特開 2024-100161 ヘッドマウントディスプレイ用液晶パネル、ヘッドマウントディスプレイ及び表示システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024100161

(43)【公開日】2024-07-26

(54)【発明の名称】ヘッドマウントディスプレイ用液晶パネル、ヘッドマウントディスプレイ及び表示システム

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/13 20060101AFI20240719BHJP

   G02F 1/1335 20060101ALI20240719BHJP

   G02F 1/1337 20060101ALI20240719BHJP

   G02B 27/02 20060101ALI20240719BHJP

   H04N 5/64 20060101ALI20240719BHJP

【ＦＩ】

G02F1/13 505

G02F1/1335 500

G02F1/1337 505

G02B27/02 Z

H04N5/64 511A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023003946

(22)【出願日】2023-01-13

(71)【出願人】

【識別番号】520487808

【氏名又は名称】シャープディスプレイテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000914

【氏名又は名称】弁理士法人ＷｉｓｅＰｌｕｓ

(72)【発明者】

【氏名】島田 伸二

【テーマコード（参考）】

2H088

2H199

2H290

2H291

【Ｆターム（参考）】

2H088EA10

2H088HA03

2H088HA08

2H088HA12

2H088HA18

2H088HA28

2H088JA10

2H088KA14

2H088KA27

2H088KA30

2H088LA02

2H088LA08

2H088MA02

2H199CA04

2H199CA23

2H199CA62

2H199CA63

2H199CA69

2H199CA70

2H199CA77

2H199CA81

2H199CA85

2H199CA92

2H199CA96

2H290AA34

2H290BA12

2H290BA53

2H290BF25

2H290CA12

2H290CA46

2H290CB24

2H291FA02Y

2H291FA14Y

2H291FA22X

2H291FA22Z

2H291FA81Z

2H291FD22

2H291FD26

2H291GA08

2H291GA19

2H291HA11

2H291LA22

2H291MA02

(57)【要約】

【課題】高精細であっても良好な視野角特性及び透過率が得られるヘッドマウントディスプレイ用液晶パネル、ヘッドマウントディスプレイ、並びに、表示システムを提供する。
【解決手段】平面視において行方向及び列方向に配置された複数の画素を含む表示領域を備えたヘッドマウントディスプレイ用液晶パネルであって、第一基板と、液晶分子を含む液晶層と、第二基板とを備え、上記表示領域は、上記行方向に沿った第一の分割線と、上記第一の分割線と交差し、かつ上記列方向に沿った第二の分割線により、第一、第二、第三及び第四の領域に区分され、上記第一、第二、第三及び第四の領域の各々において、上記複数の画素における液晶分子の配向方位は、略平行であり、かつ、上記第一の分割線と上記第二の分割線の交点に向かうヘッドマウントディスプレイ用液晶パネル。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

平面視において行方向及び列方向に配置された複数の画素を含む表示領域を備えたヘッドマウントディスプレイ用液晶パネルであって、
第一基板と、液晶分子を含む液晶層と、第二基板とを備え、
前記表示領域は、前記行方向に沿った第一の分割線と、前記第一の分割線と交差し、かつ前記列方向に沿った第二の分割線により、第一、第二、第三及び第四の領域に区分され、
前記液晶層への電圧無印加状態において、前記第一、第二、第三及び第四の領域の各々において、各領域に含まれる前記複数の画素の液晶分子の配向方位は、略平行であり、かつ、上記液晶層の厚み方向の中央付近の液晶分子は、観察者側から見て、前記第一の分割線と前記第二の分割線の交点に向かうことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ用液晶パネル。

【請求項2】

前記第一基板は、前記複数の画素毎に配置された画素電極を有し、
前記第二基板は、前記液晶層を挟んで前記複数の画素電極と対向して配置された対向電極を有することを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ用液晶パネル。

【請求項3】

前記第一基板の表面及び前記第二基板の表面に対する、電圧無印加状態における前記液晶分子のチルト角は、前記第一基板及び前記第二基板の法線方向を０°とした場合に、０．１°以上、１０°以下であることを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ用液晶パネル。

【請求項4】

電圧無印加状態において、前記第一基板の表面付近の前記液晶分子の配向方位、及び、前記第二基板の表面付近の前記液晶分子の配向方位は、それぞれ、平面視で前記第一の分割線又は前記第二の分割線を境界として反平行であり、かつ、
前記第一、第二、第三及び第四の領域における、前記第一基板の表面付近の前記液晶分子の配向方位と、前記第二基板の表面付近の前記液晶分子の配向方位とは、略直交することを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ用液晶パネル。

【請求項5】

平面視において、前記第一の分割線は、前記列方向に隣接する前記画素電極間に位置するか、又は、前記第二の分割線は、前記行方向に隣接する前記画素電極間に位置することを特徴とする請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ用液晶パネル。

【請求項6】

前記列方向に隣接する前記画素電極間の距離、又は、前記行方向に隣接する前記画素電極間の距離は、１０μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載のヘッドマウントディスプレイ用液晶パネル。

【請求項7】

前記第二基板は、赤色、緑色及び青色のカラーフィルタを含むカラーフィルタ層を備え、
前記赤色のカラーフィルタと前記青色のカラーフィルタとは、前記行方向又は前記列方向に隣接し、
前記第一の分割線又は前記第二の分割線のいずれか一方は、平面視において、前記赤色のカラーフィルタと前記青色のカラーフィルタとの間に位置することを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ用液晶パネル。

【請求項8】

前記第一基板と前記液晶層との間、及び、前記第二基板と前記液晶層との間に、それぞれ光配向膜を有することを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ用液晶パネル。

