KR102076840B1 - 무안경 입체 영상 표시장치와 그 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입체 영상 표시장치와 그 구동 방법에 관한 것으로, 이 입체 영상 표시장치는 멀티 뷰 영상 데이터를 표시패널에 시공간으로 분할하여 표시하는 표시패널 구동부; 상기 표시패널 상에 접착되고 전기적으로 제어되어 베리어나 렌즈를 시프트시키는 3D 필터; 및 1 프레임 기간을 다수의 서브 프레임으로 분할하여 매 서브 프레임마다 상기 멀티 뷰 영상 데이터와 상기 3D 필터의 베리어나 렌즈를 시프트시키는 시청자별 영상 제어부를 포함한다. 상기 3D 필터 앞에 존재하는 멀티 뷰 영상의 시청 영역은 제1 개별 영상이 표시되는 제1 시청 영역과, 제2 개별 영상이 표시되는 제2 시청 영역으로 분할된다.

Description

무안경 입체 영상 표시장치와 그 구동 방법{AUTOSTEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY AND DRIVING METHOD THEREOF}

본 발명은 입체 영상 표시장치와 그 구동 방법에 관한 것이다.

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, 이하 "베리어"라 함), 렌티큘라 렌즈(lenticular lens, 이하 "렌즈"라 함) 등의 광학 부품을 표시 화면의 앞이나 뒤에 설치하여 입체 영상을 구현한다.

입체 영상 표시장치는 2D 모드에서 2D 영상을 표시하고, 3D 모드에서 3D 영상을 표시한다. 따라서, 시청자는 입체 영상 표시장치로 2D 모드에서 2D 영상만을 시청할 수 있고 3D 모드에서 3D 영상만을 시청할 수 있다.

무안경 입체 영상 표시장치는 3D 영상의 시청 영역을 확대하기 위하여 멀티 뷰 영상을 표시할 수 있다. 그런데 멀티 뷰 영상은 그 뷰 개수 N(N은 3 이상의 양의 정수)에 비례하여 3D 영상의 시청 영역을 확대할 수 있으나 그 해상도가 1/N 배로 감소된다.

본 발명은 해상도 저하없이 시청자별로 서로 다른 개별 영상을 보여 줄 수 있는 무안경 입체 영상 표시장치와 그 구동 방법을 제공한다.

본 발명의 입체 영상 표시장치는 멀티 뷰 영상 데이터를 표시패널에 시공간으로 분할하여 표시하는 표시패널 구동부; 상기 표시패널 상에 접착되고 전기적으로 제어되어 베리어나 렌즈를 시프트시키는 3D 필터; 및 1 프레임 기간을 다수의 서브 프레임으로 분할하여 매 서브 프레임마다 상기 멀티 뷰 영상 데이터와 상기 3D 필터의 베리어나 렌즈를 시프트시키는 시청자별 영상 제어부를 포함한다.

상기 입체 영상 표시장치의 구동 방법은 멀티 뷰 영상 데이터를 표시패널에 공간적으로 분할하여 표시하고 1 프레임 기간을 다수의 서브 프레임으로 분할하여 매 서브 프레임마다 상기 표시패널에 접착된 3D 필터의 베리어나 렌즈를 시프트시킴과 동시에 상기 멀티 뷰 영상 데이터를 시프트시키는 단계를 포함한다.

상기 3D 필터 앞에 존재하는 멀티 뷰 영상의 시청 영역은 제1 개별 영상이 표시되는 제1 시청 영역과, 제2 개별 영상이 표시되는 제2 시청 영역으로 분할된다.

