KR100514710B1 - 광 스위칭 소자, 화상 표시 장치 및 투사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 화상 표시 장치는, 화상 표시용 도입광을 전반사하여 전달가능한 전반사면을 구비한 도광부와, 이 전반사면의 표시 영역에, 전반사면으로부터 누출하는 에버네슨트광을 추출하여 반사하는 마이크로 프리즘을 배치한 광 스위칭부를 구비하고 있고, 표시 영역에 대칭인 2방향에서 도입광을 조사함으로써, 마이크로 프리즘의 전면으로부터 출사광이 얻어지도록 하고 있다. 따라서, 더욱 밝게 높은 콘트라스트의 화상 표시 장치를 얻을 수 있다. 또한, 마이크로 프리즘의 꼭지각 등을 최적화함으로써, 전반사면에 대하여 수직으로 일치한 출사광이 보다 균일하게 얻어지도록 하고 있어, 고화질의 화상을 표시 가능한 화상 표시 장치를 실현하고 있다.

Description

광 스위칭 소자, 화상 표시 장치 및 투사 장치{Optical switching device, image display and projection device}

본 발명은 광 통신, 광 연산, 광 기억 장치, 광 프린터, 화상 표시 장치 등에 사용되는 광 스위칭 소자(라이트 밸브)에 관한 것으로, 특히 투사 장치 등에 적용 가능한 화상 표시 장치 및 광 스위칭 소자에 관한 것이다.

프로젝터 등의 화상 표시 장치에는, 도 21에 그 개략 구성을 도시하는 바와 같이, 광 스위칭 소자로서 액정을 사용한 액정 표시 장치(900)가 주로 사용되고 있다. 액정 표시 장치(900)는 편광판(901, 908), 유리판(902, 903), 투명 전극(904, 905), 액정(906, 907)으로 구성되며, 투명 전극간에 전압을 인가함으로서 액정 분자의 방향을 바꾸어 편광면을 회전시켜 화소 표시를 행하는 것이다. 그리고, 이러한 광 스위칭 소자(액정 셀)로 이루어지는 화소를 이차원으로 배열한 액정 패널을 사용하며, 계조 표현은 인가 전압을 조정함으로써 액정 분자가 향하는 방향을 제어하여, 화상을 표현하도록 하고 있다.

그러나, 액정은 고속 응답 특성이 나빠서, 고작 몇 밀리초 정도의 응답 속도로밖에 동작하지 않는다. 또한, 액정은 편광판에 의해 광의 이용 효율이 저하해 버려서, 높은 콘트라스트비를 얻고자 하면 소비 전력이 매우 커진다고 하는 문제도 있었다. 따라서, 최근 한층 더 고품위의 화상 품질이 요구되고 있는 화상 표시 장치로서는, 액정보다 더욱 밝게 계조 표현이 정확한 표시를 할 수 있는 것이 요망되고 있다.

최근, 광을 전반사하여 전달 가능한 도광부에 대하여, 투광성 광을 추출 가능한 마이크로 프리즘을 구비한 광 스위칭부를 근접시켜서 에버네슨트광(에버네슨트파)(evanescent wave)을 추출하여, 1파장 정도 또는 그 이하의 미소한 움직임에 의해, 광을 고속으로 온 오프 제어 가능한 광 스위칭 소자를 사용한 화상 표시 장치가 검토되고 있다. 이러한 광 스위칭부를 사용한 화상 표시 장치는 이동 거리가 짧기 때문에 고속으로 동작할 수 있고, 또한 광의 이용 효율이 높아지기 때문에 높은 콘트라스트로 밝은 화상 표시 장치가 얻어진다고 기대되고 있다. 그러나, 이와 같은 에버네슨트광을 이용한 화상 표시 장치는 아직 개발 단계에 있으며, 반드시 광의 이용 효율이 높고, 높은 콘트라스트로 고품질의 화상을 표시할 수 있도록 되어 있지 않다.

그래서, 본 발명에 있어서는, 에버네슨트광을 이용한 광 스위칭 소자를 사용한 화상 표시 장치의 최적화, 특히, 전반사면에 구성되는 표시 영역에 대하여 조사되는 도입광의 경로 등을 최적화함으로써, 광의 이용 효율을 높이고, 높은 콘트라스트로 품질이 높은 화상을 표시할 수 있는 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 또한, 그와 같은 화상 표시 장치에 적합한 광 스위칭 소자를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 화상 표시 장치의 개략 구성을 도시하는 도면.

도 2는 도 1에 도시하는 화상 표시 장치의 광 스위칭부를 확대하여 도시하는 단면도.

도 3은 도 2에 도시한 화상 표시 장치의 1화소를 구성하는 광 스위칭 소자를 확대하여 도시하는 도면.

도 4는 도 2에 도시한 화상 표시 장치에 대하여, 화소에 어두운 부분이 발생하는 상태를 모식적으로 도시하는 도면.

도 5는 도 2에 도시한 광 스위칭부의 마이크로 프리즘을 더욱 확대하여 도시하는 도면.

도 6은 에버네슨트광의 투과율을 거리에 대하여 나타내는 그래프.

도 7은 도 5에 도시하는 마이크로 프리즘 유닛의 정점의 추출면의 끝에 대한 위치의 효과를 설명하는 도면.

도 8은 도 5에 도시하는 마이크로 프리즘 유닛의 정점의 추출면으로부터의 거리의 효과를 설명하는 도면.

도 9는 프리즘 피치(p)와 회절 각도의 관계를 도시하는 그래프.

도 10은 도 1에 도시하는 투사 장치에서, F 넘버가 작은 투사 렌즈에 의해 조사광을 집광하는 모양을 모식적으로 도시하는 도면.

도 11은 본 발명의 상기와 다른 화상 표시 장치 및 투사 장치의 개략 구성을 도시하는 도면.

도 12a 및 도 12b는 도 11에 도시하는 화상 표시 장치에서, 표시 영역에서 반사된 도입광과, 표시 영역에서 반사되지 않은 도입광의 효과의 차를 모식적으로 도시하는 도면.

도 13은 본 발명의 상기와 더욱 다른 화상 표시 장치 및 투사 장치의 개략 구성을 도시하는 도면.

도 14는 본 발명의 상기와 더욱 다른 화상 표시 장치 및 투사 장치의 개략 구성을 도시하는 도면.

도 15는 상기와 더욱 다른 본 발명의 화상 표시 장치 및 투사 장치의 개략구성을 도시하는 도면.

도 16은 더욱 상기와 다른 본 발명의 화상 표시 장치 및 투사 장치의 개략 구성을 도시하는 도면.

도 17은 도 16에 도시하는 화상 표시 장치에서 사용되는 색 분해 필터를 도시하는 도면.

도 18은 본 발명의 상기와 더욱 다른 화상 표시 장치 및 투사 장치의 개략 구성을 도시하는 도면.

도 19는 본 발명의 상기와 더욱 다른 화상 표시 장치 및 투사 장치의 개략 구성을 도시하는 도면.

도 20은 본 발명의 더욱 다른 화상 표시 장치 및 투사 장치의 개략 구성을 도시하는 도면.

도 21은 종래의 액정을 사용한 화상 표시 장치의 개요를 도시하는 도면.

이 때문에, 본 발명의 화상 표시 장치에 있어서는, 에버네슨트파를 추출하여 반사하기 위해 마이크로 프리즘을 사용하고, 또한, 이 마이크로 프리즘에 대하여 대칭인 2방향에서 광이 조사되도록 하고 있다. 이 때문에, 본 발명의 화상 표시 장치는 화상 표시용 도입광을 전반사하고 전달 가능한 전반사면을 구비한 도광부와, 전반사면의 표시 영역에 장착된 광 스위칭부와, 적어도 표시 영역에 대하여 도입광을 조사 가능한 광원부를 가지며, 또한, 광 스위칭부는 표시 영역으로부터 누출된 에버네슨트파(에버네슨트광)를 추출 가능한 추출 거리 이하로 접근하는 제 1 위치, 및 상기 추출 거리 이상으로 떨어진 제 2 위치에 이동 가능한 복수의 투광성 추출면과, 이 추출면에서 추출한 광을 도광부의 방향으로 반사하는 복수의 마이크로 프리즘을 구비한 화상 표시 장치로서, 광원부 또는 도광부를 표시 영역에 대하여 대상인 2방향에서 도입광을 조사할 수 있도록 구성하고 있다. 그리고, 광 스위칭부의 마이크로 프리즘에 대하여 양측으로부터 도입광을 쬐어서 1화소당 출사광의 강도를 높게 할 수 있도록 하고 있다. 따라서, 밝은 화상이 얻어지며, 또한 온 오프의 콘트라스트도 크게 할 수 있다.

전반사면에서 전반사하고 있는 도입광으로부터 누출하는 에버네슨트광을 추출하고, 수직의 출사광으로서 출사하기 위해서는, 적당한 꼭지각을 구비하여, 전반사면에 따라 연장된 삼각 기둥 형상의 마이크로 프리즘이 적합하다. 이것에 대하여 대상인 2방향에서 도입광을 조사함으로써, 꼭지각을 끼운 각도가 다른 양쪽의 프리즘 면에서 도입광을 반사할 수 있다. 이 때문에, 1방향에서 도입광이 조사된 경우에 대하여, 거의 2배 강도의 출사광을 얻는 것이 가능해진다. 또한, 1화소를 구성하는 마이크로 프리즘의 전체로부터 출사광이 발생되도록 되기 때문에, 화소 사이에 간격이 없는 중단없는(seamless) 화상을 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명에 의해, 에버네슨트광을 사용하여 밝은 고품질의 화상을 표시할 수 있는 화상 표시 장치를 제공할 수 있다.

