JPH1091078A - 表示パネル用照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示パネル用照明装置の効率化、低消費電力
化及び薄型化を図る。 【解決手段】 表示パネル用照明装置は受光収束部１と
導光路部３，５と拡散発光部２とを備えている。受光収
束部１は太陽光を面で収束して第一点に収束する。導光
路部３，５は受光収束した太陽光を第一点から離間した
第二点に導びく。拡散発光部２は第二点に導かれた太陽
光を二次元的に拡散して面から再発光する。かかる構成
により、面受光した太陽光を面発光に転換して透過型表
示パネル６の背面照明に利用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表示パネル用照明装
置に関する。より詳しくは、透過型表示パネルのバック
ライトとして太陽光を利用した照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、ＣＲＴに代わるディスプレイとし
て液晶を電気光学物質に用いた表示パネルが盛んに開発
されている。この液晶表示パネルはフラットな構造や低
消費電力に特徴がある。液晶表示パネルは透過型と反射
型がある。液晶表示パネルは非発光性である為、透過型
の場合背面照明用のバックライトが必要になる。以下、
本明細書ではこのバックライトのことを表示パネル用照
明装置と呼ぶ。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、表示パネル用照
明装置の光源として蛍光管等が用いられていた。液晶表
示パネルは非発光型でそれ自体の駆動には大きな電力を
必要としないが、背面照明の光源として用いる蛍光管が
大きな電力を消費する。これによりディスプレイセット
全体の消費電力が大きくなり、携帯用機器のディスプレ
イに応用する場合等デメリットになっている。又、光源
の発熱によりディスプレイセット全体の温度上昇を招
き、電気光学物質として用いる液晶の動作特性に悪影響
を及ぼす。表示パネル用照明装置に冷却用のファン等を
取付けると、フラットディスプレイでありながら、セッ
ト全体の厚みが大きくなってしまう。例えば、２５イン
チサイズの液晶表示パネルを背面照明する為に、バック
ライトはおよそ１０，０００nit で５，０００／lmの光
束が必要になる。この場合、バックライト光源として蛍
光管を用いると１５０〜２００Ｗの電力が消費される。
この消費電力の殆どは最終的に熱となりディスプレイセ
ット全体の温度上昇を招く。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題を解決する為に以下の手段を講じた。即ち、本発明に
かかる表示パネル用照明装置は、太陽光を面で受光して
第一点に収束する受光収束部と、受光収束した太陽光を
第一点から離間した第二点に導びく導光路部と、第二点
に導びかれた太陽光を二次元的に拡散して面から再発光
する拡散発光部とを備えており、面受光した太陽光を面
発光に転換して透過型表示パネルの背面照明に利用する
ことを特徴とする。前記受光収束部は例えばフレネルレ
ンズからなり、太陽光を受光して直接焦点位置にある第
一点に収束する。あるいは、前記受光収束部は、面受光
した太陽光を同心状の弧線に集光する凸状帯を備えた集
光板と、集光した太陽光を該一点に導光する導光板とを
備えた積層構造を有し、その平面形状が該一点を中心と
する扇形である。この場合、前記集光板は弧線に直交す
る断面が上に開いた放物線形状の凸状帯を備えており、
太陽光を全反射して放物線形状の焦点近傍に集光する。
又、前記集光板は該放物線形状の焦点近傍で該導光板と
光学的に接合している。さらに、前記集光板は、その放
物線形状の傾斜角度が導光板の全反射臨界角の１／２よ
り大きく且つ４５°以下に設定されている。前記受光収
束部は、その平面形状が扇形でありその開き角が１８０
°から導光板の臨界角の二倍を引いた角度を超えないよ
うに設定する。一方、前記拡散発光部は、例えば該第二
点に接続した円錐状の導光体と、該円錐状導光体に沿っ
て一列に並んだ一段目のコリメータと、該コリメータに
接続した断面くさび状の導光板と、該導光板の一面に沿
ってストライプ状に並んだ二段目のコリメータとを有す
る。あるいは、前記拡散発光部は、該第二点に接続した
複数の光ファイバと、各光ファイバの先端に接続し且つ
一列に並んだコリメータと、該コリメータに接続した導
光板とを有し、第二点から供給された太陽光を該光ファ
イバ、コリメータ及び導光板を介して拡散再発光する。
この場合、各コリメータは例えば放物面形状を有し、そ
の焦点位置に各光ファイバの先端が接続している。又、
前記導光板の一面に各コリメータの放物面中心軸と直交
する段差を一定間隔で段階状に形成し、且つ段差の傾斜
角を該放物面中心軸に対して略４５°に設定する。尚、
太陽光に対面する受光収束部に加え、補助用の光源部を
備えていてもよく、この補助光源部が該導光路部を介し
て該拡散発光部に接続している。

