KR102178675B1 - 투명 표시 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

투명 표시 장치 및 그 제어 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치는 발광 영역 및 투과 영역을 포함하고, 영상을 표시하도록 구성된 투명 표시부, 광량을 측정하도록 구성된 광센서, 및 투명 표시부의 일 면에 배치되고, 광량에 기초하여 광 투과율이 조절가능하도록 구성된 광차폐기를 포함한다.

Description

투명 표시 장치 및 그 제어 방법{TRANSPARENT DISPLAY APPARATUS AND A METHOD FOR CONTROLING THE SAME}
본 발명은 투명 표시 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 투명 표시 장치 주변의 환경에 대한 분석에 기초하여, 입사되는 광을 차광함으로써, 시인성을 향상시키는 투명 표시 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
투명 표시 장치는 화면의 뒷배경이 비춰 보이는 표시 장치로서 기존에는 주로 투명한 스크린에 투사하여, 구현하였으나, 지금은 직접 투명한 표시 소자를 구성하는 방향으로 개발이 진행되고 있다. 액정 표시 장치(LCD)는 2장의 편광판을 이용하므로, 투과율이 낮아 투명 표시 장치로 활용하기 어려웠다. 투명 표시 장치는 특히 자체 발광이 가능한 유기 발광 표시 장치(OLED)에서 주로 구현되고 있다. 이러한 투명 표시 장치는 자동차의 전면 유리나 가정용 유리 등에 적용되어 사용자에게 원하는 정보를 제공하여 줄 수 있다.
[관련기술문헌]
1. 투명표시장치 및 그 구동방법 (한국특허출원 번호 제 2010-0117340호)
2. 투명 디스플레이 장치 (한국특허출원 번호 제2011-0029664호)
본 개시의 실시형태들은 표시부에 입사된 외광이 변동됨에 따라 조정되는 투과율을 갖는 투명 표시 장치와 연관된다. 일 실시형태에서, 투명 표시 장치는 투명 표시 장치에 입사되는 제1 광의 광량의 적어도 일부를 투과시키고, 방광 화소 엘리먼트를 갖는 투명 표시부를 포함한다. 적어도 하나의 센서는 투명 표시 장치에 입사되는 제2 광의 조도를 나타내는 적어도 하나의 신호를 생성한다. 투명 표시부를 통해 투과된 제1 광의 광량의 일부는 제2 광의 조도를 나타내는 신호에 기초하여 조정가능하다.
일 실시형태에서, 투명 표시 장치는 투명 표시부와 중첩하는 광 제어부를 포함한다. 광 제어부는 제1 광에 대한 조정가능한 투과율을 가지며, 투명 표시부를 통해 투과된 제1 광의 광량을 제2 광의 조도를 나타내는 신호에 기초하여 광 제어부의 조정가능한 투과율을 조정함으로써 조절할 수 있다.
일 실시형태에서, 제1 광은 제2 광이다. 예를 들어, 제1 및 제2 광은 표시 장치의 후면에 위치된 외광으로부터인 것일 수도 있다. 다른 실시형태에서 제1 광과 제2 광은 서로 상이하고, 투명 표시 장치의 서로 반대된 표면들 상에 입사된다.
일 실시형태에서, 적어도 하나의 센서는 투명 표시 장치의 상이한 위치들에서 제2 광의 조도를 나타내는 복수의 신호를 생성하는 복수의 센서를 포함하고, 광 제어부의 조절가능한 투과율은 복수의 신호에 기초하여 투명 표시 장치의 상이한 위치들에 대응하는 상이한 영역들에서 더 조절가능하다.
일 실시형태에서, 적어도 하나의 센서는 또한 외부 물체와 투명 표시 장치 사이의 근접 여부를 측정하고, 투명 표시부를 통해 투과된 제1 광의 광량의 일부는 근접 여부에 기초하여 더 조정가능하다.
일 실시형태에서, 적어도 하나의 센서는 이미지 센서를 포함한다.
일 실시형태에서, 투명 표시부를 통해 투과된 제1 광의 광량의 일부는 투명 표시 장치의 목표 명암비에 기초하여 더 조정가능하다. 추가적으로, 투명 표시부를 통해 투과된 제1 광의 광량의 일부는 발광 화소 엘리먼트의 최대 휘도에 기초하여 더 조절가능하다.
일 실시형태에서, 투명 표시부를 통해 투과된 제1 광의 광량의 일부는 제2 광의 조도가 증가함에 따라 감소된다. 일 실시형태에서, 투명 표시부를 통해 투과된 제1 광의 광량의 일부는 제2 광의 조도가 제1 기준 조도 값 이하인 경우 최대치로 조정되고, 투명 표시부를 통해 투과된 제1 광의 광량의 일부는 제2 기준 조도 값 이상인 경우 최소치로 조정된다.
일 실시형태에서, 투명 표시 장치는 제1 모드, 제2 모드 및 제3 모드를 지원한다. 제1 모드에서, 투명 표시부를 통해 투과된 제1 광의 광량의 일부는 최대화된다. 제2 모드에서, 투명 표시부를 통해 투과된 제1 광의 광량의 일부는 최소화된다. 제3 모드에서, 투명 표시부를 통해 투과된 제1 광의 광량의 일부는 제2 광의 조도를 나타내는 신호에 기초하여 조정가능하다.
일 실시형태에서, 발광 화소 엘리먼트의 최대 휘도는 제2 광의 조도를 나타내는 신호에 기초하여 조정가능하다. 예를 들어, 투명 표시부로의 감마 전압은 발광 화소 엘리먼트의 최대 휘도를 조정하도록 조정가능할 수도 있다.
일 실시형태에서, 투명 표시부를 통해 투과된 제1 광의 광량의 일부는, 제2 광의 조도가 미리 결정된 기간 동안 미리 결정된 횟수 이상으로 변동되는 경우, 일정하게 유지된다.
일 실시형태에서, 투명 표시 장치에서의 동작 방법이 개시된다. 방법은 투명 표시 장치에 입사되는 외광의 조도를 나타내는 적어도 하나의 신호를 생성하는 단계, 및 투명 표시부를 통해 투과된 외광의 광량의 일부를 외광의 조도를 나타내는 신호에 기초하여 조정하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에서, 비-일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로세서에 의해 실행되는 경우 프로세서로 하여금 상기 방법을 수행하도록 하는 명령들을 저장한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 개략도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 개략 단면도이다.
도 2b, 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치로 입사되는 광에 대한 개략도이다.
도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 광 제어부의 제어를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 광 제어부에 대한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치에 대한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치에 대한 블록도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 투과율 제어 장치에 대한 블록도이다.
도 6b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광 투과율 제어 장치에 대한 블록도이다.
도 7 내지 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 투명 표시 장치에 대한 개략도이다.
도 10은 본 발명의 광센서의 측정 값과 차광율의 변동을 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 제어 방법에 대한 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치가 적용될 수 있는 장치들에 대한 개략도이다.
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.
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 투명 표시 장치의 개략도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(100)는 투명 표시부(110), 광 제어부(120), 및 광센서(150)를 포함한다.
본 명세서에서 투명 표시 장치(100)는 사용자가 시인하는 표시 장치의 화면 중 적어도 일부 영역이 투명한 표시 장치를 의미한다. 투명 표시 장치(100)에서는 외부의 광이 투과되는 동시에 투명 표시 장치(100) 자체가 발광한다. 투명 표시 장치(100)의 사용자는 외부의 광을 통해 전달되는 정보와 표시 장치 자체에서 전달되는 정보를 동시에 전달 받는다. 즉, 투명 표시 장치(100)에서 정보성은 투명 표시 장치(100) 상에 표시되는 영상에 대한 정보성과 외부의 광을 통한 투명 표시 장치(100) 후면의 배경에 대한 정보성으로 나뉜다.
또한, 투명 표시 장치(100)의 시인성도 투명 표시 장치(100) 상의 표시 영상에 대한 시인성과 투명 표시 장치(100) 후면의 배경에 대한 시인성으로 나뉜다.
표시 영상에 대한 시인성과 관련하여, 투명 표시 장치(100)의 후면의 배경은 표시 영상에 대한 간섭 또는 노이즈로 인식된다. 즉, 표시 영상에 대한 시인성 관점에서는 후면으로 입사되는 광이 적을수록 표시되는 영상에 대한 시인성이 향상된다. 그러나, 표시 영상에 대한 시인성을 향상시키기 위해 투명 표시 장치(100)에서 후면으로 입사되는 광을 완전히 차단하는 경우, 투명 표시 장치(100) 후면의 배경에 대한 정보성도 차단되므로, 투명 표시 장치(100)의 주요한 기능이 상실된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(100)는 투명 표시 장치(100)에서 표시 영상에 대한 시인성을 향상시키는 동시에 투명 표시 장치(100) 후면의 배경에 대한 정보성을 유지하도록 구성된다.
투명 표시 장치(100)에 투영되는 주변 환경은 다양한 조도 환경을 가진다. 조도는 조도 센서를 통해서 측정된 lux단위의 광량을 의미한다. 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 투명 표시 장치(100)로 입사되는 빛의 밝기의 변수는 다양하다.
사용자의 눈은 조도 환경에 따라 변화된다. 예를 들어, 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. 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(100)는 표면에 반사되는 빛뿐만 아니라 후면으로 입사되는 빛을 고려한다. 또한, 투명 표시 장치(100)의 후면으로 입사되는 광은 단순한 노이즈가 아니라 사용자에게 필요한 정보를 가질 수 있기 때문에, 다양한 조도 환경 안에서 투명 표시 장치가 표시하는 영상의 휘도와 후면으로 입사되는 빛에 대한 균형을 맞추어야한다. 즉, 표시되는 영상과 후면으로 입사되는 빛의 세기의 균형을 적절히 유지함으로써, 표시되는 영상과 배경 영상에 대한 최적의 시인성을 이룰 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(100)는 광센서(150)를 이용하여 광원(140)으로부터 입사되는 광의 특성을 측정하고, 측정된 광의 특성에 기초하여 광 제어부(120)의 광 투과율을 조정함으로써, 투명 표시부(110)에 표시되는 객체(130)에 대한 시인성과 투명 표시 장치(100) 후면의 배경에 대한 정보성 각각을 최대화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(100)는 다양한 투명 표시부(110)로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(100)의 투명 표시부(110)는 투명 유기 발광 표시 장치일 수 있다. 투명 유기 발광 표시 장치는 표시광을 발광하도록 구성된 발광 영역과 유기 발광 표시 장치를 통해 입사되는 광이 통과하도록 구성된 투과 영역을 포함한다. 본 명세서에서 투명 유기 발광 표시 장치는, 예를 들어, 투명 유기 발광 표시 장치의 투과율이 적어도 20% 이상인 표시 장치를 의미한다. 투과 영역은 발광 영역과 인접한 구조를 가지고 있기 때문에 투과 영역에 입사되는 빛이 너무 밝을 경우 발광 영역의 빛의 세기가 상대적으로 약해 질 수 있으며, 투명 표시 장치의 사용자 입장에서 투과 영역의 빛만 실질적으로 인식될 수 있다. 따라서 명실 조건의 명암비(ambient contrast ratio) 또는 명실 조건의 감마 커브(gamma curve) 특성이 투과 영역의 밝기에 따라 가변적으로 변할 수 있다. 따라서, 투명 유기 발광 표시 장치의 투과 영역의 밝기 또는 투명 유기 발광 표시 장치의 후면으로 입사되는 빛의 밝기를 조절함으로써, 명암비를 조절할 수 있다.
광 제어부(120)는 광 제어부(120)로 입사되는 광을 투과시키거나, 산란시키거나, 흡수하거나, 차폐하는 등, 광의 경로를 변화시키거나 광 특성을 변화시키는 구성을 의미한다. 본 명세서에서 광 제어부(120)는 차폐기, 광차폐기, 능동 차폐막, 전기 셔터 장치, 액티브 차광막, 광 투과 장치 등과 동일한 의미로 사용될 수 있다.
