JPH06160909A - 表示装置 - Google Patents

表示装置

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JPH06160909A
JPH06160909A JP31541692A JP31541692A JPH06160909A JP H06160909 A JPH06160909 A JP H06160909A JP 31541692 A JP31541692 A JP 31541692A JP 31541692 A JP31541692 A JP 31541692A JP H06160909 A JPH06160909 A JP H06160909A
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optical switching
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light
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良弘 和泉
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    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
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    • G02F1/135Liquid crystal cells structurally associated with a photoconducting or a ferro-electric layer, the properties of which can be optically or electrically varied
    • G02F1/1354Liquid crystal cells structurally associated with a photoconducting or a ferro-electric layer, the properties of which can be optically or electrically varied having a particular photoconducting structure or material

Abstract

(57)【要約】 【目的】電圧に対して完全に対称なスイッチング特性を
示し、かつ、素子設計の簡便なスイッチング素子を実現
し、表示性能や信頼性の高い表示装置を提供する。 【構成】導光路Yのクラッド層12上にa−Si:Hの
p型51、i型52が積層され、i型52上面の一端側
にn型53と信号配線Xの一部が重畳し、他端側の上面
にn型53とドレイン電極4bが重畳している。ドレイ
ン電極4bの上には、さらに絵素電極4aが形成されて
いる。すなわち、光スイッチング素子3はpin型のダ
イオード2個を逆向きに直列接続したnipin型バッ
クツーバックダイオード3a、3bが光伝送方向に対し
て並列に配置された素子構造になっている。従って、こ
れら2個のバックツーバックダイオード3a、3bには
同条件の光信号が伝送される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、TV等の映像
表示が必要なAV機器あるいはコンピューター等のOA
機器、さらには光画像情報処理装置への応用が期待され
る光アドレス方式の表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】表示装置において、電気配線によって駆
動信号を送信する場合には、配線抵抗とキャパシタンス
によって信号波形の遅延が生じるため、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。これらの問題点を解決するためには走査信号として
光信号を伝送する光走査型の表示装置を採用すればよ
い。すなわち、走査信号に光を用いると、電気信号を用
いる場合に比べて配線抵抗やキャパシタンスの影響を受
けず、信号波形の遅延が生じないからである。
【0003】図11および図12に本願出願人が特願平
3−263947号で先に提案した光走査型のアクティ
ブマトリクス方式の液晶表示装置を示す。
【0004】この液晶表示装置は対向する一対のベース
基板21と対向基板22との間に液晶8を挟持した構成
をとる。ベース基板21はガラス基板5a上に複数の導
光路Y1,Y2,・・・,Ynが横方向に沿って配設され
ており、これらの上に交差して複数の信号配線X1
2,・・・,Xmが縦方向に沿って配設されている。各
導光路Y(以下、一つの導光路を説明する場合は符号と
してYを用いる。同様に、一つの信号配線を説明する場
合は符号としてXを用いる)と各信号配線Xとが交差し
て形造られる各区画領域のそれぞれには、これをほぼ埋
める形で絵素電極4、4…がガラス基板5a上に形成さ
