CN113130734A - 一种压电驱动结构和成像模组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压电驱动结构和成像模组,其中压电驱动结构包括:支撑层;压电元件,粘合于支撑层的上表面,压电元件在长度方向上由电隔离结构隔离成多个子压电元件,每个子压电元件设有独立的电极引出端,对每个子压电元件单独通电,子压电元件产生伸缩,拉动支撑层产生形变;对多个子压电元件分别通电,压电元件能够带动支撑层产生多种翘曲变化。所述成像模组包括:压电驱动结构,包括可动端和固定端;支撑块,用于支撑固定固定端;被移动元件,与可动端连接,被移动元件包括透镜组、成像传感元件、光圈、反射镜或透镜片;外部信号连接端,与压电驱动结构电连接;在通电的状态下,可动端相对于固定端向上或向下移动,以移动被移动元件。
Description
技术领域
本发明涉及运动控制技术领域,尤其涉及一种压电驱动结构和成像模组。
背景技术
在一些电子终端中,通常会需要让其中的某些部件发生平移、竖直移动或者倾斜,进而实现某些特殊功能。例如目前在一些具有镜头模组的摄像机、照相机和手机等各种电子终端中,通常会通过VCM马达(Voice Coil Actuator/Voice Coil Motor,音圈马达)等驱动机构来使得可移动透镜或图像传感器,在光轴方向上位移以聚焦或变焦,或者在垂直于光轴方向的方向上位移以防止光学抖动。然而,不同于传统单反相机,在空间体积狭小的手机、微型摄像机、照相机等电子终端实现该功能,是一项巨大工程挑战。而且,随着手机等电子终端的成像系统越来越复杂,镜头模组越来越重,VCM马达等传统的驱动机构的驱动能力逐渐不足。
另外,在一些情况下,需要被驱动部件灵活变化,如曲线运动,或其他无规则运动等,现有的驱动结构很难做到,尤其将灵活多变的驱动结构做到微米量级更加困难。
因此,期待一种驱动结构,能够适用于不同的驱动场合,以满足被移动元件的运动需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压电驱动结构和成像模组,能够利用压电元件的电致伸缩效应来控制被移动元件沿预定方向位移。
为了实现上述目的,本发明提供一种压电驱动结构,包括:
支撑层;
压电元件,位于所述支撑层上,所述压电元件在长度方向上由电隔离结构隔离成多个子压电元件,每个所述子压电元件设有独立的电连接结构,对每个所述子压电元件单独通电,所述子压电元件产生伸缩,带动所述支撑层产生形变,同时对多个所述子压电元件通电,所述压电元件能够带动所述支撑层产生翘曲。
本发明还提供一种成像模组,包括上述的压电驱动结构,所述压电驱动结构包括可动端和固定端,所述成像模组包括:
支撑块,用于支撑固定所述固定端;
被移动元件,与所述可动端连接,所述被移动元件包括透镜组、成像传感元件、光圈、反射镜或透镜片;
外部信号连接端,与所述压电驱动结构电连接;
在通电的状态下,所述可动端相对于所述固定端向上或向下移动,以移动所述被移动元件。
本发明的有益效果在于:将压电元件分割为多个相互隔离的子压电元件,多个相互隔离的子压电元件共用一个支撑层,每个独立的子压电元件可以单独施加电压,多个子压电元件共同控制支撑层的形变。通过不同的参数设置(如压电材料、压电膜的厚度、施加的电压,每个子压电元件的长度),实现压电驱动结构的灵活变形。以驱动部件的直线运动或曲线运动或其他不规则运动。
另外,压电驱动结构的固定端由支撑块固定,可动端与被移动元件连接,通过对压电驱动器供电,使得每个子压电元件产生向上或向下翘曲,以移动被移动元件,从而可以满足被移动元件的移动需求,并且相较于VCM马达等传统的驱动机构来说,压电驱动结构和支撑块的组合质量轻,体积小,结构简单,成本低,能够实现多维度的运动,适用于空间体积狭小的成像模组中,并且压电驱动结构是纯电压驱动,没有电磁干扰。
进一步地,当被移动元件的表面设有限位槽,压电驱动结构的可动端的端部伸入限位槽以驱动被移动元件时,压电驱动器可动端的端部与限位槽的接触角度可以较小(可动端的端部几乎水平设置),以避免压电驱动器与限位槽卡死的问题。
进一步地,当被移动元件的表面设有连接件,压电驱动结构的可动端与连接件连接,可动端的端部处于几乎处于水平的位置,避免连接件大角度弯折造成的疲劳损伤,提高了器件的可靠性。
附图说明
