KR20220127183A - 투명 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투명 표시 장치의 구동 특성 및 후면 배경 특성에 따라 적응적으로 영상을 보정하여 화질을 향상시킬 수 있는 투명 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공한다. 일 실시예의 투명 표시 장치는 차광판의 투과율 특성을 선택적으로 고려하고, 입력 영상의 밝기 특성 및 후면 배경의 밝기 특성을 고려하여, 감마 보정 방법과 선명도 개선 방법 중 하나를 이용하여 영상을 보정함으로써 화질을 향상시킬 수 있다.

Description

투명 표시 장치 및 그 구동 방법{TRANSPARENT DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}

본 발명은 투명 표시 장치의 구동 특성 및 후면 배경의 특성에 따라 적응적으로 영상을 보정하여 화질을 향상시킬 수 있는 투명 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

최근 표시 장치의 발전으로 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 표시 장치를 이용한 투명 표시 장치가 개발되었다.

투명 표시 장치는 전후 양방향으로 광을 투과하므로 표시 장치의 양방향으로 정보를 표시할 수 있음과 아울러 표시 장치를 사이에 두고 마주하는 사용자 각각이 투명 표시 장치 너머를 볼 수 있게 한다.

투명 표시 장치는 자동차 유리, 건물 유리, 광고용 전광판, 쿨러 도어(Cooler Door), 스크린 도어(Screen Door) 등과 같은 다양한 응용 제품에 적용될 수 있으므로 사용자 환경이 다양하다.

투명 표시 장치는 투과율이 높은 상태에서는 블랙을 구현할 수 없으므로 차광판을 이용하여 투과율을 조절하는 기술이 개발되었다.

그러나, 차광판 재료 기술의 한계에 의해 차광판이 동작한 이후 차광판이 닫히는 데까지 상당한 시간이 소요되는 문제점이 있다.

이로 인하여, 차광판이 닫히기 이전까지 차광판의 투과율 특성, 투명 표시 장치의 후면 배경 특성, 입력 영상의 특성에 따라 인지되는 화질이 큰 영향을 받아 투명 표시 장치의 화질이 저하되는 문제점이 있다.

예를 들면, 투명 표시 장치의 차광판이 닫히기 이전에 투과율이 높은 경우 블랙 구현이 불가능하므로 저계조 영역의 뭉침과 같은 화질 저하가 발생한다. 투명 표시 장치의 후면 배경이 밝은 경우 더 많은 빛이 투과되어 영상의 시인성이 저하되므로 화질 저하가 발생한다. 입력 영상이 어두운 경우 투명 표시 장치에서 블랙 구현이 어려워 화질 저하가 발생한다.

또한, 투명 표시 장치는 사용 환경에 따라 영상 정보와 함께 후면 배경의 인지가 필요한 경우 차광판을 구비하지 않거나, 차광판을 투과 모드로 유지하면서 영상을 표시할 수 있다.

이 경우, 후면 배경과 함께 영상이 인지되므로, 투명 표시 장치는 영상의 밝기와 후면 배경의 밝기에 따라 영상의 선명도 저하가 발생되어 화질이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 투명 표시 장치의 구동 특성 및 후면 배경 특성에 따라 적응적으로 영상을 보정하여 화질을 향상시킬 수 있는 투명 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치는 투명 표시부, 차광판, 표시 구동부, 차광판 구동부와, 상기 투명 표시 장치의 후면에 배치되어 후면 배경을 센싱하는 배경 센서와, 영상 처리부를 구비한다.

영상 처리부는 입력 영상을 분석하여 그 입력 영상이 어두운 영상인지 밝은 영상인지를 나타내는 영상 특성을 판단하고, 배경 센서로부터 센싱된 후면 배경 신호를 분석하여 후면 배경이 밝은 배경인지 어두운 배경인지를 나타내는 배경 특성을 판단하고, 차광판의 투과율 특성을 판단한다.

영상 처리부는 영상 특성과 배경 특성이 밝은 영상과 어두운 배경인 정상 조건을 제외한 나머지의 화질 저하 조건들 어느 하나에 해당하고, 투과율이 제1 기준값을 초과할 때, 입력 영상에 대한 감마 보정을 실시하여, 감마 보정된 영상 데이터를 표시 구동부로 출력한다.

영상 처리부는 영상 특성과 배경 특성이 정상 조건일 때, 투과율과 관계없이 입력 영상을 감마 보정없이 표시 구동부로 출력하고, 투과율이 제1 기준값 이하일 때, 영상 특성과 배경 특성과 관계없이 입력 영상을 감마 보정없이 표시 구동부로 출력한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 구동 방법은 입력 영상을 분석하여 그 입력 영상이 어두운 영상인지 밝은 영상인지를 나타내는 영상 특성을 판단하는 단계와, 투명 표시 장치의 후면 배경을 센싱하고, 센싱된 후면 배경 신호를 분석하여 상기 후면 배경이 밝은 배경인지 어두운 배경인지를 나타내는 배경 특성을 판단하는 단계와, 차광판의 투과율 특성을 판단하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 구동 방법은 영상 특성과 상기 배경 특성이 밝은 영상과 어두운 배경인 정상 조건을 제외한 나머지의 화질 저하 조건들 어느 하나에 해당하고, 투과율이 제1 기준값을 초과할 때, 입력 영상에 대한 감마 보정을 실시하는 단계와; 감마 보정된 영상을 출력하는 단계를 더 포함한다.

또한, 본 발명의 구동 방법은 영상 특성과 배경 특성이 정상 조건일 때, 투과율과 관계없이 입력 영상에 대한 감마 보정없이 출력하는 단계와, 투과율이 제1 기준값 이하일 때, 영상 특성과 배경 특성과 관계없이 입력 영상에 대한 감마 보정없이 출력하는 단계를 추가로 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치는 투명 표시부와, 배경 센서와, 표시 구동부와, 입력 영상을 복수의 픽셀 블록으로 분할하여 그 픽셀 블록 단위로 계산된 블록별 밝기 특성과, 배경 센서로부터 센싱된 후면 배경의 밝기 특성에 따라 픽셀 블록 단위로 블록별 선명도 개선 강도를 결정하고, 입력 영상에 블록별 선명도 개선 강도를 적용하여 픽셀 블록 단위로 입력 영상의 선명도를 보정하고, 선명도가 보정된 영상을 표시 구동부로 출력하는 영상 처리부를 구비한다.

