KR101992161B1 - 입체 영상 표시장치와 그 극성 제어 방법 - Google Patents

입체 영상 표시장치와 그 극성 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 입체 영상 표시장치와 그 극성 제어 방법에 관한 것으로, 표시패널의 수직 및 수평 방향 중 적어도 어느 한 방향에서 표시패널에 공급되는 데이터 전압의 극성 반전 주기를 2D 모드에 비하여 3D 모드에서 더 길게 제어한다. 3D 모드에서 1 프레임 기간에 사용자의 단안으로 보이는 서브 픽셀들의 도트 인버젼 극성 패턴이 상기 2D 모드에서 상기 1 프레임 기간에 보이는 상기 표시패널의 도트 인버젼 극성 패턴과 같다.

Description

입체 영상 표시장치와 그 극성 제어 방법{STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY AND POLARITY CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 입체 영상 표시장치와 그 극성 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 또는 뒤에 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. 이러한 액정표시장치는 일반적으로 잔상을 방지하고 액정의 열화를 방지하기 위하여 도 1과 같이 액정셀들에 인가되는 데이터전압의 극성을 주기적으로 반전시키고 있다. 도 1은 상하좌우 방향에서 이웃한 액정셀들의 극성이 서로 반전되는 1 도트 인버젼(dot inversion)의 극성 패턴을 보여 주는 도면이다. 도트(dot)는 1 액정셀 또는 1 서브 픽셀을 의미한다. 도 1에서 "+"는 정극성 데이터 전압이 충전되는 서브 픽셀이고, "-"는 부극성 데이터 전압이 충전되는 서브 픽셀이다. 도 1에서 "L1, L2... L6"은 액정표시장치의 로우 라인(row line) 번호이고, "C1, C2... C6"은 액정표시장치의 컬럼 라인(column line) 번호이다.
도 2와 같이 액정표시장치의 표시패널(PNL) 상에 패럴랙스 베리어(PBAR)를 배치하면, 시청자가 좌안으로 인식하는 서브 픽셀들과 우안으로 인식하는 서브 픽셀들이 공간적으로 분리된다. 이러한 입체 영상 표시장치의 데이터 전압 극성이 도 1과 같은 1 도트 인버젼으로 제어되면, 도 2와 같이 단안(좌안 또는 우안)으로 보이는 서브 픽셀들의 극성은 같은 라인에서 동일 극성이다. 그리고 단안(좌안 또는 우안)으로 보이는 서브 픽셀들의 극성은 이웃하는 라인들의 극성이 서로 반전된다. 예를 들어, 도 2에서 좌안으로 보이는 기수 번째 로우 라인에 배치된 서브 픽셀들의 극성은 모두 부극성이고, 좌안으로 보이는 우수 번째 로우 라인에 배치된 서브 픽셀들의 극성은 모두 정극성이다. 액정표시장치의 ΔVp는 정극성 데이터 전압과 부극성 데이터 전압에서 서로 다르다. 이 때문에 도 2와 같이 같은 라인에서 극성이 어느 한 극성으로 치우치고 이웃한 라인들 간의 극성이 반전되면, 시청자는 입체 영상 표시장치를 감상할 때 플리커(flcker)와 같은 시간적 휘도 차이를 느끼고, 크로스토크(crosstalk)와 같은 공간적 휘도 차이를 느낄 수 있다.
본 발명은 시청자의 단안 인식 영상에서 볼 때 로우 라인 방향과 컬럼 라인 방향 각각에서 어느 한 쪽으로 극성이 편중되는 현상을 방지하도록 한 입체 영상 표시장치와 그 극성 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 입체 영상 표시장치는 2D 모드에서 2D 영상 데이터를 표시하고 3D 모드에서 N(N은 2 이상의 양의 정수) 뷰로 좌안 영상과 우안 영상을 공간적으로 분할하여 표시하는 표시패널과 상기 표시패널 상에 접합되어 상기 좌안 영상의 빛과 상기 우안 영상의 빛의 경로를 분리하거나 상기 좌안 영상의 빛과 상기 우안 영상의 편광 특성을 다르게 하는 3D 필터와, 상기 표시패널에 데이터 전압을 공급하고, 상기 표시패널의 수직 및 수평 방향 중 적어도 어느 한 방향에서 상기 데이터 전압의 극성 반전 주기를 상기 2D 모드에 비하여 상기 3D 모드에서 더 길게 제어하는 표시패널 구동부를 포함한다.
