JP2018124309A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の表示パネルを重ね合わせて構成された液晶表示装置の軽量化及び薄型化を図る。【解決手段】液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板に対して第１方向に対向配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された第１液晶層と、前記第１基板に対して前記第１方向の反対方向である第２方向に対向配置された第３基板と、前記第１基板と前記第３基板との間に配置された第２液晶層と、を含む。【選択図】図９

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

従来、液晶表示装置のコントラストを向上させる技術として、２枚の表示パネルを重ね合わせて、入力映像信号に基づいて、それぞれの表示パネルに画像を表示させる技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。具体的には例えば、前後に配置された２枚の表示パネルのうち前側（観察者側）の表示パネルにカラー画像を表示し、後側（バックライト側）の表示パネルに白黒画像を表示することによって、コントラストの向上を図るものである。

ＷＯ２００７／０４０１２７号公報

上記液晶表示装置では、４枚のガラス基板を要するため、液晶表示装置の重量が重くなるとともに厚みが厚くなるという問題がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の表示パネルを重ね合わせて構成された液晶表示装置の軽量化及び薄型化を図ることにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置は、複数の表示パネルが重ね合わされて配置され、それぞれの前記表示パネルが画像を表示する液晶表示装置であって、第１基板と、前記第１基板に対して第１方向に対向配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された第１液晶層と、前記第１基板に対して前記第１方向の反対方向である第２方向に対向配置された第３基板と、前記第１基板と前記第３基板との間に配置された第２液晶層と、を含む、ことを特徴とする。

本発明に係る液晶表示装置では、前記第１基板は、前記第１方向側の第１面と、前記第２方向側の前記第１面に対向する第２面とを含み、前記第１基板の前記第１面に、第１ゲート線、第１ソース線、第１絶縁膜、第１薄膜トランジスタを構成する電極、及び第１画素電極が形成されており、前記第１基板の前記第２面に、拡散層及び偏光層が形成されてもよい。

本発明に係る液晶表示装置では、前記第１基板は、フィルム基板であり、前記第１基板は、前記第１方向側の第１面と、前記第２方向側の前記第１面に対向する第２面とを含み、前記第１基板の前記第１面に、第１ゲート線、第１ソース線、第１絶縁膜、第１薄膜トランジスタを構成する電極、及び第１画素電極が形成されており、前記第１基板の前記第２面に、偏光層が形成されてもよい。

本発明に係る液晶表示装置では、前記第１基板は、前記第１方向側の第１面と、前記第２方向側の前記第１面に対向する第２面とを含み、前記第１基板の前記第１面および前記第２面に、配向膜が形成されてもよい。

本発明に係る液晶表示装置では、前記第１基板の前記第２面に、配向膜が形成されており、前記配向膜は、前記拡散層または前記偏光層に接していてもよい。

本発明に係る液晶表示装置では、前記第１基板は、ガラス基板又はフィルム基板で構成されており、前記第１液晶層と前記第２液晶層との間には、前記第１基板が配置されており、前記第１液晶層と前記第２液晶層との間において、前記ガラス基板又は前記フィルム基板は前記第１基板以外に配置されていない構成でもよい。

本発明に係る液晶表示装置では、前記第１基板の前記第１面に、さらにカラーフィルタが形成されてもよい。

本発明に係る液晶表示装置では、前記第２基板に、ブラックマトリクスとカラーフィルタとが形成されており、前記第３基板に、第２ゲート線と第２ソース線と第２絶縁膜と第２薄膜トランジスタを構成する電極と第２画素電極とが形成されてもよい。

本発明に係る液晶表示装置では、前記第１基板はフィルム基板であり、前記第２基板及び前記第３基板はガラス基板であってもよい。

本発明に係る液晶表示装置では、単位面積当たりの前記第２画素電極の数は、単位面積当たりの前記第１画素電極の数より少なくてもよい。

本発明に係る液晶表示装置によれば、複数の表示パネルを重ね合わせて構成された液晶表示装置の軽量化及び薄型化を図ることができる。

本実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す斜視図である。 上記液晶表示装置の概略構成を模式的に示す図である。 表示パネルＬＣＰ１の概略構成を示す平面図である。 表示パネルＬＣＰ２の概略構成を示す平面図である。 図３及び図４のＡ−Ａ切断線における断面図である。 表示パネルＬＣＰ１の画素の概略構成を示す平面図である。 表示パネルＬＣＰ２の画素の概略構成を示す平面図である。 表示パネルＬＣＰ１の画素と表示パネルＬＣＰ２の画素との配置関係を示す平面図である。 図６及び図７のＢ−Ｂ切断線における断面図である。 本実施形態に係る液晶表示装置の他の構成を示す断面図である。 本実施形態に係る液晶表示装置の他の構成を示す断面図である。 表示パネルＬＣＰ２の他の概略構成を示す平面図である。 表示パネルＬＣＰ１の画素と表示パネルＬＣＰ２の画素との他の配置関係を示す平面図である。

