JP7135166B2 - リフレクタ、リフレクタを有するヘッドアップディスプレイ、およびヘッドアップディスプレイを搭載した車両 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、リフレクタ、リフレクタを有するヘッドアップディスプレイ、およびヘッドアップディスプレイを搭載した車両に関する。

近年、フロントガラスなどに映像を反射させてドライバーの視野内に情報を表示するヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）が普及しつつある。ＨＵＤは、フロントガラスの先４ｍほどの場所に虚像を再現するもので、ドライバーが視線を大きく動かすことなく経路案内、緊急情報などを確認でき、安全に寄与する。
通常、ＨＵＤは、液晶パネルと液晶パネルに光を照射するバックライトと呼ばれる照明装置を備えている。バックライトの光により透過照明した液晶パネルの形成画像をフロントガラスに投影し、フロントガラスで反射させることにより虚像を形成する。

このようなＨＵＤにおいて、バックライトは、光源と、光源から出た光の一部あるいは全部を反射して液晶パネルに導くリフレクタと、を有している。バックライトにおいて、リフレクタから出てくる光の指向性を上げることは、高輝度化、低消費電力化、低発熱化に有効な手段である。この指向性は、リフレクタの高さを高くするほど（光の通過距離を長くするほど）向上する。しかし、リフレクタの反射面の反射率が低い場合、反射面で反射するごとに光が損失し、バックライトの輝度が低下する。

特開２００８－６８７６６号公報

この発明の実施形態の課題は、高い指向性を有し高輝度化が可能なリフレクタ、リフレクタを有するヘッドアップディスプレイ、およびヘッドアップディスプレイを搭載した車両を提供することにある。

実施形態に係るリフレクタは、入射開口と、前記入射開口と反対側の出射開口と、前記入射開口から前記出射開口まで延在する反射面と、を備え、前記出射開口は、第１方向に対向する２辺と第２方向に対向する２辺の４辺を有する矩形状を有し、前記入射開口は、第１方向に対向する２辺と第２方向に対向する２辺の４辺を有する矩形状を有している。前記反射面は、それぞれ前記出射開口の１辺から前記入射開口の１辺まで延在する曲面を有する４面の反射面を含んでいる。前記第１方向に対向する前記反射面の各々は、第１曲面と、第２曲面と、を有し、前記第２方向に対向する前記反射面の各々は、第３曲面と、第４曲面と、を有し、前記第１曲面及び前記第３曲面は、前記入射開口の側に位置し、前記第２曲面及び前記第４曲面は、前記出射開口の側に位置し、
前記第１曲面および前記第２曲面は、互いに異なる曲率半径を有し、前記第３曲面および前記第４曲面は、互いに異なる曲率半径を有し、前記第１曲面及び前記第３曲面は、互いに異なる曲率半径を有し、前記第２曲面及び前記第４曲面は、互い異なる曲率半径を有している。

図１は、実施形態に係る液晶表示装置を用いたヘッドアップディスプレイを概略的に示す図。 図２は、前記液晶表示装置の斜視図。 図３は、前記液晶表示装置の分解斜視図。 図４Ａは、図２の線Ｘ１－Ｘ１に沿った液晶表示装置の断面図。 図４Ｂは、図２の線Ｙ１－Ｙ１に沿ったリフレクタおよび光源ユニットの断面図。 図５は、前記液晶表示装置のリフレクタの出射面側を示す斜視図。 図６は、前記リフレクタの入射面側を示す斜視図。 図７は、光源（ＬＥＤ）の配向特性を示す図。 図８は、前記リフレクタの輝度分布を示す図。 図９は、前記リフレクタの出光プロファイルの一例を示す図。 図１０は、第２の実施形態に係る表示装置におけるリフレクタおよび光源ユニットの平面図。 図１１は、図１０の線Ｘ２－Ｘ２に沿ったリフレクタおよび光源ユニットの断面図。 図１２は、図１０の線Ｙ２－Ｙ２に沿ったリフレクタおよび光源ユニットの断面図。 図１３は、第２の実施形態に係るリフレクタの出光プロファイルの一例を示す図。 図１４は、第３の実施形態に係る表示装置におけるリフレクタおよび光源ユニットの平面図。 図１５は、図１４の線Ｘ３－Ｘ３に沿ったリフレクタおよび光源ユニットの断面図。 図１６は、図１４の線Ｙ３－Ｙ３に沿ったリフレクタおよび光源ユニットの断面図。 図１７は、第３の実施形態に係るリフレクタの出光プロファイルの一例を示す図。 図１８は、第４の実施形態に係る表示装置におけるリフレクタおよび光源ユニットの平面図。 図１９は、図１８の線Ｘ４－Ｘ４に沿ったリフレクタおよび光源ユニットの断面図。 図２０は、図１８の線Ｙ４－Ｙ４に沿ったリフレクタおよび光源ユニットの断面図。 図２１は、他の構成例に係るリフレクタの入射面側を示す斜視図。 図２２は、前記他の構成例に係るリフレクタの断面図。

