KR101843582B1 - 입체영상 표시장치와 그 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입체영상 표시장치와 그 구동 방법에 관한 것으로, 그 입체영상 표시장치는 데이터라인들, 상기 데이터라인들과 교차되는 게이트라인들, 및 다수의 픽셀들을 포함하는 표시패널; 상기 표시패널의 픽셀들과 대향하도록 상기 표시패널 상에 접합되는 패턴 리타더; 상기 표시패널에서 수직으로 이웃하는 픽셀들에 기입될 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 비교하여 블랙 계조 이상이고 상기 좌안 영상 데이터의 계조 이하 그리고 상기 우안 영상 데이터의 계조 이하의 계조값으로 AB 데이터를 선택하는 데이터 포맷터; 및 상기 좌안 영상 데이터, 상기 우안 영상 데이터 및 상기 AB 데이터를 상기 표시패널에 기입하는 표시패널 구동회로를 포함한다.

Description

입체영상 표시장치와 그 구동 방법{STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY AND DRIVING METHOD THEREOF}

본 발명은 입체영상 표시장치와 그 구동 방법에 관한 것이다.

입체영상 표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique) 또는 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)을 이용하여 입체영상 즉, 3차원(3D) 영상을 구현한다. 양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하며, 안경방식과 무안경방식이 있고 두 방식 모두 실용화되고 있다. 안경 방식은 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상의 편광 방향을 바꿔서 또는 시분할 방식으로 표시하고, 편광 안경 또는 액정셔터 안경을 사용하여 입체영상을 구현한다. 무안경 방식은 일반적으로 좌우 시차 영상의 광축을 분리하기 위한 패럴렉스 베리어 등의 광학판을 표시 화면의 앞에 설치하는 방식이다.

안경 방식의 입체영상 표시장치는 편광 안경 방식과 셔터 안경 방식으로 나위어진다. 편광 안경 방식은 표시패널에 패턴 리타더(Patterned retarder)와 같은 편광 분리 소자를 접합한다. 패턴 리타더는 표시패널에 표시되는 좌안 영상과 우안 영상의 편광을 분리한다. 시청자는 편광 안경 방식의 입체영상 표시장치에서 입체영상을 감상할 때 편광 안경을 착용하여 편광 안경의 좌안 필터를 통해 좌안 영상의 편광을 보게 되고, 편광 안경의 우안 필터를 통해 우안 영상의 편광을 보게 되므로 입체감을 느낄 수 있다.

셔터 안경 방식은 표시패널에 별도의 편광 분리 소자를 합착하지 않고 표시패널에 좌안 영상과 우안 영상을 교대로 표시한다. 셔터 안경 방식은 좌안 영상에 동기되도록 셔터 안경의 좌안 셔터를 개방하고 우안 영상에 동기되도록 셔터 안경의 우안 셔터를 개방한다. 시청자는 셔터 안경 방식의 입체영상 표시장치에서 입체영상을 감상할 때 셔터 안경을 착용하여 셔터 안경의 좌안 셔터를 통해 좌안 영상을 보게 되고, 셔터 안경의 우안 셔터를 통해 우안 영상의 편광을 보게 되므로 입체감을 느낄 수 있다.

셔터 안경 방식의 입체영상 표시장치는 표시패널에 편광 분리 소자를 추가할 필요가 없어 표시패널의 가격 상승 요인이 작지만 고가의 셔터 안경을 필요로 한다. 3D 화질 면에서 볼 때, 셔터 안경 방식의 입체영상 표시장치는 좌안 영상과 우안 영상이 소정 시간 간격으로 시분할되므로 플리커와 3D 크로스토크에 취약하다. 여기서 플리커는 주기적으로 휘도가 변동되는 현상을 의미한다. 3D 크로스토크는 시청자의 단안(좌안 또는 우안)에 다른 단안 영상의 빛(누설광)이 입사되어 다른 단안 영상에 의해 단안 영상의 휘도가 왜곡되는 현상을 의미한다.

편광 안경 방식의 입체영상 표시장치는 표시패널에 패턴 리타더와 같은 편광 분리 소자를 추가하므로 표시패널의 가격이 소폭 상승하지만 저가의 편광 안경을 사용하므로 전체 시스템 가격이 셔터 안경 방식에 비하여 낮다. 3D 화질 면에서 볼 때, 편광 안경 방식의 입체영상 표시장치는 좌안 영상과 우안 영상이 표시패널에 동시에 표시되고 라인 단위로 분리되므로 셔터 안경 방식의 입체영상 표시장치에 비하여 플리커와 3D 크로스토크 수준이 낮으므로 우수한 입체영상을 구현할 수 있다.

패턴 리타더는 유리기판 상에 패턴 리타더가 형성된 글라스 패턴 리타더(Glass Patterned Retarder, GPR)와, 필름 기판 상에 패턴 리타더가 형성된 필름 패턴 리타더(Film Patterned Retarder, FPR)로 나뉘어진다. 최근에는 글라스 패턴 리타더에 비하여 표시패널의 두께, 무게, 가격 등을 줄일 수 있는 필름 패턴 리타더(FPR)가 선호되고 있다.

편광 안경 방식의 입체영상 표시장치에서 표시패널은 액정표시패널로 적용될 수 있다. 이 경우에 액정표시패널의 상부 유리기판 두께와 상부 편광필름의 두께로 인하여 액정표시패널의 픽셀 어레이와 패턴 리타더 간의 시차(parallax)에 의해 상하 시야각이 개선될 필요가 있다.

