JP6622279B2 - 表示装置及びそのゲート駆動回路 - Google Patents

Description

本発明は、仮想現実機器に適用可能な表示装置及びそのゲート駆動回路に関する。

仮想現実技術は、国防、建築、観光、映画、マルチメディア、ゲーム分野などで最も速く発展している。仮想現実とは、立体映像技術の利用により実際の環境と類似に感じられる特定の環境、状況を意味する。仮想現実技術を実現するための装置は、仮想現実（Virtual Reality、ＶＲ）機器又は拡張現実（Augmented Reality、ＡＲ）機器に分類することができる。このような機器は、ＨＭＤ（Head Mounted Display）、ＦＭＤ（Face Mounted Display）、ＥＧＤ（Eye Glasses-type Display）など、様々な形態の表示装置構造で開発されている。

図１は、仮想現実機器６の一例を示す。ユーザは、魚眼レンズ４を介して、小型表示パネル２に示される立体映像を見ることになる。

仮想現実機器において映像ソースからの表示パネルで映像が表示されるまでの総遅延時間（が画質に大きな影響を与える。例えば、ＶＲシステムのグラフィックイメージ処理部から生成された映像データは、ディスプレイ駆動部を介して表示パネルのピクセルに書き込まれる。グラフィックイメージ処理部は、ＧＰＵ（Graphic Processing Unit）において実現されることができる。ＧＰＵから表示装置に伝送されるデータは、システムの処理遅延時間と表示装置の遅延時間とを合わせた総遅延時間の以後にピクセルに表示される。システムの処理時間は、ＧＰＵでイメージ処理するのに必要な時間である。表示装置の遅延時間は、ディスプレイ駆動部の遅延時間とピクセルの応答遅延時間との合計の時間である。総遅延時間が長くなると、ユーザがモーションジャダー（Motion Judder）及びモーションブラー（Motion Blur）を感じうる。このような現象は、映像品質を落とすだけでなく、ユーザの疲労感を大きくする。

特開２０１５−００７７４４号公報

本発明の目的は、データが表示されるまでの遅延時間を最小化にし、映像品質を改善させるようにした表示装置及びそのゲート駆動回路を提供することにある。

本発明の一観点によれば、データラインとゲートラインとが交差され、前記データラインと前記ゲートラインとが交差されるマトリックス形態に配列された複数のピクセルを含む表示パネルと、システム制御部から映像データを受信し、画面の第１領域に比べて、前記画面の第２領域において、前記ゲートラインに供給されるゲート信号のシフト回数を減らして、前記表示パネルを駆動するディスプレイ駆動部とを備え、前記第１領域に前記映像データが第１解像度で表示され、前記第２領域に前記映像データが前記第１解像度より低い第２解像度で表示される表示装置が提供される。

前記ディスプレイ駆動部は、前記画面の第２領域に比べて、前記画面の第３領域で前記ゲートラインに供給されるゲート信号のシフト回数を減らして、前記表示パネルを駆動することができる。前記第３領域には、前記映像データが第２解像度より低い第３解像度で表示されてもよい。

前記システム制御部又は前記ディスプレイ駆動部は、ユーザの視線が向かう前記画面上の領域を前記第１領域として推定し、前記第１領域の周辺領域を前記第２領域として推定することができる。前記システム制御部又は前記ディスプレイ駆動部は、前記第１領域の解像度を前記第１解像度として調整し、前記第２領域の解像度を前記第２解像度として調整することができる。

前記システム制御部又は前記ディスプレイ駆動部は、前記第１領域及び前記第２領域以外の領域を前記第３領域として推定することができる。前記システム制御部又は前記ディスプレイ駆動部は、前記第３領域の解像度を前記第３解像度として調整することができる。

前記ディスプレイ駆動部は、前記映像データを、データ電圧に変換して前記データラインに出力するデータ駆動部と、前記ゲートラインに前記データ電圧に同期される前記ゲート信号を供給するゲート駆動部と、前記映像データと同期して、前記システム制御部から受信されるタイミング信号に基づいて前記データ駆動部及び前記ゲート駆動部の動作タイミングを制御するタイミングコントローラとを備えることができる。

本発明の他の観点によれば、映像データが第１解像度で表示される第１領域と、前記第１解像度より低い第２解像度で前記映像データが表示される第２領域とを含む表示装置のゲート駆動回路において、キャリー信号配線を介してカスケード接続された複数のステージから出力されるゲート信号を表示パネルのゲートラインに供給し、前記ゲート信号を前記ステージによってシフトするシフトレジスタと、前記ステージのそれぞれの出力信号経路をスイッチングするマルチプレクサとを備え、前記マルチプレクサは、前記第１領域で、前のステージの出力信号を、前記以前ステージに接続された次のステージのスタート端子に供給し、前記表示パネルの第２領域において、前記前のステージの出力電圧を前記第２解像度に応じて決定された数の前記次のステージのスタート端子に同時に供給する表示装置のゲート駆動回路が提供される。

本発明のさらに他の観点によれば、キャリー信号配線を介してカスケード接続された複数のステージから出力されるゲート信号を表示パネルのゲートラインに供給し、前記ゲート信号を前記ステージによってシフトするシフトレジスタと、前記ステージのそれぞれの出力信号経路をスイッチングするマルチプレクサとを備える表示装置のゲート駆動回路の制御方法において、画面の第１領域で、前のステージの出力信号を、前記前のステージに接続された次のステージのスタート端子に供給する段階と、前記画面の第２領域において、前記前のステージの出力電圧を複数の次のステージのスタート端子に同時に供給する段階とを含み、前記第１領域に映像データが第１解像度で表示され、前記第２領域に前記第１解像度より低い第２解像度で前記映像データが表示される表示装置のゲート駆動回路の制御方法が提供される。

本発明のさらに他の観点によれば、前記表示装置を含む仮想現実機器が提供される。

本発明は、ユーザの視線が向かう焦点領域の周辺領域においてゲートシフト回数を下げてスキャニング時間、フレーム期間、及びフレーム周波数を大幅に下げることで、ピクセルにデータを書き込むまでの遅延時間を減少させる。これにより、本発明によれば、画面テーリング（tailing：画面が引きずられること）、モーションジャダー及びモーションブラーを改善することができる。本発明の表示装置は、ユーザの視線が向かう焦点領域及びその周辺領域の解像度に比例する方法で表示パネルのゲートシフト回数を調整することにより、表示パネルの物理的な解像度を変更せずに、ユーザが認知する解像度を領域に応じて変更することができる。

仮想現実機器を概略的に示す図である。 本発明の実施形態に係る表示装置を示すブロック図である。 図２に示されたディスプレイ駆動部及び表示パネルを詳細に示す図である。 焦点領域、周辺領域及び外郭領域におけるゲート信号を示す図である。 焦点領域、周辺領域及び外郭領域におけるゲート信号を示す図である。 焦点領域、周辺領域及び外郭領域で、本発明の実施例と比較例との間のゲート信号のシフト方法を比較した図である。 システム制御部及びディスプレイ駆動部の動作を詳細に示す図である。 システム制御部及びディスプレイ駆動部の動作を詳細に示す図である。 入力フレーム周波数で発生される垂直同期信号、及び表示パネルの駆動フレーム周波数で発生される垂直同期信号を示す波形図である。 表示パネルの駆動フレーム周波数が変更される例を示して図である。 表示パネルの駆動フレーム周波数が変更される例を示して図である。 表示パネルの駆動フレーム周波数が変更される例を示して図である。 表示パネルの駆動フレーム周波数が変更される例を示す波形図である。 ピクセルアレイの一部を示す図である。 ピクセル回路の一例、及びこのピクセル回路を駆動するためのゲート信号の波形を示す図である。 本発明の実施形態に係るゲート駆動部を概略的に示す回路図である。 図１４におけるＱノード電圧、ＱＢノード電圧及び出力電圧を示す波形図である。 焦点領域のゲートラインにゲート信号を出力するゲート駆動部の回路を詳細に示す回路図である。 周辺領域のゲートラインにゲート信号を出力するゲート駆動部の回路を詳細に示す回路図である。 外郭領域のゲートラインにゲート信号を出力するゲート駆動部の回路を詳細に示す回路図である。 隣接した領域間の境界部が視認されないようにイメージ処理する方法の例を示す図である。 隣接した領域間の境界部が視認されないようにイメージ処理する方法の例を示す図である。

本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付される図面と共に詳細に後述される実施形態を参照すると明確になる。本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、様々な形で実現することができることに注意しなければならない。以下の実施形態は、本発明の開示を完全なものにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。本発明は、特許請求の範囲によって定義される。

本発明の実施形態を説明するための図で開示された形状、大きさ、比率、角度、数などは例示的なものである。したがって、本発明は、図に開示された事項に限定されるものではない。明細書全体にわたって同一参照符号は同一の構成要素を指す。また、本発明を説明するに当たって、関連する公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要に曖昧にすると判断される場合、その詳細な説明は省略する。

本明細書において「備える」「含む」、「有する」、「成る」などが使用される場合、「〜だけ」が使用されない限り、他の部分が追加されることができる。構成要素を単数で表現する場合は、特に明示的な記載事項がない限り、複数が含まれる場合を含む。

