KR102142250B1 - 입체영상 표시장치 및 이의 구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입체영상 표시장치 및 이의 구동방법을 공개한다. 보다 상세하게는, 본 발명은 배리어 패널 및 이미지패널을 구비하고 배리어 패널의 투과 비(open ratio)를 조절하여 입체영상을 표시하는 무안경식 입체영상 표시장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 배리어 패널을 구비하는 입체영상 표시장치에서 배리어 패널의 채널 중, 차단영역 및 투과 영역이 만나는 지점의 두 채널에 대한 계조 레벨(gray level)을 소정개로 세분화하여 조정함으로서 영상의 휘도특성을 세밀하게 조정하여 고품질의 입체영상을 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

입체영상 표시장치 및 이의 구동방법{3-DIMENSION IMAGE DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}

본 발명은 입체영상 표시장치 및 이의 구동방법에 관한 것으로, 배리어 패널 및 이미지패널을 구비하고 배리어 패널의 투과 비(open ratio)를 조절하여 입체영상을 표시하는 무안경식 입체영상 표시장치 및 이의 구동방법에 관한 것이다.

최근, 전자정보 표시장치는 단순히 2차원의 영상만을 표시하는 것 뿐만 아니라, 실감 있고 입체적으로 보고 느낄 수 있는 3차원(3-Dimension) 입체 영상 또한 제공하는 형태로 발전하고 있다.

일반적으로 3차원을 표현하는 입체영상은 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의하여 이루어지게 되는데, 두 눈의 시차 즉, 두 눈이 약 65㎜정도 떨어져서 존재하기 때문에 나타나게 되는 양안시차는 입체감의 가장 중요한 요인이라 할 수 있다. 즉, 좌우의 눈은 각각 서로 다른 2D 화상을 보게 되고, 이 두 화상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 정확히 서로 융합하여 본래 3차원 영상의 깊이감과 실제감을 재생하는 것이다.

전술한 원리를 통상 스테레오그라피(stereography)라 한다. 현재 2차원의 화면에서 3차원 입체영상을 표시하기 위해 제시된 기술로는 무안경식 입체화상 표시방식, 홀로그래픽(holographic) 표시방식 및 시분할에 의한 안경식 입체화상 표시방식 등이 있다.

무안경식 입체화상 표시방식은 좌우안에 해당하는 각각의 화상 앞에 세로격자 모양의 개구(aperture)를 통하여 화상을 분리하여 관찰할 수 있게 하는 패럴랙스 배리어(parallax barrier) 방식과, 반원통형 렌즈를 배열한 렌티큘러판(lenticular plate)를 이용하는 렌티큘러(lenticular) 방식 및 파리 눈 모양의 렌즈판을 이용하는 인테그럴 포토그래피(integral photography) 방식으로 나눌 수 있다.

홀로그래픽 표시방식은 입체감이 생기는 요인인 촛점조절, 폭주각, 양안시차, 운동시차 등 모든 요인을 갖춘 3D 입체화상을 얻을 수 있는데, 레이저 광 재생 홀로그램과 백색광 재생 홀로그램으로 분류된다.

특히, 전술한 무안경식 입체화상 표시방식은 안경을 착용하지 않는다는 장점이 있으나, 배리어에 의한 시역이 고정되어 시청자의 위치에 따라 입체영상이 원할하게 구현되지 않는 한계가 있다.

이러한 한계를 극복하기 위해, 패럴랙스 배리어 타입의 입체 영상표시장치는 배리어 패널을 이용하여 이미지 패널로부터 입사되는 빛을 선택적으로 차단하여 좌안 영상과 우안 영상으로 나눔으로써 3D 영상을 구현한다.

도 1은 종래의 배리어 패널과 이미지 패널을 구비하는 입체영상표시장치를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래 입체영상 표시장치는 시청자의 좌안(L) 및 우안(R)에 대하여 표시하고자 하는 영상을 좌안영상(l) 및 우안영상(r)으로 나누어 구현하는 이미지 패널(10)과, 이미지 패널(10)의 전면에 구비되어 이미지 패널(10)로부터 입사되는 빛을 선택적으로 차단하는 배리어 패널(20)을 포함한다.

이미지 패널(10)은 통상의 액티브 매트릭스 구조의 액정표시소자 또는 유기전계 발광소자로 구현될 수 있다. 또한, 배리어 패널(20)은 선택적으로 이미지 패널(10)로부터의 빛을 차단하는 스위쳐블 배리어(switchable barrier)구조로서, 소정의 전극패턴이 각각 형성되는 두 기판과, 두 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함할 수 있다.

