JP2508503B2 - 光電変換装置 - Google Patents

光電変換装置

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JP2508503B2
JP2508503B2 JP60215725A JP21572585A JP2508503B2 JP 2508503 B2 JP2508503 B2 JP 2508503B2 JP 60215725 A JP60215725 A JP 60215725A JP 21572585 A JP21572585 A JP 21572585A JP 2508503 B2 JP2508503 B2 JP 2508503B2
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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、第1の透明基板と第2の透明基板との間に
半導体機能素子と光学素子とがそれぞれ配設され、上記
半導体機能素子と上記光学素子との間で光電変換を行う
ようにした光電変換装置に関するものであって、液晶カ
ラーディスプレイに適用して最適なものである。
〔発明の概要〕
本発明は、第1の透明基板と第2の透明基板との間に
半導体機能素子と光学素子とがそれぞれ配設され、上記
半導体機能素子と上記光学素子との間で光電変換を行う
ようにした光電変換装置において、上記光学素子に出入
りする光の波長を選択するための有機材料から成るフィ
ルターから少くとも部分的に構成された光制御層を上記
第1の透明基板上にほヾ一様な厚さで形成し、この光制
御層上に上記半導体機能素子と上記光学素子とをそれぞ
れ形成することによって、フィルターと光学素子の第1
の透明基板側の部分との視差により色ずれが生じるのを
防止することができ、また、第1の透明基板に第2の透
明基板を組み合わせる際には、フィルターのパターンと
半導体機能素子のパターンや光学素子の第1の透明基板
側の部分のパターンとの位置合せが不要であり、また、
光制御層、特にフィルターに凹凸を生じてこの凹凸によ
り色ずれが生じる恐れがなく、しかも、光制御層、特に
フィルターの形成工程を簡単にすることができ、さら
に、光制御層を安価に提供することができるようにした
ものである。
〔従来の技術〕
従来、例えば液晶カラーテレビ用の液晶カラーディス
プレイは第3図に示すような構造となっている。この第
3図に示すように、従来の液晶カラーディスプレイにお
いては、モザイク状に配置された赤(R)、緑(G)、
青(B)のカラーフィルター1、保護層2、各絵素の共
通な電極であるITOから成る透明電極3及び液晶配向層
4が順次設けられたガラス基板5と、絵素のスイッチン
グ用のTFT(薄膜トランジスタ)6、SiO2膜7、ITOから
成る絵素電極8及び液晶配向層9が設けられたガラス基
板10との間に液晶11が封入され、上記ガラス基板5、10
のそれぞれの一方の側に偏光板12、13がそれぞれ設けら
れている。なお第3図において、例えばカラーフィルタ
ー1a〜1cはそれぞれ赤、緑、青のカラーフィルターに対
応する。
上記TFT6は、ソース領域14、ドレイン領域15、活性層
を構成するSi層16、ゲート電極17及びこのゲート電極17
とSi層16との間におけるSiO2膜7から成るゲート絶縁膜
から成っていて、上記ドレイン領域15に上記絵素電極8
の一端が接続されている。
第3図に示す液晶カラーディスプレイにおいては、偏
光板13の背面側に設けられた光源(図示せず)からの光
18をこの偏光板13を通して液晶11に入射させ、TFT6のオ
ン・オフ動作で液晶11中の上記光18の通過を制御するこ
とにより、各絵素のカラーフィルター1a〜1cに応じて選
択された波長の光を偏光板12から出射させ、これによっ
て所望のカラー画像を表示するようになっている。
上述の第3図に示す液晶カラーディスプレイにおいて
は、カラーフィルター1をガラス基板5の外側表面(す
なわち、液晶11とは反対側の表面)に設けないで内側表
面(すなわち、液晶11側の表面)に設けているが、これ
はガラス基板10に設けられた絵素電極8と同一絵素のカ
ラーフィルター1との視差をできるだけ少なくするため
である。このカラーフィルター1は本来、光の経路のど
の場所に設けてもよいが、色ずれを防止するためには上
述の視差をなくすことが必要不可欠である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、第3図に示すような構造の従来の液晶
カラーディスプレイでは、特に高解像度化のために絵素
ピッチ(またはサイズ)を小さくした場合に視差が相対
的に大きくなってしまい、この結果、色ずれが生じてし
まうのを避けることができなかった。
本発明は、従来技術が有する上述のような欠点を是正
した液晶カラーディスプレイ等の光電変換装置を提供す
ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者等は、上述の液晶カラーディスプレイが有す
る上述のような欠点を是正すべく鋭意検討を行い、これ
を端緒として本発明を案出するに至った。
すなわち、本発明は、第1の透明基板(例えば、ガラ
ス基板10)と第2の透明基板(例えば、ガラス基板5)
との間に半導体機能素子(例えば、TFT6)と光学素子
(例えば、液晶11、液晶配向層4、9、絵素電極8及び
透明電極3から成る液晶素子)とがそれぞれ配設され、
上記半導体機能素子と上記光学素子との間で光電変換を
行うようにした光電変換装置において、上記光学素子に
出入りする光の波長を選択するための有機材料から成る
フィルター(例えば、カラーフィルター1)から少くと
も部分的に構成された光制御層(例えば、カラーフィル
ター1のみから成る層又はカラーフィルター1d、1e、1
f、1gおよび黒色フィルター19から成る層)が上記第1
の透明基板上にほヾ一様な厚さで形成され、この光制御
層上に上記半導体機能素子と上記光学素子とがそれぞれ
形成されている。
〔作用〕
このように構成することによって、フィルターに凹凸
を生じて色ずれを生じたり、また、フィルターの形成工
程が面倒になったりすることなく、フィルターと光学素
子の第1の透明基板側の部分とを近接させることができ
る。
〔実施例〕
以下本発明に係る光電変換装置を透過型の液晶カラー
ディスプレイに適用した一実施例につき図面を参照しな
がら説明する。なお以下の第1図及び第2図において
は、第3図と同一部分には同一の符号を付し、必要に応
じてその説明を省略する。
第1図に示すように、本実施例による液晶カラーディ
スプレイにおいては、有機材料から成るカラーフィルタ
ー1及び例えば膜厚0.1〜1μmのSi3N4膜からなる保護
層2がガラス基板10上に設けられ、この保護層2の上に
TFT6、SiO2膜7、絵素電極8及びSiO2から成る液晶配向
層9が設けられていることを除いて、第3図に示す従来
の液晶カラーディスプレイと同一構成となっている。
上記有機カラーフィルター1は、リソグラフィー技術
あるいは印刷技術等を用いて形成される。またこの有機
カラーフィルター1は、耐熱温度が200℃程度と低いた
め、TFTアレイを構成する各TFT6は、本発明者等により
開発された例えば特願昭60−178921号(特開昭62−3906
8号公報参照)に記載のエキシマーレーザーによるアニ
ール技術を用いた低温プロセスにより形成される。すな
わち、例えばゲート電極17、ソース領域14及びドレイン
領域15の材料としてMoを用いると共に、Si層16としてプ
ラズマCVD法等により形成されたa−Si:H膜を用い、エ
キシマーレーザービームを照射して加熱することにより
上記a−Si:H膜を多結晶Si化し、これによって多結晶Si
TFTを形成する。
なお上述の第1図においては、絵素を順次駆動するた
めのドライバーICの図示を省略したが、このドライバー
ICは、例えばカラーフィルター1と同一材料の有機膜を
表示部以外のガラス基板10上に塗布し、この有機膜上に
TFTを形成することにより集積化することができる。
上述の実施例によれば、ガラス基板10上にカラーフィ
ルター1を設け、このカラーフィルター1上に保護層2
を介してTFT6、絵素電極8等を設けているので、カラー
フィルター1と絵素電極8とが極めて密接した構造とな
っている。このため、高解像度化のために絵素ピッチ
(サイズ)が小さくなっても、カラーフィルター1と絵
素電極8との視差が全く生じない。従って視差による色
ずれがない極めて鮮明な画像を表示させることが可能で
ある。また上述の実施例によれば、ガラス基板10上にカ
ラーフィルター1とTFT6とを設けているので、第3図に
示す従来の液晶カラーディスプレイにおけるように、液
晶11の封入時にカラーフィルター1のパターンとTFT6や
絵素電極8のパターンとの位置合わせが不要であり、従
って液晶カラーディスプレイの製造が容易である。
以上本発明の一実施例につき説明したが、本発明は上
述の実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的
思想に基づく各種の変形が可能である。例えばカラーフ
ィルター1としては必ずしも有機材料から成るフィルタ
ーを用いる必要はなく、必要に応じて無機材料から成る
フィルターを用いてもよい。また例えば、上述の実施例
においては、光制御層をカラーフィルター1のみから構
成したが、黒色フィルター19を設け、この黒色フィルタ
ー19上にTFT6を設けた構造とすることにより、光制御層
をカラーフィルター1及び黒色フィルター19から構成す
ることも可能である。このようにすれば、TFT6に光が入
射するのが防止されるので、光照射によるTFT6の特性変
化を防止することができる。さらに、互いに隣接するカ
ラーフィルター1間の境界領域上にAl等の光遮蔽層を設
けることにより光制御層をカラーフィルター1及び光遮
蔽層から構成しても、上述と同様な効果が得られる。な
お第2図において、符号20は各TFT6のゲート電極と接続
されている信号電極であり、符号21は各TFT6のソース領
域と接続されている走査電極である。
また上述の実施例においては、本発明を液晶カラーデ
ィスプレイに適用した場合につき説明したが、イメージ
センサーまたはラインセンサーにも本発明を適用するこ
とが可能である(ただしこの場合には、第1図の液晶11
等を除く)。さらに、光学素子としてエレクトロ・ルミ
ネッセンス(EL)素子、発光ダイオード(LED)、光伝
導体(photoconductor)等を用いると共に、半導体機能
素子としてTFT等のトランジスタ、ダイオード等を用
い、それらの間で光電変換を行う各種光電変換装置に本
発明を適用することが可能である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、光学素子に出入りする光の波長を選
択するためのフィルターから少くとも部分的に構成され
た光制御層を第1の透明基板上にほヾ一様な厚さで形成
すると共に、この光制御層上に半導体機能素子と光学素
子とをそれぞれ形成するようにした。従って、フィルタ
ーと光学素子の第1の透明基板側の部分とが近接した構
成となるので、高解像度化のために絵素ピッチが小さく
なっても、フィルターと光学素子の第1の透明基板側の
部分との視差により色ずれが生じるのを実質的に防止す
ることができる。また、フィルターのパターンと半導体
機能素子のパターンや光学素子の第1の透明基板側の部
分のパターンとの位置合せは、第1の透明基板上にフィ
ルターに次いで半導体機能素子や光学素子の第1の透明
基板側の部分を順次形成するときに行うことができるの
で、第1の透明基板に第2の透明基板を組み合せる際に
は、上記パターンの位置合せが不要である。
しかも、光学素子に出入りする光の波長を選択するた
めのフィルターから少くとも部分的に構成された光制御
層を第1の透明基板上にほヾ一様な厚さで形成すると共
に、この光制御層上に半導体機能素子と光学素子とをそ
れぞれ形成するようにした。従って、フィルターから少
くとも部分的に構成された光制御層を第1の透明基板上
にほヾ平坦に形成してからこのほヾ平坦な光制御層上に
半導体機能素子および光学素子をそれぞれ形成すること
ができるので、第1の透明基板上に半導体機能素子およ
び光学素子をそれぞれ形成してから光制御層を形成する
場合のように、半導体機能素子が有する複雑な凹凸に応
じて光制御層、特にフィルター(例えば、1μm程度の
厚さ)に凹凸を生じてこの凹凸により色ずれが生じる恐
れがなく、また、半導体機能素子の形成工程が面倒にな
ることなしに光制御層、特にフィルターの形成工程を簡
単にすることができる。また、第1の透明基板上にゲー
ト線およびソース線を互いに交叉させて全体として格子
状に形成して各交叉部分に半導体機能素子を点在させる
と共に、これらの半導体機能素子、ゲート線およびソー
ス線が存在していない部分のみにおいて第1の透明基板
上にフィルターを設けることにより、第1の透明基板上
に半導体機能素子とフィルターとをこの第1の透明基板
の面方向において並置した場合のように、複雑な凹凸を
有する半導体機能素子、ゲート線およびソース線が存在
していない部分のみにおいて第1の透明基板上にフィル
ターを形成する必要が生じてフィルターの形成工程が面
倒になる恐れがない。
さらに、光学素子に出入りする光の波長を選択するた
めのフィルターが耐熱性には乏しいが安価な有機材料か
ら成っているので、フィルターから少くとも部分的に構
成された光制御層、ひいては光電変換装置を安価に提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による液晶カラーディスプレ
イの断面図、第2図は本発明の変形例による液晶カラー
ディスプレイの平面図、第3図は従来の液晶カラーディ
スプレイの断面図である。 なお図面に用いた符号において、 1……カラーフィルター 3……透明電極 4,9……液晶配向層 5……ガラス基板(第2の透明基板) 6……TFT(半導体機能素子) 8……絵素電極 10……ガラス基板(第1の透明基板) 11……液晶 12,13……偏光板 19……黒色フィルター である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の透明基板と第2の透明基板との間に
    半導体機能素子と光学素子とがそれぞれ配設され、 上記半導体機能素子と上記光学素子との間で光電変換を
    行うようにした光電変換装置において、 上記光学素子に出入りする光の波長を選択するための有
    機材料から成るフィルターから少くとも部分的に構成さ
    れた光制御層が上記第1の透明基板上にほヾ一様な厚さ
    で形成され、 この光制御層上に上記半導体機能素子と上記光学素子と
    がそれぞれ形成されていることを特徴とする光電変換装
    置。
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