JPH06194682A

JPH06194682A - 光アドレス型表示装置

Info

Publication number: JPH06194682A
Application number: JP1292993A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Izumi; 良弘和泉; Sayuri Fujiwara; 小百合藤原
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-10-29
Filing date: 1993-01-28
Publication date: 1994-07-15

Abstract

(57)【要約】【目的】大画面においても表示特性が画面全面にわた
って均一で、高精細な表示装置を実現する。【構成】導光路Ｙ_n上の光取り出し部４の溝形状を伝
送経路に沿って大きくし、光散乱が強く起こるようにし
て、伝送経路に沿った取り出し光量の減衰を補う。この
ため、導光路Ｙ_n上の光取り出し位置による取り出し光
量の差を抑えることができ、各光取り出し位置の光スイ
ッチング素子６に均一な光照射を与えることができる。
また、導光路Ｙ_nや光スイッチング素子６に屈折率が下
記式（１）を満足する材料を選定して、光信号を導光路
Ｙ_nから光スイッチング素子６に導く。
ｎ₁ｓｉｎθ＜ｎ₂ ・・・（１）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、テレビやゲーム等のＡ
Ｖ機器分野、パーソナルコンピューターやワードプロセ
ッサ等のＯＡ機器分野等のディスプレイとして利用する
ことができる光アドレス型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、表示装置においては、電気配線
によって駆動信号を送信する場合に、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ので応答性が
悪く、大型化・高精細化を実現できないという問題点が
ある。これらの課題を解決する方法の１つとして、光信
号を走査信号として伝送する光アドレス方式の表示装置
がある。

【０００３】図１６および図１７に、本願の出願人によ
る特願平３−２６３９４７号に示す光アドレス方式のア
クティブマトリクス駆動型液晶表示装置を示す。

【０００４】この表示装置において、表示パネルを構成
するベース基板２１は、ガラス基板２１ａ上に複数の導
光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nが縦方向に沿って配設さ
れ、この導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nを覆ってガラス
基板２１ａ表面上にクラッド層２３が形成されている。
各導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nのそれぞれに交差して
信号配線Ｘ₁，Ｘ₂，・・・，Ｘ_mが横方向に沿って配設
されている。前記クラッド層２３の上であって、隣接す
る各導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nと各信号配線Ｘ₁，Ｘ
₂，・・・，Ｘ_mとが交差して形造られる領域をほぼ埋め
る形で絵素電極２５が形成されている。また、導光路Ｙ
₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nと信号配線Ｘ₁，Ｘ₂，・・・，Ｘ_m
との交差部のそれぞれには、この絵素電極２５の張り出
し部分と信号配線Ｘ₁，Ｘ₂，・・・，Ｘ_mとに上下に挟
まれて光導電性の薄膜からなる光スイッチング素子２
６、２６…が設けられている。ガラス基板２１ａの内部
には、各光スイッチング素子２６、２６…の存在する位
置に対応して遮光層２８ａが設けられている。この遮光
層２８ａはガラス基板２１ａ外面からの光（外光）が光
スイッチング素子２６に入射するのを防いでいる。

【０００５】対向基板２２の対向面には、透明導電性膜
から成る対向電極２９が形成されている。この対向電極
２９の対向面の上にも、光スイッチング素子２６に対応
する位置に遮光層２８ｂが設けられており、対向基板２
２外面からの光（外光）が光スイッチング素子２６に入
射するのを防いでいる。両ガラス基板２１ａ、２２ａの
それぞれの内面には、配向膜２７ａ、２７ｂが形成され
て、配向処理されている。以上のような両基板２１、２
２は、スペーサー３２と表示媒体３３を介して貼り合わ
されている。

【０００６】このような光アドレス型の表示装置におい
て、発光素子アレイ３０からマイクロレンズアレイ３１
を経て、導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nを介して各光ス
イッチング素子２６に光が照射されると、光スイッチン
グ素子２６は低インピーダンスとなり、信号電圧が印加
されて、信号配線Ｘ₁，Ｘ₂，・・・，Ｘ_mと絵素電極２
５とが電気的に接続される。また、光スイッチング素子
２６に光が照射されない時、光スイッチング素子２６は
高インピーダンスとなり、信号配線Ｘ₁，Ｘ₂，・・・，
Ｘ_mと絵素電極２５とは電気的に絶縁される。つまり、
この光アドレス方式の表示装置は走査信号に光を用いて
おり、光スイッチング素子２６のインピーダンス変化を
利用することによって駆動される。

【０００７】図１８および図１９に、光スイッチング素
子２６、１導光路（例えば、Ｙ_n）、１信号配線（例え
ば、Ｘ_m）および絵素電極２５の位置関係を示し、詳し
く説明する。

【０００８】この表示装置では、導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・
・，Ｙ_n中の光を光スイッチング素子２６…に効率よく
導くため、導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nの上の光スイ
ッチング素子２６の形成位置に部分的に傷をつけて、光
散乱部２４、２４…を設ける光取り出し方法を用いてい
る。導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nを伝搬してきた光
は、その一部がこの光散乱部２４で散乱され、それが信
号光として光スイッチング素子２６に照射される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記光アドレス方式の
表示装置において高密度な表示を実現するためには、一
本の導光路に多数の光散乱部２４…を設ける必要があ
る。例えば、ハイビジョンディスプレイ（ＨＤＴＶ）で
は、信号配線Ｘ₁，Ｘ₂，・・・，Ｘ_mは１０００本程度
必要となり、導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_n１本当たり
１０００〜５０００個の光スイッチング素子２６…と光
散乱部２４…とが必要である。しかし、光スイッチング
素子２６…および光散乱部２４…の数が増大すると、以
下のような問題が生ずる。

【００１０】図２０は、導光路に全て同形状で同じ大き
さの光散乱部２４…を設けて、導光路の一端から光を入
射した場合における、導光路の他端から出射する光量と
導光路上の光散乱部２４…の個数との関係を示したもの
である。この図から理解されるように、導光路を伝わっ
て導光路の他端から取り出される光量は、導光路上の光
散乱部２４…の数が増すにつれて、指数関数的に減衰す
る。個数に比例した減衰ではなく、指数関数的に減衰す
るのは、各位置での光取り出し量が、その位置によって
異なることを示している。すなわち、各位置で取り出さ
れる光量は、導光路に沿って光の入射側から遠ざかるに
つれて小さくなっていく。この従来例では、光散乱部２
４…の大きさが導光路上の全ての位置で同じ大きさであ
るので、信号光が導光路を伝搬して行く間に減衰し、入
射側から遠い位置にある光散乱部２４…ほど、それから
取り出される光量が小さくなっている。図２１に、従来
例の各光取り出し部２４…のＶ溝とその位置における光
照射状態を示す。

