KR101970799B1

KR101970799B1 - 입체영상 표시장치와 그 구동방법

Info

Publication number: KR101970799B1
Application number: KR1020120149284A
Authority: KR
Inventors: 정성민; 이용구
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2019-04-22
Also published as: KR20140003313A

Abstract

본 발명은 무안경 방식의 입체영상 표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 입체영상 표시장치는 다수의 서브 픽셀들을 포함하는 표시패널; 상기 표시패널로부터 입사되는 제1 선편광을 그대로 통과시키거나 제2 선편광으로 변환하는 편광제어 셀; 상기 제2 선편광이 입사되는 경우 서로 다른 굴절률을 갖는 제1 렌즈 층과 제2 렌즈 층을 포함하고, 상기 제1 렌즈 층과 상기 제2 렌즈 층의 경계면은 제1 렌즈로서 역할을 하는 제1 이방성 렌즈; 및 상기 제1 선편광이 입사되는 경우 서로 다른 굴절률을 갖는 제3 렌즈 층과 제4 렌즈 층을 포함하고, 상기 제3 렌즈 층과 상기 제4 렌즈 층의 경계면이 제2 렌즈로서 역할을 하는 제2 이방성 렌즈를 구비하고, 상기 제1 렌즈의 폭과 상기 제2 렌즈의 폭은 서로 동일하며, 상기 제2 렌즈는 상기 제1 렌즈보다 1/2 렌즈 폭만큼 쉬프트된 것을 특징으로 한다.

Description

입체영상 표시장치와 그 구동방법{STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}

본 발명은 무안경 방식의 입체영상 표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다.

입체영상 표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique)과 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)으로 나누어진다. 양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하며, 안경방식과 무안경방식이 있고 두 방식 모두 실용화되고 있다. 안경방식은 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상의 편광 방향을 바꿔서 표시하고 편광 안경을 사용하여 입체영상을 구현하는 패턴 리타더(patterned retarder) 방식이 있다. 또한, 안경방식은 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상을 시분할하여 표시하고 액정셔터안경을 사용하여 입체영상을 구현하는 셔터안경(shutter glasses) 방식이 있다. 무안경 방식은 일반적으로 패럴렉스 배리어(parallax barrier), 또는 렌티큘러 렌즈(lenticular lens) 등의 광학판을 사용하여 좌우시차 영상의 광축을 분리하여 입체영상을 구현한다.

무안경 방식 중 패럴렉스 배리어를 이용한 입체영상 표시장치는 광을 차단하는 배리어로 인하여 2D 모드에서 2D 영상의 휘도가 저하되는 문제가 있다. 렌티큘러 렌즈를 이용한 입체영상 표시장치는 광 분리를 온/오프(on/off)할 수 없다는 단점이 있다. 따라서, 액정에 전계를 가하여 광 분리를 제어할 수 있는 이방성 렌즈(anisotropy lens)를 이용한 입체영상 표시장치가 제안되었다.

이방성 렌즈 방식의 입체영상 표시장치는 표시패널에 표시되는 멀티뷰(multi view) 영상을 이방성 렌즈를 이용하여 굴절시킴으로써 입체영상을 구현한다. 멀티뷰 영상은 n(n은 2 이상의 자연수) 개의 뷰 영상들(view images)을 포함하고, n 개의 뷰 영상들은 일반인의 양안 간격만큼 n 개의 카메라들을 이격하고 객체에 대한 이미지를 촬영하여 생성한다. 뷰 영상들의 개수가 많아질수록 사용자가 정(正)입체시 영역에서 품질 높은 입체영상을 시청할 수 있는 장점이 있다. 하지만, 뷰 영상들의 개수가 많아질수록 사용자가 시청하는 입체영상의 해상도가 낮아지는 단점이 있다. 예를 들어, 멀티뷰 영상이 n 개의 뷰 영상들을 포함하는 경우, 사용자가 시청하는 입체영상의 해상도는 표시패널의 해상도에 비해 대략 1/n로 낮아진다. 이는 2D 영상이 1 개의 카메라로부터 촬영된 영상인 것인데 반해 멀티뷰 영상은 n 개의 카메라들로부터 촬영된 영상이기 때문이다. 따라서, 이방성 렌즈 방식의 입체영상 표시장치가 1920×1080 해상도를 갖는 표시패널을 이용하여 9 개의 뷰 영상들을 갖는 멀티뷰 영상을 표시한다면, 사용자가 시청하는 입체영상의 해상도는 대략 427×540으로 낮아질 수 있다.

본 발명은 입체영상의 해상도를 높일 수 있는 무안경 방식의 입체영상 표시장치와 그 구동방법을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 입체영상 표시장치는 다수의 서브 픽셀들을 포함하는 표시패널; 상기 표시패널로부터 입사되는 제1 선편광을 그대로 통과시키거나 제2 선편광으로 변환하는 편광제어 셀; 상기 제2 선편광이 입사되는 경우 서로 다른 굴절률을 갖는 제1 렌즈 층과 제2 렌즈 층을 포함하고, 상기 제1 렌즈 층과 상기 제2 렌즈 층의 경계면은 제1 렌즈로서 역할을 하는 제1 이방성 렌즈; 및 상기 제1 선편광이 입사되는 경우 서로 다른 굴절률을 갖는 제3 렌즈 층과 제4 렌즈 층을 포함하고, 상기 제3 렌즈 층과 상기 제4 렌즈 층의 경계면이 제2 렌즈로서 역할을 하는 제2 이방성 렌즈를 구비하고, 상기 제1 렌즈의 폭과 상기 제2 렌즈의 폭은 서로 동일하며, 상기 제2 렌즈는 상기 제1 렌즈보다 1/2 렌즈 폭만큼 쉬프트된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 입체영상 표시장치의 구동방법은 다수의 서브 픽셀들을 포함하는 표시패널을 구비하는 입체영상 표시장치에 있어서, 상기 표시패널로부터 입사되는 제1 선편광을 그대로 통과시키거나 제2 선편광으로 변환하는 단계; 상기 제2 선편광이 입사되는 경우 제1 이방성렌즈의 제1 렌즈 층과 제2 렌즈 층이 서로 다른 굴절률을 가짐으로써 상기 제1 렌즈 층과 제2 렌즈 층의 경계면이 제1 렌즈를 형성하는 단계; 및 상기 제1 선편광이 입사되는 경우 제2 이방성렌즈의 제3 렌즈 층과 제4 렌즈 층이 서로 다른 굴절률을 가짐으로써 상기 제3 렌즈 층과 제4 렌즈 층의 경계면이 제2 렌즈를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 렌즈의 폭과 상기 제2 렌즈의 폭은 서로 동일하며, 상기 제2 렌즈는 상기 제1 렌즈보다 1/2 렌즈 폭만큼 쉬프트된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 1 프레임 기간을 제1 서브 프레임 기간과 제2 서브 프레임 기간으로 분할하고, 편광제어 셀을 이용하여 빛(영상)의 편광 방향을 제어함으로써, 제1 서브 프레임 기간 동안 제1 이방성 렌즈만이 렌즈 역할을 하도록 하고, 제2 서브 프레임 기간 동안 제2 이방성 렌즈만이 렌즈 역할을 하도록 한다. 이로 인해, 본 발명은 3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간 동안 제1 렌즈를 이용하여 n 개의 서브 픽셀들에 표시되는 n 개의 뷰 영상들 각각을 n 개의 뷰 영역들 각각으로 굴절시키고, 제2 서브 프레임 기간 동안 제2 렌즈를 이용하여 n 개의 서브 픽셀들에 표시되는 n 개의 뷰 영상들 각각을 n 개의 뷰 영역들 각각으로 굴절시킬 수 있다. 그 결과, 본 발명은 3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간에는 제1 멀티뷰 영상을 표시할 수 있고, 제2 서브 프레임 기간에는 제1 멀티뷰 영상에 표시되지 않은 제2 멀티뷰 영상을 표시할 수 있으므로, 사용자가 시청하는 입체영상의 해상도를 2 배 높일 수 있다.

