TWI735285B - 穿戴顯示裝置 - Google Patents

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TWI735285B TW109123479A TW109123479A TWI735285B TW I735285 B TWI735285 B TW I735285B TW 109123479 A TW109123479 A TW 109123479A TW 109123479 A TW109123479 A TW 109123479A TW I735285 B TWI735285 B TW I735285B
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莫皓然
薛達偉
陳昱慈
鄭守成
黃啟峰
韓永隆
林宗義
李偉銘
謝錦文
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研能科技股份有限公司
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Abstract

一種穿戴顯示裝置，包括裝置本體及驅動模組。裝置本體具有鏡架、二鏡腳及至少一顯示器。二鏡腳分別連接鏡架兩端，二顯示器裝設於鏡架。驅動模組設置於鏡架內，且包含微處理器、光學顯示模組及散熱組。光學顯示模組電連接微處理器，並將光學影像顯示於至少一顯示器。散熱組包含散熱座及二導熱管。二導熱管設置於散熱座上，散熱座緊鄰微處理器。微處理器運作時產生之熱能被傳導至散熱座，且二導熱管對散熱座進行熱交換。

Description

穿戴顯示裝置
本案關於一種穿戴顯示裝置，尤指具有一種具有絕佳散熱效果之散熱組的頭戴裝置。
近年來科技生活的快速發展，其虛擬實境相關周邊之規格、配備、功能都急速的升級，為了因應其需求，穿戴顯示裝置內部的處理晶片能力同樣也必須已大幅提升，但處理晶片在高速運轉時所產生的熱能若無法快速排除，將大幅影響其效能，要如何提供一種改善上述問題之穿戴顯示裝置，實乃本發明目前所欲解決之主要課題。
本案之主要目的係提供一種穿戴顯示裝置，利用透過具有快速散熱的散熱組來降低穿戴式裝置於運作時的工作溫度。
本案之一廣義實施態樣為一種穿戴顯示裝置，包括：一裝置本體，具有一鏡架、二鏡腳及至少一顯示器，該二鏡腳分別連接該鏡架兩端，該二顯示器裝設於該鏡架；一驅動模組，設置於該裝置本體之該鏡架內，包含有：一微處理器；一光學顯示模組，電連接該微處理器，並將光學影像顯示於該至少一顯示器；以及一散熱組，包含一散熱座及二導熱管，該二導熱管設置於該散熱座上，該散熱座緊鄰該微處理器，其中該微處理器運作時產生之熱能被傳導至該散熱座，且該二導熱管對該散熱座進行熱交換。
體現本案特徵與優點的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，且其中的說明及圖示在本質上當作說明之用，而非用以限制本案。
如第1圖所示，本案提供一種穿戴顯示裝置100，包括：一裝置本體1及一驅動模組2，裝置本體1具有一鏡架11、二鏡腳12及至少一顯示器13，二鏡腳12分別連接於鏡架11的兩端，顯示器13於本實施方式中為二顯示器13，分別裝設於鏡架11，驅動模組2則設置於裝置本體1的鏡架11內，並且對應至二顯示器13；使用者透過鏡腳12配戴穿戴顯示裝置100，並將二顯示器13分別位於使用者雙眼的前方，驅動模組2鄰接顯示器13，並將VR(Virtual Reality，虛擬實境)、AR(Augmented Reality，擴增實境)、MR(Mixed Reality，混合實境)或XR(Extended Reality，延展實境)顯示於顯示器13，供使用者觀賞。
請參閱第2圖，驅動模組2包含有一微處理器21、一光學顯示組22及一散熱組23，光學顯示組22電連接微處理器21，光學顯示組22為接收微處理器21之訊號，提供VR(虛擬實境)、AR(擴增實境)、MR(混合實境)或XR(延展實境)等影像顯示於顯示器13上之光學組件。散熱組23包含一散熱座231及二導熱管232。二導熱管232分別設置於散熱座231，並由散熱座231之兩側向外延伸設置。散熱座231緊鄰微處理器21，使微處理器21產生之熱能被傳導至散熱座231，使二導熱管232對散熱座231進行熱交換，藉此降低微處理器21的運作時的溫度。
