KR20140055532A - 3차원 영상 표시장치의 구동방법 - Google Patents

3차원 영상 표시장치의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 액정층을 개재하여 다수의 화소라인이 정의된 어레이 기판과 컬러필터 기판이 합착되며 그 외측면에 각각 제 1 및 제 2 편광판이 부착된 액정표시장치와, 상기 제 2 편광판 외측면에 구비되며 상기 화소라인에 각각 대응하여 서로 반대되는 원편광 상태를 만드는 제 1 위상패턴과 제 2 위상패턴이 교대하는 패턴드 리타더와 편광안경을 포함하는 3D 영상 표시장치의 구동 방법에 있어서,
상기 액정표시장치는 사용자가 상기 액정표시장치를 정면에서 바라본 각도를 0도라 할 때, 상하 방향으로 제 1 각도를 기준으로 상기 액정표시장치의 홀수번째 및 짝수번째 화소라인에 각각 인가되는 좌안용 및 우안용 영상 신호의 순서가 반대로 변경되는 것이 특징인 3D 영상 표시장치의 구동 방법을 제공한다.

Description

3차원 영상 표시장치의 구동방법{Driving method of 3 dimensional stereography image display device}
본 발명은 3D 영상 표시장치에 관한 것으로, 특히 3D 영상 시청 가능 상하 시야각을 향상시킬 수 있는 3D 영상 표시장치의 구동방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 마주보는 2개의 전극과 그 사이에 형성되는 액정층으로 구성되는데, 2개의 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장으로 액정층의 액정분자를 구동한다. 액정분자는 분극성질과 광학적 이방성(optical anisotropy)을 갖는데, 분극성질은 액정분자가 전기장 내에 놓일 경우 액정분자내의 전하가 액정분자의 양쪽으로 몰려서 전기장에 따라 분자배열 방향이 변화되는 것을 말하고, 광학적 이방성은 액정분자의 가늘고 긴 구조와 앞서 말한 분자배열 방향에 기인하여 입사광의 입사방향이나 편광상태에 따라 출사광의 경로나 편광상태를 달리 변화시키는 것을 말한다.
이에 따라 액정층은 2개의 전극에 인가되는 전압에 의하여 투과율의 차이를 나타내게 되고 그 차이를 화소별로 달리하여 2D 영상을 표시할 수 있다.
한편, 최근에는 입체성을 가져 더욱 실감있는 영상을 표현하기 위한 즉, 3D 영상 구현이 가능한 액정표시장치에 대한 사용자들의 요구가 증대됨으로써 이에 부응하여 3D 영상 표현이 가능한 액정표시장치가 개발되고 있다.
일반적으로 3D를 표현하는 입체화상은 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의하여 이루어지게 되는데, 두 눈의 시차 즉, 두 눈이 약 65㎜정도 떨어져서 존재하기 때문에 나타나게 되는 양안시차(binocular disparity)를 이용하여 입체감 있는 영상을 보여줄 수 있는 액정표시장치가 제안되었다.
조금 더 상세히 3D 영상 구현에 대해 설명하면, 액정표시장치를 바라보는 좌우의 눈은 각각 서로 다른 2D 화상을 보게 되고, 이 두 화상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 정확히 서로 융합하여 본래 3D 영상의 깊이감과 실제감을 재생하게 되는 것이며, 이 같은 현상을 통상 스테레오그라피(stereography)라 한다.
액정표시장치 등과 같은 2D의 화상 표시를 갖는 장치에서 3D 입체화상을 표시하기 위해 제시된 기술로는 특수 안경에 의한 입체화상 디스플레이, 무안경식 입체화상 디스플레이 및 홀로그래픽(holographic) 디스플레이 방식이 있다.
이중 특수 안경에 의한 입체화상 디스플레이 방식은 편광의 진동방향 또는 회전방향을 이용한 편광 안경방식과, 좌우화상을 서로 전환시켜가면서 교대로 제시하는 시분할 안경방식 및 좌/우안에 서로 다른 밝기의 빛을 전달하는 방식인 농도차 방식으로 나눌 수 있다.
또한, 무안경식 입체화상 디스플레이 방식은 좌/우안에 해당하는 각각의 화상 앞에 세로격자 모양의 개구(aperture)를 통하여 화상을 분리하여 관찰할 수 있게 하는 패러랙스 배리어(parallax barrier) 방식과, 반원통형 렌즈(cylindrical lens)를 스트라이프 배치한 렌티큘러 판(lenticular plate)을 이용하는 렌티큘러(lenticular) 방식 및 파리 눈 모양의 렌즈판을 이용하는 인테그럴 포토그라피(integral photography) 방식으로 나눌 수 있다.
이중, 편광안경을 이용한 3D 영상 표시장치가 가장 많이 이용되고 있다.
편광안경을 이용한 3D 영상 구현 시스템은 크게 화상을 표시하는 액정표시장치와, 상기 액정표시장치의 외측면에 부착된 패턴드 리타더와, 상기 액정표시장치로부터 상기 패턴드 리타더를 통과하여 나오는 화상을 선택적으로 투과시키는 것을 특징으로 하는 편광안경으로 구성되고 있다.
이러한 구성을 갖는 종래의 3D 영상 표시장치는 3D 영상 시청 가능 영역은 상기 액정표시장치의 중앙부에서의 법선을 기준으로 상하방향으로 ㅁ13도 정도가 되고 있다.
따라서 사용자는 상기 액정표시장치를 정면을 기준으로 상하방향으로 ㅁ13도 이상으로 정도를 벗어나서 상기 액정표시장치를 바라보는 경우, 좌안으로 입사되어야 하는 화상 정보 중 일부가 우안으로 입사되고, 우안으로 입사되어야 하는 화상 정보 중 일부가 좌안으로 입사됨으로써 영상 섞임이 발생하여 정상적인 3D 화상 시청이 불가능하거나 또는 3D 영상 품질이 현저히 저하되고 있는 실정이다.
이러한 현상을 3D 수직 크로스토크라 현상이라 칭하고 있다.
각 3D 영상 표시장치 제조사는 3D 영상 시청 가능 영역의 상하방향으로의 각도를 늘려 3D 영상 시청 범위를 늘리고자 노력하고 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 3D 영상 시청을 위한 상하 시야각을 현재 한계 각도인 ㅁ13보다 큰 각도를 갖도록 하야 상하 시야각을 향상시키는 동시에 3D 수직 크로스토크 현상을 저감시킬 수 있는 3D 영상 표시장치 및 이의 구동방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치의 구동방법은, 액정층을 개재하여 다수의 화소라인이 정의된 어레이 기판과 컬러필터 기판이 합착되며 그 외측면에 각각 제 1 및 제 2 편광판이 부착된 액정표시장치와, 상기 제 2 편광판 외측면에 구비되며 상기 화소라인에 각각 대응하여 서로 반대되는 원편광 상태를 만드는 제 1 위상패턴과 제 2 위상패턴이 교대하는 패턴드 리타더와 편광안경을 포함하는 3D 영상 표시장치의 구동 방법에 있어서, 상기 액정표시장치는 사용자가 상기 액정표시장치를 정면에서 바라본 각도를 0도라 할 때, 상하 방향으로 제 1 각도를 기준으로 상기 액정표시장치의 홀수번째 및 짝수번째 화소라인에 각각 인가되는 좌안용 및 우안용 영상 신호의 순서가 반대로 변경되는 것이 특징이다.
이때, 상기 제 1 각도는 좌안용 영상신호와 우안용 영상신호가 상기 편광안경의 좌안용 또는 우안용 렌즈 중 어느 하나를 렌즈로 5% 이하의 차이를 가지며 동일한 수준으로 입사됨으로서 3D 크로스토크가 95% 내지 100% 수준이 되는 각도인 것이 특징인 3D 영상 표시장치의 구동 방법.
본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치의 구동방법은, 액정층을 개재하여 다수의 화소라인이 정의된 어레이 기판과 컬러필터 기판이 합착되며 그 외측면에 각각 제 1 및 제 2 편광판이 부착된 액정표시장치와, 상기 제 2 편광판 외측면에 구비되며 상기 화소라인에 각각 대응하여 서로 반대되는 원편광 상태를 만드는 제 1 위상패턴과 제 2 위상패턴이 교대하는 패턴드 리타더와 편광안경을 포함하는 3D 영상 표시장치의 구동 방법에 있어서, 상기 액정표시장치는 사용자가 상기 액정표시장치를 정면에서 바라본 각도를 0도라 할 때, 상기 0도를 기준으로 상하 방향으로 제 1 각도 범위에서는 홀수번째 화소라인에는 좌안용 영상 신호 또는 우안용 영상 신호 중 어느 하나의 신호를 인가하며, 짝수번째 화소라인에는 홀수번째 화소라인에 인가된 영상 신호와 다른 나머지 하나의 영상신호를 인가하고, 상기 0도를 기준으로 상하 방향으로 제 2 각도 범위에서는 상기 제 1 각도 범위에서 홀수번째 및 짝수번째 화소라인에 인가되는 영상신호와 반대로 좌안용 및 우안용 영상 신호를 홀수번째 및 짝수번째 화소라인에 인가하는 것이 특징이다.
이때, 상기 제 1 각도 범위는 -13도에서 +13도 이며, 상기 제 2 각도 범위는 -28도 내지 - 41도 또는 +26도 내지 + 39도 인 것이 특징이다.
