JP2014064259A - 無眼鏡立体映像表示装置とその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】動画応答速度と3Dクロストークとを最小化した無眼鏡立体映像表示装置を提供する。
【解決手段】無眼鏡立体映像表示装置は表示パネルに光を照射するバックライトユニットと、バックライトユニットの光源を順次駆動するバックライト駆動部と、左視覚イメージデータと右視覚イメージデータの光軸を分離するためのバリアやレンズを形成するスイッチャブル3D素子と、3Dフィルタに形成されたバリアやレンズをシフトさせる3Dフィルタ駆動部とを含み、バックライトユニットの発光面は複数のバックライトブロックに分割され、バックライトブロックは表示パネルのデータスキャニング方向に沿って順次点灯及び消灯され、スイッチャブル3D素子はバックライトブロックと1:1で対応する複数の3Dブロックに分割され、3Dブロックのバリアやレンズは順次点灯及び消灯されるバックライトブロックのシフト方向に沿って3Dブロック単位にシフトされる。
【選択図】図1

Description

本発明は無眼鏡立体映像表示装置とその制御方法に関する。
テレビやモニターのような表示装置に立体映像再現技術が適用されて家庭でも3D立体映像を鑑賞することができる時代が渡来した。立体映像表示装置は眼鏡方式と無眼鏡方式に分けられる。眼鏡方式は直視型表示素子やプロジェクタに左右視差映像の偏光方向を変えまたは時分割方式で表示し、偏光メガネまたは液晶シャッタメガネを使って立体映像を実現する。無眼鏡方式は一般的に左右視差映像の光軸を分離するためのパララックスバリア(parallax barrier)、レンチキュラーレンズ(lenticular lens) などの光学部品を表示画面の前に設置し立体映像を実現する。
立体映像表示装置はアクティブマトリックス(Active Matrix) 駆動方式の液晶表示装置に基づいて製作されることができる。アクティブマトリックス駆動方式の液晶表示装置はスイッチング素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor : 以下“TFT”と称する)を利用し、動画を表示している。液晶表示装置の液晶セルは画素電極に供給されるデータ電圧と共通電極に供給される共通電圧の電位差によって透過率を変化させることで画像を表示する。
液晶表示装置は自発光素子ではないからバックライトユニット(Backlight unit)のような別途の光源が必要である。液晶表示装置は液晶の遅い応答特性によってモーションブラー(motion blur)のような画質低下をもたらす可能性がある。液晶の遅い応答特性による画質低下を減らすために、バックライトユニットはブリンキング(blinking) 駆動技術やスキャニングバックライト(scanning backlight) 駆動技術で駆動されることができる。ブリンキング駆動技術は表示パネルの中央を基準にバックライトユニットの光源を同時に点灯及び消灯する。
スキャニングバックライト駆動技術はバックライトユニットの発光面を複数のバックライトブロックに分割し、液晶表示パネルのデータスキャニング方向に沿ってバックライトブロック単位で光源を順次点灯させる。
最近、バリアやレンズが固定されないで電気的に制御可能なスイッチャブル(switchable)レンズ、スイッチャブルバリアなどのスイッチャブル3D素子を利用し、無眼鏡立体映像表示装置を実現することができる技術が提案されている。スイッチャブル3D素子は、液晶層と、その液晶層に電気信号を印加する電極とを含んで液晶分子を電気的に制御することができる。スイッチャブル3D素子は、本出願人によって既に出願された米国特許出願第13/077565、米国特許出願第13/325272等に開示されている。
ブリンキング駆動技術は、表示パネルの中央に位置する液晶の応答特性を基準に表示パネルの画面全体でバックライトの光源を同時に点灯及び消灯する。スイッチャブル3D素子が採用された無眼鏡立体映像表示装置にブリンキング駆動技術を適用すると、表示パネルの上側と下側で表示パネルの液晶応答時間とスイッチャブル3D素子の液晶応答時間との不一致と、左右の視覚イメージデータのアドレッシングタイミング(Addressing timing)と液晶応答時間との間の不一致とに起因して、表示パネルの上側と下側で3Dクロストーク(crosstalk)が発生する。3Dクロストークは、3D映像で視聴者の左目を通じて認識される映像(以下 "左目認識映像")と、右目を通じて認識される映像(以下 "右目認識映像")が重なって見える現象である。
スキャニングバックライト駆動技術は、バックライトユニットの発光源を順次駆動する。スイッチャブル3D素子が採用された無眼鏡立体映像表示装置にスキャニングバックライト駆動技術を適用すると、表示パネルの上側から下側までピクセルデータがピクセルに順次アドレッシングされ、表示パネルの液晶が上側から下側まで順次応答し、これに同期してバックライトブロックが順次点灯及び消灯するので、動画応答速度(Motion Picture Response Time、MPRT(ms))と3Dクロストークとを改善することができる。しかし、スイッチャブル3D素子が採用された無眼鏡立体映像表示装置にスキャニングバックライト駆動技術を適用しても、スイッチャブル3D素子が画面全体から同時にオン/オフ(on/off)されるので、表示パネルの液晶応答時間とスイッチャブル3D素子の液晶応答時間との不一致と、表示パネル及びスイッチャブル3D素子の液晶応答時間とバックライトの点灯及び消灯時間との不一致に起因して、画面位置によって輝度差が発生し、3Dクロストークが現われる。
本発明の目的は、スイッチャブル3D素子が採用された無眼鏡立体映像表示装置であって、3D映像の画質を高めるようにした無眼鏡立体映像表示装置とその制御方法とを提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明に係る無眼鏡立体映像表示装置は、3D映像データを表示する表示パネルと、前記表示パネルに光を照射するバックライトユニットと、前記表示パネルに書き込まれる前記3D映像データのスキャニング方向に沿って前記バックライトユニットの光源を順次駆動するバックライト駆動部と、前記3D映像データの左視覚イメージデータと右視覚イメージデータの光軸を分離するためのバリアやレンズを形成するスイッチャブル3D素子と、前記スイッチャブル3D素子を電気的に制御し、前記3Dフィルタに形成されたバリアやレンズをシフトさせる3Dフィルタ駆動部と、を含む。
前記バックライトユニットの発光面は、複数のバックライトブロックに分割され、前記バックライトブロックは、前記表示パネルのデータスキャニング方向に沿って順次点灯及び消灯される。
前記スイッチャブル3D素子は、前記バックライトブロックと1:1で対応する複数の3Dブロックに分割され、前記3Dブロックのバリアやレンズは、順次点灯及び消灯される前記バックライトブロックのシフト方向に沿って3Dブロック単位にシフトされる。
本発明は、スキャニングバックライト技術に基づいて順次点灯及び消灯されるバックライトブロックのシフト方向に沿って3Dブロックのレンズやバリアを3Dブロック単位でシフトさせることで、無眼鏡立体映像表示装置の動画応答速度(MPRT)と3Dクロストークとを最小化し、3D映像画質を向上することができる。
本発明の実施の形態に係る無眼鏡立体映像表示装置を示すブロック図である。 スイッチャブルレンズを示す断面図である。 スイッチャブルバリアを示す断面図である。 スイッチャブル3D素子の構造を示す断面図である。 無眼鏡立体映像表示装置で解像度損失ない駆動方法の一例を示す図である。 無眼鏡立体映像表示装置で解像度損失ない駆動方法の一例を示す図である。 無眼鏡立体映像表示装置で解像度損失ない駆動方法の一例を示す図である。 無眼鏡立体映像表示装置で解像度損失ない駆動方法の一例を示す図である。 バックライトユニットの発光面を6つのバックライトブロックに分割した例を示す図である。 図9のようなバックライトユニットが6つのバックライトブロックに分割された場合に、 スイッチャブル3D素子のシフト方法を示す図である。 図9のように、バックライトユニットが6つのバックライトブロックに分割された場合に、 スイッチャブル3D素子のシフト方法を示す図である。 図9のように、バックライトユニットが6つのバックライトブロックに分割された場合に、 スイッチャブル3D素子のシフト方法を示す図である。 バックライトユニットの発光面を3つのバックライトブロックに分割した例を示す図である。 図13のように、バックライトユニットが3つのバックライトブロックに分割された場合に、 スイッチャブル3D素子のシフト方法を示す図である。 バックライトユニットのデューティ比を例示した図である。 バックライトデューティ比による動画応答速度と3D映像明るさとを示す図である。 スイッチャブル3D素子のブロック分割駆動方法を実現するためのスイッチャブル3D素子の第1実施の形態を示す回路図である。 スイッチャブル3D素子のブロック分割駆動方法を実現するためのスイッチャブル3D素子の第2実施の形態を示す回路図である。 図13と一緒にバックライトユニットの発光面が3つのバックライトブロックに分割された場合に適用されるスキャニングバックライト駆動技術でブロック間の遅延時間とバックライト点灯及び消灯期間を示す図である。 表示パネルの液晶応答時間とスイッチャブル3D素子の液晶応答時間とを示す波形図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
