(57)【要約】【課題】偏光ビームスプリッタやクロスダイクロイックプリズムを不要とする光スイッチング素子と光スイッチング素子アレイと画像表示装置を提供する。【解決手段】微細な凹凸による周期構造が入射光と共振することにより特定波長の入射光を反射させる共鳴フィルタ３１Ｒまたは３２Ｇまたは３３Ｂを備えた光スイッチング素子３１または３２または３３において、入射光の偏光方向を変えて前記特定波長における入射光の透過率を変化させる赤色偏光方向素子３１Ｓまたは緑色偏光方向素子３２Ｓまたは青色偏光方向素子３３Ｓを設けた。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細な凹凸による周期構造が入射光と共振することにより特定波長の入射光を反射させる共鳴フィルタを備えた光スイッチング素子において、
前記入射光の偏光方向を変えて前記特定波長における入射光の透過率を変化させる偏光方向変更手段を設けたことを特徴とする光スイッチング素子。
【請求項２】
請求項１に記載の共鳴フィルタと偏光方向変更手段とを有する光スイッチング素子を入射方向に対して直列に複数配置したことを特徴とするスイッチング素子。
【請求項３】
前記偏光方向変更手段は液晶を備えた駆動素子であることを特徴とする請求項１に記載の光スイッチング素子。
【請求項４】
前記偏光方向変更手段は液晶を備えた駆動素子であることを特徴とする請求項２に記載のスイッチング素子。
【請求項５】
請求項１または請求項３に記載の光スイッチング素子を一次元または二次元状に配置したことを特徴とする光スイッチング素子アレイ。
【請求項６】
請求項２または請求項４に記載のスイッチング素子を一次元または二次元状に配置したことを特徴とする光スイッチング素子アレイ。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の光スイッチング素子アレイを備えたことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば光通信、光記録、プリンタ用スイッチデバイス、電子ビューファインダーなどに適用できる光スイッチング素子と光スイッチング素子アレイと画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、映像を大画面で表示するための装置として、空間変調素子である液晶を使ったプロジェクタが知られている。
【０００３】
かかるプロジェクタは、図１４に示すように、放物線リフレクタ１を含む光源２と、この光源２から発光された青色(B)光,緑色(G)光,赤色(R)光を含む白色光を平行光束にする照明光学系３と、ミラー４,５と、青色光(Ｂ光)を透過し他の色の光を反射するダイクロイックミラー６と、赤色光を透過し緑色光(Ｇ光)を反射するダイクロイックミラー７と、ミラー８,９,１０と、Ｒ,Ｂ,Ｇ用の液晶パネル１１Ｒ,１１Ｂ,１１Ｇと、クロスダイクロイックプリズム１２と、投射レンズ１３とを備えている。
【０００４】
そして、ダイクロイックミラー６,７およびミラー８〜１０により、赤,緑,青色の各平行光束がそれぞれの液晶パネル１１Ｒ,１１Ｂ,１１Ｇに導かれ、この液晶パネル１１Ｒ,１１Ｂ,１１Ｇによって各色の画像情報が付与される。各液晶パネル１１Ｒ,１１Ｂ,１１Ｇを透過した平行光束はクロスダイクロイックプリズム１２に入射し、このクロスダイクロイックプリズム１２により各色の平行光束は合成され、この合成された平行光束は投射レンズ１３によりスクリーン上に画像が拡大投影される。
【０００５】
ところで、近年携帯性に優れたプロジェクタの需要が大きくなり、薄型化、小型化することが大きく望まれている。例えば特許文献１に示すものでは、反射型の液晶パネルを用いたプロジェクタにおいて、偏光ビームスプリッタを緑色成分及び青色成分の分離用と、緑色映像光および青色映像光の色合成用とに使用することにより、色分離用のダイクロイックミラーや全反射ミラー等を用いて余分に光路を回り込ませる必要がなくなり、光学系の小型化を図っている。また特許文献２のものでは、色分解光学系と色合成光学系を立体的に配置することにより、光学系の省スペース化を図っている。
