JPH05297356A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表示品位を向上させることのできる液晶表示
装置を提供する。 【構成】 線状導光路Ｙ₂ と線状電極Ｘ₁ との交差部分
には、線状電極Ｘ₁ と絵素電極14との間に光スイッチン
グ素子15が設けられている。光スイッチング素子15につ
いては、光スイッチング素子15を形成するａ−Ｓｉ：Ｈ
から成る光導電体層に接触している２つの電極、即ち絵
素電極14と線状電極Ｘ₁ 側の透明電極16とが、同じ材料
ＩＴＯから形成されているため、光導電体層と、これに
接する両電極との界面には、ほぼ同じレベルのエネルギ
障壁（ショットキー障壁）がそれぞれ存在している。こ
のため、光スイッチング素子15はバックツーバックダイ
オードの特性を示す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光アドレス方式による
アクティブマトリクス駆動型の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電気配線によって駆動信号を送
信する場合、配線抵抗とキャパシタンスとによって信号
波形の遅延が生じ、大型の表示装置や高精細の表示装置
を実現できないという問題点がある。

【０００３】これらの問題点を解決するために、駆動信
号を光によって伝送する光アドレス方式の液晶表示装置
が開発されている（特開平2 −89029 、特開平1 −1730
16等）。

【０００４】図７は従来の光アドレス方式のアクティブ
マトリクス駆動型の液晶表示装置の構成を示す平面図で
ある。図８は図７のＡ−Ａ線断面図である。

【０００５】尚、図７に示す平面図では、図８の断面図
に示すガラス基板81b 、遮光層82b、配向層90a 及び90b
、透明電極91、シール材92並びに液晶層93は省略され
ている。

【０００６】両図に示すように、一方のガラス基板81a
上には複数の線状導光路Ｙ₁ 、Ｙ₂、…、Ｙ_n がＹ方向
（図７の横方向）に沿って配列されており、これらの上
に交差して複数の線状電極Ｘ₁ 、Ｘ₂ 、…、Ｘ_m-1 、Ｘ
_m がＸ方向（図７の縦方向）に沿って配列されている。

【０００７】各線状導光路Ｙ₁ 、Ｙ₂ 、…、Ｙ_n 、例え
ば線状導光路Ｙ₂ は、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ
95及びマイクロレンズアレイ96から成る発光部と、この
発光部からの光を伝える線状の導光路84とから構成され
ており、発光部を発光させることにより、線状導光路Ｙ
₂ に光が伝送される。

【０００８】ガラス基板81a の内部には、素子の下方か
らの光（外光）が上方に形成される光導電体層に入射す
るのを防ぐための遮光層82a が形成されている。

【０００９】ガラス基板81a 上には、導光路84及びクラ
ッド層86が順次形成されており、クラッド層86の上に
は、透明な絵素電極87が形成されている。

【００１０】導光路84の表面には、後述する光スイッチ
ング素子に光が照射される際の光利用率を高めるための
切れ目84e が設けられている。

【００１１】線状導光路Ｙ₁ 、Ｙ₂ 、…、Ｙ_n と線状電
極Ｘ₁ 、Ｘ₂ 、…、Ｘ_m との交差部分には、光導電体層
から成る光スイッチング素子がそれぞれ設けられてい
る。この光スイッチング素子は線状電極Ｘ₁ 、Ｘ₂ 、
…、Ｘ_m と液晶等の表示媒体を駆動するための絵素電極
87との間にそれぞれ設けられている。

【００１２】例えば、線状導光路Ｙ₂ と線状電極Ｘ₁ と
の交差部分には、線状電極Ｘ₁ と絵素電極87との間に光
スイッチング素子88が設けられている。

【００１３】光スイッチング素子88はＬＥＤアレイ95か
ら線状導光路Ｙ₂ を介して伝送される光信号により制御
される。

【００１４】光スイッチング素子88を形成する光導電体
層は、光が照射されると低インピーダンスとなり、線状
電極Ｘ₁ と絵素電極87とは電気的に接続される。又、光
が照射されないときは光導電体層は高インピーダンスと
なり、線状電極Ｘ₁ と絵素電極87とは電気的に絶縁され
る。

【００１５】即ち、上述の光アドレス方式の液晶表示装
置は、走査信号に光を用い、光スイッチング素子88を形
成する光導電体層のインピーダンス変化を利用すること
により駆動される。

