KR101988521B1 - 영상표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 영상표시장치는 메인 게이트라인과 보조 게이트라인으로 이루어진 게이트라인쌍과 데이터라인 사이마다 배치된 서브 픽셀을 포함하여 2D 영상과 3D 영상을 선택적으로 구현하는 표시패널, 게이트라인쌍을 구동하기 위한 게이트 구동부, 표시패널의 블랙데이터 공급라인에 인가될 블랙 데이터를 발생하는 블랙데이터 발생부 및 표시패널로부터의 빛을 제1 편광과 제2 편광의 빛들로 분할하는 패턴 리타더를 구비하고, 서브 픽셀은 제1 화소전극과 공통전극 간 전위차로 구동되는 제1 액정셀 및 메인 게이트라인으로부터의 메인 스캔펄스에 응답하여 제1 화소전극과 데이터라인 사이의 전류 패스를 스위칭하는 제1 스위치 TFT를 포함한 메인 서브 픽셀과 제2 화소전극과 공통전극 간 전위차로 구동되는 제2 액정셀, 메인 게이트라인으로부터의 메인 스캔펄스에 응답하여 제2 화소전극과 데이터라인 사이의 전류 패스를 스위칭하는 제2 스위치 TFT, 상기 보조 게이트라인으로부터의 보조 스캔펄스에 응답하여 블랙데이터 공급라인과 제2 화소전극 사이의 전류 패스를 스위칭하는 제3 스위치 TFT를 포함한 보조 서브 픽셀을 포함한다.

Description

영상표시장치{IMAGE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 2차원 평면 영상(이하, '2D 영상')과 3차원 입체 영상(이하, '3D 영상')을 구현할 수 있는 영상표시장치에 관한 것이다.
다양한 콘텐츠 개발 및 회로 기술 발전에 힘입어 최근 영상표시장치는 2D 영과 3D 영상을 선택적으로 구현할 수 있다. 영상표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique) 또는 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)을 이용하여 3D 영상을 구현한다.
양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하며, 안경방식과 무안경방식이 있고 두 방식 모두 실용화되고 있다. 무안경 방식은 일반적으로 좌우 시차 영상의 광축을 분리하기 위한 패럴렉스 베리어 등의 광학판을 표시 화면의 앞에 또는 뒤에 설치하는 방식이다. 안경방식은 표시패널에 편광 방향이 서로 다른 좌우 시차 영상을 표시하고, 편광 안경 또는 액정셔터 안경을 사용하여 입체 영상을 구현한다.
액정셔터 안경방식은 표시소자에 좌안 이미지와 우안 이미지를 프레임 단위로 교대로 표시하고 이 표시 타이밍에 동기하여 액정셔터 안경의 좌우안 셔터를 개폐함으로써 3D 영상을 구현한다. 액정셔터 안경은 좌안 이미지가 표시되는 기수 프레임 기간 동안 그의 좌안 셔터만을 개방하고, 우안 이미지가 표시되는 우수 프레임 기간 동안 그의 우안 셔터만을 개방함으로써 시분할 방식으로 양안 시차를 만들어낸다. 이러한 액정셔터 안경방식은 액정셔터 안경의 데이터 온 타임이 짧아 3D 영상의 휘도가 낮으며, 표시소자와 액정셔터 안경의 동기, 및 온/오프 전환 응답 특성에 따라 3D 크로스토크의 발생이 심하다.
편광 안경방식은 도 1과 같이 표시패널(1) 위에 부착된 패턴드 리타더(Patterned Retarder)(2)를 포함한다. 편광 안경방식은 표시패널(1)에 좌안 영상 데이터(L)와 우안 영상 데이터(R)를 수평라인 단위로 교대로 표시하고 패턴드 리타더(1)를 통해 편광 안경(3)에 입사되는 편광특성을 절환한다. 이를 통해, 편광 안경방식은 좌안 이미지와 우안 이미지를 공간적으로 분할하여 3D 영상을 구현할 수 있다.
이러한 편광 안경방식에서는 좌안 이미지와 우안 이미지가 라인 단위로 이웃하여 표시되기 때문에 크로스토크(Crosstalk)가 발생되지 않는 상/하 시야각이 좁은 편이다. 크로스토크는 상/하 시야각 위치에서 좌안 및 우안 이미지가 중첩적으로 보여질때 발생된다. 이에, 도 2과 같이 패턴드 리타더(2)에 블랙 스트라이프(BS)를 형성하여 3D 영상의 상/하 시야각을 넓히는 방안이 일본 공개특허공보 제2002-185983호를 통해 제안된 바 있다. 하지만, 시야각 개선을 위해 사용되는 블랙 스트라이프(BS)는 2D 영상의 휘도를 크게 떨어뜨리는 사이드 이펙트(Side Effect)를 초래한다.
