(57)【要約】【課題】構造が簡単で、低コストに製造することができる光反射制御素子を提供する。【解決手段】基板２とその上に積層された透明板３の間に液体室５を形成し、基板２上に、液体室５内に対応させて、発熱抵抗体７とそれに通電するための一対の電極８，９とを設けるとともに、液体室５内に透明板３の屈折率と同程度の屈折率を有する液体１５を充填し、発熱抵抗体７の電極８，９間の発熱部に対応する部分により、その部分に液体１５が満たされているときに、透明板３の外面から入射した光を透明板内面と液体との界面を透過させ、発熱抵抗体７の発熱部の発熱によりその部分の液体１５が沸騰して気泡を発生したときに、透明板３の外面から入射した光を透明板内面と液体室５内の気泡雰囲気ａとの界面で全反射させる反射制御部Ａを形成した。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板とその上に積層された透明板との間に液体室が形成され、前記基板上に、前記液体室内に対応させて、発熱抵抗体とこの発熱抵抗体に通電するための電極とが設けられるとともに、前記液体室内に前記透明板の屈折率と同程度の屈折率を有する液体が充填されてなり、前記発熱抵抗体の前記電極間の発熱部に対応する部分により、その部分に前記液体が満たされているときに、前記透明板の外面から入射した光を前記透明板の内面と前記液体との界面を透過させ、前記発熱抵抗体の発熱部の発熱によりその部分の前記液体が沸騰して気泡を発生したときに、前記透明板の外面から入射した光を前記透明板の内面と前記液体室内の気泡雰囲気との界面で全反射させる反射制御部が形成されていることを特徴とする光反射制御素子。
【請求項２】
基板と透明板との間に複数の液体室が少なくとも１行に配列形成され、前記基板上に、前記複数の液体室内にそれぞれ対応させて、発熱抵抗体とその発熱抵抗体に通電するための一対の電極とが設けられるとともに、前記複数の液体室内に前記透明板の屈折率と同程度の屈折率を有する液体が充填され、前記複数の液体室内の前記発熱抵抗体の発熱部に対応する部分がそれぞれ反射制御部とされていることを特徴とする請求項１に記載の光反射制御素子。
【請求項３】
基板とその上に積層された透明板との間に複数の液体室が少なくとも１行に配列形成され、前記基板上に、前記複数の液体室内の一部にそれぞれ対応させて、発熱抵抗体とその発熱抵抗体に通電するための電極とが設けられるとともに、前記複数の液体室内に前記透明板の屈折率と同程度の屈折率を有する液体が充填されてなり、前記複数の液体室内の前記発熱抵抗体の前記電極間の発熱部に対応する部分がそれぞれ、その部分に前記液体が満たされているときに、前記透明板の外面から入射した光を前記透明板の内面と前記液体との界面を透過させ、前記発熱抵抗体の発熱部の発熱によりその部分の前記液体が沸騰して気泡を発生したときに、前記透明板の外面から入射した光を前記透明板の内面と前記液体室内の気泡雰囲気との界面で全反射させる反射制御部とされた光反射制御素子と、
前記光反射制御素子の反射制御部に前記透明板の外面側から光を入射させる照明手段と、
前記光反射制御素子の反射制御部から前記透明板の外面側に出射した反射光を投影する投影手段とを備えたことを特徴とする投影型表示装置。
【請求項４】
投影手段は、光反射制御素子の反射制御部の配列方向に対して直交する方向に角度を変える回動ミラーを備えていることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、入射光の反射を制御する光反射制御素子及びそれを利用した投影型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、入射光の反射を制御する光反射制御素子としては、ＤＭＤと略称されるマイクロミラー素子（Digital Micromirror Device）があり、投影型の表示装置に利用されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２１９７７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記マイクロミラー素子は、ＣＭＯＳをベースとするミラー駆動素子によりマイクロミラーの傾き角を変化させて入射光の反射を制御するものであるため、構造が複雑で、製造コストが高い。
