 투과 영역 각각으로 [80, 0, 0]TA(R), [80, 0, 0]TA(G), [80, 0, 0]TA(B)의 RGB 값을 갖는 광이 투과될 경우, 입력 영상이 [200, 200, 200]RGB 이라면, 전술한 도 6에서의 R 서브 화소의 발광을 제한하는 보정을 수행하여도, [240, 200, 200]RGB가 되어, R, G, B 간의 컬러 간 상대적인 차이가 생기게 되므로, 시인되는 컬러가 변화되는 문제점이 발생한다. 따라서, 투명표시장치는 G, B 서브 화소의 밝기를 추가적으로 증가시킴으로써, [240, 240, 240]RGB를 구현하여, 색감과 시인성을 향상시킬 수 있다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치가 표시하는 영상의 감마커브를 나타내기 위한 개략도이다. 도 7의 (a) 및 (d)의 그래프에서 x축은 0 내지 255의 입력 값으로 표시되며, 영상의 가장 어두운 값부터 가장 밝은 값의 값에 대한 축이다. y축은 휘도를 나타내는 축으로 정규화(normalized)되어 0 내지 1.0의 값으로 표시된다. 그래프에서 실선은 청색(B)의 감마 커브이며, 일점쇄선은 녹색(G)과 적색(R)의 감마 커브이며, 점선은 적색, 녹색, 및 청색의 합에 대한 감마 커브이다.
도 7의 (a)는 투명표시장치에 [0, 0, 30]의 RGB 값을 갖는 입사 광이 투명표시장치의 후면으로 입사되는 경우, 투명표시장치의 컬러 별 감마 커브를 도시한 것이다. 입사 광의 청색 성분에 의해, 투명표시장치의 청색의 감마 커브의 낮은 입력 값 부분은 녹색 및 적색 감마 커브에 비해 상승하게 된다. 도 7의 (a) 감마 커브를 갖는 영상은 청색에 대한 명암대비가 떨어지며, 시인성이 낮을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치는 RGB 센서에 의해 측정된 입사 광의 컬러 정보에 기초하여, 입력 영상의 시인성을 향상시키도록, 입력 영상의 휘도를 높여 영상을 표시할 수 있다. 영상의 휘도를 높이는 것은 영상의 보정 및 감마 전압을 가변하여 컬러의 최대 휘도를 높이는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치는 입력 영상의 청색에 대한 휘도를 높이도록 보정된 영상을 표시할 수 있다. 청색에 대한 휘도가 녹색 및 적색에 비해 상대적으로 늘어나면, 후면으로 입사되는 광의 영향에도 불구하고, 명암대비가 상승하게 되며, 청색에 대한 시인성이 전반적으로 상승할 수 있다.
도 7의 (b)는 도 7의 (a)와 동일한 조건에서 투명표시장치에서 영상 중 청색에 대한 휘도를 높이도록 보정한 경우, 투명표시장치의 컬러 별 감마 커브를 도시한 것이다. 실선의 청색 감마 커브는 입력 값 전반에 걸쳐 계조 표현 능력이 개선되었으며, 적색과 녹색 감마 커브 및 전체에 대한 계조 표현 능력도 일부 개선되었다.
도 7의 (b)를 참조하면, 청색의 휘도를 높임으로써, 청색에 대한 명암대비가 상승되었다는 점을 알 수 있다. 또한, 청색의 입사광의 간섭에도 불구하고, 청색의 휘도가 높아짐에 따라 청색의 시인성이 높아질 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 개략도이다. 도 8을 참조하면, 투명표시장치(810)는 투명표시장치(810)의 후면에 배치된 컬러 센서(820)를 포함한다. 투명표시장치(810)에서의 굵은 화살표는 투명표시장치(810)가 보정된 영상을 사용자 방향으로 영상을 표시하는 것을 도시한다. 컬러 센서(820)는 투명 표시부의 비표시 영역에 배치될 수 있다. 광원(830)은 투명표시장치(810)의 후면을 향해 발광한다. 투명표시장치(810)의 후면으로 입사되는 광은 컬러를 포함할 수 있으며, 역광으로 지칭될 수 있다. 역광의 일부는 투명표시장치(810)의 계면에서 반사될 수 있으나 일부의 역광은 도 8에 도시된 바와 같이 투명표시장치(810)를 투과한다.
광원(830)이란 광을 발광 또는 반사함으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(810)에 광을 입사하도록 하는 것을 의미하며, 제한되지 않는다. 광원(830)은 태양일 수 있으며, 발광하는 모든 조명을 포함할 수 있다. 또한 광원(830)은 광을 반사하는 모든 물체를 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 컬러를 포함하는 역광은 투명표시장치(810)를 투과하며, 투명 표시부가 표시하는 영상과 혼합되어 사용자에게 인식될 수 있다. 역광 하에서 투명표시장치(810)는 도 6에서 전술한 바와 같이, 후면에 배치된 컬러 센서(820)에 의해 측정된 컬러 정보에 기초하여, 표시되는 영상의 컬러 왜곡을 막고, 영상의 시인성을 높이기 위해, 입력 영상을 보정할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 평면도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치에서 컬러 센서(916)의 위치를 도시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치는 광 투과성의 표시 영역(912) 및 비표시 영역(914)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치에서 컬러 센서(916)의 위치는 제한되지 않는다. 컬러 센서(916)는 투명표시장치의 일 면에 배치되어 컬러 센서(916)로 입사되는 광을 측정할 수 있다면, 제한되지 않고 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치에서 컬러 센서(916)는 투명표시장치의 전면, 후면, 또는 측면에도 배치될 수 있다. 예컨대, 투명표시장치가 복수의 센서를 포함하는 경우 복수의 컬러 센서(916)는 각각 독립적으로 구동될 수 있으며, 투명표시장치는 컬러 센서(916)의 위치 정보를 각각 인식할 수 있다. 컬러 센서(916)는 투명 표시 패널의 화소에 내장되는 것도 가능하다. 컬러 센서(916)의 숫자가 늘어날수록 컬러의 측정이 보다 정확해질 수 있다.
도 9에서 투명표시장치의 컬러 센서(916)는 투명표시장치의 일 면의 비표시 영역(914)에 배치된다. 투명표시장치로 입사되는 광을 보다 정확하게 측정하기 위해 컬러 센서(916)는 투명표시장치의 중앙에 배치될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 제어 방법에 대한 흐름도이다. 설명의 편의를 위해, 이하에서는 투명표시장치의 프로세서, 컬러 센서 및 투명 디스플레이를 참조하여 설명한다. 또한, 모든 단계는 독립적으로 수행될 수 있으나 아래에서는 설명의 편의상 하나의 과정으로 설명한다.
컬러 센서는 투명 디스플레이로 입사되는 광의 컬러 정보를 측정한다(S100).
프로세서는 컬러 센서로부터 입사되는 광의 컬러 정보를 수신하고, 입력 영상을 수신하고, 측정된 컬러 정보에 기초하여 입력 영상을 보정한다(S110). 프로세서는 측정된 컬러 정보를 기초로 입력 영상을 영상 처리한다. 프로세서는 입력 영상의 휘도를 보정하도록 영상 처리할 수 있으며, 또는 입력 영상의 컬러 정보를 보정하도록 영상 처리할 수 있다.
투명 디스플레이는 보정된 영상을 표시한다(S120). 보정된 영상은 입사되는 광의 RGB 값에 기초하여 입력 영상의 RGB 값이 조정된 것일 수 있다. 보정된 영상은 입사되는 광의 RGB 값에 기초하여 입력 영상의 RGB 값 중 적어도 하나의 값이 제한되도록 보정된 것일 수 있다. 보정된 영상은 입사되는 광의 RGB 값 중 적어도 하나가 기 설정된 임계값을 넘는 경우, 입력 영상의 R, G, B 값 중 대응하는 적어도 하나의 값을 제한하여, 투명 디스플레이의 서브 화소가 발광하지 않도록 보정된 것일 수 있다. 보정된 영상은 입사되는 광의 RGB 값에 기초하여, 입력 영상의 RGB 값 중 대응하는 하나의 값에 대한 휘도를 높임으로써 보정된 것일 수 있다.
