KR0133276B1 - Display device provided with light waveguide - Google Patents
Display device provided with light waveguideInfo
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- KR0133276B1 KR0133276B1 KR1019920021522A KR920021522A KR0133276B1 KR 0133276 B1 KR0133276 B1 KR 0133276B1 KR 1019920021522 A KR1019920021522 A KR 1019920021522A KR 920021522 A KR920021522 A KR 920021522A KR 0133276 B1 KR0133276 B1 KR 0133276B1
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- 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
- G02F1/13—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 based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- 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
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Abstract
본 발명의 표시장치는 표시 매체; 상기 표시 매체를 구동하기 위한 화소 전극; 행 방향과 열방향 중 어느 하나로 정열된 복수의 신호 배선: 상기 행 방향과 상기 열 방향 중 다른 하나에서 상기 복수의 신호 배선과 교차하도록 정열된 광도파로: 광을 인가하기 위해 상기 광도파로의 한 단부에 배치된 발광 소자 및 상기 광도파로가 상기 인가된 광을 수신한 경우에, 상기 화소 전극에 대응하는 상기 신호 배선 중 하나와 상기 화소 전극을 전기적으로 접속하기 위해 상기 광도파로상에 배치된 광 감지 소자:를 포함하고, 상기 발광 소자는 외부광의 파장과 다른 파장을 갖는 광을 방출하도록 되어 있다The display device of the present invention includes a display medium; A pixel electrode for driving the display medium; A plurality of signal wires arranged in one of a row direction and a column direction: an optical waveguide arranged to intersect the plurality of signal wires in the other of the row direction and the column direction: an end of the optical waveguide for applying light And a light sensing element disposed on the optical waveguide for electrically connecting the pixel electrode with one of the signal wires corresponding to the pixel electrode when the light emitting element and the optical waveguide receive the applied light. Device: wherein the light emitting device is adapted to emit light having a wavelength different from that of external light
Description
제1도는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 포함되는 매트릭스 기판의 구성을 도시한 사시도.1 is a perspective view illustrating a configuration of a matrix substrate included in a display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
제2도는 본 발명의 관련 분야에 따른 액티브 매트릭스 액정 표시 장치에 포함되는 TFT 기판의 전기적 구성을 도시한 회로도.2 is a circuit diagram showing an electrical configuration of a TFT substrate included in an active matrix liquid crystal display device according to the related field of the present invention.
제3도는 제2도에 도시한 TFT 기판에 포함되는 화소중 하나를 도시한 등가 회로도.FIG. 3 is an equivalent circuit diagram showing one of pixels included in the TFT substrate shown in FIG.
제4도는 제1도에 도시된 표시장치를 나타내는 부분 단면도로, 특히 표시 장치에 포함되는 광 감지 소자의 단면도.4 is a partial cross-sectional view showing the display device shown in FIG. 1, in particular a cross-sectional view of a light sensing element included in the display device.
제5도는 제1도에 도시된 표시 장치에 포함되는 매트릭스 기판의 전기적 구성을 도시한 회로도.FIG. 5 is a circuit diagram showing an electrical configuration of a matrix substrate included in the display device shown in FIG.
제6도는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시장치를 제조하기 위한 공정을 도시한 사시도.6 is a perspective view illustrating a process for manufacturing a display device according to an embodiment of the present invention.
제7도는 제6도에 도시된 공정의 후속 제조 공정을 나타내는 사시도.7 is a perspective view showing a subsequent manufacturing process of the process shown in FIG.
제8도는 제7도에 도시된 공정의 후속 제조 공정을 나타내는 사시도.8 is a perspective view showing a subsequent manufacturing process of the process shown in FIG.
제9도는 제8도에 도시된 공정의 후속 제조 공정을 나타내는 사시도.9 is a perspective view showing a subsequent manufacturing process of the process shown in FIG.
제10도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치에 포함되는 매트릭스 기판을 도시한 사시도.10 is a perspective view illustrating a matrix substrate included in a display device according to still another embodiment of the present invention.
제11도는 제10도에 도시된 표시장치를 나타내는 부분 단면도로, 특히 표시장치에 포함된 광전 변환 소자(photoelectric device)의 단면도.FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing the display device shown in FIG. 10, in particular a cross-sectional view of a photoelectric device included in the display device.
제12도는 제10도에 도시된 표시장치에 포함되는 매트릭스 기판의 전기적 구성을 나타내는 회로도.FIG. 12 is a circuit diagram illustrating an electrical configuration of a matrix substrate included in the display device illustrated in FIG. 10.
제13도는 제10도에 도시된 표시 장치의 제조 공정을 나타내는 사시도.FIG. 13 is a perspective view illustrating a manufacturing process of the display device illustrated in FIG. 10.
제14도는 제13도에 도시된 공정의 제조 공정을 나타내는 사시도.14 is a perspective view showing a manufacturing process of the process shown in FIG.
제15도는 제14도에 도시된 공정의 제조 공정을 나타내는 사시도.FIG. 15 is a perspective view showing a manufacturing process of the process shown in FIG. 14. FIG.
제16도는 제15도에 도시된 공정의 제조 공정을 나타내는 사시도.FIG. 16 is a perspective view showing a manufacturing process of the process shown in FIG. 15; FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11 : 유리기판 12 : 차광막11 glass substrate 12 light shielding film
13 : 광도파로 14 : 화소전극13 optical waveguide 14 pixel electrode
15 : 광 감지 소자 16 : 신호선15 optical sensing element 16 signal line
17,19 : 배향막 18 : 액정17, 19: alignment film 18: liquid crystal
20 : 대향 전극 21 : 대향 유리 기판20: counter electrode 21: counter glass substrate
22 : 발광 소자 62 : 데이타선22 light emitting element 62 data line
63 : TFT 소자 64 : 커패시터63 TFT device 64 capacitor
65 : 보조 커패시터 71 : 데이타선65: auxiliary capacitor 71: data line
72 : 주사선 73 : TFT 소자72 scanning line 73 TFT device
74 : 커패시터 75 : 보조 커패시터74: capacitor 75: auxiliary capacitor
76,77 : 부유 커패시턴스76,77: stray capacitance
본 발명은 화상을 표시하도록 스위칭 소자를 통해 매트릭스 형태로 배열된 화소 전극에 화상 신호를 인하하도록 배치되고, 상기 스위칭 소자를 구동 광신호에 의해 동작시키는 표시장치에 관한 것이다. 전계 발광 표시 장치(electroluminescent display device)나 플라즈마 표시 장치가 스크린상에 화상을 표시하기 위해 매트릭스 형태로 배열되는 화소 전극들을 선택적으로 구동시키도록 배치되는 것은 공지되어 있다. 화소 전극들을 선택적으로 구동시키기 위한 하나의 시스템으로, 개별적인 화소 전극 및 화소 전극 중 선택된 하나를 구동시키도록 화소 전극에 각각 접속된 스위칭 소자를 구비하여 배치된 액티브 매트릭스 시스템이 공지되어 있다. 상기 화소 전극들을 선택적으로 구동시키기 위한 스위칭 소자로서는, 박막 트랜지스터(TFT) 소자, 금속-절연막-금속(MIM) 소자, 또는 금속 산화물 반도체(MOS) 트랜지스터 소자가 일반적으로 사용된다. 스위칭 소자는 화소 전극과 상기 화소 전극에 대향하는 전극간에 전압이 인가되거나 인가되지 않도록 스위치 온 및 오프되는 방식으로 동작하여, 액정, 전계 발광층 또는 화소 전극과 대향 전극 사이에 놓인 플라즈마 발광층과 같은 표시 매체를 광학적으로 변조시킨다. 이러한 표시 매체의 광학적 변조에 의해 화상이 형성된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device arranged to reduce an image signal to pixel electrodes arranged in a matrix form through a switching element to display an image, and to operate the switching element by a driving optical signal. It is known that an electroluminescent display device or a plasma display device is arranged to selectively drive pixel electrodes arranged in a matrix to display an image on a screen. As one system for selectively driving the pixel electrodes, an active matrix system is known which is arranged with switching elements respectively connected to the pixel electrode to drive a selected one of the individual pixel electrode and the pixel electrode. As a switching element for selectively driving the pixel electrodes, a thin film transistor (TFT) element, a metal-insulation film-metal (MIM) element, or a metal oxide semiconductor (MOS) transistor element is generally used. The switching element is operated in such a manner as to be switched on and off so that voltage is applied or not applied between the pixel electrode and the electrode opposite to the pixel electrode, such that a display medium such as a liquid crystal, an electroluminescent layer, or a plasma light emitting layer disposed between the pixel electrode and the opposite electrode. Modulates optically. An image is formed by optical modulation of such a display medium.
