JPH09113929A

JPH09113929A - 光走査型表示装置及びその駆動方法

Info

Publication number: JPH09113929A
Application number: JP27576395A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Izumi; 良弘和泉; Hideo Izawa; 秀雄井澤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-10-24
Filing date: 1995-10-24
Publication date: 1997-05-02

Abstract

(57)【要約】【課題】光走査型表示装置に用いられる光スイッチン
グ素子の特性を向上させる。【解決手段】導光路Ｙ₁、Ｙ₂、…、Ｙ_nからの光信
号によって、信号電極Ｘ₁、Ｘ₂、…、Ｘ_mから画素電
極５へのデータ信号の供給を制御する光スイッチング素
子として、光サイリスタ４が設けられている。光サイリ
スタ４を用いることで、優れたオン／オフ特性、高速な
スイッチ特性を実現するとともに、均一で安定したオン
状態及びオフ状態を実現することができる。これによ
り、光走査型表示装置において均一で安定した高品位の
表示性能を実現することができ、装置の大画面化及び高
精細化も可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビやゲーム等
のＡＶ機器、あるいはパーソナルコンピュータやワード
プロセッサ等のＯＡ機器、さらには光変調素子や光演算
素子等の光情報処理装置などで利用することができる光
走査型表示装置及びその駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】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スイッチング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。

【０００３】スイッチング素子として電界効果型の薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ；Thin FilmTransistor）を用
い、表示媒体として液晶を用いたＴＦＴ−ＬＣＤ（Liqu
id Crystal Display）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、表示装置の大
画面化や高精細化を実現できないという問題がある。ま
た、同一基板上に走査信号用の電気配線とデータ信号用
の電気配線とを交差するように配置したアクティブマト
リクス型の表示装置では、両電気配線の交差部において
電気的短絡や断線が生じやすく、このため良品率が低下
するといった製造工程上の問題がある。これらの問題を
解決するために、走査信号を光で伝送する光走査型の表
示装置が開発されている。

【０００４】図６は、上記従来の光走査型表示装置の画
素部の等価回路を示した図である。この光走査型表示装
置は、表示媒体として例えば液晶を備えるとともに、同
一基板上に互いに交差して配置される複数の導光路５１
と複数のデータ信号線５２とを備えている。各導光路５
１は、選択期間に走査信号として光信号を伝送する。一
方、データ信号線５２は、データ信号を伝送する電気配
線である。

【０００５】上記光走査型表示装置では、さらに、各画
素毎に光スイッチング素子５３が設けられている。光ス
イッチング素子５３は、導光路５１から送られる光信号
によって、各画素へのデータ信号の供給を制御してい
る。光スイッチング素子５３が導光路５１からの光信号
によってオン状態に遷移すると、データ信号線５２から
のデータ信号が画素に書き込まれる。反対に、光スイッ
チング素子５３がオフ状態のときには、データ信号線５
２からのデータ信号は画素に書き込まれない。

【０００６】光スイッチング素子５３は、大きなオン／
オフ比を必要とする。この点について以下説明する。光
スイッチング素子５３のオン抵抗及びオフ抵抗をそれぞ
れＲ_ON、Ｒ_OFFとし、液晶容量をＣ_LCとする。選択期間
Ｔ１において、光スイッチング素子５３を介してデータ
信号の電圧を９９％以上画素に書き込むための条件は、
τ_ON＝Ｒ_ON×Ｃ_LCとして、４．６×τ_ON＝４．６×Ｒ_ON×Ｃ_LC＜Ｔ１（１）で表される。一方、非選択期間Ｔ２において、データ信
号線５２から光スイッチング素子５３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、τ_OFF＝Ｒ_OFF
×Ｃ_LCとして、 τ_OFF／１９．５＝Ｒ_OFF×Ｃ_LC／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）及び式
（２）より、Ｒ_ON＜１．４×１０⁶Ω、Ｒ_OFF＞３．３
×１０¹¹Ωとなり、オン／オフ比が５桁以上必要にな
る。さらに、走査線の数を１０００本程度必要とするハ
イビジョンテレビ（ＨＤＴＶ）や、ＸＧＡクラスの解像
度を必要とする表示装置では、オン／オフ比が６〜７桁
以上は必要となってくる。尚、上記式（１）及び式
（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）」４１７〜４１８頁に詳しく記載されてい
る。

