KR102385097B1 - 투명 표시 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치가 제공된다. 투명 표시 장치는 투명 표시부, 차광부 및 제어부를 포함한다. 투명 표시부는 영상의 표시를 위한 발광 영역 및 입사되는 외광의 적어도 일부를 투과시키기 위한 투과 영역을 갖는다. 차광부는 투명 표시부와 중첩하며, 전압이 인가되면 외광에 대한 투과율을 낮추도록 구성된다. 제어부는 영상의 그레이 스케일(gray scale)에 따라, 차광부의 투과율을 제어하도록 구성된다. 이에 따라, 차광부가 영상의 그레이 스케일에 따라 선택적으로 구동되므로, 차광부의 소비 전력이 감소될 수 있으며, 차광부의 내구성이 향상될 수 있다.

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 소비 전력과 내구성이 향상된 투명 표시 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

유기 발광 표시 장치(OLED)는 자체 발광형 표시 장치로서, 액정 표시 장치(LCD)와는 달리 별도의 광원이 필요하지 않아 경량 박형으로 제조 가능하다. 또한, 유기 발광 표시 장치는 저전압 구동에 따라 소비 전력 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 응답 속도, 시야각 및 대비비(contrast ratio)도 우수하여, 차세대 디스플레이로서 연구되고 있다.

이러한 유기 발광 표시 장치를 투명 표시 장치로 제조하려는 시도가 있다. 투명 표시 장치의 화소 영역은 유기 발광 소자가 발광하여 화상을 표시하는 영역인 발광 영역 및 외광을 투과시키는 영역인 투과 영역으로 분리되며, 투명 표시 장치에서의 투과도는 투과 영역을 통해 확보된다.

[관련기술문헌]

1. 투명 디스플레이 장치 (한국특허출원 번호 제2011-0029664호)

표시 장치 중에서 고정된(stationary) 표시 장치를 투명하게 구성하려는 시도가 있다. 고정된 표시 장치는, 예를 들어, 투명 텔레비전, 투명 모니터 등과 같이 일반적으로 고정된 위치에서 사용되는 표시 장치를 의미한다. 고정된 표시 장치를 투명 표시 장치로 구현하면, 표시 장치가 오프(off) 상태일 때, 고정된 표시 장치 뒤의 배경과 고정된 표시 장치를 통하지 않고 직접 보이는 배경 사이의 이질감이 없어져, 인테리어적 심미감이 높아진다.

한편, 투명 표시 장치에 표시되는 표시 영상에 대한 시인성과 관련하여, 투명 표시 장치의 후면의 배경은 표시 영상에 대한 간섭 또는 노이즈로 인식된다. 즉, 표시 영상에 대한 시인성 관점에서는 후면으로 입사되는 광이 적을수록 표시되는 영상에 대한 시인성이 향상된다. 이에 따라, 투명 표시 장치가 온(on) 상태가 되는 경우, 외광을 차단하기 위해, 투명 표시 장치는 차광부를 구비할 수 있다. 차광부는 투명 표시 장치가 오프 상태일 때, 외광을 투과시키고, 온 상태일 때에는 외광을 흡수하거나 산란시키도록 구성된다.

차광부는 고분자 분산형 액정의 배열을 변화시킴으로써, 외부로부터 입사하는 빛을 산란시키거나 투과시킬 수 있다. 차광부는 전원을 인가시킴으로써 광을 차단하고, 전원이 인가되지 않을 때, 광을 투과시키도록 구성될 수 있다. 또는, 차광부는 전원을 인가시킴으로써 광을 투과시키고, 전원이 인가되지 않을 때 광을 차단시키도록 구성될 수 있다.

전원이 인가되면 광을 투과시키는 차광부는, 투명 표시 장치가 영상을 표시할 때는 전력이 소모되지 않으나, 표시하지 않는 오프 상태일 때 투명 모드로 동작하기 위해 전력이 공급된다. 이에 따라, 투명 표시 장치가 동작하지 않는 대기 상태에서의 소비 전력이 높으며, 대기 상태 동안 장시간 구동되어 차광부의 내구성이 낮을 수 있다.

