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WO2015029738A1 - バックライトユニット、及び表示装置 - Google Patents

バックライトユニット、及び表示装置 Download PDF

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Publication number
WO2015029738A1
WO2015029738A1 PCT/JP2014/070862 JP2014070862W WO2015029738A1 WO 2015029738 A1 WO2015029738 A1 WO 2015029738A1 JP 2014070862 W JP2014070862 W JP 2014070862W WO 2015029738 A1 WO2015029738 A1 WO 2015029738A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
liquid crystal
crystal display
display element
light source
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/070862
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
孝紀 茂野
宗也 松浦
Original Assignee
日本精機株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本精機株式会社 filed Critical 日本精機株式会社
Priority to KR1020167004892A priority Critical patent/KR20160046812A/ko
Priority to CN201480047319.8A priority patent/CN105492958B/zh
Priority to EP14840934.5A priority patent/EP3040757A4/en
Priority to US14/914,482 priority patent/US9759914B2/en
Publication of WO2015029738A1 publication Critical patent/WO2015029738A1/ja

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    • G02B2027/015—Head-up displays characterised by mechanical features involving arrangement aiming to get less bulky devices

Definitions

  • the present invention relates to a backlight unit and a display device including the backlight unit.
  • Patent Document 1 discloses a display device called a so-called head-up display (HUD) device provided with a display having such a configuration.
  • the HUD device projects display light from the display onto the windshield of the vehicle, thereby allowing a user (mainly a driver) to visually recognize a predetermined image as a virtual image.
  • the optical path from the light source for backlight to the liquid crystal display element is in a straight line, and the light adjusting member and the diffusion plate are arranged in a laminated state on the optical path, so that the liquid crystal display A backlight unit is configured behind the element.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a backlight unit capable of increasing the degree of design freedom of a device to be mounted, and a display device including the backlight unit.
  • a backlight unit includes: A light source that emits light for illuminating the liquid crystal display element; Condensing means for condensing the light emitted from the light source so as to correspond to the display area of the liquid crystal display element; A reflection portion having a reflection surface that reflects the light emitted from the light source toward the liquid crystal display element; The reflection surface is inclined with respect to the optical axis of the light source, so that an optical path of light from the light source to the liquid crystal display element is bent at the reflection portion.
  • a display device provides: The backlight unit and the liquid crystal display element, and the liquid crystal display element emits display light emitted by being illuminated with light from the light source, and the display light is emitted at a predetermined position outside the apparatus.
  • the image to represent is made to visually recognize.
  • a backlight unit capable of increasing the degree of design freedom of the mounted device, and a display device including the backlight unit.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of the display of the HUD device shown in FIG. 2.
  • 1 is a schematic exploded perspective view of a backlight unit according to an embodiment of the present invention. It is a schematic diagram for demonstrating the function of the backlight unit which concerns on one Embodiment of this invention.
  • the backlight unit according to the present embodiment is incorporated in the head-up display (HUD) device 100 shown in FIG.
  • the HUD device 100 is provided so as to be embedded in the dashboard of the vehicle C.
  • the display unit 3 including the backlight unit 1 and the liquid crystal display element 2, the plane mirror 4, and the concave mirror 5.
  • the HUD device 100 projects the display light L emitted from the display device 3 onto the windshield S (front glass) of the vehicle C, so that the image represented by the display light L is a virtual image V, and the user U (mainly the driver). Make it visible.
  • the display light L emitted from the display 3 is obtained by transmitting and illuminating the liquid crystal display element 2 with the light from the backlight unit 1 and represents a predetermined image.
  • the backlight unit 1 includes a light source 10, parallel light generation means 20, illuminance equalization means 30, a lens array 40, a first focus lens 51, and a second focus lens 52. And a reflection part 60, a diffusion plate 70, a case body 80, and a cover member 90.
  • the parallel light generation unit 20, the illuminance equalization unit 30, the lens array 40, the first focus lens 51, the second focus lens 52, the reflection unit 60, and the diffusion plate 70 are on the optical path of the light emitted from the light source 10.
  • the parallel light generating means 20, the illuminance uniformizing means 30, the lens array 40, the first focus lens 51, the reflection unit 60, the second focus lens 52, and the diffusion plate They are arranged in the order of 70.
  • the light source 10 emits light that transmits through the liquid crystal display element 2 (hereinafter also referred to as illumination light I).
  • the light source 10 includes, for example, two LEDs (Light (Emitting Diode).
  • the light source 10 may be comprised from 1 or 3 or more LED.
  • the light source 10 is mounted on a circuit board 11 (see FIG. 4) fixed to the case body 80.
  • the circuit board 11 is formed by forming a circuit pattern on a base material made of aluminum, resin, or the like, and is conductively connected to a control unit (not shown) described later by a known method.
  • the parallel light generating means 20 receives the illumination light I from the light source 10 and emits it as parallel light.
  • the parallel light is light that travels substantially parallel (including exactly parallel) to the optical axis AX (see FIG. 3) of the light source 10.
  • the parallel light generating means 20 is composed of, for example, a condenser lens.
  • the parallel light generation means 20 other known optical elements such as a collimator lens may be employed.
  • the illuminance uniforming means 30 is intended to make the illumination light I made parallel light by the parallel light generating means 20 incident and uniform the illuminance distribution of the light on the exit side.
  • the illuminance uniforming means 30 is composed of a light box, for example. This light box is a rectangular tube-shaped member surrounding the optical axis AX, and the inner surface (the surface on the optical axis AX side) is a mirror surface.
  • the illuminance equalizing means 30 may be another known light box provided with a light diffusing plate, a light reflecting plate, or the like.
  • the lens array 40 is a lens body formed by arranging a plurality of single lenses vertically and horizontally, and is a so-called fly eye lens.
  • the lens array 40 is, for example, a so-called biconvex lens in which both the light source 10 side and the liquid crystal display element 2 side are convex.
  • the illumination light I whose illuminance is substantially uniformed by the illuminance uniformizing means 30 is incident on the lens array 40. Since the lens array 40 generates multiple images as many as the number of lenses constituting the lens array 40, the image of one light source 10 becomes a multiple image corresponding to the number of lenses of the lens array 40. Accordingly, the liquid crystal display element 2 can be illuminated with a uniform light intensity distribution even with a small number of light sources 10.
  • the first focus lens 51 and the second focus lens 52 function as condensing means for condensing so as to correspond to the display area A (see FIG. 5) of the liquid crystal display element 2.
  • the first focus lens 51 and the second focus lens 52 cooperate to display on the front surface of the liquid crystal display element 2 (the surface facing upward in FIG. 2 and FIG. 3).
  • the illumination light I from the lens array 40 is irradiated over the entire back surface corresponding to the image displayable range (display area A).
  • the illumination light I representing the multiple image generated by the lens array 40 can be efficiently applied to a necessary range on the back surface of the liquid crystal display element 2.
  • the first focus lens 51 and the second focus lens 52 are made of, for example, an acrylic lens, and at least one of them is configured as a toroidal lens. That is, at least one of the four surfaces of both the first focus lens 51 and the second focus lens 52 is configured as a toroidal surface.
  • the reflection unit 60 is disposed between the first focus lens 51 and the second focus lens 52.
  • the reflection part 60 is comprised from the plane mirror which vapor-deposited metals, such as aluminum, to the base material which consists of resin, glass etc., and formed the reflective surface 61, for example.
  • the reflection unit 60 is disposed such that the reflection surface 61 is inclined with respect to the optical axis AX of the light source 10.
  • the illumination light I from the first focus lens 51 is reflected by the reflecting surface 61 and enters the second focus lens 52.
  • the reflection unit 60 is arranged so that the optical path of the illumination light I from the reflection unit 60 to the liquid crystal display element 2 is substantially orthogonal to the optical axis AX of the light source 10. ing. In this way, the reflection unit 60 changes the optical path of the illumination light I.
  • the diffusion plate 70 is made of, for example, a synthetic resin material that has at least one surface processed to be uneven, and has translucency.
  • the illumination light I from the second focus lens 52 is diffused by passing through the diffusion plate 70 and reaches the back surface of the liquid crystal display element 2.
  • unevenness in illumination of the liquid crystal display element 2 is reduced as much as possible.
  • the case body 80 is formed in a box shape from resin or the like, and accommodates the light source 10, the parallel light generation unit 20, the illuminance uniformization unit 30, the lens array 40, the first focus lens 51, and the reflection unit 60. .
  • the case body 80 has an upper opening 81 and a side opening 82.
  • the upper opening 81 opens toward the liquid crystal display element 2 side.
  • the side opening 82 opens toward the light source 10 side.
  • the upper opening 81 and the side opening 82 communicate with each other.
  • the circuit board 11 is provided so as to close the side opening 82.
  • the circuit board 11 is fixed to the case body 80 by fixing means (not shown) such as screws.
  • a second focus lens 52 is provided so as to cover an end of the upper opening 81 opposite to the light source 10.
  • a cover member 90 is provided so as to close the upper opening 81.
  • the cover member 90 is formed in a plate shape from resin or the like and covers the upper opening 81 of the case body 80.
  • the cover member 90 is fixed to the case body 80 by fixing means such as screws 90b.
  • the cover member 90 has an opening 91 through which the second focus lens 52 can be seen.
  • the opening 91 has a shape corresponding to the lens surface shape of the second focus lens 52.
  • the case body 80 and the cover member 90 constitute a casing of the backlight unit 1.
  • the optical parts such as the illuminance uniforming means 30, the first focus lens 51, and the reflection unit 60 are installed in one case body 80, the assembly of the backlight unit 1 is also possible. It has become easy.
  • the cover member 90 covers a portion other than the necessary portion (that is, other than the opening 91 through which the second focus lens 52 can be seen), the illumination light I leaks unnecessarily to the outside of the backlight unit 1. Can be prevented.
  • the liquid crystal display element 2 is configured, for example, by providing polarizing plates on the front and back of a TFT (Thin Film Transistor) type liquid crystal panel.
  • the liquid crystal panel constituting the liquid crystal display element 2 may be a passive drive type.
  • Various types of liquid crystal panels such as a TN (Twisted Nematic) type, a VA (Vertical Alignment) type, an STN (Super-Twisted Nematic) type, and a ferroelectric type can be applied.
  • the liquid crystal display element 2 displays a predetermined image by switching each pixel to one of a transmissive state and a non-transmissive state under the control of a control unit (not shown).
  • the control unit acquires various types of vehicle information transmitted from an ECU (Electronic Control Unit) of the vehicle C through a communication line, and causes the liquid crystal display element 2 to display an image indicating vehicle speed, fuel consumption, and the like.
  • the control unit causes the light source 10 to emit light.