【０００７】このような大きなオン／オフ比を得ること
ができる光スイッチング素子として、従来から次のよう
な構造の素子が用いられてきた。

【０００８】（１）光導電型素子アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、硫化カドミウム
（ＣｄＳ）、有機半導体（ＯＰＣ）等の半導体材料を用
い、これら半導体材料の光導電効果、即ち光を照射する
ことで抵抗が変化する性質を利用してソース／ドレイン
間の電流を制御する素子である。例えば、特開平１−２
２４７２７号公報、特開平５−１００２４６号公報、及
び特開平５−１１２６８号公報等に、この種の素子を用
いた光走査型表示装置が開示されている。

【０００９】（２）ダイオード型素子アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、多結晶シリコン
（ｐ−Ｓｉ）等の半導体材料を用い、ｐｉｎダイオード
やショットキーダイオードを形成し、その接合部分で生
じる光起電電流（光電流）を利用してソース／ドレイン
間の電流の制御を行う素子である。電極からのキャリア
の注入が無く、逆バイアス状態では非常に高抵抗であ
り、光照射に対する感度が優れている。例えば、特開平
１−１７３０１６号公報、及び特開平６−２３０４１３
号公報等に、この種の素子を用いた光走査型表示装置が
開示されている。また、電圧極性に対するスイッチ特性
の対称性を得るために、２個のダイオードを直列（バッ
クツーバックダイオード）あるいは並列（ダイオードリ
ング）に接続して用いる場合がある。例えば、特開平５
−２９７３５６号公報、及び特開平６−１６０９０９号
公報等に、この種の素子を用いた光走査型表示装置が開
示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光スイ
ッチング素子には、それぞれ次のような問題が生じてい
た。

【００１１】（１）光導電型素子の問題点光照射のオン／オフ切り換えに対する光導電型素子の抵
抗値の変化が非常に遅い。例えば、アモルファスシリコ
ンを用いた光導電型素子の場合、光照射停止後、低抵抗
状態から高抵抗状態へ５桁以上抵抗が変化するのに数１
０μｓｅｃを要する。硫化カドミウムのような結晶性の
材料を用いる場合は、結晶中でのキャリアの寿命が長い
ことから応答速度はさらに遅くなり、数ｍｓｅｃを要す
ることがある。

【００１２】通常、アクティブマトリクス駆動を行う表
示装置では、スイッチング素子に大きなオン／オフ比
（即ち、大きな抵抗変化）と高速なスイッチ特性とがと
もに要求される。ところが、上述のように、応答速度の
遅い光導電型素子を光スイッチング素子として用いる
と、非選択期間に光スイッチング素子からデータ信号が
漏れ、データ信号のクロストークが発生する。

【００１３】（２）ダイオード型素子の問題点光導電型素子は、電極からのキャリアの出入りが自由な
キャリア注入型の素子であったのに対し、ダイオード型
素子はいわゆるキャリア阻止型の素子である。したがっ
て、光が照射されないときの暗電流は、光導電型素子に
比べて極めて少なく高抵抗である。それゆえ大きなオン
／オフ比を容易に得ることができる。また、電極からの
キャリアの注入が無く、応答速度は素子内で光生成され
たキャリアにのみ依存するので非常に速い。

【００１４】ところがその反面、電極からのキャリア注
入が無いため絶対量としての大きなオン電流を得ること
が難しい。素子サイズ（面積）を大きくすれば、優れた
オン／オフ比を保ったままでオン電流を増加することが
できるが、この場合は電極間の素子容量が増加するとい
ったトレードオフが生じる。例えば、アクティブマトリ
クス型の液晶表示装置において、スイッチング素子部の
容量が増加することは、容量カップリングによって信号
電圧が直接液晶層に印加され、表示媒体へのデータ信号
伝達に悪影響を及ぼすことになる。

