KR20130013172A - 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

표시 장치는, 원본 영상과 상기 원본 영상에 기초하는 변환 영상을 미리 정해진 시간 간격으로 교대로 표시하고, 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 표시 패널을 포함하고, 상기 제1 영역에서 상기 원본 영상의 화소의 휘도와 상기 변환 영상의 화소의 휘도의 평균값은 상기 제2 영역에서 상기 원본 영상의 화소의 휘도와 상기 변환 영상의 화소의 휘도의 평균값과 실질적으로 동일하다.

Description

표시 장치 및 그 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD OF DRIVING THE SAME}
표시 장치 및 그 구동 방법이 제공된다.
일반적으로, 3차원 영상표시 기술에서는 근거리에서 입체감을 인식하는 가장 큰 요인인 양안시차(binocular parallax)를 이용하여 물체의 입체감을 표현한다. 즉, 왼쪽 눈(좌안)과 오른쪽 눈(우안)에는 각각 서로 다른 2차원 영상이 비춰지고, 좌안에 비춰지는 영상(이하, "좌안 영상(left eye image) "이라 함)과 우안에 비춰지는 영상(이하, "우안 영상(right eye image) "이라 함)이 뇌로 전달되면, 좌안 영상과 우안 영상은 뇌에서 융합되어 깊이감(depth perception)을 갖는 3차원 영상으로 인식된다.
입체 영상 표시 장치는 양안시차를 이용하는 것으로, 셔터 글래스(shutter glasses), 편광 안경(polarized glasses) 등의 안경을 이용하는 안경식(stereoscopic) 방법과, 안경을 이용하지 않고 표시 장치에 렌티큘러 렌즈(lenticular lens), 패럴랙스 배리어(parallax barrier) 등을 배치하는 비안경식(autostereoscopic) 방법이 있다.
셔터 글래스 방식은 입체 영상 표시 장치에서 좌안 영상과 우안 영상이 분리되어 연속적으로 출력되고, 셔터 글래스의 좌안 셔터(left eye shutter)와 우안 셔터(right eye shutter)가 선택적으로 개폐됨으로써, 입체 영상이 표현되는 방법이다.
본 발명에 따른 한 실시예는 표시 장치의 보안 기능을 개선하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 한 실시예는 표시 장치의 프라이버시(privacy) 보호 기능을 개선할 수 있다.
상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 원본 영상과 상기 원본 영상에 기초하는 변환 영상을 미리 정해진 시간 간격으로 교대로 표시하고, 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 표시 패널을 포함하고, 상기 제1 영역에서 상기 원본 영상의 화소의 휘도와 상기 변환 영상의 화소의 휘도의 평균값은 상기 제2 영역에서 상기 원본 영상의 화소의 휘도와 상기 변환 영상의 화소의 휘도의 평균값과 실질적으로 동일하다.
상기 원본 영상과 상기 변환 영상이 합쳐져서 시인되는 병합 영상에서 화소들의 휘도가 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 표시 장치는 좌안 셔터와 우안 셔터를 제어하는 셔터 제어 신호를 생성할 수 있고, 상기 셔터 제어 신호는 상기 원본 영상이 출력되는 시간에 동기화되어 상기 좌안 셔터 및 상기 우안 셔터를 오픈시킬 수 있고, 그리고 상기 변환 영상이 출력되는 시간에 동기화되어 상기 좌안 셔터 및 상기 우안 셔터를 클로즈시킬 수 있다.
상기 표시 장치는 식별 코드 또는 암호를 포함하는 보안 정보에 기초하여 상기 좌안 셔터와 상기 우안 셔터를 포함하는 셔터 부재에 동기화되어 있을 수 있다.
그레이 값에 대한 삼자극치의 변환 및 역변환에 기초하여, 상기 변환 영상의 그레이 값이 정해져 있을 수 있다.
정규화, 선형화, 역선형화, 그리고 역정규화에 기초하여, 상기 변환 영상의 그레이 값이 정해져 있을 수 있다.
보안 모드를 활성화시키는 보안 제어 신호에 기초하여, 상기 변환 영상이 출력될 수 있다.
상기 보안 제어 신호가 1일 때 보안 모드 룩업 테이블에 기초하여 상기 변환 영상의 그레이 값이 정해질 수 있고, 상기 보안 제어 신호가 0일 때 정상 모드 룩업 테이블에 기초하여 상기 원본 영상이 보정될 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 원본 영상을 저장하는 프레임 메모리를 더 포함할 수 있다. 상기 보안 제어 신호가 1일 때 상기 프레임 메모리를 이용하여 프레임 단위로 상기 원본 영상이 상기 변환 영상으로 변환될 수 있고, 상기 보안 제어 신호가 0일 때 정상 모드 룩업 테이블에 기초하여 상기 원본 영상이 보정될 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 원본 영상을 상기 변환 영상으로 변환하는 그래픽 프로세서를 더 포함할 수 있다. 상기 보안 제어 신호가 1일 때 상기 그래픽 프로세서가 상기 변환 영상을 생성할 수 있고, 상기 보안 제어 신호가 0일 때 상기 그래픽 프로세서가 상기 원본 영상을 보정할 수 있다.
상기 변환 영상은 랜덤 노이즈가 블록 단위로 더해져 모자이크 처리되어 있는 영상일 수 있다.
상기 원본 영상은 블랙 또는 화이트를 이용하여 수평 또는 수직으로 인터레이스되어 있을 수 있고, 상기 변환 영상은 화이트 또는 블랙을 이용하여 수평 또는 수직으로 인터레이스되어 있을 수 있다.
