KR20160081715A - 2d/3d switchable autostereoscopic display device and dirving method thereof - Google Patents

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KR20160081715A
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Abstract

The present invention discloses a 2D and 3D image display device. More particularly, the present invention relates to a 2D/3D switchable autostereoscopic display device which can adaptively realize 2D and 3D images by using two lenticular lenses facing each other, and a driving method thereof. According to the embodiment of the present invention, a distance between a screen and a viewer is detected by a sensor. In correspondence to it, a high-quality flat image and a stereoscopic image can be realized by adaptively controlling a distance between the lenticular lenses.

Description

2D 및 3D 겸용 영상표시장치 및 이의 구동방법{2D/3D SWITCHABLE AUTOSTEREOSCOPIC DISPLAY DEVICE AND DIRVING METHOD THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a 2D / 3D image display apparatus and a driving method thereof.

본 발명은 2D 및 3D 영상 표시장치에 관한 것으로, 특히 두 개의 대향하는 렌티큘러 렌즈를 이용하여 2D 및 3D 영상을 적응적으로 구현할 수 있는 2D 및 3D 겸용 입체영상 표시장치 및 이의 구동방법에 관한 것이다. The present invention relates to a 2D and 3D image display apparatus, and more particularly to a 2D and 3D stereoscopic image display apparatus and a driving method thereof that can adapt 2D and 3D images using two opposing lenticular lenses.

입체영상을 구현하는 기법에 있어서 가장 널리 사용되는 방법 중의 하나는 좌우 양안 시차(Binocular display)를 이용하는 것이다. 좌우 양안 시차를 이용하는 방법은 왼쪽 눈에 해당하는 카메라로 찍은 영상과 오른쪽 눈에 해당하는 카메라로 찍은 영상을 하나의 표시장치에서 표현하고, 이를 각각 시청자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 들어가게 만들어 주는 것으로서, 양쪽 눈에 각각 다른 각도에서 관찰된 영상이 입력되도록 함으로써 두뇌 작용을 통하여 시청자가 공간감을 인식할 수 있게 하는 것이다.One of the most widely used methods for implementing stereoscopic images is to use binocular display. In the method using the left and right binocular parallax, a video image taken by a camera corresponding to the left eye and an image captured by a camera corresponding to the right eye are displayed on a single display device, and are made to enter the left and right eyes of the viewer, By allowing images observed from different angles to be input to both eyes, the viewer can recognize the spatial feeling through the brain action.

이때, 영상을 시청자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 각각 나뉘어 들어가게 하는 방법으로 원통형 렌즈(cylindrical lens)의 일종인 렌티큘러 렌즈(Lenticular lens)를 사용하는 방법이 있다.In this case, there is a method of using a lenticular lens, which is a type of a cylindrical lens, to divide the image into left and right eyes of a viewer.

도1 은 종래기술에 따른 렌티큘러 방식의 입체영상 표시장치의 원리를 모식도로 나타낸 도면이다. 1 is a schematic view showing a principle of a stereoscopic image display apparatus of a lenticular system according to the prior art.

도 1을 참조하면, 종래 렌티큘러 방식 입체영상 표시장치는, 도2에 도시된 바와 같이 좌안영상(L)과 우안영상(R)이 각각 표시되는 표시패널(1)과, 표시패널(1)의 전면에 부착된 렌티큘러 렌즈부(5)을 포함한다.1, a conventional lenticular stereoscopic image display apparatus includes a display panel 1 in which a left eye image L and a right eye image R are respectively displayed, And a lenticular lens unit 5 attached to the front surface.

이러한 구조에서, 표시패널(11)이 좌안영상(L)과 우안영상(R)을 각각 해당 화소를 통해 표시하면, 그 영상은 렌티큘러 렌즈부(5)에 의해 광경로가 변경됨으로써 좌안 및 우안영상(L, R)이 각각 시청자의 좌안 및 우안에 나누어 입사됨에 따라, 시청자는 입체영상을 인식하게 된다. 여기서 구현되는 입체영상을 시청하기 위해서는 시청자와 입체영상 표시장치간의 거리(D)가 유지되어야 하여, 이러한 시청거리(D)에 영향을 주는 요소로는 표시패널(1)과 렌티큘러 렌즈간의 거리(S) 및 기타, 화소간 거리 등이 있다.In this structure, when the display panel 11 displays the left eye image L and the right eye image R through the respective pixels, the image is changed by the lenticular lens unit 5 so that the left eye image and the right eye image (L, R) are respectively inputted to the left and right eyes of the viewer, the viewer recognizes the stereoscopic image. In order to view the stereoscopic image, the distance D between the viewer and the stereoscopic image display device must be maintained. The distance D between the display panel 1 and the lenticular lens S ), And other inter pixel distance.

