JP2018114939A - 反射部材、車両用表示装置およびその照明方法 - Google Patents

Abstract

【課題】主に、反射による光の減衰を減らして照明効率を向上し得るようにする。【解決手段】透過照明が可能な表示パネル４と、表示パネル４を裏面側から照明する光源１１と、光源１１からの光１２を反射して表示パネル４へ導く反射部材１３とを備えた表示装置２に関する。反射部材１３が、光源１１の外周を包囲するリフレクタ部１４と、リフレクタ部１４の先端側で表示パネル４に臨む出射側縁部１５とを有している。光源１１を、平面上に単数または複数並べて設置する。出射側縁部１５は、側面視で光源１１側へ凹む凹曲面部３１を有するようにしている。【選択図】図７

Description

この発明は、反射部材、この反射部材を用いた車両用表示装置およびその照明方法に関するものである。

自動車などの車両は、車室内に各種の表示装置（車両用表示装置）を備えている。

このような表示装置には、光源（バックライト）によって表示パネルを透過照明することで画像の表示を行うようにしたものが存在している（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の表示装置では、複数の光源をフレキシブル基板に並べて実装し、このフレキシブル基板を曲げて複数の光源の配置を凹状にし、更に、凹状に並んだ複数の光源からの光をレンズで集光して表示パネルへ導くようにしている。これにより、必要な輝度を確保しつつ輝度ムラをなくすようにしている。

特開２０１５−８７４１１号公報

しかし、特許文献１のものは、光源からの光をレンズを用いて集光する構造にしているため、レンズなどの光学部品が必要になると共に、複数の光源を並べて実装したフレキシブル基板が表示パネルよりも一回り以上大きなものになってしまい、構造が複雑化するので、表示装置の小型化を図るのが困難であった。

また、特許文献１のものは、複数の光源を凹状に並べるようにしているため、光源の配置が特殊なものとなっていた。そして、複数の光源を凹状に並べるために、フレキシブル基板を用いると共に、フレキシブル基板を曲げるようにしているので、例えば、フレキシブル基板を所要の凹形状に曲げたり、フレキシブル基板を凹形状に曲げた状態で固定したりする作業に手間やコストなどがかかっていた。

そこで、本発明は、上記した問題点を解決することを、主な目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、
光源からの光を反射して表示パネルへ導くリフレクタ部と、
該リフレクタ部の先端側で前記表示パネルに臨む出射側縁部とを有する反射部材において、
前記リフレクタ部の前記出射側縁部に、側面視で前記光源側へ凹む凹曲面部を有することを特徴とする。
また、本発明は、
透過照明が可能な表示パネルと、
該表示パネルを裏面側から照明する光源と、
該光源からの光を反射して前記表示パネルへ導く反射部材とを備え、
該反射部材が、前記光源の外周を包囲するリフレクタ部と、
該リフレクタ部の先端側で前記表示パネルに臨む出射側縁部とを有する車両用表示装置において、
前記光源を、平面上に単数または複数並べて設置すると共に、
前記出射側縁部は、側面視で前記光源側へ凹む凹曲面部を有することを特徴とする。
更に、本発明は、
光源からの光を、前記光源の外周を包囲するリフレクタ部を有する反射部材で反射して表示パネルへ導き、表示パネルを透過照明する車両用表示装置の照明方法において、
前記光源を、平面上に単数または複数並べて設置すると共に、
前記リフレクタ部の先端側で前記表示パネルに臨む出射側縁部に、側面視で前記光源側へ凹む凹曲面部を有することで、該凹曲面部によって出射側縁部で反射する光の方向を調整することを特徴とする。

本発明によれば、リフレクタ部を用いることによって構造の簡略化を図ると共に、リフレクタ部の出射側縁部に凹曲面部を設けることによって、反射による光の減衰を減らして照明効率を向上することなどができる。

本実施の形態にかかる車両用表示装置を備えた車室の側面図である。 図１の車両用表示装置の全体側方断面図である。 車両用表示装置の構造を示す斜視図である。このうち、（ａ）は光源を設置した基板、（ｂ）は基板に設置した反射部材、（ｃ）は基板上（の反射部材を覆うよう）に設置したハウジングおよび表示パネルを示す図である。 反射部材の平面図である。 図４に対してリフレクタ部の数を減らした反射部材の平面図である。 図５にかかる反射部材の例（二次曲面）を示す斜視図である。 図５にかかる反射部材の他の例（回転面）を示す斜視図である。 図６Ａの反射部材による光の反射の様子を示す側面図である。 反射部材の表面形状（凹曲面部）を示す側面図である。 比較例にかかる反射部材の斜視図である。 図９の反射部材による光の反射の様子を示す側面図である。 表面が平坦なまま厚みを大きくした反射部材による光の反射の様子を示す側面図である。

以下、本実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
図１〜図１１は、この実施の形態を説明するためのものである。