영상 처리부는 로우 패스 필터, 마스크 생성부, 선명도 개선 강도 조절부, 선명도 개선 마스크 결정부, 영상 보정부를 구비한다. 로우 패스 필터는 입력 영상을 로우 패스 필터링하여 블러 영상을 생성하여 출력한다. 마스크 생성부는 로우 패스 필터로부터 공급된 블러 영상을, 입력 영상으로부터 차감하여 에지 마스크 영상을 생성하여 출력한다. 선명도 개선 강도 조절부는 입력 영상의 블록별 밝기 특성과, 센싱된 후면 배경의 밝기 특성에 따라 블록별 선명도 개선 강도를 조절한다. 선명도 개선 마스크 결정부는 마스크 생성부로부터 공급된 에지 마스크 영상에, 선명도 개선 강도 조절부로부터 공급된 블록별 선명도 개선 강도를 적용하여, 선명도 개선 마스크 영상을 생성하여 출력한다. 영상 보정부는 선명도 개선 마스크 결정부로부터 공급된 선명도 개선 마스크 영상과 입력 영상을 합성하여 선명도가 보정된 영상을 패널 구동부로 출력한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 구동 방법은 입력 영상을 로우 패스 필터링하여 블러 영상을 생성하는 단계와, 입력 영상으로부터 블러 영상을 차감하여 에지 마스크 영상을 생성하는 단계와, 입력 영상을 복수의 픽셀 블록으로 분할하여 픽셀 블록 단위로 계산된 블록별 밝기 특성과, 센싱된 후면 배경의 밝기 특성에 따라 픽셀 블록 단위로 블록별 선명도 개선 강도를 결정하는 단계와, 에지 마스크 영상에 상기 블록별 선명도 개선 강도를 적용하여, 선명도 개선 마스크 영상을 생성하는 단계와, 선명도 개선 마스크 영상과 입력 영상을 합성하여 선명도가 보정된 영상을 투명 표시부에 표시하는 단계를 포함한다.

블록별 선명도 개선 강도를 결정하는 단계는 입력 영상에 대하여 블록별 평균 계조를 계산하는 단계와, 센싱된 후면 배경의 밝기에 따라 선명도 개선 강도의 최대값 및 최소값을 결정하는 단계와, 블록별 평균 계조(L)와, 선명도 개선 강도의 최대값 및 최소값(Kmax, Kmin)과, 블록별 평균 계조(L)가 미리 설정된 임계값(Lth) 미만일 때, 아래 수학식의 함수를 이용하여 블록별 선명도 개선 강도(K)를 결정하는 단계와, 블록별 평균 계조가 임계값 이상일 때 미리 설정된 최소값을 해당 블록의 선명도 개선 강도로 결정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치 및 그 구동 방법은 차광판의 투과율 특성과, 입력 영상의 휘도 특성 및 배경 영상의 휘도 특성을 모두 분석하여 분석 결과에 따라 투과율이 기준값 보다 크고 입력 영상과 후면 배경이 화질 저하 조건에 해당하는 경우 감마를 조절하여 영상 데이터를 보정함으로써 화질을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치 및 그 구동 방법은 영상의 밝기와 후면 배경의 밝기에 따라 선명도 개선 강도를 조절함으로써 영상 및 시청 환경에 따라 적절한 선명도 개선 강도를 적용하여 선명도 및 화질을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치 및 그 구동 방법은 영상의 밝기와 후면 배경의 밝기에 따라 선명도 개선 강도를 조절함으로써 영상과 후면 배경 모두 의미있는 정보를 전달하는 경우 배경과 영상 사이의 경계를 강조하여 영상 및 후면 배경 양측의 시인성을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 선행 기술에 따른 투명 표시 장치에서 차광판의 구동 시간 경과에 따른 투과율 특성을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 선행 기술에 따른 투명 표시 장치에서 차광판의 투과율에 따른 영상 표시 결과를 비교하여 보여주는 사진이다.
도 3은 본 발명의 선행 기술에 따른 투명 표시 장치에서 영상 특성과 배경 특성에 따른 영상 표시 결과를 비교하여 보여주는 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 서브픽셀의 구성을 예시한 등가회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 영상 처리부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 영상 처리 방법을 단계적으로 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 영상의 계조별 분포율을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배경 영상의 계조별 분포율을 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 감마 커브들을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 감마 보정 전후의 영상과 감마 보정이 불필요한 영상을 보여주는 사진이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법을 단계적으로 나타낸 순서도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 평균 계조에 따른 선명도 개선 강도 함수를 나타낸 그래프이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치에서 영상의 밝기 및 후면 배경의 밝기에 따라 선명도 개선 강도를 조절하여 적용한 경우의 영상을 선행 기술의 영상과 대비하여 나타낸 것이다.

본 발명의 실시예에 대한 설명에 앞서서 본 발명의 선행 기술에 따른 투명 표시 장치의 화질 저하 현상을 예를 들어 먼저 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명의 선행 기술에 따른 투명 표시 장치에서 구동 시간 경과에 따른 차광판의 투과율 특성을 나타낸 그래프이고, 도 2는 본 발명의 선행 기술에 따른 투명 표시 장치에서 차광판의 투과율에 따라 영상 표시 결과를 비교하여 보여주는 사진이고, 도 3은 본 발명의 선행 기술에 따른 투명 표시 장치에서 차광판 투과율이 70%일 때 영상 특성과 배경 특성에 따라 영상 표시 결과를 비교하여 보여주는 사진이다.

도 1을 참조하면, 선행 기술에 따른 투명 표시 장치의 차광판은 구동을 시작한 이후 투과율 10% 이하로 닫히는 데까지 약 3분 정도의 상당한 시간이 소요됨을 알 수 있다.

이로 인하여, 도 2(a)에서 보여주는 바와 같이 차광판의 투과율 80%이면 차광판의 블랙 구현이 불가능하므로 투명 특성에 의해 후면 배경이 보임과 아울러 후면으로부터 보다 많은 빛이 투과됨으로써 표시 영상의 시인성이 저하됨을 알 수 있다. 도 2(b)에서 보여주는 바와 같이 차광판이 투과율 10% 이하로 닫혀야만 차광판의 블랙 구현으로 표시 영상의 시인성이 나아지게 되므로, 차광판 투과율이 10% 보다 큰 경우에는 화질 저하 문제가 있다.

또한, 차광판 투과율이 70%일 때, 도 3(a), (b)에서 보여주는 바와 같이 동일한 어두운 영상에 대하여, 어두운 배경(a) 보다 밝은 배경(b)에서 화질이 저하되고, 도 3(c), (d)에서 보여주는 바와 같이 동일한 밝은 배경일 때, 어두운 영상(a) 및 밝은 영상(b) 모두 후면 배경이 보임과 아울러 표시 영상의 시인성이 저하됨을 알 수 있다.

또한, 차광판을 구비하지 않거나, 후면 배경의 인지가 필요하여 차광판이 투과 모드를 유지할 때, 선행 기술에 따른 투명 표시 장치는 영상의 밝기 특성과 후면 배경의 밝기 특성에 따라 후면 배경의 인지 정도가 결정되어 후면 배경의 인지 정도에 따라 영상의 선명도 저하가 발생할 수 있다.

이러한 선행 기술의 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명은 차광판의 투과율 특성을 선택적으로 고려하고, 입력 영상의 밝기 특성 및 후면 배경의 밝기 특성(즉, 시청 환경)을 고려하여 영상을 보정함으로써 영상 및 시청 환경에 따른 적절한 시인성 향상에 의해 화질을 향상시킬 수 있는 투명 표시 장치 및 그 구동 방법을 제안한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 투명 표시 장치는 영상 및 시청 환경에 따라 시인성을 향상시키기 위한 영상 처리 방법으로 감마 보정 방법과 선명도 개선 방법 중 적어도 하나를 이용한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 서브픽셀의 구성을 나타낸 등가회로도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치는 영상 처리부(100), 타이밍 컨트롤러(150), 데이터 구동부(200) 및 게이트 구동부(300), 투명 표시부(400), 감마 전압 생성부(500), 배경 센서(600), 차광판(700) 및 차광판 구동부(800) 등을 포함한다. 여기서, 타이밍 컨트롤러(150), 데이터 구동부(200) 및 게이트 구동부(300)는 투명 표시부(400)를 구동하는 표시 구동부로 표현될 수 있다.