이하에서는, 광제어부가 포함된 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치가 설명된다. 투명표시장치의 배면으로 입사되는 외광이 너무 강할 경우, 투명표시장치가 발광할 수 있는 최대 휘도는 외광에 대해 상대적으로 약해진다. 즉, 투명표시장치 배면으로 입사되는 외광의 광량에 비례하여, 투명표시장치가 표시하는 영상의 시인성이 저감된다. 따라서, 투명표시장치의 배면에 입사되는 외광의 광량을 조절하여 영상의 시인성을 확보하기 위한 광제어부를 더 포함할 수 있다.
도 11a는 광제어부가 포함된 투명표시장치의 개략 단면도이다. 도 11a는 투명 표시부(1110) 및 광제어부(1130)를 도시한다. 투명 표시부(1110)는 영상이 표시되는 투명 유기 발광 표시 장치일 수 있으며, 광제어부(1130)는 광 투과율이 제어되는 대전 입자 제어 장치일 수 있다.
도 11a를 참조하면, 광제어부(1130)는 제3 기판(1131), 액티브층(1132), 게이트 절연막(1133), 게이트 전극(1134), 층간절연막(1135), 소스 전극(1136b), 드레인 전극(1136a), 오버 코팅층(1137), 제1 전극(1138), 제2 전극(1140), 보호층(1141, 1142), 대전 입자(1145)를 포함하는 유체(1144), 및 격벽(1143)을 포함한다.
광제어부(1130)는 투명 표시부(1110)에 부착된다. 도 11a를 참조하면, 투명 유기 발광 표시 장치는 투명 접착제 또는 투명 접착층에 의해 광제어부(1130) 상에 배치된다. 도 11a에서, 광제어부(1130)는 투명 표시부(1110)의 하단에 위치하도록 도시되었지만, 투명 표시부(1110) 상에 형성될 수도 있다. 투명표시장치(1100)의 광제어부(1130) 및 투명 표시부(1110)는 독립적으로 구동될 수 있으며, 선택적으로 입사되는 광을 제어한다.
도 11b는 광제어부가 포함된 투명표시장치로 입사되는 광에 대한 개략도이다. 도 11b는 투명표시장치(1100)의 후면의 하나의 수광 포인트로 입사되는 광을 도시한 것이다. 본 명세서에서 “입사하는 광, 또는 입사되는 광”이란 특별히 제한하여 언급하는 경우를 제외하고는 투명표시장치(1100)의 일면으로 입사되는 광을 의미한다. 투명표시장치(1100)의 일면으로 입사되는 광은 투명표시장치(1100)에서 발광하지 않는 영역에 포함된 조도센서나, 입사되는 광을 측정하기 위해 배치된 임의의 센서에 의해서 측정될 수 있다.
도 11b를 참조하면, 투명표시장치(1100)의 일 면으로 입사되는 광은 투명표시장치(1100)와 수직으로 입사되는 광뿐만 아니라 기판을 기준으로 0° 내지 180°의 각도로 입사되는 모든 광을 포함할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의상 투명표시장치(1100)에 직각으로 입사되거나 투명표시장치(1100) 내에서 굴절되어 직각 성분을 갖는 입사 광을 기준으로 설명하나, 직각 성분을 갖지 않는 입사 광도 직각으로 입사되는 광과 동일하게 설명될 수 있다.
도 11c는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(1100)로 입사되는 광을 광제어부(1130a, 1130b, 1130c)의 광 제어에 따라 도시한 것이다. 투명표시장치(1100)는 전술한 바와 같이 발광 영역과 투과 영역을 포함하고, 발광 영역에는 구동 트랜지스터와 유기 발광 소자가 배치되어 광을 발광하며, 투과 영역은 투명표시장치(1100) 후면으로부터의 광이 입사될 수 있다. 또한, 투명표시장치(1100)는 광제어부(1130a, 1130b, 1130c)를 포함하며, 광제어부(1130a, 1130b, 1130c)는 전압의 인가 세기에 따라 투과율이 상이해지도록 구성된다.
도 11c의 (a), (b), (c)에서 발광부에서는 동일한 정도의 광이 발광되고, 투명표시장치(1100)로 입사되는 광도 일정하다고 상정한다. 도 11c의 (a)에서 광제어부(1130a)는 입사되는 광이 모두 투과되도록 제어된다. 광제어부(1130a)가 입사되는 광을 모두 투과하도록 제어되는 경우, 사용자는 발광부로부터 발광되는 광 및 투명표시장치(1100)의 후면으로부터 입사되는 광 모두를 시인하게 된다.
도 11c의 (b)에서 광제어부(1130b)는 입사되는 광의 일부만 투과되도록 제어된다. 광제어부(1130b)가 입사되는 광의 일부만이 투과되도록 제어하는 경우, 사용자는 (a)와 비교할 때 발광되는 광을 보다 명확하게 시인할 수 있어 투명 표시장치의 시인성이 상대적으로 향상된다.
도 11c의 (c)에서 광제어부(1130c)는 입사되는 광의 투과율을 보다 낮추도록 제어된다. 광제어부(1130c)가 입사되는 광을 더욱 차폐되도록 제어하는 경우, 사용자는 (a), (b)와 비교할 때 발광되는 광을 보다 명확하게 시인할 수 있어 투명 표시장치의 시인성이 향상되나, 투명표시장치(1100)의 후면의 사물은 시인하기 어려울 수 있다.
광제어부가 포함된 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(1100)에서 광제어부(1130a, 1130b, 1130c)의 투과율을 제어함으로써, 투명표시장치(1100)의 사용자 입장에서 시인성을 높이도록 투명표시장치(1100)를 제어할 수 있다.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 광제어부에 대한 개략도이다. 도 12의 (a), (b)에서 제3 기판(1210), 제4 기판(1220), 제1 전극(1230), 제2 전극(1240), 격벽(1260), 보호층(1250), 및 유체(1280)는 도 11a에서 설명된 제3 기판(1131), 제4 기판(1139), 제1 전극(1138), 제2 전극(1140), 격벽(1143), 보호층(1141, 1142), 및 유체(1144)와 동일하므로 중복 설명을 생략한다.
도 12의 (a)에서 광제어부(1200)로 입사되는 광은 제3 기판(1210)을 통과하여 흑색 대전 입자(1270)에 도달되고, 도달된 광은 흑색 대전 입자들(370)에 의해 흡수된다. 흑색 대전 입자들(1270)의 배열에 의해 입사된 광이 차폐되므로, 이러한 투명표시장치의 상태를 차폐상태라고 지칭한다.
도 12의 (b)에서 제4 기판(1220) 측에서 입사되는 광은 제3 기판(1210), 제2 전극(1240), 제4 기판(1220)을 차례로 통과하여 광제어부(1200)를 통과한다. 흑색 대전 입자들(1275)의 배열에 의해 입사된 광이 투과되므로, 이러한 광제어부(1200)의 상태를 투과상태 또는 투명상태라고 지칭한다.
또는, 입사 광의 일부만이 흑색 대전 입자들의 사이로 투과된다. 투과된 일부의 광은 투과 영역 모두를 투과하여, 투명표시장치의 상부에서는 투명표시장치 후면의 사물을 시인할 수 있다. 입사 광의 나머지 일부는 흑색 대전 입자들에 도달하여 흡수된다. 흑색 대전 입자들(1270, 1275)의 퍼짐에 의해 입사된 광이 투과 또는 차폐되므로, 이러한 광제어부(1200)의 상태를 반투명상태라고 지칭한다.
입사 광의 일부만이 투과되는 반투명상태는, 광제어부(1200)의 제1 전극(1230) 또는 제2 전극(1240)에 인가되는 전압의 인가 시간이나 인가 세기에 따라 투과율이 가변적으로 제어된다.
도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치에 대한 개략도이다. 투명표시장치(1300)는 처리부(1310), 투명 표시부 타이밍 컨트롤러(1321), 투명 표시부 패널(1320), 투명 표시부 데이터 구동부(1322), 투명 표시부 스캔 구동부(1323), 광제어부 타이밍 컨트롤러(1331), 광제어부 패널(1330), 광제어부 데이터 구동부(1332), 광제어부 스캔 구동부(1333)를 포함한다.
