特許ウォッチ

公開番号2025069087
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-30
出願番号2024178353
出願日2024-10-10
発明の名称表示機能付き撮像装置
出願人シャープディスプレイテクノロジー株式会社
代理人弁理士法人イノベンティア
主分類G02F 1/1335 20060101AFI20250422BHJP(光学)
要約【課題】表示機能付き撮像装置を提供する。
【解決手段】表示機能付き撮像装置は、液晶パネル50と、集光レンズおよび撮像素子を有する赤外線カメラ60と、液晶パネルの背面に配置されたバックライト70と、を備え、液晶パネルは、平面視において、第1領域DR1と、第1領域を囲むように位置する第2領域DR2を含む表示領域を有し、赤外線カメラ60の少なくとも撮像素子61は、第1領域および集光レンズを透過した光の光路上に配置されており、液晶パネルは、少なくとも第1領域においてブラックマトリクスを有しておらず、第1領域および第2領域においてカラーフィルタを有している。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
液晶パネルと、
集光レンズおよび撮像素子を有する赤外線カメラと、
前記液晶パネルの背面に配置されたバックライトと、
を備えた表示機能付き撮像装置であって、
前記液晶パネルは、平面視において、第１領域と、前記第１領域を囲むように位置する第２領域を含む表示領域を有し、
前記赤外線カメラの少なくとも撮像素子は、前記第１領域および前記集光レンズを透過した光の光路上に配置されており、
前記液晶パネルは、少なくとも前記第１領域においてブラックマトリクスを有しておらず、前記第１領域および前記第２領域においてカラーフィルタを有している表示機能付き撮像装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記第１領域において、各画素のカラーフィルタは隣接する画素のカラーフィルタと接触している、請求項１に記載の表示機能付き撮像装置。
【請求項３】
前記液晶パネルは、前記第２領域において、隣接する画素間の境界と少なくとも重なるように配置されたブラックマトリクスを有している、請求項２に記載の表示機能付き撮像装置。
【請求項４】
前記カラーフィルタは少なくとも３以上の異なる単色フィルタを有し、前記第１領域の各画素の、隣接する画素との境界と接する領域において、異なる２以上の前記単色フィルタが重なっている、請求項２に記載の表示機能付き撮像装置。
【請求項５】
前記第１領域の面積は、前記集光レンズの開口面積と等しいか、前記開口面積よりも大きい、請求項１に記載の表示機能付き撮像装置。
【請求項６】
前記バックライトは、
前記表示領域と対向する底部を有するシャーシと、
前記底部に配置された複数の表示用発光素子と
を備え、
前記集光レンズは、前記シャーシの底部と前記液晶パネルとの間に位置している、請求項１に記載の表示機能付き撮像装置。
【請求項７】
前記赤外線カメラは、前記撮像素子を駆動する駆動回路を備えた回路基板をさらに備え、
前記撮像素子は、前記回路基板に実装されており、
前記シャーシは、平面視において、前記第１領域と重なる位置に設けられたシャーシ貫通孔を有し、
前記回路基板は、前記シャーシ貫通孔内に前記撮像素子が位置するように前記シャーシの外側に配置されている、請求項６に記載の表示機能付き撮像装置。
【請求項８】
前記赤外線カメラは、前記光路上に配置され、５５０ｎｍの波長における透過率よりも９２０ｎｍの波長における透過率の方が高い赤外線透過フィルタをさらに備える、請求項１に記載の表示機能付き撮像装置。
【請求項９】
前記バックライトは、前記光路を囲むように前記シャーシ内に配置され、赤外線を遮光する筒形状の遮光体をさらに備える、請求項６に記載の表示機能付き撮像装置。
【請求項１０】
前記液晶パネルは、ＴＦＴ基板と、対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に配置された液晶層とを含み、
前記ＴＦＴ基板は、
前記表示領域に配置され、第１方向に伸び、前記第１方向とは異なる第２方向に配列された複数の走査線と、
前記第２方向に伸び、前記第１方向に配列された複数のデータ線と、
前記複数の走査線の１つおよび前記複数のデータ線の１つとそれぞれ接続された複数のスイッチング素子と、
前記複数のスイッチング素子にそれぞれ接続され、前記第１方向および前記第２方向の２次元に配列された複数の画素電極と
を備え
前記複数の走査線、前記複数のデータ線、前記複数のスイッチング素子、前記複数の画素電極は、それぞれ、前記液晶パネルの前記第１領域および前記第２領域に位置しており、
前記第１領域内における隣接する走査線の間隔は、前記第２領域における隣接する走査線の間隔の０．５倍以上１．５倍以下の範囲にある請求項１に記載の表示機能付き撮像装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、表示機能付き撮像装置に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
自動車や列車などの乗り物の安全運転を補助するため、運転者を撮影し、撮影された映像から運転者の状態を分析することが検討されている。運転者を撮影するためには、運転者の顔が対向するインストルメントパネルに撮像装置を配置することが好適である。
【０００３】
