JP2627071B2 - 光変調素子 - Google Patents
光変調素子Info
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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
- 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
- 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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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、表示パネルとして用いられる光変調素子に
関し、特に液晶等の表示媒体に好適な表示素子に関す
る。
関し、特に液晶等の表示媒体に好適な表示素子に関す
る。
［開示の概要］ 本明細書及び図面は、表示パネルとして用いられる光
学変調素子において、２つの電極間に、第１の絶縁性薄
膜、導電性或いは半導電性薄膜、及び第２の絶縁性薄膜
を積層してなる光スイッチング部と、液晶等の電界応答
性を示す表示媒体を組み合わせることにより、複雑な構
造を伴わずに高密度で高品位な表示を可能とする技術を
開示するものである。
学変調素子において、２つの電極間に、第１の絶縁性薄
膜、導電性或いは半導電性薄膜、及び第２の絶縁性薄膜
を積層してなる光スイッチング部と、液晶等の電界応答
性を示す表示媒体を組み合わせることにより、複雑な構
造を伴わずに高密度で高品位な表示を可能とする技術を
開示するものである。
［従来の技術］ 一般に、液晶材料あるいはエレクトロルミネッセンス
（以下、ELという）等を用いた表示素子における駆動方
法は、信号の供給法の違いから、スタティック駆動法と
マルチプレックス駆動法とに分類することができる。
（以下、ELという）等を用いた表示素子における駆動方
法は、信号の供給法の違いから、スタティック駆動法と
マルチプレックス駆動法とに分類することができる。
前者は各表示セグメント（絵素）電極に独立に表示、
あるいは消去の信号を印加するものである。従って、表
示情報量、即ち表示セグメント数が増加すると、電極端
子、コネクター、配線、及び駆動回路等の部品数もそれ
に比例して増加するので、表示装置全体の大型化やコス
ト高を招く結果となる。このため、この駆動法は時計用
やバーグラフ表示、オッシロスコープ表示等に限定され
る。
あるいは消去の信号を印加するものである。従って、表
示情報量、即ち表示セグメント数が増加すると、電極端
子、コネクター、配線、及び駆動回路等の部品数もそれ
に比例して増加するので、表示装置全体の大型化やコス
ト高を招く結果となる。このため、この駆動法は時計用
やバーグラフ表示、オッシロスコープ表示等に限定され
る。
これに対してマルチプレックス駆動法は、少ない駆動
回路素子を用いて表示容量を増す方法であり、マトリッ
クス表示を行うためのものである。この駆動法は、全て
の絵素を複数の組に分割すると共に、表示フレーム時間
を分割し、その分割したタイミングに位相を合わせて各
絵素の組に表示信号を加える方式であり、時分割駆動と
も呼ばれる。この際データ信号の分割法や印加波形に工
夫が加えられ、例えば液晶表示素子においては、電圧平
均化法、メモリー効果型駆動法、あるいは２周波駆動法
等が、また、EL表示素子においては、フィールド・リフ
レッシュ駆動法、ｐ−ｎ対象駆動法、あるいはプッシュ
プル対称駆動方式等が考案されている。しかしながら、
これらの手法では絵素数をより増やそうとすると、フレ
ーム時間の分割数もこれに比例して増加するので、デュ
ーティー比（表示信号の走査において、フレーム時間に
対する各１本の走査線に充当される時間の比）が小さく
なると共に、駆動マージン（表示点灯絵素（選択点）と
非点灯絵素（非選択点）とに印加される実効値電圧の
比）も減少してしまうので、駆動が困難となる。
回路素子を用いて表示容量を増す方法であり、マトリッ
クス表示を行うためのものである。この駆動法は、全て
の絵素を複数の組に分割すると共に、表示フレーム時間
を分割し、その分割したタイミングに位相を合わせて各
絵素の組に表示信号を加える方式であり、時分割駆動と
も呼ばれる。この際データ信号の分割法や印加波形に工
夫が加えられ、例えば液晶表示素子においては、電圧平
均化法、メモリー効果型駆動法、あるいは２周波駆動法
等が、また、EL表示素子においては、フィールド・リフ
レッシュ駆動法、ｐ−ｎ対象駆動法、あるいはプッシュ
プル対称駆動方式等が考案されている。しかしながら、
これらの手法では絵素数をより増やそうとすると、フレ
ーム時間の分割数もこれに比例して増加するので、デュ
ーティー比（表示信号の走査において、フレーム時間に
対する各１本の走査線に充当される時間の比）が小さく
なると共に、駆動マージン（表示点灯絵素（選択点）と
非点灯絵素（非選択点）とに印加される実効値電圧の
比）も減少してしまうので、駆動が困難となる。
そこで、この様な問題を解決する駆動法として、最近
ではアクティブマトリックス駆動法が注目されている。
かかる駆動法の特徴は、駆動波形にあるのではなく、各
絵素ごとにスイッチング素子を設けたことであり、その
結果、デューティー比100％、駆動マージンも大きくと
れるという利点を有する。
ではアクティブマトリックス駆動法が注目されている。
かかる駆動法の特徴は、駆動波形にあるのではなく、各
絵素ごとにスイッチング素子を設けたことであり、その
結果、デューティー比100％、駆動マージンも大きくと
れるという利点を有する。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、アクティブマトリックス駆動法は、表
示情報量及び表示品位の面からは非常に有効な方法とい
えるが、基本となるマトリックス配線に加えて、各交点
（絵素）ごとにスイッチング素子を設ける必要があり、
その構造が非常に複雑化してしまうという欠点がある。
かかるスイッチング素子としては、MIM（Metal−Insula
tor−Metal）素子，バリスター，強誘電体あるいはリン
グダイオード等の二端子素子やCdSe,Te,a−Si,p−Si等
の三端子素子を用いることが考えられているが、何れの
スイッチング素子を用いるにしても、素子構造の複雑
化、並びにそれに伴って生ずる製造プロセスの複雑化は
避け難い。
示情報量及び表示品位の面からは非常に有効な方法とい
えるが、基本となるマトリックス配線に加えて、各交点
（絵素）ごとにスイッチング素子を設ける必要があり、
その構造が非常に複雑化してしまうという欠点がある。
かかるスイッチング素子としては、MIM（Metal−Insula