以下、図面を参照しながら、この発明の実施形態について詳細に説明する。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更であって容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る液晶表示装置を用いたヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）を概略的に示す図である。ＨＵＤは、画像を投影するための表示装置として、液晶表示装置１０を備えている。また、ＨＵＤは、複数、例えば、２つの凹面ミラーＭ１、Ｍ２を有している。液晶表示装置１０から出力された投影画像は、凹面ミラーＭ１、Ｍ２により反射、集光され、例えば、自動車のフロントガラスＦＧの内面に投影される。投影された画像は、フロントガラスＦＧでドライバー側に反射され、フロントガラスＦＧの数ｍ先に虚像Ｖを形成する。
なお、投影ユニットを構成するミラーは、凹面ミラーに限らず、ハーフミラー、フレネルミラー等の他の光学部材を選択可能である。また、直接、フロントガラスＦＧに投影する構成に限らず、ドライバーの前方に透明な反射板を設置し、この反射板に画像を投影する構成としてもよい。

次に、液晶表示装置１０について詳細に説明する。図２は、液晶表示装置の斜視図、図３は、液晶表示装置の分解斜視図、図４Ａは、図２の線Ｘ１－Ｘ１に沿った液晶表示装置の断面図、図４Ｂは、図２の線Ｙ１－Ｙ１に沿ったリフレクタおよび光源ユニットの断面図である。
図２および図３に示すように、液晶表示装置１０は、アクティブマトリクス型の液晶表示パネル１２と、液晶表示パネル１２の背面に対向して設けられた照明装置（バックライト装置）３０と、液晶表示パネル１２の表示面１２ａが露出した状態で、液晶表示パネル１２およびバックライト装置３０を収納した外ケース５０と、を備えている。バックライト装置３０は、液晶表示パネル１２に背面側から光を照射して照明する。

液晶表示パネル１２は、矩形平板状の第１基板ＳＵＢ１と、第１基板ＳＵＢ１に対向配置された矩形平板状の第２基板ＳＵＢ２と、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に保持された液晶層ＬＱと、を備えている。第１基板ＳＵＢ１および第２基板ＳＵＢ２は、例えば、ガラス基板のような絶縁基板を用いている。第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２は、これらの間に所定のセルギャップを形成した状態で枠状のシール材ＳＥによって貼り合わされている。液晶層ＬＱは、セルギャップにおいてシール材ＳＥによって囲まれた内側に保持されている。

平面視でシール材ＳＥの内側となる領域に、画像を表示する表示領域（アクティブ領域）ＤＡが設けられている。液晶表示パネル１２は、表示領域ＤＡにマトリクス状に配列された複数の画素ＰＸを備えている。図３に概略的に示すように、第１基板ＳＵＢ１は、表示領域ＤＡにおいて、第１方向に延出するゲート線Ｇ、第２方向に延出するソース線Ｓ、各画素ＰＸにおいてゲート線Ｇおよびソース線Ｓと電気的に接続されたスイッチング素子ＳＷ、各画素ＰＸにおいてスイッチング素子ＳＷに接続された画素電極ＰＥなどを備えている。コモン電位の共通電極ＣＥは、第１基板ＳＵＢ１または第２基板ＳＵＢ２に備えられ、複数の画素電極ＰＥと対向する。なお、ゲート線Ｇは第１方向に平行な直線状に形成されていなくても良いし、ソース線Ｓは第２方向に平行な直線状に形成されていなくても良い。

図示した例では、第１基板ＳＵＢ１の短辺側の端部は、第２基板ＳＵＢ２の短辺よりも外側に突出し、この端部に駆動素子としての駆動ＩＣ１４が実装されている。また、第１基板ＳＵＢ１の端部に、フレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ）１６が接合され、液晶表示パネル１２から外方に延出している。ＦＰＣ１６は、第１基板ＳＵＢ１上の配線を介して駆動ＩＣ１４に接続されている。駆動ＩＣ１４は、図示しないコントローラからＦＰＣ１６を介して送られる映像信号および走査信号に基づいて、画素ＰＸに駆動信号を供給する。

液晶表示パネル１２は、バックライト装置３０からの光を表示領域ＤＡに選択的に透過させることで画像を表示する透過表示機能を備えている。液晶表示パネル１２は、主として基板主面に略平行な電界を利用する横電界モードに対応した構成としても良いし、主として基板主面に略垂直な電界を利用する縦電界モードに対応した構成としても良い。

次に、バックライト装置３０の構成例を詳細に説明する。図２および図３に示すように、バックライト装置３０は、複数の光源を有する光源ユニット（光源部）３２と、光源ユニット３２と液晶表示パネル１２との間に設けられたリフレクタ４０と、液晶表示パネル１２とリフレクタ４０との間に設けられた光学シート、例えば、拡散シートＯＳと、を備えている。リフレクタ４０は、光源ユニット３２から出射された光を反射しながら指向性を持って液晶表示パネル１２に投射する。なお、図において、液晶表示パネル１２およびバックライト装置３０の長手方向をＸ軸方向、幅方向をＹ軸方向、高さ方向をＺ軸方向としている。

