KR101719370B1

KR101719370B1 - 입체영상 표시장치와 그의 데이터 처리방법

Info

Publication number: KR101719370B1
Application number: KR1020100086078A
Authority: KR
Inventors: 김기덕
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2010-09-02
Filing date: 2010-09-02
Publication date: 2017-03-23
Also published as: KR20120022469A

Abstract

본 발명에 따른 입체영상 표시장치는 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 시분할 표시하는 표시소자; 상기 표시소자에 동기하여 좌안 셔터와 우안 셔터를 교대로 개폐하는 액정셔터 안경; 및 제1 프레임 주파수에 동기되는 입력 프레임 영상을 보간하여 제2 프레임 주파수에 동기되는 보간 프레임 영상을 생성한 후, 상기 입력 프레임 영상으로부터 추출된 상기 좌안 영상 데이터와 상기 보간 프레임 영상으로부터 추출된 상기 우안 영상 데이터를 기반으로 제3 프레임 주파수에 동기되는 출력 프레임 영상을 생성하는 제어회로를 구비한다.

Description

입체영상 표시장치와 그의 데이터 처리방법{3D IMAGE DISPLAY DEVICE AND DATA PROCESSING METHOD THEREOF}

본 발명은 3차원 입체영상(이하, '3D 영상')을 구현할 수 있는 입체영상 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.

입체영상 표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique) 또는 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)을 이용하여 3D 영상을 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 안경방식으로 나뉜다. 제1 및 제2 편광 필터 방식에서는 편광 필터 역할을 위해 액정표시패널 상에 배치된 패턴 리타더 필름 또는 스위칭 액정층으로 인해 3D 영상의 투과율이 낮다.

액정셔터 안경방식은 표시소자에 좌안 이미지와 우안 이미지를 프레임 단위로 교대로 표시하고 이 표시 타이밍에 동기하여 액정셔터 안경의 좌우안 셔터를 개폐함으로써 3D 영상을 구현한다. 액정셔터 안경은 좌안 이미지가 표시되는 제n 프레임 기간 동안 그의 좌안 셔터만을 개방하고, 우안 이미지가 표시되는 제n+1 프레임 기간 동안 그의 우안 셔터만을 개방함으로써 시분할 방식으로 양안 시차를 만들어낸다.

입체영상 표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD)와 같은 홀드 타입(Hold type) 표시소자를 포함할 수 있다. 3D 영상을 구현하기 위해, 액정표시장치는 240Hz 또는 120Hz의 프레임 레이트로 구동된다. 3D 영상은, 240Hz 구동시 4 프레임 동안 좌안-좌안-우안-우안 또는 좌안-블랙-우안-블랙 영상 순으로 액정표시장치에 표시되고, 120Hz 구동시 2 프레임 동안 좌안-우안 영상 순으로 액정표시장치에 표시된다.

그런데, 입체영상 표시장치의 제어회로는 60Hz로 입력되는 입력 영상을 좌안 영상과 우안 영상으로 분리하여 소정의 프레임 레이트로 액정표시장치에 할당한다. 그 결과, 종래 입체영상 표시장치에서는 동영상에서 좌안 및 우안에 맺히는 영상이 관찰자의 안구 움직임과 차이가 나게 된다.

도 1 및 도 2를 참조하여 표시 영상과 안구 움직임 간 차이가 발생되는 이유를 상세히 설명한다. 도 1에서, Fi는 외부 비디오소스로부터 입력되는 입력 프레임 영상을, Fo는 액정표시장치에 표시되는 출력 프레임 영상을 각각 지시한다. 제어회로는 60Hz로 입력되는 입력 영상을 기반으로 240Hz의 출력 영상을 만들어낸다. 제어회로는 제1 입력 프레임 영상(F1)을 좌안 영상과 우안 영상으로 분리한 후, 동일한 좌안 영상으로 제1-1 및 제1-2 출력 프레임 영상(F1-1,F1-2)을 생성하고, 동일한 우안 영상으로 제1-3 및 제1-4 출력 프레임 영상(F1-3,F1-4)을 생성한다. 한편, 제어회로는 제1 입력 프레임 영상(F1)을 좌안 영상과 우안 영상으로 분리한 후, 좌안 영상으로 제1-1 출력 프레임 영상(F1-1)을 생성하고, 우안 영상으로 제1-3 출력 프레임 영상(F1-3)을 생성하며, 블랙 영상의 삽입을 통해 제1-2 및 제1-4 출력 프레임 영상(F1-2,F1-4)을 생성할 수 있다.

입력 프레임 영상(Fi)이 4 pixel/input frame의 속도로 움직이는 공(ball)을 포함하는 경우, 관찰자의 눈은 연속적으로 4 pixel/input frame의 속도로 움직이지만 액정표시장치는 샘플&홀드 타입의 디스플레이 특성으로 인해 불연속적으로 움직인다. 도 2와 같이 입체영상 표시장치는 제1-1 출력 프레임 영상(F1-1)을 통해 제1 위치(P1)의 공을 좌안에 보여주고, 8.3ms 후에 제1-3 출력 프레임 영상(F1-3)을 통해 재차 제1 위치(P1)의 공을 우안에 보여주게 되지만, 관찰자의 눈은 제1-3 출력 프레임 영상(F1-3)이 표시되는 기간 동안 제1 위치(P1)로부터 우측으로 2 pixel이 이동한 제2 위치(P2)를 보고 있게 되므로, 표시 영상은 눈의 움직임과 어긋나게 된다.

