CN102419481B - 双模式图像显示装置及图像亮度调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双模式图像显示装置及图像亮度调整方法。所述双模式图像显示装置包括光源、图像分离单元、显示单元及控制单元。光源适于提供光束。图像分离单元配置于光束的传递路径上。图像分离单元适于切换成包括三维模式区域及二维模式区域，光源适于切换成包括第一区域及第二区域。显示单元配置于光束的传递路径上。控制单元电性连接至光源、图像分离单元及显示单元。控制单元通过调整显示单元的三维图像区域与二维图像区域的边界及光源的第一区域与第二区域的边界的至少其一的亮度来执行边界亮度补偿。

Description

双模式图像显示装置及图像亮度调整方法

技术领域

本发明涉及一种显示装置及亮度调整方法，且特别涉及一种双模式图像显示装置及图像亮度调整方法。

背景技术

随着显示技术不断地演进，越来越逼真、越来越具临场感、越来越生动且越来越细致的显示效果不断地推陈出新，以为使用者带来新鲜、生动且极具震憾的视觉体验。近年来，立体显示技术更有从剧院推广至一般家庭生活的趋势，因此立体显示器或立体电视更是国际间各大显示器制造商所竞相研发的主题。

以传统的立体显示技术来观赏立体影片时，使用者须配戴特制的眼镜以过滤左眼图像及右眼图像，以使左眼仅观察到左眼图像，而右眼仅观察到右眼图像，进而让使用者在大脑中产生具立体感的视觉。然而，配戴此种特制的眼镜常会产生一些不便之处。举例而言，对于平时即配戴近视眼镜或远视眼镜的使用者，额外再配戴此特制眼镜常因鼻梁及耳根需负荷两支眼镜的重量而产生不适感，且近视或远视眼镜与此特制眼镜的尺寸常因无法适当地搭配，而使得此特制眼镜常有配戴不正及容易脱落的情形。

因此，裸眼式立体显示技术便被发展出来，以试图改善戴眼镜式立体显示技术的缺点。现有裸眼式立体显示器主要是采用视差光栅或柱状透镜膜来分离左眼图像光束与右眼图像光束。如此一来，即使使用者不配戴特制眼镜，左眼也仅会观查到左眼图像，右眼也仅会观查到右眼图像，进而使左眼图像与右眼图像在使用者的大脑中产生立体视觉。

发明内容

本发明的一个实施例提出一种双模式图像显示装置，包括光源、图像分离单元、显示单元及控制单元。光源适于提供光束。图像分离单元配置于光束的传递路径上。图像分离单元适于切换成包括三维模式区域及二维模式区域，光源适于切换成包括对应至三维模式区域的第一区域及对应至二维模式区域的第二区域。第一区域具有第一平均亮度，第二区域具有第二平均亮度，且第一平均亮度不等于第二平均亮度。显示单元配置于光束的传递路径上。显示单元适于在三维图像区域中显示三维图像，且适于在二维图像区域中显示二维图像。三维图像区域对应于三维模式区域，且二维图像区域对应于二维模式区域。控制单元电性连接至光源、图像分离单元及显示单元。控制单元通过调整三维图像区域与二维图像区域的边界及第一区域与第二区域的边界的至少其中之一的亮度来执行边界亮度补偿，以降低双模式图像显示装置所提供的二维输出图像与三维输出图像的交界亮度差异。

本发明的另一实施例提出一种图像亮度调整方法，其包括下列步骤。利用光源提供光束至图像分离单元及显示单元。此外，切换图像分离单元，以使图像分离单元包括三维模式区域与二维模式区域。再者，使显示单元在三维图像区域中显示三维图像，并在二维图像区域中显示二维图像，其中三维图像区域对应于三维模式区域，且二维图像区域对应于二维模式区域。另外，使光源的第一区域具有第一平均亮度，且使光源的第二区域具有第二平均亮度，其中第一区域对应于三维模式区域，第二区域对应于二维模式区域，且第一平均亮度不等于第二平均亮度。此外，通过调整二维图像区域与三维图像区域的边界及第一区域与第二区域的边界的至少其中之一的亮度来执行边界亮度补偿，以降低光源、图像分离单元及显示单元整体所输出的二维输出图像与三维输出图像的交界亮度差异。

为让本发明的上述特征能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的双模式图像显示装置的剖面示意图。

