JP2005157133A - Optical switching element and image display apparatus using optical switching element - Google Patents

Optical switching element and image display apparatus using optical switching element Download PDF

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Takashi Osone
隆志 大曽根
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Okayama Prefecture
岡山県
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
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    • G02B26/00Optical devices or arrangements using movable or deformable optical elements for controlling the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light, e.g. switching, gating, modulating
    • G02B26/001Optical devices or arrangements using movable or deformable optical elements for controlling the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light, e.g. switching, gating, modulating based on interference in an adjustable optical cavity

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To develop an optical switching element which performs fast switching operation while suppressing or preventing a rebounding phenomenon to make the outline of obtained transmitted or reflected light sharp and to provide a thin type image display apparatus by using the optical switching element. <P>SOLUTION: The optical switching element comprises a 1st optical surface 2 and a 2nd optical surface 6 which are arranged in parallel orthogonally to an optical path, displaces the 2nd optical surface 6 by a displacing means to increases or decrease the length of the optical path, and uses change of interfering operation of light accompanying the increase or decrease in length of the optical path to vary the light intensity of the transmitted light or reflected light of incident light, the optical switching element being characterized in that a lower stopper transmission surface 3 limiting the displacement quantity of the 2nd optical surface which is to be displaced is added to the 1st optical surface 2. A pixel unit of the image display apparatus is constituted by using this optical switching element. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光の干渉作用を利用して、入射光に対する透過光又は反射光の光強度を変化させる光スイッチング素子と、この光スイッチング素子を用いた画像表示装置に関する。 The present invention utilizes the interference of light, and an optical switching element for changing the light intensity of the transmitted or reflected light to incident light, an image display apparatus using the optical switching element.

画像表示装置は、液晶表示装置、プラズマ表示装置や有機EL(Electroluminescence)表示装置等、近年薄型化しつつある。 The image display device includes a liquid crystal display device, a plasma display device or an organic EL (Electroluminescence) display device or the like, while recently thinner. これら薄型化された画像表示装置は、画素単位を構成する素子が個別にスイッチング動作(ON-OFF動作)することにより、画素単位で発色又は輝度を制御する。 These thinned image display device, by elements constituting the pixel units are individually switching operation (ON-OFF operation), and controls the color or brightness on a pixel-by-pixel basis. これから、動画の再生に際しては高速なスイッチング動作が可能なスイッチング素子が必要となる。 Now, high-speed switching operation is possible switching element becomes necessary during video playback. また、膨大な数のスイッチング素子が用いられるため、装置全体としての使用電力を低減する目的から、各光スイッチング素子は動作電圧が低い、具体的には10V以下であることが望まれている。 Further, since the large number of switching elements are used, for the purpose of reducing the power usage of the entire device, the optical switching element is a low operating voltage, it is desirable to specifically below 10V.

高速なスイッチング動作と低い動作電圧とを両立するスイッチング素子として、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いた光スイッチング素子が有望視されている。 As a switching element to achieve both high-speed switching operation and low operating voltage, optical switching element using a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology is promising. 例えば、特許文献1〜4は、こうしたマイクロマシン技術を用いたスイッチング素子や、前記光スイッチング素子を用いた画像表示素子を開示している。 For example, Patent Documents 1 to 4 is, switching element using such micromachine technology, discloses an image display device using the optical switching element. これら特許文献1〜4に開示された光スイッチング素子について、反射型の光スイッチング素子を図7a及び図7bに、また透過型の光スイッチング素子を図8a及び図8bに示す。 An optical switching device disclosed in Patent Documents 1 to 4, the reflection type optical switching elements in Figures 7a and 7b, also shows a transmission type optical switching elements 8a and 8b.

従来の反射型の光スイッチング素子は、図7aに見られるように、基板20上に第1光学面21を形成し、その上面に間隙22を隔てて支持体23に支えられた第2光学面24が対向するように形成されており、常態で第2光学面からの反射光が最大になるように、前記間隙22の大きさが設定されている。 Optical switching element of the conventional reflection type, as seen in Figure 7a, a first optical surface 21 is formed on the substrate 20, a second optical surface which is supported on the support 23 at a gap 22 on the upper surface 24 and is formed so as to face, so that the reflected light from the second optical surface is maximized at normal, the magnitude of the gap 22 is set. ここで、図7bに見られるように、何等かの変位手段を用いて第2光学面24を第1光学面21に直接接面するまで変位させると、間隙22がなくなる。 Here, as seen in Figure 7b, when displacing the second optical surface 24 with some kind of displacement means to flush contact directly to the first optical surface 21, the gap 22 is eliminated. これは、間隙22によって定まる光経路の長さが短くなることを意味し、この光経路の長さの減少によって変化する光の干渉作用が、反射光の光強度を最小にする。 This means that the length of the optical path defined by a gap 22 is short, interference of light changes with a decrease in the length of the light path, the light intensity of the reflected light to a minimum. 前記変位手段として、第1光学面及び第2光学面間に電圧を印加して両者間に発生する静電気力を利用する構成が知られている。 As the displacement means, configured to use the electrostatic force is known by applying a voltage between the first optical surface and the second optical surface generated therebetween.

図8a及び図8bに示す透過型の光スイッチング素子は、基板20の一部に下部電極25が埋め込まれ、これらの上に第1光学面21が形成され、間隙22を隔てて第2光学面24が対向するように形成され、そして第2光学面24の上には上部電極26が形成されている。 Transmission type optical switching element shown in FIGS. 8a and 8b, the lower electrode 25 is embedded in a part of the substrate 20, the first optical surface 21 is formed on them, the second optical surface at a gap 22 24 is formed so as to face, and on top of the second optical surface 24 upper electrode 26 is formed. 図7a及び図7bの例は、第2光学面24は別体で構成される支持体23により支えられていたが、図8a及び図8bの例は第2光学面と前記支持体相当の部分とが一体に形成されている。 Example of FIG. 7a and 7b, a second optical surface 24 had been supported by a support 23 composed of separate, the example of FIG. 8a and 8b portion of the support member corresponding to the second optical surface door is formed integrally. 第2光学面24を可動するための静電気力は、下部電極25と上部電極26との間に印加される電圧によって発生する。 Electrostatic force for moving the second optical surface 24 is generated by a voltage applied between the lower electrode 25 and the upper electrode 26.

特開2002-350751号公報(5頁〜14頁、図2及び図2) JP 2002-350751 JP (5 pages to 14 pages, FIGS. 2 and FIG. 2) 特開2003-057567号公報(4頁〜12頁、図1及び図3) JP 2003-057567 JP (page 4 to 12 pages, FIGS. 1 and 3) 特開2003-057571号公報(4頁〜8頁、図12〜図14) JP 2003-057571 JP (4 pages 8 pages, FIGS. 12 to 14) 特開2003-215475号公報(3頁〜6頁、図1〜図3) JP 2003-215475 JP (3 pages 6 pages 1 to 3)

図7aに示す間隙22は、第1光学面21と支持体23との膜厚の差によって決定される。 Gap 22 shown in FIG. 7a is determined by the difference in the thickness of the first optical surface 21 and the support 23. 光スイッチング素子における前記間隙の大きさは、透過光又は反射光の光強度を変化させる光の干渉作用に極めて大きな影響を与えるため、できるだけ正確に設定できることが要求される。 The size of the gap in the optical switching element, to provide a very large effect on the interference effect of light to vary the light intensity of the transmitted or reflected light is required to be set as accurately as possible. しかし、この従来例の構造では、製造工程における第1光学面及び支持体の膜厚にばらつきがあり、間隙22の大きさを正確に設定することが難しい。 However, this structure of the conventional example, there is variation in the thickness of the first optical surface and a support in the manufacturing process, it is difficult to accurately set the size of the gap 22.

図8に示す例では、電圧を印加する電極が変位する第2光学面の変位する領域の端部に形成されているので、第2光学面24を第1光学面21の側へ引き寄せるための静電気力は弱くなりやすく、高速なスイッチング動作が望めない。 In the example shown in FIG. 8, since the electrode for applying a voltage is formed at the end portion of the region displacement of the second optical surface is displaced, for attracting the second optical surface 24 to the side of the first optical surface 21 the electrostatic force is likely to be weak, it can not be expected a high-speed switching operation. これから、高速なスイッチング動作を得るために高い電圧を印加すればよいが、それでは低い動作電圧の要求が満たされない。 Now, it may be applied a high voltage in order to obtain a high-speed switching operation, So request low operating voltage is not met. また、図8bに見られるように、上部電極26が第2光学面24と一体となって可動する構造なので、第2光学面が変位する度に、上部電極26の端部に強いストレスが加わり、スイッチング素子としての信頼性の課題が残る。 Moreover, as seen in Figure 8b, since the upper electrode 26 structure that moves together with the second optical surface 24, each time the second optical surface is displaced, joined by a strong stress to the end portion of the upper electrode 26 , leaving reliability issues as a switching element.

更に、従来の光スイッチング素子には共通する課題がある。 Furthermore, the conventional optical switching element has a problem in common. まず、スイッチング動作する第2光学面が変位後、元の状態に復帰する際に「リバウンド現象」、すなわち変位する第2光学面が元の状態を超えて反対側へ変位し、安定して元の状態に復帰するまで往復運動する現象(図9参照)が発生してしまう虞れがある。 First, after the second optical surface to switching operation displacement, "rebound phenomenon" When returning to the original state, that is, the second optical surface that is displaced is displaced to the opposite side beyond the original state, stable source phenomenon reciprocating until returning to the state (see FIG. 9) there is a possibility that occur. MEMS技術を用いた光スイッチング素子は、変位する第2光学面のような機械的な可動部分を有しているため、こうしたリバウンド現象が発生する虞れが否定できない。 Optical switching element using a MEMS technology, because they have mechanical moving parts, such as a second optical surface which is displaced, possibility is undeniable that this rebound phenomenon. このリバウンド現象は、スイッチング動作が高速になるほど発生しやすくなるため、スイッチング動作の高速化を妨げる要因になる。 The rebound phenomenon, since the switching operation is likely to occur as becomes faster, the obstacle to high-speed switching operation.

透過型の光スイッチング素子(図8a及び図8b)を例に、リバウンド現象を説明する。 Transmission type optical switching elements (FIGS. 8a and 8b) as an example, illustrating the rebound phenomenon. 透過光が最小の状態(OFF、図8a)から透過光が最大の状態(ON、図8b)へと変位した第2光学面は、第1光学面に接面するため、リバウンド現象を生じない。 Minimum conditions (OFF, Fig. 8a) the transmitted light second optical surface transmitted light is displaced to the maximum state (ON, Fig. 8b) from, for contact surface on the first optical surface, no rebound phenomenon . このため、光強度の変化は図9中破線に示される変化となり、OFFからONへのスイッチング動作は高速である。 Therefore, the change in light intensity becomes a variation shown in dashed lines in FIG. 9, the switching operation from OFF to ON is fast. しかし、透過光が最大の状態(ON、図8b)から透過光が最小の状態(OFF、図8a)へと第2光学面を復帰させる場合、静電気力は消失し、第2光学面は自身の弾性により復帰するため、元の位置を通過して行き過ぎ、再び元の位置を通過して戻り、振動することになる。 However, the maximum state (ON, FIG. 8b) the transmitted light when to return the lowest state (OFF, Fig. 8a) the transmitted light to the second optical surface from electrostatic force disappears, the second optical surface itself to return by an elastic, overshoot past the original position, it passes back through the original position again, so that vibrates. 光の干渉作用を利用する光スイッチング素子は、第1光学面及び第2光学面の間隙の大きさが透過光の光強度を大きく左右するため、前記第2光学面の振動は光強度の振動となって現れ(図9参照)、ONからOFFへのスイッチング動作を高速化する際の妨げとなる。 Optical switching element utilizing interference of light, since the size of the gap of the first optical surface and the second optical surface affects the light intensity of the transmitted light increases, the vibration of the vibration intensity of said second optical surface and it appeared (see FIG. 9), which hinders the time of high-speed switching operation to OFF from ON. こうしたリバウンド現象の問題は、当然、反射型の光スイッチング素子(図7a及び図7b)にも見られる。 Such rebound phenomenon problem, of course, also found in the reflection type optical switching elements (FIGS. 7a and 7b).

次に、従来の光スイッチング素子は、正確な透過光又は反射光の投光パターンを得にくい問題がある。 Next, the conventional optical switching element may difficult to obtain a projection pattern of the exact transmitted or reflected light issues. 透過型の光スイッチング素子(図8a及び図8b)は、間隙の幅の範囲で入射光が第2光学面から入射される。 Transmission type optical switching elements (8a and 8b), the incident light is incident from the second optical surface in the range of the width of the gap. 透過光は、第1光学面及び第2光学面が接面した範囲でのみ最大光強度になり、第2光学面が傾斜して間隙22が徐々に大きくなる領域27では、光強度が徐々に減衰する。 Transmitted light, the maximum light intensity only in a range where the first optical surface and the second optical surface is surface contact, in the area 27 the gap 22 in the second optical surface inclined gradually increases, the light intensity is gradually decaying. これから、透過光の投光パターンは、前記最大光強度を中心に周辺がぼやけた感じとなる。 Now, the light projection pattern of the transmitted light, the feeling around blurred around the maximum light intensity. 透過光の投光パターンがぼやけること自体は構わないが、前記領域27における光強度の減衰程度又は傾向を制御することが難しく、鮮明な画像を得ようとする場合に問題となる。 Although projection pattern of the transmitted light does not matter itself be blurred, it becomes a problem when controlling the attenuation degree or tendency of the light intensity in the region 27 is difficult to be obtained a clear image.

以上から理解されるように、鮮明な動画を再生する薄型の画像表示装置には、高速なスイッチング動作を有し、表示面に対する透過光又は反射光の投光パターンがぼやけない光スイッチング素子が要求される。 As understood from the above, in the thin image display apparatus for reproducing a clear video, has a high-speed switching operation, the optical switching element is required to projection pattern of the transmitted light or the reflected light is not blurred on the display surface It is. そこで、MEMS技術を用いた光スイッチング素子において、リバウンド現象を抑制又は防止して高速なスイッチング動作を実現する、すなわち変位する第1光学面又は第2光学面の変位量を制御してリバウンド現象を抑制又は防止する構造を開発すると共に、透過光又は反射光の輪郭が鮮明な投光パターンを得ること、すなわち第1光学面及び第2光学面が接面し、予め設定可能な最大光強度が得られる範囲内でのみ透過光又は反射光の投光パターンを得ることのできる構造を開発するために検討し、こうして得られる光スイッチング素子を用いて画像表示装置を構成することにした。 Therefore, in the optical switching element using a MEMS technique, to achieve high-speed switching operation by suppressing or preventing the rebound phenomenon, i.e., a rebound phenomenon by controlling the displacement amount of the first optical surface and the second optical surface is displaced with the development of structure to suppress or prevent, that the contour of the transmitted or reflected light to obtain a clear projection pattern, i.e. surface contact is first optical surface and the second optical surface, the predeterminable maximum light intensity consider structure capable of only obtain projection pattern of the transmitted or reflected light within the range obtained to develop, thus using the optical switching device obtained was possible to configure the image display device.

検討の結果開発したものが、光経路に直交して平行に配設された第1光学面及び第2光学面からなり、第1光学面又は第2光学面を変位手段により変位させて前記光経路の長さを増減させ、この光経路の長さの増減に伴う光の干渉作用の変化を利用して、入射光に対する透過光又は反射光の光強度を変化させる光スイッチング素子において、変位させる第1光学面又は第2光学面の変位量を制限する変位制限ストッパを第1光学面又は第2光学面に対して付設した光スイッチング素子である。 Was developed result of the examination is, perpendicular to the optical path comprises a first optical surface and the second optical surface disposed in parallel, the light is displaced by the displacement means of the first optical surface and the second optical surface increase or decrease the length of the path, using a change in interference of light caused by the increase or decrease of the length of the optical path, an optical switching element for changing the light intensity of the transmitted or reflected light to incident light, is displaced the displacement limit stops for limiting the displacement of the first optical surface and the second optical surface is an optical switching element that is attached to the first optical surface and the second optical surface. 本発明では、説明の便宜上、入射光を入力する側を第2光学面、第2光学面との関係で光の干渉作用を働かせる側を第1光学面と呼んでいる。 In the present invention, for convenience of explanation, the side of inputting the incident light second optical surface, a side exerting interference of light in relation to the second optical surface is called a first optical surface. また、「光学面」とは、光学的に全透過又は全反射しない半透過な面を意味し、例えば光経路の断面に等しい大きさの面や、光経路を横断する大きさの膜の前記光経路に対応する部分がこれに相当する。 Moreover, the "optical surface", optically means semi transparent surface not totally transmits or total reflection, for example the size faces and equal to the cross section of the optical path, the size of the film across the light path portion corresponding to the light path corresponding thereto. こうした光学面としては、導電性を有する多結晶シリコン膜等の単層膜、又は前記単層膜に加えてシリコン窒化膜等の絶縁膜を含む多層膜を例示できる。 As such an optical surface, a single-layer film such as a polycrystalline silicon film having conductivity, or a multilayer film including an insulating film such as a silicon nitride film in addition to the single-layer film can be exemplified.

具体的な光スイッチング素子は、第2光学面に入射光を入力し、第1光学面から透過光を出力する透過型の光スイッチング素子と、第2光学面に入射光を入力し、同じく第2光学面から反射光を出力する反射型の光スイッチング素子とがある。 Specific optical switching element receives the incident light on the second optical surface, enter the transmission-type optical switching element for outputting a transmitted light from the first optical surface, the incident light on the second optical surface, also the 2 is a reflection type optical switching element outputting the reflected light from the optical surface. 透過型の光スイッチング素子は、第2光学面に入力する入射光に対し、最大光強度の透過光を第1光学面から出力する状態と、前記状態に比べて相対的に低い光強度(0を含む)の透過光を第1光学面から出力する状態とを切り換える。 Transmission type optical switching element, the incident light input to the second optical surface, and a state for outputting the transmission light of a maximum light intensity from the first optical surface, a relatively low light intensity compared to the state (0 the transmitted light of the containing) switches between a state to be output from the first optical surface. これから、本発明の透過型の光スイッチング素子では、「最大光強度の透過光を第1光学面から出力する状態」を、スイッチング動作との関係で「ON状態」、入射光との関係で「透過」と呼び、「相対的に低い光強度の透過光を第1光学面から出力する状態」を、スイッチング動作との関係で「OFF状態」、入射光との関係で「非透過」と呼ぶ。 Now, a transmission-type optical switching device of the present invention, a "state of outputting a transmitted light of the maximum light intensity from the first optical surface", "ON state" in relation to the switching operation, in relation to the incident light " referred to as a transmission ", referred to as" the state "of outputting the transmitted light of a relatively low light intensity from the first optical surface," OFF state in relation to switching operation "," non-transparent "in relation to the incident light . ON状態又は透過では、光経路の長さに応じた光の干渉作用による減衰がなく、光経路に直交する各光学面や基板等の減衰に依存する透過光が得られる。 In the ON state or transmitted, without attenuation due to interference of light corresponding to the length of the optical path, the transmitted light dependent upon the attenuation of such each optical surface and the substrate perpendicular to the optical path is obtained. これに対し、OFF状態又は非透過では、光経路に直交する各光学面や基板等の減衰に加え、光の干渉作用による減衰を受けた透過光となる。 In contrast, in the OFF state or non-transparent, in addition to the attenuation of such each optical surface and the substrate perpendicular to the optical path, the transmitted light being attenuated by the interference effect of light.

また、反射型の光スイッチング素子は、第2光学面に入力する入射光に対し、最大光強度の反射光を同じ第2光学面から出力する状態と、前記状態に比べて相対的に低い光強度(0を含む)の反射光を第2光学面から出力する状態とを切り換える。 The reflection type optical switching element, the incident light input to the second optical surface, and a state for outputting the reflected light of the maximum light intensity from the same second optical surface, a relatively low light than that of the state switching between a state for outputting the reflected light intensity (including 0) from the second optical surface. これから、本発明の反射型の光スイッチング素子では、「最大光強度の反射光を同じ第2光学面から出力する状態」を、スイッチング動作との関係で「ON状態」、入射光との関係で「反射」と呼び、「相対的に低い光強度(0を含む)の反射光を第2光学面から出力する状態」を、スイッチング動作との関係で「OFF状態」、入射光との関係で「非反射」と呼ぶ。 Now, the reflection type of optical switching element of the present invention, a "state of outputting the reflected light from the same second optical surface of the maximum light intensity", "ON state" in relation to the switching operation, in relation to the incident light called "reflection", the "state of outputting the reflected light from the second optical surface of relatively low light intensity (including 0)", "OFF state" in relation to the switching operation, in relation to the incident light referred to as a "non-reflective". ON状態又は反射では、光経路の長さに応じた光の干渉作用による吸収がなく、光経路に直交する各光学面や基板等の減衰に依存する反射光が得られる。 In the ON state or reflection, there is no absorption due to interference of light corresponding to the length of the light path, the reflected light that depends on the attenuation of such each optical surface and the substrate perpendicular to the optical path is obtained. これに対し、OFF状態又は非反射では、光経路に直交する各光学面や基板等の減衰に加え、光の干渉作用による吸収を受けた反射光となる。 In contrast, in the OFF state or a non-reflecting, in addition to the attenuation of such each optical surface and the substrate perpendicular to the optical path, the received absorption by the interference effect of light reflected light.

こうした本発明の光スイッチング素子は、変位手段により、(1)第2光学面に対して第1光学面を接近又は離反させる変位、(2)第1光学面に対して第2光学面を接近又は離反させる変位、又は(3)第1光学面及び第2光学面を互いに接近又は離反させる変位の3態様のいずれかにより、光経路の長さを増減する。 Optical switching element of such invention, the displacement means, (1) the displacement to approach or away from the first optical surface relative to the second optical surface, (2) close the second optical surface relative to the first optical surface or away from the causing displacement, or (3) by one of the first optical surface and the second third aspect of the displacements of the optical surface is close to or away from each other, increasing or decreasing the length of the optical path. ここで、前記第1光学面又は第2光学面の変位手段は、外部から印加される電気信号に応じて、少なくとも光経路に発生する電界又は磁界により、変位する第1光学面又は第2光学面に加えられる静電気力又は磁力を利用する構成が好ましい。 Here, the first displacement means of the optical surface or the second optical surface, in accordance with an electric signal applied from the outside, the electric or magnetic field generated in the at least a light path, a first optical surface and the second optical displaced configuration utilizing electrostatic force or magnetic force applied to the surface is preferred. 電気信号は、第1光学面及び第2光学面を電極としたり、前記第1光学面又は第2光学面に対して別途電極を付設して印加してもよい。 Electrical signal, or an electrode of the first optical surface and the second optical surface may be applied by attaching a separate electrode to the first optical surface and the second optical surface. また、第1光学面及び第2光学面を含む光経路上に別体の電極を配設して、前記電極に電気信号を印加してもよい。 Further, by disposing a separate electrode on the light path including a first optical surface and the second optical surface may be applied an electrical signal to the electrode. いずれにせよ、変形させる第1光学面又は第2光学面に静電気力又は磁力が働けば、電極の構成又は位置は自由に設定できる。 In any case, if able to work the electrostatic force or magnetic force to the first optical surface and the second optical surface is deformed, configuration or position of the electrode can be freely set.

本発明の光スイッチング素子は、第1光学面又は第2光学面の変位を中断させ、前記第1光学面又は第2光学面の変位量を制限する。 Optical switching element of the present invention is to interrupt the displacement of the first optical surface and the second optical surface, limits the amount of displacement of said first optical surface and the second optical surface. 例えば、透過型の光スイッチング素子は、光経路の長さが[(λ/2)×n+λ/4](λは入射光の波長、nは整数、以下同じ)で非透過、前記光経路の長さが第1光学面又は第2光学面の変位によってλ/4だけ増減すると透過となる。 For example, transmission type optical switching element, the length of the optical path [(λ / 2) × n + λ / 4] (λ is the wavelength of the incident light, n represents an integer, the same applies hereinafter) in a non-transparent, the light path length becomes transmissive to increase or decrease by lambda / 4 by the displacement of the first optical surface and the second optical surface. これから、第1光学面又は第2光学面の必要な変位量は初期の光経路の長さより小さくなる。 Now, the amount of displacement required of the first optical surface and the second optical surface is smaller than the length of the initial light path. この場合、変位手段による第1光学面又は第2光学面の変位量を小さくし、実際の変位量を必要な変位量に制限することも考えられるが、実際上難しい。 In this case, to reduce the displacement amount of the first optical surface and the second optical surface by the displacement means, it is conceivable to limit the actual displacement amount necessary amount of displacement, practically difficult. そこで、本発明は、変位制限ストッパにより第1光学面又は第2光学面の変位を途中で止めて、実際の変位量を制限する。 Accordingly, the present invention is to stop the displacement of the first optical surface and the second optical surface by the displacement limit stops on the way, to limit the actual amount of displacement. これにより、変位手段による第1光学面又は第2光学面の変位量の限界は大きくしながら、実際の変位量を必要な変位量に制限することができる。 Thus, while the displacement amount of the limit of the first optical surface and the second optical surface by the displacement means is large, it may be limited to the amount of displacement required of the actual displacement. これは、変位手段による第1光学面又は第2光学面の変位速度を大きくし、光スイッチング素子のスイッチング動作を高速化することに資する。 This displacement speed of the first optical surface and the second optical surface by the displacement means is increased, contributing to faster switching operation of the optical switching element. また、復帰に際して起こりうるリバウンド現象を、変位制限ストッパで抑制又は防止できるようになる。 Further, a Possible rebound phenomenon upon returning, it becomes possible to inhibit or prevent the displacement limiting stops.

このように、本発明の変位制限ストッパは、第1光学面又は第2光学面の変位量を制限できればどのような構成でもよいが、第1光学面及び第2光学面と平行に配設したストッパ透過面として構成することが好ましい。 Thus, the displacement limiting stops of the present invention, any may be configured but if limiting the amount of displacement of the first optical surface and the second optical surface, and arranged parallel to the first optical surface and the second optical surface it is preferably configured as a stop transmitting surface. 前記ストッパ透過面は、第1光学面及び第2光学面同様、光経路を直交して前記第1光学面及び第2光学面と平行に配設され、復帰位置(初期位置)又は変位位置(λ/4だけ変位した位置)で第1光学面又は第2光学面に接面して、実際の変位量を制限する。 The stopper transmission surface, similar to the first optical surface and the second optical surface, arranged parallel to the first optical surface and the second optical surface perpendicular to the optical path, the return position (initial position) or displacement position ( lambda / 4 only facing against the first optical surface and the second optical surface at a position displaced) limits the actual displacement. これにより、変位手段はストッパ透過膜に押し当てるように第1光学面又は第2光学面を変位させればよいため、第1光学面又は第2光学面の変位速度を大きくし、スイッチング動作の高速化ができる。 Thus, the displacement means for it is sufficient to displace the first optical surface and the second optical surface as pressed against the stopper permeable membrane, to increase the displacement speed of the first optical surface and the second optical surface, the switching operation it is faster. また、変位量を制限した位置で、第1光学面又は第2光学面がストッパ透過膜に接面するため、前記接面した範囲での透過光又は反射光の光強度を均一にすることができる。 Further, at a position limiting the displacement amount, that the first optical surface and the second optical surface to surface contact with the stopper permeable membrane to uniform the light intensity of the transmitted or reflected light in the range where the facing contact it can.

より具体的なストッパ透過面は、(a)光経路の長さを減ずる方向に変位させる第1光学面又は第2光学面の前記変位方向と同じ側に設け、この第1光学面又は第2光学面が変位した際に前記第1光学面又は第2光学面に接面する構成、又は(b)光経路の長さを減ずる方向に変位させる第1光学面又は第2光学面の前記変位方向の反対側に設け、この第1光学面又は第2光学面が復元した際に前記第1光学面又は第2光学面と接面する構成が考えられる。 More specific stop transmission surface, (a) provided on the same side as the displacement direction of the first optical surface and the second optical surface is displaced in a direction to reduce the length of the optical path, the first optical surface and the second contact facing configuration to the first optical surface and the second optical surface in the optical surface is displaced, or (b) the displacement of the first optical surface and the second optical surface is displaced in a direction to reduce the length of the optical path It provided opposite direction, the first optical surface and the second optical surface facing contact with the first optical surface and the second optical surface when the restored configurations are contemplated. 前記(a)構成は、第1光学面又は第2光学面の変位位置(λ/4だけ変位した位置)に対して設けるストッパ透過面であり、前記(b)構成は、第1光学面又は第2光学面の復帰位置(初期位置)に対して設けるストッパ透過面である。 Wherein (a) configuration is a stopper transmitting surface providing relative displacement position of the first optical surface and the second optical surface (lambda / 4 only displaced position), the (b) arrangement, the first optical surface or a stopper transmitting surface provided with respect to the return position of the second optical surface (an initial position).

上記(a)構成又は(b)構成は、それぞれ単独で用いてもよいが、好ましくは併用するとよい。 (A) above configuration or (b) components may be used alone, it may preferably used in combination. この場合、第1光学面又は第2光学面の変位(光経路の長さのλ/4の増加又は減少)に際して、異なる極性の電圧を有する電気信号を印加して第1光学面又は第2光学面が互いに引き合う静電気力を発生させ、第1光学面又は第2光学面を変位方向に配設したストッパ透過面に押し当てるように変位させ、第1光学面又は第2光学面の復帰(初期位置への復帰)に際しては、同じ極性の電圧を有する電気信号を印加して第1光学面又は第2光学面が互いに反発する静電気力を発生させ、第1光学面又は第2光学面を復帰方向に配設したストッパ透過面に押し当てて復帰させることができる。 In this case, upon displacement of the first optical surface and the second optical surface (an increase or decrease in the length of lambda / 4 optical path) different from the polarity first optical surface by applying an electrical signal having a voltage or second to generate electrostatic force optical surface attract each other, the first optical surface and the second optical surface is displaced so as pressed against the stopper transmitting surface which is disposed in the displacement direction, the first optical surface and second optical surface return ( upon return to the initial position), it generates an electrostatic force which the first optical surface and the second optical surface by applying an electrical signal having a voltage of the same polarity repel one another, the first optical surface and the second optical surface it can be restored by pressing the stopper transmitting surface which is disposed in the return direction. このように、変位又は復帰のいずれに際しても第1光学面又は第2光学面をストッパ透過面に押し当てる構成にすると、例えば前記第1光学面又は第2光学面の変形によりOFF状態からON状態に移行するスイッチング動作を高速化できるだけでなく、前記第1光学面又は第2光学面の復帰によりON状態からOFF状態に移行する際のリバウンド現象を抑制又は防止できるほか、前記ON状態からOFF状態へのスイッチング動作をも高速化できるようになる(図9中破線及び太実線参照)。 Thus, ON state from the OFF state by the displacement or upon any return even when the structure is pressed against the first optical surface and the second optical surface to stop transmitting surface, for example modification of the first optical surface and the second optical surface not only speed up the switching operation for shifting to, the addition can be suppressed or prevented rebound phenomenon when shifting from the oN state to the OFF state by the return of the first optical surface and the second optical surface, the OFF state from the oN state also it becomes possible to speed up the switching operation (refer to in FIG dashed and bold solid lines).

本発明は、上述のようなストッパ透過面を用い、光スイッチング素子のスイッチング動作を高速化している。 The present invention uses a stopper transmissive surface as described above, the switching operation of the optical switching element is faster. そして、次のような遮光面を用いることにより、本発明の光スイッチング素子による鮮明な投光パターンを得る。 By using the light shielding surface, such as the following, to obtain a clear projection pattern by the optical switching device of the present invention. すなわち、第1光学面又は第2光学面が変位した際にストッパ透過面に接面する範囲以下の狭い透過窓を開口した遮光面を、第1光学面の上面又は下面に添設した光経路を構成した光スイッチング素子である。 That is, the light path is additionally provided a light shielding surface which the first optical surface and the second optical surface is opened the following narrow transmission window range flush contact with the stopper transmitting surface when displaced, the upper or lower surface of the first optical surface an optical switching element that constitutes the. ここで、遮光面は、入射光を全反射又は吸収する面を意味する。 Here, the light shielding surface means a surface which totally reflects or absorbs incident light. 本発明の光スイッチング素子は、変位する第1光学面又は第2光学面がストッパ透過面に接面する範囲では、設計通りの透過光又は反射光が得られるが、前記範囲外では必ずしも設計通りの透過光又は反射光が得られる保証はない。 Optical switching element of the present invention, in a range where the first optical surface and the second optical surface is flush contact with the stopper transmitting surface displaced, although transmitted or reflected light as designed is obtained, necessarily as designed is outside the range It guarantees that the transmitted or reflected light obtained not. 遮光面は、透過光又は反射光が得られる範囲を変位する第1光学面又は第2光学面がストッパ透過面に接面する範囲以下の透過窓の範囲に限定し、設計通りの透過光又は反射光が得られるようにして、前記透過光又は反射光の輪郭を鮮明にする。 Shading surfaces, the first optical surface and the second optical surface is displaced a distance to the transmitted or reflected light obtained is limited to the scope of the following transmission window flush contact with the stopper transmitting surface, as designed transmitted light or as reflected light can be obtained, to sharpen the contour of the transmitted or reflected light.

