TWI425298B - 可撓性連接之數位微鏡模組及其適用之投影裝置 - Google Patents

Description

可撓性連接之數位微鏡模組及其適用之投影裝置

本案係關於一種數位微鏡模組及投影裝置，尤指一種可實現撓性連接之數位微鏡模組及其適用之投影裝置。

投影裝置目前已成為商務中心、家庭及展場等場所普遍使用的影像顯示設備，目前常用的投影裝置可分為液晶(LCD)及數位光處理(Digital Light Processing，以下簡稱DLP)投影裝置兩種，其中，DLP投影裝置具有高對比、高反應速度及高可靠度，因此已成為當代影像顯示設備之主流產品。一般而言，DLP投影裝置之核心組件包括一個由數個視訊信號處理器所組成的主電路板以及一個由數位微型裝置(Digital Micromirror Device，以下簡稱DMD)單元所組成的DMD板，其中DMD板上之DMD單元為DLP投影裝置之最主要顯示單元。

第1圖係顯示習用之主電路板與DMD板組合之結構示意圖。主電路板11與DMD板12之組合係利用插卡式架構實現。其中，主電路板11包括一卡連接器111，DMD板12包括一金手指介面121。於組裝投影裝置時，DMD板12需先安裝於殼體內且其金手指介面121朝上，然後主電路板11再由DMD板12之上方朝下方移動，使主電路板 11之卡連接器111與DMD板12之金手指介面121連接，俾完成組裝。然而，習用之組裝方式存在下列缺點：(1)、DMD板12之金手指介面121需於製程中增加一道電銲步驟方能形成，如此不只增加製程步驟且會增加製造成本。此外，主電路板11之卡連接器111因較精密而需要較高之零件成本；(2)、於主電路板11與DMD板12之組裝作業時，操作者通常採用板下連接方式實現，換言之，操作者係將主電路板11之卡連接器111朝下方並將DMD板12之金手指介面121朝上方，且使主電路板11以由上往下之方式與DMD板12進行組接。於此情況下，操作者無法目視確認是否主電路板11之卡連接器111已與DMD板12之金手指介面121確實組接；(3)、DMD板12之金手指介面121易於表面黏著技術之回流銲步驟中受到汙染，因而可能造成接觸不良、甚而產生顯示畫面不良等問題；以及(4)、卡連接器111之尺寸較大，且DMD板12僅能採用垂直連接方式實現，因此不利於小型化設計，且如果縮小卡連接器111之尺寸亦可能造成金手指介面121接觸行程不足而造成接觸不良。

第2圖係顯示另一習用之主電路板與DMD板組合之結構示意圖。主電路板21與DMD板22之組合係利用板對板連接器(board-to-board connector)實現。其中，主電路板21包括第一板對板連接器211，DMD板22包括第二板對板連接器221，其中第一板對板連接器211及第二板對板連接器221可為彼此相配接之插座連接器與插頭連接器。於組裝投影裝置時，DMD板22需先安裝於殼體內且其第二板對板連接器221朝上，然後主電路板21再由DMD板22之上方朝下方移動，使主電路板21之第一板對板連接器211與DMD板22之第 二板對板連接器221連接，俾完成組裝。然而，該習用之組裝方式存在下列缺點：(1)、使用高精密的板對板連接器需要較高之零件成本；(2)、於主電路板21與DMD板22之組裝作業時，操作者通常採用板下連接方式實現，換言之，操作者係將主電路板21之第一板對板連接器211朝下方且將DMD板22之第二板對板連接器221朝上方，且使主電路板21以由上往下之方式與DMD板22進行組接。於此情況下，操作者無法目視確認是否主電路板21之第一板對板連接器211已與DMD板22之第二板對板連接器221確實組接；以及(3)、板對板連接器之尺寸較大，且DMD板22僅能採用垂直連接方式實現，因此不利於小型化設計，且如果縮小板對板連接器之尺寸亦可能造成板對板連接器間接觸行程不足而造成接觸不良。

由於目前主電路板與DMD板組接之方式皆採剛性連接，因此當機構組裝誤差較大時將造成訊號接觸不良，而且習用的組接方式亦不利於未來小型化的設計需求。

本案之目的為提供一種數位微鏡模組，其具有撓性連接裝置可與主電路板實現撓性連接，藉此可提升組裝方便性及可靠度，提升組裝公差容許度以及符合未來系統模組化、小型化的設計需求。

