JP2944852B2

JP2944852B2 - 光走査型表示装置

Info

Publication number: JP2944852B2
Application number: JP14771993A
Authority: JP
Inventors: 小百合藤原; 良弘和泉; 晃継波多野
Original assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Current assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date: 1992-07-09
Filing date: 1993-06-18
Publication date: 1999-09-06
Anticipated expiration: 2014-09-06
Also published as: DE69308248D1; DE69308248T2; EP0579452A1; US5440411A; EP0579452B1; JPH06230413A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばＴＶ等の画像表
示が必要なＡＶ機器、あるいはコンピューター等のＯＡ
機器、さらには光情報処理装置への応用が期待される光
アドレス方式の表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マトリクス型の液晶表示装置（ＬＣＤ）
は、近年ますます大容量化が要求されている。即ち、表
示機器の高解像度化に伴って絵素数を４００×６００か
ら１０００×１０００へ、あるいはそれ以上へと増大す
ることが求められており、表示画面のサイズも１０イン
チから２０インチへ、あるいはそれ以上へとより大型化
することが求められている。しかしアクティブマトリク
ス型の液晶表示装置、特にスイッチング素子として薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）を用いる液晶表示装置において
は、配線の長さが長くなり、それにつれて配線抵抗が増
大し、配線抵抗と浮遊容量による信号波形の遅延が生じ
てしまうといった問題がある。一方、単純マトリクス型
の液晶表示装置においては、大画面に対応する走査線の
増大に応じて選択絵素と非選択絵素との電圧比、つまり
デューティ比がとれなくなり、表示特性が劣化するとい
った問題がある。

【０００３】これらの問題を解決するため、光信号を用
いることにより配線による抵抗や浮遊容量の問題を排除
した高解像度の光走査型表示装置が、例えば特開平１−
１７３０１６号公報、特開平２−８９０２９号公報、特
開平２−１３４６１７号公報、等で提案されている。

【０００４】図１５及び図１６はこのような光走査型液
晶表示装置の従来例を示す。この液晶表示装置は、対向
する一対のベース基板５ａと対向基板５ｂとの間に液晶
層８を挟持した構成をとる。ベース基板５ａと対向基板
５ｂは共にガラス基板である。ベース基板５ａ上には複
数の導光路Ｙ₁ 、Ｙ₂ 、…、Ｙ_n-1 、Ｙ_n が横方向に沿
って配設されており、これらの上に交差して複数の信号
配線Ｘ₁ 、Ｘ₂ 、…、Ｘ_m-1 、Ｘ_m が縦方向に沿って配
設されている（以下、一つの信号配線を説明する場合は
符号としてＸを用い、同様に一つの導光路を説明する場
合は符号としてＹを用いる）。各導光路Ｙはそれぞれの
一端に発光部１を有し、各発光部１を発光させることに
より、これに接続された導光路Ｙに光信号が伝送され
る。隣接する各導光路Ｙと信号配線Ｘとの交差部のそれ
ぞれには、光導電体層からなる光スイッチング素子３が
導光路Ｙ上に形成されている。光スイッチング素子３は
その一端を信号電極Ｘと導光路Ｙとで上下に挟まれ、他
端は絵素電極４と導光路Ｙとで上下に挟まれて形成され
ている。導光路Ｙ上のスイッチング素子３の形成位置に
はそれぞれ、導光路Ｙを伝搬してきた光信号をスイッチ
ング素子３に照射するためのＶ溝状の光散乱部が形成さ
れている。またこのスイッチング素子３を含み、各導光
路Ｙと各信号配線Ｘとが交差して形作られる各区画領域
には、これをほぼ埋めるように絵素電極４が設けられて
いる。絵素電極４の一部は導光路Ｙに重畳している。以
上の構成のベース基板５ａの表面には上記要素を覆うよ
うに配向膜９ａが形成されている。

【０００５】一方、対向基板５ｂ内側の全絵素領域にわ
たって、透明導電性の対向電極６が形成されており、対
向電極６上にはベース基板５ａ上の各スイッチング素子
３に対応する位置のそれぞれに遮光層１０ｂが形成され
ている。以上のような構成のガラス基板５ｂ内面を覆っ
て配向膜９ｂが形成されている。これら両基板５ａ、５
ｂが液晶層８を挟んで貼り合わされ、かつシール部材７
でシールされている。

【０００６】次に図１７にしたがって上記導光路Ｙにつ
いて説明する。この導光路Ｙはガラス基板５ａに金属イ
オンを拡散させて形成されたイオン拡散導光路であり、
半円形の断面を成し、ガラス基板５ａに埋設された形
で、その表面はガラス基板５ａの表面と面一になってい
る。導光路Ｙの、ベース基板５ａの表面と面一になった
部分は、ベース基板５ａ全面にわたって形成されたクラ
ッド層１２′によって覆われている。このクラッド層１
２′はＳｉＯ₂ 薄膜で形成されている。

【０００７】以上のような光走査型アクティブマトリク
ス方式の液晶表示装置は以下のように動作する。光走査
信号が発光部１から出射され、導光路Ｙの内部を伝搬
し、導光路Ｙ上に設けられた光散乱部を介して散乱され
た光の一部が光スイッチング素子３に照射される。光ス
イッチング素子３は光導電効果により、照射される光の
明暗に応じてインピーダンスが変化するため、信号配線
Ｘと絵素電極４との間の電流の流れを制御することがで
きる。つまり光照射状態では光スイッチング素子３は低
インピーダンス状態になり、信号配線Ｘと絵素電極４と
が電気的に接続される。この結果、絵素電極４と対向電
極６との間に存在する液晶層８に信号配線Ｘを介してデ
ータ信号が印加される。一方光が照射されない暗状態で
は光スイッチング素子３は高インピーダンス状態とな
り、信号電極Ｘと絵素電極４は電気的に絶縁される。こ
の暗状態では絵素電極４と対向電極６との間の液晶層８
にはデータ信号は印加されず、明状態の時に液晶層８に
印加された電圧が保持される。

【０００８】すなわちＴＦＴ素子の電気ゲート信号の代
わりに導光路Ｙからの光信号により光スイッチング素子
３が駆動されることになる。この光走査型液晶表示装置
の光スイッチング素子３を構成する光導電体材料として
は、ＣＶＤ法により低温で大面積に形成することが可能
な水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）が一般
的に使用されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】大画面の表示装置を実
現する際の問題として、第一に光を伝搬させるための導
光路の伝搬特性が挙げられる。例えば対角４０インチの
ものを想定すると、画面サイズは８８．４ｃｍ×４９．
８ｃｍ程度となり、光走査信号を伝送する導光路として
は約９０ｃｍの長さが必要となり、対角２０インチのも
のでは画面サイズ４４．３ｃｍ×２４．９ｃｍ程度、導
光路の長さ約４５ｃｍ、対角６０インチになると画面サ
イズ１３２．８ｃｍ×７４．７ｃｍ、導光路長約１３０
ｃｍである。ただしこのサイズはアスペクト比１６：９
の場合である。

【００１０】表１に導光路の伝搬損失と導光路長を変化
させた場合の伝送特性を示す。

【００１１】

【表１】

【００１２】但し、表１中の伝搬損失αは（１）式で導
かれる。

【００１３】 α＝｛−１０・ｌｏｇ₁₀（Ｐ_out ／Ｐ_in）｝／Ｌ …（１） α；伝搬損失Ｌ；導光路長Ｐ_out；導光路入射時の光強度Ｐ_in；導光路出射時の光強度表１に示したように、例えば対角６０インチを光走査す
るには０．０２dB/cmの伝搬損失では入射光強度の５５
％程度まで減衰してしまうので、光源から最も離れた位
置で十分な光強度を得るためには光源として高出力のも
のが必要となってしまうので、０．０２dB/cm 以下、好
ましくは０．０１ dB/cm以下の伝搬損失のものが要求さ
れる。同様に対角４０インチでは０．０５dB以下、好ま
しくは０．０２ dB/cm以下が、又対角２０インチでは
０．１dB/cm 以下の伝搬損失が要求される。