【特許文献１】特開２０００−２８４２２８号公報
【特許文献２】特開２０００−３９５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のいずれのプロジェクタも複数の偏光ビームスプリッタを用い、最終的には２もしくは３方向からの光をクロスダイクロイックプリズムにて合成して映像を映しだしているため、これらパーツ、光学系構成により、十分な小型化、薄型化は困難な状況になっている。また、クロスダイクロイックプリズムは、４つの直角プリズムを貼りあわせて作製されるためにプリズム中央部分が不連続となり、画像に二重像や暗線を形成する原因となるため、組み立てには高い加工精度、接着精度を要する問題があった。
【０００７】
この発明の目的は、偏光ビームスプリッタやクロスダイクロイックプリズムを不要とする光スイッチング素子とスイッチング素子と光スイッチング素子アレイと画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、微細な凹凸による周期構造が入射光と共振することにより特定波長の入射光を反射させる共鳴フィルタを備えた光スイッチング素子において、
前記入射光の偏光方向を変えて前記特定波長における入射光の透過率を変化させる偏光方向変更手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の共鳴フィルタと偏光方向変更手段とを有する光スイッチング素子を入射方向に対して直列に複数配置したことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、前記偏光方向変更手段は液晶を備えた駆動素子であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、前記偏光方向変更手段は液晶を備えた駆動素子であることを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１または請求項３に記載の光スイッチング素子を一次元または二次元状に配置した光スイッチング素子アレイであることを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項２または請求項４に記載のスイッチング素子を一次元または二次元状に配置した光スイッチング素子アレイであることを特徴とする。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項５または請求項６に記載の光スイッチング素子アレイを備えた画像表示装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、偏光ビームスプリッタやクロスダイクロイックプリズムが不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明に係る光スイッチング素子と光スイッチング素子アレイと画像表示装置の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００１７】
［原理］
図１に共鳴フィルタ２０の一般的な構成を示す。この共鳴フィルタ２０は、透光性の基板Ｌ１と、この基板Ｌ１の上に形成された導波路部分となる導波層Ｌ２と、この導波層Ｌ２の上部に形成された屈折率の異なる部分が周期的に並ぶ格子層Ｌ３とから構成されている。
【００１８】
格子層Ｌ３は、高屈折率部と低屈折率部(例えば空気など)が所定のピッチで交互に形成され、このピッチの周期構造は左右方向のみの一次元的な構造となっている。
【００１９】