또한, 본 발명은 2D 모드에서 제1 이방성 렌즈의 제1 렌즈와 제2 이방성 렌즈의 제2 렌즈가 표시패널(10)의 서브 픽셀들에 표시되는 2D 영상을 굴절시키지 않고, 그대로 통과시키도록 구현한다. 그 결과, 본 발명은 2D 모드에서 제1 이방성 렌즈의 제1 렌즈와 제2 이방성 렌즈의 제2 렌즈에 의해 2D 영상이 굴절됨으로써, 사용자가 그의 위치에 따라 2D 영상의 일부만 보게 되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 본 발명의 제2 실시 예는 2D 모드에서 2D 영상의 화질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이방성 렌즈들, 편광제어 셀, 및 표시패널을 상세히 보여주는 단면도.
도 2는 3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간과 제2 서브 프레임 기간 각각에 표시패널에 공급되는 제1 멀티뷰 영상 데이터와 제2 멀티뷰 영상 데이터를 보여주는 일 예시 도면.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무안경 방식의 입체영상 표시장치의 구동방법을 보여주는 흐름도.
도 4는 도 3의 2D 모드와 3D 모드에서 표시패널에 공급되는 데이터를 보여주는 타이밍도.
도 5는 도 3의 2D 모드와 3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간의 이방성 렌즈들, 편광제어 셀, 및 표시패널을 보여주는 일 예시 도면.
도 6은 도 3의 2D 모드와 3D 모드에서 제2 서브 프레임 기간의 이방성 렌즈들, 편광제어 셀, 및 표시패널을 보여주는 일 예시 도면.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무안경 방식의 입체영상 표시장치의 구동방법을 보여주는 흐름도.
도 8은 도 7의 2D 모드와 3D 모드에서 표시패널에 공급되는 데이터를 보여주는 타이밍도.
도 9는 도 7의 2D 모드에서 이방성 렌즈들, 편광제어 셀, 및 표시패널을 보여주는 일 예시 도면.
도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 무안경 방식의 입체영상 표시장치의 구동방법을 보여주는 흐름도.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무안경 방식의 입체영상 표시장치를 개략적으로 보여주는 블록도.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무안경 방식의 입체영상 표시장치의 입체영상 구현방법을 보여주는 일 예시 도면.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것일 수 있는 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이방성 렌즈들, 편광제어 셀, 및 표시패널을 상세히 보여주는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 입체영상 표시장치는 표시패널(10), 편광제어 셀(20), 제1 이방성 렌즈(anisotropy lens)(30), 및 제2 이방성 렌즈(40)를 포함한다.

표시패널(10)은 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시소자(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광다이오드 소자(Organic Light Emitting Diode, OLED) 등의 평판 표시소자로 구현될 수 있다. 본 발명은 아래의 실시예에서 표시패널(10)이 액정표시소자로 구현된 것을 중심으로 예시하였지만, 이에 한정되지 않는 것에 주의하여야 한다.

표시패널(10)은 액정층을 사이에 두고 대향하는 상부 기판과 하부 기판을 포함한다. 표시패널(10)에는 데이터 라인들과 게이트 라인들(또는 스캔 라인들)의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배열되는 다수의 서브 픽셀들(SP1, SP2, SP3, SP4)을 포함하는 화소 어레이가 형성된다. 표시패널(10)이 액정표시소자로 구현되는 경우, 화소 어레이의 서브 픽셀들(SP1, SP2, SP3, SP4) 각각은 TFT(Thin Film Transistor)를 통해 데이터 전압이 충전되는 화소 전극과 공통전압이 인가되는 공통전극의 전압 차에 의해 액정층의 액정을 구동시켜 빛의 투과량을 조정함으로써 화상을 표시한다. 표시패널(10)의 상부 기판(12)에는 블랙 매트릭스(14)와 컬러필터(15)들이 형성된다. 표시패널(10)의 하부 기판(11)에는 하부 편광판(13A)이 부착되고, 상부 기판(12)에는 상부 편광판(13B)이 부착된다. 하부 편광판(13A)의 광투과축과 상부 편광판(13B)의 광투과축은 서로 직교 된다. 표시패널(10)은 상부 편광판(13B)에 의해 제1 선편광(ⓧ)을 출력하게 된다.

표시패널(10)의 서브 픽셀들은 2D 모드에서 2D 영상을 표시하고, 3D 모드에서 멀티뷰(multi view) 영상을 표시한다. 멀티뷰 영상은 n(n은 2 이상의 자연수) 개의 뷰 영상들(view images)을 포함하고, n 개의 뷰 영상들은 일반인의 양안 간격만큼 n 개의 카메라들을 이격하고 객체에 대한 이미지를 촬영하여 생성한다. 표시패널(10)은 3D 모드에서 n 개의 서브 픽셀들 단위로 멀티뷰 영상을 표시한다. 예를 들어, 표시패널(10)은 3D 모드에서 2 개의 서브 픽셀들 단위로 멀티뷰 영상을 표시할 수 있다. 즉, 표시패널(10)의 2 개의 서브 픽셀들은 2 개의 뷰 영상들을 포함하는 멀티뷰 영상을 표시할 수 있다.

편광제어 셀(20)은 표시패널(10)로부터 입사되는 제1 선편광(ⓧ)을 그대로 통과시키거나, 제2 선편광(↔)으로 변환하거나, 원편광으로 변환한다. 제1 선편광(ⓧ)은 도 5 및 도 6과 같이 z 축 방향으로 진동하며 진행하는 광을 의미하고, 제2 선편광(↔)은 x 축 방향으로 진동하며 진행하는 광을 의미한다.

구체적으로, 편광제어 셀(20)은 제1 기판(21), 제2 기판(25), 및 제1 기판(21)과 제2 기판(25) 사이에 개재된 액정층(23)을 포함한다. 제1 기판(21)과 제2 기판(25)은 글래스(glass) 또는 플라스틱 필름(plastic flim) 등으로 형성될 수 있다. 액정층(23)의 액정 배열은 제1 기판(21)에 형성된 제1 투명 전극층(22)의 제1 구동전압과 제2 기판(25)에 형성된 제2 투명 전극층(24)의 제2 구동전압 간의 전압 차에 따라 변경된다. 편광제어 셀(20)은 제1 서브 프레임 기간에서 액정층(23)의 액정 배열과 제2 서브 프레임 기간에서 액정층(23)의 액정 배열을 서로 다르게 함으로써, 표시패널(10)로부터 입사되는 빛(영상)의 편광 방향을 변경한다. 편광제어 셀(20)에 대한 자세한 설명은 도 5, 도 6, 및 도 9를 결부하여 후술한다.

제1 이방성 렌즈(30)는 제3 기판(31), 제4 기판(32), 제3 기판(31)과 제4 기판(32) 사이에 형성된 제1 렌즈 층(33)와 제2 렌즈 층(34)을 포함한다. 제3 기판(31)과 제4 기판(32)은 글래스(glass) 또는 플라스틱 필름(plastic flim) 등으로 형성될 수 있다. 제1 렌즈 층(33)는 액정의 장축 방향을 제2 선편광(↔)의 편광 방향으로 배향한 후 경화시켜 형성된다. 따라서, 제1 렌즈 층(33)은 입사되는 선편광의 방향에 따라 굴절률이 달라지는 굴절률 이방성의 특성이 있게 된다. 제2 렌즈 층(34)은 제1 렌즈 층(33) 상에 액정의 단축 방향 굴절률(n_o)과 동일한 굴절률을 갖도록 형성된다. 제1 이방성 렌즈(30)에 제2 선편광(↔)이 입사되는 경우, 제1 렌즈 층(33)은 액정의 장축 방향 굴절률(n_e)을 가지며, 제2 렌즈 층(34)은 액정의 단축 방향 굴절률(n₀)을 가지므로, 제1 렌즈 층(33)과 제2 렌즈 층(34)의 경계면에서 제2 선편광(↔)은 굴절된다. 하지만, 제1 이방성 렌즈(30)에 제1 선편광(ⓧ)이 입사되는 경우, 제1 렌즈 층(33)은 액정의 단축 방향 굴절률(n_O)을 가지며 제2 렌즈 층(34)도 액정의 단축 방향 굴절률(n₀)을 가지므로, 제1 렌즈 층(33)과 제2 렌즈 층(34)의 경계면에서 제1 선편광(ⓧ)은 굴절되지 않는다. 결국, 제1 이방성 렌즈(30)는 제2 선편광(↔)이 입사되는 경우에만 렌즈로서 역할을 하도록 구현된다.