【請求項9】

請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ用液晶パネルと、前記ヘッドマウントディスプレイ用液晶パネルを支持する支持部とを備え、ユーザの頭部に装着するヘッドマウントディスプレイであって、
前記第一の分割線と前記第二の分割線の交点は、前記ユーザが前記ヘッドマウントディスプレイを装着し正面を見た状態で、前記ユーザの瞳孔の位置と重なることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。

【請求項10】

請求項９に記載のヘッドマウントディスプレイと、前記ユーザの眼球の動きを検出する検出部と、前記ヘッドマウントディスプレイ用液晶パネルの位置を調整するパネル位置調整機構とを備え、
前記ヘッドマウントディスプレイ用液晶パネルは、少なくとも前記ヘッドマウントディスプレイ用液晶パネルが配置された面内方向において、位置調整が可能であるように前記支持部に支持されており、
前記パネル位置調整機構は、前記検出部により検出された前記ユーザの眼球の動きに合わせて、前記第一の分割線と前記第二の分割線の交点が前記ユーザの瞳孔の位置と重なるように、前記ヘッドマウントディスプレイ用液晶パネルの位置を調整することを特徴とする表示システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ヘッドマウントディスプレイ用液晶パネル、上記ヘッドマウントディスプレイ用液晶パネルを備えたヘッドマウントディスプレイ、及び、上記ヘッドマウントディスプレイを備えた表示システムに関する。

【背景技術】

【0002】

液晶パネルの視野角特性を向上させる方法として、従来から液晶分子の配向方位が異なる複数のドメインを配置する方法が検討されている。例えば、特許文献１では、一つの画素を４つの配向領域（ドメイン）に分割する方法が開示されている。図１４は、特許文献１に記載の配向分割方法を説明した一画素の平面模式図である。図１４中、実線の矢印は、観察者に近い側の基板（上側基板）に対する配向処理方向を示し、点線の矢印は、観察者から遠い側の基板（下側基板）に対する配向処理方向を示す。黒塗り矢印は、液晶分子の配向方位を示す。上側基板及び下側基板は、それぞれ表面に光配向膜を有し、図１４に示したように、上側基板表面の光配向膜に対し、０°方位と１８０°方位に光配向処理がなされ、上下に２分割されている。下側基板表面の光配向膜に対し、９０°方位と２７０°方位に光配向処理がなされ、左右に２分割されている。上下基板を貼り合わせると、１つの画素２００１は、液晶分子の配向方位が互いに異なる４つのドメインに配向分割され、上記４つのドメインの液晶分子の配向方位は左回りに回転した方向になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１４／２０３５６５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤともいう）に用いられる液晶パネルは高精細であることが求められ、一つの画素のサイズが小さいため、特許文献１のように１つの画素を配向分割することは困難であった。また、ドメインの境界では、液晶分子の配向が干渉するため暗線が発生しやすく、特許文献１のように、１つの画素を縦横２個ずつの合計４個の配向領域に分割した場合は、一つの画素内で縦方向及び横方向に暗線が視認されることがあった。高精細なパネルでは特に、一つの画素を複数のドメインに配向分割する方法では、充分な透過率が得られないことがあった。

【0005】

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、高精細であっても良好な視野角特性及び透過率が得られるヘッドマウントディスプレイ用液晶パネル、ヘッドマウントディスプレイ、並びに、表示システムを提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本発明の一実施形態は、平面視において行方向及び列方向に配置された複数の画素を含む表示領域を備えたヘッドマウントディスプレイ用液晶パネルであって、第一基板と、液晶分子を含む液晶層と、第二基板とを備え、上記表示領域は、上記行方向に沿った第一の分割線と、上記第一の分割線と交差し、かつ上記列方向に沿った第二の分割線により、第一、第二、第三及び第四の領域に区分され、前記液晶層への電圧無印加状態において、上記第一、第二、第三及び第四の領域の各々において、各領域に含まれる上記複数の画素の液晶分子の配向方位は、略平行であり、かつ、上記液晶層の厚み方向の中央付近の液晶分子は観察者側から見て、上記第一の分割線と上記第二の分割線の交点に向かうヘッドマウントディスプレイ用液晶パネル。

【0007】

（２）また、本発明のある実施形態は、上記（１）の構成に加え、上記第一基板は、上記複数の画素毎に配置された画素電極を有し、上記第二基板は、上記液晶層を挟んで上記複数の画素電極と対向して配置された対向電極を有するヘッドマウントディスプレイ用液晶パネル。

【0008】

（３）また、本発明のある実施形態は、上記（１）又は（２）の構成に加え、上記第一基板の表面及び上記第二基板の表面に対する、電圧無印加状態における上記液晶分子のチルト角は、上記第一基板及び上記第二基板の法線方向を０°とした場合に、０．１°以上、１０°以下であるヘッドマウントディスプレイ用液晶パネル。

【0009】

（４）また、本発明のある実施形態は、上記（１）～（３）のいずれかの構成に加え、電圧無印加状態において、上記第一基板の表面付近の上記液晶分子の配向方位、及び、上記第二基板の表面付近の上記液晶分子の配向方位は、それぞれ、平面視で上記第一の分割線又は上記第二の分割線を境界として反平行であり、かつ、上記第一、第二、第三及び第四の領域における、上記第一基板の表面付近の上記液晶分子の配向方位と、上記第二基板の表面付近の上記液晶分子の配向方位とは、略直交するヘッドマウントディスプレイ用液晶パネル。

【0010】

（５）また、本発明のある実施形態は、上記（２）～（４）のいずれかの構成に加え、平面視において、上記第一の分割線は、上記列方向に隣接する上記画素電極間に位置するか、又は、上記第二の分割線は、上記行方向に隣接する上記画素電極間に位置するヘッドマウントディスプレイ用液晶パネル。

