(57)【要約】【課題】  ネガ型の液晶材料を用いる表示装置の応答速度を改善する。【解決手段】  一実施形態に係る表示装置は、画素電極および共通電極を含む第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基板の間にある液晶層と、を備えている。この液晶表示装置において、前記画素電極の電圧を書き換えるフレーム周波数は、８０Ｈｚ以上である。前記液晶層に含まれる液晶材料は、負の誘電率異方性を有している。前記第１基板と前記第２基板の間のギャップｄと、前記液晶材料の屈折率異方性Δｎとの積Δｎｄは、０.３３μｍ未満である。さらに、前記ギャップｄは、２μｍ超過かつ３μｍ未満である。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素電極および共通電極を含む第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基板の間にある液晶層と、を備え、
前記画素電極の電圧を書き換えるフレーム周波数は、８０Ｈｚ以上であり、
前記液晶層に含まれる液晶材料は、負の誘電率異方性を有し、
前記第１基板と前記第２基板の間のギャップｄと、前記液晶材料の屈折率異方性Δｎとの積Δｎｄは、０.３３μｍ未満であり、
前記ギャップｄは、２μｍ超過かつ３μｍ未満である、
表示装置。
【請求項２】
前記第１基板に光を照射する照明装置をさらに備え、
画像表示に際して前記照明装置を所定の周波数で点滅させる、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第１基板に光を照射する照明装置をさらに備え、
前記照明装置は、白色光を発する光源を備え、
前記光源は、青色光を発する発光素子と、前記青色光によって励起されて黄色光を発する蛍光体と、を含み、
前記青色光と前記黄色光を混合させることにより、前記白色光が生成される、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第１基板は、前記画素電極に接続された信号線と、前記信号線と前記液晶層の間に配置され平面視において前記信号線と重畳する金属配線と、を含み、
前記第２基板は、平面視において前記金属配線と重畳する遮光層を含み、
前記遮光層の幅Ｄｂｍ［μｍ］と、前記金属配線および前記遮光層の間の距離Ａ［μｍ］とが以下の式を満たす、
０.９（２（Ａ／１.８８）＋１.５）＜Ｄｂｍ＜１.１（２（Ａ／１.８８）＋１.５）
請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
第１フレーム周波数で前記画素電極の電圧を書き換える第１モードと、前記第１フレーム周波数よりも大きい第２フレーム周波数で前記画素電極の電圧を書き換える第２モードと、を備え、
前記Δｎｄは、０.２８μｍ超過かつ０.３３μｍ未満であり、
前記第２フレーム周波数は、８０Ｈｚ以上かつ１１０Ｈｚ以下である、
請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記液晶層の透過率が最大となる前記Δｎｄは、０.３３μｍ以上である、
請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記液晶材料の回転粘性係数γ１と、広がり変形の弾性定数Ｋ１１と、前記Δｎｄとが以下の式を満たす、
γ１／（Δｎ＾２＊Ｋ１１）＜６５０
請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の表示装置と、前記表示装置をユーザの頭部へ装着するためのヘッドキットとを備え、
前記ヘッドキットは、前記表示装置を前記ヘッドキットに装着する装着部と、前記ヘッドキットをユーザの頭部へ固定する固定部とを含む、ヘッドマウントディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
表示装置の一例として、ＩＰＳ（In-Plane-Switching）モードの液晶表示装置が知られている。ＩＰＳモードの液晶表示装置は、液晶層を介して対向する一対の基板のうちの一方に画素電極および共通電極が設けられ、これら電極間に発生する横電界を利用して液晶層の液晶分子の配向を制御する。また、ＩＰＳモードの一種であるＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードの液晶表示装置が実用化されている。ＦＦＳモードの液晶表示装置においては、画素電極および共通電極が一方の基板の異なる層に配置されている。この液晶表示装置は、一対の電極間に発生するフリンジ電界を利用して液晶分子の配向を制御する。
