CN107452346A - 用于虚拟现实的显示系统及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

披露了一种用于虚拟现实的显示系统及其驱动方法。在所述用于虚拟现实的显示系统中，辅助图像数据的数量小于设置在辅助视角区域中的辅助子像素的数量，辅助图像数据被传输至显示装置并且相同的辅助图像数据被提供至用户眼睛没有准确聚焦的辅助视角区域的子像素。因此，所述用于虚拟现实的显示系统减小了提供至辅助视角区域的辅助图像数据的体积，从而克服了延迟。

Description

用于虚拟现实的显示系统及其驱动方法

本申请要求于2016年5月31日提交的韩国专利申请第10-2016-0067268号的权益，在此援引该专利申请作为参考，如同在这里完全阐述一样。

技术领域

本公开内容涉及用于减小输入图像的体积以克服延迟的用于虚拟现实的显示系统及其驱动方法。

背景技术

用于虚拟现实的显示系统是使用户通过图像、声音和其他感官输入体验虚拟现实的可视化设备。用于虚拟现实的显示系统有利地实施为较小的系统尺寸却具有无限视角的相对较大的屏幕，因此，用于虚拟现实的显示系统已被广泛应用于以下各个领域：增强现实工业、教育产业、虚拟现实(VR)体验装置、可佩戴式个人计算机(PC)的显示器、主题公园、电影欣赏、游戏显示装置等等。

然而，传统的虚拟现实显示系统被配置为通过非常接近用户眼睛的透镜12实现图像放大，如图1所示，因此，虚拟现实显示系统的显示面板10的子像素之间的黑矩阵被识别。因此，由于从传统的虚拟现实显示设备中显示的图像识别出栅格式伪影(lattice-typeartifact)，这导致图像质量下降。可通过增加显示面板10的分辨率来克服图像质量下降。然而，当分辨率增加时，显示面板10的子像素的数量增加，因而，提供至子像素的输入图像的体积增大。因此，存在与输入图像的体积成正比的延迟问题，因而随着体积增大，延迟增加。

在此，延迟是指当佩戴虚拟现实显示系统的用户的视角改变时，从视角改变直到显示对应于视角改变的时间点的图像所花费的时间。这种延迟是根据设置在虚拟现实显示系统中的至少一个中央处理单元(CPU)的处理速度、图形处理单元(GPU)处理速度、帧速率、像素单元(例如液晶单元或发光单元)的响应速度确定的。当延迟超过20ms时，用户会感受到诸如晕动的症状或相对于虚拟现实环境的差异感。

因此，需要一种在保持高分辨率的同时减少延迟的虚拟现实显示系统。

发明内容

因此，本公开内容涉及一种基本上克服了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题的用于虚拟现实的显示系统及其驱动方法。

本公开内容的目的是提供用于减小输入图像的体积以克服延迟的用于虚拟现实的显示系统及其驱动方法。

在下面的描述中将部分列出本公开内容的附加优点、目的和特征，这些优点、目的和特征的一部分根据下面的解释对于所属领域普通技术人员将变得显而易见或者可通过本公开内容的实施领会到。通过说明书、权利要求书以及附图中具体指出的结构可实现和获得本公开内容的目的和其他优点。

为了实现这些目的和其他优点并且根据本发明的目的，如在此具体化和概括描述的，一种虚拟现实显示系统按如下方式配置：比设置在辅助视角区域中的辅助子像素的数量少的辅助图像数据被传输至显示装置，并且相同的辅助图像数据被提供至用户眼睛没有准确聚焦的辅助视角区域的子像素。因此，用于虚拟现实的显示系统减小了提供至辅助视角区域的辅助图像数据的体积，从而克服延迟。