＜構成＞以下、この実施例の構成について説明する。

図１に示すように、自動車などの車両の車室１内に、表示装置２（車両用表示装置）を設ける。

この表示装置２は、例えば、ヘッドアップディスプレイ装置３（ＨＵＤ）や、計器装置や、その他の表示機能を有する装置などに使われるものとすることができる。

このうち、ヘッドアップディスプレイ装置３は、表示パネル４の画像５を運転席の前方に設けた反射部６で反射して反射部６の奥側に上記した画像５の虚像７を結像するようにした装置である。反射部６は、例えば、コンバイナなどの専用の反射板やフロントウィンドウガラス８に設けた反射膜などとすることができる。このようなヘッドアップディスプレイ装置３を備えることによって、運転中に少ない視線移動で虚像７から必要な情報を得ることが可能になる。

このヘッドアップディスプレイ装置３は、例えば、インストルメントパネル９の内部などに設置することができる。また、表示パネル４の画像５は、インストルメントパネル９に設けた開口部を通して反射部６へ直接投影するようにしても良いし、または、インストルメントパネル９の内部に設けた凹面鏡などの拡大光学系１０などを介して拡大した後に、開口部を通して反射部６へ間接的に投影するようにしても良い。

このような表示装置２を、図２に示すように、光源１１からの光１２によって表示パネル４を透過照明することで画像５を表示するものとする。上記したヘッドアップディスプレイ装置３の場合、外部の風景に重ねたり並べたりして画像５（虚像７）を表示するようにしているため、表示パネル４は（外光の影響を考慮する必要が低い一般的な表示パネルと比べて）高い輝度を必要とする。そのために、光源１１には、高輝度光源を使用している。

そして、この実施例では、表示装置２を、透過照明が可能な表示パネル４と、表示パネル４を裏面側から照明する光源１１との他に、光源１１からの光１２を反射して表示パネル４へ導く反射部材１３を備えたものとしている。

この反射部材１３は、光源１１の外周を包囲するリフレクタ部１４を主に有している。更に、リフレクタ部１４は、先端側に表示パネル４に臨む出射側縁部１５を有している。

より具体的には、表示パネル４には、液晶パネルを用いる。表示パネル４は、例えば、一般的な縦横比を有する横長の矩形板状をしたものやその他の縦横比のものなどを使用することができる。なお、表示パネル４の縦横は、表示した画像５や虚像７の縦横を基準にしている。表示パネル４は、ヘッドアップディスプレイ装置３などでは、筒状をしたハウジング２１（ランプハウジング）の先端側に設置するようにしても良い。この場合には、均一断面を有して図中ほぼ上下方向へ延びる角筒状のハウジング２１の上端部に対し、表示面がほぼ上下方向へ向くように矩形状の表示パネル４を設置している。但し、ハウジング２１や表示パネル４の向きや形状などについては、これに限るものではない（例えば、図１では、図２の表示装置２を、ハウジング２１の向きが車両前後方向に対して前上がりになるように設置している）。

表示パネル４の裏面側には、光１２を拡散可能な拡散板２２などを重ねたり並べたりして設置することで画像５の輝度の均等化を図るようにしても良い。また、表示パネル４の裏面側には、光源１１からの熱や光１２の影響を遮断するために偏光板２３などの保護板または遮蔽板などを設置しても良い。拡散板２２や偏光板２３は、透光性または半透光性を有するものとなっている。この場合、上記した拡散板２２を表示パネル４の裏面に重ねて設置し、偏光板２３を反射部材１３の上面に重ねて設置するようにしている。

光源１１は、表示パネル４のバックライトとなるものであり、ＬＥＤを用いることができる。ヘッドアップディスプレイ装置３では、上記により、光源１１に高輝度ＬＥＤを用いている。光源１１は、図３（ａ）に示すように、基板２４上に設置するのが好ましい。また、光源１１には、例えば、複数の光源１１を一体的に並設したＬＥＤ光源アレイなどを用いることができる。

反射部材１３は、図３（ｂ）に示すように、光源１１を実装した基板２４の上部に設置することでリフレクタ部１４の内部に光源１１を収容した状態にしている。そして、図３（ｃ）に示すように、反射部材１３に上からハウジング２１を被せることで、ハウジング２１の基部の内側に光源１１および反射部材１３を収容した状態にしている。そして、ハウジング２１の先端側に表示パネル４を設置することにより、光源１１と表示パネル４とを離して配置した状態にしている。なお、反射部材１３は、表示パネル４（の表示面）やハウジング２１（の内周壁面）とほぼ同じ平面形状および大きさとなっている。

また、反射部材１３は、側方から見て、所要の厚みを有する厚板状部材などとなっている。そして、反射部材１３の裏面側（リフレクタ部１４の基部側）は、基板２４を当接可能な基板当接部１３ａとなっている。基板当接部１３ａは、平坦な基板２４に合わせて平坦となっている。