이와같은 액티브 매트릭스 구동 시스템은 하이 콘트라스트의 디스플레이를 구현한다. 실제로, 이 시스템은 액정 T.V, 워드프로세서 또는 컴퓨터 단말기의 표시 장치용으로 사용된다. 공지된 액티브 매트릭스 액정 표시 장치의 구조를 설명하면 다음과 같다. 공지된 액티브 매트릭스 액정 표시 장치는 TFT 기판을 갖도록 배열된다. 상기 TFT 기판은 유리 기판, 상기 유리 기판위에 형성된 탄탈(Ta)로 제조되는 주사 배선(게이트 배선)층, 티탄(Ti)으로 제조되는 신호선(소스 배선)층 및 투명 도전막 ITO(산화 인듐)으로 형성되는 화소전극을 갖도록 배치되며, 상술한 순서대로 적층된다. 상기 층들은 매트릭스 형태로 배치된다. 상기 주사 배선은 양극 산화 탄탈(Ta2O5) 절연막 및 SiNx게이트 절연막에 의해, 진성 반도체 실리콘, n-형 반도체 비정실 실리콘, 소스 전극, 드레인 전극 및 화소 전극과 절연되어 있다. 각 화소 전극은 스위칭 소자로 기능하는 비정질 실리콘(a-Si)으로 제조된 TFTDP 접속되어 있다. 이 TFT는 진성 반도체 비정실 실리콘, n-형 반도체 비정실 실리콘, 소스 전극, 에칭 보호막 및 드레인 전극으로 구성된다. TFT 기판 상에는 SiNx막이 보호막으로 형성되어 있다.This active matrix drive system realizes a high contrast display. In practice, this system is used for display devices of liquid crystal televisions, word processors or computer terminals. The structure of a known active matrix liquid crystal display device is described as follows. The known active matrix liquid crystal display device is arranged to have a TFT substrate. The TFT substrate is a glass substrate, a scan wiring (gate wiring) layer made of tantalum (Ta) formed on the glass substrate, a signal line (source wiring) layer made of titanium (Ti), and a transparent conductive film ITO (indium oxide). It is arranged to have pixel electrodes formed, and are stacked in the above-described order. The layers are arranged in matrix form. The scan wiring is insulated from intrinsic semiconductor silicon, n-type semiconductor amorphous silicon, source electrode, drain electrode, and pixel electrode by an anodic tantalum (Ta 2 O 5 ) insulating film and a SiN x gate insulating film. Each pixel electrode is connected to a TFTDP made of amorphous silicon (a-Si) serving as a switching element. This TFT is composed of intrinsic semiconductor amorphous silicon, n-type semiconductor amorphous silicon, a source electrode, an etching protective film and a drain electrode. On the TFT substrate, a SiN x film is formed as a protective film.
SiNX막 위에는 배향막이 형성되어 있다. TFT 기판에 대한 대향 기판은 상기 TFT 기판에서 소정 간격을 유지하여 위치되어 있다. 상기 대향 기판의 유리 기판위에는, 투명 도전막 ITO로 구성되는 대향 전극이 형성된다. 상기 대향 전극 위에는 배향막이 형성되어 있다. 상기와 같이 형성된 대향 기판과 TFT 기판 사이에는 액정이 주입된다.An alignment film is formed on the SiN X film. The opposite substrate to the TFT substrate is positioned at a predetermined distance from the TFT substrate. On the glass substrate of the said opposing board | substrate, the opposing electrode comprised from transparent conductive film ITO is formed. An alignment film is formed on the counter electrode. Liquid crystal is injected between the counter substrate and TFT substrate which were formed as mentioned above.
공지된 액정 표시 장치에 있어서는 스크린이 크면 클수록 기생 커패시턴스가 증대되며, 이는 입력 신호의 지연을 야기한다. 더욱이, 대형의 고정세 스크린에 적용할 경우, 주사 배선과 선회 배선은 길이면에서 더욱 길어지고 폭은 더욱 좁아진다. 이러한 형태를 지탱하기 위해, 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 또는 몰리브덴(Mo)이 주사 배선이나 신호 배선을 형성하도록 사용되는데, 그 이유는 상기 재료들이 작은 비저항(specific resistance)을 갖기 때문이다.In known liquid crystal displays, the larger the screen, the higher the parasitic capacitance, which causes a delay in the input signal. Moreover, when applied to large high-definition screens, the scan wiring and the turning wiring become longer in length and narrower in width. To support this form, tantalum (Ta), chromium (Cr), aluminum (Al), or molybdenum (Mo) are used to form the scan wiring or signal wiring because the materials have a small specific resistance. Because)
TFT 기판과 대향 기판치 수십 인치 정도의 크기로 제조됨에 따라, 상기 기판용으로 사용되는 배선폭이 수 μm 정도로 좁게 된다. 또한, 상기 막이 수천 Å정도로 얇아짐에 따라, 배선을 제조하기 위해 상기 재료들이 사용될 경우 배선 저항이 더욱 억제되어야 한다. 구체적으로 설명하면, 상기 신호 배선과 주사 배선의 저항 및 상기 신호 배선과 주사 배선 사이의 교차점에서의 커패시턴스는 입력 신호의 지연을 유발하며, 표시 화상을 왜곡시키는 단점을 갖는다. 고정세 또는 대형 표시를 달성하기 위해 화소들이 수가 증가될 경우, 교차점에서의 커패시턴스는 더욱 커진다. 이 증가된 커패시턴스는 화소 전극의 구동을 어렵게 하고, 결과적으로 이는 고정세 또는 대형 표시의 구현을 불가능하게 한다. 더욱이, 게이트 절연막의 두께가 3000 ∼4000Å으로 얇기 때문에, 교차점에 핀홀이 발생하기 쉽다. 상기 핀홀은 TFT의 게이트와 소스를 단락시키도록 가능하므로, 수율이 저하된다. 주사 배선과 화소 전극간의 단락을 해소하기 위해서는, 그 사이에 10μm 이상의 간격을 유지할 필요가 있다. 이 간격은 개구율을 향상시키기 어렵게 한다. 이하, 공지된 또 다른 액티브 매트릭스 액정표시 장치의 구조에 대해 설명한다. 이 표시 장치는 유리 기판, 탄탈(Ta)로 형성된 주사선, 티탄(Ti)으로 형성된 신호선, 산화 인듐(ITO)과 이에 도핑된 주석으로 구성되는 투명 도전막으로 형성된 화소 전극 및 비정실 실리콘(a-Si)으로 형성된 TFT를 포함하는 TFT 기판을 갖도록 배치된다. 상기 주사선, 신호선 및 화소 전극들은 매트릭스 형태로 상기 유리 기판 상에 위치된다. 각각의 화소 전극은 스위칭 소자로 기능하는 TFT에 접속된다.As the size of the TFT substrate and the counter substrate is on the order of tens of inches, the wiring width used for the substrate is narrowed to a few μm. In addition, as the film becomes thinner by several thousand micrometers, the wiring resistance should be further suppressed when the materials are used to manufacture the wiring. Specifically, the resistance of the signal line and the scan line and the capacitance at the intersection between the signal line and the scan line cause a delay of the input signal and have a disadvantage of distorting the display image. If the number of pixels is increased to achieve high definition or large display, the capacitance at the intersection becomes even larger. This increased capacitance makes it difficult to drive the pixel electrode, which in turn makes it impossible to implement high definition or large display. Furthermore, since the thickness of the gate insulating film is 3000 to 4000 kPa, pinholes are likely to occur at the intersections. Since the pinhole is capable of shorting the gate and the source of the TFT, the yield is lowered. In order to eliminate the short circuit between the scanning wiring and the pixel electrode, it is necessary to maintain a gap of 10 m or more therebetween. This spacing makes it difficult to improve the aperture ratio. Hereinafter, a structure of another known active matrix liquid crystal display device will be described. The display device includes a glass substrate, a scan line formed of tantalum (Ta), a signal line formed of titanium (Ti), a pixel electrode formed of a transparent conductive film composed of indium oxide (ITO) and tin doped thereto, and amorphous silicon (a-). And a TFT substrate including a TFT formed of Si). The scan line, the signal line and the pixel electrodes are positioned on the glass substrate in a matrix form. Each pixel electrode is connected to a TFT which functions as a switching element.
