KR20110101522A

KR20110101522A - 입체 영상 표시장치와 그 구동방법

Info

Publication number: KR20110101522A
Application number: KR1020100020564A
Authority: KR
Inventors: 채희영; 이승철; 임희진
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2010-03-08
Publication date: 2011-09-16
Also published as: US20110216177A1; KR101224460B1; CN102193239B; CN102193239A; US8665324B2

Abstract

본 발명은 입체 영상 표시장치와 그 구동방법에 관한 것으로, 표시패널의 기수 표시라인들에는 제N(N은 양의 정수) 프레임 기간 동안 상기 제N 프레임 기간에 입력되는 좌안 영상 데이터가 표시되고, 제N+1 프레임 기간 동안 상기 제N 프레임 기간에 입력된 좌안 영상 데이터에 기초하여 생성된 좌안 보상 영상 데이터가 표시된다. 상기 표시패널의 우수 표시라인들에는 상기 제N 프레임 기간 동안 제N-1 프레임 기간에 입력된 우안 영상 데이터에 기초하여 생성된 우안 보상 영상 데이터가 표시되며, 상기 제N+1 프레임 기간 동안 상기 제N+1 프레임 기간에 입력되는 우안 영상 데이터가 표시된다.

Description

입체 영상 표시장치와 그 구동방법{STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY AND DRIVING METHOD THEREOF}

본 발명은 입체 영상 표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다.

입체 영상 표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique) 또는 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)을 이용하여 입체 영상 즉, 3차원(3D) 영상을 구현한다. 양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하며, 안경방식과 무안경방식이 있고 두 방식 모두 실용화되고 있다. 안경방식은 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 패럴렉스 베리어 등의 광학판을 표시 화면의 앞에 또는 뒤에 설치하는 방식이다.

안경방식의 일예로써, 표시패널 상에 패턴 리타더(Patterned Retarder)를 배치한 입체 영상 표시장치가 있다. 이 입체 영상 표시장치는 패턴 리타더의 편광 특성과, 사용자가 착용한 편광 안경의 편광특성을 이용하여 3D 영상을 구현하여 다른 입체 영상 구현 방법에 비하여, 3D 영상에서 좌안과 우안의 크로스토크가 작고 휘도가 뛰어나 화질이 우수하다.

패턴 리타더를 이용한 입체 영상 표시장치는 일반적인 2D 전용 표시장치에 비하여 2차원(2D) 영상의 휘도가 낮고, 3D 영상에서 상하시야각이 낮으며 해상도가 50% 정도 낮은 단점이 있다. 예컨대, 패턴 리타더를 이용한 입체 영상 표시장치는 3D 영상을 표시할 때 도 1과 같이 제N(N은 양의 정수) 프레임기간 동안 표시패널의 기수 표시라인들(LINE#1, LINE#3)에만 좌안 영상의 데이터를 표시한 후, 제N+1 프레임기간 동안 표시패널의 우수 표시라인들(LINE#2, LINE#4)에만 우안 영상의 데이터를 표시하여 2D 영상에 비하여 3D 영상의 해상도가 50%로 낮아진다.

본 발명은 패턴 리타더를 이용한 입체 영상 표시장치에 3D 영상을 표시할 때 해상도 저하를 줄이도록 한 입체 영상 표시장치와 그 구동방법을 제공한다.

본 발명의 입체 영상 표시장치는 데이터라인들과 게이트라인들이 교차되고 매트릭스 형태로 배치된 픽셀들을 포함하는 표시패널; 상기 표시패널의 기수 표시라인으로부터의 제1 편광을 투과시키는 제1 리타더와, 상기 표시패널의 우수 표시라인으로부터의 제2 편광을 투과시키는 제2 리타더를 포함한 패턴 리타더; 및 상기 제1 리타더로부터의 제1 편광을 투과시키는 제1 편광필터와, 상기 제2 리타더로부터의 제2 편광을 투과시키는 제2 편광필터를 포함한 편광 안경를 구비한다.

상기 표시패널의 기수 표시라인들에는 제N(N은 양의 정수) 프레임 기간 동안 상기 제N 프레임 기간에 입력되는 좌안 영상 데이터가 표시되고, 제N+1 프레임 기간 동안 상기 제N 프레임 기간에 입력된 좌안 영상 데이터에 기초하여 생성된 좌안 보상 영상 데이터가 표시된다.

상기 표시패널의 우수 표시라인들에는 상기 제N 프레임 기간 동안 제N-1 프레임 기간에 입력된 우안 영상 데이터에 기초하여 생성된 우안 보상 영상 데이터가 표시되며, 상기 제N+1 프레임 기간 동안 상기 제N+1 프레임 기간에 입력되는 우안 영상 데이터가 표시된다.

상기 입체 영상 표시장치의 구동방법은 제N 프레임 기간 동안, 상기 표시패널의 기수 표시라인들에 상기 제N 프레임 기간에 입력되는 좌안 영상 데이터를 표시하고, 상기 표시패널의 우수 표시라인들에 제N-1 프레임 기간에 입력된 우안 영상 데이터에 기초하여 생성된 우안 보상 영상 데이터를 표시하는 단계; 및 제N+1 프레임 기간 동안 상기 표시패널의 기수 표시라인들에 상기 제N 프레임 기간에 입력된 좌안 영상 데이터에 기초하여 생성된 좌안 보상 영상 데이터를 표시하고, 상기 표시패널의 우수 표시라인들에 상기 제N+1 프레임 기간에 입력되는 우안 영상 데이터를 표시하는 단계를 포함한다.

