JP2005258052A

JP2005258052A - バックライト装置及びマイクロミラーの作製方法

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Publication number: JP2005258052A
Application number: JP2004069261A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Kurita; 恒雄栗田; Mitsuo Hattori; 光郎服部
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2004-03-11
Filing date: 2004-03-11
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2024-03-11
Also published as: JP4168147B2

Abstract

【課題】導光板方式と同等もしくはそれ以上の照明強度で液晶表示パネルを中空方式により均一な照度で照明することのできるバックライト装置を提供する。
【解決手段】液晶表示パネルの背面側に配置された光拡散板と、この光拡散板との間に空間部が形成されるように光拡散板の背面側に配置された反射板と、この反射板と光拡散板との間に形成された空間部の側方から反射板に光を放出するバックライト光源とを備えてなるバックライト装置であって、反射板１３が基板１６と、この基板１６上に設けられた多数のマイクロミラー１７とから構成される。マイクロミラー１７は基板１６上に載置された薄板を基板１６上に接合した後、薄板をレーザフォーミングして形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、透過型液晶表示装置の液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト装置及びこれに使用されるマイクロミラーの作製方法に関する。

透過型液晶表示装置の液晶表示パネルをその背面側から照明するバックライト装置には、液晶表示パネルの背面側にバックライト光源を配置して液晶表示パネルを背面側から照明する直下方式の他に、アクリル樹脂からなる導光板を用いて液晶表示パネルを背面側から照明する導光板方式（特許文献１参照）と、液晶表示パネルの背面側に配置された光拡散板と反射板との間に空間部を形成して液晶表示パネルを背面側から照明する中空方式（特許文献２及び３参照）とがある。このうち導光板方式のバックライト装置は、光の利用効率が高く、液晶表示パネルを均一の明るさで照明することができるなどの利点を有しているが、このような導光板方式を大型の液晶表示装置に適用しようとすると、液晶表示パネルの大型化に伴って導光板の体積が増大する。このため、バックライト装置の重量が著しく増加するという問題点があり、さらにプリズム等の微細な構造を持つ導光板を必要とするため、導光板の成形が困難になるという問題点もある。

これに対し、中空方式のバックライト装置は、導光板を使用せずに液晶表示パネルを背面側から照明することができるため、大型の液晶表示装置に適しているとされている。
特開２００２−６２４３５号公報特開２００２−２５８７６４号公報特開２０００−１８７２１３号公報

しかしながら、中空方式のバックライト装置は、従来、バックライト光源から放出された光を光拡散板に向けて反射する反射板として、例えば表面が鏡面状に加工された金属板を弓形や斜板状に曲げ加工したものを用いている場合が多い。このため、金属板の加工精度が低いと、反射板で反射した光源光の一部が散乱光となってバックライト光源に戻り、バックライト光源の発熱を冗長するという問題点があり、さらに液晶表示パネルに対する照明強度が導光方式と比較して弱いという問題点があった。また、バックライト光源が消費エネルギの面で有利なＬＥＤ等の点光源である場合には、その適用が難しいという問題点もあった。さらに、バックライト光源から放出された光を液晶表示パネルに高効率で入射させるためには、金属板を高精度に曲げ加工する必要があるため、反射板の作製に多くの時間とコストを要するという問題点もあった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、導光板方式と同等もしくはそれ以上の照明強度で液晶表示パネルを中空方式により均一な照度で照明することのできるバックライト装置を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、反射板の基板上に設けられるマイクロミラーを容易に且つ高精度に作製することのできるマイクロミラーの作製方法を提供することにある。さらに、本発明の他の目的は、導光板方式と同等もしくはそれ以上の照明強度で液晶表示パネルを中空方式により均一な照度で照明可能な中空方式のバックライト装置を得ることのできるマイクロミラーの作製方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明に係るバックライト装置は、液晶表示パ
ネルの背面側に配置された光拡散板と、この光拡散板との間に空間部が形成されるように前記光拡散板の背面側に配置された反射板と、この反射板と前記光拡散板との間に形成された空間部の側方から前記反射板に光を放出するバックライト光源とを備えてなるバックライト装置であって、前記反射板が基板と、この基板上に設けられた多数のマイクロミラーとからなり、前記マイクロミラーが前記基板上に載置された薄板を前記基板上に接合した後、前記薄板をレーザフォーミングして形成されていることを特徴とする。

