KR20130037326A - 3ｄ 화질개선방법과 이를 이용한 입체영상 표시장치 - Google Patents

3ｄ 화질개선방법과 이를 이용한 입체영상 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3D 화질개선방법과 이를 이용한 패턴 리타더 방식의 입체영상 표시장치에 관한 것이다. 본 발명의 3D 화질개선방법은 표시패널에 패턴 리타더를 부착한 후, 적어도 하나 이상의 카메라를 이용해 상기 표시패널의 휘도를 측정하여 복수 개의 휘도 이미지를 생성하는 단계; 상기 복수 개의 휘도 이미지를 분석하여 상기 패턴 리타더의 정렬 오차와 직진도 불량을 나타내는 정렬 오차 데이터를 블록별로 산출한 정렬 오차 맵을 생성하는 단계; 상기 정렬 오차 맵을 분석하여 3D 크로스토크 보정 값을 화소별로 산출한 화소별 3D 크로스토크 보정 맵을 생성하는 단계; 적색 데이터, 녹색 데이터, 및 청색 데이터를 포함하는 3D 영상 데이터로부터 휘도 및 색차정보를 산출하는 단계; 상기 화소별 크로스토크 보정 맵의 화소별 크로스토크 보정 값을 이용하여 상기 휘도 정보를 변환하는 단계; 및 변환된 휘도 정보와 색차정보로부터 3D 영상 데이터를 산출하는 단계를 포함한다.

Description

3Ｄ 화질개선방법과 이를 이용한 입체영상 표시장치{METHOD FOR IMPROVING 3D IMAGE QUALITY AND STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY USING THE SAME}
본 발명은 3D 화질개선방법과 이를 이용한 패턴 리타더 방식의 입체영상 표시장치에 관한 것이다.
입체영상 표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique)과 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)으로 나뉘어진다. 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 표시하고 편광 안경을 사용하여 입체영상을 구현하는 패턴 리타더 방식이 있다. 또한, 안경방식은 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상을 시분할하여 표시하고 액정셔터안경을 사용하여 입체영상을 구현하는 셔터안경 방식이 있다. 무안경 방식은 일반적으로 패럴렉스 베리어, 렌티큘러 렌즈 등의 광학판을 사용하여 좌우시차 영상의 광축을 분리하여 입체영상을 구현한다.
도 1은 패턴 리타더 방식의 입체영상 표시장치를 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 패턴 리타더 방식의 입체영상 표시장치는 표시패널(DIS)의 기수(홀수) 라인들에는 좌안 영상을 표시하고, 우수(짝수) 라인들에는 우안 영상을 표시한다. 패턴 리타더(Patterned Retarder)(PR)의 기수 라인들에는 좌원 편광 리타더(LP)가 형성되고, 우수 라인들에는 우원 편광 리타더(RP)가 형성된다. 표시패널(DIS)의 좌안 영상은 패턴 리타더(PR)의 좌원 편광 리타더(LP)를 통과하면서 좌원편광으로 변환되고, 우안 영상은 패턴 리타더(PR)의 우원 편광 리타더(RP)를 통과하면서 우원편광으로 변환된다. 편광안경(PG)의 좌안 편광필터는 좌원편광만을 통과시키고, 우안 편광필터는 우원편광만을 통과시킨다. 따라서, 사용자는 좌안을 통하여 좌안 영상만을 보게 되고, 우안을 통하여 우안 영상만을 보게 된다.
패턴 리타더 방식의 입체영상 표시장치는 표시패널(DIS) 상에 패턴 리타더(PR)를 부착하고, 패턴 리타더(PR)의 편광특성과 사용자가 착용한 편광안경(PG)의 편광특성을 이용하여 입체영상을 구현한다. 표시패널(DIS) 상에 패턴 리타더(PR)를 부착하는 패턴 리타더 부착 공정의 경우, 도 2a와 같이 표시패널(DIS)의 기수 라인들에 패턴 리타더(PR)의 좌원 편광 리타더(LP)가 대향되고, 우수 라인들에 패턴 리타더(PR)의 우원 편광 리타더(RP)가 대향되도록 패턴 리타더(PR)는 정밀하게 정렬되어야 한다. 하지만, 패턴 리타더(PR)가 도 2b와 같이 상측으로 정렬되어 표시패널(DIS) 상에 부착되는 경우, 픽셀(P) 하측의 정렬 마진(margin, m1)이 작아진다. 따라서, 상측 시야각은 넓어지나, 좌안 영상과 우안 영상이 겹쳐보이는 3D 크로스토크(Crosstalk)에 의해 하측 시야각은 좁아지는 문제가 발생한다. 패턴 리타더(PR)가 도 2c와 같이 하측으로 정렬되어 표시패널(DIS) 상에 부착되는 경우, 픽셀(P) 상측의 정렬 마진(m2)이 작아진다. 따라서, 하측 시야각은 넓어지나 3D 크로스토크에 의해 상측 시야각은 좁아지는 문제가 발생한다. 즉, 이러한 정렬 오차로 인해 상측 시야각 또는 하측 시야각이 좁아지므로, 패턴 리타더(PR) 부착 공정을 다시 수행하여야 한다. 즉, 공정 효율이 낮아지게 된다.
또한, 패턴 리타더(PR)의 제작 공정시 불량으로 인해 패턴 리타더(PR)의 직진도가 낮아질 수 있다. 직진도는 좌원 편광 리타더(LP)와 우원 편광 리타더(RP)가 일직선으로 형성된 정도를 의미한다. 도 2d와 같이 패턴 리타더(PR)의 직진도 불량이 발생하는 경우, 정면에서 입체영상을 시청하는 경우에도 사용자가 3D 크로스토크를 느낄 수 있으므로, 입체영상의 품질이 저하되는 문제가 발생한다. 즉, 이러한 직진도 불량으로 인해 입체영상의 품질이 저하되므로, 패턴 리타더(PR)를 다시 제작하여야 한다. 즉, 양산 효율이 낮아지게 된다.