본 발명은 입체 영상 표시장치의 1 프레임 기간을 다수의 서브 프레임으로 분할하여 매 서브 프레임마다 상기 멀티 뷰 영상 데이터와 상기 3D 필터의 베리어나 렌즈를 시프트시켜 시청자들의 시청 위치 각각에 시청자별 개별 영상을 표시한다. 그 결과, 본 발명의 입체 영상 표시장치는 해상도 저하없이 시청자별로 서로 다른 개별 영상을 보여 줄 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 표시장치에서 사용자별로 분할 표시되는 2D 영상과 3D 영상의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 2는 프레임 레이트를 높여 1 프레임 기간을 다수의 서브 프레임으로 분할하고 매 서브 프레임마다 표시패널에 표시될 데이터와 3D 필터를 시프트하는 예를 보여 주는 도면이다.
도 3은 멀티 뷰 영상 데이터를 표시패널에 분할하여 표시할 때 3D 필터로 인하여 뷰 영상 별로 분리된 시청 영역의 예를 보여 주는 도면이다.
도 4는 표시패널에 표시되는 멀티 뷰 영상 데이터의 뷰 맵과, 시청자별 개별 인지 영상을 보여 주는 도면이다.
도 5는 멀티 뷰 영상 데이터를 시공간 분할하여 해상도 저하 없이 시청자별 개별 인지 영상을 분리한 예를 보여 주는 도면이다.
도 6에서 도 5와 같이 6 뷰 영상 데이터가 매 서브 프레임마다 시프트될 때 그 데이터에 동기하여 3D 필터가 시프트되는 예를 보여 주는 도면이다.
도 7은 표시패널의 픽셀 어레이에 표시되는 6 뷰 데이터가 1/6 뷰, 1/2 뷰 만큼 시프트된 예를 보여 주는 도면이다.
도 8은 표시패널의 픽셀 어레이에 표시되는 6 뷰 데이터와 3D 필터의 베리어가 1/6 뷰, 1/2 뷰 만큼 시프트된 예를 보여 주는 도면이다.
도 9는 표시패널의 픽셀 어레이에 표시되는 6 뷰 데이터가 3/6 뷰, 4/6 뷰, 5/6 뷰 만큼 시프트된 예를 보여 주는 도면이다.
도 10은 표시패널의 픽셀 어레이에 표시되는 6 뷰 데이터와 3D 필터의 베리어가 3/6 뷰, 4/6 뷰, 5/6 뷰 만큼 시프트된 예를 보여 주는 도면이다.
도 11은 표시패널의 픽셀 어레이에 표시되는 6 뷰 데이터가 -1/6 뷰, -2/6 뷰 만큼 시프트된 예를 보여 주는 도면이다.
도 12는 표시패널의 픽셀 어레이에 표시되는 6 뷰 데이터와 3D 필터의 베리어가 -1/6 뷰, -2/6 뷰 만큼 시프트된 예를 보여 주는 도면이다.
도 13 및 도 14는 3D 필터를 렌즈로 변경되고, 기수 번째 서브 프레임 기간과 우수 번째 서브 프레임 기간 간에 6 뷰 영상 데이터와 렌즈가 시프트되는 예를 보여 주는 도면들이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 16은 렌즈로 구현된 3D 필터의 일 예를 보여 주는 단면도이다.
도 17은 베리어로 구현된 3D 필터의 일 예를 보여 주는 단면도이다.

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.

실시예 설명에 앞서 실시예에서 이용되는 일부 용어들에 대하여 정의하면 다음과 같다.

본 발명의 입체 영상 표시장치는 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계방출 표시소자(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Display, OLED), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 등의 평판 표시소자 기반으로 구현될 수 있다. 이 입체 영상 표시장치는 무안경 방식의 입체 영상 표시장치로 구현된다.

본 발명의 3D 필터는 액정패널을 이용하여 전기적으로 제어되는 스위쳐블 베리어(switchable barrier)나 스위쳐블 렌즈(switchable lens)로 구현돈다. 이 3D 필터는 표시패널에 표시되는 영상 데이터와 동기하여 베리어 또는 렌즈를 시프트시킬 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 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 입체 영상 표시장치는 표시패널(DIS)에 멀티 뷰 영상 데이터를 시공간 분할하여 시청자별로 서로 다른 개별 영상을 제공한다.

3D 필터 앞에 존재하는 멀티 뷰 영상의 시청 영역은 시청자 A의 개별 영상이 표시되는 제1 시청 영역과, 시청자 B의 개별 영상이 표시되는 제2 시청 영역으로 분할된다. 시청자별 개별 영상 데이터는 2D 영상이거나 양안 시차가 있는 3D 영상일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 입체 영상 표시장치는 시청자 A와 시청자 B의 시청 영역이 분리되어 있을 때 시청자 A와 시청자 B에게 2D 영상 또는 3D 영상을 제공할 수 있다. 본 발명의 입체 영상 표시장치는 도 1에서 2 명의 시청자를 예시하였으나, 2 명 이상이 시청자들에서 서로 다른 2D/3D 영상을 제공할 수 있다.

