JP4803689B2 - 光アドレス方式のスイッチング素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば投射型の大型液晶表示装置における各画素に設けられる光アドレス方式のスイッチング素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような光アドレス方式のスイッチング素子を利用した液晶表示装置は、例えば図８に示すように構成されている。
図８において、液晶表示装置１は、互いに平行に上下に重ねて配設され内面に透明電極２ａ，３ａを備えた二枚のガラス基板２，３と、これらガラス基板２，３の間にて、下側から順次に積層された光導電層４，誘電体多層膜５及び液晶層６と、下方のガラス基板２の下方に配設された光アドレス用光源７と、から構成されている。
【０００３】
このような構成の液晶表示装置１によれば、透明電極２ａ，３ａ間に液晶スイッチング用バイアス電圧を印加すると共に、光源７により点光源を走査することにより、光が入射した光導電層４の領域が導通して、液晶層６に上記バイアス電圧が印加されることになり、液晶分子が整列する。これによって、上方から液晶表示装置１に入射する光が、誘電体多層膜５で反射されることにより、液晶層６による表示が反射光として視認される。
【０００４】
この場合、各透明電極２ａ，３ａ，光導電層４は、すべて所謂全面ベタの構成であることから、容易に作製され得ると共に、光源７からの点光源のスポット径によって、液晶による表示の解像度が決まるので、超高解像度の画像表示が可能である。
しかしながら、高精度の点光源を提供するためには、光源７の構造が複雑になってしまい、液晶表示装置１の薄型化が困難である。
【０００５】
また、図９に示すような液晶表示装置も知られている。
図９において、液晶表示装置８は、図８に示した液晶表示装置１と比較して、上方のガラス基板３の内面に形成された全面ベタの透明電極３ａの代わりに、所謂セグメント式透明電極３ｂが備えられていると共に、誘電体多層膜５の代わりに、コモン金属電極９が備えられている点で異なる構成になっている。
【０００６】
このような構成の液晶表示装置８によれば、透明電極２ａ，３ｂ間に液晶スイッチング用バイアス電圧を印加すると共に、光源７により点光源または線光源を走査することにより、光が入射した光導電層４の領域が導通して、液晶層６に上記バイアス電圧が印加されることになり、液晶分子が整列する。これによって、上方から液晶表示装置１に入射する光が、コモン金属電極９で反射されることにより、液晶層６による表示が反射光として視認される。
【０００７】
この場合、セグメント式透明電極３ｂ及びコモン金属電極９のパターニングによって、液晶による表示の解像度が決まるので、高解像度を得るためには、高精度のパターニングが必要になると共に、光源７が別体に構成されていることから、同様に薄型化が困難であるという問題があった。
【０００８】
これに対して、例えば特開平５−１１２６８号により開示された液晶表示装置も知られている。
この液晶表示装置においては、スイッチング素子として、所謂ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を利用して、このＴＦＴのゲートラインを光導波路に置き換えて、この光導波路に端部に設けられたラインアレー状の光源を走査することにより、光導波路を介してソース−ドレイン間に形成された光導電層に光を照射して、ソース−ドレイン間のスイッチングを行なうように構成されている。
このような構成の液晶表示装置によれば、スイッチングがＴＦＴにより高速に行なわれ得ることになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成の光アドレス方式のスイッチング素子においては、光源からの光が光導波路を介して光導電層に入射するように構成されていることから、光源から光導電層までの距離が比較的長くなると共に、微細な光導波路に対して光源からの光を入射させる必要があるため、光源−光導電層間の光インターコネクションが困難になってしまうという問題があった。
さらに、透過型液晶表示装置として使用する場合には、バックライトを設ける必要があり、部品点数が多くなり、部品コスト及び組立コストが高くなってしまうという問題があった。
また、光導電層による表示部と光源とが一体に構成されていることから、表示部及び光源の歩留まりが影響して、液晶表示装置としての歩留まりが低下してしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は、以上の点から、光源と光導電層間の光インターコネクションを良好にすると共に、簡単な構成により、コストを低減し得るようにし、さらに歩留まりを向上させるようにした、光アドレス方式のスイッチング素子を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明の第一の態様によれば、互いに平行に上下に重ねて配設された二枚のガラス基板と、これらガラス基板の間にて、下側から順次に積層されたソース電極としての全面ベタの第一の透明電極，全面ベタとして成膜された光導電層，画素電極として構成された中間層，表示層及びドレイン電極としてのセグメント電極である第二の透明電極と、上記光導電層の直下かつ上記中間層の直下に配設されたラインアレイ状の光源と、を含んでおり、上記中間層が、金属反射板または透明電極として構成されており、前記ラインアレイ状の光源には駆動電圧が印加され、該駆動電圧が印加された領域が線順次発光し、該線順次発光した領域に対応する前記光導電層の導電性が向上することによって、対応する前記表示層の光スイッチングが行われる、光アドレス方式のスイッチング素子により、達成される。
【００１２】
この第一の態様では、光源が光導電層の直下に配設されているので、光源から出射した光が、直接に光導電層に入射する。これにより、二つの透明電極即ちソース−ドレイン間の表示層の光スイッチングを行なうことになり、その際、光源−光導電層間の光インターコネクションが容易に且つ確実に得られると共に、光源が光導電層の直下に配設されていることにより、全体が薄型に構成され得ることになる。
また、上記光導電層は全面ベタとして成膜されることから、例えば有機半導体の印刷法等によって容易に成膜され得ると共に、単純な構造であることから、部品点数が少なくて済み、部品コスト及び組立コストが低減され得る。
さらに、別途作製された後、下方のガラス基板の下側に配設されることによって、スイッチング素子全体の歩留まりが向上することになり、より一層コストが低減され得る。
【００１３】
本発明の第二の態様による透過型の光アドレス方式のスイッチング素子は、前記第一の態様による光アドレス方式のスイッチング素子において、上記中間層が、金属反射板であって、上記光源が、下方のガラス基板と第一の透明電極との間に配設されている。
【００１４】
この第二の態様では、上方から入射した光が、表示層を介して金属反射板で反射され、再び表示層を介して外部に出射することにより、表示層の表示が反射光により視認され得ることになり、反射型の光アドレス方式のスイッチング素子として構成されることになる。
この場合も、光源が、光導電層の直下に配設されることによって、光源から出射した光が、直接に光導電層に入射する。従って、光源−光導電層間の光インターコネクションが容易に且つ確実に得られることになる。
【００１５】
本発明の第三の態様による透過型の光アドレス方式のスイッチング素子は、前記第一の態様による光アドレス方式のスイッチング素子において、上記中間層が、透明電極であり、上記光導電層が透明性光導電層であって、上記光源が、下方のガラス基板と第一の透明電極との間に配設されている。
【００１６】
この第三の態様では、光源から出射した光が、透明性光導電層そして透明電極による中間層を介して、表示層を透過して外部に出射することにより、表示層の光スイッチングを行なうと共に、ラインアレイ状の光源がバックライトとしても使用され得る。従って、部品点数の削減によって、コストが低減され得る。
【００１７】
本発明の第四の態様による透過型の光アドレス方式のスイッチング素子は、前記第二または第三の態様による光アドレス方式のスイッチング素子において、上記光源が、第一の透明電極に対して誘電体絶縁層を介して配設されている。
この第四の態様によれば、光源が、第一の透明電極に対して誘電体絶縁層により絶縁されているので、上面即ち第一の透明電極に対向する表面に電極を備える光源、例えばＥＬアレイやＬＥＤアレイ等も使用することができる。
