JP2007156040A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置、特には画像入力機能を供えた液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device provided with an image input function.
近年、表示装置の分野においては、表示機能に加え、入力機能をも兼ね備えた表示装置が普及してきている。このような表示装置の一例としては、タッチパネル付の表示装置が挙げられる(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1に開示の表示装置は、プロジェクタから照射した光を表示領域へと導き、導かれた光のうち表示領域上に置かれたユーザの指で反射された光をCCDカメラで受光することによってタッチ位置の検出を行なっている。 In recent years, in the field of display devices, display devices having an input function in addition to a display function have become widespread. An example of such a display device is a display device with a touch panel (see, for example, Patent Document 1). The display device disclosed in Patent Document 1 guides light emitted from a projector to a display area, and receives light reflected by a user's finger placed on the display area among the guided light by a CCD camera. The touch position is detected by.
また、タッチパネル付の表示装置の他に、画像そのものを取り込むことができるように構成された液晶表示装置も開示されている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2に開示された表示装置は、アクティブマトリクス基板上にマトリクス状に配置された複数個のフォトダイオードを備えており、これにより、表示画面上の物体の画像を取り込んでいる。
しかしながら、特許文献1に開示の表示装置においては、プロジェクタを使用する必要があるため、電源ファンによる騒音が大きいという問題、発熱量が大きいという問題、装置全体を小型化できないという問題がある。 However, in the display device disclosed in Patent Document 1, since it is necessary to use a projector, there are a problem that the noise caused by the power supply fan is large, a problem that the heat generation amount is large, and a problem that the entire apparatus cannot be reduced in size.
また、特許文献2に開示の表示装置は、画像の取り込みを可能とする構成を備えているが、結像光学系を備えていないため、特許文献2に開示の表示装置において、鮮明な取り込み画像を得ることは不可能である。特許文献2の表示装置には、高解像度の取り込みを行なうことが不可能であるという問題がある。
Further, the display device disclosed in
本発明の目的は、上記問題を解消し、発熱量が少なく、静音化及び小型化が可能であって、且つ高解像度の画像の取り込みを可能とし得る液晶表示装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that solves the above-mentioned problems, generates a small amount of heat, can be reduced in size and size, and can capture a high-resolution image.
上記目的を達成するために本発明における液晶表示装置は、液晶表示パネルと、結像光学系を有する撮像部と、前記液晶表示パネルの観察者側へ、波長が赤外領域にある検出光を出射する検出光源部と、前記液晶表示パネルを裏面側から照明するバックライト装置とを備え、前記バックライト装置は、光源と、前記光源の前記液晶表示パネル側に配置された光学層とを備え、且つ、前記液晶表示パネルとの間に空間が存在するように配置され、前記撮像部は、前記バックライト装置の内部に配置され、且つ、観察者側から前記液晶表示パネルに入射し、そして前記液晶表示パネル及び前記結像光学系を通過する前記検出光を受光することによって、前記液晶表示パネルの観察者側における状態を撮像し、前記バックライト装置の前記光学層における前記撮像部に受光される前記検出光の光学的経路と重なる領域には、前記検出光が透過可能な反射部材が設けられていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a liquid crystal display device according to the present invention provides a liquid crystal display panel, an imaging unit having an imaging optical system, and detection light having a wavelength in the infrared region to the viewer side of the liquid crystal display panel. A detection light source unit that emits light, and a backlight device that illuminates the liquid crystal display panel from the back side. The backlight device includes a light source and an optical layer disposed on the liquid crystal display panel side of the light source. And the liquid crystal display panel is disposed so that a space exists between the liquid crystal display panel, the imaging unit is disposed inside the backlight device, and is incident on the liquid crystal display panel from an observer side, and By receiving the detection light passing through the liquid crystal display panel and the imaging optical system, the state of the liquid crystal display panel on the observer side is imaged, and the optical layer of the backlight device is captured on the optical layer. The kicking area overlapping the optical path of the detection light received in the imaging unit, wherein the detection light is transmissible reflecting member are provided.
以上のように本発明における液晶表示装置によれば、液晶表示パネルを用いて画像を表示できるため、発熱量の減少化、静音化及び小型化を達成できる。更に、本発明における液晶表示装置においては、撮像部が結像光学系を備えるため、従来の入力機能を備えた表示装置に比べて、高解像度の画像の取り込みを達成できる。 As described above, according to the liquid crystal display device of the present invention, since an image can be displayed using a liquid crystal display panel, it is possible to achieve a reduction in heat generation, noise reduction, and size reduction. Furthermore, in the liquid crystal display device according to the present invention, since the imaging unit includes an imaging optical system, it is possible to capture a high-resolution image as compared with a display device having a conventional input function.
本発明における液晶表示装置は、液晶表示パネルと、結像光学系を有する撮像部と、前記液晶表示パネルの観察者側へ、波長が赤外領域にある検出光を出射する検出光源部と、前記液晶表示パネルを裏面側から照明するバックライト装置とを備え、前記バックライト装置は、光源と、前記光源の前記液晶表示パネル側に配置された光学層とを備え、且つ、前記液晶表示パネルとの間に空間が存在するように配置され、前記撮像部は、前記バックライト装置の内部に配置され、且つ、観察者側から前記液晶表示パネルに入射し、そして前記液晶表示パネル及び前記結像光学系を通過する前記検出光を受光することによって、前記液晶表示パネルの観察者側における状態を撮像し、前記バックライト装置の前記光学層における前記撮像部に受光される前記検出光の光学的経路と重なる領域には、前記検出光が透過可能な反射部材が設けられていることを特徴とする。 A liquid crystal display device according to the present invention includes a liquid crystal display panel, an imaging unit having an imaging optical system, a detection light source unit that emits detection light having a wavelength in the infrared region to the viewer side of the liquid crystal display panel, A backlight device that illuminates the liquid crystal display panel from the back side, and the backlight device includes a light source and an optical layer disposed on the liquid crystal display panel side of the light source, and the liquid crystal display panel The imaging unit is disposed inside the backlight device and is incident on the liquid crystal display panel from the viewer side, and the liquid crystal display panel and the connection are arranged. By receiving the detection light passing through the image optical system, the state of the liquid crystal display panel on the observer side is imaged and received by the imaging unit in the optical layer of the backlight device. Wherein in a region which overlaps with the optical path of the detection light, wherein the detection light is transmissible reflecting member is provided that.
上記特徴により、本発明における液晶表示装置によれば、発熱量の減少化、静音化及び小型化を図ることができ、更に、高解像度の画像の取り込みが可能となる。また、本発明における液晶表示装置では、バックライト装置の内部に配置された撮像部は、バックライト装置の光学層に設けられた反射部材に覆われる。このため、本発明における液晶表示装置によれば、撮像部の外部からの視認が抑制され、高画質な表示画像を得ることもできる。 With the above characteristics, the liquid crystal display device according to the present invention can reduce the amount of heat generation, reduce the noise, and reduce the size, and can capture a high-resolution image. In the liquid crystal display device according to the present invention, the imaging unit arranged inside the backlight device is covered with a reflecting member provided in the optical layer of the backlight device. For this reason, according to the liquid crystal display device of the present invention, visual recognition from the outside of the imaging unit is suppressed, and a high-quality display image can be obtained.
なお、本発明でいう「バックライト装置と液晶表示パネルとの間の空間」は、撮像部の光学的撮像距離(結像光学系の焦点距離)を確保するために設けられた空間をいい、その大きさや形状は特に限定されるものではない。 In the present invention, the “space between the backlight device and the liquid crystal display panel” refers to a space provided for securing an optical imaging distance of the imaging unit (focal length of the imaging optical system), The size and shape are not particularly limited.
また、上記本発明における液晶表示装置においては、前記検出光源部が、700nm以上の波長の光を前記検出光として出射し、前記撮像部が、700nm以上の波長の光のみを受光し、前記反射部材が、波長が700nm未満の光を反射し、波長が700nm以上の光を透過させる態様とするのが好ましい。特には、前記検出光源部が、800nm以上1000nm以下の波長の光を前記検出光として出射し、前記撮像部が、800nm以上の波長の光のみを受光し、前記反射部材が、波長が800nm未満の光を反射し、波長が800nm以上の光を透過させる態様とするのが好ましい。これらの態様によれば、撮像部が外部から視認されるのを確実に抑制できるとともに、高品質な撮像画像を得ることができる。 In the liquid crystal display device according to the present invention, the detection light source unit emits light having a wavelength of 700 nm or more as the detection light, the imaging unit receives only light having a wavelength of 700 nm or more, and the reflection is performed. It is preferable that the member reflects the light having a wavelength of less than 700 nm and transmits the light having a wavelength of 700 nm or more. In particular, the detection light source unit emits light with a wavelength of 800 nm or more and 1000 nm or less as the detection light, the imaging unit receives only light with a wavelength of 800 nm or more, and the reflection member has a wavelength of less than 800 nm. It is preferable that the light is reflected and the light having a wavelength of 800 nm or more is transmitted. According to these aspects, it is possible to reliably suppress the imaging unit from being visually recognized from the outside, and it is possible to obtain a high-quality captured image.
更に、上記本発明における液晶表示装置においては、前記空間に、前記光学層に設けられた前記反射部材を照明する照明光源部が設けられている態様とするのが好ましい。この態様によれば、より一層、撮像部が外部から視認されるのを抑制できる。 Furthermore, in the liquid crystal display device according to the present invention, it is preferable that an illumination light source unit that illuminates the reflecting member provided in the optical layer is provided in the space. According to this aspect, it is possible to further suppress the imaging unit from being visually recognized from the outside.
また、上記態様においては、前記照明光源部が、波長が700nm未満であって、前記バックライト装置が出射する光と分光分布が同一の光を照明光として出射するのが好ましい。この場合は、バックライト装置からの照明光の分光分布と、反射部材で反射された照明光源光の分光分布とが同一となるので、反射部材が形成された領域が外部から視認されにくくなり、より一層、高画質な表示画像を得ることができる。また、反射部材の色が光学層の色と完全に一致しておらず、更に、人間の目が平面内での色の異なる領域の境界に対して敏感であることからも、このようにするのが好ましい。 Moreover, in the said aspect, it is preferable that the said illumination light source part radiate | emits as light illumination light with a wavelength less than 700 nm and the same spectral distribution as the light which the said backlight apparatus radiate | emits. In this case, since the spectral distribution of the illumination light from the backlight device and the spectral distribution of the illumination light source light reflected by the reflecting member are the same, the region where the reflecting member is formed is less visible from the outside, A display image with higher image quality can be obtained. This is also the case because the color of the reflecting member does not completely match the color of the optical layer, and the human eye is sensitive to the boundary of different color areas in the plane. Is preferred.
また、上記本発明における液晶表示装置は、前記反射部材とは別の第2の反射部材を備え、前記第2の反射部材は、入射光の一部を反射し、他の一部を透過させるように形成され、前記液晶表示パネルと前記バックライト装置との間において、その反射面を前記空間に向けた状態で、前記空間を囲むように配置され、前記照明光源部は、前記第2の反射部材の裏側に配置され、前記第2の反射部材を介して前記反射部材を照明する態様とするのも好ましい。この態様によれば、バックライト装置と液晶表示パネルとの間に空間が存在することによって表示領域が暗くなるのを抑制できる。また、同時に、撮像部が外部から視認されるのを確実に抑制できる。 The liquid crystal display device according to the present invention includes a second reflecting member different from the reflecting member, and the second reflecting member reflects a part of incident light and transmits the other part. And is disposed between the liquid crystal display panel and the backlight device so as to surround the space, with the reflecting surface facing the space, and the illumination light source unit includes the second light source unit. It is also preferable that the reflection member is arranged on the back side of the reflection member to illuminate the reflection member via the second reflection member. According to this aspect, it is possible to suppress the display area from becoming dark due to the presence of a space between the backlight device and the liquid crystal display panel. At the same time, it is possible to reliably prevent the imaging unit from being visually recognized from the outside.
更に、上記本発明における液晶表示装置においては、前記バックライト装置の発光領域の面積が、前記液晶表示パネルの表示領域の面積よりも大きく設定され、前記液晶表示パネルが、前記液晶表示パネルの観察者側又は裏面側から入射し、前記表示領域以外の領域を介して、前記液晶表示パネルを通過する光を遮光する遮光部を備え、前記撮像部が、前記液晶表示パネルの厚み方向において前記遮光部と重なるように配置されている態様とするのも好ましい。この態様によれば、撮像部の視認の抑制効果を更に高めることができる。 Furthermore, in the liquid crystal display device according to the present invention, an area of a light emitting region of the backlight device is set larger than an area of a display region of the liquid crystal display panel, and the liquid crystal display panel is observed on the liquid crystal display panel. A light-shielding part that shields light that enters from the person side or the back surface side and passes through the liquid crystal display panel through a region other than the display region, and the imaging unit shields the light in the thickness direction of the liquid crystal display panel. It is also preferable to adopt an aspect in which they are arranged so as to overlap with the parts. According to this aspect, the effect of suppressing the visual recognition of the imaging unit can be further enhanced.
また、上記本発明における液晶表示装置は、前記液晶表示パネルが、フィルタ基板と、液晶層と、複数個のTFT素子を有するアクティブマトリクス基板とを備え、前記複数個のTFTそれぞれが、最下層に、金属膜を備えているのが好ましい。更に、前記液晶表示パネルが、フィルタ基板と、液晶層と、アクティブマトリクス基板とを備え、前記アクティブマトリクス基板の前記液層層と接触しない側の面に、増反射処理が施されているのも好ましい。これらの場合によれば、バックライト装置から出射された光を反射部材に向けて反射できるため、撮像部の視認の抑制効果を高めることができる。 In the liquid crystal display device according to the present invention, the liquid crystal display panel includes a filter substrate, a liquid crystal layer, and an active matrix substrate having a plurality of TFT elements, and each of the plurality of TFTs is provided in a lowermost layer. It is preferable to provide a metal film. Further, the liquid crystal display panel includes a filter substrate, a liquid crystal layer, and an active matrix substrate, and a surface of the active matrix substrate that is not in contact with the liquid layer is subjected to a reflection enhancement process. preferable. According to these cases, since the light emitted from the backlight device can be reflected toward the reflecting member, the effect of suppressing the visual recognition of the imaging unit can be enhanced.
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1における液晶表示装置について、図1〜図4を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態1における液晶表示装置の全体の概略構成を示す断面図である。図2は、図1に示す液晶表示装置の主要部分の位置関係を示す分解斜視図である。図3は、図1及び図2に示した検出光源部の概略構成を示す図であり、図3(a)は検出光の出射方向に沿って切断した断面図、図3(b)は正面図である。図4は、図1及び図2に示した撮像部の概略構成を示す断面図である。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the liquid crystal display device according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an overall schematic configuration of the liquid crystal display device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view showing the positional relationship of the main parts of the liquid crystal display device shown in FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the detection light source unit shown in FIGS. 1 and 2, FIG. 3A is a cross-sectional view cut along the emission direction of detection light, and FIG. 3B is a front view. FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the imaging unit illustrated in FIGS. 1 and 2.
図1及び図2に示すように、本実施の形態1における液晶表示装置は、液晶表示パネル2と、結像光学系を有する撮像部4と、検出光源部9と、液晶表示パネル2を裏面側から照明するバックライト装置5とを備えている。検出光源部9は、液晶表示パネルの観察者側へ検出光を出射している。また、撮像部4は、液晶表示パネル2の観察者側を撮像している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the liquid crystal display device according to the first embodiment has a liquid
図3に示すように、本実施の形態1においては、検出光源部9は、検出光を出射する複数個の光源14を備えている。各光源14は、それぞれの出射方向が一致するように並列に配置されている。また、各光源14は、波長が赤外領域にある光を出射する発光ダイオードである。なお、22は、検出光源部9のフレームであり、23は、各光源14をフレーム22に固定する樹脂製の固定部材である。また、24は、透明の樹脂材料によって形成された導光路である。
As shown in FIG. 3, in the first embodiment, the detection
また、図2に示すように、本実施の形態1では、検出光源部9は、液晶表示パネル2の観察者側において、表示領域3の周辺に複数個配置されている。具体的には、検出光源部9は、4つ配置されており、各検出光源部9は、表示領域3のいずれかの辺に沿って、表示領域3を囲むように配置されている。但し、検出光源部9の数は特に限定されるものではない。例えば、検出光源部9の数が二つであって、対向する2辺にのみ検出光源部9が配置された態様であっても良い。また、検出光源部9は、液晶表示パネル2の裏面側に、検出光の出射方向を観察者側に向けた状態で配置することもできるが、照射効率の点から、図1及び図2に示すように、液晶表示パネル2の観察者側に配置するのが好ましい。
As shown in FIG. 2, in the first embodiment, a plurality of detection
また、図1及び図2に示すように、バックライト装置5は、光源となる複数本の蛍光ランプ6と、蛍光ランプ6の液晶表示パネル2側に配置された光学層7とを備えている。撮像部4は、バックライト装置5の内部に配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the backlight device 5 includes a plurality of
本実施の形態1においては、バックライト装置5は、直下型のバックライト装置である。バックライト装置5において、複数本の蛍光ランプ6は、バスタブ型の筐体8に、互いに平行な状態で配置されている(図2参照)。また、筐体8の内面には反射シートが貼付されている。光学層7は、例えば、拡散板、拡散シート、プリズムシート、反射/偏光シート等を順に積層して形成されている。更に、撮像部4は、隣接する蛍光ランプ8に挟まれるように、筐体8の底面に配置されている。
In the first embodiment, the backlight device 5 is a direct type backlight device. In the backlight device 5, a plurality of
また、図4に示すように、本実施の形態1においては、撮像部4は、結像光学系を構成するレンズ素子30と、レンズ素子30によって結像された像を受光する固体撮像素子32とを備えている。固体撮像素子32は、CCD固体撮像素子や、MOS型固体撮像素子といった固体撮像素子である。レンズ素子30及び固体撮像素子32は、レンズ素子30の光軸30aと固体撮像素子32の受光面の中心を通る法線32aとが一致するように、フレーム33に保持されている。
As shown in FIG. 4, in the first embodiment, the
また、検出光の波長が赤外領域に設定されているため、被写体1によって反射された可視光線が撮像部4に入射すると、この可視光線はノイズ成分となる。ここでいう可視光線としては、バックライトから出射され、液晶表示パネル2を通過した照明光や、液晶表示装置の外部からの光が挙げられる。このため、図4に示すように、レンズ素子30の入射面側には、赤外領域の波長の光のみを透過する光学フィルタ31が取り付けられている。よって、撮像部4は、検出光源部9から出射された検出光のみを受光することができる。
In addition, since the wavelength of the detection light is set in the infrared region, when visible light reflected by the subject 1 enters the
また、図1及び図2に示すように、バックライト装置5は、液晶表示パネル2との間に空間25が存在するように配置されており、これによって、撮像部4の光学的撮像距離(結像光学系の焦点距離)が確保されている。本実施の形態1においては、液晶表示パネル2とバックライト装置5とは、フレーム21によって、一定の距離を置いて保持されている。例えば、液晶表示パネル2の大きさが30インチ程度であるならば、液晶表示パネル2とバックライト装置5との距離は15cm程度に設定される。液晶表示パネル2とバックライト装置5との間には、液晶表示装置の強度を高めるため、透明の樹脂材料を充填する等しても良い。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the backlight device 5 is arranged so that a
また、本実施の形態1では、図1及び図2に示すように、撮像部4は複数個設けておくのが好ましい。この場合、複数個の撮像部4それぞれは、表示領域3内の異なる領域における観察者側の状態を撮像できるように配置される。このような構成とすると、単一の撮像部しか設けられない場合に比べて、撮像部4それぞれの撮像領域を狭くすることができ、撮像部4が求める光学的撮像距離を短くすることができる。よって、単一の撮像部しか設けられない場合に比べて、液晶表示パネル2とバックライト装置5との間の距離を短くでき、液晶表示装置の薄型化を図ることができる。
In the first embodiment, it is preferable to provide a plurality of
このような構成により、本実施の形態1において、検出光源部9から出射された検出光は、表示領域上又はその近傍に存在する被写体1で反射される。更に、反射された検出光は、液晶表示パネル2の観察者側から液晶表示パネル2に入射し、そして、液晶表示パネル及び結像光学系(図4参照)を通過する。撮像部4は、この液晶表示パネル2及び結像光学系を通過した検出光を受光し、これにより、液晶表示パネル2の観察者側における状態を撮像する。
With such a configuration, in Embodiment 1, the detection light emitted from the detection
よって、本実施の形態1における液晶表示装置によれば、発熱量の減少化、静音化及び小型化を達成でき、しかも、撮像部4が結像光学系を備えるため、従来の入力機能を備えた表示装置に比べて、高解像度の画像の取り込みを達成できる。
Therefore, according to the liquid crystal display device in the first embodiment, the heat generation amount can be reduced, the noise can be reduced, and the size can be reduced. Further, since the
また、本実施の形態1では、図1及び図2に示すように、バックライト装置5は、その発光領域の面積が表示領域3の面積よりも大きくなるように構成するのが好ましい。これは、液晶表示パネル2とバックライト装置5とが離れていると、液晶表示パネル2の照射領域が減少する傾向にあるからである。
In the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the backlight device 5 is preferably configured such that the area of the light emitting region is larger than the area of the display region 3. This is because the irradiation area of the liquid
更に、上述したように液晶表示パネル2とバックライト装置5との間に空間25が設けられていると、液晶表示パネル2の表示領域3の外縁近傍の領域に照明光が届きにくくなる可能性がある。この場合、表示領域3の外縁近傍の領域の輝度が低下し、液晶表示装置の表示品位が低下するおそれがある。
Furthermore, if the
このため、本実施の形態1では、図1及び図2に示すように、空間25には、側面ミラー13が配置されている。側面ミラー13は、全反射ミラーであり、反射面を空間25に向けた状態で、空間25を囲むように配置されている。側面ミラー13により、フレーム21の側壁へと向かう照明光は、表示領域3へと反射されるので、上記した表示品位の低下を回避することができる。
Therefore, in the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the
また、本実施の形態1では、液晶表示パネル2は、アクティブマトリクス基板2cと、液晶層2bと、フィルタ基板(対向基板)2aとを備えている。液晶層2bは、アクティブマトリクス基板2cとフィルタ基板2aとによって挟み込まれている。液晶層2bを封止するためのシールについては、図示を省略している。また、フィルタ基板2a及びアクティブマトリクス基板2cそれぞれにおける液晶層2b側の反対側の面には、図示していないが、偏光板が設けられている。
In the first embodiment, the liquid
更に、図示していないが、アクティブマトリクス基板2cには、マトリクス状に配置された複数個のアクティブ素子(TFT素子)が形成されている。アクティブ素子は画素を構成しており、画素が設けられた領域と厚み方向(図1中の太線の矢印で示す)において重なる領域が、表示領域3となっている。また、アクティブマトリクス基板2cには、図示していないが、ゲート駆動回路やソース駆動回路といった駆動回路が設けられている。フィルタ基板2aには、各画素に対応する複数のカラーフィルタ(図示せず)や、対向電極が形成されている。
Furthermore, although not shown, a plurality of active elements (TFT elements) arranged in a matrix are formed on the
ところで、上述したように、撮像部4は、バックライト装置5の内部に配置されている。よって、本実施の形態1においては、検出光の撮像部4への入射が光学層7によって妨げられないようにするため、光学層7における撮像部4に受光される検出光の光学的経路と重なる領域には、開口7aが設けられている。
Incidentally, as described above, the
しかし、開口7aから撮像部4が外部に露出した状態であると、液晶表示パネル2が透過性を有するため、撮像部4は観察者側から視認されてしまい、表示画像の品質が損なわれてしまう。このため、図1及び図2に示すように、光学層7の開口7aには、検出光が透過可能な反射部材12が設置されている。
However, when the
具体的には、本実施の形態1では、反射部材12は、波長が赤外領域の光を透過させ、波長が可視領域にある光を反射するコールドミラーである。よって、反射部材12は、検出光のみを透過させ、バックライト装置5の照明光や外部から入射した可視光線を反射する。このため、本実施の形態1によれば、撮像部4が外部から視認されるのを抑制することができる。
Specifically, in the first embodiment, the reflecting
更に、図1及び図2に示すように、本実施の形態1においては、液晶表示パネル2とバックライト装置5との間の空間25に、バックライト装置5の光学層7に設けられた反射部材12を照明する照明光源部10が設けられている。照明光源部10は、検出光源部9と同様に構成されているが、波長が可視領域にある光、例えば波長が700nm未満の光を出射する発光ダイオードを光源15として備えている。また、照明光源部10は、それから出射される照明光の最も輝度が高い方向が反射部材12を向くように配置されている。このため、本実施の形態1では、反射部材12において可視光線の反射が確実に生じるため、撮像部4の外部からの視認は確実に抑制されている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, in the first embodiment, the reflection provided in the
また、図1及び図2に示すように、本実施の形態1においては、液晶表示パネル2は、遮光部11を備えている。遮光部11は、液晶表示パネル2の観察者側又は裏面側から入射し、表示領域3以外の領域を介して、液晶表示パネル2を通過する光を遮光している。具体的には、遮光部11は、非透明性の枠状の板材であり、その開口は表示領域3の形状に合わせて形成されている。また、遮光部11は、液晶表示パネル2の表示面に配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the first embodiment, the liquid
更に、照明光源部10は、液晶表示パネル2の厚み方向において表示領域3と重ならないように、即ち、遮光部11に対しては液晶表示パネル2の厚み方向において重なるように配置されている。よって、照明光源部10は、遮光部11によって外部から視認されないようになっている。
Further, the illumination
また、本実施の形態1において、検出光の波長は、赤外領域にあれば良いが、700nm以上、好ましくは800nm以上、特に好ましくは850nm以上に設定するのが良い。このような範囲に設定すると、液晶表示パネル2を構成するカラーフィルタや偏光板に対する検出光の透過率を高めることができるからである。また、一般に、波長が1000nmを超える光を受光できる固体撮像素子は、高価であることから、検出光の波長の上限は、1000nm以下とするのが好ましい。
In the first embodiment, the wavelength of the detection light may be in the infrared region, but is set to 700 nm or more, preferably 800 nm or more, and particularly preferably 850 nm or more. This is because, if it is set in such a range, the transmittance of the detection light with respect to the color filters and polarizing plates constituting the liquid
更に、検出光の波長が上記範囲に設定されている場合においては、図4に示した光学フィルタ31として、波長が700nm以上、好ましくは800nm以上、特に好ましくは850nm以上の光のみを透過させるハイパスフィルタを用いるのが良い。また、この場合において、反射部材12としては、波長が700nm未満の光を反射し、波長が700nm以上の光を透過させるコールドミラー、好ましくは、波長が800nm未満の光を反射し、波長が800nm以上の光を透過させるコールドミラー、特に好ましくは、波長が850nm未満の光を反射し、波長が850nm以上の光を透過させるコールドミラーを用いるのが良い。
Further, when the wavelength of the detection light is set in the above range, the
なお、本実施の形態1において、反射部材12としてはコールドミラーが用いられているが、これに限定されるものではない。反射部材12としては、波長に関わらず、入射光の一部を反射し、他の一部を透過させる半透明鏡(いわゆるハーフミラー)を用いることもできる。この場合においても、検出光は撮像部4に入射でき、また、可視光線は反射されるため、撮像部4の外部からの視認を抑制することができる。
In the first embodiment, a cold mirror is used as the reflecting
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2における液晶表示装置について、図5を参照しながら説明する。図5は、本発明の実施の形態2における液晶表示装置の全体の概略構成を示す断面図である。
(Embodiment 2)
Next, a liquid crystal display device according to
図5に示すように、本実施の形態2における液晶表示装置は、反射部材12に照明光を照射する照明光源部16の構成において、図1及び図2に示した実施の形態1における液晶表示装置と異なっている。それ以外の構成は、本実施の形態2における液晶表示装置は、実施の形態1における液晶表示装置と同様である。以下、相違点について説明する。
As shown in FIG. 5, the liquid crystal display device according to the second embodiment is the same as the liquid crystal display according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in the configuration of the illumination
図5に示すように、本実施の形態2において、照明光源部16は、バックライト装置であり、光源となる複数本の蛍光ランプ17と、光学層18と、バスタブ型の筐体19とを備えており、バックライト装置5と同様の構成を備えている。よって、照明光光源部16は、バックライト装置5が出射する光と分光分布が同一の光を出射することができる。
As shown in FIG. 5, in the second embodiment, the illumination
また、照明光源部16は、側面ミラー13の裏側に、出射面となる光学層18の上面を側面ミラー13に重ねた状態で配置されている。本実施の形態2においては、側面ミラーは、一部の入射光を透過させ、他の一部を反射させる半透明鏡であるため、照明光源部16から出射された照明光は、側面ミラー13を介して、反射部材12に到達する。
Further, the illumination
このように、本実施の形態2によれば、バックライト装置5が出射する光と分光分布が同一の光が、液晶表示パネル2とバックライト装置5との間の空間25を囲む位置から、照射される。このため、バックライト装置5からの照明光の分光分布と、反射部材12で反射された照明光源16からの照明光の分光分布とが同一となるので、反射部材12が形成された領域が外部から視認されにくくなり、より一層、高画質な表示画像を得ることができる。
As described above, according to the second embodiment, the light having the same spectral distribution as the light emitted from the backlight device 5 is positioned from the position surrounding the
また、本実施の形態2において、観察者から見て、照明光源部16は側面ミラー13の背後に位置する。このため、照明光源部16が観察者に視認されることはない。よって、照明光源部16の大きさや数などは適宜設定でき、照明光源部16の設計の自由度は実施の形態1に比べて高いものとなっている。
In the second embodiment, the illumination
(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3における液晶表示装置について、図6を参照しながら説明する。図6は、本発明の実施の形態3における液晶表示装置の全体の概略構成を示す断面図である。図7は、図6に示した液晶表示装置に備えられた撮像部の概略構成を示す断面図である。
(Embodiment 3)
Next, a liquid crystal display device according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing an overall schematic configuration of the liquid crystal display device according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an imaging unit provided in the liquid crystal display device illustrated in FIG. 6.
図6に示すように、本実施の形態3における液晶表示装置は、撮像部20の配置や照明光源部の構成の点で、実施の形態1及び2における液晶表示装置と異なっている。それ以外の点については、本実施の形態3における液晶表示装置は、実施の形態1及び2における液晶表示装置と同様に構成されている。以下、相違点について説明する。
As shown in FIG. 6, the liquid crystal display device according to the third embodiment is different from the liquid crystal display devices according to the first and second embodiments in the arrangement of the
本実施の形態3においては、撮像部20は、液晶表示パネル2の厚み方向において、表示領域3と重ならないように、即ち、遮光部11と重なるように配置されている。このため、本実施の形態3によれば、実施の形態1及び2に比べて、より一層、撮像部20が外部から視認されるのを抑制できる。
In the third embodiment, the
更に、本実施の形態3においては、図1に示した照明光源部10と、図5に示した照明光源部16とを備えており、両者によって、反射部材12を照明している。よって、このことによっても、実施の形態1及び2に比べて、より一層、撮像部20が外部から視認されにくくなっている。
Further, in the third embodiment, the illumination
また、本実施の形態3では、図6に示すように、撮像部20は、バックライト装置の発光領域の外縁近くに配置されるため、撮像部20としては、図7に示す構成を備えたものが用いられる。図7に示すように、撮像部20も、図4の例に示したものと同様に、固体撮像素子32と、レンズ素子34と、光学フィルタ31とを備えている。このうち、固体撮像素子32及び光学フィルタ31は、図4の例に示したものと同様のものである。
In the third embodiment, as shown in FIG. 6, the
但し、撮像部20においては、図4の例に示したものと異なり、レンズ素子34と固体撮像素子32とは、いわゆるシフト光学系を構成している。具体的には、固体撮像素子32及びレンズ素子34は、固体撮像素子32の受光面の中心を通る法線32aとレンズ素子34の光軸34aとが平行となり、且つ、光軸34aが法線32aからシフトした状態でフレーム35に保持されている。
However, in the
ところで、撮像部20がシフト光学系を備えておらず、図4に示した撮像部4と同様に構成されているならば、発光領域の外縁近くから表示領域を撮像するためには、撮像部20はレンズ素子34の光軸34aを表示領域3に向けて傾斜させる必要がある。この場合、撮像素子32の受光面には、台形歪みが生じた像が結像されるため、その後、画像処理を行なう必要がある。これに対して、本実施の形態3では、撮像部20は、上述したようにシフト光学系を備えているため、発光領域の外縁近くから表示領域を撮像する場合であっても、撮像部20を傾斜させることなく表示領域3を撮像できる。よって、撮像素子32の受光面には、台形歪みの少ない像が結像される。
By the way, if the
なお、このようなシフト光学系を採用する場合は、斜め光が蹴られずにレンズ素子34を透過する必要がある。よって、本実施の形態3においては、レンズ素子34の口径は、図4に示したレンズ素子30に比べて大口径化されている。
When such a shift optical system is adopted, it is necessary to transmit the lens element 34 without oblique light being kicked. Therefore, in the third embodiment, the diameter of the lens element 34 is larger than that of the
また、本発明でいう「結像光学系」とは、液晶表示パネルの表面近傍と撮像部の受光面とに焦点を有し、液晶表示パネルの表面近傍の像を受光面に結像させるレンズ系をいう。図4及び図6の例では、結像光学系は、レンズ素子のみによって構成されているが、複数のレンズ素子を備えたレンズ群で構成されていても良い。 The “imaging optical system” as used in the present invention is a lens that has a focal point near the surface of the liquid crystal display panel and the light receiving surface of the imaging unit, and forms an image near the surface of the liquid crystal display panel on the light receiving surface. Refers to the system. In the example of FIGS. 4 and 6, the imaging optical system is configured only by lens elements, but may be configured by a lens group including a plurality of lens elements.
本発明における液晶表示装置は、上述した実施の形態1〜3に示した液晶表示装置に限定されるものではない。例えば、実施の形態1〜3においては、照明光源部が設けられているが、本発明はこれらの態様に限定されるものではない。本発明における液晶表示装置は、反射部材を照明する照明光源部を備えていない態様であっても良い。この場合であっても、反射部材は、外部から入射した光やバックライト装置からの照明光を反射するため、撮像部の外部からの視認は抑制される。但し、この態様においては、実施の形態3において図6に示したように、撮像部は、液晶表示パネルの厚み方向において、遮光部と重なるように配置されているのが好ましい。 The liquid crystal display device in the present invention is not limited to the liquid crystal display device described in the first to third embodiments. For example, in Embodiments 1 to 3, the illumination light source unit is provided, but the present invention is not limited to these modes. The liquid crystal display device according to the present invention may be in a mode not including an illumination light source unit that illuminates the reflecting member. Even in this case, since the reflecting member reflects light incident from the outside and illumination light from the backlight device, visual recognition from the outside of the imaging unit is suppressed. However, in this aspect, as shown in FIG. 6 in Embodiment 3, it is preferable that the imaging unit is disposed so as to overlap the light shielding unit in the thickness direction of the liquid crystal display panel.
また、照明光源部を設けない態様においては、反射部材に効率良く光が到達するようにするため、例えば、アクティブマトリクス基板2c(図1、図5及び図6参照)に設けられた複数個のTFTの最下層に金属膜を形成しておくのが好ましい。具体的には、金属製のゲート電極及びゲート配線を最下層に形成しておくのが好ましい。この場合は、バックライト装置から出射された照明光が、最下層の金属膜によって反射されるため、反射光によって反射部材を照明することができる。
Moreover, in the aspect which does not provide an illumination light source part, in order to make light reach | attain efficiently to a reflective member, for example, the some provided in the active matrix board |
また、アクティブマトリクス基板の裏面(液層層2bと接触しない側の面)に、増反射処理を施すのも好ましい。増反射処理は、例えば、薄膜多層蒸着技術を用いることによって行うことができる。薄膜多層蒸着技術を用いた場合は、自由に反射率を増加させることができる。但し、反射率を増加させ過ぎると、表示領域3の明るさが低下してしまうため、反射率は、液晶表示装置の用途や仕様等に応じて設定するのが良い。
In addition, it is also preferable to perform an increased reflection treatment on the back surface of the active matrix substrate (the surface not in contact with the
また、一般的な液晶表示装置では、アクティブマトリクス基板の裏面には、バックライト装置からの照明光の反射を防止するため、AR(Anti Reflection)処理(界面反射防止処理)が施されるが、照明光源部を設けない態様においては、このAR処理を施さないのが好ましい。この場合、アクティブマトリクス基板の裏面で反射された照明光によって、反射部材を照明することができる。 Further, in a general liquid crystal display device, an AR (Anti Reflection) process (interface reflection prevention process) is performed on the back surface of the active matrix substrate to prevent reflection of illumination light from the backlight device. In an aspect in which the illumination light source unit is not provided, it is preferable not to perform this AR processing. In this case, the reflecting member can be illuminated with the illumination light reflected on the back surface of the active matrix substrate.
以上のように、本発明の液晶表示装置は、入力機能を備えており、パーソナルコンピュータ、テレビ、ゲーム機器等の表示装置として有用であり、産業上の利用可能性を有している。 As described above, the liquid crystal display device of the present invention has an input function, is useful as a display device for personal computers, televisions, game machines, and the like, and has industrial applicability.
1 被写体
2 表示パネル
2a フィルタ基板
2b 液晶層
2c アクティブマトリクス基板
3 表示領域
4、20 撮像部
5 バックライト装置
6 蛍光ランプ
7 光学層
7a 光学層に設けられた開口
8 筐体
9 検出光源部
10 照明光源部
11 遮光部
12 反射部材(コールドミラー)
13 側面ミラー
14 検出光源部の光源
15 照明光源部の光源
16 サブバックライト装置
17 サブバックライト装置の蛍光ランプ
18 サブバックライト装置の光学層
19 サブバックライト装置の筐体
21 表示装置のフレーム
22 検出光源部のフレーム
23 固定部材
24 導光路
25 液晶表示パネルとバックライト装置との間の空間
30、34 レンズ素子(結像光学系)
30a、34a レンズ素子の光軸
31 光学フィルタ
32 固体撮像素子
32a 固体撮像素子の受光面の中心を通る法線
33、35 撮像部のフレーム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
DESCRIPTION OF
30a, 34a Optical axis of
Claims (9)
前記バックライト装置は、光源と、前記光源の前記液晶表示パネル側に配置された光学層とを備え、且つ、前記液晶表示パネルとの間に空間が存在するように配置され、
前記撮像部は、前記バックライト装置の内部に配置され、且つ、観察者側から前記液晶表示パネルに入射し、そして前記液晶表示パネル及び前記結像光学系を通過する前記検出光を受光することによって、前記液晶表示パネルの観察者側における状態を撮像し、
前記バックライト装置の前記光学層における前記撮像部に受光される前記検出光の光学的経路と重なる領域には、前記検出光が透過可能な反射部材が設けられていることを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal display panel, an imaging unit having an imaging optical system, a detection light source unit that emits detection light having a wavelength in the infrared region to the viewer side of the liquid crystal display panel, and the liquid crystal display panel from the back side A backlight device for illuminating,
The backlight device includes a light source and an optical layer disposed on the liquid crystal display panel side of the light source, and is disposed so that there is a space between the liquid crystal display panel,
The imaging unit is disposed inside the backlight device, and receives the detection light incident on the liquid crystal display panel from an observer side and passing through the liquid crystal display panel and the imaging optical system. By imaging the state of the liquid crystal display panel on the viewer side,
A liquid crystal display, wherein a reflection member capable of transmitting the detection light is provided in a region overlapping the optical path of the detection light received by the imaging unit in the optical layer of the backlight device apparatus.
前記撮像部が、700nm以上の波長の光のみを受光し、
前記反射部材が、波長が700nm未満の光を反射し、波長が700nm以上の光を透過させる請求項1に記載の表示装置。 The detection light source unit emits light having a wavelength of 700 nm or more as the detection light,
The imaging unit receives only light having a wavelength of 700 nm or more,
The display device according to claim 1, wherein the reflection member reflects light having a wavelength of less than 700 nm and transmits light having a wavelength of 700 nm or more.
前記撮像部が、800nm以上の波長の光のみを受光し、
前記反射部材が、波長が800nm未満の光を反射し、波長が800nm以上の光を透過させる請求項2に記載の表示装置。 The detection light source unit emits light having a wavelength of 800 nm to 1000 nm as the detection light,
The imaging unit receives only light having a wavelength of 800 nm or more,
The display device according to claim 2, wherein the reflection member reflects light having a wavelength of less than 800 nm and transmits light having a wavelength of 800 nm or more.
前記第2の反射部材は、入射光の一部を反射し、他の一部を透過させるように形成され、前記液晶表示パネルと前記バックライト装置との間において、その反射面を前記空間に向けた状態で、前記空間を囲むように配置され、
前記照明光源部は、前記第2の反射部材の裏側に配置され、前記第2の反射部材を介して前記反射部材を照明する請求項4に記載の液晶表示装置。 A second reflecting member different from the reflecting member;
The second reflecting member is formed so as to reflect a part of incident light and transmit the other part, and between the liquid crystal display panel and the backlight device, the reflecting surface is formed in the space. In a state of facing, arranged to surround the space,
The liquid crystal display device according to claim 4, wherein the illumination light source unit is disposed on a back side of the second reflecting member and illuminates the reflecting member via the second reflecting member.
前記液晶表示パネルが、前記液晶表示パネルの観察者側又は裏面側から入射し、前記表示領域以外の領域を介して、前記液晶表示パネルを通過する光を遮光する遮光部を備え、
前記撮像部が、前記液晶表示パネルの厚み方向において前記遮光部と重なるように配置されている請求項1〜6のいずれかに記載の液晶表示装置。 The area of the light emitting region of the backlight device is set larger than the area of the display region of the liquid crystal display panel,
The liquid crystal display panel includes a light-shielding portion that is incident from an observer side or a back surface side of the liquid crystal display panel and shields light passing through the liquid crystal display panel through a region other than the display region,
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the imaging unit is disposed so as to overlap the light shielding unit in a thickness direction of the liquid crystal display panel.
前記複数個のTFTそれぞれが、最下層に、金属膜を備えている請求項1〜3のいずれかに記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display panel includes a filter substrate, a liquid crystal layer, and an active matrix substrate having a plurality of TFT elements,
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein each of the plurality of TFTs includes a metal film in a lowermost layer.
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