상기 원본 영상은 미리 정해진(predetermined) 계조의 범위로 클리핑되어 있을 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법은 원본 영상과 상기 원본 영상에 기초하는 변환 영상을 미리 정해진 시간 간격으로 표시 패널에 교대로 표시하는 단계를 포함하고, 상기 제1 영역에서 상기 원본 영상의 화소의 휘도와 상기 변환 영상의 화소의 휘도의 평균값은 상기 제2 영역에서 상기 원본 영상의 화소의 휘도와 상기 변환 영상의 화소의 휘도의 평균값과 실질적으로 동일하다.
상기 구동 방법은 상기 변환 영상에 랜덤 노이즈를 블록 단위로 더하여 모자이크 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 구동 방법은 상기 원본 영상을 블랙 또는 화이트를 이용하여 수평 또는 수직으로 인터레이스하고, 상기 변환 영상을 화이트 또는 블랙을 이용하여 수평 또는 수직으로 인터레이스하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 구동 방법은 상기 원본 영상을 미리 정해진 계조의 범위로 클리핑하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 한 실시예는 표시 장치의 보안 기능을 개선할 수 있으며, 프라이버시(privacy) 보호 기능을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 영상 변환 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7A 내지 도 7C는 표시 장치에서 표시되는 영상을 나타내는 도면이다.
도 8A 내지 도 8C는 표시 장치에서 표시되는 영상을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10A 내지 도 10C는 표시 장치에서 표시되는 영상을 나타내는 도면이다.
도 11은 표시 장치에서 표시되는 영상을 나타내는 도면이다.
도 12A 내지 도 12C는 표시 장치에서 표시되는 영상을 나타내는 도면이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 동작을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
표시 패널(display panel)(100)은 액정 표시 장치, 유기 발광 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 전기 영동 표시 장치 등을 포함할 수 있다. 이하에서는 표시 패널(100)이 액정 표시 장치라고 가정한다.
표시 패널(100)은 상부 기판, 하부 기판, 그리고 상부 기판과 하부 기판 사이에 주입되어 있는 액정층을 포함할 수 있다. 두 개의 전극 사이에서 발생하는 전계에 의하여 액정의 배향 방향이 변경되고, 이에 따라 표시 패널(100)은 빛의 투과량을 조절하여 영상을 표시한다.
하부 기판에는 게이트선(GL1-GLn), 데이터선(DL1-DLm), 화소 전극, 그리고 이들에 연결된 박막 트랜지스터(105)가 위치한다. 박막 트랜지스터(105)는 게이트선(GL1-GLn) 및 데이터선(DL1-DLm)에 인가되는 신호에 기초하여 화소 전극에 인가되는 전압을 제어한다. 화소 전극은 투과 영역과 반사 영역을 가지는 반투과형 화소 전극으로 형성될 수도 있다. 표시 패널(100)은 유지 용량 커패시터(107)를 추가로 포함할 수 있으며, 유지 용량 커패시터(107)는 화소 전극에 인가된 전압이 일정 시간동안 유지되도록 한다. 예를 들어, 하나의 화소(103)는 박막 트랜지스터(105), 유지 용량 커패시터(107), 그리고 액정 용량 커패시터(109)를 포함할 수 있다.
하부 기판에 대향하는 상부 기판에는 블랙 매트릭스, 컬러 필터, 그리고 공통 전극이 위치할 수 있다. 이외에도, 상부 기판에 형성된 컬러 필터, 블랙 매트릭스, 그리고 공통 전극 중 적어도 하나가 하부 기판에 위치할 수 있다. 공통 전극과 화소 전극이 모두 하부 기판에 위치하는 경우에는 공통 전극과 화소 전극 중 적어도 하나는 선형 전극 형태로 형성될 수 있다.
액정층은 TN(Twisted nematic) 모드의 액정, VA(vertically aligned) 모드의 액정, ECB(Electrically controlled birefringence) 모드의 액정 등을 포함할 수 있다.
상부 기판의 외측면 및 하부 기판의 외측면 중 적어도 하나에는 편광판이 부착되어 있다. 또한, 기판과 편광판의 사이에 보상 필름이 추가될 수 있다.
백라이트 유닛(200)은 광원을 포함하며, 광원의 예로는 CCFL(cold cathode fluorescent lamp)과 같은 형광 램프, LED 등이 있다. 또한, 백라이트 유닛(200)은 반사판, 도광판, 휘도 향상 필름 등을 추가로 포함할 수 있다.
도 2를 참고하면, 표시 기구(display apparatus)(50)는 표시 패널(100), 백라이트 유닛(200), 데이터 드라이버(140), 게이트 드라이버(120), 이미지 신호 처리부(160), 감마 전압 생성부(190), 휘도 제어부(210), 셔터 부재(300), 프레임 메모리(310), 프레임 변환 제어부(330), 스테레오 제어부(400) 등을 포함할 수 있다. 스테레오 제어부(400)는 3D 타이밍 신호와 3D 인에이블 신호(3D_En)를 휘도 제어부(210)로 전송할 수 있다. 휘도 제어부(210)는 백라이트 제어 신호를 백라이트 유닛(200)으로 전송할 수 있다. 백라이트 유닛(200)은 휘도 제어부(210)와 스테레오 제어부(400)를 통하여 백라이트 제어 신호에 의하여 켜질 수 있거나 꺼질 수 있다. 백라이트 제어 신호의 듀티비(duty ratio)가 크면 백라이트 유닛은 밝게 켜질 수 있으며, 백라이트 제어 신호의 듀티비가 작으면 백라이트 유닛은 어둡게 켜질 수 있다. 듀티비는 일 주기에 대한 백라이트 제어 신호의 하이 레벨 지속 시간의 비율을 의미한다. 백라이트 유닛(200)으로 전송되는 백라이트 제어 신호는 소정 시간 동안 백라이트 유닛(200)을 켜지게 만들 수 있다. 예를 들면, 백라이트 유닛(200)으로 전송되는 백라이트 제어 신호는 수직 공백(VB, vertical blank)동안 또는 수직공백 이외의 시간 동안 백라이트 유닛(200)을 켜지게 만들 수 있다.