れ、各絵素電極4、4…の一部は、この区画領域を形造
る一方の導光路Yにまたがって形成されている。
【0005】この導光路Yと信号配線Xとの交差部に
は、導光路Y上に光導電体層からなる光スイッチング素
子3が備えられており、この光スイッチング素子3は同
じ導光路Y上に張り出している前記絵素電極4の一部に
重畳している。また、この光スイッチング素子3の上に
前記信号配線Xが重畳している。従って、光スイッチン
グ素子3はその絵素電極4に重畳している部分につい
て、この部分の絵素電極4と信号配線Xとに上下に挟ま
れた構造になっている。そして、これらを覆うようにし
て配向膜9aが基板の全絵素領域にわたって形成されて
いる。
【0006】一方、ガラス基板5aの外面であって、各
光スイッチング素子3の形成位置に対応する位置には遮
光層10aが設けられている。この遮光層10aはガラ
ス基板5a外面からの外光が光スイッチング素子3に入
射するのを防いでいる。
【0007】対向基板22を構成するガラス基板5bの
内面側には、全絵素領域にわたって透明電極6が形成さ
れている。透明電極6上にはベース基板5a上の各光ス
イッチング素子3に対応する位置のそれぞれに遮光層1
0bが形成されている。この遮光層10bはガラス基板
5b外面からの外光が光スイッチング素子3に入射する
のを防いでいる。この遮光層10bを覆って配向膜9b
が形成されている。
【0008】このような光走査型液晶表示装置は以下の
ように動作する。発光素子アレイ1およびマイクロレン
ズアレイ2から導光路Yを介してスイッチング素子3に
光が照射されると、光スイッチング素子3は低インピー
ダンスとなり、この時信号電圧が印加され、信号配線X
と絵素電極4とが電気的に接続される。また光が照射さ
れないときは光スイッチング素子3は高インピーダンス
となり、信号配線Xと絵素電極4とは電気的に絶縁され
る。つまり、上記光走査型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3のインピーダンス変化
を利用して、これをオン、オフさせ、絵素電極4を選択
駆動する。
【0009】従来より、この光スイッチング素子3をダ
イオード構造にすることにより、スイッチング特性を向
上させた液晶表示装置が開発されている。用いるダイオ
ードとしては、pinダイオード、ショットキーダイオ
ード、MISダイオード等が可能である。ダイオード
は、一般的に光が照射されない暗状態では、図13に示
すような電流−電圧特性をしており、図の破線で示すよ
うに、逆バイアス時には電流値Iが”0”に近い高イン
ピーダンス状態になる。これは、エネルギー障壁によっ
てキャリヤの注入が阻止されるためである。ただし、光
照射状態では同様のキャリヤの注入は阻止されるもの
の、図の実線で示すように、光強度が増すに従い(図の
細線は光照射が小の時、図の太線は光照射が大の時)光
生成キャリヤの影響が支配的になってくる。このため、
逆バイアス時においても低インピーダンスを保つことが
できる。従って、光スイッチング素子3をダイオード構
造にしてその逆バイアス特性を利用することにより、光
の明/暗に対するインピーダンス変化(オン/オフ比)
を大きくすることができる。これらダイオード特性に関
しては「半導体デバイスの基礎(オーム社)」などに詳
しく記載されている。
【0010】ただし、逆バイアス状態を保つためには、
光スイッチング素子3に常に片バイアスのデータ信号が
供給されるような駆動が必要であり、この場合には表示
媒体である液晶に片バイアス(直流成分)信号が印加さ
れた状態で駆動されることになる。液晶に片バイアス信
号が印加されると、液晶分子の分解、不純物の電極付着
などが生じ易く、信頼性の点で問題がある。従って、液
晶を表示媒体とする表示装置では直流成分を含まない交
流波形による駆動が望ましく、電圧に対して対称な特性
を示す光スイッチング素子3が要求される。
【0011】ダイオード構造を成す光スイッチング素子
3の非対称性を改善するためには、ダイオード2個を逆
向きに直列接続したバックツーバック構造にするとよ
い。バックツーバックダイオードは、一般的に図14に
示すような電流ー電圧特性を示しており電圧に対して対
称な特性を示す。
【0012】図15に本願出願人が特願平4−1031
39号で先に開示した半導体のnipin接合を利用し
たバックツーバックダイオード構造の光スイッチング素
子3を示す。絵素電極4の上には、光導電体材料である
a−Si:Hのn型31、i型32、p型33、i型3
4、およびn型35の各薄膜がプラズマCVD法により
この順に積層されており、さらにその上に信号配線Xが
形成されている。すなわち、この光スイッチング素子3
は、絵素電極4と信号配線Xとの間にpin接合のダイ
オード2個が逆向きに直列接続された積層構造を成して
いる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなバックツーバック構造の光スイッチング素子3で
は、光スイッチング素子3に対して光信号が片側から照
射されるため、厳密に対称な電圧−電流特性を得ること
