KR20110132840A - 3ｄ 디스플레이 장치 및 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 3D 디스플레이 장치는 좌안 영상 및 우안 영상을 표시하여 3D 영상을 구현하는 3D 디스플레이 장치에 있어서, 게이트 라인으로부의 스캔 신호에 따라 턴-온되어, 데이터 라인으로부터의 데이터 전압을 스토리지 커패시터에 충전시키는 스위칭 TFT; 리셋 라인으로부터의 리셋 신호에 따라 턴-온되어, 이전 프레임 기간에 액정셀에 충전된 데이터 전압을 리셋시키는 리셋 TFT; 플래시 라인으로부터의 라이팅 신호에 따라 턴-온되어, 상기 스토리지 커패시터에 충전된 데이터 전압을 액정셀에 공급하는 라이팅 TFT; 상기 스토리지 커패시터와 액정셀에 공통전압을 공급하는 공통전압 라인; 상기 액정셀에 광을 공급하기 백라이트를 포함하는 백라이트 유닛; 및 상기 액정셀에 공급되는 좌안 영상 및 우안 영상의 데이터 전압에 대응하여 상기 백라이트를 구동시키는 백라이트 구동부;를 포함한다.

Description

3Ｄ 디스플레이 장치 및 구동방법{THREE-DIMENSION DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD FOR THEREOF}
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 크로스 토크(crosstalk)를 줄여 3D 영상의 표시품질을 향상시킴과 아울러, 제조비용을 절감시킬 수 있는 3D 디스플레이 장치 및 구동방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치는 대형화 및 박형화에 대한 시장의 요구에 따라 기술 개발이 이루어지고 있으며, 박막화, 경량화, 저소비 전력화의 장점을 갖는 평판 형태의 디스플레이 장치에 대한 수요가 증대되고 있다.
평판 형태의 디스플레이 장치로는 액정 표시장치(LCD: Liquid Crystal Display Device), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP: Plasma Display Panel), 전계 방출 표시장치(FED: Field Emission Display Device), 발광 다이오드 표시장치(Light Emitting Diode Display Device) 등의 연구되고 있다.
이러한 평판 표시장치 중에서 액정 표시장치는 양산 기술, 구동수단의 용이성, 고화질 및 대화면 구현의 장점으로 적용 분야가 확대되고 있다.
상기 액정 표시장치는 액정셀(Pixel, 화소)들이 매트릭스 형태로 배열된 액정 패널과, 상기 액정 패널을 구동하기 위한 구동회로를 포함하며, 입력된 영상 신호에 따라 액정셀 별로 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다.
상기 액정 패널의 액정셀들은 복수 개의 게이트 라인과 복수 개의 데이터 라인의 교차에 의해 정의되고, 각 액정셀에는 전계를 인가하기 위한 화소전극과 공통전극이 형성된다. 상기 액정셀들 각각은 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)를 통해 스위칭 된다.
상기 구동회로는 게이트 라인들에 스캔 신호를 공급하기 위한 게이트 드라이버(G-IC); 데이터 라인들에 영상 신호에 따른 데이터 전압을 공급하기 위한 데이터 드라이버(D-IC); 상기 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버에 제어신호를 공급함과 아울러, 상기 데이터 드라이버에 영상 데이터를 공급하는 타이밍 컨트롤러(T-con); 상기 액정셀에 공통전압(Vcom)을 공급하는 공통전압 공급부; 상기 액정 패널에 광을 공급하는 광원(백라이트)을 구동시키는 백라이트 구동부를 포함한다.
이러한, 액정 표시장치는 액정셀 별로 화소전극과 공통전극 사이에 형성된 전압에 따라 액정의 배열 상태가 변화되고, 상기 액정의 배열을 통해 백라이트 유닛으로부터 공급되는 광의 투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다.
최근에는 실감 있는 영상에 대한 사용자들의 요구가 증대되어, 2D(2차원) 영상뿐만 아니라 3D(3차원) 영상의 구현이 가능한 액정 표시장치가 개발되고 있다.
3D 영상을 표시하는 액정 표시장치는 일반적으로 사용자의 양안 시차 (兩眼, Binocular Parallax Display)를 이용하여 3D 영상을 구현하며, 입체용 특수 안경을 이용하는 셔터 글라스(shutter glass) 방식, 렌티큘러 렌즈(lenticular lens) 방식, 편광 안경을 이용한 편광 지연(PR: patterned retarder) 방식 등이 개발되었다.
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 셔터 글라스 방식을 이용한 액정 표시장치에서 3D 영상 구현방법을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 종래 기술에 따른 셔터 글라스를 이용한 3D 영상의 구현방법은 사용자의 양안 시차를 이용하는 것으로, 사용자의 좌안 및 우안을 통해 서로 다른 2차원의 좌안 영상 및 우안 영상이 인식된 후, 2개의 2차원 영상이 융합되어 3차원 영상으로 인식되게 된다.
이를 위해, 액정 패널(10)은 시차를 두고 좌안 및 우안의 인식을 위한 2D 영상을 표시한다. 이때, 셔터 글라스를 통해 좌안의 2D 영상이 표시되는 기간에는 우안의 영상 인식을 차단하고, 좌안에서 2D 영상이 인식되도록 한다. 그리고, 우안의 2D 영상이 표시되는 기간에는 좌안의 영상 인식을 차단하고, 우안에서 2D 영상이 인식되도록 한다. 이를 통해, 좌안과 우안에서 시차를 두고 서로 다른 2D 영상이 인식된 후, 좌안 및 우안의 2D 영상이 융합되어 사용자는 3D 영상을 인식하게 된다.
여기서, 게이트 라인에 순차적으로 스캔 신호를 공급하여 액정 패널(10)의 액정셀들을 수직 방향으로 순차적으로 구동시키게 되는데, 액정의 느린 응답속도 특성으로 인해 정해진 시간(프레임) 동안에 액정의 거동(rising, falling)이 완전히 끝나지 않게 된다.