스테레오 제어부(400)는 3D 싱크 신호(3D_sync)를 셔터 부재(300)와 프레임 변환 제어부(330)으로 전송할 수 있다. 셔터 부재(300)는 스테레오 제어부(400)와 전기적으로 연결될 수 있다. 셔터 부재(300)는 무선 적외선 통신에 의하여 3D 싱크 신호(3D_sync)를 전송받을 수 있다. 셔터 부재(300)는 3D 싱크 신호(3D_sync) 또는 변형된 3D 싱크 신호에 반응하여 작동될 수 있다. 3D 싱크 신호(3D_sync)는 좌안 셔터 또는 우안 셔터를 열거나 닫을 수 있는 신호들을 모두 포함할 수 있다. 프레임 변환 제어부(330)는 제어 신호들(PCS, BIC)을 이미지 신호 처리부(160)와 데이터 드라이버로 전송할 수 있다.
스테레오 제어부(400)는 디스플레이 데이터(DATA), 3D 인에이블 신호(3D_En), 그리고 제어 신호들(CONT1)을 이미지 신호 처리부(160)로 전송할 수 있다. 이미지 신호 처리부(160)는 표시 패널(100)에 이미지를 표시하기 위하여 게이트 드라이버(120), 데이터 드라이버(140), 그리고 감마 전압 생성부(190)를 통하여 다양한 종류의 디스플레이 데이터(DATA')와 다양한 종류의 제어 신호들(CONT2, CONT3, CONT4)을 표시 패널(100)로 전송할 수 있다. 표시 장치에서 디스플레이 데이터(DATA)는 좌안 영상 데이터, 우안 영상 데이터 등을 포함할 수 있다.
스테레오 제어부(400), 이미지 신호 처리부(160), 또는 휘도 제어부(210)는 공간적 필터(spatial filter), 시간적 필터(temporal filter)를 수행할 수 있다.
도 1을 참고하면, 셔터 부재(300)는 안경 형의 셔터 글래스(30)일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지 않으며, 기계식 셔터 안경 (고글), 광학식 셔터 안경 등을 포함할 수 있다. 셔터 글래스(30)는 표시 패널(100)과 동조되어 일정 주기로 우안 셔터(32, 32')와 좌안 셔터(31, 31')가 번갈아 가면서 빛을 차단하도록 형성되어 있다. 우안 셔터는 닫힌 상태(32) 또는 열린 상태(32')일 수 있으며, 좌안 셔터는 열린 상태(31) 또는 닫힌 상태(31')일 수 있다. 예를 들어, 우안 셔터가 열린 상태인 동안 좌안 셔터는 닫힌 상태일 수 있으며, 반대로 좌안 셔터가 열린 상태인 동안 우안 셔터는 닫힌 상태일 수 있다. 이외에도, 좌안 셔터와 우안 셔터는 모두 열린 상태일 수도 있고, 모두 닫힌 상태일 수도 있다.
셔터 글래스(30)의 셔터는 액정 표시 장치, 유기 발광 표시 장치, 전기 영동 표시 장치 등에 사용된 기술로 형성할 수 있으며, 특별히 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 셔터는 두 개의 투명한 도전막, 그 사이에 위치하는 액정층을 포함할 수 있다. 도전막의 표면에는 편광 필름이 위치할 수 있다. 셔터에 인가되는 전압에 의해 액정 물질이 회전하고, 그 회전에 의해 셔터가 열린 상태가 될 수도 있고, 닫힌 상태가 될 수도 있다.
예를 들어, 표시 패널(100)에 좌안 영상(101, 102)이 출력되고, 셔터 글래스(30)의 좌안 셔터(31)는 빛이 투과되는 열린 상태(OPEN)가 되고, 우안 셔터(32)는 빛을 차단하는 닫힌 상태(CLOSE)가 된다. 또한, 표시 패널(100)에 우안 영상(101', 102')이 출력되고, 셔터 글래스(30)의 우안 셔터(32')는 빛이 투과되는 열린 상태(OPEN)가 되고, 좌안 셔터(31')는 빛을 차단하는 닫힌 상태(CLOSE)가 된다. 따라서, 일정 시간 동안에는 왼쪽 눈에 의해서만 좌안 영상이 인식되고, 그 다음 일정 시간 동안에는 오른쪽 눈에 의해서만 우안 영상이 인식되며, 결국 좌안 영상과 우안 영상의 차이에 의해 깊이감을 갖는 입체 영상이 인식된다.
왼쪽 눈으로 인식되는 영상은 사각형(101) 및 삼각형(102)이 거리 α만큼 떨어져 있는 화상이다. 한편, 오른쪽 눈으로 인식되는 영상은 사각형(101') 및 삼각형(102')이 거리 β만큼 떨어져 있는 화상이다. 여기서 α와 β는 서로 다른 값을 가질 수 있으며, 이로 인하여 사각형에 대한 삼각형의 거리 감이 서로 다르게 느껴질 수 있으며, 사각형의 뒤에 위치하는 삼각형의 깊이감이 느껴질 수 있다. 삼각형과 사각형이 떨어져 있는 거리 α 및 β를 조절함으로써, 삼각형과 사각형이 서로 떨어져 있다고 느끼는 거리(깊이감)가 조절될 수 있다.
좌안 영상(101, 102)과 우안 영상(101', 102')의 사이에는 소정의 계조 값을 가지는 이미지가 표시될 수 있다. 예를 들어, 블랙 이미지, 화이트 이미지, 회색 이미지 등이 표시될 수 있다. 소정의 계조 값을 가진 이미지가 표시 장치의 전체 화면에 삽입되었을 때, 좌안 영상(101, 102)과 우안 영상(101', 102') 사이의 크로스토크 현상이 감소될 수 있다.
