KR101829466B1 - Stereoscopic image display device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정렌즈를 이용한 입체영상 표시장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치는 2D 영상을 표시하는 표시패널; 2D 영상 데이터로부터 추출된 뎁스 맵을 이용하여 입체감을 표현할 입체영역을 산출하는 액정렌즈 컨트롤러; 및 상기 입체영역에 볼록렌즈 또는 오목렌즈를 구현하는 액정렌즈를 포함한다.The present invention relates to a stereoscopic image display device using a liquid crystal lens. A stereoscopic image display apparatus according to an embodiment of the present invention includes a display panel for displaying a 2D image; A liquid crystal lens controller for calculating a three-dimensional area to express a three-dimensional effect using a depth map extracted from the 2D image data; And a liquid crystal lens that implements a convex lens or a concave lens in the three-dimensional area.

Description

입체영상 표시장치{STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY DEVICE}[0001] STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY DEVICE [0002]

본 발명은 액정렌즈를 이용한 입체영상 표시장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a stereoscopic image display device using a liquid crystal lens.

입체영상 표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique)과 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)으로 나뉘어진다. 양안시차방식은 좌우 눈의 시차 영상을 이용하여 입체영상을 구현하고, 안경방식과 무안경방식을 포함한다. 안경방식은 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상의 편광을 바꿔서 표시하고 편광안경을 사용하여 입체영상을 구현하거나, 좌우 시차 영상을 시분할방식으로 표시하고 셔터안경을 사용하여 입체영상을 구현한다. 무안경방식은 일반적으로 패럴렉스 배리어(parallax barrier), 렌티큘러 시트(lenticular sheet) 등의 광학판을 사용하여 좌우시차 영상의 광축을 분리하여 입체영상을 구현한다.The stereoscopic display is divided into a stereoscopic technique and an autostereoscopic technique. The binocular disparity method implements a stereoscopic image by using a parallax image of the right and left eyes, and includes a spectacle method and a non-spectacle method. In the spectacle method, polarized light of right and left parallax images is displayed alternately on a direct view type display device or a projector, a stereoscopic image is implemented using polarizing glasses, a right and left parallax image is displayed in a time division manner, and a stereoscopic image is implemented using shutter glasses. In the non-eyeglass system, an optical plate such as a parallax barrier, a lenticular sheet, or the like is used to separate the optical axes of the left and right parallax images to realize a stereoscopic image.

렌티큘러(lenticular) 방식의 입체영상 표시장치는 표시패널과 사용자 사이에 위치하는 렌티큘러 시트를 포함한다. 렌티큘러 시트는 좌안 영상의 빛과 우안 영상의 빛을 분리하여 입체영상을 구현한다. 하지만, 렌티큘러 시트는 광 분리를 온/오프(on/off)할 수 없으므로 입체영상만 구현할 수 있는 단점이 있다. 따라서, 액정에 전계를 가하여 2D 및 3D 모드에서 광 분리를 제어할 수 있는 액정렌즈 방식의 입체영상 표시장치가 제안되고 있다.A lenticular stereoscopic image display device includes a lenticular sheet positioned between a display panel and a user. The lenticular sheet separates the light of the left eye image and the light of the right eye image to realize a stereoscopic image. However, since the lenticular sheet can not turn on / off the optical separation, there is a disadvantage that only a stereoscopic image can be realized. Therefore, a liquid crystal lens type stereoscopic image display device capable of controlling the optical separation in the 2D and 3D modes by applying an electric field to the liquid crystal has been proposed.

액정렌즈 방식의 입체영상 표시장치는 표시장치의 크기를 기준으로 최적 시청거리(optimum distance)를 설정하고, 일반인의 양안 간격인 65mm를 기준으로 렌즈의 초점거리를 설정하여 입체영상을 구현한다. 최근 액정렌즈 방식의 입체영상 표시장치는 멀티뷰(multi-view) 방식으로 구현된다. 즉, 표시패널에 표시되는 제1 내지 제i(i는 2 이상의 자연수) 뷰(view) 영상 각각은 액정렌즈를 통해 광 경로가 변경되어 제1 내지 제i 뷰 영상을 시청할 수 있는 제1 내지 제i 뷰 영역을 구현한다. 사용자는 제1 내지 제i 뷰 영역에서 좌안과 우안을 통해 서로 다른 뷰 영상을 시청함으로써 입체감을 느낄 수 있다. 입체영상의 뷰는 일반인의 양안 간격만큼 카메라들을 이격하고 객체에 대한 이미지를 촬영하여 생성한다. 하지만, 멀티뷰 방식의 액정렌즈 방식의 입체영상 표시장치는 멀티뷰 영상이 필요하고, 사용자가 우안을 통해 좌안 영상을 보게 되고 좌안을 통해 우안 영상을 보게 되는 역(逆)입체시 영역이 존재하는 단점이 있다.
The liquid crystal lens type stereoscopic image display device sets the optimum distance based on the size of the display device and implements the stereoscopic image by setting the focal distance of the lens based on the distance between the two eyes of the general person of 65 mm. Recently, a three-dimensional image display apparatus using a liquid crystal lens system is implemented in a multi-view manner. That is, each of the first to i-th (i is a natural number of 2 or more) view images displayed on the display panel is divided into first to i-th view images in which the light path is changed through the liquid crystal lens, i implements the view area. The user can feel the three-dimensional feeling by viewing different view images through the left and right eyes in the first to i-th view regions. The stereoscopic view is generated by taking images of the object by separating the cameras from each other by a distance of two sides of the general person. However, in a stereoscopic image display apparatus using a multi-view type liquid crystal lens, a multi-view image is required, a user has a left-eye image through the right eye and a reverse stereoscopic image region through which the right- There are disadvantages.

본 발명은 국부영역에서 액정렌즈를 볼록렌즈 또는 오목렌즈로 제어함으로써 입체감을 구현할 수 있는 입체영상 표시장치를 제공한다.
The present invention provides a stereoscopic image display device capable of realizing a stereoscopic effect by controlling a liquid crystal lens as a convex lens or a concave lens in a local area.

본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치는 2D 영상을 표시하는 표시패널; 2D 영상 데이터로부터 추출된 뎁스 맵을 이용하여 입체감을 표현할 입체영역을 산출하는 액정렌즈 컨트롤러; 및 상기 입체영역에 볼록렌즈 또는 오목렌즈를 구현하는 액정렌즈를 포함한다.
A stereoscopic image display apparatus according to an embodiment of the present invention includes a display panel for displaying a 2D image; A liquid crystal lens controller for calculating a three-dimensional area to express a three-dimensional effect using a depth map extracted from the 2D image data; And a liquid crystal lens that implements a convex lens or a concave lens in the three-dimensional area.

본 발명은 입력된 디지털 영상 데이터로부터 뎁스 맵을 추출하고, 뎁스 맵으로부터 입체감을 구현할 입체영역(들)을 선택하며, 선택된 입체영역(들)에서 액정렌즈를 볼록렌즈, 또는 오목렌즈로 제어하여 입체감을 구현한다. 그 결과, 본 발명은 양안 시차 방식을 이용하지 않으므로, 멀티뷰 영상이 아닌 2D 영상으로 입체감을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 역입체시 영역에 구애받지 않고 입체감을 느낄 수 있다.
The present invention extracts a depth map from inputted digital image data, selects a three-dimensional area (s) to realize a three-dimensional effect from a depth map, controls a liquid crystal lens in a selected three- Lt; / RTI > As a result, since the present invention does not use the binocular disparity method, it is possible not only to realize a stereoscopic effect by using a 2D image but a multi-view image, and also to allow the user to feel a stereoscopic effect without being restricted by the inverse stereoscopic area.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 개략적으로 나타내는 블록도.
도 2는 액정표시패널의 일 예를 보여주는 사시도.
도 3은 액정렌즈의 일 예를 보여주는 사시도.
도 4는 ECB 모드에서 액정렌즈가 오목렌즈로 구현된 경우를 보여주는 단면도.
도 5는 VA 모드에서 액정렌즈가 오목렌즈로 구현된 경우를 보여주는 단면도.
도 6은 ECB 모드에서 액정렌즈가 볼록렌즈로 구현된 경우를 보여주는 단면도.
도 7은 볼록렌즈의 일 예를 보여주는 사시도.
도 8은 VA 모드에서 액정렌즈가 볼록렌즈로 구현된 경우를 보여주는 단면도.
도 9는 액정렌즈 컨트롤러를 상세히 보여주는 블록도.
도 10은 액정렌즈 컨트롤러의 액정렌즈 제어방법을 보여주는 흐름도.
도 11a는 뎁스 맵 추출부에 입력되는 디지털 영상 데이터의 일 예를 보여주는 도면.
도 11b는 뎁스 맵 추출부에 의해 추출된 뎁스 맵의 일 예를 보여주는 도면.
도 12는 ECB 모드에서 액정렌즈가 오목렌즈로 구현된 경우, 렌즈 피치에 따른 액정렌즈의 구동전압 라인에 공급되는 전압을 보여주는 도면.
도 13은 ECB 모드에서 액정렌즈가 볼록렌즈로 구현된 경우, 렌즈 피치에 따른 액정렌즈의 구동전압 라인에 공급되는 전압을 보여주는 도면.1 is a block diagram schematically showing a stereoscopic image display apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing an example of a liquid crystal display panel.
3 is a perspective view showing an example of a liquid crystal lens;
4 is a cross-sectional view showing a case where the liquid crystal lens is implemented as a concave lens in the ECB mode.
5 is a cross-sectional view showing a case where a liquid crystal lens is implemented as a concave lens in a VA mode.
6 is a sectional view showing a case where a liquid crystal lens is implemented as a convex lens in the ECB mode;
7 is a perspective view showing an example of a convex lens;
8 is a cross-sectional view showing a case where a liquid crystal lens is implemented as a convex lens in a VA mode.
9 is a block diagram showing the liquid crystal lens controller in detail;
10 is a flowchart showing a liquid crystal lens control method of the liquid crystal lens controller;
11A is a diagram showing an example of digital image data input to a depth map extracting unit.
11B is a view showing an example of a depth map extracted by the depth map extraction unit;
12 is a view showing a voltage supplied to a driving voltage line of a liquid crystal lens according to a lens pitch when the liquid crystal lens is implemented as a concave lens in the ECB mode;
13 is a view showing a voltage supplied to a driving voltage line of a liquid crystal lens according to a lens pitch when the liquid crystal lens is embodied as a convex lens in the ECB mode;

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.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. Like reference numerals throughout the specification denote substantially identical components. In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The component name used in the following description may be selected in consideration of easiness of specification, and may be different from the actual product name.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치는 표시패널(10), 액정렌즈(30), 표시패널 스캔 구동부(110), 데이터 구동부(120), 액정렌즈 스캔 구동부(130), 액정렌즈 구동전압 공급부(140), 타이밍 컨트롤러(150), 액정렌즈 컨트롤러(160), 및 호스트 시스템(170) 등을 구비한다. 본 발명의 입체영상 표시장치의 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.1 is a block diagram schematically showing a stereoscopic image display apparatus according to an embodiment of the present invention. 1, a stereoscopic image display apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention includes a display panel 10, a liquid crystal lens 30, a display panel scan driver 110, a data driver 120, a liquid crystal lens scan driver 130 A liquid crystal lens driving voltage supply unit 140, a timing controller 150, a liquid crystal lens controller 160, and a host system 170, and the like. The display panel 10 of the stereoscopic image display device of the present invention can be applied to a liquid crystal display (LCD), a field emission display (FED), a plasma display panel (PDP) And a flat panel display device such as an organic light emitting diode (OLED). Although the present invention has been described with reference to liquid crystal display elements in the following embodiments, it should be noted that the present invention is not limited to liquid crystal display elements.

