KR20090071441A - 반사 특성 제어층 및 표시 장치 - Google Patents

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다까오 이노우에
마사시 우찌다
데쯔지로 곤도
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

표시 장치는 표시 회면의 전면에 배치되고, 소정 영역마다 반사 특성을 절환하는 반사 특성 제어층, 및 입력 화상에 따라서 반사 특성 제어층의 반사 특성을 절환하는 제어부를 포함하며, 제어 수단은 입력 화상으로부터 광택 영역을 검출하고 상응하는 검출 결과에 따라서 소정 영역의 반사 특성을 절환하도록 한다.
Figure P1020080133182
광택감 처리부, 투명 박판, 광택감 제어부, 휘도값 최적화부, 영역 선택부, 보호 네트, 엣지 추출부, 외광 반사 영역 검출부

Description

반사 특성 제어층 및 표시 장치{REFLECTION PROPERTY CONTROL LAYER AND DISPLAY DEVICE}
<관련 출원의 상호 참조>
본 발명은 2007년 12월 26일 일본특허청에 제출된 일본특허출원 제2007-334844호에 관한 기술 내용을 포함하며, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조로서 포함된다.
본 발명은, 반사 특성을 절환 가능한 반사 특성 제어층 및 표시 장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치 등에서 표시 화상 중의 대상물(object)의 질감을 높일 목적으로, 화면 표면에 균일 광택(gloss) 처리를 실시하는 것이 있다. 이것은 표면이 글래어의 경면 반사이기 때문에, 안티글래어(antiglare)의 확산 반사에 비해서 외광에 의해 실질적인 백 레벨이 올라감과 함께 흑 레벨이 내려가고, 다이내믹 레인지가 확대되는 효과를 이용하는 것이다.
그러나, 대형의 디스플레이에서는, 외광이 투영됨으로써 화면의 균일성이 손상되어, 보는 사람의 피로감이 증가한다는 이유로부터, 글래어 처리가 실시되는 일이 거의 없어, 표시 화상 중의 오브젝트의 광택감이나 입체감이 손상되어 있었다.
또한, 프린터 장치에서는, 입력 화상으로부터 광원 또는 광원의 투영의 광택 영역을 검출하고, 광택감(gloss appearence)(글래어/안티글래어(glare/antiglare))을 출력 인화지상에서 나타내는 것이 제안되어 있지만(예를 들면, 일본특허공개 제2002-51226호 참조), 디스플레이 장치에서는, 입력 화상에 따라서 글래어와 안티글래어를 동적으로 절환 가능한 것은 제안되어 있지 않다.
광택감 및 입체감이 개선될 수 있는 반사 특성 제어층과 표시 장치의 제공에 대한 요구를 감안한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반사 특성 제어층은, 표시 화면의 전면에 배치되고, 소정 영역마다 반사 특성이 절환된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반사 특성 제어층은, 표시 화면의 전면에 배치되고, 화면 전체에 걸쳐 서로 다른 반사 특성이 균일하게 배치되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 표시 화면의 전면에 배치되고, 소정 영역마다 반사 특성이 절환되는 반사 특성 제어층과, 입력 화상에 따라서 상기 반사 특성 제어층의 반사 특성을 절환하는 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 표시 화면의 전면에 배치되고, 화면 전체에 걸쳐 서로 다른 반사 특성이 균일하게 배치되어 있는 반사 특성 제어층과, 입력 화상에 따라서 상기 반사 특성 제어층의 반사 특성을, 상기 표시 화면의 화소를 발광시켜 선택하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 입력 화상의 광택 영역에 따라서 표시 화면의 전면에 배치되는 반사 특성 제어층의 반사 특성을 변화시킴으로써, 오브젝트의 광택감 및 입체감을 높일 수 있다.
이하, 본 발명의 특정 실시예에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 시청자는 디스플레이에 표시된 오브젝트의 광택감을, 정반사 광강도(specular reflected light intensity)(광택도)와 사상성(image clarity)으로부터 평가하고 있다. 광택도와 사상성의 가중치 부여는 3:4로 약간 사상성(선예도)이 우수해 있지만, 정반사 광강도(광택도)도 중요한 요소이다(FUJI FILM RESEARCH & DEVELOPMENT(No.51-2006) 고화질 잉크젯 초광택 수상지 화채 "사진 마무리 Pro」의 개발" 참조). 본 실시예에서는, 디스플레이에서의 외광 반사(정반사 광 강도)를 제어함으로써, 오브젝트의 광택감을 제어한다.
[제1 실시예]
(전체 구성)
도 1은, 제1 실시예에 따른 표시 장치의 전체 구성을 도시하는 도면이다. 이 표시 장치는, 입력 화상 신호로부터 화상의 광택 영역을 검출하고, 검출 결과에 기초하여 투명 박판(2)에 광택감 제어 신호를 출력함과 함께, 출력 화상 신호를 표시 패널(3)에 출력하는 광택감 처리부(1)와, 표시 패널(3)의 전면에 설치되고, 소정 영역마다 반사 특성을 절환 가능한 투명 박판(2)과, 화상을 표시하는 표시 패널(3)을 포함한다.
광택감 처리부(1)는, 입력 화상 신호에 포함된 화상 영역이 오브젝트마다 광택 영역인지 비광택 영역인지를 판별하고, 광택 영역을 경면 반사(글래어)시키고, 비광택 영역을 확산 반사(안티글래어)시키는 광택감 제어 신호를 투명 박판(2)에 출력한다. 또한, 광택감 처리부(1)는, 광택 영역 및 비광택 영역이 명료하게 되도록 입력 화상 신호의 휘도 정보 등을 최적화한다.