構成要素を解釈するに当たり、別の明示的な記載がなくても誤差の範囲を含むものと解釈する。

位置関係の説明である場合には、例えば、「〜の上に」、「〜の上部に」、「〜の下部に」、「〜の隣に」など２部分の位置関係が説明される場合には、「直に」又は「直接」が使用されていない限り、２つの部分の間に１つ以上の他の部分が位置することもある。

実施形態の説明において、第１、第２などがさまざまな構成要素を記述するために使用されるが、これらの構成要素はこれらの用語によって制限されない。これらの用語は、ただ１つの構成要素を他の構成要素と区別するために使用されるものである。

本発明の複数の実施形態のそれぞれの特徴は、部分的又は全体的に互いに結合又は組み合わせ可能であり、技術的に様々な連動及び駆動が可能であり、各実施形態が互いに独立して実施可能することができるし、互いに関連して一緒に実施可能することも可能である。

本発明の電界発光表示装置において、ピクセル回路は、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、ＴＦＴ）として、ｎ型ＴＦＴ（ＮＭＯＳ）とｐ型ＴＦＴ（ＰＭＯＳ）の内、いずれか１つ以上を含むことができる。ＴＦＴは、ゲート、ソース及びドレインを含む３電極素子である。ソースは、キャリアをトランジスタに供給する電極である。ＴＦＴ内においてキャリアは、ソースから流れ始める。ドレインは、ＴＦＴでキャリアが外部に出る電極である。ＴＦＴにおいて、キャリアは、ソースからドレインに流れる。ｎ型ＴＦＴの場合には、キャリアが電子であるため、ソースからドレインに電子が流れることができるよう、ソース電圧がドレイン電圧より低い。ｎ型ＴＦＴでは、電子がソースからドレインに向かう方向に流れるため、電流は、ドレインからソースに向かう方向に流れる。ｐ型ＴＦＴの場合には、キャリアが正孔であるため、ソースからドレインに正孔が流れることができるよう、ソース電圧がドレイン電圧より高い。ｐ型ＴＦＴでは、正孔がソースからドレインに向かう方向に流れるため、電流は、ソースからドレインに向かう方向に流れる。ＴＦＴのソース及びドレインは、固定されたものではないことに注意しなければならない。例えば、ソース及びドレインは、印加電圧に応じて変更されることができる。したがって、ＴＦＴのソース及びドレインによって本発明が限定されることはない。以下の説明では、ＴＦＴのソース及びドレインを、それぞれ第１電極及び第２電極と称する。

ピクセル回路に印加されるゲート信号は、ゲートオン電圧とゲートオフ電圧との間でスイングする。ゲートオン電圧は、ＴＦＴのしきい値電圧より高い電圧に設定される。ゲートオフ電圧は、ＴＦＴのしきい値電圧より低い電圧に設定される。ＴＦＴは、ゲートオン電圧に応答してターン−オンされるのに対し、ゲートオフ電圧に応答してターン−オフされる。ｎ型ＴＦＴの場合、ゲートオン電圧はゲートハイ電圧（Gate High Voltage、ＶＧＨ）であり、ゲートオフ電圧はゲートロー電圧（Gate Low Voltage、ＶＧＬ）で有り得る。ｐ型ＴＦＴの場合、ゲートオン電圧はゲートロー電圧（ＶＧＬ）であり、ゲートオフ電圧はゲートハイ電圧（ＶＧＨ）で有り得る。

以下、添付された図面を参照して、本発明に係る好ましい実施形態を詳細に説明する。明細書全体にわたって同一の参照番号は、実質的に同一の構成要素を意味する。以下の説明において、本発明と関連する公知の機能あるいは構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不必要に曖昧にすることができると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。

図２及び図３を参照すると、本発明の表示装置は、表示パネル１００（１００Ａ、１００Ｂ）、システム制御部５０、ディスプレイ駆動部２００などを備える。

システム制御部５０は、ＴＶ（Television）システム、コンピュータシステム、セットトップボックス、ナビゲーションシステム、ＤＶＤプレーヤー、ブルーレイプレーヤー、ホームシアターシステム、モバイル機器システム、ウェアラブル機器システム、仮想／拡張現実システムで有り得てよく、いずれか１つに限定されない。以下において、システム制御部５０は、仮想現実機器システムを中心に説明するが、これに限定されないことに注意しなければならない。

システム制御部５０は、センサ５２、カメラ５４などに接続される。システム制御部５０は、メモリや外部ビデオソースと接続される外部機器インターフェース、ユーザコマンドを受信するユーザインターフェース、電源を生成する電源部などをさらに含む。外部機器インターフェース、ユーザインターフェース、電源部などは、図から省略されている。システム制御部５０は、入力映像のイメージ処理を実行するＧＰＵのようなグラフィックイメージ処理部を用いて、焦点領域の解像度とその周辺領域の解像度とを調整する。外部機器インターフェースは、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＨＤＭＩ（登録商標、High Definition Multimedia Interface）などの公知の多様なインターフェースモジュールで実現されることができる。

システム制御部５０は、映像データをディスプレイ駆動部２００に伝送する。システム制御部５０は、予め設定されたアイトラッキングアルゴリズム（eye tracking algorithm）でユーザの左眼と右眼とを撮影するカメラ５４からの映像データを分析して、ユーザの視線が向かう焦点領域を推定する。システム制御部５０は、フォービエイテッドレンダリングアルゴリズム（foveated rendering algorithm）を用いて焦点領域（focal area）、その焦点領域と隣接する周辺領域（neighboring area）、及び周辺領域外の外郭領域（peripheral area）で入力映像の解像度を調整する。

焦点領域は、第１解像度で映像が表現される領域である。周辺領域は、第１解像度より低い第２解像度で映像が表現される領域である。外郭領域は、第２解像度より低い第３解像度で映像が表現される領域である。システム制御部５０は、スケーラー（scaler）を用いて焦点領域、周辺領域及び外郭領域それぞれの解像度に合わせて入力映像の解像度を変換する。例えば、焦点領域のデータの解像度が１００％（full resolution）であるとき、システム制御部５０は、周辺領域に表示される映像データの解像度を５０％に下げ、外郭領域に表示される映像データの解像度を２５％に下げる。立体映像の場合、システム制御部５０は、左眼映像データと右眼映像データのそれぞれから、前述したような方法で１フレームデータの解像度を変換する。

センサ５２は、ジャイロセンサ、加速度センサなど様々なセンサを含む。センサ５２は、各種センサの出力をシステム制御部５０に伝送する。システム制御部５０は、センサ５２の出力を受信して表示装置の動作を制御する。

表示パネル１００は、液晶表示装置（Liquid Crystal Display、ＬＣＤ）、電界放出表示装置（Field Emission Display、ＦＥＤ）、及び電界発光表示装置（Electroluminescence Display）等の平板表示装置で映像が表示される表示パネルで実現されることができる。電界発光表示装置は、発光層の材料に応じて無機発光表示装置と有機発光表示装置とに分類することができる。無機発光表示装置の一例として、量子ドット表示装置がある。以下で、表示装置は、有機発光表示装置を中心に説明するが、これらに限定されない。表示パネル１００は、左眼映像データが表示される第１表示パネル１００Ａと、右眼映像データが表示される第２表示パネル１００Ｂとに分けられる。

第１表示パネル１００Ａは、仮想現実機器の左眼用表示パネルであり、第２表示パネル１００Ｂは、仮想現実機器の右眼用表示パネルであることができるが、これに限定されない。表示装置の用途に応じて、本発明の１つの表示パネル又は複数の表示パネルにより表示装置を実現することができる。

表示パネル１００Ａ、１００Ｂのそれぞれは、映像データのデータ信号が印加されるデータライン、ゲート信号が印加されるゲートライン（又はスキャンライン）、及びデータラインとゲートラインの直交構造によってマトリックス形態に配列されたピクセルを含む。表示パネルの画面上に配置されたピクセルアレイＡＡに映像が表示される。

ピクセルは、カラー表現のため、赤色サブピクセル、緑色サブピクセル、青色サブピクセルなどのサブピクセル１０１に分けられる。ピクセルの各々は、白色サブピクセルをさらに含むことができる。有機発光表示装置の場合、サブピクセル１０１のそれぞれは、図１３に示されたピクセル回路を含むことができるが、これに限定されない。

ディスプレイ駆動部２００は、低速駆動モード、ノーマル駆動モードと、領域別駆動モードで表示パネル１００を駆動することができる。

低速駆動モードは、表示パネル１００の駆動フレーム周波数を下げて消費電力を低減する。ディスプレイ駆動部２００は、低速駆動モードにおいて、フレーム周波数を下げるために、フレーム周波数を１Ｈｚ〜３０Ｈｚの間の周波数に下げることができる。低速駆動モードは、入力映像を分析して、入力映像が予め設定された時間だけ変化がないとき、表示装置の消費電力を低減する。低速駆動モードは、静止映像が一定時間以上入力されるとき、ピクセルのフレーム周波数を下げることで、ピクセルのデータ書き込みサイクルを長く制御して消費電力を削減することができる。低速駆動モードは、静止映像が入力される際に限定されない。例えば、表示装置が待機モードで動作するか、ユーザコマンドや入力映像が所定時間以上表示パネル駆動回路に入力されないときに、表示パネル駆動回路は、低速駆動モードで動作することができる。

