(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された光束の光路上に配置され、この光束を拡散して出射する透過型の拡散板の設計方法であって、
加工前の拡散板を前記光路上に配置して、その出射光束の輝度測定を行うことにより、前記拡散板からの出射光束の面内輝度を、当該拡散板上にマトリックス状に設定された複数の輝度データとして検出する面内輝度検出ステップと、
この面内輝度検出ステップで検出された前記輝度データのばらつきが均一となるように、当該輝度データを前記拡散板の肉厚データに変換するデータ変換ステップと、
このデータ変換ステップで得られた肉厚データに基づいて、前記拡散板の厚さ寸法を設定して前記拡散板の形状を設定する拡散板形状設定ステップとを備えていることを特徴とする拡散板の設計方法。
【請求項２】
請求項１に記載の拡散板の設計方法において、
前記面内輝度検出ステップと、前記データ変換ステップとの間には、前記光源および前記拡散板の相対位置のずれに伴って生じる前記輝度データの誤差を補正するデータ補正ステップが設定されていることを特徴とする拡散板の設計方法。
【請求項３】
請求項２に記載の拡散板の設計方法において、
前記データ補正ステップは、前記面内輝度検出ステップで検出された複数の輝度データのうち、低輝度でありかつ隣接する輝度データ間の変化の少ない部分の輝度データを削除し、削除後の複数の輝度データを前記拡散板上に再度マトリックス状に設定し直すことを特徴とする拡散板の設計方法。
【請求項４】
請求項２に記載の拡散板の設計方法において、
前記データ補正ステップは、前記面内輝度検出ステップで検出された複数の輝度データのうち、低輝度でありかつ隣接する輝度データ間の変化の少ない部分の輝度データを削除し、高輝度でありかつ隣接する輝度データ間の変化の大きな部分に、削除された輝度データの数だけ仮想輝度データを設定挿入し、この仮想輝度データを含む複数の輝度データを、前記拡散板上にマトリックス状に設定し直すことを特徴とする拡散板の設計方法。
【請求項５】
請求項２に記載の拡散板の設計方法において、
前記光源は、前記拡散板直下に配置される線光源を含んで構成され、
前記データ補正ステップは、この線光源の対称軸で２つに分割される前記拡散板の領域のうち、一方の領域に含まれる輝度データと、この一方の領域の輝度データと前記対称軸を軸として対称配置され、他方の領域に含まれる輝度データとを平均化し、平均化された輝度データをそれぞれの領域の輝度データとして設定し直すことを特徴とする拡散板の設計方法。
【請求項６】
光源から出射された光束の光路上に配置され、この光束を拡散して出射する透過型の拡散板を射出成形するために用いられる金型加工方法であって、
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の拡散板の設計方法を実行して得られた拡散板の形状データを数値制御装置（ＮＣ装置）に入力し、該ＮＣ装置が制御する切削加工機により、前記拡散板を射出成形するための金型を加工することを特徴とする金型加工方法。
【請求項７】
請求項６に記載の金型加工方法において、
前記光源は、前記拡散板の直下に配置される線光源を含んで構成され、
前記切削加工機を構成するエンドミルの加工時における送り方向は、この線光源の対称軸に沿った方向に設定されていることを特徴とする金型加工方法。
【請求項８】
請求項７記載の金型加工方法において、
前記切削加工機を構成するエンドミルの加工時における送り方向は、一方向であることを特徴とする金型加工方法。
【請求項９】
請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の金型加工方法において、
前記切削加工機を構成するエンドミルの形状は、前記拡散板の設計方法を実行して得られる拡散板の形状における肉厚データの変化の最大値に対応して設定されていることを特徴とする金型加工方法。
【請求項１０】
請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の金型加工方法において、
前記ＮＣ装置は、前記肉厚データのばらつきをスムージング処理して前記切削加工機を制御するスムージング機能を備えていることを特徴とする金型加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源から出射された光束の光路上に配置され、この光束を拡散して出射する透過型の拡散板の設計方法、およびそのための金型加工方法に関し、例えば、直下型バックライトと、液晶パネルとの間に介在する拡散板の設計方法および拡散板の金型加工方法として利用することができる。
【０００２】
【背景技術】
従来より、ノートパソコン、携帯用電子機器、カーナビゲーション等の表示装置として、液晶表示装置が利用されている。この液晶表示装置は、液晶パネル本体と、この液晶パネル本体の裏面に配置される光源としてのバックライトとを備えている。このような液晶表示装置によれば、液晶パネル本体が軽量、薄型であるため、上記表示装置の軽量化、薄型化を図り易いという利点がある。
【０００３】
前記バックライトは、液晶パネルの画像変調部分に均一に光束を供給するために、蛍光ランプ等の線光源を面光源化する必要があり、このため、蛍光ランプと液晶パネルの間に透過型の拡散板を介在配置することにより、線光源から出射された光束を面光源化することが行われている。
【０００４】
このように、線光源から出射された光束を拡散板により面光源化する場合、光源と拡散板の距離を離すことにより、十分かつ一様な照光面を得ることができるが、光源と拡散板の距離を離しては、バックライトの厚みが増してしまうので、液晶表示装置の小型化、薄型化を図ることができない。
【０００５】