따라서, 본 발명의 목적은 2D 영상의 휘도를 저하시키지 않으면서 3D 영상의 상/하 시야각을 넓힐 수 있도록 한 편광 안경방식의 영상표시장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 영상표시장치는 메인 게이트라인과 보조 게이트라인으로 이루어진 게이트라인쌍과 데이터라인 사이마다 배치된 서브 픽셀을 포함하여 2D 영상과 3D 영상을 선택적으로 구현하는 표시패널; 상기 게이트라인쌍을 구동하기 위한 게이트 구동부; 상기 표시패널의 블랙데이터 공급라인에 인가될 블랙 데이터를 발생하는 블랙데이터 발생부; 및 상기 표시패널로부터의 빛을 제1 편광과 제2 편광의 빛들로 분할하는 패턴 리타더를 구비하고; 상기 서브 픽셀은, 제1 화소전극과 공통전극 간 전위차로 구동되는 제1 액정셀, 및 상기 메인 게이트라인으로부터의 메인 스캔펄스에 응답하여 상기 제1 화소전극과 데이터라인 사이의 전류 패스를 스위칭하는 제1 스위치 TFT를 포함한 메인 서브 픽셀과; 제2 화소전극과 상기 공통전극 간 전위차로 구동되는 제2 액정셀, 상기 메인 게이트라인으로부터의 메인 스캔펄스에 응답하여 상기 제2 화소전극과 상기 데이터라인 사이의 전류 패스를 스위칭하는 제2 스위치 TFT, 상기 보조 게이트라인으로부터의 보조 스캔펄스에 응답하여 상기 블랙데이터 공급라인과 상기 제2 화소전극 사이의 전류 패스를 스위칭하는 제3 스위치 TFT를 포함한 보조 서브 픽셀을 포함한다.
상기 블랙 데이터는 소정 기간을 주기로 그 극성이 인버젼된다.
상기 블랙데이터 발생부는, 외부로부터 정극성 블랙 감마전압과 부극성 블랙 감마전압을 입력받고, 1 프레임기간을 주기로 논리가 반전되는 극성제어신호를 기반으로 상기 정극성 블랙 감마전압과 부극성 블랙 감마전압을 교번하여 상기 블랙 데이터로 출력한다.
상기 정극성 블랙 감마전압은, 상기 공통전극에 인가될 공통전압과의 전위차로 계조를 구현하는 다수의 정극성 감마기준전압들 중 최대 전위차를 발휘하는 정극성 감마기준전압으로 선택되고; 상기 부극성 블랙 감마전압은, 상기 공통전압과의 전위차로 계조를 구현하는 다수의 부극성 감마기준전압들 중 최대 전위차를 발휘하는 부극성 감마기준전압으로 선택된다.
상기 블랙데이터 공급라인은 상기 서브픽셀이 형성되는 표시영역 바깥의 비 표시영역에 형성되고; 라인 온 글래스 방식을 통해 상기 표시패널의 하부 유리기판에 형성된 LOG(Line On Glass) 라인을 통해 상기 블랙 데이터를 입력받는다.
상기 게이트 구동부는, 상기 보조 스캔펄스를 상기 3D 영상 구현시에만 상기 보조 게이트라인에 공급한다.
상기 3D 영상 구현시 상기 게이트 구동부는, 상기 메인 스캔펄스를 상기 메인 게이트라인에 공급한 이후에 상기 보조 스캔펄스를 상기 보조 게이트라인에 공급한다.
상기 보조 스캔펄스는 상기 메인 스캔펄스의 공급이 종료되고 적어도 1 수평기간 이후에 상기 보조 게이트라인에 공급된다.
상기 제3 스위치 TFT는, 상기 2D 영상 구현시 계속해서 턴 오프 상태로 유지되고; 상기 3D 영상 구현시 상기 메인 서브 픽셀에 3D 영상 데이터가 충전된 이후에 턴 온 된다.
상기 제2 액정셀은 상기 제2 화소전극에 인가되는 데이터전압과 상기 공통전극에 인가되는 공통전압 간 전위차가 클수록 투과율 또는 계조가 낮아지는 노멀리 화이트 모드(Normally White Mode)로 구동된다.
본 발명에 따른 영상표시장치는 서브 픽셀을 메인 서브 픽셀과 보조 서브 픽셀로 분할한 후, 2D 모드에서 메인 서브 픽셀과 보조 서브 픽셀에 동일한 2D 데이터를 인가하고, 3D 모드에서 메인 서브 픽셀에 3D 영상 데이터를, 보조 서브 픽셀에 블랙 데이터를 인가한다. 이를 통해, 본 발명은 2D 영상의 휘도를 저하시키지 않으면서 3D 영상의 상/하 시야각을 넓힐 수 있게 된다.
특히, 본 발명은 3D 모드에서 보조 서브 픽셀에 충전되는 블랙 데이터의 극성을 프레임기간을 주기로 교번시킴으로써, 보조 서브 픽셀에서의 직류 옵셋 성분과 액정의 열화를 크게 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래 편광 안경방식을 보여주는 도면.
도 2는 편광 안경방식에서 시야각 개선을 위해 사용되는 블랙 스트라이프로 인해 2D 영상의 휘도가 저하되는 것을 설명하기 위한 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 영상표시장치를 보여주는 도면.
도 5는 화소 어레이에 배치된 단위 픽셀을 개략적으로 보여주는 도면.
도 6은 블랙데이터 발생부와 블랙 데이터의 전송 경로를 상세히 보여주는 도면.
도 7은 블랙 데이터의 극성이 프레임기간을 단위로 교번되는 것을 보여주는 도면.