【００１１】表示装置の画面において均一な表示性能を
得るためには、全ての光スイッチング素子２６…が均一
な性能を示す必要があり、そのために各光散乱部２４…
について全て均一な光量を取り出す必要がある。従っ
て、取り出し光量の上記導光路に沿っての指数関数的減
少を改善する必要がある。

【００１２】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、導光路から光スイッチング素子への光
取り出し方法を改善し、取り出し位置による取り出し光
量の差をなくして、表示面全体にわたって均一な表示特
性を実現することを目的とする。

【００１３】また、上記のように、光取り出し手段とし
て導光路に傷を付けてＶ溝を形成するタイプの表示装置
や、特開平１−２２４７２７号公報に示されるような導
光路の表面を粗くする処理を行った表示装置では、導光
路に機械加工や化学加工を施す必要がある。しかし、機
械加工では、ガラス基板に欠損が出易いという虞れがあ
り、これを防ぐために高度な加工技術を必要とする。上
述のように、多数の光散乱部を形成する場合には、加工
精度が不充分になる虞れもある。また、化学加工として
は、フッ化水素（ＨＦ）系エッチャントを用いたウェッ
トエッチングなどが行われるが、この場合には、エッチ
ングにより光取り出し部の形状や大きさを制御すること
が難しく、再現性が悪い。また、光取り出し部を設ける
ために、導光路に傷を付けたり、表面を粗くする方法で
は、光取り出し部から得られる散乱光を１００％スイッ
チング素子に照射することは不可能であり、光利用効率
が悪い。

【００１４】よって、本発明は、機械加工や化学加工を
施さずに、導光路から光を取り出して、これを効率よく
光スイッチング素子に導き、かつ、取り出し位置による
取り出し光量の差をなくし、表示面全体にわたって均一
な表示特性を実現することを他の目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の表示装置は、絶
縁性のベース基板と、該ベース基板上に互いに並列して
配設される複数の導光路と、該導光路に交差する方向に
互いに並列して配設される複数の信号配線と、各導光路
と各信号配線との交差部のそれぞれにおいて、該導光路
と該信号配線とに立体的に挟まれて設けられ、該導光路
からの光を受けてスイッチング動作を行う複数の光導電
体層と、各光導電体層と該導光路に接して設けられた複
数の絵素電極と、該ベース基板との間に表示媒体を挟持
して対向配置され、対向面に対向電極が形成された絶縁
性の対向基板と、各導光路上の各光導電体層に対応する
位置のそれぞれに設けられ、該導光路を伝送される光を
各光導電体層に導く光取り出し用溝を備え、該光取り出
し用溝の大きさが該導光路の伝送経路に沿って大きくな
っている光アドレス型表示装置であり、そのことによ
り、上記目的が達成される。

【００１６】前記光取り出し用溝をＶ溝としてもよい。

【００１７】前記導光路に沿って隣接する光取り出し用
溝の複数個を同一の大きさの１組として、前記光取り出
し用溝の大きさが各組毎に変化していてもよい。

【００１８】前記光取り出し用溝の大きさの変化の数
が、一本の導光路に設けられた光取り出し用溝の数ｎ個
に対して、２以上０．１ｎ以下の範囲であるのが好まし
い。

【００１９】本発明の表示装置は、絶縁性のベース基板
と、該ベース基板上に互いに並列して配設される複数の
導光路と、該導光路に交差する方向に互いに並列して配
設される複数の信号配線と、各導光路と各信号電極との
交差部のそれぞれにおいて、該導光路と該信号配線とに
立体的に挟まれて、かつ、該導光路の導光部に直接接続
して設けられ、該導光部からの光信号を受けてスイッチ
ング動作を行う複数の光導電体層と、各光導電体層に接
続して設けられる複数の絵素電極と、該ベース基板との
間に表示媒体を挟持して対向配置され、対向面に対向電
極が形成された絶縁性の対向基板とを備え、該導光部の
屈折率ｎ₁と、該光導電体層の屈折率ｎ₂と、該導光部か
ら該光導電体層への入射角θとの関係が下記式ｎ₁ｓiｎθ＜ｎ₂・・・を満足するように設定し、そのことにより、上記目的が
達成される。

【００２０】好ましくは、前記導光部と前記光導電体層
との界面の面積が該導光路の伝送経路に沿って大きくな
っている。

【００２１】前記導光部と前記光導電体層との界面に中
間層を設け、該導光路の屈折率ｎ₁と、該光導電体層の
屈折率ｎ₂と、該中間層の屈折率ｎ₃と、該導光部から該
中間層への入射角θ₁との関係が下記式ｎ₁ｓiｎθ₁＜ｎ₂ かつｎ₁ｓiｎθ₁＜ｎ₃・・・を満足するように設定してもよい。

【００２２】好ましくは、前記導光部と前記中間層との
界面の面積が該導光路の伝送経路に沿って大きくする。

【００２３】好ましくは、前記中間層として透明導電性
材料を用いる。

【００２４】前記表示媒体に液晶を用いてもよい。

【００２５】

【作用】導光路上に設けられた複数の光取り出し用溝の
形状を、伝送経路に沿って大きくして、光散乱が強く起
こるようにしている。よって、伝送経路に沿った取り出
し光量の減衰を補って、導光路上の光取り出し位置によ
る取り出し光量の差を抑えることができる。従って、各
位置の光スイッチング素子に均一な光照射を与えること
ができる。

【００２６】また、屈折率が上記のような式を満足する
材料の導光路や光導電体層を選定すると、光が導光路か
ら光導電体層に効率よく導かれる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例を示す。

【００２８】［実施例１］図１および図２に、本発明に
よる光アドレス方式のアクティブマトリクス駆動型液晶
表示装置の構成を示す。

【００２９】液晶パネルを構成するベース基板１はガラ
ス基板１ａをベースとし、その上には複数の導光路
Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nがＹ方向に沿って配設されてい
る。導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nはガラス基板１ａに
タリウムイオン（Ｔ１⁺）を熱及び電界で拡散させパタ
ーン形成する。導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nは、それ
ぞれの一端が共通の発光素子アレイ１０及びマイクロレ
ンズアレイ１１からなる発光部に結合されている。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、
発光素子アレイ１０として高出力のＬＤ（レーザーダイ
オード）アレイを用いているが、高出力が必要でない場
合はＬＥＤ（発光ダイオード）アレイでもよい。この導
光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nを覆って、ガラス基板１ａ
表面上にＳ_iＯ₂の薄膜から成るクラッド層３が形成され
ている。これらの導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nの上に
交差して複数の信号配線Ｘ₁，Ｘ₂，・・・，Ｘ_mがクラ
ッド層３の上にＸ方向に配設されている。この信号配線
Ｘ₁，Ｘ₂，・・・，Ｘ_mは、Ｔｉを基材とし、スパッタ
法により形成されている。信号配線Ｘ₁，Ｘ₂，・・・，
Ｘ_mとしては、この他にＴａ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏ等、導
電性能や製造工程上の条件を満たすものであればいずれ
を用いてもよい。