그러나, 이와 같은 종래의 렌티큘러 렌즈 방식의 입체영상 표시장치는 입체영상을 중심으로 구현되어 있어서, 평면영상을 표시하는 경우, 고정된 렌티큘러 렌즈부(5)에 의해 입체영상기능을 온 또는 오프(ON/OFF)하기가 용이하지 않으며, 그 렌티큘러 렌즈부(5)에 의해 정상적인 평면영상이 왜곡될 수 있어, 평면화상과 입체화상을 상호 전환하여 선택적으로 구현하기 어렵다는 한계가 있다. However, in the conventional lenticular lens type stereoscopic image display apparatus, when the stereoscopic image is displayed, when the stereoscopic image is displayed, the stereoscopic image function is turned on or off by the fixed lenticular lens unit 5 / OFF). Since the normal plane image can be distorted by the lenticular lens unit 5, it is difficult to selectively implement the planar image and the stereoscopic image by switching them.

또한, 입체영상을 시청할 수 있는 조건 중, 시청자 거리가 변경되는 경우 정상적인 입체영상을 제공하지 못한다는 문제가 있다.In addition, among the conditions for viewing the stereoscopic image, there is a problem that a normal stereoscopic image can not be provided when the viewer distance is changed.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 렌티큘러 렌즈를 이용하여 3D 입체영상을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 고품질의 2D 평면영상 또한 구현할 수 있는 2D 및 3D 겸용 영상표시장치를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a 2D and 3D combined image display device capable of realizing a 3D stereoscopic image using a lenticular lens and also realizing a high quality 2D plane image, .

또한, 본 발명의 목적은 3D 영상 구현시 화면과 시청자간의 거리를 판단하여 이에 3D 구현을 위한 렌티큘러 렌즈부간의 거리를 적응적으로 제어함으로써, 보다 고품질의 3D 입체영상을 구현하는 데 있다. It is another object of the present invention to realize a 3D stereoscopic image of higher quality by determining the distance between a screen and a viewer in 3D image implementation and adaptively controlling the distance between the lenticular lens units for 3D implementation.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2D 및 3D 겸용 영상표시장치는 표시패널의 전면에 서로 대향하면서 반전되는 패턴을 갖는 두 개의 렌티큘러 렌즈부를 구비하고, 센서를 이용하여 시청자의 위치를 판단하여 그 결과에 따라 두 렌즈부간 이격거리를 조절함으로써, 2D 영상뿐만 아니라, 적응적으로 3D 영상을 구현할 수 있는 효과가 있다.In order to achieve the above-mentioned object, the 2D and 3D combined-use image display apparatus according to the preferred embodiment of the present invention includes two lenticular lens units having a pattern inverted and opposite to each other on the front surface of a display panel, And the distance between the two lens units is adjusted according to the result of the determination, thereby achieving not only a 2D image but also an adaptable 3D image.

본 발명의 실시예에 따른 2D 및 3D 겸용 영상표시장치는, 구동모드에 따라, 센서를 통해 화면과 시청자간의 거리를 검출하고, 이에 대응하여 렌티큘러 렌즈부간의 거리를 적응적으로 조절함으로써, 고품질의 평면영상 및 입체영상을 구현할 수 있는 효과가 있다.The 2D and 3D combined image display apparatus according to the embodiment of the present invention detects the distance between the screen and the viewer through the sensor according to the driving mode and adaptively adjusts the distance between the lenticular lens unit and the high- Plane image and stereoscopic image can be implemented.

도 1은 종래기술에 따른 렌티큘러 방식의 입체영상 표시장치의 원리를 모식도로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 전체 구조를 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 2D 및 3D 영상을 구현하는 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 제어부의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 2D 및 3D 겸용 영상표시장치의 렌즈부의 배치별 빛의 방향을 모식도로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 2D 및 3D 겸용 영상표시장치의 구동방법을 순서도로 나타낸 도면이다.1 is a schematic view showing a principle of a stereoscopic image display apparatus of a lenticular system according to the prior art.
2 is a diagram illustrating an overall structure of a stereoscopic image display apparatus according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are views for explaining a technique for implementing 2D and 3D images of the stereoscopic image display device according to the present embodiment.
4 is a diagram illustrating a structure of a lens control unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a light direction of each lens unit of a 2D and 3D image display apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
6 is a flowchart illustrating a method of driving a 2D and 3D image display apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

본 명세서 상에서 언급한 '구비한다', '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.In the case where the word 'includes', 'includes', 'have', 'to be performed', etc. are used in the present specification, other parts may be added as long as '~ only' is not used. Unless the context clearly dictates otherwise, including the plural unless the context clearly dictates otherwise.

