JPH01189633A - 光変調素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、表示パネルとして用いられる光変調素子に関
し、特に液晶等の表示媒体に好適な表示素子に関する。

［開示の概要］ 本明細書及び図面は、表示パネルとして用いられる光学
変調素子において、有機材料の超薄膜による交互構造体
を用いた光スイッチング部と、液晶等の電界応答性を示
す表示媒体を組み合わせることにより、複雑な構造を伴
わずに高密度で高品位な表示を可能とする技術を開示す
るものである。

［従来の技術］ 一般に、液晶材料あるいはエレクトロルミネッセンス（
以下、ＥＬという）等を用いた表示素子における駆動方
法は、信号の供給法の違いから、スタティック駆動法と
マルチプレックス駆動法とに分類することができる。

前者は各表示セグメント（絵素）電極に独立に表示、あ
るいは消去の信号を印加するものである。従って、表示
情報量、即ち表示セグメント数が増加すると、電極端子
、コネクター、配線、及び駆動回路等の部品数もそれに
比例して増加するので、表示装置全体の大型化やコスト
高を招く結果となる。このため、この駆動法は時計用や
バーグシク表示、オッシロスコープ表示等に限定される
。

これに対してマルチプレックス駆動法は、少ない駆動回
路素子を用いて表示容量を増す方法であり、マトリック
ス表示を行うためのものである。

この駆動法は、全ての絵素を複数の組に分割すると共に
、表示フレーム時間を分割し、その分割したタイミング
に位相を合わせて各絵素の組に表示信号を加える方式で
あり、時分割駆動とも呼ばれる。この際データ信号の分
割法や印加波形に工夫が加えられ、例えば液晶表示素子
においては、電圧平均化法、メモリー効果型駆動法、あ
るいは２周波駆動法等が、また、ＥＬ表示素子において
は、フィールド・リフレッシュ駆動法、ｐ−ｎ対象駆動
法、あるいはプッシュプル対称駆動方式等が考案されて
いる。しかしながら、これらの手法では絵素数をより増
やそうとすると、フレーム時間の分割数もこれに比例し
て増加するので、デユーティ−比（表示信号の走査にお
いて、フレーム時開に対する各１本の走査線に充当され
る時間の比）が小さくなると共に、駆動マージン（表示
点灯絵素（選択点）と非点灯絵素（非遣択点）とに印加
される実効値電圧の比）も減少してしまうので、駆動が
困難となる。

そこで、この様な問題を解決する駆動法として、最近で
はアクティブマトリックス駆動法が注目されている。か
かる駆動法の特徴は、駆動波形にあるのではなく、各絵
素ごとにスイッチング素子を設けたことであり、その結
果、デユーティ−比１００％、駆動マージンも大きくと
れるという利点を有する。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、アクティブマトリ・ンクス駆動法は、表
示情報量及び表示品位の面からは非常に有効な方法とい
えるが、基本となるマトリックス配線に加えて、各交点
（絵素）ごとにスイッチング素子を設ける必要があり、
その構造が非常に複雑化してしまうという欠点がある。

かがるスイッチング素子としては、ＨＩＭ　（Ｍｅｔａ
ｌ−１ｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）素子、バリスタ
ー、強誘電体あるいはリングダイオード等の二端子素子
やＣｄＳｅ、　Ｔｅ、　ａ−３ｉ。

ｐ−３ｉ等の三端子素子を用いることが考えられている
が、何れのスイッチング素子を用いるにしても、素子構
造の複雑化、並びにそれに伴って生ずる製造プロセスの
複雑化は避は難い。

本発明の目的は、複雑な構造を伴わずに、高密度で、か
つ高品位の表示を可能とする光変調素子を提供すること
にある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明による光変調素子は、光信号を発生する信号入力
部と、有機材料の超薄膜による交互積層構造体を用いた
光スイッチング部と、電界応答性を示す表示媒体とを備
え、入力信号に応じて光スイッチング部に光照射または
光遮断することによって、表示媒体に印加される電界強
度を制御し、入力信号に応じた表示を行なうことを特徴
とする。

本発明において、信号入力部である光源と、電気応答性
を示す表示媒体である液晶等は、従来公知の構成でよく
、本発明の最も特徴的な部分は、光スイッチング素子に
ある。

即ち、この光スイッチング素子が有機材料の超薄膜を用
いた交互積層構造を有し、その電流・電圧特性上、従来
に比類なき光応答性を示す点、及びかかる新規な光応答
性を利用して電界駆動型の表示媒体を直接駆動せしめる
点に特徴を有している。本発明の光変調素子においては
後で述べる様に、各絵素ごとに表示媒体を直接駆動する
ことが可能であるので、駆動マージンを十分大きく取る
ことができる。即ち、高密度及び高分解能表示が可能と
なる。

以下１本発明に用いられる光スイッチング素子の基本構
造について説明する。

第１図は本発明に用いられる光スイッチング素子の構成
図である。図において、基板１上に形成された下部電極
２と上部電極６の開には、絶縁性薄膜３、導電性薄膜（
または半導電性薄膜、以下同様）４及び絶縁性薄膜５か
らなる交互積層構造体７が挟持されている。

ここで用いられる電極としては、”＋　Ａｇ＋　ＡＩ！
。

Ｐｔ、　Ｎｉ、　Ｐｂ、　ＺｎやＳｎ等の金属や合金、
あるいはこれらの積層構造、またＳｉ（単結晶シリコン
、ポリシリコン、アモルファスシリコン）、クラファイ
トやシリサイドにッケルシリサイド、パラジウムシリサ
イド）　、　ＧａＡｓ、　ＧａＰ、　ＩＴＯ，ＮＥＳＡ
等の半導体、あるいはこれらの積層構造を始めとして、
数多くの材料を挙げることができる。これらの電極対は
、各々が同一でも異っていてもどちらでもよい。

かかる電極を形成する手法としては、従来公知の薄膜作
成技術で十分本発明の目的を達成することができる。こ
の際、本素子の絶縁領域が有機材料で構成される場合に
は、この有機絶縁層作成後に形成する電極としては３０
０°Ｃ以下の条件下にて成膜可能な手法によるものが好
ましく、例えば真空蒸着法やスパッタリング法によって
成膜した電極を用いることができる。

本発明の素子の利用に際しては、入力信号としての輻射
線照射が伴なう訳であるが、輻射線、例えば可視光に対
して完全な透明性を有する電極でなくてもよく、例えば
Ａｕ、　Ａｊ）等の金属電極であっても、その膜厚さえ
充分に薄ければ使用し得る。

この場合の膜厚は好ましくは１００ＯＡ以下、より好ま
しくは５００　Ａ以下である。

上記電極間には導電性薄膜４と絶縁性薄膜３゜５との交
互積層構造が形成されるが、絶縁性薄膜３．５の形成に
関しては、蒸着や分子線エピタキシー等を利用できる他
、素子の構成に依っては５ｉ０２やＡＩ！２０３等の酸
化膜、その他Ｓｉ３Ｎ４などの窒化膜を利用することも
できる。何れにしても超薄膜であること、即ちその膜厚
が好ましくは５００Ａ以下、より好ましくは２００八以
下、更に好ましくは１００八以下であり４Ａ以上である
。

本発明の好ましい具体例における絶縁性薄膜３．５の最
適成膜法としてＬＢ法を挙げることができる。

このＬＢ法によれば、１分子中に疎水性部位と親木性部
位とを有する有機化合物の単分子膜、またはその累積膜
を任意の電極上乃至は任意の電極を含む任意の基板上に
容易に形成することができ、分子長オーダーの膜厚を有
し、かつ大面積に渡って均一、均質な有機超薄膜を安定
に供給することができる。

ＬＢ法は、分子内に親水性部位と疎水性部位とを有する
構造において両者のバランス（両親媒性のバランス）が
適度に保たれている時、分子は水面上で親木基を下に向
けて単分子の層になることを利用して単分子膜またはそ
の累積膜を作成する方法である。

疎水性部位を構成する基としては、一般に広く知られて
いる飽和及び不飽和炭化水素基や縮合多環芳香族基及び
鎖状多環フェニル基等の各種疎水基が挙げられる。これ
らは各々単独またはその複数が組み合わされて疎水性部
分を構成する。−方、親水性部分の構成要素として最も
代表的なものは、例えばカルボキシル基、エステル基、
酸アミド基、イミド基、ヒドロキシル基、スルホニル基
、リン酸基、アミン基（１，２，３及び４級）等の親木
基を挙げることができる。

これらの疎水性基と親水性基をバランスよく併有する分
子であれば、水面上で単分子膜を形成することが可能で
ある。一般的にはこれらの分子は絶縁性の単分子膜を形
成し、よって単分子累積膜も絶縁性を示すことから、本
発明に対し極めて好適な材料といえる。−例としては下
記の如き分子を挙げることができる。

（１）π電子準位を有する分子 フタロシアニン、テトラフェニルポルフィリン等のポリ
フィリン骨格を有する色素、スクアリリウム基及びクロ
コニックメチン基を結合鎖としてもつアズレン系色素及
びキノリン、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾール等
の２ケの含窒素複素環、スクアリリウム基及びクロコニ
ックメチン基により結合したシアニン系類似の色素、ま
たはシアニン色素、アントラセン、ピレン等の縮合多環
芳香族及び芳香環乃至複素環化合物が縮合した鎖状化合
物など。

（２）高分子化合物 ポリイミド誘導体、ポリアミック酸誘導体、ポリアミド
誘導体各種フマル酸共重合体、各種マレリアミド誘導体
各種フマル酸共重合体、各種マレイン酸共重合体、ポリ
アクリル酸誘導体、各種アクリル酸共重合体、ポリメタ
クリル酸誘導体、各種メタクリル酸共重合体、ポリジア
セチレン誘導体、各種ビニル化合物９合成ポリペプチド
類、バクテリオロドプシンやチトクロームＣの如き生体
高分子化合物など。

（３）脂肪酸類 長鎖アルキル基を有するカルボン酸及びカルボン酸塩な
いしはこれらのフッ素置換体、少なくとも一木の長鎖ア
ルキル基を有するエステル、スルホン酸及びこれの塩、
リン酸及びこれの塩ないしはこれらのフッ素置換体など
。

これらの化合物のうち、特に耐熱性の観点からは高分子
化合物の利用、あるいはフタロシアニン等の大環状化合
物の使用が望ましく、とくにポリイミド類、ポリアクリ
ル酸類、ポリメタクリル酸類、各種フマル酸共重合体、
あるいは各種マレイン酸共重合体等の高分子材料を使用
すれば、かかる耐熱性に優れるばかりでなく１層当りの
膜厚を４〜ＩＯＡ程度に、できる。

本発明では、上記以外でもＬＢ法に適している材料であ
れば本発明に好適なのは言うまでもない。

導電性薄膜４としては、Ａｆ、　Ａｇ、　Ｚｎ、　Ｓｎ
、　Ｐｂなどの金属膜や、これらの合金膜、　Ａｓ２Ｓ
ｅ３．　ＧｄＳ。

ＺｎＯ，ＧａＡＳ、　Ｓｉ　　（単結晶シリコン、ポリ
シリコン、アモルファスシリコン）などの半導電性薄膜
を用いることができる。本発明では、かかる導電性薄膜
４の膜厚が５００Ａ以下、好ましくは１００八以下、よ
り好ましくは５０Ａ以下であることが要求される。とく
に金属あるいはその合金を利用する場合、その膜厚は５
０Ａ以下であることが好ましい。

これらの導電性薄ＤＩ！　４の形成方法としては、従来
公知の薄膜作成技術を用いることができるが、とくに真
空革着法、クラスタイオンビーム法。

ＣＶＤ法、プラズマ重合法、　ＭＢＥ法やスパッタリン
グ法による事が好ましい。

上記導電性薄膜４」−には絶縁性薄膜５が形成されるが
、その構成材料は下部電極２上の絶縁性薄膜３と同種あ
るいは異なっていてもよく、既に述べた各種の方法によ
り形成される。さらにかかる絶縁性領域上に上部電極６
を先に述べた方法により形成することで、本発明の光ス
イッチング素子が製造される。なお、これらの無機及び
有機材料が積層された薄膜を支持するための基板ｌとし
ては、金属、ガラス、セラミックス、プラスチック材料
等何れの材料でもよく、さらには耐熱性が著しく低い生
体材料も使用することができる。また、かかる基板１は
平板状であることが好ましいが、平板状に限定されるも
のではない。

［作　用］ 次に、以上の様な構成からなる光スイッチング素子のス
イッチング特性を具体例をもって説明する。

ガラス基板１上に下部電極２としてＣｒ下引きＡｕ蒸着
膜（膜厚各３００及び６００　Ａ）　、絶縁性薄膜３と
してポリイミドＬＢＩＯ層累積膜（膜厚４０Ａ）、導電
性薄膜４としてＡｊ）蒸着膜、絶縁性薄膜５としてＡｐ
２０３膜（ＡＩ！蒸着膜と合わせて２ＯＡ厚）、そして
上部電極６としてＡｊ）及びＡｕ蒸着膜（ＩＩＩ厚各３
００及び５ｏｏＡ）を用いて作製した光スイッチング素
子の上下電極間に電圧（横軸）を印加した時の電流（縦
軸）特性（Ｖ−Ｉ特性）を第２図（ａ）、　（ｂ）に示
す。第２図（ａ）において、暗下時では、印加電圧２ｖ
までは高抵抗状態（抵抗値〜１０日Ω）であるため、電
流はわずかじか流れない。一方、光照射下（白色光〜７
０ルｗ１０．５５ｃｆｆ１２）では、光スイッチング素
子の閾値電圧Ｖｔｈ＝０．８Ｖまでは高抵抗状態にある
が、この閾値を超える電圧印加では低抵抗状態（抵抗値
〜ｌＯΩ）に変化する。第２図（ｂ）は電流のレンジを
小さく（〜１Ｏ−９Ａ）　したもので、前述した閾値付
近の電流の変化を拡大して表わしたものである。かかる
低抵抗状態へのスイッチング速度は１ｐｓｅｃ以内であ
り、光照射を中止することにより速やかに高抵抗状態へ
戻る。

この際のスイッチング速度もＩｇｓｅｃ以内である。す
なわち、閾値以上の電圧を印加した状態でかかる光スイ
ッチング素子への光照射−非照射を行うことにより、光
スイッチング素子を直列成分に持つ電気回路の開閉を行
うことができる。したがって、液晶、ＥＬ等の電気応答
性を有する表示媒体の駆動回路中にこの光スイッチング
素子を組み込めば、入力信号として光を用いた表示素子
を容易に構成することができる。

［実施例］ 以下、本発明を液晶表示素子に適用した場合の基本構成
を図面に基づいて説明する。

第３図は、表示媒体として液晶を用いた表示素子の構成
図である。図において、基板１．下部電極２．絶縁性薄
膜３．導電性薄膜４．絶縁性薄膜５、上部電極６から成
る光スイッチング部１１の上部には、液晶配向層３１．
液晶層３２．液晶配向層３３、透明電極３４２表示側基
板３５で構成される液晶表示部（液晶セル）１２が直接
配置されている。液晶の駆動には一対の電極が必要であ
り、この実施例ではかかる一対の電極の一方として、光
スイッチング部１１の上部電極６がそのまま用いられる
が、この上部電極６上に別の形状・材料の電極を蒸着等
の手法により形成して用いてもよい。何れにしろ光スイ
ッチング部１１の上部電極６と液晶表示部１２の電極対
の一方とは同一であるか、または電気的に短絡されてい
る。なお、これらの電極は所望の表示密度あるいは表示
パターンに応じた形状に形成されるが、マトリックス配
線等の必要はない。

基板１及び表示側基板３５は、各々入力信号光３７の波
長領域、及び可視域に対して十分な透過率を有している
ことが必要であり、特に表示側基板３５は透明度の高い
ガラス、プラスチック材等の使用が望ましい。ただし、
カラー化の要請等により、着色されている場合もありう
る。

この様な基本構成を持つ液晶表示素子において、透明電
極３４と下部電極２との間には、電源３６により液晶を
駆動するのに必要十分な電圧が印加されている。この電
圧は光スイッチング素子の閾値電圧よりも大きい必要が
あり、かかる要請に従って適当な電圧で駆動する液晶材
料が選択される。一般に光スイッチング素子の閾値電圧
は１．０Ｖ以下であるので、市販の液晶材料の殆どが問
題なく使用できる。

上述の様な状態で、今暗下時とすると、光スイッチング
素子は高抵抗状態にあるので、液晶層３２には電界がか
からない。次に光スイッチング部１１に対し、基板ｌ側
から入力信号光３７を照射すると、照射領域部のみが選
択的に低抵抗状態となるので、照射領域に対応する上部
電極６と透明電極３４との間に電界がかかり、液晶配向
が制御される。従って液晶表示素子における表示密度並
びに解像度は、上部電極６の１ヶ当りの面積か入力信号
光３７の照射面積か何れか大きい方によって決定される
。

なお第３図はあくまでも基本構造を示す図であって、使
用する液晶層等の違いによって構成は適宜変更されるの
はいうまでもない。例えば、最も一般的なＴＮモード表
示を利用する場合であれば、図示の如く偏光子３８が必
要となる。また、多くの場合、液晶表示部１２に反射層
を必要とするが、例えば上部電極６、あるいは上部電極
６上に適当な金属を蒸着したもの等を用いることも可能
である。

一方、表示媒体としてＥＬ材料を用いる場合には、第４
図に示す様に透明電極３４と上部電極６との間にＥＬ層
４１が挟持される。他の構成は液晶を用いた場合と全く
同様である。

ただし、現在開発されているＥＬ材料の殆どが、その駆
動に数１０〜数１００ｖの高電圧を必要とするので、現
時点での実用化は困難であるが、低電圧駆動できる材料
が開発されれば、十分利用し得る。

以上説明した表示素子は、いずれも入力信号光の照射−
非照射に伴って表示が行なわれる訳であるから、デイス
プレィ状に表示を行うには入力信号光を走査する必要が
ある。この光ビームの走査光学系としては、一般に使用
されているものが十分利用可能である。その基本構成を
第５図に示す。図において、５１は光源で通常半導体レ
ーザーが用いられる。この半導体レーザーからの光束は
コリメーターレンズ５２により平行ビームとなり、カル
バノミラ−５３を介して走査用集光レンズ５４により光
スイッチング部５５上に結像され、表示部５６が駆動さ
れる。ここで示した光ビーム走査系は一例であり、同等
に機能し得るものであれば、複数の走査系を併用したり
、あるいはカルバノミラー５３に替えて、ボイスコイル
とステップモーターを組み合わせる等、どの様な形態で
あっても良い。

なお、本発明で用いられる表示媒体としては、液晶、Ｅ
Ｌ等、電圧印加によって表示作用を示す材料であれば広
く用いることができるが、本発明で用いられる光スイッ
チング素子の耐圧が最大２０Ｖ、低抵抗時の最大許容電
流が１００ｍＡなので、この範囲内で作動する表示媒体
に限定される。しかしながら、低抵抗時と高抵抗時の電
流比ｉｎｓ／ｉ　ＯＦＦは１０６〜１０７あるので、液
晶表示媒体においては電界効果型液晶表示（ＴＮモード
表示、　ＤＴＮモード表示、　ＳＢＥモード表示、　Ｇ
Ｈモモ−表示。

ＥＣＢＣ−モー示、ＰＣモード表示等）及び動的散乱型
液晶表示方式、並びにこれらの方式で用いられる液晶材
料の多くを利用することが可能である。

さらに、本発明において利用できる表示媒体は、上述の
物に限定されるものではなく、低電圧印加（約２０Ｖ以
下）で動作する表示媒体であれば十分利用が可能である
。

実施例１ 以下に示す手順で下部電極２／絶縁性薄膜３／導電性薄
膜４／絶縁性薄膜５／上部電極６の構造を有する光スイ
ッチング部を作成した。ヘキサメチルジシラザン（ＨＭ
ＤＳ）の飽和蒸気中に一昼夜放置して疎水処理を行った
ガラス基板ｌ上に、下引き層としてＣｒを真空蒸着法に
より厚さ３００Ａ堆積させ、更にＡｕを同法により蒸着
（膜厚６００　Ａ）　Ｌ、幅１ｍｍのストライブ状の下
部電極２を形成した。

かかる基板上にＬＢ法を用いてポリイミド単分子膜の１
０層累積膜（膜厚的４ＯＡ）を形成し、絶縁性薄膜３と
した。

以下ポリイミド単分子累積膜の作成方法の詳細を記す。

（１）式に示すポリアミド酸をＮ、Ｎ−ジメチルアセト
アミド−ベンゼン混合溶媒（１：　ＩＶ／Ｖ）に溶解さ
せた（単量体換算濃度Ｉ　Ｘ　１０−３Ｍ）後、別途調
整したＮ、Ｎ−ジメチルオクタデシルアミンの周溶媒４
：　ヨルｌ　Ｘ　１０−３Ｍ溶液とを１　：　２　（Ｖ
／Ｖ）に混合して（２）式に示すポリアミド酸オクタデ
シルアミン塩溶液を調製した。

”ＨＮ（ＣＨ３）　２ （ＣＨ２）１７ＣＨ３ かかる溶液を水温２０°Ｃの純水上に展開し、ＬＢ法を
用いて上述下部電極付き基板上に１０層のポリイミド酸
オクタデシルアミン塩の単分子累積膜を形成した。この
時の表面圧は２５ｍＮ／ｍ、基板上下速度は５　ｍｍ／
ｍｉｎであった・ 次にかかる基板を４００℃で３０分間焼成してポリイミ
ド酸オクタデシルアミン塩をイミド化しく式ＣＣＨ２）
　１７ＣＨ３ １０層のポリイミド単分子累積膜を得た。

次に、かかるポリイミド単分子累積膜面上に下部電極２
と直交するように幅１ｍｍのストライプ状にＡＩ！を真
空蒸着（膜厚２０Ａ）　Ｌ、導電性薄膜４を形成した。

この際、基板表面の温度を室温以下に保った。なお製膜
速度は３Ａ／ｓｅｃであった。この後、チャンバー内を
常圧に戻しかかるＡｐ導電性薄膜の表面を酸化せしめ、
Ａｊ？２０３の絶縁性薄膜５を形成した。この後、再度
チャンバー内を真空にし、Ａ！（膜厚３０ＱＡ）及びＡ
ｕ（膜厚６００Ａ）を導電性薄膜４と同一の形状）位置
に順次蒸着して上部電極６とした。

以上の様にして形成した光スイッチング部ｌｌ上に、液
晶表示部１２を以下の手順によって形成した。すなわち
、光スイッチング部１１を含む基板１上に、ポリイミド
樹脂をスピンナー塗布しく膜厚７５ＯＡ）　、ラビング
処理を行い、液晶配向層３１とした。一方、ガラス基板
を表示側基板３５とし、このガラス基板上にＩＴＯ膜を
被着して透明電極３４を形成しく膜厚２’０００Ａ）　
、かかる透明電極３４上にポリイミド樹脂をスピンナー
塗布しく膜厚７５０　Ａ）　、ラビング処理を行った。

次に、上述光スイッチング部１１と表示側基板３５を用
いて液晶セルを構成した。使用した液晶はＥ−３７（Ｂ
ＤＨ社製）で、液晶層３２の厚みはｌＯｐｍとした。

以上の様にして形成した液晶表示素子の透明型極３４と
上部電極６との間に２．５Ｖの直流電圧を印加し、液晶
の配向状態を表示側基板３５側から偏光顕微鏡を用いて
観察した。その結果、基板ｌ側からの光照射（白色光〜
７０ｇｗ１０．５５ｃｍ２　）のない場合ではツイスト
配向な、また光照射を行うことにろ、速やかにツイスト
配向に戻ることが確認された。

実施例２ ガラス基板ｌ　上に下引き層としてＣｒを真空蒸着法に
より厚さ３００Ａ堆積させ、さらにＡｕを同法により蒸
着しく膜厚６００　Ａ）　、幅１ｍｍのストライプ状の
下部電極２を形成した。係る基板１上に実施例１と同様
の手法により１０層のポリイミド単分子累積膜を形成し
絶縁性薄膜３とした。

次にこのポリイミド単分子累積膜面上に膜厚３０Ａのア
モルファスシリコン膜を形成し、半導電性薄膜４とした
。この際の製膜は、グロー放電法に依った（導入ガス、
　５ＩＨ４１Ｈ２Ｔ　ｒｆパワー０．０１Ｗ／ｃｍ２．
圧力０．５ｔｏｒｒ、基板温度２５０℃、堆積速度４０
Ａ／ｍ１ｎ）。引き続きシラン（ＳｉＨａ）ガスとアン
モニアガスとの混合ガスを導入し、窒化シリ：Ｉ７　（
Ｓｉ　３Ｎ４）膜を膜厚１５Ａに堆積しくｒｆパワー０
．０２Ｗ／ｃｍ２＋圧力０．５ｔｏｒｒ、基板温度２５
０°Ｃ９堆積速度５０Ａ　／ｍ１ｎ）　、絶縁性薄膜５
を形成した。

次に、この窒化シリコン膜面上に下部電極２と直交する
様に幅１■のストライプ状にＡ１１（膜厚３００　Ａ）
及びＡｕ（膜厚６００　Ａ）を順次真空蒸着して上部電
極６とした。

以上の様にして形成した光スイッチング部上に、実施例
１と同様の液晶表示部を形成した。係る試料を実施例１
と同様にして信号入力光に対する液晶配向を調べたとこ
ろ、同様の光応答性を示すことが確認された。

実施例３〜７ 次の表１に示した絶縁材料を用いてＬＢ法により絶縁性
薄膜３を形成した他は、前記実施例１と全く同様にして
試料を作成し、信号入力光に対する液晶配向を観察した
ところ、前記実施例１と同様の光応答性を示した。

（以下余白） 実施例８ 前記実施例１において、下部電極２をガラス基板ｌ上に
ｌＸ２ｃｍの大きさに形成した点、並びに導電性薄膜４
、絶縁を薄膜５及び上部電極６を１１００ｐ角のドツト
マトリックス状（ピッチ１２ｏｐｍ）に形成した他は実
施例１と同様の方法により表示素子を作成した。係る試
料に対して透明電極３４と上部電極６との間に２．５ｖ
の直流電圧を印加しつつ、第５図に示した構成のレーザ
ー光走査系を用いて、入力信号に応した光照射を光スイ
ッチング部側（基板ｌ側）から行ったところ、ドツトマ
トリックス状電極上の液晶部の液晶配向状態が、光照射
部のみツイスト配向から垂直配向へと変化することが確
かめられた。また、光照射の中止により、かかる垂直配
向状態からツイスト配向状態に戻ることが確認された。

なお、光源にはＧａＡｌ！Ａｓのレーザ・アレイ（ビー
ム径２０ｇｍ　　。

１０ｍＷ）を用いた。

実施例９ ガラス基板１」−に下引層としてＣｒを真空蒸着法によ
り厚さ３００Ａ堆積させ、さらにＡｕを同法により蒸着
しく膜厚６００　Ａ）　、幅１■のストライプ状の下地
電極２を形成した。係る基板上にグロー放電法により窒
化シリコン（Ｓｉ　３Ｎ４）膜を膜厚４０Ａに堆積しく
導入ガス：ＳＩＨ／ｌ・Ｎｌ２の混合ガス、　ｒｆパワ
ー０．０２Ｗ／ｃｍ２．圧力０．５Ｔｏｒｒ、基板温度
３００°Ｃ９堆積速度６０Ａ　／ｆｆ１ｉｎ）　、絶縁
領域３を形成した。

次に係る窒化シリコン膜面上に下地電極と直交する様に
幅１ｍｍのストライプ状にＡＩ！を真空蒸着（膜厚２Ｏ
Ａ）　Ｌ導電性領域４を形成した。この後チャンバー内
を常圧に戻し、係るＡｐ導電層の表面を酸化せしめ、絶
縁性領域５を形成した。引き続き再度チャンバー内を真
空にしＡｍ膜厚３００Ａ）及びＡｕ（膜厚６００Ａ）を
順次蒸着して上部電極６を形成した。

以上の様にして作成した光スイッチング部上に、実施例
１と同様の液晶表示部を形成した。係る試料を実施例１
と同様にして信号入力光に対する液晶配向状態の変化に
ついて調べたところ、同様の光応答性を示した。

実施例１０ 前記実施例９と同様にして、下部電極２及びＳｉ：＋Ｎ
ａの絶縁領域３を形成した後グロー放電法により膜厚４
０Ａのアモルファスシリコン膜を形成し、半導電性領域
４を形成した（導入ガス＝ＳｉＨ４，Ｈ２、ｒｆパワー
：　０．０１Ｗ／ｃｍ２．圧力０．５Ｔｏｒｒ、基板温
度３００°Ｃ１堆積速度４０Ａ　／ｍ１ｎ）　。その後
熱窒化方法により係るアモルファスシリコンの表層部（
約１ＯＡ）をシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）にせしめ、
絶縁性領域５を形成した。次に、下地電極２と直交する
様に幅１ｍｍのストライプ状にＡｍ膜厚３００　Ａ）及
びＡｕ（ｆｌｔＪ厚６００Ａ）を順次真空蒸着して上部
電極６を形成した。

以上の様にして作成した光スイッチング部上に、実施例
１と同様の液晶表示部を形成した。係る試料を実施例１
と同様にして信号入力光に対する液晶配向状態の変化に
ついて調べたところ、同様の光応答性を示した。

実施例１１ 前記実施例９と同様にして、０ｒ−Ａｕの下部電極２及
びＳｉ３Ｈ４の絶縁性領域３を形成した後、Ａｇを真空
蒸着（膜厚２０Ａ）　Ｌ導電性領域４を形成した。引き
続き、グロー放電法により窒化シリ゛コン（Ｓ１３Ｎａ
）膜を膜厚１５Ａに堆積し、絶縁性領域５とした。この
後、下地電極２と直交する様に幅１ｍｍのストライプ状
にＡＩ！（膜厚３００Ａ）及びＡｕ（膜厚６００Ａ）を
順次真空蒸着して上部電極６とした。

以上の様にして作成した光スイッチング部上に、実施例
１と同様の液晶表示部を形成した。係る試料を実施例１
と同様にして信号入力光に対する液晶配向状態の変化に
ついて調べたところ、同様の光応答性を示した。

実施例１２ 前記実施例１１における、Ａｇによる導電性領域をＺｎ
Ｓによる半導電性領域（膜厚４０Ａ）に変えた他は全く
同様にして試料を作成した（イオンクラスタビーム法、
加速電圧３ｋＶ、基板温度１５０℃、堆積速度４０ｎｍ
／ｍ１ｎ）。係る試料を実施例１と同様にして信号入力
光に対する液晶配向状態の変化について調べたところ、
同様の光応答性を示した。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、絶縁性薄膜と導
電性薄膜とを交互積層して得られる光スイッチング素子
を、液晶やＥＬ等の電気応答性を示す表示媒体の駆動回
路として組み合わせることにより、光アドレス方式で情
報信号を入力することができる。このため、基板上に複
雑な配線パターンを形成する必要がなく、製造プロセス
も簡略化することができる。また、絵素単位に直接電界
を印加できるので、高密度かつ高品位な表示が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は光スイッチング素子の概念図、第２図は光スイ
ッチング素子の電圧−電流特性図、第３図は液晶を用い
た表示素子の構成図、第４図はＥＬを用いた表示素子の
構成図、第５図は光ビーム走査系の構成図である。 １・・・基板　　　　　　２・・・下部電極３．５・・
・絶縁性薄膜 ４・・・導電性（または半導電性）薄膜６・・・北部電
極　　　　７・・・交互積層構造体１１・・・光スイッ
チング部 １２・・・液晶表示部　　　１３・・・ＥＬ表示部３２
・・・液晶層　　　　　３４・・・透明電極４１・・・
ＥＬ層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光信号を発生する信号入力部と、有機材料の超薄
   膜による交互積層構造体を用いた光スイッチング部と、
   電界応答性を示す表示媒体とを備え、入力信号に応じて
   光スイッチング部に光照射または光遮断することによっ
   て、表示媒体に印加される電界強度を制御し、入力信号
   に応じた表示を行なうことを特徴とする光変調素子。
2. （２）前記表示媒体として、液晶表示素子を用いたこと
   を特徴とする第１項に記載の 光変調素子。