本案之另一目的為提供一種具有撓性連接裝置之數位微鏡模組，其可實現板與板間之撓性連接，並減少訊號轉接次數、降低訊號衰減的程度。

本案之再一目的為提供一種具有撓性連接裝置之數位微鏡模組，其可整合自動溫控功能、隨插即用，且可避免DMD單元過熱而影響其壽命。

本案之再一目的為提供一種使用前述數位微鏡模組之投影裝置，其可達到且實現前揭功效。

為達上述目的，本案之一較佳實施態樣為提供一種數位微鏡模組，包括：一撓性連接裝置，包括複數個導線以及一外絕緣層，該複數個導線係彼此分隔排列且由該外絕緣層包覆；一數位微鏡裝置單元，設置於該撓性連接裝置之該外絕緣層上，且電連接於該撓性連接裝置之該複數個導線；以及一連接介面，設置於撓性連接裝置之一側端部，且與該複數個導線連接。

為達上述目的，本案之另一較佳實施態樣為提供一種投影裝置，包括一主電路板以及一數位微鏡模組。該主電路板包括一插槽。該數位微鏡模組與該主電路板電連接，且包括：一撓性連接裝置，包括複數個導線以及一外絕緣層，該複數個導線係彼此分隔排列且由該外絕緣層包覆；一數位微鏡裝置單元，設置於該撓性連接裝置之該外絕緣層上，且電連接於該撓性連接裝置之該複數個導線；以及一連接介面，設置於撓性連接裝置之一側端部，且與該複數個導線連接。其中，該數位微鏡模組之該連接介面與該主電路板之該插槽電性與結構連接。

11、21‧‧‧主電路板

12、22‧‧‧DMD板

111‧‧‧卡連接器

121‧‧‧金手指介面

211‧‧‧第一板對板連接器

221‧‧‧第二板對板連接器

3‧‧‧數位微鏡模組

4‧‧‧主電路板

5‧‧‧光源控制單元

6‧‧‧光源

7‧‧‧鏡頭

8‧‧‧投影裝置

31‧‧‧數位微鏡裝置單元

32‧‧‧撓性連接裝置

33‧‧‧連接介面

34‧‧‧載板

35‧‧‧散熱器

36‧‧‧主動散熱裝置

37‧‧‧電子元件

38‧‧‧電磁干擾抑制元件

321‧‧‧導線

322‧‧‧外絕緣層

323‧‧‧端部區域

341‧‧‧第一承載面

342‧‧‧第二承載面

351‧‧‧散熱翼片

361‧‧‧風扇單元

362‧‧‧驅動單元

363‧‧‧控制單元

364‧‧‧溫度感測單元

3211‧‧‧資料訊號線

3212‧‧‧控制訊號線

3213‧‧‧控制電源線

41‧‧‧插槽

42‧‧‧第一表面

43‧‧‧第二表面

44‧‧‧穿槽

45‧‧‧訊號輸入介面

46‧‧‧中央處理單元

47‧‧‧數位微鏡裝置處理器

48‧‧‧數位微鏡控制電壓產生器

Sc‧‧‧控制訊號

Sd‧‧‧資料訊號

Vc‧‧‧控制電壓

a‧‧‧第一分區

b‧‧‧第二分區

c‧‧‧第三分區

第1圖係顯示習用之主電路板與DMD板組合之結構示意圖。

第2圖係顯示另一習用之主電路板與DMD板組合之結構示意圖。

第3圖係顯示本案較佳實施例之數位微鏡模組之結構示意圖。

第4A圖係為本案數位微鏡模組之另一實施例之結構示意圖。

第4B圖係為第4A圖所示結構於其AA截面之剖面圖。

第5圖係為本案數位微鏡模組之另一實施例之結構示意圖。

第6圖係為本案數位微鏡模組之具自動溫控功能之風扇裝置之電路方塊圖。

第7A圖係顯示本案之數位微鏡模組與主電路板組接之示意圖。

第7B圖係顯示本案之數位微鏡模組與主電路板組接之另一態樣之示意圖。

第7C圖係為第7B圖所示組接結構之另一變化例之示意圖。

第8圖係為使用本案之數位微鏡模組之投影裝置之一較佳示範例之架構方塊圖。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖式在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。

第3圖係顯示本案較佳實施例之數位微鏡模組之結構示意圖。數位微鏡模組3包括數位微鏡裝置單元31以及撓性連接裝置32，其 中撓性連接裝置32可為但不限於撓性扁平排線或撓性印刷線路板，且包括複數個導線321以及外絕緣層322。該複數個導線321係彼此分隔排列，並且由外絕緣層322包覆。數位微鏡裝置單元31係設置於撓性連接裝置32之外絕緣層322上，且電連接於撓性連接裝置32之複數個導線321。數位微鏡模組3包括一連接介面33，設置於撓性連接裝置32之一側端部，且與複數個導線321連接。於一些實施例中，數位微鏡裝置單元31係以表面黏著技術電連接於撓性連接裝置32之複數個導線321。

第4A圖係為本案數位微鏡模組之另一實施例之結構示意圖；以及第4B圖係為第4A圖所示結構於其AA截面之剖面圖。相較於第3圖之數位微鏡模組，本實施例之數位微鏡模組3更可包括一載板34，用以承載數位微鏡裝置單元31以及固定部分之撓性連接裝置32，且載板34與數位微鏡裝置單元31係分別位於撓性連接裝置32之端部區域323(請參照第3圖)之兩相對側面。其中，載板34具有第一承載面341及第二承載面342，該第一承載面341與第二承載面342相對且可承載數位微鏡裝置單元31以及固定撓性連接裝置32之端部區域323。於本實施例中，載板34可為一印刷電路板或一平板，撓性連接裝置32之端部區域323可利用黏著元件固定於載板34之第一承載面341，且不以此為限。

於一些實施例中，數位微鏡模組3更可包括一散熱器35，設置於載板34之第二承載面342，以架構於對數位微鏡裝置單元31進行散熱。散熱器35可將數位微鏡裝置單元31及載板34所傳導過來之熱量移除。散熱器35可利用黏著元件、鎖固或卡扣等方式固定於 載板34之第二承載面342。散熱器35之外表面可包括複數個散熱翼片351以增加散熱面積。

第5圖係為本案數位微鏡模組之另一實施例之結構示意圖。相較於第4圖之數位微鏡模組，本實施例之數位微鏡模組3更可包括一主動散熱裝置36，設置於載板34之第二承載面342或散熱器35上，以架構於對數位微鏡裝置單元31進行散熱。於本實施例中，主動散熱裝置36以設置於散熱器35上為較佳。數位微鏡模組3更可包括複數個電子元件37，例如電阻、電感、電容、感測器等，可分別以表面黏著技術電連接於撓性連接裝置32之複數個導線321。如第5圖及第6圖所示，主動散熱裝置36可為具自動溫控功能之風扇裝置，且包括風扇單元361、驅動單元362、控制單元363以及溫度感測單元364。風扇單元361係連接於驅動單元362，以架構於產生散熱氣流。驅動單元362係連接於控制單元363，以依據控制單元363的控制而驅動風扇單元361進行運轉。溫度感測單元364係連接於控制單元363，以架構於感測數位微鏡模組3之溫度。控制單元363係依據溫度感測單元364所感測之溫度值而因應地控制驅動單元362，使驅動單元362驅動風扇單元361調整轉速，俾使數位微鏡裝置單元31可以保持恆溫以及使數位微鏡裝置單元31不會過熱而影響其壽命。

第7A圖係顯示本案之數位微鏡模組與主電路板組接之示意圖。本案之數位微鏡模組3可利用連接介面33與主電路板4之對應插槽41電性與結構連接。主電路板4包括第一表面42及第二表面43，其中第一表面42與第二表面43相對，且插槽41係設置於第一表面42 上。主電路板4可包括一穿槽44，可供數位微鏡模組3之連接介面33以及撓性連接裝置32穿過。當數位微鏡模組3與主電路板4進行組接時，可先將數位微鏡模組3之連接介面33以及部分撓性連接裝置32從主電路板4之第二表面43穿過該穿槽44並由第一表面42延伸出，接著將連接介面33與插槽41相連接，藉此即可完成數位微鏡模組3與主電路板4間之撓性組接，且可依據投影裝置之殼體的內部空間配置而適應性地調整數位微鏡模組3設置於殼體內部之位置與空間。第7B圖係顯示本案之數位微鏡模組與主電路板組接之另一態樣之示意圖。於本實施例中，主電路板4可無需設置穿槽，因此數位微鏡模組3可直接將其連接介面33與主電路板4之插槽41相連接，即可完成數位微鏡模組3與主電路板4間之撓性組接。第7C圖係為第7B圖所示組接結構之另一變化例之示意圖。為使經由數位微鏡模組3之撓性連接裝置32傳遞的訊號具有較佳的品質以及降低雜訊，可選擇性地增設一電磁干擾抑制元件38，例如金屬片，且將該電磁干擾抑制元件38接地並使其貼附或壓抵撓性連接裝置32，藉此可降低訊號干擾、降低雜訊以及提升訊號傳遞品質。