본 발명의 입체 영상 표시장치는 프레임 레이트를 N(N은 2 이상의 양의 정수) 배 체배하고 1 프레임 기간(F1, F2, F3)을 다수의 서브 프레임(SF1, SF2)으로 시분할하고 매 서브 프레임(F1, F2, F3)마다 표시패널(DIS)에 기입되는 영상 데이터와 3D 필터를 시프트시켜 시청자별로 제공되는 개별 2D 영상 또는 3D 영상의 해상도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 입체 영상 표시장치는 시청자들에게 동일한 콘텐츠의 3D 영상을 동시에 제공하거나, 시청자 별로 서로 다른 콘텐츠의 3D 영상을 동시에 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 입체 영상 표시장치는 시청자들에게 동일한 2D 영상을 동시에 제공하거나, 시청자 별로 서로 다른 콘텐츠의 2D 영상을 동시에 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 입체 영상 표시장치는 시청자별로 2D 영상과 3D 영상을 동시에 제공할 수 있다.

본 발명의 입체 영상 표시장치에서 시청자별로 2D 영상 또는 3D 영상을 보여 줄 수 있는 원리를 도 3 및 도 4를 결부하여 설명하기로 한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 입체 영상 표시장치는 멀티 뷰 영상 데이터를 표시패널(DIS)의 픽셀 어레이에 기입한다.

도 3 및 도 4에서 1, 2, 3, 4, 5, 6은 표시패널(DIS)에 6 뷰 영상 데이터가 표시될 때 뷰 영상의 번호를 나타낸다. 제1 내지 제6 뷰 영상 데이터(1~6)는 3D 영상의 경우에 양안간 거리를 두고 이격된 6 개의 카메라들을 통해 촬영되어 이웃한 뷰 영상 간에 양안 시차가 있는 3D 영상 데이터이다. 2D 영상에서, 제1 내지 제6 뷰 영상 데이터(1~6)는 양안 시차가 없는 데이터이다.

도 3에서 다이아몬드 도형은 뷰 영상 별로 분리된 시청 영역이고, 그 내부의 숫자는 뷰 영상 번호이다.

도 4의 좌측 뷰 맵(view map)과 같은 6 뷰 영상 데이터가 표시패널(DIS)에 표시될 수 있다. 3D 필터의 베리어 슬릿이나 렌즈는 같은 뷰 영상 데이터의 배열 방향과 같이 경사 방향으로 배열될 수 있다. 시청자 A가 제1 뷰 영상과 제2 뷰 영상이 보이는 시청 영역에서 표시장치(DIS)를 바라 보고, 시청자 B가 제4 뷰 영상과 제5 뷰 영상이 보이는 시청 영역에서 표시장치(DIS)를 바라 볼 때, 시청자 A와 시청자 B는 도 4의 우측 도면과 같은 영상 데이터를 시청한다.

시청자 A는 우안으로 제1 뷰 영상 데이터(1)가 표시되는 픽셀들을 보고 좌안으로 제2 뷰 영상 데이터(2)가 표시되는 픽셀들을 본다. 따라서, 시청자 B는 우안으로 제4 뷰 영상 데이터(4)가 표시되는 픽셀들을 보고 좌안으로 제5 뷰 영상 데이터(5)가 표시되는 픽셀들을 본다. 따라서, 시청자 A는 시청 영역에서 공간 분할된 제1 뷰 및 제1 뷰 영상 데이터(1, 2)의 합성 이미지를 인식한다. 동시에 시청자 B는 시청 영역에서 공간 분할된 제4 뷰 및 제5 뷰 영상 데이터(4, 5)의 합성 이미지를 인식한다.