【００１８】
本発明の第五の態様による光アドレス方式のスイッチング素子は、前記第一乃至第四の何れかの態様による光アドレス方式のスイッチング素子において、上記ラインアレイ状の光源が、ＥＬアレイ層である。
【００１９】
この第五の態様では、ＥＬアレイ層は、全面ベタとして成膜し、ＥＬアレイ層の上下の電極をパターニングすることにより、作製されるので、例えば有機半導体を使用して印刷法等により容易に且つ低コストで成膜され得る。
【００２０】
本発明の第六の態様による光アドレス方式のスイッチング素子は、前記第一乃至第四の何れかの態様による光アドレス方式のスイッチング素子において、上記ラインアレイ状の光源が、ＬＥＤアレイである。
【００２１】
この第六の態様では、例えば市販のＬＥＤアレイを使用することにより、低コストで光源を構成することができる。
【００２２】
本発明の第七の態様による透過型の光アドレス方式のスイッチング素子は、前記第一の態様による光アドレス方式のスイッチング素子において、上記中間層が、透明電極であって、上記光源が、下方のガラス基板の下側に配設された導光層と、この導光層の一側に配設されたラインアレイ状の光源から構成されている。
【００２３】
この第七の態様では、光源から出射した光が、導光層内に入射し、導光層の上面全体から上方に向かって出射することにより、光導電層に入射する。これにより、二つの透明電極即ちソース−ドレイン間のスイッチングを行なうと共に、光導電層を透過し、さらに液晶層を透過して外部に出射することにより、バックライトとして作用する。
この場合も、ラインアレイ状の光源がバックライトとしても使用され得ることになり、部品点数の削減によって、コストが低減され得る。
【００２４】
本発明の第八の態様による透過型の光アドレス方式のスイッチング素子は、前記第一乃至第七の態様による光アドレス方式のスイッチング素子において、上記表示層が、液晶層である。
【００２５】
この第七の態様では、表示層が液晶層であることから、光源からの光が光導電層に入射することにより、液晶層の光スイッチングが行なわれ、液晶層による表示が行なわれることになる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図１乃至図７を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２７】
図１は、本発明による光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の第一の実施形態の構成を示している。
図１において、液晶表示装置１０は、反射型アクティブマトリックス液晶表示装置であって、互いに平行に上下に重ねて配設された二枚のガラス基板１１，１２と、これらガラス基板１１，１２の間にて、下側から順次に積層された光源１３，誘電体絶縁層１４，ソース電極としての全面ベタの第一の透明電極１５，光導電層１６，中間層としての金属反射板１７，液晶層１８と、から構成されている。
【００２８】
上記ガラス基板１１，１２のうち、下方のガラス基板１１の内面（上面）には、光源１３のためのコモン金属電極１１ａが形成されていると共に、上方のガラス基板１２の内面（下面）には、ＩＴＯ等から成るドレイン電極としてのセグメント式透明電極１２ａが形成されている。
【００２９】
上記光源１３は、図示の場合、好ましくは有機半導体から成るＥＬアレイとして構成されたＥＬセルであって、その上面にＩＴＯ等から成るコモン透明電極１３ａが形成されているが、他の発光素子セル、例えば無機ＬＥＤアレイ等であってもよい。
また、光源１３は、他の構成要素と共にガラス基板１１上に順次に積層されてもよく、また別体に構成された後、他の構成要素と貼り合わせされてもよい。
具体的には、例えばトリス（８−ヒドロキシキナリナト）アルミニウム（Tris(8-hydroxyquinolinato)Aluminium）からなる有機発光層とＮ，Ｎ−ジフェニル−Ｎ，Ｎ―ビス（３−メチルフェニル）１，１−ビフェニル−４，４−ジアミンからなる正孔輸送層との積層構造とした有機半導体や、ポリパラフェニレンビニレン等の高分子系材料からなる有機半導体を用いたＥＬアレイを使用することができる。
【００３０】
上記光導電層１６は、光が入射したとき導電率が高くなる性質を有する材料、好ましくは有機半導体から構成されている。
ここで、有機半導体は、トランジスタ等の電気的スイッチング素子として使用するには移動度が低過ぎることにより、実用的ではないが、発光素子または光電素子として使用することにより、μｓオーダーの高速スイッチングが可能であり、例えばａ（アモルファス）−Ｓｉ−ＴＦＴと同程度の性能を得ることができる可能性がある。
【００３１】
上記液晶層１８は、公知の構成の液晶セルであって、液晶分子が封入されていると共に、金属反射板１７の上面及び透明電極１２ａの下面には、それぞれ図示しない配向膜が形成されている。
【００３２】
本発明による液晶表示装置１０は、以上のように構成されており、使用する場合には、ソース電極としての透明電極１５及びドレイン電極としての透明電極１２ａ間に液晶スイッチング用バイアス電圧を印加すると共に、光源１３に対して、金属電極１１ａ及びコモン透明電極１３ａ間に、コモンアドレスとして駆動電圧を印加することにより、ＥＬセルを線順次駆動する。これにより、光源１３の駆動電圧が印加された領域が発光し、これに対応する光導電層１６の導電性が向上することにより、対応する液晶層１８にて、液晶分子が整列することにより、液晶層１８の光スイッチングが行なわれる。
その際、上方から入射する光が、ガラス基板１２から液晶層１８を通って金属反射板１７で反射され、再び外部に出射することにより、液晶層１８による表示が行なわれることになる。
【００３３】
この場合、例えば光源１３，透明電極１５，光導電層１６は、全面ベタであって、透明電極１２ａ、金属反射板１７及び光源の電極である金属電極１１ａのみをパターンニングすればよいことから、容易に作製され得ることになる。
特に、光源１３であるＥＬ層及び光導電層１６は、有機半導体から構成される場合には、印刷法による成膜が可能であるので、より容易に作製され得る。
尚、光源１３を構成するＥＬセルは、別途作製した後、他の構成要素と貼り合わせることによって、液晶表示装置１０としての歩留まりが向上することになる。
【００３４】
図２は、本発明による光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の第二の実施形態の構成を示している。
図２において、液晶表示装置２０は、透過型アクティブマトリックス液晶表示装置であって、図１に示した液晶表示装置１０と比較して、光導電層１６の代わりに、透明性光導電層２１が設けられ、また金属反射板１７の代わりに、中間層としての透明電極２２が設けられている点を除いては、同様の構成である。
【００３５】
上記透明性光導電層２１は、透光性を有すると共に、光が入射したとき導電率が高くなる性質を有する材料、例えば無機材料としてはＢＳＯ結晶やＰＬＺＴセラミックス等が使用され得るが、大面積の成膜を容易にするためには、好ましくは透明性ＯＰＣが使用され得る。
【００３６】
この場合、光源１３は、光スイッチングのための光源としてだけでなく、バックライト用の光源としても使用されるようになっており、発光は１ラインのみの発光であるが、例えば毎秒６０画面の場合、（１／６０）×（１／ライン数）／秒で各ラインをスイッチングすることによって、面発光バックライトと同様な表示を行なうことができる。
さらに、ＲＧＢ発光層を備える場合には、対応したライン及びフィールドシーケンシャル駆動によって、フルカラー表示を行なうことができ、あるいはＥＬ層を白色発光させると共に、液晶層にカラーフィルターを備えることにより、カラー表示を行なうことも可能である。なお、フルカラー表示を行うためには、発光層及び液晶層の双方を超高速で光スイッチングすることが好ましい。
【００３７】
尚、液晶層１８の上下に偏光板を設ける場合には、光源１３と光導電層２１との間に偏光子を挿入するか、またはＥＬセルを偏光発光させる必要がある。ここで、ＥＬセルを偏光発光させるためには、一軸配向処理を施した高分子有機ＥＬを使用すればよい。
【００３８】