第8圖係為使用本案之數位微鏡模組之投影裝置之一較佳示範例之架構方塊圖。本案之投影裝置8包括數位微鏡模組3、主電路板4、光源控制單元5、光源6以及鏡頭7，其中主電路板4與數位微鏡模組3電連接，其組裝與連接方式如第7A圖所示，於此不再贅述。光源6係架構於產生光束。主電路板4與光源控制單元5連接，以控制光源控制單元5之運作。光源控制單元5係與光源6連接 ，以控制光源6產生光束。於本實施例中，主電路板4包括訊號輸入介面45、中央處理單元46、數位微鏡裝置處理器47以及數位微鏡控制電壓產生器48。其中，影像訊號輸入介面45係架構於接收一影像訊號源所提供之影像訊號。中央處理單元46係連接於影像訊號輸入介面45、數位微鏡裝置處理器47以及透過插槽41、連接介面33、撓性連接裝置32而連接於數位微鏡裝置單元31，以架構於接收、轉換及處理該影像訊號，並將轉換與處理後之影像訊號傳輸至數位微鏡裝置處理器47，以及架構於傳輸控制訊號Sc至數位微鏡裝置單元31以控制數位微鏡裝置單元31之作動。數位微鏡裝置處理器47係連接於中央處理器46以及透過插槽41、連接介面33、撓性連接裝置32而連接於數位微鏡裝置單元31，以架構於根據該影像訊號產生資料訊號Sd並傳送至數位微鏡裝置單元31。數位微鏡控制電壓產生器48係連接於數位微鏡模組3之數位微鏡裝置單元31，以架構於提供數位微鏡模組3之數位微鏡裝置單元31於作動時所需之控制電壓Vc。換言之，數位微鏡裝置單元31之複數個數位微反射鏡元件(未圖示)的偏轉角度與運作可由中央處理單元46、數位微鏡裝置處理器47以及數位微鏡控制電壓產生器48所控制。

光源控制單元5係連接於主電路板4之中央處理單元46以及光源6，其係依據中央處理單元46之控制而因應地控制光源6產生光束，並投射於數位微鏡模組3之數位微鏡裝置單元31。數位微鏡裝置單元31之複數個數位微反射鏡元件(未圖示)將依據數位微鏡裝置處理器47、中央處理器46以及數位微鏡控制電壓產生器48之控 制而作動，且數位微鏡裝置單元31之複數個數位微反射鏡元件所反射之光束可經光學路徑以及鏡頭7而產生一投射影像。

根據本案之構想，數位微鏡模組3之撓性連接裝置32包括複數個導線321，該複數個導線321包括例如資料訊號線3211、控制訊號線3212以及控制電源線3213，其中總導線數可為8至16條，且不以此為限。為取得較佳之訊號傳輸品質以及降低彼此間的訊號干擾，可將該複數個導線依其所傳遞的訊號類別分區設置，例如資料訊號線3211、控制訊號線3212以及控制電源線3213分別排列於第一分區a、第二分區b及第三分區c，其中各分區之間係以相對較寬之間距相分隔。於另一些實施例中，亦可於各分區a、b、c之間增設至少一接地導線(未圖示)，藉此亦可取得較佳之訊號傳輸品質以及降低彼此間的訊號干擾。舉例而言，可於控制訊號線3212以及控制電源線3213之第二分區b及第三分區c之間增設至少一接地導線，但不以此為限。

綜上所述，本案提供一種數位微鏡模組及其投影裝置，其具有撓性連接裝置可與主電路板實現撓性連接，藉此可提升組裝方便性及可靠度，提升組裝公差容許度以及符合未來系統模組化、小型化的設計需求。本案具有撓性連接裝置之數位微鏡模組可實現板與板間之撓性連接，並減少訊號轉接次數、降低訊號衰減的程度，且可整合自動溫控功能、隨插即用，並可避免DMD單元過熱而影響其壽命。

本發明已由上述之實施例詳細敘述而可由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

3‧‧‧數位微鏡模組

31‧‧‧數位微鏡裝置單元

32‧‧‧撓性連接裝置

33‧‧‧連接介面

321‧‧‧導線

322‧‧‧外絕緣層

323‧‧‧端部區域

Claims (15)