この格子層Ｌ３に光が入射すると、図２に示すように、ほとんどの波長の光が格子層Ｌ３を透過するが、特定波長λ１付近では狭帯域で共鳴を起こして反射する。これは、導波層Ｌ２内を全反射で伝播する光波の伝播定数が、格子層Ｌ３の格子による格子ベクトルと一致する時に強い共鳴を起こし、強い反射光となるためである。
【００２０】
ここで、図３において、微細構造である格子Ｋに対する入射光の偏光方向に着目する。格子Ｋが延びる方向に対して直交する方向（格子Ｋが並ぶ方向）が偏光方向であるＴＭ波を照射すると共鳴波長はλ１となる。しかし、格子Ｋと平行な方向が偏光方向であるＴＥ波を照射すると共鳴波長がシフトしてλ２となる現象が発生する。
【００２１】
図４は、波長λに対するＴＭ波とＴＥ波の透過率のグラフＧ１,Ｇ２を示している。グラフＧ１がＴＭ波の透過率であり、グラフＧ２がＴＥ波の透過率である。
【００２２】
ここで、ＴＭ波の入射光の波長をλ1とすると、このＴＭ波の入射光は共鳴波長がλ１であることにより反射することになるが、この入射光の偏光方向を９０°ずらしてＴＥ波にすると、共鳴波長がλ2にシフトすることにより、波長λ１のＴＥ波の入射光は透過することになる。すなわち、波長λ１の入射光を反射から透過に変えることができる。このようにして光スイッチングの動作が可能となる。
【００２３】
この偏光変換による共鳴波長のシフト量が大きくとれるため、光スイッチング素子の作成が容易となる。
【００２４】
図５は、ＴＥ波の偏光方向をＴＭ波方向へ除々に回転させていった場合の透過率のグラフＧａ〜Ｇｅを示したものである。各グラフＧａ〜Ｇｅは、偏光方向が９０°、６０°、４５°、３０°、０°の場合を示す。
【００２５】
このグラフＧａ〜Ｇｅからも分かるように、偏光方向が０°のとき透過率がほぼ１００％となる。そして、偏光方向をＴＭ波方向へ徐々に回転させていくと、特定波長（共鳴波長）において反射率が上がり、透過率が下がることになる。最終的に偏光方向を９０°としたときの透過率がほぼ０％となる。すなわち、入射光の偏光方向を変えることにより、透過率をスムーズに且つ容易に変えることができる。
【００２６】
共鳴フィルタ２０は、特定波長のみで共鳴反射する構成となっているため、他の特定波長すなわち他の色の共鳴フィルタには影響を及ばさないことになる。このため、特定波長が異なる複数の共鳴フィルタでは、それぞれ独立に透過率を変化させることができる。
【００２７】
このため、光源に対して特定波長の異なる複数の共鳴フィルタを直列に配置すれば、色の合成や調整を行うことができる。
［第１実施例］
図６はカラー用のスイッチング素子３０を示す。このスイッチング素子３０は、重ねられた３つの光スイッチング素子３１,３２,３３から構成されている。
【００２８】
光スイッチング素子３１は、特定波長が赤色の波長である共鳴フィルタ３１Ｒと、赤色偏光方向素子（偏光方向変更手段）３１Ｓとを備えている。
【００２９】
共鳴フィルタ３１Ｒは、図１に示す共鳴フィルタ２０と同様に、基板３１Ｌ１と導波層３１Ｌ２と格子層３１Ｌ３とカバー層３１Ｌ４から構成されている。
【００３０】
赤色偏光方向素子３１Ｓは、液晶から構成されており入射光の偏光方向を０°から９０°まで容易に変えることができる。
【００３１】
光スイッチング素子３２は、特定波長が緑色の波長である共鳴フィルタ３２Ｇと、緑色偏光方向素子（偏光方向変更手段）３２Ｓとを備えている。
【００３２】
共鳴フィルタ３２Ｇは、上記と同様に基板３２Ｌ１と導波層３２Ｌ２と格子層３２Ｌ３とカバー層３２Ｌ４から構成されている。緑色偏光方向素子３２Ｓは液晶から構成されている。
【００３３】
光スイッチング素子３３は、特定波長が青色の波長である共鳴フィルタ３３Ｂと、青色偏光方向素子（偏光方向変更手段）３３Ｓとを備えている。
【００３４】
共鳴フィルタ３３Ｂは、上記と同様に基板３３Ｌ１と導波層３３Ｌ２と格子層３３Ｌ３とカバー層３３Ｌ４から構成されている。青色偏光方向素子３３Ｓは液晶から構成されている。
【００３５】
図７は、スイッチング素子３０の光スイッチング素子３１,３２,３３と、各光スイッチング素子３１,３２,３３の特定波長の透過率との関係を示したグラフである。
