KR101296903B1 - 입체영상 표시장치와 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정렌즈 방식의 입체영상 표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다. 본 발명의 입체영상 표시장치는 일반인의 양안 간격만큼 카메라들을 이격하고 객체에 대한 이미지를 촬영하여 생성한 제1 내지 제n(n은 자연수) 뷰 영상을 표시하는 표시패널; 공통전극과 분할전극들 각각의 전압 차에 따라 하부 기판과 상부 기판 사이의 액정층에 존재하는 액정분자들을 회동시켜 액정렌즈를 구현함으로써, 상기 제1 내지 제n 뷰 영상을 제1 내지 제n 뷰 영역으로 굴절시키는 액정렌즈 셀; 상기 공통전극과 상기 분할전극들 각각에 공급되는 전압을 제어하는 액정렌즈 셀 제어부; 및 상기 액정렌즈 셀 제어부의 제어 하에 상기 공통전극과 상기 분할전극들 각각에 전압을 공급하는 액정렌즈 셀 구동부를 포함하고, 상기 액정렌즈 셀 제어부는, 사용자의 시청거리 정보와 사용자의 위치 정보를 입력받고, 상기 사용자의 시청거리 정보와 상기 사용자의 위치 정보를 이용하여 상기 액정렌즈의 초점거리를 산출하고, 상기 사용자의 위치 정보를 이용하여 상기 액정렌즈의 쉬프트 정보를 산출하며, 산출된 초점거리 정보와 쉬프트 정보에 기초하여 상기 분할전극들 각각에 공급하는 전압을 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

입체영상 표시장치와 그 구동방법{STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 액정렌즈 방식의 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 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상의 편광을 바꿔서 또는 시분할방식으로 표시한다. 안경방식은 편광안경 또는 액정셔터안경을 사용하여 입체영상을 구현한다. 무안경방식은 일반적으로 패럴렉스 배리어, 렌티큘러 렌즈 등의 광학판을 사용하여 좌우시차 영상의 광축을 분리하여 입체영상을 구현한다.
렌티큘러 방식의 입체영상 표시장치는 표시패널과 사용자 사이에 위치하는 렌티큘러 렌즈를 포함한다. 렌티큘러 렌즈는 좌안 영상(L)과 우안 영상(R)을 분리하여 입체영상을 구현한다. 하지만, 렌티큘러 방식은 광분리를 온/오프(on/off)할 수 없는 단점이 있다. 따라서, 액정에 전계를 가하여 광분리를 온/오프(on/off)할 수 있는 액정렌즈 방식의 입체영상 표시장치가 제안되고 있다.
도 1은 3 뷰의 액정렌즈 방식의 입체영상 표시장치의 일부분을 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 액정렌즈 방식의 입체영상 표시장치는 표시장치의 크기를 기준으로 최적 시청거리(Optimum Distance)를 설정하고, 일반인의 양안 간격인 65mm를 기준으로 액정렌즈(L)의 초점거리를 설정하여 입체영상을 구현한다. 특히, 입체영상의 뷰(view)(들)는 일반인의 양안 간격만큼 카메라들을 이격하고 객체에 대한 이미지를 촬영하여 생성한다. 이때, 3 대의 카메라를 이용하여 객체를 촬영하는 경우, 입체영상 표시장치는 도 1과 같이 3 뷰의 입체영상을 제공할 수 있다. 액정렌즈 방식의 입체영상 표시장치는 표시패널로부터 발생한 빛이 액정렌즈 셀(Cell)을 통과하면서 도 1과 같이 제1 내지 제3 뷰 영역(viewpoint)을 포함하는 3 뷰의 입체영상을 구현한다.
사용자의 양안이 제1 내지 제3 뷰 영역 내에 위치하는 경우, 사용자는 최적의 입체영상을 시청할 수 있다. 사용자의 양안이 제1 내지 제3 뷰 영역 내에 위치하는 경우, 사용자가 정(正)입체시 영역에 위치한다는 것을 의미한다. 정입체시 영역은 사용자의 우안이 제1 뷰 영역에 위치하고 사용자의 좌안이 제2 뷰 영역에 위치하는 경우와, 사용자의 우안이 제2 뷰 영역에 위치하고 사용자의 좌안이 제3 뷰 영역에 위치하는 경우를 의미한다. 하지만, 사용자의 우안이 제3 뷰 영역에 위치하고 사용자의 좌안이 제1 뷰 영역에 위치하는 경우, 사용자는 우안을 통해 좌안 영상을 보게 되고 좌안을 통해 우안 영상을 보게 된다. 따라서, 사용자는 정입체영상이 아닌 역(逆)입체영상을 시청하게 되므로, 입체영상 시청에 불편함을 느끼게 된다. 또한, 사용자의 좌안과 우안이 서로 다른 액정렌즈 셀로부터의 뷰 영상을 시청하게 되는 경우, 사용자는 뷰 영상이 혼재되었음을 느끼게 되는 문제가 있다.
또한, 사용자의 양안이 최적 시청거리(Optimum Distance)에 위치하는 경우, 사용자는 최적의 입체영상을 시청할 수 있다. 하지만, 사용자의 양안이 최적 시청거리(Optimum Distance)를 벗어나, 액정렌즈 셀(Cell)에 가까이 또는 멀리 위치하는 경우, 사용자는 역입체영상 시청영역 또는 뷰 영상이 혼재된 시청영역에 위치하게 된다. 따라서, 사용자는 입체영상 시청에 불편함을 느끼게 된다.
본 발명은 사용자가 정입체시 영역에서 최적의 입체영상을 시청할 수 있는 입체영상 표시장치와 그 구동방법을 제공한다.
