(57)【要約】【課題】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。【解決手段】液晶表示パネル２と、バックライト装置５と、撮像部４と、可視光を反射する側面ミラー１３とを備えた液晶表示装置を用いる。撮像部４によって、液晶表示パネル２を通過する光を受光し、観察者側における状態を撮像する。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する。側面ミラー１３は、反射面１３ａを空間２５に向けた状態で、それを囲むように配置する。側面ミラー１３の反射面１３ａに備えられた散乱制御フィルム１０によって、それに入射する光であって、側面ミラー１３によって反射された後の反射方向が表示領域３の周辺領域へ向かう方向となる光を散乱反射させ、散乱反射した光の全部又は一部を表示領域３へと向かわせる。【選択図】図１
2007156023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルをその裏面側から照明するバックライト装置と、結像光学系を有する撮像部と、少なくとも可視光を反射する反射部材とを備え、
前記撮像部は、観察者側から前記液晶表示パネルに入射し、且つ、前記液晶表示パネル及び前記結像光学系を通過する光を受光して、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は、前記バックライト装置と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、
前記反射部材は、その反射面に散乱制御部材を備え、且つ、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、前記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、
前記散乱制御部材は、前記バックライト装置から前記散乱制御部材に入射する光であって、前記反射部材によって反射された後の反射方向が前記表示領域の周辺領域へ向かう方向となる光を散乱反射させ、散乱反射した光の全部又は一部を前記表示領域へと向かわせることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記表示パネルの表示領域が、矩形状を呈し、
前記バックライト装置が、前記液晶表示パネルの表示領域よりも大きな発光領域を備え、且つ、前記表示領域の全部が前記液晶表示パネルの厚み方向において前記発光領域と重なるように配置され、
前記反射部材が、その液晶表示パネル側の端部が、そのバックライト装置側の端部よりも、前記表示領域の中心を通る法線に近づくように傾斜させた状態で配置され、
前記表示領域の辺に垂直であって、前記液晶表示パネルの厚み方向に沿った断面において、前記反射部材の前記発光領域に最も近い点から前記表示領域の外縁までを結ぶ線と前記表示領域の法線とのなす角度をθとし、前記表示領域の法線と前記反射部材の反射面とのなす角度をβとし、前記反射面の法線を基準とした前記散乱制御部材に入射する光の入射角をαとしたときに、前記散乱制御部材が、入射角αが下記式（１）を満たす光を散乱反射させる請求項１に記載の液晶表示装置。
（数１）
α＞９０°−θ＋β      ・・・・・（１）
【請求項３】
前記液晶表示パネルの観察者側へ検出光を出射する検出光源部を備え、
前記撮像部が、観察者側から前記液晶表示パネルに入射し、且つ、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して、前記液晶表示パネルの観察者側における状態を撮像する請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記撮像部が、前記バックライト装置の内部に配置されている請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
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する請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
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する請求項５に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【特許文献１】特開２００１−３５０５８６号公報（第１図）
【特許文献２】特開２００４−１５９２７３号公報（第２図−第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、前記液晶表示パネルをその裏面側から照明するバックライト装置と、結像光学系を有する撮像部と、少なくとも可視光を反射する反射部材とを備え、前記撮像部は、観察者側から前記液晶表示パネルに入射し、且つ、前記液晶表示パネル及び前記結像光学系を通過する光を受光して、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は、前記バックライト装置と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、前記反射部材は、その反射面に散乱制御部材を備え、且つ、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、前記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、前記散乱制御部材は、前記バックライト装置から前記散乱制御部材に入射する光であって、前記反射部材によって反射された後の反射方向が前記表示領域の周辺領域へ向かう方向となる光を散乱反射させ、散乱反射した光の全部又は一部を前記表示領域へと向かわせることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明における液晶表示装置は、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルをその裏面側から照明するバックライト装置と、結像光学系を有する撮像部と、少なくとも可視光を反射する反射部材とを備え、前記撮像部は、観察者側から前記液晶表示パネルに入射し、且つ、前記液晶表示パネル及び前記結像光学系を通過する光を受光して、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は、前記バックライト装置と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、前記反射部材は、その反射面に散乱制御部材を備え、且つ、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、前記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、前記散乱制御部材は、前記バックライト装置から前記散乱制御部材に入射する光であって、前記反射部材によって反射された後の反射方向が前記表示領域の周辺領域へ向かう方向となる光を散乱反射させ、散乱反射した光の全部又は一部を前記表示領域へと向かわせることを特徴とする。
【００１０】
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、液晶表示パネルとバックライト装置との間の区間を囲むように反射部材が設けられているため、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。更に、反射部材の反射面には散乱制御部材が備えられており、散乱制御部材は、本来、表示領域に入射しない反射光を散乱反射させて表示領域に入射させる。このため、本発明によれば、反射部材で反射された反射光によって効率良く表示領域を照明でき、光の利用率の向上を図ることができる。
【００１１】
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。
【００１２】
また、上記本発明における液晶表示装置は、前記表示パネルの表示領域が、矩形状を呈し、前記バックライト装置が、前記液晶表示パネルの表示領域よりも大きな発光領域を備え、且つ、前記表示領域の全部が前記液晶表示パネルの厚み方向において前記発光領域と重なるように配置され、前記反射部材が、その液晶表示パネル側の端部が、そのバックライト装置側の端部よりも、前記表示領域の中心を通る法線に近づくように傾斜させた状態で配置され、前記表示領域の辺に垂直であって、前記液晶表示パネルの厚み方向に沿った断面において、前記反射部材の前記発光領域に最も近い点から前記表示領域の外縁までを結ぶ線と前記表示領域の法線とのなす角度をθとし、前記表示領域の法線と前記反射部材の反射面とのなす角度をβとし、前記反射面の法線を基準とした前記散乱制御部材に入射する光の入射角をαとしたときに、前記散乱制御部材が、入射角αが下記式（１）を満たす光を散乱反射させる態様とするのが好ましい。上記態様によれば、光の利用率を確実に向上させることができる。
【００１３】
（数２）
α＞９０°−θ＋β      ・・・・・（１）
【００１４】
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の観察者側へ検出光を出射する検出光源部を備え、前記撮像部が、観察者側から前記液晶表示パネルに入射し、且つ、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して、前記液晶表示パネルの観察者側における状態を撮像する態様とするのも好ましい。上記態様によれば、撮像画像の解像度の向上を図ることができる。
【００１５】
更に、上記本発明における液晶表示装置においては、前記撮像部が、前記バックライト装置の内部に配置されているのが好ましい。この場合は、撮像領域を撮像部の正面に位置させることができるため、撮像画像が台形状に歪むのを回避できる。
【００１６】
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するのが好ましく、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するのが好ましい。このような場合は、可視光によるノイズを除去でき、更なる撮像画像の高解像度化を図ることができる。
【００１７】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態における液晶表示装置について、図１〜図６を参照しながら説明する。最初に、本実施の形態における液晶表示装置の全体構成について図１〜図４を用いて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態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。
【００１９】
図１及び図２に示すように、本実施の形態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。
【００２０】
図３に示すように、本実施の形態においては、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。
【００２１】
また、図２に示すように、本実施の形態では、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２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。
【００２２】
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。
【００２３】
本実施の形態においては、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。
【００２４】
また、図４に示すように、本実施の形態においては、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
また、本実施の形態では、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。
【００２８】
更に、本実施の形態では、撮像部４がバックライト装置５の内部に配置されていることから、光学層７によって撮像部４への検出光の入射が妨げられないようにするため、光学層７には開口７ａが設けられている。具体的には、開口７ａは、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設けられている。
【００２９】
また、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が光透過性を有するため、撮像部４が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が設けられた領域には、コールドミラー１２が設置されている。コールドミラー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ため、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。
【００３０】
なお、本実施の形態においては、コールドミラー１２の代わりに、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。
【００３１】
また、本実施の形態においては、撮像部４は、バックライト装置５の内部以外の場所に設置することもできる。撮像部４は、例えば、後述する側面ミラー１３の反射面１３ａの裏側に配置することもできる。この場合は、撮像部４は、レンズ素子３０の光軸３０ａが表示領域３を向くように、傾斜させた状態で配置される。但し、この場合は、撮像画像が台形状に歪んでしまうことから、本実施の形態においては、図１及び図２に示すように、撮像部４は、バックライト装置５の内部に配置するのが好ましい。
【００３２】
このような構成により、本実施の形態において、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２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。
【００３３】
よって、本実施の形態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。
【００３４】
また、本実施の形態では、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。
【００３５】
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、矩形状の表示領域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。
【００３６】
また、図１及び図２に示すように、本実施の形態においては、バックライト装置５は、液晶表示パネル２の表示領域３よりも大きな発光領域５ａを備えている。更に、バックライト装置５は、表示領域３の全部が液晶表示パネルの厚み方向において発光領域５ａと重なるように配置されている。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。
【００３７】
また、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。
【００３８】
このため、本実施の形態では、図１及び図２に示すように、空間２５には、反射部材として機能する側面ミラー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。更に、側面ミラー１３は、その液晶表示パネル２側の端部が、そのバックライト装置５側の端部よりも、表示領域の中心を通る法線ｍ1に近づくように傾斜させた状態で配置されている。よって、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。
【００３９】
また、図１及び図２に示すように、本実施の形態においては、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。このように、遮光部１１により、側面ミラー１３が外部から視認されることによる表示品位の低下が抑制されている。
【００４０】
ところで、側面ミラー１３によって反射された光は、全てが表示領域に入射して表示に寄与できるわけではない。このため、反射光の利用効率の向上のため、図１に示すように、側面ミラー１３の反射面には、散乱制御フィルム１０が備えられている。散乱制御フィルム１０は、バックライト装置５から散乱制御部材１０に入射する光であって、側面ミラー１３によって反射された後の反射方向が表示領域３の周辺領域へ向かう方向となる光を散乱反射させる。この結果、散乱反射した光の全部又は一部は表示領域３へと向かうため、散乱制御フィルム１０が無ければ表示に寄与できない反射光を表示に寄与させることができ、反射光の利用効率の向上が図られる。この点について、図５及び図６を用いて説明する。なお、図２においては、散乱制御フィルム１０の図示は省略している。
【００４１】
図５は、図１に示した本実施の形態における液晶表示装置の一部を拡大して示す断面図である。図５においては、説明のため一部のハッチングは省略している。また、図５に示す断面は、表示領域３の任意の辺に垂直であって、液晶表示パネルの厚み方向に沿った断面である。図６は、本実施の形態において用いられる散乱制御フィルムの特性を示す図である。
【００４２】
図５に示す断面において、側面ミラー１３のバックライト装置５の発光領域５ａに最も近い点１７から表示領域３の外縁１８までを結ぶ線ｌと、表示領域の法線ｍ2とのなす角度をθとする。また、図５に示す断面において、表示領域３の法線ｍ3と反射部材１３の反射面１３ａとのなす角度をβとする。法線ｍ3は、法線ｍ1及びｍ2に平行である。更に、図５に示す断面において、反射面１３ａの法線ｎを基準とした散乱制御フィルム１０に入射する光（入射光）１５の入射角をαとする。なお、入射角αは、図５に示す断面において時計まわりを正とする。
【００４３】
図５において、散乱制御フィルム１０が存在しない場合は、入射角αで入射した入射光１５は、側面ミラー１３によって反射角αで反射される。このとき、反射光１６が線ｌと平行に出射されるとすると、入射角α及び反射角αの値は、下記式（２）によって表すことができる。
【００４４】
（数３）
α＝９０°−θ＋β      ・・・・・（２）
【００４５】
従って、上記式（２）より、散乱制御フィルム１０が備えられていないときに、入射角α及び反射角αが下記式（３）を満たす場合は、反射位置にもよるが、側面ミラー１３で反射された反射光の全部又は一部は、表示領域３に入射し、表示に寄与することとなる。
【００４６】
（数４）
α≦９０°−θ＋β      ・・・・・（３）
【００４７】
一方、散乱制御フィルム１０が備えられていないときに、入射角α及び反射角αが下記式（１）を満たす場合は、側面ミラー１３で反射された反射光は、側面ミラー１３のどの位置で反射されても、表示領域３の周辺の領域、即ち、遮光部１１に向かい、表示に寄与することはない。
【００４８】
（数５）
α＞９０°−θ＋β      ・・・・・（１）
【００４９】
このため、本実施の形態においては、散乱制御フィルム１０としては、入射角αが上記式（１）を満たす光を散乱反射させるものが用いられる。例えば、液晶表示パネル２の厚み方向における側面ミラー１３の設置高さＨが１５０ｍｍ、観察者側から見たときの表示領域３の外縁１８から側面ミラー１３の点１７までの距離Ｌが２００ｍｍであるとする。この場合において、θ＝ｔａｎ-1（１５０／２００）であるから、上記式（２）より、αは約５７°となる。よって、上記式（１）より、この場合は、散乱制御フィルム１０としては、入射角αが５７°より大きくなる入射光を散乱反射させるものを用いれば良い。
【００５０】
また、入射角αが５７°より大きい入射光を散乱反射させる散乱制御フィルムの特性は、図６に示す通りとなる。図６は、図１に示されたバックライト装置５と同様の構成を有するバックライト装置の発光領域に、この散乱制御フィルムを貼付して得られている。更に、図６は、比較のため、この散乱制御フィルムが貼付されていない場合についても示している。また、図６において、縦軸は輝度を示し、横軸は、発光面の法線に対する出射角を示している。
【００５１】
図６に示すように、散乱制御フィルム１０が貼付されると、出射角が５７°を超える出射光は散乱反射される。よって、出射角が５７°を超えた領域では、輝度は、散乱制御フィルム１０が貼付されていない場合に比べて低下してしまう。しかしながら、出射角が５７°以下の領域では、輝度は、逆に、散乱制御フィルム１０が貼付されていない場合よりも増加している。
【００５２】
このことから、図６に示す散乱制御フィルム１０を上記の例として挙げた本実施の形態における液晶表示装置に用いれば、本来、表示に寄与できない光を表示に寄与させることができる。よって、本実施の形態によれば、反射光の利用効率の向上を図ることができる。
【００５３】
また、本実施の形態において、散乱制御フィルム１０としては、特開昭６３−３０９９０２号公報に開示の散乱制御フィルム（光制御板）を用いることができる。特開昭６３−３０９９０２号公報においては、膜状の樹脂組成物に、特定方向から紫外線を照射して、それを硬化させることによって、特定方向から入射する光を選択的に散乱させる散乱制御フィルムが作製される。また、特開昭６３−３０９９０２号公報は、２以上の方向からの光を選択的に散乱させる散乱制御フィルムも開示している。この散乱制御フィルムは、特定方向からの紫外線照射によって硬化した樹脂組成部の上に、新たな樹脂組成物を塗布する工程と、別の方向から紫外線照射してそれを硬化させる工程とを、必要に応じて繰り返し行うことによって作製される。
【００５４】
また、本実施の形態において、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。
【００５５】
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、コールドミラー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もの、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もの、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ものを用いるのが良い。
【００５６】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態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】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】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】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。
【図５】図５は、図１に示した本実施の形態における液晶表示装置の一部を拡大して示す断面図である。
【図６】図６は、本実施の形態において用いられる散乱制御フィルムの特性を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
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
５ａ  バックライト装置の発光領域
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  散乱制御部材（散乱制御フィルム）
１１  遮光部
１２  コールドミラー
１３  反射部材（側面ミラー）
１４  検出光源部の光源
１５  入射光
１６  反射光
１７  側面ミラーのバックライト装置の発光領域に最も近い点
１８  表示領域の外縁
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レンズ素子（結像光学系）
３０ａ  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  撮像部のフレーム
【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】
2007156023.tif 000008