KR101938881B1

KR101938881B1 - 입체 영상 표시장치

Info

Publication number: KR101938881B1
Application number: KR1020120103783A
Authority: KR
Inventors: 황광조
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2019-04-10
Also published as: KR20140037525A

Abstract

본 발명은 입체 영상 표시장치에 관한 것으로, 제1 픽셀들 각각은 2D 모드에서 2D 영상 데이터를 표시하고 3D 모드에서 3D 영상 데이터를 표시하는 제1 메인 픽셀부와, 상기 2D 모드에서 상기 2D 영상 데이터를 표시하고 상기 3D 모드에서 블랙 계조만을 표시하는 제1 서브 픽셀부로 나뉘어진다. 제2 픽셀들 각각은 상기 2D 모드에서 상기 2D 영상 데이터를 표시하고, 상기 3D 모드에서 상기 3D 영상 데이터를 표시하는 제2 메인 픽셀부와, 상기 2D 모드에서 2D 영상 데이터를 표시하고 상기 3D 모드에서 상기 3D 영상 데이터의 계조에 비례하는 계조의 데이터를 표시하는 제2 서브 픽셀부로 나뉘어진다. 상기 제1 픽셀들 사이마다 제2 픽셀이 배치된다.

Description

입체 영상 표시장치{STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY}

본 발명은 입체 영상 표시장치에 관한 것이다.

입체 영상 표시장치는 양안시차방식(stereoscopic techniquae) 또는 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)을 이용하여 입체 영상 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 입체 영상을 구현한다. 무안경 방식은 일반적으로 좌우 시차 영상의 광축을 분리하기 위한 패럴렉스 베리어 등의 광학판을 표시 화면의 앞에 설치하는 방식이다.

안경 방식의 입체 영상 표시장치는 편광 안경 방식과 셔터 안경 방식으로 나뉘어진다. 편광 안경 방식은 표시패널에 패턴 리타더(Patterned retarder)와 같은 편광 분리 소자를 필요로 한다. 패턴 리타더는 표시패널 상에 접착되어 표시패널의 픽셀 어레이에 표시되는 좌안 영상과 우안 영상의 편광을 분리한다. 시청자는 편광 안경 방식의 입체 영상 표시장치에서 입체 영상을 감상할 때 편광 안경을 착용하여야 한다. 시청자는 편광 안경의 좌안 편광 필터와 우안 편광 필터의 편광 특성 차이로 인하여 좌안 편광 필터를 통해 좌안 영상이 표시되는 픽셀들만 보게 되고, 편광 안경의 우안 편광 필터를 통해 우안 영상이 표시되는 픽셀들만을 보게 되므로 입체감을 느낄 수 있다.

기존의 편광 안경 방식의 입체 영상 표시장치는 액정표시장치 기반으로 제작될 수 있다. 패턴 리타더는 도 1과 같이 표시패널의 상부 편광판(POL) 상에 접착될 수 있다. 도 1과 같이, 표시패널의 픽셀 어레이에서 기수 번째 라인들의 픽셀들(PIX(L))에는 좌안 영상 데이터가 기입되고, 우수 번째 라인들의 픽셀들(PIX(R))에는 우안 영상 데이터가 기입될 수 있다. 패턴 리타더는 표시패널의 픽셀 어레이에서 기수 번째 라인과 대향하는 제1 패턴 리타더(PR1)와, 우수 번째 라인과 대향하는 제2 패턴 리타더(PR2)를 포함한다. 제1 패턴 리타더(PR1)와 제2 패턴 리타더(PR2)는 위상 지연값이 동일하고 광축이 서로 직교한다. 따라서, 제1 편광의 빛이 제1 패턴 리타더(PR1)를 투과하는 반면, 제2 편광의 빛이 제2 패턴 리타더(PR2)를 투과한다. 제1 편광의 빛은 시청자가 착용하는 편광 안경(PG)의 좌안 편광 필터를 통과하여 시청자의 좌안으로 입사되는 반면, 제2 편광의 빛은 편광 안경(PG)의 우안 편광 필터를 통과하여 시청자의 우안으로 입사된다.

도 1과 같은 입체 영상 표시장치에서 표시패널의 상부 유리기판(UP) 두께와 상부 편광판(POL)의 두께로 인하여 상하 시야각이 나쁘다. 시청자가 입체 영상 표시장치를 정면에서 바라 보는 정면 시야각 보다 높거나 낮은 상하 시야각에서 입체 영상 표시장치를 바라 보면 단안(좌안 또는 우안)으로 볼 때 좌안 및 우안 영상이 겹쳐 보이는 3D 크로스토크를 느낄 수 있다. 예를 들어, 3D 크로스토크 없는 입체 영상을 구현하기 위하여, 도 1에서 좌안 영상이 기입되는 픽셀들(PIX(L))과 제1 패턴 리타더(PR1)를 통해 좌안 영상의 빛은 제1 편광의 빛으로 전파되어야 하고, 우안 영상이 기입되는 픽셀들(PIX(R))과 제2 패턴 리타더(PR2)를 통해 우안 영상의 빛은 제2 편광의 빛으로 전파되어야 한다. 그런데, 시청자가 표시패널을 아래로 바라 보거나 위로 바라 보는 상하 시야각에서 좌안 영상이 기입되는 픽셀들(PIX(L))로부터 발산되는 빛이 제1 패턴 리타더(PR1)를 통과하고 또한, 제2 패턴 리타더(PR2)를 통과하여 좌안 영상의 빛이 제1 편광과 제2 편광으로 시청자 쪽으로 전파된다. 마찬가지로, 상사 시야각에서 우안 영상이 기입되는 픽셀들(PIX(R))로부터 발산되는 빛이 제2 패턴 리타더(PR2)를 통과하고 또한, 제1 패턴 리타더(PR1)를 통과하여 우안 영상의 빛이 제1 편광과 제2 편광으로 시청자 쪽으로 전파된다. 그 결과, 시청자가 표시패널을 상하 시야각에서 바라 보면 편광 안경(PG)의 좌안 편광 필터에 좌안 영상과 우안 영상의 빛이 통과되고 편광 안경(PG)의 우안 편광 필터에 우안 영상과 좌안 영상의 빛이 통과하여 시청자는 3D 크로스토크를 느낄 수 있다. 도 1에서, 점선 화살표는 시청자가 표시패널을 정면으로 바라볼 때 표시패널의 픽셀 어레이로부터 시청자 쪽으로 향하는 정면 시야각의 광 경로이다. 도 1에서, 실선 화살표는 시청자가 표시패널을 정면으로 바라볼 때 표시패널의 픽셀 어레이로부터 시청자 쪽으로 향하는 정면 시야각의 광 경로이다. 픽셀 어레이는 컬러필터 어레이와 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 "TFT"라 함) 어레이로 나뉘어질 수 있다. 도 1에서 "CE"는 컬러필터와 블랙 매트릭스(BM)를 포함한 컬러필터 어레이를 나타낸다. 컬러필터 어레이는 표시패널의 상부 유리기판(UP) 상에 형성되고, TFT 어레이는 표시패널의 하부 유리기판(LP) 상에 형성될 수 있다. 도 1에서 "Leakage"는 3D 크로스토크를 유발하는 빛을 나타낸다.