【０００３】
ＩＰＳモードの液晶表示装置においては、誘電率異方性が負（ネガ型）の液晶材料を用いると、誘電率異方性が正（ポジ型）の液晶材料を用いる場合に比べて透過率が向上することが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２１７８５３号公報
【特許文献２】特開２００７−２５６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示の一態様における目的は、ネガ型の液晶材料を用いる表示装置の応答速度を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態に係る表示装置は、画素電極および共通電極を含む第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基板の間にある液晶層と、を備えている。この液晶表示装置において、前記画素電極の電圧を書き換えるフレーム周波数は、８０Ｈｚ以上である。前記液晶層に含まれる液晶材料は、負の誘電率異方性を有している。前記第１基板と前記第２基板の間のギャップｄと、前記液晶材料の屈折率異方性Δｎとの積Δｎｄは、０.３３μｍ未満である。さらに、前記ギャップｄは、２μｍ超過かつ３μｍ未満である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、一実施形態に係る液晶表示装置の構成例を概略的に示す分解斜視図である。
【図２】図２は、上記液晶表示装置の用途の一例を概略的に示す斜視図である。
【図３】図３は、上記液晶表示装置が備える副画素の一構成例を示す平面図である。
【図４】図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う表示パネルの概略的な断面図である。
【図５】図５は、上記表示パネルの駆動電圧と透過率との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、上記表示パネルの一部の概略的な断面図である。
【図７】図７は、上記表示パネルの一部の概略的な断面図である。
【図８】図８は、上記表示パネルの応答時間と動画ぼやけ時間との関係を示すグラフである。
【図９】図９は、光源の一構成例を概略的に示す断面図である。
【図１０】図１０は、参考例および実施例を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
一実施形態につき、図面を参照しながら説明する。  
なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有される。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。各図において、連続して配置される同一又は類似の要素については符号を省略することがある。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を省略することがある。  
また、本明細書において「αはＡ，Ｂ又はＣを含む」、「αはＡ，Ｂ及びＣのいずれかを含む」、「αはＡ，Ｂ及びＣからなる群から選択される一つを含む」といった表現は、特に明示がない限り、αがＡ〜Ｃの複数の組み合わせを含む場合を排除しない。さらに、これらの表現は、αが他の要素を含む場合も排除しない。
また、本明細書における「第１α、第２α、第３α」という表現の「第１、第２、第３」は、要素を説明のために用いる便宜的な数字に過ぎない。つまり、特に明示が無い限り、「Ａが第３αを備える」という表現は、第３αの他の第１α及び第２αを、Ａが備えていない場合も含む。
【０００９】
本実施形態においては、表示装置の一例として、バックライトを備えた透過型の液晶表示装置を開示する。なお、本実施形態は、他種の表示装置に対する、本実施形態にて開示される個々の技術的思想の適用を妨げるものではない。他種の表示装置としては、例えば、外光を利用して画像を表示する反射型の液晶表示装置や、透過型と反射型の双方の機能を備えた液晶表示装置などが想定される。
【００１０】
図１は、表示装置１の構成例を概略的に示す分解斜視図である。表示装置１は、照明装置ＢＬと、表示パネルＰＮＬとを備えている。図示したように第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、第３方向Ｚを定義する。各方向Ｘ，Ｙ，Ｚは、本実施形態においては互いに直交する方向であるが、垂直以外の角度で交わってもよい。本開示においては、第３方向Ｚの矢印が示す方向を「上方」あるいは「上」と称し、この矢印の反対方向を「下方」あるいは「下」と称する。
【００１１】
図１の例において、照明装置ＢＬは、表示パネルＰＮＬに対向する導光板ＬＧと、光源ユニットＬＵとを備えたサイドエッジ型のバックライトである。但し、照明装置ＢＬの構成は図１の例に限られず、画像表示に必要な光を供給する構成であればよい。例えば、照明装置ＢＬは、表示パネルＰＮＬの下方に配置された光源を含むいわゆる直下型のバックライトであってもよい。
【００１２】
図１の例において、表示パネルＰＮＬおよび導光板ＬＧは、いずれも第１方向Ｘに沿う短辺と、第２方向Ｙに沿う長辺とを有する長方形状に形成されている。表示パネルＰＮＬおよび導光板ＬＧは、長方形状に限られず、他の形状であってもよい。
【００１３】
光源ユニットＬＵは、導光板ＬＧの入射面Ｆ１（側面）に沿って第１方向Ｘに並んだ複数の光源ＬＳを備えている。光源ＬＳは、例えば発光ダイオードであるが、有機エレクトロルミネッセンス素子などの他種の発光素子であってもよい。光源ＬＳからの光は、入射面Ｆ１から導光板ＬＧに入射し、表示パネルＰＮＬと対向する出射面Ｆ２から出射する。
【００１４】
表示パネルＰＮＬは、透過型の液晶パネルであり、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。表示パネルＰＮＬは、複数の画素ＰＸを含む表示領域ＤＡを有している。複数の画素ＰＸは、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに沿ってマトリクス状に配列されている。
【００１５】
表示装置１は、さらに、光学シート群ＯＧと、第１偏光板ＰＬ１と、第２偏光板ＰＬ２と、コントローラＣＴとを備えている。光学シート群ＯＧは、例えば、出射面Ｆ２から出射する光を拡散する拡散シートＤＦと、多数のプリズムレンズが形成された第１プリズムシートＰＲ１および第２プリズムシートＰＲ２とを含む。第１偏光板ＰＬ１は、光学シート群ＯＧと第１基板ＳＵＢ１の間に配置されている。第２偏光板ＰＬ２は、第２基板ＳＵＢ２の上方に配置されている。
【００１６】
コントローラＣＴは、表示パネルＰＮＬおよび光源ユニットＬＵを制御する。例えばコントローラ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。表示パネルＰＮＬを制御するＩＣと、光源ユニットＬＵを制御するＩＣとでコントローラＣＴが構成されてもよい。この場合において、各ＩＣは、互いに離間した位置に配置されてもよい。
【００１７】
表示装置１は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話端末、パーソナルコンピュータ、テレビ受像装置、車載装置、ゲーム機器、ヘッドマウント型の機器等の種々の装置に用いることができる。
【００１８】
表示装置１をスマートフォンに用いる場合、ＶＲ（Virtual Reality）、ＡＲ（Augmented Reality）またはＭＲ（Mixed Reality）のためのディスプレイとして利用できる。図２は、このような用途の一例を概略的に示す斜視図である。図示したヘッドマウントディスプレイは、表示装置１とヘッドキット２００を備えている。そして、スマートフォン１００が一対の爪２０１ａ，２０１ｂ（装着部）によってヘッドキット２００に取り付けられている。ヘッドキット２００は、バンド２０２（固定部）によってユーザの頭部ＨＤに装着されている。このような例では、スマートフォン１００をヘッドマウントディスプレイの表示部として利用することができる。なお、装着部は、ヘッドキット２００に表示装置１を固定できるものであればどのような形状であってもよい。例えば、装着部がケース状に形成されており、磁石や接着剤などで固定されてもよい。また、固定部は、ヘッドキット２００をユーザの頭部ＨＤに固定するものであればどのような形状であってもよい。例えば、固定部はメガネのフレームのように、頭部ＨＤの耳に引っ掛けるような形状であってもよい。また、表示装置１は、スマートフォンではなく、タブレット端末や携帯電話端末等の他の端末であってもよい。
【００１９】
図１に示した画素ＰＸは、異なる色に対応する複数の副画素を含む。図３は、副画素ＳＰの一構成例を示す平面図である。  