투명 표시부(400)는 픽셀들이 매트릭스 형태로 배열된 픽셀 어레이를 통해 영상을 표시한다. 픽셀 어레이의 기본 픽셀은 화이트(W), 레드(R), 그린(G), 블루(B) 서브픽셀들(SP) 중 컬러 혼합으로 화이트 표현이 가능한 적어도 3개 이상의 서브픽셀들(W/R/G, B/W/R, G/B/W, R/G/B, 또는 W/R/G/B)로 구성될 수 있다.

투명 표시부(400)로는 액정 패널, 유기 발광 다이오드(OLED) 패널 등이 이용될 수 있으나, 이하에서는 OLED 패널을 예로 들어 설명하기로 한다.

투명 표시부(400)가 OLED 패널인 경우 도 5에 도시된 바와 같이, 각 서브픽셀(SP)은 OLED 소자가 위치하는 발광 영역(EA)과, 전/후면으로부터의 빛을 투과시키는 투과 영역(TA)을 포함한다. OLED 소자의 발광 영역(EA)은 픽셀 회로와 오버랩하거나 오버랩하지 않을 수 있다.

도 5를 참조하면, 픽셀 회로는 고전위 전원(EVDD) 라인 및 저전위 전원(EVSS) 라인 사이에 접속된 OLED 소자와, OLED 소자를 독립적으로 구동하기 위하여 제1 및 제2 스위칭 TFT(ST1, ST2) 및 구동 TFT(DT)와 스토리지 커패시터(Cst)를 포함하는 픽셀 회로를 구비하며, 픽셀 회로 구성은 다양하므로 도 5의 구조로 한정되지 않는다.

OLED 소자는 구동 TFT(DT)와 접속된 애노드와, 저전위 전압(EVSS)과 접속된 캐소드와, 애노드 및 캐소드 사이의 발광층을 구비하여, 구동 TFT(DT)로부터 공급된 전류량에 비례하는 광을 발생한다.

제1 스위칭 TFT(ST1)는 한 게이트 라인(GL1)의 게이트 신호에 의해 구동되어 해당 데이터 라인(DL)으로부터의 데이터 전압을 구동 TFT(DT)의 게이트 노드에 공급하고, 제2 스위칭 TFT(ST2)는 다른 게이트 라인(GL2)의 게이트 신호에 의해 구동되어 레퍼런스 라인(REF)으로부터의 레퍼런스 전압을 구동 TFT(DT)의 소스 노드에 공급한다. 제2 스위칭 TFT(ST2)는 센싱 모드에서 구동 TFT(DT)로부터의 전류를 레퍼런스 라인(REF)으로 출력하는 경로로 더 이용된다.

구동 TFT(DT)의 게이트 노드 및 소스 노드 사이에 접속된 스토리지 커패시터(Cst)는 제1 스위칭 TFT(ST1)를 통해 게이트 노드로 공급된 데이터 전압과, 제2 스위칭 TFT(ST2)를 통해 소스 노드로 공급된 레퍼런스 전압의 차전압을 충전하여 구동 TFT(DT)의 구동 전압으로 공급한다.

구동 TFT(DT)는 고전위 전원(EVDD)으로부터 공급되는 전류를 스토리지 커패시터(Cst)로부터 공급된 구동 전압에 따라 제어함으로써 구동 전압에 비례하는 전류를 OLED 소자로 공급하여 OLED 소자를 발광시킨다.

도 4를 참조하면, 차광판(700)은 투명 표시부(400)의 후면에 배치되고, 투명 표시부(400)가 영상을 표시할 때 차광판 구동부(800)에 의해 차광 모드 또는 투과 모드로 구동될 수 있다. 차광판(700)은 차광판 구동부(800)에 의해 전계가 인가되면 블랙을 표시하여 차광 모드를 구현하고, 전계가 인가되지 않으면 투과 모드를 구현할 수 있다. 차광판 구동부(800)에 의해 차광판(700)이 차광 모드로 구동되면, 차광판(700)은 블랙을 구현하여 광투과를 차단함으로써 투명 표시부(400) 표시되는 영상의 시인성을 향상시킨다.

예를 들면, 차광판(700)으로는 전기 변색 필터로 알려진 일렉트로크로믹 디바이스(Electrochromic Device)나, 일렉트로웨팅 디바이스(ElctroWetting Device) 등이 이용될 수 있거나, 액정을 이용하여 광 투과를 스위칭할 수 있는 장치일 수 있다.

한편, 차광판(700)은 투명 표시부(400)의 전면 및 후면 중 적어도 일측면에 배치될 수 있다.

배경 센서(600)는 투명 표시 장치의 후면에 장착되어 투명 표시 장치의 후면 배경을 센싱하고, 센싱된 후면 배경 정보(밝기 또는 영상)을 영상 처리부(100)로 공급한다. 배경 센서(600)로는 공지된 조도 센서나 CMOS 이미지 센서 등이 적용될 수 있다.

영상 처리부(100)는 외부로부터 공급되는 입력 영상을 분석하여 영상 특성을 판단하고, 배경 센서(600)로부터 센싱된 후면 배경 정보(밝기 또는 영상)를 분석하여 후면 배경의 특성을 판단한다. 영상 처리부(100)는 차광판 구동부(800)에 의한 차광판(700)의 투과 모드와 차광 모드에 따라 차광판(700)의 투과율을 판단할 수 있다. 영상 처리부(100)에는 차광판(700)이 차광 모드로 구동될 때 그 구동 시간 경과에 따른 차광판(700)의 투과율이 미리 측정되어 룩-업 테이블(Look-Up Table; 이하 LUT) 형태로 저장될 수 있다. 영상 처리부(100)는 차광판 구동부(800)에 의해 차광판(700)이 차광 모드로 구동될 때 그 차광 모드의 구동 시간에 따른 차광판(700)의 투과율을 판단할 수 있다.

영상 처리부(100)는 입력 영상을 분석하여 입력 영상이 어두운 영상인지 밝은 영상인지를 판단하고, 후면 배경 정보를 분석하여 후면 배경이 밝은 환경인지 어두운 환경인지를 판단한다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.

영상 처리부(100)는 입력 영상의 특성 및 후면 배경 특성을 판단한 결과, 입력 영상이 어둡고 배경이 밝거나, 입력 영상이 어둡고 배경이 어둡거나, 입력 영상이 밝고 배경이 밝은 경우 화질 저하 조건으로 판단하고, 차광판(700)의 투과율이 제1 기준값(예를 들면 10%)을 초과할 때, 입력 영상에 대하여 투과율에 따른 감마 보정을 실시하여 감마 보정된 영상을 출력함으로써 화질을 보상한다.

반면에, 영상 처리부(100)는 입력 영상이 밝고 배경이 어두운 정상 조건에 해당하고 투과율이 제1 기준값(예를 들면 10%)을 초과하거나, 상기 입력 영상 및 후면 배경의 특성에 상관없이 투과율이 제1 기준값 이하일 때, 입력 영상을 감마 보정없이 출력한다.

