JP6533540B2 - 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 - Google Patents

Description

本発明は、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に関する。

従来、ヘッドアップディスプレイ装置等に用いられるバックライトユニットがある。特許文献１には、光源の像から出射される光を液晶表示素子の表示領域に対応するように集光する複数のフォーカスレンズを備えるバックライトユニットの技術が開示されている。

特開２０１６−６５９０７号公報

バックライトユニットにおいてレンズやミラー等の光学部材の数が多くなると、装置の大型化を招いてしまう。バックライトユニットの小型化を実現できることが望ましい。

本発明の目的は、装置の小型化が可能な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を提供することである。

本発明のバックライトユニットは、液晶表示装置が配置される開口部を有する筐体と、前記筐体の内部に配置された光源と、前記筐体の内部に配置され、前記光源が照射する光の光路を前記液晶表示装置に向けて変化させる光学部材と、を備え、前記光学部材は、透光性の材料で三角柱状に形成された柱状部を有し、前記柱状部において、一つの側壁部は、前記光源から照射された光が入射する入射壁部であり、他の一つの側壁部は、前記液晶表示装置に向けて光が出射する出射壁部であり、更に他の側壁部は、前記入射壁部から入射した光が前記柱状部の内部において前記出射壁部に向けて反射する反射壁部であり、前記入射壁部、前記出射壁部、および前記反射壁部のうち少なくとも一つの側壁部の形状は、当該側壁部を経由する光の光路幅の増減度合いを増加側または減少側に変化させる光学特性を有する曲面形状であることを特徴とする。

上記バックライトユニットにおいて、前記入射壁部、前記出射壁部、および前記反射壁部の全ての形状が前記光学特性を有する曲面形状であることが好ましい。

上記バックライトユニットにおいて、前記入射壁部、前記出射壁部、および前記反射壁部の曲面形状は、前記柱状部の外方に向けて凸であることが好ましい。

本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、液晶表示装置と、バックライトユニットと、を備え、前記バックライトユニットは、前記液晶表示装置が配置される開口部を有する筐体と、前記筐体の内部に配置された光源と、前記筐体の内部に配置され、前記光源が照射する光の光路を前記液晶表示装置に向けて変化させる光学部材と、を有し、前記光学部材は、透光性の材料で三角柱状に形成された柱状部を有し、前記柱状部において、一つの側壁部は、前記光源から照射された光が入射する入射壁部であり、他の一つの側壁部は、前記液晶表示装置に向けて光が出射する出射壁部であり、更に他の側壁部は、前記入射壁部から入射した光が前記柱状部の内部において前記出射壁部に向けて反射する反射壁部であり、前記入射壁部、前記出射壁部、および前記反射壁部のうち少なくとも一つの側壁部の形状は、当該側壁部を経由する光の光路幅の増減度合いを増加側または減少側に変化させる光学特性を有する曲面形状であることを特徴とする。

本発明に係る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は、液晶表示装置が配置される開口部を有する筐体と、筐体の内部に配置された光源と、筐体の内部に配置され、光源が照射する光の光路を液晶表示装置に向けて変化させる光学部材と、を備える。光学部材は、透光性の材料で三角柱状に形成された柱状部を有し、柱状部において、一つの側壁部は、光源から照射された光が入射する入射壁部であり、他の一つの側壁部は、液晶表示装置に向けて光が出射する出射壁部であり、更に他の側壁部は、入射壁部から入射した光が柱状部の内部において出射壁部に向けて反射する反射壁部である。

入射壁部、出射壁部、および反射壁部のうち少なくとも一つの側壁部の形状は、当該側壁部を経由する光の光路幅の増減度合いを増加側または減少側に変化させる光学特性を有する曲面形状である。本発明に係る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は、部品点数の削減により装置の小型化を可能とするという効果を奏する。