배리어 패널(20)은 두 기판의 전극패턴 중, 일 전극패턴에는 공통전압이 인가되고, 타 전극패턴에는 액정층을 구동하기 위한 구동전압이 인가되면 액정층의 투과율 변화에 의해 차단영역(BA)이 되고, 구동전압이 인가되지 않으면 투과 영역(OA)이 된다. 여기서, 상기 타 전극패턴은 절연층을 사이에 두고 복층구조로 형성될 수 있다.

이러한 배리어 패널(20)에서 차단영역(BA)과 투과영역(OA)간 비는 하나의 피치(Pitch)당 투과영역(OA)의 비로 나타내며, 영상표시장치의 설계 당시의 값으로 설정된 상태에서 고정된다. 도 2는 종래의 입체영상표시장치의 배리어 패널의 채널구동 형태를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2의 입체영상표시장치에 대하여 각 투과 비마다 시청자와 표시장치의 각도에 따른 영상의 휘도변화 특성을 나타내는 그래프이다. 도 2에서 각 채널이 상하로 표시된 것은 이를 제어하는 전극패턴의 위치가 상하층으로 구분된 구조임을 나타낸 것이다.

배리어 패널(barrier panel)은 투과 영역(도 1의 OA)과 차단 영역(도 1의 BA)은 각각 설계 당시의 크기로 결정된 채 고정된다. 통상 투과 영역(OA)과 차단 영역(BA)의 개수는 소정의 시청 거리를 고려하여 일정한 비율로 정해진다.

도 2를 참조하면, 하나의 피치(pitch)가 16 채널(ch)인 배리어 패널에서 차단영역(BA)이 10 채널(ch)로 설정된 경우, 배리어 패널(barrier panel)의 투과 비(open ratio)는 이하의 수학식 1,

에 따라, 하나의 피치에서 투과영역이 차지하는 영역의 비율로 결정된다.

도 3은 종래 입체영상 표시장치에서 다양한 투과비에 따른 시야각도와 영상의 휘도관계를 그래프로 나타낸 도면이다.

도 3를 참조하면, 종래 입체영상 표시장치에서는 투과비가 6.26 라 할 때, 영상의 휘도는 10 nit 이하로서 시야각에 따라 거의 변화가 없으나, 투과 비가 도 2와 같이 37.5 정도에서는 시야각이 0°일 때와 ± 6°일 때 휘도차가 커짐을 알 수 있다. 또한, 투과비를 43.75에서 50으로 변경할 경우 최소 40 nit 정도의 휘도변화를 갖도록 설정할 수 있다.

여기서, 시야각이 달라질 때 휘도가 큰 폭으로 변화하는 것은 시청자에게 있어서 무빙 플리커(moving flicker)로 인식되어 화질저하의 원인이 되며, 이러한 무빙 플리커를 최소화 하기 위해서는 투과 비가 높은 휘도에서 가급적 평행한 곡선을 이루도록 형성되어야 한다. 통상의 영상에서는 휘도가 250 nit 정도에서 투과비 곡선이 평행하게 설정되도록 하는 것이 바람직하다.

그러나, 도 3에 나타난 바와 같이, 고휘도 영상에서는 시야각에 따라 영상의 휘도 차이가 크게 발생할 뿐만 아니라, 투과 비가 56.25 일 때 시야각이 0°인 경우와 같이 휘도가 다른 각도보다 더 높게 나타나게 되면 이웃한 L,R 영상간 간섭이 발생하여 화질이 저하되게 된다.

즉, 종래의 입체영상표시장치에서는 베리어 패널에 채널수가 고정적이기 때문에 결정되는 투과 비 또한 그 값이 제한적이며, 이에 무빙 플리커를 최소화하면서도 이웃한 화소간 간섭이 발생하지 않도록 배리어를 제어하는 것은 한계가 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 배리어 패널을 통해 3D 입체영상을 구현하는 표시장치에서 투과 비를 세밀하게 조절할 수 있는 무안경식 입체영상 표시장치 및 이의 구동방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입체영상 표시장치는, 좌안영상과 우안영상을 나누어 표시하는 표시패널; 상기 표시패널의 전면에 배치되어 상기 좌안영상과 우안영상을 선택적으로 투과시키는 복수의 채널이 형성된 배리어패널; 전면 촬영을 통해 시청자를 트래킹(tracking)하여 위치정보를 제공하는 아이 트랙킹 부; 상기 표시패널 및 배리어패널을 제어하는 하나이상의 구동부; 및 외부시스템으로부터 제공되는 타이밍 신호에 대응하여 상기 구동부를 제어하되, 영상의 휘도특성에 대응하여 중간 계조값이 상기 복수의 채널 중, 어느 하나에 반영되도록 제어하는 타이밍 제어부를 포함한다.

