【技术实现步骤摘要】
本申请涉及微机电系统，尤其涉及一种微机电系统芯片、控制方法及相关装置。
技术介绍
1、微机电系统(micro electro-mechanical system，缩写mems)技术是一种基于微电子技术，将电子、机械和光学等功能模块集成为毫米级甚至更小尺寸级系统的技术。采用mems技术制成的装置被称为mems装置，mems微镜芯片是一种典型的mems装置。
2、mems微镜芯片包括阵列排布的多个微镜器件，每个微镜器件均包括微镜和驱动结构，驱动结构驱动微镜扭转或平动，驱动方式包括静电驱动、压电驱动、电磁驱动或者热膨胀力驱动等。其中，静电驱动具有低功耗，制作简单，与集成电路(ic)工艺兼容，响应速度快等优势，在mems微镜芯片领域中较为常见。
3、在相关技术提供的一种采用静电驱动的、平动式微镜器件中，包括支撑梁和平板电极结构，平板电极结构包括相对设置的固定平板电极和可动平板电极，可动平板电极安装在支撑梁上，可动平板电极远离固定平板电极的一侧为微镜。在该微镜器件工作时，可动平板电极通过支撑梁接地，向固定平板电极加载驱动电压，使固定平板电极和可动平板电极之间能够产生静电引力，该静电引力作用在可动平板电极(微镜)上，可动平板电极(微镜)在静电引力的作用下能够克服支撑梁的弹性力，向靠近固定平板电极的一侧平移，并形成与驱动电压对应的位移后停止，从而实现调整微镜所在位置的目的。
4、然而，具有上述结构的微镜器件存在电压-位移曲线的线性度较差的问题，影响微镜器件中微镜位置的精确控制，从而使mems微镜芯片的应用场
技术实现思路
1、本申请实施例提供一种微机电系统芯片、控制方法及相关装置，用于改善相关技术中的微镜器件存在的电压-位移曲线线性度较差的问题。
2、为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：
3、第一方面，本申请实施例提供了一种微机电系统芯片，微机电系统芯片包括驱动电路底座和微镜阵列，驱动电路底座包括第一表面，微镜阵列设置在驱动电路底座中的第一表面上；微镜阵列包括阵列排布的多个微镜器件，微镜器件包括支撑梁、可动平板电极、固定平板电极、可动斥力电极和固定斥力电极。
4、其中，支撑梁的两端分别通过第一锚点和第二锚点安装在驱动电路底座上；可动平板电极和固定平板电极在第一方向上相对设置，第一方向垂直于第一表面。可动平板电极安装在支撑梁上，且在远离驱动电路底座的一侧为微镜；固定平板电极位于驱动电路底座和可动平板电极之间，且相对于驱动电路底座固定设置。
5、可动斥力电极和固定斥力电极在第一方向上相对设置，可动斥力电极安装在支撑梁上，固定斥力电极位于驱动电路底座和可动斥力电极之间，且相对于驱动电路底座固定设置。
6、在本申请实施例提供的微机电系统芯片中，微镜器件包括能够产生的静电引力的平板电极结构，能够产生静电斥力的斥力电极结构，以及包括可动平板电极和可动斥力电极的可动结构。其中，平板电极结构产生的静电引力作用于可动结构中的可动平板电极，斥力电极结构产生的静电斥力作用于可动结构中的可动斥力电极；即静电斥力和静电引力共同作用于可动结构，可动结构在静电斥力和静电引力的共同作用下，克服支撑梁的弹性力沿第一方向向靠近驱动电路底座的一侧平移，并在平移一定位移后在目标位置处停止，从而实现调整微镜相对于驱动电路底座高度的目的。
7、在此过程中，静电斥力和静电引力共同作用于可动结构(包括微镜)，静电斥力可以抵消部分静电引力，并且静电斥力的变化趋势与静电引力的变化趋势相同，从而能够改善微镜受力大小与驱动电压之间的对应关系，提高该微镜器件的电压-位移曲线的线性度，以改善相关技术中电压-位移曲线的线性度较差的问题；进而有利于该微镜器件中微镜位置的精确控制，扩展采用该微镜器件形成的微机电系统芯片的应用场景。
8、在一些实施例中，微机电系统芯片还包括在第一方向上相对设置的可动梳齿电极和固定梳齿电极；其中，可动梳齿电极安装在支撑梁上，并位于支撑梁靠近驱动电路底座的一侧；可动平板电极位于支撑梁远离驱动电路底座的一侧。
9、固定梳齿电极位于驱动电路底座和可动梳齿电极之间，并相对于驱动电路底座固定设置。
10、固定平板电极与可动平板电极在第一方向上的间距为第一间距，固定梳齿电极与可动梳齿电极在第一方向上的间距为第二间距；第一间距大于第一间距。
11、在本申请实施例提供的微机电系统芯片中，微镜器件包括能够产生平板静电引力的平板电极结构，以及能够产生梳齿静电引力的梳齿电极结构。平板静电引力和梳齿静电引力共同作用于微镜，采用平板和梳齿组合驱动的方式驱动微镜平移，具有响应速度快，可驱动微镜平移的位移大和对驱动电压要求低的优势。
