(57)【要約】  シミュレータを用いて導光板パターンを迅速且つ効率的に設計することが可能な方法とそのシステム、装置およびソフトウェアを提供する。入力手段、出力手段、格納手段、中央処理装置、ドット位置生成手段、シミュレータ、輝度計算手段およびドット密度補正手段を含む導光板パターン設計システムを用いた導光板パターン設計方法において、前記中央処理装置が、前記入力手段を用いて、所定のドット密度を有する導光板パターンの入力を受ける段階と、前記入力手段を用いて前記ドットの形態変数および導光板変数の入力を受ける段階と、前段階で入力されたドット密度に基づいて前記ドット位置生成手段を用いて各ドットに対する座標変数を生成する段階と、前記シミュレータに前記ドットの座標変数、形態変数および導光板変数を入力する段階と、前記シミュレータを用いて、前段階で入力された導光板パターンが示す導光板輝度分布をシミュレーションする段階と、前記輝度計算手段を用いて、前記シミュレーションされた導光板の全体平均輝度値を求める段階と、前記輝度計算手段を用いて、前記導光板を分割した各分析セクター別に個別輝度値を求める段階と、前記ドット密度補正手段を用いて、前記平均輝度値および前記個別輝度値に基づいて各分析セクターのドット密度を加減して新しい導光板パターンのドット密度を生成する段階とを含む導光板パターン設計方法を行うことを特徴とする。
2007507815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力手段、出力手段、格納手段、中央処理装置、ドット位置生成手段、シミュレータ、輝度計算手段およびドット密度補正手段を含む導光板パターン設計システムを用いた導光板パターン設計方法において、
前記中央処理装置が、
（ａ）前記入力手段を用いて、所定のドット密度を有する導光板パターンの入力を受ける段階と、
（ｂ）前記入力手段を用いて前記ドットの形態変数および導光板変数の入力を受ける段階と、
（ｃ）前段階で入力されたドット密度に基づいて前記ドット位置生成手段を用いて各ドットに対する座標変数を生成する段階と、
（ｄ）前記シミュレータに前記ドットの座標変数、形態変数および導光板変数を入力する段階と、
（ｅ）前記シミュレータを用いて、前段階で入力された導光板パターンが示す導光板輝度分布をシミュレーションする段階と、
（ｆ）前記輝度計算手段を用いて、前記シミュレーションされた導光板の全体平均輝度値を求める段階と、
（ｇ）前記輝度計算手段を用いて、前記導光板を分割した各分析セクター別に個別輝度値を求める段階と、
（ｈ）前記ドット密度補正手段を用いて、前記平均輝度値および前記個別輝度値に基づいて各分析セクターのドット密度を加減して新しい導光板パターンのドット密度を生成する段階とを含む導光板パターン設計方法を行うことを特徴とする、導光板パターン設計方法。
【請求項２】
前記段階（ｅ）の後、前記出力装置を用いて、前記シミュレーションされた輝度分布を視覚的に表現する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の導光板パターン設計方法。
【請求項３】
前記段階（ｈ）で得られた新しい導光板パターンの設計密度に基づいて段階（ｃ）〜段階（ｈ）を繰り返し行うことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の導光板パターン設計方法。
【請求項４】
前記段階（ｃ）では、前記ドットを導光板上で規則的に配列するようにその座標値を生成することを特徴とする、請求項１に記載の導光板パターン設計方法。
【請求項５】
前記段階（ｃ）では、前記ドットを乱数的に配列するようにその座標値を生成することを特徴とする、請求項１に記載の導光板パターン設計方法。
【請求項６】
前記段階（ｇ）の個別輝度値のうち前記平均輝度値と所定値以上の差を示す値を除去した後、前記段階（ｈ）を行うことを特徴とする、請求項１に記載の導光板パターン設計方法。
【請求項７】
前記ドット密度を加減する段階は、前記全体平均輝度値と前記個別平均輝度値間の差異値に線形比例するように前記ドット密度を加減することを特徴とする、請求項１に記載の導光板パターン設計方法。
【請求項８】
前記段階（ｈ）のドット密度を加減することは、前記平均輝度値と前記個別輝度値間の差異値に比例するように、単位面積当たりのドット個数および単位面積当たりのドット占有総面積の中の少なくともいずれか一つ以上を加減することを特徴とする、請求項１に記載の導光板パターン設計方法。
【請求項９】
前記段階（ｆ）〜（ｇ）で求められた輝度値は、デジタルデータ形態であることを特徴とする、請求項１に記載の導光板パターン設計方法。
【請求項１０】
前記ドットは、前記導光板に作られるインクドットおよび機械的ドットのいずれか一つをシミュレーションしたことを特徴とする、請求項１に記載の導光板パターン設計方法。
【請求項１１】
前記ドットは、レンズ型、球型、角柱型および角錐型のいずれか一つをシミュレーションしたことを特徴とする、請求項１に記載の導光板パターン設計方法。
【請求項１２】
前記導光板は、その側面に配置される点光源および直線型光源のいずれか一つと共に使用されることを特徴とする、請求項１に記載の導光板パターン設計方法。
【請求項１３】
入力手段、出力手段、格納手段、中央処理装置を有するコンピュータを駆動させるコンピュータプログラムを格納した記録媒体において、
前記コンピュータプログラムが、ドット位置生成手段、シミュレータ、輝度計算手段およびドット密度補正手段を含み、
前記コンピュータプログラムが、
（ａ）前記入力手段を用いて、所定のドット密度を有する導光板パターンの入力を受ける段階と、
（ｂ）前記入力手段を用いて前記ドットの形態変数および導光板変数の入力を受ける段階と、
（ｃ）前段階で入力されたドット密度に基づいて前記ドット位置生成手段を用いて各ドットに対する座標変数を生成する段階と、