제2 이방성 렌즈(40)는 제5 기판(41), 제6 기판(42), 제5 기판(41)과 제6 기판(42) 사이에 형성된 제3 렌즈 층(43)와 제4 렌즈 층(44)을 포함한다. 제3 렌즈 층(43)은 액정의 장축 방향을 제1 선편광(ⓧ)의 편광 방향으로 배향한 후 경화시켜 형성된다. 따라서, 제3 렌즈 층(43)은 입사되는 선편광의 방향에 따라 굴절률이 달라지는 굴절률 이방성의 특성이 있게 된다. 제4 렌즈 층(44)은 제3 렌즈 층(43) 상에 액정의 단축 방향 굴절률(n_o)과 동일한 굴절률을 갖도록 형성된다. 그러므로, 제2 이방성 렌즈(40)에 제1 선편광(ⓧ)이 입사되는 경우, 제3 렌즈 층(43)은 액정의 장축 방향 굴절률(n_e)을 가지며 제4 렌즈 층(44)은 액정의 단축 방향 굴절률(n₀)를 가지므로, 굴절률 이방성에 의해 제3 렌즈 층(43)과 제4 렌즈 층(44)의 경계면에서 제1 선편광(ⓧ)은 굴절된다. 하지만, 제2 이방성 렌즈(40)에 제2 선편광(↔)이 입사되는 경우, 제3 렌즈 층(43)은 액정의 단축 방향 굴절률(n_O)을 가지며 제4 렌즈 층(44)도 액정의 단축 방향 굴절률(n₀)을 가지므로, 제3 렌즈 층(43)과 제4 렌즈 층(44)의 경계면에서 제2 선편광(↔)은 굴절되지 않는다. 제2 이방성 렌즈(40)는 제1 선편광(ⓧ)이 입사되는 경우에만 렌즈로서 역할을 하도록 구현된다.

결국, 제1 이방성 렌즈(30)의 제1 렌즈 층(33)이 액정의 장축 방향 굴절률(n_e)을 갖는 경우, 제1 렌즈 층(33)과 제2 렌즈 층(34)은 서로 다른 굴절률을 가지므로, 제1 렌즈 층(33)과 제2 렌즈 층(34)의 경계면은 입사되는 빛(영상)을 굴절시키는 제1 렌즈(L1)로서 역할을 한다. 또한, 제2 이방성 렌즈(40)의 제3 렌즈 층(43)이 액정의 장축 방향 굴절률(n_e)을 갖는 경우, 제3 렌즈 층(43)과 제4 렌즈 층(44)은 서로 다른 굴절률을 가지므로, 제3 렌즈 층(43)과 제4 렌즈 층(44)의 경계면은 입사되는 빛(영상)을 굴절시키는 제2 렌즈(L2)로서 역할을 한다.

한편, 제1 이방성 렌즈(30)의 제1 렌즈(L1)의 렌즈 폭(P1)과 제2 이방성 렌즈(40)의 제2 렌즈(L2)의 렌즈 폭(P2)는 실질적으로 동일하다. 제2 이방성 렌즈(40)의 제2 렌즈(L2)는 제1 이방성 렌즈(30)의 제1 렌즈(L1)보다 1/2 렌즈 폭만큼 쉬프트되어 형성된다.

도 2는 3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간과 제2 서브 프레임 기간 각각에 표시패널에 공급되는 제1 멀티뷰 영상 데이터와 제2 멀티뷰 영상 데이터를 보여주는 일 예시 도면이다. 도 2를 참조하면, 1 프레임 기간은 제1 및 제2 서브 프레임 기간(SF1, SF2)으로 분할된다. 제2 서브 프레임 기간은 제1 서브 프레임 기간에 연속하며, 제1 및 제2 서브 프레임 기간(SF1, SF2)은 동일하게 설정될 수 있다.

표시패널(10)은 2D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1)과 제2 서브 프레임 기간(SF2)에서 동일한 2D 영상을 표시하거나, 제1 서브 프레임 기간(SF1)에 입력된 2D 영상을 표시하고 제2 서브 프레임 기간(SF2)에 MEMC(motion estimation/motion compensation) 방법 등에 의해 예측 보상된 2D 영상을 표시할 수 있다. 또한, 표시패널(10)은 3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1)과 제2 서브 프레임 기간(SF2)에서 서로 다른 멀티뷰 영상을 표시할 수 있다. 이를 위해, 표시패널(10)은 입력 프레임 주파수의 2 배로 구동되어야 한다. 입력 영상의 프레임 주파수는 NTSC(National Television Standards Committee) 방식에서 60Hz이며, PAL(Phase-Alternating Line) 방식에서 50Hz이다. 예를 들어, 표시패널(10)의 프레임 주파수는 NTSC 방식에서 입력 영상의 프레임 주파수의 2 배인 120Hz로 구동된다.

표시패널(10)은 3D 모드에서 제어부의 제어 하에 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 제1 멀티뷰 영상 데이터(MLD)를 공급받아 제1 멀티뷰 영상을 표시하고, 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 제2 멀티뷰 영상 데이터(MRD)를 공급받아 제2 멀티뷰 영상을 표시한다. 3D 포맷터는 외부로부터 입력되는 제1 내지 제n 뷰 영상 데이터(LD~VDn)를 3D 포맷에 따라 변환하여 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 표시패널(10)에 공급되는 제1 멀티뷰 영상 데이터(MLD)와 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 표시패널(10)에 공급되는 제2 멀티뷰 영상 데이터(MRD)를 생성한다. 도 2에서는 설명의 편의를 위해 제1 및 제2 뷰 영상 데이터(LD, RD)와 그들을 이용하여 생성된 제1 및 제2 멀티뷰 영상 데이터(MLD, MRD)를 예시하였다.

제1 뷰 영상 데이터(LD)는 m×n 개의 제1 뷰 영상 데이터(LD11, LD12, …, LDnm)를 포함한다. 제2 뷰 영상 데이터(RD)는 m×n 개의 제2 뷰 영상 데이터(RD11, RD12, …, RDnm)를 포함한다. 3D 포맷터는 제1 멀티뷰 영상 데이터(MLD)를 생성하기 위해, 기수 컬럼 라인들의 제1 뷰 영상 데이터(LD)를 제1 멀티뷰 영상 데이터(MLD)의 기수 컬럼 라인들에 배열하고 우수 컬럼 라인들의 제2 뷰 영상 데이터(RD)를 제1 멀티뷰 영상 데이터(MLD)의 우수 컬럼 라인들에 배열할 수 있다. 예를 들어, 제1 컬럼 라인(C1)의 제1 뷰 영상 데이터(LD11, LD21, …, LDn1)는 제1 멀티뷰 영상 데이터(MLD)의 제1 컬럼 라인(C1)에 배열되고, 제2 컬럼 라인(C2)의 제2 뷰 영상 데이터(RD12, RD22, …, RDn2)는 제1 멀티뷰 영상 데이터(MLD)의 제2 컬럼 라인(C2)에 배열될 수 있다. 또한, 3D 포맷터는 제2 멀티뷰 영상 데이터(MRD)를 생성하기 위해, 기수 컬럼 라인들의 제2 뷰 영상 데이터(RD)를 제2 멀티뷰 영상 데이터(MRD)의 기수 컬럼 라인들에 배열하고 우수 컬럼 라인들의 제1 뷰 영상 데이터(LD)를 제2 멀티뷰 영상 데이터(MRD)의 우수 컬럼 라인들에 배열할 수 있다. 예를 들어, 제1 컬럼 라인(C1)의 제2 뷰 영상 데이터(RD11, RD21, …, RDn1)는 제2 멀티뷰 영상 데이터(MRD)의 제1 컬럼 라인(C1)에 배열되고, 제2 컬럼 라인(C2)의 제1 뷰 영상 데이터(LD12, LD22, …, LDn2)는 제2 멀티뷰 영상 데이터(MRD)의 제2 컬럼 라인(C2)에 배열될 수 있다.