tor−Metal）素子，バリスター，強誘電体あるいはリン
グダイオード等の二端子素子やCdSe,Te,a−Si,p−Si等
の三端子素子を用いることが考えられているが、何れの
スイッチング素子を用いるにしても、素子構造の複雑
化、並びにそれに伴って生ずる製造プロセスの複雑化は
避け難い。
本発明の目的は、複雑な構造を伴わずに、高密度で、
かつ高品位の表示を可能とする光変調素子を提供するこ
とにある。
かつ高品位の表示を可能とする光変調素子を提供するこ
とにある。
［問題点を解決するたの手段］ 本発明による光変調素子は、光信号を発生する信号入
力部と、２つの電極間に、第１の絶縁性薄膜、導電性或
いは半導電性薄膜、及び第２の絶縁性薄膜を積層してな
る光スイッチング部と、電界応答性を示す表示媒体とを
備え、入力信号に応じて光スイッチング部に光照射また
は光遮断することによって、表示媒体に印加される電界
強度を制御し、入力信号に応じた表示を行なうことを特
徴とする。
力部と、２つの電極間に、第１の絶縁性薄膜、導電性或
いは半導電性薄膜、及び第２の絶縁性薄膜を積層してな
る光スイッチング部と、電界応答性を示す表示媒体とを
備え、入力信号に応じて光スイッチング部に光照射また
は光遮断することによって、表示媒体に印加される電界
強度を制御し、入力信号に応じた表示を行なうことを特
徴とする。
本発明において、信号入力部である光源と、電気応答
性を示す表示媒体である液晶等は、従来公知の構成でよ
く、本発明の最も特徴的な部分は、光スイッチング素子
にある。
性を示す表示媒体である液晶等は、従来公知の構成でよ
く、本発明の最も特徴的な部分は、光スイッチング素子
にある。
即ち、この光スイッチング素子が、２つの電極間に、
第１の絶縁性薄膜、導電性或いは半導電性薄膜、及び第
２の絶縁性薄膜を積層してなる構造を有し、その電流・
電圧特性上、従来に比類なき光応答性を示す点、及びか
かる新規な光応答性を利用して電界駆動型の表示媒体を
直接駆動せしめる点に特徴を有している。本発明の光変
調素子においては後で述べる様に、各絵素ごとに表示媒
体を直接駆動することが可能であるので、駆動マージン
を十分大きく取ることができる。即ち、高密度及び高分
解能表示が可能となる。
第１の絶縁性薄膜、導電性或いは半導電性薄膜、及び第
２の絶縁性薄膜を積層してなる構造を有し、その電流・
電圧特性上、従来に比類なき光応答性を示す点、及びか
かる新規な光応答性を利用して電界駆動型の表示媒体を
直接駆動せしめる点に特徴を有している。本発明の光変
調素子においては後で述べる様に、各絵素ごとに表示媒
体を直接駆動することが可能であるので、駆動マージン
を十分大きく取ることができる。即ち、高密度及び高分
解能表示が可能となる。
以下、本発明に用いられる光スイッチング素子の基本
構造について説明する。
構造について説明する。
第１図は本発明に用いられる光スイッチング素子の構
成図である。図において、基板１上に形成された下部電
極２と上部電極６の間には、絶縁性薄膜３、導電性薄膜
（または半導電性薄膜、以下同様）４及び絶縁性薄膜５
からなる交互積層構造体７が挟持されている。
成図である。図において、基板１上に形成された下部電
極２と上部電極６の間には、絶縁性薄膜３、導電性薄膜
（または半導電性薄膜、以下同様）４及び絶縁性薄膜５
からなる交互積層構造体７が挟持されている。
ここで用いられる電極としては、Au,Ag,Al,Pt,Ni,Pb,
ZnやSn等の金属や合金、あるいはこれらの積層構造、ま
たSi（単結晶シリコン，ポリシリコン，アモルファスシ
リコン），グラファイトやシリサイド（ニッケルシリサ
イド，パラジウムシリサイド）,GaAs,GaP,ITO,NESA等の
半導体、あるいはこれらの積層構造を始めとして、数多
くの材料を挙げることができる。これらの電極対は、各
々が同一でも異っていてもどちらでもよい。
ZnやSn等の金属や合金、あるいはこれらの積層構造、ま
たSi（単結晶シリコン，ポリシリコン，アモルファスシ
リコン），グラファイトやシリサイド（ニッケルシリサ
イド，パラジウムシリサイド）,GaAs,GaP,ITO,NESA等の
半導体、あるいはこれらの積層構造を始めとして、数多
くの材料を挙げることができる。これらの電極対は、各
々が同一でも異っていてもどちらでもよい。
かかる電極を形成する手法としては、従来公知の薄膜
作成技術で十分本発明の目的を達成することができる。
この際、本素子の絶縁領域が有機材料で構成される場合
には、この有機絶縁層作成後に形成する電極としては30
0℃以下の条件下にて成膜可能な手法によるものが好ま
しく、例えば真空蒸着法やスパッタリング法によって成
膜した電極を用いることができる。
作成技術で十分本発明の目的を達成することができる。
この際、本素子の絶縁領域が有機材料で構成される場合
には、この有機絶縁層作成後に形成する電極としては30
0℃以下の条件下にて成膜可能な手法によるものが好ま
しく、例えば真空蒸着法やスパッタリング法によって成
膜した電極を用いることができる。
本発明の素子の利用に際しては、入力信号としての輻
射線照射が伴なう訳であるが、輻射線、例えば可視光に
対して完全な透明性を有する電極でなくてもよく、例え
ばAu,Al等の金属電極であっても、その膜厚さえ充分に
薄ければ使用し得る。この場合の膜厚は好ましくは1000
Å以下、より好ましくは500Å以下である。
射線照射が伴なう訳であるが、輻射線、例えば可視光に
対して完全な透明性を有する電極でなくてもよく、例え
ばAu,Al等の金属電極であっても、その膜厚さえ充分に
薄ければ使用し得る。この場合の膜厚は好ましくは1000
Å以下、より好ましくは500Å以下である。
上記電極間には導電性薄膜４と絶縁性薄膜3,5との交
互積層構造が形成されるが、絶縁性薄膜3,5の形成に関
しては、蒸着や分子線エピタキシー等を利用できる他、
素子の構成に依ってはSiO2やAl2O3等の酸化膜、その他S
i3N4などの窒化膜を利用することもできる。何れにして
も超薄膜であること、即ちその膜厚が好ましくは500Å
以下、より好ましくは200Å以下、更に好ましくは100Å
以下であり４Å以上である。
互積層構造が形成されるが、絶縁性薄膜3,5の形成に関
しては、蒸着や分子線エピタキシー等を利用できる他、
素子の構成に依ってはSiO2やAl2O3等の酸化膜、その他S
i3N4などの窒化膜を利用することもできる。何れにして
も超薄膜であること、即ちその膜厚が好ましくは500Å
以下、より好ましくは200Å以下、更に好ましくは100Å
以下であり４Å以上である。
本発明の好ましい具体例における絶縁性薄膜3,5の最
適成膜法としてLB法を挙げることができる。
適成膜法としてLB法を挙げることができる。
このLB法によれば、１分子中に疎水性部位と親水性部