請繼續參閱第2圖，二導熱管232內皆容設一散熱液233，透過散熱液233的流動，能夠加快熱能的傳遞速度，提升散熱的效果。於本實施例中，散熱組23更包含二液體泵234，二液體泵234分別連通於二導熱管232。透過液體泵234的運作，提高散熱液233的流動速度，加速導熱管232的熱交換作用。
請參閱第2圖及第3圖，散熱組23更包含有複數個冷凝晶片235，分別連接該二導熱管232上，冷凝晶片235包含了製冷單元235a、冷凝傳導件235b及散熱傳導件235c，並由製冷單元235a夾設於冷凝傳導件235b與散熱傳導件235c之間並封裝成一體，以構成冷凝晶片235。冷凝晶片235的冷凝傳導件235b連接至導熱管232之外側表面，來對於導熱管232進行熱交換，來降低導熱管232及散熱液233的溫度，再由散熱傳導件235c將熱源發散，達到降溫的效果。
承上所述，散熱組23更包含了一微型泵236，微型泵236對應微處理器21的位置設置，微型泵236為氣體泵，透過快速且持續導送氣體流經微處理器21之表面，使氣流與微處理器21進行熱交換，提高冷卻的效果。
微型泵236的第一實施例如第4A圖至第4C圖所示，微型泵236可為一微機電鼓風機3，包含：一出氣基座31、一第一氧化層32、一噴氣共振層33、一第二氧化層34，一共振腔層35及一第一壓電組件36，皆以半導體製程製出。本實施例半導體製程包含蝕刻製程及沉積製程。蝕刻製程可為一濕式蝕刻製程、一乾式蝕刻製程或兩者之組合，但不以此為限。沉積製程可為一物理氣相沉積製程(PVD)、一化學氣相沉積製程(CVD)或兩者之組合。以下說明就不再予以贅述。
上述之出氣基座31，以一矽基材蝕刻製程製出一出氣腔室311及一壓縮腔室312，且出氣腔室311及壓縮腔室312之間蝕刻製出一貫穿孔313；上述之第一氧化層32以沉積製程生成疊加於出氣基座31上，並對應壓縮腔室312部分予以蝕刻去除；上述之噴氣共振層33以一矽基材沉積製程生成疊加於第一氧化層32，並對應壓縮腔室312部分蝕刻去除形成複數個進氣孔洞331，以及在對應壓縮腔室312中心部分蝕刻去除形成一噴氣孔332，促使進氣孔洞331與噴氣孔332之間形成可位移振動之懸浮區段333；上述之第二氧化層34以沉積製程生成疊加於噴氣共振層33之懸浮區段333上，並部分蝕刻去除形成一共振腔區段341，並與噴氣孔332連通；上述之共振腔層35以一矽基材蝕刻製程製出一共振腔351，並對應接合疊加於第二氧化層34上，促使共振腔351對應到第二氧化層34之共振腔區段341；上述之第一壓電組件36以沉積製程生成疊加於共振腔層35上，包含有一第一下電極層361、一第一壓電層362、一第一絕緣層363及一第一上電極層364，其中第一下電極層361以沉積製程生成疊加於共振腔層35上，再以第一壓電層362以沉積製程生成疊加於第一下電極層361之部分表面上，而第一絕緣層363以沉積製程生成疊加於第一壓電層362之部分表面，而第一上電極層364以沉積製程生成疊加於第一絕緣層363之表面上及第一壓電層362未設有第一絕緣層363之表面上，用以與第一壓電層362電性連接。
由上述說明可知微機電鼓風機3之結構，而其實施導氣輸出操作，如第4B圖至第4C圖所示，透過驅動第一壓電組件36帶動噴氣共振層33產生共振，促使噴氣共振層33之懸浮區段333產生往復式地振動位移，得以吸引氣體通過複數個進氣孔洞331進入壓縮腔室312，並通過噴氣孔332再導入共振腔351，透過控制共振腔351中氣體之振動頻率，使其與懸浮區段333之振動頻率趨近於相同，可使共振腔351與懸浮區段333產生亥姆霍茲共振效應（Helmholtz resonance），再由共振腔351排出集中氣體導入壓縮腔室312，並經過貫穿孔313而由出氣腔室311形成高壓排出，實現氣體高壓傳輸，並能提高氣體傳輸效率。
微型泵236的第二實施例如第5A圖至第5C圖所示，微型泵236可為一微機電泵浦4，如第5A圖、第5B圖到第5C圖，微機電泵浦4包含一進氣基座41、一第三氧化層42、一共振層43、一第四氧化層44、一振動層45及一第二壓電組件46，皆以半導體製程製出。本實施例半導體製程包含蝕刻製程及沉積製程。蝕刻製程可為一濕式蝕刻製程、一乾式蝕刻製程或兩者之組合，但不以此為限。沉積製程可為一物理氣相沉積製程(PVD)、一化學氣相沉積製程(CVD)或兩者之組合。以下說明就不再予以贅述。