제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.The first, second, etc. are used to describe various components, but these components are not limited by these terms. These terms are used only to distinguish one component from another. Therefore, the first component mentioned below may be the second component within the technical spirit of the present invention.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관관계로 함께 실시할 수도 있다.It is to be understood that each of the features of the various embodiments of the present invention may be combined or combined with each other, partially or wholly, technically various interlocking and driving, and that the embodiments may be practiced independently of each other, It is possible.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2D 및 3D 겸용 입체영상 표시장치를 설명한다.Hereinafter, a 2D and 3D stereoscopic image display apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 전체 구조를 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating an overall structure of a stereoscopic image display apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 입체영상 표시장치(100)는 화상을 표시하는 표시패널(110)과, 상기 표시패널(110)상의 화소를 수평선단위로 구동시키는 게이트 구동부(120)와, 상기 화소에 화상 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부(130)와, 상기 두 구동부(120, 130)을 제어하는 타이밍 콘트롤러(140)와, 상기 표시패널(110)의 전면에 배치되며, 제1 광학패턴을 구비하는 제1 렌즈부(150)와, 상기 제1 렌즈부(150)의 전면에 대향하도록 배치되며, 제2 광학패턴을 포함하는 제2 렌즈부(150)와, 영상 시청영역내 위치한 시청자의 위치정보를 검출하는 센서부(170)와, 상기 제1 및 제2 렌즈부(150, 160)와 연결되고, 상기 위치정보에 대응하여 상기 제1 및 제2 렌즈부(150, 160)간 이격거리를 제어하는 렌즈 제어부(180)를 포함한다.2, a stereoscopic image display apparatus 100 according to the present invention includes a display panel 110 for displaying an image, a gate driver 120 for driving pixels on the display panel 110 on a horizontal line basis, A timing controller 140 for controlling the two driving units 120 and 130 and a second optical pattern 120 disposed on the front surface of the display panel 110. The data driver 130 supplies the image data voltages to the pixels, A second lens unit 150 disposed to face the front surface of the first lens unit 150 and including a second optical pattern, a second lens unit 150 disposed in the image viewing area, A sensor unit 170 for detecting position information of the first lens unit 150 and a second lens unit 150 connected to the first and second lens units 150 and 160, And a lens control unit 180 for controlling the distance.

표시패널(100)은 글라스 또는 플라스틱을 이용한 기판 상에 다수의 게이트배선 및 데이터배선이 매트릭스 형태로 교차되고, 그 교차지점에 다수의 화소가 정의된다. 각 화소들은 삼원색(R,G,B)에 대응하는 3개의 서브화소들 또는, 삼원색 및 백색(W)를 포함하는 4개의 서브화소들로 이루어질 수 있다. In the display panel 100, a plurality of gate lines and data lines are crossed in a matrix form on a substrate using glass or plastic, and a plurality of pixels are defined at the intersections. Each pixel may be composed of three sub-pixels corresponding to the three primary colors (R, G, B) or four sub-pixels including three primary colors and white (W).

본 발명의 실시예에 따른 영상표시장치에 이용되는 표시패널의 종류로는, 각 화소가 적어도 하나의 박막트랜지스터와 액정캐패시터를 포함하는 액정표시장치(LCD) 또는 각 화소에 적어도 두 개의 박막트랜지스터와, 스토리지 캐패시터 및 유기발광 다이오드를 포함하는 유기발광 표시장치(OLED) 등이 이용될 수 있다. As a kind of display panel used in the image display device according to the embodiment of the present invention, a liquid crystal display (LCD) in which each pixel includes at least one thin film transistor and a liquid crystal capacitor, or at least two thin film transistors , A storage capacitor, and an organic light emitting diode (OLED) including an organic light emitting diode.

게이트 구동부(120)는 타이밍 콘트롤러(140)로부터 입력되는 게이트 제어신호(GCS)에 응답하여 액정패널(100)에 형성된 게이트 배선을 통해 해당 수평기간마다 순차적으로 게이트 구동신호를 출력한다. The gate driver 120 sequentially outputs a gate driving signal for each horizontal period through a gate line formed in the liquid crystal panel 100 in response to a gate control signal GCS input from the timing controller 140.

데이터 구동부(130)는 타이밍 콘트롤러(140)로부터 입력되는 데이터 제어신호(DCS)에 대응하여 입력되는 정렬된 디지털형태의 영상신호(RGB)를 기준전압에 따라 아날로그 형태의 화상 데이터 전압으로 변환하여 화소에 출력한다. 여기서, 상기 화상 데이터 전압은 3D 구동모드에서는 각 화소별로 좌안 및 우안에 해당되는 값이 구분되어 입력되게 된다.The data driver 130 converts the image signal RGB of the aligned digital form, which is input in response to the data control signal DCS input from the timing controller 140, into an analog image data voltage according to the reference voltage, . In the 3D driving mode, the values corresponding to the left eye and the right eye are separately input for each pixel.

타이밍 콘트롤러(140)는 외부시스템(미도시)으로부터 타이밍 신호를 인가받아, 두 구동부(120, 130) 의 제어신호들을 생성하고, 전송되는 디지털 형태의 화상 관련 데이터를 정렬하여 데이터 구동부(130)에 화상데이터(RGB)를 공급한다.The timing controller 140 receives timing signals from an external system (not shown), generates control signals of the two driving units 120 and 130, aligns the image-related data of the digital form to be transmitted to the data driving unit 130 And supplies image data (RGB).

특히, 타이밍 콘트롤러(140)는 시청자의 설정에 따라, 현재 영상표시장치의 구동모드를 식별하기 위한 모드신호(Smode)를 출력하여 렌즈 제어부(180)에 공급한다.In particular, the timing controller 140 outputs a mode signal (Smode) for identifying the drive mode of the current image display device to the lens control unit 180 according to the setting of the viewer.