광 제어부(120)는 투명 표시 장치(100)의 투과 영역에 대응하여 투명 표시 장치(100)로 입사되는 외광의 밝기를 전체 또는 선택적으로 제어하여 객체의 시인성을 개선하는 객체에 대응되는 영역을 생성할 수 있다.
투명 표시 장치(100)로 입사되는 광의 투과율이 제어는, 입사되는 광을 얼마나 흡수하나 투명 표시 장치를 통해 투과시킬 수 있는가와 밀접하게 관련된다. 광 제어부(120)의 광 반사도가 높은 경우, 후면으로부터의 광은 차단될 수 있어도, 전면으로부터 입사되는 광은 높은 반사도 때문에 반사되어, 투명 표시 장치(100)의 시인성이 떨어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(100)의 광 제어부(120)는 광 투과율이 1% 내지 90%일 수 있으며, 광 제어부(120)의 반사율은 10% 이하일 수 있다. 광 제어부(120)의 광 투과율은 복수의 레벨을 갖는 계조로 표현될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(100)의 광 제어부(120)는 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 소자일 수 있다. MEMS 소자는 기판, 박막필름층, 공기층, 반사막층으로 구성되어 있으며, MEMS 소자는 개방 상태(Open State)와 닫힌 상태(Collapsed State)라고 불리는 두 가지 상태에 따라 화면 표시가 수행된다. MEMS 소자는 전압이 흐르지 않을 때, 박막층이 분리되어 있으며 선택적인 반사를 할 수 있으며, 낮은 전압이 인가되면 정전기력이 발생하여 반사막층이 움직이면서 광을 모두 흡수하게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(100)의 광 제어부(120)는 일렉트로 웨팅 소자(electro wetting device), 일렉트로 크로믹 소자(electro chromic device) 일 수 있으나, 이하에서는 설명의 편의상 투명 표시 장치(100)의 광 제어부(120)가 대전 입자에 의해 광 투과율이 결정되는 광 제어부(120)인 것으로 상정하고 설명한다.
본 명세서에서 투명 표시 장치(100)의 전면 및 후면은 투명 표시 장치(100)에서 발광되는 광을 기준으로 정의된다. 본 명세서에서 투명 표시 장치(100)의 전면은 투명 표시 장치(100)로부터 광이 발광되는 면을 의미하며, 투명 표시 장치(100)의 후면은 투명 표시 장치(100)로부터 광이 발광되는 면의 반대측 면을 의미한다. 투명 표시 장치(100)는 투명 표시부(110) 및 광 제어부(120)를 포함하고, 광 제어부(120)는 투명 표시부(110)의 전면 또는 후면에 배치되고 투명 표시부(110)와 중첩될 수 있다. 광 제어부(120)는 후면으로부터의 광을 제어하기 위해 투명 표시부(110)의 후면에 배치되는 것이 바람직하다.
도 1을 참조하면 투명 표시부(110)와 광 제어부(120)는 설명의 편의상 서로 이격되도록 도시되나, 투명 표시부(110)와 광 제어부(120)는 접착제 또는 점착제 등에 의해 접착되어 있거나, 적어도 하나의 투명 표시 장치(100)로서 구동하기 위해 충분히 가까운 거리에 위치한다.
광 제어부(120)와 투명 표시부(110)의 해상도는 동일하여, 투명 표시부(110)가 표시하는 영역과 광 제어부(120)가 제어하는 영역이 실질적으로 일치한다. 또는, 투명 표시부(110)와 광 제어부(120)의 해상도는 상이할 수 있다. 예를 들어, 광 제어부(120)의 해상도는 투명 표시부(110)의 해상도 보다 낮을 수 있다. 이러한 경우 투명 표시부(110)와 광 제어부(120)의 해상도 호환을 위한 구동 알고리즘이 추가 될 수 있다. 또는, 광 제어부(120)는 전체로서 제어될 수 있다. 다시 말하면, 광 제어부(120)는 전체의 영역이 하나의 화소와 같이 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(100)의 광센서(150)는 입사되는 광 특성을 검출하여 광의 검출된 특성을 나타내는 전기 신호로 변환하는 장치를 의미한다. 광센서(150)는 광도전성 효과형 광센서, 광기전력 효과형 광센서 등일 수 있다. 광도전성 효과형 광센서는 CdS(Cadium Sulfide) 광도전 셀, PbS(Lead Sulfide) 광도전 셀을 포함하고, 광기전력 효과형 광센서는 포토 다이오드(Photo Diode), 포토 트랜지스터, LASCR(Light Activated SCR)를 포함할 수 있다. 광센서(150)는 발광부와 수광부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(100)의 광센서(150)를 기능적으로 분류하면, 광센서(150)는 광의 조도를 측정하기 위한 조도센서, 색온도를 측정할 수 있는 색온도 센서, 거리를 측정하기 위한 거리 측정 센서, 물체를 감지하는 포토 인터럽터(photo interrupter) 등을 일 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(100)에는 광센서(150)가 광 제어부(120)의 일면에 배치된다. 투명 표시부(110)에는 객체(130)가 표시되며, 시인자는 투명 표시부(110)의 전면에 위치된다. 도 1에서 광원(140)은 광 제어부(120)의 후면에 위치하며, 이하에서는 입사되는 외광을 설명하기 위해 화살표를 사용하여 설명한다.
광원(140)이란 광을 발광 또는 반사함으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(100)에 광을 입사하도록 하는 모든 광 소스(source)를 의미한다. 광원(140)은 태양일 수 있으며, 발광하는 모든 조명을 포함할 수 있다. 또한 광원(140)은 광을 반사하는 모든 물체를 포함할 수 있다. 광원(140)은 제한되지 않고, 투명 표시 장치(100)에 입사되는 광의 모든 광원(140)을 포함할 수 있다. 또한 광원(140)은 어떠한 파장의 광을 발광할 수 있으나, 이하에서는 가시광 영역의 광을 발광하는 것으로 상정하고 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(100)의 투명 표시부(110)는 객체(130)를 표시하고, 광센서(150)는 광원(140)으로부터 입사되는 광의 특성을 측정하고, 측정된 광의 특성에 기초하여 광 제어부(120)의 광 투과율을 조정한다. 광 제어부(120)의 광 투과율을 조정함으로써, 투명 표시부(110)를 통해 투과되는 외광의 광량의 일부가 조정된다. 투명 표시 장치(100)는 조정된 광 투과율을 구현하도록 광 제어부(120)를 투명하게 하거나 투명하지 않게 한다. 도 1은, 조정된 광 투과율이 되도록 광을 제어하는 광 제어부(120)를 도시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(100)에서는, 투명 표시 장치(100)로 입사되는 광의 특성을 센서를 통해 측정하고, 측정된 광의 특성에 기초하여 투명 표시부(110) 또는 광 제어부(120)를 조정함으로써, 외부 환경에 대한 간섭의 영향을 덜 받고 시인성이 향상된 투명 표시 장치(100)가 구현된다.
투명 표시 장치(100)에서의 시인성은 예를 들어 영상의 명암비로 측정될 수 있다. 투명 표시 장치(100)에서 시인성의 판단 기준은 명암비뿐만 아니라, 휘도, 색감, 해상도 등 다양한 조건에 따라 상이하고, 사용자 마다 상이할 수 있으나, 이하에서는 명암비를 기준으로 설명한다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치는 명암비에 제한되어 해석되지 않으며, 상이한 판단 기준에 따라 시인성의 향상이 표현될 수 있다.
명암비는 투명 표시 장치가 가질 수 있는 최대 휘도와 최소 휘도의 비율을 의미한다. 최대 휘도는 통상적으로 Full white 영상 입력 시 측정되는 휘도이다. 명암비가 높을 수록 통상적으로 보다 우수한 화질을 구현할 수 있다. 명암비는 동적 명암비, 정적 명암비, 암실 명암비, 명실 명암비 등으로 나뉠 수 있으며, 이하에서 명암비란 정적, 명실 명암비를 의미하는 것으로 해석되나, 그 외 동적, 암실 명암비에 대해서도 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치에서의 명암비에 대한 설명과 동일한 취지로 이해될 수 있다.
투명 표시 장치(100)에서의 명암비는 조도 환경에 의해 영향을 받는다. 투명 표시 장치(100)의 전면으로 입사되는 광은 투명 표시 장치(100)에 반사되어 사용자에게 시인됨으로써, 투명 표시 장치(100)의 명암비를 감소시킨다. 투명 표시 장치(100)의 후면으로 입사되는 광은 투명 표시 장치(100)의 투과 영역을 통해 사용자에게 시인됨으로써, 투명 표시 장치(100)의 명암비를 감소시킨다.
투명 표시 장치(100)의 전면으로 입사되는 광은 낮게는 1% 내지 5% 반사되며, 투명 표시 장치(100)의 후면으로 입사되는 광은 투명 표시 장치(100)의 자체 광 투과율만을 고려할 때, 예를 들어 20%가 통과된다. 즉, 투명 표시 장치(100)에서의 명암비는 주변 조도 환경에 의존적이며, 특히 후면으로 입사되는 광에 의존적이다.
조도 환경 200 lux 2000 lux
화이트(nit) 블랙(nit) 명암비 화이트(nit) 블랙(nit) 명암비
전면 입사 203 3 66.66 : 1 230 30 7.6 : 1
후면 입사 240 40 6 : 1 600 400 1.5 : 1
표 1은 200lux 및 2000lux의 조도 환경 하에서, 전면으로 입사되는 광의 1.5%를 반사시키는 표시 장치와, 후면으로 입사되는 광을 20% 통과시키는 투명 표시 장치(100)의 화이트/블랙 휘도, 및 명암비를 나타낸 표이다.
표 1을 참조하면, 투명 표시 장치(100)는 전면 및 후면으로 입사되는 광 모두에 대해서 명암비가 영향받는다. 그러나, 200 lux의 조도 환경에서만 고려하더라도, 전면으로 입사되는 광의 반사에 의한 명암비 하락보다는 후면으로 입사되는 광에 의한 명암비의 하락이 보다 뚜렷하다. 따라서, 투명 표시 장치(100)는 명암비를 향상시키도록 후면으로 입사되는 광량을 제어한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 구체적인 구성에 대해서 설명한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 개략 단면도이다. 도 2a는 투명 표시부(210) 및 광 제어부(230)를 도시한다. 투명 표시부(210)는 영상이 표시되는 투명 유기 발광 표시 장치일 수 있으며, 광 제어부(230)는 광 투과율이 제어되는 대전 입자 제어 장치일 수 있다.
투명 표시부(210)는 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 투명 표시 장치(200)의 후면으로부터의 외광의 광량의 적어도 일부를 투과시키는 영역을 의미한다. 따라서, 투명 유기 발광 표시 장치가 구동되지 않는 경우, 사용자는 투과 영역(TA)을 통해 배경, 즉 투명 표시 장치(200) 후면의 사물을 시인할 수 있게 된다. 또는, 투명 표시 장치(200)가 구동되는 경우, 사용자는 발광 영역(EA)의 영상과 투과 영역(TA)을 통한 배경을 동시에 시인할 수 있게 된다. 도 2a에서 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 면적 비는 시인성 및 투과율 측면에서 다양하게 설정될 수 있다.
이하에서는 투명 표시 장치(200)의 구체적인 구성에 대해서 설명한다. 먼저, 투명 표시부(210)의 구성에 대해서 설명하고, 광 제어부(230)의 구성에 대해서 설명한다.
도 2a를 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.
아래에서는 광 제어부(230)의 구체적인 구성에 대해서 설명한다.
도 2a를 참조하면, 광 제어부(230)는 제3 기판(231), 액티브층(232), 게이트 절연막(233), 게이트 전극(234), 층간절연막(235), 소스 전극(236b), 드레인 전극(236a), 오버 코팅층(237), 제1 전극(238), 제2 전극(240), 보호층(241, 242), 대전 입자(245)를 포함하는 유체(244), 및 격벽(243)을 포함한다.