본 발명은 패턴 리타더를 이용한 입체 영상 표시장치의 모든 픽셀들에 매 프레임기간마다 3D 영상 데이터를 기입하여 상기 입체 영상 표시장치에서 3D 영상을 표시할 때 해상도를 높일 수 있다.

도 1은 패턴 리타더를 이용한 안경방식의 입체 영상 표시장치의 픽셀들에 입력되는 3D 영상 데이터를 보여 주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 표시장치의 구성을 보여 주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 표시패널과 그 구동회로를 보여 주는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시패널의 화소 어레이를 보여 주는 회로도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 화소 어레이의 픽셀들에 기입되는 2D 영상 데이터와 3D 영상 데이터를 보여 주는 도면들이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시패널의 화소 어레이를 보여 주는 회로도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 6에 도시된 화소 어레이의 픽셀들에 기입되는 2D 영상 데이터와 3D 영상 데이터를 보여 주는 도면들이다.
도 8은 본 발명의 화소 어레이의 픽셀들에 기입되는 3D 영상 데이터의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 화소 어레이의 픽셀들에 기입되는 3D 영상 데이터의 다른 예를 보여 주는 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 도 4에 도시된 화소 어레이의 픽셀들에 입력되는 3D 영상 데이터와 게이트펄스를 보여 주는 파형도이다.
도 11a 및 도 11b는 도 6에 도시된 화소 어레이의 픽셀들에 입력되는 3D 영상 데이터와 게이트펄스를 보여 주는 파형도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 표시장치의 120Hz 프레임 주파수 구동을 보여 주는 도면이다.
도 13 및 도 14는 도 1과 같은 저해상도 3D 영상의 실험 결과를 보여 주는 도면들이다.
도 15 및 도 16은 도 8과 같은 고해상도 3D 영상의 실험 결과를 보여 주는 도면들이다.

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.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것일 수 있는 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 표시장치를 보여 주는 도면들이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 표시장치는 표시패널(100), 패턴 리타더(130), 편광 안경(140), 표시패널의 구동회로들(101~104) 등을 구비한다.

표시패널(100)은 2D 영상과 3D 영상 데이터를 표시하는 표시소자로써, 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, 표시패널(100)을 액정표시소자의 표시패널을 중심으로 설명하기로 한다.

표시패널(100)은 두 장의 유리기판 사이에 액정층이 형성된다. 표시패널(100)은 데이터라인들(105)과 게이트라인들(106)의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치된 액정셀들을 포함한다.

표시패널(100)의 하부 유리기판에는 데이터라인들(105), 게이트라인들(106), 박막트랜지스터들(Thin Film Transistors, TFTs), 화소전극, 및 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst)를 포함한 화소 어레이(10)가 형성된다. 표시패널의 화소 어레이(10)는 도 4 및 도 7과 같이 구현될 수 있다. 액정셀들은 TFT에 접속된 화소전극들과, 공통전극 사이의 전계에 의해 구동된다. 표시패널(100)의 상부 유리기판 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극이 형성된다. 표시패널(100)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광필름(10a, 10b)이 부착되고 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.

공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 유리기판들 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성될 수 있다.

표시패널(100)은 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드뿐 아니라 어떠한 액정모드로도 구현될 수 있다. 본 발명의 액정표시장치는 투과형 액정표시장치, 반투과형 액정표시장치, 반사형 액정표시장치 등 어떠한 형태로도 구현될 수 있다. 투과형 액정표장치와 반투과형 액정표시장치에서는 백라이트 유닛(20)이 필요하다. 백라이트 유닛(20)은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는, 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다.

패턴 리타더(130)는 표시패널(100)의 상부 편광필름(10a)에 부착된다. 패턴 리타더(130)의 기수 표시라인들에는 제1 리타더가 형성되고, 패턴 리터더(130)의 우수 표시라인들에는 제2 리타더가 형성된다. 제1 리타더의 광흡수축과 제2 리타더의 광흡수축은 서로 다르다. 패턴 리타더(130)의 제1 리타더는 화소 어레이(10)의 기수 표시라인과 대향하여, 화소 어레이(10)의 기수 표시라인으로부터 입사되는 빛의 제1 편광(원편광 또는 선편광)을 투과시킨다. 패턴 리타더(130)의 제2 리타더는 화소 어레이(10)의 우수 표시라인과 대향하여 화소 어레이(10)의 우수 표시라인으로부터 입사되는 빛의 제2 편광(원편광 또는 선편광)을 투과시킨다. 패턴 리타더(130)의 제1 리타더는 좌원편광을 투과하는 편광필터로 구현될 수 있고, 패턴 리타더(130)의 제2 리타더는 우원편광을 투과하는 편광필터로 구현될 수 있다.

편광 안경(140)의 좌안 편광필터(또는 제1 편광필터)는 패턴 리타더(130)의 제1 리타더와 동일한 광흡수축을 가진다. 편광 안경(140)의 우안 편광필터(또는 제2 편광필터)는 패턴 리타더(130)의 제2 리타더와 동일한 광흡수축을 가진다. 예들 들면, 편광 안경(140)의 좌안 편광필터는 좌원편광 필터로 선택될 수 있고, 편광 안경(140)의 우안 편광필터는 우원편광 필터로 선택될 수 있다. 사용자는 편광 안경(140을 통해 입체 영상 표시장치에 표시된 3D 영상을 감상할 수 있다.

표시패널의 구동회로들(101~104)은 데이터 구동회로(102), 게이트 구동회로(103), 해상도 변환부(120), 타이밍 콘트롤러(101) 등을 구비한다.

