KR101255710B1

KR101255710B1 - 영상표시장치

Info

Publication number: KR101255710B1
Application number: KR1020100045250A
Authority: KR
Inventors: 공남용; 김성균; 이수웅
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2013-04-17
Also published as: CN102244798B; KR20110125734A; US20110279761A1; US9052519B2; CN102244798A

Abstract

본 발명에 따른 영상표시장치는 2D 영상 구현을 위한 2D 이미지와 3D 영상 구현을 위한 3D 이미지를 선택적으로 표시하는 표시패널;및 라인 바이 라인 형식으로 배치되며, 상기 표시패널로부터의 3D 이미지 중 좌안 이미지만을 투과시키는 제1 리타더와 상기 3D 이미지 중 우안 이미지만을 투과시키는 제2 리타더를 갖는 패턴드 리타더를 구비하고; 상기 표시패널에 배치된 화소들은 시분할을 통한 인터레이스 방식으로 수평라인 단위로 상기 3D 이미지와 블랙 이미지를 교대로 표시한다.

Description

영상표시장치{IMAGE DISPLAY DEVICE}

본 발명은 표시품위를 향상시킬 수 있는 영상표시장치에 관한 것이다.

다양한 영상 영상처리 기술의 발전을 토대로 최근, 2차원 영상(이하, "2D 영상") 뿐만 아니라 3차원 입체영상(이하, '3D 영상')까지 선택적으로 구현할 수 있는 영상표시장치가 개발되고 있다.

영상표시장치에서 3D 영상을 구현하는 방법으로는 양안시차방식(stereoscopic technique) 또는 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)이 알려져 있다.

양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하며, 안경방식과 무안경방식이 있고 두 방식 모두 실용화되고 있다. 안경방식은 편광 안경방식과 액정셔터 안경방식이 있다. 이 중 안경방식은 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상의 편광 방향을 바꿔서 표시하고, 편광 안경을 사용하여 입체 영상을 구현한다.

편광 안경방식은 도 1과 같이 표시패널(3) 위의 편광 안경(6)에 입사되는 빛의 편광특성을 절환하기 위한 패턴드 리타더(Patterned Retarder)(5)를 포함한다. 편광 안경방식은 표시패널(3)에 좌안 이미지(L)와 우안 이미지(R)를 교대로 표시하고 패턴드 리타더(5)를 통해 편광 안경(6)에 입사되는 편광특성을 절환한다. 이를 통해, 편광 안경방식은 좌안 이미지(L)와 우안 이미지(R)를 공간적으로 분할하여 3D 영상을 구현할 수 있다. 도 1에서 도면부호 '1'은 표시패널(3)에 빛을 조사하는 백라이트 유닛을, 도면부호 '2' 및 '4'는 선편광을 선택하기 위해 표시패널(3)의 상하부면에 부착되는 편광판을 각각 나타낸다.

이러한 편광 안경방식에서는 상/하 시야각 위치에서 발생되는 크로스토크(Crosstalk)로 인해 3D 영상의 시인성이 떨어지며, 이에 따라 통상의 편광 안경방식에서 양호한 화질의 3D 영상을 볼 수 있는 상/하 시야각은 매우 좁다. 크로스토크는 상/하 시야각 위치에서 좌안 이미지(L)가 좌안 패턴드 리타더 영역뿐만 아니라 우안 패턴드 리타더 영역도 통과하고 또한, 우안 이미지(R)가 우안 패턴드 리타더 영역뿐만 아니라 좌안 패턴드 리타더 영역도 통과하기 때문에 발생된다. 이에, 도 2와 같이 표시패널의 블랙 매트릭스(BM)와 대응되는 패턴드 리타더 영역에 블랙 스트라이프(BS)를 형성하여 상/하 시야각을 넓게 확보함으로써 3D 영상의 시인성을 높이도록 한 방안이 일본 공개특허공보 제2002-185983호를 통해 제안된 바 있다. 도 2에서, 일정 거리(D)에서 관찰시, 이론적으로 크로스토크가 발생하지 않는 시야각(α)은 표시패널의 블랙 매트릭스(BM) 사이즈, 패턴드 리타더의 블랙 스트라이프(BS) 사이즈, 및 표시패널과 패턴드 리타더 간 스페이서(S)에 의존하게 된다. 시야각(α)은 블랙 매트릭스(BM) 사이즈와 블랙 스트라이프(BS) 사이즈가 커질수록 또한, 표시패널과 패턴드 리타더 간 스페이서(S)가 작을수록 넓어진다.

