JP2009003454A - 温度制御可能な光変調器モジュール及び温度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】温度による光変調器の誤作動を除去でき、かつ光変調器モジュールに電源印加直後に光変調器の動作を速やかに安定化することができる、マイクロヒータを備えた光変調器モジュールを提供する。
【解決手段】本発明による光変調器モジュールは、光源から入射された光を変調して出射する光変調器と、前記光変調器に設けられるマイクロヒータと、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、光変調器モジュールに関するもので、より詳細には、光変調器の温度を制御するためのマイクロヒータと、冷却部と、チューニング可能な温度センサと、を備えた光変調器モジュールに関する。

光変調器は、入射された光を反射または回折させて所望の輝度値を有する変調光を出力できる素子であって、電気機械的にマイクロミラーの位置を調整して干渉効果を起こす素子である。

このような光変調器は、光変調器に備えられたマイクロミラーの位置を制御する圧電体の収縮と膨張により、入射された光を変調して変調光を出力する。但し、マイクロミラーは温度変動性を有しているため、光変調器の動作における温度変化が考慮すべき問題となっている。すなわち、正確な光変調器の動作による変調光を出力するためには、マイクロミラーの位置を制御する圧電体の収縮と膨張に影響を与える温度を制御することが非常に重要である。

従来、このような問題点を解決するために、光変調器の近くに放熱板を直接取り付けて光変調器内部の温度を制御する方式が知られている。しかし、放熱板のサイズが大きいことから、この方式は、プロジェクションテレビのようなプロジェクション方式のディスプレイ装置のみに使用でき、携帯電話のような小型機器には適用できない。さらに、この方式は、単に熱の循環を円滑にして温度の急激な変化を防ぐものであり、特定温度範囲内に光変調器の温度が維持されるように制御することは困難である。

また、光変調器モジュールは、最初に電源を投入してから、モジュール内に位置する駆動回路が加熱されて安定するまでに約３〜３０分かかる。したがって、光変調器により変調された出力光を用いて表示される映像は、電源投入後に数分間は不安定な状態であるという問題点がある。

また、光変調器には温度に関する他の問題点もある。光変調器、特に、線形光を出力する回折型光変調器の場合には、光変調器の領域全体に亘って温度を均一にすることにより個別マイクロミラーの位置を安定化することが同一映像を出力するのに必須である。

しかし、光変調器の製造工程のばらつきに起因して、温度の任意の変化に対し、マイクロミラーの位置変動が不均一になることもある。これを相殺できるほどマイクロミラーの位置を調整することはかなり難しい。

また、光変調器モジュールは多様なマルチメディア機能を備えた携帯用電子機器、例えば、携帯電話などに組み込まれて使われるので、携帯用電子機器の他の素子による温度上昇の影響を受ける。

従来、温度センサの温度測定原理は大別して、熱膨張を用いる方法、温度変化に伴う抵抗の変化を用いる方法、ペルチェ効果を用いる方法、光の強さを用いる方法などがある。そのうち、温度変化に伴う抵抗の変化を用いる方法は、単位温度変化に関する抵抗変動率を応用して、変動される抵抗値により該当温度を測定することである。このような温度変化に伴う抵抗値の変化を用いる温度センサとしては、ＲＴＤ（測温抵抗体：resistance temperature detector）温度センサまたはサーミスタなどが使用される。ＲＴＤ温度センサは、温度の変化に伴って電気抵抗が増加する性質を用いたセンサであり、サーミスタは、温度の増加に伴って抵抗値が減少したり（例えば、ＮＴＣ：negative temperature coefficient thermistorやＣＴＲ：critical temperature resistorを用いた場合）、増加（例えば、ＰＴＣ：positive temperature coefficient thermistorを用いた場合）したりする抵抗温度係数の特性を用いた、半導体からなるセンサのことをいう。

このようなＲＴＤ温度センサまたはサーミスタは、温度に関する抵抗温度係数が大きいため微小温度の精密測定に優れ、構造が簡単なので小型化が可能である。特に、白金（Ｐｔ）を用いたＲＴＤ温度センサは、温度変化に伴う抵抗値に鋭敏に反応するので正確性と再現性に優れ、最も多く用いられるものの一つである。

温度センサとしてＲＴＤを使用した場合には、抵抗と温度との間には以下の式（１）が成立する。
Ｒ＝Ｒ₀［１＋α（Ｔ−Ｔ₀）] （１）

式（１）において、Ｒ₀は初期抵抗値、αは抵抗温度係数、Ｔは温度、Ｔ₀は初期温度である。αは温度センサ金属の材質により異なる。温度センサは、上記したような抵抗と温度との関係を用いて温度を測定することができる。このとき、初期抵抗値Ｒ₀は、温度センサに用いられた抵抗の初期抵抗値であって、この値が正確に設計されれば、式（１）から誤差のない正確な温度を測定することができる。

従来、温度センサの初期抵抗値には、製造者が設計した設計値と、その設計値に基づいて実際に製造した抵抗値との間に誤差が存在した。このような誤差は、製造工程中に発生した誤差であって、抵抗値に影響を与えられる抵抗の幅、長さ、厚さ、比抵抗値から発生した誤差に起因する。したがって、このような製造工程中に生じるおそれのある誤差を減らすためには、温度センサが所望の初期抵抗値を有するようにチューニング（tuning）する方法が求められる。

従来技術による温度センサのチューニング方法は、抵抗を固定抵抗部と変更抵抗部とに分けて製造した後、抵抗値をリアルタイムで観察しながら変更抵抗部をレーザを用いてチューニングすることにより、所望の初期抵抗に最も近い初期抵抗を有する温度センサを製造することができた。しかし、このような方法は、レーザの線幅が大きくて小型化された温度センサに適用するのが困難であった。

こうした従来技術の問題点に鑑み、本発明は、従来の光変調器モジュールに生じ得る温度に応じる光変調器の誤作動を除去するために、温度を制御できるマイクロヒータと温度センサとを備えた光変調器モジュールを提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、光変調器モジュールに電源投入直後に、できるだけ速く光変調器の動作を安定させることができる光変調器モジュールを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、光変調器モジュールの製造工程に追加の工程を必要とせず、簡単に光変調器の温度を制御できる光変調器モジュールを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、マイクロヒータを用いて光変調器温度を制御できることから、小型化された電子製品に使用できる光変調器モジュールを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、光変調器モジュールの内部にて光変調器の温度が時空間的に均一に分布されるように冷却部を設置して制御することにより、優れた映像出力を確保することである。

本発明のさらに他の目的は、温度センサの製造工程中に生じ得る誤差を最小化する温度センサのチューニング方法及びこれにより製造された温度センサを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、小型化された電子製品に適用可能な温度センサのチューニング方法及びこれにより製造された温度センサを提供するである。

本発明の上記以外の目的は下記の好ましい実施例を通してより容易に理解できよう。

上述した目的を達成するための本発明の一態様によれば、光変調器モジュールが提供される。本発明の一実施例によれば、光源から入射された光を変調して出射する光変調器と、前記光変調器に設けられるマイクロヒータと、を備える光変調器モジュールが提供される。ここで、前記マイクロヒータの電線は、前記マイクロヒータの周縁に隣接するように、前記周縁の内側に沿って形成されることができ、前記マイクロヒータは前記光変調器のミラーが形成される面に設けられることができる。

また、マイクロヒータは、前記光変調器のミラーが形成された面の反対面に設けられることができ、このとき、マイクロヒータの電線は、温度を均一にするために前記マイクロヒータ上にジグザグ状で形成されることができる。

また、マイクロヒータは、Ａｕ薄膜、Ｐｔ薄膜、または他の金属膜のいずれか一つであることができ、前記マイクロヒータは、電圧のオンオフ（ｏｎ／ｏｆｆ）駆動により前記光変調器の温度を制御したり、マイクロヒータに流れる電流値に応じて前記光変調器の温度を制御したりすることができる。

また、光変調器モジュールは、光変調器の温度を測定する温度センサをさらに備えることができ、このとき、温度センサは、ＰｔまたはＡｕのいずれか一つからなるＲＴＤ（Resistive Temperature Detector）またはサーミスタであることができる。

本発明の他の実施例によれば、一面に光が入力されて変調されて出力される鏡面が形成された光変調器と、前記光変調器の他面に接触するか、または前記他面から垂直方向に所定距離だけ離隔して配置された冷却部と、を備える光変調器モジュールが提供される。

前記冷却部は、ペルチェ効果を用いたＴＥＣ（Thermoelectric Cooler）であってもよい。また、前記光変調器モジュールは、前記光変調器の前記他面から垂直方向に離隔空間を形成する離隔部をさらに備え、前記冷却部は前記離隔空間に配置されてもよい。また、前記離隔部で前記冷却部が配置された位置とは異なる位置に温度センサが配置されてもよい。

前記温度センサは、サーミスタまたはＲＴＤであることができる。また、前記冷却部は、ペルチェ効果を用いたＴＥＣであり、前記温度センサが測定した温度に応じて前記冷却部に流れる電流を制御する制御回路をさらに備えることができる。

また、前記制御回路は、前記温度センサの測定温度が前記光変調器の予め設定された動作スレッショルド以上である場合と未満である場合とで前記冷却部に流れる電流の方向が逆になるように制御することができる。

前記光変調器は複数のマイクロミラーは一列に配列して形成され、前記冷却部は前記複数のマイクロミラーそれぞれに対応するように他面に配置される複数のサブ冷却部で構成されてもよい。前記複数のサブ冷却部は、前記それぞれのマイクロミラーの位置に応じて接触面積が違っていてもよい。

また、前記サブ冷却部は、ペルチェ効果を用いたＴＥＣであり、前記サブ冷却部は、それぞれのマイクロミラーの位置に応じて、互いに異なるドーピングレベル（Doping Level）でドーピングされた半導体で構成されることができる。

本発明のさらに他の実施例によれば、一面に光が入力されて変調されて出力される鏡面が形成された光変調器と、前記光変調器の他面から垂直方向に離隔空間を形成し、金属からなる離隔部と、前記離隔空間に配置され、前記光変調器から熱を吸収する熱伝導部と、前記離隔部で前記熱伝導部が配置された面の反対面に配置される冷却部と、を備えることを特徴とする光変調器モジュールが提供される。

前記冷却部は、ペルチェ効果を用いたＴＥＣであってもよい。

本発明のさらに他の実施例によれば、一面に光が入力されて変調されて出力される鏡面が形成された光変調器と、前記光変調器の他面から垂直方向に離隔空間を形成し、金属からなる離隔部と、前記離隔空間に配置され、前記光変調器から熱を吸収する熱伝導部と、前記一面に接触する光学基板と、前記光学基板で前記光変調器が接触した面の反対面に配置された冷却部と、を含むことを特徴とする光変調器モジュールが提供される。

前記冷却部は、前記光学基板の反対面に形成された放熱板を備えることができる。また、前記冷却部は、第１冷却部と第２冷却部とで構成され、前記第１冷却部と第２冷却部とは前記光学基板を通して光が入射され前記光変調器により変調された変調光が出力される空間だけ離隔して配置されてもよい。

上述した目的を達成するための本発明の他の態様によれば、冷却方法が提供される。本発明の一実施例によれば、光変調器モジュールに備えられたＴＥＣによる光変調器の冷却方法であって、前記光変調器モジュールの内部に備えられた温度センサが光変調器の内部の温度を測定するステップと、前記光変調器モジュールの内部に備えられた制御回路によって、温度センサの測定温度が前記光変調器の予め設定された動作スレッショルド以上である場合と未満である場合とで前記ＴＥＣに流れる電流の方向が逆になるように制御するステップと、前記制御回路の制御により前記ＴＥＣが前記光変調器の熱を吸収するか、または前記光変調器へ熱を放出するステップと、を含むことを特徴とする冷却方法が提供される。

上述した目的を達成するための本発明のさらに他の態様によれば、冷却方法を行うためのプログラムが記録された記録媒体が提供される。

本発明の一実施例によれば、光変調器モジュールに備えられたＴＥＣによる前記光変調器の冷却方法を行うためのプログラムが記録された記録媒体であって、前記光変調器モジュールの内部に備えられた温度センサが測定した光変調器内部の温度と予め設定された動作スレッショルドとを比較するステップと、前記光変調器モジュールの内部に備えられた制御回路の測定温度が前記光変調器の予め設定された動作スレッショルド以上である場合と未満である場合とで前記ＴＥＣに流れる電流の方向が逆になるように制御するステップと、を含むことを特徴とする冷却方法を行うためのプログラムが記録された記録媒体が提供される。

本発明のさらに他の態様によれば、基板と、前記基板上に配置された複数の電極と、一端が前記電極にそれぞれ接続され、かつ電極同士は接続しない複数の固定抵抗と、複数の前記固定抵抗の間に並列に接続され、前記電極の間に流れる電流に応じて順次切れる複数の変動抵抗と、を備える温度センサが提供される。

ここで、固定抵抗は、一端が前記電極に接続する接触固定抵抗と、前記電極に接続しない非接触固定抵抗と、前記接触固定抵抗と前記非接触固定抵抗との間を接続させるブリッジ固定抵抗と、を備えることができ、前記固定抵抗及び前記変動抵抗はサーミスタまたはＲＴＤからなってもよい。

また、複数の変動抵抗の一つ以上はその幅が他の変動抵抗と異なってもよく、前記複数の変動抵抗は前記温度センサが所望の目標抵抗値より小さい基本抵抗値を有するように前記固定抵抗の間に接続され、前記基本抵抗値は前記変動抵抗が切れる前の前記変動抵抗及び前記固定抵抗の合成抵抗値のことであり、固定抵抗及び前記変動抵抗は、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、及びＷのいずれか一つからなることがよい。また、前記温度センサは、回折型、反射型、及び透過型の少なくともいずれか一つを採用することができる。

本発明のさらに他の態様によれば、基板上に配置された電極間の抵抗値を測定するステップと、前記測定された抵抗値と目標抵抗値とを比較するステップと、前記測定された抵抗値と前記目標抵抗値とが同一範囲でない場合は、前記固定抵抗に接続する前記複数の変動抵抗のいずれか一つを切るステップと、を含む温度センサのチューニング方法が提供される。

ここで、前記複数の変動抵抗のいずれか一つを切るステップは、前記電極に流れる電流または前記電極の電圧を上昇させて前記複数の変動抵抗を順次切ることができる。

本発明による光変調器モジュールによれば、マイクロヒータにより光変調器温度が制御できるので、一定範囲内で温度変化に関わらず正確な光変調器動作を確保できる。

また、本発明は、マイクロヒータを用いて光変調器温度を直接制御することができるので、消費電力が小さく、体積を増すこともなく、携帯電話端末のような小型機器にも応用できる。

また、本発明は、光変調器モジュールに電源投入直後に、速く光変調器の動作を安定させることができる。

また、本発明は、光変調器の製造工程に追加の工程を必要とせずに、簡単に光変調器温度を制御することができる。

また、本発明によれば、冷却部を光変調器モジュール内部または外部に配置することにより、光変調器モジュール内部自体から発生する温度変化及び周辺温度の変化に伴って光変調器の動作温度が変わるのを防止できるので、均一な光特性の出力映像が得られる。

また、光変調器の構造的特性による位置上の温度差を均一に制御できるので、光変調器から出力される映像を均一にすることができる。

そして、本発明による温度センサのチューニング方法及びこれにより製造された温度センサによれば、温度センサの工程中に生じ得る誤差を最小化して設計値に近い初期抵抗値を有することができる。

また、本発明による温度センサのチューニング方法及びこれにより製造された温度センサによれば、小型化された機器に適用可能な温度センサを提供することができる。

本発明は多様な変更を加えることができ、様々な実施例を有することができるが、ここではいくつかの特定の実施例を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、本発明がこれらの特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変更、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。

以下の説明において、「第１」、「第２」などの用語は、多様な構成要素を説明するために用いることに過ぎず、前記構成要素がこれらの用語により限定されるものではない。また、これらの用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的だけに用いられる。例えば、本発明の権利範囲内における第１構成要素は第２構成要素であると称することもでき、同様に第２構成要素も第１構成要素であると称することもできる。「及び」／「または」という用語は、複数の関連のある記載項目の組み合わせまたは複数の関連のある記載項目のうち何れかの項目を意味する。

ある構成要素が他の構成要素に「連結」あるいは「接続」されていると記載されている場合には、その他の構成要素に直接的に連結または接続されていることだけでなく、中間に他の構成要素が存在してもよいと理解しなければならない。一方、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結」あるいは「直接接続」されていると記載されている場合には、中間に他の構成要素が存在しないと理解しなければならない。

本願で用いた用語は、単に特定の実施例を説明するために用いたものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文の中で明らかに表現しない限り、複数の表現を含む。本願において、「含む」または「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在を指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除するものではないと理解しなくてはならない。

別に定義しない限り、技術的または科学的用語を含んで、ここで用いられる全ての用語は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有する。一般的に用いられる予め定義しているような用語は、関連技術の文脈上の意味と一致する意味を有すると解釈すべきで、本願で明確に定義しない限り、理想的または過度に形式的意味として解釈されない。

以下、添付した図面を参照して、本発明による好ましい実施例を詳細に説明し、本発明を説明するに当たって、図面番号に拘わらず同一かつ対応の構成要素には同一の図面符号を付し、これに対する重複説明は省略する。

図１を参照して、本発明の一実施例による光変調器モジュールを用いたディスプレイ装置の概略的な構成を説明する。図１は、本発明の一実施例による光変調器モジュールを用いたディスプレイ装置の全体システムを概略的に示す構成図である。

ディスプレイ装置１００は、光源１１０、光変調器１２０、駆動回路１２５、スキャナー１３０、及び映像制御部１５０を含む。ここで、光源１１０、光変調器１２０、駆動回路１２５、及びスキャナー１３０は、投射型ディスプレイ装置の投射部の一実施例に該当する。

光源１１０は、スクリーン１４０に映像が投射できるように光を照射する。光源１１０は、白色光を照射することもでき、光の三原色の赤色光、緑色光、および青色光のいずれか一つまたは全てを照射することもできる。光源１１０は、レーザ、ＬＥＤ、またはレーザダイオードであることが好ましい。白色光を照射する際には色分離部（図示せず）を設けて、白色光を所定条件に応じて赤色光、緑色光、及び青色光に分離することができる。また、赤色光、緑色光、青色光の光源全てを任意の順に順次走査することができる。

光源１１０と光変調器１２０との間に照明光学系１１５があって、光源１１０から投射される光の方向を所定の角度に反射して光変調器１２０に光を集中させることができる。色分離部（図示せず）により色分離が行われた場合は、光を集中させる機能を加えることができる。

光変調器１２０は、駆動回路１２５から提供される駆動信号により、光源１１０から照射された入射光を変調した変調光を出力する。光変調器１２０と駆動回路１２５とは、以下の図３に説明する光変調器モジュールに該当する。

光変調器１２０は、一列に配置された複数のマイクロミラーで構成され、一つのフレーム映像での垂直走査線または水平走査線に該当する線形映像を担当する。すなわち、光変調器１２０は、線形映像について、入力された駆動信号に応じて線形映像の各ピクセルに該当する各マイクロミラーの変位を変化させることにより、入射光の輝度を変化させた変調光を出力する。

複数のマイクロミラーは、垂直走査線または水平走査線を構成するピクセルの数と同一であるか、その倍数であるのが好ましい。変調光は、後でスクリーン１４０に投射される垂直走査線または水平走査線の映像情報（例えば、垂直走査線または水平走査線を構成する各ピクセルの輝度値）が反映された光であって、０次回折光または＋ｎ次回折光、−ｎ次回折光（ｎは自然数）であり得る。

駆動回路１２５は、映像制御部１５０からの映像制御信号に応じて出力される変調光の輝度を変化させる駆動信号を光変調器１２０に提供する。駆動回路１２５が光変調器１２０に提供する駆動信号は、駆動電圧または駆動電流である。

集束光学系１３１は、光変調器１２０から出力された変調光をスキャナー１３０に伝達する。この集束光学系１３１は、一つ以上のレンズを含み、必要により倍率を調節して光変調器１２０の大きさ及びスキャナー１３０の大きさに合わせて変調光を拡大または縮小させて伝達する。

スキャナー１３０は、光変調器１２０から入射された変調光を所定角度で反射してスクリーン１４０に投射する。ここで、その所定角度は、映像制御部１５０から入力されたスキャナー制御信号に応じて決定される。スキャナー制御信号は映像制御信号と同期して、スクリーン１４０上の垂直走査線（または水平走査線）の位置に変調光が投射される角度にスキャナー１３０を回転させる。すなわち、スキャナー制御信号は、駆動角及び駆動速度に関する情報を含んでおり、駆動角及び駆動速度に応じてスキャナー１３０は特定時点で特定位置に位置することになる。スキャナー１３０は、ポリゴンミラー（Polygon Mirror）、回転バー（Rotating bar）、またはガルバノミラー（Galvano Mirror）、ＭＥＭＳミラーなどを使用できる。

光変調器１２０からの変調光は、上述したように、０次回折光、＋ｎ次回折光、または−ｎ次回折光などであり得る。各回折光は、スキャナー１３０によりスクリーン１４０に投射される。この場合、各回折光の経路が互いに異なるため、スリット１３３を設けて必要とされる次数の回折光を選択してスクリーン１４０に投射されるようにする。投射光学系１３２は光変調器１２０からの変調光がスキャナー１３０に投射されるようにし、投射レンズ（projection lens）（図示せず）を含んでいる。

映像制御部１５０は、一つのフレームに該当する映像信号を受信して駆動回路１２５に提供する。また、映像制御部１５０は、スキャナー制御信号及び光源制御信号をそれぞれスキャナー１３０及び光源１１０に提供する。すなわち、映像制御信号とスキャナー制御信号と光源制御信号とは、スキャナー１３０の回転角度または光源を調節するように互いに同期する。このように、互いに連動されるスキャナー制御信号及び光源制御信号により、一つのフレーム映像がスクリーン１４０上に表示される。

本発明に適用される光変調器１２０は次の通りである。光変調器は、直接光のオン／オフを制御する直接方式と、反射及び回折を用いる間接方式とに大別され、また、間接方式は静電方式と圧電方式とに分けられる。ここで、光変調器は駆動方式にかかわらず本発明に適用可能である。

静電駆動方式の格子光変調器は、反射表面部を有し、基板上部に浮遊（suspended）する、多数の一定に離隔した変形可能な反射型リボンを含む。

まず、絶縁層がシリコン基板上に蒸着され、次に、犠牲二酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜の蒸着工程が行われる。窒化シリコン膜は、リボンにパターニングされ、二酸化シリコン層の一部がエッチングされてリボンが窒化物フレームにより酸化物スペーサ層上に維持されるようにする。

リボン上の反射表面と基板の反射表面との間の垂直距離ｄで規定された変調器の格子振幅は、リボン（第１電極としての役割をするリボンの反射表面）上の圧電体上下部に電圧を印加することで制御される。

以下において、図２ａ及び図２ｂを参照して光変調器について詳細に説明する。図２ａは、本発明に適用可能な間接光変調器のうち、圧電体を用いた一形態の回折型光変調器のマイクロミラーを示す斜視図である。

冷却部を用いて光変調器の温度を制御する本発明の光変調器モジュールには、回折型光変調器以外にも透過型光変調器または反射型光変調器が使用でき、光変調器の種類に限定されるものではない。以下では回折型光変調器を中心にして説明する。

図２ａを参照すると、基板２１０、絶縁層２２０、犠牲層２３０、リボン構造物２４０、及び圧電体２５０を含むマイクロミラーが示されている。すなわち、光変調器の一面はマイクロミラーが形成されたミラー面であり、光変調器の他面は基板である構造になっている。

基板２１０は一般的に使用される半導体基板であり、絶縁層２２０はエッチング停止層として蒸着され、犠牲層として使用される物質をエッチングするエッチャント（ここで、エッチャントはエッチングガスまたはエッチング溶液である）について選択比が高い物質で形成される。ここで、絶縁層２２０上には入射光を反射するための下部反射層２２０（ａ）が形成されてもよい。

犠牲層２３０は、リボン構造物２４０が絶縁層２２０と一定間隔離隔されるように両サイドからリボン構造物２４０を支持し、中心部に空間を形成する役割をする。

リボン構造物２４０は、入射光に回折及び干渉を起こして信号を光変調する役割をする。リボン構造物２４０の形態は、上述したように複数のリボン形状で構成されてもよく、リボンの中心部に複数のオープンホール２４０（ｂ）を備えてもよい。また、圧電体２５０は、上部及び下部電極間の電圧差により発生する上下または左右の収縮あるいは膨張程度に応じてリボン構造物２４０が上下に動くように制御する。すなわち、圧電現象を逆に利用したものである。

この場合、温度が圧電体の収縮または膨張に影響を与えることになり、リボン構造物２４０の位置もその影響を受けて回折及び干渉を起こし出力される変調光が一定でない結果をもたらすことになる。

以下において、光変調器が入射光を変調する過程について説明し、また、温度変化が光変調器に与える影響について説明する。

光変調器の下部反射層２２０（ａ）は、リボン構造物２４０に形成されたホール２４０（ｂ）に対応して形成される。例えば、光の波長がλである場合は、リボン構造物２４０に形成された上部反射層２４０（ａ）と絶縁層２２０に形成された下部反射層２２０（ａ）との間の間隔が（２Ｌ）λ／４（Ｌは自然数）になるようにする第１電圧が圧電体２５０に印加される。このとき、０次回折光（反射光）である場合、上部反射層２４０（ａ）から反射された光と下部反射層２２０（ａ）から反射された光との間の全体経路の差はＬλとなり、補強干渉をして変調光は最大輝度を有する。ここで、＋１次及び−１次回折光の場合、光の明るさは相殺干渉により最小値を有する。

また、リボン構造物２４０に形成された上部反射層２４０（ａ）と絶縁層２２０に形成された下部反射層２２０（ａ）との間の間隔が（２Ｌ＋１）λ／４（Ｌは自然数）になるようにする第２電圧が圧電体２５０に印加される。このとき、０次回折光（反射光）である場合、上部反射層２４０（ａ）から反射された光と下部反射層２２０（ａ）から反射された光との間の全体経路の差は（２Ｌ＋１）λ／２となり、相殺干渉をして変調光は最小輝度を有する。ここで、＋１次及び−１次回折光の場合、光の輝度は補強干渉により最大値を有する。

このような干渉の結果からマイクロミラーは反射光または回折光の光量を調節して一つのピクセルに関する信号を光に乗せることができる。上述した説明では、リボン構造物２４０と絶縁層２２０との間の間隔が（２Ｌ）λ／４または（２Ｌ＋１）λ／４である場合を説明したが、リボン構造物２４０と絶縁層２２０との間の間隔を調節して、入射光の回折、反射により干渉される光の輝度を調節できる多様な実施例が本発明に適用できることは明らかである。

前述したマイクロミラーは、圧電方式を用いてその位置が調整されるが、光変調器の温度によっても上部反射層の位置が任意に変わることができる。この場合、上部反射層２４０（ａ）と下部反射層２２０（ａ）から反射された光の経路差を正確に調節しても所望の補強及び相殺干渉を起こすことができないため、周辺環境の温度変化により光変調器の圧電制御方式には誤差が生じるおそれがあり、ディスプレイ装置を使用し続けることにより温度が上昇して同一の品質の映像を持続的に出力することができなくなる。

以下に説明する、一定温度を維持するための冷却部を備えた光変調器モジュールは、上述した回折型光変調器が備えられたディスプレイ装置に適用可能である。すなわち、携帯電話、ＰＤＡ（Personal digital assistants）、ノートパソコンなどの多様なマルチメディア機能を備えた携帯用電子機器において、消費電力の減少のために投射型表示部をさらに有するモバイルディスプレイ装置に本発明の内容を適用することも可能である。

上述したように、光変調器が備えられた光変調器モジュールが上述した携帯用電子機器に適用される場合には、携帯用電子機器内部の他の素子から発生した熱により光変調器モジュールにも熱が伝達され、これにより光変調器の温度が上昇して同一品質の映像を出力することができなくなる。

例えば、携帯電話の場合、動作温度が−２０℃〜６０℃まで変動するため、光変調器モジュールの内部の光変調器も温度の影響を厳しく受けることになる。

したがって、本発明の一実施例による光変調器に備えられた冷却部は、Δ８０℃の温度変動に対応して光変調器を一定温度に維持しなければならない。ただし、Δ８０℃の温度変動は、本発明の一実施例による条件に過ぎず、他のディスプレイ装置は変動温度範囲が異なることもある。

上述したように携帯電話に光変調器モジュールが挿入された場合には、主に画像通話サービス、ＤＭＢ視聴、及びＶｏＤサービスのために光変調器モジュールを用いて外部スクリーンに投射する際に発生し得る温度上昇を制御するのに冷却部が使用される。

以下において、複数のマイクロミラーが備えられた光変調器の構造的特徴から発生する位置別温度差について説明する。

図２ｂは、複数のマイクロミラーが備えられた光変調器の平面図である。図２ｂを参照すると、光変調器はそれぞれ第１ピクセルのＰｉｘｅｌ＃１、第２ピクセルのＰｉｘｅｌ＃２、…、第ｍピクセルのＰｉｘｅｌ＃ｍを担当するｍ個のマイクロミラー２００−１、２００−２、…、２００−ｍで構成される。光変調器は、垂直走査線または水平走査線（ここで、垂直走査線または水平走査線はｍ個のピクセルで構成されると仮定する）の１次元映像に関する映像情報を担当し、各マイクロミラー２００−１、２００−２、…、２００−ｍは、垂直走査線または水平走査線を構成するｍ個のピクセル中の一つずつのピクセルを担当する。

この場合、それぞれのマイクロミラー２００−１、２００−２、…、２００−ｍの温度は互いに異なることがある。すなわち、光変調器モジュール内部の位置に応じて温度がそれぞれ異なることがある。これについては図４を参照して後述する。

したがって、それぞれの圧電体２５０−１、２５０−２、…、２５０−ｍは、温度に応じて動作特性が変わり、同一の電圧にもそれぞれの上部反射層２４０（ａ）−１、２４０（ａ）−１、…、２４０（ａ）−ｍ及びホール２４０（ｂ）−１、２４０（ｂ）−１、…、２４０（ｂ）−ｍの位置変化が異なることもある。

例えば、ＶＧＡ６４０×４８０解像度である場合、４８０個の垂直ピクセルに対して光スキャン装置（図示せず）の一面から６４０回の変調が行われ、光スキャン装置の一面当たりスクリーン１フレームが生成されるが、このとき、画面の中央部分と画面のコーナー部分とのピクセルのコントラストなどが異なることを感じることができる。

図３は、本発明の一実施例による光変調器が備えられた光変調器モジュールの断面図である。図３を参照して、光変調器モジュールが備えられた携帯用電子機器から発生する熱または周辺の熱が光変調器モジュールの温度に与える影響について説明する。また、前述した光変調器が備えられた光変調器モジュールの構造についても詳述する。

光学基板３２０は、最下部に位置している。また、光学基板３２０は、ガラスのような光透過性物質からなり、光源１１０から照射された光が入射される。光学基板３２０の一面に光変調器１２０が位置する。上記した光変調器１２０に相当する光変調器３１０は、前述したように、光源１１０から入射された光を反射・回折させて輝度を調節する。そして、このような光変調器３１０の左右に、駆動ＩＣ３３０が配置される。駆動ＩＣ３３０は、光変調器３１０の動作を制御する。光学基板３２０の一面には駆動ＩＣ３３０と光変調器３１０以外にも離隔部３４０とパッシベーション（passivation）層３７０が位置する。ここで、離隔部３４０は外部環境から光変調器をシーリング（sealing）して保護し、ＰＣＢボンディングの際に平坦度と接合力とを高めることができる。ＰＣＢ３５０の上部に位置したコネクター３６０は、図１に示された映像制御部１５０から映像信号を駆動ＩＣ３３０に伝達したり、電源を伝達したりする役割を担う。

光変調器３１０は、上述したように静電方式、圧電方式などによりマイクロミラーの位置を変化させて入射された光を変調させ変調光を出射するが、このとき上部ミラーの位置が温度により変化され得る。ここで、説明の便宜上、図２ａに示された犠牲層２３０上に位置するマイクロミラーを上部ミラーとする。したがって、これを補正するためには温度変化に伴う上部ミラーの位置変化を鑑みて上部ミラーの位置可変範囲を増加させる方法を用いなくてはならないが、これは現在技術では非常に困難である。

しかし、本発明のように光変調器１２０（３１０）の温度を制御できれば、上部ミラーの位置可変範囲を増加させなくても光変調器により所望する明るさの変調光を出力することができる。

このため、光変調器３１０の温度を制御するために本発明の一実施例によれば、光変調器３１０の一面３１１または他面３１２にマイクロヒータを位置させることができる。光変調器の一面３１１とは、光変調器３１０のミラーが位置している面をいう。そして、光変調器の他面３１２は、光変調器１２０に光が入射しない面であって、光変調器３１０のミラーが位置した面の反対面である。

このように、マイクロヒータは光変調器３１０の近くに直接位置していて、マイクロヒータによる熱の伝達が直ちに光変調器３１０に伝達されるので、効率が優れている。

以下、マイクロヒータによる光変調器３１０の温度制御方法について詳しく説明する。本発明の一実施例によれば、マイクロヒータはＰｔまたはＡｕの薄膜からなるのが好ましい。このように、マイクロヒータはパッドの材料であるＰｔ薄膜またはＡｕ薄膜からなるため、別の工程を追加しなくても、簡単に製造することができる。パッドとは、光変調器３１０の各ミラー部分に信号を伝達するための電極のことをいう。したがって、光変調器モジュールを製造する過程で追加の工程を必要とせず、マイクロヒータを光変調器モジュールに加えて製造することができる。

このとき、マイクロヒータの厚さ、幅、及び長さは、下記の式（２）および式（３）により設計される。
Ｐ＝Ｉ²Ｒ＝Ｖ²／Ｒ （２）
Ｒ＝ρｌ／ｓ＝ρｌ／ｗｈ （３）

式（２）および式（３）において、Ｐは電力、Ｉは電流、Ｒは抵抗、Ｖは電圧である。また、ρは比抵抗であって、抵抗の材質に応じて変わる値であり、ｌは抵抗の長さ、ｓは断面積、ｈは高さ、ｗは幅である。すなわち、式（２）に示すように、電力は、電圧と抵抗との値により決まり、そのとき、式（３）に示すように、抵抗値は抵抗の長さ、断面積、及び高さに応じて決定される。

マイクロヒータは抵抗体であるため、マイクロヒータの材質が決まれば比抵抗値が決まることになるので、マイクロヒータの電圧と電力値により長さ、断面積、及び高さが決まる。

以下、図４ａ及び４ｂを参照して、本発明の一実施例によるマイクロヒータについて詳しく説明する。図４ａ及び図４ｂは、本発明の一実施例によるマイクロヒータの例示図である。

図４ａは、光変調器３１０の一面３１１に位置したマイクロヒータの例示図である。マイクロヒータは、前述したように、金属薄膜からなり、薄膜に電流を流して熱を発生する。本発明の一実施例によれば、マイクロヒータはＰｔ薄膜４２０からなっている。Ｐｔ薄膜４２０に電極４３０が形成され、両電極４３０を接続させる電線４１０が形成される。図４ａに示すように、光変調器３１０の一面３１１に形成された電線４１０は、マイクロヒータのＰｔ薄膜４２０の周縁に隣接するように周縁の内側に沿って形成される。これは光変調器３１０の一面３１１に形成されたマイクロヒータの上部に光変調器１２０が位置するからである。このように、電線４１０に流れる電流のためにマイクロヒータに熱が発生して、これにより、マイクロヒータが熱源として作動できるようになる。

図４ｂは、光変調器３１０の他面３１２に位置したマイクロヒータの例示図である。前述した光変調器３１０の一面３１１に位置したマイクロヒータとは異なって、空間制約がないので、温度均一性の向上などのために電線４４０の巻き形状は種々の形態を取りうる。マイクロヒータの薄膜４５０に両電極４６０が位置しており、両電極４６０に接続させる電線４４０が位置するが、マイクロヒータの薄膜４２０に全体的に均一に熱を加えるために、図４ｂのように数回電線が折れた形態、すなわちジグザグ状に電線４４０が配列されることになる。しかし、光変調器３１０の一面３１１に位置した電線４１０のようにマイクロヒータの薄膜４５０の周縁に隣接するように周縁の内側に沿って形成されてもよい。

このようなマイクロヒータの電線が巻かれた形態は、温度均一性の側面だけでなく、その形態に応じて抵抗の長さなどが変わり、抵抗値そのものが変わることになって、発生する熱の量が変わることになるため、マイクロヒータの製造時に重要な要素として作用する。

以下、マイクロヒータの動作に関し光変調器の温度制御における環境温度変化に伴う光変調器の自体温度変化について説明する。以下、環境温度とは実際光変調器モジュールが動作する際の光変調器モジュール内部の温度であり、光変調器温度とは、実際光変調器モジュールが動作する際の光変調器の温度である。

室温で光変調器モジュールに動作信号が印加された時、光変調器の駆動により増加された光変調器温度は、環境温度の増減分だけ変化する。すなわち、環境温度が増加すれば、光変調器温度も共に増加し、環境温度が減少すれば、光変調器温度も共に減少する。そして、このときの環境温度の増減率と光変調器温度の増減率は類似する。

実際に電源が投入されて環境温度が変化すれば、光変調器の温度は５分以内に２０℃程度の差を示し、相当部分変化した環境温度に従うが、完全に変化した環境温度に従うためには、３０分ほどの時間がかかる。したがって、電源が投入された後、駆動回路や、光源などにより環境温度が上昇し、光変調器がこのような環境温度の上昇程度に従うためには５分〜３０分ほどの時間がかかる。すなわち、光変調器が安定した動作をするためには、電源が投入されてから数分かかるということになる。したがって、電源が投入された直後の数分の間には、光変調器により変調された光を用いたディスプレイ映像が不安定になるという問題があった。

しかし、本発明の一実施例によれば、光変調器の一面及び／または他面にマイクロヒータを形成して光変調器に熱を加えることになって、電源投入直後に環境温度の変化に容易に適応できるようになる。したがって、このようにマイクロヒータが設けられた光変調器は、電源を投入した直後の約２秒以内に安定する。すなわち、電源の投入直後にディスプレイ映像の安定化が短時間に達成される。

前述したように、マイクロヒータは、光変調器モジュールの電源投入直後の安定化に影響を及ぼすだけでなく、動作中の光変調器温度を制御する役割もすることができる。このようにマイクロヒータが光変調器温度を制御する方法には大きく分けて二つの方法がある。

第１は電源のオン／オフ（ｏｎ／ｏｆｆ）を調節する方法、第２はマイクロヒータに流れる電流の量を調節する方法である。第１の方法は、マイクロヒータに加えられる電源をオン（ｏｎ）して光変調器の温度を上昇させて光変調器の正常な動作のための目標温度以上に光変調器の温度が上昇されると、マイクロヒータに加えられている電源をオフ（ｏｆｆ）にし、逆に、光変調器の温度が目標温度以下であると、マイクロヒータの電源をオン（ｏｎ）して熱を加えて光変調器の目標温度を維持させる方法である。第２の方法は、マイクロヒータの薄膜に形成された電線に流れる電流の量を調節してマイクロヒータから発生する熱の量の調節する方法である。すなわち、電流の量を調節して、電流の量に比例する電力の量を調節し、このように電力の量が変化すると、マイクロヒータから発生する熱の量も変化するので、光変調器の温度を制御することができる。

以下、マイクロヒータが備えられた光変調器モジュールの温度制御のために必要とされる温度センサについて詳述する。

本発明の一実施例によれば、温度センサとして薄膜ＲＴＤ温度センサまたはサーミスタが使用できる。ＲＴＤ温度センサは、温度の変化により電気抵抗が増加するという性質を用いたセンサであり、サーミスタは、温度が増加する場合、抵抗値が減少したり（ＮＴＣ、ＣＴＲ）、増加したり（ＰＴＣ）する抵抗温度係数の特性を用いたセンサであって、半導体からなるセンサのことをいう。

このようなＲＴＤ温度センサまたはサーミスタは、温度についての抵抗温度係数が大き
いため微小温度の精密測定に優れ、構造が簡単であるため小型化が可能である。特に、Ｐｔを用いたＲＴＤ温度センサは、温度変化に伴う抵抗値に鋭敏に反応して正確性と再現性に優れるため、最も多く用いられるものの一つである。

本発明の一実施例に用いられた温度センサは、ＰｔまたはＡｕのいずれか一つからなるＲＴＤであってもよい。このとき、温度センサに使われたＲＴＤの抵抗と温度との間には以下の式（４）のような関係が存在する。
Ｒ＝Ｒ₀［１＋α（Ｔ−Ｔ₀）] （４）

式（４）で、Ｒ₀は初期抵抗値、αは抵抗温度係数、Ｔは温度、Ｔ₀は初期温度である。αは、ＲＴＤ温度センサ金属の材質により異なり、温度センサがＡｕであれば３．４×１０^-3／℃であり、Ｐｔであれば３．９３×１０^-3／℃である。例えば、Ａｕの場合、初期抵抗を約１００Ωだとすれば、式（４）に代入すると下記のように計算される。
Ｒ＝Ｒ₀［１＋α（Ｔ−Ｔ₀）]
＝１００［１＋３．４×１０^-3（Ｔ−Ｔ₀）]
＝１００＋０．３４（Ｔ−Ｔ₀）

すなわち、１℃ずつ温度が増加する際に、抵抗値は０．３４Ω増加することになる。この原理から、Ｐｔの場合、０．３９３Ω増加することになる。したがって、抵抗の変化値により温度を測定することができる。このような温度センサを用いて光変調器の温度を制御することができる。

以下、図５を参照して、光変調器モジュール内の温度センサの位置を説明する。図５は、本発明の一実施例による温度センサが備えられた光変調器モジュールの構成図である。

光学基板３２０の上部に駆動回路３３０と光変調器３１０とが実装され、温度センサ５２０も実装される。そして、マイクロヒータ(図示せず)は、本発明の一実施例により光変調器３１０の一面５１０に設けることができる。また、前述したように、マイクロヒータは、光変調器の他面に設けることもできる。

温度センサ５２０は、光変調器の温度を測定するが、初期に光変調器モジュールに保存されている光変調器の正常な動作を可能にする目標温度と、温度センサ５２０により測定された光変調器の温度とを比較して、マイクロヒータの動作を制御する。すなわち、前述したように、温度センサにより測定された温度と目標温度とを比較して、マイクロヒータに印加される電源をオン／オフしたり、またマイクロヒータに流れる電流の量を調節したりすることにより光変調器の温度を目標温度に維持することができる。このとき、温度センサ５２０は、図５に示すように、光学基板３２０の上部に実装されてもよく、また、光変調器３１０の内部に実装されてもよい。

このようにマイクロヒータを用いて光変調器の温度を制御する場合、本発明の一実施例によれば、制御しようとする温度変化範囲は２０〜５０℃程度である。すなわち、環境温度が約０〜３０℃まで変わっても光変調器の温度を一定目標温度に制御することができる。制御しようとする温度変化範囲の幅が約２０〜５０℃より大きい場合も制御可能であるが、この場合は消費電力が上昇するという問題点が発生し得る。

図６は、外部の温度変化に応ずる光変調器の温度変化を示す図である。図６を参照すると、外部温度が−２０℃〜６０℃まで変動する場合に光変調器モジュールの温度も共に変化する。以下では、光変調器モジュールの内部温度を光変調器３１０の温度とする。

より詳細に説明すると、周辺環境の温度により光変調器モジュールの温度は周辺環境に比べて＋２０℃程度の温度がさらに増加したことを示す。この＋２０℃は、光変調器モジュール内部の熱特性及び光変調器モジュール内部の駆動ＩＣなどから発生する自体的な熱が原因であると判断される。

より重要なポイントは、周辺環境による光変調器モジュールの温度上昇であるが、このような周辺環境の温度変化に起因した光変調器モジュール内部の温度上昇は、光変調器３１０の温度が周辺環境の温度に応じて変動するということを意味するので、同一の明るさの映像を得るためにはこれを一定の温度に維持する必要がある。

図７は、本発明の一実施例による光変調器の長さ方向の温度変化を示す図である。図７を参照すると、マイクロミラーが一列に配列された光変調器３１０の長さ方向の温度分布は、中心部の方がより高い。これは光変調器３１０から発生した熱及び光変調器外部から伝達された熱が対流現象により中心部分へ移動し、縁部分ではパッシベーション（passivation）層などを通して、ある程度外部との熱交換が行われるので発生する。パッシベーション層は、光変調器モジュールの上部をカバーして埃などから保護する層に該当するが、これについては図８を参照して後述する。

光変調器３１０は、図２ｂに示されたように、複数のマイクロミラーが一列に配列された形態を有し、それぞれのマイクロミラーは、スクリーンに投射される映像の１ピクセルに対応するものである。したがって、一列に配列されたそれぞれのマイクロミラーの温度が異なる場合に、出力される変調光の特性も中心部と縁部とで互いに異なる。

図７に示されている長さ方向の温度分布は、本発明の実施例による光変調器３１０の温度分布を示し、光変調器３１０に備えられたマイクロミラーの大きさ及び構造などにより異なる温度分布を示すこともできる。

図７は、総１０個のマイクロミラー２００−１、２００−２、…、２００−１０が配列された場合の温度分布を示す。第１マイクロミラー２００−１と第１０マイクロミラー２００−１０の温度は、約８０．１５℃を示し、中心部分のマイクロミラーの温度は約８０．５℃の温度を示す。すなわち、長さ方向の温度変化は、Δ０．３℃の可変範囲を有し、これは図６を参照して説明した周辺環境の温度に応じる光変調器３１０の温度変化に比べて非常に小さい変化である。

しかし、出力される映像に微細な影響を与える可能性があるので、本発明の他の実施例では長さ方向の温度を均一にするために冷却部及び温度センサを備える。冷却部と温度センサについては後述する。

図８ａは、光変調器を備えた従来の光変調器モジュールの平面図であり、図８ｂは、該光変調器モジュールの側面図であり、図８ｃは、該光変調器モジュールの正面図である。図８ａの平面図を参照すると、コネクター８００が接続されていることを確認できる。コネクター８００は、図１に示された映像制御部１５０からの映像信号を駆動ＩＣ８１０に伝達したり、電源を伝達したりする役割を担当する。したがって、光変調器モジュールの構成部の最も上部に位置することになる。

下部には光学基板８３０が位置しており、光はコネクター８００を臨む反対方向から入射されて反射及び回折して出力される。これは図８ｃの正面図で確認できる。光学基板は、光の透過できる形態の構造を有し、代表的にはガラス層が挙げられるが、これに限定されるものではない。

図８ｃの正面図では光変調器１２０を確認できる。光変調器１２０は、図２ａを参照して説明した光変調器１２０と同様である。光変調器１２０の左右には駆動ＩＣ８１０が配置されている。

光学基板８３０には光変調器１２０、駆動ＩＣ８１０、離隔部８４０、パッシベーション層８５０などが接着されている。このうち、離隔部８４０は、光学基板８３０に接着されている光変調器１２０及び駆動ＩＣ８１０をシーリング（sealing）し、回路基板８６０を支持するのに使用される。ここで、回路基板８６０はコネクター８００を通して光変調器モジュールの外部から映像信号などを受信して、光変調器１２０を駆動する駆動ＩＣ８１０に伝達したり、光変調器モジュール内部に電源を伝達したりする。

離隔部８４０により離隔された空間は、真空状態ではなく、空気で満たされている。したがって、駆動ＩＣ８１０から発生した熱及び光変調器モジュールの外部から伝達された熱は、空気の対流現象を起こして光変調器１２０に伝達されることができ、光学基板８３０を通して伝導され伝達されることもできる。離隔部８４０は、回路基板８６０、光変調器１２０、及び駆動ＩＣ８１０などを電気的に接続させる役割をするように構成されることもできる。

光変調器１２０は、圧電方式を用いて機械的な動作を発生させる素子であるため、温度変化により上部反射層の位置も変動する。したがって、これを補正するためには温度に応じる上部ミラーの位置変化を鑑みて、上部ミラーの位置可変範囲を広げる方法が使われるが、これは現在のＭＥＭＳ（微小電気機械システム；Micro Electro Mechanical System）技術では困難である。しかし、周辺から発生した熱による光変調器１２０の温度上昇を防ぐことができれば、光変調器１２０の上部ミラーの位置可変範囲を広げず、所望の明るさの変調光を出力することができる。

また、温度が上昇すると、光変調器１２０に入射される入射光の波長がウィーンの変位法則（Wien's displacement law）により変わるため、温度上昇を防ぐことが優れた映像を得るのにさらに有効である。

したがって、内部から発生する熱を、特に光変調器１２０の熱を外部に放出させることにより光変調器１２０の温度を低めることができる。熱には、駆動ＩＣ８１０から発生する熱だけでなく、光変調器モジュールの外部から伝達される熱もある。このような熱は、上述したように、対流及び伝導により、光変調器に伝達されることになるので、優れた映像を得るためには光変調器の熱を直接外部に放出することが最も効果的である。

光変調器１２０から熱を吸収してコネクター８００方向や光学基板８３０の方向に熱を放出することにより、光変調器を冷却させることが好ましい。

以下において、従来の光変調器モジュール内に、冷却部を設置した本発明の一実施例による冷却部を備えた光変調器モジュールを図面を参照して説明する。

図９は、本発明の実施例による冷却部を備えた光変調器モジュールを示す図面である。図９を参照すると、光変調器１２０と離隔部５４０との間の離隔空間にＴＥＣを冷却部６００として挿入したことが確認できる。冷却部６００としては様々な形態の冷却素子で代替できるが、以下ではＴＥＣを中心に説明する。なお、ＴＥＣ６００が光変調器１２０の一面に接触し、その他面は離隔部５４０に接触していることが好ましい。

半導体と金属とが交互に接続して形成されたループ状のＴＥＣ６００に電流を流すと、フェルミエネルギーの差から電位差が発生する。この際、電子が一つの金属面から他の金属面へ移動するために必要とされるエネルギーを取ることによる冷却、すなわち吸熱が起こる反面、他の金属面では前記電子が持ってきたエネルギーを出すことによる加熱、すなわち発熱が起こるペルチェ効果が発生する。ＴＥＣはそれを用いた熱電素子である。

単に、ＴＥＣ６００には、冷却される面と発熱される面が存在するので、ＴＥＣ６００の冷却を起こす面が光変調器１２０に接触するようにしなければならない。光変調器１２０とＴＥＣとが接触する面は、光変調器１２０に光が入射される面の反対面になる。

Ｎ型熱電半導体（Ｎ）とＰ型熱電半導体（Ｐ）とが導体を媒介にして直列接続された回路に直流電流が印加されると、（−）に帯電された金属／半導体接点１，２では光変調器１２０から熱エネルギーを吸収した電子が熱電半導体内部に移動して吸熱が起こり、（＋）に帯電された接点３，４では電子の熱エネルギー放出により発熱が起こることになる。

したがって、光変調器１２０の温度は上昇せずに一定の温度を維持することができる。例えば、図４ａおよび図４ｂを参照して説明したように、携帯電話に使われた場合、光変調器モジュールの周辺温度により携帯電話の動作温度が約−２０℃〜６０℃まで変わることになり、これに伴って光変調器１２０の温度は０℃〜８０℃まで変わることになるので、光変調器１２０の動作温度を一定に維持する必要がある。

このため、光変調器１２０の温度を測定する必要があり、光変調器モジュールの内部に温度センサ、例えばサーミスタを載置して温度を測定することができる。サーミスタは、微小な温度変化に急激な抵抗の変化が生じるように製造された温度センサである。特に、金属とは異なって、温度が高くなると、抵抗値が減少する負抵抗温度係数を利用したものであって、ＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient of Resistor）を使用することができる。

また、温度センサは、ＲＴＤ（Resistance Temperature Detector）であってもよい。ＲＴＤは、金属の電気抵抗が温度の変化により変化することから、電気抵抗の変化の検出によって温度の変化が分かるという原理を用いたものであって、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）などを使用することができる。

外部の温度が低くて温度センサが測定した光変調器内部の温度が０℃であれば、ＴＥＣに流れる電流の方向を変えると、接点１，２では発熱が起こり、接点３，４では吸熱が起こる。これは電子と正孔の流れが逆になることによる結果である。

例えば、光変調器の温度が０℃であるとき、光変調器１２０の動作温度を４０℃に維持しようとする場合には、まず接点１，２より発熱が起こるように電流を流せばよい。また、光変調器の特性及び外部条件に応じて光変調器の動作温度は別の温度に選択され得る。ディスプレイ装置を使用し続けて、光変調器モジュール周辺の温度が２０℃以上に上昇し、光変調器１２０の温度が４０℃以上になると、温度センサはこれを感知する。

この場合にはＴＥＣ６００の電流が反対方向に流れるようにして、接点１，２では吸熱が起こり、接点３，４では発熱が起こることになる。したがって、光変調器１２０は、ＴＥＣ６００により冷却効果を得て４０℃という均一の動作温度を維持できるようになる。

この場合、ＴＥＣ６００に流れる電流の方向と電流の大きさとを制御する別途の制御回路（図示せず）を光変調器モジュール内部に挿入したり、駆動ＩＣ８１０を用いて制御したりすることもできる。また、回路基板８６０を通して外部に接続させ、外部の映像制御部１５０または別途のマイクロプロセッサがこれを処理するようにもでき、制御回路の配置に本発明が限定されるものではない。

図１０は、本発明の他の実施例による光変調器モジュールに備えられた冷却部を示す図面である。図１０を参照すると、光変調器１２０の長さ方向に沿ってそれぞれのマイクロミラー２００−１、２００−２、…、２００−１０の上部に各々のＴＥＣ６００を配置した。図１０には、１０個のマイクロミラー２００−１、２００−２、…、２００−１０で構成された光変調器１２０が示されているが、マイクロミラーの個数はこれに限定されず、ｍ個で構成することができる（ここで、ｍは自然数）。

各々のＴＥＣ６００は、それぞれのマイクロミラー２００−１、２００−２、…、２００−１０の冷却を担当するので、図１０に示すように、それぞれのマイクロミラー２００−１、２００−２、…、２００−１０の上部に配置された各々のＴＥＣはサブ（Ｓｕｂ）冷却部に該当し、各サブ冷却部が一列に配置されてＴＥＣ６００の冷却部を形成する。

相対的に温度が高い中央部分のマイクロミラー２００−４、２００−５、２００−６の上部には、ドーピングレベルの高いＮ、Ｐ型半導体から構成されたサブ冷却部を配置させることにより冷却効果を別にして、中央のマイクロミラー２００−４、２００−５、２００−６と両側（末端）のマイクロミラー２００−１、２００−１０との温度を均一にすることができる。

しかし、図７を参照して説明したように、それぞれのマイクロミラー２００−１、２００−２、…、２００−１０毎の温度差は０．５℃以下であるので、ドーピングレベルは大きい差が生じないようにすることができ、マイクロミラーの種類及び設計により均一なドーピングレベルを有するサブ冷却部を配置させることができる。

また、本発明の他の実施例によるディスプレイ装置では、ドーピングレベルの差の代わりにＴＥＣ６００の大きさを別にして、それぞれのマイクロミラー間の温度の均一性を確保することもできる。

図１１は、本発明の他の実施例による熱伝導部と冷却部とを備えた光変調器モジュールの構成を示す正面図である。図１１を参照すると、図９及び図１０で光変調器の上部に配置したＴＥＣ６００の位置に熱伝導部を配置する。これは光変調器から発生する熱をＴＥＣ６００がそのまま吸収するのではなく、熱伝導部を通してコネクターに位置したＴＥＣ６００に伝達する方式により冷却が起こる。

すなわち、ＴＥＣ６００は、図９の説明のように、吸熱と発熱とが同時に起こるので、発生した熱を外部に放出する必要がある。したがって、ＴＥＣ６００から発熱が起こる接点を含む面が外部に突出するように構成するために、ＴＥＣ６００はコネクターを貫通するように位置される。

したがって、実際にＴＥＣ６００が冷却する部分は熱伝導部であり、熱伝導部はアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）などで製造されて熱伝導性が高いので、光変調器から発生する熱をＴＥＣ６００が外部に放出する効果を得ることができる。

この場合、ＴＥＣ６００から発熱が起こる接点を含む面に別途の放熱板（図示せず）を接着したり、ＴＥＣ６００から発熱が起こる接点を含む面を放熱板の形状に製造したりすることにより、光変調器モジュール内部の熱を外部に放出する効果を高めることができる。本願において、発熱は冷却素子であるＴＥＣ６００から発生する現象であり、放熱は光変調器モジュール内部から外部に熱を放出する現象である。

放熱板は、一般的に使用される面状の板が多数直立された形態を有するようにすることができる。また、面積を広げ、かつ外部端子との接触空間を最小化するために突起形状を有するようにすることもできるが、これに限定されるものではない。

また、放熱板は、接触安定性を確保するために板バネのように柔軟性のある形態を取ることもできる。板バネ形態の放熱板を用いると、加熱と冷却とを繰り返すことによる収縮膨張にも接触状態を安定に維持できるという長所がある。

図１２は、本発明のさらに他の実施例による熱伝導部と冷却部とが備えられた光変調器モジュールの構成を示す正面図である。

本実施例と図１１の光変調器モジュールの構成との相違点は、光変調器モジュールの光学基板において、ＴＥＣ６００が光の入出力方向に配置された点である。

光変調器１２０の熱は、図１０の説明のように、 熱伝導部に伝達された後、ニッケルなどの金属からなった離隔部５４０を通して光学基板５３０に伝達され、光学基板５３０に伝達された熱はＴＥＣを通して外部に放出される。光学基板５３０に配置された冷却部は、第１ＴＥＣ６００ａと第２ＴＥＣ６００ｂとから構成され、光変調器モジュール内部の全体熱を外部に放出し、光変調器１２０上部に熱伝導部を設けて、さらに光変調器１２０の温度を下げることができる。

ただし、第１ＴＥＣ６００ａと第２ＴＥＣ６００ｂとは、光の入射、反射、及び回折されるのに影響を受けないように離隔されていなければならない。例えば、光変調器１２０の幅が１．５ｍｍである場合、第１ＴＥＣ６００ａと第２ＴＥＣ６００ｂとは０．５ｍｍ以上離隔されなければならない。しかし、このような隔離距離は、本発明の実施例に過ぎず、光学基板５３０の厚さ及び光変調器１２０の大きさにより変更され得ることは明らかである。

光変調器モジュールの製造が完成された時点から光学基板５３０に第１ＴＥＣ６００ａと第２ＴＥＣ６００ｂとを取り付けることができるので、工程上の利点がある。また、ＴＥＣの位置及び大きさには相対的に制約が少ないので、製造が容易である。

このとき、ＴＥＣから吸熱が起こる接点を光学基板５３０に接触させ、発熱が起こる接点を外部に向かうように配置させる。発熱が起こる接点面には、放熱を容易にする放熱板（図示せず）を取り付けたり、放熱板の機能をする他の部品に熱伝達のための材料が接着されたりすることができる。放熱板の形状は、図１１に説明した通りである。

また、本発明のさらに他の実施例によれば、図１１で説明したように、コネクター８００を貫通するようにＴＥＣ６００を配置させ、図１１のように光学基板５３０にもＴＥＣ６００を配置させることにより、冷却効果を極大化することができる。

上述したような本発明の方法は、プログラムで具現されコンピュータで読み込むことができる記録媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスクなど）に格納できる。

以下、図１３を参照して、本発明の一実施例によるチューニング可能な温度センサについて説明する。図１３は、本発明の一実施例によるチューニング可能な温度センサの構成図である。チューニング（tuning）とは、温度センサの初期抵抗値が温度センサの設計時の目標抵抗値と同一になるようにするため細かく調整することであって、本発明によれば、変動抵抗を順次切る動作をいう。以下、チューニングは前記のような意味で使われる。

温度センサは、基板７１０、複数の電極７２０、固定抵抗７３０、及び変動抵抗７４０を備える。図１３に示すような温度センサによれば、基板７１０の上部に二つの電極７２０が離隔して配置されている。電極７２０は、後で電線により接続され、この電極の間に流れる電流の電流量及び両電極７２０間の電圧を通して、電極７２０間の抵抗値を測定することができる。したがって、チューニング可能な温度センサには、少なくとも二つ以上の電極７２０を含まなければならない。このとき、チューニング動作を行う前に測定された抵抗は、固定抵抗７３０と変動抵抗７４０とを全て接続して得られた総抵抗値、すなわち、固定抵抗７３０と変動抵抗７４０との接続により得られた合成抵抗値となる。このようにチューニング動作を行う前に固定抵抗７３０と変動抵抗７４０とを全て接続して得られた合成抵抗値を基本抵抗値という。以下、基本抵抗値は前記のような意味で使われる。

そして、変動抵抗７４０にチューニング動作を行いながら測定された抵抗を測定抵抗とし、この測定抵抗を続けて確認しながら、設計しようとする目標抵抗に到達するまで変動抵抗７４０のチューニングを行う。本源で目標抵抗とは、温度センサの初期抵抗値として予め設計された抵抗値のことであって、以下で目標抵抗は前記のような意味で使われる。

電極７２０は、複数であってもよいが、図１３では電極７２０が二つである例を示している。基板７１０上部の一側に二つの電極７２０が位置し、電極が位置している一側からそれに対向する他側に延長された形態を有する固定抵抗７３０が電極７２０に接続される。このとき、固定抵抗７３０の幅、長さなどのような形態は特に制限されない。固定抵抗７３０は、後述する変動抵抗７４０とは異なって、抵抗値が変化しない抵抗である。したがって、固定抵抗７３０が目標抵抗に近似した値を有するように製造し、前記固定抵抗７３０値で細かく調節できない部分は変動抵抗７４０にチューニング動作を行うことにより目標抵抗と同じ抵抗値を有する温度センサを製造することができる。すなわち、基本抵抗値を目標抵抗値より小さく製造し、後で並列接続された変動抵抗７４０を順次切ることにより、目標抵抗値に到達することができる。

このとき、固定抵抗７３０及び変動抵抗７４０は、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）などの金属からなることがよい。中でも、白金は、温度変化に伴う抵抗値が鋭敏に反応して正確性と再現性に優れるため、温度センサに最も多く使われる。

基板７１０上には、電極７２０に接続された固定抵抗７３０の間に複数の変動抵抗７４０が並列に接続される。ここで、変動抵抗７４０の個数は特に限定されない。また、変動抵抗７４０の少なくとも一つはその幅が他の変動抵抗と異なってもよい。ここで、変動抵抗７４０の幅は、当該変動抵抗の抵抗値と密接な関係がある。このように変動抵抗７４０の個数及び幅が多様なことから、より細かい温度センサのチューニングが可能となる。

両電極７２０に流れる電流及び両電極７２０の電圧により計算された抵抗値を観察しながら、目標抵抗値に到達するまで電極７２０の両側にかかる電圧または電極７２０に流れる電流の量を増加させると、変動抵抗７４０のうち幅が小さいものから順に切れることになる。このように変動抵抗７４０が切れると、固定抵抗７３０の間に並列に接続された抵抗が切れる効果をもたらすので抵抗値は徐々に大きくなり、目標抵抗値に最も近くなると、電流または電圧値が増加しなくなり、これ以上変動抵抗７４０が切れないようにする。すなわち、基本抵抗値は目標抵抗値より小さく設計され、並列接続された変動抵抗７４０を順次切って目標抵抗値と同一または最も近似した抵抗値を有する温度センサを製造することができる。

以下、図１４から図１６を参照して、本発明の実施例によるチューニング可能な温度センサについて説明する。図１４、図１５、及び図１６は、本発明の他の実施例によるチューニング可能な温度センサを示す構成図である。図１４から図１６は、互いに異なる実施例であるが、基本構成は図１３を参照して説明した温度センサと同様であり、本発明の理解及び説明の便宜上、重複説明は省略する。

まず、図１４を参照すると、基板７１０上に二つの電極７２０が位置する。ここで、前述したように、電極は少なくとも二つ以上である。電極７２０に固定抵抗７３０が接続されるが、図１３の温度センサとは異なって、固定抵抗は計四つが配置される。電極７２０に接続された固定抵抗７３０は、各々電極７２０から一側（Ａ）、他側（Ｂ）の方向に長く延長されて形成される。すなわち、電極７２０に、一側（Ａ）に長く延長された一つの固定抵抗７３０だけでなく、他側（Ｂ）に長く延長された他側の固定抵抗７３０も接続される。このような固定抵抗７３０の間に複数の変動抵抗７４０が接続されるが、このとき、変動抵抗７４０は並列に接続される。したがって、目標抵抗値より小さく設計された基本抵抗値から変動抵抗７４０を順次切ることにより目標抵抗値に近い値を有するようにできる。

次に、図１５を参照すると、図１３の構成とほぼ同じであるが、電極７２０に接続された固定抵抗７３０が他側に垂直ではなく、斜めに傾いて延長されたことに差がある。ここで、固定抵抗７３０に接続する複数の変動抵抗７４０は、それぞれの幅が同じであるとしても、固定抵抗７３０の傾きにより変動抵抗７４０の長さが互いに別になるため、変動抵抗７４０一つ一つの抵抗は全て異なる値を有することになる。

最後に、図１６に示すチューニング可能な温度センサの構造を説明する。基板７１０上に二つの電極７２０が位置する。一側（Ａ）に位置した電極７２０に接続した固定抵抗７３０は、ジグザグ状で他側に延長されている。また、他側（Ｂ）に位置した電極７２０に接続した固定抵抗７３０は、ジグザグ状で一側に延長されている。一側（Ａ）に延長された固定抵抗７３０と他側（Ｂ）に延長された固定抵抗７３０との間に複数の変動抵抗７４０が接続される。ここで、複数の変動抵抗７４０は並列接続される。したがって、このような変動抵抗７４０を順次切ることにより基本抵抗が目標抵抗と同一範囲になるようにチューニングすることができる。

以下、図１７を参照して、本発明のさらに他の実施例によるチューニング可能な温度センサの構造について説明する。図１７は、本発明のさらに他の実施例によるチューニング可能な温度センサの構成図である。基本的な温度センサのチューニング方法及び概括的な構成は、前述した図１３の温度センサと同様であるので、本発明の説明及び理解の便宜上、重複説明は省略する。

本発明のさらに他の実施例によるチューニング可能な温度センサは、基板７１０、電極７２０、固定抵抗７３０、変動抵抗７４０及びチューニング電極７２１を備える。基板７１０の上部に複数の電極７２０が配置される。図１７に示すように、基板７１０の上部には二つの電極７２０と共に二つのチューニング電極７２１が配置されている。チューニング電極７２１は、複数の部分に分けられた変動抵抗７４０を部分別にそれぞれ切るために、すなわち変動抵抗７４０にチューニング動作を行うために電流または電圧を印加する用度で使用する臨時電極である。

電極７２０，７２１が位置している一側（Ａ）からそれに対向する他側（Ｂ）に長く延長された固定抵抗７３０が存在する。そして、変動抵抗７４０は固定抵抗７３０間に固定抵抗７３０の長さ方向と垂直に並列接続されている。前述したように、このように設計されたチューニング可能な温度センサの基本抵抗値は目標抵抗値より小さい。

並列に接続された変動抵抗７４０は、電極７２０に流れる電流または電極７２０間の電圧値の増加につれ順に切れることになり、これに伴って抵抗値が上昇するので、このような変化を用いて温度センサの目標抵抗値と同一範囲内の抵抗値を有するようにチューニングすることができる。チューニング方法及びその原理は、図１３に基づいた説明と同様である。

従来技術によれば、図１７に示されている全ての抵抗が接続している場合の合成抵抗、すなわち基本抵抗値は温度センサの初期抵抗値と同一でなければならない。しかし、本発明の一実施例によるチューニング可能な温度センサは、目標とする温度センサの初期抵抗値が目標抵抗値となり、変動抵抗７４０部分にチューニング動作を行いながら測定する抵抗値が測定抵抗値となる。以下、目標抵抗値と測定抵抗値とは、前記のような意味で使われる。本発明によれば、目標抵抗値と測定抵抗値とを続けて比較しながら、二つの値が同一範囲になるとチューニング動作を止めることになり、その時の測定抵抗値が温度センサの初期抵抗値となる。

以下、図１８を参照して、本発明のさらに他の実施例によるチューニング可能な温度センサの構造について説明する。図１８は、本発明のさらに他の実施例によるチューニング可能な温度センサの構成図である。

基板７１０の上部に二つの電極７２０が位置している。電極７２０が位置した一側（Ａ）からそれに対向する他側（Ｂ）に長く延長され形成された固定抵抗７３０が電極７２０に接続される。そして、固定抵抗７３０の間に基板７１０上部の電極７２０とは接続せずに、他側（Ｂ）に長く延長された非接触の固定抵抗７３１が存在する。また、電極に接続されている固定抵抗７３０のうち一つの固定抵抗と、電極に接触されていない非接触の固定抵抗７３１との間には一つのブリッジ固定抵抗７３２が接続されている。なお、ブリッジ固定抵抗７３２の個数は一つに限定されない。

さらに、ブリッジ固定抵抗７３２に接続されていない固定抵抗７３０と、非接触の固定抵抗７３１との間に複数の変動抵抗７４０が接続される。変動抵抗７４０の少なくとも一つは、その幅が他の変動抵抗と異なる。そして、その幅は、ブリッジ固定抵抗７３２に比べて非常に狭い。したがって、両電極７２０に一定の電圧をかけて、一定の電流を流して抵抗を測定した後、目標抵抗値に近くなるように温度センサをチューニングするために変動抵抗７４０に流れる電流の量を増加させて幅が狭い変動抵抗から順に切られるようにすることで温度センサの初期抵抗値を目標抵抗値と一致させることができる。前述したように、固定抵抗７３０，７３１，７３２は、基本抵抗値が目標抵抗値に近似するが、それより小さい値を有するように位置され、微細な量を変動抵抗７４０を通して調節できるようになる。

例えば、目標抵抗値が２．３ＫΩである場合、固定抵抗７３０，７３１，７３２が全て接続され形成された合成抵抗、すなわち基本抵抗値を２ＫΩに設計した後、残り３００Ωについては変動抵抗７４０をチューニングして、すなわち、変動抵抗７４０を一つ一つ切りながら測定抵抗値を目標抵抗値と比較して、目標抵抗値と同一範囲になればチューニング動作を中止するという処理を行うことにより目標抵抗を得ることができる。

以下、図１９を参照して、温度センサのチューニング動作による抵抗の変化を説明する。図１９は、図１８のように温度センサにチューニング動作を行う際の抵抗の変化を示すグラフである。グラフの横軸は変動抵抗７４０の切れた個数またはチューニング動作を行った回数を示し、縦軸は測定抵抗値を示しており、単位は１０Ωである。グラフの横軸が０である場合、すなわち如何なるチューニング動作を行わなかった場合の測定抵抗は２ＫΩである。そして、変動抵抗７４０を切るチューニング動作を行うほど抵抗値が増加することが分かる。これは並列接続された抵抗を切ると、合成抵抗が増加するからである。

抵抗の接続方法と合成抵抗値を察し見ると、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が直列接続された場合に、合成抵抗Ｒと抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３との間には下記の式（５）のような関係が存在する。
Ｒ＝Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３ （５）

次に、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が並列接続された場合、合成抵抗Ｒと抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３との間には下記の式（６）のような関係が存在する。
１／Ｒ＝（１／Ｒ１）＋（１／Ｒ２）＋（１／Ｒ３）

したがって、並列接続された抵抗の一部がなくなると、合成抵抗値は増加することになる。目標抵抗値が２．３ＫΩである場合、グラフの縦軸が２．３ＫΩ（図１９の９２０参照）である時に横軸と交差する地点の値は５回（図１９の９１０参照）であることが分かる。すなわち、５個の変動抵抗７４０が切れるチューニング動作により、目標抵抗値である２．３ＫΩと同一の初期抵抗を有する温度センサを製造することができる。

以下、図２０を参照して、本発明の実施例による温度センサのチューニング方法について説明する。図２０は、本発明の一実施例による温度センサのチューニング方法を示す制御フローチャートである。ここで、発明の理解と説明の便宜上、重複部分に対する説明は省略する。

ステップＳ８１０で、温度センサのチューニングを行うために基板に位置した電極間の電圧及び電流を測定した後、オームの法則を用いて抵抗を測定する。初期のチューニング動作を行う前に、基板に位置した固定抵抗及び変動抵抗の合成抵抗値を基本抵抗値とし、基本抵抗値を目標抵抗値より小さく設定する。そして、ステップＳ８２０で、チューニング動作中に測定された抵抗値を測定抵抗値とし、測定抵抗値と目標抵抗値とを比較して同一であるか否かを判断する。同一であるか否かの判断は測定抵抗値と目標抵抗値との誤差が予め設定されたスレッショルド以内であるか否かを意味する。

ここで、ステップＳ８３０で、測定抵抗値と目標抵抗値が同一でない場合は、並列接続された変動抵抗が切られることになる。そして、ステップＳ８２０に戻り、変動抵抗が切られた後の抵抗を測定して、測定抵抗値と目標抵抗値とが同一であるか否かを再び判断する。このように測定抵抗値と目標抵抗値とを比較し続けて、二つの値が同一になるまで変動抵抗を切る動作を行い、測定抵抗値と目標抵抗値とが同一になると、チューニング動作を止める。このとき、変動抵抗を切る動作は、電極に加える電流または電圧の大きさを増加させる方法により達成できる。前記ステップを経て、温度センサの初期抵抗値が目標抵抗値と同一範囲になるように温度センサを製造することができ、これを通して、より正確な温度測定が可能となる。

以上では、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解できよう。

本発明の一実施例による光変調器モジュールを用いたディスプレイ装置の全体システムを概略的に示す構成図である。 本発明に適用可能な間接光変調器中、圧電体を用いた一形態の光変調器のマイクロミラーを示す斜視図である。 複数のマイクロミラーを含む光変調器の平面図である。 本発明の一実施例による光変調器を備えた光変調器モジュールの断面図である。 本発明の一実施例によるマイクロヒータの例示図である。 本発明の一実施例によるマイクロヒータの例示図である。 本発明の一実施例による温度センサを備えた光変調器モジュールの構成図である。 外部の温度変化に応じる光変調器の温度変化を示す図である。 本発明の一実施例による光変調器の長さ方向の温度変化を示す図面である。 光変調器を備えた従来の光変調器モジュールの平面図である。 図８ａに示した光変調器モジュールの側面図である。 図８ａに示した光変調器モジュールの正面図である。 本発明の一実施例による冷却部を備えた光変調器モジュールを示す図面である。 本発明の他の実施例による光変調器モジュールに備えられた冷却部を示す図面である。 本発明の他の実施例による熱伝導部と冷却部とを備えた光変調器モジュールの構成を示す正面図である。 本発明のまた他の実施例による熱伝導部と冷却部とを備えた光変調器モジュールの構成を示す正面図である。 本発明の一実施例によるチューニング可能な温度センサの構成図である。 本発明の他の実施例によるチューニング可能な温度センサを示す構成図である。 本発明のまた他の実施例によるチューニング可能な温度センサを示す構成図である。 本発明のまた他の実施例によるチューニング可能な温度センサを示す構成図である。 本発明のまた他の実施例によるチューニング可能な温度センサを示す構成図である。 本発明のまた他の実施例によるチューニング可能な温度センサを示す構成図である。 図１８のような温度センサにチューニング動作を行う際の抵抗の変化を示すグラフである。 本発明の一実施例による温度センサのチューニング方法を示す制御フローチャートである。

符号の説明

１００ ディスプレイ装置
１１０ 光源
１１５ 照明光学系
１２０ 光変調器
１２５ 駆動回路
１３０ スキャナー
１３１ 集束光学系
１３２ 投射光学系
１３３ スリット
１４０ スクリーン
１５０ 映像制御部
２００ マイクロミラー
２１０ 基板
２２０ 絶縁層
２２０（ａ） 下部反射層
２３０ 犠牲層
２４０ リボン構造物
２４０（ａ）上部反射層
２４０（ｂ） オープンホール
２５０ 圧電体
３１０ 光変調器
３１１ 一面
３１２ 他面
３２０ 光学基板
３３０ 駆動回路ＩＣ
３４０ 離隔部
３６０ コネクター
３７０ パッシベーション層
４１０ 電線
４２０ 薄膜
４３０ 電極
４４０ 電線
４５０ 薄膜
４６０ 電極
５１０ 一面
５２０ 温度センサ
５３０ 光学基板
５４０ 離隔部
６００ 冷却部
７１０ 基板
７２０ 電極
７２１ チューニング電極
７３０，７３１ 固定抵抗
７３２ ブリッジ固定抵抗
７４０ 変動抵抗
８００ コネクター
８１０ 駆動ＩＣ
８３０ 光学基板
８４０ 離隔部
８５０ パッシベーション層
８６０ 回路基板

Claims (44)

1. 光源から入射された光を変調して出射する光変調器と、
   前記光変調器に設けられるマイクロヒータと、
   を備えることを特徴とする光変調器モジュール。
2. 前記マイクロヒータの電線は、前記マイクロヒータの周縁に隣接するように、前記周縁の内側に沿って形成されることを特徴とする請求項１に記載の光変調器モジュール。
3. 前記マイクロヒータは、前記光変調器のミラーが形成された面に設けられることを特徴とする請求項１に記載の光変調器モジュール。
4. 前記マイクロヒータは、前記光変調器のミラーが形成された面の反対面に設けられることを特徴とする請求項１に記載の光変調器モジュール。
5. 前記マイクロヒータの電線は、前記マイクロヒータ上にジグザグ状で形成されることを特徴とする請求項１に記載の光変調器モジュール。
6. 前記マイクロヒータは、Ａｕ薄膜またはＰｔ薄膜のいずれか一つからなることを特徴とする請求項１に記載の光変調器モジュール。
7. 前記マイクロヒータは、前記マイクロヒータ電源のオンオフ（ｏｎ／ｏｆｆ）駆動により前記光変調器の温度を制御することを特徴とする請求項１に記載の光変調器モジュール。
8. 前記マイクロヒータは、前記マイクロヒータに流れる電流値に応じて前記光変調器の温度を制御することを特徴とする請求項１に記載の光変調器モジュール。
9. 前記光変調器の温度を測定する温度センサをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光変調器モジュール。
10. 前記温度センサは、ＲＴＤ（測温抵抗体；Resistance Temperature Detector）温度センサまたはサーミスタのいずれか一つであることを特徴とする請求項９に記載の光変調器モジュール。
11. 前記ＲＴＤ温度センサは、ＰｔまたはＡｕのいずれか一つからなることを特徴とする請求項１０に記載の光変調器モジュール。
12. 前記光変調器は、反射型、透過型、及び回折型のいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の光変調器モジュール。
13. 光が入力されて変調されて出力される鏡面が一面に形成された光変調器と、
    前記光変調器の他面に接触されるか、または前記他面から垂直方向に所定距離だけ離隔して配置された冷却部と、
    を備えることを特徴とする光変調器モジュール。
14. 前記冷却部は、ペルチェ効果を用いたＴＥＣ（Thermoelectric Cooler）であることを特徴とする請求項１３に記載の光変調器モジュール。
15. 前記光変調器モジュールは、前記光変調器の他面から垂直方向に離隔空間を形成する離隔部をさらに含み、
    前記冷却部は、前記離隔空間に配置されたことを特徴とする請求項１３に記載の光変調器モジュール。
16. 前記離隔空間で前記冷却部が配置された位置とは異なる位置に温度センサが配置されたことを特徴とする請求項１５に記載の光変調器モジュール。
17. 前記温度センサは、サーミスタまたはＲＴＤのいずれか一つであることを特徴とする請求項１６に記載の光変調器モジュール。
18. 前記冷却部は、ペルチェ効果を用いたＴＥＣであり、
    前記温度センサが測定した温度に応じて前記冷却部に流れる電流を制御する制御回路をさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載の光変調器モジュール。
19. 前記制御回路は、前記温度センサの測定温度が前記光変調器の予め設定された動作スレッショルド以上である場合と未満である場合とで前記冷却部に流れる電流の方向が逆になるように制御することを特徴とする請求項１８に記載の光変調器モジュール。
20. 前記光変調器は、複数のマイクロミラーを一列に配列して形成され、
    前記冷却部は前記複数のマイクロミラーそれぞれに対応するように他面に配置された複数のサブ冷却部で構成されることを特徴とする請求項１３に記載の光変調器モジュール。
21. 前記複数のサブ冷却部は、前記それぞれのマイクロミラーの位置に応じて接触面積が異なることを特徴とする請求項２０に記載の光変調器モジュール。
22. 前記サブ冷却部は、ペルチェ効果を用いたＴＥＣであり、
    前記サブ冷却部は、前記それぞれのマイクロミラーの位置に応じて、互いに異なるドーピングレベルでドーピングされた半導体で構成されたことを特徴とする請求項２０に記載の光変調器モジュール。
23. 前記光変調器は、透過型、反射型、及び回折型光変調器のいずれか一つであることを特徴とする請求項１３に記載の光変調器モジュール。
24. 一面に光が入力されて変調され出力される鏡面が形成された光変調器と、
    前記光変調器の他面から垂直方向に離隔空間を形成し、金属から形成された離隔部と、
    前記離隔空間に配置され、前記光変調器から熱を吸収する熱伝導部と、
    前記離隔部で前記熱伝導部が配置された面の反対面に配置された冷却部と、
    を備えることを特徴とする光変調器モジュール。
25. 前記冷却部は、ペルチェ効果を用いたＴＥＣであることを特徴とする請求項２４に記載の光変調器モジュール。
26. 一面に光が入力されて変調され出力される鏡面が形成された光変調器と、
    前記光変調器の他面から垂直方向に離隔空間を形成し、金属から形成された離隔部と、
    前記離隔空間に配置され、前記光変調器から熱を吸収する熱伝導部と、
    前記一面に接触した光学基板と、
    前記光学基板で前記光変調器が接触した面の反対面に配置された冷却部と、
    を備えることを特徴とする光変調器モジュール。
27. 前記冷却部は、前記光学基板の反対面に形成された放熱板を備えることを特徴とする請求項２６に記載の光変調器モジュール。
28. 前記冷却部は、第１冷却部と第２冷却部とで構成され、
    前記第１冷却部と前記第２冷却部とは、前記光学基板を通して光が入射され、前記光変調器により変調された変調光が出力できる空間だけ離隔して配置されたことを特徴とする請求項２６に記載の光変調器モジュール。
29. 前記光変調器は、透過型、反射型、及び回折型光変調器のいずれか一つであることを特徴とする請求項２６に記載の光変調器モジュール。
30. 光変調器モジュールに備えられたＴＥＣを用いる光変調器の冷却方法であって、
    前記光変調器モジュールの内部に備えられた温度センサによって光変調器内部の温度を測定するステップと、
    前記光変調器モジュールの内部に備えられた制御回路によって、前記温度センサの測定温度が前記光変調器の予め設定された動作スレッショルド以上である場合と未満である場合とで前記ＴＥＣに流れる電流の方向が逆になるように制御するステップと、
    前記制御回路の制御により前記ＴＥＣが前記光変調器の熱を吸収するか、または前記光変調器へ熱を放出するステップと、
    を含むことを特徴とする冷却方法。
31. 前記光変調器は、透過型、反射型、及び回折型光変調器のいずれか一つであることを特徴とする請求項３０に記載の冷却方法。
32. 光変調器モジュールに備えられたＴＥＣが前記光変調器モジュールに備えられた光変調器の冷却方法を行うためのプログラムが記録された記録媒体であって、
    前記光変調器モジュールの内部に備えられている温度センサが測定した光変調器内部の温度を予め設定された動作スレッショルドと比較するステップと、
    前記光変調器モジュールの内部に備えられた制御回路の測定温度が前記光変調器の予め設定された動作スレッショルド以上である場合と未満である場合とで前記ＴＥＣに流れる電流の方向が逆になるように制御するステップと、
    を含むことを特徴とする冷却方法を行うためのプログラムが記録された記録媒体。
33. 前記光変調器は、透過型、反射型、及び回折型光変調器のいずれか一つであることを特徴とする請求項３２に記載の冷却方法を行うためのプログラムが記録された記録媒体。
34. 基板と、
    前記基板上に配置された複数の電極と、
    一端が前記電極にそれぞれ接続され、かつ電極同士は接続されない複数の固定抵抗と、
    複数の前記固定抵抗の間に並列に接続され、前記電極の間に流れる電流に応じて順次切れる複数の変動抵抗と、
    を備えることを特徴とする温度センサ。
35. 前記固定抵抗は、
    一端が前記電極に接続される接触固定抵抗と、
    前記電極に接続されない非接触固定抵抗と、
    前記接触固定抵抗と前記非接触固定抵抗とを接続させるブリッジ固定抵抗と、
    を備えることを特徴とする請求項３４に記載の温度センサ。
36. 前記固定抵抗及び前記変動抵抗は、サーミスタまたはＲＴＤからなることを特徴とする請求項３４に記載の温度センサ。
37. 前記複数の変動抵抗の一つ以上は、その幅が他の変動抵抗と異なることを特徴とする請求項３４に記載の温度センサ。
38. 前記複数の変動抵抗は、目標抵抗値より小さい基本抵抗値を有するように前記固定抵抗の間に接続され、
    前記基本抵抗値は、前記変動抵抗が切れる前の前記変動抵抗及び前記固定抵抗の合成抵抗値であることを特徴とする請求項３４に記載の温度センサ。
39. 前記固定抵抗及び前記変動抵抗は、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、及びＷのいずれか一つからなることを特徴とする請求項３４に記載の温度センサ。
40. 前記温度センサは、回折型、反射型、及び透過型光変調器の少なくともいずれか一つに適用可能であることを特徴とする請求項３４に記載の温度センサ。
41. 基板に複数の電極が配置されるステップと、
    前記電極の一面または基板の上部に複数の固定抵抗を接続させるステップと、
    前記固定抵抗間を接続させる複数の変動抵抗が配置されるステップと、
    目標抵抗値に応じて前記複数の変動抵抗と前記固定抵抗との接続を切るステップと、を含むことを特徴とする温度センサのチューニング方法。
42. 目標抵抗値に応じて前記複数の変動抵抗と前記固定抵抗との接続を切るステップは、
    基板上に配置された電極間の抵抗値を測定するステップと、
    前記測定された抵抗値と目標抵抗値とを比較するステップと、
    前記測定された抵抗値と前記目標抵抗値とが同一範囲でない場合は、前記固定抵抗に接続された前記複数の変動抵抗のいずれか一つを切るステップと、
    をさらに含むことを特徴とする請求項４１に記載の温度センサのチューニング方法。
43. 前記複数の変動抵抗のいずれか一つを切るステップは、前記電極に流れる電流または前記電極の電圧を上昇させて前記複数の変動抵抗を順次切ることを特徴とする請求項４１に記載の温度センサのチューニング方法。
44. 前記測定された抵抗値と前記目標抵抗値とが同一範囲であるか否かを判断する時の同一範囲とは、測定された抵抗と目標抵抗との誤差が予め設定されたスレッショルド以内であるか否かを判断することであることを特徴とする請求項４１に記載の温度センサのチューニング方法。

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