【００１４】ところで導光路の作成方法としては以下に
挙げるような方法がある。

【００１５】（１）光ファイバをガラス基板裏面に貼り
つけて作成。

【００１６】（２）有機膜及び無機膜をパターン化して
作成。

【００１７】（３）イオン拡散性（イオン交換法）又は
プロトン交換法によって作成。

【００１８】（４）ガラス基板に溝を作成してファイバ
を埋め込むか、あるいはその溝に樹脂をモールドする等
の方法で作成。

【００１９】これらの方法を用いた場合には以下のよう
な問題がある。

【００２０】（１）の場合、光ファイバの伝送損失は１
００ｄＢ／ｋｍ以下と小さく、光ファイバ自身の伝送効
率はよいが、光ファイバをガラス基板裏面に貼りつけて
あるため、光信号が光スイッチング素子に入射するまで
に散乱してしまい、光スイッチング動作における光の利
用効率は低下してしまう。

【００２１】また（２）の有機膜をパターン化する方法
の場合、製造工程上は有利であるが、現在存在する有機
材料の伝搬損失は光ファイバのそれより１桁以上大き
く、光の伝送効率が悪くなる。また無機材料を用いる場
合にも、蒸着法で光ファイバ並の伝搬特性を得ることは
困難である。

【００２２】同様に（３）のイオン拡散法等を用いても
所定の厚膜を得ることは困難であるとともに、伝搬損失
も大きい。

【００２３】また（４）の場合では溝に樹脂をモールド
して形成してされる導光路の伝搬損失は（２）の有機膜
のそれと同程度と考えられ、光の伝搬効率はよくない。
一方、溝にファイバを埋め込み接着剤で固定する場合、
用いるファイバの伝搬損失は小さいので良好な伝搬特性
を得ることが期待できるが、接着剤の耐熱性や熱膨張係
数等により、製造工程での熱履歴、例えば２００〜２５
０℃程度の高温から、室温あるいは水温程度の低温への
繰り返しによる、接着剤の収縮により、ファイバが歪
み、伝搬損失が増大してしまうという危険性を含んでい
るのでプロセス温度程度かそれ以上の高耐熱性を有する
材料を用いなければならない。また、このことは樹脂を
溝にモールドする場合も同様である。

【００２４】加えて、ファイバを埋め込んだ状態では表
面が凹凸しており、この上に素子を形成するのは困難で
ある。又導光路から光をスイッチング素子に導入するた
めには表面のクラッド層を除去しなければならず、その
程度により導光路の伝搬損失は大きく増大してしまう。

【００２５】従ってこれらの方法では伝搬特性の良好
な、且つスイッチング素子をその上に形成できる様な導
光路を作成することは困難である。

【００２６】一方、走査線数の多い表示装置、例えばハ
イビジョンテレビ（ＨＤＴＶ）の様に、走査線が１１２
５本以上必要であるとすると、線順次走査で駆動する場
合、一本の走査線の選択／非選択時間の比が１／１１２
４と非常に小さくなる。ところが上記従来例の構造の光
スイッチング素子では短時間で液晶を充電することが困
難であった。従って、従来の構造のスイッチング素子に
比べて更に特性の向上したスイッチング素子構造の開発
が要求されている。

【００２７】本発明では導光路基板の作成法を改良して
光伝搬特性の良好な導光路を提供するとともに、光スイ
ッチング素子の構造を改良することにより、表示特性の
良好な大画面高解像度の表示装置を提供する。

【００２８】

【課題を解決するための手段】上記した本発明の課題
は、本発明において、二つの基板間に表示媒体として液
晶が封止され、一方の基板が、互いに並列に配設された
複数の導光路と、該複数の導光路と交差する方向に互い
に並列に配設された複数の信号配線と、該複数の導光路
及び該複数の信号配線とが囲む領域のそれぞれに形成さ
れた絵素電極と、該複数の導光路及び該複数の信号配線
とが交差する位置にそれぞれ設けられ、該導光路から伝
送される信号光によりスイッチング動作する複数の光ス
イッチング素子とを備え、該信号配線と該光スイッチン
グ素子を介して印加される信号により、各絵素電極が選
択駆動される光走査型表示装置において、該導光路が光
ファイバを用いて該一方の基板に形成されており、該導
光路形成後の該基板表面のスイッチング素子が形成され
る少なくとも導光路部分が平坦化されていることを特徴
とする光走査型表示装置によって解決される。

【００２９】

【００３０】

【００３１】また、前記導光路が該一方の基板に設けた
溝に光ファイバを埋め込むことにより形成されていても
よいし、前記導光路が該一方の基板に光ファイバを融着
することにより形成されていてもよい。

【００３２】また、前記スイッチング素子がプレナー型
構造であって前記導光路の表面と接触する部分を有し、
ダイオードで構成されてもよく、この場合、前記ダイオ
ードが半導体のｐｉｎダイオードであり、これが水素化
アモルファスシリコンあるいは水素化アモルファスシリ
コンゲルマニウムにより形成されていてもよい。

【００３３】また、前記ダイオードは半導体のヘテロ接
合型ｐｉｎダイオードであってもよく、この場合、前記
ヘテロ接合型ｐｉｎダイオードのｐ層とｎ層の少なくと
も一方が、ｉ層に比べて光学バンドギャップの大きい半
導体材料から形成されていてもよい。

【００３４】また、前記ヘテロ接合型ｐｉｎダイオード
が水素化アモルファスシリコンあるいは水素化アモルフ
ァスシリコンゲルマニウムにより形成されていてもよ
い。

【００３５】また、前記ダイオードはショットキーダイ
オードであってもよい。

【００３６】

【００３７】また、駆動方式がアクティブマトリクス駆
動であってもよいし、前記一方の基板に対向配列される
対向基板上にストライプ状の対向電極が形成され、該対
向電極の複数本に対応した表示ブロックを一括して、単
純マルチプレックス駆動してもよい。

【００３８】

【作用】導光路として光ファイバを用いるので伝搬損失
は小さく、導光路付き基板表面を鏡面仕上げにするので
光の利用効率を高くすることができる。かつ、スイッチ
ング素子部での導光路表面を平坦化しているので光の利
用効率を高くするとともに、スイッチング素子の形成を
容易にすることが出来る。

【００３９】また光スイッチング素子として、プレナー
型構造であって導光路の表面と接触する部分を有する、
ｐｉｎ構造の半導体ダイオードを用いると、ダイオード
の逆バイアス特性を利用するので光の明暗に対するイン
ピーダンス変化を大きくとることができる。すなわちス
イッチング動作のオン／オフ比を大きくとることができ
る。

【００４０】以上、光の利用効率の高い導光路を用い、
スイッチング特性のよいダイオード構造を採用すること
により、大画面での光走査を効率よく行うことができ、
信号線が増大してもその光信号による光スイッチング動
作が十分に行えるので、大画面・高解像度の高品位表示
装置が提供できる。

【００４１】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００４２】光走査型液晶表示装置において、大型の直
視型表示装置を実現しようとする場合、その導光路Ｙの
伝搬特性が大きく影響を及ぼす。導光路の一般的な伝搬
損失、９０ｃｍ伝送後及び４０ｃｍ伝送後の光強度比を
表２に示す。

