KR101451588B1 - 입체 영상 표시 장치 및 이의 구동 방법 - Google Patents

입체 영상 표시 장치 및 이의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일 스위처블 영역 중 투과 영역의 비율을 조절하여 배리어 영역을 이동시킴으로써, 위치를 변경한 시청자가 느끼는 플리커(Flicker)를 최소화할 수 있는 입체 영상 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것으로, 본 발명의 입체 영상 표시 장치는, 이차원 영상을 출사하는 표시 패널;과, 복수개의 스위처블 영역을 갖고 상기 표시 패널 상에 위치하여, 상기 이차원 영상을 삼차원 영상으로 출사하는 스위처블 패널;과, 상기 스위처블 영역 내에 배리어 영역과 투과 영역을 구분하기 위해 상기 스위처블 패널에 전압을 인가하는 전압 인가부; 및 상기 스위처블 영역의 위치 및 각 스위처블 영역 내 배리어 영역 폭을 조정하도록 상기 전압 인가부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

입체 영상 표시 장치 및 이의 구동 방법 {Stereoscopic Image Display Device and Driving Method for The Same}
본 발명은 입체 영상 표시 장치에 관한 것으로, 시청자가 위치를 변경할 때 플리커(Flicker)를 최소화할 수 있는 입체 영상 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.
오늘날 초고속 정보 통신망을 근간으로 구축될 정보의 고속화를 위해 실현될 서비스들은 현재의 전화와 같이 단순히「듣고 말하는」서비스로부터 문자, 음성, 영상을 고속 처리하는 디지털 단말을 중심으로 한「보고 듣는」멀티 미디어형 서비스로 발전하고 궁극적으로는「시·공간을 초월하여 실감 있고 입체적으로 보고 느끼고 즐기는」초공간형 입체 정보통신 서비스로 발전할 것으로 예상된다.
일반적으로 삼차원(3-Dimension; 3D)을 표현하는 입체 영상은 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의하여 이루어진다. 두 눈의 시차 즉, 두 눈이 약 65mm 정도 떨어져서 존재하기 때문에, 두 눈의 위치의 차이로 왼쪽과 오른쪽 눈은 서로 약간 다른 영상을 보게 된다. 이와 같이, 두 눈의 위치 차이에 의한 영상의 차이점을 양안 시차(Binocular disparity)라고 한다.
삼차원 입체 영상 표시 장치는 이러한 양안 시차를 이용하여 왼쪽 눈은 왼쪽 눈에 대한 영상만 보게 하고 오른쪽 눈은 오른쪽 눈 영상만을 볼 수 있게 하여, 사용자가 양안 시차를 느껴 입체감을 느끼게 한다. 즉, 좌/우의 눈은 각각 서로 다른 이차원 영상을 보게 되고, 이 두 영상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 정확히 서로 융합하여 본래 삼차원 영상의 깊이감과 실제감을 재생한다. 이러한 능력을 통상 스테레오그라피(Stereography)라 하며, 이를 표시 장치로 응용한 장치를 입체 영상 표시 장치라 한다.
한편, 입체 영상 표시 장치는 삼차원 영상을 구현하는 방식에서 안경의 유무에 따라 안경식과 무안경식으로 구분할 수 있다. 무안경 방식은 삼차원 영상을 구현하는 구조물의 형상에 따라 스위처블 패널 방식(Switchable panel type)과 렌티큘러 방식(Lenticular type)이 있다. 스위처블 패널 방식은 이차원 영상을 출사하는 표시 패널 상에 이차원 영상을 삼차원 영상으로 변환하는 3D 패널이 구비되어 입체 영상을 구현하며, 렌티큘러 방식은 표시 패널 상에 반원통형의 렌티큘러 시트를 부착하여 입체 영상을 구현한다.
또한, 스위처블 패널 방식은 이차원 영상을 출사하는 표시 패널 상에 이차원 영상을 삼차원 영상으로 변환하는 스위처블 패널이 구비되어 입체 영상을 구현하는 것으로, 배리어(Barrier) 방식의 스위처블 배리어 방식(Switchable Barrier Type)과 렌즈(Lens) 방식의 스위처블 액정 렌즈 방식(Switchable Liquid Crystal Lens Type)이 있다.
특히, 스위처블 배리어 방식은 스위처블 패널의 복수개의 전극에 선택적으로 전압을 인가하여 액정 분자들의 배열에 따라 액정층이 배리어 영역과 투과 영역으로 구분되어 배리어 영역을 통해 광학적으로 좌, 우 영상이 분리되어 시청자가 입체 영상을 시청할 수 있다.
일반적으로 스위처블 배리어 방식의 입체 영상 표시 장치는, 이차원 영상을 출사하는 표시 패널과 표시 패널 상에 형성되어 이차원 영상을 삼차원 영상으로 출사하는 스위처블 패널을 포함한다.