본 발명의 실시예의 구동방법에 따른 3D 영상 표시장치는, 정상적인 3D 영상 시청이 가능한 ㅁ13도 이내의 각도를 갖는 상하 시야각 범위 이외에 상기 -13도 보다 작은 -26도 내지 -39도의 범위와 +25도 내지 +38도 범위에서도 정상적인 3D 시청이 가능하므로 3D 영상 시청을 위한 상하 시야각 범위를 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치를 도시한 도면.
도 2는 3D 표시장치에 있어 3D 시청이 가능한 일반적인 상하 시야각 범위인 -13도 내지 +13도 내에서 시청할 경우 사용자의 양안으로 각각 입사되는 빛의 상태를 도시한 도면.
도 3a와 도 3b는 각각 3D 표시장치에 있어 일반적인 상하 시야각 범위를 벗어난 범위에서 시청할 경우 사용자의 양안으로 각각 입사되는 빛의 상태를 나타낸 도면.
도 4는 일반적인 구동을 하는 3D 표시장치를 정면을 기준(0도)으로 그 상하 시야각을 +30도 및 -30도까지 증가 또는 감소시키며 3D 크로스토크를 측정한 그래프.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 3D 표시장치에 있어 일반적인 상하 시야각 범위(-13도 내지 +13도)를 벗어난 범위 중 특정 시야각 범위에서 시청할 경우 사용자의 양안으로 각각 입사되는 빛의 상태를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치의 구동을 하는 경우, 3D 표시장치를 정면을 기준(0도)으로 그 상하 시야각을 +30도 및 -30도까지 증가 또는 감소시키며 3D 크로스토크를 측정한 그래프.
이하, 도면을 참조하며 상하 시야각 범위가 확장된 본 발명에 따른 3D 영상 표시장치 및 이의 구동 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치를 도시한 도면이다.
도시한 바와같이, 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치는 액정패널과이의 양 외측면에 제 1 및 제 2 편광판(125, 130)을 구비하여 화상을 표시하는 액정표시장치(110)와, 상기 액정표시장치(110)의 제 2 편광판(130) 외측면에 구비된 패턴드 리타더(140)와, 좌안용과 우안용의 서로 수직한 투과축을 갖도록 배치된 편광필름(150a, 150b)이 구비된 편광안경(145)으로 구성되고 있다.
상기 액정표시장치(110)는 어레이 기판(115)과 컬러필터 기판(120)과 이들 두 기판(115, 120) 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함하는 액정패널과, 상기 액정패널의 외측면에 각각 부착된 제 1 및 제 2 편광판(125, 130)과, 도면에 나타내지 않았지만, 상기 제 1 편광판(125)의 외측면에 백라이트 유닛(미도시)을 포함하여 구성되고 있다.
상기 액정패널(112)에 있어 상기 어레이 기판(115)에는 서로 교차하여 다수의 화소영역(P)을 정의하는 게이트 및 데이터 배선(116, 118)과, 이들 두 배선(116, 118)과 연결되어 각 화소영역(P)에 대응하여 박막트랜지스터(Tr)가 구비되고 있으며, 각 화소영역(P)에는 상기 박막트랜지스터(Tr)와 연결되며 화소전극(119)이 구비되고 있다.
또한, 상기 컬러필터 기판(120)에는 각 화소영역(P)에 순차 반복적으로 대응하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴으로 이루어진 컬러필터층(122)과, 상기 컬러필터층(122)을 덮으며 공통전극(미도시)이 전면에 구비되고 있다. 이때, 상기 컬러필터 기판(120)에는 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴의 경계 더욱 정확히는 상기 각 화소영역(P)의 경계에는 빛의 투과를 억제하는 블랙매트릭스(121)가 구비되고 있다.
이러한 구성요소를 포함하는 상기 액정패널(112)은 액정표시장치(110)의 구동 모드에 따라 그 내부 구성이 다양하게 변형될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 있어서는 상기 공통전극(미도시)은 상기 컬러필터 기판(120) 상의 전면에 형성된 것을 일례로 보이고 있지만, 상기 컬러필터 기판(120)의 전면에 구비된 공통전극(미도시)은 상기 컬러필터 기판(120)에서는 생략되고 상기 어레이 기판(115)의 각 화소영역(P)에 상기 화소전극(119)과 교대하도록 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 각 화소영역(P) 내에서 교대하는 화소전극과 공통전극은 바(bar) 형태를 이루게 되며, 이러한 구성을 갖는 액정패널은 서로 이웃하여 이격하는 화소전극과 공통전극 사이의 횡전계에 의해 구동된다.
또 다른 일례로서, 상기 공통전극은 상기 어레이 기판의 표시영역 전면에 각 화소영역에 대응하여 바(bar) 형태의 개구를 갖는 형태로 형성될 수 있으며, 이 경우 화소전극은 상기 각 화소영역 내에서 판 형태를 이루며, 이러한 구성을 갖는 액정패널은 상하로 위치하는 화소전극과 다수의 바(bar) 형태의 개구를 갖는 공통전극에 의해 발생되는 프린지 필드에 의해 구동된다.
설명의 편의를 위해 상기 액정패널(112)에 구비되는 다수의 화소영역(P) 중 동일한 게이트 배선(116)과 연결된 다수의 화소영역(P)을 화소라인(OL, EL)이라 정의하며, 본 발명의 실시예에 있어서는 이러한 다수의 화소라인(OL, EL) 중 3D 영상 구현을 위해 사용자의 좌안으로 인가되는 영상신호는 홀수번째 화소라인(OL)을 통해 표현되고, 사용자의 우안으로 인가되는 영상신호는 짝수번째 화소라인(EL)을 통해 표현되는 것으로 설명한다.
이때, 서로 이웃하는 화소라인(OL, EL) 사이에는 블랙매트릭스(121)가 구비됨으로써 각 화소라인(OL, EL)간의 경계를 이루고 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 있어서는 홀수번째 화소라인(OL)이 좌안용 영상을 짝수번째 화소라인(EL)이 우안용 영상을 표시하는 것으로 설명하지만, 홀수번째 화소라인(OL)이 우안용 영상을 짝수번째 화소라인(EL)이 좌안용 영상을 표시할 수도 있음은 자명하다 할 것이다.
이러한 구성을 갖는 액정패널(112)에 대해 그 투과축이 서로 수직 교차하도록 구성된 제 1 및 제 2 편광판(125, 130)이 각각 구비되며, 상기 제 1 편광판(125)의 외측면에 백라이트 유닛(미도시)이 구비됨으로써 액정표시장치(110)를 이루고 있다.
한편, 이러한 구성을 갖는 컬러필터 기판(120)과 어레이 기판(115) 사이에는 액정층(미도시)이 개재되고 있으며, 상기 어레이 기판(115) 및 컬러필터 기판(120)의 외측면에는 상기 제 1 및 제 2 편광판(125, 130)이 구비되고 있다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 편광판(125, 130)은 그 투과축이 서로 수직 교차하도록 구성되고 있는 것이 특징이다.
또한, 상기 컬러필터 기판(120)의 외측면에 부착된 상기 제 2 편광판(130)의 외측면에 구비된 상기 패턴드 리타더(140)는 가로방향으로 홀수번째 화소라인에 위치하는 화소영역(P)에 대응해서는 이들 화소영역(P)으로부터 상기 제 2 편광판(130)을 통해 나온 빛을 우원편광 상태가 되도록 하며, 짝수번째 화소라인에 위치하는 화소영역(P)에 대응해서는 좌원편광 상태가 되도록 하는 역할을 하도록 베이스를 이루는 투명한 TAC 필름(미도시) 상에 그 내부적으로 위상을 변경시키는 복굴절 물질로 이루어지며 화소라인별로 교대하여 서로 다른 방향성을 갖는 제 1 및 제 2 위상패턴(141a, 141b)이 패턴된 것이 특징이다. 이렇게 빛을 좌원편광 또는 우원편광되도록 하는 상기 패턴드 리타더(140)는 일례로 λ/4 위상 차이를 발현시키는 것이 특징이다.
이렇게 λ/4의 위상차가 발생하도록 하는 패턴드 리타더(140)에 있어 그 광축은 상기 액정표시장치(110)에 구비된 제 2 편광판(130)의 투과축에 대해 각각 +45도와 -45도를 이루고 있다.
따라서, 3D 영상 구현 시스템(101)의 구성에 의해 상기 액정표시장치(110)는 상기 패턴드 리타더(140)를 통과한 후에는 홀수번째의 화소라인에 위치하는 화소영역(P)으로부터는 우원편광 된 상태의 빛이 나오고, 짝수번째의 화소라인에 위치하는 화소영역(P)으로부터는 좌원편광된 상태의 빛이 나오게 된다.
이때, 상기 액정표시장치(110)에 있어 홀수번째 화소라인에 위치하는 화소영역(P)에 대해서는 사용자의 좌안으로 입사되는 좌안용 영상신호를, 짝수번째 화소라인에 위치하는 화소영역(P)에 대해서는 우안으로 입사되는 우안용 영상신호를 인가하도록 함으로써 3D 영상 구현이 가능하도록 하는 표시장치를 이루게 되는 것이다.
한편, 전술한 구성을 갖는 λ/4 패턴드 리타더(140)를 포함하는 액정표시장치(110)와 하나의 세트를 이루는 편광안경(145)은, 투명한 유리재질로 이루어진 통상적인 안경에 편광필름(150a, 150b) 및 λ/4 위상차 필름(미도시)이 부착된 것이 특징이다.
이때, 안경(145) 착용 시 사용자의 좌안에 대응되는 좌안용 렌즈(145a)에는 원편광된 빛을 직선편광으로 바꾸는 역할을 하는 λ/4 위상필름(미도시)과 제 1 편광필름(150a)이 부착되어 있고, 우안용 렌즈(145b)에는 원편광된 빛을 선택적으로 직선편광으로 바꾸는 역할을 하는 λ/4 위상필름(미도시)과 편광필름(150b)이 부착되고 있다.
따라서, 사용자가 이러한 구성을 갖는 편광안경(145)을 착용하고, 라인별로 교대하여 좌안용 및 우안용 화상 데이터가 인가되고 서로 다른 원편광 상태를 갖는 화상을 표시하는 액정표시장치(110)를 통해 화상을 시청하는 경우, 좌안용 렌즈(145a)를 통해서는 좌안용 영상이, 우안용 렌즈(145b)를 통해서는 우안용 영상이 입사되므로 이들 두 화상의 합성에 의해 사용자는 3D 화상을 시청할 수 있게 된다.
도 2는 3D 표시장치에 있어 3D 시청이 가능한 일반적인 상하 시야각 범위인 -13도 내지 +13도 내에서 시청할 경우 사용자의 양안으로 각각 입사되는 빛의 상태를 도시한 도면이며, 도 3a와 도 3b는 각각 3D 표시장치에 있어 일반적인 상하 시야각 범위를 벗어난 범위에서 시청할 경우 사용자의 양안으로 각각 입사되는 빛의 상태를 나타낸 도면으로서, 도 3a는 일반적인 상하 시야각 한계 범위 근처에서 빛의 진행 상태를 나타낸 것이며, 도 3b는 일반적인 상하 시야각 한계 범위를 완전히 벗어나 각도 범위 중 역상이 인가되는 영역에서 빛의 진행 상태를 나타낸 것이다.
우선, 도 2를 참조하면, 사용자가 3D 영상 표시장치(101)를 정면에서 바라보는 경우, 백라이트 유닛(미도시)으로부터 나온 빛은 순차적으로 제 1 편광판(미도시)과 액정패널(112)과 제 2 편광판(130)을 통과하게 된다.
그리고 이렇게 제 2 편광판(130)을 통과한 빛 중 액정패널(112)의 홀수번째 화소라인(OL)으로부터 나온 빛은 정상적으로 패턴드 리타더(140)의 제 1 위상패턴(141a)을 통과하고, 액정패널(112)의 짝수번째 화소라인(EL)으로부터 나온 빛은 패턴드 리타더(140)의 제 2 위상패턴(141b)을 통과하게 되며, 상기 패턴드 리타더(140)를 통과한 빛은 편광안경(145)으로 입사된다.
이때, 상기 편광안경(145)으로는 정확히 액정패널(112)의 홀수번째 화소라인(OL)과 정확히 매치되는 패턴드 리타더(140)의 제 1 위상패턴(141a)을 통과한 빛은 편광안경(145)의 좌안용 렌즈(145a)로 그리고, 액정패널(112)의 짝수번째 화소라인(EL)과 정확히 매치되는 패턴드 리타더(140)의 제 2 위상패턴(141b)을 통과한 빛은 편광안경(145)의 우안(145b)으로 입사됨으로서 사용자는 가장 우수한 3D 영상을 시청할 수 있다.
하지만, 도 3a를 참조하면, 상하 시야각 범위를 살짝 벗어난 영역 일례로 -15도 내지 -13도 범위 또는 13도 내지 15도 범위에서 3D 영상을 시청하는 경우, 액정패널(112)을 통과해서 나온 빛 중 대부분은 액정패널(112)의 각 화소라인(OL, EL)과 각각 매치가 되는 제 1 및 제 2 위상패턴(141a, 141b)을 통과하게 되지만, 일부 빛은 자기와 매치되는 위상패턴(141a, 141b)을 통과하지 않고 이와 상하로 인접하는 위상패턴(141b, 141a)을 지나게 된다.
즉, 일례로 화소라인(OL, EL)을 홀수짝수 구분없이 1부터 n까지 번호를 부여했다고 가정할 때, (2m-1)번째의 홀수 화소라인(A)을 통과한 빛은 원래는 (2m-1)번째의 제 1 위상패턴(B)을 통과해야 하지만, 그 일부가 상기 (2m-1)번째 제 1 위상패턴(B)과 이웃하는 (2n-2)번째 제 2 위상패턴(C)을 통과하게 됨으로서 최종적으로 상기 제 2 위상패턴(141b)을 통과한 빛을 선택적으로 투과시키는 우안용 렌즈(145b)로 입사되며, 2m번째의 짝수 화소라인(D)을 통과한 빛은 원래는 2m번째의 제 2 위상패턴(E)을 통과해야 하지만, 그 일부가 상기 2m번째 제 2 위상패턴(E)과 이웃하는 (2m-1)번째의 제 1 위상패턴(B) 통과하게 됨으로서 최종적으로 상기 제 1 위상패턴(141a)을 통과한 빛을 선택적으로 투과시키는 좌안용 렌즈(145a)로 입사된다.
따라서, 좌안용 렌즈(145a)에서는 우안용 영상이 섞이게 되며 우안용 렌즈(145b)에서는 좌안용 영상이 섞이게 되어 3D 크로스토크가 발생하게 된다.
통상적으로 3D 표시장치에 있어서 이러한 3D 크로스토크는 화면을 정면에서 바라보는 것이 아니라면 미세하게 발생되고 있으며, 통상 좌안용 및 우안용 영상의 섞임이 10% 이하가 되는 상태의 영상을 정상적인 3D 영상이라 하며, 3D 크로스토크가 10%를 초과하게 되면 3D 영상 품질이 급격히 저하되므로 비정상적인 3D 영상이 된다.
한편, 도 3b를 참조하면, 정상 3D 시청 상하 시야각 범위를 벗어나게 되면 좌안용 렌즈(145a)에는 점진적으로 좌안용 영상과 섞이게 되는 우안용 영상이 비율이 증가하게 되며, 반대로 우안용 렌즈(145b)에는 점진적으로 우안용 영상과 섞이게 되는 좌안용 영상의 비율이 증가하게 된다. 이 경우, 특정 상하 시야각 범위가 되면, 좌안용 렌즈(145a)에는 완전히 우안용 영상이 입사되고, 우안용 렌즈(145b)에는 완전히 좌안용 영상이 입사되는 상황이 발생된다.
이때, 좌안용 영상이 우안용 렌즈(145b)로 입사되면 그 상은 실질적으로 정상적인 상이 아니라 역상을 이루게 되며, 마찬가지로 우안용 영상이 좌안용 렌즈(145a)로 입사되면 그 상 또한 역상을 이루게 된다.
이러한 좌안용 영상이 우안으로 우안용 영상이 좌안으로 입사되게 되면 실제 사용자는 실제 3D 영상과는 다른 역상 이미지를 보게 됨으로 이 경우 3D 영상이 정상적으로 구현되지 않거나 또는 실제 이미지와는 달리하게 됨으로 정상적인 3D 영상 시청은 불가능하다.
본 발명은 이렇게 좌우 렌즈로 각각 우안 및 좌안 영상이 인가되는 시야각 범위에서 정상적인 3D 영상을 시청할 수 있도록 하는 구동방법을 제시함으로서 시야각 범위를 확장시키는 것이 특징이다.
도 4는 일반적인 구동을 하는 3D 표시장치를 정면을 기준(0도)으로 그 상하 시야각을 +30도 및 -30도까지 증가 또는 감소시키며 3D 크로스토크를 측정한 그래프이다. 이때, 종축은 3D 크로스토크 발생 정도를 나타낸 것이며, 횡축은 상하 시야각 변화를 나타낸 것이다.
도시한 바와같이, 3D 영상을 정면에서 바라보는 경우 수직 크로스토크가 발생은 가장 낮고 상하 시야각을 점진적으로 증가 또는 감소시키며 바라보게 되면 점진적으로 3D 크로스토크는 기하급수적(exponential)으로 증가함을 알 수 있다.
따라서, 본 발명은 상하 시야각이 일정 범위 내에서 3D 크로스토크가 기하급수적으로 증가되는 현상을 액정표시장치의 구동 방법을 달리하여 억제하는 동시에 특정 상하 시야각 범위까지 3D 크로스토크가 다시 저감되도록 함으로서 -13도 내지 +13도의 상하 시야각 범위 이외의 타 상하 시야각 범위에서도 정상적인 3D 영상 시청이 가능하도록 하는 구동 방법을 제안한다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 구동 방법은 정상적인 3D 영상 시청이 가능한 -13도 내지 +13도의 상하 시야각 범위에서는 일반적인 구동 즉, 홀수번째 화소라인에는 좌안용 영상이, 짝수번째 화소라인에는 우안용 영상이 인가되도록 액정표시장치를 구동을 하고, 3D 크로스토크가 기하급수적으로 증가하는 정상적인 3D 영상 시청이 불가능한 -45도 내지 -13도 또는 +13도 내지 +45도의 상하 시야각 범위 중 3D 크로스토크가 95% 내지 105%가 되는 시점의 상하 시야각 범위를 기준으로 이보다 크거나 또는 작은 상하 시야각 범위에서는 홀수번째 화소라인에는 우안용 영상이, 짝수번째 화소라인에는 좌안용 영상이 인가되도록 액정표시장치를 구동하는 것을 특징으로 한다.
측정결과, -13도 내지 +13도의 상하 시야각 범위를 갖는 패턴드 리타더를 구비한 3D 표시장치의 경우, -18도의 시야각에서 100.7%의 3D 크로스토크가 발생되며 이보다 작은 상하 시야각 범위에서는 기하급수적으로 3D 크로스토크가 증가하며, +17도의 시야각에서 104.1% 크로스 토크가 발생되며 이보다 큰 상하 시야각 범위에서 기하급수적으로 3D 크로스토크가 증가됨을 알 수 있었다.
본 발명은 상기 -18도 및 +17도의 상하 시야각을 이루는 시점에서 액정표시장치의 구동을 변경함으로서 3D 크로스토크를 점진적으로 저감시키게 되며, -18도 보다 작은 -28도 내지 -41도의 범위 및 +17도보다 큰 +26도 내지 +39도의 범위에서도 정상적인 3D 영상을 시청할 수 있게 된다.
이때, 액정표시장치의 구동을 변경한다는 것은, 홀수번째 화소라인에는 좌안용 영상이, 짝수번째 화소라인에는 우안용 영상이 인가되는 구동에서 홀수번째 화소라인에는 우안용 영상이 짝수번째 화소라인에는 좌안용 영상이 인가되는 구동으로 변환시킨다는 것을 의미한다.
전술한 바와같이 액정표시장치를 구동하게 되면, 3D 영상 표시장치를 바라보는 사용자가 상기 3D 영상 표시장치의 정면을 기준으로 -13도 내지 +13도의 상하 시야각 범위에 위치하면 정상적인 액정표시장치 구동에 의해 3D 수직크로스 토크가 10% 이하인 정상적인 3D 영상을 시청할 수 있다.
나아가 도 5(본 발명의 실시예에 따른 3D 표시장치에 있어 일반적인 상하 시야각 범위(-13도 내지 +13도)를 벗어난 범위 중 특정 시야각 범위에서 시청할 경우 사용자의 양안으로 각각 입사되는 빛의 상태를 나타낸 도면)에 도시한 바와 같이, 사용자가 통상적인 3D 시청 가능한 상하 시야각 범위를 벗어나 각각 -28도 내지 -41도의 상하 시야각 범위 또는 +26도 내지 +39도의 상하 시야각 범위에 위치하더라도 정상적인 3D 영상을 시청할 수 있다.
즉, 사용자가 -28도 내지 -41도의 상하 시야각 범위 또는 +26도 내지 +39도의 상하 시야각 범위에 위치하는 경우, 액정표시장치의 구동 방법이 변경되어 홀수번째 화소라인(OL)에는 우안용 영상이, 짝수번째 화소라인(EL)에는 좌안용 영상이 인가됨으로서 화소라인을 홀수짝수 구분없이 1부터 n까지 번호를 부여했다고 가정할 때, 우안용 영상 신호를 갖는 (2m-1)번째의 홀수 화소라인(A)을 통과한 빛은 상기 (2m-1)번째 제 1 위상패턴(B)과 이웃하는 (2m-2)번째 제 2 위상패턴(C)을 통과하게 됨으로서 최종적으로 상기 제 2 위상패턴(141b)을 통과한 빛을 선택적으로 투과시키는 우안용 렌즈(145b)로 입사되며, 좌안용 영상 신호를 갖는 2m번째의 짝수 화소라인(D)을 통과한 빛은 상기 2m번째 제 2 위상패턴(E)과 이웃하는 (2m-1)번째의 제 1 위상패턴(B)을 통과하게 됨으로서 최종적으로 상기 제 1 위상패턴(141a)을 통과한 빛을 선택적으로 투과시키는 좌안용 렌즈(145a)로 입사된다.
그러므로, 사용자는 정상적으로 좌안용 영상은 좌안으로 우안용 영상은 우안으로 입사됨으로서 정상적인 3D 영상을 시청할 수 있게 된다.
따라서 본 발명에 따른 구동방법에 의해 3D 시청을 위한 상하 시야각은 확대되는 효과를 갖는다.
도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치의 구동을 하는 경우, 3D 표시장치를 정면을 기준(0도)으로 그 상하 시야각을 +30도 및 -30도까지 증가 또는 감소시키며 3D 크로스토크를 측정한 그래프이다.
도시한 바와같이, 본 발명에 따른 액정표시장치의 구동에 의해 크로스 토크는 0도에서 -13도 까지는 3D 크로스토크가 10% 미만으로 발생하다가 -18도 까지는 점진적으로 증가하여 100%의 크로스토크가 발생되며, 다시 -30도 까지는 점진적으로 크로스토크가 감소함을 알 수 있으며, 마찬가지로 0도에서 +13도 까지는 3D 크로스토크가 10% 미만으로 발생하다가 +17도 까지는 점진적으로 증가하여 100%의 크로스토크가 발생되며, 다시 +30도 까지는 점진적으로 크로스토크가 감소함을 알 수 있다.
이때, 그래프 상으로는 상하 시야각이 각각 -28도 이하와 +26도 이상의 범위에서 3D 크로스토크가 정상 3D 영상 시청 상하 시야각 범위인 -13도 내지 +13도에서 발생하는 3D 크로스토크 동일한 10% 미만이 됨을 알 수 있으며, 따라서 전술한 범위에서도 사용자는 정상적인 3D 영상을 시청할 수 있음을 알 수 있다.
112 : 액정패널
115 : 어레이 기판
120 : 컬러필터 기판
121 : 블랙매트릭스
122 : 컬러필터층
125 : 제 1 편광판
130 : 제 2 편광판
140 : 패턴드 리타더
141a, 141b : 제 1 및 제 2 위상패턴
150a : 좌안용 렌즈
150b : 우안용 렌즈
A : (2m-1)번째의 홀수 화소라인
B : (2m-1)번째 제 1 위상패턴
C : (2m-2)번째 제 2 위상패턴
D : 2m번째의 짝수 화소라인
E : 2m번째 제 2 위상패턴

Claims (5)

  1. 액정층을 개재하여 다수의 화소라인이 정의된 어레이 기판과 컬러필터 기판이 합착되며 그 외측면에 각각 제 1 및 제 2 편광판이 부착된 액정표시장치와, 상기 제 2 편광판 외측면에 구비되며 상기 화소라인에 각각 대응하여 서로 반대되는 원편광 상태를 만드는 제 1 위상패턴과 제 2 위상패턴이 교대하는 패턴드 리타더와 편광안경을 포함하는 3D 영상 표시장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 액정표시장치는 사용자가 상기 액정표시장치를 정면에서 바라본 각도를 0도라 할 때, 상하 방향으로 제 1 각도를 기준으로 상기 액정표시장치의 홀수번째 및 짝수번째 화소라인에 각각 인가되는 좌안용 및 우안용 영상 신호의 순서가 반대로 변경되는 것이 특징인 3D 영상 표시장치의 구동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 각도는 좌안용 영상신호와 우안용 영상신호가 상기 편광안경의 좌안용 또는 우안용 렌즈 중 어느 하나를 렌즈로 5% 이하의 차이를 가지며 동일한 수준으로 입사됨으로서 3D 크로스토크가 95% 내지 100% 수준이 되는 각도인 것이 특징인 3D 영상 표시장치의 구동 방법.
  3. 액정층을 개재하여 다수의 화소라인이 정의된 어레이 기판과 컬러필터 기판이 합착되며 그 외측면에 각각 제 1 및 제 2 편광판이 부착된 액정표시장치와, 상기 제 2 편광판 외측면에 구비되며 상기 화소라인에 각각 대응하여 서로 반대되는 원편광 상태를 만드는 제 1 위상패턴과 제 2 위상패턴이 교대하는 패턴드 리타더와 편광안경을 포함하는 3D 영상 표시장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 액정표시장치는 사용자가 상기 액정표시장치를 정면에서 바라본 각도를 0도라 할 때,
    상기 0도를 기준으로 상하 방향으로 제 1 각도 범위에서는 홀수번째 화소라인에는 좌안용 영상 신호 또는 우안용 영상 신호 중 어느 하나의 신호를 인가하며, 짝수번째 화소라인에는 홀수번째 화소라인에 인가된 영상 신호와 다른 나머지 하나의 영상신호를 인가하고,
    상기 0도를 기준으로 상하 방향으로 제 2 각도 범위에서는 상기 제 1 각도 범위에서 홀수번째 및 짝수번째 화소라인에 인가되는 영상신호와 반대로 좌안용 및 우안용 영상 신호를 홀수번째 및 짝수번째 화소라인에 인가하는 3D 영상 표시장치의 구동 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 각도 범위는 -13도에서 +13도 인 것이 특징인 3D 영상 표시장치의 구동 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 각도 범위는 -28도 내지 - 41도 또는 +26도 내지 + 39도 인 것이 특징인 3D 영상 표시장치의 구동 방법.
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