（ｄ）前記シミュレータに前記ドットの座標変数、形態変数および導光板変数を入力する段階と、
（ｅ）前記シミュレータを用いて、前段階で入力された導光板パターンが示す導光板輝度分布をシミュレーションする段階と、
（ｆ）前記輝度計算手段を用いて、前記シミュレーションされた導光板の全体平均輝度値を求める段階と、
（ｇ）前記輝度計算手段を用いて、前記導光板を分割した各分析セクター別に個別輝度値を求める段階と、
（ｈ）前記ドット密度補正手段を用いて、前記平均輝度値および前記個別輝度値に基づいて各分析セクターのドット密度を加減して新しい導光板パターンのドット密度を生成する段階とを含む導光板パターン設計方法を行うことを特徴とする、コンピュータプログラムを記録した記録媒体。
【請求項１４】
前記段階（ｆ）〜（ｇ）で求められた輝度値は、デジタルデータ形態であることを特徴とする、請求項１３に記載のコンピュータプログラムを記録した記録媒体。
【請求項１５】
前記導光板は、その側面に配置される点光源および直線型光源のいずれか一つと共に使用されることを特徴とする、請求項１３に記載のコンピュータプログラムを記録した記録媒体。
【請求項１６】
入力手段、出力手段、格納手段、中央処理装置、ドット位置生成手段、シミュレータ、輝度計算手段およびドット密度補正手段を含む導光板パターン設計装置において、
前記導光板パターン設計装置が、
（ａ）前記入力手段を用いて、所定のドット密度を有する導光板パターンの入力を受ける段階と、
（ｂ）前記入力手段を用いて前記ドットの形態変数および導光板変数の入力を受ける段階と、
（ｃ）前段階で入力されたドット密度に基づいて前記ドット位置生成手段を用いて各ドットに対する座標変数を生成する段階と、
（ｄ）前記シミュレータに前記ドットの座標変数、形態変数および導光板変数を入力する段階と、
（ｅ）前記シミュレータを用いて、前段階で入力された導光板パターンが示す導光板輝度分布をシミュレーションする段階と、
（ｆ）前記輝度計算手段を用いて、前記シミュレーションされた導光板の全体平均輝度値を求める段階と、
（ｇ）前記輝度計算手段を用いて、前記導光板を分割した各分析セクター別に個別輝度値を求める段階と、
（ｈ）前記ドット密度補正手段を用いて、前記平均輝度値および前記個別輝度値に基づいて各分析セクターのドット密度を加減して新しい導光板パターンのドット密度を生成する段階とを含む導光板パターン設計方法を行うことを特徴とする、導光板パターン設計装置。
【請求項１７】
前記導光板は、その側面に配置される点光源および直線型光源のいずれか一つと共に使用されることを特徴とする、請求項１６に記載の導光板パターン設計装置。
【請求項１８】
前記段階（ｆ）〜（ｇ）で求められた輝度値は、デジタルデータ形態であることを特徴とする、請求項１６に記載の導光板パターン設計装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光板パターン設計方法およびそのシステムに係り、さらに詳しくは、導光板の表面のドットパターンを自動的に設計する方法およびそのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の如く、導光板とは、ＬＣＤのように自ら発光しないディスプレイ装置の背面に位置し、側面の光源から発生した光をディスプレイの前面に向かわせる、ＰＭＭＡまたはその他これと類似の材質で作られた板状モジュールを意味する。
【０００３】
このように導光板が側面光源からの光を屈折させて前面に向かわせるが、これは光源から発生した光が導光板の内部に入射した後、導光板の背面に形成された屈折ドットから反射または散乱されてその経路が変更されるためである。このようなドットは、通常、インクなどで印刷された形をし、あるいは機械的に形成されたノッチ(notch)、ピット(pit)またはディンプル(dimple)などの形をする。
【０００４】
前述したドットの導光板の表面における配置形態をドットパターンと称するが、このようなドットパターンが持つべき最も重要な特性の一つは、この導光板を使用した際に光がなるべく広く均一に分散して導光板の全面にわたって均一な輝度が得られるようにしなければならないことである。
【０００５】
一般に、光源に近いところが遠いところより輝度が高く、且つドット密度の高い地点がドット密度の相対的に小さい地点より輝度が高いので、導光板の輝度均質性を左右する大きい変数は、光源の位置およびドットの密度分布であると言える。その中でも、光源の位置は、前もって定められるものなので、輝度均質性のためにはドットパターンの設計が非常に重要であると言える。このような導光板パターンは、電子製品によってその設計を異にしなければならない。その理由は、たとえばＬＣＤを使う電子装置が携帯電話やコンピュータモニター、壁掛けテレビなど様々な形をしているので、これらに要求される導光板の広さおよび模様が異なり、各製品に合わせてその模様および広さ、光源の特性による固有な導光板パターンの設計が行わなければならないためである。
【０００６】
現在まで使用されてきた導光板パターンの設計方式は、非常に原始的で且つ非効率的な方法である。その中でも、最も基本的に使用している方式は、新たな導光板パターンを設計する際、類似の大きさと面積をもった従前の導光板パターンをそのまま模して新しい導光板に適用したプロトタイプ(proto type)を試験的に製作した後、そのパターンで均一な輝度が得られるかを肉眼で確認し、確認結果、均一でない部分が発見されると、この部分に配置されたドットの密度を他の部分に比べて相対的に加減した２次プロトタイプの導光板をさらに製作して同一の過程を経て最適の設計を得る方式であった。
【０００７】
すなわち、毎度導光板を直接製作してこれを肉眼で観察し、経験値を用いてこれを補正する原始的な方法を使用してきた。