광 제어부(230)는 투명 표시부(210)에 부착된다. 도 2a를 참조하면, 투명 유기 발광 표시 장치는 투명 접착제 또는 투명 접착층에 의해 광 제어부(230) 상에 배치된다. 도 2a에서, 광 제어부(230)는 투명 표시부(210)의 하단에 위치하도록 도시되었지만, 투명 표시부(210) 상에 형성될 수도 있다. 투명 표시 장치(200)의 광 제어부(230) 및 투명 표시부(210)는 독립적으로 구동될 수 있으며, 선택적으로 입사되는 광을 제어한다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치로 입사되는 광에 대한 개략도이다. 도 2b는 투명 표시 장치(200)의 후면의 하나의 수광 포인트로 입사되는 광을 도시한 것이다. 본 명세서에서 “입사하는 광, 또는 입사되는 광”이란 특별히 제한하여 언급하는 경우를 제외하고는 투명 표시 장치(200)의 일면으로 입사되는 광을 의미한다. 투명 표시 장치(200)의 일면으로 입사되는 광은 투명 표시 장치(200)에서 발광하지 않는 영역에 포함된 조도센서나, 입사되는 광을 측정하기 위해 배치된 임의의 센서에 의해서 측정될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 투명 표시 장치(200)의 일 면으로 입사되는 광은 투명 표시 장치(200)와 수직으로 입사되는 광뿐만 아니라 기판을 기준으로 0° 내지 180°의 각도로 입사되는 모든 광을 포함할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의상 투명 표시 장치(200)에 직각으로 입사되거나 투명 표시 장치(200) 내에서 굴절되어 직각 성분을 갖는 입사 광을 기준으로 설명하나, 직각 성분을 갖지 않는 입사 광도 직각으로 입사되는 광과 동일하게 설명될 수 있다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(200)로 입사되는 광을 광 제어부(230a, 230b, 230c)의 광 제어에 따라 도시한 것이다. 또한, 투명 표시 장치(200)는 광 제어부(230a, 230b, 230c)를 포함하며, 광 제어부(230a, 230b, 230c)는 전압의 인가 기간 또는 세기에 따라 광 투과율이 상이해지도록 구성된다.
투명 표시 장치(200)는 광 제어부(230a, 230b, 230c)를 제어함으로써, 투명 표시 장치(200)의 입사 광을 선택적으로 차광하여, 투명 표시 장치(200)의 명암비를 조절한다.
명암비는 영상의 최대 휘도를 최소 휘도로 나눈 것으로 정의될 수 있다. 본 명세서에서 투명 표시 장치(200)의 명암비는 외광으로부터의 투명 표시부 표면 반사 휘도를 제외하고, 투명 표시 장치(200)의 후면으로 입사되어 투과된 광의 휘도를 포함하여 산출된다. 따라서, 투명 표시 장치(200)에서의 명암비는 (영상의 최대 휘도+투과된 후면 광의 휘도)를 (영상의 최소 휘도+ 투과된 후면 광의 휘도)로 나눈 것이다.
Figure 112013120891739-pat00001
여기서, Lmax는 최대 휘도, Lmin은 최소 휘도, Lback은 투명 표시 장치의 후면광의 조도, Tself는 투명 표시 장치의 자체 광 투과율이며, 광을 차폐할 수도 있는 투명 표시 장치 상의 엘리먼트 (OLED, 금속배선, 물질의 결함, 등)에 기인한 일반적으로 고정된 값이고, Tvar은 투명 표시 장치의 광 제어부(230a, 230b, 230c)의 광 투과율이다.
최대 휘도란 투명 표시 장치가 표시할 수 있는 가장 높은 휘도를 의미하며, 이하에서는 예시적으로 400nit로 상정한다. 최소 휘도란 투명 표시 장치(200)가 표시할 수 있는 가장 낮은 휘도를 의미하며, 이하에서는 예시적으로 0.01nit로 상정한다.
“후면 투과 광”은 후면 광이 투명 표시 장치(200)의 후면으로 입사하여 투명 표시 장치(200)를 투과한 광을 의미하며, 투명 표시 장치(200)의 자체 광 투과율이 적용된 휘도이다. 즉 Lback에 Tself 및 Tvar이 복합적으로 적용된 휘도이다.
이하에서 후면으로 입사하는 광의 조도는 200lux로 가정하고, 자체 광 투과율은 0.4 (40%)인 것으로 상정하나, 투명 표시 장치(200)의 구성에 따라 다양한 자체 광 투과율을 가질 수 있다.
광 제어부(230a, 230b, 230c)를 포함하는 투명 표시 장치(200)는 투명 표시부(210)를 통해 투과하는 후면으로 입사되는 광의 휘도를 제어할 수 있으므로, 광 제어부의 투과율이 후면 입사광의 휘도에 변수로 작용한다. 여기서, 광 투과율은 투명 표시 장치(200)의 광 제어부(230a, 230b, 230c)에 의해 제어되는 광 투과율로써 정규화된 값으로 나타내어, 0 내지 1 범위로 표현된다.
도 2c의 (a), (b), (c)에서 발광부에서는 동일한 정도의 광이 발광되고, 투명 표시 장치(200)로 입사되는 광도 일정하다고 상정한다. 도 2c의 (a)에서 광 제어부(230a)는 입사되는 광이 모두 투과되도록 제어된다. 광 제어부(230a)가 입사되는 광을 모두 투과하도록 제어되는 경우, 사용자는 발광부로부터 발광되는 광 및 투명 표시 장치(200)의 후면으로부터 입사되는 광 모두를 시인하게 된다.
여기서, 광 제어부(230a)의 투과율이 100%라고 가정하면, 전술한 명암비에 대한 식에 따라 명암비를 산출할 수 있다. 단 투과율 100%는 이상적인 값으로, 본 발명에서의 100%는 광 제어부가 구현할 수 있는 실질적 최대 투과율을 의미한다. 일 실시 형태에서, 하나 이상의 광 센서에 의해 측정된 조도가 500 lux 이하인 경우, 투명 표시 장치의 주변 명암비는 적어도 6:1이다.
Figure 112013120891739-pat00002
도 2c의 (b)에서 광 제어부(230b)는 입사되는 광의 광량의 일부만 투과되도록 제어된다. 광 제어부(230b)가 입사되는 광의 광량의 일부만이 투과되도록 제어하는 경우, 사용자는 (a)와 비교할 때 발광되는 광을 보다 명확하게 시인할 수 있어 투명 표시장치의 시인성이 상대적으로 향상된다.
도 2c의 (a)의 값들을 기준으로 광 제어부(230b)의 투과율을 50%라고 가정하고, 명암비를 구한다.
Figure 112013120891739-pat00003
도 2c의 (c)에서 광 제어부(230c)는 입사되는 광의 투과율을 보다 낮추도록 제어된다. 광 제어부(230c)가 입사되는 광을 더욱 차폐되도록 제어하는 경우, 사용자는 (a), (b)와 비교할 때 발광되는 광을 보다 명확하게 시인할 수 있어 투명 표시장치의 시인성이 향상되나, 투명 표시 장치(200)의 후면의 사물은 시인하기 어려울 수 있다.
도 2c의 (a)의 값들을 기준으로 광 제어부(230c)의 투과율을 10%라고 가정하고, 명암비를 구한다.
Figure 112013120891739-pat00004
도 2c의 (a), (b), (c)와 각각에서의 명암비를 참조하면, 투명 표시 장치(200)에서의 명암비는 투명 표시 장치(200)의 최대 휘도, 투명 표시 장치(200)의 자체 투과율, 광 제어부(230a, 230b, 230c)의 투과율에 의존하지만, 최소 휘도는 입사 광과의 휘도차 때문에 명암비 변동에 큰 영향을 미치지 않음을 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(200)는 전술한 명암비의 식을 이용하여 요구되는 명암비를 달성한다. 투명 표시 장치(200)는 사용자에 의하여 설정되거나, 투명 표시 장치(200)가 결정한 목표 명암비를 달성하도록 구성된다.
목표 명암비란 투명 표시 장치(200)에서의 영상을 시인하기 위한 최소로 요구되는 명암비일 수도 있다. 또는, 후면의 배경에 대한 정보성과 영상에 대한 정보성이 최적의 균형을 이루는 명암비일 수도 있다.
투명 표시 장치(200)가 목표 명암비를 설정한 후, 투명 표시 장치(200)는 전술한 식에서 제어 가능한 변수들을 조절함으로써, 목표 명암비를 달성한다. Lmin, Lmax, Tself는 일반적으로 디스플레이 고유특성으로 간주된다. 입사광은 투명 표시부(210)의 자체 광 투과율, Tself는 투명 표시부(210)의 특성에 기인한다. 투명 표시 장치(200)는 조도센서와 같은 광센서를 통해 후면으로 입사되는 광량인 Lback을 지속적으로 측정한다. 동시에, 전술한 바와 같이, 투명 표시 장치(200)는 광 제어부(230a, 230b, 230c)의 투과율인 Tvar을 제어함으로써, 목표 명암비를 달성한다. 예를 들어, 투명 표시 장치(200)가 목표로 하는 명암비가 6 : 1 인 경우, 투명 표시 장치(200)는 광센서로부터 지속적으로 Lback을 갱신하고, 갱신된 Lback에 따라 Tvar을 지속적으로 조절함으로써 투명 표시 장치(200)의 명암비가 목표 명암비에 가깝게 유지한다.
추가적으로, 다양한 실시형태에서 투명 표시 장치(200)의 감마 전압을 조절함으로써, 최대 휘도인 Lmax를 조절할 수도 있다. 최대 휘도는 표시 장치에 포함된 감마 전압 생성부에 의해서 결정된다. 감마 전압 생성부는 디지털 입력 영상을 아날로그 전압으로 변환해서 발광 영역(EA)의 유기 발광층(220)에 인가하는 전압이다. 감마 전압 생성부는 복수개의 저항들을 이용해 입력 영상에 대응되는 감마 전압을 생성한다. 최대 휘도는 입력 영상에 대응되는 감마 전압의 최대치를 제어함으로써 조절될 수 있다. 투명 표시 장치(200)는 감마 전압을 높여 투명 표시부(210)의 휘도를 높이거나 낮춤으로써, 요구되는 목표 명암비를 달성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(200)에서 광 제어부(230a, 230b, 230c)의 투과율을 제어함으로써, 명암비를 큰 폭으로 향상시킬 수 있으며, 투명 표시 장치(200)의 사용자 입장에서 시인성을 높이도록 투명 표시 장치(200)를 제어할 수 있다.
도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 광 제어부의 제어를 설명하기 위한 그래프이다. 그래프의 x축은 후면으로 입사되는 광의 조도(Lux)를 나타내며, 차광율은 광 제어부가 광을 차광하는 정도를 나타낸다. 차광율은 투과율에 반대되는 개념으로 투과율이 증가할수록 차광율이 감소하며 이와 반대로 차광율이 증가하면 투과율이 증가한다. 그래프의 선 X는 목표 명암비를 2 : 1로 설정한 경우, 조도에 따라 요구되는 광 제어부의 차광율을 나타낸 선이다. 광 제어부의 차광율은 아래의 식으로부터 산출된다.
Figure 112013120891739-pat00005
여기서, 광제어부의 투과율 Tvar은 1에서 차광율을 차감한 것이다. Lmax, Lmin, Lback, 및 Tself는 도 2c에서의 값들과 동일한 값이다. CR은 목표 명암비를 나타낸다. Tvar에 대한 식은 도 2c에서의 명암비 산출식을 Tvar로 정리한 것이다. Lmin은 낮은 값이므로 계산의 편의를 위해 생략될 수 있다. 도 2d의 (a)는 CR을 2로 설정하고, 0.2의 Tself, Lmax를 400으로 설정한 경우, Lback과 Tvar의 관계를 나타낸 그래프이다.
구간 A, 구간 B, 구간 C을 결정하는 기준 조도는 위의 식으로부터 도출된다. 예들 들어, 구간 A와 구간 B의 기준 조도는 차광율이 0에서 0보다 큰 값으로 변할 때 대응되는 조도이며 구간 B와 구간 C의 기준 조도는 차광율이 0.9보다 큰 값으로 변할 때 대응되는 조도이다.
