JP3589003B2

JP3589003B2 - 光スイッチング素子及び画像表示装置

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Publication number: JP3589003B2
Application number: JP914998A
Authority: JP
Inventors: 高司武田; 政敏米窪
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2018-01-20
Also published as: JPH11202223A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信、光演算、光記憶装置、光プリンター、画像表示装置等に使用される光スイッチング素子（ライトバルブ）に関するものであり、特に画像表示装置に適した光スイッチング素子および画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光スイッチング素子は液晶を用いたものが知られている。図９にその概略構成を示すように、従来の光スイッチング素子９００は、偏光板９０１および９０８、ガラス板９０２および９０３、透明電極９０４および９０５、液晶９０６および９０７より構成され、透明電極間に電圧を印加することにより液晶分子の方向を変えて偏光面を回転させ光スイッチングを行うものであった。そして、従来の画像表示装置は、このような光スイッチング素子（液晶セル）を二次元に並べた液晶パネルを用い、階調表現は印加電圧を調整することにより液晶分子の向く方向をコントロールするものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、液晶は高速応答特性が悪く、たかだか数ミリ秒程度の応答速度でしか動作しない。このため高速応答を要求される、光通信、光演算、ホログラムメモリー等の光記憶装置、光プリンター等へ液晶を用いた光スイッチング素子を適用することは難しかった。また、液晶を用いた光スイッチング素子では、偏光板により光の利用効率が低下してしまうという問題もあった。
【０００４】
また、画像表示装置においては、近年、いっそう高品位な画像品質が要求されており、液晶を用いた光スイッチング素子よりさらに明るく階調表現が正確な表示を行える光スイッチング素子が求められている。
【０００５】
そこで、本発明は、光のロスが少なく、高速応答が可能な光スイッチング素子を提供することを目的としている。さらに、高いコントラストが得られ、画質の良い表示が得られる光スイッチング素子を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明においては、光を全反射して伝達可能な導光部に対し光スイッチング部の透光性の抽出面を接触させてエバネセント光を抽出し、光スイッチング部の１波長程度あるいはそれ以下の微小な動きによって、光を高速でオンオフ制御可能な光スイッチング素子を用い、さらに、光スイッチング部で抽出した光を反射し、導光部を通して全反射面に対しほぼ垂直に角度の揃った光を出射できるようにしている。そのため、本発明の光スイッチング素子は、導入光を全反射して伝達可能な全反射面を備えた導光部と、全反射面に対しエバネセント光が漏出する抽出距離以下に接近する第１の位置および抽出距離以上に離れる第２の位置に移動可能な透光性の抽出面を備えた光スイッチング部とを有し、この光スイッチング部は、抽出面で抽出した光を導光部の方向に反射するマイクロプリズムを備えており、このマイクロプリズムの頂角ψが導入光の全反射面に対する入射角θに対し次の式（１）を満たすようにしている。
【０００７】
ψ ＝１８０度 − θ ・・・（１）
