CN107797280A - 个人沉浸式显示装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

公开一种个人沉浸式显示装置及其驱动方法。所述显示装置包括：被提供第一内容数据的第一显示面板；被提供第二内容数据的第二显示面板；摄像机，所述摄像机接收与用户的左瞳孔和右瞳孔的位置有关的数据；和数据处理器，所述数据处理器处理与用户的左瞳孔和右瞳孔的位置有关的数据以确定左注视点和右注视点，并且基于左注视点和右注视点检测所述第一显示面板上的第一注视区域和所述第二显示面板上的第二注视区域，其中所述数据处理器减小被提供至位于所述第一注视区域和所述第二注视区域的外部的区域的第一内容数据和第二内容数据的分辨率或亮度。

Description

个人沉浸式显示装置及其驱动方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年8月31日提交的韩国专利申请No.10-2016-0112188的权益，为了所有目的在此援引该申请作为参考，如同在这里完全阐述一样。
技术领域
本发明涉及一种用于虚拟现实的个人沉浸式(personal immersive)显示装置及其驱动方法。
背景技术
虚拟现实技术用在军事、建筑、旅游、电影、多媒体、游戏等中。虚拟现实是指通过使用三维图像技术重现真实环境的具体环境或场景。为了使虚拟现实中的沉浸感最大化，虚拟现实技术现在正应用于个人沉浸式显示器。个人沉浸式显示应用的典型示例包括HMD(头戴式显示器)、FMD(面带式显示器)、EGD(眼镜型显示器)。
近来，由于个人沉浸式显示器的多用途性，正积极进行个人沉浸式显示器的研究和开发。
个人沉浸式显示器通常仅针对单个用户显示图像。因而，存在对以面向更多用户的方式显示图像的方法的需求。
此外，个人沉浸式显示器通常穿戴在人体上。由于这个原因，这些显示器通常依赖于内置的电池来供电。因此，功耗降低是为了更好地使用个人沉浸式显示器而需要做的重要事情之一。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种个人沉浸式显示器，包括：第一和第二像素阵列、摄像机和数据处理器。用于左眼和右眼的第一图像数据和第二图像数据分别写入至第一和第二像素阵列。摄像机捕捉用户左眼和右眼的瞳孔的位置。数据处理器基于瞳孔位置检测用户的注视点，基于注视点检测第一和第二像素阵列上的注视区域，并且减小写入至非注视区域的第一和第二图像数据的分辨率或亮度，非注视区域对应于注视区域以外的其余第一和第二像素阵列。
在一个方面，本发明提供一种个人沉浸式显示装置，包括：被提供第一内容数据的第一显示面板；被提供第二内容数据的第二显示面板；摄像机，所述摄像机接收与用户的左瞳孔和右瞳孔的位置有关的数据；和数据处理器，所述数据处理器处理与用户的左瞳孔和右瞳孔的位置有关的数据以确定左注视点和右注视点，并且基于左注视点和右注视点检测所述第一显示面板上的第一注视区域和所述第二显示面板上的第二注视区域，其中所述数据处理器减小被提供至位于所述第一注视区域和所述第二注视区域的外部的区域的第一内容数据和第二内容数据的分辨率或亮度。
在另一个方面，本发明提供一种驱动个人沉浸式显示装置的方法，所述方法包括：向第一像素阵列提供用于左眼的第一图像数据；向第二像素阵列提供用于右眼的第二图像数据；捕捉左眼的第一位置和右眼的第二位置；基于所述第一位置检测左注视点并且基于所述第二位置检测右注视点；基于所述左注视点检测所述第一像素阵列上的第一注视区域并且基于所述右注视点检测所述第二像素阵列上的第二注视区域；和减小被提供至位于所述第一注视区域和所述第二注视区域的外部的区域的第一图像数据和第二图像数据的分辨率或亮度。
在又一个方面，本发明提供一种个人沉浸式显示装置，包括：一个或多个处理器；和包括一个或多个序列指令的计算机可读介质，在所述一个或多个处理器执行所述一个或多个序列指令时实现：向第一像素阵列提供用于左眼的第一图像数据；给第二像素阵列提供用于右眼的第二图像数据；捕捉左眼的第一位置和右眼的第二位置；基于所述第一位置检测左注视点并且基于所述第二位置检测右注视点；基于所述左注视点检测所述第一像素阵列上的第一注视区域并且基于所述右注视点检测所述第二像素阵列上的第二注视区域；和减小被提供至位于所述第一注视区域和所述第二注视区域的外部的区域的第一图像数据和所述第二图像数据的分辨率或亮度。
附图说明
被包括来给本发明提供进一步理解且并入本申请构成本申请一部分的附图图解了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是根据本发明示例性实施方式的个人沉浸式显示器的分解透视图；
图2是图1的显示模块中的第一显示面板和第二显示面板的示图；
图3是图2的第一显示面板与第二显示面板之间的距离的示图；
图4是图2的像素阵列的一部分的示意图；
图5是像素电路的一个示例的等效电路图；
图6是馈给至图5的像素的信号的波形图；
图7是显示数据处理器的构造的框图；
图8到11是显示检测注视区域的方法的示意图；
图12和13是图解施加至像素的数据电压的示例的示图；以及
