JP2024044570A - 表示装置およびヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】 高品位な表示をユーザに提供すること。【解決手段】 一実施形態に係る表示装置は、複数の画素が配列された表示領域を有する第１基板と、第１基板に対向する第２基板と、第１基板および第２基板の間に配置される液晶層と、第１基板および第２基板の間隙を保持するスペーサと、を備える。スペーサは、表示領域に配置される。表示領域は、表示領域の中心を含む第１表示領域と、第１表示領域の周囲の第２表示領域とを含む。第１表示領域におけるスペーサの配置密度は、第２表示領域におけるスペーサの配置密度に比べて低い。【選択図】 図７

Description

本発明の実施形態は、表示装置およびヘッドマウントディスプレイに関する。

近年、ユーザの頭部に装着されるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）と称される電子装置を用いて仮想現実（ＶＲ：Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）を提供する技術が注目されている。

これに伴い、このようなＨＭＤに実装可能な表示装置であって、高品位な表示をユーザに提供可能な表示装置の実現が望まれている。

特開２０２１－２６０４０号公報

本発明が解決しようとする課題は、高品位な表示をユーザに提供可能な表示装置およびヘッドマウントディプレイを提供することである。

一実施形態に係る表示装置は、複数の画素が配列された表示領域を有する第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板および前記第２基板の間に配置される液晶層と、前記第１基板および前記第２基板の間隙を保持するスペーサと、を具備する。前記スペーサは、前記表示領域に配置される。前記表示領域は、前記表示領域の中心を含む第１表示領域と、前記第１表示領域の周囲の第２表示領域とを含む。前記第１表示領域における前記スペーサの配置密度は、前記第２表示領域における前記スペーサの配置密度に比べて低い。

図１は、一実施形態に係る表示装置の実装例を示す図である。 図２は、同実施形態に係る表示装置の概略的な平面図である。 図３は、同実施形態に係る副画素の一例を概略的に示す平面図である。 図４は、図３に示すａ－ａ´線に沿う表示パネルの概略的な断面図である。 図５は、同実施形態に係るカラーフィルタの形状および配置例を説明するための図である。 図６は、同実施形態に係るカラーフィルタの形状および配置例を説明するための図である。 図７は、同実施形態に係るスペーサの配置例を説明するための図である。 図８は、同実施形態に係るスペーサの配置例を説明するための図である。 図９は、図８に示すｂ－ｂ´線に沿う表示パネルの概略的な断面図である。 図１０は、同実施形態に係るクロス柱配置のスペーサを説明するための図である。 図１１は、同実施形態に係るスペーサの配置例を説明するための図である。 図１２は、同実施形態に係るスペーサの配置例を説明するための図である。 図１３は、同実施形態に係るスペーサの配置例を説明するための図である。 図１４は、同実施形態に係るスペーサの配置例を説明するための図である。 図１５は、同実施形態に係るスペーサの配置例を説明するための図である。 図１６は、同実施形態に係るスペーサの配置例を説明するための図である。 図１７は、同実施形態に係るスペーサの配置例を説明するための図である。 図１８は、同実施形態に係るスペーサの配置例を説明するための図である。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、以下の実施形態に記載した内容により発明が限定されるものではない。当業者が容易に想到し得る変形は、当然に開示の範囲に含まれる。説明をより明確にするため、図面において、各部分のサイズ、形状等を実際の実施態様に対して変更して模式的に表す場合もある。複数の図面において、対応する要素には同じ参照数字を付して、詳細な説明を省略する場合もある。

図１は、一実施形態に係る表示装置ＤＳＰの実装例を示す図である。本実施形態において、表示装置ＤＳＰは、例えばユーザの頭部に装着されて使用されるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）に実装される。ＨＭＤは、当該ＨＭＤを装着したユーザに対して、例えば仮想現実（ＶＲ）を提供するために用いられる。

表示装置ＤＳＰは、ユーザがＨＭＤを装着した時に、当該ユーザの左眼および右眼の眼前に位置するように配置される。つまり、表示装置ＤＳＰがＨＭＤに実装される場合、当該ＨＭＤには、左眼用と右眼用の２つの表示装置ＤＳＰが実装される。本実施形態では、ＨＭＤに実装可能な表示装置であって、ＶＲビュアーとして利用可能な表示装置ＤＳＰについて説明する。

図２は、表示装置ＤＳＰの概略的な平面図である。本実施形態においては、図２に示すように、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向を定義する。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、例えば互いに垂直に交わる方向であるが、垂直以外の角度で交わってもよい。Ｚ方向の矢印が示す方向を上または上方と称し、その反対方向を下または下方と称することがある。また、Ｚ方向と平行に表示装置ＤＳＰやその構成要素を見ることを平面視と称する。
表示装置ＤＳＰは、表示パネルＰＮＬと、当該表示パネルＰＮＬに接続されるフレキシブル回路基板Ｆと、を備えている。
表示パネルＰＮＬは、透過型の液晶表示パネルであり、第１基板ＳＵＢ１と、第１基板ＳＵＢ１に対向する第２基板ＳＵＢ２と、これら基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２の間に封入された液晶層ＬＣと、を備えている。図２では、第１基板ＳＵＢ１および第２基板ＳＵＢ２が六角形状に形成される場合を示すが、第１基板ＳＵＢ１および第２基板ＳＵＢ２は矩形状や任意の多角形状、円形に形成されてもよい。