셔터 글라스도 응답 속도가 늦기 때문에 수직 기간이 끝나는 시점에 셔터 글라스가 턴-오프(turn-off)되더라도 액정 패널(10)의 상단부 영상 데이터가 디스플레이 될 때가지 셔터 글라스가 완전히 닫히지 않게 된다.
이로 인해, 액정 패널(10)의 상단부와 하단부 간에 액정의 응답 속도에 차이가 발생되고, 휘도 불균일 현상이 발생되는 문제점이 있다. 특히, 액정의 응답 속도의 차이로 인해 좌안의 영상과 우안의 영상이 완전히 분리되지 않고 겹쳐지는 현상 즉, 크로스 토크(crosstalk)가 발생되어 3D 영상의 표시품질이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 크로스 토크 현상이 발생되는 3D 영상을 장시간 시청할 경우, 시청자에게 어지럼증이 나타날 수 있는 문제점이 있다.
여기서, 크로스 토크는 도 2에 도시된 바와 같이, 액정 패널(10)에서 시차를 두고 좌안 영상과 우안 영상을 표시하고, 셔터 글라스를 투과한 좌안 영상과 우안 영상의 휘도를 측정하여 다음의 수학식 1을 통해 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
상기 수학식 1에서, 3D-C/T는 3D 영상의 크로스 토크 비율, A는 좌안의 화이트(White) 신호, B는 좌안 블랙(Black) 신호(우안 화이트 간섭 발생), C는 백그라운드 블랙(Background Black)을 의미한다.
상술한 바와 같이, 액정 패널(10)의 엣지부가 상대적으로 액정의 응답이 늦어지는 현상으로 인해 백그라운드 블랙이 발생되는 현상과, 좌안의 블랙 영상을 표시하는 기간에 우안의 화이트 영상이 좌안 영상에 간섭을 일으켜 3D 영상의 크로스 토크 특성이 나빠지게 된다.
액정 패널(10)의 상단부와 하단부 간에 액정의 응답 속도에 차이가 발생되는 문제점을 개선하기 위해, 액정셀에 픽셀 메모리 회로를 구비하고 어드레싱(addressing) 기간에 픽셀 메모리에 데이터를 저장한 후, 라이팅(Writing) 기간에 전체 액정셀(Clc)에 데이터를 인가(라이팅)하는 구동방식이 제안되었다.
상기 구동방식은 도 3에 도시된 바와 같이, 1프레임이 16.7ms인 60Hz 구동에서, 액정 패널(10)을 상단부와 하단부로 2분할하여 상단부와 하단부를 구분하여 동시에 120hz로 영상 데이터(데이터 전압)를 빠르게 어드레싱(addressing)함으로써 액정 응답 대기시간을 줄인다.
또한, 백라이트(Backlight)를 120hz로 구동시키면서 어드레싱 시간 동안에는 백라이트를 블링킹(Blinking)하여 좌안 영상과 우안 영상의 간섭으로 인한 3D 크로스 토크(3D-C/T) 문제를 일정 부분 해소할 수 있다.
그러나, 이러한 구동방식을 적용하기 위해서는 프레임 메모리(Frame Memory)와 같은 추가적인 회로 구현이 필요하고, 액정 패널(10)의 상단부 및 하단부에 동일 개수의 데이터 드라이브 IC(data D-IC)를 구비하여야 함으로 제조비용이 증가되는 문제점이 있다.
상술한 구동방식을 적용하더라도 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 액정 패널(10)의 엣지 부분(상단부 및 하단부)과 중앙부에서 액정의 응답 속도가 차이가 발생되는데, 아래의 수학식 2와 같이, 액정 패널(10)의 엣지부에서 크로스 토크 특성이 나빠지게 되어 3D 영상의 표시품질이 저하되는 문제점이 있다.
Figure pat00002
상기 수학식 2에서, A1은 액정 패널(10) 엣지부의 좌안 화이트(White) 신호, B1은 액정 패널(10) 엣지부의 좌안 블랙(Black) 신호, C1은 액정 패널(10) 엣지부의 백그라운드 블랙(Background Black)을 의미한다. 그리고, A2는 액정 패널(10) 중앙부의 좌안 화이트(White) 신호, B2는 액정 패널(10) 중앙부의 좌안 블랙(Black) 신호, C2는 액정 패널(10) 중앙부의 백그라운드 블랙(Background Black)을 의미한다.