应该理解的是，对本公开内容进行的前面的概括描述和下面的详细描述都是示例性和解释性的，意在提供对要求保护的本公开内容的进一步说明。

附图说明

给本公开内容提供进一步理解并结合在本申请中组成本申请一部分的附图图解了本公开内容的实施方式，并与说明书一起用于解释本公开内容的原理。在附图中：

图1是图解传统的虚拟现实显示系统的示图；

图2是根据本公开内容的一个实施例的虚拟现实显示系统的框图；

图3是用于说明图2中所示的显示面板的主视角区域和辅助视角区域的设置方法的示图；

图4是用于说明在图2中所示的显示面板中，提供至主视角区域的主图像数据和提供至辅助视角区域的辅助图像数据的传输流的示图；

图5是详细图解图2中所示的显示装置的框图；

图6A和图6B是图解图2中所示的显示面板的主视角区域和辅助视角区域的示图；

图7是图解根据本公开内容的另一实施例的虚拟现实显示系统的框图；

图8A和图8B是图解图7中所示的显示面板的主视角区域和辅助视角区域的示图；和

图9是用于说明根据本公开内容的虚拟现实显示系统的驱动方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细描述本公开内容的优选实施方式，在附图中图示了这些实施方式的一些例子。

在描述本公开内容之前，将描述根据本公开内容的现有技术的虚拟现实显示系统的延迟增加。

虚拟现实显示系统通过透镜实现图像放大，因此，用于用户识别的视角较宽，通常为约100度。然而，人眼仅聚焦于朝向显示面板前侧的主视角区域，而没有准确聚焦在辅助视角区域上。也就是说，尽管用于用户识别的视角等于或大于100度，但是仅在对应于主视角区域的约60度主视角处清楚地识别物体，主视角区域通常为用户的眼睛聚焦的位置。用户可能不会同样清楚地识别对应于剩余的辅助视角区域的辅助视角。然而，传统的虚拟现实显示系统不加改变地利用来自内容提供器的图像数据呈现辅助视角区域中的图像，因此导致延迟问题。

为了解决现有技术的问题，根据本公开内容的虚拟现实显示系统仅在人眼没有准确聚焦的辅助视角区域中执行模糊化(blurring)。因此，根据本公开内容的虚拟现实显示系统可减小用户眼睛没有准确聚焦的辅助视角区域的图像数据体积，同时不造成用户眼睛能准确聚焦的主视角区域的图像质量下降，从而减少延迟。

图2是根据本公开内容的示例性方面的虚拟现实显示系统的框图。

图2中所示的虚拟现实显示系统可包括内容提供器130和显示装置110。

内容提供器130可产生各种内容并且将这些内容提供至显示装置110。内容提供器130可将由地面广播、有线广播、卫星广播、各种互联网广播、应用程序等产生的内容提供至显示装置110。例如，内容提供器130可执行预定的应用程序以将预定数据(操作执行命令)传输至显示装置110或者从显示装置110接收预定数据。内容提供器130可以有线和/或无线通信方式与显示装置110通信。

根据本公开内容的内容提供器130可不加改变地将待提供至显示面板100的主视角区域的主图像数据传输至显示装置110，仅提取待提供至辅助视角区域的辅助图像数据中的一些数据，并且将所提取的数据传输至显示装置110。因此，内容提供器130可将对应于设置在主视角区域中的主子像素数量的主图像数据传输至显示装置110，并且将对应于比布置在辅助视角区域中的辅助子像素的数量少的辅助图像数据传输至显示装置110。

内容提供器130可包括帧缓冲器132、数据分类器134和数据提取器136。

帧缓冲器132可将原始图像数据存储在帧单元中并且将坐标信息和阈值像素数量信息预存储为选项值。在此，所述坐标信息可以是显示面板100的主视角区域上的坐标信息，所述阈值像素数量信息可以是辅助视角区域的子像素的数量。所提取的辅助图像数据被提供至辅助视角区域的子像素。

在此，显示面板100的主视角区域的坐标信息和阈值像素数量信息可考虑以下方面进行设定：例如显示装置的产品规格(例如尺寸和分辨率)或者显示装置与用户眼睛之间的距离。也就是说，沿主视角区域和辅助视角区域每一个的水平方向设置的子像素的总数量可根据以下方程式1确定。沿主视角区域和辅助视角区域每一个的垂直方向设置的子像素的总数量亦可根据以下方程式1确定，只是将水平分量(水平距离、水平方向等)改变为垂直分量(垂直距离、垂直方向等)。主视角区域和辅助视角区域的坐标信息可通过确定的子像素的总数量进行计算。