그런데 이러한 스위처블 배리어는, 고정된 위치에 배리어가 형성되는 것으로, 장치의 회전 등에 의해 스위처블 배리어에 대해 시청자가 위치 이동하여, 정시청 위치에서 벗어나게 되면, 시청자가 입체를 시인할 수 없는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 일 스위처블 영역 중 투과 영역의 비율(Open Ratio)을 조절하여 배리어 영역을 이동시킴으로써, 위치를 변경한 시청자가 느끼는 플리커(Flicker)를 최소화할 수 있는 입체 영상 표시 장치 및 이의 구동 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 입체 영상 표시 장치는, 이차원 영상을 출사하는 표시 패널;과, 복수개의 스위처블 영역을 갖고 상기 표시 패널 상에 위치하여, 상기 이차원 영상을 삼차원 영상으로 출사하는 스위처블 패널;과, 상기 스위처블 영역 내에 배리어 영역과 투과 영역을 구분하기 위해 상기 스위처블 패널에 전압을 인가하는 전압 인가부; 및 상기 스위처블 영역의 위치 및 각 스위처블 영역 내 배리어 영역 폭을 조정하도록 상기 전압 인가부를 제어하는 제어부를 포함하는 것에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 제어부는 시청자가 위치를 변경하는 경우 최종 위치에서 삼차원 영상을 시청할 수 있도록 상기 전압 인가부를 제어하여 상기 배리어 영역을 이동시키며, 상기 배리어 영역을 이동시킬 때 시청자가 위치를 변경하지 않은 경우보다 일 스위처블 영역 중 투과 영역의 비율을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 일 스위처블 영역 중 투과 영역의 비율을 증가시키는 것은, 크로스 토크가 1% 이하로 발생하는 범위 내에서 최대로 증가시키는 것이 바람직할 수 있다.
한편, 상기 스위처블 패널은 액정층을 사이에 두고 서로 대향된 제 1, 제 2 기판, 상기 제 1 기판 상에 형성된 복수개의 하부 전극 및 상기 제 2 기판 전면에 형성된 상부 전극을 포함하여 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 배리어 영역을 이동시키는 것은 상기 복수개의 하부 전극에 인가되는 전압을 조절할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 시청자의 위치가 임계시간 이상 변하지 않은 경우, 상기 시청자의 위치를 최종 위치로 인식하고, 다시 상기 일 스위처블 영역 중 투과 영역의 비율을 낮출 수 있다.
상기 시청자의 위치를 최종 위치에서 일 스위처블 영역 중 투과 영역의 비율은 상기 시청자가 위치를 변경하지 않은 경우의 일 스위처블 영역 중 투과 영역의 비율일 수 있다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 입체 영상 표시 장치의 구동 방법은 표시 패널과, 복수개의 스위처블 영역을 갖고 상기 표시 패널 상에 위치한 스위처블 패널과, 상기 스위처블 영역 내에 배리어 영역과 투과 영역을 구분하기 위해 상기 스위처블 패널에 전압을 인가하는 전압 인가부를 포함하는 입체 영상 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 상기 스위처블 패널을 바라보는 시청자의 위치를 트랙킹하는 단계;와, 상기 시청자가 위치 변경시 상기 스위처블 영역 내 투과 영역의 폭을 변경하는 단계;와, 상기 시청자의 위치 변경 종료를 검출시, 상기 스위처블 영역내 투과 영역 폭을 원 상태로 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 스위처블 영역은 상기 시청자가 위치 고정시 제 1 폭의 투과 영역을 폭을 가지며, 상기 시청자의 위치 변경시 제 1 폭보다 큰 제 2 폭의 투과 영역의 폭을 가질 수 있다.
그리고, 상기 시청자가 위치 변경시 상기 스위처블 영역 내 투과 영역의 폭을 변경하는 단계는, 상기 시청자의 위치 변경을 검출하는 제 1 단계;와, 상기 시청자의 투과 영역의 폭을 변경하는 제 2 단계;와, 상기 시청자의 위치에 대응하여, 상기 스위처블 영역을 쉬프트시키는 제 3 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 단계는, 유저트랙킹하여 검출할 수 있다.
또한, 상기 제 2 단계 및 제 3 단계는, 상기 전압 인가부로부터, 각 스위처블 영역의 하부 전극에 인가하는 배리어 영역용 전압과, 투과 영역용 전압을 조절하여 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 제 2 단계는, 상기 위치 변경 검출 직전의 상기 제 1 폭에 대응하여 하부 전극에 인가된 투과 영역용 전압의 수를 좌우로 늘려, 상기 제 2 폭에 대응하도록 하여, 상기 하부 전극에 인가하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제 3 단계는, 상기 제 2 폭의 투과 영역이, 상기 시청자의 위치 이동에 상응하도록 쉬프트시켜, 상기 하부 전극에 투과 영역용 전압을 인가하여 이루어질 수 있다.
