一种压电厚膜驱动的变形镜片及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种压电厚膜驱动的变形镜片及制备方法，属于微型压电驱动技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种压电厚膜驱动的变形镜片及制备方法


[0001]本专利技术属于微型压电驱动
，具体涉及一种压电厚膜驱动的变形镜片及制备方法
。

技术介绍

[0002]随着现代光学摄像系统日新月异的发展，使得集成有高像素及多种功能的摄像系统移动终端已越来越多投放到市场中，人们针对移动终端摄像系统小型化
、
轻量化要求已越来越高
。
但目前手机终端所配备的摄像模块多数采用音圈马达
(VCM)
驱动方式，其中镜片自身的焦距是固定的，而是通过控制音圈马达
(VCM)
供电的电流大小来产生磁力推动
Lens
组移动来实现焦距的改变，这种方式难免会导致摄像模块结构复杂
、
体积大，使移动终端的摄像模块区域是其最厚的部分，不利于移动终端截面尺寸进一步减薄
。
[0003]为了弥补光学摄像系统结构复杂
、
体积大的问题，可调焦距的变焦镜头应运而生，其不需要音圈马达
(VCM)
等驱动部件的复杂设计，而是通过外加可控物理量
(
如力
、
电
、
热等
)
来改变镜头表面的形状或内部材料的折射率分布来实现焦距的变化
。
目前研究热点为采用液体作为内部工作介质的液体变焦镜头，利用压力
、
电湿润
、
热形变等效应来改变镜片的表面曲率，从而实现对镜头焦距的控制
。
相较于音圈马达
(VCM)
变焦方式，液体变焦镜头具有结构简单
、
体积小等优势，但自身液体存在的泄露
、
重力
、
液体污染等问题，仍无法满足现代光学摄像系统小型化
、
轻量化需求
。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中的上述问题，本专利技术提供了一种压电厚膜驱动的变形镜片及制备方法，该变形镜片采用压电厚膜驱动方式，具有结构简单
、
体积小
、
变焦响应快
、
变焦范围大
、
无电磁干扰的优点，弥补了音圈马达
(VCM)
变焦方式结构复杂
、
体积大
、
变焦范围小的缺陷，也避免了液体变焦镜头因自身液体存在的泄露
、
重力
、
液体污染等问题
。
[0005]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]一种压电厚膜驱动的变形镜片，包括上电极
1、
环形压电厚膜层
2、
下电极
3、
基片
4、
固态聚合物7和下玻璃
8。
[0007]所述基片4包括固定连接于一体的透光层5和支撑衬底6；所述支撑衬底6是设有内通孔的镂空结构
。
所述环形压电厚膜层2的上
、
下表面分别设有上电极1和下电极3，环形压电厚膜层2与上电极
1、
下电极3共同设置于透光层5的表面上
。
所述固态聚合物7贴附在透光层5的另一表面
、
并填充于支撑衬底6的内通孔中；所述下玻璃8贴附于固态聚合物7的下表面
。
[0008]进一步的，所述环形压电厚膜层2的厚度为
10
～
25
μ
m。
[0009]进一步的，所述环形压电厚膜层2与支撑衬底6的内通孔同轴布置
。
[0010]进一步的，所述上电极1和下电极3各包含一组引脚，所述引脚均沉积在透光层5表面
。
[0011]进一步的，所述支撑衬底6的材料包括硅片；所述透光层5的材料包括厚度为
10
～
25
μ
m
的光学玻璃；所述固态聚合物7的材料包括
PDMS
高分子固态聚合物
。
[0012]一种上述压电厚膜驱动的变形镜片的制备方法，包括以下步骤：
[0013]S1
，基片制备
[0014]将透光层5与支撑衬底6结合制备出基片
4。
[0015]S2
，透光层表面活化处理
[0016]将透光层5表面进行等离子活化处理
。
[0017]S3
，下电极制备
[0018]在基片4的表面制备
Cr/Pt
下电极
3。
[0019]S4
，环形压电厚膜制备
[0020]S4.1
：将基片4放置在运动平台
16
上，使用微量注射泵