도 8 및 도 9는 블랙 데이터에 의해 블랙 계조가 구현되는 원리를 보여주는 도면.
도 10은 표시패널에서 [1,1]번째 배치된 서브 픽셀의 접속 구성을 상세히 보여주는 도면.
도 11a 및 도 11b는 2D 모드에서 서브 픽셀의 구동 파형 및 표시 상태를 각각 보여주는 도면들.
도 12a 및 도 12b는 3D 모드에서 서브 픽셀의 구동 파형 및 표시 상태를 각각 보여주는 도면들.
도 13은 보조 서브 픽셀에 인가되는 블랙 이미지의 기능을 설명하기 위한 도면.
이하, 도 3 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 영상표시장치를 보여준다. 도 5는 화소 어레이에 배치된 단위 픽셀을 개략적으로 보여준다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 이 영상표시장치는 표시소자(10), 패턴드 리타더(20), 제어부(30), 패널 구동부(40) 및 편광 안경(50)을 구비한다.
표시소자(10)는 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 표시소자로 구현될 수 있다. 이하에서, 표시소자(10)를 액정표시소자를 중심으로 설명한다.
표시소자(10)는 표시패널(11)과, 상부 편광필름(Polarizer)(11a)과, 하부 편광필름(11b)을 포함한다.
표시패널(11)은 두 장의 유리기판들과 이들 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 표시패널(11)의 하부 유리기판에는 다수의 데이터라인들(DL), 이 데이터라인들(DL)과 각각 교차되는 다수의 게이트라인쌍들(GL)이 배치된다. 이러한, 신호라인들(DL,GL)의 교차 구조에 의해 표시패널(10)에는 각각 액정셀을 포함하는 다수의 서브 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치되어 화소 어레이를 구성한다. 표시패널(11)의 상부 유리기판 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터, 공통전극 등을 포함한 컬러필터 어레이가 형성된다. 하부 유리기판에 형성된 화소전극과 상부 유리기판에 형성된 공통전극은 수직으로 대향하여 액정셀에 수직전계를 인가한다. 액정셀은 화소전극에 인가되는 데이터전압과 공통전극에 인가되는 공통전압(Vcom) 간 전위차가 클수록 투과율 또는 계조가 낮아지는 노멀리 화이트 모드(Normally White Mode)로 구동된다. 표시패널(11)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 상부 및 하부 편광필름(11a, 11b)이 부착되고 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.
단위 픽셀(P)은 도 5와 같이 R 서브 픽셀(SPr), G 서브 픽셀(SPg), 및 B 서브 픽셀(SPb)을 포함한다. 제k 게이트라인쌍(GLk)은 제k 메인 게이트라인(GLka)과 제k 보조 게이트라인(GLkb)을 포함한다.
R 서브 픽셀(SPr)은 제k 게이트라인쌍(GLk)을 사이에 두고 양쪽에 배치된 R 메인 서브 픽셀(SPr1)과 R 보조 서브 픽셀(SPr2)을 포함한다. 제k 메인 게이트라인(GLka)이 활성화될 때, R 메인 서브 픽셀(SPr1)과 R 보조 서브 픽셀(SPr2)은 제j 데이터라인(DLj)에 전기적으로 접속된다. 제k 보조 게이트라인(GLkb)이 활성화될 때, R 보조 서브 픽셀(SPr2)은 표시패널(11)의 블랙데이터 공급라인(BLINE)에 전기적으로 접속된다.
G 서브 픽셀(SPg)은 제k 게이트라인쌍(GLk)을 사이에 두고 양쪽에 배치된 G 메인 서브 픽셀(SPg1)과 G 보조 서브 픽셀(SPg2)을 포함한다. 제k 메인 게이트라인(GLka)이 활성화될 때, G 메인 서브 픽셀(SPg1)과 G 보조 서브 픽셀(SPg2)은 제j+1 데이터라인(DL(j+1))에 전기적으로 접속된다. 제k 보조 게이트라인(GLkb)이 활성화될 때, G 보조 서브 픽셀(SPg2)은 표시패널(11)의 블랙데이터 공급라인(BLINE)에 전기적으로 접속된다.
B 서브 픽셀(SPb)은 제k 게이트라인쌍(GLk)을 사이에 두고 양쪽에 배치된 B 메인 서브 픽셀(SPb1)과 B 보조 서브 픽셀(SPb2)을 포함한다. 제k 메인 게이트라인(GLka)이 활성화될 때, B 메인 서브 픽셀(SPb1)과 B 보조 서브 픽셀(SPb2)은 제j+2 데이터라인(DL(j+2))에 전기적으로 접속된다. 제k 보조 게이트라인(GLkb)이 활성화될 때, B 보조 서브 픽셀(SPb2)은 표시패널(11)의 블랙데이터 공급라인(BLINE)에 전기적으로 접속된다.
이러한 본 발명의 표시소자(10)는 투과형 표시소자, 반투과형 표시소자, 반사형 표시소자 등 어떠한 형태로도 구현될 수 있다. 투과형 표시소자와 반투과형 표시소자에서는 백라이트 유닛(12)이 필요하다. 백라이트 유닛(12)은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는, 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다.