표시 영상과 안구 움직임 간 차이가 발생되면, 3D 모션 블러링 또는 고스트 형태의 이중선이 유발되어 표시 품위가 저하된다.

따라서, 본 발명의 목적은 표시 영상과 안구 움직임 간 차이를 완화하여 표시 품위를 높일 수 있도록 한 입체영상 표시장치와 그의 데이터 처리방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치는 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 시분할 표시하는 표시소자; 상기 표시소자에 동기하여 좌안 셔터와 우안 셔터를 교대로 개폐하는 액정셔터 안경; 및 제1 프레임 주파수에 동기되는 입력 프레임 영상을 보간하여 제2 프레임 주파수에 동기되는 보간 프레임 영상을 생성한 후, 상기 입력 프레임 영상으로부터 추출된 상기 좌안 영상 데이터와 상기 보간 프레임 영상으로부터 추출된 상기 우안 영상 데이터를 기반으로 제3 프레임 주파수에 동기되는 출력 프레임 영상을 생성하는 제어회로를 구비한다.

상기 제1 프레임 주파수는 60Hz이고, 상기 제2 프레임 주파수는 120Hz이며, 상기 제3 프레임 주파수는 240Hz이다.

상기 제어회로는 상기 좌안 셔터에서 상기 우안 셔터 순으로 상기 액정셔터 안경을 개방 제어한다.

상기 제어회로는, 상기 입력 프레임 영상을 기반으로 상기 보간 프레임 영상을 생성하는 데이터 보간부; 상기 입력 프레임 영상에 포함된 좌안 및 우안 영상 데이터 중 상기 좌안 영상 데이터만을 추출하고, 상기 보간 프레임 영상에 포함된 좌안 및 우안 영상 데이터 중 상기 우안 영상 데이터만을 추출하는 데이터 분리부; 및 상기 추출된 좌안 영상 데이터를 더블링하여 연속된 제1 및 제2 출력 프레임 영상을 생성하고, 상기 추출된 우안 영상 데이터를 더블링하여 연속된 제3 및 제4 출력 프레임 영상을 생성하는 데이터 정렬부를 구비하고; 상기 제1 및 제2 출력 프레임 영상은 좌안 영상을 구현하고, 상기 제3 및 제4 출력 프레임 영상은 우안 영상을 구현한다.

상기 제어회로는, 상기 입력 프레임 영상을 기반으로 상기 보간 프레임 영상을 생성하는 데이터 보간부; 상기 입력 프레임 영상에 포함된 좌안 및 우안 영상 데이터 중 상기 좌안 영상 데이터만을 추출하고, 상기 보간 프레임 영상에 포함된 좌안 및 우안 영상 데이터 중 상기 우안 영상 데이터만을 추출하는 데이터 분리부; 및 상기 추출된 좌안 영상 데이터로 제1 출력 프레임 영상을 생성하고, 상기 추출된 우안 영상 데이터로 제3 출력 프레임 영상을 생성하며, 블랙 데이터의 삽입을 통해 제2 및 제4 출력 프레임 영상을 생성하는 데이터 정렬부를 구비하고; 상기 제2 출력 프레임 영상은 상기 제1 출력 프레임 영상과 함께 좌안 영상을 구현하고, 상기 제4 출력 프레임 영상은 상기 제3 출력 프레임 영상과 함께 우안 영상을 구현한다.

상기 제어회로는 상기 우안 셔터에서 상기 좌안 셔터 순으로 상기 액정셔터 안경을 개방 제어하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.

상기 제어회로는, 상기 입력 프레임 영상을 기반으로 상기 보간 프레임 영상을 생성하는 데이터 보간부; 상기 입력 프레임 영상에 포함된 좌안 및 우안 영상 데이터 중 상기 우안 영상 데이터만을 추출하고, 상기 보간 프레임 영상에 포함된 좌안 및 우안 영상 데이터 중 상기 좌안 영상 데이터만을 추출하는 데이터 분리부; 및 상기 추출된 우안 영상 데이터를 더블링하여 연속된 제1 및 제2 출력 프레임 영상을 생성하고, 상기 추출된 좌안 영상 데이터를 더블링하여 연속된 제3 및 제4 출력 프레임 영상을 생성하는 데이터 정렬부를 구비하고; 상기 제1 및 제2 출력 프레임 영상은 우안 영상을 구현하고, 상기 제3 및 제4 출력 프레임 영상은 좌안 영상을 구현한다.