【0011】

（６）また、本発明のある実施形態は、上記（５）の構成に加え、上記列方向に隣接する上記画素電極間の距離、又は、上記行方向に隣接する上記画素電極間の距離は、１０μｍ以下であるヘッドマウントディスプレイ用液晶パネル。

【0012】

（７）また、本発明のある実施形態は、上記（１）～（６）のいずれかの構成に加え、上記第二基板は、赤色、緑色及び青色のカラーフィルタを含むカラーフィルタ層を備え、上記赤色のカラーフィルタと上記青色のカラーフィルタとは、上記行方向又は上記列方向に隣接し、上記第一の分割線又は上記第二の分割線のいずれか一方は、平面視において、上記赤色のカラーフィルタと上記青色のカラーフィルタとの間に位置するヘッドマウントディスプレイ用液晶パネル。

【0013】

（８）また、本発明のある実施形態は、上記（１）～（７）のいずれかの構成に加え、上記第一基板と上記液晶層との間、及び、上記第二基板と上記液晶層との間に、それぞれ光配向膜を有するヘッドマウントディスプレイ用液晶パネル。

【0014】

（９）本発明の他の一実施形態は、上記（１）～（８）のいずれかの構成を有するヘッドマウントディスプレイ用液晶パネルと、上記ヘッドマウントディスプレイ用液晶パネルを支持する支持部とを備え、ユーザの頭部に装着するヘッドマウントディスプレイであって、上記第一の分割線と上記第二の分割線の交点は、上記ユーザが上記ヘッドマウントディスプレイを装着し正面を見た状態で、上記ユーザの瞳孔の位置と重なるヘッドマウントディスプレイ。

【0015】

（１０）本発明の更に他の一実施形態は、上記（９）の構成を有するヘッドマウントディスプレイと、上記ユーザの眼球の動きを検出する検出部と、上記ヘッドマウントディスプレイ用液晶パネルの位置を調整するパネル位置調整機構とを備え、上記ヘッドマウントディスプレイ用液晶パネルは、少なくとも上記ヘッドマウントディスプレイ用液晶パネルが配置された面内方向において、位置調整が可能であるように上記支持部に支持されており、上記パネル位置調整機構は、上記検出部により検出された上記ユーザの眼球の動きに合わせて、上記第一の分割線と上記第二の分割線の交点が上記ユーザの瞳孔の位置と重なるように、上記ヘッドマウントディスプレイ用液晶パネルの位置を調整する表示システム。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、高精細であっても良好な視野角特性及び透過率が得られるヘッドマウントディスプレイ用液晶パネル、ヘッドマウントディスプレイ、並びに、表示システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施形態１に係るＨＭＤ用液晶パネルの一例を示した平面模式図である。

【図2】図１のＸ１－Ｘ２線における断面模式図である。

【図3】図１中、一点鎖線で囲んだ４個分の画素の平面模式図である。

【図4】第一配向膜及び第二配向膜に対する配向処理方向を示した平面模式図である。

【図5】第一配向膜に対する配向処理の第一工程を説明した図面である。

【図6】第一配向膜に対する配向処理の第二工程を説明した図面である。

【図7】第二配向膜に対する配向処理の第一工程を説明した図面である。

【図8】第二配向膜に対する配向処理の第二工程を説明した図面である。

【図9】配向処理後の第一基板と第二基板とを貼り合わせた液晶パネルの斜視図である。

【図10】実施形態２に係るＨＭＤの一例を模式的に示した斜視図である。

【図11】実施形態２に係るＨＭＤをユーザが装着した状態で、ユーザの正面側から見た模式図である。

【図12】実施形態３に係る表示システムを説明した模式図である。

【図13】実施例１に係るＨＭＤ用液晶パネルの各領域におけるコントラスト視野角を示したシミュレーション図である。

【図14】特許文献１に記載の配向分割方法を説明した一画素の平面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に実施形態を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。また、各実施形態の構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。

【0019】

本明細書中、略直交とは、２つの方向のなす角度が、好ましくは９０°±３°の範囲内であり、より好ましくは９０°±１°の範囲内であり、更に好ましくは９０°±０．５°の範囲内である。略平行とは、２つの方向のなす角度が、好ましくは０°±３°の範囲内であり、より好ましくは０°±１°の範囲内であり、更に好ましくは０°±０．５°の範囲内である。反平行とは、一つの方向に対して、他の方向が１８０°±３°の範囲内で異なることをいい、より好ましくは１８０°±１°の範囲内であり、更に好ましくは１８０°±０．５°の範囲内である。

【0020】

本明細書中、前面側とは、観察者（ユーザ）が液晶パネルを観察する面をいい、観察者側ともいう。背面側とは、液晶パネルの上記前面側と反対側の面をいう。

【0021】

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るＨＭＤ用液晶パネルの一例を示した平面模式図である。図１に示したように、実施形態１に係るヘッドマウントディスプレイ用液晶パネル（以下、ＨＭＤ用液晶パネルともいう）１００は、平面視において行方向及び列方向に配置された複数の画素１を含む表示領域Ａを備える。表示領域Ａは、表示状態において、ＨＭＤ用液晶パネル１００の背面側から入射された光を前面側に透過し、所望の画像を表示する領域である。

【0022】

表示領域Ａは、行方向に沿った第一の分割線Ｌ１と、第一の分割線Ｌ１と交差し、かつ列方向に沿った第二の分割線Ｌ２により、第一の領域Ａ－１、第二の領域Ａ－２、第三の領域Ａ－３及び第四の領域Ａ－４に区分される。第一の領域Ａ－１、第二の領域Ａ－２、第三の領域Ａ－３及び第四の領域Ａ－４には、それぞれ複数の画素１が含まれる。

【0023】

図１中、画素１毎に示した矢印は、液晶分子の配向方位を表す。第一の領域Ａ－１、第二の領域Ａ－２、第三の領域Ａ－３及び第四の領域Ａ－４の各々の領域において、電圧が印加されていない状態（無印加状態）において、一つの領域に含まれる複数の画素１の液晶層２０の液晶分子の配向方位は、互いに略平行である。すなわち、各領域に含まれる上記複数の画素の液晶分子の配向方位が略同一であるともいえる。かつ、各々の領域において、一つの領域に含まれる複数の画素１の液晶層２０の液晶分子の配向方位は、第一の分割線Ｌ１と第二の分割線Ｌ２の交点Ｐに向かう。本明細書中、一つの領域に含まれる複数の画素の平均的な液晶分子の配向方位を「最適視野角」とすると、観察者側から見た場合に各領域の最適視野角が交点Ｐに向かうといえる。上記最適視野角は、画素電極と対向電極との間に無印加状態における、液晶層２０の厚み方向の中央付近の液晶分子の配向方位でもある。上記無印加状態は、液晶分子の閾値未満の電圧も含む。

【0024】

ＨＭＤ用液晶パネル１００は、表示領域Ａを視野角が異なる領域に分割していることから、良好な視野角特性が得られる。また、一つの画素内ではなく、表示領域Ａを配向分割することで、透過率を高め、高精細化が可能となる。画素内で配向分割を行うと、配向分割領域の境界で液晶分子の配向が不安定となり、暗線として視認されるが、本実施形態では画素内で配向分割を行っていないため、画素内に暗線が発生せず、高い透過率が得られる。上記高精細パネルは、例えば、５００～２０００ｐｐｉのパネルをいう。本実施形態のＨＭＤ用液晶パネル１００を１０００ｐｐｉ程度の高精細パネルとすると、各画素内を４つに配向分割した場合に比べ、２倍以上の透過率が得られる。

【0025】

図１は、液晶パネルの交点Ｐ付近を抜き出した図面であり、一つの領域に、赤色の画素３２Ｒ、緑色の画素３２Ｇ及び青色の画素３２Ｂがそれぞれ４個ずつ、合計１２個の画素が示されているが、各領域は、行方向及び列方向に更に多くの画素を含んでもよい。Ｌ１は、表示領域Ａの列方向の中心に配置されても、されなくてもよい。また、Ｌ２は、表示領域Ａの行方向の中心に配置されても、されなくてもよい。更に、各領域に含まれる画素の数は、同じであってもよいし、異なってもよい。

【0026】

図２は、図１のＸ１－Ｘ２線における断面模式図である。図２に示したように、ＨＭＤ用液晶パネル１００は、第一基板１０と、液晶分子を含む液晶層２０と、第二基板３０とを備える。第一基板１０は、複数の画素１毎に配置された画素電極１２を有し、第二基板３０は、液晶層２０を挟んで複数の画素電極１２と対向して配置された対向電極３２を有してもよい。すなわち、ＨＭＤ用液晶パネル１００は、液晶層２０を挟んで、第一基板１０と第二基板３０にそれぞれ電極が配置された縦配向モードの液晶パネルであってもよい。

【0027】

従来は、良好な視野角特性が得られやすいことから、ＨＭＤ用液晶パネルとして、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード等の水平配向モードの液晶パネルが用いられることが多かった。ＦＦＳモードの液晶パネルは、一方の基板に、画素電極と対向電極とが絶縁層を介して積層され、画素電極に設けられたスリットや開口を通過した電気力線に沿って、液晶分子が配向することで表示を行う。しかしながら、ＦＦＳモードの液晶パネルは、１つの画素内でも、スリットからの距離によって、透過率の差異が生じることがあった。また、液晶分子が電極表面に平行配向しているため、電極表面の凹凸の影響を受けやすく、偏光光の散乱が生じて遮光性が不充分となることがあった。ＨＭＤ用液晶パネルは、画素の高精細化に伴って、実表示に有効な画素面積の割合が低下することに加え、本水平配向モードの液晶パネルは、液晶分子の揺らぎや画素電極上の凹凸の影響により遮光性が不充分となるおそれがあり、充分な透過率及びコントラストが得られ難いと考えられた。

【0028】

一方で、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード等の縦配向モードの液晶パネルは、高いコントラストが得られやすいものの、一般的に視野角特性が得られ難い。しかしながら、上述のように、本実施形態のＨＭＤ用液晶パネル１００は、表示領域Ａが第一の分割線Ｌ１及び第二の分割線Ｌ２により、第一～第四の領域の４つの領域に区分され、かつ、各領域の最適視野角が第一の分割線Ｌ１と第二の分割線Ｌ２の交点Ｐに向かうことで、良好な視野角特性及び透過率が得られるため、縦配向モードとすることで、良好な視野角特性及び透過率に加え、高いコントラストが得られる。

【0029】

第一基板１０は、画素電極１２を駆動させるスイッチング素子を有するアクティブマトリクス基板であってもよい。図３は、図１中、一点鎖線で囲んだ４個分の画素の平面模式図である。第一基板１０は、例えば、図３に示したように、透明基板１１上に、互いに平行に延設された複数のゲート配線ＧＬと、各ゲート配線ＧＬと交差する方向に互いに平行に延設された複数のソース配線ＳＬとを備え、ゲート配線ＧＬとソース配線ＳＬとの交点にはスイッチング素子として、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の非線形素子が配置されてもよい。ゲート配線ＧＬとソース配線ＳＬとは、略直交することが好ましい。本明細書中、互いに隣接する２本の上記ゲート配線と互いに隣接する２本の上記ソース配線とに囲まれた領域を画素という。画素電極１２は、ドレイン電極、コンタクトホールＣＨを介して上記ＴＦＴと接続されてもよい。