【００１６】尚、図８に示すように、光スイッチング素
子88は絵素電極87と線状電極Ｘ₁ とに挟まれたダイオー
ド構造を有している。

【００１７】光スイッチング素子88を形成する光導電体
層は、プラズマＣＶＤ（化学蒸着）法により形成されて
いる。この光導電体層には、低温で大面積に形成するこ
とが可能な水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：
Ｈ）が使用されており、光が照射されない暗状態におい
て高インピーダンスが要求されることから真性（イント
リンジック）な水素化アモルファスシリコン（ｉ−ａ−
Ｓｉ：Ｈ）が使用されている。

【００１８】絵素電極87としては、錫の酸化物（ＳｎＯ
₂ ）やインジウムと錫との酸化物（ＩＴＯ）等の透明電
極が使用され、線状電極Ｘ₁ としては、クロム（Ｃ
ｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、又はアルミニウム（Ａｌ）等
の金属膜が使用されている。

【００１９】線状電極Ｘ₁ 、クラッド層86、絵素電極87
及び光スイッチング素子88上には、配向層90a が形成さ
れている。

【００２０】他方のガラス基板81b 上には、透明電極91
が設けられており、透明電極91上には、ガラス基板81a
に形成された光スイッチング素子88及び遮光層82a のパ
ターンに合わせて、素子の上方からの光（外光）が光ス
イッチング素子88に入射するのを防ぐための遮光層82b
が形成されている。

【００２１】透明電極91及び遮光層82b の上には、配向
層90b が形成されている。

【００２２】これら各層が形成されている基板間には、
シール材92を介して液晶層93が形成されている。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】このようなダイオード
構造を有する光スイッチング素子を用いた従来の光アド
レス方式のアクティブマトリクス駆動型の液晶表示装置
では、光スイッチング素子88に供給される電気信号の極
性（順バイアス、逆バイアス）に対して、光スイッチン
グ性能に非対称性（整流性）が生じてしまう。

【００２４】即ち、前述のようなダイオード構造では、
絵素電極87と、ａ−Ｓｉ：Ｈから成る光スイッチング素
子88を形成する光導電体層との界面では、ショットキー
接合状態となり、一方、金属薄膜から成る線状電極Ｘ₁
と光スイッチング素子88を形成する光導電体層との界面
では、オーミック接合（或いは障壁の低いショットキー
接合）状態となる。

【００２５】従って、整流性を示すショットキーダイオ
ード構造が形成されてしまい、スイッチング性能に影響
を与えることになる。

【００２６】図９はショットキー接合状態における光ス
イッチング素子を形成する光導電体層の一般的な電流−
電圧特性を示すグラフである。

【００２７】同図に示すように、ショットキー接合状態
における光導電体層の電流−電圧特性は、光が照射され
る明状態及び光が照射されない暗状態の両状態におい
て、供給される電気信号の極性に対して非対称なスイッ
チング性能を現す。

【００２８】このようなダイオード構造を有する光スイ
ッチング素子を光アドレス方式の液晶表示装置に使用す
ると、完全な交流波形を光スイッチング素子に供給して
も、電気光学媒体である液晶層93に含まれている液晶に
は、直流電圧成分を含む電気信号が印加される。このよ
うに、液晶に直流電圧成分を含む電気信号が印加される
と、不純物の電極付着や液晶分子の分解等による品質劣
化が生ずるという問題点がある。このため、液晶に印加
される電気信号としては、対称な交流波形が望ましい。

【００２９】又、特に光が照射されない暗状態における
光導電体層のインピーダンスは、電極からのキャリヤ注
入（２次電流）によって大きく支配される。このため、
オーミック接合を有する電極構成では、暗状態における
インピーダンスを十分に大きくすることができず、液晶
を線順次駆動するために要求されるインピーダンスのオ
ン／オフ比を十分に得られない場合があるという問題点
がある。

【００３０】従って、線状電極によって伝送される電気
信号を絵素電極に供給する場合、途中に介在する光スイ
ッチング素子としては、極性に対して対称的であり、光
の照射に対するインピーダンスの変化量が大きくなるよ
うな動作性能を示すことが望ましく、光スイッチング素
子の性能の改善が要求される。