【００１５】（３）光導電型素子及びダイオード型素子
に共通の問題点光導電型素子及び光ダイオード型素子はともに、光セン
サとして一般に使用されている構造であり、光照射の強
度に対して過敏に応答する。したがって、光走査型表示
装置の場合、走査信号として伝送される光信号にわずか
でも強弱のばらつきが存在すると、それに応答して光ス
イッチング素子のオン抵抗がばらつくことになる。実際
には、１本の走査信号用導光路上に１０００個以上の光
スイッチング素子が存在しており、１導光路内での光減
衰による光強度のばらつきだけでも大きな問題になる。
さらに、光源から各導光路への光結合効率にばらつきが
生じると、各導光路単位での光強度ばらつきも生じる。

【００１６】また、光スイッチング素子に５桁以上のオ
ン／オフ比を与えるためには、走査信号源としての光源
にも５桁以上の光強度変化が要求される。光源として用
いられる一般の半導体レーザでは、パルス発振させる場
合に、半導体レーザの閾値電圧の前後で変調することが
多い。即ち、オフ時のバイアスを０に設定せず、閾値を
わずかに下回る値に設定することが多い。これは、高速
駆動をさせ、なおかつ駆動回路に負担をかけないためで
ある。ところがこれでは光出力に５桁以上のオン／オフ
比を与えることはできない。なぜなら少しでもレーザに
電圧が印加されていると、たとえその印加電圧がレーザ
発振の閾値以下であっても、半導体レーザ素子内の接合
部からわずかにＬＥＤ発光が生じるためである。これで
は非選択期間に完全な暗状態を得ることが難しい。ま
た、仮に半導体レーザに加えるバイアスを０以下に設定
して、光源からのオフ状態を得ることができたとして
も、周囲光や液晶表示装置の場合に用いられるバックラ
イト光がわずかでも光スイッチング素子に漏れた場合
は、光スイッチング素子は完全なオフ状態（即ち、高抵
抗状態）を実現することができない。

【００１７】したがって、光走査型表示装置に用いられ
る光スイッチング素子としては、優れたオン／オフ特性
及び高速なスイッチ特性を実現することに加え、光信号
の強度ばらつきに対しても均一で安定したオン状態を実
現し、かつ、非選択期間に完全な暗状態が得られない場
合にも均一で安定したオフ状態を実現することができる
ような素子構造への改良が望まれている。

【００１８】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、優れたオン／オフ特性、高
速なスイッチ特性、並びに均一で安定したオン状態及び
オフ状態を実現する光スイッチング素子を用いることに
よって、装置の大画面化及び高精細化と、均一で安定し
た高品位の表示性能とを実現することができる光走査型
表示装置及びその駆動方法を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る光
走査型表示装置は、上記の課題を解決するために、基板
上にマトリクス状に配置される複数の画素電極と、走査
信号として光信号を伝送する複数の導光路と、データ信
号を伝送する複数のデータ信号線と、上記導光路からの
光信号によって、上記データ信号線から上記画素電極へ
のデータ信号の供給を制御する複数の光スイッチング素
子とを備える光走査型表示装置において、上記光スイッ
チング素子として光サイリスタが用いられていることを
特徴としている。

【００２０】上記の構成によれば、光スイッチング素子
として光サイリスタを用いることで、優れたオン／オフ
特性、高速なスイッチ特性を実現するとともに、均一で
安定したオン状態及びオフ状態を実現することができ
る。

【００２１】即ち、光サイリスタは、電流阻止状態と高
導電状態との間を、光信号による光照射によって遷移す
る特性を有する光スイッチング素子である。光サイリス
タに対して光信号による光照射が無いときには、光サイ
リスタは、電流阻止状態、即ちオフ状態にあり、その陽
極−陰極間に所定の閾値電圧以上の電圧が印加されなけ
れば、高導電状態、即ちオン状態にはならない。しか
し、光信号により光が照射されると、光サイリスタは、
その閾値電圧が低下して高導電状態、即ちオン状態へ遷
移する。光サイリスタが、この遷移に要する時間は数μ
秒以下である。