[方程式1]

y1＝x·tanθ1

y2＝(x·tanθ2)-y1

在此，如图3中所示，x是从显示面板100的中央子像素至用户眼睛的距离，θ1是当用户眼睛朝向显示面板100的前侧时形成的聚焦点的主视角的一半，θ2是从显示面板100的中央子像素至用户眼睛的虚线与从显示面板100的最外侧子像素至用户眼睛的虚斜线之间的角度，y1是对应于一半主视角区域的显示面板100的水平距离，y2是对应于一半辅助视角区域的显示面板100的水平距离，H是沿显示面板100的水平方向布置的像素的总数量。

数据分类器134可将输入图像数据分类为待提供至主视角区域的主图像数据和待提供至辅助视角区域的辅助图像数据。此分类是基于显示面板100的主视角区域的坐标信息。所分类的主图像数据未改变其体积即被传输至显示装置110，如图4所示。

数据提取器136可基于所分类的辅助图像数据中的阈值像素数量信息提取一些辅助图像数据。例如，当像素阈值信息为四时，可从所提供的四条辅助图像数据中提取一条辅助图像数据。所提取的辅助图像数据可被传输至显示装置110，如图4所示。数据提取器可提取四条辅助图像数据的平均数据并且将该平均数据传输至显示装置110。所提取的数据可以是发光数据。因此，数据提取器136可提取通过使全部各条所分类的辅助图像数据乘以像素阈值信息得到的辅助图像数据。

利用来自数据分类器134的主图像数据和经复制以便匹配所提取的辅助图像数据和阈值像素数量信息的辅助图像数据，显示装置110可在显示面板100上呈现图像。为此，显示装置110可包括图像处理器126，图像处理器126包括数据复制器122和数据排序器124。

数据复制器122可接收从数据提取器136提取的辅助图像数据并且将所提取的辅助图像数据复制为对应于阈值像素数量信息。例如，当每条代表性图像数据的阈值像素数量信息为四时，可产生四条与所提取的辅助图像数据相同的复制的辅助图像数据。

数据排序器(data sorter)124可接收通过数据复制器122复制的辅助图像数据和通过数据分类器134传输的主图像数据并且将所接收的主图像数据和复制的辅助图像数据进行排序。

包括数据复制器122和数据排序器124的图像处理器126可安装在时序控制器120中，以与时序控制器120集成为一个驱动集成电路，如图5所示。显示装置110可包括面板驱动器，所述面板驱动器包括时序控制器120、栅极驱动器106、数据驱动器108和显示面板100，如图5所示。

时序控制器120可将通过数据复制器122复制的辅助图像数据和通过数据分类器134传输的主图像数据进行排序并且将排序的数据提供至数据驱动器108。时序控制器120可利用通过内容提供器130输入的多个同步信号产生用于控制栅极驱动器106的栅极控制信号和用于控制数据驱动器108的数据控制信号。

栅极驱动器106可响应于来自时序控制器120的栅极控制信号而顺序地驱动显示面板100的栅极线GL。栅极驱动器106可在每条栅极线GL的每个对应的扫描周期提供高态扫描脉冲并且在栅极线GL被驱动的剩余周期中提供低态扫描脉冲。

每当各条栅极线GL被驱动时，数据驱动器108可响应于来自时序控制器120的数据控制信号，将来自时序控制器120的数字数据转换为模拟数据电压并且将转换的数据电压提供至数据线DL。具体地，数据驱动器108可将来自时序控制器120的主图像数据转换为模拟数据电压并且将转换的模拟数据电压提供至显示面板100的主视角区域的数据线DL，并且可将复制的辅助图像数据转换为模拟数据电压并且将转换的模拟数据电压提供至显示面板100的辅助视角区域的数据线DL。

显示面板100可通过以矩阵形式布置的单元像素来显示图像。所述单元像素可包括红(R)、绿(G)和蓝(B)子像素(SP)或红(R)、绿(G)、蓝(B)和白(W)子像素(SP)。显示面板100可以是液晶显示面板、有机发光显示面板或类似者。

显示面板100可包括用户眼睛准确地聚焦在其上的主视角区域和用户眼睛没有准确地聚焦在其上的辅助视角区域，如图6A和6B所示。在这种情况下，辅助视角区域可设置在主视角区域的上/下/右/左边缘。

