(57)【要約】      （修正有）【課題】小型で高解像度で，光源手段からの射出光の利用効率が高く，コントラストの高い表示素子を提供する。【解決手段】２次元以上の方向に屈折率の周期分布を有するフォトニックバンドギャップを形成する屈折率周期分布構造中に該屈折率周期分布構造が線状に乱されてなる導波路１３と，該屈折率周期分布構造が点状に乱されてなる点欠陥からなり該導波路と近接して所定のパターンで配置された複数の共振器１４と、該導波路に所定の波長の光を導入する光源手段１９と、を含み、該複数の共振器は外部からの信号によりそれぞれ共振波長が可変であって、該共振波長を該光源手段から導入する光の波長と一致させることで該導波路内の光を取り出して該素子構造外へ放出する第１の状態と、該共振波長を該光源手段から導入する光の波長と異なる波長とすることで該導波路内の光が該素子構造外へ放出されるのを遮断する第２の状態とに制御可能とする表示素子。【選択図】図４
2005292721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元以上の方向に屈折率の周期分布を有することで所定の波長域に対するフォトニックバンドギャップを形成する屈折率周期分布構造中に該屈折率周期分布構造が線状に乱されてなる導波路と，該屈折率周期分布構造が点状に乱されてなる点欠陥からなり該導波路と近接して所定のパターンで配置された複数の共振器と、を有する素子構造と、
該素子構造の導波路に所定の波長の光を導入する光源手段と、を含み、該複数の共振器は外部からの信号によりそれぞれ共振波長が可変であって、該共振波長を該光源手段から導入する光の波長と一致させることで該導波路内の光を取り出して該素子構造外へ放出する第１の状態と、該共振波長を該光源手段から導入する光の波長と異なる波長とすることで該導波路内の光が該素子構造外へ放出されるのを遮断する第２の状態とに制御可能なことを特徴とする素子構造体。
【請求項２】
前記複数の共振器は屈折率が外部からの入力信号により変化可能な媒質を含むことで共振波長を可変とすることを特徴とする請求項１の素子構造体。
【請求項３】
前記媒質は，電界の印加により，所定の方向に屈折率が変化する媒質であることを特徴とする請求項２の素子構造体。
【請求項４】
前記光源手段は複数の波長を含む光を前記導波路に導入し、前記複数の共振器はそれぞれ該複数の波長の内のいずれか１つの波長を共振波長としていることを特徴とする請求項１，２又は３の素子構造体。
【請求項５】
光源手段と，２次元以上の方向に屈折率周期分布構造を有する素子構造とを有し，該素子構造は該光源手段からの光の波長を導波波長に含むひとつ以上の線欠陥からなる導波路と，該導波路と平行な方向に配置された複数個の点欠陥からなる共振器とを有し，該共振器は屈折率が変化可能な媒質を含み，該媒質の屈折率変化により該共振器の共振波長を該光源手段からの光の波長と一致させるように各共振器毎に選択的に変化させて，該光源手段から該導波路に導かれた光束を選択的に外部に取り出すように構成されていることを特徴とする素子構造体。
【請求項６】
前記媒質は，電界あるいは電流の印加により，屈折率が変化する非線形媒質であることを特徴とする請求項５の素子構造体。
【請求項７】
光源手段と，２次元以上の方向に屈折率周期分布構造で、該光源手段からの光の波長を導波波長に含むひとつ以上の線欠陥からなる導波路と，該導波路と平行な方向に配置された複数個の点欠陥からなる共振器とを含んだ素子構造体と，該複数個の共振器の少なくとも１つに対応して設けた波長変換部と,を有することを特徴とする表示素子。
【請求項８】
光源手段と，２次元以上の方向に屈折率周期分布構造で該光源手段からの光の波長を導波波長に含むひとつ以上の線欠陥からなる導波路と該導波路に平行な方向に配置された複数個の点欠陥からなる共振器を含む素子構造体と，該複数個の共振器の少なくとも１つに対応して設けた波長変換部とを有し，該共振器は屈折率が変化可能な媒質を含み，該媒質の屈折率変化により該共振器の共振波長を該光源手段からの光の波長と一致させるように該複数個の共振器毎に選択的に変化させて，該光源手段から導波路に導かれた光束を選択的に外部に取り出し，該波長変換部により該光束の波長を可視域の波長に変換することを特徴とする表示素子。