【０００８】
このように新しい導光板の形態ごとに新しい型を製作して新しい導光板プロトタイプを実際製作しなければならない従前の方式は、費用および時間的な面からみて、非常に非効率的な設計方式である。
【０００９】
これは特に最近急浮上した産業である携帯電話製造業においてさらに深刻であるが、各携帯電話メーカーによって毎年数十個以上のモデルが新登場する昨今の状況で、このようなあまりにも多くの人力、費用および時間がかかる原始的な設計方式は、ややともすれば当該携帯電話メーカーを市場先占の競争で淘汰させることもできる程度に古い方法であるといえる。
【００１０】
したがって、このような原始的な方法から脱皮し、新しくて効率化された導光板設計方法が要求されている実情である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、かかる問題点を解決しようとするもので、実際導光板を製作しなくても、コンピュータシミュレーションを用いて設計された導光板の輝度パターンを求め、これを自動的にフィードバックさせることにより、最適化された導光板パターンを容易に求める方法およびそのシステムを提供することを目的とする。
【００１２】
よって、このような本発明の特徴を利用すると、何よりも、新しい導光板の製作の際にかかる費用および時間を画期的に減らすことができる。
【００１３】
また、本発明は、上記の方式で作動するようにコンピュータを駆動させるソフトウェアの構造およびその作動方法を提供することを他の目的とする。
【００１４】
また、本発明は、上記の方法で作動する導光板自動設計システムの構造およびその作動方法を提供することを別の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、入力手段、出力手段、格納手段、中央処理装置、ドット位置生成手段、シミュレータ、輝度計算手段およびドット密度補正手段を含む導光板パターン設計システムを用いた導光板パターン設計方法において、前記中央処理装置が、（ａ）前記入力手段を用いて、所定のドット密度を有する導光板パターンの入力を受ける段階と、（ｂ）前記入力手段を用いて前記ドットの形態変数および導光板変数の入力を受ける段階と、（ｃ）前段階で入力されたドット密度に基づいて前記ドット位置生成手段を用いて各ドットに対する座標変数を生成する段階と、（ｄ）前記シミュレータに前記ドットの座標変数、形態変数および導光板変数を入力する段階と、（ｅ）前記シミュレータを用いて、前段階で入力された導光板パターンが示す導光板輝度分布をシミュレーションする段階と、（ｆ）前記輝度計算手段を用いて、前記シミュレーションされた導光板の全体平均輝度値を求める段階と、（ｇ）前記輝度計算手段を用いて、前記導光板を分割した各分析セクター別に個別輝度値を求める段階と、（ｈ）前記ドット密度補正手段を用いて、前記平均輝度値および前記個別輝度値に基づいて各分析セクターのドット密度を加減して新しい導光板パターンのドット密度を生成する段階とを含む導光板パターン設計方法を行うことを特徴とする、導光板パターン設計方法を提供する。
【００１６】
また、本発明の他の観点によれば、入力手段、出力手段、格納手段、中央処理装置を有するコンピュータを駆動させるコンピュータプログラムを格納した記録媒体において、前記コンピュータプログラムが、ドット位置生成手段、シミュレータ、輝度計算手段およびドット密度補正手段を含み、前記コンピュータプログラムが、（ａ）前記入力手段を用いて、所定のドット密度を有する導光板パターンの入力を受ける段階と、（ｂ）前記入力手段を用いて前記ドットの形態変数および導光板変数の入力を受ける段階と、（ｃ）前段階で入力されたドット密度に基づいて前記ドット位置生成手段を用いて各ドットに対する座標変数を生成する段階と、（ｄ）前記シミュレータに前記ドットの座標変数、形態変数および導光板変数を入力する段階と、（ｅ）前記シミュレータを用いて、前段階で入力された導光板パターンが示す導光板輝度分布をシミュレーションする段階と、（ｆ）前記輝度計算手段を用いて、前記シミュレーションされた導光板の全体平均輝度値を求める段階と、（ｇ）前記輝度計算手段を用いて、前記導光板を分割した各分析セクター別に個別輝度値を求める段階と、（ｈ）前記ドット密度補正手段を用いて、前記平均輝度値および前記個別輝度値に基づいて各分析セクターのドット密度を加減して新しい導光板パターンのドット密度を生成する段階とを含む導光板パターン設計方法を行うことを特徴とする、コンピュータプログラムを記録した記録媒体を提供する。
【００１７】
また、本発明の別の観点によれば、入力手段、出力手段、格納手段、中央処理装置、ドット位置生成手段、シミュレータ、輝度計算手段およびドット密度補正手段を含み、（ａ）前記入力手段を用いて、所定のドット密度を有する導光板パターンの入力を受ける段階と、（ｂ）前記入力手段を用いて前記ドットの形態変数および導光板変数の入力を受ける段階と、（ｃ）前段階で入力されたドット密度に基づいて前記ドット位置生成手段を用いて各ドットに対する座標変数を生成する段階と、（ｄ）前記シミュレータに前記ドットの座標変数、形態変数および導光板変数を入力する段階と、（ｅ）前記シミュレータを用いて、前段階で入力された導光板パターンが示す導光板輝度分布をシミュレーションする段階と、（ｆ）前記輝度計算手段を用いて、前記シミュレーションされた導光板の全体平均輝度値を求める段階と、（ｇ）前記輝度計算手段を用いて、前記導光板を分割した各分析セクター別に個別輝度値を求める段階と、（ｈ）前記ドット密度補正手段を用いて、前記平均輝度値および前記個別輝度値に基づいて各分析セクターのドット密度を加減して新しい導光板パターンのドット密度を生成する段階とを含む導光板パターン設計方法を行うことを特徴とする、導光板パターン設計装置を提供する。