位とを有する有機化合物の単分子膜、またはその累積膜
を任意の電極上乃至は任意の電極を含む任意の基板上に
容易に形成することができ、分子長オーダーの膜厚を有
し、かつ大面積に渡って均一，均質な有機超薄膜を安定
に供給することができる。
位とを有する有機化合物の単分子膜、またはその累積膜
を任意の電極上乃至は任意の電極を含む任意の基板上に
容易に形成することができ、分子長オーダーの膜厚を有
し、かつ大面積に渡って均一，均質な有機超薄膜を安定
に供給することができる。
LB法は、分子内に親水性部位と疎水性部位とを有する
構造において両者のバランス（両親媒性のバランス）が
適度に保たれている時、分子は水面上で親水基を下に向
けて単分子の層になることを利用して単分子膜またはそ
の累積膜を作成する方法である。
構造において両者のバランス（両親媒性のバランス）が
適度に保たれている時、分子は水面上で親水基を下に向
けて単分子の層になることを利用して単分子膜またはそ
の累積膜を作成する方法である。
疎水性部位を構成する基としては、一般に広く知られ
ている飽和及び不飽和炭化水素基や縮合多環芳香族基及
び鎖状多環フェニル基等の各種疎水基が挙げられる。こ
れらは各々単独またはその複数が組み合わされて疎水性
部分を構成する。一方、親水性部分の構成要素として最
も代表的なものは、例えばカルボキシル基，エステル
基，酸アミド基，イミド基，ヒドロキシル基，スルホニ
ル基，リン酸基，アミノ基（1,2,3及び４級）等の親水
基を挙げることができる。
ている飽和及び不飽和炭化水素基や縮合多環芳香族基及
び鎖状多環フェニル基等の各種疎水基が挙げられる。こ
れらは各々単独またはその複数が組み合わされて疎水性
部分を構成する。一方、親水性部分の構成要素として最
も代表的なものは、例えばカルボキシル基，エステル
基，酸アミド基，イミド基，ヒドロキシル基，スルホニ
ル基，リン酸基，アミノ基（1,2,3及び４級）等の親水
基を挙げることができる。
これらの疎水性基と親水性基をバランスよく併有する
分子であれば、水面上に単分子膜を形成することが可能
である。一般的にはこれらの分子は絶縁性の単分子膜を
形成し、よって単分子累積膜も絶縁性を示すことから、
本発明に対し極めて好適な材料といえる。一例としては
下記の如き分子を挙げることができる。
分子であれば、水面上に単分子膜を形成することが可能
である。一般的にはこれらの分子は絶縁性の単分子膜を
形成し、よって単分子累積膜も絶縁性を示すことから、
本発明に対し極めて好適な材料といえる。一例としては
下記の如き分子を挙げることができる。
（１）π電子準位を有する分子 フタロシアニン，テトラフィニルポルフィリン等のポ
リフィリン骨格を有する色素、スクアリリウム基及びク
ロコニックメチン基を結合鎖としてもつアズレン系色素
及びキノリン，ベンゾチアゾール，ベンゾオキサゾール
等の２ヶの含窒素複素環、スクアリリウム基及びクロコ
ニックメチン基により結合したシアニン系類似の色素、
またはシアニン色素，アントラセン，ピレン等の縮合多
環芳香族及び芳香環乃至複素環化合物が縮合した鎖状化
合物など。
リフィリン骨格を有する色素、スクアリリウム基及びク
ロコニックメチン基を結合鎖としてもつアズレン系色素
及びキノリン，ベンゾチアゾール，ベンゾオキサゾール
等の２ヶの含窒素複素環、スクアリリウム基及びクロコ
ニックメチン基により結合したシアニン系類似の色素、
またはシアニン色素，アントラセン，ピレン等の縮合多
環芳香族及び芳香環乃至複素環化合物が縮合した鎖状化
合物など。
（２）高分子化合物 ポリイミド誘導体，ポリアミック酸誘導体，ポリアミ
ド誘導体各種フマル酸共重合体，各種マレリアミド誘導
体各種フマル酸共重合体，各種マレイン酸共重合体，ポ
リアクリル酸誘導体，各種アクリル酸共重合体，ポリメ
タクリル酸誘導体，各種メタクリル酸共重合体，ポリジ
アセチレン誘導体，各種ビニル化合物，合成ポリペプチ
ド類，バクテリオロドプシンやチトクロームＣの如き生
体高分子化合物など。
ド誘導体各種フマル酸共重合体，各種マレリアミド誘導
体各種フマル酸共重合体，各種マレイン酸共重合体，ポ
リアクリル酸誘導体，各種アクリル酸共重合体，ポリメ
タクリル酸誘導体，各種メタクリル酸共重合体，ポリジ
アセチレン誘導体，各種ビニル化合物，合成ポリペプチ
ド類，バクテリオロドプシンやチトクロームＣの如き生
体高分子化合物など。
（３）脂肪酸類 長鎖アルキル基を有するカルボン酸及びカルボン酸塩
ないしはこれらのフッ素置換体、少なくとも一本の長鎖
アルキル基を有するエステル，スルホン酸及びこれの
塩，リン酸及びこれの塩ないしはこれらのフッ素置換体
など。
ないしはこれらのフッ素置換体、少なくとも一本の長鎖
アルキル基を有するエステル，スルホン酸及びこれの
塩，リン酸及びこれの塩ないしはこれらのフッ素置換体
など。
これらの化合物のうち、特に耐熱性の観点からは高分
子化合物の利用、あるいはフタロシアニン等の大環状化
合物の使用が望ましく、とくにポリイミド類，ポリアク
リル酸類，ポリメタクリル酸類，各種フマル酸共重合
体、あるいは各種マレイン酸共重合体等の高分子材料を
使用すれば、かかる耐熱性に優れるばかりでなく１層当
りの膜厚を４〜10Å程度にできる。
子化合物の利用、あるいはフタロシアニン等の大環状化
合物の使用が望ましく、とくにポリイミド類，ポリアク
リル酸類，ポリメタクリル酸類，各種フマル酸共重合
体、あるいは各種マレイン酸共重合体等の高分子材料を
使用すれば、かかる耐熱性に優れるばかりでなく１層当
りの膜厚を４〜10Å程度にできる。
本発明では、上記以外でもLB法に適している材料であ
れば本発明に好適なのは言うまでもない。
れば本発明に好適なのは言うまでもない。
導電性薄膜４としては、Al,Ag,Zn,Sn,Pbなどの金属膜
や、これらの合金膜,As2Se3,CdS,ZnO,GaAS,Si（単結晶
シリコン，ポリシリコン，アモルファスシリコン）など
の半導電性薄膜を用いることができる。本発明では、か
かる導電性薄膜４の膜厚が500Å以下、好ましくは100Å
以下、より好ましくは50Å以下であることが要求され
る。とくに金属あるいはその合金を利用する場合、その
膜厚は50Å以下であることが好ましい。
や、これらの合金膜,As2Se3,CdS,ZnO,GaAS,Si（単結晶
シリコン，ポリシリコン，アモルファスシリコン）など
の半導電性薄膜を用いることができる。本発明では、か
かる導電性薄膜４の膜厚が500Å以下、好ましくは100Å
以下、より好ましくは50Å以下であることが要求され
る。とくに金属あるいはその合金を利用する場合、その
膜厚は50Å以下であることが好ましい。
これらの導電性薄膜４の形成方法としては、従来公知
の薄膜作成技術を用いることができるが、とくに真空蒸
着法，クラスタイオンビーム法,CVD法，プラズマ重合
法,MBE法やスパッタリング法による事が好ましい。
の薄膜作成技術を用いることができるが、とくに真空蒸
着法，クラスタイオンビーム法,CVD法，プラズマ重合
法,MBE法やスパッタリング法による事が好ましい。
上記導電性薄膜４上には絶縁性薄膜５が形成される
が、その構成材料は下部電極２上の絶縁性薄膜３と同種
あるいは異なっていてもよく、既に述べた各種の方法に
より形成される。さらにかかる絶縁性領域上に上部電極
６を先に述べた方法により形成することで、本発明の光
スイッチング素子が製造される。なお、これらの無機及
び有機材料が積層された薄膜を支持するための基板１と
しては、金属，ガラス，セラミックス，プラスチック材
料等何れの材料でもよく、さらには耐熱性が著しく低い
生体材料も使用することができる。また、かかる基板１
は平板状であることが好ましいが、平板状に限定される
ものではない。
が、その構成材料は下部電極２上の絶縁性薄膜３と同種
あるいは異なっていてもよく、既に述べた各種の方法に
より形成される。さらにかかる絶縁性領域上に上部電極
６を先に述べた方法により形成することで、本発明の光
スイッチング素子が製造される。なお、これらの無機及
び有機材料が積層された薄膜を支持するための基板１と
しては、金属，ガラス，セラミックス，プラスチック材
料等何れの材料でもよく、さらには耐熱性が著しく低い
生体材料も使用することができる。また、かかる基板１
は平板状であることが好ましいが、平板状に限定される
ものではない。
［作 用］ 次に、以上の様な構成からなる光スイッチング素子の
スイッチング特性を具体例をもって説明する。
スイッチング特性を具体例をもって説明する。
ガラス基板１上に下部電極２としてCr下引きAu蒸着膜
（膜厚各300及び600Å）、絶縁性薄膜３としてポリイミ
ドLB10層累積膜（膜厚40Å）、導電性薄膜４としてAl蒸
着膜、絶縁性薄膜５としてAl2O3膜（Al蒸着膜と合わせ
て20Å厚）、そして上部電極６としてAl及びAu蒸着膜
（膜厚各300及び600Å）を用いて作製した光スイッチン
グ素子の上下電極間に電圧（横軸）を印加した時の電流
（縦軸）特性（Ｖ−Ｉ特性）を第２図（ａ），（ｂ）に
示す。第２図（ａ）において、暗下時では、印加電圧2V
までは高抵抗状態（抵抗値〜108Ω）であるため、電流
はわずかしか流れない。一方、光照射下（白色光〜70μ
w/0.55cm2）では、光スイッチング素子の閾値電圧Vth＝
0.8Vまでは高抵抗状態にあるが、この閾値を超える電圧
印加では低抵抗状態（抵抗値〜10Ω）に変化する。第２
図（ｂ）は電流のレンジを小さく（〜10-9A）したもの
で、前述した閾値付近の電流の変化を拡大して表わした
ものである。かかる低抵抗状態へのスイッチング速度は
１μsec以内であり、光照射を中止することにより速や
かに高抵抗状態へ戻る。この際のスイッチング速度も１
μsec以内である。すなわち、閾値以上の電圧を印加し
た状態でかかる光スイッチング素子への光照射−非照射
を行うことにより、光スイッチング素子を直列成分に持
つ電気回路の開閉を行うことができる。したがって、液
晶,EL等の電気応答性を有する表示媒体の駆動回路中に
この光スイッチング素子を組み込めば、入力信号として
光を用いた表示素子を容易に構成することができる。
（膜厚各300及び600Å）、絶縁性薄膜３としてポリイミ
ドLB10層累積膜（膜厚40Å）、導電性薄膜４としてAl蒸
着膜、絶縁性薄膜５としてAl2O3膜（Al蒸着膜と合わせ
て20Å厚）、そして上部電極６としてAl及びAu蒸着膜
（膜厚各300及び600Å）を用いて作製した光スイッチン
グ素子の上下電極間に電圧（横軸）を印加した時の電流
（縦軸）特性（Ｖ−Ｉ特性）を第２図（ａ），（ｂ）に
示す。第２図（ａ）において、暗下時では、印加電圧2V
までは高抵抗状態（抵抗値〜108Ω）であるため、電流
はわずかしか流れない。一方、光照射下（白色光〜70μ
w/0.55cm2）では、光スイッチング素子の閾値電圧Vth＝
0.8Vまでは高抵抗状態にあるが、この閾値を超える電圧
印加では低抵抗状態（抵抗値〜10Ω）に変化する。第２
図（ｂ）は電流のレンジを小さく（〜10-9A）したもの
で、前述した閾値付近の電流の変化を拡大して表わした
ものである。かかる低抵抗状態へのスイッチング速度は
１μsec以内であり、光照射を中止することにより速や
かに高抵抗状態へ戻る。この際のスイッチング速度も１
μsec以内である。すなわち、閾値以上の電圧を印加し
た状態でかかる光スイッチング素子への光照射−非照射
を行うことにより、光スイッチング素子を直列成分に持
つ電気回路の開閉を行うことができる。したがって、液
晶,EL等の電気応答性を有する表示媒体の駆動回路中に
この光スイッチング素子を組み込めば、入力信号として
光を用いた表示素子を容易に構成することができる。
［実施例］ 以下、本発明を液晶表示素子に適用した場合の基本構
成を図面に基づいて説明する。
成を図面に基づいて説明する。
第３図は、表示媒体として液晶を用いた表示素子の構
成図である。図において、基板1,下部電極2,絶縁性薄膜
3,導電性薄膜4,絶縁性薄膜5,上部電極６から成る光スイ
ッチング部11の上部には、液晶配向層31,液晶層32,液晶
配向層33,透明電極34,表示側基板35で構成される液晶表
示部（液晶セル）12が直接配置されている。液晶の駆動
には一対の電極が必要であり、この実施例ではかかる一
対の電極の一方として、光スイッチング部11の上部電極
６がそのまま用いられるが、この上部電極６上に別の形
状・材料の電極を蒸着等の手法により形成して用いても
よい。何れにしろ光スイッチング部11の上部電極６と液
晶表示部12の電極対の一方とは同一であるか、または電
気的に短絡されている。なお、これらの電極は所望の表
示密度あるいは表示パターンに応じた形状に形成される
が、マトリックス配線等の必要はない。
成図である。図において、基板1,下部電極2,絶縁性薄膜
3,導電性薄膜4,絶縁性薄膜5,上部電極６から成る光スイ
ッチング部11の上部には、液晶配向層31,液晶層32,液晶
配向層33,透明電極34,表示側基板35で構成される液晶表
示部（液晶セル）12が直接配置されている。液晶の駆動
には一対の電極が必要であり、この実施例ではかかる一
対の電極の一方として、光スイッチング部11の上部電極
６がそのまま用いられるが、この上部電極６上に別の形
状・材料の電極を蒸着等の手法により形成して用いても
よい。何れにしろ光スイッチング部11の上部電極６と液
晶表示部12の電極対の一方とは同一であるか、または電
気的に短絡されている。なお、これらの電極は所望の表
示密度あるいは表示パターンに応じた形状に形成される
が、マトリックス配線等の必要はない。