패턴드 리타더(20)는 표시패널(11)의 상부 편광필름(11a)에 부착된다. 패턴드 리타더(20)의 기수 라인들에는 제1 리타더(RT1)가 형성되고, 패턴드 리터더(20)의 우수 라인들에는 제2 리타더(RT2)가 형성된다. 제1 리타더(RT1)의 광흡수축과 제2 리타더(RT2)의 광흡수축은 서로 직교한다. 패턴드 리타더(20)의 제1 리타더(RT1)는 화소 어레이로부터 입사되는 빛의 제1 편광(예컨대, 좌원편광)을 투과시킨다. 패턴드 리타더(20)의 제2 리타더(RT2)는 화소 어레이로부터 입사되는 빛의 제2 편광(예컨대, 우원편광)을 투과시킨다. 패턴드 리타더(20)의 제1 리타더(RT1)는 좌원편광을 투과하는 편광필터로 구현될 수 있고, 패턴드 리타더(20)의 제2 리타더(RT2)는 우원편광을 투과하는 편광필터로 구현될 수 있다.
제어부(30)는 모드 선택신호에 따라 2D 모드 또는 3D 모드로 패널 구동부(40)의 동작을 제어한다.
제어부(30)는 3D 모드 하에서 시스템보드(미도시)로부터 입력되는 3D 영상 데이터를 좌안 영상의 RGB 데이터와 우안 영상의 RGB 데이터로 분리한 후 패널 구동부(40)에 공급한다. 제어부(30)는 2D 모드 하에서 시스템보드로부터 입력되는 2D 영상의 RGB 데이터를 패널 구동부(40)에 공급한다.
제어부(30)는 시스템 보드로부터 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 도트 클럭(DCLK) 등의 타이밍신호들을 입력받아 패널 구동부(40)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들(GDC,DDC)을 발생한다.
데이터 구동부(40A)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDC)는 라이징(Rising) 또는 폴링(Falling) 에지에 기준하여 데이터 구동부(40A) 내에서 데이터의 래치동작을 제어하는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock : SSC), 데이터 구동부(40A)의 출력을 제어하는 소스 출력 인에이블신호(SOE), 및 표시패널(11)의 액정셀들에 공급될 데이터전압의 극성을 제어하는 극성제어신호(POL) 등을 포함한다.
게이트 구동부(40B)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC)는 한 화면이 표시되는 1 수직기간 중에서 스캔이 시작되는 시작 수평라인을 지시하는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse : GSP), 게이트 구동부(40B) 내의 쉬프트 레지스터에 입력되어 게이트 스타트 펄스(GSP)를 순차적으로 쉬프트시키기 위한 게이트 쉬프트 클럭신호(Gate Shift Clock : GSC), 및 게이트 구동부(40B)의 출력을 제어하는 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable : GOE) 등을 포함한다.
제어부(30)는 입력 프레임 주파수에 동기되는 타이밍신호들(Vsync,Hsync,DE,DCLK)을 체배하여 N×f(N은 2이상의 양의 정수, f는 입력 프레임 주파수)Hz의 프레임 주파수로 패널 구동부(40)의 동작을 제어할 수 있다. 입력 프레임 주파수는 NTSC(National Television Standards Committee) 방식에서 60Hz이며, PAL(Phase-Alternating Line) 방식에서 50Hz이다.
패널 구동부(40)는 표시패널(11)의 데이터라인들(DL)을 구동시키기 위한 데이터 구동부(40A)와, 표시패널(11)의 게이트라인쌍들(GL)을 구동시키기 위한 게이트 구동부(40B)와, 블랙 데이터(BDATA)를 발생하는 블랙데이터 발생부(40C)를 포함한다.
데이터 구동부(40A)의 소스 드라이브 IC들 각각은 쉬프트 레지스터(Shift register), 래치(Latch), 디지털-아날로그 변환기(Digital to Analog convertor, DAC), 출력 버퍼(Output buffer) 등을 포함한다. 데이터 구동부(40A)는 데이터 제어신호(DDC)에 따라 2D/3D 영상 데이터를 래치한다. 데이터 구동부(40A)는 극성제어신호에 응답하여 2D/3D 영상 데이터를 아날로그 정극성 감마보상전압과 부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압의 극성을 반전시킨다. 데이터 구동부(40A)는 게이트 구동부(40B)로부터 출력되는 메인 스캔펄스에 동기되도록 데이터전압을 데이터라인들(DL)로 출력한다. 데이터 구동부(40A)의 소스 드라이브 IC들은 TCP(Tape Carrier Package:도 6의 '45') 상에 실장되어 TAB(Tape Automated Bonding) 공정에 의해 표시패널(11)의 하부 유리기판에 접합될 수 있다.