상기 제어회로는, 상기 입력 프레임 영상을 기반으로 상기 보간 프레임 영상을 생성하는 데이터 보간부; 상기 입력 프레임 영상에 포함된 좌안 및 우안 영상 데이터 중 상기 우안 영상 데이터만을 추출하고, 상기 보간 프레임 영상에 포함된 좌안 및 우안 영상 데이터 중 상기 좌안 영상 데이터만을 추출하는 데이터 분리부; 및 상기 추출된 우안 영상 데이터로 제1 출력 프레임 영상을 생성하고, 상기 추출된 좌안 영상 데이터로 제3 출력 프레임 영상을 생성하며, 블랙 데이터의 삽입을 통해 제2 및 제4 출력 프레임 영상을 생성하는 데이터 정렬부를 구비하고; 상기 제2 출력 프레임 영상은 상기 제1 출력 프레임 영상과 함께 우안 영상을 구현하고, 상기 제4 출력 프레임 영상은 상기 제3 출력 프레임 영상과 함께 좌안 영상을 구현한다.

본 발명의 실시예에 따라 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 시분할 표시하는 표시소자와, 상기 표시소자에 동기하여 좌안 셔터와 우안 셔터를 교대로 개폐하는 액정셔터 안경을 갖는 입체영상 표시장치의 데이터 처리방법은, 제1 프레임 주파수에 동기되는 입력 프레임 영상을 보간하여 제2 프레임 주파수에 동기되는 보간 프레임 영상을 생성하는 단계; 및 상기 입력 프레임 영상으로부터 추출된 상기 좌안 영상 데이터와 상기 보간 프레임 영상으로부터 추출된 상기 우안 영상 데이터를 기반으로 제3 프레임 주파수에 동기되는 출력 프레임 영상을 생성하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 입체영상 표시장치 및 그의 데이터 처리방법은 입력 프레임 영상에 대한 보간 처리를 실시하여 보간 프레임 영상을 생성한 후, 입력 프레임 영상을 기반으로 좌안(또는 우안) 표시 영상을 생성하고 보간 프레임 영상을 기반으로 우안(또는 좌안) 표시 영상을 생성한다. 그 결과, 본 발명에 따른 입체영상 표시장치 및 그의 데이터 처리방법에 따르면, 눈의 추종 속도에 맞추어 좌안 영상과 우안 영상이 표시되므로, 표시 영상과 안구 움직인 간 차이가 크게 완화되어 종래의 3D 모션 블러링 또는 고스트 형태의 이중선이 방지될 수 있다.

도 1은 종래 입체영상 표시장치에서 영상의 표시 예를 보여주는 도면.
도 2는 종래 입체영상 표시장치에서 표시 영상과 안구 움직임 간 차이가 발생되는 것을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 보여주는 도면.
도 4는 도 3의 제어회로를 상세히 보여주는 도면.
도 5는 데이터 보간에 의해 생성되는 보간 프레임 영상을 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치에서 영상의 표시 예를 보여주는 도면.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치에서 표시 영상과 안구 움직임 간 차이가 완화되는 것을 보여주는 도면들.

이하, 도 3 내지 도 7b를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 보여준다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치는 표시패널(15), 표시패널 구동회로(12), 백라이트 유닛(16), 백라이트 구동회로(13), 액정셔터 안경(18), 셔터제어신호 송신부(14), 셔터제어신호 수신부(17) 및 제어회로(11)를 구비한다. 여기서, 표시패널 구동회로(12), 백라이트 구동회로(13), 표시패널(15) 및 백라이트 유닛(16)은 표시소자를 구현한다.

표시패널(15)은 제어회로(11)의 제어 하에 소정 시간을 주기로 좌안 영상 데이터(L)와 우안 영상 데이터(R)를 교대로 표시한다. 표시패널(15)은 제어회로(11)의 제어 하에 좌안/우안 영상 데이터(L/R)와 함께 블랙 데이터(B)를 표시할 수 있다. 이 표시패널(15)은 액정층에 인가되는 데이터전압에 따라 백라이트 유닛(16)으로부터의 빛을 변조하는 투과형 액정표시패널로 구현될 수 있다. 투과형 액정표시패널은 박막트랜지스터(Thin Film Transistor: 이하, "TFT"라 함) 기판과 컬러필터 기판을 포함한다. TFT 기판과 컬러필터 기판 사이에는 액정층이 형성된다. TFT 기판 상에는 하부 유리기판 상에 데이터라인들과 게이트라인들(또는 스캔라인들)이 상호 직교되도록 형성되고, 데이터라인들과 게이트라인들의 교차에 의해 정의된 화소 영역들에 액정셀들이 매트릭스 형태로 배치된다. 데이터라인들과 게이트라인들의 교차부에 형성된 TFT는 게이트라인으로부터의 스캔펄스에 응답하여 데이터라인들을 경유하여 공급되는 데이터전압을 액정셀의 화소전극에 전달하게 된다. 이를 위하여, TFT의 게이트전극은 게이트라인에 접속되며, 소스전극은 데이터라인에 접속된다. TFT의 드레인전극은 액정셀의 화소전극에 접속된다. 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 구동회로(12)은 데이터 구동회로와 게이트 구동회로를 포함한다. 데이터 구동회로는 제어회로(11)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터들(LLRR/LBRB)을 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 정극성/부극성 아날로그 데이터전압들을 발생한다. 데이터 구동회로로부터 출력되는 정극성/부극성 아날로그 데이터전압들은 표시패널(15)의 데이터라인들에 공급된다. 게이트 구동회로는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 표시패널(15)의 게이트라인들에 순차적으로 공급한다.

백라이트 유닛(16)은 미리 설정된 소정의 시간 동안 점등하여 표시패널(15)에 빛을 조사하고 그 이외의 기간 동안 소등하며, 이러한 점등과 소등을 주기적으로 반복한다. 백라이트 유닛(16)은 백라이트 구동회로(13)로부터 공급되는 구동전력에 따라 점등하는 광원과, 도광판(또는 확산판) 및 다수의 광학시트 등을 포함한다. 백라이트 유닛(16)은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는, 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다. 백라이트 유닛의 광원은 HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp), LED(Light Emitting Diode) 중 어느 하나 또는 두 종류 이상의 광원을 포함할 수 있다.

백라이트 구동회로(13)는 광원을 점등시키기 위한 구동전력을 발생한다. 백라이트 구동회로(13)는 구동전력을 제어회로(11)의 제어 하에 광원에 공급한다.

액정셔터 안경(18)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 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 제1 투명전극에는 기준전압이 공급되고 제2 투명전극에는 ON/OFF 전압이 공급된다. 좌안 셔터(STL)와 우안 셔터(STR) 각각은 셔터 제어신호(CST)에 응답하여 제2 투명전극에 ON 전압이 공급될 때 표시패널(15)로부터의 빛을 투과시키는 반면, 제2 투명전극에 OFF 전압이 공급될 때 표시패널(15)로부터의 빛을 차단한다.

셔터제어신호 송신부(14)는 제어회로(11)에 접속되며, 제어회로(11)로부터 입력되는 셔터제어신호(CST)를 유/무선 인터페이스를 통해 셔터제어신호 수신부(17)에 전송한다. 셔터제어신호 수신부(17)는 액정셔터 안경(18)에 설치되어 유/무선 인터페이스를 통해 셔터제어신호(CST)를 수신하고, 셔터제어신호(CST)에 따라 액정셔터 안경(18)의 좌안 셔터(STL)와 우안 셔터(STR)를 교대로 개폐한다. 셔터제어신호(CST)가 제1 논리값으로 셔터제어신호 수신부(17)에 입력될 때, 좌안 셔터(STL)의 제2 투명전극에 ON 전압이 공급되는 반면에 우안 셔터(STR)의 제2 투명전극에 OFF 전압이 공급된다. 셔터제어신호(CST)가 제2 논리값으로 셔터제어신호 수신부(17)에 입력될 때, 좌안 셔터(STL)의 제2 투명전극에 OFF 전압이 공급되는 반면에 우안 셔터(STR)의 제2 투명전극에 ON 전압이 공급된다. 따라서, 액정셔터 안경(18)의 좌안 셔터(STL)는 셔터제어신호(CST)가 제1 논리값으로 발생될 때(즉, 좌안 영상이 표시될 때) 개방되고, 액정셔터 안경(18)의 우안 셔터(STR)는 셔터제어신호(CST)가 제2 논리값으로 발생될 때(즉, 우안 영상이 표시될 때) 개방된다.

제어회로(11)는 블루레이 플레이어 또는 셋탑 박스 등과 같은 비디오 소스로부터 타이밍 신호들과 입력 프레임 영상을 입력받는다. 타이밍 신호들은 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블신호(DE), 도트 클럭(CLK) 등을 포함한다. 제어회로(11)는 비디오 소스로부터 입력되는 입력 프레임 영상을 데이터 보간(interpolation)하여 보간 프레임 영상을 생성한다. 제어회로(11)는 입력 프레임 영상에 포함된 좌안/우안 영상 데이터 중 좌안 영상 데이터(L)만을 추출하고, 보간 프레임 영상에 포함된 좌안/우안 영상 데이터 중 우안 영상 데이터(R)만을 추출한다. 제어회로(11)는 추출된 좌안/우안 영상 데이터(L/R)를 각각 더블링(doubling)하거나 또는, 블랙 데이터(B) 삽입을 통해 출력 프레임 영상을 생성한다. 제어회로는 출력 프레임 영상을 구현하기 위한 디지털 비디오 데이터(LLRR/LBRB)를 데이터 구동회로에 공급한다.

제어회로(11)는 프레임 주파수를 입력 프레임 주파수의 N(N은 2이상의 양의 정수)배로 체배하고, N배속 프레임 주파수를 참조하여, 표시패널 제어신호(CDIS), 백라이트 제어신호(CBL) 및 셔터제어신호(CST)를 발생한다. 여기서, 입력 프레임 주파수는 PAL(Phase Alternate Line) 방식에서 50Hz이고 NTSC(National Television Standards Committee) 방식에서 60Hz이다.

도 4는 도 3의 제어회로(11)를 상세히 보여준다. 도 5는 데이터 보간에 의해 생성되는 보간 프레임 영상을 보여준다.