图2为图1中的微位相差单元的正视图。

图3绘示图1中的第一区域、第二区域、三维模式区域、二维模式区域、三维图像区域及二维图像区域的正视图及其对应关系。

图4绘示图1中的控制单元所执行的图像亮度调整。

图5A至图5C绘示伽马转换曲线。

图6绘示本发明的另一实施例的双模式图像显示装置的控制单元所执行的图像亮度调整。

图7绘示本发明的又一实施例的双模式图像显示装置的控制单元所执行的图像亮度调整。

图8为本发明的再一实施例的双模式图像显示装置的显示单元的像素阵列及图像分离单元的剖面示意图。

图9为本发明的另一实施例的双模式图像显示装置的剖面示意图。

图10绘示图9中的控制单元所执行的图像亮度调整。

图11为本发明的一个实施例的图像亮度调整方法的流程图。

主要组件符号说明

100、100c：双模式图像显示装置

110：光源

112：光束

114：自发光元件

120：液晶面板

120c、124、158b、164：液晶层

122、162：主动元件阵列基板

126、166：对向基板

130：微位相差单元

140：偏光膜

150、150b、150c：图像分离单元

152b：第一透光基板

154b：第二透光基板

156b：凹透镜

159b：液晶分子

160：显示单元

168：像素阵列

170、170c：控制单元

A、B：区域

B₁、B₁’：第一平均亮度

B₂、B₂’：第二平均亮度

D1：第一偏振方向

D2：第二偏振方向

G、G’：灰阶

M1、M1”：三维模式区域

M2、M2”：二维模式区域

N1：三维图像区域

N2：二维图像区域

P1：第一区域

P2：第二区域

S1、S1’、S1’a、S1c、S1c^*、S2、S2c、U1、U2：直线段

T1、T1^*、T1’、T1’^*、T1a^*、T1c、T1c^*：曲线

V110～V150：步骤

具体实施方式

图1为本发明的一个实施例的双模式图像显示装置的剖面示意图，图2为图1中的微位相差单元的正视图，图3绘示图1中的第一区域、第二区域、三维模式区域、二维模式区域、三维图像区域及二维图像区域的正视图及其对应关系，而图4绘示图1中的控制单元所执行的图像亮度调整。请参照图1至图4，本实施例的双模式图像显示装置100包括光源110、图像分离单元150、显示单元160及控制单元170。光源110适于提供光束112。在本实施例中，光源110例如为偏振光源，而光束112例如为偏振光束。举例而言，光束112例如为具有第一偏振方向D1的线偏振光束。

图像分离单元150配置于光束112的传递路径上。在本实施例中，图像分离单元150包括液晶面板120、微位相差单元130及偏光膜140。在本实施例中，液晶面板120包括主动元件阵列基板122、液晶层124及对向基板126，其中液晶层124配置于主动元件阵列基板122与对向基板126之间。在本实施例中，微位相差单元130具有A区域延迟材料与B区域延迟材料。A区域延迟材料例如可产生λ/2的相位延迟量(即二分之一波长的相位延迟量，其中λ代表波长)，而B区域延迟材料例如可产生0λ的相位延迟量(即无相位延迟)。

此外，显示单元160配置于光束112的传递路径上。在本实施例中，显示单元160例如为液晶面板，其包括主动元件阵列基板162、液晶层164及对向基板166，其中液晶层164配置于主动元件阵列基板162与对向基板166之间。主动元件阵列基板162例如是薄膜晶体管阵列基板(thin film transistor substrate)，而对向基板例如为彩色滤光基板(color filter substrate)。在本实施例中，B区域延迟材料的延伸方向相对于显示单元160的像素阵列的排列方向倾斜。具体而言，B区域延迟材料的延伸方向相对于微位相差单元130的边缘倾斜，而显示单元160的像素阵列则沿着平行及垂直于微位相差单元130的边缘的方向排列分别排列成多行及多列，因此B区域延迟材料的延伸方向相对于显示单元160的像素阵列的排列方向倾斜。然而，在其它实施例中，A区域延迟材料与B区域延迟材料的延伸方向也可以是平行或垂直于显示单元160的像素阵列的排列方向。

图像分离单元150适于切换成包括三维模式区域M1及二维模式区域M2。在本实施例中，控制单元170适于传送控制信号至图像分离单元150，以将图像分离单元150切换成包括三维模式区域M1与二维模式区域M2。举例而言，三维模式区域M1内的液晶层124可切换至不产生相位延迟量的状态(即产生0λ的相位延迟量)。此时，来自光源110的光束112在通过液晶面板120的位于三维模式区域M1的部分后，其偏振方向没有改变，仍为第一偏振方向D1。接着，当光束112通过三维模式区域M1中的A区域相位延迟材料后，由于A区域具有λ/2的相位延迟量，因此光束的偏振方向会由第一偏振方向D1转变为第二偏振方向D2，其中第二偏振方向D2与第一偏振方向D1实质上垂直。在本实施例中，偏光膜140适于阻挡具有第二偏振方向D2的光，且适于让具有第一偏振方向D1的光通过。因此，当光束112通过三维模式区域M1中的A区域相位延迟材料后，会被偏光膜140阻挡。另一方面，当光束112通过三维模式区域M1中的B区域相位延迟材料后，由于B区域不具有相位延迟量，因此光束112的偏振方向仍会维持在第一偏振方向D1。如此一来，光束112便能够接着通过偏光膜140而传递至显示单元160。