【００２２】また、光信号による光照射は、光サイリス
タがオフ状態からオン状態へ遷移するきっかけを与える
だけであるから、再び光照射を止めても光サイリスタの
特性上の動作点はオン状態にとどまっている。光サイリ
スタをオフ状態に戻すには、その陽極−陰極間の電圧を
所定値より低い値にすればよい。このように、光サイリ
スタをオン状態からオフ状態へ遷移させる際、この遷移
に光サイリスタが要する時間も数μ秒以下である。

【００２３】光サイリスタは、上述のように数μ秒以下
の高速なスイッチ特性と、優れたオン／オフ特性の両者
を有している。さらに、光サイリスタの場合、光照射は
オフ状態からオン状態へのきっかけを与えるだけであ
り、数桁もの光強度のオン／オフ比を必要としない。１
桁のオン／オフ比も有れば十分である。また、光強度が
多少ばらついたとしても、それに伴って低下する閾値電
圧の値が多少ばらつくだけである。さらに、光サイリス
タが一度オン状態に遷移すると、光強度のばらつきは光
サイリスタのオン状態に何等影響を及ぼすことがない。

【００２４】したがって、光スイッチング素子として光
サイリスタを用いることで、装置の大画面化及び高精細
化と、均一で安定した高品位の表示性能とを実現する光
走査型表示装置を提供することができる。

【００２５】請求項２の発明に係る光走査型表示装置
は、上記の課題を解決するために、請求項１の構成に加
えて、上記光サイリスタが多結晶シリコンから形成され
ていることを特徴としている。

【００２６】上記の構成により、基板上に作成されたア
モルファスシリコンを焼成するか、あるいはレーザ照射
することで、多結晶シリコンからなる光サイリスタを大
面積に容易に形成することができる。また、多結晶シリ
コンを用いることで、ｐｎ接合の制御も容易に行うこと
ができる。

【００２７】請求項３の発明に係る光走査型表示装置の
駆動方法は、上記の課題を解決するために、基板上にマ
トリクス状に配置される複数の画素電極と、選択期間に
走査信号として光信号を伝送する複数の導光路と、上記
光信号に同期してデータ信号を伝送する複数のデータ信
号線と、上記導光路からの光信号によって、上記データ
信号線から上記画素電極へのデータ信号の供給を制御す
る複数の光スイッチング素子とを備え、該光スイッチン
グ素子として光サイリスタが用いられている光走査型表
示装置の駆動方法において、上記任意の導光路が選択期
間から非選択期間に移行する際に、上記データ信号に付
加したパルスによって上記光サイリスタをオフ状態に遷
移させることを特徴としている。

【００２８】上記の方法により、光サイリスタを光走査
型表示装置の光スイッチング素子として用いる場合に、
選択期間にオン状態にある光サイリスタを非選択期間に
入ると同時にオフ状態に遷移させることができる。即
ち、選択期間から非選択期間に移行する際に、画像表示
用のデータ信号に、光サイリスタをオフさせるためのリ
フレッシュパルスを付加することで、このリフレッシュ
パルスにより光サイリスタをオフ状態に遷移させる。

【００２９】したがって、非選択期間に光サイリスタを
確実にオフ状態に遷移させることができるので、光サイ
リスタに所望のスイッチ特性を与え、クロストーク等の
発生を確実に防止する駆動方法を提供することができ
る。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
１〜図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

【００３１】本形態の光走査型表示装置は、アクティブ
マトリクス駆動方式の光走査型液晶表示装置である。図
１は、この光走査型液晶表示装置に設けられる液晶パネ
ルの構成を示す平面図である。また、図２は、図１のＨ
−Ｈ’線における断面図である。尚、図１に示す平面図
では、図２の断面図に示す基板２、対向電極９、配向膜
７ａ・７ｂ、遮光層８ａ・８ｂ、クラッド層３、シール
剤１２、及び液晶層１３が省略されている。