このため、従来は、線光源の輝度分布に応じて拡散板に点状アルミを蒸着し、線光源部分の輝度を落とすことにより、一様な照光面を得ていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した点状アルミの蒸着による場合、線光源部分の輝度を落とすことにより、一様な照光面を得ているので、線光源からの出射光束の利用率が低下してしまい、十分な面内輝度を確保することができないという問題がある。
【０００７】
また、射出成形した拡散板にアルミ蒸着することは、部品のリードタイムが伸び、コストアップにもつながる。
【０００８】
また、線光源の配置に応じて拡散板の厚さを変化させることにより、一様な照光面を確保する方法もあるが、近年、線光源としてＵ字形状、Ｗ字形状の蛍光ランプ等が多く採用され、このような複雑な形状の線光源に応じて拡散板の厚さを設定するのは、実際上困難である。
【０００９】
本発明の目的は、光源から出射された光束を効率よく利用することができ、かつ複雑な形状の線光源にも対応して拡散板の厚さを変化させることにより一様な照光面を確保することのできる拡散板の設計方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係る拡散板の設計方法は、光源から出射された光束の光路上に配置され、この光束を拡散して出射する透過型の拡散板の設計方法であって、加工前の拡散板を前記光路上に配置して、その出射光束の輝度測定を行うことにより、前記拡散板からの出射光束の面内輝度を、当該拡散板上にマトリックス状に設定された複数の輝度データとして検出する面内輝度検出ステップと、この面内輝度検出ステップで検出された前記輝度データのばらつきが均一となるように、当該輝度データを前記拡散板の肉厚データに変換するデータ変換ステップと、このデータ変換ステップで得られた肉厚データに基づいて、前記拡散板の厚さ寸法を設定して前記拡散板の形状を設定する拡散板形状設定ステップとを備えていることを特徴とする。
【００１１】
ここで、面内輝度検出ステップは、加工前の平板状の拡散板からの出射光束を、ＣＣＤカメラ等のエリアセンサによって電気信号として検出し、検出された電気信号をコンピュータ等で画像処理を行うことにより、輝度測定を行う。具体的には、エリアセンサで撮像された拡散板の出射面を、縦ｍ本、横ｎ本の線でメッシュ分割し、縦線および横線の交点を、マトリックス状のｍ×ｎの輝度データ点として設定し、各輝度データ点において拡散板の画像から検出される輝度データにより、拡散板の面内輝度を測定する。
【００１２】
また、データ変換ステップでは、コンピュータ内部で演算処理等を行うことにより、拡散板の厚さを変化させることで面内輝度検出ステップで検出された輝度データのばらつきが均一となるように、各輝度データ点における輝度データを拡散板の肉厚データに変換する。データの変換は、輝度データおよび肉厚データを対応させた検量線を表す式を予め求めておき、各輝度データをこの式に基づいて変換することにより行うことができる。尚、前記検量線を表す式は、予め異なる肉厚の拡散板を光路上に配置した際、拡散板からの出射光束による輝度データを測定して得られるデータから最小自乗法等によって求めることができる。
【００１３】
さらに、拡散板形状設定ステップでは、前記データ変換ステップで得られる肉厚データを、変換前の輝度データが検出される各輝度データ点に対応させることにより拡散板の形状を三次元的に設定することができる。
【００１４】
このような本発明によれば、面内輝度検出ステップを備えているので、拡散板からの出射光束の面内輝度を、拡散板上にマトリックス状に設定された複数の輝度データとして検出し、光源および拡散板の組み合わせによる出射光束の面内輝度のばらつきを把握することができる。特に、輝度データをＣＣＤカメラ等のエリアセンサで撮像することにより得ているので、複数の輝度データをコンピュータ等で同時に一括して処理することができる。
【００１５】
そして、面内輝度検出ステップで検出された輝度データを、データ変換ステップで各輝度データ点における拡散板の肉厚データに変換しているので、各輝度データ点における肉厚を調整することにより、各輝度データ点における輝度を均一化することができ、光源の形状等によらず一様な照光面を確保できる拡散板を設計することができる。また、点状アルミの蒸着等によって一様な照光面を得ているわけではないので、光源からの出射光束を利用率を低下させることなく、効率的に利用することができる。
【００１６】
以上において、面内輝度検出ステップとデータ変換ステップとの間には、光源および拡散板の相対位置のずれに伴って生じる輝度データの誤差を補正するデータ補正ステップが設定されているのが好ましい。
【００１７】
ここで、光源および拡散板の相対位置のずれに伴って生じる輝度データの誤差とは、所定の光源および拡散板の組み合わせにおいて、面内輝度検出ステップで検出される輝度データと、これらの相対位置がずれた場合に検出される輝度データとの間の偏差をいう。
【００１８】
すなわち、光源および拡散板が所定の相対位置にある場合に検出された輝度データに基づいて、一様な照光面を確保できる拡散板の形状を設定すると、これらの相対位置がずれた場合に、一様な照光面が確保できなくなることがある。そこで、面内輝度検出ステップで得られた輝度データを、データ補正ステップで近似度を下げた後、肉厚データに変換して拡散板の形状を設定することにより、光源および拡散板の相対位置のずれに伴う輝度データの誤差を吸収することができ、これらの相対位置の精度を考慮することなく、一様な照光面を確保できる拡散板を設計できる。
【００１９】
また、上述したデータ補正ステップによる輝度データの誤差補正方法としては、以下のようなものが考えられる。
【００２０】