上述之進氣基座41以一矽基材蝕刻製程製出至少一進氣孔411；上述之第三氧化層42以沉積製程生成疊加於進氣基座41上，並以蝕刻製程製出複數個匯流通道421以及一匯流腔室422，複數個匯流通道421連通匯流腔室422及進氣基座41之進氣孔411之間；上述之共振層43以一矽基材沉積製程生成疊加於第三氧化層42上，並以蝕刻製程製出一中心穿孔431、一振動區段432及一固定區段433，其中中心穿孔431形成位於共振層43之中心，振動區段432形成位於中心穿孔431之周邊區域，固定區段433形成位於共振層43之周緣區域；上述之第四氧化層44以沉積製程生成疊加於共振層43上，並部分蝕刻去除形成一壓縮腔區段441；上述之振動層45以一矽基材沉積製程生成疊加於第四氧化層44，並以蝕刻製程製出一致動區段451、一外緣區段452以及複數個氣孔453，其中致動區段451形成位於中心部分，外緣區段452形成環繞於致動區段451之外圍，複數個氣孔453分別形成於致動區段451與外緣區段452之間，又振動層45與第四氧化層44之壓縮腔區段441定義出一腔室；以及上述之第二壓電組件46以沉積製程生成疊加於振動層45之致動區段451上，包含一第二下電極層461、一第二壓電層462、一第二絕緣層463及一第二上電極層464，其中第二下電極層461以沉積製程生成疊加於振動層45之致動區段451上，第二壓電層462以沉積製程生成疊加於第二下電極層461之部分表面上，第二絕緣層463以沉積製程生成疊加於第二壓電層462之部分表面，而第二上電極層464以沉積製程生成疊加於第二絕緣層463之表面上及第二壓電層462未設有第二絕緣層463之表面上，用以與第二壓電層462電性連接。
由上述說明可知微機電泵浦4之結構，而其實施導氣輸出操作，如第4B圖至第4C圖所示，透過驅動第二壓電組件46帶動振動層45及共振層43產生共振位移，導入氣體由進氣孔411進入，經匯流通道421匯集至匯流腔室422中，通過共振層43之中心穿孔431，再由振動層45之複數個氣孔453排出，實現該氣體之大流量傳輸流動。
綜上所述，本案所提供之穿戴顯示裝置，利用散熱組對驅動模組進行散熱降溫的動作，散熱組內的二導熱管分別朝兩端延伸，增加散熱的面積，再透過散熱液提升導熱性，輔以液體泵加速散熱液的導送，提升傳導速度，再由冷凝晶片僅行熱交換，及微型泵導送氣體，具有極佳的散熱效果，極具產業利用性及進步性。
100:穿戴顯示裝置
1:裝置本體
11:鏡架
12:鏡腳
13:顯示器
2:驅動模組
21:微處理器
22:光學顯示組
23:散熱組
231:散熱座
232:導熱管
233:散熱液
234:液體泵
235:冷凝晶片
235a:製冷單元
235b:冷凝傳導件
235c:散熱傳導件
236:微型泵
3:微機電鼓風機
31:出氣基座
311:出氣腔室
312:壓縮腔室
313:貫穿孔
32:第一氧化層
33:噴氣共振層
331:進氣孔洞
332:噴氣孔
333:懸浮區段
34:第二氧化層
341:共振腔區段
35:共振腔層
351:共振腔
36:第一壓電組件
361:第一下電極層
362:第一壓電層
363:第一絕緣層
364:第一上電極層
4:微機電泵浦
41:進氣基座
411:進氣孔
42:第三氧化層
421:匯流通道
422:匯流腔室
43:共振層
431:中心穿孔
432:振動區段
433:固定區段
44:第四氧化層
441:壓縮腔區段
45:振動層
451:致動區段
452:外緣區段
453:氣孔
46:第二壓電組件
461:第二下電極層
462:第二壓電層
463:第二絕緣層
464:第二上電極層
第1圖為本案穿戴顯示裝置之結構示意圖。 第2圖為本案穿戴顯示裝置之驅動模組之剖面結構示意圖。 第3圖為本案穿戴顯示裝置之冷凝晶片之剖面結構示意圖。 第4A圖為本案穿戴顯示裝置之微機電鼓風機之剖面結構示意圖。 第4B圖至第4C圖為第4A圖所示之微機電鼓風機之作動示意圖。 第5A圖為本案穿戴顯示裝置之微機電泵浦之剖面結構示意圖。 第5B圖至第5C圖為第5A圖所示之微機電泵浦之作動示意圖。
100:穿戴顯示裝置
1:裝置本體
11:鏡架
12:鏡腳
13:顯示器
2:驅動模組

Claims (5)