편광 안경 방식의 입체 영상 표시장치에서 상하 시야각의 3D 크로스토크 문제를 해결하기 위하여, 일본 공개특허공보 제2002-185983호에서는 입체 영상 표시장치의 패턴 리타더(또는 3D 필름)에 블랙 스트라이프를 형성하는 방법을 제안한 바 있다. 이와 다른 방법으로, 도 2와 같이 표시패널에 형성된 블랙 매트릭스(BM')의 폭을 증가시킬 수 있다. 그런데, 패턴 리타더에 블랙 스트라이프를 형성하면 2D 영상과 3D 영상에서 휘도가 저하될 뿐만 아니라, 블랙 매트릭스와 블랙 스트라이프의 상호 작용으로 인하여 모아레(Moire)를 유발할 수 있다. 블랙 매트릭스(BM')의 폭을 증가시키는 방법은 개구율을 떨어 뜨려 2D 영상과 3D 영상에서 휘도를 저하시킨다.

본원 출원인은 일본 공개특허공보 제2002-185983호에 개시된 입체 영상 표시장치의 문제점들을 해결하기 위하여, 표시패널의 픽셀들 각각을 메인 픽셀부와 서브 픽셀부로 분할하고 그 중 서브 픽셀부를 스위쳐블 블랙 스트라이프(SwitchSPle Black Stripe)로 제어하는 기술(이하, "선 제안 발명"이라 함)을 대한민국 특허출원 제10-2009-0033534호(2009. 04. 17), 미합중국 특허 출원 12/536,031(2009. 08. 05.) 등에서 제안한 바 있다. 선 제안 발명은 2D 모드에서 메인 픽셀부와 서브 픽셀브 모두에 2D 영상을 기입하여 2D 영상의 휘도 저하를 방지할 수 있고, 3D 모드에서 서브 픽셀부를 블랙 스트라이프로 제어함으로써 3D 영상의 상하 시야각을 확대하여 2D 영상과 3D 영상 모두에서 시인성을 개선할 수 있는 등 기존의 입체 영상 표시장치에 비하여 탁월한 표시품질을 구현할 수 있다. 선 제안 발명이 기존의 상하 시야각 개선 기술에 비하여 우수하지만 그 성능을 더 높이기 위해서는 3D 영상의 휘도와 가독성(legibility)를 개선할 필요가 있다.

본 발명은 3D 영상의 휘도를 높이고 가독성을 향상시킬 수 있는 입체 영상 표시장치를 제공한다.

본 발명의 입체 영상 표시장치는 제1 픽셀들과 제2 픽셀들을 포함하는 픽셀 어레이가 형성된 표시패널; 상기 표시패널에 접착되어 제1 편광의 빛이 통과되는 제1 패턴 리타더와, 제2 편광이 빛이 통과되는 제2 패턴 리타더를 포함하는 패턴 리타더; 및 상기 제1 편광의 빛이 통과되는 좌안 편광 필터와 상기 제2 편광의 빛이 통과되는 우안 편광 필터를 포함하는 편광 안경을 포함한다.

상기 제1 픽셀들 각각은 2D 모드에서 2D 영상 데이터를 표시하고 3D 모드에서 3D 영상 데이터를 표시하는 제1 메인 픽셀부와, 상기 2D 모드에서 상기 2D 영상 데이터를 표시하고 상기 3D 모드에서 블랙 계조만을 표시하는 제1 서브 픽셀부로 나뉘어진다. 상기 제2 픽셀들 각각은 상기 2D 모드에서 상기 2D 영상 데이터를 표시하고, 상기 3D 모드에서 상기 3D 영상 데이터를 표시하는 제2 메인 픽셀부와, 상기 2D 모드에서 2D 영상 데이터를 표시하고 상기 3D 모드에서 상기 3D 영상 데이터의 계조에 비례하는 계조의 데이터를 표시하는 제2 서브 픽셀부로 나뉘어진다. 상기 제1 픽셀들 사이마다 제2 픽셀이 배치된다.

본 발명은 편광 안경 방식의 입체 영상 표시장치에서 제1 픽셀부들의 서브 픽셀부를 이용하여 상하 시야각을 확대하고 제2 픽셀들의 서브 픽셀부를 이용하여 3D 영상의 휘도를 높이고 가독성을 향상시킬 수 있다. 나아가, 본 발명은 제2 픽셀들의 서브 픽셀부에 뎁쓰 정보가 없는 데이터를 기입하여 시청자의 피로도를 줄일 수 있다.

도 1은 편광 안경 방식의 입체 영상 표시장치에서 상하 시야각이 좁아지는 현상을 보여 주는 도면이다.
도 2는 편광 안경 방식의 입체 영상 표시장치에서 상하 시야각에서 상하 시야각을 확대하기 위하여 블랙 매트릭스의 폭을 크게 한 예를 보여 주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 표시장치를 개략적으로 보여 주는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 입체 영상 표시장치의 구동 회로들을 보여 주는 블록도이다.
도 5는 2D 모드와 3D 모드에서 시청자가 바라 보는 제1 및 제2 픽셀들의 평면도이다.
도 6 및 도 7은 도 3에 도시된 표시패널의 픽셀 어레이를 보여 주는 등가 회로도들이다.
도 8은 픽셀들의 동작을 보여 주는 파형도이다.
도 9는 패턴 리타더의 제1 실시예를 보여 주는 평면도이다.
도 10은 패턴 리타더의 제2 실시예를 보여 주는 평면도이다.
도 11은 2D 모드에서 제1 및 제2 픽셀들에 화이트 계조의 데이터가 기입된 예를 보여 주는 도면이다.
도 12는 3D 모드에서 제1 및 제2 픽셀들에 화이트 계조의 데이터가 기입될 때 좌안 인식 영상과 우안 인식 영상을 보여 주는 도면이다.
도 13은 3D 영상을 표시할 때 조절 거리와 수렴 거리의 불일치를 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.