【００３０】隣接する各導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_n
と各信号配線Ｘ₁，Ｘ₂，・・・，Ｘ_mとが交差して形作
られる区画のそれぞれには、クラッド層３の上に接して
透明導電性のＩＴＯ薄膜から成る絵素電極５が設けられ
ている。この絵素電極５はその一部が導光路Ｙ₁，Ｙ₂，
・・・，Ｙ_nと信号配線Ｘ₁，Ｘ₂，・・・，Ｘ_mとの交差
部に張り出している。絵素電極５のこの張り出し部と、
その位置の信号配線Ｘ₁，Ｘ₂，・・・，Ｘ_mとに挟まれ
て、光導電体層からなる光スイッチング素子６が設けら
れている。光スイッチング素子６は光導電性のａ−Ｓ
ｉ：Ｈ薄膜から成り、このａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜はシランガ
ス（Ｓ_iＨ₄）と水素（Ｈ₂）を用いてプラズマＣＶＤ法
により膜厚約１μｍで形成されている。ガラス基板１ａ
の内部には、各光スイッチング素子６の存在する位置に
対応して遮光層８ａが設けられている。この遮光層８ａ
は、ガラス基板１ａ外面からの光（外光）が光スイッチ
ング素子６に入射するのを防いでいる。

【００３１】対向基板２は、ベースとなるガラス基板２
ａの内面全面に、透明導電性のＩＴＯ膜から成る対向電
極９が形成されている。この対向電極９の上の光スイッ
チング素子６に対応する位置にも遮光層８ｂが設けられ
ており、対向基板２のガラス基板２ａ外面からの光（外
光）が光スイッチング素子６に入射するのを防いでい
る。

【００３２】これら両ガラス基板１ａ、２ａのそれぞれ
の内面には、ポリイミドから成る配向膜７ａ、７ｂ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
施されている。配向膜７ａ、７ｂとしては他に、例えば
ポリアミド等の有機膜や各種ＬＢ膜、Ｓ_iＯやＳ_iＯ₂の
斜方蒸着膜等を用いても良い。以上のような両基板１、
２がスペーサー１２と液晶１３を介して貼り合わされて
いる。

【００３３】このような表示装置は、以下のように動作
する。光信号は発光素子アレイ１０からマイクロレンズ
アレイ１１を介して導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nへ導
かれる。

【００３４】導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_n上には、各
光スイッチング素子６毎に光取り出し部（光散乱部）４
が設けられている。この光取り出し部４は、ブレード等
の刃物を用いて、導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_n上にＶ
溝を形成したものである。導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ
_n中を伝搬する光信号はこの光取り出し部４で散乱さ
れ、その位置に形成されている光スイッチング素子６へ
と照射される。

【００３５】光スイッチング素子６は、それに照射され
る光の明／暗に応じてインピーダンスが変化するため、
この光スイッチング素子６に接続されている信号配線Ｘ
₁，Ｘ₂，・・・，Ｘ_mと絵素電極５への電流の流れを制
御し、液晶１３を駆動することができる。つまり、光照
射状態では、光スイッチング素子６は光導電効果により
低インピーダンスとなり、信号配線Ｘ₁，Ｘ₂，・・・，
Ｘ_mと絵素電極５とが電気的に導通する。この結果、絵
素電極５と対向電極９との間に存在する液晶１３にデー
タ信号が印加される。

【００３６】そして、暗状態では光スイッチング素子６
は高インピーダンスとなり、信号配線Ｘ₁，Ｘ₂，・・
・，Ｘ_mと絵素電極５とは電気的に絶縁される。この状
態では絵素電極５と対向電極９との間の液晶１３にデー
タ信号は印加されず、光照射時に液晶１３に印加された
電圧が保持される。

【００３７】本実施例では、導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，
Ｙ_n上の取り出し光量の小さい位置ではＶ溝を大きくし
て光の散乱部の面積を大きくし、取り出し光量の減衰分
を補っている。すなわち、図３に示すように、光信号の
入射側近傍の位置のＶ溝は浅く小さいＶ溝とし、光入射
側から遠ざかるにつれて徐々に深い大きいＶ溝としてい
る。これにより、各光取り出し部４の間での取り出し光
量に差がなくなり、全ての光スイッチング素子６…に均
一な素子性能を与えることが可能になる。つまり、表示
装置の全画面にわたって均一な表示性能を得ることがで
きる。

【００３８】この光アドレス型液晶表示装置では走査信
号に光を用いているので、電気信号のように配線抵抗や
キャパシタンスの影響を受けて信号波形の遅延を生じる
といったことが無い。しかも、本実施例によれば画面上
のどの位置に対しても均一の光信号を送ることができる
ので、大画面の表示装置においても高精細の表示が実現
できる。

【００３９】なお、本実施例の光取り出し部４の形状は
Ｖ溝であるが、他の形状、例えば、Ｕ溝や半球状の凹部
のような形状のものでも有効である。また、表面の荒れ
やグレーティングを利用して光を取り出す場合にも有効
である。

【００４０】［実施例２］本発明は本願の出願人による
特願平３−２５８１１０に示すような光アドレス方式の
アクティブマトリクス駆動型液晶表示装置において、導
光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nが対向基板２側に設けら
れ、光スイッチング素子６と導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，
Ｙ_nとが別々の基板に設けられている場合にも有効であ
る。

【００４１】図４に、実施例２による液晶表示装置の構
成を示す。基本的な素子構成は第１実施例に示した液晶
表示装置と同じである。但し、光信号を伝送する導光路
Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nは光スイッチング素子６が設け
られているベース基板１とは反対側の対向基板２内面上
に設けられている。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。実施例２において
も、実施例１と同様に光取り出し部４の形状を各導光路
の経路に沿って、光入射側から遠ざかるにつれて大きく
して行くことにより、表示装置の全画面において均一な
表示性能を得ることができる。

