KR101941956B1 - 입체 영상 표시장치와 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 입체 영상 표시장치와 그 제어 방법에 관한 것으로, 그 입체 영상 표시장치는 표시패널에 빛을 조사하는 백라이트 유닛; 상기 표시패널에 기입되는 상기 3D 영상 데이터의 스캐닝 방향을 따라 상기 백라이트 유닛의 광원들을 순차적으로 구동하는 백라이트 구동부; 상기 3D 영상 데이터의 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터의 광축을 분리하기 위한 베리어나 렌즈를 형성하는 스위쳐블 3D 필터; 및 상기 스위쳐블 3D 필터를 전기적으로 제어하여 상기 3D 필터에 베리어나 렌즈를 형성하고 그 베리어나 렌즈를 시프트시키는 3D 필터 구동부를 포함한다.

Description

입체 영상 표시장치와 그 제어 방법{STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 입체 영상 표시장치와 그 제어 방법에 관한 것이다.
텔레비젼이나 모니터와 같은 표시장치에 입체 영상 재현 기술이 적용되어 가정에서도 3D 입체 영상을 감상할 수 있는 시대가 도래하였다. 입체 영상 표시장치는 안경 방식과 무안경 방식으로 나뉘어질 수 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 패럴랙스 베리어(parallax barrier), 렌티큘러 렌즈(lenticular lens) 등의 광학 부품을 표시 화면의 앞에 설치하여 입체 영상을 구현한다.
입체 영상 표시장치는 액티브 매트릭스(Active Matrix) 구동방식의 액정표시장치를 기반으로 제작될 수 있다. 액티브 매트릭스 구동방식의 액정표시장치는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)를 이용하여 동영상을 표시하고 있다. 액정표시장치의 액정셀들은 화소전극에 공급되는 데이터전압과 공통전극에 공급되는 공통전압의 전위차에 따라 투과율을 변화시킴으로써 화상을 표시한다.
액정표시장치는 자발광소자가 아니기 때문에 백라이트 유닛(Backlight unit)과 같은 별도의 광원이 필요하다. 액정표시장치는 액정의 느린 응답 특성으로 인하여 모션 블러(motion blur)와 같은 화질 저하를 초래할 수 있다. 액정의 느린 응답 특성으로 인한 화질 저하를 줄이기 위하여, 백라이트 유닛은 블링킹(blinking) 구동 기술이나 스캐닝 백라이트 구동 기술로 구동될 수 있다. 블링킹 구동 기술은 백라이트 유닛의 광원들을 액정 응답의 포화 영역에 동시에 점등하고 액정 응답이 변하는 기간에 그 광원들을 동시에 소등한다. 스캐닝 백라이트 구동 기술은 백라이트 유닛의 발광면을 다수의 백라이트 블록들로 분할하고 액정표시패널의 데이터 스캐닝 방향을 따라 백라이트 블록 단위로 광원들을 순차적으로 점등시킨다.
무안경 입체 영상 표시장치는 전기적으로 제어 가능한 스위쳐블(switchable) 렌즈, 스위쳐블 베리어 등의 스위쳐블 3D 필터를 이용하여 특수한 안경 없이 입체 영상을 구현할 수 있다. 스위쳐블 3D 필터는 액정층과, 그 액정층에 전기 신호를 인가하는 전극들을 포함하여 액정 분자들을 전기적으로 제어할 수 있다. 스위쳐블 3D 필터는 본원 출원인에 의해 기 출원된 미국출원 13/077565, 미국출원 13/325272, 대한민국 출원 10-2010-0030531, 대한민국 출원 10-2010-0130547 등에서 상세히 설명되어 있다.
스위쳐블 3D 필터의 셀들은 화면 전체에서 동시에 스위칭된다. 반면에, 스캐닝 백라이트 구동 기술은 백라이트 유닛의 발광면들을 순차적으로 구동한다. 이렇게 기존의 스위쳐블 3D 필터는 백라이트 블록별 순차 스위칭 타이밍과 관계없이 화면 전체에서 동시에 스위칭되기 때문에 3D 영상에서 시청자의 좌안을 통해 인식되는 영상(이하 "좌안 인식 영상")과 우안을 통해 인식되는 영상(이하 "우안 인식 영상")이 겹쳐 보이는 3D 크로스토크(crosstalk)와 같은 3D 영상의 화질 저하를 초래할 수 있다.
본 발명은 스위쳐블 3D 필터의 시프트 타이밍을 스캐닝 백라이트 구동 기술에 맞추어 최적화할 수 있는 입체 영상 표시장치와 그 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 입체 영상 표시장치는 3D 영상 데이터를 표시하는 표시패널; 상기 표시패널에 빛을 조사하는 백라이트 유닛; 상기 표시패널에 기입되는 상기 3D 영상 데이터의 스캐닝 방향을 따라 상기 백라이트 유닛의 광원들을 순차적으로 구동하는 백라이트 구동부; 상기 3D 영상 데이터의 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터의 광축을 분리하기 위한 베리어나 렌즈를 형성하는 스위쳐블 3D 필터; 및 상기 스위쳐블 3D 필터를 전기적으로 제어하여 상기 3D 필터에 베리어나 렌즈를 형성하고 그 베리어나 렌즈를 시프트시키는 3D 필터 구동부를 포함한다.
상기 입체 영상 표시장치의 제어 방법은 상기 표시패널에 기입되는 상기 3D 영상 데이터의 스캐닝 방향을 따라 상기 백라이트 유닛의 광원들을 순차적으로 구동하는 단계; 및 상기 스위쳐블 3D 필터를 전기적으로 제어하여 상기 3D 필터에 베리어나 렌즈를 형성하고 그 베리어나 렌즈를 시프트시키는 단계를 포함한다.
상기 백라이트 유닛의 발광면은 다수의 백라이트 블록들로 분할되고, 상기 백라이트 블록들은 상기 표시패널의 데이터 스캐닝 방향을 따라 순차적으로 점등 및 소등된다.
상기 스위쳐블 3D 필터는 상기 백라이트 블록들과 대응하는 다수의 3D 필터 블록들로 분할되고, 상기 3D 필터 블록들은 베리어나 렌즈를 순차적으로 시프트시킨다.
본 발명은 순차 구동되는 백라이트 블록들의 소등 타이밍에 맞추어 스위쳐블 3D 필터의 시프트 기간을 블록 단위로 시프트시킨다. 그 결과, 본 발명은 스위쳐블 3D 필터의 시프트 타이밍을 스캐닝 백라이트 구동 기술에 맞추어 최적화하여 3D 영상의 화질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 2는 스위쳐블 렌즈를 보여 주는 단면도이다.
도 3은 스위쳐블 베리어를 보여 주는 단면도이다.
도 4는 스위쳐블 3D 필터의 구조를 보여 주는 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 무안경 입체 영상 표시장치에서 해상도 손실 없는 구동 방법의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 8은 백라이트 유닛의 발광면을 6 개의 백라이트 블록들로 분할한 예를 보여 주는 도면이다.
도 9 내지 도 11은 도 8과 같이 백라이트 유닛이 6 개의 백라이트 블록들로 분할된 경우에, 스위쳐블 3D 필터의 시프트 방법을 보여 주는 도면들이다.
도 12는 백라이트 유닛의 발광면을 3 개의 백라이트 블록들로 분할한 예를 보여 주는 도면이다.
도 13은 도 12와 같이 백라이트 유닛이 3 개의 백라이트 블록들로 분할된 경우에, 스위쳐블 3D 필터의 시프트 방법을 보여 주는 도면들이다.
도 14는 백라이트 유닛의 듀티비를 예시한 도면이다.
도 15는 백라이트 듀티비에 따른 동영상 응답속도와 3D 영상 밝기를 나타내는 도면이다.
