KR101255713B1 - 입체영상 표시장치와 그 구동방법 - Google Patents

입체영상 표시장치와 그 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2D 및 3D 모드에서 백라이트 유닛의 광원들의 점등을 다르게 제어하는 입체영상 표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다. 본 발명의 입체영상 표시장치는 2D 모드에서 2D 영상 데이터가 어드레싱되고, 3D 모드에서 기수 프레임 기간에는 좌안 영상 데이터가 어드레싱되며 우수 프레임 기간에는 우안 영상 데이터가 어드레싱되는 표시패널; 상기 표시패널에 빛을 조사하는 광원들을 포함하고, 제1 내지 제n 블록으로 분할된 백라이트 유닛; 상기 2D 모드에서 상기 제1 내지 제n 블록의 광원들을 소정의 시간마다 순차적으로 점등 및 소등시키도록 백라이트 구동전류를 상기 제1 내지 제n 블록의 광원들에 공급하고, 상기 3D 모드에서 상기 기수 및 우수 프레임의 기간의 버티컬 블랭크 기간 동안에 상기 제1 내지 제n 블록의 광원들을 동시에 점등시키도록 상기 제1 내지 제n 블록의 광원들에 백라이트 구동전류를 공급하는 백라이트 구동부; 및 상기 기수 프레임 기간의 버티컬 블랭크 기간에는 좌안 셔터만이 개방되고, 상기 우수 프레임 기간의 버티컬 블랭크 기간에는 우안 셔터만이 개방되는 셔터안경을 포함한다.

Description

입체영상 표시장치와 그 구동방법{STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 2D 및 3D 모드에서 백라이트 유닛의 광원들의 점등을 다르게 제어하는 입체영상 표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다.
입체영상 표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique)과 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)으로 나뉘어진다. 양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하며, 안경방식과 무안경방식이 있고 두 방식 모두 실용화되고 있다. 안경방식은 좌우 시차 영상의 편광을 바꿔서 표시하고 편광안경을 사용하여 입체영상을 구현하는 패턴 리타더(pattern retarder) 방식과 좌우 시차 영상을 시분할방식으로 표시하고 액정셔터안경을 사용하여 입체영상을 구현하는 셔터안경(shutter glass) 방식이 있다. 무안경방식은 일반적으로 패럴렉스 배리어, 렌티큘러 렌즈 등의 광학판을 사용하여 좌우시차 영상의 광축을 분리하여 입체영상을 구현한다.
도 1은 셔터안경 방식의 입체영상 표시장치에서 좌우 영상의 시분할 동작을 보여주는 도면이다. 셔터안경 방식의 입체영상 표시장치는 좌안 영상(RGBL)과 우안 영상(RGBR)을 표시패널(DIS)에 시분할로 표시한다. 사용자가 착용하는 안경은 좌안 영상(RGBL)의 빛을 투과시키는 좌안 셔터(STL)와, 우안 영상(RGBR)의 빛을 투과시키는 우안 셔터(STR)를 포함한다. 셔터안경은 좌안 영상이 표시되는 기간에 동기하여 좌안 셔터(STL)를 개방하고, 우안 영상이 표시되는 기간에 동기하여 우안 셔터(STR)를 개방한다. 따라서, 사용자는 기수 프레임 동안 좌안 영상(RGBL)만을 보게 되고, 우수 프레임 기간 동안 우안 영상(RGBR)만을 보게 되므로, 양안 시차로 입체감을 느낄 수 있다.
셔터안경 방식의 입체영상 표시장치는 2D 모드에서 60Hz의 프레임 주파수로 구동되고, 3D 모드에서 120Hz의 프레임 주파수로 구동된다. 2D 및 3D 모드에서 1 프레임 기간은 데이터 어드레싱(Data Addressing) 기간(DA)과 버티컬 블랭크(Vertical Blank) 기간(VB)으로 분할된다. 도 2와 같이 데이터 어드레싱 기간(DA)은 수직동기신호(Vsync)가 하이(H) 로직인 기간이며, 버티컬 블랭크 기간(VB)은 수직동기신호(Vsync)가 로우(L) 로직인 기간이다. 3D 모드에서 버티컬 블랭크 기간(VB)은 좌우 영상이 겹쳐보이는 3D 크로스토크(Crosstalk)를 줄이고, 소비전력을 절감하기 위해 2D 모드에서보다 더 길게 설정되고, 3D 모드에서 백라이트 유닛의 광원들은 버티컬 블랭크 기간(VB)에만 점등되도록 설정된다. 하지만, 도 2와 같이 2D 모드에서 버티컬 블랭크 기간(VB)은 짧게 설정되고, 백라이트 유닛의 광원들은 소정의 주기를 갖는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호(PWM)에 따라 데이터 어드레싱 기간(DA)과 버티컬 블랭크 기간(VB)에 점소등을 반복하도록 설정된다. 백라이트 유닛의 광원들은 PWM 신호(PWM)의 하이(H) 로직 기간에 점등되고, 로우(L) 로직 기간에 소등된다. 이 경우, 백라이트 유닛의 광원들은 데이터 어드레싱 기간(DA)에도 점소등을 반복하기 때문에, 도 2와 같이 표시패널(DIS)의 데이터 어드레싱 기간(DA) 중 일부 기간에 백라이트 유닛의 광원들이 소등된다.