表示パネルＰＮＬは、複数の走査線Ｇと、これら走査線Ｇに交差する複数の信号線Ｓと、複数の金属配線ＭＬと、遮光層２１とを備えている。各走査線Ｇは、第１方向Ｘに沿って延びるとともに、第２方向Ｙに並んでいる。各信号線Ｓは、第２方向Ｙに沿って延びるとともに、第１方向Ｘに並んでいる。図３の例においては信号線Ｓが屈曲しているが、信号線Ｓは直線状であってもよい。
【００２０】
隣り合う２本の走査線Ｇと、隣り合う２本の信号線Ｓとで囲われた領域が副画素ＳＰに相当する。副画素ＳＰは、画素電極ＰＥを備えている。図３の例において、画素電極ＰＥは、１本のスリットＳＬを有している。画素電極ＰＥは、複数のスリットＳＬを有してもよいし、スリットＳＬを有さなくてもよい。
【００２１】
各副画素ＳＰに対して１つずつスイッチング素子ＳＷが設けられている。スイッチング素子ＳＷは、半導体層ＳＣを備えている。半導体層ＳＣは、第１位置Ｐ１において信号線Ｓに接続され、第２位置Ｐ２において画素電極ＰＥに接続されている。
【００２２】
各金属配線ＭＬは、対応する信号線Ｓと平面視において重畳している。金属配線ＭＬの幅は、信号線Ｓの幅よりも大きい。遮光層２１は、各走査線Ｇ、各信号線Ｓ、各金属配線ＭＬおよび半導体層ＳＣと対向している。遮光層２１は、副画素ＳＰにおいて開口部ＡＰを有している。画素電極ＰＥは、この開口部ＡＰに配置されている。
【００２３】
図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ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、例えばガラス基板または樹脂基板である第１基体１０と、第１絶縁層１１と、第２絶縁層１２と、第３絶縁層１３と、第１配向膜１４とを備えている。第１絶縁層１１は、第１基体１０を覆っている。信号線Ｓは、第１絶縁層１１の上に配置されている。第２絶縁層１２は、信号線Ｓおよび第１絶縁層１１を覆っている。共通電極ＣＥは、第２絶縁層１２の上に配置されている。金属配線ＭＬは、共通電極ＣＥの上に配置されている。第３絶縁層１３は、金属配線ＭＬおよび共通電極ＣＥを覆っている。画素電極ＰＥは、第３絶縁層１３の上に配置されている。第１配向膜１４は、画素電極ＰＥおよび第３絶縁層１３を覆っている。
【００２４】
第２基板ＳＵＢ２は、例えばガラス基板または樹脂基板である第２基体２０と、カラーフィルタ２２と、オーバーコート層２３と、第２配向膜２４とを備えている。遮光層２１は、第２基体２０の下に配置されている。カラーフィルタ２２は、第２基体２０および遮光層２１を覆っている。隣り合うカラーフィルタ２２の境界は、遮光層２１と重畳している。オーバーコート層２３は、カラーフィルタ２２を覆っている。第２配向膜２４は、オーバーコート層２３を覆っている。
【００２５】
第１配向膜１４と第２配向膜２４の間には、ギャップｄが形成されている。液晶層ＬＣは、これら配向膜１４，２４の間に配置されている。液晶層ＬＣは、所定の誘電率異方性Δεと屈折率異方性Δｎを有した液晶材料（液晶混合物）で構成されている。
【００２６】
なお、表示パネルＰＮＬの断面構造は、図４の例に限られない。例えば、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとが同じ層に配置されてもよい。また、液晶層ＬＣと画素電極ＰＥの間に共通電極ＣＥが配置されてもよい。この場合においては、各副画素ＳＰにおいて、共通電極ＣＥにスリットが設けられる。また、金属配線ＭＬは、第２絶縁層１２と共通電極ＣＥの間など、他の位置に配置されてもよい。また、カラーフィルタ２２は、第１基板ＳＵＢ１に配置されてもよい。
【００２７】
以上のように、表示装置１は、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとが第１基板ＳＵＢ１に配置されたＩＰＳモードの構造を有している。図４に示したように、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとが第１基板ＳＵＢ１の異なる層に配置された構造は、ＩＰＳモードの一種であるＦＦＳモードに相当する。この種のモードにおいては、例えば８００ｐｐｉ程度の精細度であれば、誘電率異方性Δεが負（ネガ型）の液晶材料にて液晶層ＬＣを構成すれば、Δεが正（ポジ型）の液晶材料を用いる場合に比べて、表示パネルＰＮＬの透過率を高めることができる。
【００２８】