プリズム頂角ψが上記の式（１）を満たすプリズムを用いると、頂角に対峙する抽出面から角度θで入射した光は、抽出面に対し垂直に反射される。したがって、上記の式（１）を満たす頂角のプリズムを備えた光スイッチング部を用いることにより、抽出面が第１の位置になり、光スイッチング素子がオンのときに導光部から出射される光は全反射面に対し垂直な方向に揃う。導光部の全反射面と対峙する出射面も導入光を全反射するように全反射面と平行になっており、導光部から出射される光は出射面に対し垂直になる。従って、導光部の出射面の屈折することなく光密度が高く、また、導光部における損失の少ない出射光を得ることができる。
【０００８】
このような本発明の光スイッチング素子は、それを１画素とし、複数の光スイッチング素子を２次元的に配置して導光部は白色または３原色の光が伝達可能なように接続することにより画像表示装置を構成することができ、高速で高解像度の画像表示が可能な画像表示装置を提供することができる。特に、本発明の光スイッチング素子を用いると、出射面に対し垂直に照射される光によって画像が形成されるので、投射像の歪みがなく、画質の良い表示を得ることができる。
【０００９】
全反射面に対する導入光の入射角θは約６０度から７０度の範囲が望ましい。入射角が６０度より小さく５０度に近い角度で抽出面に入射すると、エバネセント光が漏光しないオフ状態とするために光スイッチング部を移動する距離が長くなるので、駆動力が大きくなる。例えば、静電気力を用いる場合は駆動電圧が高くなり、電力消費が増大する。また、移動距離が長くなるので、光スイッチング素子の駆動速度が低下してしまう。一方、入射角が７０度より大きく８０度に近い角度で抽出面に入射すると、エバネセント光が漏光するオン状態となる間隔が非常に短くなり、全反射面あるいは抽出面の面粗さ、あるいは、駆動系統の精度によってコントラストが大きく変化してしまう。従って、均質な階調性を保持することが難しい。
【００１０】
入射角θは上記の範囲の中で、特に、６０度とすることが望ましい。入射角θが６０度で入射した導入光を垂直方向に反射するには、マイクロプリズムの頂角ψが１２０度となり、このようなマイクロプリズムの反射面は導入光と平行になる。従って、マイクロプリズムに抽出された光が、その光を垂直方向に反射するプリズムの面と異なる面で反射されたり、あるいは抽出された光が当たらない面が生ずるのを避けることができ、全反射面に対し明るく垂直な方向に揃った出射光を得ることができる。従って、導入光をマイクロプリズムで効率の良く反射することが可能であり、損失のない明るい光を得ることができ、高いコントラストが得られる光スイッチング素子を提供できる。
【００１１】
さらに、導光部の方向に突出した頂部が抽出面の端より内側、すなわち、マイクロプリズムの中央よりに配置されると、マイクロプリズムに抽出面で抽出された光が当たらない領域が発生するので、光スイッチング素子から出射される光量が減少する。また、これらの光スイッチング素子で画像表示装置を構成したときに、画素が小さくなるので画素同士の間隔が開いてしまう。従って、光スイッチング部に導入光が入射される抽出面の端にマイクロプリズムの導光部の方向に突出した頂部を配置することが望ましく、これにより、明るくコントラストの高い光スイッチング素子を得ることができ、また画素間の境界のないシームレスな画像を表示できる画像表示装置を提供することができる。
【００１２】
さらに、抽出面で抽出された導入光をロスなく反射するためは、マイクロプリズムの頂部は、抽出面の近傍に位置することが望ましい。すなわち、マイクロプリズムの頂点を抽出面に近い位置に設けることで、一定の角度範囲を持って入射される光を、漏れなく反射して出射することができ、出射効率が良く、光量の大きな光スイッチング素子および画像表示装置を提供できる。
【００１３】
さらに、マイクロプリズムのピッチによって出射光の回折角度が変わるので、強度の高い１次回折光を投射レンズに取り込んで画像を形成できるようにするには、マイクロプリズムのピッチの範囲は３μｍ以上が望ましく、さらに、製造公差、経時変化などを考慮すると、マイクロプリズムのピッチは約４μｍ以上がいっそう望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。本発明の光スイッチング素子は、全反射により光を伝えているガラス板等の導光体に対向し、透明な、あるいは透光性の抽出面を備えた出射体を設置して光スイッチング部とし、抽出面を以下で詳述するような漏出したエバネセント光を抽出できる距離以下まで静電気力や電歪効果などを利用して近接あるいは接触させることによりエバネセント光を取り出し、スイッチングする素子である。