は困難である。これは、光信号が一方から照射される
と、その光信号は光スイッチング素子3内で指数関数的
に減衰してしまうからである。この結果、図15に示し
た素子構造の下層(光が照射される側)のpinダイオ
ード(31、32、33によって構成される部分)と上
層のpinダイオード(33、34、35によって構成
される部分)との間で光の吸収量に差が生じる。光の吸
収量が異なると、そこで生成されるキャリヤの数に差が
生じ、これが両ダイオードの特性の差となって現れる。
この傾向は特に光照射時に顕著に現れる。従って、従来
のバックツーバック構造の光スイッチング素子3をその
まま表示装置に使用すると、スイッチング特性に僅かな
がら非対称性が存在し、これが表示性能に悪影響を及ぼ
すといった問題が生じる。
【0014】この光スイッチング素子3のスイッチング
特性の非対称性を改善するためには、下層のpin部分
と上層のpin部分での光の吸収量を等しくすればよ
い。例えば、下層のi層32よりも上層のi層34の膜
厚を厚くすると、上層のi層34の光吸収領域を広げた
ことになり、両者32、34の光吸収量をほぼ等しくす
ることが可能になる。また、nipin積層中のn層や
p層の膜厚やドープ量を調節して素子特性を補正する方
法もある。
【0015】しかし、これらの方法では、ある一定強度
の光照射下において完全に対称な電圧−電流特性を得る
ことができたとしても、照射される光強度が変化した時
にその対称性が崩れる可能性があり、これを素子構成で
解決しようとすると、素子設計が複雑になってしまうと
いう新たな問題が生ずる。
【0016】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、素子設計が簡便で、かつスイ
ッチング特性(電流−電圧特性)が電圧に対して完全な
対称性を示すような新規な光スイッチング素子を実現で
き、結果的に、表示装置の表示性能や信頼性を向上させ
ることを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の表示装置は、二
つの基板間に表示媒体が封入され、一方の基板が、互い
に並列に配設された複数の導光路と、該複数の導光路と
交差する方向に互いに並列に配設された複数の信号配線
と、該複数の導光路と該複数の信号配線とが交差する位
置にそれぞれ設けられ、該導光路から伝送される信号光
によりスイッチング動作をする複数の光スイッチング素
子とを備え、該信号配線、該光スイッチング素子を介し
て印加される信号により、該表示媒体の表示絵素が駆動
される表示装置において、該光スイッチング素子はバッ
クツーバック構造を構成する2個のダイオードを光照射
方向に対して並列に配置した表示装置であり、そのこと
により上記目的が達成される。
【0018】好ましくは、前記光スイッチング素子を半
導体のpin接合型またはnip接合型積層膜を部分的
にエッチングすることにより形成する。
【0019】また、好ましくは、前記光スイッチング素
子を半導体のヘテロ接合型pinまたはヘテロ接合型n
ip積層膜を部分的にエッチングすることにより形成す
る。また、好ましくは、前記半導体のヘテロ接合型pi
nまたはヘテロ接合型nip積層膜を、i層に比べてn
層とp層の少なくとも一方が光学バンドギャップの大き
い半導体材料から形成する。
【0020】また、好ましくは、前記2個のダイオード
をショットキー障壁ダイオードとする。
【0021】
【作用】光スイッチング素子がバッツクツーバック構造
の2個のダイオードで形成され、かつこれらが光照射方
向に対して並列に配置されているので、各々のダイオー
ドには同じ条件の光が照射されることになり、完全に対
称なスイッチング特性を示す。
【0022】
【実施例】以下、本発明の実施例を示す。
【0023】(実施例1)図1および図2に本発明の光
走査型アクティブマトリクス方式の液晶表示装置の構成
を示す。この液晶表示装置は、対向する一対のベース基
板21と対向基板22との間に液晶層8を挟持した構成
をとる。ベース基板21はガラス基板5a上に複数の導
光路Y1,Y2,・・・,Ynが横方向に沿って配設され
ており、これらの上に交差して複数の信号配線X1
2,・・・,Xmが縦方向に沿って配設されている。各
導光路Y1,Y2,・・・,Ynと信号配線X1,X2,・
・・,Xmとの交差部のそれぞれには光スイッチング素
子3、3…が形成されている。導光路Y1,Y2,・・
・,Ynは、その端部において、発光素子アレイ1及び
マイクロレンズアレイ2に結合されている。発光素子ア
レイ1は、本実施例では大画面で高精細な表示装置を形
成するため高出力なLD(レーザーダイオード)アレイ
を用いているが、高出力を必要としないときはLED
(発光ダイオード)アレイでもよい。
【0024】次に、図3に従い、一つの素子部における
導光路Y、信号配線X、絵素部の構成を詳しく説明す
る。導光路Y1,Y2,・・・,Ynは断面が半円状を成
し、中心のコア層13とこれを取り巻くクラッド層12
とから構成されており、ガラス基板5aに埋め込まれて