그런데, 종래 기술에서, 3D 영상의 시인성을 높이기 위해 사용되는 패턴드 리타더의 블랙 스트라이프는 표시패널의 블랙 매트릭스와 상호 작용하여 모아레(Moire)를 발생시킴으로써, 2D 영상 구현시 2D 영상의 시인성을 크게 떨어뜨린다. 도 3은 블랙 스트라이프가 적용된 표시소자로부터 4m 떨어진 지점에서 47인치 크기의 표시소자 샘플을 관찰한 결과로서, 2D 영상 구현시 관찰 위치(A,B,C)에 따라 모아레가 각각 90mm, 150mm, 및 355mm로 시인됨을 보여준다. 둘째, 3D 영상의 시인성을 높이기 위해 사용되는 블랙 스트라이프는 2D 영상의 휘도를 크게 떨어뜨리는 사이드 이펙트(Side Effect)를 초래한다. 이는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 종래 기술에서는 블랙 스트라이프(BS) 패턴에 의해 표시패널의 픽셀(Pixel)이 일정부분 가리워져, 2D 영상 구현시 블랙 스트라이프(BS)가 형성되지 않은 도 4의 (a)의 경우에 비해 빛의 투과량이 대략 30% 정도 감소되기 때문이다.

또한, 종래 기술에서는 3D 영상 구현시 좌안 이미지와 우안 이미지가 공간 분할되어 표시되기 때문에, 좌안 또는 우안 이미지의 수직 해상도가 패널 고유의 수직 해상도에 비해 절반으로 줄어든다. 따라서, 해상도가 FHD(Full High Definition) 급인 패널을 통해서는 3D 영상이 FHD 해상도(1920×1080)로 구현되기 불가능하다. 이러한 수직 해상도 저하는 3D 영상의 선명도를 떨어뜨리는 요인이 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 2D 영상의 시인성과 휘도를 저하시키지 않으면서 3D 영상의 시인성을 개선할 수 있도록 한 영상표시장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 3D 영상 구현시 수직 해상도 저하 문제를 해결할 수 있도록 한 영상표시장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 영상표시장치는 2D 영상 구현을 위한 2D 이미지와 3D 영상 구현을 위한 3D 이미지를 선택적으로 표시하는 표시패널;및 라인 바이 라인 형식으로 배치되며, 상기 표시패널로부터의 3D 이미지 중 좌안 이미지만을 투과시키는 제1 리타더와 상기 3D 이미지 중 우안 이미지만을 투과시키는 제2 리타더를 갖는 패턴드 리타더를 구비하고; 상기 표시패널에 배치된 화소들은 시분할을 통한 인터레이스 방식으로 수평라인 단위로 상기 3D 이미지와 블랙 이미지를 교대로 표시한다.

기수 프레임과 우수 프레임을 포함한 프레임쌍을 통해 상기 3D 영상이 구현된다.

상기 제1 및 제2 리타더의 각 수직 피치는 화소 수직 피치의 2배로 설정된다.

상기 제1 리타더에 대응되는 수평라인의 화소들에는 상기 좌안 이미지와 상기 블랙 이미지가 표시되고, 상기 제2 리타더에 대응되는 수평라인의 화소들에는 상기 우안 이미지와 상기 블랙 이미지가 표시된다.

기수 프레임에서, 제4n-3(n은 양의 정수) 번째 수평라인의 화소들에는 상기 좌안 이미지가 표시되고, 제4n-2 번째 수평라인의 화소들에는 상기 블랙 이미지가 표시되며, 제4n-1 번째 수평라인의 화소들에는 상기 우안 이미지가 표시되고, 제4n 번째 수평라인의 화소들에는 상기 블랙 이미지가 표시되며; 우수 프레임에서, 상기 제4n-3 번째 수평라인의 화소들에는 상기 블랙 이미지가 표시되고, 상기 제4n-2 번째 수평라인의 화소들에는 상기 좌안 이미지가 표시되며, 상기 제4n-1 번째 수평라인의 화소들에는 상기 블랙 이미지가 표시되고, 상기 제4n 번째 수평라인의 화소들에는 상기 우안 이미지가 표시된다.

상기 제1 및 제2 리타더의 각 수직 피치는 화소 수직 피치와 실질적으로 동일하게 설정된다.

상기 좌안 이미지는 상기 기수 프레임에서 상기 블랙 이미지와 교대로 표시되고; 상기 우안 이미지는 상기 우수 프레임에서 상기 블랙 이미지와 교대로 표시된다.

상기 기수 프레임에서, 상기 제1 리타더에 대응되는 제2n-1 번째 수평라인의 화소들에는 상기 좌안 이미지가 표시되고, 상기 제2 리타더에 대응되는 제2n 번째 수평라인의 화소들에는 상기 블랙 이미지가 표시되며; 상기 우수 프레임에서, 상기 제1 리타더에 대응되는 상기 제2n-1 번째 수평라인의 화소들에는 상기 블랙 이미지가 표시되고, 상기 제2 리타더에 대응되는 상기 제2n 번째 수평라인의 화소들에는 상기 우안 이미지가 표시된다.

