微机电反射镜器件和微型投影仪设备制造技术

本公开的各实施例涉及微机电反射镜器件和微型投影仪设备。微机电反射镜器件包括限定腔的固定结构、弹性地悬置在腔上方并且承载反射表面并且具有在水平平面中的主延伸的可倾斜结构。第一对驱动臂弹性地耦接到可倾斜结构，并且承载相应的压电材料区域，该压电材料区域被偏置以引起可倾斜结构围绕平行于水平平面的第一水平轴线的第一旋转轴线旋转。在第一旋转轴线处将可倾斜结构耦接到固定结构的弹性悬置元件相对于离开水平平面的移动是刚性的且相对于围绕第一旋转轴线的扭转是柔性的，还在可倾斜结构和固定结构之间延伸。弹性悬置元件沿第一旋转轴线在可倾斜结构的相对侧具有不对称的布置方式。本实用新型专利技术的实施例提供了张角增大的微机电器件。提供了张角增大的微机电器件。提供了张角增大的微机电器件。

【技术实现步骤摘要】
微机电反射镜器件和微型投影仪设备


[0001]本公开涉及一种使用微机电系统(MEMS)技术制造的、具有压电致动以及具有改进的张角或孔径角度的微机电反射镜器件。

技术介绍

[0002]微机电系统(MEMS)反射镜器件被用在诸如智能手机、平板电脑、笔记本电脑和PDA的便携式设备中用于光学应用，特别是用于以期望的方式引导由光源生成的光辐射束，例如，激光束。由于其尺寸较小，这些MEMS器件在面积和厚度方面能够满足关于空间占用的严格要求。
[0003]例如，微机电反射镜器件被用在小型化的投影仪设备中(所谓的微型投影仪)，能够从远距离对图像进行投影并生成期望的光图案。
[0004]MEMS反射镜器件通常包括承载反射表面的可倾斜结构，该可倾斜结构被弹性地支撑在腔上方并且由半导体材料主体制成，以便可移动，例如利用倾斜或旋转移动离开主延伸平面，从而以期望的方式引导入射光束。
[0005]反射镜器件的旋转是通过致动系统进行控制的，致动系统例如可以是静电型、电磁型或压电型的。
[0006]静电致动系统通常具有需要高工作电压的缺点，而电磁致动系统通常具有高功耗；因此，已经提出了用压电致动来控制可倾斜反射镜结构的移动的方案。
[0007]压电致动的MEMS反射镜器件相对于静电致动或电磁致动的器件具有需要减小的致动电压和功耗的优点。此外，可以利用逆压电效应来提供用于感测反射镜的驱动状态，并提供反馈信号以允许对致动进行反馈控制的压阻式传感器元件。
[0008]已知的压电致动的反射镜器件具有妨碍充分利用其优点的限制。
[0009]特别地，在一些应用中，期望增大的可倾斜反射镜结构的张角 (即，离开平面的旋转的程度)，同时不增大微机电器件的尺寸、不减小由压阻式传感器的反馈信号、并且不损害器件的可靠性。
[0010]已知的解决方案不允许轻易满足这种需要。因此，还需要进一步的发展。

