CN100523998C - 光学装置和图像生成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光学装置，通过该装置，即使在衍射光栅调制装置中的光学器件产生了热，由光学器件发射的光也很少可能在其间发生偏移。光学装置包括光学器件、安装衬底、支持部件以及冷却/散热部件。支持部件被连接到安装衬底的第一面，而光学器件被连接到所述安装衬底的第二面。冷却/散热部件被连接到所述支持部件。所述光学器件和所述支持部件通过设置在所述安装衬底内部的传热单元而被彼此热连接。所述支持部件由具有230W/m·K或更大热导率的材料制成。

Description

光学装置和图像生成装置
技术领域
本发明涉及光学装置和图像生成装置。
背景技术
在例如日本专利No.3,401,250(这之后称为专利文献2)和日本专利No.3,164,825(这之后称为专利文献3)中公开并从其公知了例如投影机和打印机(例如，参见日本专利申请公开No.2003-140354，这之后称为专利文献1)的图像形成装置，其中，来自一维图像生成装置的光束由光扫描模块扫描，并被投射到图像形成模块以形成二维图像。在专利文献2和专利文献3中公开的一维图像生成装置包括光学器件，在其中以一维阵列设置有多个衍射光栅调制器件(GLV：Grating Light Valve，光栅阀)。在下面的描述中，如刚提到过的这种光学器件有时被称为衍射光栅调制装置。通常，衍射光栅调制装置(光学器件)还包括由玻璃板制成的、与多个衍射光栅调制器件相对的光传播部件，用于通过它传播入射到衍射光栅调制装置的入射光以及从衍射光栅调制装置射出的出射光。衍射光栅调制器件应用微机械生产技术生成，并且由反射型的衍射光栅形成。衍射光栅调制器件具有光切换作用并通过电学控制光的通/断(传播/截留)来显示图像。具体地说，从衍射光栅调制装置的衍射光栅调制器件发出的光被扫描镜扫描，以获得二维图像。因此，为了显示由M×N(例如1,920×1,080)像素形成的二维图像，衍射光栅调制装置应该由N(＝1,080)个衍射光栅调制器件形成。此外，为了彩色显示，应该使用每一个都包括如刚刚描述的这种衍射光栅调制装置的三个图像生成装置。
图8示意性地示出了包括衍射光栅调制器件的衍射光栅调制装置，并具体地示出了衍射光栅调制器件21的下部电极22、固定电极31、可移动电极32等的排列。图9A是沿图8中线B-B的示意性部分截面视图，示出了固定电极31等，图9B和图10A是沿图8中线A-A的示意性部分截面视图，示出了可移动电极32等。此外，图10B沿图8中线C-C的示意性部分截面视图，示出了固定电极31、可移动电极32等。这里，可移动电极32在它被移位之前被示出在图9B中以及图10B的左侧，而可移动电极32在它被移位之后被示出在图10A中以及图10B的右侧。此外，在图8中，对下部电极22、固定电极31、可移动电极32和支持部分23、24、25和26使用斜线，以清楚地指示它们。
现在参照图8到图10B，所示衍射光栅调制器件21包括下部电极22、带状(丝带状)的固定电极31和带状(丝带状)的可移动电极32。下部电极22形成在支持部件12上。同时，固定电极31被支持在支持部分23和24上，并且在下部电极22上方延伸。可移动电极32被支持在支持部分25和26上，并且在下部电极22上方与固定电极31成并列关系地延伸。衍射光栅调制器件21中的每一个都由三个固定电极31和三个可移动电极32组成。三个可移动电极32被共同连接到控制电极，该控制电极被连接到未示出的连接端子部分。同时，三个固定电极31被共同连接到偏压电极。偏压电极对多个衍射光栅调制器件21是共用的，并且通过未示出的偏压电极端子部分而被接地。此外，下部电极22对多个衍射光栅调制器件21是共用的，并且通过未示出的下部电极端子部分而被接地。
如果通过连接端子部分和控制电极对任意可移动电极32施加电压，并对下部电极22(实际上下部电极22处于接地状态)施加另一电压，那么在可移动电极32与下部电极22之间产生静电力(库仑力)。可移动电极32由于静电力而向下朝下部电极22偏移。基于可移动电极32的这种偏移，由可移动电极32和固定电极31形成了反射型的衍射光栅。
这里，如果相邻固定电极31之间的距离由d表示(参照图10B)，入射到可移动电极32和固定电极31的光(入射角：θi)的波长由λ表示，衍射角由θm表示，那么满足下面的表达式：
d[sin(θi)—sin(θm)]＝m·λ
其中，m是级数，并且假设值为0，±1，±2，…。
这样，在可移动电极32的顶面与固定电极31的顶面之间的高度差Δh1(参照图10B)为λ/4时，衍射光显示出最大强度。
衍射光栅调制装置11被形成为使得多个衍射光栅调制器件21被形成在支持部件12的表面上。图11示出了衍射光栅调制装置11的概念性截面视图。现在参照图11，衍射光栅调制装置11还包括由玻璃板形成的平板状的光传播部件13。要注意，在图11中，没有示出衍射光栅调制器件。支持部件12和光传播部件13通过低熔点金属材料层14被彼此粘附在一起。从支持部件12的表面到光传播部件13的距离(L)大约为0.1mm。
图13示出了传统图像生成装置的概念性部分截面视图。现在参照图13，除了衍射光栅调制装置11之外，传统图像生成装置还包括安装衬底350(更具体地，例如由玻璃环氧树脂镀铜层合板形成的印刷电路板)和光源(在图13中未示出)。要注意，衍射光栅调制装置11和安装衬底350的组合在这之后有时被称为衍射光栅调制装置组合件。在安装衬底350上设置有用于处理从外部输入的、用于驱动衍射光栅调制装置11的信号的电路以及其他电路。支持部件12通过粘合剂43被固定到安装衬底350的面350A。光源被形成为激光光源，其发射作为光原色的红光、绿光和蓝光的其中一种光。
在其上形成有用于驱动衍射光栅调制装置11所必需的电路的半导体芯片40，通过粘合剂44被固定到安装衬底350的面350A。衍射光栅调制装置11和半导体芯片40、半导体芯片40和安装衬底350例如通过连接线被电学连接。衍射光栅调制装置11和半导体芯片40被框架部件41围住，并埋在封装树脂42中，以保护连接线。
图12示出了图像形成装置的概念。现在参照图12，图像形成装置包括三个图像生成装置101R、101G和101B。图像生成装置101R包括衍射光栅调制装置组合件102R和激光光源(红光发射半导体激光器)100R。图像生成装置101G包括衍射光栅调制装置组合件102G和激光光源(绿光发射半导体激光器)100G。图像生成装置101B包括衍射光栅调制装置组合件102B和激光光源(蓝光发射半导体激光器)100B。要注意，从激光光源(红光发射半导体激光器)100R发射的红色激光束由虚线指示，而从激光光源(绿光发射半导体激光器)100G发射的绿色激光束由实线指示。此外，从激光光源(蓝光发射半导体激光器)100B发射的蓝色激光束由点划线指示。图像形成装置还包括集光透镜(未示出)，用于聚集从激光光源100R、100G和100B发射的激光束，并将被聚集的激光束引入衍射光栅调制装置103R、103G和103B(每一个的构造和结构都与衍射光栅调制装置11的构造和结构相同)。图像形成装置还包括用于将从衍射光栅调制装置103R、103G和103B发射的激光束组合成单个光束的L形棱镜104，以及原色光组合后的光束通过的透镜105和空间滤光片106。图像形成装置还包括图像形成透镜(未示出)，用于将已经通过空间滤光片106的单个光束聚焦，以形成图像。图像形成装置还包括用于扫描已经通过图像形成透镜的单个光束的扫描镜(电控光束扫描镜，galvano mirror)107，以及由扫描镜107扫描的光被投射到其上的屏幕108。要注意，在使用圆柱透镜作为聚光透镜时，在X方向上被聚集到预定光斑大小而在Y方向上被准直到预定宽度的准直光束可以被引入到衍射光栅调制装置103R、103G和103B。空间滤光片106被设置在例如傅立叶平面上。