图14是显示检测注视区域的方法的示意图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。在整个说明书中，相似的参考标记表示基本相似的部件。在描述本发明时，当认为对与本发明相关的已知功能或构造的详细描述会不必要地使本发明的主题模糊不清时，将省略此详细描述。
参照图1，根据本发明的个人沉浸式显示器包括镜头模块(lens module)12、显示模块13、主板14、头套(head gear)11、侧框15和前盖16。
显示模块13包括用于驱动两个显示面板的显示面板驱动电路并且显示从主板14接收的输入图像。显示面板分为从用户左眼观看的第一显示面板和从用户右眼观看的第二显示面板。显示模块在显示面板上显示从主板馈给的图像数据。图像数据可以是用于产生虚拟现实(VR)或增强现实(AR)的视频图像的2D/3D图像数据。显示模块13可以以至少包括文本形式或符号形式的多种形式显示从主板14馈给的各种信息。
镜头模块12包括用于加宽用户的左、右眼的视角的超广角镜头，即，一对鱼眼镜头。这对鱼眼镜头包括放置在第一显示面板前方的左眼镜头和放置在第二显示面板前方的右眼镜头。
摄像机可放置在镜头模块12处，以捕捉用户的注视点。如图7中所示，摄像机捕捉用户的双眼并将捕捉的数据传输至数据处理器200。
主板14包括处理器，处理器执行虚拟现实软件并将左眼图像和右眼图像传送至显示模块13。此外，主板14进一步包括连接至外部装置的接口模块、传感器模块等。接口模块经由诸如通用串行总线(USB)、高清多媒体接口(HDMI)等之类的接口连接至外部装置。传感器模块包括诸如陀螺仪传感器、加速计等之类的各种传感器。位于主板14处的处理器响应于来自传感器模块的输出信号修正左眼和右眼图像数据，并将经由接口模块接收的输入图像的左眼和右眼图像数据传输至显示模块13。处理器可基于从2D图像分析深度信息的结果产生与显示面板的分辨率匹配的左眼图像和右眼图像，并将其传输至显示模块13。
头套11包括暴露鱼眼镜头的后盖和连接至后盖的带子(band)。头套11的后盖、侧框15和前盖16组装一起，以提供放置个人沉浸式显示器的部件的内部空间并且保护这些部件。这些部件包括镜头模块12、显示模块13和主板14。带子连接至后盖。用户通过使用带子能够将个人沉浸式显示器穿戴在头上。一旦个人沉浸式显示器放置在头上，用户就通过鱼眼镜头从左、右眼看到不同的显示面板。
侧框15固定在头套11与前盖16之间，由此在放置镜头模块12、显示模块13和主板14的内部空间中形成间隙。前盖16放置在个人沉浸式显示器的前方。
本发明的个人沉浸式显示器作为一个可能的示例可以以图1中所示的HMD(头戴式显示器)结构实现。本发明的另一个示例可被设计为EGD(眼镜型显示器)。
图2是图1的显示模块13中的被提供第一内容数据(或图像数据)的第一显示面板PNL1240和被提供第二内容数据的第二显示面板PNL2245的示图。图3是图2的第一显示面板PNL1与第二显示面板PNL2之间的距离的示图。第一显示面板PNL1240和第二显示面板PNL2245由具有快速响应速度、优异的色再现性和宽视角的有机发光二极管(下文中称为“OLED”)显示面板实现。在EGD的情形中，显示面板PNL1240和PNL2245可由透明OLED显示面板实现。
参照图2和3，第一显示面板PNL1240和第二显示面板PNL2245分开制造并且在显示模块13上彼此分隔开。
DIC 270(驱动集成电路)是集成有时序控制器和数据驱动器的集成电路(IC)芯片。GIP 260(面板内栅极)对应于栅极驱动器并且输出扫描信号和发光信号。GIP 260与像素阵列一起集成在同一基板上。
第一显示面板PNL1240的像素阵列的中心与第二显示面板PNL2245的像素阵列的中心之间的距离Lp大致等于用户的双眼之间的距离Le。第一显示面板PNL1的像素阵列的中心与第二显示面板PNL2的像素阵列的中心之间的距离Lp可设为Le±α。用户双眼之间的距离Le(其是左瞳孔与右瞳孔之间的距离)大约为6.5cm(＝65mm)，其可针对个别用户而变化。α是考虑到放置在第一显示面板PNL1240与第二显示面板PNL2245之间的显示面板驱动电路、工艺偏差等而添加的设计裕度，其可设为Le的10％。
考虑到垂直视角和水平视角，第一显示面板PNL1240和第二显示面板PNL2245的像素阵列AA 250的每一个具有沿水平轴x比沿垂直轴y更长的横屏纵横比(landscape aspectratio)。通过与垂直视角相比加宽水平视角，更能够改善个人沉浸式显示器的视角。在本发明中，第一显示面板PNL1240和第二显示面板PNL2245被制造为横屏型OLED显示面板。
在横屏纵横比中，水平轴x上的像素的数量大于垂直轴y上的像素的数量，并且水平轴x的长度比垂直轴y的长度长。而在竖屏纵横比中，垂直轴y上的像素的数量大于水平轴x上的像素的数量，并且垂直轴y的长度比水平轴x的长度长。
对用于个人沉浸式显示器的不同显示面板进行对比测试，以确定用户的3D感、沉浸感和疲劳感。根据测试结果，发现当显示面板PNL1240和PNL2245的像素阵列以彼此分隔开用户双眼之间的距离的方式彼此分离时，用户的3D感大大提高。当显示面板PNL1240和PNL2245的像素阵列分离并且像素阵列的中心之间的距离与用户左、右眼之间的距离匹配时，能够获得较宽视角以及对3D感的较大改善。在本发明的个人沉浸式显示器中，用户的左瞳孔与第一像素阵列的中心匹配并且用户的右瞳孔与第二像素阵列的中心匹配。