表示パネルＰＮＬは、画像を表示する表示領域ＤＡと、その周囲の周辺領域ＳＡと、を有している。図２では、表示パネルＰＮＬが八角形状の表示領域ＤＡを有している場合を示すが、表示領域ＤＡは矩形状や任意の多角形状、円形であってもよい。また、図２の例においては、第１基板ＳＵＢ１の図中下辺が第２基板ＳＵＢ２よりもＹ方向に突出している。これにより、第１基板ＳＵＢ１には、第２基板ＳＵＢ２と重ならない実装領域ＭＡが形成されている。実装領域ＭＡは、周辺領域ＳＡの一部である。

表示領域ＤＡには、複数の画素ＰＸがマトリクス状に配置されている。画素ＰＸは、例えば赤色、緑色および青色を表示する複数の副画素ＳＰを含む。画素ＰＸは、白色等の他の色を表示する副画素ＳＰを含んでいてもよい。図２において拡大して示すように、副画素ＳＰ（画素ＰＸ）は、スイッチング素子ＳＷ、画素電極ＰＥ、共通電極ＣＥ、液晶層ＬＣ、等を備えている。

スイッチング素子ＳＷは、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって構成され、画素電極ＰＥ、走査線Ｇおよび信号線Ｓと電気的に接続されている。走査線Ｇは、Ｘ方向に並んだ副画素ＳＰの各々におけるスイッチング素子ＳＷと電気的に接続されている。信号線Ｓは、Ｙ方向に並んだ副画素ＳＰの各々におけるスイッチング素子ＳＷと電気的に接続されている。スイッチング素子ＳＷは、走査線Ｇに走査信号が供給されると信号線Ｓの映像信号を画素電極ＰＥに供給する。共通電極ＣＥは、複数の画素にわたって形成されている。画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとは対向し、画素電極ＰＥに映像信号が供給されると、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間に電位差が形成され、これにより生じる電界が液晶層ＬＣに作用する。

図２の例においては、コントローラＣＴが実装領域ＭＡに実装されている。また、実装領域ＭＡには端子部Ｔが設けられ、この端子部Ｔにフレキシブル回路基板Ｆが接続されている。なお、コントローラＣＴは、フレキシブル回路基板Ｆに実装されてもよい。コントローラＣＴは、ＩＣや各種の回路素子によって構成することができる。

フレキシブル回路基板Ｆは、表示装置ＤＳＰが実装される電子機器（例えばＨＭＤ）の基板等から送られる各種の信号をコントローラＣＴに入力する。コントローラＣＴは、入力された信号に基づき、信号線Ｓに映像信号を供給する図示しないセレクタ回路の動作を制御すると共に、走査線Ｇに走査信号を供給する図示しない走査ドライバの動作を制御する。

図３は、副画素ＳＰの一例を概略的に示す平面図である。第１基板ＳＵＢ１は、複数の走査線Ｇと、複数の信号線Ｓと、を備えている。複数の走査線Ｇは、Ｘ方向に延びると共にＹ方向に並んでいる。複数の信号線Ｓは、Ｙ方向に延びると共にＸ方向に並んでいる。隣り合う２本の走査線Ｇと、隣り合う２本の信号線Ｓとで区画される領域が１つの副画素ＳＰの開口部（開口領域）ＡＰに相当する。

第１基板ＳＵＢ１は、各副画素ＳＰに対して設けられた画素電極ＰＥ、スイッチング素子ＳＷおよび中継電極ＲＥ、等を備えている。スイッチング素子ＳＷは、半導体層ＳＣを含む。半導体層ＳＣ、中継電極ＲＥ、画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥは、この順でＺ方向に積層されている。図３においては、画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥを鎖線で示している。

信号線Ｓと半導体層ＳＣとは、第１コンタクトホールＣＨ１を通じて接している。半導体層ＳＣと中継電極ＲＥとは、第２コンタクトホールＣＨ２を通じて接している。中継電極ＲＥと画素電極ＰＥとは、第３コンタクトホールＣＨ３を通じて接している。

第１コンタクトホールＣＨ１と第２コンタクトホールＣＨ２との間において、半導体層ＳＣは弧状に曲がり、走査線Ｇと１回交差している。図３に示す例においては、半導体層ＳＣが走査線Ｇの下方に位置している。一方、中継電極ＲＥは、第２コンタクトホールＣＨ２内の部分を除いて走査線Ｇの上方に位置している。中継電極ＲＥは、例えば角が丸まった矩形状であり、開口部ＡＰおよび走査線Ｇの双方と重なっている。

画素電極ＰＥは、中継電極ＲＥよりも面積が大きく、開口部ＡＰの大部分と重なっている。図３に示す例においては、画素電極ＰＥが図中下段の走査線Ｇ（当該副画素ＳＰの半導体層ＳＣと交差する走査線Ｇ）と重なっているが、図中上段の走査線Ｇとは重なっていない。

