(57)【要約】【課題】照明光による液晶パネルの温度上昇を抑制することができ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を提供する。【解決手段】バックライトユニット２０Ａは、光源２１と、光源２１から出射された光を集光する集光部材２３と、凹状の反射面２６を有し、集光部材２３から入射する光を反射面２６により液晶パネル１０に向けて反射するマイクロミラーアレイ２５と、マイクロミラーアレイ２５と液晶パネル１０との間で、かつマイクロミラーアレイ２５により反射された光の光路を液晶パネル１０に向けて折り返す偏光板２９と、偏光板２９と液晶パネル１０との間の光路上に配置される拡散板３０とを備える。マイクロミラーアレイ２５は、反射面２６が複数の微小ミラー２７で構成される。偏光板２９は、液晶パネル１０を透過する光の振動方向と直交する第１方向に振動する光を透過し、かつ第１方向と交差する第２方向に振動する光を反射する。【選択図】図２
2019045781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの光源と、
前記光源から出射された光を集光する集光部材と、
凹状の反射面を有し、前記集光部材から入射する光を前記反射面により光透過型の液晶表示素子に向けて反射する光学部材と、
前記光学部材と前記液晶表示素子との間の光路を折り返す位置にあって、前記光学部材により反射された光の一部を透過し、かつ他の一部を前記液晶表示素子に向けて反射する偏光板と、
前記偏光板と前記液晶表示素子との間の光路上に配置される拡散板と、
を備え、
前記光学部材は、
前記反射面が複数の微小ミラーで構成され、
各前記微小ミラーは、
凸状または凹状の曲面であり、
前記偏光板は、
前記液晶表示素子を透過する光の振動方向と直交する第１方向に振動する光を透過し、かつ前記第１方向と交差する第２方向に振動する光を反射する、
ことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項２】
少なくとも一つの光源と、
前記光源から出射された光を集光する集光部材と、
前記集光部材により集光された光が入射する入射面および前記入射面から入射した光が出射する出射面を有し、かつ前記入射面から入射する光を前記出射面から光透過型の液晶表示素子に向けて透過する光学部材と、
前記光学部材と前記液晶表示素子との間の光路上に配置される偏光板と、
前記偏光板と前記液晶表示素子との間の光路上に配置された拡散板と、
を備え、
前記光学部材は、
前記入射面および前記出射面がそれぞれ複数の微小レンズで構成され、
各前記微小レンズは、
凸状または凹状の曲面を有し、
前記偏光板は、
前記液晶表示素子を透過する光の振動方向と交差する方向に振動する光を反射し、かつ前記振動方向と同じ方向に振動する光を透過する、
ことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項３】
光透過型の液晶表示素子と、
バックライトユニットと、
を少なくとも備え、
前記バックライトユニットは、
少なくとも一つの光源と、
前記光源から出射された光を集光する集光部材と、
凹状の反射面を有し、前記集光部材から入射する光を前記反射面により前記液晶表示素子に向けて反射する光学部材と、
前記光学部材と前記液晶表示素子との間の光路を折り返す位置にあって、前記光学部材により反射された光の一部を透過し、かつ他の一部を前記液晶表示素子に向けて反射する偏光板と、
前記偏光板と前記液晶表示素子との間の光路上に配置される拡散板と、
を有し、
前記光学部材は、
前記反射面が複数の微小ミラーで構成され、
各前記微小ミラーは、
凸状または凹状の曲面であり、
前記偏光板は、
前記液晶表示素子を透過する光の振動方向と直交する第１方向に振動する光を透過し、かつ前記第１方向と交差する第２方向に振動する光を反射する、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
光透過型の液晶表示素子と、
バックライトユニットと、
を少なくとも備え、
前記バックライトユニットは、
少なくとも一つの光源と、
前記光源から出射された光を集光する集光部材と、
前記集光部材により集光された光が入射する入射面および前記入射面から入射した光が出射する出射面を有し、かつ前記入射面から入射する光を前記出射面から光透過型の液晶表示素子に向けて透過する光学部材と、
前記光学部材と前記液晶表示素子との間の光路上に配置される偏光板と、
前記偏光板と前記液晶表示素子との間の光路上に配置される拡散板と、
を備え、
前記光学部材は、
前記入射面および前記出射面がそれぞれ複数の微小レンズで構成され、
各前記微小レンズは、
凸状または凹状の曲面を有し、
前記偏光板は、