图1示出了根据本发明一实施例的一种压电驱动结构的示意图。
图2示出了根据本发明一实施例的一种多层结构的子压电元件的结构示意图。
图3示出了根据本发明一实施例的一成像模组结构的示意图。
图4为图3沿A-A’切线的剖视图。
图5示出了一实例中,压电驱动结构驱动被移动元件的示意图。
图6示出了根据本发明一实施例的一种压电驱动结构驱动被移动元件的示意图。
图7示出了根据本发明另一实施例的一种成像模组的示意图。
图8-图10示出了根据本发明不同实施例的压电驱动结构与被移动元件位置关系图。
图11示出了根据本发明另一实施例的一种成像模组的示意图。
图12示出了根据本发明另一实施例的一种成像模组的示意图。
图13示出了根据本发明另一实施例的一种成像模组的示意图。
图14示出了根据本发明一实施例支撑块位于被移动元件下方的成像模组的示意图。
图15示出了根据本发明一实施例的一种连接件的结构示意图。
图16示出了根据本发明一实施例的通过连接件结构连接压电驱动器和被移动元件的局部俯视图。
图17示出了根据本发明一实施例的一种成像模组结构的示意图。
图18示出了根据本发明一实施例的一种成像模组的结构示意图。
图19示出了根据本发明一实施例的通过压电驱动结构布线层电连接被移动元件和外部信号的示意图。
图20示出了根据本发明一实施例的通过压电驱动结构布线层连接被移动元件和外部信号的示意图。
图21示出了根据本发明一实施例的一种成像模组的示意图。
附图标记说明:
10-线路板;200-压电驱动结构;20-压电元件;20A-第一子压电元件;20B-第二子压电元件;21A-第一电极;21B-第一电极;211-奇数层电极;22A-第二电极;22B-第二电极;221-偶数层电极;23-压电膜;23A-第一压电膜;23B-第二压电膜,24-支撑层;25-布线层;251A-第一电极引出端;252A-第二电极引出端;251B-第一电极引出端;252B-第二电极引出端;26-导电结构;27-电隔离结构;30-被移动元件;40-限位槽;40B-柔性连接件;41-第一膜层;42-第二膜层;43-第三膜层;50-支撑块;51-第一层支撑块;52-第二层支撑块;61-第三电连接端;62-第四电连接端;63-导电插塞;71-第一电连接端;72-第二电连接端;73-柔性电连接结构;74-第五电连接端;75-互连线;77-第六电连接端。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。根据下面的说明和附图,本发明的优点和特征将更清楚,然而,需说明的是,本发明技术方案的构思可按照多种不同的形式实施,并不局限于在此阐述的特定实施例。附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
应当明白,当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时,其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层,或者可以存在居间的元件或层。相反,当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时,则不存在居间的元件或层。应当明白,尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分,这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此,在不脱离本发明教导之下,下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等,在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白,除了图中所示的取向以外,空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如,如果附图中的器件翻转,然后,描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此,示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时,单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式,除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”,当在该说明书中使用时,确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时,术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