도 3 및 도 4와 같이 표시패널에 멀티 뷰 영상 데이터를 표시하고 그 뷰 영상 데이터들을 공간적으로 분리하면 시청자별로 서로 다른 영상 데이터를 제공할 수 있다. 일 예로, 도 4에서 제1 및 제2 뷰 영상 데이터(1, 2)는 시청자 A가 시청하는 제1 영상 데이터이고, 제4 및 제5 뷰 영상 데이터(4, 5)는 시청자 B가 시청하는 제2 영상 데이터이다. 제1 및 제2 영상 데이터는 2D 또는 3D 영상 데이터일 수 있다. 시청자들은 공간적으로 분리된 시청 영역에서 서로 다른 시청 영역에 위치할 때 제1 및 제2 영상 데이터를 분리하여 시청할 수 있다. 시청자 A는 제1 및 제2 뷰 영상 데이터(1, 2)가 보이는 시청 영역에 위치할 때 제1 영상 데이터를 시청할 수 있다. 시청자 B는 제4 및 제5 뷰 영상 데이터(4, 5)의 시청 영역에 위치할 때 제2 영상 데이터를 시청할 수 있다.

멀티 뷰 영상 데이터를 도 4와 같이 단순히 공간적으로 분할하면, 사용자 각각이 인식하는 영상의 해상도는 1/N 만큼 저하된다.

본 발명의 입체 영상 표시장치는 도 5와 같이 표시패널(DIS)에 표시되는 멀티 뷰 영상 데이터를 시공간 분할하고 도 6과 같이 매 서브 프레임마다 데이터에 동기하여 3D 필터를 시프트하여 해상도 저하 없이 시청자별 인지 영상을 분리한다. 3D 필터 시프트는 아래의 두 조건을 모두 만족하여야 한다.

3D 필터의 시프트 크기는 K/N이다. 여기서, N : 뷰 개수, K : -N < K < N 을 만족하는 정수. 3D 필터의 1 피치(pitch)에 존재하는 서브픽셀들의 개수를 기준으로 할 때, K/N에서 N은 3D 필터의 렌즈 또는 베리어의 1 피치(pitch) 내에 존재하는 서브픽셀들(또는 픽셀들)의 개수이다. 3D 필터에서 베리어(BAR)의 1 피치(1P)는 도 6과 같고, 렌즈(LENS)의 1 피치(1P)는 도 13과 같다.

K/A = Q+R 여기서, Q : 정수, R: 0 < R < 1 인 실수, A : 1 픽셀 내의 서브 픽셀 개수.

예를 들어, 멀티 뷰 영상 데이터가 도 4의 예와 같이 6 뷰 데이터이고 1 픽셀이 적색(Red), 녹색(Green), 및 청색(Blue) 서브픽셀들로 나뉘어지면, N = 6, A = 3 이므로 3D 필터는 1/6, 2/6, 4/6, 5/6 피치 만큼 시프트할 수 있다. 4/6 과 5/6은 -2/6, -1/6 만큼 움직인 것과 동일하다. 1/6과 2/6과 방향성만 반대이다.

K/N = 0, 1 경우와 K가 A의 배수인 경우는 제외된다. 그 이유는 K/N이 0, 1 인 경우, 처음 상태와 동일하기 때문이며, K 가 A의 배수인 경우를 제외하는 것은 해상도 보상 효과는 있으나 색 보상 효과가 없기 때문이다.

도 5의 (a)는 기수 번째 서브 프레임(SF1) 동안 표시패널(DIS)에 표시되는 6 뷰 영상 데이터의 뷰 맵이다. 도 5의 (a)에서 oX는 기수 번째 서브 프레임(SF1)에서 표시패널(DIS)의 픽셀 어레이에 표시되는 제X 뷰 영상 데이터이다. 도 5의 (b)는 제2 서브 프레임(SF2) 동안 표시패널(DIS)에 표시되는 영상이다. 도 5의 (b)에서 eX는 우수 번째 서브 프레임(SF2)에서 표시패널(DIS)의 픽셀 어레이에 표시되는 제X 뷰 영상 데이터이다.

도 5의 (b)와 같이 데이터 시프트 없이 3D 필터가 1/6 뷰 단위 만큼 오른쪽으로 시프트하면, 시청자는 1 프레임 기간 동안 좌안으로 제2 뷰 영상과 제3 뷰 영상을 시청하고 우안으로 제1 뷰 영상과 제2 뷰 영상을 보게 되므로 정상적인 3D 영상을 볼 수 없다.