いる。導光路Y1,Y2,・・・,Ynとしては、本実施
例では石英系の光ファイバーを用いたが、この他にプラ
スチック系光ファイバーや、Tl+等のイオンを熱や電
界でガラス基板中に拡散させたガラス導光路、火炎堆積
法やCVD法により形成されるSiO2系の導光路、高
分子材料から成る導光路等、導光特性や製造工程上の条
件を満たすものであればどれを用いてもよい。
【0025】また、ガラス基板5aの表面の全面にもク
ラッド層12’としてのSiO2薄膜が形成されてい
る。各導光路Y1,Y2,・・・,Ynと各信号配線X1
2,・・・,Xmとが交差して形造られる各区画領域の
それぞれには、これをほぼ埋める形で絵素電極4a、4
a…がガラス基板5a上とこの区画領域を形造る一方の
光導光路Y上にまたがって形成されている。また、この
各導光路Y1,Y2,・・・,Ynと各信号配線X1
2,・・・,Xmとの交差部のそれぞれには、導光路Y
上に光導電体層からなる光スイッチング素子3、3…が
設けられている。導光路Yの表面であって、この光スイ
ッチング素子3の形成位置には、光スイッチング素子3
に光が照射されるよう、凹溝から成る光散乱部14が設
けられている。光スイッチング素子3の一端上面には前
記信号配線Xが重畳しており、他端上面にはドレイン電
極4bが重畳し、このドレイン電極4b上にさらに前記
絵素電極4aから張り出した絵素電極4aの一部がこの
ドレイン電極4bを覆っている。
【0026】光スイッチング素子3を構成する光導電体
材料は、CVD法により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
使用されている。また、絵素電極4aには錫の酸化物
(SnO2)やインジウムと錫の酸化物(ITO)等の
透明導電膜が使用され、信号電極Xとドレイン電極4b
にはチタン(Ti)、アルミニウム(Al)、モリブデ
ン(Mo)等の導電膜が使用されている。このガラス基
板5a内部には、各光スイッチング素子3の形成位置に
対応する位置に遮光層10aが設けられている。この遮
光層10aはガラス基板5a外面からの外光が光スイッ
チング素子3に入射するのを防いでいる。
【0027】対向基板22には、ガラス基板5bの内面
側の全絵素領域にわたって対向電極6としてITO膜が
スパッタ法により形成されており、対向電極6上にはベ
ース基板5a上の各光スイッチング素子3に対応する位
置のそれぞれに遮光層10bが形成されている。この遮
光層10bはガラス基板5b外面からの外光が光スイッ
チング素子3に入射するのを防いでいる。
【0028】これら両ガラス基板6a、6bには、それ
ぞれポリイミドがスピンコートにより塗布され、ラビン
グにより配向処理が施されて配向膜9a、9bが形成さ
れている。配向膜9a、9bとしては、他の配向膜、例
えばポリアミド等の有機膜や各種LB膜、SiO、Si
2の斜方蒸着膜等を用いることも可能である。以上の
両基板21、22が液晶層8を介して貼り合わされてい
る。
【0029】このような光走査型アクティブマトリクス
方式の液晶表示装置は以下のように動作する。光走査信
号が発光素子アレイ1からマイクロレンズアレイ2を通
じて導光路Yに出射され、導光路Yの内部を伝搬し、導
光路Y上に設けられた光散乱部14を介して散乱された
光の一部が光スイッチング素子3に照射される。光照射
状態では、光スイッチング素子3は光導電効果により低
インピーダンスとなり、信号配線Xと絵素電極4aとが
電気的に接続される。従って、この状態で信号配線Xを
介して絵素電極4aに信号電圧が印加され、この絵素電
極が4aが選択駆動される。この結果、絵素電極4aと
対向電極6との間に存在する液晶層8にデータ信号が印
加される。
【0030】一方、光の照射されない暗状態では、光ス
イッチング素子3は高インピーダンスとなり、信号配線
Xと絵素電極4aとは電気的に絶縁される。従って、こ
の暗状態では絵素電極4aと対向電極6との間の液晶層
8にはデータ信号は印加されず、明状態の時に液晶層8
に印加された電圧が保持される。
【0031】次に、図4に従って実施例1の光スイッチ
ング素子3の詳細を示す。導光路Yのクラッド層12上
に光導電体であるp型のa−Si:H層51(以下、p
型51と略称する。i型、n型も同様とする)、i型5
2およびn型53薄膜がプラズマCVD法によりこの順
に積層形成されている。本実施例で用いたp型51及び
n型53のa−Si:Hの膜厚はともに約50nm、i
型52のa−Si:Hの膜厚は約750nmである。各
膜厚は、要求される素子性能に応じて変化させるとよ
い。n型53のa−Si:Hは、その上に形成される信
号配線Xとドレイン電極4bの形に合わせてエッチング
によりパターニングされている。ドレイン電極4bの上
には、絵素電極4aが形成されている。また、各電極と
n型53のa−Si:Hの界面にn+型のa−Si:H
を設けるか、もしくはn型53のa−Si:Hの代わり
にn+型のa−Si:Hを使用することにより良好なオ
ーミックコンタクトを得ることができる。
【0032】次に、本実施例1の光スイッチング素子3
の特性について説明する。この光スイッチング素子3で
は各電極(絵素電極4aおよび信号配線X)を流れる電
流は、i型52のa−Si:Hに比べて導電性の高いp
型51のa−Si:Hを通る。すなわち、光スイッチン
グ素子3はバックツーバック構造を有する2個のダイオ
ード3a、3bが光照射方向に対して並列に配置された
素子構造になっている。
【0033】従って、これら2個のダイオード3a、3
bには同条件の光信号が照射されるようになり、印加電
圧の極性に対して完全に対称なスイッチング特性を得る
ことが可能となる。このため、このような光スイッチン
グ素子3を有する本発明の液晶表示装置では、表示媒体
の信頼性劣化の問題点が解決でき、表示性能の向上が図
れる。さらに、従来の光スイッチング素子に比べると半
導体の積層数が少なく、膜厚やドープ量で素子特性を調
節する必要もないため素子設計や作製工程が簡略化でき
るといった効果もある。
【0034】なお、この光スイッチング素子3の構造と
しては、図5に示すようなi型52のa−Si:Hをn
型53のa−Si:Hと同様にパターニングしたもの
や、図6に示すようにi型52のa−Si:Hとp型5
1のa−Si:Hをn型53のa−Si:Hと同様にパ
ターニングし、ベース基板とp型51のa−Si:Hと
の間にITOやSnO2から形成される透明導電膜を設
けたものでも同様の効果を得ることができる。
【0035】さらに、nipin型だけでなく、pin
ip型のバックツーバックダイオード構造としても上記
と同様の効果が得られることを確認している。
【0036】また、光スイッチング素子3に用いる光導
電体材料としてはa−Si:Hの他に、近赤外波長の光
に対しては水素化アモルファスシリコンゲルマニウム
(a−SiGex:H)を使用することが可能である。
一般に、近赤外波長(800nm〜1000nm帯)の
LDやLEDは、光通信用に開発が進んでおり、比較的
安価である。また、高出力タイプのものも開発されてい
る。従って、これらの光源を光走査信号に用いる場合は
近赤外波長の光に対して感度の高いa−SiGex:H
を用いて光スイッチング素子3を構成することができ
る。なお、a−SiGe:H薄膜は、SiH4ガスとG
eH4ガスを用いてプラズマCVD法により形成され
る。また、B26,PH3のドーピングガスを用いるこ
とにより、p型やn型のa−SiGex:Hが形成され
る。
【0037】このように、使用する光の波長に対する感
度特性を考慮することにょり、光導電体としては、他に
a−SiCx:H、a−SiNx:H、a−SiOx
H、a−SiSnx:H、a−SiOxy:Hなどの材
料を用いることができる。
【0038】(実施例2)以下に、本発明の実施例2を
示す。この実施例2では、実施例1に示した本発明の液
晶表示装置に備えられた光スイッチング素子3におい
て、ダイオードのバックツーバック構造を構成する半導
体の中で、n型やp型の半導体材料にi型の半導体材料
よりバンドギャップの広いものを用いる。こうすること
により、さらに性能の向上した光スイッチング素子が作
製可能になる。
【0039】例えば、i型の半導体層として実施例1に
示したようにa−Si:H薄膜を用いる場合には、n型
やp型の半導体層として、このa−Si:H薄膜よりバ
ンドギャップの広いa−SiCx:H薄膜を用いるとよ
い。本発明の実施例2では、このようなa−SiCx
H薄膜を材料の一つにした光スイッチング素子3を採用
する。
【0040】図7に本発明の実施例2の液晶表示装置に
含まれる光スイッチング素子3の詳細を示す。光スイッ
チング素子3以外の液晶表示装置の構成は、実施例1と
同様である。導光路Yのクラッド層12上にはp型61
のa−SiCX:H、i型62のa−Si:H、n型6
3のa−SiCX:Hがこの順に積層形成されており、
その上には信号電極Xが形成されている。つまり、ベー
ス基板21側、すなわち光が照射される側のドーピング
層にワイドバンドギャップ材料を使用している。本実施
例に用いたa−Si:Hとa−SiCx:Hのバンドギ
ャップは、単相膜での吸収スペクトルを測定した結果、
それぞれ1.72eV、1.9eVであった。光スイッ
チング素子3は、光走査信号に波長帯域の広い光を使用
する場合、ワイドバンドギャップ材料のp型61のa−
SiCx:Hでは短波長側の光をあまり吸収しないた
め、光は主に電界が強くかかるi型62のa−Si:H
において吸収される。つまり、光を有効に利用すること
ができる。
【0041】なお、a−SiCx:H薄膜は、SiH4
スとCH4ガスを用いてCVD法により形成される。ま
た、B26、PH3のドーピングガスを用いることによ
り、p型やn型のa−SiCx:Hを形成することがで
きる。
【0042】また、本実施例2で用いるワイドバンドギ
ャップ材料としては、a−SiCx:H(Eg=1.7
〜2.8eV)の他にa−SiNx:H(Eg=1.7
〜5.5eV)、a−SiOx:H、a−SiOxy
Hなどを使用することが可能である。
【0043】その他a−Si:H(Eg=1.6〜2.
0eV)、a−SiGex:H(Eg=1.3〜1.7
eV)、a−SiSnx:H(Eg=1.0〜1.8e
V)などの材料を組み合わせることも可能である。
【0044】(実施例3)以下に、本発明の実施例3を
示す。この実施例3では、実施例1や実施例2に示した
液晶表示装置が、その光スイッチング素子3にダイオー
ド特性をもたせるのに、半導体のpin構造やヘテロ接
合型pin構造を形成することによってスイッチング素
子を形成していたのに対し、半導体のドーピング層を使
用せずに、さらに簡便にダイオードを形成する方法を示
す。すなわち、ショットキーダイオード構造を利用する
方法である。本発明の実施例3では、このショットキー
ダイオード構造を利用して形成する光スイッチング素子
3を採用する。
【0045】図8に本発明の実施例3の液晶表示装置に
備えられている光スイッチング素子3を示す。光スイッ
チング素子3以外の液晶表示装置の構成は、実施例1と
同様である。導光路Yのクラッド層12上には、光導電
体材料であるa−Si:H薄膜64がプラズマCVD法
により形成されている。膜厚は約1μmである。膜厚は
要求される素子性能に応じて変化させるとよい。a−S
i:H薄膜64と信号配線Xとの間には膜厚が約100
nmのITO膜65がスパッタ法で形成されている。ま
た、ITO膜から成る絵素電極4aがa−Si:H薄膜
64の上に直接設けられている。すなわち、信号配線X
と絵素電極4aはともにITO/a−Si:Hの界面を
介して接続されている。
【0046】ITO/a−Si:Hはショットキー接合
になるため、光スイッチング素子3はショットキーダイ
オード2個を逆向きに直列接続したバックツーバック構
造になっている。すなわち、バックツーバック構造を構
成する2個のダイオード3a,3bが光照射方向に対し
て並列に配置された素子構造になっている。従って、こ
れら2個のダイオードには同条件の光信号が照射される
ようになり、印加電圧の極性に対して完全に対称なスイ
ッチング特性を得ることが可能となる。
【0047】本実施例3では、実施例1と同様の効果を
得ることができるとともに、半導体のドーピング層を必
要としないため製作工程も簡便化できる。
【0048】なお、a−Si:Hに対するショットキー
電極材料としてはITOの他にSnO2などの透明電極
材料を使用することも可能である。また、このときの信
号配線X材料はAlの他にPd、Cr、Ti、Ni、M
o等も使用できる。電極材料により光導電体材料との界
面でのショットキー障壁の影響が異なり、ダイオード特
性もそれに合わせて変化するので、要求に応じて電極材
料を選択するとよい。但し、ショットキー電極材料と絵
素電極4aは共通に使用できる点から同一材料を用いる
ことが望ましい。
【0049】(実施例4)以下、本発明の実施例4を示
す。本願の出願人が特願平3−258110号で先に示
した、光走査型アクティブマトリクス駆動方式の液晶表
示装置において導光路Y1,Y2,・・・,Ynが対向基
板22側に設けられている場合、すなわち光スイッチン
グ素子3、3…と導光路Y1,Y2,・・・,Ynとが別
々の基板に設けられている場合でも本発明は有効であ
る。そこで本実施例4ではこのような装置を採用する。
【0050】図9に本実施例4の液晶表示装置の構成を
示す。基本的な素子構成は実施例1に示した液晶表示装
置と同じである。ただし、光信号を伝送する導光路
1,Y2,・・・,Ynが光スイッチング素子3、3…
の形成されているベース基板21とは反対側の対向基板
22に設けられていることを特徴としている。なお、こ
の図では発光素子アレイおよびマイクロレンズアレイは
省略している。この場合の光スイッチング素子3、3…
も実施例1〜実施例3に示した液晶表示装置の場合と同
じように、その構造を各種ダイオード構造とすることに
より、実施例1と同様の効果を得ることができる。
【0051】(実施例5)また、本発明はアクティブマ
トリクス駆動型の液晶表示装置だけでなく、本願の出願
人による特願平3−258110号に示すような、光走
査方式をデューティ駆動型の液晶表示装置に適用するこ
ともでき、実施例5はこのような液晶表示装置を示す。
【0052】図10に本発明による実施例5の液晶表示
装置を示す。この実施例5においては一方のベース基板
上に導光路Y1,Y2,・・・,Ynが横方向に沿って配
設されており、これらの上に交差して信号配線X1
2,・・・,Xmが縦方向に沿って配設されている。ま
た、図に示すように各導光路Y1,Y2,・・・,Yn
各信号配線X1,X2,・・・,Xmとが囲む領域のそれ
ぞれにこの領域をほぼ埋める形で絵素電極40、40、
…が設けられている。信号配線X1,X2,・・・,Xm
は、光スイッチング素子3を介してそれぞれ対応する列
の絵素電極40に結合されている。なお、この図では発