도 1을 참고하면, 표시 패널(100)에 도시된 화살표 방향은 대략 열 방향으로 뻗어 있는 복수의 게이트선에 게이트 온 전압이 인가되는 순서를 나타낸다. 즉, 표시 패널(100)의 상부 게이트선에서부터 게이트 온 신호가 인가되어 하부의 게이트선까지 순차적으로 게이트 온 신호가 인가될 수 있다.
예를 들어, 표시 패널(100)은 좌안 영상(101, 102)을 아래와 같이 표시할 수 있다. 순차적으로 게이트선에 게이트 온 전압이 인가되고, 해당 게이트선에 연결된 박막 트랜지스터를 통하여 화소 전극에 데이터 전압이 인가된다. 인가되는 데이터 전압은 좌안 영상(101, 102)을 표현하기 위한 데이터 전압(이하 "좌안 데이터 전압"이라 함)이며, 인가된 좌안 데이터 전압은 유지 용량 커패시터에 의하여 일정 시간 동안 유지될 수 있다. 마찬가지 방식으로, 우안 영상(101', 102')을 표현하기 위한 데이터 전압(이하 "우안 데이터 전압"이라 함)이 화소 전극에 인가되고, 인가된 우안 데이터 전압은 유지 용량 커패시터에 의하여 일정 시간 동안 유지될 수 있다.
보색 관계(complementary color relationship)에 있는 두 가지 색을 갖는 영상들이 매우 짧은 시간 동안 교대로 표시 장치에서 출력되는 경우, 셔터 부재를 착용하지 않은 사용자에게 두 가지 색을 갖는 영상들은 단색을 갖는 영상으로 인식되기 어렵다. 보색 관계는 두 가지의 색을 겹쳐서 흰색을 만드는 것이라 한다. 예를 들어, 하나의 색이 8 비트의 데이터이고, 두 가지의 색의 그레이(gray) 값들을 합하면 255가 될 때, 그 두 가지의 색은 보색 관계에 있다. 그레이 값이 0인 색과 그레이 값이 255인 색은 보색 관계에 있으며, 그레이 값이 192인 색과 그레이 값이 63인 색은 보색 관계에 있다.
원본 영상(original image)이 입력되고, 원본 영상과 보색 관계를 갖는 변환 영상(converted image)이 매우 짧은 시간 동안 교대로 표시 장치에서 출력되는 경우, 셔터 부재를 착용하지 않은 사용자에게 원본 영상과 변환 영상은 단색을 갖는 하나의 영상으로 인식되기 어렵다. 예를 들어, 도 8A 내지 도 8C를 참고하면, 도 8B의 변환 영상이 단순히 도 8A의 원본 영상과 보색 관계를 갖는 경우, 흐릿하게 사물이 표시되어 있는 도 8C의 영상이 셔터 부재를 착용하지 않은 사용자에 의해 인식될 수 있는데, 이는 원본 영상의 휘도와 변환 영상의 휘도의 합이 화소별로 다른 값을 가지기 때문이다. 예를 들어, 원본 영상에서 하나의 화소의 (R, G, B)의 그레이 값이 (192, 192, 192)일 때 해당 화소의 휘도는 대략 53 %이며, 보색 관계를 갖는 변환 영상의 하나의 화소의 (R, G, B)의 그레이 값이 (63, 63, 63)일 때 해당 화소의 휘도는 대략 5 %이므로, 휘도 평균은 대략 29 %이다. 원본 영상에서 하나의 (R, G, B)의 그레이 값이 (255, 255, 255)일 때 해당 화소의 휘도는 대략 100 %이며, 보색 관계를 갖는 변환 영상에서 하나의 (R, G, B)의 그레이 값이 (0, 0, 0)일 때 해당 화소의 휘도는 대략 0 %이므로, 휘도 평균은 대략 50 %이다. 각각의 화소에서 그레이 값의 평균은 둘 다 127이지만, 각각의 화소에서의 휘도 평균은 29 %와 50 %로 서로 다르기 때문에, 흐릿하게 사물이 표시되는 것이다.
따라서, 원본 영상과 변환 영상에서 휘도 평균들이 실질적으로 동일하도록, 변환 영상의 그레이 값이 정해지며, 이에 따라 셔터 부재를 착용하지 않은 사용자에게 원본 영상과 변환 영상은 흐릿한 사물을 포함하지 않는 하나의 영상으로 인식될 수 있으며, 표시 장치의 보안 기능과 프라이버시 보호 기능이 개선될 수 있다. 원본 영상과 변환 영상이 셔터 부재를 착용하지 않은 사용자에게 보여지는 영상을 병합 영상(merged image)이라 한다. 병합 영상에서 화소들의 휘도가 실질적으로 동일할 수 있다. 원본 영상은 금고 등의 보안이 필요한 비밀 번호 입력 화면일 수 있다. 병합 영상은 원본 영상과 다른 영상이며, 셔터 부재를 착용하지 않은 사용자가 원본 영상을 추측하기 어렵게 만든 영상이다. 예를 들어, , 기하학적 무늬를 포함하는 영상일 수 있다.
예를 들어, 도 7A 내지 도 7C를 참고하면, 도 7A의 원본 영상과 도 7B의 변환 영상이 짧은 시간 동안 교대로 표시 장치에 출력되는 경우, 단색을 갖는 도 7C의 영상이 셔터 부재를 착용하지 않은 사용자에 의해 인식된다. 예를 들어, 원본 영상과 변환 영상의 주파수는 60 Hz 이상일 수 있다. 셔터 부재의 좌안 셔터와 우안 셔터는 원본 영상이 출력되는 시간에 동기화되어 열리고, 셔터 부재의 좌안 셔터와 우안 셔터는 변환 영상이 출력되는 시간에 동기화되어 닫히므로, 셔터 부재를 착용한 사용자는 원본 영상만 인식하고 변환 영상은 인식하지 못한다. 특정한 셔터 부재만이 표시 장치에 동기화될 수 있으며, 이때 식별 코드(indentification code), 암호(password) 등의 보안 정보가 이용될 수 있다.