【００４２】［実施例３］本発明の表示装置は、上記実
施例１および２に示されるような一本の導光路に形成さ
れる光取り出し用溝の大きさを全て異ならせた構成のみ
でなく、伝送経路に沿って複数個の光取り出し部を１組
とし、各組毎に光取り出し用溝の大きさを異ならせた構
成とすることもできる。

【００４３】図５は、この実施例の表示装置の導光路の
模式図である。この表示装置は、導光路の伝送経路に沿
って複数個の光取り出し部毎にブロックに分割し、ブロ
ック毎に光取り出し用溝の大きさを変化させて、導光路
内から見た光の反射率Ｒを変化させている。その他の構
成は、実施例１または２の表示装置と同様なものとする
ことができる。

【００４４】この表示装置において、導光路の一端から
入射光として強度Ｉで入射された光信号は、各光取り出
し部において導光路外に取り出されて、導光路の近傍に
設けられた光スイッチング素子に照射される。残った光
は、導光路の他端から出射光として強度Ｉ’で出射され
る。光取り出し部（総数ｎ個）は複数個ずづＭブロック
に分割され、各ブロック毎に光取り出し用溝の大きさを
異ならせて、導光路内から見た光の反射率を異なるよう
にしてある。導光路の光伝送経路に沿ってｋ番目のブロ
ック（ｋ＝１、２、・・・、Ｍ）の光取り出し部では、
その部分の光の反射率Ｒ_kに対して（１−Ｒ_k）の割合で
光が取り出される。

【００４５】図６に、ｎ＝１０００個、Ｍ＝１０ブロッ
ク、Ｉ＝１４ｍＷ、Ｉ’＝４ｍＷとした場合の各光取り
出し部での光取り出し強度を示す。ここでは、各ブロッ
ク毎に１ｍＷの光を取り出せるように、Ｒ₁＝０．９９
９２６、Ｒ₂＝０．９９９２０、Ｒ₃＝０．９９９１３、
Ｒ₄＝０．９９９１５、Ｒ₅＝０．９９８９５、Ｒ₆＝
０．９９８８２、Ｒ₇＝０．９９８６７、Ｒ₈＝０．９９
８４６、Ｒ₉＝０．９９８１８、Ｒ₁₀＝０．９９７７７
として光取り出し溝の大きさを変化させた。また、比較
例として図２２に示すような導光路を有する従来の表示
装置について、各光取り出し部の光取り出し強度を図６
に同時に示す。比較例の表示装置において、導光路の一
端から入射光として強度Ｉで入射された光信号は、各光
取り出し部(1)、(2)、(3)・・・、(n)において導光路外
に取り出されて、導光路の近傍に設けられた光スイッチ
ング素子に照射される。残った光は、導光路の他端から
出射光として強度Ｉ’で出射される。各光取り出し部
は、同じ形状で同じ大きさの光取り出し用溝が形成され
ており、導光路内からみた光の反射率Ｒが一定となる。
各光取り出し部では、各光取り出し部に届いた光に対し
て（１−Ｒ）の割合で光が導光路外に取り出される。こ
の従来の表示装置においては、Ｒ＝０．９９８７５とし
て、１４ｍＷの入射光に対して全体で１０ｍＷの光を取
り出すようにしてある。

【００４６】これらの図から理解されるように、従来の
表示装置では、１番目の光取り出し部（１）でＩ（Ｉ−
Ｒ）の光が、また１０００番目の光取り出し部（１００
０）でＩＲ⁹⁹⁹（Ｉ−Ｒ）の光が取り出されることにな
り、それぞれ、０．０１７５ｍＷおよび０．００５０２
ｍＷの光が取り出される。また、各光取り出し部（ｎ）
では、ｎの増加に伴って指数関数的に光取り出し強度が
減少して、均一な強度で光取り出しを行うことができな
い。この場合、光スイッチング素子は、照射光量が０．
００５０２ｍＷ（１０００番目の光取り出し部）でも充
分表示ができるような導電率特性を有する必要がある。
しかし、このような導電率特性を有する光スイッチング
素子素子に対して、照射光量が０．０１７５ｍＷ（１番
目の光取り出し部）では、過剰な光照射となる。従っ
て、全光スイッチング素子の性能を均一にすることがで
きない。

【００４７】これに対して、本実施例の表示装置では、
各光取り出し部から取り出される光の強度が０．０１±
０．００２ｍＷの範囲内であり、導光路の全域でほぼ同
じ強度の光を取り出すことができる。この場合、光スイ
ッチング素子は、照射光量０．００８ｍＷでも充分表示
ができるような導電率特性を有するものであればよく、
０．０１２ｍＷの照射光量に対しても充分対応できる。
従って、全光スイッチング素子の性能を均一に保つこと
ができる。

【００４８】尚、本実施例の表示装置において、各光取
り出し部における反射率Ｒの値は以下のようにして決定
することができる。

【００４９】一本の導光路に設けられた光取り出し部の
総数をｎ、導光路への入射光強度をＩ、導光路からの出
射光強度をＩ’とし、導光路内から見た光取り出し部で
の光反射率をＲ1〜ＲMのＭ種類に変化させる。光取り出
し部は、Ｍブロックに分割され、各ブロックにはｎ／Ｍ
個の光取り出し部が存在することになる。この時、導光
路の伝送路に沿ってｋ番目のブロック（反射率Ｒ_k）内
に入った光は、Ｒ_k ^n/M倍に減衰する。また、ｋ番目のブ
ロックは、Ｉ−（Ｉ−Ｉ’）ｋ／Ｍの強度で光が入射
し、Ｉ−（Ｉ−Ｉ’）（ｋ−１）／Ｍの強度で光が出射
される。よって、反射率Ｒ_kと、光取り出し部の総数
ｎ、分割ブロック数Ｍ、ブロック番号ｋ、導光路への入
射強度Ｉおよび導光路からの出射光強度Ｉ’との間に、
下記式（１）で表される関係が成立する。

【００５０】

【数１】

【００５１】上記式（１）により、各ブロック毎にＲ_k
を決定することができ、このＲ_kにより光取り出し用溝
の大きさを設定することができる。

【００５２】尚、上記実施例においては、分割ブロック
数Ｍ（大きさの変化の種類）が１０である場合について
説明したが、各光取り出し溝から均一な光を取り出すた
めには、分割ブロック数Ｍは多い方が好ましい。例え
ば、分割ブロック数Ｍを１００とすると、各光取り出し
部から取り出せる光量は、０．０１±０．０００２ｍＷ
以内の範囲となり、より均一な光取り出しが可能とな
る。他方、分割ブロック数Ｍをあまり多く設定した場合
には、加工時に光取り出し用溝の大きさの変化の種類が
多くなり、大きさを緻密に制御する必要が生じて加工が
困難になる。従って、分割ブロック数Ｍの最適な範囲
は、一走査線（導光路）当りの光取り出し部の個数ｎに
よって異なり、２個以上０．１ｎ個以下の範囲であるの
が好ましい。

