JP3089819B2 - 光アクティブマトリックス - Google Patents
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- H01L2224/732—Location after the connecting process
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光アクティブマトリック
スに関し、特に大面積液晶表示装置に用いるのに適した
光アクティブマトリックスに関する。
スに関し、特に大面積液晶表示装置に用いるのに適した
光アクティブマトリックスに関する。
【０００２】
【従来の技術】アクティブマトリックス駆動液晶ディス
プレイは表示品位が高いことから液晶ディスプレイの本
流となりつつある。しかし、アクティブマトリックスを
構成する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は製造工程が複雑
であり、かつ配線の重なり部分を中心に欠陥が発生し歩
留りが低く、従って価格を低減するのが難しいという問
題があった。
プレイは表示品位が高いことから液晶ディスプレイの本
流となりつつある。しかし、アクティブマトリックスを
構成する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は製造工程が複雑
であり、かつ配線の重なり部分を中心に欠陥が発生し歩
留りが低く、従って価格を低減するのが難しいという問
題があった。
【０００３】この問題を解決するために図６、及び図７
に示される光アクティブマトリックスが提案されてい
る。図６及び図７において、ガラス基板１０１中に光導
波路１０２が形成され、この光導波路１０２上のクラッ
ド部の欠如された光の通路に接して光導電材料１０３が
多数形成され、光導波路１０２を通る光の一部がその上
に形成された光導電材料１０３に入射するようになって
いる。この夫々の光導電材料１０３は金属薄膜線１０４
と１０５間のオン・オフの制御をしており、これらは光
電スイッチ素子１０６を形成している。金属薄膜線１０
５は液晶表示装置の画素を形成する夫々の透明導電膜１
０７に接続されており、他方の金属薄膜線１０４に、液
晶表示装置に表示する画像の電気信号を印加して光電ス
イッチ素子１０６を介して透明導電膜１０７に画像の電
気信号を印加するようになっている。
に示される光アクティブマトリックスが提案されてい
る。図６及び図７において、ガラス基板１０１中に光導
波路１０２が形成され、この光導波路１０２上のクラッ
ド部の欠如された光の通路に接して光導電材料１０３が
多数形成され、光導波路１０２を通る光の一部がその上
に形成された光導電材料１０３に入射するようになって
いる。この夫々の光導電材料１０３は金属薄膜線１０４
と１０５間のオン・オフの制御をしており、これらは光
電スイッチ素子１０６を形成している。金属薄膜線１０
５は液晶表示装置の画素を形成する夫々の透明導電膜１
０７に接続されており、他方の金属薄膜線１０４に、液
晶表示装置に表示する画像の電気信号を印加して光電ス
イッチ素子１０６を介して透明導電膜１０７に画像の電
気信号を印加するようになっている。
【０００４】図７において、横方向に金属薄膜線１０４
が形成され、縦方向に光導波路１０２が形成されてお
り、光導波路１０２に光が入っている場合この光導波路
１０２上の光電スイッチ素子１０６がオン状態となり、
金属薄膜線１０４に乗せられた電気信号が透明導電膜１
０７に印加され、液晶表示装置の液晶の配向を制御す
る。例えば光が図７の左端の光導波路１０２から順番に
入射するものとして、今左の光導波路１０２に光が通っ
ていると、この光導波路１０２上に設けられているすべ
ての光電スイッチ素子１０６はオン状態となり、それ以
外の列の光電スイッチ素子はオフとなる。
が形成され、縦方向に光導波路１０２が形成されてお
り、光導波路１０２に光が入っている場合この光導波路
１０２上の光電スイッチ素子１０６がオン状態となり、
金属薄膜線１０４に乗せられた電気信号が透明導電膜１