선 X는 Tvar연산 식에 따른 차광율을 의미한다. 이하에서 선 X를 기준으로 설명한다. 구간 A와 구간 B의 기준 조도는 1200 lux이며, 조도가 0에서 1200Lux인 구간 A에서는 광 제어부의 차광율을 0으로 두어도 2이상의 CR을 유지할 수 있다. 즉, 구간 A에서는 광 제어부가 투명상태로 동작하여도 요구되는 명암비가 달성되므로, 표시 장치를 통해 투과하는 광량을 최대화하도록 광 제어부가 투명상태로 동작된다. 일 실시형태에서, 구간 A와 구간 B 사이의 기준 조도는 300 내지 1500 lux 사이이다.
한편, 구간 B와 구간 C의 기준 조도는 8400lux이며, 조도가 1200Lux에서 8400Lux인 구간 B에서는 조도에 따른 광 제어부의 차광율을 변동시킴으로써 2이상의 CR을 유지할 수 있다. 후면으로 입사되는 광의 조도가 구간 B에 해당되는 경우, 광 제어부는 반투명상태로 동작된다. 일 실시형태에서, 구간 B와 구간 C 사이의 기준 조도는 6000 내지 15000 lux 사이이다.
조도가 8400Lux이상인 구간 C에서는 광 제어부의 차광율이 0.9이상이 차광율이 된다. 차광율이 0.9 또는 90%이상인 경우, 반투명상태의 효과가 극히 미약하다고 판단되며, 실질적인 차폐상태가 되기 때문에 구간 C에서는 광 제어부가 차폐상태로 동작되는 것이 바람직하다. 즉, 차광율이 90% 이상인 경우, 광 제어부 후면의 정보성도 떨어지는 동시에, 명암비도 저해되는바, 이러한 현상을 최소화하도록, 광 제어부는 차광율이 90%이상인 경우, 표시 장치를 통해 투과되는 광량을 최소화하도록 차광율이 100%가 되도록 동작하는 상태로 구현될 수 있다. 단 차폐상태는 90% 이상은 실험 결과로 확인된 실질적 차폐효과를 누리는 수치이며, 차폐상태는 이보다 더 높은 수치로 설정될 수 있음은 물론이다.
광 제어부가 구간 B에서 반투명상태로 동작되는 경우, 광 제어부의 차광율은 선 X와 같이 연속적으로 변동될 수 있다. 광 제어부는 차광율에 따라 인가되는 전압의 크기나 폭이 조정됨으로써 차광율을 변동시킬 수 있다.
선 Y는 반복적 실험을 통한 결과에 의해서 설정된 룩업 테이블(lookup table)값이다. 광 제어부는 선 Y과 같이 일정 구간에 대해 일정한 차광율을 갖도록 광센서로 측정된 광의 조도에 따라서 복수개의 단계로 차광율이 변동될 수 있다. 선 Y는 X선에 비해 조도에 따른 차광율 값을 단순화하였지만 구현이 간단하면서 비슷한 차폐 효과를 누릴 수 있다.
한편, 설정된 목표 명암비가 변동됨에 따라, 투명상태, 반투명상태, 차폐상태가 적용되는 조도의 범위가 변동된다. 예를 들어, 목표 명암비가 늘어나는 경우, 투명상태가 적용되는 최대 조도가 낮아지며, 차폐상태가 적용되는 최저 조도도 낮아진다. 따라서 룩업 테이블(Look-up Table)은 하나 이상의 목표 명암비를 구현하기 위해서 복수개의 목표 명암비에 대한 정보를 저장한 룩업 테이블(Look-up Table)로 구성되는 것이 바람직하다.
도 2d의 (b)는, 목표 명암비가 7 : 1인 경우, Lback과 Tvar의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 2d의 (a)와 비교하면, 차광율이 0인 조도와 1.0에 가깝게 될 때의 조도가 목표 명암비가 2 : 1인 경우보다 상대적으로 낮아진 것이 도시된다. 결국, 목표 명암비에 따라 광 제어부의 차광율 뿐만 아니라 광 제어부의 상태 기준도 변동된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 광 제어부에 대한 개략도이다. 도 3의 (a), (b)에서 제3 기판(310), 제4 기판(320), 제1 전극(330), 제2 전극(340), 격벽(360), 보호층(350), 및 유체(380)는 도 2a에서 설명된 제3 기판(231), 제4 기판(239), 제1 전극(238), 제2 전극(240), 격벽(243), 보호층(241, 242), 및 유체(244)와 동일하므로 중복 설명을 생략한다.
도 3의 (a)에서 광 제어부(300)로 입사되는 광은 제3 기판(310)을 통과하여 흑색 대전 입자(370)에 도달되고, 도달된 광은 흑색 대전 입자들(370)에 의해 흡수된다. 흑색 대전 입자들(370)의 배열에 의해 입사된 광이 차폐되므로, 이러한 투명 표시 장치의 상태를 차폐상태라고 지칭한다.
도 3의 (b)에서 광 제어부(300)에 입사되는 광은 제3 기판(310), 제2 전극(340), 제4 기판(320)을 차례로 통과한다. 흑색 대전 입자들(375)은 광을 차폐하지 않는 방식으로 배열된다. 이러한 광 제어부(300)의 상태를 투과상태 또는 투명상태라고 지칭한다.
또는, 입사 광의 일부만이 흑색 대전 입자들의 사이로 투과된다. 투과된 일부의 광은 도 2c의 (b)에서와 같이 투과 영역 모두를 투과하여, 투명 표시 장치의 상부에서는 투명 표시 장치 후면의 사물을 시인할 수 있다. 입사 광의 나머지 일부는 흑색 대전 입자들에 도달하여 흡수된다. 흑색 대전 입자들(370, 375)의 퍼짐에 의해 입사된 광이 투과 또는 차폐되므로, 이러한 광 제어부(300)의 상태를 반투명상태라고 지칭한다.
입사 광의 일부만이 투과되는 반투명상태는, 광 제어부(300)의 제1 전극(330) 또는 제2 전극(340)에 인가되는 전압의 인가 시간이나 인가 세기에 따라 투과율이 가변적으로 제어된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치에 대한 개략도이다. 투명 표시 장치(400)는 처리부(410), 투명 표시부 타이밍 컨트롤러(421), 투명 표시부 패널(420), 투명 표시부 데이터 구동부(422), 투명 표시부 스캔 구동부(423), 광 제어부 타이밍 컨트롤러(431), 광 제어부 패널(430), 광 제어부 데이터 구동부(432), 광 제어부 스캔 구동부(433)를 포함한다.
타이밍 컨트롤러(421, 431)는 하나의 집적회로에 구성될 수도 있으며, 패널 상에 패터닝되어 구성될 수도 있으며, 타이밍 컨트롤러(421, 431) 및 데이터 구동부(422, 432)는 COG(Chip on Glass), COF(Chip on Film), PCB, FPCB(Flexible Circuit Board) 등 다양한 형태로 제공될 수 있다.
처리부(410)는 투명 표시부 타이밍 컨트롤러(421)에 영상 데이터를, 광 제어부 타이밍 컨트롤러(431)에 광 제어 데이터를 제공한다. 광 제어 데이터는 입사되는 광을 선택적으로 차폐하기 위한 데이터일 수 있으며, 광 제어부 타이밍 컨트롤러(431)에 데이터 신호와 함께 또는 별도로 제공될 수 있다.
처리부(410)는 투명 표시부와 광 제어부가 시간-동기화될 수 있도록, 동기화 신호를 생성하여 투명 표시부 타이밍 컨트롤러(421) 및 광 제어부 타이밍 컨트롤러(431)에 제공할 수 있다. 동기화 신호는 투명 표시부 및 광 제어부 중 응답속도가 느린 패널에 맞추도록 생성될 수 있다.
투명 표시부는 투명 표시부 타이밍 컨트롤러(421), 투명 표시부 패널(420), 투명 표시부 데이터 구동부(422), 투명 표시부 스캔 구동부(423), 및 전원 공급부(424)를 포함한다.
투명 표시부 타이밍 컨트롤러(421)는 투명 표시부 구동부로 지칭될 수 있으며, 투명 표시부 구동부는 영상에 기초하여 스캔 제어 신호를 생성하여 투명 표시부 스캔 구동부(423)를 제어하고, 데이터 신호를 생성하여 투명 표시부 데이터 구동부(422)를 제어한다.
투명 표시부 데이터 구동부(422)는 투명 표시부 타이밍 컨트롤러(421)로부터 데이터 신호를 입력 받는다. 투명 표시부 데이터 구동부(422)는 데이터 신호를 상응하는 감마 전압을 통해 변환하며, 유기 발광 소자의 애노드와 캐소드에 흐르는 전류의 양을 결정하여 해당 픽셀의 발광 정도를 제어한다. 감마 전압이 조절되면, 투명 표시 장치(400)의 최대 휘도가 변동되므로 투명 표시 장치(400)의 명암비가 변동된다. 투명 표시 장치(400)는 목표 명암비를 달성하기 위해 감마 전압을 조절할 수 있으며, 목표 명암비를 유지하기 위해 지속적으로 감마 전압을 조절할 수 있다.
투명 표시부 스캔 구동부(423)는 스캔 라인을 구동하여 각 주사 선에 대응되는 서브 화소에 데이터 신호가 입력될 수 있도록 동작한다. 투명 표시부 스캔 구동부(423)는 전술한 하나, 또는 복수의 스캔 라인들을 선택하기 위한 하나, 또는 복수의 스캔 라인 신호를 투명 표시부 패널(420)로 제공할 수 있다.
전원 공급부(424)는 투명 표시부 데이터 구동부(422)와 투명 표시부 스캔 구동부(423) 및 투명 표시부 패널(420)의 애노드와 캐소드에 필요한 다양한 전압을 공급한다. 전원 공급부(424)는 ELVDD, ELVSS, VDD, VSS 등을 공급한다. 투명 표시부 패널(420)은 복수의 스캔 라인들, 복수의 데이터 라인들 및 복수의 투명 표시부 서브 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 투명 표시 장치(400)에서 광 제어부의 구동에 대해서 설명한다. 광 제어부는 패시브 매트릭스로 구성되고 구동될 수 있다. 광 제어부는 전체로서 온/오프될 수도 있고, 라인별로 제어될 수도 있다. 또는, 광 제어부는 액티브 매트릭스로 구동될 수도 있다. 광 제어부 타이밍 컨트롤러(431)는 전술한 바와 같이 처리부(410)로부터 광 제어 데이터를 수신한다. 광 제어 데이터는 투명 표시 장치(400)의 목표 명암비를 달성하도록 광 투과율을 제어하기 위한 데이터이다. 광 제어 데이터는 투명 표시 장치(400)의 처리부(410) 또는 광 제어부 타이밍 컨트롤러(431)에 의해 결정된다.
광 제어부 스캔 구동부(433)는 스캔라인을 구동하여 각 주사 선에 대응되는 픽셀에 데이터 신호가 입력될 수 있도록 동작한다. 광 제어부 데이터 구동부(432)는 데이터 신호를 상응하는 전압으로 변환하며, 광 제어부의 전압 및 펄스를 공급하여, 흑색 대전 입자의 퍼짐성을 제어한다. 다시 말하면, 투명 표시 장치(400)는 광 제어 데이터를 통해 결국 광 제어부에 인가되는 전압 또는 펄스를 조절함으로써, 광 제어부의 광 투과율을 조절할 수 있고, 나아가 목표 명암비를 달성할 수 있다.
전원 공급부는 광 제어부 데이터 구동부(432)와 광 제어부 스캔 구동부(433)에 필요한 전압을 공급한다.
