CN113132577B - 驱动平移结构、图像传感器及驱动平移方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种驱动平移结构、图像传感器及驱动平移方法；包括：可移动部件；可移动部件的第一表面设有第一凸凹结构；压电驱动结构，位于可移动部件的第一表面一侧；压电驱动结构临近可移动部件的表面设有与第一凸凹结构对应的第二凸凹结构；压电驱动结构施加电压后，自由端能够向可移动部件卷曲使第一凸凹结构与第二凸凹结构卡持，且第二凸凹结构能够带动第一凸凹结构沿自由端向固定端的方向移动，在去除电压后，自由端回复原有状态；支撑结构，具有容纳间隙，压电驱动结构位于容纳间隙内且固定端固定于支撑结构。上述实施例中的驱动平移结构单次拉动距离足够小，可以实现高精度水平移动。

Description

驱动平移结构、图像传感器及驱动平移方法

技术领域

本申请涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种驱动平移结构、图像传感器及驱动平移方法。

背景技术

在现有的工艺中，存在很多用于不同场合的平移结构，但现有的平移结构均存在移动步长较大，无法实现小尺寸(譬如，单像素级别)步长的移动，无法满足精确移动的需求。

同时，现有技术中，为了实现光学防抖，图像传感器也有水平平移的需求，而目前的光学防抖方法均为通过调整镜头的方式来实现，并没有通过对图像传感器进行水平平移来实现光学防抖的技术。此外，现有的平移结构由于存在上述问题，无法满足图像传感器水平方向但像素级别精确移动的需求，无法实现超分辨。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术中的上述问题提供一种驱动平移结构、图像传感器及驱动平移方法。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种驱动平移结构，包括：

可移动部件，包括相对的第一表面及第二表面；所述可移动部件的第一表面设有第一凸凹结构；

压电驱动结构，位于所述可移动部件的第一表面一侧，且与所述可移动部件的第一表面具有间距；所述压电驱动结构包括相对的自由端及固定端，所述自由端设有第二凸凹结构；所述压电驱动结构施加电压后，所述自由端能够向所述可移动部件卷曲使所述第一凸凹结构与所述第二凸凹结构卡持，且所述第二凸凹结构能够带动所述第一凸凹结构沿自由端向固定端的方向移动，在去除电压后，所述自由端回复原有状态；

支撑结构，所述支撑结构内具有容纳间隙，所述压电驱动结构位于所述容纳间隙内且所述固定端固定于所述支撑结构。

上述实施例中的压电压电驱动结构施加电压后的卷曲来对可移动部件进行拉动平移，单次拉动距离足够小，可以达到微米级甚至亚微米级，可以实现高精度水平移动；同时，压电压电驱动结构可以实现10KHz以上的响应，可以使得压电驱动结构对可移动部件的拉动频率足够高，实现大行程及高速度的水平移动；所述可移动部件的表面放置图像传感器时，可以实现图像传感器像素级别精确位移的水平平移需求，可以实现图像传感器的光学防抖及超分辨。上述示例中卷曲过程中所述压电驱动结构的自由端沿垂直于所述可移动部件第一表面的方向可移动的最大距离大于等于所述压电驱动结构与所述可移动部件第一表面的间距，可以确保在卷曲过程中所述压电驱动结构可以接触并压紧所述可移动部件，确保所述压电驱动结构与所述可移动部件具有足够大的摩擦力以实现所述可移动部件的水平移动。

在其中一个实施例中，所述第一凸凹结构包括第一凸起，所述第二凸凹结构包括第二凸起；或所述第一凸凹结构包括凸起，所述第二凸凹结构包括凹槽。

在其中一个实施例中，所述第一表面设有多个所述第一凸起，所述第一凸起沿平行于所述自由端至所述固定端的方向排列；

相邻所述第一凸起之间设有凹部，所述凹部能够容纳所述第二凸起。

在其中一个实施例中，所述凹部的形状与所述第二凸起的形状互补。

在其中一个实施例中，所述第一凸起包括梯形凸起。

在其中一个实施例中，所述第一凸起具有第一侧面，所述第二凸起具有第二侧面，所述第一侧面与所述第二侧面互补；所述第一侧面为平面或曲面，所述第二侧面为平面或曲面。

在其中一个实施例中，所述支撑结构包括：

支撑层，所述支撑层内具有所述容纳间隙；

支撑台，位于所述容纳间隙内且顶面低于所述支撑层顶面；所述压电驱动结构的所述固定端固定于所述支撑台上。

在其中一个实施例中，还包括：

限位结构，位于所述可移动部件的外围，所述限位结构内设有限位滑槽；所述可移动部件的边缘插入至所述限位滑槽内，所述限位滑槽具有顶壁和底壁，所述顶壁和底壁限制所述可移动部件沿所述自由端的翘曲方向和反方向运动。

上述实施例中，通过设置具有限位滑槽的限位结构，可以限制可移动部件在压电驱动结构的驱动下仅可沿水平方向移动，而不会沿竖直方向运动，从而确保平移的精确性。

在其中一个实施例中，所述可移动部件的边缘位于所述支撑结构上方，所述支撑结构的顶面作为所述限位滑槽的底壁。

在其中一个实施例中，所述限位结构还包括：侧壁，所述侧壁与插入所述限位滑槽的所述边缘相对且具有设定距离。

在其中一个实施例中，还包括缓冲结构，所述缓冲结构一端与所述可移动部件连接，另一端固定。

在其中一个实施例中，所述缓冲结构第一部分位于所述限位滑槽内，第二部分位于所述可移动部件边缘的上下层之间。

在其中一个实施例中，所述缓冲结构包括弹簧。

在其中一个实施例中，所述弹簧为具有导电性的弹簧；

所述缓冲结构还具有伸向所述可移动部件第二表面的第三部分，所述第三部分上具有导电焊垫，所述第二表面暴露第三部分；

所述缓冲结构还具有伸向所述限位结构外侧的第四部分，所述第四部分上具有导电焊垫。

在其中一个实施例中，所述压电驱动结构包括PZT复合膜、石英膜、氮化铝膜或聚偏氟乙烯膜。

在其中一个实施例中，可移动部件包括：第一介质层及第二介质层，所述第二介质层面向所述容纳间隙，所述第一凸起由所述第二介质层刻蚀而成，或者所述第一凸起位于所述第二介质层表面。

