KR102526039B1 - 무안경 입체 영상 표시장치와 그 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무안경 입체 영상 표시장치와 그 구동 방법에 관한 것으로, 이 무안경 입체 영상 표시장치는 스위쳐블 셀의 전극들에 연결된 저항들과, 상기 스위쳐블 신호의 구동 신호를 발생하는 타이밍 콘트롤러를 구비한다. 상기 타이밍 콘트롤러는 입력 영상의 픽셀 데이터가 수신되지 않은 버티컬 블랭크 기간에 상기 구동 신호 전압의 레벨을 변경한다.

Description

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

본 발명은 무안경 입체 영상 표시장치와 그 구동 방법에 관한 것이다.

입체 영상 표시 기술의 발달로 인하여, 텔레비젼이나 모니터와 같은 표시장치에 입체 영상 재현 기술이 적용되어 가정에서도 3D 입체 영상을 감상할 수 있게 되었다. 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.

최근, 액정층에 인가되는 전압을 조절하여 베리어와 렌즈를 구현한 스위쳐블 셀(switchable cell)도 개발되고 있다. 스위쳐블 셀은 전기적으로 제어 가능한 구현하는 액정층을 이용하여 3D 영상 데이터의 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터의 광축을 분리한다. 이러한 스위쳐블 셀로 인하여, 시청자는 좌안을 통해 좌안 영상이 표시되는 픽셀들을 보게 되고, 우안을 통해 우안 영상이 표시되는 픽셀들을 보게 되어 특수한 안경 없이 양안시차로 입체감을 느낄 수 있다. 스위쳐블 셀은 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.

표시패널과 스위쳐블 셀에서 전원을 공유할 수 있다. 이 경우에, 스위쳐블 셀의 구동 신호에서 변화폭이 클 때 전원 회로의 전류 용량이 충분히 크지 않으면 스위쳐블 셀의 구동 신호에서 글리치(glitch)가 발생할 수 있고, 이는 전원 회로의 출력에 영향을 주어 표시패널 구동회로의 출력 변화를 초래한다. 표시패널 구동회로의 출력 변화는 표시패널에 표시되는 화상에서 노이즈를 유발할 수 있다.

본 발명은 스위쳐블 셀의 구동 신호 변화로 인한 표시패널의 화질 저하를 방지할 수 있는 무안경 입체 영상 표시장치와 그 구동 방법을 제공한다.

본 발명의 무안경 입체 영상 표시장치는 데이터 라인들, 상기 데이터 라인들과 교차하는 게이트 라인들 및 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치된 표시패널; 상기 표시패널의 입체 영상의 데이터를 기입하는 표시패널 구동부; 상기 표시패널 상에 배치되거나 상기 표시패널에 내장되어 상기 입체 영상에서 좌안 영상과 우안 영상의 광축을 분리하는 스위쳐블 셀; 상기 스위쳐블 셀의 전극들에 연결된 저항들; 및 상기 스위쳐블 신호의 구동 신호를 발생하는 타이밍 콘트롤러를 구비한다. 상기 타이밍 콘트롤러는 입력 영상의 픽셀 데이터가 수신되지 않은 버티컬 블랭크 기간에 상기 구동 신호 전압의 레벨을 변경한다.

상기 무안경 입체 영상 표시장치는 제1 전압과 제2 전압을 발생하는 전원 회로; 및 상기 구동 신호의 하이 레벨 전압을 상기 제1 전압으로 변환하고, 상기 구동 신호의 로우 레벨 전압을 상기 제2 전압으로 변환하는 레벨 시프터를 더 구비한다. 상기 레벨 시프터를 통해 출력된 상기 구동 신호는 상기 저항을 통해 상기 스위쳐블 셀의 전극들에 인가된다.

상기 저항들은 상기 스위쳐블 셀의 중심부 배치된 전극들에 연결된 제1 저항과, 스위쳐블 셀의 좌우 영역에 배치된 전극들에 연결된 제2 저항들을 포함한다. 상기 제1 및 제2 저항들의 저항값이 서로 동일하다.

상기 저항들은 상기 스위쳐블 셀의 위치에 따라 다른 저항값을 갖는다.

상기 저항들은 상기 스위쳐블 셀의 중심부 배치된 전극들에 연결된 제1 저항과, 스위쳐블 셀의 좌우 영역에 배치된 전극들에 연결된 제2 저항들을 포함한다. 상기 제1 저항의 저항값이 상기 제2 저항들의 저항값 보다 작다.