도 2는 표시패널의 일 예를 보여주는 사시도이다. 도 2를 참조하면, 표시패널(10)은 수직 전계 방식으로 구동된 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않음에 주의하여야 한다. 표시패널(10)은 두 장의 기판(11, 12) 사이에 액정(13)을 포함한 액정층을 구비한다. 표시패널(10)의 제1 하부기판(11)상에는 데이터 라인(D1)들과 제1 스캔 라인(S1)들이 상호 교차되도록 형성되고, 데이터 라인(D1)들과 제1 스캔 라인(S1)들에 의해 정의된 셀영역들에 화소 전극(15)들이 매트릭스 형태로 배치된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 'TFT'라 칭함) 어레이가 형성된다. 표시패널(10)의 화소 전극(15)들 각각은 제1 TFT(14)에 접속된다. 제1 TFT(14)는 제1 스캔 라인(S1)으로부터 공급되는 제1 스캔 펄스에 응답하여 턴-온되어 데이터 라인(D1)으로부터 공급되는 데이터 전압을 화소 전극(15)에 공급한다. 액정층의 액정(13)은 화소 전극(15)과 제2 공통전극(16) 사이의 전계에 의해 회동한다.2 is a perspective view showing an example of a display panel. Referring to FIG. 2, the display panel 10 is driven by a vertical electric field. However, the present invention is not limited thereto. The display panel 10 includes a liquid crystal layer including a liquid crystal 13 between two substrates 11 and 12. The data lines D1 and the first scan lines S1 are formed on the first lower substrate 11 of the display panel 10 such that the data lines D1 and the first scan lines S1 (TFT) array in which pixel electrodes 15 are arranged in a matrix form in the cell regions defined by the TFTs. Each of the pixel electrodes 15 of the display panel 10 is connected to the first TFT 14. The first TFT 14 is turned on in response to the first scan pulse supplied from the first scan line S1 and supplies the data voltage supplied from the data line D1 to the pixel electrode 15. [ The liquid crystal 13 of the liquid crystal layer is rotated by the electric field between the pixel electrode 15 and the second common electrode 16. [

표시패널(10)의 제1 상부기판(12)상에는 블랙매트릭스(17), 컬러필터(R, G, B), 제1 공통전극(16) 등을 포함하는 컬러필터 어레이가 형성된다. 표시패널(10)의 제1 상부기판(12)에는 상부 편광판이 부착되고, 제1 하부기판(11)에는 하부 편광판이 부착된다. 상부 편광판의 광투과축과 하부 편광판의 광투과축은 직교되도록 형성될 수 있다. 또한, 제1 상부기판(12)과 제1 하부기판(11)에는 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 제1 상부기판(12)과 제1 하부기판(11) 사이에는 그 사이의 갭(gap)을 유지하기 위한 스페이서가 형성된다. 제1 공통전극(16)은 TN(Twisted Nematic) 모드, ECB(electrically controlled birefringence) 모드, 및 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 도 2와 같이 제1 상부기판(12)상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소 전극(15)과 함께 제1 하부기판(11)상에 형성된다. 표시패널(10)의 액정모드는 전술한 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드뿐 아니라 어떠한 액정모드로도 구현될 수 있다.A color filter array including a black matrix 17, color filters (R, G, B), a first common electrode 16, and the like is formed on the first upper substrate 12 of the display panel 10. An upper polarizer is attached to the first upper substrate 12 of the display panel 10 and a lower polarizer is attached to the first lower substrate 11. The light transmission axis of the upper polarizer and the light transmission axis of the lower polarizer may be formed to be orthogonal. An alignment layer is formed on the first upper substrate 12 and the first lower substrate 11 to set a pre-tilt angle of the liquid crystal. A spacer is formed between the first upper substrate 12 and the first lower substrate 11 to maintain a gap therebetween. The first common electrode 16 is formed on the first upper substrate 12 as shown in FIG. 2 in a vertical electric field driving method such as a TN (Twisted Nematic) mode, an ECB (electrically controlled birefringence) mode, And is formed on the first lower substrate 11 together with the pixel electrode 15 in a horizontal electric field driving method such as an IPS (In Plane Switching) mode and an FFS (Fringe Field Switching) mode. The liquid crystal mode of the display panel 10 can be implemented in any liquid crystal mode as well as the TN mode, VA mode, IPS mode, and FFS mode described above.

표시패널(10)은 대표적으로 백라이트 유닛으로부터의 빛을 변조하는 투과형 액정표시패널이 선택될 수 있다. 백라이트 유닛은 백라이트 유닛 구동부로부터 공급되는 구동전류에 따라 점등하는 광원, 도광판(또는 확산판), 다수의 광학시트 등을 포함한다. 백라이트 유닛은 직하형(direct type) 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 컨트롤러의 제어 하에 광원들에 구동전류를 공급한다.The display panel 10 is typically a transmissive liquid crystal display panel that modulates light from the backlight unit. The backlight unit includes a light source that is turned on in accordance with a driving current supplied from the backlight unit driving unit, a light guide plate (or diffusion plate), and a plurality of optical sheets. The backlight unit can be implemented as a direct type or an edge type backlight unit. The light sources of the backlight unit may include any one of a light source of HCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp), CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL (External Electrode Fluorescent Lamp), LED . The backlight unit driving unit generates a driving current for lighting the light sources of the backlight unit. The backlight unit driving unit supplies the driving current to the light sources under the control of the backlight controller.

한편, 종래 입체영상 표시장치의 표시패널(10)은 3D 모드에서 멀티뷰 영상을 표시하였으나, 본 발명의 입체영상 표시장치의 표시패널(10)은 2D 모드 및 3D 모드에서 2D 영상을 표시한다. 이는 본 발명의 입체영상 표시장치가 양안 시차를 분리하여 입체영상을 구현하는 양안시차 방식으로 구현되지 않기 때문이다. 본 발명의 입체영상 표시장치는 액정렌즈(30)의 국부 영역을 볼록렌즈 또는 오목렌즈로 구현하고, 볼록렌즈의 빛 수렴 특성 또는 오목렌즈의 빛 발산 특성을 이용하여 입체감을 구현한다.Meanwhile, the display panel 10 of the conventional stereoscopic image display device displays the multi-view image in the 3D mode, but the display panel 10 of the stereoscopic image display device of the present invention displays the 2D image in the 2D mode and the 3D mode. This is because the stereoscopic image display apparatus of the present invention is not realized as a binocular parallax system for separating binocular parallax and realizing a stereoscopic image. The stereoscopic image display device of the present invention realizes a stereoscopic effect by embodying the local region of the liquid crystal lens 30 as a convex lens or a concave lens and using the light convergence characteristic of the convex lens or the light divergence characteristic of the concave lens.

데이터 구동부(120)는 다수의 소스 드라이브 IC를 포함한다. 소스 드라이브 IC들은 타이밍 컨트롤러(150)로부터 입력되는 디지털 영상 데이터(RGB)를 정극성/부극성 감마보상전압을 이용하여 정극성/부극성 아날로그 데이터전압들로 변환한다. 소스 드라이브 IC들로부터 출력되는 정극성/부극성 아날로그 데이터전압들은 표시패널(10)의 데이터 라인(D1)들에 공급된다. 소스 드라이브 IC들은 COG(Chip On Glass) 방식이나 TAB(Tape Automated Bonding) 방식으로 표시패널(10)의 데이터 라인(D)들에 접속될 수 있다.The data driver 120 includes a plurality of source drive ICs. The source drive ICs convert the digital image data RGB input from the timing controller 150 into positive / negative analog data voltages using a positive / negative gamma compensation voltage. Positive / negative polarity analog data voltages output from the source drive ICs are supplied to the data lines D1 of the display panel 10. [ The source drive ICs may be connected to the data lines D of the display panel 10 by a COG (Chip On Glass) method or a TAB (Tape Automated Bonding) method.