발명의 입체 영상 표시장치는 도 5의 (c)와 같이 3D 필터를 1/6 피치 만큼 오른쪽으로 시프트시키고, 3D 필터의 시프트 방향과 같은 방향으로 표시패널(DIS)의 픽셀 어레이에 표시되는 N 뷰 영상 데이터를 K 뷰 만큼 시프트한다. 도 5의 (c)는 우수 번째 서브 프레임 기간(SF2)에 6 뷰 영상 데이터를 1 뷰만큼 오른쪽으로 시프트한 예이다. 시청자들은 1 프레임 기간 동안 도 5의 (A) 및 (C)가 합쳐진 합성 영상을 보게 된다. 그 결과, 시청자들 각각은 도 4에 비하여 2 배 높은 해상도의 2D 영상 또는 3D 영상을 시청할 수 있다. 우수 번째 서브 프레임 기간으로부터 기수 번째 서브 프레임 기간으로 바뀔 때 도 6과 같이 데이터와 3D 필터는 전술한 예와 같은 크기 만큼 영방향으로 시프트된다.

도 6에서, S는 배면 거리이고, D는 시청 거리이다. PIX는 표시패널(DIS)에서 멀티 뷰 영상 데이터가 표시되는 픽셀 어레이이다. BAR은 스위쳐블 베리어(switchable barrier) 타입의 3D 필터를 나타낸다. 1P는 베리어의 1 피치를 나타낸다. 베리어의 1 피치(1P) 길이는 픽셀 어레이(PIX)에서 N 뷰 영상이 표시되고 일렬로 배열된 N 개의 서브 픽셀 또는 N 개의 픽셀들을 합한 길이와 같다.

도 6의 (a)는 도 5의 (a)와 같은 기수 번째 서브 프레임 기간(SF1)의 영상 데이터와, 3D 필터를 보여 준다. 도 6의 (b)는 도 5의 (c)와 같은 우수 번째 서브 프레임(SF2)의 영상 데이터와 3D 필터를 보여 준다. 도 6의 (a)에서 (b)로 변할 때, 영상 데이터와 3D 필터는 1/6 뷰 만큼 즉, 3D 필터의 1 피치 대비 1/6 만큼 오른쪽으로 시프트된다. 도 6의 (c)는 다음 프레임 기간의 기수 번째 서브 프레임(SF1)에서 영상 데이터와 3D 필터를 보여 준다. 도 6의 (b)에서 (c)로 변할 때, 영상 데이터와 3D 필터는 3D 필터의 1 피치 대비 1/6 만큼 왼쪽으로 시프트된다.

도 7 및 도 8에서, (a)는 도 5의 (a)와 같은 기수 번째 서브 프레임 기간(SF1)에서 6 뷰 영상 데이터와 3D 필터의 베리어(BAR)를 보여 준다. 도 7 및 도 8의 (b)는 우수 번째 서브 프레임 기간(SF2)에서 1/6 뷰 만큼 즉, 3D 필터의 1 피치 대비 1/6 만큼 6 뷰 영상 데이터와 3D 필터가 오른쪽으로 시프트된 예이다. 도 7 및 도 8의 (c)는 우수 번째 서브 프레임 기간(SF2)에서 2/6 뷰 만큼 즉, 3D 필터의 1 피치 대비 2/6 만큼 6 뷰 영상 데이터와 3D 필터가 오른쪽으로 시프트된 예이다.

도 9 및 도 10의 (a)는 도 5의 (a)와 같은 기수 번째 서브 프레임 기간(SF1)에 비하여 우수 번째 서브 프레임 기간(SF2)에서 6 뷰 영상 데이터와 3D 필터가 오른쪽으로 3/6 뷰 만큼 시프트된 예이다. 도 9 및 도 10의 (b)는 우수 번째 서브 프레임 기간(SF2)에서 4/6 뷰 만큼 6 뷰 영상 데이터와 3D 필터가 오른쪽으로 시프트된 예이다. 도 9 및 도 10에서, (c)는 우수 번째 서브 프레임 기간(SF2)에서 5/6 뷰 만큼 6 뷰 영상 데이터와 3D 필터가 오른쪽으로 시프트된 예이다.

