[发明专利]静电驱动MEMS器件

说明书

本申请涉及静电驱动MEMS器件。MEMS器件具有经由接合臂对由支撑区域支撑的支撑物体。一种耦合到接合臂的静电驱动系统具有耦合到彼此的移动电极和固定电极。静电驱动系统由布置在相应的接合臂的相对侧上并且通过连接元件连接到接合臂的两对致动组件形成。每个致动组件横向延伸到悬挂物体并且具有支撑相应的多个移动电极的附属臂。每个附属臂平行于接合臂。连接元件可以是刚性的或者由联动装置形成。

本申请为申请日为2015年1月30日、申请号为201510049858.1、题为“静电驱动MEMS器件”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及具有静电类型的驱动结构的微机电(MEMS)器件。

背景技术

众所周知，已经提出具有MEMS微反射镜对的微型投影机，每个微反射镜被驱动用于绕自己的旋转轴旋转。

例如，在图1和图2示意性地图示的系统中，光源1，通常为激光源，生成光束2(通常包括三个单色光束，每个用于一个基本色)，其穿过仅示意性地图示的光学器件3，由MEMS反射镜对5、6反射。例如，第一MEMS反射镜5可以是谐振类型的水平微反射镜，其绕第一周A(图2)旋转并且生成快速水平扫描，并且第二MEMS反射镜6可以是垂直微反射镜，其绕特别地垂直于第一轴A的第二横轴B旋转，并且生成慢速垂直扫描，通常为锯齿扫描。两个MEMS反射镜5、6的移动的组合使得光束2执行完整的二维扫描移动并且，一旦投影在投影屏幕7上，在其上生成二维图形。例如在WO2010/067354中描述了这样的系统，其也被公布为US2011/0234898，该专利为所有目的在此通过引用整体并入本文。

对于图像的理想投影，需要以恒定的速率执行垂直扫描。因此，已经提出通过导致其绕相应的轴B的控制旋转的静电驱动系统控制至少垂直微反射镜6的移动。

例如，垂直微反射镜6可以如图3所示而制成。这里，裸片10包括悬挂在衬底(不可见)上并且由成对的臂12支撑的反射表面11。臂12在反射表面11的相对侧上延伸并且限定垂直微反射镜6的旋转轴B。臂12经由使得臂12绕轴B旋转的扭转弹簧14连接到裸片的固定的外围部分13。臂12被进一步耦合到由两个静电类型的致动组件18形成的驱动结构，一个用于每一个臂。这里每个致动组件18包括两组移动电极19，面对同样多组的固定电极20。

详细地讲，移动电极19相对于臂12固定并且像梳指一样与固定电极20交错排列用于生成电容性耦合。固定电极20由支撑区域21支撑，通常相对于裸片10的衬底(不可见)固定。由于电极19、20的布置，驱动结构也被称为“梳式驱动结构”。

可以在裸片10的不同层中形成移动电极和固定电极20以便延伸在不同的高度，如例如在WO2010/137009(也被公布为US2010/0062973)中所描述的那样，并且如图4的放大细节中所图示的那样，该专利为所有目的在此通过引用整体并入本文。

通过在移动电极19和固定电极20之间应用合适的电压，有可能在它们之间生成吸引或排斥力，用于引起移动电极19相对于固定电极20的旋转，臂12绕轴B的扭转，并因而反射表面11的相应的控制的旋转(图5)。

然而，所描述的结构与目前的日益增加的大反射镜的需求形成对比。

事实上，在光学系统中，投影的图像的像素的数目正比于反射表面11的直径。

由此得出在微型投影仪的领域中，需要具有日益增加的大尺寸的微反射镜，以便增加投影图像的分辨率并且满足市场需要，从而前往高清标准(720像素；1080像素)。

特别地，在二维微型投影仪中，水平微反射镜的直径决定分辨率。另一方面，由于其上更大的扫描点轨迹，水平微反射镜的尺寸的增加也决定垂直微反射镜的尺寸的剧烈增加。