【００３２】上記液晶パネルでは、図２に示すように、
一対の基板１・２の間に表示媒体としての液晶層１３が
挟持されている。一方のガラス基板１上には、図１に示
すように、複数の導光路Ｙ₁、Ｙ₂、…、Ｙ_nが図中左
右方向に沿って互いに平行に配設されており、これら導
光路Ｙ₁、Ｙ₂、…、Ｙ_nの上に交差して、データ信号
線である複数の信号電極Ｘ₁、Ｘ₂、…、Ｘ_mが図中上
下方向に沿って互いに平行に配設されている。また、基
板１上にマトリクス状に画素電極５が配されている。各
画素電極５は、近傍の導光路Ｙ₁、Ｙ₂、…、Ｙ_n上に
一部重なるように形成され、かつ、光スイッチング素子
である光サイリスタ４を介して近傍の信号電極Ｘ₁、Ｘ
₂、…、Ｘ_mに接続されている。尚、この光サイリスタ
４については、後に詳述する。

【００３３】導光路Ｙ₁、Ｙ₂、…、Ｙ_nとしては、例
えば、光ファイバ、イオン交換（拡散）型導波路、高分
子導波路、石英系導波路等が使用される。一方、信号電
極Ｘ₁、Ｘ₂、…、Ｘ_mには、導電性の優れたアルミニ
ウム（Ａｌ）が使用される。尚、アルミニウムの他に、
タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、
モリブデン（Ｍｏ）、及び銅（Ｃｕ）等を信号電極
Ｘ₁、Ｘ₂、…、Ｘ_mとして使用することができる。

【００３４】導光路Ｙ₁、Ｙ₂、…、Ｙ_nは、発光部か
らの光を伝送するコア部（光伝送部）を有するととも
に、その各端部において、発光素子アレイ１０及びマイ
クロレンズアレイ１１からなる発光部と結合されてい
る。本形態では、発光素子アレイ１０に、高出力が可能
な半導体レーザアレイが用いられている。但し、高出力
が必要でない場合は、発光ダイオードアレイ等でもよ
い。また、アレイ状の発光素子を用いずに、レーザ光を
多面体ミラー等で走査してもよい。

【００３５】各導光路Ｙ₁、Ｙ₂、…、Ｙ_n上、例えば
導光路Ｙ₂上には、図２に示すように、クラッド層３と
してＳｉＯ₂膜が形成されている。さらに、クラッド層
３の上に上記画素電極５が形成される。画素電極５は、
透明で導電性のあるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）薄膜で
ある。尚、反射型の表示装置として使用する場合は、画
素電極５に反射性の優れたアルミニウム（Ａｌ）薄膜を
用いるとよい。また、画素電極５にアルミニウム膜を用
いる場合、導光路Ｙ₁、Ｙ₂、…、Ｙ_nからの光を光サ
イリスタ４に照射させることができるように、上部に光
サイリスタ４が設けられる画素電極５の一部領域をＩＴ
Ｏ膜等の透明膜で形成するとよい。

【００３６】画素電極５の一部領域上に、上記光サイリ
スタ４が設けられている。換言すれば、各光サイリスタ
４は、画素電極５を介して各導光路Ｙ₁、Ｙ₂、…、Ｙ
_nのコア部（光伝送部）と接するように設けられてい
る。

【００３７】さらに、光サイリスタ４上に、信号電極Ｘ
₁、Ｘ₂、…、Ｘ_m、例えば信号電極Ｘ_mが形成され
る。即ち、光サイリスタ４は、信号電極Ｘ₁、Ｘ₂、
…、Ｘ_mと画素電極５との間にそれぞれ設けられてお
り、かつ、図１に示すように、導光路Ｙ₁、Ｙ₂、…、
Ｙ_nと信号電極Ｘ₁、Ｘ₂、…、Ｘ_mとの交差部近傍に
それぞれ配されている。

【００３８】液晶パネルが備える他方の基板２には、図
２に示すように、対向電極９がＩＴＯ膜により形成され
ている。尚、カラー表示を行う場合は、対向電極９と基
板２との間にカラーフィルタを設けるとよい。

【００３９】これら両基板１・２には、配向膜７ａ・７
ｂとしてポリイミドがそれぞれ塗布されている。そし
て、ラビングにより配向処理が施された後に、両基板１
・２を、シール剤１２を介して貼り合わせ、さらに、基
板１・２間に液晶が封入されることによって、液晶層１
３が形成される。尚、配向膜７ａ・７ｂ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、Ｓ
ｉＯやＳｉＯ₂等の斜方蒸着膜を用いることが可能であ
る。

【００４０】また、両基板１・２には、液晶パネルの外
部からの光が光サイリスタ４に入射されるのを防ぐため
に、遮光層８ａ・８ｂが設けられている。この遮光層８
ａ・８ｂは、各光サイリスタ４が形成される位置に対応
してそれぞれ形成されている。

【００４１】次に、上記光サイリスタ４の素子構造と動
作原理について説明する。

【００４２】光サイリスタ４は、図３に示すように、可
視光を吸収する多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）から形成さ
れている。即ち、光サイリスタ４は、２層のｐ型多結晶
シリコン４ａ・４ｃと２層のｎ型多結晶シリコン４ｂ・
４ｄとを備え、多結晶シリコンのｐｎｐｎ接合によって
形成されている。アモルファスシリコンは、ｐｎ接合の
制御が困難なことや、単結晶シリコンは大面積化が困難
なことから、多結晶シリコンによる光サイリスタ４の形
成が最も相応しい。多結晶シリコンは、プラズマＣＶＤ
法で作成されたアモルファスシリコンを焼成するか、レ
ーザ照射することで多結晶化することができ、大面積に
容易に形成することができる。また、太陽電池に見られ
るようにｐｎ接合の制御も容易である。さらに、光サイ
リスタ４と各電極（即ち、画素電極５や信号電極Ｘ₁、
Ｘ₂、…、Ｘ_m）との接続部に、不純物を過剰にドープ
したシリコン層を設けることで、良好なオーミック接合
を得ることができる。

【００４３】尚、光サイリスタ４に単結晶シリコンを用
いる場合は、光サイリスタ４のチップを別途シリコンウ
エハ上に形成し、個々のチップを基板上に接着する方法
が可能である。また、これらシリコン材料以外に、他の
半導体材料、例えばＧａＡｓ等の化合物半導体を用いる
ことも可能である。但し、光サイリスタ４として各種半
導体材料を用いる場合は、発光素子アレイ１０の波長と
の整合をとる必要がある。本形態のように光サイリスタ
４に多結晶シリコンを用いる場合は、波長が６００〜８
００ｎｍの半導体レーザを用いるとよい。この波長領域
の半導体レーザは、光通信やレーザピックアップ等の分
野で多く開発されており、高出力のレーザを比較的安価
に入手することができる。

【００４４】光サイリスタ４は、上述のように、可視光
を吸収する多結晶シリコンから形成されるとともに、画
素電極５を介して各導光路Ｙ₁、Ｙ₂、…、Ｙ_nのコア
部と接するように設けられている。これにより、特に光
散乱部等を設けることなく、光サイリスタ４に対して導
光路Ｙ₁、Ｙ₂、…、Ｙ_nから伝送される光を照射する
ことができるが、もちろん光散乱部を設けてもよい。ま
た、光サイリスタ４は、照射される光を素子全体で吸収
する。但し、光サイリスタ４の後述する作用に大きく関
与するのは、ｐｎｐｎ接合の接合部で吸収される光であ
る。

【００４５】光サイリスタは、一般に、図４に示す電流
−電圧特性を有する光スイッチング素子であり、特に本
形態で用いる光サイリスタ４は、導光路Ｙ₁、Ｙ₂、
…、Ｙ_nから伝送される光信号によって、電流阻止状態
（即ち、オフ状態）と高導電状態（即ち、オン状態）と
の間を遷移する光スイッチング素子である。

【００４６】図４を参照して、光サイリスタ４に光信号
が照射されないときは、その陽極−陰極間にＶth以上の
電圧を印加しなければ高導電状態（オン状態）にはなら
ない。しかし、光サイリスタ４に対して光信号により光
が照射されると、その閾値電圧はＶth１に低下し、点Ｐ
から点Ｐ’へと遷移する。光サイリスタ４のこの遷移に
要する時間は数μ秒以下である。また、光照射は電流阻
止状態（オフ状態）から高導電状態（オン状態）へのき
っかけを与えるだけであるから、再び光照射を止めても
光サイリスタ４の特性上の動作点は高導電状態にとどま
っている。光サイリスタ４を電流阻止状態（オフ状態）
に戻すには、その陽極−陰極間の電圧をＶ_H以下にする
ことが必要となる。さらに、このようにして、光サイリ
スタ４を高導電状態から電流阻止状態へ遷移させる場
合、この遷移に要する時間も数μ秒以下である。