技术实现思路

[0011]鉴于上述问题，本技术旨在提供一种微机电反射镜器件。
[0012]根据本公开的一个或多个方面，提供了一种微机电反射镜器件，其包括：限定腔的固定结构；承载反射表面的可倾斜结构，其中，可倾斜结构弹性地悬置在腔上方，并且具有在水平平面中的主延伸；至少一个第一对驱动臂，弹性地耦接到可倾斜结构并且承载相应的压电材料区域，相应的压电材料区域被配置为被偏置以引起可倾斜结构围绕第一旋转轴线旋转，第一旋转轴线平行于水平平面的第一水平轴线；以及弹性悬置元件，被配置为将可倾斜结构在第一旋转轴线处弹性地耦接到固定结构，弹性悬置元件相对于离开水平平面的移动是刚性的，并且相对于围绕第一旋转轴线的扭转是柔性的，弹性悬置元件在可倾斜结
构和固定结构之间延伸；其中，弹性悬置元件包括在沿第一水平轴线的相对侧上耦接到可倾斜结构的第一弹性悬置元件和第二弹性悬置元件；其中第一弹性悬置元件具有第一扭转刚度，并且第二弹性悬置元件具有第二扭转刚度，第二扭转刚度不同于第一扭转刚度。
[0013]在一个或多个实施例中，第一弹性悬置元件和第二弹性悬置元件沿第一旋转轴线延伸、并且沿水平面的第二轴线具有相应的第一宽度和第二宽度，水平面的第二轴线正交于第一水平轴线，第一宽度不同于第二宽度。
[0014]在一个或多个实施例中，第二宽度与第一宽度之间的百分比差在 2％到50％之间。
[0015]在一个或多个实施例中，第二扭转刚度与第一扭转刚度之间的百分比差在10％到50％之间。
[0016]在一个或多个实施例中，微机电反射镜器件还包括压阻式传感器，压阻式传感器被配置为提供与可倾斜结构围绕第一旋转轴线的旋转相关联的检测信号；并且其中，压阻传感器被布置为接近第二弹性悬置元件，并且第一扭转刚度小于第二扭转刚度。
[0017]在一个或多个实施例中，固定结构在水平面中形成界定并围绕腔的框架，并且固定结构还具有在腔内部从框架在可倾斜结构的相对侧上沿第一旋转轴线纵向延伸的第一支撑元件和第二支撑元件；并且其中第一弹性悬置元件和第二弹性悬置元件在可倾斜结构与第一支撑元件和第二支撑元件中的相应一个支撑元件之间延伸；并且其中压阻传感器形成在第二支撑元件处。
[0018]在一个或多个实施例中，第一弹性悬置元件和第二弹性悬置元件沿第一旋转轴线延伸、并且沿水平面的与第一水平轴线正交的第二轴线具有相应的第一宽度和第二宽度；并且其中，第一宽度小于第二宽度。
[0019]在一个或多个实施例中，第一弹性悬置元件和第二弹性悬置元件具有沿第一旋转轴线的线性延伸。
[0020]在一个或多个实施例中，第一弹性悬置元件和第二弹性悬置元件中的至少一个弹性悬置元件具有“T”形形状，“T”形形状具有沿第一水平轴线性延伸的主体部分和沿第二水平轴线性延伸的头部部分，头部部分相对于主体部分正交。
[0021]在一个或多个实施例中，主体部分和头部部分在横向于沿线性延伸的方向上具有相同的宽度，相同的宽度对应于第一宽度或第二宽度。
[0022]在一个或多个实施例中，头部部分在与相应的弹性悬置元件的连接部处形成在可倾斜结构中；并且其中在可倾斜结构的连接部中形成有开口，开口具有沿第二水平轴线的主延伸，使得头部部分插入在一侧的开口和在另一侧的腔之间。
[0023]在一个或多个实施例中，固定结构在水平平面中形成框架，框架限定并且包围腔，并且框架还具有在腔内部从框架在可倾斜结构的相对侧上沿第一旋转轴线纵向延伸的第一支撑元件和第二支撑元件；其中，弹性悬置元件在可倾斜结构与第一支撑元件和第二支撑元件中的相应的一个支撑元件之间延伸；并且其中，头部部分形成在相关联的支撑元件中的相关联的支撑元件与相应的弹性悬置元件的连接部处，并且还包括在相关联的支撑元件的连接部中的开口，开口具有沿第二水平轴线的主延伸，使得头部部分插入在一侧的开口和在另一侧的腔之间。
[0024]在一个或多个实施例中，微机电反射镜器件还包括弹性解耦元件，弹性解耦元件
将可倾斜结构在第一旋转轴线的相对侧并且接近第一旋转轴线地耦接到第一对驱动臂的驱动臂，并且其中，弹性解耦元件相对于离开水平平面的移动是刚性的，并且相对于围绕平行于第一旋转轴线的轴线的扭转是柔性的。
[0025]在一个或多个实施例中，微机电反射镜器件还包括第二对驱动臂，第二对驱动臂相对于水平平面的第二水平轴线与第一对驱动臂对称布置，第二水平轴线与第一水平轴线正交；其中，第二对驱动臂的驱动臂承载相应的压电材料区域，并且通过相应的弹性解耦元件在第一旋转轴线的相对侧并且接近第一旋转轴线弹性地耦接到可倾斜结构，其中，弹性解耦元件相对于离开水平平面的移动是刚性的，并且相对于围绕第一旋转轴线的扭转是柔性的。
[0026]根据本公开的一个或多个方面，提供了一种微型投影仪设备，其包括：微机电反射镜器件，包括：限定腔的固定结构；承载反射表面的可倾斜结构，其中，可倾斜结构弹性地悬置在腔上方，并且具有在水平平面中的主延伸；至少一个第一对驱动臂，弹性地耦接到可倾斜结构并且承载相应的压电材料区域，相应的压电材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微机电反射镜器件，其特征在于，包括：限定腔的固定结构；承载反射表面的可倾斜结构，其中，所述可倾斜结构弹性地悬置在所述腔上方，并且具有在水平平面中的主延伸；至少一个第一对驱动臂，弹性地耦接到所述可倾斜结构并且承载相应的压电材料区域，所述相应的压电材料区域被配置为被偏置以引起所述可倾斜结构围绕第一旋转轴线旋转，所述第一旋转轴线平行于所述水平平面的第一水平轴线；以及弹性悬置元件，被配置为将所述可倾斜结构在所述第一旋转轴线处弹性地耦接到所述固定结构，所述弹性悬置元件相对于离开所述水平平面的移动是刚性的，并且相对于围绕所述第一旋转轴线的扭转是柔性的，所述弹性悬置元件在所述可倾斜结构和所述固定结构之间延伸；其中，所述弹性悬置元件包括在沿所述第一水平轴线的相对侧上耦接到所述可倾斜结构的第一弹性悬置元件和第二弹性悬置元件；其中所述第一弹性悬置元件具有第一扭转刚度，并且所述第二弹性悬置元件具有第二扭转刚度，所述第二扭转刚度不同于所述第一扭转刚度。2.根据权利要求1所述的微机电反射镜器件，其特征在于，所述第一弹性悬置元件和所述第二弹性悬置元件沿所述第一旋转轴线延伸、并且沿所述水平平面的第二轴线具有相应的第一宽度和第二宽度，所述水平平面的所述第二轴线正交于所述第一水平轴线，所述第一宽度不同于所述第二宽度。3.根据权利要求2所述的微机电反射镜器件，其特征在于，所述第二宽度与所述第一宽度之间的百分比差在2％到50％之间。4.根据权利要求1所述的微机电反射镜器件，其特征在于，所述第二扭转刚度与所述第一扭转刚度之间的百分比差在10％到50％之间。5.根据权利要求2所述的微机电反射镜器件，其特征在于，还包括压阻式传感器，所述压阻式传感器被配置为提供与所述可倾斜结构围绕所述第一旋转轴线的旋转相关联的检测信号；并且其中，所述压阻式传感器被布置为接近所述第二弹性悬置元件，并且所述第一扭转刚度小于所述第二扭转刚度。6.根据权利要求5所述的微机电反射镜器件，其特征在于，所述固定结构在水平平面中形成界定并围绕所述腔的框架，并且所述固定结构还具有在所述腔内部从所述框架在所述可倾斜结构的相对侧上沿所述第一旋转轴线纵向延伸的第一支撑元件和第二支撑元件；并且其中所述第一弹性悬置元件和所述第二弹性悬置元件在所述可倾斜结构与所述第一支撑元件和第二支撑元件中的相应一个支撑元件之间延伸；并且其中所述压阻式传感器形成在所述第二支撑元件处。7.根据权利要求5所述的微机电反射镜器件，其特征在于，所述第一弹性悬置元件和所述第二弹性悬置元件沿所述第一旋转轴线延伸、并且沿所述水平平面的与所述第一水平轴线正交的第二轴线具有相应的第一宽度和第二宽度；并且其中，所述第一宽度小于所述第二宽度。8.根据权利要求1所述的微机电反射镜器件，其特征在于，所述第一弹性悬置元件和所述第二弹性悬置元件具有沿所述第一旋转轴线的线性延伸。
9.根据权利要求5所述的微机电反射镜器件，其特征在于，所述第一弹性悬置元件和所述第二弹性悬置元件中的至少一个弹性悬置元件具有“T”形形状，所述“T”形形状具有沿所述第一水平轴线性延伸的主体部分和沿第二水平轴线性延伸的头部部分，所述头部部分相对于所述主体部分正交。10.根据权利要求9所述的微机电反射镜器件，其特征在于，所述主体部分和所述头部部分在横向于沿所述线性延伸的方向上具有相同的宽度，所述相同的宽度对应于所述第一宽度或所述第二宽度。11.根据权利要求10所述的微机电反射镜器件，其特征在于，所述头部部分在与相应的弹性悬置元件的连接部处形成在可倾斜结构中；并且其中在可倾斜结构的所述连接部中形成有开口，所述开口具有沿第二水平轴线的主延伸，使得所述头部部分插入在一侧的所述开口和在另一侧的所述腔之间。12.根据权利要求10所述的微机电反射镜器件，其特征在于，所述固定结构在所述水平平面中形成框架，所述框架限定并且包围所述腔，并且所述框架还具有在所述腔内部从所述框架在所述可倾斜结构的相对侧上沿所述第一旋转轴线纵向延伸的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：新型
国别省市：