（１）  面内輝度検出ステップで検出された複数の輝度データのうち、低輝度でありかつ隣接する輝度データ間の変化の少ない部分の輝度データを削除し、削除後の複数の輝度データを拡散板上に再度マトリックス状に設定し直すことにより誤差補正することができる。例えば、面内輝度輝度検出ステップにおける輝度データ点が、拡散板の出射面を縦２００本、横２００本の線でメッシュ分割し、縦線および横線の交点（２００×２００点）として与えられていると仮定する。そして、拡散板の上端部周縁の横線５本分、下端部周縁の横線５本分が、低輝度でかつ隣接する輝度データ間の変化が少ない部分であったとすると、この上下１０本の横線上にある輝度データを削除し、削除後の２００×１９０点の輝度データを、拡散板の出射面全体に再度マトリックス状に設定し直す。尚、再度の設定に際しては、拡散板の光源中心に対応する部分から上下対称間隔（ピッチ）に行うのがよい。
【００２１】
このような誤差補正方法によれば、低輝度部分の輝度データを削除し、削除後のデータを再度マトリックス状に設定し直しているので、上記例によれば、当初横線２００本で分割していたものを、１９０本で分割し直すこととなり、高輝度でありかつ隣接する輝度データ間の変化の大きな部分における輝度データ点間の距離がストレッチされる。そして、このような補正された輝度データに基づいて、データ変換ステップにより肉厚データを算出し、この肉厚データに基づいて設定された拡散板は、面内輝度検出ステップで得られた輝度データを直接拡散板に反映させたものよりも、肉厚変化のなだらかな近似度の低い形状となる。従って、光源および拡散板間の相対位置が多少ずれても、拡散板からの出射光束を一様な状態に維持することが可能となり、このような光源および拡散板を含む液晶表示装置等の量産に好適である。
【００２２】
（２）  面内輝度検出ステップで検出された複数の輝度データのうち、低輝度でありかつ隣接する輝度データ間の変化の少ない部分の輝度データを削除し、高輝度でありかつ隣接する輝度データ間の変化の大きな部分に、削除された輝度データの数だけ仮想輝度データを設定挿入し、この仮想輝度データを含む複数の輝度データを、拡散板上にマトリックス状に設定し直すことにより誤差補正することができる。例えば、上記と同様に、拡散板の上下部端縁１０本の横線上にある輝度データを削除した場合において、高輝度であり輝度データ間の変化の大きな部分、例えばバックライトを構成する蛍光ランプ等の直上部分に、削除した輝度データの数だけ仮想輝度データを設定挿入する。具体的には、変化の大きな隣接する２つの輝度データ点の間に、各輝度データ点の輝度データの中間値となる仮想輝度データを設定挿入し、その分、前記隣接する２つの輝度データ点の距離を離して２つの輝度データ点と、仮想輝度データ挿入点との間隔が一定となるような処理を行う。
【００２３】
このような誤差補正方法によれば、変化の大きな隣接する２つの輝度データ点の間に仮想輝度データ挿入点を設け、これらの点の間隔が一定となるような処理を行っているので、隣接する輝度データ点の変化の大きな部分が仮想データを介して離され、輝度データの変化がなだらかとなるように補正される。そして、このような補正された輝度データに基づいて、データ変換ステップにより肉厚データを算出して拡散板の形状を設定することにより、前記と同様に、肉厚変化のなだらかな近似度の低い形状とすることができ、光源および拡散板間の相対位置が多少ずれても、拡散板からの出射光束を一様な状態とすることが可能となり、前記と同様に光源および拡散板を含む液晶表示装置等の量産に好適である。
【００２４】
（３）  上述した光源が拡散板直下に配置されるＵ字状、Ｗ字状の蛍光ランプ等の線光源から構成されている場合、この線光源の対称軸で２つに分割される拡散板の領域のうち、一方の領域に含まれる輝度データと、この一方の領域の輝度データと前記対称軸を軸として対称配置され、他方の領域に含まれる輝度データとを平均化し、平均化された輝度データをそれぞれの領域に含まれる輝度データとして設定し直すことにより、誤差補正することができる。
【００２５】
このような誤差補正方法によれば、線光源の対称軸で２つに分割される拡散板の領域内の一方の領域に含まれる輝度データと、他方の領域に含まれる輝度データとを平均化しているので、面内輝度検出ステップで得られた輝度データを直接拡散板に反映させて設計した拡散板よりも、全体に平均化され、近似度の低い形状の拡散板とすることが可能となる。従って、線光源および拡散板の相対位置が線光源の対称軸に直交する方向にずれていても、拡散板からの出射光束を一様な状態に維持することが可能となり、前記と同様に光源および拡散板を含む液晶表示装置等の量産に好適である。
【００２６】
また、本発明に係る拡散板の加工方法は、光源から出射された光束の光路上に配置され、この光束を拡散して出射する透過型の拡散板を射出成形するために用いられる金型の加工方法であって、上述したいずれかの拡散板の設計方法を実行して得られた肉厚データをＮＣ装置に入力し、該ＮＣ装置が制御する切削加工機により、前記拡散板を射出成形するための金型を、加工することを特徴とする。
【００２７】
このような本発明によれば、ＮＣ装置により制御される切削加工機を採用しているので、上述した拡散板の設計方法で得られた拡散板の形状設定データから直ちに一様な照光面が確保された拡散板を加工することができ、拡散板の量産化が一層促進される。
【００２８】
さらに、上述した光源が拡散板の直下に配置される線光源を含んで構成されている場合、前記切削加工機を構成するエンドミルの加工時における送り方向は、この線光源の対称軸に沿った方向に設定されているのが好ましい。
【００２９】
すなわち、Ｕ字状、Ｗ字状の蛍光ランプ等の線光源から構成されている場合、上述した拡散板の設計方法及びデータ補正方法で得られた拡散板の形状設定データは、線光源の対称軸で概ね対称形状となる。このため、エンドミルの送り方向を線光源の対称軸に沿った方向に設定すれば、形状設定データに伴うエンドミルと加工物の相対位置の変化が対称軸を軸として概ね同じであり、結果として加工後の拡散板も対称形状とすることができる。
