JP2017041438A - 曲面型バックライトユニット、及びそれを含む曲面型ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】曲面型バックライトユニット、及びそれを含む曲面型ディスプレイ装置を提供する。【解決手段】光漏れ現象を緩和することができる曲面型バックライトユニット２００、及びそれを含む曲面型ディスプレイ装置１００に係り、該曲面型バックライトユニット２００は、第１照明光を提供する第１光源２２０、第２照明光を提供する第２光源２３０、及び曲面型導光板２１０を含み、該曲面型導光板２１０は、前記第２照明光を第１強度で放出させる第１領域、及び前記第２照明光を前記第１強度より小さい第２強度で放出させる第２領域を含み、また、該曲面型導光板２１０は、前記第１領域において、前記第１照明光を第３強度で放出させ、前記第２領域において、前記第１照明光を第３強度より小さい第４強度で放出させるように構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、曲面型バックライトユニット、及びそれを含む曲面型ディスプレイ装置に係り、さらに詳細には、光漏れ現象を緩和することができる曲面型バックライトユニット、及びそれを含む曲面型ディスプレイ装置に関する。

曲面型ディスプレイ装置は、商業的に、大型アイマックス映画館、シミュレーターなどで制限的に使用されてきた。しかし、最近では、技術の発展によって、平面ディスプレイパネルの厚みは次第に薄くなり、家庭用テレビにも、曲面型ディスプレイ装置が適用されて出荷されている。曲面型ディスプレイ装置は、ディスプレイパネルが一定の曲率で反っているために、画面の中心とエッジとの視聴距離差が小さくなる。このため、全体的な画面明暗比の均一度は高くなり、映像の歪曲を減らすことができる。また、視野角が全般的に増大し、視聴者の没入感が増大するという長所を有する。

一方、三次元（３Ｄ）ディスプレイ技術は、ユーザに三次元映像を提示する技術であり、基本的な原理は、人間の両眼にそれぞれ異なる映像を提示し、両眼視差によって、観測者をして、映像物において立体感を感じさせる。３Ｄディスプレイ技術は、大きく見て、メガネを利用するメガネ方式と無メガネ方式とがある。メガネ方式は、両眼に異なる映像を見せる技術により、赤青（red-green）メガネ、液晶シャッタメガネ及び偏光メガネなどの種類がある。また、無メガネ方式には、レンチキュラー方式とパララックスバリア方式とがある。最近では、三次元映像の多数の視点にそれぞれ指向光を提供する微細な格子が導光板表面に形成されている指向光バックライトユニット（directional backlight unit）を利用して、三次元映像を具現する技術が提案されている。三次元画像表示装置としては、下記特許文献１に示すようなものがある。

特開２００８−２９２７３６号公報

本発明が解決しようとする課題は、光漏れ現象を緩和することができる曲面型バックライトユニット、及びそれを含む曲面型ディスプレイ装置を提供することである。

一実施形態による曲面型バックライトユニットは、曲率を有するように湾曲している曲面型導光板と、前記曲面型導光板の第１表面に、第１照明光を提供する第１光源と、前記曲面型導光板の第２表面に配置されており、前記第１照明光を前記第２表面から外部に放出させるように構成された複数の異なる格子要素のアレイと、前記曲面型導光板の前記第２表面に対向する第３表面に、第２照明光を提供する第２光源と、を含み、ここで、前記曲面型導光板は、前記第２照明光を第１強度で放出させる第１領域、及び前記第２照明光を前記第１強度より小さい第２強度で放出させる第２領域を含んでもよい。

前記曲面型導光板は、前記第２領域内に配置され、前記第２照明光を少なくとも部分的に吸収または反射するように構成された遮光部材を含んでもよい。

前記遮光部材は、例えば、平行線格子パターン、マトリックスまたはメッシュの格子パターン、ハニカムパターン、フィッシュボーン（fishbone）パターンまたは蛇行パターンを有するように構成されてもよい。

前記遮光部材は、前記曲面型導光板の前記第３表面に配置されてもよい。

前記曲面型導光板は、前記第３表面に付着された透明コーティング層をさらに含み、前記遮光部材は、前記透明コーティング層に配置されてもよい。

前記透明コーティング層の屈折率は、前記曲面型導光板の屈折率より小さい。

また、前記遮光部材は、前記曲面型導光板の前記第２表面に配置されてもよい。

前記遮光部材は、例えば、前記第２表面に配置された前記複数の異なる格子要素間の領域に配置されてもよい。

前記遮光部材は、電気湿潤現象を利用して、前記第２照明光の透過率を電気的に調節するように構成されてもよい。

前記複数の異なる格子要素は、前記第１照明光を第３強度で前記第２表面から放出させるように構成され、前記曲面型導光板の前記第１領域内に配置された複数の前記第１格子要素、及び前記第１照明光を前記第３強度より小さい第４強度で前記第２表面から放出させるように構成され、前記曲面型導光板の前記第２領域内に配置された複数の前記第２格子要素を含んでもよい。

前記複数の前記第１格子要素の格子高は、前記複数の前記第２格子要素の格子高より高い。

前記複数の前記第１格子要素のピッチｐと幅ｗとの比（ｗ／ｐ）は、例えば、およそ０．４ないし０．７の範囲内にあり、前記複数の前記第２格子要素のピッチｐと幅ｗとの比（ｗ／ｐ）は、例えば、およそ０．１ないし０．４または０．７ないし０．９の範囲内にある。

前記曲面型導光板の前記複数の異なる格子要素は、それぞれ互いに異なる方向に前記第１照明光を放出させるように構成されてもよい。

前記複数の異なる格子要素は、互いに異なるピッチ及び配向を有することができる。

前記曲面型導光板は、前記第２照明光が、前記第３表面と前記第２表面とを順に通過するように構成され、前記複数の異なる格子要素は、前記第２照明光の進行方向に影響を与えないように構成される。

前記第１光源は、青色光を提供する青色光源、緑色光を提供する緑色光源、及び赤色光を提供する赤色光源を含み、前記第２光源は、白色光を提供する白色光源を含んでもよい。

前記曲面型バックライトユニットは、前記曲面型導光板の前記第３表面に配置された第１透明電極、及び前記曲面型導光板の前記第２表面に配置された第２透明電極をさらに含んでもよい。ここで、前記第２透明電極は、複数のパターンのアレイを含み、前記格子要素は、温度によって収縮または膨脹する材料からなる。

また、前記曲面型バックライトユニットは、前記曲面型導光板の上部表面に配置された第１透明電極、前記第１透明電極と対向して配置された第２透明電極、前記第１透明電極と前記第２透明電極との電圧によって移動可能な液滴、及び前記液滴を密閉させるチャンバをさらに含んでもよい。ここで、前記チャンバは、前記液滴が集まる貯水部を含み、前記液滴の屈折率は、前記格子要素の屈折率と同一であり、前記曲面型導光板上の前記格子要素のうち一部は、前記チャンバ内に配置されてもよい。

一方、他の実施形態による曲面型ディスプレイ装置は、曲率を有するように湾曲している曲面型ディスプレイパネルと、前記曲面型ディスプレイパネルに照明光を提供する曲面型バックライトユニットと、を含んでもよい。ここで、前記曲面型バックライトユニットは、曲率を有するように湾曲している曲面型導光板と、前記曲面型導光板の第１表面に、第１照明光を提供する第１光源と、前記曲面型導光板の第２表面に配置されており、前記第１照明光を前記第２表面から、前記曲面型ディスプレイパネルに放出させるように構成された複数の異なる格子要素のアレイと、前記曲面型導光板の前記第２表面に対向する第３表面に、第２照明光を提供する第２光源と、を含み、前記曲面型導光板は、前記第２照明光を第１強度に放出させる第１領域、及び前記第２照明光を前記第１強度より小さい第２強度で放出させる第２領域を含んでもよい。