ノーマル駆動モードは、表示パネル１００の駆動フレーム周波数が一定し、画面全体でゲートシフト回数が均一である。ノーマル駆動モードでは、画面の垂直解像度だけゲート信号がシフトされて、画面全体で表示パネルの最大解像度で映像が表示される。

領域別駆動モードは、画面上でユーザの視点が向かう焦点領域と、焦点領域周辺の周辺領域などとに画面上の解像度が異なる領域が区分される。で焦点領域及び周辺領域に加えて、画面上では、周辺領域の周辺で外郭領域がさらに設定されることができる。領域別駆動モードにおいて、ディスプレイ駆動部２００は、表示パネル１００上で焦点領域に比べて低解像度で周辺領域の映像を表示する。ディスプレイ駆動部２００は、焦点領域に比べて、周辺領域及び外郭領域でゲート信号のシフト回数を下げて、フレーム周波数を入力フレーム周波数以上の周波数で高めることができる。したがって、領域別駆動モードは、表示パネル１００のピクセルにデータが書き込まれるまでの遅延時間を低減させ画質を改善し、ユーザの疲労感を軽減することができる。以下では、ディスプレイ駆動部２００の動作について領域別駆動モードを中心に説明する。

ディスプレイ駆動部２００は、図７に示すように、焦点領域の位置情報を指示するアイトラッキングの結果と、フォービエイテッドレンダリング（中心窩適応レンダリング）処理された入力映像とをシステム制御部５０から受信する。ディスプレイ駆動部２００は、焦点領域の位置情報に基づいて、入力映像の１フレームデータを焦点領域、周辺領域及び外郭領域に区分する。ディスプレイ駆動部２００は、システム制御部５０から受信された映像データを表示パネル１００のピクセルに書き込む。ディスプレイ駆動部２００は、図３に示されたタイミングコントローラ１３０、データ駆動部１１０、ゲート駆動部１２０などを含む。

ディスプレイ駆動部２００は、仮想現実機器の場合、表示パネル１００Ａ、１００Ｂのそれぞれの画面上で焦点領域と周辺領域とを区分し、システム制御部５０から受信された映像データの入力フレーム周波数以上で表示パネル１００Ａ、１００Ｂのフレーム周波数を設定する。ディスプレイ駆動部２００は、焦点領域に比べて周辺領域でゲートラインに印加されるゲート信号のシフト回数を下げる。ディスプレイ駆動部２００は、システム制御部５０を介して受信されたカメラ信号に基づいて、ユーザの視線が向かう焦点領域を推定することができる。

ディスプレイ駆動部２００は、表示パネル１００Ａ、１００Ｂに入力映像のデータを書き込む。ディスプレイ駆動部２００は、表示パネル１００Ａ、１００Ｂのそれぞれで、データ駆動部１１０、ゲート駆動部１２０、タイミングコントローラ１３０などを備える。表示パネル１００Ａ、１００Ｂのデータ駆動部１１０は、図３のように１つのタイミングコントローラ１３０を共有することができる。

データ駆動部１１０は、入力映像のデータをガンマ補償電圧に変換してアナログデータ信号の電圧（データ電圧）を発生し、そのデータ電圧をデータライン１０２に出力する。ゲート駆動部１２０は、データ電圧に同期されるゲート信号（又はスキャン信号）をゲートライン１０４に出力する。

ゲート駆動部１２０は、ゲート信号のパルスをシフトしてゲートラインにゲート信号を順次供給するためのシフトレジスタを含む。ゲート駆動部１２０は、タイミングコントローラ１３０の制御下にゲートラインに出力されるゲート信号をシフトする。特に、ゲート駆動部１２０は、焦点領域、周辺領域及び外郭領域のそれぞれでシフトの回数を調整する。ゲート信号のシフト回数は、各領域の解像度に比例する。ゲート信号のシフト回数が多くなるほど、隣接したピクセルに互いに異なるデータが書き込まれることがあるため、解像度が高くなる。焦点領域のゲート信号のシフト回数（以下、「ゲートシフト回数」と称する）は、周囲領域及び外郭領域のゲートシフト回数に比べて多い。周辺領域のゲートシフト回数は、外郭領域のゲートシフト回数より多い。

タイミングコントローラ１３０は、システム制御部５０から受信された入力映像のデータをデータ駆動部１１０に伝送する。タイミングコントローラ１３０は、入力映像データと同期されるタイミング信号をシステム制御部５０から受信し、このタイミング信号に基づいて、データ駆動部１１０及びゲート駆動部１２０の動作タイミングを制御する。タイミングコントローラ１３０は、焦点領域、周辺領域及び外郭領域のそれぞれでゲートシフト回数が解像度に比例して調整されるように、ゲート駆動部１２０を制御する。

タイミングコントローラ１３０は、周辺領域と外郭領域でゲートシフトを減らすことによって、システム制御部５０から受信される入力映像のフレーム周波数（入力フレーム周波数）以上で表示パネル１００の駆動フレーム周波数を制御することができる。入力フレーム周波数は、ＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）方式で６０Ｈｚであり、ＰＡＬ（Phase-Alternating Line）方式で５０Ｈｚである。

図４及び図５は、焦点領域、周辺領域、及び外郭領域におけるゲート信号を示す図である。

図４を参照すると、ゲート信号のパルス幅は、１水平期間（１Ｈ）で設定されることができる。１水平期間（１Ｈ）は、１ピクセルラインのピクセルにデータが書き込まれる時間である。１つのゲートラインは、１つのピクセルラインに配置されたピクセルに接続されてゲート駆動部１２０からのゲート信号を、そのピクセルに印加することにより、データが書き込まれるピクセルラインを選択することができる。

焦点領域は、ユーザの視線が向かうため、高解像度の鮮明な映像をユーザに提供する。焦点領域に形成されたゲートラインＧ９〜Ｇ１２には、ゲート信号は、水平期間ごとに１ラインずつ順次シフトされる。例えば、図４の例において、第９ゲートラインＧ９に第９ピクセルラインのデータ信号に同期されるゲート信号が供給された後、第１０ゲートラインＧ１０に第１０ピクセルラインのデータ信号に同期されるゲート信号が供給される。このような方法でＧ９、Ｇ１０、Ｇ１１、Ｇ１２の順にゲート信号がシフトされながら、ゲートラインＧ９〜Ｇ１２にゲート信号が順次供給される。したがって、焦点領域のピクセルラインのそれぞれに独立したデータが書き込まれることができるため、焦点領域のピクセルは、１００％の解像度で映像を表示する。

周辺領域は、焦点領域と近いので、比較的高解像度の映像を提供する。周辺領域のゲートラインＧ５〜Ｇ８、Ｇ１３〜Ｇ１６に印加されるゲート信号は、ピクセルラインが２つずつ同時にスキャニング（走査）されるので、２つのピクセルラインごとに１回シフトされることができる。例えば、ゲート駆動部１２０は、タイミングコントローラ１３０の制御下に第１ゲート信号を第５及び第６ゲートラインＧ５、Ｇ６に同時に供給した後、第１ゲート信号の後に発生する第２ゲート信号を第７及び第８ゲートラインＧ７、Ｇ８に同時に供給することができる。このように２つのゲートラインにゲート信号が同時に供給されると、ゲートシフト回数が１／２に減るので周辺領域と焦点領域とが同じ大きさの場合、周辺領域のすべてのピクセルをスキャニングするのに必要なスキャニング時間は、焦点領域のスキャニング時間の１／２に減少される。

周辺領域でスキャニング時間が減少されると、フレーム期間を減少することができるので、フレーム周波数が高くなることができる。フレーム周波数に応じて、１フレームデータが画面上のすべてのピクセルに書き込むに必要なフレーム期間が決定される。フレーム周波数は、リフレッシュレートと同じ意味に解釈されてもよい。２つのゲートラインに同時にゲート信号が印加されると、そのゲートラインに接続された２つのピクセルラインに同じデータが書き込まれるため、解像度が１／２に低減される。ユーザの視線が焦点領域を向けるため周辺領域の解像度が過度に低くならないと、ユーザは周辺領域の解像度の低下を感じない。

外郭領域は、焦点領域と遠いので、外郭領域の解像度にユーザは鈍感である。このため、外郭領域は周辺領域より解像度が低くても、ユーザが認知する画質の低下が小さい。外郭領域のゲートラインＧ１〜Ｇ４、Ｇ１７〜Ｇ２０に印加されるゲート信号は、ピクセルラインが４つずつ同時にスキャニングされるので、４ピクセルラインごとに１回シフトされることができる。例えば、ゲート駆動部１２０は、タイミングコントローラの制御下に第１ゲート信号を第１〜第４ゲートラインＧ１〜Ｇ４に同時に供給する。このように４つのゲートラインにゲート信号が同時に供給されると、ゲートシフト回数が１／４に減るので周辺領域と焦点領域が同じ大きさの時、外郭領域のすべてのピクセルをスキャニングするのに必要なスキャニング時間が焦点領域のスキャニング時間対比１／４に減少される。