【０００５】
この発明は、構造が簡単で、低コストに製造することができる光反射制御素子を提供するとともに、その光反射制御素子を利用した投影型表示装置を提供することを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の光反射制御素子は、基板とその上に積層された透明板との間に液体室が形成され、前記基板上に、前記液体室内に対応させて、発熱抵抗体とこの発熱抵抗体に通電するための一対の電極とが設けられるとともに、前記液体室内に前記透明板の屈折率と同程度の屈折率を有する液体が充填されてなり、前記発熱抵抗体の前記電極間の発熱部に対応する部分により、その部分に前記液体が満たされているときに、前記透明板の外面から入射した光を前記透明板の内面と前記液体との界面を透過させ、前記発熱抵抗体の発熱部の発熱によりその部分の前記液体が沸騰して気泡を発生したときに、前記透明板の外面から入射した光を前記透明板の内面と前記液体室内の気泡雰囲気との界面で全反射させる反射制御部が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
すなわち、この光反射制御素子は、前記発熱抵抗体への通電によりその発熱を制御し、前記発熱抵抗体の発熱部に対応する反射制御部の液体を沸騰させることにより、前記反射制御部に入射した光を反射するものであり、この光反射制御素子は、マイクロミラーの傾き角を変化させるマイクロミラー素子に比べて構造が簡単で、低コストに製造することができる。
【０００８】
この発明の光反射制御素子は、前記基板と透明板との間に複数の液体室が少なくとも１行に配列形成され、前記基板上に、前記複数の液体室内の一部にそれぞれ対応させて、前記発熱抵抗体とその発熱抵抗体に通電するための一対の電極とが設けられるとともに、前記複数の液体室内に前記透明板の屈折率と同程度の屈折率を有する液体が充填され、前記複数の液体室内の前記発熱抵抗体の発熱部に対応する部分がそれぞれ反射制御部とされた構成、つまり、複数の反射制御部が少なくとも１行に配列した構成とするのが好ましい。
【０００９】
また、この発明の投影型表示装置は、基板とその上に積層された透明板との間に複数の液体室が少なくとも１行に配列形成され、前記基板上に、前記複数の液体室内の一部にそれぞれ対応させて、発熱抵抗体とその発熱抵抗体に通電するための一対の電極とが設けられるとともに、前記複数の液体室内に前記透明板の屈折率と同程度の屈折率を有する液体が充填されてなり、前記複数の液体室内の前記発熱抵抗体の前記電極間の発熱部に対応する部分がそれぞれ、その部分に前記液体が満たされているときに、前記透明板の外面から入射した光を前記透明板の内面と前記液体との界面を透過させ、前記発熱抵抗体の発熱部の発熱によりその部分の前記液体が沸騰して気泡を発生したときに、前記透明板の外面から入射した光を前記透明板の内面と前記液体室内の気泡雰囲気との界面で全反射させる反射制御部とされた光反射制御素子と、前記光反射制御素子の反射制御部に前記透明板の外面側から光を入射させる照明手段と、前記光反射制御素子の反射制御部から前記透明板の外面側に出射した反射光を投影する投影手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
この投影型表示装置は、構造が簡単で、低コストに製造ことができる前記光反射制御素子を利用したものであるため、マイクロミラー素子を利用する投影型表示装置に比べて価格を低減することができる。
【００１１】
この発明の投影型表示装置において、前記投影手段は、前記光反射制御素子の反射制御部の配列方向に対して直交する方向に角度を変える回動ミラーを備えた構成とするのが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜図５はこの発明の光反射制御素子の一実施例を示しており、図１及び図２は光反射制御素子の平面図及び側面図、図３は図１のIII部の拡大図、図４は図３のIV―VI線に沿う断面図、図５は１つの反射制御部の非反射状態及び反射状態の拡大断面図である。
【００１３】