전원이 인가되면 광을 차광시키는 차광부는 투명 표시 장치가 동작하지 않는 대기 상태에서의 소비 전력은 거의 없으나, 전원이 인가되면 광을 투과시키는 차광부보다 구동 전압이 높을 수 있다. 또한, 장시간 투명 표시 장치가 동작하는 경우 차광부의 내구성이 낮아질 수 있다.

본 발명의 발명자들은 투명 표시 장치가 표시하는 영상의 휘도가 높은 경우, 투명 표시 장치 후면으로부터의 간섭이 거의 인식되지 않는다는 점을 발견하였다. 따라서, 표시되는 영상의 그레이 스케일(gray scale)이 대체로 높은 경우, 차광부가 외광을 완전히 차단하지 않더라도, 사용자의 영상에 대한 시인성이 낮아지지 않는 다는 점을 인식하였다.

또한, 본 발명의 발명자들은 사용자의 영상에 대한 시인성이 크게 낮아지지 않는 범위 내에서 차광부의 외광에 대한 투과율을 조정함으로써, 차광부의 소비 전력을 낮출 수 있다는 점도 인식하였다.

이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전원이 인가되면 광을 차광시키는 차광부를 채용한 투명 표시 장치에서, 영상의 그레이 스케일에 따라 차광부의 외광에 대한 투과율을 조정함으로써, 투명 표시 장치의 전체 소비 전력을 감소시킬 수 있는 투명 표시 장치 및 이의 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 투명 표시 장치가 장시간 온 상태인 경우에도 차광부가 선택적으로 동작되어 차광부의 내구성이 향상된 투명 표시 장치 및 이의 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치가 제공된다. 투명 표시 장치는 투명 표시부, 차광부 및 제어부를 포함한다. 투명 표시부는 영상의 표시를 위한 발광 영역 및 입사되는 외광의 적어도 일부를 투과시키기 위한 투과 영역을 갖는다. 차광부는 투명 표시부와 중첩하며, 전압이 인가되면 외광에 대한 투과율을 낮추도록 구성된다. 제어부는 영상의 그레이 스케일(gray scale)에 따라, 차광부의 투과율을 제어하도록 구성된다. 이에 따라, 차광부가 영상의 그레이 스케일에 따라 선택적으로 구동되므로, 차광부의 소비 전력이 감소될 수 있으며, 차광부의 내구성이 향상될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 차광부는 액정부를 포함하고, 차광부의 액정부는 고분자 분산형 액정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 액정부에 전기장이 인가되면, 액정부의 액정은 빛을 산란하는 무질서한 상 배열을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는, 하나의 프레임에서 제1 그레이 스케일 값 이하인 화소의 비율이 미리 결정된 비율 이상인 경우, 차광부의 투과율을 구현가능한 최저 투과율로 조정하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는, 하나의 프레임에서 제1 그레이 스케일 값 이하인 화소의 비율이 미리 결정된 비율 미만인 경우, 차광부의 투과율을 최저 투과율보다 높은 투과율로 조정하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는, 하나의 프레임에서 제1 그레이 스케일 값보다 큰 제2 그레이 스케일 값 이하인 화소의 비율이 미리 결정된 비율 미만인 경우, 차광부의 투과율을 구현가능한 최고 투과율로 조정하도록 구성된 것을 특징으로 하는. 투명 표시 장치.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 차광부는 하나의 프레임이 표시되는 동안 조정된 투과율로 동작하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는, 하나의 프레임에서 제로인 그레이 스케일 값 화소의 비율에서부터 제로보다 큰 그레이 스케일 값 화소의 비율까지의 누적 화소 비율을 결정하고, 누적 화소 비율에 기초하여 차광부의 투과율을 조정하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 하나의 프레임은 복수의 프레임 중에서 제1 그레이 스케일 값 이하인 화소의 비율이 가장 높은 프레임인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 차광부는 복수의 프레임 다음의 프레임이 표시되는 동안 조정된 투과율로 동작하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 투명 표시 장치는 조도를 획득하기 위한 조도 센서를 더 포함하고, 제어부는 조도 및 영상의 최저 그레이 스케일에 따라 차광부의 투과율을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 투명 표시부는 투명 유기 발광 표시 디바이스인 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 제어 방법이 제공된다. 투명 표시 장치 제어 방법은 영상의 표시를 위한 발광 영역 및 입사되는 외광의 적어도 일부를 투과시키기 위한 투과 영역을 갖는 투명 표시부에 표시되는 영상의 그레이 스케일 히스토그램을 획득하는 단계, 히스토그램에서 0 내지 n(n은 양의 정수) 그레이 스케일 값의 화소의 개수를 산출하는 단계, 화소의 개수가 미리 결정된 값 이상인지를 결정하는 단계, 화소의 개수가 미리 결정된 값 이상인 경우, 투명 표시부와 중첩하는 차광부의 투과율을 구현가능한 최저 투과율로 조정하는 단계 및 화소의 개수가 미리 결정된 값 미만인 경우, 차광부의 투과율을 최저 투과율보다 높은 투과율로 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 그레이 스케일 히스토그램은 하나의 프레임의 그레이 스케일 히스토그램인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 하나의 프레임은 복수의 프레임 중에서 0 내지 n 그레이 스케일 값의 화소의 개수가 가장 많은 프레임인 것을 특징으로 한다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명은 높은 그레이 스케일의 영상이 표시되는 경우 차광부가 저전압으로 구동됨으로써, 차광부의 소비 전력이 최소화된 투명 표시 장치 및 이의 제어 방법을 제공할 수 있는 효과가 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 투명 표시 장치의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 차광부의 동작 모드들을 설명하기 위한 도표이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 동작 모드 결정 단계를 설명하기 위한 개략도들이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 표시 장치의 동작 모드 결정 단계를 설명하기 위한 개략도들이다.
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 투명 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