  • the liquid crystal display element 2 is transmitted and illuminated by the illumination light I generated by the backlight unit 1, and the display light L representing the display image is emitted from the liquid crystal display element 2.
  • the display light L is emitted from the display device 3 constituted by the backlight unit 1 and the liquid crystal display element 2.
  • the plane mirror 4 is formed by depositing a metal such as aluminum on a base material made of resin, glass or the like to form a reflection surface.
  • the plane mirror 4 reflects the display light L emitted from the display 3 toward the concave mirror 5.
  • the concave mirror 5 is formed by depositing a metal such as aluminum on a substrate made of resin, glass or the like to form a reflective surface.
  • the reflecting surface of the concave mirror 5 is concave, and the display light L from the display device 3 is enlarged and projected onto the windshield S. Thereby, the virtual image V visually recognized by the user U becomes the magnitude
  • the housing 6 is formed in a box shape from resin or the like, and houses the plane mirror 4 and the concave mirror 5 therein.
  • the plane mirror 4 and the concave mirror 5 are fixed inside the housing 6 by a known method.
  • the housing 6 has an upper opening 6a and a lower opening 6b.
  • the upper opening 6a opens toward the windshield S and functions as an exit through which the display light L passes outside the HUD device 100.
  • the lower opening 6b is located on the opposite side of the housing 6 from the upper opening 6a, and the liquid crystal display element 2 is disposed at the lower end thereof (the end in the downward direction in FIG. 2). In this way, the lower opening 6 b is formed so that the display surface of the liquid crystal display element 2 can be viewed toward the inside of the housing 6.
  • the housing 6 is formed so as to surround the optical path of the display light L from the liquid crystal display element 2 to the upper opening 6a that functions as an emission port.
  • the backlight unit 1 is attached to the housing 6 from the outside of the housing 6 and from the lower opening 6b side.
  • the backlight unit 1 is attached to the casing 6 by fixing the case body 80 to the casing 6 with fixing means such as screws 8.
  • the backlight unit 1 is attached so that the opening 91 (see FIG. 4) of the cover member 90 covering the case body 80 communicates with the lower opening 6b (see FIG. 2) of the housing 6. .
  • the protective member 7 is made of resin or the like, and is fixed to the casing 6 by a predetermined method so as to cover the backlight unit 1 attached to the casing 6 from the lower side (the lower side in the drawing of FIG. 2). .
  • the protective member 7 provided in this way protects the backlight unit 1 from dust, vibration, and the like.
  • the display light L is emitted when the display 3 displays an image.
  • the display light L from the display 3 is reflected by the plane mirror 4 and the concave mirror 5 and travels toward the windshield S. In this way, the HUD device 100 emits the display light L toward the windshield S.
  • a virtual image V of the display image is formed in front of the windshield S when viewed from the user U.
  • the backlight unit 1 described above has a light source 10 that emits light for illuminating the liquid crystal display element 2 and a light condensing light that is emitted from the light source 10 so as to correspond to the display area A of the liquid crystal display element 2.
  • the light path from the light source 10 to the liquid crystal display element 2 can be bent by the reflection unit 60, so that it is not necessary to arrange optical components on a straight line on the back side of the liquid crystal display element 2.
  • the structure where the backlight unit 1 protrudes more than necessary on the back side of the liquid crystal display element 2 can be avoided. Therefore, it is possible to increase the degree of design freedom of a device (display 3 or HUD device 100 (an example of a display device)) on which the backlight unit 1 is mounted.
  • the light condensing unit includes a first focus lens 51 and a second focus lens 52
  • the reflection unit 60 includes the first focus lens 51, the second focus lens 52, and the like. Located between.
  • the reflection unit 60 is provided at a position where the distance between the optical components becomes long, and the light path from the light source 10 to the liquid crystal display element 2 is bent, so that the backlight unit 1 is on the back side of the liquid crystal display element 2.
  • a structure that protrudes more than necessary can be avoided better.
  • the backlight unit 1 further includes illuminance uniforming means 30 that receives light from the light source 10 and emits light with substantially uniform illuminance of the incident light.
  • the illuminance uniforming means 30 includes the light source 10 and the light collecting unit. Located between the light means, the reflecting portion 60 is located closer to the liquid crystal display element 2 than the illuminance uniformizing means 30. This eliminates the need to arrange the illuminance uniformizing means 30 (light box), which often has a shape extending along the optical path, on the rear surface of the liquid crystal display element 2 in a configuration. The structure in which 1 protrudes more than necessary on the back side of the liquid crystal display element 2 can be avoided better.
  • the HUD device 100 (an example of a display device) includes a backlight unit 1 and a liquid crystal display element 2, and display light emitted when the liquid crystal display element 2 is illuminated with light from the light source 10 (illumination light I). L is emitted outside the apparatus, and an image represented by the display light L is visually recognized at a predetermined position outside the apparatus.
  • the HUD device 100 has an upper opening 6a that functions as an exit through which the display light L passes outside the device, and is formed so as to surround the optical path of the display light L from the liquid crystal display element 2 to the upper opening 6a.
  • the backlight unit 1 is provided outside the housing 6. Since it is necessary to secure the optical path of the display light L in the housing 6, it is difficult to freely lay out the backlight unit 1 therein. However, by arranging the backlight unit 1 outside the housing 6 in this way, the degree of design freedom can be increased.
  • the condensing unit may be configured by one or three or more focus lenses.
  • the condensing means is composed of a single focus lens, it is preferable that the reflection unit 60 be disposed closer to the light source 10 than the focus lens from the viewpoint of efficiently distributing illumination light to the liquid crystal display element 2.
  • the condensing means is composed of three or more focus lenses, the reflecting portion 60 is provided between the focus lens located closest to the light source 10 and the focus lens located closest to the liquid crystal display element 2 among them. Is preferred.
  • the structure in which the backlight unit 1 protrudes more than necessary on the back side of the liquid crystal display element 2 is more favorable when the reflective portion 60 is provided at a location where the distance between the optical components becomes longer. This is because it can be avoided.
  • the reflecting surface 61 of the reflecting portion 60 may be formed in a curved surface shape, for example, a spherical surface, a toroidal surface, a conic surface, or a free curved surface.
  • the reflecting unit 60 can exhibit a lens effect and have a function of controlling the light distribution to the liquid crystal display element 2.
  • the condensing unit is configured by one focus lens. Even if it exists, the light distribution can be accurately controlled.
  • the condensing means is composed of two or more focus lenses, it is possible to reduce the number of focus lenses by the same effect, so that space saving and cost reduction can be achieved.
  • the reflection unit 60 is arranged so that the optical path of the illumination light I from the reflection unit 60 to the liquid crystal display element 2 is substantially orthogonal to the optical axis AX of the light source 10 has been described. It is not limited to this. Depending on the desired layout, it is possible to install the reflecting surface 61 of the reflecting portion 60 so as to be inclined with respect to the optical axis AX of the light source 10.
  • optical components such as a lens and a reflector other than the reflector 60 can be added or deleted as appropriate in the backlight unit 1.
  • the HUD device 100 can be configured without using either the plane mirror 4 or the concave mirror 5 or can be configured without using any of them.
  • the display image L is reflected by the windshield S of the vehicle C so that the user U can visually recognize the display image.
  • the HUD device 100 may include a dedicated combiner, and the display image may be visually recognized by reflecting the display light L with the combiner.
  • the HUD device 100 has been described as the HUD device 100, but is not limited thereto. Any display device other than the HUD device 100 may be used as long as the display device emits display light L from the display 3 to the outside of the device and visually recognizes an image represented by the display light L at a predetermined position outside the device.