이에 따라, 액정 패널(10)의 중앙부와 대비하여 상단부 및 하단부에서 3D 영상의 크로스 토크 특성이 나빠지게 되어 이에 대한 추가적인 개선이 필요하다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 3D 영상의 표시품질을 향상시킬 수 있는 3D 디스플레이 장치 및 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 3D 영상의 크로스 토크를 개선하여 3D 영상의 표시품질을 향상시킬 수 있는 3D 디스플레이 장치 및 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액정 패널의 상단부, 중앙부 및 하단부 간의 휘도 편차를 줄여 3D 영상의 표시품질을 향상시킬 수 있는 3D 디스플레이 장치 및 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 제조비용을 절감시킬 수 있는 3D 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 3D 디스플레이 장치는 좌안 영상 및 우안 영상을 표시하여 3D 영상을 구현하는 3D 디스플레이 장치에 있어서, 게이트 라인으로부의 스캔 신호에 따라 턴-온되어, 데이터 라인으로부터의 데이터 전압을 스토리지 커패시터에 충전시키는 스위칭 TFT; 리셋 라인으로부터의 리셋 신호에 따라 턴-온되어, 이전 프레임 기간에 액정셀에 충전된 데이터 전압을 리셋시키는 리셋 TFT; 플래시 라인으로부터의 라이팅 신호에 따라 턴-온되어, 상기 스토리지 커패시터에 충전된 데이터 전압을 액정셀에 공급하는 라이팅 TFT; 상기 스토리지 커패시터와 액정셀에 공통전압을 공급하는 공통전압 라인; 상기 액정셀에 광을 공급하기 백라이트를 포함하는 백라이트 유닛; 및 상기 액정셀에 공급되는 좌안 영상 및 우안 영상의 데이터 전압에 대응하여 상기 백라이트를 구동시키는 백라이트 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 3D 디스플레이 장치의 구동방법은 좌안 영상 및 우안 영상을 표시하여 3D 영상을 구현하는 3D 디스플레이 장치의 구동방법에 있어서, 어드레싱 기간에 게이트 라인으로부의 스캔 신호에 따라 상기 복수의 픽셀에 형성된 스위칭 TFT를 턴-온시켜, 데이터 라인으로부터의 데이터 전압을 상기 복수의 픽셀에 형성된 스토리지 커패시터에 순차적으로 충전시키는 단계; 리셋 기간에 리셋 라인으로부터의 리셋 신호에 따라 상기 복수의 픽셀에 형성된 리셋 TFT를 턴-온시켜, 이전 프레임 기간에 상기 복수의 픽셀 각각의 액정셀에 충전된 데이터 전압을 리셋시키는 단계; 라이팅 기간에 플래시 라인으로부터의 라이팅 신호에 따라 라이팅 TFT를 턴-온시켜, 상기 어드레싱 기간에 상기 복수의 픽셀의 상기 스토리지 커패시터에 충전된 데이터 전압을 상기 복수의 픽셀 각각의 액정셀에 공급하는 단계; 및 상기 액정셀에 공급되는 좌안 영상 및 우안 영상의 데이터 전압에 대응하여 백라이트를 구동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 3D 디스플레이 장치의 구동방법은 좌안 영상 및 우안 영상을 표시하여 3D 영상을 구현하는 3D 디스플레이 장치의 구동방법에 있어서, 이전 프레임 기간 중에 현재 프레임 기간의 영상 데이터를 어드레싱하여 복수의 픽셀 각각의 스토리지 커패시터에 데이터 전압을 충전시키는 단계; 리셋 라인으로부터의 리셋 신호에 따라 상기 복수의 픽셀에 형성된 리셋 TFT를 턴-온시켜, 이전 프레임 기간에 상기 복수의 픽셀 각각의 액정셀에 충전된 데이터 전압을 리셋시키는 단계; 플래시 라인으로부터의 라이팅 신호에 따라 라이팅 TFT를 턴-온시켜, 상기 이전 프레임 기간 중에 상기 복수의 픽셀의 상기 스토리지 커패시터에 충전된 데이터 전압을 상기 복수의 픽셀 각각의 액정셀에 공급하는 단계; 상기 리셋 라인으로부터의 리셋 신호에 따라 상기 복수의 픽셀에 형성된 리셋 TFT를 턴-온시켜, 공통전압 라인으로부터의 공통전압을 상기 액정셀에 공급하는 단계; 및 상기 액정셀에 공급되는 좌안 영상 및 우안 영상의 데이터 전압에 대응하여 백라이트를 구동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 따른 본 발명은 액정 표시장치에서 구현되는 2D 영상 및 3D 영상의 표시품질을 향상시킬 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 크로스 토크 특성을 개선하여 3D 영상의 표시품질을 향상시킬 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 액정 패널의 상단부, 중앙부 및 하단부 간의 휘도 편차를 줄여 3D 영상의 표시품질을 향상시킬 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 3D 디스플레이 장치의 제조비용을 절감시킬 수 있다.
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 셔터 글라스 방식을 이용한 액정 표시장치에서 3D 영상 구현방법을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 3D 액정 표시장치의 픽셀 메모리 회로를 나타내는 도면.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 3D 액정 표시장치의 3D 영상 구현 방법을 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 3D 디스플레이 장치 및 구동방법에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 3D 액정 표시장치는 입력되는 영상 신호에 따라 영상을 표시하는 액정 패널; 게이트 드라이버; 데이터 드라이버; 백라이트 유닛; 타이밍 컨트롤러; 및 상기 액정 패널에 광을 공급하는 백라이트를 구동시키는 백라이트 구동부를 포함한다.
액정 패널은 복수의 게이트 라인(G1 내지 Gn)과 복수의 데이터 라인(D1 내지 Dm)을 포함하고, 상기 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 영역마다 형성되는 복수의 픽셀(Clc)을 포함한다.
여기서, 상기 복수의 픽셀은 후술되는 픽셀 메모리 회로를 포함하며, 상기 픽셀 메모리 회로는 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차부에 형성되는 제1 내지 제3 TFT(TFT: Thin Film Transistor) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다.
타이밍 컨트롤러는 외부로부터의 영상 신호를 정렬하여 프레임 단위의 디지털 영상 데이터(R, G, B)로 변환하고, 프레임 단위로 정렬된 디지털 영상 데이터를 데이터 드라이버에 공급한다.
상기 타이밍 컨트롤러는 2D 모드/3D 모드 입력에 기초하여 액정 패널에서 표시 하고자 하는 영상이 3D 영상인 경우, 사용자가 3D 영상을 인식할 수 있도록 셔터 글라스의 제어를 위한 셔터 글라스 제어신호(Shutter glass Control Signal)를 생성하여 셔터 글라스에 제공한다.
이를 위해, 상기 타이밍 컨트롤러는 셔터 글라스 제어신호의 생성 및 전송을 위한 수단(모듈)을 포함하며, 상기 셔터 글라스 제어신호는 유선 또는 무선 매체를 통해 셔터 글라스에 제공될 수 있다. 이때, 상기 셔터 글라스 제어신호는 상기 수직/수평 동기신호(Vsync/Hsync)를 이용하여 생성 및 전송될 수 있다.