상기 3D 모드에서 1 프레임 기간에 사용자의 단안으로 보이는 서브 픽셀들의 도트 인버젼 극성 패턴이 상기 2D 모드에서 상기 1 프레임 기간에 보이는 상기 표시패널의 도트 인버젼 극성 패턴과 같다.
본 발명의 입체 영상 표시장치는 도트 인버젼 형태로 극성이 반전되는 서브 픽셀들을 포함한 픽셀 어레이에 입력 영상의 데이터를 표시하고, 2D 모드에서 2D 영상을 상기 픽셀 어레이에 표시하고 3D 모드에서 좌안 영상과 우안 영상이 분리된 3D 영상을 상기 픽셀 어레이에 표시하는 표시패널과, 상기 표시패널에 데이터 전압을 공급하고, 상기 표시패널의 수직 및 수평 방향 중 적어도 어느 한 방향에서 상기 입력 영상의 데이터 전압의 극성 반전 주기를 상기 2D 모드에 비하여 상기 3D 모드에서 더 길게 제어하는 표시패널 구동부를 포함한다.
상기 3D 모드에서 1 프레임 기간에 상기 서브 픽셀들의 극성 반전 간격이 상기 2D 모드에 비하여 길다.
본 발명은 수직 및 수평 방향 중 적어도 어느 한 방향에서 상기 데이터 전압의 극성 반전 주기를 상기 2D 모드에 비하여 상기 3D 모드에서 더 길게 제어함으로써 단안 인식 영상에서 볼 때 극성이 편중되는 현상을 방지할 수 있다. 그 결과, 본 발명은 입체 영상 표시장치에서 플리커와 크로스토크를 저감하여 입체 영상의 표시품질을 높일 수 있다.
도 1은 상하좌우 방향에서 이웃한 액정셀들의 극성이 서로 반전되는 1 도트 인버젼의 극성 패턴을 보여 주는 도면이다.
도 2는 입체 영상 표시장치에서 단안으로 보이는 픽셀들의 극성 편중 현상을 보여 주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 영상 표시장치에서 2 뷰 영상 표시와 그 극성 제어 방법을 보여 주는 도면이다.
도 4는 1 도트 인버젼 방법과 수평 2 도트 인버젼 방법을 보여 주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 영상 표시장치에서 4 뷰 영상 표시와 그 극성 제어 방법을 보여 주는 도면이다.
도 6은 1 도트 인버젼 방법과 수평 4 도트 인버젼 방법을 보여 주는 도면이다.
도 7은 편광 안경 방식의 입체 영상 표시장치에서 극성 불균일 예를 보여 주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 입체 영상 표시장치와 그 극성 제어 방법을 보여 주는 도면이다.
도 9는 1 도트 인버젼 방법과 수직 2 도트 인버젼 방법을 보여 주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 표시장치에서 표시패널 구동부와 3D 필터 구동부를 보여 주는 블록도이다.
도 11은 렌티큘라 렌즈 필름이나 스위쳐블 렌즈를 보여 주는 단면도이다.
도 12는 패럴랙스 베리어나 스위쳐블 베리어를 보여 주는 단면도이다.
도 13은 무안경 방식의 입체 영상 표시장치에서 해상도 손실 없는 구동 방법의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 14는 편광 안경 방식의 입체 영상 표시장치를 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.
실시예 설명에 앞서 실시예에서 이용되는 일부 용어들에 대하여 정의하면 다음과 같다.
본 발명의 입체 영상 표시장치는 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD)와 같이 데이터 전압의 극성을 시공간적으로 반전시키는 표시장치를 기반으로 제작된다. 이 입체 영상 표시장치는 무안경 방식의 입체 영상 표시장치 또는 안경 방식의 입체 영상 표시장치로 구현될 수 있으며, 2D 모드에서 2D 영상 데이터를 표시하고 3D 모드에서 3D 영상 데이터를 표시한다. 입체 영상 표시장치의 표시패널 상에는 3D 필터가 접합될 수 있다. 안경 방식의 입체 영상 표시장치는 편광 안경 방식으로 구현될 수 있다.