도 9 및 도 10의 (a)는 시청자가 인지하는 픽셀들은 기수 번째 프레임에서 보였던 픽셀들과 분리되어 해상도가 향상되나 동일한 색의 픽셀들을 연속으로 보게 되므로 컬러 보상 효과가 작다.

도 11 및 도 12의 (a)는 도 5의 (a)와 같은 기수 번째 서브 프레임 기간(SF1)에 비하여 우수 번째 서브 프레임 기간(SF2)에서 6 뷰 영상 데이터와 3D 필터가 오른쪽으로 -1/6 뷰 만큼 시프트된 예이다. 도 11 및 도 12의 (b)는 우수 번째 서브 프레임 기간(SF2)에서 -2/6 뷰 만큼 6 뷰 영상 데이터와 3D 필터가 오른쪽으로 시프트된 예이다.

도 11 및 도 12의 (a)는 도 6 및 도 7의 (b) 경우와 비교할 때 시프트 방향만 반대이고 해상도, 컬러 보상 효과 등이 같다. 도 11 및 도 12의 (b)는 도 6 및 도 7의 (c) 경우와 비교할 때 시프트 방향만 반대이고 해상도, 컬러 보상 효과 등이 같다.

도 13 및 도 14는 3D 필터를 렌즈(LENS)로 변경하고, 기수 번째 서브 프레임 기간(SF1)과 우수 번째 서브 프레임 기간(SF2) 간에 6 뷰 영상 데이터와 렌즈(LENS)가 시프트되는 예를 보여 주는 도면들이다. 도 13은 서브 프레임 기간이 (a), (b), (c)로 바뀔 때 6 뷰 영상 데이터와 렌즈(LENS)가 1/6 뷰 만큼 시프트되고 다음 서브 프레임에서 반대 방향으로 시프트되는 예를 보여 준다. 도 14는 서브 프레임 기간이 (a), (b), (c)로 바뀔 때 6 뷰 영상 데이터와 렌즈(LENS)가 2/6 뷰 만큼 시프트되고 다음 서브 프레임에서 반대 방향으로 시프트되는 예를 보여 준다. 3D 필터의 렌즈(LENS)DMLK 가 3/6, 4/6, 5/6, -1/6, -2/6 뷰 만큼 변하는 예는 도시하지 않았지만 그 시프트 방향 만 다르고 그 동작 원리가 도 13 및 도 14와 같다.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 표시장치를 보여 주는 블록도이다. 도 16은 렌즈(LENS)로 구현된 3D 필터의 일 예를 보여 주는 단면도이다. 도 17은 베리어(BAR)로 구현된 3D 필터의 일 예를 보여 주는 단면도이다.

도 15 내지 도 17을 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 3D 필터(200), 3D 필터 구동부(210), 타이밍 콘트롤러(101) 등을 포함한다.

표시패널(100)은 액정표시소자(LCD), 전계방출 표시소자(FED), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 유기발광 다이오드 표시장치(OLED), 전기영동 표시소자(EPD) 등의 평판 표시소자의 표시패널로 구현될 수 있다. 이하에서, 액정표시장치를 중심으로 설명되지만, 본 발명의 표시장치는 액정표시장치에 한정되지 않는다. 액정표시장치의 경우에, 백라이트 유닛(300)이 필요하나 다른 자발광 표시장치는 백라이트 유닛(300)이 필요 없다.

표시패널(100)에는 데이터라인들(105)과 게이트라인들(또는 스캔 라인들, 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 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 도 5 내지 도 14와 같이 시공간으로 분리된 멀티 뷰 영상 데이터를 표시패널에 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(200)의 발광면은 스캐닝 백라이트 구동 기술에 적합하도록 다수의 백라이트 블록들로 분할될 수 있다.