한편, 표시패널(DIS)이 액정표시소자, 유기발광다이오드 소자로 구현되는 경우, 표시패널(DIS)은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 'TFT'라 칭함)의 스위칭에 의해 영상을 표시한다. 하지만, TFT의 차징(Charging) 특성은 광의 세기에 민감하게 반응한다. TFT는 광의 세기가 강할수록 차징 특성이 높아진다. 따라서, 데이터 어드레싱 기간(DA)에 백라이트 유닛의 광원들이 점등되는 기간과 소등되는 기간에 TFT의 차징 특성이 달라지는 문제가 발생한다. 결국, 백라이트 유닛의 광원들이 점등되는 기간과 소등되는 기간 동안 TFT 차징 특성의 변화로 인해, 표시패널(DIS)에는 도 2와 같이 웨이비 노이즈(Wavy Noise)가 발생하는 문제가 발생한다.
본 발명은 3D 모드에서 3D 크로스토크를 줄이고 소비전력을 절감하는 동시에, 2D 모드에서 웨이비 노이즈를 개선할 수 있는 입체영상 표시장치와 그 구동방법을 제공한다.
본 발명의 입체영상 표시장치는 2D 모드에서 2D 영상 데이터가 어드레싱되고, 3D 모드에서 기수 프레임 기간에는 좌안 영상 데이터가 어드레싱되며 우수 프레임 기간에는 우안 영상 데이터가 어드레싱되는 표시패널; 상기 표시패널에 빛을 조사하는 광원들을 포함하고, 제1 내지 제n 블록으로 분할된 백라이트 유닛; 상기 2D 모드에서 상기 제1 내지 제n 블록의 광원들을 소정의 시간마다 순차적으로 점등 및 소등시키도록 백라이트 구동전류를 상기 제1 내지 제n 블록의 광원들에 공급하고, 상기 3D 모드에서 상기 기수 및 우수 프레임의 기간의 버티컬 블랭크 기간 동안에 상기 제1 내지 제n 블록의 광원들을 동시에 점등시키도록 상기 제1 내지 제n 블록의 광원들에 백라이트 구동전류를 공급하는 백라이트 구동부; 및 상기 기수 프레임 기간의 버티컬 블랭크 기간에는 좌안 셔터만이 개방되고, 상기 우수 프레임 기간의 버티컬 블랭크 기간에는 우안 셔터만이 개방되는 셔터안경을 포함한다.
본 발명의 입체영상 표시장치의 구동방법은 2D 모드에서 2D 영상 데이터가 어드레싱되고, 3D 모드에서 기수 프레임 기간에는 좌안 영상 데이터가 어드레싱되며 우수 프레임 기간에는 우안 영상 데이터가 어드레싱되는 표시패널; 및 상기 표시패널에 빛을 조사하는 광원들을 포함하고 제1 내지 제n 블록으로 분할된 백라이트 유닛을 포함하는 입체영상 표시장치에 있어서, 상기 2D 모드에서 상기 제1 내지 제n 블록의 광원들을 소정의 시간마다 순차적으로 점등 및 소등시키도록 백라이트 구동전류를 상기 제1 내지 제n 블록의 광원들에 공급하고, 상기 3D 모드에서 상기 기수 및 우수 프레임의 기간의 버티컬 블랭크 기간 동안에 상기 제1 내지 제n 블록의 광원들을 동시에 점등시키도록 상기 제1 내지 제n 블록의 광원들에 백라이트 구동전류를 공급하는 단계; 및 상기 기수 프레임 기간의 버티컬 블랭크 기간에는 좌안 셔터만이 개방되고, 상기 우수 프레임 기간의 버티컬 블랭크 기간에는 우안 셔터만이 개방되도록 셔터안경을 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명은 백라이트 유닛을 제1 내지 제n 블록으로 분할하고, 2D 모드에서 제1 내지 제n 블록의 광원들을 순차적으로 점등시킨다. 또한, 본 발명은 3D 모드에서 제1 내지 제n 블록의 광원들을 버티컬 블랭크 기간 동안 동시에 점등시킨다. 그 결과, 본 발명은 3D 모드에서 3D 크로스토크를 줄이고 소비전력을 절감하는 동시에, 2D 모드에서 웨이비 노이즈를 개선할 수 있다. 이로 인해, 본 발명은 2D 및 3D 모드에서 영상의 품질을 높일 수 있다.