【００３０】
そして、上述したエンドミルの加工時における送り方向は、一方向であるのが好ましい。
【００３１】
すなわち、送り方向を双方向ではなく一方向に設定することにより、光源の線状部分を連結する局部においても隣接した領域で均等に加工することができ、加工の粗さやムラを抑えることができる。
【００３２】
また、上述したエンドミルの形状は、拡散板の設計方法を実行して得られる拡散板の形状における肉厚データの変化の最大値に対応して設定されているのが好ましい。
【００３３】
具体的には、拡散板の設計方法を実行するコンピュータにおいて、該設計方法の実行により得られる拡散板の形状における肉厚データの変化の最大値を検出し、この変化の最大値に基づいて、エンドミルのＲ形状等を決定するサブルーチンを設けておけばよい。
【００３４】
すなわち、一般に、切削加工機では、被加工物である金型を拡散板の出射面の形状設定データに沿ってエンドミルが移動して金型の加工を行うため、拡散板の厚さ方向の形状は、エンドミルの形状に依存する。従って、このエンドミルの形状を肉厚データの変化の最大値に応じて設定しておけば、肉厚データの変化が最大値以下の部分もこのエンドミルで加工することができ、拡散板の設計方法で得られる拡散板の形状を正確に再現加工することが可能となる。
【００３５】
さらに、上述したＮＣ装置は、肉厚データのばらつきをスムージング処理して切削加工機を制御するスムージング機能を備えているのが好ましい。
【００３６】
すなわち、上述した拡散板の設計方法で得られる拡散板の形状は、検出された複数の輝度データをデータ変換した肉厚データに基づいて設定されるので、各肉厚データ間にわずかなばらつきが生じる可能性がある。従って、ＮＣ装置がこのようなスムージング機能を備えていれば、このようなわずかなばらつきをスムージング処理して滑らかに加工できるので、一様な照光面を確保できる拡散板を効率よく量産することが可能となる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
（１）加工システムの構造
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。図１には、本発明の拡散板の設計方法および加工方法を実施するための加工システムが示されている。この加工システムは、ＣＣＤカメラ１０、コンピュータ２０、ＮＣ装置３０、および水平フライス盤４０を備え、光源装置５０および拡散板６０からの出射光束をＣＣＤカメラ１０で輝度データとして検出し、検出された輝度データをコンピュータ２０内で変換処理して形状設定データを得る。得られた拡散板６０の形状設定データをＮＣ装置３０に入力して水平フライス盤４０の動作制御を行うことにより、所望の形状の拡散板６０を射出成形するための金型が製造できるように構成されている。
【００３８】
ＣＣＤカメラ１０は、電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）を撮像素子とし、この電荷結合素子により検出された画像は、電気信号に変換されてコンピュータ２０に出力するように構成されている。なお、このＣＣＤカメラ１０の視野は、加工前の平板の拡散板６０の出射面全体を含むように設定されている。
【００３９】
コンピュータ２０は、図１では図示を略したが、演算処理を行うＣＰＵと、各種プログラムおよび演算結果となるデータを記憶するためのハードディスク装置とを含んで構成されている。このコンピュータ２０は、マルチタスク機能を有するオペレーティングシステムによって制御され、オペレーティングシステム上では、前記ＣＣＤカメラ１０からの電気信号を処理して輝度データを取得する画像処理プログラム、画像処理プログラムで取得した輝度データを一様な照光面を確保できる拡散板６０の肉厚データに変換処理するための表計算プログラム、および表計算プログラムで変換処理された肉厚データに基づいて、一様な照光面を確保できる拡散板６０の形状を画面上に表示するとともに、この拡散板６０の形状をＩＧＥＳ形式の形状設定データとして出力する三次元サーフェス作成プログラムが同時に展開可能となっている。
【００４０】
ＮＣ装置３０は、前記コンピュータ２０で設定された形状設定データに基づいて、水平フライス盤４０を動作制御するものであり、前記形状設定データが入力されるデータ入力部と、入力された形状設定データに基づいて、所定の周期で、水平フライス盤４０のサーボモータを制御するためのサーボ指令値を出力するサーボ指令値出力部とを備えている。
【００４１】
水平フライス盤４０は、切削加工用の刃となるエンドミルと、このエンドミルおよび加工対象となる拡散板６０を射出成形するための金型を放電加工するために用いるマスター電極との相対位置を変更するＸ軸駆動機構、Ｙ軸駆動機構、およびＺ軸駆動機構とを備えている。そして、各軸駆動機構は、前記ＮＣ装置３０からのサーボ指令値に基づいて動作するステップモータを備えている。
【００４２】
（２）拡散板が利用される液晶表示装置の構造
前記加工システムで加工された金型で射出成形により作られた拡散板６０は、図２に示すように、液晶表示装置７０の一部を構成する。この液晶表示装置７０は、前記光源装置５０および拡散板６０と、液晶パネル７１、液晶パネルシールドフレーム７２、液晶パネル制御基板７３、および放熱板７４とを備え、これらは、金属製の外装シールドケース７５およびプラスチック製の裏面ケース７６内に収納されて一体化されている。
【００４３】