도 1을 참조하면, 액정표시패널(DIS)은 컬러필터(CF)와 블랙 매트릭스(BM)가 형성된 상부 유리기판(GLS2), TFT(Thin Film Transistor) 어레이가 형성된 하부 유리기판(GLS1), 상부 유리기판(GLS2)과 하부 유리기판(GLS1) 사이에 형성된 액정층(미도시), 상부 유리기판(GLS2) 상에 접합된 상부 편광필름(POL2), 하부 유리기판(GLS1) 상에 접합된 하부 편광필름(P0L1) 등을 포함한다.

상부 편광필름(POL2)에는 패턴 리타더(PR)가 접합된다. 패턴 리타더는 액정표시패널(DIS)의 픽셀 어레이에서 기수 번째 라인과 대향하는 제1 위상 지연 패턴(PR1)과, 액정표시패널(DIS)의 픽셀 어레이에서 우수 번째 라인과 대향하는 제2 위상 지연 패턴(PR2)을 포함한다. 제1 위상 지연 패턴(PR1)과 제2 위상 지연 패턴(PR2)의 광축은 서로 직교한다.

액정표시패널(DIS)의 픽셀 어레이에서 기수 번째 라인은 우안 영상(또는 좌안 영상)을 표시할 수 있고 우수 번째 라인은 좌안 영상(또는 우안 영상)을 표시할 수 있다. 이 경우에, 픽셀 어레이의 기수 번째 라인에 표시된 우안 영상의 빛에서 특정 선편광이 상부 편광필름(POL2)을 통과하여 제1 위상 지연 패턴(PR1)에 입사되고, 픽셀 어레이의 우수 번째 라인에 표시된 좌안 영상의 빛에서 특정 선편광이 상부 편광필름(POL2)을 통과하여 제2 위상 지연 패턴(PR2)에 입사된다. 제1 위상 지연 패턴(PR1)은 점선으로 표시된 정면 시야각 0°에서 상부 편광필름(POL2)을 통해 입사되는 특정 선편광의 위상을 1/4 파장 만큼 지연시켜 우안 영상의 빛을 우원편광으로 통과시킨다. 제2 위상 지연 패턴(PR2)은 점선으로 표시된 정면 시야각에서 상부 편광필름(POL2)을 통과한 특정 선편광의 위상을 1/4 파장 만큼 지연시켜 좌안 영상의 빛을 좌원편광으로 통과시킨다. 편광 안경(PG)의 좌안 필터는 좌원 편광만을 통과시키고, 우안 필터는 우원 편광만을 통과시킨다. 정면 시야각 0°에서 시청자가 편광 안경(PG)을 착용하면, 시청자는 좌안으로 좌안 영상이 표시되는 픽셀들만 보고 우안으로 우안 영상이 표시되는 픽셀들만 보게 되므로 정면 시야각 0°에서 3D 크로스토크(crosstalk)가 거의 없는 입체영상을 감상할 수 있다.

도 1에서 실선은 정면 시야각 0°보다 높거나 낮은 상하 시야각에서 시청자가 편광 안경 방식의 입체영상 표시장치를 바라 볼 때 좌안 영상의 빛과 우안 영상의 빛의 경로를 보여 준다. 도 1에서 실선으로 표시된 상하 시야각에서 픽셀 어레이의 우수 번째 라인에 표시된 좌안 영상의 빛에서 특정 선편광이 상부 편광필름(POL2)을 통과하여 그 중 일부가 제1 위상 지연 패턴(PR1)에 입사된다. 마찬가지로, 픽셀 어레이의 기수 번째 라인에 표시된 우안 영상의 빛에서 특정 선편광이 상부 편광필름(POL2)을 통과하여 그 중 일부가 제2 위상 지연 패턴(PR2)에 입사된다. 따라서, 상하 시야각에서 편광 안경(PG)의 우안 필터를 통해 우안 영상의 우원 편광과 함께 좌안 영상의 우원 편광(누설광)이 시청자의 우안으로 입사되고 또한, 편광 안경(PG)의 좌안 필터를 통해 좌안 영상의 좌원 편광과 함께 우안 영상의 좌원 편광(누설광)이 시청자의 좌안으로 입사된다. 그 결과, 시청자는 상 시야각에서 3D 크로스토크를 느낄 수 있다.

편광 안경 방식의 입체영상 표시장치에서 상하 시야각의 3D 크로스토크 문제를 해결하기 위하여, 패턴 리타더(PR)에 블랙 스트라이프(Black stripe, BS)를 형성하거나, 액정표시패널(DIS)에 형성된 블랙 매트릭스(BM)의 폭을 증가시킬 수 있다. 패턴 리타더(PR)에 블랙 스트라이프(BS)를 추가하거나 블랙 매트릭스의 폭을 증가시키는 방법은 입체영상 표시장치의 휘도 감소를 초래한다.

본 발명은 3D 영상을 표시할 때 상하 시야각에서 3D 크로스토크를 줄이고 휘도를 높일 수 있는 입체영상 표시장치와 그 구동 방법을 제공한다.