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 형상으로 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.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "상에 (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.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 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 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 개략적인 블록도이다. 투명 표시 장치(100)는 투명 표시부(110), 차광부(120) 및 제어부(130)를 포함한다.

투명 표시부(110)는 투명 유기 발광 표시 장치일 수 있다. 투명 유기 발광 표시 장치는 발광 영역과 투과 영역을 포함한다. 발광 영역은 실제 화상이 구현되는 영역이고, 투과 영역은 외광의 적어도 일부를 투과시키는 영역을 의미한다. 따라서, 투명 유기 발광 표시 장치가 구동되지 않는 경우, 사용자는 투과 영역을 통해 배경, 즉 투명 표시 장치(100) 후면의 사물을 시인할 수 있게 된다. 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.

차광부(120)는 차광부(120)로 입사되는 광을 투과시키거나, 산란시키거나, 흡수하거나, 차폐하는 등, 광의 경로를 변화시키거나 광 특성을 변화시키는 구성을 의미한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(100)의 차광부(120)는 고분자 분산형 액정(polymer dispersed liquid crystal, PDLC)의 액정부를 포함한다. 전기장이 인가되면 고분자 분산형 액정의 배열을 변화시킴으로써, 외부로부터 입사하는 빛을 산란시키거나 투과시킬 수 있다. 또는, 차광부(120)는 일렉트로 웨팅 소자(electro wetting device), 일렉트로 크로믹 소자(electro chromic device)로 이루어질 수도 있으나, 이하에서는 설명의 편의상 투명 표시 장치(100)의 차광부(120)가 고분자 분산형 액정을 포함하는 차광부(120)인 것으로 상정하고 설명한다.

차광부(120)는 서로 마주보는 전극, 그 사이에 위치하고, 고분자 분산형 액정을 갖는 액정부를 포함할 수 있다. 차광부(120)의 전극에 전압이 인가되지 않는 상태에서, 차광부(120)는 빛을 투과시킨다. 즉, 고분자 분산형 액정은 차광부(120)의 전극에 전압이 인가되지 않는 상태에서 빛을 투과시키도록 배향된다. 차광부(120)의 전극에 일정 크기의 전압이 인가되면, 형성되는 전기장에 의해 고분자 분산형 액정의 배열이 변화되어 차광부(120)는 빛을 산란하는 무질서한 상 배열을 갖게된다. 이를 통해 차광부(120)는 적어도 일부의 외광을 산란시키거나 흡수시킨다. 이에 따라, 전원이 인가되면 차광부(120)는 외광의 투과율을 낮춘다. 차광부(120)에 전압이 인가되지 않는 상태에서 빛이 차광부(120)를 투과하므로, 투명 표시 장치(100)는 구동되지 않는 오프 상태에서 소비 전력이 최소화될 수 있다.