데이터 구동회로(102)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 구동회로(102)는 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 디지털 비디오 데이터(RGB)를 래치한다. 데이터 구동회로(102)는 극성제어신호(POL)에 응답하여 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성 감마보상전압과 부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압의 극성을 반전시킨다. 데이터 구동회로(102)는 게이트 구동회로(103)로부터 출력되는 게이트펄스와 동기되는 데이터전압을 데이터라인들(105)로 출력한다. 데이터 구동회로(102)의 소스 드라이브 IC들은 TCP(Tape Carrier Package) 상에 실장되어 TAB(Tape Automated Bonding) 공정에 의해 표시패널(100)의 하부 유리기판에 접합될 수 있다.

데이터 구동회로(102)는 2D 모드에서 좌안 영상과 우안 영상의 구분이 없는 2D 영상의 데이터전압들을 출력한다. 데이터 구동회로(102)는 3D 모드에서 좌안 영상의 데이터전압과 우안 영상의 데이터전압을 도 9a 내지 도 9b와 같이 데이터라인들(105)에 공급한다.

게이트 구동회로(103)는 쉬프트 레지스터(Shift register), 멀티플렉서 어레이(Multiplexer array), 레벨 쉬프터(Level shifter) 등을 포함한다. 게이트 구동회로(103)는 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트라인들(106)에 순차적으로 공급한다. 게이트 구동회로(103)는 TCP 상에 실장되어 TAB 공정에 의해 표시패널(100)의 하부 유리기판에 접합되거나, GIP(Gate In Panel) 공정에 의해 화소 어레이(10)와 동시에 하부 유리기판 상에 직접 형성될 수 있다.

해상도 변환부(120)는 3D 모드에서 입력 영상의 수평 스케일링(scaling) 처리와, 입력 영상에서 이웃하는 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 신호보간하여 입력 영상에 없었던 라인의 좌안 및 우안 데이터를 생성하여 입력 영상의 해상도를 2 배 높인다. 해상도 변환부(120)는 타이밍 콘트롤러(101)에 접속되거나, 시스템 보드(104)와 타이밍 콘트롤러(101) 사이에 또는, 타이밍 콘트롤러(101)와 데이터 구동회로(102) 사이에 배치될 수 있다. 이를 위하여, 해상도 변환부(120)는 라인 메모리와 해상도 변환모듈을 포함할 수 있다. 해상도 변환부(120)에는 프레임 메모리가 필요없다. 한편, 해상도 변환부(120)는 시스템 보드(104)에 내장되어 타이밍 콘트롤러(101)에 입력될 3D 영상 데이터의 해상도를 미리 변환할 수 있다.

타이밍 콘트롤러(101)는 시스템 보드(104)로부터 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 도트 클럭(CLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(102), 게이트 구동회로(103), 해상도 변환부(120)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들을 발생한다. 제어신호들은 게이트 구동회로(103)의 동작 타임을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호, 데이터 구동회로(102)의 동작 타이밍과 데이터전압의 극성을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호를 포함한다. 타이밍 콘트롤러(101)는 시스템 보드(104)로부터 모드신호(Mode)를 입력 받아 2D/3D 모드를 판단할 수 있다.

타이밍 콘트롤러(101)는 2D 모드에서 입력 프레임 주파수 또는 입력 프레임 주파수×i(i는 2 이상의 양의 정수) Hz의 프레임 주파수로 2D 영상의 데이터를 데이터 구동회로(102)에 전송할 수 있다. 입력 프레임 주파수는 NTSC(National Television Standards Committee) 방식에서 60Hz이며, PAL(Phase-Alternating Line) 방식에서 50Hz이다. 타이밍 콘트롤러(101)는 3D 모드에서 입력 프레임 주파수×iHz의 프레임 주파수로 3D 영상의 데이터를 데이터 구동회로(102)에 전송할 수 있다. 이하의 설명에서, 3D 모드의 프레임 주파수는 120Hz로 설명되나, 이에 한정되지 않고 3D 모드의 프레임 주파수는 120Hz 뿐만 아니라, 100Hz, 150Hz, 180Hz, 200Hz, 240Hz 등 60×i Hz의 주파수도 가능하다는 것에 주의하여야 한다.

게이트 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 게이트 스타트 펄스(GSP)는 1 프레임기간 동안 그 프레임기간의 시작과 동시에 1회 발생하고 첫 번째 게이트펄스를 발생화는 게이트 드라이브 IC(Integrated Circuit)에 인가되어 그 게이트 드라이브 IC의 첫 번째 출력을 발생시킨다. 게이트 쉬프트 클럭(GSC)은 게이트 드라이브 IC들에 공통으로 입력되는 클럭신호로써 게이트 스타트 펄스(GSP)를 쉬프트시키기 위한 클럭신호이다. 게이트 출력 인에이블신호(GOE)는 게이트 드라이브 IC들의 출력을 제어한다.

데이터 타이밍 제어신호는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse, SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity : POL), 및 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다. 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동회로의 데이터 샘플링 시작 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 라이징 또는 폴링 에지에 기준하여 데이터 구동회로(102) 내에서 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭신호이다. 극성제어신호(POL)는 데이터 구동회로(102)로부터 출력되는 데이터전압의 극성을 제어한다. 소스 출력 인에이블신호(SOE)는 데이터 구동회로(102)의 출력 타이밍을 제어한다. 데이터 구동회로(102)에 입력될 디지털 비디오 데이터가 mini LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스 규격으로 전송된다면, 소스 스타트 펄스(SSP)와 소스 샘플링 클럭(SSC)은 생략될 수 있다.