遮光面を設ける具体的な光スイッチング素子は、第1光学面又は第2光学面が変位した際にストッパ透過面に接面する範囲以下の狭い透過窓を開口した遮光面を、(1)第1光学面の上面又は下面に添設した構成、(2)第2光学面の上面又は下面に添設した構成、又は(3)ストッパ透過面の上面又は下面に添設した構成のほか、(4)光スイッチング素子を形成する基板の上面又は下面に添設した構成を示すことができる。 Specific optical switching element providing the light shielding surface, the light shielding surface of the first optical surface and the second optical surface is opened the following narrow transmission window range flush contact with the stopper transmitting surface upon displacement, (1) the 1 configuration in which additionally provided on the upper surface or lower surface of the optical surface, (2) configuration in which additionally provided on the upper surface or the lower surface of the second optical surface, or (3) in addition to configuration in which additionally provided on the upper surface or the lower surface of the stopper transmitting surface, ( 4) may indicate a configuration in which additionally provided on the upper surface or lower surface of the substrate forming the optical switching element. 各構成における遮光面は、第1光学面、第2光学面、ストッパ透過面又は基板の上面又は下面に、これら第1光学面、第2光学面、ストッパ透過面又は基板と一体に形成することが好ましい。 Shielding surfaces in each configuration, the first optical surface, a second optical surface, the upper surface or lower surface of the stopper transmitting surface or substrate, these first optical surface, a second optical surface, be formed integrally with the stopper transmitting surface or substrate It is preferred. しかし、変位する第1光学面又は第2光学面に対して密接しながら、前記第1光学面又は第2光学面の変位に際しては離隔する遮光面を形成することは、製造上の問題から難しいため、前記「添設」には、変位する第1光学面又は第2光学面に近接してこれら第1光学面又は第2光学面と平行に遮光面を配設する場合を含む。 However, while close to the first optical surface and the second optical surface is displaced, the thing when the first optical surface and the second optical surface of the displacement for forming a light shielding surface of separating is difficult from manufacturing problems Therefore, the the "additionally provided" includes the case of disposing of these first optical surface and the second optical surface parallel to the light shielding surface proximate the first optical surface and the second optical surface is displaced.

本発明の画像表示装置は、上述の光スイッチング素子を用い、光源からの入射光に対して透過光又は反射光の光強度を変化させる光スイッチング素子からなる画素単位を1次元又は2次元配列し、各画素単位の点灯又は消灯により画像を表示面に表示する画像表示装置において、光スイッチング素子は光経路に直交して平行に配設された第1光学面及び第2光学面と、変位手段により変位させる第1光学面又は第2光学面に対して付設してこの第1光学面又は第2光学面の変位量を制限する変位制限ストッパとからなり、第1光学面又は第2光学面は変位制限ストッパに制限される変位量内で変位手段により変位させて光経路の長さを増減させ、この光経路の長さの増減に伴う光の干渉作用の変化を利用して、光源からの入射光に対する透過 The image display device of the present invention, using the above optical switching element, a pixel unit comprising a light switching element for changing the light intensity of the transmitted or reflected light one-dimensional or two arrays dimensionally with respect to the incident light from the light source in the image display device for displaying an image on the display surface by turning on or off of each pixel, the light switching element has a first optical surface and the second optical surface disposed in parallel perpendicular to the optical path, the displacement means consists of a displacement restriction stopper and attached with respect to the first optical surface and the second optical surface is displaced to limit the amount of displacement of the first optical surface and the second optical surface, the first optical surface and the second optical surface and displaces the displacement means in the displacement limited to the displacement limiting stops to increase or decrease the length of the optical path, using a change in interference of light caused by the increase or decrease of the length of the light path from the light source transmission for incident light 又は反射光の光強度を変化させる画像表示装置として構成できる。 Or light intensity of the reflected light can be configured as an image display apparatus that changes the.

変位制限ストッパを設けた光スイッチング素子は、上述の通り、スイッチング動作を高速にできるため、この光スイッチング素子からなる画素単位も応答速度が高く、動きの激しい動画も応答よく表示できる。 Optical switching element having a displacement limiting stops, as described above, it is possible to a switching operation at a high speed, the light pixels of a switching element is high in response speed, violent video motion also show good response. ここで、画像表示装置においても、各光スイッチング素子に用いる変位手段が、外部から印加される電気信号に応じて、少なくとも光経路に発生する電界又は磁界により、変位させる第1光学面又は第2光学面に加えられる静電気力又は磁力であったり、具体的な変位制限ストッパが第1光学面及び第2光学面と平行に配設したストッパ透過面であることが好ましい。 Here, in the image display device, the displacement means used in each optical switching element, in response to an electrical signal applied from the outside, the electric or magnetic field generated in the at least a light path, a first optical surface to displace or second or a electrostatic force or magnetic force applied to the optical surface, it is preferable specific displacement limit stops are stops transmitting surface which is disposed parallel to the first optical surface and the second optical surface. 特に、変形手段に静電気力を用いた画像表示装置では、画素単位を構成する光スイッチング素子のスイッチング動作に要する消費電力を低減できる利点が加わる。 In particular, the image display apparatus using the electrostatic force to the deformation means, applied the advantage of reducing the power consumption required for switching operation of the optical switching element forming the pixel unit.

鮮明な画像を得るには、各光スイッチング素子の透過光又は反射光の輪郭を鮮明にする遮光面を追加した光スイッチング素子により、画像表示装置を構成するとよい。 To obtain a sharp image, the optical switching element to add the light shielding surface to sharpen the contour of the transmitted light or reflected light of each optical switching element, it may constitute an image display device. すなわち、画像表示装置は、第1光学面又は第2光学面が変位した際にストッパ透過面に接面する範囲以下の狭い透過窓を開口した遮光面を、第1光学面及び第2光学面と平行に配設した光スイッチング素子により画素単位を構成する。 That is, the image display apparatus, the light shielding surface, first optical surface and the second optical surface in which the first optical surface and the second optical surface is opened the following narrow transmission window range flush contact with the stopper transmitting surface upon displacement forming a pixel unit by a light switching element in parallel and arranged with. より具体的には、第1光学面又は第2光学面が変位した際にストッパ透過面に接面する範囲以下の狭い透過窓を開口した遮光面を、(1)第1光学面の上面又は下面に添設した光スイッチング素子、(2)第2光学面の上面又は下面に添設した光スイッチング素子、 (3)ストッパ透過面の上面又は下面に添設した光スイッチング素子、又は(4)光スイッチング素子を形成する基板の上面又は下面に添設した光スイッチング素子を用いた画像表示装置とする。 More specifically, the light shielding surface of the first optical surface and the second optical surface is opened the following narrow transmission window range flush contact with the stopper transmitting surface upon displacement, (1) the upper surface of the first optical surface or optical switching element that is additionally provided on the lower surface, (2) an optical switching element that is additionally provided on the upper surface or the lower surface of the second optical surface, (3) an optical switching element was additionally provided on the upper surface or the lower surface of the stopper transmitting surface, or (4) and an image display apparatus using an optical switching element that is additionally provided on the upper surface or lower surface of the substrate forming the optical switching element.

本発明の光スイッチング素子は、光経路の長さに応じて透過光又は反射光の光強度を連続的に調整できる。 Optical switching element of the present invention, the light intensity of the transmitted or reflected light can be continuously adjusted according to the length of the optical path. これから、例えば変位制限ストッパを用いず、変位する第1光学面又は第2光学面の変位量を連続的に増減して、前記光スイッチング素子からなる画素単位の光強度を調整することが考えられる。 Now, for example, without using the displacement limiting stops, the displacement amount of the first optical surface and the second optical surface is displaced continuously increases or decreases, it is conceivable to adjust the light intensity of the pixel units consisting of the light switching element . しかし、こうした第1光学面又は第2光学面の変位量の増減による光強度の調整は難しく、また変位制限ストッパを用いたことによる高速なスイッチング動作の恩恵を受けることができない。 However, adjustment of the light intensity due to the displacement amount of the increase or decrease of such first optical surface and the second optical surface is difficult and can not benefit from the high speed switching operation due to the use of the displacement limiting stops. そこで、本発明は、第1光学面又は第2光学面の変位量を一定としつつ、各光スイッチング素子の透過又は反射している時間、すなわちON状態の時間を増減することにより、画素単位の光強度を調整することとした。 The present invention, while the displacement amount of the first optical surface and the second optical surface is constant, the time that transmission or reflection of each optical switching element, i.e. by increasing or decreasing the ON-state time, the pixel it was decided to adjust the light intensity.

具体的には、外部から印加される電気信号に応じて、少なくとも光経路に発生する電界又は磁界により第1光学面又は第2光学面に加えられる静電気力又は磁力を変位手段として、画素単位の単位点灯時間を分割した単位印加時間で印加する電気信号の印加回数を、前記単位印加時間の総和が単位点灯時間を超えない範囲で増減することにより、この画素単位の光強度を調整する光スイッチング素子を用いて画像表示装置を構成する。 Specifically, in response to an electrical signal applied from the outside, as the displacement means an electrostatic force or a magnetic force applied to at least a first optical surface and the second optical surface by the electric field or magnetic field generated in the light path, for each pixel the number of applications of the electrical signals applied by the unit of application time obtained by dividing the unit lighting time, by increasing or decreasing the extent that the sum of the unit of application time does not exceed the unit lighting time, the light switching for adjusting the light intensity of the pixel unit constituting an image display apparatus using the device. この場合、画素単位の光強度は、電気信号の印加回数に比例する。 In this case, the light intensity of the pixels is proportional to the number of applied electrical signals. ここで、「単位点灯時間」とは、表示面が複数の走査線を走査順に点灯して画像を表示する場合の前記各走査線毎の点灯時間である。 Here, the "unit lighting time", which is the lighting time of each scan line when the display surface for displaying an image by lighting a plurality of scanning lines in the scanning order. 例えば1秒30フレームで画像を表示する表示面が1フレームを525本の走査線で構成している場合(現行アナログテレビ放送等)、単位点灯時間は(1/30)/525≒6.35×10 -5秒となる。 For example, when the display surface for displaying an image in one second, 30 frames are constituted by 525 scanning lines one frame (the current analog television broadcasting, etc.), the unit lighting time (1/30) /525≒6.35×10 a -5 seconds. 単位印加時間は、前記単位点灯時間を分割した時間であるから、例えば前記単位点灯時間(6.35×10 -5秒)を100分割した場合の単位印加時間は6.35×10 -7秒となり、印加回数を0〜100回の範囲で増減して、理論上、光強度を100階調で調整できる。 Unit of application time, since a time obtained by dividing the unit lighting time, for example, the unit lighting time (6.35 × 10 -5 sec) unit of application time in the case of 100 divides becomes 6.35 × 10 -7 seconds, the number of applications the increases and decreases in the range from 0 to 100 times, theoretically, the light intensity can be adjusted by 100 gradations.

また、外部から印加される電気信号に応じて、少なくとも光経路に発生する電界又は磁界により第1光学面又は第2光学面に加えられる静電気力又は磁力を変位手段として、画素単位の単位点灯時間以下の連続印加時間で印加する電気信号の前記連続印加時間を、前記単位点灯時間を超えない範囲で増減することにより、この画素単位の光強度を調整する光スイッチング素子を用いて画像表示装置を構成してもよい。 Further, in response to an electrical signal applied from the outside, as the displacement means an electrostatic force or a magnetic force applied to at least a first optical surface and the second optical surface by the electric field or magnetic field generated in the optical path, the unit lighting time of the pixel the continuous application time of the electric signal applied to the following continuous application time, by increasing or decreasing in a range that does not exceed the unit lighting time, the image display device using the optical switching element for adjusting the light intensity of the pixel unit configuration may be. この場合、画素単位の光強度は、電気信号の連続印加時間に比例する。 In this case, the light intensity of the pixels is proportional to the continuous application time of the electric signal. 上記例示で説明すれば、連続印加時間は、0〜単位点灯時間=0〜6.35×10 -5秒の範囲で100段階に増減して、理論上、光強度を100階調で調整できる。 To describe in the above examples, continuous application time, increases or decreases in 100 stages from 0 Units lighting time = 0-6.35 × 10 -5 seconds, theoretically, the light intensity can be adjusted by 100 gradations.

光スイッチング素子は、特定波長の入射光に対して透過光又は反射光を出力するだけであるから、画像表示としてカラー画像を得るには、次のような構成が必要である。 Optical switching element, since it only outputs the transmitted or reflected light to incident light of a specific wavelength, to obtain a color image as an image display, it is necessary to the following structure. すなわち、画素単位は赤色光、緑色光及び青色光に対応して異なる光経路の長さを設定した赤色用光スイッチング素子、緑色用光スイッチング素子及び青色用光スイッチング素子の各1基合計3基を一組として構成し、光源から赤色光、緑色光及び青色光に対応する3波長の可視光を入射光として前記画素単位に照射し、前記画素単位を構成する各光スイッチング素子からの透過光又は反射光により表示面に画像を表示してなり、各画素単位を構成する各光スイッチング素子の透過光又は反射光の光強度を個別に変化させることにより、表示面に各画素単位でカラー表示する画像表示装置とする。 That is, the pixel unit red light, green light and red light switching element sets the length of the different optical paths in response to blue light, one each group a total of three groups of the green light switching element and the blue light switching element the configured as a set, the red light from the light source, the three wavelengths of visible light corresponding to green light and blue light is irradiated to the pixel as the incident light, transmitted light from each optical switching element forming the pixel unit or it displays the image on the display surface by the reflected light, by changing individually the light intensity of the transmitted light or reflected light of the optical switching elements forming each pixel, the color displayed on the display surface in units of pixels and image display device that. 光源は、画像表示装置の薄型化及び低消費電力化を考慮すれば、可視光の発光ダイオード又はレーザダイオード(以下、可視光の発光ダイオードで代表)が好ましい。 The light source, considering the thickness and power consumption of the image display apparatus, the visible light emitting diode or a laser diode (hereinafter, represented by the light emitting diode of visible light) is preferred.

上記光源としての可視光の発光ダイオードは、個数に制限はないが、単数又は比較的少数の可視光の発光ダイオードでは、全画素単位の全光スイッチング素子へ十分な光強度の入射光を照射することは困難である。 Visible light emitting diode as the light source is not limited to the number, in the singular or a relatively small number of visible light emitting diode, illuminates the incident light sufficient light intensity to all-optical switching elements of all the pixels it is difficult. しかし、例えば表示面は複数の走査線を走査順に点灯して画像を表示する構成とし、前記走査線に沿って並ぶ画素単位を走査単位とし、走査順に従って点灯する走査単位のみに光源から入射光を照射し、走査順でない残余の走査単位には光源から入射光を照射しないようにすると、点灯する走査単位を構成する画素単位へのみ入射光を照射すればよくなり、必要な可視光の発光ダイオードの個数を減らすことができる。 However, for example, the display surface is configured to display an image by lighting a plurality of scanning lines in the scanning order, the pixel units arrayed along the scan line as the scanning unit, the incident light from the light source only in the scanning unit to light in accordance with the scanning order irradiated with, when the remainder of the scan units not scan order is not to irradiate the incident light from the light source, becomes well by irradiating only the incident light to the pixel unit constituting the scanning unit to light, light emission of desired visible light it is possible to reduce the number of diodes. 逆に、走査線数に等しい可視光の発光ダイオードを走査単位毎に割り当て、走査順に各可視光の発光ダイオードの点灯又は消灯を切り換えていってもよい。 Conversely, assigned the light emitting diode of equal visible light to the number of scanning lines for each scanning unit, the scanning order may go to switch the lighting on or off of the light emitting diodes of each visible light. この場合、点灯している可視光の発光ダイオードは走査順に対応する1個だけであるから、画像表示装置としての消費電力を低減できる利点がある。 In this case, since the light emitting diode of visible light is lit only one corresponding to the scanning order, there is an advantage that power consumption can be reduced as an image display device.

カラー表示を実現する別の構成として、画素単位は、紫外光に対応して光経路の長さを設定した紫外光用光スイッチング素子の少なくとも3基を一組として構成し、光源から単波長の紫外光を入射光として前記画素単位に照射し、前記画素単位を構成する各光スイッチング素子からの透過光又は反射光を受けて発光する赤色用蛍光面、緑色用蛍光面又は青色用蛍光面を前記画素単位の各光スイッチング素子に対応して設けた表示面に画像を表示してなり、各画素単位を構成する各光スイッチング素子の透過光又は反射光の光強度を個別に変化させることにより、表示面に各画素単位でカラー表示する画像表示装置を示すことができる。 Another configuration for realizing the color display, the pixel unit, at least three groups of the ultraviolet Hikari Mitsumochi switching element to set the length of the optical path in response to ultraviolet light configured as a set, from a light source of a single wavelength the ultraviolet light is irradiated to the pixel unit as the incident light, transmitted light or red fluorescent screen which emits light by receiving the light reflected from the optical switching element forming the pixel unit, a green phosphor screen or the blue phosphor screen It will display the image on a display surface provided for each optical switching element of the pixel, by changing individually the light intensity of the transmitted light or reflected light of each optical switching element constituting each pixel unit it can show an image display apparatus for color display in each pixel on the display surface. 画素単位は、更にもう一つの紫外光用光スイッチング素子を加えて合計4基を一組とし、表示面には赤色用蛍光面、緑色用蛍光面又は青色用蛍光面に白色用蛍光面を加えて構成してもよい。 Pixel unit, yet another to ultraviolet Hikari Mitsumochi switching element was added a total of four and one set, the red phosphor screen, a white fluorescent surfaces green fluorescent surface or blue phosphor screen in addition to the display surface it may be configured Te. 前記画像表示装置の光源には、紫外光の発光ダイオード又はレーザダイオードを用いるとよい(以下、紫外光の発光ダイオードで代表)。 Wherein the light source of an image display device, may be used a light emitting diode or laser diode of ultraviolet light (hereinafter, represented by light-emitting diodes of ultraviolet light). これから、上記紫外光の発光ダイオードの使用態様、すなわち表示面は複数の走査線を走査順に点灯して画像を表示する構成とし、前記走査線に沿って並ぶ画素単位を走査単位とし、走査順に従って点灯する走査単位のみに光源から入射光を照射し、走査順でない残余の走査単位には光源から入射光を照射しないようにすることができる。 Now, embodiments use the light-emitting diode in the ultraviolet light, namely the display surface is configured to display an image by lighting a plurality of scanning lines in the scanning order, the pixel units arrayed along the scan line as the scanning unit, according to the scanning order irradiated with incident light from the light source only in the scanning unit to light, to the remainder of the scanning unit is not the scanning order can be prevented irradiated with incident light from the light source. また、走査線数に等しい紫外光の発光ダイオードを走査単位毎に割り当て、走査順に各紫外光の発光ダイオードの点灯又は消灯を切り換えていくことで、点灯している紫外光の発光ダイオードを走査順に対応する1個だけとすることにより、画像表示装置としての消費電力を低減することもできる。 Also, assign the light emitting diodes of equal ultraviolet light of the number of scanning lines for each scanning unit, that will switch the lighting on or off of the light emitting diodes of each ultraviolet light scanning order, the ultraviolet light emitting diodes that are lit in the scanning order by a corresponding one of only it can also reduce the power consumption of the image display device.

本発明は、変位制限ストッパ、具体的にはストッパ透過面によって第1光学面又は第2光学面の変位量を制限することにより、光スイッチング素子のスイッチング動作を高速化する効果を有する。 The present invention, displacement limiting stops, specifically by limiting the amount of displacement of the first optical surface and the second optical surface by the stopper transmitting surface, has the effect of speeding up the switching operation of the optical switching element. 特に、変位及び復帰のいずれに際しても、前記ストッパ透過膜によって第1光学面又は第2光学面の変位量を制限することにより、変位方向及び復帰方向のいずれにも第1光学面又は第2光学面の変位を制御できるようになり、スイッチング動作のより高速化を図ることができる。 In particular, when one of the displacement and recovery also by limiting the amount of displacement of said first optical surface by the stopper permeable membrane or the second optical surface, the first optical surface in either displacement direction and return direction or the second optical will be able to control the displacement of the surface, it is possible to higher speed switching operation. こうして、本発明は、スイッチング動作が高速な光スイッチング素子を用い、動きの激しい動画の表示を可能にする薄型の画像表示装置を実現している。 Thus, the present invention uses the switching operation of the high speed optical switching device, and realize a thin image display device which enables display of violent video motion.

また、本発明の光スイッチング素子は、透過窓を有する遮光面により透過光又は反射光の輪郭を鮮明にすることができ、前記光スイッチング素子を用いて画像表示の画素単位を構成した際、画素単位が鮮明になる効果を有する。 Moreover, the optical switching device of the present invention, the outline of the transmitted or reflected light can be clearly by the light shielding surface having a transmission window, when constituting a pixel unit of an image display using the optical switching element, a pixel units has the effect of is clear. この遮光面は、上述の変位制限ストッパと併用することができるため、本発明の光スイッチング素子は、高速なスイッチング動作で、輪郭の鮮明な投光パターンを得ることを可能とし、画像表示装置の画素単位を構成するに適した光スイッチング素子の提供を実現する。 The light shielding surface, since that can be used in conjunction with the displacement limiting stops above, a switching element of the present invention is a high-speed switching operation, makes it possible to obtain a clear projection pattern of the contour, the image display device realize the provision of an optical switching device suitable for constituting the pixel units.

そして、上記高速なスイッチング動作を実現した本発明の光スイッチング素子を用いた画像表示装置は、画像表示の画素単位を構成した際、画素単位を構成する光スイッチング素子に印加する電気信号の印加回数又は印加時間により、前記画素単位の光強度を容易に調整できる効果を有し、高い諧調性を有する画像表示装置を実現できる。 Then, the image display device using the optical switching device of the present invention which realizes the high-speed switching operation, when constituting a pixel unit of the image display, the number of applications of the electrical signal applied to the optical switching element forming the pixel unit or by application time, it has the effect of easily adjusting the light intensity of the pixel can be realized an image display apparatus having a high tone reproduction.

このほか、本発明の光スイッチング素子の変位手段を、外部から印加される電気信号に応じて、少なくとも光経路に発生する電界又は磁界により、変位する第1光学面又は第2光学面に加えられる静電気力又は磁力とすれば、各光スイッチング素子のON状態及びOFF状態の切換えに必要な消費電力を低減できる。 In addition, the displacement means of the optical switching device of the present invention, in accordance with an electric signal applied from the outside, the electric or magnetic field generated in the at least a light path, is applied to the first optical surface and the second optical surface is displaced if the electrostatic force or magnetic force, it is possible to reduce the power consumption required for switching the oN state and the OFF state of each optical switching element. これは、本発明の光スイッチング素子を用いた画像表示装置の消費電力を低減する効果となる。 This is a effect of reducing the power consumption of the image display device using the optical switching device of the present invention. このように、本発明は、高速なスイッチング動作で輪郭が鮮明な透過光又は反射光を得ることができる光スイッチング素子を提供し、この光スイッチング素子を用いることで、低い消費電力で、動きの激しく、そして高い諧調性を有するカラー動画を表示できる薄型の画像表示装置を提供する。 Thus, the present invention provides an optical switching element which can be outlined by a high speed switching operation can obtain a clear transmitted light or reflected light, by using this optical switching element, with low power consumption, motion vigorously, and provide a thin image display apparatus capable of displaying a color video with high tone reproduction.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 It will be described below with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention. 図1a及び図1bは本発明に基づく透過型の光スイッチング素子の断面図である。 1a and 1b are sectional views of a transmission type optical switching element according to the present invention. 本例の光スイッチング素子の第1光学面2は、導電性を有し、半透過膜である多結晶シリコン膜、金膜、ITO膜等からなり、入射光に対して透明な石英ガラスからなる基板1の上面に形成している。 The first optical surface 2 of the optical switching device of this embodiment has a conductive polysilicon film which is a semi-permeable membrane, a gold film, made of an ITO film or the like, made of transparent quartz glass to the incident light It is formed on the upper surface of the substrate 1. 第2光学面6は、導電性を有する多結晶シリコン膜、金膜、ITO膜等からなり、第1光学面2から所定の光経路長を隔てて形成している。 The second optical surface 6, a polycrystalline silicon film having conductivity, gold film, made of ITO film or the like, and the first optical surface 2 is formed at a predetermined optical path length. この第2光学面6に対しては、下面側に入射光に対して透明な窒化シリコン膜等からなる可動面5を一体に形成している。 This for the second optical surface 6 is formed integrally with the movable surface 5 made of a transparent silicon nitride film or the like with respect to the incident light on the lower surface side. これにより、第2光学面6は、第1光学面2及び第2光学面6を電極として印加した電気信号が発生させる静電気力によって変形する可動面5に従い、第1光学面2に向けて変位し、光経路長の長さを増減する。 Thus, the second optical surface 6, in accordance with the moving surface 5 to the electrical signal applied to the first optical surface 2 and the second optical surface 6 as an electrode is deformed by the electrostatic force generated toward the first optical surface 2 displacement and, by increasing or decreasing the length of the optical path length.

第1光学面2及び第2光学面6の光経路長の長さは、両者の間に介在する下方ストッパ透過面3、間隙7及び上記可動面5それぞれの厚みの合計である。 The length of the optical path length of the first optical surface 2 and the second optical surface 6 is lower stopper transmission surface 3 interposed therebetween, the gap 7 and the sum of the moving surface 5 each thickness. ここで、下方ストッパ透過面3は、入射光に対して透明で屈折率が大きく、かつ誘電率の高い窒化シリコン膜等からなり、位置固定されている第1光学面2の上面に一体に形成している。 Here, the lower stop transmitting surface 3, a transparent refractive index to incident light is large and made of a high dielectric constant silicon nitride film or the like, formed integrally with the first upper surface of the optical surface 2, which is fixed in position doing. これから、下方ストッパ透過面3及び可動面5のそれぞれの厚みは正確に設定できる。 Now, the thicknesses of the lower stop transmission surface 3 and the movable surface 5 can be accurately set. また、間隙7は前記下方ストッパ透過面3の上面に一体に形成する燐ガラス膜等からなる第1スペーサ面4により設定できる。 Further, the gap 7 can be set by the first spacer surface 4 consisting of phosphosilicate glass film or the like formed integrally on the upper surface of the lower stop transmitting surface 3. このように、本発明の光スイッチング素子は、第1光学面2及び第2光学面6の光経路長の長さを、下方ストッパ透過面3、間隙7及び上記可動面5それぞれの厚みによって正確に設定できるだけでなく、可動面5の変位量を間隙7の範囲に制限することで、光経路長の長さの増減を正確に規制して、光の干渉作用の変化を正確に切り替えることができる。 Thus, the optical switching device of the present invention, the length of the optical path length of the first optical surface 2 and the second optical surface 6, the lower stop transmitting surface 3, the gap 7 and accurately by the movable surface 5 each thickness not only can set, by limiting the amount of displacement of the movable surface 5 in the range of the gap 7, an increase or decrease in length of the optical path length to accurately regulated, to switch the change in the interference effect of light exactly it can.

本例では、更に第2光学面6の上面に、燐ガラス膜等からなる薄い第2スペーサ面8と、比較的厚い膜厚を有する酸化シリコン膜や窒化シリコン膜等からなる上方ストッパ透過面9を形成し、第2光学面6に対して上方ストッパ透過面9との間に間隙10を形成している。 In this example, further to the upper surface of the second optical surface 6, a thin second spacer surface 8 consisting of phosphosilicate glass film, the upper stopper transmitting surface 9 made of a silicon oxide film or a silicon nitride film or the like having a relatively large thickness to form a to form a gap 10 between the upper stop transmitting surface 9 with respect to the second optical surface 6. 上記間隙7及び前記間隙10は、第1スペーサ面4及び第2のスペーサ面8のみを選択的にエッチングすることで形成する。 The gap 7 and the gap 10 is formed by selectively etching only the first spacer surface 4 and the second spacer surface 8. 裏返せば、適切に選択したエッチング液によって、下方ストッパ透過面3、可動面5、第2光学面6及び上方ストッパ透過面9はエッチングされないので、間隙7は第1スペーサ面4の膜厚で、間隙10は第2スペーサ面8の膜厚で精密に設定できる。 In Uragaese, by suitably selected etchant, the lower stop transmitting surface 3, the movable surface 5, since the second optical surface 6 and the upper stopper transmitting surface 9 is not etched, the gap 7 with a film thickness of the first spacer surface 4, gap 10 can be precisely set to a film thickness of the second spacer surface 8. このように、従来(図7aの間隔22参照)のように、第1光学面21と支持体23との膜厚差で制御されていた場合に比べ、本発明の光スイッチング素子は、光の干渉作用を決定する間隙7を第1スペーサ面4の膜厚で正確に設定できる。 Thus, unlike the conventional (reference interval of FIG. 7a 22), compared to the case which has been controlled by the film thickness difference between the first optical surface 21 and the support 23, the optical switching device of the present invention, the light accurately set the gap 7 for determining an interference action in a film thickness of the first spacer surface 4.

上述の光スイッチング素子は、図1bに見られるように、導電性を有する第1光学面2及び第2光学面6に所望の電気信号を印加して静電気力を誘起して可動面5を第1光学面2に向けて引き付けることができる。 Above optical switching element, as seen in Figure 1b, and the movable surface 5 by inducing an electrostatic force by applying a desired electric signal to the first optical surface 2 and the second optical surface 6 having a conductive first 1 can attract toward the optical surface 2. これにより、第2光学面6を第1光学面2に密着させれば、入射光の光経路長の長さが短くなることで光の干渉作用が変化し、透過光の光強度を変化させることができる。 Thus, lenses are contacted with a second optical surface 6 to the first optical surface 2, interference of light is changed by the length of the optical path length of the incident light becomes shorter, changing the optical intensity of the transmitted light be able to. ここで、本発明は、第1光学面2と第2光学面6とは平行平板構造を構成しているので、電気信号を印加して誘起される静電気力は、従来(図8a及び図8b参照)に比べ、低電圧で大きなものにすることができる。 Here, the present invention, since the first optical surface 2 and the second optical surface 6 constituting the parallel plate structure, the electrostatic force induced by applying an electrical signal is conventionally (Figures 8a and 8b compared to the reference), it can be large at a low voltage. このため、本発明による光スイッチング素子は、数V程度の低電圧でスイッチング動作させることが可能である。 Thus, optical switching device according to the present invention, it is possible to perform switching operation at a low voltage of about several V.

本例の透過型の光スイッチング素子は、静電気力によって、可動面5及び第2光学面6が一体として弾性変形限界を超えて変位しないように、下方ストッパ透過面3により変位量を制限して、信頼性の向上を図っている。 Transmission type optical switching device of this embodiment, by an electrostatic force, so that the movable surface 5 and the second optical surface 6 is not displaced beyond the elastic deformation limit integrally, to limit the displacement of the lower stop transmitting surface 3 , thereby improving the reliability. また、静電気力によって可動する可動面5及び第2光学面6は、図1bに示す下方ストッパ透過面3に密着した状態から、図1aに示す平坦な元の状態に復帰するに際し、大きくリバウンドしないようにするため、極めて狭く形成された間隙10を隔てて形成されている上方ストッパ透過面9に接面させて、短時間で元の安定状態に復帰させることができる。 The movable surface 5 and the second optical surface 6 of movable by electrostatic forces, the state of being in close contact with the lower stop transmitting surface 3 shown in 1b, the upon return to a flat original state shown in FIG. 1a, not significantly rebound to manner, can be restored by surface contact over the stopper transmitting surface 9 are formed at the gap 10 which is very narrow form in a short time to its original stable state.

ここで、第2光学面6を更に短時間で元の位置に復帰せしめるには、可動面5が上述とは逆に、第1光学面2と第2光学面6とを互いに反発させる向きの静電気力により、第2光学面6を上方ストッパ透過面9に密着させるように強制的に復帰させることができる。 Here, allowed to return to its original position further in a short period of time a second optical surface 6, the movable surface 5 in contrast to the above, the direction to repel the first optical surface 2 and a second optical surface 6 to each other by electrostatic force, the second optical surface 6 can be forcibly returned to be in close contact with the upper stopper transmitting surface 9. 前記第1光学面2と第2光学面6とを互いに反発させる向きの静電気力は、第1光学面2及び第2光学面6に印加する電気信号を同極性にすることで誘起できる。 Electrostatic force in a direction repelling the first optical surface 2 and a second optical surface 6 to each other, capable of inducing by an electrical signal applied to the first optical surface 2 and the second optical surface 6 of the same polarity. この場合、第2光学面は当然にリバウンド現象を起こすことがなく、瞬時に安定化する(第2ストッパ透過面9に密着する)ので、極めて高速なスイッチング動作が可能となる。 In this case, the second optical surface is naturally without causing rebound phenomenon, it stabilized instantaneously (in close contact with the second stopper transmitting surface 9), so it is possible to extremely high speed switching operation.

図2a及び図2bは本発明に基づく透過型の光スイッチング素子の別例の断面図である。 2a and 2b is a cross-sectional view of another example of a transmission type optical switching element according to the present invention. 本例の光スイッチング素子は、上記例(図1参照)と比べ、窒化シリコン膜等からなる可動面5がなく、半透過膜からなる第2光学面6自身が変位する点が異なる。 Optical switching element of this example is compared to the example (see FIG. 1), no moving surface 5 made of a silicon nitride film or the like, that the second optical surface 6 itself consisting of a semi-permeable membrane is displaced is different. この変更に伴い、窒化シリコン膜等からなる下方ストッパ透過面3の膜厚は、厚くしている。 Along with this change, the thickness of the lower stop transmitting surface 3 made of a silicon nitride film or the like is thickened. 本例は、図2bに示すように、単層膜である第2光学面6が静電気力によって第1光学面2へ引き付けられるように変位し、上記例示(図1b参照)と同様に、光の干渉作用を変化させる。 This example, as shown in Figure 2b, the second optical surface 6 is displaced so as to be attracted to the first optical surface 2 by an electrostatic force is a single layer film, similarly to the example (see FIG. 1b), the light changing the interference effect. 静電気力によって可動する第2光学面を2層構造とするか、単層構造とするかは、第2光学面を構成する膜の材料によって決定すればよい。 The second optical surface movable by electrostatic force or a two-layer structure, is either a single-layer structure, it may be determined by the material of the film constituting the second optical surface.

図3a〜図3cは透過型の光スイッチング素子の別例を示す断面図であり、図3aは静電気力が発生していない状態を、図3bは第2光学面6を上方ストッパ透過面9に接面させるため、第1光学面2及び第2光学面6を互いに反発させる静電気力を発生させる電気信号を第1光学面2及び第2光学面6間に印加した状態を、そして図3cは第1光学面2及び第2光学面6を互いに引き合う静電気力を発生させる電気信号を第1光学面2及び第2光学面6間に印加した状態をそれぞれ示している。 Figure 3a~ Figure 3c is a sectional view showing another example of the transmission type of optical switching element, a state Figure 3a has not electrostatic force is generated, Figure 3b a second optical surface 6 upward stopper transmitting surface 9 in order to surface contact, the state was applied electrical signal for generating an electrostatic force to repel the first optical surface 2 and the second optical surface 6 together between the first optical surface 2 and the second optical surface 6, and Figure 3c It shows a state of applying an electrical signal to generate an electrostatic force attracting the first optical surface 2 and the second optical surface 6 together between the first optical surface 2 and the second optical surface 6, respectively. 本例の光スイッチング素子は、第2光学面6を挟む間隙7及び間隙10が略同間隔であり、間隙7及び間隙10の合計が、上記例(図2a及び図2b参照)の間隙7とほぼ等しい。 Optical switching device of this embodiment is substantially the same spacing is a gap 7 and the gap 10 to sandwich the second optical surface 6, the sum of the gap 7 and the gap 10, the gap 7 of the above example (see FIGS. 2a and 2b) approximately equal.

本例の光スイッチング素子は、第1光学面2及び第2光学面6を互いに反発させる静電気力を発生させる電気信号を第1光学面2及び第2光学面6間に印加した場合、図3bに見られるように、第2光学面6は上方ストッパ透過面9に瞬時に押し付けられて安定し、透過光を最小にする(又は非透過する)。 If the optical switching element of this example, that applying an electrical signal to generate an electrostatic force to repel the first optical surface 2 and the second optical surface 6 together between the first optical surface 2 and the second optical surface 6, FIG. 3b as seen in, the second optical surface 6 stably pressed instantaneously upward stopper transmitting surface 9, (with or nontransparent) to the transmitted light to a minimum. また、第1光学面2及び第2光学面6を互いに引き合う静電気力を発生させる電気信号を第1光学面2及び第2光学面6間に印加した場合、図3cに見られるように、第2光学面6は下方ストッパ透過面3に瞬時に押し付けられて安定し、透過光を最大にする(又は透過させる)。 Further, when applying an electrical signal to generate an electrostatic force attracting the first optical surface 2 and the second optical surface 6 together between the first optical surface 2 and the second optical surface 6, as seen in Figure 3c, the 2 optical surface 6 is stably pressed instantaneously downward stop transmitting surface 3, the transmitted light to the maximum (or transmitting). このように、本例の光スイッチング素子は、ON状態又はOFF状態のいずれにも電気信号の印加を要するものの、極めて高速なスイッチング動作を実現している。 Thus, the optical switching device of this embodiment, however, the required application of the electrical signals in either the ON state or the OFF state and achieve very high speed switching operation.

図4a〜図4cは、本発明による光スイッチング素子の別例を示す断面図を示す。 Figure 4a~ Figure 4c shows a cross-sectional view showing another example of an optical switching device according to the present invention. 本例の光スイッチング素子は、上記例(図3a〜図3c参照)と同様に、ON状態及びOFF状態のいずれでも電気信号の印加を要するが、第1光学面2及び第2光学面6が共に変位する構造としている点が相違する。 Optical switching element of this embodiment, similarly to the example (see FIG 3a~ Figure 3c), but requires the application of electrical signals in either the ON state and the OFF state, the first optical surface 2 and the second optical surface 6 to differences that has a structure to be displaced together. このため、図4aに見られるように、まず第1光学面2を変位させるため、第1光学面2と一体な可動面16を形成している。 Thus, as seen in Figure 4a, in order to initially displace the first optical surface 2, to form a first optical surface 2 integral with a movable surface 16. そして、前記可動面16と一体に変位する第1光学面2の下方への変位量を制限する下方ストッパ透過面12及び第3スペーサ面13を基板11の上面に形成し、間隙14を設けている。 Then, the lower stopper transmission surface 12 and the third spacer surface 13 to limit the amount of displacement of the first lower optical surface 2 which is displaced integrally with the movable surface 16 is formed on the upper surface of the substrate 11, it is a clearance 14 there. これにより、本例の光スイッチング素子は、間隙7、間隙10、そして前記間隙14の3つの間隙を有する。 Thus, optical switching device of this embodiment has three gaps of the gap 7, the gap 10 and the gap 14,.

OFF状態は、図4bに見られるように、第1光学面2及び第2光学面6に電気信号を印加し、互いに反発しあう向きの静電気力を発生させ、第1光学面2は可動面16の変位によって下方ストッパ透過面12に押し付け、第2光学面6は可動面5の変位によって上方ストッパ透過面9に押し付ける。 OFF state, as seen in Figure 4b, the electrical signal is applied to the first optical surface 2 and the second optical surface 6, the generation of static electricity force in a direction which repel each other, the first optical surface 2 is movable surface pressed downward stop transmitting surface 12 by 16 the displacement of the second optical surface 6 is pressed against the upper stopper transmitting surface 9 by the displacement of the movable surface 5. この状態で、間隙7が図1a中の間隙7と等しくなるようにしておけば、透過光の光強度は最低となる。 In this state, if as a gap 7 is equal to the gap 7 in FIG. 1a, the light intensity of the transmitted light becomes minimum. これに対し、ON状態は、図4cに見られるように、第1光学面2及び第2光学面6に逆極性の電気信号を印加し、互いに引き合う向きの静電気力を発生させ、第1光学面2及び可動面16と、第2光学面6及び可動面5とを互いに接面させる。 In contrast, ON state, as seen in Figure 4c, the opposite-polarity electric signal is applied to the first optical surface 2 and the second optical surface 6, the generation of static electricity force in a direction to attract each other, the first optical the surface 2 and movable surface 16 to the second optical surface 6 and the movable surface 5 facing surface to each other. ここで、第1スペーサ面4が図1b中の第1スペーサ面4と等しくしておけば、透過光の光強度は最大となる。 The first spacer surface 4 if made equal to the first spacer surface 4 in 1b, the light intensity of the transmitted light is maximized. このように、OFF状態及びON状態のいずれも、各光学面2,6は、各ストッパ透過面12,9に、又は互いに接面することで安定するため、静電気力による変位速度を大きくでき、スイッチング動作を高速化できる。 Thus, none of the OFF and ON states, each optical surface 2 and 6, each stopper transmissive surface 12 and 9, or to stabilize by flush contact with each other, can increase the displacement speed of the electrostatic force, the switching operation can be speeded up.

図5aは透過窓18を開口した遮光面17を上方ストッパ透過面9の上面に添設した透過型の光スイッチング素子の断面図、図5bは同光スイッチング素子のON状態における透過光の光強度プロファイルである。 Figure 5a is a sectional view of a transmission-type optical switching element that is additionally provided on the upper surface of the light shielding surface 17 having an open transmission window 18 above the stopper transmitting surface 9, Figure 5b light intensity of the transmitted light in the ON state of the optical switching element it is a profile. 本発明の光スイッチング素子は、図5aに見られるように、第2光学面6と下方ストッパ透過面3とが接しているON状態では、透過光の最大光強度が得られる領域(第2光学面6及び下方ストッパ透過面3が接面している領域)の周辺に、間隙7が徐々に広がっていく領域が存在する。 Optical switching element of the present invention, as seen in Figure 5a, in the ON state and the second optical surface 6 and the lower stop transmitting surface 3 are in contact, the area where the maximum light intensity of the transmitted light is obtained (second optical surrounding regions) face 6 and a lower stopper transmitting surface 3 are surface contact, there is a region where the gap 7 is gradually spread. このため、透過光の光強度は徐々に低下していく。 Therefore, the light intensity of the transmitted light gradually decreases. こうした透過光の光強度プロファイルは、図5b中破線で示されるように、徐々に光強度が弱くなるので、投光パターンが不鮮明になってしまう。 Light intensity profile of such transmitted light, as shown by a broken line in FIG. 5b, since gradual light intensity is weak, the projection pattern becomes unclear.

本例では、投光パターンが不鮮明になることを防止するため、図5aに見られるように、上方ストッパ透過面9の上面に、入射光を遮断する高融点金属膜(W膜やMo膜等)等の遮光面17を形成し、この遮光面17に第2光学面6が変位した際に下方ストッパ透過面3に接面する範囲以下の狭い透過窓18を開口して、投光パターンを最大光強度が得られる範囲内に限定している。 In this example, in order to prevent that the projection pattern becomes unclear, as seen in Figure 5a, the upper surface of the upper stop transmitting surface 9, the refractory metal film that blocks incident light (W film or Mo film and the like ) the light shielding surface 17 formed such, the narrow transmission window 18 range following facing contact with the lower stop transmitting surface 3 when the second optical surface 6 on the light shielding surface 17 is displaced by the opening, the projection pattern maximum light intensity is limited within the range obtained. すなわち、透過窓18を開口した遮光面17は、透過光の光強度プロファイルを図5b中実線で示されるパターンに限定する。 That is, the light shielding surface 17 having an open transmission window 18 limits the light intensity profile of the transmitted light in the pattern shown in Figure 5b solid. こうした遮光面17は、光経路上に設けられればよく、上記例示のように、上方ストッパ透過面9の上面に制限されない。 These light shielding surface 17, it is sufficient provided on the optical path, as illustrated above, it is not limited to the upper surface of the upper stop transmitting surface 9. すなわち、遮光面17は、上方ストッパ透過面9の下面、第1光学面2の下面又は上面、下方ストッパ透過面3の上面又は下面、第2光学面の上面又は下面のほか、例えば基板1の上面又は下面のいずれに設けてもよい。 That is, the light shielding surface 17 of the upper stopper transmitting surface 9 lower surface, a first lower surface or upper surface of the optical surface 2, the upper surface or lower surface of the lower stop transmitting surface 3, in addition to the upper or lower surface of the second optical surface, for example, the substrate 1 it may be provided on either top or bottom. また、遮光面は、上記高融点金属膜以外にも、Al, Au, Cr等の金属膜や、多結晶シリコン膜等の半導体膜により形成できる。 The light shielding surface, in addition to the refractory metal film, Al, Au, or a metal film such as Cr, can be formed by a semiconductor film such as a polycrystalline silicon film.

次に、本発明による光の干渉作用を用いた透過型の光スイッチング素子の動作原理について説明する。 Next, the operation principle of the transmission type optical switching element using the interference effect of light by the present invention. 図6は波長λで規格化した両光学面の実効的な間隔hと(IT/ITmax)との関係を反射係数Rをパラメータに表した光強度プロファイルである。 6 is a light intensity profile representing the relationship between the effective spacing h between both optical surfaces normalized and (IT / ITmax) the reflection coefficient R as a parameter at a wavelength lambda. 本発明のように、一対の第1光学面及び第2光学面を平行に並べた光スイッチング素子は、両光学面の距離を変化させることにより、いわゆる「ファブリー・ペロー型干渉フィルタ」に見られる光の干渉作用を変化させる。 Optical switching elements arranged in parallel manner, the pair of first optical surface and the second optical surface of the present invention, by changing the distance between both optical surfaces, seen in the so-called "Fabry-Perot interference filter" changing the interference effects of light. ここで、本発明の光スイッチング素子を前記ファブリー・ペロー型干渉フィルタとして考えた場合、入射光の入射角度が略0度とすれば、透過光の透過率は、近似的に Here, when considering the optical switching device of the present invention as the Fabry-Perot interference filter, if the incident angle of the incident light is substantially 0 degrees, the transmittance of the transmitted light, approximately
IT/I0=[1−A/(1−R)] 2 {1+[4R/(1−R) 2 ]sin 2 (2πh/λ)} -1 IT / I0 = [1-A / (1-R)] 2 {1+ [4R / (1-R) 2] sin 2 (2πh / λ)} -1
で与えられる。 It is given by. ここで、I0:入射光強度、IT:透過光強度、A:吸収係数、R:反射係数、T:透過係数、h:両光学面の実効的な間隔(h=nt、tは両光学面の間隔、nは両光学面間の実効的な屈折率)、λ:入射光の波長であり、A+R+T=1である。 Here, I0: incident light intensity, IT: transmitted light intensity, A: absorption coefficient, R: reflection coefficient, T: transmission coefficient, h: the effective distance between the optical surfaces (h = nt, t both optical surfaces interval, n represents the effective refractive index between the two optical surfaces), lambda: the wavelength of the incident light, an a + R + T = 1. 上記式の右辺の[1−A/(1−R)] 2項は入射光強度に対する減衰率を示し、透過光の最大光強度がITmaxで、入射光強度がI0とすれば、(ITmax/I0)となる。 [1-A / (1- R)] 2 term in the right-hand side of the equation represents the attenuation of incident light intensity, maximum light intensity of the transmitted light in itmax, if the incident light intensity and I0, (itmax / I0) to become. また、上記式右辺の{1+[4R/(1−R) 2 ]sin 2 (2πh/λ)} -1項は、ITmaxに対する透過光の光強度ITの比であるIT/ITmaxを表わす。 Further, {1+ [4R / (1 -R) 2] sin 2 (2πh / λ)} -1 of the above formula right side represents the IT / itmax is the ratio of the light intensity IT of the transmitted light against itmax.

一般に、透過光の最大光強度ITmaxは両光学面の実効的な間隔hがm(λ/2)の場合、透過光の最小光強度ITminは両光学面の実効的な間隔hがn(λ/2)+λ/4の場合である。 In general, if the maximum light intensity ITmax the effective spacing h between both optical surfaces of the transmitted light is m the (lambda / 2), the minimum light intensity ITmin the effective spacing h between both optical surfaces of the transmitted light n (lambda / 2) it is the case of the + λ / 4. ここで、前記m及びnはそれぞれ整数である。 Here, the m and n are integers, respectively. 両光学面の実効的な間隔hがλから(5/4)λへとλ/4だけ変化すると、図6に見られるように、 (IT/ITmax)は1.0から単調に減少して間隔hが(5/4)λの時に最小値となる。 If the effective distance h between both optical surfaces changes by the lambda / 4 to the (5/4) λ λ, as seen in FIG. 6, (IT / ITmax) the spacing h monotonously decreases from 1.0 but the minimum value at the time of (5/4) λ. 透過光の光強度の変化はRに依存するため、明確なON状態及びOFF状態の切り替えを図るには、前記Rを大きくすればよいことが分かる。 Since the change in light intensity of the transmitted light depends on R, the attempt to switch distinct ON and OFF states, may it can be seen that by increasing the R. これに対し、両光学面に対して印加する電気信号により、透過光の光強度を連続的(アナログ的)に変化させたい、すなわち緩やかな(IT/ITmax)の変化を得たい場合にはRを小さくすればよい。 In contrast, the electrical signal to be applied to both optical surfaces, is desired to change the light intensity of the transmitted light continuously (analog), that is, when it is desired to obtain a change in a gradual (IT / itmax) R the may be reduced.

例えば、図1a及び図1bに見られる例に即して説明すれば、次のようになる。 For example, if described with reference to the example seen in FIGS. 1a and 1b, the as follows. 光スイッチング素子における透過光の最小光強度ITminは、両光学面2,6間の実効的な間隔h=n1t1+n2t2+n0g=(5/4)λの場合(図1aの場合)に得られる。 Minimum light intensity ITmin of transmitted light in the optical switching device is obtained when both the effective spacing between the optical surfaces 2,6 h = n1t1 + n2t2 + n0g = (5/4) λ (the case of FIG. 1a). ここで、n1, t1は下方ストッパ透過面3の屈折率と膜厚を、n2, t2は可動面5の屈折率と膜厚を、そしてn0, gは間隙7の屈折率(空気の場合、n0=1.0)と間隔である。 Here, n1, t1 is the refractive index and the thickness of the lower stop transmitting surface 3, n2, t2 is the refractive index and thickness of the moving surface 5, and n0, g in the case of the refractive index of the gap 7 (air, n0 = 1.0) to be the interval. これに対し、透過光の最大光強度ITmaxは、両光学面2,6間の実効的な間隔h=n1t1+n2t2=λの場合(図1bの場合)に得られる。 In contrast, the maximum light intensity ITmax of the transmitted light is obtained when the effective distance h = n1t1 + n2t2 = λ between both optical surfaces 2,6 (in Figure 1b). これから、間隙7の間隔g=λ/4(n0=1.0の場合)を満足するように、精密に設定できればよいことが分かる。 Now, so as to satisfy (for n0 = 1.0) distance g = lambda / 4 of the gap 7, may it can be seen that if precisely set.

また、図2a及び図2bに見られる例に即して説明すれば、次のようになる。 Also, it will be described with reference to the example seen in FIGS. 2a and 2b, as follows. 上記例の光スイッチング素子における透過光の最小光強度ITminは、両光学面2,6間の実効的な間隔h=n1t1'+n0g=(5/4)λの場合(図2aの場合)に得られる。 Minimum light intensity ITmin of transmitted light in the optical switching element in the above example, obtained for both effective spacing between the optical surfaces 2,6 h = n1t1 '+ n0g = (5/4) λ (the case of FIG. 2a) It is. ここで、n1, t1'は下方ストッパ透過面3の屈折率と膜厚を、そしてn0, gは間隙7の屈折率(空気の場合、n0=1.0)と間隔である。 Here, n1, t1 'is the refractive index and the thickness of the lower stop transmitting surface 3, and n0, g (in the case of air, n0 = 1.0) refractive index of the gap 7 is an interval. これに対し、透過光の最大光強度ITmaxは、両光学面2,6間の実効的な間隔h=n1t1'=λの場合(図2bの場合)に得られる。 In contrast, the maximum light intensity ITmax of the transmitted light is obtained when the effective distance h = n1t1 '= λ between both optical surfaces 2,6 (in Figure 2b). ここで、図2a及び図2bに見られる例の下方ストッパ透過面3と、図1a及び図1bに見られる例の下方ストッパ透過面3及び可動面5を、同じ材料で形成すれば、t1'=t1+t2で与えられる。 Here, the lower stop transmitting surface 3 of the example seen in FIG. 2a and 2b, the lower stop transmission surface 3 and the movable surface 5 of the example seen in FIGS. 1a and 1b, the if formed of the same material, t1 ' = given by t1 + t2. このように、間隙7の間隔g=λ/4(n0=1.0の場合)を満足するように、精密に設定できればよいことが分かる。 Thus, to satisfy (for n0 = 1.0) distance g = lambda / 4 of the gap 7, may it can be seen that if precisely set.

図1a及び図1bに見られる例において、窒化シリコン膜等からなる可動面5を入射光の光経路の長さの変化に比べて無視できる程度に薄く形成すれば、第1光学面2及び第2光学面6の実効的な間隔hは、入射光の波長λ=1.3〜1.5μmに対してh=n1t1+n0g≒(5/4)λ≒1.6μmとなる。 In the example seen in FIGS. 1a and 1b, the if thin enough to be negligible with a movable surface 5 made of a silicon nitride film or the like to changes in the length of the optical path of the incident light, a first optical surface 2 and the 2 the effective spacing h of the optical surface 6 becomes h = n1t1 + n0g ≒ (5/4) λ ≒ 1.6μm with respect to the wavelength λ = 1.3~1.5μm of the incident light. 間隙7が空気(n0=1.0)で満たされている場合、g=λ/4であり、n1t1=λとなる。 If the gap 7 is filled with air (n0 = 1.0), a g = λ / 4, the n1t1 = λ. 下方ストッパ透過面3が窒化シリコン膜からなる場合、下方ストッパ透過面3はn1=2.0となるので、t1=λ/2.0≒0.7μmとなる。 If the lower stop transmission surface 3 made of a silicon nitride film, since the lower stop transmitting surface 3 becomes n1 = 2.0, a t1 = λ / 2.0 ≒ 0.7μm. 本発明は、第1スペーサ面4を燐ガラス膜等で形成することにより、第1スペーサ面4の膜厚をλ/4≒0.4μmとしても、ウエットエッチング工程により精度高く加工することができる。 The present invention, the first spacer face 4 by forming a phosphorus glass film, also the thickness of the first spacer face 4 as a lambda / 4 ≒ 0.4 .mu.m, can be processed with high accuracy by wet etching process.

本発明の光スイッチング素子は、光の干渉作用の変化を妨げない範囲で、他の膜を形成することもできる。 Optical switching element of the present invention, within a range which does not impair the change in the interference effect of light, it is also possible to form other layer. 例えば、光スイッチング素子の表面に対して、入射光の反射を防止する反射防止膜や、外部から異物が侵入することを防止する保護膜を形成してもよい。 For example, with respect to the surface of the optical switching elements, and an anti-reflection film that prevents reflection of incident light, a protective film may be formed to prevent the foreign matter from the outside from entering. この場合、透過窓を開口した遮光面を、前記反射防止膜又は保護膜の上面又は下面に形成することもできる。 In this case, the shielding surface having an open transmission window may be formed on the upper surface or lower surface of the antireflection film or a protective film. また、上記説明では第2光学面側から入射光を照射する場合を例示したが、入射光を第1光学面側から照射しても、基本的には上述までの説明が当てはまる。 Further, in the above description has illustrated the case of irradiating the incident light from the second optical surface, be irradiated with incident light from the first optical surface, described up to above apply basically. 更に、上述までの例示は透過型の光スイッチング素子についてのものであったが、反射型の光スイッチング素子についても、同様な光の干渉作用の変化によるON状態及びOFF状態の切り替えを実現することができる。 Furthermore, although illustrated to above were of the transmission-type optical switching element, for the reflection type optical switching element, realizing a switching of the ON and OFF states according to changes in the interference of the same light that can.

本発明の光スイッチング素子は、上述までの説明から分かるように、透過又は非透過を切り替える光の干渉作用を決定する間隙の大きさを正確に設定できることから、可視光から紫外光、特に短波長光を入射光として、透過又は非透過を切り替えることができる点に特徴がある。 Optical switching element of the present invention, as seen from the foregoing description above, the size of the gap that determines the interference effect of light to switch the transmission or non-transmission because the accurately set, ultraviolet light from the visible light, particularly short wavelength light as incident light, is characterized in that it is possible to switch the transmission or non-transmission. そこで、具体的にg線(λ=436nm)を入射光として、上記図2a及び図2bに見られる透過型の光スイッチング素子による透過又は非透過の切り替えを説明する。 Therefore, specifically the g-line (lambda = 436 nm) as the incident light, explaining switching of transmission or non-transmission by transmission of optical switching element as seen in FIG. 2a and 2b.

g線(λ=436nm)を入射光とする光スイッチング素子の構成は。 Structure of an optical switching element for the g-line (lambda = 436 nm) and the incident light. 次のとおりである。 It is as follows. 基板1は約5mm厚の石英ガラス板からなり、導電性を有する20nm厚の多結晶シリコン膜で第1光学面2を前記基板1の表面に形成する。 Substrate 1 is made of about 5mm thick quartz glass plate to form a first optical surface 2 on the surface of the substrate 1 of a polycrystalline silicon film of 20nm thickness having conductivity. 次に、n1t1'=λの要件を満足するように、前記第1光学面2の上面に、t1'=213nmの窒化シリコン膜 (但し、λ≒0.4μmでの窒化シリコン膜の屈折率n1=2.05) を下方ストッパ透過面3として形成する。 Next, 'so as to satisfy the requirements of = lambda, the first upper surface of the optical surface 2, t1' n1t1 = 213nm silicon nitride film (provided that the refractive index of the silicon nitride film at λ ≒ 0.4μm n1 = 2.05) formed as a lower stop transmitting surface 3. この下方ストッパ透過面3の上面に、間隙7をλ/4=109nmに設定するため、前記間隙7に等しい膜厚の燐ガラス膜で第1スペーサ面4を形成する。 The upper surface of the lower stop transmitting surface 3, for setting the gap 7 to the lambda / 4 = 109 nm, to form a first spacer surface 4 at equal film thickness of the phosphorus glass film in the gap 7.

第2光学面6は、導電性を有する20nm厚の多結晶シリコン膜からなり、上記第1スペーサ面4の上面に形成している。 The second optical surface 6 is made of polycrystalline silicon film of 20nm thickness having conductivity, it is formed on the upper surface of the first spacer surface 4. 上方ストッパ透過面9は、前記第2光学面6の上面に形成した燐ガラス膜からなる第2スペーサ面8の上面に、1μm厚の酸化シリコン膜やシリコン窒化膜等により形成する。 Upper stop transmitting surface 9, the upper surface of the second spacer surface 8 consisting of phosphorus glass film formed on the upper surface of the second optical surface 6 is formed by a 1μm silicon oxide film or a silicon nitride film having a thickness or the like. 間隙7及び間隙10は、第1スペーサ面4及び第2スペーサ面8を選択的にエッチングすることにより形成する。 The gap 7 and the gap 10 is formed by selectively etching the first spacer surface 4 and the second spacer surface 8. こうして作られた光スイッチング素子は、それぞれ20nm厚の多結晶シリコン膜からなる第1光学面2及び第2光学面6のλ=436nmにおける吸収係数A=0.25(本例では、第1光学面2及び第2光学面6の合計の吸収係数)、反射係数R=0.4となる。 Thus formed optical switching element, the absorption coefficient A = 0.25 (the example in lambda = 436 nm of the first optical surface 2 and the second optical surface 6 of polycrystalline silicon film of 20nm thickness, respectively, the first optical surface 2 and the total absorption coefficient of the second optical surface 6), the reflection coefficient R = 0.4. この吸収係数A及び反射係数Rを上記式に代入すれば、ITmax=0.34I0、ITmin=0.06I0となり、ITmin : ITmax≒1:5が得られる。 By substituting this absorption coefficient A and the reflection coefficient R in the above formula, ITmax = 0.34I0, ITmin = 0.06I0 next, ITmin: ITmax ≒ 1: 5 is obtained.

したがって、透過光の最大光強度は入射光の約1/3に減衰し、透過光の最大光強度と最小光強度との強度比は約5倍となることから、本例の構成は紫外光(g線(λ=436nm))の透過型の光スイッチング素子として利用することができる。 Therefore, the maximum light intensity of the transmitted light is attenuated to approximately 1/3 of the incident light, the intensity ratio of the maximum light intensity and the minimum light intensity of transmitted light because it is about 5-fold, the configuration of this embodiment is ultraviolet light (g line (λ = 436nm)) can be utilized as a transmission type of optical switching elements. ここで、第1光学面2及び第2光学面6の実効的な間隔hに対する透過光の光強度プロファイル(図6参照)を見ると、R=0.4においてhがλから(5/4)λまで変化すると、(IT/ITmax)比は比較的緩やかに変化する。 Turning now to the light intensity of the transmitted light with respect to the effective spacing h of the first optical surface 2 and the second optical surface 6 profiles (see FIG. 6), h is the lambda in R = 0.4 (5/4) λ When changes to, (IT / iTmax) ratio varies relatively slowly. これから、電気信号の印加による間隔hの変化により、透過光はアナログ的な変化をする光強度変化が得られることになり、印加する電気信号に対する透過光の光強度のアナログ変換的な素子としても、本発明の光スイッチング素子を利用できることが分かる。 Now, the change in the distance h by application of an electrical signal, the transmitted light becomes the light intensity variation of the analog change is obtained, even analog converter specific element of the light intensity of the transmitted light to an electrical signal applied it can be seen that the availability of optical switching element of the present invention.

次に、本発明の光スイッチング素子を用いた画像表示装置を構成するにあたり、3原色である赤R、緑G及び青Bの各色にスイッチング動作を最適化した透過型の光スイッチング素子について説明する。 Next, in constituting the image display apparatus using the optical switching device of the present invention, red R the three primary colors, the transmission type optical switching elements to optimize the switching operation to the respective colors of green G and blue B will be described . ここで、Rに最適化された光スイッチング素子は、R用光スイッチング素子とし、以下同様にG用光スイッチング素子、B用光スイッチング素子と呼ぶことにする。 Here, optical switching elements that are optimized for R is the R light switching element, will be similarly referred G optical switching element, and B light switching element below. まず、上述したg線(λ=436nm)の紫外光に最適化した光スイッチング素子に倣って、前記3原色に最適化した光スイッチング素子の構成について述べる。 First, following the optical switching element that is optimized to ultraviolet light of the above g-line (lambda = 436 nm), there will be described a configuration of the optimized optical switching element in the three primary colors. R(λ=700nm)、G(λ=540nm)及びB(λ=460nm)に対するシリコン窒化膜の屈折率は、それぞれ2.03、2.03及び2.04である。 R (λ = 700nm), G (λ = 540nm) and refractive index of the silicon nitride film to B (λ = 460nm) are respectively 2.03,2.03 and 2.04. これから、下方ストッパ透過面3の膜厚t1'は、R用光スイッチング素子では345nm、G用光スイッチング素子では266nm、そしてB用光スイッチング素子では230nmに設定する。 Now, the thickness t1 'is lower stop transmitting surface 3, the R light switching element 345 nm, the G light switching element 266 nm, and in the B-light switching element is set to 230 nm. 各光スイッチング素子の間隙7は、λ/4であるから、R用光スイッチング素子では175nm、G用光スイッチング素子では135nm、そしてB用光スイッチング素子では115nmに設定する。 Gap 7 of each optical switching element, because it is lambda / 4, the R light switching element 175 nm, the G light switching element 135 nm, and in the B-light switching element is set to 115 nm. また、第1光学面2及び第2光学面6は、いずれも導電性を有する20nm厚の多結晶シリコン膜から構成した場合、R、G及びBに対する各吸収係数Aは0.01、0.02及び0.16であり、反射係数Rは0.34、0.36及び0.38である。 The first optical surface 2 and the second optical surface 6 are both when configured polycrystalline silicon film of 20nm thickness having conductivity, R, the absorption coefficient A for G and B are 0.01, 0.02 and 0.16 There, the reflection coefficient R is 0.34,0.36 and 0.38. よって、ITmax/I0は、R用光スイッチング素子で0.98、G用光スイッチング素子で0.97、そしてB用光スイッチング素子で0.55となり、ITmax/ITminはR用光スイッチング素子で4.1、G用光スイッチング素子で4.5、そしてB用光スイッチング素子で5.0が得られる。 Therefore, itmax / I0 is 0.98 R light switching element, 0.97 G optical switching element and 0.55 in the B-light switching element, itmax / ITmin is 4.1 R light switching element, the G light switching element in 4.5, and 5.0 is obtained in the B light switching element.

これから分かるように、入射光の波長λが長くなるにつれて多結晶シリコンの反射係数Rが低くなるのでITmax/ITminの比も低くなっている。 As can be seen, the reflection coefficient R of the polysilicon is also lower ratio itmax / ITmin becomes lower as the wavelength of the incident light λ is longer. ITmax/ITminの比の違いは、光スイッチング素子としてのスイッチング動作の相違を意味するが、同一の画像表示装置に用いる光スイッチング素子としては、いずれのITmax/ITminの比もできる限り同じであることが望ましい。 Itmax / difference ratio of ITmin is meant the difference in the switching operation as an optical switching element, as the optical switching element used in the same image display apparatus is the same as much as possible the ratio of any itmax / ITmin It is desirable そこで、第1光学面2及び第2光学面6として、波長λが100〜1000nm(1.0μm)に対して略一定の反射率R=0.55を有するMo膜や、R=0.60のW膜を用いながら、吸収係数A=0.20になるようにそれぞれの膜厚を設定すればよい。 Therefore, as the first optical surface 2 and the second optical surface 6, Mo film and having a substantially constant reflectance R = 0.55 wavelength λ is against 100 to 1000 nm (1.0 .mu.m), the W film R = 0.60 using while, may be set the film thickness to be the absorption coefficient a = 0.20. この場合、Mo膜による第1光学面2又は第2光学面6ではITmax/I0=0.55、ITmax/ITmin=12となり、W膜による第1光学面2又は第2光学面6ではITmax/I0=0.50、ITmax/ITmin=16となる。 In this case, the first optical surface 2 or the second optical surface 6 by Mo film ITmax / I0 = 0.55, ITmax / ITmin = 12 next, in the first optical surface 2 or the second optical surface 6 by W film itmax / I0 = 0.50, the ITmax / ITmin = 16. このように、R、G及びB用光スイッチング素子においては、多結晶シリコン膜に代えてMo膜又はW膜により第1光学面2及び第2光学面6を構成することにより、透過特性を改善することができる。 Thus, R, in the optical switching element for G and B, by configuring the first optical surface 2 and the second optical surface 6 by Mo film or a W film instead of polycrystalline silicon film, improving the transmission characteristics can do. これは、反射型のR、G及びB用光スイッチング素子についても同様に言える。 This is true as well for a reflection type R, G and B light switching element.

図10a〜図10cは、R、G及びB用光スイッチング素子を同一のガラス基板30上に2次元配列して構成した画像表示装置の構成図(図10a)と、各光スイッチング素子に印加する電気信号の制御方式を表す説明図(図10b及び図10c)である。 Figure 10a~ Figure 10c is, R, block diagram of an image display apparatus constructed by arranging two-dimensionally optical switching element for G and B on the same glass substrate 30 (FIG. 10a), is applied to each light switching element it is a diagram of a control system of the electric signal (Figure 10b and Figure 10c). 本例以下の画像表示装置は、上述までに説明してきた各光スイッチング素子31(R、G及びB用光スイッチング素子)を同一のガラス基板30上に、画素単位32毎に2次元配列して構成している。 The image display apparatus of the following present embodiment, each optical switching element 31 (R, G and B light switching element) have been described to above the on the same glass substrate 30, and two-dimensionally arranged for each pixel 32 It is configured. そして、各光スイッチング素子31の透過光(又は反射光)の光強度を増減できるように、各光スイッチング素子31へ個別に電気信号を印加する信号線を接続する。 As you can increase or decrease the light intensity of the transmitted light of the optical switching elements 31 (or reflected light), connecting the signal line for applying a separate electrical signal to the optical switching element 31. 光源37からの入射光は、入射光照射部36により、2次元配列された画素単位32全体へ分散され、照射される。 Incident light from the light source 37, the incident light irradiating unit 36 ​​is distributed to the entire two-dimensional array of pixel units 32 is irradiated. このほか、1次元配列の光スイッチング素子による投影を走査に合わせてずらしていく画像表示装置構成も構成できるが、発色にかかる構成は本例と同じなので、説明は省略する。 In addition, although the projection by the optical switching element of a one-dimensional array can be an image display device also configured configuration by shifting in accordance with the scanning, the arrangement according to the color is the same as the present embodiment, description is omitted.

図11は3原色に対応した3種類のR、G及びB用光スイッチング素子から画素単位を構成した画像表示装置を表す構成図である。 Figure 11 is a block diagram showing an image display device constituting the pixel units of three R, G and B light switching elements corresponding to three primary colors. 本例の画像表示装置では、光源である可視光の発光ダイオード又はレーザダイオードから、3原色の各単波長からなる3種類の入射光を、各光スイッチング素子へ照射する。 In the image display apparatus of this embodiment, a light emitting diode or a laser diode of visible light as a light source, three kinds of incident light comprising the single-wavelength of the three primary colors is irradiated to the optical switching element. 画素単位32は、前記各単波長光に対して透過光の透過又は非透過が最適に切り替えられるように設計した3種類のR用、G用及びB用光スイッチング素子(図11中、R、G及びBと表示)、計3個から構成している。 Pixel unit 32, among the three for R, G and for B light switching element (11 the transmission or non-transmission of the transmitted light is designed to be switched optimally to the respective single-wavelength light, R, labeled G and B), constitutes a total of three. 各画素単位を構成する各光スイッチング素子は、複数個であってもよい。 Each optical switching element constituting each pixel unit may be a plurality. この画素単位32は、ガラス基板30に2次元配列されているから各画素単位32を構成する各光スイッチング素子を個別に制御することにより、表示面38(各光スイッチング素子の透過光を投光する面)に画像を表示できる。 The pixel unit 32 controls individually each of the optical switching elements forming each pixel unit 32 from being arranged on the glass substrate 30 two-dimensionally, the light projecting the display surface 38 (light transmitted through the optical switching element image can be displayed on a surface).

図12は3原色及び白色に対応して4個の同じ光スイッチング素子から画素単位を構成した画像表示装置を表す構成図である。 Figure 12 is a block diagram showing an image display device constituting the pixel units of four identical optical switching elements corresponding to the three primary colors and white. この画像表示装置では、GaN半導体等からなる紫外光の発光ダイオード又はレーザダイオードを光源とする単波長の紫外光を入射光とする。 In this image display apparatus, the ultraviolet light having a single wavelength as a light source a light emitting diode or laser diode of ultraviolet light of GaN semiconductors, and the incident light. 画素単位における3原色及び白色は、各光スイッチング素子からの透過光を受けて発光する赤色用、緑色用、青色用又は白色用の蛍光面(図12中、R、G、B及びWと表示)34による。 3 primary colors and white in the pixel unit, a red emitting receiving the transmitted light from each optical switching element, green, in the phosphor screen (FIG. 12 for blue or white, display R, G, and B and W ) According to the 34. これから、本例の表示面38は、前記蛍光面34から構成される。 Now, the display surface 38 of the present embodiment is composed of the phosphor screen 34. 各画素単位の光スイッチング素子は、各蛍光面34に対してそれぞれ1個ずつ、本例の場合は計4個の光スイッチング素子で画素単位を構成する。 Optical switching element of each pixel unit, one by one each for each fluorescent screen 34, in this example constitutes a pixel unit in a total of four optical switching element. 本例では、発色のよい奇麗なカラー画像を実現するため、光の3原色に対応した赤色用、緑色用及び青色用の蛍光面34に白色用の蛍光面34を組み合わせているが、単なるカラー画像でよい場合は、赤色用、緑色用及び青色用の蛍光面34だけでよい。 In this example, in order to achieve good clean color image color development, for red corresponding to three primary colors of light, but the phosphor screen 34 for green and blue combines the phosphor screen 34 for white, mere color If good image is red, it is only a phosphor screen 34 for green and blue. 各画素単位を構成する各光スイッチング素子は、各蛍光面毎に複数あってもよい。 Each optical switching element constituting each pixel unit may be a plurality of each phosphor screen. これにより、各画素単位の光スイッチング素子は、それぞれ同じ紫外光を受けながら、各蛍光面34に対応した光スイッチング素子を個別に透過又は非透過を切り替えることで、画素単位での3原色の発光を実現する。 Thus, optical switching element of each pixel, while each receiving the same ultraviolet light, by switching the individual transmission or non-transmission of light switching elements corresponding to the phosphor screen 34, light emission of the three primary colors in units of pixels to achieve.

図13は発光ダイオードからなる光源37を画像の走査に合わせて順次点灯及び消灯を切り替える画像表示装置の構成図である。 Figure 13 is a block diagram of an image display apparatus that switches sequentially on and off combined light source 37 composed of light emitting diodes to scan the image. 本発明による画像表示装置は、上述の例(図10a、図11及び図12)に見られるように、同一のガラス基板30の上面に光スイッチング素子からなる画素単位35を2次元配列した構成であり、全光スイッチング素子に対して光源37から入射光を照射する。 The image display apparatus according to the present invention, the above-described example (FIG. 10a, 11 and 12) as seen in the upper surface of the same glass substrate 30 in a configuration in which the pixel unit 35 formed of a light switching element arranged two-dimensionally There is irradiated with incident light from the light source 37 with respect to all-optical switching elements. 実際の画像表示装置では、光源37から全光スイッチング素子へ均一に入射光を直接照射することは難しいので、通常、図13に見られるように、プリズム等からなる入射光照射部36を介して光源37から全光スイッチング素子へと入射光が導かれる。 In actual image display apparatus, since it is difficult to irradiate the uniformly incident light from the light source 37 to the all-optical switching device directly, usually, as seen in FIG. 13, through the incident light irradiating unit 36 ​​composed of a prism incident light is guided to the all-optical switching element from the light source 37. 本例では、動画を表示する画像表示装置の本質として画面走査されることを利用し、走査信号に同期して光源37も点灯及び消灯を切り替えるようにしている。 In this example, utilizing the fact that the screen scanned as the essence of an image display apparatus that displays a moving light source 37 in synchronization with the scanning signal also to switch the on and off. これにより、画面走査に合わせて透過又は非透過が切り替えられている光スイッチング素子に対応する光源37のみが点灯すればよくなり、光源37全体として消灯しているものが多くなるため、結果として省電力化を図ることができる。 Thus, only the light source 37 corresponding to the optical switching element that is switched transmission or non-transmission in accordance with the screen scanning is better if lit, a light source 37 for increases which are off as a whole, saving as a result it is possible to reduce the power consumption.

画素単位としての光強度の強弱は、光源から照射される入射光の光強度を調整するのではなく、各画素単位を構成する光スイッチング素子個々のON状態の時間を増減することで、容易に実現できる。 Intensity of light intensity as a pixel unit, rather than adjusting the light intensity of the incident light emitted from the light source, by increasing or decreasing the optical switching element time of each ON state constituting each pixel unit, easily realizable. 例えば、図10bに見られるように、画素単位の単位点灯時間を等分割したパルス幅の電気信号の印加回数を、前記単位印加時間の総和が単位点灯時間を超えない範囲で増減することにより、画素単位の光強度は前記電気信号を単位点灯時間で積分した強さで制御することができる。 For example, as seen in FIG. 10b, and the number of applications of the electrical signal having a pulse width obtained by equally dividing the unit lighting time of the pixel units, by increasing or decreasing the extent that the sum of the unit of application time does not exceed the unit lighting time, the light intensity of each pixel can be controlled in intensity obtained by integrating the unit lighting time said electrical signal. また、図10cに見られるように、画素単位の単位点灯時間以下の連続印加時間で印加する電気信号の前記連続印加時間を、前記単位点灯時間を超えない範囲で増減することにより、画素単位の光強度は前記電気信号を単位点灯時間で積分した強さで制御することができる。 Moreover, as seen in Figure 10c, the continuous application time of the electric signal applied to the following continuous application time units lighting time of the pixel units, by increasing or decreasing in a range that does not exceed the unit lighting time, the pixel light intensity can be controlled in intensity obtained by integrating the unit lighting time said electrical signal. いずれも、電気信号の印加回数又は連続印加時間は容易に制御できるため、精密な画素単位の光強度を制御できるようになる。 Both because the number of applications or continuous application time of the electric signal can be easily controlled, it becomes possible to control the light intensity of fine pixels.

具体的には次のようになる。 It is as follows specifically. 例えば、カラー画像を30フレーム/秒で走査する場合、約30ms/フレームの画像変換を必要とする。 For example, when scanning a color image at 30 frames / second, which requires image conversion of approximately 30 ms / frame. そして、画素単位が1000×1000で2次元配列されているとすれば、走査毎の読み出し時間は33ms/1000=33μsとなる。 Then, if the pixel units are arranged two-dimensionally at 1000 × 1000, read time for each scan becomes 33ms / 1000 = 33μs. ここで、図10bに示す例によれば、各画素の階調性を1000段階に設定すれば、電気信号は単位点灯時間中に1000回の印加回数を有すればよい。 Here, according to the example shown in FIG. 10b, by setting the gradation of each pixel 1000 phase, the electrical signal may if it has a number of applications of 1000 times during a unit emission time. そして、各電気信号のパルス幅及びパルス間隔が等しければ、1つの電気信号のパルス幅は33μs/2000=16nsecとなる。 Then, equal pulse width and pulse interval of the electric signal, the pulse width of one electrical signal is 33μs / 2000 = 16nsec. この電気信号におけるパルス幅を精度よく保つには、立ち上がり時間及び立ち下り時間をパルス幅の1/10程度とすれば、約2nsec以下のスイッチング動作を有する光スイッチング素子を用いればよいことになる。 To keep good pulse width of the electrical signal accuracy, if the rise time and fall time about 1/10 of the pulse width, so that may be used optical switching element having a switching operation of less than about 2 nsec. また、図10cに示す例では、同じく階調性を1000段階とすれば、33μs/1000=33nsec以下のピッチで連続印加時間を増減させることになる。 Further, in the example shown in FIG. 10c, similarly if the tonality and 1000 phase, thereby increasing or decreasing the continuous application time at a pitch of not more than 33μs / 1000 = 33nsec. この場合、各電気信号は間隔を空けずに印加することから、パルスの立ち上がり時間及び立下り時間は33nsecの1/10以下として、3.3nsec以下のスイッチング動作が可能な光スイッチング素子を用いればよいことになる。 In this case, since the electrical signal to be applied without an interval, the rise time and the fall time of the pulse as 1/10 or less of 33Nsec, it may be used an optical switching device capable of following the switching operation 3.3nsec It will be.

こうした画素単位の点灯を制御する場合、画素単位を構成する各光スイッチング素子には、非常に高速なスイッチング動作、すなわち数nsec以下のスイッチング動作が要求されることが分かる。 When controlling the lighting of such pixel units, each optical switching element forming the pixel unit, very fast switching operation, i.e., the number nsec following switching operation are to be understood as a request. この点、本発明の光スイッチング素子は、極めて高速なスイッチング動作を実現しており、上記具体的な要求にも十分応えることができる。 In this regard, the optical switching device of the present invention is to achieve extremely fast switching operation can also respond well to the specific requirements. 更に、高精細な画像を表示するため、画素単位の単位点灯時間が短くなり、また諧調度を高めた場合に要求されるスイッチング動作はより高速になるが、本発明の光スイッチング素子はそうした要求にも応えることができる。 Furthermore, in order to display a high definition image, the unit lighting time of each pixel becomes short, and the switching operation required when increasing the gradation degree becomes faster, the optical switching device of the present invention is such a request it can also respond to. このように、本発明は高速なスイッチング動作を有する光スイッチング素子を実現することにより、これを用いた画像表示装置の高精細さを可能にするわけである。 Thus, by the present invention is to realize an optical switching element having a high-speed switching operation is not to allow high-definition of the image display device using the same.

透過光が最小光強度である本発明に基づく透過型の光スイッチング素子の断面図である。 The transmitted light is a cross-sectional view of a transmission type optical switching element according to the present invention which is a minimum light intensity. 透過光が最大光強度である本発明に基づく透過型の光スイッチング素子の断面図である。 The transmitted light is a cross-sectional view of a transmission type optical switching element in accordance with the present invention is the maximum light intensity. 透過光が最小光強度である本発明に基づく透過型の光スイッチング素子の別例の断面図である。 The transmitted light is a cross-sectional view of another example of a transmission type optical switching element according to the present invention which is a minimum light intensity. 透過光が最大光強度である本発明に基づく透過型の光スイッチング素子の別例の断面図である。 The transmitted light is a cross-sectional view of another example of a transmission type optical switching element in accordance with the present invention is the maximum light intensity. 静電気力が発生していない状態の透過型の光スイッチング素子の別例を示す断面図である。 It is a sectional view showing another example of the transmission type of optical switching element in a state where the electrostatic force is not generated. 第2光学面を上方ストッパ透過面に接面させた状態の透過型の光スイッチング素子の別例を示す断面図である。 It is a sectional view showing another example of the transmission type of optical switching element of a state of being surface contact the second optical surface above the stopper transmitting surface. 第2光学面を下方ストッパ透過面に接面させた状態の透過型の光スイッチング素子の別例を示す断面図である。 It is a sectional view showing another example of the transmission type of optical switching element of a state of being surface contact the second optical surface downward stop transmitting surface. 静電気力が発生していない状態の透過型の光スイッチング素子の別例を示す断面図である。 It is a sectional view showing another example of the transmission type of optical switching element in a state where the electrostatic force is not generated. 第1光学面及び第2光学面を離隔させた状態の透過型の光スイッチング素子の別例を示す断面図である。 It is a sectional view showing another example of the transmission type of optical switching element of a state of being spaced apart from the first optical surface and the second optical surface. 第1光学面及び第2光学面を接面させた状態の透過型の光スイッチング素子の別例を示す断面図である。 It is a sectional view showing another example of the transmission type of optical switching element of a state of being surface contact the first optical surface and the second optical surface. 透過窓を開口した遮光面を上方ストッパ透過面の上面に添設した透過型の光スイッチング素子の断面図である。 The light shielding surface which is open to the transmission window is a sectional view of a transmission type optical switching element that is additionally provided on the upper surface of the upper stop transmitting surface. 同光スイッチング素子のON状態における透過光の光強度プロファイルである。 The light intensity profile of the transmitted light in the ON state of the optical switching element. 波長λで規格化した両光学面の実効的な間隔hと(IT/ITmax)との関係を反射係数Rをパラメータに表した図である。 Is a diagram showing the reflection coefficient R as a parameter the relationship between the effective spacing h between both optical surfaces normalized by the wavelength λ and (IT / ITmax). 反射光が最大光強度である従来の反射型の光スイッチング素子の断面図である。 Reflected light is a cross-sectional view of a conventional reflection type optical switching element is a maximum light intensity. 反射光が最小光強度である従来の反射型の光スイッチング素子の断面図である。 Reflected light is a cross-sectional view of a conventional reflection type optical switching device is the minimum light intensity. 透過光が最小光強度である従来の透過型の光スイッチング素子の別例の断面図である。 The transmitted light is another example of a cross-sectional view of a conventional transmission type optical switching device is the minimum light intensity. 透過光が最大光強度である従来の透過型の光スイッチング素子の別例の断面図である。 The transmitted light is a cross-sectional view of another example of a conventional transmission type optical switching element is a maximum light intensity. 光スイッチング素子のスイッチング動作の説明図である。 It is an explanatory view of a switching operation of the optical switching element. R、G及びB用光スイッチング素子を同一のガラス基板上に2次元配列して構成した画像表示装置の構成図である。 R, is a configuration diagram of an image display apparatus constructed by arranging two-dimensional G and B light switching element of the same glass substrate. 各光スイッチング素子に印加する電気信号の制御方式を表す説明図である。 Is a diagram of a control system of an electric signal applied to the optical switching element. 各光スイッチング素子に印加する電気信号の制御方式を表す説明図である。 Is a diagram of a control system of an electric signal applied to the optical switching element. 3原色に対応した3種類のR、G及びB用光スイッチング素子から画素単位を構成した画像表示装置を表す構成図である。 Three corresponding to three primary colors R, is a configuration diagram of an image display device constituting the pixel units from the G and B light switching element. 3原色及び白色に対応して4個の同じ光スイッチング素子から画素単位を構成した画像表示装置を表す構成図である。 3 correspond to the primary colors and white is a configuration diagram of an image display device constituting the pixel units of four identical optical switching elements. 発光ダイオードからなる光源を画像の走査に合わせて順次点灯及び消灯を切り替える画像表示装置の構成図である。 A light source consisting of light emitting diodes is a configuration diagram of an image display apparatus that switches sequentially on and off in accordance with the scanning of the image.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 基板 2 第1光学面 3 下方ストッパ透過面 4 第1スペーサ面 5 可動面 6 第2光学面 7 間隙 8 第2スペーサ面 9 上方ストッパ透過面 1 substrate 2 first optical surface 3 downward stop transmitting surface 4 first spacer surface 5 movable surface 6 the second optical surface 7 a gap 8 second spacer surface 9 upwardly stop transmitting surface
10 間隙 10 gap
17 遮光面 17 shielding surfaces
18 透過窓 18 transmission window
31 透過型の光スイッチング素子 31 transmission of the optical switching element
32 画素単位 32 pixel units
33 紫外光用透過型の光スイッチング素子 33 ultraviolet light for a transmission optical switching element
34 蛍光面 34 phosphor screen
35 画素単位 35 pixel units
36 入射光照射部 36 incident illumination unit
37 光源 37 light source
38 表示面 38 display surface

Claims (24)

  1. 光経路に直交して平行に配設された第1光学面及び第2光学面からなり、第1光学面又は第2光学面を変位手段により変位させて前記光経路の長さを増減させ、該光経路の長さの増減に伴う光の干渉作用の変化を利用して、入射光に対する透過光又は反射光の光強度を変化させる光スイッチング素子において、変位させる第1光学面又は第2光学面の変位量を制限する変位制限ストッパを第1光学面又は第2光学面に対して付設したことを特徴とする光スイッチング素子。 The first consists of the optical surface and the second optical surface disposed in parallel perpendicular to the optical path, is displaced to increase or decrease the length of the optical path by the displacement means of the first optical surface and the second optical surface, using a change in interference of light caused by the increase or decrease of the length of the optical path, an optical switching element for changing the light intensity of the transmitted or reflected light to incident light, a first optical surface and the second optical displacing optical switching element, characterized in that a displacement limiting stop for limiting the displacement of the surface was attached to the first optical surface and the second optical surface.
  2. 変位手段は、外部から印加される電気信号に応じて発生する電界又は磁界により、変位する第1光学面又は第2光学面に加えられる静電気力又は磁力である請求項1記載の光スイッチング素子。 Displacement means, the electric or magnetic field generated in response to an electrical signal applied from the outside, the first optical surface or the optical switching element according to claim 1, wherein the second an electrostatic force or a magnetic force exerted on the optical surface is displaced.
  3. 変位制限ストッパは、第1光学面及び第2光学面と平行に配設したストッパ透過面である請求項1記載の光スイッチング素子。 Displacement limiting stops, the light switching element according to claim 1, wherein the stopper transmitting surface which is disposed parallel to the first optical surface and the second optical surface.
  4. ストッパ透過面は、光経路の長さを減ずる方向に変位させる第1光学面又は第2光学面の前記変位方向と同じ側に設けてなり、該第1光学面又は第2光学面が変位した際に前記第1光学面又は第2光学面に接面する請求項3記載の光スイッチング素子。 Stop transmitting surface becomes disposed on the same side as the displacement direction of the first optical surface and the second optical surface is displaced in a direction to reduce the length of the optical path, the first optical surface and the second optical surface is displaced optical switching element according to claim 3, wherein the flush contact with the first optical surface and the second optical surface when.
  5. ストッパ透過面は、光経路の長さを減ずる方向に変位させる第1光学面又は第2光学面の前記変位方向の反対側に設けてなり、該第1光学面又は第2光学面が復元した際に前記第1光学面又は第2光学面と接面する請求項3記載の光スイッチング素子。 Stop transmitting surface becomes disposed opposite the first said direction of displacement of the optical surface or the second optical surface is displaced in a direction to reduce the length of the optical path, the first optical surface and the second optical surface is restored optical switching element according to claim 3, wherein the flush contact between the first optical surface and the second optical surface when.
  6. 光経路は、第1光学面又は第2光学面が変位した際にストッパ透過面に接面する範囲以下の透過窓を開口した遮光面を、第1光学面及び第2光学面と平行に配設した請求項3記載の光スイッチング素子。 Light path, the light shielding surface of the first optical surface and the second optical surface is opened the following transmission window range flush contact with the stopper transmitting surface when displaced parallel to distribution to the first optical surface and the second optical surface setting claims 3 optical switching element according.
  7. 光経路は、第1光学面又は第2光学面が変位した際にストッパ透過面に接面する範囲以下の透過窓を開口した遮光面を、第1光学面の上面又は下面に添設した請求項3記載の光スイッチング素子。 Billing light path, the light shielding surface of the first optical surface and the second optical surface is opened the following transmission window range flush contact with the stopper transmitting surface upon displacement, and additionally provided on the upper surface or the lower surface of the first optical surface optical switching element of claim 3, wherein.
  8. 光経路は、第1光学面又は第2光学面が変位した際にストッパ透過面に接面する範囲以下の透過窓を開口した遮光面を、第2光学面の上面又は下面に添設した請求項3記載の光スイッチング素子。 Billing light path, the light shielding surface of the first optical surface and the second optical surface is opened the following transmission window range flush contact with the stopper transmitting surface upon displacement, and additionally provided on the upper surface or the lower surface of the second optical surface optical switching element of claim 3, wherein.
  9. 光経路は、第1光学面又は第2光学面が変位した際にストッパ透過面に接面する範囲以下の透過窓を開口した遮光面を、ストッパ透過面の上面又は下面に添設した請求項3記載の光スイッチング素子。 Light path, claim the first optical surface and the second optical surface of the light shielding surface which is open to the following transmission window range flush contact with the stopper transmitting surface upon displacement, and additionally provided on the upper surface or the lower surface of the stopper transmission surface 3 optical switching element according.
  10. 光源からの入射光に対して透過光又は反射光の光強度を変化させる光スイッチング素子からなる画素単位を1次元配列又は2次元配列し、各画素単位の点灯又は消灯により画像を表示面に表示する画像表示装置において、光スイッチング素子は光経路に直交して平行に配設された第1光学面及び第2光学面と、変位手段により変位させる第1光学面又は第2光学面に対して付設して該第1光学面又は第2光学面の変位量を制限する変位制限ストッパとからなり、第1光学面又は第2光学面は変位制限ストッパに制限される変位量内で変位手段により変位させて光経路の長さを増減させ、該光経路の長さの増減に伴う光の干渉作用の変化を利用して、光源からの入射光に対する透過光又は反射光の光強度を変化させることを特徴とする光スイッ Transmitted light or a pixel unit arranged one-dimensional array or two-dimensionally formed of a light switching element for changing the light intensity of the reflected light to the incident light from the light source, displays images on the display surface by turning on or off of each pixel in the image display apparatus, optical switching element includes a first optical surface and the second optical surface disposed in parallel perpendicular to the optical path, the first optical surface and the second optical surface is displaced by the displacement means consists of a displacement limit stops for limiting the displacement of the first optical surface and the second optical surface and attached, the first optical surface and the second optical surface by the displacement means in the displacement limited to the displacement limiting stops It is displaced to increase or decrease the length of the optical path, using a change in interference of light caused by the increase or decrease of the length of the optical path to change the light intensity of the transmitted light or reflected light with respect to incident light from the light source light switches, characterized in that ング素子を用いた画像表示装置。 An image display device using a ring element.
  11. 変位手段は、外部から印加される電気信号に応じて発生する電界又は磁界により、変位させる第1光学面又は第2光学面に加えられる静電気力又は磁力である請求項10記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。 Displacement means, the electric or magnetic field generated in response to an electrical signal applied from the outside, the light switching element according to claim 10, wherein the first is electrostatic force or magnetic force applied to the optical surface or the second optical surface is displaced image display device using.
  12. 変位制限ストッパは、第1光学面及び第2光学面と平行に配設したストッパ透過面である請求項10記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。 Displacement limit stop to an image display device using the optical switching element according to claim 10, wherein the stopper transmitting surface which is disposed parallel to the first optical surface and the second optical surface.
  13. 光スイッチング素子は、第1光学面又は第2光学面が変位した際にストッパ透過面に接面する範囲以下の透過窓を開口した遮光面を、第1光学面及び第2光学面と平行に配設した請求項12記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。 Optical switching element, a light shielding surface of the first optical surface and the second optical surface is opened the following transmission window range flush contact with the stopper transmitting surface upon displacement, parallel to the first optical surface and the second optical surface an image display device using the optical switching element according to claim 12 wherein is disposed.
  14. 光スイッチング素子は、第1光学面又は第2光学面が変位した際にストッパ透過面に接面する範囲以下の透過窓を開口した遮光面を、第1光学面の上面又は下面に添設した請求項12記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。 Optical switching element, a light shielding surface of the first optical surface and the second optical surface is opened the following transmission window range flush contact with the stopper transmitting surface upon displacement, and additionally provided on the upper surface or the lower surface of the first optical surface an image display device using the optical switching element according to claim 12, wherein.
  15. 光スイッチング素子は、第1光学面又は第2光学面が変位した際にストッパ透過面に接面する範囲以下の透過窓を開口した遮光面を、第2光学面の上面又は下面に添設した請求項12記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。 Optical switching element, a light shielding surface of the first optical surface and the second optical surface is opened the following transmission window range flush contact with the stopper transmitting surface upon displacement, and additionally provided on the upper surface or the lower surface of the second optical surface an image display device using the optical switching element according to claim 12, wherein.
  16. 光スイッチング素子は、第1光学面又は第2光学面が変位した際にストッパ透過面に接面する範囲以下の透過窓を開口した遮光面を、ストッパ透過面の上面又は下面に添設した請求項12記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。 Optical switching element, wherein the light shielding surface of the first optical surface and the second optical surface is opened the following transmission window range flush contact with the stopper transmitting surface upon displacement, and additionally provided on the upper surface or the lower surface of the stopper transmission surface 12. the image display apparatus using an optical switching element according.
  17. 光スイッチング素子は、外部から印加される電気信号に応じて発生する電界又は磁界により第1光学面又は第2光学面に加えられる静電気力又は磁力を変位手段として、画素単位の単位点灯時間を分割した単位印加時間で印加する電気信号の印加回数を、前記単位印加時間の総和が単位点灯時間を超えない範囲で増減することにより、該画素単位の光強度を調整する請求項10記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。 Optical switching element, as a displacement means an electrostatic force or a magnetic force applied to the first optical surface and the second optical surface by electric or magnetic field generated in response to an electrical signal applied from the outside, divides the unit lighting time of the pixel the number of applications of the electrical signals applied by the unit of application time, by increasing or decreasing the extent that the sum of the unit of application time does not exceed the unit lighting time, optical switching according to claim 10, wherein adjusting the light intensity of the pixel units the image display apparatus using the device.
  18. 光スイッチング素子は、外部から印加される電気信号に応じて発生する電界又は磁界により第1光学面又は第2光学面に加えられる静電気力又は磁力を変位手段として、画素単位の単位点灯時間以下の連続印加時間で印加する電気信号の前記連続印加時間を、前記単位点灯時間を超えない範囲で増減することにより、該画素単位の光強度を調整する請求項10記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。 Optical switching element, as a displacement means an electrostatic force or a magnetic force applied to the first optical surface and the second optical surface by electric or magnetic field generated in response to an electrical signal applied from the outside, follows the lighting time of the pixel units the continuous application time of the electric signal applied in a continuous application time, by increasing or decreasing in a range that does not exceed the unit lighting time, using the optical switching element according to claim 10, wherein adjusting the light intensity of the pixel unit image display device.
  19. 画素単位は、赤色光、緑色光及び青色光に対応して異なる光経路の長さを設定した赤色用光スイッチング素子、緑色用光スイッチング素子及び青色用光スイッチング素子の各1基合計3基を一組として構成し、光源から赤色光、緑色光及び青色光に対応する3波長の可視光を入射光として前記画素単位に照射し、前記画素単位を構成する各光スイッチング素子からの透過光又は反射光により表示面に画像を表示してなり、各画素単位を構成する各光スイッチング素子の透過光又は反射光の光強度を個別に変化させることにより、表示面に各画素単位でカラー表示してなる請求項10記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。 Pixel unit, the red light, green light and red light switching element sets the length of the different optical paths corresponding to the blue light, each 1 group total of three groups of the green light switching element and the blue light switching element configured as one set, the red light from the light source, the three wavelengths of visible light corresponding to green light and blue light is irradiated to the pixel as the incident light, transmitted light from each optical switching element forming the pixel unit or It will display the image on the display surface by the reflected light, by the changing individually the light intensity of the transmitted light or reflected light of the optical switching elements forming each pixel, color display and in units of pixels on the display surface an image display device using the optical switching element according to claim 10, wherein comprising Te.
  20. 光源は、可視光の発光ダイオード又はレーザダイオードである請求項19記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。 The light source, an image display device using the optical switching element according to claim 19, wherein a light emitting diode or a laser diode of visible light.
  21. 表示面は、複数の走査線を走査順に点灯して画像を表示してなり、前記走査線に沿って並ぶ画素単位を走査単位とし、走査順に従って点灯する走査単位のみに光源から入射光を照射し、走査順でない残余の走査単位には光源から入射光を照射しない請求項19記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。 Display surface is made to lit the plurality of scanning lines in the scanning order to display an image, the pixel units arrayed along the scan line as the scanning unit, irradiated with incident light from the light source only in the scanning unit to light in accordance with the scanning order and, an image display device using the optical switching element according to claim 19, wherein the non irradiated with incident light from the light source to the remainder of the scanning unit is not a scanning order.
  22. 画素単位は、紫外光に対応して光経路の長さを設定した紫外光用光スイッチング素子の少なくとも3基を一組として構成し、光源から単波長の紫外光を入射光として前記画素単位に照射し、前記画素単位を構成する各光スイッチング素子からの透過光又は反射光を受けて発光する赤色用蛍光面、緑色用蛍光面又は青色用蛍光面を前記画素単位の各光スイッチング素子に対応して設けた表示面に画像を表示してなり、各画素単位を構成する各光スイッチング素子の透過光又は反射光の光強度を個別に変化させることにより、表示面に各画素単位でカラー表示してなる請求項10記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。 Pixel unit, at least three groups of the ultraviolet Hikari Mitsumochi switching element in response to ultraviolet light to set the length of the optical path configured as a set, the pixel unit as the incident light to ultraviolet light having a single wavelength from the light source irradiated, corresponding transmitted light or red fluorescent screen which emits light by receiving the light reflected from the optical switching element forming the pixel unit, a green phosphor screen or the blue phosphor screen to each light switching element of the pixel to display the image information is displayed face provided, color display by changing individually the light intensity of the transmitted light or reflected light of the optical switching elements forming each pixel on the display surface in units of pixels an image display device using the optical switching element was formed by claim 10, wherein.
  23. 光源は、紫外光の発光ダイオード又はレーザダイオードである請求項22記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。 The light source, an image display device using the optical switching element according to claim 22, wherein a light emitting diode or a laser diode of the ultraviolet light.
  24. 表示面は、複数の走査線を走査順に点灯して画像を表示してなり、前記走査線に沿って並ぶ画素単位を走査単位とし、走査順に従って点灯する走査単位のみに光源から入射光を照射し、走査順でない残余の走査単位には光源から入射光を照射しない請求項22記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置 Display surface is made to lit the plurality of scanning lines in the scanning order to display an image, the pixel units arrayed along the scan line as the scanning unit, irradiated with incident light from the light source only in the scanning unit to light in accordance with the scanning order and, an image display device to the remainder of the scanning unit is not the scan order is using optical switching element according to claim 22, wherein the non irradiated with incident light from the light source
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