JPH07175080A - 光情報装置及びその製造方法 - Google Patents
光情報装置及びその製造方法Info
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- JPH07175080A JPH07175080A JP5320333A JP32033393A JPH07175080A JP H07175080 A JPH07175080 A JP H07175080A JP 5320333 A JP5320333 A JP 5320333A JP 32033393 A JP32033393 A JP 32033393A JP H07175080 A JPH07175080 A JP H07175080A
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Classifications
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/01—Devices 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
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- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/135—Liquid crystal cells structurally associated with a photoconducting or a ferro-electric layer, the properties of which can be optically or electrically varied
- G02F1/1354—Liquid 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
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 光情報装置において特性の経時変化が少ない
ようにする。 【構成】 光照射あるいは電界印加などの外部刺激によ
って安定化が図られた、即ちＳＷ効果を積極的に導入し
た、半導体としてのａ−Ｓｉ：Ｈからなる光スイッチン
グ素子４を備えている。このため、特性の経時変化を減
少させ得、安定した性能を得ることができると共に、使
用する半導体の光信号に対する感度（オン／オフ）が向
上し、高性能化を図ることができる。
ようにする。 【構成】 光照射あるいは電界印加などの外部刺激によ
って安定化が図られた、即ちＳＷ効果を積極的に導入し
た、半導体としてのａ−Ｓｉ：Ｈからなる光スイッチン
グ素子４を備えている。このため、特性の経時変化を減
少させ得、安定した性能を得ることができると共に、使
用する半導体の光信号に対する感度（オン／オフ）が向
上し、高性能化を図ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば光変調素子や光
演算素子等の光情報処理分野、テレビやゲーム等のＡＶ
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機器分野で利用することができる光情報装置
に関する。
演算素子等の光情報処理分野、テレビやゲーム等のＡＶ
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機器分野で利用することができる光情報装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコン［Ｓｉ］、ゲルマニウム［Ｇ
ｅ］、炭素［Ｃ］などIV族半導体のアモルファス（非晶
質）材料は、優れた光起電力効果や光導電効果を示す半
導体材料として、近年盛んに研究が進められている。な
かでも適量の水素やフッ素が添加されたものは、禁制帯
中に準位を持つ局在状態が極端に少なく、大きなμτ積
（キャリアの移動度μと寿命τの積で、この値が大きい
程光導電効果も大きい）を得ることができ、さらに価電
子制御も可能であることから、種々の光電変換素子に利
用されている。
ｅ］、炭素［Ｃ］などIV族半導体のアモルファス（非晶
質）材料は、優れた光起電力効果や光導電効果を示す半
導体材料として、近年盛んに研究が進められている。な
かでも適量の水素やフッ素が添加されたものは、禁制帯
中に準位を持つ局在状態が極端に少なく、大きなμτ積
（キャリアの移動度μと寿命τの積で、この値が大きい
程光導電効果も大きい）を得ることができ、さらに価電
子制御も可能であることから、種々の光電変換素子に利
用されている。
【０００３】例えば、プラズマＣＶＤ法により形成され
た水素化アモルファスシリコン［ａ−Ｓｉ：Ｈ］では、
局在準位密度が１０16ｅＶ-1ｃｍ-1以下、μτ積が約１
０-7ｃｍ2Ｖ-1のものが得られている。また、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈの場合、光学バンドギャップＥｇが１．６〜１．
８ｅＶであり、可視光領域に光感度を有する。それ故、
光電変換素子として広く利用されている。
た水素化アモルファスシリコン［ａ−Ｓｉ：Ｈ］では、
局在準位密度が１０16ｅＶ-1ｃｍ-1以下、μτ積が約１
０-7ｃｍ2Ｖ-1のものが得られている。また、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈの場合、光学バンドギャップＥｇが１．６〜１．
８ｅＶであり、可視光領域に光感度を有する。それ故、
光電変換素子として広く利用されている。
【０００４】上記光起電力効果とは、光吸収により生じ
た電子−正孔対が半導体の接合部分で分離し、反対方向
に集まることにより起電力が発生する効果である。この
効果を利用した代表的な素子として太陽電池がある。特
に、ａ−Ｓｉ：Ｈは、 １）０．５〜１μｍという薄膜でよいこと（吸収係数が
大きいことによる）、 ２）太陽電池製造に要する電力が極めて少ないこと、 ３）どんな基板上にも形成可能で連続生産が可能である
こと など、結晶シリコンにはない優れた特徴を有するため、
民生用太陽電池として多く実用化されている。詳しくは
『太陽電池ハンドブック（電気学会）』第４章に記載さ
れている。
た電子−正孔対が半導体の接合部分で分離し、反対方向
に集まることにより起電力が発生する効果である。この
効果を利用した代表的な素子として太陽電池がある。特
に、ａ−Ｓｉ：Ｈは、 １）０．５〜１μｍという薄膜でよいこと（吸収係数が
大きいことによる）、 ２）太陽電池製造に要する電力が極めて少ないこと、 ３）どんな基板上にも形成可能で連続生産が可能である
こと など、結晶シリコンにはない優れた特徴を有するため、
民生用太陽電池として多く実用化されている。詳しくは
『太陽電池ハンドブック（電気学会）』第４章に記載さ
れている。
【０００５】また、上記光導電効果とは、固体に電場を
かけて光を照射すると電気抵抗が減少する効果である
が、光吸収により生じた電子や正孔を、電極を通じて外
部に取り出すことができる。この効果を利用した素子と
しては、電子写真やイメージセンサーなどに用いられる
光センサー、空間光変調素子（ＳＬＭ：Ｓｐａｔｉａｌ
Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）、光アドレス型表示
装置などがある。ここでも、上記ａ−Ｓｉ：Ｈは、先に
記載した優れた特徴のほかに、硫化カドミウム［Ｃｄ
Ｓ］など他の光導電材料に比べて光に対する応答速度が
速いといった特徴を有することから、実用化が進められ
ている。詳しくは、光センサーに関して『感光体の開発
・実用化（日本科学情報）』第２章に記載され、ＳＬＭ
に関して『光コンピューティング（森北出版）』第２
章、あるいは『ａ−Ｓｉ：Ｈを用いた光導電型液晶ライ
トバルブ素子の開発』パイオニア技報Ｎｏ．６，ｐｐ．
２−９（１９９３）に記載され、光アドレス型表示素子
に関して特開平１−１７３０１６号、あるいは特開平４
−３５６０２４号に記載されている。
かけて光を照射すると電気抵抗が減少する効果である
が、光吸収により生じた電子や正孔を、電極を通じて外
部に取り出すことができる。この効果を利用した素子と
しては、電子写真やイメージセンサーなどに用いられる
光センサー、空間光変調素子（ＳＬＭ：Ｓｐａｔｉａｌ
Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）、光アドレス型表示
装置などがある。ここでも、上記ａ−Ｓｉ：Ｈは、先に
記載した優れた特徴のほかに、硫化カドミウム［Ｃｄ
Ｓ］など他の光導電材料に比べて光に対する応答速度が
速いといった特徴を有することから、実用化が進められ
ている。詳しくは、光センサーに関して『感光体の開発
・実用化（日本科学情報）』第２章に記載され、ＳＬＭ
に関して『光コンピューティング（森北出版）』第２
章、あるいは『ａ−Ｓｉ：Ｈを用いた光導電型液晶ライ
トバルブ素子の開発』パイオニア技報Ｎｏ．６，ｐｐ．
２−９（１９９３）に記載され、光アドレス型表示素子
に関して特開平１−１７３０１６号、あるいは特開平４
−３５６０２４号に記載されている。
【０００６】以上説明したように、IV族半導体のアモル
ファス材料は、光電変換素子としての優れた性能を生か
して、各種光情報装置に応用されている。
ファス材料は、光電変換素子としての優れた性能を生か
して、各種光情報装置に応用されている。
【０００７】ところで、ａ−Ｓｉ：Ｈを代表とするアモ
ルファス材料には、一般にＳＷ効果（Ｓｔａｅｂｌｅｒ
−Ｗｒｏｎｓｋｉ効果）と呼ばれる可逆的光誘起現象が
認められる。この現象は、１９７７年にＳｔａｅｂｌｅ
ｒとＷｒｏｎｓｋｉによって見い出され、ａ−Ｓｉ：Ｈ
にバンドギャップ光を長時間照射すると暗伝導率と光伝
導率とが低下し、高温でのアニールによって再び回復す
る現象であり、以下に説明する。
ルファス材料には、一般にＳＷ効果（Ｓｔａｅｂｌｅｒ
−Ｗｒｏｎｓｋｉ効果）と呼ばれる可逆的光誘起現象が
認められる。この現象は、１９７７年にＳｔａｅｂｌｅ
ｒとＷｒｏｎｓｋｉによって見い出され、ａ−Ｓｉ：Ｈ
にバンドギャップ光を長時間照射すると暗伝導率と光伝
導率とが低下し、高温でのアニールによって再び回復す
る現象であり、以下に説明する。
【０００８】図６に、ＳｔａｅｂｌｅｒとＷｒｏｎｓｋ
ｉが最初に観測した可逆的な光誘起の暗導電率と光導電
率との変化を示す。なお、図６が得られた条件として
は、２００ｍＷ／ｃｍ2の白色光（６００〜９００ｎｍ
の波長）を使用した。この図より理解されるように、光
照射によって暗導電率はＡ状態からＢ状態へと数桁減少
する。光導電率も約１桁減少する。光照射により低下し
た値（Ｂ状態）は、常温おいては長い期間存在するもの
の、温度を１６０℃以上に上げると、緩和過程が顕著に
なって数時間内に暗導電率および光導電率は光照射前の
値（Ａ状態）に完全に回復する。
ｉが最初に観測した可逆的な光誘起の暗導電率と光導電
率との変化を示す。なお、図６が得られた条件として
は、２００ｍＷ／ｃｍ2の白色光（６００〜９００ｎｍ
の波長）を使用した。この図より理解されるように、光
照射によって暗導電率はＡ状態からＢ状態へと数桁減少
する。光導電率も約１桁減少する。光照射により低下し
た値（Ｂ状態）は、常温おいては長い期間存在するもの
の、温度を１６０℃以上に上げると、緩和過程が顕著に
なって数時間内に暗導電率および光導電率は光照射前の
値（Ａ状態）に完全に回復する。
【０００９】かかるＳＷ効果が生じる理由は、光励起さ
れた電子−正孔対が伝導帯テイル状態と価電子帯テイル
