JPH05134613A - 表示装置 - Google Patents

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JPH05134613A
JPH05134613A JP3300430A JP30043091A JPH05134613A JP H05134613 A JPH05134613 A JP H05134613A JP 3300430 A JP3300430 A JP 3300430A JP 30043091 A JP30043091 A JP 30043091A JP H05134613 A JPH05134613 A JP H05134613A
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JP
Japan
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light
picture element
optical waveguide
display device
optical waveguides
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Pending
Application number
JP3300430A
Other languages
English (en)
Inventor
Makoto Miyanochi
誠 宮後
Yasunobu Takusa
康伸 田草
Mikio Hashimoto
幹雄 橋本
Yuji Yamamoto
裕司 山本
Yoshihiro Hattori
吉広 服部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Priority to KR1019920021522A priority patent/KR0133276B1/ko
Priority to EP19920310448 priority patent/EP0542579B1/en
Priority to DE1992629258 priority patent/DE69229258T2/de
Publication of JPH05134613A publication Critical patent/JPH05134613A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/135Liquid crystal cells structurally associated with a photoconducting or a ferro-electric layer, the properties of which can be optically or electrically varied

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表示画像にむらがなく、大型高精細、高開口
率で、且つ歩留り良く製造することのできる表示装置を
提供する。 【構成】 11はガラス基板であり、その上に複数の絵素
電極14がマトリクス状に配設されている。ガラス基板11
内には絵素電極14の各行毎に走査用の光導波路13が形成
されており、一方、ガラス基板11上に絵素電極14の各列
毎に光導波路13に直交する信号配線16が設けられてい
る。12は遮光膜である。光導波路13は幅10μm、深さ5
μmのK+ イオン交換導波路であり、その一端は発光素
子に接続されている。信号配線16は膜厚が3000オングス
トロームのアルミニウム膜である。絵素電極14は膜厚が
1000オングストロームの透明ITO膜である。光導波路
13と信号配線16との交差部には受光素子15が配設されて
いる。受光素子15はa−Si:Hpin型フォトダイオ
ードであり、その両側は信号配線16と絵素電極14とに接
続されており、光導波路13と信号配線16とを電気的に接
続し又は遮断するスイッチング素子として動作する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マトリクス状に設けら
れた絵素電極にスイッチング素子を介して駆動信号を印
加することにより画像を表示する表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の液晶表示装置、EL(エレクトロ
ルミネセント)表示装置及びプラズマ表示装置等には、
マトリクス状に配設された絵素電極を選択的に駆動する
ことにより、画面上に画像が表示されるように構成され
ているものがある。
【0003】このように絵素電極を選択的に駆動する方
式の一つとして、個々に独立した絵素電極の各々にスイ
ッチング素子を接続して絵素電極を選択駆動するアクテ
ィブマトリクス駆動方式が知られている。
【0004】この絵素電極を選択駆動するためのスイッ
チング素子としては、一般にTFT(薄膜トランジス
タ)素子、MIM(金属−絶縁膜−金属)素子、及びM
OS(金属酸化物半導体)トランジスタ素子等が使用さ
れる。このスイッチング素子により絵素電極とこれに対
向する対向電極との間に印加される電圧をオン/オフす
ることによって、両電極間に介在させた液晶、EL発光
層又はプラズマ発光体等の表示媒体を光学的に変調し、
この光学的変調により画像が形成される。
【0005】このようなアクティブマトリクス駆動方式
は、高コントラストの表示を可能とし、液晶テレビジョ