게이트 구동부(40B)는 쉬프트 레지스터(Shift register), 멀티플렉서 어레이(Multiplexer array), 레벨 쉬프터(Level shifter) 등을 포함한다. 게이트 구동부(40B)는 게이트 제어신호(GDC)에 따라 2D 모드 및 3D 모드 하에서 메인 스캔펄스를 게이트라인쌍들(GL) 중 메인 게이트라인들에 순차적으로 공급한다. 그리고, 게이트 구동부(40B)는 게이트 제어신호(GDC)에 따라 3D 모드 하에서 보조 스캔펄스를 게이트라인쌍들(GL) 중 보조 게이트라인들에 순차적으로 공급한다. 보조 스캔펄스는, 각 수평라인에서 메인 스캔펄스의 공급이 종료되고 소정 기간, 예컨대 적어도 1 수평기간 이후에 보조 게이트라인에 공급된다. 한편, 게이트 구동부(40B)는 2D 모드 하에서 보조 스캔펄스를 발생하지 않는다. 게이트 구동부(40B)의 쉬프트 레지스터는 TCP 상에 실장되어 TAB 공정에 의해 표시패널(11)의 하부 유리기판에 접합되거나, 또는 GIP(Gate In Panel) 공정에 의해 화소 어레이와 동시에 하부 유리기판 상에 직접 형성될 수 있다.
블랙데이터 발생부(40C)는 블랙 데이터(BDATA)를 발생한 후 표시패널(11)의 블랙데이터 공급라인(BLINE)에 공급한다. 블랙데이터 발생부(40C)에 대해서는 도 6 내지 도 9를 참조하여 상세히 후술한다.
편광 안경(50)은 좌안 편광필터(또는 제1 편광필터)를 갖는 좌안(50L)과 우안 편광필터(또는 제2 편광필터)를 갖는 우안(50R)을 구비한다. 좌안 편광필터는 패턴 리타더(20)의 제1 리타더(RT1)와 동일한 광흡수축을 가지며, 우안 편광필터는 패턴 리타더(20)의 제2 리타더(RT2)와 동일한 광흡수축을 가진다. 예들 들면, 편광 안경(50)의 좌안 편광필터는 좌원편광 필터로 선택될 수 있고, 편광 안경(50)의 우안 편광필터는 우원편광 필터로 선택될 수 있다. 사용자는 편광 안경(50)을 통해 표시소자(10)에 공간분할 방식으로 표시된 3D 영상 데이터를 감상할 수 있다.
도 6은 블랙데이터 발생부(40C)와 블랙 데이터(BDATA)의 전송 경로를 상세히 보여준다. 도 7은 블랙 데이터(BDATA)가 프레임기간을 단위로 인버젼 구동되는 것을 보여준다. 도 8 및 도 9는 블랙 데이터(BDATA)에 의해 블랙 계조가 구현되는 원리를 보여준다.
도 6을 참조하면, 블랙데이터 발생부(40C)는 프로그래머블 감마 IC (또는, 전압분배회로)로부터 정극성 블랙 감마전압(BGMA(+))과 부극성 블랙 감마전압(BGMA(-))을 입력받는다. 그리고, 블랙데이터 발생부(40C)는 제어부(30)로부터 인가되는 극성제어신호(POL)에 따라 정극성 블랙 감마전압(BGMA(+))과 부극성 블랙 감마전압(BGMA(-))을 교번적으로 블랙 데이터(BDATA)로 출력한다. 다시 말해, 블랙데이터 발생부(40C)는 도 7과 같이 하이논리(H)의 극성제어신호(POL)에 응답하여 정극성 블랙 감마전압(BGMA(+))을 블랙 데이터(BDATA)로 출력하고, 로우논리(L)의 극성제어신호(POL)에 응답하여 부극성 블랙 감마전압(BGMA(-))을 블랙 데이터(BDATA)로 출력한다. 극성제어신호(POL)는 통상 한 프레임기간을 주기로 반전되기 때문에, 블랙데이터 발생부(40C)는 프레임기간을 단위로 블랙 데이터(BDATA)를 인버젼 구동시키게 된다. 이렇게, 블랙 데이터(BDATA)가 인버젼 구동되면, 보조 서브 픽셀에서 직류 옵셋 성분이 감소되고 액정의 열화가 줄어든다.
도 8과 같이, 정극성 블랙 감마전압(BGMA(+))은 공통전압(Vcom)과의 전위차(ΔV)로 계조를 구현하는 다수의 정극성 감마기준전압들 중 최대 전위차를 발휘하는 정극성 감마기준전압으로 선택되고, 부극성 블랙 감마전압(BGMA(-))은 공통전압(Vcom)과의 전위차(ΔV)로 계조를 구현하는 다수의 부극성 감마기준전압들 중 최대 전위차를 발휘하는 부극성 감마기준전압으로 선택된다. 이는 본원 발명의 액정셀이 도 9와 같이 데이터전압과 공통전압 간 전위차(V)가 클수록 투과율(T) 또는 계조가 낮아지는 노멀리 화이트 모드(Normally White Mode)로 구동되기 때문이다.
블랙데이터 발생부(40C)는 TCP(45)를 통해 표시패널(11)에 접속되는 콘트롤보드(60)에 내장될 수 있다. 도시하지 않았지만, 콘트롤보드(60)는 제어부(30)를 실장할 수 있다. 블랙데이터 발생부(40C)에서 출력되는 블랙 데이터(BDATA)는 콘트롤보드(60), TCP(45) 및 표시패널(11)의 하부 유리기판에 라인 온 글래스 방식으로 형성된 LOG(Line On Glass) 라인을 통해 표시패널(11)의 블랙데이터 공급라인(BLINE)에 입력된다. 표시패널(11)에서, 블랙데이터 공급라인(BLINE)은 화소 어레이가 형성되는 표시영역(AA) 바깥의 비 표시영역(NAA)에 형성될 수 있다.
도 10은 표시패널(11)에서 [1,1]번째 배치된 서브 픽셀(SP)의 접속 구성을 상세히 보여준다. 여기서, 서브 픽셀(SP)은 도 5의 R 서브 픽셀(SPr), G 서브 픽셀(SPg), B 서브 픽셀(SPb) 각각에 대응된다.
도 10을 참조하면, 서브 픽셀(SP)은 제1 게이트라인쌍(GL1)을 사이에 두고 양쪽에 배치된 메인 서브 픽셀(SP1)과 보조 서브 픽셀(SP2)을 포함한다. 제1 게이트라인쌍(GL1)은 메인 스캔펄스(Vga)가 인가되는 제1 메인 게이트라인(GL1a)과 보조 스캔펄스(Vgb)가 인가되는 제1 보조 게이트라인(GL1b)을 포함한다.
메인 서브 픽셀(SP1)은 제1 액정셀(Clc1), 제1 스위치 TFT(ST1) 및 제1 스토리지 커패시터(Cst1)를 구비한다.
제1 액정셀(Clc1)은 액정층을 사이에 두고 서로 대향하는 제1 화소전극(Ep1)과 공통전극(Ec)을 포함한다. 제1 스위치 TFT(ST1)는 메인 스캔펄스(Vga)에 응답하여 제1 데이터라인(DL1)과 제1 화소전극(Ep1) 사이의 전류 패스를 스위칭한다. 이를 위해, 제1 스위치 TFT(ST1)의 게이트전극은 제1 메인 게이트라인(GL1a)에 접속되고, 소스전극은 제1 데이터라인(DL1)에 접속되며, 드레인전극은 제1 화소전극(Ep1)에 접속된다. 공통전극(Ec)에는 공통전압(Vcom)이 인가된다. 제1 액정셀(Clc1)은 제1 화소전극(Ep1)과 공통전극(Ec) 간 전위차에 따라 액정층을 구동하여 계조를 표시한다. 제1 화소전극(Ep1)과 공통전극(Ec) 간 전위차는 제1 스토리지 커패시터(Cst1)에 의해 대략 한 프레임 기간 동안 유지된다. 제1 스토리지 커패시터(Cst1)는 스토리지 온 컴온(storage on common) 방식에 의해 하부 유리기판에 형성될 수 있다. 제1 스토리지 커패시터(Cst1)는 공통전압(Vcom)이 인가되는 제1 공통라인(미도시)과 제1 화소전극(Ep1) 간 중첩 영역에 형성될 수 있다.
보조 서브 픽셀(SP2)은 제2 액정셀(Clc2), 제2 스위치 TFT(ST2), 제3 스위치 TFT(ST3) 및 제2 스토리지 커패시터(Cst2)를 구비한다.
제2 액정셀(Clc2)은 액정층을 사이에 두고 서로 대향하는 제2 화소전극(Ep2)과 공통전극(Ec)을 포함한다. 제2 스위치 TFT(ST2)는 메인 스캔펄스(Vga)에 응답하여 제1 데이터라인(DL1)과 제2 화소전극(Ep2) 사이의 전류 패스를 스위칭한다. 이를 위해, 제2 스위치 TFT(ST2)의 게이트전극은 제1 메인 게이트라인(GL1a)에 접속되고, 소스전극은 제1 데이터라인(DL1)에 접속되며, 드레인전극은 제2 화소전극(Ep2)에 접속된다. 제3 스위치 TFT(ST3)는 보조 스캔펄스(Vgb)에 응답하여 블랙데이터 공급라인(BLINE)과 제2 화소전극(Ep2) 사이의 전류 패스를 스위칭한다. 이를 위해, 제3 스위치 TFT(ST3)의 게이트전극은 제1 보조 게이트라인(GL1b)에 접속되고, 소스전극은 블랙데이터 공급라인(BLINE)에 접속되며, 드레인전극은 제2 화소전극(Ep2)에 접속된다. 제2 액정셀(Clc2)은 제2 화소전극(Ep2)과 공통전극(Ec) 간 전위차에 따라 액정층을 구동하여 계조를 표시한다. 제2 화소전극(Ep2)과 공통전극(Ec) 간 전위차는 제2 스토리지 커패시터(Cst2)에 의해 대략 한 프레임기간 동안 유지된다. 제2 스토리지 커패시터(Cst2)는 스토리지 온 컴온(storage on common) 방식에 의해 하부 유리기판에 형성될 수 있다. 제2 스토리지 커패시터(Cst2)는 공통전압(Vcom)이 인가되는 제2 공통라인(미도시)과 제2 화소전극(Ep2) 간 중첩 영역에 형성될 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 2D 모드에서 서브 픽셀(SP)의 구동 파형 및 표시 상태를 각각 보여준다. 도 11a 및 도 11b과 함께 도 10의 접속 구성을 결부하여 2D 모드에서 서브 픽셀(SP)의 동작 및 표시 상태를 설명하면 다음과 같다.
도 11a와 같이 2D 모드에서는 메인 스캔펄스(Vga)에 의해 제1 메인 게이트라인(GL1a)만이 활성화되고, 제1 보조 게이트라인(GL1b)는 계속해서 비활성 상태를 유지한다.