【００５３】また、上記実施例においては、ｎ個の光取
り出し部をＭ個のブロックに分割するために、ｎ／Ｍ個
ずつのブロックに分割したが、各々異なった個数の光取
り出し部が含まれるブロックに分割してもよい。

【００５４】［実施例４］図７および図８に、実施例４
による液晶表示装置の構成を示す。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。導
光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_n上には、クラッド層３とし
てスパッタ法によりＳ_iＯ₂薄膜が形成されている。クラ
ッド層３の上には、光スイッチング素子６として光導電
体材料であるａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜がプラズマＣＶＤ法によ
り成膜され、パターン形成されている。クラッド層３は
光スイッチング素子６の形成位置において除去されてお
り、この位置では、導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nと光
スイッチング素子６とが直接接する形になっている。ま
た、信号電極Ｘ₁，Ｘ₂，・・・，Ｘ_mの一部が張り出し
て光スイッチング素子６の上面の一端を覆い、光スイッ
チング素子６の上面のもう一端は、クラッド層３の上に
接して形成されている絵素電極５の一部が張り出してこ
れを覆っている。

【００５５】次に、本実施例での導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・
・，Ｙ_nから光スイッチング素子６への光信号の取り出
し方法を説明する。本実施例では、導光路から光を取り
出す際、傷や表面の荒れを利用せず屈折率の違いによる
二層間での光の透過および反射の現象を利用する。

【００５６】一般に屈折率ｎ₁の媒質から屈折率ｎ₂の媒
質へ光が入射角θ（接合面の法線方向となす角）で入射
されると、ｎ₁ｓｉｎθ＞ｎ₂を満たす光は全反射され
る。このことにより、光が導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ
_n中を伝搬する。これに対してｎ₁ｓｉｎθ＜ｎ₂を満た
す光は、表面反射する光を除くほとんどの光が界面を透
過する。表１に光アドレス方式の表示装置に使用される
一般的な導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nの屈折率ｎ₁を示
す。また、光スイッチング素子６の材料である非晶質水
素化シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）の、各波長の光に対する
屈折率ｎ₂及び消衰係数ｋの関係を図９に示す（「アモ
ルファスハンドブック」サイエンスフォーラム社よ
り）。

【００５７】

【表１】

【００５８】本実施例では導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ
_nにイオン（Ｔｉ⁺）拡散導光路を用いており、その導光
路の屈折率ｎ₁は約１．６７である。クラッド層３の屈
折率ｎ₄は約１．４６であるので、導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・
・・，Ｙ_n上にクラッド層３が存在する領域では、導光
路からクラッド層３への光の入射角をθ₁とすると、ｎ₁・ｓｉｎθ₁＞ｎ₄ の関係を満たす入射角θ₁の光だけがその界面で全反射
され、導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_n中を伝搬する。

【００５９】一方、光スイッチング素子６の形成位置で
は、導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_n上のクラッド層３が
除去されており、導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nと光ス
イッチング素子６とが直接接している。本実施例で光ス
イッチング素子６に用いる非晶質水素化シリコンは波長
λ＝６３３ｎｍ近傍の光に対しては屈折率ｎ₂＝４〜５
を示す。このため波長λ＝６３３ｎｍ近傍の光を用いる
と、導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nの屈折率ｎ₁は約１．
６７であり、この屈折率ｎ₁と光スイッチング素子６の
屈折率ｎ₂および導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nから光ス
イッチング素子６への入射角θの関係が入射角θに依存
せず、常にｎ₁ｓｉｎθ＜ｎ₂を満たすので、図８（ａ）
及び図８（ｂ）に示すようにそれぞれを直接接合させる
ことにより、導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_n内の光はこ
の接合部の界面で光スイッチング素子６に入射する。

【００６０】また、図８（ａ）に示す発光素子から遠い
側の光取り出し部でのクラッド層３の抜きパターン（窓
形状）の大きさを、図８（ｂ）に示す発光素子に近い側
の光取り出し形状の大きさより大きくしてゆくことによ
り、各場所で均一な光量を取り出すことができ、全ての
光スイッチング素子６…に均一な性能を与えることがで
きる。

【００６１】以上、本実施例における光取り出し方法で
は、導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nに機械的あるいは化
学的加工によって傷や荒れた表面を形成する必要がな
く、機械的加工の際の基板や導光路の欠けの発生や、こ
れらの加工に用いるブレード等の刃物の摩耗に伴う加工
制度の劣化やコスト高といった問題が無い。また、化学
的加工の場合のように傷や表面の荒れを微妙に制御する
ことが困難であるとか、再現性がよくないといったこと
も無い。

【００６２】また、本実施例においては、導光路Ｙ₁，
Ｙ₂，・・・，Ｙ_nから光スイッチング素子６に信号光を
導く際、無駄な散乱光（光スイッチング素子の反対側や
その他周辺に散乱される光）が発生しないので光を有効
利用することができる。

【００６３】本実施例においても、上記実施例３と同様
に、一本の導光路の伝送経路に沿った光取り出し部を複
数個毎のブロックに分割して、各ブロック毎にクラッド
層３の抜きパターンの大きさを変化させてもよい。

【００６４】［実施例５］図１０および図１２は、実施
例５における信号電極Ｘ₁，Ｘ₂，・・・，Ｘ_m、光スイ
ッチング素子６、絵素電極５、および導光路Ｙ₁，Ｙ₂，
・・・，Ｙ_nの位置関係を示している。図１１（ａ）お
よび図１１（ｂ）は図１０のＡ−Ａ´線断面から見た素
子構造、図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、図１１の
Ｃ−Ｃ´線断面から見た素子構造を示している。ここで
図１０と図１２の両素子構造はスイッチング素子６と接
続する信号電極Ｘ₁，Ｘ₂，・・・，Ｘ_mおよび絵素電極
５との接続部の形状が異なっているだけであり、光信号
の取り出しのための本質的な素子構造は同じである。す
なわち、クラッド層３が光スイッチング素子６の形成位
置で除去されており、このクラッド層３の除去部分に侵
入している絵素電極５の一部が導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・
・，Ｙ_nと接する形になっている。光スイッチング素子
６はこの絵素電極５の上に接して形成されており、光ス
イッチング素子６の上にある信号電極Ｘ₁，Ｘ₂，・・
・，Ｘ_mと絵素電極５に挟まれている。