この実施例の光反射制御素子１は、基板２とその上に積層された透明板３との間に複数の液体室５が、複数行、例えば３行に形成され、前記基板２上に、前記複数の液体室５内にそれぞれ対応させて、発熱抵抗体７とその発熱抵抗体７に通電するための一対の電極８，９とが設けられるとともに、前記複数の液体室５内に前記透明板３の屈折率と同程度の屈折率を有する液体１５が充填されたものであり、前記発熱抵抗体７の前記電極８，９間の発熱部に対応する部分がそれぞれ、前記透明板３の外面から入射した光の反射を制御する反射制御部Ａとされている。
【００１４】
なお、前記反射制御部Ａは、光反射制御素子１内に形成されているが、図１では、反射制御部Ａの配列状態が分かるように、前記反射制御部Ａを実線で示している。
【００１５】
また、図１では反射制御部Ａを大きく誇張して示しているが、前記反射制御部Ａは、縦横の幅がそれぞれ約２５μｍの極く小さい正方形状をなしており、各行毎に約４２μｍのピッチで密に並んでいる。さらに、各行の反射制御部Ａの数はいずれも同じであり、その数は例えば７６８個である。
【００１６】
前記各行の複数の液体室５は、前記基板２と透明板３と間に前記液体室５の配列部の一側にそれぞれ沿わせて形成された導液路６に連通している。さらに、これらの導液路６の一端または両端は、図示しないが、前記基板２と透明板３と間に前記導液路６と直交する方向に沿わせて形成された液体注入路に連通しており、この液体注入路の一端は光反射制御素子１の一側面に開口されて液体注入口を形成している。
【００１７】
前記複数の液体室５と導液路６及び液体注入路は、前記基板２と透明板３とを、樹脂膜からなる隔壁材４を介して接合することにより形成されており、前記液体注入路の液体注入口は、液晶表示素子への液晶の注入法として知られている真空注入法により前記液体注入口から前記液体注入路と導液路６及び複数の液体室５内に液体１５を充填した後に封止樹脂により封止されている。
【００１８】
なお、前記隔壁材４の厚さは、前記液体室５内の液体１５の液厚が１０〜１５μｍ程度になるように設定されている。
【００１９】
また、前記基板２はシリコンからなっており、このシリコン基板２の前記透明板３と対向する内面には、前記液体室５の配列部の他側（導液路６とは反対側）に、前記複数の液体室５内にそれぞれ対応する一対の電極８，９間に電圧を印加するための駆動回路１０が形成されている。
【００２０】
この駆動回路１０は、その構成は図示しないが、前記シリコン基板２内に不純物の拡散により形成された複数のスイッチング素子（トランジスタまたはダイオード）と、前記シリコン基板２上に形成された複数の配線とにより構成されており、前記複数のスイッチング素子の出力側の配線は、行方向に配列する複数の液体室５にそれぞれ対応させて形成された複数の電極接続端子に接続されている。
【００２１】
また、前記シリコン基板２は、図１及び図２に示したように、その両端に前記透明板３の外側に突出する張り出し部を有しており、前記複数のスイッチング素子の入力側の配線は、前記張り出し部に形成された複数の外部回路接続端子１１に接続されている。
【００２２】
また、前記発熱抵抗体７は、通電により急速に昇温し、通電停止により急速に降温する発熱抵抗材、例えばタンタルの薄膜からなっており、前記一対の電極８，９は、前記発熱抵抗体７の両端側の上に形成されている。
【００２３】
前記各行の複数の液体室５にそれぞれ対応する前記一対の電極８，９のうち、一方の電極８は、各液体室５毎に独立した個別電極であり、この個別電極８は、前記駆動回路１０側の端部が前記発熱抵抗体７外に突出する形状に形成され、その突出部において前記駆動回路１０の電極接続端子に接続されている。
【００２４】
また、他方の電極９は、複数の液体室５に共通する共通電極であり、この共通電極９は、前記シリコン基板２上に形成された図示しない配線を介して、前記シリコン基板２の張り出し部に形成された複数の外部回路接続端子１１のうちの基準電位接続端子に接続されている。
【００２５】
そして、前記発熱抵抗体７と一対の電極８，９及び駆動回路１０は保護絶縁膜１２により覆われている。
【００２６】
さらに、前記シリコン基板２の内面には、前記導液路６に対応させて、一端または両端において前記基板２の端面に開放する大気導通溝１３が形成されており、その上に、前記大気導通溝１３と前記導液路６とを仕切る気密性可撓膜（例えば樹脂膜）１４が、その両側縁部を前記シリコン基板２の内面に接着して設けられている。
【００２７】
また、前記液体注入路と導液路６及び複数の液体室５内に充填された液体１５は、加熱により瞬間的に沸騰して気泡を発生し、加熱を解除したときに瞬間的に気泡が収縮して前記透明板３の屈折率と同程度の屈折率の液体に戻る性質をもった非圧縮性流体であり、この実施例では、水にカーボンを混入して光吸収性をもたせた黒色液体を用いている。
【００２８】
この光反射制御素子１は、前記透明板３の外面を光の入射面及びその反射光の出射面としたものであり、図示しない外部回路から供給される制御信号に応じて各行の反射制御部Ａに入射した光の反射を制御する。
【００２９】
すなわち、前記外部回路からの制御信号は、前記駆動回路１０の複数のスイッチング素子を介して、その駆動回路１０が対応する行の複数の液体室５の個別電極８に供給され、これらの個別電極８と基準電位の共通電極９との間に、前記制御信号に応じた駆動電圧が印加される。なお、前記駆動電圧は、前記発熱抵抗体７の発熱部を、前記液体１５の沸点以上の温度に発熱させる値の電圧である。
【００３０】
一方、前記複数の液体室５内の液体１５は、前記個別電極８と共通電極９との間に駆動電圧が印加されない状態、つまり発熱抵抗体７の前記電極８，９間の発熱部が発熱しないときは液体のままであり、このときは、前記液体室５内が図５（ａ）のように前記発熱抵抗体７の電極８，９間の発熱部に対応する反射制御部Ａを含んで前記液体１５により満たされている。
【００３１】
そして、前記液体１５は前記透明板３の屈折率と同程度の屈折率を有しているため、前記液体室５内の液体１５が前記反射制御部Ａにも満たされているときは、透明板３の外面から前記反射制御部Ａに入射した光が、図５（ａ）に矢線で示したように、前記透明板３の内面と前記液体１５との界面を透過し、水にカーボンを混入した黒色液体１５により吸収される。
【００３２】
このとき、前記液体１５は光の吸収により昇温するが、その熱は熱伝導率の高いシリコン基板２を介して外部に放出されるため、前記液体１５の光吸収による昇温を低く抑えることができる。
【００３３】
なお、この光反射制御素子１においては、前記シリコン基板２の外面に複数の放熱フィンを形成するか、あるいは、前記シリコン基板２の外面に複数の放熱フィンを有する放熱板を貼り付けるのが好ましく、このようにすることにより、前記液体１５の昇温をより効果的に抑制することができる。
【００３４】
また、前記電極８，９間に駆動電圧が印加され、前記発熱抵抗体７の電極８，９間の発熱部が通電により発熱すると、その熱により前記反射制御部Ａの液体１６が沸騰して気泡を発生し、その気泡が成長して、図５（ｂ）のように、前記液体室５内の反射制御部Ａに対応する部分が空気の屈折率に近い屈折率の気泡雰囲気ａになる。
【００３５】
このとき、前記反射制御部Ａの液体１６の沸騰にともなって前記液体室５内の圧力が上昇するが、その圧力上昇は、前記液体室５に連通する導液路６と大気導通溝１３とを仕切る可撓膜１４が大気導通溝１３内側に撓み変形することにより吸収される。
【００３６】
このように、前記液体室５内の反射制御部Ａに対応する部分が気泡雰囲気ａになると、透明板３の外面から前記反射制御部Ａに入射した光が、図５（ｂ）に矢線で示したように前記透明板３の内面と液体室５内の気泡雰囲気ａとの界面で全反射され、その反射光が前記透明板３の外面から出射する。
【００３７】
なお、前記透明板３の内面と液体室５内の気泡雰囲気ａとの界面は、前記透明板３と気泡雰囲気ａとの屈折率の差によって決まる全反射臨界角をもっており、その全反射臨界角以上の入射角で入射した光を全反射させ、前記全反射臨界角よりも小さい（界面に対して垂直に近い）入射角で入射した光を透過させる。
【００３８】
したがって、この光反射制御素子１への光の入射角は、透明板３の外面から入射した光が前記界面に対して前記全反射臨界角以上の角度で入射するように設定すればよく、このように光反射制御素子１への光の入射角を設定することにより、その入射光を前記界面で全反射させて前記透明板３の外面から出射させることができる。
【００３９】
そして、前記電極８，９間への駆動電圧の印加が終了し、前記発熱抵抗体７の発熱部が降温すると、前記発熱部の発熱により前記液体１５中に発生した気泡が収縮するとともに、前記気泡の収縮にともなって前記気密性可撓膜１４が元の状態に復帰し、前記液体室５内が図５（ａ）のように反射制御部Ａを含んで液体１５により満たされ、透明板３の外面から前記反射制御部Ａに入射した光が前記透明板３の内面と前記液体１５との界面を透過して前記黒色液体１５により吸収される。
【００４０】
なお、水にカーボンを混入させた黒色液体１５の沸点は約１００℃であり、前記発熱抵抗体７にその発熱部を前記液体１５の沸点以上の温度、例えば約３００℃に発熱させる駆動電圧（発熱抵抗体７が０．２μｍの厚さのタンタル薄膜の場合は約１５Ｖ）を印加したときの、前記発熱抵抗体７への通電開始から前記反射制御部Ａが図５（ｂ）に示した気泡雰囲気ａになるまでの時間と、通電停止から前記反射制御部Ａが図５（ａ）のように再び液体１５により満たされるまでの時間は、いずれも１〜２μ秒であり、したがって、前記反射制御部Ａの反射状態と非反射（黒色液体１５による吸収）状態への切換えを高速で行なうことができる。
【００４１】
このように、前記光反射制御素子１は、基板２とその上に積層された透明板３との間に液体室５を形成し、前記基板２上に、前記液体室５内に対応させて、発熱抵抗体７とこの発熱抵抗体７に通電するための一対の電極８，９とを設けるとともに、前記液体室５内に前記透明板３の屈折率と同程度の屈折率を有する液体１５を充填することにより、前記発熱抵抗体７の前記電極８，９間の発熱部に対応する部分により、その部分に前記液体１５が満たされているときに、前記透明板３の外面から入射した光を前記透明板３の内面と前記液体１５との界面を透過させ、前記発熱抵抗体７の発熱部の発熱によりその部分の前記液体１５が沸騰して気泡を発生したときに、前記透明板３の外面から入射した光を前記透明板３の内面と前記液体室５内の気泡雰囲気ａとの界面で全反射させる反射制御部Ａを形成したものである。
【００４２】
この光反射制御素子１は、前記発熱抵抗体７への通電によりその発熱を制御し、前記発熱抵抗体７の発熱部に対応する反射制御部Ａの液体１５を沸騰させることにより、前記反射制御部Ａに入射した光を反射するものであるため、マイクロミラーの傾き角を変化させるマイクロミラー素子に比べて構造が簡単で、低コストに製造することができる。
【００４３】
しかも、上記実施例の光反射制御素子１は、前記基板２と透明板３との間に複数の液体室５を複数行（図１では３行）に配列形成し、前記基板２上に、前記複数の液体室５内にそれぞれ対応させて、発熱抵抗体７とその発熱抵抗体７に通電するための一対の電極８，９とを設けるとともに、前記複数の液体室５内に前記透明板３の屈折率と同程度の屈折率を有する液体１５を充填し、前記複数の液体室５内の発熱抵抗体７の発熱部に対応する部分をそれぞれ反射制御部Ａとしたものであるため、複数の反射制御部Ａをそれぞれ反射状態と非反射状態とのいずれかに制御することにより、前記複数の反射制御部Ａのうちの任意の反射制御部Ａから反射光を出射させることができる。
【００４４】
図６はこの発明の投影型表示装置の一実施例を示す側面図であり、この投影型表示装置は、前記光反射制御素子１と、前記光反射制御素子１の入出射面である透明板３の外面に配置された入出射用プリズム２０と、前記光反射制御素子１の反射制御部Ａの配列方向に沿った線状光を前記入出射用プリズム２０を介して前記光反射制御素子１の各列の反射制御部Ａの配列部に前記透明板３の外面側から入射させる照明手段２１と、前記光反射制御素子１の各列の反射制御部Ａから前記透明板３の外面側に出射し、前記入出射用プリズム２０を透過した反射光を図示しないスクリーン等の投影面に投影する投影手段２９とを備えている。
【００４５】
なお、前記光反射制御素子１は、図１〜図５に示したように、シリコン基板２とその上に積層された透明板３との間に複数の液体室５が３行に配列形成され、前記基板２上に、前記複数の液体室５内の一部にそれぞれ対応させて、発熱抵抗体７とその発熱抵抗体７に通電するための一対の電極８，９とが設けられるとともに、前記複数の液体室５内に前記透明板３の屈折率と同程度の屈折率を有する黒色液体１５が充填されてなり、前記複数の液体室５内の前記発熱抵抗体７の前記電極８，９間の発熱部に対応する部分がそれぞれ、その部分に前記液体１５が満たされているときに、前記透明板３の外面から入射した光を前記透明板３の内面と前記液体１５との界面を透過させ、前記発熱抵抗体７の発熱部の発熱によりその部分の液体１５が沸騰して気泡を発生したときに、前記透明板３の外面から入射した光を前記透明板３の内面と前記液体室５内の気泡雰囲気ａとの界面で全反射させる反射制御部Ａとされたものであり、前記反射制御部Ａは、上述したように、縦横の幅がそれぞれ約２５μｍの極く小さい正方形状をなしており、各行毎に、例えば７６８個ずつ約４２μｍのピッチで密に並んでいる。
【００４６】
前記光反射制御素子１の透明板３の外面に配置された入出射用プリズム２０は、頂角が直角な二等辺三角形状の断面を有し、長さが前記光反射制御素子１の反射制御部Ａの配列長さよりも大きく、且つ底面の幅が前記光反射制御素子１の３列に配列した反射制御部Ａの配列領域の幅よりも大きい横長プリズムであり、その長さ方向を前記光反射制御素子１の３列の反射制御部Ａの配列方向と平行にするとともに、前記底面を前記光反射制御素子１の透明板３の外面に対向させて配置され、前記透明板３の外面に図示しない透明な粘着剤により貼付けられている。
【００４７】
また、前記照明手段２１は、前記光反射制御素子１の３行に配列された各行の反射制御部Ａの配列部にそれぞれ、互いに異なる色、例えば赤、緑、青の色の線状光を入射させるものであり、直管状の白色光源ランプ２３と横長のリフレクタ２４とからなる光源２２と、前記光源２２からの横長の白色光Ｗ０を前記光反射制御素子１の反射制御部Ａ内に入射する幅の線状光Ｗ１に集束して出射するレンズ系２５と、前記レンズ系２５から出射した白色の線状光Ｗ１を赤、緑、青の３色の線状光Ｒ，Ｇ，Ｂに分離する横長の分光用プリズム２６と、前記分光用プリズム２６から出射した光のうち、前記赤、緑、青の３色以外の不要な色の光を遮断するスリット板２７と、前記分光用プリズム２６から出射し、前記スリット板２７を透過した赤、緑、青の線状光Ｒ，Ｇ，Ｂを前記光反射制御素子１に同じ入射角で入射させるためのコンデンサレンズ２８とにより構成されている。
【００４８】
この照明手段２１は、前記コンデンサレンズ２８の出射面を前記入出射用プリズム２０の一方の傾斜側面に対向させ、前記赤、緑、青の３色の線状光Ｒ，Ｇ，Ｂを前記入出射用プリズム２０を介して前記光反射制御素子１の３行に配列された各行の反射制御部Ａの配列部にそれぞれ入射させるように配置されている。
【００４９】
一方、前記投影手段２９は、前記光反射制御素子１の各行の反射制御部Ａから出射し、前記入出射用プリズム２０を透過してその他方の傾斜側面から出射する光び出射方向に配置され、前記光反射制御素子１の各行の反射制御部Ａの配列方向に対して直交する方向に角度を変える回動ミラー３０と、この回動ミラー３０により反射された光をその光束を拡大して投影する図示しない投影レンズ系とからなっている。
【００５０】
この投影型表示装置は、赤、緑、青の混色によるカラー画像を作る各走査期間毎に、前記光反射制御素子１の赤の線状光Ｒが入射する行の複数の反射制御部Ａを１つの走査線上の赤の画素データに応じて、緑の線状光Ｇが入射する行の複数の反射制御部Ａを他の１つの走査線上の緑の画素データに応じて、青の線状光Ｂが入射する行の複数の反射制御部Ａを他の１つの走査線上の青の画素データに応じてそれぞれ制御し、前記光反射制御素子１の赤の線状光Ｒが入射した行の複数の反射制御部Ａからの赤のドット状反射光Ａａと、緑の線状光Ｇが入射した行の複数の反射制御部Ａからの緑のドット状反射光Ｇａと、青の線状光Ｂが入射した行の複数反射制御部Ａからの青のドット状反射光Ｂａとを前記回動ミラー３０により反射して投影レンズ系により投影するとともに、前記走査期間毎に前記回動ミラー３０を投影画像の行方向（光反射制御素子１の反射制御部Ａの配列方向と平行な方向）の画素ピッチに応じた角度で回動させることにより、前記投影面に赤、緑、青の３色のドット状反射光Ｒａ，Ｇａ，Ｂａを前記列方向に順次ずらして投影してカラー画像を表示する。
【００５１】
なお、上述したように、前記光反射制御素子１の発熱抵抗体７への通電開始から反射制御部Ａが気泡雰囲気ａになるまでの時間と、通電停止から前記反射制御部Ａが液体１５により満たされるまでの時間はいずれも１〜２μ秒であり、したがって、前記反射制御部Ａの反射と吸収の切換えを高速で行なうことができるため、前記投影面に、ちらつきの無いカラー画像を投影表示することができる。
【００５２】
この投影型表示装置は、構造が簡単で、低コストに製造ことができる前記光反射制御素子１を利用したものであるため、マイクロミラー素子を利用する投影型表示装置に比べて価格を低減することができる。
【００５３】
しかも、この投影型表示装置は、前記光反射制御素子１の各行の反射制御部Ａから前記透明板３の外面側に出射した反射光を投影する投影手段２９を、前記光反射制御素子１の反射制御部Ａの配列方向に対して直交する方向に角度を変える回動ミラー３０を備えた構成としているため、前記光反射制御素子１の反射制御部Ａの配列行数が少なくても、前記反射制御部Ａから出射した反射光を前記反射制御部Ａの配列方向と直交する列方向に順次ずらして投影し、投影面に画像を表示することができる。
【００５４】
さらに、前記投影型表示装置は、複数の反射制御部Ａが３行に配列した光反射制御素子１を備え、前記照明手段２１から、赤、緑、青の３色の線状光Ｒ，Ｇ，Ｂを前記光反射制御素子１の３行に配列された各行の反射制御部Ａにそれぞれ入射させるようにするとともに、前記光反射制御素子１の３行の反射制御部Ａからそれぞれ出射する赤、緑、青の３色のドット状反射光Ｒａ，Ｇａ，Ｂａを前記回動ミラー３０により列方向に順次ずらして投影するようにしているため、投影面に、赤、緑、青の混色によるカラー画像を表示することができる。
【００５５】
なお、図１〜図５に示した実施例の光反射制御素子１は、複数の反射制御部Ａを３行に配列させたものであるが、前記反射制御部Ａの配列行数は、少なくとも１行以上であればよい。
【００５６】
例えば複数の反射制御部を１行に配列した光反射制御素子を利用して投影型表示装置を構成する場合、その投影型表示装置は、白色の線状光を前記光反射制御素子の反射制御部の配列部に入射させる照明手段を備えて白黒画像を投影表示する構成としても、あるいは、赤、緑、青の線状光を前記光反射制御素子の反射制御部の配列部に順次入射させる照明手段を備えてカラー画像を投影表示する構成としてもよい。
【００５７】
また、この発明の光反射制御素子は、複数の反射制御部を行方向及び列方向にそれぞれ密な間隔でマトリックス状に配列した構成としてもよく、このようにすることにより、前記光反射制御素子に１画面分の画像を表示させ、その画像を前記回動ミラー３０を必要としない簡単な構成の投影手段により投影面に表示することができる。
【００５８】
その場合は、前記光反射制御素子の全ての反射制御部を順次赤、緑、青の各色の単色画像データに応じて制御するとともに、前記全ての反射制御部に順次赤、緑、青の光を入射させるか、あるいは、前記光反射制御素子の各行の反射制御部を交互に赤、緑、青の各色の単色画像データに応じて制御するとともに、前記各行の反射制御部に交互に赤、緑、青の光を入射させるようにするのが好ましく、このようにすることにより、前記光反射制御素子にカラー画像を表示させることができる。
【００５９】
さらに、この発明の光反射制御素子は、投影型表示装置に限らず、例えばスポット状の光を出射する光学装置等に利用できるものであり、その場合、前記反射制御部Ａの数は１つでもよい。
【００６０】
また、上記実施例の光反射制御素子１は、図示しない液体注入路と導液路６及び複数の液体室５内に、水にカーボンを混入して光吸収性をもたせた黒色液体１５を充填したものであるが、前記流体は、加熱により瞬間的に沸騰して気泡を発生し、加熱を解除したときに瞬間的に気泡が収縮して透明板３の屈折率と同程度の屈折率の液体に戻る性質をもつものであれば、透光性の液体でもよい。
【００６１】
この透光性の液体を用いるときは、基板２上に前記液体室５内に対応させて設けられた発熱抵抗体７とその上の保護絶縁膜１２の一方または両方に光吸収性をもたせるか、あるいは、これらを透光性膜として前記基板２の外面に光吸収膜を配置すればよく、このようにすることにより、前記液体室５内の液体が反射制御部Ａにも満たされているときに、透明板３の外面から前記反射制御部Ａに入射し、前記透明板３の内面と前記液体との界面を透過した光を吸収することができる。
【００６２】
さらに、上記実施例の光反射制御素子１は、その基板２をシリコン基板としたものであるが、この基板をガラス基板等とし、その内面上に、複数の液体室５内にそれぞれ対応する一対の電極８，９間に電圧を印加するための駆動回路を形成してもよい。
【００６３】
【発明の効果】
この発明の光反射制御素子は、基板とその上に積層された透明板との間に液体室を形成し、前記基板上に、前記液体室内に対応させて、発熱抵抗体とこの発熱抵抗体に通電するための一対の電極とを設けるとともに、前記液体室内に前記透明板の屈折率と同程度の屈折率を有する液体を充填し、前記発熱抵抗体の前記電極間の発熱部に対応する部分により、その部分に前記液体が満たされているときに、前記透明板の外面から入射した光を前記透明板の内面と前記液体との界面を透過させ、前記発熱抵抗体の発熱部の発熱によりその部分の前記液体が沸騰して気泡を発生したときに、前記透明板の外面から入射した光を前記透明板の内面と前記液体室内の気泡雰囲気との界面で全反射させる反射制御部を形成したものであるため、構造が簡単で、低コストに製造することができる。
【００６４】
この発明の光反射制御素子は、前記基板と透明板との間に複数の液体室を少なくとも１行に配列形成し、前記基板上に、前記複数の液体室内の一部にそれぞれ対応させて、前記発熱抵抗体とその発熱抵抗体に通電するための一対の電極とを設けるとともに、前記複数の液体室内に前記透明板の屈折率と同程度の屈折率を有する液体を充填し、前記複数の液体室内の前記発熱抵抗体の発熱部に対応する部分をそれぞれ前記反射制御部とした構成、つまり、複数の反射制御部を少なくとも１行に配列した構成とするのが好ましく、このような構成とすることにより、前記複数の反射制御部をそれぞれ反射状態と非反射状態とのいずれかに制御し、前記複数の反射制御部のうちの任意の反射制御部から反射光を出射させることができる。
【００６５】
また、この発明の投影型表示装置は、基板とその上に積層された透明板との間に複数の液体室が少なくとも１行に配列形成され、前記基板上に、前記複数の液体室内の一部にそれぞれ対応させて、発熱抵抗体とその発熱抵抗体に通電するための一対の電極とが設けられるとともに、前記複数の液体室内に前記透明板の屈折率と同程度の屈折率を有する液体が充填されてなり、前記複数の液体室内の前記発熱抵抗体の前記電極間の発熱部に対応する部分がそれぞれ、その部分に前記液体が満たされているときに、前記透明板の外面から入射した光を前記透明板の内面と前記液体との界面を透過させ、前記発熱抵抗体の発熱部の発熱によりその部分の前記液体が沸騰して気泡を発生したときに、前記透明板の外面から入射した光を前記透明板の内面と前記液体室内の気泡雰囲気との界面で全反射させる反射制御部とされた光反射制御素子と、前記光反射制御素子の反射制御部に前記透明板の外面側から光を入射させる照明手段と、前記光反射制御素子の反射制御部から前記透明板の外面側に出射した反射光を投影する投影手段とを備えたものであるため、マイクロミラー素子を利用する投影型表示装置に比べて価格を低減することができる。
【００６６】
この発明の投影型表示装置において、前記投影手段は、前記光反射制御素子の反射制御部の配列方向に対して直交する方向に角度を変える回動ミラーを備えた構成とするのが望ましく、このようにすることにより、前記光反射制御素子の反射制御部の配列行数が少なくても、前記反射制御部から出射した反射光を前記反射制御部の配列方向と直交する列方向に順次ずらして投影し、投影面に画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の光反射制御素子の一実施例を示す平面図。
【図２】前記光反射制御素子の側面図。
【図３】図１のIII部の拡大図。
【図４】図３のIV―VI線に沿う断面図。
【図５】前記光反射制御素子の１つの反射制御部の非反射状態及び反射状態の拡大断面図。
【図６】この発明の投影型表示装置の一実施例を示す側面図。
【符号の説明】
１…光反射制御素子、２…基板、３…透明板、４…隔壁材、５…液体室５、６…導液路、７…発熱抵抗体、８，９…電極、１０…駆動回路、１２…保護絶縁膜、１３…大気導通溝、１４…気密性可撓膜、１５…液体、ａ…気泡雰囲気、２０…入出射用プリズム、２１…照明手段、２９…投影手段、３０…回動ミラー。
【図１】
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【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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