또한, 상기 타이밍 컨트롤러는 수직/수평 동기신호(Vsync/Hsync) 및 클럭신호(CLK)를 이용하여 게이트 드라이버의 제어를 위한 게이트 제어신호(GCS)와, 데이터 드라이버의 제어를 위한 데이터 제어신호(DCS)를 생성한다.
생성된 게이트 제어신호(GCS)는 게이트 드라이버에 공급되고, 데이터 제어신호(DCS)는 데이터 드라이버에 공급된다.
여기서, 상기 데이터 제어신호(DCS)는 소스 스타트 펄스(SSP: Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(SSC: Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블(SOE: Source Output Enable) 및 극성 제어신호(POL: Polarity) 등을 포함할 수 있다.
상기 게이트 제어신호(GCS)는 게이트 스타트 펄스(GSP: Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC: Gate Shift Clock) 및 게이트 출력 인에이블(GOE: Gate Output Enable) 등을 포함할 수 있다.
게이트 드라이버는 타이밍 컨트롤러로부터의 게이트 제어신호(GCS: Gate Control Signal)에 기초하여 각 액정셀에 형성된 스위칭 TFT를 구동시키기 위한 스캔 신호를 생성하고, 생성된 스캔 신호를 액정 패널의 게이트 라인들(G1 내지 Gn)에 순차적으로 공급하여 스위칭 TFT를 구동시킨다.
데이터 드라이버는 타이밍 컨트롤러로부터 공급되는 디지털 영상 데이터(R, G, B)를 아날로그 데이터 신호(데이터 전압)로 변환한다. 그리고, 변환된 아날로그 데이터 신호를 타이밍 컨트롤러로부터의 데이터 제어신호(DCS: Data Control Signal)에 응답하여 데이터 라인들 각각에 공급한다.
셔터 글라스는 상기 셔터 글라스 제어신호에 따라 구동(우안 및 좌안 글라스 On-Off)되어 액정 패널에서 표시되는 영상이 사용자에게 3D 영상으로 인식되도록 한다.
상기 액정 패널(100)은 자발광을 발생시키지 못하므로 백라이트 유닛에서 공급되는 광을 이용하여 화상(영상)을 표시한다. 상기 백라이트 유닛은 상기 액정 패널에 광을 조사하기 위한 것으로, 광을 발생시키는 복수의 백라이트(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp, EEFL: External Electrode Fluorescent Lamp, LED: Light Emitting Diode)과, 상기 백라이트에서 발생된 광을 상기 액정 패널 방향으로 안내함과 아울러 광의 효율을 향상시키기 위한 광학 부재(도광판, 확산판, 광학 시트)를 포함할 수 있다.
백라이트 구동부는 상기 타이밍 컨트롤러로부터 입력되는 백라이트 제어신호에 따라 설정된 구동 주파수(일 예로서, 240Hz)에 따라 상기 백라이트를 구동시킨다. 여기서, 상기 백라이트 구동부는 3D 영상이 명확히 표현될 수 있도록 우안 영상 프레임 기간 및 좌안 영상 프레임 기간 중에 상기 백라이트를 온-오프시킬 수 있다.
여기서, 백라이트의 온-오프와 휘도의 제어는 액정셀에 공급되는 좌안 영상 및 우안 영상의 데이터 전압에 따라 대응되도록 이루어 질 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 3D 액정 표시장치의 픽셀 메모리 회로를 나타내는 도면이고, 도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 3D 액정 표시장치의 3D 영상 구현 방법을 나타내는 도면이다. 상기 도 4에서는 액정 패널(100)의 전체 픽셀 중 하나의 픽셀을 도시하고 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 픽셀 메모리 회로는 데이터 라인(110); 게이트 라인(120); 플래시 라인(130, 라이팅 라인); 리셋 라인(140); 공통전압 라인(150, Vcom line); 상기 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 영역마다 형성되는 액정셀(Clc, Ca); 상기 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차부에 형성되는 제1 내지 제3 TFT(162, 164, 166: TFT: Thin Film Transistor); 및 스토리지 커패시터(Cst);를 포함한다.
액정 패널(100)의 복수의 픽셀 각각에 형성된 제1 TFT(162, Tr1)는 각 게이트 라인(120)을 통해 순차적으로 공급되는 스캔 신호에 따라 순차적으로 스위칭 된다.
여기서, 상기 제1 TFT(162, Tr1)의 게이트(gate) 단자는 게이트 라인(120)과 접속되고, 소스(source) 단자는 데이터 라인(110)과 접속된다. 그리고, 상기 제1 TFT(162, Tr1)의 드레인(drain) 단자는 스토리지 커패시터(Cst)의 제1 전극과 제2 TFT(164, Tr2)의 소스 단자 사이에 형성된 제1 접점(N1)에 접속된다.
상기 제1 TFT(162, Tr1)는 스위칭 TFT로써, 어드레싱 기간에 게이트 라인(120)을 통해 입력되는 스캔 신호에 따라 스위칭 되어 데이터 라인(110)으로부터 공급되는 데이터 신호(데이터 전압, Vdd)를 스토리지 커패시터(Cst)에 공급한다. 이를 통해, 어드레싱 기간에 전체 픽셀의 스토리지 커패시터(Cst)들에 데이터 전압(Vdd)이 충전(어드레싱)된다.
상기 스토리지 커패시터(Cst)의 제1 전극은 상기 제1 TFT(162, Tr1)의 드레인 단자와 상기 제2 TFT(164, Tr2)의 소스 단자 사이에 형성된 제1 접점(N1)에 접속되고, 상기 스토리지 커패시터(Cst)의 제2 전극은 공통전압 라인(150)에 접속된다. 즉, 상기 스토리지 커패시터(Cst)는 어드레싱 기간에 공통전극을 통해 인가된 공통전압(Vcom)과 제1 TFT(162, Tr1)를 경유하여 인가되는 데이터 전압을 충전한다.