状態を介して非発光的に再結合した結果、膜中に欠陥が
生成されるからであるとの考えが有力である。詳しく
は、『Ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ
ｃｈａｎｇｅ ｉｎ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ−ｐｒｏｄ
ｕｃｅｄ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｓｉ』Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．Ｌｅｔｔ．３１，２９２（１９７７）、あるい
は、『アモルファスシリコン（オーム社）』第５章など
に記載されている。
れた電子−正孔対が伝導帯テイル状態と価電子帯テイル
状態を介して非発光的に再結合した結果、膜中に欠陥が
生成されるからであるとの考えが有力である。詳しく
は、『Ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ
ｃｈａｎｇｅ ｉｎ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ−ｐｒｏｄ
ｕｃｅｄ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｓｉ』Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．Ｌｅｔｔ．３１，２９２（１９７７）、あるい
は、『アモルファスシリコン（オーム社）』第５章など
に記載されている。
【００１０】また更に、アモルファス材料に電界を連続
的に印加し、キャリアをアモルファス材料に注入させる
ことでも、同様の効果が得られることが報告されてい
る。詳しくは、『Ｉｎｆｕｌｅｎｃｅ ｏｆ ｅｘｃｅ
ｓｓ ｃａｒｒｉｅｒｓ ｏｎｔｈｅ Ｓｔａｅｂｌｅ
ｒ ａｎｄ Ｗｒｏｎｓｋｉ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆａ−
Ｓｉ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ』Ｊ．Ｎｏｎ−ｃｒｙｓ
ｔ．Ｓｏｌｉｄｓ５９＆６０，１１３９（１９８３）な
どに記載されている。この場合に同様の効果が得られる
理由は、太陽電池のｉ層に注入されたキャリアが再結合
する際に欠陥を誘起して、ｉ層の膜質を低下させるから
であるとの考えが有力であるが、その物理的な機構の解
明は不十分であり、現在も研究が進められている。
的に印加し、キャリアをアモルファス材料に注入させる
ことでも、同様の効果が得られることが報告されてい
る。詳しくは、『Ｉｎｆｕｌｅｎｃｅ ｏｆ ｅｘｃｅ
ｓｓ ｃａｒｒｉｅｒｓ ｏｎｔｈｅ Ｓｔａｅｂｌｅ
ｒ ａｎｄ Ｗｒｏｎｓｋｉ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆａ−
Ｓｉ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ』Ｊ．Ｎｏｎ−ｃｒｙｓ
ｔ．Ｓｏｌｉｄｓ５９＆６０，１１３９（１９８３）な
どに記載されている。この場合に同様の効果が得られる
理由は、太陽電池のｉ層に注入されたキャリアが再結合
する際に欠陥を誘起して、ｉ層の膜質を低下させるから
であるとの考えが有力であるが、その物理的な機構の解
明は不十分であり、現在も研究が進められている。
【００１１】このように、アモルファス材料は、連続
的な光照射あるいは電界印加などの外部刺激によって、
準安定状態を遷移し、暗導電率と光導電率が経時的に変
化すること、また、その後、高温でのアニールによっ
て暗導電率と光導電率が初期状態に回復することが知ら
れている。
的な光照射あるいは電界印加などの外部刺激によって、
準安定状態を遷移し、暗導電率と光導電率が経時的に変
化すること、また、その後、高温でのアニールによっ
て暗導電率と光導電率が初期状態に回復することが知ら
れている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
暗導電率と光導電率との経時的変化は、アモルファス材
料を用いた上述の各種光情報装置に悪影響を及ぼす。す
なわち、装置の特性が初期値からずれてしまい、十分な
性能が得られなくなるといった信頼性にかかわる問題が
生じる。ここでは、ａ−Ｓｉ：Ｈの光導電効果を利用し
た光アドレス型表示装置を例にあげて、ＳＷ効果の及ぼ
す影響を詳しく説明する。
暗導電率と光導電率との経時的変化は、アモルファス材
料を用いた上述の各種光情報装置に悪影響を及ぼす。す
なわち、装置の特性が初期値からずれてしまい、十分な
性能が得られなくなるといった信頼性にかかわる問題が
生じる。ここでは、ａ−Ｓｉ：Ｈの光導電効果を利用し
た光アドレス型表示装置を例にあげて、ＳＷ効果の及ぼ
す影響を詳しく説明する。
【００１３】アクティブマトリクス型の表示装置は、１
画素毎に設けられたアクティブ素子としてのトランジス
タやダイオードが個々に駆動され、品位の優れた表示が
可能であることから、従来より平面ディスプレイの本命
として商品化がなされている。
画素毎に設けられたアクティブ素子としてのトランジス
タやダイオードが個々に駆動され、品位の優れた表示が
可能であることから、従来より平面ディスプレイの本命
として商品化がなされている。
【００１４】アクティブ素子としてＴＦＴ（ｔｈｉｎ
ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、表示媒体として液
晶を用いたＴＦＴ−ＬＣＤは、その代表例である。とこ
ろが電気配線によって駆動信号を送信する場合、配線抵
抗や寄生容量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出来ないという問題が
ある。また、同一基板上に走査信号用とデータ信号用の
電気配線をＸＹマトリクス状に配設したアクティブマト
リクス駆動型表示装置では、両電気配線の交差部におい
て電気的短絡や断線が生じ易いといったプロセス的な問
題がある。これらの問題を解決するために、駆動信号を
光で伝送する光アドレス型の表示装置が開発されてい
る。
ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、表示媒体として液
晶を用いたＴＦＴ−ＬＣＤは、その代表例である。とこ
ろが電気配線によって駆動信号を送信する場合、配線抵
抗や寄生容量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出来ないという問題が
ある。また、同一基板上に走査信号用とデータ信号用の
電気配線をＸＹマトリクス状に配設したアクティブマト
リクス駆動型表示装置では、両電気配線の交差部におい
て電気的短絡や断線が生じ易いといったプロセス的な問
題がある。これらの問題を解決するために、駆動信号を
光で伝送する光アドレス型の表示装置が開発されてい
る。
【００１５】図７は、前述した特開平４−３５６０２４
号などに見られる光アドレス型表示装置の画素部の等価
回路を示した図である。図中のＲON、ＲOFFは、それぞ
れａ−Ｓｉ：Ｈから形成される光スイッチング素子３０
のオン抵抗及びオフ抵抗を示し、ＣLCは表示媒体（例え
ば液晶）の容量を示す。選択時間Ｔ1において、光スイ
ッチング素子３０を介してデータ信号の内容を９９％以
上で書き込むための条件は、τON＝ＲON×ＣLCとして、 ４．６×τON＝４．６×ＲON×ＣLC＜Ｔ1 …（１） で表される。一方、非選択期間Ｔ2において、データ線
から光スイッチング素子３０を介してデータ信号が漏れ
るとクロストークが生じる。このデータ信号の漏れを５
％以内に抑えるための条件は、τOFF＝ＲOFF×ＣLCとし
て、 τOFF／１９．５＝ＲOFF×ＣLC／１９．５＞Ｔ2 …（２） で表される。ＮＴＳＣ方式のビデオ表示の場合には、通
常、Ｔ1＝６３．５μｓｅｃ、Ｔ2＝１６．７ｍｓｅｃ
（１／６０ｓｅｃ）である。また、代表的な例としてＣ
LCの大きさを１ｐＦと仮定すると、上記式１、式２よ
り、ＲON＜１．４×１０6Ω、ＲOFF＞３．３×１０11Ω
となり、オン／オフ比が５桁以上必要になる。なお、上
記式１、式２に関しては、『液晶デバイスハンドブック
（日刊工業新聞社）』ｐ．４１８に詳しく記載されてい
る。
号などに見られる光アドレス型表示装置の画素部の等価
回路を示した図である。図中のＲON、ＲOFFは、それぞ
れａ−Ｓｉ：Ｈから形成される光スイッチング素子３０
のオン抵抗及びオフ抵抗を示し、ＣLCは表示媒体（例え
ば液晶）の容量を示す。選択時間Ｔ1において、光スイ
ッチング素子３０を介してデータ信号の内容を９９％以
上で書き込むための条件は、τON＝ＲON×ＣLCとして、 ４．６×τON＝４．６×ＲON×ＣLC＜Ｔ1 …（１） で表される。一方、非選択期間Ｔ2において、データ線
から光スイッチング素子３０を介してデータ信号が漏れ
るとクロストークが生じる。このデータ信号の漏れを５
％以内に抑えるための条件は、τOFF＝ＲOFF×ＣLCとし
て、 τOFF／１９．５＝ＲOFF×ＣLC／１９．５＞Ｔ2 …（２） で表される。ＮＴＳＣ方式のビデオ表示の場合には、通
常、Ｔ1＝６３．５μｓｅｃ、Ｔ2＝１６．７ｍｓｅｃ
（１／６０ｓｅｃ）である。また、代表的な例としてＣ
LCの大きさを１ｐＦと仮定すると、上記式１、式２よ
り、ＲON＜１．４×１０6Ω、ＲOFF＞３．３×１０11Ω
となり、オン／オフ比が５桁以上必要になる。なお、上
記式１、式２に関しては、『液晶デバイスハンドブック
（日刊工業新聞社）』ｐ．４１８に詳しく記載されてい
る。
【００１６】したがって、光アドレス型表示装置に用い
る光スイッチング素子は、上記理由によりオン／オフ
比、言い換えれば光導電率σpと暗導電率σdの比が５桁
以上要求される。
る光スイッチング素子は、上記理由によりオン／オフ
比、言い換えれば光導電率σpと暗導電率σdの比が５桁
以上要求される。
【００１７】これに対して、例えばａ−Ｓｉ：Ｈの光照
射強度Ｉと光導電率σpの関係は、Ｗを活性化エネルギ
ー、ｋBをボルツマン係数、Ｔを絶対温度としたとき、
射強度Ｉと光導電率σpの関係は、Ｗを活性化エネルギ
ー、ｋBをボルツマン係数、Ｔを絶対温度としたとき、
【００１８】
【数１】
【００１９】で表され、光導電率σpは光照射強度Ｉの
γ乗に比例することが知られている。γは０．５〜１の
値をとり得る。
γ乗に比例することが知られている。γは０．５〜１の
値をとり得る。
【００２０】このような関係から、ａ−Ｓｉ：Ｈの光導
電率σpと暗導電率σdとを５桁以上変化させるために
は、非常に大きな強度の光を照射させる必要がある。経
験的には数＋ｍＷ／ｃｍ2以上のバンドギャップ光を照
射させると、５桁以上の導電率変化を得ることができ
る。
電率σpと暗導電率σdとを５桁以上変化させるために
は、非常に大きな強度の光を照射させる必要がある。経
験的には数＋ｍＷ／ｃｍ2以上のバンドギャップ光を照
射させると、５桁以上の導電率変化を得ることができ
る。
【００２１】したがって、上述の表示装置に使用される
光スイッチング素子は、数＋ｍＷ／ｃｍ2以上の光信号
が直接照射されることになる。この結果、経時的にａ−
Ｓｉ：Ｈの光誘起現象が現れ、光スイッチング素子の特
性が初期状態から変化してしまう。そして、ついには光
導電率σpと暗導電率σdとが前記式１及び式２を満たさ
なくなり、コントラストの低下や画面のちらつきといっ
た表示性能の劣化が表面化し、表示装置の信頼性の点で
大きな問題となってくる。
光スイッチング素子は、数＋ｍＷ／ｃｍ2以上の光信号
が直接照射されることになる。この結果、経時的にａ−