도 1은 셔터안경 방식의 입체영상 표시장치에서 좌우 영상의 시분할 동작을 보여주는 도면이다.
도 2는 2D 모드에서 표시패널의 데이터 어드레싱과 백라이트 유닛의 광원들의 점등과 소등을 간략히 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3의 표시패널과 백라이트 유닛의 블록들을 보여주는 일 예시 도면이다.
도 5는 도 3의 백라이트 구동부를 상세히 보여주는 블록도이다.
도 6은 PWM, FPWM, 3D 모드에서 백라이트 구동부의 출력전압, 및 2D 모드에서 백라이트 구동부의 출력전압을 보여주는 파형도의 일 예이다.
도 7은 2D 모드에서 표시패널의 데이터 어드레싱과 백라이트 유닛의 블록별 점소등을 보여주는 도면이다.
도 8은 3D 모드에서 표시패널의 데이터 어드레싱과 백라이트 유닛의 블록별 점소등과 셔터안경의 온오프를 보여주는 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것일 수 있는 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다. 도 4는 도 3의 표시패널과 백라이트 유닛의 블록들을 보여주는 일 예시 도면이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 입체영상 표시장치는 표시패널(10), 백라이트 유닛(30), 셔터안경(50), 게이트 구동부(110), 데이터 구동부(120), 및 타이밍 컨트롤러(140) 등을 구비한다. 본 발명의 입체영상 표시장치는 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 유기발광다이오드 소자(Organic Light Emitting Diode, OLED) 등의 평판 표시소자로 구현될 수 있다. 본 발명은 아래의 실시예에서 액정표시소자를 중심으로 예시하였지만, 액정표시소자에 한정되지 않는 것에 주의하여야 한다.
표시패널(10)은 타이밍 컨트롤러(140)의 제어 하에 영상을 표시한다. 표시패널(10)은 두 장의 기판 사이에 액정층이 형성된다. 표시패널(10)의 하부기판상에는 데이터 라인들과 게이트 라인들(또는 스캔 라인들)이 상호 교차되도록 형성되고, 데이터 라인들과 게이트 라인들에 의해 정의된 셀영역들에 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 'TFT'라 칭함) 어레이가 형성된다. 표시패널(10)의 픽셀들 각각은 박막 트랜지스터에 접속되어 화소전극과 공통전극 사이의 전계에 의해 구동된다.
표시패널(10)의 상부기판상에는 블랙매트릭스, 컬러필터, 공통전극 등을 포함하는 컬러필터 어레이가 형성된다. 표시패널(10)의 상부기판에는 상부 편광판이 부착되고, 하부기판에는 하부 편광판이 부착된다. 상부 편광판의 광투과축과 하부 편광판의 광투과축은 직교되도록 형성될 수 있다. 또한, 상부기판과 하부기판에는 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시패널(10)의 상부기판과 하부기판 사이에는 액정셀의 셀갭(cell gap)을 유지하기 위한 스페이서가 형성된다. 공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부기판상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극과 함께 하부기판상에 형성된다. 표시패널(10)의 액정모드는 전술한 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드뿐 아니라 어떠한 액정모드로도 구현될 수 있다.
표시패널(10)은 대표적으로 백라이트 유닛(30)으로부터의 빛을 변조하는 투과형 액정표시패널이 선택될 수 있다. 백라이트 유닛(30)은 백라이트 유닛 구동부(130)로부터 공급되는 구동전류에 따라 점등하는 광원, 도광판(또는 확산판), 다수의 광학시트 등을 포함한다. 백라이트 유닛(30)은 직하형(direct type) 또는 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다. 백라이트 유닛(30)의 광원들은 HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp), LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diode) 중 어느 하나의 광원 또는 두 종류 이상의 광원들을 포함할 수 있다.
백라이트 유닛(30)은 제1 내지 제n(n은 2 이상의 자연수) 블록으로 분할될 수 있다. 도 4에서, 제1 내지 제n 블록 각각은 표시패널(10)의 열 방향을 따라 분할된 것을 중심으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않음에 주의하여야 한다. 도 4에서는 제1 내지 제n 블록이 균등되게 분할되었지만, 이에 한정되지 않음에 주의하여야 한다. 또한, 이하에서 백라이트 유닛이 제1 내지 제5 블록(BL1~BL5)으로 분할된 것을 중심으로 설명하였지만, 이는 하나의 실시예일 뿐이므로 이에 한정되지 않음에 주의하여야 한다.