원본 영상과 변환 영상에서 휘도 평균들이 실질적으로 동일하도록, 변환 영상의 그레이 값은 도 3의 영상 변환 과정에 의해 정해질 수 있다. 예를 들어, 그레이 값에 대한 삼자극치(tristimulus values)의 변환(transformation) 및 역변환(inverse transformation)에 기초하여, 변환 영상의 그레이 값이 정해질 수 있다.
원본 영상의 그레이 값이 입력되면, 하기 수학식 1에 의해 원본 영상의 데이터는 정규화(normalization)된다.
[수학식 1]
Figure pat00001
상기 수학식 1에서, RN은 원본 영상의 그레이 값이다.
정규화된 영상은 하기 수학식 2에 의해 선형화(linearization)된다.
[수학식 2]
Figure pat00002
상기 수학식 2에서 R'는 정규화된 영상의 데이터이다.
선형화된 영상은 하기 수학식 3에 의해 변환(transformation)되어 삼자극치가 계산된다.
[수학식 3]
Figure pat00003
상기 수학식 3에서, R, G, B는 선형화된 영상의 데이터이며, 색온도는 6500 K이다.
원본 영상의 삼자극치는 하기 수학식 4에 의해 변환 영상의 삼자극치가 계산된다.
[수학식 4]
Figure pat00004
상기 수학식 4에서, X0, Y0, Z0은 목표 삼자극치(target tristiumlus values)이며, 셔터 부재를 착용하지 않은 사용자에 의해 인식되는 단색 영상에 대한 삼자극치이다.
변환 영상의 삼자극치는 하기 수학식 5의 역변환(inverse transformation), 하기 수학식 6의 역선형화(de-linearization), 그리고 하기 수학식 7의 역정규화(inverse normalization)에 의해 변환 영상의 그레이 값이 계산된다.
[수학식 5]
Figure pat00005
[수학식 6]
Figure pat00006
[수학식 7]
Figure pat00007
변환 영상의 그레이 값에 해당하는 휘도를 실험에 의해 측정함으로써, 원본 영상과 변환 영상에서 휘도 평균들이 실질적으로 동일하도록, 원본 영상의 그레이 값에 대응하는 변환 영상의 그레이 값이 정해질 수 있다. 예를 들어, 하기 표 1과 같은 룩업 테이블(look-up table, LUT)이 이용될 수 있다.
Original Image (gray) Converted Image (gray)
0 255
4 249
8 248
12 248
16 247
20 247
24 246
28 246
32 245
40 244
48 243
56 242
64 240
72 239
80 237
88 235
96 233
104 232
112 230
120 228
128 226
136 222
144 215
152 208
160 201
168 193
176 185
184 177
192 169
200 161
208 152
216 143
224 133
232 103
240 65
248 11
255 0
적색, 녹색, 그리고 청색에 대한 룩업 테이블들은 모두 동일할 수 있다. 룩업 테이블에 없는 그레이 값은 보간법(interpolation) 등의 방법에 의해 계산될 수 있다. 예를 들어, 원본 영상의 R의 그레이값은 161, G의 그레이값은 156, 그리고 B의 그레이값은 75일 때, 변환 영상의 R의 그레이값은 201, G의 그레이값은 208, 그리고 B의 그레이값은 239일 수 있다. 이 경우 1/120 초 단위로 교대로 출력되는 원본 영상과 변환 영상은, 셔터 부재를 착용하지 않은 사용자에 의해 단색 영상으로 인식되지만, 셔터 부재를 착용한 사용자에 의해 원본 영상만 인식된다. 병합 영상에서 화소들의 휘도가 동일하기 때문이다.
반면, 변환 영상이 원본 영상과 보색 관계에 있을 때, 변환 영상의 R의 그레이값은 94 G의 그레이값은 99, 그리고 B의 그레이값은 180이다. 이 경우 1/120 초 단위로 교대로 출력되는 원본 영상과 변환 영상은, 셔터 부재를 착용하지 않은 사용자에 의해 단색 영상으로 인식되기 어렵다. 병합 영상에서 화소들의 휘도가 동일하지 않기 때문이다.
도 4 내지 도 6을 참고하면, 보안 모드(security mode)를 활성화시키는 보안 제어 신호(security control signal)에 기초하여, 보안 모드가 적용된 영상들이 출력되거나 보안 모드가 적용되지 않은 정상 모드(normal mode)의 영상들이 출력될 수 있다. 보안 모드는 사용자에 의해 활성화 또는 비활성될 수 있다. 예를 들어, 120 Hz의 구동 주파수를 갖는 표시 장치에서, 입력 영상의 프레임 주파수가 60 Hz이고 보안 제어 신호가 1인 경우, 원본 영상에 대응되는 변환 영상을 생성한 후, 원본 영상과 변환 영상이 120 Hz의 프레임 주파수로 교대로 출력될 수 있다. 좌안 영상과 우안 영상을 포함하는 3D 영상이 120 Hz의 프레임 주파수로 입력되고, 보안 제어 신호가 1인 경우, 좌안 영상과 우안 영상이 120 Hz의 프레임 주파수로 출력될 수 있다. 2D 영상이 60 Hz 또는 120 Hz의 프레임 주파수로 입력되고 보안 제어 신호가 0인 경우, 변환 영상 없이 원본 영상이 그대로 60 Hz 또는 120 Hz의 프레임 주파수로 출력될 수 있다.