또한, 광원부 또는 도광부는 표시 영역에서 반사되지 않은 도입광에 의해, 표시 영역 전체를 조사하도록 구성하는 것이 바람직하다. 표시 영역의 일부에서 반사된 도입광에 의해 다른 표시 영역이 조사되는 광원부 또는 도광부의 구성을 채용하면, 먼저 도입광이 조사되는 표시 영역의 광 스위칭부의 온 오프 상황에 의해 다른 표시 영역을 비추는 도입광의 강도가 변해 버린다. 따라서, 표시 영역이나 화상의 형태에 의해서 화상을 표시하는 출사광의 광 강도가 변하거나, 다른 표시 영역에서는 도입광의 강도가 부족하여, 스위칭부의 온 오프에 따른 출사광이 얻어지지 않고 화상이 표시되지 않는다고 한 사태가 발생할 가능성이 있다. 이것에 대하여, 표시 영역에서 반사되지 않은 도입광에 의해 표시 영역 전체를 조사하면, 표시 영역의 모든 스위칭부에 대하여, 다른 스위칭부의 동작 상황에 관계하지 않고 일정 강도의 도입광을 조사하는 것이 가능해진다. 따라서, 화상의 일부가 빠지거나, 콘트라스트가 저하한다고 하는 화상품질의 열화를 방지하는 것이 가능해진다.

도광부의 한쪽 측에 광원부를 설치하여, 이 광원부로부터 광이 도광부에 입사되는 입사면과 전반사면을 끼워 대향하는 측에 반사면을 설치함으로써, 표시 영역에 2방향에서 도입광을 조사할 수 있다. 반사면으로서는 전반사를 이용하여 도입광을 표시 영역에 대하여 반사하는 것, 반사성 막을 증착 등에 의해 형성하여 표시 영역에 대하여 반사하는 것 등을 채용할 수 있다. 또한, 광원부로부터 입사된 도입광의 방향을 복수의 반사면을 사용하여 최종적으로 표시 영역에 대하여 적당한 각도로 반사하는 반사면으로 유도되도록 하는 것도 가능하다. 이 때에, 상술한 바와 같이, 도입광은 표시 영역 이외의 영역에서 반사하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 1개의 광원 중심으로부터 도입광이 출사되도록 이루어져 있는 경우는, 그 광원 중심으로부터 발생된 도입 광속을 거의 중심으로부터 2분할하여, 그 한쪽의 도입 광속을 전반사면의 표시 영역 이외의 영역에서 반사하고, 또한, 반사면에 의해 다른 쪽의 도입 광속에 대하여 광량 분포가 역전하도록 표시 영역에 조사하는 것이 바람직하다. 광원부로부터는, 광원 중심이 가장 강도가 높고, 주변으로 갈수록 강도가 저하하는 강도 분포의 도입광이 입사된다. 이 때문에, 도입 광속의 반부분을 반사면에서 강도 분포가 반전하도록 표시 영역으로 조사함으로써, 표시 영역에 조사되는 도입광의 분포를 평균화하는 것이 가능하여, 적분기 등의 특수하고 고가의 광학계를 이용하지 않고서 거의 광 강도가 일정한, 똑같이 밝고 명료한 화상을 표시할 수 있는 화상 표시 장치를 제공할 수 있다.

도광부의 한쪽 측에 광원을 2개 설치하는 것도 가능하다. 광원의 수를 늘림으로써, 1개 광원당 전력 부하(용량)를 삭감하는 것이 가능하게 되어, 광원의 발열량을 감소할 수 있다. 따라서, 광원을 냉각하는 기구를 생략하는 것이 가능하다. 광원부가 2개의 광원 중심을 구비하고 있는 경우는, 컬러 표시를 행하기 위해 각각의 광원으로부터 조사되는 도입광의 색의 동기를 취할 필요가 있다. 이 때문에, 선회 중심을 중심으로 하여 분할된 영역에 동일 색의 필터가 점대칭으로 배치된 색분할 필터에 의해 2개 광원 중심으로부터의 도입광을 시분할함으로써 간단하게 동기를 취할 수 있다.

또한, 전반사면에 대하여 한쪽의 측으로부터 도입광을 도광부에 도입하는 대신에, 표시 영역에 대하여 대칭인 2방향에서 도입광을 조사 가능한 제 1 및 제 2 입사면을 설치하여, 2방향에서 도입광을 도광부에 입사하도록 해도 물론 된다. 1개의 광원으로부터 출사된 광을 분할한 후에 적당한 광로에서 제 1 및 제 2 입사면으로 유도하는 것도 가능하지만, 각각의 입사면에 대치한 위치에 2개의 광원부를 설치하여 두는 것이 바람직하다. 이것에 의해 복잡한 광로를 생략할 수 있고, 또한 광로에서의 도입광의 감쇄를 억제하여, 저소비 전력으로 밝은 화상을 표시할 수 있는 화상 표시 장치를 제공할 수 있다.

또한, 광원부 및 입사면을 입사면으로부터 입사된 도입광이 출사면에서 전반사한 후에 표시 영역에 조사되도록 배치함으로써, 광원부를 출사면의 후방에 배치하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 화상 표시 장치의 출사면 측에 투사 렌즈를 배치하여 투사 장치로 할 때에 투사 렌즈와 광원부를 간섭하지 않고서 배치할 수 있다.

또한, 광원부로부터의 도입광이 입사면에서 굴절하여 각도가 변한 후에 표시 영역에 조사되도록 배치함으로써, 상기와 마찬가지로, 광원부와 투사 렌즈의 간섭을 방지할 수 있다. 또한, 도입광을 입사면에서 굴절시킴으로서, 도입광의 광속의 단면 형상을 변경하는 것이 가능하고, 표시 영역 전체를 적당한 강도로 조사할 수 있도록 입사면의 각도로 도입광을 제어하는 것도 가능하다. 또한, 입사면과 광원부 사이에 적당한 각도로 도입광을 입사면으로 유도하는 입사 프리즘을 도입부와 별도로 설치해도 상기와 같은 효과를 얻을 수 있다.

이러한 화상 표시 장치의 광 스위칭부를 구성하는 마이크로 프리즘은, 밝게 콘트라스트가 큰 화상을 표시하기 위해 도입광을 가능한 한 수직으로 일치시켜 반사하는 것이 바람직하다. 그것을 위해서는, 마이크로 프리즘의 꼭지각(ψ)이 도입광의 전반사면에 대한 입사각(θ)에 대하여 다음 식(A)을 만족하도록 하는 것이 바람직하다.

ψ=180도 - θ …(A)

프리즘 꼭지각(ψ)이 상기 식(A)을 만족시키는 프리즘을 사용하면, 꼭지각에 대치하는 추출면으로부터 각도(θ)로 입사한 광은 추출면에 대하여 수직으로 반사된다. 따라서, 상기 식(A)을 만족시키는 꼭지각의 프리즘을 구비한 광 스위칭부를 사용함으로써, 추출면이 제 1 위치가 되어, 온일 때에 도광부로부터 출사되는 광은 전반사면에 대하여 수직인 방향에 일치된다. 도광부의 전반사면과 대치하는 출사면도 도입광을 전반사하도록 전반사면과 평행으로 이루어져 있으며, 도광부로부터 출사되는 광은 출사면에 대하여 수직이 된다. 따라서, 도광부의 출사면이 굴절되는 일없이 광밀도가 높고, 또한, 도광부에서의 손실이 적은 출사광이 얻어지는 화상 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한, 도광부의 전반사면 및 출사면에 대하여 수직으로 출사되는 광에 의해 화상이 형성되기 때문에, 투사상의 왜곡이 없고, 화질이 좋은 화상을 얻을 수 있다.

또한, 이 화상 표시 장치에서는, 1화소를 형성하는 광 스위칭 소자가 도광부와 추출면과 또한 마이크로 프리즘에 의해 구성되어 있으며, 이 마이크로 프리즘의 꼭지각(ψ)을 상기 식(A)으로 함으로써 전반사면에 대하여 수직 방향으로 일치한 광을 출사할 수 있는 광 스위칭 소자를 제공할 수 있다.

전반사면에 대한 도입광의 입사각(θ)은 약 60도로부터 70도의 범위가 바람직하다. 입사각(θ)이 60도보다 작게 50도에 가까운 각도로 추출면에 입사하면, 에버네슨트광이 누광되지 않은 오프 상태로 하기 위해서 광 스위칭부를 이동하는 거리가 길어지기 때문에, 구동력이 커진다. 예를 들면, 정전기력을 사용하는 경우는 구동 전압이 높아져, 전력 소비가 증대한다. 또한, 이동 거리가 길어지기 때문에, 광 스위칭 소자의 구동 속도가 저하해 버린다. 한편, 입사각(θ)이 70도보다 크게 80도에 가까운 각도로 추출면에 입사하면, 에버네슨트광이 누광하는 온 상태가 되는 간격이 매우 짧아져, 전반사면 또는 추출면의 면 거칠음, 또는 구동 계통의 정밀도에 의해 콘트라스트가 크게 변화해 버린다. 따라서, 균질한 계조성을 유지하는 것이 어렵다.

입사각(θ)은 상기의 범위 내에서, 특히, 60도로 하는 것이 바람직하다. 입사각(θ)이 60도로 입사한 도입광을 수직 방향으로 반사하기 위해서는, 마이크로 프리즘의 꼭지각(ψ)이 120도가 되며, 이러한 마이크로 프리즘의 반사면은 도입광과 평행하게 된다. 따라서, 마이크로 프리즘에 추출된 광이, 그 광을 수직 방향으로 반사하는 프리즘의 면과 다른 면에서 반사되거나, 또는 추출된 광이 닿지 않는 면이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 전반사면에 대하여 밝고 수직인 방향으로 일치한 출사광을 얻을 수 있다. 따라서, 도입광을 마이크로 프리즘으로 효율 좋게 반사하는 것이 가능하고, 손실이 없는 밝은 광을 얻을 수 있어, 한층 더 높은 콘트라스트가 얻어지는 광 스위칭 소자 및 화상 표시 장치를 제공할 수 있다.