백라이트 유닛 구동부(130)는 백라이트 유닛(30)의 제1 내지 제n 블록의 광원들을 점등시키기 위한 백라이트 구동전류를 발생한다. 백라이트 유닛 구동부(130)는 호스트 시스템(150)으로부터 입력되는 모드 신호(MODE)에 따라 2D 및 3D 모드에서 광원들에 백라이트 구동전류를 다르게 공급한다. 백라이트 유닛 구동부(130)는 2D 모드에서 제1 내지 제n 블록의 광원들이 소정의 시간마다 순차적으로 점등 및 소등되도록 제1 내지 제n 블록의 광원들에 백라이트 구동전류를 공급한다. 백라이트 유닛 구동부(130)는 3D 모드에서 기수 및 우수 프레임 기간의 버티컬 블랭크 기간 동안에 제1 내지 제n 블록의 광원들이 동시에 점등되도록 제1 내지 제n 블록의 광원들에 백라이트 구동전류를 공급한다. 백라이트 유닛 구동부(130)에 대한 자세한 설명은 도 4를 결부하여 후술한다.
셔터안경(50)은 전기적으로 개별 제어되는 좌안 셔터(STL)와 우안 셔터(STR)를 구비한다. 좌안 셔터(STL)와 우안 셔터(STR) 각각은 제1 투명기판, 제1 투명기판 상에 형성된 제1 투명전극, 제2 투명기판, 제2 투명기판 상에 형성된 제2 투명전극, 제1 및 제2 투명기판 상에 협지된 액정층을 포함한다. 제1 투명전극에는 기준전압이 공급되고 제2 투명전극에는 ON/OFF 전압이 공급된다. 좌안 셔터(STL)와 우안 셔터(STR) 각각은 셔터안경 제어신호(Cst)에 응답하여 제2 투명전극에 ON 전압이 공급될 때 표시패널(10)로부터의 빛을 투과시키는 반면, 제2 투명전극에 OFF 전압이 공급될 때 표시패널(10)로부터의 빛을 차단한다.
데이터 구동부(120)는 다수의 소스 드라이브 IC들을 포함한다. 소스 드라이브 IC들은 타이밍 컨트롤러(140)로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)를 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 정극성/부극성 아날로그 데이터전압들을 발생한다. 소스 드라이브 IC들로부터 출력되는 정극성/부극성 아날로그 데이터전압들은 표시패널(10)의 데이터 라인(D)들에 공급된다.
게이트 구동부(110)는 타이밍 컨트롤러(140)의 제어 하에 데이터전압에 동기되는 게이트 펄스를 표시패널(10)의 게이트 라인(G)들에 순차적으로 공급한다. 게이트 구동부(110)는 쉬프트 레지스터, 쉬프트 레지스터의 출력신호를 액정셀의 TFT 구동에 적합한 스윙폭으로 변환하기 위한 레벨 쉬프터, 및 출력 버퍼 등을 각각 포함하는 다수의 게이트 드라이브 집적회로들로 구성될 수 있다. 또는, 게이트 구동부(110)는 GIP(Gate Drive IC in Panel) 방식으로 표시패널(10)의 하부 기판상에 직접 형성될 수도 있다. GIP 방식의 경우, 레벨 쉬프터는 PCB(Printed Circuit Board)상에 실장되고, 쉬프트 레지스터는 표시패널(10)의 하부 기판상에 형성될 수 있다.
타이밍 컨트롤러(140)는 호스트 시스템(150)으로부터 출력된 영상 데이터(RGB)와 수직동기신호(Vsync), 수평동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 클럭 신호(CLK) 등의 타이밍 신호들에 기초하여 게이트 구동부 제어신호를 게이트 구동부(110)로 출력하고, 데이터 구동부 제어신호를 데이터 구동부(120)로 출력하며, 셔터안경 제어신호(Cst)를 셔터안경(50)으로 출력한다.
게이트 구동부 제어신호는 게이트 스타트 펄스(GSP), 게이트 쉬프트 클럭(GSC), 및 게이트 출력 인에이블 신호(GOE) 등을 포함한다. 게이트 스타트 펄스(GSP)는 첫 번째 게이트 펄스의 타이밍을 제어한다. 게이트 쉬프트 클럭(GSC)은 게이트 스타트 펄스(GSP)를 쉬프트시키기 위한 클럭신호이다. 게이트 출력 인에이블신호(GOE)는 게이트 구동부(110)의 출력 타이밍을 제어한다.
데이터 구동부 제어신호는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse, SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE), 극성제어신호(POL) 등을 포함한다. 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동부(120)의 데이터 샘플링 시작 시점을 제어한다. 소스 샘플링 클럭은 라이징 또는 폴링 에지에 기준하여 데이터 구동부(120)의 샘플링 동작을 제어하는 클럭신호이다. 데이터 구동부(120)에 입력될 디지털 비디오 데이터가 mini LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스 규격으로 전송된다면, 소스 스타트 펄스(SSP)와 소스 샘플링 클럭(SSC)은 생략될 수 있다. 극성제어신호(POL)는 데이터 구동부(120)로부터 출력되는 데이터전압의 극성을 L(L은 자연수) 수평기간 주기로 반전시킨다. 소스 출력 인에이블신호(SOE)는 데이터 구동부(120)의 출력 타이밍을 제어한다.