共通電極ＣＥは、各副画素ＳＰにおいてスリットＳＬを有している。なお、図３においては１つの副画素ＳＰのスリットＳＬのみを示し、当該副画素ＳＰに隣接する他の副画素ＳＰのスリットＳＬを省略している。スリットＳＬの少なくとも一部は、副画素ＳＰの対角線方向に沿って曲がっている。スリットＳＬは、全体的に画素電極ＰＥと重なっている。図３に示す例においては、スリットＳＬが図中下段の走査線Ｇ（当該副画素ＳＰの半導体層ＳＣと交差する走査線Ｇ）と重なっているが、図中上段の走査線Ｇや各信号線Ｓとは重なっていない。また、スリットＳＬは第２コンタクトホールＣＨ２と第３コンタクトホールＣＨ３のそれぞれに重なり、また半導体層ＳＣとも開口部ＡＰにて重なっている。

第２コンタクトホールＣＨ２は、開口部ＡＰに位置し、画素電極ＰＥおよびスリットＳＬと重なっている。また、第３コンタクトホールＣＨ３は、半導体層ＳＣ、走査線ＧおよびスリットＳＬと重なっている。他の観点からいうと、第３コンタクトホールＣＨ３は、走査線Ｇと半導体層ＳＣとが交差する領域と重なっている。

なお、半導体層ＳＣ、中継電極ＲＥ、画素電極ＰＥおよびスリットＳＬの形状は図３に示したものに限定されず、他の種々の形状を適用し得る。また、第１コンタクトホールＣＨ１、第２コンタクトホールＣＨ２および第３コンタクトホールＣＨ３の位置も適宜に変形し得る。

図４は、図３に示すａ－ａ´線に沿う表示パネルＰＮＬの概略的な断面図である。第１基板ＳＵＢ１は、上記したように半導体層ＳＣ、走査線Ｇ、信号線Ｓ、中継電極ＲＥ、画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥを備えている。さらに、第１基板ＳＵＢ１は、第１基材Ｂ１、遮光層ＬＳ、第１アンダーコート層ＵＣ１、第２アンダーコート層ＵＣ２、第１絶縁層ＩＬ１、第２絶縁層ＩＬ２、第３絶縁層ＩＬ３（平坦化層）、第４絶縁層ＩＬ４、第５絶縁層ＩＬ５（平坦化層）、カラーフィルタ層ＣＦおよび第１配向膜ＡＬ１を備えている。

遮光層ＬＳは、第１基材Ｂ１の上面に設けられている。第１アンダーコート層ＵＣ１は、遮光層ＬＳおよび第１基材Ｂ１の上面を覆っている。第２アンダーコート層ＵＣ２は、第１アンダーコート層ＵＣ１を覆っている。半導体層ＳＣは、第２アンダーコート層ＵＣ２の上に設けられている。半導体層ＳＣと走査線Ｇとが交差する領域は、遮光層ＬＳと対向している。第１絶縁層ＩＬ１は、半導体層ＳＣおよび第２アンダーコート層ＵＣ２を覆っている。走査線Ｇは、第１絶縁層ＩＬ１の上に設けられている。第２絶縁層ＩＬ２は、走査線Ｇおよび第１絶縁層ＩＬ１を覆っている。

信号線Ｓおよび中継電極ＲＥは、第２絶縁層ＩＬ２の上に設けられている。カラーフィルタ層ＣＦは、信号線Ｓ、中継電極ＲＥおよび第２絶縁層ＩＬ２を覆っている。第３絶縁層ＩＬ３は、中継電極ＲＥ、第２絶縁層ＩＬ２およびカラーフィルタ層ＣＦを覆っている。画素電極ＰＥは、第３絶縁層ＩＬ３の上に設けられている。第４絶縁層ＩＬ４は、画素電極ＰＥおよび第３絶縁層ＩＬ３を覆っている。第５絶縁層ＩＬ５は、第３コンタクトホールＣＨ３の内部に配置されており、第３コンタクトホールＣＨ３による段差を平坦化している。共通電極ＣＥは、第４絶縁層ＩＬ４の上に設けられており、複数の副画素ＳＰにわたって延在している。共通電極ＣＥは、上記したスリットＳＬを有している。第１配向膜ＡＬ１は、共通電極ＣＥ、第４絶縁層ＩＬ４および第５絶縁層ＩＬ５を覆っている。

第２基板ＳＵＢ２は、第２基材Ｂ２および第２配向膜ＡＬ２を備えている。第２配向膜ＡＬ２は、第２基材Ｂ２の下面を覆っている。第１配向膜ＡＬ１と第２配向膜ＡＬ２の間には上記した液晶層ＬＣが配置されている。

第１偏光板ＰＬ１は、第２基材Ｂ２の上面に配置されている。第２偏光板ＰＬ２は、第１基材Ｂ１の下面に配置されている。第１偏光板ＰＬ１と第２偏光板ＰＬ２との吸収軸は、互いに直交している。例えば第１偏光板ＰＬ１の吸収軸は液晶分子の初期配向方向と平行であり、この場合においてはノーマリブラック型の表示装置ＤＳＰを得ることができる。