표시패널 스캔 구동부(110)는 타이밍 컨트롤러(150)의 제어 하에 데이터 전압에 동기되는 제1 스캔 펄스를 표시패널(10)의 제1 스캔 라인(S1)들에 순차적으로 공급한다. 표시패널 스캔 구동부(110)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse)를 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock)에 따라 순차적으로 쉬프트하여 출력하는 쉬프트 레지스터, 쉬프트 레지스터의 출력을 제1 TFT 구동에 적합한 스윙폭으로 변환하기 위한 레벨 쉬프터, 및 출력 버퍼 등을 포함한다. 표시패널 스캔 구동부(110)는 TAB 방식으로 표시패널(10)에 부착되거나, GIP(Gate Drive IC in Panel) 방식으로 표시패널(10)의 하부 기판상에 형성될 수 있다. GIP 방식의 경우, 레벨 쉬프터는 PCB(Printed Circuit Board)상에 실장되고, 쉬프트 레지스터는 표시패널(10)의 하부 기판상에 형성될 수 있다.The display panel scan driver 110 sequentially supplies a first scan pulse synchronized with the data voltage to the first scan lines S 1 of the display panel 10 under the control of the timing controller 150. The display panel scan driver 110 is a shift register for sequentially shifting and outputting a gate start pulse according to a gate shift clock and outputs the output of the shift register to a swing width suitable for driving the first TFT A level shifter for conversion, and an output buffer. The display panel scan driver 110 may be attached to the display panel 10 in a TAB mode or may be formed on a lower substrate of the display panel 10 in a GIP (Gate Drive IC in Panel) mode. In the case of the GIP method, the level shifter is mounted on a PCB (Printed Circuit Board), and the shift register can be formed on the lower substrate of the display panel 10. [

도 3은 액정렌즈의 일 예를 보여주는 사시도이다. 도 3을 참조하면, 액정렌즈(30)는 두 장의 기판(31, 32) 사이에 액정(33)을 포함한 액정층을 구비한다. 액정렌즈(30)의 제2 하부기판(31)상에는 구동전압 라인(D2)들과 제2 스캔 라인(S2)들이 상호 교차되도록 형성되고, 구동전압 라인(D2)들과 제2 스캔 라인(S2)들에 의해 정의된 셀영역들에 분할 전극(35)들이 매트릭스 형태로 배치된 TFT 어레이가 형성된다. 액정렌즈(30)의 분할 전극(35)들 각각은 제2 TFT(34)에 접속된다. 제2 TFT(34)는 제2 스캔 라인(S2)으로부터 공급되는 제2 스캔 펄스에 응답하여 턴-온되어 구동전압 라인(D2)으로부터 공급되는 구동전압을 분할 전극(35)에 공급한다. 액정층의 액정(33)은 분할 전극(35)과 제2 공통전극(36) 사이의 전계에 의해 회동한다.3 is a perspective view showing an example of a liquid crystal lens. Referring to FIG. 3, the liquid crystal lens 30 includes a liquid crystal layer including a liquid crystal 33 between two substrates 31 and 32. The driving voltage lines D2 and the second scan lines S2 are formed on the second lower substrate 31 of the liquid crystal lens 30 such that the driving voltage lines D2 and the second scan lines S2 The TFT array in which the split electrodes 35 are arranged in a matrix form is formed in the cell regions defined by the TFTs. Each of the split electrodes 35 of the liquid crystal lens 30 is connected to the second TFT 34. [ The second TFT 34 is turned on in response to the second scan pulse supplied from the second scan line S2 and supplies the drive voltage supplied from the drive voltage line D2 to the split electrode 35. [ The liquid crystal 33 of the liquid crystal layer rotates by the electric field between the split electrode 35 and the second common electrode 36. [

액정렌즈(30)의 제2 상부기판(32)상에는 제2 공통전극(36)이 형성된다. 제2 상부기판(32)과 제2 하부기판(31)에는 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 제2 상부기판(32)과 제2 하부기판(31) 사이에는 그 사이의 갭(gap)을 유지하기 위한 스페이서가 형성된다.A second common electrode 36 is formed on the second upper substrate 32 of the liquid crystal lens 30. An alignment film for setting a pre-tilt angle of the liquid crystal is formed on the second upper substrate 32 and the second lower substrate 31. A spacer is formed between the second upper substrate 32 and the second lower substrate 31 to maintain a gap therebetween.

본 발명의 액정렌즈(30)는 수직 전계 방식으로 구동되는 것을 중심으로 설명하였다. 또한, 액정렌즈(30)는 제2 TFT(34), 제2 스캔 라인(S2), 및 구동전압 라인(D2)을 통해 분할 전극(35)들 각각에 공급되는 구동전압을 개별적으로 제어할 수 있다. 따라서, 액정렌즈(30)는 입체감을 형성하고자 하는 입체영역에만 볼록 렌즈 또는 오목 렌즈를 형성할 수 있다.The liquid crystal lens 30 of the present invention has been mainly described as being driven by the vertical electric field system. The liquid crystal lens 30 can individually control the driving voltages supplied to the respective divided electrodes 35 through the second TFT 34, the second scan line S2, and the driving voltage line D2 have. Therefore, the liquid crystal lens 30 can form a convex lens or a concave lens only in a three-dimensional region in which a three-dimensional effect is to be formed.

한편, 액정렌즈(30)의 분할 전극(35)들 각각은 표시패널(10)의 화소전극(15)들 각각과 서로 마주보도록 정렬된다. 즉, 표시패널(10)의 (x, y)(x, y는 자연수) 좌표의 화소전극(15)은 액정렌즈(30)의 (x, y) 좌표의 분할 전극(35)과 서로 마주보도록 정렬된다. (x, y) 좌표에서 x 좌표는 가로 축의 좌표를 의미하고, y 좌표는 세로 축의 좌표를 의미한다.On the other hand, each of the split electrodes 35 of the liquid crystal lens 30 is aligned with each of the pixel electrodes 15 of the display panel 10 to face each other. That is, the pixel electrode 15 of (x, y) (x, y is a natural number) coordinates of the display panel 10 faces the division electrode 35 of the (x, y) coordinate of the liquid crystal lens 30 . In the (x, y) coordinate, the x coordinate indicates the coordinate in the horizontal axis, and the y coordinate indicates the coordinate in the vertical axis.

액정렌즈 구동전압 공급부(140)는 액정렌즈 컨트롤러(160)의 제어하에 액정렌즈 구동전압을 구동전압 라인(D2)들에 공급한다. 액정렌즈 구동전압 공급부(140)는 액정렌즈 컨트롤러(160)로부터 입력되는 디지털 구동전압 데이터를 아날로그 액정렌즈 구동전압으로 변환하여 구동전압 라인(D2)들에 공급한다. 액정렌즈 구동전압 공급부(140)는 COG(Chip On Glass) 방식이나 TAB(Tape Automated Bonding) 방식으로 액정렌즈(30)의 구동전압 라인(D2)들에 접속될 수 있다.The liquid crystal lens driving voltage supply unit 140 supplies the driving voltage line D2 with the liquid crystal lens driving voltage under the control of the liquid crystal lens controller 160. The liquid crystal lens driving voltage supplier 140 converts the digital driving voltage data input from the liquid crystal lens controller 160 into an analog liquid crystal lens driving voltage and supplies the analog liquid crystal lens driving voltage to the driving voltage lines D2. The liquid crystal lens driving voltage supplier 140 may be connected to the driving voltage lines D2 of the liquid crystal lens 30 by a chip on glass (COG) method or a tape automated bonding (TAB) method.

액정렌즈 스캔 구동부(130)는 타이밍 컨트롤러(150)의 제어 하에 구동전압 데이터에 동기되는 제2 스캔 펄스를 액정렌즈(30)의 제2 스캔 라인(S2)들에 순차적으로 공급한다. 액정렌즈 스캔 구동부(110)는 게이트 스타트 펄스를 게이트 쉬프트 클럭에 따라 순차적으로 쉬프트하여 출력하는 쉬프트 레지스터, 쉬프트 레지스터의 출력을 제2 TFT 구동에 적합한 스윙폭으로 변환하기 위한 레벨 쉬프터, 및 출력 버퍼 등을 포함한다. 표시패널 스캔 구동부(110)와 액정렌즈 스캔 구동부(130)는 모두 타이밍 컨트롤러(150)에 의해 제어되므로, 제1 스캔 펄스와 제2 스캔 펄스는 서로 동기되어 발생할 수 있다. 액정렌즈 스캔 구동부(130)는 TAB 방식으로 액정렌즈(30)에 부착되거나, GIP(Gate Drive IC in Panel) 방식으로 액정렌즈(30)의 하부 기판상에 형성될 수 있다. GIP 방식의 경우, 레벨 쉬프터는 PCB(Printed Circuit Board)상에 실장되고, 쉬프트 레지스터는 액정렌즈(30)의 하부 기판상에 형성될 수 있다.The liquid crystal lens scan driver 130 sequentially supplies a second scan pulse synchronized with the drive voltage data to the second scan lines S2 of the liquid crystal lens 30 under the control of the timing controller 150. [ The liquid crystal lens scan driver 110 includes a shift register for sequentially shifting and outputting a gate start pulse according to a gate shift clock, a level shifter for converting an output of the shift register into a swing width suitable for driving the second TFT, . Since the display panel scan driver 110 and the liquid crystal lens scan driver 130 are both controlled by the timing controller 150, the first scan pulse and the second scan pulse can be generated in synchronization with each other. The liquid crystal lens scan driver 130 may be attached to the liquid crystal lens 30 by a TAB method or may be formed on a lower substrate of the liquid crystal lens 30 by a GIP (gate drive IC in panel) method. In the case of the GIP method, the level shifter may be mounted on a PCB (Printed Circuit Board), and the shift register may be formed on the lower substrate of the liquid crystal lens 30. [

타이밍 컨트롤러(150)는 호스트 시스템(170)으로부터 출력된 디지털 영상 데이터(RGB)와 수직동기신호, 수평동기신호, 데이터 인에이블 신호(Data Enable), 클럭 신호 등의 타이밍 신호들에 기초하여 게이트 타이밍 제어신호를 생성하여 표시패널 스캔 구동부(110)와 액정렌즈 스캔 구동부(130)로 동시에 출력하고, 데이터 타이밍 제어신호를 생성하여 데이터 구동부(120)로 출력한다.The timing controller 150 generates timing signals based on the digital image data RGB output from the host system 170 and timing signals such as a vertical synchronization signal, a horizontal synchronization signal, a data enable signal, And simultaneously outputs the control signal to the display panel scan driver 110 and the liquid crystal lens scan driver 130 to generate a data timing control signal and output the data timing control signal to the data driver 120.

게이트 타이밍 제어신호(GCS)는 게이트 스타트 펄스, 게이트 쉬프트 클럭, 및 게이트 출력 인에이블 신호(Gate Output Enable) 등을 포함한다. 게이트 스타트 펄스는 제1 및 제2 스캔 펄스의 첫 번째 타이밍을 제어한다. 게이트 쉬프트 클럭은 게이트 스타트 펄스를 쉬프트시키기 위한 클럭 신호이다. 게이트 출력 인에이블 신호는 표시패널 스캔 구동부(110)와 액정렌즈 스캔 구동부(130)의 제1 및 제2 스캔 펄스의 출력 타이밍을 제어한다.The gate timing control signal GCS includes a gate start pulse, a gate shift clock, and a gate output enable signal (Gate Output Enable). The gate start pulse controls the first timing of the first and second scan pulses. The gate shift clock is a clock signal for shifting the gate start pulse. The gate output enable signal controls the output timings of the first and second scan pulses of the display panel scan driver 110 and the liquid crystal lens scan driver 130.