Ｓｉ：Ｈの光誘起現象が現れ、光スイッチング素子の特
性が初期状態から変化してしまう。そして、ついには光
導電率σpと暗導電率σdとが前記式１及び式２を満たさ
なくなり、コントラストの低下や画面のちらつきといっ
た表示性能の劣化が表面化し、表示装置の信頼性の点で
大きな問題となってくる。
【００２２】最初から光導電率σpと暗導電率σdとが経
時変化することを考慮して、式１及び式２に対して光導
電率σpと暗導電率σdの設定にマージンを持たせておけ
ば良いのだが、更に光強度を上げることは現状の発光素
子では困難であり、このマージンはできるだけ小さくす
る必要がある。
時変化することを考慮して、式１及び式２に対して光導
電率σpと暗導電率σdの設定にマージンを持たせておけ
ば良いのだが、更に光強度を上げることは現状の発光素
子では困難であり、このマージンはできるだけ小さくす
る必要がある。
【００２３】また、より高精細な表示装置、例えばハイ
ビジョンテレビ（ＨＤＴＶ）を実現するためには、光ス
イッチング素子のオン／オフ比を更に１桁程度向上させ
る必要があり、これも大きな問題となってくる。
ビジョンテレビ（ＨＤＴＶ）を実現するためには、光ス
イッチング素子のオン／オフ比を更に１桁程度向上させ
る必要があり、これも大きな問題となってくる。
【００２４】また同様に、アモルファス材料の光導電効
果を利用した光センサー、ＳＬＭなどの各種光情報装置
においても、ＳＷ効果による素子特性の変化が信頼性の
点で大きな問題となっている。
果を利用した光センサー、ＳＬＭなどの各種光情報装置
においても、ＳＷ効果による素子特性の変化が信頼性の
点で大きな問題となっている。
【００２５】例えば、アモルファス太陽電池の場合、膜
自身の安定性と併せて素子構造の工夫により安定性の向
上が図られている。しかしながら、それでも１０％程度
の変換効率の劣化は避けられないのが現状である。
自身の安定性と併せて素子構造の工夫により安定性の向
上が図られている。しかしながら、それでも１０％程度
の変換効率の劣化は避けられないのが現状である。
【００２６】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、特性の経時変化が少ない
光情報装置及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
決すべくなされたものであり、特性の経時変化が少ない
光情報装置及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
【００２７】
【課題を解決するための手段】本発明の光情報装置は、
光導電効果または光起電力効果を生じる半導体を備えた
光情報装置において、該半導体が外部刺激を受けてお
り、該半導体の光導電率及び暗導電率が、該外部刺激を
受ける前における光導電率及び暗導電率の初期値の２０
％以下であるので、そのことにより上記目的が達成され
る。
光導電効果または光起電力効果を生じる半導体を備えた
光情報装置において、該半導体が外部刺激を受けてお
り、該半導体の光導電率及び暗導電率が、該外部刺激を
受ける前における光導電率及び暗導電率の初期値の２０
％以下であるので、そのことにより上記目的が達成され
る。
【００２８】この光情報装置において、前記半導体は、
IV族半導体を主成分とする非晶質半導体であるようにで
きる。
IV族半導体を主成分とする非晶質半導体であるようにで
きる。
【００２９】本発明の光情報装置の製造方法は、光導電
効果または光起電力効果を生じる半導体を備えた光情報
装置の製造方法であって、該半導体に対し、光照射エー
ジングによる外部刺激を与え、該半導体の光導電率及び
暗導電率を、該外部刺激を受ける前における光導電率及
び暗導電率の初期値の２０％以下にするので、そのこと
により上記目的が達成される。
効果または光起電力効果を生じる半導体を備えた光情報
装置の製造方法であって、該半導体に対し、光照射エー
ジングによる外部刺激を与え、該半導体の光導電率及び
暗導電率を、該外部刺激を受ける前における光導電率及
び暗導電率の初期値の２０％以下にするので、そのこと
により上記目的が達成される。
【００３０】この光情報装置の製造方法において、前記
光照射エージングは、１００ｍＷ／ｃｍ2以上の強度の
光を半導体に照射するようにしてもよい。本発明の光情
報装置の製造方法は、光導電効果または光起電力効果を
生じる半導体を備えた光情報装置の製造方法であって、
該半導体に対し、電界印加エージングによる外部刺激を
与え、該半導体の光導電率及び暗導電率を、該外部刺激
を受ける前における光導電率及び暗導電率の初期値の２
０％以下にするので、そのことにより上記目的が達成さ
れる。
光照射エージングは、１００ｍＷ／ｃｍ2以上の強度の
光を半導体に照射するようにしてもよい。本発明の光情
報装置の製造方法は、光導電効果または光起電力効果を
生じる半導体を備えた光情報装置の製造方法であって、
該半導体に対し、電界印加エージングによる外部刺激を
与え、該半導体の光導電率及び暗導電率を、該外部刺激
を受ける前における光導電率及び暗導電率の初期値の２
０％以下にするので、そのことにより上記目的が達成さ
れる。
【００３１】この光情報装置の製造方法において、前記
電界印加エージングは、５０〜２００ｍＡ／ｃｍ2の電
荷を半導体に注入するようにしてもよい。
電界印加エージングは、５０〜２００ｍＡ／ｃｍ2の電
荷を半導体に注入するようにしてもよい。
【００３２】本発明の光情報装置は、発光素子と、該発
光素子からの光信号を伝送する導光手段と、該導光手段
を伝送される光信号が与えられる半導体からなる光スイ
ッチング素子と、該光スイッチング素子の該光信号付与
により生じる光導電効果にて所定領域が駆動され、画像
情報を形成する電気光学媒体とを備える光情報装置であ
って、該半導体が外部刺激を受けていて、その光導電率
及び暗導電率が、該外部刺激を受ける前における光導電
率及び暗導電率の初期値の２０％以下であるので、その
ことにより上記目的が達成される。
光素子からの光信号を伝送する導光手段と、該導光手段
を伝送される光信号が与えられる半導体からなる光スイ
ッチング素子と、該光スイッチング素子の該光信号付与
により生じる光導電効果にて所定領域が駆動され、画像
情報を形成する電気光学媒体とを備える光情報装置であ
って、該半導体が外部刺激を受けていて、その光導電率
及び暗導電率が、該外部刺激を受ける前における光導電
率及び暗導電率の初期値の２０％以下であるので、その
ことにより上記目的が達成される。
【００３３】本発明の光情報装置の製造方法は、発光素
子と、該発光素子からの光信号を伝送する導光手段と、
該導光手段を伝送される光信号が与えられる半導体から
なる光スイッチング素子と、該光スイッチング素子の該
光信号付与により生じる光導電効果にて所定領域が駆動
され、画像情報を形成する電気光学媒体とを備える光情
報装置の製造方法において、該発光素子を発光させ、該
導光手段を介して該半導体に光照射エージング処理を施
して外部刺激を与え、該半導体の光導電率及び暗導電率
を、該外部刺激を受ける前における光導電率及び暗導電
率の初期値の２０％以下にするので、そのことにより上
記目的が達成される。
子と、該発光素子からの光信号を伝送する導光手段と、
該導光手段を伝送される光信号が与えられる半導体から
なる光スイッチング素子と、該光スイッチング素子の該
光信号付与により生じる光導電効果にて所定領域が駆動
され、画像情報を形成する電気光学媒体とを備える光情
報装置の製造方法において、該発光素子を発光させ、該
導光手段を介して該半導体に光照射エージング処理を施
して外部刺激を与え、該半導体の光導電率及び暗導電率
を、該外部刺激を受ける前における光導電率及び暗導電
率の初期値の２０％以下にするので、そのことにより上
記目的が達成される。
【００３４】この光情報装置の製造方法において、前記
発光素子に半導体レーザを用いるようにしてもよい。
発光素子に半導体レーザを用いるようにしてもよい。
【００３５】本発明の光情報装置は、一対の基板間のほ
ぼ全面の領域に、透明導電膜、半導体、電気光学媒体、
透明導電膜が順に積層されており、一方の基板側の外部
より入力された空間光情報を該半導体の光導電効果によ
り該電気光学媒体に書き込み、他方の基板側より入力さ
れた光を該電気光学媒体で変調することにより、該空間
光情報に対応した情報を読み出す入出力一体型の光情報
装置であって、該半導体が外部刺激を受けており、該半
導体の光導電率及び暗導電率が、該外部刺激を受ける前
における光導電率及び暗導電率の初期値の２０％以下で
あるので、そのことにより上記目的が達成される。
ぼ全面の領域に、透明導電膜、半導体、電気光学媒体、
透明導電膜が順に積層されており、一方の基板側の外部
より入力された空間光情報を該半導体の光導電効果によ
り該電気光学媒体に書き込み、他方の基板側より入力さ
れた光を該電気光学媒体で変調することにより、該空間
光情報に対応した情報を読み出す入出力一体型の光情報
装置であって、該半導体が外部刺激を受けており、該半
導体の光導電率及び暗導電率が、該外部刺激を受ける前
における光導電率及び暗導電率の初期値の２０％以下で
あるので、そのことにより上記目的が達成される。
【００３６】本発明の光情報装置の製造方法は、一対の
基板間のほぼ全面の領域に、透明導電膜、半導体、電気
光学媒体、 透明導電膜が順に積層されており、一方の基
板側の外部より入力された空間光情報を該半導体の光導
電効果により該電気光学媒体に書き込み、他方の基板側
より入力された光を該電気光学媒体で変調することによ
り、該空間光情報に対応した情報を読み出す入出力一体
型の光情報装置の製造方法において、ランプ光を用いて
該半導体に光照射エージング処理を施して外部刺激を与
え、該半導体の光導電率及び暗導電率を、該外部刺激を
受ける前における光導電率及び暗導電率の初期値の２０
％以下にするので、そのことにより上記目的が達成され
る。
基板間のほぼ全面の領域に、透明導電膜、半導体、電気
光学媒体、 透明導電膜が順に積層されており、一方の基
板側の外部より入力された空間光情報を該半導体の光導
電効果により該電気光学媒体に書き込み、他方の基板側
より入力された光を該電気光学媒体で変調することによ
り、該空間光情報に対応した情報を読み出す入出力一体
型の光情報装置の製造方法において、ランプ光を用いて
該半導体に光照射エージング処理を施して外部刺激を与
え、該半導体の光導電率及び暗導電率を、該外部刺激を
受ける前における光導電率及び暗導電率の初期値の２０
％以下にするので、そのことにより上記目的が達成され
る。
【００３７】この光情報装置の製造方法において、前記
ランプ光は、ハロゲンランプあるいはメタルハライドラ
ンプあるいはキセノンランプの光であるようにしてもよ
い。
ランプ光は、ハロゲンランプあるいはメタルハライドラ
ンプあるいはキセノンランプの光であるようにしてもよ
い。
【００３８】
【作用】図４に、実験により得られたＳＷ効果によるａ
−Ｓｉ：Ｈの光導電率σpの経時変化を示し、図５に、
実験により得られたＳＷ効果によるａ−Ｓｉ：Ｈの暗導
電率σdの経時変化を示す。光導電率σpおよび暗導電率
σdは、ともに初期段階での経時変化が激しく、光照射
時間が経つにつれて徐々に変化が小さくなる様子が見ら
れる。より詳細に説明すると、暗導電率は初期状態に約
１０-9（１／Ωｃｍ）であったものが、光エージング後
には約１０-10（１／Ωｃｍ）に変化する。一方、光導
電率は初期状態に約５×１０-5（１／Ωｃｍ）であった
ものが、エージング後には約１０-5（１／Ωｃｍ）に変
化している。すなわち、光導電率σp及び暗導電率σ