제1 렌즈부(150)는 표시패널(110)의 전면에 화소들과 중첩되도록 배치되어 있으며, 실린드리컬(cylindrical) 구조의 오목 렌티큘러 렌즈일 수 있다.The first lens unit 150 is arranged to overlap the pixels on the front surface of the display panel 110 and may be a concave lenticular lens having a cylindrical structure.

그리고, 제2 렌즈부(160)는 제1 렌즈부(150)과 대향하도록 배치되어 있으며, 실린드리컬 구조의 볼록 렌티큘러 렌즈일 수 있다. 여기서 제1 및 제2 렌즈부(150, 160)에 형성된 오목 및 볼록패턴은 서로 반대되는 형상이며, 그 피치와 곡률이 동일하게 형성되어 있어, 두 렌즈부(150, 160)를 밀착시킬 경우 이격공간없이 서로 합치되게 된다. 또한 제1 및 제2 렌즈부(150, 160) 중, 적어도 하나는 렌즈 제어부(180)에 구비된 액츄에이터(미도시)에 의해 광축방향으로 이동 할 수 있다. The second lens unit 160 is arranged to face the first lens unit 150, and may be a convex lenticular lens having a cylindrical structure. The concave and convex patterns formed on the first and second lens units 150 and 160 are opposite to each other and have the same pitch and curvature. When the two lens units 150 and 160 are in close contact with each other, Without space. At least one of the first and second lens units 150 and 160 can be moved in the direction of the optical axis by an actuator (not shown) provided in the lens control unit 180.

그리고, 제1 및 제2 렌즈부(150)의 각 초점거리는 크기는 동일하되 방향이 다른 값을 같게 된다. 이에 따라, 도 3a 및 도 3b를 참조하면 제1 및 제2 렌즈부(150, 160) 중, 어느 하나를 이동시켜 밀착하는 경우, 제1 및 제2 렌즈부(150, 160)의 합성초점거리(f)는 이하의 수학식 1을 만족한다.The focal lengths of the first and second lens units 150 are the same but different in direction. 3A and 3B, when any one of the first and second lens units 150 and 160 is moved and brought into close contact with each other, the combined focal length of the first and second lens units 150 and 160 (f) satisfies the following expression (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, R은 제1 및 제2 렌즈부(150, 160)의 곡률반경, n은 두 렌즈 재질의 굴절율, s는 제1 및 제2 렌즈부(150, 160)간의 이격거리를 나타낸다.Here, R denotes a radius of curvature of the first and second lens units 150 and 160, n denotes a refractive index of two lens materials, and s denotes a distance between the first and second lens units 150 and 160.

두 렌즈부(150, 160)의 간격(s)가 0 인 경우 합성초점거리(f)는 무한대가 되어 입사광이 그대로 투과된다. 즉, 두 렌즈부(150, 160)는 실질적으로 하나의 투명판과 동일하게 되어 좌안 및 우안에 동일한 영상이 맺히게 됨에 따라, 2D 평면영상을 구현하게 된다.When the distance s between the two lens units 150 and 160 is 0, the combined focal length f becomes infinite and the incident light is transmitted as it is. That is, the two lens units 150 and 160 become substantially the same as one transparent plate, and the same image is formed on the left and right eyes, thereby realizing a 2D plane image.

또한, 제1 및 제2 렌즈부(150, 160)간의 이격거리(s)가 0 보다 큰 경우, 즉, 제1 및 제2 렌즈부(150, 160)가 이격되어 있는 경우는, 상기 수학식 1에 따라, When the distance s between the first and second lens units 150 and 160 is greater than 0, that is, when the first and second lens units 150 and 160 are spaced apart from each other, 1,

두 렌즈부(150, 160)는 실질적으로 하나의 렌티큘러 렌즈와 동일하게 되어 시역이 분리됨에 따라, 좌안 및 우안에 서로 다른 영상이 맺히게 되어 3D 입체영상을 구현하게 된다.Since the two lens units 150 and 160 are substantially the same as one lenticular lens, the field of view is separated, and different images are formed on the left and right eyes, thereby realizing 3D stereoscopic images.

여기서, 오목패턴의 렌티큘러 렌즈인 제1 렌즈부(150)가 표시패널(110)과 인접하도록 배치하고, 블록패턴의 렌티큘러 렌즈인 제2 렌즈부(160)를 외측에 배치할 때, 합성초점거리(f)가 외측의 제2 렌즈부(160)에 위치함에 따라 3D 영상 구현에 있어서 보다 고품질의 영상을 표시할 수 있다. 만약, 제2 렌즈부(160)가 오목패턴이고, 제1 렌즈부(150)가 볼록패턴일 경우, 제1 렌즈부(150)에 합성초점거리(f)를 위치시킴에 따라 3D 입체영상 구현시 전방의 제2 렌즈부(160)의 간섭에 의해 빛의 왜곡이 발생할 수 있기 때문이다.Here, when the first lens unit 150, which is a concave lenticular lens, is disposed adjacent to the display panel 110 and the second lens unit 160, which is a lenticular lens of a block pattern, is disposed outside, (f) is positioned on the outer second lens unit 160, it is possible to display a higher quality image in 3D image realization. If the second lens unit 160 is a concave pattern and the first lens unit 150 is a convex pattern, the 3D focal length f may be positioned on the first lens unit 150, This is because the distortion of the light may be caused by the interference of the second lens unit 160 in front of the lens.

그리고, 도면에서는 제1 및 제2 렌즈부(150, 160)의 각 오목 및 블록패턴이 길이방향이 수직선과 나란한 구조를 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the drawings, the concave and the block patterns of the first and second lens units 150 and 160 are arranged in parallel with the vertical lines in the longitudinal direction, but the present invention is not limited thereto.

센서부(170)는 영상표시장치(100)의 전방을 촬영할 수 있는 소정영역에 위치하여 화면 앞의 시청자를 촬영하고 그 위치정보(CS)를 렌즈 제어부(180)에 전달하게 된다. 이러한 센서부(170)로는 CCD 카메라 등이 이용될 수 있다.The sensor unit 170 is located in a predetermined region where the front of the image display apparatus 100 can be photographed, captures a viewer in front of the screen, and transmits the position information CS to the lens control unit 180. The sensor unit 170 may be a CCD camera or the like.

렌즈제어부(180)는 센서부(170)로부터 위치정보(CS)를 입력받아, 이에 기초하여 사용자의 시청거리(D)를 판단하고, 그 시청거리(D)에 대응하여 제1 및 제2 렌즈부(150, 160)의 최적의 3D 합성초점거리(f)를 산출한다. 그리고, 합성초점거리(f)를 형성하기 위한 제1 및 제2 렌즈부(150, 160)간 이격거리(s)를 산출한 후, 제1 및 제2 렌즈부(150, 160)의 이격거리를 조절한다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 2D 및 3D 겸용 영상표시장치는 시청자의 시청거리에 따른 최적의 입체영상을 제공할 수 있다.The lens control unit 180 receives the position information CS from the sensor unit 170 and determines the viewing distance D of the user based on the position information CS, And calculates an optimal 3D composite focal length f of the portions 150 and 160. [ After the distance s between the first and second lens units 150 and 160 for forming the combined focal length f is calculated and the distance between the first and second lens units 150 and 160 . Accordingly, the 2D and 3D combined image display apparatus according to the embodiment of the present invention can provide an optimal stereoscopic image according to the viewing distance of the viewer.

또한, 렌즈 제어부(180)는 구동모드신호에 의해 현재 구동모드가 2D 구동모드일 경우에는 제1 및 제2 렌즈부(150, 160)의 이격거리를 0 값을 갖도록 조절하게 된다.In addition, when the current driving mode is the 2D driving mode, the lens control unit 180 controls the distance between the first and second lens units 150 and 160 to have a value of zero.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 2D 및 3D 겸용 영상표시장치의 렌즈 제어부의 구조를 설명한다.Hereinafter, the structure of the lens control unit of the 2D and 3D combined image display apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 제어부의 구조를 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a structure of a lens control unit according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 렌즈 제어부(180)는, 센서부로부터 검출된 위치정보(CS)를 수신하여 표시패널과 시청자간의 거리데이터(D)를 생성하는 시청거리 판단부(182)와, 상기 거리데이터(D1)에 대응하여 제1 및 제2 렌즈부간 거리를 정의하는 이격거리(s)에 따른 제어신호를 생성하는 이격거리 산출부(186) 및 상기 제어신호에 대응하여 상기 이격거리(s)를 조절하는 액츄에이터(188)을 포함한다.4, the lens control unit 180 of the present invention includes a viewing distance determining unit 182 for receiving the position information CS detected from the sensor unit and generating distance data D between the display panel and the viewer, A distance calculator 186 for generating a control signal according to a distance s defining a distance between the first lens unit and the second lens unit corresponding to the distance data D1, lt; RTI ID = 0.0 > (s). < / RTI >

시청거리 판단부(182)는 센서부로부터 검출된 위치정보(CS)를 입력받아 이에 기초하여 영상표시장치로부터 시청자간 거리를 판단한다. 즉, 시청거리 판단부(182)는 시청자 위치에 따라 3D 영상의 뷰잉 존(viewing zone)의 재설정을 위한 시청거리 데이터(D)를 판단하고 이를 이격거리 산출부(186)에 공급한다.The viewing distance determining unit 182 receives the position information CS detected from the sensor unit, and determines the distance between viewers from the video display device based on the received positional information. That is, the viewing distance determining unit 182 determines the viewing distance data D for re-setting the viewing zone of the 3D image according to the viewer position, and supplies the viewing distance data D to the separation distance calculating unit 186.

이격거리 산출부(186)는, 수신한 시청거리 데이터(D)에 기초하여 현재 시청자의 위치에 따라 최적의 3D 영상을 구현할 수 있도록 하는 두 렌즈부간 이격거리(s)를 산출한다. 두 렌즈부간 이격거리(s)는 그의 합성초점거리에 대응되게 되며, 시청거리(D)에 비례하게 된다. 따라서, 현재 시청거리(D)에 적절한 렌즈부간 이격거리(s)를 산출하여 액추에이터부(188)의 제어신호를 생성하게 된다.The spacing distance calculating unit 186 calculates the distance s between the two lens units, which enables an optimum 3D image to be realized according to the position of the current viewer based on the received viewing distance data D. [ The distance s between the two lens sections is made to correspond to the combined focal length thereof and becomes proportional to the viewing distance D. [ Accordingly, a control signal of the actuator unit 188 is generated by calculating a lens-to-lens spacing distance s suitable for the current viewing distance D. [

또한, 현재 구동모드가 2D 구동모드인 경우 두 렌즈부간 이격거리(s)는 0 값을 갖게 됨에 따라, 이격거리 산출부(186)는 모드신호(Smode)를 참조하여 2D 구동모드에서는 s값이 0이 되도록 액추에이터부(188)를 제어하고, 3D 구동모드에서는 s값이 D값에 비례하도록 액추에이터부(188)를 제어하기 된다.When the current driving mode is the 2D driving mode, the distance between the two lens units s becomes 0, so that the separation distance calculating unit 186 refers to the mode signal Smode, 0, and controls the actuator unit 188 so that the s value is proportional to the D value in the 3D driving mode.

액추에이터부(188)는, 이격거리 산출부(186)로부터 산출된 이격거리(s)에 대응하는 제어신호를 통해 두 렌즈부간 이격거리(s)를 조절하게 된다. 따라서, 액추에이터부(188)는 두 렌즈부와 기계적으로 연결되어 있으며, 두 렌즈부 중 적어도 하나를 광축방향으로 이동시켜 이격거리(s)를 조절하게 된다. The actuator unit 188 adjusts the separation distance s between the two lens units through a control signal corresponding to the separation distance s calculated from the separation distance calculation unit 186. [ Accordingly, the actuator unit 188 is mechanically connected to the two lens units, and at least one of the two lens units is moved in the optical axis direction to adjust the separation distance s.

이러한 구조에 따라, 본 발명의 2D 및 3D 겸용 영상표시장치는 사용자의 시청거리에 따른 최적의 3D 영상을 제공하게 된다.According to this structure, the 2D and 3D combined image display apparatus of the present invention provides the optimal 3D image according to the viewing distance of the user.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 2D 및 3D 겸용 영상표시장치의 렌즈부의 배치별 영상구현방법을 설명한다.Hereinafter, an imaging method according to the arrangement of the lens units of the 2D and 3D combined image display apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 2D 및 3D 겸용 영상표시장치의 렌즈부의 배치별 빛의 방향을 모식도로 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a light direction of each lens unit of a 2D and 3D image display apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 2D 및 3D 겸용 영상표시장치에서는, 2D 구동모드시 제1 렌즈부와 제2 렌즈부간 이격거리(s)가 0으로서 서로 밀착된 상태가 되며, 이에 따라 두 렌즈부는 하나의 투명판과 등가의 상태가 된다. 이에 따라, 초점거리(f)가 무한대(∞)가 되어 시청자는 2D 영상을 시청하게 된다.Referring to FIG. 5, in the 2D and 3D combined image display apparatus according to the embodiment of the present invention, the distance (s) between the first lens unit and the second lens unit in the 2D driving mode is 0, As a result, the two lens portions become equivalent to one transparent plate. Accordingly, the focal distance f becomes infinite (infinity), and the viewer views the 2D image.

그리고, 3D 구동모드시, 시청자가 화면으로부터 근거리에 위치한 경우, 즉 시청거리가 D1인 경우에는 제1 및 제2 렌즈부는 소정거리 이격되어(s > 0), 합성초점거리(f)에 따라, 최적시청거리(D)가 결정된다. 이때의 합성초점거리(f)은 제2 렌즈부에 위치하게 된다. 이하의 수학식 2는 최적시청거리(D)를 구하는 식이다.In the 3D driving mode, when the viewer is located close to the screen, that is, when the viewing distance is D1, the first and second lens units are spaced apart by a predetermined distance (s > 0) The optimum viewing distance D is determined. The combined focal length f at this time is located in the second lens unit. Equation (2) below is an expression for obtaining the optimum viewing distance (D).

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, n는각 화소에서 제1 렌즈부까지의 평균 굴절률, p는 표시패널상의 좌안 및 우안에 해당하는 두 화소간 거리, s는 제1 및 제2 렌즈부의 이격거리, E는 양안거리, 그리고 d는 각 화소에서 제1 렌즈부의 표면까지의 거리를 나타낸다. 화소간 거리(p)는 표시패널의 특성값이며, 양안거리(E)는 고정된 값인 약 65mm 이다.Here, n is the average refractive index from the pixel to the first lens unit, p is the distance between two pixels corresponding to the left and right eyes on the display panel, s is the distance between the first and second lens units, E is the binocular distance, Represents the distance from each pixel to the surface of the first lens unit. The pixel-to-pixel distance p is a characteristic value of the display panel, and the binocular distance E is a fixed value of about 65 mm.

상기 수학식 1,2를 통해, 현재 시청거리(D1)가 최적시청거리(D)가 되는 제1 및 제2 렌즈부간 이격거리(s)를 산출할 수 있으며, 이때의 합성초점거리(f)는 이격거리(s)에 반비례하게 된다.The distance s between the first lens unit and the second lens unit at which the current viewing distance D1 is the optimum viewing distance D can be calculated through Equations 1 and 2, Is inversely proportional to the separation distance s.

또한, 3D 구동모드에서 시청자가 화면으로부터 원거리에 위치한 경우, 즉 시청거리가 D1<D2 인 경우에도 제1 및 제2 렌즈부는 더욱 이격되어 시청거리(D2)에 의해 합성초점거리(f)가 결정된다. 이에 따라, 상기 수학식 1,2에 의해 합성초점거리(f)에 반비례하는 이격거리(s)를 설정할 수 있다.Also, when the viewer is located at a distance from the screen in the 3D driving mode, that is, when the viewing distance is D1 < D2, the first and second lens units are further separated and the combined focal distance f is determined by the viewing distance D2 do. Accordingly, the separation distance s inversely proportional to the combined focal length f can be set by Equations 1 and 2 above.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 2D 및 3D 겸용 영상표시장치의 구동방법을 설명한다. Hereinafter, a driving method of a 2D and 3D image display apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 2D 및 3D 겸용 영상표시장치의 구동방법을 순서도로 나타낸 도면이다.6 is a flowchart illustrating a method of driving a 2D and 3D image display apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 영상표시장치의 구동방법은, 표시패널의 전면에 배치되며 제1 광학패턴을 구비하는 제1 렌즈부 및, 상기 제1 렌즈부의 전면에 대향하도록 배치되며 제2 광학패턴을 포함하는 제2 렌즈부를 포함하는 2D 및 3D 겸용 영상표시장치의 구동방법으로서, 구동모드 설정단계(S100)와, 시청자 위치 검출단계(S110)와, 렌즈부 이격거리 제어단계(S120)와, 영상표시단계(S130)를 포함한다.6, a method of driving an image display apparatus according to the present invention includes a first lens unit disposed on a front surface of a display panel and having a first optical pattern, and a second lens unit disposed on a front surface of the first lens unit, (S100), a viewer position detection step (S110), a lens unit distance control step (S120), and a second lens unit including an optical pattern, And a video display step S130.

상세하게는, 먼저 시청자는 시청하고자 하는 영상의 형태를 설정하고, 타이밍 콘트롤러를 선택된 구동모드에 따른 모드신호(Smode)를 생성하여, 렌즈 제어부에 제공하게 된다(S100).Specifically, the viewer first sets the type of the image to be viewed, generates a mode signal (Smode) according to the selected driving mode, and provides the mode controller to the lens control unit (S100).

렌즈 제어부는 모드신호(Smode)에 대응하여 현재 표시하는 영상의 형태를 판단하고, 2D 모드인 경우 제1 및 제2 렌즈부의 이격거리(s)가 0이 되도록 제어하여 평면영상을 표시하게 된다(S130).The lens control unit determines the shape of the image to be displayed in response to the mode signal (Smode), and displays the plane image by controlling the distance (s) between the first and second lens units to be 0 in the 2D mode S130).

또한, 모드신호(Smode)에 의해 식별된 영상의 형태가 3D 영상인 경우, 3D 모드로서 동작하게 되며, 센서부는 영상표시장치의 전방을 촬영하여 시청자의 위치정보를 검출하게 된다(S110).If the type of the image identified by the mode signal (Smode) is a 3D image, the sensor unit operates as a 3D mode, and the sensor unit captures the front of the image display device to detect the location information of the viewer (S110).

다음으로, 렌즈 제어부는 상기 위치정보에 따라 시청거리를 판단하게 되며, 시청거리에 따른 제1 및 제2 렌즈부의 이격거리를 산출하기 위한 제어신호를 생성하고, 이를 액츄에이터부에 공급한다. 액츄에이터는 상기 제어신호에 따라 제1 및 제2 렌즈부 중, 어느 하나를 광축방향으로 이동시켜 렌즈부들간 이격거리를 조절함으로써, 최적의 합성초점거리를 설정하게 된다(S120).Next, the lens control unit determines a viewing distance according to the position information, generates a control signal for calculating a distance between the first and second lens units according to the viewing distance, and supplies the control signal to the actuator unit. The actuator adjusts the distance between the lens units by moving any one of the first and second lens units in the optical axis direction according to the control signal (S120).

이어서, 표시패널로부터 표시되는 영상에 따른 입체영상을 표시하게 된다(S130). Subsequently, a stereoscopic image corresponding to the displayed image is displayed on the display panel (S130).

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.

100 : 영상표시장치 110 : 표시패널
120 : 게이트 구동부 130 : 데이터 구동부
140 : 타이밍 콘트롤러 150 : 제1 렌즈부
160 : 제2 렌즈부 170 : 센서부
180 : 렌즈제어부 RGB : 화상데이터
GCS : 게이트 제어신호 DCS : 데이터 제어신호
Smode : 모드신호 CS : 위치정보100: video display device 110: display panel
120: Gate driver 130: Data driver
140: timing controller 150: first lens unit
160: Second lens unit 170: Sensor unit
180: lens controller RGB: image data
GCS: Gate control signal DCS: Data control signal
Smode: Mode signal CS: Position information

Claims (7)

화상을 표시하는 표시패널;
상기 표시패널의 전면에 배치되며, 제1 광학패턴을 구비하는 제1 렌즈부;
상기 제1 렌즈부의 전면에 대향하도록 배치되며, 제2 광학패턴을 포함하는 제2 렌즈부;
시청자의 위치정보를 검출하는 센서부; 및
상기 제1 및 제2 렌즈부와 연결되고, 상기 위치정보에 대응하여 상기 제1 및 제2 렌즈부간 이격거리를 제어하는 렌즈 제어부
를 포함하는 2D 및 3D 겸용 영상표시장치.A display panel for displaying an image;
A first lens unit disposed on a front surface of the display panel and including a first optical pattern;
A second lens unit disposed to face the front surface of the first lens unit and including a second optical pattern;
A sensor unit for detecting position information of a viewer; And
A lens control unit connected to the first and second lens units and controlling a distance between the first and second lens units in accordance with the position information,
Dimensional image display device. 제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 광학패턴은, 서로 피치와 곡률이 같은 것을 특징으로 하는 2차원 겸용 3차원 영상 디스플레이 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first and second optical patterns have the same pitch and curvature with each other. 제 2 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 광학패턴은,
각각 오목 렌티큘러 렌즈패턴 및 볼록 렌티큘러 렌즈패턴인 2D 및 3D 겸용 영상표시장치.3. The method of claim 2,
Wherein the first and second optical patterns are formed on the substrate,
A concave lenticular lens pattern and a convex lenticular lens pattern, respectively. 제 1 항에 있어서,
상기 이격거리는,
상기 위치정보에 따라, 상기 표시패널과 시청자간의 거리에 비례하여 값이 결정되는 2D 및 3D 겸용 영상표시장치.The method according to claim 1,
The distance,
And a value is determined in proportion to the distance between the display panel and the viewer according to the positional information. 제 1 항에 있어서,
상기 렌즈 제어부는,
센서부로부터 검출된 상기 위치정보를 수신하여 상기 표시패널과 시청자간의 시청거리 데이터를 생성하는 시청거리 판단부;
상기 시청거리 데이터에 대응하여 상기 제1 및 제2 렌즈부간 거리를 정의하는 이격거리의 제어신호를 생성하는 이격거리 산출부; 및
상기 제어신호에 대응하여 상기 이격거리를 조절하는 액추에이터
를 포함하는 2D 및 3D 겸용 영상표시장치.The method according to claim 1,
The lens control unit includes:
A viewing distance determining unit for receiving the positional information detected from the sensor unit and generating viewing distance data between the display panel and the viewer;
A separation distance calculating unit for generating a control signal of a separation distance defining the first and second lens unit distances corresponding to the viewing distance data; And
An actuator for adjusting the separation distance in accordance with the control signal,
Dimensional image display device. 제 5 항에 있어서,
상기 거리데이터(D)는, 이하의 수학식,
Figure pat00003

을 만족하는 2D 및 3D 겸용 영상표시장치(단, n는 화소에서 제1 렌즈부까지의 평균 굴절률, p는 표시패널상의 좌안 및 우안에 해당하는 두 화소간 거리, s는 제1 및 제2 렌즈부의 이격거리, d는 각 화소에서 제1 렌즈부 표면까지의 거리, E는 양안거리).6. The method of claim 5,
The distance data D may be expressed by the following equation,
Figure pat00003

(Where n is the average refractive index from the pixel to the first lens unit, p is the distance between two pixels corresponding to the left and right eyes on the display panel, s is the distance between the first and second lenses D is the distance from each pixel to the surface of the first lens unit, and E is the binocular distance). 표시패널의 전면에 배치되며 제1 광학패턴을 구비하는 제1 렌즈부 및, 상기 제1 렌즈부의 전면에 대향하도록 배치되며 제2 광학패턴을 포함하는 제2 렌즈부를 포함하는 2D 및 3D 겸용 영상표시장치의 구동방법으로서,
2D 또는 3D 구동모드 중, 어느 하나를 설정하는 단계;
2D 구동모드시 영상을 표시하고, 3D 구동모드시 시청자의 위치정보를 검출하는 단계;
상기 위치정보에 따라, 상기 표시패널과 시청자간의 거리데이터를 생성하는 단계;
상기 거리데이터에 대응하여 상기 제1 및 제2 렌즈부간 거리를 정의하는 이격거리의 제어신호를 생성하는 단계; 및
상기 제어신호에 대응하여 상기 이격거리를 조절하는 단계
을 포함하는 2D 및 3D 겸용 영상표시장치의 구동방법.And a second lens unit disposed on the front surface of the display panel and having a first optical pattern and a second optical pattern disposed to face the front surface of the first lens unit, A method of driving a device,
Setting either one of a 2D or 3D driving mode;
Displaying an image in a 2D driving mode and detecting position information of a viewer in a 3D driving mode;
Generating distance data between the display panel and the viewer according to the positional information;
Generating a control signal of a separation distance that defines the first and second lens unit distances corresponding to the distance data; And
Adjusting the separation distance corresponding to the control signal
And a driving method of the image display apparatus.
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