본 발명의 입체영상 표시장치는 데이터라인들, 상기 데이터라인들과 교차되는 게이트라인들, 및 다수의 픽셀들을 포함하는 표시패널; 상기 표시패널의 픽셀들과 대향하도록 상기 표시패널 상에 접합되는 패턴 리타더; 상기 표시패널에서 수직으로 이웃하는 픽셀들에 기입될 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 비교하여 블랙 계조 이상이고 상기 좌안 영상 데이터의 계조 이하 그리고 상기 우안 영상 데이터의 계조 이하의 계조값으로 AB 데이터를 선택하는 데이터 포맷터; 및 상기 좌안 영상 데이터, 상기 우안 영상 데이터 및 상기 AB 데이터를 상기 표시패널에 기입하는 표시패널 구동회로를 포함한다.

상기 데이터 포맷터는 상기 AB 데이터가 기입될 픽셀의 위아래에 배치된 픽셀들에 기입될 좌안 영상 데이터들(또는 우안 영상 데이터들)을 비교하여 그 차이가 소정의 문턱값 이하이면 상기 AB 데이터를 이전 계조값으로 유지한다.

상기 데이터 포맷터는 입력 영상에서 제N(N은 자연수) 라인의 데이터들을 저장하는 제1 메모리; 상기 입력 영상에서 제N+1 라인의 데이터들을 저장하는 제2 메모리; 상기 입력 영상에서 제N+2 라인의 데이터들을 저장하는 제3 메모리; 상기 제1 및 제2 라인 메모리로부터 입력되는 상기 좌안 영상 데이터와 상기 우안 영상 데이터를 비교하여 그 중 작은값을 선택하여 제1 파라미터로서 출력하는 제1 데이터 비교부; 상기 제1 및 제3 라인 메모리로부터 입력되는 좌안 영상 데이터들을 비교하여 그 차이값을 선택하여 제2 파라미터로서 출력하고, 상기 제1 및 제3 라인 메모리로부터 입력되는 우안 영상 데이터들을 비교하여 그 차이값을 선택하여 상기 제2 파라미터로서 출력하는 제2 데이터 비교부; 상기 제1 및 제2 파라미터를 입력받아 상기 제1 및 제2 파라미터에 따라 상기 AB 데이터를 선택하여 출력하는 룩업 테이블; 및 상기 룩업 테이블로부터 출력된 AB 데이터를 입력 영상의 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터 사이에 삽입하는 데이터 정렬부를 포함한다.

상기 입체영상 표시장치의 구동 방법은 상기 표시패널에서 수직으로 이웃하는 픽셀들에 기입될 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 비교하여 블랙 계조 이상이고 상기 좌안 영상 데이터의 계조 이하 그리고 상기 우안 영상 데이터의 계조 이하로 AB 데이터의 계조값을 선택하는 단계; 및 상기 좌안 영상 데이터들, 상기 우안 영상 데이터들 및 상기 AB 데이터를 상기 표시패널에 기입하는 단계를 포함한다.

본 발명은 좌안 영상 데이터가 기입되는 픽셀과 우안 영상 데이터가 기입되는 픽셀 사이의 픽셀에 AB 데이터를 기입하고, 상기 AB 데이터의 계조값을 블랙 계조 이상이고 상기 좌안 영상 데이터의 계조 이하 그리고 상기 우안 영상 데이터의 계조 이하의 계조값으로 선택한다. 그 결과, 본 발명은 3D 영상을 표시할 때 상하 시야각에서 3D 크로스토크를 줄이고 휘도를 높일 수 있다.

도 1은 편광 안경 방식의 입체영상 표시장치에서 상하 시야각의 3D 크로스토크를 보여 주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 3은 도 2에서 표시패널, 패턴 리타더 및 편광 안경의 편광 특성을 보여 주는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 표시패널의 픽셀 어레이 일부를 보여 주는 등가 회로도이다.
도 5는 도 2에 도시된 데이터 포맷터를 상세히 보여 주는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 구동 방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 7a는 AB 데이터의 계조로 인하여 초래되는 원본 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터의 계조 왜곡과 3D 크로스토크를 보여 주는 도면이다.
도 7b는 원본 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터의 비교 결과 그 데이터 중에서 작은 계조값으로 선택된 AB 데이터를 보여 주는 도면이다.
도 8a는 AB 데이터의 계조로 인하여 초래되는 수직으로 이웃하는 좌안 영상 데이터들(또는 우안 영상 데이터들)의 계조 단차 현상을 보여 주는 도면이다.
도 8b는 수직으로 이웃하는 좌안 영상 데이터들(또는 우안 영상 데이터들)을 비교하여 그 비교 결과에 따라 AB 데이터의 계조값을 유지한 예를 보여 주는 도면이다.

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.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치는 표시패널(DIS), 패턴 리타더(FPR), 편광 안경(PG), 표시패널 구동회로 등을 포함한다.

표시패널(DIS)은 2D 모드에서 2D 영상 데이터를 표시하고 3D 모드에서 좌안 영상과 우안 영상이 분리된 3D 영상 데이터를 표시한다. 표시패널(DIS)은 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시소자(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 및 무기 전계발광소자와 유기발광다이오드소자(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 포함한 전계발광소자(Electroluminescence Device, EL), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 등의 평판 표시소자의 표시패널로 구현될 수 있다. 이하에서, 표시패널(DIS)을 액정표시소자의 표시패널을 중심으로 설명하지만 액정표시소자(LCD)에 한정되지 않는다. 표시패널(DIS)이 액정표시소자 이외의 표시소자로 구현되는 경우에는 도 3에 도시된 편광필름(POL2)이 생략될 수 있다.