도 16은 스위쳐블 3D 필터의 블록 분할 구동 방법을 구현하기 위한 스위쳐블 3D 필터의 제1 실시예를 보여 주는 회로도이다.
도 17은 스위쳐블 3D 필터의 블록 분할 구동 방법을 구현하기 위한 스위쳐블 3D 필터의 제2 실시예를 보여 주는 회로도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소자들을 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 스캐닝 백라이트 구동 기술로 구동되는 백라이트 유닛을 포함한 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD)를 기반으로 제작된다. 이 입체 영상 표시장치는 스위쳐블 3D 필터를 통해 좌안 영상과 우안 영상의 광축을 분리하고 전기적으로 제어되어 시프트되는 스위쳐블 3D 필터를 포함한 무안경 입체 영상 표시장치로 구현된다. 스위쳐블 3D 필터는 스위쳐블(switchable) 렌즈, 스위쳐블 베리어 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 스위쳐블 3D 필터는 표시패널의 전면이나 배면 상에 접합될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 입체 영상 표시장치는 표시패널(100), 표시패널 구동부, 표시패널(100)의 배면과 대향하는 백라이트 유닛(300), 백라이트 구동부(310), 표시패널(100) 상에 접합된 스위쳐블 3D 필터(200), 3D 필터 구동부(210), 타이밍 콘트롤러(101) 등을 포함한다.
표시패널(100)에는 데이터라인들(105)과 게이트라인들(또는 게이트라인들)(106)이 직교되고, 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치된 픽셀 어레이(PIX)를 포함한다. 픽셀들 각각은 서로 다른 색의 서브 픽셀들을 포함할 수 있다. 픽셀 어레이(PIX)는 2D 모드에서 2D 영상을 표시하고, 3D 모드에서 좌안 영상과 우안 영상을 표시한다.
표시패널 구동부는 표시패널(100)의 데이터라인들(105)에 2D/3D 영상의 데이터전압들을 공급하기 위한 데이터 구동회로(102)와, 표시패널(100)의 게이트라인들(106)에 스캔펄스(또는 게이트펄스)를 순차적으로 공급하기 위한 게이트 구동회로(103)를 포함한다. 이 표시패널 구동부는 3D 모드에서 좌안 및 우안 영상 데이터를 표시패널(100)의 픽셀들에 공간적으로 분산하여 기입한다.
데이터 구동회로(102)는 타이밍 콘트롤러(101)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터를 아날로그 감마전압으로 변환하여 데이터전압들을 발생하고 그 데이터전압을 표시패널(100)의 데이터라인들(105)에 공급한다. 게이트 구동회로(103)는 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 데이터라인들(105)에 공급되는 데이터전압과 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트라인들(106)에 공급하고, 그 스캔펄스를 순차적으로 시프트시킨다.
백라이트 유닛(300)은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는, 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다. 백라이트 유닛의 광원은 LED(Light Emitting Diode)와 같은 점광원으로 구현될 수 있다. 이 백라이트 유닛(300)의 발광면은 스캐닝 백라이트 구동 기술에 적합하도록 다수의 백라이트 블록들로 분할될 수 있다.
백라이트 구동부(310)는 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 표시패널(100)에 기입되는 데이터의 스캐닝 방향을 따라 백라이트 유닛(300)의 광원들을 순차적으로 구동한다. 따라서, 백라이트 구동부(310)는 스캐닝 백라이트 구동 기술로 백라이트 유닛(300)의 광원들을 구동하여 백라이트 블록 단위로 순차적으로 점등하도록 광원들을 스위칭한다.
스위쳐블 3D 필터(200)는 도 2와 같은 스위쳐블 렌즈(LENTI) 또는 도 3과 같은 스위쳐블 베리어(BAR)로 구현된다. 스위쳐블 3D 필터(200)는 표시패널(100) 상에 접합되고 전기적으로 제어되어 3D 영상 데이터의 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터의 광축을 분리하기 위한 베리어나 렌즈를 형성한다. 스위쳐블 3D 필터(200)는 액정과 같은 복굴절 매질, 전극 등을 포함하고 3D 필터 구동부(210)에 의해 전기적으로 구동되어 좌안 영상과 우안 영상의 빛의 광축을 분리시킨다. 이 스위치별 3D 필터(200)는 스캐닝 백라이트 구동 기술에 의해 분할되는 백라이트 블록들과 같은 형태와 개수의 3D 필터 블록들로 분할 구동된다. 3D 필터 블록들은 백라이트 블록들과 1:1로 대응한다. 3D 필터 블록들의 셀들은 후술하는 능동 스위치 소자들을 통해 인가되는 구동 전압에 따라 스위쳐블 베리어(BAR)의 베리어 위치나 스위쳐블 렌즈(LENTI)의 렌지면의 위치를 시프트시킨다. 따라서, 3D 필터 블록들에 형성된 베리어나 렌즈는 3D 필터 구동부(210)에 의해 백라이트 블록들의 소등에 동기되어 순차적으로 시프트된다.
3D 필터 구동부(210)는 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 3D 모드에서 구동되어 스캐닝 백라이트의 순차적인 소등 타이밍에 맞추어 스위쳐블 3D 필터(200)에 형성된 베리어나 렌즈를 순차적으로 시프트시킨다.
타이밍 콘트롤러(101)는 호스트 시스템(110)으로부터 입력되는 2D/3D 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 데이터 구동회로(102)에 공급한다. 타이밍 콘트롤러(101)는 2D/3D 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)와 동기되어 호스트 시스템(110)로부터 입력된 수직 동기신호, 수평 동기신호, 데이터 인에이블 신호, 메인 클럭 등의 타이밍신호를 수신한다. 타이밍 콘트롤러(101)는 수신된 타이밍 신호를 이용하여 표시패널 구동부(102, 103), 백라이트 구동부(310), 3D 필터 구동부(210) 각각의 동작 타이밍을 제어하고 그 구동부들의 동작 타이밍을 동기시키기 위한 타이밍 제어신호들을 발생한다. 타이밍 제어신호들은 데이터 구동회로(102)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 소스 타이밍 제어신호(DDC), 게이트 구동회로(103)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC), 스캐닝 백라이트 제어신호(SBL), 및 스위쳐블 3D 필터 제어신호(3DC) 등을 포함한다.
타이밍 콘트롤러(101)는 입력 영상의 프레임 레이트×N(N은 2 이상의 양의 정수) Hz의 주파수로 프레임 레이트를 높여 표시패널 구동부(102, 103)와 3D 필터 구동부(210)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(110)과 타이밍 콘트롤러(101) 사이에는 3D 데이터 포맷터(data formatter, 120)가 설치될 수 있다. 3D 데이터 포맷터(120)는 3D 모드에서 호스트 시스템(110)으로부터 입력되는 3D 영상의 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 무안경 입체 영상 표시장치의 3D 데이터 포맷에 맞게 공간적으로 분산하여 재정렬한다. 3D 데이터 포맷터(120)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.
3D 데이터 포맷터(120)는 호스트 시스템(110)으로부터 수신받은 원본 이미지 데이터의 복사본 이미지 데이터를 생성할 수 있다. 또한, 3D 데이터 포맷터(120)는 MEMC(Motion Estimation Motion Compensation) 알고리즘으로 수신 받은 원본 이미지 데이터들을 비교 분석하여 움직임 벡터를 추출하고 그 움직임 벡터를 바탕으로 원본 이미지 데이터들 사이에 삽입될 새로운 이미지 데이터를 생성할 수 있다.
호스트 시스템(110)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(110)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(110)은 2D 모드에서 2D 영상을 타이밍 콘트롤러(101)에 공급하는 반면, 3D 모드에서 3D 영상 또는 2D 영상 데이터를 3D 데이터 포맷터(120)에 공급한다. 호스트 시스템(110)은 도시하지 않은 사용자 인터페이스를 통해 입력되는 사용자 데이터에 응답하여 타이밍 콘트롤러에 모드 신호를 전송하여 2D 모드 동작과 3D 모드 동작을 전환할 수 있다. 사용자 인터페이스는 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.