본 발명은 패턴 리타더의 정렬 오차 및 직진도 불량으로 인한 3D 크로스토크를 줄일 수 있는 3D 화질개선방법과 이를 이용한 입체영상 표시장치를 제공한다.
본 발명의 3D 화질개선방법은 표시패널에 패턴 리타더를 부착한 후, 적어도 하나 이상의 카메라를 이용해 상기 표시패널의 휘도를 측정하여 복수 개의 휘도 이미지를 생성하는 단계; 상기 복수 개의 휘도 이미지를 분석하여 상기 패턴 리타더의 정렬 오차와 직진도 불량을 나타내는 정렬 오차 데이터를 블록별로 산출한 정렬 오차 맵을 생성하는 단계; 상기 정렬 오차 맵을 분석하여 3D 크로스토크 보정 값을 화소별로 산출한 화소별 3D 크로스토크 보정 맵을 생성하는 단계; 적색 데이터, 녹색 데이터, 및 청색 데이터를 포함하는 3D 영상 데이터로부터 휘도 및 색차정보를 산출하는 단계; 상기 화소별 크로스토크 보정 맵의 화소별 크로스토크 보정 값을 이용하여 상기 휘도 정보를 변환하는 단계; 및 변환된 휘도 정보와 색차정보로부터 3D 영상 데이터를 산출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 입체영상 표시장치는 기수 라인들에 좌안 영상을 표시하고 우수 라인들에 우안 영상을 표시하는 표시패널; 상기 기수 라인에 대향되는 제1 리타더와 상기 표시패널의 우수 라인에 대향되는 제2 리타더를 포함하는 패턴 리타더; 상기 표시패널에 상기 패턴 리타더를 부착한 후, 적어도 하나 이상의 카메라를 이용해 상기 표시패널의 휘도를 측정하여 복수 개의 휘도 이미지를 생성하고 분석함으로써, 상기 패턴 리타더의 정렬 오차와 직진도 불량을 나타내는 정렬 오차 데이터를 블록별로 산출한 정렬 오차 맵을 생성하는 정렬 오차 산출부; 및 상기 정렬 오차 맵을 분석하여 3D 크로스토크 보정 값을 화소별로 산출한 화소별 3D 크로스토크 보정 맵을 생성하고, 적색 데이터, 녹색 데이터, 및 청색 데이터를 포함하는 3D 영상 데이터로부터 휘도 및 색차정보를 산출하며, 상기 화소별 크로스토크 보정 맵의 화소별 크로스토크 보정 값을 이용하여 상기 휘도 정보를 변환한 후, 변환된 휘도 정보와 색차정보로부터 3D 영상 데이터를 산출하는 화질 개선부를 포함한다.
본 발명은 패턴 리타더 부착 공정 후, 카메라를 이용해 표시패널의 휘도를 측정하고 이를 분석함으로써, 정렬 오차 및 직진도 불량에 따른 3D 크로스토크 보정 값을 산출할 수 있다. 그 결과, 본 발명은 정렬 오차 및 직진도 불량으로 인한 3D 크로스토크를 줄일 수 있다. 또한, 본 발명은 정렬 오차로 인한 패턴 리타더 부착 공정을 재수행할 필요가 없으므로, 공정 효율을 높일 수 있다. 또한, 본 발명은 직진도 불량으로 인한 패턴 리타더 제작 공정을 재수행할 필요가 없으므로, 양산 효율을 높일 수 있다.
도 1은 종래 패턴 리타더 방식의 입체영상 표시장치를 보여주는 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 패턴 리타더의 정렬 오차 및 직진도 불량을 보여주는 도면들이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 표시패널, 패턴 리타더, 및 편광 안경을 보여주는 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 정렬 오차 산출부와 화질개선부를 상세히 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 3D 화질개선방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 정렬 오차를 측정하는 카메라들을 보여주는 일 예시도면이다.
도 8은 정렬 오차 맵을 보여주는 일 예시도면이다.
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 3은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 개략적으로 보여주는 블록도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 표시패널, 패턴 리타더, 및 편광 안경을 보여주는 분해 사시도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 입체영상 표시장치는 표시패널(10), 편광 안경(20), 게이트 구동부(110), 데이터 구동부(120), 타이밍 콘트롤러(130), 정렬 오차 산출부(140), 화질개선부(150), 및 호스트 시스템(160) 등을 포함한다. 본 발명의 입체영상 표시장치는 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시소자(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광다이오드 소자(Organic Light Emitting Diode, OLED) 등의 평판 표시소자로 구현될 수 있다. 본 발명은 아래의 실시예에서 액정표시소자를 중심으로 예시하였지만, 액정표시소자에 한정되지 않는 것에 주의하여야 한다.
표시패널(10)은 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 영상을 표시한다. 표시패널(10)은 두 장의 기판 사이에 액정층이 형성된다. 표시패널(10)의 하부기판상에는 데이터 라인(D)들과 게이트 라인(G)들(또는 스캔 라인들)이 상호 교차되도록 형성되고, 데이터 라인(D)들과 게이트 라인(G)들에 의해 정의된 셀영역들에 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor) 어레이가 형성된다. 표시패널(10)의 픽셀들 각각은 박막 트랜지스터에 접속되어 화소전극과 공통전극 사이의 전계에 의해 구동된다.
표시패널(10)의 상부기판상에는 블랙매트릭스, 컬러필터, 공통전극 등을 포함하는 컬러필터 어레이가 형성된다. 공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부기판상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극과 함께 하부기판상에 형성된다. 표시패널(10)의 액정모드는 전술한 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드뿐 아니라 어떠한 액정모드로도 구현될 수 있다.