本発明の実施形態について、図面を用いて以下に説明する。一実施形態に係る液晶表示装置は、画像を表示する複数の表示パネルと、それぞれの表示パネルを駆動する複数の駆動回路（複数のソースドライバ、複数のゲートドライバ）と、それぞれの駆動回路を制御する複数のタイミングコントローラと、外部から入力される入力映像信号に対して画像処理を行い、それぞれのタイミングコントローラに画像データを出力する画像処理部と、複数の表示パネルに背面側から光を照射するバックライトと、を含んでいる。複数の表示パネルは、観察者側から見て前後方向に互いに重ね合わされて配置されており、それぞれが画像を表示する。以下では、２枚の表示パネルを備える液晶表示装置を例に挙げて説明する。

図１は、本実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤの概略構成を示す斜視図である。図１に示すように、液晶表示装置ＬＣＤは、観察者に近い位置（前側）に配置された表示パネルＬＣＰ１と、表示パネルＬＣＰ１より観察者から遠い位置（後側）に配置された表示パネルＬＣＰ２と、表示パネルＬＣＰ２の背面側に配置されたバックライトＢＬと、表示面側から表示パネルＬＣＰ１及び表示パネルＬＣＰ２を覆うフロントシャーシＦＳとを含んでいる。

図２は、本実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤの概略構成を模式的に示す図である。図２に示すように、表示パネルＬＣＰ１は、第１ソースドライバＳＤ１と第１ゲートドライバＧＤ１とを含み、表示パネルＬＣＰ２は、第２ソースドライバＳＤ２と第２ゲートドライバＧＤ２とを含んでいる。また液晶表示装置ＬＣＤは、第１ソースドライバＳＤ１及び第１ゲートドライバＧＤ１を制御する第１タイミングコントローラＴＣＯＮ１と、第２ソースドライバＳＤ２及び第２ゲートドライバＧＤ２を制御する第２タイミングコントローラＴＣＯＮ２と、第１タイミングコントローラＴＣＯＮ１及び第２タイミングコントローラＴＣＯＮ２に画像データを出力する画像処理部ＩＰＵと、を含んでいる。例えば表示パネルＬＣＰ１は入力映像信号に応じたカラー画像を第１画像表示領域ＤＩＳＰ１に表示し、表示パネルＬＣＰ２は入力映像信号に応じた白黒画像を第２画像表示領域ＤＩＳＰ２に表示する。画像処理部ＩＰＵは、外部のシステム（図示せず）から送信された入力映像信号Ｄａｔａを受信し、周知の画像処理を実行した後、第１タイミングコントローラＴＣＯＮ１に第１画像データＤＡＴ１を出力し、第２タイミングコントローラＴＣＯＮ２に第２画像データＤＡＴ２を出力する。また画像処理部ＩＰＵは、第１タイミングコントローラＴＣＯＮ１及び第２タイミングコントローラＴＣＯＮ２に同期信号等の制御信号（図２では省略）を出力する。例えば第１画像データＤＡＴ１はカラー画像表示用の画像データであり、第２画像データＤＡＴ２は白黒画像表示用の画像データである。

図３は表示パネルＬＣＰ１の概略構成を示す平面図であり、図４は表示パネルＬＣＰ２の概略構成を示す平面図である。図５は、図３及び図４のＡ−Ａ切断線における断面図である。図６は表示パネルＬＣＰ１の画素ＰＩＸ１の概略構成を示す平面図であり、図７は表示パネルＬＣＰ２の画素ＰＩＸ２の概略構成を示す平面図である。

図３、図５及び図６を用いて、表示パネルＬＣＰ１の概略構成について説明する。図５に示すように、表示パネルＬＣＰ１は、バックライトＢＬ側に配置された薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１と、観察者側に配置され、薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１に対向する対向基板ＣＦ１と、薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１及び対向基板ＣＦ１の間に配置された液晶層ＬＣ１と、を含んでいる。表示パネルＬＣＰ１のバックライトＢＬ側には拡散層ＤＬ及び偏光層ＰＯＬ２が配置されており、観察者側には偏光板ＰＯＬ１が配置されている。

薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１には、図３及び図６に示すように、第１方向（例えば列方向）に延在する複数のソース線ＳＬ１と、第１方向とは異なる第２方向（例えば行方向）に延在する複数のゲート線ＧＬ１とが形成され、複数のソース線ＳＬ１と複数のゲート線ＧＬ１とのそれぞれの交差部近傍に薄膜トランジスタＴＦＴ１が形成されている。表示パネルＬＣＰ１を平面的に見て、隣り合う２本のソース線ＳＬ１と隣り合う２本のゲート線ＧＬ１とにより囲まれる領域が１つの画素ＰＩＸ１として規定され、該画素ＰＩＸ１がマトリクス状（行方向及び列方向）に複数配置されている。複数のソース線ＳＬ１は、行方向に等間隔で配置されており、複数のゲート線ＧＬ１は、列方向に等間隔で配置されている。薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１には、画素ＰＩＸ１ごとに画素電極ＰＩＴ１が形成されており、複数の画素ＰＩＸ１に共通する１つの共通電極ＣＩＴ１（図９参照）が形成されている。薄膜トランジスタＴＦＴ１を構成するドレイン電極ＤＥ１はソース線ＳＬ１に電気的に接続され、ソース電極ＳＥ１はコンタクトホールＣＨ１を介して画素電極ＰＩＴ１に電気的に接続され、ゲート電極ＧＥ１はゲート線ＧＬ１に電気的に接続されている。