시스템 보드(104)는 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스, TMDS(Transition Minimized Differential Signaling) 인터페이스 등의 인터페이스를 통해 2D 영상 또는 3D 영상의 데이터와 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, CLK)을 타이밍 콘트롤러(101)에 공급한다. 시스템 보드(104)는 2D 모드와 3D 모드를 지시하는 모드신호(Mode)를 타이밍 콘트롤러(101)와 게이트 구동회로(103)에 공급한다. 시스템 보드(104)는 2D 모드에서 2D 영상 데이터를 타이밍 콘트롤러(101)에 공급하는 반면, 3D 모드에서 좌안 영상과 우안 영상을 포함한 3D 영상 데이터를 타이밍 콘트롤러(101)에 공급한다.

사용자는 유저 인터페이스(110)를 통해 2D 모드와 3D 모드를 선택할 수 있다. 유저 인터페이스(110)는 표시패널(100) 상에 부착되거나 내장된 터치 스크린, 온 스크린 디스플레이(On screen display, OSD), 키보드, 마우스, 리모트 콘트롤러(Remote controller) 등을 포함한다.

시스템 보드(104)는 유저 인터페이스(110)를 통해 입력되는 사용자 데이터에 응답하여 2D 모드 동작과 3D 모드 동작을 전환한다. 시스템 보드(104)는 입력 영상의 데이터에 인코딩된 2D/3D 식별 코드 예를 들면, 디지털 방송 규격의 EPG(Electronic Program Guide) 또는 ESG(Electronic Service Guide)에 코딩될 수 있는 2D/3D 식별코드를 검출하여 2D 모드와 3D 모드를 구분할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시패널의 화소 어레이(10)를 보여 주는 회로도이다. 도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 화소 어레이의 픽셀들에 기입되는 2D 영상 데이터와 3D 영상 데이터를 보여 주는 도면들이다.

도 4를 참조하면, 표시패널의 화소 어레이(10)는 m×n(m 및 n은 양의 정수) 개의 픽셀들을 포함한다. 픽셀들 각각은 적색 서브픽셀의 액정셀, 녹색 서브픽셀의 액정셀, 및 청색 서브픽셀의 액정셀을 포함한다.

서브픽셀들 각각은 화소전극(PIX1~PIX3)과 TFT(TFT1)를 포함한다. TFT(TFT1)는 게이트라인(G1, G2)으로부터의 게이트 펄스에 응답하여 데이터라인(D1~D6)으로부터의 데이터전압을 화소전극(PIX1~PIX)에 공급한다. TFT(TFT1)의 게이트전극은 게이트라인(G1, G2)에 접속된다. TFT(TFT1)의 드레인전극은 데이터라인(D1~D6)에 접속되고, 그 소스전극은 화소전극(PIX1~PIX3)에 접속된다.

도 4에 도시된 화소 어레이(10)의 피셀들에는 2D 모드에서 도 5a와 같은 2D 영상 데이터가 기입되고, 3D 모드에서 도 5b와 같은 2D 영상 데이터가 기입된다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시패널의 화소 어레이(10)를 보여 주는 회로도이다. 도 7a 및 도 7b는 도 6에 도시된 화소 어레이(10)의 픽셀들에 기입되는 2D 영상 데이터와 3D 영상 데이터를 보여 주는 도면들이다.

도 6을 참조하면, 화소 어레이(10)는 m×n(m 및 n은 양의 정수) 개의 픽셀들을 포함한다. 픽셀들 각각은 적색 서브픽셀의 액정셀, 녹색 서브픽셀의 액정셀, 및 청색 서브픽셀의 액정셀을 포함한다. 서브픽셀들 각각은 주 서브픽셀(Main sub-pixel)과 보조 서브픽셀(Auxiliary sub-pixel)로 나뉘어진다.

주 서브픽셀들은 주 화소전극(PIX1~PIX3), 및 제1 TFT(TFT1)를 포함한다. 제1 TFT(TFT1)는 기수 게이트라인(G1, G3)으로부터의 게이트 펄스에 응답하여 데이터라인(D1~D6)으로부터의 데이터전압을 주 화소전극(PIX1)에 공급한다. 제1 TFT(TFT1)의 게이트전극은 기수 게이트라인(G1, G3)에 접속된다. 제1 TFT(TFT1)의 드레인전극은 데이터라인(D1~D6)에 접속되고, 그 소스전극은 주 화소전극(PIX1~PIX3)에 접속된다.

보조 서브픽셀들은 보조 화소전극(PIX1'~PIX3'), 및 제2 TFT(TFT2)를 포함한다. 제2 TFT(TFT2)는 우수 게이트라인(G2, G4)으로부터의 게이트 펄스에 응답하여 데이터라인(D1~D6)으로부터의 데이터전압을 보조 화소전극(PIX1'~PIX3')에 공급한다. 제2 TFT(TFT2)의 게이트전극은 우수 게이트라인(G2, G4)에 접속된다. 제2 TFT(TFT2)의 드레인전극은 데이터라인(D1~D6)에 접속되고, 그 소스전극은 보조 화소전극(PIX1'~PIX3')에 접속된다.

보조 서브픽셀들은 도 7a와 같이 2D 모드에서 2D 영상의 적색, 녹색 및 청색 데이터전압을 충전하여 2D 영상의 휘도와 색도를 높여 2D 영상의 표시품질을 높인다. 또한, 보조 서브픽셀들은 도 7b와 같이 3D 모드에서 블랙 데이터전압을 충전하여 입체 영상 표시장치의 상하 시야각을 높이기 위한 액티브 블랙 스트라이프 역할을 한다.