【００４３】

【表２】

【００４４】ただし、表２中の伝送損失αは下記の
（１）式で導かれる。

【００４５】 α＝｛−１０・ｌｏｇ₁₀（Ｐ_out ／Ｐ_in）｝／Ｌ …（１） α；伝搬損失Ｌ；導光路長Ｐ_out；導光路入射時の光強度Ｐ_in；導光路出射時の光強度表２から、発光部１から発せられる光信号を効率よく光
スイッチング素子３に伝送させるため、導光路として
は、α＜０．１dB/cmの光ファイバを用いる。

【００４６】又光スイッチング素子としてその構造にダ
イオード構造を用い、従来例よりスイッチング特性を向
上させている。用いるダイオードとしては、ｐｉｎダイ
オード、ショットキーダイオード、ＭＩＳ型ダイオード
が可能である。ダイオードは一般に、暗状態では図１に
示すような電流−電圧特性を示し、図１の破線で示すよ
うに、逆バイアス時には電流値Ｉが“０”に近い高イン
ピーダンス状態になる。これはエネルギー障壁によって
キャリアの注入が阻止されるためである。ただし光照射
状態では同様のキャリアの注入は阻止されるものの、図
の実線で示すように、光強度が増すに従い（図の細線は
光強度が弱い場合、太線は光強度が強い場合）、光生成
キャリアの影響が支配的になってくるため、逆バイアス
時においても低インピーダンス状態を保つことができ
る。したがって光スイッチング素子３をダイオード構造
にして、その逆バイアス特性を利用することにより、光
の明暗に対するインピーダンス変化（オン／オフ比）を
大きくすることができる。これらダイオード特性に関し
ては「半導体デバイスの基礎（オーム社）」等に詳しく
記載されている。

【００４７】［実施例１］以下、図２及び図３に従い本
発明の実施例１を示す。尚、平面構造に関しては、既に
従来技術との関連で説明した図１５に示す構造と概ね同
一となるため、再度図１５を参照する。

【００４８】図２は、図１５におけるＡ−Ａ線に沿っ
た、本実施例での断面を示す。一方のガラス基板５ａ上
には複数の線状発光源Ｙ（Ｙ₁ 、Ｙ₂ 、…、Ｙ_n-1 、Ｙ
_n ）が図１５の縦方向に沿って並列に配置されており、
これらの上に交差して複数の線状電極Ｘ（Ｘ₁ 、Ｘ₂ 、
…、Ｘ_m-1 、Ｘ_m ）が図１５の横方向に沿って並列に配
置されている。

【００４９】図１５に示すように、各線状発光源１は、
レーザダイオード（ＬＤ）アレイ素子による発光部１と
この発光部１からの光を伝える線状の導光路２から構成
されており、発光部１を発光させることにより光は導光
路２を伝搬する。導光路２については、図１５における
Ｂ−Ｂ線に沿った、本実施例での断面を示す図３に基づ
き、後に詳述する。

【００５０】発光部１としてＬＤアレイを用いたが、他
に発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ素子、エレクトロル
ミネッセンス（ＥＬ）アレイ素子、あるいは蛍光表示
（ＶＦＤ）アレイ素子等を用いてもよいが、発光輝度や
応答速度の面から、ＬＥＤアレイ素子やＬＤアレイ素
子、若しくはＶＦＤアレイ素子が好ましい。

【００５１】図３に示すように、導光路２はガラス基板
１５ａ上に埋設された形にて形成され、概ね半円形の断
面を成し、その表面はガラス基板１５ａの表面と面一に
なっている。導光路２は、基本的には遮光層１１とコア
部１３が基板表面上に露出された光ファイバとからな
り、遮光層１１と光ファイバとの間には、接着剤層１４
が介在する。

【００５２】図３に示した導光路２は以下のように形成
される。

【００５３】まず、ガラス基板１５ａにワイヤーソーを
用いて溝をつける。光ファイバはクラッド部１２、コア
部１３から構成されており、溝の幅は使用する光ファイ
バＺのクラッド径によって決まるが、遮光層１１及び接
着剤１４のスペースを考慮しなければならないので、ク
ラッド径に５μｍ〜１００μｍ程度、好ましくは１０μ
ｍ〜５０μｍ加算した値を用いる。

【００５４】石英系ファイバを用いた場合、クラッド径
は１２５μｍであるので、溝の幅は１５０μｍに設定す
る。又、プラスチック系ファイバを用いる場合はクラッ
ド径が１２５μｍ以上であるが、光スイッチング素子３
及び、絵素電極４の大きさを考慮すれば、１２５μｍ〜
７５０μｍのものを用いるのが好ましく、従って、溝の
幅は１３０μｍ〜８００μｍに設定するのがよい。

【００５５】溝の深さは使用する光ファイバのクラッド
径、及びコア径から決まり、基板上部においてコア部が
露出し得るようにしなければならない。クラッド径１２
５μｍ、コア径５０μｍの石英系ファイバを用いた場
合、コア部１３を露出させるために、溝の深さを６５μ
ｍ〜１２０μｍ、好ましくは１００μｍに設定する。プ
ラスチック系ファイバについても同様に算出する。

【００５６】溝のピッチは絵素電極４の大きさによって
定まるが、１５０μｍ〜８００μｍ、好ましくは３００
μｍ〜６００μｍがよい。又溝の形状はここでは半円で
示したが、底部の形状は平らでもよく、好ましくはファ
イバが設置し易いように円みをつけるとよい。

【００５７】ここでは基板としてガラスを用いたが、光
の指向性を向上させるためファイバプレートを用いても
よい。加工方法としてワイヤーソーによる機械加工を用
いたが、ブレードを使用した加工方法や、エッチング法
による化学加工、サンドブラスト法を用いてもかまわな
いし、又各種方法を併用してもよい。

【００５８】形成した溝に遮光層あるいは反射層として
アルミニウム（Ａｌ）層１１を電子ビーム（ＥＢ）蒸着
法によって形成した後、エッチングプロセスを行うこと
によってパターン化する。この場合、上部に形成する線
状電極のリークを防ぐため、ガラスの表面にＡｌが出な
いようにパターン化する。この遮光層あるいは反射層１
１としては、ＡｌのほかにＭｏ等の金属を用いてもよい
し、誘電体層を形成してもよい。

【００５９】又遮光層としてのみ形成する場合は有機顔
料分散樹脂、無機顔料分散樹脂、あるいはサーメットを
用いてもよい。高抵抗の物質を用いる場合は線状電極が
リークする可能性がないのでガラス表面上に出ていても
かまわない。

【００６０】遮光層あるいは反射層１１の上に光ファイ
バを配列し、エポキシ樹脂１４を用いて接着する。コア
部１３を露出させ、かつ基板表面を平坦化するために基
板表面を研磨する。この研磨は、好ましくは基板の伝搬
損失が０．１ｄＢ／ｃｍ以下になるまで行われる。まず
比較的粗い砥粒、例えば＃３００〜＃１０００を用いて
前加工を行い、＃１０００〜＃４０００の砥粒を用いて
鏡面仕上げを行う。仕上げ精度に合わせて用いる砥粒を
＃４０００以上にしてもかまわないが、現状では＃４０
００で十分な精度が得られている。砥粒として鋳鉄ファ
イバボンドダイヤモンド砥石等が用いられている。鏡面
研削技術としてはメタルボンド超砥石と電界インプロセ
スドレッシング（ＥＬＩＤ）技術を複合させたＥＬＩＤ
鏡面研削法が理化学研究所から報告されている（光技術
コンタクト，３０（４），２２１〜２３０（１９９
２））。ところで、接着剤１４としては耐熱性に優れた
ポリイミド系の樹脂を用いるほうが望ましい。

【００６１】線状発光源Ｙと線状電極Ｘの交差部分に、
線状発光源Ｙ上近傍に光スイッチング素子３を形成す
る。この光スイッチング素子３は、水素化アモルファス
シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜をプラズマ化学気相蒸着
（Ｐ−ＣＶＤ）法を用いて作成し、エッチングすること
によりパターン化して形成する。

【００６２】この光スイッチング素子３としては、ａ−
Ｓｉ：Ｈのほかに水素化アモルファスシリコンゲルマニ
ウム（ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ）、水素化アモルファスシリコ
ンカーバイド（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）、水素化アモルファス
シリコンオキサイド（ａ−ＳｉＯ：Ｈ）、水素化アモル
ファスシリコンナイトライド（ａ−ＳｉＮ：Ｈ）等、発
光源１の波長に合わせて用いることができる。

【００６３】その後、線状電極Ｘとして、Ａｌ等の金属
を電子ビーム（ＥＢ）蒸着法により作成し、エッチング
することによりパターン化して形成する。この線状電極
としては、ＡｌのほかにＭｏ等の金属や、インジウム−
錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明電極を用いてもかまわな
い。本実施例の場合、光スイッチング素子部３の電極構
造はサンドイッチ型構造でもプレナー型構造でもかまわ
ない。

【００６４】一方、絵素電極４はＩＴＯ膜をスパッタ法
で蒸着し、エッチングによりパターン化して形成する。

【００６５】これらの層の上に、配向層９ａを形成する
（図２）。配向層９ａはスピナにより形成されたポリイ
ミド膜をラビング処理することにより形成される。配向
層９ａはここではスピナを用いて形成したが、印刷法に
より形成してもよい。

【００６６】図２において、他方のガラス基板５ｂ上に
は透明電極６が設けられている。この透明電極６はスパ
ッタ法により、ＩＴＯを蒸着することにより形成され
る。この透明電極６上に、対向する基板に形成された光
導電体層から成る光スイッチング素子３のパターンに合
わせて遮光層１０を形成する。この遮光層１０はＡｌを
ＥＢ蒸着法により作成し、エッチングして形成する。

【００６７】この遮光層１０としては、ＡｌのほかにＭ
ｏ等の金属や、有機顔料分散樹脂、及び無機顔料分散樹
脂を用いてもよい。又、ここでは透明電極６上に形成し
たが、ガラス基板５ｂの裏面に形成してもよい。

【００６８】更に、これらの上に配向層９ｂを形成す
る。この配向層９ｂはスピナにより作成されたポリイミ
ド膜をラビングすることにより形成される。配向層９ｂ
はここではスピナを用いて形成したが、印刷法により形
成してもよい。

【００６９】このようにして各層を形成した基板間に図
示していないスペーサ１５を分散し、シール材７を介し
て両基板を貼り合わせる。

【００７０】この間に液晶を注入して液晶層８が構成さ
れる。液晶層８の厚さは約５μｍであり、表示モードは
ツイステッドネマティック（ＴＮ）のノーマリホワイト
型である。液晶材料としては、例えばメルク社製のＰＣ
Ｈ液晶ＺＬＩ−１５６５を用い、これを真空注入するこ
とによって液晶層８を形成する。

【００７１】又本実施例の液晶表示装置はＴＮモードを
用いているが、液晶表示モードとしては、このほかにネ
マチック液晶を用いたものとしでゲストホストモード、
複屈折制御（ＥＣＢ）モード、スーパーツイステッドネ
マチック（ＳＴＮ）モード、相転移モードが可能であ
る。さらにカイラルスメクチック液晶を用いた表面安定
化強誘電性液晶（ＳＳＦＬＣ）モード、高分子と液晶の
複合膜を用いた高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）、等が可
能である。

【００７２】光スイッチング素子３に光が照射される
と、即ち線状発光源Ｙが発光すると、光スイッチング素
子３はそのインピーダンスが低減し、線状電極Ｘからの
信号が絵素電極４に印加され、従って、液晶の配向状態
が変化する。

【００７３】以上導光路Ｙとしてクラッド部１２及びコ
ア部１３からなる光ファイバを用いたが、クラッド層の
外周に遮光層１１が予め設けられている光ファイバを用
いてもよい。この場合、溝部にＡｌ等を用いた遮光部１
１を形成しなくてもよい。

【００７４】又液晶表示装置の中でも特に透過型液晶表
示装置の構造を示したが、絵素電極に金属膜等、反射性
を有する材料を用いることにより、反射型液晶表示装置
とすることも有効である。又カラーフィルターをパネル
内に付設することでカラー表示も可能である。

【００７５】さらに本実施例では表示媒体として液晶を
使用した液晶表示装置（ＬＣＤ）について説明したが、
他の表示媒体を用いた表示装置、例えばエレクトロクロ
ミック表示装置（ＥＣＤ）、電気泳動表示装置（ＥＰ
Ｄ）、等においても同様の効果を得ることができる。

【００７６】［実施例２］以下本発明の光走査型液晶表
示装置に適用される導光路Ｙ形成方法に関する別の実施
例を示す。

【００７７】［実施例２−１］図１１に従い、導光路Ｙ
の作成工程を示す。まず図１１（ａ）に示すように、ベ
ース基板５ａの表面に光ファイバＦとガラス基板５ｃを
交互に並べる。光ファイバはクラッド部１２、コア部１
３、及び遮光部１１の三層構造でなっており、ガラス基
板５ｃはベース基板５ａと同質の材料で、その厚みは光
ファイバの直径と等しくし、その幅は絵素のサイズに合
わせて５０〜５００μｍに、好ましくは２００〜３００
μｍに設定する。光ファイバとガラス基板５ｃの上にガ
ラス基板５ｄを載せる。続いて図１１（ｂ）に示すよう
に、これらを融着温度まで加熱する。そうするとガラス
基板５ｃ、５ｄがベース基板５ａと一体になり、かつ光
ファイバの断面形状は四角形になってベース基板５ａ中
に取り込まれる。

【００７８】次に、光ファイバＦが取り込まれたベース
基板５ａを冷却後、図１１（ｃ）に示すようにベース基
板５ａを研磨して取り除き、光ファイバＦをベース基板
５ａ表面に露出させる。続いて、ベース基板５ａ表面に
露出している光ファイバＦの遮光層１１とクラッド層１
２の一部を研磨して取り除く。この時、ベース基板５ａ
表面のクラッド層１２は導光路Ｙ内を伝搬する光がベー
ス基板５ａ表面に漏れない程度に（コア層１３とクラッ
ド層１２の屈折率により異なるが、例えば１μｍ以上）
残しておく。導光路付基板表面は実施例１で示したよう
に鏡面仕上げしておく。

【００７９】次に、ベース基板５ａ表面に露出している
クラッド層１２表面の光スイッチング素子３の形成位置
に傷をつけ、これにより、光散乱部を形成する。この光
散乱部によって、コア層１３が光スイッチング素子３に
接触可能になる。光ファイバＦの径は光スイッチング素
子３のサイズに合わせて２０〜５００μｍに、好ましく
は５０〜１００μｍに設定する。

【００８０】なお、本実施例２−１ではベース基板５ａ
表面にクラッド層１２の一部を残したが、コア層１３を
ベース基板５ａ表面に露出させ、この上にコア層１３よ
り低屈折率の膜をパターン化して形成しても良い。

【００８１】本実施例２−１においては、このように光
ファイバＦをベース基板５ａと同種のガラス板５ｃ、５
ｄとともに融着して導光路Ｙを形成する。従って、ファ
イバを接着剤でベース基板５ａに固定して導光路Ｙを設
ける場合のように、パネル製作中の加熱、冷却により、
樹脂−ガラスという異種材料間の熱応力により、光ファ
イバＦに歪を起こすようなことがない。それ故、ファイ
バの劣化が少なく、信頼性の高い導光路Ｙが形成でき
る。すなわち、このような導光路Ｙを有する本実施例２
−１の表示装置においては、導光路Ｙから光信号が高効
率でスイッチング素子３に照射される。

【００８２】なお、導光路Ｙ以外の装置全体の構成は上
述の従来例や実施例１と同様である。

【００８３】［実施例２−２］以下に本発明に適用可能
な導光路Ｙの形成方法に関する実施例２−２を示す。こ
の実施例２−２では、以下のプロセスで導光路Ｙを作製
する。図１２に実施例２−２の導光路Ｙの作製工程の概
略を示す。

【００８４】まず、図１２（ａ）に示すように、ベース
基板５ａ上に、断面が円形で、中心のコア層１３とこれ
を取り巻くクラッド層１２とで構成される光ファイバＦ
と、ベース基板５ａと同質のガラス板５ｃを交互に並べ
る。その際光ファイバＦとベース基板５ａとの間にガラ
スペースト１５のプリフォーム（例えば、日本電気ガラ
ス（株）製）を挟み込む。ガラス板５ｃの厚みは光ファ
イバＦの径とガラスペースト１５の厚みを加えたものと
し、幅も絵素のサイズに合わせて５０〜５００μｍに、
好ましくは２００〜３００μｍに設定する。

【００８５】次に、図１２（ｂ）に示すように、光ファ
イバＦとガラス板５ｃの上にガラス板５ｄを載せた状態
で融着する。なお、ガラスペースト１５は、ベース基板
５ａ、ガラス板５ｃ、ガラス板５ｄ、光ファイバＦの特
性（熱膨張率、ガラス転移点等）に合わせて作製する。
つまりガラスペースト１５のガラス転移点をベース基板
５ａ、ガラス板５ｃ、および光ファイバＦより若干低く
する。ここでガラスペースト１５は黒色であるので遮光
層の役割もする。図１２（ｂ）、図１２（ｃ）に示す融
着、冷却以降のプロセスは実施例２−１と同様である。

【００８６】この実施例２−２によっても、実施例２−
１と同様の効果を奏する導光路Ｙを作製できる。

【００８７】［実施例２−３］以下に本発明に適用可能
な導光路Ｙの形成方法に関する実施例２−３を示す。こ
の実施例２−３では、以下のプロセスで導光路Ｙを作製
する。図１３に実施例２−３の導光路Ｙの作製工程の概
略を示す。

【００８８】まずベース基板５ａの表面上に光ファイバ
Ｆ埋込み用の溝をパターン化したレジストを形成する。
次に、サンドブラスト法を用いて溝を形成し、レジスト
を除去する。その溝に光ファイバＦをはめ込み融着す
る。光ファイバＦは断面が円形で、中心のコア層１３、
これを取り巻くクラッド層１２、および、最外層の遮光
層１１からなる三層構造を成す。本実施例２−３では溝
の断面形状を矩形としたが、半円であっても構わない。
また、ベース基板５ａに溝を形成する方法として、機械
加工ではサンドブラスト法の他にブレードを用いる方法
があり、化学加工ではエッチング法があるが、機械加
工、化学加工のどちらも有効であり、好ましくは機械加
工を施した後、化学加工するとよい。また融着する際、
実施例２−１の様にガラス板５ｄを上に載せて融着して
も構わないが、融着後は研磨によってガラス板５ｄを取
り除いておく。図１３（ｂ）、図１３（ｃ）に示す融
着、冷却後のプロセスは実施例２−１、２−２と同様で
ある。

【００８９】この実施例２−３によっても、実施例２−
１、２−２と同様の効果を奏する導光路Ｙを作製でき
る。

【００９０】［実施例２−４］以下に本発明に適用可能
な導光路Ｙの形成方法に関する実施例２−４を示す。こ
の実施例２−４では、以下のプロセスで導光路Ｙを作製
する。図１４に実施例２−４の導光路Ｙの作製工程の概
略を示す。

【００９１】まず、図１４（ａ）に示すように、ベース
基板５ａの表面上に光ファイバＦ埋込み用の溝をパター
ン化したレジストを形成後、サンドブラスト法を用いて
溝を形成し、レジストを除去する。その溝にガラスペー
ストのプリフォーム１５（例えば日本電気ガラス（株）
製）、光ファイバＦ（クラッド層１２、コア層１３で構
成）の順にはめ込み融着する。図１４（ｂ）、図１４
（ｃ）に示す融着、冷却後のプロセスは実施例２−３と
同様である。この実施例２−４によっても、上記と同様
の効果を奏する導光路Ｙを作製できる。

【００９２】次に、本発明の光走査型液晶表示装置に用
いられる光スイッチング素子３についての実施例３から
５を示し、光スイッチング素子３について詳述する。光
スイッチング素子以外の部分については、先の実施例１
または実施例２の構造を取り得る。

【００９３】［実施例３］実施例３において、特に光ス
イッチング素子３について詳しく説明する。

【００９４】本実施例３においては、光スイッチング素
子３の一部が絵素電極４に重畳し、この部分で信号配線
Ｘと絵素電極４とに上下に挟まれ、他端が導光路Ｙの上
に形成されている。また、ベース基板５ａ外面にも光ス
イッチング素子３の形成位置に対応する位置に遮光層１
０ａが形成されている。各導光路Ｙはその断面が半円状
を成し、中心のコア層１３とこれを取り巻くクラッド層
１２とから構成されており、ガラス基板５ａに埋め込ま
れている。本実施例１では、導光路Ｙとして石英系の光
ファイバを用いたがこの他にプラスチック系光ファイバ
や多成分ガラスから形成される光ファイバを用いること
も可能である。また、ガラス基板５ａの表面全面にもク
ラッド層１２′としてのＳi Ｏ₂ 薄膜が形成されてい
る。

【００９５】図４に本実施例３に係る光スイッチング素
子３の詳細を示す。この光スイッチング素子３は、ベー
ス基板５ａの上にクラッド層１２が形成され、クラッド
層１２の上に絵素電極４が透明導電性のＩＴＯ薄膜を用
いてスパッタ法により形成されている。絵素電極４上に
は光導電体材料であるｐ型のａ−Ｓｉ：Ｈ層５１（以
下、ｐ型５１と略称する。ｉ型、ｎ型もこれに準ず
る）、ｉ型５２、ｎ型５３の薄膜がプラズマＣＶＤ法に
よりこの類に積層されている。本実施例１で用いたｐ型
５１及びｎ型５３は、それぞれＢ₂ Ｈ₆ 、ＰＨ₃ のドー
ピングガスとＳｉＨ₄ガスを用いて形成され、膜厚はと
もに約１００ｎｍである。また、ｉ型５２は、ＳｉＨ₄
ガスを用いて形成され、膜厚は約７５０ｎｍである。各
膜厚は要求される素子性能に応じて変化させるとよい。
更にその上に信号配線Ｘが形成されている。

【００９６】以上のような本実施例３の光スイッチング
素子３について、いま少し詳しく説明する。図５に、こ
の光スイッチング素子３と同構造の素子の暗状態での電
圧−電流特性の測定結果を示す。この図から理解される
ように、ｐｉｎダイオードの逆バイアス時は高インピー
ダンス状態になることが確認できる。これは半導体のエ
ネルギー障壁の影響で電極からのキャリア注入が阻止さ
れるためである。従って、ｐｉｎダイオードの逆バイア
ス時の特性を利用することにより、これを用いた光スイ
ッチング素子３は光走査信号の明／暗に対するインピー
ダンス変化を大きく取ることができる。また、光スイッ
チング素子３の構造は図４に示した構造だけでなく、ｐ
層とｎ層とを逆にした構造であってもよい。ただし、ど
ちらの構造にした場合でも、ダイオードの逆バイアス特
性が利用できるよう、ダイオードの特性に合わせた片バ
イアス駆動が望ましい。