본 발명의 입체 영상 표시장치에서 픽셀들은 다수의 서브 픽셀들을 포함한다. 서브 픽셀들은 3D 필터에 의해 시청자의 좌안을 통해 보이는 서브 픽셀들과, 시청자의 우안을 통해 보이는 서브 픽셀들로 분리된다. 2D 모드에서 데이터라인들을 통해 픽셀들에 공급되는 데이터 전압의 극성은 1 도트 인버젼 방법으로 반전될 수 있다. 픽셀들에는 3D 모드에서 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터가 공간적으로 분할되어 표시된다. 3D 모드에서 데이터라인들을 통해 픽셀들에 공급되는 데이터 전압의 극성은 수직 및 수평 방향 중 적어도 어느 한 방향에서 1 도트 인버젼 방법 보다 극성 반전 주기가 더 긴 N(N은 2 이상의 양의 정수) 도트 인버젼 방법으로 반전된다. 3D 모드에서 N 뷰(view)로 수평 분할된 좌안 영상과 우안 영상을 표시패널에 표시할 때 그 뷰수(number of view)와 동일한 반전 주기를 갖는 수평 N 도트 인버젼 방법으로 표시패널에 공급되는 데이터 전압의 극성이 반전된다. N 뷰로 수직 분할된 좌안 영상과 우안 영상을 표시패널에 표시할 때, 그 뷰수(number of view)와 동일한 반전 주기를 갖는 수직 N 도트 인버젼 방법으로 표시패널에 공급되는 데이터 전압의 극성이 반전된다. 예를 들어, 3D 모드에서 2 뷰(view)로 좌안 영상과 우안 영상을 수평 분할하여 표시패널에 표시하면, 데이터 전압의 극성은 수평 2 도트 인버젼으로 반전된다. 3D 모드에서 4 뷰(view)로 좌안 영상과 우안 영상을 수평 분할하여 표시패널에 표시하면, 데이터 전압의 극성은 수평 4 도트 인버젼으로 반전된다.
3D 필터는 표시패널 상에 접합되어 시청자의 좌안을 통해 보이는 서브 픽셀들과 우안을 통해 보이는 서브 픽셀들을 분리하는 광학 부품이다. 이 3D 필터는 무안경 입체 영상 표시장치에서 패럴랙스 베리어나 렌티큘러 렌즈와 같은 광학 부품일 수 있고, 안경 방식의 입체 영상 표시장치에서 패턴 리타더일 수 있다. 패럴랙스 베리어와 렌티큘러 렌즈는 액정패널을 이용하여 전기적으로 제어되는 스위쳐블 베리어(switchable barrier)나 스위쳐블 렌즈(switchable lens)로 구현될 수 있다. 본원 출원인은 미국출원 13/077565, 미국출원 13/325272, 대한민국 출원 10-2010-0030531, 대한민국 출원 10-2010-0130547 등을 통해 스위쳐블 베리어와 스위쳐블 렌즈를 제안한 바 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 영상 표시장치에서 2 뷰 영상 표시와 그 극성 제어 방법을 보여 주는 도면이다. 도 4는 1 도트 인버젼 방법과 수평 2 도트 인버젼 방법을 보여 주는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 픽셀들은 좌안 영상 데이터가 기입되는 서브 픽셀들(이하 "좌안 서브 픽셀들"이라 함)과, 우안 영상 데이터가 기입되는 서브 픽셀들(이하 "우안 서브 픽셀들"이라 함)을 포함한다. 시청자는 좌안을 통해 좌안 서브 픽셀들만을 보게 되고, 우안을 통해 우안 서브 픽셀들만을 보게 되어 양안 시차로 입체 영상을 감상할 수 있다.
좌안 서브 픽셀들과 우안 서브 픽셀들은 3D 필터에 의해 수평 분할된다. 3D 필터(BAR, LENTI)는 도 3의 실시예에서 패럴랙스 베리어 혹은 스위쳐블 베리어(BAR)로 구현되거나, 렌티큘러 렌즈 혹은 스위쳐블 렌즈(LENTI)로 구현될 수 있다. 도 3에서, "좌안 인식 영상"은 시청자의 좌안을 통해 보이는 좌안 서브 픽셀들이고, "우안 인식 영상"은 시청자의 우안을 통해 보이는 우안 서브 픽셀들이다. 3D 필터(BAR, LENTI)는 좌안 서브 픽셀들로부터 발산되는 빛의 경로를 시청자의 좌안과 일치시키고, 우안 서브 픽셀들로부터 발산되는 빛의 경로를 시청자의 우안과 일치시킨다.
좌안 서브 픽셀들과 우안 서브 픽셀들은 3D 필터(BAR, LENTI)의 슬릿(slit) 또는 렌즈 방향에 따라 분리된다. 3D 필터(BAR, LENTI)의 슬릿(slit) 또는 렌즈 방향이 표시패널(PNL)의 컬럼 라인(column line)을 따라 형성되는 예를 가정한다. 3D 필터(BAR, LENTI)의 슬릿 또는 렌즈 방향이 표시패널(PNL)의 사선 방향을 따라 형성되면, 좌안 서브 픽셀들과 우안 서브 픽셀들은 그 사선 방향을 따라 분리된다.