한편, 상기 시청자의 위치 변경 종료의 검출은, 상기 시청자의 위치가 임계시간 이상 변하지 않은 것을, 유저 트랙킹하여 검출하여 이루어질 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 입체 영상 표시 장치 및 이의 구동 방법은 시청자가 위치를 변경할 때 유저 트랙킹 등의 방법을 이용하여, 변경된 위치에서 입체 영상을 시청할 수 있도록 배리어 영역을 변경시킨다.
또한, 변경 전 고정 상태와, 변경시의 움직임 상태에서의 휘도 변화를 보상하도록, 변경시 스위처블 영역 내 투과 영역의 비율(Open Ratio)를 증가시켜 시청자의 휘도 변화 시인을 저감시킬 수 있다. 이로써, 무빙 플리커(moving flicker)를 방지할 수 있다. 이에 따라, 시청자 움직임에 따라 시야각이 변화하여도 부드러운 입체 영상을 볼 수 있다.
그리고, 무안경 입체 영상 시청 영역 제한이 완화되어 시청자의 불편을 해소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 입체 영상 표시 장치의 단면도
도 2는 도 1의 하부 전극에 전압 인가 방법을 나타낸 개략도
도 3은 도 1의 입체 영상 표시 장치에 있어서, 시청자의 위치 변동에 따라 배리어 영역을 이동한 예를 나타낸 도면
도 4는 도 3의 시청자 위치 변동시 시야각에 따른 휘도를 나타낸 그래프
도 5는 본 발명의 입체 영상 표시 장치에 있어서, 시청자의 위치 변동시 배리어/투과 영역의 폭을 조정한 후, 위치 변동에 따른 쉬프트를 적용한 예를 나타낸 도면
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 입체 영상 표시 장치에 있어서, 시청자가 위치 변동과 전과, 위치 변동에 다른 배리어/투과 영역 폭의 변화를 나타낸 도면
도 7a와 도 7b는 도 3 및 도 5에 따른 시야각에 따른 휘도 변화를 나타낸 그래프
도 8은 본 발명의 입체 영상 표시 장치의 구동 방법에 따른 플로우 차트
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 입체 영상 표시 장치 및 이의 구동 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 입체 영상 표시 장치의 단면도이며, 도 2는 도 1의 하부 전극에 전압 인가 방법을 나타낸 개략도이다.
도 1 및 도 2와 같이, 본 발명의 입체 영상 표시 장치는 이차원 영상을 출사하는 표시 패널(100)과, 표시 패널(100) 상에 형성되며, 복수개의 스위처블 영역을 포함하여 이차원 영상을 삼차원 영상으로 출사하는 스위처블 패널(200)을 포함한다.
상기 스위처블 패널(200)은 각 스위처블 영역이 배리어 영역과 투과 영역으로 구분되며, 이는 내부에 형성된 전극에 전압 인가 여부에 따라 온/오프 기능한다. 즉, 전압 인가시 이차원 영상에서 삼차원 영상으로 출사 가능한 상기 각 스위처블 영역 내 배리어 영역이 배리어로 기능하며, 전압 오프시는 하부의 표시 패널(100)에서 출사되는 이차원 영상을 그대로 출사하는 하나의 투과 셀로 기능한다.
스위처블 패널(200)은 액정층(230)을 사이에 두고 서로 대향된 제 1, 제 2 기판(200a, 200b), 제 1 기판(200a) 상에 형성된 복수개의 하부 전극(210), 제 2 기판(200b) 전면에 형성된 상부 전극(240)을 포함한다. 이 때, 복수개의 하부 전극(210)은 도 1에 도시된 바와 같이, 절연층(220)을 사이에 두고 서로 다른 층상에 나누어 배치될 수도 있고, 경우에 따라서는 한 층에 미세하게 나누어 형성될 수 있다.
표시 패널(100)은 이차원 영상을 출사하는 액정 표시 패널(Liquid crystal Display Panel), 유기 발광 표시 패널(Organic Light Emitting Display Panel), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel), 전계 발광 표시 패널(Field Emission Display Panel), 전기 영동 표시 패널(Electrophoretic Display Panel), 양자점 표시 패널(Quantum Dot Display Panel) 등의 평판 표시 패널이 사용될 수 있다. 그리고, 표시 패널(100) 상에 형성된 스위처블 패널(200)은 복수개의 하부 전극(210)에 전압 인가부(300)가 연결되어, 전압 인가부(300)로부터 전압을 인가받아 액정층(230)의 액정 분자를 선택적으로 배열한다.
특히, 복수개의 하부 전극(210)에 선택적으로 전압을 인가하면 액정 분자들의 배열에 따라 일 피치에 대응되는 폭 'S'를 갖는 일 스위처블 영역이, 액정층(230) 내에서, 배리어 영역(B)과 투과 영역(T)으로 구분된다. 그리고, 상기 스위처블 영역은 도면상의 가로 방향으로 반복된다. 배리어 영역의 액정 분자는 백라이트(미도시)에서 상기 표시 패널(100)을 거쳐 상기 스위처블 패널(200)로 입사되는 광의 출사가 차단되도록 배열되며, 투과 영역의 액정 분자는 광을 투과하도록 배열된다.