도 4를 참고하면, 이미지 신호 처리부(160)는 디스플레이 데이터와 보안 제어 신호를 입력 받는다. 이미지 신호 처리부(160) 대신 스케일링 IC(scaling integrated circuit)가 이용될 수 있다. 보안 모드 신호 결정부(security mode signal decider)(610)는 보안 제어 신호가 0인지 또는 1인지를 결정한다. 보안 제어 신호가 0일 때, 정상 모드 룩업 테이블(630)에 의해 입력 영상이 보정될 수 있다. 예를 들어, 정상 모드 룩업 테이블(630)은 오버슈트 구동(overshoot driving) 또는 언더슈트 구동(undershoot driving)을 위한 룩업 테이블일 수 있다. 보안 제어 신호가 1일 때, 보안 모드 룩업 테이블(640)에 의해 변환 영상이 생성되어, 원본 영상과 변환 영상이 교대로 출력될 수 있다. 예를 들어, 보안 모드 룩업 테이블(640)은 상기 표 1이 될 수 있다. 정상 모드 룩업 테이블(630)과 보안 모드 룩업 테이블(640)은 메모리에 저장될 수 있으며, 예를 들어, EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory)와 같은 메모리에 저장될 수 있다.
도 5를 참고하면, 이미지 신호 처리부(160)는 디스플레이 데이터와 보안 제어 신호를 입력 받는다. 이미지 신호 처리부(160) 대신 스케일링 IC가 이용될 수 있다. 보안 모드 신호 결정부(610)는 보안 제어 신호가 0인지 또는 1인지를 결정한다. 보안 제어 신호가 0일 때, 정상 모드 룩업 테이블(630)에 의해 입력 영상이 보정될 수 있다. 예를 들어, 정상 모드 룩업 테이블(630)은 오버슈트 구동 또는 언더슈트 구동을 위한 룩업 테이블일 수 있다. 보안 제어 신호가 1일 때, 데이터 변환부(data conversion unit)(620)에 의해 변환 영상이 생성되어, 원본 영상과 변환 영상이 교대로 출력될 수 있다. 예를 들어, 도 3의 영상 변환 과정에 대한 알고리듬과 프레임 메모리(310)를 이용하여 프레임 단위로 원본 영상이 저장 및 변환될 수 있다.
도 6을 참고하면, 이미지 신호 처리부(160)는 디스플레이 데이터와 보안 제어 신호를 입력 받는다. 이미지 신호 처리부(160) 대신 스케일링 IC가 이용될 수 있다. 보안 모드 신호 결정부(610)는 보안 제어 신호가 0인지 또는 1인지를 결정한다. 보안 제어 신호가 0일 때, 그래픽 프로세서(graphic processing unit, GPU)(650)에 의해 입력 영상이 보정될 수 있다. 보안 제어 신호가 1일 때, 그래픽 프로세서(650)에 의해 변환 영상이 생성되어, 원본 영상과 변환 영상이 교대로 출력될 수 있다. 예를 들어, 도 3의 영상 변환 과정에 대한 알고리듬을 이용하여 그래픽 프로세서(650)가 직접 원본 영상을 변환 영상으로 변환할 수 있다.
랜덤 노이즈(random noise)를 블록 단위로 변환 영상에 더함으로써, 변환 영상은 모자이크(mosaic) 처리되며, 셔터 부재를 착용하지 않은 사용자는 모자이크 처리된 변환 영상과 원본 영상의 병합 영상을 보며, 모자이크 처리되지 않은 경우보다 원본 영상을 추측하기가 더 어렵다. 변환 영상은 원본 영상과 보색 관계에 있는 영상일 수 있으며, 병합 영상에서 화소들의 휘도를 실질적으로 동일하게 만드는 영상일 수 있다. 예를 들어, 블록의 크기가 16x16이고 첫번째 화소 블록의 랜덤 노이즈가 4이고 두번째 화소 블록의 랜덤 노이즈가 -7일 때, 변환 영상의 첫번째 화소 블록의 256 개의 화소들의 그레이 값에 각각 4가 더해질 수 있고, 변환 영상의 두번째 화소 블록의 256 개의 화소들의 그레이 값에 각각 -7이 더해질 수 있다. 랜덤 노이즈의 크기와 부호는 랜덤하게 정해질 수 있다. 예를 들어, 도 10A 내지 도 10C를 참고하면, 도 10A는 원본 영상이고, 도 10B는 랜덤 노이즈가 더해진 변환 영상이며, 도 10C는 셔터 부재를 착용하지 않은 사용자에 의해 인식되는 병합 영상이다. 도 10C의 병합 영상은 도 7C의 병합 영상 또는 도 8C의 병합 영상보다 더 왜곡되어 있다.
원본 영상과 변환 영상을 블랙과 화이트를 이용하여 수평 또는 수직으로 인터레이스(horizontally or vertically interlace)함으로써, 셔터 부재를 착용하지 않은 사용자는 인터레이스되지 않은 경우보다 원본 영상을 추측하기가 더 어렵다. 변환 영상은 원본 영상과 보색 관계에 있는 영상일 수 있으며, 병합 영상에서 화소들의 휘도를 실질적으로 동일하게 만드는 영상일 수 있다. 변환 영상은 랜덤 노이즈를 이용하여 모자이크 처리될 수 있다. 예를 들어, 도 11을 참고하면, 4 개의 영상들(a, b, c, d)이 1/120 초 간격으로 표시되며, 1/120 초보다 빠른 간격으로 표시될 수도 있다. 홀수 프레임(odd frame)의 원본 영상(a)과 짝수 프레임(even frame)의 원본 영상(c)은 블랙을 이용하여 서로 다른 위치에 수평으로 인터레이스된다. 홀수 프레임의 변환 영상(b)과 짝수 프레임의 원본 영상(d)은 화이트를 이용하여 서로 다른 위치에 수평으로 인터레이스된다. 1 개의 수평 라인(horizontal line)의 화소들을 기준으로 하여 원본 영상의 그레이, 변환 영상의 그레이, 블랙, 그리고 화이트가 차례대로 표시된다. 홀수 프레임의 원본 영상(a)과 짝수 프레임의 원본 영상(b)이 각각 첫번째 프레임과 세번째 프레임에서 표시되기 때문에, 30 Hz의 구동에서 발생하는 플리커(flicker) 현상이 도 11의 영상에서는 발생하지 않을 수 있다. 도 11의 영상과는 달리, 원본 영상과 변환 영상은 수직으로 인터레이스될 수 있다. 또한, 원본 영상은 화이트를 이용하여 수평 또는 수직으로 인터레이스될 수 있고, 변환 영상은 블랙을 이용하여 수평 또는 수직으로 인터레이스될 수 있다.