본 발명의 입체 영상 표시장치는 2D 모드에서 데이터전압의 극성을 도 4의 좌측 도면의 극성 패턴과 같은 1 도트 인버젼 방법으로 제어한다. 1 도트 인버젼 방법은 수평 및 수직 방향으로 이웃하는 서브 픽셀들(또는 액정셀들)에 충전되는 데이터전압의 극성을 1 도트(dot) 단위로 반전시킨다. 여기서, 1 도트는 1 서브 픽셀 또는 1 액정셀과 같은 의미이다. 도 4에서, "L1~L6"은 픽셀 어레이의 로우 라인들의 번호를 의미하고, "C1~C6"은 픽셀 어레이의 컬럼 번호를 의미한다. 1 도트 인버젼 방법은 1 프레임 기간 내에서 수직 및 수평 방향으로 이웃하는 서브 픽셀들에 충전되는 데이터 전압의 극성을 1 도트 단위로 반전키고, 매 프레임 기간마다 서브 픽셀들에 충전되는 데이터 전압의 극성을 이전 프레임과 상반된 극성으로 반전시킨다.
본 발명의 입체 영상 표시장치는 3D 모드에서 이웃하는 2 서브 픽셀을 수평 분할하여 좌안 인식 영상과 우안 인식 영상으로 나뉘어지는 2 뷰 영상을 표시한다. 그리고 본 발명의 입체 영상 표시장치는 좌안 인식 영상과 우안 인식 영상 각각에서 1 도트 인버젼 방법의 극성 패턴으로 구현될 수 있도록 3D 모드에서 데이터전압의 극성을 수평 2 도트 인버젼 방법으로 제어한다. 수평 2 도트 인버젼 방법은 도 4의 우측 도면과 같이 로우 라인 방향(또는 수평 방향)을 따라 데이터 전압을 2 도트 단위로 반전시킨다. 수평 2 도트 인버젼 방법은 도 4의 우측 도면과 같이 컬럼 라인 방향(또는 수직 방향)을 따라 데이터 전압을 1 도트 단위로 또는 2 도트 단위로 반전시킨다. 도 4에 예시된 2 도트 인버젼 방법은 1 프레임 기간 내에서 수평 방향으로 이웃하는 서브 픽셀들에 충전되는 데이터 전압의 극성을 2 도트 단위로 반전키고, 매 프레임 기간마다 서브 픽셀들에 충전되는 데이터 전압의 극성을 이전 프레임과 상반된 극성으로 반전시킨다. 이렇게 3D 모드에서 픽셀들에 공급되는 데이터전압의 극성을 수평 2 도트 인버젼 방법으로 반전시키면, 3D 필터(BAR, LENTI)에 의해 수평 방향을 따라 분할된 좌안 인식 영상과 우안 인식 영상 각각에서 서브 픽셀들의 극성이 1 도트 인버젼 방법의 극성 패턴으로 반전된다. 예컨대, 도 3과 같이 기수 번째 컬럼 라인의 서브 픽셀들만 보이는 좌안 인식 영상은 수직 및 수평 방향에서 이웃하는 서브 픽셀들의 극성이 서로 반전된다. 또한, 도 3에서 우수 번째 컬럼 라인의 서브 픽셀들만 보이는 우안 인식 영상은 수직 및 수평 방향에서 이웃하는 서브 픽셀들의 극성이 서로 반전된다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 영상 표시장치에서 4 뷰 영상 표시와 그 극성 제어 방법을 보여 주는 도면이다. 도 6은 1 도트 인버젼 방법과 수평 4 도트 인버젼 방법을 보여 주는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 입체 영상 표시장치는 3D 모드에서 이웃하는 4 개의 서브 픽셀들을 수평 분할하여 4 뷰 영상을 표시한다. 본 발명의 입체 영상 표시장치는 4 뷰 영상에서 나뉘어진 좌안 인식 영상들과 우안 인식 영상들 각각에서 1 도트 인버젼 방법의 극성 패턴으로 구현될 수 있도록 데이터전압의 극성을 수평 4 도트 인버젼 방법으로 제어한다. 수평 4 도트 인버젼 방법은 도 6의 우측 도면과 같이 로우 라인 방향(또는 수평 방향)을 따라 데이터 전압을 4 도트 단위로 반전시킨다. 수평 4 도트 인버젼 방법은 도 6의 우측 도면과 같이 컬럼 라인 방향(또는 수직 방향)을 따라 데이터 전압을 1 도트 단위로 또는 2 도트 단위로 반전시킨다. 