上記した第１基材Ｂ１および第２基材Ｂ２は、例えば厚さが０．２ｍｍ程度のホウケイサンガラス製とすることができるが、ポリイミドのような樹脂製であってもよい。第１配向膜ＡＬ１および第２配向膜ＡＬ２は、例えばラビング配向処理が施されたポリイミド膜である。

第１アンダーコート層ＵＣ１は、例えば酸化珪素膜である。第２アンダーコート層ＵＣ２は、例えば窒化珪素膜である。第１絶縁層ＩＬ１は、例えば酸化珪素膜である。第２絶縁層ＩＬ２は、例えば窒化珪素膜である。第３絶縁層ＩＬ３は、透明なポジ型のフォトレジストを用いて形成される。第４絶縁層ＩＬ４は、例えば低温成膜された窒化珪素膜である。第５絶縁層ＩＬ５は、透明なポジ型のフォトレジストを用いて形成される。

カラーフィルタ層ＣＦには、複数の副画素ＳＰの各々に対応する複数のカラーフィルタが配置されている。具体的には、カラーフィルタ層ＣＦに配置される複数のカラーフィルタには、赤色を表示する副画素ＳＰに対応するカラーフィルタＣＦＲと、緑色を表示する副画素ＳＰに対応する緑色のカラーフィルタＣＦＧと、青色を表示する副画素ＳＰに対応する青色のカラーフィルタＣＦＢとが含まれる。なお、カラーフィルタＣＦＲは赤色を表示する副画素ＳＰと重畳する位置に配置され、カラーフィルタＣＦＧは緑色を表示する副画素ＳＰと重畳する位置に配置され、カラーフィルタＣＦＢは青色を表示する副画素ＳＰと重畳する位置に配置される。

カラーフィルタＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢは、それぞれ赤色、緑色、青色の顔料を含むネガ型のフォトレジストから形成される。

中継電極ＲＥ、画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥは、例えばＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）のような透明導電材料である。走査線Ｇおよび遮光層ＬＳは、例えばモリブデンタングステン合金製である。信号線Ｓは、例えばチタン、アルミニウム、チタンを順に積層した３層構造を有する。半導体層ＳＣは、例えばＩＺＯ（インジウム・ジンク・オキサイド）を含む金属酸化物半導体である。

なお、第１基板ＳＵＢ１および第２基板ＳＵＢ２の各要素は、以上例示した材料に限定されることなく、種々の材料で形成することができる。例えば半導体層ＳＣは、酸化物半導体に限らずポリシリコンであってもよいし、アモルファスシリコンであってもよい。

第１コンタクトホールＣＨ１および第２コンタクトホールＣＨ２は、いずれも第１絶縁層ＩＬ１および第２絶縁層ＩＬ２を貫通している。第３コンタクトホールＣＨ３は、第３絶縁層ＩＬ３を貫通している。信号線Ｓは、第１コンタクトホールＣＨ１を通じて半導体層ＳＣに接している。中継電極ＲＥは、第２コンタクトホールＣＨ２を通じて半導体層ＳＣに接している。画素電極ＰＥは、第３コンタクトホールＣＨ３を通じて中継電極ＲＥに接している。

なお、表示パネルＰＮＬの構造は、図４に示した例に限られない。図４に示す例では、共通電極ＣＥが画素電極ＰＥと液晶層ＬＣとの間に位置しているが、例えば画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとは同じ層に配置されてもよいし、液晶層ＬＣと共通電極ＣＥとの間に画素電極ＰＥが配置されてもよい。また、共通電極ＣＥは、第２基板ＳＵＢ２に配置されてもよい。その他にも、表示パネルＰＮＬは種々の態様に変形することができる。

図５は、カラーフィルタＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢの形状および配置について説明するための図である。カラーフィルタＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢは、赤色を表示する副画素ＳＰＲ、緑色を表示する副画素ＳＰＧ、青色を表示する副画素ＳＰＢに対応するように形成されている。なお、図５に示す副画素ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢは、走査線Ｇと信号線Ｓとで区画される各副画素ＳＰの開口部（開口領域）を表している。

ここで、図５に示す例えばカラーフィルタＣＦＢは、大小２つの島状構造から構成されている。具体的には、カラーフィルタＣＦＢは、平面視において副画素ＳＰＢの開口部と重なる位置に形成される第１フィルタ部ＣＦＢ１と、平面視において副画素ＳＰＢの非開口部（つまり、開口部以外の領域）と重なる位置に形成される第２フィルタ部ＣＦＢ２とを含む。具体的には、第２フィルタ部ＣＦＢ２は、走査線Ｇと信号線Ｓとが交差する領域に形成される。

なお、第１フィルタ部ＣＦＢ１および第２フィルタ部ＣＦＢ２はそれぞれ矩形状を有し、第２フィルタ部ＣＦＢ２の面積は、第１フィルタ部ＣＦＢ１の面積よりも小さい。ただし、第１フィルタ部ＣＦＢ１および第２フィルタ部ＣＦＢ２の一方または双方は矩形状に限らず、矩形状の角部に丸みを帯びた部分があってもよいし、多角形状の島状構造であってもよいし、円形の島状構造であってもよい。

図５に示す例では、複数の副画素ＳＰＢの各々に対応する全てのカラーフィルタＣＦＢが上記した第１フィルタ部ＣＦＢ１および第２フィルタ部ＣＦＢ２を含む平面形状となるように形成されている。