【００３１】そこで、本発明は、スイッチング動作性能
の向上を図ることにより、表示品位を向上することので
きる液晶表示装置を提供するものである。

【００３２】

【課題を解決するための手段】それぞれが電極を有する
２つの基板間に設けた液晶層を含む液晶表示装置であっ
て、一方の基板が互いに並列に配列された複数の線状導
光路と、複数の線状導光路と交差する方向に互いに並列
に配列された複数の線状電極と、複数の線状導光路及び
複数の線状電極が交差する位置にそれぞれ設けられてお
り線状導光路からの光によりスイッチング動作すると共
にバックツーバックダイオード構造を有する複数の光導
電体層とを備えており、線状電極及び光導電体層を介し
て印加される信号により液晶層の各絵素が駆動されるよ
う構成されている。

【００３３】

【作用】複数の線状導光路を介して導かれた光が照射さ
れた光導電体層は、そのインピーダンスが低下して導通
状態となる。その結果、線状電極からの信号がこの光導
電体層を介して液晶層の絵素に伝えられる。光が照射さ
れなかった光導電体層は非導通状態のままであるため、
線状電極からの信号は液晶層の絵素に伝わらない。この
ように光導電体層はアクティブ素子の如くスイッチング
動作を行う。

【００３４】この光導電体層はバックツーバックダイオ
ード構造を有しているので、光が照射された状態（明状
態）及び光が照射されない状態（暗状態）の両状態にお
いて、光導電体層への電極からのキャリヤの注入は、光
導電体層と電極との界面に生じるエネルギ障壁により阻
止される。このため、光導電体層は暗状態において非常
に高インピーダンスとなる。又、明状態において光導電
体層のインピーダンスは、電極からのキャリヤの注入よ
りも光照射に伴う光生成キャリヤによって大きく支配さ
れるため、十分低インピーダンスになる。このため、液
晶層の絵素を線順次駆動するために要求されるインピー
ダンスのオン／オフ比を十分満たすことができる。更
に、光導電体層を挟む両電極側で阻止されるキャリヤの
注入の割合はほぼ同程度となるため、光導電体層の電流
−電圧特性は、非対称な特性（整流性）を示さない。こ
のため、線状電極から供給される電気信号の極性に対し
て対称なスイッチング性能（インピーダンス変化）を得
ることが可能となり、液晶層の絵素は対称な交流波形の
信号により駆動されることになる。

【００３５】従って、スイッチング動作性能の向上が図
られ、液晶表示装置の表示品位を向上させることができ
る。

【００３６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００３７】図１は本発明に係る液晶表示装置の第１の
実施例であるアクティブマトリクス駆動型の液晶表示装
置の構成を示す断面図であり、図２は本発明に係る液晶
表示装置の第１の実施例であるアクティブマトリクス駆
動型の液晶表示装置の構成を示す平面図である。ここ
で、図１の断面図は図２のＢ−Ｂ線断面図である。

【００３８】尚、図２に示す平面図では、図１の断面図
に示すガラス基板11b 、遮光層12b、配向層17a 及び17b
、透明電極18、シール材19並びに液晶層20は省略され
ている。又、図１に示す断面図では、図２の平面図に示
す発光素子アレイ21及びマイクロレンズアレイ22から成
る発光部は省略されている。

【００３９】両図に示すように、一方のガラス基板11a
上には複数の線状導光路Ｙ₁ 、Ｙ₂、…、Ｙ_n がＹ方向
（図２の横方向）に沿って配列されており、これらの上
に交差して複数の線状電極Ｘ₁ 、Ｘ₂ 、…、Ｘ_m-1 、Ｘ
_m がＸ方向（図２の縦方向）に沿って配列されている。

【００４０】線状導光路Ｙ₁ 、Ｙ₂ 、…、Ｙ_n は、ガラ
ス基板11a にタリウムイオン（Ｔｌ⁺ ）を熱拡散させる
ことにより形成されている。線状導光路Ｙ₁ 、Ｙ₂ 、
…、Ｙ_n としては、この他に火炎体積法やＣＶＤ法によ
り形成される二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）系の導光路、高
分子材料から成る導光路、光ファイバ等、導光性能やプ
ロセスの条件を満たすものであれば、どれを用いてもよ
い。

【００４１】線状電極Ｘ₁ 、Ｘ₂ 、…、Ｘ_m には、この
実施例ではスパッタ法により形成されるＡｌを使用して
いる。

【００４２】各線状導光路Ｙ₁ 、Ｙ₂ 、…、Ｙ_n 、例え
ば線状導光路Ｙ₂ は、発光素子アレイ21及びマイクロレ
ンズアレイ22から成る発光部と、この発光部からの光を
伝える線状の導光路23とから構成されており、発光素子
アレイ21と導光路23とは、マイクロレンズアレイ22によ
って結合されている。