12、另外，平板静电引力和梳齿静电引力可以被静电斥力部分抵消静，从而能够改善微镜受力大小与驱动电压之间的对应关系，提高该微镜器件的电压-位移曲线的线性度。
13、在一些实施例中，可动梳齿电极为梳齿状电极结构，固定梳齿电极具有与可动梳齿电极对应的电极腔，电极腔沿第一方向贯穿固定梳齿电极。
14、可动斥力电极与可动梳齿电极为同一结构；固定斥力电极中的部分与固定梳齿电极共用，固定斥力电极还包括第一斥力电极，第一斥力电极与电极腔正对，且与固定梳齿电极绝缘隔离。
15、在本申请实施例提供的微机电系统芯片中，微镜器件采用固定斥力电极与固定梳齿电极、可动梳齿电极和可动斥力电极结构共用的设计，能够简化微镜器件的结构，实现缩小微镜器件尺寸的目的，从而有利于提高微机电系统芯片的集成度。
16、在一些实施例中，在向驱动电路底座的正投影中，可动梳齿电极的形状、电极腔的形状和第一斥力电极的形状相同。如此设计，可以使第一斥力电极与固定梳齿电极(第二斥力电极)之间能够产生作用于整个可动斥力电极(可动梳齿电极)的斥力电场，从而能够提高静电斥力的大小，并且使静电斥力以较为均衡的方式作用于可动斥力电极(可动梳齿电极)，保证可动斥力电极(可动梳齿电极)受静电斥力作用的均衡性。
17、在一些实施例中，在第一方向上，第一斥力电极远离驱动电路底座的侧面，与固定梳齿电极靠近驱动电路底座的侧面平齐。如此设计可以在第一方向上拉近第一斥力电极与第二斥力电极(固定梳齿电极)的距离，有利于斥力电场的产生，提高静电斥力的产生效率。
18、在一些实施例中，可动梳齿电极包括垂直交叉相连的两根电极连接杆，还包括在电极连接杆上沿长度方向排布的多个梳齿电极，梳齿电极垂直于电极连接杆。如此设计，能够在有限面积中形成更多的梳齿电极，从而提高静电引力的产生效率。
19、在一些实施例中，固定平板电极与固定梳齿电极电连接，且共同与驱动电路底座电连接。如此设计，驱动电路底座能够向固定平板电极与固定梳齿电极加载相同的电压信号，从而有利于简化对微镜器件的控制过程及控制策略，有利于对微镜运动控制的实现。
20、在一些实施例中，固定平板电极通过锚点结构安装在固定梳齿本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种微机电系统芯片，其特征在于，所述微机电系统芯片包括驱动电路底座和微镜阵列，所述驱动电路底座包括第一表面，所述微镜阵列设置在所述驱动电路底座中的第一表面上；所述微镜阵列包括阵列排布的多个微镜器件，所述微镜器件包括：
2.根据权利要求1所述的微机电系统芯片，其特征在于，所述微机电系统芯片还包括在所述第一方向上相对设置的可动梳齿电极和固定梳齿电极；
3.根据权利要求2所述的微机电系统芯片，其特征在于，所述可动梳齿电极为梳齿状电极结构，所述固定梳齿电极具有与所述可动梳齿电极对应的电极腔，所述电极腔沿所述第一方向贯穿所述固定梳齿电极；
4.根据权利要求3所述的微机电系统芯片，其特征在于，在向所述驱动电路底座的正投影中，所述可动梳齿电极的形状、所述电极腔的形状和所述第一斥力电极的形状相同。
5.根据权利要求3或4所述的微机电系统芯片，其特征在于，在所述第一方向上，所述第一斥力电极远离所述驱动电路底座的侧面，与所述固定梳齿电极靠近所述驱动电路底座的侧面平齐。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的微机电系统芯片，其特征在于，所述
7.根据权利要求2至6中任一项所述的微机电系统芯片，其特征在于，所述固定平板电极与所述固定梳齿电极电连接，且共同与所述驱动电路底座电连接。
8.根据权利要求7所述的微机电系统芯片，其特征在于，所述固定平板电极通过锚点结构安装在所述固定梳齿电极上，所述固定平板电极相对于所述固定梳齿电极远离所述驱动电路底座。
9.根据权利要求7所述的微机电系统芯片，其特征在于，所述固定平板电极和所述固定梳齿电极同一结构。
10.根据权利要求2至6中任一项所述的微机电系统芯片，其特征在于，所述固定平板电极与所述固定梳齿电极绝缘隔离，且分别与所述驱动电路底座电连接。
11.根据权利要求10所述的微机电系统芯片，其特征在于，所述固定平板电极通过锚点结构安装在安装基座上，所述安装基座与所述固定梳齿电极分别为同层结构中绝缘隔离的不同部分；所述固定平板电极相对于所述固定梳齿电极远离所述驱动电路底座。