표시패널(10)은 대표적으로 백라이트 유닛으로부터의 빛을 변조하는 투과형 액정표시패널이 선택될 수 있다. 백라이트 유닛은 백라이트 유닛 구동부로부터 공급되는 구동전류에 따라 점등하는 광원, 도광판(또는 확산판), 다수의 광학시트 등을 포함한다. 백라이트 유닛은 직하형(direct type) 백라이트 유닛, 또는 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다. 백라이트 유닛의 광원들은 HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp), LED(Light Emitting Diode) 중 어느 하나의 광원 또는 두 종류 이상의 광원들을 포함할 수 있다. 백라이트 유닛 구동부는 백라이트 유닛의 광원들을 점등시키기 위한 구동전류를 발생한다. 백라이트 유닛 구동부는 백라이트 제어부의 제어 하에 광원들에 공급되는 구동전류를 온/오프(ON/OFF)한다.
도 4를 참조하면, 표시패널(10)의 상부기판에는 상부 편광판(11a)이 부착되고, 하부기판에는 하부 편광판(11b)이 부착된다. 상부 편광판(11a)의 광투과축(r1)과 하부 편광판(11b)의 광투과축(r2)은 직교된다. 또한, 상부기판과 하부 기판에는 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시패널(10)의 상부기판과 하부기판 사이에는 액정층의 셀갭(cell gap)을 유지하기 위한 스페이서가 형성된다.
2D 모드에서, 표시패널(10)의 기수 라인들의 픽셀들과 우수 라인들의 픽셀들은 2D 영상을 표시한다. 3D 모드에서, 표시패널(10)의 기수 라인들의 픽셀들은 좌안 영상(또는 우안 영상)을 표시하고 우수 라인들의 픽셀들은 우안 영상(또는 좌안 영상)을 표시한다. 표시패널(10)의 픽셀들에 표시된 영상의 빛은 상부 편광필름을 통해 표시패널(10) 상에 배치된 패턴 리타더(Patterned Retarder)(30)에 입사된다.
패턴 리타더(30)의 기수 라인들에는 제1 리타더(31)가 형성되고, 우수 라인들에는 제2 리타더(32)가 형성된다. 따라서, 표시패널(10)의 기수 라인들의 픽셀들은 패턴 리타더(30)의 기수 라인들에 형성되는 제1 리타더(31)와 대향되고, 표시패널(10)의 우수 라인들의 픽셀들은 패턴 리타더(30)의 우수 라인들에 형성되는 제2 리타더(32)와 대향된다.
제1 리타더(31)는 표시패널(10)로부터의 빛의 위상값을 +λ/4(λ는 빛의 파장) 만큼 지연시킨다. 제2 리타더(32)는 표시패널(10)로부터의 빛의 위상값을 -λ/4 만큼 지연시킨다. 제1 리타더(31)의 광축(optic axis)(r3)과 제2 리타더(32)의 광축(r4)은 서로 직교된다. 패턴 리타더(30)의 제1 리타더(31)는 제1 원편광(좌원편광)만을 통과시키도록 구현될 수 있다. 제2 리타더(32)는 제2 원편광(우원편광)만을 통과시키도록 구현될 수 있다.
편광 안경(20)의 좌안 편광필터는 패턴 리타더(30)의 제1 리타더(31)와 동일한 광축을 가진다. 편광 안경(20)의 우안 편광필터는 패턴 리타더(30)의 제2 리타더(32)와 동일한 광축을 가진다. 예를 들어, 편광 안경(20)의 좌안 편광필터는 좌원편광 필터로 선택될 수 있고, 편광 안경(20)의 우안 편광필터는 우원편광 필터로 선택될 수 있다.
결국, 패턴 리타더 방식의 입체영상 표시장치에서, 표시패널(10)의 기수 라인들의 픽셀들에 표시되는 좌안 영상은 제1 리타더(31)를 통과하여 제1 원편광으로 변환되고, 우수 라인들의 픽셀들에 표시되는 우안 영상은 제2 리타더(32)를 통과하여 제2 원편광으로 변환된다. 제1 원편광은 편광 안경(20)의 좌안 편광필터를 통과하여 사용자의 좌안에 도달하게 되고, 제2 원편광은 편광 안경(20)의 우안 편광필터를 통과하여 사용자의 우안에 도달하게 된다. 따라서, 사용자는 좌안을 통하여 좌안 영상만을 보게 되고, 우안을 통하여 우안 영상만을 보게 된다.
데이터 구동부(120)는 다수의 소스 드라이브 IC를 포함한다. 소스 드라이브 IC들은 타이밍 콘트롤러(130)로부터 입력되는 2D/3D 영상 데이터(RGB2D/RGB3D')를 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 정극성/부극성 아날로그 데이터전압들을 발생한다. 소스 드라이브 IC들로부터 출력되는 정극성/부극성 아날로그 데이터전압들은 표시패널(10)의 데이터 라인(D)들에 공급된다.
게이트 구동부(110)는 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 데이터전압에 동기되는 게이트 펄스를 표시패널(10)의 게이트 라인(G)들에 순차적으로 공급한다. 게이트 구동부(110)는 쉬프트 레지스터, 쉬프트 레지스터의 출력신호를 박막 트랜지스터 어레이의 박막 트랜지스터 구동에 적합한 스윙폭으로 변환하기 위한 레벨 쉬프터, 및 출력 버퍼 등을 각각 포함하는 다수의 게이트 드라이브 집적회로들로 구성될 수 있다. 또는, 게이트 구동부(110)는 GIP(Gate Drive IC in Panel) 방식으로 표시패널(10)의 하부 기판상에 직접 형성될 수도 있다. GIP 방식의 경우, 레벨 쉬프터는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)상에 실장되고, 쉬프트 레지스터는 표시패널(10)의 하부 기판상에 형성될 수 있다.
