KR101623595B1 - 입체영상 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정의 응답속도를 향상시켜 표시 품위를 높일 수 있는 입체영상 표시장치에 관한 것이다.

이 입체영상 표시장치는 한 프레임 기간을 주기로 좌안 영상과 우안 영상을 교대로 표시하는 액정표시패널; 상기 액정표시패널의 데이터라인들을 구동하는 데이터 구동회로; 상기 액정표시패널의 게이트라인들을 구동하는 게이트 구동회로; 상기 한 프레임 기간을 제1 및 제2 서브 프레임 기간으로 분할하고 동일한 프레임 데이터를 상기 제1 및 제2 서브 프레임 기간 동안 상기 데이터 구동회로에 반복 공급하고, 입력 프레임 주파수보다 높은 프레임 주파수로 상기 구동회로들의 동작 타이밍을 제어하는 타이밍 콘트롤러; 상기 액정표시패널에 조사될 빛을 발생하는 백라이트 광원들; 및 상기 액정표시패널의 액정이 상기 제2 서브 프레임 만큼의 시간 동안 세츄레이션 상태로 유지될 때 상기 광원들을 순차 점등시키는 광원 구동회로를 구비한다.

Description

입체영상 표시장치{3D IMAGE DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정의 응답속도를 향상시켜 표시 품위를 높일 수 있는 입체영상 표시장치에 관한 것이다.

입체영상 표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique) 또는 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)을 이용하여 3차원 입체 영상(이하, '3D 영상')을 구현한다.

양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하며, 안경방식과 무안경방식이 있고 두 방식 모두 실용화되고 있다. 무안경 방식은 일반적으로 좌우 시차 영상의 광축을 분리하기 위한 패럴렉스 베리어 등의 광학판을 표시 화면의 앞에 또는 뒤에 설치하는 방식이다. 안경방식은 액정표시패널에 편광 방향이 서로 다른 좌우 시차 영상을 표시하고, 편광 안경 또는 액정셔터 안경을 사용하여 입체 영상을 구현한다.

안경방식은 크게 패턴 리타더 필름과 편광 안경을 이용하는 제1 편광 필터 방식과, 스위칭 액정층과 편광 안경을 이용한 제2 편광 필터 방식과, 액정셔터 안경을 이용한 셔터 글래스 방식으로 대별될 수 있다.

제1 편광 필터 방식은 액정표시패널에 좌안 이미지와 우안 이미지를 수평라인 단위로 교대로 표시하고 액정표시패널 상의 패턴 리타더 필름을 통해 편광 안경에 입사되는 편광특성을 절환함으로써, 좌안 이미지와 우안 이미지를 공간적으로 분할하여 3D 영상을 구현한다. 제2 편광 필터 방식은 액정표시패널에 좌안 이미지와 우안 이미지를 프레임 단위로 교대로 표시하고 액정표시패널 상의 스위칭 액정층을 통해 편광 안경에 입사되는 편광특성을 절환함으로써, 좌안 이미지와 우안 이미지를 시공간적으로 분할하여 3D 영상을 구현한다. 제1 및 제2 편광 필터 방식에 의하는 경우, 편광 필터 역할을 위해 액정표시패널 상에 배치된 패턴 리타더 필름 또는 스위칭 액정층으로 인해 3D 영상의 투과율이 저하된다.

셔터 글래스 방식은 액정표시패널에 좌안 이미지와 우안 이미지를 프레임 단위로 교대로 표시하고 이 표시 타이밍에 동기하여 액정셔터 안경의 좌우안 셔터를 개폐함으로써 3D 영상을 구현한다. 액정셔터 안경은 도 1과 같이 액정표시패널에 좌안 이미지(예컨대, 화이트(W) 이미지)가 표시되는 제1 프레임 기간 동안 그의 좌안 셔터만을 개방하고, 액정표시패널에 우안 이미지(예컨대, 블랙(B) 이미지)가 표시되는 제2 프레임 기간 동안 그의 우안 셔터만이 개방하도록 제어됨으로써 시분할 방식으로 양안 시차를 만들어낸다.

도 1의 요구사양과 같이 각 프레임의 제2 기간(Tb)에서 백라이트를 점등하여 양호한 양안 시차를 만들기 위해서는, 각 프레임의 제1 기간(Ta)내에 액정의 응답 이 완료되어야 한다. 하지만, 실제 액정의 응답 시간은 제1 기간(Ta)내에 완료되지 않고 제2 기간(Tb)까지 연장된다. 이러한 액정의 느린 응답속도로 인해, 화이트 상태에서는 휘도가 낮고, 블랙 상태에서는 휘도가 높은 현상이 발생된다. 다시 말해, 제2 기간(Tb)에서 백라이트를 점등시킨다고 가정할 때, 화이트 상태에서는 액정이 라이징 세츄레이션(saturation) 되기 전에 백라이트가 점등되어 원하는 휘도 레벨보다 낮은 휘도 레벨로 표시되고, 블랙 상태에서는 액정이 폴링 세츄레이션 되기 전에 백라이트가 점등되어 원하는 휘도 레벨보다 높은 휘도 레벨로 표시된다. 이렇게 화이트 또는 블랙으로 완전히 세츄레이션 되지 않은 기간에서 백라이트 점등되면 고스트 형태의 3D 크로스토크가 발생된다.