【0030】

透明基板１１及び後述する透明基板３１は、光透過性の基材である。透明基板１１、３１の材質としては、特に限定されず、例えば、ガラス、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等が挙げられる。

【0031】

画素電極１２及び後述する対向電極３２の材料としては、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の光透過性の導電材料が挙げられる。

【0032】

図２では、第二基板３０が、透明基板３１と、透明基板３１上に配置されたカラーフィルタ層３３とブラックマトリクス３４を有する場合を例示する。カラーフィルタ層３３は、赤色のカラーフィルタ３３Ｒ、緑色のカラーフィルタ３３Ｇ、及び青色のカラーフィルタ３３Ｂを含んでもよい。ブラックマトリクス３４は、図１及び図３に示したように、平面視においてカラーフィルタを区切るように配置された遮光部材であり、液晶パネルの分野において通常用いられるものを用いることができる。各カラーフィルタは、平面視において画素と重畳するように配置される。上記ＨＭＤ用液晶パネルは、ＴＦＴ等のスイッチング素子とカラーフィルタ層とが同じ基板に含まれるカラーフィルタ・オン・アレイであってもよい。この場合、カラーフィルタ層は、第一基板１０に含まれてもよく、画素電極１２と透明基板１１との間に配置されることが好ましい。

【0033】

赤色のカラーフィルタ３３Ｒ、緑色のカラーフィルタ３３Ｇ、及び青色のカラーフィルタ３３Ｂの配置方法としては、行方向及び列方向のいずれか一方に沿って、異なる色のカラーフィルタが所定の順で繰り返し配置され、他方の方向に沿って同色のカラーフィルタが配置されるストライプ配置であってもよい。図１では、行方向に赤色の画素３２Ｒ、緑色の画素３２Ｇ及び青色の画素３２Ｂの並びが繰り返し配置されており、列方向に同色の画素が配置される場合を例示した。

【0034】

赤色のカラーフィルタ３３Ｒと青色のカラーフィルタ３３Ｂとは、行方向又は列方向に隣接することが好ましく、第一の分割線Ｌ１又は第二の分割線Ｌ２のいずれか一方は、平面視において、赤色のカラーフィルタ３３Ｒと青色のカラーフィルタ３３Ｂとの間に位置することが好ましい。同色のカラーフィルタ間に分割線を配置すると目立つことから、第一の分割線Ｌ１及び第二の分割線Ｌ２のいずれか一方は、異なる色のカラーフィルタ間に配置されることが好ましい。また、緑色よりも赤色及び青色の方が視認され難いことから、第一の分割線Ｌ１及び第二の分割線Ｌ２のいずれか一方は、赤色のカラーフィルタ３３Ｒと青色のカラーフィルタ３３Ｂとの間に配置されることが好ましい。図１では、赤色のカラーフィルタ３３Ｒと青色のカラーフィルタ３３Ｂとが行方向に隣接し、第二の分割線Ｌ２が平面視において、赤色のカラーフィルタ３３Ｒと青色のカラーフィルタ３３Ｂとの間に位置する場合を例示した。

【0035】

平面視において、第一の分割線Ｌ１は、列方向に隣接する画素電極１２間に位置するか、又は、第二の分割線Ｌ２は、行方向に隣接する画素電極１２間に位置することが好ましい。図１では、第一の分割線Ｌ１が列方向に隣接する画素電極１２間に位置し、かつ第二の分割線Ｌ２が行方向に隣接する画素電極１２間に位置する場合を例示した。

【0036】

列方向に隣接する画素電極１２間の距離Ｗ_１、又は、行方向に隣接する画素電極１２間の距離Ｗ_２は、小さいことが好ましい。ゲート配線ＧＬの延伸方向が行方向であり、ソース配線ＳＬの延伸方向が列方向である場合、図３に示したように、ゲート配線ＧＬの延伸方向にドレイン電極ＤＬと画素電極１２を接続するためのスルーホール等が設けられることから、列方向に隣接する画素電極１２間の距離Ｗ_１は、行方向に隣接する画素電極１２間の距離Ｗ_２よりも広くてもよい。上記Ｗ_１及びＷ_２のうち狭い方の幅は１０μｍ以下が好ましく、８μｍ以下がより好ましい。図３の構成で５００ｐｐｉの場合を例示すると、ソース配線ＳＬが配置された行方向に隣接する画素電極１２間の距離Ｗ_２は６μｍ以下であってもよく、ゲート配線ＧＬが配置された列方向に隣接する画素電極１２間の距離Ｗ_１は６～２４μｍであってもよい。

【0037】

液晶層２０は、液晶分子を含有する。上記液晶分子は、下記式（Ｌ）で定義される誘電率異方性（Δε）が負の値を有するもの（ネガ型液晶）が好ましい。また、上記液晶分子は、０℃～６０℃の範囲でネマティック性を示すものが好ましい。
Δε＝（液晶分子の長軸方向の誘電率）－（液晶分子の短軸方向の誘電率） （Ｌ）

【0038】

第一基板１０と液晶層２０との間に第一配向膜４１を有し、第二基板３０と液晶層２０との間に第二配向膜４２を有してもよい。電圧無印加状態における第一基板１０の表面に対する液晶分子の配向方位及びチルト角は、第一配向膜４１により制御し、電圧無印加状態における第二基板３０の表面に対する液晶分子の配向方位及びチルト角は、第二配向膜４２により制御することができる。