【００４３】ガラス基板11a の内部には、素子の下方か
らの光（外光）が上方に形成される光導電体層に入射す
るのを防ぐための遮光層12a が設けられており、遮光層
12aのパターンは後述する光スイッチング素子15を形成
する光導電体層のパターンと一致するように形成されて
いる。

【００４４】線状導光路Ｙ₂ （導光路23）上には、クラ
ッド層13としてスパッタ法によりＳｉＯ₂ 薄膜が形成さ
れている。

【００４５】導光路23の表面には、光スイッチング素子
15に光が照射されるように、光スイッチング素子15の下
方に光散乱部23e が設けられており、光散乱部23e を設
けることにより、導光路23から外部へ放出される光量が
増大し、光利用率を高めることができる。

【００４６】クラッド層13の上には、スパッタ法により
ＩＴＯを蒸着しパターン化することによって、透明な絵
素電極14が形成されている。

【００４７】線状導光路Ｙ₁ 、Ｙ₂ 、…、Ｙ_n と線状電
極Ｘ₁ 、Ｘ₂ 、…、Ｘ_m との交差部分には、光導電体層
から成る光スイッチング素子がそれぞれ設けられてい
る。この光スイッチング素子は線状電極Ｘ₁ 、Ｘ₂ 、
…、Ｘ_m と液晶等の表示媒体を駆動するための絵素電極
14との間にそれぞれ設けられている。

【００４８】例えば、線状導光路Ｙ₂ と線状電極Ｘ₁ と
の交差部分には、線状電極Ｘ₁ と絵素電極14との間に光
スイッチング素子15が設けられている。

【００４９】光スイッチング素子15を形成する光導電体
層は、絵素電極14上にａ−Ｓｉ：Ｈ膜をプラズマＣＶＤ
法により形成されている。

【００５０】尚、光導電体層を形成するａ−Ｓｉ：Ｈの
膜厚は、0.5 μｍ〜1.2 μｍが適当であり、この実施例
では0.6 μｍに設定している。

【００５１】光スイッチング素子15上には、透明電極16
及び線状電極Ｘ₁ が、いずれもスパッタ法により積層し
て形成されており、透明電極16及び線状電極Ｘ₁ は、Ｉ
ＴＯ及びＡｌをそれぞれフォトリソグラフィ技術によっ
てパターン化されている。

【００５２】これらの層の上には、スピナにより形成さ
れたポリイミド膜をラビング処理することによって、配
向層17a が形成されている。

【００５３】線状導光路Ｙ₁ 、Ｙ₂ 、…、Ｙ_n と線状電
極Ｘ₁ 、Ｘ₂ 、…、Ｘ_m との交差部分に、このようにし
て形成された光スイッチング素子は、発光素子アレイ21
から線状導光路Ｙ₁ 、Ｙ₂ 、…、Ｙ_n を介して伝送され
る光信号により制御される。

【００５４】この際、線状導光路Ｙ₂ と線状電極Ｘ₁ と
の交差部分に形成された光スイッチング素子15について
は、光スイッチング素子15を形成するａ−Ｓｉ：Ｈから
成る光導電体層に接触している２つの電極、即ち絵素電
極14と線状電極Ｘ₁ 側の透明電極16とが、同じ電極材料
ＩＴＯから形成されているため、光導電体層と、これに
接している絵素電極14及び透明電極16との界面には、ほ
ぼ同じレベルのエネルギ障壁（ショットキー障壁）がそ
れぞれ存在している。

【００５５】このため、光スイッチング素子15はバック
ツーバックダイオードの特性を示す。

【００５６】尚、透明電極16の材料として、この実施例
ではＩＴＯを使用しているが、ＳｎＯ₂ 、又はＩＴＯと
ＳｎＯ₂ との積層膜等を用いても同等の効果を得ること
ができる。線状電極Ｘ₁ 、Ｘ₂ 、…、Ｘ_m の材料とし
て、この実施例ではＡｌを使用しているが、クロム（Ｃ
ｒ）、Ｎｉ（ニッケル）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン
（Ｍｏ）、又はＩＴＯ等、他の導電薄膜材料を用いても
よい。光スイッチング素子15の光導電体層としては、ａ
−Ｓｉ：Ｈの他に、近赤外波長の光に対しては非晶質水
素化シリコンゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ）を使用
することが可能である。

