一种光开关及光开关阵列制造技术

一种光开关及光开关阵列，包括：绝缘层、支撑部、微镜、第一驱动电极、第二驱动电极和第三驱动电极；微镜通过支撑部支撑于绝缘层上方，用于反射光束；第一驱动电极设置于绝缘层上，并位于微镜一侧；第二驱动电极设置于微镜上，第三驱动电极设置于支撑部上；第一驱动电极、第二驱动电极、第三驱动电极配合驱动微镜处于偏转状态；第一驱动电极断电及第二驱动电极和第三驱动电极通电的状态下，第二驱动电极和第三驱动电极之间形成水平制衡的静电力，以使微镜处于水平状态；基于微镜的偏转状态或水平状态控制光开关的开或关。该光开关需限位结构进行限制，不受微结构磨损等影响依然保证其长期的稳定性，不单独采用限位结构会明显降低制作难度与成本。难度与成本。难度与成本。

【技术实现步骤摘要】
一种光开关及光开关阵列


[0001]本专利技术涉及光束控制
，具体涉及一种光开关及光开关阵列。

技术介绍

[0002]当入射光斑阵列需要输出特定图形或者实现扫描时，需要使用光开关阵列对入射光斑阵列进行反射，通过控制阵列中特定位置光开关单元的反射，让光斑阵列输出目标图形或者扫描功能。
[0003]常见技术为利用平板电容光开关形成阵列，平板电容光开关通过驱动特定方向的电极，将微镜拉向电极，并停止在限位结构上，利用限位结构的一致性，达到光开关阵列的一致性。
[0004]如图1所示，已有的利用平板电容原理的数字微镜设备的示意图，图1中，1为微镜，2所示的虚线隐藏构件为扭转结构，3为将镜面与扭转梁抬高的支撑结构，微镜1、扭转结构2、支撑结构3为同一电势；4为微镜偏转方向的一个电极，5为另一微镜偏转方向的电极，电极4、电极5分别单独施加电势时与微镜镜面1所在电极之间造成电势差，微镜镜面1因为收到电极4或电极5的下拉静电力与扭转结构2的扭转自由度而产生向电极4或电极5的偏转运动。6为限位结构，没有电势或与微镜1、扭转结构2、支撑结构3同电势，在微镜1向一个方向偏转到特定角度下阻挡其继续偏转。7为绝缘层材料，该方案作为正常使用光开关阵列时，微镜1的电极、扭转结构2、支撑结构3、电极4、电极5与限位结构6都置于7上，互相绝缘隔离，通过在7上制作导电图形和导电通孔将各电极引导阵列背面，以方便与控制电路的对应封装。光开关的开为微镜1向电极4或电极5的方向偏转至停止位置，关为相反反向。
[0005]现有技术在实现数字化阵列控制时主要为平板电容微镜，其阵列的一致性被限位结构的一致性限制，但是在长期撞击限位影响下，限位结构与镜面撞击位置的损耗不能保证其一致性和寿命影响；在制作工艺上，限位结构的存在与其高一致性，也会增加其成本与制作难度。