  • an example of a vehicle on which the HUD device 100 is mounted is the vehicle C, but is not limited thereto.
  • the HUD device 100 may be mounted on another vehicle such as a motorcycle, a construction machine, an agricultural machine, a ship, an aircraft, or the like.
  • the present invention relates to a light source that emits light for illuminating a liquid crystal display element, a condensing unit that condenses the light emitted from the light source so as to correspond to the display area of the liquid crystal display element, and the light emitted from the light source is liquid crystal
  • the present invention can be applied to a backlight unit including a reflecting portion having a reflecting surface that reflects toward a display element, and a display device (head-up display device) including the backlight unit.

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Abstract

　搭載される装置の設計自由度を高めることが可能なバックライトユニット、及び、これを備える表示装置を提供する。　バックライトユニット１は、液晶表示素子２を照明する光を出射する光源１０と、光源１０が出射した光を液晶表示素子２の表示領域Ａに対応するように集光する集光手段と、光源１０が出射した光を液晶表示素子２に向けて反射させる反射面６１を有する反射部６０と、を備える。バックライトユニット１は、反射面６１が光源１０の光軸ＡＸに対して傾斜していることで、光源１０から液晶表示素子２に至る光の光路が反射部６０で折り曲がるように構成されている。

Description

バックライトユニット、及び表示装置
　本発明は、バックライトユニット、及びこれを備える表示装置に関する。
　所定の画像を表示する表示器として、液晶表示素子をバックライトで透過照明する構成のものが知られている。特許文献１には、このような構成の表示器を備えた、いわゆるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置と呼ばれる表示装置が開示されている。ＨＵＤ装置は、表示器からの表示光を車両のフロントガラスに投射することで、所定の画像を虚像としてユーザ（主に運転者）に視認させる。
　特許文献１に係る表示器では、バックライト用の光源から液晶表示素子に至る光路が一直線になっており、その光路上に調光部材、拡散板が積層状態で配置されることで、液晶表示素子の背後にバックライトユニットが構成されている。
特開２００７－８６３８７号公報
　特許文献１に係る構造のように、バックライト用の光源から液晶表示素子に至る光路が一直線になっていると、光源と液晶表示素子の間にレンズ等の光学素子を配置したい場合、バックライトユニットが液晶表示素子の背後方向に延びる形状となってしまう。そのため、バックライトユニットが搭載される装置の設計自由度が低くなってしまう場合があった。
　本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、搭載される装置の設計自由度を高めることが可能なバックライトユニット、及び、これを備える表示装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るバックライトユニットは、
　液晶表示素子を照明する光を出射する光源と、
　前記光源が出射した光を前記液晶表示素子の表示領域に対応するように集光する集光手段と、
　前記光源が出射した光を前記液晶表示素子に向けて反射させる反射面を有する反射部と、を備え、
　前記反射面が前記光源の光軸に対して傾斜していることで、前記光源から前記液晶表示素子に至る光の光路が前記反射部で折り曲がるように構成されている、ことを特徴とする。
　上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る表示装置は、
　前記バックライトユニットと前記液晶表示素子とを備え、前記液晶表示素子が前記光源からの光で照明されることで発する表示光を装置外部に出射し、前記装置外部の所定位置で前記表示光が表す画像を視認させる、ことを特徴とする。
　本発明によれば、搭載される装置の設計自由度を高めることが可能なバックライトユニット、及び、これを備える表示装置を提供することができる。
本発明の一実施形態に係るＨＵＤ装置の搭載態様を説明するための模式図である。 本発明の一実施形態に係るＨＵＤ装置の概略断面図である。 図２に示すＨＵＤ装置の表示器近傍の拡大図である。 本発明の一実施形態に係るバックライトユニットの概略分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るバックライトユニットの機能を説明するための模式図である。
　本発明の一実施形態に係るバックライトユニットを、図面を参照して説明する。
　本実施形態に係るバックライトユニットは、図１に示すヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置１００に組み込まれるものである。
　ＨＵＤ装置１００は、車両Ｃのダッシュボードに埋め込まれるようにして設けられ、図２に示すように、バックライトユニット１及び液晶表示素子２から構成される表示器３と、平面鏡４と、凹面鏡５と、筐体６と、保護部材７と、を備える。
　ＨＵＤ装置１００は、表示器３から出射される表示光Ｌを車両ＣのウインドシールドＳ（フロントガラス）に投射することで、表示光Ｌが表す画像を虚像ＶとしてユーザＵ（主に運転者）に視認させる。表示器３から出射される表示光Ｌは、液晶表示素子２がバックライトユニット１からの光で透過照明されることで得られ、所定の画像を表す。
　バックライトユニット１は、図３に示すように、光源１０と、平行光生成手段２０と、照度均一化手段３０と、レンズアレイ４０と、第１のフォーカスレンズ５１と、第２のフォーカスレンズ５２と、反射部６０と、拡散板７０と、ケース体８０と、カバー部材９０と、を備える。
　平行光生成手段２０、照度均一化手段３０、レンズアレイ４０、第１のフォーカスレンズ５１、第２のフォーカスレンズ５２、反射部６０、及び拡散板７０は、光源１０が出射する光の光路上に配置されている。これらは、光源１０から液晶表示素子２に向かって、平行光生成手段２０、照度均一化手段３０、レンズアレイ４０、第１のフォーカスレンズ５１、反射部６０、第２のフォーカスレンズ５２、拡散板７０の順で配置されている。
　光源１０は、液晶表示素子２を透過照明する光（以下、照明光Ｉとも呼ぶ）を発する。光源１０は、例えば、２つのＬＥＤ（Light Emitting Diode）から構成されている。なお、光源１０は、１又は３以上のＬＥＤから構成されていてもよい。光源１０は、ケース体８０に固定された回路基板１１（図４参照）に実装されている。回路基板１１は、アルミ、樹脂等からなる基材に回路パターンが形成されてなるものであり、後述の制御部（図示せず）と公知の手法で導通接続されている。
　平行光生成手段２０は、光源１０からの照明光Ｉを受け、平行光として出射する。ここでいう平行光は、光源１０の光軸ＡＸ（図３参照）と略平行（丁度平行も含む）に進む光である。平行光生成手段２０は、例えばコンデンサレンズからなる。平行光生成手段２０として、コリメートレンズ等の他の公知の光学素子を採用してもよい。
　照度均一化手段３０は、平行光生成手段２０によって平行光とされた照明光Ｉが入射し、出射側の光の照度分布の均一化を図るものである。照度均一化手段３０は、例えば、ライトボックスからなる。このライトボックスは、光軸ＡＸを取り囲む角筒状の部材であり、内面（光軸ＡＸ側の面）が鏡面となっているものである。照度均一化手段３０は、光拡散板、光反射板等を備えた他の公知のライトボックス等であってもよい。
　レンズアレイ４０は、単レンズを縦横に複数配列してなるレンズ体であり、いわゆるフライアイレンズと呼ばれるものである。レンズアレイ４０は、例えば、光源１０側と液晶表示素子２側との両面が凸となる、いわゆる両凸レンズである。
　レンズアレイ４０には、照度均一化手段３０によって照度が略均一化された照明光Ｉが入射する。レンズアレイ４０は、自身を構成するレンズの数だけ多重像を生じさせるため、１つの光源１０の像が、レンズアレイ４０のレンズの数だけの多重像となる。これにより、少ない光源１０でも均質な光強度分布で液晶表示素子２を照明することができる。
　第１のフォーカスレンズ５１及び第２のフォーカスレンズ５２は、液晶表示素子２の表示領域Ａ（図５参照）に対応するように集光する集光手段として機能する。具体的には、第１のフォーカスレンズ５１と第２のフォーカスレンズ５２とは、協働して、液晶表示素子２の前面（図２及び図３において紙面上方向に向く面）に表示される画像の表示可能範囲（表示領域Ａ）に対応する背面の全面に渡って、レンズアレイ４０からの照明光Ｉを照射させる。これにより、レンズアレイ４０で生成された多重像を表す照明光Ｉを液晶表示素子２の背面の必要な範囲に効率良く照射することができる。
　第１のフォーカスレンズ５１及び第２のフォーカスレンズ５２は、例えば、アクリルレンズからなり、両者の少なくとも一方は、トロイダルレンズとして構成されている。つまり、第１のフォーカスレンズ５１の両面と第２のフォーカスレンズ５２の両面との４面のうち、少なくとも１面は、トロイダル面として構成されている。これにより、第１のフォーカスレンズ５１及び第２のフォーカスレンズ５２を通過した照明光Ｉは、長方形形状に配光されるため、一般的に長方形状に形成されることの多い液晶表示素子２の表示領域Ａの形状に合わせて、効率良く液晶表示素子２に照射される。
　反射部６０は、第１のフォーカスレンズ５１と第２のフォーカスレンズ５２の間に配置されている。反射部６０は、例えば、樹脂、ガラス等からなる基材にアルミニウム等の金属を蒸着させ反射面６１を形成した平面鏡から構成されている。反射部６０は、光源１０の光軸ＡＸに対して反射面６１が傾斜するように配置されている。第１のフォーカスレンズ５１からの照明光Ｉは、この反射面６１で反射し、第２のフォーカスレンズ５２に入射する。
　この実施形態では、図３に示すように、反射部６０から液晶表示素子２に至る照明光Ｉの光路が、光源１０の光軸ＡＸに対して略直交となるように反射部６０が配置されている。このようにして、反射部６０は、照明光Ｉの光路を変更する。
　拡散板７０は、例えば、少なくとも一方の面に凹凸加工がなされた合成樹脂材からなり、透光性を有する。第２のフォーカスレンズ５２からの照明光Ｉは、拡散板７０を通過することで、拡散されて液晶表示素子２の背面に到達する。このように、拡散板７０が設けられることで、液晶表示素子２の照明のムラが極力低減される。
　ケース体８０は、樹脂等から箱状に形成され、内部に、光源１０、平行光生成手段２０、照度均一化手段３０、レンズアレイ４０、第１のフォーカスレンズ５１、及び反射部６０を収容する。ケース体８０は、図４に示すように、上部開口部８１と側部開口部８２とを有している。上部開口部８１は、液晶表示素子２側に向かって開口している。側部開口部８２は、光源１０側に向かって開口している。上部開口部８１と側部開口部８２とは連通している。側部開口部８２を塞ぐように、回路基板１１が設けられている。回路基板１１は、ビス等の固定手段（図示せず）でケース体８０に固定されている。これにより、光源１０はケース体８０内部に向かって光を出射するように配置される。上部開口部８１のうち、光源１０とは反対側の端部を覆うようにして、第２のフォーカスレンズ５２が設けられている。上部開口部８１を塞ぐようにして、カバー部材９０が設けられている。
　カバー部材９０は、図４に示すように、樹脂等から板状に形成され、ケース体８０の上部開口部８１を覆う。カバー部材９０は、ビス９０ｂ等の固定手段でケース体８０に固定されている。カバー部材９０には、第２のフォーカスレンズ５２を覗かせる開口部９１が形成されている。開口部９１は、第２のフォーカスレンズ５２のレンズ面形状に対応する形状となっている。
　ケース体８０とカバー部材９０とで、バックライトユニット１の筐体が構成されている。
　以上で説明したように、１つのケース体８０内に、照度均一化手段３０、第１のフォーカスレンズ５１、反射部６０等の光学部品を設置する構成としているため、バックライトユニット１の組立も容易となっている。また、カバー部材９０が、必要な箇所以外（つまり、第２のフォーカスレンズ５２を覗かせる開口部９１以外）の箇所を覆っているため、バックライトユニット１外部に照明光Ｉが不必要に漏れることを防止できる。
　液晶表示素子２は、例えば、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）型の液晶パネルの前面及び背面に偏光板を設けることで構成されている。なお、液晶表示素子２を構成する液晶パネルは、パッシブ駆動型のものであってもよい。また、液晶パネルとして、ＴＮ（Twisted Nematic）型、ＶＡ（Vertical Alignment）型、ＳＴＮ（Super-Twisted Nematic）型、強誘電性型等の様々な型のものが適用可能である。
　液晶表示素子２は、制御部（図示せず）の制御のもと、各画素を、透過、不透過のいずれかの状態に切り替えることで所定の画像を表示する。例えば、制御部は、車両ＣのＥＣＵ（Electronic Control Unit）から通信ラインにより伝送される各種の車両情報を取得し、車両速度や燃費等を示す画像を液晶表示素子２に表示させる。同時に、制御部は、光源１０を発光させる。これにより、液晶表示素子２は、バックライトユニット１で生成された照明光Ｉによって透過照明され、表示画像を表す表示光Ｌが液晶表示素子２から出射される。
　このようにして、バックライトユニット１と液晶表示素子２とから構成される表示器３から表示光Ｌが出射される。
　図２に戻って、平面鏡４は、樹脂、ガラス等からなる基材にアルミニウム等の金属を蒸着させ反射面を形成して成る。平面鏡４は、表示器３が発した表示光Ｌを凹面鏡５に向け反射させる。
　凹面鏡５は、樹脂、ガラス等からなる基材にアルミニウム等の金属を蒸着させ反射面を形成して成る。凹面鏡５の反射面は、凹面になっており、表示器３からの表示光Ｌは拡大されてウインドシールドＳに投射される。これにより、ユーザＵに視認される虚像Ｖは、表示器３に表示されている画像が拡大された大きさになる。
　筐体６は、樹脂等から箱状に形成され、内部に、平面鏡４及び凹面鏡５を収容する。平面鏡４及び凹面鏡５は、筐体６の内部に公知の手法により固定されている。
　筐体６は、図２に示すように、上部開口部６ａと下部開口部６ｂとを有している。上部開口部６ａは、ウインドシールドＳに向かって開口しており、表示光ＬをＨＵＤ装置１００外部に通過させる出射口として機能する。下部開口部６ｂは、筐体６の上部開口部６ａとは反対側に位置し、その下端部（図２の紙面下方向の端部）に液晶表示素子２が配置されている。このようにして、下部開口部６ｂは、液晶表示素子２の表示面を筐体６内部に向かって覗かせるように形成されている。
　このように、筐体６は、液晶表示素子２から出射口として機能する上部開口部６ａまでの表示光Ｌの光路を取り囲むように形成されている。
　図２に示すように、バックライトユニット１は、筐体６の外側であって下部開口部６ｂ側から、筐体６に取り付けられている。例えば、ビス８等の固定手段でケース体８０が筐体６に固定されることにより、バックライトユニット１は、筐体６に取り付けられている。この際、ケース体８０を覆うカバー部材９０の開口部９１（図４参照）が、筐体６の下部開口部６ｂ（図２参照）と通じるようにして、バックライトユニット１は取り付けられている。
　保護部材７は、樹脂等からなり、筐体６に取り付けられたバックライトユニット１を下側（図２の紙面下側）から覆うようにして、筐体６に所定の方法で固定されている。このように設けられた保護部材７は、バックライトユニット１を、塵、振動等から保護する。
　ＨＵＤ装置１００がユーザＵに所定の画像を虚像Ｖとして視認可能とする機構を簡潔に述べれば、次の（１）、（２）のようになる。
（１）表示器３が画像を表示することで表示光Ｌが出射される。表示器３からの表示光Ｌは平面鏡４及び凹面鏡５で反射し、ウインドシールドＳに向かう。このようにして、ＨＵＤ装置１００は表示光ＬをウインドシールドＳに向けて出射する。
（２）ＨＵＤ装置１００からの表示光ＬがウインドシールドＳで反射することで、ユーザＵから見てウインドシールドＳの前方に表示画像の虚像Ｖが結ばれる。
　以上に説明したバックライトユニット１は、液晶表示素子２を照明する光を出射する光源１０と、光源１０が出射した光を液晶表示素子２の表示領域Ａに対応するように集光する集光手段（第１のフォーカスレンズ５１及び／又は第２のフォーカスレンズ５２）と、光源１０が出射した光を液晶表示素子２に向けて反射させる反射面６１を有する反射部６０と、を備え、反射面６１が光源１０の光軸ＡＸに対して傾斜していることで、光源１０から液晶表示素子２に至る光の光路が反射部６０で折り曲がるように構成されている。
　この構成により、反射部６０が光源１０から液晶表示素子２に至る光の光路を折り曲げることができるため、液晶表示素子２の背面側に一直線上に光学部品を配置せずに済む。
　これにより、バックライトユニット１が液晶表示素子２の背面側に必要以上に突出する構造を避けることができる。よって、バックライトユニット１が搭載される装置（表示器３やＨＵＤ装置１００（表示装置の一例））の設計自由度を高めることができる。
　また、バックライトユニット１において、前記集光手段は、第１のフォーカスレンズ５１と第２のフォーカスレンズ５２から構成され、反射部６０は、第１のフォーカスレンズ５１と第２のフォーカスレンズ５２との間に位置する。
　液晶表示素子２を照明する光を効率的に配光するには、フォーカスレンズ間の距離をある程度確保する必要がある。このように、光学部品間の距離が長くなる箇所に反射部６０を設けて、光源１０から液晶表示素子２に至る光の光路を折り曲げることで、バックライトユニット１が液晶表示素子２の背面側に必要以上に突出する構造を、より良好に避けることができる。また、この構成により、集光手段を照度均一化手段３０に接近させることが可能であり、効率良く、液晶表示素子２を照明しつつも、集光手段を構成するフォーカスレンズを小型化することができる。
　また、バックライトユニット１は、光源１０からの光が入射し、入射した光の照度を略均一化して出射する照度均一化手段３０をさらに備え、照度均一化手段３０は、光源１０と前記集光手段の間に位置し、反射部６０は、照度均一化手段３０よりも液晶表示素子２側に位置する。
　これにより、構成上、光路に沿って延在する形状となる場合が多い照度均一化手段３０（ライトボックス）を、液晶表示素子２の背面に一直線上に配置せずに済むため、バックライトユニット１が液晶表示素子２の背面側に必要以上に突出する構造を、より良好に避けることができる。
　また、ＨＵＤ装置１００（表示装置の一例）は、バックライトユニット１と液晶表示素子２とを備え、液晶表示素子２が光源１０からの光（照明光Ｉ）で照明されることで発する表示光Ｌを装置外部に出射し、装置外部の所定位置で表示光Ｌが表す画像を視認させる。このＨＵＤ装置１００は、表示光Ｌを装置外部に通過させる出射口として機能する上部開口部６ａを有し、液晶表示素子２から上部開口部６ａまでの表示光Ｌの光路を取り囲むように形成された筐体６をさらに備え、バックライトユニット１は、筐体６の外側に設けられている。
　筐体６内は、表示光Ｌの光路を確保しなければならないため、その内部にバックライトユニット１を自由にレイアウトすることは困難である。しかし、このように、筐体６の外部にバックライトユニット１を配置することで、設計自由度を高めることが可能である。
　なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。以下に変形の一例を示す。
（変形例）
　以上では、集光手段が２枚のフォーカスレンズで構成される例を説明したが、集光手段は、１枚又は３枚以上のフォーカスレンズで構成されていてもよい。
　集光手段をフォーカスレンズ１枚で構成する場合、反射部６０は、フォーカスレンズよりも光源１０側に配置するほうが、液晶表示素子２への照明光を効率的に配光する観点から好ましい。
　集光手段をフォーカスレンズ３枚以上で構成する場合、それらのうち、最も光源１０側に位置するフォーカスレンズと、最も液晶表示素子２側に位置するフォーカスレンズとの間に反射部６０を設けることが好ましい。これは、前述のように、光学部品間の距離が長くなる箇所に反射部６０を設けたほうが、バックライトユニット１が液晶表示素子２の背面側に必要以上に突出する構造を、より良好に避けることができるためである。
　以上では、反射部６０を平面鏡で構成した例を説明したが、これに限られない。反射部６０の反射面６１を曲面形状、例えば、球面、トロイダル面、コーニック面、自由曲面に形成してもよい。
　このようにすれば、反射部６０がレンズ効果を発揮し、液晶表示素子２への配光を制御する機能を有することができるため、例えば、集光手段をフォーカスレンズ１枚で構成した場合であっても、精度良く配光を制御できる。また、集光手段をフォーカスレンズ２枚以上で構成した場合は、同様の効果により、フォーカスレンズの枚数を削減することが可能になるため、省スペース化とコスト低減を図ることができる。
　以上の実施形態では、反射部６０から液晶表示素子２に至る照明光Ｉの光路が、光源１０の光軸ＡＸに対して略直交となるように反射部６０が配置する例を示したが、これに限られない。所望のレイアウトに応じて、光源１０の光軸ＡＸに対して、反射部６０の反射面６１を傾けて設置することが可能である。
　また、液晶表示素子２の照明性能を満足する限りにおいては、バックライトユニット１において、レンズ、反射部６０以外のリフレクタ等の光学部品を適宜、追加、削除することもできる。
　また、ＨＵＤ装置１００を、平面鏡４と凹面鏡５とのいずれか一方を用いないで構成することも可能であるし、いずれも用いずに構成することも可能である。
　また、以上の説明では、表示光Ｌを車両ＣのウインドシールドＳで反射させることで、表示画像をユーザＵに視認させる例を示したが、これに限られない。ＨＵＤ装置１００が専用のコンバイナを備え、コンバイナで表示光Ｌを反射させることで表示画像を視認させてもよい。
　また、以上の説明では、表示装置の一例をＨＵＤ装置１００として説明したが、これに限られない。表示器３からの表示光Ｌを装置外部に出射し、装置外部の所定位置で表示光Ｌが表す画像を視認させる表示装置であれば、ＨＵＤ装置１００以外の表示装置であってもよい。
　また、以上の説明では、ＨＵＤ装置１００が搭載される乗り物の一例を車両Ｃとしたが、これに限られない。ＨＵＤ装置１００は、オートバイ等の他の車両、建設機械、農耕機械、船舶、航空機等に搭載されるものであってもよい。
　なお、本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、実施形態及び図面に変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。
　本発明は、液晶表示素子を照明する光を出射する光源と、この光源が出射した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集光手段と、光源が出射した光を液晶表示素子に向けて反射させる反射面を有する反射部と、を備えたバックライトユニット、及び、当該バックライトユニットを備える表示装置（ヘッドアップディスプレイ装置）に適用可能である。
１００　ＨＵＤ装置
　　１　バックライトユニット
　１０　光源
　ＡＸ　光軸
　２０　平行光生成手段
　３０　照度均一化手段
　４０　レンズアレイ
　５１　第１のフォーカスレンズ
　５２　第２のフォーカスレンズ
　６０　反射部
　７０　拡散板
　８０　ケース体
　９０　カバー部材
　　Ｉ　照明光
　　２　液晶表示素子
　　３　表示器
　　６　筐体
　　６ａ上部開口部（出射口）
　　Ｌ　表示光
　　Ｖ　虚像
　　Ｕ　ユーザ

Claims (5)

  1. 　液晶表示素子を照明する光を出射する光源と、
    　前記光源が出射した光を前記液晶表示素子の表示領域に対応するように集光する集光手段と、
    　前記光源が出射した光を前記液晶表示素子に向けて反射させる反射面を有する反射部と、を備え、
    　前記反射面が前記光源の光軸に対して傾斜していることで、前記光源から前記液晶表示素子に至る光の光路が前記反射部で折り曲がるように構成されている、
    　ことを特徴とするバックライトユニット。
  2. 　前記集光手段は、複数のフォーカスレンズから構成され、
    　前記反射部は、前記複数のフォーカスレンズのうち第１のフォーカスレンズと第２のフォーカスレンズとの間に位置する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
  3. 　前記光源からの光が入射し、入射した光の照度を略均一化して出射する照度均一化手段をさらに備え、
    　前記照度均一化手段は、前記光源と前記集光手段の間に位置し、
    　前記反射部は、前記照度均一化手段よりも前記液晶表示素子側に位置する、
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載のバックライトユニット。
  4. 　請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバックライトユニットと前記液晶表示素子とを備え、前記液晶表示素子が前記光源からの光で照明されることで発する表示光を装置外部に出射し、前記装置外部の所定位置で前記表示光が表す画像を視認させる、
    　ことを特徴とする表示装置。
  5. 　前記表示光を前記装置外部に通過させる出射口を有し、前記液晶表示素子から前記出射口までの前記表示光の光路を取り囲むように形成された筐体をさらに備え、
    　前記バックライトユニットは、前記筐体の外側に設けられている、
    　ことを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
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