영상 처리부(100)는 전술한 감마 보정 이전 또는 이후에 통상의 RGB-to-WRGB 변환 방법을 이용하여 3색 데이터(R, G, B)를 4색 데이터(W, R, G, B)로 변환할 수 있다. 영상 처리부(100)는 전술한 감마 보정 이전 또는 이후에 소비 전력 감소나 데이터 렌더링, 화질 보상, 열화 보상 등과 같은 필요한 영상 처리를 더 수행할 수 있다. 영상 처리부(100)는 영상 처리된 영상 데이터와, 타이밍 제어 신호들을 타이밍 컨트롤러(150)로 공급한다.

영상 처리부(100)는 타이밍 컨트롤러(100) 내에 하드웨어도 구현되거나, 메모리에 저장된 소프트웨어의 영상 처리 모듈을 의미할 수 있다.

타이밍 컨트롤러(150)는 영상 처리부(100)로부터 공급된 타이밍 제어 신호들을 이용하여 데이터 제어 신호(DCS) 및 게이트 제어 신호(GCS)를 생성하여 데이터 구동부(200) 및 게이트 구동부(300)로 각각 출력한다. 타이밍 제어 신호들은 도트 클럭, 데이터 인에이블 신호, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호를 포함하며, 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호는 데이터 인에이블 신호를 카운트하여 생성할 수 있으므로 생략 가능하다. 데이터 제어 신호들은 데이터 구동부(200) 구동을 제어하는 소스 스타트 펄스, 소스 샘플링 클럭, 소스 출력 인에이블 신호 등을 포함할 수 있다. 게이트 제어 신호들은 게이트 구동부(300) 구동을 제어하는 게이트 스타트 펄스, 게이트 쉬프트 클럭 등을 포함할 수 있다.

타이밍 컨트롤러(150)는 영상 처리부(100)로부터 공급받은 영상 데이터에 대하여, 투명 표시부(400)의 서브픽셀별 구동 특성(구동 TFT의 문턱 전압, 이동도, OLED 문턱 전압 등) 편차를 데이터 구동부(200)를 통해 센싱하여 보상하는 외부 보상이나 열화 보상 등과 같은 필요한 영상 처리를 더 실시한 다음 데이터 구동부(200)로 출력할 수 있다.

데이터 구동부(200)는 타이밍 컨트롤러(150)로부터의 데이터 제어 신호 및 영상 데이터를 공급받는다. 데이터 구동부(200)는 데이터 제어 신호에 따라 구동되어, 감마 전압 생성부(500)로부터 공급된 레퍼런스 감마 전압 세트를 데이터의 계조값에 각각 대응하는 계조 전압들로 세분화한 다음, 세분화된 계조 전압들을 이용하여 디지털 영상 데이터를 아날로그 데이터 신호로 변환하고, 아날로그 데이터 신호를 투명 표시부(400)의 데이터 라인들로 각각 공급한다.

데이터 구동부(200)는 투명 표시부(400)의 데이터 라인들을 분할 구동하는 다수의 데이터 구동 IC로 구성되고, 각 데이터 구동 IC는 TCP(Tape Carrier Package), COF(Chip On Film), FPC(Flexible Print Circuit) 등과 같은 회로 필름에 실장되어 투명 표시부(400)에 TAB(Tape Automatic Bonding) 방식으로 부착되거나, COG(Chip On Glass) 방식으로 투명 표시부(400) 상에 실장될 수 있다.

게이트 구동부(300)는 타이밍 컨트롤러(150)로부터 공급된 게이트 제어 신호(GCS)를 이용하여 투명 표시부(400)의 다수의 게이트 라인을 각각 구동한다. 게이트 구동부(300)는 게이트 제어 신호에 응답하여 각 게이트 라인에 해당 스캔 기간에서 게이트 온 전압의 스캔 펄스를 공급하고, 나머지 기간에서는 게이트 오프 전압을 공급한다. 게이트 구동부(300)는 타이밍 컨트롤러(150)로부터 게이트 제어 신호(GCS)를 공급받거나, 타이밍 컨트롤러(150)로부터 데이터 구동부(200)를 경유하여 게이트 제어 신호(GCS)를 공급받거나, 타이밍 컨트롤러(150)로부터 전원 회로(도시 생략)을 경유하여 공급받을 수 있다.

게이트 구동부(300)는 적어도 하나의 게이트 IC로 구성되고 TCP, COF, FPC 등과 같은 회로 필름에 실장되어 투명 표시부(400)에 TAB 방식으로 부착되거나, COG 방식으로 투명 표시부(400) 상에 실장될 수 있다. 이와 달리, 게이트 구동부(300)는 투명 표시부(400)의 픽셀 어레이를 구성하는 박막 트랜지스터 어레이와 함께 박막 트랜지스터 기판에 형성됨으로써 투명 표시부(400)의 비표시 영역에 내장된 GIP(Gate In Panel) 타입으로 구비될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리부(100)의 내부 구성을 나타낸 블록도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법을 단계적으로 나타낸 순서도이고, 도 6 및 도 7을 결부하여 설명한다.

도 6을 참조하면, 영상 처리부(100)는 투과율 LUT(102), 영상 특성 분석부(104), 배경 특성 분석부(106), 판단부(108), 감마 보정부(110)를 포함한다. 영상 처리부(100)는 이외에도 공지된 다른 영상 처리 블록들을 더 포함할 수 있다.

영상 특성 분석부(104)는 외부로부터 입력 영상을 공급받아 입력 영상을 분석하여 어두운 영상의 포함 정도, 즉 어두운 정도를 산출하고, 어두운 정도에 따라 입력 영상이 어두운 영상인지 밝은 영상인지를 나타내는 제1 판단 신호를 판단부(108)로 출력한다. (S12)

예를 들면, 영상 특성 분석부(104)는 아래 수학식 1을 이용하여 각 프레임의 입력 영상에서 저계조값들이 차지하는 분포율, 즉 어두운 영상의 포함 정도를 나타내는 저계조 가중치 평균 영상 레벨(Weighted Average Picture Level; 이하 WAPL_Low)을 백분율(%)로 산출한다.

<수학식 1>

n은 입력 영상의 단위 프레임에 포함되는 서브픽셀 수이고, Gray는 각 서브픽셀의 계조값을 의미한다.

그리고, 영상 특성 분석부(104)는 상기 수학식 1로부터 산출된 WAPL_Low가 제2 기준값 α% 보다 작은 경우 입력 영상을 어두운 영상으로 판단하고, 그 반대로 WAPL_Low가 제2 기준값 α% 이상인 경우 입력 영상을 밝은 영상으로 판단하며, 그 판단 결과에 따라 입력 영상이 어두운 영상인지 밝은 영상인지를 나타내는 제1 판단 신호를 판단부(108)로 출력한다. (S12) 여기서, 제2 기준값 α%는 설계자에 의해 미리 설정된 것으로 투명 표시 장치 및 차광판(700)의 특성에 따라 차이가 있으나 30≤α≤50 정도가 어두운 영상 여부를 판단하는 기준값으로 적당하다.