dは、ともに初期値の２０％以下に変化している。ま
た、一度導電率が２０％以下に変化したものは、更なる
導電率の経時変化が非常に小さいものとなる。
−Ｓｉ：Ｈの光導電率σpの経時変化を示し、図５に、
実験により得られたＳＷ効果によるａ−Ｓｉ：Ｈの暗導
電率σdの経時変化を示す。光導電率σpおよび暗導電率
σdは、ともに初期段階での経時変化が激しく、光照射
時間が経つにつれて徐々に変化が小さくなる様子が見ら
れる。より詳細に説明すると、暗導電率は初期状態に約
１０-9（１／Ωｃｍ）であったものが、光エージング後
には約１０-10（１／Ωｃｍ）に変化する。一方、光導
電率は初期状態に約５×１０-5（１／Ωｃｍ）であった
ものが、エージング後には約１０-5（１／Ωｃｍ）に変
化している。すなわち、光導電率σp及び暗導電率σ
dは、ともに初期値の２０％以下に変化している。ま
た、一度導電率が２０％以下に変化したものは、更なる
導電率の経時変化が非常に小さいものとなる。
【００３９】また、暗導電率σdの値は、ＳＷ効果によ
って初期値に比べ約１桁低下するものの、光導電率σp
と暗導電率σdの比は初期値より若干大きくなる傾向が
見られ、決して小さくなることはないことが確認でき
る。言換すれば、光照射エージングにより導電率変化
（σON／σOFF比）が初期状態に比べ約２倍に向上して
いる。
って初期値に比べ約１桁低下するものの、光導電率σp
と暗導電率σdの比は初期値より若干大きくなる傾向が
見られ、決して小さくなることはないことが確認でき
る。言換すれば、光照射エージングにより導電率変化
（σON／σOFF比）が初期状態に比べ約２倍に向上して
いる。
【００４０】したがって、前述した光アドレス型表示装
置のように、光導電率σpと暗導電率σdの比を利用して
駆動を行う素子においては、予めＳＷ効果による影響を
考慮して素子設計を行い、光照射あるいは電界印加を、
十分にＳＷ効果が現れた時点から行うことにより、それ
以降の素子性能の経時変化は比較的小さく収めることが
できる。また、ＳＷ効果の光導電率σpと暗導電率σdの
変化量の差から、光導電率σpと暗導電率σdの比（オン
／オフ比）を向上させることができ、より高性能化を図
ることも同時に可能である。
置のように、光導電率σpと暗導電率σdの比を利用して
駆動を行う素子においては、予めＳＷ効果による影響を
考慮して素子設計を行い、光照射あるいは電界印加を、
十分にＳＷ効果が現れた時点から行うことにより、それ
以降の素子性能の経時変化は比較的小さく収めることが
できる。また、ＳＷ効果の光導電率σpと暗導電率σdの
変化量の差から、光導電率σpと暗導電率σdの比（オン
／オフ比）を向上させることができ、より高性能化を図
ることも同時に可能である。
【００４１】つまり、各種光情報装置において、光照射
あるいは電界印加などの外部刺激によって安定化が図ら
れた、即ちＳＷ効果を積極的に導入したアモルファス材
料を利用することにより、特性の経時変化を減少させ
得、安定した性能を得ることができると共に、使用する
半導体の光信号に対する感度（オン／オフ）が向上し、
高性能化を図ることができる。ただし、光起電力効果を
利用するアモルファス太陽電池の場合は、ＳＷ効果によ
り変換効率が低下するため、本発明は適用できない。
あるいは電界印加などの外部刺激によって安定化が図ら
れた、即ちＳＷ効果を積極的に導入したアモルファス材
料を利用することにより、特性の経時変化を減少させ
得、安定した性能を得ることができると共に、使用する
半導体の光信号に対する感度（オン／オフ）が向上し、
高性能化を図ることができる。ただし、光起電力効果を
利用するアモルファス太陽電池の場合は、ＳＷ効果によ
り変換効率が低下するため、本発明は適用できない。
【００４２】また、光情報装置に関して、ここではａ−
Ｓｉ：Ｈを中心としたIV族アモルファス半導体を利用し
た場合について説明したが、本発明はこれに限らず、カ
ルコゲナイド半導体やマイクロクリスタル半導体のよう
に、ＳＷ効果が見られるすべての半導体を利用するもの
に適用でき、同様の効果を得ることができる。さらに、
結晶系の半導体材料において、接合部分に電界印加など
の外部刺激を与えることによってＳＷ効果とよく似た現
象が現れることがあるが、本発明はこのような結晶系の
半導体材料を利用するものにも適用でき、同様に効果を
得ることができる。
Ｓｉ：Ｈを中心としたIV族アモルファス半導体を利用し
た場合について説明したが、本発明はこれに限らず、カ
ルコゲナイド半導体やマイクロクリスタル半導体のよう
に、ＳＷ効果が見られるすべての半導体を利用するもの
に適用でき、同様の効果を得ることができる。さらに、
結晶系の半導体材料において、接合部分に電界印加など
の外部刺激を与えることによってＳＷ効果とよく似た現
象が現れることがあるが、本発明はこのような結晶系の
半導体材料を利用するものにも適用でき、同様に効果を
得ることができる。
【００４３】
【実施例】以下、本発明に関する各種光情報装置に関し
て詳細な実施例を述べる。
て詳細な実施例を述べる。
【００４４】（実施例１）先ず光アドレス型表示装置に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００４５】図１は、光アドレス型表示装置の構成を示
す平面図であり、図２は図１のＧ−Ｇ’線による断面図
である。この表示装置は、表示媒体としての液晶１３を
挟んで一対の基板１、２が対向配設されている。
す平面図であり、図２は図１のＧ−Ｇ’線による断面図
である。この表示装置は、表示媒体としての液晶１３を
挟んで一対の基板１、２が対向配設されている。
【００４６】一方（下側）の基板１は、ベースとなるガ
ラス製の基板１ａの上に複数の導光路Ｙ1，Ｙ2，…，Ｙ
nがＹ方向に沿って配列されており、この上にクラッド
層３がほぼ全面に形成されている。これら導光路Ｙ1な
どには、基板１ａの端部に設けられた発光素子アレイ１
０から送られる光信号が伝送される。クラッド層３の上
には、導光路Ｙ1などと交差して複数の信号電極Ｘ1，Ｘ
2，…，ＸmがＸ方向に沿って配列されている。導光路Ｙ
nと信号電極Ｘmとの交差部付近には、光導電材料からな
る光スイッチング素子４が設けられ、この光スイッチン
グ素子４には、スイッチング素子４の一部であるドレイ
ン電極６を介して絵素電極５が接続されている。この状
態の基板１ａ上を覆ってポリイミドなどからなる配向膜
７ａが形成されている。また、上記基板１ａ中には、光
スイッチング素子４へ余分な外部光が入射するのを防止
すべく、遮光膜８ａが埋設されている。なお、図中の１
１は、発光素子アレイ１０からの光信号を効率よく導光
路Ｙnに導くためのマイクロレンズアレイである。
ラス製の基板１ａの上に複数の導光路Ｙ1，Ｙ2，…，Ｙ
nがＹ方向に沿って配列されており、この上にクラッド
層３がほぼ全面に形成されている。これら導光路Ｙ1な
どには、基板１ａの端部に設けられた発光素子アレイ１
０から送られる光信号が伝送される。クラッド層３の上
には、導光路Ｙ1などと交差して複数の信号電極Ｘ1，Ｘ
2，…，ＸmがＸ方向に沿って配列されている。導光路Ｙ
nと信号電極Ｘmとの交差部付近には、光導電材料からな
る光スイッチング素子４が設けられ、この光スイッチン
グ素子４には、スイッチング素子４の一部であるドレイ
ン電極６を介して絵素電極５が接続されている。この状
態の基板１ａ上を覆ってポリイミドなどからなる配向膜
７ａが形成されている。また、上記基板１ａ中には、光
スイッチング素子４へ余分な外部光が入射するのを防止
すべく、遮光膜８ａが埋設されている。なお、図中の１
１は、発光素子アレイ１０からの光信号を効率よく導光
路Ｙnに導くためのマイクロレンズアレイである。
【００４７】他方の基板２は、ベースとなるガラス製の
基板２ａの上に透明な対向電極９が形成され、この対向
電極９の上に、上記光スイッチング素子４へ余分な外部
光が入射するのを防止するための遮光膜８ｂが形成され
ている。この状態の基板２ａ上を覆ってポリイミドなど
からなる配向膜７ｂが形成されている。
基板２ａの上に透明な対向電極９が形成され、この対向
電極９の上に、上記光スイッチング素子４へ余分な外部
光が入射するのを防止するための遮光膜８ｂが形成され
ている。この状態の基板２ａ上を覆ってポリイミドなど
からなる配向膜７ｂが形成されている。
【００４８】上述した基板１、２で挟まれた液晶１３
は、その周囲がシール材１２によりシールされている。
は、その周囲がシール材１２によりシールされている。
【００４９】したがって、このように構成された光アド
レス型表示装置においては、以下のような動作が行われ
る。上記スイッチング素子４は、発光素子アレイ１０か
ら導光路Ｙnを介して伝送される光信号により制御され
る。また、光スイッチング素子４は、光が照射されると
低抵抗化し、信号電極Ｘmと絵素電極５とを電気的に接
続する。逆に、光が照射されないときは、光スイッチン
グ素子４は高抵抗化し、信号電極Ｘmと絵素電極５とを
電気的に絶縁する。つまり、本実施例の光アドレス型の
表示装置は、走査信号に光を用い、光スイッチング素子
４の光導電効果による抵抗変化を利用することによって
駆動される。
レス型表示装置においては、以下のような動作が行われ
る。上記スイッチング素子４は、発光素子アレイ１０か
ら導光路Ｙnを介して伝送される光信号により制御され
る。また、光スイッチング素子４は、光が照射されると
低抵抗化し、信号電極Ｘmと絵素電極５とを電気的に接
続する。逆に、光が照射されないときは、光スイッチン
グ素子４は高抵抗化し、信号電極Ｘmと絵素電極５とを
電気的に絶縁する。つまり、本実施例の光アドレス型の
表示装置は、走査信号に光を用い、光スイッチング素子
４の光導電効果による抵抗変化を利用することによって
駆動される。
【００５０】次に、上記光アドレス型表示装置の製造方
法について説明する。
法について説明する。
【００５１】先ず、基板１ａ中に、光スイッチング素子
４へ余分な外部光が入射するのを防止するための遮光膜
８ａを埋設する。遮光層８ａのパターンは光スイッチン
グ素子４のパターンと重なる箇所に形成する。なお、予
めそのようになっている基板１ａを使用してもよい。
４へ余分な外部光が入射するのを防止するための遮光膜
８ａを埋設する。遮光層８ａのパターンは光スイッチン
グ素子４のパターンと重なる箇所に形成する。なお、予
めそのようになっている基板１ａを使用してもよい。
【００５２】次に、基板１ａの上に、導光路Ｙ1，Ｙ2，
…，Ｙnを形成する。導光路Ｙ1，Ｙ2，…，Ｙnとして
は、例えばガラス製の基板１ａに光ファイバーを付設し
たものや、イオン交換（あるいは拡散）型ガラス導波
路、あるいはポリイミドやＰＣＺなどの高分子による導
波路を用いることができる。なお、これら導光路Ｙ1な
どの端部には、発光素子アレイ１０を予め形成してお
く。発光素子アレイ１０としては、ＬＤアレイやＬＥＤ
アレイを用いることができる。また発光素子アレイ１０
の代わりに多面体ミラーや音響光学素子を利用した光走
査システムを用いることも可能である。
…，Ｙnを形成する。導光路Ｙ1，Ｙ2，…，Ｙnとして
は、例えばガラス製の基板１ａに光ファイバーを付設し
たものや、イオン交換（あるいは拡散）型ガラス導波
路、あるいはポリイミドやＰＣＺなどの高分子による導
波路を用いることができる。なお、これら導光路Ｙ1な
どの端部には、発光素子アレイ１０を予め形成してお
く。発光素子アレイ１０としては、ＬＤアレイやＬＥＤ
アレイを用いることができる。また発光素子アレイ１０
の代わりに多面体ミラーや音響光学素子を利用した光走
査システムを用いることも可能である。
【００５３】次に、導光路Ｙ1，Ｙ2，…，Ｙn上に、Ｓ
ｉＯ2などの低屈折率膜からなるクラッド層３を形成