1. 一種數位微鏡模組，包括：一撓性連接裝置，包括複數個導線以及一外絕緣層，該複數個導線係彼此分隔排列且由該外絕緣層包覆；一數位微鏡裝置單元，設置於該撓性連接裝置之該外絕緣層上，且以表面黏著技術直接電連接於該撓性連接裝置之該複數個導線；以及一連接介面，設置於撓性連接裝置之一側端部，且與該複數個導線連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之數位微鏡模組，其中該撓性連接裝置為撓性扁平排線或撓性印刷線路板。
3. 如申請專利範圍第1項所述之數位微鏡模組，其更包括一載板，用以承載該數位微鏡裝置單元以及固定該撓性連接裝置之一端部區域，其中該載板具有一第一承載面與一第二承載面，該第一承載面與該第二承載面相對，且該數位微鏡裝置單元以及該撓性連接裝置之該端部區域係位於該第一承載面。
4. 如申請專利範圍第3項所述之數位微鏡模組，其中該載板為一印刷電路板或一平板。
5. 如申請專利範圍第3項所述之數位微鏡模組，其更包括一散熱器，設置於該載板之該第二承載面，以架構於對該數位微鏡裝置單元進行散熱。
6. 如申請專利範圍第5項所述之數位微鏡模組，其更包括一主動散 熱裝置，設置於該載板之該第二承載面或該散熱器上，以架構於對該數位微鏡裝置單元進行散熱。
7. 如申請專利範圍第6項所述之數位微鏡模組，其中該主動散熱裝置為一具自動溫控功能之風扇裝置，且該主動散熱裝置包括：一溫度感測單元，用於感測該數位微鏡模組之一溫度；一風扇單元，用於產生一散熱氣流；一驅動單元，連接於該風扇單元，以架構於驅動該風扇單元進行運轉；以及一控制單元，與該溫度感測單元及該驅動單元相連接，以依據該溫度感測單元所感測之該溫度因應地控制該驅動單元，使該驅動單元驅動該風扇單元調整轉速。
8. 如申請專利範圍第1項所述之數位微鏡模組，其中該複數個導線包括資料訊號線、控制訊號線以及控制電源線，且該資料訊號線、控制訊號線以及控制電源線係分別設置於該撓性連接裝置之不同分區。
9. 如申請專利範圍第8項所述之數位微鏡模組，其中該複數個導線更包括至少一接地導線，設置於該控制訊號線以及控制電源線之間。
10. 一種投影裝置，包括：一主電路板，包括一插槽；以及一數位微鏡模組，與該主電路板電連接，且包括：一撓性連接裝置，包括複數個導線以及一外絕緣層，該複數個導線係彼此分隔排列且由該外絕緣層包覆；一數位微鏡裝置單元，設置於該撓性連接裝置之該外絕緣 層上，且以表面黏著技術直接電連接於該撓性連接裝置之該複數個導線；以及一連接介面，設置於撓性連接裝置之一側端部，且與該複數個導線連接；其中，該數位微鏡模組之該連接介面與該主電路板之該插槽電性與結構連接。
11. 如申請專利範圍第10項所述之投影裝置，其中該主電路板包括一第一表面及一第二表面，其中該第一表面與該第二表面相對，且該插槽係設置於該第一表面上。
12. 如申請專利範圍第11項所述之投影裝置，其中該主電路板更包括一穿槽，且該數位微鏡模組之該連接介面以及該撓性連接裝置係由該主電路板之該第二表面穿過該穿槽並由該第一表面延伸出。
13. 如申請專利範圍第10項所述之投影裝置，其中該數位微鏡模組更包括一電磁干擾抑制元件，貼附於該撓性連接裝置。
14. 如申請專利範圍第10項所述之投影裝置，其中該投影裝置更包括：一光源，用於產生一光束；一光源控制單元，與該主電路板以及該光源連接，以控制該光源產生光束；以及一鏡頭，用於將該數位微鏡裝置單元所反射之光束產生一投射影像。
15. 如申請專利範圍第10項所述之投影裝置，其中該主電路板包括：一訊號輸入介面，係架構於接收一影像訊號源所提供之一影像訊號； 一數位微鏡裝置處理器，連接於該數位微鏡模組之該數位微鏡裝置單元，且依據該影像訊號產生一資料訊號並傳送至該數位微鏡裝置單元；一中央處理單元，連接於該影像訊號輸入介面、該數位微鏡裝置處理器以及該數位微鏡模組之該數位微鏡裝置單元，以架構於接收、轉換及處理該影像訊號，並將該影像訊號傳輸至該數位微鏡裝置處理器，以及架構於傳輸一控制訊號至該數位微鏡裝置單元；以及一數位微鏡控制電壓產生器，與該數位微鏡模組之該數位微鏡裝置單元連接，以提供該數位微鏡裝置單元一控制電壓；其中，該數位微鏡裝置單元之作動係由該中央處理單元、該數位微鏡裝置處理器以及該數位微鏡控制電壓產生器之該控制訊號、該資料訊號以及該控制電壓所控制。