显示装置及其驱动方法与流程

本发明涉及一种虚拟现实显示装置及其驱动方法，该虚拟现实显示装置能够通过选择性地扫描显示被处理为具有比中心凹区域低的分辨率的图像的外围区域来执行高效的驱动。

背景技术：

虚拟现实(vr)系统使用诸如头戴式显示器(hmd)这样的vr显示装置向用户提供现实的虚拟环境。vr显示装置已经被广泛应用于游戏机、教育装置、增强现实系统等。

vr显示装置将通过透镜放大的图像提供到非常靠近观看者的眼睛的位置，并且因此使用尽管尺寸小也具有非常高的每英寸像素(ppi)的超高分辨率显示装置，以便防止像素出现故障。

由于置于观看者的眼睛附近的相关技术的vr显示装置的特征，能够将图像清楚地识别为显示区域中的主观看区域的中心凹区域是受限的，并且观看者难以识别除了中心凹区域之外的外围区域的图像。

现有技术的vr显示装置可以通过使用在用户观看的中心凹区域中显示被处理为具有高的分辨率的图像并且在用户的识别度降低的外围区域中显示被处理为具有低的分辨率的图像的方法来减少数据处理和传输速率。

然而，现有技术的vr显示装置在扫描显示区域时依次扫描整个区域，而不区分显示被处理为具有高的分辨率的图像的中心凹区域和显示被处理为具有低的分辨率的图像的外围区域，从而在驱动时间和耗散功率方面效率低。

技术实现要素：

因此，本发明涉及一种vr显示装置及其驱动方法，其基本上消除了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或更多个问题。

本发明提供了一种显示装置及其驱动方法，该显示装置能够通过选择性地扫描显示被处理为具有低的分辨率的图像的外围区域来执行高效的驱动。

本发明的另外的优点、目的和特征将在下面的描述中被部分阐述，并且对本领域的普通技术人员在通过查看以下内容之后部分地将变得显而易见，或者可以从本发明的实践中获悉。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明书及其权利要求以及附图中具体指出的结构来实现和获得。

为了实现这些目的和其它优点并且根据本发明的目的，如本文具体实现和广泛描述的，一种显示装置包括：显示面板，该显示面板包括与用户的主观看区域对应的中心凹区域、包围所述中心凹区域的中间区域和包围所述中间区域的外围区域；选通驱动器，该选通驱动器被配置为选择性地扫描仅包括所述外围区域的第一扫描块以及包括除了所述中心凹区域之外的所述中间区域和所述外围区域的第二扫描块，并且依次扫描包括所述中心凹区域、所述中间区域和所述外围区域的第三扫描块；以及数据驱动器，该数据驱动器被配置为将图像数据供应到由所述选通驱动器扫描的像素。

所述选通驱动器可以包括：第一选通驱动块，该第一选通驱动块被配置为依次扫描所述第一扫描块的水平线的一部分；第二选通驱动块，该第二选通驱动块被配置为依次扫描所述第二扫描块的水平线的一部分；以及第三选通驱动块，该第三选通驱动块被配置为依次扫描所述第三扫描块的所有水平线。由所述第一选通驱动块执行的扫描次数可以小于由所述第二选通驱动块执行的扫描次数。

所述显示面板还包括第四扫描块，该第四扫描块包括除了所述中心凹区域之外的另一中间区域和另一外围区域。所述第三扫描块位于所述第二扫描块和所述第四扫描块之间。所述选通驱动器还包括第四选通驱动块，该第四选通驱动块被配置为依次扫描所述第四扫描块的水平线的一部分。

所述显示面板还包括第五扫描块，该第五扫描块仅包括另一外围区域。所述第二扫描块、所述第三扫描块和所述第四扫描块位于所述第一扫描块和所述第五扫描块之间。所述选通驱动器还包括第五选通驱动块，该第五选通驱动块被配置为依次扫描所述第五扫描块的水平线的一部分。

在所述第一扫描块、所述第二扫描块、所述第四扫描块和所述第五扫描块被驱动的同时，所述数据驱动器可以仅在所述第一扫描块、所述第二扫描块、所述第四扫描块和所述第五扫描块的水平线的一部分被扫描的时段内输出图像数据。

在本发明的另一方面，一种驱动显示装置的方法包括以下步骤：选择性地扫描仅包括显示面板中的外围区域的第一扫描块以及包括除了中心凹区域之外的中间区域和所述外围区域的第二扫描块；以及依次扫描包括所述中心凹区域、所述中间区域和所述外围区域的第三扫描块。