도 4를 참조하면, 제어회로(11)는 제어신호 생성부(111), 데이터 보간부(112), 데이터 분리부(113), 및 데이터 정렬부(114)을 포함한다.

제어신호 생성부(111)는 타이밍 신호들(Vsync,Hsync,DE,CLK)을 변조하여 프레임 주파수를 입력 프레임 주파수의 4배로 체배하고 4배속 프레임 주파수를 기준으로 표시패널 제어신호(CDIS), 백라이트 제어신호(CBL) 및 셔터제어신호(CST)를 생성한다.

표시패널 제어신호(CDIS)는 데이터 구동회로의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDC)와, 게이트 구동회로의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC)를 포함한다. 데이터 제어신호(DDC)는 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 구동회로의 데이터 샘플링 시작 시점을 제어한다. 소스 샘플링 클럭은 라이징 또는 폴링 에지에 기준하여 데이터 구동회로의 샘플링 동작을 제어하는 클럭신호이다. 데이터 구동회로에 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 구동회로로부터 출력되는 데이터전압의 극성을 K(K는 양의 정수) 수평기간 주기로 반전시킨다. 소스 출력 인에이블신호(SOE)는 데이터 구동회로의 출력 타이밍을 제어한다. 게이트 제어신호(GDC)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 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 구동회로의 출력 타이밍을 제어한다.

백라이트 제어신호(CBL)는 광원의 점등 듀티비를 제어하기 점등듀티 제어신호(Lduty), 광원의 점등 주기를 제어하기 위한 점등싱크 제어신호(Lsync)를 포함한다. 백라이트 제어신호(CBL)는 백라이트 구동회로(13)에 공급되어 백라이트 구동회로(13)의 동작을 제어한다. 액정셔터 제어신호(CST)는 셔터제어신호 송신부(14)를 통해 셔터제어신호 수신부(17)에 전송되어 액정셔터 안경(18)의 좌안/우안 셔터(STL,STR)의 개폐 타이밍을 제어한다.

데이터 보간부(112)는 공지의 다양한 보간법 즉, 다양한 MEMC(Motion Estimation Motion Compensation) 방식을 통해 비디오 소스로부터 입력되는 입력 프레임 영상들 사이마다 보간 프레임 영상을 삽입한다. 예컨대, 도 5와 같이 비디오 소스로부터 60Hz의 프레임 레이트로 입력 프레임 영상들(A,B)이 공급되는 경우, 데이터 보간부(112)는 보간 프레임 영상들(A',B')을 생성한 후 2배속 프레임 주파수 즉, 120Hz의 프레임 레이트로 보간 프레임 영상들(A',B')을 각각 입력 프레임 영상들(A,B) 사이마다 삽입한다.

데이터 분리부(113)는 3D 포맷터(formatter)를 포함하여 입력 프레임 영상들(A,B)에 포함된 좌안/우안 영상 데이터 중 어느 하나의 데이터 즉, 좌안 영상 데이터(L)만을 추출하고, 보간 프레임 영상들(A',B')에 포함된 좌안/우안 영상 데이터 중 나머지 하나의 데이터 즉, 우안 영상 데이터(R)만을 추출한다.(이하의 실시예에서는 이 경우로 한정하여 설명한다.) 한편, 데이터 분리부(113)는 입력 프레임 영상들(A,B)로부터 우안 영상 데이터(R)만을 추출하고, 보간 프레임 영상들(A',B')로부터 좌안 영상 데이터(L)만을 추출할 수도 있다.

데이터 정렬부(114)는 추출된 좌안 영상 데이터(L)를 더블링하여 연속된 제1 및 제2 출력 프레임 영상을 생성하고, 추출된 우안 영상 데이터(R)를 더블링하여 연속된 제3 및 제4 출력 프레임 영상을 생성한다. 제1 및 제2 출력 프레임 영상은 좌안 영상을 구현하고, 제3 및 제4 출력 프레임 영상은 우안 영상을 구현한다. 제1 내지 제4 출력 프레임 영상은 4배속 프레임 주파수 즉, 240Hz에 동기된다.

한편, 데이터 정렬부(114)는 추출된 좌안 영상 데이터(L)로 제1 출력 프레임 영상을 생성하고, 추출된 우안 영상 데이터(R)로 제3 출력 프레임 영상을 생성하며, 블랙 데이터(B)의 삽입을 통해 제2 및 제4 출력 프레임 영상을 생성한다. 제2 출력 프레임 영상은 제1 출력 프레임 영상과 함께 좌안 영상을 구현하고, 제4 출력 프레임 영상은 제3 출력 프레임 영상과 함께 우안 영상을 구현한다. 제1 내지 제4 출력 프레임 영상은 4배속 프레임 주파수 즉, 240Hz에 동기된다.

한편, 데이터 보간부(112)와 데이터 분리부(113)는 하나로 통합될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치에서 영상의 표시 예를 보여준다. 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치에서 표시 영상과 안구 움직임 간 차이가 완화되는 것을 보여준다.

