本實用新型涉及MEMS(微機電系統(tǒng))器件。具體地，本實用新型涉及包含壓電致動器的諧振雙軸線MEMS反射器。此外，本實用新型涉及包含諧振雙軸線MEMS反射器的MEMS投影系統(tǒng)以及一種便攜式電子裝置。

背景技術(shù)：

如已知的，目前許多MEMS器件都是可用的。特別是已知其中包含了由反射鏡形成的活動元件的所謂的MEMS反射器。

通常，MEMS反射器被設(shè)計成接收光束并且被設(shè)計成經(jīng)由其自身的反射鏡改變其傳播方向。典型地，光束的傳播方向以周期性或準(zhǔn)周期性的方式被改變，以使用所反射的光束執(zhí)行對一部分空間的掃描。

更具體地，更熟悉的是諧振類型的MEMS反射器。通常，諧振類型的MEMS反射器包括引起各個反射鏡以實質(zhì)上周期性的方式關(guān)于靜止位置振蕩的致動系統(tǒng)，振蕩的周期與反射鏡的諧振頻率盡可能得接近，從而在每次振蕩期間最大化由反射鏡所覆蓋的角距離，并且由此最大化所掃描的空間的大小。

在諧振MEMS反射器中，更熟悉的是所謂的雙軸線MEMS反射器，其中的反射鏡關(guān)于彼此垂直的兩個不同的軸線、以近似等于反射鏡相應(yīng)的諧振頻率的頻率相對于前述的軸線振蕩。

在使用諧振雙軸線MEMS反射器產(chǎn)生圖像的情境下，已知的是采用針對兩個掃描軸線的顯著不同的諧振頻率。例如，已知諧振雙軸線MEMS反射器具有自身的例如等于18kHz和600Hz的兩個諧振頻率。而且，與諧振頻率的具體值無關(guān)，只要在使用諧振雙軸線MEMS反射器形成圖像時，諧振雙軸線MEMS反射器就以遵循所謂的利薩如軌道的方式定向(direct)所反射的光束。結(jié)果，獲得了作為交織的互補圖像(complementary image)的集合的完整的圖像。

如已經(jīng)描述的，使用諧振雙軸線MEMS反射器導(dǎo)致受所謂的閃爍所影響的圖像的產(chǎn)生。為了克服這種缺點，所謂的圖像刷新頻率被提高至遠遠高于六十幀每秒的值。因為，根據(jù)另一種觀點，閃爍現(xiàn)象可以被解釋為每一幀的不完美的覆蓋，刷新頻率的提高使得這種現(xiàn)象不易被人眼感知。

為了減少閃爍現(xiàn)象，在Proceedings of SPIE(SPIE會議論文集)的第8977 89770A-11卷上的、U.Hofmann等人的論文“Wafer level vacuum packaged two-axis MEMS scanning mirror for pico projector application”建議了采用具有高的諧振頻率且理想地差異了60Hz的雙軸線結(jié)構(gòu)。在實踐中，上述論文提出了具有靜電型的致動系統(tǒng)的諧振雙軸線MEMS反射器，其中的兩個諧振頻率相對較高(一個是14.9kHz而另一個是15.6kHz)，它們之間的差異是700Hz。這能夠?qū)⑺⑿骂l率減小到小于每秒六十幀的值，而沒有閃爍現(xiàn)象過度地破壞圖像的質(zhì)量。然而，不幸的是，不存在能夠準(zhǔn)確地控制兩個諧振頻率之間的差異的已知的解決方案，即使對于特別低的差異值和達到高的(例如，介于20kHz和30kHz之間的)頻率的操作頻段的情況也是如此。結(jié)合這種情況，應(yīng)該注意到在理論上采用彼此靠近的高的諧振頻率在給定的相同刷新頻率如何實現(xiàn)了所要獲得的較高的分辨率，以及更好的圖像的覆蓋。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實用新型的在于提供一種MEMS器件，其能夠克服由于閃爍對圖像造成的影響，實現(xiàn)了所要獲得的較高的分辨率，以及更好的圖像的覆蓋。