基板１及び表示側基板35は、各々入力信号光37の波長
領域，及び可視域に対して十分な透過率を有しているこ
とが必要であり、特に表示側基板35は透明度の高いガラ
ス，プラスチック材等の使用が望ましい。ただし、カラ
ー化の要請等により、着色されている場合もありうる。
領域，及び可視域に対して十分な透過率を有しているこ
とが必要であり、特に表示側基板35は透明度の高いガラ
ス，プラスチック材等の使用が望ましい。ただし、カラ
ー化の要請等により、着色されている場合もありうる。
この様な基本構成を持つ液晶表示素子において、透明
電極34と下部電極２との間には、電源36により液晶を駆
動するのに必要十分な電圧が印加されている。この電圧
は光スイッチング素子の閾値電圧よりも大きい必要があ
り、かかる要請に従って適当な電圧で駆動する液晶材料
が選択される。一般に光スイッチング素子の閾値電圧は
1.0V以下であるので、市販の液晶材料の殆どが問題なく
使用できる。
電極34と下部電極２との間には、電源36により液晶を駆
動するのに必要十分な電圧が印加されている。この電圧
は光スイッチング素子の閾値電圧よりも大きい必要があ
り、かかる要請に従って適当な電圧で駆動する液晶材料
が選択される。一般に光スイッチング素子の閾値電圧は
1.0V以下であるので、市販の液晶材料の殆どが問題なく
使用できる。
上述の様な状態で、今暗下時とすると、光スイッチン
グ素子は高抵抗状態にあるので、液晶層32には電界がか
からない。次に光スイッチング部11に対し、基板１側か
ら入力信号光37を照射すると、照射領域部のみが選択的
に低抵抗状態となるので、照射領域に対応する上部電極
６と透明電極34との間に電界がかかり、液晶配向が制御
される。従って液晶表示素子における表示密度並びに解
像度は、上部電極６の１ヶ当りの面積か入力信号光37の
照射面積か何れか大きい方によって決定される。
グ素子は高抵抗状態にあるので、液晶層32には電界がか
からない。次に光スイッチング部11に対し、基板１側か
ら入力信号光37を照射すると、照射領域部のみが選択的
に低抵抗状態となるので、照射領域に対応する上部電極
６と透明電極34との間に電界がかかり、液晶配向が制御
される。従って液晶表示素子における表示密度並びに解
像度は、上部電極６の１ヶ当りの面積か入力信号光37の
照射面積か何れか大きい方によって決定される。
なお第３図はあくまでも基本構造を示す図であって、
使用する液晶種等の違いによって構成は適宜変更される
のはいうまでもない。例えば、最も一般的なTNモード表
示を利用する場合であれば、図示の如く偏光子38が必要
となる。また、多くの場合、液晶表示部12に反射層を必
要とするが、例えば上部電極６、あるいは上部電極６上
に適当な金属を蒸着したもの等を用いることも可能であ
る。
使用する液晶種等の違いによって構成は適宜変更される
のはいうまでもない。例えば、最も一般的なTNモード表
示を利用する場合であれば、図示の如く偏光子38が必要
となる。また、多くの場合、液晶表示部12に反射層を必
要とするが、例えば上部電極６、あるいは上部電極６上
に適当な金属を蒸着したもの等を用いることも可能であ
る。
一方、表示媒体としてEL材料を用いる場合には、第４
図に示す様に透明電極34と上部電極６との間にEL層41が
挟持される。他の構成は液晶を用いた場合と全く同様で
ある。
図に示す様に透明電極34と上部電極６との間にEL層41が
挟持される。他の構成は液晶を用いた場合と全く同様で
ある。
ただし、現在開発されているEL材料の殆どが、その駆
動に数10〜数100Vの高電圧を必要とするので、現時点で
の実用化は困難であるが、低電圧駆動できる材料が開発
されれば、十分利用し得る。
動に数10〜数100Vの高電圧を必要とするので、現時点で
の実用化は困難であるが、低電圧駆動できる材料が開発
されれば、十分利用し得る。
以上説明した表示素子は、いずれも入力信号光の照射
−非照射に伴って表示が行なわれる訳であるから、ディ
スプレイ状に表示を行うには入力信号光を走査する必要
がある。この光ビームの走査光学系としては、一般に使
用されているものが十分利用可能である。その基本構成
を第５図に示す。図において、51は光源で通常半導体レ
ーザーが用いられる。この半導体レーザーからの光束は
コリメーターレンズ52により平行ビームとなり、カルバ
ノミラー53を介して走査用集光レンズ54により光スイッ
チング部55上に結像され、表示部56が駆動される。ここ
で示した光ビーム走査系は一例であり、同等に機能し得
るものであれば、複数の走査系を併用したり、あるいは
カルバノミラー53に替えて、ボイスコイルとステップモ
ーターを組み合わせる等、どの様な形態であっても良
い。
−非照射に伴って表示が行なわれる訳であるから、ディ
スプレイ状に表示を行うには入力信号光を走査する必要
がある。この光ビームの走査光学系としては、一般に使
用されているものが十分利用可能である。その基本構成
を第５図に示す。図において、51は光源で通常半導体レ
ーザーが用いられる。この半導体レーザーからの光束は
コリメーターレンズ52により平行ビームとなり、カルバ
ノミラー53を介して走査用集光レンズ54により光スイッ
チング部55上に結像され、表示部56が駆動される。ここ
で示した光ビーム走査系は一例であり、同等に機能し得
るものであれば、複数の走査系を併用したり、あるいは
カルバノミラー53に替えて、ボイスコイルとステップモ
ーターを組み合わせる等、どの様な形態であっても良
い。
なお、本発明で用いられる表示媒体としては、液晶、
EL等、電圧印加によって表示作用を示す材料であれば広
く用いることができるが、本発明で用いられる光スイッ
チング素子の耐圧が最大20V、低抵抗時の最大許容電流
が100mAなので、この範囲内で作動する表示媒体に限定
される。しかしながら、低抵抗時と高抵抗時の電流比i
ON/iOFFは106〜107あるので、液晶表示媒体においては
電界効果型液晶表示（TNモード表示,DTNモード表示,SBE
モード表示,GHモード表示,ECBモード表示,PCモード表示
等）及び動的散乱型液晶表示方式，並びにこれらの方式
で用いられる液晶材料の多くを利用することが可能であ
る。
EL等、電圧印加によって表示作用を示す材料であれば広
く用いることができるが、本発明で用いられる光スイッ
チング素子の耐圧が最大20V、低抵抗時の最大許容電流
が100mAなので、この範囲内で作動する表示媒体に限定
される。しかしながら、低抵抗時と高抵抗時の電流比i
ON/iOFFは106〜107あるので、液晶表示媒体においては
電界効果型液晶表示（TNモード表示,DTNモード表示,SBE
モード表示,GHモード表示,ECBモード表示,PCモード表示
等）及び動的散乱型液晶表示方式，並びにこれらの方式