타이밍 콘트롤러(130)는 화질개선부(150)로부터 출력된 2D/3D 영상 데이터(RGB2D/RGB3D'), 타이밍 신호들, 및 모드 신호(MODE)에 기초하여 게이트 구동부 제어신호(GCS)를 게이트 구동부(110)로 출력하고, 데이터 구동부 제어신호(DCS)를 데이터 구동부(120)로 출력한다. 타이밍 신호들은 수직동기신호, 수평동기신호, 데이터 인에이블(Data Enable) 신호, 도트 클럭 등을 포함한다.
게이트 구동부 제어신호(GCS)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock), 및 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable) 등을 포함한다. 게이트 스타트 펄스는 첫 번째 게이트 펄스의 타이밍을 제어한다. 게이트 쉬프트 클럭은 게이트 스타트 펄스를 쉬프트시키기 위한 클럭신호이다. 게이트 출력 인에이블신호는 게이트 구동부(110)의 출력 타이밍을 제어한다.
데이터 구동부 제어신호(DCS)는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable), 극성제어신호 등을 포함한다. 소스 스타트 펄스는 데이터 구동부(120)의 데이터 샘플링 시작 시점을 제어한다. 소스 샘플링 클럭은 라이징 또는 폴링 에지에 기준하여 데이터 구동부(120)의 샘플링 동작을 제어하는 클럭신호이다. 데이터 구동부(120)에 입력될 디지털 비디오 데이터가 mini LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스 규격으로 전송된다면, 소스 스타트 펄스와 소스 샘플링 클럭은 생략될 수 있다. 극성제어신호는 데이터 구동부(120)로부터 출력되는 데이터전압의 극성을 L(L은 자연수) 수평기간 주기로 반전시킨다. 소스 출력 인에이블신호는 데이터 구동부(120)의 출력 타이밍을 제어한다.
호스트 시스템(160)은 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스, TMDS(Transition Minimized Differential Signaling) 인터페이스 등의 인터페이스를 통해 2D/3D 영상 데이터(RGB2D/RGB3D)를 화질개선부(150)에 공급한다. 호스트 시스템(160)은 3D 포맷터를 포함하여 3D 영상 데이터(RGB3D)를 패턴 리타더 방식의 3D 포맷으로 변환하여 공급한다. 또한, 호스트 시스템(160)은 타이밍 신호들과 모드 신호(MODE) 등을 화질개선부(150)에 공급한다. 모드 신호(MODE)는 2D 또는 3D 모드인지에 따라 하이 또는 로우 로직 레벨로 발생한다.
정렬 오차 산출부(140)는 표시패널(10) 상에 패턴 리타더(30)를 부착하는 공정 후에 하나 이상의 카메라를 이용하여 측정된 표시패널(10)의 블록별 휘도 데이터를 입력받는다. 정렬 오차 산출부(140)는 블록별 휘도 데이터를 분석하여 정렬 오차 맵을 산출한다. 화질개선부(150)는 모드 신호(MODE)에 따라 2D 모드와 3D 모드를 구분할 수 있다. 화질개선부(150)는 3D 모드에서 정렬 오차 산출부(140)에서 산출된 정렬 오차 맵에 기초하여 블록별 3D 크로스토크(Crosstalk, 이하 'CT'라 칭함) 보정 맵을 산출한다. 화질 개선부(150)는 블록별 3D CT 보정 맵을 보간(Interpolation)하여 화소별 3D CT 보정 맵을 산출한다. 화질 개선부(150)는 3D 모드에서 호스트 시스템(160)으로부터 입력된 3D 영상 데이터(RGB3D)로부터 휘도 및 색차정보(YCbCr)를 산출하고, 휘도 정보(Y)를 화소별 3D CT 보정 맵에 따라 변환한다. 화질 개선부(150)는 변환된 휘도 정보 및 색차정보(Y'CbCr)를 이용하여 3D 크로스토크가 보정된 3D 영상 데이터(RGB3D')를 산출한다. 화질 개선부(150)는 2D 모드에서 호스트 시스템(160)으로부터 입력된 2D 영상 데이터(RGB2D)를 그대로 타이밍 콘트롤러(130)로 출력한다. 정렬 오차 산출부(140)와 화질개선부(150)을 이용한 3D 화질개선방법에 대한 자세한 설명은 도 5 및 도 6을 결부하여 후술한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 정렬 오차 산출부와 화질개선부를 상세히 나타내는 블록도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 3D 화질개선방법을 나타내는 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 정렬 오차 산출부(140)는 휘도 분석부(141)와 정렬 오차 맵 산출부(142)를 포함한다. 화질개선부(150)는 블록별 3D CT 보정 맵 산출부(151), 화소별 3D CT 보정 맵 산출부(152), 휘도 및 색차정보 산출부(153), 휘도 정보 변환부(154), 및 RGB 산출부(155)를 포함한다.
정렬 오차 산출부(140)는 표시패널(10)에 패턴 리타더(30)를 부착한 후, 적어도 하나 이상의 카메라를 이용해 표시패널(10)의 휘도를 측정하여 복수 개의 휘도 이미지를 생성하고 분석함으로써, 패턴 리타더(30)의 정렬 오차와 직진도 불량을 나타내는 정렬 오차 데이터를 블록별로 산출한 정렬 오차 맵을 생성한다. 화질개선부(150)는 정렬 오차 맵을 분석하여 3D 크로스토크 보정 값을 화소별로 산출한 화소별 3D 크로스토크 보정 맵을 생성하고, 적색 데이터, 녹색 데이터, 및 청색 데이터를 포함하는 3D 영상 데이터로부터 휘도 및 색차정보를 산출하며, 화소별 크로스토크 보정 맵의 화소별 크로스토크 보정 값을 이용하여 휘도 정보를 변환한 후, 변환된 휘도 정보와 색차정보로부터 3D 영상 데이터를 산출한다. 이하에서, 도 5 및 도 6을 결부하여 정렬 오차 산출부(140)와 화질개선부(150)의 3D 화질개선방법에 대하여 상세히 설명한다.