상기 수학식 1로부터 산출된 WAPL_Low가 제2 기준값 α% (30≤α≤50) 보다 작은 경우는 도 8에 도시된 입력 영상의 계조별 분포율을 나타낸 그래프와 같이 저계조 영역의 분포율이 상대적으로 큰 경우를 의미한다.

배경 특성 분석부(106)는 배경 센서(600)에 의해 센싱된 배경 영상을 공급받아 배경 영상을 분석하여 밝은 정도를 산출하고, 그 밝은 정도에 따라 배경이 밝은지 어두운지를 나타내는 제2 판단 신호를 감마 보정부(108)로 출력한다. (S14)

예를 들면, 센싱된 후면 배경 정보가 영상 정보일 때, 배경 특성 분석부(106)는 아래 수학식 2를 이용하여 각 프레임의 배경 영상에서 고계조값의 픽셀수가 차지하는 정도, 즉 배경 영상의 밝은 정도를 나타내는 고계조 가중치 평균 영상 레벨(이하 WAPL_High)을 백분율(%)로 산출한다.

<수학식2>

n은 배경 영상의 단위 프레임에 포함되는 서브픽셀 수이고, Gray는 각 서브픽셀의 계조값을 의미한다.

그리고, 배경 특성 분석부(106)는 상기 수학식 2로부터 산출된 WAPL_High 가 제3 기준값 β% 보다 큰 경우 배경 영상이 밝은 것으로 판단하고, 그 반대로 WAPL_High가 제2 기준값 β% 이하인 경우 배경 영상이 어두운 것으로 판단하며, 그 판단 결과에 따라 배경 영상이 밝은지 어두운지를 나타내는 제2 판단 신호를 판단부(108)로 출력한다. (S14) 여기서, 제2 기준값 β%는 설계자에 의해 미리 설정된 것으로 투명 표시 장치 및 차광판(700)의 특성에 따라 차이가 있으나 50≤β≤70 정도가 밝은 배경을 판단하는 기준값으로 적당하다.

상기 수학식 2로부터 산출된 WAPL_High가 제3 기준값 β% (50≤β≤70) 보다 큰 경우는 도 9에 도시된 배경 영상의 계조별 분포율을 나타낸 그래프와 같이 고계조 영역의 분포율이 상대적으로 큰 경우를 의미한다.

투과율 LUT(102)에는 구동 시간 경과에 따른 차광판(700)의 투과율이 미리 측정되어 저장되어 있다. 투과율 LUT(102)는 외부 시스템(도시 생략)으로부터 차광판(700)의 구동 시간을 공급받아 차광판(700)의 구동 시간에 따른 투과율을 선택하여 판단부(108)로 공급한다(S16). 투과율 LUT(102)는 구동 시간에 따른 투과율 구간을 다수개로 분류하여 저장할 수 있다. 예를 들면, 투과율(t) 구간은 t>70, 60<t≤70, ..., 20<t≤30, 10<t≤20, t≤10와 같이 분류되어 저장될 수 있다. 투과율 LUT(102)는 구동 시간에 대응하는 투과율(t) 구간에 대한 정보를 판단부(108)로 출력할 수 있다. (S18)

판단부(108)는 영상 특성 분석부(104)로부터 공급된 입력 영상이 어두운지 밝은지를 나타내는 제1 판단 신호와, 배경 특성 분석부(106)로부터 공급된 배경이 밝은지 어두운지를 나타내는 제2 판단 신호를 논리 조합하여 감마 보정 여부를 결정한다. 판단부(108)는 감마 보정 여부가 결정된 신호와, 투과율 LUT(102)로부터 공급된 투과율 정보를 감마 보정부(110)로 출력한다. 판단부(108)는 차광판 구동부(800)에 의해 차광판(700)이 투과 모드일 때 최대 투과율 정보를 감마 보정부(110)로 출력할 수 있다.

판단부(108)는 영상 특성 분석부(104)로부터의 제1 판단 신호와, 배경 특성 분석부(106)로부터의 제2 판단 신호가 아래 표 1에 나타낸 4가지 조건 중 화질 저하가 예측되는 제1 내지 제3 조건(어두운 영상 및 밝은 배경, 어두운 영상 및 어두운 배경, 밝은 영상 및 밝은 배경) 중 어느 하나인 화질 저하 조건에 해당하고(S18, YES), 투과율 LUT(102)로부터 공급된 투과율 정보가 제1 기준값(예를 들면 10%)를 초과하는 경우(S20, YES), 감마 보정부(110)에 감마 보정 필요 신호를 출력한다. 판단부(108)는 감마 보정 필요 신호와 함께 투과율 정보도 함께 감마 보정부(110)로 출력한다.

<표 1>

반면에, 판단부(108)는 영상 특성 분석부(104)로부터의 제1 판단 신호와, 배경 특성 분석부(106)로부터의 제2 판단 신호가 상기 표 1에 나타낸 제4 조건(밝은 영상 및 어두운 배경)인 정상 조건에 해당하면, 투과율 정보에 관계없이 감마 보정 불필요 신호를 감마 보정부(110)에 출력한다(S18, NO)

한편, 판단부(108)는 투과율 LUT(102)로부터 공급된 투과율 정보가 제1 기준값(예를 들면 10%) 이하일 때, 전술한 영상 특성 및 배경 특성과 관계없이 감마 보정 불필요 신호를 감마 보정부(110)에 출력한다. (S20, NO)

감마 보정부(110)는 판단부(108)로부터 감마 보정 필요 신호가 공급되면, 그 판단부(108)를 경유하여 공급된 투과율 정보에 따라 영상 특성 분석부(104)를 경유하여 공급된 입력 영상에 대한 감마 보정을 실시하여(S22), 감마 보정된 영상을 출력한다(S24).

반면에, 감마 보정부(110)는 판단부(108)로부터 감마 보정 불필요 신호가 공급되면, 영상 특성 분석부(104)를 경유하여 공급된 입력 영상을 감마 보정없이 출력한다(S24).

감마 보정부(110)에는 투과율 정보에 따라 도 10에 도시된 바와 같이 감마값(입력 계조값에 대한 출력 계조값을 나타내는 감마 커브를 정의한 값)이 서로 다른 다수의 감마 보정 LUT가 미리 설정되어 저장되어 있다.

예를 들면, 감마 보정부(110)는 아래 표 2와 같이 투과율(t) 정보에 따라 서로 다른 감마값(GMA)을 선택하고, 선택된 감마값에 해당하는 LUT를 이용하여 입력 영상의 각 데이터(입력 계조값)에 대응하는 출력 데이터(출력 계조값)를 선택하여 출력함으로써, 입력 영상에 대하여 투과율에 따라 차등적인 감마 보정을 실시하고 감마 보정된 영상을 출력한다.

<표 2>

상기 표 2에서 투과율(t) 정보가 10% 미만인 경우에 해당하는 2.2 감마값은 투명 표시 장치의 기본 설정값으로 입력 영상을 감마 보정없이 출력하는 것을 의미한다.

상기 표 2와 같이 투과율이 클수록 감마값은 증가하며, 도 9에 도시된 바와 같이 감마값이 클수록 입력 계조값에 대한 출력 계조값이 감소함을 알 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 감마 보정 전후의 영상과 감마 보정이 불필요한 영상을 보여주는 사진이다.