図２から判るように、光源装置５０は、拡散板６０の直下にＷ字状の蛍光ランプ５１を配置した直下型バックライトであり、蛍光ランプ５１の周囲には、蛍光ランプ５１からの出射光束を無駄なく拡散板６０の方向に出射するために、蛍光ランプ５１の形状に応じた反射板５２が設けられている。そして、蛍光ランプ５１および反射板５２の取付位置のずれ、および光源装置５０および拡散板６０の取付位置のずれ等により、蛍光ランプ５１および拡散板６０の相対位置は、微妙なずれが生じる。
【００４４】
このような液晶表示装置７０において、光源装置５０から出射された光束は、拡散板６０を透過して拡散され拡散板６０の照光面全体から光束が出射される。拡散板６０から出射された光束は、液晶パネル制御基板７３からの制御信号により液晶パネル７１で変調される。液晶パネル７１で変調された変調光束は、液晶パネルシールドフレーム７２および外装シールドケース７５の開口から光学像として視認できるように構成されている。
【００４５】
（３）拡散板の設計方法
次に、上述した加工システムに基づいて、前記一様な照光面を確保できる拡散板６０を設計する手順について、図３に示されるフローチャートに基づいて説明する。
【００４６】
（１）  ＣＣＤカメラ１０により、加工前の平板状の拡散板６０からの出射光束を電気信号として検出し、拡散板６０の照光面内の輝度をコンピュータ２０に出力する。
【００４７】
（２）  コンピュータ２０では、ＣＣＤカメラ１０からの電気信号を輝度データとして取得し（処理Ｓ１）、画像処理プログラムにより、拡散板６０の面内輝度を、コンピュータ２０のディスプレイ上に画面表示する（処理Ｓ２）。この画面表示は、図４に示すように、同じ輝度範囲（Ｃｄ／ｍ２）として検出された領域を塗り分けて等高線状に表したものであり、図４中領域Ａが最も高輝度であり、領域Ｂ〜領域Ｅとなるに従って、輝度が低くなっていく。なお、実際の表示画面では、視認性をよくするために、領域Ａを赤、Ｂをオレンジ、領域Ｃを黄、領域Ｄを黄緑、領域Ｅを緑、さらに、これらよりも低輝度の部分を青、紫等で表示している。
【００４８】
（３）  画像処理プログラムは、表示画面の縦方向および横方向に沿った線によって表示画面をメッシュ分割して、縦線および横線の交点を輝度データ点として設定し、各輝度データ点における輝度データをマトリックス状に設定された輝度データとして表計算プログラムに出力する（処理Ｓ３）。具体的には、図５に示すように、表示画面に表示された拡散板６０を、２００本の縦線ＶＬおよび２００本の横線ＨＬにより分割し、表示画面上に２００×２００点の輝度データ点Ｐを設定し、各輝度データ点Ｐにおける輝度データを取得する。
【００４９】
（４）  画像処理プログラムから出力された各輝度データ点Ｐにおける輝度データは、表計算プログラム内で処理される。表計算プログラムでは、図６に示すように、横線ＨＬの表示画面上端からの順番を行番号、縦線ＶＬの表示画面左端からの順番を列番号として、所定の行番号および列番号で与えられるセルに各輝度データ点Ｐの輝度データを設定して表作成する（処理Ｓ４）。尚、図６において、各セル内の輝度データの単位はＣｄ／ｍ２である。
【００５０】
（５）  次に、表計算プログラムの演算機能を用いて、表内の輝度データの補正処理を行うが、具体的には、以下の手順で行う（処理Ｓ５）。
【００５１】
▲１▼  表内の任意のセルの輝度データのうち、所定の輝度よりも小さい輝度データのセルをすべて選択する。
【００５２】
▲２▼  選択されたセルのうち、当該セルの輝度データに隣接する上下左右のすべてのセルの輝度データが大きく変化していないセルの輝度データを削除し、データが削除されたセルと同一の行または列にある他のセル内の輝度データを、当該行または列方向に連続させて再設定する。例えば、表中の輝度データが２００×２００個あり、表の行番号ｍ、列番号ｎのセルの輝度データを削除し、列番号ｎにある他のセル内のデータを再設定する場合、列番号ｎに含まれる２００個の輝度データは、補正後は１９９個の輝度データとして再設定される。
【００５３】
尚、このような計算は、オペレータが表計算プログラムの演算機能を利用してマニュアルで行うこともできるが、表計算プログラム内のマクロ機能を利用して自動的に実行させることもできる。
【００５４】
（６）  上記補正処理を行った後、表内の輝度データを、拡散板６０の肉厚データに変換する（処理Ｓ６）。図７に示すように、拡散板６０の肉厚と、この肉厚に応じた出射光束の輝度を予め測定し、肉厚および輝度の関係を表す検量線の式を、最小自乗法等により求め、この式に基づいて、所望の輝度であり一様な照光面となるように、表内の輝度データを拡散板６０の肉厚データに一括変換する。尚、変換は、表計算プログラムの演算機能を利用すれば、自動的に行うことができる。
【００５５】
（７）  表計算プログラムによって変換された各セルの肉厚データに基づいて、三次元サーフェス作成プログラムは、拡散板６０の三次元画像を形成する。具体的には、肉厚データを与えるセルの行番号および列番号を、画像処理プログラムで設定された輝度データ点Ｐの座標として拡散板６０の三次元画像を形成する。但し、データ補正により、輝度データが削除され、該輝度データが含まれる行または列の輝度データの個数が、画像処理プログラムで設定された輝度データ点Ｐの個数よりも少ない場合、横線ＨＬまたは縦線ＶＬの方向に沿って輝度データ点Ｐを再配置する。具体的には、前記のように、表の行番号ｍ、列番号ｎのセルの輝度データが削除され、列番号ｎに含まれる２００個の輝度データが１９９個とされている場合、列番号ｎに相当する縦線ＶＬ内の輝度データ点Ｐは、補正前では拡散板の縦方向に２００個に設定されていたものを、補正後では、各輝度データ点間の距離をストレッチすることにより、拡散板６０の縦方向に１９９個で再配置される。
【００５６】
（８）  そして、三次元サーフェス作成プログラムでは、このように設定配置された肉厚データに基づいて、図８に示すように、拡散板６０の形状設定を行って画面表示するとともに、ＩＧＥＳ形式の形状設定データを生成する（処理７）。尚、図８において、拡散板６０の表面に等高線状に分割される領域は、肉厚データｔが所定の範囲に含まれる部分を表すものである。