표시패널(DIS)은 두 장의 기판들 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 표시패널(DIS)은 데이터라인들(DL)과 게이트라인들(또는 스캔라인들, GL)의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치된 픽셀들을 포함한다. 픽셀들에는 2D 모드에서 2D 영상 데이터가 기입된다. 픽셀들에는 3D 모드에서 도 4와 같이 라인 별로 분리된 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터가 기입된다. 이하에서, 제2n(n은 자연수)-1 라인에 형성된 픽셀, 제2n 라인에 형성된 픽셀, 제2n+1 라인, 및 제2n+2 라인에 형성된 픽셀, 제2n+3 라인에 형성된 픽셀, 및 제2n+4 라인에 형성된 픽셀은 표시패널(DIS)의 픽셀 어레이에서 수직 방향은 표시패널(DIS)의 픽셀 어레이에서 수직 방향을 따라 나란한 픽셀들을 의미한다. 제2n-1 라인에 형성된 픽셀들(이하, "제2n-1 픽셀"이라 함)에는 좌안 영상 데이터(또는 우안 영상 데이터)가 기입될 수 있고, 제2n+1 라인에 형성된 픽셀(이하 "제2n+1 픽셀"이라 함)에는 우안 영상 데이터(또는 좌안 영상 데이터)가 기입될 수 있다. 또한, 제2n+3 라인에 형성된 픽셀들(이하, "제2n+3 픽셀"이라 함)에는 좌안 영상 데이터(또는 우안 영상 데이터)가 기입될 수 있다. 제2n 라인에 형성된 픽셀(이하 "제2n 픽셀"이라 함), 제2n+2 라인에 형성된 픽셀(이하 "제2n+2 픽셀"이라 함), 및 제2n+4 라인에 형성된 픽셀(이하 "제2n+4 픽셀"이라 함)에는 3D 모드에서 위아래에 이웃하는 픽셀들에 기입되는 좌안 영상 및 우안 영상의 계조 이하의 계조값으로 설정된 데이터가 기입된다. 도 4의 예에서, 제1 라인(LINE#1)의 픽셀은 제2n-1 픽셀로 볼 수 있고, 제2 라인(LINE#2)의 픽셀은 제2n 픽셀로 볼 수 있다. 제3 라인(LINE#3)의 픽셀은 제2n+1 픽셀로 볼 수 있고, 제4 라인(LINE#4)의 픽셀은 제2n+2 픽셀로 볼 수 있다. 또한, 제5 라인(LINE#5)의 픽셀은 제2n+3 픽셀로 볼 수 있으며, 제6 라인(LINE#6)의 픽셀은 제2n+4 픽셀로 볼 수 있다.

3D 모드에서, 제2n, 제2n+2 및 제2n+4 픽셀들에 기입되는 데이터(이하, "AB 데이터"라 함)는 입력 영상의 데이터가 아니라, 룩업 테이블(Look-up table)을 이용하여 그 픽셀들의 위아래에 이웃하는 픽셀들에 기입될 입력 영상의 좌안 영상 및 우안 영상의 데이터 중 작은 값으로 선택되거나 그 이하의 계조값으로 선택될 수 있다. 제2n 픽셀에는 2D 모드에서 2D 영상 데이터가 기입된다. 따라서, 제2n 픽셀은 2D 모드에서 2D 영상 데이터를 표시하고 3D 모드에서 이웃하는 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터의 계조 이하의 계조를 표시하는 블랙 스트라이프 역할을 하므로 "액티브 블랙 스트라이프 픽셀(Active Black Stripe, AB)"로 동작한다.

3D 모드에서, 제2n 픽셀에 기입되는 AB 데이터의 계조는 최저 계조 즉, 블랙 계조로 고정되지 않고 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터의 계조 왜곡을 일으키지 않는 범위 내에서 블랙 계조 이상이고, 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터의 계조 이하의 계조로 설정되고 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터의 계조값에 따라 가변된다는 것에 주의하여여 한다. 블랙 계조는 계조 레벨 '0'(0G)에 해당하는 최저 계조값을 의미한다. 제2n 픽셀은 3D 모드에서 상하 시야각의 3D 크로스토크를 최소화하여 상하 시야각을 확대하는 블랙 스트라이프 역할을 할 수 있음은 물론 블랙 계조보다 높은 휘도를 표시하여 3D 영상의 휘도를 높일 수 있다.

본 발명의 입체영상 표시장치는 제2n 픽셀에 기입되는 AB 데이터의 계조로 인하여 입력 영상의 좌안 및 우안 영상의 계조 왜곡을 초래하지 않도록, AB 데이터의 계조값을 선택한다. 이를 위하여, 본 발명의 입체 영상 표시장치는 제2n-1 픽셀에 기입되는 좌안 영상 데이터(또는 우안 영상 데이터)와 제2n+1 픽셀에 기입될 우안 영상 데이터(또는 좌안 영상 데이터)을 비교하고, 제2n-1 및 제2n+3 픽셀들에 기입될 좌안 영상 데이터들(또는 우안 영상 데이터들)을 비교하여 그 비교 결과들에 기초하여 제2n 픽셀에 기입될 AB 데이터의 계조를 선택한다.