본 발명의 입체영상 표시장치는 일반인의 양안 간격만큼 카메라들을 이격하고 객체에 대한 이미지를 촬영하여 생성한 제1 내지 제n(n은 자연수) 뷰 영상을 표시하는 표시패널; 공통전극과 분할전극들 각각의 전압 차에 따라 하부 기판과 상부 기판 사이의 액정층에 존재하는 액정분자들을 회동시켜 액정렌즈를 구현함으로써, 상기 제1 내지 제n 뷰 영상을 제1 내지 제n 뷰 영역으로 굴절시키는 액정렌즈 셀; 상기 공통전극과 상기 분할전극들 각각에 공급되는 전압을 제어하는 액정렌즈 셀 제어부; 및 상기 액정렌즈 셀 제어부의 제어 하에 상기 공통전극과 상기 분할전극들 각각에 전압을 공급하는 액정렌즈 셀 구동부를 포함하고, 상기 액정렌즈 셀 제어부는, 사용자의 시청거리 정보와 사용자의 위치 정보를 입력받고, 상기 사용자의 시청거리 정보와 상기 사용자의 위치 정보를 이용하여 상기 액정렌즈의 초점거리를 산출하고, 상기 사용자의 위치 정보를 이용하여 상기 액정렌즈의 쉬프트 정보를 산출하며, 산출된 초점거리 정보와 쉬프트 정보에 기초하여 상기 분할전극들 각각에 공급하는 전압을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 입체영상 표시장치의 구동방법은 일반인의 양안 간격만큼 카메라들을 이격하고 객체에 대한 이미지를 촬영하여 생성한 제1 내지 제n(n은 자연수) 뷰 영상을 표시하는 표시패널과, 공통전극과 분할전극들 각각의 전압 차에 따라 하부 기판과 상부 기판 사이의 액정층에 존재하는 액정분자들을 회동시켜 액정렌즈를 구현하는 액정렌즈 셀을 마련하는 단계; 상기 공통전극과 상기 분할전극들 각각에 공급되는 전압을 제어하는 단계; 상기 공통전극과 상기 분할전극들 각각에 전압을 공급하는 단계; 및 상기 제1 내지 제n 뷰 영상을 제1 내지 제n 뷰 영역으로 굴절시키는 단계를 포함하고, 상기 공통전극과 상기 분할전극들 각각에 공급되는 전압을 제어하는 단계는, 사용자의 시청거리 정보와 사용자의 위치 정보를 입력받고, 상기 사용자의 시청거리 정보와 상기 사용자의 위치 정보를 이용하여 상기 액정렌즈의 초점거리를 산출하고, 상기 사용자의 위치 정보를 이용하여 상기 액정렌즈의 쉬프트 정보를 산출하며, 산출된 초점거리 정보와 쉬프트 정보에 기초하여 상기 분할전극들 각각에 공급하는 전압을 제어하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명은 사용자가 역입체시 영역 또는 뷰 영상이 혼재된 시청영역에서 시청하는지를 자동으로 감지하고, 역입체시 영역 또는 뷰 영상이 혼재된 시청영역에서 시청하는 사용자가 있는 경우 액정렌즈의 초점거리를 조절하거나, 액정렌즈를 쉬프트한다. 그 결과, 본 발명은 사용자가 정입체시 영역에서 입체영상을 시청할 수 있다. 이로 인해, 본 발명은 사용자는 최적 품질의 입체영상을 시청할 수 있다.
도 1은 3 뷰의 액정렌즈 방식의 입체영상 표시장치의 일부분을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정렌즈 방식의 입체영상 표시장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 2D 및 3D 모드에서 액정렌즈 셀의 일부분을 나타내는 도면들이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정렌즈 셀 제어부를 나타내는 블록도이다.
도 5는 얼굴 마스크의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 얼굴 마스크를 사용자 이미지에 맵핑한 결과를 보여주는 도면이다.
도 7은 액정렌즈 셀의 액정분자들이 형성하는 액정렌즈의 초점거리를 보여주는 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 초점거리 변화에 따른 액정렌즈와 뷰 영역을 보여주는 도면들이다.
도 9a 및 도 9b는 액정렌즈의 쉬프트를 보여주는 도면들이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 액정렌즈 셀 구동방법을 보여주는 흐름도이다.
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 구성요소들의 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로, 실제 제품의 명칭과는 상이할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정렌즈 방식의 입체영상 표시장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다. 도 3a 및 도 3b는 2D 및 3D 모드에서 액정렌즈 셀의 일부분을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 입체영상 표시장치는 표시패널(10), 액정렌즈 셀(40), 게이트 구동부(110), 데이터 구동부(120), 액정렌즈 셀 구동부(140), 액정렌즈 셀 제어부(150), 타이밍 콘트롤러(130), 및 호스트 시스템(160) 등을 포함한다. 표시패널(10)은 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시소자(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 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. 액정표시소자는 대표적으로 백라이트 유닛으로부터의 빛을 변조하는 투과형 액정표시패널이 선택될 수 있다.
투과형 액정표시패널은 박막트랜지스터(Thin Film Transistor: 이하, "TFT"라 함) 기판인 하부 유리기판과 컬러필터 기판인 상부 유리기판을 포함한다. 하부유리기판과 상부 유리기판 사이에는 액정층이 형성된다. 하부 유리기판상에 데이터라인들과 게이트라인들(또는 스캔라인들)이 상호 교차되도록 형성되고, 데이터라인들과 게이트라인들에 의해 정의된 셀영역들에 액정셀들이 매트릭스 형태로 배치된다. 데이터라인들과 게이트라인들의 교차부에 형성된 TFT는 게이트라인으로부터의 게이트펄스(또는 스캔펄스)에 응답하여 데이터라인들을 경유하여 공급되는 데이터전압을 액정셀의 화소전극에 전달하게 된다. 이를 위하여, TFT의 게이트전극은 게이트라인에 접속되며, 소스전극은 데이터라인에 접속된다. TFT의 드레인전극은 액정셀의 화소전극 및 스토리지 캐패시터(Storage Capacitor)에 접속된다. 스토리지 캐패시터는 화소전극에 전달된 데이터 전압을 다음 데이터 전압이 들어올 때까지 일정시간 동안 유지해주는 기능을 한다. 화소전극과 대향하는 공통전극에는 공통전압이 공급된다.
컬러필터 기판은 상부 유리기판 상에 형성된 블랙매트릭스, 컬러필터를 포함한다. 공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다.
투과형 액정표시패널의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 투과형 액정표시패널의 상부 유리기판과 하부 유리기판 사이에는 액정층의 셀갭(cell gap)을 유지하기 위한 스페이서가 형성된다. 투과형 액정표시패널의 액정모드는 전술한 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드뿐 아니라 어떠한 액정모드로도 구현될 수 있다.
표시패널(10)은 2D 모드에서 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 2D 영상 데이터를 표시한다. 표시패널(10)은 3D 모드에서 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 제1 내지 제9 뷰(view) 영상을 표시한다. 입체영상의 뷰는 일반인의 양안 간격만큼 카메라들을 이격하고 객체에 대한 이미지를 촬영하여 생성한다. 이때, 9 대의 카메라를 이용하여 객체를 촬영하는 경우, 표시패널(10)은 9 개의 뷰를 갖는 입체영상을 표시한다. 액정렌즈 셀(40)이 구현하는 액정렌즈의 피치(pitch) 간격마다 제1 내지 제9 뷰의 영상이 표시되고, 액정렌즈는 제1 내지 제9 뷰 영상을 제1 내지 제9 뷰 영역(Viewpoint)으로 굴절시킴으로써, 입체영상을 구현한다. 제1 내지 제9 뷰 영역(Viewpoint)은 실질적으로 입체영상이 구현되는 영역으로, 사용자는 제1 내지 제9 뷰 영역(Viewpoint)에 위치하여야 최적의 입체영상을 시청할 수 있다. 본 발명에서는 제1 내지 제9 뷰 영상과 제1 내지 제9 뷰 영역(Viewpoint)을 중심으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않는 것에 주의하여야 한다. 즉, 본 발명의 입체영상 표시장치는 제1 내지 제n(n은 자연수) 뷰 영상을 제1 내지 제n 뷰 영역(Viewpoint)으로 굴절시킴으로써, 입체영상을 구현할 수 있다.