투명 박판(2)은, 표시 패널(3)의 전면에 위치하는 투명한 반사 특성 제어층으로서, 미세한 크기로 구획되고, 구획마다 경면 반사와 확산 반사가 절환 가능하게 되어 있다. 그리고, 투명 박판(2)의 전면에의 외광 반사를 구획 단위마다 제어함으로써, 표시 화상의 오브젝트마다 광택감을 제어한다.
표시 패널(3)은, 화상을 표시하는 디스플레이 장치의 액정 패널이나 플라즈마 패널 등에 상당하는 것이다.
이 표시 장치는, 투명 박판(2)이 미소 영역마다 표면 반사 특성이 변하는 액티브한 액튜에이터를 구성하고, 광택감 처리부(1)가 투명 박판(2)에 대하여 광택감 제어 신호를 공급함과 함께 표시 패널(3)에 광택감 제어 신호에 동조한 휘도 보정한 영상 신호를 공급하기 때문에, 양자의 협조에 의해 광택감·입체감을 향상시킬 수 있다.
도 2는, 투명 박판(2) 및 표시 패널(3)의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다. 투명 박판(2)은, 경면 반사(글래어)와 확산 반사(안티글래어)를 절환하는 기능(액티브·액튜에이터)을 갖고 있으며, 표시 패널(3)의 전면에 배치되어 있다. 경면 반사인지 확산 반사인지의 표면 상태를 절환하는 액티브·액튜에이터는 수화소×수화소마다 배치되어 있는 것이 바람직하며, 특히, 도 2의 구성예와 같이 화소마다 배치되어 있는 것이 바람직하다.
도 3a 및 도 3b는, 투명 박판(2)에 입사되는 입사광과 반사광을 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 3a에 도시하는 바와 같이, 투명 박판(2)의 표면 상태가 평탄한 경우, 입사광을 경면 반사하여, 화상의 광택감을 높일 수 있다. 한편, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 투명 박판(2)의 표면 상태가 요철인 경우, 입사광을 난반사하여, 외광의 투영을 방지할 수 있다.
투명 박판(2)을 영역마다 동적으로 글래어/안티글래어로 변화시키는 구조에 대해서는 후술하지만, 예를 들면, 전압(전계)에 의한 물리적인 상태 변화를 이용해서 제어하는 방법이나, 전류에 의한 열적·화학적인 상태 변화를 이용해서 제어하는 방법을 이용할 수 있다.
이와 같이 표시 화면의 전면을 영역마다 동적으로 글래어/안티글래어로 변화시킴으로써, 외광에 의해 화상의 실질적인 다이내믹 레인지를 확대하여, 화상(오브젝트)의 광택감과 입체감을 높일 수 있다.
(광택감 처리부)
다음으로, 입력 화상으로부터 광택 영역을 추출하는 광택감 처리부(1)에 대해서 설명한다. 본 실시예에서의 광택 오브젝트의 추출은, 광택 영역만을 추출하는 것이 아니라, 오브젝트 중에서 광택감을 만들어 내고 있는 재질의 영역 전체를 추출하는 것이다. 광택 오브젝트 추출은, 예를 들면, 일본 특허 공개 제2002-51226호 공보에 기재된 기술을 이용할 수 있다.
도 4는 광택감 처리부(1)의 구성을 도시하는 도면이고, 도 5는 광택감 처리부(1)의 처리를 설명하기 위한 도면이다. 광택감 처리부(1)는, 투명 박판(2)의 표면 반사 특성을 제어하는 광택감 제어부(4)와, 투명 박판(2)의 표면 반사에 맞추어 휘도값을 최적화하는 휘도값 최적화부(5)를 포함한다.
또한, 광택감 제어부(4)는, 입력 화상 신호의 색 공간을 분리하는 분리부(41)와, 오브젝트의 엣지를 추출하는 엣지 추출부(42)와, 외광 반사 영역을 검출하는 외광 반사 영역 검출부(43)와, 외광 반사 영역을 엣지까지 확장하는 확장 처리부(44)와, 확장된 광택 영역의 광택도를 판정하는 광택도 판정부(45)를 포함하고 있다.
예를 들면, 도 5의 (A)에 도시하는 원화상은, 분리부(41)에서 색 공간이 변환되고, 소정 성분으로 분리된다. 엣지 추출부(42)는, 도 5의 (B)에 도시하는 바와 같이 화상으로부터 오브젝트의 엣지를 추출한다. 외광 반사 영역 검출부(43)는, 소정 성분의 화상으로부터 외광 반사 영역을 검출한다(도 5의 (C)). 확장 처리부(44)는, 추출된 엣지와 검출된 외광 반사 영역으로부터, 도 5의 (D)에 도시하는 바와 같이 외광 반사 영역을 엣지까지 확장한다. 이와 같이 해서 확장된 광택 영역은, 광택도 판정부(45)에서 경면 반사인지 난반사인지가 판별되고, 광택감 제어 신호가 투명 박판(2)에 출력됨으로써, 광택 영역의 재질의 질감을 높일 수 있다(도 5의 (E)).
이하, 광택감 처리부(1)의 각 구성부에 대해서 도 6~도 13을 참조하여 설명한다. 분리부(41)는, RGB 성분 등을 갖는 멀티 채널 화상으로부터 특정한 채널 성분을 분리한다. 구체적으로는, 입력 화상 신호의 RGB 색 공간을 HSV 색 공간으로 변환하고, 각 성분의 화상으로 분리한다. 여기서, RGB 공간은, 색을 적(Red), 녹(Green), 청(Blue)의 3축으로 표현한 것이며, 또한, HSV 공간은, 색을 색상(Hue), 색채(Saturation), 명도(Value)의 3축으로 표현한 것이다.
