微镜结构以及投影装置制造方法
【专利摘要】本发明公开一种微镜结构以及使用其的投影装置。微镜结构适用于一数字微镜装置，其包括微镜片、一对主支柱以及一对接触柱。微镜片适于沿摆荡枢轴摆荡。摆荡枢轴沿第一轴线延伸并且与微镜片的第一侧平行。摆荡枢轴的长度大于微镜片的第一侧的长度。一对主支柱分别设置于摆荡枢轴的相对两端，以支撑摆荡枢轴及微镜片。一对接触柱沿第二轴线分别设置于摆荡枢轴的相对两侧，其中第二轴线垂直于第一轴线。
【专利说明】微镜结构以及投影装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微镜结构以及投影装置，且特别是涉及一种微镜结构以及使用其的投影装置。
【背景技术】
[0002]随着科技的进步，各式各样的投影装置广泛的被应用于各种场合。投影装置为一种用以产生大尺寸影像的显示装置。投影装置的影像产生是利用光阀将光源模块所产生的照明光束转换为影像光束，再利用镜头模块来投影此影像光束至荧幕或墙上。由于投影技术的进步以及生产成本的降低，数字光学处理投影机(digital light processingprojector, DLP projector)已被广为应用。
[0003]数字光学处理投影机的关键性元件是一种半导体基准元件，一般称之为数字微镜装置(Digital mirror Device, DMD)0数字微镜装置的芯片能快速且准确地反射光源，以控制数字光学开关。数字光学处理投影机不同于过去液晶投影装置将光线穿透液晶面板成像的方式，而是使光线改经由数字微镜装置上的微镜片反射产生影像。因此，数字光学处理投影机的重量可降到2.5公斤以下(传统投影装置的重量经常重达8-15公斤)。此外，数字光学处理投影机的体积也大幅缩小。一般来说，由于数字光学处理投影机是使用非偏极化光且是利用微镜片来开启数字光学开关，因而相较于传统的投影装置能提供较好的光学效率及更高的分辨率。因此，数字光学处理投影机非常适用于需要高亮度及高分辨率的用途。并且，由数字光学处理投影机所产生的再生影像也较正确及稳定。
[0004]然而，随着对显示品质以及影像放大倍率的要求日益增加，投影装置的光学引擎的尺寸也因而增加。基此，投影装置的尺寸也随之增加，此与数字光学处理装置的重量轻且体积小的目的相违背。因此，如何研发出更轻巧又能维持其显示品质的光学引擎，确为当前业界的一个重要课题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种微镜结构，其尺寸较小且使用其之投影装置具有较高的分辨率。
[0006]本发明再一目的在于提供一种投影装置，其分辨率较高且其微镜结构的尺寸较小。
[0007]为达上述目的，本发明的一种微镜结构适用于数字微镜装置，其包括微镜片、一对主支柱以及一对接触柱。微镜片适于沿摆荡枢轴摆荡。摆荡枢轴沿第一轴线延伸并且与微镜片的第一侧平行。摆荡枢轴的长度大于微镜片的第一侧的长度。一对主支柱分别设置于摆荡枢轴的相对两端，以支撑摆荡枢轴及微镜片。一对接触柱沿第二轴线分别设置于摆荡枢轴的相对两侧，其中第二轴线垂直于第一轴线。
[0008]本发明的一种投影装置，其包括光源模块、数字微镜装置以及投影镜头。光源模块用以提供照明光束。数字微镜装置设置于照明光束的传送路径上，以反射照明光束而形成影像光束。数字微镜装置包括多个微镜结构，呈三角形阵列排列。各微镜结构包括微镜片、一对主支柱以及一对接触柱。微镜片适于沿摆荡枢轴摆荡。摆荡枢轴沿第一轴线延伸并且与微镜片的第一侧平行。摆荡枢轴的长度大于微镜片的第一侧的长度，其中三角形阵列的第i行中的各微镜结构的摆荡枢轴的一端位于三角形阵列的第i+Ι行中对应的微镜结构的第一侧的下方。一对主支柱分别设置于摆荡枢轴的相对两端，以支撑摆荡枢轴以及微镜片。一对接触柱沿第二轴线分别设置于摆荡枢轴的相对两侧。第二轴线垂直于第一轴线。投影镜头设置于影像光束的传送路径上。
[0009]在本发明的一实施例中，上述的微镜结构更包括至少一第一电极以及至少一第二电极，其中第一电极以及第二电极沿第二轴线分别设置于摆荡枢轴的相对两侧。
[0010]在本发明的一实施例中，上述的微镜片的各侧的长度实质上为6.5微米。
[0011]在本发明的一实施例中，上述的微镜片的各侧的长度小于7.5微米。
[0012]在本发明的一实施例中，上述的摆荡枢轴的长度实质上为12.5微米。
[0013]在本发明的一实施例中，上述的微镜片包括接触端，位于微镜片的底面。当微镜片沿着摆荡枢轴摆荡且往对应的接触柱倾倒时，接触端接触对应的接触柱的顶部。
[0014]在本发明的一实施例中，上述的各接触端的材料包括铝(Al)或氮化铝钛(AlTiN)。
[0015]在本发明的一实施例中，上述的三角形阵列的第i行以及第i+Ι行为交错排列。