원본 영상을 미리 정해진 계조의 범위로 클리핑(clipping)함으로써, 셔터 부재를 착용하지 않은 사용자는 클리핑되지 않은 경우보다 원본 영상을 추측하기가 더 어렵다. 셔터 부재를 착용하지 않은 사용자에 의해 인식되는 병합 영상에서 사물의 경계부가 보이는 현상은 블랙에 가까운 저계조와 화이트에 가까운 고계조에서 많이 발생하기 때문에, 원본 영상에서 저계조 또는 고계조를 표시하지 않는 것이다. 예를 들어, 계조가 0-255일 때, 미리 정해진 계조의 범위는 100-192일 수 있다. 도 12A 내지 도 12B를 참고하면, 도 12A는 256 개의 계조 중 100-192 그레이(gray)로 클리핑된 원본 영상이고, 도 12B는 256 개의 계조 중 0-92 그레이로 클리핑된 원본 영상이고, 도 12C는 256 개의 계조 중 192-255 그레이로 클리핑된 원본 영상이다. 도 12B 및 도 12C의 영상은 원본 영상의 심각하게 손상된 것을 알 수 있다. 클리핑된 원본 영상은 블랙 또는 화이트를 이용하여 수평 또는 수직으로 인터레이스될 수 있고, 클리핑된 원본 영상의 변환 영상은 블랙 또는 화이트를 이용하여 수평 또는 수직으로 인터레이스될 수 있다. 변환 영상은 원본 영상과 보색 관계에 있는 영상일 수 있으며, 병합 영상에서 화소들의 휘도를 실질적으로 동일하게 만드는 영상일 수 있다. 변환 영상은 랜덤 노이즈를 이용하여 모자이크 처리될 수 있다.
도 8을 참고하면, 입력된 원본 영상은 클리핑 룩업테이블(681)에 의해 미리 정해진 계조의 범위로 클리핑된다. 클리핑된 원본 영상은 디더링 생성기(dithering generator)(682)에 의해 디더링된다. 클리핑 룩업테이블(681)과 디더링 생성기(682) 중 적어도 하나는 생략될 수 있다. 짝수 및 홀수 프레임 결정부(even and odd frame decider)(661)로 입력된 영상은 짝수 및 홀수 카운터(even and odd counter)(662)에 의해 짝수 프레임 데이터와 홀수 프레임 데이터로 나뉜다. 짝수 및 홀수 프레임 결정부(661)로부터 출력된 영상은 계조 삽입부(gray insertion unit)(663)로 입력되어 블랙 또는 화이트를 이용하여 수평 또는 수직으로 인터레이스된다. 예를 들어, 짝수 프레임 데이터는 영상의 홀수 수평 라인(odd horizontal line)에 블랙이 삽입될 수 있고, 홀수 프레임 데이터는 영상의 짝수 수평 라인(even horizontal line)에 블랙이 삽입될 수 있다. 계조 삽입부(663)로부터 출력된 영상은 프레임 클록 딜레이(frame clock delay)를 통하여 멀티플렉서(multiplexer)(664)의 입력 단자(IN1)로 입력되며, 예를 들어, 60 Hz의 영상이 입력될 수 있다.
프레임 메모리(310)에 저장되어 있는 영상은 보안 모드 룩업테이블(640)에 의해 변환되며, 변환 영상은 병합 영상에서 화소들의 휘도를 실질적으로 동일하게 만드는 영상일 수 있다. 보안 모드 룩업테이블(640)로부터 출력된 영상은 랜덤 노이즈 생성기(random noise generator)(645)로 입력되어 랜덤 노이즈를 이용하여 모자이크 처리된다. 랜덤 노이즈 생성기(645)로부터 출력된 영상은 프레임 클록 딜레이를 통하여 멀티플렉서(664)의 입력 단자(IN2)로 입력되며, 예를 들어, 60 Hz의 영상이 입력될 수 있다. 랜덤 노이즈 생성기(645)는 생략될 수 있다.
멀티플렉서(664)는 2 개의 입력 단자(IN1, IN2)로 입력된 2 개의 영상들을 짝수 및 홀수 카운터(662)와 같은 유닛에 의해 순차적으로 출력한다. 짝수 및 홀수 프레임 결정부(661), 짝수 및 홀수 카운터(662), 계조 삽입부(663), 그리고 멀티플렉서(664)는 생략될 수 있으며, 이 경우 인터레이스되지 않은 원본 영상과 변환 영상이 출력된다.