즉, 배리어 영역과 투과 영역은 실제 어떤 구성 요소가 아니라, 액정 분자의 배열로 인해 백라이트에서 입사되는 광이 차단되거나 투과되어 액정층(230)내에 배리어가 형성된 것처럼 보이는 것이다. 따라서, 스위처블 패널(200)은 표시 패널(100)에서 출사된 이차원 영상을 투과 영역을 통해 삼차원 영상으로 분리하고, 시청자의 좌안이 좌안 영상을, 우안이 우안 영상을 인지하여 입체 영상을 시청할 수 있다.
시청자가 위치를 변경하여 시청자의 시야각이 특정 위치를 벗어나면, 이차원 영상의 일부가 배리어 영역에 의해 가려져 입체 영상을 구현할 수 없으므로, 시청자의 움직임을 감지하여, 시청자가 최종 위치에서 안정된 입체 영상을 유지하도록 배리어 영역을 이동시켜야 한다.
도시하지는 않았으나, 유저 트랙킹(User tracking) 등의 방법을 이용하여 시청자의 움직임을 감지한다. 유저 트랙킹 방법은, 표시 패널(100) 혹은 스위처블 패널(200) 혹은 이들을 포함한 시스템에 장착된 카메라가 시청자의 동공이나 헤드(Head)를 인식하여 시청자의 최종 위치를 검출하는 방법을 말한다.
만약, 동공의 움직임을 감지하는 경우, 시청자가 위치를 이동하면, 카메라는 시청자의 좌/우 눈동자의 중심 위치를 검출하고, 중심 위치가 변하는 것을 인지한다. 또한, 얼굴의 움직임을 감지하는 경우, 시청자가 헤드를 돌리거나 움직이면, 움직임을 얼굴과 배경색과의 차이로 카메라가 인지하여 움직이는 시청자의 최종 위치를 검출한다.
그리고, 복수개의 하부 전극(210)은 검출된 시청자의 변경 위치에 따라 제어부(400)의 제어 신호를 변경하여, 제어부(400)와 연결된 전압 인가부(300)에서 상기 하부 전극(210)에 인가되는 전압 인가 순서를 쉬프트하여, 생성되는 배리어 영역과 투과 영역의 위치를 쉬프트할 수 있다. 즉, 위치를 변경한 시청자의 최종 위치를 인식하여 시청자의 시야각에 따라 복수개의 하부 전극(210)에 인가되는 전압을 변경함으로써 배리어 영역을, 시청자의 시청 위치로 이동시킬 수 있다.
도 3은 도 1의 입체 영상 표시 장치에 있어서, 시청자의 위치 변동에 따라 배리어 영역을 이동한 예를 나타낸 도면이며, 도 4는 도 3의 시청자 위치 변동시 시야각에 따른 휘도를 나타낸 그래프이다. 도 3과 같이, 시청자가 위치를 변경하지 않는 경우에는, 일 피치(P: Pitch)에 대응되는 폭을 갖는 일 스위처블 영역의 폭 중 투과 영역의 폭의 비율(이하, Open Ratio라 칭한다)을 예를 들어, 약 37%로 고정하여 유지한다. 그리고, 시청자가 위치를 변경하는 것이 감지된 경우, 유저 트랙킹 등의 방법에 따라, 시청자 위치 변경을 쫓아 배리어 영역을 이동시켜 시청 위치를 변경한다. 그런데, 시청자 위치의 변경이 일어난 경우, 예를 들어, 도 4와 같이, 시청자가 시야각을 점점 늘리는 방향으로 이동(화면을 중앙을 바라보다 점차 기울여 바라보는 방향으로 이동)시, 휘도는 초기 위치와 다음 위치로 변화하는 사이에서 변화가 있게 된다.
실질적으로, 휘도 변화는 그 차이가 클수록 시청자가 그 휘도 차를 시인하며, 이러한 시인을 무빙 플리커(moving flicker)라 한다. 도 4 에서 굵은 선으로 표시된 것이 시야각을 연속적으로 늘려 관찰시, 시청자가 실질적으로 시감하는 휘도이다. 여기서, 특히, 시청자가 초기 위치에서 다음 위치로 변화하는 중앙 영역에서 전후의 휘도 변화가 크기에, 시청자의 무빙 플리커 시인이 심한 것을 실험상 확인하였다.