本実施形態において、複数の副画素ＳＰＢ（カラーフィルタＣＦＢ）は、複数の副画素ＳＰ（画素ＰＸ）が配列されるＸ方向およびＹ方向に対して斜め方向に隣接する。なお、複数の副画素ＳＰＢが隣接する方向とは、例えば当該複数の副画素ＳＰＢの各々の開口部（第１フィルタ部ＣＦＢ１）の中心が配置される方向等に相当する。図５に示す例では、複数の副画素ＳＰＢは、左下から右上方向に隣接し、当該複数の副画素ＳＰＢに対応する複数の第１フィルタ部ＣＦＢ１および複数の第２フィルタ部ＣＦＢ２もまた、左下から右上方向に隣接している。

ここでは、カラーフィルタＣＦＢについて説明したが、他のカラーフィルタＣＦＲ，ＣＦＧにつてもカラーフィルタＣＦＢと同様の平面形状を有し、当該カラーフィルタＣＦＢと同様に配置されている。なお、複数のカラーフィルタＣＦＲの各々は第１フィルタ部ＣＦＲ１および第２フィルタ部ＣＦＲ２を含み、複数のカラーフィルタ部ＣＦＧの各々は第１フィルタ部ＣＦＧ１および第２フィルタ部ＣＦＧ２を含む。

また、第３コンタクトホールＣＨ３は、Ｘ方向に隣接する２つの副画素ＳＰの各々に対応するカラーフィルタに含まれる第２フィルタ部間に形成されている。換言すれば、第３コンタクトホールＣＨ３は、カラーフィルタＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢ（２つの第１カラーフィルタ部と２つの第２カラーフィルタ部と）に囲まれた間隙部に形成される。

なお、図５では、カラーフィルタＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢの各々が大小２つの島状構造を含み、例えばカラーフィルタＣＦＢに含まれる第１フィルタ部ＣＦＢ１と第２フィルタ部ＣＦＢ２とが離間して配置されている場合を説明したが、第１フィルタ部ＣＦＢ１と第２フィルタ部ＣＦＢ２とは、図６に示すように、階段状に連結して配置されてもよい。その他にも、カラーフィルタＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢは、種々の態様で配置することができる。

ところで、図２～図６には図示されないが、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２の間には、液晶層ＬＣを形成する第１基板ＳＵＢ１および第２基板ＳＵＢ２の間隙を保持するための保持部材としてスペーサが配置される。第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２の間にスペーサを配置することにより、液晶層ＬＣの厚さ（セルギャップ）を均一にすることができ、ギャップ異常を抑制することができる。一方、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２の間にスペーサを配置すると、当該スペーサ周辺の液晶分子の配向方向が他の液晶分子の配向方向と揃わない配向不良が発生する。このような配向不良は光漏れを引き起こし、表示品位の低下を招くため、通常、スペーサと重なる位置には遮光部材（遮光層）が配置される。しかしながら、ＶＲビュアーとして利用される表示装置は高精細なため、スペーサと重なる位置に遮光部材を配置してしまうと、画素開口率が著しく低下してしまう可能性がある。一方、スペーサと重なる位置に遮光部材を配置しないと、上記したように、配向不良に起因した光漏れが発生し、コントラスト比が低下してしまうため、高品位な表示をユーザに提供することができない。そこで、本実施形態に係る表示装置ＤＳＰは、ＶＲビュアーとして利用される高精細な表示装置において、高品位な表示をユーザに提供することが可能な構成を有する。

図７は、表示パネルＰＮＬにおけるスペーサＰＳの配置を説明するための図である。図７に示すように、表示パネルＰＮＬは八角形状の表示領域ＤＡを有している。表示領域ＤＡは、第１表示領域ＤＡ１と、第２表示領域ＤＡ２とを含む。第１表示領域ＤＡ１は、表示領域ＤＡの中心を含む円形の領域であり、表示装置ＤＳＰがＶＲビュアーとして利用される場合（例えば、表示装置ＤＳＰが図１に示したＨＭＤに実装される場合）、ユーザの視線が集中しやすい領域である。第２表示領域ＤＡ２は、第１表示領域ＤＡ１の周囲の領域であり、表示装置ＤＳＰがＶＲビュアーとして利用される場合、ユーザの視線があまり集中しない領域である。詳細については後述するが、第１表示領域ＤＡ１の大きさ（面積）は、第２表示領域ＤＡ２に配置されるスペーサＰＳにより、第１基板ＳＵＢ１および第２基板ＳＵＢ２の間隙を適切に保持することができる大きさであれば任意の大きさであって構わない。

図７に示すように、表示パネルＰＮＬは、ユーザの視線があまり集中しない第２表示領域ＤＡ２にはスペーサＰＳを配置し、ユーザの視線が集中する第１表示領域ＤＡ１にはスペーサＰＳを配置しない構成を有する。なお、第２表示領域ＤＡ２には、第１基板ＳＵＢ１および第２基板ＳＵＢ２の間隙を適切に保持することができるようにスペーサＰＳが配置される。