도 6에서, Fi는 외부 비디오소스로부터 입력되는 입력 프레임 영상을, Fm은 보간 프레임 영상(F1',F2')을 포함하는 변조 프레임 영상을, Fo_CASE1은 표시소자에 표시되는 것으로 데이터 더블링에 의한 출력 프레임 영상을, Fo_CASE2는 표시소자에 표시되는 것으로 블랙 데이터 삽입에 의한 출력 프레임 영상을 각각 지시한다.

입력 프레임 영상(Fi)이 4 pixel/input frame의 속도로 제1 위치(P1)에서 제3 위치(P3), 제3 위치(P3)에서 제5 위치(미도시)로 움직이는 공(ball)을 포함하는 경우, 관찰자의 눈은 연속적으로 4 pixel/input frame의 속도로 움직이는 공을 추종한다. 이때, 표시 영상과 안구 움직인 간 차이가 완화되도록, 본 발명에 따른 제어회로는 제1 위치(P1)의 공을 포함한 제1 입력 프레임 영상(F1)과 제3 위치(P3)의 공을 포함한 제2 입력 프레임 영상(F2) 사이에 제2 위치(P2)의 공을 포함한 제1 보간 프레임 영상(F1')을 삽입하고, 제3 위치(P3)의 공을 포함한 제2 입력 프레임 영상(F2)과 제5 위치의 공을 포함한 제3 입력 프레임 영상(미도시) 사이에 제4 위치(P4)의 공을 포함한 제2 보간 프레임 영상(F2')을 삽입한다. 여기서, 제2 위치(P2)는 제1 위치(P1)와 제3 위치(P3)의 중간에 해당되고, 제4 위치(P4)는 제3 위치(P3)와 제5 위치의 중간에 해당된다.

CASE 1에 대응하여 제어회로는, 제1 입력 프레임 영상(F1)을 더블링하여 제1 위치(P1)의 공을 포함한 제1-1 및 제1-2 출력 프레임 영상(F1-1,F1-2)(좌안 영상)을 생성하고, 제1 보간 프레임 영상(F1')을 더블링하여 제2 위치(P2)의 공을 포함한 제1-3 및 제1-4 출력 프레임 영상(F1-3,F1-4)(우안 영상)을 생성하며, 제2 입력 프레임 영상(F2)을 더블링하여 제3 위치(P3)의 공을 포함한 제2-1 및 제2-2 출력 프레임 영상(F2-1,F2-2)(좌안 영상)을 생성하고, 제2 보간 프레임 영상(F2')을 더블링하여 제4 위치(P4)의 공을 포함한 제2-3 및 제2-4 출력 프레임 영상(F2-3,F2-4)(우안 영상)을 생성한다.

CASE 2에 대응하여 제어회로는, 제1 입력 프레임 영상(F1)으로 제1 위치(P1)의 공을 포함한 제1-1 출력 프레임 영상(F1-1)(좌안 영상)을 생성하고, 제1 보간 프레임 영상(F1')으로 제2 위치(P2)의 공을 포함한 제1-3 출력 프레임 영상(F1-3)(우안 영상)을 생성하며, 제2 입력 프레임 영상(F2)으로 제3 위치(P3)의 공을 포함한 제2-1 출력 프레임 영상(F2-1)(좌안 영상)을 생성하고, 제2 보간 프레임 영상(F2')으로 제4 위치(P4)의 공을 포함한 제2-3 출력 프레임 영상(F2-3)(우안 영상)을 생성한다. 그리고, 제어회로는 제1-1, 제1-3, 제2-1 및 제2-3 출력 프레임(F1-1,F1-3,F2-1,F2-3) 사이마다 좌안 영상 또는 우안 영상에 해당되는 블랙 프레임 영상을 삽입한다.

이러한 데이터 처리과정을 통해, 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치는 도 7a와 같이 제1-1 출력 프레임 영상(F1-1)을 통해 제1 위치(P1)의 공을 좌안에 보여주고, 8.3ms 후에 제1-3 출력 프레임 영상(F1-3)을 통해 제1 위치(P1)로부터 우측으로 2 pixel이 이동한 제2 위치(P2)의 공을 우안에 보여주게 된다. 그리고, 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치는 도 7b와 같이 제2-1 출력 프레임 영상(F1-1)을 통해 제3 위치(P3)의 공을 좌안에 보여주고, 8.3ms 후에 제2-3 출력 프레임 영상(F2-3)을 통해 제3 위치(P1)로부터 우측으로 2 pixel이 이동한 제4 위치(P4)의 공을 우안에 보여주게 된다.

그 결과, 눈의 추종 속도에 맞추어 좌안 영상과 우안 영상이 표시되므로, 표시 영상과 안구 움직인 간 차이가 크게 완화되어 종래의 3D 모션 블러링 또는 고스트 형태의 이중선이 방지된다.

상술한 실시예에서는 액정셔터 안경이 좌안 셔터에서 우안 셔터 순서로 개방 및 폐쇄되는 경우를 가정하여 좌안 영상-우안 영상 순으로 표시 화상이 구현되는 것을 설명하였다. 하지만, 액정셔터 안경이 우안 셔터에서 좌안 셔터 순서로 개폐되는 경우에는 우안 영상-좌안 영상 순으로 표시 화상이 구현될 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 출력 프레임 영상은 우안 영상을 구현하고, 제3 및 제4 출력 프레임 영상은 좌안 영상을 구현할 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.