이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여, 무빙 플리커를 방지한 본 발명의 입체 영상 표시 장치의 구동 방법에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 입체 영상 표시 장치에 있어서, 시청자의 위치 변동시 배리어/투과 영역의 폭을 조정한 후, 위치 변동에 따른 쉬프트를 적용한 예를 나타낸 도면이며, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 입체 영상 표시 장치에 있어서, 시청자가 위치 변동과 전과, 위치 변동에 다른 배리어/투과 영역 폭의 변화를 나타낸 도면이다.
또한, 도 7a와 도 7b는 도 3 및 도 5에 따른 시야각에 따른 휘도 변화를 나타낸 그래프이다. 그리고, 도 8은 본 발명의 입체 영상 표시 장치의 구동 방법에 따른 플로우 차트이다.
본 발명의 입체 영상 표시 장치의 구동 방법은 시청자 위치 변경시 투과 영역의 폭을 조절하여, 무빙 플리커를 줄이는 방법이다.
도 5, 6a 및 도 8과 같이, 시청자가 움직이기 전 시청자가 고정한 상태(STEP A)에서, 스위처블 패널의 투과 영역 폭이 제 1 폭(T1)을 나타낸다 (100S). 이 경우, 약 open ratio가 37%이다. 이는 T1/S에 해당하는 값이 약 37%임을 의미한다. 여기서, 'S'는 일 스위처블 영역의 폭을, 'T1'은 투과 영역의 폭을 나타내며, 이는 'S-B1'으로도 정해질 수 있다. 여기서, 'B1'은 제 1 배리어 영역의 폭을 의미한다.
이어, 상기 스위처블 패널을 바라보는 시청자의 위치를 유저 트랙킹 등의 방법으로 트랙킹한다 (110S).
이 때, 시청자 위치가 변경함을 검출(STEP B)하게 되면, 도 5 및 도 6b와 같이, 상기 스위처블 영역 내 투과 영역의 폭을 제 2 폭(T2)으로 변경한다(120S). 도5에서는 투과 영역 제 1폭(T1)에서 좌우로 하부 전극(210) 하나의 폭만큼 이동한 상태를 도시한 것이다. 이는 일예에 한하며, 그 변화 값은 시야각에 이동에 따른 휘도 값 변화를 시청자가 휘도 변화를 시인하지 않을 수준에서 설정할 수 있다.
만일 시청자가 위치를 움직이지 않는다면, 상기 각 스위처블 영역의 배리어 영역 폭은 원래의 제 1 배리어 폭 'B1'을 유지하게 된다 (130S).
이와 같이, 시청자가 위치를 변경하는 것이 감지(STEP B)되면, 제어부는 투과 영역의 폭을 증가(T1-> T2) (T2는 투과 영역의 제 2 폭)시키기 위해 복수개의 하부 전극에 인가되는 전압을 변경시킨다. 즉, 스위처블 렌즈에 구비된 복수개의 하부 전극에 인가되는 전압은, 배리어 영역 형성용 전압과, 투과 영역 형성용 전압으로 구분되는데, 이 경우, 투과 영역 확장에 따라 투과 영역 형성용 전압의 수를 늘리는 것이다. 이 도면에서는 시청자 이동시 Open Ratio, 즉, T2/S를 50%로 증가시킨 것을 도시하였다. 상기와 같이 Open Ratio를 증가시키는 것은 Open Ratio가 높을수록 시야각에 변화에 따른 시인되는 휘도 감소 정도가 줄어들기 때문이다. 이 경우, 변화된 배리어 영역의 폭은 B2를 나타낸다.
이어, 스위처블 패널을 바라보는 시청자가 그의 움직임을 지속하는지 여부를, 유저 트랙킹 등의 방법에 의해 검출한다 (140S).
도시된 바와 같이, 시청자 위치 변동이 지속(STEP C)되면, 확장된 투과 영역(T2)을 유지하며(150S), 위치 변경에 따른 스위처블 영역의 쉬프트를 진행한다. 이러한 쉬프트에 따라, 배리어 영역과 투과 영역이 함께 이동하며, 스텝 B 상태의 투과 영역의 폭을 유지한 채 이동하는 것이다. 경우에 따라, 상기 스텝 C 단계는 생략될 수도 있다. 이 경우, 상기 제 2 폭(T2)의 투과 영역이, 상기 시청자의 위치 이동에 상응하도록 쉬프트시켜, 상기 하부 전극에 투과 영역용 전압을 인가하여 이루어진다.
이어, 시청자의 위치 변경이 종료(STEP D)되면, 변경된 위치에서, 다시 원 상태의 투과 영역의 폭인 제 1 폭(T1)으로 줄인다(155S). 이 경우, 상기 시청자의 위치 변경 종료의 검출은, 상기 시청자의 위치가 임계시간 이상 변하지 않은 것을, 유저 트랙킹하여 검출할 수 있다. 예를 들어, 임계 시간을 1초라 할 때, 1초 경과시동안 시청자 위치의 변동 검출이 없다면, 이 경우, 시청자 위치 변경이 종료된 것으로 판단한다.
즉, 본 발명의 입체 영상 표시 장치에 있어서는, 시청자가 위치를 변경하는 중에는 증가된 Open Ratio를 유지(투과 영역의 폭 유지. T2->T2)하면서 배리어 영역을 이동시키고, 시청자의 위치가 임계시간 이상 변하지 않은 경우, 이를 시청자의 최종 위치로 인식하여 Open Ratio를 다시 감소(투과 영역의 폭을 변경. T2->T1)시킨다. 이 때, 시청자의 위치 변경 종료 후 최종 위치에 대응되는 Open Ratio는 초기 상태 즉, 시청자가 위치를 변경하기 전의 Open Ratio(T1)와 같다.
여기서, 상기 스위처블 영역은 상기 시청자가 위치 고정시 제 1 폭(T1)의 투과 영역을 폭을 가지며, 상기 시청자의 위치 변경시 제 1 폭보다 큰 제 2 폭(T2)의 투과 영역의 폭을 가질 수 있다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 입체 영상 표시 장치의 구동 방법은, 특히, 시청자 위치 변경시 투과 영역의 폭을 늘려 시야각 변화에 따른 휘도 감소 변화를 인위적으로 줄여, 무빙 플리커를 줄임을 특징으로 한다.
상술한 구동 방법을 적용하는, 본 발명의 입체 영상 표시 장치는, 도 6a 및 도 2와 같이, 이차원 영상을 출사하는 표시 패널(100)과, 복수개의 스위처블 영역을 갖고 상기 표시 패널(100) 상에 위치하여, 상기 이차원 영상을 삼차원 영상으로 출사하는 스위처블 패널(200)과, 상기 각 스위처블 영역 내에 배리어 영역과 투과 영역을 구분하기 위해 상기 스위처블 패널(200)에 전압을 인가하는 전압 인가부(300) 및 상기 스위처블 영역의 위치 및 각 스위처블 영역 내 배리어 영역 폭을 조정하도록 상기 전압 인가부(300)를 제어하는 제어부(400)를 포함한다.
여기서, 상기 제어부(400)는 시청자가 위치를 변경하는 경우 최종 위치에서 삼차원 영상을 시청할 수 있도록 상기 전압 인가부를 제어하여 도 5와 같이, 스위처블 영역을 이동시키며(스위처블 영역 이동시 그 내부의 투과 영역과 배리어 영역이 함께 이동), 상기 배리어 영역을 이동시킬 때 도 6b와 같이, 시청자가 위치를 변경하지 않은 경우보다 일 스위처블 영역 중 투과 영역의 비율, 즉, 폭을 제 1 폭(T1)에서 제 2 폭(T2)로 증가시킬 수 있다.
한편, 상기 스위처블 패널(200)은 액정층(230)을 사이에 두고 서로 대향된 제 1, 제 2 기판(200a, 200b), 상기 제 1 기판(200a) 상에 형성된 복수개의 하부 전극(210) 및 상기 제 2 기판(200b) 전면에 형성된 상부 전극(240)을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 상기 하부 전극(210)은 이층에 나누어 형성된 제 1 층의 하부 전극과 제 2 층의 하부 전극 사이에 절연층(220)을 더 개재할 수도 있다.
상기 스위처블 영역의 이동과 배리어 영역의 폭을 이동시키는 것은 상기 복수개의 하부 전극(210)에 인가되는 전압을 조절하여 이루어질 수 있다. 즉, 배리어 영역의 폭의 조절시에는 복수개의 하부 전극(210)에 인가되는 투과 영역용 전압과 배리어 영역용 전압의 수를 조절하며, 스위처블 영역을 이동하는 것은 시청자 위치에 대응되도록 하여, 각 스위처블 영역에 해당하는 투과 영역용 전압 및 배리어 영역용 전압을 하부 전극에 인가시, 인가 위치를 좌 또는 우로 쉬프트하여 이루어진다.
또한, 상기 제어부(400)는 시청자의 위치가 임계시간 이상 변하지 않은 경우, 상기 시청자의 위치를 최종 위치로 인식하고, 다시 상기 일 스위처블 영역 중 투과 영역의 비율을 낮추도록 조절하도록, 상기 전압 인가부(300)를 제어한다.
따라서, 본 발명의 입체 영상 표시 장치는 시청자가 위치를 변경하는 것이 감지되면, 위치 변경하는 동안에도 고 품질의 입체 영상을 시청할 수 있도록, Open Ratio를 시청자 위치의 고정시보다 증가시키도록 제어부를 조정한다.
도 6a 및 도 6b에서는, 하나의 스위처블 영역에 해당하는 폭을 'S'로 표현하였으며, 각각 우안(R), 좌안(L)의 영상 정보를 하나씩 갖는 표시 패널(100)의 영역을 하나의 스위처블 영역이라고 정의하였다. 이에 따라, 인접한 우안(R), 좌안(L)의 영상 정보를 갖는 영역이 하나의 스위처블 영역이 될 수 있으며, 혹은 좌안(L), 우안(R) 영상 정보를 갖는 영역이 하나의 스위처블 영역이 될 수 있다.