このような構成の液晶表示装置２０によれば、使用する場合には、ソース電極としての透明電極１５及びドレイン電極としての透明電極１２ａ間に液晶スイッチング用バイアス電圧を印加すると共に、光源１３に対して、金属電極１１ａ及びコモン透明電極１３ａ間に、コモンアドレスとして駆動電圧を印加することにより、ＥＬセルを線順次駆動する。これにより、光源１３の駆動電圧が印加された領域が発光し、これに対応する光導電層２１の導電性が向上することにより、対応する液晶層１８にて、液晶分子が整列することにより、液晶層１８の光スイッチングが行なわれる。
その際、光源１３から出射する光が、誘電体絶縁層１４，透明性光導電層２１及び透明電極２２を通って、液晶層１８内に入射し、液晶層１８の表示をバック照明することにより、液晶層１８による表示が行なわれることになる。
【００３９】
図３は、本発明による光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の第三の実施形態の構成を示している。
図３において、液晶表示装置３０は、反射型アクティブマトリックス液晶表示装置であって、互いに平行に上下に重ねて配設された二枚のガラス基板３１，３２と、これらガラス基板３１，３２の間にて、下側から順次に積層された光導電層３４，金属画素電極３５，配向膜３６，液晶層３７，配向膜３８と、光導電層３４の周囲を画成するブラックマスク３３と、上方のガラス基板３２の上方に配設された円偏光板３９及び下方のガラス基板３１の下側に配設された光源４０と、を含んでいる。
【００４０】
上記ガラス基板３１，３２のうち、下方のガラス基板３１の内面（上面）には、ＩＴＯ等から成るソース電極としてのコモン透明電極３１ａが形成されていると共に、上方のガラス基板３２の内面（下面）には、ＩＴＯ等から成るドレイン電極としてのセグメント式透明電極３２ａが形成されている。
【００４１】
上記光源４０は、ラインアレイ状の光源であって、例えばＥＬアレイ層やＬＥＤアレイから構成されており、例えば別体に構成された後、ガラス基板３１の下面に貼り合わされている。
【００４２】
上記液晶層３７は、公知の構成の液晶セルであって、液晶分子３７ａが封入されていると共に、互いに垂直な配向方向を有する配向膜３６，３８により挟持されている。
【００４３】
このような構成の液晶表示装置３０によれば、使用する場合には、ソース電極としての透明電極３１ａ及びドレイン電極としての透明電極３２ａに対して、それぞれソース電圧Ｖｓ及びドレイン電圧Ｖｄを印加して、これらの電極３１ａ，３２ａ間にバイアス電圧を印加すると共に、光源４０に対してコモンアドレスとして駆動電圧を印加することにより、光源４０を線順次駆動する。これにより、光源４０の駆動電圧が印加された領域が発光し、これに対応する光導電層３３の導電性が向上することにより、対応する液晶層３７にて、液晶分子３７ａが整列することにより、液晶層３７の光スイッチングが行なわれる。
【００４４】
その際、上方から入射する光が、ガラス基板１２から液晶層３７を通って金属画素電極３５で反射され、再び外部に出射することにより、液晶層３７による表示が行なわれることになる。
即ち、ソース電圧Ｖｓが図４（Ａ）に示すように変化すると共に、光源４０が図４（Ｂ）に示すように点灯することによって、液晶層３７による反射光強度が、図４（Ｃ）に示すように変化し、液晶層３７の反射による表示が行なわれる。
【００４５】
図５は、本発明による本発明による光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の第四の実施形態の構成を示している。
図５において、液晶表示装置５０は、透過型アクティブマトリックス液晶表示装置であって、互いに平行に上下に重ねて配設された二枚のガラス基板５１，５２と、これらガラス基板５１，５２の間にて、下側から順次に積層された絶縁膜５３，透明画素電極５４，液晶層５５と、絶縁膜５３及び透明画素電極５４の一側に形成された光導電層５６，この光導電層５６の上に形成された金属電極５７と、これら絶縁膜５３，透明画素電極５４及び光導電層５６の周囲を画成するブラックマスク５８と、下方のガラス基板５１の下側に配設された光源５９と、を含んでいる。
【００４６】
上記ガラス基板５１，５２のうち、下方のガラス基板５１の内面（上面）には、ＩＴＯ等から成るソース電極としてのコモン透明電極５１ａが形成されていると共に、上方のガラス基板５２の内面（下面）には、ＩＴＯ等から成るドレイン電極としてのセグメント式透明電極５２ａが形成されている。
【００４７】
上記透明画素電極５４は、金属電極５７と電気的に接続されている。
また、上記光源５９は、ラインアレイ状の光源であって、図示の場合、ブラックマスク５８により画成される画素に関して、その一側縁の外側に沿って、光導電層５６に対向して配設されていると共に、例えばＥＬアレイ層やＬＥＤアレイから構成されており、例えば別体に構成された後、ガラス基板５１の下面に貼り合わされている。
この場合、光源は、光スイッチングのための光源としてだけでなく、バックライト用の光源としても使用されるようになっている。
【００４８】
上記液晶層５５は、公知の構成の液晶セルであって、液晶分子（図示せず）が封入されていると共に、互いに垂直又は水平な配向方向を形成する配向膜（図示せず）により挟持されている。
【００４９】
このような構成の液晶表示装置５０によれば、使用する場合には、ソース電極としての透明電極５１ａ及びドレイン電極としての透明電極５２ａの間に、バイアス電圧を印加すると共に、光源５９に対してコモンアドレスとして駆動電圧を印加することにより、光源５９を駆動する。これにより、光源５９の駆動電圧が印加された領域が発光し、これに対応する光導電層５６の導電性が向上して、金属電極５７そして透明画素電極５４と透明電極５２ａ間に液晶駆動電圧が印加されることになり、対応する液晶層５５にて、液晶分子が整列することにより、液晶層５５の光スイッチングが行なわれる。
【００５０】
その際、光源５９から斜め上方に出射する光が、ガラス基板５１から絶縁膜５３，透明画素電極５４を通って、液晶層５５内に入射し、液晶層１８の表示をバック照明することにより、液晶層１８による表示が行なわれることになる。
【００５１】
図６は、本発明による本発明による光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の第五の実施形態の構成を示している。
図６において、液晶表示装置６０は、反射型アクティブマトリックス液晶表示装置であって、互いに平行に上下に重ねて配設された二枚のガラス基板６１，６２と、これらガラス基板６１，６２の間にて、下側から順次に積層された光導電層６３，金属画素電極６４，液晶層６５と、光導電層６３の周囲を画成するブラックマスク６６と、下方のガラス基板６１の下側に配設された光源６７と、を含んでいる。
【００５２】
上記ガラス基板６１，６２のうち、下方のガラス基板６１の内面（上面）には、ＩＴＯ等から成るソース電極としてのコモン透明電極６１ａが形成されていると共に、上方のガラス基板６２の内面（下面）には、ＩＴＯ等から成るドレイン電極としてのセグメント式透明電極６２ａが形成されている。
【００５３】
上記光源６７は、ラインアレイ状の光源であって、例えばＥＬアレイ層やＬＥＤアレイから構成されており、例えば別体に構成された後、ガラス基板６１の下面に貼り合わされている。
【００５４】
上記液晶層６５は、公知の構成の液晶セルであって、液晶分子（図示せず）が封入されていると共に、互いに垂直な配向方向を有する配向膜（図示せず）により挟持されている。
【００５５】
このような構成の液晶表示装置６０によれば、使用する場合には、ソース電極としての透明電極６１ａ及びドレイン電極としての透明電極６２ａ間にバイアス電圧を印加すると共に、光源６７に対してコモンアドレスとして駆動電圧を印加することにより、光源６７を線順次駆動する。これにより、光源６７の駆動電圧が印加された領域が発光し、これに対応する光導電層６３の導電性が向上することにより、対応する液晶層６５にて、液晶分子が整列して、液晶層６７の光スイッチングが行なわれる。
【００５６】
その際、上方から入射する光が、ガラス基板６２から液晶層６５を通って金属画素電極６４で反射され、再び外部に出射することにより、液晶層６５による表示が行なわれることになる。
尚、この実施形態においては、反射型のアクティブマトリックス液晶表示装置として構成されているが、これに限らず、所謂発光型のアクティブマトリックス表示装置として構成されてもよく、その場合、液晶層６５の代わりに、例えば無機または有機ＥＬ素子，ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル），フィールドエミッションディスプレイ等の面発光体が設けられる。
【００５７】
図７は、本発明による光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の第六の実施形態の構成を示している。
図７において、液晶表示装置７０は、透過型アクティブマトリックス液晶表示装置であって、互いに平行に上下に重ねて配設された二枚のガラス基板７１，７２と、これらガラス基板７１，７２の間にて、下側から順次に積層された透明性光導電層７３，コモン透明電極７４，液晶層７５と、下方のガラス基板７１の下面に設けられた導光層７６と、この導光層７６の一側の端面に対向して配設された光源７７と、を含んでいる。
【００５８】
上記ガラス基板７１，７２のうち、下方のガラス基板７１の内面（上面）には、ＩＴＯ等から成るソース電極としてのコモン透明電極７１ａが形成されていると共に、上方のガラス基板７２の内面（下面）には、ＩＴＯ等から成るドレイン電極としてのセグメント式透明電極７２ａが形成されている。
【００５９】
上記導光層７６は、透光性材料から構成されていると共に、図７（Ｂ）に示すように、光源７７に対して、コモン間隔で光を全反射するミラータイプの隔壁７６ａを備えている。
また、上記光源７７は、ラインアレイ状の光源であって、例えばＬＥＤアレイから構成されている。
ここで、上記導光層７６及び光源７７は、例えば別体に構成された後、ガラス基板７１の下面に貼り合わされている。
この場合、光源７７は、光スイッチングのための光源としてだけでなく、バックライト用の光源としても使用されるようになっている。
【００６０】
上記液晶層７５は、公知の構成の液晶セルであって、液晶分子（図示せず）が封入されていると共に、互いに垂直な配向方向を有する配向膜（図示せず）により挟持されている。
【００６１】
このような構成の液晶表示装置７０によれば、使用する場合には、ソース電極としての透明電極７１ａ及びドレイン電極としての透明電極７２ａの間に、バイアス電圧を印加すると共に、光源７７に対してコモンアドレスとして駆動電圧を印加することにより、光源７７を駆動する。これにより、光源７７の駆動電圧が印加されたＬＥＤが発光し、これに対応する光導電層７３の導電性が向上して、透明電極７４と透明電極７２ａ間に液晶駆動電圧が印加されることになり、対応する液晶層７５にて、液晶分子が整列して、液晶層７５の光スイッチングが行なわれる。
【００６２】
その際、光源７７から導光層７６内に入射した光は、導光層７６内で反射または拡散されることにより、導光層７６の上面から、ガラス基板７１，透明性光導電層７３そして透明電極７４を通って、液晶層７５内に入射し、液晶層７５の表示をバック照明することにより、液晶層７５による表示が行なわれる。
この場合、光源７７としてＬＥＤアレイを使用すると共に、隔壁７６ａを備えた導光層７６を使用していることから、容易にＲＧＢフルカラー化に対応することができる。
【００６３】
上述した実施形態においては、ラインアレイ状の光源として、ＥＬセルまたはＬＥＤアレイを使用しているが、これに限らず、他の形式の発光素子セルを使用してもよいことは明らかである。
また、上述した実施形態においては、光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置について説明したが、これに限らず、光アドレス方式の光スイッチングを行なう他の種類の表示部を備えた表示装置、例えば無機／有機ＥＬ，ＰＤＰ，フィールドエミッションディスプレイ等の発光型平面ディスプレイや、ＬＣＤ，エレクトロクロミックディスプレイ，電気泳動ディスプレイ，ツイストボールディスプレイ，サスペンデッドパーティクルディスプレイ等の反射型非発光ディスプレイ、さらには透過型非発光ディスプレイに対しても、本発明を適用し得ることは明らかである。
【００６４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、光源が光導電層の直下に配設されているので、光源から出射した光が、直接に光導電層に入射する。これにより、二つの透明電極即ちソース−ドレイン間の表示層の光スイッチングを行なうことになり、その際、光源−光導電層間の光インターコネクションが容易に且つ確実に得られると共に、光源が光導電層の直下に配設されていることにより、全体が薄型に構成され得ることになる。
また、上記光導電層は全面ベタとして成膜されることから、例えば有機半導体の印刷法等によって容易に成膜され得ると共に、単純な構造であることから、部品点数が少なくて済み、部品コスト及び組立コストが低減され得る。
さらに、別途作製された後、下方のガラス基板の下側に配設されることによって、スイッチング素子全体の歩留まりが向上することになり、より一層コストが低減され得る。
このようにして、本発明によれば、光源と光導電層間の光インターコネクションを良好にすると共に、簡単な構成により、コストを低減し得るようにし、さらに歩留まりを向上させるようにした、極めて優れた光アドレス方式のスイッチング素子が提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の第一の実施形態を示す概略断面図である。
【図２】本発明による光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の第二の実施形態を示す概略断面図である。
【図３】本発明による光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の第三の実施形態を示す（Ａ）概略斜視図及び（Ｂ）概略断面図である。
【図４】図３の液晶表示装置の駆動時の（Ａ）ソース電圧，（Ｂ）光源の発光強度及び（Ｃ）液晶層の反射光強度を示すグラフである。
【図５】本発明による光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の第四の実施形態を示す（Ａ）概略斜視図，（Ｂ）概略断面図及び（Ｃ）要部平面図である。
【図６】本発明による光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の第五の実施形態を示す（Ａ）概略斜視図，（Ｂ）概略断面図及び（Ｃ）要部平面図である。
【図７】本発明による光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の第六の実施形態を示す（Ａ）概略断面図及び（Ｂ）概略平面図である。
【図８】従来の光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の一例の構成を示す概略断面図である。
【図９】従来の光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の他の例の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，５０，６０，７０ 液晶表示装置
１１，１２，３１，３２，５１，５２，６１，６２，７１，７２ ガラス基板
１２ａ，３２ａ，５２ａ，６２ａ，７２ａ 透明電極（ドレイン電極）
１３，４０，５９，６７，７７ 光源
１４ 誘電体絶縁層
１５ 透明電極（ソース電極）
１６，３４，５６，６３ 光導電層
１７ 金属反射板
１８，３７，５５，６５，７５ 液晶層
２１，７４ 透明性光導電層
２２，７５ 透明電極
３３，５８，６６ ブラックマスク
３５，６４ 金属画素電極
３９ 円偏光板
５３ 絶縁膜
５４ 透明画素電極
５７ 金属電極
７６ 導光層
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば投射型の大型液晶表示装置における各画素に設けられる光アドレス方式のスイッチング素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような光アドレス方式のスイッチング素子を利用した液晶表示装置は、例えば図８に示すように構成されている。
図８において、液晶表示装置１は、互いに平行に上下に重ねて配設され内面に透明電極２ａ，３ａを備えた二枚のガラス基板２，３と、これらガラス基板２，３の間にて、下側から順次に積層された光導電層４，誘電体多層膜５及び液晶層６と、下方のガラス基板２の下方に配設された光アドレス用光源７と、から構成されている。
【０００３】