主图像数据可被提供至主视角区域的主子像素，对应于阈值像素数量信息的条数的复制的辅助图像数据可被提供至辅助视角区域的辅助子像素。例如，当阈值像素数量信息为四时，如图6A所示，在布置于辅助视角区域中的四个2×2子像素的单元中可提供相同的辅助图像数据，或者在四个1×4或4×1子像素的单元中可提供相同的辅助图像数据。当阈值像素数量信息为二时，如图6B所示，在布置于辅助视角区域中的两个1×2子像素的单位中可提供相同的辅助图像数据，或者在两个2×1子像素的单位中可提供相同的辅助图像数据。

因此，在根据本公开内容的虚拟现实显示系统中，相同的辅助图像数据可提供至用户眼睛没有准确地聚焦在其上的辅助视角区域的子像素，以便在辅助视角区域上执行模糊化。因此，根据本公开内容的虚拟现实显示系统可减少提供至辅助视角区域的辅助图像数据的体积，从而克服延迟。

图7是图解根据本公开内容的另一实施例的虚拟现实显示系统的框图。

与图2中所示的虚拟现实显示系统相比，图7中所示的虚拟现实显示系统除了在不需要数据复制器的情况下使设置在辅助视角区域中的相邻辅助子像素共享相同的辅助图像数据之外，可包括与图2中的虚拟现实显示系统相同的部件。

数据排序器124可接收通过数据分类器134传输的主图像数据和通过数据提取器136提取的辅助图像数据，并且将所接收的主图像数据和辅助图像数据进行排序。

如图8A和图8B中所示，显示面板100可包括用户眼睛准确地聚焦在其上的主视角区域和用户眼睛没有准确地聚焦在其上的辅助视角区域。在这种情况下，辅助视角区域可设置在主视角区域的右/左边缘，数量对应于阈值像素数量信息的条数的辅助子像素可共享一条数据线。因此，数量对应于阈值像素数量信息的条数的辅助子像素可共享相同的辅助图像数据。

详细地，如图8A所示，当阈值像素数量信息为二时，设置成在辅助视角区域中的左右方向邻近的两个1×2辅助子像素可连接至设置在两个辅助子像素之间的同一条数据线DL。因此，设置成在左右方向邻近的辅助子像素可共享相同的辅助图像数据。当阈值像素数量信息为四时，设置在辅助视角区域中的四个辅助子像素可连接至同一条数据线DL，如图8B所示。例如，设置成在上、下、左、右方向邻近的四个2×2辅助子像素可连接至一条数据线DL，或者设置成在左右方向(水平方向)邻近的四个1×4辅助子像素可连接至一条数据线DL。因此，设置成在上、下、左、右方向邻近的四个辅助子像素或设置成在左右方向邻近的四个辅助子像素可共享相同的辅助图像数据。如图8A和图8B中所示，多个辅助子像素可连接至一条数据线DL并且可共享一个薄膜晶体管。

因此，在图7中所示的虚拟现实显示系统中，设置在辅助图像区域中的至少两个辅助子像素可共享一条数据线，从而减少数据线的总数量。将数据电压施加至数据线的数据驱动器集成电路的通道数量的减少量可与数据线的减少总数量相同，从而降低成本。

图9是用于说明根据本公开内容的虚拟现实显示系统的驱动方法的示图。

参照图9，原始图像数据S1可基于主视角区域的坐标信息而被分类为主图像数据和辅助图像数据。也就是说，当体现原始图像数据的坐标对应于显示面板的主视角区域时(S2)，数据可被分类为主图像数据(S3)，当体现原始图像数据的坐标不对应于显示面板的主视角区域时(S2)，数据可被分类为辅助图像数据(S4)。

可将分类的主图像数据提供至显示器的主视角区域，以呈现对应的图像(S5)。此外，可基于分类的辅助图像数据中的阈值像素数量信息提取辅助图像数据(S6)。可将提取的辅助图像数据传输至显示装置并且基于阈值像素数量信息复制所传输的辅助图像数据(S7)。可将复制的辅助图像数据提供至显示面板的辅助视角区域以呈现对应的图像(S5)。