타이밍 컨트롤러(140)는 2D 모드에서 입력 프레임 주파수 그대로 게이트 구동부 제어신호와 데이터 구동부 제어신호를 발생한다. 타이밍 컨트롤러(140)는 2D 모드에서 셔터안경 제어신호(Cst)를 발생하지 않는다. 입력 프레임 주파수는 PAL(Phase Alternate Line) 방식에서 50Hz 이고, NTSC(National Television Standards Committee) 방식에서 60Hz 이다. 타이밍 컨트롤러(140)는 3D 모드에서 입력 프레임 주파수보다 P(P는 2 이상의 자연수) 배, 바람직하게는 2 배로 체배된 게이트 구동부 제어신호와 데이터 구동부 제어신호와 셔터안경 제어신호(Cst)를 발생한다. 따라서, 타이밍 컨트롤러(140)는 입력 프레임 주파수를 2배로 체배할 때, NTSC 방식에서 120Hz의 프레임 주파수로 게이트 구동부 제어신호, 데이터 구동부 제어신호, 및 셔터안경 제어신호(Cst)를 발생한다. 따라서, 3D 모드에서 게이트 구동부(110)와 데이터 구동부(120)는 120Hz의 프레임 주파수로 구동된다.
호스트 시스템(150)은 스케일러(scaler)가 내장된 시스템 온 칩(System on Chip, 이하 "SoC"라 함)을 포함하여 외부 비디오 소스 기기로부터 입력된 영상 데이터들을 표시패널(10)에 표시하기에 적합한 해상도의 데이터 포맷으로 변환할 수 있다. 호스트 시스템(150)은 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스, TMDS(Transition Minimized Differential Signaling) 인터페이스 등의 인터페이스를 통해 영상 데이터(RGB)를 타이밍 컨트롤러(140)에 공급한다.
도 5는 도 3의 백라이트 구동부를 상세히 보여주는 블록도이다. 도 5를 참조하면, 백라이트 구동부(130)는 내부 PWM 생성부(131), 백라이트 컨트롤러(132), 및 전류 공급원(133)을 포함한다.
내부 PWM 생성부(131)는 오실레이터(Osicillator)를 포함하여 2D 모드에서 전류 공급원(133)에 공급될 내부 PWM 신호(FPWM)를 생성한다. 내부 PWM 생성부(131)는 내부 PWM 신호(FPWM)를 백라이트 컨트롤러(132)로 출력한다.
백라이트 컨트롤러(132)는 호스트 시스템(150)으로부터 PWM 신호(PWM)와 모드 신호(MODE)를 입력받는다. 백라이트 컨트롤러(132)는 모드 신호(MODE)에 따라 2D 및 3D 모드를 판단할 수 있다. 백라이트 컨트롤러(132)는 2D 모드에서 2D PWM 신호(PWM2D)를 전류 공급원(133)에 공급하고, 3D 모드에서 3D PWM 신호(PWM3D)를 전류 공급원(133)에 공급한다. 백라이트 컨트롤러(132)는 2D 모드에서 PWM 신호(PWM)를 소정의 시간마다 순차적으로 지연시키고, 순차적으로 지연된 PWM 신호(PWM)의 하이(H) 로직 기간에 내부 PWM 신호(FPWM)를 출력함으로써, 2D PWM 신호(PWM2D)를 전류 공급원(133)에 공급한다. 백라이트 컨트롤러(132)는 3D 모드에서 PWM 신호(PWM)의 하이(H) 로직 기간에 내부 PWM 신호(FPWM)를 출력함으로써, 3D PWM 신호(PWM3D)를 전류 공급원(133)에 공급한다. 2D PWM 신호(PWM2D)와 3D PWM 신호(PWM3D)는 도 6을 결부하여 상세히 설명한다.
전류 공급원(133)은 제1 내지 제5 전류 공급원(133a~133e)을 포함한다. 제1 내지 제5 전류 공급원(133a~133e)은 백라이트 컨트롤러(132)로부터 입력된 2D PWM 신호(PWM2D) 또는 3D PWM 신호(PWM3D)에 따라 제1 내지 제5 블록(BL1~BL5)의 광원들에 백라이트 구동전류를 공급한다. 즉, 제1 전류 공급원(133a)은 제1 블록(BL1)의 광원들에 백라이트 구동전류를 공급하고, 제2 전류 공급원(133b)은 제2 블록(BL2)의 광원들에 백라이트 구동전류를 공급한다. 제3 전류 공급원(133c)은 제3 블록(BL3)의 광원들에 백라이트 구동전류를 공급하고, 제4 전류 공급원(133d)은 제4 블록(BL4)의 광원들에 백라이트 구동전류를 공급하며, 제5 전류 공급원(133e)은 제5 블록(BL5)의 광원들에 백라이트 구동전류를 공급한다. 한편, 제1 내지 제5 전류 공급원(133a~133e)이 제1 내지 제5 블록(BL1~BL5)의 광원들에 백라이트 구동전류를 공급하는 것을 중심으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 제1 내지 제n 전류 공급원이 제1 내지 제n 블록의 광원들에 백라이트 구동전류를 공급할 수 있음에 주의하여야 한다.