도 6a와 같이, 시청자 위치 고정시는 스위처블 영역의 투과 영역을 제 1 폭(T1)을 유지하다가, 위치 변동 검출시 도 6b와 같이, 제 2 폭(T2)으로 좌우 확장시키는 것이다. 즉, 확장은 위치 변동 검출 직전의 투과 영역을 기준으로 좌우 동일 폭을 확장하는 것으로 한다.
여기서, 도 2를 참조하면, 복수개의 하부 전극(210)은 각각 전압 인가부(300)와 연결되어 복수개의 하부 전극(210)에 인가되는 전압이 개별적으로 조절되는 것이 바람직하다.
구체적으로, 스위처블 패널(200)의 복수개의 하부 전극(210)은 제어부(400)와 연결된 전압 인가부(300)와 연결되고, 제어부(400)는 시청자의 위치 변경 및 최종 위치를 인식하여 최종 위치에서 입체 영상을 시청할 수 있도록 복수개의 하부 전극(210)에 인가되는 전압을 변경한다. 이 때, 제어부(400)는 배리어 영역이 이동하지 않는 경우에 Open Ratio(T1/S)와 배리어 영역이 이동하는 경우의 Open Ratio(T2/S)가 서로 상이하도록 전압 인가부(300)를 통해 복수개의 하부 전극(210)에 인가되는 전압을 제어한다.
도 7a와 도 7b는 도 3 및 도 5에 따른 시야각에 따른 휘도 변화를 나타낸 그래프이다.
먼저, 도 7a와 같이, 도 3의 방법으로 구동시, 시청자가 위치를 변경할 때도 시청자가 위치를 변경하지 않을 때와 동일한 Open Ratio를 유지하면서 배리어 영역을 이동시켜 시청 위치를 보상한다.
이 경우, 도 7a와 같이, 제 1 위치와 제 2 위치의 투과율 곡선이 만나는 지점에서 휘도가 급격히 떨어지게 된다. 따라서, 휘도가 급격하게 저하되는 구간은 플리커(Flicker)처럼 시청자에게 인식되어 표시 품질이 저하된다.
그러나, 도 7b와 같이, 본 발명의 입체 영상 표시 장치는 시청자의 움직임이 감지되어 배리어 영역을 이동시켜야 할 때는 Open Ratio를 증가시킨다. 즉, 시청자가 위치를 변경하는 것을 감지하면, 배리어 영역을 감소시키고 투과 영역을 증가시켜 시야각에 변화에 따른 휘도 감소를 줄이기 위해 Open Ratio를 증가시키는 것이다.
한편, 스위처블 영역 중 투과 영역의 비율을 높일수록 3D 크로스 토크(Cross Talk)가 증가할 수 있다. 즉, 3D 크로스 토크는 좌안 영상이 우안으로, 우안 영상이 좌안으로 입사되는 것으로, 3D 크로스 토크가 50% 발생한 것은 좌안 영상의 50%가 우안으로 입사됨을 의미한다. 3D 크로스 토크가 증가하면 입체 영상 표시 장치의 불량률이 높아진다. 따라서, 3D 크로스 토크가 1% 이하로 발생하는 범위 내에서, 시청자 위치 변동시에만 상기 Open Ratio를 최대로 증가시켜 배리어 영역을 이동시키는 것이 바람직하다.
도 7b는 Open Ratio를 50%로 증가시켰을 때를 도시한 것으로, 배리어 영역을 이동시키며 시야각에 따라 휘도를 측정하면 이전 위치에서 다음 위치로 가기 전에 휘도가 저하되는 휘도 변화 정도가 감소한다. 즉, 도 7a 대비 휘도 변화 정도(화살표를 사이에 둔 점선 사이의 휘도 변화량)이 줄어듦을 알 수 있다. 따라서, 시청자가 위치를 변경하며 입체 영상을 시청하여도 고 품질의 입체 영상을 시청할 수 있으므로, 시청 영역에 대한 제한이 해소된다.