데이터 구동부(120)는 다수의 소스 드라이브 IC를 포함한다. 소스 드라이브 IC들은 3D 모드에서 타이밍 콘트롤러(130)로부터 입력되는 3D 영상 데이터를 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 정극성/부극성 아날로그 데이터전압들을 발생한다. 소스 드라이브 IC들은 2D 모드에서 타이밍 콘트롤러(130)로부터 입력되는 2D 영상 데이터를 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 정극성/부극성 아날로그 데이터전압들을 발생한다. 소스 드라이브 IC들로부터 출력되는 정극성/부극성 아날로그 데이터전압들은 표시패널(10)의 데이터라인들에 공급된다.
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 구성된다. 게이트 구동부(110)는 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 데이터전압에 동기되는 게이트펄스를 표시패널(10)의 게이트라인들에 순차적으로 공급한다.
액정표시소자는 백라이트 유닛을 필요로 한다. 백라이트 유닛은 백라이트 유닛 구동부로부터 공급되는 구동전류에 따라 점등하는 광원, 도광판(또는 확산판), 다수의 광학시트 등을 포함한다. 백라이트 유닛은 직하형(direct type) 백라이트 유닛, 또는 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다. 백라이트 유닛의 광원들은 HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp), LED(Light Emitting Diode) 중 어느 하나의 광원 또는 두 종류 이상의 광원들을 포함할 수 있다.
백라이트 유닛 구동부는 백라이트 유닛의 광원들을 점등시키기 위한 구동전류를 발생한다. 백라이트 유닛 구동부는 백라이트 제어부의 제어 하에 광원들에 공급되는 구동전류를 온/오프(ON/OFF)한다.
백라이트 제어부는 호스트 시스템(160) 또는 타이밍 콘트롤러(130)로부터 입력되는 글로벌/로컬 디밍신호에 따라 PWM(Pulse Width Modulation) 신호의 듀티비 조정값을 포함한 백라이트 제어 데이터를 SPI(Serial Peripheral Interface) 데이터 포맷으로 백라이트 구동부에 전송한다. 백라이트 제어부는 타이밍 콘트롤러(130) 내에 내장될 수 있다.
액정렌즈 셀(40)은 표시패널(10) 위에 배치된다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 액정렌즈 셀(40)은 제1 분할전극(41A)들, 제2 분할전극(41B)들, 액정층(42), 공통전극(43), 절연막(44), 하부 기판(45), 및 상부 기판(46)을 포함한다. 하부 기판(45), 및 상부 기판(46)은 글래스 또는 필름 등으로 구현될 수 있다.
하부 기판(45) 위에는 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들이 패터닝된다. 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들은 절연막(44)을 사이에 두고 이층(二層)으로 형성된다. 절연막(44)은 제1 분할전극(41A)들과 제2 분할전극(41B)들 간에 단락이 일어나는 것을 방지하기 위함이다. 제1 분할전극(41A)들은 제2 분할전극(41B)들의 간격 사이마다 위치한다. 상부 기판(46)에는 공통전극(43)이 단일 막으로 패터닝된다.
액정렌즈 셀(40)의 하부 기판(45)과 상부 기판(46) 사이에는 액정층(42)이 형성된다. 액정층(42)의 액정분자들은 공통전극(43)과 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들 사이의 전압 차에 의하여 회동한다. 2D 모드에서, 도 3a와 같이 공통전극(43)과 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들 사이의 전압 차에 의해 액정층(42)의 액정분자는 표시패널(10)로부터 입사되는 빛을 그대로 통과시킨다. 따라서, 사용자는 좌우 눈의 시차가 없는 2차원 영상을 보게 된다.
3D 모드에서, 도 3b와 같이 액정렌즈 셀(40)의 공통전극(43)과 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들에 인가된 전압에 의해 전압 차가 발생한다. 액정분자는 발생된 전압 차에 의해 회동한다. 액정렌즈 셀(40)을 사용하여 입체영상을 구현하기 위해서는, 액정분자에 어느 정도 전압 차를 주어 액정분자를 어느 정도 회동시키는지가 중요하다. 액정렌즈 셀(40)은 액정분자의 회동을 고려하여 액정렌즈의 전극 폭/간격을 결정한 후, 액정분자의 최적 인가 전압을 계산하여 만들어진다. 액정렌즈 셀(40)의 공통전극(43)에 인가되는 전압은 일정하기 때문에, 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들의 전압은 액정렌즈의 중앙부인지 가장자리인지 등에 따라 차이가 나게 된다. 결국, 공통전극(43)과 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B) 간의 전압차에 따라 액정분자들이 형성하는 액정렌즈는 도 3b와 같이 볼록 렌즈 형태로 형성될 수 있다. 또한, 도 3b와 같이 볼록 렌즈 형태의 액정렌즈는 제1 내지 제9 뷰 영상 각각을 제1 내지 제9 뷰 영역(Viewpoint)으로 굴절시킨다.
액정렌즈 셀 구동부(140)는 액정렌즈 셀(40)의 공통전극(43)과 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들 각각에 전압을 공급한다. 액정렌즈 셀 구동부(140)는 액정렌즈 셀 제어부(150)의 제어하에 2D 모드 및 3D 모드에서 전압을 다르게 공급한다. 2D 모드에서, 액정렌즈 셀 구동부(140)는 액정렌즈 셀(40)이 도 3a와 같이 표시패널(10)로부터 입사한 빛을 그대로 통과시키도록 전압을 공급한다. 3D 모드에서, 액정렌즈 셀 구동부(140)는 액정렌즈 셀(40)이 도 3b와 같이 액정렌즈(37)를 형성하도록 전압을 공급한다. 액정렌즈 셀 구동부(140)는 공통전극(43)에 공통전압(Vcom)을 공급하고, 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들 각각에 공급되는 전압의 극성을 주기적으로 반전시킨다. 이는 액정의 직류화 잔상을 방지하기 위한 것으로, 직류 구동을 하는 경우 액정분자의 하전입자가 배향막에 쌓이게 되어 액정분자의 프리틸트각(pre-tilt angle)이 변경될 수 있으므로, 이를 방지하기 위함이다.