【００４７】光サイリスタ４は、上述のように数μ秒以
下の高速なスイッチ特性と、優れたオン／オフ特性の両
者を有している。さらに、光サイリスタ４の場合、光照
射は電流阻止状態（オフ状態）から高導電状態（オン状
態）へのきっかけを与えるだけであり、数桁もの光強度
のオン／オフ比を必要としない。１桁のオン／オフ比も
有れば十分である。また、光強度が多少ばらついたとし
ても、それに伴ってＶth１が多少ばらつくだけである。
さらに、光サイリスタ４が一度光導電状態（オン状態）
に遷移すると、光強度のばらつきは、光サイリスタ４の
オン状態に何等影響を及ぼすことがない。したがって、
設けられる多数の光サイリスタ４の間で、均一で安定し
たオン状態及びオフ状態を実現することができる。

【００４８】上記光サイリスタ４が光スイッチング素子
として用いられる光走査型液晶表示装置では、次のよう
な駆動方法により表示動作が行われる。

【００４９】図５は、本形態の光走査型液晶表示装置に
用いられる走査信号（光信号）１８とデータ信号（電気
信号）１７とのタイミング図である。この駆動方法は、
いわゆるアクティブマトリクス駆動法であり、走査ライ
ンとしての導光路Ｙ₁、Ｙ₂、…、Ｙ_nが順次選択され
る。例えば、１ライン目の導光路Ｙ₁が選択される選択
期間１４では、導光路Ｙ₁は、発光部からの光トリガー
パルス１６を伝送する。そのタイミングに同期させて、
信号電極Ｘ₁、Ｘ₂、…、Ｘ_mによりデータ信号１７が
伝送される。導光路Ｙ₁上の光サイリスタ４は、光トリ
ガーパルス１６によってオン状態に遷移するので、この
タイミングで伝送されるデータ信号１７は、光サイリス
タ４を介して画素電極５に与えられる。この結果、画素
電極５と対向電極９との間の液晶層１３にデータ信号１
７が印加される。これにより、液晶層１３の光透過率が
変化し、図示しない入射光を変調して透過させることに
よって表示が行われる。

【００５０】ところで、光サイリスタ４を光走査型液晶
表示装置の光スイッチング素子として利用する場合に
は、選択期間にオンされている光サイリスタ４を非選択
期間に入ると同時にオフさせる必要がある。このため、
画像表示用のデータ信号１７に、光サイリスタ４をオフ
させるためのリフレッシュパルス１５を付加した特殊な
駆動を必要とする。

【００５１】即ち、各ラインにおいて選択期間から非選
択期間に移行する際には、データ信号１７に付加された
リフレッシュパルス１５によってライン上の光サイリス
タ４をオフ状態に遷移させる。このとき、リフレッシュ
パルス１５を除くデータ信号１７はＶth１とＶthとの間
の電圧となるように設定し、さらに対向電極９の電圧Ｖ
_COMをＶth１とＶthとの間の適当な値に設定するとよ
い。また、リフレッシュパルス１５はＶ_H以下の電圧と
なるように設定するとよい。これにより、表示媒体であ
る液晶層１３に直流電圧が印加されることが無く、電極
への不純物付着が生じることも無い。即ち、液晶層１３
には、交流データ信号を印加することができ、信頼性の
優れた表示装置を実現できる。

【００５２】以上のように、本形態の光走査型液晶表示
装置では、光スイッチング素子として光サイリスタ４を
用いることで、装置の大画面化及び高精細化が容易に可
能になるとともに、均一で安定した表示性能を実現する
ことができる。