도 6은 엣지 추출부의 구성예를 도시하는 도면이다. 엣지 추출부(42)는, 분리부(41)로 분리된 V 화상(V 플레인)으로부터 엣지를 검출하는 엣지 검출부(421)와, 소정의 임계값으로 2치화하는 2치화부(422)와, 2치화된 오브젝트의 경계 화상을 기억하는 경계 화상 기억부(423)를 포함하고 있다.
엣지 검출부(421)는, V 플레인에 소벨 오퍼레이터(Sobel Operator)에 의한 필터링을 행함으로써, 엣지를 검출한다. 구체적으로는, 입력 화상의 1차 미분에 다음식으로 표현하는 Sobel 필터를 사용하여, 엣지의 추정을 행한다.
Figure 112008088725282-PAT00001
2치화부(422)는, V 플레인의 엣지 화상을 예정의 임계값과 비교함으로써 2치화하고, 그 결과 얻어지는 V 플레인의 2치화 화상을 경계 화상 기억부(423)에 공급한다.
또한, 밝기에 치우친 V 플레인뿐만 아니라, 많은 컴포넌트를 이용함으로써, 엣지 추출 성능을 높일 수 있다. 도 7은, HSV의 모든 컴포넌트를 이용하는 엣지 추출부의 구성예를 도시하는 도면이다. 이 엣지 추출부(42)는, HSV의 모두에 대해서 엣지 검출부(421H, 421S, 421V), 2치화부(422H, 422S, 422V)를 갖고 있다.
즉, H, S, V 플레인으로부터 얻어진 엣지 화상은, 엣지 검출부(421H, 421S, 421V)로부터, 2치화부(422H, 422S, 422V)에 각각 공급된다. 2치화부(422H, 422S, 422V)는, H, S, V 플레인의 엣지 화상을 소정의 임계값과 비교 함으로써 2치화하고, 그 결과 얻어지는 H, S, V 플레인의 2치화 화상을 OR 처리부(424)에 공급한다.
OR 처리부(424)는, H, S, V 플레인의 2치화 화상의 각 화소에 대하여, 논리합을 취하고, 경계 화상을 생성한다. 생성된 경계 화상은 경계 화상 기억부(423)에 기억된다.
또한, L＊a＊b＊(Luminescence alpha beta), RGB, YUV(Y는 휘도, U(Cb)는 청의 차분 신호, V(Cr)는 적의 차분 신호를 나타냄.) 등의 색 공간에서 엣지 추출을 해도 된다. 도 8은, 다른 컴포넌트에서 처리한 경계 화상을 도시하는 도면이다. 도 8의 (A)는 L＊a＊b＊의 경계 화상이고, 도 8의 (B)는 RGB의 경계 화상이며, 도 8의 (C)는 V 플레인만의 경계 화상이다.
이들 도면으로부터 많은 컴포넌트를 이용함으로써, 엣지 추출 성능을 높이는 것이 가능한 것을 알 수 있다. 예를 들면, 도 8의 (C)에 도시하는 V플레인만의 화상에서는, 평탄부 a의 노이즈나 외광 반사 부분b에서 엣지의 콘트라스트 저하가 발생하고 있지만, 도 8의 (A)에 도시하는 L＊a＊b＊의 경계 화상이나 도 8의 (B)에 도시하는 RGB의 경계 화상을 조합해서 이용함으로써, 평탄부 a나 외광 반사 부분 b의 콘트라스트를 높일 수 있다. 예를 들면, 도 8의 (C)에 도시하는 외광 반사 부분 b에서는, 엣지를 추출하는 것이 곤란하지만, 도 8의 (A)에 도시하는 L＊a＊b＊의 경계 화상의 외광 반사 부분 b에 따르면, 엣지를 추출할 수 있다.
도 9는 외광 반사 영역 검출부(43)의 구성예를 도시하는 도면이다. 외광 반사 영역 검출부(43)는, V 플레인의 변화 부분 검출부(431)와, 변화 부분의 고명도 영역 검출부(432)와, 고명도 영역을 잘라내는 외광 반사 영역 절출부(crop-out unit)(433)를 포함하고 있다.
변화 부분 검출부(431)는, V 플레인으로부터 신호의 급격한 변화 부분, 즉 주변보다도 명도가 높은 부분을 검출한다. 고명도 영역 검출부(432)는, 외부로부터의 임계값(명도)에 의해 고명도 영역을 검출한다. 외광 반사 영역 절출부(433)는, 고명도 영역을 외광 반사 영역으로서 잘라낸다. 즉, 외광 반사 영역 검출부(43)는, 도 9에 도시하는 바와 같은 구성에서, V 플레인으로부터 신호의 급격한 변화 부분을 검출하고, 거기에 임계값을 외부로부터 부여함으로써, 임계값 이상의 고명도 영역을 외광 반사 영역으로서 잘라내어, 후단의 확장 처리부(44)에 출력한다.
도 10은, 확장 처리부(44)의 구성예를 도시하는 도면이다. 확장 처리부(44) 는, HSV의 각 플레인에 대해서, 외광 반사 영역의 근방 화소를 추출하는 근방 화소 추출부(441H, 441S, 441V)와, 외광 반사 영역의 화소와 근방 화소의 유사성을 판정하는 유사성 판정부(442H, 442S, 442V)를 포함하고 있다. 또한, 유사성 판정부(442H, 442S, 442V)의 판정 결과로부터 확장할지의 여부를 결정하는 OR 처리부(443)와, OR 처리의 결과에 따라서 외광 반사 영역을 확장하고, 확장 외광 반사 영역을 결정하는 영역 확장 처리부(444)를 포함하고 있다.