スマートフォンなどのモバイル用途の表示装置については、バックライトの消費電力を低減する必要性から、ネガ型の液晶材料を用いて輝度を確保することが好ましい。一方で、図２に示したようにスマートフォンをＡＲ、ＶＲまたはＭＲ用のディスプレイとして用いる場合には、応答速度の改善が求められる。すなわち、回転粘性係数γ１が大きいネガ型の液晶材料を用いつつも、十分な応答速度を確保しなければならない。さらに、ＡＲ、ＶＲまたはＭＲの用途においては、動画ぼやけを抑制して表示品位を高める必要がある。
【００２９】
以下、ネガ型の液晶材料を用いる場合において、応答速度を高めるとともに動画ぼやけを抑制し、かつ十分な輝度を確保するための構成について説明する。なお、応答速度は、例えば、液晶層ＬＣに電界を印加した際に光の透過率が初期状態から所定レベルに到達するまでの応答時間τon、および、液晶層ＬＣへの電界の印加を停止した際に透過率が上記所定レベルから上記初期状態に低下するまでの応答時間τoffとして定義することができる。
【００３０】
［応答速度の改善１］  
表示パネルＰＮＬの透過率は、Δｎｄに比例する。さらに、Δｎｄは、表示パネルＰＮＬの色味にも影響を及ぼす。仮に透過率を優先し、かつ表示パネルＰＮＬの色味を良好な状態とするには、Δｎｄ＝０.３４μｍが最適値であることが多い。なお、本実施形態におけるΔｎは、２５℃の温度条件における波長５８９ｎｍの光に関する屈折率異方性である。
【００３１】
一方、ギャップｄを小さくすると、応答速度を高めることができる。また、回転粘性係数γ１は、Δｎに比例する。したがって、Δｎが小さい液晶材料を用いると、この液晶材料のγ１も小さいために、応答速度を高めることができる。
【００３２】
そこで、本実施形態においては、Δｎおよびギャップｄの少なくとも一方を小さくして応答速度を改善する。具体的には、透過率の観点からは最適なΔｎｄ＝０.３４μｍを敢えて外して、以下の［式１］を満たすようにΔｎおよびギャップｄを選定する。
［式１］    Δｎｄ＜０.３３μｍ  
Δｎｄ＜０.３２μｍを満たせばより好適である。
【００３３】
ただし、Δｎｄが小さすぎると表示パネルＰＮＬの透過率や色味が実用的でなくなる。そこで、０.２４μｍ＜Δｎｄを満たすことが好ましい。０.２８μｍ＜Δｎｄを満たせばより好適であり、０.３０μｍ＜Δｎｄを満たせばなお一層好適である。
【００３４】
［応答速度の改善２］  
図５は、複数のギャップｄについて、駆動電圧［Ｖ］と表示パネルＰＮＬの透過率との関係を示すグラフである。ここでの駆動電圧は、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間に印加される電圧である。このグラフから明らかなように、ギャップｄが大きいほど透過率が高い。
【００３５】
ギャップｄを３.０μｍ以上とすれば、透過率を極めて高くできる。しかしながら、この場合には応答速度を十分に高めることができない。一方、ギャップｄを２.０μｍ以下とすれば、良好な応答速度を得られるものの、透過率が低下し過ぎる。そこで、以下の［式２］を満たす範囲でギャップｄを定めることが好ましい。  
［式２］    ２.０μｍ＜ｄ＜３.０μｍ
【００３６】
なお、Δｎを低下させるよりも、ギャップｄを低下させる方が、応答速度の改善幅が大きい。そのため、２.０μｍ＜ｄ＜３.０μｍを満たす範囲で極力小さい実用的なギャップｄを選定し、選定したギャップｄに合せて上述の［式１］を満たすようにΔｎを選定すればよい。ただし、Δｎが大きいとγ１も大きくなるため、実用的には０.１２＜Δｎ＜０.１４の範囲でΔｎを選定することが好ましい。
【００３７】
［応答速度の改善３］  
液晶材料は、広がり変形の弾性定数Ｋ１１と、ねじれ変形の弾性定数Ｋ２２と、曲がり変形の弾性定数Ｋ３３とを有している。上述の応答時間τoffは、γ１／（Δｎ＾２＊Ｋ２２）と比例する。
【００３８】
Ｋ２２は、Ｋ１１およびＫ３３に比べて測定が困難である。また、Ｋ１１とＫ２２は互いに相間していることが知られている。したがって、τoffは、γ１／（Δｎ＾２＊Ｋ１１）に比例すると考えることができる。γ１／（Δｎ＾２＊Ｋ１１）を小さくすることで、τoffを低減することが可能となる。具体的には、γ１、ΔｎおよびＫ１１が以下の［式３］を満たす液晶材料を選定することが好ましい。  
［式３］    γ１／（Δｎ＾２＊Ｋ１１）＜６５０  
このような液晶材料を用いれば、応答速度をより改善することができる。一例として、Ｋ１１が１.４×１０＾（−１０）［Ｎ］程度、γ１が１１０ｍＰａ・ｓ程度の液晶材料を用いることができる。