光素子アレイおよびマイクロレンズアレイは省略してい
る。
【0053】以上のようなベース基板に対向する対向基
板上には、複数の透明な線状電極Z1,Z2,・・・,Z
kが設けられている。線状電極Z1,Z2,・・・,Zk
隣合う導光路Y1,Y2,・・・,Ynが挟む領域に対応
する対向基板上のそれぞれの領域に、3本一組で導光路
1,Y2,・・・,Ynに平行に配設されている。従っ
て、上記の絵素電極のそれぞれは3本の線状電極に対応
している。
【0054】このような液晶表示装置は以下のように動
作する。導光路Y1,Y2,・・・,Ynに順次光走査信
号を伝送し、信号配線X1,X2,・・・,Xmと各絵素
電極40、40…を順次電気的に接続する。また、同時
に、線状電極Z1,Z2,・・・,Zkを順次駆動するこ
とによって、絵素電極40とそれに対向する3本1組の
線状電極、例えば、Z1,Z2,Z3との間で単純マルチ
プレックス駆動が行われる。すなわち、この実施例5で
は、3本の線状電極Z1,Z2,Z3に対応する表示領域
を1単位のブロックとし、各ブロックの選択を導光路Y
1,Y2,・・・,Ynで行っている。その結果、デュー
ティ比を一定に保ったまま走査線の本数を3倍に増加さ
せることが可能となる。
【0055】一般に、導光路の本数をN、1つの導光路
当りの走査線の本数をMとすると、デューティ比1/M
でN×Mの本数の走査線を駆動することができる。本実
施例5においても、光スイッチング素子3の働きは、実
施例1〜実施例4に示すアクティブマトリクス駆動型液
晶表示装置に用いた光スイッチング素子3と同じで、光
照射の明/暗に対して信号配線X1,X2,・・・,Xm
と絵素電極40、40…を電気的にオン、オフしてスイ
ッチングを行っている。
【0056】なお、本発明の液晶表示装置の液晶層はT
N(Twisted Nematic)モードを用いている。液晶材料は
MERCK社製のフッ素系液晶ZLI4792である。
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、複屈折制御(EC
B:Electrically Controlled Birefringence)モー
ド、STN(Super Twisted Nematic)モード、相転移モ
ードが可能である。さらにカイラルスメクチック液晶を
用いた表面安定化強誘電液晶(SSFLC:Surface St
abilized Ferroelectric Liquid Crystal)モード、高
分子と液晶の複合膜を用いた高分子型液晶(PDLC:
Polymer Dispersed Liquid Crystal)等が可能である。
【0057】また、本発明の各実施例では、光アドレス
方式の液晶表示装置の中でも特に透過型液晶表示装置の
構造を示しているが、絵素電極に金属膜等反射性を有す
る材料を用いることにより、反射型液晶表示装置として
も有効である。またカラーフィルターをパネル内に付設
することでカラー表示も可能である。
【0058】さらに、本発明の各実施例では表示媒体と
して液晶を使用した液晶表示装置について説明したが、
他の表示装置、例えばエレクトロクロミック表示装置
(ECD:Electrochromic Display)、電気泳動表示装
置(EPD:ElectrophoreticDisplay)等においても同
様の効果を得ることができる。
【0059】
【発明の効果】以上の本発明の請求項1に記載の表示装
置によれば、光スイッチング素子が各々がバックツーバ
ック構造を構成する2個のダイオードを光照射方向に対
して並列に配置した素子構造を成すので印加電圧の極性
に対して完全な対称性を示す。それ故、表示媒体である
液晶の劣化が抑えられ、表示性能の優れた、信頼性の高
い表示装置が実現できる。
【0060】また、特に、請求項2に記載の表示装置に
よれば、光スイッチング素子の半導体材料にpin構造
を有するものを用い、インピーダンス変化の大きい、す
なわち、オン、オフ比の大きいスイッチング素子を実現
できるので、応答性の良い信頼性の高い表示装置を得る
ことができる。
【0061】また、特に、請求項3に記載の表示装置に
よれば、光スイッチング素子の半導体材料にヘテロ接合
型pin構造を有するものを用いるので、さらにインピ
ーダンス変化の大きいスイッチング素子を実現できる。
【0062】また、特に、請求項4に記載の表示装置に
よれば、光スイッチング素子の半導体材料のn層とp層
の少なくとも一方に光学ワイドバンドギャップの大きな
材料を用いるので光の吸収がよく、より一層、応答性に
すぐれたスイッチング素子を実現できる。
【0063】また、特に、請求項5に記載の表示装置に
よれば、バックツーバック構造のダイオードを形成する
のにショットキー構造を利用し半導体のドーピング層が