ン、ワードプロセッサ及びコンピュータの端末表示装置
等の表示部として実用化されている。
【0006】従来のアクティブマトリクス液晶表示装置
の構造を説明する。
【0007】図8は従来のアクティブマトリクス液晶表
示装置のTFT基板の構成を示す斜視図である。図9は
図8のアクティブマトリクス液晶表示装置のTFT素子
部の横断面を含む部分断面図である。尚、図8では、図
9に示す後述する窒化シリコン(SiNx )膜59及び配
向膜60は省略されている。
【0008】これらの図に示すように、51はガラス基板
であり、ガラス基板51の上には、タンタル(Ta)から
成る走査配線(ゲート配線)52、チタン(Ti)から成
る信号配線(ソース配線)57、及び透明導電膜ITO
(酸化インジウム)から成る絵素電極61がマトリクス状
に形成されている。
【0009】走査配線52は陽極酸化タンタル(Ta2
5)絶縁膜53及びSiNx −ゲート絶縁膜54によって、
真性半導体非晶質シリコン55、n型半導体非晶質シリコ
ン56、ソース電極57、ドレイン電極66及び絵素電極61と
絶縁されている。
【0010】絵素電極61の各々には、スイッチング素子
として非晶質シリコン(a−Si)を用いたTFTが接
続されている。
【0011】このTFTは真性半導体非晶質シリコン5
5、n型半導体非晶質シリコン56、ソース電極57、エッ
チング保護膜58及びドレイン電極66を備えている。
【0012】TFT基板には図9に示すように、保護膜
としてSiNx 膜59が形成されており、SiNx 膜59の
上に配向膜60が形成されている。
【0013】TFT基板に対向する対向基板は、TFT
基板に対して所定の間隔をおいて配置されている。
【0014】この対向基板のガラス基板62上には、透明
導電膜ITOから成る対向電極63が形成されており、対
向電極63の上に配向膜64が形成されている。
【0015】このように形成されているTFT基板と対
向基板との間に、液晶65が表示媒体として注入されてい
る。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の液晶
表示装置では、画面の大型化に伴い寄生容量が増加し入
力信号の遅延が問題となるため、又、大型高精細用の走
査配線や信号配線としては配線長が長く、配線幅が細く
なるため、走査配線及び信号配線の材料として、比抵抗
の小さいタンタル(Ta)、クロム(Cr)、アルミニ
ウム(Al)、及びモリブデン(Mo)等の金属が用い
られている。
【0017】しかしながら、TFT基板及び対向基板の
サイズが数10インチと大きくなってくると線幅が数μm
と細く、又、膜厚も数1000オングストロームと薄いた
め、これらの材料を用いた場合でも配線の抵抗が再び問
題となってくる。
【0018】具体的には、信号配線及び走査配線の抵抗
と、走査配線及び信号配線の交差部における容量とによ
って入力信号が遅延し、表示画像にむらが生じるという
問題点がある。
【0019】又、表示画像の高精細化及び画面の大型化
を図ろうとして絵素数を増加しようとしても、上述の交
差部における容量成分が大きくなるため、絵素電極の駆
動が困難になり、表示画像の高精細化及び画面の大型化
が不可能となるという問題点がある。
【0020】更に、ゲート絶縁膜の厚さが3000オングス
トローム〜4000オングストロームと薄いため、上述の交
差部においてピンホールが発生しやすく、TFTのソー
スとゲートとが短絡して歩留りが低下するという問題点
がある。
【0021】又、走査配線と絵素電極との短絡を避ける
ために、これらの間隔を10μm以上保つ必要があり、そ
のために開口率を上げることが困難になるという問題点
がある。
【0022】従って、本発明は、表示画像にむらがな
く、大型高精細、高開口率で、且つ歩留り良く製造する
ことのできる表示装置を提供するものである。
【0023】
【課題を解決するための手段】表示媒体と、表示媒体を
駆動するための複数の絵素電極と、行又は列方向に配設
された複数の信号線と、複数の信号線と交差して配設さ
れており複数の絵素電極にそれぞれ設けられている光導
波路と、光導波路に光を印加する発光素子と、光導波路
からの光を受け取ったときに複数の絵素電極の各々と絵
素電極に対応する信号配線とを電気的に接続する受光素
子とを備えている。
【0024】
【作用】発光素子を発光させることにより光導波路を通
じて送光すると、光導波路から光を受け取った受光素子
は、絵素電極と、対応する信号配線とを電気的に接続す
る。その結果、絵素電極に電圧が印加され、この絵素電
極に対応する表示媒体が光学的に変調され、画像が表示
される。即ち、従来の走査配線の代わりに光導波路が用
いられているので、配線抵抗がなく、且つ走査配線と信
号配線との交差部における容量の問題もないので、絵素
数を増加しても絵素電極の駆動が困難になることがな
く、表示の高精細化及び画面の大型化が可能となる。
又、上述の交差部における容量の問題がないので、走査
信号の遅延は生ずることなく、むらのない均一な表示が
可能となる。更に、上述の交差部におけるピンホールの
発生の問題も生じないので、歩留りを向上させることが
できる。そして、走査配線と絵素電極との間の短絡の問
題もなくなり、光導波路と絵素電極とを接近させて配置
できるので、開口率を向上させることができる。
【0025】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
【0026】図1は本発明に係る表示装置の一実施例の