【００１８】
前述した導光板は、その側面に配置されるＬＥＤなどの点光源またはＣＣＦＬなどの直線型光源のいずれか一つと共に使用できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の駆動方式において最も注目すべき点は、実際導光板を作る前の段階が全てコンピュータシミュレーションで動くことと、製作者の肉眼で輝度を判断し手作業でドット密度を補正してその次のパターンを設計する方式ではなく、シミュレータとドット密度補正手段との間で交換されるデジタルデータ値によってこの段階が自動的に行われることである。
【００２０】
したがって、使用者は、シミュレータ結果値を肉眼で確認した後、新しいドット密度パターンを作るかだけを決定すればよいので、既存の方式とは比較できないほど短時間内に正確なパターンを得ることができる。
【００２１】
結果的に、このような本発明を用いて新しいディスプレイ機器に使用される新しい形態の導光板パターンを設計する場合、従来の方式に比べて著しく速くかつ迅速に最適のパターンを見つけることができ、何よりも実際金型を複数個作らなくてもよいので、その設計費用が著しく減少する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明に係る導光板パターン設計システムの構成図である。図１のシステムは、コンピュータを駆動させるもので、データを入力する入力手段、データを格納する格納手段、データを計算するＣＰＵ、データを出力するモニターのような出力手段などのハードウェア装置を含む。さらに、導光板の各区域別にその密度が設定されたドットの座標を設定するドット位置生成手段と、生成されたドットの座標およびその他の光学データの提供を受けて光学的な状況をシミュレーションするシミュレータと、前記シミュレータから出力された結果に対してその輝度を分析する輝度計算手段と、計算された輝度から各区域別にドットの密度を再設定するドット密度補正手段とを含んでなる。
【００２４】
ハードウェアまたはソフトウェアのいずれか一つで実現される前記各手段は、一つのコンピュータ内に全て実現できる（スタンドアロン型）が、有無線で連結され、一部はサーバとして、一部はクライアントとして作動するネットワークコンピュータにおいても有機的に実現されて作動できる（ネットワーク型）。
【００２５】
本発明の導光板パターン設計システムにおいて、最も先に行われる段階は、導光板を設計しようとする使用者が前記入力手段を用いてＴ０１パターンを生成することである。
【００２６】
本発明において、Ｔ０１パターンとは、設計対象である導光板の各領域別に使用者が自ら設定したドット密度をいう。これは最も原始的かつ基礎的な導光板パターンであるが、これを設定する具体的な方式は、前記入力手段を用いて全体導光板の大きさを入力し、各領域別にドットの密度を設定し、あるいはある特定の地点、たとえば光源に最も近接している地点のドット密度を入力した後、前もって設定された指数関数またはその他の関数を用いて自動的に領域別にドットの密度が計算されて設定されるようにする方式である。
【００２７】
図２には使用者によって任意に設定された前記Ｔ０１のドット密度に対する一実施例が光源からの距離別に示されており、この実施例の模式的な導光板の形状が図３に示されている。この実施例は、横軸の長さが５０ｍｍ、縦軸の長さが６０ｍｍである導光板のいずれかの一側面に隣接している光源のＹ軸座標値を０にしたとき、Ｙ軸方向に距離が増加するにつれてドットの密度が増加するように設定された任意の導光板のドット密度パターンである。
【００２８】
ここで、ドット密度がＹ値に応じて増加するように設定したことは、光源からの距離が遠くなるほど輝度が小さくなるので、これを相殺して全体的に均一な輝度を得させるためのことで、導光板においてドットが多くなるほど輝度が大きくなるという自然法則を利用したものである。
【００２９】
前記Ｙ軸の距離による増加分は、前述した指数関数、線形比例の他に使用者の経験による任意値が入力できるが、このようにＴ０１でドットの密度を任意に設定することが可能な理由は、後述する繰り返し過程で最適化に接近することができるためである。
【００３０】
図３のパターンは図２の入力によって同一のＹ距離に位置した全ての地点、すなわち図面からみて同じ高さは全て同じドット密度を有する単純パターンなので、本発明のシミュレータを駆動させるための初期値以上の意味しかない。したがって、前記Ｔ０１のドットパターンが実際実現された導光板を点光源ＬＥＤと共に使用する場合、光源に近い部分はあまりにも明るく、その側面には暗い領域が作られ、導光板全体の輝度も不均一である。
【００３１】
本発明は、このＴ０１に基づいてシミュレータを駆動させ、それから毎度抽出される新しいパターンをＴ１１、Ｔ２１などに設定しながらこれを繰り返し行い、最適化された導光板パターンの設計を自動的に見出す。
【００３２】
前記Ｔ０１のドット密度パターンを設定すると、その次の段階は、これを用いて光学シミュレータでシミュレーションした輝度がどの程度なのかを確認する段階である。
【００３３】
本発明で使用するシミュレータは、ドットが有する必要な変数を入力すると、それから導光板の明るさ分布を導光板の全領域にわたって計算することが可能なものであれば十分であり、このようなシミュレータの一例としては、フランスｏｐｔｉｓ社のＳＰＥＯＳが使用できる。
【００３４】
シミュレータは、光学的な状況を演出するものなので、個別的なドットに関する情報を全て知らなければならない。よって、シミュレータを駆動させるには、前記Ｔ０１で設定されたドット密度を具体的なシミュレータの入力データに変換させなければならない。
【００３５】
一応、シミュレータに入力するための重要変数の一つは、ドットの位置情報、すなわちＸ、Ｙ、Ｚ座標であり、これらの座標は、本発明の一構成要素であるドット位置生成手段が、前段階で設けられたドット密度に基づいて生成する。