확장 처리부(44)는, 외광 반사 영역 검출부(43)에서 검출된 외광 반사 영역을 코어로 해서, 그곳으로부터 주변을 향해서 엣지까지 확장하는 처리이다. 확장할지의 여부는, 주변의 주목 화소가 외광 반사 영역과 유사성이 있는지 없을지로 판단한다. 이와 같이 외광 반사 영역을 확장함으로써, 오브젝트 중에서 광택감을 만들어 내고 있는 재질의 영역 전체를 추출할 수 있다.
도 11은 광택도 판정부(45)의 구성예를 도시하는 도면이다. 광택도 판정부(45)는, R플레인 및 B플레인에 대해서, 각각 확장 외광 반사 영역을 잘라내는 영역 절출부(451R, 451B)와, 확장 외광 반사 영역의 반사 상태를 클래스 분류하는 클래스 분류부(452R, 452B)와, R 플레인 및 B 플레인의 클래스 분류 결과에 따라서 확장 외교 반사 영역의 반사 상태를 결정하는 광택도 판별부(453)를 포함하고 있다.
광택도 판정부(45)는, 어떤 임계값 이상의 휘도값을 갖는 외광 반사 영역이 확장된 확장 외광 반사 영역인 광택 오브젝트 후보가, 광택을 가진 오브젝트인지, 그렇지 않으면 표면이 난반사하고 있는 오브젝트인지 판정한다.
오브젝트 표면의 광의 난반사에는 파장 의존성이 있으며, 파장이 짧은 자외선이 가장 난반사하기 쉽고, 표면의 요철을 판독하는 것도 자외선이 가장 적합하다. 난반사의 파장 의존성은 청~녹~적의 가시광 영역에도 미치고 있고, R과 B의 플레인에서 평탄부의 요철의 정밀함이 전혀 상이한 경우, 그 원인은 평탄부의 재질이 난반사를 일으키는 물질일 가능성이 매우 높다.
그래서, R 및 B의 플레인에서만 평탄부의 요철을 이차원적인 특징량으로 좁히고, 클래스 분류부(452R, 452B)에서 클래스 분류를 실시하여, R과 B의 요철 정도가 크게 상이한 경우, 즉 R에 대하여 B의 요철이 명확하게 정밀한 경우에는 난반사가 있기 때문에, 광택도 판별부(453)에서 광택 없음이라고 판단하고, R과 B 플레인의 요철 정도에 그다지 차가 없는 경우에는, 난반사가 없고 광택 있음이라고 판단한다. 이와 같이 해서 결정된 광택 영역은, 투명 박판(2)에 광택감 제어 신호로서 출력된다.
도 12의 (A)는 광택 영역의 화소 위치(x, y)=(565, 430) 근방의 R 등고선도이고, 도 12의 (B)는 광택 영역의 화소 위치(x, y)=(565, 430) 근방의 B 등고선도면이다. 이들 R 플레인 및 B 플레인의 등고선(2-bit ADRC)도는, 양자 모두 요철의 정도가 작기 때문에 광택 영역으로서 결정된다.
또한, 도 13의 (A)은 비광택 영역의 화소 위치(x, y)=(160, 440) 근방의 R 등고선도이고, 도 13의 (B)은 비광택 영역의 화소 위치(x, y)=(160, 440) 근방의 B 등고선도면이다. 이들 R 플레인 및 B 플레인의 등고선(2-bit ADRC)도는, 양자와도 요철의 정도가 크기 때문에, 난반사가 발생하는 비광택 영역으로서 결정된다.
이와 같이 R 및 B 플레인의 반사 강도의 요철의 정도에 따라서 분류하고, 광택, 비광택을 결정함으로써, 경면 반사를 일으키는 재질인지 난반사를 일으키는 재질인지의 질감을 제어할 수 있다. 특히, blue는, red 및 green에 비해서 파장이 짧아서, 난반사를 나타내기 쉽기 때문에, B 플레인의 등고선도의 요철 정도를 검출하면, 경면 반사인지 난반사인지를 판단할 수 있다.
이제, 도 4로 되돌아가서, 휘도값 최적화부(5)에 대해서 설명한다. 휘도값 최적화부(5)은, 원화상의 RGB 화상을 입력하고, 광택감 제어부(4)로부터의 광택감 제어 신호에 기초하여 휘도값을 보정(최적화)한다. 구체적으로는, 광택감 제어부(4)에서 추출된 광택 영역에 대해서 콘트라스트나 감마를 조정하고, 그 결과에 기초하여 휘도값을 보정한다. 예를 들면, 광택 영역의 휘도값을 높게 해서 화상 신호를 출력함으로써, 광택감을 높일 수 있다. 이와 같이 사상성(선예도)을 강조하는 기능(해상도감의 인핸스먼트)을 갖게 함으로써, 외광 반사 제어와의 상승 효과에 의해, 유저가 오브젝트에 느끼는 광택감을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 광택 영역을 추출함으로써, 재질의 질감을 표현하기에 적절한 광택 영역을 추출할 수 있다. 또한, 입력 화상의 오브젝트마다 표면 반사(글래어/안티글래어)를 제어할 수 있어, 외광을 이용해서 오브젝트의 광택감을 대폭 향상시킬 수 있다. 또한, 오브젝트의 광택감을 정밀하게 표현할 수 있기 때문에, 광택물의 입체감을 보다 리얼하게 재현할 수 있다.
또한, 이러한 화상 처리는, 프린터 장치에도 적용 가능하다. 예를 들면, 오브젝트마다 경면 반사인지 확산 반사인지를 판별하고, 판별 결과에 따라서 입도가 상이한 잉크를 이용함으로써, 재질의 질감을 지면상에서 표현할 수 있다. 또한, 이들 화상 처리를, CPU(Central Processing Unit)에 컴퓨터 프로그램을 실행시킴으로써 실현하는 것도 가능하다. 이 경우, 컴퓨터 프로그램은, 기록 매체에 기록해서 제공하는 것도 가능하며, 또한, 인터넷 그 밖의 전송 매체를 통해서 전송함으로써 제공하는 것도 가능하다.