따라서, 본 발명의 목적은 액정의 응답속도를 향상시켜 표시 품위를 높일 수 있도록 한 입체영상 표시장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시장치는 한 프레임 기간을 주기로 좌안 영상과 우안 영상을 교대로 표시하는 액정표시패널; 상기 액정표시패널의 데이터라인들을 구동하는 데이터 구동회로; 상기 액정표시패널의 게이트라인들을 구동하는 게이트 구동회로; 상기 한 프레임 기간을 제1 및 제2 서브 프레임 기간으로 분할하고 동일한 프레임 데이터를 상기 제1 및 제2 서브 프레임 기간 동안 상기 데이터 구동회로에 반복 공급하고, 입력 프레임 주파수보다 높은 프레임 주파수로 상기 구동회로들의 동작 타이밍을 제어하는 타이밍 콘트롤러; 상기 액정표시패널에 조사될 빛을 발생하는 백라이트 광원들; 및 상기 액정표시패널의 액정이 상기 제2 서브 프레임 만큼의 시간 동안 세츄레이션 상태로 유지될 때 상기 광원들을 순차 점등시키는 광원 구동회로를 구비한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 입체영상 표시장치는 한 프레임 기간을 주기로 좌안 영상과 우안 영상을 교대로 표시하며, 제1 표시면과 제2 표시면으로 분할되는 액정표시패널; 상기 제1 표시면의 데이터라인들을 구동하는 제1 데이터 구동회로; 상기 제2 표시면의 데이터라인들을 구동하는 제2 데이터 구동회로; 상기 제1 표시면을 스캐닝하기 위한 게이트펄스를 상기 제1 표시면의 게이트라인들에 순차적으로 공급하고, 상기 제2 표시면을 스캐닝하기 위한 게이트펄스를 상기 제2 표시면의 게이트라인들에 순차적으로 공급하는 게이트 구동회로; 상기 한 프레임기간을 제1 및 제2 서브 프레임 기간으로 분할하고 동일한 프레임 데이터를 상기 제1 및 제2 서브 프레임 기간 동안 상기 데이터 구동회로들에 반복 공급하고, 입력 프레임 주파수보다 높은 프레임 주파수로 상기 구동회로들의 동작 타이밍을 제어하는 타이밍 콘트롤러; 상기 액정표시패널에 조사될 빛을 발생하는 백라이트 광원들; 및 상기 제1 서브 프레임 기간 동안 상기 광원들을 소등시키고 상기 제2 서브 프레임 기간 내에서 상기 광원들을 동시 점등시키는 광원 구동회로를 구비한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시장치는 입력 프레임 주파수보다 빠른 주파수로 구동회로들의 동작을 제어하고, 한 프레임을 제1 및 제2 서브 프레임으로 분할하여 동일한 데이터를 반복 표시함으로써, 데이터가 기입된 직후부터 제1 서브 프레임 만큼의 시간이 경과되기 전에 액정표시패널의 각 지점에서 액정들을 모두 세츄레이션 시킨다. 그리고, 액정이 제2 서브 프레임 만큼의 시간 동안 세츄레이션 상태로 유지될 때 50 % 이하의 듀티비로 광원들을 순차 점등시키고, 프레임 단위로 좌우안 셔터를 번갈아 개폐한다. 또한, 스캐닝 구동에 의한 표시면의 휘도 저하를 광원 구동전류를 높임으로써 보상한다. 그 결과, 액정의 응답속도가 빨라져 3D 크로스토크가 방지되며, 동영상에서 휘도 저하 없이 MPRT 성능이 개선되 어 전체적으로 표시 품위가 크게 향상된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 입체영상 표시장치는 입력 프레임 주파수보다 빠른 주파수로 구동회로들의 동작을 제어하고, 표시면의 위와 아래에서 쌍방향으로 동시에 게이트펄스를 인가하여 데이터를 기입하되, 한 프레임을 제1 및 제2 서브 프레임으로 분할하여 동일한 데이터를 반복 표시함으로써, 데이터가 기입된 직후부터 제1 서브 프레임 만큼의 시간이 경과되기 전에 액정표시패널의 각 지점에서 액정들을 모두 세츄레이션 시킨다. 그리고, 제1 서브 프레임 기간 동안 광원들을 모두 소등시키고 제2 서브 프레임 기간 내에서 광원들을 모두 점등시키며, 프레임 단위로 좌우안 셔터를 번갈아 개폐한다. 또한, 블링킹 구동에 의한 표시면의 휘도 저하를 광원 구동전류를 높임으로써 보상한다. 그 결과, 액정의 응답속도가 빨라져 3D 크로스토크가 방지되며, 동영상에서 휘도 저하 없이 MPRT 성능이 개선되어 전체적으로 표시 품위가 크게 향상된다.

이하, 도 2 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 보여준다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시장치는 액정표시패널(10), 타이밍 콘트롤러(11), 데이터 구동회로(12), 게이트 구동회로(13), 광원 제어회로(14), 광원 구동회로(15), 백라이트 유닛(16), 셔터 제어회로(17), 및 셔터 글래스(18)를 구비한다.

액정표시패널(10)은 두 장의 유리기판과 이들 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 액정표시패널(10)의 하부 유리기판에는 다수의 데이터라인들(DL)과 다수의 게이트라인들(GL)이 교차된다. 데이터라인들(DL)과 게이트라인들(GL)의 교차 구조에 의해 액정표시패널(10)에는 액정셀(Clc)들이 매트릭스 형태로 배치된다. 또한, 액정표시패널(10)의 하부 유리기판에는 TFT, TFT에 접속된 액정셀(Clc)의 화소전극(1), 및 스토리지 커패시터(Cst) 등이 형성된다.