결국, 표시패널(10)은 3D 모드에서 제어부의 제어 하에 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 제1 멀티뷰 영상 데이터(MLD)를 공급받아 제1 멀티뷰 영상을 표시하고, 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 제2 멀티뷰 영상 데이터(MRD)를 공급받아 제2 멀티뷰 영상을 표시한다. 이 경우, 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 표시패널(10)의 기수 컬럼 라인들의 서브 픽셀들은 제1 뷰 영상을 표시하고 우수 컬럼 라인들의 서브 픽셀들은 제2 뷰 영상을 표시하며, 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 표시패널(10)의 기수 컬럼 라인들의 서브 픽셀들은 제2 뷰 영상을 표시하고 우수 컬럼 라인들의 서브 픽셀들은 제1 뷰 영상을 표시한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무안경 방식의 입체영상 표시장치의 구동방법을 보여주는 흐름도이다. 도 4는 도 3의 2D 모드와 3D 모드에서 표시패널에 어드레싱되는 데이터를 보여주는 타이밍도이다. 도 5는 도 3의 2D 모드와 3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간의 이방성 렌즈들, 편광제어 셀, 및 표시패널을 보여주는 일 예시 도면이다. 도 6은 도 3의 2D 모드와 3D 모드에서 제2 서브 프레임 기간의 이방성 렌즈들, 편광제어 셀, 및 표시패널을 보여주는 일 예시 도면이다. 이하에서, 도 3, 도 4, 도 5, 및 도 6을 결부하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무안경 방식의 입체영상 표시장치의 구동방법을 상세히 살펴본다.

입체영상 표시장치의 제어부는 2D 모드인지 3D 모드인지를 판단한다. 제어부는 호스트 시스템으로부터 입력되는 모드 신호(MODE)에 의해 2D 모드인지 3D 모드인지를 판단할 수 있다. 모드 신호(MODE)는 2D 모드 또는 3D 모드를 지시하는 신호이다. (S101)

두 번째로, 도 3, 도 4 및 도 5를 결부하여 3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 입체영상 표시장치의 구동방법을 살펴본다.

3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 표시패널(10)에는 제1 멀티뷰 영상 데이터(MLD)가 공급된다. 그러므로, 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 표시패널(10)의 서브 픽셀들은 제1 멀티뷰 영상 데이터(MLD)의 데이터 배열에 따라 제1 멀티뷰 영상을 표시한다. 예를 들어, 제1 멀티뷰 영상 데이터(MLD)가 도 2와 같이 2 개의 뷰 영상 데이터(LD, RD)를 이용하여 생성된 경우, 표시패널(10)의 기수 컬럼 라인들의 서브 픽셀들에는 제1 멀티뷰 영상 데이터(MLD)의 기수 컬럼 라인들에 배열된 제1 뷰 영상 데이터(LD)가 공급되고, 우수 컬럼 라인들의 서브 픽셀들에는 제1 멀티뷰 영상 데이터(MLD)의 우수 컬럼 라인들에 배열된 제2 뷰 영상 데이터(RD)가 공급된다. 그 결과, 도 5와 같이 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 표시패널(10)의 기수 컬럼 라인들의 서브 픽셀들은 제1 뷰 영상(VI1)을 표시하고, 우수 컬럼 라인들의 서브 픽셀들은 제2 뷰 영상(VI2)을 표시할 수 있다.

도 5에서 표시패널(10)로부터 출력된 빛(영상)은 상부 편광판(13B)에 의해 제1 선편광(ⓧ)으로 출력되는 것을 중심으로 설명하였다. 이 경우, 상부 편광판(13B)의 광투과축은 제1 선편광(ⓧ)의 편광 방향과 동일한 방향으로 형성될 수 있다. 편광제어 셀(20)은 3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 제1 선편광(ⓧ)을 제2 선편광(↔)으로 변환하여 출력한다. 즉, 편광제어 셀(20)은 3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 제1 투명 전극층(22)에 공급되는 제1 구동전압과 제2 투명 전극층(24)에 공급되는 제2 구동전압 간의 전압 차에 의해 형성된 액정층(23)의 액정 배열에 따라 제1 선편광(ⓧ)의 위상을 λ/2 만큼 지연시켜 제2 선편광(↔)으로 변환하여 출력한다. 편광제어 셀(20)의 액정층(23)은 3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 λ/2 위상 지연 층으로서 기능한다.

제1 이방성 렌즈(30)에 편광제어 셀(20)로부터 출력되는 제2 선편광(↔)이 입사되는 경우, 제1 렌즈 층(33)은 액정의 장축 방향 굴절률(n_e)을 가지며, 제2 렌즈 층(34)은 액정의 단축 방향 굴절률(n₀)을 가진다. 제1 렌즈 층(33)과 제2 렌즈 층(34)의 굴절률은 다르기 때문에, 제1 렌즈 층(33)과 제2 렌즈 층(34)의 경계면은 입사되는 빛(영상)을 굴절시키는 제1 렌즈(L1)로서 역할을 한다. 제2 이방성 렌즈(40)에 편광제어 셀(20)로부터 출력되는 제2 선편광(↔)이 입사되는 경우, 제3 렌즈 층(43)은 액정의 장축 방향 굴절률(n_e)을 가지며, 제4 렌즈 층(44)은 액정의 단축 방향 굴절률(n₀)을 가진다. 제3 렌즈 층(43)과 제4 렌즈 층(44)의 굴절률은 동일하기 때문에, 제3 렌즈 층(43)과 제4 렌즈 층(44)의 경계면은 입사되는 빛(영상)을 그대로 통과시킨다. 결국, 3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간 동안 제1 이방성 렌즈(30)의 제1 렌즈(L1)는 n 개의 서브 픽셀들에 표시되는 n 개의 뷰 영상들 각각을 제1 내지 제n 뷰 영역들(viewpoints) 각각으로 굴절시킨다. 예를 들어, 제1 이방성 렌즈(30)의 제1 렌즈(L1)는 제1 서브 픽셀(SP1)에 표시되는 제1 뷰 영상(VI1)을 제1 뷰 영역으로 굴절시키고, 제2 서브 픽셀(SP2)에 표시되는 제2 뷰 영상(VI2)을 제2 뷰 영역으로 굴절시킨다. 이 경우, 사용자는 좌안을 통해 제1 뷰 영상(VI1)을 시청하고 우안을 통해 제2 뷰 영상(VI2)을 시청함으로써 입체감을 느낄 수 있다. (S102, S103, S104)

세 번째로, 도 3, 도 4, 및 도 6을 결부하여 3D 모드에서 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 입체영상 표시장치의 구동방법을 살펴본다.

3D 모드에서 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 표시패널(10)에는 제2 멀티뷰 영상 데이터(MRD)가 공급된다. 그러므로, 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 표시패널(10)의 서브 픽셀들은 제2 멀티뷰 영상 데이터(MRD)의 데이터 배열에 따라 제2 멀티뷰 영상을 표시한다. 예를 들어, 제2 멀티뷰 영상 데이터(MRD)가 도 2와 같이 2 개의 뷰 영상 데이터(LD, RD)를 이용하여 생성된 경우, 표시패널(10)의 기수 컬럼 라인들의 서브 픽셀들에는 제2 멀티뷰 영상 데이터(MRD)의 기수 컬럼 라인에 배열된 제2 뷰 영상 데이터(RD)가 공급되고, 우수 컬럼 라인들의 서브 픽셀들에는 제2 멀티뷰 영상 데이터(MRD)의 우수 컬럼 라인들에 배열된 제1 뷰 영상 데이터(LD)가 공급된다. 그 결과, 도 6과 같이 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 표시패널(10)의 기수 컬럼 라인들의 서브 픽셀들은 제2 뷰 영상(VI2)을 표시하고, 우수 컬럼 라인들의 서브 픽셀들은 제1 뷰 영상(VI1)을 표시한다. 하지만, 본 발명의 실시 예는 서브 픽셀들이 2 개의 뷰 영상들을 포함하는 멀티뷰 영상을 표시하는 것에 한정되지 않음에 주의하여야 한다. 즉, 3D 모드에서 n 개의 서브 픽셀들 중 어느 한 서브 픽셀은 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 n 개의 뷰 영상들 중 어느 한 뷰 영상을 표시하고, 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 n 개의 뷰 영상들 중 또 다른 뷰 영상을 표시한다.

도 6에서 표시패널(10)의 영상(빛)은 상부 편광판(13B)에 의해 제1 선편광(ⓧ)으로 출력되는 것을 중심으로 설명하였다. 편광제어 셀(20)은 3D 모드에서 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 제1 선편광(ⓧ)을 변환하지 않고 그대로 출력한다. 즉, 편광제어 셀(20)은 3D 모드에서 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 제1 투명 전극층(22)에 공급되는 제1 구동전압과 제2 투명 전극층(24)에 공급되는 제2 구동전압 간의 전압 차에 의해 형성된 액정층(23)의 액정 배열에 따라 제1 선편광(ⓧ)의 위상을 지연시키지 않는다. 편광제어 셀(20)의 액정층(23)은 3D 모드에서 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 제1 선편광(ⓧ)을 그대로 통과시킨다.

제1 이방성 렌즈(30)에 편광제어 셀(20)로부터 출력되는 제1 선편광(ⓧ)이 입사되는 경우, 제1 렌즈 층(33)은 액정의 단축 방향 굴절률(n_O)을 가지며, 제2 렌즈 층(34)은 액정의 단축 방향 굴절률(n₀)을 가진다. 제1 렌즈 층(33)과 제2 렌즈 층(34)의 굴절률은 동일하기 때문에, 제1 렌즈 층(33)과 제2 렌즈 층(34)의 경계면은 입사되는 영상을 그대로 통과시킨다. 제2 이방성 렌즈(40)에 편광제어 셀(20)로부터 출력되는 제1 선편광(ⓧ)이 입사되는 경우, 제3 렌즈 층(43)은 액정의 장축 방향 굴절률(n_e)을 가지며, 제4 렌즈 층(44)은 액정의 단축 방향 굴절률(n₀)을 가진다. 제3 렌즈 층(43)과 제4 렌즈 층(44)의 굴절률은 서로 다르기 때문에, 제3 렌즈 층(43)과 제4 렌즈 층(34)의 경계면은 입사되는 빛(영상)을 굴절시키는 제2 렌즈(L2)로서 역할을 한다. 결국, 제2 이방성 렌즈(40)의 제2 렌즈(L2)는 n 개의 서브 픽셀들에 표시되는 n 개의 뷰 영상들 각각을 n 개의 뷰 영역들 각각으로 굴절시킨다. 예를 들어, 제2 이방성 렌즈(40)의 제2 렌즈(L2)는 제1 서브 픽셀(SP1)에 표시되는 제2 뷰 영상(VI2)을 제2 뷰 영역으로 굴절시키고, 제2 서브 픽셀(SP2)에 표시되는 제1 뷰 영상(VI1)을 제1 뷰 영역으로 굴절시킨다. 따라서, 사용자는 좌안을 통해 제1 뷰 영상(VI1)을 시청하고 우안을 통해 제2 뷰 영상(VI2)을 시청함으로써 입체감을 느낄 수 있다. (S105, S106, S107)

네 번째로, 2D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 입체영상 표시장치의 구동방법을 살펴본다. 2D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 표시패널(10)에는 2D 영상 데이터(RGB2D)가 공급된다. 그러므로, 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 표시패널(10)의 서브 픽셀들(SP1, SP2, SP3, SP4)은 2D 영상을 표시한다. 2D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 편광제어 셀(20), 제1 이방성 렌즈(30), 및 제2 이방성 렌즈(40)의 동작은 S102 내지 S104 단계들에서 설명한 3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 편광제어 셀(20), 제1 이방성 렌즈(30), 및 제2 이방성 렌즈(40)의 동작과 실질적으로 동일하다. (S108, S109, S110)

다섯 번째로, 2D 모드에서 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 입체영상 표시장치의 구동방법을 살펴본다. 2D 모드에서 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 표시패널(10)에는 2D 영상 데이터(RGB2D)가 공급된다. 그러므로, 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 표시패널(10)의 서브 픽셀들(SP1, SP2, SP3, SP4)은 2D 영상을 표시한다. 2D 모드에서 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 편광제어 셀(20), 제1 이방성 렌즈(30), 및 제2 이방성 렌즈(40)의 동작은 S105 내지 S107 단계들에서 설명한 3D 모드에서 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 편광제어 셀(20), 제1 이방성 렌즈(30), 및 제2 이방성 렌즈(40)의 동작과 실질적으로 동일하다.

2D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 표시패널(10)에 공급되는 2D 영상 데이터(RGB2D)와 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 표시패널(10)에 공급되는 2D 영상 데이터(RGB2D)는 실질적으로 동일한 데이터일 수 있다. 또는, 2D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 2D 영상 데이터(RGB2D)를 공급하고, 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 MEMC 방법 등에 의해 예측 보상된 2D 영상 데이터(RGB2D)를 공급할 수 있다. (S111, S112, S113)

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예는 1 프레임 기간을 제1 서브 프레임 기간과 제2 서브 프레임 기간으로 분할하고, 편광제어 셀을 이용하여 빛(영상)의 편광 방향을 제어함으로써, 제1 서브 프레임 기간 동안 제1 이방성 렌즈만이 렌즈 역할을 하도록 하고, 제2 서브 프레임 기간 동안 제2 이방성 렌즈만이 렌즈 역할을 하도록 한다. 이로 인해, 본 발명의 제1 실시 예는 3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간 동안 제1 렌즈를 이용하여 n 개의 서브 픽셀들에 표시되는 n 개의 뷰 영상들 각각을 n 개의 뷰 영역들 각각으로 굴절시키고, 제2 서브 프레임 기간 동안 제2 렌즈를 이용하여 n 개의 서브 픽셀들에 표시되는 n 개의 뷰 영상들 각각을 n 개의 뷰 영역들 각각으로 굴절시킬 수 있다. 그 결과, 본 발명의 제1 실시 예는 3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간에는 제1 멀티뷰 영상을 표시할 수 있고, 제2 서브 프레임 기간에는 제1 멀티뷰 영상에 표시되지 않은 제2 멀티뷰 영상을 표시할 수 있으므로, 사용자가 시청하는 입체영상의 해상도를 2 배 높일 수 있다.

도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무안경 방식의 입체영상 표시장치의 구동방법을 보여주는 흐름도이다. 도 8은 도 7의 2D 모드와 3D 모드에서 표시패널에 공급되는 데이터를 보여주는 타이밍도이다. 도 9는 도 7의 2D 모드에서 이방성 렌즈들, 편광제어 셀, 및 표시패널을 보여주는 일 예시 도면이다. 이하에서, 도 7, 도 8, 및 도 9를 결부하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무안경 방식의 입체영상 표시장치의 구동방법을 상세히 살펴본다.

첫 번째로, 입체영상 표시장치의 제어부는 2D 모드인지 3D 모드인지를 판단한다. 제어부는 호스트 시스템으로부터 입력되는 모드 신호(MODE)에 의해 2D 모드인지 3D 모드인지를 판단할 수 있다. 모드 신호(MODE)는 2D 모드 또는 3D 모드를 지시하는 신호이다. (S201)

두 번째로, 3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 입체영상 표시장치의 구동방법은 도 3의 S102 내지 S104 단계들에서 설명한 바와 실질적으로 동일하다. 즉, 3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 표시패널(10), 편광제어 셀(20), 제1 이방성 렌즈(30), 및 제2 이방성 렌즈(40)의 동작은 S102 내지 S104 단계들에서 설명한 3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 표시패널(10), 편광제어 셀(20), 제1 이방성 렌즈(30), 및 제2 이방성 렌즈(40)의 동작과 실질적으로 동일하다. (S202, S203, S204)

세 번째로, 3D 모드에서 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 입체영상 표시장치의 구동방법은 도 3의 S105 내지 S107 단계들에서 설명한 바와 실질적으로 동일하다. 즉, 3D 모드에서 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 표시패널(10), 편광제어 셀(20), 제1 이방성 렌즈(30), 및 제2 이방성 렌즈(40)의 동작은 S105 내지 S107 단계들에서 설명한 3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 표시패널(10), 편광제어 셀(20), 제1 이방성 렌즈(30), 및 제2 이방성 렌즈(40)의 동작과 실질적으로 동일하다. (S205, S206, S207)

네 번째로, 도 7, 도 8 및 도 9를 결부하여 2D 모드에서 입체영상 표시장치의 구동방법을 살펴본다. 2D 모드에서 1 프레임 기간 동안 표시패널(10)에는 2D 영상 데이터(RGB2D)가 공급된다. 그러므로, 1 프레임 기간 동안 표시패널(10)의 서브 픽셀들(SP1, SP2, SP3, SP4)은 2D 영상을 표시한다.

도 9에서 표시패널(10)로부터 출력된 빛(영상)은 상부 편광판(13B)에 의해 제1 선편광(ⓧ)으로 출력되는 것을 중심으로 설명하였다. 편광제어 셀(20)은 2D 모드에서 제1 선편광(ⓧ)을 원편광으로 변환하여 출력한다. 즉, 편광제어 셀(20)은 2D 모드에서 제1 투명 전극층(22)에 공급되는 제1 구동전압과 제2 투명 전극층(24)에 공급되는 제2 구동전압 간의 전압 차에 의해 형성된 액정층(23)의 액정 배열에 따라 제1 선편광(ⓧ)의 위상을 λ/4 만큼 지연시켜 원편광으로 변환하여 출력한다. 편광제어 셀(20)의 액정층(23)은 2D 모드에서 λ/4 위상 지연 층으로서 기능한다.

제1 이방성 렌즈(30)의 제1 렌즈(L1)는 제1 렌즈 층(33)과 제2 렌즈 층(34)의 굴절률의 차이로 인해 렌즈로서 기능을 하게 되는데, 원편광은 빛의 진행 방향에 수직인 채로 회전하며 진동하므로, 제1 렌즈 층(33)과 제2 렌즈 층(34)의 굴절률의 차이를 느끼지 못한다. 따라서, 제1 이방성 렌즈(30)에 편광제어 셀(20)로부터 출력되는 원편광이 입사되는 경우, 제1 렌즈 층(33)과 제2 렌즈 층(34)의 경계면은 입사되는 빛(영상)을 그대로 통과시킨다.

제2 이방성 렌즈(40)의 제2 렌즈(L2)는 제3 렌즈 층(43)과 제4 렌즈 층(44)의 굴절률의 차이로 인해 렌즈로서 기능을 하게 되는데, 원편광은 빛의 진행 방향에 수직인 채로 회전하며 진동하므로, 제3 렌즈 층(43)과 제4 렌즈 층(44)의 굴절률의 차이를 느끼지 못한다. 따라서, 제2 이방성 렌즈(40)에 편광제어 셀(20)로부터 출력되는 원편광이 입사되는 경우, 제3 렌즈 층(43)과 제4 렌즈 층(44)의 경계면은 입사되는 빛(영상)을 그대로 통과시킨다.

결국, 2D 모드에서 제1 이방성 렌즈(30)의 제1 렌즈(L1)와 제2 이방성 렌즈(40)의 제2 렌즈(L2)는 표시패널(10)의 서브 픽셀들에 표시되는 2D 영상을 그대로 통과시킨다. (S208, S209, S210)

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예는 2D 모드에서 제1 이방성 렌즈(30)의 제1 렌즈(L1)와 제2 이방성 렌즈(40)의 제2 렌즈(L2)는 표시패널(10)의 서브 픽셀들에 표시되는 2D 영상을 굴절시키지 않고, 그대로 통과시킨다. 그 결과, 본 발명의 제2 실시 예는 2D 모드에서 제1 이방성 렌즈(30)의 제1 렌즈(L1)와 제2 이방성 렌즈(40)의 제2 렌즈(L2)에 의해 2D 영상이 굴절됨으로써, 사용자가 그의 위치에 따라 2D 영상의 일부만 보게 되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 본 발명의 제2 실시 예는 2D 모드에서 2D 영상의 화질을 향상시킬 수 있다.

도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 무안경 방식의 입체영상 표시장치의 구동방법을 보여주는 흐름도이다. 이하에서, 도 10을 결부하여 본 발명의 제3 실시 예에 따른 무안경 방식의 입체영상 표시장치의 구동방법을 상세히 살펴본다.

첫 번째로, 입체영상 표시장치의 제어부는 2D 모드인지 3D 모드인지를 판단한다. 제어부는 호스트 시스템으로부터 입력되는 모드 신호(MODE)에 의해 2D 모드인지 3D 모드인지를 판단할 수 있다. 모드 신호(MODE)는 2D 모드 또는 3D 모드를 지시하는 신호이다. (S301)

두 번째로, 3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 입체영상 표시장치의 구동방법은 도 3의 S102 내지 S104 단계들에서 설명한 바와 실질적으로 동일하다. 즉, 3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 표시패널(10), 편광제어 셀(20), 제1 이방성 렌즈(30), 및 제2 이방성 렌즈(40)의 동작은 S102 내지 S104 단계들에서 설명한 3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 표시패널(10), 편광제어 셀(20), 제1 이방성 렌즈(30), 및 제2 이방성 렌즈(40)의 동작과 실질적으로 동일하다. (S302, S303, S304)

세 번째로, 3D 모드에서 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 입체영상 표시장치의 구동방법은 도 3의 S105 내지 S107 단계들에서 설명한 바와 실질적으로 동일하다. 즉, 3D 모드에서 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 표시패널(10), 편광제어 셀(20), 제1 이방성 렌즈(30), 및 제2 이방성 렌즈(40)의 동작은 S105 내지 S107 단계들에서 설명한 3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 표시패널(10), 편광제어 셀(20), 제1 이방성 렌즈(30), 및 제2 이방성 렌즈(40)의 동작과 실질적으로 동일하다. (S305, S306, S307)

네 번째로, 2D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 입체영상 표시장치의 구동방법을 살펴본다. 2D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 표시패널(10)에는 2D 영상 데이터(RGB2D)가 공급된다. 그러므로, 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 표시패널(10)의 서브 픽셀들(SP1, SP2, SP3, SP4)은 2D 영상을 표시한다. 2D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 편광제어 셀(20), 제1 이방성 렌즈(30), 및 제2 이방성 렌즈(40)의 동작은 S208 내지 S210 단계들에서 설명한 2D 모드에서 편광제어 셀(20), 제1 이방성 렌즈(30), 및 제2 이방성 렌즈(40)의 동작과 실질적으로 동일하다. (S308, S309, S310)

다섯 번째로, 2D 모드에서 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 입체영상 표시장치의 구동방법을 살펴본다. 2D 모드에서 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 표시패널(10)에는 2D 영상 데이터(RGB2D)가 공급된다. 그러므로, 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 표시패널(10)의 서브 픽셀들(SP1, SP2, SP3, SP4)은 2D 영상을 표시한다. 2D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 편광제어 셀(20), 제1 이방성 렌즈(30), 및 제2 이방성 렌즈(40)의 동작은 S208 내지 S210 단계들에서 설명한 2D 모드에서 편광제어 셀(20), 제1 이방성 렌즈(30), 및 제2 이방성 렌즈(40)의 동작과 실질적으로 동일하다.