상기 표시패널은 그의 수직 해상도가 FHD(Full High Definition)급 해상도(1920×1080)의 2배가 되도록, UD(Ultra Definition)급 해상도(3840×2160) 또는, FHD+α급 해상도(1920×2160)로 구현된다.

본 발명에 따른 영상표시장치는 3D 영상 구현시에만 3D 이미지들 사이에 블랙 이미지를 표시함으로써 2D 영상의 시인성과 휘도를 저하시키지 않으면서 크로스토크를 효과적으로 제거하여 3D 영상의 시인성을 크게 개선할 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 영상표시장치는 UD 해상도 패널을 이용하여 3D 이미지를 시분할을 통한 인터레이스 방식으로 표시함으로써 3D 영상 구현시 수직 해상도를 FHD 해상도 급으로 확보할 수 있다.

도 1은 안경방식의 영상표시장치를 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 종래 영상표시장치에서 표시패널의 블랙 매트릭스에 대응되는 패턴드 리타더 영역에 블랙 스트라이프를 형성한 것을 보여주는 도면.
도 3은 종래 영상표시장치에서 블랙 스트라이프 패턴으로 인해 모아레가 발생되는 것을 보여주는 도면.
도 4는 종래 영상표시장치에서 블랙 스트라이프 패턴으로 인해 빛의 투과량이 줄어드는 것을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 영상표시장치를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 패턴드 리타더를 보여주는 도면.
도 7은 도 6에 대응하여 표시패널에 표시되는 이미지를 보여주는 도면.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 패턴드 리타더를 보여주는 도면.
도 9는 도 8에 대응하여 표시패널에 표시되는 이미지를 보여주는 도면.
도 10 및 도 11은 본 발명에 적용되는 패널의 해상도를 보여주는 도면들.
도 12는 도 11과 같은 패널에서 2D 이미지의 표시예를 보여주는 도면.
도 13은 3D 시야각에 따른 3D 영상의 크로스토크값을 나타내는 도면.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상의 상 편측 시야각을 종래 기술들과 비교한 도면.

이하, 도 5 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 영상표시장치를 보여준다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 영상표시장치는 표시소자(11), 콘트롤러(12), 구동회로(14), 패턴드 리타더(18/18'), 및 편광 안경(20)등을 구비한다. 표시소자(11)는 액정표시소자, 전계 방출 표시장치(Field Emission Display), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 및 무기 전계발광소자와 유기발광다이오드소자(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 포함한 전계발광소자(Electroluminescence Device, EL) 등의 평판 표시소자로 구현될 수 있다. 표시소자(11)를 액정표시소자로 구현하는 경우에, 영상표시장치는 표시패널(10) 하부에 배치되는 백라이트 유닛(17)과, 표시패널(10)과 패턴드 리타더(18/18') 사이에 배치되는 상부 편광필름(Polarizer)(16a)과, 표시패널(10)과 백라이트 유닛(17) 사이에 배치되는 하부 편광필름(16b)을 더 구비할 수 있다. 이하에서는 편의상 표시소자(11)가 액정표시소자로 구현되는 경우를 예로 하여 설명한다. 패턴드 리타더(18/18') 및 편광 안경(20)은 3D 구동소자로서 좌안 이미지와 우안 이미지를 공간적으로 분리하여 양안 시차를 구현한다.

표시패널(10)은 두 장의 유리기판들과, 이들 사이에 협지된 액정층을 갖는다. 하부 유리기판에는 TFT 어레이(Thin Film Transistor Array)가 형성된다. TFT 어레이는 R, G 및 B 데이터전압이 공급되는 다수의 데이터라인들, 데이터라인들과 교차되어 게이트펄스(또는 스캔펄스)가 공급되는 다수의 게이트라인들(또는 스캔라인들), 데이터라인들과 게이트라인들의 교차부마다 형성되는 다수의 TFT들(Thin Film Transistor), 액정셀들에 데이터전압을 충전시키기 위한 다수의 화소전극들, 및 화소전극에 접속되어 액정셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor) 등을 포함한다. 상부 유리기판에는 컬러필터 어레이(Color Filter Array)가 형성된다. 컬러필터 어레이는 블랙매트릭스, 컬러필터 등을 포함한다. 화소전극과 대향하여 전계를 형성하는 공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극과 함께 하부 유리기판에 형성된다. 상부 유리기판에는 상부 편광필름(16a)이 부착되고 하부 유리기판에는 하부 편광필름(16b)이 부착되며, 상부 및 하부 유리기판에는 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 유리기판들 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성될 수 있다.