で用いられる液晶材料の多くを利用することが可能であ
る。
さらに、本発明において利用できる表示媒体は、上述
の物に限定されるものではなく、低電圧印加（約20V以
下）で動作する表示媒体であれば十分利用が可能であ
る。
の物に限定されるものではなく、低電圧印加（約20V以
下）で動作する表示媒体であれば十分利用が可能であ
る。
実施例１ 以下に示す手順で下部電極2/絶縁性薄膜3/導電性薄膜
4/絶縁性薄膜5/上部電極６の構造を有する光スイッチン
グ部を作成した。ヘキサメチルジシラザン（HMDS）の飽
和蒸気中に一昼夜放置して疎水処理を行ったガラス基板
１上に、下引き層としてCrを真空蒸着法により厚さ300
Å堆積させ、更にAuを同法により蒸着（膜厚600Å）
し、幅1mmのストライプ状の下部電極２を形成した。か
かる基板上にLB法を用いてポリイミド単分子膜の10層累
積膜（膜厚約40Å）を形成し、絶縁性薄膜３とした。
4/絶縁性薄膜5/上部電極６の構造を有する光スイッチン
グ部を作成した。ヘキサメチルジシラザン（HMDS）の飽
和蒸気中に一昼夜放置して疎水処理を行ったガラス基板
１上に、下引き層としてCrを真空蒸着法により厚さ300
Å堆積させ、更にAuを同法により蒸着（膜厚600Å）
し、幅1mmのストライプ状の下部電極２を形成した。か
かる基板上にLB法を用いてポリイミド単分子膜の10層累
積膜（膜厚約40Å）を形成し、絶縁性薄膜３とした。
以下ポリイミド単分子累積膜の作成方法の詳細を記
す。
す。
（１）式に示すポリアミド酸をN,N−ジメチルアセト
アミド−ベンゼン混合溶媒（1:1V/V）に溶解させた（単
量体換算濃度１×10-3M）後、別途調整したN,N−ジメチ
ルオクタデシルアミンの周溶媒による１×10-3M溶液と
を1:2（V/V）に混合して（２）式に示すポリアミド酸オ
クタデシルアミン塩溶液を調製した。
アミド−ベンゼン混合溶媒（1:1V/V）に溶解させた（単
量体換算濃度１×10-3M）後、別途調整したN,N−ジメチ
ルオクタデシルアミンの周溶媒による１×10-3M溶液と
を1:2（V/V）に混合して（２）式に示すポリアミド酸オ
クタデシルアミン塩溶液を調製した。
かかる溶液を水温20℃の純水上に展開し、LB法を用い
て上述下部電極付き基板上に10層のポリイミド酸オクタ
デシルアミン塩の単分子累積膜を形成した。この時の表
面圧は25mN/m、基板上下速度は5mm/minであった。
て上述下部電極付き基板上に10層のポリイミド酸オクタ
デシルアミン塩の単分子累積膜を形成した。この時の表
面圧は25mN/m、基板上下速度は5mm/minであった。
次にかかる基板を400℃で30分間焼成してポリイミド
酸オクタデシルアミン塩をイミド化し（式（３））、 10層のポリイミド単分子累積膜を得た。
酸オクタデシルアミン塩をイミド化し（式（３））、 10層のポリイミド単分子累積膜を得た。
次に、かかるポリイミド単分子累積膜面上に下部電極
２と直交するように幅1mmのストライプ状にAlを真空蒸
着（膜厚20Å）し、導電性薄膜４を形成した。この際、
基板表面の温度を室温以下に保った。なお製膜速度は３
Å/secであった。この後、チャンバー内を常圧に戻しか
かるAl導電性薄膜の表面を酸化せしめ、Al2O3の絶縁性
薄膜５を形成した。この後、再度チャンバー内を真空に
し、Al（膜厚300Å）及びAu（膜厚600Å）を導電性薄膜
４と同一の形状）位置に順次蒸着して上部電極６とし
た。
２と直交するように幅1mmのストライプ状にAlを真空蒸
着（膜厚20Å）し、導電性薄膜４を形成した。この際、
基板表面の温度を室温以下に保った。なお製膜速度は３
Å/secであった。この後、チャンバー内を常圧に戻しか
かるAl導電性薄膜の表面を酸化せしめ、Al2O3の絶縁性
薄膜５を形成した。この後、再度チャンバー内を真空に
し、Al（膜厚300Å）及びAu（膜厚600Å）を導電性薄膜
４と同一の形状）位置に順次蒸着して上部電極６とし
た。
以上の様にして形成した光スイッチング部11上に、液
晶表示部12を以下の手順によって形成した。すなわち、
光スイッチング部11を含む基板１上に、ポリイミド樹脂
をスピンナー塗布し（膜厚750Å）、ラビング処理を行
い、液晶配向層31とした。一方、ガラス基板を表示側基
板35とし、このガラス基板上にITO膜を被着して透明電
極34を形成し（膜厚200Å）、かかる透明電極34上にポ
リイミド樹脂をスピンナー塗布し（膜厚750Å）、ラビ
ング処理を行った。次に、上述光スイッチング部11と表
示側基板35を用いて液晶セルを構成した。使用した液晶
はＥ−37（BDH社製）で、液晶層32の厚みは10μｍとし
た。
晶表示部12を以下の手順によって形成した。すなわち、
光スイッチング部11を含む基板１上に、ポリイミド樹脂
をスピンナー塗布し（膜厚750Å）、ラビング処理を行
い、液晶配向層31とした。一方、ガラス基板を表示側基
板35とし、このガラス基板上にITO膜を被着して透明電
極34を形成し（膜厚200Å）、かかる透明電極34上にポ
リイミド樹脂をスピンナー塗布し（膜厚750Å）、ラビ
ング処理を行った。次に、上述光スイッチング部11と表
示側基板35を用いて液晶セルを構成した。使用した液晶
はＥ−37（BDH社製）で、液晶層32の厚みは10μｍとし
た。
以上の様にして形成した液晶表示素子の透明電極34と
上部電極６との間に2.5Vの直流電圧を印加し、液晶の配
向状態を表示側基板35側から偏光顕微鏡を用いて観察し
た。その結果、基板１側からの光照射（白色光〜70μw/
0.55cm2）のない場合ではツイスト配向を、また光照射
を行うことにより、上部電極６上の液晶が垂直配向をと
ることが判明した。さらに、かかる光照射を中止したと
ころ、速やかにツイスト配向に戻ることが確認された。
上部電極６との間に2.5Vの直流電圧を印加し、液晶の配
向状態を表示側基板35側から偏光顕微鏡を用いて観察し
た。その結果、基板１側からの光照射（白色光〜70μw/
0.55cm2）のない場合ではツイスト配向を、また光照射
を行うことにより、上部電極６上の液晶が垂直配向をと
ることが判明した。さらに、かかる光照射を中止したと
ころ、速やかにツイスト配向に戻ることが確認された。
実施例２ ガラス基板１上に下引き層としてCrを真空蒸着法によ
り厚さ300Å堆積させ、さらにAuを同法により蒸着し
（膜厚600Å）、幅1mmのストライプ状の下部電極２を形
成した。係る基板１上に実施例１と同様の手法により10
層のポリイミド単分子累積膜を形成し絶縁性薄膜３とし
た。
り厚さ300Å堆積させ、さらにAuを同法により蒸着し
（膜厚600Å）、幅1mmのストライプ状の下部電極２を形
成した。係る基板１上に実施例１と同様の手法により10
層のポリイミド単分子累積膜を形成し絶縁性薄膜３とし
た。
次にこのポリイミド単分子累積膜面上に膜厚30Åのア