상기 표시패널 구동부는 상기 타이밍 콘트롤러로부터 수신된 데이터를 데이터전압으로 변환하여 상기 데이터 라인들로 출력하는 데이터 구동회로; 및 상기 타이밍 콘트롤러로부터 수신된 게이트 타이밍 제어신호에 응답하여 상기 데이터전압에 동기되는 게이트펄스를 순차적으로 출력하는 게이트 구동회로를 구비한다. 상기 레벨 시프터는 상기 구동 신호와 상기 게이트 타이밍 제어신호 각각의 하이 레벨 전압을 상기 제1 전압으로 변환하고, 상기 구동 신호와 상기 게이트 타이밍 제어신호 각각의 로우 레벨 전압을 상기 제2 전압으로 변환한다. 상기 구동 신호와 상기 게이트펄스 각각이 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에서 스윙한다.

상기 무안경 입체 영상 표시장치의 구동 방법은 상기 타이밍 콘트롤러에서 스위쳐블 신호의 구동 신호를 발생하는 단계와, 입력 영상의 픽셀 데이터가 수신되지 않은 버티컬 블랭크 기간에 상기 구동 신호 전압의 레벨을 변경하는 단계를 포함한다.

본 발명은 입력 영상에서 픽셀 데이터가 수신되지 않는 버티컬 블랭크 기간에 스위쳐블 셀의 구동 신호의 전압 레벨을 변경함으로써 표시패널과 스위쳐블 셀이 전원(Power source)를 공유할 때 발생되는 전원 변동과 화질 저하를 방지할 수 있다. 또한, 본 발명은 스위쳐블 셀의 전극들에 비교적 큰 저항을 연결하여 스위쳐블 셀에 인가되는 구동 신호가 변할 때 발생되는 전류를 제한하여 구동 신호의 전압 변동을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무안경 입체 영상 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 2는 3D 모드에서 스위쳐블 렌즈를 통과한 광의 경로를 개략적으로 보여 주는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 스위쳐블 렌즈의 단면 구조와 그 구동 방법을 보여 주는 도면들이다.
도 4는 3D 모드에서 스위쳐블 베리어를 통과한 광의 경로를 개략적으로 보여 주는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 스위쳐블 렌즈의 단면 구조와 그 구동 방법을 보여 주는 도면들이다.
도 6은 스위쳐블 셀의 구동 신호 전압의 변경 타이밍을 보여 도면이다.
도 7은 VESA(Video Electronics Standards Association) 표준의 디스플레이 타이밍을 상세히 보여 주는 도면이다.
도 8은 스위쳐블 셀에 연결된 배선을 보여 주는 평면도이다.
도 9는 도 8과 같은 회로에서 스위쳐블 셀에 인가되는 구동 신호의 파형 왜곡을 보여 주는 파형도이다.
도 10은 스위쳐블 셀에 연결된 배선에 추가된 저항을 보여 주는 평면도이다.
도 11은 도 10과 같은 회로에서 스위쳐블 셀에 인가되는 구동 신호의 파형을 보여 주는 파형도이다.
도 12는 도 1에 도시된 타이밍 콘트롤러, 전원 회로, 레벨 시프터 및 저항의 연결 관계를 보여 주는 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명은 도면에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 실질적으로 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 명세서 상에서 언급된 "구비한다", "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 ' ~ 만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수로 해석될 수 있다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, ' ~ 상에', ' ~ 상부에', ' ~ 하부에', ' ~ 옆에' 등으로 두 구성요소들 간에 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 그 구성요소들 사이에 하나 이상의 다른 구성 요소가 개재될 수 있다.

구성 요소들을 구분하기 위하여 제1, 제2 등이 사용될 수 있으나, 이 구성 요소들은 구성 요소 앞에 붙은 서수나 구성 요소 명칭으로 그 기능이나 구조가 제한되지 않는다.

이하의 실시예들은 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하다. 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

본 발명의 무안경 입체 영상 표시장치는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display : LCD), 전계 발광 표시장치(Electroluminescence Display) 등의 평판 표시장치 기판으로 구현될 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 무안경 입체 영상 표시장치는 표시패널(100), 표시패널 구동부, 스위쳐블 셀(200), 타이밍 콘트롤러(101), 전원 회로(300), 레벨 시프터(310) 등을 구비한다.

표시패널(100)의 액티브 영역 (Active area)은 데이터라인들(105), 데이터라인들(105)과 교차하는 게이트라인들(또는 스캔라인들)(106), 매트릭스 형태로 배치된 픽셀들을 포함한다. 액티브 영역은 입력 영상을 재현하는 픽셀 어레이를 포함한 화면이다. 픽셀 어레이는 2D 모드에서 2D 영상을 표시하고, 3D 모드에서 좌안 영상과 우안 영상을 분리하여 표시한다.픽셀들 각각은 컬러 구현을 위하여 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 서브 픽셀들을 포함할 수 있다. 픽셀들 각각은 RGB 서브 픽셀들 이외에 백색(White, W) 서브 픽셀을 더 포함할 수 있다. 서브 픽셀들 각각은 하나 이상의 TFT(Thin film transistor)를 포함할 수 있다.