또한, 전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 구동방법은, 좌안영상과 우안영상을 나누어 표시하는 단계; 복수의 채널을 구동하여 상기 좌안영상과 우안영상을 선택적으로 투과시키는 단계; 시청자를 트래킹(tracking)하여 위치정보를 제공하는 단계; 상기 위치정보에 따라 상기 복수의 채널을 쉬프트하는 단계; 및 영상의 휘도특성에 대응하여 설정된 중간 계조값을 상기 복수의 채널 중, 어느 하나에 반영되도록 제어하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 배리어 패널을 구비하는 입체영상 표시장치에서 배리어 패널의 채널 중, 차단영역 및 투과 영역이 만나는 지점의 두 채널에 대한 계조 레벨(gray level)을 소정개로 세분화하여 조정함으로서, 영상의 휘도특성을 세밀하게 조정하여 고품질의 입체영상을 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 배리어 패널과 이미지 패널을 구비하는 입체영상표시장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 입체영상표시장치의 배리어 패널의 채널구동 형태를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 입체영상표시장치에 대하여 각 투과 비마다 시청자와 표시장치의 각도에 따른 영상의 휘도변화 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 타이밍 제어부를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 구동방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 입체영상표시장치 구동방법에 따른 배리어 패널의 채널구동 형태를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 입체영상 표시장치에서 배리어의 두 채널에 인가되는 전압조절에 따른 배리어 형태변화를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8의 배리어 구동에 따른 투과 비 그래프를 나타내는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치 및 이의 제어방법을 설명하면 다음과 같다. 본 발명에 따른 입체영상 표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display), 플라즈마 패널(Plasma Display Panel), 전계발광장치(Electroluminescence Device, EL) 및 전기영동 표시장치(EPD) 등의 평판표시장치로 구현될 수 있으며, 특정 표시장치에 한정되지 않는다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 구조를 나타내는 도면이다.

시청자가 입체영상 표시장치로부터 출력되는 영상을 3D 입체영상으로 인식하기 위해서는 좌, 우 영상이 각각 시청자의 좌안과 우안에 ?션穿? 하는데, 별도의 입체안경을 사용하지 않는 무안경 방식에서는 정상 영상을 시청할 수 있는 시역이 제한된다. 따라서, 본 발명의 입체영상 표시장치에서는 아이 트래킹 부(150)를 더 구비하여 시청자의 위치를 파악하고 그 결과에 따라 배리어의 차단영역과 투과영역을 산출하여 표시장치가 시청자에게 정시역을 제공할 수 있도록 배리어를 쉬프트하게 된다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치는 좌안영상과 우안영상을 나누어 표시하는 표시패널(100)과, 표시패널(100)에 게이트 신호를 제공하는 게이트 구동부(120) 및 데이터 신호를 제공하는 데이터 구동부(130)와, 표시패널(100)의 전면에 배치되어 그로부터 표시되는 좌안영상과 우안영상을 투과시키거나 차단시키는 투과영역 및 차단영역을 포함하는 배리어를 형성하는 배리어패널(140)과, 전면 촬영을 통해 시청자를 트래킹(tracking)하여 그 위치정보를 제공하는 아이 트랙킹 부(150)와, 위치정보에 따라 배리어패널(140)를 제어하는 배리어 구동부(160)와, 외부 시스템(미도시)로부터 클록신호 등의 각종 타이밍 신호를 수신하여 각 구동부의 제어신호를 제공하고, 영상의 휘도특성에 따라 재설정된 계조값으로 배리어를 재설정하도록 배리어 구동부(160)를 제어하는 타이밍 제어부(170)를 포함한다.

표시패널(100)은 유리 또는 플라스틱 기판상에 복수의 게이트 배선(GL) 및 이와 수직하는 방향으로 복수의 데이터 배선(DL)이 매트릭스 형태로 교차 형성되고, 그 교차지점에 화소가 정의된다. 각 화소는 R,G,B 삼원색을 각각 표시하되, 배리어 패널(140)과 함께 작용하여 입체영상을 구현할 수 있도록 좌안영상과 우안영상을 한 화면에 나누어 표시하게 된다.