또한, 도광부의 방향으로 돌출한 꼭대기부(頂部)가 추출면의 끝보다 내측, 즉, 마이크로 프리즘의 중앙 부근에 배치되면, 마이크로 프리즘에 추출면에서 추출된 광이 닿지 않는 영역이 발생한다. 이 때문에 마이크로 프리즘에 의해 반사되는 광량이 감소한다. 또한, 이러한 마이크로 프리즘을 사용하여 화상 표시 장치를 구성하였을 때에, 화소가 작아지기 때문에 화소끼리의 간격이 벌어져 버린다. 따라서, 도입광이 입사되는 추출면의 끝에 마이크로 프리즘의 도광부의 방향으로 돌출한 정상부를 배치하는 것이 바람직하고, 이것에 의해, 밝게 콘트라스트가 높은 광 스위칭 소자를 얻을 수 있다. 또한, 이러한 마이크로 프리즘에 의해 화소끼리의 간격을 없앨 수 있기 때문에, 화소간의 경계가 없는 중단없는 화상을 표시할 수 있는 화상 표시 장치를 제공할 수 있다.

또한, 추출면에서 추출된 도입광을 손실없이 반사하기 위해서는, 마이크로 프리즘의 정상부는 추출면 근방에 위치하는 것이 바람직하다. 즉, 마이크로 프리즘의 정점을 추출면에 가까운 위치에 설치하는 것으로, 일정한 각도 범위를 갖고 입사되는 광을, 빠짐없이 반사하여 출사할 수 있다. 따라서, 출사 효율이 좋고, 광량이 큰 광 스위칭 소자 및 화상 장치를 제공할 수 있다.

또한, 마이크로 프리즘의 피치에 의해 출사광의 회절 각도가 변하기 때문에, 강도가 높은 1차 회절광을 투사 렌즈에 넣어 화상을 형성할 수 있도록 하기 위해서는, 마이크로 프리즘의 피치의 범위는 3㎛ 이상이 바람직하고, 또한, 제조 공차, 경과 시간 변화 등을 고려하면, 마이크로 프리즘의 피치는 약4㎛ 이상이 한층 더 요망된다.

본 발명의 화상 표시 장치로부터 출사된 출사광을 투사 렌즈에 의해 스크린에 투사하는 것에 의해 투사 장치로 할 수 있다. 그리고, 투사 렌즈의 F 넘버를 작게 함으로써, 도광부와 투사 렌즈의 거리를 그 정도 벌리지 않고서 수직으로 출사된 출사광과, 강도가 높은 회절광도 집광할 수가 있어, 투사 장치 전체를 콤팩트로 할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 의해, 밝게 화질이 높은 화상을 표시 가능한 화상 표시 장치 및 투사 장치를 제공하는 것이 가능해진다.

이하에 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 설명한다. 도 1에, 본 발명에 따른 투사 장치(6)의 개략 구성을 도시하고 있다. 본 예의 투사 장치(6)는 화상 표시 장치(2)와 이 화상 표시 장치(2)로부터 출사된 출사광(74)을 스크린(9)에 투사하는 투사 렌즈(8)를 구비하고 있다. 본 예의 화상 표시 장치(2)는 화상 표시용 도입광(70)을 전반사하여 전달 가능한 전반사면(52)을 구비한 도광부(10)와, 도광부의 전반사면(52)의 표시 영역(53a)에 장착된 광 스위칭부(20)와, 표시 영역(53a)에 대하여 도입광(70)을 조사 가능하도록 배치된 광원부(60)를 구비하고 있다.

광원부(60)는 백색의 메탈 하라이드 램프 등의 백색광을 발하는 광원 중심(62)과, 모터 등의 구동체(67)에서 회전되는 색분해 필터(66)를 구비하고 있고, 이 색분해 필터(66)에서, 광원 중심(62)으로부터 출사된 백색광을 3원색 각각으로 시분할하여, 도입광(70)으로서 도광부(10)에 공급할 수 있도록 되어 있다. 광원부(60)에는 또한 도입광(70)을 평행 광속으로 하여 도광부(10)로 유도하는 콜리메이터 렌즈(68)도 설치되어 있다.

도입광(70)이 입사되는 도광부(10)는 유리제 또는 투명 플라스틱제 등의 도입광의 투과율이 높은 소재로 이루어지는 광 가이드이다. 본 예의 도광부(10)는 거의 사다리꼴형의 프리즘 형상으로 되어 있고, 그 측면의 광원부(60)에 인접한 입사면(56)으로부터 입사된 도입광이, 저면(52)을 전반사면으로서 도광부(10)의 내부에서 전반사하여 전달되도록 되어 있다. 전반사면(52)에서 반사된 도입광(70)은 전반사면(52)을 끼워서 입사면(56)에 대향하도록 설치된 다른 쪽의 측면을 반사면(58)으로서 반사되어, 전반사면(52)에 다시 조사되도록 되어 있다. 이와 같이, 입사면(56)과 반사면(58)의 2방향에서 도입광(70)이 조사되는 전반사면(52)의 영역이 표시 영역(53a)이고, 이 표시 영역(53a)을 덮도록 광 스위칭부(20)가 부착되어 있다. 그리고, 이 광 스위칭부(20)에서 화상을 표시하도록 추출된 도입광(70)이 위쪽에 반사되어, 출사광(74)이 되어 전반사면(52)과 대치하여 평행하게 된 출사면(54)으로부터 출사되도록 되어 있다.

광 스위칭부(20)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 도광부(10)의 전반사면(52)의 표시 영역(53a)에 밀착하도록 설치되어, 전반사면(52)으로부터 누출한 광(에버네슨트파)을 추출하여 위쪽의 도광부(10)에 대하여, 충분한 강도로 출사할 수 있도록 되어 있다. 본 예의 광 스위칭부(20)는 도광부(10)의 전반사면(52)에 인접하여 2차원적으로 배치되고, 화상의 1화소(5)를 각각 구성하는 마이크로 프리즘(34)이 2차원적으로 배치되어 있고, 이 마이크로 프리즘(34)의 전반사면(52)에 면한 측이 에버네슨트파를 추출하는 추출면(22)으로 되어 있다. 또한, 광 스위칭부(20)는 마이크로 프리즘(34)이 2차원적으로 배치된 프리즘층(38)과, 각각의 마이크로 프리즘(34)을 구동하는 구동부(40)와, 구동부(40)를 제어하는 구동용 IC가 구성된 실리콘 기판(44) 층이 순차로 적층된 계층 구조를 이루고 있다.

또한, 본 예의 화상 표시 장치(2)는 1화소(5)를 구성하는 광 스위칭 소자(1)가 2차원으로 배열된 구조로서 파악하는 것도 가능하다. 따라서, 본 예의 광 스위칭 소자(1)는 도광부(10)와 도광부(10)의 전반사면(52)에 면한 측이 추출면(22)으로 된 마이크로 프리즘(34)과, 마이크로 프리즘(34)을 구동하는 구동부(40)와, 구동부(40)를 제어하는 구동용 IC가 구성된 실리콘 기판(44)이 순차로 적층된 계층 구조로 되어 있다.

도 3에 광 스위칭 소자를 확대하여 도시하고 있다. 이 광 스위칭 소자(1)는 전반사에 의해 광을 전하고 있는 유리판 등의 도광체에 대향하여, 투명한 또는 투광성 추출면을 구비한 출사체인 마이크로 프리즘(34)을 설치하고, 추출면을 이하에 상술하는 바와 같은 누출한 에버네슨트광을 추출할 수 있는 거리 이하까지 정전기력이나 전기 일그러짐(electrostriction) 효과 등을 이용하여 근접 또는 접촉시킴으로써 에버네슨트광을 추출하여, 스위칭하는 소자이다. 이 때문에, 각각의 마이크로 프리즘(34)의 전반사면(52) 측이 그 면(52)에 거의 밀착 가능한 평탄한 추출면(22)으로 되어 있다. 또한, 각각의 마이크로 프리즘(34)은 고분자 또는 무기물의 투명한 미소 사이즈의 프리즘이며, 단면이 2등변 삼각형의 프리즘 유닛(34a)이 도광부(10) 측이 저면이 되도록 소정의 피치(p)로 배열하여 형성되어 있다. 이 때문에, 추출면(22)으로부터 마이크로 프리즘(34)에 유도된 입사광(70)은 각각의 프리즘 유닛(34a)에서 전반사면과는 각도가 다른 측면(35)에 의해 반사된다. 그리고, 추출된 광이 모두 전반사면(52)에 대하여 거의 수직으로, 도광부(10)의 표면으로부터 수직 방향으로 방사 분포가 갖추어진 출사광(74)이 되어, 도면 상의 위쪽으로 출사된다.

한편, 이 마이크로 프리즘(34)을 구동하는 구동부(40)는 마이크로 프리즘(34)을 지지하고, 단면이 거의 T자형으로 된 스페이서(42)와, 이 스페이서(42)를 통해 광 스위칭부(20)의 추출면(22)을 전반사면(52)에 접하는 제 1 위치에서 도광부(10)를 향하여 가압 가능한 판 스프링(45)과, 정전기력을 사용하여 추출면(22)을 전반사면(52)으로부터 떨어진 제 2 위치로 이동하는 전극(46)을 구비하고 있다. 본 예에 있어서는, 붕소 도핑된 실리콘 박막에 의해 구성된 스프링 부재(41)가 마이크로 프리즘(34)의 위치를 제어하는 전극(46)의 한쪽으로서의 기능을 겸비하고 있다. 그리고, 전극(46)에 하층의 구동 회로(44)로부터 구동 전압이 공급되지 않을 때는, 도 3의 좌측의 화소(5a)에 도시되어 있는 바와 같이 스프링 부재(41)에 의해 마이크로 프리즘(34)의 추출면(22)이 전반사면(52)에 접촉 또는 접근한 제 1 위치가 되며, 도광부(10)로부터 누출한 도입광(70)이 추출되고, 수직으로 반사되어, 출사면(54)으로부터 출사광(74)이 출사되는 온 상태가 된다. 한편, 전극(46)에 전력이 공급되면 도 3의 오른쪽에 도시한 화소(5b)와 같이, 추출면(22)이 제 2 위치로 떨어지기 때문에 도입광(70)은 마이크로 프리즘(34)에 의해 반사되지 않고, 도광부(10)로부터 광(에버네슨트파)이 출사되지 않는 오프 상태가 된다.