스위칭 박막 트랜지스터(T3)는 스캔 배선으로부터 스캔 제어 신호가 인가되면, 데이터 라인으로부터의 광 제어 데이터 신호를 광 제어부의 전극으로 전달하여 전극에 인가되는 전압을 제어하고, 인가되는 전압에 의해 유체에 분산된 흑색 대전 입자의 이동이 제어된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치에 대한 블록도이다. 투명 표시 장치(500)는 처리부(510), 제어부(515), 투명 표시부, 및 광 제어부를 포함하고, 투명 표시부는 투명 표시부 패널(540) 및 투명 표시부 패널 구동부(520)를 포함하며, 광 제어부는 광 제어부 패널(550) 및 광 제어부 패널 구동부(530)를 포함한다. 투명 표시부 패널(540) 및 광 제어부 패널(550)은 복수의 화소 및 서브 화소를 포함한다.
제어부(515)는 투명 표시 장치(500) 시스템의 동작을 제어한다. 제어부(515)는 사용자의 명령에 따라 시스템을 동작시킬 수 있으며, 기 설정된 동작에 따라 시스템을 동작시킨다. 제어부(515)는 예를 들어, 처리부(510)로 하여금 투명 표시 장치(500)에 표시되는 영상에 대한 시인성을 향상 시키도록, 광센서로부터의 광 특성에 기초하여 광 투과율을 낮추도록 제어하며, 다양한 투명 표시 장치(500)의 모드를 동작시키도록 제어한다.
투명 표시 장치(500)의 제어부(515)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 광 제어부를 투과상태로 설정한다. 제1 모드는 투명 효과를 극대화하여 투과되는 광을 최대화한다. 하지만 외부 환경에 대한 시인성 문제를 해결하지는 않는다.
제2 모드는 광 제어부를 차폐상태로 설정한다. 제2 모드는 차폐의 효과를 극대화하여 투과되는 광을 최소화한다. 시인성은 최대로 개선되지만 모든 화면의 투과 영역이 차폐되어 투명 표시의 효과를 누릴 수 없다는 문제점이 있다.
제3 모드는 광센서로부터의 광 특성에 기초하여 투명 표시 장치(500)의 광 투과율을 조절하는 모드이다. 제3 모드의 투명 표시 장치(500)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 광 제어부의 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(515)의 동작들은 시스템 상에서 입력부(560)를 통해 선택된다. 예를 들어, 투명 표시 장치(500)는 입력부(560)를 포함하고, 입력부(560)를 통해 입력 신호가 있을 때마다 복수의 모드가 순차적으로 변경될 수 있다. 이러한 물리적인 입력부(560)는 투명 표시 장치(500)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 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 투과율 제어 장치에 대한 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광 투과율 제어 장치(600)는 광센서(610), 및 광 투과율 결정부(632)를 포함하는 처리부(630)를 포함한다.
광 투과율 제어 장치(600)란 투명 표시 장치에서 광 제어부 및/또는 투명 표시부에 연결되고, 광센서(610)로부터 광 특성을 수신하고, 수신된 광 특성을 분석하고 광 특성 분석을 기초로 광 제어부의 광 투과율을 결정하는 장치를 의미한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광 투과율 제어 장치(600)는 광센서(610)를 통해 광량을 감지하고, 처리부(630)를 통해 감지된 광량에 따라 명암비를 산출하고, 명암비를 목표 명암비와 비교하고, 목표 명암비를 달성하도록 광 투과율 결정부(632)를 통해 광 제어부의 투과율을 결정한다.
광센서(610)는 투명 표시 장치의 일면으로 입사되는 광의 특성을 측정한다. 광센서(610)는 광량, 광의 휘도, 분포, 물체의 근접 여부 등을 측정한다. 광센서(610)는 측정된 광의 특성을 아날로그 값으로 출력하고, 출력된 값은 ADC(analog to digital) 컨버터에 의해 디지털 값으로 변환된다. 변환된 값은 광 투과율 결정부(632)를 포함하는 처리부(630)에 입력된다. 예를 들어, 광 투과율 제어 장치(600)는 광센서(610)로부터 감지된 광량을 미리 저장된 룩업 테이블(lookup table)에 대입하여 광량에 대한 미리 설정된 투과율을 산출한다.
광 투과율 결정부(632)는 측정된 광의 특성에 기초하여 광 제어부의 광 투과율을 결정한다. 전술한 바와 같이 광 투과율은 광 제어 데이터 신호를 통해 투명 표시 장치의 광 제어부에서 제어된다. 즉, 결정된 투과율을 기초로 광 제어 데이터 신호가 생성된다. 광 제어 데이터 신호는 광 투과율을 미리 저장된 룩업 테이블(Look-up Table)에 대입함으로써 산출된다.
투명 표시 장치의 광 투과율은 특히, 목표 명암비를 고려하여 결정된다. 목표 명암비를 달성함으로써, 영상에 대한 시인성을 확보하는 동시에 투명 표시 장치의 투명도 또한 유지할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 광 투과율은 목표 명암비 외에, 휘도, 색온도, 채도 등을 포함하는 다양한 특성을 고려하여 결정될 수 있다.
도 6b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광 투과율 제어 장치에 대한 블록도이다. 도 6b를 참조하면, 광 투과율 제어 장치(600)는 광센서(610) 및 광 투과율 결정부(632)를 포함하는 처리부(630)를 포함한다. 광센서(610)는 전면 조도센서(611), 후면 조도센서(612), 복수의 조도센서(614), 및 근접센서(615)일 수 있으며 추가적으로 조도센서 대신 이미지센서(613)를 적용할 수 있다. 도 6b에서 광센서(610)가 복수의 상이한 센서를 포함하는 것으로 표시되나, 광센서(610)는 열거된 센서들 중 독립된 하나의 센서 일 수 있으며, 전면 조도센서(611), 후면 조도센서(612), 복수의 조도센서(614), 및 근접센서(615) 중 적어도 적어도 하나의 센서로 구성될 수 있다.
광센서(610)는 투명 표시 장치의 전면에 위치한 전면 조도센서(611)일 수 있다. 전면 조도센서(611)는 투명 표시 장치의 전면으로 입사되는 광의 조도를 측정한다. 투명 표시 장치의 계면에서 반사광이 발생되는 경우, 투명 표시 장치의 후면으로부터 광이 입사되는 경우와 동일하게 명암비가 감소한다. 특히, 태양광이나 조명에 의한 입사광은 표시되는 영상의 휘도를 저감시키거나, 투명 표시 장치의 계면에서 반사되어 표시되는 영상의 시인성을 감소시킬 수 있으며, 명암비 또한 감소될 수 있다. 투명 표시 장치의 전면으로 입사되어 반사되는 광은 제어될 수 없으나, 투명 표시 장치의 후면으로 입사되는 광은 광 제어부에 의해 조절될 수 있다. 또한, 투명 표시 장치는, 전면으로 입사되는 광의 휘도가 높아, 또는 반사광에 의한 시인성의 저하가 우려되는 경우, 표시되는 영상의 최대 휘도를 높이도록 구성된다. 또한, 투명 표시 장치는, 입사되는 광의 휘도가 낮아 시인성이 양호한 경우, 영상의 최대 휘도를 낮추어 구동 전력을 절약하도록 구성될 수도 있다.
광센서(610)는 투명 표시 장치의 후면에 위치한 후면 조도센서(612)일 수 있다. 투명 표시 장치의 후면에 위치한 후면 조도센서(612)는 투명 표시 장치의 후면으로 입사되는 광의 조도를 측정한다. 광의 조도는 전술한 바와 같이 lux 단위로 측정될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 투과율 제어 장치(600)의 동작을 일 예시를 들어 설명한다. 만약 후면으로 입사되는 광량이 0lux로 측정되면 광 제어부의 투과율은 100%로 설정된다. 이때 투명 표시 장치의 후면 조도센서(612)에 의해 투명 표시 장치의 후면에서 감지된 조도 200lux일 경우 투과율은 가변 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치에서 예를 들어, 목표 명암비를 10 : 1로 설정할 경우, 투명 표시 장치의 광 투과율 결정부(632)는 측정된 광의 휘도에 기초하여 투명 표시 장치가 목표 명암비 10 : 1을 갖도록 광 제어부의 투과율을 결정한다.
[수학식 1]
Figure 112013120891739-pat00006
수학식 1에서 결정되는 투과율 A는 약 55%일 수 있다.
또한, 후면 조도센서(612)가 측정한 광의 조도가 400lux로 변경된 경우를 제외한 다른 조건이 동일할 때, 목표 명암비 10 : 1을 구현하기 위해 결정된 광 제어부의 투과율 A는 약 28%일 수 있다. 이러한 경우, 전체 투명 표시 장치의 전체 투과율은 투명 표시 장치의 자체 투과율과 광제어부의 가변 투과율을 반영해서 11%로 된다.
광 투과율 제어 장치(600)는 후면 조도센서(612)에서 측정된 후면 광의 조도가 증가하는 경우, 광 제어부의 투과율을 낮춤으로써, 설정된 명암비를 유지하여 투명 표시부를 통해 투과된 후면 상에 입사된 외광의 일부를 감소시킨다. 전술한 예와 반대로, 후면 광의 조도가 낮아지는 경우, 광 투과율 제어 장치(600)는 광 제어부의 투과율을 높임으로써, 목표 명암비를 유지하도록 동적으로 제어된다. 목표 명암비가 유지됨에 따라, 광 투과율 제어 장치(600)는 충분한 시인성을 유지하는 동시에 투과율도 적합한 투명 표시 장치로 구동된다.
또한, 광의 투과율은 영상의 평균 휘도를 고려함으로써 결정될 수도 있다. 전술한 명암비는 표시되는 영상은 고려되지 않은바, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 투과율 제어 장치(600)는 표시되는 영상의 최대 휘도와 최소 휘도 또는 평균 휘도를 고려하여 광 제어부의 광의 투과율을 결정할 수 있다.
광센서(610)는 투명 표시 장치의 일 면에 위치한 복수의 조도센서(614)일 수 있다. 복수의 조도센서(614)는 투명 표시 장치의 일 면의 상이한 위치에서 입사되는 광의 조도를 측정한다. 예를 들어, 복수의 조도센서(614)는 직사각형의 모양을 갖는 투명 표시 장치의 모서리에 각각 배치될 수 있다. 또는, 복수의 조도센서(614)는 이에 제한되지 않고 투명 표시 장치의 다양한 영역에 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 조도센서(614)는 특정한 간격에 맞춰 적절히 배치될 수 있다. 또한, 복수의 조도센서(614)는 투명 표시 장치의 구성요소의 배치에 따라 최적화된 위치에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 특정 영역에 불투명한 구성요소가 집중 배치된 구성에서 복수의 조도센서(614)는 불투명한 구성요소가 배치된 영역에 배치될 수도 있다. 복수의 조도센서(614)는 상이한 입사 광의 조도를 측정할 수 있다. 즉, 조도센서 각각이 배치된 위치로 입사되는 광의 조도를 각각 측정할 수 있다. 복수의 조도센서(614)에 의해 측정된 복수 위치의 광의 조도는 광 투과율 결정부(632)로 입력된다.
광 투과율 결정부(632)는 복수의 조도센서(614)에 의해 측정된 광의 조도 및 복수의 조도센서(614)의 위치에 기초하여 복수의 조도센서(614)가 위치한 영역의 광 투과율을 각각 결정할 수 있다. 투명 표시 장치는 대형 투명 표시 장치, 일 예로 야외에 배치되는 대형 투명 표시 장치에 적용될 수 있다. 야외에 배치되는 투명 표시 장치는 태양의 이동에 따라 태양광이 입사되는 위치가 변하며, 건물, 가로수 등에 의해 그림자가 생길 수 있다. 따라서, 입사되는 광의 위치가 변동됨에 따라 투명 표시 장치의 시인성이 크게 영향을 받을 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 광 투과율 결정부(632)는 측정된 복수의 위치에 대한 외광의 조도에 기초하여, 표시되는 영상의 휘도 또는 명암비의 균일성을 높이도록, 각 위치의 광 투과율을 조절할 수 있다.
광센서(610)는 투명 표시 장치의 전면 및 후면에 위치한 복수의 조도센서(614)일 수 있다. 전면에 위치한 조도센서는 투명 표시 장치의 전면으로 입사되는 광의 조도를 측정하고, 후면에 위치한 조도센서는 투명 표시 장치의 후면으로 입사되는 광의 조도를 측정한다.