표시패널 구동부는 표시패널(100)의 데이터라인들(105)에 2D/3D 영상의 데이터를 픽셀들에 기입한다. 표시패널 구동부는 데이터 라인들(105)에 입력 영상의 픽셀 데이터 전압을 공급하기 위한 데이터 구동회로(102)와, 게이트라인들(106)에 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 공급하기 위한 게이트 구동회로(103)를 구비한다. 이 표시패널 구동부는 3D 모드에서 멀티 뷰 영상 데이터 포맷의 데이터로 입력된 좌안 및 우안 영상 데이터를 표시패널(100)의 픽셀들에 공간적으로 분산하여 기입할 수 있다.

데이터 구동회로(102)는 타이밍 콘트롤러(101)로부터 수신된 입력 영상의 픽셀 데이터(디지털 데이터)를 아날로그 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압들을 발생하고 그 데이터전압을 표시패널(100)의 데이터라인들(105)에 공급한다.

게이트 구동회로(103)는 레벨 시프터(310)를 통해 게이트 타이밍 제어신호(GDC(VGH, VGL))를 수신하여 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 출력을 발생한다. 게이트 구동회로(103)는 데이터라인들(105)에 공급되는 데이터전압과 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트라인들(106)에 공급한다. 게이트 구동회로(103)는 시프트 레지스터(Shift register)를 이용하여 게이트 펄스를 순차적으로 시프트하여 게이트펄스를 게이트라인들(106)에 순차적으로 공급한다. 픽셀 어레이의 TFT들은 게이트펄스의 게이트 온 전압에 응답하여 턴-온되어 데이터 전압을 픽셀 전극에 공급한다.

게이트 구동회로(103)로부터 출력되는 게이트 펄스는 게이트 온 전압(Gate On Voltage)과 게이트 오프 전압(Gate Off Voltage) 사이에서 스윙한다. 게이트 온 전압은 TFT의 문턱 전압 보다 높은 전압으로 설정되며, 게이트 오프 전압은 TFT의 문턱 전압 보다 낮은 전압으로 설정된다. n 타입 TFT의 경우에, 게이트 온 전압은 게이트 하이 전압(Gate High Voltage, VGH)이고, 게이트 오프 전압은 게이트 로우 전압(Gate Low Voltage, VGL)일 수 있다. p 타입 TFT의 경우에, 게이트 온 전압은 게이트 로우 전압(VGL)이고, 게이트 오프 전압은 게이트 하이 전압(VGH)일 수 있다.

스위쳐블 셀(200)은 도 2 내지 도 5b와 같은 스위쳐블 렌즈(LENS)나 스위쳐블 베리어(BAR)로 구현될 수 있다. 스위쳐블 셀(200)은 표시패널(100)의 앞이나 뒤에 접합되거나 혹은 표시패널(100)에 내장되어 3D 영상 데이터의 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터의 광축을 분리한다. 스위쳐블 베리어(BAR)나 스위쳐블 렌즈(LENS)는 액정과 같은 복굴절 매질, 전극 등을 포함하고 저항(210)을 통해 인가되는 구동 신호(3DC(VGH, VGL))에 의해 구동되어 좌안 영상과 우안 영상의 빛의 광축을 분리시킨다. 스위쳐블 셀(200)의 액정층은 전극을 통해 인가되는 구동 전압의 전압 레벨에 따라 액정 분자들을 구동하여 빛을 차단하는 베리어나 렌즈 곡면과 같이 빛을 굴절시키는 렌즈를 형성한다.

스위쳐블 셀(200)의 구동 신호(3DC)는 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 3D 모드에서 입력 영상의 픽셀 데이터가 수신되지 않는 버티컬 블랭크 기간(Vertical blank period, VB)에 동기하여 그 전압 레벨이 변한다. 전원 회로(300)는 표시패널(100)과 스위쳐블 셀(200)에서 공유될 수 있다. 이 경우, 스위쳐블 셀(200)의 구동 신호 전압은 VGH와 VGL 사이에서 스윙될 수 있다.

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(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 클럭(CLK) 등의 타이밍신호를 수신한다. 타이밍 콘트롤러(101)는 호스트 시스템(110)으로부터 수신된 타이밍 신호를 이용하여 표시패널 구동부(102, 103), 스위쳐블 셀(200) 각각의 동작 타이밍을 제어하고 그 구동부들(102, 103, 210)의 동작 타이밍을 동기시키기 위한 타이밍 제어신호들(DDC, GDC, 3DC)을 발생한다.