【００１５】
図１に、本発明による光スイッチング素子の１例の概略構成を示してある。本例のスイッチング素子１は、ガラス製あるいは透明プラスチック製などの使用する光の透過率の高い光ガイドとなる導光部２０を有している。この導光部２０は、入射光（導入光）１０が全反射により伝達されるように、入射光１０の入射角に対して適当な角度となる全反射面２２と、この全反射面２２と平行な出射面２１を備えている。
【００１６】
本例のスイッチング素子１は、この導光部２０の下方（全反射面２２の側）に、導光部２０から光を抽出して上方の導光部２０に反射する光スイッチング部３０の層、この光スイッチング部を動かす駆動部４０の層、および駆動部４０を制御する駆動用ＩＣが構成されたシリコン基盤７０の層が順番に積層されており、それぞれの機能部分が階層構造を成している。
【００１７】
本例の光スイッチング部３０には、導光部２０の全反射面２２に、ほぼ密着可能な平坦な抽出面３２を備えたマイクロプリズム３４が出射体として採用されている。本例のマイクロプリズム３４は、抽出面３２が底面となった三角形のプリズムになっており、全反射面２２から抽出面３２で抽出した光を抽出面３２に対峙する頂点３３の両側の反射面３５で反射し、全反射面２２および出射面（投写面）２１にほぼ垂直な角度で出射できるようになっている。
【００１８】
本例の光スイッチング部３０に採用されているプリズムは高分子あるいは無機物の透明なマイクロプリズム３４であって、断面が２等辺三角形のプリズムユニット３４ａが導光部２０の側が底面となるように所定のピッチｐで並べて配置されている。このため、マイクロプリズム３４に導かれた入射光１０は、それぞれのプリズムユニット３４ａで全反射面とは角度の異なる側面３５に反射され、抽出された光が全て全反射面３２に対してほぼ垂直に、導光部２０の表面から垂直方向に放射分布が整えられた出射光１２となり、図面上の上方に出射される。
【００１９】
このような光スイッチング部３０を駆動するために、光スイッチング部３０の下層に設けられた駆動部４０は、マイクロプリズム３４を支持する断面がほぼＴ字型となったスペーサ４２と、このスペーサ４２を介して光スイッチング部３０の抽出面３２を導光部２０の全反射面２２に接する第１の位置に設定し、さらに、導光部２０に向かって加圧可能な板状のバネ部材５０と、静電力を用いて抽出面３２を全反射面２２から離れた第２の位置に移動する電極６０および６２を備えている。本例の光スイッチング素子１においては、バネ部材５０とスペーサ４２に取り付けられた電極６２がボロンドープされたシリコン薄膜４９により一体で構成されている。
【００２０】
このような駆動部４０を備えた本例の光スイッチング素子１においては、電極６０および６２に駆動電圧が供給されないときにバネ部材５０によって抽出面３２が全反射面２２に接近（第１の位置）し、導光部２０から光が抽出されて投射面２１から光が出射されるオン状態となる。一方、電極６０および６２に駆動電圧が供給されると、抽出面３２が第２の位置へ離れるので、光は導光部２０から抽出および出射されないオフ状態となる。
【００２１】
本例の画像表示装置２は、このような構成の光スイッチング素子１が、図１の横方向と同様に紙面に垂直な方向にも２次元的に配置されており、これら光スイッチング素子１がひとつの画素５として、画像を表示できるようになっている。また、この画像表示装置２は、駆動部４０を制御する回路が構成されたシリコン基板７０の表面に形成されおり、画像駆動用のＩＣと一体となった画像表示装置２が実現されている。
【００２２】
図２に、光スイッチング素子１を光スイッチング３０を中心に拡大して示してある。本図に示した左側の光スイッチング素子１ａは、上述したオン状態を示してあり、右側の光スイッチング素子１ｂは、上述したオフ状態を示してある。光スイッチング素子１ａに示すように、本例の光スイッチング素子１は、導光部２０の全反射面２２に抽出面３２が接して、全反射面２２から漏出しているエバネセント光を捉える。そして、その捉えた光を光スイッチング部３０のプリズム３４で導光部２０の方向に反射することによって画素などとして利用し、画像を形成することができる。
【００２３】
図３に、さらに、本例のマイクロプリズム３４によって入射光１０が反射される様子を拡大して示してある。本例の光スイッチング部３０は、三角柱状に図面と垂直な方向に延びたマイクロプリズムユニット３４ａがピッチｐで３つ並べて配置されたマイクロプリズム３４を備えている。導光部２０より全反射面２２に入射角θで入射された入射光１０は、抽出面３２で抽出されてマイクロプリズムユニット３４ａに入る。マイクロプリズムユニット３４ａでは、入射光１０がプリズムユニット３４ａの側面３５に当たって反射され、再び抽出面３２および全反射面２２を通って導光部２０に入り、さらに、導光部２０の出射面２１を経て外界に放出される。マイクロプリズムユニット３４ａで反射された光（出射光）１２は、入射光１０と角度が異なるので全反射面２２あるいは出射面２１で反射されることなく外界に放出される。
【００２４】
本例の光スイッチング素子１においては、光スイッチング部３０で全反射面２２および出射面２１に対し垂直な方向に出射光１２の向きを設定し、出射光１２の向きを揃えてコントラストを高くできるようにしている。さらに、垂直な方向に出射することにより、これらの面２１および２２で出射光１２が屈折しないようにして、光スイッチング素子１を用いて画像表示装置２を構成した際に歪みのない画像が得られるようにしている。全反射面２２および出射面２１に対し垂直な方向に出射光１２の向きを設定するために、まず、マイクロプリズムユニット３４ａの２つの側面３５がなす頂点３３の頂角をψとし、側面３５と抽出面（底面）３２となす角をφとすると、マイクロプリズム３４の断面は、頂角ψの二等辺三角形となる。マイクロプリズムの側面３５に対する法線３９によって入射角θが１／２に分割されるので、入射角θと底角φは次のような関係になる。
【００２５】
φ＝θ／２・・・（２）
従って、頂角ψは、次のように表される。
【００２６】

このように、頂角ψが入射角θに対し、上記の式（１）を満たすマイクロプリズムユニット３４ａを用いると、プリズムの反射面３５で反射された出射光１２の出射方向を抽出面３２、全反射面２２および出射面２１に対して垂直にすることができる。
【００２７】
図４にエバネセント光の透過率の例をいくつか示してある。全反射されている面に透明体を近接すると、エバネセント光が透明体側に漏れ出て光が透過することが知られている。さらに、エバネセント光の透過率は、媒体の屈折率や入射角度などによって相違する。図４では、波長λが５００ｎｍの光に対して入射角を５０度としたときに、エバネセント光の透過率（％）を全反射面２２と抽出面（透明体）３２との間隔（μｍ）に対して測定した透過曲線１４を示してある。同様に、入射角６０度のときの特性曲線１５、入射角７０度の特性曲線１６、入射角８０度の特性曲線１７も示してある。
【００２８】
本図から判るように、入射角θが５０度のときは、全反射面２２と抽出面３２との距離を０．３μｍあるいはそれ以上離さないと透過率が０％近傍にならない。従って、プリズム３４の移動距離を大きくする必要があるので、電極６０および６２に印加する駆動電圧が高くなる。また、プリズム３４の移動距離が大きくなるので光スイッチング素子１の作動速度も低下する。このため、入射角θは５０度以上、さらに６０度以上が望ましい。
【００２９】
一方、入射角θが８０度のときは、全反射面２２と抽出面３２との距離が０．０５μｍ程度離れると透過率が１０％程度まで低下してしまう。従って、全反射面２２および抽出面３２の面精度を非常に高くしないとオンオフのコントラストを得ることができない。また、駆動部４０においても、オン時に全反射面２２と抽出面３２との間にわずかな隙間が開くと出射光の強度が大幅に低下するので、信頼性の高い機構を採用する必要がある。従って、安定した階調制御を行うことを考えると、入射角θは８０度以下、さらに７０度以下であることが望ましい。従って、駆動電圧、面精度、駆動部の構成などを考慮すると、適当なコストで安定して高いオンオフのコントラストが得られるようにするには、入射角θを約６０〜７０度程度の範囲に収めるようにすることが望ましい。
【００３０】
さらに、入射角θは６０度とすることが最も望ましい。入射角θが６０度のときは、プリズムユニット３４ａに入射する光とプリズムの面３５とが平行になる。従って、入射した光は、その光を垂直方向に反射する方向のプリズムの面３５に均等に当たり、最も効率良く垂直方向に反射して明るい出射光１２を得ることができる。これに対し、入射角θが６０度を越えると、反射面３５の一部が対峙する反射面の影となって光が出射されない領域が発生する。また、入射角θが６０度を下回ると、入射した光の一部が垂直方向に反射する面３５と反対側の面に当たり、垂直方向とは異なった方向に反射されてしまう。
【００３１】
また、本例の光スイッチング素子においては、マイクロプリズムユニット３４ａは、底面（抽出面）３２と対峙する頂点３３とは異なる、導光部２０の方向の突出した頂点３６が抽出面３２の端３２ａに位置するように配置することが最も望ましい。図５に示すように、頂点３６が抽出面３２の端３２ａから離れた内側に配置されると、プリズムユニット３４ａの反射面３５の一部３５ｃが抽出面３２から入射した光では照らされない。従って、抽出面３２の端３２ａの近傍の領域２３から光が出射されず導光部２０の出射面２１から出射される光束の面積が小さくなってしまう。また、光スイッチング素子１を用いて画像表示装置２を構成したときに画素同士の境界が暗くなり、シームレスな画像が得られなくなる。これに対し、頂点３６が抽出面３２の端３２ａに位置するようにプリズムユニット３４ａを配置すると、抽出面３２の端３２ａからも光が出射されるので明るい光スイッチング素子１を提供でき、これを用いてシームレスな画像を形成できる画像表示装置２を提供できる。
【００３２】
さらに、図３に示すように、本例の光スイッチング素子１においては、頂点３６が抽出面３２とが一致していることが最も望ましい。図６に示すように、頂点３６が抽出面３２から後退した位置にあると、抽出面３２の端部３２ａの近傍で導光部２０から抽出された入射光１０はプリズムの反射面３５では反射されず、透過光あるいは迷光１３として光スイッチング素子１から外部、例えば、隣接する光スイッチング素子１などに散乱されてしまう。従って、入射光１０の利用効率が低下し、光量が減少する原因となる。さらに、画像表示装置２においては、透過した迷光１３が隣接する光スイッチング素子１に影響を与え、クロストークなどの原因となる可能性がある。
【００３３】
これに対し、図３に示した本例の光スイッチング素子１においては、頂点３６が抽出面３２にほぼ一致しているので、抽出面３２の端部３２ａにおける光の漏れがなく、入射光１０を出射光１２として効率良く利用することができる。また、隣接する光スイッチング素子１に対する影響も防止することができる。
【００３４】
さらに、図３に示した本例の光スイッチング素子１においては、マイクロプリズムユニット３４ａのピッチｐを３μｍ以上にすることが望ましく、４μｍ以上にすることがさらに望ましい。図７に、マイクロプリズムユニット３４ａのピッチｐと、これらのマイクロプリズムユニット３４ａによって反射される出射光１２の回折角度を示してある。波長λが４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光の範囲内において、プリズムユニット３４ａのピッチｐを約３μｍ以上にすると回折角を１０度以下にすることができ、後述する投写装置において画像表示装置２から出射される出射光１２をほぼ全て投射レンズに取り込むことができる。また、マイクロプリズムユニット３４ａの製造公差あるいは経時変化などを考慮すると、マイクロプリズムユニット３４ａのピッチｐは、４μｍ以上とすることがさらに好ましい。
【００３５】
光スイッチング素子１を用いて画像表示装置２を構成する場合は、光スイッチング素子１の抽出面３２の大きさは画素５に適当なサイズに設定され、１５μｍ程度以下になる。従って、マイクロプリズムユニット３４ａのピッチｐは最大で１５μｍ程度に限定される。また、マイクロプリズムユニット３４ａのピッチｐが大きくなれば、反射面３５が広くなりプリズムユニット３４ａが高くなるので、マイクロプリズム３４が大きくなってしまう。従って、光スイッチング部３０を薄くコンパクトに形成するためにはマイクロプリズムユニット３４ａのピッチｐは狭いほうが好ましい。これらの結果より、１５μｍ中の山を２つ持つピッチｐが７．５μｍのもの、および、山を３つ持つピッチｐが５μｍのどちらも望ましい。図３に示したようなマイクロプリズム３４を光スイッチング部３０として採用することにより、光の利用効率が高く、オンオフのコントラストの大きな高速で動く光スイッチング素子を提供することができる。
【００３６】
図８に、本発明に係る画像表示装置２を用いた投射装置６を示してある。本例の投写装置６は、導光部２の全反射面２２に、駆動回路と共に光スイッチング部３０および駆動部４０が搭載されたＩＣチップ３が取り付けられている。画像表示装置２の導光部２０には、一方に入射用の面８１が用意されており、この面に向かって光源から赤緑青（ＲＧＢ）、またはシアン、マゼンダ、イエローなどの光の３原色が時分割で入射される。本例の光源８０は、白色のメタルハライドランプ８０ａと、モータで回転される３色分割フィルタ８０ｂとを備えており、３色分割フィルタ８０ｂで色分割された光線がコリメータレンズ８０ｃを通して並行光束化されて入射面８１から導光部２０に入射される。そして、全反射面２２に到達した入射光１０は、ＩＣチップ３を用いて構成された個々の光スイッチング素子によって反射されて導光部２０を透過して出射光１２となり、出射面２１に対し垂直に出射される。出射光１２は、さらに、投射レンズ８５を通ってスクリーンなどに投写されて所望の画像が形成される。一方、光スイッチング素子によって出射光に変換されなかった入射光１０は、全反射によって導光部２０の入射面８１と反対側の反射面８２に到達し、この面で反射されて再び導光部２０内を伝達し、光スイッチング素子に到達する。
【００３７】
このように、本例の画像表示装置２は、時分割され入射光に同期してＩＣチップ３により構成された光スイッチング素子を操作することによりカラー画像を投射することができる。もちろん、白色光を入射光１０として採用し、波長選択性のある光抽出部を用いた光スイッチング素子によってカラー画像を投射も可能である。
【００３８】
また、本例の投写装置６においては、画像を形成する光が出射面２１に対し垂直に出射されるので、像の歪みの少ない画像を得ることができる。さらに、個々の画素を構成する光スイッチング素子は光の利用効率が高く、オンオフのコントラストが高いので、正確な階調表現が可能であり、高画質の画像を得ることができる。また、出射光１２の回折角も１０度程度の範囲内に抑えられているので、出射光１２のほぼ全てを投射レンズ８５で捉えて画像を形成するために利用することができる。従って、この点でも本発明に係る光スイッチング素子を用いることにより、明るい画像が得られる画像表示装置を提供することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明においては、高速動作が可能なエバネセント光を利用した光スイッチング素子において、漏出したエバネセント光を反射する光スイッチング部にプリズムを採用し、そのプリズムの各条件を最適化して光の利用効率が高く、安定した階調制御が行える光スイッチング素子を提供できるようにしている。さらに、駆動電圧が低く、低消費電力で高速動作が可能な光スイッチング素子も提供できるようにしている。このため、本発明の光スイッチング素子を用いることにより、高いコントラストが得られ、画質の良い表示が得られる画像表示装置を提供することが可能となる。
【００４０】
本発明の画像表示装置は、上述したような投写装置に限らず、フラットタイプのディスプレイあるいはヘッドマウントディスプレイなどの様々な表示機器に応用することができる。また、本発明の光スイッチング素子も画像表示装置に限らず、光プリンターのライン状ライトバルブ、三次元ホログラムメモリ用の光空間変調器などその応用範囲は非常に広く、従来の液晶を用いた光スイッチング素子が適用されている分野はもちろん、液晶を用いた光スイッチング素子では動作速度や光強度が不足する分野および応用機器に対して、本発明の光スイッチング素子は特に適している。さらに、本発明の光スイッチング素子は微細加工が可能であるので、従来の液晶の光スイッチング素子よりも小型化、薄型化を図ることができ、高集積化することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る光スイッチング素子の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示した光スイッチング素子の一部を拡大して示す図である。
【図３】図１に示した光スイッチング素子のマイクロプリズムの部分をさらに拡大して示す図である。
【図４】エバネセント光の透過率を距離に対して示すグラフである。
【図５】図３に示すマイクロプリズムユニットの頂点の抽出面の端に対する位置の効果を説明する図である。
【図６】図３に示すマイクロプリズムユニットの頂点の抽出面からの距離の効果を説明する図である。
【図７】プリズムピッチｐと回折角度の関係を示すグラフである。
【図８】本発明の画像表示装置を用いた投写装置の例を模式的に示す図である。
【図９】従来の液晶を用いた光スイッチング素子を示す図である。
【符号の説明】
１・・光スイッチング素子
２・・画像表示装置
５・・画素
６・・投写装置
１０・・入射光
１２・・出射光
１３・・迷光
２０・・導光部
２１・・出射面
２２・・全反射面
３０・・光スイッチング部
３２・・抽出面
３３・・マイクロプリズムの抽出面に対峙する頂点
３４・・マイクロプリズム
３４・・マイクロプリズムユニット
３５・・マイクロプリズムの側面（反射面）
３６・・マイクロプリズムの導光部側の頂点
４０・・駆動部
４２・・スペーサ
４４・・支柱
５０・・バネ部材
６０、６２・・電極部
７０・・ＩＣ部
８０・・光源
８０ａ・・メタルハイランドランプ
８０ｂ・・３色分割フィルター
８１・・入射用の面
８２・・反射面
８５・・投射レンズ
９０８・・偏光板
９０３・・ガラス板
９０４、９０５・・透明電極
９０６、９０７・・液晶

Claims

導入光を全反射して伝達可能な全反射面を備えた導光部と、前記全反射面に対しエバネセント光が漏出する抽出距離以下に接近する第１の位置、および前記抽出距離以上に離れる第２の位置に移動可能な透光性の抽出面を備えた光スイッチング部とを有し、
この光スイッチング部は、前記抽出面で抽出した光を前記導光部の方向に反射するマイクロプリズムを備えており、このマイクロプリズムの頂角ψが前記導入光の前記全反射面に対する入射角θに対し次の式を満たすことを特徴とする光スイッチング素子。
ψ ＝１８０度 − θ ・・・（Ａ）
請求項１において、前記入射角θが約６０度から７０度であることを特徴とする光スイッチング素子。
請求項１において、前記入射角θが６０度であることを特徴とする光スイッチング素子。
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記抽出面の端に前記マイクロプリズムの前記導光部の方向に突出した頂部が位置していることを特徴とする光スイッチング素子。
請求項４において、前記頂部が前記抽出面の近傍に位置していることを特徴とする光スイッチング素子。
請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記光スイッチング部により１画素が構成され、前記マイクロプリズムのピッチが約３μｍ以上であることを特徴とする光スイッチング素子。
請求項６において、前記マイクロプリズムのピッチが約４μｍ以上であることを特徴とする光スイッチング素子。
請求項１ないし７のいずれかに記載の光スイッチング素子を複数有し、これらの光スイッチング素子が２次元的に配置され、前記導光部へは白色または３原色の前記導入光が前記入射角θで入射されていることを特徴とする画像表示装置。