액정표시패널(10)의 상부 유리기판 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극(2)이 형성된다. 공통전극(2)은 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 화소전극(1)과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 액정표시패널(10)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.

타이밍 콘트롤러(11)는 외부의 시스템 보드로부터의 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)에 기초하여 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들(DDC, GDC)을 발생한다. 타이밍 콘트롤러(11)는 데이터 타이밍 제어신호(DDC)와 게이트 타이밍 제어신호(GDC)를 체배하여 120×N(N은 2 이상의 양의 정수)Hz의 프레임 주파수, 예컨대 240Hz의 프레임 주파수로 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)의 동작을 제어한다. 프레임 주 파수를 체배하는 동작은 외부의 시스템 회로에서 행해질 수도 있다.

타이밍 콘트롤러(11)는 한 프레임기간을 제1 서브 프레임 기간과 제2 서브 프레임 기간으로 시분할한다. 그리고, 시스템 회로로부터 입력되는 3D 데이터 포맷의 디지털 비디오 데이터(3D DATA)를 프레임 메모리 등을 이용하여 프레임 단위로 복사한다. 그리고, 셔터 글래스(18)의 좌안이 개방될 때 표시되는 데이터(이하, '좌안 데이터')를 기수 프레임의 제1 및 제2 서브 프레임 기간 동안 데이터 구동회로(12)에 반복 공급하고, 셔터 글래스(18)의 우안이 개방될 때 표시되는 데이터(이하, '우안 데이터')를 우수 프레임의 제1 및 제2 서브 프레임 기간 동안 데이터 구동회로(12)에 반복 공급한다.

데이터 구동회로(12)는 다수의 데이터 드라이브 집적회로들을 포함한다. 데이터 드라이브 집적회로는 클럭신호를 샘플링하기 위한 쉬프트레지스터, 타이밍 콘트롤러(11)로부터 입력되는 디지털 데이터를 일시저장하기 위한 레지스터, 쉬프트레지스터로부터의 클럭신호에 응답하여 데이터를 1 라인분씩 저장하고 저장된 1 라인분의 데이터를 동시에 출력하기 위한 래치, 래치로부터의 디지털 데이터값에 대응하여 감마기준전압의 참조하에 정극성/부극성의 감마전압을 선택하기 위한 디지털/아날로그 변환기, 정극성/부극성 감마전압에 의해 변환된 아날로그 데이터가 공급되는 데이터라인(DL)을 선택하기 위한 멀티플렉서 및 멀티플렉서와 데이터라인(DL) 사이에 접속된 출력버퍼 등을 구비한다. 데이터 구동회로(12)는 120×N Hz의 데이터 타이밍 제어신호(DDC)를 기반으로 3D 데이터 포맷의 좌안/우안 데이터를 아날로그 데이터전압으로 변환하여 각 프레임 내에서 동일한 데이터를 두 번씩 데 이터라인(DL)들에 인가한다.

게이트 구동회로(13)는 다수의 게이트 드라이브 집적회로들을 포함한다. 게이트 드라이브 집적회로는 쉬프트 레지스터, 쉬프트 레지스터의 출력신호를 액정셀의 TFT 구동에 적합한 스윙폭으로 변환하기 위한 레벨 쉬프터, 및 출력 버퍼 등을 구비한다. 게이트 구동회로(13)는 120×N Hz의 게이트 타이밍 제어신호(GDC)를 기반으로 스캔펄스(또는 게이트펄스)를 순차적으로 출력하여 각 프레임 내에서 두 번씩 게이트라인들(GL)에 공급한다.

백라이트 유닛(16)은 다수의 광원들을 포함하여 액정표시패널(10)에 빛을 조사한다. 백라이트 유닛(16)은 직하형(Direct type)과 에지형(Edge type) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 직하형 백라이트 유닛(16)은 액정표시패널(10)의 아래에 다수의 광학시트들과 확산판이 적층되고 확산판 아래에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다. 에지형 백라이트 유닛(16)은 액정표시패널(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.

광원 제어회로(14)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 광원 제어신호(LCS)를 발생하며, 이 광원 제어신호(LCS)를 통해 액정표시패널(10)의 데이터 스캐닝 방향을 따라 광원들이 순차적으로 구동되도록 광원들을 펄스폭변조(Pulse Width Modulation, PWM)로 제어한다. PWM 신호의 듀티비(Duty ratio)는 MPRT(Motion Picture Response Time) 성능이 향상될 수 있도록 50% 이하로 조절될 수 있다. 광원 제어회로(14)는 입력 데이터(3D DATA)의 분석 결과에 기초하여 PWM 신호의 듀티비를 조절할 수 있으며, 이 듀티비 조절에 연동하여 광원 구동회로(15)를 제어하여 광원들의 구동 전류를 조절할 수 있다. 구동전류의 레벨은 PWM 신호의 듀티비와 반비례 관계를 갖도록 조절된다. 즉, PWM 신호의 듀티비가 작을수록 구동전류의 레벨은 높게 조절된다. 이는, MPRT 성능 개선을 위해 한 프레임 기간 내에서 광원들의 소등 시간이 길어지는 것에 대응하여, 화면의 휘도 저하를 보상하기 위함이다. 광원 제어회로(14)는 타이밍 콘트롤러(11)에 내장될 수 있다.