与竖屏纵横比的情况相比，在横屏纵横比的情况下用户获得更强的3D感。本发明通过针对左、右眼分离地放置横屏型显示面板，能够提高3D感。
像素阵列AA可1:1地放置在分离的基板上，使得用于显示左眼图像的第一像素阵列AA和用于显示右眼图像的第二像素阵列AA彼此分离。在这种情形中，第一像素阵列AA放置在用于第一显示面板PNL1240的基板上，第二像素阵列AA放置在用于第二显示面板PNL2245的基板上。在其他实施方式中，第一和第二像素阵列可在单个基板上彼此分离。在这种情形中，像素阵列在单个显示面板上彼此分离。当像素阵列分离时，是指它们的数据线、栅极线(或扫描线)和像素分离。尽管分离，但第一和第二像素可共享显示面板驱动电路的至少一部分，因为它们被同一驱动信号系统驱动。
除3D感的改善以外，在单个基板上分离地放置两个像素阵列AA可提供很多其他各种益处。在一种常规的VR装置的情形中，在单个基板上形成单个像素阵列，在该像素阵列上显示左眼图像和右眼图像，这意味着不存在分离的像素阵列。本发明使用其中两个像素阵列AA彼此分离的两个分离的显示面板PNL1240和PNL2245或者使用其中两个像素阵列AA分离放置的单个基板。因而，本发明使用分离的像素阵列。由于这个差异，与常规技术相比，本发明在放置像素阵列时允许更大的设计自由度，并且通过以最佳视角模式的纵横比，1:1地放置与人的左、右眼对应的像素阵列AA，能够使3D感最大化。
在生产率方面，由于像素阵列区域减小，所以本发明的显示面板结构有助于降低缺陷率并且增加产率。
当像素阵列AA 250之间的距离减小时，屏幕尺寸减小，使得显示图像更窄。当像素阵列AA 250之间的距离增加时，与用户双眼对应的像素阵列的中心偏移到屏幕的外边缘，这可降低沉浸感和3D感。人的双眼之间的距离为65mm，当分离的像素阵列AA 250的中心点与双眼的瞳孔精确匹配时，个人沉浸式显示器的用户能够得到3D图像中的最强的3D感。如果像素阵列之间的距离太窄或太宽，通过鱼眼镜头(LENS)或通过图像处理来光学地补偿视角，能够根据用户双眼之间的距离调整左眼图像和右眼图像。然而，这个方法就视角而言可降低显示效率。换句话说，如本发明中，当像素阵列分离并且像素阵列的中心与用户的左、右眼1:1精确对应地放置时，用户能够看到最精确的3D图像。
在个人沉浸式显示器中，在用户的眼睛与显示面板之间存在鱼眼镜头(LENS)310，并且用户的眼睛与显示面板之间的距离非常短，即几厘米。当用户观看显示面板PNL1240和PNL2245上的再现图像时，看到显示面板PNL1和PNL2上显示的实际屏幕被放大4到5倍的图像。在应用近距离可视性和鱼眼镜头的这种情况下，如果显示面板具有较低的分辨率，则像素具有更大的非发光区域，因而给用户很强的纱门(srceen-door)效应并降低沉浸感。为了提高个人沉浸式显示器的沉浸感，第一显示面板PNL1240和第二显示面板PNL2245的像素阵列具有四倍高清(QHD)(1440×1280)或更高的分辨率、500ppi(每英寸像素数)或更高的像素密度、以及14％或更高的像素开口率。在1440×1280中，1440是像素阵列的水平轴x上的像素数量，1280是像素阵列的垂直轴y上的像素数量。鉴于可批量生产OLED显示面板的技术水平，像素密度范围可从500ppi到600ppi，像素开口率范围可从14％到20％。
如果当个人沉浸式显示器显示3D视频时总延迟(total latency)较长，则可感受到显示滞后(display lagging)或运动模糊。3D视频中的屏幕顿挫(screen stuttering)或运动模糊可增加用户的疲劳感以及劣化图像质量。总延迟是主板14处理数据并将其传输至显示模块13所需的系统处理时间和显示模块13的延迟时间之和。显示模块13的延迟时间是一个帧周期期间的输入图像的帧延迟时间和像素响应时间之和。
本发明通过缩短像素响应时间并增加帧频率(或刷新率)，能够减小个人沉浸式显示器显示3D视频时用户的疲劳感。为此，在本发明中，显示面板PNL1和PNL2上的像素的开关元件和驱动元件被制造为n型MOSFET(金属氧化物半导体)，以提供2毫秒(msec)或更小的快速像素电路响应时间以及90Hz或更高的帧频率，从而得到更快的数据更新区段(interval)。当帧频率为90Hz时，与数据更新区段相等的1个帧周期大约为11.1ms。因此，本发明通过将个人沉浸式显示器中的显示模块13的延迟时间减小至大约13ms，能够将总延迟减小至25ms或更小。输入图像的数据在每个数据更新区段被寻址到像素。
图4是图2的像素阵列的一部分的示意图。图5是像素电路的一个示例的等效电路图。图6是馈给至图5的像素的信号的波形图。
参照图4到6，根据本发明示例性实施方式的显示面板PNL1240和PNL2 245的每一个包括用于显示输入图像的像素阵列AA 250和用于将输入图像的数据写入至像素阵列AA250的显示面板驱动电路。
显示面板驱动电路包括数据驱动器、栅极驱动器、发光驱动器和时序控制器。如前面所述，数据驱动器和时序控制器与驱动IC(DIC)集成，栅极驱动器和发光驱动器可放置在GIP上。
此外，显示面板驱动电路包括未示出的电源电路。电源电路产生用于驱动数据驱动器、栅极驱动器、发光驱动器、时序控制器和显示面板PNL1和PNL2所需的电力。