액정렌즈 셀 제어부(150)는 사용자를 감지한 정보를 호스트 시스템(160)으로부터 입력받는다. 이 경우, 액정렌즈 셀 제어부(150)는 감지된 사용자 정보로부터 사용자의 위치 정보와 사용자의 시청거리 정보를 추출한다. 액정렌즈 셀 제어부(150)는 사용자의 위치 정보와 사용자의 시청거리 정보로부터 액정렌즈의 초점거리를 어느 정도 조절해야 하는지를 산출한다. 또한, 액정렌즈 셀 제어부(150)는 추출된 사용자의 위치 정보를 미리 저장된 데이터와 비교하여 사용자가 정(正)입체시 영역에 있는지를 판단한다. 액정렌즈 셀 제어부(150)는 사용자가 역(逆)입체시 영역에 있는 경우, 액정렌즈를 어느 정도 왼쪽 또는 오른쪽으로 쉬프트 해야하는지를 산출한다. 액정렌즈 셀 제어부(150)는 산출된 액정렌즈의 초점거리 조절 정도 및 액정렌즈의 쉬프트 정보에 따라 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들 각각에 인가할 전압에 대한 정보를 담은 액정렌즈 셀 제어 데이터를 액정렌즈 셀 구동부(140)로 출력한다. 액정렌즈 셀 제어부(150)는 타이밍 콘트롤러(130) 또는 호스트 시스템(160)에 내장될 수 있다. 액정렌즈 셀 제어부(150)에 대한 자세한 설명은 도 4를 결부하여 후술한다.
타이밍 콘트롤러(130)는 소정의 프레임 주파수로 표시패널(10)을 구동시키고, 소정의 프레임 주파수를 기준으로 게이트 구동부 제어신호, 데이터 구동부 제어신호를 발생할 수 있다. 게이트 구동부 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 및 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, 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.
호스트 시스템(160)은 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스, TMDS(Transition Minimized Differential Signaling) 인터페이스 등의 인터페이스를 통해 영상 데이터(RGB)와 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, CLK)과 모드신호(MODE) 등을 타이밍 콘트롤러(130)에 공급한다. 호스트 시스템(160)은 2D 모드에서 2D 영상 데이터를 타이밍 콘트롤러(130)에 공급하는 반면, 3D 모드에서 제1 내지 제9 뷰 영상을 포함한 3D 영상 데이터를 타이밍 콘트롤러(130)에 공급한다. 또한, 호스트 시스템(160)은 영상 데이터(RGB)를 분석하여 그 분석 결과에 따라 표시영상의 콘트라스트 특성을 높이기 위하여 글로벌/로컬 디밍값을 산출하여 디밍신호를 발생할 수 있다.
입체영상 표시장치는 사용자 감지장치(170)를 이용하여 사용자를 감지할 수 있다. 사용자 감지장치(170)는 적외선 센서를 통해 사용자의 시청거리를 감지할 수 있다. 또한, 사용자 감지장치(170)는 카메라를 이용하여 입체영상 표시장치를 시청하는 사용자들의 이미지를 저장할 수 있다. 호스트 시스템(160)은 사용자 감지장치(170)로부터 입력되는 사용자 감지 정보(DS)를 액정렌즈 셀 제어부(150)로 출력한다. 사용자 감지장치(170)는 사용자 감지 정보(DS)를 직접 액정렌즈 셀 제어부(150)로 출력할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정렌즈 셀 제어부를 나타내는 블록도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정렌즈 셀 제어부(150)는 사용자 정보 처리부(151), 초점거리 산출부(152), 액정렌즈 쉬프트부(153), 및 분할전극 전압 제어부(154)를 포함한다.
사용자 정보 처리부(151)는 사용자 감지장치(180)에 의해 감지된 사용자 감지 정보(DS)를 입력받는다. 사용자 감지 정보(DS)는 적외선 센서를 통해 감지된 사용자의 시청거리, 카메라를 이용하여 저장한 사용자의 이미지 등을 포함한다. 사용자 정보 처리부(151)는 도 5 및 도 6과 같이 얼굴 마스크(Facial mask) 기법 등을 이용하여 사용자의 이미지로부터 사용자의 얼굴이 입체영상 표시장치로부터 어디에 위치하는지를 판단할 수 있다.
사용자 정보 처리부(151)는 도 5와 같이 얼굴 중심축을 기준으로, 눈, 코, 입의 윤곽 특징을 정의하는 형태로 미리 설정된 얼굴 마스크를 이용하여 사용자의 위치를 판단한다. 사용자 정보 처리부(151)는 도 6과 같이 얼굴 마스크를 사용자 이미지에 맵핑(mapping)하여 사용자 얼굴을 인식하고, 사용자의 위치를 판단한다. 사용자 정보 처리부(151)는 사용자의 위치를 좌표로 변환한 사용자 위치 정보를 초점거리 산출부(152)와 액정렌즈 쉬프트부(153)로 출력한다. 사용자 정보 처리부(151)는 적외선 센서를 통해 감지된 사용자의 시청거리 정보를 초점거리 산출부(152)로 출력한다.
초점거리 산출부(152)는 사용자 정보 처리부(151)로부터 사용자 위치 정보와 사용자의 시청거리 정보를 입력받는다. 초점거리 산출부(152)는 사용자 위치 정보로부터 단일의 사용자가 입체영상을 시청하는지, 복수의 사용자가 입체영상을 시청하는지 판단한다. 초점거리 산출부(152)는 단일의 시청자가 입체영상을 시청하는 경우, 단일의 사용자의 시청거리에 기초하여 액정렌즈의 초점거리를 산출한다. 초점거리 산출부(152)는 복수의 사용자가 입체영상을 시청하는 경우, 복수 사용자 각각의 시청거리에 기초하여 복수 사용자 각각의 위치에 해당하는 액정렌즈의 초점거리를 산출한다.
초점거리 산출부(152)는 사용자의 시청거리가 기준 값보다 가까울수록 초점거리를 짧게 하고, 사용자의 시청거리가 기준 값보다 멀수록 초점거리를 길게 한다. 상기 기준 값은 사전 실험에 의해 결정될 수 있으며, 디스플레이의 크기에 따라 미리 계산된 최적의 입체영상 시청거리로 설정될 수 있다. 초점거리 산출부(152)의 초점거리 조절방법을 알아보기 위해, 도 7을 결부하여 액정렌즈 셀(40)의 액정분자들이 형성하는 액정렌즈의 초점거리에 대해 살펴본다.
도 7은 액정렌즈 셀의 액정분자들이 형성하는 액정렌즈의 초점거리를 보여주는 도면이다. 도 7을 참조하면, 액정분자의 굴절률 이방성의 차이에 따라 형성된 초점거리(f)가 나타나 있다. 도 7에서, f는 초점거리, L은 A 지점에서 초점까지의 거리, d는 액정층의 두께, p는 렌즈 피치(Lens Pitch)의 1/2, n0는 A 지점과 같이 액정분자가 최대로 회동하였을 경우 액정분자의 굴절률 이방성, ne는 B 지점과 같이 액정분자가 회동하지 않았을 경우 액정분자의 굴절률 이방성을 의미한다.
먼저, 초점거리(f)는 A 지점을 출발한 빛이 초점에 도달하는데 걸리는 시간과 B 지점을 출발한 빛이 초점에 도달하는데 걸리는 시간이 동일하다는 것에 기초하여 산출될 수 있다. A 지점을 출발한 빛이 초점에 도달하는데 걸리는 시간은 수학식 1과 같다.