明細書全体にかけて同一の参照番号は実質的に同一構成要素子を意味する。以下の詳細な説明において、本発明に係る公知機能あるいは構成の具体的な説明が不要であると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
本発明の無眼鏡立体映像表示装置は、スキャニングバックライト駆動技術で駆動されるバックライトユニットを含む液晶表示装置(Liquid Crystal Display、LCD)に基づいて製作される。この立体映像表示装置は、スイッチャブル3D素子を通じて左目映像と右目映像の光軸を分離し、電気的に制御されてシフトされるスイッチャブル3D素子を含む無眼鏡立体映像表示装置によって実現される。スイッチャブル3D素子は、スイッチャブル(switchable) レンズ、スイッチャブルバリアのうち、いずれか一つによって実現されうる。スイッチャブル3D素子は、表示パネルの前方や後方に配置されるか、表示パネルに内蔵することができる。
図1乃至図3を参照すれば、本発明の無眼鏡立体映像表示装置は、表示パネル100、表示パネル駆動部、表示パネル100の背面と対向するバックライトユニット300、バックライト駆動部310、表示パネル100上に取り付けられたスイッチャブル3D素子200、3Dフィルタ駆動部210、タイミングコントローラ101などを含む。
表示パネル100は、データライン105とゲートライン(またはスキャンライン)106が直交し、ピクセルがマトリックス形態に配置されたピクセルアレイ(PIX)を含む。ピクセルそれぞれは、互いに異なる色のサブピクセルを含むことができる。ピクセルアレイ(PIX)は、2Dモードで2D映像を表示し、3Dモードで左目映像と右目映像を表示する。
表示パネル駆動部は、表示パネル100のデータライン105に2D/3D映像のデータ電圧を供給するためのデータ駆動回路102と、表示パネル100のゲートライン106にスキャンパルス(またはゲートパルス)を順次供給するためのゲート駆動回路103とを含む。この表示パネル駆動部は、3Dモードで左右の視覚イメージデータを表示パネル100のピクセルに空間的に分散して書き込む。
データ駆動回路102は、タイミングコントローラ101から入力されるデジタルビデオデータをアナログガンマ電圧で変換し、データ電圧を発生してそのデータ電圧を表示パネル100のデータライン105に供給する。ゲート駆動回路103は、タイミングコントローラ101の制御の下にデータライン105に供給されるデータ電圧と同期されるゲートパルス(またはスキャンパルス)をゲートライン106に供給し、そのゲートパルスを順次シフトさせる。
バックライトユニット300は、直下型(direct type) バックライトユニットまたは、エッジ型(edge type) バックライトユニットによって実現されうる。バックライトユニットの光源は、LED(Light Emitting Diode)のような点光源によって実現されうる。このバックライトユニット300の発光面は、スキャンニングバックライトがスキャニングバックライト駆動技術用に適切に駆動されるように、複数のバックライトブロックに分割することができる。
バックライト駆動部310は、タイミングコントローラ101の制御の下に表示パネル100に書き込まれるデータのスキャニング方向に沿ってバックライトユニット300の光源を順次駆動する。したがって、バックライト駆動部310は、スキャニングバックライト駆動技術でバックライトユニット300の光源を駆動し、バックライトブロック単位で順次点灯するように光源をスイッチングする。
スイッチャブル3D素子200は、図2のようなスイッチャブルレンズ(LENTI)、または、図3のようなスイッチャブルバリア(BAR)によって実現される。スイッチャブル3D素子200は、表示パネル100上に取り付けられ、電気的に制御されて3D映像データの左視覚イメージデータと右視覚イメージデータの光軸を分離するためのバリアやレンズを形成する。スイッチャブル3D素子200は、液晶のような複屈折媒質、電極などを含み、3Dフィルタ駆動部210によって電気的に駆動されて左目映像と右目映像の光の光軸を分離させる。このスイッチ別3Dフィルタ200は、スキャニングバックライト駆動技術によって分割されるバックライトブロックのような形態と個数の3Dブロックに分割駆動される。3Dブロックは、バックライトブロックと1:1で対応する。3Dブロックのセルは、後述する能動スイッチ素子を通じて印加される駆動電圧によってスイッチャブルバリア(BAR)のバリア位置やスイッチャブルレンズ(LENTI)のレンズ位置をシフトさせる。したがって、3Dブロックに形成されたバリアやレンズは、順次点灯及び消灯されるバックライトブロックのシフト方向に沿ってシフトされる。また、3Dブロックに形成されたバリアやレンズは、バックライトブロックの消灯期間に同期されてシフトされる。
3Dフィルタ駆動部210は、タイミングコントローラ101の制御の下に3Dモードで駆動され、点灯されるバックライトブロックのシフトによってバックライトブロックが順次点灯及び消灯すると、バックライトブロックそれぞれの消灯期間に同期してスイッチャブル3D素子200に形成されたバリアやレンズを3Dブロック単位で順次シフトさせる。
タイミングコントローラ101は、ホストシステム110から入力される2D/3D入力映像のデジタルビデオデータ(RGB)をデータ駆動回路102に供給する。タイミングコントローラ101は、2D/3D入力映像のデジタルビデオデータ(RGB)と同期され、ホストシステム110から入力された垂直同期信号、水平同期信号、データイネーブル信号、メインクロックなどのタイミング信号を受信する。タイミングコントローラ101は、受信されたタイミング信号を利用し、表示パネル駆動部(102、103)、バックライト駆動部310、3Dフィルタ駆動部210それぞれの動作タイミングを制御し、その駆動部の動作タイミングを同期させるためのタイミング制御信号を発生する。タイミング制御信号は、データ駆動回路102の動作タイミングを制御するためのソースタイミング制御信号(DDC)、ゲート駆動回路103の動作タイミングを制御するためのゲートタイミング制御信号(GDC)、スキャニングバックライト制御信号(SBL)、及びスイッチャブル3D素子制御信号(3DC) などを含む。
タイミングコントローラ101は、入力映像のフレームレート×N(Nは2以上の正の整数)Hzの周波数でフレームレートを高め、表示パネル駆動部(102、103)と3Dフィルタ駆動部210の動作周波数をN倍遞倍されたフレームレートで制御することができる。入力映像のフレームレート(frame rate)は、NTSC(National Television Standards Committee) 方式で60Hzであり、PAL(Phase-Alternating Line) 方式で50Hzである。
ホストシステム110とタイミングコントローラ101との間には、3Dデータフォーマッタ(data formatter)120が設置されうる。3Dデータフォーマッタ120は、3Dモードでホストシステム110から入力される3D映像の左視覚イメージデータと右視覚イメージデータとを無眼鏡立体映像表示装置の3Dデータフォーマットに対応するように空間的に分散し、再整列する。3Dデータフォーマッタ120は、3Dモードで2D映像データが入力されると、あらかじめ設定された2D−3D映像変換アルゴリズムを行って2D映像データから左視覚イメージデータと右視覚イメージデータとを生成し、そのデータを3Dデータフォーマットに対応するように空間的に分散して再整列することができる。