显示面板驱动电路的至少一部分可放置在第一像素阵列与第二像素阵列之间的基板的表面上。显示面板驱动电路的至少一部分可被第一显示面板PNL1和第二显示面板PNL2共享。显示面板驱动电路以90Hz或更高的高帧频率将数据寻址到显示面板PNL1和PNL2的像素20并将数据写入像素。
在像素阵列AA中，多条数据线21和多条栅极线22a、22b和22c彼此交叉，并且像素20以矩阵方式布置。像素阵列AA包括共同地连接至像素20的基准电压线(下文中称为“REF线”)VL以及用于给像素20提供高电平驱动电压VDD的VDD线(未示出)。预定复位电压Vini可通过REF线VL提供至像素20。
栅极线22a、22b和22c包括被提供第一扫描脉冲SCAN1的多条第一扫描线22a、被提供第二扫描脉冲SCAN2的多条第二扫描线22b、以及被提供发光信号的多条发光信号线22c。
每个像素20划分为红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素，以呈现色彩。每个像素20可进一步包括白色子像素。诸如单条数据线21、栅极线22a，22b和22c、REF线VL和VDD线之类的配线连接至每个像素。
一个帧周期划分为：将数据寻址到像素并且将输入图像的数(DATA1,DATA2,DATA3,DATA4)据写入每个像素的扫描时段；以及扫描时段之后的占空比驱动(dutydriving)时段，其中像素响应于交流发光信号以预设占空比发光。在占空比驱动时段期间以50％或更小的占空比产生交流发光信号，从而以50％或更小的占空比发光。扫描时段仅是大约一个水平时段，因而一个帧周期的大部分对应于占空比驱动时段。像素20在扫描时段中将数据电压存储在电容器中。像素20响应于交流发光信号在发光(或开启)与非发光(或关闭)之间交替。每个像素20在一个帧周期内在开启与关闭之间交替。就是说，每个像素20重复开启和关闭，从而以50％或更小的占空比发光。由于像素20关闭然后通过存储在其电容器中的电压发光，所以在扫描时段之后的占空比驱动时段期间，在不需要更多数据电压的情况下像素20以50％或更小的占空比进行驱动。因而，在一个帧周期期间能够以相同的亮度显示数据。
数据驱动器在时序控制器的控制下将从时序控制器接收的输入图像的数据转换为伽马补偿电压，以产生数据电压，并且将数据电压输出至数据线21。数据驱动器可在复位时段Ti给数据线输出预定基准电压Vref，以便将像素20的驱动元件复位。
栅极驱动器在时序控制器的控制下给扫描线22a和22b提供第一扫描脉冲SCAN1和第二扫描脉冲SCAN2。第一扫描脉冲SCAN1和第二扫描脉冲SCAN2与数据电压同步。当数据电压提供至像素时第一扫描脉冲SCAN1保持导通(ON)电平，以导通开关元件T3并因此选择要被充入数据电压的像素20。在复位时段Ti期间第二扫描脉冲SCAN2与第一扫描脉冲SCAN1同时上升并且比第一扫描脉冲SCAN1更早下降，以将像素20复位。第二扫描脉冲SCAN2与第一扫描脉冲SCAN1同时上升并且在采样时段Ts之前下降。
栅极驱动器通过移位寄存器移位这些脉冲，将扫描脉冲SCAN1和SCAN2按顺序提供至扫描线22a和22b。栅极驱动器的移位寄存器与像素阵列AA一起可通过GIP(面板内栅极)技术直接形成在显示面板的基板上。
发光驱动器是在时序控制器的控制下输出发光信号并且将其提供至发光信号线22c的占空比驱动器(duty driver)。发光驱动器通过移位寄存器移位发光信号，将发光信号按顺序提供至发光信号线22c。发光驱动器在时序控制器的控制下在占空比驱动时段期间反复触发发光信号，从而以50％或更小的占空比驱动像素。发光驱动器的移位寄存器与像素阵列AA一起可通过GIP(面板内栅极)技术直接形成在显示面板的基板上。
时序控制器从主板14接收左眼图像和右眼图像的数字视频数据DATA以及与数字视频数据DATA同步的时序信号。时序信号包括垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、时钟信号CLK、数据使能信号DE等。基于从主板14接收的时序信号以及预设的寄存器设置，时序控制器产生用于控制数据驱动器的操作时序的数据时序控制信号、用于控制栅极驱动器的操作时序的栅极时序控制信号、以及用于控制发光驱动器的操作时序的占空比时序控制信号。时序控制器通过使用占空比时序控制信号控制发光信号的占空比。
尤其是，时序控制器包括数据处理器，数据处理器基于用户的注视(gaze)点检测注视区域(gaze area)并且调制非注视区域的图像数据。之后将描述数据处理器的细节。
每个像素20包括OLED、多个TFT(薄膜晶体管)T1到T4、以及存储电容器Cst。电容器C可连接在第二TFT T2的漏极与第二节点B之间。在图4中，“Coled”表示OLED的寄生电容。TFT由n型MOSFET实现。像素20在扫描时段期间采样驱动元件T1的阈值电压并接收输入图像的数据电压，并且在占空比驱动时段Tem期间以50％或更小的占空比发光。扫描时段划分为用于将像素20复位的复位时段Ti、用于采样像素20的驱动元件的阈值电压的采样时段Ts、以及用于给像素20提供输入图像的数据电压的编程时段Tw。