게이트 타이밍 제어신호(GDC)는 스타트 펄스(VST), 시프트 클럭(Gate Shift Clock, GCLK), 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE)는 생략될 수 있다. 스타트 펄스(VST)는 게이트 구동회로(103)의 스타트 타이밍을 제어한다. 시프트 클럭(GCLK)은 게이트 구동회로(103)에서 게이트 펄스가 시프트되는 타이밍을 제어한다.

타이밍 콘트롤러(101)는 입력 영상의 프레임 레이트×N(N은 2 이상의 양의 정수) Hz의 주파수로 프레임 레이트를 높여 표시패널 구동부(102, 103)와 스위쳐블 셀(200)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.

전원 회로(300)는 직류-직류 변환기(DC-DC converter)를 이용하여 표시패널(100)과 스위쳐블 셀(200)의 구동에 필요한 직류 전원을 발생한다. 직류-직류 변환기는 차지 펌프(Charge pump), 레귤레이터(Regulator), 벅 변환기(Buck Converter), 부스트 변환기(Boost Converter) 등을 포함한다. 전원 회로(300))는 데이터 구동회로(102)에 공급될 감마기준전압, VGH, VGL 등을 출력한다. 이 전원 회로(300)는 파워 IC(Power Integrated Circuit)로 구현될 수 있다.

타이밍 콘트롤러(101)로부터 출력된 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와 스위쳐블 셀 구동 신호(3DC)의 전압 레벨은 매우 작은 디지털 신호 레벨 전압이다. 레벨 시프터(310)는 타이밍 콘트롤러(101)로부터 수신된 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와 스위쳐블 셀 구동 신호(3DC)의 하이 레벨 전압을 그 보다 높은 VGH로 변환하고, 그 신호들(GDC, 3DC)의 로우 레벨 전압을 그 보다 낮은 VGL로 변환하여 그 신호들의 전압을 크게 한다.

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 멀티 뷰 영상 데이터 포맷으로 재정렬하여 타이밍 콘트롤러(101)에 전송한다. 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 멀티 뷰 영상 데이터 포맷으로 재정렬하여 타이밍 콘트롤러(101)에 전송할 수 있다.

호스트 시스템(110)은 TV(Television) 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 모바일 시스템, 웨어러블 시스템 등의 메인 제어 회로를 포함할 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 전송할 수 있다.

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 유저 인터페이스(112)를 통해 입력되는 사용자 데이터에 응답하여 타이밍 콘트롤러(101)에 모드 신호를 전송하여 무안경 입체 영상 표시장치의 동작 모드를 2D 모드와 3D 모드에서 스위칭할 수 있다. 유저 인터페이스(112)는 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 유저 인터페이스를 통해 2D 모드와 3D 모드를 선택할 수 있고, 3D 모드에서 2D-3D 영상 변환을 선택할 수 있다.

도 2는 3D 모드에서 스위쳐블 렌즈를 통과한 광의 경로를 개략적으로 보여 주는 도면이다. 도 3a 및 도 3b는 스위쳐블 렌즈의 단면 구조와 그 구동 방법을 보여 주는 도면들이다. 도 2에서 “PIX”는 표시패널(100)의 픽셀 어레이를 나타낸다.

도 2 내지 도 3b를 참조하면, 스위쳐블 렌즈(LENS)는 3D 모드에서 렌티큘러 렌즈(Lenticular lens)를 형성한다. 좌안 영상의 데이터가 기입된 좌안 픽셀(L)의 빛은 렌즈면에서 사용자의 좌안 쪽으로 굴절된다. 우안 영상의 데이터가 기입된 우안 픽셀(R)의 빛은 렌즈면에서 사용자의 우안 쪽으로 굴절된다.

스위쳐블 렌즈(LENS)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 제1 전극(32)이 형성된 제1 기판(31)과, 제2 전극(35)이 형성된 제2 기판(36)과, 제1 기판(31)과 제2 기판(35) 사이에 배치된 렌즈 구조(33), 및 액정(34)을 포함한다. 스위쳐블 렌즈(LENS)의 기판들(31, 36)과 전극들(32, 35)은 투명한 재료로 구현된다. 스위쳐블 렌즈(LENS)에는 편광판이 필요 없다.

3D 모드에서 스위쳐블 렌즈(LENS)의 제1 및 제2 전극(32, 35)에 전위차가 없는 직류 전압 예를 들어, VGH 또는 VGL로 인가한다. 이 때, 렌즈 구조(33)의 매질과 액정 분자 사이의 굴절율 차이로 인하여 그 사이에서 렌즈면이 형성된다.