技术实现思路

[0006]为解决平板电容光开关中因限位结构所产生的撞击位置的损耗、影响使用寿命的问题、及限位结构的存在与其高一致性导致制作难度大的问题，本申请提供一种光开关及光开关阵列，通过混用梳齿与平板电容驱动方式保证光开关阵列在特定角度下的一致性，在该角度下无需限位结构进行限制，不受微结构磨损等影响依然保证其长期的稳定性，同时不单独采用限位结构会明显降低制作难度与成本。
[0007]本专利技术提供的技术方案如下：
[0008]本专利技术提供一种光开关，包括：绝缘层、支撑部、微镜、第一驱动电极、第二驱动电极和第三驱动电极；
[0009]所述微镜通过所述支撑部支撑于所述绝缘层上方，用于反射光束；
[0010]所述第一驱动电极设置于所述绝缘层上，并位于所述微镜一侧；
[0011]所述第二驱动电极设置于所述微镜上，所述第三驱动电极设置于所述支撑部上，所述第二驱动电极和第三驱动电极分别相对于所述微镜的旋转轴对称分布；
[0012]所述第一驱动电极、第二驱动电极、第三驱动电极配合驱动所述微镜处于偏转状态；
[0013]所述第一驱动电极断电及所述第二驱动电极和第三驱动电极通电的状态下，所述第二驱动电极和第三驱动电极之间形成水平制衡的静电力，以使所述微镜处于水平状态；
[0014]基于所述微镜的偏转状态或水平状态控制所述光开关的开或关。
[0015]进一步优选的，所述第二驱动电极的电极结构与所述第三驱动电极的电极结构相互匹配，所述相互匹配使所述第二驱动电极和第三驱动电极通电的状态下，所述第二驱动电极和第三驱动电极之间形成水平制衡的静电力。
[0016]进一步优选的，所述第二驱动电极的电极结构和第三驱动电极的电极结构处于同一水平面且以所述微镜的旋转轴中心对称，以使形成的所述静电力相对于所述微镜中心对称分布。
[0017]进一步优选的，所述第二驱动电极的电极结构和第三驱动电极的电极结构为交错设置于所述微镜和支撑部上的齿结构。
[0018]进一步优选的，所述第二驱动电极的电极结构和第三驱动电极的电极结构为交错设置于所述微镜和支撑部上的平面梳齿结构。
[0019]进一步优选的，所述第二驱动电极的电极结构和第三驱动电极的电极结构为交错设置于所述微镜和支撑部上的具有尖部的梳齿结构。
[0020]进一步优选的，所述第二驱动电极的电极结构和第三驱动电极的电极结构为设置于所述微镜和支撑部上的凹凸匹配的凹凸结构。
[0021]进一步优选的，所述第二驱动电极的电极结构的梳齿和第三驱动电极的电极结构的梳齿相互交错且等距。
[0022]进一步优选的，所述第一驱动电极的宽度小于所述微镜宽度的1/2，所述第一驱动电极靠近所述微镜的中心位置设置于所述绝缘层上，使所述微镜朝向所述第一驱动电极一侧偏转并与所述绝缘层接触时，所述微镜与所述第一驱动电极非接触。
[0023]本专利技术还提供一种光开关阵列，包括若干个上述的光开关，若干个所述光开关呈阵列排布。
[0024]通过本专利技术提供的光开关及光开关阵列，通过混用梳齿与平板电容驱动方式保证光开关阵列在特定角度下的一致性，在该角度下无需限位结构进行限制，不受微结构磨损等影响依然保证其长期的稳定性，同时不单独采用限位结构会明显降低制作难度与成本。
附图说明
[0025]图1为已有的利用平板电容原理的数字微镜设备的示意图；
[0026]图2为本申请提供的光开关结构示意图；
[0027]图3为图2的截面图；
[0028]图4为图2的俯视图；
[0029]图5为第二驱动电极与第三驱动电极类齿状配合示意图；
[0030]图6为第二驱动电极与第三驱动电极凹凸配合示间图；
[0031]图7为图2的侧面剖视示意图。
具体实施方式
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本专利技术的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
[0033]微镜：尺寸在微米与亚微米级别的反射镜，通过微结构与电学驱动方式使微镜产生偏转。
[0034]光开关：基于微系统结构通过半导体工艺制作的光学微镜，入射光线照到微镜上，当微镜偏转特定角度，可以将出射光射到目标位置。
[0035]平板电容光开关：微镜与驱动电极都是平面形状，上下平行空间结构，驱动时利用微镜与下方电极的电势差造成的静电力相互吸引，使微镜偏转至特定角度。
[0036]梳齿结构光开关：微镜与驱动电极之间存在互相交错且不接触的梳齿或类梳齿结构，微镜与驱动电极为上下放置，驱动时利用微镜与驱动电极的电势差造成的静电力相互吸引，通过控制该电势差来达到微镜偏转至特定角度。
[0037]本实施例提供一种光开关，通过混用梳齿与平板电容驱动方式保证光开关阵列在特定角度下的一致性，在该角度下无需限位结构进行限制，不受微结构磨损等影响依然保证其长期的稳定性，同时不单独采用限位结构会明显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光开关，其特征在于，包括：绝缘层、支撑部、微镜、第一驱动电极、第二驱动电极和第三驱动电极；所述微镜通过所述支撑部支撑于所述绝缘层上方，用于反射光束；所述第一驱动电极设置于所述绝缘层上，并位于所述微镜一侧；所述第二驱动电极设置于所述微镜上，所述第三驱动电极设置于所述支撑部上，所述第二驱动电极和第三驱动电极分别相对于所述微镜的旋转轴对称分布；所述第一驱动电极、第二驱动电极、第三驱动电极配合驱动所述微镜处于偏转状态；所述第一驱动电极断电及所述第二驱动电极和第三驱动电极通电的状态下，所述第二驱动电极和第三驱动电极之间形成水平制衡的静电力，以使所述微镜处于水平状态；基于所述微镜的偏转状态或水平状态控制所述光开关的开或关。2.如权利要求1所述的光开关，其特征在于，所述第二驱动电极的电极结构与所述第三驱动电极的电极结构相互匹配，所述相互匹配使所述第二驱动电极和第三驱动电极通电的状态下，所述第二驱动电极和第三驱动电极之间形成水平制衡的静电力。3.如权利要求2所述的光开关，其特征在于，所述第二驱动电极的电极结构和第三驱动电极的电极结构处于同一水平面且以所述微镜的旋转轴中心对称，以使形成的所述静电力相对于所述微镜中心对称分布。4.如权利要求3所述的光开关，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡敬佩，黄惠杰，
申请(专利权)人：上海镭望光学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：