【０００５】本発明によれば、受光収束部で面受光した
太陽光を拡散発光部で面発光に転換して透過型表示パネ
ルの背面照明に利用している。受光収束部と拡散発光部
は光ファイバ等からなる導光路部で接続しており、両者
を離間することができる。即ち、本発明では透過型表示
パネルのバックライト用光源として太陽光を利用してお
り、受光収束部を表示パネルから離間配置する一方、光
ファイバを介して拡散発光部を受光収束部に接続しこれ
を透過型表示パネルの背面直下に配置することができ
る。かかる構成により、表示パネルの温度上昇を抑制で
きると共に、表示パネルと拡散発光部とを重ねたディス
プレイセット本体の厚さを薄くできる。又、原理的にバ
ックライトは補助光源を除いて電力を消費しない。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の最良
な実施形態を詳細に説明する。図１は本発明にかかる表
示パネル用照明装置の全体構成を示す模式的なブロック
図である。図示するように、本表示パネル用照明装置は
基本的な構成として、受光収束部１、導光路部、拡散発
光部２等を含んでいる。尚、本例では、導光路部は第一
導光路部３、第二導光路部４、第三導光路部５に分かれ
ている。受光収束部１は太陽光を面で受光して第一点に
収束する。直列接続した第一導光路部３及び第三導光路
部５は受光収束した太陽光を第一点から離間した第二点
に導びく。拡散発光部２は第二点に導びかれた太陽光を
二次元的に拡散して面から再発光する。この拡散発光部
２は透過型表示パネル６の背面直下に配置される。かか
る構成により、面受光した太陽光を面発光に転換して透
過型表示パネル６の背面照明に利用する。尚、本実施形
態は太陽光に対面する受光収束部１に加え、補助用の光
源部７を含んでいる。この補助光源部７は蛍光管等を用
いており、第二導光路部４、合成部８、第三導光路部５
を介して前述した拡散発光部２に接続している。夜間等
受光収束部１から太陽光が供給されない場合、補助光源
部７が点灯され、拡散発光部２を介して表示パネル６を
照明する。本発明では、例えば屋外に位置する受光収束
部１と表示パネル６側に位置する拡散発光部２とを光フ
ァイバ等からなる導光路部３，５で接続している。太陽
光を光源として用いることにより表示パネル６の温度上
昇を防ぐと共に、表示パネル６と拡散発光部２を組合わ
せたディスプレイ本体の厚さを薄くしている。太陽光を
利用する為省エネルギーを達成することが可能である。

【０００７】以下、図１に示した各構成部分を個別に説
明する。図２は受光収束部１の第一実施例を示す模式図
である。この実施例では受光収束部１がフレネルレンズ
１ａからなり、太陽光を受光して直接焦点位置にある第
一点に収束する。この焦点位置には光ファイバ３ａから
なる第一導光路部３の入力端が配置されている。フレネ
ルレンズ１ａの焦点位置に光ファイバ３ａの入力端を設
定することにより、太陽光を光ファイバ３ａに効率よく
導光することができる。フレネルレンズ１ａは集光作用
を有する一般の凸レンズを板状に成形したレンズであっ
て、太陽光を集光する。集光された太陽光は細くて曲げ
ることのできる光ファイバ３ａを通して図示しない拡散
発光部２側に供給される。太陽光がフレネルレンズ１ａ
を通過した時、その波長による屈折率の違いにより、紫
外線、可視光線、赤外線に分光される。そこで、可視光
線が焦点を結ぶ位置に光ファイバ３ａの入力端を設定す
ると、可視光線だけが光ファイバ３ａに入力され、紫外
線と赤外線の殆どは自動的に遮断することができる。