2D 모드에서 스위쳐블 렌즈(LENS)의 제1 및 제2 전극(32, 35)에 전위차가 커지도록 그 전극들(32, 35)에 서로 다른 전압(V32, V35)이 인가된다. 예를 들어, 제1 전극(32)에 VGH가 인가될 때, 제2 전극(35)에 VGL이 인가될 수 있다. 반면에, 제1 전극(32)에 VGL이 인가될 때, 제2 전극(35)에 VGH가 인가될 수 있다. 제2 전극(35)의 전압(V35)은 제1 전극(32)의 전압과 전위차가 있는 직류 전압일 수도 있다. 제1 및 제2 전극(32, 35) 간의 전위차로 인하여, 액정 분자가 수직 전계 방향을 따라 수직으로 배열한다. 액정 분자가 수직으로 배열되면, 액정 분자와 렌즈 구조(33)의 매질간 굴절율 차가 없어지고, 그 결과 스위쳐블 렌즈(LENS)에서 렌즈면이 없어진다. 이 때, 모든 픽셀들의 빛이 스위쳐블 렌즈(LENS)에서 굴절되지 않고 스위쳐블 렌즈(LENS)를 그대로 통과한다.

도 4는 3D 모드에서 스위쳐블 베리어(BAR)를 통과한 광의 경로를 개략적으로 보여 주는 도면이다. 도 5a 및 도 5b는 스위쳐블 렌즈의 단면 구조와 그 구동 방법을 보여 주는 도면들이다.

도 4 내지 도 5b를 참조하면, 스위쳐블 베리어(BAR)는 3D 모드에서 광 차단부를 형성하여 픽셀들(L, R)로부터의 빛을 부분적으로 차단한다. 사용자는 3D 모드에서 좌안으로 좌안 영상이 표시되는 좌안 픽셀들(L)만 보게 되고, 우안으로 우안 영상이 표시되는 좌안 픽셀들(L)만 보게 되어 양안시차를 느낀다.

스위쳐블 베리어(BAR)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 제1 전극(52a, 52b)이 형성된 제1 기판(51)과, 제2 전극(54)이 형성된 제2 기판(55)과, 제1 기판(51)과 제2 기판(55) 사이에 배치된 액정(53)을 포함한다. 제1 전극(52a, 52b)은 서브 픽셀들에 독립적으로 전계가 인가될 수 있도록 다수의 제1a 전극들(52a)과, 다수의 제1b 전극들(52b)로 분할된다. 스위쳐블 베리어(BAR)의 기판들(51, 55)과 전극들(52a, 52b, 54)는 투명한 재료로 구현된다. 스위쳐블 베리어(BAR)의 기판들(51, 55) 중에서 적어도 제1 기판(51)에 편광판이 접착된다. 스위쳐블 베리어(BAR)의 편광판은 광 투과축과 같은 선편광 이외의 빛을 차단한다.

2D 모드에서 스위쳐블 베리어(BAR)의 제1 및 제2 전극(52a, 52b, 54)에 전위차가 없는 직류 전압 예를 들어, VGH 또는 VGL로 인가한다. 이 때, 액정(53)을 통과한 선편광의 광축이 그대로 유지되어 편광판을 통과한다.

3D 모드에서 스위쳐블 베리어(BAR)의 제1 및 제2 전극(51a, 51b, 54)에 전위차가 큰 전압이 인가될 수 있다. 제1 전극들(51a, 51b) 중 어느 한 전극에 VGH(또는 VGL)가 인가되고 제2 전극(54)에 VGL(또는 VGH)이 인가되는 광 차단부에서 액정층을 통과한 선편광의 광축이 변하여 편광판을 통과하지 못한다. 될 수 있다. 반면에, 제1 전극들(51a, 51b)과 제2 전극(54)에 전위차가 없는 부분은 액정(53)을 빛이 그대로 통과하여 편광판을 통과할 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 스위쳐블 셀(200)은 전위차가 비교적 큰 VGH와 VGL 사이에서 스윙하는 구동 신호(3DC(VGH, VGL))로 구동되어 2D 모드와 3D 모드에서 빛의 진행 경로를 조절한다. 스위쳐블 셀(200)과 표시패널(100)이 전원 회로(300)를 공유하기 때문에 스위쳐블 셀(200)의 구동 신호 전압이 바뀔 때 표시패널(100)에 인가되는 구동 신호 즉, 게이트펄스의 전압(VGH, VGL)이 변하여 화질 문제를 초래할 수 있다. 본 발명은 이 문제를 방지하기 위하여, 스위쳐블 셀 구동 신호(3DC)의 전압 레벨을 도 6에 도시된 바와 같이, 버티컬 블랭크 기간(VB) 내에서 변경하여 표시패널에서 데이터가 업데이트되는 액티브 기간(AT) 동안 표시패널(100)의 구동 신호 전압(VGH, VGL) 변동을 방지한다.

도 7은 VESA 표준의 디스플레이 타이밍을 상세히 보여 주는 도면이다.