Figure 112010083820949-pat00001
수학식 1에서, c는 공기에서의 빛의 속도, c'는 진공에서의 빛의 속도를 의미한다. 또한, c0는 공기에서의 빛의 속도(c)를 A 지점에서의 액정의 굴절률 이방성(n0)으로 나눈 값이다.
B 지점을 출발한 빛이 초점에 도달하는데 걸리는 시간은 수학식 2와 같다.
Figure 112010083820949-pat00002
수학식 2에서, ce는 공기에서의 빛의 속도(c)를 B 지점에서의 액정의 굴절률 이방성(ne)으로 나눈 값이다.
A 지점을 출발한 빛이 초점에 도달하는데 걸리는 시간과 B 지점을 출발한 빛이 초점에 도달하는데 걸리는 시간이 동일하므로, 수학식 1에서 산출된 값과 수학식 2에서 산출된 값을 정리하면 수학식 3과 같다.
Figure 112010083820949-pat00003
Figure 112010083820949-pat00004
Figure 112010083820949-pat00005
Figure 112010083820949-pat00006
Figure 112010083820949-pat00007
Figure 112010083820949-pat00008
Figure 112010083820949-pat00009
수학식 3에서, dΔn은 p에 비해 매우 작은 값이므로, 초점거리(f)는 p와 2dΔn으로 간단히 정리할 수 있다. 여기서, Δn은 A 지점과 B 지점에서의 굴절률 이방성의 차이를 의미한다.
수학식 3을 참조하면, 초점거리(f)는 p와 2dΔn으로 조절할 수 있다. 액정렌즈 셀(30)에서 렌즈 피치와 액정층의 두께(d)는 고정된 값이므로, 렌즈 피치의 1/2인 p와 액정층의 두께인 d는 변수가 될 수 없다. 따라서, 초점거리 산출부(152)는 액정렌즈의 가장자리인 A 지점과 액정렌즈의 중앙부인 B 지점 간의 액정의 굴절률 이방성의 차이(Δn)를 조정함으로써, 초점거리(f)를 조절할 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 초점거리 변화에 따른 액정렌즈와 뷰 영역을 보여주는 도면들이다. 사용자의 시청거리가 기준 값인 경우, 액정렌즈(47)는 도 8b와 같이 형성된다.
초점거리 산출부(152)는 사용자의 시청거리가 기준 값보다 가까울수록 도 8a와 같이 초점거리(f)를 짧게 한다. 초점거리 산출부(152)는 액정렌즈(47)의 가장자리인 A 지점과 액정렌즈(47)의 중앙부인 B 지점 간의 액정의 굴절률 이방성의 차이(Δn)를 크게 함으로써, 초점거리(f)를 짧게 한다. 이 경우, 액정렌즈(47)의 가장자리인 A 지점과 액정렌즈(47)의 중앙부인 B 지점 간의 액정의 굴절률 이방성의 차이(Δn)가 크므로, 액정렌즈(47)는 더 볼록하게 구현된다. 따라서, 제1 내지 제9 뷰 영역(Viewpoint)은 도 8a와 같이 액정렌즈 셀(40)에 더 가깝게 구현된다.
초점거리 산출부(152)는 사용자의 시청거리가 기준 값보다 멀수록 도 8c와 같이 초점거리(f)를 길게 한다. 초점거리 산출부(152)는 액정렌즈(47)의 가장자리인 A 지점과 액정렌즈(47)의 중앙부인 B 지점 간의 액정의 굴절률 이방성의 차이(Δn)를 작게 함으로써, 초점거리(f)를 길게 한다. 이 경우, 액정렌즈(47)의 가장자리인 A 지점과 렌즈의 중앙부인 B 지점 간의 액정의 굴절률 이방성의 차이(Δn)가 작으므로, 액정렌즈(47)는 덜 볼록하게 구현된다. 따라서, 제1 내지 제9 뷰 영역(Viewpoint)은 도 8c와 같이 액정렌즈 셀(40)에 더 멀리 구현된다.
초점거리 산출부(152)는 사전 실험에 의해 미리 정해진 초점거리(f)가 저장된 룩-업 테이블로 구현될 수 있다. 이때, 룩-업 테이블에는 사용자의 시청거리에 따른 초점거리(f)가 저장되어 있다. 또는, 초점거리 산출부(152)는 사용자의 시청거리에 대한 기준 값을 저장하고, 사용자의 시청거리의 변화에 따라 수식 연산을 통해 초점거리(f)를 산출할 수 있다. 초점거리 산출부(152)는 최종적으로 산출된 초점거리 정보를 분할전극 전압 제어부(154)로 출력한다.
액정렌즈 쉬프트부(153)는 사용자 정보 처리부(151)로부터 사용자 위치 정보를 입력받는다. 액정렌즈 쉬프트부(153)는 사용자 위치 정보로부터 단일의 시청자가 입체영상을 시청하는지, 복수의 사용자가 입체영상을 시청하는지 판단한다. 액정렌즈 쉬프트부(153)는 단일의 사용자가 입체영상을 시청하는 경우, 단일의 사용자의 위치 정보에 기초하여 단일의 사용자가 역입체시 영역 또는 뷰 영상이 혼재된 시청영역에 있는지를 판단한다. 액정렌즈 쉬프트부(153)는 복수의 사용자가 입체영상을 시청하는 경우, 복수 사용자 각각의 위치 정보에 기초하여 복수 사용자 각각이 역입체시 영역 또는 뷰 영상이 혼재된 시청영역에 있는지를 판단한다.
액정렌즈 쉬프트부(153)는 사용자 위치 정보에 기초하여 액정렌즈의 쉬프트를 결정한다. 액정렌즈 쉬프트부(153)는 표시패널(10)의 제1 내지 제9 뷰 영상이 액정렌즈 셀(40)을 통과하여 표시되는 제1 내지 제9 뷰 영역(Viewpoint)에 대한 위치 정보를 저장하고 있다. 액정렌즈 쉬프트부(153)는 사용자 위치 정보를 미리 저장된 제1 내지 제9 뷰 영역(Viewpoint)에 대한 위치 정보와 비교하여 사용자가 역입체시 영역 또는 뷰 영상이 혼재된 시청영역에 있는지를 판단한다. 액정렌즈 쉬프트부(153)는 사용자가 역입체시 영역 또는 뷰 영상이 혼재된 시청영역에 있는 경우, 액정렌즈를 왼쪽 또는 오른쪽으로 쉬프트하여 사용자가 정입체시 영역에 들어오게 한다. 이하에서, 도 9를 결부하여 액정렌즈 쉬프트부(153)의 액정렌즈 쉬프트 방법을 살펴본다.