【請求項９】
前記複数個の共振器に対応させて画素を形成していることを特徴とする請求項８の表示素子。
【請求項１０】
前記媒質は非線形媒質であることを特徴とする請求項８又は９の表示素子。
【請求項１１】
前記媒質は，電界あるいは電流の印加により，屈折率が変化する媒質であることを特徴とする請求項８，９又は１０の表示素子。
【請求項１２】
前記波長変換部は，前記光源手段からの光束の波長を２つ以上の異なる波長に変換する変換部を有し，該変換された波長に対応する２つ以上の色を発光することを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項の表示素子。
【請求項１３】
前記波長変換部は蛍光体を含むこと特徴とする請求項８から１２のいずれか１項の表示素子。
【請求項１４】
前記光源手段からの光の波長は490nm以下であることを特徴とする請求項８から１３のいずれか１項の表示素子。
【請求項１５】
前記蛍光体は，前記光源手段からの光束による励起により，青，緑，赤色の内，２つ以上の色を発光する複数の蛍光体を含むことを特徴とする請求項１２，１３又は１４の表示素子。
【請求項１６】
前記光源手段の出力を変化させることにより，前記共振器の出力を変化させ，各画素の明るさを変化させることを特徴とする請求項８から１５のいずれか１項の表示素子。
【請求項１７】
前記複数個の共振器は，前記導波路の両側に配置されていることを特徴とする請求項８から１６のいずれか１項の表示素子。
【請求項１８】
前記導波路は，互いに平行に複数個設けられており，前記光源手段は該複数の導波路に対応して各々設けられていることを特徴とする請求項８から１７のいずれか１項の表示素子。
【請求項１９】
前記素子構造は，板状の基板に，基板を形成する媒質よりも屈折率の低い媒質を基板表面と平行な２次元方向に周期的に配列した２次元フォトニック結晶構造であることを特徴とする請求項８から１８のいずれか１項の表示素子。
【請求項２０】
前記光源手段は，フォトニック結晶により共振器を構成したフォトニック結晶レーザであることを特徴とする請求項８から１９のいずれか１項の表示素子。
【請求項２１】
前記表示素子の表示面側であって，前記共振器面以外に遮光部を設けたことを特徴とする請求項８から２０のいずれか１項の表示素子。
【請求項２２】
請求項８から２１のいずれか１項の表示素子に表示された画像を観察系を介して観察することを特徴とする画像観察システム。
【請求項２３】
前記観察系は接眼光学系であることを特徴とする請求項２２の画像観察システム。
【請求項２４】
請求項８から２１のいずれか１項の表示素子に表示された画像を投影光学系で所定面上に投影することを特徴とする画像投影システム。
【請求項２５】
請求項８から２１のいずれか１項の表示素子を有することを特徴とする携帯情報端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細周期構造を有する素子構造体及びそれを有する表示素子に関し、例えば光源手段からの光束を各画素毎に変調し画像を表示したり、観察する表示装置や画像観察システムに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より，平面型の表示装置として，PDP，ELディスプレイ，FEDなどの自発光型や，LCDなど，バックライトと空間変調素子を組み合わせたライトバルブ型のものが知られている。これらの表示装置は、その大きさ，消費電力，表示画像のコントラスト，動画表示特性などの点で改善する余地が残されている。
【０００３】
一方，省スペース，省電力，高画質を実現する方法として，光源手段からの光を光ファイバー内に導光し，液晶スイッチによって画素毎に光ファイバーから光を取り出し，蛍光体を励起させて表示を行うディスプレイが提案されている（特許文献１）。
【０００４】