【００５７】又、この実施例では、発光素子アレイとし
てレーザダイオード（ＬＤ）アレイを使用しているが、
これに限定されず、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイを
使用してもよい。

【００５８】他方のガラス基板11b 上には、スパッタ法
によりＩＴＯを蒸着することによって透明電極18が形成
されている。

【００５９】透明電極18上には、対向するガラス基板11
a に形成された光スイッチング素子15及び遮光層12a の
パターンに合わせて、素子の上方からの光（外光）が光
スイッチング素子15に入射するのを防ぐための遮光層12
b が形成されている。

【００６０】これら透明電極18及び遮光層12b の上に
は、スピナにより形成されたポリイミド膜をラビング処
理することによって、配向層17b が形成されている。

【００６１】尚、配向層17a 及び17b としては、ＳｉＯ
₂ の斜方蒸着膜を用いてもよい。

【００６２】このようにして各層が形成された基板間に
図示していないスペーサを分散し、シール材19を介して
両基板を貼り合わせ、この間に液晶を注入することによ
り、液晶層20が形成されている。

【００６３】液晶層20の表示モードはツイステッドネマ
ティック（ＴＮ）モードであり、液晶材料としては、例
えばメルク社製のフッ素系液晶、ＺＬＩ−4792を用い、
これを真空注入することにより液晶層20が形成される。

【００６４】液晶表示モードとしては、この他にネマチ
ック液晶を用いたものとして、ゲストホストモード、Ｅ
ＣＢモード、スーパーツイステッドネマティック（ＳＴ
Ｎ）モード、相転移モード等が可能である。又、カイラ
ルスメクティック液晶を用いたＳＳＦＬＣモード、高分
子と液晶との複合膜を用いたＰＤＬＣ等が可能である。

【００６５】ガラス基板11a 及び11b は本発明の２つの
基板の一実施例である。光スイッチング素子15は本発明
の光導電体層の一実施例である。液晶層20は本発明の液
晶層の一実施例である。導光路23及び線状導光路Ｙ₁ 、
Ｙ₂ 、…、Ｙ_n は、本発明の複数の線状導光路の一実施
例である。線状電極Ｘ₁ 、Ｘ₂ 、…、Ｘ_m は本発明の複
数の線状電極の一実施例である。

【００６６】次に、この実施例の液晶表示装置の駆動方
法を説明する。

【００６７】発光部からの光を線状導光路Ｙ₁ からＹ_n
まで順次伝送することにより光走査し、それに応じて電
気信号を線状電極Ｘ₁ 、Ｘ₂ 、…、Ｘ_m に印加する。線
状導光路Ｙ₁ 、Ｙ₂ 、…、Ｙ_n が発光している期間、そ
の線状導光路上の光スイッチング素子がオン状態となる
ため、線状電極Ｘ₁ 、Ｘ₂ 、…、Ｘ_m からの電気信号が
それぞれの絵素電極に印加されて画像表示が行われる。

【００６８】この実施例によれば、光スイッチング素子
がバックツーバックダイオード構造を有しているので、
光が照射される明状態及び光が照射されない暗状態の両
状態において、光スイッチング素子を形成する光導電体
層への絵素電極及び透明電極からのキャリヤ注入は、光
導電体層と両電極との界面にそれぞれ生じるエネルギ障
壁により阻止される。

【００６９】このため、光導電体層は暗状態において非
常に高インピーダンスとなる。又、明状態において光導
電体層のインピーダンスは、電極からのキャリヤの注入
よりも光照射に伴う光生成キャリヤによって大きく支配
されるため、十分低インピーダンスになる。従って、液
晶を線順次駆動するために要求されるインピーダンスの
オン／オフ比を十分満たすことが可能となる。

【００７０】図３は光導電体層の電流−電圧特性を示す
グラフである。

【００７１】同図に示すように、両電極側で阻止される
キャリヤ注入の割合はほぼ同程度となるため、光導電体
層の電流−電圧特性は、非対称な特性（整流性）を示さ
ない。このため、線状電極から供給される電気信号の極
性に対して対称なスイッチング性能（インピーダンス変
化）を得ることが可能となり、液晶には対称な交流波形
の信号が印加されることになる。

【００７２】従って、スイッチング動作性能の向上が図
られ、液晶表示装置の表示品位を向上させることができ
る。

【００７３】バックツーバックダイオード構造を有する
光スイッチング素子を作成する方法としては、前述の第
１の実施例で示したようなショットキー接合を利用する
方法の他に、光導電体層の材料に不純物をドープしたド
ーピング層を利用する方法がある。