신호선 또는 화소 전극용 재료로서는 크롬(Cr), 알루미늄(Al) 및 몰리브덴(Mo)이 탄탈(Ta)과 티탄(Ti)에 부가하여 사용될 수 있다. 공지된 액티브 매트릭스 액정 표시 회로는 TFT 기판의 전기적 구성을 포함한다. 이 회로는 소스선으로 기능하는 데이타선과 게이트선으로 기능하는 주사선, TFT 소자, 화소 전극과 보조 커패시터(Cs) 사이의 커패시터(CLC)를 포함한다. 공지된 액티브 매트릭스 액정 표시 장치는 화소들을 포함하는 TFT 기판을 포함하고 있다. 상기 TFT 기판에 포함된 한 화소의 등가 회로는 소스선으로 기능하는 데이타선, 게이트선으로 작용하는 주사선, TFT 소자, 화소 전극들 사이의 커패시터(CLC), 보조 커패시터 및 2개의 부유 커패시턴스(Cgd)를 포함하도록 배치된다. 첫째, 공지된 표시 장치에 대해 상술한 바와 같이, 이러한 액정 표시 장치에서는 표시의 해상도가 높을수록 소스 배선과 게이트 배선의 수가 증가된다. 소스 배선과 게이트 배선의 사이의 교차점에서의 커패시턴스는 더욱 커진다. 이 증대된 커패시턴스는 표시 장치의 구동을 더욱 어렵게 한다. 둘째, 상기 TFT는 통상적으로 제조시의 공정 여유도(process idle)를 확보하고 게이트와 드레인 간의 옵셋을 피하기 위해, 게이트 전극과 드레인 전극이 절연층을 통하여 일부 중첩되도록 한 구성을 하고 있는데, 이는 부유 커패시턴스(Cgd) 때문이다.As the signal line or pixel electrode material, chromium (Cr), aluminum (Al), and molybdenum (Mo) may be used in addition to tantalum (Ta) and titanium (Ti). Known active matrix liquid crystal display circuits include the electrical configuration of a TFT substrate. This circuit includes a data line serving as a source line and a scanning line serving as a gate line, a TFT element, a capacitor C LC between the pixel electrode and the auxiliary capacitor Cs. Known active matrix liquid crystal display devices include a TFT substrate comprising pixels. An equivalent circuit of one pixel included in the TFT substrate includes a data line serving as a source line, a scanning line serving as a gate line, a TFT element, a capacitor C LC between pixel electrodes, an auxiliary capacitor and two floating capacitances C. gd ). First, as described above with respect to a known display device, in such a liquid crystal display device, the higher the resolution of the display, the more the number of the source wiring and the gate wiring increases. The capacitance at the intersection between the source wiring and the gate wiring is further increased. This increased capacitance makes the display device more difficult to drive. Second, in order to secure a process idle during manufacturing and to avoid offset between the gate and the drain, the TFT has a structure in which the gate electrode and the drain electrode are partially overlapped through the insulating layer. This is because of the capacitance (C gd ).
상기 부유 커패시턴스(Cgd)는 커패시턴스 결합(capacitance coupling)으로 인해 일정한 전압 강하를 일으킨다. 이 전압 강하는 다음 식(1)로 표시된다. 상기 전압강하는 스크린상에 깜박임(a flicker)을 야기하여 화질을 저하시키며, 이는 실용상 큰 문제점으로 된다.The floating capacitance C gd causes a constant voltage drop due to capacitance coupling. This voltage drop is represented by the following equation (1). The voltage drop causes a flicker on the screen and degrades image quality, which is a practical problem.
상기 식에서, ΔV는 전압 강하, Cgd는 게이트와 드레인간의 부유 커패시턴스, CLC는 화소 전극들간의 커패시턴스, CS는 보조 커패시턴스, VG는 게이트 신호 전압을 각각 나타낸다. 셋째, 화면의 대형화 및 표시 화상의 고정세화를 수행하도록, 게이트 배선이나 소스 배선은 배선 길이가 길고 그 폭은 가늘다. 따라서, 작은 비저항을 갖는 Ta, Cr, Al 및 Mo 등의 금속을 재료로 하여 게이트 전극을 형성하고 있다. 그런, 기판의 사이즈가 수십 인치 정도로 되면, 선폭이 수 μm로 좁게 되고, 막두께는 수천 Å으로 얇게 된다. 이러한 재료 중 어느 하나가 사용되면, 배선의 저항이 비교적 크게되는 문제가 있다. 보다 상세히 설명하면, 배선의 저항과 배선의 교차부에 있어서의 커패시턴스에 의해 입력 신호가 지연되고, 표시 화상이 불균일하게 되는 문제점이 있다.Where ΔV is the voltage drop, C gd is the floating capacitance between the gate and drain, C LC is the capacitance between the pixel electrodes, C S is the auxiliary capacitance, and V G is the gate signal voltage, respectively. Third, the gate wirings and the source wirings have a long wiring length and a narrow width so that the screen can be enlarged and the display images can be made highly detailed. Therefore, a gate electrode is formed using metals such as Ta, Cr, Al, and Mo having a small specific resistance as materials. When the size of the substrate is about tens of inches, the line width is narrowed to several micrometers, and the film thickness is thinned to several thousand micrometers. If any one of these materials is used, there is a problem that the resistance of the wiring becomes relatively large. In more detail, there is a problem that the input signal is delayed due to the capacitance at the intersection of the wiring and the wiring, and the display image is uneven.
본 발명의 목적은 균일한 표시 화상, 고정세화 및 고개구율을 제공하고, 양호한 수율로 제조할 수 있는 대형 표시 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 상기 단점을 극복하도록 균일한 표시 화상을 제공하고, 우수한 수율로 제조될 수 있는 고정세 및 고개구율을 대형 표시 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 제1실시예에 따른 표시 장치는 표시 매체; 상기 표시 매체를 구동하기 위한 화소 전극; 행 방향과 열 방향 중 어느 하나로 정열된 복수의 신호 배선; 상기 행 방향과 상기 열 방향 중 다른 하나에서 상기 복수의 신호 배선과 교차하도록 정열된 광도파로; 광을 인가하기 위해 상기 광도파로의 한 단부에 배치된 발광소자; 및 상기 광도파로가 상기 인가된 광을 수신한 경우에, 상기 화소 전극에 대응하는 상기 신호 배선 중 하나의 상기 화소 전극을 전기적으로 접속하기 위해 상기 광도파로상에 배치된 광 감지 소자:를 포함하고, 상기 발광 소자는 외부광을 파장과 다른 파장을 갖는 광을 방출하도록 된다.It is an object of the present invention to provide a large display device that can provide a uniform display image, a high definition, a high opening rate, and can be manufactured in a good yield. Another object of the present invention is to provide a large display device with a high definition and high opening ratio, which can provide a uniform display image to overcome the above disadvantages, and can be manufactured with excellent yield. A display device according to a first embodiment of the present invention includes a display medium; A pixel electrode for driving the display medium; A plurality of signal wires arranged in one of a row direction and a column direction; An optical waveguide arranged to intersect the plurality of signal wires in the other of the row direction and the column direction; A light emitting element disposed at one end of the optical waveguide for applying light; And an optical sensing element disposed on the optical waveguide for electrically connecting the pixel electrode of one of the signal wires corresponding to the pixel electrode when the optical waveguide receives the applied light. The light emitting device emits light having a wavelength different from that of external light.
또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 표시장치는 화소 전극; 상기 화소 전극, 평행한 신호 배선에 의해 구동되는 유동 표시 매체(fluid display medium); 상기 평행한 신호 배선에 실질적으로 수직인 광도파로: 상기 광도파로로 광을 선택적으로 인가하기 위해 상기 광도파로의 한 단부에 위치한 광 발생소자; 및 상기 광도파로의 폭방향으로 걸쳐 있고, 상기 화소의 일부의 상부(top)상에 정열되는 광전 변환 소자인 광 스위치로, 광이 상기 광도파로로 인가될 때, 상기 광 스위치 위로 형성된 상기 평행한 신호 배선 중 하나의 부분과 상기 화소 전극을 전기적으로 접속하는 광 스위치:를 포함하고, 상기 광 발생 소자는 외부광(ambient light)의 파장과 다른 파장을 갖는 광을 발생시키도록 된다.In addition, the display device according to the second embodiment of the present invention includes a pixel electrode; A fluid display medium driven by the pixel electrode and parallel signal lines; An optical waveguide substantially perpendicular to the parallel signal line: a light generating element located at one end of the optical waveguide for selectively applying light to the optical waveguide; And an optical switch that spans the width direction of the optical waveguide and is a photoelectric conversion element that is arranged on a top of a portion of the pixel, wherein the parallel formed above the optical switch when light is applied to the optical waveguide. And an optical switch for electrically connecting one portion of the signal wire and the pixel electrode, wherein the light generating element is configured to generate light having a wavelength different from that of ambient light.
상기 본 발명의 제1실시예에 있어서, 발광 소자는 광도파로를 통하여 광 감지소자로 광을 인가한다. 이 광에 응하여, 광 감지 소자는 화소 전극과 대응하는 신호 배선을 전기적으로 접속한다. 결과적으로, 화소 전극으로 전압이 인가되고, 전압이 인가된 그 화소 전극용 표시 매체가 화상을 표시하기 위해 광학적으로 변조된다. 즉, 공지된 배열의 주사 배선 대신에 광도파로가 사용되므로 배선 저항이 적고, 또한 주사 배선과 신호 배선의 교차부에 있어서 커패시턴스의 문제도 없으므로 화소수가 증가하여도 화소 전극의 구동이 곤란하지 않게 된다. 본 발명의 상술한 배열로 표시의 고정세화 또는 대형 표시가 가능하게 된다.In the first embodiment of the present invention, the light emitting device applies light to the photosensitive device through the optical waveguide. In response to this light, the photosensitive element electrically connects the signal wiring corresponding to the pixel electrode. As a result, a voltage is applied to the pixel electrode, and the display medium for the pixel electrode to which the voltage is applied is optically modulated to display an image. That is, since an optical waveguide is used instead of the scanning wiring in a known arrangement, the wiring resistance is small, and there is no capacitance problem at the intersection of the scanning wiring and the signal wiring, so that driving of the pixel electrode is not difficult even if the number of pixels is increased. . The above-described arrangement of the present invention enables high definition or large display of the display.
또한, 상기 교차부에 있어서 커패시턴스에 의한 문제가 없으므로, 주사 신호의 지연이 발생하지 않게 되어, 왜곡이 없는 균일한 화상 표시가 가능하게 된다. 더욱이, 상기 교차부에 있어서 핀홀이 발생하지 않게 되므로, 수율이 향상된다. 따라서, 주사 배선과 화소 전극간의 단락 문제도 없고, 광도파로는 화소 전극에 근접하여 배치될 수 있는데, 이는 개구율을 향상시키는데 기여하게 된다.In addition, since there is no problem due to capacitance at the intersection, no delay of the scanning signal occurs, and uniform image display without distortion is possible. Moreover, since pinholes do not occur at the intersections, the yield is improved. Therefore, there is no short circuit problem between the scan wiring and the pixel electrode, and the optical waveguide can be disposed close to the pixel electrode, which contributes to improving the aperture ratio.
상기 본 발명의 제2실시예에 있어서, 발광 소자는 광도파로를 통해 외부광(ambient light)의 파장과 다른 파장을 갖는 광을 인가하도록 기능한다. 이 광에 응하여, 광 스위치는 화소 전극과 대응하는 신호 배선을 전기적으로 접속한다. 그 결과, 화소 전극에 전압이 인가되어, 이 전압이 인가된 화소 전극용 표시 매체가 화상을 표시하기 위해 광학적으로 변조된다. 발광 소자는 외부광이나 백라이트의 파장과 다른 파장을 갖는 광을 인가하고, 광전 변환 소자는 이 광을 수신한다. 이러한 광 교체(light relay)는 외부광이나 백라이트와 같은 불필요한 광에 의한 오동작의 발생을 방지할 수 있도록 하여, 균일하고 고정세의 화상을 표시할 수 있다. 즉, 종래의 공지된 배열에서 주사 배선 대신에 광도파로가 사용되므로 배선 저항이 없고, 주사 배선과 신호 배선의 교차부에 있어서 커패시턴스의 문제도 극복된다. 화소수를 증가시켜 화소 전극의 구동에 장애가 되지 않는다. 표시의 고정세화 및 대형 표시가 가능하게 된다. 또한, 상기 교차부에 있어서의 커패시턴스의 문제가 없으므로, 주사 신호의 지연이 발생하지 않고, 균일한 표시가 가능하게 된다. 더욱이, 상기 교차부에 있어서의 핀홀의 발생 문제도 없으므로 수율이 향상된다. 따라서, 주사 배선과 화소 전극간의 단락 문제도 없고, 광도파로와 화소 전극을 더욱 근접시켜 배치할 수 있으므로, 개구율을 향상시킬 수 있다.In the second embodiment of the present invention, the light emitting device functions to apply light having a wavelength different from that of ambient light through the optical waveguide. In response to this light, the optical switch electrically connects the signal wiring corresponding to the pixel electrode. As a result, a voltage is applied to the pixel electrode so that the display medium for the pixel electrode to which the voltage is applied is optically modulated to display an image. The light emitting element applies light having a wavelength different from that of the external light or the backlight, and the photoelectric conversion element receives the light. Such a light relay can prevent the occurrence of a malfunction by unnecessary light such as external light or a backlight, thereby displaying a uniform and high definition image. That is, since the optical waveguide is used instead of the scan wiring in the conventionally known arrangement, there is no wiring resistance, and the problem of capacitance at the intersection of the scan wiring and the signal wiring is also overcome. By increasing the number of pixels, driving of the pixel electrodes is not impeded. High-definition display and large display can be made. In addition, since there is no problem of capacitance at the intersection, no delay of the scan signal occurs and uniform display is possible. Furthermore, since there is no problem of the occurrence of pinholes at the intersections, the yield is improved. Therefore, there is no short circuit problem between the scan wiring and the pixel electrode, and the optical waveguide and the pixel electrode can be arranged closer to each other, so that the aperture ratio can be improved.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예와 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다. 우선, 본 발명과의 구성상의 차이점을 명확히 하기 위해 공지된 액티브 매트릭스 액정 표시 장치의 TFT 기판을 이하에 설명한다. 제2도에서, 공지된 액티브 매트릭스 액정 표시 회로는 TFT 기판의 전기적 구성을 포함한다. 이 회로는 소스선으로 기능하는 데이타선(61), 게이트선으로 기능하는 주사선(62), TFT 소자(63), 화소 전극과 보조 커패시터(CS:65) 사이의 커패시터(CLC:64)를 포함한다. 제3도에서, 상기 TFT 기판에 포함된 한 화소의 등가 회로는 소스선으로 기능하는 데이타선(71), 게이트선으로 작용하는 주사선(72), TFT 소자(73), 화소 전극들 사이의 커패시터(CLC:74), 보조 커패시터(CS:75) 및 2개의 부유 커피시턴스(76 및 Cgd:77)를 구비하도록 배치된다.Hereinafter, with reference to the preferred embodiments of the present invention and the accompanying drawings will be described in detail. First, the TFT substrate of a known active matrix liquid crystal display device will be described below to clarify the difference in construction from the present invention. In FIG. 2, a known active matrix liquid crystal display circuit includes an electrical configuration of a TFT substrate. The circuit includes a data line 61 serving as a source line, a scanning line 62 serving as a gate line, a TFT element 63, a capacitor between the pixel electrode and the auxiliary capacitor C S : 65 (C LC : 64). It includes. In FIG. 3, an equivalent circuit of one pixel included in the TFT substrate includes a data line 71 serving as a source line, a scanning line 72 serving as a gate line, a TFT element 73, and a capacitor between pixel electrodes. (C LC : 74), auxiliary capacitor (C S : 75) and two floating coffee capacitances 76 and C gd : 77.
이하에 본 발명의 제1실시예에 따른 표시 장치를 설명한다. 제1도는 매트릭스 기판의 구조를 도시한 사시도이다. 제4도는 제1도에 도시된 표시 장치에 포함되는 광 감지 소자의 단면을 나타낸 부분 단면도이다. 제1도에는 배향막(17)이 도시되어 있지 않으나, 제4도에는 도시되어 있다. 제1도 및 제4도에서, (11)은 복수의 화소 전극(14)들이 매트릭스 형태로 그 위에 형성되어 있는 유리 기판을 나타낸다. 유리 기판(14)내에는, 화소 전극(14)의 각 행(또는 각 열)마다 주사용의 광도파로(13)가 형성되어 있다. 한편, 유리 기판(11) 위에 화소 전극(14)의 각 열(또는 각행)마다 금속 재료로 형성되는 신호 배선(16)이 예를 들면, 광도파로(13)와 직교하면서 교차하도록 설치되어 있다.The display device according to the first embodiment of the present invention will be described below. 1 is a perspective view showing the structure of a matrix substrate. FIG. 4 is a partial cross-sectional view illustrating a cross section of the photosensitive device included in the display device illustrated in FIG. 1. The alignment layer 17 is not shown in FIG. 1, but is shown in FIG. 4. In FIGS. 1 and 4, reference numeral 11 denotes a glass substrate on which a plurality of pixel electrodes 14 are formed thereon in a matrix form. In the glass substrate 14, an optical waveguide 13 for scanning is formed for each row (or each column) of the pixel electrode 14. On the other hand, on the glass substrate 11, the signal wiring 16 formed of the metal material for each column (or each row) of the pixel electrode 14 is provided so that it may cross | intersect the optical waveguide 13 orthogonally, for example.
광도파로(13)와 유리 기판(11) 사이에는 유리 기판(11)측으로부터 광을 차단하기 위한 차광막(12)이 설치되어 있다. 광도파로(13)는 예컨대, 폭 10 μm, 깊이 5μm의 k' 이온 교환 도파로로 이루어진다. 광도파로(13)의 한 단부는 후술하는 발광 소자(도시 안됨)에 접속되어 있다. 도시된 실시예에 있어서, 신호 배선(16)은 알루미늄막으로 이루어지며, 그 막두께는 3000Å이다. 화소 전극(14)은 두께가 1000Å인 ITO 막으로 이루어진다. 광도파로(13)와 신호 배선(16)의 교차부에는 광도파로(13)와 신호 배선(16)을 전기적으로 접속하거나 접속을 해제하는 스위칭 소자로 기능하는 광 감지 소자(15)가 배치되어 있다. 상기 광 감지 소자(15)는 예컨대, a-Si : H(비정질 수소화 실리콘) pin형 포토다이오드 등의 광전 변환 소자이고, 그 한 단부는 신호 배선(16)에 접속되고, 다른 단부는 화소 전극(14)에 접속되어 있다. 또한 광 감지 소자(15)는 a-Si(비정질 실리콘)으로 제조된 광전 변환 소자로 형성될 수도 있다. 상술한 바와 같이, 유리 기판(11) 위에 차광막(shielding film:12), 광도파로(13), 화소 전극(14), 광 가지 소자(15) 및 신호 배선(16)을 구비하도록 되어 잇다. 이러한 매트릭스 기판에는 제4도에 도시한 바와 같이 배향막(17)이 형성되어 있다. 상기 매트릭스 기판에 대한 대향 기판은 매트릭스 기판에 대해 소정의 간격을 두고 형성되어 있다. 대향 기판의 유리 기판(21) 위에는 투명한 대향 전극(20)이 형성되어 있고, 대향 전극(20)의 위에는 배향막(19)이 형성되어 있다. 매트릭스 기판과 대향 기판과의 사이에는 액정(18)이 주입되어 있다.Between the optical waveguide 13 and the glass substrate 11, a light shielding film 12 for blocking light from the glass substrate 11 side is provided. The optical waveguide 13 is made of, for example, a k 'ion exchange waveguide 10 μm wide and 5 μm deep. One end of the optical waveguide 13 is connected to a light emitting element (not shown) which will be described later. In the illustrated embodiment, the signal wiring 16 is made of an aluminum film, and its film thickness is 3000 mW. The pixel electrode 14 is made of an ITO film having a thickness of 1000 mW. At the intersection of the optical waveguide 13 and the signal wiring 16, an optical sensing element 15 serving as a switching element for electrically connecting or disconnecting the optical waveguide 13 and the signal wiring 16 is disposed. . The photosensitive element 15 is, for example, a photoelectric conversion element such as an a-Si: H (amorphous silicon hydride) pin type photodiode, one end of which is connected to the signal wiring 16, and the other end of the pixel electrode ( 14). In addition, the photosensitive device 15 may be formed of a photoelectric conversion device made of a-Si (amorphous silicon). As described above, the light shielding film 12, the optical waveguide 13, the pixel electrode 14, the light branch element 15, and the signal wiring 16 are provided on the glass substrate 11. The alignment film 17 is formed in this matrix substrate as shown in FIG. Opposing substrates with respect to the matrix substrate are formed at predetermined intervals with respect to the matrix substrate. The transparent counter electrode 20 is formed on the glass substrate 21 of the counter substrate, and the alignment film 19 is formed on the counter electrode 20. The liquid crystal 18 is injected between the matrix substrate and the counter substrate.
제5도는 제1도에 도시된 표시 장치의 전기적 구성을 나타내는 회로도이다. 제5도에 도시된 바와 같이, 광도파로(13)의 한 단부에는 광도파로(13) 내에 광(제5도에 hv로 표시한 에너지를 갖는 광)을 인가하는 발광 소자(22)가 설치되어 있다. 상기 발광 소자(22)는 GaAs계 LED(발광 다이오드) 또는 레이저 다이오드로 구성된다.FIG. 5 is a circuit diagram illustrating an electrical configuration of the display device illustrated in FIG. 1. As shown in FIG. 5, at one end of the optical waveguide 13, there is provided a light emitting element 22 for applying light (light having energy indicated by hv in FIG. 5) in the optical waveguide 13. have. The light emitting element 22 is composed of a GaAs-based LED (light emitting diode) or a laser diode.
광도파로(13) 위에 형성된 광 감지 소자(15)는 발광 소자(22)에서 광도파로(13)를 통해 인가되는 광(제5도에 hv로 표시한 에너지를 갖는 광)을 수신할 수 있도록 구성되어 있다. 이와 같은 구성에 있어서, 제1도, 제4도 및 제5도에 도시된 바와 같이, 광도파로(13)의 각각에 설치된 발광 소자(22)가 순차적으로 발광하도록 동작하여 광도파로(13)에 주사용 광신호를 보낸다. 상기 광신호를 수신하면, 광 감지 소자(15)는 신호 배선(16)으로부터 보내진 신호를 제어함으로써, 화소 전극(14)을 구동한다. 즉 광감지 소자(15)가 광신호를 수신하면, 화소 전극(14)이 이에 대응하는 신호 배선(16)과 전기적으로 접속될 수 있도록 스위치 온 상태로 된다. 따라서, 신호 배선(16)과 대향 전극(20) 사이에 인가된 전압은 화소 전극(14)과 대향 전극(20) 사이에 인가된다. 액정(18) 중에서 전압이 인가되는 부분에 한정하여, 광학적으로 변조되어 화상이 형성된다. 다음, 본 실시예에 따른 표시 장치의 제조 공정을 설명한다.The optical sensing element 15 formed on the optical waveguide 13 is configured to receive light (light having energy indicated by hv in FIG. 5) applied through the optical waveguide 13 from the light emitting element 22. It is. In such a configuration, as shown in FIGS. 1, 4, and 5, the light emitting elements 22 provided in each of the optical waveguides 13 are operated to emit light sequentially to the optical waveguides 13. Send an optical signal for scanning. Upon receiving the optical signal, the photosensitive element 15 drives the pixel electrode 14 by controlling the signal sent from the signal wire 16. That is, when the photosensitive element 15 receives the optical signal, the pixel electrode 14 is switched on so that the pixel electrode 14 can be electrically connected to the corresponding signal line 16. Therefore, the voltage applied between the signal wire 16 and the counter electrode 20 is applied between the pixel electrode 14 and the counter electrode 20. Only the portion of the liquid crystal 18 to which voltage is applied is optically modulated to form an image. Next, a manufacturing process of the display device according to the present embodiment will be described.