０７に印加され、液晶表示装置の液晶の配向を制御す
る。例えば光が図７の左端の光導波路１０２から順番に
入射するものとして、今左の光導波路１０２に光が通っ
ていると、この光導波路１０２上に設けられているすべ
ての光電スイッチ素子１０６はオン状態となり、それ以
外の列の光電スイッチ素子はオフとなる。
【０００５】そのとき、金属薄膜１０４に画像信号に相
当する電気信号を印加すれば、図７の左列の透明導電膜
１０７にその電気信号が印加され、液晶表示装置の液晶
の配向を制御し、次に右列について同様に行い、これを
繰り返すことによりすべての透明導電膜１０７に電気信
号が印加され、液晶の配向を制御して、画像の表示がで
きる。
当する電気信号を印加すれば、図７の左列の透明導電膜
１０７にその電気信号が印加され、液晶表示装置の液晶
の配向を制御し、次に右列について同様に行い、これを
繰り返すことによりすべての透明導電膜１０７に電気信
号が印加され、液晶の配向を制御して、画像の表示がで
きる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た光アクティブマトリックスでは光導波路ごとに発光素
子（例えばＬＥＤまたはＬＤ）を個別に形成したとすれ
ば、通常の液晶ディスプレイでは数百個の素子が必要と
なり、その取付けが繁雑となる。
た光アクティブマトリックスでは光導波路ごとに発光素
子（例えばＬＥＤまたはＬＤ）を個別に形成したとすれ
ば、通常の液晶ディスプレイでは数百個の素子が必要と
なり、その取付けが繁雑となる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記問題に鑑
み、光導波路と発光素子アレイとの結合を容易にした光
アクティブマトリックスを提供することを目的とする。
み、光導波路と発光素子アレイとの結合を容易にした光
アクティブマトリックスを提供することを目的とする。
【０００８】すなわち、本発明は透明基板の面内に一方
向に多数配列した光導波路と、該導波路上に光感度をも
つスイッチ素子のアレイとを設け、該スイッチ素子の一
端が画像信号を印加するソース電極線に接続され、その
他端が液晶表示装置の画素を形成する透明電導膜に接続
されていて、該光導波路を通る光が該スイッチ素子に入
射し、該スイッチ素子をオフ状態からオンに変化させる
光アクティブマトリックスにおいて、該光導波路を横切
る方向で、該光導波路の多数の配列の端面が段差端面に
表われるように、該透明基板の表面に段差を付け、発光
部が該段差面に表われた該光導波路の端面に対向するよ
う発光素子アレイを該段差の低い該透明基板表面に設け
たことを特徴とする光アクティブマトリックスである。
向に多数配列した光導波路と、該導波路上に光感度をも
つスイッチ素子のアレイとを設け、該スイッチ素子の一
端が画像信号を印加するソース電極線に接続され、その
他端が液晶表示装置の画素を形成する透明電導膜に接続
されていて、該光導波路を通る光が該スイッチ素子に入
射し、該スイッチ素子をオフ状態からオンに変化させる
光アクティブマトリックスにおいて、該光導波路を横切
る方向で、該光導波路の多数の配列の端面が段差端面に
表われるように、該透明基板の表面に段差を付け、発光
部が該段差面に表われた該光導波路の端面に対向するよ
う発光素子アレイを該段差の低い該透明基板表面に設け
たことを特徴とする光アクティブマトリックスである。
【０００９】本発明において、段差の低い部分に、光導
波路の夫々の端面と該発光素子アレイの夫々の発光部と
を一致させるのにガイドとなる突起部を形成することが
好ましい。
波路の夫々の端面と該発光素子アレイの夫々の発光部と
を一致させるのにガイドとなる突起部を形成することが
好ましい。
【００１０】
【作用】本発明は、光導波路を多数配列した透明基板に
該光導波路の端面が表われるように段差を付け、段差の
大きさを調節し、且つ該光導波路の端面のピッチに合っ
た発光部をもつ発光素子アレイを該透明基板に設けるこ
とによって、発光素子アレイの発光部と光導波路の端面
との結合ができ、光アクティブマトリックスの光入力部