11 : 제어부 12 : 표시패널 구동회로
13 : 백라이트 구동회로 14 : 셔터제어신호 송신부
15 : 표시패널 16 : 백라이트 유닛
17 : 셔터제어신호 수신부 18 : 액정셔터 안경
111 : 제어신호 생성부 112 : 데이터 보간부
113 : 데이터 분리부 114 : 데이터 정렬부

Claims

좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 시분할 표시하는 표시소자;
상기 표시소자에 동기하여 좌안 셔터와 우안 셔터를 교대로 개폐하는 액정셔터 안경; 및
제1 프레임 주파수에 동기되는 입력 프레임 영상을 보간하여 제2 프레임 주파수에 동기되는 보간 프레임 영상을 생성하고, 상기 입력 프레임 영상에 포함된 좌안 및 우안 영상 데이터 중 제1 영상 데이터만을 추출하고 상기 보간 프레임 영상에 포함된 좌안 및 우안 영상 데이터 중 제2 영상 데이터만을 추출하고, 상기 추출된 제1 영상 데이터와 제2 영상 데이터를 기반으로 상기 제2 프레임 주파수의 2배인 제3 프레임 주파수에 동기되는 출력 프레임 영상을 생성하는 제어회로를 구비하고,
상기 출력 프레임 영상은, 상기 제1 영상 데이터가 더블링 된 후 상기 제2 영상 데이터가 더블링 되어 구성되거나 또는 상기 제1 영상 데이터, 블랙 데이터, 상기 제2 영상 데이터 및 상기 블랙 데이터 순서로 구성되고,
상기 제1 영상 데이터와 제2 영상 데이터는 각각 상기 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터이거나 상기 우안 영상 데이터와 좌안 영상 데이터인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 프레임 주파수는 60Hz이고, 상기 제2 프레임 주파수는 120Hz이며, 상기 제3 프레임 주파수는 240Hz인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어회로는 상기 좌안 셔터에서 상기 우안 셔터 순으로 상기 액정셔터 안경을 개방 제어하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 3 항에 있어서,
상기 제어회로는,
상기 입력 프레임 영상을 기반으로 상기 보간 프레임 영상을 생성하는 데이터 보간부;
상기 입력 프레임 영상에 포함된 좌안 및 우안 영상 데이터 중 상기 좌안 영상 데이터만을 추출하고, 상기 보간 프레임 영상에 포함된 좌안 및 우안 영상 데이터 중 상기 우안 영상 데이터만을 추출하는 데이터 분리부; 및
상기 추출된 좌안 영상 데이터를 더블링하여 연속된 제1 및 제2 출력 프레임 영상을 생성하고, 상기 추출된 우안 영상 데이터를 더블링하여 연속된 제3 및 제4 출력 프레임 영상을 생성하는 데이터 정렬부를 구비하고;
상기 제1 및 제2 출력 프레임 영상은 좌안 영상을 구현하고, 상기 제3 및 제4 출력 프레임 영상은 우안 영상을 구현하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 3 항에 있어서,
상기 제어회로는,
상기 입력 프레임 영상을 기반으로 상기 보간 프레임 영상을 생성하는 데이터 보간부;
상기 입력 프레임 영상에 포함된 좌안 및 우안 영상 데이터 중 상기 좌안 영상 데이터만을 추출하고, 상기 보간 프레임 영상에 포함된 좌안 및 우안 영상 데이터 중 상기 우안 영상 데이터만을 추출하는 데이터 분리부; 및
상기 추출된 좌안 영상 데이터로 제1 출력 프레임 영상을 생성하고, 상기 추출된 우안 영상 데이터로 제3 출력 프레임 영상을 생성하며, 상기 블랙 데이터의 삽입을 통해 제2 및 제4 출력 프레임 영상을 생성하는 데이터 정렬부를 구비하고;
상기 제2 출력 프레임 영상은 상기 제1 출력 프레임 영상과 함께 좌안 영상을 구현하고, 상기 제4 출력 프레임 영상은 상기 제3 출력 프레임 영상과 함께 우안 영상을 구현하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어회로는 상기 우안 셔터에서 상기 좌안 셔터 순으로 상기 액정셔터 안경을 개방 제어하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 제어회로는,
상기 입력 프레임 영상을 기반으로 상기 보간 프레임 영상을 생성하는 데이터 보간부;
상기 입력 프레임 영상에 포함된 좌안 및 우안 영상 데이터 중 상기 우안 영상 데이터만을 추출하고, 상기 보간 프레임 영상에 포함된 좌안 및 우안 영상 데이터 중 상기 좌안 영상 데이터만을 추출하는 데이터 분리부; 및
상기 추출된 우안 영상 데이터를 더블링하여 연속된 제1 및 제2 출력 프레임 영상을 생성하고, 상기 추출된 좌안 영상 데이터를 더블링하여 연속된 제3 및 제4 출력 프레임 영상을 생성하는 데이터 정렬부를 구비하고;