如果本文的方法包括一系列步骤,且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序,且一些的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。若某附图中的构件与其他附图中的构件相同,虽然在所有附图中都可轻易辨认出这些构件,但为了使附图的说明更为清楚,本说明书不会将所有相同构件的标号标于每一图中。
本发明一实施例提供了一种压电驱动结构,图1示出了根据本发明一实施例的一种压电驱动结构,参照图1,所述压电驱动结构200包括:
支撑层24;
压电元件20,粘合于所述支撑层24的上表面,所述压电元件20在长度方向上由电隔离结构隔离成多个子压电元件(本实施例中,隔离成2个子压电元件,第一子压电元件20A,第二子压电元件20B),每个所述子压电元件设有独立的电极引出端,对每个所述子压电元件单独通电,所述子压电元件产生伸缩,拉动所述支撑层24产生形变;
对多个所述子压电元件分别通电,所述压电元件能够带动所述支撑层产生多种翘曲变化。
参照图1,所述子压电元件包括:
至少一层压电膜23(本实施例中,包括两个子压电元件,第一子压电元件20A包括第一压电膜23A,第二子压电元件20B包括第一压电膜23B,第一压电膜23A和第二压电膜23B统称压电膜23),以及位于每层所述压电膜23上下表面的电极,相邻两层所述压电膜23共用位于两者之间的电极;
所述电极从下至上依次计数,分为奇数层电极和偶数层电极;
第一电极引出端,位于所述压电元件的顶面,与所述偶数电极层电连接;本实施例中第一子压电元件20A设有第一电极引出端251A,第二子压电元件20A设有第二电极引出端251B
第二电极引出端,位于所述压电元件的顶面,与所述奇数电极层电连接。本实施例中第一子压电元件20A设有第二电极引出端252A,第二子压电元件20B设有第二电极引出端252B
具体地,参考图1,本实施例中,压电元件20从可动端至固定端被电隔离结构27隔离成两个子压电元件,分别为第一子压电元件20A和第二子压电元件20B(如图虚线框中所示,左侧为第一子压电元件20A,右侧为第二子压电元件20B),两个子压电元件共用同一个支撑层24。第一子压电元件20A包括位于支撑层24上的压电叠层结构,压电叠层结构包括从上至下依次堆叠第一电极21A、压电膜23A和第二电极22A,第一电极21A和第二电极22A分别连接与第一电极引出端251A和第二电极引出端252A。第二子压电元件20B包括位于支撑层24上的压电叠层结构,压电叠层结构包括从上至下依次堆叠第一电极21B、压电膜23B和第二电极22B,第一电极21B和第二电极22B分别连接与第一电极引出端251B和第二电极引出端252B。
本实施例中,第一子压电元件20A和第二子压电元件20B上方还设置有布线层25,第一电极引出端251A、第二电极引出端252A、第一引出端251B和第二引出端252B均位于布线层25中,并暴露于布线层25的上表面,且四个电极引出端互相电隔离。四个电极引出端均位于压电元件的一端,方便电信号的引入,本实施例中,均位于第一子压电元件20A的端部。
第一子压电元件20A和第二子压电元件20B通过电隔离结构27进行隔离,本方案中,电隔离结构27为一绝缘介质层,底部延伸至支撑层24上表面,顶部延伸至布线层25中,在其他实例中,电隔离结构27可以由空气隙构成。当电隔离结构27由空气隙构成时,可以减少在空气隙中填充绝缘材料的工艺步骤,此时空气隙的宽度不能太小,空气隙的宽度的最小取值以相邻的两个子压电元件形变时,两个靠近的端部不接触为准。