도 4는 스위쳐블 3D 필터(200)의 구조를 보여 주는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 스위쳐블 3D 필터(200)는 하부 기판(10)과 상부 기판(20) 사이에 형성된 액정층(18), 분할된 하부 전극들(14a, 14b), 상부 기판(20)에 형성된 상부 전극(22) 등을 포함한다.
하부 기판(10)과 상부 기판(20) 각각은 투명한 소재의 기판으로 제작된다. 스위쳐블 베리어(BAR)의 경우에 하부 기판(10)과 상부 기판(20)에는 편광판이 접합될 수 있다. 전극들(14a, 14b, 22)은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극 소재로 형성된다. 하부 전극들(14a, 14b)은 전극 패턴들 간의 간격을 최소화하여 액정층(18)의 액정 분자들을 세밀하게 제어하기 위하여 투명 절연층들(12, 16)에 의해 위 아래 층들로 분리될 수 있다.
하부 전극들(14a, 14b)에 인가되는 구동 전압은 스위쳐블 렌즈(LENTI)나 스위쳐블 베리어(BAR)의 구동 방식에 맞게 전압이 독립적으로 인가될 수 있고 그 전압이 서로 달라질 수 있다. 또한, 하부 전극들(14a, 14b)에 인가되는 구동 전압은 렌즈나 베리어를 시프트시키기 위하여 시프트될 수 있다. 상부 전극(22)은 상부 기판(20)의 전체의 하나의 막으로 형성되고 하나의 공통 전압이 인가되어 등전위 면을 형성한다.
이하에서, 스위쳐블 3D 필터(200)를 스위쳐블 베리어로 예시하여 설명하기로 한다. 본 발명의 스위쳐블 3D 필터(200)는 스위쳐블 베리어에 한정되지 않는다는 것에 주의하여야 한다. 예컨대, 스위쳐블 베리어에서 상부 기판과 하부 기판에서 편광판을 제거하고 액정 분자들이 렌즈 형태로 배열되도록 하부 전극들(14a, 14b)에 인가되는 구동 전압을 조절하면 스위쳐블 렌즈를 구현할 수 있다.
도 5 내지 도 7은 무안경 입체 영상 표시장치의 구동 방법은 좌안 영상 및 우안 영상 각각에서 해상도 손실이 없다. 이 구동 방법은 1 프레임 기간을 제1 및 제2 서브 프레임(SF1, SF2)으로 분할하고, 도 5의 (a)와 같이 스위쳐블 3D 필터(200)를 전기적으로 제어하여 매 프레임 기간(또는 매 서브 프레임 기간) 마다 스위쳐블 3D 필터(200)를 일정 거리만큼 시프트시키고 픽셀 어레이(PIX)에 기입되는 픽셀 데이터들을 반대방향으로 시프트시킨다. 이러한 구동 방법은 본원 출원인에 의해 기출원된 대한민국 특허 출원 10-2011-0134699호에 상세히 설명되어 있다. 도 5의 (b)는 스위쳐블 3D 필터(200)로 인하여 분리된 좌안 인식 영상과 우안 인식 영상을 보여 준다.
도 5의 (c)는 시청자가 1 프레임 기간 내에서 누적된 좌안 인식 영상과 우안 인식 영상을 보여 준다. 도 5의 (c)에서 알 수 있는 바와 같이, 스위쳐블 3D 필터(200)와 픽셀 데이터를 적절히 시프트시키면 해상도 저하 없는 무안경 입체 영상 표시장치를 구현할 수 있다.
도 5 내지 도 7에서, "oL1, oL2"는 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 픽셀 어레이(PIX)의 픽셀들에 기입된 좌안 영상 데이터이고, "oR1, oR2"는 제1 서브 프레임 기간 동안 픽셀 어레이(PIX)의 픽셀들에 기입된 우안 영상 데이터이다. "eL1, eL2"는 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 픽셀 어레이(PIX)의 픽셀들에 기입된 좌안 영상 데이터이고, "eR1, eR2"는 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 표시패널(PNL)의 픽셀들에 기입된 우안 영상 데이터이다.
도 6은 도 5와 같은 무안경 입체 영상 표시장치의 구동 방법의 일 예로서 원본 이미지(original image)에 대한 복사본 이미지를 생성하는 프레임 레이트 업 컨버젼(Frame rate up-conversion, FRUC)을 적용한 예이다. 도 6에서, 픽셀 어레이는 6×2 픽셀들로 예시되었다. "X"는 제n(n은 양의 정수) 프레임 기간(F(n))에 수신된 원본 이미지의 움직임 객체이고, "Y"는 제n+1 프레임 기간(F(n+1))에 수신된 원본 이미지의 움직임 객체이다.
도 6을 참조하면, 3D 데이터 포맷터(120)는 60Hz의 프레임 레이트로 수신된 원본 이미지 데이터(original image)를 복사하여 복사본 이미지를 생성한다.
호스트 시스템(110)으로부터 3D 데이터 포맷터(120)에 입력되는 영상 데이터의 프레임 레이트를 60Hz라 가정하여 설명하기로 한다. 타이밍 콘트롤러(101)는 프레임 레이트를 2 배 체배하여 120Hz의 프레임 레이트로 원본 이미지 데이터와 복사본 이미지 데이터를 데이터 구동회로(102)에 공급하고, 2 배 체배된 프레임 레이트로 표시패널 구동부(102, 103), 스위쳐블 3D 필터(200), 및 백라이트 유닛(300)를 제어한다.
제n 프레임 기간(F(n))은 제1 및 제2 서브 프레임 기간(SF1, SF2)으로 시분할되고 프레임 레이트가 2 배 높아진다. 마찬가지로, 제n+1 프레임 기간(F(n+1))은 제1 및 제2 서브 프레임 기간(SF1, SF2)으로 시분할되고 프레임 레이트가 2 배 높아진다. 표시패널 구동부(102, 103)는 제n 프레임 기간(F(n))의 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 움직임 객체(X)를 포함한 원본 이미지 데이터를 표시패널(100)의 픽셀 어레이(PIX)에 기입한 후에 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 복사본 이미지 데이터를 표시패널(100)의 픽셀 어레이(PIX)에 기입한다. 표시패널 구동부(102, 103)는 제n+1 프레임 기간(F(n+1))의 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 움직임 객체(Y)를 포함한 원본 이미지 데이터를 표시패널(100)의 픽셀 어레이(PIX)에 기입한 후에 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 복사본 이미지 데이터를 표시패널(100)의 픽셀 어레이(PIX)에 기입한다. 표시패널 구동부(102, 103)는 2 뷰(view) 시스템의 경우에, 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터로 나눠이진 3D 영상 데이터를 매 서브 프레임 기간 마다 우측으로 1 서브 픽셀 만큼 시프트(shift) 시킨다.
3D 필터 구동부(210)는 매 서브 프레임 기간마다 3D 영상 데이터의 시프트 방향과 반대 방향으로 스위쳐블 3D 필터(200)를 시프트시킨다. 예를 들어, 3D 필터 구동부(210)는 2 뷰 시스템의 경우에, 스위쳐블 3D 필터(200)를 좌측으로 1 서브 픽셀 만큼 시프트시킨다. 3D 필터 구동부(210)는 액정층에 인가되는 전압으로 액정 분자들을 제어하여 스위쳐블 베리어(BAR)에서 광차단 부분과 광투과 부분의 위치를 시프트시거나, 스위쳐블 렌즈(LENTI)의 렌즈면을 시프트시킬 수 있다.
