JPH02251825A - 光閾値素子 - Google Patents
光閾値素子Info
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- JPH02251825A JPH02251825A JP1072428A JP7242889A JPH02251825A JP H02251825 A JPH02251825 A JP H02251825A JP 1072428 A JP1072428 A JP 1072428A JP 7242889 A JP7242889 A JP 7242889A JP H02251825 A JPH02251825 A JP H02251825A
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
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。
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、パターン認識、音声認識9画像処理。
連想記憶、知的処理などの用途に用いられる二s−口・
コンピユータあるいはニューラル・ネットにおいて、基
本素子となる光閾値素子に関するものである。
コンピユータあるいはニューラル・ネットにおいて、基
本素子となる光閾値素子に関するものである。
従来の技術
現在一般に普及しているノイマン型の計算機は、論理演
算と記号操作をもとにして知的機能をアルゴリズムで実
現する、所謂「直列情報処理」型の計算機である。
算と記号操作をもとにして知的機能をアルゴリズムで実
現する、所謂「直列情報処理」型の計算機である。
これに対して、人間の脳のような多数の素子間の同時並
列の相互作用によって知的機能を実現する、「31I2
列情報処理」機能をもったニューロ・コンピュータやニ
ューラル・ネットが、近年非常に注目を浴びるとともに
その研究も盛んになっている。
列の相互作用によって知的機能を実現する、「31I2
列情報処理」機能をもったニューロ・コンピュータやニ
ューラル・ネットが、近年非常に注目を浴びるとともに
その研究も盛んになっている。
これは後者が、パターン認識、音声認識1画像処理、連
想記憶、知的処理といった、複雑かつ曖昧な状況に柔軟
に対処し、適切な解をすばやく見いだすという高い能力
を有しているためである。
想記憶、知的処理といった、複雑かつ曖昧な状況に柔軟
に対処し、適切な解をすばやく見いだすという高い能力
を有しているためである。
ニューロ・コンピュータやニューラル・ネットは脳や神
経系のアーキテクチャを模倣して設計され、その単位素
子となるプロセシング・エレメントはニューロン(神経
細胞)に相当する。
経系のアーキテクチャを模倣して設計され、その単位素
子となるプロセシング・エレメントはニューロン(神経
細胞)に相当する。
マツ力O−)チ(McCu l I’och )とビッ
ツ(PittS) [:W。
ツ(PittS) [:W。
S、 McCulloch and W、 P
ltts : プリテン オブ マtマテイカル
ハ”イオフィシ゛フクス (Bull、 Math、
Biophys、)n5.p、115(1943)
]は、ニューロンの動作を数学モデルで表現した。この
モデルは第4図に示すような構造をもっており、入力信
号をxl、 シナプス結合の強さをWlとしたとき、
ニューロンは、入力の重みつき総和ΣWl XIが、閾
値θを越えるとz=1を、その他の場合には0を出力す
るものである。こうした単純なモデルでもネットワーク
を構成すると、AND、 OR,NOτなどの論理演
算機能を実現できることが示されている。
ltts : プリテン オブ マtマテイカル
ハ”イオフィシ゛フクス (Bull、 Math、
Biophys、)n5.p、115(1943)
]は、ニューロンの動作を数学モデルで表現した。この
モデルは第4図に示すような構造をもっており、入力信
号をxl、 シナプス結合の強さをWlとしたとき、
ニューロンは、入力の重みつき総和ΣWl XIが、閾
値θを越えるとz=1を、その他の場合には0を出力す
るものである。こうした単純なモデルでもネットワーク
を構成すると、AND、 OR,NOτなどの論理演
算機能を実現できることが示されている。
さてこのようなモデルを実現する上で、光技術を用いる
試みが活発に研究されている。というのは光技術が、■
)本質的に並列処理に適している、2) LSIでは複
雑にならざるを得ないニューロン間の配線を容易に実現
できる、という特徴を有しているからである。
試みが活発に研究されている。というのは光技術が、■
)本質的に並列処理に適している、2) LSIでは複
雑にならざるを得ないニューロン間の配線を容易に実現
できる、という特徴を有しているからである。
具体的なデバイスとしては、液晶を用いた光閾値素子が
提案されている。従来の基本的な構造は、光伝導体と液
晶の積層構造である。その例としてここでは、光導電性
を示すB112s102s結晶とTN(ツイストネマテ
ィック)液晶とを組み合わせた双安定型空間光変調器[
滝沢、岡田、菊池、會田:第35回応用物理学関係連合
講演会講演予稿集、30pZF−3〜4(1988)コ
について説明する。
提案されている。従来の基本的な構造は、光伝導体と液
晶の積層構造である。その例としてここでは、光導電性
を示すB112s102s結晶とTN(ツイストネマテ