【００３６】
その生成方式について詳細に説明すると、まず、図１のドット位置生成手段に、前記入力手段で入力されたドットの密度情報が提供される。この際、ドットの密度は、各位置情報と共に連動して入力手段から格納手段を介してドット位置生成手段に伝達できる。
【００３７】
ドット位置生成手段は、提供された前記密度分布、すなわちＴ０１に基づいてドットのＸ、Ｙ、Ｚ座標を作るが、当該地点内で当該ドットを周期的に(periodically)配置する方法と、乱数的に(randomly)配置する方法のいずれか一方を用いて各ドットの座標を生成することができる。
【００３８】
周期的に配置する場合、例えば全体面積にわたって５ｍｍ×５ｍｍ内に２５０個のドットを位置させると、各ドットは０．０１ｍｍ間隔を置いて均一に配置されるので、そのＸ、Ｙ、Ｚ座標も最もコーナーに配置された点の座標（０，０，０）からＸ、Ｙ軸に対して０．０１ｍｍだけ増加するように設定すればよい。２次元的な導光板に対するものなので、Ｚ座標は全て０である。図２のＴ０１では、Ｙ軸区分別にドット密度が設定されているので、周期的な配置は、この密度に応じてＸ軸長さとＹ軸長さが形成する四角形の面積をドットの数で割って座標を設定することにより行われる。
【００３９】
ドットの位置を設定する別の方式である乱数的配置方式は、ドット位置生成手段の一構成要素である乱数生成器（図示せず）を用いて単位面積内でドットの座標を任意に設定する方式である。すなわち、当該面積の密度条件を満足させながらドットの座標を乱数的に生成する方式である。
【００４０】
２つの方法のいずれかを用いても構わないが、実際工程で発生する工程偏差などを考慮に入れると、乱数生成器を用いる後者の方式がより現実的なシミュレーションを可能にする方法であるといえる。
【００４１】
前述した２つの方法のいずれか一方を用いて、前記Ｔ０１に配置される各ドットのＸ、Ｙ、Ｚ座標を設定した一例が、マイクロソフト社のエクセルファイル(excel file)の形で図４に示されている。このファイルは、後で、シミュレータに入力されるスクリプトファイル(script file)として使用される。
【００４２】
図４の例では、楕円形のドットを想定し、各数字行は一つのドットに対するデータである。数字について具体的に説明すると、最初の３つの数字は各ドットのＸ、Ｙ、Ｚ座標値であり、その次にくる６つの数字は各３つずつ２グループに分けられ、この２グループは楕円の長軸と短軸の方向を示す２つのベクターを示すものである。また、その次にくる３つの数字は、楕円形ドットのＸ、Ｙ、Ｚ軸方向への長さを示す。
【００４３】
本発明において、ドットの形態変数とは、前記数字行の前半部に位置した座標変数を除いた、シミュレータを駆動させるために必要なドットの残り情報を全て含む概念であって、例えばドットが楕円形であれば、長軸情報、短軸情報および各軸方向への大きさ情報を示す。また、もしドットが球形であれば、球の直径のみが、もしドットがシリンダであれば、シリンダの直径およびその高さに対する方向と大きさがドットの形態変数に含まれるであろう。その他の別の形状のドットに対しても、その形状を定義することが可能な変数をドットの形態変数と称し、これはドット位置生成手段が作った座標変数と共にシミュレータに入力される。
【００４４】
このような座標値の生成が完了すると、これをシミュレータに全て入力する。入力は、前記ドット位置生成手段が作ったドットの座標ファイルおよび形態ファイル、例えば図４の形態のスクリプトファイルをシミュレータが格納装置から自動的に読み込む方式で行われる。また、この段階を前後して光源の位置および明るさ、導光板の屈折率、導光板の厚さ、工程誤差などシミュレーションのために必要な光学変数（以下、「導光板変数」という）を入力手段を介して入力してシミュレータに提供する。また、このような変数に加えて、前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標値の正確度、すなわち少数点以下何桁まで入力されるかと、後からの分析で導光板全体を何セクターに分けて分析するかもこの段階で入力できる。この分析セクターについては詳細に後述する。
【００４５】
シミュレータの駆動に必要なこのような光学的な変数を全て設定して入力した後、シミュレータを駆動させる。この駆動の目的は、前述したように、前記Ｔ０１のパターンが導光板で全体的にどんな輝度分布で発現されるかをシミュレーションすることである。
【００４６】
図５は前記Ｔ０１に対してシミュレータの駆動を経て得られた輝度分布Ｔ０２の一例を前記出力手段の一例であるモニターに示した状況である。各境界線は、輝度が区分される境界を表示したものであり、その内部の数字は、全体的に最も明るい部分の輝度を１００にしたときの相対的な輝度を数字で表示したものである。
【００４７】
シミュレータの駆動の前に既に予測された通り、前記Ｔ０２では、光源に近い部分が全般的に光源から遠い部分より明るい形をしており、また、光源の直ぐ前の部分は導光板全体の輝度に鑑みるとき、あまり明るい領域(Too Bright Region)が形成され、その側面にはあまり暗い暗領域(Dark Region)が形成される。
【００４８】
その次の段階では、シミュレータの駆動後に現われた前記のような不均一な輝度を持ったＴ０２を補正する段階を経る。補正段階で使用する基本的な自然法則は、前述したように、導光板のドット密度と輝度は比例するということである。すなわち、輝度が相対的に低い区域ではドット密度を高め、逆に輝度が相対的に高い区域ではドット密度を低める方式で、前記Ｔ０２を補正する。
【００４９】