3Dデータフォーマッタ120は、ホストシステム110から受信した原本イメージデータの複製イメージデータを生成することができる。また、3Dデータフォーマッタ120は、MEMC(Motion Estimation Motion Compensation) アルゴリズムを用いて、原本イメージデータを比較分析して動きベクトル(motion vector)を抽出し、その動きベクトルに基づいて原本イメージデータとの間に挿入される新しいイメージデータを生成することができる。
ホストシステム110は、TV(Television)システム、セットトップボックス、ナビゲーションシステム、DVDプレーヤー、ブルーレイプレーヤー、パソコン(PC)、ホームシアターシステム、フォンシステム(Phone system)のいずれか一つによって実現されうる。ホストシステム110は、スケーラ(scaler)を利用し、2D/3D入力映像のデジタルビデオデータを表示パネル(PNL、100)の解像度に対応するフォーマットに変換し、そのデータとともにタイミング信号をタイミングコントローラ101に伝送する。
ホストシステム110は、2Dモードで2D映像をタイミングコントローラ101に供給する一方、3Dモードで3D映像または2D映像データを3Dデータフォーマッタ120に供給する。ホストシステム110は、図示しないユーザインタフェースを介して入力されるユーザデータに応答し、タイミングコントローラ101にモード信号を伝送し、2Dモード動作と3Dモード動作を切り替えることができる。ユーザインタフェースは、キーパッド、キーボード、マウス、オンスクリーンディスプレイ(On Screen Display、OSD)、リモートコントローラ(Remote controller)、グラフィカルユーザインタフェース(Graphic User Interface、GUI)、タッチUI(User Interface)、音声認識UI、3DUIなどによって実現されうる。ユーザは、ユーザインタフェースを介して2Dモードと3Dモードを選択することができ、3Dモードで2D−3D映像変換を選択することができる。
図4はスイッチャブル3D素子200の構造を示す断面図である。
図4を参照すれば、スイッチャブル3D素子200は、下部基板10と上部基板20の間に形成された液晶層18、分割された下部電極(14a、14b)、上部基板20に形成された上部電極22などを含む。
下部基板10と上部基板20それぞれは透明な素材の基板に製作される。スイッチャブルバリア(BAR)の場合に下部基板10と上部基板20に偏光板を取り付けることができる。電極(14a、14b、22)は、ITO(Indium Tin Oxide)のような透明電極素材で形成される。下部電極(14a、14b)は、電極パターン間の間隔を最小化し、液晶層18の液晶分子を細密に制御するために透明絶縁層(12、16)によって上下層に分離することができる。
下部電極(14a、14b)に印加される駆動電圧は、スイッチャブルレンズ(LENTI)やスイッチャブルバリア(BAR)の駆動方式に合うように電圧が独立的に印加されることができ、その電圧が互いに異なることがある。また、下部電極(14a、14b)に印加される駆動電圧は、図5乃至図8のようにレンズやバリアをシフトさせるためにシフトすることができる。上部電極22は、上部基板20の全体の一つの膜に形成され、一つの共通電圧が印加されて等電位面を形成する。
以下、スイッチャブル3D素子200の例としてスイッチャブルバリアを用いて説明する。本発明のスイッチャブル3D素子200は、スイッチャブルバリアに限定されないということに留意すべきである。例えば、スイッチャブルバリアの上部基板と下部基板それぞれから偏光板を除去し、液晶分子がレンズ形態に配列されるように下部電極(14a、14b)に印加される駆動電圧を調節すればスイッチャブルレンズを実現することができる。
図5乃至図8に示された無眼鏡立体映像表示装置の駆動方法は、左目映像及び右目映像それぞれに解像度の損失がない。この駆動方法は、1フレーム期間を第1及び第2サブフレーム(SF1、SF2)に分割し、図5の(a)のように、スイッチャブル3D素子200を電気的に制御し、毎フレーム期間(または毎サブフレーム期間) ごとにスイッチャブル3D素子200を所定距離だけシフトさせ、ピクセルアレイ(PIX)に書き込まれるピクセルデータをシフトさせる。図5の(b)は、スイッチャブル3D素子200によって分離した左目認識映像と右目認識映像とを示す。
図5の(c)は、視聴者が1フレーム期間内で累積した左目認識映像と右目認識映像とを示す。図5(c)から分かるように、スイッチャブル3D素子200とピクセルデータを適切にシフトさせれば解像度の低下がなく無眼鏡立体映像表示装置を実現することができる。
図5乃至図7において、“oL1、oL2”は、第1サブフレーム期間(SF1)の間にピクセルアレイ(PIX)のピクセルに書き込まれた左視覚イメージデータであり、“oR1、oR2”は、第1サブフレーム期間の間にピクセルアレイ(PIX)のピクセルに書き込まれた右視覚イメージデータである。“eL1、eL2”は、第2サブフレーム期間(SF2)の間にピクセルアレイ(PIX)のピクセルに書き込まれた左視覚イメージデータであり、“eR1、eR2”は、第2サブフレーム期間(SF2) の間に表示パネル(100)のピクセルに書き込まれた右視覚イメージデータである。
図6は、図5のような無眼鏡立体映像表示装置の駆動方法の一例として原本イメージ(original image)に対する複製イメージを生成するフレームレート・アップコンバージョン(Frame rate up-conversion、FRUC)を適用した例である。図6において、ピクセルアレイは6×2ピクセルで例示されている。“X”は、第n(nは正の整数)番目のフレーム期間(F(n))に受信された原本イメージの動作対象であり、“Y”は、第n+1番目のフレーム期間(F(n+1))に受信された原本イメージの動作対象である。
図6を参照すれば、3Dデータフォーマッタ120は、60Hzのフレームレートに受信された原本イメージデータ(original image)を複製して複製イメージを生成する。
ホストシステム110から3Dデータフォーマッタ120に入力される映像データのフレームレートを60Hzと仮定して説明する。タイミングコントローラ101は、フレームレートを2倍遞倍して120Hzのフレームレートで原本イメージデータと複製イメージデータとをデータ駆動回路102に供給し、2倍遞倍されたフレームレートで表示パネル駆動部(102、103)、スイッチャブル3D素子200、及びバックライトユニット300を制御する。
第n番目のフレーム期間(F(n))は、第1及び第2サブフレーム期間(SF1、SF2)に時分割され、フレームレートが2倍高くなる。同様に、第n+1番目のフレーム期間(F(n+1))は、第1及び第2サブフレーム期間(SF1、SF2)に時分割され、フレームレートが2倍高くなる。表示パネル駆動部(102、103)は、第n番目のフレーム期間(F(n))の第1サブフレーム期間(SF1)の間に動作対象(X)を含む原本イメージデータを表示パネル100のピクセルアレイ(PIX)に書き込んだ後、第2サブフレーム期間(SF2)の間に複製イメージデータを表示パネル100のピクセルアレイ(PIX)に書き込む。表示パネル駆動部(102、103)は、第n+1番目のフレーム期間(F(n+1))の第1サブフレーム期間(SF1)の間に、動作対象(Y)を含む原本イメージデータを表示パネル100のピクセルアレイ(PIX)に書き込んだ後、第2サブフレーム期間(SF2)の 間に複製イメージデータを表示パネル100のピクセルアレイ(PIX)に書き込む。表示パネル駆動部(102、103)は、2ビュー(view)システムの場合に、左視覚イメージデータと右視覚イメージデータとに分割された3D映像データを毎サブフレーム期間ごとに右側に1サブピクセルだけシフト(shift)させる。
3Dフィルタ駆動部210は、毎サブフレーム期間ごとに3D映像データのシフトタイミングと同期し、スイッチャブル3D素子200のレンズやバリアをシフトさせる。例えば、3Dフィルタ駆動部210は、2ビューシステムの場合に、スイッチャブル3D素子200のレンズやバリアを1サブピクセルだけシフトさせる。3Dフィルタ駆動部210は、液晶層に印加される電圧で液晶分子を制御し、スイッチャブルバリア(BAR)で光遮断部分と光透過部分の位置をシフトさせるか、スイッチャブルレンズ(LENTI)のレンズをシフトさせることができる。