도 6은 PWM 신호, 내부 PWM 신호, 3D 모드에서 백라이트 구동부의 출력전류, 및 2D 모드에서 백라이트 구동부의 출력전류를 보여주는 파형도의 일 예이다. 도 6을 참조하면, PWM 신호(PWM)는 소정의 주기로 반복되는 신호이다. 내부 PWM 신호(FPWM)는 오실레이터를 이용하여 생성되는 파형으로 매우 짧은 주기를 갖는다. 이하에서, PWM 신호(PWM)는 120Hz의 프레임 주파수로 구현된 것을 중심으로 설명하였다. 하지만, 도 6에 도시된 PWM 신호(PWM)와 내부 PWM 신호(FPWM)는 하나의 실시 예일 뿐이므로, 이에 한정되지 않으며 사전 실험을 통해 최적으로 산출될 수 있다. 이하에서, 도 5 및 도 6을 결부하여 2D 및 3D 모드에서 백라이트 구동부(130)의 동작을 상세히 살펴본다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 백라이트 컨트롤러(132)는 3D 모드에서 3D PWM 신호(PWM3D)를 제1 내지 제5 전류 공급원(133a~133e)에 공급한다. 3D PWM 신호(PWM3D)는 제1 내지 제5 3D PWM 신호(PWM3D(1)~PWM3D(5))를 포함한다. 제1 내지 제5 3D PWM 신호(PWM3D(1)~PWM3D(5)) 각각은 제1 내지 제5 전류 공급원(133a~133e) 각각에 공급된다. 제1 내지 제5 3D PWM 신호(PWM3D(1)~PWM3D(5))는 도 6과 같이 동일한 파형을 갖는다. 제1 내지 제5 전류 공급원(133a~133e)은 제1 내지 제5 3D PWM 신호(PWM3D)에 따라 제1 내지 제5 블록(BL1~BL5)의 광원들에 백라이트 구동전류를 공급한다.
백라이트 컨트롤러(132)는 2D 모드에서 2D PWM 신호(PWM2D)를 제1 내지 제5 전류 공급원(133a~133e)에 공급한다. 2D PWM 신호(PWM2D)는 제1 내지 제5 2D PWM 신호(PWM2D(1)~PWM2D(5))를 포함한다. 제1 내지 제5 2D PWM 신호(PWM2D(1)~PWM2D(5))는 도 6과 같이 소정의 시간(T)마다 순차적으로 위상이 지연된다. 즉, 제2 2D PWM 신호(PWM2D(2))는 제1 2D PWM 신호(PWM2D(1))에 비해 소정의 시간(T) 만큼 위상이 지연되고, 제3 2D PWM 신호(PWM2D(3))는 제2 2D PWM 신호(PWM2D(2))에 비해 소정의 시간(T) 만큼 위상이 지연된다. 제4 2D PWM 신호(PWM2D(4))는 제3 2D PWM 신호(PWM2D(3))에 비해 소정의 시간(T) 만큼 위상이 지연되고, 제5 2D PWM 신호(PWM2D(5))는 제4 2D PWM 신호(PWM2D(4))에 비해 소정의 시간(T) 만큼 위상이 지연된다. 제1 내지 제5 전류 공급원(133a~133e)은 제1 내지 제5 2D PWM 신호(PWM2D)에 따라 제1 내지 제5 블록(BL1~BL5)의 광원들에 백라이트 구동전류를 공급한다.
도 7은 2D 모드에서 표시패널의 데이터 어드레싱과 백라이트 유닛의 블록별 점소등을 보여주는 도면이다. 도 7을 참조하면, 2D 모드에서 표시패널은 60Hz의 프레임 주파수로 구동되고, 백라이트 유닛의 광원들은 120Hz의 프레임 주파수로 구동되는 것을 중심으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않음에 주의하여야 한다. 2D 모드에서 셔터안경(30)을 제어하기 위한 셔터안경 제어신호(Cst)는 발생하지 않는다.