外郭領域でスキャニング時間が減少されると、フレーム期間が減少することができるので、フレーム周波数が高くなることができる。４つのゲートラインに同時にゲート信号が印加されると、そのゲートラインに接続された４つのピクセルラインに同じデータが書き込まれるため、解像度が１／４に減少される。ユーザの視線は焦点領域に向けられるため、ユーザは、焦点領域から遠い外郭領域の解像度には周辺領域の解像度よりさらに鈍感である。

図５は、ユーザの視線が動いて焦点領域ＦＡが下に移動した例である。

図５を参照すると、焦点領域ＦＡのゲートラインＧ１３〜Ｇ１６に印加されるゲート信号は、ピクセルラインごとにシフトされる。焦点領域ＦＡでピクセルＰ１〜Ｐ４のそれぞれに独立したデータが書き込まれる。焦点領域ＦＡは、水平方向（ｘ）及び垂直方向（ｙ）のそれぞれで１００％の解像度で映像を表示する。

周辺領域ＮＡのゲートラインＧ９〜Ｇ１２、Ｇ１７〜Ｇ２０に印加されるゲート信号は、２つのピクセルラインごとに１回シフトされる。例えば、第１ゲートパルスが第９及び第１０ゲートラインＧ９、Ｇ１０に同時に印加され、第２ゲートパルスが第１１及び第１２ゲートラインＧ１１、Ｇ１２に同時に印加され、垂直方向（ｙ）の解像度が１／２に減少することができる。周辺領域ＮＡで隣接した２つのピクセルに同じデータが書き込まれて水平方向（ｘ）の解像度が１／２に減少することができる。例えば、第１ピクセルＰ１のようなデータが第２ピクセルＰ２にコピーされ、第３ピクセルＰ３のようなデータが第４ピクセルＰ４にコピーされる。したがって、周辺領域ＮＡは、水平方向（ｘ）及び垂直方向（ｙ）のそれぞれで５０％の解像度で映像を表示する。周辺領域ＮＡのゲートシフト回数が焦点領域ＦＡのゲートシフト回数の１／２に減少されるので、周辺領域ＮＡのスキャニング時間がその分減少することができる。

外郭領域ＵＡのゲートラインＧ１〜Ｇ８に印加されるゲート信号は、４つのピクセルラインごとに１回シフトされる。例えば、第１ゲートパルスが第１〜第４ゲートラインＧ１〜Ｇ４に同時に印加され、第２ゲートパルスが第５〜第８ゲートラインＧ５〜Ｇ８に同時に印加され、垂直方向（ｙ）の解像度が１／４に減少することができる。外郭領域ＵＡで隣接した４つのピクセルに同じデータが書き込まれて水平方向（ｘ）の解像度が１／４に減少することができる。例えば、第１ピクセルＰ１のようなデータが第２〜第４のピクセル（Ｐ２〜Ｐ４）にコピーされ、示さない第５ピクセルのようなデータが第６〜第８ピクセルにコピーされる。したがって、外郭領域ＵＡは、水平方向（ｘ）及び垂直方向（ｙ）のそれぞれで２５％の解像度で映像を表示する。外郭領域ＵＡのゲートシフト回数が焦点領域ＦＡのゲートシフト回数の１／４に減少されるので、外郭領域ＵＡのスキャニング時間がその分減少することができる。

図６は、焦点領域、周辺領域及び外郭領域においてゲート信号がどれだけシフトするかを本発明の実施例（Ａ）と比較例（Ｂ）との間で比較した図である。比較例（Ｂ）では、画面全体で１００％の解像度を実現するために、すべてのゲートラインＧ１〜Ｇ２０に対してゲート信号がゲートラインごとにシフトされる。

図６を参照すると、本発明の実施例（Ａ）では、システム制御部５０によって区画された表示パネル１００上で周辺領域ＮＡ及び外郭領域ＵＡの解像度に合わせてゲートシフト回数が下げられる。比較例（Ｂ）では、焦点領域及びその周辺領域の区別なく１００％の解像度に合わせてゲート信号がゲートラインごとにシフトされる。比較例（Ｂ）におけるゲートシフト回数は２０回である。

システム制御部５０が、焦点領域と比較してその周辺領域の解像度を下げても、ゲート信号が比較例のようにゲートラインごとにシフトされると、ゲートシフト回数が減少することができないため、フレーム周波数が増加することができない。これに比べ、本発明は、ユーザが解像度の変化に鈍感である周辺領域及び外郭領域でゲートシフト回数を下げることにより、表示パネル１００の駆動フレーム周波数を入力フレーム周波数以上に制御する。これにより、本発明は、ピクセルにデータを書き込むまでの遅延時間を減少させることができ、よって、画面テーリング、モーションジャダー及びモーションブラーを改善することができる。本発明の表示装置は、ユーザの視線が向かう焦点領域の解像度及びその周辺領域の解像度に比例するように表示パネルのゲートシフト回数を調整して表示パネルの物理的な解像度を変更せずに、ユーザが認知する解像度を領域に応じて変更することができる。

図７及び図８は、システム制御部５０と及びディスプレイ駆動部２００の動作を詳細に示す図である。

図７及び図８を参照すると、システム制御部５０は、アイトラッキングを介して推定された焦点領域の位置情報と周辺領域の位置情報とをディスプレイ駆動部２００に伝送する。システム制御部５０は、焦点領域及び周辺領域の位置情報と一緒にフォービエイテッドレンダリングアルゴリズムで解像度が領域ごとに調整された入力映像のデータをディスプレイ駆動部２００に伝送する。焦点領域及び周辺領域の位置情報は、画面上の座標値を含む。焦点領域は、ユーザの瞳に沿って移動するので、焦点領域及び周辺領域の位置情報は、フレームごとに更新されて、ディスプレイ駆動部２００に伝送される。システム制御部５０は、焦点領域、周辺領域及び外郭領域の解像度を互いに異なるように調整してディスプレイ駆動部２００に伝送することができる。

ディスプレイ駆動部２００は、第１及び第２イメージ処理部２１０、２２０をさらに含む。第１及び第２イメージ処理部２１０、２２０は、タイミングコントローラ１３０内に構成することができる。

第１イメージ処理部２１０は、表示パネル１００の画面上で焦点領域と周辺領域の位置情報に基づいて、焦点領域、周辺領域及び外郭領域を区分し、フレーム周波数を決定する。焦点領域及び周辺領域を除いた残りの領域は、画面上の外郭領域として決定することができる。焦点領域、周辺領域及び外郭領域それぞれの大きさ及び比率は、固定値に予め設定することもできるし、図１０Ａ〜図１１の例のように変更することもできる。

システム制御部５０が画面を焦点領域と周辺領域とに区分する場合、第１イメージ処理部２１０は、焦点領域と周辺領域とに画面を区分することができ、また、周辺領域より解像度が低い外郭領域を追加的に設定することができる。ゲート信号のシフト回数が最も低い外郭領域が設定されると、表示パネル１００の駆動フレーム周波数がさらに高くなる。

第１イメージ処理部２１０は、周辺領域と外郭領域とでゲートシフト回数を減らし、これらの領域でのスキャニング期間を減らすことによって、図９及び図１１に示すように、ディスプレイ駆動部２００に受信される入力映像の入力フレーム周波数以上の周波数に表示パネル１００の駆動フレーム周波数を高めることができる。第１イメージ処理部２１０は、システム制御部５０から受信された垂直同期信号Ｖｓｙｎｃを表示パネル１００の駆動フレーム周波数で変調して、垂直同期信号の周波数を高める。図９及び図１１において、Ｖｓｙｎｃは、ノーマル駆動モードで発生される垂直同期信号である。Ｖｓｙｎｃ’は、第１イメージ処理部２１０から出力された変調後の垂直同期信号である。垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ、Ｖｓｙｎｃ’の１周期は１フレーム期間を定義する。

第１イメージ処理部２１０は、表示パネル１００の駆動フレーム周波数に基づいて、ゲートタイミング制御信号を発生する。ゲートタイミング制御信号は、スタートパルス、シフトクロック、選択信号ＳＥＬなどを含む。スタートパルスは、フレーム期間ごとにフレーム期間の初期に１回発生してゲート駆動部１２０で最初の出力を発生するシフトレジスタの第１ステージのＶｓｔ端子（スタート端子）に供給される。スタートパルスは、ゲート駆動部１２０のスタートタイミングを定義する。シフトクロックは、シフトレジスタのシフトタイミングを制御する。選択信号ＳＥＬは、シフトレジスタの隣接ステージ間に接続されたマルチプレクサを制御し、ステージのＶｓｔ端子に印加されるキャリー信号の経路を選択的に変更することにより、順次スキャン及び同時スキャンから選択する。第１イメージ処理部２１０は、選択信号ＳＥＬを用いて焦点領域、周辺領域及び外郭領域のそれぞれでゲートシフト回数を調整することにより、領域別に順次スキャン及び同時スキャンから選択することができる。

第１イメージ処理部２１０は、周辺領域及び外郭領域における複数のゲート信号を同時に出力するようにゲート駆動部１２０を制御し、焦点領域におけるゲート信号のシフト回数が表示パネルの垂直方向の解像度と一致するようにゲート駆動部１２０を制御する。焦点領域では、ピクセルラインごとにゲート信号がシフトされる。焦点領域はユーザの視線の動きに応じて移動するので、フレーム期間ごとに、画面上の解像度が位置別に異なりうる。