(투명 박판)
다음으로, 투명 박판(2)의 구체예에 대해서 설명한다. 투명 박판(2)은, 디스플레이 장치의 전면에 위치하고, 미세한 크기로 2차원 어레이 형상으로 구획함으로써 각각의 구획 단위마다 표면이 경면 반사(글래어)인지 확산 반사(안티글래어)인지를 절환할 수 있는 기능을 갖고, 시청 환경상의 외광 반사를 제어함으로써 디스플레이 장치의 표시 화상의 광택감을 제어한다. 구체적으로는, 투명 박판(2)의 표면 거칠기를 소정 영역마다 변화시킨다. 여기서, 투명 박판(2)은, 개구율 75% 이상의 투과형인 것이 바람직하다. 또한, 화소(미소 영역)마다 경면 반사와 난반사를 액티브 제어 가능한 것이 바람직하며, 8㎳ 이하로 고속 응답하는 것이 바람직하다.
또한, 투명 박판(2)의 안티글래어 표면의 요철의 산술 평균 거칠기 Ra는, 0.05㎛~0.25㎛ 정도인 것이 바람직하다. 이 범위 내의 산술 평균 거칠기 Ra에 의해, 의도하는 난반사를 얻을 수 있다. 또한, 요철의 산술 평균 거칠기 Ra는, 하기의 수학식에 표현하는 바와 같이, 거칠기 곡선으로부터 그 평균선의 방향으로 기준 길이 l만큼 추출하고, 이 추출 부분의 평균선으로부터 측정 곡선까지의 편차의 절 대값을 합계하고, 평균한 값을 나타낸 것이다.
Figure 112008088725282-PAT00002
또한, 투명 박판(2)의 안티글래어 표면의 요철의 평균 간격 Sm은, 30㎛~60㎛ 정도인 것이 바람직하다. 이 범위 내의 평균 간격 Sm에 의해, 화소와 간섭해서 해상도가 저하하는 것이나, 거칠거칠해지게 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 요철의 평균 간격은, 아래 식에 도시하는 바와 같이, 거칠기 곡선으로부터 그 평균선의 방향으로 기준 길이 l만큼 추출하고, 1개의 산 및 그것에 인접하는 1개의 골짜기에 대응하는 평균선의 길이의 합을 구하고, 평균값을 밀리미터(㎜)로 나타낸 것이다.
Figure 112008088725282-PAT00003
도 14a 및 도 14b는 투명 박판(2)의 제1 구체예를 도시하는 도면이다. 제1 구체예는, 투명 박판(2)을 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기술을 이용해서 제작한 것이다. MEMS 기술을 이용한 디스플레이 장치에 대해서는, Yasui 및 Higo가 쓴 "플라스틱 MEMS 기술을 이용한 투과형 컬러 디스플레이" 전기학회 마이크로 머신 센서 시스템 연구회 2006년 5월, MSS-06-27 등을 참조할 수 있다.
투명 박판(2)은, 투명 기판(211), 하부 투명 전극(212), 투명 스페이서(213), 상부 투명 전극(214), 및 투명 필름(215)이 이 순번으로 적층되어 있다.
투명 기판(211)은, 글래스 기판 등으로부터 형성되어 있다. 하부 투명 전극(212)은, ITO(산화 인듐 주석) 등으로부터 이루어지고, 화소에 대응해서 복수로 분할되며, 독립적으로 제어 가능하게 되어 있다. 투명 스페이서(213)는, 실리콘 산화막 등으로부터 이루어지고, 화소에 대응해서 격자 형상으로 형성되며, 각 격자 내에 공기층을 형성한다. 투명 필름(215)은, SiN, SiC, 다이아몬드, 투명한 고분자 등의 유연성을 갖는 멤브레인으로서, 전압 온의 상태와 전압 오프의 상태에 의해 공기층이 있는 상태와 없는 상태를 절환하여, 표면 거칠기를 변화시킬 수 있다.
투명 박막(2)의 제작 방법은, 우선 투명 기판(211) 상에 하부 투명 전극(212)으로 되는, 예를 들면 In-Zn-O계 금속을 진공 증착한다. 그 위에 절연막인 예를 들면 실리콘 산화막을 스퍼터링에 의해 성막한다. 또한 그 위에 공기층을 형성하기 위한 투명 스페이서(213)를 스핀 코트에 의해 성막하고, 화소 사이즈에 맞추어 패터닝한다. 상부 전극(214)은, 예를 들면 고분자막의 PEN(polyethylene naphthalate) 필름 상에 진공 증착에 의해 성막되고, 마지막으로 하부 기판과 접합된다.
도 14a는 전압 오프의 투명 박판(2)의 상태를 도시하는 단면도이고, 도 14b는 전압 온의 투명 박판(2)의 상태를 도시하는 단면도이다. 전압 오프의 상태에서는, 투명 필름(215)이 결합되어 있기 때문에 글래어(경면 반사)로 된다. 한편, 전압 온의 상태에서는, 정전 인력에 의해 투명 필름(215)이 휘어서 요철로 되고, 확산 반사가 일어나서 안티글래어로 된다.
이와 같이 투명 박판(2)에 MEMS 기술을 이용함으로써, 액정의 수천배의 고속 응답(1㎲)을 실현할 수 있고, 입력 화상의 오브젝트마다 표면 반사(글래어/안티글래어)를 제어할 수 있다.