本発明の導光板パターン設計システムは、このような補正段階を経るために、まず導光板の各領域を、同一の面積を持った四角形の面積で割って微細に分割した後、各四角形に対して個別的な分析を行う。このような四角形を以下では分析セクターと称するが、各分析セクターの座標は、その中心点の座標として設定することができ、前記分析セクターは、個別的にそれぞれの輝度値を持つ。これは、各分析セクターがどれほどの明暗をもつかを示す当該区域での平均輝度値であって、以下「個別輝度値」という。
【００５０】
図６には前記分析セクターに分けられた一形態を模式的に示しているが、特に右側には分析セクターの一例である任意の分析セクターＡを拡大し、この分析セクターの座標値およびこの個別輝度値が示されている。このように本発明の導光板パターン設計システムは、その内部の輝度計算手段を用いて、前記シミュレータを経た結果Ｔ０２について各分析セクターの個別輝度値を計算した後、その座標と連動させてデジタルデータの形態で格納手段に格納する。
【００５１】
このような各分析セクター別輝度計算が行われた後、輝度計算手段は、導光板全体の平均輝度値（以下「平均輝度値」という）を求める。すなわち、前記Ｔ０２輝度分布に対して、個別輝度値にその輝度が現われる分析セクターの面積値を掛け、このような過程を全ての分析セクターに対して繰り返し行って各結果値を全て加えた後、これを導光板の全体面積で割って全体的な平均輝度値を求める。この全体平均輝度値は、この導光板の各部分が到達すべき目標値であって、この目標値に各部分が到達すると、導光板全体は同一の輝度を示す。前記Ｔ０２でこれを行うと、この導光板の全体平均輝度値は例えば６７と求められる。
【００５２】
また、図示した例では、分析セクターの個数が多くなくて個別分析セクターの占有面積が広いが、これは説明のための例示した図示に過ぎず、実際本発明者が行った実験では約４万個の分析セクターを用いた。このような分析セクターは、その個数が多いほど、向後の分析における正確度または解像度が向上するが、あまり多ければ計算に負担になる可能性があるので、その適正範囲を提示するとすれば、携帯電話導光板の場合、約１０００余個〜約４００００個の間が適切であるといろいろの実験を経て判断された。ところが、この範囲に本発明が局限されるものではない。
【００５３】
前記分析セクター別の個別輝度値および導光板全体の平均輝度値が輝度計算手段によって行われてデジタルファイルとして格納されると、このデータはドット密度補正手段に伝達される。ドット密度補正手段は、前記各分析セクターおよびそれに対応する個別輝度値を平均輝度値と比較して、各分析セクターが前記全体平均輝度値に到達するようにする新しいドット密度を分析セクター別に設定する。すなわち、全体平均輝度値より高い個別輝度値を示すセクターに対しては現在よりドット密度を低め、平均輝度値より低い輝度を示す分析セクターに対してはＴ０１の時よりドット密度を向上させる。
【００５４】
このようなドット密度の補正は、前もって格納されたいろいろのロジックの中のいずれか一つに従うことができる。以下では、このようなドット密度補正ロジックについて説明する。
【００５５】
前記ドット密度を調節する補正ロジックの一つである第１補正ロジックは、前記全体平均輝度値と各個別輝度値との差異を求めた後、その差異値の大きさが何％に該当するかを求めて、その百分率だけ当該セクターのドット密度を向上または減少させる。
【００５６】
これをより詳しく説明するために、例えば個別輝度値５０、ドット密度４０の任意の分析セクターは、前記平均輝度値６７に対比するとき、１７だけ輝度が小さく得られる比較的暗いセクターである。これに対してドット密度を補正するために、前記輝度差を百分率で換算すると、３４％（１７／５０×１００）だけ輝度が小さい。したがって、この百分率だけドット密度を向上させる。すなわち、このセクターが持つべき新しいドット密度は、５４（４０×１．３４）個になる。このような方式で個別セクターごとにドット密度を補正して新しいパターンを生成する。
【００５７】
ドット密度と輝度が必ずしも前記のように線形的な比例関係にあるのではない。すなわち、前述した方式以外にも、各セクターのＹ座標値に応じて加重値を与えるか、あるいは指数関数またはその他にこれと類似の関数で２つを比例するように設定することもできる。多数回にわたってシミュレーションを行い、これから最適の設計に到達するので、前記ドット密度と輝度値が比例状態であることだけ維持されると、どんな関数を用いてドット密度を補正しても、あまり大きく影響を及ぼさないためである。したがって、本発明は、前記線形的な比例関係でのみドット密度と輝度を計算する実施例に局限されるものではないことを明かしておく。
【００５８】
ドット密度を調節する第２補正ロジックは、各分析セクターのドット密度を一括的に所定の個数だけ増加させるか、あるいは所定の個数だけ減少させる。例えば、前述したセクターの個別輝度値は、全体平均輝度値より小さいので、１２個のドット密度を増大させて総５２個のドット密度を持つようにし、個別輝度値が８２であって全体平均輝度値より大きくてドット密度が４３個である別のセクターに対しては１２個のドットを減少させて総３１個のドット密度となるように調節する方式で各分析セクターのドット密度を調節してＴ１１を生成するのである。
【００５９】
ここで、所定の個数のドットを増加または減少させることは、パターン生成モジュールが総４万個の分析セクターに対する計算を行わなければならないので、計算負担を減らすためである。また、前記加減数値１２個は、前もって設定された任意の数字であり、追ってのＴ２１、Ｔ３１、Ｔ４１などを求める継続的な近似過程(iteration)でその加減されるドット密度を前記１２個から５個、３個のようにその大きさを減らしていくと、結局目標の全体平均輝度値に近接するドット密度が個別分析セクター別に求められる。また、ここで、例として挙げる前記数字は、全て説明のための例示に過ぎないことは当業者であれば理解できるであろう。
【００６０】
このような方法のいずれか一つを用いてドット密度を各セクター別に調節しながら、ドット密度補正手段は、最終的に新しいパターンＴ１１に該当するドット密度を求める。
【００６１】
前記ドット密度補正において、ドット密度が実際加工できない程度に高過ぎる場合には、全体的に同一の程度だけドット密度を減らして実際加工可能な個数に変換することができる。例えば、Ｔ１１のいずれか一つの分析セクターが、１ｍｍ×１ｍｍ内に１００００個以上のドットが配置されるドット密度を持つべきと導出される場合、いくら精密なレーザ加工を行うとしても、その程度の密度は加工自体が不可能でありあるいは加工にあまり多くの費用と時間がかかるので、これを例えばその１％である１００個に減らそうとするのである。この際、当該セクターのみを減ずることはあり得ないので、残りの個別セクターに対しても全て計算された密度の１％に減ずる補正を行わなければならない。
【００６２】
前記Ｔ１１はそれ自体で均一な輝度を示すことが可能な最終パターンであることもあるが、一般的に、この段階で得られるパターンは、完全に均一な輝度を示すことができない、最終パターンを得るための中間段階の形態が得られる。
【００６３】
このような状況を判断するために、本発明の導光板パターン設計システムは、前記Ｔ１１の変数をもう１回前記シミュレータに入力してシミュレータを駆動させる。既にＴ１１で各セクター別に新しいドット密度が求められているので、このドット密度に合うよう、前述したドット位置生成手段を用いて各ドットのＸ、Ｙ座標を設定することは難しくなく、その他に導光板の大きさや材質、光源などに関する事項は、残りの変数はＴ０１の時と同一である。
【００６４】
Ｔ１１に対してシミュレータを駆動させ、図７に示したシミュレーション結果値Ｔ１２を得ることができる。Ｔ１２では、前段階Ｔ０２に比べて多くの輝度境界線がなくなり、かつ光源の直ぐ前の部分とその側部間の輝度差も多く解消されたことが分かる。すなわち、全体的に個別セクターの輝度が、目標とする全体平均輝度値に近接するのである。
【００６５】
このＴ１２に対してもう１回前記と同様の過程を繰り返し行う。すなわち。もう１回各分析セクターの個別輝度値を求めた後、これを全体平均輝度値に対比させ、対応するドット密度を加減させる。加減ロジックは、前述したＴ１１を求めるときと同一のロジックを使用する。
【００６６】
このような過程を経て新しいドット密度が個別セクター別に設定されたＴ１２を求めることができる。
【００６７】
このＴ２１をさらに前記シミュレータで駆動させて得た結果Ｔ２２が図８に模式的に示されているが、現在は全体的にほぼ均一な輝度を示すことが分かる。
【００６８】
このような方式で前記ＴＮ１を得る過程をさらに多数回経ると、段々全体輝度は均一になり、最終的には、実際導光板を製作してもよいほどの輝度均一度をもったパターンを得ることができる。このような状況は、ＴＮ１パターンを得る度にシミュレータを駆動させ、それによる結果値をモニター上から肉眼で観察して分かることができる。
【００６９】
満足すべき均一な輝度を持ったＴＮ１が導出されたと判断されると、それから必要なデータを抽出して実際導光板を製作する。実際導光板の製作に必要なデータは、各ドットの位置情報と形態情報などになり、これは格納手段から数値制御プログラム付きドット加工マージンに提供した後、プロトタイプの導光板を実際製作する。
【００７０】
前記実際製作された導光板がシミュレータでのように均一な輝度を示すかを知るためには、このプロトタイプに光源を装着した後、実験を行って輝度分布を肉眼などで確認しなければならない。そして、その結果値が満足すべきではない場合、その原因を見出して前記本発明の段階のいずれか一つにこれをフィードバックすると、本発明は追ってさらに満足すべき結果を導出することができる。
【００７１】
このようにシミュレーションと実際とが異なる場合は、例えばドット密度補正方式が前述した単純比例ではないか、あるいは予想もしなかった別の変数が登場したことに起因するが、このようなことは新しい補正値または新しい変数であって、前記過程にフィードバックすれば済むことであり、本発明の作動方式を根本的に変更させることではないことを、当業者であれば容易に理解できるであろう。
【００７２】
図９は前述した本発明の導光板パターン設計システムの作動方法を順次示すフローチャートである。
【００７３】
まず、多数回にわたって繰り返し行うので、各段階を区分するための変数Ｎを０に設定する。
【００７４】
その後、ＴＮ１、すなわちＮ＝０のこの段階では、Ｔ０１のドット密度を図２に示すように使用者が任意に設定して入力すると、この入力値からドット位置生成手段が各ドットの座標値を生成してシミュレータに入力する。また、前記段階を前後してシミュレーションに必要な形態変数および導光板変数も共に入力する。
【００７５】
前記入力の後、シミュレータを駆動すれば、その結果値Ｔ０２が生成される。
【００７６】
前記Ｔ０２を視覚的に出力手段に出力した後、使用者が判断するに、その輝度が均一なのかを検証し、均一であれば、実際導光板製作のためにそのデータを格納手段に完全に格納しあるいは数値制御加工装置に伝達した後、全ての段階を終了する。しかし、その結果が満足すべきではないと判断されると、以下の繰り返し遂行段階を経る。
【００７７】
まず、分析セクターを設定し、輝度計算手段が全体平均輝度値と個別輝度値を求める。もし前段階で既に設定された分析セクターがあってこれをそのまま利用する場合には、この段階は行わなくてもよい。
【００７８】
その後、平均輝度値と個別輝度値を用いて、ドット密度補正手段が新しいドット密度分布を持ったＴ１１を求める。この段階では、前記Ｎ値を一つ上昇させて前のＴ０１と区分する。
【００７９】
次いで、前記Ｔ１１を入力して前述したドット位置生成手段がさらにそれぞれのドット座標を求め、さらにシミュレーションを行うことなどは、前述したとおりである。
【００８０】
満足すべき輝度分布を示すまで、このような段階を繰り返し行う。
【００８１】
本発明の前記実施例は様々な変形例を持つことができる。
【００８２】
例えば、前記シミュレーションされたドットは、スクリーン印刷によって印刷されたインクドットであり、または機械的で導光板に作られたドットを全て含む概念であり、その形態においても、前述した楕円形の他にレンズ型、球型、角柱型、角錐型およびその他の導光板のパターンで使用可能であり、その変数を設定することが可能な全ての形態がこれに該当する。
【００８３】
また、本発明全体のドット密度についての説明では、その一例として、単位面積当たりのドットの個数を意味するものと述べた。ところが、単位面積当たりのドットの総面積もドット密度として使用できるのは当たり前のことである。したがって、本発明において、ドット密度と言われるものは、単位面積当たりのドット個数だけでなく、単位面積当たりのドット占有総面積まで全て含む概念である。
【００８４】
また、各ＴＮ１を経るほど前述した分析セクターの個数を増加または減少させて分析の解像度または効率性を増大させることもできる。
【００８５】
また、各分析セクターが示す輝度値のうち、正規分布の両端の所定の範囲内に位置する異常データ(abnormal data)は、シミュレータが判断し間違った輝度と認めて後続の計算に影響を及ぼさないように除去することもできる。
【００８６】
これをより詳しく説明すると、前記個別輝度値を正規分布に配置する場合、その平均値は、前記全体平均輝度値と一致する。したがって、これを中心として前記個別輝度値は鐘型(bell-type)分布を示すが、この正規分布の両端に位置して前記平均輝度値と所定値以上、例えば±７０％以上の差異を示す値は、シミュレータが計算し間違った値と認める余地があるので、これらを除去して計算の正確性を向上させることもできる。
【００８７】
本発明は、図示のＬＥＤなどを光源として用いた場合以外に、ＣＣＦＬを光源として用いた場合にも適用することができる。この場合、分析セクターは、前述した碁盤状の他にも、ＣＣＦＬと平行な多数の長方形で構成できる。
【００８８】
図１０〜図１３は、ＣＣＦＬのような直線型側面光源を使用する場合において、導光板パターン設計方法を示す図である。
【００８９】
まず、図１０は現在使用されているＣＣＦＬおよびそれによる導光板を模式的に示したもので、光源ＣＣＦＬが導光板の側面に配置される側面光源の形であり、グルーブパターンを使用した場合の状況である。
【００９０】
図１１は図１０のパターン、すなわちグルーブが一定の間隔で配置された状況であるＴ０１に対して本発明のシミュレータを経た結果を示す輝度分布である。各線は輝度の境界値を示したもので、全体的に不均一な輝度を示すことがみられる。
【００９１】
また、ＣＣＦＬのような直線型光源を用いる場合、導光板全体の輝度分布において光源から同一の距離だけ離隔した地点は全て同様の輝度を示すことが分かる。したがって、ＬＥＤなどの点光源を用いる前述した実施例とは異なり、直線型光源に対する導光板パターンを設計する場合には、Ｘ軸方向へのいずれか一つの直線、例えばＸ１にわたっての導光板パターン密度のみを設計してこれをＹ軸方向に同一に拡張するだけで、十分に導光板全体に対するパターン設計が完成される。
【００９２】
図１２は図１０および図１１を総合的に再び表現したもので、導光板の下部のグルーブパターンが一定の間隔で配置されているＴ０１パターンとそれによるシミュレーションされた輝度分布、すなわち図１１のＸ１線に沿ってシミュレーションされる輝度分布状況が光源としてのＣＣＦＬからの距離に応じて表現されている。
【００９３】
このような輝度分布を示すＴ０１パターンは、前述した実施例と同様に、目標とする導光板全体の平均輝度値を求め、Ｘ軸方向に導光板を等間隔（ｗ）で分割した分析セクターを設定する。その後、各分析セクター別に下部のグルーブまたはパターンの密度調整段階を経る。図１３は最初Ｔ０１のパターン分布を調節して個別輝度値が平均輝度値にさらに近接するようにしたＴ１１のパターンを模式的に示したものである。このようにパターンまたはグルーブ密度を調節するロジックは、前述した点光源の場合と同一の方法を使用する。
【００９４】
以上で、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらも当然本発明の技術的範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明のパターン設計システムの構成図である。
【図２】Ｔ０１パターンのドット密度の一例を示す図である。
【図３】図２のドット密度による導光板の形状を示す模式図である。
【図４】楕円形ドットのデータを示す図である。
【図５】シミュレータの結果値Ｔ０２の輝度分布模式図である。
【図６】分析セクターを前記Ｔ０２に設定する図である。
【図７】Ｔ１１に対するシミュレーション結果を示す輝度分布模式図である。
【図８】Ｔ２１に対するシミュレーション結果を示す輝度分布模式図である。
【図９】本発明のパターン設計方法を示す順序図である。
【図１０】直線型側面光源を使用する導光板のパターン設計方法を示す模式図である。
【図１１】直線型側面光源を使用する導光板のパターン設計方法を示す模式図である。
【図１２】直線型側面光源を使用する導光板のパターン設計方法を示す模式図である。
【図１３】直線型側面光源を使用する導光板のパターン設計方法を示す模式図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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