【００７４】このドーピング層を利用した光スイッチン
グ素子を用いて作成された液晶表示装置を第２の実施例
として説明する。

【００７５】図４はａ−Ｓｉ：Ｈのドーピング層を利用
した光スイッチング素子部の概略構成を示す断面図であ
る。

【００７６】同図に示すように、絵素電極33と線状電極
Ｘ₁ とは、図１に示す第１の実施例の絵素電極14と線状
電極Ｘ₁ とにそれぞれ対応している。

【００７７】絵素電極33はＩＴＯから成っており、絵素
電極33上の光スイッチング素子を形成する部分31に、ａ
−Ｓｉ：Ｈの積層膜から成る光導電体層32、及びＡｌか
ら成る線状電極Ｘ₁ が順に形成されている。

【００７８】ここで用いるＩＴＯとＡｌとは、スパッタ
法により作成されるもので、それぞれフォトリソグラフ
ィ技術によりパターン化されている。

【００７９】光導電体層32を形成しているａ−Ｓｉ：Ｈ
の積層膜は、ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜32a 、ｉ型ａ−Ｓｉ：
Ｈ膜32b 、ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜32c 、ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ
膜32d 、及びｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜32e の順に積層されて
いる。

【００８０】光導電体層32は本発明の光導電体層の一実
施例である。

【００８１】光導電体層32の作成方法としては、先ず、
シラン（ＳｉＨ₄ ）ガス、水素（Ｈ₂ ）ガス、及びホス
フィン（ＰＨ₃ ）ガスを原料として、プラズマＣＶＤ法
によりｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜32a を絵素電極33上に形成す
る。ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜32aの膜厚は、100 オングスト
ローム〜500 オングストロームの範囲がよく、好ましく
は約200 オングストロームである。

【００８２】次いで、ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜32a の上に、
ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜32b をＳｉＨ₄ガス、及びＨ₂ ガス
を用いて形成する。ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜32b の膜厚は、
0.4μｍ〜2.5 μｍの範囲がよく、好ましくは約0.8 μ
ｍである。

【００８３】次いで、ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜32b の上に、
ＳｉＨ₄ ガス、Ｈ₂ ガス、及びジボラン（Ｂ₂ Ｈ₆ ）ガ
スを用いてｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜32c を形成する。ｐ型ａ
−Ｓｉ：Ｈ膜32c の膜厚は、100 オングストローム〜50
0 オングストロームの範囲がよく、好ましくは約250 オ
ングストロームである。

【００８４】更にｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜32c の上に、ｉ型
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜32d を前述のｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜32b の
形成と同様の方法で形成する。ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜32d
の膜厚は、0.4 μｍ〜3.0 μｍの範囲がよく、好ましく
は約0.9 μｍである。

【００８５】最後に、ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜32d の上に、
ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜32e を前述のｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜32
a の形成と同様の方法で形成する。ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜
32eの膜厚は、100 オングストローム〜600 オングスト
ロームの範囲がよく、好ましくは約250 オングストロー
ムである。

【００８６】図５は図４の光スイッチング素子部の回路
図である。

【００８７】このようにして作成されたｎｉｐｉｎ型の
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜の光導電体層32から成る光スイッチング
素子は、同図に示すように、ｐｉｎダイオード２つを反
対向きに接続させたときの性能、即ちバックツーバック
ダイオードの特性を示す。

【００８８】従って、光が照射されると光導電体層32が
十分低インピーダンスとなり、線状電極Ｘ₁ と絵素電極
33とは電気的に接続される。又、光が照射されないとき
は、バックツーバックダイオードの特性に従い、光導電
体層32は印加される信号波形の極性にかかわらず高イン
ピーダンスとなり、線状電極Ｘ₁ と絵素電極33とは電気
的に絶縁される。このように、ｎｉｐｉｎ型のａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜の光導電体層32から成る光スイッチング素子
は、印加される信号波形の極性に対して、対称的なスイ
ッチング特性を示す。

【００８９】上述のｎｉｐｉｎ型のａ−Ｓｉ：Ｈ膜の光
スイッチング素子を、図１及び図２の第１の実施例に示
した液晶表示装置の光スイッチング素子15の代わりに用
いることにより、第２の実施例の液晶表示装置が形成さ
れる。