도 15a 및 도 15b는, 투명 박판(2)의 제2 구체예를 도시하는 도면이다. 제2 구체예는, 투명 박판(2)의 표면의 돌기물(기모(raised hair))을 전계에 의해 동작시키는 것이다. 전압(전계)으로 돌기물을 동작시키는 방법으로서, 일본 특허 공보 제2007-511669호 공보를 참조할 수 있다.
이 투명 박판(2)은, 투명 도전판(221)과, 기모(222)가 이 순번으로 적층되어 있다. 투명 도전판(221)은, ITO 등으로부터 이루어지고, 화소에 대응해서 복수로 분할되며, 각각 독립적으로 통전 가능하게 되어 있다. 기모(222)는, 폴리에스테르 등의 투명한 고분자로 이루어지고, 플러스의 전하 또는 마이너스의 전하에 대전하고 있다.
도 15a는 전압 오프의 투명 박판(2)의 상태를 도시하는 단면도이고, 도 15b는 전압 온의 투명 박판(2)의 상태를 도시하는 단면도이다. 전압 오프의 상태에서는, 투명 박판(2)과 수직 방향에 기모(222)가 식모되어 있기 때문에, 입사광이 기모(222)에 의해 확산 반사된다. 한편, 전압이 온인 상태에서는, 전계가 발생하기 때문에, 기모(222)가 누어 글래어(경면 반사)로 된다.
이와 같이 플러스 또는 마이너스로 대전한 기모를 전계에 의해 동작시킴으로써, 표면 반사를 제어할 수 있다. 또한, 전원의 극성을 반전함으로써, 기모를 동작시키는 것으로 해도 된다.
도 16a 및 도 16b는, 투명 박판(2)의 제3 구체예를 도시하는 도면이다. 제3 구체예는, 온도에 의해 상태 변화하는 물질을 투명 박판(2)에 이용하여, 온도에 의해 표면 반사를 제어하는 것이다. 이 투명 박판(2)은, 투명 물질(231)과, 가열 소자(232)가 이 순번으로 적층되어 있다. 또한, 투명 박판(2)과 반대측의 표시 패널(3)에는, 냉각 소자(233)가 점착되어 있다.
투명 물질(231)은, 온도에 의해 액체(또는 겔)와 고체(또는 졸)로 가역적으로 변화하는 투명한 고분자를 이용할 수 있다. 이러한 고분자로서는, 예를 들면, 소수화 폴리에틸렌 글리콜을 들 수 있다. 가열 소자(232)는, 화소에 대응해서 복수로 분할되고, 독립적으로 제어 가능하게 되어 있다. 이 가열 소자(232)로서는, 예를 들면, ITO의 저항값을 조정한 것을 이용할 수 있다. 냉각 소자(233)는, 예를 들면, 펠티에 소자 등으로 이루어지고, 화소에 대응해서 복수로 분할되며, 독립적으로 제어 가능하게 되어 있다. 또한, 냉각 소자를 미소 영역마다 배치할 수 없는 경우, 화면의 전체면에 배치한 후, 비표시 기간(수직 블랭킹 기간)에 냉각을 행해도 된다.
도 16a는 냉각 시의 투명 박판(2)의 상태를 도시하는 단면도이고, 도 16b는 가열 시의 투명 박판(2)의 상태를 도시하는 단면도이다. 냉각 상태에서는, 투명 물질(231)이 고체(또는 졸) 상태로 되기 때문에, 입사광이 투명 물질(231)에 의해 확산 반사된다. 한편, 가열 상태에서는, 투명 물질(231)이 액체(또는 겔) 상태로 되기 때문에, 입사광이 투명 물질(231)에 의해 경면 반사된다.
이와 같이, 온도 변환에 의해 상태 변화가 발생하는 물질을 이용함으로써, 표면 반사를 제어할 수 있다. 이러한 디바이스는, 응답 속도를 문제로 하지 않는 대형 전자 광고판 등에 이용할 수 있다.
또한, 상술한 제1~제3 구체예는, 투명 박판(2)의 표면 상태가 물리적으로 변화하는 것이기 때문에, 도 17에 도시하는 바와 같이 투명 박판(2) 상에 보호 네트(21)를 설치하고, 손가락이나 먼지가 투명 박판(2)의 표면에 접촉하는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 디스플레이 장치의 화면 상에서, 투명 박판(2)이 매우 미세한 영역까지 광택/비광택을 제어하기 때문에, 광택감의 유무의 표현을 종래보다도 향상시킬 수 있다. 또한, 투명 박판(2)은, 디스플레이 장치의 표면에 추가하면 되며, 또한, 후면 부착도 가능하여, 표시 디바이스의 종류를 막론하고 응용 제품의 범위가 매우 넓다.
[제2 실시예]
도 18은 제2 실시예에 따른 표시 장치의 전체 구성을 도시하는 도면이다. 이 제2 실시예에서는, 제1 실시예와 같이 표면 반사 특성을 액티브하게 변화시키는 투명 박판(2) 대신에, 표면 반사 특성이 고정된 투명 박판(6)을 이용하여, 반사 특성이 서로 다른 화소의 발광을 제어하도록 한 것이다. 예를 들면, 오브젝트가 광택물인 경우, 표면 거칠기가 작은 영역에 대응하는 화소를 발광시켜 오브젝트를 표시한다. 또한, 제1 실시예에 따른 표시 장치와 마찬가지의 구성에는, 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
제2 실시예에 따른 표시 장치는, 입력 화상 신호로부터 화상의 광택 영역을 검출하고, 검출 결과에 기초하여 투명 박판(2)에 광택감 제어 신호를 출력함과 함 께, 출력 화상 신호를 출력하는 광택감 처리부(1)와, 표시 패널(3)의 전면에 설치되고, 소정 영역마다 반사 특성이 고정된 투명 박판(6)과, 광택감 제어 신호에 기초하여 반사 특성이 고정된 소정 영역을 선택하는 영역 선택부(7)와, 선택된 반사 특성의 화소를 발광시켜, 화상을 표시하는 표시 패널(3)을 포함하고 있다.