  1. 一種穿戴顯示裝置，包括：一裝置本體，具有一鏡架、二鏡腳及至少一顯示器，該二鏡腳分別連接該鏡架兩端，該至少一顯示器裝設於該鏡架；以及一驅動模組，設置於該裝置本體之該鏡架內，包含：一微處理器；一光學顯示模組，電連接該微處理器，並將光學影像分別顯示於該至少一顯示器；以及一散熱組，包含一散熱座、二導熱管及二液體泵，該二導熱管設置於該散熱座上，該散熱座緊鄰該微處理器，其中該微處理器運作時產生之熱能被傳導至該散熱座，且該二導熱管對該散熱座進行熱交換，該二導熱管內皆具有一散熱液，該二液體泵分別連通於該二導熱管，加速該二導熱管之熱交換作用。
  2. 如請求項1所述之穿戴顯示裝置，其中該散熱組更包含有一微型泵，該微型泵對應該微處理器設置。
  3. 如請求項2所述之穿戴顯示裝置，其中該微型泵為一微機電泵浦，包含：一出氣基座，以一矽基材蝕刻製程製出一出氣腔室及一壓縮腔室，且該出氣腔室及該壓縮腔室之間蝕刻製出一貫穿孔；一第一氧化層，以沉積製程生成疊加於該出氣基座上，並對應該壓縮腔室部分予以蝕刻去除；一噴氣共振層，以一矽基材沉積製程生成疊加於該第一氧化層，並對應該壓縮腔室部分蝕刻去除形成複數個進氣孔洞，以及對應該壓縮腔室中心部分蝕刻去除形成一噴氣孔，促使該進氣孔洞與該噴氣孔之間形成可位移振動之一懸浮區段； 一第二氧化層，以沉積製程生成疊加於該噴氣共振層之該懸浮區段上，並部分蝕刻去除形成一共振腔區段，並與該噴氣孔連通；一共振腔層，以一矽基材蝕刻製程製出一共振腔，並對應接合疊加於該第二氧化層上，促使該共振腔對應到該第二氧化層之該共振腔區段；以及一第一壓電組件，以沉積製程生成疊加於該共振腔層上，包含有一第一下電極層、一第一壓電層、一第一絕緣層及一第一上電極層，其中該第一下電極層以沉積製程生成疊加於該共振腔層上，該第一壓電層以沉積製程生成疊加於該第一下電極層之部分表面上，該第一絕緣層以沉積製程生成疊加於該第一壓電層之部分表面，該第一上電極層以沉積製程生成疊加於該第一絕緣層之表面上及該第一壓電層未設有該第一絕緣層之表面上，用以與該第一壓電層電性連接；其中，透過驅動該第一壓電組件帶動該噴氣共振層產生共振，促使該噴氣共振層之該懸浮區段產生往復式地振動位移，以吸引一氣體通過該複數個進氣孔洞進入該壓縮腔室，並通過該噴氣孔再導入該共振腔，再由該共振腔排出集中該氣體導入該壓縮腔室，並經過該貫穿孔，再由該出氣腔室形成高壓排出，實現該氣體之傳輸流動。
  4. 如請求項2所述之穿戴顯示裝置，其中該微型泵係一微機電鼓風機，包含有：一進氣基座，以一矽基材蝕刻製程製出至少一進氣孔；一第三氧化層，以沉積製程生成疊加於該進氣基座上，並以蝕刻製程製出複數個匯流通道以及一匯流腔室，複數個該匯流通道連通該匯流腔室及該進氣基座之該進氣孔之間； 一共振層，以一矽基材沉積製程生成疊加於該第三氧化層上，並以蝕刻製程製出一中心穿孔、一振動區段及一固定區段，其中該中心穿孔形成位於該共振層之中心，該振動區段形成位於該中心穿孔之周邊區域，該固定區段形成位於該共振層之周緣區域；一第四氧化層，以沉積製程生成疊加於該共振層上，並部分蝕刻去除形成一壓縮腔區段；一振動層，以一矽基材沉積製程生成疊加於該第四氧化層，並以蝕刻製程製出一致動區段、一外緣區段以及複數個氣孔，其中該致動區段形成位於中心部分，該外緣區段形成環繞於該致動區段之外圍，複數個該氣孔分別形成於該致動區段與該外緣區段之間，又該振動層與該第四氧化層之該壓縮腔區段定義出一壓縮腔室；以及一第二壓電組件，以沉積製程生成疊加於該振動層之該致動區段上，包含有一第二下電極層、一第二壓電層、一第二絕緣層及一第二上電極層，其中該第二下電極層以沉積製程生成疊加於該振動層之該致動區段上，該第二壓電層以沉積製程生成疊加於該第二下電極層之部分表面上，該第二絕緣層以沉積製程生成疊加於該第二壓電層之部分表面，該第二上電極層以沉積製程生成疊加於該第二絕緣層之表面上及該第二壓電層未設有該第二絕緣層之表面上，用以與該第二壓電層電性連接；其中，透過驅動該第二壓電組件帶動該振動層及該共振層產生共振位移，導入一氣體由該進氣孔進入，經該匯流通道匯集至該匯流腔室中，通過該振動層之該中心穿孔，再由該振動層之複數個該氣孔排出，實現該氣體之傳輸流動。
  5. 如請求項1所述之穿戴顯示裝置，其中該散熱組更包含有複數個冷凝晶片，該些冷凝晶片分別連接該二導熱管。
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