차광판 투과율이 70%이고 입력 영상이 어둡고 배경이 밝은 경우, 도 11(a)에 도시된 바와 같이 본 발명이 적용되기 이전의 2.2 감마를 이용하여 영상을 표시하면, 표시 영상의 시인성이 저하되는 반면, 도 11(b)에 도시된 바와 같이 본 발명이 적용되어 3.4 감마를 이용하여 영상을 표시하면 시인성이 향상되어 화질이 향상되었음을 알 수 있다.

한편, 도 11(c)와 같이 배경이 어둡고 입력 영상이 밝은 경우에는 감마 보정이 필요하지 않음을 알 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치 및 그 구동 방법은 차광판의 투과율 특성과, 입력 영상의 휘도 특성 및 배경 영상의 휘도 특성을 모두 분석하여, 투과율이 기준값 보다 크고 입력 영상과 후면 배경이 화질 저하 조건에 해당하는 경우 감마를 조절하여 영상 데이터를 보정함으로써 화질을 향상시킬 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 12에 도시된 투명 표시 장치는 도 4에 도시된 실시예와 대비하여, 영상 처리부(1000)가 영상 밝기 및 후면 배경(시청 환경)의 밝기의 영향을 받는 영상의 선명도 저하 정도(후면 배경의 인지 정도)에 따라 적응적으로 영상의 선명도를 개선하여 화질을 향상시키는 영상 처리를 수행하는 점에서 차이가 있다. 도 12에서 영상 처리부(1000)를 제외한 나머지 구성요소들은 도 4와 동일하므로 도 4와 동일한 구성요소들에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 12에 도시된 투명 표시 장치는 영상 표시와 함께 후면 배경에 대한 인지가 필요한 경우로, 도 12에 도시된 투명 표시 장치는 도 4에 도시된 차광판(700) 및 차광판 구동부(800)를 생략할 수 있다. 한편, 도 4에 도시된 차광판(700) 및 차광판 구동부(800)를 구비하는 경우에는 차광판(700)은 차광판 구동부(800)에 의해 투과 모드를 유지할 수 있다.

영상 처리부(1000)는 영상의 선명도를 개선하기 위하여 언샤프 마스킹(unsharp masking)을 적용하여 영상의 에지 강도에 비례하여 선명도를 개선하는 선명도 개선 방법을 이용할 수 있다. 또한, 영상 처리부(1000)는 영상의 밝기 및 후면 배경의 밝기에 따라 후면 배경의 인지 정도가 달라짐으로써 영상의 선명도와 화질 중 적어도 하나가 저하되는 것을 방지하기 위하여, 영상의 밝기 및 후면 배경의 밝기에 따라 적응적으로 선명도 개선 강도를 조절한다. 이 결과, 영상 처리부(1000)는 영상의 에지 강도 특성과 영상의 밝기 특성과 후면 배경의 밝기 특성을 모두 고려하여 선명도 개선 강도를 조절함으로써 영상 및 시청 환경에 적절하게 선명도를 개선할 수 있으므로 화질을 향상시킬 수 있다.

구체적으로, 투명 표시 장치에서 영상의 밝은 영역은 밝은 영상으로 인해 후면 배경이 잘 인지되지 않는 반면, 영상의 어두운 영역은 후면 배경이 영상과 함께 인지되어 영상의 에지 표현력이 저하되므로, 영상의 밝기가 감소할수록 영상의 선명도가 저감할 수 있다. 영상의 밝기에 따라 영상의 선명도가 저하되는 것을 방지하기 위하여, 영상 처리부(1000)는 영상의 어두운 영역은 후면 배경의 인지 정도가 높아 영상의 선명도 저하 정도가 높으므로 선명도 개선 강도를 증가시키고, 영상의 밝은 영역은 후면 배경의 인지 정도가 낮아 선명도 저하 정도도 낮으므로 선명도 개선 강도를 감소시킨다. 이를 위하여, 영상 처리부(100)는 영상 프레임을 복수의 픽셀 블록으로 분할하여 픽셀 블록별로 평균 계조를 계산하고, 블록별 평균 계조(블록별 평균 밝기)에 따라 블록별로 선명도 개선 강도를 조절한다.

또한, 후면 배경의 밝기가 높을수록 배경 시인성이 증가하여 영상의 선명도가 저감되는 방지하기 위하여, 영상 처리부(100)는 후면 배경의 밝기에 따라 선명도 개선 강도를 조절한다. 영상 처리부(100)는 어두운 후면 배경의 경우 후면 배경의 인지 정도가 낮아 선명도 저하 정도도 낮으므로 선명도 개선 강도를 감소시키고 밝은 후면 배경의 경우 후면 배경의 인지 정도가 높아 선명도 저하 정도가 높으므로 선명도 개선 강도를 증가시킨다. 이를 위하여, 영상 처리부(100)는 후면 배경의 밝기를 센싱하고, 영상의 블록별 평균 계조에 따라 선명도 개선 강도를 결정하는 함수를, 후면 배경 밝기에 따른 배경 가중치를 적용하여 가변시킴으로써 후면 배경 밝기에 따라 선명도 개선 강도를 조절한다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 영상 처리부(1000)의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 영상 처리 방법을 단계적으로 나타낸 순서도이고, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 블록별 평균 계조에 따른 선명도 개선 강도를 결정하는 함수의 그래프를 나타낸 것이다. 이하, 도 13 내지 도 15을 참조하여 설명한다.

도 13에 도시된 영상 처리부(1000)는 영상 밝기와 후면 배경의 밝기에 따라 선명도 개선 강도(K)를 조절하는 선명도 개선 강도 조절부(1200)와, 언샤프 마스킹 처리를 통해 입력 영상(FD)의 에지 강도와 선명도 개선 강도(K)에 비례하여 영상의 선명도를 개선하고 선명도가 개선된 영상(FD')을 출력하는 언샤프 마스크 필터(1100)를 구비한다.

언샤프 마스크 필터(1100)는 로우 패스 필터(1110), 마스크 생성부(1120), 선명도 개선 마스크 결정부(1130), 영상 보정부(1140)를 구비한다.

로우 패스 필터(1110)는 프레임 단위의 입력 영상(FD)을 로우 패스 필터링함으로써 픽셀간 휘도 차이가 감소된 블러 영상을 생성하고 블러 영상을 출력한다.

마스크 생성부(1120)는 로우 패스 필터(1110)로부터 공급된 블러 영상을, 입력 영상(FD)으로부터 차감함으로써 입력 영상(FD)의 에지 성분을 나타내는 에지 마스크 영상(MD)을 생성하고 에지 마스크 영상(MD)을 출력한다. (S42)

선명도 개선 마스크 결정부(1130)는 마스크 생성부(1120)로부터 공급된 에지 마스크 영상(MD)에, 선명도 개선 강도 조절부(1200)에서 영상 밝기 및 후면 배경 밝기에 따라 조절된 선명도 개선 강도(K)를 적용하여 선명도 개선 마스크 영상(MD')을 결정하고 선명도 개선 마스크 영상(MD')을 출력한다. (S54) 선명도 개선 마스크 결정부(1130)는 에지 마스크 영상(MD)과 선명도 개선 강도(K)를 곱함으로써 에지 마스크 영상(MD)에서 에지 성분의 강도가 선명도 개선 강도(K)에 의해 증가된 선명도 개선 마스크 영상(MD')을 생성한다. 선명도 개선 강도 조절부(1200)는 픽셀 블록별 평균 계조와 후면 배경 밝기에 따라 조절된 블록별 선명도 개선 강도(K)를 출력한다. 따라서, 선명도 개선 마스크 결정부(1130)는 에지 마스크 영상(MD)의 픽셀 블록 단위로 블록별 선명도 개선 강도(K)를 적용하여 선명도 개선 마스크 영상(MD')을 생성한다.