【００５７】
（９）  この後、得られた形状設定データに基づいて、加工に最適な水平フライス盤４０のエンドミルの径を設定し、この最適なエンドミルの情報は、形状設定データに加えられる。エンドミルの径に関する情報は、前記三次元サーフェス作成プログラムにおいて、肉厚データの変化の最大値に応じて設定され、形状設定データにおける拡散板６０の表面形状の変化が最も激しくなる部分を加工できるような径のエンドミルが選択される。
【００５８】
具体的には、図９に示すように、拡散板６０の厚さ方向の断面形状の隣接する点Ｐｎ−１の肉厚データ、および点Ｐｎで変化の最大値ｄｍｍをとり、点Ｐｎ−１、Ｐｎ間の変化が拡散板６０の水平面に対して角度θｍａｘ（ｄｅｇ）をなしていたとすると、水平フライス盤４０を構成するエンドミル４１の形状は、１８０−θｍａｘ（ｄｅｇ）を概ね忠実に加工できるようなＲ寸法のものを採用すればよい。
【００５９】
（４）拡散板の加工方法
上述のように、コンピュータ２０で設定された形状設定データは、オンラインまたはオフラインでＮＣ装置３０に出力される。ＮＣ装置３０は、入力された形状設定データに基づいて、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸ごとのサーボ指令値を生成し、これらのサーボ指令値を水平フライス盤４０に出力し、水平フライス盤４０のＸ軸駆動機構、Ｙ軸駆動機構、Ｚ軸駆動機構の動作制御を行い、拡散板６０を射出成形するための金型を放電加工するために用いるマスター電極の加工が行われる。
【００６０】
また、ＮＣ装置３０は、マスター電極を加工するのに最適なエンドミルを選択する旨の信号をフライス盤４０に出力するとともに、該エンドミルによるマスター電極の加工をどの方向から行うのが好ましいかを表す信号を、フライス盤４０に出力する。本例では、図１０に示すように、拡散板６０の直下に配置される蛍光ランプ５１の対象軸５１Ａに沿ってエンドミル４１を動作させるのが好ましい旨の信号となっている。
【００６１】
さらに、本実施形態におけるＮＣ装置３０は、形状設定データ中の肉厚データのばらつきをスムージング処理するスムージング機能を備え、このスムージング機能により、拡散板６０の加工面を滑らかに仕上げることができる。具体的には、図１１に示すように、形状設定データから得られる拡散板６０の厚さ方向断面形状が実線６１で表されるように、複数の点Ｐ１〜Ｐｍで与えられる長周期の変化と、隣接する点Ｐｍ−１およびＰｍの間に生じるわずかな変化とを含んで構成されている場合、図１１の一点鎖線で表されるような軌跡をエンドミル４１の動作軌跡として設定する。尚、このようなＮＣ装置３０のスムージング機能は、以下のように構成することができる。
【００６２】
エンドミル４１と形状設定データから得られたサーフェスの一部（マスター電極）とが接触した場合、これを検出してＮＣ装置３０にその旨の信号をフィードバックするセンサを設けておく。エンドミル４１が点Ｐｍ−１を加工した後、点Ｐｍに移動している状態で、エンドミル４１の端部が点Ｐｍ＋１の近傍と接触した場合、センサはＮＣ装置３０に信号をフィードバックする。ＮＣ装置３０では、点Ｐｍ−１および点Ｐｍ間のばらつきは、隣接する点間のわずかなばらつきであると判断し、エンドミル４１に点Ｐｍの肉厚データに基づく加工をスキップして、点Ｐｍ＋１の加工のために移動させる旨のサーボ指令値を出力する。
【００６３】
（５）実施形態の効果
前述のような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
【００６４】
すなわち、拡散板６０からの出射光束を、ＣＣＤカメラ１０およびコンピュータ２０内の画像処理プログラムで処理しているので、拡散板６０上に設定された複数の輝度データ点Ｐの輝度データを検出し、表計算プログラムにより表データとして処理することで、拡散板６０の照光面の面内輝度を把握することができる。
【００６５】
また、照光面をＣＣＤカメラ１０で撮像し、ＣＣＤカメラからの信号をコンピュータ２０で処理しているので、画像処理プログラムおよび表計算プログラム等により、拡散板６０内の輝度データを同時に一括して処理することができる。
【００６６】
さらに、検出された各輝度データ点Ｐの輝度データを、表計算プログラムにより肉厚データに変換しているので、各輝度データ点における拡散板６０の最適な肉厚を把握することができ、この肉厚データに基づいて拡散板６０の形状を設定することで、光源装置５０の形状等によらず、一様な照光面を確保できる拡散板６０を設計することができる。また、蛍光ランプ５１の形状に沿って点状アルミの蒸着等を行う必要がないので、光源装置５０からの出射光束を利用率を低下させることなく、効率的に利用することができる。
【００６７】
そして、画像処理プログラムで検出された複数の輝度データを、表計算プログラムでデータ補正し、実際のデータよりも近似度を下げた状態で拡散板６０の形状設定を行っているので、拡散板６０および蛍光ランプ５１の相対位置にずれが生じても、このずれに伴う輝度データの誤差を吸収することができ、これらの相対位置の精度を考慮することなく、一様な照光面を確保できる拡散板６０を設計できる。
【００６８】
また、上述した輝度データの補正方法によれば、削除した輝度データを含む行または列のデータ個数を減らし、再配置すればよいので、輝度データ補正を簡単に行うことができ、コンピュータ２０内における処理の簡素化が図られる。
【００６９】
さらに、コンピュータ２０から出力される形状設定データをＮＣ装置３０に入力し、ＮＣ装置３０が制御する水平フライス盤４０により、拡散板６０を射出成形するための金型を放電加工するために用いるマスター電極を加工しているので、拡散板６０の形状設定データから直ちに一様な照光面が確保された拡散板６０を加工することができ、拡散板６０の量産化が一層促進される。