由于通过三维模式区域M1中的A区域延迟材料的光束112会被偏光膜140阻挡而无法传递至显示单元160，而通过三维模式区域M1中的B区域延迟材料的光束112会穿透偏光膜140而顺利传递至显示单元160，因此三维模式区域M1便能形成视差光栅的效果。

显示单元160适于在三维图像区域N1中显示三维图像，而三维模式区域M1所形成的视差光栅的效果即能够让使用者的左眼与右眼分别观察到不同的左眼画面与右眼画面，进而在大脑中产生立体视觉。三维图像区域N1对应于三维模式区域M1，在本实施例中，三维图像区域N1例如是正对三维模式区域M1。

二维模式区域M2内的液晶层124可切换至产生λ/4的相位延迟量的状态。在本实施例中，控制单元170适于传送控制信号至图像分离单元150，以将二维模式区域M2内的液晶层124切换至产生λ/4的相位延迟量的状态。此时，来自光源110的光束112在通过液晶面板120的位于二维模式区域M2的部分后，其偏振状态会从线偏振状态转换成圆偏振状态。接着，当光束112通过二维模式区域M2中的A区域延迟材料后，由于A区域具有λ/2的相位延迟量，因此光束的偏振方向会由图1所示的圆偏振状态转换为方向相反的另一种圆偏振状态。接着，具有另一种圆偏振状态的光束112会有部分通过偏光膜140，并转换成具有第一偏振方向D1的线偏振光束112而传递至显示单元160。另一方面，当光束112通过二维模式区域M2中的B区域延迟材料后，由于B区域不具有相位延迟量，因此光束112的偏振状态仍会维持在原本的圆偏振状态。接着，具有圆偏振状态的光束112便会有部分通过偏光膜140而转换成具有第一偏振方向D1的线偏振光束112并传递至显示单元160。由于无论通过二维模式区域M2中的A区域或B区域的光束皆会有部分能够抵达显示单元160，因此二维模式区域M2不会形成视差光栅的效果，而仅类似于一般的透光区。

显示单元160适于在二维图像区域N2中显示二维图像，而二维模式区域M2的非光栅式透光效果即能使显示单元160的二维图像同时传递至使用者左眼与右眼，并在使用者的大脑中形成非立体的平面视觉。二维图像区域N2对应于二维模式区域M2，在本实施例中，二维图像区域N2例如正对二维模式区域M2。

在本实施例中，图像分离单元150配置于光源110与显示单元160之间。然而，在其它实施例中，也可以是显示单元160配置于光源110与图像分离单元150之间，而在此情况下的双模式图像显示装置仍能够同时显示二维图像与三维图像。

光源110适于切换成包括对应至三维模式区域M1的第一区域P1及对应至二维模式区域M2的第二区域P2。在本实施例中，控制单元170适于传送控制信号至光源110，以将光源110切换成包括第一区域P1与第二区域P2。第一区域P1具有第一平均亮度B₁(请参照图4)，第二区域P2具有第二平均亮度B₂，且第一平均亮度B₁不等于第二平均亮度B₂。在本实施例中，第一平均亮度B₁大于第二平均亮度B₂。在图4中，直线段S1代表第一区域P1的驱动亮度，而曲线T1为观察第一区域P1与第一区域P1周围所感受到的光强度，其类似于朗伯分布(Lambertian distribution)。此外，直线段S2代表第二区域P2的驱动亮度。

在本实施例中，光源110包括自发光元件阵列，即包括多个呈阵列排列的自发光元件114(如图3所绘示)。此外，在本实施例中，自发光元件阵列例如为像素化自发光元件阵列。像素化例如是代表每一自发光元件114的尺寸与大小近似或等于显示单元160中的像素的大小，而这些自发光元件114例如是正对显示单元160中的像素。然而，在其它实施例中，自发光元件阵列也可以是非像素化自发光元件阵列，即自发光元件的尺寸较显示单元160中的像素大。再者，自发光元件阵列例如是发光二极管阵列(light emitting diode array，LED array)、有机发光二极管阵列(organic light emitting diode array，OLED array)或等离子显示单元阵列(plasma display unit array)。