在其中一个实施例中，所述第一凸起数量为多个，多个所述第一凸起等间距间隔排布，且所述第一凸起的宽度及间距均为所述压电驱动结构卷曲过程中所述自由端水平移动距离的整数倍。

在其中一个实施例中，所述驱动平移结构包括至少一对所述压电驱动结构，一对所述压电驱动结构中的两个所述压电驱动结构平行间隔排布，且两个所述压电驱动结构自固定端至自由端的延伸方向相反。

在上述实施例中，所述驱动平移结构包括至少一对所述压电驱动结构，可以在一对所述压电驱动结构中的一个所述压电驱动结构对所述可移动部件进行一次水平移动去除施加电压之后，另一个所述压电驱动结构施加电压弯曲对所述可移动部件进行锚定，从而使得所述可移动部件保持在当前的位置而不受外界扰动的影响，从而确保水平移动的精确性；此外，所述驱动平移结构包括多对所述压电驱动结构时，可以使得不同对所述压电驱动结构的排布方向相交一定的角度(譬如，包括两对所述压电驱动结构时，两对所述压电驱动结构的排布方向正交)，可以通过在不同所述压电驱动结构上施加电压，以实现所述可移动部件在整个水平面的二维或多维水平移动；一对所述压电驱动结构中的两个所述压电驱动结构平行间隔排布，且两个所述压电驱动结构自固定端至自由端的延伸方向相反，可以实现将所述可移动部件沿相反的两个方向移动。

在其中一个实施例中，还包括导电插塞，所述导电插塞一端与所述压电驱动结构的固定端电连接，另一端穿过所述支撑结构。

在其中一个实施例中，还包括印刷电路板，所述导电栓塞远离所述压电驱动结构的一端与所述印刷电路板电连接。

本发明还提供一种图形传感器，所述图像传感器包括：

如上述方案中所述的驱动平移结构；

图像传感器芯片，位于所述可移动部件的第二表面；

导电结构，将所述图像传感器芯片与所述印刷电路板电连接。

本发明还提供一种基于上述任一方案中所述的驱动平移结构的驱动平移方法，包括如下步骤：

于所述压电驱动结构上施加驱动电压，使得所述压电驱动结构的所述自由端弯曲至所述第二凸凹结构与所述第一凸凹结构接触，并拉动所述可移动部件沿所述压电驱动结构卷曲过程中所述自由端在水平方向移动的方向水平移动；

去除所述压电驱动结构上施加的所述驱动电压，所述压电驱动结构复位至初始状态。

上述实施例中的驱动平移方法，单次拉动距离足够小，可以达到微米级甚至亚微米级，可以实现高精度水平移动；同时，可以实现10KHz以上的响应，可以使得压电驱动结构对可移动部件的拉动频率足够高，实现大行程及高速度的水平移动；所述可移动部件的表面放置图像传感器时，可以实现图像传感器像素级别精确位移的水平平移需求，可以实现图像传感器的光学防抖及超分辨。

在其中一个实施例中，去除所述压电驱动结构上施加的所述驱动电压之后还包括如下步骤：

重复上述步骤若干次，直至所述压电驱动结构水平移动至预设位置。

在其中一个实施例中，于所述压电驱动结构上施加驱动电压，使得所述压电驱动结构的所述自由端弯曲至所述第二凸凹结构与所述第一凸凹结构接触，并拉动所述可移动部件沿所述压电驱动结构卷曲过程中所述自由端在水平方向移动的方向水平移动包括如下步骤：

于所述压电驱动结构上施加第一驱动电压，所述压电驱动结构的所述自由端弯曲至所述第二凸凹结构与所述第一凸凹结构接触锚定，以确定所述可移动部件的水平位置；

于所述压电驱动结构上施加第二驱动电压，所述第二驱动电压大于所述第一驱动电压，使所述第一压电驱动结构的自由端继续弯曲以拉动所述可移动部件沿所述压电驱动结构卷曲过程中所述自由端在水平方向移动的方向水平移动。

本发明还提供一种基于上述包括至少一对所述压电驱动结构的驱动平移结构的驱动方法，一对所述压电驱动结构中的两个所述压电驱动结构分别为第一压电驱动结构及第二压电驱动结构；所述驱动方法包括如下步骤：

于所述第一压电驱动结构上施加第一驱动电压，使所述第一压电驱动结构的所述自由端弯曲至所述第一压电驱动结构上的所述第二凸凹结构与所述第一凸凹结构接触锚定，以确定所述可移动部件的水平位置；

于所述第一压电驱动结构上施加第二驱动电压，所述第二驱动电压大于所述第一驱动电压，使所述第一压电驱动结构的自由端继续弯曲以拉动所述可移动部件沿所述第一压电驱动结构卷曲过程中所述自由端在水平方向移动的方向水平移动；

于所述第二压电驱动结构上施加第三驱动电压，使得所述第二压电驱动结构的自由端弯曲至所述第二压电驱动结构上的所述第二凸凹结构于所述第一凸凹结构接触锚定；

去除所述第一压电驱动结构上施加的所述第二驱动电压，使得所述第一压电驱动结构复位至初始状态。

在上述实施例中，所述驱动平移结构包括至少一对所述压电驱动结构，可以在一对所述压电驱动结构中的一个所述压电驱动结构对所述可移动部件进行一次水平移动去除施加电压之后，另一个所述压电驱动结构施加电压弯曲对所述可移动部件进行锚定，从而使得所述可移动部件保持在当前的位置而不受外界扰动的影响，从而确保水平移动的精确性；此外，所述驱动平移结构包括多对所述压电驱动结构时，可以使得不同对所述压电驱动结构的排布方向相交一定的角度(譬如，包括两对所述压电驱动结构时，两对所述压电驱动结构的排布方向正交)，可以通过在不同所述压电驱动结构上施加电压，以实现所述可移动部件在整个水平面的二维或多维水平移动。

在其中一个实施例中，去除所述第一压电驱动结构上施加的所述第二驱动电压之后还包括如下步骤：

于所述第一压电驱动结构上再次施加第一驱动电压，使得所述第一压电驱动结构的所述自由端弯曲至所述第一压电驱动结构上的所述第二凸凹结构与所述第一凸凹结构接触锚定，以确定所述可移动部件的水平位置；

去除所述第二压电驱动结构上施加的所述第三驱动电压，使得所述第二压电驱动结构复位至初始状态；

重复第一次于所述第一压电驱动结构上施加所述第一驱动电压之后的上述步骤至少一次。

附图说明

图1为本发明一个实施例中驱动平移结构的截面结构示意图；

图2为本发明另一个实施例中驱动平移结构的截面结构示意图；

图3为本发明另一个实施例中图像传感器的局部截面结构示意图；

图4为本发明一个实施例中驱动平移结构的工作原理图；其中，图4中的(a)图为第一压电驱动结构将可移动部件锚定的截面结构示意图；(b)图为第一压电驱动结构拉动可移动部件向左水平移动一个步长△L的截面结构示意图；图(c)为第二压电驱动结构将可移动部件锚定在当前位置的截面结构示意图；图(d)为第一压电驱动结构复位至初始状态的截面结构示意图；图(e)为第一驱动将可移动部件再次锚定的截面结构示意图；图(f)为第二压电驱动结构复位至初始状态的截面结构示意图；图(g)为第一压电驱动结构继续拉动可移动部件向左水平移动一个步长△L的截面结构示意图；

图5至图7为本发明另一个实施例中不同示例的驱动平移方法的流程图。

附图标记说明：

10 驱动平移结构

1011 可移动部件

1012 第一凸凹结构

10121 第一凸起

10122 凹部

1021 压电驱动结构

1022 第二凸凹结构

1023 第一压电驱动结构

1024 第二压电驱动结构

103 支撑结构

1031 容纳间隙

1032 衬底

1033 支撑层

1034 支撑台

104 限位结构

1041 限位滑槽

1042 顶壁

1043 底壁

1044 侧壁

105 缓冲结构

1051 第一部分

1052 第二部分

1053 第三部分

1054 第四部分

106 印刷电路板

107、108 导电结构

1071 导电插塞

1072 焊料层

109 第一结合层

110 第二结合层

111 导线结构

20 图像传感器芯片

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在一个实施例中，如图1所示，本发明一种驱动平移结构10，所述驱动平移结构10：可移动部件1011，可移动部件1011包括相对的第一表面及第二表面；可移动部件1011的第一表面设有第一凸凹结构1012；压电驱动结构1021，压电驱动结构1021位于可移动部件1011的第一表面一侧，且压电驱动结构1021与可移动部件1011的第一表面具有间距；压电驱动结构1021包括相对的自由端(未标示出)及固定端(未标示出)，压电驱动结构1021临近可移动部件1011的表面设有第二凸凹结构1022，；压电驱动结构1021施加电压后，自由端能够向可移动部件1011卷曲使第一凸凹结构1012与第二凸凹结构1022卡持，且第二凸凹结构1022能够带动第一凸凹结构1012沿自由端向固定端的方向移动，在去除电压后，自由端回复原有状态；支撑结构103，支撑结构103内具有容纳间隙1031，压电驱动结构1021位于容纳间,1031内，且固定端固定于支撑结构103。

上述实施例中的驱动平移结构10中压电驱动结构1021施加电压后卷曲来对可移动部件1011进行拉动平移，由于压电驱动结构1021单次拉动的距离与压电驱动结构1021的长度以及压电驱动结构1021上施加的驱动电压有关，可以通过选择合适长度的压电驱动结构1021及适合的施加电压以使得单次拉动距离足够小，可以达到微米级甚至亚微米级，可以实现高精度水平移动；同时，压电驱动结构1021可以实现10KHz以上的响应，可以使得压电驱动结构1021对可移动部件1011的拉动频率足够高，实现大行程及高速度的水平移动；可移动部件1011的表面放置图像传感器时，可以实现图像传感器像素级别精确位移的水平平移需求，可以实现图像传感器的光学防抖及超分辨。上述示例中卷曲过程中压电驱动结构1021的自由端沿垂直于可移动部件1011第一表面的方向可移动的最大距离大于等于压电驱动结构1021与可移动部件1011第一表面的间距，可以确保在卷曲过程中压电驱动结构1021可以接触并压紧可移动部件1011，确保压电驱动结构1021与可移动部件1011具有足够大的摩擦力以实现可移动部件1011的水平移动。

在一个可选地示例中，如图1所示，所述第一凸凹结构1012可以为凹齿，所述第二凸凹结构1022可以为凸齿；所述凸齿的形状及尺寸可以与所述凹齿的形状及尺寸相匹配，以确保所述压电驱动结构1021与所述可移动部件1011相接触时可以实现对所述可移动部件1011的锚定。所述凸齿的纵截面形状可以包括但不仅限于梯形、半圆形、三角形或矩形等等；所述凹齿的纵截面形状可以包括梯形、半圆形、三角形或矩形等等。

在另一个可选的示例中，所述第一凸凹结构1012还可以为凸点或条纹结构；所述第二凸凹结构1022也还可以为凸点或条纹结构。当然，在其他示例中，所述摩擦结构1021及所述第二凸凹结构1022还可以为其他任意一种可以增加第一凸凹结构的表面粗糙度及所述第二凸凹结构的表面粗糙度的结构，以确保第一凸凹结构1012与第二凸凹结构1022接触后有足够大的摩擦力。

在另一个示例中，还可以为第一凸凹结构1012包括第一凸起10121，第二凸凹结构1022包括第二凸起；也可以为第一凸凹结构1012包括凸起，第二凸凹结构1022包括凹槽。

在一个示例中，第一表面设有多个第一凸起10121，第一凸起10121沿自由端至固定端的方向排列，相邻第一凸起10121之间设有凹部10122，凹部10122能够容纳第二凸起。