前記液晶表示素子を透過する光の振動方向と交差する方向に振動する光を反射し、かつ前記振動方向と同じ方向に振動する光を透過する、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。例えば、特許文献１では、光源の光を平行光生成手段により平行光にした後、平行光からレンズアレイにより複数の光源像の光を生成し、集光レンズ等を介して液晶パネル上に集光することで、液晶パネルの輝度ムラの低減を図っている。また、特許文献１では、光源と液晶パネルとの間の光路上に反射部を配置し、光路を折り返すことでバックライトユニットの奥行き方向の長さを短くしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−６５９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、ヘッドアップディスプレイ装置の大画面化やアイボックスの拡大、液晶パネルの高輝度化に伴って必要となる全光束が増加し、液晶パネル上での照度が高くなっていることから、バックライトの光による液晶パネルの温度上昇の点で改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、照明光による液晶パネルの温度上昇を抑制することができ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を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係るバックライトユニットは、少なくとも一つの光源と、前記光源から出射された光を集光する集光部材と、凹状の反射面を有し、前記集光部材から入射する光を前記反射面により光透過型の液晶表示素子に向けて反射する光学部材と、前記光学部材と前記液晶表示素子との間の光路を折り返す位置にあって、前記光学部材により反射された光の一部を透過し、かつ他の一部を前記液晶表示素子に向けて反射する偏光板と、前記偏光板と前記液晶表示素子との間の光路上に配置される拡散板と、を備え、前記光学部材は、前記反射面が複数の微小ミラーで構成され、各前記微小ミラーは、凸状または凹状の曲面であり、前記偏光板は、前記液晶表示素子を透過する光の振動方向と直交する第１方向に振動する光を透過し、かつ前記第１方向と交差する第２方向に振動する光を反射することを特徴とする。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係るバックライトユニットは、少なくとも一つの光源と、前記光源から出射された光を集光する集光部材と、前記集光部材により集光された光が入射する入射面および前記入射面から入射した光が出射する出射面を有し、かつ前記入射面から入射する光を前記出射面から光透過型の液晶表示素子に向けて透過する光学部材と、前記光学部材と前記液晶表示素子との間の光路上に配置される偏光板と、前記偏光板と前記液晶表示素子との間の光路上に配置された拡散板と、を備え、前記光学部材は、前記入射面および前記出射面がそれぞれ複数の微小レンズで構成され、各前記微小レンズは、凸状または凹状の曲面を有し、前記偏光板は、前記液晶表示素子を透過する光の振動方向と交差する方向に振動する光を反射し、かつ前記振動方向と同じ方向に振動する光を透過することを特徴とする。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、光透過型の液晶表示素子と、バックライトユニットと、を少なくとも備え、前記バックライトユニットは、少なくとも一つの光源と、前記光源から出射された光を集光する集光部材と、凹状の反射面を有し、前記集光部材から入射する光を前記反射面により前記液晶表示素子に向けて反射する光学部材と、前記光学部材と前記液晶表示素子との間の光路を折り返す位置にあって、前記光学部材により反射された光の一部を透過し、かつ他の一部を前記液晶表示素子に向けて反射する偏光板と、前記偏光板と前記液晶表示素子との間の光路上に配置される拡散板と、を有し、前記光学部材は、前記反射面が複数の微小ミラーで構成され、各前記微小ミラーは、凸状または凹状の曲面であり、前記偏光板は、前記液晶表示素子を透過する光の振動方向と直交する第１方向に振動する光を透過し、かつ前記第１方向と交差する第２方向に振動する光を反射することを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、光透過型の液晶表示素子と、バックライトユニットと、を少なくとも備え、前記バックライトユニットは、少なくとも一つの光源と、前記光源から出射された光を集光する集光部材と、前記集光部材により集光された光が入射する入射面および前記入射面から入射した光が出射する出射面を有し、かつ前記入射面から入射する光を前記出射面から光透過型の液晶表示素子に向けて透過する光学部材と、前記光学部材と前記液晶表示素子との間の光路上に配置される偏光板と、前記偏光板と前記液晶表示素子との間の光路上に配置される拡散板と、を備え、前記光学部材は、前記入射面および前記出射面がそれぞれ複数の微小レンズで構成され、各前記微小レンズは、凸状または凹状の曲面を有し、前記偏光板は、前記液晶表示素子を透過する光の振動方向と交差する方向に振動する光を反射し、かつ前記振動方向と同じ方向に振動する光を透過することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
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によれば、照明光による液晶パネルの温度上昇を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１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】図２は、第１実施形態に係るバックライトユニットの概略構成図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係るマイクロミラーアレイの正面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係るマイクロミラーアレイの部分拡大図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る微小ミラーの斜視図である。
【図６】図６は、第１実施形態の変形例に係るバックライトユニットの概略構成図である。
【図７】図７は、第２実施形態に係るバックライトユニットの概略構成図である。
【図８】図８は、第２実施形態に係るマイクロレンズアレイの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、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の実施形態について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本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。また、下記の実施形態における構成要素は、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。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。
【００１３】
［第１実施形態］
図１は、第１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、第１実施形態に係るバックライトユニットの概略構成図である。図３は、第１実施形態に係るマイクロミラーアレイの正面図である。図４は、第１実施形態に係るマイクロミラーアレイの部分拡大図である。図５は、第１実施形態に係る微小ミラーの斜視図である。なお、図２（図６、図７も同様）は、バックライトユニットを側方側から視た場合の各要素の位置関係を示す。図３は、マイクロミラーアレイを反射面側から正面視したものである。
【００１４】
本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、図１に示すように、例えば自動車等の車両（不図示）のダッシュボード（不図示）の内側に配置され、ウインドシールド１０１に表示画像を投影するものである。ヘッドアップディスプレイ装置１は、ウインドシールド１０１に表示画像を投影して、ドライバ２００のアイポイント２０１の前方に虚像１１０を表示する。アイポイント２０１は、運転席（不図示）に着座したドライバ２００の視点位置として予め定められた位置である。ドライバ２００は、ウインドシールド１０１によって反射された画像を虚像１１０として認識する。虚像１１０は、ドライバ２００にとって、ウインドシールド１０１よりも前方に認識される。ヘッドアップディスプレイ装置１は、拡大ミラー２と、表示ユニット３とを含んで構成される。拡大ミラー２は、表示ユニット３から出射される表示光をウインドシールド１０１に向けて反射する。拡大ミラー２は、例えば非球面ミラーで構成される。表示ユニット３は、表示画像に対応する表示光を出射する。表示ユニット３は、液晶パネル１０と、バックライトユニット２０Ａとを含んで構成される。
【００１５】
液晶パネル１０は、液晶表示素子である。液晶パネル１０は、例えば光透過型または光半透過型のＴＦＴ液晶（Thin  Film  Transistor  Liquid  Crystal  Display）等から成る。液晶パネル１０は、裏面側から照明されることで表面側の表示面が発光する。液晶パネル１０は、車両内の制御部（不図示）からの制御指示に応じて数字や文字、図形等を含む表示画像を表示する。
【００１６】
バックライトユニット２０Ａは、液晶パネル１０に対して背面側から光を照射する。バックライトユニット２０Ａは、車両内の電源（不図示）から得られる直流電力により駆動する。バックライトユニット２０Ａは、図２に示すように、光源２１と、集光部材２３と、マイクロミラーアレイ２５と、偏光板２９と、拡散板３０とを含んで構成される。
【００１７】
光源２１は、一つの発光ダイオード（ＬＥＤ：Light  Emitting  Diode）で構成される。光源２１は、車両内の電源から得られる直流電力により駆動する。光源２１は、制御部からのＯＮ／ＯＦＦ信号に応じて、点灯／消灯する。ＬＥＤは、例えば不図示の基板等に固定されている。基板は、裏側にヒートシンク（不図示）が固定されていてもよい。ヒートシンクは、基板に蓄積された熱をバックライトユニット２０Ａの外部に放出するものである。
【００１８】
集光部材２３は、光源２１から出射された光を集光するものである。集光部材２３は、例えばガラスや透明樹脂で構成される集光レンズである。集光部材２３は、凸状曲面のレンズ面２３ａと、レンズ面２３ａを有するレンズ本体部２３ｂと、レンズ本体部２３ｂの外周に沿って設けられたフランジ部２３ｃとで構成される。
【００１９】
マイクロミラーアレイ２５は、光学部材である。マイクロミラーアレイ２５は、例えば樹脂材料等で構成される。マイクロミラーアレイ２５は、凹状の反射面２６を有し、集光部材２３から入射する光を反射面２６により液晶パネル１０に向けて反射する。マイクロミラーアレイ２５は、反射面２６が複数の微小ミラー２７で構成される。マイクロミラーアレイ２５は、複数の微小ミラー２７を蠅の目（フライアイ）のように格子状に配列したものである。複数の微小ミラー２７は、図３に示すように、例えば反射面２６におけるＸ方向およびＸ方向に直交するＹ方向に複数配列されている。各微小ミラー２７は、例えば正面視において、長方形状をしている。微小ミラー２７は、Ｘ方向に長さｘの長辺を有し、Ｙ方向に長さｙの短辺を有する。言い換えると、微小ミラー２７は、Ｘ方向に長さｘのミラー幅を有し、Ｙ方向に長さｙのミラー高さを有する。本実施形態の微小ミラー２７は、Ｘ方向において同一の長さのミラー幅を有し、かつＹ方向において同一の長さのミラー高さを有する。なお、微小ミラー２７は、ミラー幅とミラー高さとが同一の長さであってもよい。微小ミラー２７は、図４に示すように、凸状の曲面である。本実施形態の微小ミラー２７は、例えば凸状の部分球面である。微小ミラー２７は、Ｘ方向およびＹ方向において、同一の曲率半径Ｒを有する。すなわち、微小ミラー２７は、Ｘ方向において同一の曲率１／Ｒを有し、Ｙ方向において同一の曲率１／Ｒを有する。また、微小ミラー２７は、Ｘ方向において同一のピッチＰｘを有し、かつＹ方向において同一のピッチＰｙを有する。ここでピッチＰ（Ｐｘ，Ｐｙ）は、２つの隣接する微小ミラー２７の中心点間の距離である。また、微小ミラー２７は、Ｘ方向において同一の発散角φを有し、Ｙ方向において同一の発散角φを有する。発散角φは、図２に示すように、微小ミラー２７が反射する光１１の光軸に対する拡がる角度である。発散角φは、大きくなるとバックライトユニット２０Ａの輝度ムラが生じ易くなることから、全角で５０°以下となることが好ましい。
【００２０】
偏光板２９は、マイクロミラーアレイ２５と液晶パネル１０との間の光路を折り返す位置にあって、マイクロミラーアレイ２５により反射された光１１の一部を透過し、かつ他の一部を液晶パネル１０に向けて反射するものである。偏光板２９は、いわゆる反射型偏光板である。反射型偏光板は、例えば一方の振動方向に振動する直線偏光を透過し、他方の振動方向に振動する直線偏光を反射する。本実施形態の偏光板２９は、液晶パネル１０を透過する光の振動方向と直交する第１方向に振動する光１１を透過し、かつ第１方向と交差する第２方向に振動する光１１を反射する。偏光板２９は、例えばワイヤグリッド偏光板等から成る。ワイヤグリッド偏光板は、基板上に金属材料を蒸着し、ナノメーターレベルでの微細エッチングによりワイヤー状のグリッドを形成したものである。
【００２１】
拡散板３０は、シート状または薄板状に形成されており、偏光板２９と液晶パネル１０との間の光路上に配置される。拡散板３０は、偏光板２９により反射した光１１を液晶パネル１０に向けて拡散させるものである。
【００２２】
次に、本実施形態に係るバックライトユニット２０Ａの作用について図２および図５を参照して説明する。まず、光源２１から出射した光１１は、図２に示すように、集光部材２３に入射する。集光部材２３に入射する光１１は、レンズ本体部２３ｂを透過してレンズ面２３ａから出射する。レンズ面２３ａから出射する光１１は、マイクロミラーアレイ２５上に集光される。マイクロミラーアレイ２５上に集光される光１１は、平行光であってもよいし、発散光や収束光であってもよい。例えば、集光部材２３からマイクロミラーアレイ２５に入射する光１１が発散光の場合、集光部材２３をマイクロミラーアレイ２５よりも小さくすることでき、かつ光路長を短くすることができる。