バックライト駆動部310は、図9乃至図13のように、発光面を複数のバックライトブロックに分割し、ピクセルアレイ(PIX)のデータスキャニング方向に沿ってバックライトブロックを順次発光させる。スイッチャブル3D素子200のシフトタイミングは、スキャニングバックライト駆動技術で分割されたブロックの順次駆動タイミングに合わせなければならない。このために、スイッチャブル3D素子200は、バックライトユニット300の発光面で分けられたブロックの形態と個数の3Dブロックに分割される。3Dフィルタ駆動部210は、スイッチャブル3D素子200のレンズやバリアをバックライトブロックのシフト方向に沿って1つの3Dブロックずつ順次シフトさせる。その結果、バックライトブロックは、ピクセルアレイのデータスキャニング方向に沿って順次シフトされながら点灯及び消灯され、3Dブロックのレンズやバリアは、バックライトブロックのシフト方向に沿って順次シフトされる。
図7は、図5のような無眼鏡立体映像表示装置の駆動方法の一例として原本イメージを分析し、動作対象の動きベクトルを計算し、その動きベクトルに基づいて新しいイメージを生成するフレームレート・アップコンバージョン(FRUC)を適用した例である。図7で、ピクセルアレイは6×2ピクセルとして例示されている。“X”は第n(nは正の整数)番目のフレーム期間(F(n))に受信された原本イメージの動作対象であり、“Y”は第n+1番目のフレーム期間(F(n+1))に受信された原本イメージの動作対象である。
図7を参照して、3Dデータフォーマッタ120は、60Hzのフレームレートで受信された原本イメージデータをMEMCアルゴリズムを用いて分析し、原本イメージの間に動きベクタトルに基づいて生成されたイメージ(以下、"MEMC生成イメージ"と称する)を挿入する。
ホストシステム110から3Dデータフォーマッタ120に入力される映像データのフレームレートを60Hzだと仮定して説明する。タイミングコントローラ110は、フレームレートを2倍遞倍して120Hzのフレームレートで原本イメージデータとMEMC生成イメージデータをデータ駆動回路102に供給し、2倍遞倍されたフレームレートで表示パネル駆動部(102、103)、スイッチャブル3D素子200、及びバックライトユニット300を制御する。
第n番目のフレーム期間(F(n))は、第1及び第2サブフレーム期間(SF1、SF2)に時分割され、フレームレートが2倍高くなる。同様に、第n+1番目のフレーム期間(F(n+1))は、第1及び第2サブフレーム期間(SF1、SF2)に時分割され、フレームレートが2倍高くなる。表示パネル駆動部(102、103)は、第n番目のフレーム期間(F(n))の第1サブフレーム期間(SF1)の間に動作対象(X)を含む原本イメージを表示パネル100のピクセルアレイ(PIX)に書き込んだ後、第2サブフレーム期間(SF2)の間にMEMC生成イメージデータを表示パネル100のピクセルアレイ(PIX)に書き込む。表示パネル駆動部(102、103)は、第n+1番目のフレーム期間(F(n+1))の第1サブフレーム期間(SF1)の間にMEMC生成イメージデータを表示パネル100のピクセルアレイ(PIX)に書き込んだ後、第2サブフレーム期間(SF2) の間に動作対象(Y)を含む原本イメージデータを表示パネル100のピクセルアレイ(PIX)に書き込む。表示パネル駆動部(102、103)は、2ビュー(view)システムの場合に、左視覚イメージデータと右視覚イメージデータに分割された3D映像データを毎サブフレーム期間ごとに右側に1サブピクセルだけシフトさせる。
3Dフィルタ駆動部210は、毎サブフレーム期間ごとに3D映像データのシフトタイミングと同期し、スイッチャブル3D素子200のレンズやバリアをシフトさせる。バックライト駆動部310は、ピクセルアレイ(PIX)のデータスキャニング方向に沿ってバックライトブロックを順次発光させる。3Dフィルタ駆動部210は、バックライトブロックのシフト方向に沿ってスイッチャブル3D素子200の3Dブロックを順次シフトさせる。
図9は、バックライトユニットの発光面を6つのバックライトブロックに分割した例を示す図である。図10乃至図12は、図9のように、バックライトユニットが6つのバックライトブロックに分割された場合に、スイッチャブル3D素子のシフト方法を示す図である。
図9乃至図12を参照すれば、バックライトユニット300は、スキャニングバックライト駆動技術向けに適切に駆動され、順次点灯及び消灯される第1乃至第6バックライトブロック(BL1〜BL6)に分割される。スイッチャブル3D素子は、バックライトブロック(BL1〜BL6)に対応する3Dブロックに分割される。3Dブロックは、バックライトブロック(BL1〜BL6)と同様な形態と同様な個数に分割される。
表示パネル100のピクセルアレイ(PIX)には、3D映像データがスキャン方向に沿って書き込まれる。バックライトブロック(BL1〜BL6)は、毎サブフレーム期間ごとに点灯及び消灯するが、データが書き込まれたピクセルアレイ(PIX)の液晶応答遅延時間(TLC)経過後に点灯及び消灯する。バックライトブロック(BL1〜BL6)の点灯及び消灯タイミングは、データスキャン方向に沿って1ブロックずつシフトされる。スイッチャブル3D素子300のレンズやバリアは、毎サブフレーム期間ごとにシフトされ、バックライトブロック(BL1〜BL6)の消灯期間内にシフトされる。また、スイッチャブル3D素子200のレンズやバリアは、バックライトブロック(BL1〜BL6)の消灯期間内でピクセルアレイ(PIX)に次のデータが書き込まれる前にシフトされる。したがって、3Dブロックのレンズやバリアのシフトタイミングは、図10乃至図12のように、バックライトブロック(BL1〜BL6)と共にピクセルアレイ(PIX)のデータスキャン方向に沿ってシフトされる。
第1バックライトブロック(BL1)と対向するピクセルアレイ(PIX)のブロックと3Dブロックをそれぞれ第1ピクセルブロックと第1の3Dブロックとし、第2バックライトブロック(BL2)と対向するピクセルアレイのブロックと3Dブロックを第2ピクセルブロックと第2の3Dブロックとすることを前提とし、本発明のスキャニングバックライト駆動方法とスイッチャブル3D素子200のシフト制御方法を説明する。
第1ピクセルブロックのピクセルに3D映像データが順次書き込まれた後に、所定の液晶応答遅延時間(TLC)が経過してから、第1バックライトブロック(BL1)が点灯される。次いで、所定のデューティ比(Duty ratio)によって定義された点灯期間中、第1バックライトブロック(BL1)が点灯された後に消灯されれば、第1の3Dブロックのバリアやレンズが第1シフト期間内にシフトされる。第1シフト期間は、第1バックライトブロックの消灯期間内で第1ピクセルブロックに次のデータが書き込まれる前の期間に設定される。第1シフト期間は、第1バックライトブロックの消灯開始時点から所定の光源の消灯遅延時間(Tdec)が経過した後の時間に設定することができる。光源の消灯遅延時間(Tdec)は、LEDのような光源に駆動電圧を遮断した後にもLEDの残留電荷によってLEDが実際消灯されるまでの遅延時間を意味する。
第1ピクセルブロックに3D映像データが書き込まれた後に第2ピクセルブロックのピクセルに3D映像データが書き込まれ始める。第2ピクセルブロックのピクセルに3D映像データが順次書き込まれた後、所定の液晶応答遅延時間(TLC)が経過されてから、第2バックライトブロック(BL2)が点灯される。次いで、所定のデューティ比によって定義された点灯期間中、第2バックライトブロック(BL2)が点灯された後に消灯されれば、第2の3Dブロックのバリアやレンズが第2シフト期間内にシフトされる。第2シフト期間は、第2バックライトブロックの消灯期間内で第2ピクセルブロックに次のデータが書き込まれる前の期間に設定される。第2シフト期間は、第2バックライトブロックの消灯開始時点から光源の消灯遅延時間(Tdec)が経過された後の時間に設定することができる。
隣合うバックライトブロックの点灯期間は、図10乃至図12のように重畳することができる。第n番目の3Dブロックのシフト期間は、第n+1番目のバックライトブロックの点灯期間と重畳することができる。例えば、図11のように、第1の3Dブロックのシフト期間は、第2バックライトブロックBL2の点灯期間と重畳することができる。
全てのバックライトブロック(BL1〜BL6)で、バックライトブロックの点灯期間と3Dブロックのシフト期間との間の時間差は実質的に均一である。
図10及び図11で、対角方向の矢印は、3D映像データのスキャニング方向である。“ON”は、バックライトブロックの点灯期間である。図10及び図11において、符号“51〜56”は、第1乃至第6バックライトブロックの点灯期間であり、符号“31〜36”は、第1乃至第6の3Dブロックのシフト期間である。図12で“LC”は液晶応答特性である。
図13は、バックライトユニットの発光面を3つのバックライトブロックに分割した例を示す図である。図14は、図13のようにバックライトユニットが3つのバックライトブロックに分割された場合に、スイッチャブル3D素子のシフト方法を示す図である。
図13及び図14を参照すれば、バックライトユニット300は、スキャニングバックライト駆動技術向けに適切に駆動され、順次点灯及び消灯される第1乃至第3バックライトブロック(BLt、BLc、BLb)に分割される。スイッチャブル3D素子は、バックライトブロック(BLt、BLc、BLb)に対応する3つの3Dブロックに分割される。
表示パネル100のピクセルアレイ(PIX)には、3D映像データがスキャン方向に沿って書き込まれる。バックライトブロック(BLt、BLc、BLb)は、毎サブフレーム期間ごとに点灯及び消灯するが、データが書き込まれたピクセルアレイ(PIX)の液晶応答遅延時間(TLC)経過後に点灯及び消灯する。バックライトブロック(BLt、BLc、BLb)の点灯及び消灯タイミングは、データスキャン方向に沿って1ブロックずつシフトされる。スイッチャブル3D素子200は、毎サブフレーム期間ごとにバックライトブロックが順次消灯されるタイミングに合わせ順次シフトされる。3Dブロックのシフト期間は、バックライトブロックの消灯タイミングに合わせて決まる。3Dブロックのシフト期間は、バックライトブロック(BLt、BLc、BLb)の消灯後、ピクセルアレイ(PIX)に次のデータが書き込まれる前の時間に設定される。したがって、3Dブロックのシフトタイミングは、図14のように、バックライトブロック(BLt、BLc、BLb)のようにピクセルアレイ(PIX)のデータスキャン方向に沿ってシフトされる。
第1バックライトブロック(BLt)と対向するピクセルアレイのブロックと3Dブロックとをそれぞれ第1ピクセルブロックと第1の3Dブロックとし、第2バックライトブロック(BLc)と対向するピクセルアレイのブロックと3Dブロックを第2ピクセルブロックと第2の3Dブロックとすることを前提とし、本発明のスキャニングバックライト駆動とスイッチャブル3D素子のシフト制御方法を説明する。
第1ピクセルブロックから3D映像データが順次書き込まれた後、所定の液晶応答遅延時間(TLC)が経過してから、第1バックライトブロック(BLt)が点灯される。次いで、第1バックライトブロック(BLt)が点灯期間中、点灯されてから消灯されれば、第1の3Dブロックがシフトされる。第1の3Dブロックは、第1バックライトブロック(BLt)が消灯された後に、所定の光源の消灯遅延時間(Tdec)が経過してからシフトされうる。
第2ピクセルブロックから3D映像データが順次書き込まれた後、所定の液晶応答遅延時間(TLC)が経過してから、第2バックライトブロック(BLc)が点灯される。次いで、第2バックライトブロック(BLc)が点灯期間中、点灯されてから消灯されれば、第2の3Dブロックがシフトされる。第2の3Dブロックは、第2バックライトブロック(BLc)が消灯された後に、所定の光源の消灯遅延時間(Tdec)が経過してからシフトされうる。
隣合うバックライトブロックの点灯期間は、図14のように重畳されることができる。第n番目の3Dブロックのシフト期間は、第n+1番目のバックライトブロックの点灯期間と重畳することができる。すべてのバックライトブロック(BLt〜BLb)で、バックライトブロックの点灯期間と3Dブロックのシフト期間との間の時間差は実質的に均一である。
図14において、対角方向の矢印は、3D映像データのスキャニング方向である。“BLU ON”は、バックライトブロックの点灯期間である。符号“Ts”は、3Dブロックのシフト期間である。
図15は、バックライトデューティ比を例示した図である。図16は、バックライトデューティ比による動画応答速度(Motion Picture Response Time、 MPRT(ms))と3D映像の明るさ(3D luminance(nit))とを示す。
図15を参照すれば、バックライトユニット300の光源は、所定のバックライトデューティ比によって定義される点灯期間に点灯され、消灯期間によって消灯される。デューティ比が大きいほど単位時間当たりの点灯期間(ON)が長くなるので、バックライトの明るさが大きくなる。このようなバックライトの明るさは、タイミングコントローラ101またはホストシステム110から入力されるPWM(pulse width modulation) 信号のデューティ比によって制御される。
図16の実験結果から分かるように、バックライトデューティ比が変われば、視聴者が認知する液晶表示装置の動画応答速度(MPRT)と3D映像の明るさが変わる。したがって、バックライトデューティ比は、動画応答速度(MPRT)と3D映像の明るさを考慮し、70(%)〜75(%)の間の値であると、3D映像の表示品質を最適化することができる。動画応答速度(MPRT)が速ければ、動画ブラー(blurr)やテイリング(tailing)を改善することができ、3Dクロストークを減らすことができる。
ローカルディミング制御方法は、1フレーム映像データを複数のブロックに分割し、そのブロックごとに代表値を算出し、ディミング値を選択してそのディミング値によってバックライトデューティ比を調節する。したがって、ローカルディミング制御方法によってバックライトブロックごとにバックライトデューティ比を可変することができる。バックライトブロックそれぞれのローカルディミングを制御するためのバックライトデューティ比は、3D映像の画質を考慮すると、70(%)〜75(%)の間で可変することが望ましいが、これに限定されない。
本発明は、図17及び図18のように、電気的制御が可能な能動スイッチ素子を利用し、スイッチャブル3D素子200によって形成されたバリアやレンズをバックライトブロック単位にシフトする。能動スイッチ素子は、図17及び図18のように、トランジスタ、ダイオードなどによって実現することができる。
図17は、スイッチャブル3D素子200の第1実施の形態を示す回路図である。図18は、スイッチャブル3D素子の第2実施の形態を示す回路図である。
図17を参照すると、セル(C1〜C6)は、分割された下部電極14、共通電圧(Vcom)が印加される上部電極22、及びそれらの電極間に配置された液晶層18で構成される。セル(C1〜C6)の液晶分子は、分割された下部電極14に印加される駆動電圧(Vdrv)と上部電極22に印加される共通電圧(Vcom)との電圧差に起因して発生する電界によって駆動され、液晶分子でバリアやレンズ面を形成する。
トランジスタ(T1〜T6)は、スイッチャブル3D素子200の下部基板10に形成されたゲートライン(G1〜G6)を通じて印加されるゲートパルスに応答してターンオン(turn-on)され、駆動電圧(Vdrv)をセル(C1〜C6)の下部電極14に供給する。駆動電圧(Vdrv)は、スイッチャブルバリア(BAR)とスイッチャブルレンズ(LENTI)の駆動方式に従ってその電圧が適切に選択される。
第1バックライトブロック(BL1)と対応する第1の3Dブロックに3つのセルと3つのTFTが形成され、第2バックライトブロック(BL2)と対応する第2の3Dブロックに3つのセルと3つのTFTが形成された実施例を前提として、スイッチャブル3D素子のブロック分割駆動方法を説明する。
第1の3Dブロックは、第1乃至第3セル(C1〜C3)と、そのセル(C1〜C3)に接続された第1乃至第3TFT(T1〜T3)を含む。
第1乃至第3セル(C1〜C3)は、第1バックライトブロック(BL1、BLt)の消灯開始時点以後であって、第1ピクセルブロックに次のデータが書き込まれる前の時間に設定された第1シフト期間中にバリアやレンズをシフトさせる。3Dフィルタ駆動部210は、駆動電圧供給ラインに駆動電圧(Vdrv)を供給し、第1シフト期間内で第1乃至第3セル(C1〜C3)によって生成されたバリアやレンズがシフトされるように、その第1シフト期間中に第1乃至第3ゲートライン(G1〜G3)にゲートパルスを順次供給する。第1乃至第3TFT(T1〜T3)は、第1乃至第3ゲートライン(G1〜G3)からのゲートパルスに応答し、第1乃至第3セル(C1〜C3)に印加される駆動電圧(Vdrv)をシフトさせる。
第1TFT(T1)は、第1ゲートライン(G1)からのゲートパルスに応答し、第1セル(C1)に駆動電圧(Vdrv)を供給する。第1TFT(T1)のゲート電極は、第1ゲートライン(G1)に接続される。第1TFT(T1)のドレーン電極は、駆動電圧(Vdrv)が印加される駆動電圧供給ラインに接続され、そのソース電極は、第1セル(C1)の下部電極14に接続される。
第2TFT(T2)は、第2ゲートライン(G2)からのゲートパルスに応答し、第2セル(C2)に駆動電圧(Vdrv)を供給する。第2TFT(T2)のゲート電極は、第2ゲートライン(G2)に接続される。第2TFT(T2)のドレーン電極は、駆動電圧供給ラインに接続され、そのソース電極は、第2セル(C2)の下部電極14に接続される。
第3TFT(T3)は、第3ゲートライン(G3)からのゲートパルスに応答し、第3セル(C3)に駆動電圧(Vdrv)を供給する。第3TFT(T3)のゲート電極は、第3ゲートライン(G3)に接続される。第3TFT(T3)のドレーン電極は、駆動電圧供給ラインに接続され、そのソース電極は、第3セル(C3)の下部電極14に接続される。
第1の3Dブロックがシフトされた後に、第2の3Dブロックは、第2バックライトブロックBL2(又はBLc)の消灯期間に同期してシフトされる。第2の3Dブロックは、第4乃至第6セル(C4〜C6)と、それらのセル(C4〜C6)に接続された第4乃至第6TFT(T4〜T6)とを含む。
第4乃至第6セル(C4〜C6)は、第2バックライトブロック(BL2、BLc)の消灯開始時点以後、第2ピクセルブロックに次のデータが書き込まれる前の時間に設定された第2シフト期間中にバリアやレンズをシフトさせる。3Dフィルタ駆動部210は、第2シフト期間内で第4乃至第6セル(C4〜C6)によって生成されたバリアやレンズがシフトされるように、その第2シフト期間中に第4乃至第6ゲートライン(G4〜G6)にゲートパルスを順次供給する。第4乃至第6TFT(T4〜T6)は、第4乃至第6ゲートライン(G4〜G6)からのゲートパルスに応答し、第4乃至第6セル(C4〜C6)に印加される駆動電圧(Vdrv)をシフトさせる。
第4TFT(T4)は、第4ゲートライン(G4)からのゲートパルスに応答し、第4セル(C4)に駆動電圧(Vdrv)を供給する。第4TFT(T4)のゲート電極は、第4ゲートライン(G4)に接続される。第4TFT(T4)のドレーン電極は、駆動電圧供給ラインに接続され、そのソース電極は、第4セル(C4)の下部電極14に接続される。
第5TFT(T5)は、第5ゲートライン(G5)からのゲートパルスに応答し、第5セル(C5)に駆動電圧(Vdrv)を供給する。第5TFT(T5)のゲート電極は、第5ゲートライン(G5)に接続される。第5TFT(T5)のドレーン電極は、駆動電圧供給ラインに接続され、そのソース電極は、第5セル(C5)の下部電極14に接続される。
第6TFT(T6)は、第6ゲートライン(G6)からのゲートパルスに応答し、第6セル(C6)に駆動電圧(Vdrv)を供給する。第6TFT(T6)のゲート電極は、第6ゲートイン(G6)に接続される。第6TFT(T6)のドレーン電極は、駆動電圧供給ラインに接続され、そのソース電極は、第6セル(C6)の下部電極14に接続される。
図18を参照すれば、セル(C1〜C6)は分割された下部電極14、共通電圧(Vcom)が印加される上部電極22、及びそれらの電極間に配置された液晶層18で構成される。セル(C1〜C6)の液晶分子は、分割された下部電極14に印加される駆動電圧(Vdrv)と上部電極22に印加される共通電圧(Vcom)との電圧差に起因して発生する電界によって駆動され、液晶分子でバリアやレンズ面を形成する。
ダイオード(D1〜D6)は、スイッチャブル3D素子200の下部基板10に形成されたアノードライン(A1〜A6)を通じて印加される駆動電圧(Vdrv)によってターン-オンされ、その駆動電圧(Vdrv)をセル(C1〜C6)の下部電極14に供給する。駆動電圧(Vdrv)は、スイッチャブルバリア(BAR)とスイッチャブルレンズ(LENTI)の駆動方式に従ってその電圧が適切に選択される。
第1バックライトブロック(BL1)と対応する第1の3Dブロックに3つのセルと3つのダイオードが形成され、第2バックライトブロック(BL2)と対応する第2の3Dブロックに3つのセルと3つのダイオードが形成された実施例を前提として、スイッチャブル3D素子のブロック分割駆動方法を説明する。
第1の3Dブロックは、第1乃至第3セル(C1〜C3)と、それらのセル(C1〜C3)に接続された第1乃至第3ダイオード(D1〜D3)とを含む。
第1乃至第3セル(C1〜C3)は、第1バックライトブロック(BL1、BLt)の消灯開始時点以後、第1ピクセルブロックに次のデータが書き込まれる前の時間に設定された第1シフト期間中にバリアやレンズをシフトさせる。3Dフィルタ駆動部210は、第1シフト期間内で第1乃至第3セル(C1〜C3)によって生成されたバリアやレンズがシフトされるように、その第1シフト期間中に第1乃至第3アノードライン(A1〜A3)に駆動電圧(Vdrv)を順次供給する。第1乃至第3ダイオード(D1〜D3)は、第1乃至第3アノードライン(A1〜A3)からの駆動電圧(Vdrv)に応答し、順次ターン-オンされ、その駆動電圧(Vdrv)を第1乃至第3セル(C1〜C3)に供給する。
第1ダイオード(D1)は、第1アノードライン(A1)からの駆動電圧(Vdrv)に応答し、第1セル(C1)に駆動電圧(Vdrv)を供給する。第1ダイオード(D1)のアノードは、第1アノードライン(A1)に接続される。第1ダイオード(D1)のカソードは、第1セル(C1)の下部電極14に接続される。
第2ダイオード(D2)は、第2アノードライン(A2)からの駆動電圧(Vdrv)に応答し、第2セル(C2)に駆動電圧(Vdrv)を供給する。第2ダイオード(D2)のアノードは、第2アノードライン(A2)に接続される。第2ダイオード(D2)のカソードは、第2セル(C2)の下部電極14に接続される。
第3ダイオード(D3)は、第3アノードライン(A3)からの駆動電圧(Vdrv)に応答し、第3セル(C3)に駆動電圧(Vdrv)を供給する。第3ダイオード(D3)のアノードは、第3アノードライン(A3)に接続される。第3ダイオード(D3)のカソードは、第3セル(C3)の下部電極14に接続される。
第2の3Dブロックは、第1の3Dブロックがシフトされた後に、第2バックライトブロックの消灯期間に同期されてシフトされる。第2の3Dブロックは第4乃至第6セル(C4〜C6)と、そのセル(C4〜C6)に接続された第4乃至第6ダイオード(D4〜D6)とを含む。
第4乃至第6セル(C4〜C6)は、第2バックライトブロック(BL2、BLc)の消灯開始時点以後、第2ピクセルブロックに次のデータが書き込まれる前の時間に設定された第2シフト期間中にバリアやレンズをシフトさせる。3Dフィルタ駆動部210は、第2シフト期間内で第4乃至第6セル(C4〜C6)によって生成されたバリアやレンズがシフトされるように、その第2シフト期間中に第4乃至第6アノードライン(A4〜A6)に駆動電圧(Vdrv)を順次供給する。第4乃至第6ダイオード(D4〜D6)は、第4乃至第6アノードライン(A4〜A6)からの駆動電圧(Vdrv)に応答し、順次ターン-オンされその駆動電圧(Vdrv)を第4乃至第6セル(C4〜C6)に供給する。
第4ダイオード(D4)は、第4アノードライン(A4)からの駆動電圧(Vdrv)に応答し、第4セル(C4)に駆動電圧(Vdrv)を供給する。第4ダイオード(D4)のアノードは、第4アノードライン(A4)に接続される。第4ダイオード(D4)のカソードは、第4セル(C4)の下部電極14に接続される。
第5ダイオード(D5)は、第5アノードライン(A5)からの駆動電圧(Vdrv)に応答し、第5セル(C5)に駆動電圧(Vdrv)を供給する。第5ダイオード(D5)のアノードは、第5アノードライン(A5)に接続される。第5ダイオード(D5)のカソードは、第5セル(C5)の下部電極14に接続される。
第6ダイオード(D6)は、第6アノードライン(A6)からの駆動電圧(Vdrv)に応答し、第6セル(C6)に駆動電圧(Vdrv)を供給する。第6ダイオード(D6)のアノードは、第6アノードライン(A6)に接続される。第6ダイオード(D6)のカソードは、第6セル(C6)の下部電極14に接続される。
本発明の無眼鏡立体映像表示装置は、バックライトブロックの消灯期間と、表示パネル及びスイッチャブル3D素子の液晶応答遅延時間とが、後述のように構成される。
図13のように、バックライトユニット300の発光面が第1乃至第3バックライトブロック(BLt、BLc、BLb)に分割されると、スイッチャブル3D素子200は、バックライトブロック(BLt、BLc、BLb)に1:1で対応する3Dブロックに分割される。3Dブロックは、バックライトブロック(BL1〜BL6)と同様の形態と同様の個数に分割される。
表示パネル100のピクセルアレイ(PIX)には、左視覚イメージデータ(L)と右視覚イメージデータ(R)とに分割された3D映像データが表示パネル100の上側から下側に進行するスキャン方向に沿って書き込まれる。
バックライトブロック(BLt、BLc、BLb)は、表示パネル100に書き込まれるピクセルデータのスキャニング方向に沿って順次点灯及び消灯する。バックライトブロック(BLt、BLc、BLb)の点灯及び消灯タイミングは、ピクセルデータのスキャン方向に沿って1ブロックずつ順次シフトされる。バックライトブロック(BLt、BLc、BLb)それぞれは、図19及び図20のように、表示パネル100の液晶応答特性曲線で上昇区間と下降区間それぞれに消灯する一方、それらの間の液晶応答飽和区間内で点灯する。
図19及び図20を参照すれば、スイッチャブル3D素子200のバリアやレンズは、表示パネル100の画面全体で動画応答速度(MPRT)と3Dクロストークとを最小化するために、バックライトブロック(BL1〜BL6)の消灯期間(BLUoff 期間)内でシフトされなければならない。第n番目の3Dブロックに形成されたバリアやレンズは、第n番目のバックライトブロックの消灯期間内にシフトされる。
3Dフィルタ駆動部210は、バックライトブロック(BLt、BLc、BLb)の消灯期間に同期され、スイッチャブル3D素子200の駆動電圧をシフトさせて、スイッチャブル3D素子200のバリアやレンズを3Dブロック単位で順次シフトさせる。
図19では、“BLU on”は、バックライトブロックの点灯期間であり、“RT”は、表示パネル100とスイッチャブル3D素子200との液晶応答特性曲線である。“BLU off”は、バックライトブロックの消灯期間である。“Tdc”は、表示パネル100の上側に位置する第1ピクセルブロックに対する、表示パネル100の中央に位置する第2ピクセルブロックの液晶応答開始遅延時間であり、“Tdb”は表示パネル100の第2ピクセルブロックに対する、表示パネル100の下側に位置する第3ピクセルブロックの液晶応答開始遅延時間である。図20では、“Ton_3D”は、スイッチャブル3D素子200の液晶応答特性曲線で上昇区間、“Toff_3D”は、スイッチャブル3D素子200の液晶応答特性曲線で下降区間をそれぞれ示す。
表示パネル100の液晶応答特性とスイッチャブル3D素子200の液晶応答特性は、実際には、完全に一致せず、一般的に、図20のように上昇区間と下降区間で互いに異なる。表示パネル100とスイッチャブル3D素子200との間の液晶応答時間差を考慮すると、表示パネル100の画面全体で動画応答速度(MPRT)と3Dクロストークとを最小化するためには、下の条件式(1)のように、スイッチャブル3D素子200の最大液晶応答時間が表示パネル100の最大液晶応答時間以下でなければならない。
スイッチャブル3D素子200の最大液晶応答時間は、スイッチャブル3D素子200の液晶応答特性曲線で上昇区間の液晶応答時間と下降区間の液晶応答時間のうち、長い方の液晶応答時間を意味する。表示パネル100の最大液晶応答時間は、表示パネル100の液晶応答特性曲線で上昇区間の液晶応答時間と下降区間の液晶応答時間のうち、長い方の液晶応答時間を意味する。
Max{RT_3D_On、RT_3D_Off} ≦ Max{RT_i_On、RT_i_Off}--- 条件式(1)
ここで、“RT_3D_On”は、スイッチャブル3D素子200の液晶応答特性曲線における液晶応答が始まる上昇区間(図20のTon_3D)の液晶応答時間であり、“RT_3D_Off”は、スイッチャブル3D素子200の液晶応答特性曲線における下降区間(図20のToff_3D)の液晶応答時間である。“RT_i_On”は、表示パネル100の液晶応答特性曲線における液晶応答が始まる上昇区間(図20のTon_ic)の液晶応答時間であり、“RT_i_Off”は、表示パネル100の液晶応答特性曲線における下降区間(図20のToff_ic)の液晶応答時間である。
表示パネル100とスイッチャブル3D素子200の液晶応答時間は、液晶組成によって変わる液晶の点弾性特性と印加電圧によって調節することができる。したがって、液晶種類と液晶印加電圧を調節すれば、表示パネル100とスイッチャブル3D素子200との液晶応答時間を条件式(1)に対応するように調節することができる。
本発明のスキャニングバックライト駆動技術において、バックライトブロックの消灯区間の持続時間は、下の条件式(2)及び(3)によって示される。立体映像表示装置の製造業社やユーザは、動画応答速度(MPRT)と輝度のうち、他方よりもさらに重要となる方を考慮して、条件式(2)及び(3)のうち一方を選択するか、両方を考慮して、条件式(2)及び3を両方とも選択することができる。条件式(2)は、動画応答速度(MPRT)を重視する場合に効果的であり、バックライトブロックの最大消灯期間を表示パネル100の最大液晶応答時間[Max{RT_i_On、RT_i_Off}]と実質的に等しくする。条件式(3)は、3D映像の輝度を重視する場合に効果的であり、 バックライトブロックの最小消灯期間(BLU Off Time)をスイッチャブル3D素子200の最大液晶応答時間[Max{RT_3D_On、RT_3D_Off}]と実質的に等しくする。
バックライトブロックの点灯区間及び消灯区間の持続時間は、バックライト駆動部310に印加される PWM(pulse width modulation)信号のデューティ比によって調節することができる。表示パネル100とスイッチャブル3D素子200の液晶応答時間は、液晶組成によって変わる液晶の点弾性特性と印加電圧によって調整することができる。したがって、本発明は、下の条件式(2)及び(3)を満たすように、バックライトユニット300の点灯区間及び消灯区間の持続時間と、表示パネル100とスイッチャブル3D素子200との液晶応答時間とを最適化することができる。
BLU Off Time = Max{RT_i_On、RT_i_Off} --- 条件式(2)
BLU Off Time = Max{RT_3D_On、RT_3D_Off} ---条件式(3)
条件式(1)〜(3)は、液晶モード、ノーマリーホワイトモード(Normally white mode)、ノーマリーブラックモード(Normally black mode) などに関係なく共通に適用可能である。
3Dブロック間の動作開始遅延時間は、表示パネル100のピクセルブロック間の液晶応答開始遅延時間Tdc及びTdb(図19参照)に実質的に等しい。例えば、第1ピクセルブロックと対向する第1の3Dブロックに対する、第2ピクセルブロックと対向する第2の3Dブロックの動作開始遅延時間は、図19で示される“Tdc”に実質的に等しい。第2ピクセルブロックと対向する第2の3Dブロックに対する、第3ピクセルブロックと対向する第3の3Dブロックの動作開始遅延時間は、図19に示される“Tdb”に実質的に等しい。

Claims (20)

  1. 3D映像データを表示する表示パネルと、
    前記表示パネルに光を照射するバックライトユニットと、
    前記表示パネルに書き込まれる前記3D映像データのスキャニング方向に沿って前記バックライトユニットの光源を順次駆動するバックライト駆動部と、
    前記3D映像データの左視覚イメージデータと右視覚イメージデータの光軸を分離するためのバリアやレンズを形成するスイッチャブル3D素子と、
    前記スイッチャブル3D素子を電気的に制御し、前記3Dフィルタに形成されたバリアやレンズをシフトさせる3Dフィルタ駆動部と、
    を含み、
    前記バックライトユニットの発光面は、複数のバックライトブロックに分割され、前記バックライトブロックは、前記表示パネルのデータスキャニング方向に沿って順次点灯及び消灯され、
    前記スイッチャブル3D素子は、前記バックライトブロックと1:1で対応する複数の3Dブロックに分割され、前記3Dブロックのバリアやレンズは、順次点灯及び消灯される前記バックライトブロックのシフト方向に沿って3Dブロック単位にシフトされることを特徴とする無眼鏡立体映像表示装置。
  2. 前記複数の3Dブロックのバリアやレンズは、バックライトブロックの消灯タイミングに同期してシフトされることを特徴とする、請求項1記載の無眼鏡立体映像表示装置。
  3. 前記複数の3Dブロックそれぞれにおいて、前記バリアやレンズのシフト期間は、前記バックライトブロックの消灯開始時点後、前記バックライトブロックと対応する前記表示パネルのピクセルブロックに次のデータが書き込まれる前の時間に設定され、
    前記表示パネルのピクセルブロックは、前記バックライトブロックと1:1で対応することを特徴とする、請求項2記載の無眼鏡立体映像表示装置。
  4. 第1バックライトブロックと対応する前記表示パネルの第1ピクセルブロックに前記3D映像データが順次書き込まれた後、所定の液晶応答遅延時間がさらに経過してから、前記第1バックライトブロックが点灯及び消灯され、