【００３９】
［輝度の確保］  
図４に示すように、信号線Ｓおよび金属配線ＭＬと重畳する遮光層２１の幅Ｄｂｍが小さいほど、開口部ＡＰの幅Ｄａｐが大きくなる。したがって、幅Ｄｂｍを小さくすれば、副画素ＳＰの開口率が向上し、輝度も高くなる。しかしながら、幅Ｄｂｍを小さくすると、表示パネルＰＮＬを斜め方向から見た場合に、隣り合う副画素ＳＰの間で混色が生じる可能性がある。
【００４０】
すなわち、通常は、図４に示す光Ｌ１のように、ある副画素ＳＰに対応する液晶層ＬＣを通過した光が当該副画素ＳＰのカラーフィルタ２２を通過する。これに対し、図４に示す光Ｌ２のように、ある副画素ＳＰに対応する液晶層ＬＣを通過した光が当該副画素ＳＰの隣の副画素ＳＰのカラーフィルタ２２を通過すると、本来とは異なる色がユーザに視認されることになる。
【００４１】
本実施形態では、表示パネルＰＮＬを斜め４５度の方向から見た場合、すなわち図４における光Ｌ１の角度θａが４５度である場合に混色が生じないように、幅Ｄｂｍを規定する。表示パネルＰＮＬへの入射時と出射時に光は屈折するので、角度θａが４５度の場合にはスネルの法則により表示パネルＰＮＬ内での光の角度θは約６２度となる。
【００４２】
図６および図７は、表示パネルＰＮＬの一部の概略的な断面図である。これらの図においては、各基体１０，２０などを省略している。図６に示すように、遮光層２１の幅Ｄｂｍは、金属配線ＭＬの幅Ｄｍｌよりも大きい。遮光層２１と金属配線ＭＬの間の距離は、Ａである。距離Ａは、第３絶縁層１３、カラーフィルタ２２、オーバーコート層２３および各配向膜１４，２４の厚さと、ギャップｄとを含む。
【００４３】
図６においては、遮光層２１の第１方向Ｘにおける中心と、金属配線ＭＬの第１方向Ｘにおける中心とが第３方向Ｚに揃っている。金属配線ＭＬを好適に遮光するためには、幅Ｄｂｍが幅Ｄｍｌより１.５μｍ程度大きいことが好ましい。角度θ＝６２度で傾いた光Ｌが金属配線ＭＬの端部近傍を通過し、遮光層２１の中心付近に当たる場合を想定すると、幅Ｄｂｍは、Ｄｂｍ＝２（Ａ／ｔａｎθ）＋１.５＝２（Ａ／１.８８）＋１.５と表すことができる。さらに、表示パネルＰＮＬの各要素や角度θなどのばらつきを考慮して、幅Ｄｂｍは、以下の［式４］を満たすように定めることが好ましい。  
［式４］  
０.９（２（Ａ／１.８８）＋１.５）＜Ｄｂｍ＜１.１（２（Ａ／１.８８）＋１.５）
【００４４】
このような［式４］を満たせば、隣り合う副画素ＳＰの混色を抑制することができる。さらに、ギャップｄが小さくなるほど距離Ａが小さくなるので、結果として幅Ｄｂｍを小さくできることが分かる。すなわち、上述のように応答速度を高めるべくギャップｄを小さくした場合には、幅Ｄｂｍを小さくすることにより、副画素ＳＰの開口率を向上させて表示パネルＰＮＬの輝度を向上させることが可能となる。これにより、［式１］のようにΔｎｄを定めて透過率が低下した場合であっても、これに伴う輝度低下を幅Ｄｂｍの狭小化により補うことができる。
【００４５】
なお、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２の合わせずれが生じると、例えば図７に示すように遮光層２１の中心と金属配線ＭＬの中心とがずれる可能性がある。［式４］の範囲で幅Ｄｂｍを定めれば、このようなずれが生じた場合であっても、混色を好適に防ぐことができる。
【００４６】
［動画表示品位の改善］  
ＶＲ、ＡＲまたはＭＲの用途で表示装置１を用いる場合、画素電極ＰＥの電圧を書き換えるフレーム周波数が高いほど、動画がより鮮明になり没入感が得られる。そこで、表示装置１は、８０Ｈｚ以上のフレーム周波数を有することが好ましい。
【００４７】
一方、フレーム周波数を高めると、消費電力も増える。そのため、図２に示したスマートフォン１００のようなモバイル機器においては、バッテリを消耗し易くなる。そこで、本実施形態に係る表示装置１は、第１フレーム周波数ｆ１で画素電極ＰＥの電圧を書き換える第１モード（通常モード）と、第１フレーム周波数ｆ１よりも大きい第２フレーム周波数ｆ２で画素電極ＰＥの電圧を書き換える第２モード（ＶＲ／ＡＲ／ＭＲモード）とを備えている。
【００４８】
第１モードと第２モードの切り替えは、上述のコントローラＣＴによって実行することができる。例えば、コントローラＣＴは、スマートフォン１００を制御するプロセッサからモード切り替えの信号が入力されたことに応じて、第１モードと第２モードとを切り替える。第１モードと第２モードの２段階でなく、より多段階にモード切り替え可能であってもよい。