광택감 처리부(1)는, 제1 실시예와 마찬가지이며, 입력 화상 신호로부터 오브젝트마다 광택 영역인지 비광택 영역인지를 판별하고, 광택 영역을 경면 반사(글래어)시키고, 비광택 영역을 확산 반사(안티글래어)시키는 광택감 제어 신호를 영역 선택부(7)에 출력한다. 또한, 광택감 처리부(1)는, 광택 영역 및 비광택 영역이 명료하게 되도록 입력 화상 신호의 휘도 정보 등을 최적화한다.
영역 선택부(7)는, 광택감 제어 신호에 기초하여 투명 박판(6) 상의 글래어 영역, 안티글래어 영역 중 적어도 한 쪽을 발광시키도록 출력 화상 신호를 표시 패널(3)에 출력한다. 또한, 영역 선택부(7)은, 투명 박판(6)의 미소한 단락 단위의 글래어/안티글래어의 위치와, 표시 패널(3)의 화소 위치(x, y)의 대응 관계를, ROM 등에 기억하고 있다.
투명 박판(6)은, 도 19에 도시하는 바와 같이, 표면이 미세한 크기마다 경면 반사(글래어)와 확산 반사(안티글래어)의 각각의 영역으로 구획되어 있다. 예를 들면, 표시 패널(31)이 글래어인 경우, 안티글래어의 박판(시트)(61)에 구멍 a를 뚫음으로써, 구멍 a가 뚫린 영역은, 글래어의 표면 상태(투명 박판(6)과는 반대의 반사 특성)로 되고, 구멍 a가 뚫려 있지 않은 영역과 함께, 2개의 반사 특성을 가질 수 있다.
따라서, 글래어(또는 안티글래어)인 박판에 미소한 펀칭 가공을 실시함으로써, 용이하게 글래어/안티글래어의 영역을 나눌 수 있다. 또한, 이 펀칭 방식의 경우, 구멍a의 단면이 광을 굴절할 가능성이 있어, 구멍 a의 단면부는 차광하는 것이 바람직하다.
또한, 투명 박판(6)의 안티글래어 영역의 요철의 산술 평균 거칠기 Ra는, 0.05㎛~0.25㎛ 정도인 것이 바람직하다. 이 범위 내의 산술 평균 거칠기 Ra에 의해, 의도하는 난반사를 얻을 수 있다. 또한, 요철의 산술 평균 거칠기 Ra는, 상기 수학식 2에 표현하는 바와 같이, 거칠기 곡선으로부터 그 평균선의 방향으로 기준 길이 l만큼 추출하고, 이 추출 부분의 평균선으로부터 측정 곡선까지의 편차의 절대값을 합계하고, 평균한 값을 나타낸 것이다.
또한, 투명 박판(6)의 안티글래어 영역의 요철의 평균 간격 Sm은, 30㎛~60㎛ 정도인 것이 바람직하다. 이 범위 내의 평균 간격 Sm에 의해, 화소와 간섭해서 해상도가 저하하는 것이나, 거칠거칠해지게 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 요철의 평균 간격은, 상기 수학식 3에 표현하는 바와 같이, 거칠기 곡선으로부터 그 평균선의 방향에 기준 길이 l만큼 추출하고, 1개의 산 및 그것에 인접하는 1개의 골짜기에 대응하는 평균선의 길이의 합을 구하고, 평균값을 나타낸 것이다.
또한, 투명 박판(6)의 글래어/안티글래어의 영역은 화면 전체에 걸쳐 균일하게 배치되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 체크 무늬, 물방울 모양, 격자 모양, 줄무늬 모양 등으로 각 영역이 배치되어 있는 것이 바람직하다. 특히, 화소마다 체크 무늬로 글래어/안티글래어의 영역을 배치함으로써, 해상도를 높일 수 있 다.
이러한 투명 박판(6)은, 예를 들면, 글래어 표면에 체크 무늬로 마스킹해서 안티글래어 재료를 도포하고, 마스킹을 제거함으로써 제작할 수 있다. 안티글래어 재료로서는, 예를 들면, 루시프럴(LUCIFRAL)(상표) NAG(니혼 페인트사제) 등을 이용할 수 있다.
도 20a 내지 도 20c는 투명 박판(6)의 표면 반사 특성의 제어를 설명하기 위한 도면이다. 이 투명 박판(6)은, 화소에 대응해서 매트릭스 형상으로 글래어면과 안티글래어면을 배치한 것이다. 구체적으로는, 표시 패널(31)이 글래어인 경우, 안티글래어의 박판(61)에 대응하는 안티글래어 화소(31a) 및 구멍 a에 대응하는 글래어 화소(31b)의 발광을 제어함으로써, 표면 반사 특성을 제어한다.
예를 들면, 도 20a에 도시하는 바와 같이 글래어 화소(31b)를 발광시킨 경우, 입사광이 경면 반사되기 때문에, 글래어 화소(31b)로 표시된 오브젝트에 광택감을 부여할 수 있다. 또한, 도 20b에 도시하는 바와 같이 안티글래어 화소(31a)를 발광시킨 경우, 입사광이 확산 반사되기 때문에, 안티글래어 화소(31a)로 표시된 오브젝트의 광택을 방지할 수 있다. 또한, 도 20c에 도시하는 바와 같이 안티글래어 화소 a 및 글래어 화소(31b)를 발광시킨 경우, 입사광이 경면 반사와 확산 반사의 양방에 되기 때문에, 오브젝트에 중간적인 광택감을 부여할 수 있다.
따라서, 광택 오브젝트에 관해서는 글래어 영역 하부의 화소만을 선택해서 발광시키고, 비광택 오브젝트에 관해서는 안티글래어 영역 하부의 화소만을 선택해서 발광시킴으로써, 화상(오브젝트)의 광택감과 입체감을 높일 수 있다.
당업자라면, 특허청구범위에 기재된 범위 또는 그 균등물의 범위 내에서 각종 변경, 조합, 부조합 및 수정이 가능함을 이해할 것이다.
도 1은 제1 실시예에 따른 표시 장치의 전체 구성을 도시하는 도면.
도 2는 투명 박판 및 표시 패널의 구성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 3a 및 도 3b는 투명 박판에 입사되는 입사광과 반사광을 모식적으로 도시하는 도면.
도 4는 광택감 처리부의 구성을 도시하는 도면.
도 5는 광택감 처리부의 처리를 설명하기 위한 도면.
도 6은 엣지 추출부의 구성예를 도시하는 도면.
도 7은 엣지 추출부의 다른 구성예를 도시하는 도면.
도 8은 다른 컴포넌트에서 처리한 경계 화상을 도시하는 도면.
도 9는 외광 반사 영역 검출부의 구성예를 도시하는 도면.
도 10은 확장 처리부의 구성예를 도시하는 도면.
도 11은 광택도 판정부의 구성예를 도시하는 도면.
도 12는 광택 영역의 등고선도.
도 13은 비광택 영역의 등고선도.
도 14a 및 도 14b는 투명 박판의 제1 구체예를 도시하는 도면.
도 15a 및 도 15b는 투명 박판의 제2 구체예를 도시하는 도면.
도 16a 및 도 16b은 투명 박판의 제3 구체예를 도시하는 도면.
도 17은 투명 박판 상에 보호 네트를 설치하는 예를 도시하는 도면.
도 18은 제2 실시예에 따른 표시 장치의 전체 구성을 도시하는 도면.
도 19는 투명 박판 및 표시 패널의 구성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 20a 내지 도 20c는 투명 박판의 표면 반사 특성의 제어를 설명하기 위한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 광택감 처리부
2 : 투명 박판
3 : 표시 패널
4 : 광택감 제어부
5 : 휘도값 최적화부
6 : 투명 박판
7 : 영역 선택부
21 : 보호 네트
31 : 표시 패널
41 : 분리부
42 : 엣지 추출부
43 : 외광 반사 영역 검출부
44 : 확장 처리부
45 : 광택도 판정부

Claims (17)

  1. 표시 화면의 전면에 배치되고, 소정 영역마다 반사 특성이 절환되는 반사 특성 제어층.
  2. 제1항에 있어서,
    소정 영역마다 표면 거칠기가 변화하는 반사 특성 제어층.
  3. 제2항에 있어서,
    하부 투명 전극, 투명 스페이서, 및 상부 투명 전극이 이 순번으로 적층되어 있는 반사 특성 제어층.
  4. 제2항에 있어서,
    투명 도전판(electrode plate)에 마이너스 또는 플러스로 대전한 기모(raised hair)가 식모되어(planted) 있는 반사 특성 제어층.
  5. 제2항에 있어서,
    가열 소자와,
    냉각 소자와,
    투명 물질을 포함하는 반사 특성 제어층.
  6. 표시 화면의 전면에 배치되고, 화면 전체에 걸쳐 서로 다른 반사 특성이 균일하게 배치되어 있는 반사 특성 제어층.
  7. 제6항에 있어서,
    각 화소에 대응해서 체크 무늬로 광택 영역 및 비광택 영역이 배치되어 있는 반사 특성 제어층.
  8. 표시 화면의 전면에 배치되고, 소정 영역마다 반사 특성이 절환되는 반사 특성 제어층과,
    입력 화상에 따라서 상기 반사 특성 제어층의 반사 특성을 절환하는 제어 수단
    을 포함하는 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 입력 화상으로부터 광택 영역을 검출하고, 해당 광택 영역에 따라서 반사 특성 제어층의 표면 거칠기를 작게 하는 표시 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 수단은 입력 화상의 오브젝트마다 광택 영역을 검출하는 표시 장 치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 광택 영역의 휘도값을 조정해서 화상 신호를 출력하는 표시 장치.
  12. 표시 화면의 전면에 배치되고, 화면 전체에 걸쳐 서로 다른 반사 특성이 균일하게 배치되어 있는 반사 특성 제어층과,
    상기 표시 화면의 화소를 발광시켜 상기 반사 특성 제어층의 반사 특성을 선택하는 제어 수단
    을 포함하는 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 입력 화상으로부터 광택 영역을 검출하고, 해당 광택 영역에 따라서 반사 특성 제어층의 표면 거칠기가 작은 영역에 대응하는 화소를 발광시키는 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 입력 화상의 오브젝트마다 광택 영역을 검출하는 표시 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 광택 영역의 휘도값을 조정해서 화상 신호를 출력하는 표시 장치.
  16. 표시 화면의 전면에 배치되고, 소정 영역마다 반사 특성이 절환되는 반사 특성 제어층과,
    입력 화상에 따라 상기 반사 특성 제어층의 반사 특성을 절환하는 제어부
    를 포함하는 표시 장치.
  17. 표시 화면의 전면에 배치되고, 화면 전체에 걸쳐 서로 다른 반사 특성이 균일하게 배치되어 있는 반사 특성 제어층과,
    상기 표시 화면의 화소를 발광시켜 상기 반사 특성 제어층의 반사 특성을 선택하는 제어부
    를 포함하는 표시 장치.
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