また、請求項２の発明に係るバックライト装置は、請求項１記載のバックライト装置において、前記マイクロミラーが設けられる前記基板の表面に反射面を形成したことを特徴とする。
請求項３の発明に係るマイクロミラーの作製方法は、反射板の基板上に設けられるマイクロミラーの作製方法であって、前記基板上に載置された薄板の一側端部を前記基板上に接合する接合工程と、この接合工程の後に前記薄板の接合部近傍にレーザ光を照射し、前記薄板が前記基板に対して所定の傾斜角度を持つように前記薄板をレーザフォーミングするレーザフォーミング工程と、を有することを特徴とする。

また、請求項４の発明に係るマイクロミラーの作製方法は、請求項３記載のマイクロミラーの作製方法において、前記接合工程が前記薄板を前記基板上に押圧した状態で前記薄板の一側端部を前記基板上に接合する工程であることを特徴とする。
また、請求項５の発明に係るマイクロミラーの作製方法は、請求項３記載のマイクロミラーの作製方法において、前記接合工程が前記基板の裏面側に配置された磁石の磁力により前記薄板を前記基板上に吸着させた状態で前記薄板の一側端部を前記基板上に接合する工程であることを特徴とする。
また、請求項６の発明に係るマイクロミラーの作製方法は、請求項３記載のマイクロミラーの作製方法において、前記接合工程が前記基板に設けられた吸引孔と連通する吸引手段の吸引力により前記薄板を前記基板上に吸着させた状態で前記薄板の一側端部を前記基板上に接合する工程であることを特徴とする。

請求項１の発明に係るバックライト装置では、表面が鏡面状に加工された金属板を弓形や斜板状に曲げ加工したものを反射板として用いなくてもよいので、導光板方式と同等もしくはそれ以上の照明強度で液晶表示パネルを中空方式により均一な照度で照明することができる。
請求項２の発明に係るバックライト装置では、マイクロミラーが設けられる基板の表面に反射面を形成したことで、マイクロミラーに当らなかった光を光拡散板に向けて反射できるので、液晶表示パネルに対する照明強度をより高めることができる。
請求項３の発明に係るマイクロミラーの作製方法では、反射板の基板上にマイクロミラーを容易に且つ精度よく作製することができる。
請求項４〜６の発明に係るマイクロミラーの作製方法では、接合時における薄板の熱歪を抑制できるので、反射板の基板上にマイクロミラーをより高精度に作製することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施形態に係るバックライト装置の概略構成を図１に示す。同図において、符号１１は液晶表示パネル、１２は液晶表示パネル１１の背面側に配置された光拡散板、１３は光拡散板１２との間に空間部１４が形成されるように光拡散板１２の背面側に配置された反射板、１５は反射板１３と光拡散板１２との間に形成された空間部１４の側方から反射板１３に光を放出するバックライト光源を示しており、反射板１３は、図２に示すように、基板１６と、この基板１６上に設けられた多数のマイクロミラー１７とから構成
されている。

基板１６は金属あるいは樹脂等で形成されており、マイクロミラー１７が設けられる基板１６の表面には反射面１６ａが形成されている。
マイクロミラー１７は例えば基板１６上に載置された薄板の一側端部を基板１６に接合した後、薄板をレーザフォーミングして形成されている。また、マイクロミラー１７はバックライト光源１５が陰極管等の線状光源である場合にはバックライト光源１５に対して例えば図３に示すような配置で基板１６上に設けられ、バックライト光源１５がＬＥＤ等の点光源である場合にはバックライト光源１５に対して例えば図４に示すような配置で基板１６上に設けられている。

このように構成されるバックライト装置では、反射板１３を、基板１６と、この基板１６上に設けられた多数のマイクロミラー１７とから構成したことで、バックライト光源１５から放出された光の大部分は基板１６上に設けられた多数のマイクロミラー１７に当って反射し、各マイクロミラー１７で反射した光は光拡散板１２を透過して液晶表示パネル１１に入射する。したがって、上述した本発明の一実施形態では、表面が鏡面状に加工された金属板を弓形や斜板状に曲げ加工したものを反射板として用いなくてもよいので、導光板方式と同等もしくはそれ以上の照明強度で液晶表示パネルを中空方式により均一な照度で照明することができる。