타이밍 컨트롤러(1321, 1331)는 하나의 집적회로에 구성될 수도 있으며, 패널 상에 패터닝되어 구성될 수도 있으며, 타이밍 컨트롤러(1321, 1331) 및 데이터 구동부(1322, 1332)는 COG(Chip on Glass), COF(Chip on Film), PCB, FPCB(Flexible Circuit Board) 등 다양한 형태로 제공될 수 있다.
처리부(1310)는 투명 표시부 타이밍 컨트롤러(1321)에 영상 데이터를, 광제어부 타이밍 컨트롤러(1331)에 광 제어 데이터를 제공한다. 광 제어 데이터는 입사되는 광의 투과율을 선택적으로 제어하기 위한 데이터이다. 처리부(1310)는 투명 표시부와 광제어부가 시간-동기화될 수 있도록, 동기화 신호를 생성하여 투명 표시부 타이밍 컨트롤러(1321) 및 광제어부 타이밍 컨트롤러(1331)에 제공할 수 있다. 동기화 신호는 투명 표시부 및 광제어부 중 응답속도가 느린 패널에 맞추도록 생성될 수 있다.
투명 표시부는 투명 표시부 타이밍 컨트롤러(1321), 투명 표시부 패널(1320), 투명 표시부 데이터 구동부(1322), 투명 표시부 스캔 구동부(1323), 및 전원 공급부(1324)를 포함한다.
투명 표시부 타이밍 컨트롤러(1321)는 투명 표시부 구동부로 지칭될 수 있으며, 투명 표시부 구동부는 영상에 기초하여 스캔 제어 신호를 생성하여 투명 표시부 스캔 구동부(1323)를 제어하고, 데이터 신호를 생성하여 투명 표시부 데이터 구동부(1322)를 제어한다.
투명 표시부 데이터 구동부(1322)는 투명 표시부 타이밍 컨트롤러(1321)로부터 데이터 신호를 입력 받는다. 투명 표시부 데이터 구동부(1322)는 데이터 신호를 상응하는 감마 전압을 통해 변환하며, 유기 발광 소자의 애노드와 캐소드에 흐르는 전류의 양을 결정하여 해당 픽셀의 발광 정도를 제어한다.
투명 표시부 스캔 구동부(1323)는 스캔 라인을 구동하여 각 주사 선에 대응되는 화소에 데이터 신호가 입력될 수 있도록 동작한다. 투명 표시부 스캔 구동부(1323)는 전술한 하나, 또는 복수의 스캔 라인들을 선택하기 위한 하나, 또는 복수의 스캔 라인 신호를 투명 표시부 패널(1320)로 제공할 수 있다.
전원 공급부(1324)는 투명 표시부 데이터 구동부(1322)와 투명 표시부 스캔 구동부(1323) 및 투명 표시부 패널(1320)의 애노드와 캐소드에 필요한 다양한 전압을 공급한다. 전원 공급부(1324)는 ELVDD, ELVSS, VDD, VSS 등을 공급한다. 투명 표시부 패널(1320)은 복수의 스캔 라인들, 복수의 데이터 라인들 및 복수의 투명 표시부 화소들을 포함한다.
입력된 데이터 신호의 영상 정보에 의해 유기 발광층을 발광시키기 위해, 스위칭 박막 트랜지스터(T1)와 구동 박막 트랜지스터(T2)가 사용된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(1300)에서 광제어부의 구동에 대해서 설명한다. 광제어부는 패시브 매트릭스로 구성되고 구동될 수 있다. 광제어부는 액티브 매트릭스로 구동될 수도 있다. 광제어부 타이밍 컨트롤러(1331)는 전술한 바와 같이 처리부(1310)로부터 광 제어 데이터를 수신한다. 광 제어 데이터는 투명표시장치(1300)의 투과율을 제어하기 위한 데이터이다. 광 제어 데이터는 투명표시장치(1300)의 처리부(1310) 또는 광제어부 타이밍 컨트롤러(1331)에 의해 결정된다.
광제어부 스캔 구동부(1333)는 스캔라인을 구동하여 각 주사 선에 대응되는 픽셀에 데이터 신호가 입력될 수 있도록 동작한다. 광제어부 데이터 구동부(1332)는 데이터 신호를 상응하는 전압으로 변환하며, 광제어부의 전압 및 펄스를 공급하여, 흑색 대전 입자의 퍼짐성을 제어한다. 다시 말하면, 투명표시장치(1300)는 광 제어 데이터를 통해 결국 광제어부에 인가되는 전압 또는 펄스를 조절함으로써, 광제어부의 투과율을 조절할 수 있다.
전원 공급부는 광제어부 데이터 구동부(1332)와 광제어부 스캔 구동부(1333)에 필요한 전압을 공급한다.
스위칭 박막 트랜지스터(T3)는 스캔 배선으로부터 스캔 제어 신호가 인가되면, 데이터 라인으로부터의 광 제어 데이터 신호를 광제어부의 전극으로 전달하여 전극에 인가되는 전압을 제어하고, 인가되는 전압에 의해 유체에 분산된 흑색 대전 입자의 이동이 제어된다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치에 대한 블록도이다. 투명표시장치(1400)는 처리부(1410), 제어부(1415), 투명 표시부, 및 광제어부를 포함하고, 투명 표시부는 투명 표시부 패널(1440) 및 투명 표시부 패널 구동부(1420)를 포함하며, 광제어부는 광제어부 패널(1450) 및 광제어부 패널 구동부(1430)를 포함한다. 투명 표시부 패널(1440) 및 광제어부 패널(1450)은 복수의 화소를 포함한다.
제어부(1415)는 투명표시장치(1400) 시스템의 동작을 제어한다. 제어부(1415)는 사용자의 명령에 따라 시스템을 동작시킬 수 있으며, 기 설정된 동작에 따라 시스템을 동작시킨다. 제어부(1415)는 예를 들어, 처리부(1410)로 하여금 투명표시장치(1400)에 표시되는 영상에 대한 시인성을 향상 시키도록, 광센서로부터의 광특성에 기초하여 투과율을 낮추도록 제어하며, 다양한 투명표시장치(1400)의 모드를 동작시키도록 제어한다.
제어부는(1415)는 처리부(1410)를 포함하거나 통합될 수 있다. 또한 투명표시장치(1400)의 제어부(1415)는 시스템을 포함한다. 시스템은 OS(Operating system)를 포함한다. OS단에서는 사용자에게 본 발명의 효과를 제공하기 위한 다수의 모드들을 더 포함한다. 각각의 모드들은 사용자에 의해서 필요에 따라 선택되며, 특히 제3 모드는 능동적으로 주변 환경에 적응하여 최적의 모드로 선택된다.
제1 모드는 광제어부를 투과상태로 설정한다. 제1 모드는 투명 효과를 극대화 한다. 하지만 외부 환경에 대한 시인성 문제를 해결하지는 않는다.
제2 모드는 광제어부를 차폐상태로 설정한다. 제2 모드는 차폐의 효과를 극대화 한다. 시인성은 최대로 개선되지만 모든 화면의 투과 영역이 차폐되어 투명 표시의 효과를 누릴 수 없다는 문제점이 있다.
제3 모드는 입력 영상의 객체를 추출하여 투명 표시부에 표시되는 객체에 대응되는 광제어부 영역의 투과율을 조절하는 모드이다. 제3 모드의 투명표시장치(1400)는 외부 조도 환경 및 외부 환경의 변화에 따른 시인성 저하를 최소화한다. 해당 모드에서는 투명 효과를 유지하면서 입력 영상의 시인성을 유지한다.
제4 모드는 광 제어 모드로 해당 모드는 광제어부의 해상도만큼의 영상을 표시하도록 구성된다. 유기 발광 장치의 전원을 차단함으로써 저전력으로 구동한다. 해당 모드는 아웃도어(outdoor) 환경에서 특화된 기능으로 외광이 상당히 밝을 경우 효과적이며, 차광에 의해서 영상을 구현하도록 구성된다. 제4 모드는 예를 들어, 조도가 상당히 밝은 환경일 경우 사용자에 의해 선택되거나 제4 모드 진입 기준 조도를 설정하여 동작 시킬 수 있다.