【００３６】
スイッチング素子３０の光スイッチング素子３１,３２,３３は光軸Ｏに沿って直列に配置され、光源（図示せず）からの光は矢印方向から入射する。
【００３７】
この実施例では、光スイッチング素子３１の基板３１Ｌ１には石英基板を使用し、導波層３１Ｌ２にはTiO2膜を使用した。
【００３８】
格子層３１Ｌ３は、ピッチＰ（図６参照）が３６０nm、深さ（格子層厚さ）ｔ１が２０nm、格子幅Ｗ１が１８０nmとした。このときの導波層３１Ｌ２の厚さｔ２が８０nmである。この導波層３１Ｌ２の上には、アクリル系紫外線硬化樹脂を塗布してカバー層３１Ｌ４が形成され、表面が平坦化されている。
【００３９】
同様に、図８の図表１に示すように、格子層３２Ｌ３,３３Ｌ３のピッチが２９０nm,２３０nm、深さ２０nm,２０nm、導波層３２Ｌ２,３３Ｌ２の厚さが８０,８０nmにそれぞれ設定されている。図表１に示すフィルファクタfは、ピッチＰと格子幅Ｗ１の比、ｆ＝Ｗ１/Ｐをあらわす。
【００４０】
ここで、青色のＬＤを光源として使用した場合、石英の基板３３Ｌ１の屈折率は１.４５、TiO2の導波層３３Ｌ２の屈折率は２.２５、アクリル系紫外線硬化樹脂のカバー層３３Ｌ４の屈折率は１.５０となり、図９（Ａ）に示すようにＴＭ波は波長４４０nm付近の波長で共鳴反射を起こす。共鳴波長以外の光はこの光スイッチング素子３３をほぼ透過することになる。
【００４１】
また、図９（Ｂ）は光スイッチング素子３２に対する透過曲線、図９（Ｃ）は光スイッチング素子３１に対する透過曲線を示す。青色光源としては４４０nm、緑色光源としては５３２nm、赤色光源としては６３５nmの高出力LDを用いた。この実施例では、ＴＭ波のときに共鳴反射、ＴＥ波のときに透過するように設計されている。これらの設計例からわかるように、偏光変化による波長シフト量を３０nm以上とすることができるため、スイッチング動作は非常に容易なものとなる。また、光スイッチング素子３１〜３３の作製が容易なものとなる。
【００４２】
なお、共鳴波長、共鳴のＱ値を変化させるパラメータとしては、導波層の厚さｔ２、格子層の厚さｔ１、それぞれの屈折率などがある。
［動  作］
次に、上記のように構成されるスイッチング素子３０の動作について説明する。
【００４３】
入射光の偏光方向を変える赤,緑,青色偏光方向素子３１Ｓ,３２Ｓ,３３Ｓの液晶素子としては、電圧をかけた状態では偏光方向を変えず、電圧が閾値以下の状態のときに偏光方向を変える特性をもつ９０°ＴＮ液晶を用いた。入射光は、赤,緑,青色偏光方向素子３１Ｓ,３２Ｓ,３３Ｓに対してＴＭ偏光になるような光とする。通常は電圧をかけて液晶層を透過する光の偏光方向が変化しない状態にしておき、液晶素子にかける電圧を下げることにより、入射光の偏光方向を９０°変え、共鳴波長をシフトさせることによってスイッチングを行う。ここで、すべての光を透過させる状態の例を説明する。
【００４４】
まず、光スイッチング素子３３に青色光を透過させるために、青色偏光方向素子３３Ｓに印加する電圧を０.５Ｖにして、この青色偏光方向素子３３Ｓにより、光スイッチング素子３３に入射する青色光の偏光方向をＴＭ偏光からＴＥ偏光に変換する。
【００４５】
ここで、印加電圧によって透過光の偏光方向が変化するのが実質１.０Ｖ〜２.５Ｖの液晶を使っており、０.５Ｖでは偏光方向を９０°回転させることになる。この偏光方向が９０°回転されることにより、共鳴フィルタ３３Ｂの特定波長が図７に示す実線の位置から破線の位置へシフトする。このため青色光は共鳴フィルタ３３Ｂを透過することになる。
【００４６】
一方、青色偏光方向素子３３Ｓにより、この青色偏光方向素子３３Ｓを透過するＲ光,Ｇ光も偏光方向は変わるが、図７に示すように、Ｒ光,Ｇ光の波長はシフトした青色光の特定波長から大きくずれた位置にあるので、その偏光方向によって共鳴フィルタ３３Ｂの透過率特性の影響を受けない。すなわち、Ｒ光,Ｇ光は共鳴フィルタ３３Ｂに共鳴しないので、すべての光が光スイッチング素子３３を透過することになる。