차광부(120)는 투명 표시부(110)의 전면 또는 후면에 배치되고 투명 표시부(110)와 중첩된다. 차광부(120)는 후면으로부터의 광을 차광하기 위해 투명 표시부(110)의 후면에 배치되는 것이 바람직하다.

제어부(130)는 다양한 연산을 수행할 수 있는 프로세서를 의미할 수 있다. 또는 처리부는 투명 표시 장치(100)에 포함된 타이밍 컨트롤러(Timing Controller), 차광부(120)를 구동하기 위한 제어부(130), MAP (Multimedia Application Processor), ISP(Image Signal Processor) 등과 같은 연산 장치 중 하나 이상의 장치의 조합일 수도 있다.

제어부(130)는 영상의 그레이 스케일(gray scale)에 따라, 차광부(120)의 투과율을 제어하도록 구성된다. 제어부(130)는 표시되는 영상의 히스토그램(histrogram)을 획득하고 미리 결정된 그레이 스케일 값 이하를 갖는 화소들의 수를 산출한다. 제어부(130)는 미리 결정된 그레이 스케일 값 이하를 갖는 화소들의 수에 따라 차광부(120)의 투과율을 결정하고, 차광부(120)가 결정된 투과율을 갖도록 하는 구동 전압으로 차광부(120)를 제어한다.

투명 표시 장치(100)에 표시되는 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. 이에 따라, 투명 표시 장치(100)가 온(on)이 되어, 투명 표시부(110)에 영상이 표시되는 경우, 차광부(120)가 외광을 차단하도록 구성된다.

표시 영상에 대한 시인성을 향상시키기 위해, 투명 표시 장치(100)의 후면으로 입사되는 광을 완전히 차단하면, 차광부(120)에 높은 구동 전압이 가해진다. 차광부(120)의 높은 구동 전압은 차광부(120)의 높은 소비 전력을 야기하며, 투명 표시 장치(100)의 전체 소비 전력을 증가시킨다.

본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(100)의 제어부(130)는 투명 표시부(110)에 표시되는 영상이 어두운 영상인지, 밝은 영상인지를 히스토그램 분석을 통해 결정한다. 밝은 영상, 또는 높은 그레이 스케일 값을 갖는 화소들로 이루어진 영상은, 영상 자체의 밝기가 높아 후면의 배경이 간섭으로 인식되지 않을 수 있다. 그러나, 어두운 영상, 또는 낮은 그레이 스케일 값을 갖는 화소들로 이루어진 영상은, 후면의 배경이 상대적으로 간섭으로 인식될 수 있다.

따라서, 후면의 배경이 간섭으로 인식되지 않을 수 있는 밝은 영상이 투명 표시부(110)에 표시될 때에는 차광부(120)가 외광을 차단하지 않더라도 시청자는 간섭없이 영상을 인식할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치(100)에서는 밝은 영상에 대해서 차광부(120)가 외광을 차단하지 않도록 동작한다. 한편, 후면의 배경이 간섭으로 인식될 수 있는 어두운 영상이 투명 표시부(110)에 표시되는 경우, 차광부(120)가 외광을 차단하도록 동작한다. 또한, 제어부(130)는 영상의 그레이 스케일에 따라 외광의 일부만을 차단하도록 차광부(120)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 차광부(120)가 영상의 그레이 스케일에 따라 선택적으로 구동되므로, 차광부(120)의 소비 전력이 감소될 수 있으며, 차광부(120)의 내구성이 향상될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하에서 설명되는 단계들은 도 1에서의 제어부에 의해 수행될 수 있다.

먼저, 영상의 히스토그램이 획득된다(S210). 히스토그램이란 영상이 존재하는 범위를, 예컨대 256개의 그레이 스케일 구간으로 나누어 각 구간에 들어가는 화소의 출연 횟수를 검출하여 작성된 도표를 의미한다. 이하에서는 그레이 스케일이 256의 구간을 갖는 것으로 설명하나 이에 제한되지 않는다. 히스토그램은 하나의 프레임에 대한 히스토그램일 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 히스토그램은 복수의 프레임에서의 화소 출연 횟수의 평균값이나 합으로 이루어질 수 있다. 복수의 프레임에 대한 히스토그램을 이용하는 경우, 차광부의 제어 정확도가 향상될 수 있다.