【０００８】図３は受光収束部１の第二実施例を示して
おり、（Ａ）は平面形状を表わし、（Ｂ）は断面形状を
表わしている。本実施例では、受光収束部１が集光板１
１と導光板１２を互いに重ねた積層構造を有している。
集光板１１は面受光した太陽光を同心状の弧線１３に集
光する凸状帯１４を備えている。又、導光板１２は集光
した太陽光を一点（光ファイバ３ａの略入力端近傍）に
導光する。かかる構成を有する受光収束部１はその平面
形状が上記一点を中心とする扇形である。尚、扇形の要
目と光ファイバ３ａの入力端はオプティカルカップリン
グ１５で互いに接続されている。又、扇形をした受光収
束部１の湾曲した外周には光反射面１６が形成されてい
る。（Ｂ）に示すように集光板１１は弧線１３に直交し
た断面が上に開いた放物線形状の凸状帯１４を備えてお
り、太陽光を全反射して放物線形状の焦点近傍に集光す
る。この集光板１１は放物線形状の焦点近傍で導光板１
２と光学的に接合している。集光板１１はその放物線形
状の傾斜角度が導光板１２の全反射臨界角の１／２より
大きく且つ４５°以下に設定されている。前述したよう
に、受光収束部１はその平面形状が扇形であり、その開
き角が１８０°から光ファイバ３ａの入射臨界角の二倍
を引いた角度を超えないように設定している。換言する
と、扇形の開き角度は光ファイバ３ａの全反射条件によ
り決定されており、受光収束部１で集めた太陽光を効率
よく光ファイバ３ａ側に入射させることができる。具体
的には、（Ａ）に示すように、光ファイバ３ａの入射端
面と扇形形状の一辺との間の角度θ０を、光ファイバ３
ａの入射臨界角より小さくすればよい。光ファイバ３ａ
の入射臨界角θｃはｓｉｎθｃ＝ｎ０／ｎ１で表わされ
る。ｎ０は光ファイバ３ａのクラッドの屈折率を表わ
し、ｎ１は同じく光ファイバ３ａのコアの屈折率を表わ
す。受光収束部１が集めた太陽光を光ファイバ３ａに集
めて入射する為には、θ０＞θｃに設定する必要があ
る。即ち、扇形の開き角（１８０°−２×θ０）が１８
０°から光ファイバ３ａの入射臨界角θｃの二倍を引い
た角度を代えないように設定する必要がある。

【０００９】図４は、図３(Ｂ)に示した受光収束部１の
拡大部分断面図である。集光板１１に垂直入射した太陽
光は凸状帯１４の放物面１７で全反射して焦点Ｐを通過
後、導光板１２に入射する。導光板１２に入射した光は
界面で全反射を繰り返し光ファイバ３ａ（図示せず）に
達する。放物面１７の幾何光学的な性質から明らかなよ
うに、凸状帯１４の先端に位置する点Ａに入射した太陽
光が焦点Ｐを通って導光板１２に入射すると共に、凸状
帯１４の後端に位置する点Ｂに入射した太陽光も焦点Ｐ
を通って導光板１２に入射する。

【００１０】図５は放物面１７の焦点Ｐの位置を示す座
標図である。図示のようにｘｙ座標を割当てた場合、放
物面１７の焦点Ｐはｘ² ＝４Ｐｙで与えられる。

【００１１】続いて図６，７及び図８を参照して、太陽
光を効率よく導光する為の条件を説明する。放物面１７
の形状は扇形の開き角と同様に全反射条件で決まる。図
６に示すように、点Ａ（図４の点Ａに対応）における放
物面１７の傾斜角度θ１は導光板１２の界面での全反射
条件により決定される。図示の幾何関係に従えば、θ２
＝２×θ１である。このθ２が導光板１２の臨界角より
小さくなればよい。導光板１２の臨界角θｃはｓｉｎθ
ｃ＝ｎ０／ｎ１で表わされる。ｎ０は空気の屈折率であ
り、ｎ１は導光板の屈折率である。導光板１２の屈折率
ｎ１を１．５とし空気の屈折率ｎ０を１．０とすると、
導光板１２の臨界角θｃは４２°となる。従って、θ２
は４２°より大きくなければならず、必然的にθ１は２
１°より大きくする必要がある。