그리고, 본 예의 화상 표시 장치(2)에 있어서는, 상술한 바와 같이, 전반사면(52)의 표시 영역(53a)에 2방향에서 도입광(70)이 조사되도록 되어 있다. 이 때문에, 도 3의 좌측의 화소(5a)에 도시하는 바와 같이, 마이크로 프리즘(34)에 있어서는, 정점(33)을 끼운 양측의 프리즘면(35)으로부터 출사광(74)이 출사되기 때문에, 광량이 큰 강도가 높은 출사광(74)을 얻을 수 있다. 또한, 온 상태의 화소 내에 어두운 곳도 생기지 않게 되기 때문에, 단절이 없는 중단없는 화상을 얻을 수 있다.

더욱 자세하게 설명하면, 도 4에 도시하는 바와 같이, 표시 영역(53a)에 한쪽으로부터 도입광(70)을 조사하면, 화소(5)가 온 상태인 때라도, 마이크로 프리즘(34)의 한쪽 측의 프리즘면(35)에만 도입광(70)이 닿고, 다른 쪽 측의 프리즘면(35)으로부터는 출사광(74)이 출사되지 않는다. 따라서, 1개의 화소(5) 중에서 어둡게 되어 버리는 부분(76)이 발생하고, 출사광(74)의 강도가 저하하여 온 오프의 콘트라스트가 낮아져 버린다. 또한, 미시적으로는 화소 중에 어두운 부분(76)이 있기 때문에, 연속하지 않은 화상 표시가 되어 버린다. 이와 같이, 표시 영역(53a)으로부터 누출되는 에버네슨트광을 광 스위칭부(20)에서 온 오프하여 표시하는 본 예의 화상 표시 장치(2)에 있어서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 표시 영역(53a)에 대하여 2방향에서 도입광을 조사함으로써, 보다 콘트라스트가 높고, 화질이 좋은 화상을 얻을 수 있다.

또한, 본 예의 마이크로 프리즘(34)은 추출면(22)에서 추출한 에버네슨트광을 전반사면(52)에 대하여 거의 수직한 방향으로 일치된 각도로 출사하여 높은 광 강도가 얻어지도록 되어 있다. 이 모양을, 본 예의 마이크로 프리즘(34)에 의해 입사광(70)이 반사되는 모양을 확대하여 도시하고 있는 도 5에 기초하여 상세하게 설명한다. 본 예의 마이크로 프리즘(34)은, 삼각 기둥 형상으로 도면과 수직한 방향으로 연장된 마이크로 프리즘 유닛(34a)이 피치(p)로 3개 배열하여 배치되어 있다. 도광부(10)로부터 전반사면(52)에 입사각(θ)으로 입사된 입사광(70)은 추출면(22)에서 추출되어 마이크로 프리즘 유닛(34a)으로 들어간다. 마이크로 프리즘 유닛(34a)에서는, 입사광(70)이 프리즘 유닛(34a)의 측면(35)에 닿아 반사되어, 다시 추출면(22) 및 전반사면(52)을 통해 도광부(10)에 들어가고, 또한, 도광부(10)의 출사면(54)을 지나서 외계로 방출된다. 마이크로 프리즘 유닛(34a)에서 반사된 광(출사광)(74)은 입사광(70)과 각도가 다르기 때문에 전반사면(52) 또는 출사면(54)에서 반사되는 일 없이 외계로 방출된다.

그리고, 본 예의 광 스위칭 소자(1)에 있어서는, 상술한 바와 같이, 전반사면(52) 및 출사면(54)에 대하여 수직한 방향으로 출사광(74)의 방향을 설정하여, 출사광(74)의 방향을 일치하여 콘트라스트를 높게 할 수 있도록 하고 있다. 또한, 수직한 방향으로 출사함으로써, 이들 전반사면(52) 및 출사면(54)에서 출사광(74)이 굴절되지 않도록 되여, 광 스위칭 소자(1)를 사용하여 화상 표시 장치(2)를 구성하였을 때에 왜곡이 없는 화상이 얻어지도록 하고 있다. 전반사면(52) 및 출사면(54)에 대하여 수직한 방향으로 출사광(74)의 방향을 설정하기 위해서, 마이크로 프리즘 유닛(34a)의 2개의 측면(35)이 이루는 정점(33)의 꼭지각을 ψ로 하고, 측면(35)과 추출면(저면)(32)이 이루는 각을 ø로 하면, 마이크로 프리즘(34)의 단면은 꼭지각(ψ)의 이등변 삼각형이 된다. 입사광(70)이 마이크로 프리즘의 측면(35)에 의해 전반사면(52)에 대하여 수직으로 반사될 때는, 도 5에 도시한 바와 같이, 마이크로 프리즘의 측면(35)에 대한 법선(39)에 의해 입사각(θ)이 1/2로 분할되기 때문에, 입사각(θ)과 저각(ø)은 다음과 같은 관계가 된다.

ø= θ/2 …(1)

따라서, 꼭지각(ψ)은 다음과 같이 표현된다.

ψ= 180도 - 2ø

= 180도 - θ …(2)

이와 같이, 꼭지각(ψ)이 입사각(θ)에 대하여, 상기 식(2)을 만족시키는 마이크로 프리즘 유닛(34a)을 사용하면, 프리즘의 반사면(35)에서 반사된 출사광(74)의 출사 방향을 추출면(22), 전반사면(52) 및 출사면(54)에 대하여 수직으로 할 수 있다.

도 6에 에버네슨트광의 투과율의 예를 몇 가지 도시하고 있다. 전반사되어 있는 면에 투명체를 근접하면, 에버네슨트광이 투명체 측에 누출되어 광이 투과하는 것이 공지되어 있다. 또한, 에버네슨트광의 투과율은 매체의 굴절률이나 입사각도 등에 의해 상위하다. 도 6에서는, 파장(λ)이 500㎚의 광에 대하여 입사각을 50도로 하였을 때에, 에버네슨트광의 투과율(%)을 전반사면(52)과 추출면(투명체)(32)의 간격(㎛)에 대하여 측정한 투과 곡선(14)을 도시하고 있다. 마찬가지로, 입사각 60도일 때의 특성 곡선(15), 입사각 70도의 특성 곡선(16), 입사각 80도의 특성 곡선(17)도 도시하고 있다.

본 도면으로부터 판명되는 바와 같이, 입사각(θ)이 50도일 때는, 전반사면(52)과 추출면(22)의 거리를 0.3㎛ 또는 그 이상 떨어지지 않으면 투과율이 0% 근방이 되지 않는다. 따라서, 프리즘(34)의 이동 거리를 크게 할 필요가 있기 때문에, 구동부(40)의 전극(46, 47)에 인가하는 구동 전압이 높아진다. 또한, 프리즘(34)의 이동 거리가 커지기 때문에 광 스위칭 소자(1)의 작동 속도도 저하한다. 이 때문에, 입사각(θ)은 50도 이상, 또 60도 이상이 바람직하다.

한편, 입사각(θ)이 80도일 때는, 전반사면(52)과 추출면(22)의 거리가 0.05㎛ 정도 떨어지면 투과율이 10% 정도까지 저하해 버린다. 따라서, 전반사면(52) 및 추출면(22)의 면 정밀도를 매우 높게 하지 않으면 온 오프의 콘트라스트를 얻을 수 없다. 또한, 구동부(40)에 있어서도, 온일 때에 전반사면(52)과 추출면(22) 사이에 약간의 간격이 벌어지면 출사광의 강도가 대폭적으로 저하되기 때문에, 신뢰성이 높은 지지 기구를 채용할 필요가 있다. 따라서, 안정한 계조 제어를 행할 것을 생각하면, 입사각(θ)은 80도 이하, 또한 70도 이하인 것이 바람직하다. 따라서, 구동 전압, 면 정밀도, 구동부의 구성 등을 고려하면, 적당한 비용으로 안정하고 높은 온 오프의 콘트라스트가 얻어지도록 하기 위해서는, 입사각(θ)을 약 60 내지 70도 정도의 범위로 하는 것이 바람직하다.

또한, 입사각(θ)은 60도로 하는 것이 가장 바람직하다. 입사각(θ)이 60도일 때는, 프리즘 유닛(34a)에 입사하는 광과 프리즘의 면(35)이 평행하게 된다. 따라서, 입사한 광은 그 광을 수직 방향으로 반사하는 방향의 프리즘의 면(35)에 균등하게 닿으며, 가장 효율 좋게 수직 방향으로 반사하여 밝은 출사광(74)을 얻을 수 있다. 이것에 대하여, 입사각(θ)이 60도를 초과하면, 반사면(35)의 일부가 대치하는 반사면의 그림자가 되어 광이 출사되지 않는 영역이 발생한다. 또한, 입사각(θ)이 60도를 하회하면, 입사한 광의 일부가 수직 방향으로 반사하는 면(35)과 반대측의 면에 닿으며, 수직 방향과는 다른 방향으로 반사되어 버린다.