【００４９】
一例として、第１フレーム周波数ｆ１は、一般的なモバイル機器向けのディスプレイに採用されている６０Ｈｚである。また、一例として、第２フレーム周波数ｆ２は、６０Ｈｚ＜ｆ２＜１４０Ｈｚである。８０Ｈｚ≦ｆ２≦１１０Ｈｚであれば、より好適である。
【００５０】
図８は、複数のフレーム周波数について、表示パネルＰＮＬの応答時間と動画ぼやけ時間（ＢＥＴ：Blur Edge Time）との関係を示すグラフである。横軸の応答時間と縦軸の動画ぼやけ時間は、いずれも相対値である。６０Ｈｚ、９０Ｈｚおよび１２０Ｈｚのフレーム周波数の曲線から分かるように、フレーム周波数が高いほど動画ぼやけ時間が改善する。
【００５１】
また、動画表示時に照明装置ＢＬを点滅（ブリンキング）させることで、動画ぼやけ時間をより改善することができる。ブリンキングに際しては、例えば、照明装置ＢＬの点灯期間が所定のデューティ比となるように、コントローラＣＴが各光源ＬＳを制御する。図８における領域Ｃ１は、Δｎ＝０.１３かつｄ＝２.４μｍの表示装置１において、照明装置ＢＬを常時点灯（Ｄｕｔｙ＝１００％）させた場合の動画ぼやけ時間を示す。領域Ｃ２は、Δｎ＝０.１３かつｄ＝２.４μｍの表示装置１において、照明装置ＢＬをデューティ比１０％でブリンキングさせた場合の動画ぼやけ時間を示す。これら領域Ｃ１，Ｃ２の比較から明らかなように、ブリンキングを実施することで動画ぼやけ時間を改善できる。なお、デューティ比が１０％の場合だけでなく、他の値の場合でも同様に動画ぼやけ時間を改善できる。
【００５２】
領域Ｃ１，Ｃ２の表示装置１のΔｎおよび距離ｄは、いずれも上述の［式１］および［式２］を満たしている。図８における領域Ｃ３は、Δｎ＝０.１１かつｄ＝３.０μｍの表示装置において、照明装置を常時点灯させた場合の動画ぼやけ時間を示す。これらΔｎと距離ｄは、［式１］および［式２］を満たさない。領域Ｃ１，Ｃ３の比較により、［式１］および［式２］を満たす場合には、動画ぼやけ時間が改善することが分かる。
【００５３】
一般的に、モバイル機器の表示装置の光源としては、白色光を発する発光ダイオードが用いられる。特に近年では、色域拡大のために、青色光を発する発光素子と、緑色に発光するＧ蛍光体と、赤色に発光するＲ蛍光体とを備えた蛍光体変換型の発光ダイオード（Phosphorconverting-white LED）が用いられる。しかしながら、蛍光体は化合物の構造によって、電流に対する応答速度が異なる。つまり、高速でブリンキングをする光源には、複数色の蛍光体を利用する光源は適さない。特に、この種の発光ダイオードで用いられるＲ蛍光体は、一般的に応答性が悪いため、ブリンキングを実施した際には赤色光の残光が発生し得る。さらに、上述の［式１］を満たす程度にΔｎｄが小さいと、照明装置ＢＬからの白色光に含まれる赤色光と緑色光の波長がずれて、表示画像が青味を帯びる。
【００５４】
これらの対策として、本実施形態では、図１に示した光源ＬＳにいわゆるＹＡＧ−ＬＥＤを用いる。ＹＡＧ−ＬＥＤは、１つの青色発光ダイオードしか利用しないため、蛍光体の化合物構造に依存する応答速度の差が無い。図９は、ＹＡＧ−ＬＥＤである光源ＬＳの一構成例を概略的に示す断面図である。光源ＬＳは、カップ４０を備えている。カップ４０の底面には、青色光を発する発光素子４１が配置されている。カップ４０の内部には、複数のＹ蛍光体４３を含む樹脂材４２が配置されている。Ｙ蛍光体４３は、発光素子４１の光を受けて励起され、黄色に発光する。発光素子４１が発する青色光と、Ｙ蛍光体４３が発する黄色光とが混合されて、白色光が生成される。
【００５５】
このような光源ＬＳであれば、赤色光を用いずに白色光を生成できるので、ブリンキングを実施しても赤色光の残光が発生しない。また、上述の屈折率異方性Δｎとギャップｄの積Δｎｄが０.３３μｍ未満の液晶材料の層を通過する光は青みを帯びる傾向にある。よって、白色光の生成に黄色光を用いるので、表示画像が青味を帯びる現象を補正し易い。  
また、仮に異なる色の発光素子を用いて白色光を生成する場合には、これらの発光素子を配置するための広いスペースが額縁領域に必要となる。これに対し、図９に示す光源ＬＳは、青色光を発する発光素子４１を１つのみ有するので小型であり、額縁領域の狭小化が可能である。
【００５６】
［実施例］  
図１０は、液晶材料の屈折率異方性Δｎ、ギャップｄ、および遮光層２１の幅Ｄｂｍに関する実施例を示す表である。  