데이터 타이밍 제어신호(DCS)는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable), 극성제어신호 등을 포함한다. 소스 스타트 펄스는 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 펄스와 소스 샘플링 클럭은 생략될 수 있다. 극성제어신호는 데이터 구동부(120)로부터 출력되는 데이터전압의 극성을 L(L은 자연수) 수평기간 주기로 반전시킨다. 소스 출력 인에이블신호는 데이터 구동부(120)의 출력 타이밍을 제어한다.The data timing control signal DCS includes a source start pulse, a source sampling clock, a source output enable signal, and a polarity control signal. The source start pulse controls the data sampling start timing of the data driver 120. The source sampling clock is a clock signal that controls the sampling operation of the data driver 120 based on the rising or falling edge. If the digital video data to be input to the data driver 120 is transmitted in mini LVDS (Low Voltage Differential Signaling) interface standard, the source start pulse and the source sampling clock may be omitted. The polarity control signal inverts the polarity of the data voltage output from the data driver 120 to L (L is a natural number) horizontal period period. The source output enable signal controls the output timing of the data driver 120.

액정렌즈 컨트롤러(160)는 호스트 시스템(170)으로부터 출력된 디지털 영상 데이터(RGB)와 타이밍 신호들, 및 모드 신호(MODE)를 입력받는다. 액정렌즈 컨트롤러(160)는 디지털 영상 데이터(RGB)로부터 뎁스 맵(depth map)을 추출하고, 뎁스 맵(depth map)으로부터 입체감을 표현할 입체영역을 선택하며, 선택된 입체영역에 기초하여 구동전압 공급 맵을 산출한다. 액정렌즈 컨트롤러(160)는 구동전압 공급 맵에 따라 액정렌즈(30)가 선택된 입체영역에서 볼록렌즈 또는 오목렌즈를 형성하도록 디지털 구동전압 데이터를 액정렌즈 구동전압 공급부(140)에 공급한다. 액정렌즈 컨트롤러(160)에 대한 자세한 설명은 도 7 내지 도 13을 결부하여 후술한다.The liquid crystal lens controller 160 receives digital image data (RGB) and timing signals output from the host system 170, and a mode signal MODE. The liquid crystal lens controller 160 extracts a depth map from the digital image data RGB and selects a stereoscopic area to express a stereoscopic effect from a depth map, . The liquid crystal lens controller 160 supplies the digital driving voltage data to the liquid crystal lens driving voltage supply unit 140 so that the liquid crystal lens 30 forms a convex lens or a concave lens in the selected solid area in accordance with the driving voltage supply map. A detailed description of the liquid crystal lens controller 160 will be given later with reference to Figs. 7 to 13. Fig.

호스트 시스템(170)은 LVDS 인터페이스, 또는 TMDS(Transition Minimized Differential Signaling) 인터페이스 등의 인터페이스를 통해 디지털 영상 데이터(RGB)와 타이밍 신호들, 및 모드 신호(MODE) 등을 타이밍 컨트롤러(150)와 액정렌즈 컨트롤러(160)에 공급한다. 모드 신호(MODE)는 2D 모드와 3D 모드를 구분할 수 있는 신호이다.
The host system 170 transmits digital image data RGB and timing signals and a mode signal MODE to the timing controller 150 and the liquid crystal lens 170 via an interface such as an LVDS interface or a Transition Minimized Differential Signaling And supplies it to the controller 160. The mode signal (MODE) is a signal that can distinguish the 2D mode from the 3D mode.

도 4는 ECB 모드에서 액정렌즈가 오목렌즈로 구현된 경우를 보여주는 단면도이다. 도 4에는 액정렌즈(30)의 분할 전극(35)과 공통전극(36)이 나타나 있고, 분할 전극(35)과 공통전극(36) 사이에는 액정(33)이 나타나 있다. 또한, 도 4에는 액정(33)의 굴절률 차(Δn)와 그에 따라 형성되는 렌즈의 형상이 나타나 있다.4 is a cross-sectional view showing a case where a liquid crystal lens is implemented as a concave lens in the ECB mode. 4 shows the split electrode 35 and the common electrode 36 of the liquid crystal lens 30 and the liquid crystal 33 is shown between the split electrode 35 and the common electrode 36. [ 4 also shows the refractive index difference? N of the liquid crystal 33 and the shape of the lens formed thereby.

도 4를 참조하면, ECB 모드에서 액정층의 액정(33)은 분할 전극(35)과 공통전극(36)간의 전압 차에 따라 굴절률이 변한다. ECB 모드에서는 분할 전극(35)과 공통전극(36) 간의 전압 차가 작을수록, 액정(33)의 굴절률은 커진다. 따라서, 분할 전극(35)과 공통전극(36) 간의 전압 차가 최소인 경우 액정(33)은 최대 굴절률(ne)을 갖고, 분할 전극(35)과 공통전극(36) 간의 전압 차가 최대인 경우 액정(33)은 최소 굴절률(n0)을 갖는다.4, in the liquid crystal layer 33 of the liquid crystal layer in the ECB mode, the refractive index changes in accordance with the voltage difference between the division electrode 35 and the common electrode 36. [ In the ECB mode, the smaller the voltage difference between the split electrode 35 and the common electrode 36, the larger the refractive index of the liquid crystal 33 is. Therefore, when the voltage difference between the split electrode 35 and the common electrode 36 is the minimum, the liquid crystal 33 has the maximum refractive index n e , and when the voltage difference between the split electrode 35 and the common electrode 36 is the maximum The liquid crystal 33 has a minimum refractive index n 0 .

분할 전극(35)에는 도 4와 같이 서로 다른 레벨을 갖는 제1 내지 제5 전압(V1~V5) 중 어느 하나가 공급될 수 있다. 도 4에서는 제1 전압(V1)과 공통전극(36)에 공급되는 공통전압 간의 전압 차가 최소이고, 제5 전압(V5)과 공통전압 간의 전압 차가 최대이며, 제1 전압(V1)으로부터 제5 전압(V5)으로 갈수록 공통전압과의 전압 차가 커지는 것을 중심으로 설명하였다. 액정(33)의 굴절률 차(Δn)는 수학식 1과 같이 정의된다.The divided electrodes 35 may be supplied with any one of the first to fifth voltages V1 to V5 having different levels as shown in FIG. 4, the voltage difference between the first voltage V1 and the common voltage supplied to the common electrode 36 is the minimum, the voltage difference between the fifth voltage V5 and the common voltage is the maximum, And the voltage difference between the voltage and the common voltage increases toward the voltage V5. The refractive index difference? N of the liquid crystal 33 is defined as shown in Equation (1).

Figure 112011086410308-pat00001
Figure 112011086410308-pat00001

수학식 1에서, Δn은 액정(33)의 굴절률 차, n0는 액정(33)의 최소 굴절률, nlocal은 어느 한 분할 전극(35)에서 액정(33)의 굴절률을 의미한다.In the equation (1),? N is the refractive index difference of the liquid crystal 33, n 0 is the minimum refractive index of the liquid crystal 33, and n local is the refractive index of the liquid crystal 33 at any one of the split electrodes 35.

공통전압과의 전압 차가 최소인 제1 전압(V1)이 분할 전극(35)에 공급되는 경우, 액정(33)은 최대 굴절률(ne)을 갖게 되므로 액정(33)의 굴절률 차(Δn)는 최대가 된다. 공통전압과의 전압 차가 최대인 제5 전압(V5)이 분할 전극(35)에 공급되는 경우, 액정(33)은 최소 굴절률(n0)을 갖게 되므로 액정(33)의 굴절률 차(Δn)는 최소가 된다.When the first voltage V1 having the smallest voltage difference from the common voltage is supplied to the split electrode 35, the liquid crystal 33 has the maximum refractive index n e so that the refractive index difference n of the liquid crystal 33 is Max. When the fifth voltage V5 having the maximum voltage difference from the common voltage is supplied to the split electrode 35, since the liquid crystal 33 has the minimum refractive index n 0 , the refractive index difference n of the liquid crystal 33 is It becomes the minimum.

렌즈의 형상은 액정(33)의 굴절률 차(Δn)에 반대되도록 형성된다. 그러므로, 도 4와 같이 렌즈의 중심에 위치한 분할 전극(35)에 제1 전압(V1)이 공급되고, 렌즈의 바깥에 위치한 분할 전극(35)들에 제5 전압(V5)이 공급되며, 렌즈의 중심과 바깥 사이에 위치한 분할 전극(35)들에 제2 내지 제4 전압(V2~V4)이 공급되는 경우, 액정렌즈(30)는 아래로 볼록한 포물면 형상을 갖는다. 즉, ECB 모드에서 분할 전극(35)에는 포물면의 중심에서 바깥으로 갈수록 분할 전극(35)과 공통전극(36) 간의 전압 차가 커지도록 구동전압이 인가되며, 이로 인해 액정렌즈(30)는 오목렌즈 형상을 갖는다.The shape of the lens is formed so as to be opposite to the refractive index difference? N of the liquid crystal 33. Therefore, as shown in FIG. 4, the first voltage V1 is supplied to the split electrode 35 located at the center of the lens, the fifth voltage V5 is supplied to the split electrodes 35 located outside the lens, When the second to fourth voltages V2 to V4 are supplied to the divided electrodes 35 located between the center and the outer side of the liquid crystal lens 30, the liquid crystal lens 30 has a convex parabolic shape downward. That is, in the ECB mode, the driving voltage is applied to the divided electrode 35 so that the voltage difference between the divided electrode 35 and the common electrode 36 increases from the center of the paraboloid to the outside, Shape.