제어부(1415)의 동작들은 시스템 상에서 입력부를 통해 선택된다. 예를 들어, 투명표시장치(1400)는 입력부를 포함하고, 입력부를 통해 입력 신호가 있을 때마다 복수의 모드가 순차적으로 변경될 수 있다. 이러한 물리적인 입력부는 투명표시장치(1400)의 시인성이 급격히 저하될 때 유용하게 사용될 수 있다. 시인성이 급격히 저하되면 사용자가 투명 표시부에 표시되는 메뉴를 시인하기 어렵기 때문에 필요한 모드를 선택하는 것 자체가 어려울 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치에서의 감마 커브에 대한 개념도이다.
도 15의 (a) 내지 (d)의 그래프에서 x축은 0 내지 255의 입력값으로 표시되며, 영상의 가장 어두운 값부터 가장 밝은 값에 대한 축이다. y축은 휘도를 나타내는 축으로 정규화(normalized)되어 0 내지 1.0의 값으로 표시된다. 감마 커브는 그레이 감마 커브인 것으로 상정하여 설명한다.
도 15의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 광제어부가 광 투과율을 0%로 조정하고, 200lux의 외광이 투명표시장치의 후면으로 입사될 때, 감마 커브의 그래프를 도시한 것이다. 도 15의 (a)에 도시된 감마 커브의 감마값은 2.2일 수 있다. 이하에서는 도 15의 (a)의 일점쇄선 감마 커브를 목표 감마 커브라고 지칭한다. 투명표시장치의 후면으로 입사되는 광이 100% 차폐되는 경우에는 영상이 갖는 2.2 감마값의 감마 커브가 왜곡되지 않고 측정될 수 있다. 투명표시장치에서 후면의 사물이 시인되도록 구동되기 위해서 후면으로 입사되는 광은 투명표시장치를 투과할 수 있다.
도 15의 (b)에서 실선은 광 투과율 100%, 200lux의 외광 입사 조건에서 예측되는 감마 커브의 그래프를 실선으로 도시한 것이다. 일점쇄선은 도 15 (a)의 목표 감마 커브이다. 점선은 40% 광투과율을 제외한 나머지 조건은 실선과 동일한 감마 커브이다.
이하에서는 투명표시장치의 후면으로 입사되는 광은 노이즈로 지칭하고 취급되어, 각 입력값의 밝기에 더해진다. 따라서, 실선의 감마 커브는 전체적으로 최저 휘도가 높아지도록 변경된다. 노이즈에 의해 최저 휘도가 높아짐으로써, 블랙의 시인성이 떨어지고, 최저 휘도의 최대 휘도의 차가 줄어듦에 따라 명암비가 낮아질 수 있다.
도 15의 (b) 실선 감마 커브에서 광제어부로 하여금 투명표시장치의 광 투과율을 0%이 되도록 제어하여 노이즈를 낮추면, 다시 (a)의 감마 커브에 일치할 수 있으나, 광 투과율이 0%에 근접하면 전술한 바와 같이 투명표시장치의 후면의 사물을 시인할 수 없게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치에서는 광제어부에 의해 광 투과율을 조정하고, 표시되는 영상에 대한 영상 처리를 통해 감마 커브를 변경함으로써, 투명표시장치에서의 블랙의 시인성과 후면의 사물을 시인할 수 있는 추가적인 정보성을 동시에 유지할 수 있다.
도 15의 (b) 실선의 조건에서 투명표시장치의 광 투과율을 40%가 되도록 제어하면, 점선의 감마 커브가 생성될 수 있다. 점선의 감마 커브는 실선의 감마 커브보다는 일점쇄선의 목표 감마 커브에 근사하다. 그러나, 점선의 감마 커브는 전 x축 입력값에 걸쳐서 일점쇄선의 목표 감마 커브보다 높은 휘도를 갖는다.
도 15의 (b) 점선 감마 커브와 같이 감마 커브를 낮추고, 명암비를 향상시키기 위해, 영상의 휘도값을 높이도록 표시 영상이 처리될 수도 있다. 즉, 영상의 휘도값이 높아지면, 영상에 대한 휘도가 입사되는 노이즈에 비해 상대적으로 늘어나게 되어 영상이 보다 뚜렷하게 인식될 수 있으며, 명암비와 시인성이 향상될 수 있다. 따라서, 도 15 (b) 점선의 감마 커브는 광제어부에 의해 노이즈를 저감시키는 동시에 영상의 휘도를 높임으로써 구현될 수도 있다.
나아가, 광 투과율을 더 낮추지 않으면서, 목표 감마 커브에 근사하도록 감마 커브를 조정하기 위해서, 감마 커브를 수평이동 시킬 수 있다.
도 15의 (c)에서 실선은 광 투과율 40%, 200lux의 외광 입사 조건에서 예측되는 감마 커브를 나타낸 것이다. 일점쇄선은 도 15 (a)의 목표 감마 커브를 나타낸다. 점선의 감마 커브는 실선의 조건하에서 영상을 보정한 경우 예측되는 감마 커브를 나타낸다. 영상의 보정은 감마값의 보정일 수 있다. 여기서, 감마 값의 보정이란, 도 15 (c)의 실선의 감마 커브 함수에서 감마값을 2.2에서 예컨대 2.8로 변경하는 것일 수 있다.
도 15의 (c) 실선의 조건에서 투명표시장치에 표시되는 영상을 보정하면, 점선의 감마 커브가 생성될 수 있다. 점선의 감마 커브는 실선의 감마 커브보다 일점쇄선의 목표 감마 커브에 보다 근사할 수 있다.
도 15의 (d)에서 실선은 광 투과율 40%, 영상 보정, 및 200lux의 외광 입사 조건에서 예측되는 감마 커브를 나타낸 것이다. 일점쇄선은 도 15 (a)의 목표 감마 커브를 나타낸다. 광 투과율이 제어되고 및 영상이 보정된 실선의 감마 커브는 일부 입력값, 즉, 낮은 입력값에 있어서는 목표 감마 커브보다 높은 휘도를 가지나, 일정 이상의 입력값에 대해서는 목표 감마와 실질적으로 동일한 휘도를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치는 광 투과율을 조정하고 영상을 보정함으로써, 후면의 사물을 시인 가능하게 하는 동시에 영상의 블랙 시인성도 향상시킬 수 있다.
도 16a, 16b, 16c는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치에서의 표시 영상에 대한 개념도이다.
도 16a를 참조하면, 좌측의 표시 영상(1610)은 일 객체(1615)를 표시한다. 표시 영상(1610)은 우측의 실선 감마 커브의 특성을 갖는다. 우측의 실선 감마 커브는 도 15b의 실선 감마 커브와 실질적으로 동일한 감마 커브일 수 있다. 좌측의 표시 영상(1610) 및 실선 감마 커브는 투명표시장치의 후면으로 입사되는 노이즈가 적용된 영상 및 감마 커브이다. 투명표시장치의 후면으로 입사되는 노이즈에 의해 표시 영상(1610)은 전반적으로 명암비가 낮고 블랙의 시인성이 떨어진다.
도 16b를 참조하면, 좌측의 표시 영상(1620)은 일 객체(1625)를 표시한다. 표시 영상(1620)은 우측의 실선 감마 커브의 특성을 갖는다. 우측의 실선 감마 커브는 도 15c의 실선 감마 커브와 실질적으로 동일한 감마 커브일 수 있다. 좌측의 표시 영상(1620) 및 실선 감마 커브는 투명표시장치의 후면으로 입사되는 노이즈가 광제어부에 의해 40%만 입사되는 영상(1620) 및 감마 커브이다. 광의 투과율 저하에 의해 표시 영상(1620)의 전반적인 감마 커브가 낮아졌으며, 명암비 및 블랙의 시인성이 향상된다.
전술한 바와 같이 명암비를 향상시키기 위해, 영상의 휘도값을 높이도록 표시 영상이 처리됨으로써, 감마 커브를 낮출 수도 있다.