【００９０】第２の実施例の液晶表示装置の構成は、光
スイッチング素子以外の構成に関しては第１の実施例と
共通である。

【００９１】従って、この実施例によれば、完全な交流
波形を液晶に印加することが可能となる。

【００９２】尚、この実施例ではドーピング層を利用し
た光スイッチング素子の材料として、低温で大面積に作
成することの可能なａ−Ｓｉ：Ｈを用いたｎｉｐｉｎ型
の積層膜を使用したが、ｎｉｐｉｎ型の積層膜の代わり
に、ｐｉｎｉｐ型の積層膜を使用してもよく、又、多結
晶（ポリ）シリコン（ｐ−Ｓｉ）を用いたｎｐｎ型、ｐ
ｎｐ型の積層膜を利用しても同様に高性能な光スイッチ
ング素子が実現できる。更に、ａ−Ｓｉ：Ｈの他に近赤
外波長の光に対しては、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈを使用するこ
とも可能である。

【００９３】図４に示すこの実施例の光スイッチング素
子において、光が照射される側、即ち、絵素電極33側の
ｎ型及びｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ32a 及び32b の代わりに、ｎ
型及びｉ型の非晶質水素化シリコンカーバイド（ａ−Ｓ
ｉＣ：Ｈ）を使用することにより更に性能を向上させる
ことが可能となるが、その場合の光スイッチング素子の
構成を次に説明する。

【００９４】図６はａ−ＳｉＣ：Ｈ及びａ−Ｓｉ：Ｈの
ドーピング層を利用した光スイッチング素子部の概略構
成を示す断面図である。

【００９５】同図に示すように、絵素電極45と線状電極
Ｘ₁ とは、図１に示す第１の実施例の絵素電極14と線状
電極Ｘ₁ とにそれぞれ対応している。

【００９６】絵素電極45はＩＴＯから成っており、絵素
電極45上の光スイッチング素子を形成する部分41に、ａ
−ＳｉＣ：Ｈの積層膜42とａ−Ｓｉ：Ｈの積層膜43とか
ら成る光導電体層44、及びＡｌから成る線状電極Ｘ₁ が
順に形成されている。ａ−ＳｉＣ：Ｈの積層膜42は、光
が照射される側に設けられている。

【００９７】ここで用いるＩＴＯとＡｌとは、スパッタ
法により作成されるもので、それぞれフォトリソグラフ
ィ技術によりパターン化されている。

【００９８】光導電体層44を形成しているａ−ＳｉＣ：
Ｈの積層膜42は、ｎ型ａ−ＳｉＣ：Ｈ膜42a 、及びｉ型
ａ−ＳｉＣ：Ｈ膜42b の順に積層されており、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈの積層膜43はｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜43a 、ｉ型ａ−
Ｓｉ：Ｈ膜43b 、及びｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜43c の順に積
層されている。

【００９９】光導電体層44は本発明の光導電体層の一実
施例である。

【０１００】一般に、光の透過率は距離に対して指数関
数的に減少するため、このように光が照射される側に光
学エネルギギャップの大きいａ−ＳｉＣ：Ｈから成る積
層膜42を使用することにより、ａ−ＳｉＣ：Ｈの積層膜
42とａ−Ｓｉ：Ｈの積層膜43とにおける光吸収量を厳密
に等しくすることが可能になる。即ち、光が照射される
ａ−ＳｉＣ：Ｈの積層膜42の側の半導体（光導電体）材
料の光学エネルギギャップが、もう一方のａ−Ｓｉ：Ｈ
の積層膜43の側の半導体（光導電体）材料に比べて大き
くなるようなヘテロ接合を利用することにより、光スイ
ッチング素子の性能を更に向上させることが可能にな
る。

【０１０１】この光スイッチング素子を、図１及び図２
の第１の実施例に示した液晶表示装置の光スイッチング
素子15の代わりに用いることにより、第３の実施例の液
晶表示装置が形成される。

【０１０２】第３の実施例の液晶表示装置の構成は、光
スイッチング素子以外の構成に関しては第１の実施例と
共通である。

【０１０３】尚、上述のａ−Ｓｉ：Ｈから成るｐｉｎｉ
ｐ型の積層膜、ｐ−Ｓｉから成るｎｐｎ型及びｐｎｐ型
の積層膜を利用した光スイッチング素子においても、光
が照射される側のドーピング層及びｉ層に光学エネルギ
ギャップの大きいａ−ＳｉＣ：Ｈや多結晶シリコンカー
バイド（ｐ−ＳｉＣ）を利用することができる。又、要
求される光スイッチング性能や使用する光の波長に応じ
て、非晶質水素化酸化ケイ素（ａ−ＳｉＯ_x ：Ｈ）、非
晶質水素化窒化ケイ素（ａ−ＳｉＮ_x ：Ｈ）等、他の半
導体材料を光学エネルギギャップを考慮することにより
組み合わせて使用することができる。