また、近年、インストルメントパネルに配置される速度計などの運転に必要な情報は、液晶表示装置などの平面ディスプレイに表示される。このため、例えば、特許文献１は、インストルメントパネルに液晶パネルを配置し、液晶パネルの背面にカメラが配置された表示装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１４－０３１１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、鮮明な被写体画像を取得することが可能な表示機能付き撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施形態に係る表示機能付き撮像装置は、液晶パネルと、集光レンズおよび撮像素子を有する赤外線カメラと、前記液晶パネルの背面に配置されたバックライトと、を備えた表示機能付き撮像装置であって、前記液晶パネルは、平面視において、第１領域と、前記第１領域を囲むように位置する第２領域を含む表示領域を有し、前記赤外線カメラの少なくとも撮像素子は、前記第１領域および前記集光レンズを透過した光の光路上に配置されており、前記液晶パネルは、少なくとも前記第１領域においてブラックマトリクスを有しておらず、前記第１領域および前記第２領域においてカラーフィルタを有している。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一実施形態によれば、液晶パネルの背面側に配置された赤外線カメラによって、鮮明な被写体画像を取得することが可能な表示機能付き撮像装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、一般的な液晶パネルに使用されるカラーフィルタおよびブラックマトリクスの透光率の波長依存性を示す。
図２は、赤外線を照明光として用い、液晶パネルを透過した被写体像を取得した一例を示す。
図３は、液晶パネルのカラーフィルタおよびブラックマトリクスの模式的な平面と、Ａ－Ａ線における、赤色光、緑色光、青色光および赤外光の透過率を示す。
図４は、赤色光、緑色光、青色光および赤外光による回折像の発生を示す模式図である。
図５は、第１実施形態による表示機能付き撮像装置の概略的な構成を示す分解斜視図である。
図６は、図５に示す表示機能付き撮像装置の主要部の模式的な断面図である。
図７は、液晶パネルの第１領域におけるｘ軸方向の模式的断面図である。
図８は、液晶パネル５０の第２領域におけるｘ軸方向の模式的断面図である。
図９は、第２領域におけるｙ軸方向の模式的断面図である。
図１０は、液晶パネルの主要な構成要素の模式的分解斜視図である。
図１１は、カラーフィルタおよびブラックマトリクスの平面図である。
図１２は、第２実施形態の表示機能付き撮像装置の、第１領域のｘ軸方向における模式的断面図である。
図１３は、第２実施形態における対向基板の、赤色フィルタが配置された画素の第１領域のｙ軸方向における模式的断面図である。
図１４は、第２実施形態における対向基板の、緑色フィルタが配置された画素の第１領域のｙ軸方向における模式的断面図である。
図１５は、第２実施形態における対向基板の、青色フィルタが配置された画素の第１領域のｙ軸方向における模式的断面図である。
図１６は、第２実施形態の他の表示機能付き撮像装置の、第１領域のｘ軸方向における模式的断面図である。
図１７は、図１６に示す対向基板の、赤色フィルタが配置された画素の第１領域のｙ軸方向における模式的断面図である。
図１８は、図１６に示す対向基板の、緑色フィルタが配置された画素の第１領域のｙ軸方向における模式的断面図である。
図１９は、図１６に示す対向基板の、青色フィルタが配置された画素の第１領域のｙ軸方向における模式的断面図である。
図２０は、第３実施形態の表示機能付き撮像装置の模式的断面図である。
図２１は、第３実施形態の他の表示機能付き撮像装置の模式的断面図である。
図２２は、第４実施形態の表示機能付き撮像装置の液晶パネルにおける主要な構成要素の分解斜視図である。
図２３は、第５実施形態の表示機能付き撮像装置の模式的断面図である。
図２４は、第５実施形態の表示機能付き撮像装置の主要部の模式的平面図である。
図２５は、第５実施形態の他の表示機能付き撮像装置の模式的断面図である。
図２６は、第５実施形態の他の表示機能付き撮像装置におけるバックライトの複数の照明用発光素子および複数の赤外線発光素子の配置例を示す模式的平面図である。
図２７は、第６実施形態の表示機能付き撮像装置の模式的断面図である。
図２８は、第７実施形態の表示機能付き撮像装置における各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
図２９は、第７実施形態の表示機能付き撮像装置における各部の動作タイミングを示す他のタイミングチャートである。
図３０は、第７実施形態の表示機能付き撮像装置における各部の動作タイミングを示す他のタイミングチャートである。
図３１は、第７実施形態の表示機能付き撮像装置における各部の動作タイミングを示す他のタイミングチャートである。
図３２は、第８実施形態の表示機能付き撮像装置の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
表示装置の近傍に撮像装置を配置する構成は、スマートフォン、タブレット端末、ノートパソコン等において実現されている。しかし、これらのデバイスでは、撮像装置を示すレンズやレンズ用窓の位置が明確に認識し得る。このため、同様の構造を採用して自動車のインストルメントパネルを構成した場合、運転者は例えば、液晶パネルの表示を見るたびに撮像装置の存在を意識してしまうことが考えられる。
【００１０】
撮像装置の位置を目立たなくするために、表示装置の一辺にノッチを設け、ノッチ内の領域に撮像装置を配置する構成もスマートフォンなどでは採用されている。このような構造を採用して自動車のインストルメントパネルを構成した場合、表示領域は矩形ではなくノッチの部分が欠ける。このため、表示状態におけるインストルメントパネルの美感が損なわれたり、画像が表示されないノッチ部分に撮像装置が配置されていると、運転者に認識され、同様に、運転者が液晶パネルの表示を見るたびに撮像装置の存在が意識されたりすることが考えられる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許