[0016]基于上述，本发明的数字微镜装置的微镜结构是沿三角形阵列排列，且摆荡枢轴沿轴线延伸且平行于微镜结构的第一侧。并且，摆荡枢轴的长度大于微镜结构的第一侧的长度。如此配置，第i行的各微镜结构的摆荡枢轴的一端可隐藏于第i+Ι行中对应的微镜结构的第一侧的下方。微镜结构的尺寸因而可有效缩减。因此，由于投影装置具有体积较小的微镜结构，其体积也可减小，且其分辨率可有效增加。
[0017]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。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是依照本发明一实施例的一种投影装置的示意图；
[0019]图2是图1的投影装置的一数字微镜装置的示意图；
[0020]图3是图2的数字微镜装置的一微镜结构的示意图；
[0021]图4是图3的微镜结构沿A-A’线的剖面示意图；
[0022]图5是图4的微镜片的分解示意图。
[0023]符号说明
[0024]10:投影装置
[0025]100:光源模块
[0026]102:照明光束
[0027]104:影像光束
[0028]200:数字微镜装置
[0029]210,210^2101+1:微镜结构
[0030]212:微镜片[0031]212a:摆荡枢轴
[0032]212b:第一侧
[0033]212c:底面
[0034]212d:接触端
[0035]214:主支柱
[0036]216,216a,216b:接触柱
[0037]218:第一电极
[0038]219:第二电极
[0039]218a、218b、219a、219b:电极
[0040]220:主动面
[0041]230:摆荡枢轴的一端
[0042]300:投影镜头
[0043]Al:第一轴线
[0044]A2:第二轴线
[0045]L1:摆荡枢轴长度
[0046]L2:第一侧长度
【具体实施方式】
[0047]图1是依照本发明一实施例的一种投影装置的示意图。请参照图1，在本实施例中，投影装置10包括一光源模块100、一数字微镜装置200以及一投影镜头300。光源模块100用以提供一照明光束102 (图1仅绘示照明光束102的一主光束)。数字微镜装置200设置于照明光束102的一传送路径上，以反射照明光束来形成一影像光束104。数字微镜装置200包括多个微镜结构210以及一主动面220。微镜结构210设置于主动面220上。投影镜头300设置于影像光束104的一传送路径上，以投射影像光束104至一荧幕(未绘示)上，因而形成影像于荧幕上。在本实施例中，投影装置10例如为数字光学处理投影机(digitallight processing projector, DLP projector),其利用微镜结构210的反射来调整光线以形成影像。
[0048]图2是图1的投影装置的一数字微镜装置的示意图。请参照图2，数字微镜装置200包括多个呈三角形(delta)阵列排列的微镜结构210。在本实施例中，三角形阵列的排列方式代表其第i行的微镜结构以及第i+Ι行的微镜结构并非为齐平排列而是呈交错排列。更具体来说，如图2的微镜结构210i及210i+1所示，在第i行中的各微镜结构210i的设置位置比在第i+Ι行中对应的微镜结构210i+1高(或低)约半个微镜结构210的距离。微镜片212适于沿一摆荡枢轴212a摆荡。摆荡枢轴212a具有相对两端，且在第i行的各微镜结构210i的摆荡枢轴212a的相对两端230的其中的一端(绘示为右端)位于第i+Ι行中对应的各微镜结构210i+1的第一侧212b下方。在此，i为一正整数。
[0049]图3是图2的数字微镜装置的一微镜结构的示意图。图4是图3的微镜结构沿A-A’线的剖面示意图。请同时参照图3及图4，在本实施例中，各微镜结构210包括一微镜片212、一对主支柱214以及一对接触柱216。微镜片212是用以沿一摆荡枢轴212a摆荡。摆荡枢轴212a沿一第一轴线Al延伸并平行于微镜片212的第一侧212b。如图3所示，摆荡枢轴212a的长度LI大于微镜片212的第一侧212b的长度L2。在本实施例中，微镜片212的各侧的长度(例如第一侧212b的长度L2)小于7.5微米(μ m)。具体而言，微镜片212的各侧的长度约为6.5微米，且摆荡枢轴212a的长度LI约为12.5微米。主支柱214分别设置于摆荡枢轴212a的相对两端230，以支撑摆荡枢轴212a以及微镜片212。接触柱216则沿垂直于第一轴线Al的第二轴线A2分别设置于摆荡枢轴212a的相对两侧。
[0050]在本实施例中，微镜结构210更包括至少一第一电极218以及至少一第二电极219。如图4所示，在本实施例中，第一电极218包括电极218a及218b。第二电极219包括电极219a及219b。微镜片212会因一特定电压而偏斜。若微镜片212与第一电极218间的电压差大于微镜片212与第二电极219间的电压差,则微镜片212沿第一轴线Al旋转，而与第一电极218所在的那一侧的接触柱216a接触。当然，若微镜片212与第二电极219间的电压差大于微镜片212与第一电极218间的电压差,微镜片212也可旋转而与第二电极219所在的那一侧的接触柱216b接触。
[0051]图5是图4的微镜片的分解示意图。请同时参照图4及图5，在本实施例中，各微镜片212包括接触端212d，其位于微镜片212的底面212c。当微镜片212沿着摆荡枢轴212a摆荡且往对应的接触柱216倾斜时，接触端212d接触对应的接触柱216的顶部。在本实施例中，各接触端212d的材料包括铝(Al)、氮化铝钛(AlTiN)或其任意的组合。相较于现有的接触端的材料为非晶娃(amorphous silicon, a_Si),接触端212d的材料为招(Al)或氮化铝钛(AlTiN)可较为稳定且不易随时间而变粘稠，进而导致接触端与接触柱粘着，使微镜片无法摆荡。
[0052]综上所述，本发明的数字微镜装置的微镜结构是沿三角形阵列排列，且摆荡枢轴沿一轴线延伸且平行于微镜结构的第一侧。并且，摆荡枢轴的长度大于微镜结构的第一侧的长度。如此配置，第i行的各微镜结构的摆荡枢轴的一端可隐藏于第i+Ι行中对应的微镜结构的第一侧的下方。微镜结构的尺寸因而可有效缩减。因此，由于投影装置具有体积较小的微镜结构，其体积可随之减小，且其分辨率也可增加。
[0053]虽然已结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属【技术领域】中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
【权利要求】
1.一种微镜结构，适用于数字微镜装置，其特征在于包括: 微镜片，适于沿摆荡枢轴摆荡，其中该摆荡枢轴沿第一轴线延伸并且与该微镜片的第一侧平行，该摆荡枢轴的长度大于该微镜片的该第一侧的长度； 一对主支柱，分别设置于该摆荡枢轴的相对两端，以支撑该摆荡枢轴以及该微镜片；以及 一对接触柱，沿第二轴线分别设置于该摆荡枢轴的相对两侧，该第二轴线垂直于该第一轴线。
2.如权利要求1所述的微镜结构，还包括至少一第一电极以及至少一第二电极，其中该第一电极以及该第二电极沿该第二轴线分别设置于该摆荡枢轴的相对两侧。
3.如权利要求1所述的微镜结构，其中该微镜片的各侧的长度实质上为6.5微米。
4.如权利要求1所述的微镜结构，其中该微镜片的各侧的长度小于7.5微米。
5.如权利要求1所述的微镜结构，其中该摆荡枢轴的长度实质上为12.5微米。
6.如权利要求1所述的微镜结构，其中该微镜片包括接触端，位于该微镜片的底面，当该微镜片沿着该摆荡枢轴摆荡且往对应的接触柱倾斜时，该接触端接触对应的接触柱的顶部。
7.如权利要求6所述的微镜结构，其中各该接触端的材料包括铝或氮化铝钛。
8.一种投影装置，其特征在于包括: 光源模块，用以提供照明光束； 数字微镜装置，设置于该照明光束的传送路径上，以反射该照明光束而形成影像光束，该数字微镜装置包括多个微镜结构，呈三角形阵列排列，各该微镜结构包括: 微镜片，适于沿摆荡枢轴摆荡，该摆荡枢轴沿第一轴线延伸并且与该微镜片的第一侧平行，该摆荡枢轴的长度大于该微镜片的该第一侧的长度，其中该三角形阵列的第i行中的各微镜结构的摆荡枢轴的一端位于该三角形阵列的第i+Ι行中对应的微镜结构的第一侧的下方； 一对主支柱，分别设置于该摆荡枢轴的相对两端，以支撑该摆荡枢轴以及该微镜片；以及 一对接触柱，沿第二轴线分别设置于该摆荡枢轴的相对两侧，该第二轴线垂直于该第一轴线；以及 投影镜头，设置于该影像光束的传送路径。
9.如权利要求8所述的投影装置，其中该三角形阵列的第i行的微镜结构与第i+Ι行的微镜结构交错排列。
10.如权利要求8所述的投影装置，其中各该微镜结构还包括至少一第一电极以及至少一第二电极，其中该第一电极以及该第二电极沿该第二轴线分别设置于该摆荡枢轴的相对两侧。
11.如权利要求8所述的投影装置，其中各该微镜片的各侧的长度实质上为6.5微米。
12.如权利要求8所述的投影装置，其中各该微镜片的各侧的长度实质上小于7.5微米。
13.如权利要求8所述的投影装置，其中该摆荡枢轴的长度实质上为12.5微米。
14.如权利要求8所述的投影装置，其中各该微镜片包括接触端，位于各该微镜片的底面，当各该微镜片沿着对应的摆荡枢轴摆荡且往对应的接触柱倾斜时，对应的接触端接触对应的接触柱的顶部。
15.如权利要求14所 述的投影装置，其中各该接触端的材料包括铝或氮化铝钛。
【文档编号】G03B21/00GK103529548SQ201310271843
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年7月1日 优先权日:2012年7月6日
【发明者】李悦荣, 范姜冠旭 申请人:立景光电股份有限公司