한편, 도 4에서는 제1 내지 제5 전압(V1~V5)을 공급하여 액정렌즈(30)가 오목렌즈를 구현하는 것을 중심으로 설명하였지만, 제1 내지 제5 전압(V1~V5)은 하나의 실시 예에 불과한 것에 주의하여야 한다. 또한, 도 4에서는 액정렌즈(30)가 GRIN(Gradient Index) 렌즈로 형성된 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 액정렌즈(30)는 프레넬(Fresnel) 렌즈로 구현될 수 있다. 액정렌즈(30)가 프레넬 렌즈로 구현되는 경우, 렌즈의 두께를 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한, 액정렌즈(30)는 분할 전극(35)들에 인가되는 구동전압을 개별적으로 제어할 수 있으므로, 입체감을 형성하고자 하는 입체영역에만 렌즈를 형성할 수 있다. 또한, 사용자는 오목렌즈가 형성된 입체영역에서 표시패널 대비 뒤쪽에 영상이 표시되는 듯한 입체감을 느낄 수 있다.
In the meantime, although FIG. 4 has been described with reference to the case where the liquid crystal lens 30 implements the concave lens by supplying the first to fifth voltages V1 to V5, the first to fifth voltages V1 to V5 may be one It should be noted that these are only examples. In FIG. 4, the liquid crystal lens 30 is formed of a GRIN (gradient index) lens. However, the present invention is not limited thereto. The liquid crystal lens 30 may be a Fresnel lens. When the liquid crystal lens 30 is implemented as a Fresnel lens, there is an advantage that the thickness of the lens can be reduced. In addition, since the liquid crystal lens 30 can individually control the driving voltage applied to the split electrodes 35, the lens can be formed only in the three-dimensional region to be formed with a three-dimensional effect. In addition, the user can feel a stereoscopic effect in which a video image is displayed behind the display panel in the three-dimensional area on which the concave lens is formed.

도 5는 VA 모드에서 액정렌즈가 오목렌즈로 구현된 경우를 보여주는 단면도이다. 도 5에는 액정렌즈(30)의 분할 전극(35)과 공통전극(36)이 나타나 있고, 분할 전극(35)과 공통전극(36) 사이에는 액정(33)이 나타나 있다. 또한, 도 5에는 액정(33)의 굴절률 차(Δn)와 그에 따라 형성되는 렌즈의 형상이 나타나 있다. 도 5의 액정렌즈(30)에 대한 설명은 VA 모드로 구현되는 것을 제외하고는 도 4의 액정렌즈(30)와 실질적으로 동일하므로, 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.5 is a cross-sectional view showing a case where the liquid crystal lens is implemented as a concave lens in the VA mode. 5 shows the split electrode 35 and the common electrode 36 of the liquid crystal lens 30 and the liquid crystal 33 is shown between the split electrode 35 and the common electrode 36. [ 5 shows the refractive index difference? N of the liquid crystal 33 and the shape of the lens formed thereby. The description of the liquid crystal lens 30 of FIG. 5 is substantially the same as that of the liquid crystal lens 30 of FIG. 4 except that it is implemented in the VA mode, and a description thereof will be omitted.

도 5를 참조하면, VA 모드에서는 분할 전극(35)과 공통전극(36) 간의 전압 차가 작을수록, 액정(33)의 굴절률은 작아진다. 따라서, 분할 전극(35)과 공통전극(36) 간의 전압 차가 최소인 경우 액정(33)은 최소 굴절률(n0)을 갖고, 분할 전극(35)과 공통전극(36) 간의 전압 차가 최대인 경우 액정(33)은 최대 굴절률(ne)을 갖는다.Referring to FIG. 5, in the VA mode, the smaller the voltage difference between the split electrode 35 and the common electrode 36, the smaller the refractive index of the liquid crystal 33 is. Therefore, when the voltage difference between the split electrode 35 and the common electrode 36 is the minimum, the liquid crystal 33 has the minimum refractive index n 0 , and when the voltage difference between the split electrode 35 and the common electrode 36 is the maximum The liquid crystal 33 has a maximum refractive index n e .

공통전압과의 전압 차가 최소인 제1 전압(V1)이 분할 전극(35)에 공급되는 경우, 액정(33)은 최소 굴절률(n0)을 갖게 되므로 액정(33)의 굴절률 차(Δn)는 최소가 된다. 공통전압과의 전압 차가 최대인 제5 전압(V5)이 분할 전극(35)에 공급되는 경우, 액정(33)은 최대 굴절률(ne)을 갖게 되므로 액정(33)의 굴절률 차(Δn)는 최대가 된다.When the first voltage V1 having the smallest voltage difference from the common voltage is supplied to the split electrode 35, since the liquid crystal 33 has the minimum refractive index n 0 , the refractive index difference n of the liquid crystal 33 is It becomes the minimum. When the fifth voltage V5 having the maximum voltage difference from the common voltage is supplied to the split electrode 35, the liquid crystal 33 has the maximum refractive index n e so that the refractive index difference n of the liquid crystal 33 is Max.

렌즈의 형상은 액정(33)의 굴절률 차(Δn)에 반대되도록 형성된다. 그러므로, 도 5와 같이 렌즈의 중심에 위치한 분할 전극(35)에 제5 전압(V5)이 공급되고, 렌즈의 바깥에 위치한 분할 전극(35)들에 제1 전압(V1)이 공급되며, 렌즈의 중심과 바깥 사이에 위치한 분할 전극(35)들에 제2 내지 제4 전압(V2~V4)이 공급되는 경우, 액정렌즈(30)는 아래로 볼록한 포물면 형상을 갖는다. 즉, VA 모드에서 분할 전극(35)에는 포물면의 중심에서 바깥으로 갈수록 분할 전극(35)과 공통전극(36) 간의 전압 차가 작아지도록 구동전압이 인가되며, 이로 인해 액정렌즈(30)는 오목렌즈 형상을 갖는다.
The shape of the lens is formed so as to be opposite to the refractive index difference? N of the liquid crystal 33. 5, the fifth voltage V5 is supplied to the split electrode 35 located at the center of the lens, the first voltage V1 is supplied to the split electrodes 35 located outside the lens, When the second to fourth voltages V2 to V4 are supplied to the divided electrodes 35 located between the center and the outer side of the liquid crystal lens 30, the liquid crystal lens 30 has a convex parabolic shape downward. That is, in the VA mode, the driving voltage is applied to the divided electrode 35 so that the voltage difference between the divided electrode 35 and the common electrode 36 decreases from the center of the paraboloid to the outside, Shape.

도 6은 ECB 모드에서 액정렌즈가 볼록렌즈로 구현된 경우를 보여주는 단면도이다. 도 6에는 액정렌즈(30)의 분할 전극(35)과 공통전극(36)이 나타나 있고, 분할 전극(35)과 공통전극(36) 사이에는 액정(33)이 나타나 있다. 또한, 도 6에는 액정(33)의 굴절률 차(Δn)와 그에 따라 형성되는 렌즈의 형상이 나타나 있다. 도 6의 액정렌즈(30)에 대한 설명은 볼록렌즈로 구현되는 것을 제외하고는 도 4의 액정렌즈(30)와 실질적으로 동일하므로, 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.6 is a cross-sectional view showing a case where the liquid crystal lens is implemented as a convex lens in the ECB mode. 6 shows the split electrode 35 and the common electrode 36 of the liquid crystal lens 30 and the liquid crystal 33 is shown between the split electrode 35 and the common electrode 36. [ 6 shows the refractive index difference? N of the liquid crystal 33 and the shape of the lens formed thereby. The description of the liquid crystal lens 30 of FIG. 6 is substantially the same as that of the liquid crystal lens 30 of FIG. 4 except that it is implemented as a convex lens, and a description thereof will be omitted.

도 6을 참조하면, ECB 모드에서 공통전압과의 전압 차가 최소인 제1 전압(V1)이 분할 전극(35)들에 공급되는 경우, 액정(33)은 최대 굴절률(ne)을 갖게 되므로 액정(33)의 굴절률 차(Δn)는 최대가 된다. 공통전압과의 전압 차가 최대인 제5 전압(V5)이 분할 전극(35)들에 공급되는 경우, 액정(33)은 최소 굴절률(n0)을 갖게 되므로 액정(33)의 굴절률 차(Δn)는 최대가 된다.6, when the first voltage V1 having the smallest voltage difference from the common voltage is supplied to the split electrodes 35 in the ECB mode, the liquid crystal 33 has the maximum refractive index n e , The refractive index difference DELTA n of the diffraction grating 33 becomes maximum. Since the liquid crystal 33 has the minimum refractive index n 0 when the fifth voltage V 5 having the maximum voltage difference from the common voltage is supplied to the split electrodes 35, Becomes the maximum.

렌즈의 형상은 액정(33)의 굴절률 차(Δn)에 반대되도록 형성된다. 그러므로, 도 6과 같이 렌즈의 중심에 위치한 분할 전극(35)에 제5 전압(V5)이 공급되고, 렌즈의 바깥에 위치한 분할 전극(35)들에 제1 전압(V1)이 공급되며, 렌즈의 바깥과 중심 사이에 위치한 분할 전극(35)들에 제2 내지 제4 전압(V2~V4)이 공급되는 경우, 액정렌즈(30)는 위로 볼록한 포물면 형상을 갖는다. 즉, ECB 모드에서 포물면의 중심에서 바깥으로 갈수록 분할 전극(35)과 공통전극(36) 간의 전압 차가 작아지도록 분할 전극(35)에 구동전압이 인가되며, 이로 인해 액정렌즈(30)는 볼록렌즈 형상을 갖는다.The shape of the lens is formed so as to be opposite to the refractive index difference? N of the liquid crystal 33. 6, the fifth voltage V5 is supplied to the split electrode 35 positioned at the center of the lens, the first voltage V1 is supplied to the split electrodes 35 located outside the lens, When the second to fourth voltages V2 to V4 are supplied to the divided electrodes 35 located between the outside and the center of the liquid crystal lens 30, the liquid crystal lens 30 has a convex paraboloid shape. That is, in the ECB mode, the driving voltage is applied to the split electrode 35 so that the voltage difference between the split electrode 35 and the common electrode 36 decreases from the center of the paraboloid to the outside, Shape.