【００１２】図７は、点Ｂ（図４に示した点Ｂに対応）
における放物面１７の傾斜角度θ３を表わしている。点
Ｂで反射した太陽光が導光板１２に進入する為には、点
Ｂにおける傾斜角θ３を４５°以下に設定することが望
ましい。

【００１３】図８は、導光板１２に対する凸状帯１４の
接続幅ｇと、凸状帯１４の配列ピッチＧとの関係を模式
的に表わしている。導光板１２で太陽光を効率よく導光
する為には接続幅ｇが配列ピッチＧに対して相対的に狭
い方がよい。何故なら、接続幅ｇが広すぎると接続部か
ら導光板１２に入射した太陽光の一部が再び外部に出射
してしまうからである。しかしながら、接続部を放物面
１７の焦点から大きくずらすことはできない。放物面１
７で全反射した太陽光は焦点に集まる為、効率よく太陽
光を導光板１２に入射させる為には接続部が焦点に近い
方がよい。

【００１４】図９は第一導光路部３として用いる光ファ
イバ３ａの実施例を示す模式図である。（Ａ）に示す実
施例では、光ファイバ３ａは直径が１μｍ程度のコア３
１を束ねてクラッド３２により固めたタイプである。こ
のタイプの光ファイバ３ａは比較的自由に曲げられる利
点があるが、光の入射効率がそれ程高くない。（Ｂ）に
示した実施例では、光ファイバ３ａは全体が均一な屈折
率のコア３３からなる単一タイプである。このタイプは
自由に曲げることが困難であるが、（Ａ）に示したタイ
プに比べて光の入射効率が高い。尚、（Ｂ）に示した光
ファイバ３ａを用いて自在に第一導光路部３、第二導光
路部４、第三導光路部５を形成する為には、例えば
（Ｃ）に示した構成を採用すればよい。即ち、所定の長
さの光ファイバ３ａをオプティカルカップリング３４で
接続すれば、所望の長さ及び所望の形状の導光路部が得
られる。

【００１５】図１０は、図１に示した合成部８の具体的
な構成例を示しており、（Ａ）は部分側面図であり、
（Ｂ）は断面図である。合成部８は第一導光路部３及び
第二導光路部４を一本にまとめて第三導光路部５に接続
する部分である。何れの導光路部３，４，５も図９の
（Ａ）又は（Ｂ）示した光ファイバで構成されている。
第一導光路部３及び第二導光路部４はオプィカルカップ
リング８１を介して第三導光路部５に結合している。前
述したように、第一導光路部３は受光収束部１（図示せ
ず）から供給される太陽光を導びくものであり、第二導
光路部４は補助光源部７（図示せず）から供給される補
助光源光を導びくものである。一方、第三導光路部５は
拡散発光部２（図示せず）に接続されている。（Ｂ）に
示すように、入射側に位置する二本の導光路部３，４を
構成する光ファイバの直径の和よりも、第三導光路部５
を構成する光ファイバの直径を大きくすることで、光損
失を生じることなく太陽光及び補助光源光を一つに合成
することができる。

【００１６】図１１は、図１に示した補助光源部７の具
体的な構成例を示す模式図である。この補助光源部７は
メタルハライドランプ等の点光源７１を用いており、リ
フレクタ７２の内部に収納されている。リフレクタ７２
は光源光を光ファイバ４ａに集光する。光ファイバ４ａ
は前述した第二導光路部４を構成するものである。リフ
レクタ７２の形状は例えば回転楕円体を用いることがで
きる。楕円体の第１焦点位置に点光源７１を配置し、第
二焦点位置に光ファイバ４ａの先端４ｂを設定する。
尚、メタルハライドランプ７１と光ファイバの先端４ｂ
との間には紫外線や赤外線を遮断するフィルタ７３が取
付けられている。又、光ファイバ４ａの先端４ｂは耐熱
性を付与する為エアークラッド方式の光ファイバとなっ
ている。

【００１７】図１２は、図１に示した拡散発光部２の第
一実施例を示しており、（Ａ）は平面形状を表わし、
（Ｂ）は断面形状を表わしている。一般に、拡散発光部
２の機能は受光収束部１によって一旦点光源に変換され
た太陽光を面光源に再変換することである。本実施例に
かかる拡散発光部２は基本的に、円錐状の導光体２１
と、一段目の点状コリメータ２２と、導光板２３と、二
段目の線状コリメータ２４とを備えている。円錐状導光
体２１はオプティカルカップリング２５を介して光ファ
イバ５ａの先端に接続している。この光ファイバ５ａは
図１に示した第三導光路部５を構成している。一段目の
点状コリメータ２２は円錐状導光体２１に沿って一列に
並んでいる。断面くさび状の導光板２３はこの点状コリ
メータ２２に接続している。尚、くさび形状をした導光
板２３の先端には光反射面２６が形成されている。最後
に、二段目の線状コリメータ２４は導光板２３の裏面に
沿ってストライプ状に並んでいる。

【００１８】図１３を参照して、図１２に示した拡散発
光部の作用を説明する。図１３（Ａ）及び（Ｂ）は、図
１２の（Ａ）及び（Ｂ）に夫々対応しており、拡大され
た部分図である。本拡散発光部２は光ファイバ５ａで導
光された入射太陽光を一旦線光源に変換した後さらに面
光源に変換して出射太陽光とするものである。光ファイ
バ５ａと光学的に接続された円錐状導光体２１に太陽光
が入射する。円錐状導光体２１の側面は放物面形状もし
くは楕円面形状を有する点状コリメータ２２に光学的に
接続されている。この接続部に入射した太陽光はコリメ
ータ２２の放物面又は楕円面で全反射し、直角方向に進
行角度が曲げられる。この後導光板２３に進入した太陽
光は円錐状導光体２１に接続した一端側から他端側に導
光される。その一部が線状コリメータ２４により再度直
角に進行方向が曲げられ、外部に出射する。導光板２３
の厚みは出射太陽光の強度を面全体に渡って均一にする
為、円錐状導光体２１に近い一端側が他端側に比べ厚く
なっており、所謂くさび形状である。

【００１９】図１４は、図１に示した拡散発光部２の他
の実施例を示しており、（Ａ）は平面形状を表わし、
（Ｂ）は側面形状を表わしている。本拡散発光部２は光
ファイバ２０１とコリメータ２０２と導光板２０３とを
有している。光ファイバ２０１は複数本設けられてお
り、オプティカルカップリング２５を介して光ファイバ
５ａの先端に接続している。特に、第三導光路部５を構
成する光ファイバ５ａが図９の（Ａ）に示したコアを束
ねた構造である場合、これらのコアを分岐して枝分れし
た複数の光ファイバ２０１に直接用いることができる。
このようにすれば、オプティカルカップリング２５が不
要となり、根元側の光ファイバ５ａと先端側の複数の光
ファイバ２０１との光学的な接続効率を上げることがで
きる。このように、本実施例では光ファイバ５ａを通っ
てきた点光源の太陽光を複数の光ファイバ２０１に分岐
し、これを線光源とする方法である。一列に並んだコリ
メータ２０２は各光ファイバ２０１の先端に接続してい
る。導光板２０３は一列に並んだコリメータ２０２に接
続している。かかる構成により、光ファイバ５ａから供
給された太陽光を光ファイバ２０１、コリメータ２０２
及び導光板２０３を介して拡散再発光する。各コリメー
タ２０２は例えば放物面形状を有し、その焦点位置に各
光ファイバ２０１の先端が接続している。導光板２０３
の一面（表示パネルに対向する面）に、コリメータ２０
２の放物面中心軸と直交する段差２０４を一定間隔（ピ
ッチ）で段階状に形成している。段差２０４の傾斜角は
放物面中心軸に対して略４５°に設定する。

【００２０】図１５はコリメータ２０２の一例を表わし
ている。このコリメータ２０２は放物面２０５を有し、
その焦点位置に光ファイバ２０１（図示せず）の先端が
接続されている。このコリメータ２０２により太陽光は
導光板２０３の端面に直交する方向に放射される。

【００２１】図１６は導光板２０３の具体的な構成例を
表わしている。導光板２０３はその一面が傾斜しており
且つ一部が４５°の傾斜角を有する段差２０４となって
いる。この段差２０４によりコリメータ２０２から進入
した太陽光は直角方向に角度が曲げられ外部に出射す
る。太陽光が出射する領域は４５°の傾斜角を持った段
差２０４のみであり、ストライプ状に広がった線光源の
集合からなる面光源を構成する。段差２０４の配列ピッ
チは導光板２０３の厚みＤと段差２０４の高さｄとの比
で決まる。導光板２０３の全長をＬとすると、段差２０
４の配列ピッチはＬ×ｄ／Ｄで与えられる。今、導光板
２０３の全長Ｌを３００mmとし、導光板２０３の板厚Ｄ
（最大部）を３０mmとし、段差２０４の高さ寸法ｄを
０．１mmとすると、ピッチは１mmとなる。

【００２２】図１７はバックライトとして用いる拡散発
光部２と透過型表示パネル６との位置関係を示す模式的
な断面図である。表示パネル６は液晶を電気光学物質と
して用いており、その両側に偏光板６１，６２が配置し
ている。又、表示パネル６と出射側偏光板６２との間に
光拡散板６３が挿入されている。前述したように、拡散
発光部２は第一実施例及び第二実施例の何れの場合でも
コリメートされた照明光を出射する。従って、照明光に
はある程度の指向性がある。そこで、図１７に示した例
では表示パネル６の出射側に光拡散板６３を配置してい
る。コリメートされた照明光は表示パネル６を効率よく
通過し、ここで変調された後、光拡散板６３により四方
に拡散される。これにより、視野角の拡大が可能にな
る。ところで、太陽光の照度は１００，０００lxに達す
る。例えば、受光収束部１としてフレネルレンズを採用
した場合、その全受光面積を２，６００cm² とすると、
おおよそ７，０００lmの光束が得られる。これで２５イ
ンチサイズの表示パネル６を十分照明することが可能に
なる。

【００２３】図１８は、図１７に示した表示パネル６、
二枚の偏光板６１，６２及び光拡散板６３を一体化した
構成例を表わしている。表示パネル６は一対のガラス基
板６０１，６０２を互いに貼着した構成を有し、両者の
間隙に液晶が封入されている。ガラス基板６０１の前面
側には偏光板６２が配置されている。ガラス基板６０２
の後面側にも別の偏光板６１が配置している。このガラ
ス基板６０１，６０２は例えば１．５３程度の屈折率を
有している。光拡散板６３が表示パネル６の前面側に一
体形成されており、表示パネル６を通過した照明光を拡
散出射する。この光拡散板６３は微細粒子６４と充填材
６５とから構成されている。微細粒子６４は表示パネル
６の前面と偏光板６２との間に敷き詰められた透明体で
ある。充填材６５も透明であり微細粒子６４の隙間を埋
めている。微細粒子６４は表示パネル６の前面を構成す
るガラス基板６０１とは異なる屈折率を有する一方、充
填材６５はガラス基板６０１に近い屈折率を有してい
る。例えば、この微細粒子６４は透明なマイクロビーズ
からなり、平均粒径が３０μｍ程度で、屈折率は１．９
３である。これは、ガラス基板６０１の屈折率１．５３
と大きく相異しており、優れた光拡散性を備えている。
一方、透明な充填材６５は例えば紫外線硬化型の樹脂か
らなり、その屈折率は１．５５であり、略ガラス基板６
０１の屈折率と等しい。このように、偏光板６２とガラ
ス基板６０１の間に充填材６５を満たすことにより、少
なくとも偏光板６２の裏面側における外光反射と、ガラ
ス基板６０１の表面側における外光反射を効率よく抑制
できる。

【００２４】最後に、図１９を参照して参考の為表示パ
ネルの一例を説明する。この表示パネル６は液晶セル６
１１とプラズマセル６１２と両者の間に介在する誘電体
シートからなる共通の中間板６１３と積層したフラット
パネル構造を有する。液晶セル６１１は前面側のガラス
基板６０１を用いて構成されており、その内側主面には
透明導電膜からなる複数本の信号電極６１５が互いに平
行に形成されている。ガラス基板６０１はスペーサ６１
６を用いて所定の間隙を介し中間板６１３に接着されて
いる。間隙内には液晶６１７が充填されている。一方、
プラズマセル６１２は後面側のガラス基板６０２を用い
て構成されている。ガラス基板６０２の内側主面上には
信号電極６１５に直交する複数のプラズマ電極６１９が
形成されており、交互にアノード６２０及びカソード６
２１として対をなす。ガラス基板６０２の内表面には各
電極対を区画化する為にストライプ状の隔壁６２２が形
成されている。隔壁６２２の頂部は中間板６１３に当接
している。ガラス基板６０２はフリットシール６２３を
用いて中間板６１３に接合されている。両者の間には気
密封止されたプラズマ室６２４が形成される。このプラ
ズマ室６２４は隔壁６２２によって分割されており個々
に走査単位となる放電チャネルを構成する。この気密な
プラズマ室６２４の内部にはイオン化可能なガスが封入
されている。ガス種は例えばヘリウム、ネオン、アルゴ
ンあるいはこれらの混合気体から選ぶことができる。各
走査単位を構成する分割されたプラズマ室２４と駆動単
位を構成する信号電極６１５とは互いに直交しておりそ
の交差部にマトリクス状の画素が規定される。このパネ
ル構造は上述したようにストライプ状の隔壁６２２を備
えている。この表示パネル６のプラズマセル６１２側か
ら本発明に従った拡散発光部２を用いてコリメートされ
た指向性を有する照明光を入射すると、略直進する照明
光は隔壁６２２によって遮られることなく液晶セル６１
１を効率的に照射できる。

【００２５】かかる構成を有する表示パネル６において
は、プラズマ放電が行なわれるプラズマ室６２４を線順
次で切換え走査すると共に、この走査に同期して液晶セ
ル６１１側の信号電極６１５に画像信号を印加すること
により表示駆動が行なわれる。プラズマ室６２４内にプ
ラズマ放電が発生すると内部は略一様にアノード電位に
なり１ライン毎の画素選択が行なわれる。即ち、分割さ
れたプラズマ室（放電チャネル）６２４はサンプリング
スイッチとして機能する。プラズマサンプリングスイッ
チが導通した状態で各画素に画像信号が印加されると、
サンプリングが行なわれ画素の点灯もしくは消灯が制御
できる。プラズマサンプリングスイッチが非導通状態に
なった後にも画像信号はそのまま画素内にホールドされ
る。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
受光収束部と拡散発光部を互いに隔て、両者を光ファイ
バ等の導光路で接続した構成を有している。受光収束部
で面受光した太陽光を点光源の形で導光路中を伝達さ
せ、拡散発光部で再び面発光に転換して透過型表示パネ
ルの背面照明に利用している。これにより、表示パネル
本体と光源を分離することが可能になり、光源の発熱に
よる表示パネルの温度上昇を防ぐことができる。又、表
示パネルと拡散発光部とからなるディスプレイセット全
体の厚さを薄くすることができる。さらに、光源として
太陽光を利用することで省電力化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる表示パネル用照明装置の基本的
な構成を示すブロック図である。

【図２】表示パネル用照明装置に含まれる受光収束部の
第一実施例を示す模式図である。

【図３】同じく受光収束部の第二実施例を示す平面図及
び断面図である。

【図４】図３に示した受光収束部の機能説明図である。

【図５】図３に示した受光収束部に含まれる凸状帯の放
物面を示す座標図である。

【図６】放物面の傾斜角設定を説明する為の模式図であ
る。

【図７】同じく放物面の傾斜角設定を説明する為の模式
図である。

【図８】凸状帯の配列ピッチ設定を説明する為の模式図
である。

【図９】本発明にかかる表示パネル用照明装置に含まれ
る導光路部の具体的な構成例を示す模式図である。

【図１０】本発明にかかる表示パネル用照明装置に含ま
れる合成部の具体的な構成を示す部分側面図及び断面図
である。

【図１１】本発明にかかる表示パネル用照明装置に含ま
れる補助光源部の構成例を示す模式図である。

【図１２】本発明にかかる表示パネル用照明装置に含ま
れる拡散発光部の第一実施例を示す平面図及び断面図で
ある。

【図１３】図１２に示した拡散発光部の機能説明に供す
る模式図である。

【図１４】拡散発光部の第二実施例を示す平面図及び側
面図である。

【図１５】図１４に示した拡散発光部に含まれるコリメ
ータの形状を示す模式図である。

【図１６】図１４に示した拡散発光部に含まれる導光板
の形状を示す模式図である。

【図１７】拡散発光部と表示パネルを組合わせたディス
プレイセットの一例を示す模式的な断面図である。

【図１８】図１７に示した表示パネル回りの具体的な構
成例を示す断面図である。

【図１９】図１７に示した表示パネルの具体的な構成例
を示す断面図である。

【符号の説明】

１…受光収束部、２…拡散発光部、３…第１導光路部、
４…第２導光路部、５…第３導光路部、６…表示パネ
ル、７…補助光源部、８…合成部

Claims (12)

【特許請求の範囲】 尚
1. 【請求項１】 太陽光を面で受光して第一点に収束する
   受光収束部と、 受光収束した太陽光を第一点から離間した第二点に導び
   く導光路部と、 第二点に導びかれた太陽光を二次元的に拡散して面から
   再発光する拡散発光部とを備え、 面受光した太陽光を面発光に転換して透過型表示パネル
   の背面照明に利用する表示パネル用照明装置。
2. 【請求項２】 前記受光収束部はフレネルレンズからな
   り、太陽光を受光して直接焦点位置にある第一点に収束
   する請求項１記載の表示パネル用照明装置。
3. 【請求項３】 前記受光収束部は、面受光した太陽光を
   同心状の弧線に集光する凸状帯を備えた集光板と、集光
   した太陽光を該一点に導光する導光板とを重ねた積層構
   造を有し、その平面形状が該一点を中心とする扇形であ
   る請求項１記載の表示パネル用照明装置。
4. 【請求項４】 前記集光板は弧線に直交する断面が上に
   開いた放物線形状の凸状帯を備えており、太陽光を全反
   射して放物線形状の焦点近傍に集光する請求項３記載の
   表示パネル用照明装置。
5. 【請求項５】 前記集光板は該放物線形状の焦点近傍で
   該導光板と光学的に接合している請求項４記載の表示パ
   ネル用照明装置。
6. 【請求項６】 前記集光板は、その放物線形状の傾斜角
   度が導光板の全反射臨界角の１／２より大きく且つ４５
   °以下に設定されている請求項４記載の表示パネル用照
   明装置。
7. 【請求項７】 前記受光収束部は、その平面形状が扇形
   であり要目の位置で導光路部に接続すると共に、扇形の
   開き角が１８０°から導光路部の入射臨界角の二倍を引
   いた角度を超えないように設定する請求項３記載の表示
   パネル用照明装置。
8. 【請求項８】 前記拡散発光部は、該第二点に接続した
   円錐状の導光体と、該円錐状導光体に沿って一列に並ん
   だ一段目のコリメータと、該コリメータに接続した断面
   くさび状の導光板と、該導光板の一面に沿ってストライ
   プ状に並んだ二段目のコリメータとを有する請求項１記
   載の表示パネル用照明装置。
9. 【請求項９】 前記拡散発光部は、該第二点に接続した
   複数の光ファイバと、各光ファイバの先端に接続し且つ
   一列に並んだコリメータと、該コリメータに接続した導
   光板とを有し、第二点から供給された太陽光を該光ファ
   イバ、コリメータ及び導光板を介して拡散再発光する請
   求項１記載の表示パネル用照明装置。
10. 【請求項１０】 各コリメータは放物面形状を有し、そ
    の焦点位置に各光ファイバの先端が接続している請求項
    ９記載の表示パネル用照明装置。
11. 【請求項１１】 前記導光板の一面に各コリメータの放
    物面中心軸と直交する段差を一定間隔で段階状に形成
    し、且つ段差の傾斜角を該放物面中心軸に対して略４５
    °に設定する請求項１０記載の表示パネル用照明装置。
12. 【請求項１２】 太陽光に対面する受光収束部に加え補
    助用の光源部を含んでおり、これが該導光路部を介して
    該拡散発光部に接続している請求項１記載の表示パネル
    用照明装置。