また、前述した従来例のように、反射板１３で反射した光の一部が散乱光となってバックライト光源１５に戻るようなこともないので、反射板１３からの戻り光によってバックライト光源１５の発熱が助長されることを防止することができる。さらに、マイクロミラー１７を図４に示すような配置で基板１６上に設けることで、バックライト光源１５がＬＥＤ等の点光源であっても液晶表示パネル１１を背面側から均一な明るさで照明することができる。
また、上述した実施形態ではマイクロミラー１７が設けられる基板１６の表面に反射面１６ａを形成したことで、バックライト光源１５から放出された光の一部がマイクロミラー１７に当らなくても基板１６の反射面１６ａで反射することができるので、液晶表示パネル１１に対する照明強度をより高めることができる。

図５は、反射板１３の基板１６上にマイクロミラー１７を作製する方法の一例を示す図である。同図に示すように、基板１６上にマイクロミラー１７を作製する場合は、先ず、基板１６上に金属または樹脂等からなる薄板１８を載置する。次に、基板１６上に載置された薄板１８を加圧空気あるいは加圧治具等の加圧手段１９で基板１６上に押圧し、この状態で薄板１８の一側端部を基板１６にレーザ光２０でレーザ接合する。そして、薄板１８を所定の大きさにレーザ光２１でレーザ切断した後、薄板１８に形成された接合部２２の近傍にレーザ光２３を照射し、薄板１８が基板１６に対して所定の傾斜角度を持つように薄板１８をレーザフォーミングする。

ここで、薄板１８が厚さ０．３ｍｍのステンレス鋼板である場合には、薄板１８を基板１６に接合するレーザとして平均出力が６０〜１２０ＷのＹＡＧレーザ（走査速度２００ｍｍ／ｍｉｎ）を使用することができる。また、薄板１８が厚さ２．７ｍｍ以下のステンレス鋼板である場合には、薄板１８を切断するレーザとして平均出力が４００Ｗ以下のＹＡＧレーザ（走査速度２４０ｍｍ／ｍｉｎ）を使用することができる。さらに、薄板１８が厚さ０．０５ｍｍ以下のステンレス鋼板である場合には、薄板１８をレーザフォーミングするレーザとして平均出力が１０Ｗ以下のＹＡＧレーザ（走査速度１５ｍｍ／ｓｅｃ）を使用することができる。なお、薄板１８がマイクロミラー１７の大きさと同じ大きさである場合には、薄板１８の接合後に薄板１８を切断する必要はない。

上述のように、基板１６上に載置された薄板１８の一側端部を基板１６に接合した後、薄板１８の接合部近傍にレーザ光２３を照射し、薄板１８が基板１６に対して所定の傾斜角度を持つように薄板１８をレーザフォーミングすると、図２に示すようなマイクロミラー１７が基板１６上に形成される。したがって、反射板１３の基板１６上にマイクロミラー１７を容易に且つ精度よく作製でき、これにより、導光板方式と同等もしくはそれ以上の照明強度で液晶表示パネルを中空方式により均一な明るさで照明可能なバックライト装置を得ることができる。

また、薄板１８を基板１６上に接合する際に、薄板１８を基板１６上に押圧した状態で薄板１８を基板１６に接合することで、レーザ接合による薄板１８の熱歪を抑制できるので、反射板１３の基板１６上にマイクロミラー１７をより高精度に作製することができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。たとえば、上述した実施形態では薄板１８の一側端部を基板１６上に接合する方法としてレーザ接合法を用いたが、レーザ接合法以外の接合方法を用いて薄板１８の一側端部を基板１６上に接合してもよい。また、上述した実施形態では接合後の薄板１８を所定の大きさに切断する方法としてレーザ切断法を用いたが、レーザ切断法以外の切断方法を用いて薄板１８を所定の大きさに切断してもよい。