当光源110采用自发光元件阵列时，其所产生的亮度在微观上不会像直线段S1与直线段S2那样平滑而连续，但直线段S1与直线段S2是用来表示宏观上的效果。由于人眼所观察到的亮度较接近于宏观上的效果，故在此说明书中均以直线段来表示第一区域M1与第二区域M2在宏观上的亮度。

当光束112通过图像分离单元150后，由于三维模式区域M1会阻挡较多的光，因此三维模式区域M1的亮度会下降，即在三维模式区域M1中的整个直线段S1与曲线T1往下平移至直线段S1’与曲线T1’的位置，而在二维模式区域M2中的直线段S2与曲线T1的位置则维持大致不变。在本实施例中，控制单元170电性连接至光源110，且可对第一平均亮度B₁与第二平均亮度B₂作适当的调整，以使光束112在通过图像分离单元150后，直线段S1’与直线段S2大致上维持在同一水平线上。

此外，控制单元170电性连接至图像分离单元150及显示单元160。控制单元170通过调整三维图像区域N1与二维图像区域N2的边界及第一区域P1与第二区域P2的边界的至少其中之一的亮度来执行边界亮度补偿，以降低双模式图像显示装置100所提供的二维输出图像与三维输出图像的交界亮度差异。

在本实施例中，控制单元170通过调整三维图像区域N1与二维图像区域N2的边界的亮度来执行边界亮度补偿。具体而言，在本实施例中，控制单元170所执行的边界亮度补偿包括调降显示单元160所显示的二维图像的邻近三维图像的边缘的灰阶，例如调降成曲线T1^*所代表的灰阶，其中曲线T1^*与曲线T1上下颠倒。在本实施例中，控制单元170通过伽马值大于1的伽马转换来调降二维图像的邻近三维图像的边缘的灰阶，即将灰阶由G调降成T1^*所代表的灰阶。

伽马转换的公式如下：

$J=\mathrm{low}\_\mathrm{out}+(\mathrm{high}\_\mathrm{out}-\mathrm{low}\_\mathrm{out})\×{\left(\frac{I-\mathrm{low}\_\mathrm{in}}{\mathrm{high}\_\mathrm{in}-\mathrm{low}\_\mathrm{in}}\right)}^{\mathrm{gamma}}$

而伽马转换的曲线图如图5A至图5C所绘示，其中图5A是绘示伽马值(gamma)小于1时的转换曲线，图5B是绘示伽马值等于1时的转换曲线，而图5C绘示伽马值大于1时的转换曲线。low_in代表待进行伽马转换的最低输入值，high_in代表待进行伽马转换的最高输入值，gamma代表伽马值，low_out代表进行伽马转换后的最低输出值，high_out代表进行伽马转换后的最高输出值，I代表欲进行伽马转换的输入值，而J代表输入值I在进行伽马转换后所得到的输出值。

在本实施例中，第一区域P1的面积小于三维模式区域M1的面积，而三维模式区域M1的面积实质上等于三维图像区域N1的面积。此外，控制单元170所执行的边界亮度补偿包括调升三维图像的邻近二维图像的边缘的灰阶，例如是将灰阶G调升成曲线T1’^*所代表的灰阶，其中曲线T1’^*与曲线T1’上下颠倒。在本实施例中，控制单元170是通过伽马值小于1的伽马转换来调升三维图像的邻近二维图像的边缘的灰阶。

由于曲线T1^*与曲线T1上下颠倒，且曲线T1’^*与曲线T1’上下颠倒，因此当光束112在通过图像分离单元150与显示单元160之后，曲线T1^*会对曲线T1作补偿，而曲线T1’^*会对曲线T1’作补偿，因此双模式图像显示单元100所输出的三维输出图像(位于图4所示的三维图像区域N1中的图像)的亮度会变得与二维输出图像(位于图4所示的二维图像区域N2中的图像)的亮度较为一致，且在三维输出图像与二维输出图像的边界(请参照图4的三维图像区域N1与二维图像区域N2的边界)也不会产生让使用者感到不适的亮度差异。

在本实施例中，控制单元170适于动态调整三维模式区域M1与二维模式区域M2的位置与大小，且适于对应调整第一区域P1、第二区域P2、三维图像区域N1与二维图像区域N2的位置与大小。即三维模式区域M1与二维模式区域M2的位置与大小可任意变化，以使三维输出图像与二维输出图像的位置与大小可以视需求而任意变化。此外，三维模式区域M1的大小也可以变化成0，此时双模式图像显示装置仅显示二维输出图像，而不显示三维输出图像。另一方面，二维模式区域M2的大小也可以变化成0，此时双模式图像显示装置仅显示三维输出图像，而不显示二维输出图像。另外，三维模式区域M1、二维模式区域M2、第一区域P1、第二区域P2、三维图像区域N1与二维图像区域N2各自的数量也可视需求变化，例如可为多个。举例而言，三维模式区域M1的数量可以是有一个或多个。此外，二维模式区域M2的数量也可以是有一个或多个。第一区域P1、第二区域P2、三维图像区域N1与二维图像区域N2的数量则与三维模式区域M1及二维模式区域M2的数量对应。