子压电元件的压电叠层结构不限于只有一层压电膜,参考图2,为具有三层压电膜的子压电元件,每一层压电膜23上表面和下表面均分布有电极,相邻两层压电膜23共用位于两者之间的电极,所以三层压电膜23共计4层电极,电极从下至上依次计数,奇数层电极211利用导电结构26电连接在一起,偶数层电极221利用另一导电结构26电连接在一起,导电结构26伸入压电叠层结构的部分位于布线层25中,仅端部与需要电连接的电极接触。两个导电结构26的顶部可以分别作为第一电极引出端和第二电极引出端,使得第一电极引出端、第二电极引出端均位于子压电元件的顶面。
本发明中,压电叠层结构不限于包括三层压电膜,还可以包括两层、四层、五层或六层等,通过增加压电膜的数量可以提升压电驱动器翘曲的能力,使得压电驱动器能够移动质量更大的被移动元件。
应理解,为了保证三层压电膜的翘曲方向相同,相邻的两层压电膜的极性相反,极性相反是指压电膜的晶向(极化方向)相反。即两层压电膜施加相反方向的电压,实现向同一方向弯曲。
压电膜23需要采用通电可发生形变的压电材料制成,例如是石英晶体、氮化铝、氧化锌、锆钛酸铅、钛酸钡、镓酸锂、锗酸锂或锗酸钛等材料,本实例中压电膜23A和压电膜23B的材料和厚度相同,其他实例中,压电膜23A和压电膜23B的材料和厚度也可以不同,不同的材料施加相同的电压,翘曲程度不同。在一定范围内压电膜的厚度大,翘曲程度大,厚度的选择可以通过计算结合实验方式得出。通过设置不用的材料,不同的厚度可以更加灵活的控制整个压电元件的变形。支撑层24的材料则为不导电的介质材料,例如是氧化硅、氮化硅等。
本实施例中,所述压电膜和所述支撑层的厚度小于10微米。
本实施例中,2个子压电元件共用一个支撑层24,通过对子压电元件设置不同的参数(如压电膜的材料、压电膜的厚度,施加的电压大小、方向,每个子压电元件的长度),使支撑层24产生形变,实现压电驱动结构的灵活变形。所述压电驱动结构可以用于驱动部件的直线运动或曲线运动。本发明一实施例提供了一种成像模组,图3为本发明一实施例的一种成像模组的示意图,图4为图3沿A-A’方向的剖视图,请参考图3和图4,所述成像模组包括上述的压电驱动结构,其中所述压电驱动结构200包括可动端和固定端,所述成像模组还包括:
支撑块50,用于支撑固定所述固定端;
被移动元件30,与所述可动端连接,所述被移动元件30包括透镜组、成像传感元件、光圈、反射镜或透镜片;
外部信号连接端,与所述压电驱动结构200电连接;
在通电的状态下,所述可动端相对于所述固定端向上或向下移动,以移动所述被移动元件30。
参考图4,压电驱动结构200(虚线框中所示,为简化图形,后面图示中不再画虚线框)的固定端位于支撑块50上,可动端伸出支撑块50,形成悬臂的结构。在其他实例中,压电驱动结构200的整体都可以位于支撑块50上。当压电驱动结构200整体位于支撑块50上时,适用于需要将被移动元件30向上抬起的场合,当压电驱动结构200的可动端伸出支撑块50时,可以应用在需要将被移动元件30上抬或下移的场合中。支撑块50与压电驱动结构200的固定端通过黏胶连接,或者通过有机固化膜连接。有机固化膜粘合属于晶元级工艺,在晶圆厂或者封装厂一般用有机固化膜粘合,其效率高,成本相对偏高。黏胶连接适用于板级工艺,适用于模组厂,其价格低,效率也偏低。
进一步,支撑块50的材料为介质材料,其可以呈环形并围绕被移动元件30设置,可以较好的支撑压电驱动结构200;或者,支撑块50包括沿周向分布的多个子支撑块,多个子支撑块相互间隔或接触,从而可以节约材料,减轻重量。当多个压电驱动结构200不在同一平面内时,支撑块50的高度可以不一致。本发明中,支撑块50也可以不是环形的,例如只位于被移动元件30的两侧或四侧等。
参考图4,在被移动元件30的下表面设有限位槽40,限位槽40由第一膜层41、第二膜层42及第三膜层43,三个膜层围绕而成。限位槽40不限于位于被移动元件30的下表面,也可以位于被移动元件30的上表面,或者位于被移动元件30的侧表面。本发明中,限位槽40不限于由该另外设置的膜层围绕而成,也可以由被移动元件30本身形成限位槽40,比如,在被移动元件30的侧表面形成有凹陷以作为该限位槽40,或者当限位槽位于下表面时,被移动元件的下表面可以作为限位槽40的上膜层,当限位槽40位于上表面时,被移动元件30的上表面作为限位槽的下膜层。
压电驱动结构200通电后,压电驱动结构200可动端的末端伸入限位槽40内,本实施例中为第二子压电元件20B的末端伸入所述限位槽40内,可动端向上或向下翘曲,使得被移动元件30可以整体上升或整体下降,从而改变被移动元件30的垂向位置,实现光学自动对焦。自动对焦完成后,当有需要时,可以改变施加在被移动元件30一侧上的压电驱动结构200的电压,从而使得被移动元件30发生倾斜,进而改变被移动元件30的角度,校正被移动元件30的光学翘曲角度,从而实现光学防抖。
参考图5,在一个实例中,压电驱动结构200的压电元件为连续的整体,没有分成多个子压电元件,压电驱动结构200的固定端固定在支撑块50上,可动端连接于限位槽40,当压电驱动结构200的可动端向上翘曲时,伸入限位槽40内的端部与限位槽40的接触角度较大,与限位槽40的摩擦力增加,严重时会卡死。
参考图6,在本实施例中,压电驱动结构的压电元件分为相互隔离的第一子压电元件20A和第二子压电元件20B,分别对第一子压电元件20A和第二子压电元件20B施加电压,在使被移动元件30移动相同的距离的情况下,第二子压电元件20B的伸入限位槽40内的端部与限位槽40接触的角度较为平滑。从而可以避免压电驱动器200的端部与限位槽40卡死的问题。应当理解,压电驱动结构200的压电元件可以分成多个子压电元件,通过分别控制各自的电压,得到压电驱动结构希望的变形曲线。本实施例中,对第一子压电元件20A施加正向的电压,第一子压电元件20A的一端向上翘曲,对第二子压电元件20B施加电压反向的电压,使第二子压电元件20B与第一子压电元件20A靠近的端部向下翘曲,第二子压电元件20B与限位槽40接触的端部区域水平设置。通过设置电压的大小得到想得到的弧度。
对于压电元件包括多个子压电元件的情况,可以通过计算或实验的方式得到压电元件的灵活变形。继续参考图1和图4,压电驱动结构位于支撑块50的顶面。第一子压电元件20A的第一电极引出端251A和第二电极引出端252A,第二子压电元件20B的第一电极引出端251B和第二电极引出端252B直接作为外部信号连接端,分别通过一根引线(未示出)与线路板10电连接,使得线路板10可以为压电驱动结构200施加电压,以使压电膜23A和压电膜23B的上表面和下表面之间产生压差,从而使得压电膜23A和压电膜23B伸缩,而由于支撑层24无法伸缩,所以导致第一子压电元件20A和第二子压电元件20B在通电后向上或向下翘曲(翘曲的方向、翘曲的程度视在压电膜23A,压电膜23B上下表面施加的电压而定),从而使压电驱动结构200整体向上或者向下弯曲。
应理解,本发明不限于直接通过引线电连接压电驱动结构200和线路板10,还可以在支撑块50的顶面设置电连接端,将子压电元件20A和子压电元件20B的两个电极引出端分别与电连接端采用引线电连接,然后再用另外的互联结构(如引线或导电插塞)将支撑块50顶面的电连接端与线路板10电连接即可,这样可以缩短引线的长度。
需要说明的是,第一子压电元件20A的第一电极引出端251A和第二电极引出端251B,第二子压电元件20B的第一电极引出端251B和第二电极引出端252B都用于连接外部电路信号,且均位于压电驱动结构的一侧,为方便描述,下文中所称的第一电极引出端和第二电极引出端意味着包括两个子压电元件的第一电极引出端和第二电极引出端,不再对两个子压电元件进行区分。
请参考图7,成像模组的外部信号连接端包括第三电连接端61和第四电连接端62。支撑块50包括第一层支撑块51和第二层支撑块52,压电驱动结构的固定端位于第一层支撑块51和第二层支撑块52之间。第三电连接端61和第四电连接端62位于支撑块50的顶面且位于压电驱动结构的正上方。第三电连接端61通过导电插塞63与压电驱动结构的第一电极引出端电连接,第四电连接端62通过导电插塞63与压电驱动结构的第二电极引出端电连接,两个导电插塞63位于第二层支撑块52内。第三电连接端61、第四电连接端62分别通过引线与线路板10电连接。
应理解,当第三电连接端61和第四电连接端62未正对压电驱动结构的电极引出端时,第三电连接端61和第四电连接端62还可以采用再布线与压电驱动结构的第一电极引出端和第二电极引出端电连接,
请继续参考图3,压电驱动结构200为一对,一对压电驱动结构200对称分布于被移动元件30两侧,两个压电驱动结构200同时向上或者向下翘曲时,可以使被移动元件30向上或向下移动。当其中一个压电驱动结构200工作,或者其中一个压电驱动结构200向上翘曲,另一个压电驱动结构200向下翘曲,可以在一个方向上改变被移动元件的角度。