モルファスシリコン膜を形成し、半導電性薄膜４とし
た。この際の製膜は、グロー放電法に依った（導入ガ
ス,SiH4,H2,rfパワー0.01W/cm2,圧力0.5torr,基板温度2
50℃，堆積速度40Å/min）。引き続きシラン（SiH4）ガ
スとアンモニアガスとの混合ガスを導入し、窒化シリコ
ン（Si3N4）膜を膜厚15Åに堆積し（rfパワー0.02W/c
m2,圧力0.5torr,基板温度250℃，堆積速度50Å/min）、
絶縁性薄膜５を形成した。
モルファスシリコン膜を形成し、半導電性薄膜４とし
た。この際の製膜は、グロー放電法に依った（導入ガ
ス,SiH4,H2,rfパワー0.01W/cm2,圧力0.5torr,基板温度2
50℃，堆積速度40Å/min）。引き続きシラン（SiH4）ガ
スとアンモニアガスとの混合ガスを導入し、窒化シリコ
ン（Si3N4）膜を膜厚15Åに堆積し（rfパワー0.02W/c
m2,圧力0.5torr,基板温度250℃，堆積速度50Å/min）、
絶縁性薄膜５を形成した。
次に、この窒化シリコン膜面上に下部電極２と直交す
る様に幅1mmのストライプ状にAl（膜厚300Å）及びAu
（膜厚600Å）を順次真空蒸着して上部電極６とした。
る様に幅1mmのストライプ状にAl（膜厚300Å）及びAu
（膜厚600Å）を順次真空蒸着して上部電極６とした。
以上の様にして形成した光スイッチング部上に、実施
例１と同様の液晶表示部を形成した。係る試料を実施例
１と同様にして信号入力光に対する液晶配向を調べたと
ころ、同様の光応答性を示すことが確認された。
例１と同様の液晶表示部を形成した。係る試料を実施例
１と同様にして信号入力光に対する液晶配向を調べたと
ころ、同様の光応答性を示すことが確認された。
実施例３〜７ 次の表１に示した絶縁材料を用いてLB法により絶縁性
薄膜３を形成した他は、前記実施例１と全く同様にして
試料を作成し、信号入力光に対する液晶配向を観察した
ところ、前記実施例１と同様の光応答性を示した。
薄膜３を形成した他は、前記実施例１と全く同様にして
試料を作成し、信号入力光に対する液晶配向を観察した
ところ、前記実施例１と同様の光応答性を示した。
実施例８ 前記実施例１において、下部電極２をガラス基板１上
に１×2cmの大きさに形成した点、並びに導電性薄膜
４、絶縁を薄膜５及び上部電極６を100μｍ角のドット
マトリックス状（ピッチ120μｍ）に形成した他は実施
例１と同様の方法により表示素子を作成した。係る試料
に対して透明電極34と上部電極６との間に2.5Vの直流電
圧を印加しつつ、第５図に示した構成のレーザー光走査
系を用いて、入力信号に応じた光照射を光スイッチング
部側（基板１側）から行ったところ、ドットマトリック
ス状電極上の液晶部の液晶配向状態が、光照射部のみツ
イスト配向から垂直配向へと変化することが確かめられ
た。また、光照射の中止により、かかる垂直配向状態か
らツイスト配向状態に戻ることが確認された。なお、光
源にはGaAlAsのレーザ・アレイ（ビーム径20μm,10mW）
を用いた。
に１×2cmの大きさに形成した点、並びに導電性薄膜
４、絶縁を薄膜５及び上部電極６を100μｍ角のドット
マトリックス状（ピッチ120μｍ）に形成した他は実施
例１と同様の方法により表示素子を作成した。係る試料
に対して透明電極34と上部電極６との間に2.5Vの直流電
圧を印加しつつ、第５図に示した構成のレーザー光走査
系を用いて、入力信号に応じた光照射を光スイッチング
部側（基板１側）から行ったところ、ドットマトリック
ス状電極上の液晶部の液晶配向状態が、光照射部のみツ
イスト配向から垂直配向へと変化することが確かめられ
た。また、光照射の中止により、かかる垂直配向状態か
らツイスト配向状態に戻ることが確認された。なお、光
源にはGaAlAsのレーザ・アレイ（ビーム径20μm,10mW）
を用いた。
実施例９ ガラス基板１上に下引層としてCrを真空蒸着法により
厚さ300Å堆積させ、さらにAuを同法により蒸着し（膜
厚600Å）、幅1mmのストライプ状の下地電極２を形成し
た。係る基板上にグロー放電法により窒化シリコン（Si
3N4）膜を膜厚40Åに堆積し（導入ガス:SiH4・NH2の混
合ガス,rfパワー0.02W/cm2,圧力0.5Torr,基板温度300
℃，堆積速度60Å/min）、絶縁領域３を形成した。
厚さ300Å堆積させ、さらにAuを同法により蒸着し（膜
厚600Å）、幅1mmのストライプ状の下地電極２を形成し
た。係る基板上にグロー放電法により窒化シリコン（Si
3N4）膜を膜厚40Åに堆積し（導入ガス:SiH4・NH2の混
合ガス,rfパワー0.02W/cm2,圧力0.5Torr,基板温度300
℃，堆積速度60Å/min）、絶縁領域３を形成した。
次に係る窒化シリコン膜面上に下地電極と直交する様
に幅1mmのストライプ状にAlを真空蒸着（膜厚20Å）し
導電性領域４を形成した。この後チャンバー内を常圧に
戻し、係りAl導電層の表面を酸化せしめ、絶縁性領域５
を形成した。引き続き再度チャンバー内を真空にしAl
（膜厚300Å）及びAu（膜厚600Å）を順次蒸着して上部
電極６を形成した。
に幅1mmのストライプ状にAlを真空蒸着（膜厚20Å）し
導電性領域４を形成した。この後チャンバー内を常圧に
戻し、係りAl導電層の表面を酸化せしめ、絶縁性領域５
を形成した。引き続き再度チャンバー内を真空にしAl
（膜厚300Å）及びAu（膜厚600Å）を順次蒸着して上部
電極６を形成した。
以上の様にして作成した光スイッチング部上に、実施
例１と同様の液晶表示部を形成した。係る試料を実施例
１と同様にして信号入力光に対する液晶配向状態の変化
について調べたところ、同様の光応答性を示した。
例１と同様の液晶表示部を形成した。係る試料を実施例
１と同様にして信号入力光に対する液晶配向状態の変化
について調べたところ、同様の光応答性を示した。
実施例10 前記実施例９と同様にして、下部電極２及びSi3H4の
絶縁領域３を形成した後グロー放電法により膜厚40Åの
アモルファスシリコン膜を形成し、半導電性領域４を形
成した（導入ガス:SiH4,H2,rfパワー:0.01W/cm2,圧力0.
5Torr,基板温度300℃，堆積速度40Å/min）。その後熱
窒化方法により係るアモルファスシリコンの表層部（約
10Å）をシリコン窒化物（Si3N4）にせしめ、絶縁性領
域５を形成した。次に、下地電極２と直交する様に幅1m
mのストライプ状にAl（膜厚300Å）及びAu（膜厚600
Å）を順次真空蒸着して上部電極６を形成した。
絶縁領域３を形成した後グロー放電法により膜厚40Åの
アモルファスシリコン膜を形成し、半導電性領域４を形
成した（導入ガス:SiH4,H2,rfパワー:0.01W/cm2,圧力0.