백라이트 구동부(310)는 도 8 내지 도 12와 같이 발광면을 다수의 백라이트 블록들로 분할하고 픽셀 어레이(PIX)의 데이터 스캐닝 방향을 따라 백라이트 블록들을 순차적으로 발광시킨다. 스위쳐블 3D 필터(200)의 시프트 타이밍은 스캐닝 백라이트 구동 기술에서 나뉘어진 블록들의 순차 구동 타이밍에 맞추어야 한다. 이를 위하여, 스위쳐블 3D 필터(200)는 백라이트 유닛(300)의 발광면들에서 나뉘어진 블록들과 같은 형태와 개수의 3D 필터 블록들로 분할되고, 3D 필터 구동부(210)는 스위쳐블 3D 필터(200)의 시프트 타이밍을 3D 필터 블록 단위로 순차적으로 시프트시킨다. 그 결과, 백라이트 블록들은 픽셀 어레이의 데이터 스캐닝 방향을 따라 순차적으로 시프트되면서 점등 및 소등되고, 3D 필터 블록들은 백라이트 블록들의 시프트 방향을 따라 순차적으로 시프트된다.
도 7은 도 5와 같은 무안경 입체 영상 표시장치의 구동 방법의 일 예로서 원본 이미지들을 분석하여 움직임 객체의 움직임 벡터를 계산하고 그 움직임 벡터를 바탕으로 새로운 이미지를 생성하는 프레임 레이트 업 컨버젼(FRUC)을 적용한 예이다. 도 7에서, 픽셀 어레이는 6×2 픽셀들로 예시되었다. "X"는 제n(n은 양의 정수) 프레임 기간(F(n))에 수신된 원본 이미지의 움직임 객체이고, "Y"는 제n+1 프레임 기간(F(n+1))에 수신된 원본 이미지의 움직임 객체이다.
도 7을 참조하면, 3D 데이터 포맷터(120)는 60Hz의 프레임 레이트로 수신된 원본 이미지 데이터들을 MEMC 알고리즘으로 분석하여 원본 이미지들 사이에 움직임 벡터를 바탕으로 생성된 이미지들(이하, "MEMC 생성 이미지"라 함)을 삽입한다.
호스트 시스템(110)으로부터 3D 데이터 포맷터(120)에 입력되는 영상 데이터의 프레임 레이트를 60Hz라 가정하여 설명하기로 한다. 타이밍 콘트롤러(110)는 프레임 레이트를 2 배 체배하여 120Hz의 프레임 레이트로 원본 이미지 데이터와 MEMC 생성 이미지 데이터를 데이터 구동회로(102)에 공급하고, 2 배 체배된 프레임 레이트로 표시패널 구동부(102, 103), 스위쳐블 3D 필터(200), 및 백라이트 유닛(300)를 제어한다.
제n 프레임 기간(F(n))은 제1 및 제2 서브 프레임 기간(SF1, SF2)으로 시분할되고 프레임 레이트가 2 배 높아진다. 마찬가지로, 제n+1 프레임 기간(F(n+1))은 제1 및 제2 서브 프레임 기간(SF1, SF2)으로 시분할되고 프레임 레이트가 2 배 높아진다. 표시패널 구동부(102, 103)는 제n 프레임 기간(F(n))의 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 움직임 객체(X)를 포함한 원본 이미지를 표시패널(100)의 픽셀 어레이(PIX)에 기입한 후에 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 MEMC 생성 이미지 데이터를 표시패널(100)의 픽셀 어레이(PIX)에 기입한다. 표시패널 구동부(102, 103)는 제n+1 프레임 기간(F(n+1))의 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 MEMC 생성 이미지 데이터를 표시패널(100)의 픽셀 어레이(PIX)에 기입한 후에 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 움직임 객체(Y)를 포함한 원본 이미지 데이터를 표시패널(100)의 픽셀 어레이(PIX)에 기입한다. 표시패널 구동부(102, 103)는 2 뷰(view) 시스템의 경우에, 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터로 나눠이진 3D 영상 데이터를 매 서브 프레임 기간 마다 우측으로 1 서브 픽셀 만큼 시프트 시킨다.
3D 필터 구동부(210)는 매 서브 프레임 기간마다 3D 영상 데이터의 시프트 방향과 반대 방향으로 스위쳐블 3D 필터(200)를 시프트시킨다. 백라이트 구동부(310)는 픽셀 어레이(PIX)의 데이터 스캐닝 방향을 따라 백라이트 블록들을 순차적으로 발광시킨다. 3D 필터 구동부(210)는 스위쳐블 3D 필터(200)를 백라이트 블록(또는 3D 필터 블록) 단위로 순차적으로 시프트시킨다.
도 8은 백라이트 유닛의 발광면을 6 개의 백라이트 블록들로 분할한 예를 보여 주는 도면이다. 도 9 내지 도 11은 도 8과 같이 백라이트 유닛이 6 개의 백라이트 블록들로 분할된 경우에, 스위쳐블 3D 필터의 시프트 방법을 보여 주는 도면들이다.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 백라이트 유닛(300)은 스캐닝 백라이트 구동 기술로 구동되어 순차적으로 점등 및 소등되는 제1 내지 제6 백라이트 블록들(BL1~BL6)로 분할된다. 스위쳐블 3D 필터는 백라이트 블록들(BL1~BL6)에 대응하는 3D 필터 블록들로 분할된다. 3D 필터 블록들은 백라이트 블록들(BL1~BL6)과 동일한 형태와 동일한 개수로 분할된다.
표시패널(100)의 픽셀 어레이(PIX)에는 3D 영상 데이터가 스캔 방향을 따라 기입된다. 백라이트 블록들(BL1~BL6)은 매 서브 프레임 기간 마다 점등 및 소등하되, 데이터가 기입된 픽셀 어레이(PIX)의 액정 응답지연 시간(TLC) 경과 후에 점등 및 소등한다. 백라이트 블록들(BL1~BL6)의 점등 및 소등 타이밍은 데이터 스캔 방향을 따라 1 블록씩 시프트된다. 스위쳐블 3D 필터(300)는 매 서브 프레임 기간마다 시프트되고 특히, 백라이트 블록들(BL1~BL6)의 소등 기간 내에 그리고 픽셀 어레이(PIX)에 다음 데이터가 기입되기 전에 시프트되어야 한다. 따라서, 3D 필터 블록들의 시프트 타이밍은 도 9 내지 도 11과 같이 백라이트 블록들(BL1~BL6)과 같이 픽셀 어레이(PIX)의 데이터 스캔 방향을 따라 시프트된다.
제1 백라이트 블록(BL1)과 대향하는 픽셀 어레이의 블록과 3D 필터 블록을 각각 제1 픽셀 블록과 제1 3D 필터 블록이라 하고, 제2 백라이트 블록(BL2)과 대향하는 픽셀 어레이의 블록과 3D 필터 블록을 제2 픽셀 블록이라 가정하여, 본 발명의 스캐닝 백라이트 구동과 스위쳐블 3D 필터의 시프트 제어 방법을 설명하기로 한다.
제1 픽셀 블록의 픽셀들에 3D 영상 데이터가 순차적으로 기입된 후 소정의 액정 응답 지연 시간(TLC)이 경과된 다음, 제1 백라이트 블록(BL1)이 점등된다. 이어서, 제1 백라이트 블록(BL1)이 소정의 듀티비(Duty ratio)에 의해 정의된 점등 기간 동안 점등된 이후에 소등되면, 제1 3D 필터 블록의 베리어나 렌즈가 제1 시프트 기간 내에 시프트된다. 제1 시프트 기간은 제1 백라이트 블록의 소등 기간 내에서 제1 픽셀 블록에 다음 데이터가 기입되기 전의 기간으로 설정된다. 제1 시프트 기간은 제1 백라이트 블록의 소등 시작 시점으로부터 소정의 광원 소등 지연시간(Tdec)이 경과된 후의 시간으로 설정될 수 있다. 광원 소등 지연시간(Tdec)은 LED와 같은 광원에 구동 전압을 차단한 후에도 LED의 잔류 전하로 인하여 LED가 실제 소등되기까지의 지연시간을 의미한다.