상기 제3 TFT(166, Tr3)는 리셋 TFT로써, 리셋 기간에 리셋 라인(140)을 통해 공급된 리셋 신호에 따라 턴-온(Turn On )된다.
상기 제3 TFT(166, Tr3)가 턴-온되면 도 6에 도시된 바와 같이, 공통전압 라인(150)을 통해 공급되는 공통전압(Vcom)을 액정셀(Clc, Ca)에 인가한다. 이를 통해, 이전 기간(프레임)에서 픽셀의 액정셀(Clc, Ca)에 충전된 데이터 전압을 리셋 시켜, 픽셀은 블랙 영상을 표시하게 된다.
이때, 제3 TFT(166, Tr3)가 턴-온되는 시간은 도 6에 도시된 바와 같이, 8.35ms 동안에 좌안 영상을 표시하고, 8.35ms 동안 우안 영상을 표시하여 3D 영상을 구현하는 경우에 우안 영상 및 좌안 영상 프레임(8.35ms) 기간 중에서 2ms 이하(일 예로서, 0.5ms)가 될 수 있다.
여기서, 제3 TFT(166, Tr3)의 게이트 단자는 리셋 라인(140)과 접속되고, 소스 단자는 공통전압 라인(150)에 접속된다. 그리고, 제3 TFT(166, Tr3)의 드레인 단자는 제2 TFT(164, Tr2)의 드레인 단자와 액정셀(Clc, Ca) 사이에 형성된 제2 접점(N2)에 접속된다.
상기 제2 TFT(164, Tr2)는 라이팅 TFT로써, 라이팅 기간에 플래시 라인(130)을 통해 공급되는 라이팅 신호에 따라 스위칭 되어, 어드레싱 기간에 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 데이터 전압(Vdd)을 액정셀(Clc, Ca)에 공급한다.
이때, 액정 패널(100)의 전체 픽셀 각각에 형성된 제2 TFT(164, Tr2)는 동일 시간에 스위칭 되어 어드레싱 기간에 충전된 데이터 전압이 전체 픽셀 각각에 형성된 액정셀(Clc, Ca)에 동시에 공급되도록 한다.
여기서, 상기 제2 TFT(164, Tr2)의 게이트 단자는 플래시 라인(130)에 접속되고, 소스 단자는 스토리지 커패시터(Cst)의 제1 전극과 제1 TFT(162, Tr1)의 드레인 단자 사이에 형성된 제1 접점(N1)에 접속된다. 그리고, 상기 제2 TFT(164, Tr2)의 드레인 단자는 제3 TFT(166, Tr2)의 드레인 단자와 액정셀(Clc, Ca) 사이에 형성된 제2 접점(N2)에 접속된다.
상기 액정셀은 등가적으로 병렬로 형성된 Clc 커패시터와, Ca 커패시터로 나타낼 수 있으며, Clc 커패시터 및 Ca 커패시터의 제1 전극은 상기 제2 TFT(164, Tr2)의 드레인 단자와 접속되고, 제2 전극은 공통전압 라인(150)에 접속된다.
상술한 픽셀 메모리 회로를 포함하는 본 발명의 실시 예에 따른 3D 디스플레이 장치는 어드레싱 기간에 상기 제1 TFT(162, Tr1)가 턴-온되고, 리셋 기간에 상기 제3 TFT(166, Tr3)가 턴-온되며, 라이팅 기간에 상기 제2 TFT(164, Tr2)가 턴-온된다. 여기서, 상기 제1 TFT(162, Tr1), 제2 TFT(164, Tr2), 제3 TFT(166, Tr3)는 1프레임 기간 중에서 서로 다른 시간에 턴-온될 수 있다.
즉, 어드레싱 기간에 액정 패널(100)의 전체 픽셀에 데이터 전압을 어드레싱 한 후, 리셋 기간에 이전 기간(프레임)에 전체 픽셀에 충전된 데이터 전압을 리셋 시키고, 이후 어드레싱 기간에 충전된 데이터 전압을 라이팅 기간에 전체 픽셀의 액정셀에 동시에 공급할 수 있다.
이를 통해, 도 5에 도시된 바와 같이, 액정 패널(100)의 상단부, 중앙부 및 하단부에서 데이터 전압을 동일 시간에 인가할 수 있다. 따라서, 다음의 수학식 3과 같이, 셔터 글라스의 턴-온 전까지 액정셀의 반응 시간이 액정 패널(100)의 위치와 상관없이 동일(예를 들어, 6.5 ms)하게 되어 크로스 토크를 개선할 수 있다.
Figure pat00003
상기 수학식 3에서, A1은 액정 패널(10) 엣지부의 좌안 화이트(White) 신호, B1은 액정 패널(10) 엣지부의 좌안 블랙(Black) 신호, C1은 액정 패널(10) 엣지부의 백그라운드 블랙(Background Black)을 의미한다. 그리고, A2는 액정 패널(10) 중앙부의 좌안 화이트(White) 신호, B2는 액정 패널(10) 중앙부의 좌안 블랙(Black) 신호, C2는 액정 패널(10) 중앙부의 백그라운드 블랙(Background Black)을 의미한다.
상술한 본 발명의 3D 디스플레이 장치 및 구동방법은 크로스 토크 개선하여 3D 영상의 표시품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 액정 패널(100)의 상단부, 중앙부 및 하단부 간의 휘도 편차를 줄여 3D 영상의 표시품질을 향상시킬 수 있다.
이하, 도 6 및 도 7을 결부하여 본 발명의 실시 예에 따른 3D 액정 표시장치의 3D 영상 구현 방법에 대하여 설명하기로 한다.