【００７０】
そして、図１０に示すように、エンドミル４１の送り方向がＷ字状の蛍光ランプ５１の対象軸５１Ａに沿った方向に設定されているので、形状設定データに伴うエンドミルと加工物の相対位置の変化が対称軸を軸として概ね同じであり、結果として加工後の拡散板も対称形状とすることができる。またこの送り方向を双方向ではなく一方向に設定することにより、光源の線状部分を連結する局部においても隣接した領域で均等に加工することができ、加工の粗さやムラを抑えることができる。
【００７１】
また、エンドミル４１の形状が肉厚データの変化の最大値θｍａｘに応じて設定されているので、肉厚データの変化が最大値以下の部分（θ＜θｍａｘ）もこのエンドミル４１で加工することができ、形状設定データに基づく拡散板６０の形状をエンドミル４１で正確に再現加工することができる。
【００７２】
さらに、ＮＣ装置３０がスムージング機能を備えているので、輝度データの検出誤差に伴う肉厚データのわずかなばらつきをスムージング処理して滑らかに加工でき、一様な照光面を確保できる拡散板６０を効率よく量産することができる。
【００７３】
（６）第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。尚、以下の説明では、既に説明した部分または部材と同一の部分等については、同一符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００７４】
前記第１実施形態では、データ補正ステップは、コンピュータ２０内の表計算プログラムにおいて、低輝度でありかつ隣接する輝度データ間の変化の少ない輝度データを削除した後、データが削除されたセルと同一の行または列にある他のセル内の輝度データを、当該行または列方向に連続させ、三次元サーフェス作成プログラムで三次元画像を形成するに際して、輝度データの個数が少ない部分については、輝度データ点Ｐを縦線ＶＬまたは横線ＨＬに沿って再配置することにより、補正を行っていた。
【００７５】
これに対して、第２実施形態の拡散板の設計方法では、データ補正ステップにおいて、低輝度でありかつ隣接する輝度データ間の変化の少ない輝度データを削除する点は、第１実施形態と同様であるが、高輝度でありかつ隣接する輝度データ間の変化の大きな部分に、削除された輝度データの数だけ仮想輝度データを設定挿入し、この仮想輝度データを含む複数の輝度データを、拡散板上にマトリックス状に設定し直している点が相違する。
【００７６】
すなわち、図１２に示すように、拡散板の照光面を分割する縦線または横線上に配列された複数の輝度データ点Ｐ１〜Ｐｍにおける輝度データＣ１〜Ｃｍを、表計算プログラムで処理することを考える。
【００７７】
（１）  低輝度でありかつ変化の少ない輝度データ点Ｐ２の輝度データＣ２を表計算プログラムで削除し、該データを輝度データＣ１〜Ｃｍの並びに沿って連続させると、図１３（Ａ）の状態から図１３（Ｂ）に変化する。
【００７８】
（２）  この状態で三次元サーフェス作成プログラムに輝度データＣ１〜Ｃｍを出力する場合、輝度データ点Ｐ１〜点Ｐｍの数に対して、輝度データＣ１〜Ｃｍの数が１つ少なくなる。尚、このまま三次元サーフェス作成プログラムで処理しようとすると、輝度データ点の数を１つ減らして、新たなピッチの輝度データ点を再配置することとなる（第１実施形態）。
【００７９】
（３）  そこで、本例では、輝度データＣ１〜Ｃｍのうち、高輝度でありかつ隣接する輝度データ間の変化の大きな部分、例えば、輝度データＣｎ−１およびＣｎの間に、仮想輝度データＣｖを挿入し、表中の輝度データＣ１〜Ｃｍの数を補正前に戻す操作をする。尚、仮想輝度データＣｖの値は、Ｃｎ−１からＣｎの間であれば自由に設定可能であるが、Ｃｖ＝（Ｃｎ−１＋Ｃｎ）／２とするのが好ましい。
【００８０】
（４）  そして、このような表計算プログラムによる補正の後に、輝度データを三次元サーフェス作成プログラムに出力し、拡散板の形状設定を行う。
【００８１】
（５）  上述した補正処理を、拡散板の厚さ方向の変化で説明すれば、補正前における点Ｐｎ−１および点Ｐｎの間の距離が、仮想データ点Ｐｖが介在させることで長くなり、点Ｐｎ−１および点Ｐｎ間での肉厚の変化がなだらかになる。
【００８２】
尚、上述したデータ補正ステップの手順以外については、第１実施形態と同様なので、その説明を省略する。
【００８３】
このような第２実施形態に係る拡散板の設計方法によれば、前記第１実施形態と同様に、拡散板および蛍光ランプの相対位置の精度を考慮することなく、一様な照光面を確保できる拡散板を設計することができる。
【００８４】
また、前記のように、表計算プログラムの演算結果が、データ数が変更されることなく、三次元サーフェス作成プログラムに出力されるので、拡散板上に設定された輝度データ点のピッチ等を再配置する必要がなく、三次元サーフェス作成プログラムにおける処理の効率化が図られる。
【００８５】
（７）第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
【００８６】
前記各実施形態におけるデータ補正ステップでは、低輝度でありかつ輝度データ間の変化の少ない部分の輝度データを間引くことにより、補正処理を行っていた。
【００８７】
これに対して、第３実施形態に係るデータ補正ステップは、図２に示すように、光源装置５０が線光源となるＷ字状の蛍光ランプ５１を備えている場合、蛍光ランプ５１の対称軸を中心として対称配置される輝度データ点の輝度データを平均化することにより、補正処理を行っている点が相違する。
【００８８】