【００４７】
そして、光スイッチング素子３２の手前では、光スイッチング素子３３を透過したＧ光、Ｒ光は一つ目の液晶素子すなわち青色偏光方向素子３３ＳによりＴＥ偏光になっている。このため、緑色偏光方向素子３２Ｓには、偏光方向の回転が行われない閾値以上の３.０Ｖの電圧をかける。これにより、緑色偏光方向素子３２Ｓを透過したＧ光はＴＥ偏光のままとなる。
【００４８】
このため、共鳴フィルタ３２Ｇの特定波長が図７に示す実線の位置から破線の位置へシフトする。これにより、Ｇ光は共鳴フィルタ３２Ｇを透過することになる。
【００４９】
緑色偏光方向素子３２Ｓを透過したＢ光,Ｒ光もＴＥ偏光のままとなるが、共鳴フィルタ３２Ｇとは共鳴しないのでＢ光,Ｒ光は光スイッチング素子３２をそのまま透過する。
【００５０】
同様に、赤色偏光方向素子３１Ｓに３.０Ｖの電圧をかけておくとＲ光はＴＥ偏光のままとなって共鳴フィルタ３１Ｒを透過する。Ｂ光,Ｇ光は共鳴フィルタ３１Ｒで共鳴しないのでそのまま光スイッチング素子３１を透過する。
【００５１】
このように、Ｒ光,Ｇ光,Ｂ光のすべての光をスイッチング素子３０を透過させることができる。
【００５２】
同様の原理で、各Ｒ光,Ｇ光,Ｂ光を透過させない場合には、偏光方向を共鳴フィルタ３１Ｒ,３２Ｇ,３３Ｂの手前でＴＭ偏光となるように各偏光方向素子３１Ｓ,３２Ｓ,３３Ｓの電圧を調整すれば、各共鳴フィルタ３１Ｒ,３２Ｇ,３３Ｂの透過率をゼロにすることができる。
【００５３】
このように、赤,緑,青色偏光方向素子３１Ｓ,３２Ｓ,３３Ｓに閾値以上の電圧（３Ｖ）を印加したり、閾値以下の電圧（０.５Ｖ）を印加したりすることにより、スイッチング素子３０で各Ｒ光,Ｇ光,Ｂ光を同時にオン・オフすることができることになる。
【００５４】
また、スイッチング素子３０の各光スイッチング素子３１,３２,３３による透過光強度は、赤,緑,青色偏光方向素子３１Ｓ,３２Ｓ,３３Ｓに印加する電圧強度で、共鳴フィルタ３１Ｒ,３２Ｇ,３３Ｂへの入射光の偏光方向を調整することによって変化する。偏光方向の回転角度に対する各光スイッチング素子３１,３２,３３の透過率特性のグラフを図１０に示す。各光スイッチング素子３１,３２,３３の透過率特性はほとんど同じである。
【００５５】
この透過率特性に基づいて、光スイッチング素子３１,３２,３３の共鳴フィルタ３１Ｒ,３２Ｇ,３３Ｂに対する偏光方向を選択することにより、各光スイッチング素子３１,３２,３３の所望の透過率を得ることができる。
【００５６】
一例として、Ｂ光の透過率５０％、Ｇ光の透過率７５％、Ｒ光の透過率２５％の混合色を形成する場合、光スイッチング素子３３の共鳴フィルタ３３Ｂの手前でＴＭ偏光から４５°、光スイッチング素子３２の共鳴フィルタ３２Ｇの手前でＴＭ偏光から３０°、光スイッチング素子３１の共鳴フィルタ３１Ｒの手前でＴＭ偏光から６０°回転した偏光の光を入射することによって実現することができる。
【００５７】
液晶の種類によっては波長分散性を考慮する必要があるが、９０°ＴＮ液晶のような波長依存性のほとんどない液晶素子の赤,緑,青色偏光方向素子３１Ｓ,３２Ｓ,３３Ｓを使用することにより、各共鳴フィルタ３１Ｒ,３２Ｇ,３３Ｂを同じように使用することができる。このようにして、各色の液晶素子すなわち赤,緑,青色偏光方向素子３１Ｓ,３２Ｓ,３３Ｓによる偏光回転角度の組み合わせを調整することにより、各色での階調を選択できるため、幅広い色の表現が可能となる。
【００５８】
すなわち、スイッチング素子３０は、入射光の偏光方向を変えることにより透過率の階調、つまり光の強度を選択することができるので、幅広い色の表現すなわち多様な色を再現することができる。
【００５９】
また、スイッチング素子３０は、光スイッチング素子３１〜３３を光軸に対して積層させた構造となっているので、偏光ビームスプリッタやクロスダイクロイックプリズムが不要となるとともに大幅に薄型化を図ることができる。
