CN115712221A - 光机模块 - Google Patents

Abstract

一种光机模块包括电路板、光阀模块、导热件及支撑件。电路板具有相反的第一表面与第二表面、贯穿第一表面与第二表面的第一开孔与至少一第二开孔。光阀模块设置在第一表面并且电连接电路板。光阀模块具有背离电路板的出光面以及相反于出光面的背面。导热件设置在电路板的第二表面，并且经由电路板的第一开孔连接光阀模块的背面。支撑件设置在电路板的第一表面的一侧。支撑件与光阀模块部分接触，并且经由电路板的至少一第二开孔连接导热件。所述光阀模块可避免光阀模块的出光侧与背侧因温差过大而让光阀模块受损的优点。

Description

光机模块

技术领域

本发明是有关于一种显示装置，且特别是有关于一种适用于投影机的光机模块。

背景技术

传统的投影机大多使用高压汞灯作为光源，近年来随着半导体制程的进步，已发展出采用发光二极管或激光(Laser)二极管等半导体元件所制成的光源。因为半导体元件所制成的光源具备体积小、光源亮度高等优点。也因此，随着投影机的亮度需求增加，光阀模块(Light Valve Module)的操作温度也势必上升，使得光阀模块前端与后端因温差过大而让光阀模块受损。

此外，为了让光阀模块的前端与后端的温差符合规范(例如小于等于10℃)，一般也会在光阀模块的前端设置散热元件或散热模块，例如：热电致冷元件(thermoelectriccooler，TE cooler)或水冷散热模块。然而，这类的设计会使光阀模块与光学元件之间的距离增加，造成光路设计和系统微型化的困难。此外，光阀模块的前端与后端的散热结构一般是分开设计的，因此还会造成生产成本的增加。

发明内容

本发明提供一种光机模块，光机模块具有光阀模块，光阀模块可避免光阀模块的出光侧与背侧因温差过大而让光阀模块受损的优点，还具有更好的整合性和成本优势。

本发明的光机模块，包括电路板、光阀模块、导热件及支撑件。电路板具有相反的第一表面与第二表面以及贯穿第一表面与第二表面的第一开孔与至少一第二开孔。光阀模块设置在第一表面并且电连接电路板。光阀模块具有背离电路板的出光面以及相反于出光面的背面。导热件设置在电路板的第二表面，并且经由电路板的第一开孔连接光阀模块的背面。支撑件设置在电路板的第一表面的一侧。支撑件与光阀模块部分接触，并且经由电路板的至少一第二开孔连接导热件。

基于上述，在本发明的一实施例的光机模块中，导热件是设置在电路板背离光阀模块的一侧，并经由电路板的第一开孔与光阀模块的背面热接触。为了降低光阀模块的出光侧与背侧的温差，位于光阀模块的出光侧的支撑件是经由电路板的第二开孔与导热件热接触。由于光阀模块的出光侧与背侧的降温是通过同一个导热件来进行，因此可减少散热结构在光阀模块的出光侧的占用空间，有助于降低光路设计的复杂度及整机的生产成本。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明的第一实施例的光机模块的剖视示意图。

图2是图1的光机模块的正视示意图。

图3是依照本发明的第二实施例的光机模块的剖视示意图。

图4是依照本发明的第三实施例的光机模块的剖视示意图。

图5是图4的光机模块的正视示意图。

图6是依照本发明的第四实施例的光机模块的正视示意图。

图7是依照本发明的第五实施例的光机模块的剖视示意图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1是依照本发明的第一实施例的光机模块的剖视示意图。图2是图1的光机模块的正视示意图。为清楚呈现起见，图2省略了图1的光学元件300的绘示。请参照图1及图2，光机模块10包括电路板100、支撑件120、光阀模块140和导热件160。电路板100具有相反的第一表面100s1和第二表面100s2。光阀模块140设置在电路板100的第一表面100s1。光阀模块140与支撑件120之间还设有导热材150。支撑件120是热传导性佳的金属材质，例如铜、铝。导热材150是介面导热材，例如是硅材料的散热胶片(Thermal pad)或导热膏(Grease)等。