표시패널(DIS)는 3D 모드에서 FHD(Full High-Definition)를 구현할 수 있도록 기존 FHD 해상도에서 수직 해상도가 2 배 늘어난 D-FHD(Double FHD)의 해상도로 구현될 수 있다. 예를 들어, FHD 해상도는 1920(수평 해상도) × 1080(수직 해상도)인데 비하여, 본 발명의 표시패널(DIS)은 기존 FHD 해상도에서 수직 해상도가 2 배로 증가한 1920(수평 해상도) × 2160(수직 해상도)의 D-FHD 해상도로 구현될 수 있다.

패턴 리타더(FPR)는 표시패널(DIS)의 상부 편광필름(POL2)에 접착되어 표시패널(DIS)의 픽셀 어레이와 대향한다. 패턴 리타더(FRP)는 입체 영상 표시장치의 무게와 가격을 줄일 수 있는 필름 패턴 리타더가 바람직하다.

패턴 리타더(FPR)는 제1 위상 지연 패턴(PR1)과, 제2 위상 지연 패턴(PR2)을 포함한다. 제1 위상 지연 패턴(PR1)은 제2n-1 픽셀들에 대향한다. 제1 위상 지연 패턴(PR1)은 제2n-1 픽셀들의 위 또는 아래에 배치된 제2n 픽셀들과 더 중첩될 수 있다. 제2 위상 지연 패턴(PR2)은 제2n+1 픽셀들에 대향한다. 제2 위상 지연 패턴(PR1)은 제2n+1 픽셀들의 위 또는 아래에 배치된 제2n 픽셀들의 일부와 더 중첩될 수 있다. 제1 및 제2 위상 지연 패턴들(PR1, PR2)의 광축은 서로 직교한다. 제1 위상 지연 패턴(PR1)을 통과한 편광의 광축과, 제2 위상 지연 패턴(PR2)을 통과한 편광의 광축은 서로 직교한다.

제1 위상 지연 패턴(PR1)은 표시패널(DIS)에서 좌안 영상(또는 우안 영상)이 기입되는 제2n-1 라인 픽셀들과 대향하여 그 픽셀들로부터 입사되는 빛을 제1 편광(원편광 또는 선편광)으로 투과시킨다. 제2 위상 지연 패턴들(PR2)은 표시패널(DIS)에서 우안 영상(또는 좌안 영상)이 표시되는 제2n+1 라인 픽셀들과 대향하여 그 픽셀들로부터 입사되는 빛을 제2 편광(원편광 또는 선편광)으로 투과시킨다. 패턴 리타더(FPR)에는 별도의 블랙 스트라이프가 형성될 필요가 없다. 이는 제2n 픽셀들이 3D 모드에서 블랙 스트라이프 역할을 겸하기 때문이다.

편광 안경(PG)의 좌안 편광필터는 패턴 리타더(FPR)의 제1 위상 지연 패턴(PR1)과 동일한 광흡수축을 가진다. 편광 안경(PG)의 우안 편광필터는 패턴 리타더(FPR)의 제2 위상 지연 패턴(PR2)과 동일한 광흡수축을 가진다. 편광 안경(PG)의 좌안 편광필터는 좌원편광 필터로 선택될 수 있고, 편광 안경(PG)의 우안 편광필터는 우원편광 필터로 선택될 수 있다. 사용자는 3D 영상을 감상할 때 편광 안경(PG)을 착용하여 표시패널(DIS)에 표시되는 3D 영상을 감상할 수 있고, 2D 영상을 감상할 때 편광 안경(PG)을 벗은 상태에서 2D 영상을 감상할 수 있다.

표시패널 구동회로는 데이터 구동회로(14), 게이트 구동회로(16), 타이밍 콘트롤러(Timing controller, 12), 데이터 포맷터(3D Data formatter, 10), 호스트 시스템(Host system, 20) 등을 포함한다.

데이터 구동회로(14)는 타이밍 콘트롤러(12)의 제어 하에 입력되는 2D/3D 입력 영상(RGB)과 AB 데이터를 포함한 디지털 비디오 데이터를 래치한다. 데이터 구동회로(14)는 디지털 비디오 데이터를 아날로그 정극성 감마보상전압과 부극성 감마보상전압으로 변환하고 데이터 전압의 극성을 반전시킨다. 데이터 구동회로(14)로부터 출력되는 정극성/부극성 데이터 전압을 데이터라인들(DL)에 공급된다.

게이트 구동회로(16)는 타이밍 콘트롤러(12)의 제어 하에 게이트펄스를 게이트라인들(GL)에 순차적으로 공급한다. 게이트펄스는 데이터라인들(DL)에 공급되는 데이터전압에 동기된다.

타이밍 콘트롤러(12)는 데이터 포맷터(10)를 통해 입력되는 2D/3D 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)와 AB 데이터를 재정렬하여 데이터 구동회로(14)에 공급한다. 타이밍 콘트롤러(12)는 데이터 포맷터(10)를 경유하여 호스트 시스템(20)으로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(CLK) 등의 타이밍신호에 기초하여 데이터 구동회로(14)와 게이트 구동회로(16)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들을 발생한다. 타이밍 콘트롤러(12)는 데이터 포맷터(10)를 통해 호스트 시스템(20)으로부터 입력되는 모드신호(Mode)를 입력 받아 2D/3D 모드를 판단할 수 있다.