図４Ａは、図２の線Ｘ１－Ｘ１に沿ったバックライト装置３０の一部の断面図、図４Ｂは、図２の線Ｙ１－Ｙ１に沿ったリフレクタの断面図である。図３および図４Ａに示すように、光源ユニット３２は、矩形状の回路基板３４と、この回路基板３４上に実装された光源として、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）３６と、を有している。回路基板３４は、液晶表示パネル１２とほぼ等しい寸法（長さ、幅）に形成されている。例えば、３２個のＬＥＤ３６が回路基板３４上に実装され、縦４列、横８列にマトリクス状に配置されている。各ＬＥＤ３６は、円形、矩形、楕円形等、種々の形状に形成可能である。一例では、各ＬＥＤ３６は、矩形状に形成されている。各ＬＥＤ３６の上面は発光面３６ａを構成し、この発光面３６ａの中央に発光中心Ｃを有している。複数のＬＥＤ３６は、その一辺が他のＬＥＤの一辺と整列するように配置されている。なお、ＬＥＤ３６の設置数および配列は、上記一例に限らず、液晶表示パネル１２の寸法、形状に応じて、種々変更可能である。
回路基板３４は、フレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ）３８を介して、図示しないコントローラに接続される。複数のＬＥＤ３６は、コントローラにより、それぞれ独立して点灯駆動される。すなわち、複数のＬＥＤ３６は、同時に全点灯可能であるとともに、表示画像に応じて幾つかのＬＥＤを部分的に点灯するローカルディミング駆動することができる。

図５は、リフレクタの出射面側の一部を示す斜視図、図６は、リフレクタの入射面側の一部を示す斜視図である。
図３ないし図６に示すように、リフレクタ４０は、液晶表示パネル１２とほぼ等しい大きさを有する矩形枠状の外壁４２と、外壁４２の内側に格子状にクロスして配置された複数の隔壁（側壁）４４とを有している。リフレクタ４０は、例えば、白色の合成樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート）により一体成形されている。リフレクタ４０は、出射面４０ａとなる上面と、入射面４０ｂとなる底面とを有している。出射面４０ａは、液晶表示パネル１２とほぼ等しい大きさの矩形状を成している。

出射面４０ａには、外壁４２および複数の側壁４４により規定された複数の出射開口４６ａが開口している。一例では、各出射開口４６ａは、４辺を有する矩形状あるいは正方形に形成されている。そして、複数の出射開口４６ａは、出射面４０ａの長手方向（Ｘ軸方向）および幅方向（Ｙ軸方向）に隣接して並んでいる。本実施形態において、ＬＥＤ３６の数に合わせて、３２個の出射開口４６ａが設けられ、縦４列、横８列に並んでいる。
入射面４０ｂには、外壁４２および複数の側壁４４により規定された複数の入射開口４６ｂが開口している。各入射開口４６ｂは、４辺を有する矩形状あるいは正方形に形成されている。ＬＥＤ３６の数に合わせて、３２個の入射開口４６ｂが設けられ、縦４列、横８列に並んでいる。また、各入射開口４６ｂは、出射開口４６ａよりも十分に小さい寸法、例えば、１／２以下の寸法に形成されている。各入射開口４６ｂは、対応する出射開口４６ａと同軸の位置に設けられている。

リフレクタ４０は、側壁４４の両面および外壁４２の内面で形成された複数の反射面４８を有している。すなわち、反射面４８は、それぞれの出射開口４６ａごとに４面ずつ設けられている。各反射面４８は、入射開口４６ｂの一辺から出射開口４６ａの一辺まで延びている。各反射面４８は、複数の曲面を組み合わせた面で構成されている。本実施形態では、各反射面４８は、入射開口４６ｂの１辺からリフレクタ４０の高さ方向の中途部まで延びる第１曲面４８ａと、中途部から出射開口４６ａの１辺まで延びる第２曲面４８ｂと、を有している。第１曲面４８ａは、例えば、出射開口４６ａの中心を通る中心軸Ｚ１あるいはＬＥＤ３６の光軸Ｃ１に対して、凸となる曲面であり、第２曲面４８ｂは、中心軸Ｚ１あるいは光軸Ｃ１に対して、凹となる曲面としている。
なお、本実施形態で用いる曲面とは、リフレクタの出射面４０ａあるいは液晶表示パネル１２と平行な直線状の中心軸を有する曲面であり、球面を含まないものとしている。

図４Ａおよび図４Ｂに示すように、本実施形態では、Ｘ軸方向に対向する２つの反射面４８と、Ｙ軸方向に対向する２つの反射面４８とは、曲面の曲率を相違させている。例えば、Ｘ軸方向に対向する２つの反射面４８において、第１曲面４８ａおよび第２曲面４８ｂは曲率半径Ｒ１、Ｒ２であり、Ｒ１≧Ｒ２としている。Ｙ軸方向に対向する２つの反射面４８において、第１曲面４８ａおよび第２曲面４８ｂは曲率半径Ｒ３、Ｒ４であり、Ｒ３≧Ｒ４、Ｒ３≧Ｒ１としている。
第１曲面４８ａおよび第２曲面４８ｂの曲率半径Ｒ１～Ｒ４は、それぞれ反射効率を考慮して適宜設定する。例えば、ＬＥＤ３６から出射された光を強い指向性を持って液晶表示パネル１２側に反射するように、また、出射開口４６ａの全体から均一に光が出射するように、第１曲面４８ａおよび第２曲面４８ｂの曲率半径を選択する。

図４Ａ、図４Ｂ、図５に示すように、リフレクタ４０の外壁４２および側壁４４の出射面４０ａ側端部において、各出射開口４６ａの４つの角部は、所定の深さで切りかかれ、凹所５１を形成している。このような凹所５１を設けることにより、出射開口４６ａの角部での光の干渉を抑制し、角部における輝度の低下を防止している。

図３および図４Ａに示すように、リフレクタ４０は、弾性シートあるいはクッションシート５２を介して、回路基板３４上に載置されている。弾性材で形成されたクッションシート５２は、回路基板３４とほぼ等しい大きさの矩形状に形成されている。クッションシート５２には、それぞれＬＥＤ３６を収容する複数の透孔５４が形成されている。各透孔５４は、ＬＥＤ３６よりも大きな矩形状に形成されている。
リフレクタ４０は、入射面４０ｂがクッションシート５２上に載置されている。リフレクタ４０は、各出射開口４６ａの中心軸Ｚ１がＬＥＤ３６の光軸Ｃ１と同芯に位置した状態で、クッションシート５２上に載置されている。これにより、ＬＥＤ３６は、リフレクタ４０の入射開口４６ｂ内に位置している。
このような弾性シートあるいはクッションシート５２の弾性変形により回路基板３４あるいはリフレクタ４０の歪を吸収することができ、回路基板３４およびＬＥＤ３６に対してリフレクタ４０を適正な位置に保持することができる。また、弾性シートあるいはクッションシート５２により、ＬＥＤ３６および回路基板３４の熱をリフレクタ４０に伝熱し、リフレクタ４０から放熱することができる。
クッションシート５２の表面または構成部材を高反射率とすることで、回路基板３４または回路基板３４とリフレクタ４０との隙間へ向かう光をリフレクタ４０へ向かわせることができ、ＬＥＤ３６から出射した光を効率良くリフレクタ４０内へ入射させることができる。また、クッションシート５２の表面または構成部材を光透過率が低いものとすることで、回路基板３４または回路基板３４とリフレクタ４０との隙間からの光漏れを低減することができる。

図２、図３、図４Ａに示すように、リフレクタ４０の出射面４０ａは、所定の隙間を置いて、液晶表示パネル１２の背面に対向している。この出射面４０ａと液晶表示パネル１２との間に拡散シートＯＳが配置されている。拡散シートＯＳは、隙間ｄ（例えば、２ｍｍ）をおいて、リフレクタ４０の出射面４０ａと対向している。

以上のように構成された液晶表示装置１０によれば、ＬＥＤ３６から出射された光の一部は、直接、リフレクタ４０の出射開口４６ａを通り、拡散シートＯＳに入射する。また、光の他の部分は、リフレクタ４０の反射面４８により反射され、出射開口４６ａを通して拡散シートＯＳに入射する。このように、ＬＥＤ３６から出射された光は、リフレクタ４０の出射開口４６ａから指向性を持って拡散シートＯＳに入射し、更に、この拡散シートＯＳを通して液晶表示パネル１２に投射される。

図７は、ＬＥＤ３６の目標輝度プロファイルを示している。このようなＬＥＤ３６とリフレクタ４０とを組み合わせた場合、図８に示すように、各出射開口４６ａから出射する光の単独転動輝度分布ＢＩを隣同士で複数組み合わせることにより、全域に亘って均一な他点灯輝度分布ＢＣが得られる。

各出射開口４６ａに繋がる反射面４８を曲率半径の異なる第１曲面４８ａと第２曲面４８ｂとを組み合わせて構成することにより、更に、本実施形態によれば、矩形状の出射開口４６ａの４辺に繋がる４面の反射面４８を設けることにより、点光源であるＬＥＤ３６から出射されたランバーシアン出光を、リフレクタ４０により四角錐台状の出光プロファイルに変換することが可能となる。図９は、リフレクタ４０の出光プロファイルの一例を示している。

また、バックライト装置３０のＬＥＤ３６を２Ｄローカルディミング駆動（エリア分割駆動）することにより、液晶表示装置１０の消費電力の低減を図ることができる。ローカルディミング駆動では、外壁４２および側壁４４によりＬＥＤ３６毎に分割されたリフレクタ４０を用いて、個々のＬＥＤ３６を点灯制御することで、液晶表示パネル１２の必要な分割エリアだけに光を照射し、すなわち、画像表示する領域のみに光を照射し、シャープな画像を表示することができる。同時に、光源ユニット３２の発熱量の低減を図ることが可能となる。また、点灯-非点灯エリアがリフレクタ４０の側壁４４（反射面４８）で仕切られているため、コントラストの高い２Ｄローカルディミング駆動となる。
以上のことから、本実施形態によれば、高い指向性を有し高輝度化が可能な照明装置および表示装置を得ることができる。
なお、上述した第１の実施形態において、リフレクタ４０の反射面を構成する曲面は、２つに限らず、３つ以上の曲面を組み合わせて構成してもよい。出射開口は矩形に限らず、３角形あるいは５角形以上の多角形としてもよい。また、出射開口に繋がる反射面は、４面に限らず、３面あるいは５面以上とすることが可能である。更に、反射率を上げる目的で、反射面上に金属蒸着膜を形成してもよい。リフレクタ４０は、合成樹脂に限らず、金属材料で形成してもよい。

次に、他の実施形態に係る表示装置のリフレクタについて説明する。以下に説明する他の実施形態において、前述した第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略あるいは簡略化し、第１の実施形態と異なる部分を中心に詳しく説明する。

（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態に係る表示装置におけるリフレクタおよび光源ユニットの平面図、図１１は、図１０の線Ｘ２－Ｘ２に沿ったリフレクタおよび光源ユニットの断面図、図１２は、図１０の線Ｙ２－Ｙ２に沿ったリフレクタおよび光源ユニットの断面図である。
図１０ないし図１２に示すように、第２の実施形態によれば、液晶表示装置のリフレクタ４０は、出射面に設けられた複数の矩形状の出射開口４６ａと、入射面に設けられた複数の矩形状の出射開口４６ａと、側壁４４の両面および外壁４２の内面で形成された複数の反射面４８と、を有している。反射面４８は、それぞれの出射開口４６ａごとに４面ずつ設けられている。各反射面４８は、入射開口４６ｂの一辺から出射開口４６ａの一辺まで延びている。各反射面４８は、複数の曲面を組み合わせた面で構成されている。本実施形態では、各反射面４８は、入射開口４６ｂの１辺からリフレクタ４０の高さ方向の中途部まで延びる第１曲面４８ａと、中途部から出射開口４６ａの１辺まで延びる第２曲面４８ｂと、を有している。第１曲面４８ａは、例えば、出射開口４６ａの中心を通る中心軸Ｚ１あるいはＬＥＤ３６の光軸Ｃ１に対して、凹となる曲面であり、第２曲面４８ｂは、中心軸Ｚ１あるいは光軸Ｃ１に対して、凹となる曲面としている。

図１１および図１２に示すように、本実施形態では、Ｘ軸方向に対向する２つの反射面４８と、Ｙ軸方向に対向する２つの反射面４８とは、曲面の曲率を相違させている。例えば、Ｘ軸方向に対向する２つの反射面４８において、第１曲面４８ａおよび第２曲面４８ｂは曲率半径Ｒ１、Ｒ２であり、Ｒ１≦Ｒ２としている。Ｙ軸方向に対向する２つの反射面４８において、第１曲面４８ａおよび第２曲面４８ｂは曲率半径Ｒ３、Ｒ４であり、Ｒ３≦Ｒ４、Ｒ３≦Ｒ１としている。
第１曲面４８ａおよび第２曲面４８ｂの曲率半径Ｒ１～Ｒ４は、それぞれ反射効率を考慮して適宜設定する。すなわち、ＬＥＤ３６から出射された光を強い指向性を持って液晶表示パネル１２側に反射するように、また、出射開口４６ａの全体から均一に光が出射するように、第１曲面４８ａおよび第２曲面４８ｂの曲率半径を選択する。
第２の実施形態において、バックライト装置および液晶表示装置の他の構成は、前述した第１の実施形態と同様である。

以上のように構成された第２の実施形態によれば、各出射開口４６ａに繋がる反射面４８を曲率半径の異なる第１曲面４８ａと第２曲面４８ｂとを組み合わせて構成することにより、更に、矩形状の出射開口４６ａの４辺に繋がる４面の反射面４８を設けることにより、点光源であるＬＥＤ３６から出射されたランバーシアン出光を、リフレクタ４０により四角錐台状の出光プロファイルに変換することが可能となる。図１３は、リフレクタ４０の出光プロファイルの一例を示している。その他、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
図１４は、第３の実施形態に係る表示装置におけるリフレクタおよび光源ユニットの平面図、図１５は、図１４の線Ｘ３－Ｘ３に沿ったリフレクタおよび光源ユニットの断面図、図１６は、図１４の線Ｙ３－Ｙ３に沿ったリフレクタおよび光源ユニットの断面図である。
図１４ないし図１６に示すように、第３の実施形態によれば、リフレクタ４０の反射面４８は、それぞれの出射開口４６ａごとに４面ずつ設けられている。各反射面４８は、入射開口４６ｂの一辺から出射開口４６ａの一辺まで延びている。各反射面４８は、複数の曲面を組み合わせた面で構成されている。本実施形態では、各反射面４８は、入射開口４６ｂの１辺からリフレクタ４０の高さ方向の中途部まで延びる第１曲面４８ａと、中途部から出射開口４６ａの１辺まで延びる第２曲面４８ｂと、を有している。第１曲面４８ａは、出射開口４６ａの中心軸Ｚ１あるいはＬＥＤ３６の光軸Ｃ１に対して、凸となる曲面であり、第２曲面４８ｂは、中心軸Ｚ１あるいは光軸Ｃ１に対して、凸となる曲面としている。

図１５および図１６に示すように、Ｘ軸方向に対向する２つの反射面４８と、Ｙ軸方向に対向する２つの反射面４８とは、曲面の曲率を相違させている。例えば、Ｘ軸方向に対向する２つの反射面４８において、第１曲面４８ａおよび第２曲面４８ｂは曲率半径Ｒ１、Ｒ２であり、Ｒ１≧Ｒ２としている。Ｙ軸方向に対向する２つの反射面４８において、第１曲面４８ａおよび第２曲面４８ｂは曲率半径Ｒ３、Ｒ４であり、Ｒ３≧Ｒ４、Ｒ３≦Ｒ１としている。
第１曲面４８ａおよび第２曲面４８ｂの曲率半径Ｒ１～Ｒ４は、ＬＥＤ３６から出射された光を強い指向性を持って液晶表示パネル１２側に反射するように、また、出射開口４６ａの全体から均一に光が出射するように、第１曲面４８ａおよび第２曲面４８ｂの曲率半径を選択している。
第３の実施形態において、バックライト装置および液晶表示装置の他の構成は、前述した第１の実施形態と同様である。

以上のように構成された第３の実施形態によれば、各出射開口４６ａに繋がる反射面４８を曲率半径の異なる第１曲面４８ａと第２曲面４８ｂとを組み合わせて構成することにより、更に、矩形状の出射開口４６ａの４辺に繋がる４面の反射面４８を設けることにより、点光源であるＬＥＤ３６から出射されたランバーシアン出光を、リフレクタ４０により四角錐台状の出光プロファイルに変換することが可能となる。図１７は、リフレクタ４０の出光プロファイルの一例を示している。その他、第３の実施形態においても、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
第３の実施形態によれば、第１曲面４８ａは曲率半径Ｒ２とＲ４とを有し、第２曲面４８ｂは曲率半径Ｒ１とＲ３とを有するので、曲率半径の異なる曲面をつなぎ合わせた境界４８０は、図１４に示すように曲線となる。
なお、上述した第２の実施形態および第３の実施形態において、前述した第１の実施形態と同様に、各出射開口４６ａの４つの角部に凹所を形成してもよい。

（第４の実施形態）
図１８は、第４の実施形態に係る表示装置におけるリフレクタおよび光源ユニットの平面図、図１９は、図１８の線Ｘ４－Ｘ４に沿ったリフレクタおよび光源ユニットの断面図、図２０は、図１８の線Ｙ４－Ｙ４に沿ったリフレクタおよび光源ユニットの断面図である。
バックライト装置のリフレクタは、高さを高くするほど（光の通過距離を長くするほど）、その指向性が向上する。また、リフレクタの内壁に、すなわち、反射面に、アルミニウム等の金属膜を蒸着することで反射率は向上する。しかし、リフレクタの高さ（深さ）が増すと、反射面に均一な金属膜を形成することが困難となる。
そこで、本実施形態では、リフレクタ４０を高さ方向（中心軸Ｚ１の軸方向）に複数に分割し、個々の分割ブロックの内壁に蒸着膜を形成した後、これらの分割ブロックを互いに接合して一体化することにより、リフレクタ４０を構成している。

詳細に述べると、図１８ないし図２０に示すように、バックライト装置のリフレクタ４０は、出射面に設けられた複数の矩形状の出射開口４６ａと、入射面に設けられた複数の矩形状の出射開口４６ａと、側壁４４の両面および外壁４２の内面で形成された複数の反射面４８と、を有している。反射面４８は、それぞれの出射開口４６ａごとに４面ずつ設けられている。反射面４８は、入射開口４６ｂの一辺から出射開口４６ａの一辺まで延びている。各反射面４８は、複数の曲面を組み合わせた面で構成されている。本実施形態では、反射面４８は、入射開口４６ｂの１辺からリフレクタ４０の高さ方向の中途部まで延びる第１曲面４８ａと、中途部から出射開口４６ａの１辺まで延びる第２曲面４８ｂと、を有している。第１曲面４８ａは、例えば、出射開口４６ａの中心を通る中心軸Ｚ１あるいはＬＥＤ３６の光軸Ｃ１に対して、凹となる曲面であり、第２曲面４８ｂは、中心軸Ｚ１あるいは光軸Ｃ１に対して、凹となる曲面としている。