도 8은 본 발명의 화소 어레이의 픽셀들에 기입되는 3D 영상 데이터의 일 예를 보여 주는 도면이다.

도 8을 참조하면, 화소 어레이(10)의 기수 표시라인들(LINE#1, LINE#3)에 존재하는 픽셀들에는 제N(N은 양의 정수) 프레임기간 동안 3D 영상의 좌안 영상 데이터(1L, 3L)가 기입되고, 화소 어레이(10)의 우수 표시라인들(LINE#2, LINE#4)에 존재하는 픽셀들에는 제N 프레임기간 동안 3D 영상의 우안 영상 데이터(2R, 4R)가 기입된다. 이어서, 화소 어레이(10)의 기수 표시라인들(LINE#1, LINE#3)에 존재하는 픽셀들에는 제N+1 프레임기간 동안 3D 영상의 좌안 영상 데이터(2L, 4L)가 기입되고, 화소 어레이(10)의 우수 표시라인들(LINE#2, LINE#4)에 존재하는 픽셀들에는 제N+1 프레임기간 동안 3D 영상의 우안 영상 데이터(1R, 3R)가 기입된다.

3D 모드에서 입력되는 영상(3D 입력 영상) 데이터는 도 1과 같이 제N 프레임 기간에 기수 표시라인들의 좌안 영상 데이터만을 포함하고, 제N+1 프레임 기간에 우수 표시라인들의 우안 영상 데이터만을 포함한다. 도 8에서 3D 입력 영상 데이터는 '1L', '3L', '1R', '3R' 등의 데이터를 포함하고, 그 이외의 데이터(2R, 4R, 2L, 4L)을 포함하지 않는다. 여기서, 1L은 제N 프레임 기간에 입력되는 3D 입력 영상에서 화소 어레이의 제1 라인(LINE#1)에 표시될 좌안 영상 데이터이고, 3L은 제N 프레임 기간에 입력되는 3D 입력 영상에서 화소 어레이의 제3 라인(LINE#3)에 표시될 좌안 영상 데이터이다. 1R은 제N+1 프레임 기간에 입력되는 3D 입력 영상에서 화소 어레이의 제2 라인(LINE#2)에 표시될 우안 영상 데이터이고, 3R은 제N+1 프레임 기간에 입력되는 3D 입력 영상에서 화소 어레이의 제4 라인(LINE#3)에 표시될 우안 영상 데이터이다.

해상도 변환부(120)는 공지된 신호 보간법을 이용하여 3D 입력 영상 데이터들로부터 도 8에 도시된 '2R', '4R', '2L', '4L'을 생성한다. 2R은 제N-1 프레임 기간에 입력된 3D 입력 영상에서 제2 표시라인(LINE#2)과 이웃하는 표시라인들의 우안 영상 데이터들의 평균값으로 산출되는 우안 보상 영상 데이터로서, 제N 프레임 기간 동안 제2 표시라인(LINE#2)의 픽셀들에 기입된다. 4R은 제N-1 프레임 기간에 입력된 3D 입력 영상에서 제4 표시라인(LINE#4)과 이웃하는 표시라인들의 우안 영상 데이터들의 평균값으로 산출되는 우안 보상 영상 데이터로써, 제N 프레임 기간 동안 제4 표시라인(LINE#4)의 픽셀들에 기입된다. 2L은 제N 프레임 기간에 입력된 3D 입력 영상에서 제2 표시라인(LINE#2)과 이웃하는 표시라인들의 좌안 영상 데이터들의 평균값으로 산출되는 좌안 보상 영상 데이터로서, 제N+1 프레임 기간에 제2 표시라인(LINE#2)의 픽셀들에 기입된다. 4L은 제N-1 프레임 기간에 입력된 3D 입력 영상에서 제4 표시라인(LINE#)과 이웃하는 표시라인들의 좌안 영상 데이터들의 평균값으로 산출되는 좌안 보상 영상 데이터로써, 제N+1 프레임 기간에 제3 라인(LINE#3)의 픽셀들에 기입된다.

사용자는 제N 프레임기간 동안 화소 어레이(10)의 기수 표시라인들(LINE#1, LINE#3)에 표시되는 좌안 영상 데이터(1L, 3L)와, 화소 어레이(10)의 우수 표시라인들(LINE#2, LINE#4)에 표시되는 우안 영상 데이터(2R, 4R)를 동시에 감상할 수 있다. 여기서, 좌안 영상 데이터(1L, 3L)가 표시되는 기수 표시라인들(LINE#1, LINE#3)의 빛은 패턴 리타더(130)의 제1 리타더와 편광 안경(140)의 좌안 편광필터를 투과하여 사용자의 좌안에 입사되고, 우안 영상 데이터(2R, 4R)가 표시되는 우수 표시라인들(LINE#2, LINE#4)의 빛은 패턴 리타더(130)의 제2 리타더와 편광 안경(140)의 우안 편광필터를 투과하여 사용자의 우안에 입사된다.