すなわち、本例では、図１４に示すように、拡散板６０が蛍光ランプ５１の対称軸５１Ａにより２つの領域６０Ａと６０Ｂとに分割されている状態において、一方の領域６０Ａに含まれる輝度データ点ＰＡの輝度データＣＡと、この輝度データ点ＰＡと対称軸５１Ａを軸として対称配置され、領域６０Ｂに含まれる輝度データ点ＰＢの輝度データＣＢとを平均化し、平均化後の輝度データ（ＣＡ＋ＣＢ）／２を、点ＰＡおよび点ＰＢの輝度データとして設定し直すことにより、補正処理を行う。
【００８９】
尚、上述したデータ補正ステップ以外の部分については、第１実施形態と同様なので、その説明を省略する。
【００９０】
このような第３実施形態によれば、データ補正ステップにおいて、輝度データの増減がないので、第２実施形態と同様に、データ補正ステップを表計算プログラム内のみで処理することができ、三次元サーフェス作成プログラムにおけるデータの処理の効率化が図られる。
【００９１】
また、本例のようなデータ補正ステップであれば、拡散板６０および蛍光ランプ５１の対称軸５１Ａに直交する方向の相対位置ずれに対する補正として有効である。
【００９２】
また、対称軸５１Ａで対称配置される輝度データ点の輝度データを平均化することで、面内輝度検出ステップで取り込んだ輝度データのばらつきを補正しているため、加工後の拡散板も対称形状とすることができる。
【００９３】
（８）実施形態の変形
尚、本発明は、前述の各実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含むものである。
【００９４】
前記各実施形態における光源装置５０は、直下型のバックライトであったが、本発明に係る拡散板の設計方法は、拡散板もしくは拡散シートになる拡散面を必要とする以上、エッジライト型の光源装置に適用することも可能である。
【００９５】
また、前記各実施形態では、光源装置５０を構成する蛍光ランプ５１は、Ｗ字形状のものであったが、Ｕ字形状や円管等他の形状の蛍光ランプや蛍光ランプ以外の光源であっても本発明を採用することができる。
【００９６】
さらに、前記第１実施形態では、切削加工機として水平フライス盤４０が採用されていたが、これに限らず、垂直フライス盤等、要するに切削加工に用いることのできる機械であって、ＮＣ装置で制御できるものであれば、本発明を採用することができる。
【００９７】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
【００９８】
【発明の効果】
前述のような本発明によれば、面内輝度検出ステップおよびデータ変換ステップを備えているので、面内輝度検出ステップで検出された輝度データに応じた拡散板の肉厚データを得ることができ、拡散板形状設定ステップにより、光源からの光束を効率的に利用でき、かつ一様な照光面を確保することのできる拡散板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る拡散板の加工システムを表す模式図である。
【図２】前記実施形態における拡散板が用いられる液晶表示装置の構造を表す分解斜視図である。
【図３】前記実施形態における拡散板の設計方法を実行する手順を説明するためのフローチャートである。
【図４】前記実施形態における面内輝度検出ステップで検出された拡散板の面内輝度を表示した表示画面を表す模式図である。
【図５】前記実施形態におけるマトリックス状に設定された複数の輝度データを説明するための模式図である。
【図６】前記実施形態におけるデータ変換ステップおよびデータ補正ステップを実行する表計算プログラムにおけるマトリックス状の輝度データを表す表の一部である。
【図７】前記実施形態における拡散板の厚さと透過光の輝度との関係を表す検量線である。
【図８】拡散板形状設定ステップを実行し、コンピュータ上の画面に表示された拡散板の三次元形状を表す図である。
【図９】前記実施形態における拡散板の肉厚データから、切削加工機のエンドミルの形状設定を行う方法を説明するための模式図である。
【図１０】前記実施形態における拡散板の加工時におけるエンドミルの送り方向を説明するための模式図である。
【図１１】前記実施形態におけるＮＣ装置のスムージング機能の説明を行うための模式図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る拡散板の設計方法におけるデータ補正ステップを説明するためのグラフである。
【図１３】前記実施形態におけるデータ補正ステップを説明するための輝度データの配列を表す図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係る拡散板の設計方法におけるデータ補正ステップを説明するための模式図である。
【符号の説明】
３０  ＮＣ装置
４０  切削加工機
４１  エンドミル
５０  光源
５１  線光源
６０  拡散板
Ｓ４  面内輝度検出ステップ
Ｓ５  データ補正ステップ
Ｓ６  データ変換ステップ
Ｓ７  拡散板形状設定ステップ
【図１】
0003624749.tif 000002
【図２】
0003624749.tif 000003
【図３】
0003624749.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003624749.tif 000007
【図７】
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【図８】
0003624749.tif 000009
【図９】
0003624749.tif 000010
【図１０】
0003624749.tif 000011
【図１１】
0003624749.tif 000012
【図１２】
0003624749.tif 000013
【図１３】
0003624749.tif 000014
【図１４】
0003624749.tif 000015