도 7을 참조하면, 호스트 시스템(110)은 입력 영상 또는 대기 모드 설정 데이터에 동기되는 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE)를 타이밍 콘트롤러(101)로 전송한다. 수직 동기신호(Vsync)는 1 프레임 기간을 정의한다. 수평 동기신호(Hsync)는 1 수평 기간(Horizontal time)을 정의한다. 데이터 인에이블 신호(DE)는 입력 영상에서 픽셀 데이터가 존재하는 유효 데이터 구간을 정의한다.

데이터 인에이블 신호(DE)는 표시패널(100)의 픽셀 어레이에 표시될 유효 데이터와 동기된다. 데이터 인에이블 신호(DE)의 1 펄스 주기는 1 수평 기간이고, 데이터 인에이블 신호(DE)의 하이 로직 (high logic) 구간은 1 라인 데이터 입력 타이밍을 나타낸다. 1 수평 기간은 표시패널(100)에서 1 라인의 픽셀들에 데이터를 기입하는데 필요한 시간이다.

데이터 인에이블 신호(DE)와 입력 영상의 픽셀 데이터는 버티컬 액티브 기간(AT) 동안 입력되고, 버티컬 블랭크 기간(VB)에 입력되지 않는다. 버티컬 액티브 기간(AT)은 표시패널(100)에서 영상이 표시되는 픽셀 어레이의 모든 픽셀들에 1 프레임 분량의 데이터를 표시하는데 시간이다. 1 프레임 기간은 1 프레임 데이터를 표시패널(100)에 표시하는데 필요한 시간으로서 1 버티컬 액티브 기간(AT)과 1 버티컬 블랭크 기간(VB)을 합한 시간이다.

데이터 인에이블 신호(DE)에서 알 수 있는 바와 같이, 버티컬 블랭크 기간 동안 표시장치에 입력 데이터가 수신되지 않는다. 버티컬 블랭크 기간(VB)은 수직 싱크 시간(Vertical sync time, VS), 버티컬 프론트 포치(Vertical Front Porch, FP), 및 버티컬 백 포치(Vertical Back Porch, BP)을 포함한다. 수직 싱크 시간(VS)은 Vsync의 폴링 에지(falling edge)부터 라이징 에지(rising edge)까지의 시간으로서, 한 화면의 시작(또는 끝) 타이밍을 나타낸다. 버티컬 프론트 포치(FP)는 1 프레임 데이터의 마지막 라인 데이터 타이밍을 나타내는 마지막 DE의 폴링 에지부터 버티컬 블랭크 기간(VB)의 시작까지의 시간이다. 버티컬 백 포치(BP)는 버티컬 블랭크 기간(VB)의 끝부터 1 프레임 데이터의 제1 라인 데이터 타이밍을 나타내는 제1 DE의 라이징 에지까지의 시간이다.

도 8은 스위쳐블 셀(200)에 연결된 배선을 보여 주는 평면도이다. 도 9는 도 8과 같은 회로에서 스위쳐블 셀(200)에 인가되는 구동 신호의 파형 왜곡을 보여 주는 파형도이다.

도 10은 스위쳐블 셀(200) 사이의 배선에 추가된 저항(210)을 보여 주는 평면도이다. 도 11은 도 10과 같은 회로에서 스위쳐블 셀에 인가되는 구동 신호(3DC(VGH, VGL))의 파형을 보여 주는 파형도이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 스위쳐블 셀(200)은 전원 회로(300)에 큰 용량(capacitance)의 부하로 작용한다. 스위쳐블 셀(200)을 구동하기 위해서는 비교적 큰 전압(대략 30V)의 구동 신호가 필요하다. 표시패널(100)에 인가되는 구동 신호 전압 중에서 VGH(27V)와 VGL(-5V)이 스위쳐블 셀의 구동 신호(3DC(VGH, VGL))의 전압으로 이용될 수 있다. 스위쳐블 셀(200)의 큰 용량을 충전하기 위해 순간적으로 높은 전류 출력이 발생된다. 그 결과, 스위쳐블 셀(200)에 인가되는 구동 신호(3DC(VGH, VGL))가 변할 때, 전류의 급격한 변화로 인하여 도 9의 (B)와 같이 구동 신호 전압이 왜곡되고, 그 전압 변동으로 인하여 도 9의 (C)와 같이 전원 회로(300)로부터 출력되는 VGH가 변동된다. VGH의 왜곡은 게이트 라인(106)을 통해 인가되는 게이트 펄스의 VGH 변동을 초래하여 픽셀 전압 충전 불량을 야기하여 화질 저하로 보이게 된다. 도 9의 (A)는 구동 신호(3DC(VGH, VGL))의 이상적인 파형 즉, 타겟 파형이다.