図７に示す構成によれば、第１表示領域ＤＡ１にはスペーサＰＳが配置されないため、第１表示領域ＤＡ１においては、スペーサＰＳの配置に起因した配向不良が発生しない。このため、ユーザの視線が集中しやすい第１表示領域ＤＡ１においては、配向不良に起因した光漏れが発生せず、高品位な表示をユーザに提供することが可能である。一方、第２表示領域ＤＡ２には、第１基板ＳＵＢ１および第２基板ＳＵＢ２の間隙を適切に保持するためにスペーサＰＳが配置されるため、スペーサＰＳの配置に起因した配向不良が発生する。このため、第２表示領域ＤＡ２においては、上記した配向不良に起因した光漏れが発生し、第２表示領域ＤＡ２のコントラスト比は低下してしまう（つまり、第２表示領域ＤＡ２のコントラスト比は、第１表示領域ＤＡ１のコントラスト比よりも低くなる）。しかしながら、第２表示領域ＤＡ２は、ユーザの視線があまり集中しない領域のため、コントラスト比が多少低下したとしても、ＶＲビュアーとしての表示品位に大きく影響しない。

ここで、図８を参照して、第２表示領域ＤＡ２におけるスペーサＰＳの配置について説明する。図８に示すように、スペーサＰＳは、例えば楕円柱状に形成され、青色のカラーフィルタＣＦＢを構成する第２フィルタ部ＣＦＢ２と重なる位置に配置される。図８に示す例では、全ての副画素ＳＰに対して１つのスペーサＰＳが配置されるのではなく、３つの副画素ＳＰに対して１つのスペーサＰＳが配置されている。なお、スペーサＰＳは、第２表示領域ＤＡ２内の全ての第２フィルタ部ＣＦＢ２に重なる位置に配置される必要はなく、第１基板ＳＵＢ１および第２基板ＳＵＢ２の間隙を適切に保持することができる位置に配置されていればよい。また、スペーサＰＳは、赤色のカラーフィルタＣＦＲを構成する第２フィルタ部ＣＦＲ２と重なる位置や、緑色のカラーフィルタＣＦＧを構成する第２フィルタ部ＣＦＧ２と重なる位置に配置されてもよい。

図９は、図８に示すｂ－ｂ´線に沿う表示パネルＰＮＬの概略的な断面図である。なお、スペーサＰＳ以外の要素については、上記した図４を用いて既に説明したため、その詳しい説明を省略する。

図９に示すように、スペーサＰＳは、カラーフィルタＣＦＢ（に含まれる第２フィルタ部ＣＦＢ２）と重なる位置に配置されている。他の観点によれば、スペーサＰＳは、２つの第３コンタクトホールＣＨ３の間に配置されている。スペーサＰＳの楕円状の上面の大きさ（面積）は、スペーサＰＳの同じく楕円状の下面の大きさよりも小さく、スペーサＰＳの断面形状は台形を示す。

なお、ここでは、図８および図９に示したように、スペーサＰＳが楕円柱状に形成されているものとして説明したが、スペーサＰＳは他の形状を有するように形成されてもよい。具体的には、スペーサＰＳは、図１０に示すように、クロス柱配置のスペーサＰＳとして形成されてもよい。クロス柱配置のスペーサＰＳは、例えば、第１基板ＳＵＢ１側に形成された走査線Ｇと同じＸ方向に延在する第１スペーサＰＳ１と、第２基板ＳＵＢ２側に形成された信号線Ｓと同じＹ方向に延在する第２スペーサＰＳ２とをクロス状に接触させた構造を有する。なお、クロス柱配置のスペーサＰＳを構成する第１スペーサＰＳ１と第２スペーサＰＳ２は接触していなくてもよい。クロス柱配置のスペーサＰＳは、楕円柱状のスペーサＰＳに比べて、スペーサＰＳの配置に起因した配向不良の程度を抑制することが可能である。

以上説明した本実施形態では、ＶＲビュアーとして利用される高精細な表示装置において、高品位な表示をユーザに提供することが可能な構成として、ユーザの視線が集中しやすい第１表示領域ＤＡ１にスペーサＰＳを配置しない構成を示したが、これに限定されず、例えば図１１に示すように、第１表示領域ＤＡ１には第２表示領域ＤＡ２よりも少ない個数のスペーサＰＳ（スペーサＰＳＡ）が配置されてもよい。例えば、第１表示領域ＤＡ１には、表示品位にあまり影響しない個数のスペーサＰＳ（スペーサＰＳＡ）が配置される。第１表示領域ＤＡ１および第２表示領域ＤＡ２に配置されるスペーサＰＳＡ，ＰＳＢは共に、図１２に示すように楕円柱状のスペーサとして形成されてもよいし、図１３に示すようにクロス柱配置のスペーサとして形成されてもよい。