도 6에 예시된 수평 4 도트 인버젼 방법은 1 프레임 기간 내에서 수평 방향으로 이웃하는 서브 픽셀들에 충전되는 데이터 전압의 극성을 4 도트 단위로 반전키고, 매 프레임 기간마다 서브 픽셀들에 충전되는 데이터 전압의 극성을 이전 프레임과 상반된 극성으로 반전시킨다. 이렇게 3D 모드에서 픽셀들에 공급되는 데이터전압의 극성을 수평 4 도트 인버젼 방법으로 반전시키면, 3D 필터(BAR, LENTI)에 의해 수평 방향을 따라 분할된 좌안 인식 영상과 우안 인식 영상 각각에서 서브 픽셀들의 극성이 1 도트 인버젼 방법의 극성 패턴으로 반전된다. 예컨대, 도 5와 같이 제4i(i는 양의 정수)+2 컬럼 라인의 서브 픽셀들만 보이는 좌안 인식 영상(또는 제2 뷰 영상)은 수직 및 수평 방향에서 이웃하는 서브 픽셀들의 극성이 서로 반전된다. 또한, 도 5에서 제4i+3 컬럼 라인의 서브 픽셀들만 보이는 우안 인식 영상(또는 제3 뷰 영상)은 수직 및 수평 방향에서 이웃하는 서브 픽셀들의 극성이 서로 반전된다.
도 7은 편광 안경 방식의 입체 영상 표시장치에서 극성 불균일 예를 보여 주는 도면이다. 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 입체 영상 표시장치와 그 극성 제어 방법을 보여 주는 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 편광 안경 방식의 입체 영상 표시장치에서 3D 필터는 표시패널(PNL) 상에 접합되는 패턴 리타더로 구현된다.
패턴 리타더는 표시패널(PNL)의 픽셀 어레이에서 기수 번째 라인들과 대향하는 제1 리타더(PR1)와, 표시패널(PNL)의 픽셀 어레이에서 우수 번째 라인들과 대향하는 제2 리타더(PR2)를 포함한다. 픽셀 어레이의 기수 번째 라인들에는 좌안 서브 픽셀들이 배치되고, 우수 번째 라인들에는 우안 서브 픽셀들이 배치된다. 도시하지 않은 편광 안경의 좌안 편광 필터는 픽셀 어레이의 기수 번째 라인들에 배치된 좌안 서브 픽셀들에 표시된 좌안 영상의 제1 편광만을 통과시킨다. 편광 안경의 우안 편광 필터는 픽셀 어레이의 우수 번째 라인들에 배치된 우안 서브 픽셀들에 표시된 우안 영상의 제2 편광만을 통과시킨다.
편광 안경 방식의 입체 영상 표시장치는 2D 모드와 3D 모드에서 동일한 1 도트 인버젼 방법으로 데이터 전압의 극성을 반전시키면, 도 7과 같이 좌안 인식 영상과 우안 인식 영상 각각에서 수직 방향(또는 컬럼 라인 방향)을 따라 배치된 서브 픽셀들의 극성이 어느 한 극성으로 편중된다. 이 경우에 극성 불균일로 인하여 시청자는 좌안 인지 영상과 우안 인지 영상에서 플리커와 크로스토크가 인식될 수 있다.
본 발명의 입체 영상 표시장치는 도 8과 같이 3D 모드에서 패턴 리타더를 통해 수직으로 이웃하는 서브 픽셀들을 좌안 서브 픽셀과 우안 서브 픽셀로 수직 분할한다. 그리고 본 발명의 입체 영상 표시장치는 3D 모드에서 좌안 인식 영상과 우안 인식 영상 각각에서 1 도트 인버젼 방법의 극성 패턴이 구현될 수 있도록 도 9와 같이 3D 모드에서 수직 2 도트 인버젼 방법으로 데이터 전압의 극성을 제어한다. 수직 2 도트 인버젼 방법은 도 9의 우측 도면과 같이 컬럼 라인 방향(또는 수직 방향)을 따라 데이터 전압을 2 도트 단위로 반전시킨다. 수직 2 도트 인버젼 방법은 도 9의 우측 도면과 같이 로우 라인 방향(또는 수평 방향)을 따라 데이터 전압을 1 도트 단위로 또는 2 도트 단위로 반전시킨다.
본 발명의 입체 영상 표시장치는 도 11 내지 도 13과 같은 무안경 방식의 입체 영상 표시장치나 도 14와 같은 안경 방식의 입체 영상 표시장치로 구현될 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 입체 영상 표시장치는 표시패널(100), 표시패널(100) 상에 접합된 3D 필터(200), 표시패널 구동부, 3D 필터 구동부(210), 타이밍 콘트롤러(101) 등을 포함한다.
표시패널(100)에는 데이터라인들(105)과 스캔라인들(또는 게이트라인들)(106)이 직교되고, 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치된 픽셀 어레이를 포함한다. 픽셀들 각각은 서로 다른 색의 서브 픽셀들을 포함한다. 픽셀 어레이는 2D 모드에서 2D 영상을 표시하고, 3D 모드에서 좌안 영상과 우안 영상을 표시한다.
3D 필터(200)는 도 11과 같은 렌티큘라 렌즈 필름이나 스위쳐블 렌즈(LENTI), 도 12 및 도 13과 같은 패럴랙스 베리어나 스위쳐블 베리어(BAR), 또는 도 14와 같은 패턴 리타더(PR) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 3D 필터(200)가 패턴 리타더(PR)로 구현되면, 도 14와 같이 시청자는 편광 안경(PG)을 착용하여 3D 영상을 감상하여야 한다. 스위쳐블 렌즈(LENTI)와 스위쳐블 베리어(BAR)는 액정과 같은 복굴절 매질을 포함하고 3D 필터 구동부(210)에 의해 전기적으로 구동되어 좌안 서브 픽셀들로부터 발산된 빛과 우안 서브 픽셀들로부터 발산되는 빛의 경로를 분리시킨다. 3D 필터(200)가 전기적으로 제어되지 않는 광학 부품 예를 들어, 패럴랙스 베리어, 렌티큘라 렌즈 필름, 패턴 리타더(PR)와 같은 광학 부품으로 구현되면, 3D 구동부(210)는 필요 없다.
표시패널 구동부는 표시패널(100)의 데이터라인들(105)에 2D/3D 영상의 데이터전압들을 공급하기 위한 데이터 구동회로(102)와, 표시패널(100)의 스캔라인들(106)에 스캔펄스(또는 게이트펄스)를 순차적으로 공급하기 위한 스캔 구동회로(103)를 포함한다. 이 표시패널 구동부는 후술하는 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. 데이터 구동회로(102)는 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 데이터라인들(105)에 공급되는 데이터전압의 극성을 반전시킬 수 있다. 스캔 구동회로(103)는 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 데이터라인들(105)에 공급되는 데이터전압과 동기되는 스캔펄스를 스캔라인들(106)에 공급하고, 그 스캔펄스를 순차적으로 시프트시킨다.
3D 필터 구동부(210)는 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 3D 모드에서 구동된다. 3D 필터 구동부(210)는 표시패널(100)의 픽셀 어레이에 기입되는 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터와 동기되어 스위쳐블 렌즈(LENTI), 스위쳐블 베리어(BAR)를 구동시킨다.
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)와 3D 필터 구동부(210) 각각의 동작 타이밍을 제어하고 그 구동부들의 동작 타이밍을 동기시키기 위한 타이밍 제어신호들(DDC, GDC, SBC)을 발생한다.
타이밍 콘트롤러(101)는 전술한 바와 같이 2D 모드에 비하여 3D 모드에서 반전 주기가 길어지는 극성 제어신호를 데이터 구동회로(102)에 공급하여 데이터 구동회로(102)로부터 출력되는 데이터 전압의 극성을 제어한다. 타이밍 콘트롤러(101)는 전술한 실시예들과 같이 3D 모드에서 N 뷰로 좌안 영상과 우안 영상이 분할되어 표시패널(100)에 표시될 때 N 도트 인버젼으로 데이터 전압의 극성을 제어한다.
타이밍 콘트롤러(101)는 입력 영상의 프레임 주파수×N(N은 2 이상의 양의 정수) Hz의 프레임 주파수로 높여 표시패널 구동부(102, 103)와 3D 필터 구동부(210)의 동작 주파수를 N 배 체배된 프레임 레이트로 제어할 수 있다. 입력 영상의 프레임 주파수는 NTSC(National Television Standards Committee) 방식에서 60Hz이며, PAL(Phase-Alternating Line) 방식에서 50Hz이다.