도 16c를 참조하면, 좌측의 표시 영상(1630)은 일 객체(1635)를 표시한다. 표시 영상(1630)은 우측의 실선 감마 커브의 특성을 갖는다. 우측의 실선 감마 커브는 도 15d의 실선 감마 커브와 실질적으로 동일한 감마 커브일 수 있다. 좌측의 표시 영상(1630) 및 실선 감마 커브는 투명표시장치의 후면으로 입사되는 노이즈가 광제어부에 의해 40%만 입사되며, 표시 영상(1630)은 감마 값이 보정된 영상 및 감마 커브이다. 도 16b의 표시 영상(1620)과 비교할 때, 도 16c의 표시 영상(1630)에서 객체(1635)의 블랙이나 영상의 좌측 어두운 영역은 더 뚜렷하게 표현되나, 영상의 우측 및 하단의 밝은 부분은 유지되므로, 역시 명도 대비 및 블랙의 시인성이 상대적으로 향상된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치에서 광 투과율의 조정과 영상의 보정은 상호보완적인 관계에 있으며, 두 처리를 모두 수행함으로써, 후면의 사물을 시인할 수 있는 정보성과 블랙 표시의 시인성 모두가 뛰어난 투명표시장치가 구현될 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 히스토그램 분석에 대한 개념도이다.
도 17을 참조하면, (a) 및 (b)의 영상(1710, 1720)은 RAM 메모리 등으로부터 입력된 영상이다. 즉, 도 17 (a), (b)의 영상(1710, 1720)은 투명표시장치에 표시되는 영상이 아닌 원본의 이미지 데이터이며, 도 17 (a), (b)의 히스토그램은 입력된 영상 데이터에 대한 히스토그램이다. 히스토그램의 x축은 0 내지 255의 입력값으로 표시되며, 영상의 가장 어두운 입력값부터 가장 밝은 입력값의 값에 대한 축이다. y축은 각 입력값에 대한 화소의 빈도수이다.
도 17에서 (a)의 히스토그램(1715)을 살펴보면, 영상(1710)의 낮은 입력값에서는 화소 빈도수가 낮다. 따라서, 도 17에서 (a)의 영상(1710)은 전반적으로 명암비가 낮고 블랙의 표시 빈도가 낮은 영상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치는 (a)의 히스토그램(1715)을 분석하여, 낮은 입력값에서의 낮은 빈도수를 검출하고, 히스토그램(1715)을 시프팅하거나 스트레칭할 수 있다.
도 17에서 (b) 영상은 히스토그램(1725)이 스트래칭되어 낮은 입력값에서의 화소 빈도수가 높아진 영상(1720)이다. 도 17에서 (b)의 히스토그램(1725)을 참조하면, 낮은 입력값에서의 화소 빈도수가 늘어났으며, (b)의 영상(1720)을 참조하면, 블랙의 표시가 더 뚜렷해졌다.
발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 제어 장치의 처리부는 투명표시장치에서 블랙의 표시를 향상시키도록 영상이 처리될 수 있다. 투명표시장치에서는 영상 전반에서 표시되는 밝기가 높아지기 때문에, 투명표시장치에서는 영상이 불투명표시장치에서 표시되는 것보다는 어둡도록 표시되면, 시인성이 향상될 수 있다.
입력되는 영상은 투명표시장치라는 점이 고려되지 않고 제작 또는 배포되는 것일 수 있으므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 제어 장치는 영상을 보다 투명표시장치에 적합하도록 영상을 처리할 수 있다. 도 17에서는 히스토그램(1725)이 스트래칭 되는 처리에 대해서 설명하였으나, 히스토그램 시프팅, 인핸스 레벨 적용(enhanced level adjusting) 등 다양한 디지털 신호 처리 방법이 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 투명표시장치는 투명표시부, 투명표시부의 배면에 입사되는 외광의 컬러정보를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 광센서, 투명표시부의 배면에 입사되어 상기 복수의 투과부를 투과하는 광량을 제어하도록 구성된 광제어부, 광특성을 기초로 상기 광제어부 투과율 및 상기 투명표시부의 영상을 보정하도록 구성된 제어부를 포함할 수 있다.
즉, 외광의 컬러정보에 기초한 투명표시부의 영상의 보정에 의해 제공되는 외부 환경에 따른 화질 최적화, 시인성 향상은 광제어부를 통해 투명표시장치의 배면으로 입사되는 외광의 광량을 조절함으로써 더 강화될 수 있다.
도 18 은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 제어 장치에 대한 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 다른 투명 표시 제어 장치(1800)는 광 제어 처리부(1812) 및 영상처리부(1814)를 포함하는 처리부(1810)를 포함한다. 투명 표시 제어 장치(1800)는 메모리로부터 기 저장된 얼룩 보정 데이터 및 영상 데이터를 수신하고, 광제어부의 얼룩을 보정하고, 수신된 영상을 보정하여, 광제어부 신호 및 보정된 영상 신호를 생성한다.
메모리에는 광제어부에 표시되는 화상의 얼룩을 보정하기 위한 정보가 저장된다. 얼룩 보정 데이터가 저장되는 메모리는, 투명표시장치의 전원이 꺼져 있는 상태에서도 정보가 없어지지 않고 저장할 수 있는 메모리가 이용될 수 있다. 메모리는 예를 들어 전기적으로 내용을 재기입할 수 있는 EEPROM가 이용될 수 있다.
얼룩 보정 데이터는 광제어부의 공정 과정에서 나타날 수 있는 광제어부의 패널에 표시되는 화상의 얼룩을 보정하기 위한 정보이며, 영상 데이터는 디지털 값을 가지며, 영상의 컨텐츠를 프레임 단위로 포함하는 영상 정보이다.
처리부(1810)는 영상 데이터, 얼룩 보정 데이터 등을 수신하고, 투명 표시부 및 광제어부를 제어하기 위해 입력된 영상 및 광제어부 신호에 대한 각종 신호처리를 수행한다. 또한, 처리부(1810)의 영상처리부(1814)는 영상 신호를 보정하고, 투명 표시부에 보정된 영상 신호를 전송할 수 있다. 처리부(1810)의 광 제어 처리부(1812)는 광제어부 신호를 생성하여 광제어부에 전송할 수 있다. 처리부(1810)에서 수행되는 영상 처리는 예를 들어, 투명 표시부에 표시되는 영상의 휘도의 조정에 이용되는 게인(gain)의 조정, 영상의 히스토그램에 기초한 영상 조정, 영상 데이터 변경을 통한 감마 커브 변경, 광제어부의 얼룩 보정 등을 포함할 수 있다.
광 제어 처리부(1812)는 광제어부의 얼룩을 보정하도록 광제어부 신호를 조정할 수 있다. 광 제어 처리부(1812)는 얼룩 보정 데이터에 기초하여 광제어부 신호의 신호 레벨을 조정함으로써, 광제어부 패널 고유의 얼룩을 억제할 수 있다. 광 제어 처리부(1812)는 매 클럭마다 입력되는 데이터 단위로, 얼룩 보정 데이터에 기초하여 광제어부 신호를 조정할 수 있다.
영상처리부(1814)는 영상 데이터를 영상 처리한다. 입력된 영상 데이터로부터 휘도 레벨이 검출될 수 있다. 영상 데이터의 휘도 레벨은 예컨대 히스토그램 데이터일 수 있다. 영상처리부(1814)는 영상 데이터에서 각 프레임의 히스토그램 데이터를 추출할 수 있다.
히스토그램이란 영상 데이터가 존재하는 범위를, 예컨대 256개의 휘도 구간으로 나누어 각 구간에 들어가는 데이터의 출연도수를 검출하여 작성된 데이터를 의미한다.
영상처리부(1814)는 히스토그램 데이터를 기초로 다양한 영상의 처리를 수행할 수 있다. 영상처리부(1814)는 투명 표시부에서 화상의 번인 현상을 최소화하거나, 전력의 소모를 저감하기 위해 히스토그램 데이터에서 영상 레벨을 조정할 수 있다. 에컨대, 영상처리부(1814)는 히스토그램을 분석하여 최저 영상 레벨, 최대 영상 레벨, 또는 평균 영상 레벨(APL; average picture level)을 검출하고, 검출된 영상 레벨에 기초하여 영상 레벨을 보정함으로써 투명 표시부에 표시되는 영상의 휘도를 보정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 제어 장치(1800)의 영상처리부(1814)는 투명표시장치에서 블랙의 표시를 향상시키도록 영상 처리를 수행할 수 있다. 블랙의 표시를 향상시키는 영상 처리는 히스토그램 데이터를 분석하여 영상에 대한 보정을 수행하는 영상 처리, 히스토그램 데이터에 기초하여 감마 커브를 조정하는 영상 처리 등을 포함할 수 있다. 본 명세서에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 제어 장치(1800)가 블랙의 표시를 향상시키는 영상 처리를 수행함에 있어서, 히스토그램 시프팅(shifting), 히스토그램 스트래칭(stretching)과 감마 커브 조정을 예를 들어 설명하나 이에 제한되지 않고 투명 표시 제어 장치(1800)는 다양한 영상 처리를 통하여 블랙의 표시 향상을 위한 영상 처리를 수행할 수 있다. 영상처리부(1814)는 히스토그램 데이터로부터 각 프레임의 히스토그램 분포범위를 분석할 수 있다. 영상처리부(1814)는 분석에 기초하여 투명 표시부에서 블랙의 영상을 보다 선명하게 표시하도록 처리할 수 있다.
투명표시장치에서는 투명표시장치의 후면으로 광이 입사되기 때문에 블랙의 표시가 실질적으로는 블랙 보다 밝은 표시가 될 수 있다. 또한, 블랙의 표시뿐만 아니라 영상 전반에서 표시되는 밝기가 높아지기 때문에, 투명표시장치에서는 영상이 불투명표시장치에서 표시되는 것보다는 m암비가 낮을 수 있다. 입력되는 영상은 투명표시장치라는 점이 고려되지 않고 제작 또는 배포되는 것일 수 있으며, 투명표시장치에서 표시되는 영상은 투명하지 않은 표시 장치에 표시되는 영상 보다 더 높은 명암비를 갖도록 처리되는 것이 중요할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 제어 장치(1800)는 영상을 보다 투명표시장치에 적합하도록 영상 처리할 수 있다.
영상을 투명표시장치에 적합하도록 영상을 처리하는 것은 낮은 영상 레벨, 즉 어두운 영역의 표시가 보다 늘어나도록 영상을 처리하는 것을 포함할 수 있다. 영상은 프레임마다 상이한 어두운 영역의 분포가 상이하므로, 프레임마다 영상이 처리될 수도 있으며, 모든 프레임에 대해 일정 영상 처리가 수행됨으로써, 평균적으로 어두운 영역의 분포가 늘어나도록 처리될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상처리부(1814)는 영상의 히스토그램에서 일정 구간의 영상 레벨에 대한 빈도수를 측정하고, 빈도수가 예컨대 낮은 영상 레벨의 일정 구간에 낮은 경우, 히스토그램을 시프팅하도록 영상 처리할 수 있다. 즉, 영상처리부(1814)는 높은 영상 레벨의 영상의 화소들을 낮은 영상 레벨의 일정 구간을 포함하도록 스트래칭하여 영상 처리할 수 있다. 투명표시장치에서 영상 처리된 영상을 표시하는 경우, 보다 블랙의 표시가 명확한 영상이 시인될 수 있다.
투명 표시 제어 장치(1800)는 블랙의 표시를 향상시키도록 영상의 감마 커브를 조정할 수 있다. 영상의 감마 커브를 조정함으로써, 블랙의 표시를 향상시키는 방법은 다양할 수 있다. 아래는 감마곡선 함수이다.
Figure 112015078545717-pct00002
감마곡선 함수에서 L(V)는 출력 휘도, V는 입력신호, α는 게인(gain), ε는 오프셋(offset), γ는 감마값을 의미한다. 투명 표시 제어 장치(1800)는 α, ε, γ 중 적어도 하나를 변경함으로써, 투명표시장치에서의 블랙의 표시를 향상시킬 수 있다. 투명 표시 제어 장치(1800)의 영상처리부(1814) α를 조절함으로써 명암비를 조절할 수 있으며, ε를 오프셋(offset)를 조절함으로써 밝기를 조절할 수 있고, γ를 조절함으로써 입력 영상의 데이터 보정을 통해, 감마를 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 제어 장치(1800)에서 영상을 보다 투명표시장치에 적합하도록 영상 처리되는 것은, 광제어부에 의한 광 투과율 제어에 기초한다. 전술한 바와 같이 투명표시장치의 광제어부는 투명표시장치의 후면으로 입사되는 광의 적어도 일부를 차폐할 수 있다. 입사되는 광의 일부가 차폐되는 경우, 투명표시장치에 표시되는 영상의 블랙의 표시 및 명암비가 향상될 수 있다.
따라서, 투명 표시 제어 장치(1800)의 영상처리부(1814)가 입력 영상을 영상 처리하는 것은 광제어부의 광 투과율에 기초할 수 있다. 예를 들어, 광제어부의 광 투과율이 40%로 설정된 경우는 광 투과율이 100%인 경우보다 차폐되는 광이 더 많으므로, 광 투과율이 100%인 경우보다 영상에 대한 왜곡을 최소화할 수 있도록 영상에 대한 영상 처리 강도가 더 낮을 수 있다. 즉, 광제어부의 광 투과율이 낮은 경우에는 영상에 대한 왜곡을 최소화할 수 있도록 영상에 대한 보정을 제한할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른, 투명 표시 제어 장치(1800)의 광 제어 처리부(1812)는 영상 처리된 영상에 기초하여 광제어부의 투과율을 결정할 수 있다. 예를 들어, 투명 표시 제어 장치(1800)의 광 제어 처리부(1812)는 투명표시장치에 적합하도록 영상을 처리하였으나, 충분한 선명도를 얻을 수 없는 경우를 판단하여, 영상 처리에 더하여 광제어부의 투과율을 제어할 수 있다. 또는, 광 제어 처리부(1812)는 기 설정된 투과율 이하로 광 차폐기의 투과율을 조정할 수 있다. 기 설정된 투과율은 목표 투과율을 의미한다.
즉, 광 차폐기의 투과율이 결정되고, 결정된 투과율에 기초하여 영상이 영상 처리될 수 있으며, 또는 영상이 영상 처리되고, 영상 처리된 영상에 기초하여 광 차폐기의 투과율이 결정될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 제어 장치(1800)에서 영상의 처리와 광제어부의 투과율 제어는 서로 상호 보완적인 의미를 가질 수 있다. 동일한 정도의 노이즈가 투명표시장치의 후면으로 입사되는 경우, 영상의 처리에 의해서는 최저 영상 레벨을 낮추기 어렵다. 즉, 영상 데이터에서 표시할 수 있는 블랙 값은 0 내지 255 분포에서 0으로 정해져 있으므로, 영상의 처리에 의해서는 영상이 전반적으로 보다 낮은 영상 레벨을 갖거나, 보다 높은 명암비를 갖도록 할 수는 있으나, 입사되는 광의 영향을 저감할 수는 없다. 반면에, 광 제어 처리부(1812)는 광제어부의 투과율을 낮추거나 높임으로써 입사되는 광을 조절할 수 있으므로, 블랙에 대한 시인성을 직접적으로 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 제어 장치(1800)는 전술된 영상 처리 방법에 따라 영상 처리된 영상 데이터 및 광제어부의 투과율에 기초한 광 제어 데이터를 생성한다. 생성된 영상 처리된 영상 데이터는 투명 표시부로 전송되고, 생성된 광 제어 신호는 광제어부로 전송될 수 있다.
도 19a, 19b는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 광제어부에서의 얼룩 보정에 대한 개념도이다.
도 19a를 참조하면, 투명표시장치(1900)는 광제어부(1910)를 포함하고, 광제어부(1910)의 일 면에 얼룩(1920)이 도시된다. 얼룩(1920)은 광제어부(1910)의 제조 공정의 개선을 통해서도 저감될 수 있으나, 광제어부(1910)를 구동하는 데이터를 보정함으로써 얼룩(1920)을 보상하는 방법도 이용되고 있다.
얼룩(1920)은 광제어부(1910)의 구동 박막 트랜지스터의 문턱 전압 편차에 기인할 수 있다. 또한, 얼룩(1920)은 광제어부(1910) 제조 공정의 박막 패턴 형성 공정에 이용되는 노광 장비의 노광시 중첩 노광과 멀티 렌즈들의 수차 등으로 인한 노광량 편차에서 기인할 수 있다. 노광량 편차에 의해 박막 패턴의 폭이 가변되어 박막 트랜지스터의 기생 용량 편차, 셀갭을 유지하는 컬럼 스페이서의 높이 편차, 데이터 라인들 간의 기생 용량 편차 등이 발생되고, 이 편차들은 광제어부(1910)에서 전기장의 편차를 유발하여 세로선 또는 가로선 형태의 정형 얼룩이 표시될 수 있다. 또한, 얼룩(1920)은 정형 얼룩뿐만 아니라, 이물질 유입 등과 같은 공정 불량의 이유로 불규칙한 부정형 형태로 표시될 수 있다.