不要になるので、光スイッチング素子作製プロセスの簡
便化が図れ、製造効率を向上できる。
【0064】また、特に、請求項6に記載の表示装置に
よれば、アクティブマトリクス方式の駆動を行うので、
応答性の速い、高解像度の表示が実現できる。
【0065】また、特に、請求項7に記載の表示装置に
よれば、3本の線状電極Z1,Z2,Z3に対応する表示
領域を1単位のブロックとし、各ブロックの選択を導光
路Y1,Y2,・・・,Ynで行うので、デューティ比を
一定に保ったまま走査線の本数を3倍に増加させること
が可能となる。
【0066】また、請求項8に記載の表示装置によれ
ば、上記のような優れた効果を奏する液晶表示装置が実
現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるアクティブマトリクス方式の光走
査型液晶表示装置の構成を示す平面図。
【図2】図1のG−G’線による断面図。
【図3】本発明による光走査型液晶表示装置の一部を示
す斜視図。
【図4】本発明の光スイッチング素子の実施例1を示す
斜視図。
【図5】本発明の実施例1の光スイッチング素子の変形
例を示す斜視図。
【図6】本発明の実施例1の光スイッチング素子のまた
別の変形例を示す斜視図。
【図7】本発明の光スイッチング素子の実施例2を示す
斜視図。
【図8】本発明の光スイッチング素子の実施例3を示す
斜視図。
【図9】本発明の実施例4を示す光走査型液晶表示装置
の断面図。
【図10】本発明の実施例5に係る単純マトリクス方式
の光走査型液晶表示装置の構成を示す平面図。
【図11】従来例によるアクティブマトリクス方式の光
走査型液晶表示装置の構成を示す平面図。
【図12】図11のH−H’線による断面図。
【図13】一般的なダイオードの電圧−電流特性図。
【図14】一般的なバックツーバックダイオードの電圧
−電流特性図。
【図15】従来例によるバックツーバックダイオード構
造の光スイッチング素子の斜視図。
【符号の説明】
1 発光素子アレイ 2 マイクロレンズアレイ 3 光スイッチング素子 3a、3b バックツーバックダイオ
ード 4a、40 絵素電極 4b ドレイン電極 5a、5b ガラス基板 6 対向電極 7 シール 8 液晶層 9a、9b 配向膜 10a、10b 遮光層 12、12’ クラッド層 13 コア 14 光散乱部 21 ベース基板 22 対向基板 Y1,Y2,・・・,Yn 導光路 X1,X2,・・・,Xm 信号配線 Z1,Z2,・・・,Zk 線状電極

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】二つの基板間に表示媒体が封入され、一方
    の基板が、互いに並列に配設された複数の導光路と、該
    複数の導光路と交差する方向に互いに並列に配設された
    複数の信号配線と、該複数の導光路と該複数の信号配線
    とが交差する位置にそれぞれ設けられ、該導光路から伝
    送される信号光によりスイッチング動作をする複数の光
    スイッチング素子とを備え、該信号配線、該光スイッチ
    ング素子を介して印加される信号により、該表示媒体の
    表示絵素が駆動される表示装置において、 該光スイッチング素子はバックツーバック構造を構成す
    る2個のダイオードを光照射方向に対して並列に配置し
    た表示装置。
  2. 【請求項2】前記光スイッチング素子は半導体のpin
    接合型またはnip接合型積層膜を部分的にエッチング
    することにより形成されている請求項1に記載の表示装
    置。
  3. 【請求項3】前記光スイッチング素子は半導体のヘテロ
    接合型pinまたはヘテロ接合型nip積層膜を部分的
    にエッチングすることにより形成されている請求項1に
    記載の表示装置。
  4. 【請求項4】前記半導体のヘテロ接合型pinまたはヘ
    テロ接合型nip積層膜は、i層に比べてn層とp層の
    少なくとも一方が光学バンドギャップの大きい半導体材
    料から形成されている請求項3に記載の表示装置。
  5. 【請求項5】前記2個のダイオードがショットキー障壁
    ダイオードである請求項1に記載の表示装置。
  6. 【請求項6】駆動方式がアクティブマトリクス駆動方式
    である請求項1に記載の表示装置。
  7. 【請求項7】前記一方の基板に対向配置される他方の基
    板にストライプ状の対向電極が形成され、該対向電極の
    複数本に対応した表示ブロックを一括して単純マルチプ
    レクス駆動する請求項1に記載の表示装置。
  8. 【請求項8】前記表示媒体が液晶である請求項1に記載
    の表示装置。
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