도 8과 같이 별도의 저항이 추가되지 않는 경우에 스위쳐블 셀(200)의 전극에 연결된 배선의 저항과 접촉 저항(Contact resistance)를 합한 저항값은 1 ㏀ 이하이다. 이 경우에, 구동 신호(3DC(VGH, VGL))의 전압 레벨이 반전될 때 도 9와 같이 구동 신호의 파형 왜곡과 전원 회로(300)의 출력(VGH)이 변동된다.

본 발명은 이러한 문제를 방지하기 위하여, 도 10과 같이 스위쳐블 셀(200)에 연결된 배선에 저항(R1, R2, R3)을 추가하여 스위쳐블 셀(200)의 전극들에 인가되는 전류를 제한한다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 스위쳐블 셀(200)의 전극들에 연결된 배선은 저항들(R1, R2, R3)을 포함한다. 저항들(R1, R2, R3)은 구동 신호(3DC(VGH, VGL))가 변할 때 전류를 제한하여 스위쳐블 셀(200)의 전극들에 인가되는 구동 신호 파형의 왜곡을 방지한다. 저항들(R1, R2, R3)은 동일한 저항값으로 설정되거나, 스위쳐블 셀(200)의 위치에 따라 다른 저항값으로 설정될 수 있다.

저항들(R1, R2, R3)는 스위쳐블 셀(200)의 위치에 관계 없이 동일한 저항값 예를 들어, 3 ㏀ 이상의 저항값으로 동일하게 설정되어 전류를 일정하게 낮출 수 있다. 시뮬레이션 결과, 3 ㏀ 이상의 저항이 되어야 구동 신호의 왜곡이 없고 전원 회로의 출력(VGH)이 안정화된다.

저항들(R1, R2, R3)의 다른 실시예는 스위쳐블 셀(200)의 위치에 따라 저항값이 상이하게 설정된다. 예를 들어, 스위쳐블 셀(200)의 전극들에 연결된 저항들(R1, R2, R3)은 스위쳐블 셀(200)의 중심부(②)에 배치된 전극들에 연결된 제1 저항(R2)과, 스위쳐블 셀(200)의 좌우 영역(①, ③)에 배치된 전극들에 연결된 제2 저항들(R1, R3)을 포함할 수 있다. 좌우 영역(①, ③)은 중심부(②)를 사이에 두고 분리된 화면의 좌측 및 우측 가장자리 영역이다.

제1 저항(R1)의 저항값을 제2 저항들(R1, R3) 보다 작게 설정하면, 스위쳐블 셀(200)의 중앙부 셀에 구동 신호(3DC(VGH, VGL))의 전압이 가장 먼저 충전될 수 있다. 이 방법은 입체 영상 표시장치에서 화면의 중심부 성능을 우선 확보하는 방식이다. 주요 시청영역은 화면의 중심인 것을 감안하여 중심부 품질을 우선으로 확보하고 화면의 좌우 영역은 품질은 다소 떨어지더라도 구동 안정성을 확보할 수 있다. 본 발명은 제1 저항(R1)의 저항값을 제2 저항들(R1, R3) 보다 작게 설정하는 것으로 한정되지 않는다. 무안경 입체 영상 표시장치의 화면 크기, 화면 형태, 또는 스위쳐블 셀의 구동 방법에 따라 저항값들이 다양한 방법으로 설정될 수 있다.

도 11은 제1 저항(R2)을 3 ㏀으로 설정하고, 제2 저항들(R1, R3) 각각을 6 ㏀으로 설정한 시뮬레이션 결과이다. 도 11에서 (A)는 구동 신호(3DC(VGH, VGL))의 타겟 구동 파형이다. 도 11에서 (B)는 스위쳐블 셀(200)의 중심부(②)에서 측정되는 구동 신호(3DC(VGH, VGL))의 파형이다. 도 11에서 (C)는 스위쳐블 셀(200)의 좌우 영역(①, ③)에서 측정되는 구동 신호(3DC(VGH, VGL))의 파형이다. 도 11에서 (D)는 구동 신호(3DC(VGH, VGL))가 변할 때 VGH를 보여 준다.

도 12는 도 1에 도시된 타이밍 콘트롤러, 전원 회로, 레벨 시프터 및 저항의 연결 관계를 보여 주는 도면이다.

도 12를 참조하면, 타이밍 콘트롤러(101)로부터 디지털 구동 신호(3DC)의 전압은 레벨 시프터(310)에 의해 VGH와 VGL 사이에서 스윙하는 전압으로 커진다. 전원 회로(300)는 레벨 시프터(310)에 VGH와 VGL을 공급한다. 레벨 시프터(310)로부터 출력된 구동 신호(3DC(VGH, VGL))는 저항들(R1, R2, R3)을 통해 스위쳐블 셀(200)의 전극들에 인가된다.