マトリクス基板の構成を示す斜視図である。図2は図1
の表示装置の受光素子部の横断面を含む部分断面図であ
る。尚、図1では、図2に示す後述する配向膜17は省略
されている。
【0027】これらの図に示すように、11はガラス基板
であり、ガラス基板11の上に複数の絵素電極14がマトリ
クス状に形成されている。
【0028】ガラス基板11内には、絵素電極14の各行
(又は各列)毎に走査用の光導波路13が形成されてお
り、一方、ガラス基板11上に絵素電極14の各列(又は各
行)毎に、金属材料から成る信号配線16が光導波路13と
交差する、例えば直交するように設けられている。
【0029】光導波路13とガラス基板11との間には、ガ
ラス基板11の側からの光を遮るための遮光膜12が設けら
れている。
【0030】光導波路13は例えば、幅10μm、深さ5 μ
mのK+ イオン交換導波路から成っており、その一端は
図示していない後述する発光素子に接続されている。
【0031】信号配線16はこの実施例ではアルミニウム
膜から成っており、その膜厚は3000オングストロームで
ある。絵素電極14は厚みが1000オングストロームの透明
なITO膜から成っている。
【0032】光導波路13と信号配線16との交差部には、
光導波路13と信号配線16とを電気的に接続し又は遮断す
るスイッチング素子として動作する受光素子15が配設さ
れている。
【0033】受光素子15は例えば、a−Si:H(非晶
質水素化シリコン)pin型フォトダイオード等の光電
変換素子から成っており、その両側は信号配線16と絵素
電極14とに接続されている。尚、受光素子15はa−S
i:Hpin型フォトダイオードの他に、a−Si(非
晶質シリコン)から成る光電変換素子であってもよい。
【0034】ガラス基板11上に遮光膜12、光導波路13、
絵素電極14、受光素子15及び信号配線16が形成されたマ
トリクス基板には、図2に示すように配向膜17が形成さ
れている。
【0035】このマトリクス基板に対向する対向基板
は、マトリクス基板に対して所定の間隔をおいて配置さ
れている。
【0036】この対向基板のガラス基板21上には、透明
な対向電極20が形成されており、対向電極20の上に配向
膜19が形成されている。
【0037】このように形成されているマトリクス基板
と対向基板との間に、液晶18が注入されている。
【0038】図3は図1の表示装置のマトリクス基板の
電気的構成を示す回路図である。
【0039】同図に示すように、光導波路13の各々の一
端には、光導波路13内に光(例えば図中hνで示すエネ
ルギの光)を送出する発光素子22が設けられている。発
光素子22は例えば、GaAs(ガリウムヒ素)系LED
(発光ダイオード)又はLD(レーザダイオード)から
構成されている。
【0040】光導波路13上に形成された受光素子15は、
発光素子22から発せられ光導波路13を介して送られた光
(例えば図中hνで示すエネルギの光)を受け取ること
が可能なように構成されている。
【0041】このような構成において、図1〜図3に示
すように、光導波路13の各々に設けられている発光素子
22を順次発光させることにより、対応する光導波路13に
走査用の光信号を送る。
【0042】受光素子15は、この光信号を受け取って信
号配線16からの信号を制御することにより、絵素電極14
を駆動する。即ち、例えば受光素子15は、この光信号を
受け取るとオン状態となり、絵素電極14と、これに対応
する信号配線16とを電気的に接続する。
【0043】従って、信号配線16と対向電極20との間に
印加された電圧が絵素電極14と対向電極20との間に印加
され、その部分の液晶18が光学的に変調され、画像が形
成される。
【0044】光導波路13は本発明の光導波路の一実施例
である。絵素電極14は本発明の複数の絵素電極の一実施
例である。受光素子15は本発明の受光素子の一実施例で
ある。信号配線16は本発明の複数の信号線の一実施例で
ある。液晶18は本発明の表示媒体の一実施例である。発
光素子22は本発明の発光素子の一実施例である。
【0045】次に、この実施例の表示装置の製造工程を
説明する。
【0046】図4は本発明に係る表示装置の一実施例の
製造工程を示す斜視図である。図5は図4の製造工程に
続く工程を示す斜視図である。図6は図5の製造工程に
続く工程を示す斜視図である。図7は図6の製造工程に
続く工程を示す斜視図である。
【0047】図4に示すように、先ずガラス基板11上
に、K+ イオン交換法により光導波路13を形成する。
【0048】次いで、図5に示すように、ITO膜から
成る絵素電極14をマトリックス状に形成する。
【0049】次いで、図6に示すように、光導波路13と
絵素電極14とが重なり合っている部分上に、例えばa−
Si:Hpin型から成る光電変換素子、即ち受光素子
15を形成する。
【0050】次いで、図7に示すように、アルミニウム
から成る信号配線16を光導波路13と直交するように形成
する。
【0051】以上の工程でマトリクス基板を製造した
後、図2に示すように、マトリクス基板に配向膜17を、
対向電極20が形成された対向基板に配向膜19をそれぞれ
形成し、その後ラビング処理を行う。
【0052】次いで、マトリクス基板と対向基板とを図
示していないスペーサを介して貼り合わせ、両基板間に
液晶18を注入することにより、表示装置が作製される。
【0053】上述の表示装置の実施例によれば、発光素
子を発光させることにより光導波路を通じて送光する