【００６５】さて、図１４は屈折率がそれぞれ異なる三
つの層、Ｌ₁（屈折率ｎ₁）、Ｌ₃（屈折率ｎ₃）、Ｌ
₂（屈折率ｎ₂）がこの順で積層されており、層Ｌ₁から
層Ｌ₃へ入射角θ₁で光が入射し、層Ｌ₃から層Ｌ₂へは入
射角θ₃で入射し、屈折角θ₂で層Ｌ₂へ抜けて行く時の
光路を示している。この時、ｎ₁ｓｉｎθ₁＝ｎ₃ｓｉｎθ₃＝ｎ₂ｓｉｎθ₂ が成り立つが、入射角θ₁の光が界面Ａを通過する条件
は、ｎ₁ｓｉｎθ₁＜ｎ₃ また、界面Ｂを通過する条件は、ｎ₁ｓｉｎθ₁＜ｎ₂ であるので、ｎ₁ｓｉｎθ₁＜ｎ₃かつｎ₁ｓｉｎθ₁＜ｎ₂
を満たす場合、層Ｌ₁から層Ｌ₂に光を導くことができ
る。層がＬ₁、Ｌ₂の二つだけでなく、中間層Ｌ₃を加え
ることにより、素子構造の限定がゆるやかになる。実施
例５では、この中間層Ｌ₃を絵素電極５が兼ねる構成に
なっている。

【００６６】絵素電極５はＩＴＯ膜からなり、その屈折
率ｎ₃は約２である。また、導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，
Ｙ_nの屈折率ｎ₁は１．６７である。このため、導光路Ｙ
₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nと絵素電極５とが接する界面で
は、導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nから絵素電極５への
入射角θ₁の値にかかわらず、１．６７ｓｉｎθ₁＜２の関係が成立するので、導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_n
の光信号は絵素電極５側へと透過することができる。ま
た、絵素電極５上にある光スイッチング素子６はａ−Ｓ
ｉ：Ｈからなり、その屈折率ｎ₂は４〜５である。従っ
て、絵素電極５から光スイッチング素子６への光の入射
角θ₁の値にかかわらずｎ₁ｓｉｎθ₁＜ｎ₂の関係も同時
に成立するので、導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nの光信
号は絵素電極５を介して光スイッチング素子６側へと透
過することができる。

【００６７】屈折率ｎ₂の値を４〜５として、絵素電極
５から光スイッチング素子６への光の入射角θ₁の値に
かかわらず、ｎ₁ｓｉｎθ₁＜ｎ₃かつｎ₁ｓｉｎθ₁＜ｎ₂
の関係を満たす屈折率ｎ₃の値、すなわち、屈折率ｎ₃の
値が１．６７以上であるような絵素電極５の基材として
は、ＩＴＯ膜の他にＩｎ₂Ｏ₃やＳｎＯ₂等も可能であ
る。また、絵素電極５（屈折率ｎ₃）の層厚が使用する
波長に比べて小さい値（例えば、可視領域の光に対して
絵素電極５が１００ｎｍ程度の時）であれば、この絵素
電極５の屈折率ｎ₃が透過光に及ぼす影響は小さく、光
透過条件は導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nの屈折率ｎ₁と
光スイッチング素子６の屈折率ｎ₂のみで決定される。
すなわち、ｎ₁ｓｉｎθ₁＜ｎ₂の関係だけが満足されれ
ば、光は導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nから光スイッチ
ング素子６へと透過することができる。

【００６８】本実施例においても屈折率差を利用した光
取り出し法を用いており、実施例４と同様の効果を得る
ことができる。

【００６９】また、図１１（ａ）や図１３（ａ）に示す
発光素子から遠い側の光取り出し部でのクラッド層３の
抜きパターン（窓形状）の大きさを、図１１（ｂ）や図
１３（ｂ）に示す発光素子に近い側の光取り出し形状の
大きさより大きくしてゆくことにより、各場所で均一な
光量を取り出すことができ、全ての光スイッチング素子
６…に均一な性能を与えることができる。

【００７０】以上、実施例５では導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・
・，Ｙ_nの導光部分と光スイッチング素子６とが直接接
合する部分の面積、また、実施例５では、導光路Ｙ₁，
Ｙ₂，・・・，Ｙ_nの導光部分、絵素電極５、および光ス
イッチング素子６がこの順に接合する部分の面積、すな
わち、クラッド層３の窓形状のパターンはフォトリソグ
ラフィー技術によって簡単に精度良く制御できる。例え
ば、ＣＦ₄ガスを用いたドライエッチングやフッ化水素
（ＨＦ）系エッチャントを用いたウェットエッチングに
より行う。従って、高密度な表示装置、例えば、ハイビ
ジョンディスプレイ（ＨＤＴＶ）のように信号電極が１
０００本程度必要で、導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_n１
本当り１０００個程度の光スイッチング素子６と光取り
出し部が必要な場合でも容易に作製することができる。

【００７１】本実施例においても、上記実施例３または
４と同様に、一本の導光路の伝送経路に沿った光取り出
し部を複数個毎のブロックに分割して、各ブロック毎に
クラッド層３の抜きパターンの大きさを変化させてもよ
い。

【００７２】［実施例６］本発明の光アドレス方式の表
示装置は、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３−２５８１１
０号に示すような単純マトリクス駆動型の液晶表示装置
にも適用できる。図１５に、実施例６による液晶表示装
置の構成を示す。