제N(N은 자연수) 프레임 기간(Nth Frame)은 데이터 어드레싱 기간(DA)과 버티컬 블랭크 기간(VB)을 포함한다. 데이터 어드레싱 기간(DA)과 버티컬 블랭크 기간(VB)은 수직동기신호(Vsync)에 의해 정의될 수 있다. 수직동기신호(Vsync)가 하이 로직 레벨로 발생하는 기간이 데이터 어드레싱 기간(DA)이 되고, 로우 로직 레벨로 발생하는 기간이 버티컬 블랭크 기간(VB)이 된다. 수직동기신호(Vsync)는 1 프레임 기간을 주기로 한다.
타이밍 컨트롤러(140)는 데이터 어드레싱 기간(DA) 동안 2D 영상 데이터(RGB)를 표시패널(10)에 어드레싱한다. 백라이트 유닛의 제1 내지 제5 블록(BL1~BL5)의 광원들은 120Hz의 프레임 주파수로 구동되므로, 도 7과 같이 1 프레임 기간 동안 2번 점등된다. 또한, 백라이트 유닛(30)의 제1 내지 제5 블록(BL1~BL5)의 광원들은 소정의 시간(T)마다 지연되어 순차적으로 점등 및 소등된다. 즉, 제2 블록(BL2)의 광원들은 제1 블록(BL1)의 광원들에 비해 소정의 시간(T) 만큼 지연되어 점등된다. 제3 블록(BL3)의 광원들은 제2 블록(BL2)의 광원들에 비해 소정의 시간(T) 만큼 지연되어 점등된다. 제4 블록(BL4)의 광원들은 제3 블록(BL3)의 광원들에 비해 소정의 시간(T) 만큼 지연되어 점등된다. 제5 블록(BL5)의 광원들은 제4 블록(BL4)의 광원들에 비해 소정의 시간(T) 만큼 지연되어 점등된다. 상기 소정의 시간(T)은 표시패널(10)의 데이터 어드레싱을 고려하여 결정될 수 있으며, 이는 사전 실험을 통해 최적으로 결정될 수 있다.
한편, 2D 모드에서 제1 내지 제5 블록(BL1~BL5)의 광원들이 순차적으로 점등되더라도, 백라이트 유닛(30)으로부터 출사된 빛은 표시패널(10)의 전면(全面)에 입사된다. 즉, 제1 내지 제5 블록(BL1~BL5) 중 어느 한 블록의 광원들만 발광되더라도, 백라이트 유닛(30)의 반사판, 도광판 및 광학시트에 의해 백라이트 유닛(30)으로부터 출사된 빛은 표시패널(10)의 전면(全面)에 입사될 수 있다. 결국, 본 발명은 2D 모드에서 백라이트 유닛의 제1 내지 제n 블록의 광원들을 순차적으로 지연시켜 턴-온킴으로써, 1 프레임 기간 내내 백라이트 유닛(30)으로부터 출사된 빛은 표시패널(10)의 전면(全面)에 입사되도록 할 수 있다. 이로 인해, 표시패널(10)의 TFT들의 차징(Charging) 특성이 광에 의해 좌우되지 않으므로, 본 발명은 2D 모드에서 웨이비 노이즈(Wavy Noise)를 개선할 수 있다.
도 8은 3D 모드에서 표시패널의 데이터 어드레싱과 백라이트 유닛의 블록별 점소등과 셔터안경의 온오프를 보여주는 도면이다. 도 8을 참조하면, 3D 모드에서 표시패널은 120Hz의 프레임 주파수로 구동되는 것을 중심으로 설명하였다.
타이밍 컨트롤러(140)는 기수 프레임 기간(Nth frame)의 데이터 어드레싱 기간(DA) 동안 좌안 영상 데이터(RGBL)를 표시패널(10)에 어드레싱하고, 우수 프레임 기간((N+1)th frame) 동안 우안 영상 데이터(RGBR)를 표시패널(10)에 어드레싱한다. 또한, 제1 내지 제5 블록(BL1~BL5)의 광원들은 도 8과 같이 버티컬 블랭크 기간(VB)에 점등된다. 3D 모드에서 버티컬 블랭크 기간(VB)은 3D 크로스토크(Crosstalk), 백라이트 듀티비(Duty Ratio), 및 소비전력 절감 정도에 따라 달라질 수 있다. 또한, 셔터안경(SG)은 기수 프레임 기간(Nth frame)의 버티컬 블랭크 기간(VB) 동안 좌안 셔터(STL)가 개방되고, 우수 프레임 기간((N+1)th frame)의 버티컬 블랭크 기간(VB) 동안 우안 셔터(STR)가 개방되도록 제어된다.