図５に示すように、対向基板ＣＦ１には、光を透過する光透過部と、光の透過を遮断するブラックマトリクスＢＭ（遮光部）とが形成されている。光透過部には、各画素ＰＩＸ１に対応して複数のカラーフィルタＦＩＬ（着色層）が形成されている。光透過部は、ブラックマトリクスＢＭで囲まれており、例えば矩形状に形成されている。複数のカラーフィルタＦＩＬは、赤色（Ｒ色）の材料で形成され、赤色の光を透過する赤色カラーフィルタＦＩＬＲ（赤色層）と、緑色（Ｇ色）の材料で形成され、緑色の光を透過する緑色カラーフィルタＦＩＬＧ（緑色層）と、青色（Ｂ色）の材料で形成され、青色の光を透過する青色カラーフィルタＦＩＬＢ（青色層）と、を含んでいる。赤色カラーフィルタＦＩＬＲ、緑色カラーフィルタＦＩＬＧ、及び青色カラーフィルタＦＩＬＢは、行方向にこの順に繰り返し配列され、同一色のカラーフィルタＦＩＬが列方向に配列され、行方向及び列方向に隣り合うカラーフィルタＦＩＬの境界部分にブラックマトリクスＢＭ１が形成されている。各カラーフィルタＦＩＬに対応して、複数の画素ＰＩＸ１は、図３に示すように、赤色カラーフィルタＦＩＬＲに対応する赤色画素ＰＩＸＲと、緑色カラーフィルタＦＩＬＧに対応する緑色画素ＰＩＸＧと、青色カラーフィルタＦＩＬＢに対応する青色画素ＰＩＸＢと、を含んでいる。表示パネルＬＣＰ１では、赤色画素ＰＩＸＲ、緑色画素ＰＩＸＧ、青色画素ＰＩＸＢが行方向にこの順に繰り返し配列されており、列方向には同一色の画素ＰＩＸ１が配列されている。

また、対向基板ＣＦ１には、薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１及び対向基板ＣＦ１の間に配置され両基板間の距離（ギャップ）を保持する複数のスペーサＰＳ１が形成されている。図６では便宜上、スペーサＰＳ１の外形を点線で示している。スペーサＰＳ１は、図６に示すように、平面視で、薄膜トランジスタＴＦＴ１の一部に重なるように配置されている。スペーサＰＳ１は、それぞれの色の画素ＰＩＸ１（例えば、赤色画素ＰＩＸＲ、緑色画素ＰＩＸＧ、青色画素ＰＩＸＢ）を含む１つの画素グループに対して１つ又は複数設けられてもよいし、複数の画素グループに対して１つの割合で設けられてもよい。スペーサＰＳ１の形状は円柱状に限定されず、角柱状、円錐状等であってもよい。またスペーサＰＳ１は、互いに高さが異なる２種類のスペーサを含んでもよい。具体的には、スペーサＰＳ１は、通常状態において薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１に接するメインスペーサＰＳ１（Ｍ）（図９参照）と、通常状態では薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１に接しておらず、表示パネルＬＣＰ１が変形したときに薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１に接するサブスペーサＰＳ１（Ｓ）（図９参照）とを含んでもよい。サブスペーサＰＳ１（Ｓ）を設けることにより、耐圧性の向上と低温時の気泡発生の抑制を図ることができる。

第１タイミングコントローラＴＣＯＮ１は、周知の構成を備えている。例えば第１タイミングコントローラＴＣＯＮ１は、画像処理部ＩＰＵから出力される第１画像データＤＡＴ１と第１制御信号ＣＳ１（クロック信号、垂直同期信号、水平同期信号等）とに基づいて、第１画像データＤＡ１と、第１ソースドライバＳＤ１及び第１ゲートドライバＧＤ１の駆動を制御するための各種タイミング信号（データスタートパルスＤＳＰ１、データクロックＤＣＫ１、ゲートスタートパルスＧＳＰ１、ゲートクロックＧＣＫ１）とを生成する（図３参照）。第１タイミングコントローラＴＣＯＮ１は、第１画像データＤＡ１と、データスタートパルスＤＳＰ１と、データクロックＤＣＫ１とを第１ソースドライバＳＤ１に出力し、ゲートスタートパルスＧＳＰ１とゲートクロックＧＣＫ１とを第１ゲートドライバＧＤ１に出力する。

第１ソースドライバＳＤ１は、データスタートパルスＤＳＰ１及びデータクロックＤＣＫ１に基づいて、第１画像データＤＡ１に応じたデータ信号（データ電圧）をソース線ＳＬ１に出力する。第１ゲートドライバＧＤ１は、ゲートスタートパルスＧＳＰ１及びゲートクロックＧＣＫ１に基づいて、ゲート信号（ゲート電圧）をゲート線ＧＬ１に出力する。

各ソース線ＳＬ１には、第１ソースドライバＳＤ１からデータ電圧が供給され、各ゲート線ＧＬ１には、第１ゲートドライバＧＤ１からゲート電圧が供給される。共通電極ＣＩＴ１には、コモンドライバ（図示せず）から共通電圧Ｖｃｏｍが供給される。ゲート電圧（ゲートオン電圧）がゲート線ＧＬ１に供給されると、ゲート線ＧＬ１に接続された薄膜トランジスタＴＦＴ１がオンし、薄膜トランジスタＴＦＴ１に接続されたソース線ＳＬ１を介して、データ電圧が画素電極ＰＩＴ１に供給される。画素電極ＰＩＴ１に供給されたデータ電圧と、共通電極ＣＩＴ１に供給された共通電圧Ｖｃｏｍとの差により電界が生じる。この電界により液晶を駆動してバックライトＢＬの光の透過率を制御することによって画像表示を行う。表示パネルＬＣＰ１では、赤色画素ＰＩＸＲ、緑色画素ＰＩＸＧ、青色画素ＰＩＸＢそれぞれの画素電極ＰＩＴ１に接続されたソース線ＳＬ１に、所望のデータ電圧を供給することにより、カラー画像表示が行われる。

次に、図４、図５及び図７を用いて、表示パネルＬＣＰ２の構成について説明する。図５に示すように、表示パネルＬＣＰ２は、バックライトＢＬ側に配置された薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ２と、観察者側に配置され、薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ２に対向する対向基板としての薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１と、薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１及び薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ２の間に配置された液晶層ＬＣ２と、を含んでいる。薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１の液晶層ＬＣ２側には、拡散層ＤＬと偏光層ＰＯＬ２とが形成されている。なお、拡散層ＤＬと偏光層ＰＯＬ２の積層の順番は、図５では、液晶層ＬＣ２に近い方に偏光層ＰＯＬ２が形成され、液晶層ＬＣ１に近い方に拡散層ＤＬが形成されている。しかし、液晶層ＬＣ２に近い方に拡散層ＤＬが形成され、液晶層ＬＣ１に近い方に偏光層ＰＯＬ２が形成されても良い。表示パネルＬＣＰ２のバックライトＢＬ側には偏光板ＰＯＬ３が配置されている。薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１は、表示パネルＬＣＰ１の薄膜トランジスタ基板及び表示パネルＬＣＰ２の対向基板としての機能を有している。

薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ２には、図４及び図７に示すように、列方向に延在する複数のソース線ＳＬ２と、行方向に延在する複数のゲート線ＧＬ２とが形成され、複数のソース線ＳＬ２と複数のゲート線ＧＬ２とのそれぞれの交差部近傍に薄膜トランジスタＴＦＴ２が形成されている。表示パネルＬＣＰ２を平面的に見て、隣り合う２本のソース線ＳＬ２と隣り合う２本のゲート線ＧＬ２とにより囲まれる領域が１つの画素ＰＩＸ２として規定され、該画素ＰＩＸ２がマトリクス状（行方向及び列方向）に複数配置されている。複数のソース線ＳＬ２は、行方向に等間隔で配置されており、複数のゲート線ＧＬ２は、列方向に等間隔で配置されている。薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ２には、画素ＰＩＸ２ごとに画素電極ＰＩＴ２が形成されており、複数の画素ＰＩＸ２に共通する１つの共通電極ＣＩＴ２（図９参照）が形成されている。薄膜トランジスタＴＦＴ２を構成するドレイン電極ＤＥ２はソース線ＳＬ２に電気的に接続され、ソース電極ＳＥ２はコンタクトホールＣＨ２を介して画素電極ＰＩＴ２に電気的に接続され、ゲート電極ＧＥ２はゲート線ＧＬ２に電気的に接続されている。

また、薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ２には、薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ２及び薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１の間に配置され両基板間の距離（ギャップ）を保持する複数のスペーサＰＳ２が形成されている。図７では便宜上、スペーサＰＳ２の外形を点線で示している。スペーサＰＳ２は、図７に示すように、平面視で、薄膜トランジスタＴＦＴ２の一部に重なるように配置されている。スペーサＰＳ２は、複数の画素ＰＩＸ２（例えば、表示パネルＬＣＰ１の赤色画素ＰＩＸＲ、緑色画素ＰＩＸＧ及び青色画素ＰＩＸＢに対応する３個の画素ＰＩＸ２）を含む１つの画素グループに対して１つ又は複数設けられてもよいし、複数の画素グループに対して１つの割合で設けられてもよい。スペーサＰＳ２の形状は円柱状に限定されず、角柱状、円錐状等であってもよい。またスペーサＰＳ２は、互いに高さが異なる２種類のスペーサを含んでもよい。具体的には、スペーサＰＳ２は、通常状態において薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１に接するメインスペーサＰＳ２（Ｍ）（図９参照）と、通常状態では薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１に接しておらず、表示パネルＬＣＰ２が変形したときに薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１に接するサブスペーサＰＳ２（Ｓ）（図９参照）とを含んでもよい。サブスペーサＰＳ２（Ｓ）を設けることにより、耐圧性の向上と低温時の気泡発生の抑制を図ることができる。また、表示パネルＬＣＰ１のスペーサＰＳ１と表示パネルＬＣＰ２のスペーサＰＳ２とは、平面視でそれぞれの中心位置が一致するように配置されている。スペーサＰＳ１の数とスペーサＰＳ２の数とは、同一であってもよいし異なっていてもよい。

第２タイミングコントローラＴＣＯＮ２は、周知の構成を備えている。例えば第２タイミングコントローラＴＣＯＮ２は、画像処理部ＩＰＵから出力される第２画像データＤＡＴ２と第２制御信号ＣＳ２（クロック信号、垂直同期信号、水平同期信号等）とに基づいて、第２画像データＤＡ２と、第２ソースドライバＳＤ２及び第２ゲートドライバＧＤ２の駆動を制御するための各種タイミング信号（データスタートパルスＤＳＰ２、データクロックＤＣＫ２、ゲートスタートパルスＧＳＰ２、ゲートクロックＧＣＫ２）とを生成する（図４参照）。第２タイミングコントローラＴＣＯＮ２は、第２画像データＤＡ２と、データスタートパルスＤＳＰ２と、データクロックＤＣＫ２とを第２ソースドライバＳＤ２に出力し、ゲートスタートパルスＧＳＰ２とゲートクロックＧＣＫ２とを第２ゲートドライバＧＤ２に出力する。

第２ソースドライバＳＤ２は、データスタートパルスＤＳＰ２及びデータクロックＤＣＫ２に基づいて、第２画像データＤＡ２に応じたデータ電圧をソース線ＳＬ２に出力する。第２ゲートドライバＧＤ２は、ゲートスタートパルスＧＳＰ２及びゲートクロックＧＣＫ２に基づいて、ゲート電圧をゲート線ＧＬ２に出力する。

各ソース線ＳＬ２には、第２ソースドライバＳＤ２からデータ電圧が供給され、各ゲート線ＧＬ２には、第２ゲートドライバＧＤ２からゲート電圧が供給される。共通電極ＣＩＴ２には、コモンドライバから共通電圧Ｖｃｏｍが供給される。ゲート電圧（ゲートオン電圧）がゲート線ＧＬ２に供給されると、ゲート線ＧＬ２に接続された薄膜トランジスタＴＦＴ２がオンし、薄膜トランジスタＴＦＴ２に接続されたソース線ＳＬ２を介して、データ電圧が画素電極ＰＩＴ２に供給される。画素電極ＰＩＴ２に供給されたデータ電圧と、共通電極ＣＩＴ２に供給された共通電圧Ｖｃｏｍとの差により電界が生じる。この電界により液晶を駆動してバックライトＢＬの光の透過率を制御することによって画像表示を行う。表示パネルＬＣＰ２では、白黒画像表示が行われる。

図８は、表示パネルＬＣＰ１の画素ＰＩＸ１と表示パネルＬＣＰ２の画素ＰＩＸ２との配置関係を示す平面図である。液晶表示装置ＬＣＤは、表示パネルＬＣＰ１の単位面積当たりの画素ＰＩＸ１の数（画素電極ＰＩＴ１の数）と、表示パネルＬＣＰ２の単位面積当たりの画素ＰＩＸ２の数（画素電極ＰＩＴ２の数）とが等しくなるように構成されている。また１個の画素ＰＩＸ１の面積と、１個の画素ＰＩＸ２の面積とは等しくなっている。すなわち、表示パネルＬＣＰ１及び表示パネルＬＣＰ２は互いに同一の解像度を有している。

図９は、図６及び図７のＢ−Ｂ切断線における断面図である。図９を用いて画素ＰＩＸ１、ＰＩＸ２の断面構造について説明する。

表示パネルＬＣＰ１の画素ＰＩＸ１を構成する薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１（図５参照）では、透明基板ＳＵＢ２（ガラス基板）（第１基板）の第１面（観察者側）に、ゲート線ＧＬ１（図６参照）及びゲート電極ＧＥ１が形成されており、これらを覆うようにゲート絶縁膜ＧＳＮ１が形成されている。ゲート絶縁膜ＧＳＮ１上にソース線ＳＬ１（図６参照）、ドレイン電極ＤＥ１、ソース電極ＳＥ１及び半導体層ＳＩ１が形成されており、これらを覆うように保護絶縁膜ＰＡＳ１及び有機絶縁膜ＯＰＡＳ１が順に形成されており、有機絶縁膜ＯＰＡＳ１上に共通電極ＣＩＴ１が形成されており、共通電極ＣＩＴ１を覆うように上層絶縁膜ＵＰＡＳ１が形成されている。尚、共通電極ＣＩＴ１上には、平面視でソース線ＳＬ１に重なる共通配線ＣＬ１が形成されている。上層絶縁膜ＵＰＡＳ１上に画素電極ＰＩＴ１が形成されており、画素電極ＰＩＴ１を覆うように配向膜ＡＬ２が形成されている。また、保護絶縁膜ＰＡＳ１、有機絶縁膜ＯＰＡＳ１及び上層絶縁膜ＵＰＡＳ１にはコンタクトホールＣＨ１（図６参照）が形成されており、画素電極ＰＩＴ１の一部が、コンタクトホールＣＨ１を介してソース電極ＳＥ１に電気的に接続されている。有機絶縁膜ＯＰＡＳ１は、例えば、アクリル系のポジ型感光性樹脂で形成されている。尚、アクリル系のポジ型感光性樹脂には、公知の材料を使用することができる。

対向基板ＣＦ１（図５参照）では、透明基板ＳＵＢ１（ガラス基板）（第２基板）上に、ブラックマトリクスＢＭ及びカラーフィルタＦＩＬ（赤色カラーフィルタＦＩＬＲ、緑色カラーフィルタＦＩＬＧ、及び青色カラーフィルタＦＩＬＢ）が形成されている。カラーフィルタＦＩＬの表面にはオーバーコート膜ＯＣ１が被覆されており、オーバーコート膜ＯＣ１上に配向膜ＡＬ１が形成されている。また、平面視でブラックマトリクスＢＭに重なる領域において、オーバーコート膜ＯＣ１上にメインスペーサＰＳ１（Ｍ）及びサブスペーサＰＳ１（Ｓ）が形成されている。メインスペーサＰＳ１（Ｍ）の表示パネルＬＣＰ２側の端部は、薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１における薄膜トランジスタＴＦＴ１及び共通配線ＣＬ１が積層する突出部に接している。またサブスペーサＰＳ１（Ｓ）の表示パネルＬＣＰ２側の端部と、薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１との間には、所定のギャップが形成されている。スペーサＰＳ１は、例えば、アクリル系のネガ型感光性樹脂で形成されている。尚、アクリル系のネガ型感光性樹脂には、公知の材料を使用することができる。

尚、ブラックマトリクスＢＭ及びカラーフィルタＦＩＬ（赤色カラーフィルタＦＩＬＲ、緑色カラーフィルタＦＩＬＧ、及び青色カラーフィルタＦＩＬＢ）は、薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１に形成されてもよい。すなわち、表示パネルＬＣＰ１が、カラーフィルタオンアレイ（ＣＯＡ）の構成を有してもよい。

表示パネルＬＣＰ２の画素ＰＩＸ２を構成する薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ２（図５参照）では、透明基板ＳＵＢ３（ガラス基板）（第３基板）上にゲート線ＧＬ２（図７参照）及びゲート電極ＧＥ２が形成されており、これらを覆うようにゲート絶縁膜ＧＳＮ２が形成されている。ゲート絶縁膜ＧＳＮ２上にソース線ＳＬ２（図７参照）、ドレイン電極ＤＥ２、ソース電極ＳＥ２及び半導体層ＳＩ２が形成されており、これらを覆うように保護絶縁膜ＰＡＳ２及び有機絶縁膜ＯＰＡＳ２が順に形成されており、有機絶縁膜ＯＰＡＳ２上に共通電極ＣＩＴ２が形成されており、共通電極ＣＩＴ２を覆うように上層絶縁膜ＵＰＡＳ２が形成されている。尚、共通電極ＣＩＴ２上には、平面視でソース線ＳＬ２に重なる共通配線ＣＬ２が形成されている。共通配線ＣＬ２は、ブラックマトリクスとしての機能も有する。上層絶縁膜ＵＰＡＳ２上に画素電極ＰＩＴ２が形成されており、画素電極ＰＩＴ２を覆うように配向膜ＡＬ４が形成されている。また、保護絶縁膜ＰＡＳ２、有機絶縁膜ＯＰＡＳ２及び上層絶縁膜ＵＰＡＳ２にはコンタクトホールＣＨ２（図７参照）が形成されており、画素電極ＰＩＴ２の一部が、コンタクトホールＣＨ２を介してソース電極ＳＥ２に電気的に接続されている。また、上層絶縁膜ＵＰＡＳ２上には、平面視で薄膜トランジスタＴＦＴ１及び共通配線ＣＬ１に重なるように、メインスペーサＰＳ２（Ｍ）及びサブスペーサＰＳ２（Ｓ）が形成されている。メインスペーサＰＳ２（Ｍ）の表示パネルＬＣＰ１側の端部は、薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１に接している。またサブスペーサＰＳ１（Ｓ）の表示パネルＬＣＰ１側の端部と、薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１との間には、所定のギャップが形成されている。有機絶縁膜ＯＰＡＳ２とスペーサＰＳ２とは、同一材料で形成されており、例えば、アクリル系のポジ型感光性樹脂で形成されている。尚、アクリル系のポジ型感光性樹脂には、公知の材料を使用することができる。

対向基板としての薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１（図５参照）では、透明基板ＳＵＢ２（ガラス基板）（第１基板）の第２面（バックライトＢＬ側）に、拡散層ＤＬと偏光層ＰＯＬ２とが順に形成されており、偏光層ＰＯＬ２上に配向膜ＡＬ３が形成されている。拡散層ＤＬは、光拡散部材を塗布して形成されてもよいし、光拡散フィルムを積層して形成されてもよい。偏光層ＰＯＬ２は、偏光部材を塗布して形成されてもよいし、偏光フィルムを積層して形成されてもよい。

上記構成によれば、表示パネルＬＣＰ１の薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１が表示パネルＬＣＰ２の対向基板としての機能を有するため、表示パネルＬＣＰ２用に独立して配置される対向基板を省略することができる。すなわち、２枚の表示パネルＬＣＰ１，ＬＣＰ２を有する液晶表示装置ＬＣＤを、３枚の基板で構成することができる。よって、４枚の基板で構成された従来の液晶表示装置と比較して、液晶表示装置の軽量化及び薄型化を図ることができる。また上記構成によれば、従来の液晶表示装置と比較して、液晶層ＬＣ１，ＬＣ２の間に配置されるガラス基板を１枚に減らすことができるため、視差を小さくすることができるとともに、周期的な輝度の明暗（所謂モアレ）の出現を抑えることができる。

本発明の液晶表示装置は上記構成に限定されない。図１０は、液晶表示装置ＬＣＤの他の構成を示す断面図である。図１０に示す液晶表示装置ＬＣＤでは、薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１において、ガラス基板ＳＵＢ２が省略されており、フィルム基板ＦＢ（第１基板）が追加されている。フィルム基板ＦＢは、例えばポリイミド、ポリエステル等のフレキシブル性を有する材料からなる。上記液晶表示装置ＬＣＤでは、薄膜トランジスタＴＦＴ２、各信号線、及び各絶縁膜が、フィルム基板ＦＢの第１面（観察者側）に形成されている。また、フィルム基板ＦＢの第２面（バックライトＢＬ側）には、偏光層ＰＯＬ２及び配向膜ＡＬ３が順に形成されている。尚、薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１の製造方法は周知の方法を適用することができる。例えば、下地層（例えばガラス）上に剥離層を介してフィルム基板ＦＢを形成し、フィルム基板上に薄膜トランジスタＴＦＴ２、各信号線、及び各絶縁膜を形成した後、下地層を剥離することによって薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１を製造することができる。図１０に示す液晶表示装置ＬＣＤのその他の構成は、図９に示す液晶表示装置ＬＣＤの構成と同一である。

図１０に示す構成によれば、表示パネルＬＣＰ１の薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１をフィルム基板で形成することができるため、図９に示す構成と比較して、さらに液晶表示装置の軽量化及び薄型化を図ることができる。また図９に示す構成と比較して、視差をさらに小さくすることができるとともに、モアレの出現をさらに抑えることができる。

図１０に示したフィルム基板は、例えば、表示パネルＬＣＰ１の対向基板ＣＦ１や、表示パネルＬＣＰ２の薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ２に用いることもできる。例えば、表示パネルＬＣＰ１の対向基板ＣＦ１と、表示パネルＬＣＰ２の薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ２とをフィルム基板で構成し、表示パネルＬＣＰ１の薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１をガラス基板で構成してもよい。また例えば、液晶表示装置ＬＣＤのガラス基板を全てフィルム基板で構成してもよい。この構成によれば、フレキシブル性を有する液晶表示装置ＬＣＤを実現することができる。このように、液晶表示装置ＬＣＤは、薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１、対向基板ＣＦ１、及び薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ２の少なくとも何れか１つがフィルム基板で構成されてもよい。

液晶表示装置ＬＣＤの画素構造は上記構成に限定されない。例えば、表示パネルＬＣＰ２の画素ＰＩＸ２の断面構造を簡略化してもよい。図１１は、液晶表示装置ＬＣＤの他の構成を示す断面図である。具体的には、図１１に示すように、表示パネルＬＣＰ２の薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ２において、ゲート絶縁膜ＧＳＮ２上に画素電極ＰＩＴ２を形成し、画素電極ＰＩＴ２を覆うように保護絶縁膜ＰＡＳ２を形成し、保護絶縁膜ＰＡＳ２上に共通電極ＣＩＴ２を形成してもよい。これにより、表示パネルＬＣＰ２の薄型化及び製造工程の簡略化を図ることができる。

また表示パネルＬＣＰ１の画素ＰＩＸ１と表示パネルＬＣＰ２の画素ＰＩＸ２との配置関係は、図３、図４及び図８に示す関係に限定されない。例えば、図３、図１２及び図１３に示すように、表示パネルＬＣＰ２の単位面積当たりの画素ＰＩＸ２の数（画素電極ＰＩＴ２の数）が、表示パネルＬＣＰ１の単位面積当たりの画素ＰＩＸ１の数（画素電極ＰＩＴ１の数）より少なくなるように構成されてもよい。具体的には、図１３に示すように、表示パネルＬＣＰ１の画素ＰＩＸ１の数と表示パネルＬＣＰ２の画素ＰＩＸ２の数とが３対１の割合で配置されている。また、表示パネルＬＣＰ１の３個の画素ＰＩＸ１（赤色画素ＰＩＸＲ、緑色画素ＰＩＸＧ、青色画素ＰＩＸＢ）と、表示パネルＬＣＰ２の１個の画素ＰＩＸ２とが、平面視で互いに重畳するように配置されている。このように、カラー画像を表示する表示パネルＬＣＰ１を高解像度パネルとして構成し、白黒画像を表示する表示パネルＬＣＰ２を低解像度パネルとして構成してもよい。

また、液晶表示装置ＬＣＤでは、表示パネルＬＣＰ１がバックライト側に配置され、表示パネルＬＣＰ２が観察者側に配置されてもよい。この場合は、表示パネルＬＣＰ２の薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ２が、上述した薄膜トランジスタ基板ＴＦＴＢ１と同様の構成を有し、表示パネルＬＣＰ１の対向基板を兼ねるように構成されればよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で上記各実施形態から当業者が適宜変更した形態も本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。

ＬＣＤ 液晶表示装置、ＬＣＰ１ 表示パネル、ＳＤ１ 第１ソースドライバ、ＧＤ１ 第１ゲートドライバ、ＴＣＯＮ１ 第１タイミングコントローラ、ＬＣＰ２ 表示パネル、ＳＤ２ 第２ソースドライバ、ＧＤ２ 第２ゲートドライバ、ＴＣＯＮ２ 第２タイミングコントローラ、ＩＰＵ 画像処理部、ＳＬ ソース線、ＧＬ ゲート線、ＰＩＸ１，ＰＩＸ２ 画素、ＰＩＸＲ 赤色画素、ＰＩＸＧ 緑色画素、ＰＩＸＢ 青色画素、ＰＩＴ 画素電極、ＣＩＴ 共通電極、ＰＳ（Ｍ） メインスペーサ、ＰＳ（Ｓ） サブスペーサ、ＴＦＴ１，ＴＦＴ２ 薄膜トランジスタ、ＯＰＡＳ 有機絶縁膜、ＴＦＴＢ１，ＴＦＴＢ２ 薄膜トランジスタ基板、ＣＦ１ 対向基板、ＤＬ 拡散層、ＰＯＬ２ 偏光層、ＦＢ フィルム基板。

Claims (10)

1. 複数の表示パネルが重ね合わされて配置され、それぞれの前記表示パネルが画像を表示する液晶表示装置であって、
   第１基板と、
   前記第１基板に対して第１方向に対向配置された第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に配置された第１液晶層と、
   前記第１基板に対して前記第１方向の反対方向である第２方向に対向配置された第３基板と、
   前記第１基板と前記第３基板との間に配置された第２液晶層と、
   を含む、
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１基板は、前記第１方向側の第１面と、前記第２方向側の前記第１面に対向する第２面とを含み、
   前記第１基板の前記第１面に、第１ゲート線、第１ソース線、第１絶縁膜、第１薄膜トランジスタを構成する電極、及び第１画素電極が形成されており、
   前記第１基板の前記第２面に、拡散層及び偏光層が形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第１基板は、フィルム基板であり、
   前記第１基板は、前記第１方向側の第１面と、前記第２方向側の前記第１面に対向する第２面とを含み、
   前記第１基板の前記第１面に、第１ゲート線、第１ソース線、第１絶縁膜、第１薄膜トランジスタを構成する電極、及び第１画素電極が形成されており、
   前記第１基板の前記第２面に、偏光層が形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記第１基板は、前記第１方向側の第１面と、前記第２方向側の前記第１面に対向する第２面とを含み、
   前記第１基板の前記第１面および前記第２面に、配向膜が形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記第１基板の前記第２面に、配向膜が形成されており、
   前記配向膜は、前記拡散層または前記偏光層に接している、
   ことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
6. 前記第１基板は、ガラス基板又はフィルム基板で構成されており、
   前記第１液晶層と前記第２液晶層との間には、前記第１基板が配置されており、
   前記第１液晶層と前記第２液晶層との間において、前記ガラス基板又は前記フィルム基板は前記第１基板以外に配置されていない、
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記第１基板の前記第１面に、さらにカラーフィルタが形成されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
8. 前記第２基板に、ブラックマトリクスとカラーフィルタとが形成されており、
   前記第３基板に、第２ゲート線と第２ソース線と第２絶縁膜と第２薄膜トランジスタを構成する電極と第２画素電極とが形成されている、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の液晶表示装置。
9. 前記第１基板はフィルム基板であり、前記第２基板及び前記第３基板はガラス基板である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
10. 単位面積当たりの前記第２画素電極の数は、単位面積当たりの前記第１画素電極の数より少ない、
    ことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。

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