该方法还包括以下步骤：选择性地扫描包括除了所述中心凹区域之外的另一中间区域和另一外围区域的第四扫描块的水平线。该方法还包括以下步骤：选择性地扫描仅包括另一外围区域的第五扫描块的水平线。

所述第一扫描块和所述第五扫描块的不同的水平线可以在每一帧中被选择性地扫描。所述第二扫描块和所述第四扫描块的水平线的一部分被依次扫描的第一周期与所述第二扫描块和所述第四扫描块的所有水平线被扫描的第二周期可以在每一帧中交替。

应当理解，本发明的前述一般描述和以下详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步说明。

附图说明

附图被包括以提供对本发明的进一步理解并且被并入并构成本申请的一部分，附图例示了本发明的实施方式，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是示意性地例示本发明的实施方式的vr显示装置的配置的框图；

图2是例示应用于图1的lcd子像素的配置的等效电路图；

图3是示出应用于图1的oled子像素的配置的等效电路图；

图4是例示图1所示的显示面板的扫描块和图1所示的选通驱动器的选通驱动块的图；

图5是例示本发明的实施方式的vr显示装置的扫描方法的图；

图6是例示本发明的实施方式的vr显示装置的数据输出方法的图；

图7、图8和图9例示了通过应用于根据本发明的实施方式的vr显示装置的外围区域的各种扫描方法显示的图像；以及

图10例示了通过应用于根据本发明的实施方式的vr显示装置的中间区域的各种扫描方法显示的图像。

具体实施方式

现在将详细地参考本发明的优选实施方式，在附图中例示了本发明的优选实施方式的示例。只要可能，将在整个附图中使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。

图1是示意性地例示本发明的实施方式的vr显示装置的配置的框图，图2是例示应用于图1的lcd子像素的配置的等效电路图，图3是示出应用于图1的oled子像素的配置的等效电路图。

图1所示的vr显示装置包括作为面板驱动器的定时控制器100、数据驱动器200和选通驱动器300、显示面板400以及图像处理模块500。

显示面板400通过具有以矩阵形式排列的像素的像素阵列来显示图像。基本像素可以通过至少三个子像素w/r/g、b/w/r、g/b/w、r/g/b或w/r/g/b来配置，所述至少三个子像素w/r/g、b/w/r、g/b/w、r/g/b或w/r/g/b能够通过白色(w)、红色(r)、绿色(g)和蓝色(b)子像素的颜色混合物来呈现白色。

可以使用液晶显示器(lcd)面板或有机发光二极管(oled)面板作为显示面板400。

例如，如果显示面板400由lcd面板构成，则如图2所示，每个子像素包括连接到选通线gl和数据线dl的薄膜晶体管(tft)以及并联连接在tft和公共电极之间的液晶电容器clc和存储电容器cst。液晶电容器clc对通过tft供应到像素电极的数据电压和供应到公共电极的公共电压vcom之间的差值进行充电，并且根据充电后的电压来驱动液晶，从而控制透光率。存储电容器cst稳定地保持对液晶电容器clc充电的电压。

与此不同的是，如果显示面板400由oled面板组成，则如图3所示，每个子像素包括连接在高电力电压evdd线和低电力电压evss线之间的oled元件以及用于独立地驱动oled元件的至少包括第一开关tftst1和第二开关tftst2、驱动tftdt和存储电容器cst的像素电路。由于可以对像素电路进行不同配置，因此不限于图3所示的配置。

oled元件包括连接到驱动tftdt的阳极、连接到低电力电压evss线的阴极和连接在阳极和阴极之间的发光层，以产生与由驱动tftdt供应的电流的量成正比的光。

第一开关tftst1由一条选通线gla的选通信号驱动，以将来自相应数据线dl的数据电压供应到驱动tftdt的栅极节点，并且第二开关tftst2由另一条选通线glb的选通信号驱动，以将来自参考线rl的参考电压供应到驱动tftdt的源极节点。第二开关tftst2还可以用作在感测模式下从驱动tftdt向参考线rl供应电流的路径。

连接在驱动tftdt的栅极节点和源极节点之间的存储电容器cst对通过第一开关tftst1供应到驱动tftdt的栅极节点的数据电压和通过第二开关tftst2供应到驱动tftdt的源节点的参考电压之间的差值电压进行充电，并且将充电后的电压作为驱动电压供应到驱动tftdt。

驱动tftdt根据从存储电容器cst供应的驱动电压来控制从高电力电压evdd的供给线供应的电流，以向oled供应与驱动电压成正比的电流，从而使oled元件发光。

显示面板400包括与观看者的主观看区域对应的中心凹区域(fa)和与主观看区域外围对应的外围区域(pa)。显示面板400还可以包括位于中心凹区域(fa)和外围区域(pa)之间的中间区域(ma)。在显示面板400的中心凹区域(fa)中显示具有高分辨率的图像，并且在中间区域(ma)和外围区域(pa)中显示被调节到低分辨率的图像。在外围区域(pa)中显示被调节到比中间区域(ma)中的图像低的分辨率的图像。换句话说，显示面板400在用户能够清楚地识别图像的中心凹区域(fa)中显示高分辨率的图像，并且在用户的图像识别度降低的中间区域(ma)和外围区域(pa)中显示被调节到越来越低的分辨率的图像。

图像处理模块500从外部系统接收显示面板400的规格(例如，尺寸和分辨率)和关于考虑到与用户的眼睛的距离而确定的中心凹区域(fa)、中间区域(ma)和外围区域(pa)的位置信息(例如，关于各个区域的边界的位置信息)。通过使用已知的眼睛跟踪方法来跟踪用户的观看点，外部系统可以根据用户的观看点的变化来更新关于中心凹区域(fa)、中间区域(ma)和外围区域(pa)的位置信息，并且将更新后的位置信息供应到图像处理模块500。

图像处理模块500使用关于中心凹区域(fa)、中间区域(ma)和外围区域(pa)的位置信息来将输入图像分类为分别与中心凹区域(fa)、中间区域(ma)和外围区域(pa)对应的中心凹区域(fa)数据、中间区域(ma)数据和外围区域(pa)数据。

图像处理模块500将具有高分辨率的图像数据作为中心凹区域(fa)数据输出到定时控制器100，并且将被调节到低分辨率的图像作为中间区域(ma)数据和外围区域(pa)数据输出到定时控制器100。图像处理模块500将外围区域(pa)数据调节到比中间区域(ma)数据低的分辨率。

例如，图像处理模块500可以使用将一个像素的图像数据复制到相邻像素上的分辨率调节方法来降低中间区域(ma)数据和外围区域(pa)数据的分辨率。也就是说，图像处理模块500通过将一个像素的图像数据复制到一个相邻像素上来将中间区域(ma)数据调节到低分辨率，并且通过将一个像素的图像数据复制到三个相邻像素上来将外围区域(pa)数据调节到比中间区域(ma)数据低的分辨率。

定时控制器100从图像处理模块500接收图像数据、定时信号以及关于中心凹区域(fa)、中间区域(ma)和外围区域(pa)的位置信息。此外，图像处理模块500可以被安装在定时控制器100中。

定时控制器100对由图像处理模块500供应的图像数据进行设置，并且将经设置的图像数据提供给数据驱动器200。定时控制器100使用输入定时信号来控制数据驱动器200和选通驱动器300的驱动定时。输入定时信号包括点时钟、数据使能信号、垂直同步信号和水平同步信号。用于控制数据驱动器200的驱动的数据控制信号可以包括源起始脉冲、源采样时钟和源输出使能信号。用于控制选通驱动器300的驱动的选通控制信号可以包括选通起始脉冲、选通移位时钟和选通输出使能信号。

定时控制器100基于关于中心凹区域(fa)、中间区域(ma)和外围区域(pa)的位置信息来控制选通控制信号的定时，使得选通驱动器300可以在扫描包括中间区域(ma)和外围区域(pa)的扫描块的时段内执行选择性扫描，并且控制数据控制信号的定时，使得选通驱动器300可以在扫描包括中心凹区域(fa)的扫描块的时段内扫描所有线。换句话说，定时控制器100可以改变选通控制信号的定时(例如，选通移位时钟的定时)，使得选通驱动器300可以选择性地扫描包括中间区域(ma)和外围区域(pa)的扫描块。

此外，定时控制器100控制数据驱动器200的输出定时，使得数据驱动器200可以在扫描包括中间区域(ma)和外围区域(pa)的扫描块的时段内将数据仅供应到按选通驱动器300的选择性扫描定时执行扫描的像素。

数据驱动器200从定时控制器100接收数据控制信号和图像数据。数据驱动器200由数据控制信号驱动，以将从伽马电压发生器供应的参考伽马电压集分割为灰度级电压，使用分割后的灰度级电压来将数字图像数据转换为模拟图像数据信号，然后将模拟数据信号供应到显示面板400的每条数据线。

数据驱动器200由分别驱动显示面板400的数据线的多个数据驱动器ic组成。每个数据驱动器ic可以被安装在诸如带载封装(tcp)、膜上芯片(cof)或柔性印刷电路(fpc)这样的电路膜上，以便通过带式自动接合(tab)方案附接到显示面板400，或者可以通过玻璃上芯片(cog)方案安装在显示面板400上。

选通驱动器300使用从定时控制器100供应的选通控制信号来驱动显示面板400的多条选通线。选通驱动器300包括至少一个选通ic。选通ic可以被安装在诸如tcp、cof或fpc这样的电路膜上，以便通过tab方案附接到显示面板400，或者可以通过cog方案安装在显示面板400上。另选地，选通驱动器300可以被设置为通过与构成显示面板400的像素阵列的tft阵列一起形成在tft基板上而安装在显示面板400的非显示区域中的板内选通(gip)类型。

图4是例示图1所示的显示面板400的扫描块和图1所示的选通驱动器300的选通驱动块的图，图5是例示本发明的实施方式的vr显示装置的扫描方法的图，并且图6是例示本发明的实施方式的vr显示装置的数据输出方法的图。

如图4所示，显示面板400被划分为其中仅设置外围区域(pa)的第一扫描块410和第五扫描块450、其中在水平方向上平行设置了除了中心凹区域(fa)之外的中间区域(ma)和外围区域(pa)的第二扫描块420和第四扫描块440、以及其中在水平方向上平行设置了中心凹区域(fa)、中间区域(ma)和外围区域(pa)的第三扫描块430。

选通驱动器300可以被分为第一选通驱动块310、第二选通驱动块320、第三选通驱动块330、第四选通驱动块340和第五选通驱动块350并由第一选通驱动块310、第二选通驱动块320、第三选通驱动块330、第四选通驱动块340和第五选通驱动块350驱动以分别驱动第一扫描块410、第二扫描块420、第三扫描块430、第四扫描块440和第五扫描块450。

如图5所示，第三选通驱动块330依次扫描包括中心凹区域(fa)的第三扫描块430的所有选通线。

第一选通驱动块310和第五选通驱动块350选择性地扫描仅包括外围区域(pa)的第一扫描块410和第五扫描块450的选通线的一部分。

例如，第一选通驱动块310和第五选通驱动块350可以在奇数帧中仅依次扫描奇数选通线，并且可以相对于仅包括外围区域(pa)的第一扫描块410和第五扫描块450的选通线在偶数帧中仅依次扫描偶数选通线。另选地，第一选通驱动块310和第五选通驱动块350可以扫描第一扫描块410和第五扫描块450的选通线当中的被随机选择的选通线。在这种情况下，被扫描的选通线的位置和间隔可以在预定帧时段随机改变。如果在一帧中扫描第一扫描块410和第五扫描块450的选通线的一部分，则可以在下一帧中扫描除了在所述一帧中被扫描的选通线之外的其它选通线。

第二选通驱动块320和第四选通驱动块340可以选择性地扫描除了中心凹区域(fa)之外的包括中间区域(ma)和外围区域(pa)的第二扫描块420和第四扫描块440的选通线，并且可以增加第二扫描块420和第四扫描块440的选通线的扫描数量。

例如，如图5所示，第二选通驱动块320和第四选通驱动块340可以在第(2n-1)(其中n是自然数)帧中完全扫描第二扫描块420和第四扫描块440的所有选通线，并且可以在第2n帧中选择性地扫描第二扫描块420和第四扫描块440的选通线的一些。可以改变在每第2n帧中被选择性地扫描的选通线。

在图4所示的第一扫描块410、第二扫描块420、第四扫描块440和第五扫描块450中，可以以预定帧为单位改变由第一选通驱动块310、第二选通驱动块320、第四选通驱动块340和第五选通驱动块350选择性地扫描的选通线。

与第二扫描块420和第四扫描块440中的选择性扫描的次数相比，第一扫描块410和第五扫描块450中的选择性扫描的次数可以减少。换句话说，选择性扫描的次数可以在仅包括外围区域(pa)的扫描块410和450中比在包括中间区域(ma)和外围区域(pa)的扫描块420和440中进一步减小。

因此，与包括中间区域(ma)和外围区域(pa)的扫描块420和440中的扫描线的数量相比，由于扫描次数减小，所以能够缩短驱动时间。

通过第一选通驱动块310、第二选通驱动块320、第三选通驱动块330、第四选通驱动块340和第五选通驱动块350的依次驱动，按照第一扫描块410、第二扫描块420、第三扫描块430、第四扫描块440和第五扫描块450的顺序驱动扫描块。另选地，可以首先由第三选通驱动块330驱动包括中心凹区域(fa)的第三扫描块430，然后可以根据第四选通驱动块340、第五选通驱动块350、第一选通驱动块310和第二选通驱动块320的驱动顺序依次驱动第四扫描块440、第五扫描块450、第一扫描块410和第二扫描块420。

此外，虽然除了第三扫描块430之外的第一扫描块410、第二扫描块420、第四扫描块440和第五扫描块450分别被第一选通驱动块310、第二选通驱动块320、第四选通驱动块340和第五选通驱动块350选择性地扫描，但是如图6所示，数据驱动器200通过仅向其中选通线按选择性扫描定时被扫描的像素供应数据来更新数据(on)，并且在选通线不被扫描的时段内不输出数据(hiz)，以保持选通线不被扫描的像素中的前一帧的数据。

数据驱动器200可以通过在驱动在水平方向上平行的中心凹区域(fa)、中间区域(ma)和外围区域(pa)时对中间区域(ma)和外围区域(pa)的数据线进行分组来减小水平方向上的分辨率。例如，如图6所示，在中间区域(ma)中，数据驱动器200可以以两条数据线为单位对数据线进行分组，并且将相同的数据供应到分组后的数据线，在外围区域(pa)中，数据驱动器200可以以四条数据线为单位对数据线进行分组，并且将相同的数据供应到分组后的数据线，从而在外围区域(pa)中比在中间区域(ma)中进一步减小水平方向上的分辨率。

因此，由于数据驱动器200的数据输出频率降低，所以能够降低功耗。

图7至图9例示了通过应用于仅包括根据本发明的实施方式的vr显示装置的外围区域(pa)的扫描块的各种选择性扫描方法来显示图像的结果。

图7例示了在奇数帧中依次扫描奇数水平线的同时更新数据并且在偶数帧中依次扫描偶数水平线的同时更新数据的结果。图8例示了在每一帧中依次扫描与水平线的一半对应的被随机选择的水平线的同时更新数据的结果。在这种情况下，可以应用能够使对图像质量的影响最小化的扫描序列和模式。例如，如果在一帧中扫描第一水平线、第四水平线和第五水平线，则可以在下一帧中扫描第二水平线、第三水平线和第六水平线，从而平衡像素的发光。图9例示了在每一帧中依次扫描与2/3的水平线对应的水平线的同时更新数据的结果。如图7至图9所示，如果通过在每一帧中仅扫描1/2或2/3的水平线来更新数据，则能够领会的是，尽管与正常驱动相比图像质量有一定程度的下降，这些选择性扫描方法也可应用于其中用户在识别图像方面具有困难的外围区域(pa)。

图10例示了通过应用于包括根据本发明的实施方式的vr显示装置的除了中心凹区域(fa)之外的中间区域(ma)和外围区域(pa)的扫描块的选择性扫描方法来显示图像的结果。

参照图10，按照以下方式通过应用选择性扫描方法来显示图像：在第一帧中依次扫描奇数水平线，在第二帧中依次扫描所有水平线，在第三帧中依次扫描偶数水平线，并且在第四帧中依次扫描所有水平线。结果，在扫描3/4的水平线的同时，数据被更新，从而与正常驱动相比缩短了驱动时间并且几乎不影响画面质量。

如上所述，通过选择性地扫描除了包括中心凹区域(fa)的扫描块之外的仅包括中间区域(ma)和外围区域(pa)的扫描块或者选择性地扫描仅包括外围区域(pa)的扫描块并且仅针对被扫描的像素更新图像数据，根据本发明的实施方式的显示装置及其驱动方法能够减少扫描次数，从而减少驱动时间，并且能够降低数据驱动器的输出频率，从而减少功耗。

根据本发明的实施方式的显示装置及其驱动方法能够通过减少驱动时间和功耗来甚至高效地驱动大尺寸的vr显示装置。

对于本领域技术人员显而易见的是，能够在不脱离本发明的精神或范围的情况下在本发明中做出各种修改和改变。因此，本发明旨在覆盖本发明的在所附的权利要求及其等同物的范围内的修改和改变。

本申请要求于2016年9月30日提交的韩国专利申请no.10-2016-0127056的权益，该韩国专利申请通过引用方式被并入到本文中，如同在本文中充分阐述一样。