なお、反射部材１３の表面側（リフレクタ部１４の先端側）周辺とハウジング２１の基部周辺との間には、両者を取付けるための取付部を有しても良い。この場合、取付部は、ハウジング２１の基部を段差状に拡径した嵌合部２１ａなどとなっている。但し、取付部は上記に限るものではない。反射部材１３は、金属や耐熱樹脂などによって構成することができる。なお、特に図示しないが、反射部材１３は、ブロック状のものとしても良いし、または、軽量化のために裏面側を肉抜きして裏面側が開口した箱枠状のものなどとしても良い。

図２に示すように、リフレクタ部１４は、反射部材１３に対し、光源１１と一対一に対応するように設ける。リフレクタ部１４は、反射部材１３の表面側と裏面側との間を連通する空間を形成する筒状の壁などとなっている。

リフレクタ部１４は基部側に、光源１１の出光部を収容可能な光源収容部１４ａを有しても良い。そして、リフレクタ部１４は、基部側の光源収容部１４ａ（における光源１１の出光部の表面の位置など）から始まって先端側（出射側）へ向け徐々に拡がる先拡がり形状となっている。リフレクタ部１４の拡がり角度は、光源１１からの光１２を反射して表示パネル４へ導き得るようにするために、光源１１からの光１２の出射角度よりも小さいものなどとなっている。リフレクタ部１４は、直線的に拡がる形状としても良いし、または、曲線的に拡がる形状としても良い。

リフレクタ部１４は、基板２４と垂直な方向や、反射部材１３の厚み方向や、ハウジング２１の延設方向（軸線方向または長さ方向）などのうちの少なくともいずれかの方向へ向けて真っ直ぐに延びている。各リフレクタ部１４は、反射部材１３の裏面側に基板２４を当接した状態で、光源１１が完全に内部に隠れる程度以上の所要の長さ（または基本長さ）を有している。

出射側縁部１５は、図４または図５に示すように、リフレクタ部１４の先端側の開口の周縁部分に位置して表示パネル４へ向う縁部（開口縁部）である。また、出射側縁部１５は、隣接するリフレクタ部１４どうしを連結する連結部や、反射部材１３の表面側の外周部（外枠）などともなる部分である。なお、出射側縁部１５は、リフレクタ部１４ほど光１２の反射について考慮していなかった部分である。

反射部材１３では、少なくとも、リフレクタ部１４の内面と出射側縁部１５の表面とに対し、蒸着などで鏡面処理を施すことによって光１２の反射率を上げるようにしている（鏡面反射部）。

そして、例えば、光源１１に低輝度光源を用いるような表示装置２の場合には、低輝度光源は発熱量などが少ないため、表示パネル４を、反射部材１３の表面側にほぼ直接的に当接設置することなどが可能である。

これに対し、この実施例のヘッドアップディスプレイ装置３などのように、光源１１に高輝度光源（高輝度ＬＥＤ）を用いる表示装置２では、高輝度光源は低輝度光源と比べて発熱量などが格段に多くなるため、図２に示すように、表示パネル４と光源１１との間に、上記したような筒状のハウジング２１を設けるなどして、表示パネル４を光源１１から離すことで、表示パネル４を熱などの影響から保護できるようにするのが好ましい。

よってハウジング２１は、少なくとも、光源１１からの熱や光１２による影響を防止するのに必要な長さまたはそれ以上の長さを有している。高輝度光源を用いた場合、ハウジング２１は、少なくとも反射部材１３の厚みの２倍〜３倍程度以上の長さとなる。ハウジング２１が長くなると、その分、ハウジング２１内での光１２の反射は多くなる。ハウジング２１は、内面に蒸着などで鏡面処理を施すことによって光１２の反射率を上げるようにしている（鏡面反射部または鏡筒部）。

また、上記したように、偏光板２３などの保護板は、表示パネル４と反射部材１３との間に設置することができるが、反射部材１３の表面側に設置するのが光源１１からの熱や光１２による影響を遮断する上では好ましい。偏光板２３を設けた場合には、ハウジング２１は、偏光板２３による保護効果の分だけ短くすることができる。なお、ハウジング２１と反射部材１３とは、一体に設けても良い。

以上のような基本的な構成に対し、この実施例では、以下のような構成を備えるようにしている。

（１）まず、車両用表示装置（表示装置２）に用いる反射部材１３について説明する。
反射部材１３は、上記したように、光源１１からの光１２を反射して表示パネル４へ導くリフレクタ部１４と、リフレクタ部１４の先端側で表示パネル４に臨む出射側縁部１５とを有するものとなっているが、この実施例では、更に、反射部材１３は、図６Ａ、図６Ｂに示すように、リフレクタ部１４の出射側縁部１５に、側面視で光源１１側へ凹む凹曲面部３１を有するようにしている。

ここで、凹曲面部３１は、複数の光源１１を取付けた基板２４の側（図中下側）へ凹むものとなっている。この凹曲面部３１は、出射側縁部１５で反射した光１２が様々な方向へ拡散してしまうのを抑制（規制または防止）するために設ける。凹曲面部３１は、光源１１のない位置に設けた（上記リフレクタ部１４とは別の）第２のリフレクタと言うことができる。

そして、凹曲面部３１を設けることにより、図７に示すように、出射側縁部１５で反射する光１２の方向（反射方向）を整えて、表示パネル４へ向うものを増やすことが可能となる。このように凹曲面部３１を設けることで、出射側縁部１５で反射した光１２は、ハウジング２１の内面など、表示パネル４から外れる方向へ向うものが減少することになる。これに対し、図９の比較例に示す出射側縁部１５が平坦なものでは、出射側縁部１５で反射する光１２の方向（反射方向）を整えることができないため、図１０に示すように、（図７のものと比べて）表示パネル４へ向うものが少なくなって、表示パネル４から外れる方向へ向うものが多くなっている。

凹曲面部３１は、出射側縁部１５で反射した光１２が様々な方向へ拡散してしまうのを抑制して、光１２の反射方向を有効に調整できるような凹曲面状をしていればどのような形状にしても良い。但し、反射した光１２の拡散を有効に抑制できないようなものや、光１２の反射方向を有効に調整できないような単なる凹形状や凹曲面は、この実施例の凹曲面部３１には含まれない。

凹曲面部３１は、例えば、反射部材１３の縦の辺を側方から見た時に凹曲面状となるようにしたり、反射部材１３の横の辺を側方から見た時に凹曲面状となるようにしたり、反射部材１３の縦の辺と横の辺を同時に側方から見た時に共に凹曲面状となるようにしたり、その他の方向ら見た時に凹曲面状となるようにしたりすることなどができる。なお、この場合の反射部材１３の縦横は、表示パネル４の縦横を基準としている。

凹曲面部３１は、反射部材１３の表面にある出射側縁部１５のうちの一部または全部に対して設けることができる。また、凹曲面部３１は、各リフレクタ部１４の出射側縁部１５について、それぞれ一部または全部に設けることができる。なお、凹曲面部３１については、以下で説明する。

（２）次に、車両用表示装置（表示装置２）の構成について説明する。
表示装置２は、上記したように、透過照明が可能な表示パネル４と、表示パネル４を裏面側から照明する光源１１と、光源１１からの光１２を反射して表示パネル４へ導く反射部材１３とを備えている。
そして、反射部材１３は、上記したように光源１１の外周を包囲するリフレクタ部１４と、リフレクタ部１４の先端側で表示パネル４に臨む出射側縁部１５とを有している。
この実施例では、光源１１を、平面上に単数または複数並べて設置したものにしている。
そして、出射側縁部１５は、上記したように側面視で光源１１側へ凹む凹曲面部３１を有するものとしている（図６Ａ、図６Ｂなど参照）。

ここで、反射部材１３は、上記（１）の欄に記載したものを使用する。

光源１１を設置する平面は、上記した基板２４とする。この基板２４は、平坦な状態のままで使用する。光源１１は、平坦な基板２４の表面側に、基板２４とほぼ垂直な方向へ光軸を向けた状態で実装する。基板２４を平坦なものにした場合、反射部材１３の裏面側の基板当接部１３ａも、上記したように平坦なものとなる。

そして、光源１１の数や配置は、表示パネル４の大きさや、表示パネル４に必要な輝度などを考慮して設定する。例えば、光源１１を基板２４に複数設置する場合、光源１１は、輝度が均等になるように所要の間隔を有して一列または複数列設置する。光源１１を複数列設置する場合、各列の光源１１は、同じ位置に横並びで設置しても良いし、横位置をズラして設置しても良い。光源１１は、基板２４に対し規則的または均等に並べて、例えば、碁盤目状やその他の形状などに配置することができる。この実施例の場合、光源１１は、表示パネル４の大きさに合わせて、例えば、横方向に６個連ねた状態で縦方向に３列、碁盤目状となるように設置している。但し、光源の配置や個数は、これに限るものではない。

そして、反射部材１３の表面は、図４に示すようにリフレクタ部１４を密に並べて設けた場合には、出射側縁部１５の幅が細くなるため、例えば、縦横の細い桟を有する格子状に近いものとなる。これに対し、図５に示すように、リフレクタ部１４の数が減って隣接するリフレクタ部１４の間の距離が拡がると、出射側縁部１５の幅が太くなるため、反射部材１３の表面は、上記したような格子状のものから、面に孔を設けたようなものへと変化して行くことになる。凹曲面部３１は、このように、リフレクタ部１４の数が減って出射側縁部１５の占める面積（平面方向ら見た投影面積）が増えることで、出射側縁部１５の面としての性質を無視できなくなった時に設けるのが好ましいものである。

凹曲面部３１は、例えば、図６Ａ、図６Ｂに示すように、反射部材１３の表面に対して、出射側縁部１５が全体で一つの大きな凹曲面となるように設けることができる。このようにすることで、出射側縁部１５で反射した光１２の方向を反射部材１３全体として整える一つの凹曲面部３１を容易に設計することが可能になる。

また、他の例として、例えば、凹曲面部３１は、各リフレクタ部１４の周囲に存在する各出射側縁部１５ごとに個別の凹曲面を設けるようにしても良い。このようにすることで、個々の位置に応じた最適な凹曲面部３１をそれぞれの出射側縁部１５が備えることが可能になる。

或いは、別の例として、例えば、反射部材１３の表面を複数のエリアに分けて、各エリアに含まれる出射側縁部１５ごとに凹曲面を一つずつ備えるようにしても良い。このようにすることで、上記したような、設計の容易さと、位置に応じた最適化との両方の利点を同時に得ることが可能となる。

そして、出射側縁部１５に凹曲面部３１を設けない場合には、反射部材１３の表面側は、図９に示すように、平坦な形状や、基板２４や反射部材１３の裏面側に対して平行な状態となるのに対し、この実施例のように、出射側縁部１５に凹曲面部３１を設けた場合には、反射部材１３の表面側は、平坦ではない形状や、基板２４や反射部材１３の裏面側に対して非平行な状態などになる。

この実施例の場合、凹曲面部３１を（反射部材１３の表面側が下に凸となる）一つの大きな凹曲面としている。この凹曲面部３１は、側面視で反射部材１３の中央部が低くなり、反射部材１３の両側部が高くなるような凹曲面形状をしている。この際、全てのリフレクタ部１４が上記した基本長さを確保できるように、反射部材１３は、基本的な厚みを有するものに対して、両側部ほど高くなるような厚みの変化を持たせることで凹曲面部３１を形成している。

（３）好ましくは、凹曲面部３１を、図８に示すように、側面視で一定形状となる二次曲面４１（図６Ａ）、または、この二次曲面４１を、光源１１を設置した平面と垂直な軸４２（回転軸）の回りに回転した回転面４３（図６Ｂ）としても良い。

ここで、「側面視で一定形状となる二次曲面４１」とは、二次曲線を平行移動したような形状の凹曲面部３１のことである。凹曲面部３１は、例えば、反射部材１３の縦方向や横方向などに対して一定形状となるように設けることができる。

二次曲面４１および回転面４３は、光１２が様々な方向へ拡散して行くのを抑制して光１２を積極的に集めることができる曲面形状の一つであり、凹曲面部３１による光１２の反射方向を表示パネル４へ向うように整えるのに適した形状である。

二次曲面４１を構成する二次曲線は、図８に示すように、定点Ｏからの距離と準線ｌ（例えば、基板２４の表面）などとの距離比ｋが一定な点Ｐの軌跡として定義することができる（ＯＰ／ＰＨ＝ｋ）。

定点Ｏは、任意の位置に設定することができる。この場合、定点Ｏは、表示パネル４と反射部材１３の表面との間の点となっている。但し、定点Ｏの位置は、上記に限るものではない。

そして、上記距離比ｋを−１未満（−１＜ｋ）にすると二次曲面４１は双曲面となり、定数ｋを−１（−１＝ｋ）にすると二次曲面４１は放物面となり、定数ｋを−１よりも大きく０未満（−１＜ｋ＜０）にすると二次曲面４１は横長の楕円面となり、定数ｋを０（ｋ＝０）にすると二次曲面４１は球面となり、定数ｋを０よりも大きく（０＜ｋ）すると二次曲面４１は縦長の楕円面となる。

光源１１を設置した平面は、上記した基板２４の表面となる。二次曲面４１の軸は基板２４と垂直に向けることで、上記した軸４２（回転軸）となる。なお、定点Ｏは、二次曲面４１の軸の上の点となる。

なお、二次曲面４１や回転面４３は、反射部材１３の表面に対して対称的（左右対称や回転対称）に設けるのが好ましい。よって、軸４２は、反射部材１３の中心などを通るようにするのが好ましい。この場合、軸４２を反射部材１３の垂直二等分線としている。

（４）好ましくは、凹曲面部３１としての二次曲面４１または回転面４３は、表示パネル４の近傍に中心５１を持つようにしても良い。

ここで、二次曲面４１または回転面４３の中心５１は、二次曲面４１または回転面４３によって反射した光が集まる位置（焦点）などのことである。中心５１は、二次曲面４１または回転面４３の形状によって単数または複数存在する。なお、上記した定点Ｏは、中心５１とすることもできるし、中心５１としないこともできる。

二次曲面４１または回転面４３の中心５１の位置は、ハウジング２１の軸線方向（延設方向）については、表示パネル４側の位置や、反射部材１３側の位置や、中間位置などに任意に設定することができるが、中心５１を表示パネル４の近傍に設定すると、二次曲面４１または回転面４３で反射した光１２がより確実に表示パネル４へ向うようになると共に、より効率的に表示パネル４を透過するようになるので、好ましい。

また、二次曲面４１または回転面４３の中心５１の位置は、表示パネル４の面方向については、表示パネル４の範囲内であればどこに設定しても良いが、好ましくは、表示パネル４の等分点（例えば、縦方向や横方向の二等分点や三等分点や四等分点・・・など）の位置、または、その近傍などに設定するのが好ましい。また、中心５１が横並び状態で複数存在する場合には、各中心５１は、例えば、表示パネル４の両端部や中心から等距離となる位置などに設定するのが好ましい。

例えば、図８では、二次曲面４１または回転面４３は横向きの楕円状となっており、楕円が持つ２つの中心５１は、表示パネル４の裏面で、表示パネル４の両端部から等距離の位置となっている。

（５）以下、上記した車両用表示装置（表示装置２）の照明方法について説明する。
表示装置２の照明方法は、光源１１からの光１２を、光源１１の外周を包囲するリフレクタ部１４を有する反射部材１３で反射して表示パネル４へ導き、表示パネル４を透過照明するものである。
この際、光源１１を、平面上に単数または複数並べて設置する。
そして、リフレクタ部１４の先端側で表示パネル４に臨む出射側縁部１５に、側面視で光源１１側へ凹む凹曲面部３１を設けることで、凹曲面部３１によって出射側縁部１５で反射する光１２の方向を（様々な方向へ拡散して行かないように抑制すると共に、表示パネル４へ向うように）調整する。

＜作用＞以下、この実施例の作用について説明する。

表示装置２は、光源１１からの光１２を表示パネル４へ導いて、表示パネル４を透過照明することで画像５の表示を行うようになっている。

この表示装置２では、光源１１からの光１２を、反射部材１３を通して表示パネル４へ直接導いたり、または、反射部材１３における光源１１の外周を包囲するリフレクタ部１４で反射して表示パネル４へ間接的に導いたりするようにしている。

この際、表示パネル４の大きさに応じて、光源１１およびリフレクタ部１４を、単数または複数設け、光源１１およびリフレクタ部１４の数や配置を最適に設定することで、表示に必要な輝度を確保しつつ輝度ムラをなくすようにしている。

そして、リフレクタ部１４を有する反射部材１３を用いて光源１１からの光１２を集光することで、光源１１および光源１１の周辺構造を表示パネル４に対して必要以上に大きくする必要がなくなり、また、光源１１からの光１２を集めるレンズなどの光学部品も特に必要なくなるので、構造が単純になり（または、構造が簡略化し）、表示装置２の小型化が可能になる。また、例えば、光源１１に、一般的な構造の光源装置（例えば、ＬＥＤ光源アレイ）などを用いることも可能になる。

このような表示装置２では、光源１１の数が多くなるとコストがかかるので、光源１１の数を減らして、コスト削減を図ることが望まれている。近年では、光源１１の高性能化または高効率化により、同じ大きさの表示パネル４の透過照明に必要となる光源１１の数を減らすことが可能な状況になっている。

しかし、光源１１の数を減らすと、反射部材１３では、図４から図５のように、リフレクタ部１４の数が減って、隣接するリフレクタ部１４間の間隔が広くなり、その分、出射側縁部１５の幅が広くなって出射側縁部１５の占める面積が増えるので、出射側縁部１５の面積増大の影響が無視できなくなる。

即ち、表示装置２では、光源１１からの光１２は、上記したように、反射部材１３を通して直接またはリフレクタ部１４で反射して表示パネル４に到達した後、表示パネル４をそのまま透過して表示パネル４を照明することを想定しているが、実際には、上記以外にも、表示パネル４の裏面で反射する光１２や、反射部材１３の出射側縁部１５で反射する光１２や、ハウジング２１の内面で反射する光１２などのような各種の反射光が生じるので、表示装置２（のハウジング２１）の内部は、光１２が乱反射を繰り返している状態になる。

そして、同じ大きさの表示パネル４を透過照明するのに用いる光源１１の数を減らすことで出射側縁部１５の占める面積が大きくなると、面積が大きくなった分だけ、出射側縁部１５での光１２の反射量が増えることになる。

すると、図９のように反射部材１３の表面が平坦になっている場合には、図１０に示すように、出射側縁部１５などで反射して表示パネル４から外れる方向へ拡散する反射光が多く発生し（例えば、水平に対して４５度よりも小さい角度などで横へ進む反射光などの割合が増える）、これに伴って、ハウジング２１の内面で反射する光１２なども多くなり、結果として、表示装置２の内部における光１２の反射の繰り返しの回数が多くなる。

この際、反射部材１３やハウジング２１などの各部に鏡面処理を施して反射率を高めるようにしてはいるが、鏡面処理による反射率は１００％ではない（例えば、８５％程度となる）ことから、光１２の反射の際に減衰が生じるので、表示パネル４を透過するまでの、表示装置２の内部での光１２の反射の繰り返し回数が多くなると、照明効率が低下する原因になる。

よって、出射側縁部１５の占める面積が増大すると、その影響として、反射の繰り返し回数の増加による照明効率の低下の問題が新たに発生する。その結果、高性能化または高効率化した光源１１を、数を減らして使うようにした場合に、設計通りの輝度にならないという不具合が発生する。よって、光源１１の数を減らす際には、照明効率の低下に対する対策が別途必要になる。

特に、表示装置２の内部での光１２の反射の回数は、表示パネル４と光源１１との間の距離が離れるほど、または、ハウジング２１が長くなるほど増える傾向にあるので、特に、このような問題（即ち、出射側縁部１５の面積増大による照明効率の低下の問題）は、ヘッドアップディスプレイ装置３のような高輝度光源を用いる表示装置２の場合に最も深刻なものとなる。

＜効果＞この実施例によれば、以下のような効果を得ることができる。

（効果１）反射部材１３の効果は以下の通りである。
リフレクタ部１４の先端側の出射側縁部１５に対して凹曲面部３１を設けた。そして、出射側縁部１５で反射する光１２が様々な方向へ拡散するのを凹曲面部３１で抑制すると共に、凹曲面部３１が出射側縁部１５で反射する光１２の反射方向を整えるようにする。これにより、表示パネル４へ向う光１２を多くすると共に、表示パネル４から外れてハウジング２１の内面などで反射する光１２を少なくすることができる。以って、出射側縁部１５で反射した光１２の多くがそのまま表示パネル４へ到達してそのまま表示パネル４を透過するようになる。

例えば、図６Ａでは、反射部材１３の横の辺（この場合には長辺）を側方から見た時に、リフレクタ部１４の先端側の出射側縁部１５が全体として一つの大きな凹曲面部３１（二次曲面４１）となるようにしている。そして、図６Ａのものに対するシミュレーションを行った結果、リフレクタ部１４の先端側の出射側縁部１５をこのような凹曲面部３１にすることで、図７に示すように、表示パネル４へ直接向わない反射光の量が少なくなった。

これに対し、図９のように出射側縁部１５が平坦なものについて同様のシミュレーションを行った結果、図１０に示すように、表示パネル４へ直接向わない反射光の量が図７よりも多くなっていった。よって、凹曲面部３１を設けることで、表示パネル４へ直接向わない反射光の量を大幅に低減できることが確認できた。

具体的には、図６Ａの場合、図９と比べて、全体としての照明効率が１６．３％程度向上した。これにより、光源１１の数を１６．３％程度減らしても図９と同等の輝度を得ることが可能になった。よって、出射側縁部１５の面積が多くなるような場合に、出射側縁部１５に凹曲面部３１を設けることで照明効率の低下の問題を解消できるようになるため、反射部材１３の設計自由度を上げることができる。

なお、図６Ｂのようにリフレクタ部１４の先端側の出射側縁部１５の凹曲面部３１を回転面４３としたものについても、同様のシミュレーションを行った結果、照明効率が１２．２％程度向上した。但し、図６Ｂは、図６Ａの二次曲面４１をそのまま軸４２の回りに回転した回転面４３となっているので、図６Ａの二次曲面４１よりも照明効率が落ちているが、回転面４３としての最適な形状を追求することにより、図６Ａと同等かまたはそれ以上の照明効率を得ることが期待できる。

一方、図１１に示すように、平坦な出射側縁部１５を有する反射部材１３のままでも、反射部材１３を全体的に高く（より厚く）して、リフレクタ部１４の先端側の開口を大きくすることで、出射側縁部１５の占める面積を小さくすることができる。

しかし、このようにした場合でも、出射側縁部１５が平坦面のままであるため、反射した光１２の拡散を抑制することができず、光１２の方向を整えることもできず、出射側縁部１５で反射した光１２は様々な方向へ拡散してしまうので、表示パネル４へ直接向わない反射光が多いままとなってしまい、表示装置２（のハウジング２１）の内部での光１２の反射回数を十分に減少することはできなかった。よって、この場合には、若干の改善効果はあるものの、照明効率の向上は、出射側縁部１５を凹曲面部３１とした場合の半分程度以下（８％程度以下）であった。

（効果２）車両用表示装置（表示装置２）の効果は以下の通りである。

光源１１を平面上に単数または複数並べて設置したものに対してリフレクタ部１４を用いると共に、リフレクタ部１４の先端側の出射側縁部１５に、光源１１側へ凹む凹曲面部３１を有するようにした。これにより、出射側縁部１５で反射した光１２の様々な方向への拡散を凹曲面部３１で抑制し、凹曲面部３１が出射側縁部１５で反射する光１２の反射方向を整えて、反射した光１２の多くが表示パネル４へ向うようにすることができる。

そのため、出射側縁部１５で反射した光１２のうちの、表示パネル４へ向う光１２の割合を増やすと共に、表示パネル４の外へ向う光１２の割合を減らすことができる。よって、出射側縁部１５で反射した光１２は、より多くが表示パネル４を透過するようになる。その結果、出射側縁部１５で反射した後、表示パネル４を透過するまでの間に、表示装置２（のハウジング２１）の内部で光１２が反射する回数が減るので、反射による減衰が少なくなり、その分、照明効率を向上することができる。

そして、出射側縁部１５に凹曲面部３１を設けることで、ヘッドアップディスプレイ装置３のように、表示パネル４と光源１１とを離して設ける必要がある表示装置２であっても、光１２の反射回数を減らす効果を確保することができる。

この際、反射部材１３の表面側の出射側縁部１５に対して凹曲面部３１を設けることで、上記したように、全体としての光１２の反射回数が減り、照明効率が向上するので、光源１１については平面的な配置でも良くなり、光源１１を特別な配置にしたり光源１１に特別な加工を施したりする必要がなくなり、一般的な光源装置（例えば、ＬＥＤ光源アレイなど）をそのまま使用することなども可能となる。

（効果３）出射側縁部１５の凹曲面部３１を二次曲面４１または回転面４３とした。二次曲面４１または回転面４３は、出射側縁部１５で反射した光１２の様々な方向への拡散を抑えて、出射側縁部１５で反射する光１２の方向を整えることで、効率良く集めるのに理想的な形状であるため、出射側縁部１５で反射した光１２を表示パネル４へ向わせることで、光１２の反射回数をより減らして、照明効率をより向上できるようにする上で最適なものとなる。

また、反射部材１３の出射側縁部１５は、比較的自由な形状に造形できるため、出射側縁部１５に上記したような二次曲面４１または回転面４３を形成することが容易であり、構造的にも有利である。

（効果４）凹曲面部３１としての二次曲面４１または回転面４３の中心５１を表示パネル４の近傍に設定した。これにより、出射側縁部１５で反射した光１２は表示パネル４の近傍に設定した中心５１へ向けて確実に集まるようになるため、凹曲面部３１をより最適化することができる。よって、光１２の反射回数をより一層減らして照明効率を最大限にまで向上することが可能になる。

（効果５）車両用表示装置（表示装置２）の照明方法によれば、上記と同様の効果を得ることができる。

２ 表示装置
４ 表示パネル
１１ 光源
１２ 光
１３ 反射部材
１４ リフレクタ部
１５ 出射側縁部
３１ 凹曲面部
４１ 二次曲面
４２ 軸
５１ 中心

Claims (5)

1. 光源からの光を反射して表示パネルへ導くリフレクタ部と、
   該リフレクタ部の先端側で前記表示パネルに臨む出射側縁部とを有する反射部材において、
   前記リフレクタ部の前記出射側縁部に、側面視で前記光源側へ凹む凹曲面部を有することを特徴とする反射部材。
2. 透過照明が可能な表示パネルと、
   該表示パネルを裏面側から照明する光源と、
   該光源からの光を反射して前記表示パネルへ導く反射部材とを備え、
   該反射部材が、前記光源の外周を包囲するリフレクタ部と、
   該リフレクタ部の先端側で前記表示パネルに臨む出射側縁部とを有する車両用表示装置において、
   前記光源を、平面上に単数または複数並べて設置すると共に、
   前記出射側縁部は、側面視で前記光源側へ凹む凹曲面部を有することを特徴とする車両用表示装置。
3. 請求項２に記載の車両用表示装置において、
   前記凹曲面部を、側面視で一定形状となる二次曲面、または、該二次曲面を前記光源を設置した平面と垂直な軸の回りに回転した回転面としたことを特徴とする車両用表示装置。
4. 請求項３に記載の車両用表示装置において、
   前記凹曲面部としての前記二次曲面または前記回転面は、前記表示パネルの近傍に中心を持つことを特徴とする車両用表示装置。
5. 光源からの光を、前記光源の外周を包囲するリフレクタ部を有する反射部材で反射して表示パネルへ導き、表示パネルを透過照明する車両用表示装置の照明方法において、
   前記光源を、平面上に単数または複数並べて設置すると共に、
   前記リフレクタ部の先端側で前記表示パネルに臨む出射側縁部に、側面視で前記光源側へ凹む凹曲面部を有することで、該凹曲面部によって出射側縁部で反射する光の方向を調整することを特徴とする車両用表示装置の照明方法。