KR101664959B1 - 입체 영상 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입체 영상 표시 장치에 대한 것으로, 표시 장치는 왼쪽 눈으로 전달되는 화상과 오른쪽 눈으로 전달되는 화상을 따로 표시하며, 그 사이에 블랙 데이터 영상을 삽입하여 양 화상 간의 구별이 명확하도록 한다. 또한, 양 화상에서 중첩되는 영역과 중첩되지 않는 영역에는 서로 다른 데이터 전압을 인가시켜 서로 동일한 휘도를 표시하도록 한다. 그 결과 좌우 영상이 명확하게 분리되어 입체 영상 표시 품질이 향상된다.

Description

입체 영상 표시 장치{3 DIMENSIONAL IMAGE DISPLAY DEVICE}

본 발명은 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다.

오늘날 초고속 정보 통신망을 근간으로 구축된 정보의 고속화를 위해 실현될 서비스들은 현재의 전화와 같은 단순히 듣고 말하는 서비스로부터 문자, 음성, 영상을 고속 처리하는 디지털 단말을 중심으로 한 보고 듣는 멀티 미디어형 서비스로 발전하고 궁극적으로는 시공간을 초월하여 실감 있고 입체적으로 보고 느끼고 즐기는 초공간형 실감 3차원 입체 정보통신 서비스로 발전할 것으로 예상된다.

일반적으로 3차원을 표현하는 입체 영상은 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의하여 이루어지게 되는데, 두 눈의 시차 즉, 두 눈이 약 65mm 정도 떨어져서 존재하기 때문에 나타나게 되는 양안시차는 입체감의 가장 중요한 요인이라 할 수 있다. 즉, 좌우의 눈은 각각 서로 다른 2차원 화상을 보게 되고, 이 두 화상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 정확히 서로 융합하여 본래 3차원 영상의 깊이감과 실제감을 재생하는 것이다. 이러한 능력을 통상 스테레오그라피(stereography)라 한다.

입체 영상 표시 장치는 양안시차를 이용하는 것으로 관찰자의 별도의 안경착용 여부에 따라 안경식(stereoscopic)의 편광 방식과 시분할 방식, 비안경식(autostereoscopic)의 패럴랙스-배리어 방식, 렌티큘러(lenticular) 방식 및 블린킹 라이트(blinking light) 방식이 있다.

비안경식 입체 영상 표시 장치는 액정 표시 장치 위에 렌티 큘러 렌즈층을 배치하여 형성하는 장치가 많이 사용된다. 비안경식 입체 영상 표시 장치는 관찰자가 직접 스크린을 주시하게 되어 추가적인 안경 없이 입체 영상을 볼 수 있다는 장점이 있지만, 오른쪽 눈으로 전달되는 화상과 왼쪽 눈으로 전달되는 화상이 명확하게 구분되지 않아 입체감이 떨어지는 단점이 있다.

한편, 안경식 입체 영상 표시 장치는 별도의 안경을 사용해야 한다는 점에서 추가 비용이 발생하지만, 많은 인원이 입체 영상을 즐길 수 있고 왼쪽 눈으로 전달되는 화상과 오른쪽 눈으로 전달되는 화상을 명확하게 구분시켜 입체감이 뛰어난 장점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 입체 영상 표시 장치에서 오른쪽 눈으로 전달되는 화상과 왼쪽 눈으로 전달되는 화상이 명확하게 구별 인식되도록 하여 입체 표시 품질이 향상된 입체 영상 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치는 복수의 화소를 포함하며, 왼쪽 눈으로 전달되는 화상 및 오른쪽 눈으로 전달되는 화상을 각각 표시하는 표시 장치를 포함하며, 상기 표시 장치는 상기 왼쪽 눈으로 전달되는 화상과 상기 오른쪽 눈으로 전달되는 화상 사이에 일정한 휘도를 나타내는 삽입 화상을 삽입하여 표시한다.

상기 왼쪽 눈으로 전달되는 화상과 상기 오른쪽 눈으로 전달되는 화상이 서로 중첩하는 화소 영역과 중첩하지 않는 화소 영역에 각각 서로 다른 데이터 전압을 인가하여 동일한 휘도를 나타내도록 할 수 있다.

상기 왼쪽 눈으로 전달되는 화상과 상기 오른쪽 눈으로 전달되는 화상이 서로 중첩하지 않는 화소에 인가하는 데이터 전압은 입력된 데이터를 수정한 후 데이터 전압으로 변환하여 인가할 수 있다.

상기 왼쪽 눈으로 전달되는 화상과 상기 오른쪽 눈으로 전달되는 화상이 서로 중첩하는 화소에 인가하는 데이터 전압은 입력된 데이터를 수정하지 않고 데이터 전압으로 변환하여 인가할 수 있다.

상기 화소에서 상기 왼쪽 눈으로 전달되는 화상 및 상기 오른쪽 눈으로 전달되는 화상 중 먼저 표시되는 데이터를 제1 데이터라 하고, 다음에 표시되는 데이터를 제2 데이터라 할 때, 상기 제2 데이터는 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터의 값에 근거하여 수정된 후 데이터 전압으로 변환되어 상기 화소에 인가될 수 있다.

상기 제2 데이터의 수정은 한 프레임 동안 상기 화소가 상기 삽입 화상에 의하여 표시되는 휘도에서 상기 제2 데이터에 의해 표시되는 휘도로 변경될 수 있도록 상기 제2 데이터를 수정할 수 있다.

상기 제2 데이터의 수정은 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터의 값에 기초하여 수정된 제2 데이터의 값을 저장하고 있는 룩업 테이블에 의하여 수행될 수 있다.

상기 제1 데이터는 낮은 휘도를 나타내며, 상기 제2 데이터는 높은 휘도를 나타내는 경우 수정된 제2 데이터는 상기 제2 데이터보다 높은 휘도를 나타낼 수 있다.

상기 제1 데이터는 높은 휘도를 나타내며, 상기 제2 데이터는 낮은 휘도를 나타내는 경우 수정된 제2 데이터는 상기 제2 데이터보다 낮은 휘도를 나타낼 수 있다.

상기 삽입 화상의 상기 일정한 휘도는 블랙을 표시할 수 있다.

왼쪽 눈으로 전달되는 화상은 왼쪽 화상 데이터 전압으로 상기 화소에 인가되며, 오른쪽 눈으로 전달되는 화상은 오른쪽 화상 데이터 전압으로 상기 화소에 인가되며, 상기 삽입 화상은 삽입 데이터 전압으로 상기 화소에 인가되며, 상기 화소에는 상기 왼쪽 화상 데이터 전압, 상기 삽입 데이터 전압, 상기 오른쪽 화상 데이터 전압 및 상기 삽입 데이터 전압의 순서로 데이터 전압이 인가될 수 있다.

상기 삽입 화상의 상기 일정한 휘도는 블랙을 표시할 수 있다.

상기 삽입 데이터 전압은 블랙보다 높은 휘도를 표시하는 설정된 전압값일 수 있다.

상기 왼쪽 화상 데이터 전압과 상기 오른쪽 화상 데이터 전압 간의 차이가 일정 범위 이상인 경우에 상기 삽입 데이터 전압을 블랙보다 높은 휘도를 표시하는 전압값으로 인가할 수 있다.

상기 삽입 데이터 전압은 상기 왼쪽 화상 데이터 전압과 상기 오른쪽 화상 데이터 전압에 의하여 표시되는 휘도가 같도록 할 수 있다.

상기 왼쪽 화상 데이터 전압과 상기 오른쪽 화상 데이터 전압 중 어느 하나가 나타내는 계조가 최대 블랙 계조보다 작고 다른 하나가 나타내는 계조가 최소 화이트 계조보다 큰 경우에 상기 삽입 데이터 전압을 블랙보다 높은 휘도를 표시하는 전압값으로 인가할 수 있다.

상기 삽입 데이터 전압은 상기 왼쪽 화상 데이터 전압과 상기 오른쪽 화상 데이터 전압에 의하여 표시되는 휘도가 같도록 할 수 있다.

상기 표시 장치는 액정층을 포함하는 액정 표시 패널과 백라이트 유닛을 포함할 수 있다.

상기 입체 영상 표시 장치는 교대로 온 오프가 수행되는 한 쌍의 렌즈를 포함하는 안경을 더 포함하며, 상기 표시 장치가 왼쪽 눈으로 전달되는 화상 및 오른쪽 눈으로 전달되는 화상을 표시하는 것과 상기 안경이 렌즈를 교대로 온 오프 하는 것이 서로 동기화되어 있을 수 있다.

상기 안경과 상기 표시 장치는 적외선 통신이나 블루투스를 포함하는 무선 방식으로 동기되어 있을 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 입체 영상 표시 장치는 오른쪽 눈으로 전달되는 화상과 왼쪽 눈으로 전달되는 화상이 명확하게 구분되어 인식되도록 하며, 액정 표시 장치의 특성으로 인하여 발생되는 표시 문제를 제거하여 입체 영상의 표시 품질이 향상되도록 한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 동작 상태를 보여주는 개략도이다.
도 2는 도 1의 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 신호 파형을 나타내는 그래프이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 한 실시예에서 표시하고자 하는 화상을 도시한 도면이며, 도 5 및 도 6은 도 3 및 도 4의 실시예에서 실제로 표시되는 화상을 도시한 도면이다.
도 7은 도 5 및 도 6의 A 영역에서 변화하는 휘도 레벨을 도시한 그래프이다.
도 8은 도 6의 B 영역에서 변화하는 휘도 레벨을 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따라 B 영역에 표시되는 휘도 레벨을 도시한 그래프이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 한 실시예에서 왼쪽 눈으로 전달되는 화상과 오른쪽 눈으로 전달되는 화상 간의 휘도 레벨 차이에 따른 표시 휘도 레벨을 도시한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 입력 데이터 변환부를 도시한 개략도이다.
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따라 삽입 데이터를 결정하는 방법을 나타내는 순서도이다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 동작 상태를 보여주는 개략도이고, 도 2는 도 1의 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 신호 파형을 나타내는 그래프이다.

본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치는 크게 표시 장치(100, 200)와 안경(300)을 포함한다. 표시 장치(100, 200)는 액정 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치 등을 포함하며, 이하에서는 표시 장치(100, 200)를 액정 표시 장치를 중심으로 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 표시 장치인 액정 표시 장치는 액정 표시 패널(100)과 백라이트 유닛(200)을 포함한다.

액정 표시 패널(100)은 복수의 화소를 포함하며, 두 전극 사이에서 발생하는 전계에 의하여 액정 배향 방향을 변경시키고, 이를 통하여 투과하는 빛의 양을 조절하여 화상을 표시하는 것이다.

본 발명에서 사용될 수 있는 액정 표시 패널(100)로는 다양한 실시예가 존재할 수 있다. 그 중 대표적인 실시예를 살펴보면 아래와 같다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 패널(100)은 상부 기판, 하부 기판 그리고 상부 기판 및 하부 기판 사이에 주입되어 있는 액정층을 포함한다.

먼저 하부 기판에는 게이트선, 데이터선, 화소 전극 및 이들에 연결된 박막 트랜지스터가 형성되어 있다. 박막 트랜지스터는 게이트선 및 데이터선에 인가되는 신호에 기초하여 화소 전극에 인가되는 전압을 제어하는 데, 이는 게이트선을 통하여 들어오는 전압이 일정 수준 이상의 전압이면 데이터선으로 들어오는 전압을 박막 트랜지스터의 소스 측에서 드레인 측으로 전송하며, 드레인 전극과 연결된 화소 전극에 해당 전압이 걸리도록 하여 제어한다. 실시예에 따라서는 화소 전극이 투과 영역과 반사 영역을 가지는 반투과형 화소 전극으로 형성될 수도 있다. 또한, 유지 용량 커패시터가 추가 형성될 수 있으며, 이는 화소 전극에 인가된 전압이 일정 기간 동안 유지되도록 한다. 박막 트랜지스터와 화소 전극은 하나의 화소마다 형성되어 있다.

한편, 하부 기판에 대향하는 상부 기판에는 블랙 매트릭스, 컬러 필터 및 공통 전극이 형성되어 있다.

상부 기판과 하부 기판의 사이에 주입된 액정층은 공통 전극과 화소 전극 간에 전계가 인가되지 않은 경우에 기판면에 대하여 수직 배향되어 있는 VA(vertically aligned) 모드의 액정을 사용한다. 한편, 액정층은 TN(Twisted nematic) 모드, ECB(Electrically controlled birefringence) 모드 따위의 액정을 사용할 수도 있다.

상부 기판의 외측면 및 하부 기판의 외측면에는 각각 편광판이 부착되어 있으며, 실시예에 따라서는 기판면과 편광판의 사이에 보상 필름이 추가될 수 있다.

실시예에 따라서는 상부 기판에 형성된 컬러 필터, 블랙 매트릭스 및 공통 전극 중 적어도 하나가 하부 기판에 형성될 수 있으며, 공통 전극과 화소 전극이 모두 하부 기판에 형성된 경우에는 양 전극 중 적어도 하나는 선형 전극 형태로 형성될 수 있다.

백라이트 유닛(200)은 액정 표시 패널(100)로 빛을 제공하기 위한 것으로 램프를 포함한다. 램프에서 방출된 빛을 액정 표시 패널(100)로 향하도록 하기 위하여 반사판, 도광판 및 휘도 향상 필름 등이 추가로 형성될 수 있다. 램프에는 CCFL과 같은 형광 램프를 사용할 수도 있으며, LED를 사용할 수도 있다.

백라이트 유닛(200)에서 액정 표시 패널(100)로 입사된 빛은 액정 표시 패널(100)을 투과하거나 차단되면서 빛의 투과 정도에 따라서 계조가 표현된다.

한편, 안경(300)은 액정 표시 패널(100)과 동조되어 일정 주기로 오른쪽 렌즈(302, 302’)와 왼쪽 렌즈(301, 301’)가 번갈아 가면서 빛을 차단하도록 형성되어 있다. 즉, 오른쪽 렌즈(302)의 경우 먼저 빛이 차단(오프)되며, 이때, 왼쪽 렌즈(301)는 빛이 투과(온)된다. 그 후, 오른쪽 렌즈(302’)로 빛이 투과(온)되며, 이때, 왼쪽 렌즈(301’)는 빛이 차단(오프)된다. 그 결과 일정 기간 동안에는 왼쪽 눈으로만 화상을 인식하게 되고, 그 다음 일정 기간 동안에는 오른쪽 눈으로만 화상을 인식하게 된다. 왼쪽 눈과 오른쪽 눈으로 인식된 화상의 차이로 인하여 입체 영상을 인식하게 된다.

이와 같이 안경(300)의 렌즈(301, 302)가 온/오프 될 때, 액정 표시 패널(100)에서는 이에 맞추어 왼쪽 눈으로 전달될 화상과 오른쪽 눈으로 전달될 화상을 각각 표시하게 된다.

이를 위하여 액정 표시 패널(100)에서는 왼쪽 눈으로 전달되는 화상과 오른쪽 눈으로 전달되는 화상이 각각 표시되도록 한다. 이때, 왼쪽 눈으로 전달되는 화상과 오른쪽 눈으로 전달되는 화상을 구분시켜주기 위하여 양 화상 사이에 블랙 데이터를 삽입한다.