상기 도 6 및 도 7에 따른 본 발명의 실시 예에 따른 3D 액정 표시장치의 3D 영상 구현 방법은 1프레임이 16.7ms의 시간을 가지도록 60Hz로 구동될 수 있다. 또한, 상기 1프레임은 우안 영상 프레임(8.35ms) 및 좌안 영상 프레임(8.35ms)으로 구성되어 120Hz로 영상 데이터의 리셋, 어드레싱 및 라이팅이 이루어질 수 있다. 이와 함께, 백라이트는 120Hz로 구동될 수 있으며, 따라서 영상은 240Hz Frame 주파수로 구동될 수 있다.
여기서, 상기 우안 및 좌안 영상 프레임 각각은 리셋 기간, 어드레싱 기간, 라이팅 기간, 블랙 프레임 삽입 기간(BFI: Black Frame Insertion, 또는 블랙 데이터 삽입 기간(BDI: Black Data Insertion)), 영상 표시 기간으로 구성될 수 있으며, 상기 리셋 기간, 어드레싱 기간, 라이팅 기간, 블랙 프레임 삽입 기간, 영상 표시 기간은 우안 및 좌안 영상 프레임 내에서 가변적으로 변경될 수 있다.
도 4 및 도 6을 결부하여 본 발명의 실시 예에 따른 3D 디스플레이 장치의 구동방법을 살펴보면, 리셋 기간에 리셋 신호를 리셋 라인(140)에 공급하여 제3 TFT(166, Tr3)를 턴-온 시킨다.
상기 제3 TFT(166, Tr3)가 턴-온되면 공통전압 라인(150)을 통해 공급되는 공통전압(Vcom)이 액정셀(Clc, Ca)에 인가되어, 이전 기간(프레임)에서 픽셀의 액정셀(Clc, Ca)에 충전된 데이터 전압(Vdd)이 리셋 된다. 이때, 화소 전극과 공통 전극에 공급된 전압이 동일하게 되어 전계차가 발생되지 않으므로, 픽셀은 블랙 영상을 표시하게 된다.
이후, 어드레싱 기간에 스캔 신호를 게이트 라인(120)에 공급하여 제1 TFT(162, Tr1)를 턴-온 시킨다.
상기 제1 TFT(162, Tr1)가 턴-온되면 데이터 라인(110)을 통해 공급되는 데이터 전압(Vdd)이 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된다.
이후, 상기 제3 TFT(166, Tr3)가 턴-오프(Turn-Off)된 상태에서 라이팅 기간에 라이팅 신호를 플래시 라인(130, 라이팅 라인)에 공급하여 상기 제2 TFT(164, Tr2)를 턴-온 시킨다.
상기 제2 TFT(164, Tr2)가 턴-온되면 어드레싱 기간에 스토리지 커패시터(Cst)에 충전되었던 데이터 전압(Vdd)이 액정셀(Clc, Ca)에 공급된다.
이때, 액정셀에 공급된 데이터 전압(Vdd)과 공통전압 라인(150)을 통해 공급된 공통전압(Vcom)에 의해 전계가 형성되어 8.35ms의 우안 영상 프레임 기간 중에서 일정 기간(일 예로서, 4.2ms) 내에 액정의 응답이 이루어지게 된다.
리셋 기간으로부터 라이팅 기간까지로 구성된 제1 서브 프레임(1st sub-Frame) 기간 동안에는 백라이트가 구동되지 않으므로(LED Off) 셔터 글라스의 우안 렌즈가 턴-온되더라도 시청자에게는 블랙 영상이 표시되게 된다.
여기서, 리셋 기간으로부터 라이팅 기간까지의 시간은 일 예로서, 8.35ms의 우안 영상 프레임 기간 중에서 2ms 이하가 될 수 있으며, 다른 예로서, 8.35ms 프레임 기간 내에서 가변적으로 설정될 수 있다.
또한, 상술한 설명에서는 일 예로서 액정의 응답이 8.35ms의 우안 영상 프레임 기간 중 4.2ms 이내에 이루어지는 것으로 설명하였으나, 다른 예로서, 액정의 응답 시간은 8.35ms의 우안 영상 프레임 기간 내에서 가변적으로 설정될 수 있다.
액정의 응답이 이루어진 후, 백라이트가 구동되어(LED On) 영상 데이터에 따른 우안 영상이 표시되게 된다.
상술한, 우안 영상 프레임 기간의 구동방법과 동일하게 좌안 영상 프레임 기간 중 좌안 영상을 표시하고, 이와 함께 셔터 글라스를 구동시켜 시청자에게 3D 영상을 제공할 수 있다.
이하, 도 4 및 도 7을 결부하여 본 발명의 실시 예에 따른 3D 디스플레이 장치의 구동방법을 살펴보기로 한다.
상기 도 7에 따른 본 발명의 실시 예에 따른 3D 디스플레이 장치의 구동방법은 이전 프레임(좌안 영상 프레임) 기간 중에 현재 프레임(우안 영상 프레임) 기간의 영상 데이터의 어드레싱이 이루어 진다.
일 예로서, 우안 영상 프레임 기간 중에 좌안 영상 데이터의 어드레싱이 이루어지고, 좌안 영상 프레임 기간 중에 우안 영상 데이터의 어드레싱이 이루어 진다.
따라서, 도 7을 참조한 설명에서는 우안 영상의 리셋 기간 이전의 좌안 영상 프레임 기간 중에 우안 영상 데이터의 어드레싱이 이루어진 것으로 가정한다.
이전 프레임의 좌안 영상 프레임 기간 중에 우안 영상 데이터의 어드레싱이 즉, 스토리지 커패시터(Cst)에 데이터 전압(Vdd)의 충전이 이루어진 후, 리셋 기간에 리셋 신호를 리셋 라인(140)에 공급하여 제3 TFT(166, Tr3)를 턴-온 시킨다.