11
将
PZT
复合墨水推出喷针
10
出口，在电场和重力场的作用下形成泰勒锥，并在泰勒锥尖端产生精细射流9，所述运动平台
16
和喷针
10
之间存在电势差；
[0021]S4.2
：控制运动平台
16
实现设定轨迹的运动，将
PZT
复合墨水喷印至基片4表面；所述环形压电厚膜层2由径向轨迹喷印层和周向轨迹喷印层交错堆叠的方式层层叠加而成，所述径向轨迹层是沿环形压电厚膜层2的半径方向的轨迹喷印制备而成，所述周向轨迹层是沿环形压电厚膜层2的圆周方向的轨迹喷印制备而成；
[0022]S4.3
：每喷印一层
PZT
复合墨水之后，进行一次原位高温加热处理以去除内应力；
[0023]S4.4
：在
720℃
～
920℃
的温度范围内进行高温共烧处理，环形压电厚膜层2退火结晶形成钙钛矿结构，使基片
4、
下电极3和环形压电厚膜层2形成刚性连接
。
[0024]S5
，上电极制备
[0025]在环形压电厚膜层2的表面制备上电极
1。
[0026]S6
，结构刻蚀
[0027]在支撑衬底6上加工出内通孔
。
[0028]S7
，结构封装
[0029]将固态聚合物7填充至支撑衬底6的内通孔中，并在固态聚合物7下表面贴附下玻璃
8。
[0030]本专利技术的有益效果为：本专利技术采用压电驱动方式，使透光层
、
固态聚合物发生形变产生聚焦，实现焦距的改变，具有结构简单
、
体积小
、
变焦响应快的优点，易于集成于微型摄像模块中，同时可实现大范围变焦
、
避免电磁干扰问题
。
而且采用固态聚合物，可避免液体变焦镜头因液体存在导致的泄露
、
重力
、
液体污染影响，实现长期使用的可靠性
。
[0031]本专利技术采用电射流喷印技术在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种压电厚膜驱动的变形镜片，其特征在于，所述变形镜片包括上电极
(1)、
环形压电厚膜层
(2)、
下电极
(3)、
基片
(4)、
固态聚合物
(7)
和下玻璃
(8)
；所述基片
(4)
包括固定连接于一体的透光层
(5)
和支撑衬底
(6)
；所述支撑衬底
(6)
是设有内通孔的镂空结构；所述环形压电厚膜层
(2)
的上
、
下表面分别设有所述的上电极
(1)
和下电极
(3)
，并一同设置于所述透光层
(5)
的表面上；所述固态聚合物
(7)
贴附在透光层
(5)
的另一表面
、
并填充于所述支撑衬底
(6)
的内通孔中；所述下玻璃
(8)
贴附于所述固态聚合物
(7)
的下表面；通过对所述环形压电厚膜层
(2)
施加直流电压驱动所述透光层
(5)
产生变形，实现焦距变化
。2.
根据权利要求1所述的一种压电厚膜驱动的变形镜片，其特征在于，所述环形压电厚膜层
(2)
的厚度为
10
～
25
μ
m。3.
根据权利要求1所述的一种压电厚膜驱动的变形镜片，其特征在于，所述环形压电厚膜层
(2)
与所述支撑衬底
(6)
的内通孔同轴布置
。4.
根据权利要求1所述的一种压电厚膜驱动的变形镜片，其特征在于，所述上电极
(1)
和下电极
(3)
各包含一组引脚，所述引脚均沉积在所述透光层
(5)
表面
。5.
根据权利要求1所述的一种压电厚膜驱动的变形镜片，其特征在于，所述支撑衬底
(6)
的材料包括硅片
。6.
根据权利要求1所述的一种压电厚膜驱动的变形镜片，其特征在于，所述透光层
(5)
的材料包括厚度为
10
～
25
μ
m
的光学玻璃
。7.
根据权利要求1所述的一种压电厚膜驱动的变形镜片，其特征在于，所述固态聚合物
(7)
的材料包括
PDMS
高分子固态聚合物
。8.
一种如权利要求1所述压电厚膜驱动的变形镜片的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1
，基片制备将透光层
(5)
与支撑衬底
(6)
结合制备出基片
(4)
；
S2
，透光...

【专利技术属性】
技术研发人员：王大志，梁世文，张雷，周锴，李泽飞，孔令杰，于成治，
申请(专利权)人：大连理工大学宁波研究院，
类型：发明
国别省市：