메인 스캔펄스(Vga)가 입력되는 기간 동안 제1 및 제2 스위치 TFT(ST1,ST2)는 턴 온 된다. 제1 스위치 TFT(ST1)의 턴 온에 의해 메인 서브 픽셀(SP1)의 제1 화소전극(Ep1)에는 2D 영상 데이터가 인가된다. 이와 동시에, 제2 스위치 TFT(ST2)의 턴 온에 의해 보조 서브 픽셀(SP2)의 제2 화소전극(Ep2)에도 동일한 2D 데이터가 인가된다. 2D 영상 데이터는 각각 제1 스토리지 커패시터(Cst1)와 제2 스토리지 커패시터(Cst2)에 의해 일정하게 유지된다. 2D 모드에서 제3 스위치 TFT(ST3)는 계속해서 턴 오프 상태를 유지한다.
그 결과, 메인 서브 픽셀(SP1) 및 보조 서브 픽셀(SP2)은 도 11b와 같은 동일한 2D 이미지를 표시하게 된다. 보조 서브 픽셀(SP2)에 표시되는 2D 이미지는 2D 영상의 휘도를 높이는 역할을 한다. 이에 따라, 본 발명은 2D 영상 구현시 휘도 감소를 방지하여 2D 시인성을 크게 개선할 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 3D 모드에서 서브 픽셀(SP)의 구동 파형 및 표시 상태를 각각 보여준다. 그리고, 도 13은 보조 서브 픽셀에 인가되는 블랙 이미지의 기능을 설명하기 위한 도면이다. 도 12a, 도 12b 및 도 13과 함께 도 10의 접속 구성을 결부하여 3D 모드에서 서브 픽셀(SP)의 동작 및 표시 상태를 설명하면 다음과 같다.
도 12a와 같이 3D 모드에서는, 메인 스캔펄스(Vga)에 의해 제1 메인 게이트라인(GL1a)이 활성화된 이후에, 보조 스캔펄스(Vgb)에 의해 제1 보조 게이트라인(GL1b)이 활성화된다. 보조 스캔펄스(Vgb)는, 각 수평라인에서 메인 스캔펄스(Vga)의 공급이 종료되고 소정 기간(Td), 예컨대 적어도 1 수평기간 이후에 제1 보조 게이트라인(GL1b)에 공급된다.
메인 스캔펄스(Vga)가 입력되는 기간 동안 제1 및 제2 스위치 TFT(ST1,ST2)는 턴 온 된다. 제1 스위치 TFT(ST1)의 턴 온에 의해 메인 서브 픽셀(SP1)의 제1 화소전극(Ep1)에는 3D 영상 데이터(좌안 영상 데이터 또는, 우안 영상 데이터)가 인가된다. 이와 동시에, 제2 스위치 TFT(ST2)의 턴 온에 의해 보조 서브 픽셀(SP2)의 제2 화소전극(Ep2)에도 동일한 3D 영상 데이터가 인가된다. 메인 서브 픽셀(SP1)의 3D 영상 데이터는 제1 스토리지 커패시터(Cst1)에 의해 일정하게 유지된다.
메인 서브 픽셀(SP1)과 보조 서브 픽셀(SP2)이 3D 영상 데이터를 충전한 이후에 보조 스캔펄스(Vgb)가 인가된다. 보조 스캔펄스(Vgb)의 입력에 응답하여 제3 스위치 TFT(ST3)가 턴 온 되어 블랙데이터 공급라인(BLINE) 상의 블랙 데이터(BDATA)를 보조 서브 픽셀(SP2)의 제2 화소전극(Ep2)에 인가한다. 보조 스캔펄스(Vgb)의 블랙 데이터(BDATA)는 제2 스토리지 커패시터(Cst2)에 의해 일정하게 유지된다.
그 결과, 도 12b와 같이 메인 서브 픽셀(SP1)은 3D 이미지를 표시하게 되고, 보조 서브 픽셀(SP2)은 블랙 이미지를 표시하게 된다. 보조 서브 픽셀(SP2)의 블랙 이미지는 도 13과 같이 수직으로 이웃한 좌안 영상 이미지(L)와 우안 영상 이미지(R) 사이의 표시 간격(D)을 넓히는 역할을 한다. 이에 따라, 본 발명은 별도의 블랙 스트라이프 패턴을 형성하지 않더라도 상기 블랙 이미지를 통해 3D 상/하 시야각을 넓게 확보할 수 있기 때문에 종래 대비 3D 시인성을 크게 개선할 수 있다. 한편, 보조 서브 픽셀(SP2)에 충전되는 블랙 데이터(BDATA)는 프레임기간을 주기로 정극성과 부극성으로 교번되므로, 보조 서브 픽셀(SP2)에서 직류 옵셋 성분이 감소되고 액정의 열화가 줄어든다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 영상표시장치는 서브 픽셀을 메인 서브 픽셀과 보조 서브 픽셀로 분할한 후, 2D 모드에서 메인 서브 픽셀과 보조 서브 픽셀에 동일한 2D 데이터를 인가하고, 3D 모드에서 메인 서브 픽셀에 3D 영상 데이터를, 보조 서브 픽셀에 블랙 데이터를 인가한다. 이를 통해, 본 발명은 2D 영상의 휘도를 저하시키지 않으면서 3D 영상의 상/하 시야각을 넓힐 수 있게 된다.