第２イメージ処理部２２０は、表示パネル１００の解像度に合わせて焦点領域、周辺領域及び外郭領域の領域別に垂直方向及び水平方向で入力映像の解像度を調整する。周辺領域及び外郭領域において、入力データを周囲のピクセルにコピーすることにより、解像度が低くなる。

第２イメージ処理部２２０は、領域ごとの境界部がユーザに認知されないように図１９及び図２０に示された例のように、境界部ＢＤのイメージを処理する。例えば、第２イメージ処理部２２０は、焦点領域と周辺領域との境界部ＢＤで焦点領域の解像度の部分と周辺領域の解像度の部分を交互に配置したり、境界部ＢＤの位置を時間軸上で上下にシフトしたりすることができる。

第２イメージ処理部２２０は、領域ごとに解像度が調整された入力映像のデータをデータ駆動部１１０に伝送する。データ駆動部１１０は、デジタル‐アナログ変換器（Digital to Analog Converter、ＤＡＣ）を用いて、第２イメージ処理部２２０からのデータをアナログデータ信号に変換してデータライン１０２に出力する。

図７及び図８において、システム制御部５０の焦点領域推定機能及び領域別の解像度変換機能は、ディスプレイ駆動部２００内で実現されることができる。逆に、ディスプレイ駆動部２００のイメージ処理部２１０、２２０は、システム制御部５０内で実現されることができる。

図９は、入力フレーム周波数で発生される垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ及び表示パネル１００の駆動フレーム周波数で発生される垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ’を示す波形図である。ディスプレイ駆動部２００において、焦点領域及び周辺領域の大きさ（又は画面比）が固定値に予め設定されることができる。この場合、図９に示すように、ノーマル駆動モード及び領域別駆動モードにおける表示パネル１００の駆動フレーム周波数は、入力フレーム周波数以上である。焦点領域及び周辺領域の大きさが固定されると、フレーム期間及びフレーム周波数が固定される。例えば、表示パネル１００の駆動フレーム周波数は、焦点領域及び周辺領域の大きさに応じて、９０Ｈｚ、１１０Ｈｚ及び１２０Ｈｚの内のいずれか１つに設定することができる。焦点領域が小さくなるほど、フレーム周波数が高くなり、遅延が減少される。

本発明は、領域別駆動モードで図１０Ａ〜図１０Ｃに示すように、入力映像の動きやユーザの頭の動き、入力映像のコンテンツを考慮して、焦点領域の大きさを変更し、それに応じてフレーム周波数を変更することができる。焦点領域とともに、周辺領域の大きさも変更することができる。例えば、入力映像で動くオブジェクトにユーザの視線が向かうとき、ディスプレイ駆動部２００は、オブジェクトの速度が速いほど、焦点領域の大きさを小さくする。画面上で動くオブジェクトの速度が速いほど、ユーザに認知されるそのオブジェクトの解像度が低くなり、ユーザは、解像度の変化を認知することが困難になる。これと同様に、ユーザの頭が速く動くと、ユーザに認知される画面の解像度が低くなり、ユーザは、解像度の変化を認知することが困難になる。また、画面上で動くオブジェクトが多いほど、ユーザに認知される解像度が低くなる。したがって、本発明は、ユーザが感じる画質の劣化なしに焦点領域を減らすことにより、フレーム周波数をさらに高くして遅延時間をさらに短縮することができる。

図１０Ａ〜図１０Ｃは、表示パネルの駆動フレーム周波数が可変される例を示す図である。

図１０Ａ〜図１０Ｃを参照すると、本発明は、焦点領域及び周辺領域の割合に応じて表示パネル１００の駆動フレーム周波数を変更することができる。焦点領域は、画面上で１０％のときに、ゲートシフト回数が最小になりうる。

図１０Ａは、焦点領域が画面の３５％の大きさに設定された例である。外郭領域が設定されていないため、焦点領域を挟んで分離された周辺領域は６５％である。焦点領域のピクセルラインのそれぞれは、ラインごとにゲート信号がシフトされ、１ラインずつ順次スキャニングされる。周辺領域のピクセルラインは、複数のゲートラインに同時にゲート信号が印加され、複数のピクセルラインが同時にスキャニングされることができる。図１０Ａの場合、周辺領域でピクセルのラインは、２ラインずつ同時にスキャニングされる。図１０Ａのような表示パネル駆動方法において、モバイル機器のＵＨＤ（３８４０×２１６０）の基準での総スキャン回数、つまりゲートシフト回数は２，５９２である。ＵＨＤ（３８４０×２１６０）基準において、「３８４０」は垂直解像度であり、「２１６０」は水平解像度である。この場合、表示パネル１００は、９０Ｈｚのフレーム周波数で駆動することができる。

画面に対する焦点領域の割合は、入力映像やユーザの頭の動きに応じて異なることがある。図１０Ｂは、焦点領域が１０％に減少した例である。外郭領域が設定されていないため、焦点領域が減少するほど、同時スキャン方法でスキャニングされる周辺領域が９０％に増加される。焦点領域のピクセルラインのそれぞれは、ラインごとにゲート信号がシフトされ、１ラインずつ順次スキャニングされる。周辺領域のピクセルラインは、複数のゲートラインに同時にゲート信号が印加されるため、複数のピクセルラインが同時にスキャニングされることができる。図１０Ｂの場合、周辺領域内でピクセルラインは、２ラインずつ同時にスキャニングされる。図１０Ｂのような表示パネル駆動方法において、ＵＨＤ（３８４０×２１６０）の基準での総スキャン回数、つまりゲートシフト回数は２１１２である。この場合、表示パネル１００は、１１０Ｈｚのフレーム周波数で駆動することができる。

図１０Ｃは、焦点領域が画面の２０％の大きさに変わった例である。焦点領域を挟んで分離された周辺領域は４０％であり、外郭領域は４０％である。焦点領域のピクセルラインのそれぞれは、ラインごとにゲート信号がシフトされ、１ラインずつ順次スキャニングされる。周辺領域及び外郭領域のピクセルラインは、複数のゲートラインに同時にゲート信号に印加され、複数のピクセルラインが同時にスキャニングされることができる。外郭領域のピクセルラインは、４ラインずつ同時にスキャニングされる。図１０Ｃのような表示パネルの駆動方法において、ＵＨＤ（３８４０×２１６０）の基準での総スキャン回数、つまりゲートシフト回数は１，９２０である。この場合、表示パネル１００は、１２０Ｈｚのフレーム周波数で駆動することができる。

図１０Ａ〜図１０Ｃから分かるように、表示パネル１００の駆動フレーム周波数は、画面上における焦点領域及び周辺領域の大きさに応じて変更することができる。

図１１は、表示パネルの駆動フレーム周波数が変更されることを示す波形図である。

ディスプレイ駆動部２００により焦点領域及び周辺領域の大きさが変更されると、それに応じて、フレーム期間及びフレーム周波数が変更される。入力映像やユーザの頭の動きの速度に応じて、フレームごとにフレーム期間及びフレーム周波数が予め設定されることができる。この場合、領域別駆動モードにおける表示パネル１００のフレーム周波数は、入力フレーム周波数以上の周波数である。

図１２は、ピクセルアレイの一部を示す図である。図１２において、ＬＩＮＥ１〜ＬＩＮＥｎは、ピクセルアレイでゲートラインを共有するピクセルを含むピクセルラインを示す。ＬＩＮＥｎは、第ｎ（ｎは正の整数）のピクセルラインである。Ｖｄａｔａは、データラインＤ１〜Ｄ４に供給される入力映像のデータ電圧である。ＳＣＡＮ０〜ＳＣＡＮ（ｎ）及びＥＭ１〜ＥＭ（ｎ）は、ゲート信号である。内部補償法において、ゲート信号は、スキャン信号ＳＣＡＮ０〜ＳＣＡＮ（ｎ）と、発光スイッチング信号（以下「ＥＭ信号」と称する）ＥＭ１〜ＥＭ（ｎ）とに分けられる。

このピクセル回路において、内部補償法により、サブピクセルのそれぞれで電気的特性の偏差をリアルタイムで補償することができる。内部補償法では、駆動素子の電気的特性のばらつきをリアルタイム自動的に補償することができる。この内部補償方法では、初期化段階Ｔｉｎｉ、センシング及びデータ書き込み段階Ｔｗｒ、並びに駆動段階Ｔｅｍにサブピクセルを駆動することができる。