다음으로, 히스토그램에서 0 내지 n 그레이 스케일 값을 갖는 화소의 개수가 산출된다(S220). 여기서 n은 양의 정수이다. 그레이 스케일 값 n은 미리 결정된 값으로서, 영상이 어두운 영상인지 밝은 영상인지를 구별하기 위한 그레이 스케일 값일 수 있다. 다양한 실시예에서, 복수의 프레임 중에서 0 내지 n 그레이 스케일 값의 화소의 개수가 가장 많은 프레임을 결정하고, 그 프레임의 화소의 개수를 이용하도록 구현될 수도 있다. 이에 따라 영상의 가장 어두운 프레임을 기준으로 차광부를 제어하게 되므로 사용자의 영상 시인성이 높게 유지될 수 있다.

다음으로, 0 내지 n 그레이 스케일 값을 갖는 화소의 개수가 미리 결정된 값 이상인지가 결정된다(S230). 화소의 개수가 미리 결정된 값 이상이면, 표시되는 영상은 어두운 영상으로 결정된다. 화소의 개수가 미리 결정된 값 이상인 경우, 차광부의 투과율은 구현가능한 최저 투과율로 조정된다(S240). 어두운 영상은 배경에 의한 간섭에 민감하므로, 차광부가 투명 표시 장치의 후면으로 입사되는 외광을 차단해야 사용자가 영상을 간섭없이 시인할 수 있다.

화소의 개수가 미리 결정된 값 미만인 경우, 차광부의 투과율은 최저 투과율보다 높은 투과율로 조정된다(S250). 기준보다 밝은 영상으로 결정되면, 차광부의 투과율은 사용자의 시인성이 저하되지 않는 선에서 최저 투과율보다 높게 조절되며, 이에 따라 차광부의 소비 전력이 낮아질 수 있다.

한편, 매 프레임의 히스토그램을 분석하여, 그에 따른 조정된 투과율로 차광부를 동작시키는 실시예에서는, 그 프레임이 투명 표시부에 표시되는 동안 차광부는 조정된 투과율로 동작할 수 있다. 복수의 프레임의 평균 화소 개수나 화소 개수의 합을 이용하는 실시예에서는, 차광부는 복수의 프레임 다음의 프레임이 표시되는 동안 조정된 투과율로 동작한다. 이에 따라, 분석된 영상에 대응하도록 차광부의 투과율이 조정될 수 있다.

영상은 하나의 기준으로 밝은 영상 또는 어두운 영상을 구별하지 않고, 복수의 기준으로 구별할 수 있다. 복수의 기준에 따라, 단계 S240에서 화소의 개수가 미리 결정된 값 미만인 경우, 0 내지 m 그레이 스케일 값을 갖는 화소의 개수가 미리 결정된 값 이상인지 결정될 수 있다. 여기서 m은 n보다 큰 그레이 스케일 값이다. 차광부의 투과율은 기준으로 사용되는 그레이 스케일 값에 따라 조정될 수 있다. 또한, 화소의 개수를 산출하고 화소의 개수가 미리 결정된 값 이상인지를 결정하는 단계들을 반복함으로써, 더 세분화된 차광부 제어가 가능할 수 있다.

다양한 실시예에서, 투명 표시 장치의 차광부는 입사되는 외광을 완전히 차단하는 제1 모드, 입사되는 외광을 일부만 차단하는 제2 모드, 입사되는 외광을 차광하지 않는 제3 모드 등으로 구현될 수 있다. 제2 모드로 동작하는 차광부의 구동 전압은 제1 모드로 동작하는 차광부의 구동 전압보다 낮을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 제어 방법에서는 화소의 개수를 비교함으로써, 영상을 구분하였으나, 이에 제한되지 않고 일 프레임의 전체 화소에 대한 0 내지 n 그레이 스케일 값을 갖는 화소의 비율로 구분될 수 있다. 예를 들어, 하나의 프레임에서 특정한 그레이 스케일 값 이하인 화소의 비율이 미리 결정된 비율 이상인 경우, 차광부는 구현가능한 최저 투과율로 동작할 수 있다. 또한, 하나의 프레임에서 특정한 그레이 스케일 값 이하인 화소의 비율이 미리 결정된 비율 미만인 경우, 차광부는 최저 투과율보다 높은 투과율로 동작할 수 있다. 또는, 특정 그레이 스케일 값보다 큰 그레이 스케일 값 이하인 화소의 비율이 미리 결정된 비율 미만인 경우, 차광부는 구현가능한 최고 투과율로 동작할 수도 있다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다. 도 3a 내지 도 3c는 투명 표시 장치(100)의 동작에 따른 영상의 표시와 차광을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 3a에서 투명 표시 장치(100)는 오프 상태에 있다. 오프 상태에서 투명 표시부(110)는 아무런 영상을 표시하지 않으며, 차광부(120)에는 전압이 인가되지 않아 외광(L)을 투과시킨다. 이에 따라, 외광(L)은 투명 표시 장치(100)를 투과하여 투명 표시 장치(100) 뒤의 벽에 반사되고, 사용자는 투명 표시 장치(100)를 투과하는 외광(L)을 통해 벽을 인지할 수 있게 된다.