し、クラッド層３の上に各導光路Ｙ1などと交差して複
数の信号電極Ｘ1，Ｘ2，…，Ｘmを形成する。
ｉＯ2などの低屈折率膜からなるクラッド層３を形成
し、クラッド層３の上に各導光路Ｙ1などと交差して複
数の信号電極Ｘ1，Ｘ2，…，Ｘmを形成する。
【００５４】次に、ａ−Ｓｉ：Ｈからなる光スイッチン
グ素子４を形成する。このａ−Ｓｉ：Ｈ膜は、シランガ
ス（ＳｉＨ4）と水素ガス（Ｈ2）を用いたプラズマＣＶ
Ｄ法により形成されている。なお、プラズマＣＶＤ法以
外では、スパッタ法でも形成可能である。
グ素子４を形成する。このａ−Ｓｉ：Ｈ膜は、シランガ
ス（ＳｉＨ4）と水素ガス（Ｈ2）を用いたプラズマＣＶ
Ｄ法により形成されている。なお、プラズマＣＶＤ法以
外では、スパッタ法でも形成可能である。
【００５５】次に、かかる状態の基板１ａの上に、ＩＴ
Ｏなどの透明導電性薄膜からなる絵素電極５を形成す
る。
Ｏなどの透明導電性薄膜からなる絵素電極５を形成す
る。
【００５６】次に、もう一方の基板２を以下のようにし
て作製する。まず、基板２ａの上に、例えばＩＴＯから
なる透明な対向電極９を形成する。
て作製する。まず、基板２ａの上に、例えばＩＴＯから
なる透明な対向電極９を形成する。
【００５７】次に、対向電極９の上に、上方からの光
（外光）が光スイッチング素子４に入射するのを防ぐた
めの遮光層８ｂを設ける。遮光層８ｂのパターンは光ス
イッチング素子４のパターンと重なる箇所に形成する。
以上の工程により、一対の基板１、２が完成する。但
し、両基板１、２は、どちらを先に形成してもよい。
（外光）が光スイッチング素子４に入射するのを防ぐた
めの遮光層８ｂを設ける。遮光層８ｂのパターンは光ス
イッチング素子４のパターンと重なる箇所に形成する。
以上の工程により、一対の基板１、２が完成する。但
し、両基板１、２は、どちらを先に形成してもよい。
【００５８】次に、両基板１、２に、ポリイミド等から
なる配向膜７ａ、７ｂを、例えばスピンコートにより形
成する。続いて、その配向膜７ａ、７ｂにラビング処理
を施す。なお、配向膜７ａ、７ｂとしては、他の配向膜
材料、例えばポリアミドなどの有機膜や各種ＬＢ膜、Ｓ
ｉＯやＳｉＯ2の斜方蒸着膜等を用いることも可能であ
る。
なる配向膜７ａ、７ｂを、例えばスピンコートにより形
成する。続いて、その配向膜７ａ、７ｂにラビング処理
を施す。なお、配向膜７ａ、７ｂとしては、他の配向膜
材料、例えばポリアミドなどの有機膜や各種ＬＢ膜、Ｓ
ｉＯやＳｉＯ2の斜方蒸着膜等を用いることも可能であ
る。
【００５９】次に、両基板１、２を、配向膜７ａ、７ｂ
側を内側にし、かつ間にシール材１２を介在させて貼り
合わせる。このとき、両基板１、２の間には、図示しな
いスペーサーを介在させておくとよい。これにより、両
基板１、２の間の間隔を基板１（または２）の各位置に
おいて一定にできる利点がある。
側を内側にし、かつ間にシール材１２を介在させて貼り
合わせる。このとき、両基板１、２の間には、図示しな
いスペーサーを介在させておくとよい。これにより、両
基板１、２の間の間隔を基板１（または２）の各位置に
おいて一定にできる利点がある。
【００６０】次に、両基板１、２の間に液晶１３を注入
し、液晶１３を封止する。
し、液晶１３を封止する。
【００６１】以上のようにして製造される光アドレス型
表示装置において、液晶の表示モードとしては以下のモ
ードを使用できる。すなわち、ネマチック液晶を用いた
ものとしてＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モ
ード、ゲストホストモード、複屈折制御（ＥＣＢ：Ｅｌ
ｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｏｒｏｌｌｅｄ Ｂｉ
ｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ
Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、相転移モ
ードあり、この他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 Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ
Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、高分子と液晶
の複合膜を用いた高分子複合型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌ
ｙｍｅｒＤｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓ
ｔａｌ）等を使用できる。本実施例では、ＭＥＲＣＫ社
製のフッ素系液晶ＺＬＩ４７９２を用いたＴＮモードを
採用した。
表示装置において、液晶の表示モードとしては以下のモ
ードを使用できる。すなわち、ネマチック液晶を用いた
ものとしてＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モ
ード、ゲストホストモード、複屈折制御（ＥＣＢ：Ｅｌ
ｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｏｒｏｌｌｅｄ Ｂｉ
ｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ
Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、相転移モ
ードあり、この他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 Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ
Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、高分子と液晶
の複合膜を用いた高分子複合型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌ
ｙｍｅｒＤｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓ
ｔａｌ）等を使用できる。本実施例では、ＭＥＲＣＫ社
製のフッ素系液晶ＺＬＩ４７９２を用いたＴＮモードを
採用した。
【００６２】したがって、このような光アドレス型表示
装置においては、走査信号に光を用いており、電気信号
を用いる場合に比べて配線抵抗の影響を受けないため信
号波形の遅延が生じない。また、電気信号を用いる場
合、配線の周辺部や重ね合わせ部で寄生容量を生じる
が、光信号を用いると当然電気的な寄生容量が生じず、
理想的な駆動波形を電気光学媒体である液晶に印加する
ことができる。よって、大型の表示装置や高精細の表示
装置が実現出来る。
装置においては、走査信号に光を用いており、電気信号
を用いる場合に比べて配線抵抗の影響を受けないため信
号波形の遅延が生じない。また、電気信号を用いる場
合、配線の周辺部や重ね合わせ部で寄生容量を生じる
が、光信号を用いると当然電気的な寄生容量が生じず、
理想的な駆動波形を電気光学媒体である液晶に印加する
ことができる。よって、大型の表示装置や高精細の表示
装置が実現出来る。
【００６３】また、本発明では、上記構成の表示装置
に、さらに光照射エージングを施すことにより、光スイ
ッチング素子４の特性を改善し、表示性能を向上させた
事を特徴をしている。以下に光スイッチング素子４の改
善結果とその光照射エージング方法の詳細を記す。
に、さらに光照射エージングを施すことにより、光スイ
ッチング素子４の特性を改善し、表示性能を向上させた
事を特徴をしている。以下に光スイッチング素子４の改
善結果とその光照射エージング方法の詳細を記す。
【００６４】光スイッチング素子は、上述した様に光電
導性を有するａ−Ｓｉ：Ｈ膜から構成されているが、周
知の通りａ−Ｓｉ：ＨにはＳｔａｅｂｌｅｒ−Ｗｒｏｎ
ｓｋｉ効果と呼ばれる可逆的光誘起現象が認められる。
導性を有するａ−Ｓｉ：Ｈ膜から構成されているが、周
知の通りａ−Ｓｉ：ＨにはＳｔａｅｂｌｅｒ−Ｗｒｏｎ
ｓｋｉ効果と呼ばれる可逆的光誘起現象が認められる。
【００６５】図４及び図５は、光照射エージングを施し
た際のａ−Ｓｉ：Ｈの暗導電率及び光導電率の経時変化
を示す図である。光照射エージングには、波長６７０ｎ
ｍ（半導体レーザー）で強度２００ｍＷ／ｃｍ2の光を
用い、光スイッチング素子に連続照射を施した。なお、
光照射エージングに用いる光の波長及び強度は上述の値
に限らず光導電体に有効な光誘起現象を与えるものであ
ればいくらでもよいが、光スイッチング素子を構成する
半導体のバンドギャップ近傍の波長の光を用いるのが好
ましい。
た際のａ−Ｓｉ：Ｈの暗導電率及び光導電率の経時変化
を示す図である。光照射エージングには、波長６７０ｎ
ｍ（半導体レーザー）で強度２００ｍＷ／ｃｍ2の光を
用い、光スイッチング素子に連続照射を施した。なお、
光照射エージングに用いる光の波長及び強度は上述の値
に限らず光導電体に有効な光誘起現象を与えるものであ
ればいくらでもよいが、光スイッチング素子を構成する
半導体のバンドギャップ近傍の波長の光を用いるのが好
ましい。
【００６６】この結果、初期には暗導電率及び光導電率
とも大きな経時変化が見られたが、数時間の光エージン
グ後には安定し、更なる光照射に対してあまり変化しな
い状態になる。具体的には、光導電率σP及び暗導電率
σdともに初期値の２０％以下に変化した状態でａ−Ｓ
ｉ：Ｈを使用すると、更なる光照射に対しての暗導電率
及び光導電率の変化を小さく押さえることができる。実
際に図４及び図５で示したａ−Ｓｉ：Ｈ膜を用い、光導
電率σP及び暗導電率σdともに初期値の２０％以下に変
化した状態で使用したところ、コントラストの低下や画
面のちらつきといった表示性能の劣化がなくなり、経時
変化の少ない良好な表示性能を得ることができた。
とも大きな経時変化が見られたが、数時間の光エージン
グ後には安定し、更なる光照射に対してあまり変化しな
い状態になる。具体的には、光導電率σP及び暗導電率
σdともに初期値の２０％以下に変化した状態でａ−Ｓ
ｉ：Ｈを使用すると、更なる光照射に対しての暗導電率
及び光導電率の変化を小さく押さえることができる。実
際に図４及び図５で示したａ−Ｓｉ：Ｈ膜を用い、光導
電率σP及び暗導電率σdともに初期値の２０％以下に変
化した状態で使用したところ、コントラストの低下や画
面のちらつきといった表示性能の劣化がなくなり、経時
変化の少ない良好な表示性能を得ることができた。
【００６７】従来は、光スイッチング素子４（ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜）に光照射エージングを施さない状態（初期状
態）で表示装置を使用しはじめていたため、発光素子ア
レイ１０からの光走査信号によって光スイッチング素子
４（ａ−Ｓｉ：Ｈ膜）の導電率が経時変化を起こし、コ
ントラストの低下や画面のちらつきといった表示性能の
劣化を招いていた。
ｉ：Ｈ膜）に光照射エージングを施さない状態（初期状
態）で表示装置を使用しはじめていたため、発光素子ア
レイ１０からの光走査信号によって光スイッチング素子
４（ａ−Ｓｉ：Ｈ膜）の導電率が経時変化を起こし、コ
ントラストの低下や画面のちらつきといった表示性能の
劣化を招いていた。
【００６８】しかしながら、本発明では、最初から光ス
イッチング素子４の安定化が図られた状態で使用するた
め、さらなる特性の経時変化がほとんど見られず、経時
変化の少ない安定した特性を示す表示装置を提供するこ