【００７３】ベース基板上に複数の導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・
・・，Ｙ_nがＹ方向に沿って互いに平行に配設されてお
り、各導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nの上に交差して複
数の信号配線Ｘ₁，Ｘ₂，・・・，Ｘ_mがＸ方向に沿って
配設されている。隣合う各導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ
_nと各信号配線Ｘ₁，Ｘ₂，・・・，Ｘ_mとが交差する領域
には絵素電極Ｐ_1,1・・・Ｐ_m,nがそれぞれ設けられてい
る。また、導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nと信号配線
Ｘ₁，Ｘ₂，・・・，Ｘ_mとの各交差部には、光スイッチ
ング素子Ｓ_1,1・・・Ｓ_m,nが設けられており、それぞれ
対応する位置の絵素電極Ｐ_1,1・・・Ｐ_m,nと信号配線Ｘ
₁，Ｘ₂，・・・，Ｘ_mとを電気的に接続している。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。対向基板内面上には、信号配線Ｘ₁，Ｘ₂，
・・・，Ｘ_mに交差する方向に、かつ、隣接する各導光
路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nの間に、線状の透明電極配線
Ｚ₁，Ｚ₂，・・・，Ｚ_kが３本一組で互いに平行に配設
されている。尚、この実施例においても、実施例１、２
と同様に、各導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nの各光スイ
ッチング素子Ｓ₁ _,1・・・Ｓ_m,nの形成位置に光取り出し
用の溝を設けたり、導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_n、絵
素電極Ｐ_1,1・・・Ｐ_m,n、光スイッチング素子Ｓ₁ _,1・
・・Ｓ_m,n各々の屈折率、および導光路から光スイッチ
ング素子側への入射角の値が実施例４、４で挙げたよう
な式を満足するように材料の選定を行って、光信号が光
スイッチング素子に導かれ、これを動作させるようにす
る。

【００７４】このような液晶表示装置は以下のように動
作する。光スイッチング素子Ｓ_1,1・・・Ｓ_m,nの働き
は、実施例１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と同じであり、光照
射の明／暗に対して信号配線Ｘ₁，Ｘ₂，・・・，Ｘ_mと
絵素電極Ｐ_1,1・・・Ｐ_m,nとを電気的に導通させたり、
絶縁させたりしてスイッチングを行っている。導光路Ｙ
₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_nに順次、光走査信号を伝送し、各
信号配線Ｘ₁，Ｘ₂，・・・，Ｘ_mと各絵素電極Ｐ_1,1・・
・Ｐ_m,nとを順次、電気的に導通させる。同時に、透明
電極配線Ｚ₁，Ｚ₂，・・・，Ｚ_kを順次、駆動すること
によって、各絵素電極Ｐ_1,1・・・Ｐ_m,nとそれに対向す
る３本一組の透明電極配線Ｚ₁，Ｚ₂，・・・，Ｚ_k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、
本実施例では３本一組のストライプ状透明電極（走査電
極）で構成される表示領域を１単位のブロックとし、各
ブロックの選択を導光路Ｙ₁，Ｙ₂，・・・，Ｙ_n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
査線数を３倍にすることが可能となる。一般に、導光路
の数をＮ、１つの導光路当りの透明電極（走査線）の数
をＭとすると、デューティ比１／Ｍで、Ｎ×Ｍの走査線
を駆動することができる。

【００７５】なお、光スイッチング素子に用いる光導電
体材料としてａ−Ｓｉ：Ｈの他に、例えば、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_x：Ｈ）を使用することも可能である。ａ−
ＳｉＧｅ_x：Ｈ薄膜は、ＳｉＨ₄ガスとＧｅＨ₄ガスを用
いてプラズマＣＶＤ法により形成される。

【００７６】また、近赤外波長（８００ｎｍ〜１０００
ｎｍ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。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−ＳｉＧ
ｅ_x：Ｈを用いて光スイッチング素子を構成することが
望ましい。使用する光の波長に対する感度特性を考慮
し、光導電体には他にａ−ＳｉＣ_x：Ｈ、ａ−ＳｉＮ_x：
Ｈ、ａ−ＳｉＯ_x：Ｈ、ａ−ＳｉＳｎ_x：Ｈ、ａ−ＳｉＯ
_xＮ_y：Ｈ等の材料も用いることができる。また、光スイ
ッチング素子は、光導電性を有する半導体のダイオード
構造（例えばｐｉｎ型、ショットキー型、ＭＩＳ(Metal
-Insulator-Semiconductor)型）や、それらのダイオー
ド２個を逆向きに直列接続したバックツーバックダイオ
ード構造、あるいは逆向きに並列接続したダイオードリ
ング構造にしてもよい。導光路としては、本発明の実施
例におけるイオン拡散ガラス導光路の他に火炎堆積法や
ＣＶＤ法により形成される石英系の導光路や高分子材料
からなる導光路、また、石英ファイバー、プラスチック
ファイバー等、導光性能や製造工程の条件を満たすもの
であれば、どれを用いてもよい。ファイバーを使用する
場合のクラッド層には、本実施例に示したクラッド層の
代わりにファイバー自身に存在するクラッドを使用する
とよい。

【００７７】なお、液晶表示装置の液晶層はＴＮ(Twist
ed Nematic)モードを用い、液晶材料はＭＥＲＣＫ社製
のフッ素系液晶ＺＬＩ４７９２を用いた。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（ＥＣＢ：Electric
ally Controlled Birefringence)モード、ＳＴＮ(Super
Twisted Nematic)モード、相転移モード等が可能であ
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 Stabilized Ferro
electric Liquid Crystal)モード、高分子と液晶の複合
膜を用いた高分子複合液晶（ＰＤＬＣ：Polymer Disper
sed Liquid Crystal)等が可能である。

【００７８】また、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
素電極に金属膜など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。

【００７９】さらに、表示媒体として液晶を使用した液
晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display)につい
て説明したが、他の表示媒体を用いた表示装置、例え
ば、エレクトロクロミック表示装置（ＥＣＤ：Electroc
hromic Display)、電気泳動表示装置（ＥＰＤ：Electro
phoretic Display)等においても同様の効果を得ること
ができる。

【００８０】

【発明の効果】以上、本発明によれば、導光路上の光導
電体層の光取り出し部について、その導光路上の形成位
置による取り出し光量の差が抑えられるので、各光導電
体層が位置によらず均一なスイッチング動作を行い、画
面全体にわたって表示特性が均一な表示装置を提供する
ことができる。この光取り出し部の形状をＶ溝とすると
加工が容易である。また、この光取り出し部の大きさを
光取り出し部複数個ごとに変化させると加工が容易であ
る。光取り出し部の総数ｎに対して２以上０．１ｎ以下
のブロックに分割し、各ブロック毎に光取り出し部の大
きさを変化させると、加工性と光取り出しの均一性との
両方の特性を満足させることができる。

【００８１】また、本発明によれば、導光路に機械的加
工を施さずに、導光路から光導電体層側に光信号を導く
ことができる。さらに、導光路と光導電体層との接触面
積を伝送経路に沿って大きくしていくことにより、導光
路上の形成位置による取り出し光量の差が抑えられ、各
光導電体層が位置によらず均一なスイッチング動作を行
い、画面全体にわたって表示特性が均一な表示装置を提
供することができる。さらに、本発明によれば、導光路
に機械的加工を施さずに、導光路から中間層を経て光導
電体層側に光信号を導くこともできる。この場合、中間
層を設けることにより、導光路および光導電体層の材料
の限定がゆるやかになる。導光路と中間層および光導電
体層との接触面積を伝送経路に沿って大きくしていくこ
とにより、導光路上の形成位置による取り出し光量の差
が抑えられ、各光導電体層が位置によらず均一なスイッ
チング動作を行い、画面全体にわたって表示特性が均一
な表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の光アドレス方式のアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置を示す平面図。