【００６０】
さらに、赤,緑,青色偏光方向素子３１Ｓ,３２Ｓ,３３Ｓに液晶を使用して入射光の偏光方向を変えているので、その偏光方向を大きく変えることができ、このため安定した大きな共鳴波長のシフトが得られ、光スイッチング素子３１〜３３のスイッチングが簡単に行える。また、液晶を使用していることにより消費電力を低く抑えることができる。
［製造プロセス］
次に、スイッチング素子３０の各光スイッチング素子３１〜３３の製造プロセスの概要を図１１に示す図面に基づいて説明する。
【００６１】
まず、表面がきれいに研磨された石英基板１２１を用意し、この石英基板１２１の表面の洗浄を行う。その上に真空蒸着によりTiO2の薄膜１２２を形成する。このTiO2の膜厚は、スイッチング素子の導波層と格子層の和の厚さとなるように成膜する。
【００６２】
このようにして形成された基板１２１上にフォトレジスト薄膜を形成し、微細なパターニングを行って、フォトレジスト層に格子を形成する。そのフォトレジストパターンをマスクとして、TiO2の薄膜を所定の深さまでエッチングする。パターニングの方法は、ステッパを用いた露光、ＥＢ（電子ビーム）を用いた露光、集光ビームを走査することによって行う露光、２光束干渉による露光などの方法により形成が可能である。本例では大面積化における生産性を考慮して、２光束干渉による露光法を用いた。光源には３５１nmのガスレーザを用い、フォトレジストにはｉ線系ポジ型フォトレジストを使用した。この場合、形成される格子のピッチΛ（Ｐ）は２光束における交差角度によって調整でき、図１２に示す片側入射角度θを用いて、Λ ＝ λ/(sinθ)から形成可能になる。
【００６３】
ここでλは、２光束の露光波長である。また、凹凸パターンのフィルファクタｆは露光強度によって調節することができる。TiO2薄膜のエッチングに関しては、本実施例では凹凸深さが浅いためフォトレジストをマスクとしたエッチングで形成可能であるが、フォトレジストパターンをマスクとして金属薄膜を蒸着、フォトレジストを除去した後の金属パターンをマスクとしたエッチングを行うことも可能である。ここで、本実施例では微細凹凸形状は矩形としているが、台形、波型、などの形状でも実現可能である。
【００６４】
この微細な凹凸の形成された基板に対して、カバー層１２４を形成する。ここではアクリル製紫外線硬化樹脂を使用し、平坦化を行った。微細な凹凸周期構造に入れ、かつ平坦化をするため、紫外線硬化樹脂の粘度は１０cP（センチポアズ）以下のものを使用した。
【００６５】
このようにして基本的なスイッチング素子が作製されるが、入射光の偏光方向を変えるための液晶素子１２５をカバー層側に取り付ける。ここで、複数の光スイッチング素子と液晶素子の組み合わせを光軸に沿って直列に並べることにより、カラー偏光方向素子が得られる。各々の色に対してのスイッチング機能は、他の色に影響を及ぼさないために独立に動作でき、そのため色の合成が可能になる。本実施例では３色の光源とそれに対するスイッチング素子として説明を行ったが、簡易的に１色や２色で構成することも可能であり、また４色以上にして色再現性を高めるようにすることも可能である。
［第２実施例］
図１３はカラー用スイッチングデバイス２００を示したものであり、このカラー用スイッチングデバイス２００は、スイッチング素子３０の光スイッチング素子３１〜３３をそれぞれ２次元アレイ状に配列した３枚の２次元アレイスイッチデバイス（光スイッチング素子アレイ）２０１〜２０３を有しており、この２次元アレイスイッチデバイス２０１〜２０３を光軸方向に並べたものである。
【００６６】
このカラー用スイッチングデバイス２００は、各色の各画素である光スイッチング素子３１〜３３ごとにオン・オフすることができるようになっている。また、偏光方向を回転させるためにスイッチング素子３０の赤,緑,青色偏光方向素子３１Ｓ,３２Ｓ,３３Ｓ（図７参照）に、その偏光方向の回転角度に応じた電圧を印加することが可能となっている。