목표 명암비를 달성하기 위해, 광 투과율 결정부(632)는 투명 표시 장치의 전면 및 후면에 위치한 복수의 조도센서(614)로부터의 값과 아래의 식을 이용하여 광 제어부의 광 투과율을 결정한다.
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여기서, Lmax는 최대 휘도, Lmin은 최소 휘도, Lfront는 투명 표시 장치의 전면으로 입사되는 광의 휘도, Lback은 투명 표시 장치의 후면으로 입사되는 광의 휘도, Treflect는 투명 표시 장치의 광 반사율, Tself는 투명 표시 장치의 자체 광 투과율, Tvar은 광 제어부의 광 투과율이다. 전면에 위치한 조도센서는 Lfront, 후면에 위치한 조도센서는 Lback을 감지하여 광 투과율 결정부(632)에 공급한다.
복수의 조도센서(614)가 전면 및 후면에 위치한 조도센서인 경우, 광 투과율 결정부(632)는 설정된 목표 명암비를 달성하는데 있어, 추가적으로 전면으로 입사되는 광을 고려한다. 광 투과율 결정부(632)는 복수의 조도센서(614)로부터 Lfront, Lback에 대한 값을 수신하고, 예를 들어, 전술된 식에 따라 목표 명암비를 달성하도록 Tvar을 결정한다. 또한, 추가적으로, 광 투과율 결정부(632)는 목표 명암비를 달성하기 위해 Lmax의 값을 조정하도록 제어할 수 있다. 즉, 광 제어부의 광 투과율에 대한 조절에 더하여 투명 표시부의 최대 휘도를 조절함으로써 목표 명암비가 달성될 수 있다. 광 투과율 결정부(632)는 목표 명암비가 유지되도록, Lfront, Lback에 대한 값을 지속적으로 수신하고, 값에 변동이 있는 경우 Tvar 및 Lmax를 이에 대응하도록 조정한다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치에서 광센서의 위치 및 광센서의 위치에 따른 투명 표시 장치의 구동을 설명하기 위한 개념도이다. 도 7b를 참조하면, 투명 표시 장치(720)는 투명 표시 장치(720)의 전면에 배치된 전면 조도센서(722) 및 후면에 배치된 후면 조도센서(723)를 포함한다. 투명 표시 장치(720)에서의 굵은 화살표는 투명 표시 장치(720)가 영상을 시인자 방향으로 표시하는 것을 도시한다. 전면 조도센서(722)는 투명 표시부의 비표시 영역에 배치된다. 전면 광원(724)은 투명 표시 장치(720)의 전면을 향해 발광한다. 투명 표시 장치(720)의 전면으로 입사되는 광은 직광으로 지칭될 수 있다. 직광의 일부는 투명 표시 장치(720)를 투과하고 나머지 일부는 도 7b에 도시된 바와 같이 투명 표시 장치(720)의 정면 방향의 계면에서 반사된다.
후면의 광원(725)은 투명 표시 장치(720)의 후면을 향해 발광한다. 투명 표시 장치(720)의 후면으로 입사되는 광은 역광으로 지칭될 수 있다. 역광의 일부는 투명 표시 장치(720)의 후면 방향의 계면에서 반사될 수 있으나 역광은 투명 표시 장치(720)를 투과율 수준으로 투과한다.
도 7b을 참조하면, 직광과 역광은 투명 표시 장치(720)를 반사하거나 투과하며, 투명 표시부가 표시하는 영상과 혼합되어 시인자에게 인식된다. 역광 하에서 투명 표시 장치(720)는 후면에 배치된 후면 조도센서(723)에 의해 측정된 조도에 기초하여, 후면의 사물에 대한 정보성을 유지하는 동시에 명암비의 변동 또는 저하를 보상하기 위해, 투명 표시 장치(720)에 입사되는 광의 투과율을 제어한다. 또한, 투명 표시 장치(720)는 입사되는 직광의 조도에 따라, 표시되는 영상의 휘도를 높임으로써, 투명 표시 장치(720)의 시인성을 확보하도록 구성된다.
전면 및 후면에 위치한 복수의 조도센서(722, 723)를 모두 이용하는 경우, 투명 표시 장치(720) 는 보다 정확한 주변 조도 환경을 탐지하여, 설정된 목표 명암비를 달성할 수 있다. 나아가, 투명 표시 장치(720)는 얻을 수 있는 영상의 정보성과 배경의 정보성을 사용자에게 제공할 수 있다.
다시 도 6b을 참조하면, 이미지센서(613)란 2차원 영상을 획득하는 센서를 의미한다. 이미지센서(613)는 투명 표시 장치의 후면에 배치되므로, 투명 표시 장치를 통하여 시인 가능한 후면 측의 이미지를 획득할 수 있다.
광 투과율 결정부(632)는 획득된 이미지에 기초하여 광 투과율을 결정할 수 있다. 광 투과율 결정부(632)는 획득된 이미지를 복수의 영역으로 분리하고, 분리된 영역 각각에 대한 광 투과율을 결정할 수 있다.
광센서(610)는 투명 표시 장치(910)의 후면에 배치된 근접센서(615)를 포함할 수 있다. 근접센서(615)는 거리를 감지하기 위해 적외선 등을 이용하여 반사되는 적외선 등의 양에 따라 물체와 투명 표시 장치의 근접 여부를 측정하는 센서를 의미한다. 광 투과율 제어 장치(600)는 투명 표시 장치 후면에 위치한 물체와 투명 표시 장치의 근접 여부에 기초하여 투명 표시 장치의 광 투과율을 제어할 수 있다. 예를 들어, 근접센서(615)에 의해 사용자의 손이 투명 표시 장치와 근접하다고 판단하는 경우에는 광 제어부를 이용하여 광 투과율을 낮추고, 사용자의 손이 투명 표시 장치와 근접하지않는 경우에는 광 투과율을 유지하는 등, 근접센서(615)는 광 제어부를 조작하기 위한 입력부로서 구성될 수도 있다.
도 7 내지 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 투명 표시 장치에 대한 개략도이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(710)에서 광센서(716)의 위치를 설명하기 위한 개략도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(710)는 광 투과성의 표시 영역(712) 및 비표시 영역(714)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(710)에서 광센서(716)의 위치는 제한되지 않는다. 광센서(716)는 투명 표시 장치(710)의 일 면에 배치되어 광센서(716)로 입사되는 광을 측정할 수 있다면, 제한되지 않고 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(710)에서 광센서(716)는 투명 표시 장치(710)의 전면, 후면, 또는 측면에도 배치될 수 있다. 예를 들어, 투명 표시 장치(710)가 복수의 센서를 포함하는 경우 복수의 광센서(716)는 각각 독립적으로 구동될 수 있으며, 투명 표시 장치(710)는 광센서(716)의 위치 정보를 각각 인식할 수 있다. 특히, 광센서(714)는 후면에 배치되는 것이 바람직하다. 투명 표시 장치(710)의 후면으로부터 입사되는 광이 장치의 명암비에 높은 영향을 준다. 나아가, 투명 표시 장치(710)는 후면으로부터 입사되는 광을 제어함으로써 목표 명암비를 유지하므로, 광센서(714)는 후면으로 입사되는 광을 감지하도록 배치되는 것이 바람직하다.
도 7a에서 투명 표시 장치(710)의 광센서(716)는 투명 표시 장치(710)의 일 면의 비표시 영역(714)에 배치된다. 투명 표시 장치(710)로 입사되는 광을 보다 정확하게 측정하기 위해 광센서(716)는 투명 표시 장치(710)의 중앙에 배치될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 투명 표시 장치에 대한 개략도이다. 도 8을 참조하면, 투명 표시 장치(810)는 투명 표시 장치(810)의 후면에 배치된 이미지센서(820)를 포함한다. 이미지센서(820)는 투명 표시 장치(810) 후면의 이미지를 획득한다. 이미지센서(820)에 의해 획득된 이미지(830)는 투명 표시 장치(810)에서 인식되고 처리되나 설명의 편의를 위해 도 8에서는 이미지센서(820)에 의해 획득된 이미지(830)를 투명 표시 장치(810)에 대응되도록 도시하였다.
투명 표시 장치(810)는 획득된 이미지(830)를 분석하여 이미지를 복수의 영역 L1, L2, L3으로 분리할 수 있다. 획득된 이미지(830)는 복수의 영역 L1, L2, L3 을 포함하며 복수의 영역 각각은 상이한 명도 값을 갖는다. 예를 들어, L1 영역은 최저의 명도 값을 가지며, L2 영역은 평균의 명도 값을 가지며, L3 영역은 최대의 명도 값을 가질 수 있다. L1, L2, L3 영역에 표시된 화살표는 상대적인 명도 값을 도시한다. 본 발명에 따르는 투명 표시 장치(810)는 획득된 이미지(830)의 분리된 영역 각각에 대응되는 투명 표시 장치(810) 영역의 광 투과율을 제어한다. 도 8을 참고하면, 영역 L1에 대응되는 투명 표시 장치(810)의 영역은 광 투과율이 최대일 수 있으며, 영역 L2에 대응되는 투명 표시 장치(810)의 영역은 광 투과율은 중간치, 영역 L3에 대응되는 영역은 최소의 광 투과율로 결정될 수 있다.
또한, 투명 표시 장치(810)는 이미지센서(820)로부터 시간 차를 갖는 복수의 이미지를 획득하고, 획득된 복수의 이미지를 비교하여, 투명 표시 장치(810)가 이동 중이거나 투명 표시 장치(810)의 위치가 이동되었다는 것을 검출한다. 투명 표시 장치(810)의 위치 이동이 검출된 경우, 투명 표시 장치(810)는 광 투과율을 조정하여, 시인성을 확보할 수 있다.
이미지센서(820)에 의해 광의 특성을 측정하여 광 투과율을 제어하는 경우, 복수의 조도센서를 이용하지 않고 하나의 이미지센서(820)로 입사되는 광의 분포를 예측한다. 또한, 도 8에서는 이미지센서(820)로 설명하였으나, 광의 분포는 이미지센서(820)로 측정될 수도 있다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 투명 표시 장치에 대한 개략도이다.
도 9a를 참조하면, 투명 표시 장치(910)는 투명 표시 장치(910)의 후면에 배치된 근접센서(912)를 포함한다. 근접센서(912)는 발광부 및 수광부를 포함한다. 근접센서(912)는 거리 또는 물체와 센서의 근접 여부를 감지하기 위해 적외선 등을 이용하여 반사되는 적외선 등의 양에 따라 거리 또는 근접 여부를 측정하는 센서를 의미한다. 근접센서(912)의 발광부는 일 방향으로 발광하고, 광은 물체(916)에 도달하고 반사되어 근접센서(912)의 수광부로 입사된다. 수광부는 측정된 광량과 발광된 광량을 비교하여 근접센서(912)와 물체(916)간의 거리 또는 미리 설정된 근접 거리 내인지를 측정할 수 있다. 투명 표시 장치(910)는 투명 표시 장치(910)의 후면의 물체(916)에 대한 근접 여부에 기초하여 투명 표시 장치(910)의 광 투과율을 제어한다.
도 9a의 근접센서(912)는 물체(916)의 거리를 측정하며, 도 9a는 투명 표시 장치(910)와 물체(916)의 거리가 일정 거리 내에 있는 것을 도시한다. 예를 들어, 투명 표시 장치(910)는 발광부와 수광부를 포함하는 근접센서(912)를 통해 투명 표시 장치(910) 후면의 물체(916)가 일정 거리 내에 있다고 판단하는 경우 광 제어부의 광 투과율을 조정하여, 광 투과율을 높일 수 있다.
도 9b를 참조하면, 투명 표시 장치(920)의 근접센서(912)는 물체의 거리를 측정하며, 도 9b는 투명 표시 장치(920)와 물체(926)의 거리가 일정 거리 외에 있는 것을 도시한다. 예를 들어, 투명 표시 장치(920)는 발광부와 수광부를 포함하는 근접센서(912)를 통해 투명 표시 장치(920) 후면의 물체(926)가 일정 거리 외에 있다고 판단하는 경우 광 제어부의 광 투과율을 조정하여, 광 투과율을 낮추거나 높일 수 있다.