도 3b에서, 투명 표시 장치(100)는 온 상태에 있다. 온 상태에서 투명 표시부(110)는 영상(D1)을 표시한다. 투명 표시부(110)에 표시되는 영상(D1)은 어두운 영상이다. 제어부는 영상(D1)을 어두운 영상으로 결정하고, 차광부(120)에 전압을 인가시켜, 외광(L)을 차단한다. 이에 따라, 사용자는 어두운 영상(D1)을 간섭없이 시인할 수 있다.

도 3c에서, 투명 표시 장치(100)는 온 상태에 있다. 온 상태에서 투명 표시부(110)는 영상(D2)을 표시하며, 투명 표시부(110)에 표시되는 영상(D2)은 밝은 영상이다. 제어부는 차광부(120)에는 전압을 인가시키지 않거나, 도 3b에서보다 낮은 전압을 인가시켜, 일부의 외광(L)만을 차단한다. 이에 따라, 외광(L)이 벽에 반사되어 사용자에게 도달하기는 하나, 영상(D2)의 밝기가 외광(L)보다 상대적으로 밝아 사용자의 시인성을 감소시키지 않을 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 차광부의 동작 모드들을 설명하기 위한 도표이다. 도 4에서 x축은 차광부의 구동 전압을 V로 나타내며, y축은 차광부의 투과율을 %로 나타낸다.

도 4에서는 구동 전압과 차광부의 투과율의 관계 및 차광부의 동작 모드와 구동 전압에 대해서 설명한다. 도 4를 참조하면, 구동 전압이 증가함에 따라 차광부의 투과율이 감소한다. 예를 들어, 투과율이 70 내지 100%인 제1 모드로 차광부가 동작하는 경우, 차광부의 구동 전압은 0 내지 A V 사이일 수 있다. 투과율이 70 내지 20%인 제2 모드로 차광부가 동작하는 경우, 차광부의 구동 전압은 A 내지 B V일 수 있다. 투과율이 20% 이하인 제3 모드로 차광부가 동작하는 경우, 차광부의 구동 전압은 예를 들어 C V일 수 있다. 구동 전압은 차광부의 설계에 따라 다양할 수 있으며, 특정한 범위로 제한되지 않는다.

도 4를 참조하면, 높은 투과율로 구동되는 경우, 낮은 투과율로 구동되는 경우보다 구동 전압이 현저하게 낮다. 이에 따라, 차광부가 동적으로 구동되면 소비 전력 감소 효과는 매우 클 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 동작 모드 결정 단계를 설명하기 위한 개략도들이다. 도 5a에서 하나의 프레임(Ia)이 도시된다. 하나의 프레임(Ia)에 대한 그레이 스케일 히스토그램이 아래에 도시된다. 히스토그램에서 그레이 스케일 값 63 이하인 화소의 비율은 64.2%로 산출된다. 그리고, 어두운 영상으로 결정하기 위한 미리 결정된 비율은 예를 들어 25%일 수 있다. 화소의 비율이 미리 결정된 비율 이상이므로, 투명 표시 장치의 제어부는 하나의 프레임(Ia)을 어두운 영상으로 결정하고, 차광부를 구현가능한 최저 투과율인 예를 들어 0%의 투과율을 갖는 제3 모드로 동작시킬 수 있다.

도 5b에서 하나의 프레임(Ib)이 도시된다. 하나의 프레임(Ib)에 대한 그레이 스케일 히스토그램이 아래에 도시된다. 히스토그램에서 그레이 스케일 값 63 이하인 화소의 비율은 5.7%로 산출된다. 화소의 비율이 미리 결정된 비율 미만이므로, 다음의 그레이 스케일 값 140 이하인 화소의 비율을 산출한다. 그레이 스케일 값 140 이하인 화소의 비율은 70.5%로 산출된다. 화소의 비율이 미리 결정된 비율 이상이므로, 제어부는 차광부를 예를 들어 40%의 투과율을 갖는 제2 모드로 동작시킬 수 있다. 그레이 스케일 값 140 이하인 화소의 비율이 미리 결정된 비율 미만인 경우, 제어부는 차광부의 투과율을 구현가능한 최고 투과율인 95%로 조정할 수도 있다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 표시 장치의 동작 모드 결정 단계를 설명하기 위한 개략도들이다. 투명 표시 장치의 제어부는 하나의 프레임에서 누적 화소 비율을 산출하고, 누적 화소 비율에 따라 차광부의 투과율을 조정할 수도 있다.

누적 화소 비율은 제로인 그레이 스케일 값을 갖는 화소의 비율에서부터 순차적으로 그레이 스케일 값을 증가시켜 화소의 비율를 누적시킨 값이다. 제어부는 누적 화소 비율이 미리 결정된 누적 화소 비율이 될 때의 그레이 스케일 값을 저장하고, 이를 기초로 차광부의 투과율을 조정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어부는 그레이 스케일 값의 범위와 범위 각각에 대응하는 차광부의 투과율이 저장된 룩업(look up) 테이블을 이용할 수 있다.

도 6a를 참조하면, 하나의 프레임(Ia)의 히스토그램에서 누적 화소 비율이 25%가 될 때의 그레이 스케일 값은 54로 산출된다. 그레이 스케일 0 내지 63 사이에서 누적 화소 비율이 25%에 도달하는 경우, 차광부의 투과율은 예를 들어, 10%일 수 있다. 투명 표시 장치의 제어부는 차광부를 10%의 투과율을 갖는 모드로 동작시킬 수 있다.

도 6b를 참조하면, 하나의 프레임(Ib)의 히스토그램에서 누적 화소 비율이 25%가 될 때의 그레이 스케일 값은 74로 산출된다. 그레이 스케일 74에 대응하는 차광부의 투과율은 예를 들어, 60%일 수 있다. 투명 표시 장치의 제어부는 차광부를 60%의 투과율을 갖는 모드로 동작시킬 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 표시 장치에서는 최소화된 연산량으로 영상을 분석하여 투명 표시 장치의 차광부를 제어하고, 선택적 제어에 의해 차광부의 소비 전력을 저감시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 투명 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 도 7의 투명 표시 장치(700)는 조도 센서(740)가 추가된 것을 제외하고는 도 3a의 투명 표시 장치(100)와 실질적으로 동일하므로 중복되는 구성에 대해서는 중복설명을 생략한다.

투명 표시 장치(700)는 조도를 획득하기 위한 조도 센서(740)를 포함한다. 조도에 따라 영상에 대한 사용자의 인식력이 상이할 수 있으며, 외광(L)에 의한 간섭도 조도 커지면 증가할 수 있다. 이에 따라, 투명 표시 장치(700)의 제어부는 측정되는 조도 및 영상의 그레이 스케일에 따라 차광부(120)의 투과율을 제어하도록 구성된다. 조도가 일정 nit 이상인 경우, 차광부(120)의 투과율은 조도가 일정 nit 미만인 경우보다 더 낮게 조정될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 투명 표시 장치(700)에서는 외광(L)의 세기에 관계 없이 소비 전력을 낮추도록 차광부(120)의 투과율을 조정할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 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. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 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, 700 : 투명 표시 장치
110 : 투명 표시부
120 : 차광부
130 : 제어부
W : 벽
740 : 조도 센서

Claims (15)

1. 영상의 표시를 위한 발광 영역 및 입사되는 외광의 적어도 일부를 투과시키기 위한 투과 영역을 갖는 투명 표시부;
   상기 투명 표시부와 중첩하며, 전압이 인가되면 상기 외광에 대한 투과율을 낮추도록 구성된 차광부; 및
   상기 영상의 적어도 하나의 프레임의 그레이 스케일(gray scale)에 따라, 프레임 별로 전체 화소에 대한 상기 차광부의 투과율을 제어하도록 구성된 제어부를 포함하며,
   상기 제어부는,
   하나의 프레임에 제1 그레이 스케일 값 이하인 화소의 비율이 미리 결정된 비율 이상인 경우 상기 차광부의 투과율을 구현 가능한 최저 투과율인 제1 투과율로 조정하고,
   상기 하나의 프레임에 상기 제1 그레이 스케일 값 이하인 화소의 비율이 상기 결정된 비율 미만인 경우 상기 차광부의 투과율을 상기 최저 투과율보다 높은 제2 투과율로 조정하는 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 차광부는 액정부를 포함하고,
   상기 차광부의 액정부는 고분자 분산형 액정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 액정부에 전기장이 인가되면, 상기 액정부의 액정은 빛을 산란하는 무질서한 상 배열을 가지는 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 하나의 프레임에서 상기 제1 그레이 스케일 값보다 큰 제2 그레이 스케일 값 이하인 화소의 비율이 미리 결정된 비율 미만인 경우, 상기 차광부의 투과율을 구현가능한 최고 투과율인 제3 투과율로 조정하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 차광부는 상기 하나의 프레임이 표시되는 동안 조정된 투과율로 동작하는 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치.
8. 영상의 표시를 위한 발광 영역 및 입사되는 외광의 적어도 일부를 투과시키기 위한 투과 영역을 갖는 투명 표시부;
   상기 투명 표시부와 중첩하며, 전압이 인가되면 상기 외광에 대한 투과율을 낮추도록 구성된 차광부; 및
   상기 영상의 적어도 하나의 프레임의 그레이 스케일(gray scale)에 따라, 프레임 별로 전체 화소에 대한 상기 차광부의 투과율을 제어하도록 구성된 제어부를 포함하며,상기 제어부는,
   하나의 프레임에서 제로인 그레이 스케일 값 화소의 비율에서부터 제로보다 큰 그레이 스케일 값 화소의 비율까지의 누적 화소 비율을 결정하고, 상기 누적 화소 비율에 기초하여 상기 차광부의 투과율을 조정하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치.
9. 제1항 또는 제8항에 있어서,
   상기 하나의 프레임은 복수의 프레임 중에서 미리 결정된 그레이 스케일 값 이하인 화소의 비율이 가장 높은 프레임인 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 차광부는 상기 복수의 프레임 다음의 프레임이 표시되는 동안 조정된 투과율로 동작하는 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치.
11. 제1항에 있어서,
    조도를 획득하기 위한 조도 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 조도 및 상기 영상의 그레이 스케일에 따라 상기 차광부의 투과율을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 투명 표시부는 투명 유기 발광 표시 디바이스인 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치.
13. 영상의 표시를 위한 발광 영역 및 입사되는 외광의 적어도 일부를 투과시키기 위한 투과 영역을 갖는 투명 표시부에 표시되는 영상의 적어도 하나의 프레임의 그레이 스케일 히스토그램을 획득하는 단계;
    프레임 별 상기 히스토그램에서 0 내지 n 그레이 스케일 값의 화소의 개수를 산출하는 단계로서, n은 양의 정수인, 상기 산출하는 단계;
    하나의 프레임에서 상기 화소의 개수가 미리 결정된 값 이상인지를 결정하는 단계;
    상기 하나의 프레임에서 상기 화소의 개수가 미리 결정된 값 이상인 경우, 상기 투명 표시부와 중첩하는 차광부의 투과율을 구현가능한 최저 투과율인 제1 투과율로 조정하는 단계; 및
    상기 하나의 프레임에서 상기 화소의 개수가 미리 결정된 값 미만인 경우, 상기 차광부의 투과율을 상기 최저 투과율보다 높은 제2 투과율로 조정하는 단계를 포함하며,
    프레임 별로 전체 화소에 대한 상기 차광부의 투과율을 조정하는 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치 제어 방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 그레이 스케일 히스토그램은 하나의 프레임의 그레이 스케일 히스토그램인 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치 제어 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 하나의 프레임은 복수의 프레임 중에서 상기 0 내지 n 그레이 스케일 값의 화소의 개수가 가장 많은 프레임인 것을 특징으로 하는, 투명 표시 장치 제어 방법.
    

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