이러한 표시패널(100)은 일 예로서 액정표시장치의 경우, 화소마다 스위칭 소자의 역할을 하는 박막트랜지스터가 구비되어 있으며, 게이트 배선(GL)에 의해 도통되어 데이터 배선(DL)을 통해 인가된 데이터신호에 대응하여 두 전극 사이에 형성된 전계에 따라 영상을 표시하게 된다.

또한, 유기전계 발광소자의 경우에는 각 화소마다 적어도 하나의 스위칭 소자와 구동소자 역할을 하는 두 개의 박막트랜지스터가 구비되며, 게이트 배선(GL)에 의해 스위칭 소자가 도통되고 데이터 배선(DL)을 통해 인가된 데이터신호에 대응하여 구동 소자가 전류를 유기발광 다이오드 소자에 흐르도록 함으로서 영상을 표시하게 된다.

게이트 구동부(120)는 타이밍 제어부(170)로부터 인가되는 게이트 제어신호(GCS)에 대응하여 표시패널(100)상에 배열된 게이트 배선(GL)에 게이트 신호를 인가하여 동일 수평선상의 화소에 구비된 박막트랜지스터를 턴-온(turn-on) 또는 턴-오프(turn-off)하는 역할을 한다. 여기서, 전술한 게이트 제어신호(GCS)로는 게이트 개시신호(Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클록(Gate Shift Clock) 및 게이트 출력 인에이블(Gate Output Enable)등이 있다.

상기 게이트 구동부(120)는 표시패널(100)의 상부에서 하부 또는 하부에서 상부방향으로 게이트 배선(GL)에 순차적으로 1 수평기간(1H)씩 게이트 신호를 인가하게 되며, 통상의 쉬프트 레지스터(shift register) 구조로 구현 될 수 있다.

데이터 구동부(130)는 타이밍 제어부(110)로부터 입력되는 데이터 제어신호(DCS)에 따라 입력되는 정렬된 영상데이터(RGB)를 기준전압을 이용하여 아날로그 형태의 데이터신호로 변환한다. 데이터신호(Vdata)는 1 수평기간(1H)씩 래치되고, 게이트 구동신호(Vg)에 대응하여 모든 데이터 배선(DL)을 통해 동시에 액정패널(100)으로 출력된다. 여기서, 전술한 데이터 제어신호(DCS)로는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse, SSP), 소스 쉬프트 클록(Source Shift Clock, SSC), 소스 출력 인에이블(Source Output Enable, SOE) 및 극성반전신호(Polarity, POL)등이 있다.

이에 따라 데이터 구동부(130)로부터 공급되는 아날로그 파형의 데이터신호는 상기 게이트신호와 동기하여 동일 수평선상의 모든 화소에 동시에 인가되게 된다. 상기 데이터 구동부(130)는 쉬프트 레지스터(shift register), 래치(latch), 디코더(decoder), DAC(digital-analog converter) 및 출력버퍼(output buffer) 등으로 구성될 수 있다.

베리어 패널(140)은 표시패널(100)의 전면에 배치되어 좌안영상과 우안영상을 선택적으로 투과시키거나 차단시키는 기능을 수행하는 스위쳐블 배리어(switchable barrier)구조로서, 소정의 전극패턴이 형성되어 합착되는 두 기판과, 두 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함할 수 있다. 여기서, 액정층은 공통전압과 구동전압 간의 전위차가 클수록 투과율이 낮아지는 노멀리 화이트 모드(normally white mode)로 구동될 수 있다.

이러한 배리어 패널(140)은 상기 전극패턴에 의해 복수의 채널을 갖는 배리어를 이루게 되고, 두 기판의 전극패턴 중, 일 전극패턴에는 공통전압이 인가되며, 타 전극패턴에는 배리어배선(BL)을 통해 액정층을 구동하기 위한 구동전압이 인가되어 액정층의 투과율 변화에 의해 차단영역(채널 오프)이 되며, 구동전압이 인가되지 않으면 투과영역(채널 온)이 된다. 여기서, 상기 타 전극패턴은 절연층을 사이에 두고 복층구조로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 배리어 패널(140)은 표시장치의 휘도 특성에 따라 특정 채널은 미세 조정된 중간계조값에 대응하여 반투과 영역으로 구동되어 영상의 휘도특성이 플리커를 최소화하는 방향으로 조정된다. 이러한 중간계조값에 의해 반투과 영역으로의 구동과 관련된 설명은 후술한다.