【００２３】
マイクロミラーアレイ２５に入射する光１１は、反射面２６により偏光板２９側に向けて反射する。本実施形態の反射面２６は、マイクロミラーアレイ２５に入射する光１１が液晶パネル１０上に集光するように、凹状の形状が決定されることが好ましい。反射面２６を構成する複数の微小ミラー２７は、図５に示すように、入射する光１１により、反射面２６と反対側の面の近傍に光源像１２を形成する。微小ミラー２７は、各光源像１２からの光１１が液晶パネル１０を照射するように、凸状の曲面の形状が決定されることが好ましい。偏光板２９に入射する光１１は、一方の振動方向の直線偏光が透過し、他方の振動方向の直線偏光が反射する。すなわち、液晶パネル１０を透過する光の振動方向と直交する方向（第１方向）に振動する光１１が偏光板２９を透過すると共に、当該方向と交差する方向（第２方向）に振動する光１１が偏光板２９により液晶パネル１０に向けて反射する。偏光板２９により反射された光１１は、拡散板３０を透過して液晶パネル１０に入射する。液晶パネル１０に入射する光１１は、液晶パネル１０を透過する光の振動方向と一致する方向に振動する光であることから、液晶パネル１０を照明する光に適したものとなる。なお、偏光板２９と液晶パネル１０との間の光路上に光学素子が配置される場合、当該光学素子に低複屈折の樹脂や、光学ガラス等の偏光に対する影響が小さいものを用いることで、偏光板２９で反射する直線偏光が液晶パネル１０に到達する前に変化しないようにすることが好ましい。
【００２４】
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２０Ａは、光源２１と、光源２１から出射された光１１を集光する集光部材２３と、凹状の反射面２６を有し、集光部材２３から入射する光１１を反射面２６により液晶パネル１０に向けて反射するマイクロミラーアレイ２５と、マイクロミラーアレイ２５と液晶パネル１０との間の光路を折り返す位置にあって、マイクロミラーアレイ２５により反射された光１１の一部を透過し、かつ他の一部を液晶パネル１０に向けて反射する偏光板２９と、偏光板２９と液晶パネル１０との間の光路上に配置される拡散板３０とを備える。マイクロミラーアレイ２５は、反射面２６が複数の微小ミラー２７で構成される。各微小ミラー２７は凸状の曲面である。偏光板２９は、液晶パネル１０を透過する光の振動方向と直交する第１方向に振動する光１１を透過し、かつ第１方向と交差する第２方向に振動する光１１を反射する。
【００２５】
また、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、拡大ミラー２と、液晶パネル１０と、バックライトユニット２０Ａとを備える。
【００２６】
上記構成を有するバックライトユニット２０Ａおよびヘッドアップディスプレイ装置１は、液晶パネル１０から離れた位置に偏光板２９を配置し、液晶パネル１０を透過しない光による熱を受け持たせるので、液晶パネル１０の温度上昇を抑制することができる。液晶パネル１０の温度上昇が抑制されるので、より大きな表示画角を持つヘッドアップディスプレイ装置に使用することができる。
【００２７】
また、上記構成を有するバックライトユニット２０Ａおよびヘッドアップディスプレイ装置１は、例えば従来の光路を折り返すための反射ミラーを偏光板２９に置き換えた場合、液晶パネル１０を透過する光のみが液晶パネル１０に到達するので、従来の反射ミラーに比べて光の透過率が２倍となる。その結果、液晶パネル１０の表示輝度が、例えばアルミ反射膜等を用いた反射ミラーにより得られるものと同等でありながら、液晶パネル１０上での照度が半分程度となり、照明光による液晶パネル１０の温度上昇を抑制することができる。
【００２８】
なお、上記第１実施形態では、集光部材２３と液晶パネル１０との間の光路が交差しないように、偏光板２９、液晶パネル１０が配置されているが、これに限定されるものではない。図６は、第１実施形態の変形例に係るバックライトユニットの概略構成図である。第１実施形態の変形例に係るバックライトユニット２０Ｂは、図６に示すように、偏光板２９から液晶パネル１０に向けて折り返された光路が、集光部材２３とマイクロミラーアレイ２５との間の光路と交差するように、偏光板２９と液晶パネル１０とが配置される。これにより、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができると共に、ユニット全体を小型化することが可能となる。
【００２９】
［第２実施形態］
次に、第２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１について説明する。図７は、第２実施形態に係るバックライトユニットの概略構成図である。図８は、第２実施形態に係るマイクロレンズアレイの斜視図である。
【００３０】
第２実施形態に係るバックライトユニット２０Ｃは、光源２１と液晶パネル１０との間の光路が折り返されていない点が上記第１実施形態のバックライトユニット２０Ａと異なる。なお、第２実施態において、上記第１実施形態および変形例と共通しているものについては同一符号を付して、それらの説明を省略する。
【００３１】
バックライトユニット２０Ｃは、図７に示すように、光源２１と、集光部材２３と、マイクロレンズアレイ３５と、２つの集光レンズ３１と、拡散板３０と、偏光板３２とを含んで構成される。
【００３２】
本実施形態の集光部材２３は、半球面のレンズ面２３ａを備えた半球状の集光レンズである。
【００３３】
マイクロレンズアレイ３５は、光学部材である。マイクロレンズアレイ３５は、例えばガラスや透明樹脂で構成されている。マイクロレンズアレイ３５は、集光部材２３により集光された光１１が入射する入射面３５ａと、入射面３５ａから入射した光１１が出射する出射面３５ｂとを有する。マイクロレンズアレイ３５は、入射面３５ａから入射する光１１を出射面３５ｂから液晶パネル１０に向けて透過する。マイクロレンズアレイ３５は、複数の微小レンズ３７で構成される。マイクロレンズアレイ３５は、いわゆるフライアイ状のレンズ面を有する。複数の微小レンズ３７は、入射面３５ａ（または出射面３５ｂ）に格子状に配列されている。複数の微小レンズ３７は、図３に示すように、例えば入射面３５ａ（または出射面３５ｂ）におけるＸ方向およびＹ方向に複数配列されている。各微小レンズ３７は、凸状の曲面を有する。本実施形態の微小レンズ３７は、図８に示すように、凸状の部分球面を有する。この部分球面は、例えばＸ方向およびＹ方向において、同一の曲率半径Ｒを有する。すなわち、微小レンズ３７は、Ｘ方向において同一の曲率１／Ｒを有し、Ｙ方向において同一の曲率１／Ｒを有する。
【００３４】
集光レンズ３１は、マイクロレンズアレイ３５と拡散板３０との間の光路上に２つ配置されている。集光レンズ３１は、ガラスまたは透明樹脂等の高屈折率材料で形成され、２つのレンズ面３１ａを有する。レンズ面３１ａは、半球面からなる曲面であり、光軸方向と直交する方向に形成される。レンズ面３１ａは、光１１の入射面と出射面とのそれぞれ一つずつ設けられている。
【００３５】
本実施形態の拡散板３０は、２つの集光レンズ３１のうちの後段の集光レンズ３１と偏光板３２との間の光路上に配置される。拡散板３０は、後段の集光レンズ３１を透過した光１１を偏光板３２に向けて拡散させるものである。
【００３６】
偏光板３２は、マイクロレンズアレイ３５と液晶パネル１０との間の光路上に配置される。偏光板３２は、いわゆる透過型偏光板である。透過型偏光板は、例えば一方の振動方向の直線偏光を透過し、他方の振動方向の直線偏光を反射（または吸収）するものである。本実施形態の偏光板３２は、液晶パネル１０を透過する光の振動方向と交差する方向に振動する光を反射（または吸収）し、かつ振動方向と同じ方向に振動する光を透過する。偏光板３２は、例えばワイヤグリッド偏光板等から成る。ワイヤグリッド偏光板は、基板上に金属材料を蒸着し、ナノメーターレベルでの微細エッチングによりワイヤー状のグリッドを形成した非吸収型偏光板である。
【００３７】
次に、本実施形態に係るバックライトユニット２０Ｃの作用について図７を参照して説明する。図７に示すように、光源２１から出射した光は、集光部材２３に入射する。集光部材２３内を通過した光は、集光部材２３のレンズ面２３ａから出射する。集光部材２３のレンズ面２３ａから出射した光１１は、マイクロレンズアレイ３５上に集光される。集光部材２３により集光されマイクロレンズアレイ３５に入射する光１１は、平行光である必要がある。
【００３８】
マイクロレンズアレイ３５の入射面３５ａに入射した光は、内部を透過して出射面３５ｂから前段の集光レンズ３１に向けて出射する。前段の集光レンズ３１を透過した光は、後段の集光レンズ３１を透過して拡散板３０上に集光する。拡散板３０に拡散された光は、偏光板３２に入射する。偏光板３２に入射する光は、一方の振動方向の直線偏光が透過し、他方の振動方向の直線偏光が反射する。すなわち、液晶パネル１０を透過する光の振動方向と交差する方向に振動する光が偏光板３２により反射（または吸収）すると共に、振動方向と同じ方向に振動する光が偏光板３２により液晶パネル１０に向けて透過する。液晶パネル１０に入射する光１１は、液晶パネル１０を透過する光の振動方向と一致する方向に振動する光であることから、液晶パネル１０を照明する光に適したものとなる。
【００３９】
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２０Ｃは、一つの光源２１と、光源２１から出射された光を集光する集光部材２３と、集光部材２３により集光された光が入射する入射面３５ａおよび入射面３５ａから入射した光が出射する出射面３５ｂを有し、かつ入射面３５ａから入射する光を出射面３５ｂから液晶パネル１０に向けて透過するマイクロレンズアレイ３５と、マイクロレンズアレイ３５と液晶パネル１０との間の光路上に配置される偏光板３２と、偏光板３２と液晶パネル１０との間の光路上に配置された拡散板３０とを備える。マイクロレンズアレイ３５は、入射面３５ａおよび出射面３５ｂがそれぞれ複数の微小レンズ３７で構成される。各微小レンズ３７は、凸状の曲面を有する。偏光板３２は、液晶パネル１０を透過する光の振動方向と交差する方向に振動する光を反射し、かつ振動方向と同じ方向に振動する光を透過する。
【００４０】
また、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、拡大ミラー２と、液晶パネル１０と、バックライトユニット２０Ｃとを備える。
【００４１】
上記構成を有するバックライトユニット２０Ｃおよびヘッドアップディスプレイ装置１は、偏光板３２により液晶パネル１０を透過しない光を反射して液晶パネル１０に到達させないので、上記第１実施形態と同様に、液晶パネル１０上での照度を半分以下にすることができ、照明光による液晶パネル１０の温度上昇を抑制することができる。
【００４２】
また、上記構成を有するバックライトユニット２０Ｃおよびヘッドアップディスプレイ装置１は、液晶パネル１０を透過する光のみが偏光板３２を透過するので、上記第１実施形態と同様に、透過する光の輝度の低下を抑制することができる。
【００４３】
なお、上記実施形態では、微小ミラー２７は、Ｘ方向において同一の長さのミラー幅を有し、かつＹ方向において同一の長さのミラー高さを有するが、これに限定されるものではない。例えば、各微小ミラー２７は、反射面２６における位置に応じて、ミラー幅、ミラー高さがそれぞれ異なるようにしてもよい。また、微小ミラー２７は、Ｘ方向において同一のピッチＰｘを有し、かつＹ方向において同一のピッチＰｙを有するが、これに限定されるものではない。例えば、各微小ミラー２７は、反射面２６における位置に応じて、ピッチＰｘ，Ｐｙがそれぞれ異なるようにしてもよい。また、微小ミラー２７は、Ｘ方向において同一の発散角φを有し、Ｙ方向において同一の発散角φを有するが、これに限定されるものではない。例えば、各微小ミラー２７は、反射面２６における位置に応じて、発散角φがそれぞれ異なるようにしてもよい。
【００４４】
上記実施形態および変形例では、光源２１は、一つの発光ダイオードで構成されるが、これに限定されるものではない。光源２１は、例えば複数の発光ダイオードが一つにまとめられたものであってもよい。また、光源２１は、高輝度の光を発光するものであればよく、発光ダイオードに限定されるものではない。
【００４５】
また、上記実施形態および変形例では、微小ミラー２７は、正面視において長方形状をしているが、これに限定されず、正方形状、円形状、六角形状であってもよい。また、微小ミラー２７は凸状の曲面であるが、これに限定されるものではなく、凹状の曲面であってもよい。
【００４６】
また、上記実施形態および変形例では、ヘッドアップディスプレイ装置１において、表示画像の投影対象がウインドシールド１０１であったが、これに限定されず、例えばコンバイナ等であってもよい。
【００４７】
また、上記実施形態および変形例では、ヘッドアップディスプレイ装置１を車両に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば船舶や航空機等の車両以外のものに適用してもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１  ヘッドアップディスプレイ装置
２  拡大ミラー
３  表示ユニット
１０  液晶パネル
１１  光
１２  光源像
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ  バックライトユニット
２１  光源
２３  集光部材
２５  マイクロミラーアレイ
２６  反射面
２７  微小ミラー
２９，３２  偏光板
３０  拡散板
３１  集光レンズ
３５  マイクロレンズアレイ
３７  微小レンズ
１０１  ウインドシールド
１１０  虚像
２００  ドライバ
２０１  アイポイント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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