도 9a, 9b에 도시되는 근접센서(912)는 상이한 광의 특성을 측정하는 광센서와 조합되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 근접센서(912)는 조도를 측정하는 조도센서와 결합되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 투명 표시 장치를 포함하는 스마트폰 디바이스가 탁자에 놓여진 경우, 조도센서는 낮은 조도를 측정하고, 동시에 근접센서는 높은 근접도를 검출하면, 투명 표시 장치의 광 투과율을 낮추도록 결정할 수 있다. 투명 표시 장치(910, 920)는 동일한 조도가 시인되나 광원으로 추정되는 물체(916, 926)가 멀리 있는 경우와 가까이 있는 경우에 대해서 광 투과율을 상이하게 결정할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 광센서의 측정 값과 차광율의 변동을 설명하기 위한 그래프이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치에서 광센서에 의해 측정되는 광의 특성은 시간에 따라 변동된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치는 미리 결정된 제1 시간 동안, 측정되는 광 특성의 변동이 계속되는 경우 즉 가변 빈도가 일정 횟수 감지될 때, 빠른 조도 환경의 변화에도 영상의 시인성을 유지하도록 특정 기간인 제2 시간 동안 투명 표시 장치의 차광율 또는 투과율을 일정한 특정 수준으로 설정할 수 있으며 바람직하게는 차광율을 높게 유지한다. 이하에서는, 빠른 조도 환경 변화에 대응하도록 동작하는, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 동작을 설명한다.
도 10을 참조하면 x축은 시간에 대한 축이며, y축은 광 제어부의 광 차광율 및 광센서에 의해 측정된 조도에 대한 축이다. 그래프는 측정 시간에 따라 구간 A, B, C, D로 나뉘도록 도시된다. 실선으로 표시된 측정 조도에 대한 그래프는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 후면으로 입사되는 광에 대한 측정 조도일 수 있다. 점선으로 표시된 차광율에 대한 그래프는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치에서 후면으로 입사되는 광의 차광율이다.
구간 A에서 측정 조도는 낮게 유지되며 차광률은 측정 조도에 대응되어 일정하게 유지된다. 구간 B의 시작 시점에서 측정되는 조도가 급격히 상승함에 따라 영상의 시인성 확보를 위해 차광율도 따라 증가한다. 구간 B의 종료 시점에서는 측정되는 조도가 다시 하강함에 따라 차광율도 하강한다. 그러나, 측정 조도가 변동된 구간 B의 종료 직후 구간 C의 시작 시점에서 다시 가파른 측정 조도의 상승이 있으며, 구간 C에서는 측정 조도의 변동이 계속된다. 측정 조도의 변동에 따라 차광율이 계속 변동되어야 하는 경우, 표시되는 영상의 시인성을 유지하기 어려울 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치는 제1 시간 동안 측정 조도의 변동이 계속되는 경우, 제2 시간 동안 (예를 들어, 구간 C의 끝에서) 투명 표시 장치의 차광율을 높이고 유지하도록 함으로써, 빠른 조도 환경의 변화에도 영상의 시인성을 유지할 수 있다.
도 10에서는 측정되는 광의 특성을 후면으로 입사되는 광의 조도로 도시하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치가 측정할 수 있는 광 특성은 조도 이외에 후면의 물체와의 거리, 전면으로 입사되는 광의 조도 등 제한되지 않는다.
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 제어 방법에 대한 흐름도이다. 설명의 편의를 위해, 이하에서는 투명 표시 장치의 광센서, 투명 표시부, 및 광 제어부를 참조하여 설명한다. 또한, 모든 단계는 독립적으로 수행될 수 있으나 아래에서는 설명의 편의상 하나의 과정으로 설명한다.
투명 표시 장치의 광센서는 입사되는 광의 특성을 측정한다(S100). 광센서로 입사되는 광의 특성은 아날로그 전기 신호로 변환되며 ADC 컨버터에 의해 디지털 신호로 변환되어 처리부에 입력된다. 광센서는 광의 조도, 분포, 후면의 물체와의 거리 등을 측정하기 위한 광센서일 수 있다. 광센서의 위치에 따라 광의 방향이 측정될 수도 있다.
처리부는 측정된 광의 특성에 기초하여 투명 표시 장치의 광 투과율을 결정한다(S110). 처리부는 광의 특성에 따라 투명 표시 장치의 시인성을 향상시키도록 광 투과율을 결정할 수 있다. 투명 표시 장치는 목표 명암비를 이루도록 광 투과율을 결정할 수도 있으며, 목표 조도 환경에 근사하도록 광 투과율을 결정할 수도 있다.
투명 표시 장치는 결정된 광 투과율을 구현하도록 광 제어부를 제어한다(S120). 결정된 광 투과율을 구현하기 위해 광 제어부는 입사되는 광의 특성을 변경할 수 있는 흑색 대전 입자가 전기장에 의해 이동되고, 흑색 대전 입자가 모이거나 퍼짐으로써, 입사되는 광을 투과시키거나 차광할 수 있다.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치가 적용될 수 있는 장치들에 대한 개략도이다.
도 12에서 (a)는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 투명 표시 장치가 투명 디바이스(3100)에 부착되어 사용되는 경우를 도시한다. 투명 디바이스(3100)는 투명 표시 장치(3110), 제어 장치(3120), 입력부(3130)를 포함할 수 있다. 투명 표시 장치(3110)는 투명 표시 장치(3110)의 적어도 일 면이 베젤프리(bezel-free) 내지는 최소한의 배젤만을 갖도록 구성될 수 있다. 투명 디바이스(3100)는 제어 장치(3120)에 의해 투명 표시 장치(3110)를 통한 증강 현실이나 투명 표시 장치(3110)의 다른 기능을 활용하기 위한 어플리케이션(application) 이 구현될 수도 있다. 투명 디바이스(3100)는 버튼과 같은 별도의 입력부(3130)를 이용하여, 투명 표시 장치(3110)를 제어하기 위한 각종 모드를 선택할 수 있다. 투명 표시 장치(3110)를 제어하기 위한 모드는 투과 모드, 차폐 모드, 이북 모드, 광 투과율 자동 제어 모드 등을 포함할 수 있다. 별도의 입력부(3130)는 주변의 조도 환경에 의해 투명 표시 장치(3110)의 시인성이 급격히 나빠져 투명 표시 장치(3110) 상에 표시되는 제어창을 선택하기 곤란할 때 이용될 수 있다.
도 12에서 (b)는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 투명 표시 장치가 투명 표시 디바이스(3200) 또는 스크린의 표시 장치로 사용되는 경우를 도시한다. 투명 표시 디바이스(3200)는 투명 표시 장치(3210)를 통해 영상과 투명 표시 장치(3210) 후면의 사물을 인식하도록 구성될 수 있을 뿐만 아니라, 양면 디스플레이로 활용되도록 구성될 수도 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(3210)에 다른 표시 장치가 부착되어 사용될 수 있다.
이러한 경우, 다른 표시 장치의 종류에 의해 투명 표시 장치의 설계가 일부 변형될 수 있다. 예를 들어, 다른 표시 장치가 투명 유기 발광 표시 장치인 경우, 투명 표시 장치(3210)가 양면 표시 장치로 작동하기 위해, 투명 표시 장치(3210)는 복수의 영상이 입력되도록 구성되거나, 양면의 표시 장치가 구동될 때 광 제어부가 입사되는 광을 차광하도록 차광 모드로 동작되게 구동될 수 있다. 투명 표시 디바이스(3200)는 투명 표시 장치(3210)를 제어하기 위한 다양한 모드를 선택할 수 있는 제어창(3220)을 표시하도록 구성될 수 있다. 투명 표시 장치(3210)를 제어하기 위한 모드는 투과 모드, 차폐 모드, 이북 모드, 광 투과율 자동 제어 모드 등을 포함할 수 있다. 사용자는 투명 표시 장치(3210)를 제어하기 위한 모드를 적절히 선택하여, 투명 표시 장치(3210)의 이용목적을 달성할 수 있다.
도 12에서 (c)는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 투명 표시 장치가 투명 모바일 디바이스(3300)의 표시 장치로 사용되는 경우를 도시한다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 투명 표시 장치(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 투명 표시 장치(3310)의 엘리먼트들이 설계될 수 있다. 또한, 투명 표시 장치(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 투명 표시 장치(3310) 상에 형성될 수도 있으며, 인 셀(in-cell) 타입으로 형성될 수도 있다. 또한, 투명 표시 장치(3310)의 후면이 인식 가능하다는 점에 착안하여, 터치 스크린은 투명 표시 장치(3310)의 양면의 터치를 감지하도록 구성될 수도 있다. 또한, 모바일 디바이스(3300)는 근접센서를 포함하여, 사용자나 사물들의 근접 여부나 근접 정도에 따라 그 동작이 변경되도록 구성될 수 있다.
도 12에서 (d)는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 투명 표시 장치가 스마트 안경(3400)의 표시 장치로 사용되는 경우를 도시한다. 스마트 안경(3400)은 투명 표시 장치(3410)와 제어 장치(3420)를 포함한다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 투명 표시 장치(3410)가 스마트 안경(3400)에 사용되는 경우에는 직사각형 또는 타원형으로 절단되고 다양한 모양에 알맞도록 배선 및 구동장치가 설정될 수 있다. 또한, 사용자의 시인측과 투명 표시 장치(3410)가 가까워지므로, 이에 따른 투명 표시 장치(3410) 상에 적절한 광 코팅을 하거나 영상의 구동 해상도 등이 적절히 선택될 수 있다.
도 12에서 (e)는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 투명 표시 장치가 냉장고(3500)에 포함되는 경우를 도시한다. 투명 표시 장치(3510)는 냉장고의 도어(3520)의 일부로써 사용될 수 있다. 투명 표시 장치(3510)가 냉장고의 도어(3520)로 사용되는 경우에 투명 표시 장치(3510)는 광 또는 에너지를 흡수하는 소자가 아닌 에너지를 반사하는 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 투명 표시 장치(3510)의 광 제어부의 대전 입자는 흑색 대전 입자가 아닌 백색 대전 입자가 사용될 수도 있다. 또한, 투명 표시 장치(3510)의 후면에 있는 냉장고(3500) 내의 사물이 잘 보이도록, 투명 표시 장치(3500)는 습기 저감 코팅이 될 수도 있다.
도 12에서 (f)는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 투명 표시 장치가 버스 정류장의 광고 노출 장치(3600)로 사용되는 경우를 도시한다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 투명 표시 장치(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 투명 표시 장치(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 투명 표시 장치가 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 투명 표시 장치의 설계가 일부 변형될 수 있다. 예를 들어, 투명 표시 장치가 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, 투명 표시 장치는 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 투명 표시 장치가 부착된 스마트 윈도우는 자동차의 윈도우, 스마트 도어, 프로젝션 월, 스마트 미러등으로 사용될 수 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 구성들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 펌웨어(firmware), 소프트웨어(software), 또는 하드웨어(hardware)로 구성된, 알고리즘 또는 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 알고리즘 또는 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 디지털 신호 처리 디바이스(Digital Signal Processing Device)의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 알고리즘 또는 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또한, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예를 들어, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
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 투명 표시 장치의 다양한 특징들에 대해 설명한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 제1 광은 제2 광인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 광과 제2 광 각각은 투명 표시 장치의 서로 반대된 표면 상에 입사되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 투명 표시부와 중첩하는 광 제어부로서, 광 제어부는 제1 광에 대한 조정가능한 투과율을 갖는, 광 제어부를 더 포함하고, 투명 표시부를 통해 투과된 제1 광의 광량은 제2 광의 조도를 나타내는 신호에 기초하여 광 제어부의 조정가능한 투과율을 조정함으로써 조절가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 적어도 하나의 센서는 투명 표시 장치의 상이한 위치들에서 제2 광의 조도를 나타내는 복수의 신호를 생성하는 복수의 센서를 포함하고, 광 제어부의 조절가능한 투과율은 복수의 신호에 기초하여 투명 표시 장치의 상이한 위치들에 대응하는 상이한 영역들에서 더 조절가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 적어도 하나의 센서는 또한 외부 물체와 투명 표시 장치 사이의 근접 여부를 측정하고, 투명 표시부를 통해 투과된 제1 광의 광량의 일부는 근접 여부에 기초하여 더 조정가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 적어도 하나의 센서는 이미지 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 투명 표시부를 통해 투과된 제1 광의 광량의 일부는 투명 표시 장치의 목표 명암비에 기초하여 더 조정가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 투명 표시부를 통해 투과된 제1 광의 광량의 일부는 발광 화소 엘리먼트의 최대 휘도에 기초하여 더 조절가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 투명 표시부를 통해 투과된 제1 광의 광량의 일부는 제2 광의 조도가 증가함에 따라 감소되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 투명 표시부를 통해 투과된 제1 광의 광량의 일부는 제2 광의 조도가 제1 기준 조도 값 이하인 경우 최대치로 조정되고, 투명 표시부를 통해 투과된 제1 광의 광량은 제2 기준 조도 값 이상인 경우 최소치로 조정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 투명 표시 장치는 제1 모드, 제2 모드 및 제3 모드를 지원하고, 제1 모드에서, 투명 표시부를 통해 투과된 제1 광의 광량의 일부는 최대화되고, 제2 모드에서, 투명 표시부를 통해 투과된 제1 광의 광량의 일부는 최소화되고, 제3 모드에서, 투명 표시부를 통해 투과된 제1 광의 광량의 일부는 제2 광의 조도를 나타내는 신호에 기초하여 조정가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 발광 화소 엘리먼트의 최대 휘도는 제2 광의 조도를 나타내는 신호에 기초하여 조정가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 투명 표시부로의 감마 전압은 발광 화소 엘리먼트의 최대 휘도를 조정하도록 조정가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 투명 표시부를 통해 투과된 제1 광의 광량의 일부는, 제2 광의 조도가 미리 결정된 기간 동안 미리 결정된 횟수 이상으로 변동되는 경우, 일정하게 유지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 투명 표시부를 통해 투과된 외광의 광량의 일부는 외광의 조도가 증가함에 따라 감소되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 투명 표시 장치는 투명 표시부와 중첩하는 광 제어부로서, 광 제어부는 외광에 대한 조정가능한 투과율을 갖는, 광 제어부를 더 포함하고, 투명 표시부를 통해 투과된 외광의 광량의 일부를 조정하는 단계는, 외광의 조도를 나타내는 신호에 기초하여 광 제어부의 조정가능한 투과율을 조정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 투명 표시부를 통해 투과된 외광의 광량의 일부는 투명 표시 장치의 목표 명암비에 기초하여 더 조정되는 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.
100, 200, 400, 500, 710, 720, 730, 810, 910, 920 : 투명 표시 장치
110, 210 : 투명 표시부
130 : 객체
120, 230, 230a, 230b, 230c : 광 제어부
140, 724, 734 : 광원
150, 716 : 광센서
211 : 제1 기판
212, 232 : 액티브층
213, 233 : 게이트 절연막
214, 234 : 게이트 전극
215, 235 : 층간절연막
216b, 236b : 드레인 전극
216a, 236a : 소스 전극
217, 237 : 오버 코팅층
218 : 반사층
219 : 애노드
220 : 유기 발광층
221 : 캐소드
222 : 뱅크층
223 : 봉지부
224 : 컬러 필터
225 : 제2 기판
231, 310 : 제3 기판
238, 330 : 제1 전극
239, 320 : 제4 기판
240, 340: 제2 전극
241, 242, 350 : 보호층
243, 360 : 격벽
244, 380 : 유체
245, 370, 375 : 흑색 대전 입자
250 : 기판
515 : 제어부
420, 540 : 투명 표시부 패널
520 : 투명 표시부 패널 구동부
430, 550,: 광 제어부 패널
530 : 광 제어부 패널 구동부
421 : 투명 표시부 타이밍 컨트롤러
422 : 투명 표시부 데이터 구동부
423 : 투명 표시부 스캔 구동부
431 : 광 제어부 타이밍 컨트롤러
432 : 광 제어부 데이터 구동부
433 : 광 제어부 스캔 구동부
600 : 광 투과율 제어 장치
610 : 광센서
611, 720 : 전면 조도센서
612, 723 : 후면 조도센서
613, 820 : 이미지센서
614 : 복수의 조도센서
615, 912 : 근접센서
630 : 처리부
632 : 광 투과율 결정부
712 : 표시 영역
714 : 비표시 영역
830 : 획득된 이미지
916, 926 : 물체
3100 : 투명 디바이스
3200 : 투명 표시 디바이스
3300 : 투명 모바일 디바이스
3400 : 스마트 안경
3500 : 냉장고
3520 : 냉장고 문
3600 : 광고 노출 장치
3110, 3210, 3310, 3410, 3520, 3610 : 투명 표시 장치.
3120, 3420 : 제어장치
3130 : 입력부
3220 : 제어창

Claims (20)

  1. 투명 표시 장치로서,
    상기 투명 표시 장치에 입사되는 제1 광의 광량의 일부를 투과시키고, 발광 화소 엘리먼트를 갖는 투명 표시부; 및
    상기 투명 표시 장치에 입사되는 제2 광의 조도를 나타내는 적어도 하나의 신호를 생성하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함하고,
    상기 투명 표시부를 통해 투과된 상기 제1 광의 상기 광량의 일부는 상기 제2 광의 상기 조도를 나타내는 상기 신호에 기초하여 조정가능하거나, 상기 투명 표시 장치의 명암비가 목표 명암비를 달성하도록 조정가능하고,
    상기 투명 표시 장치의 상기 명암비는 상기 투명 표시 장치의 최대 휘도와 상기 투명 표시 장치를 투과한 상기 제1 광의 휘도의 합을 상기 투명 표시 장치의 최소 휘도와 상기 투명 표시 장치를 투과한 상기 제1 광의 휘도로 나눈 값인 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광은 상기 제2 광인 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광과 상기 제2 광 각각은 상기 투명 표시 장치의 서로 반대된 표면 상에 입사되는 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 투명 표시부와 중첩하는 광 제어부로서, 상기 광 제어부는 상기 제1 광에 대한 조정가능한 투과율을 갖는, 상기 광 제어부를 더 포함하고,
    상기 투명 표시부를 통해 투과된 상기 제1 광의 상기 광량은 상기 제2 광의 조도를 나타내는 상기 신호에 기초하여 상기 광 제어부의 상기 조정가능한 투과율을 조정함으로써 조절가능한 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서는 상기 투명 표시 장치의 상이한 위치들에서 상기 제2 광의 조도를 나타내는 복수의 신호를 생성하는 복수의 센서를 포함하고, 상기 광 제어부의 상기 조절가능한 투과율은 상기 복수의 신호에 기초하여 상기 투명 표시 장치의 상기 상이한 위치들에 대응하는 상이한 영역들에서 더 조절가능한 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서는 또한 외부 물체와 상기 투명 표시 장치 사이의 근접 여부를 측정하고, 상기 투명 표시부를 통해 투과된 상기 제1 광의 상기 광량의 일부는 상기 근접 여부에 기초하여 더 조정가능한 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서는 이미지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 투명 표시부를 통해 투과된 상기 제1 광의 상기 광량의 일부는 상기 발광 화소 엘리먼트의 최대 휘도에 기초하여 더 조절가능한 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 투명 표시부를 통해 투과된 상기 제1 광의 상기 광량의 일부는 상기 제2 광의 조도가 증가함에 따라 감소되는 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 투명 표시부를 통해 투과된 상기 제1 광의 상기 광량의 일부는 상기 제2 광의 조도가 제1 기준 조도 값 이하인 경우 최대치로 조정되고, 상기 투명 표시부를 통해 투과된 상기 제1 광의 상기 광량의 일부는 제2 기준 조도 값 이상인 경우 최소치로 조정되는 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 투명 표시 장치는 제1 모드, 제2 모드 및 제3 모드를 지원하고,
    상기 제1 모드에서, 상기 투명 표시부를 통해 투과된 상기 제1 광의 상기 광량의 일부는 최대화되고,
    상기 제2 모드에서, 상기 투명 표시부를 통해 투과된 상기 제1 광의 상기 광량의 일부는 최소화되고,
    상기 제3 모드에서, 상기 투명 표시부를 통해 투과된 상기 제1 광의 상기 광량의 일부는 상기 제2 광의 조도를 나타내는 상기 신호에 기초하여 조정가능한 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 발광 화소 엘리먼트의 최대 휘도는 상기 제2 광의 조도를 나타내는 상기 신호에 기초하여 조정가능한 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 투명 표시부로의 감마 전압은 상기 발광 화소 엘리먼트의 상기 최대 휘도를 조정하도록 조정가능한 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 투명 표시부를 통해 투과된 상기 제1 광의 상기 광량의 일부는, 상기 제2 광의 상기 조도가 미리 결정된 기간 동안 미리 결정된 횟수 이상으로 변동되는 경우, 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치.
  16. 투명 표시 장치에 입사되는 외광의 광량의 적어도 일부를 투과시키고, 발광 화소 엘리먼트를 갖는 투명 표시부를 포함하는 투명 표시 장치에서의 동작 방법으로서,
    상기 투명 표시 장치에 입사되는 상기 외광의 조도를 나타내는 적어도 하나의 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 투명 표시부를 통해 투과된 상기 외광의 상기 광량의 일부를 상기 외광의 상기 조도를 나타내는 상기 신호에 기초하여 조정하거나, 상기 투명 표시 장치의 명암비가 목표 명암비를 달성하도록 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 투명 표시 장치의 상기 명암비는 상기 투명 표시 장치의 최대 휘도와 상기 투명 표시 장치를 투과한 상기 외광의 휘도의 합을 상기 투명 표시 장치의 최소 휘도와 상기 투명 표시 장치를 투과한 상기 외광의 휘도로 나눈 값인, 투명 표시 장치에서의 동작 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 투명 표시부를 통해 투과된 상기 외광의 상기 광량의 일부는 상기 외광의 조도가 증가함에 따라 감소되는 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치에서의 동작 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 투명 표시 장치는 상기 투명 표시부와 중첩하는 광 제어부로서, 상기 광 제어부는 상기 외광에 대한 조정가능한 투과율을 갖는, 상기 광 제어부를 더 포함하고,
    상기 투명 표시부를 통해 투과된 상기 외광의 상기 광량의 상기 일부를 조정하는 단계는,
    상기 외광의 조도를 나타내는 상기 신호에 기초하여 상기 광 제어부의 상기 조정가능한 투과율을 조정하는 단계를 포함하는, 투명 표시 장치에서의 동작 방법.
  19. 삭제
  20. 투명 표시 장치에 입사되는 외광의 광량의 적어도 일부를 투과시키고, 발광 화소 엘리먼트를 갖는 투명 표시부를 포함하는 투명 표시 장치의 동작을 위한 명령들을 저장하는 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    프로세서에 의해 실행되는 경우 상기 프로세서로 하여금 방법을 수행하도록 하고, 상기 방법은,
    상기 투명 표시 장치에 입사되는 상기 외광의 조도를 나타내는 적어도 하나의 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 투명 표시부를 통해 투과된 상기 외광의 상기 광량의 일부를 상기 외광의 상기 조도를 나타내는 상기 신호에 기초하여 조정하거나, 상기 투명 표시 장치의 명암비가 목표 명암비를 달성하도록 조정하는 단계를 포함하고,
    상기 투명 표시 장치의 상기 명암비는 상기 투명 표시 장치의 최대 휘도와 상기 투명 표시 장치를 투과한 상기 외광의 휘도의 합을 상기 투명 표시 장치의 최소 휘도와 상기 투명 표시 장치를 투과한 상기 외광의 휘도로 나눈 값인 것을 특징으로 하는, 컴퓨터 판독가능 매체.
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