데이터 포맷터(10)는 3D 모드에서 입력되는 수직으로 이웃하는 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 비교하고 또한, 수직으로 이웃하는 좌안 영상 데이터들(또는 우안 영상 데이터들)을 비교한다. 데이터 포맷터(10)는 3D 모드에서 데이터 비교 결과를 룩업 테이블에 입력하여 그 룩업 테이블에 미리 설정된 AB 데이터를 선택한다. 데이터 포맷터(10)는 3D 모드에서 호스트 시스템(20)으로부터 입력되는 3D 영상으로부터 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 표시패널(DIS)의 라인 별로 분리하고 그 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터 사이의 라인에 AB 데이터들을 삽입하여 타이밍 콘트롤러(12)로 전송한다. 데이터 포맷터(10)는 2D 모드에서 호스트 시스템(20)으로부터 입력되는 2D 영상 데이터를 타이밍 콘트롤러(12)로 전송한다. 데이터 포맷터(10)는 호스트 시스템(20)에 내장되거나 타이밍 콘트롤러(12)에 내장될 수 있다.

호스트 시스템(20)은 DVD 플레이어(Player), 블루레이 플레이어(Blue-ray Player), 개인용 컴퓨터(PC), TV 시스템, 셋톱박스(Set-top Box), 홈 시어터 시스템(Home theater Syteme), 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나의 시스템과 연결된다. 호스트 시스템(20)은 스케일러(scaler)를 포함한 시스템 온 칩(System on Chip, 이하 "SoC"라 함)을 포함하여 2D/3D 입력 영상 데이터의 해상도를 표시패널(DIS)에 표시하기에 적합한 해상도로 변환한다. 호스트 시스템(20)은 2D 영상 또는 3D 입력 영상 데이터(RGB)를 데이터 포맷터(10)에 공급하고, 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, CLK)을 데이터 포맷터(10)를 통해 타이밍 콘트롤러(12)에 공급한다. 호스트 시스템(20)은 2D 모드와 3D 모드를 지시하는 모드신호(Mode)를 타이밍 콘트롤러(12)에 공급할 수 있다. 호스트 시스템(20)은 2D 모드에서 2D 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)을 데이터 포맷터(10)에 공급하는 반면, 3D 모드에서 3D 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 데이터 포맷터(10)에 공급한다.

도 5는 데이터 포맷터(10)를 상세히 보여 주는 블록도이다.

도 5를 참조하면, 데이터 포맷터(10)는 메모리(102), 제1 데이터 비교부(104), 제2 데이터 비교부(106), 룩업 테이블(108), 및 데이터 정렬부(110)를 포함한다.

메모리(102)는 3 개의 라인 메모리를 포함한다. 제1 라인 메모리는 입력 영상에서 제N(N은 자연수) 라인의 데이터들을 저장하고, 제2 라인 메모리는 입력 영상에서 제N+1 라인의 데이터들을 저장한다. 그리고 제3 라인 메모리는 입력 영상에서 제N+2 라인의 데이터들을 저장한다. 제1 내지 제3 라인 메모리들은 수직으로 이웃하는 입력 영상의 데이터 비교를 위하여 그 데이터들을 동기시키는 역할을 한다. 라인 메모리들에는 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터가 순차적으로 입력된다.

3D 입력 영상에서 제N 라인의 데이터들은 표시패널의 제2n-1 픽셀에 기입될 좌안 영상 데이터(또는 우안 영상 데이터)일 수 있고, 제N+1 라인의 데이터들은 표시패널의 제2n+1 픽셀에 기입될 우안 영상 데이터(또는 좌안 영상 데이터)일 수 있다. 또한, 제N+2 라인의 데이터들은 표시패널의 제2n+3 픽셀에 기입될 좌안 영상 데이터(또는 우안 영상 데이터)일 수 있다.

제1 데이터 비교부(104)는 제1 및 제2 라인 메모리로부터 입력되는 수직으로 이웃하는 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 비교하여 그 중 작은값을 파라미터 a 값(PARa)으로서 선택하여 출력한다.

제1 데이터 비교부(104)는 제1 및 제2 라인 메모리로부터 입력되는 수직으로 이웃하는 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 비교하여 그 중 작은 값을 선택하여 파라미터 a 값(PARa)으로서 출력한다.

제2 데이터 비교부(104)는 제1 및 제3 라인 메모리로부터 입력되는 수직으로 이웃하는 좌안 영상 데이터들(또는 우안 영상 데이터들)을 비교하여 그 차이값을 선택하여 파라미터 b 값(PARa)으로서 출력한다.

룩업 테이블(108)에는 파라미터 a 및 b 값에 따라 선택되는 AB 데이터들이 저장된다. AB 데이터들은 표시패널(DIS)의 계조 실험을 통해 3D 모드에서, 입력 영상 즉, 원본 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터의 계조 왜곡을 일으키지 않는 범위 내에서 블랙 계조 이상이고, 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터의 계조 이하의 계조로 설정된다. 이러한 AB 데이터들은 수직으로 이웃하는 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터의 비교 결과(PARa)와, 수직으로 이웃하는 좌안 영상 데이터들(또는 우안 영상 데이터들)의 비교 결과(PARb)에 따라 그 값이 선택된다. AB 데이터들은 수학식 1과 같이 제2n-1 픽셀에 기입될 데이터(G(2n-1))와 제2n+1 픽셀에 기입될 데이터(G(2n+1)) 중 작은 값에 파라미터 c(PARc)값을 곱한 값으로 선택된다. 여기서, 파라미터 c(PARc)는 표시패널(DIS)의 패널 특성 편차를 고려하여 실험적으로 결정된 상수값으로서 0~1 사이의 값으로 결정된다.

데이터 정렬부(110)는 룩업 테이블(108)로부터 출력된 AB 데이터를 입력 영상의 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터 사이에 삽입하여 데이터 구동회로(14)로 전송한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 구동 방법을 보여 주는 흐름도이다. 이 입체영상 표시장치의 구동 방법은 데이터 포맷터(10)에 의해 처리된다.

도 6을 참조하면, 데이터 포맷터(10)는 3D 모드에서 입력 영상의 제N, 제N+1 및 제N+2 라인 데이터들을 메모리(102)에 저장하여 그 데이터들을 동기시키고, AB 데이터가 기입될 제2n 픽셀의 위 아래 픽셀들에 기입될 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 비교한다.(S1 및 S2)

데이터 포맷터(10)는 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터의 계조가 다르면, 블랙 계조값 이상, 그 좌안 및 우안 영상 데이터의 계조값들 이하로 설정된 계조값을 룩업 테이블(110)에서 선택하여 선택된 계조값을 AB 데이터로서 출력한다.(S3 및 S4) 데이터 포맷터(10)는 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터의 계조가 동일하면, 그 좌안 및 우안 영상 데이터의 계조값들과 동일한 계조값을 룩업 테이블(110)에서 선택하여 선택된 계조값을 AB 데이터로서 출력한다.(S3 및 S6)

데이터 포맷터(10)는 AB 데이터가 기입될 제2n 픽셀을 사이에 두고 수직으로 이웃하는 좌안 영상 데이터들(또는 우안 영상 데이터들)을 비교하여 그 데이터들의 계조값 차이가 소정의 문턱값 이하로 작으면 AB 계조값을 이전 값으로 유지하여 변경하지 않는다.(S7 및 S8) 여기서, 문턱값은 패널 특성에 따라 달라질 수 있고 일 예로 "160" 일 수 있다.

데이터 포맷터(10)는 도 6의 제어 수순을 제어하는 소프트웨어 프로그램이나 연산 로직회로로 구현될 수 있다.

도 7a 내지 도 8b는 제2n 픽셀의 위아래에 인접하는 픽셀들에 기입될 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터의 비교에 따른 효과와, 제2n 픽셀을 사이에 두고 수직으로 이웃하는 좌안 영상 데이터들(또는 우안 영상 데이터들)의 비교에 따른 효과를 보여 주는 도면들이다.

도 7a 및 도 7b와 같이, 제2n 픽셀의 위아래에 인접하는 픽셀들에 기입될 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터의 계조값이 "127"과 "0"으로 비교적 큰 경우를 가정한다. 이 경우에, 제2n 픽셀에 기입될 AB 데이터의 계조값이 3D 영상의 휘도를 높이기 위하여 "31"로 설정된다면 그 AB 데이터의 높은 계조값으로 인하여 도 7a의 우측 도면과 같이 관찰자의 좌안과 우안을 통해 보여지는 우안 영상 데이터의 계조값이 원본 계조값보다 높게 보인다. 따라서, 수직으로 이웃하는 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터의 차이를 고려하지 않고 AB 데이터의 계조값을 높게 설정한다면 원본 영상 데이터의 계조 왜곡이 초래될 수 있다. 본 발명은 도 7b와 같이 제2n 픽셀과 수직으로 이웃하는 픽셀들에 기입될 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 비교하여 그 데이터들의 계조값들 중 낮은 계조값으로 AB 데이터를 선택하여 계조 왜곡 문제를 방지한다.

도 8a 및 도 8b와 같이, 제2n 픽셀의 위에 인접하는 제2n-1 및 제2n+3 픽셀에 기입될 좌안 영상 데이터들의 계조값이 "127"이고, 제2n-3 픽셀에 기입될 우안 영상 데이터의 계조값이 "63"이고 제2n+1 픽셀에 기입될 우안 영상 데이터의 계조값이 "191"인 경우를 가정한다. 이 경우에, 제2n-2 및 제2n 픽셀에 기입될 AB 데이터의 계조값이 "31"로 설정되고, 제2n+2 및 제2n+4 픽셀에 기입될 AB 데이터의 계조값이 "63"으로 설정된다면, 제2n 및 제2n+4 픽셀에 기입된 AB 데이터의 계조로 인하여 도 8a의 우측 상단 도면과 같이 관찰자의 좌안을 통해 보여지는 제2n-1 픽셀의 계조가 제2n+3 픽셀의 계조보다 높게 되어 동일 계조에서 휘도 차이가 보이는 계조 단차 현상이 발생될 수 있다. 또한, 도 8a의 우측 하단 도면과 같이 제2n-2 픽셀과 제2n+2 픽셀의 AB 데이터 계조로 인하여 관찰자의 우안을 통해 보여지는 제2n-3 픽셀의 계조와 제2n+1 픽셀의 계조 차이가 원본 계조 차이보다 더 크게 보이게 되므로 계조 단차 현상이 발생될 수 있다. 본 발명은 도 8b와 같이 제2n 픽셀과 수직으로 이웃하는 픽셀들에 기입될 좌안 영상 데이터들(또는 우안 영상 데이터들)을 비교하여 그 데이터들의 계조값들 차이가 소정의 문턱값 이하이이면 AB 데이터의 계조값을 변경하지 않고 이전 계조값을 유지함으로써 계조 단차 문제를 방지한다.

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.

DIS : 표시패널 FPR : 패턴 리타더
PG : 편광 안경 10 : 데이터 포맷터
12 : 게이트 구동회로 14 : 데이터 구동회로
16 : 타이밍 콘트롤러 102 : 메모리
104 : 제1 데이터 비교부 106 : 제2 데이터 비교부
108 : 룩업 테이블 110 : 데이터

Claims (5)

1. 데이터라인들, 상기 데이터라인들과 교차되는 게이트라인들, 및 다수의 픽셀들을 포함하는 표시패널;
   상기 표시패널의 픽셀들과 대향하도록 상기 표시패널 상에 접합되는 패턴 리타더;
   상기 표시패널에서 수직으로 이웃하는 픽셀들에 기입될 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 비교하여 블랙 계조 이상이고 상기 좌안 영상 데이터의 계조 이하 그리고 상기 우안 영상 데이터의 계조 이하의 계조값으로 AB 데이터를 선택하고, 상기 AB 데이터가 기입될 픽셀의 위 아래에 배치된 픽셀들에 기입되는 영상 데이터의 차이가 문턱값 이하면 상기 AB 데이터를 변경하지 않는 데이터 포맷터; 및
   상기 좌안 영상 데이터, 상기 우안 영상 데이터 및 상기 AB 데이터를 상기 표시패널에 기입하는 표시패널 구동회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 데이터 포맷터는,
   제1 AB 데이터가 기입될 픽셀의 위아래에 배치된 픽셀들에 기입될 좌안 영상 데이터들을 비교하여 그 차이가 소정의 문턱값 이하이면 상기 제1 AB 데이터를 변경하지 않고,
   제2 AB 데이터가 기입될 픽셀의 위아래에 배치된 픽셀들에 기입될 우안 영상 데이터들을 비교하여 그 차이가 소정의 문턱값 이하이면 제2 AB 데이터를 변경하지 않는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 데이터 포맷터는,
   입력 영상에서 제N(N은 자연수) 라인의 데이터들을 저장하는 제1 메모리;
   상기 입력 영상에서 제N+1 라인의 데이터들을 저장하는 제2 메모리;
   상기 입력 영상에서 제N+2 라인의 데이터들을 저장하는 제3 메모리;
   상기 제1 및 제2 라인 메모리로부터 입력되는 상기 좌안 영상 데이터와 상기 우안 영상 데이터를 비교하여 그 중 작은값을 선택하여 제1 파라미터로서 출력하는 제1 데이터 비교부;
   상기 제1 및 제3 라인 메모리로부터 입력되는 좌안 영상 데이터들을 비교하여 그 차이값을 선택하여 제2 파라미터로서 출력하고, 상기 제1 및 제3 라인 메모리로부터 입력되는 우안 영상 데이터들을 비교하여 그 차이값을 선택하여 상기 제2 파라미터로서 출력하는 제2 데이터 비교부;
   상기 제1 및 제2 파라미터를 입력받아 상기 제1 및 제2 파라미터에 따라 상기 AB 데이터를 선택하여 출력하는 룩업 테이블; 및
   상기 룩업 테이블로부터 출력된 AB 데이터를 입력 영상의 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터 사이에 삽입하는 데이터 정렬부를 포함하고,
   상기 좌안 영상 데이터와 상기 우안 영상 데이터는 상기 메모리들에 순차적으로 입력되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
4. 데이터라인들, 상기 데이터라인들과 교차되는 게이트라인들, 및 다수의 픽셀들을 포함하는 표시패널과, 상기 표시패널의 픽셀들과 대향하도록 상기 표시패널 상에 접합되는 패턴 리타더를 포함하는 입체영상 표시장치의 구동 방법에 있어서,
   상기 표시패널에서 수직으로 이웃하는 픽셀들에 기입될 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 비교하여 블랙 계조 이상이고 상기 좌안 영상 데이터의 계조 이하 그리고 상기 우안 영상 데이터의 계조 이하로 AB 데이터의 계조값을 선택하는 단계; 및
   상기 좌안 영상 데이터들, 상기 우안 영상 데이터들 및 상기 AB 데이터를 상기 표시패널에 기입하는 단계를 포함하고,
   상기 AB 데이터의 계조값을 선택하는 단계는,
   상기 AB 데이터가 기입될 픽셀의 위 아래에 배치된 픽셀들에 기입되는 영상 데이터의 차이가 문턱값 이하면 상기 AB 데이터를 변경하지 않는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 구동 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 AB 데이터의 계조값을 선택하는 단계는,
   제1 AB 데이터가 기입될 픽셀의 위아래에 배치된 픽셀들에 기입될 좌안 영상 데이터들을 비교하여 그 차이가 소정의 문턱값 이하이면 제1 AB 데이터를 변경하지 않는 단계; 및
   제2 AB 데이터가 기입될 픽셀의 위아래에 배치된 픽셀들에 기입될 우안 영상 데이터들을 비교하여 그 차이가 소정의 문턱값 이하이면 제2 AB 데이터를 변경하지 않는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 구동 방법.

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