표시패널(10)은 2D 모드(Mode_2D)에서 콘트롤러(12)의 제어하에 2D 영상을 표시하고, 3D 모드(Mode_3D)에서 콘트롤러(12)의 제어 하에 3D 영상을 표시한다. 3D 모드(Mode_3D) 하에서, 표시패널(10)에 배치된 화소들에는 수평라인 단위로 3D 데이터 포맷의 데이터전압과 블랙계조전압이 교대로 인가된다. 블랙계조전압은 수직으로 인접한 3D 이미지들 사이에 표시되어 3D 이미지들 간 표시 간격을 넓힌다. 그 결과, 3D 모드(Mode_3D)에서 상/하 시야각이 넓게 확보되어 3D 영상의 시인성이 개선되기 때문에, 본 발명은 종래와 같이 패턴드 리타더 상에 별도의 블랙 스트라이프 패턴을 형성할 필요가 없다. 2D 모드(Mode_2D) 하에서, 표시패널(10)의 모든 화소들에는 2D 데이터 포맷의 데이터전압이 인가된다. 패턴드 리타더 상에 별도의 블랙 스트라이프 패턴이 형성되지 않기 때문에 2D 모드(Mode_2D)에서 모아레가 발생되지 않는다. 그 결과, 본 발명은 2D 영상의 시인성을 개선할 수 있으며, 2D 영상 구현시 휘도 저하를 방지할 수 있다.

구동회로(14)는 표시패널(10)의 데이터라인들을 구동하기 위한 데이터 구동회로와, 표시패널(10)의 게이트라인들을 구동하기 위한 게이트 구동회로를 포함한다.

데이터 구동회로는 3D 모드(Mode_3D) 하에서 콘트롤러(12)의 제어하에 3D 데이터 포맷의 디지털 비디오 데이터를 래치하고, 이 래치된 데이터를 감마보상전압을 이용하여 3D 데이터 포맷의 데이터전압으로 변환함과 아울러, 콘트롤러(12)의 제어하에 디지털 블랙 데이터를 래치하고, 이 래치된 데이터를 감마보상전압을 이용하여 블랙계조전압으로 변환한다. 데이터 구동회로는 콘트롤러(12)의 제어 하에 이 3D 데이터 포맷의 데이터전압과 블랙계조전압을 표시패널(10)의 데이터라인들에 1 수평기간을 주기로 교대로 공급한다.

데이터 구동회로는 2D 모드(Mode_2D) 하에서 콘트롤러(12)의 제어하에 2D 데이터 포맷의 디지털 비디오 데이터를 래치하고, 이 래치된 데이터를 감마보상전압을 이용하여 2D 데이터 포맷의 RGB 데이터전압으로 변환한 후 표시패널(10)의 데이터라인들에 공급한다.

게이트 구동회로는 콘트롤러(12)의 제어하에 표시패널(10)의 게이트라인들에 순차적으로 스캔펄스를 공급하여 데이터전압이 인가되는 표시패널(10)의 수평 라인을 선택한다.

콘트롤러(12)는 유저 인터페이스를 통해 입력되는 모드선택신호나, 또는 입력 영상신호로부터 추출된 2D/3D 식별코드에 응답하여 2D 모드(Mode_2D) 또는 3D 모드(Mode_3D)로 구동회로(14)를 제어한다. 3D 모드(Mode_3D)에서, 콘트롤러(12)는 내부에서 생성된 디지털 블랙 데이터와, 외부로부터 입력된 3D 데이터 포맷의 RGB 디지털 비디오 데이터를 1 수평라인분씩 교대로 재배열하여 데이터 구동회로에 공급한다. 2D 모드(Mode_2D)에서, 콘트롤러(12)는 2D 데이터 포맷으로 외부로부터 입력된 RGB 디지털 비디오 데이터를 데이터 구동회로에 공급한다.

콘트롤러(12)는 수직동기신호, 수평동기신호, 도트클럭, 데이터 인에이블 등의 타이밍 신호들을 이용하여 구동회로(14)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 발생한다. 콘트롤러(12)는 60Hz의 프레임 주파수로 입력되는 입력 영상의 프레임들 사이에 보간 프레임을 삽입하고 타이밍 제어신호들을 체배하여 60×N(N은 2 이상의 양의 정수)Hz의 프레임 주파수로 구동회로(14)의 동작을 제어할 수 있다.

백라이트 유닛(17)은 다수의 광원들을 포함하여 표시패널(10)에 빛을 조사한다. 백라이트 유닛(17)은 직하형(Direct type)과 에지형(Edge type) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 직하형 백라이트 유닛(17)은 표시패널(10)의 아래에 다수의 광학시트들과 확산판이 적층되고 확산판 아래에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다. 에지형 백라이트 유닛(17)은 표시패널(10)의 아래에 다수의 광학시트들과 도광판이 적층되고 도광판의 측면에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다. 광원들은 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL) 또는 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp : EEFL)와 같은 선광원들로 구현될 수 있고, 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)와 같은 점광원들로 구현될 수 있다.