前記曲面型ディスプレイパネルと前記曲面型導光板は、同一曲率を有するように構成されてもよい。

前記曲面型ディスプレイパネルは、二次元配列された複数の画素のアレイを含み、前記曲面型導光板の複数の異なる格子要素は、前記曲面型ディスプレイパネルの前記複数の画素とそれぞれ一対一に対応するように配置されてもよい。

前記複数の異なる格子要素は、前記複数の異なる格子要素のうちいずれか１の格子要素によって、前記曲面型導光板の前記第２表面から放出された前記第２照明光が、その格子要素に対応する曲面型ディスプレイパネルの１画素に入射するように構成されてもよい。

前記曲面型ディスプレイ装置が三次元映像をディスプレイする間、前記第１光源が点灯され、前記第２光源が消灯され、前記曲面型ディスプレイ装置が二次元映像をディスプレイする間、前記第１光源が消灯され、前記第２光源が点灯されてもよい。

本発明による曲面型バックライトユニットは、曲面型ディスプレイパネルの光漏れ現象が発生する領域については、他の領域より少ない光量の照明光を提供することができる。結果として、曲面型ディスプレイパネルの全体領域を介して出る光の強度が均一になる。従って、視聴者には光漏れ現象が緩和されたように見える。特に、暗い映像と明るい映像とに対して、光漏れ現象を同一に緩和させることができる。

一実施形態による曲面型バックライトユニット、及びそれを含む曲面型ディスプレイ装置の構成を概略的に示す断面図である。 図１に示された曲面型バックライトユニットの多数（複数）の格子要素の構造を、さらに詳細に示す部分的な拡大断面図である。 図１に示された曲面型バックライトユニットの１格子要素の構造を例示的に示す平面図である。 図１に示された曲面型ディスプレイ装置が、三次元映像をディスプレイする原理を示す概念図である。 曲面型ディスプレイパネルにおいて、光漏れ現象が発生する多数の領域を例示的に示す平面図である。 光漏れ現象が発生する領域において、照明光の光量を減らすための遮光部材を例示的に示す断面図である。 図６に示された遮光部材の多様なパターンを例示的に示す平面図である。 図６に示された遮光部材の多様なパターンを例示的に示す平面図である。 図６に示された遮光部材の多様なパターンを例示的に示す平面図である。 図６に示された遮光部材の多様なパターンを例示的に示す平面図である。 図６に示された遮光部材の多様なパターンを例示的に示す平面図である。 他の実施形態による遮光部材を例示的に示す断面図である。 さらに他の実施形態による遮光部材を例示的に示す断面図である。 曲面型導光板と遮光部材との間に配置された透明コーティング層を例示的に示す断面図である。 さらに他の実施形態による遮光部材を例示的に示す断面図である。 格子要素の高さによる回折効率を例示的に示すグラフである。 色別に格子要素のデューティーサイクル（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）による回折効率を例示的に示すグラフである。 色別に格子要素のデューティーサイクル（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）による回折効率を例示的に示すグラフである。 色別に格子要素のデューティーサイクル（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）による回折効率を例示的に示すグラフである。 曲面型ディスプレイパネルの曲率変化による光漏れ領域の位置変化に能動的に対応するように構成された遮光部材を例示的に示す断面図である。 曲面型ディスプレイパネルの曲率変化による光漏れ領域の位置変化に能動的に対応するように構成された遮光部材を例示的に示す断面図である。 曲面型ディスプレイパネルの曲率変化による光漏れ領域の位置変化に能動的に対応するための曲面型導光板の構造を例示的に示す断面図である。 曲面型ディスプレイパネルの曲率変化による光漏れ領域の位置変化に能動的に対応するための曲面型導光板の構造を例示的に示す断面図である。 曲面型導光板の透明電極に印加される電圧によって、格子要素の形態が変化する例を示す断面図である。 曲面型導光板の透明電極に印加される電圧によって、格子要素の形態が変化する例を示す断面図である。 電気湿潤現象を利用して、格子要素での光透過率を調節するための構造を概略的に示す断面図である。

以下、添付された図面を参照し、曲面型バックライトユニット、及びそれを含む曲面型ディスプレイ装置について詳細に説明する。以下の図面において、同一参照符号は、同一構成要素を指し、図面上において、各構成要素の大きさは、説明の明瞭さ及び便宜さのために誇張されている。また、以下で説明される実施形態は、単に例示的なものに過ぎず、このような実施形態から多様な変形が可能である。また、以下で説明する層構造において、「上部」や「上」と記載された表現は、接触して真上にあるものだけではなく、非接触で上にあるものも含んでもよい。

図１は、一実施形態による曲面型バックライトユニット２００、及びそれを含む曲面型ディスプレイ装置１００の構成を概略的に示す断面図である。

図１を参照すれば、曲面型ディスプレイ装置１００は、曲率を有するように湾曲している曲面型ディスプレイパネル１１０、及び曲面型ディスプレイパネル１１０に照明光を提供する曲面型バックライトユニット２００を含んでもよい。また、曲面型バックライトユニット２００は、曲率を有するように湾曲している曲面型導光板２１０、曲面型導光板２１０の側面に第１照明光を提供する第１光源２２０、曲面型導光板２１０の上部表面に配置された多数（複数）の格子要素２１１、及び曲面型導光板２１０の下部表面に対向するように配置され、第２照明光を提供する第２光源２３０を含んでもよい。

曲面型ディスプレイパネル１１０は、二次元配列された多数（複数）の画素１２０のアレイを有することができ、例えば、液晶ディスプレイパネルでもある。曲面型ディスプレイパネル１１０は、曲面型に製作するために、ディスプレイパネルを、先に平板型に製造した後、機械的に加圧して反らせる。例えば、曲面型ディスプレイパネル１１０は、その大きさによっても異なるが、約４，２００ｍｍの曲率半径を有することができる。

曲面型導光板２１０は、光が透過することができる透明な材質の材料からなる。例えば、曲面型導光板２１０は、ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）から形成されてもよい。曲面型導光板２１０は、上部表面及び下部表面、並びに上部表面と下部表面との間の４個の側面を有する六面体形状を有することができ、曲面型ディスプレイパネル１１０と同一曲率を有するように構成されてもよい。例えば、導光板を直方体形状に製造した後、機械的に加圧して反らせる。

第１光源２２０は、青色光を提供する多数（複数）の青色光源、緑色光を提供する多数（複数）の緑色光源、及び赤色光を提供する多数（複数）の赤色光源を含んでもよい。例えば、第１光源２２０は、多数（複数）の赤色発光ダイオード（ＬＥＤ：ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）、多数（複数）の緑色ＬＥＤ、及び多数（複数）の青色ＬＥＤを含んでもよい。第１光源２２０は、曲面型導光板２１０の側面に沿って配列される。図１では、曲面型導光板２１０の左右側面にだけ第１光源２２０を図示しているが、曲面型導光板２１０の４個の側面に対向して第１光源２２０を配列してもよい。第１光源２２０から放出された第１照明光は、曲面型導光板２１０の側面を介して、曲面型導光板２１０の内部に入ることができる。その後、第１照明光は、曲面型導光板２１０の上部表面と下部表面との間で全反射され、その間、曲面型導光板２１０の上部表面に配置された格子要素２１１によって、曲面型導光板２１０の上部表面に放出される。後述するが、第１光源２２０は、曲面型ディスプレイ装置１００が、三次元（３Ｄ）映像をディスプレイする間、第１照明光を提供することができる。