제6도는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 공정을 도시한 사시도이다. 제7도는 제6도에 도시된 제조 공정에 후속되는 제조 공정을 도시한 사시도이다. 제8도는 제7도에 도시된 제조공정에 후속되는 제조 공정을 도시한 사시도이다. 제9도는 제8도에 도시된 제조공정에 후속되는 공정을 도시한 사시도이다. 먼저, 제6도에 도시된 바와 같이 K' 이온 교환법의 효과로 유리 기판(11)에 광도파로(13)를 형성한다.6 is a perspective view illustrating a manufacturing process of a display device according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 7 is a perspective view showing a manufacturing process following the manufacturing process shown in FIG. FIG. 8 is a perspective view showing the manufacturing process following the manufacturing process shown in FIG. FIG. 9 is a perspective view showing a process following the manufacturing process shown in FIG. First, as shown in FIG. 6, the optical waveguide 13 is formed on the glass substrate 11 by the effect of the K 'ion exchange method.
이어서, 제7도에 도시된 바와 같이, ITO 막으로 이루어진 화소 전극(14)은 매트릭스 형태로 형성된다. 그 다음, 제8도에 도시된 바와 같이, 광도파로(13)와 화소 전극(14)이 중첩된 부분에는, 예를 들어 a-Si:H pin 형태의 광전변환 소자를 형성한다. 이 소자가 광 감지 소자(15)이다. 이어서, 제9도에 도시된 바와 같이, 알루미늄으로 제조된 신호 배선(16)을 광도파로(13)에 수직으로 형성한다. 이상의 공정에 따라 매트릭스 기판을 제조한 뒤, 제4도에 도시된 바와 같이, 매트릭스 기판에 배향막(17)을 형성하고, 대향 전극(20)이 형성된 대향 기판에 배향막(19)을 형성한다. 이어서, 이러한 배향막을 연마 처리한다. 그 뒤, 매트릭스 기판과 대향 기판을 그 사이에 공간(도시되지 않음)을 두고 접합한다. 이들 기판 사이로 액정(18)을 주입하여, 표시 장치를 완성한다. 이상 설명한 실시예에서, 발광 소자는 광도파로에 광선을 인가하도록 동작한다. 광도파로를 통해 광 감지 소자로 광이 보내진다.Subsequently, as shown in FIG. 7, the pixel electrode 14 made of the ITO film is formed in a matrix form. Next, as shown in FIG. 8, a photoelectric conversion element of, for example, a-Si: H pin is formed in the portion where the optical waveguide 13 and the pixel electrode 14 overlap each other. This element is the light sensing element 15. Subsequently, as shown in FIG. 9, a signal line 16 made of aluminum is formed perpendicular to the optical waveguide 13. After the matrix substrate is manufactured according to the above process, as shown in FIG. 4, the alignment film 17 is formed on the matrix substrate, and the alignment film 19 is formed on the counter substrate on which the counter electrode 20 is formed. Next, this alignment film is polished. Thereafter, the matrix substrate and the opposing substrate are joined with a space (not shown) therebetween. The liquid crystal 18 is injected between these substrates to complete the display device. In the embodiment described above, the light emitting element operates to apply light rays to the optical waveguide. Light is sent to the light sensing element through the optical waveguide.
이 광에 응하여, 광 감지 소자는 화소 전극과 대응 신호 배선을 전기적으로 접속하도록 동작한다. 이와 같은 전기 접속의 결과 화소 전극에 전압이 인가된다. 화소 전극의 전압 인가부에 대응하는 액정이 광학적으로 변조되어 화상을 표시한다.In response to this light, the photosensitive element operates to electrically connect the pixel electrode and the corresponding signal wiring. As a result of such electrical connection, a voltage is applied to the pixel electrode. The liquid crystal corresponding to the voltage application portion of the pixel electrode is optically modulated to display an image.
이상 설명한 바와 같이, 광도파로는 지금까지 개발된 표시 장치에 사용되는 주사배선 대신 사용된다. 광도파로를 사용하면, 공지된 표시 장치에서 그 성능을 향상시키는데 장애가 된 주사 배선과 신호 배선 사이의 교차부의 커패시턴스와 배선 저항에 관한 문제는 발생하지 않는다. 상술한 교차부에 커패시턴스의 문제가 없기 때문에 주사 신호의 지연도 발생하지 않는다. 또한, 광에 의해 주사를 함으로써, 고속으로 스위칭이 가능하며 평탄하고 균일한 화상 표시가 가능하다. 그 외에, 교차부에서 핀홀이 발생하는 문제도 생기지 않는다.As described above, the optical waveguide is used instead of the scanning wiring used in the display device developed so far. When an optical waveguide is used, problems with capacitance and wiring resistance at the intersection between the scan wiring and the signal wiring which hinder the improvement of the performance in a known display device do not occur. Since there is no capacitance problem at the intersections described above, no delay of the scan signal occurs. Further, by scanning with light, switching at high speed is possible, and flat and uniform image display is possible. In addition, there is no problem of generating pinholes at the intersections.
이것은 본 실시예에 따른 표시 장치의 수율을 향상시키는데 기여한다. 더욱이, 주사 배선과 화소 전극사이에 단락이 발생하지 않는다. 즉, 광도파로가 화소 전극과 접근하여 위치될 수 있도록 하여, 표시 장치의 개구율을 향상시킬 수 있다. 본 실시예에 따르면, 주사선으로서 동작하는 광도파로는 유리 기판내에 형성된다. 따라서, 유리 기판상에 요철(concave and convex)이 형성되지 않는다. 이렇게 하여, 평탄한 기판에 신호 배선을 형성함으로써, 그 단선의 발생을 방지할 수 있다. 상술한 실시예에서, 표시 매체로서 액정을 사용하지만, EL 발광체나 플라즈마 발광체를 표시 매체로 사용할 수 있다. 이어서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치에 관해 설명한다. 제10도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치에 포함된 매트릭스 기판을 도시한 사시도이다.This contributes to improving the yield of the display device according to the present embodiment. Moreover, no short circuit occurs between the scan wiring and the pixel electrode. That is, the optical waveguide may be positioned to approach the pixel electrode, thereby improving the aperture ratio of the display device. According to this embodiment, an optical waveguide operating as a scanning line is formed in a glass substrate. Therefore, concave and convex are not formed on the glass substrate. In this way, by forming the signal wiring on the flat substrate, the occurrence of disconnection can be prevented. In the above-described embodiment, although liquid crystal is used as the display medium, an EL light emitter or a plasma light emitter can be used as the display medium. Next, a display device according to still another exemplary embodiment of the present invention will be described. 10 is a perspective view illustrating a matrix substrate included in a display device according to still another embodiment of the present invention.
제11도는 제10도에 도시된 표시 장치중에서도, 그 표시 장치에 포함된 광전 변환 소자의 단면을 도시한 부분 단면도이다.FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing a cross section of the photoelectric conversion element included in the display device among the display devices shown in FIG.