在具有如上所述构造的图像形成装置中，在衍射光栅调制器件21不工作的状态下，这时可移动电极32处于图9B中示出的状态下并位于图10B的左侧，由可移动电极32和固定电极31的顶面反射的光被空间滤光片106截留。另一方面，在衍射光栅调制器件21工作的状态下，这时可移动电极32处于图10A中示出的状态下并位于图10B的右侧，由可移动电极32和固定电极31衍射的正负一级(m＝±1)衍射光通过空间滤光片106。在图像形成装置被以这种方式构造时，可以控制将要被投射到屏幕108上的光的通/断。此外，可以通过改变施加给可移动电极32的电压来改变可移动电极32的顶面与固定电极31的顶面之间的高度差Δh1，从而，可以改变衍射光的强度以进行等级控制。
因为可移动电极32在尺寸上非常小，所以通过衍射光栅调制装置，可以实现高分辨率、高速切换操作和较宽的带宽显示。此外，由于衍射光栅调制装置以较低的施加电压工作，所以预见可以实现非常小尺寸的图像形成装置。此外，由于扫描是由扫描镜107进行的，所以与流行的二维图像生成装置相比，例如使用液晶显示板等的投影型显示装置，如上所述的这种图像形成装置可以表现出非常平滑和自然的图像。此外，因为使用半导体激光器产生作为原色的红光、绿光和蓝光，并且它们的光束被混合，所以图像形成装置具有传统图像形成装置所不能实现的这种优良显示性能，即能够显示具有非常宽的自然色再现(regeneration)的图像。
在衍射光束调制装置11需要如104流明的这种高亮度的情况下，例如被应用作为影院中的投影机，照射到衍射光束调制装置11上的激光束的功率具有非常高的值，如大约为50到100W。因此，在衍射光束调制装置11中产生大量的热，并且热被传到安装衬底350，导致安装衬底350的显著的热膨胀。要注意，由玻璃环氧树脂镀铜层合板形成的印刷电路板而形成的安装衬底350的热膨胀率例如大约为3.1×10-6/K。此外，由玻璃环氧树脂镀铜层合板形成的印刷电路板而形成的安装衬底350的杨氏模量例如大约为25GPa，并且安装衬底350被认为柔性很好。
如果安装衬底350发生大量的热膨胀，那么在形成衍射光栅调制器件21的固定电极31和可移动电极32之间会出现位置偏移。如以上参照图12描述的，在图像形成装置中，由从三个衍射光栅调制装置103R、103G和103B衍射的激光束(红色、蓝色和绿色激光束的衍射光)形成一个像素并被显示。因此，如果在形成衍射光栅调制器件21的固定电极31和可移动电极32之间出现位置偏移，那么在由衍射光栅调制装置103R、103G和103B发射的、用于形成和显示像素的激光束衍射光中出现偏移。结果，出现颜色模糊等，因此难以形成清晰的图像。随着衍射光栅调制装置尺寸的减小以及分辨率的提高，这种颜色模糊等问题变得更加突出。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有某种构造和结构的光学装置，通过这种构造和结构，即使在衍射光栅调制装置等中的光学器件产生了热，但由光学器件发射的光也很少可能在其间发生偏移。
根据本发明的第一方面，提供了一种光学装置，包括：
光学器件；
安装衬底；
支持部件；以及
冷却/散热部件；
所述支持部件被连接到所述安装衬底的第一面；
所述光学器件被连接到所述安装衬底的第二面；
所述冷却/散热部件被连接到所述支持部件；
所述光学器件和所述支持部件通过设置在所述安装衬底内部的传热单元而被彼此热连接；
所述支持部件由具有230W/m·K或更大热导率的材料制成。
根据本发明的第二方面，提供了一种光学装置，包括：
光学器件；
安装衬底；以及
支持部件；
所述安装衬底在其中形成有开口；
所述支持部件被连接到所述安装衬底的一个面；
所述光学器件被连接到所述支持部件的暴露在形成于安装衬底内的开口中的部分；
所述支持部件由具有230W/m·K或更大热导率的材料制成。
根据本发明的第三方面，提供了一种光学装置，包括：
光学器件；
安装衬底；以及
支持部件；
所述支持部件以从安装衬底的边缘部分延伸到安装衬底外侧的方式而被连接到所述安装衬底的一个面；
所述光学器件被连接到所述支持部件的延伸到所述安装衬底外侧的部分；
所述支持部件由具有230W/m·K或更大热导率的材料制成。
根据本发明的第四方面，提供了一种图像生成装置，包括：
光源；以及
光学装置，其包括用于发射从光源入射的光的光学器件、安装衬底、支持部件和冷却/散热部件；
所述支持部件被连接到所述安装衬底的第一面；
所述光学器件被连接到所述安装衬底的第二面；
所述冷却/散热部件被连接到所述支持部件；
所述光学器件和所述支持部件通过设置在所述安装衬底内部的传热单元而被彼此热连接；
所述支持部件由具有230W/m·K或更大热导率的材料制成。
根据本发明的第五方面，提供了一种图像生成装置，包括：
光源；以及
光学装置，其包括用于发射从光源入射的光的光学器件、安装衬底和支持部件；
所述安装衬底在其中形成有开口；
所述支持部件被连接到所述安装衬底的一个面；
所述光学器件被连接到所述支持部件的暴露在形成于安装衬底内的开口中的部分；
所述支持部件由具有230W/m·K或更大热导率的材料制成。
根据本发明的第六方面，提供了一种图像生成装置，包括：
光源；以及
光学装置，其包括用于发射从光源入射的光的光学器件、安装衬底和支持部件；
所述支持部件以从安装衬底的边缘部分延伸到安装衬底外侧的方式而被连接到所述安装衬底的一个面；
所述光学器件被连接到所述支持部件的延伸到所述安装衬底外侧的部分；
所述支持部件由具有230W/m·K或更大热导率的材料制成。
在根据本发明第一模式的光学装置和图像生成装置中，光学器件和支持部件通过设置在安装衬底内部的传热单元而被彼此热连接。更具体地，热连接被这样建立，使得光学器件与传热单元的一端彼此直接或间接地接触，并且支持部件与传热单元的另一端彼此直接或间接地接触。在连接到安装衬底第二面的光源器件部分的面积(即，直接或间接接触安装衬底第二面的光学器件部分的面积)由S0表示，用于将光学器件和支持部件彼此热连接的传热单元沿平行于安装衬底表面的平面的截面面积由S1表示(在包括多个这样的传热单元的情况下，传热单元的截面面积的总面积由S1表示)的情况下，优选地，面积S0和S1满足关系0.01×S0≤S1≤0.5×S0。
在根据本发明第二模式的光学装置和图像生成装置中，所述光学器件被连接到所述支持部件的暴露在形成于安装衬底内的开口中的部分。支持部件的该部分的表面
(1)可以与安装衬底的一个面基本上齐平，
(2)可以被定位在形成于安装衬底中的开口的内部，
(3)可以与安装衬底的另一个面基本上齐平，或者
(4)可以从安装衬底的另一个面突出。
要注意，在(2)到(4)中的任何一种情况下，以下将支持部件被定位在形成于安装衬底中的开口内部的部分有时可能称为支持部件突出部。