한편, 도 6에서 도시된 렌즈의 형상은 도 7에 도시된 볼록렌즈의 I-I'의 단면도임에 유의하여야 한다. 액정렌즈(30)는 분할 전극(35)들에 인가되는 구동전압을 개별적으로 제어할 수 있으므로, 도 6과 같이 입체감을 형성하고자 하는 입체영역에만 렌즈를 형성할 수 있다. 또한, 사용자는 도 6과 같이 볼록렌즈가 형성된 입체영역에서 표시패널 대비 앞쪽에 영상이 표시되는 듯한 입체감을 느낄 수 있다.
It should be noted that the shape of the lens shown in FIG. 6 is a sectional view taken along line I-I 'of the convex lens shown in FIG. Since the liquid crystal lens 30 can individually control the driving voltage applied to the split electrodes 35, the lens can be formed only in the three-dimensional region where the three-dimensional effect is desired, as shown in FIG. In addition, the user can feel a stereoscopic effect in which the image is displayed in front of the display panel in the three-dimensional area in which the convex lens is formed as shown in FIG.

도 8은 VA 모드에서 액정렌즈가 볼록렌즈로 구현된 경우를 보여주는 단면도이다. 도 8에는 액정렌즈(30)의 분할 전극(35)과 공통전극(36)이 나타나 있고, 분할 전극(35)과 공통전극(36) 사이에는 액정(33)이 나타나 있다. 또한, 도 8에는 액정(33)의 굴절률 차(Δn)와 그에 따라 형성되는 렌즈의 형상이 나타나 있다. 도 8의 액정렌즈(30)에 대한 설명은 볼록렌즈로 구현되는 것을 제외하고는 도 5의 액정렌즈(30)와 실질적으로 동일하므로, 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.8 is a cross-sectional view showing a case where the liquid crystal lens is implemented as a convex lens in the VA mode. 8 shows the split electrode 35 and the common electrode 36 of the liquid crystal lens 30 and the liquid crystal 33 is shown between the split electrode 35 and the common electrode 36. [ 8 shows the refractive index difference? N of the liquid crystal 33 and the shape of the lens formed thereby. The description of the liquid crystal lens 30 of FIG. 8 is substantially the same as that of the liquid crystal lens 30 of FIG. 5 except that it is implemented as a convex lens, and a description thereof will be omitted.

도 8을 참조하면, 공통전압과의 전압 차가 최소인 제1 전압(V1)이 분할 전극(35)들에 공급되는 경우, 액정(33)은 최소 굴절률(n0)을 갖게 되므로 액정(33)의 굴절률 차(Δn)는 최소가 된다. 공통전압과의 전압 차가 최대인 제5 전압(V5)이 분할 전극(35)들에 공급되는 경우, 액정(33)은 최대 굴절률(ne)을 갖게 되므로 액정(33)의 굴절률 차(Δn)는 최대가 된다.8, when the first voltage V1 having the smallest voltage difference from the common voltage is supplied to the split electrodes 35, the liquid crystal 33 has the minimum refractive index n 0 , The refractive index difference [Delta] n becomes minimum. Since the liquid crystal 33 has the maximum refractive index n e when the fifth voltage V 5 having the maximum voltage difference from the common voltage is supplied to the split electrodes 35, Becomes the maximum.

렌즈의 형상은 액정(33)의 굴절률 차(Δn)에 반대되도록 형성된다. 그러므로, 렌즈의 중심에 위치한 분할 전극(35)에 제1 전압(V1)이 공급되고, 렌즈의 바깥에 위치한 분할 전극(35)들에 제5 전압(V5)이 공급되며, 렌즈의 바깥과 중심 사이에 위치한 분할 전극(35)들에 제2 내지 제4 전압(V2~V4)이 공급되는 경우, 액정렌즈(30)는 도 8과 같이 위로 볼록한 포물면 형상을 갖는다. 즉, VA 모드에서 포물면의 중심에서 바깥으로 갈수록 분할 전극(35)과 공통전극(36) 간의 전압 차가 커지도록 분할 전극(35)에 구동전압이 인가되며, 이로 인해 액정렌즈(30)는 볼록렌즈 형상을 갖는다.
The shape of the lens is formed so as to be opposite to the refractive index difference? N of the liquid crystal 33. Therefore, the first voltage V1 is supplied to the split electrode 35 located at the center of the lens, the fifth voltage V5 is supplied to the split electrodes 35 located outside the lens, When the second to fourth voltages V2 to V4 are supplied to the split electrodes 35 located between the first and second split electrodes 35 and 35, the liquid crystal lens 30 has a convex paraboloid shape as shown in FIG. That is, in the VA mode, the driving voltage is applied to the split electrode 35 so that the voltage difference between the split electrode 35 and the common electrode 36 increases from the center of the paraboloid to the outside, Shape.

도 9는 액정렌즈 컨트롤러를 상세히 보여주는 블록도이다. 도 10은 액정렌즈 컨트롤러의 액정렌즈 제어방법을 보여주는 흐름도이다. 도 9를 참조하면, 액정렌즈 컨트롤러(160)는 뎁스 맵 추출부(161), 입체영역 선택부(162), 구동전압 산출부(163), 및 구동전압 데이터 공급부(164)를 포함한다. 이하에서, 도 10을 참조하여 액정렌즈 컨트롤러(160)의 액정렌즈 제어방법에 대하여 상세히 설명한다.9 is a block diagram showing the liquid crystal lens controller in detail. 10 is a flowchart showing a liquid crystal lens control method of the liquid crystal lens controller. 9, the liquid crystal lens controller 160 includes a depth map extraction unit 161, a three-dimensional area selection unit 162, a driving voltage calculation unit 163, and a driving voltage data supply unit 164. Hereinafter, a liquid crystal lens control method of the liquid crystal lens controller 160 will be described in detail with reference to FIG.

첫 번째로, 뎁스 맵 추출부(161)는 호스트 시스템(170)으로부터 디지털 영상 데이터(RGB)와 타이밍 신호들, 및 모드 신호(MODE)를 입력받는다. 뎁스 맵 추출부(161)는 디지털 영상 데이터(RGB)로부터 영상의 입체감을 나타내는 뎁스(depth)를 추출하여 뎁스 맵(depth map)을 산출한다. 뎁스 맵 추출부(161)는 뎁스를 추출하기 위해 객체 감지(object detection)을 통해 객체(object)를 찾아내고, 객체에 따라 뎁스에 차이를 준다. 이때, 뎁스 맵 추출부(161)는 다양한 뎁스 큐(depth cues)를 이용하여 뎁스를 추출할 수 있다. 뎁스 큐는 영상의 뎁스를 알 수 있는 여러 종류의 정보를 의미하며, 중첩(겹쳐 있는 물체간의 전후 뎁스 판단), 직선 원근법 영상(소실점을 감지하고, 소실점 위치를 백 뎁스(Back Depth) 처리하여 원근감을 표현), 그림자 분석(음영을 구분하여 밝은 부분을 깊게 표현), 움직임 시차 영상(모션(Motion)을 감지하여 움직임의 상대성으로 뎁스 판단), 대기 원근법(윤곽의 선명성에 따른 상대적 뎁스 판단), 상대적 크기 영상(사물간 상대 크기로 뎁스 판단) 등을 포함할 수 있다.First, the depth map extraction unit 161 receives digital image data RGB, timing signals, and a mode signal MODE from the host system 170. The depth map extracting unit 161 extracts a depth representing a stereoscopic effect of the image from the digital image data (RGB) to calculate a depth map. The depth map extractor 161 finds an object through object detection in order to extract the depth, and gives a difference in depth according to the object. At this time, the depth map extracting unit 161 can extract the depth using various depth cues. The depth queue refers to various types of information that can determine the depth of an image. The depth queue is a type of information that is superimposed (judging the depth before and after the overlapping object), a straight line perspective image (detecting the vanishing point and processing the vanishing point position back depth) ), Shadow analysis (deeply expressing bright parts by separating shadows), motion parallax images (detecting depth by relative motion of motion detecting motion), atmospheric perspective (determining relative depth according to sharpness of outline) And a relative size image (determining a depth as a relative size between objects).

도 11a에는 뎁스 맵 추출부(161)에 입력되는 디지털 영상 데이터(RGB)의 일 예가 나타나 있고, 도 11b에는 뎁스 맵 추출부(161)에 의해 추출된 뎁스 맵의 일 예가 나타나 있다. 뎁스는 도 11b와 같이 계조(gray scale)로 표현될 수 있다. 이 경우, 블랙 계조(black gray scale)에 가까울수록 뎁스가 깊은 것을 의미하고, 화이트 계조(white gray scale)에 가까울수록 뎁스가 얕은 것을 의미한다. (S101)11A shows an example of the digital image data (RGB) input to the depth map extraction unit 161 and FIG. 11B shows an example of the depth map extracted by the depth map extraction unit 161. FIG. The depth may be represented by a gray scale as shown in FIG. 11B. In this case, the closer to the black gray scale, the deeper the depth, and the closer to the white gray scale, the shallower the depth. (S101)

입체영역 선택부(162)는 뎁스 맵 추출부(161)로부터 추출된 뎁스 맵을 이용하여 입체영역을 선택한다. 입체영역은 사용자가 입체감을 느낄 수 있도록 볼록렌즈 또는 오목렌즈로 구현될 영역을 의미한다.The three-dimensional area selection unit 162 selects a three-dimensional area by using the depth map extracted from the depth map extraction unit 161. The stereoscopic area means an area to be embodied as a convex lens or a concave lens so that the user can feel a three-dimensional feeling.

또는, 입체영역 선택부(162)는 뎁스 맵에서 소정의 제1 문턱값 이하의 계조를 제1 입체영역으로 선택할 수 있다. 예를 들어, 소정의 제1 문턱값 이하의 계조는 블랙 계조 영역(대략 G0 내지 G64)로 설정될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 사전 실험에 의해 미리 결정될 수 있다. 즉, 소정의 제1 문턱값 이하의 계조는 뎁스가 깊은 영역을 의미하므로, 사용자가 표시패널(10) 대비 뒤쪽에 영상이 표시되는 듯한 입체감을 느끼게 구현되어야 한다. 따라서, 제1 입체영역은 사용자가 입체감을 느낄 수 있도록 오목렌즈로 구현되어야 한다. Alternatively, the stereoscopic area selector 162 can select a gradation lower than a predetermined first threshold value in the depth map as the first stereoscopic area. For example, the gradation below a predetermined first threshold value may be set to the black gradation region (approximately G0 to G64), but it is not limited to this and can be determined in advance by a preliminary experiment. That is, since the gradation below a predetermined first threshold value means an area with a deep depth, it is necessary to implement a stereoscopic effect in which the user feels as if the image is displayed behind the display panel 10. Therefore, the first stereoscopic area must be realized as a concave lens so that the user can feel the stereoscopic effect.