배향막(117)(후술한다)은 제10도에는 도시되지 않았으나, 제11도에는 도시되어 있다. 반면에, 차광막(116)(후술한다)은 제11도에 도시되지 않았으나, 제10도에는 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 매트릭스 기판은 유리로 이루어진 투명한 절연 기판(111), 주사용 광도파로(112), 금속으로 이루어진 신호 배선(113), 화소 전극(114), 광전 변환 소자인 광 스위치(115), 차광막(116) 및 배향막(117)으로 구성되도록 배열된다. 화소 전극(114)은 매트릭스 상태로 절연 기판(111) 상에 형성된다. 절연 기판(111) 내에서, 광도파로(112)는 화소 전극(114)의 각각의 행(또는 열)에 형성된다. 한편, 금속으로 이루어진 신호 배선(113)은 절연 기판(111)상에 화소 전극(14)의 각 열(또는 각 행)에서 광도파로(112)와 예컨대 직각으로 교차한다. 광도파로(112)와 절연 기판(111) 사이에는, 절연 기판(111)에서 광을 차단하도록 차광막(116)이 제공된다. 그러나, 이 차광막(116)은 본 실시예에 꼭 필요한 소자는 아니다. 광도파로(112)는 예컨대 폭이 10μm이고 깊이가 5μm인 K' 이온 교환 광도파로로 이루어진다. 광도파로(112)의 한 단부는 후술하는 발광 소자(도시되지 않음)에 접속된다. 도시된 실시예에서, 신호 배선(113)은 두께 3000Å의 알루미늄 막으로 제조된다. 화소 전극(114)은 두게 1000Å의 ITO 막으로 만들어 진다. 광도파로(112)와 신호 배선(113) 사이의 교차부에는 광스위치(115)가 배치되고, 이 광전 변환 소자는 화소 전극(114)과 신호 배선(13)을 전기적으로 접속하거나 접속을 해제하는 스위칭 소자로서 기능하다. 광 스위치(115)의 양 단부는 신호 배선(113)과 화소 전극(114)에 각각 접속된다.The alignment film 117 (to be described later) is not shown in FIG. 10, but is shown in FIG. On the other hand, the light shielding film 116 (to be described later) is not shown in FIG. 11, but is shown in FIG. As shown, the matrix substrate includes a transparent insulating substrate 111 made of glass, an optical waveguide 112 for scanning, a signal wiring 113 made of metal, a pixel electrode 114, and an optical switch 115 which is a photoelectric conversion element. And a light blocking film 116 and an alignment film 117. The pixel electrode 114 is formed on the insulating substrate 111 in a matrix state. In the insulating substrate 111, the optical waveguide 112 is formed in each row (or column) of the pixel electrode 114. On the other hand, the signal wiring 113 made of metal intersects with the optical waveguide 112 at right angles in each column (or each row) of the pixel electrode 14 on the insulating substrate 111. Between the optical waveguide 112 and the insulating substrate 111, a light shielding film 116 is provided to block light from the insulating substrate 111. However, this light shielding film 116 is not an element necessary for this embodiment. The optical waveguide 112 is composed of, for example, a K 'ion exchange optical waveguide 10 μm wide and 5 μm deep. One end of the optical waveguide 112 is connected to a light emitting element (not shown) which will be described later. In the illustrated embodiment, the signal wiring 113 is made of an aluminum film having a thickness of 3000 mW. The pixel electrode 114 is made of an ITO film of 1000 mW thick. An optical switch 115 is disposed at an intersection between the optical waveguide 112 and the signal wiring 113, and the photoelectric conversion element electrically connects or disconnects the pixel electrode 114 and the signal wiring 13. It functions as a switching element. Both ends of the optical switch 115 are connected to the signal wiring 113 and the pixel electrode 114, respectively.
상술한 바와 같이, 매트릭스 기판은 차광막(116), 광도파로(112), 화소 전극(114), 광 스위치(115) 및 유리 기판(111) 위에 형성된 신호 배선(113)으로 구성되도록 배열된다. 매트릭스 기판에 대한 대향 기판은 매트릭스 기판에서 소정 간격을 유지하도록 배치된다. 대향 유리 기판(121)에는 투명한 대향 전극이 형성된다. 대향 전극(120)에는 배향막(119)이 형성된다. 매트릭스 기판과 대향 기판 사이에는 액정(118)이 주입된다. 제12도는 제10도에 도시된 표시 장치에 포함된 매트릭스 기판의 전기적 구성을 보여주는 회로도이다. 제12도에 도시된 바와 같이, 광도파로(113)의 각 단부에는 (제12도에서 hv로 표시된 에너지를 갖는)광을 광도파로에 인가하기 위해 발광 소자(122)가 제공된다. 이 발광 소자(122)는 GaAs계 LED(발광 다이오드) 또는 레이저 다이오드이다.As described above, the matrix substrate is arranged to consist of the light shielding film 116, the optical waveguide 112, the pixel electrode 114, the optical switch 115, and the signal wiring 113 formed on the glass substrate 111. Opposite substrates for the matrix substrate are arranged to maintain a predetermined distance from the matrix substrate. The opposing glass substrate 121 is provided with a transparent opposing electrode. An alignment layer 119 is formed on the counter electrode 120. The liquid crystal 118 is injected between the matrix substrate and the counter substrate. FIG. 12 is a circuit diagram illustrating an electrical configuration of a matrix substrate included in the display device illustrated in FIG. 10. As shown in FIG. 12, at each end of the optical waveguide 113 is provided a light emitting element 122 for applying light (having energy indicated as hv in FIG. 12) to the optical waveguide. This light emitting element 122 is a GaAs-based LED (light emitting diode) or a laser diode.
광 스위치(115)는 발광 소자(122)로부터 인가된 (제12도에서 hv로 표시된 에너지를 갖는) 광을 수신할 수 있도록 광도파로(112)상에 형성된다. 발광 소자(122)는 외부광이나 백라이트 등의 주변 가시광과는 파장이 다른 광신호를 인가하도록 동작한다. 예컨대, 외부광의 파장이 λ＜ 0.80μm의 범위내에 있으면, 발광 소자(122)에서 출사된 광은 파장(λ)과는 다른 파장, 구체적으로는 장파장 λ'(λ'=1.1μm∼1.7μm)를 갖는다. 발광 소자(122)는 InGaAs (인듐 갈륨 비소화물) 반도체 결정으로 형성된다. 따라서, 광 스위치(115)는 외부광의 파장(λ)과는 다른 파장(λ')의 광신호를 발광 소자로부터 수신하도록 Ge(게르마늄)과 InGaAs 반도체 결정으로 형성된다.The optical switch 115 is formed on the optical waveguide 112 to receive the light (having energy indicated as hv in FIG. 12) from the light emitting element 122. The light emitting element 122 operates to apply an optical signal having a wavelength different from that of ambient visible light such as external light or a backlight. For example, when the wavelength of external light is within the range of λ <0.80 μm, the light emitted from the light emitting element 122 has a wavelength different from the wavelength λ, specifically, a long wavelength λ ′ (λ ′ = 1.1 μm to 1.7 μm). Has The light emitting element 122 is formed of an InGaAs (indium gallium arsenide) semiconductor crystal. Therefore, the optical switch 115 is formed of Ge (germanium) and InGaAs semiconductor crystals so as to receive an optical signal having a wavelength? 'Different from the wavelength? Of external light from the light emitting element.
이러한 구성에 있어서, 제10도 내지 제12도에 도시된 바와 같이, 주사 광 신호를 광도파로(112)로 보낼 수 있도록 광도파로(112) 각각에 배치된 발광 소자(122)를 순차적으로 광을 방출하도록 동작시킨다. 이러한 광신호를 수신하면, 광 스위치(115)는 신호 배선(113)에서 보내진 신호를 제어하여 화소 전극(114)을 구동한다. 즉, 광 스위치(115)가 광신호를 수신하면, 화소 전극(114)이 대응 신호 배선(113)에 전기적으로 접속될 수 있도록 광 스위치(115)가 스위치 온 된다. 이렇게 하여, 신호 배선(113)과 대향 전극(120) 사이에 인가되는 전압은 화소 전극(114)과 대향 전극(120) 사이에도 인가된다. 액정(118) 중에서 전압이 인가된 한정된 부분이 변조되어 화상을 형성한다.In this configuration, as illustrated in FIGS. 10 to 12, the light emitting elements 122 disposed in the optical waveguides 112 are sequentially provided to transmit the scanning optical signal to the optical waveguides 112. Operate to release. When the optical signal is received, the optical switch 115 controls the signal sent from the signal wire 113 to drive the pixel electrode 114. That is, when the optical switch 115 receives the optical signal, the optical switch 115 is switched on so that the pixel electrode 114 can be electrically connected to the corresponding signal wiring 113. In this way, the voltage applied between the signal wiring 113 and the counter electrode 120 is also applied between the pixel electrode 114 and the counter electrode 120. A limited portion of the liquid crystal 118 to which voltage is applied is modulated to form an image.
이하, 본 실시예에 따른 표시 장치의 제조 공정을 설명한다. 제13도는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 공정을 도시한 사시도이다. 제14도는 제13도에 도시된 제조 공정에 후속되는 공정을 나타내는 사시도이다. 제15도는 제14도에 도시된 제조공정에 후속되는 공정을 보여주는 사시도이다. 제16도는 제15도에 도시된 제조공정에 후속되는 공정을 보여주는 사시도이다. 제13도에 도시된 바와 같이, 광도파로(112)는 K' 이온 교환법의 효과로 유리 기판상(111)에 형성된다. 이어서, 제14도에 도시된 바와 같이, ITO 막으로 이루어진 화소 전극(114)이 매트릭스 상태로 형성된다. 다음에, 제15도에 도시된 바와 같이, 화소 전극(114)과 광도파로(112)가 중첩되는 부분에 예컨대 a-Si:H pin형 광전 변환 소자가 형성된다. 이 소자는 광 스위치(115)를 의미한다. 이어서, 제16도에 도시된 바와 같이, 알루미늄으로 이루어진 신호 배선(113)을 광도파로(112)에 직각으로 형성한다.Hereinafter, the manufacturing process of the display device according to the present embodiment will be described. 13 is a perspective view illustrating a manufacturing process of a display device according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 14 is a perspective view showing a process following the manufacturing process shown in FIG. FIG. 15 is a perspective view showing a process following the manufacturing process shown in FIG. FIG. 16 is a perspective view showing a process following the manufacturing process shown in FIG. As shown in FIG. 13, the optical waveguide 112 is formed on the glass substrate 111 by the effect of the K 'ion exchange method. Subsequently, as shown in FIG. 14, the pixel electrode 114 made of the ITO film is formed in a matrix state. Next, as shown in FIG. 15, for example, an a-Si: H pin type photoelectric conversion element is formed at the portion where the pixel electrode 114 and the optical waveguide 112 overlap. This element means an optical switch 115. Subsequently, as shown in FIG. 16, a signal line 113 made of aluminum is formed at right angles to the optical waveguide 112. As shown in FIG.
이상의 공정에 따라 제11도에 도시된 바와 같이 매트릭스 기판을 제조한 후에, 배향막(117)을 매트릭스 기판 상에 형성하고, 대향 전극(120)이 형성된 대향 기판상에 배향막(119)을 형성한다. 그후, 이들 배향막을 연마 처리한다. 다음에, 매트릭스 기판과 대향 기판을 그 사이에 공간(도시 안됨)을 두고 접합한다. 이러한 기판 사이에 액정(118)을 주입하면, 표시 장치가 완성된다. 이상의 실시예에서, 발광소자는 광도파로에 광선을 인가하도록 동작한다. 이 광선을 광도파로를 통해 광 감지 소자로 전달된다. 이 광에 응하여, 광 감지 소자는 화소 전극을 대응 신호 배선에 전기적으로 접속하도록 동작한다. 이런 전기적 접속의 결과, 화소 전극에 전압이 인가된다. 화소 전극의 전압 인가부에 대응하는 액정이 화상을 표시하도록 광학적으로 변조된다. 상술한 바와 같이, 발광 소자는 외부광이나 백라이트 등의 외부광과는 파장이 다른 광신호를 인가할 수 있도록, 예컨대 InGaAs 반도체 결정으로 이루어진다. 광전 변환 소자는 파장이 다른 광신호를 수신할 수 있도록 Ge와 InGaAs 반도체 결정으로 이루어진다. 이 결과, 불필요한 외부광으로 인한 오동작의 발생이 방지되어 균일하고 고정세의 화상을 표시할 수 있다. 즉, 지금까지 제안된 표시 장치에 사용된 주사선 대신에 광도파로가 사용된다. 광도파로는 공지된 표시 장치의 성능을 향상시키는데 장애가 된 주사 배선과 신호 배선 사이의 교차부에서 커패시턴스와 배선 저항에 대해 아무런 문제도 야기하지 않는다. 교차부에 커패시턴스 문제가 없기 때문에 주사 신호 지연이 발생되지 않는다. 광에 의해 주사를 하면 고속으로 스위칭이 가능하여 평탄하고 균일한 화상 표시가 가능하다. 게다가, 교차부에 핀홀이 전혀 발생하지 않아, 본 실시예에 따른 표시 장치의 수율을 향상시키는 데어 기여할 수 있다. 또한, 주사 배선과 화소 전극 사이에는 단락이 발생하지 않는다. 광도파로와 화소 전극을 접근시켜 위치할 수 있도록 하여, 표시 장치의 개구율을 향상시킬 수 있다.After the matrix substrate is manufactured as shown in FIG. 11 according to the above process, the alignment film 117 is formed on the matrix substrate, and the alignment film 119 is formed on the opposite substrate on which the counter electrode 120 is formed. Thereafter, these alignment films are polished. Next, the matrix substrate and the opposing substrate are joined with a space (not shown) therebetween. When the liquid crystal 118 is injected between the substrates, the display device is completed. In the above embodiment, the light emitting element operates to apply light rays to the optical waveguide. This light is transmitted through the optical waveguide to the photosensitive device. In response to this light, the photosensitive element operates to electrically connect the pixel electrode to the corresponding signal wiring. As a result of this electrical connection, a voltage is applied to the pixel electrode. The liquid crystal corresponding to the voltage application portion of the pixel electrode is optically modulated to display an image. As described above, the light emitting element is made of, for example, an InGaAs semiconductor crystal so that an optical signal having a wavelength different from that of external light such as external light or a backlight can be applied. The photoelectric conversion element is made of Ge and InGaAs semiconductor crystals so as to receive optical signals having different wavelengths. As a result, the occurrence of malfunction due to unnecessary external light can be prevented and a uniform and high definition image can be displayed. That is, an optical waveguide is used instead of the scanning line used in the display device proposed so far. The optical waveguide does not cause any problem with capacitance and wiring resistance at the intersection between the scan wiring and the signal wiring, which are obstacles to improving the performance of the known display device. Since there is no capacitance problem at the intersection, no scan signal delay occurs. Scanning by light enables switching at high speed and enables flat and uniform image display. In addition, no pinholes are generated at the intersections, thereby contributing to improving the yield of the display device according to the present embodiment. In addition, a short circuit does not occur between the scan wiring and the pixel electrode. The aperture ratio of the display device can be improved by allowing the optical waveguide and the pixel electrode to be positioned close to each other.
본 실시예에 따르면, 주사선으로 동작하는 광도파로는 유리 기판내에 형성된다. 따라서, 기판상에 요철이 생기지 않아, 평탄한 기판상에 신호 배선을 형성하여, 신호 배선의 단선을 방지할 수 있다. 이상 설명한 발광 소자와 광전 변환 소자는 불필요한 외부광으로 인한 오동작을 방지할 수 있다. 따라서, 광도파로에 입사하는 외부광을 차단하는 차광층을 제공할 필요가 없다. 이렇게 하면 표시장치를 제조할 때 차광층을 형성하는 공정이 제거된다. 본 발명에 따른 표시장치는 차광층을 갖는 배열에 비해, 낮은 단가, 높은 수율 및 높은 신뢰도로 제작할 수 있고, 고정세 화상을 제공할 수 있다. 상술한 실시예에서, 액정을 표시 매체로 사용하지만, 전계 발광(EL) 발광체나 플라즈마 발광체를 표시 매체로 사용해도 좋다. 당업자라면 본 발명의 관점 및 정신을 벗어나지 않고도 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 특허 청구의 범위는 명시된 사항에 한정되는 것은 아니며, 이 특허 청구 범위에 명시된 모든 특징적 사항들은 그 균등물을 포괄하여 넓게 해석되어야 할 것이다.According to this embodiment, an optical waveguide operating as a scanning line is formed in a glass substrate. Therefore, irregularities do not occur on the substrate, and signal wiring can be formed on a flat substrate, thereby preventing disconnection of the signal wiring. The above-described light emitting element and the photoelectric conversion element can prevent malfunction due to unnecessary external light. Therefore, it is not necessary to provide a light shielding layer for blocking external light incident on the optical waveguide. This eliminates the process of forming the light shielding layer when manufacturing the display device. The display device according to the present invention can be manufactured with low unit cost, high yield and high reliability compared to the arrangement having the light shielding layer, and can provide a high definition image. In the above-described embodiment, the liquid crystal is used as the display medium, but an electroluminescence (EL) emitter or a plasma light emitter may be used as the display medium. Various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims are not to be limited to the details set forth, and all features noted in these claims should be construed broadly to encompass their equivalents.
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