CN108363239A - 背光单元以及平视显示器装置 - Google Patents
背光单元以及平视显示器装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108363239A CN108363239A CN201810073929.5A CN201810073929A CN108363239A CN 108363239 A CN108363239 A CN 108363239A CN 201810073929 A CN201810073929 A CN 201810073929A CN 108363239 A CN108363239 A CN 108363239A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wall portion
- light
- incident
- display device
- liquid crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/1336—Illuminating devices
- G02F1/133602—Direct backlight
- G02F1/133605—Direct backlight including specially adapted reflectors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
- G02B19/0028—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed refractive and reflective surfaces, e.g. non-imaging catadioptric systems
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
- G02B19/0047—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source
- G02B19/0061—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a LED
- G02B19/0066—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a LED in the form of an LED array
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
- G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/04—Prisms
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
- G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
- G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/133308—Support structures for LCD panels, e.g. frames or bezels
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/1336—Illuminating devices
- G02F1/133602—Direct backlight
- G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/1336—Illuminating devices
- G02F1/133615—Edge-illuminating devices, i.e. illuminating from the side
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
- G02B2027/015—Head-up displays characterised by mechanical features involving arrangement aiming to get less bulky devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Planar Illumination Modules (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Instrument Panels (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
本发明提供一种能够使装置小型化的背光单元。背光单元(20)包括:箱体(21),具有配置液晶显示装置的开口部;光源(32),配置在箱体的内部;以及光学部件(60),配置在箱体的内部,并朝向液晶显示装置使光源所照射的光的光路变化,光学部件具有由透光性材料形成为三角柱状的柱状部(60A),在柱状部中,一个侧壁部是从光源照射的光入射的入射壁部(61),另一个侧壁部是光朝向液晶显示装置出射的出射壁部(62),还有一个侧壁部是从入射壁部入射的光在柱状部的内部朝向出射壁部反射的反射壁部(63),入射壁部、出射壁部以及反射壁部中至少一个侧壁部的形状是曲面形状,该曲面形状具有使经由该侧壁部的光的光路宽度(W1)的增减程度向增加侧或减少侧变化的光学特性。