입체영역 선택부(162)는 뎁스 맵에서 소정의 제2 문턱값 이상의 계조를 제2 입체영역으로 선택할 수 있다. 예를 들어, 소정의 제1 문턱값 이상의 계조는 화이트 계조 영역(대략 G192 내지 G255)로 설정될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 사전 실험에 의해 미리 결정될 수 있다. 즉, 소정의 제2 문턱값 이상의 계조는 뎁스가 얕은 영역을 의미하므로, 사용자가 표시패널(10) 대비 앞쪽에 영상이 표시되는 듯한 입체감을 느끼게 구현되어야 한다. 따라서, 제2 입체영역은 사용자가 입체감을 느낄 수 있도록 볼록렌즈로 구현되어야 한다. (S102)The three-dimensional area selection unit 162 can select, as the second three-dimensional area, a gray level equal to or greater than a predetermined second threshold value in the depth map. For example, the gradation of a predetermined first threshold value or more may be set to the white gradation region (approximately G192 to G255), but it is not limited to this and can be determined in advance by a preliminary experiment. That is, since the gray level of the predetermined second threshold value or more is a shallow depth area, it is necessary to implement a stereoscopic effect in which the user feels that the image is displayed in front of the display panel 10. Accordingly, the second stereoscopic area must be embodied as a convex lens so that the user can feel a three-dimensional effect. (S102)

구동전압 산출부(163)는 입체영역 선택부에 의해 선택된 입체영역에 인가될 구동전압을 산출한다. 먼저, 입체영역 선택부(162)가 제1 입체영역을 선택한 경우, 구동전압 산출부(163)는 제1 입체영역이 오목렌즈로 구현되도록 구동전압을 산출한다. 다만, 제1 입체영역의 크기에 따라 오목렌즈의 피치(pitch, p)가 도 12와 같이 달라지므로, 구동전압 산출부(163)는 제1 입체영역의 크기에 따라 오목렌즈의 피치(p)를 산출한다. 그 다음, 구동전압 산출부(163)는 오목렌즈의 피치(p)에 따라 제1 입체영역에 인가될 구동전압을 산출한다.The driving voltage calculation unit 163 calculates the driving voltage to be applied to the three-dimensional area selected by the three-dimensional area selection unit. First, when the three-dimensional area selection unit 162 selects the first three-dimensional area, the driving voltage calculation unit 163 calculates the driving voltage so that the first three-dimensional area is realized as a concave lens. 12, the driving voltage calculator 163 calculates the pitch p of the concave lens according to the size of the first solid area, . Next, the drive voltage calculation unit 163 calculates the drive voltage to be applied to the first steric area according to the pitch p of the concave lens.

도 12에는 오목렌즈의 피치(p)가 6 픽셀인 경우, 8 픽셀인 경우, 및 10 픽셀인 경우, 제1 입체영역의 분할 전극(35)들 각각에 인가되는 구동전압의 일 예가 나타나 있다. 도 12에서는 액정렌즈(30)가 ECB 모드로 구현된 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않음에 주의하여야 한다. 구동전압 산출부(163)는 특정한 수식을 이용함으로써, 도 12와 같이 오목렌즈의 피치(p)에 따라 인가될 전압을 산출할 수 있다. 이 경우, 구동전압 산출부(163)는 구동전압 산출에 기준이 될 수 있는 값을 저장하고 있는 메모리를 포함할 수 있다. 이 경우, 메모리는 오목렌즈의 피치(p)가 j(j는 2 이상의 자연수) 픽셀인 경우를 저장할 수 있다. 또는, 구동전압 산출부(163)는 오목렌즈의 피치(p)별 인가되어야 할 구동전압이 저장되어 있는 룩-업 테이블을 이용함으로써, 도 12와 같이 오목렌즈의 피치(p)에 따라 인가될 전압을 산출할 수 있다.12 shows an example of a driving voltage applied to each of the split electrodes 35 of the first steric region when the pitch p of the concave lens is 6 pixels, and when it is 8 pixels and 10 pixels. Although the liquid crystal lens 30 is described as being implemented in the ECB mode in FIG. 12, it should be noted that the present invention is not limited thereto. The driving voltage calculating unit 163 can calculate the voltage to be applied according to the pitch p of the concave lens as shown in Fig. 12 by using a specific formula. In this case, the driving voltage calculation unit 163 may include a memory that stores a value that can be a reference for the driving voltage calculation. In this case, the memory can store the case where the pitch p of the concave lens is j (j is a natural number of 2 or more) pixels. Alternatively, the driving voltage calculator 163 may be configured to calculate the driving voltage according to the pitch p of the concave lens as shown in FIG. 12 by using the look-up table in which the driving voltage to be applied for each pitch (p) The voltage can be calculated.

두 번째로, 입체영역 선택부(162)가 제2 입체영역을 선택한 경우, 구동전압 산출부(163)는 제2 입체영역이 볼록렌즈로 구현되도록 구동전압을 산출한다. 다만, 제2 입체영역의 크기에 따라 볼록렌즈의 피치(p)가 도 13과 같이 달라지므로, 구동전압 산출부(163)는 제2 입체영역의 크기에 따라 볼록렌즈의 피치(p)를 산출한다. 그 다음, 구동전압 산출부(163)는 볼록렌즈의 피치(p)에 따라 제2 입체영역에 인가될 구동전압을 산출한다.Secondly, when the three-dimensional area selection unit 162 selects the second three-dimensional area, the driving voltage calculation unit 163 calculates the driving voltage so that the second three-dimensional area is realized as a convex lens. However, since the pitch p of the convex lens changes according to the size of the second solid area, the driving voltage calculator 163 calculates the pitch p of the convex lens according to the size of the second solid area do. Next, the drive voltage calculation unit 163 calculates the drive voltage to be applied to the second solid area in accordance with the pitch p of the convex lens.

도 13에는 볼록렌즈의 피치(p)가 6 픽셀인 경우, 8 픽셀인 경우, 및 10 픽셀인 경우, 제2 입체영역의 분할 전극(35)들 각각에 인가되는 구동전압의 일 예가 나타나 있다. 도 13에서는 액정렌즈(30)가 ECB 모드로 구현된 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않음에 주의하여야 한다. 구동전압 산출부(163)는 특정한 수식을 이용함으로써, 볼록렌즈의 피치(p)에 따라 인가될 전압을 산출할 수 있다. 이 경우, 구동전압 산출부(163)는 구동전압 산출에 기준이 될 수 있는 값을 저장하고 있는 메모리를 포함할 수 있다. 이 경우, 메모리는 볼록렌즈의 피치(p)가 k(k는 2 이상의 자연수) 픽셀인 경우를 저장할 수 있다. 또는, 구동전압 산출부(163)는 볼록렌즈의 피치(p)별 인가되어야 할 구동전압이 저장되어 있는 룩-업 테이블을 이용함으로써, 볼록렌즈의 피치(p)에 따라 인가될 전압을 산출할 수 있다. (S103)13 shows an example of driving voltages applied to each of the split electrodes 35 of the second solid area when the pitch p of the convex lens is 6 pixels, 8 pixels, and 10 pixels. 13, the liquid crystal lens 30 is implemented in the ECB mode. However, it should be noted that the present invention is not limited thereto. The driving voltage calculating unit 163 can calculate the voltage to be applied according to the pitch p of the convex lens by using a specific formula. In this case, the driving voltage calculation unit 163 may include a memory that stores a value that can be a reference for the driving voltage calculation. In this case, the memory can store the case where the pitch p of the convex lens is k (k is a natural number of 2 or more) pixels. Alternatively, the driving voltage calculator 163 calculates the voltage to be applied according to the pitch p of the convex lens by using the look-up table in which the driving voltage to be applied for each pitch (p) of convex lenses is stored . (S103)

구동전압 데이터 공급부(164)는 구동전압 산출부(163)에 의해 산출된 입체영역의 구동전압을 이용하여 구동전압 인가 맵을 산출한다. 구동전압 인가 맵에는 액정렌즈(30)의 분할 전극(35)들에 인가될 디지털 구동전압 데이터가 저장된다. 구동전압 인가 맵은 (x, y) 좌표 각각에는 액정렌즈(30)에서 해당 좌표의 분할 전극(35)들 각각에 공급될 디지털 구동전압 데이터가 저장된다. (x, y) 좌표에서 x 좌표는 가로 축의 좌표를 의미하고, y 좌표는 세로 축의 좌표를 의미한다. 구동전압 데이터 공급부(164)는 구동전압 인가 맵에 따라 디지털 구동전압 데이터를 액정렌즈 구동전압 공급부(140)에 공급한다.The drive voltage data supply unit 164 calculates the drive voltage application map using the drive voltage of the three-dimensional area calculated by the drive voltage calculation unit 163. [ In the driving voltage application map, digital driving voltage data to be applied to the split electrodes 35 of the liquid crystal lens 30 is stored. The driving voltage application map stores digital driving voltage data to be supplied to each of the divided electrodes 35 of the corresponding coordinates in the liquid crystal lens 30 in each of the (x, y) coordinates. In the (x, y) coordinate, the x coordinate indicates the coordinate in the horizontal axis, and the y coordinate indicates the coordinate in the vertical axis. The driving voltage data supply unit 164 supplies digital driving voltage data to the liquid crystal lens driving voltage supply unit 140 according to the driving voltage application map.