光阀模块140电连接电路板100，并且具有背离电路板100的出光面140es以及相反于出光面140es的背面140bs。光阀模块140的出光侧定义为邻近出光面140es的区域，光阀模块140的背侧定义为邻近背面140bs的区域。导热件160设置在电路板100的第二表面100s2。透过光学元件300，光阀模块140的出光面140es用于接收来自光源(未显示)的照明光束，且光阀模块140转换成影像光束后由出光面140es反射离开光阀模块140至光学元件300。

在本实施例中，光阀模块140例如是数字微镜元件(Digital Micro-MirrorDevice，DMD)，且其反射面可定义为光阀模块140的出光面140es。然而，本发明不限于此。在其他实施例中，光阀模块140也可以是反射式硅基液晶(liquid-crystal-on-silicon，LCOS)面板。

特别注意的是，电路板100还具有贯穿第一表面100s1和第二表面100s2的第一开孔OP1。导热件160可经由电路板100的第一开孔OP1与光阀模块140的背面140bs连接并形成热传导，以降低光阀模块140背面的操作温度。在本实施例中，光机模块10还可选择性地包括散热模块200，设置在电路板100的第二表面100s2的一侧。导热件160与散热模块200接触，使光阀模块140操作时所产生的热可经由热传导的方式传递至散热模块200。导热件160例如是铜片、或其他具有良好导热性的板材。

举例来说，散热模块200可包括热电致冷元件(Thermoelectric Cooler，TEC)210和水冷散热模块220，热电致冷元件210设置且连接于导热件160与水冷散热模块220之间。水冷散热模块220例如是包括冷却水以及水冷板(cold plate)或蛇形管的流道。冷却水将导热件160(或热电致冷元件210)传导至水冷板(cold plate)或蛇形管的流道的热带离光机模块10，再通过热传导与热对流等方式将热散失于光机模块10的外部。然而，本发明不限于此。在其他实施例中，散热模块200也可仅包括水冷散热模块220和散热鳍片组的其中一者。

在本实施例中，支撑件120具有抵接光阀模块140并使其定位于电路板100上的功能。由于支撑件120具有良好的热传导性能，因此还可作为导热结构。举例来说，光阀模块140与支撑件120可部分接触，使光阀模块140的出光侧产生的热，可经由支撑件120传导至导热件160，来降低光阀模块140在出光侧的操作温度。

电路板100还具有至少一个第二开孔OP2。如图2所示，在本实施例中，电路板100还具有两个第二开孔OP2，且这些第二开孔OP2分别设置在光阀模块140的相反两侧。支撑件120可经由贯穿电路板100的这些第二开孔OP2与导热件160直接连接以形成热传导。这些第二开孔OP2可分别设置在光阀模块140沿着方向Y的相反两侧，但不限于此。在其他实施例中，这两个第二开孔OP2也可设置在光阀模块140沿着方向X的相反两侧或沿着对角方向的相反两侧。需说明的是，本发明并不加以限制第二开孔OP2的数量和构型，在其他实施例中，电路板100的第二开孔OP2数量和构型当可根据不同的散热设计做调整。

另一方面，光阀模块140具有朝向支撑件120的第一承接面140s1和第二承接面140s2。光阀模块140的第一承接面140s1与支撑件120之间还设有导热材150。特别注意的是，支撑件120可经由导热材150与光阀模块140的第一承接面140s1接触，并且直接接触光阀模块140的第二承接面140s2以进行热交换。

通过支撑件120的上述配置方式，光阀模块140的出光侧与背侧的降温可使用同一个导热件160来进行。因此，可避免在光阀模块140的出光侧设置额外的散热元件(例如电致冷元件或散热鳍片)或散热模块(例如水冷或气冷散热模块)。换句话说，可减少散热结构在光阀模块140的出光侧所占用的空间，有助于降低光路设计的复杂度及光机模块的生产成本。举例来说，光机模块10在光阀模块140的出光面140es的一侧设有光学元件300。光学元件300例如是棱镜(Prism)或透镜(Lens)。此光学元件300沿着方向Z设置于光阀模块140的出光面140es的前方，并且与光学元件300的间距S可小于或等于4mm。如此可增加光机模块10于各式应用装置(例如投影机)中的整合性，且缩小光机模块的体积，本发明不限于此。

另一方面，在本实施例中，光机模块10的导热材150数量可以是两个，例如导热材151和导热材152，如图2。这两个导热材150结构上彼此分离，且在电路板100的第一表面100s1上的正投影围绕光阀模块140的出光面140es在第一表面100s1上的正投影，但不限于此。

图3是依照本发明的第二实施例的光机模块的剖视示意图。参考图3，在另一实施例中，光机模块10A的支撑件120A与导热件160之间也可设有另一导热材150(如图3所示)。也就是说，光机模块10A的支撑件120A可经由另一导热材150与导热件160进行热交换。在另一未绘示的实施例中，支撑件120与光阀模块140的第二承接面140s2之间也可设有另一导热材150，且支撑件120可经由这些导热材150与光阀模块140的第一承接面140s1和第二承接面140s2进行热交换。

以下将列举另一些实施例以详细说明本发明，其中相同的构件将标示相同的符号，并且省略相同技术内容的说明，省略部分请参考前述实施例，以下不再赘述。

图4是依照本发明的第三实施例的光机模块的剖视示意图。图5是图4的光机模块的正视示意图。为清楚呈现起见，图5省略了图4的光学元件300的绘示。请参照图4及图5，本实施例的光机模块10B与图1的光机模块10的差异在于：光阀模块的构型不同、导热材的配置方式不同以及电路板的第二开孔数量不同。

具体而言，本实施例的光阀模块140A不具有图1的光阀模块140的第二承接面140s2。也就是说，支撑件120B并没有直接接触光阀模块140A，而是仅经由导热材150A与光阀模块140A进行热交换。在本实施例中，导热材150A于电路板100的第一表面100s1上的正投影连续地围绕光阀模块140A的出光面140es于第一表面100s1上的正投影。

另一方面，在本实施例中，电路板100A的第二开孔数量为四个，分别为设置在光阀模块140A沿着方向Y的相反两侧的第二开孔OP2-1和第二开孔OP2-2以及设置在光阀模块140A沿着方向X的相反两侧的第二开孔OP2-3和第二开孔OP2-4。特别注意的是，支撑件120B是经由电路板100A的这些第二开孔与导热件160热接触。因此，光阀模块140A的出光侧与背侧的降温可使用同一个导热件160来进行。如此可避免在光阀模块140A的出光侧设置额外的散热元件(例如电致冷元件或散热鳍片)或散热模块(例如水冷或气冷散热模块)，有助于减少散热结构在光阀模块140的出光侧的占用空间，进而降低光路设计的复杂度及整机的生产成本。

图6是依照本发明的第四实施例的光机模块的正视示意图。请参照图6，本实施例的光机模块10C与图5的光机模块10B的差异在于：电路板的第二开孔的配置方式不同。具体而言，光机模块10C的电路板100B的第二开孔OP2-1A和第二开孔OP2-2A所占区域于电路板100B的第一表面100s1上的正投影围绕光阀模块140A的出光面140es于第一表面100s1上的正投影。据此，可增加支撑件120C与导热件160的接触面积，有助于进一步提升光阀模块140A在出光面140es的散热效果。

由于支撑件120C是经由电路板100B的这些第二开孔与导热件160热接触，因此，光阀模块140的出光侧与背侧的降温可使用同一个导热件160来进行。如此可避免在光阀模块140A的出光侧设置额外的散热元件(例如电致冷元件或散热鳍片)或散热模块(例如水冷或气冷散热模块)。换句话说，可减少散热结构在光阀模块140A的出光侧的占用空间，有助于降低光路设计的复杂度及整机的生产成本。

图7是依照本发明的第五实施例的光机模块的剖视示意图。请参照图7，本实施例的光机模块10D与图1的光机模块10的差异在于：光机模块10D还包括防结露结构180。在本实施例中，当导热件160和支撑件120具有较低的温度时，防结露结构180可用于包覆导热件160和支撑件120，以隔绝外部高湿空气的接触，进而避免导热件160和支撑件120的表面发生结露现象而影响光阀模块140的正常运作。然而，本发明不限于此。在其他实施例中，防结露结构可仅设置在电路板100的一侧，防结露结构包覆导热件160或支撑件120。在本实施例中，防结露结构180可以由海绵(sponge)或橡胶(rubber)的材料来制作，但不限于此。

综上所述，在本发明的一实施例的光机模块中，导热件是设置在电路板背离光阀模块的一侧，并经由电路板的第一开孔与光阀模块的背面热接触。为了降低光阀模块的出光侧与背侧的温差，位于光阀模块的出光侧的支撑件是经由电路板的第二开孔与导热件热接触。由于光阀模块的出光侧与背侧的降温是通过同一个导热件来进行，因此可减少散热结构在光阀模块的出光侧的占用空间，有助于降低光路设计的复杂度及整机的生产成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即所有依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修改，都仍属本发明专利覆盖的范围。另外本发明的任一实施例或权利要求不需达成本发明所公开的全部目的或优点或特点。此外，摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

附图标记说明

10、10A、10B、10C、10D：光机模块

100、100A、100B：电路板

100s1：第一表面

100s2：第二表面

120、120A、120B、120C：支撑件

140、140A：光阀模块

140bs：背面

140es：出光面

140s1：第一承接面

140s2：第二承接面

150、150A、151、152：导热材

160：导热件

180：防结露结构

200：散热模块

210：热电致冷元件

220：水冷散热模块

300：光学元件

OP1、OP2-1、OP2-1A、OP2-2、OP2-2A、OP2-3、OP2-4：第一开孔

OP2：第二开孔

S：间距

X、Y、Z：方向。

Claims (12)

1.一种光机模块，其特征在于，包括电路板、光阀模块、导热件以及支撑件，

所述电路板具有相反的第一表面与第二表面以及贯穿所述第一表面与所述第二表面的第一开孔与至少一第二开孔；

所述光阀模块设置在所述第一表面并且电连接所述电路板，所述光阀模块具有背离所述电路板的出光面以及相反于所述出光面的背面；

所述导热件设置在所述电路板的所述第二表面，并且经由所述电路板的所述第一开孔连接所述光阀模块的所述背面；

所述支撑件设置在所述电路板的所述第一表面的一侧，所述支撑件与所述光阀模块部分接触，并且经由所述电路板的所述至少一第二开孔连接所述导热件。

2.根据权利要求1所述的光机模块，其特征在于，所述至少一第二开孔为多个第二开孔，所述多个第二开孔分别设置在所述光阀模块在至少一方向上的相反两侧。

3.根据权利要求1所述的光机模块，其特征在于，所述至少一第二开孔为两个第二开孔，所述两个第二开孔所占区域于所述第一表面上的正投影围绕所述光阀模块的所述出光面于所述第一表面上的正投影。

4.根据权利要求1所述的光机模块，其特征在于，所述光阀模块还具有朝向所述支撑件的至少一承接面，且所述至少一承接面平行于所述出光面。

5.根据权利要求4所述的光机模块，其特征在于，还包括：

至少一导热材，设置在所述光阀模块与所述支撑件之间，其中所述至少一承接面包括第一承接面，且所述支撑件经由所述至少一导热材与所述光阀模块的所述第一承接面热接触。

6.根据权利要求5所述的光机模块，其特征在于，所述至少一导热材于所述第一表面上的正投影连续地围绕所述光阀模块的所述出光面于所述第一表面上的正投影。

7.根据权利要求5所述的光机模块，其特征在于，所述至少一导热材为彼此分离的多个导热材，且所述多个导热材于所述第一表面上的正投影围绕所述光阀模块的所述出光面于所述第一表面上的正投影。

8.根据权利要求5所述的光机模块，其特征在于，所述至少一承接面还包括第二承接面，且所述支撑件直接接触所述第二承接面。

9.根据权利要求1所述的光机模块，其特征在于，还包括：

光学元件，设置在所述光阀模块的所述出光面的一侧，且重叠于所述出光面，其中所述光学元件与所述出光面的间距小于或等于4mm。

10.根据权利要求1所述的光机模块，其特征在于，还包括：

散热模块，设置在所述电路板的所述第二表面的一侧，并且接触所述导热件，其中所述导热件的热适于经由所述散热模块排出。

11.根据权利要求1所述的光机模块，其特征在于，还包括：

至少一导热材，设置在所述导热件与所述支撑件之间，其中所述支撑件经由所述至少一导热材与所述导热件热接触。

12.根据权利要求1所述的光机模块，其特征在于，还包括：

防结露结构，设置在所述电路板的至少一侧，并且包覆所述导热件与所述支撑件的至少一者。

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