と、光導波路から光を受け取った受光素子は、絵素電極
と、対応する信号配線とを電気的に接続する。その結
果、絵素電極に電圧が印加され、この絵素電極に対応す
る部分の液晶が光学的に変調され、画像が表示される。
【0054】即ち、この実施例の表示装置では、従来の
走査配線の代わりに光導波路が用いられているので、配
線抵抗がなく、且つ走査配線と信号配線との交差部にお
ける容量の問題もないので、絵素数を増加しても絵素電
極の駆動が困難になることがなく、表示の高精細化及び
画面の大型化が可能となる。
【0055】上述の交差部における容量の問題がないの
で、走査信号の遅延は生ずることなく、又、光による走
査が行われるため高速なスイッチングが可能となるの
で、むらのない均一な画像表示が可能となる。
【0056】上述の交差部におけるピンホールの発生の
問題も生じないので、歩留りを向上させることができ
る。そして、走査配線と絵素電極との間の短絡の問題も
なくなり、光導波路と絵素電極とを接近させて配置でき
るので、開口率を向上させることができる。
【0057】又、この実施例によれば、走査線として動
作する光導波路はガラス基板内に形成されているので、
基板上に凹凸が生じない。このため、平坦な基板上に信
号配線を形成することができ、信号配線の断線の発生を
防止することができる。
【0058】尚、上述の実施例では、表示媒体として液
晶を用いた例を示したが、液晶に限らずEL発光層又は
プラズマ発光体等を表示媒体に用いてもよい。
【0059】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、表示媒
体と、表示媒体を駆動するための複数の絵素電極と、行
又は列方向に配設された複数の信号線と、複数の信号線
と交差して配設されており複数の絵素電極にそれぞれ設
けられている光導波路と、光導波路に光を印加する発光
素子と、光導波路からの光を受け取ったときに複数の絵
素電極の各々と絵素電極に対応する信号配線とを電気的
に接続する受光素子とを備えている。従って、表示画像
にむらがなく、大型高精細、高開口率で、且つ歩留り良
く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る表示装置の一実施例のマトリクス
基板の構成を示す斜視図である。
【図2】図1の表示装置の受光素子部の横断面を含む部
分断面図である。
【図3】図1の表示装置のマトリクス基板の電気的構成
を示す回路図である。
【図4】本発明に係る表示装置の一実施例の製造工程を
示す斜視図である。
【図5】図4の製造工程に続く工程を示す斜視図であ
る。
【図6】図5の製造工程に続く工程を示す斜視図であ
る。
【図7】図6の製造工程に続く工程を示す斜視図であ
る。
【図8】従来のアクティブマトリクス液晶表示装置のT
FT基板の構成を示す斜視図である。
【図9】図8のアクティブマトリクス液晶表示装置のT
FT素子部の横断面を含む部分断面図である。
【符号の説明】
11、21 ガラス基板 12 遮光膜 13 光導波路 14 絵素電極 15 受光素子 16 信号配線 17、19 配向膜 20 対向電極 22 発光素子
【手続補正書】
【提出日】平成5年2月8日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0032
【補正方法】変更
【補正内容】
【0032】光導波路13と信号配線16との交差部には、
絵素電極14と信号配線16とを電気的に接続し又は遮断す
るスイッチング素子として動作する受光素子15が配設さ
れている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 裕司 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ヤープ株式会社内 (72)発明者 服部 吉広 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ヤープ株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表示媒体と、該表示媒体を駆動するため
    の複数の絵素電極と、行又は列方向に配設された複数の
    信号線と、該複数の信号線と交差して配設されており前
    記複数の絵素電極にそれぞれ設けられている光導波路
    と、該光導波路に光を印加する発光素子と、前記光導波
    路からの光を受け取ったときに前記複数の絵素電極の各
    々と該絵素電極に対応する前記信号配線とを電気的に接
    続する受光素子とを備えたことを特徴とする表示装置。
  2. 【請求項2】 前記受光素子は非晶質シリコンから成る
    光電変換素子であることを特徴とする請求項1に記載の
    表示装置。
  3. 【請求項3】 前記発光素子はGaAs系発光ダイオー
    ド又はレーザダイオードであることを特徴とする請求項
    1に記載の表示装置。
JP3300430A 1991-11-15 1991-11-15 表示装置 Pending JPH05134613A (ja)

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KR100691452B1 (ko) * 2005-12-20 2007-03-12 삼성전기주식회사 레이저 후면광원장치를 구비하는 액정디스플레이

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