参考例の表示装置では、Δｎ＝０.１１である液晶材料ＬＭ１を用いた。さらに、ギャップｄ＝３.０μｍであり、幅Ｄｂｍ＝６.２μｍである。すなわち、参考例の表示装置のΔｎｄは、透過率の観点から最適な０.３４μｍに近い０.３３μｍであって、上述の［式１］の範囲から外れている。また、ギャップｄは、上述の［式２］の範囲から外れている。この条件での透過率を１.００とする。白表示の輝度と黒表示の輝度の差であるコントラストは、１５００である。また、フレーム周波数９０Ｈｚで液晶材料ＬＭ１を駆動して動画を表示したところ、少し動画のぼやけが見られた（図１０における「△」）。
【００５７】
実施例１〜４の表示装置のΔｎ、ギャップｄおよび幅Ｄｂｍは、表に示す通りである。実施例１〜４の表示装置のΔｎおよびギャップｄは、［式１］および［式２］の範囲内の数値である。さらに、液晶材料ＬＭ２は上述の［式３］を満たしており、幅Ｄｂｍは上述の［式４］を満たしている。［式１］〜［式３］を満たすために、実施例１〜４の表示装置は、参考例の表示装置に比べて応答速度が改善する。より具体的には、９０Ｈｚの液晶材料を駆動して画像を表示したところ、実施例１および２は動画のぼやけがほぼ見られず（図１０における「〇」）、実施例の３および４は動画のぼやけが全く見られなかった（図１０における「◎」）。
【００５８】
実施例１の表示装置は、幅Ｄｂｍが参考例と同じである。したがって、Δｎｄが参考例よりも小さくなった分、透過率比およびコントラストも参考例より小さいが、差異は極めて小さい。一方、実施例２の表示装置は、Δｎｄが実施例１と同じであるが、幅Ｄｂｍが実施例１より小さいために、参考例と同程度の透過率比とコントラストが得られる。実施例３，４の表示装置は、Δｎｄが実施例１，２より小さいために、透過率比およびコントラストが実施例１，２より小さいが、製品として十分な値である。  
実施例１〜４および参考例から、Δｎ、ギャップｄおよび幅Ｄｂｍの調整により、応答速度を高めつつも輝度およびコントラストを良好な値に保つことが可能であることが分かる。また、実施例１〜４は高速応答の動画表示に対応できることが分かった。
【００５９】
さらに、上述のようにフレーム周波数が異なる第１モードと第２モードを切り換え可能とし、照明装置ＢＬのブリンキングを実施し、光源ＬＳとしてＹＡＧ−ＬＥＤを採用すれば、動画の表示品位を向上させることができる。
【００６０】
なお、［式１］〜［式４］や本実施形態にて開示したその他の数値範囲等の条件は、必ずしも全てが同時に満たされる必要はない。各条件の一部のみが満たされる場合であっても、これらの条件に起因した好適な効果を得ることができる。
【００６１】
本発明の実施形態として説明した表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。  
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変形例に想到し得るものであり、それら変形例についても本発明の範囲に属するものと解される。例えば、上述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。  
また、各実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について、本明細書の記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
【符号の説明】
【００６２】
１…表示装置、ＰＮＬ…表示パネル、ＢＬ…照明装置、ＳＵＢ１…第１基板、ＳＵＢ２…第２基板、ＬＣ…液晶層、ＬＧ…導光板、ＬＵ…光源ユニット、ＬＳ…光源、ＰＸ…画素、ＤＡ…表示領域、ＣＴ…コントローラ、ＭＬ…金属配線、ＰＥ…画素電極、ＳＷ…スイッチング素子、ＡＰ…開口部、ＣＥ…共通電極、Ｌ，Ｌ１，Ｌ２…光、１０…第１基体、１１〜１３…第１〜第３絶縁層、１４…第１配向膜、２０…第２基体、２１…遮光層、２２…カラーフィルタ、２３…オーバーコート層、２４…第２配向膜、１００…スマートフォン、２００…ヘッドキット。
【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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【図９】
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【図１０】
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