광원 제어신호(LCS)는 광원들의 점소등 타이밍을 포함한다. 광원들의 점등 타이밍은 그 광원들에 대응되는 액정표시패널(10)의 표시면에 액정이 세츄레이션(Saturation) 된 이후로 정해진다. 광원들의 점등 타이밍은 액정이 세츄레이션 된 이후에서 PWM 신호의 듀티비에 비례하여 길어질 수 있다.

광원 구동회로(15)는 광원 제어신호(LCS)에 응답하여 액정표시패널(10)의 데이터 스캐닝에 동기되도록 광원들을 순차적으로 구동한다. 광원 구동회로(15)는 광원 제어회로(14)의 제어 하에 PWM 신호의 듀티비에 따라 광원들의 구동 전류를 조절할 수 있다.

셔터 제어회로(17)는 시스템회로로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync)를 참조하여 현재 프레임이 좌안 데이터가 표시될 기수 프레임인지 또는 우안 데이터가 표시될 우수 프레임인지를 판단한다. 그리고, 기수 프레임 동안 셔터 글래스(18) 의 좌안 셔터를 개방 제어하는 좌안 셔터 제어신호(STL)와, 우수 프레임 동안 셔터 글래스(18)의 우안 셔터를 개방 제어하는 우안 셔터 제어신호(STR)를 발생한다.

셔터 글래스(18)는 액정표시패널(10)에 프레임 단위로 표시되는 좌/우안 영상을 입체적으로 보기 위해 관람자가 착용하는 장치로서, 셔터 제어회로(17)로부터의 셔터 제어신호들(STL,STR)에 동기되어 그의 좌/우안 셔터를 프레임 단위로 번갈아 개폐한다. 좌/우안 영상이 번갈아 차단됨으로써 셔터 글래스(18)의 좌/우안에는 서로 다른 상이 맺히게 되고 이를 통해 관람자는 입체감을 느끼게 된다.

도 3 내지 도 5는 표시품위를 향상시키기 위한 데이터 기입, 광원들의 점소등 타이밍, 및 좌우안 셔터의 개방 타이밍을 보여준다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명은 입력 프레임 주파수 대비 2배로 체배된 프레임 주파수를 이용하여 구동회로들을 제어함으로써, 한 프레임을 제1 서브 프레임(SF1)과 제2 서브 프레임(SF2)으로 시분할 구동한다. 기수 프레임(Odd Frame)의 제1 및 제2 서브 프레임(SF1,SF2) 기간 동안 한 프레임 분의 좌안 데이터(DATA(L))가 중복해서 액정표시패널에 표시된다. 그리고, 우수 프레임(Even Frame)의 제1 및 제2 서브 프레임(SF1,SF2) 기간 동안 한 프레임 분의 우안 데이터(DATA(R))가 중복해서 액정표시패널에 표시된다. 액정(LC)의 응답속도는 액정표시패널(10)에 존재하는 커패시터 성분에 크게 좌우된다. 커패시터 성분은 프레임 주파수에 반비례하므로, 프레임 주파수를 입력 대비 2배로 체배하면 그만큼 액정(LC)의 응답속도는 빨라진다. 그 결과, 기수 프레임(Odd Frame)에서 좌안 데이터(DATA(L))가 기입된 직후부터 제1 서브 프레임(SF1) 만큼의 시간이 경과되기 전에 액정표시패널(10) 의 각 지점(상부, 중간, 하부)에서 액정(LC)은 세츄레이션 되고, 제2 서브 프레임(SF2) 만큼의 시간 동안 세츄레이션 상태를 유지한다. 기수 프레임(Odd Frame)에서 각 지점의 광원들(BL)은 액정(LC)이 제2 서브 프레임(SF2) 만큼의 시간 동안 세츄레이션 상태로 유지될 때 50 % 이하의 듀티비로 순차 점등된다. 그리고, 좌안 셔터는 기수 프레임(Odd Frame) 기간 동안 개방된다.

또한, 우수 프레임(Even Frame)에서 우안 데이터(DATA(R))가 기입된 직후부터 제1 서브 프레임(SF1) 만큼의 시간이 경과되기 전에 액정표시패널(10)의 각 지점(상부, 중간, 하부)에서 액정(LC)은 세츄레이션 되고, 제2 서브 프레임(SF2) 만큼의 시간 동안 세츄레이션 상태를 유지한다. 우수 프레임(Even Frame)에서 각 지점의 광원들(BL)은 액정(LC)이 제2 서브 프레임(SF2) 만큼의 시간 동안 세츄레이션 상태로 유지될 때 50 % 이하의 듀티비로 순차 점등된다. 그리고, 우안 셔터는 우수 프레임(Even Frame) 기간 동안 개방된다.

광원들(BL)의 점등 타이밍은 도 5와 같이 PWM 신호의 듀티비에 따라 다르게 결정될 수 있다. 예컨대, 광원들(BL)의 점등 타이밍은 듀티비 50%를 구현하기 위해 제1 시점(t1)으로 결정될 수 있고, 50%보다 작은 듀티비를 구현하기 위해 제1 시점(t1)보다 늦은 제2 시점(t2)으로 결정될 수 있다.

도 6은 백라이트 스캐닝 구동시 휘도 저하를 보상하기 위해 PWM 신호의 듀티비에 따라 구동전류의 레벨들을 조절하는 예를 보여준다.

도 6을 참조하면, 구동전류의 레벨은 PWM 신호의 듀티비에 반비례하도록 조절된다. 예컨대, 구동전류의 레벨은, 50%의 듀티비로 설정되는 PWM 신호에 대응하 여 기준전류 레벨(A)의 2배(2A)로, 33%의 듀티비로 설정되는 PWM 신호에 대응하여 기준전류 레벨(A)의 3배(3A)로, 25%의 듀티비로 설정되는 PWM 신호에 대응하여 기준전류 레벨(A)의 4배(4A)로, 20%의 듀티비로 설정되는 PWM 신호에 대응하여 기준전류 레벨(A)의 5배(5A)로 조절될 수 있다. 여기서, 기준전류 레벨(A)은 100%의 듀티비에 대응되는 전류레벨로써, 광원 제어회로 내의 특정 레지스터에 미리 저장될 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 보여준다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체영상 표시장치는 액정표시패널(110), 타이밍 콘트롤러(111), 데이터 구동회로(112), 게이트 구동회로(113), 광원 제어회로(114), 광원 구동회로(115), 백라이트 유닛(116), 셔터 제어회로(117), 및 셔터 글래스(118)를 구비한다.

액정표시패널(110)은 두 장의 유리기판과 이들 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 액정표시패널(110)의 하부 유리기판에는 다수의 데이터라인들(DL)과 다수의 게이트라인들(GL)이 교차된다. 데이터라인들(DL)과 게이트라인들(GL)의 교차 구조에 의해 액정표시패널(110)에는 액정셀(Clc)들이 매트릭스 형태로 배치된다. 또한, 액정표시패널(110)의 하부 유리기판에는 TFT, TFT에 접속된 액정셀(Clc)의 화소전극(101), 및 스토리지 커패시터(Cst) 등이 형성된다.

액정표시패널(110)의 상부 유리기판 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극(102)이 형성된다. 공통전극(102)은 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 화소전극(101)과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 액정표시패널(110)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.

액정표시패널(110)은 수직 방향을 따라 제1 표시면(110A)과 제2 표시면(110B)으로 분할된다.

타이밍 콘트롤러(111)는 외부의 시스템 보드로부터의 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)에 기초하여 데이터 구동회로(112)와 게이트 구동회로(113)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들(DDC, GDC1,GDC2)을 발생한다. 타이밍 콘트롤러(111)는 데이터 타이밍 제어신호(DDC)와 게이트 타이밍 제어신호들(GDC1,GDC2)를 체배하여 120×N(N은 2 이상의 양의 정수)Hz의 프레임 주파수, 예컨대 240Hz의 프레임 주파수로 데이터 구동회로(112)와 게이트 구동회로(113)의 동작을 제어한다. 프레임 주파수를 체배하는 동작은 외부의 시스템 회로에서 행해질 수도 있다.

타이밍 콘트롤러(111)는 한 프레임기간을 제1 서브 프레임 기간과 제2 서브 프레임 기간으로 시분할한다. 그리고, 시스템 회로로부터 입력되는 3D 데이터 포맷의 디지털 비디오 데이터(3D DATA)를 프레임 메모리 등을 이용하여 프레임 단위로 복사한다. 그리고, 셔터 글래스(118)의 좌안이 개방될 때 표시되는 데이터(이하, '좌안 데이터')를 기수 프레임의 제1 및 제2 서브 프레임 기간 동안 데이터 구 동회로(112)에 반복 공급하고, 셔터 글래스(118)의 우안이 개방될 때 표시되는 데이터(이하, '우안 데이터')를 우수 프레임의 제1 및 제2 서브 프레임 기간 동안 데이터 구동회로(112)에 반복 공급한다.

데이터 구동회로(112)는 도 8에 도시된 바와 같이 제1 표시면(110A)의 데이터라인들(DL11 ~ DL1m)을 구동하는 제1 데이터 구동회로(112A)와, 제2 표시면(110B)의 데이터라인들(DL21 ~ DL2m)을 구동하는 제2 데이터 구동회로(112B)를 포함한다. 제1 표시면(110A)의 데이터라인들(DL11 ~ DL1m)과 제2 표시면(110B)의 데이터라인들(DL21 ~ DL2m)은, 표시면들(110A,110B) 간 경계를 기준으로 서로 전기적으로 분리되어 있다.

제1 및 제2 데이터 구동회로(112A,112B)는 각각 다수의 데이터 드라이브 집적회로들(DIC#1 ~ DIC#8))을 포함한다. 데이터 드라이브 집적회로는 클럭신호를 샘플링하기 위한 쉬프트레지스터, 타이밍 콘트롤러(111)로부터 입력되는 디지털 데이터를 일시저장하기 위한 레지스터, 쉬프트레지스터로부터의 클럭신호에 응답하여 데이터를 1 라인분씩 저장하고 저장된 1 라인분의 데이터를 동시에 출력하기 위한 래치, 래치로부터의 디지털 데이터값에 대응하여 감마기준전압의 참조하에 정극성/부극성의 감마전압을 선택하고 이를 이용하여 정극성/부극성의 데이터전압을 발생하는 디지털/아날로그 변환기, 정극성/부극성 데이터전압이 공급되는 데이터라인을 선택하기 위한 멀티플렉서, 및 멀티플렉서와 데이터라인 사이에 접속된 출력버퍼 등을 구비한다.

제1 데이터 구동회로(112A)는 120×N Hz의 데이터 타이밍 제어신호(DDC)를 기반으로 3D 데이터 포맷의 좌안/우안 데이터를 아날로그 데이터전압으로 변환하여 각 프레임 내에서 동일한 데이터를 두 번씩 제1 표시면(110A)의 데이터라인들(DL11 ~ DL1m)에 공급한다. 제2 데이터 구동회로(112B)는 120×N Hz의 데이터 타이밍 제어신호(DDC)를 기반으로 3D 데이터 포맷의 좌안/우안 데이터를 아날로그 데이터전압으로 변환하여 각 프레임 내에서 동일한 데이터를 두 번씩 제2 표시면(110B)의 데이터라인들(DL21 ~ DL2m)에 공급한다.

게이트 구동회로(113)는 도 8에 도시된 바와 같이 다수의 게이트 드라이브 집적회로들(GIC#1 ~ GIC#4)을 포함한다. 게이트 드라이브 집적회로는 쉬프트 레지스터, 쉬프트 레지스터의 출력신호를 액정셀의 TFT 구동에 적합한 스윙폭으로 변환하기 위한 레벨 쉬프터, 및 출력 버퍼 등을 구비한다. 제1 표시면(110A)에 대한 스캔을 담당하는 제1 및 제2 게이트 드라이브 집적회로(GIC#1,GIC#2)는 120×N Hz의 제1 게이트 타이밍 제어신호(GDC1)를 기반으로 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 제1 표시면(110A)의 게이트라인들(GL1 ~ GL540)에 Y' 방향을 따라 순차적으로 각 프레임 내에서 두 번씩 인가한다. 제2 표시면(110B)에 대한 스캔을 담당하는 제3 및 제4 게이트 드라이브 집적회로(GIC#3,GIC#4)는 120×N Hz의 제2 게이트 타이밍 제어신호(GDC2)를 기반으로 게이트펄스를 제2 표시면(110B)의 게이트라인들에 Y 방향을 따라 순차적으로 각 프레임 내에서 두 번씩 공급한다.

제1 표시면(110A)에 대한 스캔과 제2 표시면(110B)에 대한 스캔은 동시에 진행되며 또한, 서로 마주 보는 방향으로 진행된다. 제1 표시면(110A)에 대한 스캔에 동기하여 제1 표시면(110A)의 데이터라인들(DL11 ~ DL1m)에 공급된 데이터전압 이 제1 표시면(110A)의 액정셀들에 인가되고, 제2 표시면(110B)에 대한 스캔에 동기하여 제2 표시면(110B)의 데이터라인들(DL21 ~ DL2m)에 공급된 데이터전압이 제2 표시면(110B)의 액정셀들에 인가된다.

백라이트 유닛(116)은 다수의 광원들을 포함하여 액정표시패널(110)에 빛을 조사한다. 백라이트 유닛(116)은 직하형(Direct type)과 에지형(Edge type) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 직하형 백라이트 유닛(116)은 액정표시패널(110)의 아래에 다수의 광학시트들과 확산판이 적층되고 확산판 아래에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다. 에지형 백라이트 유닛(116)은 액정표시패널(110)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.

광원 제어회로(114)는 타이밍 콘트롤러(111)의 제어 하에 광원 제어신호(LCS)를 발생하며, 이 광원 제어신호(LCS)를 통해 광원들이 동시에 블링킹(Blinking) 구동되도록 광원들을 펄스폭변조(Pulse Width Modulation, PWM)로 제어한다. PWM 신호의 듀티비(Duty ratio)는 MPRT(Motion Picture Response Time) 성능이 향상될 수 있도록 50% 이하로 조절될 수 있다. 광원 제어회로(114)는 입력 데이터(3D DATA)의 분석 결과에 기초하여 PWM 신호의 듀티비를 조절할 수 있으며, 이 듀티비 조절에 연동하여 광원 구동회로(115)를 제어하여 광원들의 구동 전류를 조절할 수 있다. 구동전류의 레벨은 PWM 신호의 듀티비와 반비례 관계를 갖도록 조절된다. 즉, PWM 신호의 듀티비가 작을수록 구동전류의 레벨은 높게 조절된다. 이는, MPRT 성능 개선을 위해 한 프레임 기간 내에서 광원들의 소등 시간이 길어지는 것에 대응하여, 화면의 휘도 저하를 보상하기 위함이다. 광원 제어회로(114)는 타이밍 콘트롤러(111)에 내장될 수 있다.

광원 제어신호(LCS)는 광원들의 점소등 타이밍을 포함한다. 광원들의 점등 타이밍은 광간섭을 최소화하기 위해 제1 표시면(110A)의 중간 부분과 제2 표시면(110B)의 중간 부분에 충전되는 데이터에 응답하여 액정이 세츄레이션(Saturation) 된 이후로 정해진다. 광원들의 점등 타이밍은 액정이 세츄레이션 된 이후에서 PWM 신호의 듀티비에 비례하여 길어질 수 있다.

광원 구동회로(115)는 광원 제어신호(LCS)에 응답하여 제1 서브 프레임 기간 동안 광원들을 모두 소등시키고, 제2 서브 프레임 기간 내에서 광원들을 모두 점등시킴으로써, 광원들을 블링킹(Blinking) 구동시킨다. 광원 구동회로(115)는 광원 제어회로(114)의 제어 하에 PWM 신호의 듀티비에 따라 광원들의 구동 전류를 조절할 수 있다.

셔터 제어회로(117)는 시스템회로로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync)를 참조하여 현재 프레임이 좌안 데이터가 표시될 기수 프레임인지 또는 우안 데이터가 표시될 우수 프레임인지를 판단한다. 그리고, 기수 프레임 동안 셔터 글래스(118)의 좌안 셔터를 개방 제어하는 좌안 셔터 제어신호(STL)와, 우수 프레임 동안 셔터 글래스(118)의 우안 셔터를 개방 제어하는 우안 셔터 제어신호(STR)를 발 생한다.