도 9a 및 도 9b는 액정렌즈의 쉬프트를 보여주는 도면들이다. 도 9a와 같이 사용자의 우안이 제9 뷰 영역(Viewpoint)에 위치하고, 사용자의 좌안이 제1 뷰 영역(Viewpoint)에 위치하는 경우, 사용자는 우안을 통해 좌안 영상을 보게 되고, 좌안을 통해 우안 영상을 보게 되는 역입체시 또는 뷰 영상이 혼재되었음을 느끼게 된다. 도 9b와 같이 액정렌즈(47)를 오른쪽으로 쉬프트한 경우, 사용자의 우안은 제2 뷰 영역(Viewpoint)에 위치하고, 사용자의 좌안은 제3 뷰 영역(Viewpoint)에 위치하게 된다. 따라서, 사용자는 정입체시 영역에 있게 되므로, 최적의 입체영상을 시청할 수 있다. 액정렌즈 쉬프트부(153)는 액정렌즈(47)를 어느 정도 쉬프트 해야되는지에 대한 쉬프트 정보를 분할전극 전압 제어부(154)로 출력한다.
분할전극 전압 제어부(154)는 초점거리 산출부(152)로부터 초점거리 정보를 입력받고, 액정렌즈 쉬프트부(153)로부터 쉬프트 정보를 입력받는다. 분할전극 전압 제어부(154)는 초점거리 정보와 쉬프트 정보에 따라 액정렌즈 셀(40)의 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들 각각에 인가할 전압에 대한 정보를 담은 액정렌즈 셀 제어 데이터(CLENS)를 출력한다.
분할전극 전압 제어부(154)는 초점거리(f)가 짧을수록 도 8a와 같이 액정렌즈를 더 볼록하게 구현한다. 따라서, 분할전극 전압 제어부(154)는 액정렌즈의 가장자리에서 액정분자가 더 많이 회동하도록 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들 각각의 전압을 제어하는 액정렌즈 셀 제어 데이터(CLENS)를 출력한다. 분할전극 전압 제어부(154)는 초점거리(f)가 길수록 액정렌즈를 덜 볼록하게 구현한다. 따라서, 분할전극 전압 제어부(154)는 액정렌즈의 가장자리에서 액정분자가 더 적게 회동하도록 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들 각각의 전압을 제어하는 액정렌즈 셀 제어 데이터(CLENS)를 출력한다. 또한, 분할전극 전압 제어부(154)는 쉬프트 정보에 따라 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들 각각에 인가되는 전압을 쉬프트 시킨 액정렌즈 셀 제어 데이터(CLENS)를 출력한다.
예를 들어, 분할전극 전압 제어부(153)는 도 8a와 같이 액정렌즈의 가장자리에서 액정분자가 더 많이 회동시키기 위해, 표 1과 같이 공통전극(43)과 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들 각각에 전압 공급을 제어한다.

 공통전극
 제1 및 제2 분할전극들
a b c d e f g h i
positive 5V 10V 9V 8V 6.5V 5V 6.5V 8V 9V 10V
negative 5V 0V 1V 2V 3.5V 5V 3.5V 2V 1V 0V
표 1에서, positive는 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들과 공통전압(43) 간의 전압 차가 (+) 극성인 경우로, 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들의 전압이 공통전압(43)보다 높게 나타난다. negative는 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들과 공통전압(43) 간의 전압 차가 (-) 극성인 경우로, 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들의 전압이 공통전압(43)보다 낮게 나타난다. 이는 액정의 직류화 잔상을 방지하기 위한 것으로, 직류 구동을 하는 경우 액정분자의 하전입자가 배향막에 쌓이게 되어 액정분자의 프리틸트각(pre-tilt angle)이 변경될 수 있다. 따라서, 분할전극 전압 제어부(153)는 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들 각각에 공급되는 전압의 극성을 주기적으로 반전시킴으로써, 직류화 잔상을 방지할 수 있다. 표 1을 참조하면, 분할전극 전압 제어부(153)는 렌즈의 중앙 부분인 e 전극은 공통전극과 전압 차가 없고, 렌즈의 가장 자리인 a 전극과 i 전극으로 갈수록 공통전극과 전압 차가 커지도록 전압 공급을 제어한다.
분할전극 전압 제어부(153)는 초점거리(f)가 길수록 도 8b와 같이 액정렌즈를 덜 볼록하게 구현한다. 따라서, 분할전극 전압 제어부(153)는 액정렌즈의 가장자리에서 액정분자가 더 적게 회동하도록 공통전극과 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들 각각의 전압 차를 작게 제어하는 액정렌즈 셀 제어 데이터(CLENS)를 출력한다.
예를 들어, 분할전극 전압 제어부(153)는 도 8c와 같이 액정렌즈의 가장자리에서 액정분자가 더 많이 회동시키기 위해, 표 2와 같이 공통전극(43)과 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들 각각에 전압 공급을 제어한다.

 공통전극
 제1 및 제2 분할전극들
a b c d e f g h i
positive 5V 8V 7V 6V 5.5V 5V 5.5V 6V 7V 8V
negative 5V 2V 3V 4V 4.5V 5V 4.5V 4V 3V 2V
표 2에서, positive는 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들과 공통전압(43) 간의 전압 차가 (+) 극성인 경우로, 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들의 전압이 공통전압(43)보다 높게 나타난다. negative는 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들과 공통전압(43) 간의 전압 차가 (-) 극성인 경우로, 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들의 전압이 공통전압(43)보다 낮게 나타난다. 이는 액정의 직류화 잔상을 방지하기 위한 것으로, 직류 구동을 하는 경우 액정분자의 하전입자가 배향막에 쌓이게 되어 액정분자의 프리틸트각(pre-tilt angle)이 변경될 수 있다. 따라서, 분할전극 전압 제어부(153)는 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들 각각에 공급되는 전압의 극성을 주기적으로 반전시킴으로써, 직류화 잔상을 방지할 수 있다. 표 2를 참조하면, 분할전극 전압 제어부(153)는 렌즈의 중앙 부분인 e 전극은 공통전극과 전압 차가 없고, 렌즈의 가장 자리인 a 전극과 i 전극으로 갈수록 공통전극과 전압 차가 커지도록 전압 공급을 제어한다.
다만, 표 1과 표 2의 비교를 통해 알 수 있듯이, 도 8a와 같이 액정렌즈를 더 볼록하게 구현하기 위해, 분할전극 전압 제어부(153)는 액정렌즈의 가장자리에서 액정분자가 더 많이 회동하도록 공통전극(43)과 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들 각각의 전압 차를 더 크게 제어한다. 도 8b와 같이 액정렌즈를 덜 볼록하게 구현하기 위해, 분할전극 전압 제어부(153)는 액정렌즈의 가장자리에서 액정분자가 더 적게 회동하도록 공통전극(43)과 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들 각각의 전압 차를 더 작게 제어한다.