호스트 시스템(110)과 3D 영상 데이터 확장부(130) 사이에는 3D 데이터 정렬부(120)가 설치될 수 있다. 3D 데이터 정렬부(120)는 3D 모드에서 호스트 시스템(110)으로부터 입력되는 3D 입력 영상의 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 미리 설정된 뷰수로 설정된 뷰맵(view map)에 맞게 재정렬한다. 3D 데이터 정렬부(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 미리 설정된 뷰수로 설정된 뷰맵에 맞게 재정렬한다.
호스트 시스템(110)은 네비게이션 시스템, 셋톱박스, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 방송 수신기, 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 정렬부(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 13과 같은 무안경 입체 영상 표시장치의 구동 방법은 좌안 영상 및 우안 영상 각각에서 해상도 손실이 없다. 이 구동 방법은 도 13의 (a)와 같이 스위쳐블 베리어(BAR)나 스위쳐블 렌즈(LENTI)를 전기적으로 제어하여 매 프레임기간 마다 스위쳐블 베리어(BAR)나 스위쳐블 렌즈(LENTI)를 일정 거리만큼 시프트시키고 픽셀 데이터들을 반대방향으로 시프트시킨다. 이러한 구동 방법은 본원 출원인에 의해 기출원된 대한민국 특허 출원 10-2011-0134699호에 상세히 설명되어 있다. 도 13의 (b)는 스위쳐블 베리어(BAR)나 스위쳐블 렌즈(LENTI)에 의해 분리된 좌안 및 우안 영상 빛의 광경로에 의해 시청자에 의해 인식되는 좌안 및 우안 영상을 보여 준다. 도 13의 (c)는 시청자가 제n(n은 양의 정수) 및 제n+1 프레임 기간(F(n), F(n+1)) 동안 인식하는 좌안 영상의 누적 결과와 우안 영상의 누적 결과를 보여 준다. 도 13에서, "OL1, OL2"는 제n(n은 양의 정수) 프레임 기간 동안 표시패널(PNL)의 픽셀들에 기입된 좌안 영상 데이터이고, "OR1, OR2"는 제n 프레임 기간 동안 표시패널(PNL)의 픽셀들에 기입된 우안 영상 데이터이다. "EL1, EL2"는 제n+1 프레임 기간 동안 표시패널(PNL)의 픽셀들에 기입된 좌안 영상 데이터이고, "ER1, ER2"는 제n+1 프레임 기간 동안 표시패널(PNL)의 픽셀들에 기입된 우안 영상 데이터이다.
도 14에서, 패턴 리타더(PR)는 표시패널(PNL)의 픽셀 어레이에서 기수 번째 라인들과 대향하는 제1 리타더(PR1)와, 표시패널(PNL)의 픽셀 어레이에서 우수 번째 라인들과 대향하는 제2 리타더(PR2)를 포함한다. 픽셀 어레이의 기수 번째 라인들에는 좌안 영상이 표시되는 픽셀들이 배치되고, 우수 번째 라인들에는 우안 영상이 표시되는 픽셀들이 배치된다. 편광 안경(PG)의 좌안 편광 필터는 픽셀 어레이의 기수 번째 라인들에 배치된 픽셀들로부터 발산된 빛의 제1 편광만을 통과시킨다. 편광 안경의 우안 편광 필터는 픽셀 어레이의 우수 번째 라인들에 배치된 픽셀들로부터 발산된 빛의 제2 편광만을 통과시킨다. 따라서, 시청자는 좌안 편광 필터를 통해 좌안 영상이 표시되는 픽셀들만을 보고, 우안 편광 필터를 통해 우안 영상이 표시되는 픽셀들만을 보게 되므로 양안 시차로 인한 입체감을 느낄 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.