とができる。
イッチング素子４の安定化が図られた状態で使用するた
め、さらなる特性の経時変化がほとんど見られず、経時
変化の少ない安定した特性を示す表示装置を提供するこ
とができる。
【００６９】また、図４及び図５より理解されるよう
に、暗導電率は初期状態に約１０-9（１／Ωｃｍ）であ
ったものが、光エージング後には約１０-10（１／Ωｃ
ｍ）に変化している。光導電率は初期状態に約５×１０
-5（１／Ωｃｍ）であったものが、エージング後には約
１０-5（１／Ωｃｍ）に変化している。言い換えれば、
光照射エージングにより導電率変化（σON／σOFF比）
が初期状態に比べ約２倍に向上することを意味してい
る。
に、暗導電率は初期状態に約１０-9（１／Ωｃｍ）であ
ったものが、光エージング後には約１０-10（１／Ωｃ
ｍ）に変化している。光導電率は初期状態に約５×１０
-5（１／Ωｃｍ）であったものが、エージング後には約
１０-5（１／Ωｃｍ）に変化している。言い換えれば、
光照射エージングにより導電率変化（σON／σOFF比）
が初期状態に比べ約２倍に向上することを意味してい
る。
【００７０】以上のことより、本発明では経時変化の少
ない安定した表示装置が提供できるとともに、光スイッ
チング素子４の導電率変化（σON／σOFF比）が従来の
２倍にできるため、大型あるいは高精細な表示装置を提
供することができる。なお、光照射エージングにより得
られた安定した光スイッチング素子（ａ−Ｓｉ：Ｈ）
は、１６０℃以上に熱すると再び初期状態の導電率に戻
るため、容易に光照射エージングを施したものと施して
いないものを判別することができる。
ない安定した表示装置が提供できるとともに、光スイッ
チング素子４の導電率変化（σON／σOFF比）が従来の
２倍にできるため、大型あるいは高精細な表示装置を提
供することができる。なお、光照射エージングにより得
られた安定した光スイッチング素子（ａ−Ｓｉ：Ｈ）
は、１６０℃以上に熱すると再び初期状態の導電率に戻
るため、容易に光照射エージングを施したものと施して
いないものを判別することができる。
【００７１】次に、前述の光照射エージングの方法につ
いて記す。上記構成の表示装置では、発光素子アレイ１
０を用いることにより、光スイッチング素子４（ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜）の安定化を図ることができる。通常、発光素
子アレイ１０は、表示装置を線順次駆動するため１フレ
ーム当たり（１／走査線数）の期間だけ発光させるもの
であるが、表示装置形成後最初の段階で発光素子アレイ
１０を数時間連続発光させることで、光照射エージング
を行うことができる。この方法では、発光素子アレイ１
０から発せられる光は、マイクロレンズアレイ１１で集
光して導光路Ｙ１，Ｙ２，…，Ｙnに入射されるため、
導光路内を伝送する光の単位面積当たりの強度は非常に
強いものとなり、導光路上に設けられた光スイッチング
素子４（ａ−Ｓｉ：Ｈ膜）に対して優れた光エージング
効果をもたらすことができる。特に、発光素子アレイ１
０として高出力な半導体レーザ（例えば、東芝製ＴＯＬ
Ｄ９２１５）を用いると、光強度が増し、優れた光照射
エージング効果をもたらすことができる。また、エージ
ング装置を別途用意する必要もなく簡便である。
いて記す。上記構成の表示装置では、発光素子アレイ１
０を用いることにより、光スイッチング素子４（ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜）の安定化を図ることができる。通常、発光素
子アレイ１０は、表示装置を線順次駆動するため１フレ
ーム当たり（１／走査線数）の期間だけ発光させるもの
であるが、表示装置形成後最初の段階で発光素子アレイ
１０を数時間連続発光させることで、光照射エージング
を行うことができる。この方法では、発光素子アレイ１
０から発せられる光は、マイクロレンズアレイ１１で集
光して導光路Ｙ１，Ｙ２，…，Ｙnに入射されるため、
導光路内を伝送する光の単位面積当たりの強度は非常に
強いものとなり、導光路上に設けられた光スイッチング
素子４（ａ−Ｓｉ：Ｈ膜）に対して優れた光エージング
効果をもたらすことができる。特に、発光素子アレイ１
０として高出力な半導体レーザ（例えば、東芝製ＴＯＬ
Ｄ９２１５）を用いると、光強度が増し、優れた光照射
エージング効果をもたらすことができる。また、エージ
ング装置を別途用意する必要もなく簡便である。
【００７２】上記実施例では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を用いているが、本
発明はこれに限らず、他の材料を使用することができ
る。例えば、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）、水
素化アモルファスゲルマニウム（ａ−Ｇｅ：Ｈ）等を使
用する事ができる。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。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−Ｓｉ
Ｇｅx：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。
る光導電体材料としてａ−Ｓｉ：Ｈを用いているが、本
発明はこれに限らず、他の材料を使用することができ
る。例えば、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）、水
素化アモルファスゲルマニウム（ａ−Ｇｅ：Ｈ）等を使
用する事ができる。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。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−Ｓｉ
Ｇｅx：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。
【００７３】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より、光導電体としては他に、
Ｓｉ、Ｇｅ、ＣなどのIV族半導体を主要素とした光電導
性を有するアモルファス材料を用いることができるが、
これらの場合も上記実施例と同様に、光照射エージング
を施すことによって、安定した表示装置が提供できる。
度特性を考慮することにより、光導電体としては他に、
Ｓｉ、Ｇｅ、ＣなどのIV族半導体を主要素とした光電導
性を有するアモルファス材料を用いることができるが、
これらの場合も上記実施例と同様に、光照射エージング
を施すことによって、安定した表示装置が提供できる。
【００７４】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
造にすることも、導電率変化（σON／σOFF比）を向上
させる意味で有効である。
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
造にすることも、導電率変化（σON／σOFF比）を向上
させる意味で有効である。
【００７５】光スイッチング素子に、このような半導体
の接合を利用した素子を用いる場合には、先に示した光
照射エージング以外に、電界印加エージングを施す方法
でも素子の安定化を図る事ができ、上述と同様の効果を
得ることができる。このとき光スイッチング素子に接続
されている信号配線（電気配線）を利用するとよい。
の接合を利用した素子を用いる場合には、先に示した光
照射エージング以外に、電界印加エージングを施す方法
でも素子の安定化を図る事ができ、上述と同様の効果を
得ることができる。このとき光スイッチング素子に接続
されている信号配線（電気配線）を利用するとよい。
【００７６】上記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（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔ
ａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）に適用しているが、本発明はこ
れに限らず、液晶表示装置以外に、例えばエレクトロク
ロミック表示装置（ＥＣＤ：Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍ
ｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ）、電気泳動表示装置（ＥＰＤ：
Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ）な
どが適用可能である。
した液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔ
ａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）に適用しているが、本発明はこ
れに限らず、液晶表示装置以外に、例えばエレクトロク
ロミック表示装置（ＥＣＤ：Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍ
ｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ）、電気泳動表示装置（ＥＰＤ：
Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ）な
どが適用可能である。
【００７７】上記実施例では、図１に示すように、透過
型表示装置に適用しているが、本発明はこれに限らず、
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にも適用できる。また、本
発明は、カラーフィルターをパネル内に付設すること
で、カラー表示用の液晶表示装置にも適用させることが
可能である。
型表示装置に適用しているが、本発明はこれに限らず、
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にも適用できる。また、本
発明は、カラーフィルターをパネル内に付設すること
で、カラー表示用の液晶表示装置にも適用させることが
可能である。
【００７８】（実施例２）次に、投射型表示装置や光演
算素子として利用できる空間光変調素子（ＳＬＭ）に適
用した場合について説明する。
算素子として利用できる空間光変調素子（ＳＬＭ）に適
用した場合について説明する。
【００７９】この素子は、光信号を電気信号に変換する
光導電層と電気信号を再度光信号に変換する電気光学媒
体の両者を透明導電膜で挟んた単純な構造をしたもので
ある。液晶は、電気光学効果の大きい材料として知られ
ており、電気光学媒体として液晶を用いたＳＬＭは特に
液晶ライトバルブ（ＬＣＬＶ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓ
ｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｕｅ）と呼ばれている。
光導電層と電気信号を再度光信号に変換する電気光学媒
体の両者を透明導電膜で挟んた単純な構造をしたもので
ある。液晶は、電気光学効果の大きい材料として知られ
ており、電気光学媒体として液晶を用いたＳＬＭは特に
液晶ライトバルブ（ＬＣＬＶ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓ
ｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｕｅ）と呼ばれている。
【００８０】図３は、本実施例に係る空間光変調素子
（ＬＣＬＶ）の構造を示す図である。この空間光変調素
子は、液晶層２４を間に挟んで透光性基板１４と１９と
が対向配設されており、一方の透光性基板１４の液晶層
２４側の上には、透明導電膜１５、光導電層１６、遮光
膜１７、誘電体ミラー１８が順に積層されている。もう
一方の透光性基板１９の液晶層２４側の上には、透明導
電膜２０が形成されている。
（ＬＣＬＶ）の構造を示す図である。この空間光変調素
子は、液晶層２４を間に挟んで透光性基板１４と１９と
が対向配設されており、一方の透光性基板１４の液晶層
２４側の上には、透明導電膜１５、光導電層１６、遮光
膜１７、誘電体ミラー１８が順に積層されている。もう
一方の透光性基板１９の液晶層２４側の上には、透明導
電膜２０が形成されている。
【００８１】これら両基板１４と１９は、誘電体ミラー
１８上に配向膜２１が、透明導電膜２０上に配向膜２２
が各々形成され、かつ配向膜２１、２２に分子配向処理
が施された状態で貼り合わされ、両基板１４と１９との
間には液晶層２４がシール材２３で封止されて設けられ
ている。
１８上に配向膜２１が、透明導電膜２０上に配向膜２２
が各々形成され、かつ配向膜２１、２２に分子配向処理
が施された状態で貼り合わされ、両基板１４と１９との
間には液晶層２４がシール材２３で封止されて設けられ
ている。
【００８２】上記液晶層２４と光導電層１６との間に設
けた誘電体ミラー１８は投射光を効率よく反射する役割
を果たし、また、光導電層１６と誘電体ミラー１８との
間に設けた遮光膜１７は投射光が光導電層１６に漏れ込
まないようにする役割をしている。また、上記光導電層
１６としては、ＣｄＳ、ａ−Ｓｉ：Ｈ、ＢＳＯ（Ｂｉ12
ＳｉＯ20）のように光照射によりインピーダンスが大き
く変化する材料が適しているが、本実施例では材料設計
の自由度が大きく特性を任意にコントロールできるａ−
Ｓｉ：Ｈを使用した。
けた誘電体ミラー１８は投射光を効率よく反射する役割
を果たし、また、光導電層１６と誘電体ミラー１８との
間に設けた遮光膜１７は投射光が光導電層１６に漏れ込
まないようにする役割をしている。また、上記光導電層
１６としては、ＣｄＳ、ａ−Ｓｉ：Ｈ、ＢＳＯ（Ｂｉ12
ＳｉＯ20）のように光照射によりインピーダンスが大き
く変化する材料が適しているが、本実施例では材料設計
の自由度が大きく特性を任意にコントロールできるａ−
Ｓｉ：Ｈを使用した。
【００８３】上記液晶層２４には、カイラル材料（Ｓ８
１１：ＭＥＲＣＫ社製）をフェニルシクロヘキサン系ネ
マチック液晶に約１０ｗｔ％添加した混合ネマチック液
晶を使用しており、セル厚は約５μｍに設定している。
液晶の動作モードは、相転移モードを用いている。ネマ
チック液晶を用いた場合には、相転移モードの他に、ツ
イステッドネマチックモード、電界誘起複屈折モード、
動的散乱モード、ゲストホストモード、ハイブリッド電
界効果モードが利用できる。スメクチック液晶を用いた
場合には、複屈折モード、ゲストモストモード、光散乱
モードが利用できる。この他に強誘電性液晶も利用でき
る。
１１：ＭＥＲＣＫ社製）をフェニルシクロヘキサン系ネ
マチック液晶に約１０ｗｔ％添加した混合ネマチック液
晶を使用しており、セル厚は約５μｍに設定している。
液晶の動作モードは、相転移モードを用いている。ネマ
チック液晶を用いた場合には、相転移モードの他に、ツ
イステッドネマチックモード、電界誘起複屈折モード、
動的散乱モード、ゲストホストモード、ハイブリッド電
界効果モードが利用できる。スメクチック液晶を用いた
場合には、複屈折モード、ゲストモストモード、光散乱
モードが利用できる。この他に強誘電性液晶も利用でき
る。
【００８４】次に、このように構成されたＳＬＭにおけ
る駆動原理について説明する。
る駆動原理について説明する。
【００８５】両透明導電膜１５と２０とには、電源２５
が接続されている。図の右側から入射する書き込み光が
光導電層１６に与えられると、書き込み光の強度に応じ
て光導電層１６のインピーダンスが変化し、液晶層２４
にかかる電圧がそれに対応して変化する。
が接続されている。図の右側から入射する書き込み光が
光導電層１６に与えられると、書き込み光の強度に応じ
て光導電層１６のインピーダンスが変化し、液晶層２４
にかかる電圧がそれに対応して変化する。
【００８６】一方、図の左側から入射される読みだし光
は、液晶層２４を通過し、誘電体ミラー１８で反射さ
れ、再度、液晶層２４を通過して出力される。この間
に、読みだし光は液晶層２４で書き込み光に対応した偏
光状態変化として変調される。つまり、入出力一体型の
空間光変調器として作用することができる。
は、液晶層２４を通過し、誘電体ミラー１８で反射さ
れ、再度、液晶層２４を通過して出力される。この間
に、読みだし光は液晶層２４で書き込み光に対応した偏
光状態変化として変調される。つまり、入出力一体型の
空間光変調器として作用することができる。
【００８７】両透明導電膜１５と２０との間の印加電圧
が直流の場合、この素子における閾電圧Ｖthは、液晶の
閾電圧をＶLth、光導電層１６の抵抗をＲp、液晶層２４
の抵抗をＲLとすれば、次式のように近似できる。
が直流の場合、この素子における閾電圧Ｖthは、液晶の
閾電圧をＶLth、光導電層１６の抵抗をＲp、液晶層２４
の抵抗をＲLとすれば、次式のように近似できる。
【００８８】 Ｖth＝（１＋Ｒp／ＲL）ＶLth …（４） 光照射による上記素子の駆動条件は、式４においてＶth
が光照射時に印加電圧Ｖより小さく、光遮断時（暗時）
にＶより大きいことである。
が光照射時に印加電圧Ｖより小さく、光遮断時（暗時）
にＶより大きいことである。
【００８９】ところで、上記構成のＳＬＭ素子において
も、光導電層１６はａ−Ｓｉ：Ｈ膜から構成されている
ので、ＳＷ効果と呼ばれる可逆的光誘起現象が認められ
る。すなわち、書き込み光が光導電層１６に直接照射さ
れるので、Ｒpは図４及び図５に示したＳＷ効果と同様
に経時変化を起こす。この結果、式４に従い、Ｒpの変
化に応じてＶthが変化し、液晶層２４の分子配列制御に
支障をきたすことになる。
も、光導電層１６はａ−Ｓｉ：Ｈ膜から構成されている
ので、ＳＷ効果と呼ばれる可逆的光誘起現象が認められ
る。すなわち、書き込み光が光導電層１６に直接照射さ
れるので、Ｒpは図４及び図５に示したＳＷ効果と同様
に経時変化を起こす。この結果、式４に従い、Ｒpの変
化に応じてＶthが変化し、液晶層２４の分子配列制御に
支障をきたすことになる。
【００９０】本発明では、上記構成のＳＬＭ素子におい
ても、実施例１と同様に光照射エージングを施すことを
特徴としている。この結果、光導電層１６の安定化が図
られ、ＲPが安定し、さらなる特性の経時変化がほとん
ど見られないＳＬＭ素子を提供することができる。
ても、実施例１と同様に光照射エージングを施すことを
特徴としている。この結果、光導電層１６の安定化が図
られ、ＲPが安定し、さらなる特性の経時変化がほとん
ど見られないＳＬＭ素子を提供することができる。
【００９１】光照射エージングには、書き込み光と同じ
光源を使用すると簡便である。書き込み光源としては、
通常ＣＲＴや液晶ディスプレイ、あるいは光導電層１６
の光感度に合わせたＬＥＤやレーザーが使われる。とこ
ろが、ＣＲＴや液晶ディスプレイは光強度が弱いこと、
またＬＥＤやレーザーでは光導電層１６の全面に光照射
を行うことが難しいことなどの問題があり、実際に光照
射エージング用光源として使用するには効率が悪い。従
って、本実施例では、投射型表示装置としてＳＬＭ素子
を使用する場合に用いる読みだし光用のハロゲンランプ
やキセノンランプあるいはメタルハライドランプを用い
て光照射エージングを行った。これだと光導電層１６の
全面に光照射を行うことができ、強度も１００ｍＷ／ｃ
ｍ2以上のものが簡単に得られ数時間〜数十時間で光照
射エージングを完了することができる。
光源を使用すると簡便である。書き込み光源としては、
通常ＣＲＴや液晶ディスプレイ、あるいは光導電層１６
の光感度に合わせたＬＥＤやレーザーが使われる。とこ
ろが、ＣＲＴや液晶ディスプレイは光強度が弱いこと、
またＬＥＤやレーザーでは光導電層１６の全面に光照射
を行うことが難しいことなどの問題があり、実際に光照
射エージング用光源として使用するには効率が悪い。従
って、本実施例では、投射型表示装置としてＳＬＭ素子
を使用する場合に用いる読みだし光用のハロゲンランプ
やキセノンランプあるいはメタルハライドランプを用い
て光照射エージングを行った。これだと光導電層１６の
全面に光照射を行うことができ、強度も１００ｍＷ／ｃ
ｍ2以上のものが簡単に得られ数時間〜数十時間で光照
射エージングを完了することができる。
【００９２】なお、両透明導電膜１５と２０との間の印
加電圧が交流の場合、この素子における閾電圧Ｖthは、
液晶の閾電圧をＶLth、光導電層１６のインピーダンス
をＺP、液晶層２４のインピーダンスをＺLとすれば、次
式に近似できる。
加電圧が交流の場合、この素子における閾電圧Ｖthは、
液晶の閾電圧をＶLth、光導電層１６のインピーダンス
をＺP、液晶層２４のインピーダンスをＺLとすれば、次
式に近似できる。
【００９３】 Ｖth＝（１＋Ｚp／ＺL）ＶLth …（５） 光照射による上記素子の駆動条件は、式５においてＶth
が光照射時に印加電圧Ｖより小さく、光遮断時（暗時）
にＶより大きいことである。
が光照射時に印加電圧Ｖより小さく、光遮断時（暗時）
にＶより大きいことである。
【００９４】この場合も、光照射エージングを施すこと
により、ＺPが安定し、さらなる特性の経時変化がほと
んど見られないＳＬＭ素子を提供することができる。
により、ＺPが安定し、さらなる特性の経時変化がほと
んど見られないＳＬＭ素子を提供することができる。
【００９５】また、直流駆動、交流駆動にかかわらず、
ＳＬＭ素子に光照射エージングを施した場合、素子の安
定化が図れるといった信頼性にかかわる効果の他に、分
解能（解像度）の向上といった性能面での効果も同時に
得ることができる。
ＳＬＭ素子に光照射エージングを施した場合、素子の安
定化が図れるといった信頼性にかかわる効果の他に、分
解能（解像度）の向上といった性能面での効果も同時に
得ることができる。
【００９６】ＳＬＭ素子の分解能は、各層、例えば光導
電層１６、遮光膜１７、誘電体ミラー１８または液晶層
２４での電界の面内方向（各層の厚み方向とは直交する
方向）への広がり度合いに大きく影響される。電界の面
内方向への広がりは、物質固有の導電率に支配されるも
のであるから、当然ながら導電率の小さいもの程、電界
の広がりも小さく、高分解能なＳＬＭを実現できる。
電層１６、遮光膜１７、誘電体ミラー１８または液晶層
２４での電界の面内方向（各層の厚み方向とは直交する
方向）への広がり度合いに大きく影響される。電界の面
内方向への広がりは、物質固有の導電率に支配されるも
のであるから、当然ながら導電率の小さいもの程、電界
の広がりも小さく、高分解能なＳＬＭを実現できる。
【００９７】光照射エージングにおけるａ−Ｓｉ：Ｈ膜
の導電率変化は、図４及び図５に示したものであり、暗
導電率は初期値より約１桁下げることができる。この結
果、先に示した構造のＳＬＭ素子の場合、光照射エージ
ングを施す前に比べて、エージング後では分解能が約３
〜５倍に向上することが確認された。
の導電率変化は、図４及び図５に示したものであり、暗
導電率は初期値より約１桁下げることができる。この結
果、先に示した構造のＳＬＭ素子の場合、光照射エージ
ングを施す前に比べて、エージング後では分解能が約３
〜５倍に向上することが確認された。