셔터 글래스(118)는 액정표시패널(110)에 프레임 단위로 표시되는 좌/우안 영상을 입체적으로 보기 위해 관람자가 착용하는 장치로서, 셔터 제어회로(117)로부터의 셔터 제어신호들(STL,STR)에 동기되어 그의 좌/우안 셔터를 프레임 단위로 번갈아 개폐한다. 좌/우안 영상이 번갈아 차단됨으로써 셔터 글래스(118)의 좌/우안에는 서로 다른 상이 맺히게 되고 이를 통해 관람자는 입체감을 느끼게 된다.

도 9 및 도 10은 표시품위를 향상시키기 위한 데이터 기입, 광원들의 점소등 타이밍, 및 좌우안 셔터의 개방 타이밍을 보여준다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명은 입력 프레임 주파수 대비 2배로 체배된 프레임 주파수를 이용하여 구동회로들을 제어함으로써, 한 프레임을 제1 서브 프레임(SF1)과 제2 서브 프레임(SF2)으로 시분할 구동한다. 기수 프레임(Odd Frame)의 제1 및 제2 서브 프레임(SF1,SF2) 기간 동안 한 프레임 분의 좌안 데이터(DATA(L))가 중복해서 액정표시패널에 표시된다. 그리고, 우수 프레임(Even Frame)의 제1 및 제2 서브 프레임(SF1,SF2) 기간 동안 한 프레임 분의 우안 데이터(DATA(R))가 중복해서 액정표시패널에 표시된다. 액정(LC)의 응답속도는 액정표시패널에 존재하는 커패시터 성분과 게이트 스캔 타임에 크게 좌우된다. 커패시터 성분은 프레임 주파수에 반비례하므로, 프레임 주파수를 입력 대비 2배로 체배하면 그만큼 액정(LC)의 응답속도는 빨라진다. 또한, 액정표시패널의 상하 쌍방향에서 서로 마주 보는 방향으로 동시에 진행되는 스캔으로 인해 게이트 스캔 타임이 줄어들기 때문에, 액정(LC)의 응답속도는 단방향 스캔시에 비해 빨라진다. 광원들의 점등 타이밍은 제1 표시면(110A)의 중간부에서 액정(LC)이 세츄레이션 되는 타이밍, 및 제2 표시면(110B)의 중간부에서 액정(LC)이 세츄레이션 되는 타이밍 중 어느 하나를 기준으로 하여 맞춰진다. 각 표시면(110A,110B)의 중간부에서 액정(LC)이 세츄레이션 되는 타이밍은 쌍방향 스캔 동작에 의해 서로 동일하게 된다.

그 결과, 기수 프레임(Odd Frame)에서 좌안 데이터(DATA(L))가 기입된 직후부터 제1 서브 프레임(SF1) 만큼의 시간이 경과되기 전에 액정표시패널의 각 지점에서 액정(LC)은 세츄레이션 되고, 제2 서브 프레임(SF2) 만큼의 시간 동안 세츄레이션 상태를 유지한다. 기수 프레임(Odd Frame)에서 각 지점의 광원들(BL)은 각 지점의 액정(LC)들이 모두 세츄레이션 상태로 유지되는 기간 동안 50 % 이하의 듀티비로 동시에 점등된다. 예컨대, 각 지점의 광원들(BL)은 제2 서브 프레임(SF2)의 후반부 기간(한 프레임을 120Hz로 가정했을 때, s/480) 동안 동시에 점등된다. 그리고, 좌안 셔터는 기수 프레임(Odd Frame) 기간 동안 개방된다.

우수 프레임(Even Frame)에서 우안 데이터(DATA(R))가 기입된 직후부터 제1 서브 프레임(SF1) 만큼의 시간이 경과되기 전에 액정표시패널의 각 지점에서 액정(LC)은 세츄레이션 되고, 제2 서브 프레임(SF2) 만큼의 시간 동안 세츄레이션 상태를 유지한다. 우수 프레임(Even Frame)에서 각 지점의 광원들(BL)은 각 지점의 액정(LC)들이 모두 세츄레이션 상태로 유지되는 기간 동안 50 % 이하의 듀티비로 동시에 점등된다. 예컨대, 각 지점의 광원들(BL)은 제2 서브 프레임(SF2)의 후반부 기간(한 프레임을 120Hz로 가정했을 때, s/480) 동안 동시에 점등된다. 그리고, 우안 셔터는 우수 프레임(Even Frame) 기간 동안 개방된다.