분할전극 전압 제어부(153)는 사전 실험에 의해 미리 정해진 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들 각각에 인가할 전압이 저장된 룩-업 테이블로 구현될 수 있다. 이때, 룩-업 테이블에는 초점거리(f)에 따른 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들 각각에 인가할 전압이 저장되어 있다. 또는, 분할전극 전압 제어부(153)는 초점거리(f)에 대한 기준 값을 저장하고, 초점거리(f)의 변화에 따라 수식 연산을 통해 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들 각각에 인가할 전압을 산출할 수 있다. 분할전극 전압 제어부(153)는 최종적으로 산출된 액정렌즈 셀(40)의 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들 각각에 인가할 전압에 대한 정보를 담은 액정렌즈 셀 제어 데이터(CLENS)를 액정렌즈 셀 구동부(140)로 출력한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 액정렌즈 셀 구동방법을 보여주는 흐름도이다. 본 발명의 실시예에 따른 액정렌즈 셀 구동방법은 도 4의 액정렌즈 셀 제어부(150)를 결부하여 설명한다.
도 10을 참조하면, 첫 번째로, 초점거리 산출부(152)로 사용자의 위치 정보와 사용자의 시청거리 정보가 입력된다. 사용자의 위치 정보와 사용자의 시청거리 정보는 사용자 감지장치(180)를 통해 사용자 정보를 감지한 후, 사용자 정보 처리부(151)로부터 추출할 수도 있다. 이에 대하여는 도 4의 사용자 정보 처리부(151)를 결부하여 이미 앞에서 상세히 설명하였다. (S101)
두 번째로, 초점거리 산출부(152)는 사용자의 시청거리가 기준 값보다 가까운지를 판단한다. 초점거리 산출부(152)는 사용자의 시청거리가 기준 값보다 가깝다면 액정렌즈의 초점거리를 짧게 조절한다. 초점거리 산출부(152)는 사용자의 시청거리가 기준 값보다 가깝다면 액정렌즈의 초점거리를 길게 조절한다. 초점거리 산출부(152)는 사용자의 시청거리가 기준 값이면 초점거리를 조절하지 않고 그대로 출력한다. 이에 대하여는 도 4의 초점거리 산출부(152)를 결부하여 이미 앞에서 상세히 설명하였다. (S102 내지 S105)
세 번째로, 액정렌즈 쉬프트부(153)는 사용자가 역입체시 영역 또는 뷰 영상이 혼재된 시청영역에 위치하는지를 판단한다. 액정렌즈 쉬프트부(153)는 사용자가 역입체시 영역 또는 뷰 영상이 혼재된 시청영역에 위치한다면 액정렌즈를 쉬프트하여 사용자를 정입체시 영역에 위치시킨다. 액정렌즈 쉬프트부(153)는 사용자가 정입체시 영역에 위치한다면 액정렌즈를 쉬프트하지 않는다. 이에 대하여는 도 4의 액정렌즈 쉬프트부(153)를 결부하여 이미 앞에서 상세히 설명하였다. (S106 및 S107)
네 번째로, 분할전극 전압 제어부(153)는 상기 S102 내지 S107 단계를 거쳐 산출된 초점거리 정보와 쉬프트 정보에 기초하여 제1 및 제2 분할전극(41A, 41B)들에 공급되는 전압을 제어한다. (S108)
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 액정렌즈 방식의 입체영상 표시장치는 사용자가 역입체시 영역 또는 뷰 영상이 혼재된 시청영역에서 시청하는지를 자동으로 감지하고, 역입체시 영역 또는 뷰 영상이 혼재된 시청영역에서 시청하는 사용자가 있는 경우 액정렌즈의 초점거리를 조절하거나, 액정렌즈를 쉬프트한다. 그 결과, 본 발명은 사용자가 정입체시 영역에서 입체영상을 시청할 수 있으므로, 사용자는 최적 품질의 입체영상을 시청할 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 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10: 표시패널 40: 액정렌즈 셀
41A: 제1 분할전극 41B: 제2 분할전극
42: 액정층 43: 공통전극
44: 절연막 45: 하부 기판
46: 상부 기판 47: 액정렌즈
110: 게이트 구동부 120: 데이터 구동부
130: 타이밍 콘트롤러 140: 액정렌즈 셀 구동부
150: 액정렌즈 셀 제어부 151: 사용자 정보 처리부
152: 초점거리 산출부 153: 액정렌즈 쉬프트부
154: 분할전극 전압 제어부 160: 호스트 시스템
170: 사용자 감지장치

Claims (14)

  1. 일반인의 양안 간격만큼 카메라들을 이격하고 객체에 대한 이미지를 촬영하여 생성한 제1 내지 제n(n은 자연수) 뷰 영상을 표시하는 표시패널;
    공통전극과 분할전극들 각각의 전압 차에 따라 하부 기판과 상부 기판 사이의 액정층에 존재하는 액정분자들을 회동시켜 액정렌즈를 구현함으로써, 상기 제1 내지 제n 뷰 영상을 제1 내지 제n 뷰 영역으로 굴절시키는 액정렌즈 셀;
    상기 공통전극과 상기 분할전극들 각각에 공급되는 전압을 제어하는 액정렌즈 셀 제어부; 및
    상기 액정렌즈 셀 제어부의 제어 하에 상기 공통전극과 상기 분할전극들 각각에 전압을 공급하는 액정렌즈 셀 구동부를 포함하고,
    상기 액정렌즈 셀 제어부는,
    사용자의 시청거리 정보와 사용자의 위치 정보를 입력받고, 상기 사용자의 시청거리 정보와 상기 사용자의 위치 정보를 이용하여 상기 액정렌즈의 초점거리를 산출하고, 상기 사용자의 위치 정보를 이용하여 상기 액정렌즈의 쉬프트 정보를 산출하며, 산출된 초점거리 정보와 쉬프트 정보에 기초하여 상기 분할전극들 각각에 공급하는 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정렌즈 셀 제어부는,
    상기 사용자의 시청거리 정보에 기초하여 상기 사용자의 시청거리가 기준 값보다 작은 경우 상기 초점거리를 짧게 산출하고, 상기 사용자의 시청거리가 기준 값보다 큰 경우 상기 초점거리를 길게 산출하는 초점거리 산출부;
    상기 사용자의 위치 정보를 미리 저장된 상기 제1 내지 제9 뷰 영역에 대한 위치 정보와 비교하여, 상기 사용자가 역입체시 영역 또는 뷰 영상이 혼재된 시청영역에 있는 경우 상기 사용자가 정입체시 영역에 위치하도록 상기 액정렌즈를 어느 정도 쉬프트해야 하는지에 대한 상기 액정렌즈의 쉬프트 정보를 산출하는 액정렌즈 쉬프트부; 및
    상기 초점거리가 짧을수록 상기 액정렌즈의 가장자리에 해당하는 액정분자들을 더 많이 회동시키도록 상기 공통전극과 상기 분할전극들 각각의 전압 차를 크게 제어하고, 상기 초점거리가 길수록 상기 액정렌즈의 가장자리에 해당하는 액정분자들을 더 적게 회동시키도록 상기 공통전극과 상기 분할전극들 각각의 전압 차를 작게 제어하는 분할전극 전압 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 분할전극 전압 제어부는,