본 발명의 입체 영상 표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD) 기반으로 구현될 수 있다. 액정표시장치는 투과형 액정표시장치, 반투과형 액정표시장치, 반사형 액정표시장치 등 어떠한 형태로도 구현될 수 있다. 투과형 액정표장치와 반투과형 액정표시장치에서는 도면에서 생략된 백라이트 유닛이 필요하다. 백라이트 유닛은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는, 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 표시장치는 표시패널(PNL), 패턴 리타더(PR), 편광 안경(PG) 등을 포함한다.

표시패널(PNL)은 2D 모드에서 2D 영상을 표시하고, 3D 모드에서 3D 영상을 표시한다. 표시패널(PNL)은 두 장의 유리 기판들 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 표시패널(PNL)은 데이터 라인들(D1~Dm)과 게이트 라인들(G1~Gn)의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치된 픽셀들을 포함한다.

표시패널(PNL)의 TFT 어레이 기판에는 데이터 라인들(D1~Dm), 게이트 라인들(G1~Gn), 3D 제어라인(G3D), TFT들(T1~T3), 화소전극(PIX1, PIX2), 공통전극(COM1, COM2), 공통전극(COM1, COM2)과 연결된 공통전압 공급라인(COM), 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst) 등이 형성된다.

표시패널(PNL)의 컬러 필터 어레이 기판에는 블랙 매트릭스, 컬러 필터 등이 형성된다. 컬러 필터 어레이 기판 상에는 상판 공통전극이 형성될 수 있다.

표시패널(PNL)의 TFT 어레이 기판과 컬러 필터 어레이 기판 각각에는 도시하지 않은 편광판이 접착된다. TFT 어레이 기판과 컬러 필터 어레이 기판 각각에서 액정과 접하는 면에는 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. TFT 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판사이에는 액정층의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서(column spacer)가 형성된다.

표시패널(PNL)은 전술한 구조에 한정되지 않고 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식이나 IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식으로 구현될 수 있고 나아가, 공지된 어떠한 액정 모드로도 구현될 수 있다.

표시패널(PNL)의 픽셀들 각각은 액정셀을 포함하고, 적색(Red) 서브 픽셀, 녹색(Green) 서브 픽셀 및 청색(Blue) 서브 픽셀로 나뉘어질 수 있다. 서브 픽셀들은 RGB 서브픽셀들에 한정되지 않는다. 예를 들어, 픽셀들은 화이트(White), 시안(Cyan), 마젠타(Magenta) 색의 서브픽셀들 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.

서브 픽셀들은 제1 픽셀 그룹과 제2 픽셀 그룹으로 나뉘어질 수 있다. 제1 픽셀 그룹에 속한 서브 픽셀들(이하, "제1 픽셀들"이라 함)은 메인 서브 픽셀부(MP)와 서브 픽셀부(SP)로 분할된다. 제2 픽셀 그룹에 속한 서브 픽셀들(이하, "제2 픽셀들"이라 함)은 메인 서브 픽셀부(MP)와 서브 픽셀부(SP)로 분할된다. 제1 픽셀들과 제2 픽셀들은 도 5 및 도 6과 같이 상하좌우 방향에서 교대로 배치되어 모자이크(Mosaic) 형태로 배치된다. 제1 및 제2 픽셀들(PIXA, PIXB)의 경계부에는 게이트 라인과 3D 제어라인(G3D)과 중첩되어 게이트 라인과 3D 제어라인(G3D)이 보이지 않게 하는 블랙 매트릭스(BM)가 형성될 수 있다.

제1 픽셀들(PIXA)은 제1 메인 픽셀부(MP)와 제1 서브 픽셀부(SP)로 나뉘어진다. 제1 메인 픽셀부(MP)는 2D 모드에서 2D 영상 데이터(RGB)를 표시하고, 3D 모드에서 3D 영상 데이터(RGB)를 표시한다. 제1 서브 픽셀부(SP)는 2D 모드에서 2D 영상 데이터(RGB)를 표시하는 반면, 3D 모드에서 블랙 계조만을 표시하여 상하 시야각을 확대한다. 제1 픽셀들(PIXA)의 사이마다 제2 픽셀(PIXB)이 위치하도록 제1 픽셀(PIXA)과 제2 픽셀(PIXB)이 교대로 배치되어 제1 서브 픽셀부들(SP)이 픽셀 어레이 내에서 모자이크 형태로 배치되므로 선 제안 기술의 스위쳐블 블랙 스트라이프와 달리 모자이크 형태로 배치된다. 따라서, 제1 서브 픽셀부들(SP)은 2D 모드에서 픽셀의 개구율을 높여 2D 영상의 휘도를 높이고, 3D 모드에서 3D 영상의 상하 시야각을 확대하는 스위쳐블 블랙 모자이크로 동작한다. 도 5에서, BM+BS는 3D 모드에서 블랙 매트릭스(BM)와 블랙 모자이크(BS)를 합한 면적이다.

제2 픽셀들(PIXB)은 제2 메인 픽셀부(MP)와 제2 서브 픽셀부(SP)로 나뉘어진다. 제1 및 제2 픽셀들(PIXA, PIXB)을 대비하면, 제1 및 제2 픽셀들(PIXA, PIXB)에서 메인 픽셀부(MP)는 실질적으로 동일한 반면, 서브 픽셀부(SP)의 기능과 구조가 서로 상이하다. 제2 메인 픽셀부(MP)는 제1 픽셀들(PIXA)의 그것과 마찬가지로, 2D 모드에서 2D 영상 데이터(RGB)를 표시하고, 3D 모드에서 3D 영상 데이터(RGB)를 표시한다. 이에 비하여, 제2 서브 픽셀부(SP)는 2D 모드에서 2D 영상 데이터(RGB)를 표시하고, 3D 모드에서 데이터(R'G'B')를 표시한다. 3D 모드에서 제2 서브 픽셀부(SP)에 기입되는 데이터(R'G'B')는 메인 픽셀부(MP)에 기입되는 3D 영상 데이터와 동일하거나, 3D 영상 데이터에서 뎁쓰(depth) 정보가 삭제된 데이터일 수 있다. 3D 모드에서 제2 서브 픽셀부(SP)에 기입되는 데이터(R'G'B')의 계조값은 그 서브 픽셀부(SP)와 함께 제2 픽셀(PIXB)을 구성하는 메인 픽셀부(MP)에 기입되는 3D 영상 데이터의 계조값에 비례한다. 예를 들어, 제2 메인 픽셀부(MP)에 기입되는 3D 영상 데이터(RGB')의 계조가 높을수록 제2 서브 픽셀부(SP)에 기입되는 데이터(R'G'B')의 계조값이 높다. 시청자가 뎁쓰 정보가 없는 데이터가 기입된 제2 서브 픽셀부(SP)를 보면 깊이감을 느끼지 않으므로 2D 영상 데이터와 같이 좌안 영상과 우안 영상 간의 양안 시차를 느끼지 않는다.

뎁쓰 정보가 없는 데이터는 공지의 화이트 게인 산출 알고리즘으로 계산된 데이터로 발생될 수 있다. 예컨대, 제2 서브 픽셀부(SP)에는 본원 출원인에 의해 기출원된 대한민국 특허 출원 10-2006-0051975(2006. 06. 09), 미국 출원 11/798,126(2007. 05. 10) 등에서 제안된 화이트 게인 산출 알고리즘으로 계산된 데이터가 기입될 수도 있다. 제2 서브 픽셀부(SP)는 2D 모드와 3D 모드 각각에서 픽셀의 개구율을 높여 2D 영상의 휘도를 높인다. 이와 달리, 제1 서브 픽셀부(SP)는 전술한 바와 같이 3D 모드에서 상하 시야각을 확대하기 위하여 블랙 계조만을 표시한다.

패턴 리타더(PR)는 표시패널(PNL)의 상부 편광판에 접착된다. 패턴 리타더(PR)는 표시패널(PNL)의 픽셀 어레이에서 기수 번째 라인들과 대향하는 제1 패턴 리타더(PR1)와, 표시패널(PNL)의 픽셀 어레이에서 우수 번째 라인들과 대향하는 제2 패턴 리타더(PR2)를 포함한다. 제1 및 제2 패턴 리타더들(PR1, PR2)은 위상 지연값이 동일하고 광축이 서로 직교한다. 제1 및 제2 패턴 리타더들(PR1, PR2)은 입사광의 위상을 1/4 파장 만큼 지연시키는 복굴절 매질로 구현될 수 있다. 제1 패턴 리타더들(PR1)은 표시패널(PNL)의 픽셀 어레이에서 좌안 영상이 기입되는 기수 번째 라인들의 픽셀들(PIXA, PIXB)과 대향하고, 제2 패턴 리타더들(PR2)은 표시패널(PNL)의 픽셀 어레이에서 우안 영상이 기입되는 우수 번째 라인들의 픽셀들(PIXA, PIXB)과 대향할 수 있다. 제1 패턴 리타더(PR1)를 통과하는 빛의 편광은 제1 편광(또는 좌원 편광)이고 제2 패턴 리타더(PR2)를 통과하는 빛의 편광은 제2 편광(또는 우원 편광)일 수 있다. 패턴 리타더(PR)는 유리 기판 기반의 글라스 패턴 리타더(Glass Patterned Retarder, GPR) 또는, 필름 기판 기반의 필름 패턴 리타더(Film Patterned Retarder, FPR)로 구현될 수 있다. 필름 패턴 리타더(FPR)는 글라스 패턴 리타더에 비하여 더 얇고 가볍기 때문에 더 선호되고 있다.

편광 안경(PG)의 좌안 편광 필터는 제1 편광만을 통과시키고, 우안 편광 필터는 우원편광만을 통과시킨다. 따라서, 3D 모드에서 시청자가 편광 안경(PG)을 착용하면, 시청자는 자신의 좌안을 통해 좌안 영상이 표시되는 픽셀들만 보고, 우안을 통해 우안 영상이 표시되는 픽셀만 볼 수 있으므로 입체감을 느낄 수 있다.

본 발명의 입체 영상 표시장치는 데이터 구동회로(102), 게이트 구동회로(103), 데이터 포맷터(105), 타이밍 콘트롤러(101) 등을 포함한다.

데이터 구동회로(102)는 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 2D/3D 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 래치한다. 데이터 구동회로(102)는 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성 감마보상전압과 부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압의 극성을 반전시킨다. 데이터 구동회로(102)는 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 2D/3D 영상의 정극성/부극성 데이터전압을 데이터 라인들(D1~Dm)로 출력한다.

게이트 구동회로(103)는 시프트 레지스터(Shift register), 레벨 쉬프터(Level shifter) 등을 포함한다. 게이트 구동회로(103)는 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 데이터전압(도 8의 Vdata)과 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트 라인들(G1~Gn)에 순차적으로 공급한다. 게이트펄스는 게이트 로우 전압(Vgl)과 게이트 하이 전압(Vgh) 사이에서 스윙한다.

데이터 포맷터(105)는 호스트 시스템(104)으로부터 입력되는 3D 영상 데이터를 입력 받아 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 라인별로 분리하여 타이밍 콘트롤러(101)에 전송한다. 데이터 포맷터(105)는 2D 모드에서 호스트 시스템(104)으로부터 입력되는 2D 영상 데이터를 그대로 타이밍 콘트롤러(101)로 전송한다. 데이터 포맷터(105)는 3D 모드에서 2D 영상 데이터가 입력되면 미리 설정된 2D-3D 영상 변환 알고리즘을 실행하여 2D 영상 데이터로부터 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 생성하고 그 데이터들을 3D 데이터 포맷에 맞게 공간적으로 분산하여 재정렬할 수 있다.

타이밍 콘트롤러(101)는 데이터 포맷터(105)를 통해 호스트 시스템(104)으로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data EnSPle, DE), 메인 클럭(CLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(102)와 게이트 구동회로(103)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 발생한다. 타이밍 제어신호들은 게이트 구동회로(103)의 동작 타임을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와, 데이터 구동회로(102)의 동작 타이밍과 데이터전압의 극성을 제어하기 위한 소스 타이밍 제어신호(SDC)를 포함한다. 타이밍 콘트롤러(101)는 호스트 시스템(104)으로부터 모드 선택신호(SEL)를 입력 받아 구동 회로들 각각의 2D/3D 모드를 스위칭할 수 있다.

타이밍 콘트롤러(101)는 입력 영상의 프레임 레이트×N(N은 2 이상의 양의 정수) Hz의 주파수로 프레임 레이트를 높여 표시패널 구동부(102, 103)의 동작 주파수를 N 배 체배된 프레임 레이트로 제어할 수 있다. 입력 영상의 프레임 레이트(frame rate)는 NTSC(National Television Standards Committee) 방식에서 60Hz이며, PAL(Phase-Alternating Line) 방식에서 50Hz이다.

호스트 시스템(104)은 TV(Television) 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 호스트 시스템(104)은 스케일러(scaler)를 이용하여 2D/3D 입력 영상의 디지털 비디오 데이터를 표시패널(PNL, 100)의 해상도에 맞는 포맷으로 변환하고 그 데이터와 함께 타이밍 신호를 타이밍 콘트롤러(101)로 전송한다.

호스트 시스템(104)은 2D 모드에서 2D 영상을 타이밍 콘트롤러(101)에 공급하는 반면, 3D 모드에서 3D 영상 또는 2D 영상 데이터를 데이터 포맷터(105)에 공급한다. 호스트 시스템(104)은 사용자 인터페이스(110)를 통해 입력되는 사용자 데이터에 응답하여 타이밍 콘트롤러에 모드 신호를 전송하여 2D 모드 동작과 3D 모드 동작을 전환할 수 있다. 사용자 인터페이스(110)는 키패드, 키보드, 마우스, 온 스크린 디스플레이(On Screen Display, OSD), 리모트 콘트롤러(Remote controller), 그래픽 유저 인터페이스(Graphic User Interface, GUI), 터치 UI(User Interface), 음성 인식 UI, 3D UI 등으로 구현될 수 있다. 사용자는 사용자 인터페이스를 통해 2D 모드와 3D 모드를 선택할 수 있고, 3D 모드에서 2D-3D 영상 변환을 선택할 수 있다. 호스트 시스템(104)은 입력 영상의 데이터에 인코딩된 2D/3D 식별 코드 예를 들면, 디지털 방송 규격의 EPG(Electronic Program Guide) 또는 ESG(Electronic Service Guide)에 코딩될 수 있는 2D/3D 식별코드를 검출하여 2D 모드와 3D 모드를 선택할 수도 있다.

도 6 및 도 7은 도 3에 도시된 표시패널의 픽셀 어레이를 보여 주는 등가 회로도들이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 메인 픽셀부(MP)는 제1 TFT(T1), 제1 액정셀(Clc1), 및 제1 스토리지 커패시터(Cst1)를 포함한다. 제1 서브 픽셀부(SP)는 제2 TFT(T2), 제3 TFT(T3), 제2 액정셀(Clc2), 및 제2 스토리지 커패시터(Cst2)를 포함한다. 제1 및 제2 TFT(T1, T2)는 2D 모드와 3D 모드에서 같은 게이트 라인으로부터의 게이트펄스에 응답하여 턴-온/오프(turn-on/off)되어 같은 데이터 라인으로부터의 데이터전압을 제1 및 제2 액정셀들(Clc1, Clc2)로 분배한다.

제1 픽셀들(PIXA)의 제1 TFT(T1)는 게이트라인(G1~Gn)으로부터의 게이트펄스에 응답하여 데이터라인(D1~Dm)으로부터의 데이터전압을 제1 액정셀(Clc1)과 제1 스토리지 커패시터(Cst1)에 공급한다. 제1 TFT(T1)의 게이트전극은 게이트라인(G1~Gn)에 접속된다. 제1 TFT(T1)의 드레인전극은 데이터라인(D1~Dm)에 접속되고, 그 소스전극은 제1 액정셀(Clc1)의 화소전극(PIX1)과 제1 스토리지 커패시터(Cst1)의 제1 전극에 접속된다.

제1 픽셀들(PIXA)의 제1 액정셀(Clc1)은 2D 모드에서 제1 TFT(T1)를 통해 화소전극(PIX1)에 공급된 2D 영상의 데이터전압을 충전하여 2D 영상의 데이터를 표시한다. 제1 액정셀(Clc1)은 3D 모드에서 제1 TFT(T1)를 통해 화소전극(PIX1)에 공급된 3D 영상의 데이터전압을 충전하여 3D 영상의 데이터를 표시한다. 제1 액정셀(Clc1)의 액정 분자들은 데이터전압이 공급되는 화소전극(PIX1)과, 공통전압(Vcom)이 공급되는 공통전극(COM1) 간의 전계에 의해 회동하여 광 투과율을 조절한다. 제1 스토리지 커패시터(Cst1)는 제1 액정셀(Clc1)의 화소전극(PIX1)에 접속된 제1 전극, 공통전압(Vcom)이 공급되는 제2 전극, 및 그 전극들 사이에 형성된 유전층을 포함한다. 제1 스토리지 커패시터(Cst1)는 제1 액정셀(Clc)에 접속된다. 제1 액정셀(Clc1)의 공통전극(COM1)과 제1 스토리지 커패시터(Cst1)의 제2 전극에는 공통전압 공급라인(COM)을 통해 공통전압(Vcom)이 공급된다.

제1 픽셀들(PIXA)의 제2 TFT(T2)는 게이트라인(G1~Gn)으로부터의 게이트펄스에 응답하여 제1 TFT(T1)와 동시에 턴-온(turn-on)되어 데이터라인(D1~Dm)으로부터의 데이터전압을 제2 액정셀(Clc2)과 제2 스토리지 커패시터(Cst2)에 공급한다. 제2 TFT(T2)의 게이트전극은 제1 TFT(T1)의 게이트전극이 접속된 게이트라인(G1~Gn)에 접속된다. 제2 TFT(T2)의 드레인전극은 제1 TFT(T1)의 드레인전극이 접속된 데이터라인(D1~Dm)에 접속된다. 제2 TFT(T2)의 소스전극은 제2 액정셀(Clc2)의 화소전극(PIX2)과 제2 스토리지 커패시터(Cst2)의 제1 전극에 접속된다.

제3 TFT(T3)의 드레인-소스간 채널 전류는 3D 제어라인(G3D)에 인가된 3D 구동전압(V3D)에 따라 조절된다. 3D 제어라인(G3D)은 제1 픽셀들(PIXA)의 제1 서브 픽셀부들(SP)을 동시에 제어한다. 제3 TFT(T3)는 2D 모드에서 오프 상태를 유지하는 반면, 3D 모드에서 3D 제어라인(G3D)으로부터의 3D 구동전압(V3D)에 따라 제2 액정셀(Clc2) 및 제2 스토리지 커패시터(Cst2)과, 공통전압원(Vcom) 사이의 전류 패스를 형성하여 제2 액정셀(Clc2) 및 제2 스토리지 커패시터(Cst2)의 전압을 블랙 계조 전압까지 방전시킨다. 여기서, 블랙 계조 전압은 공통전압(Vcom)이나 그와 유사한 전압이다. 공통전압(Vcom)은 6V ~ 8V 사이의 전압으로 설정될 수 있다. 제3 TFT(T3)의 게이트전극은 3D 제어라인(G3D)에 접속된다. 제3 TFT(T3)의 드레인전극은 제2 액정셀(Clc2)의 화소전극(PIX2)과 제2 스토리지 커패시터(Cst2)의 제1 전극에 접속된다. 제3 TFT(T3)의 소스전극은 제2 액정셀(Clc2)의 공통전극(COM2)과 제2 스토리지 커패시터(Cst2)의 제2 전극에 접속된다.

제1 픽셀들(PIXA)의 제2 액정셀(Clc2)은 2D 모드에서 제2 TFT(T2)를 통해 화소전극(PIX2)에 공급된 2D 영상의 데이터전압을 충전하여 2D 영상의 데이터를 표시한다. 3D 모드에서, 제2 액정셀(Clc2)는 제2 스토리지 커패시터(Cst2)와 함께 블랙 계조 전압까지 방전된다. 따라서, 제2 액정셀(Clc2)은 3D 모드에서 블랙 계조를 표시하여 블랙 스트라이프 역할을 한다. 제2 액정셀(Clc2)의 액정 분자들은 데이터전압이 공급되는 화소전극(PIX2)과, 공통전압(Vcom)이 공급되는 공통전극(COM2) 간의 전계에 의해 회동하여 광 투과율을 조절한다. 제2 스토리지 커패시터(Cst2)는 제2 액정셀(Clc2)의 화소전극(PIX2)에 접속된 제1 전극, 공통전압(Vcom)이 공급되는 제2 전극, 및 그 전극들 사이에 형성된 유전층을 포함한다. 제2 스토리지 커패시터(Cst2)는 제2 액정셀(Clc2)에 접속되어 2D 모드에서 제2 액정셀(Clc2)의 전압을 일정하게 유지시키는 반면, 3D 모드에서 제2 액정셀(Clc2)과 함께 블랙 계조 전압까지 방전된다.

제2 메인 픽셀부(MP)는 제1 TFT(T1), 제1 액정셀(Clc1), 및 제1 스토리지 커패시터(Cst1)를 포함한다. 제2 서브 픽셀부(SP)는 제2 TFT(T2), 제2 액정셀(Clc2), 및 제2 스토리지 커패시터(Cst2)를 포함한다. 제1 및 제2 TFT(T1, T2)는 같은 게이트 라인으로부터의 게이트펄스에 응답하여 턴-온/오프(turn-on/off)되어 같은 데이터 라인으로부터의 데이터전압을 제1 및 제2 액정셀들(Clc1, Clc2)로 분배한다. 제2 픽셀들(PIXB)의 서브 픽셀부(SP)에는 3D 모드에서 서브 픽셀부(SP)를 블랙 계조 전압까지 방전시키기 위한 제3 TFT가 형성되지 않는다. 제2 픽셀들(PIXA)의 메인 픽셀부(MP)는 제1 픽셀들(PIXA)의 그 것과 실질적으로 동일하므로 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.

제2 픽셀들(PIXB)의 제2 TFT(T2)는 게이트라인(G1~Gn)으로부터의 게이트펄스에 응답하여 제1 TFT(T1)와 동시에 턴-온(turn-on)되어 데이터라인(D1~Dm)으로부터의 데이터전압을 제2 액정셀(Clc2)과 제2 스토리지 커패시터(Cst2)에 공급한다. 제2 TFT(T2)의 게이트전극은 제1 TFT(T1)의 게이트전극이 접속된 게이트라인(G1~Gn)에 접속된다. 제2 TFT(T2)의 드레인전극은 제1 TFT(T1)의 드레인전극이 접속된 데이터라인(D1~Dm)에 접속된다. 제2 TFT(T2)의 소스전극은 제2 액정셀(Clc2)의 화소전극(PIX2)과 제2 스토리지 커패시터(Cst2)의 제1 전극에 접속된다.

제2 픽셀들(PIXB)의 제2 액정셀(Clc2)은 2D 모드에서 제2 TFT(T2)를 통해 화소전극(PIX2)에 공급된 2D 영상의 데이터전압을 충전하여 2D 영상의 데이터를 표시한다. 3D 모드에서, 제2 액정셀(Clc2)은 제2 스토리지 커패시터(Cst2)와 함께 3D 영상의 데이터 전압을 충전하여 3D 영상의 데이터를 표시하거나 뎁쓰 정보가 없는 데이터 전압을 충전하여 데이터를 표시한다. 따라서, 제2 액정셀(Clc2)은 2D 모드와 3D 모드 각각에서 데이터를 표시하여 픽셀의 개구 영역을 확대하고 영상의 휘도를 높인다. 제2 액정셀(Clc2)의 액정 분자들은 데이터전압이 공급되는 화소전극(PIX2)과, 공통전압(Vcom)이 공급되는 공통전극(COM2) 간의 전계에 의해 회동하여 광 투과율을 조절한다. 제2 스토리지 커패시터(Cst2)는 제2 액정셀(Clc2)의 화소전극(PIX2)에 접속된 제1 전극, 공통전압(Vcom)이 공급되는 제2 전극, 및 그 전극들 사이에 형성된 유전층을 포함한다. 제2 스토리지 커패시터(Cst2)는 제2 액정셀(Clc2)에 접속되어 2D 모드와 3D 모드에서 제2 액정셀(Clc2)의 전압을 일정하게 유지시킨다.

도 8은 픽셀들(PIXA, PIXB)의 동작을 보여 주는 파형도이다. 도 8은 게이트 펄스, 3D 구동전압(V3D), 데이터 전압(Vdata), 액정셀 전압(Vclc1, Vclc2), 및 제3 TFT(T3)의 게이트 전압(Vt3)을 보여 준다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 2D 모드에서 게이트라인들(G1~Gn)에는 데이터 전압(Vdata)과 동기되는 게이트 펄스가 순차적으로 공급된다. 게이트 펄스는 게이트 로우 전압(Vgl)과 게이트 하이 전압(Vgh) 사이에서 스윙한다. 게이트 로우 전압(Vgl)은 TFT(T1~T3)의 문턱 전압 보다 낮은 0V~-5V 사이의 전압일 수 있다. 게이트 하이 전압(Vgh)은 TFT(T1~T3)의 문턱 전압 보다 높은 20V ~ 28V 사이의 전압일 수 있다. 제1 및 제2 픽셀들(PIXA, PIXB)은 2D 모드에서 게이트 펄스에 의해 라인 단위로 순차적으로 선택되어 2D 영상의 데이터 전압(Vdata)을 충전한다. 액정셀들(Clc1,Clc2)은 2D 모드에서 스토리지 커패시터(Cst1, Cst2)에 의해 2D 영상의 데이터전압(Vdata)을 1 프레임 기간(1FR) 동안 유지한다. 2D 모드에서 3D 제어라인(G3D)의 전압은 게이트 로우 전압(Vgl)을 유지한다. 따라서, 제1 픽셀들(PIXA)의 제3 TFT(T3)는 2D 모드에서 오프 상태를 유지한다.

3D 모드에서 게이트라인들(G1~Gn)에는 게이트펄스가 순차적으로 공급된다. 게이트펄스는 게이트 로우 전압(Vgl)과 게이트 하이 전압(Vgh) 사이에서 스윙한다. 픽셀들(PIXA, PIXB)은 3D 모드에서 라인 단위로 순차적으로 선택되어 좌안 영상과 우안 영상으로 나뉘어진 3D 영상의 데이터전압(Vdata)을 충전한다. 3D 제어라인(G3D)에는 3D 모드에서 3D 구동전압(V3D)이 공급된다. 3D 구동전압(V3D)은 제1 및 제2 TFT(T1, T2)에 비하여 공통전압(Vcom) 보다 높고 게이트 하이 전압(Vgh) 보다 낮은 전압으로 설정될 수 있다. 제3 TFT(T3)는 비교적 낮은 3D 구동전압(V3D)이 게이트 전극에 인가될 때 슬라이틀리 온(slightly on) 상태로 턴-온된다. 슬라이틀리 온(slightly on) 상태는 TFT의 게이트 전압이 풀리 온(Fully on) 상태로 TFT를 턴-온시킬 수 있을 정도로 높지 않기 때문에 TFT의 채널 저항이 비교적 커 채널 전류가 작게 흐르는 상태를 의미한다. 제3 TFT(T3)는 자신의 게이트전극에 인가되는 3D 구동전압(V3D)에 의해 동시에 슬라이틀리 온 상태로 턴-온된다. 한편, 제1 및 제2 TFT(T1, T2)는 높은 게이트 하이 전압(Vgh)에 응답하여 풀리 온 상태로 턴-온된다.

제1 픽셀들(PIXA)에서, 서브 픽셀부(SP)의 액정셀(Clc2)과 스토리지 커패시터(Cst2)의 전압은 제3 TFT(T3)를 통해 공통전압(Vcom)까지 방전되므로 블랙 계조 전압까지 방전된다. 따라서, 3D 모드에서 제1 픽셀들(PIXA)의 메인 픽셀부(MP)는 3D 영상의 데이터전압(Vdata)을 충전하고 그 데이터전압(Vdata)을 1 프레임기간(1FR) 동안 유지하는 반면, 제1 픽셀들(PIXA)의 서브 픽셀부(SP)는 t0 시간 동안 제3 TFT(T3)를 통해 블래 계조까지 방전된 후에 블랙 계조를 1 프레임 기간(1FR) 동안 유지한다.

3D 모드에서 제3 TFT(T3)의 게이트 전압이 게이트 하이 전압(Vgh) 정도로 높으면 제3 TFT(T3)의 채널 전류가 제2 TFT(T2)와 동일한 수준으로 높아지게 된다. 제3 TFT(T3)의 채널 전류가 높아지면 데이터라인(D1~Dm)에 공급된 3D 영상의 데이터전압이 제2 및 제3 TFT(T2, T3)을 통해 방전되어 메인 픽셀부(MP)의 액정셀(Clc1)과 스토리지 커패시터(Cst1)의 전압도 방전될 수 있다. 따라서, 3D 모드에서 메인 픽셀부(MP)에 충전되는 3D 영상의 데이터 전압 왜곡을 방지하기 위해서는 제3 TFT(T3)는 3D 모드에서 슬라이틀리 온 상태로 제어되어야 한다.

도 8에서 "Vlc2"는 제1 픽셀들(PIXA)의 서브 픽셀부(SP)에 형성된 제2 액정셀(Clc2)의 전압이다. 제2 픽셀들(PIXB)의 서브 픽셀부(SP)에 형성된 제2 액정셀(Clc2)의 전압은 그 서브 픽셀부(SP)에 제3 TFT(T3)가 없으므로 메인 픽셀부(SP)의 액정셀 전압(Vlc1)과 실질적으로 동일하게 된다.

패턴 리타더(PR)는 도 9 또는 도 10과 같은 형태로 제작될 수 있다.

패턴 리타더(PR)에서 제1 및 제2 패턴 리타더(PR1, PR2)의 경계는 도 9와 같은 직선 형태이거나, 도 10과 같이 요철 형태(또는 지그재그 형태)일 수 있다. 직선 형태의 경계 라인(81)은 상하로 이웃하는 픽셀들 간에 광 간섭을 줄여 상하 시야각을 충분히 넓힐 수 있도록 픽셀 어레이의 라인 방향(또는 횡 방향)을 따라 제1 및 제2 서브 픽셀부들(SP)의 중앙 부분을 곧게 횡단한다. 요철 형태의 경계 라인(91a, 91b)은 상하로 이웃하는 픽셀들 간에 광 간섭을 줄여 상하 시야각을 충분히 넓히고 3D 영상의 휘도를 높이기 위하여, 픽셀 어레이의 라인 방향을 따라 제1 서브 픽셀부들(SP)의 중앙 부분을 곧게 횡단하는 부분(91b)과, 제2 서브 픽셀부들(SP)과 중첩되지 않고 우회하는 부분(91b)으로 나뉘어진다. 시청자의 단안(좌안 또는 우안)으로 보여 지는 제2 서브 픽셀부(SP)의 개구 면적을 넓혀 3D 영상의 휘도를 높이기 위하여, 제2 서브 픽셀부들(SP)과 중첩되지 않는 부분(91b)은 픽셀 어레이의 라인 방향을 따라 제2 메인 픽셀부(MP)와 제2 서브 픽셀부(SP) 사이의 경계 부분을 따라 형성된다.

도 11은 2D 모드에서 제1 및 제2 픽셀들(PIXA, PIXB)에 화이트 계조의 데이터가 기입된 예를 보여 주는 도면이다. 도 12는 3D 모드에서 제1 및 제2 픽셀들(PIXA, PIXB)에 화이트 계조의 데이터가 기입될 때 좌안 인식 영상과 우안 인식 영상을 보여 주는 도면이다.

2D 모드에서 시청자는 편광 안경(PG)을 벗고 제1 및 제2 픽셀들(PIXA, PIXB)을 바라 본다. 따라서, 시청자는 2D 모드에서 도 11과 같이 좌안과 우안으로 제1 및 제2 픽셀들(PIXA, PIXB)에 표시되는 2D 영상 데이터를 함께 인식한다.

3D 모드에서 시청자는 편광 안경(PG)을 착용하고 제1 및 제2 픽셀들(PIXA, PIXB)을 바라 본다. 이 때, 픽셀 어레이의 기수 번째 라인들에 배치된 픽셀들(PIXA, PIXB)과 제1 패턴 리타더(PR1)를 통과한 제1 편광의 빛이 편광 안경(PG)의 좌안 편광 필터를 통해 시청자의 좌안으로 입사된다. 반면, 픽셀 어레이의 우수 번째 라인들에 배치된 픽셀들(PIXA, PIXB)과 제2 패턴 리타더(PR2)를 통과한 제2 편광의 빛이 편광 안경(PG)의 우안 편광 필터를 통해 시청자의 우안으로 입사된다.

시청자가 좌안으로 인식하는 영상은 도 12의 좌측 도면과 같이 픽셀 어레이에서 기수 번째 라인들의 메인 픽셀부들(MP)과, 모든 라인들에서 제2 픽셀들(PIXB)의 서브 픽셀부(SP)에 표시되는 데이터를 포함한다. 시청자가 우안으로 인식하는 영상은 도 12의 우측 도면과 같이 픽셀 어레이에서 우수 번째 라인들의 메인 픽셀부들(MP)과, 모든 라인들에서 제2 픽셀들(PIXB)의 서브 픽셀부(SP)에 표시되는 데이터를 포함한다. 따라서, 본 발명의 입체 영상 표시장치는 3D 영상 데이터를 표시할 때 제1 픽셀부들(PIXA)의 서브 픽셀부(SP)를 이용하여 상하 시야각을 확대하고 제2 픽셀들(PIXB)의 서브 픽셀부(SP)의 휘도 만큼 3D 영상의 휘도를 높이고 가독성을 향상시킬 수 있다.

도 12에서 "BW1"는 시청자의 단안(좌안 또는 우안)으로 보여 지는 스위쳐블 블랙 모자이크의 폭이다. "BW2"는 선 제안 기술에서 서브 픽셀부와 블랙 매트릭스의 폭을 합한 스위쳐블 블랙 스트라이프의 폭이다. BW1과 BW2의 비교에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 입체 영상 표시장치는 3D 영상을 표시할 때 픽셀의 개구율을 높여 3D 영상의 휘도를 높일 수 있다.

제2 픽셀들(PIXB)의 서브 픽셀부(SP)에 뎁쓰값이 없는 데이터가 기입되면, 도 13과 같이 픽셀들(PIXA, PIXB)에 3D 영상을 표시할 때 조절 거리와 수렴 거리 간의 차를 줄여 시청자의 피로도를 줄일 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.

101 : 타이밍 콘트롤러 102 : 데이터 구동회로
103 : 게이트 구동회로 104 : 호스트 시스템
105 : 데이터 포맷터 PG : 편광 안경
PNL : 표시패널 PR : 패턴 리타더
PIXA : 제1 픽셀 PIXB : 제2 픽셀
MP : 메인 픽셀부 SP : 서브 픽셀부

Claims

제1 픽셀들과 제2 픽셀들을 포함하는 픽셀 어레이가 형성된 표시패널;
상기 표시패널에 접착되어 제1 편광의 빛이 통과되는 제1 패턴 리타더와, 제2 편광이 빛이 통과되는 제2 패턴 리타더를 포함하는 패턴 리타더; 및
상기 제1 편광의 빛이 통과되는 좌안 편광 필터와 상기 제2 편광의 빛이 통과되는 우안 편광 필터를 포함하는 편광 안경을 포함하고,
상기 제1 픽셀들 각각은 2D 모드에서 2D 영상 데이터를 표시하고 3D 모드에서 3D 영상 데이터를 표시하는 제1 메인 픽셀부와, 상기 2D 모드에서 상기 2D 영상 데이터를 표시하고 상기 3D 모드에서 블랙 계조만을 표시하는 제1 서브 픽셀부로 나뉘어지고,
상기 제2 픽셀들 각각은 상기 2D 모드에서 상기 2D 영상 데이터를 표시하고, 상기 3D 모드에서 상기 3D 영상 데이터를 표시하는 제2 메인 픽셀부와, 상기 2D 모드에서 2D 영상 데이터를 표시하고 상기 3D 모드에서 상기 3D 영상 데이터의 계조에 비례하는 계조의 데이터를 표시하는 제2 서브 픽셀부로 나뉘어지며,
상기 제1 픽셀들 사이마다 제2 픽셀이 배치되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 메인 픽셀부는 제1 TFT, 제1 액정셀, 및 상기 제1 액정셀의 전압을 유지시키는 제1 스토리지 커패시터를 포함하고,
상기 제1 서브 픽셀부는 제2 TFT, 제3 TFT, 제2 액정셀, 및 상기 제2 액정셀의 전압을 유지시키는 제2 스토리지 커패시터를 포함하고,
상기 제1 및 제2 TFT들은 상기 2D 모드와 상기 3D 모드에서 같은 게이트 라인으로부터의 게이트펄스에 응답하여 턴-온/오프되어 같은 데이터 라인으로부터의 데이터전압을 제1 및 제2 액정셀들로 분배하고,
상기 제3 TFT는 상기 2D 모드에서 오프 상태를 유지하는 반면, 상기 3D 모드에서 3D 구동전압에 응답하여 상기 제2 액정셀과 상기 제2 스토리지 커패시터의 전압을 블랙 계조 전압까지 방전시키는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제2 메인 픽셀부는 상기 제1 메인 픽셀부와 동일한 회로 구조이고,
상기 제2 서브 픽셀부는 상기 제1 서브 픽셀부에서 제3 TFT가 없는 회로 구조인 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
제 3 항에 있어서,
상기 제1 서브 픽셀부와 상기 제2 서브 픽셀부는 상기 픽셀 어레이에서 모자이크 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 패턴 리타더의 경계 라인은 상기 픽셀 어레이의 라인 방향을 따라 상기 제1 및 제2 서브 픽셀부들의 중앙 부분을 곧게 횡단하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 패턴 리타더의 경계 라인은 요철 형태로 굽어지고,
상기 요철 형태의 경계 라인은 픽셀 어레이의 라인 방향을 따라 제1 서브 픽셀부의 중앙 부분을 곧게 횡단하는 제1 부분과, 상기 제2 서브 픽셀부를 우회하는 제2 부분으로 나뉘어지며,
상기 제2 부분은 상기 제2 메인 픽셀부와 상기 제2 서브 픽셀부 사이의 경계 부분을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 서브 픽셀부에 기입되는 데이터는 뎁쓰 정보가 없는 데이터인 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.