又、２次元の周期的屈折率分布を有する２次元フォトニック結晶中に線状欠陥又は点状欠陥を形成し、２次元フォトニック結晶中に導波路を形成し、この中を伝搬する光・電磁波を面直方向に導くようにした２次元フォトニック結晶導波路が知られている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００１−５１２７１号公報
【特許文献２】特開２００１−２７２５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されているディスプレイでは，液晶の屈折率変化により光ファイバーの全反射条件を崩して光を取り出すため，局所的な屈折率変化を行うことが困難なため，取り出した光が指向性を持たずに広がり，蛍光体を効率的に励起できない。また，隣接する画素へ光が漏れやすく，表示品質が低下する傾向がある。
【０００６】
特許文献２は複数の波長の光を２次元フォトニック結晶導波路中に入射させ、２次元フォトニック結晶導波路中を伝搬する光のうち所定の波長の光を面直方向に導くことを開示しているが、屈折率分布を形成した２次元フォトニック結晶構造の屈折率を制御して放射される光を制御していない。
【０００７】
本発明は、小型で高解像度で，光源手段からの射出光の利用効率が非常に高く，それを表示素子に用いている場合には、コントラストの高い表示素子が容易に得られる素子構造体及びそれを有する表示素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の素子構造体は、
◎２次元以上の方向に屈折率の周期分布を有することで所定の波長域に対するフォトニックバンドギャップを形成する屈折率周期分布構造中に該屈折率周期分布構造が線状に乱されてなる導波路と，該屈折率周期分布構造が点状に乱されてなる点欠陥からなり該導波路と近接して所定のパターンで配置された複数の共振器と、を有する素子構造と、
該素子構造の導波路に所定の波長の光を導入する光源手段と、を含み、該複数の共振器は外部からの信号によりそれぞれ共振波長が可変であって、該共振波長を該光源手段から導入する光の波長と一致させることで該導波路内の光を取り出して該素子構造外へ放出する第１の状態と、該共振波長を該光源手段から導入する光の波長と異なる波長とすることで該導波路内の光が該素子構造外へ放出されるのを遮断する第２の状態とに制御可能なことを特徴としている。
【０００９】
◎光源手段と，２次元以上の方向に屈折率周期分布構造を有する素子構造とを有し，該素子構造は該光源手段からの光の波長を導波波長に含むひとつ以上の線欠陥からなる導波路と，該導波路と平行な方向に配置された複数個の点欠陥からなる共振器とを有し，該共振器は屈折率が変化可能な媒質を含み，該媒質の屈折率変化により該共振器の共振波長を該光源手段からの光の波長と一致させるように各共振器毎に選択的に変化させて，該光源手段から該導波路に導かれた光束を選択的に外部に取り出すように構成されていることを特徴としている。
【００１０】
本発明の表示素子は、
◎光源手段と，２次元以上の方向に屈折率周期分布構造で、該光源手段からの光の波長を導波波長に含むひとつ以上の線欠陥からなる導波路と，該導波路と平行な方向に配置された複数個の点欠陥からなる共振器とを含んだ素子構造体と，該複数個の共振器の少なくとも１つに対応して設けた波長変換部と,を有することを特徴としている。
【００１１】
◎光源手段と，２次元以上の方向に屈折率周期分布構造で該光源手段からの光の波長を導波波長に含むひとつ以上の線欠陥からなる導波路と該導波路に平行な方向に配置された複数個の点欠陥からなる共振器を含む素子構造体と，該複数個の共振器の少なくとも１つに対応して設けた波長変換部とを有し，該共振器は屈折率が変化可能な媒質を含み，該媒質の屈折率変化により該共振器の共振波長を該光源手段からの光の波長と一致させるように該複数個の共振器毎に選択的に変化させて，該光源手段から導波路に導かれた光束を選択的に外部に取り出し，該波長変換部により該光束の波長を可視域の波長に変換することを特徴としている。
【００１２】
本発明の画像観察システムは、
◎前述した表示素子を用いて表示素子に表示された画像を観察していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、小型で高解像度で，光源手段からの射出光の利用効率が非常に高く，それを表示素子に用いている場合には、コントラストの高い表示素子が容易に得られる素子構造体及びそれを有する表示素子が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
【実施例１】
【００１５】
本発明の素子構造体とそれを有する表示素子の実施例１の基本的な概念を図１〜６を用いて説明する。
【００１６】
まずフォトニックハンドキャップを形成する屈折率周期分布構造について説明する。
【００１７】
図１（ａ）は本実施例で用いるフォトニック結晶の素子構造Ｓの説明図である。素子構造Ｓは、入射光の波長以下の１〜３次元の多次元屈折率周期構造からなる。当該素子構造は，ある波長領域において構造内の光の伝播を禁止することができる。即ち、ある波長域において入射角度依存性がなく、かつ光損失がほぼ無損失であって約１００％の反射率とすることができる。所謂フォトニックバンドギャップ（以下，ＰＢＧ）を実現することができる。図１（ａ）において，素子構造Ｓは、スラブ面内（ＸＹ面内）で第１の材料（屈折率ｎ１）によるスラブ構造１１中に，第１の材料よりも屈折率が低い第２の材料（屈折率ｎ２）より成り、入射光の波長以下の大きさの円柱１２を三角格子状に配列している。
【００１８】
ここで，材料の屈折率ｎ１，ｎ２，円柱１２の直径，配列間隔などを最適化することにより，所望の波長域においてＰＢＧを形成している。素子構造Ｓのスラブ面内（ｘｙ断面内）に電場の振動方向を有する直線偏光の光のｙ方向における分光透過率Ａを図１（ｂ）に示す。
【００１９】
図中，透過率が低い波長領域がＰＢＧを示す。なお，各材料の屈折率ｎ１，ｎ２の比（ｎ１／ｎ２）は２以上が望ましい。スラブ構造１１の第１の材料としては例えばGaNなどの窒化物半導体や，TiO2，Ta2O5などの誘電体を，円柱１２の第２の材料としては例えば空気などを用いている。
【００２０】
さらに図２（ａ）に示すように，スラブ構造１１中に複数の円柱１２を設けたフォトニック結晶構造中に線状周期欠陥を設けることにより，低損失の導波路（線欠陥導波路）１３を形成している。
【００２１】
このような導波路１３を形成すると，スラブ面内（ｘｙ方向）に電場の振動方向を有する直線偏光の導波路１３の分光透過率Bは図２（ｂ）に示すようになり，ＰＢＧの波長領域中に伝播を許される導波波長域αが生じる。
【００２２】
線状周期欠陥は，円柱１２を線状に抜いたり，線状に異なる直径の円柱を配置したりすることにより形成される。円柱１２の直径や導波路１３の幅，導波路１３に隣接する円柱１２の直径や形状を変化させることにより，導波波長域αの中心波長や波長幅を所望の値に設定することができる。なお，ｚ方向には全反射により光は漏れない。
【００２３】
図示しない光源手段からの光束を導波路１３に導くと，光源手段からの光の波長により伝播状態が変化する。波長領域αの光は，ＰＢＧ内でかつ導波波長域内であるため，導波路１３内を低損失で伝播する。波長領域βの光は，ＰＢＧ内でかつ導波波長域外であるため，導波路１３を含む素子構造Ｓ内に存在することができないため，導波路１３内には入射されずに反射される。波長領域γの光は，ＰＢＧ外であるため，導波路１３内に限らず素子構造Ｓ内全体を伝播する。
【００２４】
また，図３（ａ）に示すように，導波路１３の近傍に周期を乱す点状欠陥１５ａを設けて共振器（点欠陥共振器）１４を形成することにより，導波路１３の導波波長域α内に設定された共振器１４の共振波長に一致する波長の光を，導波路１３中を伝播する光からほぼ全て取り出し，ｚ方向（面と垂直方向）に射出させることができる。
【００２５】
このとき，共振器１４が完全にｚ方向に対称形である場合，光はｚ軸の正負両方向（紙面上下両方向）に射出する。そこで，本実施例では円柱１２の直径をｚ軸方向に変化させたり，少なくとも共振器１４付近のスラブ構造１１中を屈折率ｎ１と異なる２種類の材料でｚ方向に挟むなどして，共振器１４にｚ方向に非対称性を導入することにより，所望の方向，例えばｚの正方向にのみ，光を射出させることができるようにしている。
【００２６】
共振器１４用の点状欠陥１５ａは，一つあるいは複数個の円柱１２の直径を変化させたり，位置をずらす，取り除く，あるいは屈折率がｎ１，ｎ２とは異なる第３の材料により円柱を設けることなどにより形成している。
【００２７】
これら点状欠陥形状や屈折率を変化させることにより共振器１４の共振波長を，また導波路１３と共振器１４の間隔を変化させることにより取り出し効率を所望の値にすることができる。
【００２８】
ここで，共振器１４を電気光学効果を有する非線形材料１５を用いて形成し，電界の印加により非線形材料１５の屈折率を変化させて共振波長を変化させることにより，光がＺ方向に出射するのと出射しない第１の状態と第２の状態に制御している。即ち光の取り出しをＯＮ／ＯＦＦするスイッチングを行っている。
【００２９】
共振器１４の共振周波数（波長）は，非線形材料１５の屈折率の変化に伴い，図３（ｂ）に示すように，波長域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３と変化する。波長Ｃの光を導波路１３内に導光し，電界の制御により非線形材料１５の屈折率を制御することにより，共振器１４の共振波長を波長域Ｄ１（ＯＦＦ）と波長域Ｄ３（ＯＮ）の間で切り替えることにより，光の取り出しをＯＮ／ＯＦＦすることができる。非線形材料１５としては，電気光学効果を有するLiNbO3，BaTiO3，ZnOや液晶などを用いている。
【００３０】
図４は素子構造体を表示素子として用いた場合であり、図３（ａ）のＥ−Ｅ’面での断面図に相当している。スラブ構造１１の上面には，透明電極１６ａ，下面にはＴＦＴ構造１６ｂが形成されており，ＴＦＴ構造１６ｂには、信号線１８によりＴＦＴ制御信号が与えられ，電気光学効果、磁気光学効果、強誘電体等の作用をする非線形媒質１５に電界が印加される。
【００３１】
また，透明電極１６ａを構成する材料の屈折率と非線形材料１５の屈折率の差を，ＴＦＴ構造１６ｂを構成する材料の屈折率と非線形材料１５の屈折率の差より，小さく設定することにより非対称性を導入し，ｚ軸の正方向にのみ光を取り出す構成としている。ｚ軸の正方向に射出した光束（紫外域の光）は波長変換部１７に入射し，可視光に変換されｚ軸の正方向に射出され，共振器１４毎に画素を形成するようにしている。
【００３２】
このとき，共振器１４から射出する光束は，ｚ方向に強い指向性を有するため，効率的に波長変換部１７へ光を導くことができる。波長変換部１７としては，例えば蛍光体を用い，光源手段からの光の波長を蛍光体の吸収励起ピーク波長に設定し，効率良く変換を行う。
【００３３】
図５は前述した素子構造体を用いた本発明の１次元の表示素子の実施例１の要部平面図である。図６はその断面図を示している。共振器１４を導波路１３の方向と平行に複数個配置している。各共振器１４には，図６に示すようにＴＦＴ構造１６ｂが独立して各々形成され，各共振器１４毎にＯＮ／ＯＦＦ制御が可能となっており，それぞれが波長変換部１７を介して画素を形成する。
【００３４】
結合光学系２０により導波路１３にレーザ光源を含む光源手段１９から射出された光を導光している。図示しない制御回路は表示したい画素に相当する共振器１４のＴＦＴ構造１６ｂを順次ＯＮにして電界を印加して，図３に示した原理により導波路１３から光を共振器１４に順次取り出し，波長変換部１７の各変換部１７Ｂ，１７Ｇ，１７Ｒに入射させ，可視光に変換して射出させる。全画面内での順次電界印加動作を観察者の眼の残像許容時間内に行うことにより，走査画像を一つの画像として違和感無く観察している。
【００３５】
また各画素の表示（共振器１４のＯＮ／ＯＦＦ）に同期して，レーザ光源１９の出力を変化させることにより，階調表示も可能となっている。
【００３６】
このとき，円柱１２の配列間隔は数百ｎｍで，共振器１４の配列間隔は数μｍとして，共振器間に複数個の円柱１２（例えば１０周期）を配置することにより，隣接する共振器間での影響を無くしている。
【００３７】
光源手段１９として用いているレーザ光源は，射出光の偏光方向がスラブ面内（ｘｙ方向）に電場の振動方向を有する向きに配置され，また結合光学系２０は導波路１３の入射端でのモードプロファイルが導波路１３の固有モードと一致するように設定され，効率良く射出光が導波路１３に導光されるようにしている。
【００３８】
以上のように構成することにより，小型高解像度で，光源手段１９からの射出光の利用効率が非常に高く，またコントラストの高い表示素子を実現している。
【００３９】
図１〜５においては，円柱１２の配列を三角格子形状としたが，その他の格子配列，例えば正方格子，蜂の巣状格子でも良い。またスラブ構造１１中に形成する第２の材料による周期構造は円柱ではなく，三角柱，四角柱，六角柱，球，回転楕円体などでも良い。また円柱１２の屈折率ｎ２はスラブ構造１１の屈折率ｎ１より大きくても良い。ただし各材料の屈折率の比（ｎ２／ｎ１）は２以上が望ましく，ＰＢＧの波長幅を広くすることができるため，３以上がより望ましい。
【００４０】
図７は本発明の２次元の表示素子の実施例２の一部拡大図である。本実施例の２次元表示素子は図５に示す導波路１３および共振器１４のアレイをｘ方向に複数並べることにより実現している。導波路１３と共振器１４’は十分離れた位置に配置され，共振器１４’の影響が導波路１３に及ばないように設定されている。
【００４１】
このように画素（共振器）をｘｙ方向に多数（例えば，ｙ方向に８００個，ｘ方向に６００個）配列することにより，２次元の表示素子を形成している。
【００４２】
図７に示すように，光源手段１９のレーザ光源は各導波路１３毎にそれぞれ配置しても良いし，図８に示すように全ての導波路を接続して，一つのレーザ光源１９からの光束のみで全て画素に光を供給するようにしても良い。なお，図８においては，簡単のため，導波路，光源以外は省略してある。
【００４３】
また，製造誤差などによる円柱１２の配列の乱れや表面荒れなどによる散乱光や漏れ光を遮断するため，図９に示すように波長変換部が配置された表示面側（表示光の射出側）の共振器上面以外に遮光部２１を設けることにより，より高い表示品質を得ている。
【００４４】
以上述べたように，共振器１４および波長変換部１７をｘｙ方向に複数配列し，図示しない制御回路により観察者の眼の残像許容時間内に各画素に対応する共振器を順次ＯＮ／ＯＦＦすることにより，小型高解像で高効率，高画質の２次元表示素子および当該表示素子を含む表示装置を実現している。
【００４５】
図１０は本発明の２次元表示素子の実施例３の要部平面図である。図１０に示す実施例は，共振器１４が導波路１３の両側に配列されている以外は図７に示した実施例と同じである。
【００４６】
このように構成することにより，構造の簡略化，レーザ光源の個数削減が可能となる。なお共振器１４’と共振器１４”は互いに影響が無いように十分離れた位置に配置されている。
【００４７】
図１１（ａ），（ｂ）は，本発明の実施例４の要部概略図である。本実施例は複数色を表示する表示素子を示している。基本的な構造は図５に示した実施例と同じであるが，波長変換部として同一波長の光を異なる複数の波長に変換する複数種類の変換部（２２，２３，２４）有している点が異なっている。
【００４８】
光源手段１９からの光束の波長を紫外域の波長，例えば380nmとして，変換部２２をY2O2S:Euなどの紫外励起赤色蛍光体で，変換部２３を(Ba,Mg)Al10O17:Eu,Mnなどの紫外励起緑色蛍光体で，変換部２４を(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Euなどの紫外励起青色蛍光体で構成することにより，赤，緑，青の３色によるカラー表示が可能な小型高解像で高効率，高画質の２次元表示素子および当該表示素子を含む表示装置を実現している。
【００４９】
図１２（ａ），（ｂ）は，本発明の実施例５の要部概略図である。本実施例は、複数色を表示する表示素子の別の実施形態である。基本的な構造は図１１に示した実施例と同じであるが，波長変換部として同一波長の光を異なる複数の波長に変換する複数種類の変換部（２５，２６）有している点，および窓部材（ガラス部材）２７を配置する画素を設ける点が異なる。
【００５０】
光源手段１９からの光束の波長を青色域の波長，例えば450nmとして，変換部２５をローダミンなどの有機赤色蛍光体で，変換部２６をFITC，GFPなどの有機緑色蛍光体で構成し、窓部材２７からは青色光を取り出すことにより，赤，緑，青の３色によるカラー表示が可能な小型高解像で高効率，高画質の２次元表示素子および当該表示素子を含む表示装置を実現している。
【００５１】
以上の構成により，導波路１３および共振器１４は，ほぼ単一波長に近いような非常に狭い波長領域でのみ動作するように構成しても良く、これによれば，複数色，例えば赤，緑，青の３色によるカラー表示が可能な小型高解像で高効率，高画質の２次元表示素子および当該表示素子を含む表示装置を実現することができる。
【００５２】
図１３（ａ），（ｂ）は，本発明の表示素子を用いた画像観察システムと画像投影システムの実施例６の要部概略図である。図１３（ａ）の画像観察システム３０は，前述した各実施例の表示素子３１と接眼光学系３２を有し，接眼光学系３２により表示素子３１の表示面の拡大虚像を観察眼３３に導くことにより，観察者は表示素子３１に表示された画像を観察している。
【００５３】
図１３（ｂ）の画像投影システム４０は，前述した各実施例の表示素子４１と影光学系４２を有し，投影光学系４２は表示素子４１の表示面の拡大実像をスクリーン４３に形成する。
【００５４】
以上のように，本発明に係る表示素子を用いることにより小型高解像で高画質，かつ高効率のため低消費電力な画像表示システムや画像投影システム，そして携帯情報端末などを実現することが出来る。
【００５５】
なお，図５の実施例においては，結合光学系２０により外部からスラブ構造１１内の導波路１３に導光していたが，スラブ構造１１内に，フォトニック結晶により共振器を構成したフォトニック結晶レーザを配置しても良く、これによれば表示装置の、より小型化が可能となり，また結合光学系２０による結合損失も低減でき，より光利用効率を向上させることができる。
【００５６】
以上のように各実施例によれば、小型高解像度で，光源手段からの射出光の利用効率が非常に高く，またコントラストの高い表示素子および画像観察システムや画像投影システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る素子構造体の説明図
【図２】本発明に係る素子構造体において線状周期欠陥を設けた説明図
【図３】本発明に係る素子構造体において線状周期欠陥と点欠陥共振器を設けた説明図
【図４】図３のＥ−Ｅ’断面図
【図５】本発明の表示素子の実施例１の要部概略図
【図６】図５の断面図
【図７】本発明の表示素子の実施例２の要部概略図
【図８】本発明の表示素子の実施例２の他の形態の説明図
【図９】本発明の表示素子の実施例２の他の形態の説明図
【図１０】本発明の表示素子の実施例３の要部概略図
【図１１】本発明の表示素子の実施例４の要部概略図
【図１２】本発明の表示素子の実施例５の要部概略図
【図１３】本発明の画像観察システムと画像投影システムの実施例６の説明図
【符号の説明】
【００５８】
Ｓ    素子構造
１１    スラブ構造
１２    円柱
１３    導波路
１４    共振器
１５    非線形材料
１６ａ    透明電極
１６ｂ    ＴＦＴ構造
１７    波長変換部
１８    信号線
１９    光源手段
２０    結合光学系
２１    遮光板
２２，２３，２４，２５，２６    変換部
２７    窓部材
３２    接眼光学系
４２    投影光学系
４３    スクリーン
【図１】
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【図４】
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【図２】
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【図３】
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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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