PNL, 100 : 표시패널 101 : 타이밍 콘트롤러
102 : 데이터 구동회로 103 : 스캔 구동회로
110 : 호스트 시스템 120 : 3D 데이터 정렬부
130 : 3D 영상 데이터 확장부 200 : 3D 필터
210 : 3D 필터 구동부
LENTI : 렌티큘러 렌즈, 스위쳐블 렌즈
BAR : 패럴랙스 베리어, 스위쳐블 베리어

Claims (7)

  1. 2D 모드에서 2D 영상 데이터를 표시하고 3D 모드에서 N(N은 2 이상의 양의 정수) 뷰로 좌안 영상과 우안 영상을 공간적으로 분할하여 표시하는 표시패널;
    상기 표시패널 상에 접합되어 상기 좌안 영상의 빛과 상기 우안 영상의 빛의 경로를 분리하거나 상기 좌안 영상의 빛과 상기 우안 영상의 편광 특성을 다르게 하는 3D 필터; 및
    상기 표시패널에 데이터 전압을 공급하고, 상기 표시패널의 수직 및 수평 방향 중 적어도 어느 한 방향에서 상기 데이터 전압의 극성 반전 주기를 상기 2D 모드에 비하여 상기 3D 모드에서 더 길게 제어하는 표시패널 구동부를 포함하고,
    상기 3D 모드에서 1 프레임 기간에 사용자의 단안으로 보이는 서브 픽셀들의 도트 인버젼 극성 패턴이 상기 2D 모드에서 상기 1 프레임 기간에 보이는 상기 표시패널의 도트 인버젼 극성 패턴과 같은 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 3D 모드에서 상기 N 뷰로 수평 분할된 좌안 영상과 우안 영상을 상기 표시패널에 표시할 때 수평 N 도트 인버젼 방법으로 상기 데이터 전압의 극성을 반전시키는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 3D 모드에서 상기 N 뷰로 수직 분할된 좌안 영상과 우안 영상을 상기 표시패널에 표시할 때, 수직 N 도트 인버젼 방법으로 상기 데이터 전압의 극성을 반전시키는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 3D 필터는,
    패럴랙스 베리어, 렌티큘러 렌즈, 스위쳐블 베리어, 스위쳐블 렌즈, 패턴 리타더 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
  5. 2D 모드에서 2D 영상 데이터를 표시하고 3D 모드에서 N(N은 2 이상의 양의 정수) 뷰로 좌안 영상과 우안 영상을 공간적으로 분할하여 표시패널에 표시하는 단계;
    상기 표시패널 상에 접합된 3D 필터를 이용하여 상기 좌안 영상의 빛과 상기 우안 영상의 빛의 경로를 분리하거나 상기 좌안 영상의 빛과 상기 우안 영상의 편광 특성을 다르게 하는 단계;
    상기 표시패널에 데이터 전압을 공급하는 단계; 및
    상기 표시패널의 수직 및 수평 방향 중 적어도 어느 한 방향에서 상기 데이터 전압의 극성 반전 주기를 상기 2D 모드에 비하여 상기 3D 모드에서 더 길게 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 3D 모드에서 1 프레임 기간에 사용자의 단안으로 보이는 서브 픽셀들의 도트 인버젼 극성 패턴이 상기 2D 모드에서 상기 1 프레임 기간에 보이는 상기 표시패널의 도트 인버젼 극성 패턴과 같은 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치의 극성 제어 방법.
  6. 도트 인버젼 형태로 극성이 반전되는 서브 픽셀들을 포함한 픽셀 어레이에 입력 영상의 데이터를 표시하고, 2D 모드에서 2D 영상을 상기 픽셀 어레이에 표시하고 3D 모드에서 좌안 영상과 우안 영상이 분리된 3D 영상을 상기 픽셀 어레이에 표시하는 표시패널; 및
    상기 표시패널에 데이터 전압을 공급하고, 상기 표시패널의 수직 및 수평 방향 중 적어도 어느 한 방향에서 상기 입력 영상의 데이터 전압의 극성 반전 주기를 상기 2D 모드에 비하여 상기 3D 모드에서 더 길게 제어하는 표시패널 구동부를 포함하고,
    상기 3D 모드의 1 프레임 기간에 설정되는 상기 서브 픽셀들의 극성 반전 간격이 상기 2D 모드의 1 프레임 기간에 설정되는 상기 서브 픽셀들의 극성 반전 간격 보다 긴 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
  7. 도트 인버젼 형태로 극성이 반전되는 서브 픽셀들을 포함한 표시패널의 픽셀 어레이에 입력 영상의 데이터를 표시하고, 2D 모드에서 2D 영상을 상기 픽셀 어레이에 표시하고 3D 모드에서 좌안 영상과 우안 영상이 분리된 3D 영상을 상기 픽셀 어레이에 표시하는 단계; 및
    상기 표시패널에 데이터 전압을 공급하고, 상기 표시패널의 수직 및 수평 방향 중 적어도 어느 한 방향에서 상기 입력 영상의 데이터 전압의 극성 반전 주기를 상기 2D 모드에 비하여 상기 3D 모드에서 더 길게 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 3D 모드의 1 프레임 기간에 설정되는 상기 서브 픽셀들의 극성 반전 간격이 상기 2D 모드의 1 프레임 기간에 설정되는 상기 서브 픽셀들의 극성 반전 간격 보다 긴 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치의 극성 제어 방법.

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