図１１～図１３に示す構成によれば、第２表示領域ＤＡ２に配置されるスペーサＰＳ（スペーサＰＳＢ）の個数を図７に示した構成より少なくしたとしても、第１表示領域ＤＡ１にスペーサＰＳ（スペーサＰＳＡ）が配置されているため、第１基板ＳＵＢ１および第２基板ＳＵＢ２の間隙を適切に保持することが可能である。また、図１１～図１３に示す構成によれば、上記したように、第２表示領域ＤＡ２に配置されるスペーサＰＳ（スペーサＰＳＢ）の個数を図７に示した構成より少なくすることができるため、第１表示領域ＤＡ１のコントラスト比の低下を最小限に抑制しつつ、第２表示領域ＤＡ２のコントラスト比を、図７に示した構成よりも向上させることが可能である。つまり、図７に示した構成に比べて、第１表示領域ＤＡ１における表示品位と、第２表示領域ＤＡ２における表示品位との格差を減らすことが可能である。

以上説明した本実施形態では、ＶＲビュアーとして利用される高精細な表示装置において、高品位な表示をユーザに提供することが可能な構成として、ユーザの視線が集中しやすい第１表示領域ＤＡ１にスペーサＰＳを配置しない構成を示したが、これに限定されず、例えば図１４に示すように、第１表示領域ＤＡ１には第２表示領域ＤＡ２とは異なる大きさ（異なる形状）のスペーサＰＳ（スペーサＰＳＡ）が配置されてもよい。例えば、第１表示領域ＤＡ１には、表示品位にあまり影響しない大きさ（形状）のスペーサＰＳ（スペーサＰＳＡ）が配置される。

具体的には、図１５に示すように、第１表示領域ＤＡ１と第２表示領域ＤＡ２とには、異なる高さのスペーサＰＳが配置されてもよい。より詳しくは、ユーザの視線が集中しやすい第１表示領域ＤＡ１には、第２表示領域ＤＡ２に配置されるスペーサＰＳＢより高さの低いスペーサＰＳＡが配置され、ユーザの視線があまり集中しない第２表示領域ＤＡ２には、第１表示領域ＤＡ１に配置されるスペーサＰＳＡより高さの高いスペーサＰＳＢが配置されてもよい。この場合、第１表示領域ＤＡ１に配置されるスペーサＰＳＡは、第２基板ＳＵＢ２側の構成に接触せず、第２基板ＳＵＢ２側の構成から離間している。一方、第２表示領域ＤＡ２に配置されるスペーサＰＳＢの上面は、第１配向膜ＡＬ１を介して、第２基板ＳＵＢ２側の第２配向膜ＡＬ２に接触している。第１表示領域ＤＡ１に配置されるスペーサＰＳＡはサブスペーサと称されてもよい。また、第２表示領域ＤＡ２に配置されるスペーサＰＳＢはメインスペーサと称されてもよい。

また、図１６に示すように、第１表示領域ＤＡ１と第２表示領域ＤＡ２とには、異なる高さの第２スペーサＰＳ２を有したクロス柱配置のスペーサＰＳが配置されてもよい。より詳しくは、ユーザの視線が集中しやすい第１表示領域ＤＡ１には、第２表示領域ＤＡ２に配置されるスペーサＰＳＢの第２スペーサＰＳ２Ｂより高さの低い第２スペーサＰＳ２Ａを含むクロス柱配置のスペーサＰＳＡが配置され、ユーザの視線があまり集中しない第２表示領域ＤＡ２には、第１表示領域ＤＡ１に配置されるスペーサＰＳＡの第２スペーサＰＳ２Ａより高さの高い第２スペーサＰＳ２Ｂを含むクロス柱配置のスペーサＰＳＢが配置されてもよい。この場合、第１表示領域ＤＡ１に配置されるクロス柱配置のスペーサＰＳＡを構成する第１スペーサＰＳ１Ａと第２スペーサＰＳ２Ａとは接触せずに、離間している。一方、第２表示領域ＤＡ２に配置されるクロス柱配置のスペーサＰＳＢを構成する第１スペーサＰＳ１Ｂと第２スペーサＰＳ２Ｂとは、第１配向膜ＡＬ１および第２配向膜ＡＬ２を介して接触している。

さらに、図１７に示すように、ユーザの視線が集中しやすい第１表示領域ＤＡ１においては第１基板ＳＵＢ１側にのみスペーサＰＳを配置し、ユーザの視線があまり集中しない第２表示領域ＤＡ２においてはクロス柱配置のスペーサＰＳ（つまり、第１基板ＳＵＢ１側に配置された第１スペーサＰＳ１と、第２基板ＳＵＢ２側に配置された第２スペーサＰＳ２とを有するスペーサＰＳ）を配置してもよい。この場合、第１表示領域ＤＡ１に配置されるスペーサＰＳＡは、第２基板ＳＵＢ２側の構成に接触せず、第２基板ＳＵＢ２側の構成から離間している。一方、第２表示領域ＤＡ２に配置されるクロス柱配置のスペーサＰＳＢを構成する第１スペーサＰＳ１Ｂと第２スペーサＰＳ２Ｂとは、第１配向膜ＡＬ１および第２配向膜ＡＬ２を介して接触している。

また、図１８に示すように、ユーザの視線が集中しやすい第１表示領域ＤＡ１においては第２基板ＳＵＢ２側にのみスペーサＰＳを配置し、ユーザの視線があまり集中しない第２表示領域ＤＡ２においてはクロス柱配置のスペーサＰＳ（つまり、第１基板ＳＵＢ１側に配置された第１スペーサＰＳ１と、第２基板ＳＵＢ２側に配置された第２スペーサＰＳ２とを有するスペーサＰＳ）を配置してもよい。この場合、第１表示領域ＤＡ１に配置されるスペーサＰＳＡは、第１基板ＳＵＢ１側の構成に接触せず、第１基板ＳＵＢ１側の構成から離間している。一方、第２表示領域ＤＡ２に配置されるクロス柱配置のスペーサＰＳＢを構成する第１スペーサＰＳ１Ｂと第２スペーサＰＳ２Ｂとは、第１配向膜ＡＬ１および第２配向膜ＡＬ２を介して接触している。

図１４～図１８に示す構成においても、図１１～図１３に示した構成と同様に、第２表示領域ＤＡ２に配置されるスペーサＰＳ（スペーサＰＳＢ）の個数を図７に示した構成より少なくしたとしても、第１表示領域ＤＡ１にスペーサＰＳ（スペーサＰＳＡ）が配置されているため、第１基板ＳＵＢ１および第２基板ＳＵＢ２の間隙を適切に保持することが可能である。また、図１４～図１８に示す構成においても、図１１～図１３に示した構成と同様に、第２表示領域ＤＡ２に配置されるスペーサＰＳ（スペーサＰＳＢ）の個数を図７に示した構成より少なくすることができるため、第１表示領域ＤＡ１のコントラスト比の低下を最小限に抑制しつつ、第２表示領域ＤＡ２のコントラスト比を、図７に示した構成よりも向上させることが可能である。つまり、図７に示した構成に比べて、第１表示領域ＤＡ１における表示品位と、第２表示領域ＤＡ２における表示品位との格差を減らすことが可能である。

以上説明した本実施形態に係る表示装置ＤＳＰにおいては、ユーザの視線が集中しやすい第１表示領域ＤＡ１に配置されるスペーサＰＳの単位面積あたりの密度（配置密度）が、ユーザの視線があまり集中しない第２表示領域ＤＡ２に配置されるスペーサＰＳの単位面積あたりの密度（配置密度）に比べて低くなるように、スペーサＰＳが配置されている。これによれば、ＶＲビュアーとして利用される高精細な表示装置であって、高品位な表示をユーザに提供することが可能な表示装置ＤＳＰを提供することができる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

ＤＳＰ…表示装置、ＰＮＬ…表示パネル、ＳＵＢ１…第１基板、ＳＵＢ２…第２基板、ＤＡ…表示領域、ＤＡ１…第１表示領域、ＤＡ２…第２表示領域、ＰＳ…スペーサ。

Claims (11)

1. 複数の画素が配列された表示領域を有する第１基板と、
   前記第１基板に対向する第２基板と、
   前記第１基板および前記第２基板の間に配置される液晶層と、
   前記第１基板および前記第２基板の間隙を保持するスペーサと、
   を具備し、
   前記スペーサは、前記表示領域に配置され、
   前記表示領域は、前記表示領域の中心を含む第１表示領域と、前記第１表示領域の周囲の第２表示領域とを含み、
   前記第１表示領域における前記スペーサの配置密度は、前記第２表示領域における前記スペーサの配置密度に比べて低い、
   表示装置。
2. 前記第１表示領域には、前記スペーサが配置されない、
   請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１表示領域に配置される前記スペーサの個数は、前記第２表示領域に配置される前記スペーサの個数より少ない、
   請求項１に記載の表示装置。
4. 前記第１表示領域に配置される前記スペーサの大きさは、前記第２表示領域に配置される前記スペーサの大きさよりも小さい、
   請求項１に記載の表示装置。
5. 前記第１表示領域に配置される前記スペーサの形状は、前記第２表示領域に配置される前記スペーサの形状とは異なる、
   請求項４に記載の表示装置。
6. 前記第１表示領域に配置される前記スペーサの高さは、前記第２表示領域に配置される前記スペーサの高さよりも低い、
   請求項５に記載の表示装置。
7. 前記第１表示領域および前記第２表示領域に配置される前記スペーサは、前記第１基板側に配置された第１スペーサと、前記第２基板側に配置された第２スペーサとを含み、
   前記第１表示領域に配置される前記第２スペーサの高さは、前記第２表示領域に配置される前記第２スペーサの高さよりも低い、
   請求項５に記載の表示装置。
8. 前記第１表示領域に配置される前記スペーサは、前記第１基板側に配置され、
   前記第２表示領域に配置される前記スペーサは、前記第１基板側に配置された第１スペーサと、前記第２基板側に配置された第２スペーサとを含む、
   請求項５に記載の表示装置。
9. 前記第１表示領域に配置される前記スペーサは、前記第２基板側に配置され、
   前記第２表示領域に配置される前記スペーサは、前記第１基板側に配置された第１スペーサと、前記第２基板側に配置された第２スペーサとを含む、
   請求項５に記載の表示装置。
10. 請求項１に記載の表示装置を備えるヘッドマウントディスプレイ。
11. 前記第１表示領域は、前記ヘッドマウントディスプレイを装着したユーザの視線が集中しやすい領域であり、
    前記第２表示領域は、前記ヘッドマウントディスプレイを装着したユーザの視線が集中しにくい領域である、
    請求項１０に記載のヘッドマウントディスプレイ。

Images