광원들(BL)의 점등 타이밍은 도 5와 같이 PWM 신호의 듀티비에 따라 다르게 결정될 수 있으며, 광원들(BL)로 인가되는 구동전류의 레벨은 도 6과 같이 PWM 신호의 듀티비에 반비례하도록 갖도록 조절될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시장치는 입력 프레임 주파수보다 빠른 주파수로 구동회로들의 동작을 제어하고, 한 프레임을 제1 및 제2 서브 프레임으로 분할하여 동일한 데이터를 반복 표시함으로써, 데이터가 기입된 직후부터 제1 서브 프레임 만큼의 시간이 경과되기 전에 액정표시패널의 각 지점에서 액정들을 모두 세츄레이션 시킨다. 그리고, 액정이 제2 서브 프레임 만큼의 시간 동안 세츄레이션 상태로 유지될 때 50 % 이하의 듀티비로 광원들을 순차 점등시키고, 프레임 단위로 좌우안 셔터를 번갈아 개폐한다. 또한, 스캐닝 구동에 의한 표시면의 휘도 저하를 광원 구동전류를 높임으로써 보상한다. 그 결과, 액정의 응답속도가 빨라져 3D 크로스토크가 방지되며, 동영상에서 휘도 저하 없이 MPRT 성능이 개선되어 전체적으로 표시 품위가 크게 향상된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 입체영상 표시장치는 입력 프레임 주파수보다 빠른 주파수로 구동회로들의 동작을 제어하고, 표시면의 위와 아래에서 쌍방향으로 동시에 게이트펄스를 인가하여 데이터를 기입하되, 한 프레임을 제1 및 제2 서브 프레임으로 분할하여 동일한 데이터를 반복 표시함으로써, 데이터가 기입된 직후부터 제1 서브 프레임 만큼의 시간이 경과되기 전에 액정표시패널의 각 지점에서 액정들을 모두 세츄레이션 시킨다. 그리고, 제1 서브 프레임 기간 동안 광원들을 모 두 소등시키고 제2 서브 프레임 기간 내에서 광원들을 모두 점등시키며, 프레임 단위로 좌우안 셔터를 번갈아 개폐한다. 또한, 블링킹 구동에 의한 표시면의 휘도 저하를 광원 구동전류를 높임으로써 보상한다. 그 결과, 액정의 응답속도가 빨라져 3D 크로스토크가 방지되며, 동영상에서 휘도 저하 없이 MPRT 성능이 개선되어 전체적으로 표시 품위가 크게 향상된다.

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.

도 1은 종래 입체영상 표시장치에서 느린 액정응답으로 인해 3D 크로스토크가 발생되는 원인을 설명하기 위한 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 보여주는 도면.

도 3은 데이터의 기입 타이밍을 보여주는 도면.

도 4는 광원들의 점소등 타이밍과 좌우안 셔터의 개방 타이밍을 보여주는 도면.

도 5는 PWM 신호의 듀티비에 따라 다르게 광원들의 점등 타이밍이 달라지는 예를 설명하기 위한 도면.

도 6은 백라이트 스캐닝 구동시 휘도 저하를 보상하기 위해 PWM 신호의 듀티비에 따라 구동전류의 레벨들을 조절하는 예를 보여주는 도면.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 보여주는 도면.

도 8은 구동회로들과 액정표시패널을 상세히 보여주는 도면.

도 9는 데이터의 기입 타이밍을 보여주는 도면.

도 10은 광원들의 점소등 타이밍과 좌우안 셔터의 개방 타이밍을 보여주는 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10,100 : 액정표시패널 11,111 : 타이밍 콘트롤러

12,112 : 데이터 구동회로 13,113 : 게이트 구동회로

14,114 : 광원 제어회로 15,115 : 광원 구동회로

16,116 : 백라이트 유닛 17,117 : 셔터 제어회로

18,118 : 셔터 글래스

Claims (14)

1. 한 프레임 기간을 주기로 좌안 영상과 우안 영상을 교대로 표시하며, 제1 표시면과 제2 표시면으로 분할되는 액정표시패널;

   상기 제1 표시면의 데이터라인들을 구동하는 제1 데이터 구동회로;

   상기 제2 표시면의 데이터라인들을 구동하는 제2 데이터 구동회로;

   상기 제1 표시면을 스캐닝하기 위한 게이트펄스를 상기 제1 표시면의 게이트라인들에 순차적으로 공급하고, 상기 제2 표시면을 스캐닝하기 위한 게이트펄스를 상기 제2 표시면의 게이트라인들에 순차적으로 공급하는 게이트 구동회로;

   상기 한 프레임기간을 제1 및 제2 서브 프레임 기간으로 분할하고 동일한 프레임 데이터를 상기 제1 및 제2 서브 프레임 기간 동안 상기 데이터 구동회로들에 반복 공급하고, 입력 프레임 주파수보다 높은 프레임 주파수로 상기 구동회로들의 동작 타이밍을 제어하는 타이밍 콘트롤러;

   상기 액정표시패널에 조사될 빛을 발생하는 백라이트 광원들; 및

   상기 제1 서브 프레임 기간 동안 상기 광원들을 소등시키고 상기 제2 서브 프레임 기간 내에서 상기 광원들을 동시 점등시키는 광원 구동회로를 구비하고,

   상기 광원들의 점등 타이밍은 상기 제1 표시면의 중간부에서 액정이 세츄레이션 되는 타이밍, 및 상기 제2 표시면의 중간부에서 액정이 세츄레이션 되는 타이밍 중 어느 하나를 기준으로 설정되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 표시면에 대한 스캐닝과 상기 제2 표시면에 대한 스캐닝은 서로 마주보는 방향으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 타이밍 콘트롤러는 입력 프레임 주파수 대비 2배로 체배된 프레임 주파수로 상기 구동회로들의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 광원들의 점소등을 제어하기 위한 PWM 신호와 상기 광원들에 인가되는 구동전류를 제어하기 위한 전류 제어신호를 발생하는 광원 제어회로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 PWM 신호의 듀티비는 50% 이하의 범위 내에서 설정되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 구동전류의 레벨은 상기 PWM 신호의 듀티비에 반비례하도록 조절되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 좌안 영상이 표시되는 프레임 기간 내에서 개방되는 좌안 셔터와, 상기 우안 영상이 표시되는 프레임 기간 내에서 개방되는 우안 셔터를 포함하는 셔터 글래스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제

Images