が比較的簡単に製造できる。また、発光素子アレイを安
価にするため小型にした場合には段差端面に表われる光
導波路の端面のピッチが小になるように、該光導波路を
段差近くで曲げることによって、該発光素子アレイの発
光部と該光導波路の端面との結合をする。
該光導波路の端面が表われるように段差を付け、段差の
大きさを調節し、且つ該光導波路の端面のピッチに合っ
た発光部をもつ発光素子アレイを該透明基板に設けるこ
とによって、発光素子アレイの発光部と光導波路の端面
との結合ができ、光アクティブマトリックスの光入力部
が比較的簡単に製造できる。また、発光素子アレイを安
価にするため小型にした場合には段差端面に表われる光
導波路の端面のピッチが小になるように、該光導波路を
段差近くで曲げることによって、該発光素子アレイの発
光部と該光導波路の端面との結合をする。
【００１１】
【実施例】以下に本発明の一実施例について説明する。
図１，及び図２において、１は光導波路２が埋め込まれ
たガラス基板であって、光導波路２を横切る方向に段差
３が付けられている。ガラス基板１の段差の低い部分４
に発光素子アレイの配線パターン６が形成され、この配
線パターン６上に端面発光型のＬＥＤアレイ５がその発
光部７と光導波路２の端面８とが１対１で対応するよう
張り付けられている。このＬＥＤアレイ５は活性層を下
側としており、その上側電極９をボンディングワイヤ１
０で、段差の低い部分４上に形成された他の電極１１に
接合されている。
図１，及び図２において、１は光導波路２が埋め込まれ
たガラス基板であって、光導波路２を横切る方向に段差
３が付けられている。ガラス基板１の段差の低い部分４
に発光素子アレイの配線パターン６が形成され、この配
線パターン６上に端面発光型のＬＥＤアレイ５がその発
光部７と光導波路２の端面８とが１対１で対応するよう
張り付けられている。このＬＥＤアレイ５は活性層を下
側としており、その上側電極９をボンディングワイヤ１
０で、段差の低い部分４上に形成された他の電極１１に
接合されている。
【００１２】図２に示されたように、ガラス基板１に埋
め込まれた光導波路２は光導波路２の端面８の光導入部
で巾広に形成され、ＬＥＤアレイ５が多少横方向に位置
ずれしても、光が結合するようになっている。光導波路
２が曲げられているのはＬＥＤアレイ等の発光素子はそ
の大きさに価格が依存するため、画像表示部の光導波路
２のピッチ（通常１００〜２００μｍ）よりもＬＥＤの
発光部７のピッチ（３０〜５０μｍ）を小さくしてＬＥ
Ｄアレイ５を小型で安価にするようされているからであ
る。
め込まれた光導波路２は光導波路２の端面８の光導入部
で巾広に形成され、ＬＥＤアレイ５が多少横方向に位置
ずれしても、光が結合するようになっている。光導波路
２が曲げられているのはＬＥＤアレイ等の発光素子はそ
の大きさに価格が依存するため、画像表示部の光導波路
２のピッチ（通常１００〜２００μｍ）よりもＬＥＤの
発光部７のピッチ（３０〜５０μｍ）を小さくしてＬＥ
Ｄアレイ５を小型で安価にするようされているからであ
る。
【００１３】図３は図２よりも大きな範囲が示され、ガ
ラス基板１の段差の低い部分４に突起部１２を設け、突
起部１２間にＬＥＤアレイ５を挟み込むようにすること
によってＬＥＤアレイ５の発光部７と光導波路２の端面
とを横方向のずれなく対向できる。
ラス基板１の段差の低い部分４に突起部１２を設け、突
起部１２間にＬＥＤアレイ５を挟み込むようにすること
によってＬＥＤアレイ５の発光部７と光導波路２の端面
とを横方向のずれなく対向できる。
【００１４】ＬＥＤアレイ５の個々の電極は、ガラス基
板１上の配線パターン６を介して駆動ＩＣに接続され
る。
板１上の配線パターン６を介して駆動ＩＣに接続され
る。
【００１５】また、ＬＥＤアレイ５と光導波路２との光
結合効率を向上させるためレンズアレイ１３をＬＥＤア
レイ５と光導波路２間に装着することもできる。本実施
例ではレンズアレイ１３として、ガラス板をイオン交換
したレンズ体を２枚張り合せたものを用いた。ＬＥＤア
レイ５及びレンズアレイ１３とは例えば紫外線硬化樹脂
１４により保護してもよい。
結合効率を向上させるためレンズアレイ１３をＬＥＤア
レイ５と光導波路２間に装着することもできる。本実施
例ではレンズアレイ１３として、ガラス板をイオン交換
したレンズ体を２枚張り合せたものを用いた。ＬＥＤア
レイ５及びレンズアレイ１３とは例えば紫外線硬化樹脂
１４により保護してもよい。
【００１６】次に光導波路２を埋め込んだ段差３付きの
ガラス基板の製作について述べる。ソーダライムガラス
基板面上に金属膜を蒸着し、ホトリソグラフィー法にて
光導波路を形成する部分の上の金属膜を除去する。この
基板を高温で溶けた塩に漬ける。この溶融塩の中にある
高い屈折率を持つＴｌ、Ａｇなどが、金属膜の開口部を
通してガラス中の網目構造の中にあるＮａなどと交換し
ながらガラス基板の中に進入する。この結果ガラスの密
度変化が生じるとともに、置き変わったイオンの電子分
極率が異なるため屈折率が変化する。屈折率はイオン濃
度に比例するので開口部に近いところの屈折率が最も高
くなる。この後、表面の金属膜をエッチング除去し、さ
らにＣＶＤ法等により光導電材料を設ける部分を除いて
屈折率の低いガラス材料を成膜する。このようにして、
イオン交換をした部分の屈折率が最も高く、この部分で
光を導波することができる。これを図５（ａ）に示す。
ここでイオン交換を行った部分は１〜１０μｍの深さで
ある。またイオン交換部分の上部に設けたガラス材料の
厚さも１〜１０μｍの範囲で作製される。
ガラス基板の製作について述べる。ソーダライムガラス
基板面上に金属膜を蒸着し、ホトリソグラフィー法にて
光導波路を形成する部分の上の金属膜を除去する。この
基板を高温で溶けた塩に漬ける。この溶融塩の中にある
高い屈折率を持つＴｌ、Ａｇなどが、金属膜の開口部を
通してガラス中の網目構造の中にあるＮａなどと交換し
ながらガラス基板の中に進入する。この結果ガラスの密
度変化が生じるとともに、置き変わったイオンの電子分
極率が異なるため屈折率が変化する。屈折率はイオン濃
度に比例するので開口部に近いところの屈折率が最も高
くなる。この後、表面の金属膜をエッチング除去し、さ
らにＣＶＤ法等により光導電材料を設ける部分を除いて
屈折率の低いガラス材料を成膜する。このようにして、
イオン交換をした部分の屈折率が最も高く、この部分で
光を導波することができる。これを図５（ａ）に示す。
ここでイオン交換を行った部分は１〜１０μｍの深さで
ある。またイオン交換部分の上部に設けたガラス材料の
厚さも１〜１０μｍの範囲で作製される。
【００１７】次にガラスの一部をウエットエッチングも
しくはドライエッチング等の方法で除去する。この際、
ＬＥＤアレイの発光部分と光導波路のイオン交換部分の
高さがほぼ一致するように調整される。ウエットエッチ
ング液としては沸酸系のものが利用でき、ドライエッチ
ング用としてはＣＦ４等が利用できる。この時エッチン
グされた面が平坦となるよう調整することが重要であ
る。面が荒れるとＬＥＤアレイと光導波路との結合効率
悪化の原因となる。この後ＬＥＤアレイとの電極接触を
取るため、金属配線６（金、アルミニウム、クロム等）
を形成する。方法としては蒸着法、メッキ法等が利用で
きる。この配線金属上に半田パンプ等を設け、端面発光
型のＬＥＤアレイの電極と直接に接着する（図５
（ｂ））。この際、ＬＥＤアレイの出射光部と光導波路
の入光部を合わせる。
しくはドライエッチング等の方法で除去する。この際、
ＬＥＤアレイの発光部分と光導波路のイオン交換部分の
高さがほぼ一致するように調整される。ウエットエッチ
ング液としては沸酸系のものが利用でき、ドライエッチ
ング用としてはＣＦ４等が利用できる。この時エッチン
グされた面が平坦となるよう調整することが重要であ
る。面が荒れるとＬＥＤアレイと光導波路との結合効率
悪化の原因となる。この後ＬＥＤアレイとの電極接触を
取るため、金属配線６（金、アルミニウム、クロム等）
を形成する。方法としては蒸着法、メッキ法等が利用で
きる。この配線金属上に半田パンプ等を設け、端面発光
型のＬＥＤアレイの電極と直接に接着する（図５
（ｂ））。この際、ＬＥＤアレイの出射光部と光導波路
の入光部を合わせる。
【００１８】前記したようにイオン交換とエッチングに
より製作した、光導波路２を埋め込んだ段差３付きのガ
ラス基板１に端面発光型のＬＥＤアレイを接着した後、
図６及び図７に示した従来の光アクティブマトリックス
と同様に、光導波路２の屈折率の低いガラス層の形成さ
れない部分上に光導電材料が多数形成され、その夫々の
光導電材料はガラス基板１に付着された２本の金属薄膜
線の間のオン・オフの制御する光電スイッチ素子を形成
する。図７に示されるように一方の金属薄膜線は液晶表
示装置の画素を形成する夫々の透明導電膜に接続されて
おり、他方の金属薄膜線は液晶表示装置に表示する画像
の電気信号を印加する。
より製作した、光導波路２を埋め込んだ段差３付きのガ
ラス基板１に端面発光型のＬＥＤアレイを接着した後、
図６及び図７に示した従来の光アクティブマトリックス
と同様に、光導波路２の屈折率の低いガラス層の形成さ
れない部分上に光導電材料が多数形成され、その夫々の
光導電材料はガラス基板１に付着された２本の金属薄膜
線の間のオン・オフの制御する光電スイッチ素子を形成
する。図７に示されるように一方の金属薄膜線は液晶表
示装置の画素を形成する夫々の透明導電膜に接続されて
おり、他方の金属薄膜線は液晶表示装置に表示する画像
の電気信号を印加する。
【００１９】光導波路と金属薄膜線とで囲まれた画素を
形成する透明導電膜を有する前記した光アクティブマト
リックスのガラス基板１の上に、図１に示す如く透明導
電膜（図省略）を内面に設けた他のガラス基板１′を対
向させて配置し、その間に液晶１５を封入してガラス基
板１′を封止用樹脂１６でガラス基板１に接着して液晶
表示装置を得る。このようにして得られた液晶表示装置
は光導波路からの光によって光電スイッチをオン・オフ
することにより画素を形成する透明導電膜に金属薄膜線
からの画像信号を印加でき、液晶表示面に画像を表示す
ることができる。なお、本発明の実施例ではＬＥＤアレ
イを用いたが、本発明はＬＥＤアレイに代えレーザアレ
イを用いることができる。
形成する透明導電膜を有する前記した光アクティブマト
リックスのガラス基板１の上に、図１に示す如く透明導
電膜（図省略）を内面に設けた他のガラス基板１′を対
向させて配置し、その間に液晶１５を封入してガラス基
板１′を封止用樹脂１６でガラス基板１に接着して液晶
表示装置を得る。このようにして得られた液晶表示装置
は光導波路からの光によって光電スイッチをオン・オフ
することにより画素を形成する透明導電膜に金属薄膜線
からの画像信号を印加でき、液晶表示面に画像を表示す
ることができる。なお、本発明の実施例ではＬＥＤアレ
イを用いたが、本発明はＬＥＤアレイに代えレーザアレ
イを用いることができる。
【００２０】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明では光ア
クティブマトリックスの光導波路を横切る方向に段差を
付け、段差に表われた光導波路の端面と発光素子アレイ
とを突き合わせて光結合させるものであるから簡単で精
度の高い光結合を行うことができる。従って、本発明の
光アクティブマトリックスは安価に光入力部を形成でき
る。
クティブマトリックスの光導波路を横切る方向に段差を
付け、段差に表われた光導波路の端面と発光素子アレイ
とを突き合わせて光結合させるものであるから簡単で精
度の高い光結合を行うことができる。従って、本発明の
光アクティブマトリックスは安価に光入力部を形成でき
る。
【図１】本発明に係る光アクティブマトリックスを用い
た液晶表示装置の断面図
た液晶表示装置の断面図
【図２】本発明に係る光アクティブマトリックスの要部
拡大平面図
拡大平面図
【図３】図２よりも大きな範囲を示す、本発明に係る光
アクティブマトリックス要部平面図
アクティブマトリックス要部平面図
【図４】本発明に係る光アクティブマトリックスの他の
実施例の要部断面図
実施例の要部断面図
【図５】本発明に係る光アクティブマトリックスに用い
られる光導波路を埋め込んだ段差付きガラス基板の製作
法を説明する図
られる光導波路を埋め込んだ段差付きガラス基板の製作
法を説明する図
【図６】従来の光アクティブマトリックスの要部拡大断
面図
面図
【図７】従来の光アクティブマトリックスの部分拡大平
面図
面図
１ ガラス基板 ２ 光導波路 ３ 段差 ４ 段差の低い部分 ５ ＬＥＤアレイ ６ 配線パターン １２ 突起部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/136 G02B 6/42 G02F 1/1343
Claims (1)
- 【請求項１】透明基板の面内に一方向に多数配列した光
導波路と、該導波路上に光感度をもつスイッチ素子のア
レイとを設け、該スイッチ素子の一端が画像信号を印加
するソース電極線に接続され、その他端が液晶表示装置
の画素を形成する透明電導膜に接続されていて、該光導
波路を通る光が該スイッチ素子に入射し、該スイッチ素
子をオフ状態からオンに変化させる光アクティブマトリ
ックスにおいて、該光導波路を横切る方向で、該光導波
路の多数の配列の端面が段差端面に表れるように、該透
明基板の表面に段差を付け、かつ該段差の低い部分に突
起部を設け、発光部が該段差面に表れた該光導波路の端
面に対向するよう発光素子アレイを該段差の低い該透明
基板表面に前記突起部間に挟み込むように固定したこと
を特徴とする光アクティブマトリックス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11721292A JP3089819B2 (ja) | 1992-05-11 | 1992-05-11 | 光アクティブマトリックス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11721292A JP3089819B2 (ja) | 1992-05-11 | 1992-05-11 | 光アクティブマトリックス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05313181A JPH05313181A (ja) | 1993-11-26 |
| JP3089819B2 true JP3089819B2 (ja) | 2000-09-18 |
Family
ID=14706172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11721292A Expired - Fee Related JP3089819B2 (ja) | 1992-05-11 | 1992-05-11 | 光アクティブマトリックス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3089819B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0557227U (ja) * | 1991-12-28 | 1993-07-30 | タキロン株式会社 | 雨避け簡易建物 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11125816A (ja) * | 1997-10-21 | 1999-05-11 | Rohm Co Ltd | バックライト式液晶表示装置の構造 |
| JP6435820B2 (ja) * | 2014-12-03 | 2018-12-12 | 株式会社豊田中央研究所 | 光半導体装置および光半導体素子の実装方法 |
-
1992
- 1992-05-11 JP JP11721292A patent/JP3089819B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0557227U (ja) * | 1991-12-28 | 1993-07-30 | タキロン株式会社 | 雨避け簡易建物 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05313181A (ja) | 1993-11-26 |
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