OLED通过由第一TFT T1响应于从数据驱动器输出的数据电压而调整的电流发光。通过第二TFT T2切换OLED的电流通路。OLED包括形成在阳极与阴极之间的有机化合物层。有机化合物层包括空穴注入层HIL、空穴传输层HTL、发光层EML、电子传输层ETL和电子注入层EIL，但不限于此。OLED的阳极连接至第二节点B，阴极连接至被施加低电平电源电压或地电压Vss的Vss电极。“Coled”表示阳极与阴极之间的寄生电容。
第一TFT T1是响应于栅极-源极电压Vgs调整流经OLED的电流的驱动元件。第一TFTT1包括连接至第一节点A的栅极、连接至第二TFT T2的源极的漏极、以及连接至第二节点B的源极。
第二TFT T2是响应于发光信号切换流经OLED的电流的开关元件。发光信号在采样时段期间是ON电平，并且在占空比驱动时段期间以50％或更小的占空比在导通(ON)电平与截止(OFF)电平之间交替。第二TFT T2的漏极连接至被提供高电平驱动电压VDD的VDD线。第二TFT T2的源极连接至第一TFT T1的漏极。第二TFT T2的栅极连接至发光信号线22c，以接收发光信号。发光信号在采样时段Ts期间以ON电平(或高逻辑电平)产生，以导通第二TFTT2，然后在编程时段Tw期间反转为OFF电平(或低逻辑电平)，以使第二TFT T2截止。此外，发光信号在占空比驱动时段Tem期间根据PWM占空因数在ON电平与OFF电平之间交替，使得发光信号具有50％或更小的占空比。因为第二TFT T2响应于发光信号导通，所以OLED以50％或更小的占空比发光。
第三TFT T3是响应于第一扫描脉冲SCAN1给第一节点A提供数据电压Vdata的开关元件。第三TFT T3包括连接至第一扫描线22a的栅极、连接至数据线21的漏极、以及连接至第一节点A的源极。第一扫描脉冲SCAN1通过第一扫描线22a提供至像素20。第一扫描脉冲SCAN1在大约一个水平时段1H期间以ON电平产生，以导通第三TFT T3，然后在占空比驱动时段Tem期间反转为OFF电平，以使第三TFT T3截止。
第四TFT T4是响应于第二扫描脉冲SCAN2给第二节点B提供复位电压Vini的开关元件。第四TFT T4包括连接至第二扫描线22b的栅极、连接至REF线VL的漏极、以及连接至第二节点B的源极。第二扫描脉冲SCAN2通过第二扫描线22b提供至像素20。第二扫描脉冲SCAN2在复位时段Ti期间以ON电平产生，以导通第四TFT T4，然后在其余时段期间保持在OFF电平，以保持第四TFT T4截止。
存储电容器Cst连接在第一节点A与第二节点B之间并存储两端之间的差电压，保持TFT T1的栅极-源极电压Vgs。存储电容器Cst通过源极跟随器(source-follower)构造采样第一TFT T1，即驱动元件的阈值电压Vth。电容器C连接在VDD线与第二节点B之间。当在编程时段Tw期间根据数据电压Vdata而在第一节点A上具有电位变化时，电容器Cst和C将电压分配，以将其增加至第二节点B的电压。
像素20的扫描时段划分为复位时段Ti、采样时段Ts和编程时段Tw。扫描时段设为大约一个水平时段1H，在其间，数据写入至布置在像素阵列的一个水平行上的像素。在扫描时段期间，像素20的第一TFT T1的阈值电压被采样，并且通过抵消阈值电压来补偿数据电压。因而，在一个水平时段1H期间，输入图像的数据DATA在抵消驱动元件的阈值电压之后写入至像素20。
当复位时段Ti开始时，第一扫描脉冲SCAN1和第二扫描脉冲SCAN2上升并以ON电平产生。与此同时，发光信号下降并变为OFF电平。在复位时段Ti期间，第二TFT T2截止，以切断OLED中的电流通路。第三TFT T3和第四TFT T4在复位时段Ti期间导通。在复位时段Ti期间，预定基准电压Vref提供至数据线21。在复位时段Ti期间，第一节点A的电压被复位至基准电压Vref，并且第二节点B的电压被复位至预定复位电压Vini。在复位时段Ti之后，第二扫描脉冲SCAN2变为OFF电平，以使第四TFT T4截止。ON电平是使像素的开关元件T2到T4导通的用于TFT的栅极电压电平。OFF电平是使像素的开关元件T2到T4截止的栅极电压电平。
在采样时段Ts期间，第一扫描脉冲SCAN1保持在ON电平，并且第二扫描脉冲SCAN2保持在OFF电平。当采样时段Ts开始时发光信号上升并变为ON电平。在采样时段Ts期间，第二TFT T2和第三TFT T3导通。在采样时段Ts期间，第二TFT T2响应于ON电平的发光信号导通。在采样时段Ts期间，第三TFT T3通过ON电平的第一扫描脉冲SCAN1保持在导通状态。在采样时段Ts期间，基准电压Vref提供至数据线21。在采样时段Ts期间，第一节点A的电压保持在基准电压Vref，而第二节点B的电压由于漏极-源极电流Ids而升高。根据这种源极跟随器构造，第一TFT T1的栅极-源极电压Vgs被采样作为第一TFT T1的阈值电压Vth，采样的阈值电压Vth存储在存储电容器Cst中。在采样时段Ts期间，第一节点A的电压是基准电压Vref，第二节点B的电压是Vref-Vth。