결국, 본 발명은 3D 모드에서 표시패널(10)에 데이터 어드레싱이 완료된 후에 버티컬 블랭크 기간(VB) 동안에만 백라이트 유닛의 제1 내지 제n 블록의 광원들을 동시에 점등시킨다. 이로 인해, 좌안 영상과 우안 영상이 겹쳐보이는 3D 크로스토크(Crosstalk)를 줄일 수 있고, 백라이트 유닛의 광원들의 점등 시간을 줄일 수 있으므로 소비 전력을 절감할 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 30: 백라이트 유닛
50, SG: 셔터안경 110: 게이트 구동부
120: 데이터 구동부 130: 백라이트 구동부
131: 내부 PWM 생성부 132: 백라이트 컨트롤러
133: 전류 구동원 133a: 제1 전류 구동원
133b: 제2 전류 구동원 133c: 제3 전류 구동원
133d: 제4 전류 구동원 133e: 제5 전류 구동원
140: 타이밍 콘트롤러 150: 호스트 시스템

Claims (6)

  1. 2D 모드에서 2D 영상 데이터가 어드레싱되고, 3D 모드에서 기수 프레임 기간에는 좌안 영상 데이터가 어드레싱되며 우수 프레임 기간에는 우안 영상 데이터가 어드레싱되는 표시패널;
    상기 표시패널에 빛을 조사하는 광원들을 포함하고, 제1 내지 제n 블록으로 분할된 백라이트 유닛;
    상기 2D 모드에서 상기 제1 내지 제n 블록의 광원들을 소정의 시간마다 순차적으로 점등 및 소등시키도록 백라이트 구동전류를 상기 제1 내지 제n 블록의 광원들에 공급하고, 상기 3D 모드에서 상기 기수 및 우수 프레임의 기간의 버티컬 블랭크 기간 동안에 상기 제1 내지 제n 블록의 광원들을 동시에 점등시키도록 상기 제1 내지 제n 블록의 광원들에 백라이트 구동전류를 공급하는 백라이트 구동부; 및
    상기 기수 프레임 기간의 버티컬 블랭크 기간에는 좌안 셔터만이 개방되고, 상기 우수 프레임 기간의 버티컬 블랭크 기간에는 우안 셔터만이 개방되는 셔터안경을 포함하는 입체영상 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 백라이트 구동부는,
    상기 제1 내지 제n 블록의 광원들에 상기 백라이트 구동전류를 공급하는 전류 공급원;
    상기 3D 모드에서 호스트 시스템으로부터 입력된 PWM 신호의 하이 로직 기간에 내부 PWM 신호를 출력하는 3D PWM 신호를 생성하여 상기 전류 공급원에 공급하고, 상기 2D 모드에서 상기 PWM 신호를 상기 소정의 시간마다 순차적으로 지연시키고 순차적으로 지연되는 상기 PWM 신호의 하이 로직 기간에 내부 PWM 신호를 출력하는 2D PWM 신호를 생성하여 상기 전류 공급원에 공급하는 백라이트 컨트롤러; 및
    오실레이터를 이용하여 상기 내부 PWM 신호를 생성하여 상기 백라이트 컨트롤러로 출력하는 내부 PWM 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전류 공급원은,
    상기 제1 내지 제n 블록 각각의 광원들에 제1 내지 제n 구동전류를 각각 공급하는 제1 내지 제n 전류 공급원을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 2D PWM 신호는 상기 제1 내지 제n 구동 공급원 각각에 공급되는 제1 내지 제n 2D PWM 신호를 포함하고, 상기 제1 내지 제n 2D PWM 신호는 상기 소정의 시간만큼 순차적으로 지연되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 3D PWM 신호는 상기 제1 내지 제n 구동 공급원 각각에 공급되는 제1 내지 제n 3D PWM 신호를 포함하고, 제1 내지 제n 3D PWM 신호는 동일한 파형을 갖는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
  6. 2D 모드에서 2D 영상 데이터가 어드레싱되고, 3D 모드에서 기수 프레임 기간에는 좌안 영상 데이터가 어드레싱되며 우수 프레임 기간에는 우안 영상 데이터가 어드레싱되는 표시패널; 및 상기 표시패널에 빛을 조사하는 광원들을 포함하고 제1 내지 제n 블록으로 분할된 백라이트 유닛을 포함하는 입체영상 표시장치에 있어서,
    상기 2D 모드에서 상기 제1 내지 제n 블록의 광원들을 소정의 시간마다 순차적으로 점등 및 소등시키도록 백라이트 구동전류를 상기 제1 내지 제n 블록의 광원들에 공급하고, 상기 3D 모드에서 상기 기수 및 우수 프레임의 기간의 버티컬 블랭크 기간 동안에 상기 제1 내지 제n 블록의 광원들을 동시에 점등시키도록 상기 제1 내지 제n 블록의 광원들에 백라이트 구동전류를 공급하는 단계; 및
    상기 기수 프레임 기간의 버티컬 블랭크 기간에는 좌안 셔터만이 개방되고, 상기 우수 프레임 기간의 버티컬 블랭크 기간에는 우안 셔터만이 개방되도록 셔터안경을 제어하는 단계를 포함하는 입체영상 표시장치의 구동방법.
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