상기 제3 TFT(166, Tr3)가 턴-온되면 공통전압 라인(150)을 통해 공급되는 공통전압(Vcom)이 액정셀(Clc, Ca)에 인가되어, 이전 기간(프레임)에서 픽셀의 액정셀(Clc, Ca)에 충전된 데이터 전압(Vdd)이 리셋 된다. 이때, 화소 전극과 공통 전극에 공급된 전압이 동일하게 되어 전계차가 발생되지 않으므로, 픽셀은 블랙 영상을 표시하게 된다.
이후, 상기 제3 TFT(166, Tr3)가 턴-오프(Turn-Off)된 상태에서 라이팅 기간에 라이팅 신호를 플래시 라인(130, 라이팅 라인)에 공급하여 상기 제2 TFT(164, Tr2)를 턴-온 시킨다.
상기 제2 TFT(164, Tr2)가 턴-온되면 이전 프레임의 좌안 영상 프레임 기간 중에 스토리지 커패시터(Cst)에 충전되었던 우안 영상의 데이터 전압(Vdd)이 액정셀(Clc, Ca)에 공급된다.
이때, 액정셀에 공급된 우안 영상의 데이터 전압(Vdd)과 공통전압 라인(150)을 통해 공급된 공통전압(Vcom)에 의해 전계가 형성되어 액정의 응답이 이루어지고, 제1 서브 프레임(1st sub-Frame) 기간 동안에 백라이트가 구동되어(LED On) 영상 데이터에 따른 우안 영상이 표시되게 된다.
우안 영상이 표시된 이후, 리셋 신호를 리셋 라인(140)에 공급하여 제3 TFT(166, Tr3)를 턴-온 시킨다.
상기 제3 TFT(166, Tr3)가 턴-온되면 공통전압 라인(150)을 통해 공급되는 공통전압(Vcom)이 액정셀(Clc, Ca)에 인가되어, 액정셀(Clc, Ca)에 충전된 데이터 전압(Vdd)이 리셋 된다. 따라서, 화소 전극과 공통 전극에 공급된 전압이 동일하게 되어 전계차가 발생되지 않으므로, 픽셀은 블랙 영상을 표시하게 된다.
즉, 리셋 TFT인 제3 TFT(166, Tr3)의 스위칭으로 우안 영상 프레임 기간 중에 블랙 프레임이 삽입(BFI)되게 된다. 블랙 프레임이 삽입 되는 BFI 기간 중에는 백라이트가 구동되지 않으며, 셔터 글라스의 우안 렌즈가 턴-온되더라도 시청자에게는 블랙 영상이 표시되게 된다.
여기서, 리셋 기간으로부터 라이팅 기간까지의 시간은 일 예로서, 8.35ms의 우안 영상 프레임 기간 중에서 2ms 이하가 될 수 있으며, 다른 예로서, 8.35ms의 우안 영상 프레임 기간 내에서 가변적으로 설정될 수 있다.
또한, 상술한 설명에서는 일 예로서 액정의 응답이 이루어져 우안 영상이 표시되는 시간이 8.35ms의 우안 영상 프레임 기간 중 4.2ms 이전 동안에 이루어지는 것으로 설명하였으나, 다른 예로서, 우안 영상이 표시되는 시간은 8.35ms의 우안 프레임 기간 내에서 가변적으로 설정될 수 있다.
또한, 상술한 설명에서는 블랙 프레임이 삽입(BFI)되는 BFI 기간이 4.2ms ~ 8.35ms인 것으로 설명하였으나, 본 발명의 다른 예로서 상기 BFI 기간은 8.35ms의 우안 프레임 기간 중에서 최소 10% ~ 최대 90%까지 가변적으로 설정될 수 있다.
상술한, 우안 영상 프레임 기간의 구동방법과 동일하게 좌안 영상 프레임 기간 중 좌안 영상을 표시하고, 이와 함께 셔터 글라스를 구동시켜 시청자에게 3D 영상을 제공할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시 예에 따른 3D 디스플레이 장치 및 구동방법은 크로스 토크 개선하고, 액정 패널의 상단부, 중앙부 및 하단부 간의 휘도 편차를 줄여 3D 영상의 표시품질을 향상시킬 수 있다.