영상 보정부(1140)는 입력 영상(FD)과, 선명도 개선 마스크 결정부(1300)로부터 공급된 선명도 개선 마스크 영상(MD')을 합성함으로써 선명도가 개선된 출력 영상(FD')을 생성하고, 출력 영상(FD')을 출력한다. (S56)

선명도 개선 강도 조절부(1200)는 입력 영상(FD)을 분할한 복수의 픽셀 블록 각각의 블록별 평균 계조(L)와, 후면 배경의 밝기에 따라 조절된 가중치(Kmax, Kmin)을 이용하여, 블록별로 선명도 개선 강도(K)를 결정하고, 블록별 선명도 개선 강도(K)를 출력한다. (S44, S46, S48, S50, S52) 이를 위하여, 선명도 개선 강도 조절부(1200)는 평균 계조 계산부(1210), 배경 가중치 결정부(1220), 선명도 강도 결정부(1230)를 구비한다.

평균 계조 계산부(120)는 입력 영상(FD)을 복수의 픽셀 블록으로 분할하고, 블록별 평균 계조(L)를 계산하여, 블록별 평균 계조(L)를 출력한다. (S44) 평균 계조(L)를 계산하기 위한 각 픽셀 블록 각각의 크기(n*n, n은 픽셀수)는 다양하게 설정될 수 있으며, 예를 들면 영역별 평균 밝기 특성을 반영하기 위하여 3≤n≤10 정도가 적당하다.

배경 가중치 결정부(1220)는 배경 센서(600; 도 12)로부터 센싱된 후면 배경의 밝기 정보(E)에 따른 가중치(Wmax, Wmin)를 결정하고, 이 가중치(Wmax, Wmin)를 아래 수학식 3과 같이 미리 설정된 암실 환경의 최대 및 최소 선명도 개선 강도(K0max, K0min)에 각각 적용함으로써 후면 배경의 밝기에 따른 최대 및 최소 선명도 개선 강도(Kmax, Kmin)를 결정하고, 최대 및 최소 선명도 개선 강도(Kmax, Kmin)를 배경 가중치로 출력한다. (S50)

<수학식 3>

Kmax = K0max * Wmax

Kmin = K0min * Wmin

다시 말하여, 배경 가중치 결정부(1220)는 후면 배경의 밝기(E)에 따라 최대 및 최소 선명도 개선 강도(Kmax, Kmin)를 가변시킨다. 예를 들면, 사무실 조도 환경을 기준으로 선명도 개선 강도의 최대값(Kmax)은 1.5≤Kmax≤3.0 정도가 적당하고, 최소값(Kmin)은 0.01≤Kmin≤0.5 정도가 적당하다.

선명도 강도 결정부(1230)는 평균 계조 계산부(120)로부터 공급된 블록별 평균 계조(L)와, 배경 가중치 결정부(1220)로부터 공급된 배경 가중치, 즉 후면 배경 밝기에 따라 가변된 최대 및 최소 선명도 개선 강도(Kmax, Kmin)를 이용하여 아래 수학식 4와 같이 블록별 선명도 개선 강도(K)를 결정하여 출력한다. (S52)

<수학식 4>

상기 수학식 4에서 Lth는 블록별 평균 계조의 임계값을 의미한다. 상기 수학식 4를 이용한 선명도 개선 강도(K) 결정은 블록별 평균 계조(L)가 임계값(Lth) 보다 작은 경우에만 적용된다. (S52) 블록별 평균 계조(L)가 평균 계조가 일정 수준 이상인 경우 후면 배경이 잘 인지되지 않으므로 선명도 강도 결정부(1230)는 임계값(Lth)을 설정하고, 블록별 평균 계조(L)가 임계값(Lth) 이상일 때 그 블록의 선명도 개선 강도(K)는 설정치인 최소값으로 결정된다. (S48) 예를 들면, 평균 계조의 임계값(Lth)은 128≤ Lth ≤255 정도가 적당하다.

도 15를 참조하면, 선명도 강도 결정부(1230)는 블록별 평균 계조(L)가 임계값(Lth)보다 큰 경우, 상기 수학식 2의 2차 함수를 이용하여 블록별 평균 계조(L)가 증가할수록 선명도 개선 강도(K)가 감소됨을 알 수 있다. 최대 및 최소 선명도 개선 강도(Kmax, Kmin)는 후면 배경의 밝기에 따라 가변되면, 도 15에 도시된 2차 함수의 커브 그래프가 가변되어 블록별 평균 계조(L)에 대응하는 블록별 선명도 개선 강도(K)도 가변하게 된다. 도 15에서 블록별 평균 계조(L)가 임계값(Lth) 이상일 때 블록별 선명도 개선 강도(K)는 최소값(Kmin)으로 결정된다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치 및 그 구동 방법은 영상의 밝기와 후면 배경의 밝기에 따라 선명도 개선 강도를 조절함으로써 영상 및 시청 환경에 따라 적절한 선명도 개선 강도를 적용하여 선명도 및 화질을 향상시킬 수 있다. 따라서, 영상과 후면 배경 모두 의미있는 정보를 전달하는 경우 배경과 영상 사이의 경계를 강조하여 영상 및 후면 배경 양측의 시인성을 개선할 수 있다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치에서 영상의 밝기 및 후면 배경의 밝기에 따라 선명도 개선 강도를 조절하여 적용한 경우의 영상을 선행 기술의 영상과 대비하여 나타낸 것이다.

도 16(a)를 참조하면 선행 기술의 투명 표시 장치는 영상의 어두운 영역이 밝은 후면 배경의 영향을 받아 선명도가 저하되는 문제점이 있는 반면, 본 발명의 일 실시예는 어두운 영역의 영상 밝기와 밝은 후면 배경에 따라 선명도 개선 강도가 증가시킴으로써 에지 강도가 향상되어 선명도가 향상되었음을 알 수 있다.

도 16(b)를 참조하면, 선행 기술의 투명 표시 장치는 영상의 밝은 영역은 후면 배경의 영향이 작아 선명도 저하가 낮으므로, 본 발명의 일 실시예는 영상의 밝은 영역에서 선명도 개선 강도를 감소시키더라도 화질 저하가 낮음을 알 수 있으며, 밝은 영상에서 선명도 개선 강도 증가로 인한 오버 샤프닝과 같은 화질 저하를 방지할 수 있다.