在一个示例中，凹部10122的形状与第二凸起的形状互补。

在一个示例中，第一凸起10121可以包括梯形凸起。当然，在其他示例中，第一凸起10121也可以包括其他形状凸起，譬如半圆形凸起、三角形凸起等等。

在一个示例中，第一凸起10121具有第一侧面，第二凸起具有第二侧面，第一侧面与所述第二侧面互补；第一侧面为平面或曲面，第二侧面为平面或曲面。

需要说明的是，上述“互补”是指两个结构接触时可以使得临近的表面贴置在一起。

在一个示例中，第一凸起10121的数量为多个，多个第一凸起10121等间距间隔排布，且第一凸起10121的宽度及相邻第一凸起10121之间的间距均为压电驱动结构1021卷曲过程中自由端水平移动距离的整数倍。

在一个示例中，可移动部件1011的材料可以包括但不仅限于硅、氧化硅、氮化硅或锗硅等等。可移动部件1011可以包括质量块。

在一个示例中，压电驱动结构1021可以包括任意一种具有预设压电系数D31的压电薄膜；优选地，压电驱动结构1021可以为压电系数D31不低于PZT(锆钛酸铅)的压电系数D31的二十分之一；更为优选地，本实施例中，压电驱动结构1021可以包括PZT复合膜(可以为仅包括PZT的薄膜结构，也可以为包括PZT薄膜与基底的叠层结构)、石英膜、氮化铝膜或聚偏氟乙烯(PVDF)膜等等。

在一个示例中，压电驱动结构1021的长度可以根据实际需要进行设定，具体的，压电驱动结构1021可以根据实际可移动部件1011水平移动所需的步长进行设置，若可移动部件1011水平移动所需的步长较大，则压电驱动结构1021的长度则较大一些，若可移动部件1011水平移动所需的步长较小，则压电驱动结构1021的长度则较小一些。压电驱动结构1021的具体长度此处不做限定。

在一个示例中，压电驱动结构1021的长度可以包括但不仅限于50μm～1000μm；具体的，压电驱动结构1021的长度可以为50μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm或1000μm等等。通过将压电驱动结构1021的长度设置为上述尺寸，在压电驱动结构1021上施加适当的驱动电压即可以实现压电驱动结构1021对可移动部件1011进行步长为微米级甚至亚微米级的拉动。

在一个示例中，压电驱动结构1021的具体数量可以根据实际需要进行设定，优选地，本实施例中，驱动平移结构10至少包括一对压电驱动结构1021，当然，在其他示例中，驱动平移结构10也可以包括两对、三对、四对、五对、六对甚至更多对压电驱动结构1021。驱动平移结构10包括至少一对压电驱动结构1021，可以在一对压电驱动结构1021中的一个压电驱动结构1021对可移动部件1011进行一次水平移动去除施加电压之后，另一个压电驱动结构1021施加电压弯曲对可移动部件进行锚定，从而使得可移动部件1011保持在当前的位置而不受外界扰动的影响，从而确保水平移动的精确性；此外，驱动平移结构10包括多对压电驱动结构1021时，可以使得不同对压电驱动结构1021的排布方向相交一定的角度(譬如，包括两对压电驱动结构1021时，两对压电驱动结构1021的排布方向正交)，可以通过在不同压电驱动结构1021上施加电压，以实现可移动部件1011在整个水平面的二维或多维水平移动。

在一个示例中，每对压电驱动结构1021中的两个压电驱动结构1021可以根据实际需要任意排布，譬如。每对压电驱动结构1021中的两个压电驱动结构1021可以如图1所示平行排布，且每对压电驱动结构1021中的两个压电驱动结构1021的自由端相邻近，也可以为两个压电驱动结构1021平行排布，且每对压电驱动结构1021中的两个压电驱动结构1021的自由端相背离(即两个压电驱动结构1021的固定端相邻近)，还可以为相较于大于0°的角度等等。每对压电驱动结构1021中的两个压电驱动结构1021间隔排布，优选为，每对压电驱动结构1021中的两个压电驱动结构1021的自由端相邻设置，以实现对可移动部件1011相反方向的水平移动。

在一个示例中，支撑结构103可以为内部具有容纳间隙1031的整体结构，也可以为多块支撑块间隔排布组成的结构，多块支撑块之间的间隙即为容纳间隙1031；支撑结构103的表面与可移动部件1011的第一表面相接触。

需要说明的是，当可移动部件1011位于支撑结构103的表面时，压电驱动结构1021与可移动部件1011接触后二者的摩擦力要大于可移动部件1011与支撑结构103的摩擦力。

在一个示例，可以移动部件1011可以包括第一介质层(未示出)及第二介质层(未示出)，第二介质层面向容纳间隙1031，第一凸起10121由第二介质层刻蚀而成，或者第一凸起10121位于第二介质层表面。

在一个示例中，支撑结构103可以包括：支撑层1033，支撑层1033内形成有容纳间隙1031；容纳间隙1031位于支撑层1033内；支撑台1034，支撑台1034位于容纳间隙1031内，且支撑台1034的顶面低于支撑层1033的顶面；压电驱动结构1021的固定端可以固定于支撑台1034上。具体的，容纳间隙1031的深度可以等于支撑层1033的厚度，也可以小于支撑层1033的厚度。压电驱动结构1021可以位于容纳间隙1031内；可移动部件1011位于支撑结构103设有容纳间隙1031的表面上；此时，第一凸凹结构1012至少部分位于容纳间隙1031的正上方。当然，在其他示例中，支撑结构103也可以不包括支撑台1034，此时，驱动压电结构1021的固定端可以直接固定于支撑层1033上。

在一个示例中，支撑结构103还可以包括衬底1032，支撑层1033位于衬底1032的表面。

当然，在其他示例中，支撑结构103也可以仅包括衬底1032，容纳间隙1031形成于衬底1032内。

具体的，衬底1032可以包括但不仅限于硅衬底，支撑层1033可以包括第二介质层；也可以为衬底1032为SOI(Silicon on insulator，绝缘体上硅)衬底中的底层硅，支撑层1033为SOI衬底中的埋氧层等等。

在一个示例中，驱动平移结构10还可以包括限位结构104，限位结构104位于可移动部件1011的外围，限位结构104内设有限位滑槽1041；可移动部件1011的边缘插入至限位滑槽1041内，所述限位滑槽104具有顶壁1042和底壁1043，顶壁1042和底壁1043限制可移动部件1011沿自由端的翘曲方向和反方向运动。具体的，限位滑槽1041的延伸方向可以与可移动部件1011的移动方向相平行。通过设置具有限位滑槽1041的限位结构104，可以限制可移动部件1011在压电驱动结构1021的驱动下仅可沿水平方向移动，而不会沿竖直方向运动，从而确保平移的精确性。

在另一个示例中，限位结构104还包括：侧壁1044，侧壁1044与插入限位滑槽1041的边缘相对且具有设定距离。

需要说明的是，当可移动部件1011的边缘插设于限位滑槽1041内时，压电驱动结构1021与可移动部件1011接触后二者的摩擦力要大于可移动部件1011与限位结构104的摩擦力。

需要进一步说明的是，当驱动平移结构10包括支撑结构103时，限位结构104可以位于支撑结构103设有容纳间隙1031的表面，且限位结构104位于容纳间隙1031的外侧。

在一个示例中，驱动平移结构10还可以包括缓冲结构105，缓冲结构105一端与可移动部件1011相连接，另一端固定。

在一个示例中，缓冲结构105包括第一部分1051及第二部分1052，第一部分1051位于限位滑槽1041内，第二部分1052位于可移动部件1011边缘的上下层之间。

在另一个示例中，缓冲结构105可以包括弹簧，譬如具有导电性的弹簧等等；弹簧的材料可以包括铜、铝、镍、金及铝等中的至少一种或至少两种合金。通过设置缓冲结构105，可移动部件1011被缓冲结构105柔性限制，可以在可移动部件1011水平移动过程中起到缓冲作用，且可在移动结束后需要复位时可以使得可移动部件1011复位至初始位置。

在一个示例中，缓冲结构105还具有伸向可移动部件1011第二表面的第三部分1053，第三部分1053上具有导电焊垫(未标示层)，第二表面暴露出第三部分1053；缓冲结构105还具有伸向限位结构外侧的第四部分1054，第四部分1054上具有导电焊垫(未标示出)。

需要说明的是，缓冲结构105远离限位滑槽1041的一端还可以经由可移动部件1011内部引出至可移动部件1011的第二表面，此时，缓冲结构105位于可移动部件1011内的部分外围设有绝缘隔离层(未示出)包覆，即缓冲结构105位于可移动部件1011的部分与可移动部件1011之间有绝缘隔离层相隔离。

在一个示例中，驱动平移结构10还包括导电插塞1071，导电插塞一端与压电驱动结构102的固定端电连接，另一端穿过支撑结构103。导电插塞1071可以包括但不仅限于铜插塞、铝插塞等等。

在一个示例中，如图2所示，驱动平移结构10还包括印刷电路板(PCB)106，导电栓塞1071远离压电驱动结构102的一端与印刷电路板106电连接。

在一个示例中，导电插塞1071下方具有焊料层1072，导电插塞1071与焊料层1072共同构成导电结构107；导电插塞1071一端直接与压电驱动结构1021电连接，另一端经由焊料层1072与印刷电路板106电连接。具体的，导电插塞1071可以包括但不仅限于铜插塞、铝插塞等等；焊料层1072可以包括但不仅限于银锡焊料层。

需要说明的是，当驱动平移结构10包括压电驱动结构1021时，各压电驱动结构1021分别经由不同的导电结构107与印刷电路板106中不同的独立的电路电连接，以确保各压电驱动结构1021的电路均为并联电路，可以分别在不同的压电驱动结构1021上施加驱动电压。

在一个示例中，支撑结构103可以经由第一结合层109贴置于印刷电路板106的表面，第一结合层109可以包括但不仅限于胶层或其他键合材料层等等。

在另一个示例中，当驱动平移结构10内包括缓冲结构105时，缓冲结构105为导电缓冲结构；导电结构107将缓冲结构105及印刷电路板106电连接，即缓冲结构105与印刷电路板106之间设有导线结构111。具体的，印刷电路板106的表面及可移动部件1011的表面均设有锚点(未标示出)，导线结构111经由锚点将缓冲结构105及印刷电路板106电连接。

作为示例，导线结构111可以包括导电线，譬如，金线、铜线或铝线等等。

在另一个实施例中，请结合图1参阅图3，本发明还提供一种图像传感器，图像传感器包括：

如上述任一图2方案中所述的驱动平移结构；

图像传感器芯片20，位于所述可移动部件的第二表面；

导电结构108，导电结构108将图像传感器芯片20与印刷电路板电连接106。

驱动平移结构10的具体结构请参阅上述实施例，此处不再累述。

在一个示例中，图像传感器芯片20可以包括任意一种感光芯片。

在上述示例中，可以通过印刷电路板106经由导电结构107向压电驱动结构1021施加电压。

在一个可选的示例中，导电结构108一端与图像传感器芯片20电连接，另一端与印刷电路板106电连接；具体的，图像传感器芯片20的表面及印刷电路板106的表面均设有与其内部电连接的锚点(未标示出)，导电结构108经由锚点将图像传感器芯片20与印刷电路板106电连接。

在另一个示例中，当驱动平移结构10内包括缓冲结构105时，缓冲结构105为导电缓冲结构；导电结构108将图像传感芯片20与缓冲结构105电连接，并经由导线结构111与印刷电路板106电连接，即图像传感芯片20与缓冲结构105之间具有导电结构108，缓冲结构105与印刷电路板106之间均设有导线结构111。具体的，图像传感器芯片20的表面、印刷电路板106的表面及可移动部件1011的表面均设有锚点(未标示出)，导电结构108经由锚点将图像传感器芯片20与缓冲结构105电连接，导线结构111经由锚点将缓冲结构105与印刷电路板106电连接。