図１３は、ピクセル回路の一例、及びこのピクセル回路を駆動するためのゲート信号の波形を示す図である。

図１３を参照すると、第（Ｎ−１）（Ｎは正の整数）のスキャン信号ＳＣＡＮ（Ｎ−１）は、初期化段階Ｔｉｎｉでゲートオン電圧のパルスで発生され、初期化段階Ｔｉｎｉを定義する。初期化段階Ｔｉｎｉにおいて、ピクセル回路の主要ノードが初期化される。第Ｎスキャン信号ＳＣＡＮ（Ｎ）は、センシング及びデータ書き込み段階Ｔｗｒでゲートオン電圧のパルスとして発生され、センシング及びデータ書き込み段階Ｔｗｒを定義する。センシング及びデータ書き込み段階Ｔｗｒにおいて、データラインを介してピクセル回路にデータ電圧Ｖｄａｔａが印加され、ピクセル回路に形成された駆動素子の電気的特性、例えば、しきい値電圧がセンシングされて、そのしきい値電圧だけ補償されたデータ電圧で駆動素子のゲート−ソース間電圧が設定される。駆動段階Ｔｅｍにおいて、ピクセル回路の駆動素子を介して発光素子に電流が流れ、発光素子が発光される。ＥＭ信号ＥＭ（Ｎ）は、駆動段階Ｔｅｍでゲートオン電圧を維持し、初期化段階Ｔｉｎｉ、並びにセンシング及びデータ書き込み段階Ｔｗｒにおいてゲートオフ電圧のパルスとして発生される。

ピクセル回路は、発光素子ＥＬ、駆動素子ＤＴ、ストレージキャパシタＣｓｔ及び複数のスイッチ素子Ｔ１〜Ｔ６を含む。駆動素子ＤＴ及びスイッチ素子Ｔ１〜Ｔ６は、ＰＭＯＳ構造のＴＦＴとして実現されうるが、これに限定されない。このようなピクセル回路において、高電位のピクセル駆動電圧ＶＤＤ、初期化電圧Ｖｉｎｉ、低電位電源電圧ＶＳＳなどの電源電圧は、示さない電源回路から発生される。ＶＤＤ＝４．５Ｖ、ＶＳＳ＝−２．５Ｖ、Ｖｉｎｉ＝−３．５Ｖ、ＶＧＨ＝７．０Ｖ、ＶＧＬ＝−５．５Ｖのように電源電圧が設定さうるが、これに限定されない。電源電圧は、表示パネル１００の駆動特性やモデルによって異なることができる。

発光素子ＥＬは、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）により実現されることができる。ＯＬＥＤは、アノードとカソードとの間に形成された有機化合物層を含む。有機化合物層は、正孔注入層（Hole Injection Layer、ＨＩＬ）、正孔輸送層（Hole Transport Layer、ＨＴＬ）、発光層（Emission Layer、ＥＭＬ）、電子輸送層（Electron Transport Layer、ＥＴＬ）、電子注入層（Electron Injection Layer、ＥＩＬ）などを含むことができるが、これに限定されない。ＯＬＥＤはターン−オンされるとき、正孔輸送層ＨＴＬを通過した正孔と電子輸送層ＥＴＬを通過した電子とが発光層ＥＭＬに移動され励起子が形成されて発光層ＥＭＬで可視光が発光される。ＯＬＥＤは、駆動素子ＤＴのゲート−ソース間電圧Ｖｇｓに応じて調整される電流で発光する。ＯＬＥＤのアノードは、第５ノードｎ５を介して、第３及び第６スイッチ素子Ｔ３、Ｔ６に接続される。ＯＬＥＤのカソードは、ＶＳＳが印加されるＶＳＳ電極に接続される。ＯＬＥＤの電流パスは、第４スイッチ素子Ｔ４によってスイッチングされる。

ストレージキャパシタＣｓｔの第１電極は、ＶＤＤ配線１０３に接続されてＶＤＤが供給される。ストレージキャパシタＣｓｔの第２電極は、第１ノードｎ１を経由して駆動素子ＤＴのゲート、第３スイッチ素子Ｔ３の第１電極、及び第５スイッチ素子Ｔ５の第１電極に接続される。

第１スイッチ素子（Ｔ１）は、第Ｎスキャン信号ＳＣＡＮ（Ｎ）に応答して、センシング及びデータ書き込み段階Ｔｗｒにおいてターン−オンされてデータ電圧Ｖｄａｔａを第２ノードｎ２に供給する。第２ノードｎ２は、第１スイッチ素子Ｔ１の第１電極、第２スイッチ素子Ｔ２の第２電極、及び駆動素子ＤＴの第１電極の間に形成される。第１スイッチ素子Ｔ１は、第Ｎスキャン信号ＳＣＡＮ（Ｎ）が印加される第２ゲートライン１０４２に接続されたゲート、第２ノードｎ２に接続された第１電極、及びデータライン１０２に接続された第２電極を含む。

第２スイッチ素子Ｔ２は、ＥＭ信号ＥＭ（Ｎ）に応答して、駆動段階Ｔｅｍにおいてターン−オンされて、ＶＤＤが印加されるＶＤＤ配線１０３を第２ノードｎ２に接続する。第２スイッチ素子Ｔ２は、ＥＭ信号ＥＭ（Ｎ）が印加される第３ゲートライン１０４３に接続されたゲート、ＶＤＤ配線１０３に接続された第１電極、及び第２ノードｎ２に接続された第２電極を含む。

第３スイッチ素子Ｔ３は、第Ｎスキャン信号ＳＣＡＮ（Ｎ）に応答して、センシング及びデータ書き込み段階Ｔｗｒにおいてターン−オンされて第１ノードｎ１を第３ノードｎ３に接続する。第３ノードｎ３は、第３スイッチ素子Ｔ３の第２電極、駆動素子ＤＴの第２電極、及び第４スイッチ素子Ｔ４の第１電極の間に形成される。第３スイッチ素子Ｔ３は、第Ｎスキャン信号ＳＣＡＮ（Ｎ）が印加される第２ゲートライン１０４２に接続されたゲート、第１ノードｎ１に接続された第１電極、及び第３ノードｎ３に接続された第２電極を含む。第３スイッチ素子Ｔ３は、ＴＦＴのオフ状態で流れる漏れ電流を遮断するのに有利なデュアルゲート構造のＴＦＴとして実現されることができる。

第４スイッチ素子Ｔ４は、ＥＭ信号ＥＭ（Ｎ）に応答して、駆動段階Ｔｅｍにおいてターン−オンされて第３ノードｎ３を第５ノードｎ５に接続する。第４スイッチ素子Ｔ４は、ＥＭ信号ＥＭ（Ｎ）が印加される第３ゲートライン１０４３に接続されたゲート、第３ノードｎ３に接続された第１電極、及び第５ノードｎ５を介して発光素子ＥＬのアノードに接続された第２電極を含む。第４スイッチ素子Ｔ４は、ＴＦＴのオフ状態で流れる漏れ電流を遮断するのに有利なデュアルゲート構造のＴＦＴとして実現されることができる。

第５スイッチ素子Ｔ５は、第（Ｎ−１）スキャン信号ＳＣＡＮ（Ｎ−１）に応答して、初期化段階Ｔｉｎｉにおいてターン−オンされて、Ｖｉｎｉが印加される第４ノードｎ４に第１ノードｎ１を接続する。第５スイッチ素子Ｔ５は、第（Ｎ−１）スキャン信号ＳＣＡＮ（Ｎ−１）が印加される第１ゲートライン１０４１に接続されたゲート、第１ノードｎ１に接続された第１電極、及び第４ノードｎ４に接続された第２電極を含む。第４ノードｎ４は、Ｖｉｎｉ配線１０５上において、第５スイッチ素子Ｔ５の第２電極と第６スイッチ素子Ｔ６の第１電極との間に形成される。

第６スイッチ素子Ｔ６は、第Ｎスキャン信号ＳＣＡＮ（Ｎ）に応答して、センシング及びデータ書き込み段階Ｔｗｒにおいてターン−オンされて第４ノードｎ４を第５ノードｎ５に接続する。第６スイッチ素子Ｔ６は、第Ｎスキャン信号ＳＣＡＮ（Ｎ）が印加される第２ゲートライン１０４２に接続されたゲート、第４ノードｎ４に接続された第１電極、及び第５ノードｎ５に接続された第２電極を含む。

駆動素子ＤＴのしきい値電圧Ｖｔｈは、センシング及びデータ書き込み段階Ｔｗｒにおいて、ストレージキャパシタＣｓｔに貯蔵されてサンプリングされる。駆動素子ＤＴは、駆動段階Ｔｅｍにおいて、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓに応じて発光素子ＥＬに流れる電流を調整する。駆動素子ＤＴは、第１ノードｎ１に接続されたゲート、第２ノードｎ２に接続された第１電極、及び第３ノードｎ３に接続された第２電極を含む。

本発明のゲート駆動部１２０は、画面を構成するアクティブ領域のＴＦＴアレイと共に同じ基板上に直接形成されたシフトレジスタを含む。ゲート駆動部１２０は、シフトレジスタを用いて、スキャン信号及びＥＭ信号を含むゲート信号をシフトさせることによって、その信号をゲートライン１０４に順次供給することができる。シフトレジスタは、図１４に示すように、キャリー信号配線を介してカスケード接続された複数のステージを含む。

図１４は、本発明の実施形態に係るゲート駆動部を概略的に示す回路図である。図１５は、図１４でＱノード電圧、ＱＢノード電圧及び出力電圧を示す波形図である。図１４及び図１５に示されたゲート駆動部及びその駆動波形は、シフトレジスタのトランジスタがＮＭＯＳとして実現された例である。