第２光源２３０（白色光源）は、赤色、緑色、青色が混合された混合光、または白色光を提供するように構成される。例えば、第２光源２３０は、均一に配列されている多数の赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、及び光を均一に混合する拡散板（図示せず）を含んでもよい。または、第２光源２３０は、多数の白色ＬＥＤを含んでもよい。このような第２光源２３０は、曲面型導光板２１０の下部表面に対向して配置され、曲面型導光板２１０の下部表面に向けて、第２照明光を提供することができる。第２光源２３０から放出された第２照明光は、曲面型導光板２１０の下部表面から、曲面型導光板２１０を通過し、曲面型導光板２１０の上部表面に放出される。後述するが、第２光源２３０は、曲面型ディスプレイ装置１００が二次元映像をディスプレイする間、第２照明光を提供することができる。

図２は、図１に示された曲面型バックライトユニット２００の多数（複数）の格子要素２１１Ｒ，１１Ｇ，２１１Ｂの構造をさらに詳細に示す部分的な拡大断面図である。図２では、便宜上、第２光源２３０を省略し、曲面型ディスプレイパネル１１０と曲面型導光板２１０とを平坦に図示したが、実際には、曲面型導光板２１０の下部表面２１０ｃに対向して、第２光源２３０が配置されており、曲面型ディスプレイパネル１１０と曲面型導光板２１０は、曲率を有するように湾曲される。また、図２には、曲面型導光板２１０の側面２１０ｂに、第１光源２２０として、赤色光源２２０Ｒ、緑色光源２２０Ｇ、及び青色光源２２０Ｂがそれぞれ例示的に示されているが、実際には曲面型導光板２１０の４個の側面に沿って多数の赤色光源２２０Ｒ、緑色光源２２０Ｇ、青色光源２２０Ｂが配列される。そして、図２に示されているように、曲面型導光板２１０の側面２１０ｂには、赤色光源２２０Ｒ、緑色光源２２０Ｇ及び青色光源２２０Ｂからそれぞれ放出された赤色、緑色、青色の第１照明光を、特定の角度で、曲面型導光板２１０の内部に進めるための入力カプラ２１５がさらに配置される。このような入力カプラ２１５は、第１照明光が直進性を有するように、コリメーティングさせる。

図２を参照すれば、曲面型ディスプレイパネル１１０は、二次元アレイに配列された多数（複数）の画素１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂを含んでもよい。例えば、赤色画素１２０Ｒには、赤色帯域の光のみを透過させる赤色フィルタが配置され、緑色画素１２０Ｇには、緑色帯域の光のみを透過させる緑色フィルタが配置され、青色画素１２０Ｂには、青色帯域の光のみを透過させる青色フィルタが配置される。そして、隣接した２個の画素１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂの間には、それぞれブラックマトリックスＢＭが配置される。

曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａに配置された多数の格子要素２１１Ｒ，２１１Ｇ，２１１Ｂは、曲面型ディスプレイパネル１１０の多数の画素１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂと同様に、二次元アレイの形態に配列され、曲面型ディスプレイパネル１１０の多数の画素１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂと、それぞれ一対一に対応する。例えば、曲面型ディスプレイパネル１１０の１つの赤色画素１２０Ｒに対向し、第１格子要素２１１Ｒが配置され、１つの緑色画素１２０Ｇに対向し、第２格子要素２１１Ｇが配置され、１つの青色画素１２０Ｂに対向し、第３格子要素２１１Ｂが配置される。

このような多数の格子要素２１１Ｒ，２１１Ｇ，２１１Ｂは、全反射を介して、曲面型導光板２１０の内部を進行する第１照明光を、曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａに放出させながら、第２照明光には、何らの影響も与えないように構成される。特に、それぞれの格子要素２１１Ｒ，２１１Ｇ，２１１Ｂは、特定の波長の第２照明光を、特定の方向に進行させるように、波長選択性及び方向性を有することができる。例えば、曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａに入射する赤色の第１照明光のうち一部は、第１格子要素２１１Ｒによって回折され、曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａを介して、曲面型導光板２１０の外部に放出される。その後、第１格子要素２１１Ｒによって放出された赤色の第１照明光は、曲面型ディスプレイパネル１１０の赤色画素１２０Ｒに入射する。また、曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａに入射する緑色の第１照明光の一部は、第２格子要素２１１Ｇによって回折され、曲面型導光板２１０の外部に放出される。第２格子要素２１１Ｇによって放出された緑色の第１照明光は、曲面型ディスプレイパネル１１０の緑色画素１２０Ｇに入射する。同様に、曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａに入射する青色の第１照明光の一部は、第３格子要素２１１Ｂによって回折され、曲面型導光板２１０の外部に放出される。第３格子要素２１１Ｂによって放出された青色の第１照明光は、曲面型ディスプレイパネル１１０の青色画素１２０Ｂに入射する。そのために、多数の格子要素２１１Ｒ，２１１Ｇ，２１１Ｂは、それぞれ異なる周期的な格子パターンを有することができる。

例えば、図３は、曲面型バックライトユニット２００の１格子要素２１１の構造を例示的に示す平面図である。図３に示されているように、格子要素２１１は、多数の平行なスリットを有する格子構造に構成される。それぞれの格子要素２１１は、格子の配向α、ピッチｐ、幅ｗ及び高さｈ（格子高）（図２）によって固有の光学的特性を有することができる。具体的には、格子要素２１１の配向α、ピッチｐ、幅ｗ及び高さｈによって、格子要素２１１によって放出される光の波長、進行方向及び強度などが調節される。三次元映像を、無メガネ方式で具現するためには、曲面型ディスプレイパネル１１０から放出される光の色及び進行方向が、画素１２０の二次元座標によって異なるために、多数の格子要素２１１は、曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａ上での位置によって、その配向α、ピッチｐ、幅ｗ及び高さｈが互いに異なる。このような格子要素２１１は、例えば、ナノ−インプリンティングリソグラフィなどの方式を利用して、曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａ上に大面積に形成される。

前述の構造を有する曲面型ディスプレイ装置１００が、三次元映像モードで動作する間には、第１光源２２０だけが点灯され、第２光源２３０は、消灯される。それにより、第１光源２２０から放出された第１照明光が、曲面型導光板２１０の側面２１０ｂを介して、その内部に進入する。その後、第１照明光は、曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａと下部表面２１０ｃとの間で反復的に全反射される。このような方式で、第１照明光が曲面型導光板２１０の内部を進行する間、第１照明光の一部は、曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａから、格子要素２１１によって曲面型導光板２１０から放出され、曲面型ディスプレイパネル１１０に入射することができる。

例えば、図４は、図１に示された曲面型ディスプレイ装置１００が、三次元映像をディスプレイする原理を示す概念図である。図４を参照すれば、曲面型ディスプレイパネル１１０は、視点が互いに異なる映像を同時にディスプレイすることができる。例えば、多数の画素１２０のうち一部の画素Ｖ１は、第１視点の映像をディスプレイし、他の一部の画素Ｖ２は、第２視点の映像をディスプレイし、さらに他の残りの一部の画素Ｖ３は、第３視点の映像をディスプレイすることができる。そして、第１視点の映像をディスプレイする画素Ｖ１に対応する格子要素２１１は、第１視域Ｚ１に向けて第１照明光が進行するように設計される。また、第２視点の映像をディスプレイする画素Ｖ２に対応する格子要素２１１は、第２視域Ｚ２に向けて第１照明光が進行するように設計される。さらに、第３視点の映像をディスプレイする画素Ｖ３に対応する格子要素２１１は、第３視域Ｚ３に向けて第１照明光が進行するように設計される。前述のように、第１照明光の進行方向は、格子要素２１１の配向α、ピッチｐ、幅ｗ及び高さｈによって調節される。従って、第１照明光をいかなる視域（Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）に向けて進行させるかにより、格子要素２１１の配向α、ピッチｐ、幅ｗ及び高さｈがあらかじめ決定される。

それにより、３個の視域（Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）において視点が互いに異なる映像を見ることができる。例えば、観察者の左目が第１視域Ｚ１に位置し、右目が第２視域Ｚ２に位置すれば、第１視差の三次元映像を鑑賞することができる。また、観察者の左目が第２視域Ｚ２に位置し、右目が第３視域Ｚ３に位置すれば、第２視差の三次元映像を鑑賞することができる。図４には、曲面型ディスプレイパネル１１０が例示的に、３個の視点を有する映像をディスプレイするように示されているが、必ずしもそれに限定されるものではない。例えば、曲面型ディスプレイパネル１１０は、単に２個の視点を有する映像をディスプレイするように構成されてもよいし、または４個以上の視点を有する映像をディスプレイするように構成されてもよい。

一方、曲面型ディスプレイ装置１００が、二次元映像モードで動作する間には、曲面型ディスプレイパネル１１０は、視点が同一である１つの映像をディスプレイすることができる。そして、第１光源２２０は、消灯され、第２光源２３０だけが点灯される。第２光源２３０から放出された第２照明光は、曲面型導光板２１０の下部表面２１０ｃと上部表面２１０ａとを通過し、曲面型ディスプレイパネル１１０に入射することができる。そのために、格子要素２１１は、第２照明光に影響を与えないように設計される。例えば、格子要素２１１は、全反射臨界角より大きい角度で、曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａに入射する光を回折させ、曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａに垂直で入射する光を、回折なしに透過させるように設計される。

前述のように、本実施形態による曲面型ディスプレイ装置１００は、三次元映像モードでは、エッジ型方式で照明光を提供し、二次元映像モードでは、直下型方式で照明光を提供する曲面型バックライトユニット２００を利用して、三次元モードと二次元モードとのスイッチングが可能である。また、曲面型ディスプレイパネル１１０と曲面型導光板２１０とが曲面型であるために、歪曲が少なくて没入感が大きい映像を提供することができる。

ところで、曲率を有するようにディスプレイパネルを湾曲させれば、ディスプレイパネルの中心部を基準に、カラーフィルタが位置したディスプレイパネルの先方部分は圧縮され、液滴セルと駆動回路とが位置したディスプレイパネルの裏側部分は伸張される。それにより、曲面型ディスプレイパネル１１０の多数の画素１２０を区画する多数のスペーサ間の相互作用、及び曲面型ディスプレイパネル１１０内部の他の部品と、スペーサとの相互作用により、曲面型ディスプレイパネル１１０の特定領域において、光漏れ（ｌｉｇｈｔ ｌｅａｋａｇｅ）現象が発生してしまう。光漏れ現象が発生する領域では、曲面型ディスプレイパネル１１０が黒色または暗い色相の映像を表示する間（すなわち、液滴セルに駆動電圧が印加されていないとき）にも、曲面型バックライトユニット２００からの照明光を効果的に遮断できないために、他の領域より明るく示される。従って、曲面型ディスプレイパネル１１０で視認される輝度が画面全体的に不均一になる。

例えば、図５は、曲面型ディスプレイパネル１１０において、光漏れ現象が発生する多数の光漏れ領域Ａ１〜Ａ８を例示的に示す平面図である。図５では、曲面型ディスプレイパネル１１０の光漏れ領域Ａ１〜Ａ８が、上下に対称であるように示されているが、不規則に光漏れ領域Ａ１〜Ａ８が発生することもある。同一明るさの映像に対して、多数の光漏れ領域Ａ１〜Ａ８は、曲面型ディスプレイパネル１１０の他の領域に比べて明るく示され、また多数の光漏れ領域Ａ１〜Ａ８間にも、その位置によって、明るさが異なる。

従って、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８による輝度不均一を補償するために、曲面型バックライトユニット２００は、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８に提供される第１照明光と第２照明光との強度を、光漏れがない曲面型ディスプレイパネル１１０の他の領域に提供される第１照明光と第２照明光との強度より低下させることができる。そのために、曲面型導光板２１０は、第１照明光及び第２照明光の放出強度が異なる多数の領域を含むように構成される。特に、第１光源２２０による第１照明光は、エッジ型方式で曲面型導光板２１０に提供され、第２光源２３０による第２照明光は、直下型方式で曲面型導光板２１０に提供されるので、第１照明光と第２照明光との強度をそれぞれ異なる方式で調節することができる。

まず、二次元映像のための第２照明光は、直下型方式で曲面型導光板２１０に提供されるので、格子要素２１１によって影響を受けない。従って、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８において、第２照明光の光量を減らすための別途の構造を曲面型導光板２１０に設けることができる。例えば、図６は、光漏れ現象が発生する光漏れ領域Ａ１〜Ａ８において、第２照明光の光量を減らすための遮光部材２４０を例示的に示す断面図である。図６を参照すれば、遮光部材２４０は、曲面型導光板２１０の下部表面２１０ｃに部分的に配置される。遮光部材２４０は、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８に対向して配置され、第２照明光を部分的に吸収するか、反射するか、あるいは散乱させるように構成される。例えば、遮光部材２４０は、可視光に対する反射率にすぐれ、熱及び光による変形がないアルミニウム、銀、黄銅、ステンレススチール（ＳＵＳ：ｓｔｅｅｌ ｕｓｅ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）のような金属材料からなる。その場合、遮光部材２４０は、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）やインプリンティングなどの方式で、曲面型導光板２１０の下部表面２１０ｃに形成される。遮光部材２４０が反射性を有する場合、第２光源２３０の下部にミラーを配置し、遮光部材２４０によって反射した光をミラーに再帰反射させることにより、再活用が可能である。また、遮光部材２４０は、黒色染料、カーボンブラック、グラフィンのように光を吸収する不透明な誘電体材料からなる。

このような遮光部材２４０は、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８において、第２照明光を完全に遮断するのではなく、部分的にのみ遮断し、第２照明光の強度を低下させる役割を果たす。従って、第２照明光の一部を透過させるように、遮光部材２４０は、所定のパターンを有する形態に形成される。例えば、図７Ａないし図７Ｅは、図６に示された遮光部材２４０の多様なパターンを例示的に示す平面図である。

まず、図７Ａに示されているように、遮光部材２４０は、多数のバーが並んで配列された平行線格子パターンを有することができる。図７Ａに示された遮光部材２４０のパターンは、図３に示された格子要素２１１の形態と類似しているが、図３に示された格子要素２１１は、数十〜数百ｎｍの非常に小サイズを有する一方、遮光部材２４０は、裸眼で見ることができる大きさを有するという点で違いがある。また、図７Ｂに示されているように、遮光部材２４０は、長方形の二次元格子が配列されたマトリックスまたはメッシュの格子パターンを有することもでき、図７Ｃに示されているように、六角形格子が配列されたハニカムパターンを有することもできる。また、図７Ｄに示されているようなフィッシュボーン（ｆｉｓｈｂｏｎｅ）パターンや、図７Ｅに示されているように蛇行するように形成された蛇行（ｓｅｒｐｅｎｔｉｎｅ）パターンを有することもできる。それ以外にも、多様な模様のパターンが可能である。

このような多様なパターンにおいて、光を反射したり吸収したりする部分の密度を調節することにより、遮光部材２４０が第２照明光を遮断する程度を調節することができる。光漏れ領域Ａ１〜Ａ８ごとに光漏れ程度が異なるので、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８の光漏れ程度によって、第２照明光の遮断程度が異なるように、遮光部材２４０を設計することができる。このような遮光部材２４０によって、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８に入射する第２照明光の強度が低減される。すなわち、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８については、他の領域より少ない光量の第２照明光を提供することができる。結果として、二次元映像モードで動作する間、曲面型ディスプレイパネル１１０の全体領域を介して出る光の強度が均一になる。従って、視聴者に光漏れ現象が緩和されたように示される。特に、暗い映像及び明るい映像に対して、光漏れ現象を同一に緩和させることができる。

図８は、他の実施形態による遮光部材２４０を例示的に示す断面図である。図６に示された遮光部材２４０は、１層を有する単層構造によって構成されているが、図８に示されているように、遮光部材２４０は、多層を有する複層構造によって構成される。例えば、図７Ａないし図７Ｅに示された多様なパターンが、２層以上に多数回積層されるのである。または、例えば、横方向のラインは、下層に配置され、縦方向のラインは、横方向のラインの上に積層されることにより、図７Ａないし図７Ｅに示されたパターンが完成される。

図９は、さらに他の実施形態による遮光部材２４０を例示的に示す断面図である。図７Ａないし図７Ｅにおいては、第２照明光を部分的にのみ遮断するために、遮光部材２４０が多様なパターンを有すると説明した。しかし、図９に示されているように、入射光の一部を透過させ、入射光の残りの一部を吸収したり反射させたりする半透過フィルムを遮光部材２４０として利用することもできる。このような遮光部材２４０は、特定の形態のパターンを有する必要がなく、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８に対応する曲面型導光板２１０の下部表面２１０ｃに、フィルム形態で付着される。また、半透過フィルム形態の遮光部材２４０を利用する場合、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８ごとに、半透過フィルムの透過度を異なるように選択することができる。

遮光部材２４０の屈折率によっては、曲面型導光板２１０の下部表面２１０ｃにおいて、第１照明光の全反射が遮光部材２４０によって影響を受けることがある。例えば、遮光部材２４０が位置する領域において、第１照明光が全反射される角度が異なったり、第１照明光の一部が損失されたりする。従って、遮光部材２４０が、第１照明光の全反射に影響を与えないようにするために、曲面型導光板２１０の下部表面２１０ｃと、遮光部材２４０との間に透明なコーティング層をさらに配置することができる。例えば、図１０は、曲面型導光板２１０と遮光部材２４０との間に配置された透明コーティング層２５０を例示的に示す断面図である。透明コーティング層２５０が配置されれば、第１照明光は、曲面型導光板２１０と透明コーティング層２５０との界面で全反射されるために、遮光部材２４０によって影響を受けない。曲面型導光板２１０と透明コーティング層２５０との界面において、第１照明光が全反射されるように、透明コーティング層２５０の屈折率は、曲面型導光板２１０の屈折率より小さい。

図１１は、さらに他の実施形態による遮光部材２４０を例示的に示す断面図である。これまでは、遮光部材２４０が、曲面型導光板２１０の下部表面２１０ｃに配置されるとして説明したが、図１１に示されているように、曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａにも、遮光部材２４０が配置される。曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａには、多数の格子要素２１１も配置されているので、遮光部材２４０は、多数の格子要素２１１を避けて配置される。曲面型ディスプレイパネル１１０のブラックマトリックスＢＭと対応する曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａには、多数の格子要素２１１が配置されていない。また、一般的に、多数の格子要素２１１間の間隔は、ブラックマトリックスＢＭの幅より広い。従って、遮光部材２４０は、曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａにおいて、多数の格子要素２１１間の領域に配置される。また、遮光部材２４０は、曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａと下部表面２１０ｃとのいずれ配置されてもよい。

一方、三次元映像のための第１照明光は、エッジ型方式で曲面型導光板２１０に提供されるので、格子要素２１１によって影響を受ける。前述のように、格子要素２１１は、その配向α、ピッチｐ、幅ｗ及び高さｈによって、格子要素２１１によって放出される光の波長、進行方向及び強度などが調節される。従って、格子要素２１１の設計によって、曲面型ディスプレイパネル１１０の全体に対して、光均一度が向上するように、第１照明光の光量を調節することが可能である。特に、格子要素２１１によって放出される第１照明光の光量は、その幅ｗと高さｈとによって大きな影響を受ける。

例えば、図１２は、格子（ｇｒａｔｉｎｇ）要素２１１の高さによる回折効率（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を例示的に示すグラフである。図１２のグラフにおいて、実線で表示されたグラフは、透過光の回折効率を示し、点線で表示されたグラフは、反射光の回折効率を示す。図１２のグラフから分かるように、格子要素２１１の高さ（ｈｅｉｇｈｔ）が高くなるほど、透過光の回折効率が概して高くなるということが分かる。従って、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８にある格子要素２１１の高さｈは、他の領域にある格子要素２１１の高さｈよりさらに大きくなる。また、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８ごとに光漏れ程度が異なるので、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８の光漏れ程度によって、格子要素２１１の高さｈを調節することができる。例えば、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８において、光漏れ程度が高いほど、格子要素２１１の高さｈをさらに低く設計することができる。

また、図１３ないし図１５は、それぞれの色別に格子要素２１１のデューティーサイクル（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）による回折効率（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を例示的に示すグラフであり、図１３は、赤色光に係わる回折効率を示し、図１４は、緑色光に係わる回折効率を示し、図１５は、青色光に係わる回折効率を示す。ここで、格子要素２１１のデューティーサイクルは、ピッチｐと幅ｗとの比（ｗ／ｐ）を意味する。図１３ないし図１５のグラフを参照すれば、第１照明光の色、及び格子要素２１１のピッチｐによって若干異なるが、デューティーサイクルがおよそ０．４ないし０．７の範囲内にあるとき、格子要素２１１の回折効率が最も高く示される。そして、格子要素２１１のデューティーサイクルが０．４から０．１に近づくほど、または０．７から０．９に近づくほど、回折効率が急激に低下するということが分かる。

従って、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８にある格子要素２１１のデューティーサイクルは、ほぼ０．１ないし０．４または０．７ないし０．９の範囲内で、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８の光漏れ程度によって適切に選択される。例えば、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８において光漏れ程度が高いほど、格子要素２１１のデューティーサイクルを０．１近く、または０．９近く選択し、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８において、光漏れ程度が低いほど、格子要素２１１のデューティーサイクルを０．４より小さくて０．４近く、または０．７より大きくて０．７近くを選択することができる。一方、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８以外の領域にある格子要素２１１のデューティーサイクルは、ほぼ０．４ないし０．７の範囲内で選択される。ここで、多数の格子要素２１１によってそれぞれ放出される赤色光、緑色光及び青色光の強度が光漏れ領域Ａ１〜Ａ８以外の領域全体において、いずれも一定になるように、デューティーサイクルは、それぞれの格子要素２１１ごとに、０．４ないし０．７の範囲内で異なるように選択される。

このような方式で、格子要素２１１の高さｈとデューティーサイクル（ｗ／ｐ）との組み合わせによって、第１照明光の強度を調節することができる。すなわち、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８については、他の領域より少ない光量の第１照明光を提供することができる。結果として、三次元映像モードで動作する間、曲面型ディスプレイパネル１１０の全体領域を介して出る光の強度が均一になる。従って、視聴者に光漏れ現象が緩和されたように示される。特に、暗い映像及び明るい映像に対して、光漏れ現象を同一に緩和させることができる。

前述のように、本実施形態によれば、三次元映像のための第１照明光の強度は、曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａに形成された多数の格子要素２１１を利用して調節し、二次元映像のための第２照明光の強度は、光を部分的に反射したり吸収したりする別途の遮光部材２４０を利用して調節することができる。従って、三次元映像及び二次元映像に対して、いずれも光漏れ現象が緩和される。

一方、曲面型ディスプレイ装置１００の曲面型ディスプレイパネル１１０は、曲率を変化させることができる可変型（ｂｅｎｄａｂｌｅ）パネルでもある。ところで、曲面型ディスプレイパネル１１０の曲率が変化すれば、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８の位置も変化する。従って、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８の位置変化に対応し、第１照明光及び第２照明光の強度を能動的に調節することが有利である。例えば、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８の位置変化によって能動的に制御するように、遮光部材２４０や格子要素２１１を構成することができる。

まず、図１６Ａ及び図１６Ｂは、曲面型ディスプレイパネル１１０の曲率変化による光漏れ領域Ａ１〜Ａ８の位置変化に能動的に対応するように構成された遮光部材２６０を例示的に示す断面図である。前述の遮光部材２４０は、第２照明光の透過率が固定されるが、本実施形態による遮光部材２６０は、電気湿潤（ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ）現象を利用して、第２照明光の透過率を能動的に調節することができる。図１６Ａ及び図１６Ｂを参照すれば、遮光部材２６０は、曲面型導光板２１０の下部表面２１０ｃに配置された第１透明電極２６２、第１透明電極２６２と対向して配置された第２透明電極２６３、第１透明電極２６２と第２透明電極２６３との電圧によって移動可能な液滴２６４、及び液滴２６４を密閉させるチャンバ２６１を含んでもよい。チャンバ２６１は、液滴２６４が集まる貯水部２６１ａを含むが、貯水部２６１ａは、第２照明光が通過しない曲面型導光板２１０のエッジに配置される。

液滴２６４は、表面エネルギーが小さく、電気信号による動きが優秀な物質であり、例えば、フルオロカーボン（ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）、シリコンなどの混合物が使用されるが、必ずしもそれらに限定されるものではない。液滴２６４は、液晶（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）のように、それ自体で少なくとも部分的に光を遮断することができるが、液滴２６４に、光透過率を調節することができる添加剤がさらに混合されてもよい。また、第１透明電極２６２または第２透明電極２６３の表面は、必要によっては、疎水性または親水性の処理が行われてもいる。

このような構造において、第１透明電極２６２と第２透明電極２６３とに電圧が印加されなければ、図１６Ａに示されているように、液滴２６４は、第１透明電極２６２の一方隅に押されながらチャンバ２６１の貯水部２６１ａに集まる。それにより、第２光源２３０から放出された第２照明光は、ほとんど損失なしに、遮光部材２６０を通過する。一方、第１透明電極２６２と第２透明電極２６３とに電圧が印加されれば、図１６Ｂに示されているように、液滴２６４が、第１透明電極２６２によって電気的に引っ張られながら、第１透明電極２６２上に等しく分布する。それにより、第２照明光の一部分だけが遮光部材２６０を通過する。従って、遮光部材２６０が位置した領域は、他の領域より第２照明光の光量が減る。

このような方式で、電気湿潤現象を利用した遮光部材２６０を利用すれば、第２照明光の透過率を電気的に調節することができる。従って、光漏れ領域での光漏れ程度変化により、第２照明光の透過率に能動的に対応する。図１６Ａ及び図１６Ｂの断面図には示されていないが、チャンバ２６１は、多様なパターンを有することができる。例えば、チャンバ２６１は、図７Ａないし図７Ｅに示された多様なパターンの形状を有することができる。

本実施形態によれば、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８が存在する多数の候補領域に、多数のチャンバ２６１と、多数の第１透明電極２６２及び第２透明電極２６３とをそれぞれ形成し、マイクロチャネルのように、液滴２６４が移動することができる経路を介して、それぞれのチャンバ２６１を、貯水部２６１ａに連結することができる。それにより、位置の制限を受けずに、所望のところに液滴２６４を供給することができる。従って、曲面型ディスプレイパネル１１０の曲率半径によって明るさ均一度が問題になる光漏れ領域Ａ１〜Ａ８の明るさを、選択的に暗くすることができるので、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８の位置変化に対応し、第２照明光の強度を能動的に調節することができる。

また、図１７及び図１８は曲面型ディスプレイパネル１１０の曲率変化による光漏れ領域Ａ１〜Ａ８の位置変化に能動的に対応するように構成された曲面型導光板２１０の構造を例示的に示す断面図である。図１７及び図１８を参照すれば、曲面型ディスプレイ装置１００は、曲面型導光板２１０の下部表面２１０ｃに配置された第１透明電極２７１と、曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａに配置された第２透明電極２７２と、を含んでもよい。第１透明電極２７１は、曲面型導光板２１０の下部表面２１０ｃに全体的に配置された共通電極でもある。曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａに配置された第２透明電極２７２は、二次元配列された多数のパターンのアレイを含んでもよい。例えば、第２透明電極２７２の多数のパターンは、曲面型ディスプレイパネル１１０の画素１２０とそれぞれ対応する。しかし、第２透明電極２７２の多数のパターンの大きさが、必ずしも画素１２０の大きさほど小さい必要はなく、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８の位置変化に対応し、曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａに、局所的に電圧を印加できるのであれば、第２透明電極２７２のパターンの大きさは、特別に制限されるものではなく、それぞれのパターンの大きさが同一である必要もない。また、第２透明電極２７２のパターンは、曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａの全体に配列される必要もなく、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８が存在する候補領域にのみ配置される。

このような構造で、図１７及び図１８に示されているように、曲面型導光板２１０及び曲面型ディスプレイパネル１１０の曲率変化により、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８の位置が変化すれば、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８に対応する位置にある第２透明電極２７２のパターンに電圧を印加することができる。それにより、電圧が印加された第２透明電極２７２のパターンにおいて、電流が流れるにつれ、曲面型導光板２１０の温度が局所的に上昇する。このような温度上昇により、曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａに配置された多数の格子要素２１１の大きさが変化する。例えば、格子要素２１１の温度が上昇することにより、格子要素２１１の高さ及び幅が大きくなる。従って、このような大きさ変化によるデューティーサイクルの変化により、開口部自体が小さくなり、光透過率が低下する効果が発生する。

格子要素２１１の温度上昇は、第１透明電極２７１及び第２透明電極２７２に加えられる電流、及び第１透明電極２７１及び第２透明電極２７２の抵抗などの因子によって左右される。下記数式１のように、一般的にジュール発熱（Ｊｏｕｌｅ ｈｅａｔｉｎｇ）現象とされる挙動による。

ここで、Ｉは、第１透明電極２７１及び第２透明電極２７２に加えられる電流、Ｒは、第１透明電極２７１及び第２透明電極２７２の抵抗、ｔは、電流が流れた時間である。

また、格子要素２１１の温度を上昇させることにより、格子要素２１１の屈折率を変化させて光透過率を調節することも可能である。一般的に、格子要素２１１は、光波場以下の周期を有する格子（ＳＷＧ：ｓｕｂ−ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｇｒａｔｉｎｇ）と知られた構造が好まれる。下記数式２のようなフレネル方程式（Ｆｒｅｓｎｅｌ ｅｑｕａｔｉｏｎ）によって、光の反射率が決定される。このため、格子要素２１１の温度を上昇させることによって屈折率が変化すれば、格子要素２１１が位置する部位の光透過率を調節することができる。

ここで、ｎ１は、空気の屈折率であり、ｎ２は、格子要素２１１の材料の屈折率を意味する。空気の屈折率ｎ１は、１に固定されているので、格子要素２１１の材料の屈折率ｎ２を調節することにより、反射率Ｒを調節することができる。一般的に、高い屈折率を有する材料によって格子要素２１１を構成する場合、光が散乱されながら、光の進行が困難になる。このような原理によって、温度が上昇しながら、格子要素２１１の屈折率が上昇する現象を利用して、格子要素２１１が位置する部位の光透過率を調節することができる。一般的に、特定温度ＴでのＳＷＧ材料の屈折率ｎ（Ｔ）は、温度の上昇によって比例して上昇し、下記数式３のような関係を有することが知られている。

ここで、Ｔ０は、基準温度を意味し、Ｔは、発熱体（ｈｅａｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）などによって調節されるＳＷＧ材料の温度を意味し、αは、温度因子（ｌｉｎｅａｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；ｄｎ／ｄＴ）、すなわち、勾配を意味する。

図１９Ａ及び図１９Ｂは、曲面型導光板２１０の第２透明電極２７２に印加される電圧によって、格子要素２１１の形態が変化する例を示す断面図である。図１９Ａは、第２透明電極２７２に電圧を印加しない場合であり、図１９Ｂは、第２透明電極２７２に電圧を印加した場合である。第２透明電極２７２に電圧を印加しない場合、格子要素２１１の高さがｈ１であり、幅がｗ１であるとするとき、第２透明電極２７２に電圧を印加し、曲面型導光板２１０の温度が局所的に上昇すれば、温度が上昇した領域の格子要素２１１の高さは、ｈ２に変化し、幅は、ｗ２に変化する。しかし、格子要素２１１のピッチは、ｐ１と一定である。前述のように、格子要素２１１の高さｈと、デューティーサイクル（ｗ／ｐ）との組み合わせによって、第１照明光の強度を調節することができる。従って、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８の位置変化に対応し、第２透明電極２７２に電圧を印加すれば、格子要素２１１の高さｈと、デューティーサイクル（ｗ／ｐ）とが変化しながら、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８に提供される第１照明光の光量を調節することができる。

そのために、格子要素２１１は、温度による屈折率変化が大きい透明な材料、または温度による膨脹または収縮の程度が大きい透明な材料からなる。例えば、格子要素２１１は、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａ２Ｏ３）、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）のような無機質材料からなる。温度によって屈折率変化が大きいか、膨脹または収縮する程度が大きい材料からなる格子要素２１１は、第２透明電極２７２と同様に、曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａの全体に配列される必要もなく、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８が存在する候補領域にのみ配置される。また、格子要素２１１は、電圧によって屈折率が変化する材料を利用することもできる。

また、図１６Ａ及び図１６Ｂにおいてすでに説明した電気湿潤現象を利用して、格子要素２１１が位置する部位の光透過率を調節することも可能である。例えば、図２０は、電気湿潤現象を利用して、格子要素２１１での光透過率を調節するための構造を概略的に示す断面図である。図２０を参照すれば、曲面型バックライトユニット２００は、曲面型導光板２１０の上部表面２１０ａに配置された第１透明電極２８２、前記第１透明電極２８２と対向して配置された第２透明電極２８３、第１透明電極２８２と第２透明電極２８３との電圧によって移動可能な液滴２８４、及び液滴２８４を密閉させるチャンバ２８１を含んでもよい。チャンバ２８１は、液滴２８４が集まる貯水部２８１ａを含むが、貯水部２８１ａは、第１照明光が通過しない曲面型導光板２１０のエッジに配置される。格子要素２１１は、チャンバ２８１内において、第１透明電極２８２上に配置される。液滴２８４の材料としては、格子要素２１１の屈折率と同一であるか、あるいは類似した屈折率を有する材料を利用することができる。

このような構造で、第１透明電極２８２と第２透明電極２８３とに電圧が印加されなければ、液滴２８４は、第１透明電極２８２の一方隅に押されながら、チャンバ２８１の貯水部２８１ａに集まる。その場合、格子要素２１１は、第１照明光は、正常に回折させることができる。一方、第１透明電極２８２と第２透明電極２８３とに電圧が印加されれば、液滴２８４が、第１透明電極２８２によって電気的に引っ張られながら、第１透明電極２８２上に等しく分布する。そのとき、液滴２８４は、格子要素２１１を完全に、あるいはほぼ取り囲むようになる。それにより、液滴２８４の屈折率が、格子要素２１１の屈折率とほぼ同じであるために、格子要素２１１による回折現象が抑制される。従って、格子要素２１１の機能低下を介して、格子要素２１１が位置する部位の光透過率を調節することも可能である。

図２０には、便宜上１つのチャンバ２８１だけが図示されているが、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８が存在する多数の候補領域に、多数のチャンバ２８１と、多数の第１透明電極２８２及び第２透明電極２８３とをそれぞれ形成し、マイクロチャネルのように、液滴２８４が移動することができる経路を介して、それぞれのチャンバ２８１を、貯水部２８１ａに連結することができる。そして、それぞれのチャンバ２８１に、格子要素２１１が配置される。しかし、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８が存在しない領域には、チャンバ２８１が配置されず、このような領域では、格子要素２１１がチャンバ２８１外に位置することができる。すなわち、曲面型導光板２１０上の多数の格子要素２１１のうち、光漏れ領域Ａ１〜Ａ８が存在する候補領域に配置された格子要素２１１は、チャンバ２８１内に位置し、それ以外の格子要素２１１は、チャンバ２８１外に位置する。

以上、曲面型バックライトユニット、及びそれを含む曲面型ディスプレイ装置に係わる例示的な実施形態について説明し、添付された図面に図示した。しかし、このような実施形態は、単なる例示のためのものであり、例示された実施形態に制限されるものではない。それは、多様な他の変形が、本技術分野で当業者に可能だからである。

本発明の曲面型バックライトユニット、及びそれを含む曲面型ディスプレイ装置は、例えば、３Ｄディスプレイ関連の技術分野に効果的に適用可能である。

１００ 曲面型ディスプレイ装置
１１０ 曲面型ディスプレイパネル
１２０，１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂ 画素
２００ 曲面型バックライトユニット
２１０ 曲面型導光板
２１１，２１１Ｒ，２１１Ｇ，２１１Ｂ 格子要素
２１５ 入力カプラ
２２０ 第１光源
２３０ 第２光源
２４０，２６０ 遮光部材
２５０ 透明コーティング層
２６１，２８２ チャンバ
２６２，２７１，２８２ 第１透明電極
２６３，２７２，２８３ 第２透明電極
２６４，２８４ 液滴
Ａ１〜Ａ８ 光漏れ領域

Claims (31)

1. 曲率を有するように湾曲している曲面型導光板と、
   前記曲面型導光板の第１表面に、第１照明光を提供する第１光源と、
   前記曲面型導光板の第２表面に配置されており、前記第１照明光を前記第２表面から外部に放出させるように構成された複数の異なる格子要素のアレイと、
   前記曲面型導光板の前記第２表面に対向する第３表面に、第２照明光を提供する第２光源と、を含み、
   前記曲面型導光板は、前記第２照明光を第１強度で放出させる第１領域、及び前記第２照明光を前記第１強度より小さい第２強度で放出させる第２領域を含む曲面型バックライトユニット。
2. 前記曲面型導光板は、前記第２領域内に配置され、前記第２照明光を少なくとも部分的に吸収または反射するように構成された遮光部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の曲面型バックライトユニット。
3. 前記遮光部材は、前記曲面型導光板の第３表面に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の曲面型バックライトユニット。
4. 前記曲面型導光板は、前記第３表面に付着された透明コーティング層をさらに含み、前記遮光部材は、前記透明コーティング層に配置されており、前記透明コーティング層の屈折率は、前記曲面型導光板の屈折率より小さいことを特徴とする請求項３に記載の曲面型バックライトユニット。
5. 前記遮光部材は、前記曲面型導光板の前記第２表面において、前記複数の異なる格子要素間の領域に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の曲面型バックライトユニット。
6. 前記遮光部材は、電気湿潤現象を利用して、前記第２照明光の透過率を電気的に調節するように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の曲面型バックライトユニット。
7. 前記複数の異なる格子要素は、前記第１照明光を第３強度で前記第２表面から放出させるように構成され、前記曲面型導光板の第１領域内に配置された複数の第１格子要素、及び前記第１照明光を前記第３強度より小さい第４強度で前記第２表面から放出させるように構成され、前記曲面型導光板の第２領域内に配置された複数の第２格子要素を含むことを特徴とする請求項１に記載の曲面型バックライトユニット。
8. 前記複数の第１格子要素の格子高は、前記複数の第２格子要素の格子高より高いことを特徴とする請求項７に記載の曲面型バックライトユニット。
9. 前記複数の第１格子要素のピッチｐと幅ｗとの比（ｗ／ｐ）は、０．４ないし０．７の範囲内にあり、前記複数の第２格子要素のピッチｐと幅ｗとの比（ｗ／ｐ）は、０．１ないし０．４または０．７ないし０．９の範囲内にあることを特徴とする請求項７に記載の曲面型バックライトユニット。
10. 前記曲面型導光板の複数の異なる格子要素は、それぞれ互いに異なる方向に前記第１照明光を放出させるように互いに異なるピッチ及び配向を有することを特徴とする請求項１に記載の曲面型バックライトユニット。
11. 前記曲面型導光板は、前記第２照明光が、前記第３表面と前記第２表面とを順に通過するように構成され、前記複数の異なる格子要素は、前記第２照明光の進行方向に影響を与えないように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の曲面型バックライトユニット。
12. 前記第１光源は、青色光を提供する青色光源、緑色光を提供する緑色光源、及び赤色光を提供する赤色光源を含み、前記第２光源は、白色光を提供する白色光源を含むことを特徴とする請求項１に記載の曲面型バックライトユニット。
13. 前記曲面型導光板の前記第３表面に配置された第１透明電極、及び前記曲面型導光板の前記第２表面に配置された第２透明電極をさらに含み、前記第２透明電極は、複数のパターンのアレイを含み、前記格子要素は、温度によって収縮または膨脹する材料からなることを特徴とする請求項１に記載の曲面型バックライトユニット。
14. 前記曲面型導光板の上部表面に配置された第１透明電極、前記第１透明電極と対向して配置された第２透明電極、前記第１透明電極と前記第２透明電極との電圧によって移動可能な液滴、及び前記液滴を密閉させるチャンバをさらに含み、
    前記チャンバは、前記液滴が集まる貯水部を含み、
    前記液滴の屈折率は、前記格子要素の屈折率と同一であり、
    前記曲面型導光板上の前記格子要素のうち一部は、前記チャンバ内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の曲面型バックライトユニット。
15. 曲率を有するように湾曲している曲面型ディスプレイパネルと、
    前記曲面型ディスプレイパネルに照明光を提供する曲面型バックライトユニットと、を含み、
    前記曲面型バックライトユニットは、
    曲率を有するように湾曲している曲面型導光板と、
    前記曲面型導光板の第１表面に、第１照明光を提供する第１光源と、
    前記曲面型導光板の第２表面に配置されており、前記第１照明光を前記第２表面から、前記曲面型ディスプレイパネルに放出させるように構成された複数の異なる格子要素のアレイと、
    前記曲面型導光板の前記第２表面に対向する第３表面に、第２照明光を提供する第２光源と、を含み、
    前記曲面型導光板は、前記第２照明光を第１強度で放出させる第１領域、及び前記第２照明光を前記第１強度より小さい第２強度で放出させる第２領域を含む曲面型ディスプレイ装置。
16. 前記曲面型ディスプレイパネルと前記曲面型導光板とが同一曲率を有するように構成されたことを特徴とする請求項１５に記載の曲面型ディスプレイ装置。
17. 前記曲面型ディスプレイパネルは、二次元配列された複数の画素のアレイを含み、前記曲面型導光板の前記複数の異なる格子要素は、前記曲面型ディスプレイパネルの前記複数の画素とそれぞれ一対一に対応するように配置されたことを特徴とする請求項１５に記載の曲面型ディスプレイ装置。
18. 前記複数の異なる格子要素は、前記複数の異なる格子要素のうちいずれか１の格子要素によって、前記曲面型導光板の前記第２表面から放出された前記第２照明光が、その格子要素に対応する前記曲面型ディスプレイパネルの１画素に入射するように構成されたことを特徴とする請求項１７に記載の曲面型ディスプレイ装置。
19. 前記複数の異なる格子要素は、前記第１照明光を第３強度で前記第２表面から放出させるように構成され、前記曲面型導光板の前記第１領域内に配置された複数の第１格子要素、及び前記第１照明光を第３強度より小さい第４強度で前記第２表面から放出させるように構成され、前記曲面型導光板の前記第２領域内に配置された複数の第２格子要素を含むことを特徴とする請求項１５に記載の曲面型ディスプレイ装置。
20. 前記複数の前記第１格子要素の格子高は、前記複数の前記第２格子要素の格子高より高いことを特徴とする請求項１９に記載の曲面型ディスプレイ装置。
21. 前記複数の第１格子要素のピッチｐと幅ｗとの比（ｗ／ｐ）は、０．４ないし０．７の範囲内にあり、前記複数の第２格子要素のピッチｐと幅ｗとの比（ｗ／ｐ）は、０．１ないし０．４または０．７ないし０．９の範囲内にあることを特徴とする請求項１９に記載の曲面型ディスプレイ装置。
22. 前記曲面型導光板は、前記第２照明光が、前記第３表面と前記第２表面とを順に通過するように構成され、前記複数の格子要素は、前記第２照明光の進行方向に影響を与えないように構成されたことを特徴とする請求項１５に記載の曲面型ディスプレイ装置。
23. 前記曲面型導光板は、前記第２領域内に配置され、前記第２照明光を少なくとも部分的に吸収または反射するように構成された遮光部材を含むことを特徴とする請求項１５に記載の曲面型ディスプレイ装置。
24. 前記遮光部材は、前記曲面型導光板の前記第３表面に配置されていることを特徴とする請求項２３に記載の曲面型ディスプレイ装置。
25. 前記曲面型導光板は、前記第３表面に付着された透明コーティング層をさらに含み、前記遮光部材は、前記透明コーティング層に配置されており、前記透明コーティング層の屈折率は、前記曲面型導光板の屈折率より小さいことを特徴とする請求項２４に記載の曲面型ディスプレイ装置。
26. 前記遮光部材は、前記曲面型導光板の前記第２表面において、前記複数の格子要素間の領域に配置されていることを特徴とする請求項２３に記載の曲面型ディスプレイ装置。
27. 前記遮光部材は、電気湿潤現象を利用して、前記第２照明光の透過率を電気的に調節するように構成されたことを特徴とする請求項２３に記載の曲面型ディスプレイ装置。
28. 前記第１光源は、青色光を提供する青色光源、緑色光を提供する緑色光源、及び赤色光を提供する赤色光源を含み、前記第２光源は、白色光を提供する白色光源を含むことを特徴とする請求項１５に記載の曲面型ディスプレイ装置。
29. 前記曲面型ディスプレイ装置が三次元映像をディスプレイする間、前記第１光源が点灯され、前記第２光源が消灯され、前記曲面型ディスプレイ装置が二次元映像をディスプレイする間、前記第１光源が消灯され、前記第２光源が点灯されることを特徴とする請求項１５に記載の曲面型ディスプレイ装置。
30. 前記曲面型導光板の前記第３表面に配置された第１透明電極、及び前記曲面型導光板の前記第２表面に配置された第２透明電極をさらに含み、前記第２透明電極は、複数のパターンのアレイを含み、前記格子要素は、温度によって収縮または膨脹する材料からなることを特徴とする請求項１５に記載の曲面型ディスプレイ装置。
31. 前記曲面型バックライトユニットは、前記曲面型導光板の上部表面に配置された第１透明電極、前記第１透明電極と対向して配置された第２透明電極、前記第１透明電極と前記第２透明電極との電圧によって移動可能な液滴、及び前記液滴を密閉させるチャンバをさらに含み、
    前記チャンバは、前記液滴が集まる貯水部を含み、
    前記液滴の屈折率は、前記格子要素の屈折率と同一であり、
    前記曲面型導光板上の前記格子要素のうち一部は、前記チャンバ内に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の曲面型ディスプレイ装置。