ィック)液晶とを組み合わせた双安定型空間光変調器[
滝沢、岡田、菊池、會田:第35回応用物理学関係連合
講演会講演予稿集、30pZF−3〜4(1988)コ
について説明する。
素子構造を第5図に示′す。
第5図において14a、14bは透明なガラスで、その
対向内面には、液晶16が挟持される。18は光導電層
となる旧12S102aで、PVAフィルム17を介し
てガラス14bと接着される。透明電極15a、15b
の間には周波数fの交流電圧vlIが印加される。
対向内面には、液晶16が挟持される。18は光導電層
となる旧12S102aで、PVAフィルム17を介し
てガラス14bと接着される。透明電極15a、15b
の間には周波数fの交流電圧vlIが印加される。
次に概略の動作原理と動作特性について説明する。
第5図において入射光強度P1が小さい場合、光導電層
であるBt+2SIO2sはほとんど電流が流れないの
で単なる誘電体として機能し、外部印加電圧V、は液晶
層には印加されない。Plが大きくなると、BI12S
10211に電流が流れてVSが液晶に印加されるよう
になる。液晶層は印加電圧によってその透過率を変調す
るので、結局この素子を通過する出力光強度Poは入射
光強度P1によって変調されることになる。
であるBt+2SIO2sはほとんど電流が流れないの
で単なる誘電体として機能し、外部印加電圧V、は液晶
層には印加されない。Plが大きくなると、BI12S
10211に電流が流れてVSが液晶に印加されるよう
になる。液晶層は印加電圧によってその透過率を変調す
るので、結局この素子を通過する出力光強度Poは入射
光強度P1によって変調されることになる。
その特性を第6図に示す。
第6図かられかるように、この素子は入射光強度P1に
対し急峻な閾値特性を示し、光演算に適したディジタル
的な機能を有していることがわかる。
対し急峻な閾値特性を示し、光演算に適したディジタル
的な機能を有していることがわかる。
発明が解決しようとする課題
しかしながらこのような従来構造の光閾値素子において
は、1)素子の分解能が光導電層の膜厚(上記の例では
2111IQ厚の結晶を用いている)で制限される、2
)旧12SI01!。は良質な結晶が得にくく高価であ
る、という問題点があった。
は、1)素子の分解能が光導電層の膜厚(上記の例では
2111IQ厚の結晶を用いている)で制限される、2
)旧12SI01!。は良質な結晶が得にくく高価であ
る、という問題点があった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、分解能が高
くかつ制御性のよい光閾値素子を提供することを目的と
する。
くかつ制御性のよい光閾値素子を提供することを目的と
する。
課題を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するために、光閾値素子の構
造を従来のような液晶層と光導電層の積層構造ではなく
、薄膜トランジスタを用いて液晶を駆動するアクティブ
マトリクス型液晶表示素子を基本構造にし、スイッチン
グトランジスタのゲート電極にフォトセンサとなる薄膜
トランジスタを接続し、信号電圧の画素電極への伝達を
入射光強度で制御し、画素電極には反射率の高い金属を
用いることによって外部参照先の反射率すなわち出力光
強度を変調するようにするものである。
造を従来のような液晶層と光導電層の積層構造ではなく
、薄膜トランジスタを用いて液晶を駆動するアクティブ
マトリクス型液晶表示素子を基本構造にし、スイッチン
グトランジスタのゲート電極にフォトセンサとなる薄膜
トランジスタを接続し、信号電圧の画素電極への伝達を
入射光強度で制御し、画素電極には反射率の高い金属を
用いることによって外部参照先の反射率すなわち出力光
強度を変調するようにするものである。
作用
上記の構成によれば、各単位セルは正確にX信号線およ
びY信号線で区画された領域に存在するので、入力光に
対して閾値処理を行った出カバターンを精度よく表示す
ることができる。さらに分解能は光導電層の膜厚で制限
されるのではなくフォトリソグラフィーの制限を受け、
これを考慮すれば従来の光閾値素子に比べてその分解能
を向上させることができる。
びY信号線で区画された領域に存在するので、入力光に
対して閾値処理を行った出カバターンを精度よく表示す
ることができる。さらに分解能は光導電層の膜厚で制限
されるのではなくフォトリソグラフィーの制限を受け、
これを考慮すれば従来の光閾値素子に比べてその分解能
を向上させることができる。
また非晶質シリコンは、P−CVD法などにより比較的
低温でかつ大面積に成膜可能で大量生産に適しているが
、これを薄膜トランジスタの半導体層に用いることによ
って光閾値素子を安価に製造することも可能となる。
低温でかつ大面積に成膜可能で大量生産に適しているが
、これを薄膜トランジスタの半導体層に用いることによ
って光閾値素子を安価に製造することも可能となる。
実施例
以下、本発明の一実施例を図面をもとに説明する。
第1図は本発明の一実施例の光閾値素子単位セルの等価
回路図である。rはフォトセンサ、2はスイッチングト
ランジスタで、いずれも薄膜トランジスタを用いて構成
される。3はスイッチングトランジスタ2で駆動される
液晶、4は液晶からなる容量と並列に設けた蓄積容量で
、液晶に印加される信号電圧の保持特性を向上させるも
のである。
回路図である。rはフォトセンサ、2はスイッチングト