请参考图8,压电驱动结构为四个,分布在被移动元件30的四侧,四个压电驱动结构同时向上或者向下翘曲时,可以使被移动元件30向上或向下移动。一组相对的两个压电驱动结构,可以在一个方向上改变被移动元件的角度,另外一组相对的压电驱动结构可以从另一个方向上改变被移动元件的角度。
请参考图9,压电驱动结构为三对,三对压电驱动结构周向均匀分布,三对压电驱动结构可以从三个方向上改变被移动元件的倾斜角度。
请参考图10,被移动元件30相对的两侧均连接两个压电驱动结构,使得两个压电驱动结构同步向上或向下翘曲(且翘曲的幅度相同),这样两个压电驱动结构一起支撑被移动元件30的一侧,可以适用于压电驱动结构尺寸较小,而被移动元件30尺寸较大时的场合,或者适用于被移动元件30质量较大的场合。本发明中,被移动元件30相对的两侧不限于连接两个压电驱动结构,还可以连接三个、四个、五个等。
当然,压电驱动结构还可以为四对、五对或六对等,每对压电驱动结构不限于沿被移动元件30的中心对称设置,也可以不对称设置,压电驱动结构的对数越多,可以增加被移动元件30的旋转轴,实现多维度的转动,被移动元件30也不限于是方形或圆形,还可以是其他的形状,本发明不作限制。
可以理解的是,压电驱动结构成对出现有利于控制被移动元件30的移动,实际上,压电驱动结构也可以不成对的出现,例如三个压电驱动结构沿被移动元件30的周向均匀分布等,本实施例不再一一举例说明。
本发明中,一个压电驱动结构对应一个限位槽40,两个限位槽40不限于均固定在被移动元件30的下表面上,如图11所示,两个限位槽40均固定在被移动元件30的上表面;如图12所示,两个限位槽40中的一对固定在被移动元件30的上表面,另一对固定在被移动元件30的下表面,此时,支撑两个压电驱动结构的支撑块50的高度不同,也就是说,为了支撑压电驱动结构,可以根据压电驱动结构的位置调整支撑块50的高度。
请参考图12,成对的两个压电驱动结构彼此分布在被移动元件30中心两侧。但应理解,如图13所示,成对的两个压电驱动结构可以都位于被移动元件30的下方交叠设置。也就是说,压电驱动结构的可动端选择与被移动元件30距离较远的一侧的限位槽40中(每个压电驱动结构用于移动被移动元件30的对边),此时,压电驱动结构的长度可以增加,在被移动元件30的质量较大时,也能轻松抬起,在本实例中子压电驱动结构的固定端位于被移动元件30的外侧,在其他实例中,压电驱动结构的固定端也可以位于被移动元件30的下方。
进一步,如图13所示,支撑块50与压电驱动结构的固定位置位于被移动元件30的外侧。如图14所示,支撑块50与压电驱动结构的固定位置也可以位于被移动元件30的下方空间,使得压电驱动结构的固定端较可动端更靠近被移动元件30的中心。当然,支撑块50不限于完全位于被移动元件30的正下方,也可以部分位于被移动元件30的正下方,这样一来,支撑块50可以被被移动元件30完全或部分覆盖住,可以节省支撑块50所占的面积,减小整个成像模组的面积,有利于缩小尺寸。
压电驱动结构的可动端除了通过限位槽40与被移动元件30连接外,还可以通过柔性连接件连接,如图15所示,柔性连接件40B包括:第一部分41B、第二部分42B,位于第一部分41B和第二部分42B之间的中间部分,第一端为第一部分41B的至少一部分,第二部分42B为第二端的一部分,中间部分43B是水平的条状结构,第一部分41B、第二部分42B还具有一竖梁,通过竖梁将第一端及第二端与中间部分43B连接。中间部分43B的宽度、厚度满足设定值,使中间部分43B具有柔韧性,当第一端、第二端受到不同的拉力或推力时,中间部分43B可以发生形变。
应理解,中间部分43B的宽度和厚度的设定值与中间部分43B的材料有关,当中间部分43B选择不同的材料制成时,设定值相应会改变,设定值只要能够保证中间部分43B具有柔韧性即可。
本发明中,中间部分43B不限于条状结构,还可以是弧形、波浪形等;第一部分41B、第二部分42B也不限于采用竖梁与中间部分43B连接,本发明不作限制。进一步,第一部分41B、第二部分42B也可以具有柔韧性,使得柔性连接件40B整体具有柔韧性,可以增加柔性连接件40B的形变能力。
压电驱动结构的可动端与柔性连接件40B黏胶连接,或者通过有机固化膜连接;柔性连接件40B与被移动元件30黏胶连接,或者通过有机固化膜连接。