도 16(c)를 참조하면, 선행 기술의 투명 표시 장치는 후면 배경의 밝기가 어두운 경우 영상의 어두운 영역은 선명도 저하가 낮으므로 본 발명의 일 실시예는 어두운 영역의 영상 밝기와 어두운 후면 배경에 따라 선명도 개선 강도를 감소시키더라도 화질 저하가 낮음을 알 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치 및 그 구동 방법은 입력 영상의 밝기 특성 및 후면 배경의 밝기 특성을 고려하여 감마 보정 방법 및 선명도 개선 방법 중 하나의 영상 처리를 실시하여 영상을 보정함으로써 영상 및 시청 환경에 따라 적절하게 영상의 시인성 및 화질을 향상시킬 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

100, 1000: 영상 처리부 102: 투과율 LUT
104: 영상 특성 분석부 106: 배경 특성 분석부
108: 판단부 110: 감마 보정부
150: 타이밍 컨트롤러 200: 데이터 구동부
300: 게이트 구동부 400: 투명 표시부
500: 감마 전압 생성부 600: 배경 센서
700: 차광판 800: 차광판 구동부
1100: 언샤프 마스크 필터 1110: 로우 패스 필터
1120: 마스크 생성부 1130: 선명도 개선 마스크 결정부
1140: 영상 보정부 1200: 선명도 개선 강도 조절부
1210: 평균 계조 계산부 1220: 배경 가중치 결정부
1230: 선명도 강도 결정부

Claims (7)

1. 투명 표시 장치에 있어서,
   투과 영역과, 발광 영역을 포함하는 투명 표시부와,
   상기 투명 표시 장치의 후면에 배치되어 후면 배경을 센싱하는 배경 센서와,
   상기 투명 표시부에 출력 영상을 공급하는 표시 구동부와,
   입력 영상을 복수의 픽셀 블록으로 분할하여 픽셀 블록 단위로 계산된 블록별 밝기 특성과, 상기 센싱된 후면 배경의 밝기 특성에 따라 상기 픽셀 블록 단위로 블록별 선명도 개선 강도를 결정하고, 상기 입력 영상에서 에지 성분을 추출하여 에지 마스크 영상을 생성하고, 상기 에지 마스크 영상에 상기 블록별 선명도 개선 강도를 적용하여 선명도 개선 마스크 영상을 생성한 후 상기 선명도 개선 마스크와 상기 입력 영상을 합성하여 상기 픽셀 블록 단위로 상기 입력 영상의 선명도를 보정하고, 선명도가 보정된 영상을 상기 표시 구동부로 출력하는 영상 처리부를 구비하는 투명 표시 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 영상 처리부는
   상기 입력 영상을 로우 패스 필터링하여 블러 영상을 생성하여 출력하는 로우 패스 필터와,
   상기 로우 패스 필터로부터 공급된 상기 블러 영상을, 상기 입력 영상으로부터 차감하여 에지 마스크 영상을 생성하여 출력하는 마스크 생성부와,
   상기 입력 영상의 상기 블록별 밝기 특성과, 상기 센싱된 후면 배경의 밝기 특성에 따라 상기 블록별 선명도 개선 강도를 조절하는 선명도 개선 강도 조절부와,
   상기 마스크 생성부로부터 공급된 상기 에지 마스크 영상에, 상기 선명도 개선 강도 조절부로부터 공급된 상기 블록별 선명도 개선 강도를 적용하여, 선명도 개선 마스크 영상을 생성하여 출력하는 선명도 개선 마스크 결정부와,
   상기 선명도 개선 마스크 결정부로부터 공급된 상기 선명도 개선 마스크 영상과 상기 입력 영상을 합성하여 상기 선명도가 보정된 영상을 상기 표시 구동부로 출력하는 영상 보정부를 구비하는 투명 표시 장치.
3. 청구항 2에 있어서
   상기 선명도 개선 강도 조절부는
   상기 입력 영상에 대하여 상기 복수의 픽셀 블록 각각의 블록별 평균 계조를 계산하여 출력하는 평균 계조 계산부와,
   상기 센싱된 후면 배경의 밝기에 따라 선명도 개선 강도의 최대값 및 최소값을 결정하여 배경 가중치로 출력하는 배경 가중치 결정부와,
   상기 평균 계조 계산부로부터 공급된 블록별 평균 계조(L)와, 상기 배경 가중치 결정부로부터 공급된 선명도 개선 강도의 최대값 및 최소값(Kmax, Kmin)과, 아래 수학식의 함수를 이용하여 상기 블록별 선명도 개선 강도(K)를 결정하는 선명도 개선 강도 결정부를 구비하고,
   

   

   
   상기 선명도 개선 강도 결정부는
   상기 블록별 평균 계조(L)가 미리 설정된 임계값(Lth) 미만일 때 상기 수학식으로 해당 블록의 선명도 개선 강도(K)를 결정하고,
   상기 블록별 평균 계조가 상기 임계값 이상일 때 미리 설정된 최소값을 해당 블록의 선명도 개선 강도로 결정하는 투명 표시 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 영상 처리부는,
   상기 블록별 밝기가 감소할수록 상기 선명도 개선 강도를 증가시키고 상기 블록별 밝기가 증가할수록 상기 선명도 개선 강도를 감소시키는 투명 표시 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 영상 처리부는,
   상기 후면 배경의 밝기가 감소할수록 상기 선명도 개선 강도를 감소시키고 상기 후면 배경의 밝기가 증가할수록 상기 선명도 개선 강도를 증가시키는 투명 표시 장치.
6. 입력 영상을 로우 패스 필터링하여 블러 영상을 생성하는 단계와,
   상기 입력 영상으로부터 상기 블러 영상을 차감하여 에지 마스크 영상을 생성하는 단계와,
   상기 입력 영상을 복수의 픽셀 블록으로 분할하여 픽셀 블록 단위로 계산된 블록별 밝기 특성과, 센싱된 후면 배경의 밝기 특성에 따라 상기 픽셀 블록 단위로 블록별 선명도 개선 강도를 결정하는 단계와,
   상기 에지 마스크 영상에 상기 블록별 선명도 개선 강도를 적용하여, 선명도 개선 마스크 영상을 생성하는 단계와,
   상기 선명도 개선 마스크 영상과 상기 입력 영상을 합성하여 선명도가 보정된 영상을 투명 표시부에 표시하는 단계를 투명 표시 장치의 구동 방법.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 블록별 선명도 개선 강도를 결정하는 단계는
   상기 입력 영상에 대하여 상기 복수의 픽셀 블록 각각의 블록별 평균 계조를 계산하는 단계와,
   상기 센싱된 후면 배경의 밝기에 따라 선명도 개선 강도의 최대값 및 최소값을 결정하는 단계와,
   상기 블록별 평균 계조(L)가 미리 설정된 임계값(Lth) 미만일 때, 상기 블록별 평균 계조(L)와, 상기 선명도 개선 강도의 최대값 및 최소값(Kmax, Kmin)과, 아래 수학식의 함수를 이용하여 상기 블록별 선명도 개선 강도(K)를 결정하는 단계와,
   

   

   
   상기 블록별 평균 계조가 상기 임계값 이상일 때 미리 설정된 최소값을 해당 블록의 선명도 개선 강도로 결정하는 단계를 포함하는 투명 표시 장치의 구동 방법.

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