첫 번째로, 본 발명은 카메라를 이용하여 3D CT 여부를 분석할 휘도 이미지를 측정한다. 휘도 이미지는 편광 안경(20)의 좌안 필터(FL)와 우안 필터(FR)를 이용하여 측정된다. 먼저, 편광 안경(20)의 좌안 필터(FL)를 이용하여 휘도 이미지를 측정하는 경우를 살펴본다. 카메라에 편광 안경(20)의 좌안 필터(FL)를 부착한 후, 표시패널의 기수 라인들에 블랙 계조 영상을 표시하고, 표시패널의 우수 라인들에 화이트 계조 영상을 표시한다. 편광 안경(20)의 좌안 필터(FL)는 제1 리타더(31)에 의해 변환된 표시패널(10)의 기수 라인들의 영상만을 통과시키므로, 패턴 리타더(30)의 정렬 오차 및 직진도 불량이 없다면 카메라는 블랙 계조 영상을 측정하게 된다. 하지만, 패턴 리타더(30)의 정렬 오차 및 직진도 불량이 있다면, 카메라는 정렬 오차 및 직진도 불량의 영역에서 화이트 계조 영상을 표시한다.
그 다음, 편광 안경(20)의 우안 필터(FR)를 이용하여 휘도 이미지를 측정하는 경우를 살펴본다. 카메라에 편광 안경(20)의 우안 필터(FR)를 부착한 후, 표시패널의 기수 라인들에 화이트 계조 영상을 표시하고, 표시패널의 우수 라인들에 블랙 계조 영상을 표시한다. 편광 안경(20)의 우안 필터(FR)는 제2 리타더(32)에 의해 변환된 표시패널(10)의 우수 라인들의 영상만을 통과시키므로, 패턴 리타더(30)의 정렬 오차 및 직진도 불량이 없다면 카메라는 블랙 계조 영상을 측정하게 된다. 하지만, 패턴 리타더(30)의 정렬 오차 및 직진도 불량이 있다면, 카메라는 정렬 오차 및 직진도 불량의 영역에서 화이트 계조 영상을 표시한다.
또한, 패턴 리타더(30)의 정렬 오차 및 직진도 불량에 따라 표시패널(10)의 상부, 중앙, 하부에서 휘도가 달라질 수 있으므로, 휘도 이미지는 도 7과 같이 적어도 3대의 카메라(C1, C2, C3)를 이용하여 측정하는 것이 바람직하다. 특히, 표시패널(10)의 상부와 하부의 휘도는 패턴 리타더(30)의 정렬 오차로 인해 달라질 수 있고, 표시패널(10)의 중앙의 휘도는 패턴 리타더(30)의 직진도 불량에 의해 달라질 수 있다. 3대의 카메라(C1, C2, C3)를 이용하여 측정하는 경우, 휘도 분석부(141)는 표시패널(10)의 상부, 중앙, 하부 각각에서 좌안 필터(FL)와 우안 필터(FR)를 이용하여 측정된 6개의 휘도 이미지를 입력받는다. (S101)
두 번째로, 휘도 분석부(141)는 복수 개의 휘도 이미지를 분석하여 표시패널(10)의 블록별로 휘도 데이터를 산출함으로써 휘도 데이터 맵을 생성한다. 휘도 데이터의 단위는 니트(nit)로 표현될 수 있다. (S102)
세 번째로, 정렬 오차 맵 산출부(142)는 휘도 데이터 맵으로부터 정렬 오차 맵(AEM)을 산출한다. 정렬 오차 맵 산출부(142)는 휘도 데이터 맵을 제1 룩-업 테이블에 매핑하여 정렬 오차 맵(AEM)을 산출할 수 있다. 이 경우, 정렬 오차 맵 산출부(142)는 제1 룩-업 테이블을 포함하며, 제1 룩-업 테이블에는 휘도 데이터 맵의 휘도 데이터에 따른 정렬 오차 데이터가 저장되어 있다.