因此，根据本公开内容，可从内容单元产生的辅助视角区域的辅助图像数据中提取一些辅助图像数据并将这些辅助图像数据传输至显示装置。在这种情况下，输入到显示装置的辅助图像数据的数量小于辅助子像素的数量，因而，设置在显示装置中的中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)和帧缓冲器的处理速度得到提高。因此，根据本公开内容，可克服与例如CPU、GPU和帧缓冲器的处理速度成正比的延迟。在根据本公开内容的虚拟现实显示系统中，相同的辅助图像数据可被提供至用户眼睛没有准确地聚焦在其上的辅助视角区域的子像素，以便在辅助视角区域上执行模糊化。

因此，根据本公开内容的虚拟现实显示系统可减少提供至辅助视角区域的辅助图像数据的体积，从而克服延迟。此外，在根据本公开内容的虚拟现实显示系统中，多个辅助子像素可共享一条数据线，从而减少了数据线的总数量。将数据电压施加至数据线的数据驱动器集成电路的通道数量的减少量与数据线的减少总数量相同，从而降低成本。

在根据本公开内容的虚拟现实显示系统中，相同的辅助图像数据可被提供至用户眼睛没有准确地聚焦在其上的辅助视角区域的子像素，以便在辅助视角区域上执行模糊化。因此，根据本公开内容的虚拟现实显示系统可减少提供至辅助视角区域的辅助图像数据的体积，从而克服延迟。

在不脱离本公开内容的精神或范围的情况下，对本公开内容可进行各种修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，本公开内容旨在涵盖落入所附权利要求书及其等同物范围内的对本公开内容的各种修改和变化。

Claims (20)

1.一种用于虚拟现实的显示系统，包括：

显示装置，所示显示装置包括显示面板，所示显示面板具有包括多个主视角区域像素的主视角区域和包括多个辅助视角区域像素的辅助视角区域，其中所述主视角区域接收主要内容数据并且所述辅助视角区域接收辅助内容数据；

内容提供器，所述内容提供器配置成传输对应于所述多个主视角区域像素的所述主要内容数据并且传输对应于比所述多个辅助视角区域像素数量少的所述辅助内容数据的子集，其中所述显示装置将所述辅助内容数据的所述子集提供至多个相邻的辅助视角区域像素。

2.根据权利要求1所述的用于虚拟现实的显示系统，其中所述内容提供器将原始内容数据分类为对应于所述多个主视角区域像素的所述主要内容数据和对应于所述多个辅助视角区域像素的所述辅助内容数据，其中所述内容提供器提取所述辅助内容数据的子集，并且将所提取的辅助内容数据传输至所述显示装置。

3.根据权利要求1所述的用于虚拟现实的显示系统，其中所述内容提供器包括：

数据分类器，所述数据分类器配置成将原始内容数据分类为对应于所述主视角区域像素的数量的所述主要内容数据和对应于所述辅助视角区域像素的数量的所述辅助内容数据，和

数据提取器，所述数据提取器配置成从所分类的辅助内容数据中提取所述辅助内容数据的子集，并且将所提取的辅助内容数据的子集和所述主要内容数据传输至所述显示装置。

4.根据权利要求3所述的用于虚拟现实的显示系统，其中所述数据提取器从所分类的辅助内容数据中提取多个平均数据的子集并且将所提取的多个平均数据的子集传输至所述显示装置。

5.根据权利要求4所述的用于虚拟现实的显示系统，其中所述多个平均数据的子集包括四个像素的至少一个区域的数据，并且所述数据提取器从四个像素的至少一个区域的数据中提取一条平均数据。

6.根据权利要求2所述的用于虚拟现实的显示系统，其中所述显示装置包括：

面板驱动器，所述面板驱动器配置成驱动所述显示面板；和

图像处理器，所述图像处理器配置成复制所提取的辅助内容数据的子集，其中所复制的辅助内容数据对应于所述辅助视角区域中的辅助视角区域像素的数量并且所述图像处理器将所复制的辅助内容数据的子集和所述主要内容数据提供至所述面板驱动器。