백라이트 구동부(310)는 백라이트 유닛(300)의 발광면을 다수의 블록으로 분할하고 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 표시패널(100)에 기입되는 데이터의 스캐닝 방향을 따라 백라이트 유닛(300)의 광원들을 순차적으로 구동하여 블록별로 백라이트 유닛(300)의 발광면들을 분할 구동한다. 따라서, 백라이트 구동부(310)는 스캐닝 백라이트 구동 기술로 백라이트 유닛(300)을 블록 분할 구동할 수 있다. 블록 분할 구동 방법은 본원 출원인에 의해 기 출원된 대한민국 특허 출원 10-2012-0103788(202. 09. 19), 대한민국 특허 출원 10-2012-0114880(2012. 10. 16.), 대한민국 특허 출원 10-2012-0126043(2012. 11 08.)에 개시된 백라이트 유닛의 블록 분할 구동 방법을 적용하는 것이 바람직하다. 기 출원된 발명들에서 제안된 백라이트 유닛의 블록 분할 구동 방법은 스위쳐블 3D 필터를 채용한 무안경 입체 영상 표시장치에서 동영상 응답속도(Motion Picture Response Time, MPRT(ms))를 향상시키고 3D 크로스토크(crosstalk)와 색 분리(color breakup)를 효과적으로 보상할 수 있다.

3D 필터(200)는 도 16과 같은 스위쳐블 렌즈(LENS) 또는 도 17과 같은 스위쳐블 베리어(BAR)로 구현된다. 3D 필터(200)는 표시패널(100) 상에 접합되고 전기적으로 제어되어 멀티 뷰 영상 데이터의 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터의 광축을 분리하기 위한 베리어나 렌즈를 형성한다. 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. 3D 필터(200)는 전술한 기출원 발명에서 제안된 바와 같이 스캐닝 백라이트 구동 기술에 의해 분할되는 백라이트 블록들과 같은 형태와 개수의 3D 필터 블록들로 분할 구동될 수 있다.

3D 필터 구동부(210)는 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 멀티 뷰 영상 데이터와 동기하여 도 5 내지 도 14와 같은 방법으로 3D 필터(200)의 베리어(BAR)나 렌즈(LENS)를 매 서브 프레임마다 시프트시킨다.

타이밍 콘트롤러(101)는 호스트 시스템(110)으로부터 입력되는 2D/3D 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 데이터 구동회로(102)에 공급한다. 타이밍 콘트롤러(101)는 2D/3D 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 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 도 2, 도 5 내지 도 14와 같이 1 프레임 기간을 다수의 서브 프레임 기간(SF1, SF2)으로 시분할 구동하여 매 서브 프레임 마다 영상 데이터와 3D 필터를 시프트시킨다. 그리고 타이밍 콘트롤러(101)는 표시패널 구동부(102, 103)와 3D 필터 구동부(210)의 동작 주파수를 N 배 체배된 프레임 레이트로 제어한다. 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 데이터 포맷터(data formatter, 120)가 설치될 수 있다. 데이터 포맷터(120)는 호스트 시스템(110)으로부터 입력되는 멀티 뷰 영상 데이터를 도 4 내지 도 15와 같은 뷰 맵으로 맵핑하고 매 서브 프레임마다 멀티 뷰 영상 데이터를 시프트함으로써 멀티 뷰 영상 데이터를 시공간으로 분할한다. 멀티 뷰 영상 데이터는 2D 영상 또는 3D 영상일 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 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.

3D 필터 구동부(210), 표시패널 구동부, 및 타이밍 콘트롤러(101)는 1 프레임 기간을 다수의 서브 프레임으로 분할하여 매 서브 프레임마다 상기 멀티 뷰 영상 데이터와 상기 3D 필터(200)의 베리어나 렌즈를 시프트시키는 시청자별 영상 제어부로 동작한다.

본 발명의 입체 영상 표시장치는 전술한 바와 같이 제1 시청자가 시청하는 제1 영상과 제2 시청자가 시청할 수 있는 제2 영상을 시청 영역으로 나누어 표시한다. 이 방법은 미리 설정된 제1 영상의 시청 위치 또는, 제2 영상의 시청 위치에 시청자가 표시장치를 바라 볼 때 구현될 수 있다. 이와 다른 실시예로서, 본 발명의 입체 영상 표시장치는 시청자들이 시청 영역 내에서 분리되어 있을 때 도시하지 않은 카메라와 같은 이미지 센서와 얼굴 인식 알고리즘을 이용하여 시청 영역 내에 존재하는 시청자들 각각의 좌안 및 우안을 인식하여 시청자들 각각의 위치를 센싱하고 그 위치의 시청 영역에 시청자별 영상을 표시할 수도 있다. 이 경우에, 호스트 시스템(110)은 이미지 센서 신호를 분석하고 얼굴 인식 알고리즘을 실행하여 얻어진 시청자들 각각의 위치 정보를 미리 설정된 시청 영역과 비교하여 그 결과를 데이터 포맷터(120)에 전송한다. 데이터 포맷터(120)는 시청자들 각각의 위치를 입력 받아 멀티 뷰 영상 데이터의 뷰 맵을 시청자들이 위치하는 시청 영역을 바탕으로 매 서브 프레임마다 업데이트한다.

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 : 데이터 포맷터
200 : 3D 필터 210 : 3D 필터 구동부
300 : 백라이트 유닛 310 : 백라이트 구동부
LENS : 렌즈(스위쳐블 렌즈) BAR : 베리어(스위쳐블 베리어)

Claims (6)

1. 뷰 개수가 N인 멀티 뷰 영상 데이터를 표시패널에 시공간으로 분할하여 표시하는 표시패널 구동부;
   상기 표시패널 상에 접착되고 전기적으로 제어되어 베리어나 렌즈를 시프트시키는 3D 필터; 및
   1 프레임 기간을 다수의 서브 프레임으로 분할하여 매 서브 프레임마다 상기 멀티 뷰 영상 데이터와 상기 3D 필터의 베리어나 렌즈를 같은 방향으로 시프트시키는 시청자별 영상 제어부를 포함하고,
   상기 베리어나 렌즈의 피치 P는 일렬로 배열된 N개의 서브픽셀을 합한 길이와 같고, 상기 배리어나 렌즈가 시프트 되는 크기는 (P/N)*K로 상기 P보다 작되 상기 K는 정수이고, 상기 멀티 뷰 영상 데이터는 상기 K개의 서브픽셀만큼 시프트 되고,
   상기 3D 필터 앞에 존재하는 멀티 뷰 영상의 시청 영역은 제1 개별 영상이 표시되는 제1 시청 영역과, 제2 개별 영상이 표시되는 제2 시청 영역으로 분할되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   기수 번째 서브 프레임 기간에서 우수 번째 서브 프레임 기간으로 바뀔 때 상기 표시패널에 표시되는 멀티 뷰 영상 데이터와 상기 3D 필터의 베리어나 렌즈는 제1 방향으로 시프트되고,
   상기 우수 번째 서브 프레임 기간에서 다음 프레임 기간의 기수 번째 서브 프레임 기간으로 바뀔 때 상기 표시패널에 표시되는 멀티 뷰 영상 데이터와 상기 3D 필터의 베리어나 렌즈는 제2 방향으로 시프트되고,
   상기 제2 방향은 상기 제1 방향의 역방향인 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1 개별 영상과 상기 제2 개별 영상은 상기 표시패널에 동시에 표시되고 동일한 콘텐츠의 영상이거나 서로 다른 콘텐츠의 영상인 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 개별 영상 각각은 2D 영상이거나, 3D 영상인 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 제1 개별 영상은 2D 영상이고,
   상기 제2 개별 영상은 3D 영상인 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
6. 뷰 개수가 N인 멀티 뷰 영상 데이터를 표시패널에 공간적으로 분할하여 표시하고 1 프레임 기간을 다수의 서브 프레임으로 분할하여 매 서브 프레임마다 상기 표시패널에 접착된 3D 필터의 베리어나 렌즈를 시프트시킴과 동시에 상기 멀티 뷰 영상 데이터를 같은 방향으로 시프트시키는 단계를 포함하고,
   상기 베리어나 렌즈의 피치 P는 일렬로 배열된 N개의 서브픽셀을 합한 길이와 같고, 상기 배리어나 렌즈가 시프트 되는 크기는 (P/N)*K로 상기 P보다 작되 상기 K는 정수이고, 상기 멀티 뷰 영상 데이터는 상기 K개의 서브픽셀만큼 시프트 되고,
   상기 3D 필터 앞에 존재하는 멀티 뷰 영상의 시청 영역은 제1 개별 영상이 표시되는 제1 시청 영역과, 제2 개별 영상이 표시되는 제2 시청 영역으로 분할되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치의 구동 방법.

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