또한, 광 스위칭부(20) 또는 광 스위칭 소자(1)를 구성하는 마이크로 프리즘(34)에 있어서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 마이크로 프리즘 유닛(34a)의 정점중, 저면(추출면)(22)을 향하여 마주 본 정점(33)이 아닌, 도광부(10)의 방향의 돌출한 추출면(22)의 측에 위치하는 정점(36)이 추출면(22)의 끝(22a)에 위치하도록 배치하는 것이 가장 바람직하다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 정점(36)이 추출면(22)의 끝(22a)에서 떨어진 안쪽에 배치되면, 프리즘 유닛(34a)의 반사면(35)의 일부(35c)가 추출면(22)으로부터 입사한 광으로는 비추어지지 않은 그림자 영역이 되어 버린다. 따라서, 추출면(22)의 끝(22a)의 근방의 영역(23)으로부터 광이 출사되지 않고 도광부(10)의 출사면(54)으로부터 출사되는 광속의 면적이 작아져 버린다. 또한, 이러한 마이크로 프리즘을 사용하여 화상 표시 장치(2)를 구성하였을 때에 화소끼리의 경계가 어둡게 되어, 중단없는 화상이 얻어지지 않게 된다. 이것에 대하여, 도 5에 도시한 바와 같이, 정점(36)이 추출면(22)의 끝(22a)에 위치하도록 프리즘 유닛(34a)을 배치하면, 그림자가 되는 부분은 없어져서, 추출면(22)의 끝(22a)으로부터도 광이 출사된다. 따라서, 밝은 광 스위칭 소자(1)를 제공할 수 있고, 또한, 중단없는 화상을 형성할 수 있는 화상 표시 장치(2)를 제공할 수 있다.

또한, 도 5에 도시하는 바와 같이, 본 예의 광 스위칭 소자(1)에 있어서는, 정점(36)과 추출면(22)이 일치하고 있는 것이 가장 바람직하다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 정점(36)이 추출면(22)으로부터 후퇴한 위치에 있으면, 추출면(22)의 단부(22a)의 근방에서 도광부(10)로부터 추출된 입사광(70)은 프리즘의 반사면(35)에서는 반사되지 않고, 투과광 또는 미광(迷光)(75)으로서 마이크로 프리즘(34)으로부터 외부, 예를 들면, 인접하는 다른 마이크로 프리즘 등에 산란되어 버린다. 따라서, 입사광(70)의 이용 효율이 저하하여, 광량이 감소하는 원인이 된다. 또한, 화상 표시 장치(2)에 있어서는, 투과한 미광(75)이 인접하는 화소에 영향을 주어, 누화 등의 원인이 될 가능성이 있다.

이것에 대하여, 도 5에 도시한 마이크로 프리즘(34)이면, 정점(36)이 추출면(22)에 거의 일치하고 있기 때문에, 추출면(22)의 단부(22a)에서의 광이 새는 것이 없이, 입사광(70)을 출사광(74)으로서 효율 좋게 이용할 수 있다. 또한, 인접하는 광 스위칭 소자(1) 또는 화소에 대한 영향도 방지할 수 있다.

또한, 본 예의 화상 표시 장치(2) 또는 광 스위칭 소자(1)에 있어서는, 마이크로 프리즘 유닛(34a)의 피치(p)를 3㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 4㎛ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 도 9에, 마이크로 프리즘 유닛(34a)의 피치(p)와, 이들 마이크로 프리즘 유닛(34a)에 의해 반사되는 출사광(74)의 회절 각도를 도시하고 있다. 본 도면으로부터 판명되는 바와 같이, 파장(λ)이 400㎚ 내지 700㎚인 가시광의 범위 내에서, 마이크로 프리즘 유닛(34a)의 피치(p)를 약 3㎛ 이상으로 하면 회절각을 10도 이하로 할 수 있다. 따라서, 후술하는 투사 장치에서 화상 표시 장치(2)로부터 출사되는 출사광(74)을 거의 모든 투사 렌즈에 넣을 수 있다. 또한, 마이크로 프리즘 유닛(34a)의 제조 공차 또는 경과 시간 변화 등을 고려하면, 마이크로 프리즘 유닛(34a)의 피치(p)는 4㎛ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

화상 표시 장치(2)를 구성하는 화소(5)의 사이즈를 생각하면, 추출면(22)의 크기는 15㎛ 정도 이하로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 마이크로 프리즘 유닛(34a)의 피치(p)는 최대로 15㎛ 정도로 한정된다. 또한, 마이크로 프리즘 유닛(34a)의 피치(p)가 커지면, 반사면(35)이 넓어져 프리즘 유닛(34a)의 정점(33, 36)의 거리가 벌어져서 두꺼워 진다. 따라서, 마이크로 프리즘(34)이 커져 버린다. 이 때문에, 광 스위칭부(20)를 얇게 콤팩트하게 형성하기 위해서는 마이크로 프리즘 유닛(34a)의 피치(p)는 좁은 쪽이 바람직하다. 이들의 결과로, 15㎛의 폭 중에 산이 2개 들어갈 정도, 즉, 피치(p)가 7.5㎛의 것 및 산이 3개 들어가는 피치(p)가 5㎛의 어느 쪽도 바람직하다. 따라서, 도 5에 도시한 바와 같이 마이크로 프리즘(34)을 채용함으로써, 광의 이용 효율이 높고, 온 오프의 콘트라스트가 큰 고속으로 움직이는 광 스위칭 소자(1) 및 화상 표시 장치(2)를 제공할 수 있다.

또한, 이러한 화상 표시 장치(2)로부터 출사되는 출사광(74)을 스크린(9)에 투사하는 본 예의 투사 장치(6)에 있어서는, 투사 렌즈(8)에 F 넘버가 작은 것을 채용하고 있다. 도 10에 모식적으로 도시하는 바와 같이, 광원부(60)를 구성하는 광원(62)은 실제로는 점 광원이 아니라 어느 정도의 크기를 갖는 광원이기 때문에, 광원부(60)로부터 발생되는 도입광(7O)은 콜리메이터 렌즈(68)를 통해서도 엄밀한 평행 광속으로 하는 것은 불가능하여, 약간의 넓이를 가진 광속이 된다. 따라서, 화상 표시 장치(2)의 출사면(54)으로부터 출사되는 출사광(74)도 넓이를 가진 광속이 된다. 또한, 스크린(9)에 될 수 있는 한 밝은 화상을 투사하는 것을 고려하면, 마이크로 프리즘(34)에서 반사되는 출사광(74)의 1차 회절광 정도까지를 투사 렌즈(8)로 집광할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 따라서, 투사 렌즈(8)로서는, 출사면(54)으로부터 출사되는 평행광 뿐만 아니라, 조금 발산하는 광도 집광 가능한 렌즈 또는 렌즈계를 채용하도록 하고 있어, F 넘버가 작은 것을 사용하는 것에 의해, 투사 렌즈(8)와 도광부(10)의 출사면(54)의 거리(13)를 단축할 수 있다. 따라서, 투사 렌즈(8)로서 F 넘버가 작은 것을 사용함으로써, 소형으로 보다 밝은 화상을 표시할 수 있는 투사 장치(6)를 제공할 수 있다.

이상으로 설명한 바와 같이, 본 예의 에버네슨트파를 이용한 광 스위칭 소자(1) 및 화상 표시 장치(2)는 마이크로 프리즘(34)을 사용하여 추출한 에버네슨트파를 전반사면(52)에 대하여 수직 방향으로 일치시켜 출사하여, 콘트라스트비가 큰 화상을 표시할 수 있도록 하고 있다. 또한, 그 마이크로 프리즘(34)의 구성을 최적화하고, 또한 그 마이크로 프리즘(34)에 대칭인 2방향에서 도입광(70)을 조사함으로써, 농담이 적으며, 밝게 중단없는 화상을 표시할 수 있도록 하고 있다. 이하에서는, 또한, 화상 표시 장치(2)의 광 스위칭부(20)에 2방향에서 도입광(70)을 조사하는 구성에 대해 몇 가지의 다른 실시예를 나타내고 있다.

도 11에 도시한 화상 표시 장치(2)에 있어서는, 도광부(10)의 입사면(56)으로부터 입사된 도입광(70)의 절반 부분(70b)이 전반사면(52)의 표시 영역(53a)과는 다른, 광 스위칭부(20)와 접하고 있지 않은 비표시 영역(53b)에도 조사된다. 그리고, 이 비표시 영역(53b)에서 전반사된 도입광(70b)이 상면의 출사면(54)의 일부(54a)에서 전반사된 후에 반사면(58)에서 반사되어, 입사면(56)으로부터 입사한 나머지의 도입광(70a)에 대하여 반대측으로부터 표시 영역(53a)을 조사할 수 있도록 되어 있다. 이 때문에, 본 예의 반사면(58)은 출사면의 일부(54a)에서 반사한 도입광(70b)을 표시 영역(53a)에 반대측으로부터 조사할 수 있도록, 도 1에 도시한 도광부(10)의 반사면과는 다른 각도로 설정되어 있고, 또한, 표면에 반사막이 증착 등에 의해 형성되어 있다. 이와 같이, 전반사면(52)의 표시 영역(53a)이 아닌 영역(53b)에서 도입광(70b)을 반사시켜 양방향에서 도입광(70a, 70b)에 의해 표시 영역(53a)을 조사함으로써, 표시 부분 또는 표시 내용에 의해 콘트라스트에 차가 생기거나, 표시가 어두어져 버리는 사태를 미연에 방지할 수 있다.

도 12a 및 도 12b에 도시한 모식적인 화상 표시 장치(2)를 사용하여 도 11에 도시한 화상 표시 장치(2)에서의 효과를 더욱 설명한다. 도 12a는 입사면으로부터 입사된 도입광(70)의 단면적(77)이 좁은 등의 이유에 의해 표시 영역(53a)의 일부에만 조사되는 예이다. 본 발명에 따른 화상 표시 장치에 있어서는, 이러한 도입광이라도 도광부(10)의 내부를 전반사면(52) 및 조사면(54)에서 반사하여 전달되기 때문에, 표시 영역(53a) 전체를 전반사된 도입광에 의해 조사할 수 있다. 그러나, 먼저 도입광(70)이 조사되는 표시 영역(53a)의 어떤 화소(5a)가 온으로 되어 있으면, 표시 영역(53a)에 조사된 도입광(70)은 마이크로 프리즘(34)에 의해 추출되어 조사광(74)이 되어, 도광부(10)로부터 방출된다. 따라서, 도광부(10) 내를 전반사하여 전달되는 도입광이 없어지든지, 매우 약해진다. 이 때문에, 화소(5a)의 영역에서 반사된 도입광(70)이 닿을 예정인 화소(5c)에서는, 마이크로 프리즘(34)이 온 오프 동작을 하더라도, 마이크로 프리즘(34)에 의해 추출할 수 있는 광이 없고, 출사광도 출사되지 않는다. 이것에 대하여, 화소(5a)가 오프이면, 화소(5c)에 도입광이 닿기 때문에, 화소(5c)의 온 오프 동작에 대응하여 출사광이 출사된다.

이와 같이, 표시 영역(53a)의 일부에서 반사된 도입광(70)에 의해 표시 영역(53a) 전체를 비추고자 하면, 표시 영역(53a)의 장소에 의해, 화소의 온 오프를 표시할 수 없게 되거나, 또는, 표시할 수 있어도 콘트라스트가 매우 약해져 버린다. 그리고, 그와 같은 현상이 나타나는 화소의 위치는 화상에 의해서도 영향을 받는다. 이 때문에, 먼저 도입광(70)이 조사되는 영역의 마이크로 프리즘의 반사 면적을 작게 하는 등의 대책을 세워도 화상의 밝기를 균일하게 할 수 없다.

이것에 대하여, 도 12b에 도시하는 바와 같이, 도입광(70)의 광속의 면적을 크게 하여 입사면으로부터 입사된 도입광(70)에 의해 표시 영역(53a) 전체를 즉시 조사하는, 즉, 표시 영역(53a)에 의해 반사되지 않은 도입광에 의해 조사하면 다른 화소(5a 또는 5b) 등의 온 오프에 영향받지 않고, 화소(5c)의 온 오프 동작에 따라서 출사광(74)이 도광부(10)로부터 출사된다. 따라서, 도 1에 도시한 화상 표시 장치(2)에 있어서도 입사면(56)으로부터 입사된 도입광(70)에 의해, 표시 영역(53a) 전체를 즉시 조사하도록 하고 있다. 이 때문에, 화상, 또는 화상 표시 영역의 장소에 의해 콘트라스트가 다르거나, 화상이 명료하게 표시되지 않는다고 하는 불량이 없는 품질이 좋은 화상을 표시할 수 있다.

그러나, 표시 영역(53a)을 2방향에서 조사하는 도입광(70) 중, 도광부(10)의 반사면(58)에서 반사된 후에 표시 영역(53a)을 조사하는 다른 쪽의 도입광(70)에 있어서도 같다고 할 수 있다. 즉, 표시 영역(53a)에서 전반사된 광을 반사면(58)에서 반사하여 표시 영역(53a)을 다시 조사하면, 화소가 온이 되어 도입광(70)이 추출되어 출사되어 버린 부분으로부터는 반사면(58)에서 반사하여 다시 표시 영역(53a)을 조사하는 도입광이 얻어지지 않게 된다. 이 때문에, 도 12a에서 도시한 화상 표시 장치 정도가 아니라고 해도, 화소의 콘트라스트가 표시하는 화상 또는 표시된 부분에서 다르게 되어 버릴 가능성이 있다. 이것에 대하여, 도 11에 도시한 화상 표시 장치(2)와 같이, 표시 영역(53a)에 직접 조사되는 도입광(70a)과는 별도로, 비표시 영역(53b)에서 반사한 도입광(70b)을 반사면(58)에서 반사하여 표시 영역(53a)에 조사함으로서, 표시 영역(53a)에 양방향에서 조사되는 도입광(70a, 70b)에 화소의 온 오프의 영향이 발생하지 않도록 할 수 있다. 따라서, 전체에 균질하고 콘트라스트가 높고, 화질이 좋은 화상을 표시할 수 있다.

도 13에 도시한 화상 표시 장치(2)도, 입사면(56)으로부터 입사된 도입광(70)의 절반 부분(70a)이 그대로 표시 영역(53a)에 조사되고, 다른 절반 부분의 도입광(70b)이 비표시 영역(53b)에 의해 반사된 후에 도입광(70a)과 대칭인 방향에서 표시 영역(53a)에 조사되도록 되어 있다. 또한, 본 예의 도광부(10)에 있어서는, 비표시 영역(53b)에 의해 반사된 도입광(70b)이 닿거나 반사면(58)에 반사하는 제 2 반사면(59)을 출사면(54)과 각도를 바꾸어 설치하고 있다. 그리고, 도입광(70b)이 제 2 반사면(59) 및 반사면(58)에서 전반사한 후에, 적당한 각도로 표시 영역(53a)에 유도되도록 하고 있다. 따라서, 2개의 반사면(58, 59)에 반사막을 증착하지 않아도 되고, 본 예의 화상 표시 장치(2)에 있어서는, 도광부(10)를 제 2 반사면(59)을 설치하여 5각형의 프리즘 형상으로 함으로써, 도광부(10)의 생산 과정을 간략화하여, 저비용으로 화상 표시 장치(2)를 제공할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 화상 표시 장치에 사용되는 도광부(10)의 형상은 사다리꼴 등의 일정한 형상으로 한정되는 것이 아니라, 적당한 각도의 반사면을 추설(追說)하는 등의 방법으로 적절한 광로가 얻어지도록 도광부의 형상을 결정할 수 있다.

도 14에, 상기와 또 다른 화상 표시 장치의 예를 나타내고 있다. 본 예의 화상 표시 장치(2)도, 입사면(56)으로부터 입사된 도입광(70)의 절반 부분(70a)이 그대로 표시 영역(53a)에 조사되고, 다른 절반 부분의 도입광(70b)이 비표시 영역(53b)에 의해 반사된 후에 도입광(70a)과 대칭인 방향에서 표시 영역(53a)에 조사되도록 되어 있다. 본 예에 있어서는, 비표시 영역(53b)에서 반사된 도입광(70b)이 출사면의 일부(54a)에서 반사되고, 그 다음에 제 2 반사면(59)에서 반사되고, 또 반사면(58)에서 반사된 후에 표시 영역(53a)을 향하여 조사되도록 되어 있다. 이 때문에, 도입광(70a)의 중앙 부근의 광(71a), 및 도입광(70b)의 중앙 부근의 광(71b)에 착안하면, 도입광(70a)의 중앙 부근의 광(71a)이 표시 영역(53a)의 좌단에 닿아서, 반사된 도입광(70b)의 중앙 부근의 광(71b)은 표시 영역(53a)의 우단에 닿도록 되어 있다.

1개의 광원 중심(62)을 구비한 광원부(60)로부터는 그 광원 중심(62)으로부터의 광 강도가 가장 강하고, 주위로 감에 따라서 강도가 저하한다. 따라서, 강도분포가 큰 광원을 채용하는 경우는, 적분기 등의 특수한 광학계를 설치하여 표시 영역(53a)을 조사하는 도입광(70)의 광 강도를 평균화할 필요가 있다. 이것에 대하여, 본 예의 화상 표시 장치(2)에 있어서는, 도입광(70)이 거의 중앙으로부터 2분할되어, 그 한쪽의 도입광(70a)이 그대로 표시 영역(53a)에 조사된다. 그와 함께, 다른 도입광(70b)은 그 가장 강도가 높은 중앙 부근의 광속이 도입광(70a)과 다른 방향으로 표시 영역(53a)에 분포가 대칭이 되도록 조사된다. 즉, 도입광(70a)에 대하여, 도입광(70b)은 표시 영역(53a)에 대한 광량 분포가 역전한 상태로 조사된다. 이 때문에, 표시 영역(53a) 전체에서는, 2개의 도입광(70a, 70b)으로 비추어지기 때문에 거의 광량 분포가 평균화되어, 전 화면을 똑같이 밝게 표시할 수 있는 화상 표시 장치(2)를 제공할 수 있다. 또한, 적분기 등의 특수한 광학계 또는 광학 소자가 불필요하게 되므로, 간이한 구성으로 저비용의 화상 표시 장치(2) 및 투사 장치(6)를 제공할 수 있다.

또, 이와 같이 도입광의 광 강도 분포를 반전시키는 도광부의 경로는 본 예의 도광부(10)에 한정되는 것이 아니라, 적당한 각도의 반사면을 복수 개 설치함으로써, 상기와 다른 형상의 프리즘체를 도광부(10)로서 채용할 수 있는 것은 물론이다.

도 15에, 상기와 또 다른 화상 표시 장치(2) 및 투사 장치(6)의 예를 나타내고 있다. 본 예의 화상 표시 장치(2)는 도광부(10)의 표시 영역(53a)에 대하여, 양측에 1세트씩 2세트의 광원부(60a, 60b)가 배치되어 있고, 각각의 광원부(60a, 60b)로부터 조사된 도입광(70a, 70b)이 도입부(10) 각각의 입사면(56a, 56b)을 통해 입사되어, 표시 영역(53a)을 2방향에서 조사하는 도입광(70)이 된다. 따라서, 본 예의 화상 표시 장치(2)에 있어서도, 표시 영역(53a)에 대하여 2방향에서 도입광(70)이 조사되기 때문에, 상기의 화상 표시 장치와 마찬가지로, 밝고 높은 콘트라스트로 중단없는 화상을 표시할 수 있다.

또한, 본 예의 화상 표시 장치(2)에 있어서는, 2개의 광원부(60a, 60b)를 구비하고 있기 때문에, 1개의 광원부의 전원 부하(용량)를 작게 할 수 있다. 예를 들면, 상기에서 나타낸 화상 표시 장치에 있어서는 200W의 광원부가 사용된다고 하면, 본 예의 화상 표시 장치(2)는 2개의 광원부(60a, 60b)를 구비하고 있기 때문에, 광원부(60a, 60b)의 용량을 100W 정도로 할 수 있다. 이와 같이, 광원부의 수를 늘림으로써, 각 광원부의 용량을 삭감할 수 있기 때문에, 광원부로부터의 발열량이 작아지며, 광원을 냉각하는 장치가 불필요하게 된다. 따라서, 화상 표시 장치(2) 및 투사 장치(6)의 구성을 간단하게 할 수 있다. 또한, 총 용량(전원 부하)이 같은 경우, 복수로 분할한 개개의 광원부로부터의 용량은 절반 부분이라도 광 강도는 1/2보다 큰 도입광이 얻어진다. 이 때문에, 더욱 밝은 화상을 표시할 수 있는 화상 표시 장치 및 투사 장치를 제공할 수 있다. 따라서, 소비 전력이 작으면서, 가정용 텔레비전이나 옥외 화상 표시 장치 등에 적합한, 자연광이 밝은 환경 하에서도 선명하게 보이는 화상 표시 장치(2) 또는 투사 장치(6)를 실현할 수 있다.

도 16에, 상기와 다른 화상 표시 장치(2) 및 투사 장치(6)의 예를 나타내고 있다. 본 예의 화상 표시 장치(2)는 도광부(10)의 표시 영역(53a)에 대하여, 한 쪽에 2세트의 광원부(60a, 60b)를 배치하고 있다. 그리고, 한쪽의 광원부(60a)로부터 조사된 도입광(70a)이 입사면(56)을 통과하여 직접 표시 영역(53a)에 조사되고, 다른 쪽의 광원부(60b)로부터 조사된 도입광(70b)이 전반사면(52)의 비표시 영역(53b), 출사면(54)의 일부(54a), 또 반사면(58)에서 반사되어 도입광(70a)과 반대측으로부터 표시 영역(53a)에 조사되도록 되어 있다. 따라서, 본 예의 화상 표시 장치(2)도 도 15에 기초하여 설명한 화상 표시 장치와 마찬가지로, 복수의 광원부(60a, 60b)를 갖고 있기 때문에, 여기의 광원부의 냉각 장치를 생략하는 것이 가능해지고, 또한, 밝은 화상을 표시하는 것이 가능해진다.

또한, 본 예의 화상 표시 장치(2)에 있어서는, 광원(60a, 60b)으로부터 출사된 백색광을 3원색으로 시분할하여 컬러 표시를 할 수 있는 도입광(70a, 70b)을 생성하기 위해서, 광원부(60a, 60b)의 각각의 광 스폿(69a, 69b)에 걸쳐서 선회하는 원반형의 색 분해 필터(66)를 구비하고 있다. 이 색 분해 필터(66)는, 정면에서 본 모양을 도 17에 도시하는 바와 같이, 선회 중심(66a)을 중심으로 하여 원주 방향으로 6개의 부채형의 구획(66b)으로 분할되어 있고, 각각의 구획(66b)에 빨강, 초록 및 파랑(R, G, B)의 필터가 선회 중심(66a)에 대하여 점 대칭이 되도록 배치되어 있다. 또한, 각각의 광원(60a, 60b)의 스폿(69a, 69b)도 색 분해 필터(66)의 선회 중심(66a)에 대하여 점 대칭이 되도록 배치되어 있다. 이 때문에, 색 분해 필터(66)가 선회 중심(66a)을 중심으로 하여 선회하면, 각각의 광원(60a, 60b)으로부터 같은 색의 도입광(70a, 70b)이 도광부(10)의 입사면(56)에 대하여 조사된다. 따라서, 이들 광원부(60a, 60b)에 공통하여 배치된 상기와 같은 구성의 색분해 필터(66)를 회전할 뿐으로, 각각의 광원부(60a, 60b)로부터 조사되는 도입광(70a, 70b)의 색의 동기를 취할 수 있다. 물론, 색 분해 필터에는, 빨강, 초록 및 파랑에 대신하여 시안, 마젠타 및 옐로의 3원색 필터를 배치하도록 해도 된다.

도 18에, 상기와 또 다른 화상 표시 장치(2) 및 투사 장치(6)를 나타내고 있다. 본 예의 화상 표시 장치(2)에 있어서는, 광원부(60)로부터 조사된 도입광(70)이 입사면(56)을 통과하여, 전반사면(52)에 대치하는 출사면(54)의 일부(54b)에서 반사된 후에 전반사면(52)의 표시 영역(53a)에 조사되도록 되어 있다. 그리고, 도광부(10)에 있어서는, 표시 영역(53a)에서 반사된 광은 반사면(58)에 의해 반사되어, 다시 표시 영역(53a)을 반대측으로부터 조사하도록 되어 있다. 물론, 상술한 몇 가지의 화상 표시 장치의 예와 마찬가지로, 출사면(54)의 일부(54b)에서 반사된 도입광(70)을 표시 영역(53a)에 가하여 비표시 영역(53b)에도 닿으며, 비표시 영역(53b)에서 반사된 도입광을 반사면(58)에 의해 반대측으로부터 표시 영역(53a)에 조사하도록 하는 것도 가능하다.

본 예의 화상 표시 장치(2)는 도입광(70)을 전반사면(52)에 대치하는 출사면(54)에 접하여, 그 일부(54b)에서 반사된 광으로 표시 영역(53a)을 조사하도록 하고 있다. 따라서, 상기에서 설명한 화상 표시 장치에 있어서는 도입광의 입사 방향이 전반사면(52)을 향한 방향(도면의 위쪽으로부터 아래쪽)인 데 대하여, 본 예의 화상 표시 장치(2)에 있어서는, 반대의 출사면(54)을 향한 방향, 즉, 도면의 아래쪽에서 위쪽으로 향하여 도입광(70)을 입사할 수 있다. 이 때문에, 광원부(60)를 투사 렌즈(8)와 함께 도광부(10)의 위쪽에 배치할 필요가 없어져, 투사 렌즈(8)와 반대측이 되는 도광부(10)의 아래쪽에 배치할 수 있다. 따라서, 투사 장치(1)를 구성하는 요소 중에서 넓은 스페이스가 필요하게 되는 투사 렌즈(8)및 광원부(60)를 서로의 간섭이 없도록 배치하는 것이 가능해져, 콤팩트하게 합쳐진 소형의 투사 장치(6)를 제공할 수 있다.

도 19에, 또 다른 본 발명에 따른 화상 표시 장치 및 투사 장치를 도시하고 있다. 상술한 몇 가지의 화상 표시 장치의 예에서는, 도광부(10)의 입사면(56)에 대하여 도입광(70)이 수직으로 입사되도록 광원부(60)를 배치하고 있는 것에 대하여, 본 예의 화상 표시 장치(2)에 있어서는, 입사면(56)에서 도입광(70)이 굴절하여 도광부(10)에 입사하도록 광원부(60)를 배치하고 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 화상 표시 장치에 있어서는, 입사면(56)에서 도입광(70)이 굴절하여 입사되는 광학계를 채용하는 것도 가능하며, 이러한 광학계를 채용함으로써, 상기의 화상 표시 장치와 마찬가지로 광원부(60)와 투사 렌즈(8)의 배치 상의 간섭을 방지할 수 있다.

또한, 입사면(56)에서 도입광(70)을 굴절시킴으로서, 광원부(60)로부터 입사면(56)에 공급되는 광속의 면적(77a)에 대하여, 도광부(10)의 내부에서 표시 영역(53a)을 비추는 도입광 광속의 면적(77b)을 변경할 수 있다. 따라서, 광원부(60)로부터 면적이 작은 광속을 입사면(56)에 접하여, 입사면(56)으로 광속의 면적을 표시 영역(53a)을 커버할 수 있을 정도로 확대하는 것도 가능해진다.

도 20에, 상기와 또 다른 화상 표시 장치 및 투사 장치를 도시하고 있다. 본 예의 화상 표시 장치(2)는 광원부(60)로부터의 도입광(70)을 입사 프리즘(80)을 통해 굴절시켜, 도입광(70)의 각도를 변경한 후에, 입사면(56)에 수직으로 도광부(10)에 입사하고 있다. 본 예와 같이, 도광부(10)의 입사면(56)에서 도입광(70)의 방향을 바꾸는 대신에, 입사 프리즘(80)을 광원부(60)와 도광부(10) 사이에 설치하여, 입사 프리즘(80)으로 도입광(70)을 굴절함으로써도 광원부(60)의 배치를 투사 렌즈(8)와 간섭하지 않도록 조정할 수 있다. 또한, 상기와 마찬가지로, 굴절 전후에서 도입광(70) 광속의 면적(77a, 77b)을 변경하여, 광원부(60) 또는 표시 영역(53a)에 적당한 광속을 얻을 수 있다.

이상으로 설명한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 도입광을 전반사하여 전달가능한 도광부의 전반사면으로부터 누출하는 에버네슨트광을, 마이크로 프리즘을 사용하여 추출하고 화상을 표시하는 화상 표시 장치에 있어서, 2방향에서 도입광이 조사되도록 하고 있다. 따라서, 고속 동작이 가능하고, 높은 콘트라스트비가 얻어지는 에버네슨트광을 제어하는 화상 표시 장치에 있어서, 1화소를 구성하는 마이크로 프리즘의 전면에 도입광을 조사하는 것이 가능해지고, 한층 더 온 오프의 콘트라스트비가 높고, 또한, 화소 내 또는 화소 사이에 구획되지 않는, 중단없는 화상을 표시할 수 있는 화상 표시 장치를 제공할 수 있다. 그리고, 이 화상 표시 장치로부터 출사된 광을 투사 렌즈에 의해 스크린에 투사하는 투사 장치에 있어서는, 스크린에 대하여, 밝게 높은 콘트라스트의 화상을 투사 가능하며, 자연광인 상태 하에서도 표시할 수 있고, 또는 확대 표시에 대하여 충분하게 견뎌지는 화질이 좋은 화상을 표시할 수 있는 투사 장치를 제공하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 마이크로 프리즘을 사용한 화상 표시 장치, 또는 마이크로 프리즘을 사용한 광 스위칭 소자에 있어서는, 마이크로 프리즘의 꼭지각을 시작하여, 몇 개인가의 조건을 최적화하고 있다. 그리고, 광의 이용 효율이 높고, 안정한 계조 제어를 할 수 있음과 동시에 밝고 깨끗한 화상을 표시할 수 있는 화상 표시 장치 및 광 스위칭 소자를 제공하고 있다. 또한, 마이크로 프리즘을 최적화하는 것에 의해, 구동 전압이 낮고, 저소비 전력으로 고속 동작을 할 수 있도록 하고 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 상기의 실시형태에 있어서도 몇 가지인가의 다른 형태를 나타내면서, 표시 영역에 대하여 2방향에서 광을 조사하여 밝고 균등한 화상을 얻는 기술을 상세하게 개시하고 있다. 따라서, 본 명세서에 포함되는 발명에 의해, 실제로 밝고, 고속 동작이 가능하며, 높은 콘트라스트가 얻어지는 에버네슨트광(에버네슨트파)을 이용한 화상 표시 장치를 제공할 수 있고, 또한, 이 화상 표시 장치를 사용하여, 콤팩트하게 합치며, 저비용으로 공급 가능한 고성능의 투사 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 화상 표시 장치는, 상술한 바와 같이 투사 장치에 한정되지 않고, 플랫 타입의 디스플레이 또는 헤드 마운트 디스플레이 등의 여러 가지 표시기기에 응용할 수 있다. 또한, 본 발명의 광 스위칭 소자도 화상 표시 장치에 한정되지 않고, 광 프린터의 라인형상 라이트 밸브, 삼차원 홀로그램 메모리용의 광 공간 변조기 등 그 응용 범위는 매우 광범위하여, 종래의 액정을 사용한 광 스위칭 소자가 적용되어 있는 분야는 물론, 액정을 사용한 광 스위칭 소자로서는 동작 속도나 광 강도가 부족한 분야 및 응용기기에 대하여, 본 발명의 광 스위칭 소자는 특히 적합하다. 또한, 본 발명의 광 스위칭 소자는 미세 가공이 가능하기 때문에, 종래 액정의 광 스위칭 소자보다도 소형화, 박형화를 도모할 수 있고, 고집적화하는 것도 가능하다.

Claims (30)

1. 화상 표시용 도입광을 전반사하여 전달 가능한 전반사면을 구비한 도광부와,

   상기 전반사면의 표시 영역에 장착된 광 스위칭부와,

   적어도 상기 표시 영역에 대해 상기 도입광을 조사 가능한 광원부를 가지며,

   상기 광 스위칭부는,

   상기 표시 영역으로부터 누출된 에버네슨트파(evanescent wave)를 추출 가능한 추출 거리 이하로 접근하는 제 1 위치, 및 상기 추출 거리 이상으로 떨어지는 제 2 위치로 이동 가능한 복수의 투광성의 추출면과,

   이 추출면에서 추출한 광을 상기 도광부의 방향으로 반사하는 복수의 마이크로 프리즘을 구비하고 있으며,

   상기 광원부 또는 도광부는 상기 표시 영역에 대하여 대칭인 입사면과 반사면의 2방향에서 상기 도입광을 조사하도록 구성되어 있는, 화상 표시 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 광원부 또는 상기 도광부는, 도입광의 광속 면적을 크게 하여 입사된, 상기 표시 영역에서 반사되지 않은 상기 도입광으로 상기 표시 영역 전체를 조사하도록 구성되어 있는, 화상 표시 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 광원부는 상기 전반사면의 한쪽 측에 배치된 적어도 1개의 광원 중심을 구비하고 있고,

   상기 도광부는,

   상기 전반사면에 대치하는 출사면과,

   상기 광원부에 면한 입사면과,

   상기 전반사면을 사이에 두고 상기 입사면에 대향하며, 상기 전반사면에서 반사된 상기 도입광을 상기 표시 영역을 향하여 대칭인 방향으로부터 조사 가능한 반사면을 구비하고 있는, 화상 표시 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 반사면은 상기 전반사면의 상기 표시 영역 이외의 영역에서 반사된 상기 도입광을 상기 표시 영역을 향하여 반사 가능한, 화상 표시 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 광원부는 1개의 광원 중심을 구비하고 있고, 그 광원 중심으로부터 발생된 도입 광속이 거의 중심에서 2분할되어, 그 한쪽의 도입 광속이 상기 전반사면의 상기 표시 영역 이외의 영역에서 반사되고, 또한, 상기 반사면에 의해 다른 쪽의 도입 광속에 대하여 광량 분포가 역전한 상태로 상기 표시 영역에 조사되는, 화상 표시 장치.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 광원부는 상기 광원 중심으로부터 출사된 도입광을 색분할하여 상기 표시 영역에 조사 가능한 회전형의 색 분할 필터를 구비하고 있는, 화상 표시 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 광원부는 상기 분할 필터의 선회 중심에 대하여 대칭인 위치에 배치된 2개의 광원 중심을 구비하고,

   상기 색 분할 필터는 상기 선회 중심을 중심으로 하여 분할된 영역에 동일색의 필터가 점 대칭으로 배치되어 있는, 화상 표시 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 광원부는 2개의 상기 광원부를 구비하고,

   상기 도광부는 상기 전반사면에 대치하는 출사면과, 각각의 광원부에 면하고 상기 표시 영역에 대하여 대칭인 2방향에서 상기 도입광을 조사 가능한 제 1 및 제 2 입사면을 구비하고 있는, 화상 표시 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 도광부는 상기 전반사면에 대치하는 출사면과, 상기 광원부에 면하고 상기 도입광을 상기 도광부에 도입 가능한 입사면을 구비하고 있고,

   상기 광원부 및 입사면은 상기 입사면으로부터 입사된 상기 도입광이 상기 출사면에서 전반사된 후에 상기 표시 영역에 조사되도록 배치되어 있는, 화상 표시 장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 도광부는 상기 전반사면에 대치하는 출사면과, 상기 광원부에 면하고 상기 도입광을 상기 도광부에 도입 가능한 입사면을 구비하고 있고,

    상기 광원부는 상기 입사면에서 상기 도입광이 굴절한 후에 상기 표시 영역에 조사되도록 배치되어 있는, 화상 표시 장치.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 도광부는 상기 전반사면에 대치하는 출사면과, 상기 광원부에 면하고 상기 도입광을 상기 도광부에 도입 가능한 입사면을 구비하고 있고,

    상기 광원부는 상기 광원부로부터 출사된 상기 도입광의 각도를 변경하여 상기 입사면으로 인도하는 입사 프리즘을 구비하고 있는, 화상 표시 장치.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 마이크로 프리즘의 꼭지각(ψ)이 상기 도입광의 상기 전반사면에 대한 입사각(θ)에 대하여 다음 식,

    ψ = 180도 - θ …(A)

    을 만족시키는, 화상 표시 장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 입사각(θ)이 약 60도 내지 70도인, 화상 표시 장치.
14. 제 12 항에 있어서,

    상기 입사각(θ)이 60도인, 화상 표시 장치.
15. 제 12 항에 있어서,

    상기 추출면의 끝에 상기 마이크로 프리즘의 상기 도광부의 방향으로 돌출한 꼭대기부(頂部)가 위치하고 있는, 화상 표시 장치.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 꼭대기부가 상기 추출면의 근방에 위치하고 있는, 화상 표시 장치.
17. 제 12 항에 있어서,

    상기 마이크로 프리즘의 피치가 약 3㎛ 이상인, 화상 표시 장치.
18. 제 12 항에 있어서,

    상기 마이크로 프리즘의 피치가 약 4㎛ 이상인, 화상 표시 장치.
19. 도입광을 전반사 가능한 전반사면을 구비한 도광부와,

    상기 전반사면에 대하여 에버네슨트광이 누출하는 추출 거리 이하에 접근하는 제 1 위치, 및 상기 추출 거리 이상으로 떨어지는 제 2 위치로 이동 가능한 투광성의 추출면과,

    이 추출면에서 추출한 광을 상기 도광부의 방향으로 반사하는 마이크로 프리즘을 갖고, 이 마이크로 프리즘의 꼭지각(ψ)이 상기 도입광의 상기 전반사면에 대한 입사각(θ)에 대하여 다음 식,

    ψ = 180도 - θ …(A)

    을 만족시키는, 광 스위칭 소자.
20. 제 19 항에 있어서,

    상기 입사각(θ)이 약 60도 내지 70도인, 광 스위칭 소자.
21. 제 19 항에 있어서,

    상기 입사각(θ)이 60도인, 광 스위칭 소자.
22. 제 19 항에 있어서,

    상기 추출면의 끝에 상기 마이크로 프리즘의 상기 도광부의 방향으로 돌출한 꼭대기부가 위치하고 있는, 광 스위칭 소자.
23. 제 19 항에 있어서,

    상기 꼭지각의 부분이 상기 추출면의 근방에 위치하고 있는, 광 스위칭 소자.
24. 제 19 항에 있어서,

    상기 마이크로 프리즘의 피치가 약 3㎛ 이상인, 광 스위칭 소자.
25. 제 19 항에 있어서,

    상기 마이크로 프리즘의 피치가 약 4㎛ 이상인, 광 스위칭 소자.
26. 청구항 19항에 기재된 광 스위칭 소자를 복수 개 갖고, 이들 광 스위칭 소자가 2차원적으로 배치되며, 상기 도광부로는 백색 또는 3원색의 상기 도입광이 입사각(θ)으로 대칭인 2방향에서 입사되는, 화상 표시 장치.
27. 청구항 1항에 기재된 화상 표시 장치와,

    이 화상 표시 장치로부터 출사된 상기 출사광을 스크린에 투사 가능한 투사 렌즈를 갖는, 투사 장치.
28. 삭제
29. 청구항 26항에 기재된 화상 표시 장치와,

    이 화상 표시 장치로부터 출사된 상기 출사광을 스크린에 투사 가능한 투사 렌즈를 갖는, 투사 장치.
30. 삭제