(57)【要約】【課題】  比較的大きい輝度及び視角を提供できる面函数による制御を運用する直下式バックライトを提供する。【解決手段】  フレーム１０を備える。少なくとも一つのランプ１８が、フレーム１０に堅固に装着されている。反射板２２は、ランプ１８の下方に位置するようにフレーム１０に設置されている。拡散板２４は、ランプ１８の上方に位置するようにフレーム１０に設置されている。拡散板２４は少なくとも一つの透明板を有し、その一側面から表面輪郭が形成され、表面輪郭は複数の光学変換ユニットから構成され、所定のパターンを形成する。パターンは拡散板２４のランプ１８と反射板２２に対する相対的な空間位置に基づき、適当な面函数により変換されて得られる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
フレームに堅固に装着されている少なくとも一つのランプと、
ランプの下方に位置するようにフレームに設置されている反射板と、
ランプの上方に位置するようにフレームに設置されている拡散板とを備え、
拡散板は少なくとも一つの透明板を有し、その一側面から表面輪郭（surface  profile）が形成され、表面輪郭は複数の光学変換ユニット（optical  transform  units）から構成され、所定のパターン（pattern）を形成し、パターンは拡散板のランプと反射板に対する相対的な空間位置に基づき、かつ適当な面函数により変換されて得られることを特徴とする直下式バックライト。
【請求項２】
拡散板は、透明板の反対の両側にそれぞれ表面輪郭が設置されていることを特徴とする請求項１に記載の直下式バックライト。
【請求項３】
拡散板は、二つの透明基板を有し、すべての透明基板の一側はそれぞれ表面輪郭を有することを特徴とする請求項１に記載の直下式バックライト。
【請求項４】
二つの透明基板の表面輪郭は、その一つはランプに向かう一側に位置付けされ、もう一つはランプに背く一側に位置付けされていることを特徴とする請求項３に記載の直下式バックライト。
【請求項５】
二つの透明基板の表面輪郭は、それぞれランプに向かう一側に位置付けされていることを特徴とする請求項３に記載の直下式バックライト。
【請求項６】
二つの透明基板の表面輪郭は、それぞれランプに背く一側に位置付けされていることを特徴とする請求項３に記載の直下式バックライト。
【請求項７】
表面輪郭は、少なくとも一部分の光学変換ユニットの幅が５μｍ以下であることで、ランプに発生する光源は表面輪郭を透過する時、回折の現象が発生することを特徴とする請求項１に記載の直下式バックライト。
【請求項８】
表面輪郭は、少なくとも一部分の光学変換ユニットの高度と幅の比が１から１０倍波長（λ）の間であることを特徴とする請求項１に記載の直下式バックライト。
【請求項９】
光学変換ユニットは、高度と幅の比が単純な倍数の比ではないことを特徴とする請求項１に記載の直下式バックライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイに関し、特に、面函数による制御を運用するバックライトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般の液晶ディスプレイは、液晶パネル及びバックライトから組成されるものであり、そのうちの液晶パネル自体は発光せず、パネルの光源はバックライトにより提供される。
直下式バックライトは、フレームと、フレーム中に装着されている一つまたは複数の冷陰極蛍光灯（Cold  Cathode  Fluorescent  Lamps、ＣＣＦＬｓ）と、ランプの上方に位置するようにフレームに固定されている拡散板と、ランプの下方に位置するようにフレームに設置されている反射板とを備えるものである。拡散板の機能は、ランプからの光源を拡散させ、平坦な面光源を形成することである。反射板の機能は、ランプから下へ放射する光線を反射し、拡散板に進入させることである。
【０００３】
拡散板を設置する目的は、ランプからの光源を拡散させ、平坦な面光源を形成し、液晶パネルに投光することにある。一般の拡散板は、透明基板の上に拡散層（diffusing  layer）を設けるものであり、拡散層は所定の位置に非透過性または半透過性の物質（例えば、有機充填物（organic  fillers））を設置することで、所定の位置の光源を反射するか、または、吸収するものである。
【０００４】
前述の拡散原理は、ランプに発生する光源中の輝度が比較的大きい区域の部分の光源区域を遮蔽するということである。この方法は拡散板を透過した光源の輝度を下げることであるため、現今、バックライトの高輝度と比較的大きい視角の要求に応じる設計原則に背いている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主な目的は、比較的大きい輝度及び視角を提供できる面函数による制御を運用する直下式バックライトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明の面函数による制御を運用する直下式バックライトは、フレームと、フレームに堅固に装着されている少なくとも一つのランプと、ランプの下方に位置するようにフレームに設置されている反射板と、ランプの上方に位置するようにフレームに設置されている拡散板とを備え、そのうちの拡散板が少なくとも一つの透明板を有し、その一側面から表面輪郭（surface  profile）が形成され、表面輪郭が複数の光学変換ユニット（optical  transform  units）から構成され、所定のパターン（pattern）を形成し、パターンは拡散板のランプと反射板に対する相対的な空間位置に基づき、かつ適当な面函数により変換されて得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本発明の第一実施例による面函数による制御を運用する直下式バックライトは、下記の構造を含む。
【０００８】
フレーム１０は、底座１２及び上部フレーム１４から組成され、上部フレームはウインド１６を有する。
三つのランプ１８は、本実施例では、三つのＵ形を呈する冷陰極蛍光灯（Cold  Cathode  Fluorescent  Lamps、ＣＣＦＬｓ）で、そのランプの直径が細いこと、寿命が長いこと及び光効果が高いことなどの長所を有する。ランプ１８は、底座１２に堅固に固定され、変圧器（図中未表示）と接続されることで、ランプ１８に光源が発生するのに必要な電力を提供する。実務上、ランプ１８と変圧器の数量と形状はバックライトの規格により定められる。
【０００９】
反射板２２は、ランプ１８の下方に位置するように底座１２に固定されている。
拡散板２４は、ランプ１８の上方に位置するように底座１２に固定されている。
二つの側板２６は、ランプ１８の両側に設置され、ランプ１８を固定するものである。
【００１０】
図３に示すように、拡散板２４は透明基板２８を有し、かつ透明基板２８の一側から所定の表面輪郭（surface  profile）３０が形成されている。
表面輪郭３０の所定のパターン（pattern）は、バックライトにおいて、拡散板２４とそのほかのユニット（例えば、ランプ１８または反射板２２）との相対的な空間位置と、デザイナーの自らの設定する制限の要素（例えば、バックライトの求められる輝度範囲と視角範囲など）とに基づき、数値分析上Project  on  Convex  Set（ＰＯＣＳ）方法で、ユニットを調整して函数間の数値を変換し、逓伝構造による方法を介して設計結果の収斂及び最良化を得る。
【００１１】
本実施例の拡散板２４は、表面輪郭３０の変化により光径路を変更可能であり、表面輪郭３０に構造の変化があるのは、透明基板２８の表面に異なる表面深度が形成されるということである。また、拡散板２４により変更される光経路の変化量は、光学ユニットの構造により処理されるユニットの大きさ（プロセスのユニットの大きさ）に伴って変化する。光径路の高変化量の変更により拡散板２４が求められる光均質及び高透過度に達するために、もっと精密なプロセス（Pixel縮小）が必要である。
【００１２】
しかし、表面輪郭３０の画素（Pixel）を縮小させるのに伴って、光の径路方法は、幾何光学の方法で模擬せず、回折の方法で模擬しなければならない。光学原理では、光回折は、フーリエ変換（Fourier  Transfer）の方法で進行する。
【００１３】
バックライト中の各ユニットは時間に伴って変動しないため、すべてのユニットを整合して同時に製造することが可能である。したがって、設置空間と設置の難易度を減少させると同時に、光エネルギーの減衰を減少させ、バックライトシステムの効率を上回らせる。
【００１４】
本発明者の実験の結果によると、Ｙ−Ｇアルゴリズム（Ｙ−Ｇ  Algorithm）で実際位相に比較的近い表面輪郭３０を得ることができる。表面輪郭３０は、腐食、プリントまたは電気鋳造などの方法で製造してもよい。
【００１５】
本実施例のもう一つの特徴は、拡散板２４の表面輪郭３０は、すべての位相（Phase）の高度と幅が異なることである。伝統的な方法は、位相平分により実際の位相を算出する。それに対して、本実施例の方法は、伝統的な平分位相方法により腐食の深度を決めず、すべての段階の腐食の深度及び幅を異って設定する。したがって、すべての高度及び幅を組合せた上で、必ずそのうちの一組は比較的好ましい遠場（far-field）回折という結果が現れる。位相の計算公式は次の通りである。
Phase＝｛ｘ／（λ／ｎ）＋（ｄ−ｘ）／λ｝×２π
【００１６】
図４に示すように、顕微鏡における拡散板２４の表面輪郭３０は、透明基板２８の材質がポリメタクリル酸メチル（Polymethyl  Methacrylate、ＰＭＭＡ）であり、厚さが２ｍｍである。表面輪郭３０は複数の光学変換ユニット（optical  transform  units）３１から構成され、すべての光学変換ユニット３１が所定の高度及び幅を有する。各光学変換ユニット３１は、幅が約０．５μｍから５μｍであり、高度と幅の比が約４倍から１０倍波長（λ）である。
【００１７】
図５に示すのは、拡散板２４がＲＧＢ三原色を介して異なる視角から光学ユニットの前に形成する光学分布の状態である。この結果によると、ＲＧＢ三原色は６０度前後で、均質で高透過度（６０％より大きい）が得られると判明される。しかし、Ｒ原色の表現特性は、ＰＭＭＡ材料の場合、透過度が比較的落ちる。
【００１８】
本発明の第二実施例による拡散板３２は、図６に示すように、透明基板３４の両側は表面輪郭３６及び表面輪郭３８を有し、表面輪郭３６及び表面輪郭３８はそれぞれ所定のパターン（pattern）を有する。表面輪郭３６及び表面輪郭３８の形成方法は、第一実施例と同じである。
【００１９】
図７に示すのは、拡散板３２がＲＧＢ三原色を介して異なる視角から光学ユニットの前に形成する光学分布の状態である。この結果によると、Ｒ原色は二つの表面輪郭３６を透過した後、その透過度が７０％を超えると判明される。
【００２０】
図８に示すように、本発明の第三実施例による拡散板４０は、透明基板４２及び透明基板４４を有し、透明基板４２及び透明基板４４の一側は表面輪郭４３又は表面輪郭４５を有する。その一つの表面輪郭４３はランプ（図中未表示）に向かう一側に位置付けされ、もう一つの表面輪郭４３はランプ（図中未表示）に背く一側に位置付けされている。
【００２１】
図９に示すように、本発明の第四実施例による拡散板４６は、透明基板４８及び透明基板５０を有し、透明基板４８及び透明基板５０の一側は表面輪郭４９又は表面輪郭５１を有する。表面輪郭４９及び表面輪郭５１は、すべてランプに向かう（または背く）一側に位置付けされている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第一実施例による直下式バックライトを示す分解斜視図である。
【図２】本発明の第一実施例による直下式バックライトを示す側面断面図である。
【図３】本発明の第一実施例による直下式バックライトの拡散板を示す側面図である。
【図４】本発明の第一実施例による直下式バックライトの拡散板を示す模式図である。
【図５】本発明の第一実施例による直下式バックライトの視角と光強度の関係を示す曲線図である。
【図６】本発明の第二実施例による直下式バックライトの拡散板を示す側面図である。
【図７】本発明の第二実施例による直下式バックライトの視角と光強度の関係を示す曲線図である。
【図８】本発明の第三実施例による直下式バックライトの拡散板を示す側面図である。
【図９】本発明の第四実施例による直下式バックライトの拡散板を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  フレーム、１２  底座、１４  上部フレーム、１８  ランプ、２２  反射板、２４  拡散板、２６  側板、２８  透明板、３０  表面輪郭、３１  光学変換ユニット、３２  拡散板、３４  透明基板、３６  表面輪郭、３８  表面輪郭、４０  拡散板、４２  透明基板、４３  表面輪郭、４４  透明基板、４５  表面輪郭、４６  拡散板、４８  表面輪郭、４９  表面輪郭、５０  表面輪郭、５１  表面輪郭
【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】
2005276777.tif 000008
【図７】
2005276777.tif 000009
【図８】
2005276777.tif 000010
【図９】
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