상기와 같은 본 발명의 입체 영상 표시 장치는, 시청자가 위치를 변경할 때 입체 영상을 휘도 감소를 최소화하여 시청할 수 있도록 Open Ratio를 증가시켜 배리어 영역을 변경시킨다. 따라서, 휘도 감소 정도가 감소하여 배리어 무빙 플리커를 최소화하여 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
한편, 상술한 설명에서, 고정시 open ratio는 약 37% 로 설명되었고, 위치 변동시 open ratio는 50%로 설명되었지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 스위처블 패널의 피치 폭, 전극 간격, 일 스위처블 패널 내에 구비된 전극 수에 따라, 변경가능하다.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100: 표시 패널 200: 스위처블 패널
200a: 제 1 기판 200b: 제 2 기판
210: 하부 전극 220: 절연층
230: 액정층 240: 상부 전극
300: 전압 인가부 400: 제어부

Claims (16)

  1. 이차원 영상을 출사하는 표시 패널;
    복수개의 스위처블 영역을 갖고 상기 표시 패널 상에 위치하여, 상기 이차원 영상을 삼차원 영상으로 출사하는 스위처블 패널;
    상기 스위처블 영역 내에 배리어 영역과 투과 영역을 구분하기 위해 상기 스위처블 패널에 전압을 인가하는 전압 인가부; 및
    상기 스위처블 영역의 위치 및 각 스위처블 영역 내 배리어 영역 폭을 조정하도록 상기 전압 인가부를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는 시청자가 위치를 변경하는 경우, 최종 위치에서 삼차원 영상을 시청할 수 있도록 상기 전압 인가부를 제어하여 상기 배리어 영역 폭을 조정한 상태로 상기 배리어 영역을 이동시키며,
    시청자의 위치가 임계시간 이상 변하지 않는 경우, 상기 시청자의 위치를 최종 위치로 인식하고, 다시 상기 일 스위처블 영역 중 배리어 영역의 폭을 원 상태로 조정하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 배리어 영역을 이동시킬 때 시청자가 위치를 변경하지 않은 경우보다 일 스위처블 영역 중 투과 영역의 비율을 증가시키는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 일 스위처블 영역 중 투과 영역의 비율을 증가시키는 것은, 크로스 토크가 1% 이하로 발생하는 범위 내에서 최대로 증가시키는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위처블 패널은 액정층을 사이에 두고 서로 대향된 제 1, 제 2 기판, 상기 제 1 기판 상에 형성된 복수개의 하부 전극 및 상기 제 2 기판 전면에 형성된 상부 전극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 배리어 영역을 이동시키는 것은 상기 복수개의 하부 전극에 인가되는 전압을 조절하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 시청자의 위치를 최종 위치에서 일 스위처블 영역 중 투과 영역의 비율은 상기 시청자가 위치를 변경하지 않은 경우의 일 스위처블 영역 중 투과 영역의 비율인 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  8. 표시 패널과, 복수개의 스위처블 영역을 갖고 상기 표시 패널 상에 위치한 스위처블 패널과, 상기 스위처블 영역 내에 배리어 영역과 투과 영역을 구분하기 위해 상기 스위처블 패널에 전압을 인가하는 전압 인가부를 포함하는 입체 영상 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 스위처블 패널을 바라보는 시청자의 위치를 트랙킹하는 단계;
    상기 시청자가 위치 변경시 상기 스위처블 영역 내 투과 영역의 폭을 변경하는 단계;
    상기 시청자의 위치 변경 종료를 검출시, 상기 스위처블 영역내 투과 영역 폭을 원 상태로 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치의 구동 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 스위처블 영역은 상기 시청자가 위치 고정시 제 1 폭의 투과 영역을 폭을 가지며,
    상기 시청자의 위치 변경시 제 1 폭보다 큰 제 2 폭의 투과 영역의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치의 구동 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 시청자가 위치 변경시 상기 스위처블 영역 내 투과 영역의 폭을 변경하는 단계는,
    상기 시청자의 위치 변경을 검출하는 제 1 단계;
    상기 시청자의 투과 영역의 폭을 변경하는 제 2 단계;
    상기 시청자의 위치에 대응하여, 상기 스위처블 영역을 쉬프트시키는 제 3 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치의 구동 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 1 단계는, 유저트랙킹하여 검출하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치 구동 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 스위처블 패널은 액정층을 사이에 두고 서로 대향된 제 1, 제 2 기판, 상기 제 1 기판 상에 형성된 복수개의 하부 전극 및 상기 제 2 기판 전면에 형성된 상부 전극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치의 구동 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 2 단계 및 제 3 단계는, 상기 전압 인가부로부터, 각 스위처블 영역의 하부 전극에 인가하는 배리어 영역용 전압과, 투과 영역용 전압을 조절하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치의 구동 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 2 단계는,
    상기 위치 변경 검출 직전의 상기 제 1 폭에 대응하여 하부 전극에 인가된 투과 영역용 전압의 수를 좌우로 늘려, 상기 제 2 폭에 대응하도록 하여, 상기 하부 전극에 인가하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치의 구동 방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 제 3 단계는,
    상기 제 2 폭의 투과 영역이, 상기 시청자의 위치 이동에 상응하도록 쉬프트시켜, 상기 하부 전극에 투과 영역용 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치의 구동 방법.
  16. 제 8 항에 있어서,
    상기 시청자의 위치 변경 종료의 검출은, 상기 시청자의 위치가 임계시간 이상 변하지 않은 것을, 유저 트랙킹하여 검출하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치의 구동 방법.
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