멀티플렉서(664)로부터 출력된 영상은 DCC(dynamic capacitance compensation)(671), 비교기(comparing unit)(672), 그리고 프레임 메모리(310)에 의해 보정된다. DCC(671)는 이전 프레임(previous frame)의 영상, 다음 프레임(next frame)의 영상과 같은 프레임 메모리(310)에 저장되어 있는 영상에 기초하여 현재 프레임(current frame)의 영상을 보정한다. 예를 들어, DCC(671)는 오버슈트 구동 또는 언더슈트 구동을 수행할 수 있다. 멀티플렉서(664)로부터 출력된 영상은 DCC(671)로 입력되기 전에 압축되어 현재 프레임의 데이터로 프레임 메모리(310)에 저장되며, 저장된 영상 데이터는 보안 모드 룩업테이블(640) 및 랜덤 노이즈 생성기(645)에 의해 변환된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 표시 패널 101, 102: 좌안 영상
101', 102': 우안 영상 30: 셔터 글래스
31, 31': 좌안 셔터 32, 32': 우안 셔터

Claims (20)

  1. 원본 영상과 상기 원본 영상에 기초하는 변환 영상을 미리 정해진 시간 간격으로 교대로 표시하고, 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 표시 패널을 포함하고,
    상기 제1 영역에서 상기 원본 영상의 화소의 휘도와 상기 변환 영상의 화소의 휘도의 평균값은 상기 제2 영역에서 상기 원본 영상의 화소의 휘도와 상기 변환 영상의 화소의 휘도의 평균값과 실질적으로 동일한 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 원본 영상과 상기 변환 영상이 합쳐져서 시인되는 병합 영상에서 화소들의 휘도가 실질적으로 동일한 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 표시 장치는 좌안 셔터와 우안 셔터를 제어하는 셔터 제어 신호를 생성하고, 상기 셔터 제어 신호는 상기 원본 영상이 출력되는 시간에 동기화되어 상기 좌안 셔터 및 상기 우안 셔터를 오픈시키고, 그리고 상기 변환 영상이 출력되는 시간에 동기화되어 상기 좌안 셔터 및 상기 우안 셔터를 클로즈시키는 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 표시 장치는 식별 코드 또는 암호를 포함하는 보안 정보에 기초하여 상기 좌안 셔터와 상기 우안 셔터를 포함하는 셔터 부재에 동기화되어 있는 표시 장치.
  5. 제3항에서,
    그레이 값에 대한 삼자극치의 변환 및 역변환에 기초하여, 상기 변환 영상의 그레이 값이 정해져 있는 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    정규화, 선형화, 역선형화, 그리고 역정규화에 기초하여, 상기 변환 영상의 그레이 값이 정해져 있는 표시 장치.
  7. 제3항에서,
    보안 모드를 활성화시키는 보안 제어 신호에 기초하여, 상기 변환 영상이 출력되는 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 보안 제어 신호가 1일 때 보안 모드 룩업 테이블에 기초하여 상기 변환 영상의 그레이 값이 정해지고, 상기 보안 제어 신호가 0일 때 정상 모드 룩업 테이블에 기초하여 상기 원본 영상이 보정되는 표시 장치.
  9. 제7항에서,
    상기 원본 영상을 저장하는 프레임 메모리를 더 포함하고,
    상기 보안 제어 신호가 1일 때 상기 프레임 메모리를 이용하여 프레임 단위로 상기 원본 영상이 상기 변환 영상으로 변환되고, 상기 보안 제어 신호가 0일 때 정상 모드 룩업 테이블에 기초하여 상기 원본 영상이 보정되는 표시 장치.
  10. 제7항에서,
    상기 원본 영상을 상기 변환 영상으로 변환하는 그래픽 프로세서를 더 포함하고,
    상기 보안 제어 신호가 1일 때 상기 그래픽 프로세서가 상기 변환 영상을 생성하고, 상기 보안 제어 신호가 0일 때 상기 그래픽 프로세서가 상기 원본 영상을 보정하는 표시 장치.
  11. 제3항에서,
    상기 변환 영상은 랜덤 노이즈가 블록 단위로 더해져 모자이크 처리되어 있는 영상인 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 원본 영상은 블랙 또는 화이트를 이용하여 수평 또는 수직으로 인터레이스되어 있고, 상기 변환 영상은 화이트 또는 블랙을 이용하여 수평 또는 수직으로 인터레이스되어 있는 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 원본 영상은 미리 정해진(predetermined) 계조의 범위로 클리핑되어 있는 표시 장치.
  14. 제3항에서,
    상기 원본 영상은 블랙 또는 화이트를 이용하여 수평 또는 수직으로 인터레이스되어 있고, 상기 변환 영상은 화이트 또는 블랙을 이용하여 수평 또는 수직으로 인터레이스되어 있는 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 원본 영상은 미리 정해진(predetermined) 계조의 범위로 클리핑되어 있는 표시 장치.
  16. 원본 영상과 상기 원본 영상에 기초하는 변환 영상을 미리 정해진 시간 간격으로 표시 패널에 교대로 표시하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 영역에서 상기 원본 영상의 화소의 휘도와 상기 변환 영상의 화소의 휘도의 평균값은 상기 제2 영역에서 상기 원본 영상의 화소의 휘도와 상기 변환 영상의 화소의 휘도의 평균값과 실질적으로 동일한 표시 장치의 구동 방법.
  17. 제16항에서,
    상기 표시 장치는 좌안 셔터와 우안 셔터를 제어하는 셔터 제어 신호를 생성하고, 상기 셔터 제어 신호는 상기 원본 영상이 출력되는 시간에 동기화되어 상기 좌안 셔터 및 상기 우안 셔터를 오픈시키고, 그리고 상기 변환 영상이 출력되는 시간에 동기화되어 상기 좌안 셔터 및 상기 우안 셔터를 클로즈시키는 표시 장치의 구동 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 변환 영상에 랜덤 노이즈를 블록 단위로 더하여 모자이크 처리하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 원본 영상을 블랙 또는 화이트를 이용하여 수평 또는 수직으로 인터레이스하고, 상기 변환 영상을 화이트 또는 블랙을 이용하여 수평 또는 수직으로 인터레이스하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  20. 제19항에서,
    상기 원본 영상을 미리 정해진 계조의 범위로 클리핑하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
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