图6绘示本发明的另一实施例的双模式图像显示装置的控制单元所执行的图像亮度调整。请参照图6，本实施例的双模式图像显示装置与图1所绘示的双模式图像显示装置100类似，而两者的差异如下所述。在本实施例中，光源110的第一区域P1’的面积大于三维模式区域M1，因此当光束112通过图像分离单元150后，第一模式区域M1中的邻近第二模式区域M2的边缘不会产生较直线段S1’a低的曲线(即不会产生如图4的位于直线段S1’两侧的曲线T1’)。如此一来，控制单元170便可以调降二维图像的邻近三维图像的边缘的灰阶，即调成曲线T1a^*所代表的灰阶，例如是通过伽马值大于1的伽马转换来调降二维图像的邻近三维图像的边缘的灰阶，而可以不须调升三维图像的邻近二维图像的边缘的灰阶。这样也能够使双模式图像显示装置提供亮度较为一致的三维输出图像与二维输出图像，且三维输出图像与二维输出图像的边界的亮度差异也可以有效降低。

图7绘示本发明的又一实施例的双模式图像显示装置的控制单元所执行的图像亮度调整。请参照图7，本实施例的双模式图像显示装置与图1所绘示的双模式图像显示装置100类似，而两者的差异如下所述。在本实施例中，控制单元170通过调整光源110的第一区域P1与第二区域P2的边界的亮度来执行边界亮度补偿。具体而言，在本实施例中，控制单元170所执行的边界亮度补偿包括使第二区域P2的靠近第一区域P1的边缘的亮度(例如直线段U1所代表的亮度)略低于第二平均亮度B₂，且使第一区域P1的靠近第二区域P2的边缘的亮度(例如直线段U2所代表的亮度)略高于第二平均亮度B₂。此处所指的亮度为光源110的驱动亮度，而非观察光源110所感受到的光强度。由于控制单元170命令光源110作预先的亮度补偿，因此当光束112通过图像分离单元150后，便会产生均匀的且三维模式区域M1与二维模式区域M2亮度一致的亮度分布。此外，三维模式区域M1与二维模式区域M2的边界亮度差异也可被有效降低，如图7从上面数下来第二个坐标图所示。

由于光束112在通过图像分离单元150后即可产生均匀的亮度分布，因此显示单元160的灰阶可以不用作调整，如图7从上面数下来的第三个坐标图所示。在此情况下，双模式图像显示装置最终所显示的三维输出图像与二维输出图像的亮度也较为一致，且两者的边界的亮度差异也可被有效降低，如图7最下面的坐标图所绘示。

本发明的双模式图像显示装置所采用的图像分离单元并不限定为图1所绘示的图像分离单元150。在本发明的其它实施例中，也可采用其它任何可产生二维图像效果与三维图像效果的图像分离单元。以下举出二个实施例来说明其它种类的图像分离单元，但本发明不以此为限。

图8为本发明的再一实施例的双模式图像显示装置的显示单元的像素阵列及图像分离单元的剖面示意图。请参照图8，本实施例的双模式图像显示装置与图1的双模式图像显示装置类似，而两者的差异在于图像分离单元的种类与配置位置不同。在本实施例中，光束112先通过显示单元160的像素阵列168后，再通过图像分离单元150b。此外，在本实施例中，图像分离单元150b包括偏光膜140、第一透光基板152b、第二透光基板154b、多个凹透镜156b及含有多个液晶分子159b的液晶层158b。凹透镜156b配置于第一透光基板152b与第二透光基板154b之间。而液晶层158b填入凹透镜156b与第一透光基板152b之间所形成的空间中。光束112在通过偏光膜140后会具有第一偏振方向D1。在本实施例中，在三维模式区域M1”中的第一透光基板152b与第二透光基板154b不被施加电压，因此液晶分子159b呈平躺状态，且其延伸方向平行于第一偏振方向D1。由于液晶分子159b在其延伸方向与垂直于延伸方向的方向(即垂直于第一偏振方向D1且平行于第一透光基板152b的方向)上的折射率不同，且在延伸方向上的折射率大于凹透镜156b的折射率，因此光束112会先被会聚而后发散。凹透镜156b例如为柱状凹透镜，因此三维模式区域M1”中的图像分离单元150b可配视为能产生三维图像效果的柱状透镜膜，以分离传递至使用者右眼的右眼图像与传递至使用者左眼的左眼图像，而达成三维视觉效果。