【0039】

第一配向膜４１及び第二配向膜４２は、電圧無印加状態において、液晶分子を配向膜に対して略垂直に配向させる垂直配向膜であることが好ましい。（ここの部分はカットで）

【0040】

第一配向膜４１及び第二配向膜４２は、光配向膜であることが好ましい。上記光配向膜は、紫外光、可視光等の光（電磁波）が照射されることによって構造変化を生じ、その近傍に存在する液晶分子の配向を規制する性質（配向規制力）を発現するものや、配向規制力の大きさ及び／又は向きが変化するものが挙げられる。

【0041】

光配向膜の材料としては、例えば、光反応部位を含むポリアミド（ポリアミック酸）、ポリイミド、ポリシロキサン誘導体、メタクリル酸メチル、ポリビニルアルコール等の主鎖を有するポリマーが挙げられ、主鎖又は側鎖に光反応部位（官能基）を有する光配向膜材料が好適に用いられる。

【0042】

上記光反応部位としては、シンナメート、シンナモイル、４－カルコン、クマリン、スチルベン等の二量化（二量体形成）及び異性化するもの、アゾベンゼン等の異性化するもの；フェノールエステル構造等の光フリース転移するもの；１，２，３，４－シクロブタンテトラカルボン酸－１，２：３，４－二無水物（ＣＢＤＡ）等のシクロブタン環を含む二無水物等の光照射によって分解するもの等が挙げられる。

【0043】

ＨＭＤ用液晶パネル１００は、第一基板１０の液晶層２０と反対側に第一偏光板５１を有し、第二基板３０の液晶層２０と反対側に第二偏光板５２を有してもよい。第一偏光板５１及び第二偏光板５２は、液晶パネルの分野で通常用いられるものを用いることができる。第一偏光板５１及び第二偏光板５２は、例えば、吸収型の直線偏光板であってもよい。第一偏光板５１と第二偏光板５２とは、互いの透過軸が略直交するようにクロスニコルに配置されることが好ましい。

【0044】

以下に図４を用いて、電圧無印加状態における液晶分子の配向方位について説明する。図４は、第一配向膜及び第二配向膜に対する配向処理方向を示した平面模式図である。図４中、実線の矢印は、観察者に近い側の基板（第二基板３０）の表面に配置された配向膜（第二配向膜４２）に対する配向処理方向を示し、点線の矢印は、観察者から遠い側の基板（第一基板１０）の表面に配置された配向膜（第一配向膜４１）に対する配向処理方向を示す。黒塗り矢印は、各領域における最適視野角の方位を示す。

【0045】

電圧無印加状態において、第一基板１０の表面付近の液晶分子の配向方位、及び、第二基板３０の表面付近の液晶分子の配向方位は、それぞれ、平面視で第一の分割線Ｌ１又は第二の分割線Ｌ２を境界として反平行であることが好ましい。かつ、第一、第二、第三及び第四の領域における、第一基板１０の表面付近の液晶分子の配向方位と、第二基板３０の表面付近の液晶分子の配向方位とは、略直交することが好ましい。

【0046】

電圧無印加状態において、各基板付近の液晶分子は、各基板の表面に配置された配向膜の配向処理方向に沿って配向する。第二基板３０の表面付近の液晶分子の配向方位は、図４に示した実線の矢印の方向に沿って配向しており、第一の領域Ａ－１及び第四の領域Ａ－４の第二基板３０の表面付近の液晶分子は、図面の左側から第二の分割線Ｌ２に向かって０°方位に配向し、第二の領域Ａ－２及び第三の領域Ａ－３の第二基板３０の表面付近の液晶分子は、図面の右側から第二の分割線Ｌ２に向かって１８０°方位に配向している。すなわち、第二基板３０の表面付近の液晶分子は、第二の分割線Ｌ２を境界として反平行に配向している。第一基板１０の表面付近の液晶分子の配向方位は、図４に示した点線の矢印の方向に沿って配向しており、第一の領域Ａ－１及び第二の領域Ａ－２の第一基板１０の表面付近の液晶分子は、第一の分割線Ｌ１から図面の上側に向かって９０°方位に配向し、第三の領域Ａ－３及び第四の領域Ａ－４の第一基板１０の表面付近の液晶分子は、第一の分割線Ｌ１から図面の下側に向かって２７０°方位に配向している。すなわち、第一基板１０の表面付近の液晶分子は、第一の分割線Ｌ１を境界として反平行に配向している。

【0047】

更に、図４に示したように、各領域において、実線の矢印と点線の矢印の方向は直交しており、第一、第二、第三及び第四の領域における、第一基板１０の表面付近の液晶分子の配向方位と、第二基板３０の表面付近の液晶分子の配向方位とは、直交することが好ましい。電圧無印加状態において、液晶層２０の厚み方向の中央付近の液晶分子は、第一基板１０の表面付近の液晶分子の配向方位と、第二基板３０の表面付近の液晶分子の配向方位との影響を受け、上下基板近傍の液晶分子の配向方位の中間方向に配向する。そのため、図４中に黒塗りの矢印で示したように、電圧無印加状態において、液晶層２０の厚み方向の中央付近の液晶分子は、第一の分割線Ｌ１と第二の分割線Ｌ２との交点Ｐに向かって配向する。上述のように、電圧無印加状態における、液晶層２０の厚み方向の中央付近の液晶分子の観察者側から見た配向方位が「最適視野角」である。