図１４及び図１５を参照すると、シフトレジスタのステージの各々は、スタートパルス又は前のステージから受信したキャリー信号ＣＡＲをスタートパルスとして入力を受け、シフトクロックＣＬＫ（Ｎ−１）、ＣＬＫ（Ｎ）が入力されたときに出力を発生する。したがって、ステージに入力されるシフトクロックＣＬＫ（Ｎ−１）、ＣＬＫ（Ｎ）のタイミングに合わせて出力波形をシフトする。第（Ｎ−１）ステージは、第（Ｎ−１）クロックＣＬＫ（Ｎ−１）が入力されたときにゲートオン電圧の第（Ｎ−１）出力電圧ＯＵＴ（Ｎ−１）を発生する。第Ｎステージは、第ＮクロックＣＬＫ（Ｎ）が入力されたときにゲートオン電圧の第Ｎ出力電圧ＯＵＴ（Ｎ）を発生する。

ステージのそれぞれは、Ｑノード電圧に応答して出力ノードを充電して、出力電圧ＯＵＴ（Ｎ−１）、ＯＵＴ（Ｎ）を高めるプルアップトランジスタＴｕ、ＱＢノード電圧に応答して出力ノードを放電して、出力電圧ＯＵＴ（Ｎ−１）、ＯＵＴ（Ｎ）を下げるプルダウントランジスタＴｄ、及びＱノードとＱＢノードとを充放電するためのスイッチ回路１４０、１４１を含む。ステージのそれぞれの出力ノードは、表示パネル１００のゲートラインに接続される。

プルアップトランジスタＴｕは、Ｑノードがフリーチャージされた状態で、シフトクロックＣＬＫ（Ｎ−１）、ＣＬＫ（Ｎ）が入力されたときに出力ノードを充電する。ＱノードがＶＧＨにプリチャージングされており、フローティング状態のときに、プルアップトランジスタＴｕの第１電極にシフトクロックＣＬＫ（Ｎ−１）、ＣＬＫ（Ｎ）が入力される。したがって、シフトクロックＣＬＫ（Ｎ−１）、ＣＬＫ（Ｎ）が入力されたとき、プルアップトランジスタＴｕの寄生容量を介してＱノードの電圧がブートストラップによってフリーチャージング電圧よりさらに上昇して約２ＶＧＨまで電圧がブーストされる。これにより、プルアップトランジスタＴｕがターン−オンされる。プルアップトランジスタＴｕに印加されたシフトクロックＣＬＫ（Ｎ−１）、ＣＬＫ（Ｎ）の波形と類似した形態で出力波形が発生される。

プルダウントランジスタＴｄは、ＱＢ電圧が充電されるとき、出力ノードをゲートオフ電圧ＶＧＬが印加されるＶＳＳノードに接続して出力電圧ＯＵＴ（Ｎ−１）、ＯＵＴ（Ｎ）をゲートオフ電圧ＶＧＬまで放電させる。

スイッチ回路１４０、１４１のそれぞれは、Ｖｓｔ端子を介して入力されるスタートパルス又は前のステージから受信されるキャリー信号に応答してＱノードを充電し、示さないＲＳＴ端子又はＶＮＥＸＴ端子を介して受信される信号に応答してＱノードを放電する。ＲＳＴ端子には、すべてのステージのＱノードを同時に放電させるためのリセット信号が印加される。ＶＮＥＸＴ端子にはＱノードを放電するために、次のステージから発生したキャリー信号が印加される。

本発明において、焦点領域は１ラインずつ順次スキャンされ、一方、周辺領域及び外郭領域は、複数のラインが同時にスキャンされる。このため、ゲート駆動部１２０は、図１６〜図１８に示すように、キャリー信号及び出力信号の経路をスイッチングするマルチプレクサ（ＭＵＸ）１５１〜１５６を含む。マルチプレクサ１５１〜１５６は、焦点領域（第１領域）において、前のステージの出力電圧を、その前のステージに接続された次のステージのスタート端子Ｖｓｔに供給し、周辺領域又は外郭領域（第２領域）において前のステージの出力電圧を複数のステージのスタート端子Ｖｓｔに同時に供給する。

図１６は、焦点領域のゲートラインにゲート信号を出力するゲート駆動部の回路を詳細に示す回路図である。スキャン信号が印加される第１及び第２ゲートラインが１つのピクセルラインに接続された例において、ゲート駆動部の動作を説明する。

図１６を参照すると、第Ｎピクセルラインの第１ゲートラインには、第（Ｎ−１）スイッチ回路からの第（Ｎ−１）出力電圧ＯＵＴ（Ｎ−１）が供給される。第Ｎピクセルラインの第２ゲートラインには、第Ｎスイッチ回路１４１からの第Ｎ出力電圧ＯＵＴ（Ｎ）が供給される。第Ｎスイッチ回路１４１は、第Ｎクロックが入力されたときに第Ｎ出力電圧ＯＵＴ（Ｎ）を出力する。

第１マルチプレクサ１５１は、選択信号ＳＥＬに応答して、第Ｎスイッチ回路１４１からの第Ｎ出力電圧ＯＵＴ（Ｎ）を第（Ｎ＋１）ピクセルラインの第１ゲートラインに供給する。第２マルチプレクサ１５２は、選択信号ＳＥＬに応答して、第（Ｎ＋１）スイッチ回路１４２のＶｓｔ端子に第Ｎスイッチ回路１４１からの第Ｎ出力電圧ＯＵＴ（Ｎ）を入力する。その結果、第（Ｎ＋１）スイッチ回路１４２は、第（Ｎ＋１）クロックが入力されたときに第（Ｎ＋１）出力電圧ＯＵＴ（Ｎ＋１）を第（Ｎ＋１）ピクセルラインの第２ゲートラインに出力する。

第（Ｎ＋２）ピクセルラインの第１ゲートラインには、第（Ｎ＋１）スイッチ回路１４２からの第（Ｎ＋１）出力電圧ＯＵＴ（Ｎ＋１）が供給される。第（Ｎ＋２）ピクセルラインの第２ゲートラインには、第（Ｎ＋２）スイッチ回路１４３からの第（Ｎ＋２）出力電圧ＯＵＴ（Ｎ＋２）が供給される。第（Ｎ＋２）スイッチ回路１４３は、第（Ｎ＋２）クロックが入力されたときに第（Ｎ＋２）出力電圧（ＯＵＴ（Ｎ＋２））を出力する。

第３マルチプレクサ１５３は、選択信号ＳＥＬに応答して、第（Ｎ＋２）スイッチ回路１４３からの第（Ｎ＋２）出力電圧ＯＵＴ（Ｎ＋２）を第（Ｎ＋３）ピクセルラインの第１ゲートラインに供給する。第４マルチプレクサ１５４は、選択信号ＳＥＬに応答して、第（Ｎ＋３）スイッチ回路１４４のＶｓｔ端子に第（Ｎ＋２）スイッチ回路１４３からの第（Ｎ＋２）出力ＯＵＴ（Ｎ＋２）を入力する。その結果、第（Ｎ＋３）スイッチ回路１４４は、第（Ｎ＋３）クロックが入力される第（Ｎ＋３）出力電圧ＯＵＴ（Ｎ＋３）を第（Ｎ＋３）ピクセルラインの第２ゲートラインに出力する。

このような方法で、焦点領域においてゲート駆動部１２０の出力波形がピクセルラインごとに１ラインずつシフトされる。

図１７は、周辺領域のゲートラインにゲート信号を出力するゲート駆動部の回路を詳細に示す回路図である。

図１７を参照すると、第Ｎピクセルラインの第１ゲートラインには、第（Ｎ−１）スイッチ回路からの第（Ｎ−１）出力電圧ＯＵＴ（Ｎ−１）が供給される。第Ｎピクセルラインの第２ゲートラインには、第Ｎスイッチ回路１４１からの第Ｎ出力電圧ＯＵＴ（Ｎ）が供給される。第Ｎスイッチ回路１４１は、第Ｎクロックが入力されたときに第Ｎ出力電圧ＯＵＴ（Ｎ）を出力する。

第１マルチプレクサ１５１は、選択信号ＳＥＬに応答して、第Ｎスイッチ回路１４１からの第Ｎ出力電圧ＯＵＴ（Ｎ）を第（Ｎ＋１）ピクセルラインの第１ゲートラインに供給する。第２マルチプレクサ１５２は、選択信号ＳＥＬに応答して、第（Ｎ＋１）スイッチ回路１４２のＶｓｔ端子に第（Ｎ−１）出力電圧ＯＵＴ（Ｎ−１）を入力する。その結果、第（Ｎ＋１）スイッチ回路１４２は、第Ｎクロックが入力されたときに第（Ｎ＋１）出力電圧ＯＵＴ（Ｎ＋１）を第（Ｎ＋１）ピクセルラインの第２ゲートラインに出力する。第（Ｎ−１）出力電圧ＯＵＴ（Ｎ−１）が第Ｎ及び第（Ｎ＋１）ステージのＶｓｔ端子に同時に入力されるので、第Ｎ出力電圧ＯＵＴ（Ｎ）と第（Ｎ＋１）出力電圧ＯＵＴ（Ｎ＋１）が同時に出力される。

第（Ｎ＋２）ピクセルラインの第１ゲートラインには、第（Ｎ＋１）出力電圧ＯＵＴ（Ｎ＋１）が供給される。第（Ｎ＋２）ピクセルラインの第２ゲートラインには、第（Ｎ＋２）スイッチ回路１４３からの第Ｎ＋２出力電圧（ＯＵＴ（Ｎ＋２））が供給される。第（Ｎ＋２）スイッチ回路１４３は、第（Ｎ＋１）クロックが入力されたときに第（Ｎ＋２）出力電圧ＯＵＴ（Ｎ＋２）を出力する。したがって、第Ｎ及び第（Ｎ＋１）出力電圧ＯＵＴ（Ｎ）、ＯＵＴ（Ｎ＋１）が同時に出力された直後に、第（Ｎ＋２）出力電圧（ＯＵＴ（Ｎ＋２））が出力される。

第３マルチプレクサ１５３は、選択信号ＳＥＬに応答して、第（Ｎ＋１）出力電圧ＯＵＴ（Ｎ＋１）を第（Ｎ＋３）ピクセルラインの第１ゲートラインに供給する。第４マルチプレクサ１５４は、選択信号ＳＥＬに応答して、第（Ｎ＋３）スイッチ回路１４４のＶｓｔ端子に第（Ｎ＋１）出力電圧ＯＵＴ（Ｎ＋１）を入力する。その結果、第（Ｎ＋３）スイッチ回路１４４は、第（Ｎ＋１）クロックが入力されたときに第（Ｎ＋３）出力電圧ＯＵＴ（Ｎ＋３）を第（Ｎ＋３）ピクセルラインの第２ゲートラインに出力する。第（Ｎ＋１）出力電圧ＯＵＴ（Ｎ＋１）が第（Ｎ＋２）及び第（Ｎ＋３）ステージのＶｓｔ端子に同時に入力されるので、第（Ｎ＋２）出力電圧ＯＵＴ（Ｎ＋２）及び第（Ｎ＋３）出力電圧ＯＵＴ（Ｎ＋３）が同時に出力される。

このような方法で、周辺領域においてゲート駆動部１２０の出力波形が、図１７に示すように２つのピクセルラインごとに１回シフトされる。

図１８は、外郭領域のゲートラインにゲート信号を出力するゲート駆動部の回路を詳細に示す回路図である。図１８において、ＭＵＸは、図１６及び図１７のマルチプレクサ１５１〜１５６を単純に表現したものである。

図１８を参照すると、第Ｎピクセルラインの第１ゲートラインには、第（Ｎ−１）スイッチ回路からの第（Ｎ−１）出力電圧ＯＵＴ（Ｎ−１）が供給される。第Ｎピクセルラインの第２ゲートラインには、第Ｎスイッチ回路１４１からの第Ｎ出力電圧ＯＵＴ（Ｎ）が供給される。第Ｎスイッチ回路１４１は、第Ｎクロックが入力されたときに第Ｎ出力電圧ＯＵＴ（Ｎ）を出力する。

マルチプレクサＭＵＸは、選択信号ＳＥＬに応答して、第（Ｎ−１）出力電圧ＯＵＴ（Ｎ−１）を第（Ｎ＋１）〜第（Ｎ＋３）ピクセルラインの第１ゲートラインに供給する。そして、マルチプレクサＭＵＸは、選択信号ＳＥＬに応答して、第Ｎ〜第（Ｎ＋３）スイッチ回路１４１〜１４４のＶｓｔ端子に第（Ｎ−１）出力電圧ＯＵＴ（Ｎ−１）を同時に入力する。その結果、第Ｎ〜第（Ｎ＋３）スイッチ回路１４１〜１４４は、第Ｎクロックが入力されると、出力電圧ＯＵＴ（Ｎ）〜ＯＵＴ（Ｎ＋３）を同時に発生し、第Ｎ〜第（Ｎ＋３）ピクセルラインの第２ゲートラインに出力する。

このような方法で、外郭領域においてゲート駆動部１２０の出力波形が４つのピクセルラインごとに１回シフトされる。

解像度が変更される境界部で、その境界部が鮮明に見えることができる。この問題を解決するために、第２イメージ処理部２２０は、空間フィルタを用いて、図１９に示すように、境界部で高解像度領域と低解像度領域とが交互に配置されるようにして、解像度が徐々に変化するようにすることができる。他の実施形態において、第２イメージ処理部２２０は、図２０に示すように、時間フィルタを用いて、時間軸上で見るときに、高解像度領域と低解像度領域との境界部が画面上で上下に移動されるようにフレーム期間ごとに領域間の境界部をシフトすることができる。このようなフィルタ以外に、解像度が異なる領域間の境界部の処理は、公知のイメージ処理方法が適用されることができる。

前述したように、本発明は、ユーザの視線が向かう焦点領域の周辺領域においてゲートシフト回数を下げることにより、スキャニング時間、フレーム期間、及びフレーム周波数を大幅に下げることができる。これにより、本発明は、ピクセルにデータを書き込むまでの遅延時間を減少させ、これによりモーションジャダー及びモーションブラーを改善することができる。本発明の表示装置は、ユーザの視線が向かう焦点領域及びその周辺領域の解像度に比例する方法で表示パネルのゲートシフト回数を調整することにより、表示パネルの物理的な解像度を変更せずに、ユーザが認知する解像度を領域に応じて変更することができる。

以上説明した内容を通じて、当業者であれば、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で様々な変更や修正が可能であることを知ることができる。したがって、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載された内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって定めるべきである。

Claims (10)

1. データラインとゲートラインとが交差され、前記データラインと前記ゲートラインとが交差されるマトリックス形態に配列された複数のピクセルを含む表示パネルと、
   システム制御部から映像データを受信し、画面の第１領域に比べて、前記画面の第２領域において、前記ゲートラインに供給されるゲート信号のシフト回数を減らして、前記表示パネルを駆動するディスプレイ駆動部とを備え、
   前記第１領域に前記映像データが第１解像度で表示され、前記第２領域に前記映像データが前記第１解像度より低い第２解像度で表示され、
   前記ディスプレイ駆動部は、前記画面の第２領域に比べて、前記画面の第３領域で前記ゲートラインに供給されるゲート信号のシフト回数を減らして、前記表示パネルを駆動し、
   前記第３領域に前記映像データが第２解像度より低い第３解像度で表示され、
   前記システム制御部又は前記ディスプレイ駆動部は、
   ユーザの視線が向かう前記画面上の領域を前記第１領域として推定し、前記第１領域の周辺領域を前記第２領域として推定し、
   前記第１領域の解像度を前記第１解像度として調整し、前記第２領域の解像度を前記第２解像度として調整し、
   前記表示パネルは第１表示パネルと第２表示パネルとを含み、
   前記システム制御部は前記第１表示パネルと前記第２表示パネルの映像データの解像度をそれぞれに変換し、
   前記ディスプレイ駆動部は、
   前記映像データをデータ電圧に変換して前記データラインに出力するデータ駆動部と、
   前記ゲートラインに前記データ電圧に同期される前記ゲート信号を供給するゲート駆動部と、
   前記映像データと同期して前記システム制御部から受信されるタイミング信号に基づいて前記データ駆動部及び前記ゲート駆動部の動作タイミングを制御するタイミングコントローラと、
   前記第１領域と前記第２領域とを区分して、前記表示パネルの駆動フレーム周波数を決定し、前記駆動フレーム周波数に基づいて、前記ゲート駆動部を制御する第１イメージ処理部と、
   前記第１解像度及び前記第２解像度に合わせて、前記第１領域及び前記第２領域の解像度を調整し、調整された解像度の映像データを前記データ駆動部に伝送する第２イメージ処理部とをさらに備え、
   前記第２イメージ処理部は、前記第１領域と前記第２領域との間の境界部で前記第１解像度と前記第２解像度を交互にするか、又は前記境界部を時間軸上でシフトする表示装置。
2. 前記システム制御部又は前記ディスプレイ駆動部は、
   前記第１領域及び前記第２領域以外の領域を前記第３領域として推定し、
   前記第３領域の解像度を前記第３解像度として調整する、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記タイミングコントローラが前記ゲート駆動部を制御して、前記第１及び第２領域における前記ゲート信号のシフト回数を前記第１解像度及び第２解像度に比例して調整する、請求項１に記載の表示装置。
4. 前記ゲート駆動部は、前記第２領域において複数のゲートラインにゲート信号を同時に供給する、請求項３に記載の表示装置。
5. 前記データ駆動部は、前記ゲート信号が同時に供給されるゲートラインに接続されたピクセルラインに同じ映像データを書き込む、請求項４に記載の表示装置。
6. 前記タイミングコントローラは、前記第１及び第２イメージ処理部を含む、請求項１に記載の表示装置。
7. 前記第１及び第２領域の大きさは、予め固定値に設定され、又は映像の動き、ユーザの頭の動き、及び映像コンテンツの１つ以上に基づいて変更される、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の表示装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の表示装置を含む仮想現実機器。
9. 前記第１表示パネルは、左眼映像データを表示し、
   前記第２表示パネルは、右眼映像データを表示する、請求項８に記載の仮想現実機器。
10. 前記第１及び第２表示パネルは、前記ディスプレイ駆動部におけるタイミングコントローラを共有する、請求項９に記載の仮想現実機器。

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