특히, 본 발명은 3D 모드에서 보조 서브 픽셀에 충전되는 블랙 데이터의 극성을 프레임기간을 주기로 교번시킴으로써, 보조 서브 픽셀에서의 직류 옵셋 성분과 액정의 열화를 크게 감소시킬 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.
10 : 표시소자 11 : 표시패널
20 : 패턴드 리타더 30 : 제어부
40 : 패널 구동부 40A : 데이터 구동부
40B : 게이트 구동부 40C : 블랙데이터 발생부
50 : 편광 안경

Claims (10)

  1. 메인 게이트라인과 보조 게이트라인으로 이루어진 게이트라인쌍과 데이터라인 사이마다 배치된 서브 픽셀을 포함하여 2D 영상과 3D 영상을 선택적으로 구현하는 표시패널;
    상기 게이트라인쌍을 구동하기 위한 게이트 구동부;
    상기 게이트 구동부로부터 출력되는 메인 스캔펄스에 동기되도록 데이터전압을 데이터라인로 공급하는 데이터 구동부;
    상기 표시패널의 블랙데이터 공급라인에 인가될 블랙 데이터를 발생하는 블랙데이터 발생부; 및
    상기 표시패널로부터의 빛을 제1 편광과 제2 편광의 빛들로 분할하는 패턴 리타더를 구비하고;
    상기 서브 픽셀은,
    제1 화소전극과 공통전극 간 전위차로 구동되는 제1 액정셀, 및 상기 메인 게이트라인으로부터의 메인 스캔펄스에 응답하여 상기 제1 화소전극과 데이터라인 사이의 전류 패스를 스위칭하는 제1 스위치 TFT를 포함한 메인 서브 픽셀과;
    제2 화소전극과 상기 공통전극 간 전위차로 구동되는 제2 액정셀, 상기 메인 게이트라인으로부터의 메인 스캔펄스에 응답하여 상기 제2 화소전극과 상기 데이터라인 사이의 전류 패스를 스위칭하는 제2 스위치 TFT, 상기 보조 게이트라인으로부터의 보조 스캔펄스에 응답하여 상기 블랙데이터 공급라인과 상기 제2 화소전극 사이의 전류 패스를 스위칭하는 제3 스위치 TFT를 포함한 보조 서브 픽셀을 포함하고,
    상기 제3 스위치 TFT는
    상기 보조 게이트라인에 게이트전극이 접속되고, 상기 블랙데이터 공급라인에 소스전극이 접속되며, 상기 제2 화소전극에 드레인전극이 접속되는 영상표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 블랙 데이터는 소정 기간을 주기로 그 극성이 인버젼되는 영상표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 블랙데이터 발생부는, 외부로부터 정극성 블랙 감마전압과 부극성 블랙 감마전압을 입력받고, 1 프레임기간을 주기로 논리가 반전되는 극성제어신호를 기반으로 상기 정극성 블랙 감마전압과 부극성 블랙 감마전압을 교번하여 상기 블랙 데이터로 출력하는 영상표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 정극성 블랙 감마전압은, 상기 공통전극에 인가될 공통전압과의 전위차로 계조를 구현하는 다수의 정극성 감마기준전압들 중 최대 전위차를 발휘하는 정극성 감마기준전압으로 선택되고;
    상기 부극성 블랙 감마전압은, 상기 공통전압과의 전위차로 계조를 구현하는 다수의 부극성 감마기준전압들 중 최대 전위차를 발휘하는 부극성 감마기준전압으로 선택되는 영상표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 블랙데이터 공급라인은 상기 서브픽셀이 형성되는 표시영역 바깥의 비 표시영역에 형성되고;
    라인 온 글래스 방식을 통해 상기 표시패널의 하부 유리기판에 형성된 LOG(Line On Glass) 라인을 통해 상기 블랙 데이터를 입력받는 영상표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 구동부는,
    상기 보조 스캔펄스를 상기 3D 영상 구현시에만 상기 보조 게이트라인에 공급하는 영상표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 3D 영상 구현시 상기 게이트 구동부는,
    상기 메인 스캔펄스를 상기 메인 게이트라인에 공급한 이후에 상기 보조 스캔펄스를 상기 보조 게이트라인에 공급하는 영상표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 보조 스캔펄스는 상기 메인 스캔펄스의 공급이 종료되고 적어도 1 수평기간 이후에 상기 보조 게이트라인에 공급되는 영상표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제3 스위치 TFT는,
    상기 2D 영상 구현시 계속해서 턴 오프 상태로 유지되고;
    상기 3D 영상 구현시 상기 메인 서브 픽셀에 3D 영상 데이터가 충전된 이후에 턴 온 되는 영상표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 액정셀은 상기 제2 화소전극에 인가되는 데이터전압과 상기 공통전극에 인가되는 공통전압 간 전위차가 클수록 투과율 또는 계조가 낮아지는 노멀리 화이트 모드(Normally White Mode)로 구동되는 영상표시장치.
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