제1 픽셀 블록에 3D 영상 데이터가 기입된 후에 제2 픽셀 블록의 픽셀들에 3D 영상 데이터가 기입되기 시작한다. 제2 픽셀 블록의 픽셀들에 3D 영상 데이터가 순차적으로 기입된 후 소정의 액정 응답 지연 시간(TLC)이 경과된 다음, 제2 백라이트 블록(BL2)이 점등된다. 이어서, 제2 백라이트 블록(BL2)이 소정의 듀티비에 의해 정의된 점등 기간 동안 점등된 이후에 소등되면, 제2 3D 필터 블록의 베리어나 렌즈가 제2 시프트 기간 내에 시프트된다. 제2 시프트 기간은 제2 백라이트 블록의 소등 기간 내에서 제2 픽셀 블록에 다음 데이터가 기입되기 전의 기간으로 설정된다. 제2 시프트 기간은 제2 백라이트 블록의 소등 시작 시점으로부터 광원 소등 지연시간(Tdec)이 경과된 후의 시간으로 설정될 수 있다.
이웃하는 백라이트 블록들의 점등 기간은 도 9 내지 도 11과 같이 중첩될 수 있다. 제n 3D 필터 블록의 시프트 기간은 제n+1 백라이트 블록의 점등 기간과 중첩될 수 있다. 예를 들어, 도 10과 같이 제1 3D 필터 블록의 시프트 기간은 제2 백라이트 블록의 점등 기간과 중첩될 수 있다.
모든 백라이트 블록들(BL1~BL6)에서, 백라이트 블록의 점등 기간과 3D 필터 블록의 시프트 기간 사이의 시간차는 실질적으로 동일하다.
도 9 및 도 10에서, 대각 방향의 화살표는 3D 영상 데이터의 스캐닝 방향이다. "ON"은 백라이트 블록들의 점등 기간이다. 도 9 및 도 10에서, 도면 부호 "51~56"은 제1 내지 제6 백라이트 블록들의 점등 기간이고, 도면 부호 "31~36"은 제1 내지 제6 3D 필터 블록들의 시프트 기간이다. 도 11에서 "LC"는 액정 응답 특성이다.
도 12는 백라이트 유닛의 발광면을 3 개의 백라이트 블록들로 분할한 예를 보여 주는 도면이다. 도 13은 도 12와 같이 백라이트 유닛이 3 개의 백라이트 블록들로 분할된 경우에, 스위쳐블 3D 필터의 시프트 방법을 보여 주는 도면들이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 백라이트 유닛(300)은 스캐닝 백라이트 구동 기술로 구동되어 순차적으로 점등 및 소등되는 제1 내지 제3 백라이트 블록들(BLt, BLc, BLb)로 분할된다. 스위쳐블 3D 필터는 백라이트 블록들(BLt, BLc, BLb)에 대응하는 3 개의 3D 필터 블록들로 분할된다.
표시패널(100)의 픽셀 어레이(PIX)에는 3D 영상 데이터가 스캔 방향을 따라 기입된다. 백라이트 블록들(BLt, BLc, BLb)은 매 서브 프레임 기간 마다 점등 및 소등하되, 데이터가 기입된 픽셀 어레이(PIX)의 액정 응답지연 시간(TLC) 경과 후에 점등 및 소등한다. 백라이트 블록들(BLt, BLc, BLb)의 점등 및 소등 타이밍은 데이터 스캔 방향을 따라 1 블록씩 시프트된다. 스위쳐블 3D 필터(200)는 매 서브 프레임 기간마다 백라이트 블록들이 순차적으로 소등되는 타이밍에 맞추어 순차적으로 시프트된다. 3D 필터 블록들의 시프트 기간은 백라이트 블록들의 소등 타이밍에 맞추어 결정된다. 3D 필터 블록들의 시프트 기간은 백라이트 블록들(BLt, BLc, BLb)의 소등 이후에 그리고 픽셀 어레이(PIX)에 다음 데이터가 기입되기 전의 시간으로 설정된다. 따라서, 3D 필터 블록들의 시프트 타이밍은 도 13과 같이 백라이트 블록들(BLt, BLc, BLb)과 같이 픽셀 어레이(PIX)의 데이터 스캔 방향을 따라 시프트된다.
제1 백라이트 블록(BLt)과 대향하는 픽셀 어레이의 블록과 3D 필터 블록을 각각 제1 픽셀 블록과 제1 3D 필터 블록이라 하고, 제2 백라이트 블록(BLc)과 대향하는 픽셀 어레이의 블록과 3D 필터 블록을 제2 픽셀 블록이라 가정하여, 본 발명의 스캐닝 백라이트 구동과 스위쳐블 3D 필터의 시프트 제어 방법을 설명하기로 한다.
제1 픽셀 블록에서 3D 영상 데이터들이 순차적으로 기입된 후 소정의 액정 응답 지연 시간(TLC)이 경과된 다음, 제1 백라이트 블록(BLt)이 점등된다. 이어서, 제1 백라이트 블록(BLt)이 점등 기간 동안 점등된 이후에 소등되면, 제1 3D 필터 블록이 시프트된다. 제1 3D 필터 블록은 제1 백라이트 블록(BLt)이 소등된 이후에 소정의 광원 소등 지연시간(Tdec)이 경과된 다음, 시프트될 수 있다.
제2 픽셀 블록에서 3D 영상 데이터들이 순차적으로 기입된 후 소정의 액정 응답 지연 시간(TLC)이 경과된 다음, 제2 백라이트 블록(BLc)이 점등된다. 이어서, 제2 백라이트 블록(BLc)이 점등 기간 동안 점등된 이후에 소등되면, 제2 3D 필터 블록이 시프트된다. 제2 3D 필터 블록은 제2 백라이트 블록(BLc)이 소등된 이후에 소정의 광원 소등 지연시간(Tdec)이 경과된 다음, 시프트될 수 있다.
이웃하는 백라이트 블록들의 점등 기간은 도 13과 같이 중첩될 수 있다. 제n 3D 필터 블록의 시프트 기간은 제n+1 백라이트 블록의 점등 기간과 중첩될 수 있다. 모든 백라이트 블록들(BLt~BLb)에서, 백라이트 블록의 점등 기간과 3D 필터 블록의 시프트 기간 사이의 시간차는 실질적으로 동일하다.
도 13에서, 대각 방향의 화살표는 3D 영상 데이터의 스캐닝 방향이다. "BLU ON"은 백라이트 블록들의 점등 기간이다. 도면 부호 "Ts"는 3D 필터 블록들의 시프트 기간이다.
도 14는 백라이트 듀티비를 예시한 도면이다. 도 15는 백라이트 듀티비에 따른 동영상 응답속도(Motion Picture Response Time, MPRT(ms))와 3D 영상의 밝기(3D luminance(nit))를 나타낸다.
도 14를 참조하면, 백라이트 유닛(300)의 광원들은 소정의 백라이트 듀티비에 의해 정의되는 점등 기간에 점등되고 소등 기간에 의해 소등된다. 듀티비가 클수록 단위 시간 당 점등 기간(ON)이 길어지므로 백라이트 밝기가 밝아진다. 이러한 백라이트 밝기는 타이밍 콘트롤러(101) 또는 호스트 시스템(110)으로부터 입력되는 PWM(pulse width modulation) 신호의 듀티비에 의해 제어된다.