패턴드 리타더(18/18')는 유리기판, 투명 플라스틱 기판, 및 필름 중 어느 하나 를 베이스 기재로 하여 그 위에 패터닝 될 수 있다. 패턴드 리타더(18/18')가 형성된 베이스 기재는 접착제를 통해 상부 편광필름(16a)에 부착된다. 패턴드 리타더(18/18')는 위상 지연축이 서로 직교하며 라인 바이 라인 형식으로 배치되는 제1 리타더와 제2 리타더를 포함하여 3D 영상을 편광으로 분할한다. 제1 리타더는 패턴드 리타더(18/18')의 기수 라인에 형성되어 상부 편광필름(16a)을 통해 입사되는 빛 중에서 제1 편광(선평광 또는 원편광) 성분을 투과시킨다. 제2 리타더는 패턴드 리타더(18/18')의 우수 라인에 형성되어 상부 편광필름(16a)을 통해 입사되는 빛 중에서 제2 편광(선평광 또는 원편광) 성분을 투과시킨다. 일 예로 제1 리타더는 좌원편광(또는 우원편광)을 투과하는 편광필터로 구현될 수 있고, 제2 리타더는 우원편광(또는 좌원편광)을 투과하는 편광필터로 구현될 수 있다. 각 리타더의 수직 피치는 도 6과 같이 화소의 수직 피치의 2배로 설정되거나 또는, 도 8과 같이 화소의 수직 피치와 실질적으로 동일하게 설정될 수 있다.

편광 안경(20)은 그의 좌안 및 우안에서 광흡수축이 서로 다르게 구현된다. 예들 들면, 편광 안경(20)의 좌안은 패턴드 리타더(18/18')로부터 입사되는 좌원편광을 투과하고 그 이외의 다른 편광 성분의 빛을 차단하며, 편광 안경(20)의 우안은 패턴드 리타더(18/18')로부터 입사되는 우원편광을 투과하고 그 이외의 다른 편광 성분의 빛을 차단한다. 편광 안경(20)의 좌안은 좌원편광 필터를 포함하고, 편광 안경(20)의 우안은 우원편광 필터를 포함한다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 패턴드 리타더(18)를 보여준다. 그리고, 도 7은 도 6에 대응하여 표시패널(10)에 표시되는 이미지를 보여준다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 실시예에 따른 패턴드 리타더(18)는 표시패널(10)로부터 입사되는 좌안 이미지(L) 만을 투과시키는 제1 리타더(RT1)와, 표시패널(10)로부터 입사되는 우안 이미지(R) 만을 투과시키는 제2 리타더(RT2)를 포함한다. 제1 및 제2 리타더(RT1,RT2)의 각 수직 피치(P1)는 화소 수직 피치(PP)의 2배로 설정된다.

3D 영상 구현시, 표시패널(10)에 배치된 화소들은 수평라인 단위로 좌우안 이미지(L/R)와 블랙 이미지(B)를 교대로 표시한다. 즉, 제1 리타더(RT1)에 대응되는 수평라인의 화소들에는 좌안 이미지(L)와 블랙 이미지(B)가 표시되고, 제2 리타더(RT2)에 대응되는 수평라인의 화소들에는 우안 이미지(R)와 블랙 이미지(B)가 표시된다. 그 결과, 수직으로 이웃한 좌안 이미지(L)와 우안 이미지(R)는 블랙 이미지(B)를 사이에 두고 표시된다. 블랙 이미지(B)에 의해 좌안 이미지(L)와 우안 이미지(R) 사이의 표시 간격이 넓어지기 때문에, 3D 크로스토크는 크게 줄어든다.

3D 영상 구현시 수직 해상도 저하 문제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 이웃한 기수 프레임(Odd Frame)과 우수 프레임(Even Frame)을 포함한 프레임쌍을 통해 하나의 3D 영상을 구현한다. 이때, 표시패널(10)은 그의 수직 해상도가 FHD(Full High Definition)급 해상도(1920×1080)의 2배가 되도록, 도 10과 같은 UD(Ultra Definition)급 해상도(3840×2160)로 구현되거나 또는, 도 11과 같은 FHD+α급 해상도(1920×2160)로 구현될 수 있다. 그리고, 표시패널(10)은 프레임 기간을 주기로 제1 리타더(RT1)에 대응되는 좌안 이미지(L)와 블랙 이미지(B)의 표시 위치를 서로 바꿈과 아울러, 상기 프레임 기간을 주기로 제2 리타더(RT2)에 대응되는 우안 이미지(R)와 블랙 이미지(B)의 표시 위치를 서로 바꾼다. 다시 말해, 표시패널(10)은 기수 프레임(Odd Frame)에서 제4n-3(n은 양의 정수) 번째 수평라인(HL#1,HL#5,...)에 좌안 이미지(L)를 표시하고, 제4n-2 번째 수평라인(HL#2,HL#6,...)에 블랙 이미지(B)를 표시하며, 제4n-1 번째 수평라인(HL#3,HL#7,...)에 우안 이미지(R)를 표시하고, 제4n 번째 수평라인(HL#4,HL#8,...)에 블랙 이미지(B)를 표시한다. 표시패널(10)은 우수 프레임(Even Frame)에서 제4n-3 번째 수평라인(HL#1,HL#5,...)에 블랙 이미지(B)를 표시하고, 제4n-2 번째 수평라인(HL#2,HL#6,...)에 좌안 이미지(L)를 표시하며, 제4n-1 번째 수평라인(HL#3,HL#7,...)에 블랙 이미지(B)를 표시하고, 제4n 번째 수평라인(HL#4,HL#8,...)에 우안 이미지(R)를 표시한다. 이러한 인터레이스(Interlace) 표시 방식에 의해, 3D 영상 구현시 수직 해상도는 도 10 및 도 11에 있어 모두 FHD 해상도 급 즉, 1080으로 확보될 수 있게 된다.

한편, 2D 영상 구현시, 표시패널(10)의 모든 화소들에는 2D 이미지가 표시되며, 패턴드 리타더(18)는 상부 편광필름(16a)을 통해 입사되는 빛을 편광으로 분할함이 없이 그대로 투과시킨다. 표시패널(10)이 도 10과 같이 구현되는 경우, 2D 영상의 해상도는 3840×2160이 된다. 다만, 표시패널(10)이 도 11과 같이 구현되는 경우에 있어, 2D 영상의 해상도가 FHD 해상도 급 즉, 1920×1080이 되도록, 도 12와 같이 수직으로 이웃한 화소쌍들마다 각각 동일한 2D 이미지(D1)가 표시될 수 있다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 패턴드 리타더(18')를 보여준다. 그리고, 도 9는 도 8에 대응하여 표시패널(10)에 표시되는 이미지를 보여준다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 제2 실시예에 따른 패턴드 리타더(18')는 표시패널(10)로부터 입사되는 좌안 이미지(L) 만을 투과시키는 제1 리타더(RT1)와, 표시패널(10)로부터 입사되는 우안 이미지(R) 만을 투과시키는 제2 리타더(RT2)를 포함한다. 제1 및 제2 리타더(RT1,RT2)의 각 수직 피치(P2)는 화소 수직 피치(PP)와 실질적으로 동일하게 설정된다.

3D 영상 구현시 3D 크로스토크를 줄이고 수직 해상도 저하 문제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 이웃한 기수 프레임(Odd Frame)과 우수 프레임(Even Frame)을 포함한 프레임쌍을 통해 하나의 3D 영상을 구현한다. 표시패널(10)은 그의 수직 해상도가 FHD(Full High Definition)급 해상도(1920×1080)의 2배가 되도록, 도 10과 같은 UD(Ultra Definition)급 해상도(3840×2160)로 구현되거나 또는, 도 11과 같은 FHD+α급 해상도(1920×2160)로 구현될 수 있다.

3D 영상 구현시, 표시패널(10)에 배치된 화소들은 수평라인 단위로 좌안 이미지(L)(또는, 우안 이미지(R))와 블랙 이미지(B)를 교대로 표시하되, 좌안 이미지(L)는 기수 프레임(Odd Frame)에서만, 우안 이미지(R)는 우수 프레임(Even Frame)에서만 표시한다. 즉, 표시패널(10)은 기수 프레임(Odd Frame)에서 제1 리타더(RT1)에 대응되는 제2n-1 번째 수평라인(HL#1,HL#3,HL#5,...)에 좌안 이미지(L)를 표시하고, 제2 리타더(RT2)에 대응되는 제2n 번째 수평라인(HL#2,HL#4,HL#6,...)에 블랙 이미지(B)를 표시한다. 표시패널(10)은 우수 프레임(Even Frame)에서 제1 리타더(RT1)에 대응되는 제2n-1 번째 수평라인(HL#1,HL#3,HL#5,...)에 블랙 이미지(B)를 표시하고, 제2 리타더(RT2)에 대응되는 제2n 번째 수평라인(HL#2,HL#4,HL#6,...)에 우안 이미지(R)를 표시한다. 블랙 이미지(B)에 의해 수직으로 인접한 좌안 이미지들(또는 우안 이미지들) 사이의 표시 간격이 넓어지기 때문에, 3D 크로스토크는 크게 줄어든다. 또한, 상기 인터레이스(Interlace) 표시 방식에 의해, 3D 영상 구현시 수직 해상도는 도 10 및 도 11에 있어 모두 FHD 해상도 급 즉, 1080으로 확보될 수 있게 된다.

도 13은 3D 시야각에 따른 3D 영상의 크로스토크값을 나타내는 그래프이다. 도 13에서, 횡축은 3D 영상의 상(+)/하(-) 시야각[deg]을, 종축은 3D 크로스토크 값[%]을 각각 나타낸다.

패턴드 리타더를 포함하여 3D 영상을 표시하는 영상표시장치의 구조에서는, 이미 언급한 바와 같이 좌안 이미지는 좌안 리타더만 통과하고 우안 이미지는 우안 리타더만 통과하여야만 양호한 화질의 3D 영상이 구현될 수 있다. 그러나, 정면이 아닌 상/하 시야각 위치에서 관찰시 좌안 이미지가 좌안 리타더뿐만 아니라 우안 리타더도 통과하고 또한, 우안 이미지가 우안 리타더뿐만 아니라 좌안 리타더도 통과할 수 있으므로, 3D 크로스토크(C/T)가 발생하게 된다. 3D 크로스토크(C/T)는 아래의 수학식 1로 표현될 수 있다.

여기서 'L_BlackR_White'은 좌안 픽셀에 블랙, 우안 픽셀에 화이트를 표시하는 패턴에서의 휘도 값이고, 'L_WhiteR_Black'은 좌안 픽셀에 화이트, 우안 픽셀에 블랙을 표시하는 패턴에서의 휘도 값이다. 'Black'은 전체 픽셀에 블랙을 표시한 후 측정한 휘도 값이다. 통상, 수학식 1을 통해 계산된 3D 크로스토크(C/T)의 값이 7% 이하일 때의 시야각을 양호한 화질의 3D 영상을 얻을 수 있는 3D 시야각으로 정의한다. 그 결과, 7%의 3D 크로스토크(C/T) 값은 양호한 3D 영상을 얻기 위한 3D 시야각을 판단하는 데 있어 임계치가 되게 된다. 다만, 이 임계치(7%)는 영상표시장치의 모델 등에 따라 가변될 수 있다.

도 13의 그래프를 통해 알 수 있듯이, 3D 크로스토크 값[%]이 미리 정해진 임계치(Critical Value)(예컨대, 7%) 이하의 시야각 범위(VA1)에서는 사용자가 양호한 화질의 3D 영상을 볼 수 있는 데 반해, 3D 크로스토크 값[%]이 미리 정해진 임계치(7%)를 초과하는 시야각 범위(VA2)에서는 좌우안 이미지의 중첩으로 인해 사용자가 양호한 화질의 3D 영상을 볼 수 없게 된다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상의 상 편측 시야각을 종래 기술들과 비교한 그래프이다. 도 14에서, 횡축은 3D 영상의 상(上) 편측 시야각(°)을, 종축은 3D 영상의 크로스토크 비율(%)을 각각 나타낸다.

도 14를 참조하면, 그래프 'A'는 블랙 매트릭스에 의해 좌안 이미지와 우안 이미지가 80㎛의 표시 간격을 갖고 패턴드 리타더에 블랙 스트라이프를 형성하지 않은 종래 기술 1의 상(上) 편측 시야각을 나타내는 것으로, 이에 따르면 3D 크로스토크의 임계치(예컨대, 7%)를 만족하는 상(上) 편측 시야각 범위가 0°~ 4°정도로 매우 좁다. 그래프 'C'는 블랙 매트릭스에 의해 좌안 이미지와 우안 이미지가 80㎛의 표시 간격을 갖고 패턴드 리타더에 210㎛ 폭을 갖는 블랙 스트라이프 패턴을 형성한 종래 기술 2의 상(上) 편측 시야각을 나타내는 것으로, 이에 따르면 3D 크로스토크의 임계치(예컨대, 7%)를 만족하는 상(上) 편측 시야각 범위가 0°~ 10°정도로 상대적으로 넓어진다. 그러나, 이 종래 기술 2는 위에서 언급했듯이 시야각 확보를 위한 별도의 블랙 스트라이프 패턴으로 인해 2D 영상의 시인성 및 휘도가 크게 저하된다.

반면, 본 발명은 3D 영상 구현시 별도의 블랙 스트라이프 패턴 없이도 좌안 이미지와 우안 이미지의 표시 간격을 크게 확보할 수 있어, 2D 영상의 시인성과 휘도를 저하시키지 않으면서도 도 14의 그래프 'B'와 같이 3D 크로스토크의 임계치(예컨대, 7%)를 만족하는 상(上) 편측 시야각 범위를 0°~ 7°정도까지 넓힐 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 영상표시장치는 3D 영상 구현시에만 3D 이미지들 사이에 블랙 이미지를 표시함으로써 2D 영상의 시인성과 휘도를 저하시키지 않으면서 크로스토크를 효과적으로 제거하여 3D 영상의 시인성을 크게 개선할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

10 : 표시패널 11 : 표시소자
12 : 콘트롤러 14 : 구동회로
16a,16b : 편광필름 17 : 백라이트 유닛
18,18' : 패턴드 리타더 20 : 편광 안경

Claims

2D 영상 구현을 위한 2D 이미지와 3D 영상 구현을 위한 3D 이미지를 선택적으로 표시하는 표시패널;및
라인 바이 라인 형식으로 배치되며, 상기 표시패널로부터의 3D 이미지 중 좌안 이미지만을 투과시키는 제1 리타더와 상기 3D 이미지 중 우안 이미지만을 투과시키는 제2 리타더를 갖는 패턴드 리타더를 구비하고;
상기 표시패널에 배치된 화소들은 시분할을 통한 인터레이스 방식으로 수평라인 단위로 상기 3D 이미지와 블랙 이미지를 교대로 표시하고;
기수 프레임에서, 제4n-3(n은 양의 정수) 번째 수평라인의 화소들에는 상기 좌안 이미지가 표시되고, 제4n-2 번째 수평라인의 화소들에는 상기 블랙 이미지가 표시되며, 제4n-1 번째 수평라인의 화소들에는 상기 우안 이미지가 표시되고, 제4n 번째 수평라인의 화소들에는 상기 블랙 이미지가 표시되며;
우수 프레임에서, 상기 제4n-3 번째 수평라인의 화소들에는 상기 블랙 이미지가 표시되고, 상기 제4n-2 번째 수평라인의 화소들에는 상기 좌안 이미지가 표시되며, 상기 제4n-1 번째 수평라인의 화소들에는 상기 블랙 이미지가 표시되고, 상기 제4n 번째 수평라인의 화소들에는 상기 우안 이미지가 표시되는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 기수 프레임과 상기 우수 프레임을 포함한 프레임쌍을 통해 상기 3D 영상이 구현되는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 리타더의 각 수직 피치는 화소 수직 피치의 2배로 설정되는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 리타더에 대응되는 수평라인의 화소들에는 상기 좌안 이미지와 상기 블랙 이미지가 표시되고, 상기 제2 리타더에 대응되는 수평라인의 화소들에는 상기 우안 이미지와 상기 블랙 이미지가 표시되는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
삭제
2D 영상 구현을 위한 2D 이미지와 3D 영상 구현을 위한 3D 이미지를 선택적으로 표시하는 표시패널;및
라인 바이 라인 형식으로 배치되며, 상기 표시패널로부터의 3D 이미지 중 좌안 이미지만을 투과시키는 제1 리타더와 상기 3D 이미지 중 우안 이미지만을 투과시키는 제2 리타더를 갖는 패턴드 리타더를 구비하고;
상기 표시패널에 배치된 화소들은 시분할을 통한 인터레이스 방식으로 수평라인 단위로 상기 3D 이미지와 블랙 이미지를 교대로 표시하고;
기수 프레임에서, 상기 제1 리타더에 대응되는 제2n-1 번째 수평라인의 화소들에는 상기 좌안 이미지가 표시되고, 상기 제2 리타더에 대응되는 제2n 번째 수평라인의 화소들에는 상기 블랙 이미지가 표시되며;
우수 프레임에서, 상기 제1 리타더에 대응되는 상기 제2n-1 번째 수평라인의 화소들에는 상기 블랙 이미지가 표시되고, 상기 제2 리타더에 대응되는 상기 제2n 번째 수평라인의 화소들에는 상기 우안 이미지가 표시되는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 좌안 이미지는 상기 기수 프레임에서 상기 블랙 이미지와 교대로 표시되고;
상기 우안 이미지는 상기 우수 프레임에서 상기 블랙 이미지와 교대로 표시되는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
삭제
제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 표시패널은 그의 수직 해상도가 FHD(Full High Definition)급 해상도(1920×1080)의 2배가 되도록, UD(Ultra Definition)급 해상도(3840×2160)로 구현되는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 표시패널은 그의 수직 해상도가 FHD(Full High Definition)급 해상도(1920×1080)의 2배가 되도록, FHD+α급 해상도(1920×2160)로 구현되는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 리타더의 각 수직 피치는 화소 수직 피치와 실질적으로 동일하게 설정되는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.