【0048】

第一基板１０の表面及び第二基板３０の表面に対する、電圧無印加状態における液晶分子のチルト角は、第一基板１０及び第二基板３０の法線方向を０°とした場合に、０．１°以上、１０°以下であることが好ましい。電圧無印加状態で液晶分子が縦配向していることで、金属配線や電極表面で起こる光の散乱による光漏れを抑制することができ、コントラストを高くすることができる。ＨＭＤ用液晶パネル１００は、電圧無印加状態で黒表示となるノーマリーブラックであってもよい。電圧無印加状態では、液晶分子は、第一基板１０及び第二基板３０に対して、ほぼ垂直に、かつ平面視においては、領域毎に異なった方位を向いて配向していることが好ましい。

【0049】

ＨＭＤ用液晶パネル１００を縦配向モードとし、ネガ型液晶を用いた場合、画素電極１２と対向電極３２との間に電圧を印加すると、液晶層２０の厚み方向に沿って電界が形成される。各領域における液晶分子は、各領域の適視野角の方向に沿って、チルト角が大きくなるよう傾斜する。その結果、ＨＭＤ用液晶パネル１００の背面側から出射された光を観察者側に透過し、所望の画像を表示することができる。

【0050】

以下に図５～図９を用いて、図４に示した配向処理方法の一例を説明する。図５は、第一配向膜に対する配向処理の第一工程を説明した図面である。図６は、第一配向膜に対する配向処理の第二工程を説明した図面である。図７は、第二配向膜に対する配向処理の第一工程を説明した図面である。図８は、第二配向膜に対する配向処理の第二工程を説明した図面である。図９は、配向処理後の第一基板と第二基板とを貼り合わせた液晶パネルの斜視図である。以下では特定の方位から光を照射する場合を説明するが、各領域の最適視野角が、第一の分割線Ｌ１と第二の分割線Ｌ２の交点Ｐに向かえばよく、光の照射方向や手順は下記の説明に限定されない。

【0051】

図５に示したように、第一基板１０の表面に第一配向膜４１を形成し、第一工程として、２７０°方位から第一配向膜４１の全体に対して斜めに紫外線等の光を照射する。その後、図６に示したように、液晶分子の配向方位を変えたい領域をフォトマスク６０で遮光し、９０°方位から、第一配向膜４１の表面に対して光を照射する。フォトマスク６０で遮光して配向分割することで、液晶分子の傾斜方位が異なる領域間の間隔を狭くすることができ、例えば１μｍ未満にすることができる。フォトマスク６０としては、特に限定されず、光配向膜への光配向で通常用いられる遮光部材を用いることができる。

【0052】

図７に示したように、第二基板３０の表面に第二配向膜４２を形成し、第一工程として、０°方位から、第二配向膜４２の全体に対して斜めに光を照射する。その後、図８に示したように、液晶分子の配向方位を変えたい領域をフォトマスク６０で遮光し、１８０°方位から、第二配向膜４２の表面に対して斜めに光を照射する。

【0053】

光照射は、第一基板１０及び第二基板３０の法線方向を０°とした場合に、第一配向膜４１及び第二配向膜４２の表面に対して、３０～６０°であってもよい。第一配向膜４１及び第二配向膜４２に照射される光は、配向膜に含まれる光反応部位が構造変化を起こす波長を含めばよく、紫外光、可視光等の光（電磁波）である。

【0054】

図９に示したように、光配向処理を行った第一基板１０及び第二基板３０を貼り合わせ、液晶分子を充填することで、図４に示したように、電圧無印加状態において、第一基板１０の表面付近の液晶分子２１の配向方位、及び、第二基板３０の表面付近の液晶分子２１の配向方位は、それぞれ、平面視で第一の分割線Ｌ１又は第二の分割線Ｌ２を境界として反平行であり、かつ、第一、第二、第三及び第四の領域における、第一基板１０の表面付近の液晶分子２１の配向方位と、第二基板３０の表面付近の液晶分子２１の配向方位とは、略直交する液晶パネルが得られる。

【0055】

（実施形態２）
図１０は、実施形態２に係るＨＭＤの一例を模式的に示した斜視図である。実施形態２に係るＨＭＤ２００は、ユーザの頭部に装着するものであって、実施形態１に係るＨＭＤ用液晶パネル１００と、ＨＭＤ用液晶パネル１００を支持する支持部２０１とを備える。ＨＭＤ２００は、ＨＭＤ用液晶パネル１００として、右眼用のＨＭＤ用液晶パネル１００Ｒと左眼用のＨＭＤ用液晶パネル１００Ｌを有してもよい。以下、特に右眼用と左目用のＨＭＤ用液晶パネルを特に区別しない場合は、単にＨＭＤ用液晶パネル１００という。

【0056】

支持部２０１は、ＨＭＤ用液晶パネル１００を格納する筐体２０２と、筐体２０２をユーザの頭部に固定する固定バンド等の固定部２０３を有してもよい。また、ＨＭＤ２００は、筐体２０２とユーザＵの顔との間に配置されたフェイスクッション２０４を有してもよい。図１０ではゴーグル型のＨＭＤを例示したが、メガネ型であってもよいし、他の形状であってもよい。

【0057】

ＨＭＤ２００は、ＨＭＤ用液晶パネル１００の背面側にバックライト２０５を備えてもよい。バックライト２０５は、ユーザ側に光を照射するものであれば特に限定されず、直下型やエッジ型やその他のどの方式でもよい。バックライト２０５は、筐体２０２に格納されてもよい。

【0058】

第一の分割線Ｌ１と第二の分割線Ｌ２の交点Ｐは、ユーザがＨＭＤ２００を装着し正面を見た状態で、ユーザの瞳孔の位置と重なることが好ましい。交点Ｐの位置を瞳孔の位置と重なるように配置することで、視野角を良好とすることができる。なお、瞳孔の中心が交点Ｐと一致していなくてもよく、ユーザの視野の中央付近に交点Ｐが配置されていればよい。