12.根据权利要求10所述的微机电系统芯片，其特征在于，所述固定平板电极和所述固定梳齿电极分别为同层结构中绝缘隔离的不同部分。
13.根据权利要求8或11所述的微机电系统芯片，其特征在于，所述固定平板电极和所述可动梳齿电极分别为同层结构中分离的不同部分；所述固定平板电极和所述可动梳齿电极在所述第一方向上平齐，且在所述第一方向上的厚度相等。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的微机电系统芯片，其特征在于，所述固定平板电极包括多个子平板电极，所述多个子平板电极围绕所述可动平板电极与所述支撑梁的连接位置排布。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的微机电系统芯片，其特征在于，在所述微镜阵列中，多个所述微镜器件沿第二方向排布或沿所述第二方向和第三方向呈行列排布；其中，所述第一方向、所述第二方向与所述第三方向两两垂直；
16.一种微机电系统芯片的控制方法，其特征在于，所述微机电系统芯片包括驱动电路底座和微镜阵列，所述驱动电路底座包括第一表面，所述微镜阵列设置在所述驱动电路底座中的第一表面上；所述微镜阵列包括阵列排布的多个微镜器件，所述微镜器件包括：
17.一种微机电系统芯片的控制方法，其特征在于，所述微机电系统芯片包括驱动电路底座和微镜阵列，所述驱动电路底座包括第一表面，所述微镜阵列设置在所述驱动电路底座中的第一表面上；所述微镜阵列包括阵列排布的多个微镜器件，所述微镜器件包括：
18.一种微机电系统芯片的控制方法，其特征在于，所述微机电系统芯片包括驱动电路底座和微镜阵列，所述驱动电路底座包括第一表面，所述微镜阵列设置在所述驱动电路底座中的第一表面上；所述微镜阵列包括阵列排布的多个微镜器件，所述微镜器件包括：
19.一种显示装置，其特征在于，包括光源、如权利要求1至15中任一项所述的微机电系统芯片以及投影镜头；
20.一种光通信装置，其特征在于，包括光纤阵列、光学透镜、光栅以及如权利要求1至15中任一项所述的微机电系统芯片；
...【技术特征摘要】
1.一种微机电系统芯片，其特征在于，所述微机电系统芯片包括驱动电路底座和微镜阵列，所述驱动电路底座包括第一表面，所述微镜阵列设置在所述驱动电路底座中的第一表面上；所述微镜阵列包括阵列排布的多个微镜器件，所述微镜器件包括：
2.根据权利要求1所述的微机电系统芯片，其特征在于，所述微机电系统芯片还包括在所述第一方向上相对设置的可动梳齿电极和固定梳齿电极；
3.根据权利要求2所述的微机电系统芯片，其特征在于，所述可动梳齿电极为梳齿状电极结构，所述固定梳齿电极具有与所述可动梳齿电极对应的电极腔，所述电极腔沿所述第一方向贯穿所述固定梳齿电极；
4.根据权利要求3所述的微机电系统芯片，其特征在于，在向所述驱动电路底座的正投影中，所述可动梳齿电极的形状、所述电极腔的形状和所述第一斥力电极的形状相同。
5.根据权利要求3或4所述的微机电系统芯片，其特征在于，在所述第一方向上，所述第一斥力电极远离所述驱动电路底座的侧面，与所述固定梳齿电极靠近所述驱动电路底座的侧面平齐。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的微机电系统芯片，其特征在于，所述可动梳齿电极包括垂直交叉相连的两根电极连接杆，还包括在所述电极连接杆上沿长度方向排布的多个梳齿电极，所述梳齿电极垂直于所述电极连接杆。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的微机电系统芯片，其特征在于，所述固定平板电极与所述固定梳齿电极电连接，且共同与所述驱动电路底座电连接。
8.根据权利要求7所述的微机电系统芯片，其特征在于，所述固定平板电极通过锚点结构安装在所述固定梳齿电极上，所述固定平板电极相对于所述固定梳齿电极远离所述驱动电路底座。
9.根据权利要求7所述的微机电系统芯片，其特征在于，所述固定平板电极和所述固定梳齿电极同一结构。
10.根据权利要求2至6中任一项所述的微机电系统芯片，其特征在于，所述固定平板电极与所述固定梳齿电极绝缘隔离，且分别与所述驱动电路底座电连接。
11.根据权利要求10所述的微机电系统芯片，其特征在于，所述固定平板电极通过锚点结构安装在安装基座上，所述安装基座与所述固...
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