另一方面，二维模式区域M2”中的第一透光基板152b与第二透光基板154b之间则被施以电压差，以使液晶分子159b呈直立状态(即液晶分子159b约略垂直于第一透光基板152b)。由于液晶分子159b的垂直于延伸方向的方向上的折射率大致与凹透镜156b相等，因此在二维模式区域M2”中的液晶层158b与凹透镜156b的界面大致上不会产生折射效果。如此一来，光束112则不会被会聚与发散，因此在二维模式区域M2”中的图像分离单元150b的效果类似于透光板。如此一来，光束112在通过二维模式区域M2”后便产生没有立体感的二维图像。

图9为本发明的另一实施例的双模式图像显示装置的剖面示意图。请参照图9，本实施例的双模式图像显示装置100c类似于图1的双模式图像显示装置100，而两者的差异在于图像显示单元与控制单元的控制方法。在本实施例中，图像分离单元150c的液晶层120c包括聚合物分散液晶(polymer dispersed liquid crystal，PDLC)或聚合物网络结构液晶(polymer network liquid crystal，PNLC)，因此，当液晶层120c的两侧被施加电压差时，液晶层120c会呈混浊状而具有光散射的效果。然而，当液晶层120c的两侧不被施加电压差时，液晶层120c则呈清澈状而具有透明效果。

在本实施例中，三维模式区域M1中的液晶层120c不被施加电压，因此三维模式区域M1中穿透A区域相位延迟材料的光束112的偏振方向则会从第一偏振方向D1转变为第二偏振方向D2，而使得光束112在穿透清澈的液晶层120c后被偏光膜140阻挡。另一方面，三维模式区域M1中穿透B区域相位延迟材料的光束112的偏振方向会维持为第一偏振方向D1，而使得光束112在穿透清澈的液晶层120c后接着穿透偏光膜140。如此一来，三维模式区域M1中的图像分离单元150c便能够产生类似视差光栅的效果。另一方面，在二维模式区域M2中的液晶层120c则被施加电压差，而形成混浊状态。如此一来，在二维模式区域M2中，无论是穿透A区域相位延迟材料或B区域相位延迟材料的光束112在穿透呈混浊状态的液晶层120c后，皆会因液晶层120c的光散射作用而变得不具偏振特性，在图9中以“x”符号表示不具偏振特性。如此一来，部分光束112(即光束中112具有第一偏振方向D1的部分)便能够接着穿透偏光膜140，而使在二维模式区域M2中的图像分离单元150c具有类似于中性密度滤光片(neutral densityfilter，DNF)的效果，即整面部分透光的效果。

由于二维模式区域M2中呈混浊状的液晶层120c的散射作用会造成光束112的亮度衰减，且通过呈混浊状液晶层120c且不具偏振方向的光束112在通过偏光膜140后亮度又会约略衰减一半，因此来自光源110的光束112在通过二维模式区域M2后的亮度衰减程度会大于在通过三维模式区域M1后的亮度衰减程度，而这样的情形恰与图1的实施例相反。因此，本实施例的控制单元所执行的亮度调整及边界亮度补偿也需不同于图4的实施例。

图10绘示图9中的控制单元所执行的图像亮度调整。请参照图9与图10，在本实施例中，第二平均亮度B₂’大于第一平均亮度B₁’，且控制单元170c所执行的边界亮度补偿包括调升二维图像的邻近三维图像的边缘的灰阶，也即将灰阶由G调升于曲线T1c^*所代表的灰阶。由于曲线T1c^*与曲线T1c上下颠倒，因此曲线T1c^*可用以补偿曲线T1c。在本实施例中，控制单元170c通过伽马值小于1的伽马转换来调升二维图像的邻近三维图像的边缘的灰阶。

此外，在本实施例中，控制单元170c也可调降三维图像的灰阶，例如由G调降成G’，如此一来，直线段S1c^*便可用以补偿直线段S1c。经由上述边缘亮度补偿后，双模式图像显示装置100c便能够有效降低二维输出图像与三维输出图像的交界亮度差异，而提供整体亮度均匀的输出图像。然而，在另一实施例中，若第一平均亮度B₁’与第二平均亮度B₂’经过适当调整，而使得直线段S1c与直线段S2c大致在同一水平线上，则控制单元可以不用调降三维图像的灰阶，而使三维图像的灰阶维持在G。

图11为本发明的一个实施例的图像亮度调整方法的流程图。请参照图1与图11，本实施例的图像亮度调整方法适用于图1的双模式图像显示装置100及其它实施例的双模式图像显示装置，而以下以双模式图像显示装置100为例进行说明。本实施例的图像亮度调整方法包括步骤V110、步骤V120、步骤V130、步骤V140及步骤V150。步骤V110为利用光源110提供光束112至图像分离单元150及显示单元160。步骤V120为使光源110切换出第一区域P1与第二区域P2，其中光源110的第一区域P1具有第一平均亮度B₁，且第二区域P2具有第二平均亮度B₂。步骤V130为切换图像分离单元150，以使图像分离单元150包括三维模式区域M1与二维模式区域M2。步骤V140为使显示单元160在三维图像区域N1中显示三维图像，并在二维图像区域N2中显示二维图像。步骤V150为执行边界亮度补偿，而边界亮度补偿的细节请参照图1的实施例中有关控制单元170所执行的边界亮度补偿。步骤V110～V140的其它细节也可参照图1的实施例所述的细节，在此不再重述。

在图11中，步骤V110～V150为依序执行。然而，在其它实施例中，步骤V110～V150也可以采用其它任何可能的顺序来执行，或部分步骤也可同时执行。举例而言，步骤V120、V130、V140的顺序可采用6种可能的排列顺序的其中任一种。此外，步骤V120、V130、V140也可实质上同时执行或者三者的其中两者同时执行。或者，步骤V120、V130、V140、V150也可同时执行。或者，步骤V110与步骤V120可同时执行。

此外，步骤V110～V150也可适用于上述其它实施例，且详细的细节请参照上述其它实施例的细节，在此不在重述。

本实施例的图像亮度调整方法可提供亮度较为一致的二维输出图像与三维输出图像，且可有效降低二维输出图像与三维输出图像的边界亮度差异，而使使用者能够观察到较为自然、舒适的画面。

综上所述，由于本发明的实施例的双模式图像显示装置及图像亮度调整方法采用边界亮度补偿，因此二维输出图像与三维输出图像的交界亮度差异可以被有效地降低，且可使二维输出图像与三维输出图像的亮度较为一致，进而让使用者能够观察到自然、舒适的图像画面。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (24)

1.一种双模式图像显示装置，其特征在于包括：

光源，适于提供光束；

图像分离单元，配置于所述光束的传递路径上，其中所述图像分离单元适于切换成包括同时存在的三维模式区域及二维模式区域，所述光源适于切换成包括同时存在的第一区域及第二区域，所述第一区域对应至所述三维模式区域，所述第二区域对应至所述二维模式区域，所述第一区域具有第一平均亮度，所述第二区域具有第二平均亮度，且所述第一平均亮度不等于所述第二平均亮度；

显示单元，配置于所述光束的传递路径上，其中所述显示单元适于形成同时存在的三维图像区域及二维图像区域，所述显示单元适于在所述三维图像区域中显示三维图像，且适于在所述二维图像区域中显示二维图像，所述三维图像区域对应于所述三维模式区域，且所述二维图像区域对应于所述二维模式区域；以及

控制单元，电性连接至所述光源、所述图像分离单元及所述显示单元，其中所述控制单元通过调整所述三维图像区域与所述二维图像区域的边界及所述第一区域与所述第二区域的边界的至少其中之一的亮度来执行边界亮度补偿，以降低所述双模式图像显示装置所提供的三维输出图像与二维输出图像的交界亮度差异。

2.根据权利要求1所述的双模式图像显示装置，其特征在于所述第一平均亮度大于所述第二平均亮度，且所述控制单元所执行的所述边界亮度补偿包括调降所述二维图像的邻近所述三维图像的边缘的灰阶。

3.根据权利要求2所述的双模式图像显示装置，其特征在于所述控制单元通过伽马值大于1的伽马转换来调降所述二维图像的邻近所述三维图像的边缘的灰阶。

4.根据权利要求2所述的双模式图像显示装置，其特征在于所述第一区域的面积小于所述三维模式区域的面积，且所述控制单元所执行的所述边界亮度补偿包括调升所述三维图像的邻近所述二维图像的边缘的灰阶。

5.根据权利要求2所述的双模式图像显示装置，其特征在于所述控制单元通过伽马值小于1的伽马转换来调升所述三维图像的邻近所述二维图像的边缘的灰阶。

6.根据权利要求1所述的双模式图像显示装置，其特征在于所述第二平均亮度大于所述第一平均亮度，且所述控制单元所执行的所述边界亮度补偿包括调升所述二维图像的邻近所述三维图像的边缘的灰阶。

7.根据权利要求6所述的双模式图像显示装置，其特征在于所述控制单元通过伽马值小于1的伽马转换来调升所述二维图像的邻近所述三维图像的边缘的灰阶。

8.根据权利要求6所述的双模式图像显示装置，其特征在于所述控制单元调降所述三维图像的灰阶。

9.根据权利要求1所述的双模式图像显示装置，其特征在于所述控制单元所执行的所述边界亮度补偿包括使所述第二区域的靠近所述第一区域的边缘的亮度略低于所述第二平均亮度，且使所述第一区域的靠近所述第二区域的边缘的亮度略高于所述第二平均亮度。

10.根据权利要求1所述的双模式图像显示装置，其特征在于所述光源包括自发光元件阵列。

11.根据权利要求10所述的双模式图像显示装置，其特征在于所述自发光元件阵列为像素化自发光元件阵列。

12.根据权利要求10所述的双模式图像显示装置，其特征在于所述自发光元件阵列包括发光二极管阵列、有机发光二极管阵列或等离子显示单元阵列。

13.根据权利要求1所述的双模式图像显示装置，其特征在于所述图像分离单元包括聚合物分散液晶或聚合物网络结构液晶。

14.根据权利要求1所述的双模式图像显示装置，其特征在于所述控制单元适于动态调整所述三维模式区域与所述二维模式区域的位置与大小，且适于对应调整所述第一区域、所述第二区域、所述三维图像区域与所述二维图像区域的位置与大小。

15.一种图像亮度调整方法，其特征在于包括：

利用光源提供光束至图像分离单元及显示单元；

切换所述图像分离单元，以使所述图像分离单元包括同时存在的三维模式区域与二维模式区域；

使所述显示单元在三维图像区域中显示三维图像，并在二维图像区域中显示二维图像，并且使所述三维图像区域和所述二维图像区域同时存在，其中所述三维图像区域对应于所述三维模式区域，且所述二维图像区域对应于所述二维模式区域；

使所述光源的第一区域具有第一平均亮度，且使所述光源的第二区域具有第二平均亮度，并且使所述第一区域与所述第二区域同时存在，其中所述第一区域对应于所述三维模式区域，所述第二区域对应于所述二维模式区域，且所述第一平均亮度不等于所述第二平均亮度；以及

通过调整所述三维图像区域与所述二维图像区域的边界及所述第一区域与所述第二区域的边界的至少其中之一的亮度来执行边界亮度补偿，以降低所述光源、所述图像分离单元及所述显示单元整体所输出的三维输出图像与二维输出图像的交界亮度差异。

16.根据权利要求15所述的图像亮度调整方法，其特征在于所述第一平均亮度大于所述第二平均亮度，且所述边界亮度补偿包括调降所述二维图像的邻近所述三维图像的边缘的灰阶。

17.根据权利要求16所述的图像亮度调整方法，其特征在于调降所述二维图像的邻近所述三维图像的边缘的灰阶的步骤包括通过伽马值大于1的伽马转换来调降所述二维图像的邻近所述三维图像的边缘的灰阶。

18.根据权利要求16所述的图像亮度调整方法，其特征在于所述第一区域的面积小于所述三维模式区域的面积，且所述边界亮度补偿包括调升所述三维图像的邻近所述二维图像的边缘的灰阶。

19.根据权利要求18所述的图像亮度调整方法，其特征在于调升所述三维图像的邻近所述二维图像的边缘的灰阶的步骤包括通过伽马值小于1的伽马转换来调升所述三维图像的邻近所述二维图像的边缘的灰阶。

20.根据权利要求15所述的图像亮度调整方法，其特征在于所述第二平均亮度大于所述第一平均亮度，且所述边界亮度补偿包括调升所述二维图像的邻近所述三维图像的边缘的灰阶。

21.根据权利要求20所述的图像亮度调整方法，其特征在于调升所述二维图像的邻近所述三维图像的边缘的灰阶的步骤包括通过伽马值小于1的伽马转换来调升所述二维图像的邻近所述三维图像的边缘的灰阶。

22.根据权利要求20所述的图像亮度调整方法，其特征在于还包括调降所述三维图像的灰阶。

23.根据权利要求15所述的图像亮度调整方法，其特征在于所述边界亮度补偿包括使所述第二区域的靠近所述第一区域的边缘的亮度略低于所述第二平均亮度，且使所述第一区域的靠近所述第二区域的边缘的亮度略高于所述第二平均亮度。

24.根据权利要求15所述的图像亮度调整方法，其特征在于还包括动态调整所述三维模式区域与所述二维模式区域的位置与大小，且对应调整所述第一区域、所述第二区域、所述三维图像区域与所述二维图像区域的位置与大小。

Images