在根据本发明第一模式的光学装置和图像生成装置中，传热单元可以由形成在安装衬底内部、用于传热的过孔形成。光学装置还可以包括半导体芯片，该芯片包括驱动光学器件所必需的电路，半导体芯片被连接到安装衬底的第二面。用于传热的过孔可以具有这样的结构，使得形成于安装衬底内部的通孔被具有高热导率的材料(例如铜或银)填充。同样，在根据本发明第二或第三模式的光学装置和图像生成装置中，其中包括驱动光学器件所必需的电路的半导体芯片被连接到安装衬底的另一个面，优选地，半导体芯片和支持部件通过设置在安装衬底内部的传热单元而被彼此热连接。更优选地，传热单元由形成于安装衬底内部的、用于传热的过孔形成。优选地，用于传热的过孔被构造成使得其一端直接或间接地接触光学器件，而其另一端直接或间接地接触支持部件。此外，优选地，用于传热的另一过孔被构造成使得其一端直接或间接地接触半导体芯片，而其另一端直接或间接地接触支持部件。
在根据本发明第二模式的光学装置和图像生成装置中，光学装置还可以包括连接到支持部件的冷却/散热部件。光学装置还可以包括带有驱动光学器件所必需的电路的半导体芯片，所述半导体芯片被连接到支持部件的暴露在形成于安装衬底中的开口中的部分。
在根据本发明第三模式的光学装置和图像生成装置中，光学装置还可以包括连接到支持部件的冷却/散热部件。光学装置还可以包括带有驱动光学器件所必需的电路的半导体芯片，所述半导体芯片被连接到支持部件的延伸到安装衬底外侧的部分(在这之后有时称为支持部件突出部)。
关于驱动光学器件所必需的电路，可以列举出例如10位或12位驱动器和数模转换器(DAC)。
虽然在根据本发明第一到第三模式的光学装置和图像生成装置中，支持部件由具有230W/m·K或更大热导率的材料制成，但支持部件热导率的上限实质上可以是任意值。这里，优选地，支持部件由铝(Al)、铜(Cu)、铍铜合金、银或金制成。在下面的表1中列出了上述材料的热导率。或者，支持部件优选地由选自上述材料中的至少两种材料制成。在这种情况下，可以使用这样的结构，其中，由某种材料制成的支持部件突出部与由另一种材料制成的、支持部件的除了支持部件突出部之外的部分被彼此粘附到一起。要注意，下面给出的热导率值是在0℃下的值。
[表1]
         热导率(W/m·K)
铝       236
铜       403
铍铜合金 230
银       428
金       319
在本发明的第一到第三模式的光学装置和图像生成装置中，安装衬底可以由印刷电路板形成。关于印刷电路板，可以列出在其一个或两个面上形成有布线的刚性印刷电路板、多层刚性印刷电路板和多层弯曲(flex)刚性印刷电路板，在其一个或两个面上形成有布线的金属芯印刷电路板和多层金属芯印刷电路板，以及在其一个或两个面上形成有布线的金属基印刷电路板、多层金属基印刷电路板、堆叠多层印刷电路板和陶瓷电路板。各种印刷电路板可以使用传统的生产方法来生成。这种电路可以通过包括板面电镀方法和图案电镀方法的差减(substractive)法来形成，或者通过例如半叠加法或全叠加法的叠加(additive)法来形成。形成印刷电路板的基底部件的构造实质上是任意的，下面可以作为示例：纸/苯酚树脂，纸/环氧树脂，玻璃织物/环氧树脂，玻璃无纺织物/环氧树脂，玻璃织物/玻璃无纺织物/环氧树脂，合成纤维/环氧树脂，玻璃织物/聚酰亚胺树脂，玻璃织物/改性聚酰亚胺树脂，玻璃织物/环氧树脂改性聚酰亚胺树脂，玻璃纤维/双马来酰亚胺/三嗪/环氧树脂，玻璃织物/碳氟树脂，玻璃织物/PPO(聚苯醚)树脂和玻璃织物/PPE(聚苯醚)的组合。
在根据本发明第一到第三模式的光学装置中，衍射光栅调制装置、半导体激光器、发光二极管和数字微镜器件(DMD)可以被列为光学器件。同时，在根据本发明第一到第三模式的图像生成装置中，衍射光栅调制装置可以被列为光学器件。这里，衍射光栅调制装置可以被具体地构造成使得它包括下部电极、被支持在下部电极上方的带状固定电极和被支持在下部电极上方的、与固定电极成并列关系的带状可移动电极，多个衍射光栅调制器件的其中每一个都包括由于可移动电极在静电力作用下向下部电极偏移而由可移动电极和固定电极形成的衍射光栅，所述静电力通过对可移动电极和下部电极施加电压产生并且在可移动电极和形成在支持部件表面上的下部电极之间起作用。
要注意，优选地，衍射光栅调制装置还包括与固定电极和可移动电极相对设置的光传播部件，用于通过它传播入射到固定电极和可移动电极的入射光以及从固定电极和可移动电极射出的出射光。
形成衍射光栅调制装置的固定电极和可移动电极可以应用例如微机械技术来生产。由可移动电极和固定电极形成的衍射光栅起反射型的衍射光栅的作用。
硅半导体衬底可以作为用于形成衍射光栅调制装置中支持部件的材料的示例。
关于用于形成衍射光栅调制装置的下部电极和偏压电极的材料，选自铝(Al)、钛(Ti)、金(Au)、银(Ag)、钨(W)、铌(Nb)、钽(Ta)、钼(Mo)、铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)、铁(Fe)、铂(Pt)或锌(Zn)中的至少一种金属；包含上述任意金属元素的合金或化合物(例如，如TiN的氮化物或如WSi2、MoSi2、TiSi2或TaSi2的硅化物)；例如硅(Si)的半导体和例如ITO(铟锡氧化物)、氧化铟或氧化锌的导电金属氧化物可以作为示例。为了生产下部电极或偏压电极，可以使用公知的薄膜形成方法，例如CVD方法、溅射方法、气相沉积方法、剥离(liftoff)方法、离子镀方法、电解电镀方法、无电镀方法、丝网印刷方法、激光磨蚀方法或者溶胶凝胶方法来在支持部件的表面上形成由上述任何材料构成的薄膜。
此外，衍射光栅调制器件的固定电极和可移动电极优选地具有光反射层(上层)和介电材料层(下层)的两层结构。具体地，两层结构可以是例如铝层(上层)和SiN层(下层)的叠层结构，铝层(上层)和SiO2层(下层)的叠层结构，其中添加Si的铝层(上层)和SiN层(下层)的叠层结构，其中添加Cu的铝层(上层和铝/铜合金层)和SiN层(下层)的叠层结构(关于添加率，可以以重量的0.1％到5％作为示例，这类似地也适用于下面的描述)，其中添加Cu的铝层(上层)和SiO2层(下层)的叠层结构，二氧化钛层(上层)和SiN层(下层)的叠层结构，或者二氧化钛层(上层)和SiO2层(下层)的叠层结构。要注意，下层可以具有SiO2层和SiN层的两层构造。
此外，在衍射光栅调制器件中，用于支持固定电极的支持部分优选地由固定电极延伸形成，并且用于支持可移动电极的支持部分优选地由可移动电极延伸形成。
在每一个衍射光栅调制器件中，关于下部电极的顶面与固定电极的顶面之间的高度差Δh0，3.0×10-7(m)到1.5×10-6(m)，优选地4.5×10-7(m)到1.2×10-6(m)可以作为示例。此外，当衍射光栅调制器件不工作时，可移动电极的顶面与固定电极的顶面之间的高度差优选地尽可能近似为0。此外，当衍射光栅调制器件工作时，可移动电极的顶面与固定电极的顶面之间的高度差Δh1(可移动电极向下偏移的量)的最大值Δh1- MAX优选地满足
Δ/4≤Δh1-MAX，
这里，到衍射光栅调制器件或衍射光栅调制装置的入射光的波长由λ表示。此外，Δh1-MAX和Δh0之间的关系优选地满足
Δh1-MAX≤(Δh0/3)。
要注意，可移动电极的顶面与固定电极的顶面之间的高度差Δh1(可移动电极向下偏移的量)可以通过改变施加给可移动电极的电压来改变。因为这可以改变衍射光的强度，从而可以进行等级控制。
此外，在衍射光栅调制器件中，相邻固定电极之间的距离d优选地但不限于1×10-6(m)到2×10-5(m)，更优选地为2×10-6(m)到1×10- 5(m)。此外，存在于任一固定电极与相邻的可移动电极之间的间隙SP(包括一个衍射光栅调制器件内的间隙以及相邻衍射光栅调制器件之间的间隙)优选地但不限于1×10-7(m)到2×10-6(m)，更优选地是2×10- 7(m)到5×10-7(m)。此外，固定电极的宽度WF是但不限于1×10-6(m)到1×10-5(m)，更优选地是2×10-6(m)到5×10-6(m)。此外，固定电极的有效长度LF是但不限于2×10-5(m)到5×10-4(m)，更优选地是1×10-4(m)到3×10-4(m)。同时，可移动电极的宽度WM是但不限于1×10-6(m)到1×10-5(m)，更优选地是2×10-6(m)到5×10-6(m)。此外更优选地，可移动电极的宽度WM等于固定电极的宽度WF。此外，可移动电极的有效长度LM优选是但不限于2×10-5(m)到5×10-4(m)，更优选地是1×10-4(m)到3×10-4(m)。要注意，在固定电极和可移动电极其中每一个都由支持部分支持的构造中，固定电极的有效长度LF和可移动电极的有效长度LM表示在其支持部分之间任意固定电极部分的长度以及任意可移动电极部分的长度。
此外，在衍射光栅调制装置中，形成一个衍射光栅调制器件的固定电极和可移动电极的数量没有具体地限制，但是在一个固定电极和一个可移动电极被视为一组的情况，至少需要一组。但是，这种组的数量最多可以是3。此外，关于多个衍射光栅调制器件在衍射光栅调制装置中的排列，它们可以被排列在一维阵列中。具体地，形成多个衍射光栅调制器件的固定电极和可移动电极可以沿着与固定电极和可移动电极的轴向相垂直的方向而并列放置。衍射光栅调制器件的数量可以根据光学装置或图像生成装置所需的像素数量来确定。
关于用于形成衍射光栅调制装置的连接端子部分和控制电极的材料，可以使用以上提到的用于下部电极和偏压电极的这些材料，所述连接端子部分用于建立到外部电路的电连接，所述控制电极使连接端子部分和可移动电极彼此电学连接。同样，形成连接端子部分或控制电极的方法可以是与上述形成下部电极和偏压电极的方法相类似的方法。要注意，下部电极、偏压电极、连接端子部分和控制电极可以同时被形成，或者以任意组合同时形成这四种不同种类的电极。此外，可以单独地使这些电极的膜厚做得更厚些。
光传播部件可以由玻璃板或塑料板形成，例如由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)形成的板，但优选地由玻璃板形成。
在衍射光栅调制器件中，每一个可移动电极的顶面和每一个固定电极的顶面可以平行于下部电极的顶面，或者可以相对于下部电极的顶面倾斜一个闪耀角(blaze angle)θD以形成如闪耀类型的衍射光栅调制器件，使得例如只有正1级衍射光可以被发射。在应用闪耀类型的衍射光栅调制器件时，可以以例如60％或更大的高衍射效率显示图像。在应用到例如投影机的图像形成装置中，闪耀类型的器件在黑色水平(black level)与中间等级之间的范围中具有对所施加电压的平滑响应特性。采用闪耀类型的衍射光栅调制器件，通过其可以容易地实现高等级的图像显示，这也是优选的。
在根据本发明的光学装置和图像生成装置中，使水或冷却剂循环用于冷却的散热片、Peltier设备、冷却装置，以及用于强制吹风的风扇可以用作冷却/散热部件。
在根据本发明的光学装置和图像生成装置中支持部件到安装衬底的第一面或一个面的连接，在根据本发明第一模式的光学装置和图像生成装置中光学器件到安装衬底的第二面或另一个面的连接，以及在根据本发明第二或第三模式的光学装置和图像生成装置中光学器件到支持部件的连接，可以通过使用粘合剂的方法(例如，涂敷热固型粘合剂、然后加热该粘合剂以实现连接或粘附的方法)来进行。同时，冷却/散热部件到支持部件的连接，可以使用螺丝或使用粘合剂(例如，涂敷可紫外线固化树脂、然后用紫外线照射该树脂以实现连接或粘附的方法)来进行。
在根据本发明第一到第三模式的图像生成装置中，可以使用半导体激光器作为光源。
在光(激光束)被照射到例如设置在衍射光栅调制装置中的光学器件上时所产生的过热会对光学器件(例如在支持部件上的衍射光栅调制器件)的元件位置的精确度造成不良的影响。因此，有必要对热采取足够的应对措施。在根据本发明第一到第三模式的光学装置和图像生成装置中，支持部件由具有230W/m·K或更大热导率的材料制成，以使在光(激光束)被照射到光学器件(例如衍射光栅调制装置)上时所产生的热通过支持部件被辐射掉。结果，可以防止光学器件的元件受到热的影响。因此，可以消除颜色模糊等的问题，并且图像生成装置可以实现尺寸上的进一步减小、性能的进一步增强、分辨率的进一步增加以及图像质量的进一步改善。此外，可以提高光学器件、光学装置和图像生成装置的操作稳定性，并且可以增加它们的寿命。
此外，因为在光(激光束)被照射到光学器件上时所产生的热通过支持部件被辐射掉，所以可以抑制由光学器件温度升高形成的温度梯度所导致的问题的发生(例如在固定电极或可移动电极上出现孔洞或凸起(hillock))。结果，可以改进光学器件的耐久性，并且可以预计光学器件的寿命会增加。要注意，在不能抑制孔洞或凸起出现的情况下，有可能会导致黑色水平的劣化，并且在最坏的情形下，可能导致电断开、故障等。
在根据本发明第二模式的光学装置或图像生成装置中，因为开口被设置在安装衬底中，并且光学器件被连接到支持部件的暴露在设置于安装衬底内的开口中的部分，所以不仅可以预见到结构的简化，而且设计的自由度也升高。
当在其上设置有驱动光学器件所必需的电路的半导体芯片被连接到支持部件时，可以有效地进行半导体芯片的散热和冷却，此外也方便了布线工艺(引线接合)，这有助于改进可加工性。
从下面结合附图的描述和所附的权利要求中，本发明的上述和其他目的、特征以及优点将变得更加清楚，在附图中相同的部分或器件由相同的标号指代。
附图说明
图1A是作为根据本发明实施例1的光学装置的衍射光栅调制装置组合件的示意性部分截面视图；
图1B是作为根据本发明实施例2的光学装置的衍射光栅调制装置组合件的示意性部分截面视图；
图2A是作为根据本发明实施例3的光学装置的衍射光栅调制装置组合件的示意性部分截面视图；
图2B是作为根据对本发明实施例2进行修改的光学装置的衍射光栅调制装置组合件的示意性部分截面视图；
图3A是作为根据本发明实施例4的光学装置的衍射光栅调制装置组合件的示意性部分截面视图；
图3B是图3A中所示安装衬底的示意性部分平面视图；
图4是作为根据本发明实施例1的光学装置的衍射光栅调制装置组合件的示意性底部平面视图；
图5A是在作为本发明实施例2的光学装置的衍射光栅调制装置组合件中安装板的示意性部分截面视图；
图5B是图5A中所示安装板以及支持部件的示意性部分透视图；
图6A和图6B分别是作为本发明实施例2的光学装置的衍射光栅调制装置组合件中、以及对该衍射光栅调制装置组合件的改变中的安装板的示意性部分平面视图；
图7A和图7B分别是作为本发明实施例3的光学装置的衍射光栅调制装置组合件中、以及对该衍射光栅调制装置组合件的改变中的安装板进行修改后的示意性部分平面视图；
图8是示意性地示出了形成衍射光栅调制器件的下部电极、固定电极和可移动电极的排列的图；
图9A是沿图8的线B-B表示固定电极等的示意性截面视图；
图9B是沿图8的线A-A表示可移动电极等的示意性截面视图，其中衍射光栅调制器件处于不工作的状态；
图10A是沿图8的线A-A表示可移动电极等的示意性截面视图，其中衍射光栅调制器件处于工作的状态；
图10B是沿图8的线C-C表示固定电极、可移动电极等的截面视图；
图11是表示衍射光栅调制装置组合件的部分的概念截面视图；
图12是图像形成装置的概念性视图，其中组合了三个衍射光栅调制装置组合件；以及
图13是传统衍射光栅调制装置组合件的示意性部分截面视图。
具体实施方式
在描述本发明的不同实施例之前，先描述在实施例中经常使用的衍射光栅调制装置和衍射光栅调制器件。
现在参照图1A到图7B以及图8到图13，在本发明中使用的衍射光栅调制装置11包括支持部件12和在支持部件12的表面上形成的多个(例如1,080)衍射光栅调制器件21，与图8、9A、9B、10A和10B中的那些相似。衍射光栅调制装置11还包括由玻璃板形成的光传播部件13。衍射光栅调制器件21包括下部电极22、固定电极31和可移动电极32。光传播部件13以与固定电极31和可移动电极32相对的关系被设置，并且通过它来传播将要入射到固定电极31和可移动电极32的入射光以及从固定电极31和可移动电极32射出的出射光。
下部电极22由掺有杂质的多晶硅制成，并且被形成在由硅半导体衬底形成的支持部件12的表面上。要注意，由SiO2形成的绝缘保护膜(未示出)形成在下部电极22的表面上，使得在形成固定电极31和可移动电极32时，下部电极22不会被毁坏。带状(丝带状)固定电极31被支持在下部电极22上并且在其上方延伸，并且可移动电极32与固定电极31并列，具体地由作为可移动电极32的延伸部分的支持部分25、26支持。固定电极31和可移动电极32具有由光反射层(上层)和由SiN制得的介电材料层(下层)组成的叠层结构，其中光反射层由添加Cu的铝形成(Cu的添加率为0.5重量％)。要注意，在图中，固定电极31和可移动电极32被表示在一个层中。
由衍射光栅调制装置11和光传播部件13限定的空间被保持在密封状态。氢气、氦气、氮气或它们的混合气体被密封在该空间中。这抑制了由于衍射光栅调制元件工作时温度增加而形成的温度梯度导致的固定电极31和可移动电极32的劣化，从而实现耐久性和可靠性的改进。
支持部件12和光传播部件13通过低熔点金属材料层14被连接在一起。低熔点金属材料层14可以被形成在支持部件12表面的周边部分和光传播部件13的周边部分的期望位置。层14可以利用例如气相沉积、溅射或离子镀的真空薄膜形成技术来形成。在某些情况下，由具有低熔点的金属材料制成的引线部件或箔片可以被设置在或者应用到支持部件12等的期望位置。与低熔点金属材料层14的接合具体地通过加热低熔点金属材料层14来进行。具体地，低熔点金属材料层14的加热可以通过公知的加热方法来进行，例如使用灯、激光、炉子等来加热。
低熔点金属材料层14可以由熔点约为120℃到400℃的低熔点金属材料制成。关于这种低熔点金属材料，可以列出例如Au80Sn20(熔点为260℃到320℃)的锡金型低熔点合金。此外，可以使用：In(铟：熔点157℃)；锡(Sn)型高温用焊料，例如Sn80Ag20(熔点为220℃到370℃)和Sn95Cu5(熔点为227℃到370℃)；铅(Pb)的高温用焊料，例如Pb97.5Ag2.5(熔点为304℃)和Pb94.5Ag5.5(熔点为304℃到365℃)以及Pb97.5Ag1.5Sn1.0(熔点为309℃)；锌(Zn)型的高温用焊料，例如Zn95Al5(熔点为380℃)；锡铅型标准焊料，例如Sn5Pb95(熔点为300℃到314℃)和Sn2Pb98(熔点为316℃到322℃)；以及焊料材料，例如Au88Ga12(熔点为381℃)。
多个衍射光栅调制器件21在衍射光栅调制装置11中的排列是一维阵列。更具体地，用于形成多个(例如1,080)衍射光栅调制器件21的固定电极31和可移动电极32沿着垂直于固定电极31和可移动电极32的轴向(X方向)的方向(Y方向)并列排列。固定电极31和可移动电极32的总数例如是1,080×6。
要注意，连接端子部分(未示出)被设置用于电连接到半导体芯片40，在半导体芯片40上例如设置有用于驱动衍射光栅调制装置11所必需的电路，使得所述电路暴露在外部，并被电连接到可移动电极32。更具体地，衍射光栅调制器件21中的每一个都由三个固定电极31和三个可移动电极32组成。这三个可移动电极32被共同连接到一个控制电极，该控制电极被连接到连接端子部分中的相应一个。同时，这三个固定电极31被共同连接到偏压电极，该偏压电极被设置成由多个衍射光栅调制器件21共用。偏压电极通过作为偏压电极的延伸部分的偏压电极端子部分(未示出)被连接到半导体芯片40，并被接地。此外，下部电极22由多个衍射光栅调制器件21共用。下部电极22通过作为下部电极22的延伸部分的下部电极端子部分(未示出)被连接到半导体芯片40，并被接地。
连接端子部分、下部电极端子部分和偏压电极端子部分(未示出)被设置在支持部件12上、相对于低熔点金属材料层14的外侧的区域中(参照图11)。用于连接上述端子部分和各种电极(例如控制电极、偏压电极等)的布线具有防止低熔点金属材料层14的布线短路的结构(例如，控制电极和偏压电极被涂覆有绝缘材料层)。
如果通过连接端子部分从外部电路对可移动电极32中的任一个施加电压，并对下部电极22施加另一个电压，那么静电力(库仑力)在可移动电极32和下部电极22之间起作用，使得可移动电极32朝向下部电极22偏移。更具体地，如果从外部电路通过连接端子部分和控制电极给可移动电极32施加电压，并从外部电路通过下部电极端子部分给下部电极22施加另一个电压(实际上下部电极22处于接地状态)，那么在可移动电极32和下部电极22之间产生静电力(库仑力)。然后，可移动电极32由于静电力而向下朝下部电极22偏移。要注意，在可移动电极32偏移之前阶段的可移动电极32和下部电极22被示出在图9B中和图10B的左侧，而在可移动电极32偏移之后的另一个状态的可移动电极32和下部电极22被示出在图10A中和图10B的右侧。基于可移动电极32的这种偏移，由可移动电极32和固定电极31形成反射型的衍射光栅。
下部电极22的顶面与固定电极31的顶面之间的高度差Δh0被设定为下面表2中给出的值。此外，在衍射光栅调制器件21不工作时，可移动电极32的顶面与固定电极31的顶面之间的高度差被设定为尽可能近似为0。此外，在衍射光栅调制器件21工作时，可移动电极32的顶面与固定电极31的顶面之间的高度差Δh1(可移动电极32向下偏移的量)的最大值Δh1-MAX满足
Δh1-MAX＝λ/4，
这里，到衍射光栅调制器件21或衍射光栅调制装置11的入射光的波长由λ表示。此外，Δh1-MAX和Δh0之间的关系满足
Δh1-MAX≤(Δh0/3)。
要注意，可以通过改变施加给可移动电极32的电压来改变可移动电极32的顶面与固定电极31的顶面之间的高度差Δh1(可移动电极32向下偏移的量)。因为这可以改变衍射光的强度，所以可以进行等级控制。
此外，相邻固定电极31之间的距离d，存在于任意固定电极与相邻的可移动电极之间的间隙SP，固定电极31的宽度WF，固定电极31的有效长度LF，可移动电极32的宽度WM，可移动电极32的有效长度LM，被设定为下面表2中给出的值。表2中的单位是μm。
[表2]
Δh0＝0.85
d＝8.0
SP＝0.40
WF＝3.6
LF＝200
WM＝3.6
LM＝200
包括三个图像生成装置101R、101G和101B的图像形成装置可以概念性地具有与上面参照图12描述的相类似的构造，其中，图像生成装置101R、101G和101B分别包含衍射光栅调制装置组合件102R、102G和102B和光源(激光光源100R、100G和100B)，衍射光栅调制装置组合件102R、102G和102B包括如上所述的这种衍射光栅调制装置103R、103G和103B(具有与衍射光栅调制装置11相同的构造和结构)。同样，包括三个图像生成装置101R、101G和101B的图像形成装置的操作也类似于前面参照图12所描述的。因此，在这里省略了对图像形成装置的构造和结构以及操作的详细描述，以避免冗余。
实施例1
实施例1涉及根据用来实施本发明的第一模式的光学装置和图像生成装置。实施例1的光学装置包括光学器件，其中，多个衍射光栅调制器件(GLV)被排列为一维阵列。要注意，在下面的描述中，光学器件有时被称为衍射光栅调制装置，并且光学装置有时被称为衍射光栅调制装置组合件。此外，实施例1的图像形成装置包括类似于在图12中示出的光学装置(衍射光栅调制装置组合件)和光源(半导体激光器)。实施例1的光学装置(衍射光栅调制装置组合件)的示意性部分截面视图在图1A中示出，光学装置(衍射光栅调制装置组合件)的示意性底部平面视图在图4中示出。要注意，在图1A、1B、2A、2B和3A中，省略了衍射光栅调制器件等。
更具体地，实施例1的光学装置(衍射光栅调制装置组合件)包括
(A)光学器件(衍射光栅调制装置11)，
(B)安装衬底50，
(C)支持部件60，以及
(D)由散热片形成的冷却/散热部件70。
支持部件60通过粘合剂45被管芯接合(die bonding)到安装衬底50的面50A，安装衬底50由印刷电路板形成，该印刷电路板由玻璃环氧树脂镀铜层合板形成。同时，衍射光栅调制装置11通过粘合剂43的管芯接合而被连接到安装衬底50的另一个面50B。要注意，用于处理从外部输入的用于驱动衍射光栅调制装置的信号的电路以及其他必要的电路被设置在安装衬底50上。这类似地也适用于在这之后描述的实施例2到4。此外，冷却/散热部件70通过螺丝或粘合剂而被连接到支持部件60上。支持部件60充当用作由散热片形成的冷却/散热部件70的接合板。衍射光栅调制装置组合件可以通过螺丝、粘合剂等类似方式而被连接到图像形成装置的主体部分。
实施例1中的衍射光栅调制装置组合件还包括在其上设置有用于驱动衍射光栅调制装置11所必需的电路(例如10位或12位驱动器)的半导体芯片40。半导体芯片40通过粘合剂44的管芯接合而被连接到安装衬底50的面50B上。
要注意，在使用粘合剂43、44或45的接合中，可以通过将其加热到例如130到200℃来接合，不过这取决于粘合剂43、44或45的规格。这类似地适用于在这之后描述的实施例2和4。
在实施例1中，支持部件60由具有230W/m·K热导率的材料制成，具体地由厚度(t)为4mm的铝(Al)板制成。更具体地，由铝制成的支持部件60可以通过切割生成。
衍射光栅调制装置11和支持部件60通过设置在安装衬底50内部的传热单元、具体地通过传热过孔51而被彼此热连接。传热过孔51可以通过在安装衬底50中形成通孔，并将具有高热导率的材料(例如铜或银)填充到通孔中来获得。更具体地，可以使用通过丝网印刷方法来将具有高热导率的膏状材料(例如铜膏或银膏)填充到通孔中的方法，以及通过电镀方法填充具有高热导率的材料(例如铜)的方法。传热过孔51中每一个的一端都间接地接触(即，通过粘合剂43或44)光学器件(更具体地，接触组成衍射光栅调制装置11的支持部件12)，或者接触半导体芯片40。传热过孔51的另一端间接地接触(即，通过粘合剂45)支持部件60。
此外，衍射光栅调制装置11和半导体芯片40，以及半导体芯片40和设置在安装衬底50上的布线，例如通过连接线而被彼此电学连接。衍射光栅调制装置11和半导体芯片40由框架部件41(由热固性树脂材料制成)围住。此外，衍射光栅调制装置11和半导体芯片40被密封在封装树脂42中，以保护其连接线。在衍射光栅调制装置11和半导体芯片40，以及半导体芯片40和设置在安装衬底50上的布线以这种方式通过连接线而被彼此电学连接时，衍射光栅调制装置组合件可以形成为具有减小的尺寸和减小的重量。
在实施例1中以及在这之后描述的实施例2至4中，由玻璃板形成的平板状光传播部件13和支持部件12通过由Au80Sn20制成的低熔点金属材料层14而被接合(连接)在一起，如图11中概念性示出的。
在实施例1中，因为使用支持部件60，且除此之外还设置有传热过孔51，所以来自衍射光栅调制装置11的热以及来自半导体芯片40的热可以被有效地传送到冷却/散热部件70。此外，在使用支持部件60的实施例1中，可以充分地保证衍射光栅调制器件21的位置的高精确度，而这在只有具有高线性膨胀系数(例如大约为14×10-6/K，这高于支持部件12的线性膨胀系数3.1×10-6/K)和大约25GPa杨氏模量且柔性很大的安装衬底350的情况下是较难的。
在计算关于实施例1的光学装置(衍射光栅调制装置组合件)的热阻值(单位：℃/W)时，获得了在下面的表3中列出的这些值。此外，关于图13中所示传统装置的热阻值的计算结果在表3中也列出作为对比示例1。此外，关于对没有设置传热过孔51的实施例1的结构的热阻值计算结果在表3中列出作为对比示例2。要注意，S1和S0具有关系S1＝0.1×S0。
表3
 
实施例1 对比示例1 对比示例2
衍射光栅调制装置11 0.022 0.022 0.022
粘合剂43 0.440 0.440 0.440
安装衬底250 --- 7.85 7.85
传热过孔51 0.000 --- ---
粘合剂45 0.085 --- 0.085
支持部件60 0.049 --- 0.049
总量 0.596 8.31 8.45
从表3中，可以区别出，与对比示例1中的值相比，在支持部件60由具有230W/m·K或更大热导率的材料制成，并且光学器件(衍射光栅调制装置11)和支持部件60通过设置在安装衬底50中的传热装置(传热过孔51)而被彼此热连接的情况下，实施例1的整个系统中的热阻值可以被降低到约1/14。
实施例2
实施例2涉及根据用来实施本发明的第二模式的光学装置和图像形成装置。同样，实施例2的光学装置具体地包括光学器件(衍射光栅调制装置)，其中，多个衍射光栅调制器件(GLV)被排列为一维阵列。此外，实施例2的图像生成装置包括与前面参照图12描述的相类似的光学装置(衍射光栅调制装置组合件)和光源(半导体激光器)。实施例2的光学装置(衍射光栅调制装置组合件)的示意性部分截面视图在图1B中示出，光学装置(衍射光栅调制装置组合件)的安装衬底的示意性部分透视图在图5A中示出。此外，光学装置(衍射光栅调制装置组合件)的安装衬底和支持部件的示意性部分透视图在图5B中示出，并且安装衬底的示意性部分平面视图在图6A中示出。要注意，在图6A、6B、7A、7B和3B中，衍射光栅调制装置要被放置的位置由点划线指示，并且半导体芯片要被放置的位置由虚线指示。
更具体地，实施例2的光学装置(衍射光栅调制装置组合件)包括
(A)光学器件(衍射光栅调制装置11)，
(B)安装衬底150，
(C)支持部件160。
安装衬底150由印刷电路板形成并在其中形成有开口152，该印刷电路板由玻璃环氧树脂镀铜层合板形成。支持部件160通过与实施例1类似的粘合剂45的管芯接合而被连接到安装衬底150的面150A上。衍射光栅调制装置11通过粘合剂43的管芯接合而被连接到支持部件160的通过形成在安装衬底150中的开口152而暴露在外面的部分(支持部件突出部161)。支持部件突出部161的表面基本上与安装衬底150的另一个面150B齐平。此外，由散热片形成的冷却/散热部件70通过螺丝或粘合剂(这并非必要的)而被连接到支持部件160上。
实施例2中的衍射光栅调制装置组合件还包括半导体芯片40，其每一个都包括用于驱动衍射光栅调制装置11所必需的电路(例如10位或12位驱动器)。半导体芯片40通过粘合剂44的管芯接合而被连接到安装衬底150的面150B上。此外，半导体芯片40和支持部件160通过设置在安装衬底150中的传热途径、具体地是设置在安装衬底150中的传热过孔151而被彼此热连接。传热过孔151中的每一个在其一端间接地接触(即，通过粘合剂44)半导体芯片40，而在其另一端间接地接触(即，通过粘合剂45)支持部件160。
此外，在实施例2中，支持部件160由具有230W/m·K或更大热导率的材料形成，更具体地由在其支持部件突出部161处厚度为4mm、而其其他部分具有1.6mm厚度的铝(Al)板形成。更具体地，由铝制成的支持部件160可以通过切割形成。
此外，在实施例2中，衍射光栅调制装置11和半导体芯片40，以及半导体芯片40和设置在安装衬底150上的布线，通过连接线而被彼此电学连接。衍射光栅调制装置11和半导体芯片40由框架部件41(由热固性树脂材料制成)围住，并被埋在封装树脂42中，以保护连接线。在衍射光栅调制装置11和半导体芯片40，以及半导体芯片40和作为布线的电路以这种方式通过连接线而被彼此电学连接时，衍射光栅调制装置可以形成为具有减小的尺寸和减小的重量。
在实施例2中，因为衍射光栅调制装置11被连接到支持部件160暴露在形成于安装衬底150中的开口152中的部分(支持部件突出部161)，所以来自衍射光栅调制装置11的热可以被有效地辐射。结果，可以充分保证衍射光栅调制器件21的位置的高精确度。
计算关于实施例2的光学装置(衍射光栅调制装置组合件)的热阻值。计算表明各个位置的热阻值(单位：℃/W)表现为与表3中列出的、表示从实施例1中获得的值基本上相等(更具体地，这些值增加了0.002℃/W)。
要注意，开口152可以被设置在与安装衬底150的边缘间隔开的区域中，如图6A所示，或者可以被设置成沿着安装衬底150的边缘部分150C的切掉部分，如图6B所示。
实施例3
实施例3是对实施例2的修改。在实施例2中，半导体芯片40被连接到安装衬底150的面150B上。另一方面，在实施例3中，半导体芯片40通过粘合剂44的管芯接合而被连接到支持部件160暴露在形成于安装衬底150中的开口152中的部分(支持部件突出部161)，如在图2A中所示，其示出了光学装置(衍射光栅调制装置组合件)的示意性部分截面视图。要注意，安装衬底150的示意性部分透视图与在图5A中示出的一样，并且安装衬底150和支持部件160的示意性部分透视图与在图5B中示出的类似。安装衬底150的示意性部分平面视图在图7A中示出。
除了刚刚描述的半导体芯片40的这种连接状态之外，光学器件(衍射光栅调制装置)、光学装置(衍射光栅调制装置组合件)和图像生成装置的构造和结构与以上结合实施例2描述的一样。因此，在这里省略了对它们的重复描述，以避免冗余。
要注意，开口152可以被设置在与安装衬底150的边缘间隔开的区域中，如图7A所示，或者可以被设置成沿着安装衬底150的边缘部分150C的切掉部分的形状。
实施例4
实施例4涉及根据用来实施本发明的第三模式的光学装置和图像生成装置。同样，实施例4的光学装置具体地包括光学器件(衍射光栅调制装置)，其中，多个衍射光栅调制器件(GLV)被排列为一维阵列。此外，实施例4的图像形成装置包括与前面图12中所示装置类似的光学装置(衍射光栅调制装置组合件)和光源(半导体激光器)。实施例4的光学装置(衍射光栅调制装置组合件)的示意性部分截面视图在图3A中示出，并且安装衬底和支持部件的示意性部分平面视图在图3B中示出。
更具体地，实施例4的光学装置(衍射光栅调制装置组合件)，与在实施例2中类似地包括
(A)光学器件(衍射光栅调制装置11)，
(B)安装衬底250，以及
(C)支持部件260。
支持部件260通过粘合剂45的管芯接合而被连接到安装衬底250的面250A上，使得它从安装衬底250的边缘部分250C延伸到安装衬底250的外侧，所述安装衬底250由玻璃环氧树脂镀铜层合板形成。同时，光学器件(衍射光栅调制装置11)通过粘合剂43的管芯接合而被连接到支持部件260延伸到安装衬底250的外侧的部分(支持部件突出部261)。此外，由散热片形成的冷却/散热部件70通过螺丝或粘合剂(并非必要的)而被连接到支持部件260上。
实施例4中的衍射光栅调制装置组合件还包括半导体芯片40，在其中每一个上都设置有用于驱动衍射光栅调制装置11所必需的电路(例如10位或12位驱动器)。半导体芯片40通过粘合剂44的管芯接合被连接到支持部件260。
此外，在实施例4中，支持部件260由具有230W/m·K或更大热导率的材料形成，更具体地由在其支持部件突出部261处厚度为4mm、而其其他部分具有1.6mm厚度的铝(Al)板形成。更具体地，由铝制成的支持部件260可以通过切割形成。
此外，在实施例4中，衍射光栅调制装置11和半导体芯片40，以及半导体芯片40和作为布线设置在安装衬底250上的电路，通过连接线而被彼此电学连接。衍射光栅调制装置11和半导体芯片40由框架部件41(由热固性树脂材料制成)围住，并被埋在封装树脂42中，以保护连接线。在衍射光栅调制装置11和半导体芯片40，以及半导体芯片40和作为布线的电路以这种方式通过连接线而被彼此电学连接时，衍射光栅调制装置可以形成为具有减小的尺寸和减小的重量。
在实施例4中，因为衍射光栅调制装置11被连接到支持部件突出部261，所以来自衍射光栅调制装置11的热可以被有效地辐射。结果，可以充分保证衍射光栅调制器件21的位置的高精确度。
计算关于实施例4的光学装置(衍射光栅调制装置组合件)的热阻值。计算表明各个位置的热阻值(单位：℃/W)表现为基本上与从实施例2中获得的值相等。
除了上述之外，实施例4的光学装置(衍射光栅调制装置组合件)的构造和结构可以与以上结合实施例2描述的一样。因此，在这里省略了对它们的重复描述，以避免冗余。
要注意，半导体芯片40可以通过粘合剂的管芯接合而被连接到安装衬底250的另一个面250B上。在这种情况下，半导体芯片40和支持部件260优选地通过设置在安装衬底250中的传热途径、具体地通过用于传热的过孔而彼此热连接。用于传热的过孔可以被构造成使得它们中的每一个在其一端间接地(即，通过粘合剂)接触半导体芯片40，而在其另一端间接地(即，通过粘合剂45)接触支持部件260。
虽然结合本发明的优选实施例对本发明进行了描述，但是本发明不限于此。衍射光栅调制器件、光学器件(衍射光栅调制装置)、光学装置(衍射光栅调制装置组合件)和图像生成装置的结构和构造仅仅是说明性的，并且可以被适当地改变。同样，形成衍射光栅调制装置组合件、衍射光栅调制器件的各种部件的材料，以及部件的尺寸等仅仅是说明性的，并且可以被适当地改变。
在半导体芯片产生的热较少时，不需要设置用于将半导体芯片与支持部件彼此热连接而传热的过孔。
虽然在实施例2中支持部件突出部161被设置在支持部件160上，但是支持部件160暴露在形成于安装衬底150的开口152中的部分的表面可以基本上与安装衬底150的面150A齐平，如在图2B示意性部分截面视图中可见的。要注意，刚刚描述的结构也可以应用于实施例3或实施例4。
虽然在上述的实施例中，支持部件60、160和260由铝(Al)制成，但它们可以由铜(Cu)、铍铜合金、银或金制成。或者，它们可以由选自上述材料中的至少两种材料制成。在这种情况下，支持部件优选地形成在多层结构中。
虽然在上述的实施例中，可移动电极32的顶面和固定电极31的顶面平行于下部电极22的顶面延伸，但可移动电极32和固定电极31可以被形成为相对于下部电极22的顶面倾斜闪耀角θD的闪耀类型的电极，使得例如只可以发射正一级(m＝+1)的衍射光。
虽然已经使用特定的术语描述了本发明的优选实施例，但是这种描述只是为了说明的目的，应该理解，可以作出改变和变化而不会脱离所附权利要求的精神或范围。

Claims (21)

1.一种光学装置，包括：
光学器件，该光学器件由衍射光栅调制装置形成；
安装衬底；
支持部件；以及
冷却或散热部件；
所述支持部件被连接到所述安装衬底的第一面；
所述光学器件被连接到所述安装衬底的第二面；
所述冷却或散热部件被连接到所述支持部件；
所述光学器件和所述支持部件通过设置在所述安装衬底内部的传热单元而被彼此热连接；
所述支持部件由具有230W/m·K或更大热导率的材料制成。
2.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述传热单元由形成在所述安装衬底内部的、用于传热的过孔形成。
3.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述支持部件由铝、铜、铍铜合金、银或金制成。
4.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述安装衬底由印刷电路板形成。
5.根据权利要求1所述的光学装置，还包括半导体芯片，所述半导体芯片包括用于驱动所述光学器件所必需的电路，所述半导体芯片被连接到所述安装衬底的第二面。
6.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述衍射光栅调制装置包括多个衍射光栅调制器件，所述衍射光栅调制器件包括下部电极、被支持在所述下部电极上方的带状固定电极和被支持在所述下部电极上方、与所述固定电极具有并列关系的带状可移动电极，多个衍射光栅调制器件的其中每一个都包括由于所述可移动电极在静电力作用下向所述下部电极偏移而由所述可移动电极和所述固定电极形成的衍射光栅，所述静电力通过对所述可移动电极和所述下部电极施加电压产生并且在所述可移动电极和形成在所述支持部件表面上的所述下部电极之间起作用。
7.一种光学装置，包括：
光学器件，该光学器件由衍射光栅调制装置形成；
安装衬底；以及
支持部件；
所述安装衬底在其中形成有开口；
所述支持部件被连接到所述安装衬底的一个面；
所述光学器件被连接到所述支持部件的暴露在形成于所述安装衬底内的所述开口中的部分；
所述支持部件由具有230W/m·K或更大热导率的材料制成。
8.根据权利要求7所述的光学装置，还包括连接到所述支持部件的冷却或散热部件。
9.根据权利要求7所述的光学装置，其中，所述支持部件由铝、铜、铍铜合金、银或金制成。
10.根据权利要求7所述的光学装置，其中，所述安装衬底由印刷电路板形成。
11.根据权利要求7所述的光学装置，还包括半导体芯片，所述半导体芯片包括用于驱动所述光学器件所必需的电路，所述半导体芯片被连接到所述支持部件的暴露在形成于所述安装衬底内的所述开口中的部分。
12.根据权利要求7所述的光学装置，其中，所述衍射光栅调制装置包括多个衍射光栅调制器件，所述衍射光栅调制器件包括下部电极、被支持在所述下部电极上方的带状固定电极和被支持在所述下部电极上方、与所述固定电极具有并列关系的带状可移动电极，多个衍射光栅调制器件的其中每一个都包括由于所述可移动电极在静电力作用下向所述下部电极偏移而由所述可移动电极和所述固定电极形成的衍射光栅，所述静电力通过对所述可移动电极和所述下部电极施加电压产生并且在所述可移动电极和形成在所述支持部件表面上的所述下部电极之间起作用。
13.一种光学装置，包括：
光学器件，该光学器件由衍射光栅调制装置形成；
安装衬底；以及
支持部件；
所述支持部件以从所述安装衬底边缘部分延伸到所述安装衬底外侧的方式而被连接到所述安装衬底的一个面；
所述光学器件被连接到所述支持部件的延伸到所述安装衬底的外侧的部分；
所述支持部件由具有230W/m·K或更大热导率的材料制成。
14.根据权利要求13所述的光学装置，还包括连接到所述支持部件的冷却或散热部件。
15.根据权利要求13所述的光学装置，其中，所述支持部件由铝、铜、铍铜合金、银或金制成。
16.根据权利要求13所述的光学装置，其中，所述安装衬底由印刷电路板形成。
17.根据权利要求13所述的光学装置，还包括半导体芯片，所述半导体芯片包括用于驱动所述光学器件所必需的电路，所述半导体芯片被连接到所述支持部件的延伸到所述安装衬底的外侧的部分。
18.根据权利要求13所述的光学装置，其中，所述衍射光栅调制装置包括多个衍射光栅调制器件，所述衍射光栅调制器件包括下部电极、被支持在所述下部电极上方的带状固定电极和被支持在所述下部电极上方、与所述固定电极具有并列关系的带状可移动电极，多个衍射光栅调制器件的其中每一个都包括由于所述可移动电极在静电力作用下向所述下部电极偏移而由所述可移动电极和所述固定电极形成的衍射光栅，所述静电力通过对所述可移动电极和所述下部电极施加电压产生并且在所述可移动电极和形成在所述支持部件表面上的所述下部电极之间起作用。
19.一种图像生成装置，包括：
光源；以及
光学装置，其包括用于发射从所述光源入射的光的光学器件、安装衬底、支持部件和冷却或散热部件，其中所述光学器件由衍射光栅调制装置形成；
所述支持部件被连接到所述安装衬底的第一面；
所述光学器件被连接到所述安装衬底的第二面；
所述冷却或散热部件被连接到所述支持部件；
所述光学器件和所述支持部件通过设置在所述安装衬底内部的传热单元而被彼此热连接；
所述支持部件由具有230W/m·K或更大热导率的材料制成。
20.一种图像生成装置，包括：
光源；以及
光学装置，其包括用于发射从所述光源入射的光的光学器件、安装衬底和支持部件，其中所述光学器件由衍射光栅调制装置形成；
所述安装衬底在其中形成有开口；
所述支持部件被连接到所述安装衬底的一个面；
所述光学器件被连接到所述支持部件的暴露在形成于所述安装衬底内的所述开口中的部分；
所述支持部件由具有230W/m·K或更大热导率的材料制成。
21.一种图像生成装置，包括：
光源；以及
光学装置，其包括用于发射从所述光源入射的光的光学器件、安装衬底和支持部件，其中所述光学器件由衍射光栅调制装置形成；
所述支持部件以从所述安装衬底的边缘部分延伸到所述安装衬底外侧的方式而被连接到所述安装衬底的一个面；
所述光学器件被连接到所述支持部件的延伸到所述安装衬底的外侧的部分；
所述支持部件由具有230W/m·K或更大热导率的材料制成。
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