【００６７】
また、カラー用スイッチングデバイス２００は、偏光方向の回転角度に応じた電圧を印加することが可能となっていることにより、２次元アレイスイッチデバイス２０１〜２０３ごとに赤、緑、青の各色ごとの２次元画像を形成することができ、この３枚の２次元アレイスイッチデバイス２０１〜２０３を光軸方向に重ねてカラー化した像を作成するものである。
【００６８】
このカラー用スイッチングデバイス２００は、共鳴フィルタ３１Ｒ,３２Ｇ,３３Ｂの凹凸周期構造（図１参照）の共鳴によって各画素のスイッチングを行っているため、他の色に影響を及ぼすことがない。またカラー化において、３枚の２次元アレイスイッチデバイス２０１〜２０３を光軸方向に対して直列に並べることによって合成を行うため、各色の位置合わせが非常に簡易になり、さらに精密に合わせられるという利点がある。
【００６９】
また、カラー用スイッチングデバイス２００は、投写用プロジェクタ等の画像表示装置のほか、電子ビューファインダーなどの小型の画像表示装置にも応用することができ、この画像表示装置の小型化、薄型化が容易となり、また、２次元アレイスイッチデバイス２０１〜２０３の位置合わせが簡単であるため、画像表示装置は高精細な画像を表示することが可能となる。
【００７０】
第２実施例では、光スイッチング素子３１〜３３をそれぞれ２次元アレイ状に配列したものについて説明したが、１次元アレイ状に配列したものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】この発明に係るスイッチング素子の共鳴フィルタの構成を模式的に示した断面図である。
【図２】図１に示す共鳴フィルタの透過率を示したグラフである。
【図３】図１に示す共鳴フィルタを模式的に示した説明図である。
【図４】入射光がＴＥ偏光の場合と、ＴＭ偏光の場合の透過率を示したグラフである。
【図５】透過率と偏光方向の回転角度との関係を示したグラフである。
【図６】この発明に係るスイッチング素子の構成を模式的に示した断面図である。
【図７】スイッチング素子の各光スイッチ素子の透過率と波長との関係を示した説明図である。
【図８】共鳴フィルタの格子層のピッチや格子層の厚さなどの数値を示した一例の図表である。
【図９】（Ａ）青色における共鳴フィルタの反射特性（透過率）を示したグラフ、  （Ｂ）緑色における共鳴フィルタの反射特性（透過率）を示したグラフ、  （Ｃ）赤色における共鳴フィルタの反射特性（透過率）を示したグラフである。
【図１０】共鳴フィルタに対する共鳴波長における入射光の偏光方向と、共鳴フィルタの透過率との関係を示したグラフである。
【図１１】光スイッチング素子の製造プロセスの概要を示した説明図である。
【図１２】２光束干渉を使った露光方法を示した説明図である。
【図１３】カラー用スイッチングデバイスの構成を示した説明図である。
【図１４】従来のプロジェクタの構成を示した説明図である。
【符号の説明】
【００７２】
３０                スイッチング素子
３１                光スイッチング素子
３１Ｒ              共鳴フィルタ
３１Ｓ              赤色偏光方向素子（偏光方向変更手段）
３２                光スイッチング素子
３２Ｇ              共鳴フィルタ
３２Ｓ              緑色偏光方向素子（偏光方向変更手段）
３３                光スイッチング素子
３３Ｂ              共鳴フィルタ
３３Ｓ              青色偏光方向素子（偏光方向変更手段）
【図１】
2008224786.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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