상기 제1 및 제2 출력 프레임 영상은 우안 영상을 구현하고, 상기 제3 및 제4 출력 프레임 영상은 좌안 영상을 구현하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 제어회로는,
상기 입력 프레임 영상을 기반으로 상기 보간 프레임 영상을 생성하는 데이터 보간부;
상기 입력 프레임 영상에 포함된 좌안 및 우안 영상 데이터 중 상기 우안 영상 데이터만을 추출하고, 상기 보간 프레임 영상에 포함된 좌안 및 우안 영상 데이터 중 상기 좌안 영상 데이터만을 추출하는 데이터 분리부; 및
상기 추출된 우안 영상 데이터로 제1 출력 프레임 영상을 생성하고, 상기 추출된 좌안 영상 데이터로 제3 출력 프레임 영상을 생성하며, 상기 블랙 데이터의 삽입을 통해 제2 및 제4 출력 프레임 영상을 생성하는 데이터 정렬부를 구비하고;
상기 제2 출력 프레임 영상은 상기 제1 출력 프레임 영상과 함께 우안 영상을 구현하고, 상기 제4 출력 프레임 영상은 상기 제3 출력 프레임 영상과 함께 좌안 영상을 구현하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 시분할 표시하는 표시소자와, 상기 표시소자에 동기하여 좌안 셔터와 우안 셔터를 교대로 개폐하는 액정셔터 안경을 갖는 입체영상 표시장치의 데이터 처리방법에 있어서,
제1 프레임 주파수에 동기되는 입력 프레임 영상을 보간하여 제2 프레임 주파수에 동기되는 보간 프레임 영상을 생성하는 단계; 및
상기 입력 프레임 에 포함된 좌안 및 우안 영상 데이터 중 제1 영상 데이터만을 추출하고 상기 보간 프레임 영상에 포함된 좌안 및 우안 영상 데이터 중 제2 영상 데이터만을 추출하고, 상기 추출된 제1 영상 데이터와 제2 영상 데이터를 기반으로 상기 제2 프레임 주파수의 2배인 제3 프레임 주파수에 동기되는 출력 프레임 영상을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 출력 프레임 영상은, 상기 제1 영상 데이터가 더블링 된 후 상기 제2 영상 데이터가 더블링 되어 구성되거나, 상기 제1 영상 데이터, 블랙 데이터, 상기 제2 영상 데이터 및 상기 블랙 데이터 순서로 구성되고,
상기 제1 영상 데이터와 제2 영상 데이터는 각각 상기 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터이거나 상기 우안 영상 데이터와 좌안 영상 데이터인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 데이터 처리방법.
제 9 항에 있어서,
상기 제1 프레임 주파수는 60Hz이고, 상기 제2 프레임 주파수는 120Hz이며, 상기 제3 프레임 주파수는 240Hz인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 데이터 처리방법.
제 9 항에 있어서,
상기 출력 프레임 영상을 생성하는 단계는,
상기 입력 프레임 영상에 포함된 좌안 및 우안 영상 데이터 중 어느 하나의 영상 데이터만을 추출하고, 상기 보간 프레임 영상에 포함된 좌안 및 우안 영상 데이터 중 나머지 하나의 영상 데이터만을 추출하는 단계; 및
상기 추출된 어느 하나의 영상 데이터를 더블링하여 연속된 제1 및 제2 출력 프레임 영상을 생성하고, 상기 추출된 나머지 하나의 영상 데이터를 더블링하여 연속된 제3 및 제4 출력 프레임 영상을 생성하는 단계를 포함하고;
상기 제1 및 제2 출력 프레임 영상은 좌안 영상 및 우안 영상 중 어느 한 영상을 구현하고, 상기 제3 및 제4 출력 프레임 영상은 상기 좌안 영상 및 우안 영상 중 나머지 한 영상을 구현하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 데이터 처리방법.
제 9 항에 있어서,
상기 출력 프레임 영상을 생성하는 단계는,
상기 입력 프레임 영상에 포함된 좌안 및 우안 영상 데이터 중 어느 하나의 영상 데이터만을 추출하고, 상기 보간 프레임 영상에 포함된 좌안 및 우안 영상 데이터 중 나머지 하나의 영상 데이터만을 추출하는 단계; 및
상기 추출된 어느 하나의 영상 데이터로 제1 출력 프레임 영상을 생성하고, 상기 추출된 나머지 하나의 영상 데이터로 제3 출력 프레임 영상을 생성하며, 상기 블랙 데이터의 삽입을 통해 제2 및 제4 출력 프레임 영상을 생성하는 단계를 포함하고;
상기 제2 출력 프레임 영상은 상기 제1 출력 프레임 영상과 함께 좌안 영상 및 우안 영상 중 어느 한 영상을 구현하고, 상기 제4 출력 프레임 영상은 상기 제3 출력 프레임 영상과 함께 상기 좌안 영상 및 우안 영상 중 나머지 한 영상을 구현하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 데이터 처리방법.