【００５３】尚、本発明の光走査型表示装置は、上記構
成の光走査型液晶表示装置に限られるものでなく、ま
た、その他の光走査型表示装置等に様々に適用可能であ
る。

【００５４】

【発明の効果】請求項１の発明に係る光走査型表示装置
は、以上のように、光スイッチング素子として光サイリ
スタが用いられている構成である。

【００５５】これにより、光スイッチング素子として優
れたオン／オフ特性、高速なスイッチ特性を実現すると
ともに、均一で安定したオン状態及びオフ状態を実現す
ることができる。

【００５６】それゆえ、光スイッチング素子として光サ
イリスタを用いることで、装置の大画面化及び高精細化
が容易に可能になるとともに、均一で安定した高品位の
表示性能を実現する光走査型表示装置を提供することが
できる。

【００５７】請求項２の発明に係る光走査型表示装置
は、以上のように、請求項１の構成に加えて、光サイリ
スタが多結晶シリコンから形成されている構成である。

【００５８】これにより、光サイリスタを大面積に容易
に形成することができる。さらに、多結晶シリコンを用
いることで、ｐｎ接合の制御も容易に行うことができ
る。

【００５９】請求項３の発明に係る光走査型表示装置の
駆動方法は、以上のように、任意の導光路が選択期間か
ら非選択期間に移行する際に、データ信号に付加したパ
ルスによって光サイリスタをオフ状態に遷移させる方法
である。

【００６０】これにより、光サイリスタを光走査型表示
装置の光スイッチング素子として用いる場合に、選択期
間にオン状態にある光サイリスタを非選択期間に入ると
同時に確実にオフ状態に遷移させることができる。

【００６１】それゆえ、光サイリスタに所望のスイッチ
特性を与え、クロストーク等の発生を確実に防止する駆
動方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の光走査型液晶表示装置
に設けられる液晶パネルを示す平面図である。

【図２】図１のＨ−Ｈ’線における断面図である。

【図３】上記光走査型液晶表示装置の光スイッチング素
子に用いられる光サイリスタを示す断面図及び説明図で
ある。

【図４】上記光サイリスタの電圧−電流特性を示すグラ
フである。

【図５】上記光走査型液晶表示装置の駆動方法を説明す
るためのタイミング図である。

【図６】従来の光走査型表示装置の画素部の等価回路を
示す説明図である。

【符号の説明】

１ガラス基板２基板３クラッド層４光サイリスタ（光スイッチング素子）４ａ・４ｃｐ型多結晶シリコン４ｂ・４ｄｎ型多結晶シリコン５画素電極９対向電極１０発光素子アレイ１１マイクロレンズアレイ１３液晶層１５リフレッシュパルス（パルス）１６光トリガーパルス１７データ信号１８走査信号（光信号）Ｙ₁、Ｙ₂、…、Ｙ_n 導光路Ｘ₁、Ｘ₂、…、Ｘ_m 信号電極（データ信号線）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上にマトリクス状に配置される複数の
画素電極と、走査信号として光信号を伝送する複数の導光路と、データ信号を伝送する複数のデータ信号線と、上記導光路からの光信号によって、上記データ信号線か
ら上記画素電極へのデータ信号の供給を制御する複数の
光スイッチング素子とを備える光走査型表示装置におい
て、上記光スイッチング素子として光サイリスタが用いられ
ていることを特徴とする光走査型表示装置。
【請求項２】上記光サイリスタが多結晶シリコンから形
成されていることを特徴とする請求項１記載の光走査型
表示装置。
【請求項３】基板上にマトリクス状に配置される複数の
画素電極と、選択期間に走査信号として光信号を伝送す
る複数の導光路と、上記光信号に同期してデータ信号を
伝送する複数のデータ信号線と、上記導光路からの光信
号によって、上記データ信号線から上記画素電極へのデ
ータ信号の供給を制御する複数の光スイッチング素子と
を備え、該光スイッチング素子として光サイリスタが用
いられている光走査型表示装置の駆動方法において、上記任意の導光路が選択期間から非選択期間に移行する
際に、上記データ信号に付加したパルスによって上記光
サイリスタをオフ状態に遷移させることを特徴とする光
走査型表示装置の駆動方法。