需要说明的是,在其他实例中,如果压电驱动结构通过柔性连接件驱动被移动部件上下移动,柔性连接件与压电驱动结构连接的部分反复大角度弯折容易产生结构疲劳。本实施例中,压电驱动结构的端部与柔性连接件连接时,端部几乎处于水平的状态,不会对柔性连接件产生弯折,增加柔性连接件的寿命,提高了器件的可靠性。
为便于理解柔性连接件40B和限位槽40在连接方式上的区别,图16和图17实例性给出了通过柔性连接件40B连接压电驱动结构的俯视图和剖视图。应当理解,采用柔性连接件40B连接和通过限位槽40连接被移动元件30和压电驱动结构的可动端,除了连接方式不同外,其他电连接关系,支撑块结构分布或者压电驱动器的位置关系等可参照前文,此处不再赘述。
请参考图18,当被移动元件30需要连接外部电信号时,如被移动元件30为成像传感元件,支撑块50顶面设置有第一电连接端71,成像传感元件的边缘具有第二电连接端72,第一电连接端71越靠近成像传感元件越好,第一电连接端71和第二电连接端72通过柔性电连接结构73电连接,第一电连接端71可以通过引线与线路板10电连接,以使线路板10为成像传感元件供电或提供信号。
进一步,当压电驱动结构的固定端位于支撑块50的顶面时,如图19,第一电连接端71位于压电驱动结构顶面的布线层25中。具体的,压电驱动结构的布线层25中还设置有一互连线75,且两端分别具有露出布线层25的第一电连接端71和第五电连接端74。第一电连接端71相较于第五电连接端74更靠近被移动元件30,第一电连接端71与第二电连接端72通过柔性连接件电73电连接,再通过引线78将第五电连接端74与线路板10电连接,以使线路板10为成像传感元件供电或提供信号。
相较于直接利用引线将成像传感元件的第二电连接端72与线路板10电连接的方式来说,本实施例中的柔性连接件73的长度可以较短(第一电连接端71离成像传感元件越近,柔性连接件73的长度越短),并且被移动元件30在上移或下移时,也不会拉扯柔性连接件73。
本发明中,第一电连接端71不限于通过引线与线路板10电连接,如图20所示,还可以直接在支撑块50的顶面形成第六电连接端77,第五电连接端74通过引线78与第六电连接端77电连接,支撑块50内还设置有另外的互联结构,该互联结构电连接第六电连接端77及线路板10,从而使得线路板10可以为被移动元件30供电或传输信号。本实施例中的柔性连接件73为柔性互联线,互联结构为导电插塞。
本发明中,第六电连接端77也可以通过其他的互联方式电连接线路板10,例如直接利用引线电连接第六电连接端77和线路板10,本发明不作限制。
如图21所示,被移动元件30为反射镜。
压电驱动结构为一个,一个压电驱动结构的可动端与反射镜的一侧相连,反射镜相对的另一侧与一支撑面转动连接,当压电元件20通电时向上或向下翘曲时,反射镜发生倾斜,实现改变反射角度的目的。
本发明中,反射镜的一侧不限于设置一个压电驱动结构,也可以设置两个、三个、四个或五个等。
应理解,反射镜不限于仅一侧分布压电驱动结构,还可以在两侧、四侧、周向分布压电驱动结构。
需要说明的是,本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于结构实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述,并非对本发明范围的任何限定,本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰,均属于权利要求书的保护范围。
Claims (20)
1.一种压电驱动结构,其特征在于,包括:
支撑层;
压电元件,粘合于所述支撑层的上表面,所述压电元件在长度方向上由电隔离结构隔离成多个子压电元件,每个所述子压电元件设有独立的电极引出端,对每个所述子压电元件单独通电,所述子压电元件产生伸缩,拉动所述支撑层产生形变;
对多个所述子压电元件分别通电,所述压电元件能够带动所述支撑层产生多种翘曲变化。
2.根据权利要求1所述的压电驱动结构,其特征在于,所述子压电元件包括:
至少一层压电膜,以及位于每层所述压电膜上下表面的电极,相邻两层所述压电膜共用位于两者之间的电极;
所述电极从下至上依次计数,分为奇数层电极和偶数层电极;