정렬 오차 맵(AEM)은 도 8과 같이 블록별로 양수, 음수, 또는 '0'을 갖는 정렬 오차 데이터를 저장한다. 패턴 리타더(30) 부착 공정에서 상측으로 정렬 오차가 발생하거나 패턴 리타더(30) 제작 공정에서 상측으로 직진도 불량이 발생한 경우, 정렬 오차 데이터는 양수를 갖는다. 패턴 리타더(30) 부착 공정에서 하측으로 정렬 오차가 발생하거나 패턴 리타더(30) 제작 공정에서 하측으로 직진도 불량이 발생한 경우, 정렬 오차 데이터는 음수를 갖는다. 정렬 오차가 발생하지 않거나 직진도 불량이 발생하지 않은 경우 정렬 오차 데이터는 '0'을 갖는다. 정렬 오차 데이터의 단위는 ㎛로 표현될 수 있다. (S103)
네 번째로, 블록별 3D CT 보정 맵 산출부(151)는 정렬 오차 맵(AEM)으로부터 블록별 3D CT 보정 맵을 산출한다. 블록별 3D CT 보정 맵 산출부(151)는 정렬 오차 맵(AEM)을 제2 룩-업 테이블에 매핑하여 블록별 3D CT 보정 맵을 산출할 수 있다. 이 경우, 블록별 3D CT 보정 맵 산출부(151)는 제2 룩-업 테이블을 포함하며, 제2 룩-업 테이블에는 정렬 오차 데이터에 따른 3D CT 보정 값이 저장되어 있다. (S104)
다섯 번째로, 화소별 3D CT 보정 맵 산출부(152)는 블록별 3D CT 보정 맵의 블록별 3D CT 보정 값을 보간하여 화소별 3D CT 보정 값을 산출함으로써 화소별 3D CT 보정 맵을 산출한다. 예를 들어, 제1 블록의 3D CT 보정 값이 0.3이고, 제1 블록에 인접한 제2 블록의 3D CT 보정 값이 0.2, 제1 블록에 인접하지 않고 제2 블록에 인접한 제3 블록의 3D CT 보정 값이 0.1이라면, 화소별 3D CT 보정 맵 산출부(152)는 제1 블록에서 제2 블록에 인접할수록 3D CT 보정 값을 0.2에 근접하게 보간하고, 제2 블록에서 제3 블록에 인접할수록 3D CT 보정 값을 0.1에 근접하게 보간한다. (S105)
여섯 번째로, 휘도 및 색차정보 산출부(153)는 3D 모드에서 입력된 3D 영상 데이터(RGB3D)로부터 휘도 및 색차정보(YCbCr)를 산출한다. 휘도 및 색차정보 산출부(153)는 수학식 1과 같이 휘도정보(Y)를 산출하고, 수학식 2 및 수학식 3과 같이 색차정보(CbCr)를 산출할 수 있다. 수학식 1 내지 수학식 3은 변환 수식들의 일 예를 보여주는 것이며, 기타 다른 수식을 이용한 변환 방법이 사용될 수도 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
수학식 1 내지 수학식 3에서, Y는 휘도 정보, Cb 및 Cr은 색차정보를 의미한다. 또한, R은 적색 데이터, G는 녹색 데이터, B는 청색 데이터를 의미한다. 8비트의 3D 영상 데이터(RGB3D)가 입력되는 경우, 적색 데이터, 녹색 데이터, 및 청색 데이터는 0 내지 255 값(G0~G255)으로 표현될 수 있고, 휘도 및 색차정보(YCbCr)도 0 내지 255 값(G0~G255)으로 표현될 수 있다. (S106)
일곱 번째로, 휘도 정보 변환부(154)는 정렬 오차 맵(AEM)과 화소별 3D CT 보정 맵에 기초하여 따라 휘도 정보(Y)를 변환한다. 정렬 오차 맵(AEM), 화소별 3D CT 보정 맵은 (x, y) 좌표로 표현될 수 있다. 다만, 정렬 오차 맵(AEM)은 블록별로 정렬 오차 데이터를 저장하고 있는바, 정렬 오차 맵(AEM)의 블록별 좌표는 (x, y) 좌표로 변환될 필요가 있다.
휘도 정보 변환부(154)는 패턴 리타더(30) 부착 공정에서 상측으로 정렬 오차가 발생하거나 패턴 리타더(30) 제작 공정에서 상측으로 직진도 불량이 발생한 경우, 수학식 4와 같이 (x, y) 좌표의 3D CT 보정 값(CT(x, y))과 (x, y+1) 좌표의 휘도 정보(Y(x, y+1))를 이용하여 변환된 (x, y) 좌표의 휘도 정보(Y'(x, y))를 산출한다. 패턴 리타더(30) 부착 공정에서 상측으로 정렬 오차가 발생하거나 패턴 리타더(30) 제작 공정에서 상측으로 직진도 불량이 발생한 경우, (x, y) 좌표의 정렬 오차 데이터(AE(x, y))가 양수를 갖는다.
Figure pat00004
수학식 4에서, AE(x, y)는 (x, y) 좌표의 정렬 오차 데이터, CT(x, y)는 (x, y) 좌표의 3D CT 보정 값, Y(x, y)는 (x, y) 좌표의 휘도 정보, Y'(x, y)는 변환된 (x, y) 좌표의 휘도 정보를 의미한다. 수학식 4를 참조하면, (x, y) 좌표의 정렬 오차 데이터(AE(x, y))가 0 보다 크거나 같은 경우, (x, y+1) 좌표의 휘도 정보(Y(x, y+1))에 (x, y) 좌표의 3D CT 보정 값(CT(x, y))을 곱한 값을 (x, y) 좌표의 휘도 정보(Y(x, y))에 감산하여 변환된 (x, y) 좌표의 휘도 정보(Y'(x, y))를 산출한다. 결국, 본 발명은 패턴 리타더(30) 부착 공정에서 상측으로 정렬 오차가 발생하거나 패턴 리타더(30) 제작 공정에서 상측으로 직진도 불량이 발생한 경우, (x, y) 좌표의 휘도 정보(Y(x, y))에 (x, y+1) 좌표의 휘도 정보(Y(x, y+1))를 반영함으로써, 3D CT에 의해 하측 시야각이 좁아지는 것을 방지할 수 있다.
휘도 정보 변환부(154)는 패턴 리타더(30) 부착 공정에서 하측으로 정렬 오차가 발생하거나 패턴 리타더(30) 제작 공정에서 하측으로 직진도 불량이 발생한 경우, 수학식 5와 같이 (x, y) 좌표의 3D CT 보정 값(CT(x, y))과 (x, y-1) 좌표의 휘도 정보(Y(x, y-1))를 이용하여 변환된 (x, y) 좌표의 휘도 정보(Y'(x, y))를 산출한다. 패턴 리타더(30) 부착 공정에서 하측으로 정렬 오차가 발생하거나 패턴 리타더(30) 제작 공정에서 하측으로 직진도 불량이 발생한 경우, (x, y) 좌표의 정렬 오차 데이터(AE(x, y))가 음수를 갖는다.
Figure pat00005
수학식 5에서, AE(x, y)는 (x, y) 좌표의 정렬 오차 데이터, CT(x, y)는 (x, y) 좌표의 3D CT 보정 값, Y(x, y)는 (x, y) 좌표의 휘도 정보, Y'(x, y)는 변환된 (x, y) 좌표의 휘도 정보를 의미한다. 수학식 5를 참조하면, (x, y) 좌표의 정렬 오차 데이터(AE(x, y))가 0 보다 작은 경우, (x, y-1) 좌표의 휘도 정보(Y(x, y-1))에 (x, y) 좌표의 3D CT 보정 값(CT(x, y))을 곱한 값을 (x, y) 좌표의 휘도 정보(Y(x, y))에서 감산하여 변환된 (x, y) 좌표의 휘도 정보(Y'(x, y))를 산출한다. 결국, 본 발명은 패턴 리타더(30) 부착 공정에서 하측으로 정렬 오차가 발생하거나 패턴 리타더(30) 제작 공정에서 하측으로 직진도 불량이 발생한 경우, (x, y) 좌표의 휘도 정보(Y(x, y))에 (x, y-1) 좌표의 휘도 정보(Y(x, y-1))를 반영함으로써, 3D CT에 의해 상측 시야각이 좁아지는 것을 방지할 수 있다. 휘도 정보 변환부(154)는 모든 (x, y) 좌표의 휘도 정보(Y(x, y))에 대하여 변환을 수행한다. (S107)
여덟 번째로, RGB 산출부(155)는 변환된 휘도 정보(Y')와 색차정보(CbCr)로부터 3D CT가 보정된 3D 영상 데이터(RGB3D')를 산출한다. RGB 산출부(155)는 수학식 6과 같이 적색 데이터(R)를 산출하고, 수학식 7과 같이 녹색 데이터(G)를 산출하며, 수학식 8과 같이 청색 데이터(B)를 산출한다. RGB 산출부(155)는 3D CT가 보정된 3D 영상 데이터(RGB3D')를 타이밍 콘트롤러(130)로 출력한다.
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 패턴 리타더 부착 공정 후, 카메라를 이용해 표시패널의 휘도를 측정하고 이를 분석함으로써, 정렬 오차 및 직진도 불량에 따른 3D 크로스토크 보정 값을 산출할 수 있다. 그 결과, 본 발명은 정렬 오차 및 직진도 불량으로 인한 3D 크로스토크를 줄일 수 있다. 또한, 본 발명은 정렬 오차로 인한 패턴 리타더 부착 공정을 재수행할 필요가 없으므로, 공정 효율을 높일 수 있다. 또한, 본 발명은 직진도 불량으로 인한 패턴 리타더 제작 공정을 재수행할 필요가 없으므로, 양산 효율을 높일 수 있다.
이상, 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10: 표시패널 11a: 상부 편광판
11b: 하부 편광판 20: 편광안경
30: 패턴 리타더 31: 제1 리타더
32: 제2 리타더 110: 게이트 구동부
120: 데이터 구동부 130: 타이밍 콘트롤러
140: 정렬 오차 산출부 141: 휘도 분석부
142: 정렬 오차 맵 산출부 150: 화질개선부
151: 블록별 3D CT 보정 맵 산출부 152: 화소별 3D CT 보정 맵 산출부
153: 휘도 및 색차정보 산출부 154: 휘도 정보 변환부
155: RGB 산출부 160: 호스트 시스템

Claims (11)

  1. 표시패널에 패턴 리타더를 부착한 후, 적어도 하나 이상의 카메라를 이용해 상기 표시패널의 휘도를 측정하여 복수 개의 휘도 이미지를 생성하는 단계;
    상기 복수 개의 휘도 이미지를 분석하여 상기 패턴 리타더의 정렬 오차와 직진도 불량을 나타내는 정렬 오차 데이터를 블록별로 산출한 정렬 오차 맵을 생성하는 단계;
    상기 정렬 오차 맵을 분석하여 3D 크로스토크 보정 값을 화소별로 산출한 화소별 3D 크로스토크 보정 맵을 생성하는 단계;
    적색 데이터, 녹색 데이터, 및 청색 데이터를 포함하는 3D 영상 데이터로부터 휘도 및 색차정보를 산출하는 단계;
    상기 화소별 크로스토크 보정 맵의 화소별 크로스토크 보정 값을 이용하여 상기 휘도 정보를 변환하는 단계; 및
    변환된 휘도 정보와 색차정보로부터 3D 영상 데이터를 산출하는 단계를 포함하는 3D 화질개선방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시패널에 패턴 리타더를 부착한 후, 카메라를 이용해 상기 표시패널의 휘도를 측정하여 복수 개의 휘도 이미지를 생성하는 단계는,
    상기 카메라에 편광 안경의 좌안 필터를 부착한 후, 상기 표시패널의 기수 라인들에 블랙 계조 영상을 표시하고 상기 표시패널의 우수 라인들에 화이트 계조 영상을 표시하여 휘도를 측정하여 상기 휘도 이미지를 생성하는 단계; 및
    상기 카메라에 편광 안경의 우안 필터를 부착한 후, 상기 표시패널의 기수 라인들에 화이트 계조 영상을 표시하고 상기 표시패널의 우수 라인들에 블랙 계조 영상을 표시하여 휘도를 측정하여 상기 휘도 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 화질개선방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 휘도 이미지를 분석하여 상기 패턴 리타더의 정렬 오차와 직진도 불량을 나타내는 정렬 오차 데이터를 블록별로 산출한 정렬 오차 맵을 생성하는 단계는,
    상기 복수 개의 휘도 이미지를 분석하여 상기 표시패널의 블록별로 휘도 데이터를 산출함으로써 휘도 데이터 맵을 생성하는 단계; 및