作为示例，导电结构108可以包括导电线，譬如，金线、铜线或铝线等等。

在一个示例中，图像传感芯片20可以经由第二结合层110贴置于可移动部件1011的第二表面；第二结合层110可以包括但不仅限于胶层或其他键合材料层等等。

请结合图3参阅图4，以驱动平移结构10包括两个压电驱动结构1021，压电驱动结构1021驱动可移动部件1011如图4中所示的向左水平移动，且两个压电驱动结构1021分别记为第一压电驱动结构1023及第二压电驱动结构1024为例，本发明的驱动平移结构10的工作原理为：

第一，于第一压电驱动结构1023上施加第一驱动电压，使得第一压电驱动结构1023的自由端弯曲至第一压电驱动结构1023的第二凸凹结构与可移动部件1011的第一凸凹结构接触锚定，以确定可移动部件1011的初始水平位置，如图4中的(a)图所示；第二，于第一压电驱动结构1023上施加第二驱动电压，第二驱动电压大于第一驱动电压，可以使得第一压电驱动结构1023发生更大的弯曲，使得第一压电驱动结构1023的自由端继续弯曲以拉动可移动部件1011向左水平移动一个步长△L，如图4中的(b)图所示；第三，于第二压电驱动结构1024上施加第三驱动电压，使得第二压电驱动结构1024的自由端弯曲至第二压电驱动结构1024的第二凸凹结构与可移动部件1011的第一凸凹结构接触锚定，如图4(c)所示，向左水平移动后使用第二压电驱动结构1024将可移动部件1011锚定，可以使得可移动部件1011保持在当前位置而不受外界扰动的影响，确保移动的精确性；需要说明的是，第三驱动电压不能太大，以确保第三驱动电压导致的第二压电驱动结构1024的弯曲并不能拉动可移动部件1011向右水平移动；第四，去除第一压电驱动结构1023上施加的第二驱动电压，使得第一压电驱动结构1023复位至初始状态，如图4中的(d)图所示；第五，于第一压电驱动结构1021上再次施加第一驱动电压，使得第一压电驱动结构1023的自由端弯曲至第一压电驱动结构1023的第二凸凹结构与可移动部件1011的第一凸凹结构接触锚定，以确定可移动部件1011的水平位置，如图4(e)所示；第六，去除第二压电驱动结构1024上施加的第三驱动电压，使得第二压电驱动结构1024复位至初始状态，如图4(f)所示；第七，于第一压电驱动结构1021再次施加第二驱动电压，使得第一压电驱动结构1023弯曲，以拉动可移动部件1011再次向左水平移动一个步长△L，如图4中的(g)图所示。如果需要继续向左移动可移动部件1011，可以重复上述第三至第七的步骤，直至将可移动部件1011向左移动至所需的目标位置。将可移动部件1011向右移动的原理类似，即在第二压电驱动结构1024上施加第一驱动电压及第二驱动电压以对可移动部件1011向右拉动，且在拉动的间隙通过在第一压电驱动结构1023上施加第三驱动电压将可移动部件1011锚定，具体步骤此处不再累述。

请结合图1至图4参阅图5，本发明还提供一种驱动平移方法，平移方法基于如图1至图4所示的驱动平移结构10而执行，驱动平移结构10的具体结构请参阅图1至图4及上述示例中的文字描述，此处不再累述；驱动平移方法包括如下步骤：

S11：于压电驱动结构上施加驱动电压，使压电驱动结构的自由端弯曲至第二凸凹结构与第一凸凹结构接触，并拉动可移动部件向预设方向水平移动；

S12：去除压电驱动结构上施加的驱动电压，压电驱动结构复位至初始状态。

在一个可选的示例中，步骤S11包括如下步骤：

S11：于压电驱动结构上施加第一驱动电压，压电驱动结构的自由端弯曲至第二凸凹结构与第一凸凹结构接触锚定，以驱动可移动部件的水平位置；

S12：于压电驱动结构上施加第二驱动电压，第二驱动电压大于第一驱动电压，使第一压电驱动结构的自由端继续弯曲以拉动可移动部件沿第一压电驱动结构卷曲过程中自由端在水平方向移动的方向水平移动。

在一个可选的示例中，去除所述压电驱动结构上施加的所述驱动电压之后还包括如下步骤：

S13：重复步骤S11及步骤S12若干次，直至压电驱动结构水平移动至预设位置。

请结合图1至图4参阅图6，本发明还提供一种驱动平移方法，平移方法基于如图1至图4所示的驱动平移结构10而执行，驱动平移结构10的具体结构请参阅图1至图4及上述示例中的文字描述，此处不再累述；驱动平移结构驱动平移方法包括如下步骤：

S21：于第一压电驱动结构1023上施加第一驱动电压，使得第一压电驱动结构1023的自由端弯曲至第一压电驱动结构1023上的第二凸凹结构与第一凸凹结构接触锚定，以确定可移动部件1011的水平位置；

S22：于第一压电驱动结构1023上施加第二驱动电压，第二驱动电压大于第一驱动电压，使第一压电驱动结构1023的自由端继续弯曲以拉动可移动部件1011沿第一压电驱动结构1023卷曲过程中自由端在水平方向移动的方向(图4中为向左)水平移动；

S23：于第二压电驱动结构1024上施加第三驱动电压，使得第二压电驱动结构1024的自由端弯曲至第二压电驱动结构1024上的第二凸凹结构与第一凸凹结构接触锚定；

S24：去除第一压电驱动结构1023上施加的第二驱动电压，使得第一压电驱动结构1023复位至初始状态。

步骤S22可以使得可移动部件1011向左水平移动一个步长△L。

上述示例中中，在第一压电驱动结构1023上的第二驱动电压被移除前在第二压电驱动结构1024上施加第三驱动电压通过第二压电驱动结构1024将可移动部件1011锚定，可以使得可移动部件1011保持在当前位置而不受外界扰动的影响，确保移动的精确性。

需要说明的是，第三驱动电压不能太大，以确保第三驱动电压导致的第二压电驱动结构1024的弯曲并不能拉动可移动部件1011向右水平移动。

将可移动部件1011向右移动的原理类似，即在第二压电驱动结构1024上施加第一驱动电压及第二驱动电压以对可移动部件1011向右拉动，且在拉动的间隙通过在第一压电驱动结构1023上施加第三驱动电压将可移动部件1011锚定，具体步骤此处不再累述。

请结合图1至图4参阅图7，本发明还提供一种驱动平移方法，平移方法基于如图1至图4所示的驱动平移结构10而执行，驱动平移结构10的具体结构请参阅图1至图4及上述示例中的文字描述，此处不再累述；驱动平移方法包括如下步骤：

S31：于第一压电驱动结构1023上施加第一驱动电压，使得第一压电驱动结构1023的自由端弯曲至第一压电驱动结构1023的第二凸凹结构与第一凸凹结构接触锚定，以确定可移动部件1011的水平位置；

S32：于第一压电驱动结构1023上施加第二驱动电压，第二驱动电压大于第一驱动电压，使第一压电驱动结构1023的自由端继续弯曲以拉动可移动部件1011沿压第一电驱动结构卷曲过程中自由端在水平方向移动的方向水平移动；

S33：于第二压电驱动结构1024上施加第三驱动电压，使得第二压电驱动结构1024的自由端弯曲至第二压电驱动结构1024的所述第二凸凹结构与第一凸凹结构接触锚定；

S34：去除第一压电驱动结构1023上施加的第二驱动电压，使得第一压电驱动结构1023复位至初始状态；

S35：于第一压电驱动结构1023上再次施加第一驱动电压，使得第一压电驱动结构1023的自由端弯曲至所述第一压电驱动结构1023上的第二凸凹结构与第一凸凹结构接触锚定，以确定可移动部件1011的水平位置；

S36：去除第二压电驱动结构1023上施加的第三驱动电压，使得第二压电驱动结构1024复位至初始状态；

S37：重复步骤S32至步骤S36至少一次。

步骤S36中，重复步骤S32至步骤S36的次数可以根据实际需要进行设定，此处不做限定。通过重复步骤S32至步骤36，可以将可移动部件1011持续向左移动若干次，移动若干个步长的距离直至达到目标位置。

将可移动部件1011向右移动的原理类似，即在第二压电驱动结构1024上施加第一驱动电压及第二驱动电压以对可移动部件1011向右拉动，且在拉动的间隙通过在第一压电驱动结构1023上施加第三驱动电压将可移动部件1011锚定，具体步骤此处不再累述。

在上述各示例中，第二驱动电压可以为小于等于50V(伏特)的电压，具体的，第二驱动电压可以为50V、40V、30V、20V、10V、5V或1V等等。将第二驱动电压限定上述范围，可以实现对可移动部件1011进行步长为微米级甚至亚微米级的拉动。

上述实施例中的驱动平移方法基于上述实施例中的移动平移结构10实现，单次拉动距离足够小，可以达到微米级甚至亚微米级，可以实现高精度水平一定；同时，可以实现10KHz以上的响应，可以使得压电驱动结构对可移动部件1011的拉动频率足够高，实现大行程及高速度的水平移动；可移动部件1011的表面放置图像传感器时，可以实现图像传感器像素级别精确位移的水平平移需求，可以实现图像传感器的光学防抖及超分辨。

上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (26)

1.一种驱动平移结构，其特征在于，包括：

可移动部件，包括相对的第一表面及第二表面；所述可移动部件的第一表面设有第一凸凹结构；

压电驱动结构，位于所述可移动部件的第一表面一侧，且与所述可移动部件的第一表面具有间距；所述压电驱动结构包括相对的自由端及固定端，所述自由端设有第二凸凹结构；所述压电驱动结构施加电压后，所述自由端能够向所述可移动部件卷曲使所述第一凸凹结构与所述第二凸凹结构卡持，且所述第二凸凹结构能够带动所述第一凸凹结构沿自由端向固定端的方向移动，在去除电压后，所述自由端回复原有状态；

支撑结构，所述支撑结构内具有容纳间隙，所述压电驱动结构位于所述容纳间隙内且所述固定端固定于所述支撑结构。

2.根据权利要求1所述的驱动平移结构，其特征在于，所述第一凸凹结构包括第一凸起，所述第二凸凹结构包括第二凸起；或所述第一凸凹结构包括凸起，所述第二凸凹结构包括凹槽。

3.根据权利要求2所述的驱动平移结构，其特征在于，所述第一表面设有多个所述第一凸起，所述第一凸起沿平行于所述自由端至所述固定端的方向排列；

相邻所述第一凸起之间设有凹部，所述凹部能够容纳所述第二凸起。

4.根据权利要求3所述的驱动平移结构，其特征在于，所述凹部的形状与所述第二凸起的形状互补。

5.根据权利要求2所述的驱动平移结构，其特征在于，所述第一凸起包括梯形凸起。

6.根据权利要求2所述的驱动平移结构，其特征在于，所述第一凸起具有第一侧面，所述第二凸起具有第二侧面，所述第一侧面与所述第二侧面互补；所述第一侧面为平面或曲面，所述第二侧面为平面或曲面。

7.根据权利要求1所述的驱动平移结构，其特征在于，所述支撑结构包括：

支撑层，所述支撑层内具有所述容纳间隙；

支撑台，位于所述容纳间隙内且顶面低于所述支撑层顶面；所述压电驱动结构的所述固定端固定于所述支撑台上。

8.根据权利要求1所述的驱动平移结构，其特征在于，还包括：

限位结构，位于所述可移动部件的外围，所述限位结构内设有限位滑槽；所述可移动部件的边缘插入至所述限位滑槽内，所述限位滑槽具有顶壁和底壁，所述顶壁和底壁限制所述可移动部件沿所述自由端的翘曲方向和反方向运动。

9.根据权利要求8所述的驱动平移结构，其特征在于，所述可移动部件的边缘位于所述支撑结构上方，所述支撑结构的顶面作为所述限位滑槽的底壁。

10.根据权利要求8所述的驱动平移结构，其特征在于，所述限位结构还包括：侧壁，所述侧壁与插入所述限位滑槽的所述边缘相对且具有设定距离。

11.根据权利要求8所述的驱动平移结构，其特征在于，还包括缓冲结构，所述缓冲结构一端与所述可移动部件连接，另一端固定。

12.根据权利要求11所述的驱动平移结构，其特征在于，所述缓冲结构第一部分位于所述限位滑槽内，第二部分位于所述可移动部件边缘的上下层之间。

13.根据权利要求12所述的驱动平移结构，其特征在于，所述缓冲结构包括弹簧。

14.根据权利要求13所述的驱动平移结构，其特征在于，所述弹簧为具有导电性的弹簧；

所述缓冲结构还具有伸向所述可移动部件第二表面的第三部分，所述第三部分上具有导电焊垫，所述第二表面暴露第三部分；

所述缓冲结构还具有伸向所述限位结构外侧的第四部分，所述第四部分上具有导电焊垫。

15.根据权利要求1所述的驱动平移结构，其特征在于，所述压电驱动结构包括PZT复合膜、石英膜、氮化铝膜或聚偏氟乙烯膜。

16.根据权利要求1所述的驱动平移结构，其特征在于，可移动部件包括：第一介质层及第二介质层，所述第二介质层面向所述容纳间隙，所述第一凸起由所述第二介质层刻蚀而成，或者所述第一凸起位于所述第二介质层表面。

17.根据权利要求1所述的驱动平移结构，其特征在于，所述第一凸起数量为多个，多个所述第一凸起等间距间隔排布，且所述第一凸起的宽度及间距均为所述压电驱动结构卷曲过程中所述自由端水平移动距离的整数倍。

18.根据权利要求1所述的驱动平移结构，其特征在于，所述驱动平移结构包括至少一对所述压电驱动结构，一对所述压电驱动结构中的两个所述压电驱动结构平行间隔排布，且两个所述压电驱动结构自固定端至自由端的延伸方向相反。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的驱动平移结构，其特征在于，还包括导电插塞，所述导电插塞一端与所述压电驱动结构的固定端电连接，另一端穿过所述支撑结构。

20.根据权利要求19所述的驱动平移结构，其特征在于，还包括：印刷电路板，所述导电栓塞远离所述压电驱动结构的一端与所述印刷电路板电连接。

21.一种图像传感器，其特征在于，包括：

如权利要求20所述的驱动平移结构；

图像传感器芯片，位于所述可移动部件的第二表面；

导电结构，将所述图像传感器芯片与所述印刷电路板电连接。

22.一种基于如权利要求1至20中任一项所述的驱动平移结构的驱动平移方法，其特征在于，包括如下步骤：

于所述压电驱动结构上施加驱动电压，使得所述压电驱动结构的所述自由端弯曲至所述第二凸凹结构与所述第一凸凹结构接触，并拉动所述可移动部件沿所述压电驱动结构卷曲过程中所述自由端在水平方向移动的方向水平移动；

去除所述压电驱动结构上施加的所述驱动电压，所述压电驱动结构复位至初始状态。

23.根据权利要求22所述的驱动平移方法，其特征在于，去除所述压电驱动结构上施加的所述驱动电压之后还包括如下步骤：

重复上述步骤若干次，直至所述压电驱动结构水平移动至预设位置。

24.根据权利要求22或23所述的驱动平移方法，其特征在于，于所述压电驱动结构上施加驱动电压，使得所述压电驱动结构的所述自由端弯曲至所述第二凸凹结构与所述第一凸凹结构接触，并拉动所述可移动部件沿所述压电驱动结构卷曲过程中所述自由端在水平方向移动的方向水平移动包括如下步骤：

于所述压电驱动结构上施加第一驱动电压，所述压电驱动结构的所述自由端弯曲至所述第二凸凹结构与所述第一凸凹结构接触锚定，以确定所述可移动部件的水平位置；

于所述压电驱动结构上施加第二驱动电压，所述第二驱动电压大于所述第一驱动电压，使所述第一压电驱动结构的自由端继续弯曲以拉动所述可移动部件沿所述压电驱动结构卷曲过程中所述自由端在水平方向移动的方向水平移动。

25.一种基于如权利要求18所述的驱动平移结构的驱动平移方法，其特征在于，一对所述压电驱动结构中的两个所述压电驱动结构分别为第一压电驱动结构及第二压电驱动结构；所述驱动平移方法包括如下步骤：

于所述第一压电驱动结构上施加第一驱动电压，使所述第一压电驱动结构的所述自由端弯曲至所述第一压电驱动结构上的所述第二凸凹结构与所述第一凸凹结构接触锚定，以确定所述可移动部件的水平位置；

于所述第一压电驱动结构上施加第二驱动电压，所述第二驱动电压大于所述第一驱动电压，使所述第一压电驱动结构的自由端继续弯曲以拉动所述可移动部件沿所述第一压电驱动结构卷曲过程中所述自由端在水平方向移动的方向水平移动；

于所述第二压电驱动结构上施加第三驱动电压，使得所述第二压电驱动结构的自由端弯曲至所述第二压电驱动结构上的所述第二凸凹结构于所述第一凸凹结构接触锚定；

去除所述第一压电驱动结构上施加的所述第二驱动电压，使得所述第一压电驱动结构复位至初始状态。

26.根据权利要求25所述的驱动平移方法，其特征在于，去除所述第一压电驱动结构上施加的所述第二驱动电压之后还包括如下步骤：

于所述第一压电驱动结构上再次施加第一驱动电压，使得所述第一压电驱动结构的所述自由端弯曲至所述第一压电驱动结构上的所述第二凸凹结构与所述第一凸凹结构接触锚定，以确定所述可移动部件的水平位置；

去除所述第二压电驱动结构上施加的所述第三驱动电压，使得所述第二压电驱动结构复位至初始状态；

重复第一次于所述第一压电驱动结构上施加所述第一驱动电压之后的上述步骤至少一次。

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