さらに、上述した実施形態では薄板１８の表面側からレーザ光を照射してマイクロミラー１７を作製するようにしたが、基板１６の材質がアクリル樹脂等の透明な材質である場合には、図６に示すように、薄板１８の裏面側からレーザ光を照射してマイクロミラー１７を作製するようにしてもよい。また、薄板１８が例えばマイクロミラー１７の２倍の大きさを有する場合には、図７に示すように、薄板１８の一側端部と中央部を基板１６にレーザ接合した後、薄板１８を所定の大きさにレーザ切断してもよいし、あるいは図８に示すように、薄板１８の中央部をレーザ切断した後、切断された二つの薄板１８を基板１６にレーザ接合してもよい。

また、図５〜図８に示した各実施形態では薄板１８を基板１６の表面に加圧した状態で薄板１８を基板１６にレーザ等により接合するようにしたが、図９に示すように、基板１６の裏面側に配置された永久磁石２４の磁力により薄板１８を基板１６の表面に吸着させた状態で薄板１８の一側端部を基板１６に接合してもよいし、あるいは図１０または図１１に示すように、基板１６の表面に複数の吸引孔２４を設け、これらの吸引孔２４と連通する真空ポンプ等の吸引手段２５の吸引力により薄板１８を基板１６の表面に吸着させた状態で薄板１８の一側端部を基板１６に接合してもよい。

本発明の一実施形態に係るバックライト装置の概略構成を示す図である。図２に示す反射板の構成を示す断面図である。図１に示すバックライト光源が線状光源である場合のマイクロミラーの配置例を示す図である。図１に示すバックライト光源が点光源である場合のマイクロミラーの配置例を示す図である。図２に示すマイクロミラーの作製方法の一例を示す図である。図２に示す基板の材質が透明材質である場合のマイクロミラーの作製方法の一例を示す図である。薄板がマイクロミラーの２倍以上の大きさを有する場合のマイクロミラーの作製方法の一例を示す図である。薄板がマイクロミラーの２倍以上の大きさを有する場合のマイクロミラーの作製方法の他の例を示す図である。基板上に載置された薄板の一側端部を基板に接合する場合の第１変形例を示す図である。基板上に載置された薄板の一側端部を基板に接合する場合の第２変形例を示す図である。基板上に載置された薄板の一側端部を基板に接合する場合の第３変形例を示す図である。

符号の説明

１１液晶表示パネル
１２光拡散板
１３反射板
１４空間部
１５バックライト光源
１６基板
１６ａ反射面
１７マイクロミラー
１８薄板
１９加圧手段
２０，２１，２３レーザ光
２２接合部
２４磁石
２５吸引孔
２６吸引手段

Claims

液晶表示パネルの背面側に配置された光拡散板と、この光拡散板との間に空間部が形成されるように前記光拡散板の背面側に配置された反射板と、この反射板と前記光拡散板との間に形成された空間部の側方から前記反射板に光を放出するバックライト光源とを備えたバックライト装置であって、前記反射板が基板と、この基板上に設けられた多数のマイクロミラーとからなり、前記マイクロミラーが前記基板上に載置された薄板を前記基板上に接合した後、前記薄板をレーザフォーミングして形成されていることを特徴とするバックライト装置。
請求項１記載のバックライト装置において、前記マイクロミラーが設けられる前記基板の表面に反射面を形成したことを特徴とするバックライト装置。
反射板の基板上に設けられるマイクロミラーの作製方法であって、前記基板上に載置された薄板の一側端部を前記基板上に接合する接合工程と、この接合工程の後に前記薄板の接合部近傍にレーザ光を照射し、前記薄板が前記基板に対して所定の傾斜角度を持つように前記薄板をレーザフォーミングするレーザフォーミング工程と、を有することを特徴とするマイクロミラーの作製方法。
前記接合工程は、前記薄板を前記基板上に押圧した状態で前記薄板の一側端部を前記基板上に接合する工程であることを特徴とする請求項３記載のマイクロミラーの作製方法。
前記接合工程は、前記基板の裏面側に配置された磁石の磁力により前記薄板を前記基板上に吸着させた状態で前記薄板の一側端部を前記基板上に接合する工程であることを特徴とする請求項３記載のマイクロミラーの作製方法。
前記接合工程は、前記基板に設けられた吸引孔と連通する吸引手段の吸引力により前記薄板を前記基板上に吸着させた状態で前記薄板の一側端部を前記基板上に接合する工程であることを特徴とする請求項３記載のマイクロミラーの作製方法。