在编程时段Tw期间，第三TFT T3通过ON电平的第一扫描脉冲SCAN1保持在导通状态，其他TFT T1、T2和T4截止。在编程时段Tw期间，输入图像的数据电压Vdata提供至数据线21。数据电压Vdata施加至第一节点A，第一节点A上的电压差Vdata-Vref分配在电容器Cst和C之间并施加至第二节点B。如此，第一TFT T1的栅极-源极电压Vgs被编程。在编程时段Tw期间，第一节点A的电压是数据电压Vdata，第二节点B的电压是“Vref-Vth+C’*(Vdata-Vref)”，其是通过将在采样时段Ts期间计算的“Vref-Vth”与作为电容器Cst和C之间的电压分配结果的“C’*(Vdata-Vref)”求和获得的。因而，在编程时段Tw中第一TFT T1的栅极-源极电压Vgs被编程为“Vdata-Vref+Vth-C’*(Vdata-Vref)”。在此，C’等于Cst/(Cst+C)。
当占空比驱动时段Tem开始时，发光信号上升并变回ON电平。另一方面，第一扫描脉冲SCAN1下降并变为OFF电平。在占空比驱动时段Tem期间，第二TFT T2保持在导通状态，从而在OLED中形成电流通路。第一TFT T1根据数据电压调整流经OLED的电流的量。
占空比驱动时段Tem从编程时段Tw结束一直持续到下一帧的复位时段Ti开始为止。在本发明中，像素在占空比驱动时段Tem期间不连续发光，而是像素20通过开启发光信号以50％或更小的占空比发光。当发光信号以ON电平产生时，第二TFT T2导通，由此在OLED中形成电流通路。在占空比驱动时段Tem期间，根据第一TFT T1的栅极-源极电压Vgs被调整的电流Ioled流经OLED并使OLED发光。在占空比驱动时段Tem期间，第一扫描脉冲SCAN1和第二扫描脉冲SCAN2保持在OFF电平，因此第三TFT T3和第四TFT T4截止。
在占空比驱动时段Tem期间流经OLED的电流Ioled如式子1中所示。OLED通过此电流发光并表现输入图像的亮度。
[式子1]
其中k是由第一TFT T1的迁移率、寄生电容和沟道容量(channel capacity)确定的比例常数。
因为在编程时段Tw期间被编程的Vgs中包括Vth，所以在式子1中从Ioled抵消了Vth。因此，驱动元件，即第一TFT T1的阈值电压Vth对OLED中的电流Ioled的影响被消除。
图7是显示放置在时序控制器中的数据处理器的构造的示图。
参照图7，根据本发明的数据处理器200包括注视点确定部210、注视区域设定部220和图像数据调制部230。
注视点确定部210基于由摄像机100捕捉的用户双眼的图像确定用户的注视点。
摄像机100捕捉用户的左、右眼，以感测左、右眼的瞳孔的位置。注视点确定部210基于由摄像机100感测的瞳孔的位置检测用户左眼的注视点和用户右眼的注视点。注视点确定部210可通过使用眼睛跟踪技术确定注视点。
注视区域设定部220基于由注视点确定部210检测的用户左眼或右眼的注视点，设定注视区域。注视区域是用户目光所指向的区域，即位于用户视场内的像素阵列区域。
图像数据调制部230将注视区域以外的其余像素阵列认为是非注视区域并且调制非注视区域的图像数据。
图8是显示其中注视区域设定部设定注视区域的方法的示图。
参照图8，注视区域设定部220设定其中用户的左眼观看第一像素阵列PNL1240的第一注视区域MAL以及其中用户的右眼观看第二像素阵列PNL2245的第二注视区域MAR。
第一注视区域MAL定义为以左眼的注视点PL为中心的具体尺寸的区域。左眼的注视点PL是第一像素阵列PNL1240上的其中用户左眼正在观看的点，如上所述基于从摄像机100捕捉的左眼图像检测的注视点来测量这个点。第二注视区域MAR定义为以右眼的注视点PR为中心的具体尺寸的区域。右眼的注视点PR是第二像素阵列PNL2245上的其中用户右眼正在观看的点，如上所述基于从摄像机100捕捉的右眼图像检测的注视点来测量这个点。
除第一注视区域MAL以外的其余第一像素阵列PNL1240被认为是非注视区域NMA。除第二注视区域MAR以外的其余第二像素阵列PNL2245被认为是非注视区域NMA。
可基于注视点之间的距离设定第一注视区域MAL和第二注视区域MAR的尺寸。参照图9到11，下面将描述设定第一注视区域MAL和第二注视区域MAR的尺寸的方法。
图9是正在第一像素阵列PNL1240和第二像素阵列PNL2245的前方观看的人的示图，其中注视点之间的距离L等于双眼之间的距离Le。注视点之间的距离L是指左眼的注视点PL与右眼的注视点PR之间的距离。
如果注视点之间的距离L与双眼之间的距离Le之间的差在预设阈值以下，则第一注视区域MAL和第二注视区域MAR可设为基准注视区域的尺寸。此阈值是足以确定注视点之间的距离L和双眼之间的距离Le几乎相等的值。当注视点之间的距离L与双眼之间的距离Le相似时，能够确定用户正在标准的距离处，而不是在较近距离或较远距离处观看显示图像。因而，基准注视区域可定义为像素阵列基板上的、位于在标准距离处观看的用户的视场内的区域。
图10是图解注视点之间的距离比双眼之间的距离短的示图。这意味着用户正在相对较近的距离处观看。因而，当注视点之间的距离L比双眼之间的距离Le短时，用户正在观看的区域比当注视点之间的距离L和双眼之间的距离Le相似时的区域窄。注视点之间的距离L相比双眼之间的距离Le越短，通过从双眼之间的距离Le减去注视点之间的距离L所获得的差越大。因而，如果通过从双眼之间的距离Le减去注视点之间的距离L所获得的差等于或大于阈值，则注视区域设定部220将第一注视区域MAL和第二注视区域MAR的尺寸减小至小于基准注视区域的尺寸。