【００９８】なお、光導電層１６には、上述のａ−Ｓ
ｉ：Ｈ以外に、Ｓｉ、ＧｅまたはＣ等のIV族半導体を主
要素とした光導電性を有するアモルファス材料を用いる
ことができるが、これらの場合も上記実施例と同様に光
照射エージングを施すことによって、高分解能で安定し
たＳＬＭ素子を提供することができる。
ｉ：Ｈ以外に、Ｓｉ、ＧｅまたはＣ等のIV族半導体を主
要素とした光導電性を有するアモルファス材料を用いる
ことができるが、これらの場合も上記実施例と同様に光
照射エージングを施すことによって、高分解能で安定し
たＳＬＭ素子を提供することができる。
【００９９】また、光導電層１６に半導体のダイオード
構造、例えばｐｉｎ型、ショットキー型、ＭＩＳ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にすることも、上述した式４
や式５の条件にマージンをもたせる意味で有効である。
構造、例えばｐｉｎ型、ショットキー型、ＭＩＳ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にすることも、上述した式４
や式５の条件にマージンをもたせる意味で有効である。
【０１００】光導電層１６に、このような半導体の接合
を利用した素子を用いる場合には、先に示した光照射エ
ージング以外に、電界印加エージングを施す方法でも素
子の安定化を図ることができ、上述と同様の効果を得る
ことができる。
を利用した素子を用いる場合には、先に示した光照射エ
ージング以外に、電界印加エージングを施す方法でも素
子の安定化を図ることができ、上述と同様の効果を得る
ことができる。
【０１０１】例えば、光導電層１６にａ−Ｓｉ：Ｈから
なるｐｉｎダイオード構造を採用した場合、光導電層１
６に５０〜２００ｍＡ／ｃｍ2の電荷が順方向に注入さ
れるよう電界を数時間印加すると、効果的である。ま
た、この電界印加エージングと先の光照射エージングを
併用するとさらに効果的である。
なるｐｉｎダイオード構造を採用した場合、光導電層１
６に５０〜２００ｍＡ／ｃｍ2の電荷が順方向に注入さ
れるよう電界を数時間印加すると、効果的である。ま
た、この電界印加エージングと先の光照射エージングを
併用するとさらに効果的である。
【０１０２】上記説明では、本発明の実施例として、特
に光アドレス型表示装置と空間光変調素子（ＳＬＭ）に
関して説明したが、本発明はこれに限らず光導電効果や
光起電力効果を利用した他の光情報装置にも当然ながら
応用できる。例えば「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｔａｂｉｌｉ
ｚｅｒ ａｎｄ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｃｏｕｐｌ
ｅｒ Ｓｗｉｔｃｈ Ｕｓｉｎｇ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｔ
ｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ ｗｉｔｈ
Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｔｙｓｔａｌ Ｃｌａｄ」Ｊｐｎ．
Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２９，１７２４（１９９０）
や、特願平４−１７９３７号等に記載されている光量調
節装置、あるいは特願平４−１１１５７号等に記載され
ている手書き入力機能のついた入出力一体型の表示装置
といった各種光情報装置に応用できる。
に光アドレス型表示装置と空間光変調素子（ＳＬＭ）に
関して説明したが、本発明はこれに限らず光導電効果や
光起電力効果を利用した他の光情報装置にも当然ながら
応用できる。例えば「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｔａｂｉｌｉ
ｚｅｒ ａｎｄ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｃｏｕｐｌ
ｅｒ Ｓｗｉｔｃｈ Ｕｓｉｎｇ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｔ
ｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ ｗｉｔｈ
Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｔｙｓｔａｌ Ｃｌａｄ」Ｊｐｎ．
Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２９，１７２４（１９９０）
や、特願平４−１７９３７号等に記載されている光量調
節装置、あるいは特願平４−１１１５７号等に記載され
ている手書き入力機能のついた入出力一体型の表示装置
といった各種光情報装置に応用できる。
【０１０３】
【発明の効果】以上諸述したように、本発明による場合
には、光照射あるいは電界印加などの外部刺激によって
安定化が図られた、すなわちＳＷ効果を積極的に導入し
た半導体材料を利用することにより、光アドレス型表示
装置、ＳＬＭ、光センサー、その他各種光情報装置にお
いて、それぞれの特性の経時変化が減少し、安定した性
能を得ることが可能になる。
には、光照射あるいは電界印加などの外部刺激によって
安定化が図られた、すなわちＳＷ効果を積極的に導入し
た半導体材料を利用することにより、光アドレス型表示
装置、ＳＬＭ、光センサー、その他各種光情報装置にお
いて、それぞれの特性の経時変化が減少し、安定した性
能を得ることが可能になる。
【図１】実施例１にかかる光アドレス型表示装置の構成
を示す平面図。
を示す平面図。
【図２】図１のＧ−Ｇ’線による断面図。
【図３】実施例２にかかる空間光変調素子（ＬＣＬＶ）
の素子構造図。
の素子構造図。
【図４】実験により得られたＳＷ効果によるａ−Ｓｉ：
Ｈの暗導電率σdの経時変化を示す図。
Ｈの暗導電率σdの経時変化を示す図。
【図５】実験により得られたＳＷ効果によるａ−Ｓｉ：
Ｈの光導電率σPの経時変化を示す図。
Ｈの光導電率σPの経時変化を示す図。
【図６】一般的なアモルファスシリコンの可逆的光誘起
現象（ＳＷ効果）を示す図。
現象（ＳＷ効果）を示す図。
【図７】光アドレス型表示装置の画素部の等価回路を示
した図。
した図。
１、２ 基板 １ａ 基板 ２ａ 基板 Ｙ1，Ｙ2，…，Ｙn 導光路 Ｘ1，Ｘ2，…，Ｘm 信号電極 ３ クラッド層 ４ 光スイッチング素子 ５ 絵素電極 ６ ドレイン電極 ７ａ 配向膜 ７ｂ 配向膜 ８ａ 遮光膜 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 シール材 １３ 液晶 １４、１９ 透光性基板 １５ 透明導電膜 １６ 光導電層 １７ 遮光膜 １８ 誘電体ミラー ２０ 透明導電膜 ２１ 配向膜 ２２ 配向膜 ２３ シール材 ２４ 液晶層 ２５ 電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 31/0248 (72)発明者 山元 良高 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内
Claims (12)
- 【請求項１】 光導電効果または光起電力効果を生じる
半導体を備えた光情報装置において、 該半導体が外部刺激を受けており、該半導体の光導電率
及び暗導電率が、該外部刺激を受ける前における光導電
率及び暗導電率の初期値の２０％以下である光情報装
置。 - 【請求項２】 前記半導体は、IV族半導体を主成分とす
る非晶質半導体である請求項１に記載の光情報装置。 - 【請求項３】 光導電効果または光起電力効果を生じる
半導体を備えた光情報装置の製造方法であって、 該半導体に対し、光照射エージングによる外部刺激を与
え、該半導体の光導電率及び暗導電率を、該外部刺激を
受ける前における光導電率及び暗導電率の初期値の２０
％以下にする光情報装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記光照射エージングは、１００ｍＷ／
ｃｍ2以上の強度の光を半導体に照射する請求項３に記
載の光情報装置の製造方法。 - 【請求項５】 光導電効果または光起電力効果を生じる
半導体を備えた光情報装置の製造方法であって、 該半導体に対し、電界印加エージングによる外部刺激を
与え、該半導体の光導電率及び暗導電率を、該外部刺激
を受ける前における光導電率及び暗導電率の初期値の２
０％以下にする光情報装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記電界印加エージングは、５０ｍＡ／
ｃｍ2〜２００ｍＡ／ｃｍ2の電荷を半導体に注入する請
求項５に記載の光情報装置の製造方法。 - 【請求項７】 発光素子と、該発光素子からの光信号を
伝送する導光手段と、該導光手段を伝送される光信号が
与えられる半導体からなる光スイッチング素子と、該光
スイッチング素子の該光信号付与により生じる光導電効
果にて所定領域が駆動され、画像情報を形成する電気光
学媒体とを備える光情報装置であって、 該半導体が外部刺激を受けていて、その光導電率及び暗
導電率が、該外部刺激を受ける前における光導電率及び
暗導電率の初期値の２０％以下である光情報装置。 - 【請求項８】 発光素子と、該発光素子からの光信号を
伝送する導光手段と、該導光手段を伝送される光信号が
与えられる半導体からなる光スイッチング素子と、該光
スイッチング素子の該光信号付与により生じる光導電効
果にて所定領域が駆動され、画像情報を形成する電気光
学媒体とを備える光情報装置の製造方法において、 該発光素子を発光させ、該導光手段を介して該半導体に
光照射エージング処理を施して外部刺激を与え、該半導
体の光導電率及び暗導電率を、該外部刺激を受ける前に
おける光導電率及び暗導電率の初期値の２０％以下にす
る光情報装置の製造方法。 - 【請求項９】 前記発光素子に半導体レーザを用いる請
求項８に記載の光情報装置の製造方法。 - 【請求項１０】 一対の基板間のほぼ全面の領域に、透
明導電膜、半導体、電気光学媒体、 透明導電膜が順に積
層されており、一方の基板側の外部より入力された空間
光情報を該半導体の光導電効果により該電気光学媒体に
書き込み、他方の基板側より入力された光を該電気光学
媒体で変調することにより、該空間光情報に対応した情
報を読み出す入出力一体型の光情報装置であって、 該半導体が外部刺激を受けており、該半導体の光導電率
及び暗導電率が、該外部刺激を受ける前における光導電
率及び暗導電率の初期値の２０％以下である光情報装
置。 - 【請求項１１】 一対の基板間のほぼ全面の領域に、透
明導電膜、半導体、電気光学媒体、 透明導電膜が順に積
層されており、一方の基板側の外部より入力された空間
光情報を該半導体の光導電効果により該電気光学媒体に
書き込み、他方の基板側より入力された光を該電気光学
媒体で変調することにより、該空間光情報に対応した情
報を読み出す入出力一体型の光情報装置の製造方法にお
いて、 ランプ光を用いて該半導体に光照射エージング処理を施
して外部刺激を与え、該半導体の光導電率及び暗導電率
を、該外部刺激を受ける前における光導電率及び暗導電
率の初期値の２０％以下にする光情報装置の製造方法。 - 【請求項１２】 前記ランプ光は、ハロゲンランプある
いはメタルハライドランプあるいはキセノンランプの光
である請求項１１に記載の光情報装置の製造方法。
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