구동전압 데이터 공급부(164)는 입체영역 선택부(162)에 의해 선택된 입체영역에는 구동전압 산출부(163)에 의해 산출된 구동전압 데이터를 저장하며 구동전압 인가 맵을 산출한다. 먼저, 입체영역 선택부(162)가 제1 입체영역을 선택한 경우 입체영역에는 오목렌즈가 형성되기 때문에, 구동전압 데이터 공급부(164)는 구동전압 인가 맵의 제1 입체영역에 구동전압 산출부(163)에 의해 산출된 구동전압 데이터를 저장한다.The drive voltage data supply unit 164 stores the drive voltage data calculated by the drive voltage calculation unit 163 in the three-dimensional area selected by the three-dimensional area selection unit 162, and calculates the drive voltage application map. First, since the concave lens is formed in the three-dimensional area when the three-dimensional area selection part 162 selects the first three-dimensional area, the driving voltage data supply part 164 supplies the driving voltage calculation part 163). ≪ / RTI >

두 번째로, 입체영역 선택부(162)가 제2 입체영역을 선택한 경우 입체영역에는 볼록렌즈가 형성되기 때문에, 구동전압 데이터 공급부(164)는 구동전압 인가 맵의 제2 입체영역에 구동전압 산출부(163)에 의해 산출된 구동전압 데이터를 저장한다. (S104)Second, since the convex lens is formed in the three-dimensional area when the three-dimensional area selection unit 162 selects the second three-dimensional area, the driving voltage data supply unit 164 supplies the driving voltage to the second three- And stores the driving voltage data calculated by the calculation unit 163. (S104)

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 입력된 디지털 영상 데이터로부터 뎁스 맵을 추출하고, 뎁스 맵으로부터 입체감을 구현할 입체영역(들)을 선택하며, 선택된 입체영역(들)에서 액정렌즈를 볼록렌즈, 또는 오목렌즈로 제어하여 입체감을 구현한다. 그 결과, 본 발명은 양안 시차 방식을 이용하지 않으므로, 멀티뷰 영상이 아닌 2D 영상으로 입체감을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 역입체시 영역에 구애받지 않고 입체감을 느낄 수 있다.
As described above, the present invention extracts a depth map from input digital image data, selects a stereoscopic area (s) to realize a stereoscopic effect from the depth map, and displays the liquid crystal lens as a convex lens in the selected stereoscopic area The stereoscopic effect is realized by controlling with a concave lens. As a result, since the present invention does not use the binocular disparity method, it is possible not only to realize a stereoscopic effect by using a 2D image but a multi-view image, and also to allow the user to feel a stereoscopic effect without being restricted by the inverse stereoscopic area.

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.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

10: 표시패널 30: 액정렌즈
110: 표시패널 스캔 구동부 120: 데이터 구동부
130: 액정렌즈 스캔 구동부 140: 액정렌즈 구동전압 공급부
150: 타이밍 컨트롤러 160: 액정렌즈 컨트롤러
161: 뎁스 맵 추출부 162: 입체영역 선택부
163: 구동전압 산출부 164: 구동전압 데이터 공급부
170: 호스트 시스템10: display panel 30: liquid crystal lens
110: display panel scan driver 120: data driver
130: liquid crystal lens scan driver 140: liquid crystal lens drive voltage supplier
150: timing controller 160: liquid crystal lens controller
161: Depth map extracting unit 162:
163: drive voltage calculation unit 164: drive voltage data supply unit
170: Host system

Claims (11)

2D 영상을 표시하는 표시패널;
2D 영상 데이터로부터 추출된 뎁스 맵을 이용하여 입체감을 표현할 입체영역을 산출하는 액정렌즈 컨트롤러;
상기 입체영역에 볼록렌즈 또는 오목렌즈를 구현하는 액정렌즈;
상기 표시패널의 데이터 라인들에 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부;
상기 표시패널의 제1 스캔 라인들에 상기 데이터 전압에 동기되는 제1 스캔 펄스를 순차적으로 공급하는 표시패널 스캔 구동부;
상기 액정렌즈의 구동전압 라인들에 구동전압을 공급하는 구동전압 공급부; 및
상기 액정렌즈의 제2 스캔 라인들에 상기 구동전압에 동기되는 제2 스캔 펄스를 순차적으로 공급하는 액정렌즈 스캔 구동부를 포함하고,
상기 액정렌즈는,
상기 제2 스캔 라인과 구동전압 라인의 교차에 의해 형성되는 셀영역에 분할 전극들이 형성되고, 상기 제2 스캔 라인으로부터 공급되는 상기 제2 스캔 펄스에 응답하여 턴-온되어 상기 구동전압 라인으로부터 공급되는 상기 구동전압을 상기 분할 전극에 공급하는 제2 박막 트랜지스터가 형성된 하부 기판;
공통전압이 공급되는 공통전극이 형성된 상부 기판; 및
상기 하부 기판과 상부 기판 사이에 형성되고 상기 분할 전극과 상기 공통전극의 전계에 의해 굴절률이 달라지는 액정을 포함하는 액정층을 구비하는 입체영상 표시장치.A display panel for displaying a 2D image;
A liquid crystal lens controller for calculating a three-dimensional area to express a three-dimensional effect using a depth map extracted from the 2D image data;
A liquid crystal lens which implements a convex lens or a concave lens in the three-dimensional area;
A data driver for supplying a data voltage to the data lines of the display panel;
A display panel scan driver sequentially supplying a first scan pulse synchronized with the data voltage to the first scan lines of the display panel;
A driving voltage supplier for supplying a driving voltage to driving voltage lines of the liquid crystal lens; And
And a liquid crystal lens scan driver sequentially supplying a second scan pulse synchronized with the drive voltage to the second scan lines of the liquid crystal lens,
In the liquid crystal lens,
The second scan line is turned on in response to the second scan pulse supplied from the second scan line and is supplied from the drive voltage line, A lower substrate on which a second thin film transistor for supplying the driving voltage to the split electrode is formed;
An upper substrate on which a common electrode to which a common voltage is supplied is formed; And
And a liquid crystal layer formed between the lower substrate and the upper substrate and including a liquid crystal having a refractive index different from that of the divided electrode and the common electrode. 제 1 항에 있어서,
ECB 모드에서 상기 오목렌즈의 중심에서 바깥으로 갈수록 상기 액정렌즈의 공통전극과 분할 전극 간의 전압 차가 커지도록 상기 분할 전극에 상기 구동전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.The method according to claim 1,
Wherein in the ECB mode, the drive voltage is applied to the split electrode so that a voltage difference between a common electrode and a split electrode of the liquid crystal lens increases from the center of the concave lens toward the outside. 제 1 항에 있어서,
VA 모드에서 상기 오목렌즈의 중심에서 바깥으로 갈수록 상기 액정렌즈의 공통전극과 분할 전극 간의 전압 차가 작아지도록 상기 분할 전극에 상기 구동전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.The method according to claim 1,
Wherein the driving voltage is applied to the split electrode so that a voltage difference between the common electrode and the split electrode of the liquid crystal lens decreases from the center of the concave lens toward the outside in the VA mode. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 액정렌즈 컨트롤러는,
다양한 뎁스 큐를 이용하여 상기 2D 영상 데이터로부터 상기 뎁스 맵을 추출하는 뎁스 맵 추출부;
상기 뎁스 맵의 계조가 소정의 제1 문턱값 이상인 경우 제1 입체영역으로 선택하는 입체영역 선택부;
상기 제1 입체영역이 상기 오목렌즈로 구현되도록 상기 오목렌즈의 피치에 따라 상기 제1 입체영역에 인가될 구동전압 데이터를 산출하는 구동전압 산출부; 및
상기 제1 입체영역에는 상기 구동전압 산출부에 의해 산출된 구동전압 데이터를 공급하는 구동전압 데이터 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.The method according to claim 2 or 3,
The liquid crystal lens controller includes:
A depth map extracting unit for extracting the depth map from the 2D image data using various depth cues;
A three-dimensional area selection unit for selecting a first solid area when the grayscale of the depth map is equal to or larger than a predetermined first threshold value;
A driving voltage calculator for calculating driving voltage data to be applied to the first solid area according to the pitch of the concave lens so that the first solid area is realized by the concave lens; And
And a driving voltage data supply unit for supplying driving voltage data calculated by the driving voltage calculation unit to the first solid area. 제 1 항에 있어서,
ECB 모드에서 상기 볼록렌즈의 중심에서 바깥으로 갈수록 상기 액정렌즈의 공통전극과 분할 전극 간의 전압 차가 작아지도록 상기 분할 전극에 상기 구동전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.The method according to claim 1,
Wherein the driving voltage is applied to the divided electrodes so that a voltage difference between the common electrode and the divided electrode of the liquid crystal lens decreases from the center of the convex lens toward the outside in the ECB mode. 제 1 항에 있어서,
VA 모드에서 상기 볼록렌즈의 중심에서 바깥으로 갈수록 상기 액정렌즈의 공통전극과 분할 전극 간의 전압 차가 커지도록 상기 분할 전극에 상기 구동전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.The method according to claim 1,
Wherein the driving voltage is applied to the divided electrodes so that a voltage difference between a common electrode and a divided electrode of the liquid crystal lens increases from the center of the convex lens toward the outside in the VA mode. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 액정렌즈 컨트롤러는,
다양한 뎁스 큐를 이용하여 상기 2D 영상 데이터로부터 상기 뎁스 맵을 추출하는 뎁스 맵 추출부;
상기 뎁스 맵의 계조가 소정의 제2 문턱값 이하인 경우 제2 입체영역으로 선택하는 입체영역 선택부;
상기 제2 입체영역이 상기 볼록렌즈로 구현되도록 상기 볼록렌즈의 피치에 따라 상기 제2 입체영역에 인가될 구동전압 데이터를 산출하는 구동전압 산출부; 및
상기 제2 입체영역에는 상기 구동전압 산출부에 의해 산출된 구동전압 데이터를 공급하는 구동전압 데이터 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.The method according to claim 5 or 6,
The liquid crystal lens controller includes:
A depth map extracting unit for extracting the depth map from the 2D image data using various depth cues;
A three-dimensional area selecting unit that selects a second solid area when the grayscale of the depth map is equal to or less than a predetermined second threshold value;
A driving voltage calculator for calculating driving voltage data to be applied to the second solid area according to the pitch of the convex lens so that the second solid area is formed of the convex lens; And
Wherein the second stereoscopic area includes a driving voltage data supply unit for supplying driving voltage data calculated by the driving voltage calculation unit. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 표시패널 스캔 구동부와 액정렌즈 스캔 구동부를 제어하는 게이트 타이밍 제어 신호를 상기 표시패널 스캔 구동부와 액정렌즈 스캔 구동부에 동시에 공급하는 타이밍 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.The method according to claim 1,
Further comprising a timing controller for simultaneously supplying a gate timing control signal for controlling the display panel scan driver and the liquid crystal lens scan driver to the display panel scan driver and the liquid crystal lens scan driver. 제 9 항에 있어서,
상기 제1 스캔 펄스와 제2 스캔 펄스는 서로 동기되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.10. The method of claim 9,
Wherein the first scan pulse and the second scan pulse are synchronized with each other. 삭제delete
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