图11是图解注视点之间的距离比双眼之间的距离长的示图。这意味着用户正在相对较远的距离处观看。因而，当注视点之间的距离L比双眼之间的距离Le长时，用户正在观看的区域比当注视点之间的距离L和双眼之间的距离Le相似时的区域宽。注视点之间的距离L相比双眼之间的距离Le越长，通过从注视点之间的距离L减去双眼之间的距离Le所获得的差越大。因而，如果通过从注视点之间的距离L减去双眼之间的距离Le所获得的差等于或大于阈值，则注视区域设定部220将第一注视区域MAL和第二注视区域MAR的尺寸增加至大于基准注视区域的尺寸。
图12和13是图解被图像数据调制部调制的图像数据的示例的示图。
图12是图解根据比较例施加至非注视区域中的像素的数据电压的示图。图13是图解根据本发明施加至非注视区域中的像素的数据电压的示图。
通常情况下，如图12中所示各个数据写入至第一到第四像素P1到P4。
图像数据调制部230减小第一像素阵列PNL1和第二像素阵列PNL2内的非注视区域NMA中的像素的分辨率。图像数据调制部230可通过给一对相邻像素写入相同的图像数据来减小非注视区域NMA的分辨率。例如，如果第一到第四像素P1到P4位于非注视区域NMA内，则图像数据调制部230可给第一和第二像素P1和P2写入第一数据电压data1并且给第三和第四像素P3和P4写入第三数据电压data3。这样，图像数据调制部230通过减小非注视区域NMA的分辨率能够降低驱动IC(DIC)中的数据驱动器的功耗。
因为图像数据调制部230减小非注视区域NMA的分辨率，所以驱动IC(DIC)不必接收每一像素的图像数据。因而，驱动IC不接收非注视区域中的像素的所有图像数据，而是仅接收奇数或偶数像素的图像数据。因此，本发明能够减少由驱动IC(DIC)接收的数据的量。当希望保持由驱动IC(DIC)接收的数据的量恒定时，可通过提高帧驱动频率执行快速驱动。
此外，图像数据调制部230可将非注视区域NMA中的像素的亮度调低至更低水平。就是说，图像数据调制部230可通过将写入至非注视区域NMA中的像素的数据调低至比从主机馈给的数据或由数据处理器接收的数据低的值，降低非注视区域中的像素的劣化程度。
已针对在各个显示面板上显示左眼图像和右眼图像的个人沉浸式显示器描述了上述示例性实施方式。
本发明的示例性实施方式也可应用于在单个显示面板上显示图像的个人沉浸式显示器。
图14是图解在单个显示面板上显示图像的个人沉浸式显示器中如何检测注视区域的示图。
参照图14，注视点确定部210基于由摄像机100获取的图像来检测左眼的注视点PL和右眼的注视点PR。注视点确定部210检测左眼的注视点PL和右眼的注视点PR周围的具体尺寸的注视区域MA。可基于左眼的注视点PL与右眼的注视点PR之间的距离测量注视区域MA的尺寸。图像数据调制部230可减小不位于注视区域MA内的非注视区域NMA的分辨率。可选择地，图像数据调制部230可减小写入至非注视区域NMA中的像素的数据电压。
本发明的个人沉浸式显示装置可包括：一个或多个处理器；和包括一个或多个序列指令的计算机可读介质，在一个或多个处理器执行一个或多个序列指令时实现上述相关操作。
本发明通过基于用户的注视点集中于用户正在观看的区域上，能够提高用户正在观看的图像的真实感。
此外，本发明通过控制用户未观看的区域中的图像数据，能够降低功耗。
尽管参考多个示例性的实施方式描述了实施方式，但应当理解，所属领域技术人员能够设计出多个其他修改例和实施方式，这落在本发明的原理的范围内。更具体地说，在说明书、附图和所附权利要求书的范围内，在组成部件和/或主题组合构造的配置中可进行各种变化和修改。除了组成部件和/或配置中的变化和修改之外，可选择的使用对于所属领域技术人员来说也将是显而易见的。

Claims (20)

1.一种个人沉浸式显示装置，包括：
被提供第一内容数据的第一显示面板；
被提供第二内容数据的第二显示面板；
摄像机，所述摄像机接收与用户的左瞳孔和右瞳孔的位置有关的数据；和
数据处理器，所述数据处理器处理与用户的左瞳孔和右瞳孔的位置有关的数据以确定左注视点和右注视点，并且基于左注视点和右注视点检测所述第一显示面板上的第一注视区域和所述第二显示面板上的第二注视区域，其中所述数据处理器减小被提供至位于所述第一注视区域和所述第二注视区域的外部的区域的第一内容数据和第二内容数据的分辨率或亮度。
2.根据权利要求1所述的个人沉浸式显示装置，其中所述数据处理器设定以所述左注视点为中心的第一注视区域和以所述右注视点为中心的第二注视区域，其中基于所述左注视点和右注视点之间的距离设定所述第一注视区域和所述第二注视区域。
3.根据权利要求2所述的个人沉浸式显示装置，其中在所述左注视点和右注视点之间的距离与两个瞳孔之间的距离之间的差在预设阈值以下时，所述第一注视区域和所述第二注视区域设为基准注视区域的尺寸，并且在通过从所述左注视点和右注视点之间的距离减去两个瞳孔之间的距离所获得的差等于或大于所述预设阈值时，所述第一注视区域和所述第二注视区域的尺寸设为大于所述基准注视区域的尺寸。
4.根据权利要求3所述的个人沉浸式显示装置，其中在通过从两个瞳孔之间的距离减去所述左注视点和右注视点之间的距离所获得的差等于或大于所述预设阈值时，所述第一注视区域和所述第二注视区域的尺寸设为小于所述基准注视区域的尺寸。
5.根据权利要求1所述的个人沉浸式显示装置，其中所述数据处理器向位于所述第一显示面板的第一注视区域外部的区域中的第一像素和第二像素提供所述第一内容数据，并且向位于所述第二显示面板的第二注视区域外部的区域中的第三像素和第四像素提供所述第二内容数据。
6.根据权利要求1所述的个人沉浸式显示装置，其中所述数据处理器将提供至位于所述第一注视区域和所述第二注视区域外部的像素的数据减小至比由所述数据处理器接收的数据低的量。
7.根据权利要求1所述的个人沉浸式显示装置，还包括第一驱动电路和第二驱动电路，并且其中所述第一显示面板被所述第一驱动电路驱动，并且所述第二显示面板被所述第二驱动电路驱动。
8.一种驱动个人沉浸式显示装置的方法，所述方法包括：
向第一像素阵列提供用于左眼的第一图像数据；
向第二像素阵列提供用于右眼的第二图像数据；
捕捉左眼的第一位置和右眼的第二位置；
基于所述第一位置检测左注视点并且基于所述第二位置检测右注视点；
基于所述左注视点检测所述第一像素阵列上的第一注视区域并且基于所述右注视点检测所述第二像素阵列上的第二注视区域；和
减小被提供至位于所述第一注视区域和所述第二注视区域的外部的区域的第一图像数据和第二图像数据的分辨率或亮度。
9.根据权利要求8所述的方法，其中检测所述第一注视区域和第二注视区域包括：
设定以所述左注视点为中心的第一注视区域和以所述右注视点为中心的第二注视区域，其中基于所述左注视点和右注视点之间的距离设定所述第一注视区域和所述第二注视区域。
10.根据权利要求9所述的方法，其中如果所述左注视点和右注视点之间的距离与双眼之间的距离之间的差在预设阈值以下，则所述第一注视区域和所述第二注视区域设为基准注视区域的尺寸，并且如果通过从所述左注视点和右注视点之间的距离减去双眼之间的距离所获得的差等于或大于所述预设阈值，则所述第一注视区域和所述第二注视区域的尺寸设为大于所述基准注视区域的尺寸。
11.根据权利要求10所述的方法，其中如果通过从双眼之间的距离减去所述左注视点和右注视点之间的距离所获得的差等于或大于所述预设阈值，则所述第一注视区域和所述第二注视区域的尺寸设为小于所述基准注视区域的尺寸。
12.根据权利要求8所述的方法，其中通过数据处理器向位于所述第一像素阵列的第一注视区域外部的区域中的第一像素和第二像素提供所述第一图像数据，并且通过所述数据处理器向位于所述第二像素阵列的第二注视区域外部的区域中的第三像素和第四像素提供所述第二图像数据。
13.根据权利要求8所述的方法，其中通过数据处理器将提供至位于所述第一注视区域和所述第二注视区域外部的像素的数据减小至比由所述数据处理器接收的图像数据低的量。
14.根据权利要求8所述的方法，其中所述个人沉浸式显示装置包括第一驱动电路和第二驱动电路，并且其中所述第一像素阵列被所述第一驱动电路驱动，并且所述第二像素阵列被所述第二驱动电路驱动。
15.一种个人沉浸式显示装置，包括：
一个或多个处理器；和
包括一个或多个序列指令的计算机可读介质，在所述一个或多个处理器执行所述一个或多个序列指令时实现：
向第一像素阵列提供用于左眼的第一图像数据；
给第二像素阵列提供用于右眼的第二图像数据；
捕捉左眼的第一位置和右眼的第二位置；
基于所述第一位置检测左注视点并且基于所述第二位置检测右注视点；
基于所述左注视点检测所述第一像素阵列上的第一注视区域并且基于所述右注视点检测所述第二像素阵列上的第二注视区域；和
减小被提供至位于所述第一注视区域和所述第二注视区域的外部的区域的第一图像数据和所述第二图像数据的分辨率或亮度。
16.根据权利要求15所述的个人沉浸式显示装置，其中检测所述第一注视区域和第二注视区域包括：
设定以所述左注视点为中心的第一注视区域和以所述右注视点为中心的第二注视区域，其中基于所述左注视点和右注视点之间的距离设定所述第一注视区域和所述第二注视区域。
17.根据权利要求16所述的个人沉浸式显示装置，其中如果所述左注视点和右注视点之间的距离与左眼和右眼之间的距离之间的差在预设阈值以下，则所述第一注视区域和所述第二注视区域设为基准注视区域的尺寸，并且如果通过从所述左注视点和右注视点之间的距离减去双眼之间的距离所获得的差等于或大于所述预设阈值，则所述第一注视区域和所述第二注视区域的尺寸设为大于所述基准注视区域的尺寸。
18.根据权利要求17所述的个人沉浸式显示装置，其中如果通过从左眼和右眼之间的距离减去所述左注视点和右注视点之间的距离所获得的差等于或大于所述预设阈值，则所述第一注视区域和所述第二注视区域的尺寸设为小于所述基准注视区域的尺寸。
19.根据权利要求15所述的个人沉浸式显示装置，其中所述处理器向位于所述第一像素阵列的第一注视区域外部的区域中的第一像素和第二像素提供所述第一图像数据，并且向位于所述第二像素阵列的第二注视区域外部的区域中的第三像素和第四像素提供所述第二图像数据。
20.根据权利要求15所述的个人沉浸式显示装置，其中所述处理器将提供至位于所述第一注视区域和所述第二注视区域外部的像素的数据减小至比由所述处理器接收的图像数据低的量。
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