第一电极引出端,位于所述压电元件的顶面,与所述偶数电极层电连接;
第二电极引出端,位于所述压电元件的顶面,与所述奇数电极层电连接。
3.根据权利要求2所述的压电驱动结构,其特征在于,还包括布线层,覆盖所述压电元件的顶面,每个所述子压电元件的第一电极引出端和所述第二电极引出端通过所述布线层设置于所述压电元件的一端。
4.根据权利要求2所述的压电驱动结构,其特征在于,不同所述子压电元件的所述压电膜材料相同或者不同;不同所述子压电元件的所述压电膜厚度相同或者不同。
5.根据权利要求1所述的压电驱动结构,所述电隔离结构包括,设置于相邻所述子压电元件之间的绝缘材料层或空气隙。
6.一种成像模组,包括权利要求1-5任一项所述的压电驱动结构,所述压电驱动结构包括可动端和固定端,其特征在于,还包括:
支撑块,用于支撑固定所述固定端;
被移动元件,与所述可动端连接,所述被移动元件包括透镜组、成像传感元件、光圈、反射镜或透镜片;
外部信号连接端,与所述压电驱动结构电连接;
在通电的状态下,所述可动端相对于所述固定端向上或向下移动,以移动所述被移动元件。
7.根据权利要求6所述的成像模组,其特征在于,还包括柔性连接件,所述柔性连接件包括第一端和第二端,所述第一端与所述被移动元件连接;所述第二端与所述压电驱动结构的可动端连接。
8.根据权利要求6所述的成像模组,其特征在于,还包括限位槽,设置于所述被移动元件的表面,所述压电驱动结构的可动端置于所述限位槽内。
9.根据权利要求8所述的成像模组,其特征在于,所述限位槽由至少一个膜层围绕而成;
或者,所述限位槽由至少一个膜层及所述被移动元件的表面围绕而成;
或者,所述限位槽由所述被移动元件的侧表面向内凹陷而成。
10.根据权利要求8所述的成像模组,其特征在于,所述膜层分布于所述被移动元件的边缘;
或者,所述膜层分布于所述被移动元件的整个表面上。
11.如权利要求9或10所述的成像模组,其特征在于,所述被移动元件的表面上设置有由上至下依次堆叠的第一膜层、第二膜层和第三膜层,所述第一膜层、第三膜层的两侧相对所述第二膜层向外伸出以形成伸出部,所述伸出部与所述第二膜层的端部围成所述限位槽。
12.根据权利要求6所述的成像模组,其特征在于,所述压电驱动结构至少包括一对,每对所述压电驱动结构对称分布于所述被移动元件周边。
13.根据权利要求12所述的成像模组,其特征在于,每对所述压电驱动结构均连接于所述被移动元件的上表面或下表面;
或者,每对所述压电驱动结构中的一个连接于所述被移动元件的上表面,另一个连接于所述被移动元件的下表面。
14.根据权利要求6所述的成像模组,其特征在于,所述压电驱动结构至少为一对,所述压电驱动结构位于所述被移动元件下方空间。
15.根据权利要求6所述的成像模组,其特征在于,成对的两个所述压电驱动结构彼此分布在被移动元件中心两侧;
或者,成对的两个压电驱动结构交叠设置。
16.根据权利要求14所述的成像模组,其特征在于,所述支撑块与所述压电驱动结构的固定位置位于所述被移动元件下方空间,或者位于外侧。
17.根据权利要求6所述的成像模组,其特征在于,所述被移动元件包括反射镜;所述压电元件分布在所述反射镜的一侧,所述反射镜相对的另一侧与一支撑面转动连接。
18.根据权利要求6所述的成像模组,其特征在于,所述支撑块为环形,环形中间围成空间,所述被移动元件悬挂于所述空间上方;
或者,所述支撑块包括沿周向分布的多个子支撑块,所述多个子支撑块相互间隔或接触。
19.根据权利要求6所述的成像模组,其特征在于,所述压电驱动结构整体位于所述支撑块上,或者,所述压电驱动结构的可动端伸出所述支撑块。
20.根据权利要求6所述的成像模组,其特征在于,所述压电驱动结构位于所述支撑块的顶面,或者所述支撑块包括从下至上依次堆叠的第一层支撑块、第二层支撑块,所述压电驱动结构的固定端固定于所述第一层支撑块、第二层支撑块之间。
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WO2021135135A1 (zh) | 2021-07-08 |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210716 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |