(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、結像光学系を有する撮像部４と、液晶表示パネル２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９と、バックライト装置５とを備えた液晶表示装置を用いる。バックライト装置５は、光源６と光学層７とを備え、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る。撮像部４は、バックライト装置５の内部に配置され、観察者側から液晶表示パネル２と結像光学系を通過する検出光を受光して、液晶表示パネルの観察者側における状態を撮像する。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、検出光を透過させる蛍光部材１２を設けておく。蛍光部材１２は、励起光を吸収して可視光を発する。【選択図】図１
2007187753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、蛍光部材が設けられ、
前記蛍光部材は、前記検出光を透過させ、且つ、励起によって可視光を発することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記蛍光部材が、紫外領域の波長の光で励起されて前記可視光を発する蛍光体を備えている請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記蛍光部材が、光透過性を有する基板を更に備え、前記蛍光体で形成された蛍光体層が前記基板の主面に設けられている請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
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、
前記蛍光部材が、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。
【請求項５】
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、
前記蛍光部材が、波長が８００ｎｍ以上の光を透過させる請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記空間に、前記光学層に設けられた前記蛍光部材に励起光を照射する励起光源部が設けられている請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
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た反射部材を更に備え、
前記反射部材は、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、
前記励起光源部が、前記反射部材の裏側に配置され、前記反射部材を介して前記蛍光部材に励起光を照射する請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
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請求項１〜７のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項９】
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請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
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請求項１〜５のいずれか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、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、蛍光部材が設けられ、前記蛍光部材は、前記検出光を透過させ、且つ、励起によって可視光を発す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、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、蛍光部材が設けられ、前記蛍光部材は、前記検出光を透過させ、且つ、励起によって可視光を発す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、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蛍光部材に覆われている。更に、蛍光部材は、周囲の光によって励起されて可視光を発する。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。
【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】
上記本発明における液晶表示装置においては、前記蛍光部材が、紫外領域の波長の光で励起されて前記可視光を発する蛍光体を備えているのが好ましい。この場合は、撮像部の外部からの視認がより一層抑制される。また、前記蛍光部材としては、光透過性を有する基板を更に備え、前記蛍光体で形成された蛍光体層が前記基板の主面に設けられているものを用いることができる。
【００１３】
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、前記蛍光部材が、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、前記蛍光部材が、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。
【００１４】
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蛍光部材に励起光を照射する励起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。
【００１５】
また、上記本発明における液晶表示装置は、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た反射部材を更に備え、前記反射部材は、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、前記励起光源部が、前記反射部材の裏側に配置され、前記反射部材を介して前記蛍光部材に励起光を照射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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。上述のようにすれば、バックライト装置から出射された光を蛍光部材に向けて効率良く反射できるため、バックライト装置の出射光に含まれる光を励起光として用いる場合に有効であり、撮像部の視認の抑制効果を高めることができる。
【００１８】
（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。
【００１９】
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。図５は、図１及び図２に示した蛍光部材の概略構成を示す断面図である。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。この結果、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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【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、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】
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。
【００３７】
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、検出光を透過させると共に、周囲の光による励起によって可視光を発する蛍光部材１２が設置されている。
【００３８】
具体的には、本実施の形態１では、図５に示すように、蛍光部材１２は、樹脂やガラスで形成された光透過性を有する基板１２ｂと、基板１２ｂの主面に設けられた蛍光体層１２ａとを備えている。また、蛍光体層１２ａは、紫外領域の波長（例えば３２０ｎｍ〜４００ｎｍ）の光（紫外線）で励起されて可視光を発する蛍光体で形成されている。この結果、本実施の形態１によれば、蛍光部材１２から発せられた可視光によって、撮像部４の外部からの視認が抑制される。
【００３９】
また、本実施の形態１では、可視光の発光を効率良く行わせるために、図１及び図２に示すように励起光源部１０が設けられている。励起光源部１０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に配置され、バックライト装置５の光学層７に設けられた蛍光部材１２に励起光を照射している。
【００４０】
励起光源部１０は、検出光源部９と同様に構成されている。但し、蛍光体が紫外線で励起されるため、励起光源部１０は、検出光源部９と異なり、紫外線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、励起光源部１０は、それから出射される紫外線の最も強度が高い方向が蛍光部材１２を向くように配置されている。このように、本実施の形態１では、励起光源部１０による紫外線の照射によって、蛍光部材１２が確実に可視光を発するため、撮像部４の外部からの視認は確実に抑制される。
【００４１】
なお、本実施の形態１において、励起光源部１０の光源１５は、紫外線のみを出射する発光ダイオードに限定されるものではない。光源１５は、紫外線を含む光を出射する発光ダイオードであれば良く、紫外線と共に可視光や赤外線を出射するものであっても良い。
【００４２】
また、本実施の形態１においては、蛍光体層１２ａを形成する蛍光体として、可視光によって励起するものを用いることもできる。但し、青色光や赤色光といった可視光によって励起される蛍光体を用いた場合は、この可視光が観察者により視認されてしまう可能性がある。よって、この場合においては、白色光によって励起される蛍光体を用いるのが好ましい。また、可視光によって励起する蛍光体を用いる場合は、励起光源部１０の光源１５として、可視光、特に白色光を出射する発光ダイオードが用いられる。
【００４３】
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。
【００４４】
更に、励起光源部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、励起光源部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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、蛍光部材１２は、波長が７００ｎｍ以上、好ましくは８００ｎｍ以上、特に好ましくは８５０ｎｍ以上の光を透過させるものであるのが好ましい。
【００４７】
（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６を参照しながら説明する。図６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。
【００４８】
図６に示すように、本実施の形態２における液晶表示装置は、蛍光部材１２に励起光を照射する励起光源部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り、本実施の形態２においても、蛍光部材１２は紫外線によって励起されて可視光を発する。以下、相違点について説明する。
【００４９】
図６に示すように、本実施の形態２において、励起光源部１６は、バックライト装置であり、バックライト装置５と同様に、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とを備えている。この構成により、励起光源部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。
【００５０】
また、一般に、蛍光ランプからの出射光には、紫外線が含まれている。よって、本実施の形態２においても、励起光源部１６は、実施の形態１において図１に示した励起光源部１０と同様に、蛍光部材１２に向けて紫外線を出射できる。本実施の形態２では、蛍光部材１２を構成する蛍光体は、蛍光ランプ１７からの出射光に含まれる紫外線によって励起される。また、本実施の形態２においては、蛍光ランプ１７として、紫外線吸収膜等の紫外線をカットする部材が設けられていないものを用いるのが好ましい。更に、蛍光ランプ１７として、紫外線透過ガラスで形成され、紫外線を多量に放出できる蛍光ランプを用いることもできる。
【００５１】
また、励起光源部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１３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、励起光源部１６から出射された光は、側面ミラー１３を介して、蛍光部材１２に到達する。
【００５２】
このように、本実施の形態２によれば、空間２５は、側面ミラー１３の反射光に加え、励起光源部１６からの出射光によっても照明される。このため、表示領域３の外縁近傍の領域における輝度の低下による表示品位の低下を、より一層抑制できる。
【００５３】
更に、本実施の形態２において、観察者から見て、励起光源部１６は側面ミラー１３の背後に位置する。このため、励起光源部１６が観察者に視認されることはない。よって、励起光源部１６の大きさや数などは適宜設定でき、励起光源部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。
【００５４】
また、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、蛍光体層を形成する蛍光体として、可視光によって励起するものを用いることもできる。特に、本実施の形態２においては、励起光源部１６が、バックライト装置５と同様に構成されており、その出射光には白色光が含まれていることからも、白色光によって励起される蛍光体を用いるのが好ましい。
【００５５】
（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７を参照しながら説明する。図７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８は、図７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。
【００５６】
図７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の配置や励起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。
【００５７】
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。
【００５８】
更に、本実施の形態３においては、図１に示した励起光源部１０と、図６に示した励起光源部１６とを備えており、両者によって、蛍光部材１２に紫外線を照射している。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。
【００５９】
また、本実施の形態３では、図７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８に示す構成を備えたものが用いられる。図８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。
【００６０】
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。
【００６１】
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、バックライト装置５の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。
【００６２】
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。
【００６３】
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７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。
【００６４】
なお、本実施の形態３においても、実施の形態１及び２と同様に、蛍光体層を形成する蛍光体として、紫外線によって励起するもの以外のもの、例えば、可視光によって励起するものを用いることもできる。また、励起光源部１６からの出射光に白色光が含まれていることから、白色光によって励起される蛍光体を用いるのが好ましい。
【００６５】
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、励起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、蛍光部材に励起光を照射する励起光源部を備えていない態様であっても良い。
【００６６】
この場合であっても、外部から液晶表示装置の内部に入射した光やバックライト５から出射された光によって、蛍光体層１２ａを形成する蛍光体を励起させることができる。よって、蛍光部材１２が発した可視光によって、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７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。
【００６７】
また、励起光源部を設けない態様であって、バックライト装置５からの出射光に含まれる光を励起光として用いる場合は、例えば、アクティブマトリクス基板２ｃ（図１、図６及び図７参照）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。このようにすれば、バックライト装置５からの出射光を、最下層の金属膜によって効率良く反射できるため、この反射光に含まれる励起光によって確実に蛍光部材１２を励起させることができる。
【００６８】
更に、励起光源部を設けない態様であって、バックライト装置５のからの出射光に含まれる光を励起光として用いる場合は、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。
【００６９】
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。しかし、励起光源部を設けない態様であって、バックライト装置５の出射光に含まれる光を励起光として用いる場合は、ＡＲ処理を施さないのが好ましい。バックライト装置からの出射光を効率良く蛍光部材１２に導き、アクティブマトリクス基板の裏面で反射された光に含まれる励起光よって確実に蛍光部材１２を励起させるためである。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
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】
【００７１】
【図１】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】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及び図２に示した蛍光部材の概略構成を示す断面図である。
【図６】図６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。
【図７】図７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８】図８は、図７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。
【符号の説明】
【００７２】
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、１６  励起光源部
１１  遮光部
１２  蛍光部材
１３  側面ミラー
１４  検出光源部の光源
１５  励起光源部の光源（発光ダイオード）
１７  励起光源部の光源（蛍光ランプ）
１８  励起光源部の光学層
１９  励起光源部の筐体
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
【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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