투명표시장치(1900)에서 균일한 광 투과율 제어를 위해 광제어부(1910)의 얼룩(1920)은 보정될 수 있다. 일반 표시 장치에서도 발광 얼룩 등의 보정은 수행되었으나 투명표시장치(1900)에서 광제어부(1910)의 얼룩 보정은 상대적으로 더 중요할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(1900)는 투명 표시부와 광제어부(1910)가 대향하도록 형성된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(1900)에는 2개의 표시부가 형성되며, 시인자는 2개의 표시부가 발광 또는 제어하는 광을 동시에 시인하게 되므로, 광제어부(1910)의 얼룩(1920)은 투명 표시부가 표시하는 영상의 얼룩(1920)으로 시인될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(1900)와 같이 복수의 패널을 포함하는 표시 장치에 있어서 패널의 균일도는 더욱 중요해진다.
이하에서는, 광제어부(1910)의 균일도를 보정하기 위한 얼룩 보정 데이터에 대해서 설명한다.
얼룩 보정 데이터는 광제어부(1910)의 공정 과정에서 나타날 수 있는 광제어부(1910)의 패널에 표시되는 화상의 얼룩(1920)을 보정하기 위한 정보이다. 광제어부(1910)의 얼룩 보정 데이터를 생성하기 위해서는 광제어부(1910)의 모든 영역에 대한 얼룩 보정 데이터 추출 과정이 필요할 수 있다. 얼룩 영역의 크기 및 수준을 직접 지정하거나, 화상 카메라를 이용하거나, 구동 박막 트랜지스터의 문턱 전압을 측정함으로써 얼룩 데이터가 추출될 수 있다.
광제어부(1910)의 화소에 얼룩(1920)이 있는지 여부를 검출하기 위해, 투명표시장치(1900)의 일 측에는 일정한 휘도의 광원을 배치하고, 투명표시장치(1900)의 반대측에는 촬상부를 배치한다. 광제어부(1910)의 각 화소에 인가하는 전압과 광제어부(1910)의 각 화소에 있어서의 광 투과율은 선형의 관계를 갖고 있으므로, 인가 전압에 비례하여 촬상부에 입사되는 휘도가 변화하게 된다.
패널이 일정 광 투과율을 갖도록 하는 전압의 입력을 받으면, 그 전압에 따라 광제어부(1910)의 투과율이 제어된다. 제어된 패널의 일측에 발광하는 광원을 배치하고 반대측에 촬상부를 배치하여 패널의 반대측면을 촬상한다. 촬상부로 촬상한 이미지에서 얼룩 영역에 대한 화상의 입력 전압을 취득한다. 취득된 입력 전압을 분석함으로써, 얼룩 보정 데이터를 얻을 수 있다.
즉, 얼룩 보정 데이터라 함은 광제어부(1910)가 광 투과율을 제어하는 화상에 얼룩(1920)이 있는 경우, 광제어부(1910) 패널에 있어서 얼룩(1920)을 없애도록, 얼룩(1920)을 발생시키고 있는 화소에 대해 입력 전압을 보정하기 위한 보정 데이터이다.
얼룩 보정 데이터는 수평 방향이나 수직 방향에 생기는 발광 얼룩을 보정 하기 위한 얼룩 보정 데이터일 수 있으며, 국소적으로 발생된 얼룩을 보정하는 얼룩 보정 데이터일 수도 있다.
얼룩 보정 데이터는 투명표시장치(1900)의 메모리에 저장된다. 전술한 바와 같이, 얼룩 보정 데이터가 저장되는 메모리는, 투명표시장치(1900)의 전원이 꺼져 있는 상태에서도 정보가 없어지지 않고 저장할 수 있는 메모리일 수 있다. 메모리는 예를 들어 전기적으로 내용을 재기입할 수 있는 EEPROM 메모리, 플래시 메모리 등일 수 있다.
도 19a를 참조하면, 투명표시장치(1900)는 광제어부(1910)를 포함하고, 광제어부(1910)의 일 면에 얼룩(1920)이 도시된다. 투명 표시 제어 장치는 전술한 얼룩 보정 데이터를 이용하여 광제어부(1910)에 입력되는 광 제어 데이터를 보정함으로써, 얼룩(1920)이 없어지도록 제어된다. 도 19b은 얼룩 보정된 광 제어 데이터로 제어되는 투명표시장치(1900)의 광제어부(1930)를 도시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치(1900)의 광제어부(1930)가 얼룩에 대해 보정됨으로써, 투명표시장치(1900)의 광 투과율 제어를 보다 균일성있게 수행할 수 있다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치가 적용될 수 있는 장치들에 대한 개략도이다.
도 20에서 (a)는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 투명표시장치가 투명 디바이스(3100)에 부착되어 사용되는 경우를 도시한다. 투명 디바이스(3100)는 투명표시장치(3110), 제어 장치(3120), 입력부(3130)를 포함할 수 있다. 투명표시장치(3110)는 투명표시장치(3110)의 적어도 일 면이 베젤프리(bezel-free) 내지는 최소한의 배젤만을 갖도록 구성될 수 있다. 투명 디바이스(3100)는 제어 장치(3120)에 의해 투명표시장치(3110)를 통한 증강 현실이나 투명표시장치(3110)의 다른 기능을 활용하기 위한 어플리케이션(application) 이 구현될 수도 있다. 투명 디바이스(3100)는 버튼과 같은 별도의 입력부(3130)를 이용하여, 투명표시장치(3110)를 제어하기 위한 각종 모드를 선택할 수 있다. 투명표시장치(3110)를 제어하기 위한 모드는 전력 절감 모드, 시네마 모드, 휘도 향상 모드 등을 포함할 수 있다. 별도의 입력부(3130)는 주변의 조도 환경에 의해 투명표시장치(3110)의 시인성이 급격히 나빠져 투명표시장치(3110) 상에 표시되는 제어창을 선택하기 곤란할 때 이용될 수 있다.
도 20에서 (b)는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 투명표시장치가 투명 표시 디바이스(3200) 또는 스크린의 표시 장치로 사용되는 경우를 도시한다. 투명 표시 디바이스(3200)는 투명표시장치(3210)를 통해 영상과 투명표시장치(3210) 후면의 사물을 인식하도록 구성될 수 있을 수도 있다.
투명 표시 디바이스(3200)는 투명표시장치(3210)를 제어하기 위한 다양한 모드를 선택할 수 있는 제어창(3220)을 표시하도록 구성될 수 있다. 투명표시장치(3210)를 제어하기 위한 모드는 전력 절감 모드, 시네마 모드, 휘도 향상 모드 등을 포함할 수 있다. 사용자는 투명표시장치(3210)를 제어하기 위한 모드를 적절히 선택하여, 투명표시장치(3210)의 이용목적을 달성할 수 있다.
도 20에서 (c)는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 투명표시장치가 투명 모바일 디바이스(3300)의 표시 장치로 사용되는 경우를 도시한다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 투명표시장치(3310)는 (c)에서 투명 모바일 디바이스(3300)에 포함되도록 도시되었으나, 스마트폰, 핸드폰, 태블릿 PC, PDA 등과 같은 소형화 장치 또는 모바일 장치에 설치될 수 있다. 소형화 장치에 설치되는 경우, 외부 전원이 공급되지 않고 자체 배터리를 사용하게 되므로, 한정된 배터리 용량에 알맞도록 투명표시장치(3310)의 엘리먼트들이 설계될 수 있다. 또한, 투명표시장치(3310)가 투명 모바일 디바이스(3300)의 표시 장치로 사용되는 경우 투명 모바일 디바이스(3300)의 사용자 입력을 위한 터치 스크린이 포함될 수 있다. 터치 스크린은 투명표시장치(3310) 상에 형성될 수도 있으며, 인 셀(in-cell) 타입으로 형성될 수도 있다. 또한, 투명표시장치(3310)의 후면이 인식 가능하다는 점에 착안하여, 터치 스크린은 투명표시장치(3310)의 양면의 터치를 감지하도록 구성될 수도 있다.
도 20에서 (d)는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 투명표시장치가 스마트 안경(3400)의 표시 장치로 사용되는 경우를 도시한다. 스마트 안경(3400)은 투명표시장치(3410)와 제어 장치(3420)를 포함한다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 투명표시장치(3410)가 스마트 안경(3400)에 사용되는 경우에는 직사각형 또는 타원형으로 절단되고 다양한 모양에 알맞도록 배선 및 구동장치가 설정될 수 있다. 또한, 사용자의 시인측과 투명표시장치(3410)가 가까워지므로, 이에 따른 투명표시장치(3410) 상에 적절한 광 코팅을 하거나 영상의 구동 해상도 등이 적절히 선택될 수 있다.
도 20에서 (e)는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 투명표시장치가 냉장고(3500)에 포함되는 경우를 도시한다. 투명표시장치(3510)는 냉장고의 도어(3520)의 일부로써 사용될 수 있다. 투명표시장치(3510)가 냉장고의 도어(3520)로 사용되는 경우에 투명표시장치(3510)는 에너지를 반사하는 소자를 포함할 수 있다. 또한, 투명표시장치(3510)의 후면에 있는 냉장고(3500) 내의 사물이 잘 보이도록, 투명표시장치(3500)는 습기 저감 코팅이 될 수도 있다.
도 20에서 (f)는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 투명표시장치가 버스 정류장의 광고 노출 장치(3600)로 사용되는 경우를 도시한다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 투명표시장치(3610)는 (c)에서 버스 정류장의 광고 노출 장치(3600)에 포함되도록 도시되었으나, 텔레비전, 전광판 등과 같은 대형화 장치 또는 고정 장치에 부착되어 설치될 수 있다. 외부 전원이 공급되므로 안정적인 공급 전원 하에서 표시 장치가 보다 고화질을 구현할 수 있도록 투명표시장치(3610)의 엘리먼트들이 설계될 수 있다. 또한, 버스 정류장의 광고 노출 장치는 지나가는 행인과 인터렉션할 수 있도록 모션 센서를 포함할 수 있다. 예컨데 모션 센서는 TOF(Time of Flight) 적외선 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 투명표시장치가 스마트 윈도우로 사용되는 경우, 적어도 스마트 윈도우로 사용되기 위한 지지체를 포함할 수 있으며, 지지체는 필름, 보호막, 보호필름 등 스마트 윈도우로 사용되기 위해 사용될 수 있는 모든 종류의 필름 또는 막을 포함한다. 또한, 스마트 윈도우의 설치 장소에 의해 투명표시장치의 설계가 일부 변형될 수 있다. 예를 들어, 투명표시장치가 화장실, 세면대, 샤워실, 부엌 등 습기가 높은 곳에 설치되는 경우, 광 제어 장치는 습기에 강한 엘리먼트들로 설계될 수 있다.
또한, 스마트 윈도우가 건물 외벽, 건물 유리, 차량 유리 등 외부로부터의 충격에 용이하게 노출되는 곳에 설치되는 경우, 투명표시장치는 충격을 쉽게 흡수하거나, 충격으로부터의 내성이 강한 엘리먼트들로 설계될 수 있다.
또한, 스마트 윈도우로 사용되는 경우, 광 및/또는 물리적 특성을 보강하는 각종 광학필름들을 부착하여 사용될 수 있다. 반사필름, 확산필름, 프리즘 필름, 랜즈패턴 복합필름, 이중 휘도 향상 필름, 무반사 코팅필름, 자외선 차단 필름, 적외선 차단 필름 등이 부착되어 광 및/또는 물리적 특성을 보강할 수 있다. 보강된 특성에 따라 투명표시장치가 부착된 스마트 윈도우는 자동차의 윈도우, 스마트 도어, 프로젝션 월, 스마트 미러등으로 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 형태의 저장 매체에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서에 커플링되며, 그 프로세서는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이하에서는, 본 발명의 투명표시장치의 다양한 특징들에 대해 설명한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 제어부는 광특성에 기초하여 적색, 녹색 및 청색 각각의 감마커브를 각각 가변하여 복수의 화소가 표시하는 영상이 가변되도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는 각각의 감마커브를 각각 가변하여 복수의 화소가 표시하는 영상의 최대 휘도를 높이도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는 광특성에 기초하여 광제어부의 투과율을 기 설정된 투과율 이하로 유지하도록 광제어부를 제어하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는 적색, 녹색 및 청색 각각의 감마커브를 목표감마커브에 근사하게 조정되도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는 영상을 영상 처리하고, 영상 처리된 영상에 기초하여 광제어부의 투과율이 결정되도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는 광제어부의 투과율을 결정하고, 결정된 투과율에 기초하여 영상이 영상처리되도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는 영상의 히스토그램을 분석하여 영상을 보정하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 적어도 하나의 광센서는 투명 표시부의 배면에 입사되는 광의 조도를 측정하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는 투명표시부로 입사되는 광을 선택적으로 차폐하도록 상기 광제어부를 제어하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는 얼룩 보정 정보에 기초하여 광제어부의 투과율을 보정하도록 구성된다.
이하에서는, 본 발명의 투명표시장치의 다양한 특징들에 대해 설명한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 제어부는 외광의 컬러정보를 기 설정된 임계값과 비교하여 복수의 화소에 표시할 영상을 영상처리하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는 적어도 하나의 외광의 컬러정보가 기 설정된 임계값 이상인 경우, 외광의 컬러정보에 대응하는 컬러의 화소의 밝기를 낮추도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는 밝기가 낮아진 화소를 제외한 적어도 하나의 다른 컬러의 화소의 밝기를 높이도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는 외광의 컬러정보에 따라 인접한 각각의 복수의 화소의 밝기 값의 차감 정도가 각각 대응되어 조정하도록 구성된다.투명표시장치
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는 외광의 컬러정보 각각에 가중치를 주어 복수의 화소의 밝기 값을 차감하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는 외광의 컬러정보에 기초하여 영상의 밝기를 제한함으로써 영상의 컬러 왜곡을 보정하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는 외광의 컬러정보가 복수의 화소가 표시하는 영상의 컬러정보 보다 높은 경우, 외광의 컬러정보에 대응되는 컬러의 화소의 발광을 완전히 제한하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 투명표시부의 배면에 입사되어 복수의 투과부를 투과하는 광량을 제어하도록 구성된 광제어부를 더 포함하고, 제어부는 컬러정보를 기초로 광제어부의 투과율을 조정하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이상으로 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

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  12. 복수의 화소에 의해 표시되는 영상과 후면의 배경에 대해 모두 시인되는 투명표시부;
    상기 투명표시부의 후면에 입사되는 외광의 컬러정보를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 광센서; 및
    상기 외광의 컬러정보에 기초하여 상기 영상의 밝기를 제한함으로써 상기 영상의 컬러 왜곡을 보정하도록 구성되고, 상기 외광의 컬러정보가 상기 복수의 화소가 표시하는 상기 영상의 컬러정보보다 높은 경우 상기 외광의 컬러정보에 대응되는 컬러의 화소의 발광을 완전히 제한하도록 구성된 제어부를 포함하는, 투명표시장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 외광의 컬러정보를 기 설정된 임계값과 비교하여 상기 복수의 화소에 표시할 상기 영상을 영상처리하도록 구성된, 투명표시장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는 적어도 하나의 상기 외광의 컬러정보가 상기 기 설정된 임계값 이상인 경우, 상기 외광의 컬러정보에 대응하는 컬러의 화소의 밝기를 낮추도록 구성된, 투명표시장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는 밝기가 낮아진 상기 화소를 제외한 적어도 하나의 다른 컬러의 화소의 밝기를 높이도록 구성된, 투명표시장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 외광의 컬러정보에 따라 인접한 각각의 상기 복수의 화소의 밝기 값의 차감 정도가 각각 대응되어 조정되도록 구성된, 투명표시장치
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 외광의 컬러정보 각각에 가중치를 주어 상기 복수의 화소의 밝기 값을 차감하도록 구성된, 투명표시장치.
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  20. 제12항에 있어서,
    상기 투명표시부의 후면에 입사되어 상기 투명표시부를 투과하는 광량을 제어하도록 구성된 광제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 외광의 컬러정보를 기초로 상기 광제어부의 투과율을 조정하도록 구성된, 투명표시장치.
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