즉, 액정 표시 패널(100)은 왼쪽 눈으로 전달될 화상을 아래와 같이 표시한다. (도 2의 N 및 N+1 프레임 참조)

순차적으로 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하여 해당 게이트선에 연결된 박막 트랜지스터를 통하여 화소 전극에 데이터 전압이 인가되도록 한다. 이때, 인가되는 데이터 전압은 왼쪽 눈으로 전달될 화상을 표현하기 위한 데이터 전압(이하 왼쪽 데이터 전압이라 함)이며, 인가된 왼쪽 데이터 전압은 유지 용량 커패시터에 의하여 일정 기간 동안 유지된다. (도 2의 N 프레임 참조)

그 후, 다시 순차적으로 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하여 해당 게이트선에 연결된 박막 트랜지스터를 통하여 화소 전극에 블랙 데이터 전압이 인가되도록 한다. 이때, 인가되는 블랙 데이터 전압은 왼쪽 눈으로 전달될 화상과 오른쪽 눈으로 전달될 화상 사이에 삽입되는 블랙 화상을 표시하기 위한 것으로 이를 통하여 양 화상이 용이하게 구분될 수 있다. 인가된 블랙 데이터 전압도 유지 용량 커패시터에 의하여 일정 기간 동안 유지된다. (도 2의 N+1 프레임 참조)

그 후, 액정 표시 패널은 오른쪽 눈으로 전달될 화상을 아래와 같이 표시한다. (도 2의 N+2 및 N+3 프레임 참조)

순차적으로 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하여 해당 게이트선에 연결된 박막 트랜지스터를 통하여 화소 전극에 데이터 전압이 인가되도록 한다. 이때, 인가되는 데이터 전압은 오른쪽 눈으로 전달될 화상을 표현하기 위한 데이터 전압(이하 오른쪽 데이터 전압이라 함)이며, 인가된 오른쪽 데이터 전압은 유지 용량 커패시터에 의하여 일정 기간 동안 유지된다. (도 2의 N+2 프레임 참조)

그 후, 다시 순차적으로 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하여 해당 게이트선에 연결된 박막 트랜지스터를 통하여 화소 전극에 블랙 데이터 전압이 인가되도록 한다. 이때, 인가되는 블랙 데이터 전압은 오른쪽 눈으로 전달될 화상과 왼쪽 눈으로 전달될 화상 사이에 삽입되는 블랙 화상을 표시하기 위한 것으로 이를 통하여 양 화상이 용이하게 구분될 수 있다. 또한, 인가된 블랙 데이터 전압도 유지 용량 커패시터에 의하여 일정 기간 동안 유지된다. (도 2의 N+3 프레임 참조)

도 1을 참고하면 액정 표시 패널의 동작과 안경의 온/오프 동작 간의 관계가 명확하게 도시되어 있다. 여기서 액정 표시 패널(100)에 도시된 화살표 방향은 게이트선에 게이트 온 전압이 인가되는 순서를 나타낸다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 패널의 상부 게이트선에서부터 게이트 온 신호가 인가되어 순차적으로 게이트 온 신호가 인가된다는 것을 나타낸다.

도 1에서 액정 표시 패널(100)과 백라이트 유닛(200)은 상하에 도시하고 있지만, 실제는 액정 표시 패널(100)의 배면에 백라이트 유닛(200)이 위치한다. 액정 표시 패널(100)과 백라이트 유닛(200)은 도 1에서 총 4쌍이 도시되어 있는데, 좌측에서부터 왼쪽 눈으로 전달되는 화상을 표시한 상태(N 프레임), 블랙 데이터를 표시한 상태(N+1 프레임), 오른쪽 눈으로 전달되는 화상을 표시한 상태(N+2 프레임) 및 블랙 데이터(N+3 프레임)를 표시한 상태를 나타낸다. 이에 동조하여, 안경(300)은 N 프레임 및 N+1 프레임에서는 왼쪽 렌즈(301)가 온 상태이며, 오른쪽 렌즈(302)는 오프 상태이다. 또한, N+2 프레임 및 N+3 프레임에서는 왼쪽 렌즈(301’)가 오프 상태이며, 오른쪽 렌즈(302’)는 온 상태이다. 즉, 안경(300)은 액정 표시 패널(100)의 두 프레임마다 온/오프 상태가 바뀌도록 설정한다. 본 발명의 실시예에서는 액정 표시 패널(100)의 각 프레임은 240Hz의 반전 주기를 가질 수 있으며, 안경(300)은 120Hz의 반전 주기를 가질 수 있다.

그 결과 왼쪽 눈으로 인식되는 화상은 N 프레임에서 표시한 화상, 즉, 사각형(101) 및 삼각형(102)이 거리 α만큼 떨어져 있는 화상이다. 한편, 오른쪽 눈으로 인식되는 화상은 N+2 프레임에서 표시한 화상, 즉, 사각형(101’) 및 삼각형(102’)이 거리 β만큼 떨어져 있는 화상이다. 이와 같이 양 눈에서 인식되는 화상 간의 떨어진 거리가 다른 경우 이로 인하여 사각형과 삼각형에 서로 다른 거리감을 가지게 되어 사각형 뒤로 삼각형이 떨어져 있다고 인식하게 되어 입체감을 느끼게 된다. 삼각형과 사각형이 떨어져 있는 거리 α 및 β를 조절함으로써 양 물체가 떨어져 있다고 느끼는 거리(깊이감)를 조절할 수 있다.

이상에서는 블랙 데이터 영상을 삽입하는 N+1 프레임 및 N+3 프레임에 대하여 설명하였다. 이와 같은 블랙 데이터 영상의 삽입으로 인하여 왼쪽 눈으로 전달되는 화상과 오른쪽 눈으로 전달되는 화상 간의 구분이 명확해지는데, 이에 대해서는 도 2를 통하여 살펴본다.

일반적으로 데이터 전압이 화소 전극에 인가되면, 액정층은 인가된 데이터 전압으로 인하여 발생된 전계를 따라 배향 방향을 변경하는데 일정 시간이 요구된다. 도 2의 패널에서는 인가된 전계 방향으로 액정층의 배향 방향이 변함에 있어 일정 시간이 걸린다는 것을 굵은 선으로 도시하고 있다. (여기서, 얇은 사각 파형은 인가되는 데이터 전압의 변화를 나타낸다.) 즉, 데이터 전압이 순간적으로 변하더라도 액정의 배향 방향이 바뀌어 휘도 레벨이 원하는 레벨에 이르기까지는 시간이 소요된다는 것을 도시하고 있다. 또한, 한 프레임에서 제일 처음으로 데이터 전압이 인가되는 화소행과 맨 마지막에 데이터 전압이 인가되는 화소행 간의 데이터 전압 인가 시간의 차이도 존재한다.

그러므로 이러한 시간 차이로 인하여 왼쪽 눈으로 전달되는 화상을 표시한 후 다음 프레임에서 바로 오른쪽 눈으로 전달되는 화상을 표시하는 경우에는 안경(300)의 렌즈의 온/오프가 바뀐 상태에서도 여전히 반대측으로 인가되는 화상이 한동안 인식될 수밖에 없다. 이는 양 눈 간의 스테레오그라피(stereography)를 약하게 하여 입체 화상의 표시 품질을 저하시킨다. 그렇지만, 본 발명과 같이 왼쪽 데이터 전압과 오른쪽 데이터 전압 사이에 블랙 데이터 전압을 삽입함으로써 왼쪽 눈은 왼쪽 눈으로 전달되는 화상과 블랙 데이터 화상을 시인하며, 오른쪽 눈도 오른쪽 눈으로 전달되는 화상과 블랙 데이터 화상을 시인하여 양 눈 간의 스테레오그라프를 그대로 유지할 수 있게 된다. 그 결과 입체 화상의 표시 품질이 향상된다.

이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 왼쪽 데이터 전압과 오른쪽 데이터 전압 사이에 블랙 데이터 전압을 삽입한다. 다만, 이상에서는 블랙 데이터 전압이라고 언급되었지만, 이는 블랙을 나타내는 데이터 전압뿐만 아니라 블랙보다 높은 휘도를 나타내는 데이터 전압일 수도 있다. 블랙 데이터 전압대신 인가되는 데이터 전압은 실시예 별로 다양할 수 있다.

이하에서는 도 3 내지 도 8을 이용하여 액정 표시 패널에 인가하는 데이터 전압의 수정에 대하여 살펴본다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 한 실시예에서 표시하고자 하는 화상을 도시한 도면이며, 도 5 및 도 6은 도 3 및 도 4의 실시예에서 실제로 표시되는 화상을 도시한 도면이고, 도 7은 도 5 및 도 6의 A 영역에서 변화하는 휘도 레벨을 도시한 그래프이고, 도 8은 도 6의 B 영역에서 변화하는 휘도 레벨을 도시한 그래프이다.

도 3은 N 프레임에서 왼쪽 눈으로 전달되는 화상을 표시한 액정 표시 패널을 나타내며, 도 4는 N+3 프레임에서 오른쪽 눈으로 전달되는 화상을 표시한 액정 표시 패널을 나타내고 있다.

도 3 및 도 4는 서로 중첩하는 영역(즉, 도 5 및 도 6에서 A로 표시되고 있는 영역)과 중첩하지 않는 영역(즉, 도 5 및 도 6에서 B로 표시되고 있는 영역)을 가진다. 한편, 도 3 및 도 4에서 사각형 외측 부분은 블랙을 표시하고 있다.

도 3 및 도 4와 같은 화상을 표시하기 위하여 액정 표시 패널에 전압을 인가하면 실제로는 도 5 및 도 6과 같은 화상이 표시된다. 즉, 왼쪽 눈으로 전달되는 화상과 오른쪽 눈으로 전달되는 화상이 서로 중첩하는 A 영역은 표시하고자 하는 휘도(G2)로 표시된다. 그렇지만, 양 화상이 중첩하지 않는 B 영역은 표시하고자 하는 휘도에 비하여 낮은 휘도(G1)로 표시된다.

그 이유는 각각 도 7 및 도 8에서 도시하고 있다.

도 7 및 도 8에서는 휘도 레벨의 변화를 프레임 기준으로 도시하고 있으며, G2는 표시하고자 하는 휘도 레벨이며, G1는 G2보다 낮은 휘도 레벨을 나타낸다.

먼저, A 영역의 휘도 레벨의 변화를 도 7을 통하여 살펴본다.

A 영역은 N 프레임에서 화상을 표시하는 화상 데이터 전압이 인가되고, N+1 프레임에서는 블랙 데이터 전압이 인가되고, N+2 프레임에서는 다시 동일한 화상 데이터 전압이 인가되고, N+3 프레임에서는 블랙 데이터 전압이 인가된다.

이와 같이 인가되는 경우 A 영역에서의 휘도 레벨 변화는 도 7과 같다. 즉, 블랙 데이터 전압이 인가되는 구간 전 후로 동일한 화상 데이터 전압이 인가되므로 표시 휘도에서 블랙 휘도로 떨어지는 기간이 짧아 N+1 프레임 및 N+3 프레임에서 블랙 보다 높은 휘도를 표시하게 되지만, 표시하고자 하는 휘도는 충분히 나타낼 수 있다. 즉, 왼쪽 눈으로 전달되는 화상과 오른쪽 눈으로 전달되는 화상은 목표 휘도가 시인된다.

한편, 삽입되는 데이터 전압은 블랙 데이터 전압이지만, 표시되는 화상은 블랙보다 높은 휘도를 나타내게 되는데, 이는 삽입되는 데이터 전압이 블랙 데이터 전압보다 높은 휘도를 나타내는 데이터 전압을 인가하는 경우와 같은 결과를 가진다.

한편, B 영역 중 도 6의 B 영역의 휘도 레벨은 도 8과 같이 변화한다. 즉, 총 4개의 프레임 중에 한번만 목표 휘도를 나타내는 영상 데이터 전압이 인가되고 나머지 프레임에서는 블랙 데이터 전압이 인가되므로 블랙으로 떨어지는 기간이 길어 블랙 화상은 충분히 낮은 휘도로 표현할 수 있지만, 데이터 전압이 인가되는 프레임에는 충분하게 높은 G2 휘도 레벨을 표시할 수 없고 이보다 낮은 G1 휘도 레벨만을 표시하게 된다. 그 결과 표시하고자 하는 휘도보다 낮은 휘도를 표시할 수밖에 없다. 이는 도 5의 B 영역도 동일하다.

도 8과 같이 왼쪽으로 전달되는 화상과 오른쪽으로 전달되는 화상이 서로 중첩하지 않는 B 영역에서 발생하는 문제를 제거하기 위하여 B 영역에 인가하는 전압을 보정하여 인가할 필요가 있다. 이는 도 9에서 도시하고 있다.

도 9는 본 발명의 한 실시예에 따라 B 영역에 표시하는 휘도 레벨을 도시한 그래프이다. 여기서, G3은 수정된 데이터 전압에 따른 경우 표시되는 휘도 레벨을 나타낸다.

B 영역에서는 G2 휘도 레벨을 표시하여야 하지만, 응답속도가 늦어 G1 휘도 레벨만이 표시된다는 것은 도 8에서 살펴보았다. (도 9의 점선 그래프와 동일) 이와 같은 경우 일반적으로 A 영역에 인가하는 데이터 전압보다 높은 데이터 전압(도 9에서 G3 휘도 레벨을 표시할 수 있는 데이터 전압)을 인가하여 한 프레임동안 휘도 레벨이 빠르게 변하도록 하여 G2 휘도 레벨을 표시할 수 있도록 한다. (도 9의 실선 그래프 참조)

이와 같이 B 영역에서 인가하는 데이터 전압을 A 영역에서 인가하는 데이터 전압보다 높게 하여 액정층이 배향 방향을 더욱 빠르게 함으로써 B 영역에서도 목표로 하는 휘도를 표시할 수 있도록 한다. 즉, 양 화상이 중첩하는 A 영역과 양 화상이 중첩하지 않는 B 영역에는 서로 다른 데이터 전압을 인가하지만, 동일한 휘도를 표시하게 된다.

이상의 실시예에서는 A 영역보다 B 영역에서 높은 데이터 전압을 인가하는 것을 기술하였지만, 낮은 데이터 전압을 인가하는 경우도 가능하다. 즉, 데이터 전압의 수정은 데이터 전압을 높게만 변경시키는 것이 아니고, 액정층의 배향 방향이 보다 빠르게 변동할 수 있도록 하는 방향으로 데이터 전압을 변경하는 것이다.

이상에서는 왼쪽으로 인가되는 화상용 데이터 전압과 오른쪽으로 인가되는 화상용 데이터 전압이 동일한 경우를 살펴보았다.

이하에서는 서로 다른 전압이 인가되는 경우에 인가하는 데이터 전압의 수정에 대하여 살펴보며, 이는 도 10 및 도 11에서 도시하고 있다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 한 실시예에서 왼쪽 눈으로 전달되는 화상과 오른쪽 눈으로 전달되는 화상 간의 휘도 레벨 차이에 따른 표시 휘도 레벨을 도시한 그래프이다.

우선 도 10을 살펴본다. 도 10에서 왼쪽 눈으로 전달되는 화상은 Gp 휘도 레벨을 표시하고, 오른쪽 눈으로 전달되는 화상은 Gc 휘도 레벨을 표시하도록 하는 경우를 도시하고 있다.

한 프레임동안 Gc 휘도 레벨을 표시하도록 데이터 전압을 인가하면 도 10의 점선과 같이 Gf 휘도 레벨만을 표시할 뿐, Gc 휘도 레벨까지 표시하지 못한다. 그러므로 Gc 휘도 레벨보다 높은 휘도 레벨을 표시하는 데이터 전압을 인가하여 한 프레임동안 Gc 휘도 레벨을 표시할 수 있도록 하여야 한다.

한편, 도 11에서는 왼쪽 눈으로 전달되는 화상은 Gp 휘도 레벨을 표시하고, 오른쪽 눈으로 전달되는 화상은 Gc 휘도 레벨을 표시하도록 하는 경우를 도시하고 있다.

일반적으로 Gc 휘도 레벨을 표시하도록 데이터 전압을 인가하면 도 11의 점선과 같이 Gf 휘도 레벨을 표시할 뿐, Gc 휘도 레벨까지 떨어지지 못한다. 즉, N+1 프레임에서 인가된 삽입 데이터(블랙 데이터 또는 블랙 데이터보다 높은 휘도를 나타내는 데이터)가 충분히 낮은 휘도 레벨까지 떨어지지 못하므로 N+2 프레임에서는 상대적으로 높은 휘도 레벨를 표시하게 된다. 그러므로 Gc 휘도 레벨보다 낮은 휘도 레벨을 표시하는 데이터 전압을 인가하여 한 프레임 동안 Gc 휘도 레벨로 떨어질 수 있도록 하여야 한다.

한편, 도 10 및 도 11에서는 블랙 데이터보다 높은 데이터 전압이 인가된 경우를 도시하고 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 데이터 전압이 인가된 경우 각각 표시하고자 하는 각각 휘도가 표시될 수 있도록 데이터 전압을 수정한다.

도 10 및 도 11과 같이 데이터 전압을 수정하는 것은 도 12와 같은 구조를 통하여 수행할 수 있다.

도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 입력 데이터 변환부를 도시한 개략도이다.

도 12에서 Gn 및 Gn-1은 이들 중 하나는 오른쪽 화상 데이터이고, 다른 하나는 왼쪽 화상 데이터를 나타내며, Gn이 왼쪽 화상 데이터인 경우에는 Gn-1은 오른쪽 화상 데이터이며, Gn이 오른쪽 화상 데이터인 경우에는 Gn-1은 왼쪽 화상 데이터이다.

도 12에서 LUT는 룩업 테이블을 나타내며, Gn과 Gn-1 값에 대하여 수정 계조 데이터(Gcn)가 저장되어 있다. 수정 계조 데이터(Gcn)는 도 3 내지 도 6에서 서로 중첩하는 영역과 중첩하지 않는 영역의 휘도 레벨이 동일하게 하는 데이터로, 도 9 내지 도 11과 같이 원 데이터에 비하여 크거나 작은 데이터값을 가질 수 있다.

즉, 먼저 입력된 화상 데이터(Gn-1)는 프레임 메모리(Frame Mem)에 저장되며, 다음에 데이터(Gn)가 입력되면, Gn과 Gn-1에 기초하여 룩업 테이블에서 수정 계조 데이터(Gcn)를 찾아서 출력한다. 출력된 수정 계조 데이터(Gcn)는 Gn 데이터 대신 화상을 표시하는 데이터로 사용된다.

위에서는 블랙 데이터에 대한 언급이 없는데, 블랙 데이터는 수정 계조 데이터(Gcn)와 다음 프레임의 수정 계조 데이터 사이에 삽입된다.

한편, 수정 계조 데이터(Gcn)는 데이터 전압으로 바뀌어 데이터선으로 인가된다.

한편, 도 3 내지 도 12와 같은 데이터의 수정은 액정층의 응답속도가 구동 속도를 못 따라오는 경우이므로 액정층이 충분히 빠른 응답속도를 가지거나 인가된 데이터가 충분히 빠르게 표시되는 경우에는 이와 같이 데이터 처리가 불필요할 수 있다.

위에서는 블랙 데이터 대신 블랙보다 높은 휘도를 나타내는 임의의 데이터를 삽입할 수도 있다고 기술하였는데, 이하에서는 이에 대하여 살펴본다.

일반적으로 왼쪽 화상 데이터와 오른쪽 화상 데이터 사이에는 블랙 데이터를 삽입할 수 있지만, 왼쪽 화상 데이터와 오른쪽 화상 데이터 간의 차이가 큰 경우에는 블랙 데이터를 인가하더라도 블랙을 표시할 수 없을 수 있으므로 이 경우에는 블랙보다 높은 휘도를 나타내는 삽입 데이터를 삽입할 수 있으며, 이는 도 13에서 순서도로 도시하고 있다.

도 13은 본 발명의 한 실시예에 따라 삽입 데이터를 결정하는 방법을 나타내는 순서도이다.

도 13에서 Gn-1은 왼쪽 화상 데이터 및 오른쪽 화상 데이터 중 하나를 나타내며, Gn은 나머지 하나를 나타낸다. Black_max는 저계조를 나타내는 데이터 중 정해진 최대의 계조 데이터값이고, White_min은 고계조를 나타내는 데이터 중 정해진 최소의 계조 데이터값이다.

즉, 왼쪽 화상 데이터에서 오른쪽 화상 데이터로 변하거나 그 반대의 경우에 양 데이터가 모두 Black_max와 White_min의 사이에 존재하지 않고, 이들 중 하나는 Black_max보다 낮은 데이터값이고, 다른 하나는 White_min보다 큰 값일 때에는 한 프레임 내에서 휘도 변경이 불가능하므로 블랙 데이터(black data)대신에 블랙 보다 높은 휘도를 나타내는 정해진 삽입 데이터(Specified gray data)를 인가하도록 하는 것이다. 그 결과 오른쪽 화상 데이터나 왼쪽 화상 데이터가 원하는 표시 휘도를 나타낼 수 있다.

여기서, Black_max, White_min 및 정해진 삽입 데이터(Specified gray data)값은 한 프레임의 기간 및 액정층의 반응 속도에 따라서 정해진다.

이상과 같은 입체 영상 표시 장치에서는 안경(300)과 표시 장치(100, 200) 간의 동작이 동기화될 필요가 있다. 동기화를 위하여 표시 장치 내에는 별도의 동기 신호 발생부가 필요하며, 안경(300)에는 이를 수신하여 렌즈를 온/오프 시키는 장치가 필요하다. 안경(300)과 표시 장치의 동기를 위하여 적외선(IR) 통신과 같이 빛을 이용하거나 블루투스(Bluetooth)와 같은 단거리 무선 통신을 이용할 수도 있다. 또한, 안경(300)과 표시 장치 간에 유선으로 연결하여 동기화시킬 수도 있는 등 다양한 실시예가 존재할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (17)

1. 복수의 화소를 포함하며, 왼쪽 눈으로 전달되는 제1 화상 및 오른쪽 눈으로 전달되는 제2 화상을 각각 표시하는 표시 장치를 포함하며,
   상기 표시 장치는 상기 제1 화상과 상기 제2 화상 사이에 일정한 휘도를 나타내는 삽입 화상을 표시하고,
   상기 제1 화상과 상기 제2 화상은 서로 중첩하는 영역과 중첩하지 않는 영역을 포함하고,
   상기 중첩하는 영역에 대응하는 화소와 상기 중첩하지 않는 영역에 대응하는 화소에 각각 서로 다른 데이터 전압을 인가하여 상기 제1 화상과 상기 제2 화상이 실질적으로 동일한 휘도를 나타내도록 하며,
   입력 데이터에 기초하여 상기 제1 화상과 상기 제2 화상이 실질적으로 동일한 휘도를 나타내도록 하는 수정 데이터를 출력하는 입력 데이터 변환부를 더 포함하는 입체 영상 표시 장치.
2. 제1항에서,
   상기 중첩하지 않는 영역에 대응하는 화소에 인가하는 데이터 전압은 입력된 데이터를 수정한 후 데이터 전압으로 변환하여 인가하는 입체 영상 표시 장치.
3. 제2항에서,
   상기 중첩하는 영역에 대응하는 화소에 인가하는 데이터 전압은 입력된 데이터를 수정하지 않고 데이터 전압으로 변환하여 인가하는 입체 영상 표시 장치.
4. 제1항에서,
   상기 화소에서 상기 제1 화상 및 상기 제2 화상 중 먼저 표시되는 데이터를 제1 데이터라 하고, 다음에 표시되는 데이터를 제2 데이터라 할 때,
   상기 제2 데이터는 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터의 값에 근거하여 수정된 후 데이터 전압으로 변환되어 상기 화소에 인가되는 입체 영상 표시 장치.
5. 제4항에서,
   상기 제2 데이터의 수정은 한 프레임 동안 상기 화소가 상기 삽입 화상에 의하여 표시되는 휘도에서 상기 제2 데이터에 의해 표시되는 휘도로 변경될 수 있도록 상기 제2 데이터를 수정하는 입체 영상 표시 장치.
6. 제4항에서,
   상기 제2 데이터의 수정은 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터의 값에 기초하여 수정된 제2 데이터의 값을 저장하고 있는 룩업 테이블에 의하여 수행되는 입체 영상 표시 장치.
7. 제4항에서,
   상기 제1 데이터보다 상기 제2 데이터가 높은 휘도를 나타내는 경우 수정된 제2 데이터는 상기 제2 데이터보다 높은 휘도를 나타내는 입체 영상 표시 장치.
8. 제4항에서,
   상기 제1 데이터보다 상기 제2 데이터가 낮은 휘도를 나타내는 경우 수정된 제2 데이터는 상기 제2 데이터보다 낮은 휘도를 나타내는 입체 영상 표시 장치.
9. 제1항에서,
   상기 삽입 화상의 상기 일정한 휘도는 블랙을 표시하는 입체 영상 표시 장치.
10. 제1항에서,
    상기 제1 화상, 상기 제2 화상 및 상기 삽입 화상은 각각 왼쪽 화상 데이터 전압, 오른쪽 화상 데이터 전압 및 삽입 데이터 전압으로 상기 화소에 인가되며,
    상기 화소에는 상기 왼쪽 화상 데이터 전압, 상기 삽입 데이터 전압, 상기 오른쪽 화상 데이터 전압 및 상기 삽입 데이터 전압의 순서로 데이터 전압이 인가되는 입체 영상 표시 장치.
11. 제10항에서,
    상기 삽입 화상의 상기 일정한 휘도는 블랙을 표시하는 입체 영상 표시 장치.
12. 제10항에서,
    상기 삽입 데이터 전압은 블랙보다 높은 휘도를 표시하는 설정된 전압값인 입체 영상 표시 장치.
13. 제10항에서,
    상기 왼쪽 화상 데이터 전압과 상기 오른쪽 화상 데이터 전압 간의 차이가 일정 범위 이상인 경우에 상기 삽입 데이터 전압을 블랙보다 높은 휘도를 표시하는 전압값으로 인가하는 입체 영상 표시 장치.
14. 제13항에서,
    상기 삽입 데이터 전압은 상기 왼쪽 화상 데이터 전압과 상기 오른쪽 화상 데이터 전압에 의하여 표시되는 휘도가 같도록 하는 입체 영상 표시 장치.
15. 제1항에서,
    상기 표시 장치는 액정층을 포함하는 액정 표시 패널과 백라이트 유닛을 포함하는 입체 영상 표시 장치.
16. 제1항에서,
    상기 입체 영상 표시 장치는
    교대로 온 오프가 수행되는 한 쌍의 렌즈를 포함하는 안경을 더 포함하며,
    상기 표시 장치가 왼쪽 눈으로 전달되는 화상 및 오른쪽 눈으로 전달되는 화상을 표시하는 것과 상기 안경이 렌즈를 교대로 온 오프 하는 것이 서로 동기화되어 있는 입체 영상 표시 장치.
17. 제16항에서,
    상기 안경과 상기 표시 장치는 적외선 통신이나 블루투스를 포함하는 무선 방식으로 동기되어 있는 입체 영상 표시 장치.

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