도 15의 실험 결과에서 알 수 있는 바와 같이 백라이트 듀티비가 변하면 시청자가 인지하는 액정표시장치의 동영상 응답속도(MPRT)와 3D 영상 밝기가 달라진다. 따라서, 백라이트 듀티비는 동영상 응답속도(MPRT)와 3D 영상 밝기를 고려하여 70(%)~75(%) 사이의 값일 때 3D 영상의 표시품질을 최적화할 수 있다. 동영상 응답속도(MPRT)가 빠르면 동영상 블러(blurr)나 테일링(tailing)을 개선할 수 있고 3D 크로스토크를 줄일 수 있다.
로컬 디밍 제어 방법은 1 프레임 영상 데이터를 다수의 블록들로 분할하고 그 블록마다 대표값을 산출하여 디밍값을 선택하고 그 디밍값에 따라 백라이트 듀티비를 조절한다. 따라서, 로컬 디밍 제어 방법에 따라 백라이트 블록마다 백라이트 듀티비가 가변될 수 있다. 로컬 디밍 제어 방법에 의해 백라이트 블록의 듀티비가 가변되더라도, 백라이트 블록들 각각의 로컬 디밍을 제어하기 위한 백라이트 듀티비는 3D 영상의 화질을 고려할 때 70(%)~75(%) 사이에서 가변되는 것이 바람직하다.
본 발명은 도 16 및 도 17과 같이 전기적 제어가 가능한 능동 스위치 소자들을 이용하여 스위쳐블 3D 필터(200)에 의해 형성된 베리어나 렌즈면을 백라이트 블록 단위로 시프트한다. 능동 스위치 소자들은 도 16 및 도 17과 같이 트랜지스터, 다이오드 등으로 구현될 수 있다.
도 16은 스위쳐블 3D 필터(200)의 제1 실시예를 보여 주는 회로도이다. 도 17은 스위쳐블 3D 필터의 제2 실시예를 보여 주는 회로도이다.
도 16을 참조하면, 셀들(C1~C6)은 분할된 하부 전극(14), 공통전압(Vcom)이 인가되는 상부 전극(22), 및 그 전극들 사이에 배치된 액정층(18)으로 구성된다. 셀들(C1~C6)의 액정 분자들은 분할된 하부 전극(14)에 인가되는 구동 전압(Vdrv)과 상부 전극(22)에 인가되는 공통전압(Vcom)의 전압차에 따라 발생되는 전계에 의해 구동되어 액정 분자들로 베리어나 렌즈 면을 형성한다.
트랜지스터들(T1~T6)은 스위쳐블 3D 필터(200)의 하부 기판(10)에 형성된 게이트라인들(G1~G6)을 통해 인가되는 게이트펄스에 응답하여 턴-온(turn-on)되어 구동 전압(Vdrv)을 셀들(C1~C6)의 하부 전극(14)에 공급한다. 구동 전압(Vdrv)은 스위쳐블 베리어(BAR)와 스위쳐블 렌즈(LENTI)의 구동 방식에 따라 그 전압이 적절히 선택된다.
제1 백라이트 블록(BL1)과 대응하는 제1 3D 필터 블록에 세 개의 셀들과 세 개의 TFT들이 형성되고, 제2 백라이트 블록(BL2)과 대응하는 제2 3D 필터 블록에 세 개의 셀들과 세 개의 TFT들이 형성된 예를 가정하여 스위쳐블 3D 필터의 블록 분할 구동 방법을 설명하기로 한다.
제1 3D 필터 블록은 제1 내지 제3 셀들(C1~C3)과, 그 셀들(C1~C3)에 연결된 제1 내지 제3 TFT들(T1~T3)을 포함한다.
제1 내지 제3 셀들(C1~C3)은 제1 백라이트 블록(BL1, BLt)의 소등 시작 시점 이후에 그리고 제1 픽셀 블록에 다음 데이터가 기입되기 전의 시간으로 설정된 제1 시프트 기간 동안 베리어나 렌즈면을 시프트시킨다. 3D 필터 구동부(210)는 구동전압 공급라인에 구동전압(Vdrv)을 공급하고, 제1 시프트 기간 내에서 제1 내지 제3 셀들(C1~C3)에 의해 생성된 베리어나 렌즈면이 시프트되도록 그 제1 시프트 기간 동안 제1 내지 제3 게이트라인들(G1~G3)에 게이트펄스들을 순차적으로 공급한다. 제1 내지 제3 TFT들(T1~T3)은 제1 내지 제3 게이트라인들(G1~G3)로부터의 게이트펄스에 응답하여 제1 내지 제3 셀들(C1~C3)에 인가되는 구동전압(Vdrv)을 시프트시킨다.
제1 TFT(T1)는 제1 게이트라인(G1)으로부터의 게이트펄스에 응답하여 제1 셀(C1)에 구동전압(Vdrv)을 공급한다. 제1 TFT(T1)의 게이트전극은 제1 게이트라인(G1)에 접속된다. 제1 TFT(T1)의 드레인전극은 구동전압(Vdrv)이 인가되는 구동전압 공급라인에 접속되고, 그 소스전극은 제1 셀(C1)의 하부 전극(14)에 접속된다.
제2 TFT(T2)는 제2 게이트라인(G2)으로부터의 게이트펄스에 응답하여 제2 셀(C2)에 구동전압(Vdrv)을 공급한다. 제2 TFT(T2)의 게이트전극은 제2 게이트라인(G2)에 접속된다. 제2 TFT(T2)의 드레인전극은 구동전압 공급라인에 접속되고, 그 소스전극은 제2 셀(C2)의 하부 전극(14)에 접속된다.
제3 TFT(T3)는 제3 게이트라인(G3)으로부터의 게이트펄스에 응답하여 제3 셀(C3)에 구동전압(Vdrv)을 공급한다. 제3 TFT(T3)의 게이트전극은 제3 게이트라인(G3)에 접속된다. 제3 TFT(T3)의 드레인전극은 구동전압 공급라인에 접속되고, 그 소스전극은 제3 셀(C3)의 하부 전극(14)에 접속된다.
제2 3D 필터 블록은 제1 3D 필터 블록이 시프트된 후에, 제2 백라이트 블록의 소등 기간에 동기되어 시프트된다. 제2 3D 필터 블록은 제4 내지 제6 셀들(C4~C6)과, 그 셀들(C4~C6)에 연결된 제4 내지 제6 TFT들(T4~T6)을 포함한다.
제4 내지 제6 셀들(C4~C6)은 제2 백라이트 블록(BL2, BLc)의 소등 시작 시점 이후에 그리고 제2 픽셀 블록에 다음 데이터가 기입되기 전의 시간으로 설정된 제2 시프트 기간 동안 베리어나 렌즈면을 시프트시킨다. 3D 필터 구동부(210)는 제2 시프트 기간 내에서 제4 내지 제6 셀들(C4~C6)에 의해 생성된 베리어나 렌즈면이 시프트되도록 그 제2 시프트 기간 동안 제4 내지 제6 게이트라인들(G4~G6)에 게이트펄스들을 순차적으로 공급한다. 제4 내지 제6 TFT들(T4~T6)은 제4 내지 제6 게이트라인들(G4~G6)로부터의 게이트펄스에 응답하여 제4 내지 제6 셀들(C4~C6)에 인가되는 구동전압(Vdrv)을 시프트시킨다.
제4 TFT(T4)는 제4 게이트라인(G4)으로부터의 게이트펄스에 응답하여 제4 셀(C4)에 구동전압(Vdrv)을 공급한다. 제4 TFT(T4)의 게이트전극은 제4 게이트라인(G4)에 접속된다. 제4 TFT(T4)의 드레인전극은 구동전압 공급라인에 접속되고, 그 소스전극은 제4 셀(C4)의 하부 전극(14)에 접속된다.
제5 TFT(T5)는 제5 게이트라인(G5)으로부터의 게이트펄스에 응답하여 제5 셀(C5)에 구동전압(Vdrv)을 공급한다. 제5 TFT(T5)의 게이트전극은 제5 게이트라인(G5)에 접속된다. 제5 TFT(T5)의 드레인전극은 구동전압 공급라인에 접속되고, 그 소스전극은 제5 셀(C5)의 하부 전극(14)에 접속된다.
제6 TFT(T6)는 제6 게이트라인(G6)으로부터의 게이트펄스에 응답하여 제6 셀(C6)에 구동전압(Vdrv)을 공급한다. 제6 TFT(T6)의 게이트전극은 제6 게이트인(G6)에 접속된다. 제6 TFT(T6)의 드레인전극은 구동전압 공급라인에 접속되고, 그 소스전극은 제6 셀(C6)의 하부 전극(14)에 접속된다.
도 17을 참조하면, 셀들(C1~C6)은 분할된 하부 전극(14), 공통전압(Vcom)이 인가되는 상부 전극(22), 및 그 전극들 사이에 배치된 액정층(18)으로 구성된다. 셀들(C1~C6)의 액정 분자들은 분할된 하부 전극(14)에 인가되는 구동 전압(Vdrv)과 상부 전극(22)에 인가되는 공통전압(Vcom)의 전압차에 따라 발생되는 전계에 의해 구동되어 액정 분자들로 베리어나 렌즈 면을 형성한다.
다이오드들(D1~D6)은 스위쳐블 3D 필터(200)의 하부 기판(10)에 형성된 애노드라인들(A1~A6)을 통해 인가되는 구동전압(Vdrv)에 따라 턴-온되고 그 구동전압(Vdrv)을 셀들(C1~C6)의 하부 전극(14)에 공급한다. 구동 전압(Vdrv)은 스위쳐블 베리어(BAR)와 스위쳐블 렌즈(LENTI)의 구동 방식에 따라 그 전압이 적절히 선택된다.
제1 백라이트 블록(BL1)과 대응하는 제1 3D 필터 블록에 세 개의 셀들과 세 개의 다이오드들이 형성되고, 제2 백라이트 블록(BL2)과 대응하는 제2 3D 필터 블록에 세 개의 셀들과 세 개의 다이오드들이 형성된 예를 가정하여 스위쳐블 3D 필터의 블록 분할 구동 방법을 설명하기로 한다.
제1 3D 필터 블록은 제1 내지 제3 셀들(C1~C3)과, 그 셀들(C1~C3)에 연결된 제1 내지 제3 다이오드들(D1~D3)을 포함한다.
제1 내지 제3 셀들(C1~C3)은 제1 백라이트 블록(BL1, BLt)의 소등 시작 시점 이후에 그리고 제1 픽셀 블록에 다음 데이터가 기입되기 전의 시간으로 설정된 제1 시프트 기간 동안 베리어나 렌즈면을 시프트시킨다. 3D 필터 구동부(210)는 제1 시프트 기간 내에서 제1 내지 제3 셀들(C1~C3)에 의해 생성된 베리어나 렌즈면이 시프트되도록 그 제1 시프트 기간 동안 제1 내지 제3 애노드라인들(A1~A3)에 구동전압(Vdrv)을 순차적으로 공급한다. 제1 내지 제3 다이오드들(D1~D3)은 제1 내지 제3 애노드라인들(A1~A3)로부터의 구동전압(Vdrv)에 응답하여 순차적으로 턴-온되어 그 구동전압(Vdrv)을 제1 내지 제3 셀들(C1~C3)에 공급한다.
제1 다이오드(D1)는 제1 애노드라인(A1)으로부터의 구동전압(Vdrv)에 응답하여 제1 셀(C1)에 구동전압(Vdrv)을 공급한다. 제1 다이오드(D1)의 애노드는 제1 애노드라인(A1)에 접속된다. 제1 다이오드(D1)의 캐소드는 제1 셀(C1)의 하부 전극(14)에 접속된다.
제2 다이오드(D2)는 제2 애노드라인(A2)으로부터의 구동전압(Vdrv)에 응답하여 제2 셀(C2)에 구동전압(Vdrv)을 공급한다. 제2 다이오드(D2)의 애노드는 제2 애노드라인(A2)에 접속된다. 제2 다이오드(D2)의 캐소드는 제2 셀(C2)의 하부 전극(14)에 접속된다.
제3 다이오드(D3)는 제3 애노드라인(A3)으로부터의 구동전압(Vdrv)에 응답하여 제3 셀(C3)에 구동전압(Vdrv)을 공급한다. 제3 다이오드(D3)의 애노드는 제3 애노드라인(A3)에 접속된다. 제3 다이오드(D3)의 캐소드는 제3 셀(C3)의 하부 전극(14)에 접속된다.
제2 3D 필터 블록은 제1 3D 필터 블록이 시프트된 후에, 제2 백라이트 블록의 소등 기간에 동기되어 시프트된다. 제2 3D 필터 블록은 제4 내지 제6 셀들(C4~C6)과, 그 셀들(C4~C6)에 연결된 제4 내지 제6 다이오드들(D4~D6)을 포함한다.
제4 내지 제6 셀들(C4~C6)은 제2 백라이트 블록(BL2, BLc)의 소등 시작 시점 이후에 그리고 제2 픽셀 블록에 다음 데이터가 기입되기 전의 시간으로 설정된 제2 시프트 기간 동안 베리어나 렌즈면을 시프트시킨다. 3D 필터 구동부(210)는 제2 시프트 기간 내에서 제4 내지 제6 셀들(C4~C6)에 의해 생성된 베리어나 렌즈면이 시프트되도록 그 제2 시프트 기간 동안 제4 내지 제6 애노드라인들(A4~A6)에 구동전압(Vdrv)을 순차적으로 공급한다. 제4 내지 제6 다이오드들(D4~D6)은 제4 내지 제6 애노드라인들(A4~A6)로부터의 구동전압(Vdrv)에 응답하여 순차적으로 턴-온되어 그 구동전압(Vdrv)을 제4 내지 제6 셀들(C4~C6)에 공급한다.
제4 다이오드(D4)는 제4 애노드라인(A4)으로부터의 구동전압(Vdrv)에 응답하여 제4 셀(C4)에 구동전압(Vdrv)을 공급한다. 제4 다이오드(D4)의 애노드는 제4 애노드라인(A4)에 접속된다. 제4 다이오드(D4)의 캐소드는 제4 셀(C4)의 하부 전극(14)에 접속된다.
제5 다이오드(D5)는 제5 애노드라인(A5)으로부터의 구동전압(Vdrv)에 응답하여 제5 셀(C5)에 구동전압(Vdrv)을 공급한다. 제5 다이오드(D5)의 애노드는 제5 애노드라인(A5)에 접속된다. 제5 다이오드(D5)의 캐소드는 제5 셀(C5)의 하부 전극(14)에 접속된다.
제6 다이오드(D6)는 제6 애노드라인(A6)으로부터의 구동전압(Vdrv)에 응답하여 제6 셀(C6)에 구동전압(Vdrv)을 공급한다. 제6 다이오드(D6)의 애노드는 제6 애노드라인(A6)에 접속된다. 제6 다이오드(D6)의 캐소드는 제6 셀(C6)의 하부 전극(14)에 접속된다.
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.