Description
技术领域
本发明涉及背光单元以及平视显示器装置。
背景技术
以往,存在在平视显示器装置等中使用的背光单元。在专利文献1中公开了一种背光单元技术,该背光单元包括将从光源的像出射的光以与液晶显示元件的显示区域对应的方式进行聚光的多个聚焦透镜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-65907号公报
发明内容
本发明欲解决的问题
如果背光单元中的透镜和镜等光学部件的数量变多,则导致装置的大型化。期望能够实现背光单元的小型化。
本发明的目的在于提供能够使装置小型化的背光单元以及平视显示器装置。
用于解决问题的技术方案
本发明的背光单元包括:箱体,其具有配置液晶显示装置的开口部;光源,其配置在所述箱体的内部;以及光学部件,其配置在所述箱体的内部,并且朝向所述液晶显示装置使所述光源所照射的光的光路变化,其中,所述光学部件具有由透光性材料形成为三角柱状的柱状部,在所述柱状部中,一个侧壁部是从所述光源照射的光入射的入射壁部,另一个侧壁部是光朝向所述液晶显示装置出射的出射壁部,还有一个侧壁部是将从所述入射壁部入射的光在所述柱状部的内部朝向所述出射壁部反射的反射壁部,所述入射壁部、所述出射壁部以及所述反射壁部中至少一个侧壁部的形状是曲面形状,所述曲面形状具有使经由所述侧壁部的光的光路宽度的增减程度向增加侧或减少侧变化的光学特性。
在上述背光单元中,优选地,所述入射壁部、所述出射壁部以及所述反射壁部的形状全都是具有所述光学特性的曲面形状。
在上述背光单元中,优选地,所述入射壁部、所述出射壁部以及所述反射壁部的曲面形状是朝向所述柱状部的外侧的凸状。
本发明的平视显示器装置的特征在于,包括:液晶显示装置和背光单元,所述背光单元具有:箱体,其具有配置液晶显示装置的开口部;光源,其配置在所述箱体的内部;以及光学部件,其配置在所述箱体的内部,并且朝向所述液晶显示装置使所述光源所照射的光的光路变化,其中,所述光学部件具有由透光性的材料形成为三角柱状的柱状部,在所述柱状部中,一个侧壁部是从所述光源照射的光入射的入射壁部,另一个侧壁部是光朝向所述液晶显示装置出射的出射壁部,还有一个侧壁部是将从所述入射壁部入射的光在所述柱状部的内部朝向所述出射壁部反射的反射壁部,所述入射壁部、所述出射壁部以及所述反射壁部中至少一个侧壁部的形状是曲面形状,所述曲面形状具有使经由所述侧壁部的光的光路宽度的增减程度向增加侧或减少侧变化的光学特性。
发明效果
本发明所涉及的背光单元以及平视显示器装置包括:箱体,其具有配置液晶显示装置的开口部;光源,其配置在箱体的内部;以及光学部件,其配置在箱体的内部,并且朝向液晶显示装置使光源所照射的光的光路变化。光学部件具有由透光性的材料形成为三角柱状而成的柱状部,在柱状部中,一个侧壁部是从光源照射的光入射的入射壁部,另一个侧壁部是光朝向液晶显示装置出射的出射壁部,还有一个侧壁部是将从入射壁部入射的光在柱状部的内部朝向出射壁部反射的反射壁部。
入射壁部、出射壁部以及反射壁部中至少一个侧壁部的形状是曲面形状,该曲面形状具有使经由该侧壁部的光的光路宽的增减程度向增加侧或减少侧变化的光学特性。本发明所涉及的背光单元以及平视显示器装置实现能够通过削减元件数量来使装置小型化这样的效果。
附图说明
图1是实施方式所涉及的平视显示器装置的概略构成图。
图2是示出实施方式所涉及的投射部的立体图。
图3是示出实施方式所涉及的箱体的立体图。
图4是实施方式所涉及的投射部的侧面透视图。
图5是实施方式所涉及的漫射透镜的立体图。
图6是实施方式所涉及的光学部件的俯视图。
图7是实施方式所涉及的光学部件的立体图。
图8是实施方式所涉及的光学部件的横截面图。
图9是实施方式所涉及的光学部件的纵截面图。
图10是实施方式所涉及的光学部件的其它纵截面图。
图11是实施方式所涉及的光学部件的又一纵截面图。
图12是示出实施方式的背光单元的光路的一个例子的截面图。
图13是示出实施方式的背光单元的光路的一个例子的立体图。
图14是示出实施方式的背光单元的光路的一个例子的其它立体图。
附图标记说明
1:平视显示器装置
2:镜
3:虚像
4:投射单元
10:液晶显示装置
11:保持部件
11a:开口部
12:液晶显示部
20:背光单元
21:箱体
22:主体部
23:倾斜部
23a:开口部
30:LED基板
31:基板主体
32:LED(光源)
40:透镜阵列
41:透镜
50:漫射透镜
51:框部
52:微透镜
60:光学部件
60A:柱状部
61:入射壁部
62:出射壁部
63:反射壁部
64:结合面
Lt1:在截面行进的光
Lt11:入射光
Lt12:折射光
Lt13:反射光
Lt14:出射光
Lt2:光
W1、W2:光路宽度
具体实施方式
以下,参照附图来详细地说明本发明的实施方式所涉及的背光单元以及平视显示器装置。需要说明的是,本发明并不限于本实施方式所限定的内容。另外,在下述实施方式的构成要素中,包含本领域技术人员容易想到或者实质上相同的构成要素。
[实施方式]
参照图1~图14,对实施方式进行说明。本实施方式涉及背光单元以及平视显示器装置。图1是实施方式所涉及的平视显示器装置的概略构成图,图2是示出实施方式所涉及的投射部的立体图,图3是示出实施方式所涉及的箱体的立体图,图4是实施方式所涉及的投射部的侧面透视图,图5是实施方式所涉及的漫射透镜的立体图,图6是实施方式所涉及的光学部件的俯视图,图7是实施方式所涉及的光学部件的立体图。
如图1所示,实施方式所涉及的平视显示器装置1具有:镜2、液晶显示装置10、背光单元20以及风挡WS。风挡WS是相对于驾驶员200而言被配置在车辆前方侧的反射部件的一例。风挡WS使光的一部分透过,并且具有将其他部分反射的半透过性。在风挡WS,也可以涂布半透过性的涂层。
液晶显示装置10以及背光单元20构成投射图像的投射单元4。背光单元20从背面侧对液晶显示装置10照射光,并利用该光来投射液晶显示装置10的图像。镜2将从投射单元4投射的图像朝向风挡WS反射。镜2例如是非球面镜。从投射单元4投射并由镜2和风挡WS反射后的图像成像为虚像3。从驾驶员200处看到的虚像3成像在比风挡WS更靠车辆前方侧的位置。
如图2所示,液晶显示装置10具有保持部件11以及液晶显示部12。保持部件11保持液晶显示部12,并固定于后述的箱体21。保持部件11是长方形的板状部件,具有开口部11a。本实施方式的开口部11a的形状是长方形。开口部11a的长度方向与被投射在风挡WS的图像的长度方向相对应。被投射在风挡WS的图像的长度方向代表性地是车宽方向。液晶显示部12以封闭开口部11a的方式固定于保持部件11。液晶显示部12例如是TFT-LCD(Thin FilmTransistor-Liquid CrystalDisplay)。液晶显示部12形成用于作为虚像3而显示的图像。
背光单元20具有箱体21。箱体21以及保持部件11由不透过光的材料例如金属和树脂等形成。如图3所示,箱体21具有主体部22以及倾斜部23。主体部22以及倾斜部23分别是筒状的构成部,并且被一体地形成。主体部22是方管状,倾斜部23侧和相反侧的端部被封闭。倾斜部23相对于主体部22倾斜。即,箱体21是主体部22与倾斜部23的连接部处弯曲的筒状部件。在倾斜部23,在与主体部22侧相反侧的端部设置有开口部23a。本实施方式的开口部23a的形状是长方形。开口部23a比液晶显示装置10的开口部11a大。液晶显示装置10固定于箱体21,并将开口部23a封闭。
如图4所示,背光单元20还具有LED基板30、透镜阵列40、漫射透镜50以及光学部件60。LED基板30配置在箱体21的最深部。在箱体21内,从LED基板30朝向开口部23a,依次配置有透镜阵列40、漫射透镜50以及光学部件60。LED基板30具有基板主体31以及LED32。LED 32是发光二级管,被固定在基板主体31。LED 32是背光单元20的光源。在本实施方式的基板主体31,以预定的间隔直线状地配置有多个LED 32。多个LED 32沿着箱体21的宽度方向W(参照图2)排列。箱体21的宽度方向W是图4中的进深方向。基板主体31具有控制LED 32的控制电路。控制电路对LED 32的点亮/熄灭和LED 32的亮度进行控制。
透镜阵列40与LED 32对置地配置在LED 32的附近。透镜阵列40是对从LED 32照射的光进行聚光的聚光透镜的集合体。透镜阵列40具有多个透镜41。多个透镜41沿着箱体21的宽度方向W以预定的间隔配置。各透镜41与对应的LED 32配置在同轴上。透镜41使从LED32照射的光成为平行光,并且朝向漫射透镜50出射。
漫射透镜50使从透镜阵列40入射的光扩散,并且朝向光学部件60出射。如图5所示,漫射透镜50是具有多个微透镜52的微透镜阵列。漫射透镜50具有框部51以及多个微透镜52。框部51是外形为长方形的框状部件。多个微透镜52沿着箱体21的宽度方向W以及高度方向H(参照图2)排列。微透镜52由框部51保持。各微透镜52使从透镜阵列40入射的光扩散,并且朝向光学部件60出射。漫射透镜50具有使光的亮度分布均匀的功能和使光的行进方向多样化的功能。
返回图4,光学部件60配置在倾斜部23。光学部件60具有被形成为三角柱状的柱状部60A。柱状部60A具有入射壁部61、出射壁部62以及反射壁部63,作为构成三角柱形状的主要的侧壁部。需要说明的是,在本实施方式的光学部件60中,如图6以及图7所示,形成有连接出射壁部62和反射壁部63的结合面64。
光学部件60以柱状部60A的轴方向与箱体21的宽度方向W一致的方式配置在倾斜部23的内部空间。换言之,光学部件60被配置为入射壁部61、出射壁部62以及反射壁部63分别沿着箱体21的宽度方向W延伸。另外,光学部件60被配置为入射壁部61与漫射透镜50对置。从作为光源的LED 32照射的光从入射壁部61、出射壁部62以及反射壁部63中的入射壁部61入射到光学部件60。光学部件60的两端由箱体21的内壁保持。
光学部件60由具有透光性的材料形成。本实施方式的光学部件60由无色透明的材料形成。作为光学部件60的材料,例如可以例举出:聚碳酸酯和丙烯酸等合成树脂。在本实施方式的光学部件60中,入射壁部61、出射壁部62以及反射壁部63的外表面分别为曲面。
在图8中,示出图6的VIII-VIII截面。将图8所示的截面即与柱状部60A的轴方向正交的截面称为“横截面”。如图8所示,入射壁部61、出射壁部62以及反射壁部63的横截面的截面形状为弯曲形状。更具体而言,入射壁部61、出射壁部62以及反射壁部63成为朝向柱状部60A的外侧突出的弯曲形状。需要说明的是,图8所示的截面是柱状部60A的在轴方向中央的截面。即使是柱状部60A的在轴方向其它位置的横截面,入射壁部61、出射壁部62以及反射壁部63也具有相同的凸形状。即,入射壁部61、出射壁部62以及反射壁部63的外表面整体上成为朝向柱状部60A的外侧的凸状的曲面。如图8所示,与入射壁部61和出射壁部62的截面形状的弯曲程度相比,横截面上的反射壁部63的截面形状的弯曲程度较平缓。反射壁部63的截面形状成为近似直线状的弯曲形状。
在图9中,示出图4的IX-IX截面。将如图9那样沿着柱状部60A的轴方向的截面称为“纵截面”。如图9所示,纵截面中的入射壁部61的截面形状为朝向柱状部60A的外侧的凸状的弯曲形状。入射壁部61的截面形状是相对于中央线C1线对称。中央线C1是柱状部60A的在轴方向中央位置的线。入射壁部61的截面形状为轴方向的中央部最突出的形状。另外,对于入射壁部61的截面形状,轴方向的两端部61e的曲率比中央部61c的曲率大。
在图10中,示出图4的X-X截面。如图10所示,纵截面中出射壁部62的截面形状为朝向柱状部60A的外侧的凸状的弯曲形状。出射壁部62的截面形状是相对于中央线C2线对称。中央线C2是柱状部60A的在轴方向中央位置的线。出射壁部62的截面形状为轴方向的中央部最突出的形状。另外,对于出射壁部62的截面形状,轴方向的两端部62e的曲率比中央部62c的曲率大。
在图11中,示出图4的XI-XI截面。如图11所示,纵截面中的反射壁部63的截面形状为朝向柱状部60A的外侧的凸状的弯曲形状。反射壁部63的截面形状是相对于中央线C3线对称。中央线C3是柱状部60A的在轴方向中央位置的线。反射壁部63的截面形状为轴方向的中央部最突出的形状。另外,对于反射壁部63的截面形状,轴方向的两端部63e的曲率比中央部63c的曲率大。在本实施方式的光学部件60中,在以轴方向相同位置进行比较的情况下,反射壁部63的截面形状的曲率比入射壁部61的截面形状的曲率和出射壁部62的截面形状的曲率的任何一方都小。
在图12中,示出背光单元20的截面和光路的一个例子。图12的截面是与光学部件60的轴方向正交的截面,该截面位置是光学部件60的轴方向的中央位置。参照图12,说明在与光学部件60的轴方向正交的截面进行观察时的光学部件60所进行光路宽度W1的调节功能。
在图12中,用实线示出在截面上行进的光Lt1。另外,用虚线示出在截面上行进的光Lt1以外的光Lt2。如图12所示,从LED 32照射且通过漫射透镜50扩散的光Lt1、Lt2从入射壁部61入射到柱状部60A。从入射壁部61进入柱状部60A的内部的光在反射壁部63朝向出射壁部62反射。即,反射壁部63作为反射面而发挥作用,该反射壁部63将从入射壁部61入射的光在柱状部60A的内部朝向出射壁部62反射。在反射壁部63反射的光从出射壁部62出射到外部空间。
入射壁部61使光路宽度W1的增减程度向减少侧变化。光路宽度W1是在与光学部件60的轴方向正交的截面中的光路的宽度。光路宽度W1的增减程度代表性地是指,光路宽度W1沿着光轴X1增减的增减率。该增减率例如是光路宽度W1在光轴X1的每个单位长度的增加率或减少率。在本说明书中,将随着光的行进而光越来越扩散的情况称为光路宽度W1的增加。另一方面,将随着光的行进而光越来越收敛的情况称为光路宽度W1的减少。
对于各壁部61、62、63使光路宽度W1的增减程度向增加侧变化,至少包括以下的(1)~(3)。
(1)对于光路宽度W1一边增加一边入射的入射光,提高光路宽度W1的增加程度。换言之,促进光的扩散。
(2)使光路宽度W1一边减少一边入射的入射光或者光路宽度W1保持一定地入射的入射光,变化成光路宽度W1越来越增加的光。换言之,使收敛的光或平行光扩散。
(3)对于光路宽度W1一边减少一边入射的入射光,使光路宽度W1的减少程度变缓。换言之,使光的收敛程度变缓。
对于各壁部61、62、63使光路宽度W1的增减程度向减少侧变化,至少包括以下的(4)~(6)。
(4)对于路宽度W1一边减少光一边入射的入射光,提高光路宽度W1的减少程度。换言之,促进光的收敛。
(5)使光路宽度W1一边增加一边入射的入射光或者光路宽度W1保持一定地入射的入射光,变成光路宽度W1越来越减少的光。换言之,使扩散的光或平行光收敛。
(6)对于光路宽度W1一边增加一边入射的入射光,使光路宽度W1的增加程度变缓。换言之,使光的扩散程度变缓。
本实施方式所涉及的入射壁部61进行上述(6)的动作。即,入射壁部61以使光的扩散程度变缓的方式将光折射。在以下说明中,对于在截面上行进的光Lt1,将入射到入射壁部61的光称为入射光Lt11,将从入射壁部61朝向反射壁部63在柱状部60A的内部行进的光称为折射光Lt12,将在反射壁部63反射之后朝向出射壁部62在柱状部60A的内部行进的光称为反射光Lt13,将从出射壁部62出射的光称为出射光Lt14。入射壁部61使折射光Lt12的光路宽度W1的增加程度比入射光Lt11的光路宽度W1的增加程度更平缓。入射壁部61以使折射光Lt12的扩散程度比入射光Lt11平缓的方式确定各部的形状和法线方向。入射壁部61的各部的形状和法线方向例如基于从漫射透镜50入射的入射光Lt11的入射角、光学部件60的材料的折射率以及折射光Lt12的折射角的目标值来确定。
本实施方式所涉及的反射壁部63进行上述(6)的动作。即,反射壁部63以使光的扩散程度变缓的方式反射光。反射壁部63使反射光Lt13的光路宽度W1的增加程度比折射光Lt12的光路宽度W1的增加程度平缓。反射壁部63以使折射光Lt12的扩散程度比折射光Lt12平缓的方式,确定各部的形状和法线方向。而且,本实施方式的反射壁部63被构成为对折射光Lt12进行全反射。反射壁部63以对折射光Lt12进行全反射的方式确定各部的形状和法线方向。反射壁部63的各部的形状和法线方向例如基于折射光Lt12的入射角、光学部件60的材料的折射率以及反射光Lt13的反射角的目标值来确定。
本实施方式所涉及的出射壁部62进行上述(6)的动作。即,出射壁部62使光以光的扩散程度变缓的方式折射。出射壁部62以使出射光Lt14的光路幅W1的增加程度比反射光Lt13の光路宽度W1的增加程度平缓的方式确定各部的形状和法线方向。出射壁部62的各部的形状和法线方向例如基于反射光Lt13的入射角、光学部件60的材料的折射率以及出射光Lt14的折射角的目标值来确定。
从出射壁部62出射的出射光Lt14对于液晶显示装置10从背面侧入射。利用出射光Lt14,将显示在液晶显示装置10的图像投射。从液晶显示装置10投射的图像在镜2中朝向风挡WS反射。出射光Lt14是一边行进一边使光路宽度W1增加的扩散光。因此,从液晶显示装置10投射的图像越朝向风挡WS越扩大。
柱状部60A调整光路宽度W1的功能在轴方向的其他截面也相同。需要说明的是,利用柱状部60A的轴方向中央部和轴方向端部调整光路宽度W1的调整程度也可以不同。
接下来,对沿着光学部件60的轴方向的光路宽度W2的调节功能进行说明。如图13以及图14所示,向入射壁部61入射的入射光Lt11一边使轴方向的光路宽度W2增加,一边从漫射透镜50朝向入射壁部61。本实施方式所涉及的入射壁部61进行上述(6)的动作。即,入射壁部61使光以光的扩散程度变缓的方式折射。入射壁部61使折射光Lt12的光路宽度W2的增加程度比入射光Lt11的光路宽度W2的增加程度平缓。入射壁部61以使折射光Lt12的扩散程度比入射光Lt11平缓的方式确定各部的形状和法线方向。入射壁部61的各部的形状和法线方向例如基于从漫射透镜50入射的入射光Lt11的入射角、光学部件60的材料的折射率以及折射光Lt12的折射角的目标值来确定。
本实施方式的反射壁部63进行上述(6)的动作。即,反射壁部63以使光的扩散程度平缓的方式反射光。反射壁部63使反射光Lt13的光路宽度W2的增加程度比折射光Lt12的光路宽度W2的增加程度平缓。反射壁部63以使折射光Lt12的扩散程度比折射光Lt12平缓的方式确定各部的形状和法线方向。如上所述,本实施方式的反射壁部63被构成为对折射光Lt12进行全反射。反射壁部63的各部的形状和法线方向例如基于折射光Lt12的入射角、光学部件60的材料的折射率以及反射光Lt13的反射角的目标值来确定。
本实施方式所涉及的出射壁部62进行上述(6)的动作。即,出射壁部62使光以光的扩散程度变缓的方式折射。出射壁部62以使出射光Lt14的光路幅W2的增加程度比反射光Lt13的光路宽度W2的增加程度平缓的方式确定各部的形状和法线方向。出射壁部62的各部的形状和法线方向例如基于反射光Lt13的入射角、光学部件60的材料的折射率以及出射光Lt14的折射角的目标值来确定。
如上所述,本实施方式所涉及的背光单元20具有:箱体21、作为光源的LED 32、以及光学部件60。箱体21具有配置液晶显示装置10的开口部23a。LED 32被配置在箱体21的内部。光学部件60配置在箱体21的内部,朝向液晶显示装置10使LED 32所照射的光的光路变化。光学部件60具有由透光性材料三角柱状地形成的柱状部60A。
在柱状部60A中,一个侧壁部是入射壁部61,另一个侧壁部是出射壁部62,另外一个侧壁部是反射壁部63。入射壁部61是从LED 32照射后的光进行入射的侧壁部。出射壁部62是光朝向液晶显示装置10出射的侧壁部。反射壁部63是从入射壁部61入射的光在柱状部60A的内部朝向出射壁部62反射的侧壁部。入射壁部61、出射壁部62以及反射壁部63中至少一个侧壁部的形状是曲面形状,该曲面形状具有使经由该侧壁部的光的光路宽度的增减程度向增加侧或减少侧变化的光学特性。
本实施方式的光学部件60具有反射LED 32的光的反射壁部63。进而,光学部件60的至少入射壁部61和出射壁部62能够利用折射从而使光路宽度W1、W2的增减程度向增加侧或减少侧变化。即,光学部件60具有能够使光路宽度W1、W2的增减程度向增加侧或者减少侧变化的两个光学面,还在内部具有反射光的反射面。因此,光学部件60能够利用一个部件来实现透镜和镜等多个装置的功能。因此,本实施方式的背光单元20能够实现装置的小型化。
入射壁部61、出射壁部62以及反射壁部63中的至少一个侧壁部的形状是曲面形状,该曲面形状具有使经由该侧壁部的光的光路宽度的增减程度向增加侧或减少侧变化的光学特性。此处,光经由侧壁部包括:光从柱状部60A的外部朝向内部地穿过侧壁部的情况、光从柱状部60A的内部朝向外部穿过侧壁部的情况、以及在柱状部60A的内部光在侧壁部反射的情况。
为曲面形状的侧壁部在实现期望的光学特性方面是有利的。例如,在反射壁部63为曲面形状的情况下,确定曲面形状,使得:使在反射壁部63反射的反射光Lt13的光路宽度W1、W2的增减程度向期望的程度变化。在入射壁部61和出射壁部62为曲面形状的情况下,确定壁部61、62的曲面形状,使得:将在壁部61、62折射后的折射光Lt12、出射光Lt14的光路宽度W1、W2的增减程度为期望的程度。另外,优选各壁部61、62、63的曲面形状被确定为使光路内的亮度分布均匀化。
另外,本实施方式的光学部件60中,入射壁部61、出射壁部62以及反射壁部63的全部形状是具有使光路宽度的增减程度变化的光学特性的曲面形状。即,本实施方式的光学部件60能够利用全部三个壁部61、62、63使光路宽度W1、W2的增减程度变化。因此,本实施方式的光学校部材60在实现期望的光学特性方面是有利的。
另外,在本实施方式的光学部件60中,入射壁部61、出射壁部62以及反射壁部63的曲面形状是朝向柱状部60A的外侧的凸状。本实施方式的光学部件60能够一边分阶段地调节光路宽度W1、W2一边将LED 32的光恰当地引导向液晶显示装置10。
本实施方式的平视显示器装置1具有液晶显示装置10和上述的背光单元20。能够使本实施方式所涉及的平视显示器装置1的装置小型化。
[实施方式的变形例]
在上述实施方式中,虽然入射壁部61、出射壁部62以及反射壁部63的曲面形状是在横截面以及纵截面分别弯曲,但不限于此。也可以是横截面和纵截面中的任一者的截面形状为直线状。例如,横截面中的反射壁部63的截面形状可以是直线状。入射壁部61、出射壁部62以及反射壁部63的曲面形状不限于朝向柱状部60A的外侧的凸状的形状。与此相反,可以采用朝向柱状部60A的内部突出的曲面形状。
在上述实施方式中,虽然入射壁部61、出射壁部62以及反射壁部63的形状全部是曲面形状,但不限于此。也可以是入射壁部61、出射壁部62以及反射壁部63中的至少一个壁部的形状为平面形状。
在上述实施方式中,虽然反射壁部63对折射光Lt12进行了全反射,但不限于此。折射光Lt12在反射壁部63的反射也可以不是全反射。
上述实施方式以及变形例中公开的内容能够适当组合地进行。
Claims (4)
1.一种背光单元,其特征在于,包括:
箱体,其具有配置液晶显示装置的开口部;
光源,其配置在所述箱体的内部;以及
光学部件,其配置在所述箱体的内部,并且朝向所述液晶显示装置使所述光源所照射的光的光路变化,
其中,所述光学部件具有由透光性材料形成为三角柱状的柱状部,
在所述柱状部中,一个侧壁部是从所述光源照射的光入射的入射壁部,另一个侧壁部是光朝向所述液晶显示装置出射的出射壁部,还有一个侧壁部是将从所述入射壁部入射的光在所述柱状部的内部朝向所述出射壁部反射的反射壁部,
所述入射壁部、所述出射壁部以及所述反射壁部中至少一个侧壁部的形状是曲面形状,所述曲面形状具有使经由所述侧壁部的光的光路宽度的增减程度向增加侧或减少侧变化的光学特性。
2.如权利要求1所述的背光单元,其中,
所述入射壁部、所述出射壁部以及所述反射壁部的形状全都是具有所述光学特性的曲面形状。
3.如权利要求2所述的背光单元,其中,
所述入射壁部、所述出射壁部以及所述反射壁部的曲面形状是朝向所述柱状部的外侧的凸状。
4.一种平视显示器装置,其特征在于,包括:液晶显示装置和背光单元,
所述背光单元具有:
箱体,其具有配置液晶显示装置的开口部;
光源,其配置在所述箱体的内部;以及
光学部件,其配置在所述箱体的内部,并且朝向所述液晶显示装置使所述光源所照射的光的光路变化,
其中,所述光学部件具有由透光性的材料形成为三角柱状的柱状部,
在所述柱状部中,一个侧壁部是从所述光源照射的光入射的入射壁部,另一个侧壁部是光朝向所述液晶显示装置出射的出射壁部,还有一个侧壁部是将从所述入射壁部入射的光在所述柱状部的内部朝向所述出射壁部反射的反射壁部,
所述入射壁部、所述出射壁部以及所述反射壁部中至少一个侧壁部的形状是曲面形状,所述曲面形状具有使经由所述侧壁部的光的光路宽度的增减程度向增加侧或减少侧变化的光学特性。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017-012798 | 2017-01-27 | ||
JP2017012798A JP6533540B2 (ja) | 2017-01-27 | 2017-01-27 | バックライトユニットおよびヘッドアップディスプレイ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108363239A true CN108363239A (zh) | 2018-08-03 |
CN108363239B CN108363239B (zh) | 2021-07-02 |
Family
ID=62843304
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810073929.5A Active CN108363239B (zh) | 2017-01-27 | 2018-01-25 | 背光单元以及平视显示器装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10114219B2 (zh) |
JP (1) | JP6533540B2 (zh) |
CN (1) | CN108363239B (zh) |
DE (1) | DE102018201002B4 (zh) |
FR (1) | FR3062491B1 (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11181738B2 (en) * | 2018-11-14 | 2021-11-23 | Panasonic Automotive Systems Company Of America, Division Of Panasonic Corporation Of North America | Rotationally adjustable head up display |
CN110308588B (zh) * | 2019-06-28 | 2022-02-25 | 厦门天马微电子有限公司 | 一种背光模组及显示装置 |
JP7309774B2 (ja) | 2021-04-07 | 2023-07-18 | 矢崎総業株式会社 | 車両用表示装置 |
EP4071541B1 (en) | 2021-04-07 | 2024-03-06 | Yazaki Corporation | Vehicle display device |
FR3140680A1 (fr) * | 2022-10-05 | 2024-04-12 | Valeo Comfort And Driving Assistance | Afficheur tête-haute |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1313958A (zh) * | 1999-04-02 | 2001-09-19 | 奥林巴斯光学工业株式会社 | 观察光学系统及使用了该系统的图象显示装置 |
CN1401936A (zh) * | 2001-08-03 | 2003-03-12 | 卡西欧计算机株式会社 | 照明屏及搭载了该照明屏的显示装置 |
CN2613781Y (zh) * | 2003-03-01 | 2004-04-28 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 背光装置 |
WO2010064582A1 (ja) * | 2008-12-04 | 2010-06-10 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 映像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ |
CN103542332A (zh) * | 2013-10-28 | 2014-01-29 | 惠州Tcl移动通信有限公司 | 一种手机及其侧入式背光模组 |
CN104100924A (zh) * | 2013-11-26 | 2014-10-15 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 背光模组及使用该背光模组的背光系统 |
CN105492958A (zh) * | 2013-08-28 | 2016-04-13 | 日本精机株式会社 | 背光单元及显示装置 |
US20160266299A1 (en) * | 2015-03-11 | 2016-09-15 | Samsung Display Co., Ltd | Backlight unit and display device including the same |
CN106199816A (zh) * | 2012-03-15 | 2016-12-07 | 欧姆龙株式会社 | 面光源装置 |
CN109073170A (zh) * | 2016-04-05 | 2018-12-21 | 麦克赛尔株式会社 | 光源装置和利用其的电子装置 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0672185A (ja) * | 1992-06-26 | 1994-03-15 | Yazaki Corp | 車両用表示装置 |
JP3461297B2 (ja) * | 1999-03-04 | 2003-10-27 | キヤノン株式会社 | 画像観察装置 |
JP2002228970A (ja) | 2001-02-05 | 2002-08-14 | Mixed Reality Systems Laboratory Inc | 光学系及びそれを用いた画像表示装置 |
JP3488223B2 (ja) * | 2001-10-22 | 2004-01-19 | オリンパス株式会社 | 偏心光学系 |
US20130258708A1 (en) * | 2012-04-01 | 2013-10-03 | Shenzhen China str Optoelectronics Technology Co., LTD. | Backlight Module |
JP2016065907A (ja) | 2014-09-24 | 2016-04-28 | 日本精機株式会社 | ヘッドアップディスプレイ装置 |
JP6854590B2 (ja) * | 2016-04-05 | 2021-04-07 | マクセル株式会社 | 光源装置およびそれを利用した電子装置 |
-
2017
- 2017-01-27 JP JP2017012798A patent/JP6533540B2/ja active Active
- 2017-12-06 US US15/832,865 patent/US10114219B2/en active Active
-
2018
- 2018-01-23 DE DE102018201002.1A patent/DE102018201002B4/de active Active
- 2018-01-23 FR FR1850526A patent/FR3062491B1/fr active Active
- 2018-01-25 CN CN201810073929.5A patent/CN108363239B/zh active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1313958A (zh) * | 1999-04-02 | 2001-09-19 | 奥林巴斯光学工业株式会社 | 观察光学系统及使用了该系统的图象显示装置 |
CN1401936A (zh) * | 2001-08-03 | 2003-03-12 | 卡西欧计算机株式会社 | 照明屏及搭载了该照明屏的显示装置 |
CN2613781Y (zh) * | 2003-03-01 | 2004-04-28 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 背光装置 |
WO2010064582A1 (ja) * | 2008-12-04 | 2010-06-10 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 映像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ |
CN106199816A (zh) * | 2012-03-15 | 2016-12-07 | 欧姆龙株式会社 | 面光源装置 |
CN105492958A (zh) * | 2013-08-28 | 2016-04-13 | 日本精机株式会社 | 背光单元及显示装置 |
CN103542332A (zh) * | 2013-10-28 | 2014-01-29 | 惠州Tcl移动通信有限公司 | 一种手机及其侧入式背光模组 |
CN104100924A (zh) * | 2013-11-26 | 2014-10-15 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 背光模组及使用该背光模组的背光系统 |
US20160266299A1 (en) * | 2015-03-11 | 2016-09-15 | Samsung Display Co., Ltd | Backlight unit and display device including the same |
CN109073170A (zh) * | 2016-04-05 | 2018-12-21 | 麦克赛尔株式会社 | 光源装置和利用其的电子装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018120807A (ja) | 2018-08-02 |
DE102018201002A1 (de) | 2018-08-02 |
FR3062491A1 (fr) | 2018-08-03 |
US10114219B2 (en) | 2018-10-30 |
JP6533540B2 (ja) | 2019-06-19 |
DE102018201002B4 (de) | 2022-12-08 |
FR3062491B1 (fr) | 2021-12-03 |
US20180217376A1 (en) | 2018-08-02 |
CN108363239B (zh) | 2021-07-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108363239A (zh) | 背光单元以及平视显示器装置 | |
US11002986B2 (en) | Display device and method for displaying aerial image | |
CN104380157B (zh) | 定向照明波导装置 | |
US9223137B2 (en) | Virtual image display apparatus | |
JP2021507320A (ja) | マルチビーム素子ベースのニアアイディスプレイ、システム、および方法 | |
JP2003077326A (ja) | 照明装置及び液晶表示装置 | |
JP2019500634A (ja) | マルチビーム回折格子ベースのニアアイディスプレイ | |
US11571952B2 (en) | Head up display device and image display apparatus therefor | |
KR20100108333A (ko) | 광학 안내 장치 및 시각 광학 시스템 | |
US7548371B2 (en) | Optical film, illuminator and display | |
CN112327495B (zh) | 导光体、虚像光学系统以及虚像显示装置 | |
CN109946838A (zh) | 平视显示器装置 | |
JP7355013B2 (ja) | 表示装置及びヘッドアップディスプレイ装置 | |
WO2019037370A1 (zh) | 一种hud照明系统、抬头显示装置以及实现方法 | |
JP2016218391A (ja) | 表示装置 | |
CN208207379U (zh) | 用于车辆的抬头显示器装置 | |
KR20220005423A (ko) | 음굴절 광학 소자를 이용한 컴팩트 증강 현실용 광학 장치 | |
WO2021196783A1 (zh) | 光学系统及显示装置、智能眼镜 | |
CN116381947A (zh) | 抬头显示装置和车辆 | |
JP2023057103A (ja) | ヘッドマウントディスプレイ | |
CN215494356U (zh) | 一种背光装置、车载抬头显示器和车辆 | |
JP6631839B2 (ja) | 照明装置および画像表示装置 | |
JP2014215481A (ja) | ヘッドアップディスプレイ装置 | |
CN209167697U (zh) | 一种基于非球面的可变焦距ar眼镜 | |
KR100420924B1 (ko) | 3차원 입체영상표시장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |