(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する表示面を一方面に有する液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの前記一方面とは反対側の他方面に対向して配設され、前記液晶表示パネルの前方を撮像可能な撮像装置であって、
スリーブと、
前記スリーブを通って入射した光を受光する撮像素子と、を備えた撮像装置と、
前記液晶表示パネルの前記他方面に対向して設けられたバックライト装置であって、前記撮像装置を保持する保持部を有し、前記他方面に光を照射するバックライト装置と、
前記スリーブの前記他方面に対向する端面と前記他方面との間に、前記他方面および前記端面に密着状態で設けられる環状の遮光部材と、を含むことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記遮光部材は、弾性材料から成ることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記遮光部材は、前記スリーブの前記端面に固着され、前記液晶表示パネルの前記他方面に付勢力がかかった状態で当接していることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記保持部は、前記撮像装置を外囲する筒状体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記液晶表示パネルの前記表示面を覆うように配設された板状の保護部材であって、
光透過性を有する第１の部分と、前記第１の部分の光透過率よりも低い光透過率を有する第２の部分とを有している保護部材をさらに含んでおり、
前記撮像装置は、前記第２の部分に対向していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記撮像装置に配設され、前記液晶表示パネルに向けて赤外光を出射する赤外光発生部を、さらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記撮像装置と前記バックライト装置とで共用される電源と、
前記液晶表示パネルに前記撮像装置の動作信号を入力させることによって前記撮像装置に連動して前記液晶表示パネルを動作させる動作制御部と、を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置を搭載した画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、スマートフォンおよびカメラ付き携帯電話機などの携帯型通信機器として、撮像装置を搭載した、カメラ一体型ディスプレイ装置とも呼ばれる画像表示装置が知られている。このような画像表示装置の従来技術は、たとえば特許文献１に記載されている。【０００３】
この従来技術では、特許文献１の図７に示されるように、撮像装置であるカメラは、複数のレンズ素子を備えたレンズ列によって画像光が集められ、その画像光は該レンズ列によって固体撮像素子上に合焦される。レンズ列内の全てのレンズ素子は、該特許文献１の図６に示されるように、カバーガラス層の下面上のインク開口の下部に位置するように積み重ねた状態で取り付けられている。【０００４】
前述のカメラは、携帯電話機の画像表示装置のカバーガラス層の一部の裏面に取り付けられ、外部からカメラを見えなくするため、カバーガラスの裏面に黒インクを印刷し、黒インクにカメラの視野を確保するための窓として開口が形成されている。しかし、バックライト装置による光照射領域を含む画像表示領域に対し、カメラは視野外となるよう隔離された状態で配置されている。【０００５】
また、特許文献１に記載されている画像表示装置においては、特許文献１の図９に示されるように、開口を有する偏光板と、薄膜トランジスタ層と、カラーフィルタ層とを有する表示部と、開口を貫通するスリーブと、少なくとも一部がスリーブ内に格納されるレンズ構造体を有するカメラと、表示部に取り付けられるガラス層とを有する。【０００６】
ガラス層は、レンズ構造体およびスリーブが貫通する開口を有し、カラーフィルタ層および薄膜トランジスタ層は各々の縁部を有し、カラーフィルタ層と薄膜トランジスタ層とは積層されており、カラーフィルタ層の縁部が薄膜トランジスタ層の縁部よりも退避し、薄膜トランジスタ層の縁部に、ガラス層が取り付けられる突部が形成される。【０００７】
カラーフィルタ層の縁部には、薄膜トランジスタ層に形成した突部に沿って切欠きが設けられ、ガラス層には、突部に取り付けられるはめ込み層が形成され、ガラス層にレンズ構造体の一部だけが嵌め込まれる構成が提案されている。このような特許文献１の画像表示装置と類似の他の従来技術は、たとえば特許文献２，３に記載されている。【０００８】
さらに他の従来技術は、たとえば特許文献４に記載されている。この従来技術では、表示画面に画像を表示するアクティブ状態および表示素子を暗くしかつ部分的に透明にする非アクティブ状態を繰り返し、非アクティブ状態において、表示画面の背後に配置された撮像装置である画像捕捉機構によって、表示画面を介して画像を捕捉し、表示画面の前方のオブジェクトの写真画像を撮像することができる画像表示装置が提案されている。【０００９】
さらに他の従来技術は、たとえば特許文献５，６に記載されている。これらの従来技術では、撮像素子に車内の映像と反射鏡を介する車外の映像とを取込んで撮像し、車両の走行状況と運転者の状況とから運転者の居眠りやよそ見などを検知し、危険を知らせたり、前方の車両との車間距離や道に飛び出してくる物体を検知して危険がある場合は知らせたり、ドライブレコーダとして機能し、事故の際に運転者の状況、車の状況、道路状況などの撮像結果を証拠として用いることができる車載用カメラモジュールが提案されている。【００１０】
さらに他の従来技術は、たとえば特許文献７に記載されている。この従来技術では、液晶表示パネルのガラス基板に、カメラを挿入するための貫通孔を有する画像表示装置がディスプレイ構造体として記載されている。ディスプレイ構造体は、多数の薄膜トランジスタ（Thin  Film  Transistor、略称ＴＦＴ）が実装されたガラス基板に貫通孔を形成し、この貫通孔にカメラを嵌め込む構成が記載されている。【００１１】
さらに他の従来技術は、たとえば特許文献８に記載されている。この従来技術では、請求項１および図４ｂに示されるように、カメラが光ガイド、すなわちバックライト装置の導光板のカメラの周りに光シールドが設けられ、導光板とカメラとが一体化された画像表示装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第５８８４２４８号公報
【特許文献２】特許第５６４３１７３号公報
【特許文献３】特許第５７４００１２号公報
【特許文献４】米国特許出願公開第２００９０００９６２８号明細書
【特許文献５】国際公開第２０１０／０５００１２号
【特許文献６】特開２０１１−２０６６９号公報
【特許文献７】特開２０１２−９８７２６号公報
【特許文献８】特表２０１１−５０４２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前述の特許文献１〜３に記載されている従来技術では、ＴＦＴ機能を有する特殊構造のガラス層に対して、複雑な形状を有する開口加工が必要となるばかりでなく、ガラス層にはめ込み層等を形成しなければならないなど、複雑な加工および複雑な組立てが必要となり、製造コストが高価となり、生産性が悪いという問題がある。【００１４】
また、前述の特許文献４に記載されている従来技術では、表示画面の背後に配置された撮像装置である画像捕捉機構によって、表示画面の前方のオブジェクトの写真画像を撮像することができるが、画像捕捉機構を装置内に取付ける構成は開示されておらず、画像表示装置の小型化および薄型化を図る技術を提案するものではない。【００１５】
また、前述の特許文献５，６に記載されている従来技術では、撮像素子に車内の映像と反射鏡を介する車外の映像とを撮像させる構成であるが、画像表示装置を小型化および薄型化することができる技術は提案されていない。【００１６】
また、前述の特許文献７の従来技術では、貫通孔の部位を避けてＴＦＴを形成する必要があり、また液晶が貫通孔から外部に漏れないようにする構成、すなわち液晶の漏れを阻止するための阻止層等の形成を採用する必要があり、構成が複雑であり、組立て時の作業性が悪く、製造コストが高コスト化してしまうという問題がある。また、バックライト装置の光がカメラに入り込むのを抑える遮光構造を備えていないので、バックライト装置の光の輝度が高い場合には、カメラにバックライト装置の光が入射し、適切な画像光が得られないおそれがある。【００１７】
前述の特許文献８に記載されている従来技術では、光ガイドからの光を遮光するには不十分である。特に、非常に高輝度、例えば、２００００カンデラ程度のバックライト装置を用いた場合、液晶表示パネルで乱反射したバックライト装置の光がカメラに容易に入り込むおそれがある。【００１８】
本発明の目的は、構成を簡素化して製造時の組立て性に優れ、小型化および薄型化を図ることができる画像表示装置を提供することである。また、バックライト装置の光に対して遮光性に優れた撮像装置を有する画像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、画像を表示する表示面を一方面に有する液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの前記一方面とは反対側の他方面に対向して配設され、前記液晶表示パネルの前方を撮像可能な撮像装置であって、
スリーブと、
前記スリーブを通って入射した光を受光する撮像素子と、を備えた撮像装置と、
前記液晶表示パネルの前記他方面に対向して設けられたバックライト装置であって、前記撮像装置を保持する保持部を有し、前記他方面に光を照射するバックライト装置と、
前記スリーブの前記他方面に対向する端面と前記他方面との間に、前記他方面および前記端面に密着状態で設けられる環状の遮光部材と、を含むことを特徴とする画像表示装置である。【００２０】
また本発明においては、前記遮光部材が、弾性材料から成ることが好ましい。【００２１】
また本発明においては、前記遮光部材が、前記スリーブの前記端面に固着され、前記液晶表示パネルの付勢力がかかった状態で前記他方面に当接していることが好ましい。【００２２】
また本発明においては、前記保持部が、前記撮像装置を外囲する筒状体であることが好ましい。【００２３】
また本発明においては、前記液晶表示パネルの前記表示面を覆うように配設された板状の保護部材であって、
光透過性を有する第１の部分と、前記第１の部分の光透過率よりも低い光透過率を有する第２の部分とを有している保護部材をさらに含んでおり、
前記撮像装置は、前記第２の部分に対向していることが好ましい。【００２４】
また本発明においては、前記撮像装置に配設され、前記液晶表示パネルに向けて赤外光を出射する赤外光発生部を、さらに含むことが好ましい。【００２５】
また本発明においては、前記撮像装置と前記バックライト装置とで共用される電源と、
前記液晶表示パネルに前記撮像装置の動作信号を入力させることによって前記撮像装置に連動して前記液晶表示パネルを動作させる動作制御部と、を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、撮像装置は、バックライト装置によって、液晶表示パネルの裏面よりも背後で保持される。撮像装置は、レンズが収容された筒状のスリーブを有し、スリーブの端面と液晶表示パネルの裏面との間に、環状の遮光部材が裏面および端面に密着した状態で設けられるので、バックライト装置の光およびその反射光が撮像装置内に入射して、バックライト装置の光を撮像装置が受光してしまうことが防がれる。これによって撮像装置は、バックライト装置の点灯時、したがって液晶表示パネルによる画像表示が行なわれている状態で撮像しても、適切な露光量が得られ、撮像不能などの不具合が防がれる。【００２７】
このように、撮像装置は、バックライト装置の光が入射しない状態でバックライト装置に保持されるので、撮像装置を取付けるために液晶表示パネルに切欠きまたは透孔などを設けて複雑な構成とする必要がなく、簡素な構成で撮像装置を搭載することができる。これによって製造時の組立て性および生産性に優れ、小型化および薄型化された画像表示装置を実現することができる。【００２８】
また本発明によれば、遮光部材が弾性材料から成る場合、液晶表示パネルの裏面およびスリーブの端面に対する遮光部材の密着性が向上し、光が侵入する隙間の発生を抑制して、撮像装置内への光の侵入をより確実に防止することができる。また、遮光部材が弾性材料から成るので、液晶表示パネルに余計な応力が発生して表示不良が生じることが防がれる。【００２９】
また本発明によれば、遮光部材は、スリーブの端面に固着され、液晶表示パネルの裏面に付勢力がかかった状態で当接している場合、遮光部材は液晶表示パネルの裏面に対して固着されておらず、動きに対する自由度が得られ、液晶表示パネルに余計な応力が発生して表示不良が生じることが防がれる。【００３０】
また本発明によれば、保持部は、撮像装置を外囲する筒状体である場合、バックライト装置の光を保持部によって遮断し、バックライト装置の光が直接または間接に撮像装置に入射することを防ぐことができる。また、保持部が撮像装置を外囲する筒状体であるので、撮像装置の位置決めが容易であり、撮像装置のバックライト装置への取付け性を向上することができる。【００３１】
また本発明によれば、板状の保護部材が液晶表示パネルの表示面を覆うように配設され、この保護部材は、光透過性を有する第１の部分と、第１の部分の光透過率よりも低い光透過率を有する第２の部分とを有しており、撮像装置は、第２の部分に対向している場合、バックライト装置の光の保護部材による反射光が撮像装置に入り込むことを抑制することができる。また、観察者が外部から撮像装置を視認することを防止することができる。【００３２】
また本発明によれば、撮像装置に赤外光発生部が設けられる場合、赤外光発生部から発生された赤外光を撮像対象物に照射し、暗視撮影を行うことができる。【００３３】
また本発明によれば、撮像装置と前記バックライト装置とで共用される電源と、液晶表示パネルに撮像装置の動作信号を入力させることによって撮像装置に連動して液晶表示パネルを動作させる動作制御部と、を含む場合、撮像装置が一体化された、小型でかつ薄型の画像表示装置を低コストで容易に実現することができる。また、動作制御部によって、撮像装置の撮像時に液晶表示パネルにおける撮像装置に対応する部位を光透過状態として撮像が容易になるよう制御すること等も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
本発明の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
【図１】本発明の一実施形態の画像表示装置を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示されるバックライト装置を分解した状態を示す画像表示装置の分解斜視図である。
【図３】画像表示装置を側方から見た分解斜視図である。
【図４】撮像装置のバックライト装置への取付け状態を説明するための部分断面図である。
【図５】撮像装置の分解斜視図である。
【図６】遮光部材が取付けられていない撮像装置の外観を示す斜視図である。
【図７】遮光部材が取付けられた撮像装置の外観を示す斜視図である。
【図８】パッシブ型の液晶表示パネルおよびバックライト装置の一部の拡大断面図である。
【図９】パッシブ型の液晶表示パネルの構成を簡略して示す正面図である。
【図１０】アクティブマトリクス型の液晶表示パネルの構成を簡略化して示す正面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態の画像表示装置に用いられる撮像装置を示す斜視図である。
【図１２】本発明の他の実施形態の画像表示装置に用いられる撮像装置を示す斜視図である。
【図１３】本発明の他の実施形態の画像表示装置に用いられる撮像装置を示す斜視図である。
【図１４】本発明の他の実施形態の画像表示装置に用いられる撮像装置を示す斜視図である。
【図１５】本発明の他の実施形態の画像表示装置に用いられるバックライト装置を簡素化して示す断面図である。
【図１６】本発明の他の実施形態の画像表示装置に用いられる撮像装置および液晶表示パネルの部分拡大断面図である。
【図１７】本発明の他の実施形態の画像表示装置に用いられる撮像装置および液晶表示パネルの部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は本発明の一実施形態の画像表示装置１を示す分解斜視図であり、図２は図１に示されるバックライト装置４を分解した状態を示す画像表示装置１の分解斜視図であり、図３は画像表示装置１を側方から見た分解斜視図である。本実施形態の画像表示装置１は、画像を表示する一方面に表示面２ａを有する液晶表示パネル２と、液晶表示パネル２の表示面２ａとは反対側の他方面である裏面２ｂに対向して配設され、液晶表示パネル２の前方を撮像可能な撮像装置３と、液晶表示パネル２の裏面２ｂよりも背後で撮像装置３を保持し、液晶表示パネル２の裏面２ｂに光を照射するバックライト装置４と、を含み、好適には、液晶表示パネル２の表示面２ａを覆うように配設された板状の保護部材であるカバーパネル５をさらに含む。なお図３に示すように、液晶表示パネル２は、その下端部に、表示の駆動制御を行うＩＣ等の駆動素子、回路配線等を有するフレキシブルプリント回路基板（Flexible  Printed  Circuits：ＦＰＣ）等から成る回路基板２ｃが設置されている。
【００３６】
バックライト装置４は、アルミニウム合金等の金属または合成樹脂から成る筐体６と、筐体６に嵌め込まれるトレイ７と、反射シート８と、ポリカーボネートなどの透光性を有する合成樹脂から成る導光板９と、拡散シート１０と、輝度強調フィルム(Brightness  Enhancement  Film)１１と、枠体１２と、を含んで構成される。
【００３７】
筐体６は、正面視の形状が横長の長方形の板状体から成る底板６ａと、底板６ａの４辺に垂直に連なる４つの側壁６ｂとを有する。各側壁６ｂには、複数の突起６ｃがそれぞれ形成される。
【００３８】
枠体１２は、正面視の形状が筐体６の各側壁６ｂに対応する横長の長方形であって、各側壁６ｂのそれぞれとほぼ同一長さの細幅の板状体から成る４つの枠部１２ａによって構成される。各枠部１２ａには、筐体６の各突起６ｃおよび後述のトレイ７の各突起７ｆがそれぞれ嵌合する複数のスリット１２ｂが形成される。
【００３９】
トレイ７は、正面視の形状が横長の長方形の底板７ａと、底板７ａの４辺に垂直に連なる４つの側壁７ｂとを有する。下方に配置される側壁７ｂの内面には、光源である複数の発光素子７ｃが細幅の基板７ｄに複数列、整列して実装された発光素子アレイ基板７ｅが搭載される。各側壁７ｂには、複数の突起７ｆがそれぞれ形成される。
【００４０】
トレイ７内には、前述の反射シート８と導光板９と拡散シート１０と、輝度強調フィルム１１とが、この順序に積層状態で収容され、枠体１２が嵌め込まれ、スリット１２ｂに筐体６の各突起６ｃおよびトレイ７の各突起７ｆがそれぞれ嵌合して固定される。トレイ７内に導光板９が収容された状態では、導光板９の下面と発光素子アレイ基板７ｅとは対応し、発光素子アレイ基板７ｅに搭載された各発光素子７ｃの光が導光板９の下面から入射されるように構成されている。
【００４１】
図４は撮像装置３のバックライト装置４への取付け状態を説明するための部分断面図であり、図５は撮像装置３の分解斜視図である。撮像装置３は、基板１４にたとえばＣＭＯＳ（Complementary  Metal-Oxide  Semiconductor）イメージセンサなどの撮像素子１５が実装された撮像素子基板１６を有する。また撮像装置３は、第１レンズ１７、第２レンズ１８と、第１および第２レンズ１７，１８が収容される第１スリーブ１９と、を有する。さらに撮像装置３は、第３レンズ２０と、第３レンズ２０が収容される第２スリーブ２２と、を有する。さらに撮像装置３は、第２スリーブ２２と第３スリーブ２３とで挟持される第４レンズ２１と、第３スリーブ２３と、を有する。第１スリーブ１９、第２スリーブ２２および第３スリーブ２３を含んで、レンズが収容された筒状のスリーブを構成する。
【００４２】
第１スリーブ１９は、略円筒状の筒部１９ａと、筒部１９ａの軸線方向一端部に連なり、半径方向外方に延びる、正面視で略正方形のフランジ１９ｂとを有する。第２スリーブ２２は、略円筒状の筒部２２ａと、筒部２２ａの軸線方向一端部に連なり、半径方向外方に延びる、正面視で略正方形のフランジ２２ｂとを有する。第３スリーブ２３は、略円筒状の筒部２３ａと、筒部２３ａの軸線方向一端部に連なり、半径方向外方に延びる、第１のフランジ２３ｂと、筒部２３ａの軸線方向他端部に連なり、半径方向外方に延びる第２のフランジ２３ｄとを有する。
【００４３】
筐体６の底板６ａには、一対の柱状の突起６ｄが底板６ａに垂直に立設される。基板１４は、正面視の形状が略四角形の板状の絶縁基板から成る。基板１４には、２つの対角線のうちの一方の対角線上に一対の透孔１４ａが形成される。第１スリーブ１９のフランジ１９ｂには、２つの対角線のうちの一方の対角線上に一対の透孔１９ｃが形成される。第２スリーブ２２のフランジ２２ｂには、２つの対角線のうちの一方の対角線上に一対の透孔２２ｃが形成される。第３スリーブ２３の第１のフランジ２３ｂには、２つの対角線のうちの一方の対角線上に一対の透孔２３ｃが形成される。
【００４４】
第１〜第３スリーブ１９，２２，２３は、第１〜第４レンズ１７，１８，２０，２１が基板１４とともに枠体１２に収容された状態で、基板１４の透孔１４ａおよび第１スリーブ１９の透孔１９ｃに突起６ｄが挿通され、第２および第３スリーブ２２，２３の各透孔２２ｃ，２３ｃにボルト２５の軸部が挿通され、その軸部を突起６ｄに形成されたねじ孔に螺合させて締付けることによって、筐体６の底板６ａに撮像装置３が固定される。
【００４５】
底板６ａに固定された撮像装置３との干渉を避けるために、トレイ７、反射シート８、導光板９、拡散シート１０および輝度強調フィルム１１には、上縁辺で開放した切欠き７ｇ，８ａ，９ａ，１０ａ，１１ａがそれぞれ形成されている。カバーパネル５は、ほぼ一様な曲率で液晶表示パネル２に向かって凸に湾曲した、円筒体の一部を成す板状体から成る。
【００４６】
図６は遮光部材３０が取付けられていない撮像装置３の外観を示す斜視図であり、図７は遮光部材３０が取付けられた撮像装置３の外観を示す斜視図である。第３スリーブ２３は、筒部２３ａの軸線方向他端部に連なり、半径方向外方に延びる第２のフランジ２３ｄを有する。第３スリーブ２３において、液晶表示パネル２の裏面２ｂに対向する第２のフランジ２３ｄの端面２３ｅと裏面２ｂとの間には、環状の遮光部材３０（図７では斜線を付して示す）が設けられる。遮光部材３０は、好ましくは弾性材料から成り、裏面２ｂおよび端面２３ｃに密着状態で設けられる。これにより、光が侵入する隙間の発生を抑制して、撮像装置３内への光の侵入をより確実に防止することができる。なお、本発明における遮光部材３０は、少なくとも可視光を遮光するものであり、例えば図１１に示すように、可視光は透過させないが赤外線は透過させるものを含むものである。従って、本発明における遮光部材３０は、可視光および赤外線を遮光するものであってもよい。
【００４７】
遮光部材３０は、本実施形態では、第３スリーブ２３の端面２３ｅに例えば接着剤による接着よって固着された状態とされ、液晶表示パネル２の裏面２ｂに移動可能に弾発的に付勢力がかかった状態で当接して密着している。この場合、遮光部材３０は第３スリーブ２３の端面２３ｅに固着されているが、この固着には、接着剤等による接着と、粘着シート等による粘着、すなわちある程度以上の外力によって引き剥がすことができる状態と、が含まれる。弾性材料としては、シリコーン樹脂などの耐候性および耐衝撃性に優れた非透光性の合成樹脂などの弾性体が用いられる。このような遮光部材３０の厚さＴは、充分な遮光性および緩衝撃性が得られる値として、たとえば０．１ｍｍ乃至２ｍｍが好ましく、より好ましくは０．１ｍｍ乃至１ｍｍが良い。遮光部材３０の厚さが０．１ｍｍより薄いと、液晶表示パネル２に不適切な応力が加わりやすくなり、表示ムラの原因になる傾向がある。遮光部材３０の厚さが２ｍｍを超えると、撮像装置３の位置決め精度が低下しやすくなるばかりでなく、画像表示装置１の小型化を損ねやすいものとなる。
【００４８】
図８は、パッシブ型の液晶表示パネル２およびバックライト装置４の一部の拡大断面図であり、図９はパッシブ型の液晶表示パネル２の構成を簡略化して示す正面図である。液晶表示パネル２は、第１基板３１、第２基板３２、シール材３０、液晶３４、スペーサ３５、第１電極３６、配光膜３７、第２電極３８、偏光板３９および駆動回路４０を備え、第１基板３１と第２基板３２との間にスペーサ３５によって形成された空間に、液晶３４が封入され、シール材３０によって封止される。第１および第２基板３１，３２は、ガラス、ポリカーボネート、アクリル樹脂などの透光性の絶縁基板から成る。
【００４９】
第１基板３１には、垂直方向に複数の第１電極３６が形成される。第１電極３６は、たとえばＩＴＯ（Indium  Tin  Oxide）などの透明導電性薄膜から成る。第２基板３２には、水平方向に複数の第２電極３８が形成される。第２電極３８は、たとえば、第１電極３６と同様に、ＩＴＯなどの透明導電性薄膜から成る。第１電極３６は、信号電極とされ、第２電極３８は、走査電極とされ、第１電極３６と第２電極３８とが正面視で交差する箇所に画素４１が形成され、全画素４１を含む領域が有効表示領域６０として用いられる。なお、液晶表示パネル２として、図１０に示すように、第１電極３６に代えて、ベタ電極である共通電極を配置し、第２基板３２にある第２電極３８に代えて、各画素に対応させてゲート信号線１１２およびソース信号線１１３に接続されるＴＦＴ１０２、画素電極１０３等を配置したアクティブマトリクス型のものを用いることもできる。
【００５０】
アクティブマトリクス型の液晶表示パネル２は、互いに対向して設けられるＣＦ（Color Filter）基板１０８およびＴＦＴ基板１０１と、ＣＦ基板１０８とＴＦＴ基板１０１との間に封入された液晶を含む液晶層と、ＣＦ基板１０８における、液晶層が設けられる側とは反対側の主面に設けられる偏光板と、ＴＦＴ基板１０１における、液晶層が設けられる側とは反対側の主面に設けられる偏光板とを備えて構成される。なお、図１０では、液晶表示パネル２における画像の有効表示領域を仮想線１０５で示している。
【００５１】
ＣＦ基板１０８は、ガラス基板と、カラーフィルタ層と、ＴＦＴ基板１０１にマトリクス状に設けられた複数の画素電極１０３に対向するように設けられるコモン電極（共通電極）と、配向膜とを備えており、カラーフィルタ層は、赤色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタ、青色カラーフィルタ、およびブラックマトリクスを含んでいる。ＴＦＴ基板１０１は、ガラス基板と、電極層と、配向膜とを備えており、電極層は、平面視で互いに垂直に交差して配置されるｍ（ただし、ｍは２以上の自然数）本のゲート信号線１１２およびｎ（ただし、ｎは２以上の自然数）本のソース信号線１１３と、ゲート信号線１１２とソース信号線１１３とが交差する各交差部にそれぞれ設けられる（ｍ×ｎ）個のＴＦＴ１０２と、各交差部に近接してそれぞれ設けられる（ｍ×ｎ）個の画素電極１０３とを含んでいる。画素電極１０３は、ｍ行ｎ列のマトリクス状に配置され、一の画素電極１０３が配置される領域が、一の画素に相当し、ゲート信号線１１２は、画素の列ごとに設けられ、ソース信号線１１３は、画素の行ごとに設けられている。
【００５２】
有効表示領域６０（または１０５）は、前述のカバーパネル５によって覆われる。カバーパネル５には、たとえば車載用表示パネルとして画像表示装置１が実施される場合、回転計を表示する第１表示部６１、燃料計などを表示する第２表示部６２および速度計を表示する第３表示部６３がスクリーン印刷などの手法によって形成される。これらの第１〜第３表示部６１〜６３を含む表示部６４における着色された表示パターン部以外の光透過部（第１の部分に相当する）の光透過率に対し、撮像装置３が対向する非表示部６５（図１では、斜線を付して示し、第２の部分に相当する）はその光透過率が２０％〜３０％程度である黒色部等とされ、観察者からカバーパネル５および液晶表示パネル２を通して撮像装置３が実質的に視認できないように構成される。ただし、液晶表示パネル２における撮像装置３に対応する部位が光透過状態（光透過率数％程度）となるよう制御すれば、撮像を行うことができる。
【００５３】
撮像装置３の電源は、バックライト装置４の電源と共用され、液晶表示パネル２の表示動作と撮像装置３の撮像動作とが同期するように、液晶表示パネル２と撮像装置３とは動作制御部に電気的に接続されて制御されることが好ましい。また、バックライト装置４も動作制御部に電気的に接続されて、液晶表示パネル２と撮像装置３に連動して制御されるように構成されていてもよい。これよって、電気配線の本数や制御ステップを簡略化することができ、画像表示装置の小型化および軽量化にも貢献できる。上記の動作制御部は、例えば第２基板３２上にある駆動回路４０に含まれている。あるいは動作制御部は、回路基板２ｃに搭載されたＩＣ，ＬＳＩ等の駆動素子内の動作制御プログラムが格納されたＲＯＭ領域、ＲＡＭ領域等である。また、動作制御部を有する、駆動回路または駆動素子は、液晶表示パネル２の外部に設けられていてもよい。さらに駆動回路４０は、液晶表示パネル２の電源と撮像装置３の電源を共有化するものであってもよい。
【００５４】
撮像装置３のカメラウインドウに対応する部分を含む液晶表示パネル２の非表示部６５において、薄膜トランジスタ層やカラーフィルタ層からなるディスプレイ機能は不要となるため、薄膜トランジスタ層やカラーフィルタ層は、その一部を削除したり、透明な薄膜トランジスタ層のうちカメラ位置に対応する部分は薄膜トランジスタ、電極、および他の遮光する可能性のある構造を欠いてもよく、カラーフィルタ層のうち、カメラ位置に対応する部分は着色フィルタ素子を欠いてもよい。このような構造を採る場合、液晶表示パネル２と撮像装置３は、互いに監視制御したり、その作動を抑制する必要はない。一方、撮像装置３の前面にも薄膜トランジスタ層やカラーフィルタ層を含む表示部を設ける場合は、液晶表示パネル２の作動状態が撮像装置３に影響を与える可能性があるため、撮像装置３の作動中はその撮像に影響を及ぼすことのないよう液晶表示パネル２を制御することが好ましい。すなわち、撮像装置３の撮像時は、撮像装置３に対応する液晶表示パネル２の部位を光透過状態にすることによって、鮮明な撮像画像を得ることができる。なお、薄膜トランジスタ層やカラーフィルタ層を含む表示部は、数％の光透過率を有しているため、液晶表示パネル２における撮像装置３に対向する部位（撮像装置３の前面）に、薄膜トランジスタ層やカラーフィルタ層を含む表示部を設けても問題はなく、この場合撮像装置３を搭載した画像表示装置１全体の小型化、薄型化、堅牢化が容易となる。
【００５５】
以上の構成によれば、ガラスなどの基板への開口加工が一切不要となるばかりでなく、小型化、薄型化を実現できるとともに、低価格で堅牢性や信頼性にも富むカメラ一体型の画像表示装置を提供することができる。
【００５６】
特に、車内の運転手の状態や車外映像を撮像装置３で撮像し、車の走行状況や運転手の状況等から運転手の居眠りやよそ見などを検知して危険を知らせたり、前の車との車間距離や道に飛び出してくる物体を検知して危険がある場合に警告を発したり、事故の際に運転手の状況や車の状況、道路状況などの撮像結果を証拠として使えるような機器に好適に使用することができる。
【００５７】
このような構成によって、非常に高輝度（例えば、２００００カンデラ程度）のバックライト装置を用いても、撮像装置３の撮像素子（ＣＭＯＳイメージセンサ等）にバックライトの光が入り込んで撮像不能となるような事態を生じないようにすることができる。
【００５８】
図１１は本発明の他の実施形態の画像表示装置に用いられる撮像装置３ａを示す斜視図である。本実施形態の画像表示装置では、前述の撮像装置３に代えて、赤外光を出射する赤外光発生部７０が第３スリーブ２３の第２のフランジ２３ｄに設けられる。赤外光発生部７０は、第２のフランジ２３ｄに周方向に等角度の間隔をあけて、複数の赤外線ＬＥＤ７１を設けることによって実現される。なお、図１１の構成においては赤外線ＬＥＤ７１を１２個設けているが、２個乃至３個程度設けてもよい。その場合、赤外線ＬＥＤ７１を環状の遮光部材３０の中心軸に対して等角度間隔で設けることがよい。
【００５９】
このように、撮像装置３にレンズ構造体の他に、暗視撮影を可能にするための赤外光発生部７０が設けられることによって、夜間であっても鮮明な画像を得ることができる。このときの赤外線ＬＥＤ７１の赤外線波長は８５０ｎｍまたは９４０ｎｍとしておけば、人の目が光を認識するのを妨害したり目に危害を加えることはない。特に、波長が９４０ｎｍの赤外線ＬＥＤは、エアコンなどの冷暖房機器、テレビジョン受像機などの民生機器に使用される赤外線リモコン用として多量に市販されており、安全で安価であり、簡便に使用することができる。また、この赤外光発生部７０は、必ずしも第３スリーブ２３と一体にしておく必要はなく、必要に応じ画像表示装置１内の好適な位置に配置すればよいし、２箇所以上に分散配置してもよい。例えば赤外線発生部７０は、筐体６の撮像装置３設置部位以外の部位、例えば筐体６における液晶表示パネル２側の面の撮像装置３設置部位の周辺の部位に設けてもよい。この場合、赤外線発生部７０で生じた熱が撮像装置３の撮像性能に影響を与えて撮像性能を劣化させることを抑えることができる。
【００６０】
また図１２の本発明の他の実施形態の撮像装置３ｂのように、赤外線に対して透光性を有しかつ可視光を遮断する遮光部材３０によって各赤外線ＬＥＤ７１が覆われてもよい。さらに図１３の撮像装置３ｃのように、各赤外線ＬＥＤ７１に対応する部分に貫通孔７２が形成された遮光部材３０を設けるようにしてもよい。この場合、遮光部材３０は、必ずしも赤外線を透過する材料を用いる必要はなく、赤外線を遮断する材料であってもよく、材料の選択上の自由度が高いという利点がある。また図１４の撮像装置３ｄのように、第３スリーブ２３の第２のフランジ２３ｄの半径方向の幅を、図１３の構成の場合よりも大きくし、第３スリーブ２３の端面２３ｅにおける赤外線ＬＥＤ７１の周囲に遮光部材３０を設けるようにしてもよい。この場合、遮光部材３０に赤外線を通過させるための貫通孔７２を形成する必要がなく、遮光部材３０の製造のしやすさの点で有利である。
【００６１】
図１５は本発明の他の実施形態の画像表示装置に用いられるバックライト装置４ａを簡素化して示す断面図である。前述の実施形態では、撮像装置３を保持する保持部として、筐体６の突起６ｄにボルト２５を螺着する構成によって実現されたが、本発明の他の実施形態のバックライト装置４ａでは、撮像装置３を外囲するＡｌ等の金属、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂（Acrylonitrile  Butadiene  Styrene：ＡＢＳ）等の樹脂材料などから成る筒状体８０によって実現されてもよい。このように筒状体８０は、撮像装置３を外囲するので、バックライト装置４の光を筒状体８０によって遮断し、バックライト装置４の光が直接または間接に撮像装置３に入射することを防ぐことができる。また、筒状体８０が撮像装置３を外囲する形状であるので、撮像装置３の位置決めが容易であり、撮像装置３のバックライト装置４ａへの取付け性を向上することができる。
【００６２】
バックライト装置４ａの光の撮像装置３への光学干渉を防ぐための具体的な光学干渉防止機能としては、実質的に光透過性を持たないＡＢＳ樹脂などの材質である筒状体８０を予めバックライト装置４ａの筐体６に備えておくことにより、画像表示装置１全体の小型化、薄型化、堅牢化が容易に達成可能となる。図１５において、符号４ａ１は、バックライト装置４ａにおける筐体６以外の構成部位を示しており、筒状体８０は筐体６以外の構成部位４ａ１を貫通するように形成されている。また、このような光学干渉防止機能を有する筒状体等は、バックライト装置４ａ内部の構成部品、例えば導光板９などに設けてもよい。また、筒状体８０に限らずとも、実質的に光透過性を持たないシリコーン樹脂等から成る封止材や接着剤等を使用した場合であっても、同様の効果を得られる。
【００６３】
本発明における遮光部材３０は、上述したようにシリコーン樹脂（シリコーンゴム）、ウレタン樹脂（ウレタンゴム）、ウレタンフォーム（多孔質ウレタンゴム）、その他のゴム類等の弾性材料から成ることが好ましい。また、遮光部材３０は、黒色、黒褐色、褐色、紺色等の光吸収性の高い暗色系の色であることが良い。さらには、遮光部材３０は、多孔質とされていることによってその表面に多数の凹部を有するものであることが良く、その場合、凹部に入射したバックライト装置４の光は、凹部に効率的に吸収されるので、遮光部材３０の遮光性が向上する。従って、遮光部材３０は、暗色系の色であり、ウレタンフォーム等の多孔質材料から成ることによって表面に多数の凹部を有するものであることが良い。
【００６４】
図１６は、本発明のさらなる他の実施形態を示すものであり、液晶表示パネル２および撮像装置３の部分拡大断面図である。なお、前述の各実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。図１６に示す構成は、図４の構成において、環状の遮光部材３０は、その環状部（実体部）の幅が第３スリーブ２３の第２のフランジ２３ｄの幅よりも大きい構成である。すなわち、遮光部材３０を図１６の左方から見た正面視において、遮光部材３０の内周面から法線方向の外周面までの距離が、第２のフランジ２３ｄの内周面から法線方向の外周面までの距離よりも大きくなる。これによって、バックライト装置４の光に対する遮光性が向上する。
【００６５】
図１７は、本発明のさらなる他の実施形態を示すものであり、液晶表示パネル２および撮像装置３の部分拡大断面図である。なお、前述の各実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。図１７に示す構成は、図４の構成において、環状の遮光部材３０は、その環状部（実体部）の内径に近い側である内周部の厚みｔ１が内径から遠い側である外周部の厚みｔ２よりも厚い。この場合、液晶表示パネル２の他方面に密着する遮光部材３０の接触面積が小さくなるので、液晶表示パネル２の撮像装置３０に対向する部位を表示部とする場合に表示部に余計な応力が加わりにくくなる。その結果、表示不良が発生することを抑えることができる。さらには、遮光部材３０において、液晶表示パネル２の他方面に密着する部位を平坦面としておくことが良く、この場合平坦面によって密着性を保持することができるので、接触面積が小さくても遮光性を保持することができる。
【００６６】
以上のように本発明によれば、次の効果を奏することができる。
撮像装置３は、バックライト装置４によって、液晶表示パネル２の裏面２ｂよりも背後で保持される。撮像装置３は、レンズ２１が内部に保持された筒状の第３スリーブ２３等のスリーブを有し、スリーブの端面（例えば、第３スリーブの端面２３ｅ）と液晶表示パネル２の裏面２ｂとの間に、環状の遮光部材３０が裏面２ｂおよびスリーブの端面に密着した状態で設けられるので、バックライト装置４の光およびその反射光が撮像装置３内に入射して、バックライト装置４の光を撮像装置３が受光してしまうことが防がれる。これによって撮像装置３は、バックライト装置４の点灯時、したがって液晶表示パネル２による画像表示が行なわれている状態で撮像しても、適切な露光量が得られ、撮像不能などの不具合が防がれる。
【００６７】
このように、撮像装置３は、バックライト装置４の光が入射しない状態でバックライト装置４に保持されるので、撮像装置３を取付けるために液晶表示パネル２を、ＴＦＴおよびカラーフィルタがある部位に切欠きまたは透孔などを設けて複雑な構成とする必要がなく、簡素な構成で撮像装置３を搭載することができる。これによって製造時の組立て性および生産性に優れ、小型化および薄型化された画像表示装置１を実現することができる。
【００６８】
また、遮光部材３０が弾性材料から成る場合、液晶表示パネル２の裏面２ｂおよびスリーブの端面に対する遮光部材３０の密着性が向上され、光が侵入する隙間の発生を抑制して、撮像装置３内への光の侵入をより確実に防止することができる。また、遮光部材３０が弾性材料から成るので、液晶表示パネル２に余計な応力が発生して表示不良が生じることが防がれる。
【００６９】
また、遮光部材３０は、スリーブの端面に固着され、液晶表示パネル２の裏面２ｂに付勢力がかかった状態で当接している場合、遮光部材３０は液晶表示パネル２の裏面２ｂに対して、動きに対する自由度が得られ、液晶表示パネル２に余計な応力が発生して表示不良が生じることが防がれる。
【００７０】
また、板状の保護部材であるカバーパネル５が液晶表示パネル２の表示面２ａを覆うように配設され、このカバーパネル５は、光透過性を有する第１の部分と、第１の部分の光透過率よりも低い光透過率を有する第２の部分とを有しており、撮像装置は、第２の部分に対向している場合、バックライト装置４の光のカバーパネル５による反射光が撮像装置３に入り込むことを抑制することができる。また、観察者が外部から撮像装置３を視認することを防止することができる。
【００７１】
また、撮像装置３に赤外光発生部７０が設けられる場合、赤外光発生部７０から発生された赤外光を撮像対象物に照射し、暗視撮影を行うことができる。
【００７２】
また、撮像装置３とバックライト装置４とで共用される電源と、液晶表示パネル２に撮像装置３の動作信号を入力させることによって撮像装置３に連動して液晶表示パネルを動作させる動作制御部と、を含む場合、撮像装置３が一体化された、小型でかつ薄型の画像表示装置１を低コストで容易に実現することができる。また、動作制御部によって、撮像装置３の撮像時に液晶表示パネル２における撮像装置３に対応する部位を光透過状態として撮像が容易になるよう制御すること等も可能となる。
【００７３】
本発明は、撮像装置を内蔵した画像表示装置に係り、車載用速度表示器や電子機器など、幅広い産業分野に好適に利用することができる。特に、車内の運転者の状態や車外映像を撮像装置で撮像し、車両の走行状況や運転者の状況などから、運転者の居眠りやよそ見などを検知して危険を知らせたり、前の車両との車間距離や道に飛び出してくる物体を検知して、危険がある場合に警告を発したり、事故の際に運転者の状況や車両の状況、道路状況などの撮像結果を証拠として使えるようにするなどの各種の用途に好適に実施することができる。
【００７４】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【００７５】
１  画像表示装置
２  液晶表示パネル
２ａ  表示面
２ｂ  裏面
３，３ａ〜３ｃ  撮像装置
４  バックライト装置
５  カバーパネル
６  筐体
６ａ  底板
６ｂ  側壁
６ｃ  突起
６ｄ  突起
７  トレイ
７ａ  底板
７ｂ  側壁
７ｃ  発光素子
７ｄ  基板
７ｅ  発光素子アレイ基板
７ｆ  突起【００７６】
８  反射シート
９  導光板
１０  拡散シート
１１  輝度強調フィルム
１２  枠体
１２ａ  枠部
１２ｂ  スリット
１４  基板
１５  撮像素子
１６  撮像素子基板
１７  第１レンズ
１８  第２レンズ
１９  第１スリーブ
１９ａ  筒部
１９ｂ  フランジ
１９ｃ  透孔
２０  第３レンズ
２１  第４レンズ
２２  第２スリーブ
２２ａ  筒部
２２ｂ  フランジ
２２ｃ  透孔【００７７】
２３  第３スリーブ
２３ａ  筒部
２３ｂ  第１のフランジ
２３ｃ  透孔
２３ｄ  第２のフランジ
２３ｅ  端面
３０  遮光部材
６０  有効表示領域
６１  第１表示部
６２  第２表示部
６３  第３表示部
６４  表示部
６５  非表示部
７０  赤外光発生部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0006665314.tif 000014
【図１４】
0006665314.tif 000015
【図１５】
0006665314.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
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