100 : 표시패널 101 : 타이밍 콘트롤러
102 : 데이터 구동회로 103 : 게이트 구동회로
110 : 호스트 시스템 120 : 3D 데이터 포맷터
200 : 스위쳐블 3D 필터 210 : 3D 필터 구동부
300 : 백라이트 유닛 310 : 백라이트 구동부
LENTI : 스위쳐블 렌즈 BAR : 스위쳐블 베리어
C1~C6 : 스위쳐블 3D 필터의 셀 T1~T6 : 트랜지스터
D1~D6 : 다이오드

Claims (10)

  1. 3D 영상 데이터를 표시하는 표시패널;
    상기 표시패널에 빛을 조사하는 백라이트 유닛;
    상기 표시패널에 기입되는 상기 3D 영상 데이터의 스캐닝 방향을 따라 상기 백라이트 유닛의 광원들을 순차적으로 구동하는 백라이트 구동부;
    상기 3D 영상 데이터의 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터의 광축을 분리하기 위한 베리어나 렌즈를 형성하는 스위쳐블 3D 필터; 및
    상기 스위쳐블 3D 필터를 전기적으로 제어하여 상기 3D 필터에 베리어나 렌즈를 형성하고 그 베리어나 렌즈를 시프트시키는 3D 필터 구동부를 포함하고,
    상기 백라이트 유닛의 발광면은 다수의 백라이트 블록들로 분할되고, 상기 백라이트 블록들은 상기 표시패널의 데이터 스캐닝 방향을 따라 순차적으로 점등 및 소등되고,
    상기 스위쳐블 3D 필터는 상기 백라이트 블록들과 대응하는 다수의 3D 필터 블록들로 분할되고, 상기 3D 필터 블록들은 베리어나 렌즈를 순차적으로 시프트시키며,
    상기 3D 필터 블록들 각각에서 상기 베리어나 렌즈가 시프트되는 시프트 기간은 상기 백라이트 블록들의 소등 시작 시점 이후에 그리고 상기 백라이트 블록들과 대응하는 상기 표시패널의 픽셀 블록에 다음 데이터가 기입되기 전의 시간으로 설정되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 3D 필터 블록들은 상기 3D 필터 구동부로부터 인가되는 구동전압에 따라 상기 백라이트 블록들의 소등에 동기되어 베리어나 렌즈를 순차적으로 시프트시키는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    제1 백라이트 블록과 대응하는 상기 표시패널의 제1 픽셀 블록에 상기 3D 영상 데이터가 순차적으로 기입된 후 소정의 액정 응답 지연 시간이 경과된 다음, 상기 제1 백라이트 블록이 점등 및 소등되고,
    상기 제1 백라이트 블록과 대응하는 제1 3D 필터 블록의 베리어나 렌즈는 상기 제1 백라이트 블록의 소등 기간 내에서 상기 제1 픽셀 블록에 다음 데이터가 기입되기 전의 기간으로 설정된 제1 시프트 기간에 시프트되고,
    제2 백라이트 블록과 대응하는 상기 표시패널의 제2 픽셀 블록에 상기 3D 영상 데이터가 순차적으로 기입된 후 상기 액정 응답 지연 시간이 경과된 다음, 상기 제2 백라이트 블록이 점등 및 소등되고,
    상기 제2 백라이트 블록과 대응하는 제2 3D 필터 블록의 베리어나 렌즈는 상기 제2 백라이트 블록의 소등 기간 내에서 상기 제2 픽셀 블록에 다음 데이터가 기입되기 전의 기간으로 설정된 제2 시프트 기간에 시프트되고,
    상기 제2 시프트 기간은 상기 제1 시프트 기간 보다 늦은 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    제1 시프트 기간은 제1 백라이트 블록의 소등 시작 시점으로부터 소정의 광원 소등 지연시간이 경과된 후에 설정되고,
    제2 시프트 기간은 제2 백라이트 블록의 소등 시작 시점으로부터 소정의 광원 소등 지연시간이 경과된 후에 설정되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 백라이트 블록들의 점등 기간은 중첩되고,
    상기 제1 시프트 기간은 상기 제2 백라이트 블록의 점등 기간과 중첩되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위쳐블 3D 필터는,
    상기 3D 필터 블록들 각각의 시프트 기간을 제어하는 능동 스위치소자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    제1 백라이트 블록과 대응하는 제1 3D 필터 블록은 제1 내지 제3 셀들과, 그 셀들에 연결되어 상기 제1 내지 제3 셀들에 구동전압을 공급하는 제1 내지 제3 TFT들을 포함하고,
    제2 백라이트 블록과 대응하는 제2 3D 필터 블록은 제4 내지 제6 셀들과, 그 셀들에 연결되어 상기 제4 내지 제6 셀들에 구동전압을 공급하는 제4 내지 제6 TFT들을 포함하고,
    상기 제1 TFT는 제1 게이트라인으로부터의 게이트펄스에 응답하여 상기 제1 셀에 구동전압을 공급하고,
    상기 제2 TFT는 제2 게이트라인으로부터의 게이트펄스에 응답하여 상기 제2 셀에 구동전압을 공급하고,
    상기 제3 TFT는 제3 게이트라인으로부터의 게이트펄스에 응답하여 상기 제3 셀에 구동전압을 공급하고,
    상기 제4 TFT는 제4 게이트라인으로부터의 게이트펄스에 응답하여 상기 제4 셀에 구동전압을 공급하고,
    상기 제5 TFT는 제5 게이트라인으로부터의 게이트펄스에 응답하여 상기 제5 셀에 구동전압을 공급하고,
    상기 제6 TFT는 제6 게이트라인으로부터의 게이트펄스에 응답하여 상기 제6 셀에 구동전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    제1 백라이트 블록과 대응하는 제1 3D 필터 블록은 제1 내지 제3 셀들과, 그 셀들에 연결되어 상기 제1 내지 제3 셀들에 구동전압을 공급하는 제1 내지 제3 다이오드들을 포함하고,
    제2 백라이트 블록과 대응하는 제2 3D 필터 블록은 제4 내지 제6 셀들과, 그 셀들에 연결되어 상기 제4 내지 제6 셀들에 구동전압을 공급하는 제4 내지 제6 다이오드들을 포함하고,
    상기 제1 다이오드는 제1 애노드라인으로부터의 구동전압을 상기 제1 셀에 구동전압을 공급하고,
    상기 제2 다이오드는 제2 애노드라인으로부터의 구동전압을 상기 제2 셀에 구동전압을 공급하고,
    상기 제3 다이오드는 제3 애노드라인으로부터의 구동전압을 상기 제3 셀에 구동전압을 공급하고,
    상기 제4 다이오드는 제4 애노드라인으로부터의 구동전압을 상기 제4 셀에 구동전압을 공급하고,
    상기 제5 다이오드는 제5 애노드라인으로부터의 구동전압을 상기 제5 셀에 구동전압을 공급하고,
    상기 제6 다이오드는 제6 애노드라인으로부터의 구동전압을 상기 제6 셀에 구동전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
  10. 3D 영상 데이터를 표시하는 표시패널, 상기 표시패널에 빛을 조사하는 백라이트 유닛, 및 상기 3D 영상 데이터의 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터의 광축을 분리하기 위한 베리어나 렌즈를 형성하는 스위쳐블 3D 필터를 포함하는 입체 영상 표시장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 표시패널에 기입되는 상기 3D 영상 데이터의 스캐닝 방향을 따라 상기 백라이트 유닛의 광원들을 순차적으로 구동하는 단계; 및
    상기 스위쳐블 3D 필터를 전기적으로 제어하여 상기 3D 필터에 베리어나 렌즈를 형성하고 그 베리어나 렌즈를 시프트시키는 단계를 포함하고,
    상기 백라이트 유닛의 발광면은 다수의 백라이트 블록들로 분할되고, 상기 백라이트 블록들은 상기 표시패널의 데이터 스캐닝 방향을 따라 순차적으로 점등 및 소등되고,
    상기 스위쳐블 3D 필터는 상기 백라이트 블록들과 대응하는 다수의 3D 필터 블록들로 분할되고, 상기 3D 필터 블록들은 상기 베리어나 렌즈를 순차적으로 시프트시키며,
    상기 3D 필터 블록들 각각에서 상기 베리어나 렌즈가 시프트되는 시프트 기간은 상기 백라이트 블록들의 소등 시작 시점 이후에 그리고 상기 백라이트 블록들과 대응하는 상기 표시패널의 픽셀 블록에 다음 데이터가 기입되기 전의 시간으로 설정되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치의 제어 방법.
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