ランジスタで、いずれも薄膜トランジスタを用いて構成
される。3はスイッチングトランジスタ2で駆動される
液晶、4は液晶からなる容量と並列に設けた蓄積容量で
、液晶に印加される信号電圧の保持特性を向上させるも
のである。
この単位セルはXYママトリクス状基板上に配され、X
信号線(G1)には単位セルを選択するための走査信号
が、Y信号線(Sl)には液晶を駆動するための駆動信
号がそれぞれ印加される。このときスイッチングトラン
ジスタ2はフォトセンサlを介してX信号線に接続され
ており、これによって入力光強度が画素電極への信号電
圧の伝達を制御することになる。
信号線(G1)には単位セルを選択するための走査信号
が、Y信号線(Sl)には液晶を駆動するための駆動信
号がそれぞれ印加される。このときスイッチングトラン
ジスタ2はフォトセンサlを介してX信号線に接続され
ており、これによって入力光強度が画素電極への信号電
圧の伝達を制御することになる。
画素電極は反射率の高い金属で形成されており、外部参
照先の反射光が出力光となり、これが入力光強度で変調
を受けることがわかる。
照先の反射光が出力光となり、これが入力光強度で変調
を受けることがわかる。
第2図は本発明の一実施例の光閾値素子単位セルの構造
断面図である。
断面図である。
5a、 5bはガラス基板、6は透明電極となるIT
O(Indlum Tln 0xide)、7は不透光
性の金属で例えばOrが用いられる。またこの電極7は
スイッチングトランジスタに対する遮光効果をもつとと
もに蓄積容量4の一方の電極となっている。
O(Indlum Tln 0xide)、7は不透光
性の金属で例えばOrが用いられる。またこの電極7は
スイッチングトランジスタに対する遮光効果をもつとと
もに蓄積容量4の一方の電極となっている。
8は5102.9a、 9b、 9c、 9dは
AIで、9dが画素電極となっている。I Da、
10 bは薄膜トランジスタの半導体層と電極との間の
オーミック性を確保するためのn”−a−Sl、lla
、 Ilbは半導体層となるI−a−Slである。
AIで、9dが画素電極となっている。I Da、
10 bは薄膜トランジスタの半導体層と電極との間の
オーミック性を確保するためのn”−a−Sl、lla
、 Ilbは半導体層となるI−a−Slである。
12a、 12b、 12 cは層間絶縁膜となる
S I Nx113a。
S I Nx113a。
13bはAI電極である。
薄膜トランジスタの半導体層には光導電性を示す非晶質
シリコン(a−Sl)を用いているが、フォトセンサ部
の薄膜トランジスタには光が入射するのに対して、スイ
ッチングトランジスタ部の薄膜トランジスタ下部には遮
光層が設けられているため外部から光が入射することは
ない。
シリコン(a−Sl)を用いているが、フォトセンサ部
の薄膜トランジスタには光が入射するのに対して、スイ
ッチングトランジスタ部の薄膜トランジスタ下部には遮
光層が設けられているため外部から光が入射することは
ない。
第3図は本発明の一実施例の光閾値素子の特性図である
。
。
同図かられかるように、入射光強度に対して反射光強度
(出力光強度)は急峻な閾値特性を示しており、光閾値
素子として十分な機能を存していることがわかる。
(出力光強度)は急峻な閾値特性を示しており、光閾値
素子として十分な機能を存していることがわかる。
なお第3図では、入射光強度の閾値は数百〜数千lxと
なっているが、この値は例えば薄膜トランジスタの半導
体層の膜厚や、素子サイズによって任意に設定すること
ができる。
なっているが、この値は例えば薄膜トランジスタの半導
体層の膜厚や、素子サイズによって任意に設定すること
ができる。
以上の説明の構成や使用材料は一例であり、これらが本
発明の適用範囲を制限するものではない。
発明の適用範囲を制限するものではない。
発明の効果
以上述べてきたように本発明によれば、分解能が高く制
御性のよい光閾値素子を提供することができ、実用的に
きわめて有用である。
御性のよい光閾値素子を提供することができ、実用的に
きわめて有用である。
第1図は本発明の一実施例の光閾値素子単位セルの等価
回路図、第2図は同光閾値素子単位セルの構造断面図、
第3図は同光閾値素子の特性図、第4図はニューロンの
動作を示す数学モデル図、第5図は従来の光閾値素子の
構造断面図、第6図は同光閾値素子の特性図である。 l・・・フォトセンサ、2・・・スイッチングトランジ
スタ、3・・・液晶、4・・・蓄積容量。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか1名1− プオ
トセンブ 2− スイッテンクトランン゛スゲ 3−−− :/&晶 入射光強、度 第 2 図 5山、sb −i”ラス基板 6−”−ITO γ・−Or 8−−5r02 QlL、 9bp、 9c、 9ダ、13之、13b−
・−Aj!10αrob ′−1−之−3r lfcL、//b−i−久−3r /ZL、 /Zb、 IZc °−87〜χ14ル、
/4b−・−力゛ラス t6a、 tsb−ML明電極。 t13−−− Bitz Si Oz。 第 図
回路図、第2図は同光閾値素子単位セルの構造断面図、
第3図は同光閾値素子の特性図、第4図はニューロンの
動作を示す数学モデル図、第5図は従来の光閾値素子の
構造断面図、第6図は同光閾値素子の特性図である。 l・・・フォトセンサ、2・・・スイッチングトランジ
スタ、3・・・液晶、4・・・蓄積容量。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか1名1− プオ
トセンブ 2− スイッテンクトランン゛スゲ 3−−− :/&晶 入射光強、度 第 2 図 5山、sb −i”ラス基板 6−”−ITO γ・−Or 8−−5r02 QlL、 9bp、 9c、 9ダ、13之、13b−
・−Aj!10αrob ′−1−之−3r lfcL、//b−i−久−3r /ZL、 /Zb、 IZc °−87〜χ14ル、
/4b−・−力゛ラス t6a、 tsb−ML明電極。 t13−−− Bitz Si Oz。 第 図
Claims (2)
- (1)一対の基板の対向内面に液晶が挟持され、前記基
板上には複数本のX信号線及びY信号線がマトリクス状
に配され、前記X信号線とY信号線で区画される領域が
単位セルに相当し、この単位セルは少なくとも、そのソ
ース電極が前記X信号線と接続された第1の薄膜トラン
ジスタと、そのソース電極が前記Y信号線に接続された
第2の薄膜トランジスタと、前記第2の薄膜トランジス
タのドレイン電極に接続されるとともに反射率の高い金
属を用いて形成した画素電極とからなり、前記画素電極
は絶縁膜を介して不透光性の導電膜との間で蓄積容量を
形成し、前記第1の薄膜トランジスタのゲート電極とド
レイン電極および前記第2の薄膜トランジスタのゲート
電極は接続されており、前記第1の薄膜トランジスタは
外部からの入射光強度によってトランスファー特性が制
御され、前記第2の薄膜トランジスタがスイッチングト
ランジスタとして液晶を駆動し外部参照光の反射率の変
調を行うことを特徴とする光閾値素子。 - (2)薄膜トランジスタの半導体層が非晶質シリコンで
あることを特徴とする請求項1記載の光閾値素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1072428A JPH02251825A (ja) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | 光閾値素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1072428A JPH02251825A (ja) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | 光閾値素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02251825A true JPH02251825A (ja) | 1990-10-09 |
Family
ID=13489011
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1072428A Pending JPH02251825A (ja) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | 光閾値素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02251825A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5446564A (en) * | 1992-06-03 | 1995-08-29 | Casio Computer Co., Ltd. | Liquid crystal display device having photosensor at each pixel |
EP0909976A1 (en) * | 1997-10-14 | 1999-04-21 | THOMSON multimedia | A display device comprising an image generating panel and illumination means on the rear side of the panel |
JP2005140519A (ja) * | 2003-11-04 | 2005-06-02 | Mitsubishi Electric Corp | 保護継電装置 |
-
1989
- 1989-03-24 JP JP1072428A patent/JPH02251825A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5446564A (en) * | 1992-06-03 | 1995-08-29 | Casio Computer Co., Ltd. | Liquid crystal display device having photosensor at each pixel |
EP0909976A1 (en) * | 1997-10-14 | 1999-04-21 | THOMSON multimedia | A display device comprising an image generating panel and illumination means on the rear side of the panel |
JP2005140519A (ja) * | 2003-11-04 | 2005-06-02 | Mitsubishi Electric Corp | 保護継電装置 |
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