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 셀 210, R1, R2, R3 : 저항
300 : 전원 회로 310 : 레벨 시프터
LENS : 스위쳐블 렌즈 BAR : 스위쳐블 베리어

Claims (9)

1. 데이터 라인들, 상기 데이터 라인들과 교차하는 게이트 라인들 및 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치된 표시패널;
   상기 표시패널의 입체 영상의 데이터를 기입하는 표시패널 구동부;
   상기 표시패널 상에 배치되거나 상기 표시패널에 내장되어 상기 입체 영상에서 좌안 영상과 우안 영상의 광축을 분리하는 스위쳐블 셀;
   상기 스위쳐블 셀의 전극들에 연결된 저항들; 및
   상기 스위쳐블 셀에 공급되는 구동 신호를 발생하는 타이밍 콘트롤러를 구비하고,
   상기 타이밍 콘트롤러는 입력 영상의 픽셀 데이터가 수신되지 않은 버티컬 블랭크 기간에 상기 구동 신호의 전압 레벨을 변경하며,
   상기 저항들은 상기 스위쳐블 셀의 위치에 따라 다른 저항값을 갖고,
   상기 저항들은,
   상기 스위쳐블 셀의 중심부 배치된 전극들에 연결된 제1 저항과, 스위쳐블 셀의 좌우 영역에 배치된 전극들에 연결된 제2 저항들을 포함하고,
   상기 제1 저항의 저항값이 상기 제2 저항들의 저항값 보다 작은 무안경 입체 영상 표시장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   제1 전압과 제2 전압을 발생하는 전원 회로; 및
   상기 구동 신호의 하이 레벨 전압을 상기 제1 전압으로 변환하고, 상기 구동 신호의 로우 레벨 전압을 상기 제2 전압으로 변환하는 레벨 시프터를 더 구비하고,
   상기 레벨 시프터를 통해 출력된 상기 구동 신호는 상기 저항을 통해 상기 스위쳐블 셀의 전극들에 인가되는 무안경 입체 영상 표시장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 표시패널 구동부는,
   상기 타이밍 콘트롤러로부터 수신된 데이터를 데이터전압으로 변환하여 상기 데이터 라인들로 출력하는 데이터 구동회로; 및
   상기 타이밍 콘트롤러로부터 수신된 게이트 타이밍 제어신호에 응답하여 상기 데이터전압에 동기되는 게이트펄스를 순차적으로 출력하는 게이트 구동회로를 구비하고,
   상기 레벨 시프터는 상기 구동 신호와 상기 게이트 타이밍 제어신호 각각의 하이 레벨 전압을 상기 제1 전압으로 변환하고, 상기 구동 신호와 상기 게이트 타이밍 제어신호 각각의 로우 레벨 전압을 상기 제2 전압으로 변환하고,
   상기 구동 신호와 상기 게이트펄스 각각이 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에서 스윙하는 무안경 입체 영상 표시장치.
7. 데이터 라인들, 상기 데이터 라인들과 교차하는 게이트 라인들 및 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치된 표시패널, 상기 표시패널의 입체 영상의 데이터를 기입하는 표시패널 구동부, 및 상기 표시패널 상에 배치되거나 상기 표시패널에 내장되어 상기 입체 영상에서 좌안 영상과 우안 영상의 광축을 분리하는 스위쳐블 셀을 구비한 무안경 입체 영상 표시장치의 구동 방법에 있어서,
   상기 스위쳐블 셀에 공급될 구동 신호를 발생하는 단계; 및
   입력 영상의 픽셀 데이터가 수신되지 않은 버티컬 블랭크 기간에 상기 구동 신호의 전압 레벨을 변경하는 단계를 포함하고,
   상기 스위쳐블 셀의 전극들에는 복수의 저항들이 연결되고,
   상기 저항들은, 상기 스위쳐블 셀의 중심부 배치된 전극들에 연결된 제1 저항과, 스위쳐블 셀의 좌우 영역에 배치된 전극들에 연결된 제2 저항들을 포함하고,
   상기 제1 저항의 저항값은 상기 제2 저항들의 저항값 보다 작은 무안경 입체 영상 표시장치의 구동 방법.
8. 삭제
9. 제 7 항에 있어서,
   게이트 타이밍 제어신호를 게이트 구동회로에 공급하여 상기 표시패널의 게이트 라인들에 게이트펄스를 순차적으로 공급하는 단계;
   상기 구동 신호와 상기 게이트 타이밍 제어신호 각각의 하이 레벨 전압을 제1 전압으로 변환하고, 상기 구동 신호와 상기 게이트 타이밍 제어신호 각각의 로우 레벨 전압을 제2 전압으로 변환하는 단계; 및
   상기 구동 신호와 상기 게이트펄스 각각이 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에서 스윙하는 무안경 입체 영상 표시장치의 구동 방법.

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