このような構成の液晶表示装置１によれば、透明電極２ａ，３ａ間に液晶スイッチング用バイアス電圧を印加すると共に、光源７により点光源を走査することにより、光が入射した光導電層４の領域が導通して、液晶層６に上記バイアス電圧が印加されることになり、液晶分子が整列する。これによって、上方から液晶表示装置１に入射する光が、誘電体多層膜５で反射されることにより、液晶層６による表示が反射光として視認される。
【０００４】
この場合、各透明電極２ａ，３ａ，光導電層４は、すべて所謂全面ベタの構成であることから、容易に作製され得ると共に、光源７からの点光源のスポット径によって、液晶による表示の解像度が決まるので、超高解像度の画像表示が可能である。
しかしながら、高精度の点光源を提供するためには、光源７の構造が複雑になってしまい、液晶表示装置１の薄型化が困難である。
【０００５】
また、図９に示すような液晶表示装置も知られている。
図９において、液晶表示装置８は、図８に示した液晶表示装置１と比較して、上方のガラス基板３の内面に形成された全面ベタの透明電極３ａの代わりに、所謂セグメント式透明電極３ｂが備えられていると共に、誘電体多層膜５の代わりに、コモン金属電極９が備えられている点で異なる構成になっている。
【０００６】
このような構成の液晶表示装置８によれば、透明電極２ａ，３ｂ間に液晶スイッチング用バイアス電圧を印加すると共に、光源７により点光源または線光源を走査することにより、光が入射した光導電層４の領域が導通して、液晶層６に上記バイアス電圧が印加されることになり、液晶分子が整列する。これによって、上方から液晶表示装置１に入射する光が、コモン金属電極９で反射されることにより、液晶層６による表示が反射光として視認される。
【０００７】
この場合、セグメント式透明電極３ｂ及びコモン金属電極９のパターニングによって、液晶による表示の解像度が決まるので、高解像度を得るためには、高精度のパターニングが必要になると共に、光源７が別体に構成されていることから、同様に薄型化が困難であるという問題があった。
【０００８】
これに対して、例えば特開平５−１１２６８号により開示された液晶表示装置も知られている。
この液晶表示装置においては、スイッチング素子として、所謂ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を利用して、このＴＦＴのゲートラインを光導波路に置き換えて、この光導波路に端部に設けられたラインアレー状の光源を走査することにより、光導波路を介してソース−ドレイン間に形成された光導電層に光を照射して、ソース−ドレイン間のスイッチングを行なうように構成されている。
このような構成の液晶表示装置によれば、スイッチングがＴＦＴにより高速に行なわれ得ることになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成の光アドレス方式のスイッチング素子においては、光源からの光が光導波路を介して光導電層に入射するように構成されていることから、光源から光導電層までの距離が比較的長くなると共に、微細な光導波路に対して光源からの光を入射させる必要があるため、光源−光導電層間の光インターコネクションが困難になってしまうという問題があった。
さらに、透過型液晶表示装置として使用する場合には、バックライトを設ける必要があり、部品点数が多くなり、部品コスト及び組立コストが高くなってしまうという問題があった。
また、光導電層による表示部と光源とが一体に構成されていることから、表示部及び光源の歩留まりが影響して、液晶表示装置としての歩留まりが低下してしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は、以上の点から、光源と光導電層間の光インターコネクションを良好にすると共に、簡単な構成により、コストを低減し得るようにし、さらに歩留まりを向上させるようにした、光アドレス方式のスイッチング素子を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明の第一の態様によれば、互いに平行に上下に重ねて配設された二枚のガラス基板と、これらガラス基板の間にて、下側から順次に積層されたソース電極としての全面ベタの第一の透明電極，全面ベタとして成膜された光導電層，画素電極として構成された中間層，表示層及びドレイン電極としてのセグメント電極である第二の透明電極と、上記光導電層の直下かつ上記中間層の直下に配設されたラインアレイ状の光源と、を含んでおり、上記中間層が、金属反射板または透明電極として構成されており、前記ラインアレイ状の光源には駆動電圧が印加され、該駆動電圧が印加された領域が線順次発光し、該線順次発光した領域に対応する前記光導電層の導電性が向上することによって、対応する前記表示層の光スイッチングが行われる、光アドレス方式のスイッチング素子により、達成される。
【００１２】
この第一の態様では、光源が光導電層の直下に配設されているので、光源から出射した光が、直接に光導電層に入射する。これにより、二つの透明電極即ちソース−ドレイン間の表示層の光スイッチングを行なうことになり、その際、光源−光導電層間の光インターコネクションが容易に且つ確実に得られると共に、光源が光導電層の直下に配設されていることにより、全体が薄型に構成され得ることになる。
また、上記光導電層は全面ベタとして成膜されることから、例えば有機半導体の印刷法等によって容易に成膜され得ると共に、単純な構造であることから、部品点数が少なくて済み、部品コスト及び組立コストが低減され得る。
さらに、別途作製された後、下方のガラス基板の下側に配設されることによって、スイッチング素子全体の歩留まりが向上することになり、より一層コストが低減され得る。
【００１３】
本発明の第二の態様による透過型の光アドレス方式のスイッチング素子は、前記第一の態様による光アドレス方式のスイッチング素子において、上記中間層が、金属反射板であって、上記光源が、下方のガラス基板と第一の透明電極との間に配設されている。
【００１４】
この第二の態様では、上方から入射した光が、表示層を介して金属反射板で反射され、再び表示層を介して外部に出射することにより、表示層の表示が反射光により視認され得ることになり、反射型の光アドレス方式のスイッチング素子として構成されることになる。
この場合も、光源が、光導電層の直下に配設されることによって、光源から出射した光が、直接に光導電層に入射する。従って、光源−光導電層間の光インターコネクションが容易に且つ確実に得られることになる。
【００１５】
本発明の第三の態様による透過型の光アドレス方式のスイッチング素子は、前記第一の態様による光アドレス方式のスイッチング素子において、上記中間層が、透明電極であり、上記光導電層が透明性光導電層であって、上記光源が、下方のガラス基板と第一の透明電極との間に配設されている。
【００１６】
この第三の態様では、光源から出射した光が、透明性光導電層そして透明電極による中間層を介して、表示層を透過して外部に出射することにより、表示層の光スイッチングを行なうと共に、ラインアレイ状の光源がバックライトとしても使用され得る。従って、部品点数の削減によって、コストが低減され得る。
【００１７】
本発明の第四の態様による透過型の光アドレス方式のスイッチング素子は、前記第二または第三の態様による光アドレス方式のスイッチング素子において、上記光源が、第一の透明電極に対して誘電体絶縁層を介して配設されている。
この第四の態様によれば、光源が、第一の透明電極に対して誘電体絶縁層により絶縁されているので、上面即ち第一の透明電極に対向する表面に電極を備える光源、例えばＥＬアレイやＬＥＤアレイ等も使用することができる。
【００１８】
本発明の第五の態様による光アドレス方式のスイッチング素子は、前記第一乃至第四の何れかの態様による光アドレス方式のスイッチング素子において、上記ラインアレイ状の光源が、ＥＬアレイ層である。
【００１９】
この第五の態様では、ＥＬアレイ層は、全面ベタとして成膜し、ＥＬアレイ層の上下の電極をパターニングすることにより、作製されるので、例えば有機半導体を使用して印刷法等により容易に且つ低コストで成膜され得る。
【００２０】
本発明の第六の態様による光アドレス方式のスイッチング素子は、前記第一乃至第四の何れかの態様による光アドレス方式のスイッチング素子において、上記ラインアレイ状の光源が、ＬＥＤアレイである。
【００２１】
この第六の態様では、例えば市販のＬＥＤアレイを使用することにより、低コストで光源を構成することができる。
【００２２】
本発明の第七の態様による透過型の光アドレス方式のスイッチング素子は、前記第一の態様による光アドレス方式のスイッチング素子において、上記中間層が、透明電極であって、上記光源が、下方のガラス基板の下側に配設された導光層と、この導光層の一側に配設されたラインアレイ状の光源から構成されている。
【００２３】
この第七の態様では、光源から出射した光が、導光層内に入射し、導光層の上面全体から上方に向かって出射することにより、光導電層に入射する。これにより、二つの透明電極即ちソース−ドレイン間のスイッチングを行なうと共に、光導電層を透過し、さらに液晶層を透過して外部に出射することにより、バックライトとして作用する。
この場合も、ラインアレイ状の光源がバックライトとしても使用され得ることになり、部品点数の削減によって、コストが低減され得る。
【００２４】
本発明の第八の態様による透過型の光アドレス方式のスイッチング素子は、前記第一乃至第七の態様による光アドレス方式のスイッチング素子において、上記表示層が、液晶層である。
【００２５】
この第七の態様では、表示層が液晶層であることから、光源からの光が光導電層に入射することにより、液晶層の光スイッチングが行なわれ、液晶層による表示が行なわれることになる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図１乃至図７を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２７】
図１は、本発明による光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の第一の実施形態の構成を示している。
図１において、液晶表示装置１０は、反射型アクティブマトリックス液晶表示装置であって、互いに平行に上下に重ねて配設された二枚のガラス基板１１，１２と、これらガラス基板１１，１２の間にて、下側から順次に積層された光源１３，誘電体絶縁層１４，ソース電極としての全面ベタの第一の透明電極１５，光導電層１６，中間層としての金属反射板１７，液晶層１８と、から構成されている。
【００２８】
上記ガラス基板１１，１２のうち、下方のガラス基板１１の内面（上面）には、光源１３のためのコモン金属電極１１ａが形成されていると共に、上方のガラス基板１２の内面（下面）には、ＩＴＯ等から成るドレイン電極としてのセグメント式透明電極１２ａが形成されている。
【００２９】
上記光源１３は、図示の場合、好ましくは有機半導体から成るＥＬアレイとして構成されたＥＬセルであって、その上面にＩＴＯ等から成るコモン透明電極１３ａが形成されているが、他の発光素子セル、例えば無機ＬＥＤアレイ等であってもよい。
また、光源１３は、他の構成要素と共にガラス基板１１上に順次に積層されてもよく、また別体に構成された後、他の構成要素と貼り合わせされてもよい。
具体的には、例えばトリス（８−ヒドロキシキナリナト）アルミニウム（Tris(8-hydroxyquinolinato)Aluminium）からなる有機発光層とＮ，Ｎ−ジフェニル−Ｎ，Ｎ―ビス（３−メチルフェニル）１，１−ビフェニル−４，４−ジアミンからなる正孔輸送層との積層構造とした有機半導体や、ポリパラフェニレンビニレン等の高分子系材料からなる有機半導体を用いたＥＬアレイを使用することができる。
【００３０】
上記光導電層１６は、光が入射したとき導電率が高くなる性質を有する材料、好ましくは有機半導体から構成されている。
ここで、有機半導体は、トランジスタ等の電気的スイッチング素子として使用するには移動度が低過ぎることにより、実用的ではないが、発光素子または光電素子として使用することにより、μｓオーダーの高速スイッチングが可能であり、例えばａ（アモルファス）−Ｓｉ−ＴＦＴと同程度の性能を得ることができる可能性がある。
【００３１】
上記液晶層１８は、公知の構成の液晶セルであって、液晶分子が封入されていると共に、金属反射板１７の上面及び透明電極１２ａの下面には、それぞれ図示しない配向膜が形成されている。
【００３２】
本発明による液晶表示装置１０は、以上のように構成されており、使用する場合には、ソース電極としての透明電極１５及びドレイン電極としての透明電極１２ａ間に液晶スイッチング用バイアス電圧を印加すると共に、光源１３に対して、金属電極１１ａ及びコモン透明電極１３ａ間に、コモンアドレスとして駆動電圧を印加することにより、ＥＬセルを線順次駆動する。これにより、光源１３の駆動電圧が印加された領域が発光し、これに対応する光導電層１６の導電性が向上することにより、対応する液晶層１８にて、液晶分子が整列することにより、液晶層１８の光スイッチングが行なわれる。
その際、上方から入射する光が、ガラス基板１２から液晶層１８を通って金属反射板１７で反射され、再び外部に出射することにより、液晶層１８による表示が行なわれることになる。
【００３３】
この場合、例えば光源１３，透明電極１５，光導電層１６は、全面ベタであって、透明電極１２ａ、金属反射板１７及び光源の電極である金属電極１１ａのみをパターンニングすればよいことから、容易に作製され得ることになる。
特に、光源１３であるＥＬ層及び光導電層１６は、有機半導体から構成される場合には、印刷法による成膜が可能であるので、より容易に作製され得る。
尚、光源１３を構成するＥＬセルは、別途作製した後、他の構成要素と貼り合わせることによって、液晶表示装置１０としての歩留まりが向上することになる。
【００３４】
図２は、本発明による光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の第二の実施形態の構成を示している。
図２において、液晶表示装置２０は、透過型アクティブマトリックス液晶表示装置であって、図１に示した液晶表示装置１０と比較して、光導電層１６の代わりに、透明性光導電層２１が設けられ、また金属反射板１７の代わりに、中間層としての透明電極２２が設けられている点を除いては、同様の構成である。
【００３５】
上記透明性光導電層２１は、透光性を有すると共に、光が入射したとき導電率が高くなる性質を有する材料、例えば無機材料としてはＢＳＯ結晶やＰＬＺＴセラミックス等が使用され得るが、大面積の成膜を容易にするためには、好ましくは透明性ＯＰＣが使用され得る。
【００３６】
この場合、光源１３は、光スイッチングのための光源としてだけでなく、バックライト用の光源としても使用されるようになっており、発光は１ラインのみの発光であるが、例えば毎秒６０画面の場合、（１／６０）×（１／ライン数）／秒で各ラインをスイッチングすることによって、面発光バックライトと同様な表示を行なうことができる。
さらに、ＲＧＢ発光層を備える場合には、対応したライン及びフィールドシーケンシャル駆動によって、フルカラー表示を行なうことができ、あるいはＥＬ層を白色発光させると共に、液晶層にカラーフィルターを備えることにより、カラー表示を行なうことも可能である。なお、フルカラー表示を行うためには、発光層及び液晶層の双方を超高速で光スイッチングすることが好ましい。
【００３７】
尚、液晶層１８の上下に偏光板を設ける場合には、光源１３と光導電層２１との間に偏光子を挿入するか、またはＥＬセルを偏光発光させる必要がある。ここで、ＥＬセルを偏光発光させるためには、一軸配向処理を施した高分子有機ＥＬを使用すればよい。
【００３８】
このような構成の液晶表示装置２０によれば、使用する場合には、ソース電極としての透明電極１５及びドレイン電極としての透明電極１２ａ間に液晶スイッチング用バイアス電圧を印加すると共に、光源１３に対して、金属電極１１ａ及びコモン透明電極１３ａ間に、コモンアドレスとして駆動電圧を印加することにより、ＥＬセルを線順次駆動する。これにより、光源１３の駆動電圧が印加された領域が発光し、これに対応する光導電層２１の導電性が向上することにより、対応する液晶層１８にて、液晶分子が整列することにより、液晶層１８の光スイッチングが行なわれる。
その際、光源１３から出射する光が、誘電体絶縁層１４，透明性光導電層２１及び透明電極２２を通って、液晶層１８内に入射し、液晶層１８の表示をバック照明することにより、液晶層１８による表示が行なわれることになる。
【００３９】
図３は、本発明による光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の第三の実施形態の構成を示している。
図３において、液晶表示装置３０は、反射型アクティブマトリックス液晶表示装置であって、互いに平行に上下に重ねて配設された二枚のガラス基板３１，３２と、これらガラス基板３１，３２の間にて、下側から順次に積層された光導電層３４，金属画素電極３５，配向膜３６，液晶層３７，配向膜３８と、光導電層３４の周囲を画成するブラックマスク３３と、上方のガラス基板３２の上方に配設された円偏光板３９及び下方のガラス基板３１の下側に配設された光源４０と、を含んでいる。
【００４０】
上記ガラス基板３１，３２のうち、下方のガラス基板３１の内面（上面）には、ＩＴＯ等から成るソース電極としてのコモン透明電極３１ａが形成されていると共に、上方のガラス基板３２の内面（下面）には、ＩＴＯ等から成るドレイン電極としてのセグメント式透明電極３２ａが形成されている。
【００４１】
上記光源４０は、ラインアレイ状の光源であって、例えばＥＬアレイ層やＬＥＤアレイから構成されており、例えば別体に構成された後、ガラス基板３１の下面に貼り合わされている。
【００４２】
上記液晶層３７は、公知の構成の液晶セルであって、液晶分子３７ａが封入されていると共に、互いに垂直な配向方向を有する配向膜３６，３８により挟持されている。
【００４３】
このような構成の液晶表示装置３０によれば、使用する場合には、ソース電極としての透明電極３１ａ及びドレイン電極としての透明電極３２ａに対して、それぞれソース電圧Ｖｓ及びドレイン電圧Ｖｄを印加して、これらの電極３１ａ，３２ａ間にバイアス電圧を印加すると共に、光源４０に対してコモンアドレスとして駆動電圧を印加することにより、光源４０を線順次駆動する。これにより、光源４０の駆動電圧が印加された領域が発光し、これに対応する光導電層３３の導電性が向上することにより、対応する液晶層３７にて、液晶分子３７ａが整列することにより、液晶層３７の光スイッチングが行なわれる。
【００４４】
その際、上方から入射する光が、ガラス基板１２から液晶層３７を通って金属画素電極３５で反射され、再び外部に出射することにより、液晶層３７による表示が行なわれることになる。
即ち、ソース電圧Ｖｓが図４（Ａ）に示すように変化すると共に、光源４０が図４（Ｂ）に示すように点灯することによって、液晶層３７による反射光強度が、図４（Ｃ）に示すように変化し、液晶層３７の反射による表示が行なわれる。
【００４５】
図５は、本発明による本発明による光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の第四の実施形態の構成を示している。
図５において、液晶表示装置５０は、透過型アクティブマトリックス液晶表示装置であって、互いに平行に上下に重ねて配設された二枚のガラス基板５１，５２と、これらガラス基板５１，５２の間にて、下側から順次に積層された絶縁膜５３，透明画素電極５４，液晶層５５と、絶縁膜５３及び透明画素電極５４の一側に形成された光導電層５６，この光導電層５６の上に形成された金属電極５７と、これら絶縁膜５３，透明画素電極５４及び光導電層５６の周囲を画成するブラックマスク５８と、下方のガラス基板５１の下側に配設された光源５９と、を含んでいる。
【００４６】
上記ガラス基板５１，５２のうち、下方のガラス基板５１の内面（上面）には、ＩＴＯ等から成るソース電極としてのコモン透明電極５１ａが形成されていると共に、上方のガラス基板５２の内面（下面）には、ＩＴＯ等から成るドレイン電極としてのセグメント式透明電極５２ａが形成されている。
【００４７】
上記透明画素電極５４は、金属電極５７と電気的に接続されている。
また、上記光源５９は、ラインアレイ状の光源であって、図示の場合、ブラックマスク５８により画成される画素に関して、その一側縁の外側に沿って、光導電層５６に対向して配設されていると共に、例えばＥＬアレイ層やＬＥＤアレイから構成されており、例えば別体に構成された後、ガラス基板５１の下面に貼り合わされている。
この場合、光源は、光スイッチングのための光源としてだけでなく、バックライト用の光源としても使用されるようになっている。
【００４８】
上記液晶層５５は、公知の構成の液晶セルであって、液晶分子（図示せず）が封入されていると共に、互いに垂直又は水平な配向方向を形成する配向膜（図示せず）により挟持されている。
【００４９】
このような構成の液晶表示装置５０によれば、使用する場合には、ソース電極としての透明電極５１ａ及びドレイン電極としての透明電極５２ａの間に、バイアス電圧を印加すると共に、光源５９に対してコモンアドレスとして駆動電圧を印加することにより、光源５９を駆動する。これにより、光源５９の駆動電圧が印加された領域が発光し、これに対応する光導電層５６の導電性が向上して、金属電極５７そして透明画素電極５４と透明電極５２ａ間に液晶駆動電圧が印加されることになり、対応する液晶層５５にて、液晶分子が整列することにより、液晶層５５の光スイッチングが行なわれる。
【００５０】
その際、光源５９から斜め上方に出射する光が、ガラス基板５１から絶縁膜５３，透明画素電極５４を通って、液晶層５５内に入射し、液晶層１８の表示をバック照明することにより、液晶層１８による表示が行なわれることになる。
【００５１】
図６は、本発明による本発明による光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の第五の実施形態の構成を示している。
図６において、液晶表示装置６０は、反射型アクティブマトリックス液晶表示装置であって、互いに平行に上下に重ねて配設された二枚のガラス基板６１，６２と、これらガラス基板６１，６２の間にて、下側から順次に積層された光導電層６３，金属画素電極６４，液晶層６５と、光導電層６３の周囲を画成するブラックマスク６６と、下方のガラス基板６１の下側に配設された光源６７と、を含んでいる。
【００５２】
上記ガラス基板６１，６２のうち、下方のガラス基板６１の内面（上面）には、ＩＴＯ等から成るソース電極としてのコモン透明電極６１ａが形成されていると共に、上方のガラス基板６２の内面（下面）には、ＩＴＯ等から成るドレイン電極としてのセグメント式透明電極６２ａが形成されている。
【００５３】
上記光源６７は、ラインアレイ状の光源であって、例えばＥＬアレイ層やＬＥＤアレイから構成されており、例えば別体に構成された後、ガラス基板６１の下面に貼り合わされている。
【００５４】
上記液晶層６５は、公知の構成の液晶セルであって、液晶分子（図示せず）が封入されていると共に、互いに垂直な配向方向を有する配向膜（図示せず）により挟持されている。
【００５５】
このような構成の液晶表示装置６０によれば、使用する場合には、ソース電極としての透明電極６１ａ及びドレイン電極としての透明電極６２ａ間にバイアス電圧を印加すると共に、光源６７に対してコモンアドレスとして駆動電圧を印加することにより、光源６７を線順次駆動する。これにより、光源６７の駆動電圧が印加された領域が発光し、これに対応する光導電層６３の導電性が向上することにより、対応する液晶層６５にて、液晶分子が整列して、液晶層６７の光スイッチングが行なわれる。
【００５６】
その際、上方から入射する光が、ガラス基板６２から液晶層６５を通って金属画素電極６４で反射され、再び外部に出射することにより、液晶層６５による表示が行なわれることになる。
尚、この実施形態においては、反射型のアクティブマトリックス液晶表示装置として構成されているが、これに限らず、所謂発光型のアクティブマトリックス表示装置として構成されてもよく、その場合、液晶層６５の代わりに、例えば無機または有機ＥＬ素子，ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル），フィールドエミッションディスプレイ等の面発光体が設けられる。
【００５７】
図７は、本発明による光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の第六の実施形態の構成を示している。
図７において、液晶表示装置７０は、透過型アクティブマトリックス液晶表示装置であって、互いに平行に上下に重ねて配設された二枚のガラス基板７１，７２と、これらガラス基板７１，７２の間にて、下側から順次に積層された透明性光導電層７３，コモン透明電極７４，液晶層７５と、下方のガラス基板７１の下面に設けられた導光層７６と、この導光層７６の一側の端面に対向して配設された光源７７と、を含んでいる。
【００５８】
上記ガラス基板７１，７２のうち、下方のガラス基板７１の内面（上面）には、ＩＴＯ等から成るソース電極としてのコモン透明電極７１ａが形成されていると共に、上方のガラス基板７２の内面（下面）には、ＩＴＯ等から成るドレイン電極としてのセグメント式透明電極７２ａが形成されている。
【００５９】
上記導光層７６は、透光性材料から構成されていると共に、図７（Ｂ）に示すように、光源７７に対して、コモン間隔で光を全反射するミラータイプの隔壁７６ａを備えている。
また、上記光源７７は、ラインアレイ状の光源であって、例えばＬＥＤアレイから構成されている。
ここで、上記導光層７６及び光源７７は、例えば別体に構成された後、ガラス基板７１の下面に貼り合わされている。
この場合、光源７７は、光スイッチングのための光源としてだけでなく、バックライト用の光源としても使用されるようになっている。
【００６０】
上記液晶層７５は、公知の構成の液晶セルであって、液晶分子（図示せず）が封入されていると共に、互いに垂直な配向方向を有する配向膜（図示せず）により挟持されている。
【００６１】
このような構成の液晶表示装置７０によれば、使用する場合には、ソース電極としての透明電極７１ａ及びドレイン電極としての透明電極７２ａの間に、バイアス電圧を印加すると共に、光源７７に対してコモンアドレスとして駆動電圧を印加することにより、光源７７を駆動する。これにより、光源７７の駆動電圧が印加されたＬＥＤが発光し、これに対応する光導電層７３の導電性が向上して、透明電極７４と透明電極７２ａ間に液晶駆動電圧が印加されることになり、対応する液晶層７５にて、液晶分子が整列して、液晶層７５の光スイッチングが行なわれる。
【００６２】
その際、光源７７から導光層７６内に入射した光は、導光層７６内で反射または拡散されることにより、導光層７６の上面から、ガラス基板７１，透明性光導電層７３そして透明電極７４を通って、液晶層７５内に入射し、液晶層７５の表示をバック照明することにより、液晶層７５による表示が行なわれる。
この場合、光源７７としてＬＥＤアレイを使用すると共に、隔壁７６ａを備えた導光層７６を使用していることから、容易にＲＧＢフルカラー化に対応することができる。
【００６３】
上述した実施形態においては、ラインアレイ状の光源として、ＥＬセルまたはＬＥＤアレイを使用しているが、これに限らず、他の形式の発光素子セルを使用してもよいことは明らかである。
また、上述した実施形態においては、光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置について説明したが、これに限らず、光アドレス方式の光スイッチングを行なう他の種類の表示部を備えた表示装置、例えば無機／有機ＥＬ，ＰＤＰ，フィールドエミッションディスプレイ等の発光型平面ディスプレイや、ＬＣＤ，エレクトロクロミックディスプレイ，電気泳動ディスプレイ，ツイストボールディスプレイ，サスペンデッドパーティクルディスプレイ等の反射型非発光ディスプレイ、さらには透過型非発光ディスプレイに対しても、本発明を適用し得ることは明らかである。
【００６４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、光源が光導電層の直下に配設されているので、光源から出射した光が、直接に光導電層に入射する。これにより、二つの透明電極即ちソース−ドレイン間の表示層の光スイッチングを行なうことになり、その際、光源−光導電層間の光インターコネクションが容易に且つ確実に得られると共に、光源が光導電層の直下に配設されていることにより、全体が薄型に構成され得ることになる。
また、上記光導電層は全面ベタとして成膜されることから、例えば有機半導体の印刷法等によって容易に成膜され得ると共に、単純な構造であることから、部品点数が少なくて済み、部品コスト及び組立コストが低減され得る。
さらに、別途作製された後、下方のガラス基板の下側に配設されることによって、スイッチング素子全体の歩留まりが向上することになり、より一層コストが低減され得る。
このようにして、本発明によれば、光源と光導電層間の光インターコネクションを良好にすると共に、簡単な構成により、コストを低減し得るようにし、さらに歩留まりを向上させるようにした、極めて優れた光アドレス方式のスイッチング素子が提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の第一の実施形態を示す概略断面図である。
【図２】本発明による光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の第二の実施形態を示す概略断面図である。
【図３】本発明による光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の第三の実施形態を示す（Ａ）概略斜視図及び（Ｂ）概略断面図である。
【図４】図３の液晶表示装置の駆動時の（Ａ）ソース電圧，（Ｂ）光源の発光強度及び（Ｃ）液晶層の反射光強度を示すグラフである。
【図５】本発明による光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の第四の実施形態を示す（Ａ）概略斜視図，（Ｂ）概略断面図及び（Ｃ）要部平面図である。
【図６】本発明による光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の第五の実施形態を示す（Ａ）概略斜視図，（Ｂ）概略断面図及び（Ｃ）要部平面図である。
【図７】本発明による光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の第六の実施形態を示す（Ａ）概略断面図及び（Ｂ）概略平面図である。
【図８】従来の光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の一例の構成を示す概略断面図である。
【図９】従来の光アドレス方式のスイッチング素子を使用した液晶表示装置の他の例の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，５０，６０，７０ 液晶表示装置
１１，１２，３１，３２，５１，５２，６１，６２，７１，７２ ガラス基板
１２ａ，３２ａ，５２ａ，６２ａ，７２ａ 透明電極（ドレイン電極）
１３，４０，５９，６７，７７ 光源
１４ 誘電体絶縁層
１５ 透明電極（ソース電極）
１６，３４，５６，６３ 光導電層
１７ 金属反射板
１８，３７，５５，６５，７５ 液晶層
２１，７４ 透明性光導電層
２２，７５ 透明電極
３３，５８，６６ ブラックマスク
３５，６４ 金属画素電極
３９ 円偏光板
５３ 絶縁膜
５４ 透明画素電極
５７ 金属電極
７６ 導光層
Claims (7)
- 互いに平行に上下に重ねて配設された二枚のガラス基板と、
これらガラス基板の間にて、下側から順次に積層されたソース電極としての全面ベタの第一の透明電極，全面ベタとして成膜された光導電層，画素電極として構成された中間層，表示層及びドレイン電極としてのセグメント電極である第二の透明電極と、
上記光導電層の直下かつ上記中間層の直下に配設されたラインアレイ状の光源と、
を含んでおり、
上記中間層が、金属反射板または透明電極として構成されており、
前記ラインアレイ状の光源には駆動電圧が印加され、該駆動電圧が印加された領域が線順次発光し、該線順次発光した領域に対応する前記光導電層の導電性が向上することによって、対応する前記表示層の光スイッチングが行われる、光アドレス方式のスイッチング素子。 - 上記中間層が、金属反射板であって、
上記光源が、下方のガラス基板と前記第一の透明電極との間に配設されていることを特徴とする、請求項１に記載の反射型の光アドレス方式のスイッチング素子。 - 上記中間層が、透明電極であり、
上記光導電層が透明性光導電層であって、
上記光源が、下方のガラス基板と前記第一の透明電極との間に配設されていることを特徴とする、請求項１に記載の透過型の光アドレス方式のスイッチング素子。 - 上記光源が、前記第一の透明電極に対して誘電体絶縁層を介して配設されていることを特徴とする、請求項２または３に記載の光アドレス方式のスイッチング素子。
- 上記光源が、ＥＬアレイ層であることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の光アドレス方式のスイッチング素子。
- 上記光源が、ＬＥＤアレイであることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の光アドレス方式のスイッチング素子。
- 上記表示層が、液晶層であることを特徴とする、請求項１から６の何れかに記載の光アドレス方式のスイッチング素子。
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