【００９７】なお、光スイッチング素子３を用いる光導
電体材料としてはａ−Ｓｉ：Ｈの他に、近赤外波長の光
に対しては水素課アモルファスシリコンゲルマニウム
（ａ−ＳｉＧｅ_x ：Ｈ）を使用することも可能である。
ａ−ＳｉＧｅ_x ：Ｈ薄膜は、ＳｉＨ₄ ガスとＧｅＨ₄ ガ
スを用いてプラズマＣＶＤ法により形成される。また、
Ｂ₂ Ｈ₆ ，ＰＨ₃ のドーピングガスを用いることによ
り、ｐ型やｎ型のａ−ＳｉＧｅ_x ：Ｈが形成される。一
般に、近赤外波長（８００ｎｍ〜１０００ｎｍ帯）のＬ
ＤやＬＥＤは、光通信用に開発が進んでおり、比較的安
価である。また、高出力タイプのものも開発されてい
る。従って、これらの光源を光走査信号に用いる場合は
近赤外波長の光に対して感度の高いａ−ＳｉＧｅ_x ：Ｈ
を用いて光スイッチング素子３を形成することが望まし
い。このように、使用する光の波長に対する感度特性を
考慮することにより、光導電体としては、他にａ−Ｓｉ
Ｃ_x ：Ｈ、ａ−ＳｉＮ_x ：Ｈ、ａ−ＳｉＯ_x ：Ｈ、ａ−
ＳｉＳｎ_x ：Ｈ、ａ−ＳｉＯ_x Ｎ_y ：Ｈなどの光導電性
材料を用いることができる。

【００９８】そこで、本実施例３では発光部１から発せ
られる光信号を効率よく光スイッチング素子３に伝送す
るため導光路Ｙとして光ファイバを用いる。これにより
光スイッチング素子３に照射される光の明／暗の強度変
化を大きくすることができ、それに伴う光スイッチング
素子３のインピーダンス変化（オン／オフ比）を大きく
することが可能になる。さらに、本実施例３では導光路
Ｙから光スイッチング素子３に光信号を照射させるの
に、導光路Ｙの上面全面を荒して線状に光漏れさせると
いった方式ではなく、導光路Ｙ上の各光スイッチング素
子３の形成位置においてのみ光散乱部を設けている。こ
のため、この光散乱部に集中させて導光路Ｙから光スイ
ッチング素子３に効率よく光を照射させることができ
る。

【００９９】以上のように、本実施例３の液晶表示装置
では、光スイッチング素子３にダイオード構造を用いる
とともに、導光路Ｙにも導光特性の優れた光ファイバを
用いているため、両者の相乗効果により、より一層の表
示性能の向上が図れる。従って、対角４０インチのハイ
ビジョンテレビのような大型の表示装置でも高精細な表
示が容易に実現可能になる。

【０１００】又各ダイオード構造の光スイッチング素子
について、逆バイアス特性を利用することにより、光の
明暗に対するスイッチング特性を向上させる例を示した
が、明状態にダイオード順バイアス特性を、暗状態に逆
バイアス特性を利用する駆動方法によってもさらにスイ
ッチング特性を向上させることができる。

【０１０１】［実施例４］実施例４において、特に光ス
イッチング素子３について詳しく説明する。

【０１０２】以下、本発明の実施例４を示す。この実施
例４では、先の実施例３で示した光スイッチング素子３
を構成するｐｉｎダイオードの半導体層の中で、ｎ型や
ｐ型の半導体材料にｉ型の半導体材料よりバンドギャッ
プの広いものを用いる。こうすることにより、さらに性
能の向上した光スイッチング素子３が作製可能になる。
例えば、ｉ型の半導体層として実施例３に示したように
ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜を用いる場合、ｎ型やｐ型の半導体層
として、よりバンドギャップの広いａ−ＳｉＣ_x ：Ｈ薄
膜を用いるとよい。本発明の実施例２では、このような
ａ−ＳｉＣ_x ：Ｈ薄膜を材料の一つにした光スイッチン
グ素子３を採用する。

【０１０３】図６に本発明の実施例４の液晶表示装置に
設けられる光スイッチング素子３の詳細を示す。光スイ
ッチング素子３以外の液晶表示装置の構成は実施例１と
同様である。ベース基板５ａ上に絵素電極４が透明導電
性のＩＴＯ薄膜を用いてスパッタ法により形成されてい
る。この絵素電極４の上にｐ型ａ−ＳｉＣ_x ；Ｈ薄膜６
１、ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜６２、ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜
６３がこの順に積層形成されている。つまりベース基板
５ａ側、すなわち光が照射される側のドーピング層にワ
イドバンドギャップ材料を用いている。さらにその上に
は信号配線Ｘが形成されている。なお、ａ−ＳｉＣ_x ：
Ｈ薄膜は、ＳｉＨ₄ ガスとＣＨ₄ ガスを用いてＣＶＤ法
により形成される。

【０１０４】また、Ｂ₂ Ｈ₆ 、ＰＨ₃ のドーピングガス
を用いることにより、ｐ型やｎ型のａ−ＳｉＣ_x ：Ｈを
形成することができる。本実施例４に用いたａ−Ｓｉ：
Ｈとａ−ＳｉＣ_x ：Ｈのバンドギャップは、単層膜での
吸収スペクトルを測定した結果、それぞれ１．７２ｅ
Ｖ、１．９ｅＶであった。このようにバンドギャップの
異なる半導体材料のヘテロ接合型ｐｉｎ構造を利用した
光スイッチング素子３は、光走査信号に波長帯域の広い
光を使用する場合、ワイドバンドギャップ材料のｐ型ａ
−ＳｉＣ_x ：Ｈでは短波長側の光をあまり吸収しないた
め、光は主に電界が強くかかるｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈにおい
て吸収される。つまり、光を有効に利用することができ
る。

【０１０５】なお、本実施例４で用いるワイドバンドギ
ャップ材料としては、ａ−ＳｉＣ_x：Ｈ（Ｅｇ＝１．７
〜２．８ｅＶ）の他にａ−ＳｉＮ_x ：Ｈ（Ｅｇ＝１．７
〜５．５ｅＶ）、ａ−ＳｉＯ_x ：Ｈ、ａ−ＳｉＯ_x Ｎ
_y ：Ｈなどを使用することが可能である。その他ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ（Ｅｇ＝１．６〜２．０ｅＶ）、ａ−ＳｉＧ
ｅ_x：Ｈ（Ｅｇ＝１．３〜１．７ｅＶ）、ａ−ＳｉＳｎ_x
：Ｈ（Ｅｇ＝１．０〜１．８ｅＶ）などの材料を組み
合わせることも可能である。

【０１０６】本実施例４の液晶表示装置においても、光
スイッチング素子３にダイオード構造を用いるととも
に、導光路Ｙにも導光特性の優れた光ファイバを用い
る。このため、実施例３と同様、両者の相乗効果によ
り、より一層の表示性能の向上が図れる。従って、対角
４０インチのハイビジョンテレビのような大型の表示装
置でも高精細な表示が容易に実現可能になる。

【０１０７】又各ダイオード構造の光スイッチング素子
について、逆バイアス特性を利用することにより、光の
明暗に対するスイッチング特性を向上させる例を示した
が、明状態にダイオード順バイアス特性を、暗状態に逆
バイアス特性を利用する駆動方法によってもさらにスイ
ッチング特性を向上させることができる。

【０１０８】［実施例５］実施例５において、特に光ス
イッチング素子３について詳しく説明する。

【０１０９】以下に、本発明の実施例５を示す。この実
施例５では、実施例３や実施例２に示した液晶表示装置
が、その光スイッチング素子３にダイオード特性をもた
せるのに、半導体のｐｉｎ構造やヘテロ接合型ｐｉｎ構
造を形成することによって、光スイッチング素子３を形
成していたのに対し、半導体のドーピング層を使用せず
に、さらに簡便にダイオードを形成する方法を示す。す
なわち、ショットキーダイオード構造を利用する方法で
ある。本発明の実施例５では、このショットキーダイオ
ード構造を利用して形成する光スイッチング素子３を採
用する。

【０１１０】図７に、本発明の実施例５の液晶表示装置
に設けられている光スイッチング素子３の詳細を示す。
光スイッチング素子３以外の構成は実施例３と同様であ
る。ベース基板５ａ上には絵素電極４が透明導電性のＩ
ＴＯ薄膜を用いてスパッタ法により形成されている。こ
の絵素電極４の上に光導電体材料であるａ−Ｓｉ：Ｈ薄
膜７１がプラズマＣＶＤ法により形成されている。膜厚
は約１μｍであるが、要求される素子性能に応じて変化
させるとよい。さらにその上には信号配線ＸがＡｌを用
いてスパッタ法により形成されている。従って、光スイ
ッチング素子３は、Ａｌ／ａ−Ｓｉ：Ｈ界面に比べ、Ｉ
ＴＯ／ａ−Ｓｉ：Ｈ界面の方がショットキー障壁の影響
が大きく、光スイッチング素子３はショットキーダイオ
ードを構成している。

【０１１１】図８に、本実施例５の光スイッチング素子
３と同構造の素子についての暗時の電圧−電流特性の測
定結果を示す。この図から理解されるように、ショット
キーダイオードの逆バイアス時は、光スイッチング素子
３と同構造の素子においては高インピーダンス状態にな
るが、これはショットキー障壁の影響で電極からのキャ
リア注入が阻止されるためである。本実施例５では、実
施例３と同様の効果を得ることができるとともに、半導
体のドーピング層を必要としないため製作工程も簡便化
できる。

【０１１２】なお、ａ−Ｓｉ：Ｈに対するショットキー
電極材料としてはＩＴＯの他にＳｎＯ₂ などの透明導電
膜を使用することが可能である。また、線状電極材料も
Ａｌの他にＰｄ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｏ等が使用でき
る。電極材料により光導電体材料との界面でのショット
キー障壁の影響が異なり、ダイオード特性もそれに合わ
せて変化するので、仕様に応じて電極材料を選択すると
よい。但し、ショットキー電極材料と絵素電極４は共通
に使用できる点から同一材料を用いることが望ましい。

【０１１３】本実施例５の液晶表示装置においても、光
スイッチング素子３にダイオード構造を用いるととも
に、導光路Ｙにも導光特性の優れた光ファイバを用いて
いる。このため、実施例３、４と同様、スイッチング素
子と導光路Ｙの両者の相乗効果により、より一層の表示
性能の向上が図れる。従って、対角４０インチのハイビ
ジョンテレビのような大型の表示装置でも高精細な表示
が容易に実現可能になる。

【０１１４】又各ダイオード構造の光スイッチング素子
について、逆バイアス特性を利用することにより、光の
明暗に対するスイッチング特性を向上させる例を示した
が、明状態にダイオード順バイアス特性を、暗状態に逆
バイアス特性を利用する駆動方法によってもさらにスイ
ッチング特性を向上させることができる。

【０１１５】次に、図２、図３に示した構造を有する走
査型液晶表示装置とは異なる構造を有する走査型液晶表
示装置の実施例６、７を説明する。

【０１１６】［実施例６］以下に、本発明の実施例６を
示す。本願出願人が特願平３−２５８１１０号で先に示
した、光走査型アクティブマトリクス方式の液晶表示装
置において導光路Ｙが対向基板５ｂ側に設けられている
場合、すなわち光スイッチング素子３と導光路Ｙが別々
の基板に設けられている場合でも本発明は有効である。
そこで、本実施例６ではこのような装置を採用する。

【０１１７】図９に、本実施例６の液晶表示装置の構成
を示す。基本的な素子構成は上記までの各実施例に示し
た液晶表示装置と同じである。ただし、光信号を伝送す
る導光路Ｙが、光スイッチング素子３と反対側の対向基
板５ｂに設けられている。この場合も、光スイッチング
素子３の構造は実施例３〜実施例５に示した液晶表示装
置の光スイッチング素子３と同様に、各種ダイオード構
造とし、かつ、導光路Ｙに光ファイバを利用することに
より、スイッチング特性を大幅に改善することができ
る。

【０１１８】［実施例７］以下に、本発明の実施例７を
示す。本発明はアクティブマトリクス方式の液晶表示装
置だけでなく、本願出願人が特願平３−２５８１１０号
で先に示した、デューティ駆動方式の液晶表示装置に適
用した場合にも有効であり、本実施例７ではこのような
液晶表示装置を示す。

【０１１９】図１０に本実施例７による液晶表示装置の
構成を示す。本実施例７においてはベース基板上に複数
の導光路Ｙ₁ 、Ｙ₂ 、…、Ｙ_n が横方向に沿って配設さ
れており、これらの上に交差して複数の信号配線Ｘ₁ 、
Ｘ₂ 、…、Ｘ_m が縦方向に沿って配設されている。各導
光路Ｙと信号配線Ｘとが交差して形作る各区画領域のそ
れぞれには、この領域をほぼ埋める形で絵素電極４０が
形成されている。また、各導光路Ｙと信号配線Ｘとの交
差部であって、各信号配線Ｘの上には光スイッチング素
子３が形成されている。そして、各信号配線Ｘは、光ス
イッチング素子３を介してそれぞれ対応する列の絵素電
極４０に接続されている。対向基板５ｂ上には、隣接す
る各導光路Ｙの間に、線状電極Ｚ₁ 、Ｚ₂ 、…、Ｚ_k が
３本一組で対応するように配設されている。

【０１２０】このような液晶表示装置は以下のように動
作する。導光路Ｙ₁ 、Ｙ₂ 、…、Ｙ _n に順次光走査信号
を伝送し、各信号配線Ｘと各絵素電極４０とを順次電気
的に接続する。この時、各絵素電極４０に対応する３本
一組の線状電極、例えば、Ｚ₁ 、Ｚ₂ 、Ｚ₃ を単純マル
チプレックス駆動する。すなわち、本実施例７では、３
本の線状電極Ｚ₁ 、Ｚ₂ 、Ｚ₃ で構成される表示領域を
１単位のブロックとし、各ブロックの選択を各導光路Ｙ
の光信号で行っている。その結果、デューティ比を一定
に保ったまま走査線の数を３倍に増加させることが可能
となる。本実施例７においては、光スイッチング素子３
は、実施例３〜実施例６に示すアクティブマトリクス方
式の液晶表示装置に用いた光スイッチング素子３と同じ
く、光照射の明／暗によって信号配線Ｘと絵素電極４０
との電気的接続をオン、オフする。

【０１２１】従って、本実施例７の光スイッチング素子
３の構造を各種ダイオード構造とし、かつ、各導光路Ｙ
に光ファイバを利用することにより、スイッチング特性
を大幅に改善することができる。このように本実施例７
によれば、従来の単純マトリクス方式の液晶表示装置に
比べ、必要最小限のドライバ数で高コントラスト及び大
容量の表示が可能となる。

【０１２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光走査型
表示装置によれば、導光路に光ファイバを用いるととも
に、該導光路形成後、基板表面の少なくとも光スイッチ
ング素子が形成される導光路部分が平坦化されているの
で、光の伝搬損失が少なく、かつ光の利用効率を高める
ことが可能となり、表示装置の大画面化を可能なものと
する。

【０１２３】また、特に、請求項３に記載の光走査型表
示装置によれば、光ファイバをガラス基板に融着して導
光路を作製しているので、高耐熱性であるとともに、プ
ロセスにおける熱応力による歪みも抑えられるので高信
頼の導光路を得ることができる。それ故、高効率、かつ
均一に光信号を光スイッチング素子に導くことができ、
光スイッチ部のオン電流を増大させることができる。従
って、大画面、高解像度の表示装置を得ることができ
る。

【０１２４】また、特に、請求項４に記載の光走査型表
示装置によれば、光スイッチング素子の構造をプレナー
型構造であって導光路の表面と接触する部分を有する、
ダイオード構造とするので、スイッチング素子自体の優
れたオン／オフ比の特性と導光路の良好な光伝搬特性と
が相まって、非常に大きなオン／オフ比のスイッチング
特性を得ることができる。従って、大画面、高解像度の
表示装置を得ることができる。

【０１２５】また、特に、請求項６に記載の光走査型表
示装置によれば、光スイッチング素子材料に光電効果の
優れたａ−Ｓｉ：Ｈやａ−ＳｉＧｅ_X：Ｈを用いるの
で、さらに光の吸収が良くなり、より一層大きなオン／
オフ比を示す光スイッチング素子を実現できる。

【０１２６】また、特に、請求項８に記載の光走査型表
示装置によれば、光スイッチング素子の半導体材料のｐ
層とｎ層の少なくとも一方に光学バンドギャップの大き
な材料を用いるので、光の吸収が良くなり、より一層、
応答性にすぐれた光スイッチング素子を実現できる。

【０１２７】また、請求項１０に記載の光走査型表示装
置によれば、光スイッチング素子の半導体材料の形成に
ショットキーダイオード構造を利用するので、半導体の
ドーピング層が不要となり、光スイッチング素子作製プ
ロセスの簡便化が図れ、製造効率が向上できる。

【０１２８】

【０１２９】

【０１３０】また、請求項１１に記載の光走査型表示装
置によれば、アクティブマトリクス方式の駆動を行うの
で、コントラストの高い、高解像度の表示が実現でき
る。

【０１３１】

【図面の簡単な説明】

【図１】ダイオードの電圧−電流特性を示す図である。

【図２】本発明による光走査型液晶表示装置の実施例１
の図１５に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図３】本発明による光走査型液晶表示装置の実施例１
の図１５に示すＢ−Ｂ線に沿った断面斜視図である。

【図４】本発明による光走査型液晶表示装置の実施例３
に適用される光スイッチング素子を示す斜視図である。

【図５】図４に示す構造を有するスイッチング素子の暗
状態での電圧−電流特性を示す図である。

【図６】本発明による光走査型液晶表示装置の実施例４
に適用される光スイッチング素子を示す斜視図である。

【図７】本発明による光走査型液晶表示装置の実施例５
に適用される光スイッチング素子を示す斜視図である。

【図８】図７に示す構造を有するスイッチング素子の暗
状態での電圧−電流特性を示す図である。

【図９】本発明による光走査型液晶表示装置の実施例６
の断面図である。

【図１０】本発明による光走査型液晶表示装置の実施例
７の平面図である。

【図１１】本発明による光走査型液晶表示装置の実施例
２−１に適用される導光路の形成方法を示すための工程
図である。

【図１２】本発明による光走査型液晶表示装置の実施例
２−２に適用される導光路の形成方法を示すための工程
図である。

【図１３】本発明による光走査型液晶表示装置の実施例
２−３に適用される導光路の形成方法を示すための工程
図である。

【図１４】本発明による光走査型液晶表示装置の実施例
２−３に適用される導光路の形成方法を示すための工程
図である。

【図１５】光走査型液晶表示装置の一例を示す平面図で
ある。

【図１６】従来の光走査型液晶表示装置の図１５に示す
Ａ−Ａ線に沿った断面図である。

【図１７】従来の光走査型液晶表示装置の図１５に示す
Ｂ−Ｂ線に沿った断面斜視図である。

【符号の簡単な説明】

１発光部３光スイッチング素子４絵素電極５ａベース基板５ｂ対向基板５ｃ、５ｄ、１５ａガラス基板６透明電極７シール材８液晶層９ａ、９ｂ配向層１１遮光層１２クラッド部１２’クラッド層１３コア部１４接着剤１５ガラスペーストＦ光ファイバＸ信号配線Ｙ導光路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−173016（ＪＰ，Ａ) 特開平２−134617（ＪＰ，Ａ) 特開平４−86607（ＪＰ，Ａ) 特開平４−175730（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/135 G02F 1/136 G02F 1/1343 G02F 1/13 101 G09F 9/30 G02B 6/24 - 6/42

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】二つの基板間に表示媒体として液晶が封
止され、一方の基板が、互いに並列に配設された複数の
導光路と、該複数の導光路と交差する方向に互いに並列
に配設された複数の信号配線と、該複数の導光路及び該
複数の信号配線とが囲む領域のそれぞれに形成された絵
素電極と、該複数の導光路及び該複数の信号配線とが交
差する位置にそれぞれ設けられ、該導光路から伝送され
る信号光によりスイッチング動作する複数の光スイッチ
ング素子とを備え、該信号配線と該光スイッチング素子
を介して印加される信号により、各絵素電極が選択駆動
される光走査型表示装置において、該導光路が光ファイ
バを用いて該一方の基板に形成されており、該導光路形
成後の該基板表面の前記スイッチング素子が形成される
少なくとも導光路部分が平坦化されていることを特徴と
する光走査型表示装置。
【請求項２】前記導光路が該一方の基板に設けられた
溝に光ファイバを埋め込むことにより形成されている請
求項１に記載の光走査型表示装置。
【請求項３】前記導光路が該一方の基板に光ファイバ
を融着することにより形成されている請求項１に記載の
光走査型表示装置。
【請求項４】前記スイッチング素子がプレナー型構造
であって前記導光路の表面と接触する部分を有し、ダイ
オード構成されている請求項１、２又は３に記載の光走
査型表示装置
【請求項５】前記ダイオードが半導体のｐｉｎダイオ
ードである請求項４に記載の光走査型表示装置。
【請求項６】前記半導体のｐｉｎダイオードが水素化
アモルファスシリコンあるいは水素化アモルファスシリ
コンゲルマニウムにより形成されている請求項５に記載
の光走査型表示装置。
【請求項７】前記ダイオードは半導体のヘテロ接合型
ｐｉｎダイオードである請求項４に記載の光走査型表示
装置。
【請求項８】前記ヘテロ接合型ｐｉｎダイオードのｐ
層とｎ層の少なくとも一方が、ｉ層に比べて光学バンド
ギャップの大きな半導体材料から形成されている請求項
７に記載の光走査型表示装置。
【請求項９】前記ヘテロ接合型ｐｉｎダイオードが水
素化アモルファスシリコンあるいは水素化アモルファス
シリコンゲルマニウムにより形成されている請求項７又
は８に記載の光走査型表示装置。
【請求項１０】前記ダイオードはショットキーダイオ
ードである請求項４に記載の光走査型表示装置。
【請求項１１】駆動方式がアクティブマトリクス駆動
である請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は
１０に記載の光走査型表示装置。