【図２】図１のＧ−Ｇ’断面における素子構造図。

【図３】本発明の実施例１における導光路上の光取り出
し部の形状を示す断面図。

【図４】本発明の実施例２の光アドレス方式のアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置を示す断面図。

【図５】本発明の実施例３の表示装置における導光路の
模式図。

【図６】各光取り出し部での光取り出し強度を示す図。

【図７】本発明の実施例４における信号配線、光スイッ
チング素子、絵素電極の位置関係を示す斜視図。

【図８】図９のＢ−Ｂ’における断面図。（ａ）はクラ
ッド層の窓形状が大きい場合を示し、（ｂ）はクラッド
層の窓形状が小さい場合を示す。

【図９】非晶質水素化シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）の、各
波長の光に対する屈折率ｎ₂及び消衰係数ｋの関係図。

【図１０】本発明の実施例５における信号配線、光スイ
ッチング素子、絵素電極の位置関係を示す斜視図。

【図１１】図９のＡ−Ａ’における断面図。（ａ）はク
ラッド層の窓形状が大きい場合を示し、（ｂ）はクラッ
ド層の窓形状が小さい場合を示す。

【図１２】本発明の実施例５における信号配線、光スイ
ッチング素子、絵素電極の位置関係を示す斜視図。

【図１３】図１２のＣ−Ｃ’における断面図。（ａ）は
クラッド層の窓形状が大きい場合を示し、（ｂ）はクラ
ッド層の窓形状が小さい場合を示す。

【図１４】屈折率がそれぞれ異なる三つの層を光が透過
する時の光路を示す。

【図１５】本発明実施例６の光アドレス方式の単純マト
リクス型液晶表示装置を示す平面図。

【図１６】本願出願人による従来の光アドレス方式のア
クティブマトリクス型液晶表示装置。

【図１７】図１５のＨ−Ｈ’断面における素子構造図。

【図１８】本願出願人による従来の光アドレス方式のア
クティブマトリクス型液晶表示装置における信号配線、
光スイッチング素子および絵素電極の位置関係を示す斜
視図。

【図１９】図１６のＤ−Ｄ’断面における素子構造図。

【図２０】導光路の一端から光を入射した場合の、導光
路の他端から出射する光量と導光路上の光散乱部の個数
との関係を示す図。

【図２１】従来例における導光路上の光取り出し部の形
状を示す断面図。

【図２２】従来例における導光路を示す模式図。

【符号の説明】

１ベース基板２対向基板１ａ、２ａガラス基板３クラッド層４光取り出し部５絵素電極６光スイッチング素子７ａ、７ｂ配向膜８ａ、８ｂ遮光膜９対向電極１０発光素子アレイ１１マイクロレンズアレイ１２スペーサ１３液晶

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性のベース基板と、該ベース基板上に互いに並列して配設される複数の導光
路と、該導光路に交差する方向に互いに並列して配設される複
数の信号配線と、各導光路と各信号配線との交差部のそれぞれにおいて、
該導光路と該信号配線とに立体的に挟まれて設けられ、
該導光路からの光を受けてスイッチング動作を行う複数
の光導電体層と、各光導電体層と該導光路に接して設けられた複数の絵素
電極と、該ベース基板との間に表示媒体を挟持して対向配置さ
れ、対向面に対向電極が形成された絶縁性の対向基板
と、各導光路上の各光導電体層に対応する位置のそれぞれに
設けられ、該導光路を伝送される光を各光導電体層に導
く光取り出し用溝を備え、該光取り出し用溝の大きさが該導光路の伝送経路に沿っ
て大きくなっている光アドレス型表示装置。
【請求項２】前記光取り出し用溝がＶ溝である請求項
１に記載の光アドレス型表示装置。
【請求項３】前記導光路に沿って隣接する光取り出し
用溝の複数個を同一の大きさの１組として、前記光取り
出し用溝の大きさが各組毎に変化している請求項１に記
載の光アドレス型表示装置。
【請求項４】前記光取り出し用溝の大きさの変化の種
類が、一本の導光路に設けられた光取り出し用溝の数ｎ
個に対して、２以上０．１ｎ以下の範囲である請求項３
に記載の光アドレス型表示装置。
【請求項５】絶縁性のベース基板と、該ベース基板上に互いに並列して配設される複数の導光
路と、該導光路に交差する方向に互いに並列して配設される複
数の信号配線と、各導光路と各信号電極との交差部のそれぞれにおいて、
該導光路と該信号配線とに立体的に挟まれて、かつ、該
導光路の導光部に直接接続して設けられ、該導光部から
の光信号を受けてスイッチング動作を行う複数の光導電
体層と、各光導電体層に接続して設けられる複数の絵素電極と、該ベース基板との間に表示媒体を挟持して対向配置さ
れ、対向面に対向電極が形成された絶縁性の対向基板と
を備え、該導光部の屈折率ｎ₁と、該光導電体層の屈折率ｎ₂と、
該導光部から該光導電体層への入射角θとの関係が下記
式ｎ₁ｓiｎθ＜ｎ₂・・・を満足するように設定した光アドレス型表示装置。
【請求項６】前記導光部と前記光導電体層との界面の
面積が該導光路の伝送経路に沿って大きくなっている請
求項５に記載の光アドレス型表示装置。
【請求項７】前記導光部と前記光導電体層との界面に中
間層を設け、該導光路の屈折率ｎ₁と、該光導電体層の
屈折率ｎ₂と、該中間層の屈折率ｎ₃と、該導光部から該
中間層への入射角θ₁との関係が下記式ｎ₁ｓiｎθ₁＜ｎ₂ かつｎ₁ｓiｎθ₁＜ｎ₃・・・を満足するように設定した光アドレス型表示装置。
【請求項８】前記導光部と前記中間層との界面の面積が
該導光路の伝送経路に沿って大きくなっている請求項７
に記載の光アドレス型表示装置。
【請求項９】前記中間層が透明導電性材料からなる請求
項７に記載の光アドレス型表示装置。
【請求項１０】前記表示媒体が液晶である請求項１、請
求項５または請求項７に記載の光アドレス型表示装置。