図１は、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。 図２は、実施形態に係る投射部を示す斜視図である。 図３は、実施形態に係る筐体を示す斜視図である。 図４は、実施形態に係る投射部の側面透視図である。 図５は、実施形態に係る拡散レンズの斜視図である。 図６は、実施形態に係る光学部材の平面図である。 図７は、実施形態に係る光学部材の斜視図である。 図８は、実施形態に係る光学部材の横断面図である。 図９は、実施形態に係る光学部材の縦断面図である。 図１０は、実施形態に係る光学部材の他の縦断面図である。 図１１は、実施形態に係る光学部材の更に他の縦断面図である。 図１２は、実施形態のバックライトユニットにおける光路の一例を示す断面図である。 図１３は、実施形態のバックライトユニットにおける光路の一例を示す斜視図である。 図１４は、実施形態のバックライトユニットにおける光路の一例を示す他の斜視図である。

以下に、本発明の実施形態に係る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につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１から図１４を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、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に関する。図１は、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図、図２は、実施形態に係る投射部を示す斜視図、図３は、実施形態に係る筐体を示す斜視図、図４は、実施形態に係る投射部の側面透視図、図５は、実施形態に係る拡散レンズの斜視図、図６は、実施形態に係る光学部材の平面図、図７は、実施形態に係る光学部材の斜視図である。

図１に示すように、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、ミラー２、液晶表示装置１０、バックライトユニット２０、およびウインドシールドＷＳを有する。ウインドシールドＷＳは、ドライバ２００に対して車両前方側に配置された反射部材の一例である。ウインドシールドＷＳは、光の一部を透過させ、かつ他の一部を反射する半透過性を有している。ウインドシールドＷＳには、半透過性のコーティングがなされていてもよい。

液晶表示装置１０およびバックライトユニット２０は、画像を投射する投射ユニット４を構成している。バックライトユニット２０は、液晶表示装置１０に対して背面側から光を照射し、この光によって液晶表示装置１０の画像を投射する。ミラー２は、投射ユニット４から投射される画像をウインドシールドＷＳに向けて反射する。ミラー２は、例えば、非球面ミラーである。投射ユニット４から投射され、ミラー２およびウインドシールドＷＳによって反射された画像は、虚像３として結像する。ドライバ２００から見た虚像３は、ウインドシールドＷＳよりも車両前方側の位置において結像する。

図２に示すように、液晶表示装置１０は、保持部材１１および液晶表示部１２を有する。保持部材１１は、液晶表示部１２を保持しており、後述する筐体２１に対して固定される。保持部材１１は、矩形の板状の部材であり、開口部１１ａを有する。本実施形態の開口部１１ａの形状は、長方形である。開口部１１ａの長手方向は、ウインドシールドＷＳに投射される画像の長手方向に対応している。ウインドシールドＷＳに投射される画像の長手方向は、典型的には車幅方向である。液晶表示部１２は、開口部１１ａを閉塞するようにして保持部材１１に対して固定されている。液晶表示部１２は、例えば、ＴＦＴ−ＬＣＤ（Thin Film Transistor−Liquid Crystal Display）である。液晶表示部１２は、虚像３として表示するための画像を形成する。

バックライトユニット２０は、筐体２１を有する。筐体２１および保持部材１１は、光を透過させない材料、例えば金属や樹脂等によって形成されている。図３に示すように、筐体２１は、本体部２２および傾斜部２３を有する。本体部２２および傾斜部２３は、それぞれ筒状の構成部であって、一体に形成されている。本体部２２は、角筒状であり、傾斜部２３側と反対側の端部が閉塞されている。傾斜部２３は、本体部２２に対して傾斜している。つまり、筐体２１は、本体部２２と傾斜部２３との接続部において屈曲した筒状の部材である。傾斜部２３において、本体部２２側と反対側の端部には開口部２３ａが設けられている。本実施形態の開口部２３ａの形状は、長方形である。開口部２３ａは、液晶表示装置１０の開口部１１ａよりも大きい。液晶表示装置１０は、筐体２１に対して固定されて開口部２３ａを閉塞している。