이어서, 사용자는 제N+1 프레임기간 동안 화소 어레이(10)의 기수 표시라인들(LINE#1, LINE#3)에 표시되는 좌안 영상 데이터(2L, 4L)와, 화소 어레이(10)의 우수 표시라인들(LINE#2, LINE#4)에 표시되는 우안 영상 데이터(1R, 3R)를 동시에 감상할 수 있다. 여기서, 좌안 영상 데이터(2L, 4L)가 표시되는 기수 표시라인들(LINE#1, LINE#3)의 빛은 패턴 리타더(130)의 제1 리타더와 편광 안경(140)의 좌안 편광필터를 투과하여 사용자의 좌안에 입사되고, 우안 영상 데이터(1R, 3R)가 표시되는 우수 표시라인들(LINE#2, LINE#4)의 빛은 패턴 리타더(130)의 제2 리타더와 편광 안경(140)의 우안 편광필터를 투과하여 사용자의 우안에 입사된다.

도 9는 본 발명의 화소 어레이의 픽셀들에 기입되는 3D 영상 데이터의 다른 예를 보여 주는 도면이다.

도 9를 참조하면, 화소 어레이(10)의 기수 표시라인들(LINE#1, LINE#3)에 존재하는 픽셀들에는 제N 프레임기간 동안 3D 영상의 좌안 영상 데이터(1L, 3L)가 기입되고, 화소 어레이(10)의 우수 표시라인들(LINE#2, LINE#4)에 존재하는 픽셀들에는 제N 프레임기간 동안 3D 영상의 우안 영상 데이터(2R, 4R)가 기입된다. 이어서, 화소 어레이(10)의 기수 표시라인들(LINE#1, LINE#3)에 존재하는 픽셀들에는 제N+1 프레임기간 동안 3D 영상의 좌안 영상 데이터(2L, 4L)가 기입되고, 화소 어레이(10)의 우수 표시라인들(LINE#2, LINE#4)에 존재하는 픽셀들에는 제N+1 프레임기간 동안 3D 영상의 우안 영상 데이터(3R, 5R)가 기입된다.

3D 모드에서 입력되는 영상(3D 입력 영상) 데이터는 도 1과 같이 제N 프레임 기간에 기수 표시라인들의 좌안 영상 데이터만을 포함하고, 제N+1 프레임 기간에 우수 표시라인들의 우안 영상 데이터만을 포함한다. 도 9에서 3D 입력 영상 데이터는 '1L', '3L', '3R', '5R' 등의 데이터를 포함하고, 그 이외의 데이터(2R, 4R, 2L, 4L)을 포함하지 않는다. 여기서, 1L은 제N 프레임 기간에 입력되는 3D 입력 영상에서 화소 어레이의 제1 라인(LINE#1)에 표시될 좌안 영상 데이터이고, 3L은 제N 프레임 기간에 입력되는 3D 입력 영상에서 화소 어레이의 제3 라인(LINE#3)에 표시될 좌안 영상 데이터이다. 제N+1 프레임 기간에 입력되는 3D 입력 영상에서 화소 어레이의 제2 라인(LINE#1)에 표시될 우안 영상 데이터는 해상도 변환부(120)에 의해 제거되고 대신, 그 위치에 다음 라인의 우안 영상 데이터(3R)가 삽입된다. 따라서, 3R은 제N+1 프레임 기간에 입력되는 3D 입력 영상에서 화소 어레이의 제2 라인(LINE#2)에 표시될 우안 영상 데이터이고, 5R은 제N+1 프레임 기간에 입력되는 3D 입력 영상에서 화소 어레이의 제4 라인(LINE#3)에 표시될 우안 영상 데이터이다.

이어서, 사용자는 제N+1 프레임기간 동안 화소 어레이(10)의 기수 표시라인들(LINE#1, LINE#3)에 표시되는 좌안 영상 데이터(2L, 4L)와, 화소 어레이(10)의 우수 표시라인들(LINE#2, LINE#4)에 표시되는 우안 영상 데이터(3R, 5R)를 동시에 감상할 수 있다. 여기서, 좌안 영상 데이터(2L, 4L)가 표시되는 기수 표시라인들(LINE#1, LINE#3)의 빛은 패턴 리타더(130)의 제1 리타더와 편광 안경(140)의 좌안 편광필터를 투과하여 사용자의 좌안에 입사되고, 우안 영상 데이터(3R, 5R)가 표시되는 우수 표시라인들(LINE#2, LINE#4)의 빛은 패턴 리타더(130)의 제2 리타더와 편광 안경(140)의 우안 편광필터를 투과하여 사용자의 우안에 입사된다.

도 10a 및 도 10b는 도 4에 도시된 화소 어레이(10)의 픽셀들에 입력되는 도 8의 3D 영상 데이터와 게이트펄스를 보여 주는 파형도들이다. 도 10a 및 도 10b에서, GSP는 게이트 스타트 펄스이며, D1~D3는 데이터라인들(105)이다. G1~Gn은 게이트펄스이다.

도 10a 및 도 10b를 참조하면, 데이터 구동회로(102)는 제N 프레임기간 동안 게이트펄스와 동기되는 좌안 영상 데이터(1L), 우안 영상 데이터(2R), 좌안 영상 데이터(3L), 우안 영상 데이터(4R) 순으로 데이터전압들을 데이터라인들(D1~D3)에 공급한다. 이어서, 데이터 구동회로(102)는 제N+1 프레임기간 동안 게이트펄스와 동기되는 좌안 영상 데이터(2L), 우안 영상 데이터(1R), 좌안 영상 데이터(4L), 우안 영상 데이터(3R) 순으로 데이터전압들을 데이터라인들(D1~D3)에 공급한다.

도 11a 및 도 11b는 도 6에 도시된 화소 어레이의 픽셀들에 입력되는 도 8의 3D 영상 데이터와 게이트펄스를 보여 주는 파형도들이다. 도 11a 및 도 11b에서, GSP는 게이트 스타트 펄스이며, D1~D3는 데이터라인들(105)이다. G1~G2n은 게이트펄스이다.

도 11a 및 도 11b를 참조하면, 데이터 구동회로(102)는 제N 프레임기간 동안 게이트펄스와 동기되는 좌안 영상 데이터(1L), 블랙 데이터, 우안 영상 데이터(2R), 블랙 데이터, 좌안 영상 데이터(3L), 블랙 데이터, 우안 영상 데이터(4R), 블랙 데이터 순으로 데이터전압들을 데이터라인들(D1~D3)에 공급한다. 이어서, 데이터 구동회로(102)는 제N+1 프레임기간 동안 게이트펄스와 동기되는 좌안 영상 데이터(2L), 블랙 데이터, 우안 영상 데이터(1R), 블랙 데이터, 좌안 영상 데이터(4L), 블랙 데이터, 우안 영상 데이터(3R), 블랙 데이터 순으로 데이터전압들을 데이터라인들(D1~D3)에 공급한다.

도 11a 및 도 11b에서, 좌/우안 영상 데이터는 도 6에 도시된 주 서브픽셀들에 기입되고, 블랙 데이터는 블랙 계조값의 데이터로써 도 6에 도시된 보조 서브픽셀들에 기입된다. 블랙 데이터는 해상도 변환부(120)나 타임이 콘트롤러(101)에 의해 좌/우안 영상 데이터들 사이에 삽입된다. 좌/우안 영상 데이터는 도 6에 도시된 주 서브픽셀들에 기입되고, 블랙 데이터는 블랙 계조값의 데이터로써 도 6에 도시된 보조 서브픽셀들에 기입된다. 블랙 데이터는 해상도 변환부(120)나 타임이 콘트롤러(101)에 의해 좌/우안 영상 데이터들 사이에 삽입된다.

도 9의 3D 영상 데이터의 경우에, 도 10b와 도 11b의 파형도에서 1R과 3R의 우안 영상 데이터는 3R과 5R의 데이터로 대체되어야 한다.

본 발명의 입체 영상 표시장치가 3D 모드에서 120Hz로 구동된다면, 도 12와 같이 제N 프레임기간과 제N+1 프레임 기간은 각각 1/120Hz 즉, 약 8.33msec이다.

도 13 및 도 14는 도 1과 같은 저해상도 3D 영상의 실험 결과를 보여 주는 도면들이다. 도 15 및 도 16은 도 8과 같은 고해상도 3D 영상의 실험 결과를 보여 주는 도면들이다. 패턴 리타더를 이용한 종래의 입체 영상 표시장치와 본 발명의 입체 영상 표시장치에 동일한 실험 영상을 입력하고 편광 안경을 착용한 상태에서 표시화면을 촬영한 실험 결과, 도 1과 같이 50% 해상도의 3D 입력 영상을 패턴 리타더가 부착된 표시패널(100)에 표시하면 도 13 및 도 14에서 점선 원으로 표시된 바와 같이 라인 단위로 데이터가 없기 때문에 실험 영상의 이미지가 부분적으로 끊어져 보인다. 이에 비하여, 본 발명의 입체 영상 표시장치에 동일한 실험 영상들을 표시한 결과, 본원 발명자들은 도 8과 같이 3D 입력 영상에 없었던 라인에 신호 보간법으로 생성된 좌/우안 보상 영상 데이터를 입력 영상 데이터에 추가하여 시간적, 공간적 평균 효과로 관찰자가 보는 3D 영상의 해상도를 높여 도 15 및 도 16과 같이 종래 기술에서 보이지 않던 부분을 볼 수 있었다. 실험에서 사용된 입체 영상 표시장치는 본원 출원인에 의해 제작된 도 2와 같은 입체 영상 표시장치의 액정모듈로써 47″크기의 1920×1080 해상도를 갖는다.

본 발명의 입체 영상 표시장치에서, 표시소자는 액정표시소자에 한정되지 않는다. 예컨대, 표시패널(100)과 백라이트 유닛은 전계 방출 표시소자(FED), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 무기 전계발광소자와 유기발광다이오드소자(OLED)를 포함한 전계발광소자(EL), 전기영동 표시소자(EPD) 등의 평판 표시소자로 대체될 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 : 화소 어레이 100 : 표시패널
101 : 타이밍 콘트롤러 102 : 데이터 구동회로
103 : 게이트 구동회로 120 : 해상도 변환부
130 : 패턴 리타더 140 : 편광 안경