【0059】

図１１は、実施形態２に係るＨＭＤをユーザが装着した状態で、ユーザの正面側から見た模式図である。図１１に示したように、ユーザがＨＭＤ２００を装着し正面を見た状態で、右眼用のＨＭＤ用液晶パネル１００Ｒの第一の分割線Ｌ１と第二の分割線Ｌ２の交点Ｐは、ユーザの右眼の瞳孔の位置と重なり、左眼用のＨＭＤ用液晶パネル１００Ｌの第一の分割線Ｌ１と第二の分割線Ｌ２の交点Ｐは、ユーザの左眼の瞳孔の位置と重なることが好ましい。交点Ｐとユーザの瞳孔の位置とが重なるように配置することで、実際に視認可能なコントラスト値は約１５００となり、光の入射角を広くとった場合には、画面内でも液晶パネル全体でも配向分割していない一般的な液晶パネルのコントラスト値（約１０００）よりも高くなる。

【0060】

ＨＭＤ用液晶パネル１００は、ユーザがＨＭＤ２００を装着し正面を見た状態で、交点Ｐが概ねユーザの瞳孔の位置と重なる位置に固定されていてもよい。また、ＨＭＤ用液晶パネル１００は、少なくともＨＭＤ用液晶パネルが配置された面内方向において、位置調整が可能であるように支持部２０１に支持されていてもよい。

【0061】

（実施形態３）
図１２は、実施形態３に係る表示システムを説明した模式図である。実施形態３に係る表示システム３００は、ＨＭＤ２００と、ユーザの眼球の動きを検出する検出部３０１と、ＨＭＤ用液晶パネル１００の位置を調整するパネル位置調整機構３０２とを備える。

【0062】

実施形態３では、ＨＭＤ用液晶パネル１００は、少なくともＨＭＤ用液晶パネルが配置された面内方向において、位置調整が可能であるように支持部２０１に支持されている。ユーザが視線を動かすと、検出部３０１が眼球の位置を特定して、眼球の位置情報３０３をパネル位置調整機構３０２にパネル位置調情報３０４を出力する。入力された眼球の位置情報３０３をもとに、パネル位置調整機構３０２は、検出部３０１により検出されたユーザの眼球の動きに合わせて、第一の分割線Ｌ１と第二の分割線Ｌ２の交点Ｐがユーザの瞳孔の位置と重なるように、右眼用のＨＭＤ用液晶パネル１００Ｒ及び左眼用のＨＭＤ用液晶パネル１００Ｌの位置を調整する。右眼用のＨＭＤ用液晶パネル１００Ｒと左眼用のＨＭＤ用液晶パネル１００Ｌとは独立して制御されることが好ましい。

【0063】

ユーザの視線を検出する方法は、公知の視線追跡（アイトラッキング）技術を用いることができ、瞳孔中心角膜反射法（ＰＣＣＲ）等を用いることができる。検出部３０１には、カメラ、赤外線センサー等を用いることができる。図１２では、筐体２０２の四隅に検出部３０１を配置した例を示したが、ユーザの視線を検出できれば、検出部３０１の配置場所や配置数は限定されない。

【実施例0064】

以下に、実施例を挙げて本発明の効果を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。

【0065】

（実施例１）
ＶＡモードの１２００ｐｐｉの液晶パネルについて、表示領域を図１、図４等に示したように４つの領域に配向分割した場合について、各領域の中央付近における０～３６０°方位のコントラストをシミュレーションした。シミュレーションは、ＬＣＤマスター（シンテック社製）を用いて、セル厚２μｍ、液晶分子の初期配向の基板法線方向からの傾き２°、印加電圧０．５～６Ｖの条件で行った。なお、コントラスト（ＣＲ）は、下記式（１）で表される。
ＣＲ＝白表示（２５５階調）時の輝度／黒表示（０階調）時の輝度 （１）

【0066】

図１３は、実施例１に係るＨＭＤ用液晶パネルの各領域におけるコントラスト視野角を示したシミュレーション図である。図１３中の各領域に示した曲線は、コントラストが同じであえる点を繋いだ等コントラスト曲線であり、外側からコントラスト１００、２００、３００の等コントラスト曲線である。コントラストの値が高い方位は、該方位における視認性が良好であるといえる。図１３に示したように、４つの領域はいずれも、交点Ｐに向かって視野角特性がよく、コントラストが高くなることが分かった。

【符号の説明】

【0067】

１：画素
１０：第一基板
１１、３１：透明基板
１２：画素電極
２０：液晶層
２１：液晶分子
３０：第二基板
３２：対向電極
３３：カラーフィルタ層
３３Ｒ：赤色のカラーフィルタ
３３Ｇ：緑色のカラーフィルタ
３３Ｂ：青色のカラーフィルタ
３４：ブラックマトリクス
４１：第一配向膜
４２：第二配向膜
５１：第一偏光板
５２：第二偏光板
６０：フォトマスク
１００：液晶パネル（ＨＭＤ用液晶パネル）
２００：ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）
２０１：支持部
２０２：筐体
２０３：固定部
２０４：フェイスクッション
２０５：バックライト
３００：表示システム
３０１：検出部
３０２：パネル位置調整機構
３０３：眼球の位置情報
３０４：パネル位置調情報
Ａ：表示領域
Ａ－１：第一の領域
Ａ－２：第二の領域
Ａ－３：第三の領域
Ａ－４：第四の領域
ＣＨ：コンタクトホール
ＧＬ：ゲート配線
Ｌ１：第一の分割線
Ｌ２：第二の分割線
Ｐ：第一の分割線と第二の分割線の交点
ＳＬ：ソース配線
ＴＦＴ；薄膜トランジスタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】