図４に示すように、バックライトユニット２０は、更に、ＬＥＤ基板３０、レンズアレイ４０、拡散レンズ５０、および光学部材６０を有する。ＬＥＤ基板３０は、筐体２１における最奥部に配置されている。筐体２１内には、ＬＥＤ基板３０から開口部２３ａに向けて、レンズアレイ４０、拡散レンズ５０、および光学部材６０がこの順序で配置されている。ＬＥＤ基板３０は、基板本体３１およびＬＥＤ３２を有する。ＬＥＤ３２は、発光ダイオードであり、基板本体３１に固定されている。ＬＥＤ３２は、バックライトユニット２０の光源である。本実施形態の基板本体３１には、複数のＬＥＤ３２が直線状に所定の間隔で配置されている。複数のＬＥＤ３２は、筐体２１の幅方向Ｗ（図２参照）に沿って並んでいる。筐体２１の幅方向Ｗは、図４における奥行き方向である。基板本体３１は、ＬＥＤ３２を制御する制御回路を有する。制御回路は、ＬＥＤ３２の点灯／消灯やＬＥＤ３２の輝度を制御する。

レンズアレイ４０は、ＬＥＤ３２の近傍にＬＥＤ３２と対向して配置されている。レンズアレイ４０は、ＬＥＤ３２から照射される光を集光する集光レンズの集合体である。レンズアレイ４０は、複数のレンズ４１を有する。複数のレンズ４１は、筐体２１の幅方向Ｗに沿って所定の間隔で配置されている。各レンズ４１は、対応するＬＥＤ３２と同軸上に配置されている。レンズ４１は、ＬＥＤ３２から照射される光を平行光にして拡散レンズ５０に向けて出射する。

拡散レンズ５０は、レンズアレイ４０から入射する光を拡散させて光学部材６０に向けて出射する。図５に示すように、拡散レンズ５０は、複数のマイクロレンズ５２を有するマイクロレンズアレイである。拡散レンズ５０は、枠部５１および多数のマイクロレンズ５２を有する。枠部５１は、外形が長方形の枠状の部材である。複数のマイクロレンズ５２は、筐体２１の幅方向Ｗおよび高さ方向Ｈ（図２参照）に沿って配列されている。マイクロレンズ５２は、枠部５１によって保持されている。各マイクロレンズ５２は、レンズアレイ４０から入射する光を拡散させて光学部材６０に向けて出射する。拡散レンズ５０は、光の輝度分布を均一化させる機能や、光の進行方向を多様化させる機能を有している。

図４に戻り、光学部材６０は、傾斜部２３に配置されている。光学部材６０は、三角柱状に形成された柱状部６０Ａを有する。柱状部６０Ａは、三角柱の形状を構成する主な側壁部として、入射壁部６１、出射壁部６２、および反射壁部６３を有する。なお、本実施形態の光学部材６０では、図６および図７に示すように、出射壁部６２と反射壁部６３とをつなぐ繋ぎ面６４が形成されている。

光学部材６０は、柱状部６０Ａの軸方向が筐体２１の幅方向Ｗと一致するように、傾斜部２３の内部空間に配置されている。言い換えると、光学部材６０は、入射壁部６１、出射壁部６２、および反射壁部６３がそれぞれ筐体２１の幅方向Ｗに沿って延在するように配置されている。また、光学部材６０は、入射壁部６１が拡散レンズ５０と対向するように配置されている。光源としてのＬＥＤ３２から照射される光は、入射壁部６１、出射壁部６２、および反射壁部６３のうち入射壁部６１から光学部材６０に入射する。光学部材６０の両端は、筐体２１の内壁によって保持されている。

光学部材６０は、透光性を有する材料で形成されている。本実施形態の光学部材６０は、無色透明の材料で形成されている。光学部材６０の材料としては、例えば、ポリカーボネイトやアクリル等の合成樹脂が挙げられる。本実施形態の光学部材６０では、入射壁部６１、出射壁部６２、および反射壁部６３の外面がそれぞれ曲面とされている。