Claims

데이터라인들과 게이트라인들이 교차되고 매트릭스 형태로 배치된 픽셀들을 포함하는 표시패널;
상기 표시패널의 기수 표시라인으로부터의 제1 편광을 투과시키는 제1 리타더와, 상기 표시패널의 우수 표시라인으로부터의 제2 편광을 투과시키는 제2 리타더를 포함한 패턴 리타더; 및
상기 제1 리타더로부터의 제1 편광을 투과시키는 제1 편광필터와, 상기 제2 리타더로부터의 제2 편광을 투과시키는 제2 편광필터를 포함한 편광 안경를 구비하고,
상기 표시패널의 기수 표시라인들에는 제N(N은 양의 정수) 프레임 기간 동안 상기 제N 프레임 기간에 입력되는 좌안 영상 데이터가 표시되고, 제N+1 프레임 기간 동안 상기 제N 프레임 기간에 입력된 좌안 영상 데이터에 기초하여 생성된 좌안 보상 영상 데이터가 표시되며,
상기 표시패널의 우수 표시라인들에는 상기 제N 프레임 기간 동안 제N-1 프레임 기간에 입력된 우안 영상 데이터에 기초하여 생성된 우안 보상 영상 데이터가 표시되며, 상기 제N+1 프레임 기간 동안 상기 제N+1 프레임 기간에 입력되는 우안 영상 데이터가 표시되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제N-1 프레임 기간에 입력된 우안 영상 데이터에 기초하여 상기 우안 보상 영상 데이터를 생성하여 그 우안 보상 영상 데이터를 제N 프레임 기간에 입력되는 좌안 영상 데이터들 사이에 추가하고, 상기 제N 프레임 기간에 입력된 좌안 영상 데이터에 기초하여 상기 좌안 보상 영상 데이터를 생성하고 그 좌안 보상 영상 데이터를 제N+1 프레임 기간에 입력되는 우안 영상 데이터들 사이에 추가하여 입력 영상의 해상도를 높이는 해상도 변환부;
상기 해상도 변환부에 의해 해상도가 변환된 데이터의 데이터전압을 상기 데이터라인들에 공급하는 데이터 구동회로; 및
상기 데이터전압에 동기되는 게이트펄스를 상기 게이트라인들에 순차적으로 공급하는 게이트 구동회로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 표시패널은 표시라인들 각각에 형성된 픽셀들은 적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀, 및 청색 서브픽셀을 포함하고,
상기 서브픽셀들 각각은 화소전극과 TFT를 포함하며,
상기 픽셀들에는 2D 모드에서 2D 영상 데이터가 기입되고, 3D 모드에서 상기 좌안 영상 데이터, 상기 좌안 보상 영상 데이터, 상기 우안 영상 데이터, 및 상기 우안 보상 영상 데이터를 포함한 3D 영상 데이터가 기입되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 표시패널은 표시라인들 각각에 형성된 픽셀들은 적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀, 및 청색 서브픽셀을 포함하고,
상기 서브픽셀들 각각은 주 서브픽셀과 보조 서브픽셀로 나뉘어지고,
상기 주 서브픽셀은 주 화소전극과 제1 TFT를 포함하고, 상기 보조 서브픽셀은 보조 화소전극과 제2 TFT를 포함하며,
상기 주 서브픽셀에는 2D 모드에서 2D 영상 데이터가 기입되고, 3D 모드에서 상기 좌안 영상 데이터, 상기 좌안 보상 영상 데이터, 상기 우안 영상 데이터, 및 상기 우안 보상 영상 데이터를 포함한 3D 영상 데이터가 기입되며,
상기 보조 서브픽셀에는 상기 2D 모드에서 상기 2D 영상 데이터가 기입되고, 상기 3D 모드에서 블랙 데이터가 기입되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 데이터 구동회로는,
상기 좌안 영상 데이터, 상기 좌안 보상 영상 데이터, 상기 우안 영상 데이터, 및 상기 우안 보상 영상 데이터를 포함한 3D 영상 데이터를 입력 프레임 주파수×i(i는 2 이상의 양의 정수)Hz의 프레임 주파수로 입력 받는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 표시패널은 액정표시소자, 전계 방출 표시소자, 플라즈마 디스플레이 패널, 및 전계발광소자, 전기영동 표시소자 중 어느 한 표시장치의 표시패널인 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
데이터라인들과 게이트라인들이 교차되고 매트릭스 형태로 배치된 픽셀들을 포함하는 표시패널, 상기 표시패널의 기수 표시라인으로부터의 제1 편광을 투과시키는 제1 리타더와, 상기 표시패널의 우수 표시라인으로부터의 제2 편광을 투과시키는 제2 리타더를 포함한 패턴 리타더; 및 상기 제1 리타더로부터의 제1 편광을 투과시키는 제1 편광필터와, 상기 제2 리타더로부터의 제2 편광을 투과시키는 제2 편광필터를 포함한 편광 안경를 구비하는 입체 영상 표시장치의 구동방법에 있어서,
제N(N은 양의 정수) 프레임 기간 동안, 상기 표시패널의 기수 표시라인들에 상기 제N 프레임 기간에 입력되는 좌안 영상 데이터를 표시하고, 상기 표시패널의 우수 표시라인들에 제N-1 프레임 기간에 입력된 우안 영상 데이터에 기초하여 생성된 우안 보상 영상 데이터를 표시하는 단계; 및
제N+1 프레임 기간 동안 상기 표시패널의 기수 표시라인들에 상기 제N 프레임 기간에 입력된 좌안 영상 데이터에 기초하여 생성된 좌안 보상 영상 데이터를 표시하고, 상기 표시패널의 우수 표시라인들에 상기 제N+1 프레임 기간에 입력되는 우안 영상 데이터를 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치의 구동방법.
제 7 항에 있어서,
상기 제N-1 프레임 기간에 입력된 우안 영상 데이터에 기초하여 상기 우안 보상 영상 데이터를 생성하여 그 우안 보상 영상 데이터를 제N 프레임 기간에 입력되는 좌안 영상 데이터들 사이에 추가하고, 상기 제N 프레임 기간에 입력된 좌안 영상 데이터에 기초하여 상기 좌안 보상 영상 데이터를 생성하고 그 좌안 보상 영상 데이터를 제N+1 프레임 기간에 입력되는 우안 영상 데이터들 사이에 추가하여 입력 영상의 해상도를 높이는 단계; 및
상기 해상도가 변환된 데이터의 데이터전압을 상기 데이터라인들에 공급하는 단계; 및
상기 데이터전압에 동기되는 게이트펄스를 상기 게이트라인들에 순차적으로 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치의 구동방법.