5Torr,基板温度300℃，堆積速度40Å/min）。その後熱
窒化方法により係るアモルファスシリコンの表層部（約
10Å）をシリコン窒化物（Si3N4）にせしめ、絶縁性領
域５を形成した。次に、下地電極２と直交する様に幅1m
mのストライプ状にAl（膜厚300Å）及びAu（膜厚600
Å）を順次真空蒸着して上部電極６を形成した。
以上の様にして作成した光スイッチング部上に、実施
例１と同様の液晶表示部を作成した。係る試料を実施例
１と同様にして信号入力光に対する液晶配向状態の変化
について調べたところ、同様の光応答性を示した。
例１と同様の液晶表示部を作成した。係る試料を実施例
１と同様にして信号入力光に対する液晶配向状態の変化
について調べたところ、同様の光応答性を示した。
実施例11 前記実施例９と同様にして、Cr−Auの下部電極２及び
Si3H4の絶縁性領域３を形成した後、Agを真空蒸着（膜
厚20Å）し導電性領域４を形成した。引き続き、グロー
放電法により窒化シリコン（Si3N4）膜を膜厚15Åに堆
積し、絶縁性領域５とした。この後、下地電極２と直交
する様に幅1mmのストライプ状にAl（膜厚300Å）及びAu
（膜厚600Å）を順次真空蒸着して上部電極６とした。
Si3H4の絶縁性領域３を形成した後、Agを真空蒸着（膜
厚20Å）し導電性領域４を形成した。引き続き、グロー
放電法により窒化シリコン（Si3N4）膜を膜厚15Åに堆
積し、絶縁性領域５とした。この後、下地電極２と直交
する様に幅1mmのストライプ状にAl（膜厚300Å）及びAu
（膜厚600Å）を順次真空蒸着して上部電極６とした。
以上の様にして作成した光スイッチング部上に、実施
例１と同様の液晶表示部を形成した。係る試料を実施例
１と同様にして信号入力光に対する液晶配向状態の変化
について調べたところ、同様の光応答性を示した。
例１と同様の液晶表示部を形成した。係る試料を実施例
１と同様にして信号入力光に対する液晶配向状態の変化
について調べたところ、同様の光応答性を示した。
実施例12 前記実施例11における、Agによる導電性領域をZnSに
よる半導電性領域（膜厚40Å）に変えた他は全く同様に
して試料を作成した（イオンクラスタビーム法，加速電
圧3kV,基板温度150℃，堆積速度40nm/min）。係る試料
を実施例１と同様にして信号入力光に対する液晶配向状
態の変化について調べたところ、同様の光応答性を示し
た。
よる半導電性領域（膜厚40Å）に変えた他は全く同様に
して試料を作成した（イオンクラスタビーム法，加速電
圧3kV,基板温度150℃，堆積速度40nm/min）。係る試料
を実施例１と同様にして信号入力光に対する液晶配向状
態の変化について調べたところ、同様の光応答性を示し
た。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、絶縁性薄膜と
導電性薄膜とを交互積層して得られる光スイッチング素
子を、液晶やEL等の電気応答性を示す表示媒体の駆動回
路として組み合わせることにより、光アドレス方式で情
報信号を入力することができる。このため、基板上に複
雑な配線パターンを形成する必要がなく、製造プロセス
も簡略化することができる。また、絵素単位に直接電界
を印加できるので、高密度かつ高品位な表示が可能とな
る。
導電性薄膜とを交互積層して得られる光スイッチング素
子を、液晶やEL等の電気応答性を示す表示媒体の駆動回
路として組み合わせることにより、光アドレス方式で情
報信号を入力することができる。このため、基板上に複
雑な配線パターンを形成する必要がなく、製造プロセス
も簡略化することができる。また、絵素単位に直接電界
を印加できるので、高密度かつ高品位な表示が可能とな
る。
第１図は光スイッチング素子の概念図、第２図は光スイ
ッチング素子の電圧−電流特性図、第３図は液晶を用い
た表示素子の構成図、第４図はELを用いた表示素子の構
成図、第５図は光ビーム走査系の構成図である。 １……基板、２…下部電極 3,5……絶縁性薄膜 ４……導電性（または半導電性）薄膜 ６……上部電極、７……交互積層構造体 11……光スイッチング部 12……液晶表示部、13……EL表示部 32……液晶層、34……透明電極 41……EL層
ッチング素子の電圧−電流特性図、第３図は液晶を用い
た表示素子の構成図、第４図はELを用いた表示素子の構
成図、第５図は光ビーム走査系の構成図である。 １……基板、２…下部電極 3,5……絶縁性薄膜 ４……導電性（または半導電性）薄膜 ６……上部電極、７……交互積層構造体 11……光スイッチング部 12……液晶表示部、13……EL表示部 32……液晶層、34……透明電極 41……EL層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀧本 清 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 河出 一佐哲 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 柳沢 芳浩 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 森川 有子 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−40649（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−128521（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−131912（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−13527（ＪＰ，Ａ)
Claims (7)
- 【請求項１】光信号を発生する信号入力部と、２つの電
極間に、第１の絶縁性薄膜、導電性或いは半導電性薄
膜、及び第２の絶縁性薄膜を積層してなる光スイッチン
グ部と、電界応答性を示す表示媒体とを備え、入力信号
に応じて光スイッチング部に光照射または光遮断するこ
とによって、表示媒体に印加される電界強度を制御し、
入力信号に応じた表示を行うことを特徴とする光変調素
子。 - 【請求項２】前記表示媒体として、液晶表示素子を用い
た請求項１記載の光変調素子。 - 【請求項３】前記第１及び第２の絶縁性薄膜の厚さが、
500Å以下である請求項１記載の光変調素子。 - 【請求項４】前記第１及び第２の絶縁性薄膜の厚さが、
４〜100Åの範囲にある請求項１記載の光変調素子。 - 【請求項５】前記導電性或いは半導電性薄膜の厚さが、
500Å以下である請求項１記載の光変調素子。 - 【請求項６】前記第１の絶縁性薄膜が、有機化合物の薄
膜である請求項１記載の光変調素子。 - 【請求項７】前記第１の絶縁性薄膜が、有機化合物の単
分子膜或いはその累積膜である請求項１記載の光変調素
子。
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| US07/301,476 US5020881A (en) | 1988-01-26 | 1989-01-26 | Light modulating device with optical switching unit of laminated insulating and conductive layers |
| EP89300760A EP0326387B1 (en) | 1988-01-26 | 1989-01-26 | Light modulating device |
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| JP2627071B2 true JP2627071B2 (ja) | 1997-07-02 |
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-
1989
- 1989-01-26 EP EP89300760A patent/EP0326387B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-01-26 US US07/301,476 patent/US5020881A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-01-26 DE DE68914302T patent/DE68914302T2/de not_active Expired - Fee Related
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| EP0326387B1 (en) | 1994-04-06 |
| US5020881A (en) | 1991-06-04 |
| EP0326387A3 (en) | 1990-04-18 |
| EP0326387A2 (en) | 1989-08-02 |
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| DE68914302D1 (de) | 1994-05-11 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |