(57)【要約】【課題】スルーレートに影響を与える電流を調節して、所要スルーレートの動特性を満足させ得る空間光変調器を駆動する駆動集積回路のバッファを提供する。【解決手段】駆動集積回路のデジタル／アナログコンバータの出力端に連結され、デジタル／アナログコンバータの出力電圧を受けて反転し増幅する第１増幅器と、前記第１増幅器で反転および増幅された出力電圧を反転し増幅する第２増幅器と、前記第２増幅器の出力端と入力端に連結され、出力電圧を充電する充電手段と、前記第１増幅器の出力端と前記第２増幅器の入力端に連結され、出力電圧の調整が可能な電流調節部とを含んでなる。【選択図】図９
2006081138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動集積回路のデジタル／アナログコンバータの出力端に連結され、デジタル／アナログコンバータの出力電圧を受けて反転し増幅する第１増幅器と、
前記第１増幅器で反転および増幅された出力電圧を反転し増幅する第２増幅器と、
前記第２増幅器の出力端と入力端に連結され、出力電圧を充電する充電手段と、
前記第１増幅器の出力端と前記第２増幅器の入力端に連結され、出力電圧の調整が可能な電流調節部とを含んでなることを特徴とするスルーレートの調整が可能なバッファ。
【請求項２】
前記電流調節部は、
前記第２増幅器の出力端に出力端子が分離され、一定電流を供給する電源と、
前記第２増幅器の入力端に一側端子が接続または断線され、前記第２増幅器の入力端に接続されるとき、一定電流を前記第２増幅器の入力端に提供し、並列に連結された複数の電流供給器と、
前記複数の電流供給器の第1端子を前記第２増幅器の入力端に接続または分離するようにスイッチングして、前記電源に流れる電流量を調整するスイッチング部とを含んでなることを特徴とする請求項１記載のスルーレートの調整が可能なバッファ。
【請求項３】
前記電流供給器は、第１端子が前記第２増幅器の入力端に接続または分離されるトランジスタであることを特徴とする請求項２記載のスルーレートの調整が可能なバッファ。
【請求項４】
前記スイッチング部は、第１端子が前記第１増幅器の出力端に接続または分離され、第２端子が前記第２増幅器の入力端に接続され、第３端子が前記該当電流供給器の第1端子に接続され、前記第１端子が第１増幅器の出力端に接続されるとき、前記電流供給器と前記第２増幅器の入力端を接続させる複数のトランジスタであることを特徴とする請求項２記載のスルーレートの調整が可能なバッファ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空間光変調器を駆動する駆動集積回路のバッファに係り、より詳しくはスルーレートに影響を与える電流を調節して、所要スルーレートの動特性を満足させ得る空間光変調器を駆動する駆動集積回路のバッファに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光信号処理は、データ量が多くて実時間処理が不可能な既存のデジタル情報処理とは異なり、高速性、並列処理および大容量の情報処理が可能であるという利点を持っている。また、空間光変調理論を用いて、二進位相フィルタの設計および製作、光論理ゲート、光増幅器、映像処理技法、光デバイス、光変調器などの研究が行われている。
【０００３】
この中でも、特に空間光変調器は、光メモリ、光ディスプレイ、プリンタ、光インターコネクション、ホログラムなどの分野に使用されており、これを用いた表示装置の開発研究が行われている。
【０００４】
このような空間光変調器は、一例として、図１に示したような反射型変形可能格子光変調器１０があげられる。このような変調器１０は、ブルームなどの特許文献１に開示されている。変調器１０は、反射表面部を有し、基板１６の上部に懸架（suspended）される複数の一定に離隔する変形可能反射型リボン１８を含む。絶縁層１１がシリコン基板１６上に蒸着される。その後、犠牲二酸化シリコン膜１２および低応力窒化シリコン膜１４の蒸着が行われる。
【０００５】
窒化物膜１４は、リボン１８からパターニングされ、二酸化シリコン膜１２の一部がエッチングされてリボン１８が窒化物フレーム２０によって酸化物スペーサ層１２上に維持されるようにする。
【０００６】
単一波長λを有する光を変調させるために、変調器はリボン１８の厚さと酸化物スペーサ層１２の厚さがλ／４となるように設計する。
【０００７】
リボン１８上の反射表面２２と基板１６の反射表面との垂直距離ｄで限定された前記変調器１０の格子振幅は、リボン１８（第１電極としての役割をするリボン１８の反射表面２２）と基板１６（第２電極としての役割をする基板１６の下部の伝導膜２４）との間に電圧を印加することにより制御される。
【０００８】
変形されていない状態で、すなわち何の電圧も印加されていない状態で、格子振幅は例えばλ／２となり、リボンと基板から反射された光間の全体経路差は例えばλとなるので、このような反射光に位相を補強させる。
【０００９】
したがって、変形されていない状態で、変調器１０は平面ミラーとして光を反射する。変形されていない状態での入射光と反射光を図２に符号２０で表す。
【００１０】
適正電圧がリボン１８と基板１６との間に印加されるとき、静電気力がリボン１８を基板１６の表面方向からダウン（down）位置に変形させる。ダウン位置において、格子振幅はλ／４のように変わる。全体経路差は波長の１／２であり、変形されたリボン１８から反射された光と基板１６から反射された光とが相殺干渉する。
【００１１】
このような干渉の結果、変調器は入射光２６を回折させる。変形された状態で＋／−回折モード（Ｄ＋１、Ｄ−１）で回折された光を図３にそれぞれ２８と３０で表す。
【００１２】
ところが、ブルームの光変調器は、マイクロミラーの位置制御のために静電気方式を用いるが、この場合、動作電圧が比較的高く（通常３０Ｖ内外）、印加電圧と変位の関係が線形的でないといった欠点があって、結果として光調節時の信頼性が高くないという欠点がある。
【００１３】
このような問題点を解決するための特許文献２には、「薄膜圧電光変調器およびその製造方法」が開示されている。
【００１４】
図４は従来の技術に係る凹型薄膜圧電光変調器の断面図である。
【００１５】
図４を参照すると、従来の技術に係る凹型薄膜圧電光変調器は、シリコン基板４０１と素子４１０を備えている。
【００１６】
ここで、素子４１０は、一定の幅を有し、複数個が一定に整列して凹型薄膜圧電光変調器を構成する。また、このような素子４１０は、それぞれ異なる幅を有し、交番に整列して凹型薄膜圧電光変調器を構成する。また、このような素子４１０は、一定の間隔（素子４１０の幅とほぼ同一の距離）で離れて位置することができる。この場合、シリコン基板４０１の全上面に形成されたマイクロミラー層が入射光を反射して回折させる。
【００１７】
シリコン基板４０１は、素子４１０にエアスペースを提供するために陥没部を備えており、上面に絶縁層が蒸着されており、陥没部の両側に素子４１０の端部が付着している。
【００１８】
素子４１０は、棒状をしており、中央部分がシリコン基板４０１の陥没部から離隔して位置するように両端の下面がそれぞれシリコン基板４０１の陥没部を外れた両側地域に付着しており、シリコン基板４０１の陥没部に位置した部分が上下に移動可能な下部支持台４１１を含む。
【００１９】
また、素子４１０は、下部支持台４１１の左端側に積層されており、圧電電圧を提供するための下部電極層４１２と、下部電極層４１２に積層されており、両面に電圧が印加されると、収縮および膨張して上下駆動力を発生させる圧電材料層４１３と、圧電材料層４１３に積層されており、圧電材料層４１３に圧電電圧を提供する上部電極層４１４とを含んでいる。
【００２０】
また、素子４１０は、下部支持台４１１の右端側に積層されており、圧電電圧を提供するための下部電極層４１２’と、下部電極層４１２’に積層されており、両面に電圧が印加されると、収縮および膨張して上下駆動力を発生させる圧電材料層４１３’と、圧電材料層４１３’に積層されており、圧電材料層４１３’に圧電電圧を提供する上部電極層４１４’とを含んでいる。
【００２１】
特許文献２には、前述した凹型の他に、突出型についても詳細に説明している。
【００２２】
一方、空間光変調器駆動集積回路は空間光変調器を駆動するために使用される。一般に、空間光変調器素子を駆動するにあたって、素子特性上駆動電圧のスルーレート（slew rate）が重要である。ここで、スルーレートとは、単位時間当たり出力電圧の最大変化量を意味する。すなわち、出力電圧を時間に対してグラフで表すと、出力電圧の瞬間傾き（＝時間に対して微分した値）がスルーレートである。
【００２３】
一般に、スルーレートは速いほどよい。しかし、空間光変調器を駆動するための駆動集積回路において、余り速い（正確にいうと、大きい）スルーレートは空間光変調器素子に多くの残留振動を引起し、その結果、素子の疲労を増大させる原因となる。また、空間光変調器を駆動するための駆動集積回路のスルーレートが余り遅いと（正確にいうと、小さいと）残留振動により疲労が発生する問題は解決されるが、余り遅く駆動されるため、所望時間に所望回数の相違した強度を有する回折光を得ることが難しいという問題点がある。すなわち、空間光変調器は、その適用において、高速の駆動が要求されるが、駆動集積回路のスルーレートが余り遅い場合は、所望速度の駆動を保障し難い問題点がある。
【００２４】
【特許文献１】米国特許第５，３１１，３６０号明細書
【特許文献２】大韓民国特許出願第２００３−０７７３８９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
したがって、本発明は前記のような問題点を解決するためになされたもので、スルーレートに大きな影響を与える電流を調節して、所要動特性のスルーレートを合わせるようにする出力電圧のスルーレートが調整可能な駆動集積回路のバッファを提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
前記のような目的を達成するため、本発明は、駆動集積回路のデジタル／アナログコンバータの出力端に連結され、デジタル／アナログコンバータの出力電圧を受けて反転し増幅する第１増幅器と、前記第１増幅器で反転および増幅された出力電圧を反転し増幅する第２増幅器と、前記第２増幅器の出力端と入力端に連結され、出力電圧を充電する充電手段と、前記第１増幅器の出力端と前記第２増幅器の入力端に連結され、出力電圧の調整が可能な電流調節部とを含んでなるスルーレートの調整が可能なバッファを提供する。
【発明の効果】
【００２７】
以上のような本発明によると、開発工程散布を考慮したとき、スルーレートを合わせ難い場合にもスルーレートを容易に調整することができる効果がある。
【００２８】
また、本発明は、スルーレートを容易に調整することができるので、スルーレート不良の集積回路が、電流量の調節により、所望特性を表すことができるので、収率面で大きな効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図５ないし図１１に基づいて本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
【００３０】
図５は、本発明の一実施例による駆動集積回路において、スルーレートが調整可能なバッファが使用される光変調器駆動モジュールの断面図である。
【００３１】
図５に示すように、下部基板５００の一部に空間光変調器の活性素子５１０が形成されている。ここで、下部基板５００は、シリコン基板、セラミック基板、プリント基板などであり得る。
【００３２】
空間光変調器活性素子５１０としては、光メモリ、光ディスプレイ、プリンタ、光インターコネクション、ホログラムおよび表示装置などの分野に使用される回折型、反射型および透過型などの光変調器素子（活性領域）を全て含む。
【００３３】
空間光変調器活性素子５１０は、下部基板５００の一部に位置し、電源の供給により上下に移動する光変調器素子（活性領域）５１１と、光変調器素子（活性領域）５１１に電源を供給するための伝導性電極５１２と、光変調器素子（活性領域）５１１を密封するためのリッドガラス(lid glass)５１３とを備えている。
【００３４】
リッドガラス５１３は下部基板５００に実装された光変調器素子（活性領域）５１１を周囲環境から保護する役割をするもので、光変調器素子（活性領域）５１１を覆い、活性領域５１１に対応する部分が光透過物質からなっている。
【００３５】
そして、下部基板５００の空間光変調器活性素子５１０の一側面には駆動集積駆動回路５２０が備えられており、駆動集積回路５２０は、外部から印加される制御信号に応じて、空間光変調器活性素子５１０の活性領域５１１に駆動電圧を提供する。
【００３６】
このような駆動集積回路５２０と空間光変調器活性素子５１０の活性領域５１１の電気的接続は、伝導性電極５１２を介したフリップチップ接続により維持される。
【００３７】
つぎに、図面に基づいて光変調器駆動モジュールの動作を説明する。
【００３８】
まず、駆動集積回路５２０が、外部の制御部（図示せず）から、当該画素に対する回折光を発生させるための回折光生成制御信号を受信する。
【００３９】
すると、駆動集積回路５２０は、当該画素を構成する活性領域のなかで一つまたはそれ以上の素子に対して（活性領域のうち、移動させるべき素子の数は当該画素を構成する活性領域の数によって決定される。すなわち、二つの素子が一つの画素を構成すると、一つの素子のみを駆動し、四つの素子が一つの画素構成すると、二つの素子を駆動する）上方にまたは下方にλ／４だけ駆動させることができる駆動電圧を発生させて、活性領域の一つまたはそれ以上の素子に印加する。
【００４０】
このように、当該画素を構成する一つまたはそれ以上の素子に印加されると、当該画素の一つまたはそれ以上の素子は、印加された駆動電圧により上方にまたは下方にλ／４だけ移動し、隣接したほかの素子との段差λ／４を発生させることにより、光が表面に入射する場合、活性領域５１１の当該画素は０次および±１次回折光を発生させる。
【００４１】
図６は図５の駆動集積回路の内部構成図である。同図に示すように、図５の駆動集積回路は、データ制御部６１０と、６０ビットシフトレジスタ６２０と、データレジスタ６３０と、データラッチ６４０と、レベルシフタ６５０と、デジタル／アナログコンバータ６６０と、出力バッファ６７０とから構成される。
【００４２】
データ制御部６１０は、外部の制御部から、この実施例では六つの８ビットデータを受ける。すると、データ制御部６１０は外部から入力した六つの８ビットデータを内部の４８ビットラインを介してデータレジスタ６３０に伝送する。
【００４３】
この際、６０ビットシフトレジスタ６２０は、データ制御部６１０から受けた４８ビットデータを６０回シフトして、総４８＊６０ビットをデータレジスタ６３０に記憶するように制御する。すなわち、各チャンネルが８ビットで駆動されるのに総３６０のチャンネルが使用されるので、総３６０＊８＝２８８０ビットのデータが必要となり、４８ビットを６０回シフト（ないしは、桁移動）して２８８０ビットのデータをデータレジスタ６３０に記憶するようにする。
【００４４】
そして、データレジスタ６３０は、クロックがオンされるとき、記憶された４８＊６０ビットのデータを一時にデータラッチ６４０に伝送し、データラッチ６４０は、３６０のチャンネルを駆動し得る４８＊６０ビットのデータをレベルシフタ６５０に出力する。
【００４５】
すると、レベルシフタ６５０は、データラッチ６４０から出力された３．３Ｖのデータ信号を１５Ｖの出力電圧を有するデータ信号にレベルシフトさせ、デジタル／アナログコンバータ６６０に出力する。
【００４６】
次いで、デジタル／アナログコンバータ６６０は、レベルシフタ６５０から出力された１５Ｖの８ビットデータを受けてアナログ値に変換し、出力バッファ６７０に出力する。
【００４７】
出力バッファ６７０は、デジタル／アナログコンバータ６６０の出力電圧をバッファリングし空間光変調器の活性領域の当該素子に提供する。
【００４８】
図７は図６のデジタル／アナログコンバータの構成図である。
【００４９】
同図に示すように、デジタル／アナログコンバータ６６０は、基準電圧配線７３１が機械的に接続される部分であるパッド７３３と、基準電圧配線７３１の信号を受信し、さらに細分化された基準電圧を生成する基準電圧生成用抵抗部７３２と、この基準電圧生成用抵抗部７３２に接続される複数の電圧レベル選択回路７３４と、それぞれの電圧レベル選択回路７３４の後段側に配置された出力バッファ７３５とを含む。
【００５０】
基準電圧生成用抵抗部７３２は、外部から入力した基準電圧を所望数の基準電圧に細分化する。そして、電圧レベル選択回路７３４は、８ビットのデジタルデータを受け、それに相当する電圧値を選択して出力する。
【００５１】
図８は図６のデジタル／アナログコンバータを例示する回路図で、電圧レベル選択回路７３４が３ビットのデジタルデータを入力する場合、それに対応する電圧値を選択して出力する過程を説明するための図である。
【００５２】
同図に示すように、図６のデジタル／アナログコンバータは、基準電圧生成用抵抗部７３２を構成する複数の直列連結抵抗Ｒ１〜Ｒ８と、電圧レベル選択回路７３４を構成する複数のツリー形態のトランジスタｂ１〜ｂ３、ｂ１〜ｂ３とからなる。
【００５３】
基準電圧生成用抵抗部７３２の複数の直列連結抵抗Ｒ１〜Ｒ８は入力電圧を８個に細分化する。
【００５４】
そして、複数のツリー形態のトランジスタｂ１〜ｂ３、ｂ１〜ｂ３は８個の細分化された入力電圧を選択する。その一例を表に示すとつぎのようである。
【００５５】
【表１】
2006081138.tif 000003
【００５６】
図９は本発明の一実施例によるスルーレートが調整可能なバッファの構成図である。
【００５７】
同図に示すように、本発明の一実施例によるスルーレートが調整可能なバッファは、前段増幅器９２１、電流調節部９２２、下段反転増幅器９２３、およびコンデンサ９２４を持っている。
【００５８】
前段増幅器９２１の反転端子はデジタル／アナログコンバータ９１０の出力端に接続され、非反転端子はバッファの出力端に接続される。
【００５９】
前段増幅器９２１において、反転端子と非反転端子の電圧差が０であるので、出力は反転端子の入力電圧と同じである。すなわち、前段増幅器９２１の出力は、デジタル／アナログコンバータ９１０から非反転端子に入力される入力電圧と同じである。
【００６０】
そして、前段増幅器９２１の出力端子からは、入力電圧の位相が反転されて出力される。すなわち、前段増幅器９２１で位相が反転される。
【００６１】
後段反転増幅器９２３は入力された電圧の位相を反転させて出力するもので、前段増幅器９２１の出力電圧を受け、位相を反転させて出力する。
【００６２】
その結果、前段増幅器９２１の入力電圧が前段増幅器９２１から出力されるとき、位相が反転され、後段反転増幅器９２３を通過するとき、位相が再反転される。したがって、後段反転増幅器９２３から出力される出力電圧の位相は前段増幅器９２１の入力電圧と同一である。
【００６３】
コンデンサ９２４は後段反転増幅器９２３の入力電圧を充電し、充電された電圧を放電するもので、出力端子の出力電圧が入力電圧によって可変するようになっている。
【００６４】
このようなバッファ回路において、スルーレートはつぎの数学式１により決定される。
ｓｌｅｗ＿ｒａｔｅ ＝ ｄｖ／ｄｔ ＝ Ｉ／Ｃ
すなわち、スルーレートは時間の変化率に対する電圧の変化率であって、電流に比例し、コンデンサの容量に反比例することが分かる。したがって、スルーレートを変化するためには、電流を変化させる。
【００６５】
空間光変調器の活性素子素子を駆動するための駆動電圧の明細は、図１０に示すように、ａ線とｂ線間にあることが分かる。
【００６６】
この際、ｃ線とｄ線は所要駆動電圧から外れていることが分かる。したがって、バッファの出力電圧がｃ線とｄ線にあるとき、電流を調整してａ線とｂ線間に移動させる必要がある。
【００６７】
このため、本発明においては、増幅器９２１の出力端に電流調節部９２２を介在させて、インバータ９２３に入力される電流を変化させる。
【００６８】
すると、スルーレートは電流に比例するため、スルーレートが増加する。
【００６９】
図１１は図９の電流調節部の一実施例を示すもので、出力端子１１１１に出力端が接続されている電源１１１０と、スイッチング部１１１２と、複数の電流供給器（この実施例では、ＭＯＳＦＥＴを使用する）１１２０、１１２２、１１２４とからなる。
【００７０】
電源１１１０は、出力端子１１１１側に一定電流Ｉを流す。コンデンサ９２４は前述したようである。この際、流れる出力電流Ｉは前段増幅器と後段増幅器間に流れる電流で、後段増幅器の入力端と出力端子間に流れる電流である。すなわち、流れる出力電流Ｉによりスルーレートが影響を受ける。
【００７１】
スイッチング部１１１２は、一例として複数のＭＯＳＦＥＴ１１２ａ、１１１２ｂからなり、それぞれのゲートに前段増幅器の出力端子が連結できる。この際、一例として第１ゲートに出力端子が連結されると、第１ＭＯＳＦＥＴ１１１２ａはオンされ、第２ＭＯＳＦＥＴ１１１２ｂはオフされ、出力電流（Ｉ）は電流（Ｉ１）と（Ｉ２）の和である。また、一例として、第１ゲート１と第２ゲートの両方に出力端子が連結されると、第１ＭＯＳＦＥＴ１１１２ａと第２ＭＯＳＦＥＴ１１１２ｂが共にオンされ、この際、出力電流ＩはＩ１、Ｉ２およびＩ３の和である。
【００７２】
このように、スイッチである第１ＭＯＳＦＥＴ１１１２ａと第２ＭＯＳＦＥＴ１１１２ｂはそれぞれのソース端に連結される電流供給器であるＭＯＳＦＥＴ１１２２、１１２４をオンさせる役割をする。ここで、電流供給器であるＭＯＳＦＥＴ１１２０、１１２２、１１２４はそれぞれ決められた電流値を有する。一例として、第１ＭＯＳＦＥＴ１１２０は電流Ｉ１、第２ＭＯＳＦＥＴ１１２２は電流Ｉ２、第３ＭＯＳＦＥＴ１１２４は電流Ｉ３を有する。
【００７３】
したがって、スイッチである第１ＭＯＳＦＥＴ１１１２ａがオンされると、電源１１１０に流れる電流はＩ１＋Ｉ２となり、スイッチである第２ＭＯＳＦＥＴ１１１２ｂがオンされると、電源に流れる電流はＩ１＋Ｉ２＋Ｉ３となる。この実施例では二つのスイッチを例として説明したが、そのほかに複数のスイッチを有することもできる。
【００７４】
以上の説明は本発明による駆動集積回路において、スルーレートが調整可能なバッファを実現するめの一実施例に過ぎないもので、本発明は上述した実施例に限定されるものではない。当該発明の属する分野で通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲で請求するように本発明の要旨から逸脱することなく様々な変更実施が可能であり、これらの変更実施も本発明の技術的範囲に属することを理解できる
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】従来の技術の静電気方式の格子光変調器を示す斜視図である。
【図２】従来の技術の静電気方式の格子光変調器が変形されていない状態で入射光を反射させることを示す断面図である。
【図３】従来の技術の格子光変調器が静電気力によって変形された状態で入射光を回折させることを示す断面図である。
【図４】従来の技術に係る圧電材料を持っているリセス部を有する回折型薄膜圧電マイクロミラーの側断面図である。
【図５】本発明の一実施例による駆動集積回路におけるスルーレートが調整可能なバッファが使用される光変調器駆動モジュールの断面図である。
【図６】図５の駆動集積回路の内部構成図である。
【図７】図６のデジタル／アナログコンバータの構成図である。
【図８】図６のデジタル／アナログコンバータの回路図である。
【図９】本発明の一実施例によるスルーレートが調整可能なバッファの構成図である。
【図１０】本発明の明細を説明する例示図である。
【図１１】図９の電流調節部の例示図である。
【符号の説明】
【００７６】
９１０    デジタル／アナログコンバータ
９２０    バッファ
９２１、９２３    増幅器
９２２    電流調節部
９２４    コンデンサ
１１１０    電源
１１１２    スイッチング部
１１２０、１１２２、１１２４    ＭＯＳＦＥＴ
【図１】
2006081138.tif 000004
【図２】
2006081138.tif 000005
【図３】
2006081138.tif 000006
【図４】
2006081138.tif 000007
【図５】
2006081138.tif 000008
【図６】
2006081138.tif 000009
【図７】
2006081138.tif 000010
【図８】
2006081138.tif 000011
【図９】
2006081138.tif 000012
【図１０】
2006081138.tif 000013
【図１１】
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