7.根据权利要求6所述的用于虚拟现实的显示系统，其中所述辅助视角区域被设置成邻近于所述主视角区域的上侧、下侧、左侧和右侧。

8.根据权利要求2所述的用于虚拟现实的显示系统，其中：

在所述显示面板中，邻近地设置在所述辅助视角区域中的多个辅助视角区域像素共享一条数据线；并且所述显示装置将所述辅助内容数据的子集通过共享的数据线提供至邻近的多个辅助视角区域像素。

9.根据权利要求8所述的用于虚拟现实的显示系统，其中所述辅助视角区域被设置成邻近于所述主视角区域的左侧和右侧。

10.一种驱动显示系统的方法，所述显示系统包括显示装置，所述显示装置包括显示面板，所述显示面板具有包括多个主视角区域像素的主视角区域和包括多个辅助视角区域像素的辅助视角区域，所述方法包括：

将对应于布置在所述主视角区域中的所述多个主视角区域像素的主要内容数据和对应于所述多个辅助视角区域像素的辅助内容数据的子集传输至所述显示装置，其中所述辅助内容数据的子集小于设置在所述辅助视角区域中的所述多个辅助视角区域像素；和

将所述辅助内容数据的子集提供至所述显示装置的所述多个辅助视角区域像素。

11.根据权利要求10所述的方法，其中传输步骤包括：

将原始内容数据分类为对应于所述多个主视角区域像素的所述主要内容数据和对应于所述多个辅助视角区域像素的所述辅助内容数据；

从所分类的辅助内容数据中提取辅助内容数据的子集，其中所述辅助内容数据的子集小于所述多个辅助视角区域像素；和

将所提取的辅助内容数据的子集传输至所述显示装置。

12.根据权利要求11所述的方法，其中提供步骤进一步包括：

将所提取的辅助内容数据的子集复制为对应于辅助视角区域像素的数量；和

将所复制的辅助内容数据的子集提供至所述显示装置。

13.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

在所述显示面板中，在邻近地设置于所述辅助视角区域中的多个辅助视角区域像素之间共享一条数据线；和

将所述辅助内容数据的子集通过所共享的数据线提供至邻近的辅助视角区域像素。

14.一种用于虚拟现实的显示系统，包括：

显示装置，所述显示装置包括显示面板，所述显示面板具有主视角区域和辅助视角区域；

内容提供器，所述内容提供器包括帧缓冲器、数据分类器和数据提取器；

所述帧缓冲器存储所述内容数据；

所述数据分类器将所存储的内容数据分类为主要内容数据和辅助内容数据，其中所述主要内容数据被提供至所述主视角区域并且所述辅助内容数据被提供至所述辅助视角区域；

所述数据提取器提取至少一条辅助内容数据；

所述内容提供器将所述主要内容数据提供至所述主视角区域并且将所述至少一条辅助内容数据提供至所述辅助视角区域。

15.根据权利要求14所述的用于虚拟现实的显示系统，其中所述显示装置将所提取的至少一条辅助内容数据提供至相邻的辅助子像素。

16.根据权利要求14所述的用于虚拟现实的显示系统，其中所述主要内容数据对应于布置在所述主视角区域中的主子像素的数量并且所提取的至少一条辅助内容数据对应于比设置在所述辅助视角区域中的辅助子像素的数量少的数量。

17.根据权利要求14所述的用于虚拟现实的显示系统，其中所述帧缓冲器存储阈值像素数量，所述阈值像素数量用于确定提供至所述辅助视角区域的辅助内容数据的量。

18.根据权利要求17所述的用于虚拟现实的显示系统，其中基于阈值像素数量为四，针对每四条提供至所述辅助视角区域的辅助内容数据，所述数据提取器提取一条辅助内容数据。

19.根据权利要求18所述的用于虚拟现实的显示系统，其中所提取的一条辅助内容数据是平均数据。

20.根据权利要求16所述的用于虚拟现实的显示系统，其中所述显示装置包括：

面板驱动器，所述面板驱动器配置成驱动所述显示面板；和

图像处理器，所述图像处理器配置成将所提取的至少一条辅助内容数据复制为对应于所述辅助子像素的数量，以将所复制的至少一条辅助内容数据和所述主要内容数据提供至所述面板驱动器。