상술한 설명에서는 본 발명의 실시 예에 따른 픽셀 메모리 회로 및 구동방법이 셔터 글라스를 이용하여 3D 영상을 구현하는 액정 표시장치에 적용되는 것으로 설명하였으나, 이는 일 예를 나타낸 것이고, 좌안 영상 및 우안 영상을 통해 3D 영상을 구현하는 다른 디스플레이 장치에도 본 발명의 사상이 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 데이터 라인 120: 게이트 라인
130: 플래시 라인(라이팅 라인) 140: 리셋 라인
150: 공통전압 라인 162: 제1 TFT(스위칭 TFT)
164: 제2 TFT(라이팅 TFT) 166: 제3 TFT(리셋 TFT)

Claims (10)

  1. 좌안 영상 및 우안 영상을 표시하여 3D 영상을 구현하는 3D 디스플레이 장치에 있어서,
    게이트 라인으로부의 스캔 신호에 따라 턴-온되어, 데이터 라인으로부터의 데이터 전압을 스토리지 커패시터에 충전시키는 스위칭 TFT;
    리셋 라인으로부터의 리셋 신호에 따라 턴-온되어, 이전 프레임 기간에 액정셀에 충전된 데이터 전압을 리셋시키는 리셋 TFT;
    플래시 라인으로부터의 라이팅 신호에 따라 턴-온되어, 상기 스토리지 커패시터에 충전된 데이터 전압을 액정셀에 공급하는 라이팅 TFT;
    상기 스토리지 커패시터와 액정셀에 공통전압을 공급하는 공통전압 라인;
    상기 액정셀에 광을 공급하기 백라이트를 포함하는 백라이트 유닛; 및
    상기 액정셀에 공급되는 좌안 영상 및 우안 영상의 데이터 전압에 대응하여 상기 백라이트를 구동시키는 백라이트 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리셋 TFT의 게이트 단자는 상기 리셋 라인과 접속되고, 소스 단자는 상기 공통전압 라인에 접속되고, 드레인 단자는 상기 라이팅 TFT의 드레인 단자와 상기 액정셀 사이에 형성된 제2 접점에 접속되는 것을 특징으로 하는 3D 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 TFT의 게이트 단자는 상기 게이트 라인과 접속되고, 소스 단자는 상기 데이터 라인과 접속되고, 드레인 단자는 상기 스토리지 커패시터의 제1 전극과 상기 라이팅 TFT의 소스 단자 사이에 형성된 제1 접점에 접속되는 것을 특징으로 하는 3D 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 라이팅 TFT의 게이트 단자는 상기 플래시 라인에 접속되고, 소스 단자는 상기 스토리지 커패시터의 제1 전극과 상기 스위칭 TFT의 드레인 단자 사이에 형성된 제1 접점에 접속되고, 드레인 단자는 상기 리셋 TFT의 드레인 단자와 상기 액정셀 사이에 형성된 제2 접점에 접속되는 것을 특징으로 하는 3D 디스플레이 장치.
  5. 좌안 영상 및 우안 영상을 표시하여 3D 영상을 구현하는 3D 디스플레이 장치의 구동방법에 있어서,
    어드레싱 기간에 게이트 라인으로부의 스캔 신호에 따라 상기 복수의 픽셀에 형성된 스위칭 TFT를 턴-온시켜, 데이터 라인으로부터의 데이터 전압을 상기 복수의 픽셀에 형성된 스토리지 커패시터에 순차적으로 충전시키는 단계;
    리셋 기간에 리셋 라인으로부터의 리셋 신호에 따라 상기 복수의 픽셀에 형성된 리셋 TFT를 턴-온시켜, 이전 프레임 기간에 상기 복수의 픽셀 각각의 액정셀에 충전된 데이터 전압을 리셋시키는 단계;
    라이팅 기간에 플래시 라인으로부터의 라이팅 신호에 따라 라이팅 TFT를 턴-온시켜, 상기 어드레싱 기간에 상기 복수의 픽셀의 상기 스토리지 커패시터에 충전된 데이터 전압을 상기 복수의 픽셀 각각의 액정셀에 공급하는 단계; 및
    상기 액정셀에 공급되는 좌안 영상 및 우안 영상의 데이터 전압에 대응하여 백라이트를 구동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 디스플레이 장치의 구동방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 어드레싱 기간에 충전된 데이터 전압을 상기 라이팅 기간에 상기 복수의 픽셀 각각의 액정셀에 동시에 공급하고,
    상기 데이터 전압에 따른 액정의 응답 대기 시간 동안 상기 백라이트를 오프(Off)시키는 것을 특징으로 하는 3D 디스플레이 장치의 구동방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 어드레싱 기간에 충전된 데이터 전압을 상기 라이팅 기간에 상기 복수의 픽셀 각각의 액정셀에 동시에 공급하고,
    상기 데이터 전압에 따른 액정의 응답이 이루지면 상기 백라이트를 온(On)시켜 상기 액정셀에 광을 공급하는 것을 특징으로 하는 3D 디스플레이 장치의 구동방법.
  8. 좌안 영상 및 우안 영상을 표시하여 3D 영상을 구현하는 3D 디스플레이 장치의 구동방법에 있어서,
    이전 프레임 기간 중에 현재 프레임 기간의 영상 데이터를 어드레싱하여 복수의 픽셀 각각의 스토리지 커패시터에 데이터 전압을 충전시키는 단계;
    리셋 라인으로부터의 리셋 신호에 따라 상기 복수의 픽셀에 형성된 리셋 TFT를 턴-온시켜, 이전 프레임 기간에 상기 복수의 픽셀 각각의 액정셀에 충전된 데이터 전압을 리셋시키는 단계;
    플래시 라인으로부터의 라이팅 신호에 따라 라이팅 TFT를 턴-온시켜, 상기 이전 프레임 기간 중에 상기 복수의 픽셀의 상기 스토리지 커패시터에 충전된 데이터 전압을 상기 복수의 픽셀 각각의 액정셀에 공급하는 단계;
    상기 리셋 라인으로부터의 리셋 신호에 따라 상기 복수의 픽셀에 형성된 리셋 TFT를 턴-온시켜, 공통전압 라인으로부터의 공통전압을 상기 액정셀에 공급하는 단계; 및
    상기 액정셀에 공급되는 좌안 영상 및 우안 영상의 데이터 전압에 대응하여 백라이트를 구동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 디스플레이 장치의 구동방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀의 상기 스토리지 커패시터에 충전된 데이터 전압을 상기 복수의 픽셀 각각의 액정셀에 공급하여 우안 영상 프레임 또는 좌안 영상 프레임 기간 중 일정 기간 동안 상기 영상 데이터에 따른 영상을 표시하고,
    상기 복수의 픽셀에 형성된 리셋 TFT의 스위칭을 통해 상기 우안 영상 프레임 또는 좌안 영상 프레임 기간 중 일정 기간 동안 블랙 영상을 표시하는 것을 특징으로 하는 3D 디스플레이 장치의 구동방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 블랙 영상이 표시되는 기간은 상기 우안 영상 프레임 또는 좌안 영상 프레임 기간 중 10% ~ 90%인 것을 특징으로 하는 3D 디스플레이 장치의 구동방법.
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