(57)【要約】【課題】高速なスイッチング動作と、大きな光強度比とを実現し、更に鮮明な投光パターンが得られる光スイッチング素子を提供する。【解決手段】位置固定な透過側光学面12と、変位手段により変位する変位光学面13と、位置固定な入射側光学面14とを前記記載順に配設し、前記透過側光学面12及び変位光学面13間の光経路Ａと、前記変位光学面13及び入射側光学面14間の光経路Ｂとを形成してなり、変位手段により変位光学面13を変位させることにより、光経路Ａ及び光経路Ｂの長さを相反関係で増減させて該光経路Ａ及び光経路Ｂの光の干渉作用を変化させ、入射側光学面14に照射する入射光に対する透過側光学面12からの透過光又は入射側光学面14からの反射光の光強度を変化させる光スイッチング素子１である。【選択図】図１a
2007147833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置固定な透過側光学面と、変位手段により変位する変位光学面と、位置固定な入射側光学面とを前記記載順に配設し、前記透過側光学面及び変位光学面間の光経路Ａと、前記変位光学面及び入射側光学面間の光経路Ｂとを形成してなり、変位手段により変位光学面を変位させることにより、光経路Ａ及び光経路Ｂの長さを相反関係で増減させて該光経路Ａ及び光経路Ｂの光の干渉作用を変化させて、入射側光学面に照射する入射光に対する透過側光学面からの透過光又は入射側光学面からの反射光の光強度を変化させてなる光スイッチング素子。
【請求項２】
位置固定な透過側光学面と、変位手段により変位する下段の変位光学面と、位置固定な下段の中間光学面と、位置固定な上段の中間光学面と、変位手段により変位する上段の変位光学面と、位置固定な入射側光学面とを前記記載順に配設し、前記透過側光学面及び下段の変位光学面間の光経路Ａと、前記下段の変位光学面及び下段の中間光学面間の光経路Ｂと、前記上段の中間光学面及び上段の変位光学面間の光経路Ｃと、前記上段の変位光学面及び入射側光学面間の光経路Ｄとを形成してなり、変位手段により下段の変位光学面及び上段の変位光学面の一方又は双方を変位させることにより、光経路Ａ及び光経路Ｂの長さを相反関係で増減させて該光経路Ａ及び光経路Ｂの光の干渉作用を変化させ、また光経路Ｃ及び光経路Ｄの長さを相反関係で増減させて該光経路Ｃ及び光経路Ｄの光の干渉作用を変化させて、入射側光学面に照射する入射光に対する透過側光学面からの透過光又は入射側光学面からの反射光の光強度を変化させてなる光スイッチング素子。
【請求項３】
位置固定な透過側光学面と、変位手段により変位する下段の変位光学面と、位置固定な共通の中間光学面と、変位手段により変位する上段の変位光学面と、位置固定な入射側光学面とを前記記載順に配設し、前記透過側光学面及び下段の変位光学面間の光経路Ａと、前記下段の変位光学面及び共通の中間光学面間の光経路Ｂと、前記共通の中間光学面及び上段の変位光学面間の光経路Ｃと、前記上段の変位光学面及び入射側光学面間の光経路Ｄとを形成してなり、変位手段により下段の変位光学面及び上段の変位光学面の一方又は双方を変位させることにより、光経路Ａ及び光経路Ｂの長さを相反関係で増減させて該光経路Ａ及び光経路Ｂの光の干渉作用を変化させ、また光経路Ｃ及び光経路Ｄの長さを相反関係で増減させて該光経路Ｃ及び光経路Ｄの光の干渉作用を変化させて、入射側光学面に照射する入射光に対する透過側光学面からの透過光又は入射側光学面からの反射光の光強度を変化させてなる光スイッチング素子。
【請求項４】
位置固定な透過側光学面と、変位手段により変位する下段の変位光学面と、位置固定な共通の中間光学面と、変位手段により変位する上段の変位光学面とを前記記載順に配設し、前記透過側光学面及び下段の変位光学面間の光経路Ａと、前記下段の変位光学面及び共通の中間光学面間の光経路Ｂと、前記共通の中間光学面及び上段の変位光学面間の光経路Ｃとを形成してなり、変位手段により下段の変位光学面及び上段の変位光学面の一方又は双方を変位させることにより、光経路Ａ及び光経路Ｂの長さを相反関係で増減させて該光経路Ａ及び光経路Ｂの光の干渉作用を変化させ、また光経路Ｃの長さを増減させて該光経路Ｃの光の干渉作用を変化させて、上段の変位光学面に照射する入射光に対する透過側光学面からの透過光又は上段の変位光学面からの反射光の光強度を変化させてなる光スイッチング素子。
【請求項５】
変位光学面は、外部から印加される電気信号に応じて発生する電界が該変位光学面に加える静電気力により変位させる請求項１〜４いずれか記載の光スイッチング素子。
【請求項６】
変位光学面は、外部から印加される電気信号に応じて発生する電界が該変位光学面と一体に形成された補助変位面に加える静電気力により前記補助変位面と一体に変位させる請求項１〜４いずれか記載の光スイッチング素子。
【請求項７】
変位光学面の変位量を制限する変位制限ストッパを変位光学面に対して付設してなる請求項１〜６いずれか記載の光スイッチング素子。
【請求項８】
変位制限ストッパは、変位した変位光学面が接面するストッパ透過面である請求項７記載の光スイッチング素子。
【請求項９】
変位した変位光学面がストッパ透過面に接面する範囲以下の透過窓を開口した遮光面を、変位光学面と平行に配設した請求項７記載の光スイッチング素子。
【請求項１０】
光源からの入射光に対して透過光又は反射光の光強度を変化させる光スイッチング素子からなる画素単位を１次元配列又は２次元配列し、各画素単位の点灯又は消灯により画像を表示面に表示する画像表示装置において、光スイッチング素子は位置固定な透過側光学面と、変位手段により変位する変位光学面と、位置固定な入射側光学面とを前記記載順に配設し、前記透過側光学面及び変位光学面間の光経路Ａと、前記変位光学面及び入射側光学面間の光経路Ｂとを形成してなり、変位手段により変位光学面を変位させることにより、光経路Ａ及び光経路Ｂの長さを相反関係で増減させて該光経路Ａ及び光経路Ｂの光の干渉作用を変化させて、入射側光学面に照射する入射光に対する透過側光学面からの透過光又は入射側光学面からの反射光の光強度を変化させることを特徴とする光スイッチング素子を用いた画像表示装置。
【請求項１１】
光スイッチング素子は、変位光学面の変位量を制限する変位制限ストッパを変位光学面に対して付設してなる請求項10記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。
【請求項１２】
変位制限ストッパは、変位した変位光学面が接面するストッパ透過面である請求項11記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。
【請求項１３】
光スイッチング素子は、変位した変位光学面がストッパ透過面に接面する範囲以下の透過窓を開口した遮光面を、変位光学面と平行に配設した請求項７記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。
【請求項１４】
光スイッチング素子は、外部から印加される電気信号に応じて発生する電界が変位光学面に加える静電気力を変位手段として該変位光学面を変位させる請求項10記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。
【請求項１５】
光スイッチング素子は、外部から印加される電気信号に応じて発生する電界が変位光学面と一体に形成された補助変位面に加える静電気力を変位手段として前記変位光学面を補助変位面と一体に変位させる請求項10記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。
【請求項１６】
光スイッチング素子は、画素単位の単位点灯時間を分割した単位印加時間で電気信号を印加してなり、前記単位印加時間の総和が単位点灯時間を超えない範囲で電気信号の印加回数を増減することにより、該画素単位の発色及び光強度を調整する請求項14又は15いずれか記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。
【請求項１７】
光スイッチング素子は、画素単位の単位点灯時間以下の連続印加時間で電気信号を印加してなり、前記単位点灯時間を超えない範囲で電気信号の連続印加時間を増減することにより、該画素単位の発色及び光強度を調整する請求項14又は15いずれか記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。
【請求項１８】
画素単位は、赤色光、緑色光及び青色光に対応して異なる光経路Ａ及び光経路Ｂの長さを設定した赤色用スイッチング素子、緑色用スイッチング素子及び青色用スイッチング素子の各１基合計３基を一組として構成し、光源から赤色光、緑色光及び青色光に対応する３波長の可視光を入射光として前記画素単位に入力し、前記画素単位を構成する各光スイッチング素子からの透過光又は反射光により表示面に画像を表示してなり、各画素単位を構成する各光スイッチング素子の透過光又は反射光の光強度を個別に変化させることにより、表示面に各画素単位でカラー表示してなる請求項10記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。
【請求項１９】
光源は、可視光の発光ダイオード又はレーザダイオードである請求項18記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。
【請求項２０】
表示面は、複数の走査線を走査順に点灯して画像を表示してなり、前記走査線に沿って並ぶ画素単位を走査単位とし、走査順にしたがって点灯する走査単位のみに光源から入射光を入力し、走査順でない残余の走査単位には光源から入射光を入力しない請求項18又は19いずれか記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。
【請求項２１】
画素単位は、紫外光に対応して入射側スペーサ面の長さを設定した紫外光用スイッチング素子の少なくとも３基を一組として構成し、光源から単波長の紫外光を入射光として前記画素単位に入力し、前記画素単位を構成する各光スイッチング素子からの透過光又は反射光を受けて発光する赤色用蛍光面、緑色用蛍光面又は青色用蛍光面を前記画素単位の各光スイッチング素子に対応して設けた表示面に画像を表示してなり、各画素単位を構成する各光スイッチング素子の透過光又は反射光の光強度を個別に変化させることにより、表示面に各画素単位でカラー表示してなる請求項10記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。
【請求項２２】
光源は、紫外光の発光ダイオード又はレーザダイオードである請求項21記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。
【請求項２３】
表示面は、複数の走査線を走査順に点灯して画像を表示してなり、前記走査線に沿って並ぶ画素単位を走査単位とし、走査順にしたがって点灯する走査単位のみに光源から入射光を入力し、走査順でない残余の走査単位には光源から入射光を入力しない請求項21又は22いずれか記載の光スイッチング素子を用いた画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の干渉作用を利用して、入射光に対する透過光又は反射光の光強度を変化させる光スイッチング素子と、この光スイッチング素子を用いた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置は、液晶表示装置、プラズマ表示装置や有機EL（Electroluminescence）表示装置等、近年薄型化しつつある。これら薄型化された画像表示装置は、画素単位を構成する素子が個別にスイッチング動作（ON-OFF動作）することにより、画素単位で発色又は輝度を制御する。これから、動画の再生に際しては高速なスイッチング動作が可能なスイッチング素子が必要となる。また、膨大な数のスイッチング素子が用いられるため、装置全体としての使用電力を低減する目的から、各光スイッチング素子は動作電圧が低い（例えば10Ｖ以下）ことが望まれている。
【０００３】
高速なスイッチング動作と低い動作電圧とを両立するスイッチング素子として、MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いた光スイッチング素子が有望視されている。例えば、特許文献１は、こうしたマイクロマシン技術を用いたスイッチング素子や、前記光スイッチング素子を用いた画像表示素子を開示している。特許文献１に開示された透過型の光スイッチング素子の断面図を図14に示す。
【０００４】
特許文献1が開示する光スイッチング素子91は、入射光に対して透明な基板911の上面に、導電性を有する透過側光学面912を形成している。変位光学面913は導電性を有し、透過側光学面912から所定の光経路の長さを隔てて形成している。ここで、「光経路」とは、平行に配置された各光学面を最短で結ぶ直交方向に光が通過する経路を意味する（以下、同じ）。変位光学面913は、透過側光学面912及び変位光学面913を電極として印加した電気信号が発生させる静電気力によって変位し、透過側光学面912及び変位光学面913間の光経路の長さを増減する。
【０００５】
透過側光学面912及び変位光学面913間の光経路の長さは、両者間に介在する透過側ストッパ透過面9121と、透過側間隙9123及び入射側間隙9143の厚みの合計である。ここで、透過側ストッパ透過面9121は、入射光に対して透明で屈折率が大きく、かつ誘電率の高い膜からなり、位置固定な透過側光学面912の上面に一体に形成している。透過側間隙9123は、前記透過側ストッパ透過面9121の上面に一体に形成する透過側スペーサ面9122により設定する。そして入射側間隙9143は、入射側スペーサ面9142により設定する。この光スイッチング素子91は、透過側光学面912及び変位光学面913間の光経路の長さを、透過側ストッパ透過面9121と、透過側間隙9123及び入射側間隙9143によって正確に設定できるだけでなく、変位光学面913の変位量を透過側間隙9123及び入射側間隙9143の範囲に制限することで、光経路の長さの増減を正確に規制して、光の干渉作用の変化を正確に切り替えることができる。
【０００６】
この透過型の光スイッチング素子91は、静電気力によって、変位光学面913が弾性変形限界を超えて変位しないように、透過側ストッパ透過面9121により変位量を制限し、信頼性の向上を図っている。また、静電気力によって変位する変位光学面913は、図14に示す透過側ストッパ透過面9121に密着した状態から、ほぼ平坦な元の状態に復帰するに際し、大きくリバウンドしないようにするため、極めて狭い入射側間隙9143を隔てて形成された入射側ストッパ透過面9141に接面させて、短時間で元の安定状態に復帰させることができるので、極めて高速のスイッチング動作が可能となる。
【０００７】
また、投光パターンが不鮮明になることを防止するため、図14に示すように、入射側ストッパ透過面9141の上面に、入射光を遮断する遮光面919を形成し、この遮光面919に変位光学面913が変位した際、透過側ストッパ透過面9141に接面する範囲以下の狭い透過窓9192を開口して、入射光が透過する範囲を最大光強度ITmaxが得られる範囲内に限定している。すなわち、透過窓9192を開口した遮光面919は、得られる透過光の光強度分布を図14の下部に一点鎖線で示されるITmaxの幅に限定し、透過光の輪郭を鮮明にする。
【０００８】
図14に示す光スイッチング素子91は、一対の透過側光学面912及び変位光学面913による光の干渉作用、いわゆる「ファブリー・ペロー型干渉フィルタ」に見られる光の干渉作用を利用している。しかし、図14に示す入射光強度Ｉ0に対する透過光の変位光学面913が透過側ストッパ透過面9121に密着した状態（以下、光スイッチング素子91のON状態と称する）の最大光強度ITmaxと、変位光学面913が入射側ストッパ透過面9141に密着した状態（以下、光スイッチング素子91のOFF状態と称する）の最小光強度ITminとの比、すなわちITmax/ITmin比（以下、光強度比と称する）が十分大きくならない場合がある。
【０００９】
光強度比を大きくするため、非特許文献１は、図15に示すように、光学面923,925,927を３段に配設し、光の干渉作用を二重にするdouble-cavity法を提案している。この非特許文献１が開示する光スイッチング素子92は、基板921の上面に下段スペーサ面922、中段スペーサ面924及び上段スペーサ面926を介在させ、それぞれ下段間隙9221、中段間隙9241及び上段間隙9261で分離された下段変位光学面923、中段光学面925及び上段変位光学面927を形成している。この光スイッチング素子92は、中段光学面925に対して下段変位光学面923及び上段変位光学面927から直流電圧Ｖを印加すると、下段変位光学面923及び上段変位光学面927が中段光学面925に密着して中段間隙9241及び上段間隙9261をなくし、逆に下段間隙9221を大きくして、光の干渉作用による透過光の光強度を変化させる。前記光の干渉作用は、下段変位光学面923及び中段光学面925間の光経路や、中段光学面925及び上段変位光学面927間の光経路で二重に生じ、あたかも２つの光スイッチング素子を直列に配設したかのように、光強度比を大きくできる。
【００１０】
しかし、非特許文献１が開示する光スイッチング素子92は、変位する下段変位光学面923及び上段変位光学面927が片持梁形状であり、下段変位光学面923及び上段変位光学面927が中段光学面925に密着するように変位した後、直流電圧Ｖの印加をやめて元に復帰する際、下段変位光学面923及び上段変位光学面927が元の位置を超えて反対側へ変位し、正しく元の位置に復帰するまで往復運動を繰り返す振動現象（リバウンド現象）を起こす虞れがある。このリバウンド現象は、スイッチング動作が高速になるほど発生しやすくなるため、スイッチング動作の高速化が制限される。
【００１１】
【特許文献１】特開2005-157133号公報
【非特許文献１】W. Janto他, "Design and fabrication of double-cavity tunable filter using micromachined structure," Japanese Journal of Applied Physics, vol. 42, no. 7B, pp. L828-L830, July 2003.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献1の光スイッチング素子（図14参照）は、高い光強度比を得ることができず、画像表示装置のスイッチング素子として用いると、コントラスト比の低い不明瞭な画像しか構成できない場合がある。コントラスト比の高い鮮明な画像を得るには、画素単位を構成する光スイッチング素子に、100：１以上、望ましくは1000：１程度の光強度比が望まれる。また、非特許文献１の光スイッチング素子（図15参照）は、大きな光強度比を得ることができるが、リバウンド現象によって高速なスイッチング動作が望めない。
【００１３】
鮮明な動画を再生する薄型の画像表示装置は、高速なスイッチング動作が可能で、かつ大きな光強度比の光スイッチング素子が要求される。更に、表示面に対する透過光又は反射光の投光パターンがぼやけない光スイッチング素子が要求される。そこで、MEMS技術を用いた光スイッチング素子において、変位する光学面の変位量を制御してリバウンド現象を抑制又は防止して高速なスイッチング動作を実現し、また光学面を３枚以上にして２重以上の光干渉作用が得られるようにして大きな光強度比を実現し、更には透過光又は反射光の輪郭が鮮明な投光パターンを得ること、すなわち変位する光学面が接面し、予め設定可能な最大の光強度比が得られる範囲内でのみ透過光又は反射光の投光パターンを得ることのできる光スイッチング素子について検討した。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
検討の結果開発したものが、位置固定な透過側光学面と、変位手段により変位する変位光学面と、位置固定な入射側光学面とを前記記載順に配設し、前記透過側光学面及び変位光学面間の光経路Ａと、前記変位光学面及び入射側光学面間の光経路Ｂとを形成してなり、変位手段により変位光学面を変位させることにより、光経路Ａ及び光経路Ｂの長さを相反関係で増減させて該光経路Ａ及び光経路Ｂの光の干渉作用を変化させて、入射側光学面に照射する入射光に対する透過側光学面からの透過光又は入射側光学面からの反射光の光強度を変化させる光スイッチング素子である。本発明の光スイッチング素子は、入射側光学面に入射光を入力し、透過側光学面から透過光を出力する透過型の光スイッチング素子と、入射側光学面に入射光を入力し、同じく入射側光学面から反射光を出力する反射型の光スイッチング素子とを含む。
【００１５】
ここで、本発明に言う「入射側光学面」は入射光を入力する側の固定された光学面を、「透過側光学面」は変位光学面を挟んで前記入射側光学面と対称となる位置関係に配置する側の固定された光学面である。反射型の光スイッチング素子では、入射側光学面から反射光を出力し、透過側光学面から透過光を出力しないため、入射側光学面を「反射側光学面」、透過側光学面を「遮断側光学面」と呼ぶこともできる。また、本発明に言う「光学面」は光学的に全透過又は全反射しない半透過な面（膜を含む）を意味し、例えば光経路の断面に等しい大きさの面や、光経路を横断する大きさの膜の前記光経路に対応する部分がこれに相当する。こうした光学面としては、導電性を有する多結晶シリコン膜等の単層膜、又は前記単層膜に加えてシリコン窒化膜等の絶縁膜や金等の導電性薄膜を含む多層膜を例示できる。
【００１６】
透過型の光スイッチング素子は、入射側光学面に入射光を照射し、透過側光学面から最大光強度ITmaxの透過光を出力する状態と、相対的に低い最小光強度ITminの透過光を出力する状態（最小光強度ITmin＝０を含む）とを切り換える。これから、透過型の光スイッチング素子では、「最大光強度ITmaxの透過光を出力する状態」を、スイッチング動作との関係で「ON状態」、入射光との関係で「透過」と呼び、「最小光強度ITminの透過光を出力する状態」を、スイッチング動作との関係で「OFF状態」、入射光との関係で「非透過」と呼ぶ。ON状態又は透過では、光経路Ａ及び光経路Ｂの長さに応じた光の干渉作用による減衰がなく、各光学面や基板等の減衰に依存する透過光が得られる。これに対し、OFF状態又は非透過では、各光学面や基板等の減衰に加え、光経路Ａ及び光経路Ｂの長さに応じた光の干渉作用による減衰を受けた透過光となる。
【００１７】
反射型の光スイッチング素子は、入射側光学面に入射光を照射し、入射側光学面から最大光強度ITmaxの反射光を出力する状態と、相対的に低い最小光強度ITminの反射光を入射側光学面から出力する状態（最小光強度ITmin＝０を含む）とを切り換える。これから、反射型の光スイッチング素子では、「最大光強度ITmaxの反射光を出力する状態」を、スイッチング動作との関係で「ON状態」、入射光との関係で「反射」と呼び、「最小光強度ITminの反射光を出力する状態」を、スイッチング動作との関係で「OFF状態」、入射光との関係で「非反射」と呼ぶ。ON状態又は反射では、光経路Ａ及び光経路Ｂの長さに応じた光の干渉作用による吸収がなく、光経路に直交する各光学面や基板等の減衰に依存する反射光が得られる。これに対し、OFF状態又は非反射では、各光学面や基板等の減衰に加え、光経路Ａ及び光経路Ｂの長さに応じた光の干渉作用による吸収を受けた反射光となる。
【００１８】
本発明の光スイッチング素子は、透過側光学面及び変位光学面間の光経路Ａの長さと、前記変位光学面及び入射側光学面間の光経路Ｂの長さとを、相反関係で増減させることにより、前記光経路Ａ及び光経路Ｂの光の干渉作用を変化させて、透過光又は反射光を最大光強度ITmax及び最小光強度ITminの間で切り換える。すなわち、２つの光経路Ａ及び光経路Ｂの光の干渉作用を相乗させており、前記最大光強度ITmax及び最小光強度ITminの比、すなわち光強度比を大きくしている。こうした本発明の光スイッチング素子は、光経路Ａを有する光スイッチング素子と光経路Ｂを有する光スイッチング素子とを直列に重ねた構成に類似するが、光経路Ａ及び光経路Ｂの各長さを増減させる変位光学面を共用し、光経路Ａ及び光経路Ｂの長さが相反関係で同時に増減する点に特徴を有する。
【００１９】
本発明の光スイッチング素子は、光経路Ａ及び光経路Ｂを多段に積層する構成にすることにより、更に光強度比を高めることができる。例えば光経路Ａ及び光経路Ｂを２段に積層する光スイッチング素子は、位置固定な透過側光学面と、変位手段により変位する下段の変位光学面と、位置固定な下段の中間光学面と、位置固定な上段の中間光学面と、変位手段により変位する上段の変位光学面と、位置固定な入射側光学面とを前記記載順に配設し、前記透過側光学面及び下段の変位光学面間の光経路Ａと、前記下段の変位光学面及び下段の中間光学面間の光経路Ｂと、前記上段の中間光学面及び上段の変位光学面間の光経路Ｃと、前記上段の変位光学面及び入射側光学面間の光経路Ｄとを形成してなり、変位手段により下段の変位光学面及び上段の変位光学面の一方又は双方を変位させることにより、光経路Ａ及び光経路Ｂの長さを相反関係で増減させて該光経路Ａ及び光経路Ｂの光の干渉作用を変化させ、また光経路Ｃ及び光経路Ｄの長さを相反関係で増減させて該光経路Ｃ及び光経路Ｄの光の干渉作用を変化させて、入射側光学面に照射する入射光に対する透過側光学面からの透過光又は入射側光学面からの反射光の光強度を変化させる構成となる。この光スイッチング素子は、光経路Ｃが光経路Ａ（又は光経路Ｂ）に相当し、光経路Ｄが光経路Ｂ（又は光経路Ａ）に相当する。
【００２０】
また、光経路Ａ及び光経路Ｂを２段に積層する光スイッチング素子は、上段及び下段に介在する光学面を兼用して、位置固定な透過側光学面と、変位手段により変位する下段の変位光学面と、位置固定な共通の中間光学面と、変位手段により変位する上段の変位光学面と、位置固定な入射側光学面とを前記記載順に配設し、前記透過側光学面及び下段の変位光学面間の光経路Ａと、前記下段の変位光学面及び共通の中間光学面間の光経路Ｂと、前記共通の中間光学面及び上段の変位光学面間の光経路Ｃと、前記上段の変位光学面及び入射側光学面間の光経路Ｄとを形成してなり、変位手段により下段の変位光学面及び上段の変位光学面の一方又は双方を変位させることにより、光経路Ａ及び光経路Ｂの長さを相反関係で増減させて該光経路Ａ及び光経路Ｂの光の干渉作用を変化させ、また光経路Ｃ及び光経路Ｄの長さを相反関係で増減させて該光経路Ｃ及び光経路Ｄの光の干渉作用を変化させて、入射側光学面に照射する入射光に対する透過側光学面からの透過光又は入射側光学面からの反射光の光強度を変化させる構成にしてもよい。この光スイッチング素子は、光経路Ｃが光経路Ａ（又は光経路Ｂ）に相当し、光経路Ｄが光経路Ｂ（又は光経路Ａ）に相当する。
【００２１】
更に、光経路Ａ及び光経路Ｂを２段に積層する光スイッチング素子は、積層する光経路Ｃ又は光経路Ｄのいずれかを省略して、位置固定な透過側光学面と、変位手段により変位する下段の変位光学面と、位置固定な共通の中間光学面と、変位手段により変位する上段の変位光学面とを前記記載順に配設し、前記透過側光学面及び下段の変位光学面間の光経路Ａと、前記下段の変位光学面及び共通の中間光学面間の光経路Ｂと、前記共通の中間光学面及び上段の変位光学面間の光経路Ｃとを形成してなり、変位手段により下段の変位光学面及び上段の変位光学面の一方又は双方を変位させることにより、光経路Ａ及び光経路Ｂの長さを相反関係で増減させて該光経路Ａ及び光経路Ｂの光の干渉作用を変化させ、また光経路Ｃの長さを増減させて該光経路Ｃの光の干渉作用を変化させて、上段の変位光学面に照射する入射光に対する透過側光学面からの透過光又は上段の変位光学面からの反射光の光強度を変化させる構成にしてもよい。この光スイッチング素子は、光経路Ｃが光経路Ａ（又は光経路Ｂ）に相当する。
【００２２】
上記各光スイッチング素子における変位光学面は、光経路Ａ等の長さを増減する変位ができればよく、このための変位手段を限定しない。ここで、変位光学面の「変位」とは、変位光学面が変形することなく、変位光学面全体が平行移動して入射側光学面又は透過側光学面に接近又は離反する運動や、変位光学面自体が変形して、前記変形部分が入射側光学面又は透過側光学面に接近又は離反する運動を意味する。こうした運動の変位を微小な変位光学面にさせることは、物理的な変位手段では難しく、電磁気的な変位手段が好ましい。これから、変位光学面は、外部から印加される電気信号に応じて発生する電界が該変位光学面に加える静電気力により変位させたり、外部から印加される電気信号に応じて発生する電界が該変位光学面と一体に形成された補助変位面に加える静電気力により前記補助変位面と一体に変位させるとよい。変位光学面を静電気力で変位させる場合、補強用の補助変位面を変位光学面と一体に形成してもよい。また、補助変位面を静電気力で変位させる場合、変位光学面も静電気力で変位させてもよい。前記各電気信号は、透過側光学面、変位光学面及び入射側光学面を電極としたり、前記透過側光学面、変位光学面又は入射側光学面に対して別途電極を付設して印加する。補助変位面は、変位光学面に別途付設する電極とすることができる。また、透過側光学面、変位光学面及び入射側光学面を含む光経路上に別体の電極を配設して、前記電極に電気信号を印加してもよい。いずれにせよ、変形させる変位光学面に静電気力が働けば、電極の構成又は位置は自由に設定できる。
【００２３】
また、本発明の光スイッチング素子は、変位光学面の変位量を制限する変位制限ストッパを変位光学面に対して付設し、変位光学面の変位量を制限して、スイッチング動作を高速化し、併せて変位光学面のリバウンド現象を防止する。例えば、透過型の光スイッチング素子は、光経路Ａ及び光経路Ｂの長さがそれぞれ［（λ/２）×ｎ＋λ/４］（λは入射光の波長、ｎは整数、以下同じ）で非透過となり、前記各光経路の長さが変位光学面の変位によってλ/４だけ増減すると透過となるように構成すれば、変位光学面の必要変位量はλ/４となる。本発明は、変位光学面の変位可能範囲を前記必要変位量以上にしながら、この変位光学面の実際変位量を変位制限ストッパにより必要変位量に制限する。これは、高速に変位している最中の変位光学面を強制的に停止させることを意味し、光スイッチング素子のスイッチング動作の高速化をもたらすほか、変位制限ストッパに停止させられる変位光学面にリバウンド現象が起こることを抑制又は防止する。
【００２４】
このように、本発明の変位制限ストッパは、変位光学面の変位量を制限できればどのような構成でもよいが、変位光学面と平行に配設し、変位した変位光学面が接面するストッパ透過面として構成することが好ましい。前記ストッパ透過面は、変位光学面同様、光経路を直交して前記変位光学面と平行に配設され、復帰位置（初期位置）又は変位位置（λ/４だけ変位した位置）で変位光学面に接面して、実際変位量を制限する。これにより、変位手段はストッパ透過面に押し当てるように変位光学面を変位させればよいため、変位光学面の変位速度を大きくし、スイッチング動作を高速化できる。また、変位量を制限した位置で、変位光学面がストッパ透過面に接面するため、前記接面した範囲での透過光又は反射光の光強度を均一にできる。
【００２５】
より具体的なストッパ透過面は、光経路Ａの長さを減ずる方向に変位させる変位光学面の前記変位方向と同じ側に設け、この変位光学面が変位した際に前記変位光学面に接面する透過側ストッパ透過面や、光経路Ｂの長さを減ずる方向に変位させる変位光学面の前記変位方向と同じ側に設け、この変位光学面が復元した際に前記変位光学面と接面する入射側ストッパ透過面を例示できる。透過側ストッパ透過面は、変位光学面の変位位置（λ/４だけ変位した位置）に対して設けるストッパ透過面であり、入射側ストッパ透過面は、変位光学面の復帰位置（初期位置）に対して設けるストッパ透過面である。
【００２６】
透過側ストッパ透過面及び入射側ストッパ透過面は、それぞれ個別に用いることもできるが、両者を同時に用いることが好ましい。この場合、透過側光学面及び変位光学面に異なる極性の電圧を有する電気信号を印加して透過側光学面及び変位光学面が互いに引き合う静電気力を発生させ、変位光学面を変位方向に配設した透過側ストッパ透過面に押し当てるように変位させ、また透過側光学面及び変位光学面に同じ極性の電圧を有する電気信号を印加して透過側光学面及び変位光学面が互いに反発する静電気力を発生させ、入射側ストッパ透過面に押し当てて復帰させる。このように、変位又は復帰のいずれに際しても変位光学面を透過側ストッパ透過面又は入射側ストッパ透過面に押し当てる構成にすると、例えば変位光学面の変位によるOFF状態からON状態へのスイッチング動作やON状態からOFF状態へのスイッチング動作を高速化し、変位光学面の復帰に際するリバウンド現象を抑制又は防止できる。
【００２７】
更に、変位した変位光学面がストッパ透過面に接面する範囲以下の透過窓を開口した遮光面を、変位光学面と平行に配設することにより、本発明の光スイッチング素子は鮮明な投光パターンを実現する。ここで、「遮光面」は、入射光を全反射又は吸収して、入射光を透過させない面を意味する。本発明の光スイッチング素子は、変位する変位光学面がストッパ透過面に接面する範囲で設計通りの透過光又は反射光が得られるものの、前記範囲外では必ずしも設計通りの透過光又は反射光が得られる保証がない。遮光面は、変位する変位光学面がストッパ透過面に接面する範囲以下の透過窓の範囲に透過光又は反射光が得られる範囲を限定し、設計通りの透過光又は反射光が得られるようにして、前記透過光又は反射光の輪郭を鮮明にする。
【００２８】
具体的な遮光面は、透過側光学面の上面又は下面に添設した透過側遮光面、変位光学面の上面又は下面に添設した変位側遮光面、入射側光学面の上面又は下面に添設した入射側遮光面、ストッパ透過面の上面又は下面に添設したストッパ側遮光面、そして光スイッチング素子を形成する基板の上面又は下面に添設した基板側遮光面を例示できる。各遮光面は、透過側光学面、変位光学面、入射側光学面、ストッパ透過面又は基板の上面又は下面に、これら透過側光学面、変位光学面、入射側光学面、ストッパ透過面又は基板と一体に形成することが好ましい。ここで、変位する変位光学面に変位側遮光面を一体に形成することは難しいため、例えば変位する変位光学面に対して添設する遮光面は、変位する変位光学面に近接して配設する場合を含む。
【００２９】
本発明の上記光スイッチング素子を用いることにより、高コントラスト、高応答性、高解像度及び低消費電力を兼ね備えた画像表示装置を構成できる。すなわち、本発明の画像表示装置は、光源からの入射光に対して透過光又は反射光の光強度を変化させる光スイッチング素子からなる画素単位を１次元配列又は２次元配列し、各画素単位の点灯又は消灯により画像を表示面に表示する画像表示装置において、光スイッチング素子は位置固定な透過側光学面と、変位手段により変位する変位光学面と、位置固定な入射側光学面とを前記記載順に配設し、前記透過側光学面及び変位光学面間の光経路Ａと、前記変位光学面及び入射側光学面間の光経路Ｂとを形成してなり、変位手段により変位光学面を変位させることにより、光経路Ａ及び光経路Ｂの長さを相反関係で増減させて該光経路Ａ及び光経路Ｂの光の干渉作用を変化させて、入射側光学面に照射する入射光に対する透過側光学面からの透過光又は入射側光学面からの反射光の光強度を変化させる構成となる。
【００３０】
光スイッチング素子は、光経路Ａの長さと光経路Ｂの長さとを同時に増減させて大きく変化する光の干渉作用を利用し、入射光に対する透過光又は反射光の光強度比を大きくできる。前記光強度比はそのまま表示面におけるコントラスト比に反映されるので、本発明の画像表示装置は、表示面におけるコントラスト比を強くできる。また、光スイッチング素子は、変位光学面の変位量を制限する変位制限ストッパを変位光学面に対して付設することにより、スイッチング動作を高速化できる。これにより、本発明の画像表示装置は、各画素単位の応答速度を高め、動きの激しい動画も応答よく表示させることができる。前記変位制限ストッパは、変位光学面と平行に配設し、変位した変位光学面が接面するストッパ透過面が好ましい。
【００３１】
そして、光スイッチング素子は、変位した変位光学面がストッパ透過面に接面する範囲以下の透過窓を開口した遮光面を、変位光学面と平行に配設して、透過光又は反射光の輪郭を鮮明にできる。これにより、画像表示装置は、各画素単位を明確にし、表示面に表示される画像の解像度を高めることができる。更に、光スイッチング素子は、外部から印加される電気信号に応じて発生する電界が変位光学面に加える静電気力を変位手段として該変位光学面を変位させる、又は外部から印加される電気信号に応じて発生する電界が変位光学面と一体に形成された補助変位面に加える静電気力を変位手段として前記変位光学面を補助変位面と一体に変位させることにより、変位手段を駆動するための使用電力を抑制できる。これにより、画素単位、ひいては表示面全体に要求される使用電力が抑制され、画像表示装置として低消費電力を実現できる。
【００３２】
ここで、本発明の光スイッチング素子は、光経路Ａ及び光経路Ｂの長さの増減量に応じて透過光又は反射光の光強度を連続的に調整できる。これから、例えば変位制限ストッパを用いず、変位する変位光学面の変位量を連続的に増減して、前記光スイッチング素子からなる画素単位の発色及び光強度を調整することが考えられる。しかし、こうした変位光学面の変位量の増減による光強度の調整は難しく、また変位制限ストッパを用いることによる高速なスイッチング動作の恩恵を受けることができない。そこで、例えば変位制限ストッパを設ける等して変位光学面の変位量を一定に規制しつつ、各光スイッチング素子が入射光を透過又は反射させている時間、すなわちON状態の時間を増減して、画素単位の発色及び光強度を調整することとした。
【００３３】
まず、本発明の画像表示装置は、外部から印加される電気信号に応じて発生する電界により変位光学面に加えられる静電気力を光スイッチング素子の変位光学面の変位手段とし、画素単位の単位点灯時間を分割した単位印加時間で印加する電気信号の印加回数を、前記単位印加時間の総和が単位点灯時間を超えない範囲で増減することにより、この画素単位の発色及び光強度を調整することとした。この場合、画素単位の発色は、各光スイッチング素子に対する電気信号の印加回数によって決定され、また画素単位の光強度は、各光スイッチング素子に対する電気信号の印加回数に比例する。ここで、「単位点灯時間」とは、表示面が複数の走査線を走査順に点灯して画像を表示する場合の前記各走査線毎の点灯時間である。例えば30fpsで画像を表示する表示面が１フレームを525本の走査線で構成している場合（現行アナログテレビ放送等）、単位点灯時間は（1/30）/525≒6.35×10-5秒となる。単位印加時間は、前記単位点灯時間を分割した時間であるから、例えば前記単位点灯時間（6.35×10-5秒）を100分割した場合の単位印加時間は6.35×10-7秒となり、印加回数を０〜100回の範囲で増減して、理論上、光強度を100階調で調整できる。
【００３４】
また、本発明の画像表示装置は、外部から印加される電気信号に応じて発生する電界により変位光学面に加えられる静電気力を光スイッチング素子の変位光学面の変位手段とし、画素単位の単位点灯時間以下の連続印加時間で電気信号を印加してなり、前記単位点灯時間を超えない範囲で電気信号の連続印加時間を増減することにより、該画素単位の発色及び光強度を調整することもできる。この場合、画素単位の発色は、各光スイッチング素子に対する電気信号の連続印加時間によって決定され、また画素単位の光強度は、各光スイッチング素子に対する電気信号の連続印加時間に比例する。上記例示で説明すれば、連続印加時間は、０〜単位点灯時間＝０〜6.35×10-5秒の範囲で100段階に増減して、理論上、光強度を100階調で調整できる。
【００３５】
光スイッチング素子は、特定波長の入射光に対して透過光又は反射光を出力するだけであるから、表示面にカラー画像を得るには次の構成が必要である。すなわち、画素単位は、赤色光、緑色光及び青色光に対応して異なる光経路Ａ及び光経路Ｂの長さを設定した赤色用スイッチング素子、緑色用スイッチング素子及び青色用スイッチング素子の各１基合計３基を一組として構成し、光源から赤色光、緑色光及び青色光に対応する３波長の可視光を入射光として前記画素単位に入力し、前記画素単位を構成する各光スイッチング素子からの透過光又は反射光により表示面に画像を表示してなり、各画素単位を構成する各光スイッチング素子の透過光又は反射光の光強度を個別に変化させることにより、表示面に各画素単位でカラー表示する。この場合、光源は、画像表示装置の薄型化及び低消費電力化を考慮すれば、可視光の発光ダイオード又はレーザダイオード（以下、可視光ダイオードで代表）が好ましい。
【００３６】
光源としての可視光ダイオードは、個数に制限はないが、単数又は比較的少数の可視光ダイオードでは、全画素単位の全光スイッチング素子へ十分な光強度の入射光を入力することは困難である。しかし、例えば表示面は複数の走査線を走査順に点灯して画像を表示する構成とし、前記走査線に沿って並ぶ画素単位を走査単位とし、走査順にしたがって点灯する走査単位のみに光源から入射光を入力し、走査順でない残余の走査単位には光源から入射光を入力しない構成にすると、点灯する走査単位を構成する画素単位へのみ入射光を入力すればよくなり、必要な可視光ダイオードの個数を減らすことができる。また、走査線数に等しい可視光ダイオードを走査単位毎に割り当て、走査順に各可視光ダイオードの点灯又は消灯を切り換えていってもよい。この場合、点灯している可視光ダイオードは走査順に対応する１個だけであるから、画像表示装置としての消費電力を低減できる。
【００３７】
カラー表示を実現する別の構成として、画素単位は、紫外光に対応した光経路Ａ及び光経路Ｂの長さを設定した紫外光用スイッチング素子の少なくとも３基を一組として構成し、光源から単波長の紫外光を入射光として前記画素単位に入力し、前記画素単位を構成する各光スイッチング素子からの透過光又は反射光を受けて発光する赤色用蛍光面、緑色用蛍光面又は青色用蛍光面を前記画素単位の各光スイッチング素子に対応して設けた表示面に画像を表示してなり、各画素単位を構成する各光スイッチング素子の透過光又は反射光の光強度を個別に変化させることにより、表示面に各画素単位でカラー表示する構成にしてもよい。この場合、画素単位にもう一つの紫外光用スイッチング素子を加えて合計４基を一組とし、表示面には赤色用蛍光面、緑色用蛍光面又は青色用蛍光面に白色用蛍光面を加えて構成してもよい。
【００３８】
上記紫外光用スイッチング素子を用いる場合、光源は紫外光の発光ダイオード又はレーザダイオードを用いるとよい（以下、紫外光ダイオードで代表）。この紫外光ダイオードを光源とする場合も、上記可視光ダイオードの使用態様同様、表示面は、複数の走査線を走査順に点灯して画像を表示してなり、前記走査線に沿って並ぶ画素単位を走査単位とし、走査順にしたがって点灯する走査単位のみに光源から入射光を入力し、走査順でない残余の走査単位には光源から入射光を入力しない構成にするとよい。また、走査線数に等しい紫外光ダイオードを走査単位毎に割り当て、走査順に各紫外光ダイオードの点灯又は消灯を切り換えていくことで、点灯している紫外光ダイオードを走査順に対応する１個だけとすることにより、画像表示装置としての消費電力を低減することもできる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の光スイッチング素子は、変位光学面により光経路Ａ及び光経路Ｂを相反関係で同時に増減し、あたかも２つの光スイッチング素子が直列に配設されているかのように作動する。重要な点は、前記光経路Ａ及び光経路Ｂが同期して増減し、スイッチング動作を連動する点にある。これにより、光経路Ａ及び光経路Ｂそれぞれの光の干渉作用を相乗させて、入射光に対する透過光又は反射光の光強度比を大きくできる。こうして、本発明の光スイッチング素子を用いた画像表示装置は、コントラストの明瞭な画像を表示できる。
【００４０】
また、本発明の光スイッチング素子は、変位制限ストッパによって変位光学面の変位量を制限することにより、光スイッチング素子のスイッチング動作を高速化する効果を有する。特に、変位する変位光学面に接面するストッパ透過面を変位制限ストッパとすれば、変位方向及び復帰方向のいずれにも変位光学面の変位を制御できるようになり、スイッチング動作をより高速化できる。こうして、本発明の光スイッチング素子を用いた画像表示装置は、応答速度に優れ、動きの激しい動画の表示を可能にする。
【００４１】
更に、本発明の光スイッチング素子は、透過窓を有する遮光面により透過光又は反射光の輪郭を鮮明できる。ここで、この遮光面はストッパ透過面と併用できるため、本発明の画像表示装置は、輪郭の鮮明な投光パターンを得ることができる。そして、本発明の光スイッチング素子は、変位光学面の変位手段として電気信号が発生させる電界による静電気力を利用できるため、使用電力が抑制される。これから、本発明の画像表示装置は、低消費電力ながら高解像度の画像が得られる。
【００４２】
本発明の画像表示装置は、上述の通り、本発明の光スイッチング素子の効果を基礎として、高コントラスト、高応答性、高解像度及び低消費電力という効果が得られる。これに加えて、画素単位を構成する光スイッチング素子に印加する電気信号の印加回数又は印加時間を調整することにより、前記画素単位の発色及び光強度を容易かつきめ細やかに調整できる効果を有する。これは、本発明の光スイッチング素子が有する高速なスイッチング動作を利用した本発明の画像表示装置特有の効果である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１a及び図１bは本発明に基づく透過型の光スイッチング素子１を示す断面図である。本例の光スイッチング素子１は、本発明の基本構成を有し、透過側光学面12及び変位光学面13間の光経路Ａと、変位光学面13及び入射側光学面14間の光経路Ｂとを有する。透過側光学面12は、導電性を有し、半透過膜である多結晶シリコン膜、金膜、ITO膜等からなり、入射光に対して透明な石英ガラスからなる基板11の上面に形成している。変位光学面13は、導電性を有する多結晶シリコン膜、金膜、ITO膜等からなり、透過側光学面12から光経路Ａの長さを隔てて形成している。入射側光学面14は、導電性を有する多結晶シリコン膜、金膜、ITO膜等からなり、変位光学面13から光経路Ｂの長さを隔てて形成している。
【００４４】
変位光学面13は、透過側光学面12、変位光学面13及び入射側光学面14を電極として印加した電気信号が発生させる静電気力によって、透過側光学面12又は入射側光学面14に向けて変位し、透過側光学面12及び変位光学面13間の光経路Ａの長さと変位光学面13及び入射側光学面14間の光経路Ｂの長さとを相反関係で同時に増減する。具体的には、透過側光学面12及び変位光学面13間の光経路Ａの長さが増加すれば、変位光学面13及び入射側光学面14間の光経路Ｂの長さが減少し、逆に透過側光学面12及び変位光学面13間の光経路Ａの長さが減少すれば、変位光学面13及び入射側光学面14間の光経路Ｂの長さが増加する。
【００４５】
透過側光学面12及び変位光学面13間の光経路Ａの長さは、透過側光学面12及び変位光学面13の厚みを無視すれば、透過側ストッパ透過面121及び透過側間隙123の厚みの合計である。透過側ストッパ透過面121は、入射光に対して透明で屈折率が大きく、かつ誘電率の高い窒化シリコン膜等からなり、位置固定な透過側光学面12の上面に一体に形成しており、その膜厚は正確に設定できる。透過側間隙123は前記透過側ストッパ透過面121の上面に一体に形成する燐ガラス膜等からなる透過側スペーサ面122により、正確に設定できる。透過側間隙123は、透過側スペーサ面122を選択的にエッチングして形成する。
【００４６】
変位光学面13及び入射側光学面14の光経路Ｂの長さは、変位光学面13及び入射側光学面14の厚みを無視すれば、入射側ストッパ透過面141及び入射側間隙143の厚みの合計である。ここで、入射側ストッパ透過面141は、入射光に対して透明で屈折率が大きく、かつ誘電率の高い窒化シリコン膜等からなり、入射側スペーサ面142の上面に連続して堆積させて形成しており、厚みを正確に設定できる。また、入射側間隙143は、変位光学面13の上面に一体に形成する燐ガラス膜等からなる入射側スペーサ面142により、正確に設定できる。これから、入射側間隙143の厚みは、入射側スペーサ面142の厚みに等しい。入射側間隙143は、入射側スペーサ面142を選択的にエッチングして形成する。
【００４７】
このように、本発明の光スイッチング素子１は、透過側ストッパ透過面121、透過側間隙123（又は透過側スペーサ面122）、入射側間隙143（又は入射側スペーサ面142）及び入射側ストッパ透過面141の各厚みによって透過側光学面12及び変位光学面13間の光経路Ａや変位光学面13及び入射側光学面14間の光経路Ｂの各長さを正確に設定できるだけでなく、変位光学面13の変位量を透過側間隙123及び入射側間隙143の範囲に制限することで、前記光経路Ａ及び光経路Ｂの長さの増減を正確に規制して、光の干渉作用の変化を正確に切り替えることができる。
【００４８】
本例は、投光パターンを鮮明にするため、入射側光学面14の上面に、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の保護面191を介して入射光を遮断する高融点金属膜（W膜やMo膜等）からなる遮光面19を形成している。この遮光面19は、変位光学面13が変位した際、透過側ストッパ透過面121に接面する範囲以下の狭い透過窓192を開口しており、最大光強度ITmax又は最小光強度ITminが得られる範囲内に投光パターンを限定している。こうした遮光面19は、光経路Ａ又は光経路Ｂ上に設けられればよく、配設位置は保護面191の上面に制限されない。すなわち、遮光面19は、例えば保護面191の下面、入射側光学面14の上面又は下面、透過側光学面12の上面又は下面、透過側ストッパ透過面121の上面又は下面、変位光学面13の上面又は下面のほか、基板11の上面又は下面のいずれに設けてもよい。また、遮光面19は、上記高融点金属膜以外にも、Al, Au, Cr等の金属膜や、多結晶シリコン膜等の半導体膜により形成できる。
【００４９】
本例の光スイッチング素子１は、図１bに見られるように、導電性を有する透過側光学面12に正（＋）の電気信号を、変位光学面13及び入射側光学面14に負（−）の電気信号を印加して、透過側光学面12に変位光学面13を引きつける静電気力と、そして入射側光学面14に変位光学面13を反発させる静電気力とを発生させ変位光学面13を透過側光学面12に向けて変位させる。そして、変位光学面13を透過側ストッパ透過面121に密着させれば、透過側光学面12及び変位光学面13間の光経路Ａの長さは短くなり、逆に変位光学面13及び入射側光学面14間の光経路Ｂの長さは長くなることで、それぞれ光の干渉作用を変化させ、最大光強度ITmaxの透過光にできる。ここで、本発明は、透過側光学面12、変位光学面13及び入射側光学面14は平行平板構造としているので、低電圧の電気信号を印加して大きな静電気力を発生させることができる。すなわち、本例の光スイッチング素子１は、低電圧でスイッチング動作させることができ、低消費電力である。
【００５０】
本例の光スイッチング素子１は、静電気力によって、変位光学面13が弾性変形限界を超えて変位しないように、透過側ストッパ透過面121により変位量を制限して、信頼性の向上を図っている。また、静電気力によって変位する変位光学面13は、透過側ストッパ透過面121に密着した状態（図１b参照）から、ほぼ平坦な元の状態に復帰するに際し、大きくリバウンドしないように、狭い入射側間隙143を隔てて形成されている入射側ストッパ透過面141に押し付けるように接面させて（図１a参照）、変位光学面13の変位を強制的に止めることにより、短時間で元の安定状態に復帰させることができる。
【００５１】
ここで、変位光学面13をより短時間で復帰させるには、上述とは逆に、導電性を有する透過側光学面12及び変位光学面13に正（＋）の電気信号を、入射側光学面14に負（−）の電気信号を印加して、透過側光学面12に変位光学面13を反発させる静電気力と、そして入射側光学面14に変位光学面13を引きつける静電気力とを発生させることにより、入射側ストッパ透過面141に密着させるまで変位光学面13を強制的に変位させるとよい。この場合、変位光学面13は、入射側ストッパ透過面141に強制的に密着するため、当然にリバウンド現象を起こすことなく瞬時に安定するので、極めて高速なスイッチング動作が可能となる。
【００５２】
図２a及び図２bは本発明に基づく透過型の光スイッチング素子２の別例を示す断面図である。本例の光スイッチング素子２は、基板21上に透過側光学面22を、透過側光学面22上に透過側ストッパ透過面221を、透過側ストッパ透過面221上に透過側スペーサ面222を、そして透過側スペーサ面222上に下層補助変位面231及び変位光学面23を一体に形成している。透過側間隙223は、透過側スペーサ面222により形成される。そして、変位光学面23上に入射側スペーサ面242を、入射側スペーサ面242上に入射側ストッパ透過面241を形成し、この入射側ストッパ透過面241の上面に入射側光学面24を形成している。入射側間隙243は、入射側スペーサ面242により形成される。このほか、入射側ストッパ透過面241の上面に、保護面291を介して、透過窓292を開口した遮光面29を形成している点は、基本構成（図１参照）と同様である。
【００５３】
基本構成（図１参照）との相違点は、変位光学面23を電極とせず、導電性を有し、透明なITO膜等の透明導電膜からなる下層補助変位面231を変位光学面23の下面側に一体に形成し、この下層補助変位面231を電極としている点にある。本例の変位光学面23は、図２bに見られるように、透過側光学面22に正（＋）の電気信号を、下層補助変位面231及び入射側光学面24に負（−）の電気信号を印加して、透過側光学面22に下層補助変位面231を引きつける静電気力と、入射側光学面24に下層補助変位面231を反発させる静電気力とを発生させ、下層補助変位面231と一体の変位光学面23を透過側光学面22に向けて変位させて、光経路Ａ及び光経路Ｂの光の干渉作用を変化させる。
【００５４】
変位光学面23を復帰させるには、図２aに見られるように、透過側光学面22及び下層補助変位面231に正（＋）の電気信号を、入射側光学面24に負（−）の電気信号を印加して、透過側光学面22に下層補助変位面231を反発させる静電気力と、入射側光学面24に下層補助変位面231を引きつける静電気力とを発生させ、入射側ストッパ透過面241に密着させるまで下層補助変位面231と共に変位光学面23を強制的に変位させる。また、変位光学面23を電極とし、下層補助変位面231に窒化シリコン膜等を用いた場合、透過側光学面22及び変位光学面23間の光経路Ａの長さを基本構成と同じにするべく、透過側ストッパ透過面221の厚みを前記下層補助変位面231の厚み相当分だけ薄くする。
【００５５】
図３a及び図３bは本発明に基づく透過型の光スイッチング素子３の別例を示す断面図である。本例の光スイッチング素子３は、基板31上に透過側光学面32を、透過側光学面32上に透過側ストッパ透過面321を、透過側ストッパ透過面321上に透過側スペーサ面322を、そして透過側スペーサ面322上に下層補助変位面331、変位光学面33及び上層補助変位面332を一体に形成している。透過側間隙323は、透過側スペーサ面322により形成される。そして、上層補助変位面332上に入射側スペーサ面342を、入射側スペーサ面342上に入射側ストッパ透過面341を形成し、この入射側ストッパ透過面341の上面に入射側光学面34を形成している。入射側間隙343は、入射側スペーサ面342により形成される。このほか、入射側ストッパ透過面341の上面に、保護面391を介して、透過窓392を開口した遮光面39を形成している点は、基本構成（図１参照）と同様である。
【００５６】
基本構成（図１参照）との相違点は、変位光学面33を電極とせず、導電性を有し、透明なITO膜等の透明導電膜からなる下層補助変位面331及び上層補助変位面332を変位光学面33の下面側及び上面側それぞれに一体に形成し、この下層補助変位面331及び上層補助変位面332を電極としている点にある。本例の変位光学面33は、図３bに見られるように、透過側光学面32に正（＋）の電気信号を、下層補助変位面331、上層補助変位面332及び入射側光学面34に負（−）の電気信号を印加して、透過側光学面32に下層補助変位面331を引きつける静電気力と、入射側光学面34に上層補助変位面332を反発させる静電気力とを発生させ、下層補助変位面331及び上層補助変位面332と一体の変位光学面33を透過側光学面32に向けて変位させて、光経路Ａ及び光経路Ｂの光の干渉作用を変化させる。
【００５７】
変位光学面33を復帰させるには、図３aに見られるように、透過側光学面32、下層補助変位面331及び上層補助変位面332に正（＋）の電気信号を、入射側光学面34に負（−）の電気信号を印加して、透過側光学面32に下層補助変位面331を反発させる静電気力と、入射側光学面34に上層補助変位面332を引きつける静電気力とを発生させ、入射側ストッパ透過面341に密着させるまで下層補助変位面331及び上層補助変位面332と一体の変位光学面33を強制的に変位させる。また、変位光学面33を電極とし、下層補助変位面331及び上層補助変位面332に窒化シリコン膜等を用いた場合、透過側光学面32及び変位光学面33間の光経路Ａの長さを基本構成と同じにするべく、透過側ストッパ透過面321の厚みを前記下層補助変位面331の厚み相当分だけ薄くし、変位光学面33及び入射側光学面34間の光経路Ｂの長さを基本構成と同じにするべく、入射側ストッパ透過面341の厚みを前記上層補助変位面332の厚み相当分だけ薄くする。こうした補助変位面の使用の有無は、変位光学面の材料によって選択的に決定するとよい。
【００５８】
図４a及び図４bは本発明に基づく透過型の光スイッチング素子の別例を示す断面図である。本例の光スイッチング素子４は、基本構成（図１参照）を上下に鏡面対称の関係で単純に積層しながら構造的に一体とした構成である。下段は、基板41上に下段の透過側光学面42を、この透過側光学面42上に下段の透過側ストッパ透過面421を、この透過側ストッパ透過面421上に下段の透過側スペーサ面422を、そしてこの透過側スペーサ面422上に下段の変位光学面43を形成している。下段の透過側間隙423は、透過側スペーサ面422により形成される。そして、前記変位光学面43上に下段の入射側スペーサ面442を、この入射側スペーサ面442上に下段の入射側ストッパ透過面441を形成し、この入射側ストッパ透過面441の上面に下段の入射側光学面44を形成している。下段の入射側間隙443は、入射側スペーサ面442により形成される。
【００５９】
上段は、下段の入射側光学面44上に形成した中間面45上に構成している。この上段は、前記中間面45上に上段の透過側光学面46を、この透過側光学面46上に上段の透過側ストッパ透過面461を、この透過側ストッパ透過面461上に上段の透過側スペーサ面462を、そしてこの透過側スペーサ面462上に上段の変位光学面47を形成している。上段の透過側間隙463は、前記透過側スペーサ面462により形成される。そして、前記変位光学面47上に上段の入射側スペーサ面482を、この入射側スペーサ面482上に上段の入射側ストッパ透過面481を形成し、この入射側ストッパ透過面481の上面に上段の入射側光学面48を形成している。上段の入射側間隙483は、前記入射側スペーサ面482により形成される。このほか、前記入射側ストッパ透過面481の上面に、保護面491を介して、透過窓492を開口した遮光面49を形成している点は、基本構成（図１参照）と同様である。
【００６０】
このように、鏡面対称の関係で上下段から構成される本例の光スイッチング素子４は、下段の透過側光学面42及び下段の変位光学面43間の光経路Ａ、下段の変位光学面43及び下段の入射側光学面44間の光経路Ｂとに加え、上段の透過側光学面46及び上段の変位光学面47間の光経路Ｃと、上段の変位光学面47及び上段の入射側光学面48間の光経路Ｄとを備えており、前記光経路Ａ、光経路Ｂ、光経路Ｃ及び光経路Ｄの各長さを同時に変化させることにより、それぞれの光の干渉作用を相乗させ、大きな光強度比を実現する。
【００６１】
上下段の変位光学面43及び変位光学面47は、同極性の電気信号を印加して一体に制御するとよい。例えば図４bに見られるように、下段の透過側光学面42及び上段の入射側光学面48に正（＋）の電気信号を、下段の変位光学面43、下段の入射側光学面44、上段の透過側光学面46及び上段の変位光学面47に負（−）の電気信号を印加して、下段の透過側光学面42に下段の変位光学面43を引きつける静電気力と、下段の入射側光学面44に前記変位光学面43を反発させる静電気力と、上段の透過側光学面46に上段の変位光学面47を反発させる静電気力と、そして上段の入射側光学面48に前記変位光学面47を引きつける静電気力とを発生させ、下段の変位光学面43を下段の透過側光学面42に向け、同時に上段の変位光学面47を上段の入射側光学面48に向けて変位させて、光経路Ａ、光経路Ｂ、光経路Ｃ及び光経路Ｄの光の干渉作用を変化させる。
【００６２】
変位光学面43及び変位光学面47を復帰させるには、図４aに見られるように、下段の透過側光学面42、下段の変位光学面43、上段の変位光学面47及び上段の入射側光学面48に正（＋）の電気信号を、下段の入射側透過面44及び上段の透過側光学面46に負（−）の電気信号を印加して、下段の透過側光学面42に下段の変位光学面43を反発させる静電気力と、下段の入射側光学面44に前記変位光学面43を引きつける静電気力と、上段の透過側光学面46に上段の変位光学面47を引きつける静電気力と、そして上段の入射側光学面48に前記変位光学面47を反発させる静電気力とを発生させて、下段の入射側ストッパ透過面441に密着させるまで下段の変位光学面43を強制的に変位させ、同時に上段の透過側ストッパ透過面461に密着させるまで上段の変位光学面47を強制的に変位させる。
【００６３】
図５a及び図５ｂは本発明に基づく透過型の光スイッチング素子５の別例を示す断面図である。本例の光スイッチング素子５は、基本構成（図１参照）を鏡面対称の関係で上下段に積層する際、下段の入射側光学面54を上段の透過側光学面として兼用しながら、構造的に一体とした構成である。下段は、基板51上に下段の透過側光学面52を、この透過側光学面52上に下段の透過側ストッパ透過面521を、この透過側ストッパ透過面521上に下段の透過側スペーサ面522を、そしてこの透過側スペーサ面522上に下段の変位光学面53を形成している。下段の透過側間隙523は、透過側スペーサ面522により形成される。そして、前記変位光学面53上に下段の入射側スペーサ面542を、この入射側スペーサ面542上に下段の入射側ストッパ透過面541を形成し、この入射側ストッパ透過面541の上面に下段の入射側光学面54を形成している。下段の入射側間隙543は、入射側スペーサ面542により形成される。
【００６４】
上段は、下段の入射側光学面54上に上段の透過側ストッパ透過面561を、この透過側ストッパ透過面561上に上段の透過側スペーサ面562を、そしてこの透過側スペーサ面562上に上段の変位光学面57を形成している。上段の透過側間隙563は、前記透過側スペーサ面562により形成される。そして、前記変位光学面57上に上段の入射側スペーサ面582を、この入射側スペーサ面582上に上段の入射側ストッパ透過面581を形成し、この入射側ストッパ透過面581の上面に上段の入射側光学面58を形成している。上段の入射側間隙583は、前記入射側スペーサ面582により形成される。このほか、前記入射側ストッパ透過面581の上面に、保護面591を介して、透過窓592を開口した遮光面59を形成している点は、基本構成（図１参照）と同様である。
【００６５】
このように、下段の入射側光学面54を上下段で共用しながら鏡面対称の関係で構成される本例の光スイッチング素子５は、下段の透過側光学面52及び下段の変位光学面53間の光経路Ａと、下段の変位光学面53及び下段の入射側光学面54間の光経路Ｂとに加え、下段の透過側光学面52及び上段の変位光学面57間の光経路Ｃと、上段の変位光学面57及び上段の入射側光学面58間の光経路Ｄとを備えており、前記光経路Ａ、光経路Ｂ、光経路Ｃ及び光経路Ｄの各長さを同時に変化させることにより、それぞれの光の干渉作用を相乗させ、大きな光強度比を実現する。
【００６６】
上下段の変位光学面53及び変位光学面57は、同極性の電気信号を印加して一体に制御するとよい。例えば図５bに見られるように、下段の透過側光学面52及び上段の入射側光学面58に正（＋）の電気信号を、下段の変位光学面53、下段の入射側光学面54及び上段の変位光学面57に負（−）の電気信号を印加して、下段の透過側光学面52に下段の変位光学面53を引きつける静電気力と、下段の入射側光学面54に前記変位光学面53を反発させる静電気力と、下段の入射側光学面54に上段の変位光学面57を反発させる静電気力と、そして上段の入射側光学面58に前記変位光学面57を引きつける静電気力とを発生させ、下段の変位光学面53を下段の透過側光学面52に向け、同時に上段の変位光学面57を上段の入射側光学面58に向けて変位させて、光経路Ａ、光経路Ｂ、光経路Ｃ及び光経路Ｄの光の干渉作用を変化させる。
【００６７】
変位光学面53及び変位光学面57を復帰させるには、図５aに見られるように、下段の透過側光学面52、下段の変位光学面53、上段の変位光学面57及び上段の入射側光学面58に正（＋）の電気信号を、下段の入射側光学面54に負（−）の電気信号を印加して、下段の透過側光学面52に下段の変位光学面53を反発させる静電気力と、下段の入射側光学面54に前記変位光学面53を引きつける静電気力と、下段の入射側光学面54に上段の変位光学面57を引きつける静電気力と、そして上段の入射側光学面58に前記変位光学面57を反発させる静電気力とを発生させて、下段の入射側ストッパ透過面541に密着させるまで下段の変位光学面53を強制的に変位させ、同時に上段の透過側ストッパ透過面561に密着させるまで上段の変位光学面57を強制的に変位させる。
【００６８】
図６a及び図６ｂは本発明に基づく透過型の光スイッチング素子６の別例を示す断面図である。本例の光スイッチング素子６は、基本構成（図１参照）を鏡面対称の関係で上下段に積層する際、下段の入射側光学面64を上段の透過側光学面として兼用し、更に上段の入射側光学面を省略しながら、構造的に一体とした構成である。下段は、基板61上に下段の透過側光学面62を、この透過側光学面62上に下段の透過側ストッパ透過面621を、この透過側ストッパ透過面621上に下段の透過側スペーサ面622を、そしてこの透過側スペーサ面622上に下段の変位光学面63を形成している。下段の透過側間隙623は、透過側スペーサ面622により形成される。そして、前記変位光学面63上に下段の入射側スペーサ面642を、この入射側スペーサ面642上に下段の入射側ストッパ透過面641を形成し、この入射側ストッパ透過面641の上面に下段の入射側光学面64を形成している。下段の入射側間隙643は、入射側スペーサ面642により形成される。
【００６９】
上段は、下段の入射側光学面64上に上段の透過側ストッパ透過面661を、この透過側ストッパ透過面661上に上段の透過側スペーサ面662を、そしてこの透過側スペーサ面662上に上段の変位光学面67を形成している。上段の透過側間隙663は、前記透過側スペーサ面662により形成される。そして、前記変位光学面67上に上段の入射側スペーサ面682を、この入射側スペーサ面682上に上段の入射側ストッパ透過面を兼ねた保護面691を形成し、前記保護面691を介して、透過窓692を開口した遮光面69を形成している。上段の入射側間隙683は前記入射側スペーサ面682により形成される。
【００７０】
このように、下段で入射側光学面64を上下段で共用し、上段の入射側光学面を省略しながら鏡面対称の関係で構成される本例の光スイッチング素子６は、下段の透過側光学面62及び下段の変位光学面63間の光経路Ａと、下段の変位光学面63及び下段の入射側光学面64間の光経路Ｂとに加え、下段の入射側光学面64及び上段の変位光学面67間の光経路Ｃを備えており、前記光経路Ａ、光経路Ｂ及び光経路Ｃの各長さを同時に変化させることにより、それぞれの光の干渉作用を相乗させ、大きな光強度比を実現する。この光スイッチング素子６は、光経路Ｄがないため、例えば図５に見られる光スイッチング素子５に比べて光強度比が若干低いが、下段で入射側光学面64を上下段で共用し、上段の入射側光学面を省略しているので、逆に透過率は高くなっている。
【００７１】
上下段の変位光学面63及び変位光学面67は、同極性の電気信号を印加して一体に制御するとよい。例えば図６bに見られるように、下段の透過側光学面62に正（＋）の電気信号を、下段の変位光学面63、下段の入射側光学面64及び上段の変位光学面67に負（−）の電気信号を印加して、下段の透過側光学面62に下段の変位光学面63を引きつける静電気力と、下段の入射側光学面64に前記変位光学面63を反発させる静電気力と、下段の入射側光学面64に上段の変位光学面67を反発させる静電気力とを発生させ、下段の変位光学面63を下段の透過側光学面62に向け、同時に上段の変位光学面67を保護面691に向けて変位させて、光経路Ａ、光経路Ｂ及び光経路Ｃの光の干渉作用を変化させる。
【００７２】
変位光学面63及び変位光学面67を復帰させるには、図６aに見られるように、下段の透過側光学面62、下段の変位光学面63及び上段の変位光学面67に正（＋）の電気信号を、下段の入射側光学面64に負（−）の電気信号を印加して、下段の透過側光学面62に下段の変位光学面63を反発させる静電気力と、下段の入射側光学面64に前記変位光学面63を引きつける静電気力と、下段の入射側光学面64に上段の変位光学面67を引きつける静電気力とを発生させて、下段の入射側ストッパ透過面641に密着させるまで下段の変位光学面63を強制的に変位させ、同時に上段の透過側ストッパ透過面661に密着させるまで上段の変位光学面67を強制的に変位させる。
【００７３】
次に、本発明による透過型の光スイッチング素子の動作原理について、基本構成を示す図１及び図２を参照しながら説明する。本発明は、透過側光学面12及び変位光学面13間の光経路Ａの長さと、変位光学面13及び入射側光学面14間の光経路Ｂの長さとをそれぞれ変化させることにより、いわゆる「ファブリー・ペロー型干渉フィルタ」に見られる光の干渉作用を変化させる。ここで、本発明の光スイッチング素子１を前記ファブリー・ペロー型干渉フィルタとして考えた場合、入射光が入射側光学面14に直交して入射するとすれば、透過光の透過率は近似的に
IT/Ｉ0＝［１−Ｋ/（１−Ｒ）］2{１＋［４Ｒ/（１−Ｒ）2］siｎ2（２πｈ/λ）}-1
で与えられる。
【００７４】
ここで、Ｉ0：入射光強度、IT：透過光強度、Ｋ：吸収係数、Ｒ：反射係数、Ｔ：透過係数、ｈ：２つの光学面の実効的な光経路の長さ（ｈ＝ｎｔ、ｎは２つの光学面間の実効的な屈折率、ｔは２つの光学面の間隔）、λ：入射光の波長であり、Ｋ＋Ｒ＋Ｔ＝１である。上記式の右辺の［１−Ｋ/（１−Ｒ）］2項は入射光強度に対する減衰率を示し、透過光の最大光強度をITmax、入射光強度がＩ0とすれば、（ITmax/Ｉ0）となる。また、上記式右辺の{１＋［４Ｒ/（１−Ｒ）2］siｎ2（２πｈ/λ）}-1項は、ITmaxに対する透過光の光強度の比IT/ITmaxを表わす。
【００７５】
一般に、透過光の最大光強度ITmaxは実効的な光経路の長さｈがｍ（λ/２）の場合の光強度を、また透過光の最小光強度ITminは実効的な光経路の長さｈがｎ（λ/２）＋λ/４の場合の光強度を表す。ここで、前記ｍ及びｎはそれぞれ整数である。例えば、実効的な光経路の長さｈがλから（５/４）λへとλ/４だけ変化すると、IT/ITmaxは1.0から単調に減少して間隔ｈが（５/４）λの時に最小値となる。透過光の光強度の変化はＲに依存するため、明確なON状態及びOFF状態の切り替えを図るには、前記Ｒを大きくすればよいことが分かる。これに対し、両光学面に対して印加する電気信号により、透過光の光強度を連続的（アナログ的）に変化させたい、すなわち緩やかなIT/ITmaxの変化を得たい場合にはＲを小さくすればよい。
【００７６】
透過側光学面12及び変位光学面13間の光経路Ａでは、透過光の最小光強度ITminは、実効的な光経路Ａの長さｈ＝ｎ1ｔ1＋ｎ0ｇ＝（５/４）λの場合（図１aの場合）に得られる。ここで、ｎ1及びｔ1は透過側ストッパ透過面121の屈折率及び膜厚を、そしてｎ0及びｇは透過側間隙123及び入射側間隙143の屈折率（空気の場合、ｎ0＝1.0）及び間隔である。これに対して、透過光の最大光強度ITmaxは、実効的な光経路Ａの長さｈ＝ｎ1ｔ1＝λの場合（図１bの場合）に得られる。
【００７７】
同様に、変位光学面13及び入射側光学面14間の光経路Ｂでは、実効的な光経路Ｂの長さｈ＝ｎ２ｔ２＝（５/４）λの場合（図１aの場合）に透過光の最小光強度ITminが得られる。ここで、ｎ２及び ｔ２は入射側ストッパ透過面141の屈折率及び膜厚である。これに対して、透過光の最大光強度ITmaxは、実効的な光経路Ｂの長さｈ＝ｎ２ｔ２＋ｎ０ｇ＝３λ/２の場合（図１bの場合）に得られる。ここで、ｎ0及び ｇは透過側間隙123及び入射側間隙143の屈折率（空気の場合、ｎ0＝1.0）及び間隔である。これから、透過側間隙123及び入射側間隙143は、ｇ＝λ/4（ｎ0＝1.0の場合）を満足するように、精密に設定できればよいことが分かる。
【００７８】
図２に見られる光スイッチング素子２では、次のようになる。この光スイッチング素子２は、基本構成（図１参照）と異なり、変位光学面23及び下層補助変位面231が一体に変位する。したがって、透過光の最小光強度ITminは、実効的な光経路Ａの長さｈ＝ｎ３ｔ３＋ｎ４ｔ４＋ｎ0ｇ＝（５/４）λの場合（図２aの場合）に得られる。ここで、ｎ３及びｔ３は透過側ストッパ透過面221の屈折率及び膜厚を、ｎ４及びｔ４は下層補助変位面231の屈折率及び膜厚を、そしてｎ0及びｇは透過側間隙223及び入射側間隙243の屈折率（空気の場合、ｎ0＝1.0）及び間隔である。
【００７９】
これに対し、透過光の最大光強度ITmaxは、実効的な光経路Ａの長さｈ＝ｎ３ｔ３＋ｎ４ｔ４＝λの場合（図２bの場合）に得られる。これから、透過側間隙223及び入射側間隙243は、ｇ＝λ/4（ｎ0＝1.0の場合）を満足するように、精密に設定できればよいことが分かる。光経路Ｂについては上述と同様であるため、省略する。ここで、基本構成（図１参照）の透過側ストッパ透過面121と、図２に見られる透過側ストッパ透過面221及び下層補助変位面231を同じ材料で形成すれば、ｔ1＝ｔ３+ｔ４となる。
【００８０】
図３に見られる光スイッチング素子３では、次のようになる。光経路Ａについては、図２を用いて説明した上述と同じである。これに対し、光経路Ｂに関しては、更に上層補助変位面332を形成したところから、図１を用いて説明した上述と異なる。光スイッチング素子３における光経路Ｂでは、透過光の最小光強度ITminは、実効的な光経路Ｂの長さｈ＝ｎ５ｔ５＋ｎ６ｔ６＝（５/４）λの場合（図３aの場合）に得られる。ここで、ｎ５及びｔ５は入射側ストッパ透過面341の屈折率及び膜厚を、ｎ６及びｔ６は上層補助変位面332の屈折率及び膜厚である。
【００８１】
これに対して、透過光の最大光強度ITmaxは、実効的な光経路Ｂの長さｈ＝ｎ５ｔ５＋ｎ６ｔ６＋ｎ０ｇ＝３λ/２の場合（図３bの場合）に得られる。これから、透過側間隙323及び入射側間隙343は、ｇ＝λ/4（ｎ0＝1.0の場合）を満足するように、精密に設定できればよいことが分かる。ここで、基本構成（図１参照）の透過側ストッパ透過面121と、図３に見られる入射側ストッパ透過面341及び上層補助変位面332を同じ材料で形成すれば、ｔ２＝ｔ５+ｔ６となる。
【００８２】
図１に見られる光スイッチング素子１では、光経路Ａの長さｈは、入射光の波長λ＝1.3〜1.5μｍに対してh＝ｎ1ｔ1＋ｎ0ｇ≒（５/４）λ≒1.6μｍとなる。透過側間隙123及び入射側間隙143がいずれも空気（ｎ0＝1.0）で満たされている場合、ｇ＝λ/４であり、ｎ1ｔ1＝λとなる。また、窒化シリコン膜からなる透過側ストッパ透過面121は、ｎ1＝2.0となるので、ｔ1＝λ/2.0≒0.7μｍとなる。本発明の光スイッチング素子１は、透過側スペーサ面122を燐ガラス膜等で形成することにより、透過側スペーサ面122の膜厚をλ/４≒0.4μｍとしても、ウエットエッチング工程により精度高く加工できる。この加工精度の高さは、その他の例（図２〜図６参照）でも同様である。
【００８３】
本発明の光スイッチング素子は、光の干渉作用の変化を妨げない範囲で、他の膜を形成することもできる。例えば、光スイッチング素子の表面に対して、入射光の反射を防止する反射防止膜や、外部から異物が侵入することを防止する保護面を形成してもよい。この場合、透過窓を開口した遮光面を、前記反射防止膜又は保護面の上面又は下面に形成することもできる。また、上記説明では入射側光学面側から入射光を入力する場合を例示したが、光経路Ａのほかには方向性がないため、例えば入射光を透過側光学面に照射しても、上述同様のスイッチング動作を実現できる。更に、上述までは透過型の光スイッチング素子についてであったが、本発明に基づく反射型の光スイッチング素子についても、上述同様のスイッチング動作を実現できる。
【００８４】
本発明の光スイッチング素子は、上述までの説明から分かるように、透過又は非透過を切り替える光の干渉作用を決定する透過側間隙及び入射側間隙を正確に設定できることから、可視光を挟んで赤外光から紫外光まで、特に短波長光を入射光とすることができる点に特徴がある。そこで、具体的にフォトリソグラフィにも用いられているｇ線（λ＝436nｍ）を入射光として、基本構成（図１参照）である透過型の光スイッチング素子１における透過又は非透過の切り替えを説明する。
【００８５】
ｇ線（λ＝436nｍ）を入射光とする光スイッチング素子１の構成は。次のとおりである。基板11は約0.5mm厚の石英ガラス板からなり、導電性を有する20nｍ厚の多結晶シリコン膜で透過側光学面12を前記基板11の表面に形成する。次に、ｎ1ｔ1＝λの要件を満足するように、前記透過側光学面12の上面に、ｔ1＝213nｍの窒化シリコン膜 （λ≒0.4μｍでの屈折率ｎ1＝2.05） を透過側ストッパ透過面121として形成する。この透過側ストッパ透過面121の上面に、燐ガラス膜で透過側スペーサ面122を形成する。この透過側スペーサ面122の厚みが、透過側間隙123に相当する。
【００８６】
変位光学面13は、導電性を有する20nｍ厚の多結晶シリコン膜からなり、上記透過側スペーサ面122の上面に形成している。そして、前記変位光学面13の上面に燐ガラス膜からなる入射側スペーサ面142を形成し、この入射側スペーサ面142の上面にシリコン窒化膜からなる入射側ストッパ透過面141を形成する。ここで、入射側ストッパ透過面141の厚みは、ｎ２ｔ２＝（５/４）λを満足するように、265nm厚とする。入射側光学面14は、入射側ストッパ透過面141の上面に導電性を有する20nｍ厚の多結晶シリコン膜により形成する。透過側間隙123及び入射側間隙143は、透過側スペーサ面122及び入射側スペーサ面142をそれぞれ選択的にエッチングすることにより形成する。この場合、透過側間隙123及び入射側間隙143は、その合計がλ/4＝109nｍとなるように設定している。
【００８７】
こうして作られた光スイッチング素子１は、入射光がλ＝436nｍにおいて、それぞれ20nｍ厚の多結晶シリコン膜からなる透過側光学面12及び変位光学面13間の光経路Ａの吸収係数Ｋ＝0.25（透過側光学面12及び変位光学面13の合計の吸収係数）、同じく光経路Ａの反射係数はＲ＝0.4となる。この吸収係数Ｋ及び反射係数Ｒから、光経路Ａでは、最大光強度ITmax＝0.34Ｉ0、最小光強度ITmin＝0.06Ｉ0となり、入射光に対して透過光は約１/３に減衰するが、光強度比ITmax/ ITmin ≒５となる。これから、光経路Ａ及び光経路Ｂを直列に有する本発明の光スイッチング素子１全体では、透過光に対して透過光は約１/９に減衰するものの、光強度比ITmax/ ITminは約25倍となる。このことから、本例の構成は紫外光（ｇ線（λ＝436nｍ））の透過型の光スイッチング素子として利用できる。
【００８８】
次に、本発明の光スイッチング素子を用いた画像表示装置を説明する。本発明の画像表示装置７（図７又は図10参照）は、例えば上記基本構成（図１参照）の光スイッチング素子１を、例えば３原色である赤色光（Ｒ）に最適化された光スイッチング素子をＲスイッチング素子721、緑色光（Ｇ）に最適化された光スイッチング素子をＧスイッチング素子722、そして青色光（Ｂ）に最適化された光スイッチング素子をＢスイッチング素子723として構成したり（後掲図８参照）、また紫外光（Ｕ）に最適化された光スイッチング素子をＵスイッチング素子724として構成する（後掲図９参照）。
【００８９】
まず、３原色を用いる画像表示装置７について説明する。下記説明中、光スイッチング素子内部の構成は、図１の説明及び符号による。上述したｇ線（λ＝436nｍ）に最適化した光スイッチング素子の構成を例にすれば、シリコン窒化膜の屈折率は赤色光（Ｒ、λ＝700nｍ）で2.03、緑色光（Ｇ、λ＝540nｍ）で2.03、そして青色光（Ｂ、λ＝460nｍ）で2.04である。これから、透過側ストッパ透過面121の膜厚ｔ1は、Ｒスイッチング素子721で345nｍ、Ｇスイッチング素子722で266nｍ、Ｂスイッチング素子723で230nｍに設定する。同様に、入射側ストッパ透過面141の膜厚ｔ２は、Ｒスイッチング素子721で431nｍ、Ｇスイッチング素子722で333nｍ、Ｂスイッチング素子723で282nｍに設定する。そして、各光スイッチング素子721,722,723の透過側間隙123及び入射側間隙143はλ/４であるから、Ｒスイッチング素子721で175nｍ、Ｇスイッチング素子722で135nｍ、そしてＢスイッチング素子723で115nｍに設定する。
【００９０】
ここで、透過側光学面12、変位光学面13及び入射側光学面14を、いずれも導電性を有する20nｍ厚の多結晶シリコン膜から構成した場合、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）及び青色光（Ｂ）に対する各吸収係数Ｋは0.01、0.02及び0.16であり、反射係数Ｒは0.34、0.36及び0.38である。よって、各減衰率（ITmax/Ｉ0）は、Ｒスイッチング素子721の光経路Ａ及び光経路Ｂでそれぞれ0.98、Ｇスイッチング素子722の光経路Ａ及び光経路Ｂでそれぞれ0.97、Ｂスイッチング素子723の光経路Ａ及び光経路Ｂでそれぞれ0.55となる。そして、各光強度比（ITmax/ITmin）はＲスイッチング素子721の光経路Ａ及び光経路Ｂでそれぞれ4.1、Ｇスイッチング素子722の光経路Ａ及び光経路Ｂでそれぞれ4.5、Ｂスイッチング素子723の光経路Ａ及び光経路Ｂでそれぞれ5.0となる。これから、Ｒスイッチング素子721としての減衰率は0.96、光強度比は17、Ｇスイッチング素子722としての減衰率は0.94、光強度比は20、そしてＢスイッチング素子723としての減衰率は0.30、光強度比は25となる。
【００９１】
これから分かるように、入射光の波長λが長くなるにつれて多結晶シリコンの反射係数Ｒが低くなるので光強度比も低くなる。光強度比の違いはスイッチング動作の相違を意味するが、同一の画像表示装置に用いる光スイッチング素子として、各光強度比はできる限り同じであることが望ましい。そこで、透過側光学面12、変位光学面13及び入射側光学面14は、波長λが300〜1000nｍ（1.0μｍ）に対して略一定の反射率Ｒ＝0.55を有するMo膜やＲ＝0.60のＷ膜を用いながら、吸収係数Ｋ＝0.20になるように膜厚を設定すればよい。この場合、Mo膜による光スイッチング素子では減衰率＝0.30、光強度比＝144が、Ｗ膜による光スイッチング素子では減衰率＝0.25、光強度比＝256が期待できる。このように、Ｒスイッチング素子721、Ｇスイッチング素子722及びＢスイッチング素子723では、多結晶シリコン膜に代えてMo膜又はＷ膜により光学面を構成することにより、透過特性を改善できる。これは、説明を省略するが、反射型のＲスイッチング素子721、Ｇスイッチング素子722及びＢスイッチング素子723についても同様である。
【００９２】
図７a〜図７cは、Ｒスイッチング素子721、Ｇスイッチング素子722及びＢスイッチング素子723を同一のガラス基板71上に２次元配列して構成した画像表示装置７の構成図（図７a）と、各光スイッチング素子721,722,723に印加する電気信号の制御方式を表す説明図（図７b及び図７c）である。本例の画像表示装置７は、上述したＲスイッチング素子721、Ｇスイッチング素子722及びＢスイッチング素子723を一組とした画素単位72を、同一のガラス基板71上に２次元配列して、表示面73を構成している。そして、各光スイッチング素子721,722,723の透過光（又は反射光）の光強度を増減できるように、各光スイッチング素子721,722,723へ個別に電気信号を印加する信号線を接続する。蛍光管等からなる一体の光源741からの入射光は、入射光入力部75により、２次元配列された画素単位72全体へ分散され、入力される。一体の光源741は、後述する可視光ダイオードのほか、従来公知の各種光源を用いることができる。
【００９３】
画素単位72の発色及び光強度は、一体の光源741から入力される入射光の光強度を調整するのではなく、各画素単位72を構成する光スイッチング素子721,722,723個々のON状態の時間を増減することで、容易に調整できる。例えば、図７bに見られるように、画素単位72の単位点灯時間を等分割したパルス幅の電気信号の印加回数を、前記単位印加時間の総和が単位点灯時間を超えない範囲で増減することにより、画素単位72の発色及び光強度は前記電気信号を単位点灯時間で積分した強さで制御できる。また、図７cに見られるように、画素単位72の単位点灯時間以下の連続印加時間で印加する電気信号の前記連続印加時間を、前記単位点灯時間を超えない範囲で増減することにより、画素単位72の発色及び光強度は前記電気信号を単位点灯時間で積分した強さで制御できる。いずれも、電気信号の印加回数又は連続印加時間は容易に制御できるため、精密な画素単位72の発色及び光強度を制御できる。
【００９４】
具体的には次のようになる。例えば、カラー画像を30フレーム/秒で走査する場合、約30ｍｓ/フレームの画像変換を必要とする。そして、画素単位72が1000×1000で２次元配列されているとすれば、走査毎の読み出し時間は33ｍｓ/1000＝33μｓとなる。ここで、図７bに示す例によれば、各画素単位72の階調性を1000段階に設定すれば、電気信号は単位点灯時間中に1000回の印加回数を有すればよい。そして、各電気信号のパルス幅及びパルス間隔が等しければ、1つの電気信号のパルス幅は33μｓ/2000＝16nsecとなる。
【００９５】
この電気信号におけるパルス幅を精度よく保つには、立ち上がり時間及び立ち下り時間をパルス幅の１/10程度とすれば、約２nsec以下のスイッチング動作を有する各光スイッチング素子721,722,723を用いればよいことになる。また、図７cに示す例では、同じく階調性を1000段階とすれば、33μｓ/1000＝33nsec以下のピッチで連続印加時間を増減させることになる。この場合、各電気信号は間隔を空けずに印加することから、パルスの立ち上がり時間及び立ち下り時間は33nsecの１/10以下として、3.3nsec以下のスイッチング動作が可能な各光スイッチング素子721,722,723を用いればよいことになる。
【００９６】
こうした画素単位72の点灯を制御する場合、画素単位72を構成する各光スイッチング素子721,722,723に、非常に高速なスイッチング動作、すなわち数nsec以下のスイッチング動作が要求されることが分かる。この点、本発明の光スイッチング素子は、極めて高速なスイッチング動作を実現しており、上記具体的な要求にも十分応えることができる。更に、高精細な画像を表示するため、画素単位の単位点灯時間が短くなり、また階調度を高めた場合に要求されるスイッチング動作はより高速になるが、本発明の光スイッチング素子はそうした要求にも応えることができる。このように、本発明は光強度比が大きく、高速なスイッチング動作を有する光スイッチング素子を実現することにより、これを用いた画像表示装置の高コントラストと高精細さを可能にする。
【００９７】
図８は３原色に対応した３種類のＲスイッチング素子721、Ｇスイッチング素子722及びＢスイッチング素子723から画素単位を構成した画像表示装置を表す構成図である。本例の画像表示装置７は、光源（図示略）である可視光ダイオードから、３原色の各単波長からなる３種類の入射光（赤色光、緑色光及び青色光）を、各光スイッチング素子721,722,723へ入力する。各画素単位72を構成する各光スイッチング素子721,722,723は、それぞれ複数であってもよい。この画素単位32は、ガラス基板71に２次元配列されているから、各画素単位72を構成する各光スイッチング素子721,722,723を個別に制御することにより、表示面73（各光スイッチング素子721,722,723の透過光を投光する面）に画像を表示できる。
【００９８】
図９は３原色及び白色に対応して４個の同じＵスイッチング素子724から画素単位72を構成した画像表示装置７を表す構成図である。この画像表示装置７は、GaN半導体等からなる紫外光ダイオードを光源（図示略）とする単波長の紫外光を入射光とする。画素単位72における３原色及び白色は、Ｕスイッチング素子724からの透過光を受けて発光する赤色蛍光面731、緑色蛍光面732、青色蛍光面733又は白色蛍光面734（図９中、それぞれＲ、Ｇ、Ｂ及びＷと表示）による。これから、本例の表示面73は、前記蛍光面731,732,733,734から構成される。各画素単位72のＵスイッチング素子724は、各蛍光面731,732,733,734に対してそれぞれ１個ずつ割り当ている。
【００９９】
本例は、発色のよい奇麗なカラー画像を実現するため、光の３原色に対応した赤色蛍光面731、緑色蛍光面732及び青色蛍光面733に、白色蛍光面734を組み合わせている。しかし、単なるカラー画像でよい場合、赤色蛍光面731、緑色蛍光面732及び青色蛍光面733だけでもよい。各画素単位72を構成するＵスイッチング素子724は、各蛍光面731,732,733,734毎に複数あってもよい。これにより、各画素単位72のＵスイッチング素子724は、それぞれ同じ紫外光を受けながら、各蛍光面731,732,733,734に対応したＵスイッチング素子724を個別に透過又は非透過に切り替えることで、画素単位72での３原色の発光を実現する。
【０１００】
図10は個別の光源742を画像の走査に合わせて順次点灯及び消灯を切り替える画像表示装置７の図７a相当構成図である。本発明による画像表示装置７は、上述の例（図７a、図８及び図９）に見られるように、同一のガラス基板71の上面にＲスイッチング素子721、Ｇスイッチング素子722及びＢスイッチング素子723からなる画素単位72を２次元配列した構成であり、全光スイッチング素子721,722,723に対して光源742から入射光を入力する。実際の画像表示装置７は、個別の光源742から全光スイッチング素子721,722,723へ均一に入射光を直接入力することは難しいので、通常、図10に見られるように、プリズム等からなる入射光入力部75を介して各光源742から全光スイッチング素子721,722,723へと入射光が導かれる。光源742は、既述した可視光ダイオードを用いることができる。
【０１０１】
本例は、動画を表示する画像表示装置７の本質として画面走査されることを利用し、走査信号に同期して、複数ある光源742も点灯及び消灯を切り替えるようにしている。これにより、画面走査に合わせて透過又は非透過が切り替えられている光スイッチング素子721,722,723に対応する光源742のみが点灯すればよくなり、光源742全体として消灯しているものが多くなるため、結果として省電力化を図ることができる。
【実施例】
【０１０２】
以下、本発明の光スイッチング素子について、変位光学面が変位した状態で固定した試作品を製作し、光強度比の向上を確認した。変位光学面を固定した理由は、試作品の構成を簡素にするためである。図11aは光経路Ａ（又は光経路Ｂ）のOFF状態に相当する試作品（比較例１）を表す図１a相当断面図、図11bは光経路Ａ（又は光経路Ｂ）のON状態に相当する試作品（比較例２）を表す図１b相当断面図、図11cは２個の比較例１を上下対称に重ね合わせて光経路Ａ及び光経路ＢそれぞれのOFF状態に相当する基本構成の試作品（実施例１）を表す図１a相当断面図であり、図11dは２個の比較例２を上下対称に重ね合わせて光経路Ａ及び光経路ＢそれぞれのON状態に相当する基本構成の試作品（実施例２）を表す図１b相当断面図である。
【０１０３】
比較例１，比較例２、実施例１及び実施例２は、同種素材を用いながら、それぞれ光経路Ａ又は光経路Ｂの長さを変えている。例えば、入射光に紫外光であるｇ線（λ＝436nｍ）を用いる場合、比較例１は、図11aに見られるように、0.5mm厚の石英ウェーハからなる基板81の上面に、透過側光学面82として21nm厚の多結晶シリコン膜をCVD（化学気相堆積）法で形成し、前記透過側光学面82の上面に、間隙形成面83としてOFF状態の光経路Ａに相当する263nm（屈折率を2.05として５λ/４相当）の厚さのシリコン窒化膜をCVD法で形成し、そして前記間隙形成面83の上面に、変位光学面85として21nmの多結晶シリコン膜をCVD法で形成している。この実施例１の変位光学面85は動かないので、比較例２は、図11bに見られるように、間隙形成面84としてON状態の光経路Ａに相当する207nm（屈折率を2.05としてλ相当）の厚さのシリコン窒化膜をCVD法で形成している。そして、実施例１は、図11cに見られるように、２個の前記比較例１を上下対称にして互いの変位光学面85,85を接面させた構成で、実施例２は、図11dに見られるように、２個の前記比較例２を上下対称にして互いの変位光学面85,85を接面させた構成である。
【０１０４】
図12は、比較例１、比較例２、実施例１及び実施例２それぞれの波長250nm〜2000nmにおける透過率の測定結果のグラフである。透過率は、石英ウェーハである基板81の透過率を差し引いている。図12中の比較例１、比較例２、実施例１及び実施例２は、それぞれ光の干渉作用により、透過率に周期的な高低が生じている。ここで、実施例１及び実施例２は、長い波長領域で観測される長周期の波形に微小な短周期の波形が重なっているが、この短周期の波形は、２個の比較例１又は比較例２を重ね合わせた際、接面する変位光学面85,85間に形成される空気層に起因して発生した光の干渉作用によるノイズと考えられるが、本発明が目標とする500nm以下の短波長域では無視できる。また、例えば比較例１はOFF状態、比較例２はON状態を想定して製作したが、互いに相反する透過率特性を有するため、以下では透過率の相対的大小に従って、一方をON状態、他方をOFF状態として光強度比を算出することにした。
【０１０５】
図13aは波長域が350nm〜500nmの範囲で極大値を示す比較例２及び実施例２の透過率及び光強度比を表すグラフであり、図13bは波長域が400nm〜550nmの範囲で極大値を示す比較例１及び実施例１の透過率及び光強度比とを表すグラフである。ここで、例えば図13aにおける比較例２及び実施例２の各光強度比は、比較例２又は実施例２をON状態、比較例１又は実施例１をOFF状態とみなして、比較例１又は実施例１の透過率に対する比較例２又は実施例２の透過率の比から算出している。図13bにおける比較例１及び実施例１の各光強度比は、比較例１又は実施例１をON状態、比較例２又は実施例２をOFF状態とみなして、比較例２又は実施例２の透過率に対する比較例１又は実施例１の透過率の比から算出している。
【０１０６】
図13aから、比較例２は波長＝約410nmで最大透過率が約19％を示すものの光強度比は約９に留まり、実施例２は同じく波長＝約410nmで最大透過率が約９％と低下したものの光強度比は約32にまで向上した。また、図13bから、比較例１は波長＝480nmで最大透過率が約50％を示すものの光強度比は約８に留まり、実施例１は波長＝約480nmで最大透過率が約26％と低下したものの光強度比はが約19にまで向上した。これから、光経路Ａ及び光経路Ｂを直列に備えた本発明の光スイッチング素子は、透過率こそ低下するものの、画像表示装置の画素単位に求められる光強度比が大幅に改善されることが分かり、本発明の有効性が立証できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１ａ】透過光が最小光強度である本発明に基づく透過型光スイッチング素子を示す断面図である。
【図１ｂ】透過光が最大光強度である本発明に基づく透過型光スイッチング素子の断面図である。
【図２ａ】透過光が最小光強度である本発明に基づく透過型光スイッチング素子の別例を示す断面図である。
【図２ｂ】透過光が最大光強度である本発明に基づく透過型光スイッチング素子の別例を示す断面図である。
【図３ａ】透過光が最小光強度である本発明に基づく透過型光スイッチング素子の別例を示す断面図である。
【図３ｂ】透過光が最大光強度である本発明に基づく透過型光スイッチング素子の別例を示す断面図である。
【図４ａ】透過光が最小光強度である本発明に基づく透過型光スイッチング素子の別例を示す断面図である。
【図４ｂ】透過光が最大光強度である本発明に基づく透過型光スイッチング素子の別例を示す断面図である。
【図５ａ】透過光が最小光強度である本発明に基づく透過型光スイッチング素子の別例を示す断面図である。
【図５ｂ】透過光が最大光強度である本発明に基づく透過型光スイッチング素子の別例を示す断面図である。
【図６ａ】透過光が最小光強度である本発明に基づく透過型光スイッチング素子の別例を示す断面図である。
【図６ｂ】透過光が最大光強度である本発明に基づく透過型光スイッチング素子の別例を示す断面図である。
【図７ａ】３種類の光スイッチング素子を同一のガラス基板上に２次元配列して構成した画像表示装置の構成図である。
【図７ｂ】各光スイッチング素子に印加する電気信号の制御方式を表す説明図である。
【図７ｃ】各光スイッチング素子に印加する電気信号の制御方式を表す説明図である。
【図８】３原色に対応した３種類の光スイッチング素子から画素単位を構成した画像表示装置を表す構成図である。
【図９】３原色及び白色に対応して４個の同じ光スイッチング素子から画素単位を構成した画像表示装置を表す構成図である。
【図１０】個別の光源を画像の走査に合わせて順次点灯及び消灯を切り替える画像表示装置の構成図である。
【図１１ａ】光経路Ａ（又は光経路Ｂ）のOFF状態に相当する試作品（比較例１）を表す図１a相当断面図である。
【図１１ｂ】光経路Ａ（又は光経路Ｂ）のON状態に相当する試作品（比較例２）を表す図１b相当断面図である。
【図１１ｃ】光経路Ａ及び光経路ＢそれぞれのOFF状態に相当する基本構成の試作品（実施例１）を表す図１a相当断面図である。
【図１１ｄ】光経路Ａ及び光経路ＢそれぞれのON状態に相当する基本構成の試作品（実施例２）を表す図１b相当断面図である。
【図１２】比較例１、比較例２、実施例１及び実施例２それぞれの波長250nm〜2000nmにおける透過率の測定結果のグラフである。
【図１３ａ】波長域が350nm〜500nmの範囲で極大値を示す比較例２及び実施例２の透過率及び光強度比とを表すグラフである。
【図１３ｂ】波長域が400nm〜550nmの範囲で極大値を示す比較例１及び実施例１の透過率及び光強度比とを表すグラフである。
【図１４】透過光が最大光強度ITmaxである従来の透過型の光スイッチング素子の断面図である。
【図１５】光学面を３枚配設して光を二重に干渉させた従来の透過型の光スイッチング素子の断面図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１  光スイッチング素子
11  基板
12  透過側光学面
121  透過側ストッパ透過面
122  透過側スペーサ面
123  透過側間隙
13  変位光学面
14  入射側光学面
141  入射側ストッパ透過面
142  入射側スペーサ面
143  入射側間隙
19  遮光面
191  保護面
192  透過窓
２  光スイッチング素子
３  光スイッチング素子
４  光スイッチング素子
５  光スイッチング素子
６  光スイッチング素子
７  画像表示装置
721  Ｒスイッチング素子
722  Ｇスイッチング素子
723  Ｂスイッチング素子
724  Ｕスイッチング素子
91  従来の光スイッチング素子
92  従来の光スイッチング素子
Ａ  光経路
Ｂ  光経路
Ｃ  光経路
Ｄ  光経路
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
2007147833.tif 000009
【図４ｂ】
2007147833.tif 000010
【図５ａ】
2007147833.tif 000011
【図５ｂ】
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【図６ａ】
2007147833.tif 000013
【図６ｂ】
2007147833.tif 000014
【図７ａ】
2007147833.tif 000015
【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１１ｄ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１２】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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