図８には、図６のVIII−VIII断面が示されている。図８に示す断面、すなわち柱状部６０Ａの軸方向と直交する断面を「横断面」と称する。図８に示すように、入射壁部６１、出射壁部６２、および反射壁部６３は、横断面における断面形状が湾曲形状となっている。より詳しくは、入射壁部６１、出射壁部６２、および反射壁部６３は、柱状部６０Ａの外方に向けて凸の湾曲形状となっている。なお、図８に示す断面は、柱状部６０Ａにおける軸方向の中央の断面である。柱状部６０Ａにおける軸方向のその他の位置の横断面においても、入射壁部６１、出射壁部６２、および反射壁部６３は同様の凸形状を有している。つまり、入射壁部６１、出射壁部６２、および反射壁部６３の外面は、全体的に柱状部６０Ａの外方に向けて凸の曲面となっている。図８に示すように、横断面における反射壁部６３の断面形状の湾曲度合いは、入射壁部６１および出射壁部６２の断面形状の湾曲度合いと比較して緩やかとなっている。反射壁部６３の断面形状は、直線状に近い湾曲形状となっている。

図９には、図４のIX−IX断面が示されている。図９のように柱状部６０Ａの軸方向に沿った断面を「縦断面」と称する。図９に示すように、縦断面における入射壁部６１の断面形状は、柱状部６０Ａの外方に向けて凸の湾曲形状となっている。入射壁部６１の断面形状は、中央線Ｃ１に関して線対称である。中央線Ｃ１は、柱状部６０Ａにおける軸方向の中央位置の線である。入射壁部６１の断面形状は、軸方向の中央部が最も突出した形状となっている。また、入射壁部６１の断面形状において、軸方向の両端部６１ｅにおける曲率は、中央部６１ｃにおける曲率よりも大きい。

図１０には、図４のX−X断面が示されている。図１０に示すように、縦断面における出射壁部６２の断面形状は、柱状部６０Ａの外方に向けて凸の湾曲形状となっている。出射壁部６２の断面形状は、中央線Ｃ２に関して線対称である。中央線Ｃ２は、柱状部６０Ａにおける軸方向の中央位置の線である。出射壁部６２の断面形状は、軸方向の中央部が最も突出した形状となっている。また、出射壁部６２の断面形状において、軸方向の両端部６２ｅにおける曲率は、中央部６２ｃにおける曲率よりも大きい。

図１１には、図４のXI−XI断面が示されている。図１１に示すように、縦断面における反射壁部６３の断面形状は、柱状部６０Ａの外方に向けて凸の湾曲形状となっている。反射壁部６３の断面形状は、中央線Ｃ３に関して線対称である。中央線Ｃ３は、柱状部６０Ａにおける軸方向の中央位置の線である。反射壁部６３の断面形状は、軸方向の中央部が最も突出した形状となっている。また、反射壁部６３の断面形状において、軸方向の両端部６３ｅにおける曲率は、中央部６３ｃにおける曲率よりも大きい。本実施形態の光学部材６０では、軸方向の同じ位置で比較した場合に、反射壁部６３の断面形状の曲率が、入射壁部６１の断面形状の曲率および出射壁部６２の断面形状の曲率の何れよりも小さい。

図１２には、バックライトユニット２０の断面と光路の一例が示されている。図１２の断面は、光学部材６０の軸方向と直交する断面であり、その断面位置は、光学部材６０における軸方向の中央位置である。図１２を参照して、光学部材６０の軸方向と直交する断面で見た場合の光学部材６０による光路幅Ｗ１の調節機能について説明する。

図１２には、断面上を進む光Ｌｔ１が実線で示されている。また、断面上を進む光Ｌｔ１以外の光Ｌｔ２は、破線で示されている。図１２に示すように、ＬＥＤ３２から照射され、拡散レンズ５０によって拡散された光Ｌｔ１，Ｌｔ２は、入射壁部６１から柱状部６０Ａに入射する。入射壁部６１から柱状部６０Ａの内部に進入した光は、反射壁部６３において出射壁部６２に向けて反射する。つまり、反射壁部６３は、入射壁部６１から入射した光が柱状部６０Ａの内部において出射壁部６２に向けて反射する反射面として機能する。反射壁部６３において反射された光は、出射壁部６２から外部空間に出射する。

入射壁部６１は、光路幅Ｗ１の増減度合いを減少側に変化させる。光路幅Ｗ１は、光学部材６０の軸方向と直交する断面における光路の幅である。光路幅Ｗ１の増減度合いとは、典型的には、光軸Ｘ１に沿って光路幅Ｗ１が増減する増減率である。この増減率は、例えば、光軸Ｘ１の単位長さあたりの光路幅Ｗ１の増加率または減少率である。本明細書では、光が進行するに従って光が拡散していくことを光路幅Ｗ１の増加と称する。一方、光が進行するに従って光が収束していくことを光路幅Ｗ１の減少と称する。

各壁部６１，６２，６３が光路幅Ｗ１の増減度合いを増加側に変化させることには、少なくとも以下の（１）乃至（３）が含まれる。
（１）光路幅Ｗ１が増加しながら入射する入射光に対して、光路幅Ｗ１の増加度合いを高めること。言い換えると、光の拡散を促進させること。
（２）光路幅Ｗ１が減少しながら入射する入射光または光路幅Ｗ１が一定のままで入射する入射光を光路幅Ｗ１が増加していく光に変化させること。言い換えると、収束している光または平行光を拡散させること。
（３）光路幅Ｗ１が減少しながら入射する入射光に対して、光路幅Ｗ１の減少度合いを緩やかにすること。言い換えると、光の収束度合いを緩やかにすること。

各壁部６１，６２，６３が光路幅Ｗ１の増減度合いを減少側に変化させることには、少なくとも以下の（４）乃至（６）が含まれる。
（４）光路幅Ｗ１が減少しながら入射する入射光に対して、光路幅Ｗ１の減少度合いを高めること。言い換えると、光の収束を促進させること。
（５）光路幅Ｗ１が増加しながら入射する入射光または光路幅Ｗ１が一定のままで入射する入射光を光路幅Ｗ１が減少していく光に変化させること。言い換えると、拡散している光または平行光を収束させること。
（６）光路幅Ｗ１が増加しながら入射する入射光に対して、光路幅Ｗ１の増加度合いを緩やかにすること。言い換えると、光の拡散度合いを緩やかにすること。

本実施形態に係る入射壁部６１は、上記（６）の動作を行う。すなわち、入射壁部６１は、光の拡散度合いを緩やかにするように光を屈折させる。以下の説明では、断面上を進む光Ｌｔ１において、入射壁部６１に入射する光を入射光Ｌｔ１１、入射壁部６１から反射壁部６３に向けて柱状部６０Ａの内部を進む光を屈折光Ｌｔ１２、反射壁部６３において反射されてから出射壁部６２に向けて柱状部６０Ａの内部を進む光を反射光Ｌｔ１３、出射壁部６２から出射した光を出射光Ｌｔ１４と称する。入射壁部６１は、入射光Ｌｔ１１の光路幅Ｗ１の増加度合いよりも屈折光Ｌｔ１２の光路幅Ｗ１の増加度合いを緩やかにする。入射壁部６１は、入射光Ｌｔ１１よりも屈折光Ｌｔ１２の拡散度合いを緩やかにするように、各部の形状や法線方向が定められている。入射壁部６１の各部の形状や法線方向は、例えば、拡散レンズ５０から入射する入射光Ｌｔ１１の入射角、光学部材６０の材料の屈折率、および屈折光Ｌｔ１２の屈折角の目標値に基づいて定められる。

本実施形態に係る反射壁部６３は、上記（６）の動作を行う。すなわち、反射壁部６３は、光の拡散度合いを緩やかにするように光を反射する。反射壁部６３は、屈折光Ｌｔ１２の光路幅Ｗ１の増加度合いよりも反射光Ｌｔ１３の光路幅Ｗ１の増加度合いを緩やかにする。反射壁部６３は、屈折光Ｌｔ１２よりも反射光Ｌｔ１３の拡散度合いを緩やかにするように、各部の形状や法線方向が定められている。更に、本実施形態の反射壁部６３は、屈折光Ｌｔ１２を全反射するように構成されている。反射壁部６３は、屈折光Ｌｔ１２を全反射するように、各部の形状や法線方向が定められている。反射壁部６３の各部の形状や法線方向は、例えば、屈折光Ｌｔ１２の入射角、光学部材６０の材料の屈折率、および反射光Ｌｔ１３の反射角の目標値に基づいて定められる。

本実施形態に係る出射壁部６２は、上記（６）の動作を行う。すなわち、出射壁部６２は、光の拡散度合いを緩やかにするように光を屈折させる。出射壁部６２は、反射光Ｌｔ１３の光路幅Ｗ１の増加度合いよりも出射光Ｌｔ１４の光路幅Ｗ１の増加度合いを緩やかにするように、各部の形状や法線方向が定められている。出射壁部６２の各部の形状や法線方向は、例えば、反射光Ｌｔ１３の入射角、光学部材６０の材料の屈折率、および出射光Ｌｔ１４の屈折角の目標値に基づいて定められる。

出射壁部６２から出射される出射光Ｌｔ１４は、液晶表示装置１０に対して背面側から入射する。出射光Ｌｔ１４により、液晶表示装置１０に表示された画像が投射される。液晶表示装置１０から投射される画像は、ミラー２においてウインドシールドＷＳに向けて反射される。出射光Ｌｔ１４は、進行するに従って光路幅Ｗ１が増加していく拡散光である。従って、液晶表示装置１０から投射される画像は、ウインドシールドＷＳへ向かうに従って拡大していく。

柱状部６０Ａが光路幅Ｗ１を調整する機能は、軸方向の他の断面位置においても同様である。なお、柱状部６０Ａにおける軸方向の中央部と軸方向の端部とで光路幅Ｗ１を調整する調整度合いは異なっていてもよい。

次に、光学部材６０の軸方向に沿った光路幅Ｗ２の調節機能について説明する。図１３および図１４に示すように、入射壁部６１に入射する入射光Ｌｔ１１は、軸方向の光路幅Ｗ２が増加しながら拡散レンズ５０から入射壁部６１に向かう。本実施形態に係る入射壁部６１は、上記（６）の動作を行う。すなわち、入射壁部６１は、光の拡散度合いを緩やかにするように光を屈折させる。入射壁部６１は、入射光Ｌｔ１１の光路幅Ｗ２の増加度合いよりも屈折光Ｌｔ１２の光路幅Ｗ２の増加度合いを緩やかにする。入射壁部６１は、入射光Ｌｔ１１よりも屈折光Ｌｔ１２の拡散度合いを緩やかにするように、各部の形状や法線方向が定められている。入射壁部６１の各部の形状や法線方向は、例えば、拡散レンズ５０から入射する入射光Ｌｔ１１の入射角、光学部材６０の材料の屈折率、および屈折光Ｌｔ１２の屈折角の目標値に基づいて定められる。

本実施形態の反射壁部６３は、上記（６）の動作を行う。すなわち、反射壁部６３は、光の拡散度合いを緩やかにするように光を反射する。反射壁部６３は、屈折光Ｌｔ１２の光路幅Ｗ２の増加度合いよりも反射光Ｌｔ１３の光路幅Ｗ２の増加度合いを緩やかにする。反射壁部６３は、屈折光Ｌｔ１２よりも反射光Ｌｔ１３の拡散度合いを緩やかにするように、各部の形状や法線方向が定められている。上記のように、本実施形態の反射壁部６３は、屈折光Ｌｔ１２を全反射するように構成されている。反射壁部６３の各部の形状や法線方向は、例えば、屈折光Ｌｔ１２の入射角、光学部材６０の材料の屈折率、および反射光Ｌｔ１３の反射角の目標値に基づいて定められる。

本実施形態に係る出射壁部６２は、上記（６）の動作を行う。すなわち、出射壁部６２は、光の拡散度合いを緩やかにするように光を屈折させる。出射壁部６２は、反射光Ｌｔ１３の光路幅Ｗ２の増加度合いよりも出射光Ｌｔ１４の光路幅Ｗ２の増加度合いを緩やかにするように、各部の形状や法線方向が定められている。出射壁部６２の各部の形状や法線方向は、例えば、反射光Ｌｔ１３の入射角、光学部材６０の材料の屈折率、および出射光Ｌｔ１４の屈折角の目標値に基づいて定められる。

以上説明したように、本実施形態に係るバックライトユニット２０は、筐体２１と、光源としてのＬＥＤ３２と、光学部材６０とを有する。筐体２１は、液晶表示装置１０が配置される開口部２３ａを有する。ＬＥＤ３２は、筐体２１の内部に配置されている。光学部材６０は、筐体２１の内部に配置され、ＬＥＤ３２が照射する光の光路を液晶表示装置１０に向けて変化させる。光学部材６０は、透光性の材料で三角柱状に形成された柱状部６０Ａを有する。

柱状部６０Ａにおいて、一つの側壁部は、入射壁部６１、他の一つの側壁部は出射壁部６２、更に他の側壁部は、反射壁部６３である。入射壁部６１は、ＬＥＤ３２から照射された光が入射する側壁部である。出射壁部６２は、液晶表示装置１０に向けて光が出射する側壁部である。反射壁部６３は、入射壁部６１から入射した光が柱状部６０Ａの内部において出射壁部６２に向けて反射する側壁部である。入射壁部６１、出射壁部６２、および反射壁部６３のうち少なくとも一つの側壁部の形状は、その側壁部を経由する光の光路幅の増減度合いを増加側または減少側に変化させる光学特性を有する曲面形状である。

本実施形態の光学部材６０は、ＬＥＤ３２の光を反射する反射壁部６３を有している。更に、光学部材６０は、少なくとも入射壁部６１および出射壁部６２が、屈折によって光路幅Ｗ１，Ｗ２の増減度合いを増加側または減少側に変化させることができる。つまり、光学部材６０は、光路幅Ｗ１，Ｗ２の増減度合いを増加側または減少側に変化させることが可能な二つの光学面を有しており、更に内部において光を反射する反射面を有する。従って、光学部材６０は、レンズやミラー等の複数の装置の機能を一つの部材で実現することができる。よって、本実施形態のバックライトユニット２０は、装置の小型化を可能とする。

入射壁部６１、出射壁部６２、および反射壁部６３のうち少なくとも一つの側壁部の形状は、その側壁部を経由する光の光路幅の増減度合いを増加側または減少側に変化させる光学特性を有する曲面形状である。ここで、光が側壁部を経由することには、光が柱状部６０Ａの外部から内部へ向けて側壁部を通過すること、光が柱状部６０Ａの内部から外部へ向けて側壁部を通過すること、および光が柱状部６０Ａの内部で側壁部において反射することが含まれる。

曲面形状とされた側壁部は、所望の光学特性を実現する上で有利である。例えば、反射壁部６３が曲面形状とされる場合、反射壁部６３において反射される反射光Ｌｔ１３の光路幅Ｗ１，Ｗ２の増減度合いを所望の度合いに変化させるように曲面形状が定められる。入射壁部６１や出射壁部６２が曲面形状とされる場合、壁部６１，６２において屈折した屈折光Ｌｔ１２、出射光Ｌｔ１４の光路幅Ｗ１，Ｗ２の増減度合いを所望の度合いとするように壁部６１，６２の曲面形状が定められる。また、各壁部６１，６２，６３の曲面形状は、光路内における輝度の分布を均一化するように定められることが望ましい。

また、本実施形態の光学部材６０では、入射壁部６１、出射壁部６２、および反射壁部６３の全ての形状が、光路幅の増減度合いを変化させる光学特性を有する曲面形状である。つまり、本実施形態の光学部材６０は、三つの壁部６１，６２，６３の全てにおいて、光路幅Ｗ１，Ｗ２の増減度合いを変化させることができる。よって、本実施形態の光学部材６０は、所望の光学特性を実現する上で有利である。

また、本実施形態の光学部材６０では、入射壁部６１、出射壁部６２、および反射壁部６３の曲面形状は、柱状部６０Ａの外方に向けて凸である。本実施形態の光学部材６０は、段階的に光路幅Ｗ１，Ｗ２を調節しながら適切に液晶表示装置１０に向けてＬＥＤ３２の光を導くことが出来る。

本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１は、液晶表示装置１０と、上記のバックライトユニット２０とを有する。本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、装置の小型化を可能とする。

［実施形態の変形例］
上記実施形態では、入射壁部６１、出射壁部６２、および反射壁部６３の曲面形状は、横断面および縦断面のそれぞれにおいて湾曲していたが、これには限定されない。横断面および縦断面の何れかにおいて、断面形状が直線状となっていてもよい。例えば、横断面における反射壁部６３の断面形状は、直線状であってもよい。入射壁部６１、出射壁部６２、および反射壁部６３の曲面形状は、柱状部６０Ａの外方に向けて凸の形状には限定されない。これとは逆に、柱状部６０Ａの内方に向けて凸の曲面形状が採用されてもよい。

上記実施形態では、入射壁部６１、出射壁部６２、および反射壁部６３の全ての形状が曲面形状であったが、これには限定されない。入射壁部６１、出射壁部６２、および反射壁部６３のうち少なくとも一つの壁部の形状が平面形状とされてもよい。

上記実施形態では、反射壁部６３が屈折光Ｌｔ１２を全反射したが、これには限定されない。反射壁部６３における屈折光Ｌｔ１２の反射は、全反射でなくてもよい。

上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

１ ヘッドアップディスプレイ装置
２ ミラー
３ 虚像
４ 投射ユニット
１０ 液晶表示装置
１１ 保持部材
１１ａ 開口部
１２ 液晶表示部
２０ バックライトユニット
２１ 筐体
２２ 本体部
２３ 傾斜部
２３ａ 開口部
３０ ＬＥＤ基板
３１ 基板本体
３２ ＬＥＤ（光源）
４０ レンズアレイ
４１ レンズ
５０ 拡散レンズ
５１ 枠部
５２ マイクロレンズ
６０ 光学部材
６０Ａ 柱状部
６１ 入射壁部
６２ 出射壁部
６３ 反射壁部
６４ 繋ぎ面
Ｌｔ１ 断面上を進む光
Ｌｔ１１ 入射光
Ｌｔ１２ 屈折光
Ｌｔ１３ 反射光
Ｌｔ１４ 出射光
Ｌｔ２ 光
Ｗ１，Ｗ２ 光路幅

Claims (3)

1. 液晶表示装置が配置される開口部を有する筐体と、
   前記筐体の内部に配置された光源と、
   前記筐体の内部に配置され、前記光源が照射する光の光路を前記液晶表示装置に向けて変化させる光学部材と、
   を備え、
   前記光学部材は、透光性の材料で三角柱状に形成された柱状部を有し、
   前記柱状部において、一つの側壁部は、前記光源から照射された光が入射する入射壁部であり、他の一つの側壁部は、前記液晶表示装置に向けて光が出射する出射壁部であり、更に他の側壁部は、前記入射壁部から入射した光が前記柱状部の内部において前記出射壁部に向けて反射する反射壁部であり、
   前記入射壁部、前記出射壁部、および前記反射壁部の全ての形状は、当該壁部を経由する光の光路幅の増減度合いを増加側または減少側に変化させる光学特性を有する曲面形状である
   ことを特徴とするバックライトユニット。
2. 前記入射壁部、前記出射壁部、および前記反射壁部の曲面形状は、前記柱状部の外方に向けて凸である
   請求項１に記載のバックライトユニット。
3. 液晶表示装置と、
   バックライトユニットと、
   を備え、
   前記バックライトユニットは、
   前記液晶表示装置が配置される開口部を有する筐体と、
   前記筐体の内部に配置された光源と、
   前記筐体の内部に配置され、前記光源が照射する光の光路を前記液晶表示装置に向けて変化させる光学部材と、
   を有し、
   前記光学部材は、透光性の材料で三角柱状に形成された柱状部を有し、
   前記柱状部において、一つの側壁部は、前記光源から照射された光が入射する入射壁部であり、他の一つの側壁部は、前記液晶表示装置に向けて光が出射する出射壁部であり、更に他の側壁部は、前記入射壁部から入射した光が前記柱状部の内部において前記出射壁部に向けて反射する反射壁部であり、
   前記入射壁部、前記出射壁部、および前記反射壁部の全ての形状は、当該壁部を経由する光の光路幅の増減度合いを増加側または減少側に変化させる光学特性を有する曲面形状である
   ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。

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