図１９および図２０に示すように、本実施形態では、Ｘ軸方向に対向する２つの反射面４８と、Ｙ軸方向に対向する２つの反射面４８とは、曲面の曲率を相違させている。例えば、Ｘ軸方向に対向する２つの反射面４８において、第１曲面４８ａおよび第２曲面４８ｂは曲率半径Ｒ１、Ｒ２であり、Ｒ１≦Ｒ２としている。Ｙ軸方向に対向する２つの反射面４８において、第１曲面４８ａおよび第２曲面４８ｂは曲率半径Ｒ３、Ｒ４であり、Ｒ３≦Ｒ４、Ｒ３≦Ｒ１としている。
第１曲面４８ａおよび第２曲面４８ｂの曲率半径Ｒ１～Ｒ４は、それぞれ反射効率を考慮して適宜設定する。すなわち、ＬＥＤ３６から出射された光を強い指向性を持って液晶表示パネル１２側に反射するように、また、出射開口４６ａの全体から均一に光が出射するように、第１曲面４８ａおよび第２曲面４８ｂの曲率半径を選択する。

本実施形態によれば、図１８ないし図２０に示すように、リフレクタ４０は、高さ方向（中心軸Ｚ１の軸方向）に複数、例えば、３つに分割された第１分割ブロックＰ１、第２分割ブロックＰ２、第３分割ブロックＰ３を有している。分割面は、それぞれ中心軸Ｚ１と交差する、例えば、直交する２つの分割平面ＤＰ１、ＤＰ２としている。分割平面ＤＰ１、ＤＰ２は、それぞれ各反射面４８を横切っている。第１、第２、第３分割ブロックＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、白色樹脂等の共通の材料、あるいは、互いに異なる材料でそれぞれ成形されている。反射面４８を構成する第１分割ブロックＰ１の内面、第２分割ブロックＰ２の内面、および第３分割ブロックＰ３の内面に、それぞれ蒸着膜（反射膜）６０が形成されている。これら第１、第２、第３分割ブロックＰ１、Ｐ２、Ｐ３を順に積層し、かつ、互いに接合することにより、一体のリフレクタ４０が構成されている。

蒸着膜６０は、分割ブロックごとに蒸着材料（反射率）を変えてもよい。例えば、第１分割ブロックＰ１の蒸着膜６０の反射率をＡ、第２分割ブロックＰ１の蒸着膜６０の反射率をＢ、第３分割ブロックＰ３の蒸着膜６０の反射率Ｃ（Ａ＞Ｂ＞Ｃ）としてもよい。すなわち、光源（ＬＥＤ３６）側から出射開口４６ａに向かって、反射面４８の反射率が徐々に低下するようにしてもよい。
また、蒸着膜６０は、分割ブロックごとに膜厚を変えてもよい。例えば、第１分割ブロックＰ１の蒸着膜６０の膜厚をＡＨ、第２分割ブロックＰ２の蒸着膜６０の膜厚をＢＨ、第３分割ブロックＰ３の蒸着膜６０の膜厚をＣＨとし、ＡＨ＜ＢＨ＜ＣＨとしてもよい。分割ブロックの壁厚は、Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ２であることから、蒸着膜６０の膜厚をＡＨ＜ＢＨ＜ＣＨとすることにより、分割ブロックから隣接分割ブロックへの光漏れを防止することができる。

分割ブロックごとに形成材料を変えてもよい。例えば、第１分割ブロックＰ１を黒色樹脂、第２分割ブロックＰ２を白色樹脂、第３分割ブロックＰ３を透明樹脂でそれぞれ形成してもよい。このように、光源（ＬＥＤ３６）に近い分割ブロックをより濃色の材料で形成することにより、隣接分割ブロックへの光漏れを防止することができる。また、第１、第２、第３分割ブロックＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、合成樹脂に限らず、例えば、アルミニウム、銀、窒化シリコン等の異なる材料で形成してもよい。更に、リフレクタ４０の外面（表面）に蒸着膜を形成してもよい。この場合、リフレクタの放熱性を向上することができる。

以上のように構成された第４の実施形態によれば、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。更に、本実施形態によれば、リフレクタを複数の分割ブロックを接合して構成することにより、リフレクタの高さを高くした場合でも反射面に蒸着膜を容易に形成することができる。各分割ブロックに均一な膜厚の蒸着膜を形成し、安定した反射特性を得ることが可能となる。あるいは、分割ブロック毎に反射面の反射率、膜厚等を変えることが可能であり、リフレクタ４０の反射特性を容易に調整可能となる。

図２１および図２２は、図４ないし図６に示した反射面４８に、曲面の曲率が異なる第１曲面４８ａおよび第２曲面４８ｂを有するリフレクタ４０を３つのブロックに分割した構成例を示している。図１８乃至図２０と同様に、リフレクタ４０は、高さ方向（中心軸Ｚ１の軸方向）に複数、例えば、３つに分割された第１分割ブロックＰ１、第２分割ブロックＰ２、第３分割ブロックＰ３を有している。分割面は、それぞれ中心軸Ｚ１と交差する、例えば、直交する２つの分割平面ＤＰ１、ＤＰ２としている。分割平面ＤＰ１、ＤＰ２は、それぞれ各反射面４８を横切っている。第１、第２、第３分割ブロックＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、白色樹脂等の共通の材料、あるいは、互いに異なる材料でそれぞれ成形されている。反射面４８を構成する第１分割ブロックＰ１の内面、第２分割ブロックＰ２の内面、および第３分割ブロックＰ３の内面に、それぞれ蒸着膜（反射膜）６０が形成されている。これら第１、第２、第３分割ブロックＰ１、Ｐ２、Ｐ３を順に積層し、かつ、互いに接合することにより、一体のリフレクタ４０が構成されている。

図２１及び図２２に示すリフレクタ４０では、第１分割ブロックＰ１にサポート６１０が形成されている。第１分割ブロックＰ１が分割平面ＤＰ１で分割される場合に、Ｘ－Ｙ方向にサポート６１０で支持されるので第1分割ブロックＰ１がバラバラになることを防ぐことができる。
なお、上述した第４の実施形態、および図２１及び図２２に示した構成例において、リフレクタ４０は、３つに分割したが、これに限らず、２つ、あるいは４つ以上に分割してもよい。図２１及び図２２に示すリフレクタ４０の第１曲面４８ａと第２曲面４８ｂとの境界で２つの曲率に分かれているので、リフレクタ４０を第１曲面４８ａと第２曲面４８ｂとの境界で２つに分割することも可能である。

本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

本発明の実施形態として上述した各構成を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての構成も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。例えば、液晶表示パネルおよびバックライト装置の構成部材は、矩形状に限定されることなく、５角形以上の多角形、楕円形、トラック形状等の他の形状としてもよい。また、構成部材の材料および寸法は、上述した例に限らず、種々選択可能である。
上述した実施形態によりもたらされる他の作用効果について本明細書の記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものついては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

１０…液晶表示装置、１２…液晶表示パネル、３０…バックライト装置、
３２…光源ユニット、３４…回路基板、３６…光源（ＬＥＤ）、４０…リフレクタ、
４２…外壁、４４…側壁、４６ａ…出射開口、４６ｂ…入射開口、４８…反射面、
４８ａ…第１曲面、４８ｂ…第２曲面、５２…クッションシート、５４…凹所

Claims (7)

1. リフレクタであって、
   入射開口と、前記入射開口と反対側の出射開口と、前記入射開口から前記出射開口まで延在する反射面と、を備え、
   前記出射開口は、第１方向に対向する２辺と第２方向に対向する２辺の４辺を有する矩形状を有し、
   前記入射開口は、第１方向に対向する２辺と第２方向に対向する２辺の４辺を有する矩形状を有し、
   前記反射面は、それぞれ前記出射開口の１辺から前記入射開口の１辺まで延在する曲面を有する４面の反射面を含み、
   前記第１方向に対向する前記反射面の各々は、第１曲面と、第２曲面と、を有し、
   前記第２方向に対向する前記反射面の各々は、第３曲面と、第４曲面と、を有し、
   前記第１曲面及び前記第３曲面は、前記入射開口の側に位置し、
   前記第２曲面及び前記第４曲面は、前記出射開口の側に位置し、
   前記第１曲面および前記第２曲面は、互いに異なる曲率半径を有し、
   前記第３曲面および前記第４曲面は、互いに異なる曲率半径を有し、
   前記第１曲面及び前記第３曲面は、互いに異なる曲率半径を有し、
   前記第２曲面及び前記第４曲面は、互い異なる曲率半径を有している、
   リフレクタ。
2. 前記４面の反射面は、点光源からの出光を、前記出射開口にて四角錐台状の出光プロファイルに変換する、請求項１に記載のリフレクタ。
3. 前記第１曲面及び前記第２曲面のそれぞれは、前記入射開口の中心と前記出射開口の中心とを通る中心軸に対して凹となる曲面であり、
   前記第３曲面及び前記第４曲面のそれぞれは、前記中心軸に対して凹となる曲面である、請求項１に記載のリフレクタ。
4. 前記第１曲面及び前記第３曲面のそれぞれは、前記入射開口の中心と前記出射開口の中心とを通る中心軸に対して凸となる曲面であり、
   前記第２曲面及び前記第４曲面のそれぞれは、前記中心軸に対して凹となる曲面である、請求項１に記載のリフレクタ。
5. 前記第１曲面及び前記第２曲面のそれぞれは、前記入射開口の中心と前記出射開口の中心とを通る中心軸に対して凸となる曲面であり、
   前記第３曲面及び前記第４曲面のそれぞれは、前記中心軸に対して凸となる曲面である、請求項１に記載のリフレクタ。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のリフレクタを有するヘッドアップディスプレイ。
7. 請求項６に記載のヘッドアップディスプレイが搭載されている車両。

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