    前記第1バックライトブロックと対応する第1の3Dブロックのバリアやレンズは、前記第1バックライトブロックの消灯期間内で前記第1ピクセルブロックに次のデータが書き込まれる前の期間に設定された第1シフト期間内にシフトされ、
    第2バックライトブロックと対応する前記表示パネルの第2ピクセルブロックに前記3D映像データが順次書き込まれた後、前記液晶応答遅延時間がさらに経過してから、前記第2バックライトブロックが点灯及び消灯され、
    前記第2バックライトブロックと対応する第2の3Dブロックのバリアやレンズは、前記第2バックライトブロックの消灯期間内で前記第2ピクセルブロックに次のデータが書き込まれる前の期間に設定された第2シフト期間内にシフトされ、
    前記第2シフト期間は、前記第1シフト期間より遅いことを特徴とする、請求項3記載の無眼鏡立体映像表示装置。
  5. 第1シフト期間は、第1バックライトブロックの消灯開始時点から所定の光源の消灯遅延時間が経過した後に設定され、
    第2シフト期間は、第2バックライトブロックの消灯開始時点から所定の光源の消灯遅延時間が経過した後に設定されることを特徴とする、請求項4記載の無眼鏡立体映像表示装置。
  6. 前記第1及び第2バックライトブロックの点灯期間は重畳され、
    前記第1シフト期間は、前記第2バックライトブロックの点灯期間と重畳されることを特徴とする、請求項5記載の無眼鏡立体映像表示装置。
  7. 前記スイッチャブル3D素子は、前記3Dブロックのレンズやバリアのシフト動作を制御する能動スイッチ素子を含むことを特徴とする、請求項2記載の無眼鏡立体映像表示装置。
  8. 第1バックライトブロックと対応する第1の3Dブロックは、第1乃至第3セルと、それらのセルに接続され前記第1乃至第3セルに駆動電圧を供給する第1乃至第3TFTとを含み、 第2バックライトブロックと対応する第2の3Dブロックは、第4乃至第6セルと、それらのセルに接続され前記第4乃至第6セルに駆動電圧を供給する第4乃至第6TFTとを含み、
    前記第1TFTは、第1ゲートラインからのゲートパルスに応答し、前記第1セルに駆動電圧を供給し、
    前記第2TFTは、第2ゲートラインからのゲートパルスに応答し、前記第2セルに駆動電圧を供給し、
    前記第3TFTは、第3ゲートラインからのゲートパルスに応答し、前記第3セルに駆動電圧を供給し、
    前記第4TFTは、第4ゲートラインからのゲートパルスに応答し、前記第4セルに駆動電圧を供給して、
    前記第5TFTは、第5ゲートラインからのゲートパルスに応答し、前記第5セルに駆動電圧を供給して、
    前記第6TFTは、第6ゲートラインからのゲートパルスに応答し、前記第6セルに駆動電圧を供給することを特徴とする、請求項7記載の無眼鏡立体映像表示装置。
  9. 第1バックライトブロックと対応する第1の3Dブロックは、第1乃至第3セルと、それらのセルに接続され前記第1乃至第3セルに駆動電圧を供給する第1乃至第3ダイオードとを含み、
    第2バックライトブロックと対応する第2の3Dブロックは、第4乃至第6セルと、それらのセルに接続され前記第4乃至第6セルに駆動電圧を供給する第4乃至第6ダイオードとを含み、
    前記第1ダイオードは第1アノードラインからの駆動電圧を前記第1セルに駆動電圧を供給し、
    前記第2ダイオードは第2アノードラインからの駆動電圧を前記第2セルに駆動電圧を供給し、
    前記第3ダイオードは第3アノードラインからの駆動電圧を前記第3セルに駆動電圧を供給し、
    前記第4ダイオードは第4アノードラインからの駆動電圧を前記第4セルに駆動電圧を供給し、
    前記第5ダイオードは第5アノードラインからの駆動電圧を前記第5セルに駆動電圧を供給し、
    前記第6ダイオードは第6アノードラインからの駆動電圧を前記第6セルに駆動電圧を供給することを特徴とする、請求項7記載の無眼鏡立体映像表示装置。
  10. 前記スイッチャブル3D素子の最大液晶応答時間は、前記表示パネルの最大液晶応答時間以下であることを特徴とする、請求項2記載の立体映像表示装置。
  11. 前記バックライトブロックそれぞれの最大消灯時間は、前記表示パネルの最大液晶応答時間と実質的に等しいことを特徴とする、請求項10記載の無眼鏡立体映像表示装置。
  12. 前記バックライトブロックそれぞれの最小消灯時間は、前記スイッチャブル3Dフィルタの最大液晶応答時間と実質的に等しいことを特徴とする、請求項10記載の無眼鏡立体映像表示装置。
  13. 3D映像データを表示する表示パネルと、前記表示パネルに光を照射するバックライトユニットと、前記3D映像データの左視覚イメージデータと右視覚イメージデータの光軸を分離するためのバリアやレンズを形成するスイッチャブル3D素子と、
    を含む立体映像表示装置の制御方法において、
    前記表示パネルに書き込まれる前記3D映像データのスキャニング方向に沿って前記バックライトユニットの光源を順次駆動する段階と、
    前記スイッチャブル3D素子を電気的に制御し、前記3Dフィルタにバリアやレンズを形成してそのバリアやレンズをシフトさせる段階を含み、
    前記バックライトユニットの発光面は、複数のバックライトブロックに分割され、前記バックライトブロックは、前記表示パネルのデータスキャニング方向に沿って順次点灯及び消灯され、
    前記スイッチャブル3D素子は、前記バックライトブロックと1:1で対応する複数の3Dブロックに分割され、前記3Dブロックのバリアやレンズは、順次点灯及び消灯される前記バックライトブロックのシフト方向に沿って3Dブロック単位にシフトされることを特徴とする無眼鏡立体映像表示装置の制御方法。
  14. 前記3Dブロックのバリアやレンズは、バックライトブロックの消灯タイミングに同期してシフトされることを特徴とする、請求項13記載の無眼鏡立体映像表示装置の制御方法。
  15. 前記3Dブロックそれぞれで前記バリアやレンズのシフト期間は、前記バックライトブロックの消灯開始時点後、前記バックライトブロックと対応する前記表示パネルのピクセルブロックに次のデータが書き込まれる前の時間に設定され、
    前記表示パネルのピクセルブロックは、前記バックライトブロックと1:1で対応することを特徴とする、請求項14記載の無眼鏡立体映像表示装置の制御方法。
  16. 第1バックライトブロックと対応する前記表示パネルの第1ピクセルブロックに前記3D映像データが順次記入された後、所定の液晶応答遅延時間がさらに経過してから、前記第1バックライトブロックが点灯及び消灯され、
    前記第1バックライトブロックと対応する第1の3Dブロックのバリアやレンズは、前記第1バックライトブロックの消灯期間内で前記第1ピクセルブロックに次のデータが書き込まれる前の期間に設定された第1シフト期間内にシフトされ、
    第2バックライトブロックと対応する前記表示パネルの第2ピクセルブロックに前記3D映像データが順次書き込まれた後、前記液晶応答遅延時間がさらに経過してから、前記第2バックライトブロックが点灯及び消灯され、
    前記第2バックライトブロックと対応する第2の3Dブロックのバリアやレンズは、前記第2バックライトブロックの消灯期間内で前記第2ピクセルブロックに次のデータが書き込まれる前の期間に設定された第2シフト期間内にシフトされ、
    前記第2シフト期間は、前記第1シフト期間より遅いことを特徴とする、請求項15記載の無眼鏡立体映像表示装置の制御方法。
  17. 第1シフト期間は、第1バックライトブロックの消灯開始時点から所定の光源の消灯遅延時間が経過した後に設定され、
    第2シフト期間は、第2バックライトブロックの消灯開始時点から所定の光源の消灯遅延時間が経過した後に設定されることを特徴とする、請求項16記載の無眼鏡立体映像表示装置の制御方法。
  18. 前記第1及び第2バックライトブロックの点灯期間は重畳され、
    前記第1シフト期間は、前記第2バックライトブロックの点灯期間と重畳されることを特徴とする、請求項17記載の無眼鏡立体映像表示装置の制御方法。
  19. 前記スイッチャブル3D素子は、前記3Dブロックのレンズやバリアのシフト動作を制御する能動スイッチ素子を含むことを特徴とする、請求項14記載の無眼鏡立体映像表示装置の制御方法。
  20. 前記スイッチャブル3D素子の最大液晶応答時間は、前記表示パネルの最大液晶応答時間以下であることを特徴とする、請求項14記載の立体映像表示装置義制御方法。
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