【０１０４】上述の第１から第３の実施例では、光アド
レス方式のアクティブマトリクス駆動型の液晶表示装置
の中でも、特に透過型の液晶表示装置の構造を説明した
が、本発明に係る液晶表示装置は、絵素電極に金属膜等
の反射性を有する材料を用いることにより、反射型の液
晶表示装置としても有効である。又、カラーフィルタを
パネル内に付設することにより、カラー表示も可能であ
る。

【０１０５】上述の実施例によれば、液晶表示装置に備
えられている光スイッチング素子が印加電圧の極性に対
して対称な特性を示すため、対称な交流電圧波形の信号
を液晶に印加することができる。又、光スイッチング素
子は光を照射しないときに高インピーダンスを示すた
め、アクティブマトリクス駆動に要求される光スイッチ
ング素子のオン／オフ比を十分満たすことができる。従
って、スイッチング動作性能の向上が図られ、表示品位
を向上させることができる。

【０１０６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、それぞ
れが電極を有する２つの基板間に設けた液晶層を含む液
晶表示装置であって、一方の基板が互いに並列に配列さ
れた複数の線状導光路と、複数の線状導光路と交差する
方向に互いに並列に配列された複数の線状電極と、複数
の線状導光路及び複数の線状電極が交差する位置にそれ
ぞれ設けられており線状導光路からの光によりスイッチ
ング動作すると共にバックツーバックダイオード構造を
有する複数の光導電体層とを備えており、線状電極及び
光導電体層を介して印加される信号により液晶層の各絵
素が駆動されるよう構成されている。従って、スイッチ
ング動作性能の向上が図られ、表示品位を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示装置の第１の実施例であ
るアクティブマトリクス駆動型の液晶表示装置の構成を
示す断面図である。

【図２】本発明に係る液晶表示装置の第１の実施例であ
るアクティブマトリクス駆動型の液晶表示装置の構成を
示す平面図である。

【図３】光導電体層の電流−電圧特性を示すグラフであ
る。

【図４】ａ−Ｓｉ：Ｈのドーピング層を利用した光スイ
ッチング素子部の概略構成を示す断面図である。

【図５】図４の光スイッチング素子部の回路図である。

【図６】ａ−ＳｉＣ：Ｈ及びａ−Ｓｉ：Ｈのドーピング
層を利用した光スイッチング素子部の概略構成を示す断
面図である。

【図７】従来の光アドレス方式のアクティブマトリクス
駆動型の液晶表示装置の構成を示す平面図である。

【図８】図７のＡ−Ａ線断面図である。

【図９】ショットキー接合状態における光スイッチング
素子を形成する光導電体層の一般的な電流−電圧特性を
示すグラフである。

【符号の説明】

11a 、11b ガラス基板 12a 、12b 遮光層 13 クラッド層 14、33、45 絵素電極 15 光スイッチング素子 16、18 透明電極 17a 、17b 配向層 19 シール材 20 液晶層 21 発光素子アレイ 22 マイクロレンズアレイ 23 導光路 32、44 光導電体層 Ｘ₁ 、Ｘ₂ 、…、Ｘ_m 線状電極 Ｙ₁ 、Ｙ₂ 、…、Ｙ_n 線状導光路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれが電極を有する２つの基板間に
   設けた液晶層を含む液晶表示装置であって、一方の該基
   板が互いに並列に配列された複数の線状導光路と、該複
   数の線状導光路と交差する方向に互いに並列に配列され
   た複数の線状電極と、該複数の線状導光路及び該複数の
   線状電極が交差する位置にそれぞれ設けられており該線
   状導光路からの光によりスイッチング動作すると共にバ
   ックツーバックダイオード構造を有する複数の光導電体
   層とを備えており、前記線状電極及び前記光導電体層を
   介して印加される信号により前記液晶層の各絵素が駆動
   されるよう構成されていることを特徴とする液晶表示装
   置。
2. 【請求項２】 前記光導電体層は半導体のドーピング層
   から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の
   液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記光導電体層は半導体のヘテロ接合を
   有していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示
   装置。