    상기 액정렌즈의 쉬프트 정보에 따라 상기 분할전극들 각각에 인가되는 전압을 쉬프트시키는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 사용자의 시청거리를 적외선 센서를 이용하여 감지하고, 상기 사용자의 위치 정보를 추출하기 위해 카메라를 이용하여 상기 사용자의 이미지를 저장하는 사용자 감지장치를 더 포함하는 입체영상 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 액정렌즈 셀 제어부는,
    상기 사용자의 이미지와 상기 사용자의 시청거리에 대한 정보를 입력받고, 미리 설정된 얼굴 마스크를 상기 사용자 이미지에 맵핑하여 상기 사용자의 위치 정보를 추출한 후에, 상기 사용자의 위치 정보와 상기 사용자의 시청거리 정보를 출력하는 사용자 정보 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 초점거리 산출부는,
    단일의 사용자가 입체영상을 시청하는 경우 상기 단일의 사용자의 시청거리에 기초하여 상기 액정렌즈의 초점거리를 산출하고,
    복수의 사용자가 입체영상을 시청하는 경우, 상기 복수의 사용자 각각의 시청거리에 기초하여 상기 복수의 사용자 각각의 위치에 해당하는 액정렌즈의 초점거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    액정렌즈 쉬프트부는,
    단일의 사용자가 입체영상을 시청하는 경우, 상기 단일의 사용자의 위치 정보에 기초하여 상기 단일의 사용자가 역입체시 영역 또는 뷰 영상이 혼재된 시청영역에 있는지를 판단하고,
    복수의 사용자가 입체영상을 시청하는 경우, 상기 복수 사용자 각각의 위치 정보에 기초하여 상기 복수 사용자 각각이 역입체시 영역 또는 뷰 영상이 혼재된 시청영역에 있는지를 판단하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
  8. 일반인의 양안 간격만큼 카메라들을 이격하고 객체에 대한 이미지를 촬영하여 생성한 제1 내지 제n(n은 자연수) 뷰 영상을 표시하는 표시패널과, 공통전극과 분할전극들 각각의 전압 차에 따라 하부 기판과 상부 기판 사이의 액정층에 존재하는 액정분자들을 회동시켜 액정렌즈를 구현하는 액정렌즈 셀을 마련하는 단계;
    상기 공통전극과 상기 분할전극들 각각에 공급되는 전압을 제어하는 단계;
    상기 공통전극과 상기 분할전극들 각각에 전압을 공급하는 단계; 및
    상기 제1 내지 제n 뷰 영상을 제1 내지 제n 뷰 영역으로 굴절시키는 단계를 포함하고,
    상기 공통전극과 상기 분할전극들 각각에 공급되는 전압을 제어하는 단계는,
    사용자의 시청거리 정보와 사용자의 위치 정보를 입력받고, 상기 사용자의 시청거리 정보와 상기 사용자의 위치 정보를 이용하여 상기 액정렌즈의 초점거리를 산출하고, 상기 사용자의 위치 정보를 이용하여 상기 액정렌즈의 쉬프트 정보를 산출하며, 산출된 초점거리 정보와 쉬프트 정보에 기초하여 상기 분할전극들 각각에 공급하는 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 구동방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 공통전극과 상기 분할전극들 각각에 공급되는 전압을 제어하는 단계는,
    상기 사용자의 시청거리 정보에 기초하여 상기 사용자의 시청거리가 기준 값보다 작은 경우 상기 초점거리를 짧게 산출하고, 상기 사용자의 시청거리가 상기 기준 값보다 큰 경우 상기 초점거리를 길게 산출하는 단계;
    상기 사용자의 위치 정보를 미리 저장된 상기 제1 내지 제9 뷰 영역에 대한 위치 정보와 비교하여, 상기 사용자가 역입체시 영역 또는 뷰 영상이 혼재된 시청영역에 있는 경우, 상기 사용자가 정입체시 영역에 위치하도록 상기 액정렌즈를 어느 정도 쉬프트해야 하는지에 대한 상기 액정렌즈의 쉬프트 정보를 산출하는 단계; 및
    상기 초점거리가 짧을수록 상기 액정렌즈의 가장자리에 해당하는 액정분자들을 많이 회동시키고, 상기 초점거리가 길수록 상기 액정렌즈의 가장자리에 해당하는 액정분자들을 적게 회동시키며, 상기 액정렌즈의 쉬프트 정보를 고려하여 상기 공통전극과 상기 분할전극들 각각에 공급하는 전압을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 구동방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 액정렌즈의 쉬프트 정보를 고려하여 상기 공통전극과 상기 분할전극들 각각에 공급하는 전압을 제어하는 단계는,
    상기 액정렌즈의 쉬프트 정보에 따라 상기 분할전극들 각각에 인가되는 전압을 쉬프트시키는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 구동방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 사용자의 시청거리를 적외선 센서를 이용하여 감지하고, 상기 사용자의 위치 정보를 추출하기 위해 카메라를 이용하여 상기 사용자의 이미지를 저장하는 단계를 더 포함하는 입체영상 표시장치의 구동방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 액정렌즈의 쉬프트 정보를 고려하여 상기 공통전극과 상기 분할전극들 각각에 공급하는 전압을 제어하는 단계는,
    상기 사용자의 이미지와 상기 사용자의 시청거리에 대한 정보를 입력받고, 미리 설정된 얼굴 마스크를 상기 사용자 이미지에 맵핑하여 상기 사용자의 위치 정보를 추출한 후에, 상기 사용자의 위치 정보와 상기 사용자의 시청거리 정보를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 구동방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 사용자의 시청거리 정보에 기초하여 상기 사용자의 시청거리가 기준 값보다 작은 경우 상기 초점거리를 짧게 산출하고, 상기 사용자의 시청거리가 상기 기준 값보다 큰 경우 상기 초점거리를 길게 산출하는 단계는,
    단일의 사용자가 입체영상을 시청하는 경우 상기 단일의 사용자의 시청거리에 기초하여 상기 액정렌즈의 초점거리를 산출하고,
    복수의 사용자가 입체영상을 시청하는 경우, 상기 복수의 사용자 각각의 시청거리에 기초하여 상기 복수의 사용자 각각의 위치에 해당하는 액정렌즈의 초점거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 구동방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 사용자가 정입체시 영역에 위치하도록 상기 액정렌즈를 어느 정도 쉬프트해야 할지를 산출하는 단계는,
    단일의 사용자가 입체영상을 시청하는 경우, 상기 단일의 사용자의 위치 정보에 기초하여 상기 단일의 사용자가 역입체시 영역 또는 뷰 영상이 혼재된 시청영역에 있는지를 판단하고,
    복수의 사용자가 입체영상을 시청하는 경우, 상기 복수 사용자 각각의 위치 정보에 기초하여 상기 복수 사용자 각각이 역입체시 영역 또는 뷰 영상이 혼재된 시청영역에 있는지를 판단하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 구동방법.
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