2D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 표시패널(10)에 공급되는 2D 영상 데이터(RGB2D)와 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 표시패널(10)에 공급되는 2D 영상 데이터(RGB2D)는 실질적으로 동일한 데이터일 수 있다. 또는, 2D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1) 동안 2D 영상 데이터(RGB2D)를 공급하고, 제2 서브 프레임 기간(SF2) 동안 MEMC 방법 등에 의해 예측 보상된 2D 영상 데이터(RGB2D)를 공급할 수 있다. (S311, S312, S313)

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무안경 방식의 입체영상 표시장치를 개략적으로 보여주는 블록도이다. 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 입체영상 표시장치는 표시패널(10), 편광제어 셀(20), 제1 이방성 렌즈(30), 제2 이방성 렌즈(40), 표시패널 구동회로(110), 편광제어 셀 구동회로(120), 제어부(130), 및 호스트 시스템(140) 등을 포함한다. 표시패널(10), 편광제어 셀(20), 제1 이방성 렌즈(30), 및 제2 이방성 렌즈(40)에 대하여는 도 1 내지 도 4를 결부하여 이미 앞에서 상세히 설명하였다.

표시패널 구동회로(110)는 데이터 구동회로와 게이트 구동회로를 포함한다. 데이터 구동회로는 다수의 소스 드라이브 집적회로(Integrated Circuit, 이하 'IC'라 칭함)들을 포함한다. 소스 드라이브 IC들은 제어부(130)의 제어 하에 2D 영상 데이터(RGB2D) 또는 멀티뷰 영상 데이터(MLD, MRD)를 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 정극성/부극성 아날로그 데이터전압들을 발생한다. 소스 드라이브 IC들로부터 출력되는 정극성/부극성 아날로그 데이터 전압들은 표시패널(10)의 데이터 라인들에 공급된다. 게이트 구동회로는 제어부(130)의 제어 하에 표시패널(10)의 게이트 라인들에 게이트 펄스들을 순차적으로 공급한다. 게이트 구동회로는 쉬프트 레지스터, 쉬프트 레지스터의 출력신호를 액정셀의 TFT 구동에 적합한 스윙폭으로 변환하기 위한 레벨 쉬프터, 및 출력 버퍼 등을 각각 포함하는 다수의 게이트 드라이브 집적회로들로 구성될 수 있다.

편광제어 셀 구동회로(120)는 제어부(130)로부터 출력된 편광제어신호(PCS)에 따라 편광제어 셀(20)에 제1 내지 제3 구동전압들을 공급하다. 편광제어 셀 구동회로(120)는 2D 모드와 3D 모드에서 서로 다른 레벨의 구동전압들을 공급할 수 있으며, 또는 2D 모드와 3D 모드의 제1 서브 프레임 기간(SF1)과 제2 서브 프레임 기간(SF2)에서 서로 다른 레벨의 구동전압들을 공급할 수 있다. 즉, 편광제어 셀 구동회로(120)는 편광제어 셀(20)이 제1 선편광(ⓧ)을 그대로 출력하거나, 제1 선편광(ⓧ)을 제2 선편광(↔)으로 변환하여 출력하거나, 제1 선편광(ⓧ)을 원편광으로 변환하여 출력하도록 제1 및 제2 구동전압들을 공급한다.

제어부(130)는 호스트 시스템(140)로부터 2D 영상 데이터(RGB2D) 또는 멀티뷰 영상 데이터(MLD, MRD), 타이밍 신호들, 및 모드 신호(MODE) 등을 입력받는다. 타이밍 신호들은 수직동기신호, 수평동기신호, 데이터 인에이블 신호, 및 클럭 신호 등을 포함할 수 있다. 제어부(130)는 2D 영상 데이터(RGB2D) 또는 멀티뷰 영상 데이터(MLD, MRD), 타이밍 신호들, 및 모드 신호(MODE)에 기초하여 표시패널 구동회로(110)의 게이트 구동회로를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GCS)를 생성하고, 표시패널 구동회로(110)의 데이터 구동회로를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS)를 생성한다. 또한, 제어부(130)는 타이밍 신호들에 기초하여 편광제어 셀 구동회로(120)를 제어하기 위한 편광제어신호(PCS)를 생성한다. 제어부(130)는 게이트 제어신호(GCS)를 게이트 구동회로에 공급한다. 제어부(130)는 2D 영상 데이터(RGB2D) 또는 3D 영상 데이터(RGB3D)와 데이터 제어신호(DCS)를 데이터 구동회로에 공급한다. 제어부(130)는 편광제어신호(PCS)를 편광제어 셀 구동회로(120)에 공급한다.

호스트 시스템(140)은 3D 모드에서 멀티뷰 영상 데이터(MLD, MRD)를 입체영상의 3D 포맷에 따라 변환하는 3D 포맷터(formatter)를 포함할 수 있다. 3D 포맷터는 3D 모드에서 제1 서브 프레임 기간(SF1)과 제2 서브 프레임 기간(SF2)에 멀티뷰 영상 데이터(MLD, MRD)를 서로 다르게 배열하여 출력한다. 예를 들어, 3D 포맷터는 도 2와 같이 제1 서브 프레임 기간 동안 제1 멀티뷰 영상 데이터(MLD)를 출력하고, 제2 서브 프레임 기간 동안 제2 멀티뷰 영상 데이터(MRD)를 출력할 수 있다. 또한, 호스트 시스템(140)은 2D 모드에서 2D 영상 데이터(RGB2D)를 MEMC 방법 등에 의해 예측 보상할 수도 있다. 또한, 호스트 시스템(140)은 2D 모드 및 3D 모드에서 표시패널(10)과 편광제어 셀(20)을 입력 영상의 프레임 주파수보다 2 배 높게 구동하기 위하여, 타이밍 신호들을 2 배 체배할 수도 있다.

호스트 시스템(140)은 외부 비디오 소스 기기로부터 입력되는 2D 영상 데이터(RGB2D) 또는 멀티뷰 영상 데이터(MLD, MRD)를 표시패널(10)에 표시하기에 적합한 해상도의 데이터 포맷으로 변환하기 위해 스케일러(scaler)가 내장된 시스템 온 칩(System on Chip)을 포함할 수 있다. 호스트 시스템(140)은 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스, TMDS(Transition Minimized Differential Signaling) 인터페이스 등의 인터페이스를 통해 2D 영상 데이터(RGB2D) 또는 멀티뷰 영상 데이터(MLD, MRD)를 제어부(130)에 공급한다. 또한, 호스트 시스템(140)은 타이밍신호들과 모드 신호(MODE) 등을 제어부(130)에 공급한다. 모드 신호(MODE)는 2D 모드인지 또는 3D 모드인지를 지시하는 신호이다.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무안경 방식의 입체영상 표시장치의 입체영상 구현방법을 보여주는 일 예시 도면이다. 도 12에서는 설명의 편의를 위해 표시패널(10)이 4 개의 뷰 영상들(V1, V2, V3, V4)을 표시하고, 제1 및 제2 이방성 렌즈들(30, 40)이 표시패널(10)에 표시된 4 개의 뷰 영상들(V1, V2, V3, V4)을 4 개의 뷰 영역들(VP1, VP2, VP3, VP4)로 진행시키는 것을 중심으로 설명하였다. 또한, 도 12에서는 편광제어 셀(20)은 설명의 편의를 위해 생략되었음에 주의하여야 한다.

도 12를 참조하면, 제1 및 제2 이방성 렌즈들(30, 40)은 서브 픽셀들에 표시되는 제1 뷰 영상(V1)을 제1 뷰 영역(VP1)으로 진행시키고, 서브 픽셀들에 표시되는 제2 뷰 영상(V2)을 제2 뷰 영역(VP2)으로 진행시키며, 서브 픽셀들에 표시되는 제3 뷰 영상(V3)을 제3 뷰 영역(VP3)으로 진행시키고, 서브 픽셀들에 표시되는 제4 뷰 영상(V4)을 제4 뷰 영역(VP4)으로 진행시킨다. 사용자의 좌안이 제t 뷰 영역(VPt)에 위치하고, 우안이 제t-1 뷰 영역(VPt-1)에 위치하는 경우, 사용자는 좌안으로 제t 뷰 영상(Vt)을 시청하고, 우안으로 제t-1 뷰 영상을 시청할 수 있다. 따라서, 사용자는 양안 시차에 의해 입체감을 느낄 수 있다. 예를 들어, 도 12와 같이 사용자의 좌안이 제2 뷰 영역(VP2)에 위치하고, 우안이 제1 뷰 영역(VP1)에 위치하는 경우, 사용자는 좌안으로 제2 뷰 영상(V2)을 시청하고, 우안으로 제1 뷰 영상(V1)을 시청할 수 있다. 따라서, 사용자는 양안 시차에 의해 입체감을 느낄 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

10: 표시패널 11: 하부 기판
12: 상부 기판 13A: 하부 편광판
13B: 상부 편광판 14: 블랙 매트릭스
15: 컬러필터 16: 액정층
20: 편광제어 셀 21: 제1 기판
22: 제1 투명 전극층 23: 액정층
24: 제2 투명 전극층 25: 제2 기판
30: 제1 이방성렌즈 31: 제3 기판
32: 제4 기판 33: 제1 렌즈 층
34: 제2 렌즈 층 40: 제2 이방성렌즈
41: 제5 기판 42: 제6 기판
43: 제3 렌즈 층 44: 제4 렌즈 층
L1: 제1 렌즈 L2: 제2 렌즈

Claims

다수의 서브 픽셀들을 포함하는 표시패널;
상기 표시패널로부터 입사되는 제1 선편광을 그대로 통과시키거나 제2 선편광으로 변환하는 편광제어 셀;
상기 제2 선편광이 입사되는 경우 서로 다른 굴절률을 갖는 제1 렌즈 층과 제2 렌즈 층을 포함하고, 상기 제1 렌즈 층과 상기 제2 렌즈 층의 경계면은 제1 렌즈로서 역할을 하는 제1 이방성 렌즈; 및
상기 제1 선편광이 입사되는 경우 서로 다른 굴절률을 갖는 제3 렌즈 층과 제4 렌즈 층을 포함하고, 상기 제3 렌즈 층과 상기 제4 렌즈 층의 경계면이 제2 렌즈로서 역할을 하는 제2 이방성 렌즈를 구비하고,
상기 제1 렌즈의 폭과 상기 제2 렌즈의 폭은 서로 동일하며, 상기 제2 렌즈는 상기 제1 렌즈보다 1/2 렌즈 폭만큼 쉬프트되어 배치되고,
상기 표시패널은 3D모드에서 n 개의 뷰 영상들을 포함하는 멀티뷰 영상을 n 개의 서브 픽셀들 단위로 표시하며,
상기 제1 이방성 렌즈의 폭과 상기 제2 이방성 렌즈의 폭은 상기 n 개의 서브 픽셀들의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 이방성 렌즈의 상기 제1 렌즈 층은 액정의 장축 방향을 상기 제2 선편광의 편광 방향으로 배향한 후 경화시켜 형성되고, 상기 제2 렌즈 층은 상기 액정의 단축 방향 굴절률과 동일한 굴절률을 갖도록 형성되며,
상기 제2 이방성 렌즈의 상기 제3 렌즈 층은 상기 액정의 장축 방향을 상기 제1 선편광의 편광 방향으로 배향한 후 경화시켜 형성되고, 상기 제4 렌즈 층은 상기 액정의 단축 방향 굴절률과 동일한 굴절률을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 2 항에 있어서,
2D 모드와 3D 모드에서 1 프레임 기간은 제1 서브 프레임 기간과 제2 서브 프레임 기간으로 시분할되고,
상기 편광제어 셀은,
상기 제1 서브 프레임 기간 동안 상기 표시패널로부터 입사되는 상기 제1 선편광을 상기 제2 선편광으로 변환하고, 상기 제2 서브 프레임 기간 동안 상기 표시패널로부터 입사되는 상기 제1 선편광을 그대로 통과시키는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 3 항에 있어서,
상기 제1 렌즈는 상기 3D 모드에서 상기 제1 서브 프레임 기간 동안 상기 n 개의 서브 픽셀들에 표시되는 상기 n 개의 뷰 영상들 각각을 n 개의 뷰 영역들 각각으로 굴절시키며,
상기 제2 렌즈는 상기 3D 모드에서 상기 제2 서브 프레임 기간 동안 상기 n 개의 서브 픽셀들에 표시되는 상기 n 개의 뷰 영상들 각각을 n 개의 뷰 영역들 각각으로 굴절시키는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 4 항에 있어서,
상기 3D 모드에서 상기 n 개의 서브 픽셀들 중 어느 한 서브 픽셀은 상기 제1 서브 프레임 기간 동안 상기 n 개의 뷰 영상들 중 어느 한 뷰 영상을 표시하고, 상기 제2 서브 프레임 기간 동안 상기 n 개의 뷰 영상들 중 또 다른 뷰 영상을 표시하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 4 항에 있어서,
상기 표시패널은 상기 2D 모드에서 상기 제1 서브 프레임 기간과 상기 제2 서브 프레임 기간 각각에 2D 영상을 표시하도록 2D 영상 데이터를 공급받는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 3 항에 있어서,
3D 모드에서 1 프레임 기간은 제1 서브 프레임 기간과 제2 서브 프레임 기간으로 시분할되고,
상기 편광제어 셀은,
상기 3D 모드에서 상기 제1 서브 프레임 기간 동안 상기 표시패널로부터 입사되는 상기 제1 선편광을 상기 제2 선편광으로 변환하고, 상기 제2 서브 프레임 기간 동안 상기 표시패널로부터 입사되는 상기 제1 선편광을 그대로 통과시키며, 상기 2D 모드에서 1 프레임 기간 동안 상기 표시패널로부터 입사되는 상기 제1 선편광을 원편광으로 변환하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 7 항에 있어서,
상기 제1 렌즈는 상기 3D 모드에서 상기 제1 서브 프레임 기간 동안 상기 n 개의 서브 픽셀들에 표시되는 상기 n 개의 뷰 영상들 각각을 n 개의 뷰 영역들 각각으로 굴절시키며,
상기 제2 렌즈는 상기 3D 모드에서 상기 제2 서브 프레임 기간 동안 상기 n 개의 서브 픽셀들에 표시되는 상기 n 개의 뷰 영상들 각각을 n 개의 뷰 영역들 각각으로 굴절시키는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 8 항에 있어서,
상기 3D 모드에서 상기 n 개의 서브 픽셀들 중 어느 한 서브 픽셀은 상기 제1 서브 프레임 기간 동안 상기 n 개의 뷰 영상들 중 어느 한 뷰 영상을 표시하고, 상기 제2 서브 프레임 기간 동안 상기 n 개의 뷰 영상들 중 또 다른 뷰 영상을 표시하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 8 항에 있어서,
상기 표시패널은 상기 2D 모드에서 1 프레임 기간 동안 2D 영상을 표시하도록 2D 영상 데이터를 공급받는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
다수의 서브 픽셀들을 포함하는 표시패널을 구비하는 입체영상 표시장치에 있어서,
상기 표시패널로부터 입사되는 제1 선편광을 그대로 통과시키거나 제2 선편광으로 변환하는 단계;
상기 제2 선편광이 입사되는 경우 제1 이방성렌즈의 제1 렌즈 층과 제2 렌즈 층이 서로 다른 굴절률을 가짐으로써 상기 제1 렌즈 층과 제2 렌즈 층의 경계면이 제1 렌즈를 형성하는 단계; 및
상기 제1 선편광이 입사되는 경우 제2 이방성렌즈의 제3 렌즈 층과 제4 렌즈 층이 서로 다른 굴절률을 가짐으로써 상기 제3 렌즈 층과 제4 렌즈 층의 경계면이 제2 렌즈를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제1 렌즈의 폭과 상기 제2 렌즈의 폭은 서로 동일하며, 상기 제2 렌즈는 상기 제1 렌즈보다 1/2 렌즈 폭만큼 쉬프트되어 배치되고,
상기 표시패널은 3D모드에서 n 개의 뷰 영상들을 포함하는 멀티뷰 영상을 n 개의 서브 픽셀들 단위로 표시하며,
상기 제1 이방성 렌즈의 폭과 상기 제2 이방성 렌즈의 폭은 상기 n 개의 서브 픽셀들의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 구동방법.