    상기 휘도 데이터에 따른 정렬 오차 데이터가 저장되어 있는 제1 룩-업 테이블에 상기 휘도 데이터 맵의 휘도 데이터를 매핑하여 정렬 오차 맵을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 화질개선방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 정렬 오차 맵을 분석하여 3D 크로스토크 보정 값을 화소별로 산출한 화소별 3D 크로스토크 보정 맵을 생성하는 단계는,
    상기 정렬 오차 데이터에 따른 3D 크로스토크 보정 값이 저장되어 있는 제2 룩-업 테이블에 상기 정렬 오차 맵의 정렬 오차 데이터 데이터를 매핑하여 블록별 3D 크로스토크 보정 맵을 산출하는 단계; 및
    상기 블록별 크로스토크 보정 맵의 블록별 크로스토크 보정 값을 보간하여 화소별 크로스토크 보정 값을 산출함으로써 상기 화소별 크로스토크 보정 맵을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 화질개선방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소별 크로스토크 보정 맵의 화소별 크로스토크 보정 값을 이용하여 상기 휘도 정보를 변환하는 단계는,
    상기 정렬 오차 맵의 (x, y) 좌표의 정렬 오차 데이터가 0보다 크거나 같은 경우, (x, y+1) 좌표의 휘도 정보에 (x, y) 좌표의 크로스토크 보정 값을 곱한 값을 상기 (x, y) 좌표의 휘도 정보에서 감산하여 상기 (x, y) 좌표의 휘도 정보를 변환하는 것을 특징으로 하는 3D 화질개선방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소별 크로스토크 보정 맵의 화소별 크로스토크 보정 값을 이용하여 상기 휘도 정보를 변환하는 단계는,
    상기 정렬 오차 맵의 (x, y) 좌표의 정렬 오차 데이터가 0보다 작은 경우, (x, y-1) 좌표의 휘도 정보에 (x, y) 좌표의 크로스토크 보정 값을 곱한 값을 상기 (x, y) 좌표의 휘도 정보에서 감산하여 상기 (x, y) 좌표의 휘도 정보를 변환하는 것을 특징으로 하는 3D 화질개선방법.
  7. 기수 라인들에 좌안 영상을 표시하고 우수 라인들에 우안 영상을 표시하는 표시패널;
    상기 기수 라인에 대향되는 제1 리타더와 상기 표시패널의 우수 라인에 대향되는 제2 리타더를 포함하는 패턴 리타더;
    상기 표시패널에 상기 패턴 리타더를 부착한 후, 적어도 하나 이상의 카메라를 이용해 상기 표시패널의 휘도를 측정하여 복수 개의 휘도 이미지를 생성하고 분석함으로써, 상기 패턴 리타더의 정렬 오차와 직진도 불량을 나타내는 정렬 오차 데이터를 블록별로 산출한 정렬 오차 맵을 생성하는 정렬 오차 산출부; 및
    상기 정렬 오차 맵을 분석하여 3D 크로스토크 보정 값을 화소별로 산출한 화소별 3D 크로스토크 보정 맵을 생성하고, 적색 데이터, 녹색 데이터, 및 청색 데이터를 포함하는 3D 영상 데이터로부터 휘도 및 색차정보를 산출하며, 상기 화소별 크로스토크 보정 맵의 화소별 크로스토크 보정 값을 이용하여 상기 휘도 정보를 변환한 후, 변환된 휘도 정보와 색차정보로부터 3D 영상 데이터를 산출하는 화질 개선부를 포함하는 입체영상 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 정렬 오차 산출부는,
    상기 복수 개의 휘도 이미지를 분석하여 상기 표시패널의 블록별로 휘도 데이터를 산출함으로써 휘도 데이터 맵을 생성하는 휘도 분석부; 및
    상기 휘도 데이터에 따른 정렬 오차 데이터가 저장되어 있는 제1 룩-업 테이블에 상기 휘도 데이터 맵의 휘도 데이터를 매핑하여 정렬 오차 맵을 산출하는 정렬 오차 맵 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 화질개선부는,
    상기 정렬 오차 데이터에 따른 3D 크로스토크 보정 값이 저장되어 있는 제2 룩-업 테이블에 상기 정렬 오차 맵의 정렬 오차 데이터 데이터를 매핑하여 블록별 3D 크로스토크 보정 맵을 산출하는 블록별 3D 크로스토크 보정 맵 산출부; 및
    상기 블록별 크로스토크 보정 맵의 블록별 크로스토크 보정 값을 보간하여 화소별 크로스토크 보정 값을 산출함으로써 상기 화소별 크로스토크 보정 맵을 생성하는 화소별 3D 크로스토크 보정 맵 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 화질개선부는,
    상기 정렬 오차 맵의 (x, y) 좌표의 정렬 오차 데이터가 0보다 크거나 같은 경우, (x, y+1) 좌표의 휘도 정보에 (x, y) 좌표의 크로스토크 보정 값을 곱한 값을 상기 (x, y) 좌표의 휘도 정보에서 감산하여 상기 (x, y) 좌표의 휘도 정보를 변환하는 휘도 정보 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 화질개선부는,
    상기 정렬 오차 맵의 (x, y) 좌표의 정렬 오차 데이터가 0보다 작은 경우, (x, y-1) 좌표의 휘도 정보에 (x, y) 좌표의 크로스토크 보정 값을 곱한 값을 상기 (x, y) 좌표의 휘도 정보에서 감산하여 상기 (x, y) 좌표의 휘도 정보를 변환하는 휘도 정보 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
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