여기서, 배리어 채널(140)의 채널은 시청자의 위치에 따라 그 차단영역(BA) 및 투과 영역(OA)이 쉬프트 되어 지속적으로 시청자에게 정상적인 입체영상이 제공되도록 제어되어야 하며, 이를 위해 본 발명에서는 아이 트래킹 부(150)와 같은 위치추적 수단이 구비된다.

아이 트래킹 부(150)는 시청자의 현재위치를 추적하고, 그 결과를 타이밍 제어부(170)에 제공하는 역할을 하는 것으로, 입체영상 표시장치의 전방을 실시간으로 촬영하는 통상의 카메라 센서를 포함할 수 있다.

이러한 아이 트래킹 부는 표시장치의 내부 또는 외부에 구비되어 시청자의 위치정보(TS)를 검출하고, 검출된 정보에 기초하여 시청자의 위치를 계산하는 방식이 적용될 수 있다. 이러한 아이 트래킹 부(150)로부터 제공되는 위치정보(TS)를 이용하여 배리어 계조 산출부(175)는 현재 시청자에게 입체 영상을 양호하게 인식할 수 있는 정시역으로부터 벗어난 거리를 판단하고, 이에 따라 배리어의 쉬프트를 위한 각 채널의 차단영역 및 투과영역에 대한 계조값을 산출하게 된다.

배리어 구동부(160)는 배리어 배선(BL)을 통해 배리어 패널(140)상에 형성된 전극패턴들과 전기적으로 연결되어 있으며, 배리어 제어신호(BCS)에 대응하여 배리어 패널(140)을 구동시켜 각 채널들을 차단영역과 투과영역, 그리고 반투과영역으로 제어하는 역할을 한다.

타이밍 제어부(170)는 외부 시스템으로부터 제공되는 영상데이터를 데이터 구동부(130)가 처리할 수 있는 형태로 정렬하고, 타이밍 신호에 대응하여 게이트 구동부(120), 데이터 구동부(130) 및 배리어 구동부(160)의 제어신호를 형성 및 제공한다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따른 타이밍 제어부(170)는 아이 트래킹부(150)와 연결되어 시청자의 위치에 대한 위치정보(TS)를 제공받아 이에 대응하여 배리어 패널(140)의 배리어를 쉬프트하여 시청자의 위치 변동시에도 정시역을 제공하는 동시에, 미리 설정된 중간계조값을 통해 배리어 쉬프트시 발생하는 무빙 플리커(moving flicker)를 최소화하도록 설정되어 있다.

상기 무빙 플리커는 배리어의 투과 비에 따라 결정되며, 투과 비는 배리어의 하나의 피치에서 차단영역과 투과영역간의 비에 대응된다(수학식 1 참조). 따라서 채널수가 고정된 배리어 패널에서 채널 온/오프를 통해 투과 비를 조절하는 것에는 한계가 있다. 그러나, 본 발명의 타이밍 제어부(170)는 기 설정된 중간계조값을 참조하여 채널 중 일부를 차단영역 및 투과영역의 중간 계조를 갖도록 제어함으로서 반투과 영역으로 구동하여 영상의 휘도특성을 미세 조정한다.

즉, 배리어의 일부 채널의 계조를 달리하여 빛의 양을 제어함으로서 영상의 휘도특성을 무빙 플리커가 최소가 되도록 조절하게 된다. 이를 위해 타이밍 제어부는 중간 계조 설정부를 더 포함하며, 이에 대한 상세한 설명을 후술한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 타이밍 제어부를 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 타이밍 제어부를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 타이밍 제어부(170)은 외부시스템으로 제공되는 영상데이터를 정렬하는 영상신호 처리부(171)과, 타이밍 신호에 대응하여 각 구동부의 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부(173)과, 배리어의 각 채널에 대하여 계조값을 산출하여 그 결과를 제어신호 생성부(173)에 제공하는 배리어 계조 산출부(175)와, 상기 중간 계조값이 저장되는 중간 계조값 설정부(177)을 포함한다.

영상신호 처리부(171)는 외부 시스템으로부터 제공된 디지털 파형의 영상 데이터(dRGB)를 데이터 구동부가 아날로그 파형의 데이터신호(RGB)로 변환가능 하도록 재정렬하여 데이터 구동부에 제공하는 역할을 한다.

제어신호 생성부(173)는 외부 시스템으로부터 제공된 수평동기신호(H), 수직동기신호(V) 및 클록신호(CLK)을 포함하는 타이밍 신호에 대응하여 게이트 구동부, 데이터 구동부 및 배리어 구동부의 제어신호(GCS, DCS, BCS)를 생성 및 제공하는 역할을 한다.

배리어 계조 산출부(175)는 아이 트래킹부(150)로부터 수신한 시청자의 위치정보(TS)를 제공받아 시청자의 현재 위치를 판단하고, 그 판단결과가 배리어 제어신호(BCS)에 반영되도록 제어신호 생성부(173)에 제공한다.

즉, 최초 위치정보(TS)에 의해 배리어의 차단영역 및 투과영역이 결정된 후 시청자의 위치가 변경되면, 갱신된 위치정보(TS)에 따라 영상의 정시역, 즉 좌안영상 및 우안영상이 시청자의 눈에 정확하게 매칭되도록 배리어의 차단영역 및 투과영역을 쉬프트(shift)하여야 한다.

이를 위해, 배리어 계조 산출부(175)는 초기값 또는 갱신된 위치정보(TS)에 대응하여 배리어 패널의 각 채널에 대한 제1 계조값 및 제2 계조값을 산출한 후 그 결과를 제어신호 생성부(173)에 제공한다. 제어신호 생성부(173)는 산출결과에 근거하여 배리어 제어신호(BSC)를 생성하게 된다.

여기서, 제1 계조값은 차단영역에 해당하는 풀-블랙 계조(full-black gray)이고, 제2 계조값은 투과영역에 해당하는 풀-화이트 계조(full-white gray)로 설정될 수 있다.

또한, 배리어 계조 산출부(175)는 영상의 휘도 특성에 따라 후술하는 계조값 설정부(177)에 저장된 중간 계조값을 참조하여 배리어의 채널 중, 일부의 계조값을 조정한다.

상세하게는, 현재 설정되어 있는 배리어의 투과 비(open ratio)에 따라 표시장치가 구현하는 영상의 휘도특성이 결정되며, 본 발명에서는 배리어를 구성하는 각 채널 중, 차단영역과 투과영역이 만나는 위치의 두 채널의 계조를 제1 계조값과 제2 계조값 사이의 중간 계조값으로 설정하여 특정각도에서의 휘도특성을 세밀하게 조정함으로서 영상에 플리커(flicker)와 영상중첩이 최소화되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

중간계조값 설정부(177)는 배리어에서 미세조정에 해당하는 채널들, 즉 배리어 하나의 피치(pitch)에서 차단영역과 투과영역이 만나는 두 지점의 채널에 대한 중간 계조값을 설정 및 저장하는 역할을 한다.

표시장치의 제조자 또는 설정자는 해당 입체영상 표시장치에 예시영상 등을 재생하고, 시역 변경을 통해 무빙 플리커가 최소화되며, 동시에 이웃한 좌안 영상 및 우안영상이 높은 휘도에 의한 중첩이 발생되지 않는 범위내에서 최적의 중간계조값을 결정하여 중간계조값 설정부(177)에 저장한다. 일 예로서 계조값이 64 계조의 경우, 최소 및 최대값인 0 gray, 63 gray를 제외한 1 ~ 62 gray 범위에서 결정될 수 있다.

전술한 구조에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 타이밍 제어부는 배리어 쉬프트 구동시 무빙 플리커 및 영상중첩이 최소화되도록 배리어를 제어하게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 구동방법을 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 구동방법을 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 입체영상 표시장치는 표시패널 및 배리어 패널 구동에 따른 영상표시단계(S200)와, 시청자에 대한 아이트래킹 단계(S210, S220)와, 복수의 채널에 대한 계조값을 변경하여 배리어를 쉬프트 하는 단계(S230)와, 투과비에 따라 설정된 중간계조값을 적용하는 단계(S240)를 포함한다.

영상 표시 단계(S200)는 표시패널에 게이트 신호 및 데이터 신호가 인가됨에 따라 좌안영상과 우안영상을 나누어 표시하고, 배리어 패널에 배리어 신호가 인가됨에 따라 복수의 채널이 구동되어 상기 좌안영상과 우안영상을 선택적으로 투과시킴으로서 시청자에게 입체영상을 표시하는 단계이다. 이때, 복수의 채널은 제1 계조값 및 제2 계조값에 의해 투과영역 및 차단영역으로 구분되어 스위쳐블 배리어로서 구동된다.

시청자 아이 트래킹 단계(S210)는 타이밍 제어부와 연결된 아이 트래킹 부가 표시장치 전방을 촬영하여 시청자의 위치를 추적하는 단계이다. 아이 트래킹 부는 실시간으로 시청자의 위치를 트래킹(tracking)하여 그 결과인 위치정보를 타이밍 제어부에 제공하게 된다.

상기 S210 단계를 통해, 시청자의 위치에 변동이 없는 경우 계속 영상을 표시하게 되며, 만약 위치정보를 통해 시청자가 현재 위치를 이탈하여 정시역에서 벗어났다고 판단되면 배리어 쉬프트 단계를 수행한다(S220).

배리어 쉬프트 단계(S230)은 시청자 위치 변동시, 타이밍 제어부의 배리어 계조 산출부가 현재 시청자의 위치에 대응하여 배리어 정시역에 대응되도록 복수의 채널의 계조값을 변경함으로서 배리어 쉬프트를 수행하는 단계이다. 본 단계에서 배리어 쉬프트에 의해 무빙 플리커가 발생할 수 있으며, 본 발명에서는 이하의 S240)를 통해 화질저하를 최소화하게 된다.

설정된 중간 계조값을 적용하는 단계(S240)는 제조자 또는 시청자에 의해 기 설정된 중간 계조값을 배리어의 특정 채널에 적용하여 배리어 쉬프트에 따른 무빙 플리커를 최소화하는 단계이다.

배리어의 투과 비에 따라 쉬프트시 무빙 플리커가 발생할 수 있으며, 이를 최소화하기 위해 표시장치의 제조자 또는 시청자는 영상의 휘도특성에 대응하여 중간 계조값을 중간 계조값 설정부를 통해 설정하고, S240 단계에서 배리어 계조 산출부가 그 중간 계조값을 참조하여 해당 채널을 반투과 영역으로 제어하게 된다.

도 7은 본 발명의 입체영상표시장치 구동방법에 따른 배리어 패널의 채널구동 형태를 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 배리어 패널이 하나의 피치(pitch)가 16개의 채널(1ch ~ 16ch)로 구성되는 경우에 종래의 채널 구동형태와 대비하여 보면, 종래에는 배리어 폭(barrier width)이 10개의 채널(ch4 ~ ch13)로 설정되어 그 투과 비가 37.5가 됨으로서 0°일 경우와 ±6°경우에서의 휘도차가 크게 되어 시청자로 하여금 무빙 플리커가 크게 느껴지게 되나, 본원발명과 같이 차단영역과 투과영역 사이에 해당하는 두 채널(4ch, 13ch)의 계조를 풀-블랙이 아닌 적어도 이보다 적은 계조로 조절함으로서 휘도를 증가시켜 시야각에 따른 휘도차이를 평준화 시킬 수 있게 된다.

즉, 본 발명에서는 차단영역을 이루는 채널들(5ch ~ 12ch)의 양측단에 위치하는 두 채널(4ch, 13ch)에 대한 계조값을 조절함으로서 굴곡이 큰 투과 비에 따른 휘도 그래프를 평탄하게 하여 무빙 플리커를 최소화 하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 두 채널(4ch, 13ch)의 계조값 조절은 이웃한 두 화소간에 빛 중첩이 방지되는 내에서 설정되어야 한다.

도 8은 본 발명의 입체영상 표시장치에서 배리어의 두 채널에 인가되는 전압조절에 따른 배리어 형태변화를 나타낸 도면이고, 도 9는 도 8의 배리어 구동에 따른 투과 비 그래프를 나타내는 도면이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 1 피치(pitch)가 13 채널인 배리어 패널에서 6개의 투과영역이 설정된 경우, 배리어(barrier)의 차단영역 제일 끝단의 채널(ep)에 차단영역에 해당되는 5V의 계조전압을 인가하면 시야각 0°인 지점과 시야각 3°인 지점에서 휘도차이가 150 nit 정도로서 배리어 쉬프트 구동시 시청자는 높은 강도의 무빙 플리커를 느끼게 된다. 여기서 시야각 0°은 시청자의 중심이고 시야각 3°은 시청자의 두 눈에 대응되는 것으로 볼 수 있다.

그리나, 반투과영역에 해당되는 1.6V의 계조전압을 인가하였을 때 투과비 그래프를 참조하면, 시야각 0°인 지점과 시야각 3°인 지점에서 거의 차이가 없음을 알 수 있으며, 따라서 배리어 쉬프트 구동시 무빙 플리커를 거의 느낄 수 없게 된다.

또한, 도시되어 있지는 않지만 1.6 V 계조전압을 끝단 채널(ep)에 인가할 때 휘도가 높아서 이웃한 영상간 중첩이 발생될 경우에는 그 보다 높은 계조전압(ex. 3V) 정도로 중간계조값을 높게 인가하면 무빙 플리커와 영상중첩 현상문제를 모두 해결할 수 있다.

전술한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.

100 : 표시패널 120 : 게이트 구동부
130 : 데이터 구동부 140 : 배리어 패널
150 : 아이트래킹부 160 : 배리어 구동부
170 : 타이밍 제어부 GL : 게이트 배선
DL : 데이터 배선 BL : 배리어 배선
GCS : 게이트 제어신호 DCS : 데이터 제어신호
RGB : 데이터 신호 BCS : 배리어 제어신호
TS : 위치정보

Claims (11)

1. 좌안영상과 우안영상을 나누어 표시하는 표시패널;
   상기 표시패널의 전면에 배치되어 상기 좌안영상과 우안영상을 선택적으로 투과시키는 복수의 채널이 형성된 배리어패널;
   전면 촬영을 통해 시청자를 트래킹(tracking)하여 위치정보를 제공하는 아이 트랙킹 부;
   상기 표시패널 및 배리어패널을 제어하는 하나이상의 구동부; 및
   외부시스템으로부터 제공되는 타이밍 신호에 대응하여 상기 구동부를 제어하되, 영상의 휘도특성에 대응하여 중간 계조값이 상기 복수의 채널 중, 어느 하나에 반영되도록 제어하는 타이밍 제어부를 포함하고,
   상기 복수의 채널은 제1 계조값에 의해 영상을 차단하는 차단영역, 제2 계조값에 의해 영상을 투과하는 투과영역 및 상기 차단영역 및 투과영역 사이에, 상기 중간 계조값에 의해 영상의 휘도를 조절하는 반투과영역을 포함하고,
   상기 타이밍 제어부는
   상기 위치정보에 대응하여 영상이 시청자에게 정시역에 위치하도록 상기 복수의 채널을 쉬프트 하고,
   상기 복수의 채널이 쉬프트되어 결정된 투과영역의 비(open ratio)에 대응되도록 상기 중간 계조값을 설정하여, 상기 복수의 채널의 쉬프트시 발생하는 무빙 플리커(moving flicker)를 최소화시키는 입체영상 표시장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 반투과영역은,
   상기 차단영역의 양측단에 위치하는 두 개의 채널인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 타이밍 제어부는,
   상기 외부시스템으로 제공되는 영상데이터를 정렬하는 영상신호 처리부;
   상기 타이밍 신호에 대응하여 상기 구동부의 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부;
   상기 중간 계조값이 저장된 계조값 설정부; 및
   상기 위치정보 및 상기 중간 계조값을 참조하여 상기 복수의 채널의 계조를 결정하는 배리어 계조 산출부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 타이밍 제어부는,
   현재 시청자의 위치정보를 검출하여 제공하는 아이 트래킹부가 더 연결되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
7. 삭제
8. 제1 계조값에 의해 영상을 차단하는 차단영역, 제2 계조값에 의해 영상을 투과하는 투과영역 및 상기 차단영역 및 투과영역 사이에, 중간 계조값에 의해 영상의 휘도를 조절하는 반투과영역으로 구성되는 복수의 채널을 포함하는 배리어 패널을 포함하는 입체영상 표시장치의 구동방법에 있어서,
   좌안영상과 우안영상을 나누어 표시하는 단계;
   복수의 채널을 구동하여 상기 좌안영상과 우안영상을 선택적으로 투과시키는 단계;
   시청자를 트래킹(tracking)하여 위치정보를 제공하는 단계;
   상기 위치정보에 대응하여 영상이 시청자에게 정시역에 위치하도록 상기 복수의 채널을 쉬프트하는 단계; 및
   상기 복수의 채널이 쉬프트되어 결정된 투과영역의 비(open ratio)에 대응하여 설정된 중간 계조값을 상기 복수의 채널 중, 어느 하나에 반영되도록 제어하여 상기 복수의 채널의 쉬프트시 발생하는 무빙 플리커(moving flicker)를 최소화시키는 단계를 포함하는 입체영상 표시장치의 구동방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 중간 계조값이 상기 복수의 채널 중, 어느 하나에 반영되도록 제어하여 상기 복수의 채널의 쉬프트시 발생하는 무빙 플리커(moving flicker)를 최소화시키는 단계는,
    상기 중간 계조값을 참조하여 해당 채널의 계조를 산출하는 단계; 및
    상기 차단영역 및 투과영역이 만나는 지점의 두 채널을 상기 반투과영역으로 제어하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 구동방법.

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