根據(jù)一個方面，提出一種MEMS器件，包括：固定結(jié)構(gòu)；活動結(jié)構(gòu)，包括反射元件；第一可變形結(jié)構(gòu)，被布置在所述固定結(jié)構(gòu)和所述活動結(jié)構(gòu)之間；以及第二可變形結(jié)構(gòu)，被布置在所述固定結(jié)構(gòu)和所述活動結(jié)構(gòu)之間；并且其中所述第一可變形結(jié)構(gòu)和所述第二可變形結(jié)構(gòu)中的每個包括相應(yīng)數(shù)量主壓電元件；并且其中所述第一可變形結(jié)構(gòu)的所述主壓電元件能夠被電控制以引起所述第一可變形結(jié)構(gòu)的實質(zhì)上周期性的第一變形和所述活動結(jié)構(gòu)關(guān)于第一軸線的隨之發(fā)生的振蕩；并且其中所述第二可變形結(jié)構(gòu)的所述主壓電元件能夠被電控制以引起所述第二可變形結(jié)構(gòu)的實質(zhì)上周期性的第一變形和所述活動結(jié)構(gòu)關(guān)于第二軸線的隨之發(fā)生的振蕩；并且其中所述第一可變形結(jié)構(gòu)還包括相應(yīng)數(shù)量的次壓電元件，所述次壓電元件能夠被電控制以引起所述第一可變形結(jié)構(gòu)的第二變形、并且改變所述活動結(jié)構(gòu)關(guān)于所述第一軸線的第一諧振頻率。

根據(jù)一個實施例，所述第一可變形結(jié)構(gòu)包括相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)，被固定至所述固定結(jié)構(gòu)并且被固定至所述活動結(jié)構(gòu)；并且其中所述第一可變形結(jié)構(gòu)的所述主壓電元件和所述次壓電元件被機械地耦合至相應(yīng)的所述支撐結(jié)構(gòu)。

根據(jù)一個實施例，所述第一可變形結(jié)構(gòu)的所述支撐結(jié)構(gòu)具有相應(yīng)的主體，所述主體具有沿著相應(yīng)的伸長方向的伸長的形狀。

根據(jù)一個實施例，所述第一可變形結(jié)構(gòu)的所述主壓電元件被布置在相應(yīng)的所述主體的伸長的方向上。

根據(jù)一個實施例，所述第一可變形結(jié)構(gòu)的所述主壓電元件和所述次壓電元件在相應(yīng)的所述主體的所述伸長的方向上被彼此散置。

根據(jù)一個實施例，其特征在于，所述第一可變形結(jié)構(gòu)的所述次壓電元件在橫向于所述主體的所述伸長的方向的方向上具有伸長的形狀。

根據(jù)一個實施例，所述支撐結(jié)構(gòu)形成多個第一橫向元件和多個第二橫向元件，所述多個第一橫向元件從所述主體的第一側(cè)延伸，所述多個第二橫向元件從所述主體的第二側(cè)延伸，所述第一側(cè)和所述第二側(cè)彼此相對；并且其中每個次壓電元件被機械地耦合至由所述第一橫向元件中的一個橫向元件和所述第二橫向元件中的一個橫向元件形成的對應(yīng)的對，使得在所述第一可變形結(jié)構(gòu)的所述第二變形期間、所述對的所述橫向元件彎曲。

根據(jù)一個實施例，所述支撐結(jié)構(gòu)具有L形狀；并且其中所述L形狀的長臂由所述主體形成。

根據(jù)一個實施例，所述固定結(jié)構(gòu)至少一部分由半導(dǎo)體材料制成；并且其中所述第一可變形結(jié)構(gòu)和第二可變形結(jié)構(gòu)中的每個包括相應(yīng)的底部電極區(qū)域；并且其中所述第一可變形結(jié)構(gòu)的所述主壓電元件和所述次壓電元件在所述第一可變形結(jié)構(gòu)的所述底部電極區(qū)域的頂部上延伸；并且其中所述第二可變形結(jié)構(gòu)的所述主壓電元件在所述第二可變形結(jié)構(gòu)的所述底部電極區(qū)域的頂部上延伸。

根據(jù)一個實施例，所述第一可變形結(jié)構(gòu)和第二可變形結(jié)構(gòu)中的每個包括相應(yīng)的半導(dǎo)體區(qū)域。

根據(jù)一個實施例，所述第二可變形結(jié)構(gòu)包括相應(yīng)數(shù)量的次壓電元件，所述相應(yīng)數(shù)量的次壓電元件能夠被電控制以引起所述第二可變形結(jié)構(gòu)的第二變形、并且改變所述活動結(jié)構(gòu)關(guān)于所述第二軸線的第二諧振頻率。

根據(jù)一個實施例，所述第二可變形結(jié)構(gòu)與所述第一可變形結(jié)構(gòu)相同，但是相對于所述第一可變形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動。

根據(jù)一個實施例，其特征在于，所述第二可變形結(jié)構(gòu)包括相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)被固定至所述固定結(jié)構(gòu)并且被固定至所述活動結(jié)構(gòu)；并且其中所述第二可變形結(jié)構(gòu)的所述主壓電元件和所述次壓電元件被機械地耦合至相應(yīng)的所述支撐結(jié)構(gòu)。

根據(jù)一個實施例，所述第二可變形結(jié)構(gòu)的所述支撐結(jié)構(gòu)具有相應(yīng)的主體，所述主體具有相應(yīng)的伸長方向上的伸長的形狀；并且其中所述第二可變形結(jié)構(gòu)的所述次壓電元件具有橫向于所述第二可變形結(jié)構(gòu)的所述主體的所述伸長的方向的伸長的形狀。

根據(jù)一個實施例，進一步包括：第三可變形結(jié)構(gòu)和第四可變形結(jié)構(gòu)，其中每個都被布置在所述固定結(jié)構(gòu)和所述活動結(jié)構(gòu)之間并且包括若干相應(yīng)的主壓電元件和若干相應(yīng)的次壓電元件；并且其中第三可變形結(jié)構(gòu)的所述主壓電元件能夠被電控制以引起所述第三可變形結(jié)構(gòu)的實質(zhì)上周期性的第一變形和所述活動結(jié)構(gòu)關(guān)于所述第一軸線的所述振蕩；并且其中所述第四可變形結(jié)構(gòu)的所述主壓電元件能夠被電控制以引起所述第四可變形結(jié)構(gòu)的實質(zhì)上周期性的第一變形和所述活動結(jié)構(gòu)關(guān)于第二軸線的所述振蕩；并且其中所述第三可變形結(jié)構(gòu)的所述次壓電元件能夠被電控制以引起所述第三可變形結(jié)構(gòu)的第二變形、并且改變所述第一諧振頻率；并且其中所述第四可變形結(jié)構(gòu)的所述次壓電元件能夠被電控制以引起所述第四可變形結(jié)構(gòu)的第二變形、并且改變所述第二諧振頻率。

根據(jù)另一方面，還提供了一種MEMS投影系統(tǒng)，包括前文所述的MEMS器件；第一交流發(fā)電機，被配置成將第一交流電壓施加至所述第一可變形結(jié)構(gòu)的主壓電區(qū)域；第二交流發(fā)電機，被配置成將第二交流電壓施加至所述第二可變形結(jié)構(gòu)的主壓電區(qū)域，所述第二交流電壓具有與所述第一交流電壓的頻率不同的頻率；以及至少一個第一直流發(fā)電機，被配置成將第一直流電壓施加至所述第一可變形結(jié)構(gòu)的次壓電區(qū)域。

根據(jù)另一方面，還提供了一種MEMS投影系統(tǒng)，包括前文所述的MEMS器件、以及被配置成產(chǎn)生入射到所述反射元件上的光束的光源。

根據(jù)又一方面，還提供了一種便攜式的電子裝置，包括前文所述的MEMS投影系統(tǒng)。

根據(jù)一個實施例，所述MEMS投影系統(tǒng)是具有殼體的獨立的附件，所述殼體可釋放地被耦合至所述便攜式的電子裝置的相應(yīng)的殼體。

根據(jù)一個實施例，所述MEMS投影系統(tǒng)以集成方式被形成在所述便攜式的電子裝置的殼體之內(nèi)。

根據(jù)一個實施例，在組中選擇所述裝置，所述組包括：手機、智能電話、PDA、平板電腦、數(shù)字音頻播放器、以及用于視頻游戲的控制器。

附圖說明

為了更好的理解本實用新型，現(xiàn)在，僅僅以非限制性的示例并且參考附圖的方式描述其中的優(yōu)選實施例，其中：

圖1圖示了包含本MEMS反射器的投影系統(tǒng)的框圖；

圖2是去除了本MEMS反射器的多個部分的示意性的透視圖；

圖3圖示了圖2的一部分的放大；

圖4和圖5是分別沿著圖2中圖示的截面線(line of section)IV-IV和V-V獲得的、本MEMS反射器的示意性的剖視圖(不按比例的)；

圖6圖示了說明了包含本MEMS反射器的MEMS系統(tǒng)的各個部分之間的電連接的框圖；

圖7A是經(jīng)歷振蕩時的本MEMS反射器的一部分的示意性的側(cè)視圖；

圖7B是經(jīng)歷示例變形時的、去除了本MEMS反射器的多個部分的示意性的透視圖；

圖8是經(jīng)歷彎曲時的、本MEMS反射器的一部分的示意性的(不按比例的)剖視圖，截面的獲得沿著圖2中圖示的截面線VIII-VIII；以及

圖9和圖10是包含了本投影系統(tǒng)的便攜式裝置的示意性的透視圖。

具體實施方式

圖1圖示了MEMS投影系統(tǒng)1，其包含由每個都發(fā)射對應(yīng)的波長上的電磁輻射的多個LED 4所形成的光源2。例如，圖1圖示了分別發(fā)射紅色(620-750nm)、綠色(495-570nm)、以及藍色(450-475nm)附近的輻射的三個LED 4。

MEMS投影系統(tǒng)1還包括光合路器6和MEMS反射器8。而且，圖1還圖示了屏幕9。MEMS投影系統(tǒng)1形成了所謂的微微投影儀。

光合路器6被布置在光源2的下游以接收由LED 4所發(fā)射的電磁輻射并且形成獲得自所述電測輻射的組合的單獨的光束OB1。出于這種目的，光合路器6可以，例如，包含一個或多個二色性的元件。而且，光合路器6被設(shè)計成將光束OB1定向到MEMS反射器8上。接著，在下文中更詳細地描述的MEMS反射器8被設(shè)計成反射光束OB1，從而產(chǎn)生經(jīng)反射的光束OB2，并且被設(shè)計成將經(jīng)反射的光束OB2發(fā)送到屏幕9上以導(dǎo)致屏幕9上的圖像的形成。

具體地，MEMS反射器8被設(shè)計成在時間上在經(jīng)反射的光束OB2的軸線的空間中改變定向，從而以實質(zhì)上周期性的方式來掃描屏幕9上的各個部分。如下文中更詳細地描述的，MEMS反射器8是雙軸線類型的，具有彼此正交的軸線。

如圖2中所圖示的，MEMS反射器8包括結(jié)構(gòu)10，在下文中將其稱作固定結(jié)構(gòu)10；以及活動結(jié)構(gòu)12；和在下文中將被稱作第一連接結(jié)構(gòu)22、第二連接結(jié)構(gòu)24、第三連接結(jié)構(gòu)26和第四連接結(jié)構(gòu)28的四個結(jié)構(gòu)。

更具體地，固定結(jié)構(gòu)10包括相應(yīng)的底部部分11a。固定結(jié)構(gòu)10的底部部分11a具有帶有正方形的基底(base)的平行管道的(parallelepiped)形狀，在其中的是延伸同樣具有帶有正方形的基底的平行管道的形狀的通透型(through type)的腔室30。腔室30則由第一側(cè)壁P₁、第二側(cè)壁P₂、第三側(cè)壁P₃和第四側(cè)壁P₄在旁邊進行限定。而且，第一側(cè)壁和第三側(cè)壁P₁、P₃彼此相對并且平行于正交參考系統(tǒng)xyx的x軸，然而，第二側(cè)壁和第四側(cè)壁P₂、P₄彼此相對并且平行于參考系統(tǒng)xyx的y軸。

不失一般性地，第一連接結(jié)構(gòu)、第二連接結(jié)構(gòu)、第三連接結(jié)構(gòu)和第四連接結(jié)構(gòu)22、24、26、28彼此相同。由于這個原因，在下文中的描述被限制在第一連接結(jié)構(gòu)22，要理解的是，第二連接結(jié)構(gòu)、第三連接結(jié)構(gòu)和第四連接結(jié)構(gòu)24、26、28與第一連接結(jié)構(gòu)22相同，但是不包括另外規(guī)定的情況。

第一連接結(jié)構(gòu)22是彈性可變形的。而且，如圖3中所圖示的，第一連接結(jié)構(gòu)22包括支撐結(jié)構(gòu)32，在下文中的描述中假定第一連接結(jié)構(gòu)22處于靜止的狀況，但是不包括另外規(guī)定的情況。

具體地，支撐結(jié)構(gòu)32在腔室30中延伸并且包括第一部分33和第二部分34。

更具體地，支撐結(jié)構(gòu)32的第一部分33具有平行于x軸的伸長的形狀。支撐結(jié)構(gòu)32的第二部分34形成了主體36、由38指定的多個第一類型的橫向(transverse)元件、以及由39指定的多個第二類型的橫向元件。主體36具有伸長的形狀并且平行于y軸延伸。而且，主體36被連接至支撐結(jié)構(gòu)32的第一部分33以近似地形成L形狀。更具體地，支撐結(jié)構(gòu)32的第一部分33和支撐結(jié)構(gòu)32的第二部分34的主體36分別形成了由支撐結(jié)構(gòu)32所限定的L形狀的短臂和長臂。而且，由第一部分33所定義的支撐結(jié)構(gòu)32的第一端部被固定至活動結(jié)構(gòu)12，而由主體36所定義的支撐結(jié)構(gòu)32的第二端部被固定至第一側(cè)壁P₁。

對于第一類型的橫向元件38和第二類型的橫向元件39，它們都具有平行于x軸定向的伸長的形狀。也就是說，橫向元件在垂直于主體36的延伸的方向的方向上被伸長。

如果第一類型的橫向元件38和第二類型的橫向元件39分別被稱作內(nèi)橫向元件38和外橫向元件39，那么其中的每個內(nèi)橫向元件38對應(yīng)于相應(yīng)的外橫向元件39。此外，外橫向元件39從主體36朝著固定結(jié)構(gòu)10的底部部分11a延伸，并且更具體地朝著第二側(cè)壁P₂延伸；內(nèi)橫向元件38從主體36朝著活動結(jié)構(gòu)12延伸，即，朝著第四側(cè)壁P₄延伸。更具體地，每個內(nèi)橫向元件38與對應(yīng)的外橫向元件39(平行于x軸)被對齊。這些橫向元件相對于主體36在相反側(cè)上延伸。純粹以示例的方式，在圖3中圖示的實施例中，呈現(xiàn)了八對橫向元件。

支撐結(jié)構(gòu)32的第一部分和第二部分33、34在頂部由上表面S₃₂的限定。上表面S₃₂由此限定了主體36、內(nèi)橫向元件38和外橫向元件39。

第一連接結(jié)構(gòu)22還包括多個壓電區(qū)域40，在下文中將其稱作主壓電區(qū)域40。

具體地，主壓電區(qū)域40由例如鋯鈦酸鉛(PZT)制成并且在上表面S₃₂上延伸。特別是，主壓電區(qū)域40在平行于y軸的方向上接觸主體36連續(xù)地被布置，即，它們在主體36的縱向方向上彼此相距一定的距離一個接著一個的被布置。

更具體地，并且不失一般性，每個主壓電區(qū)域40可以具有，例如，帶有(沿著z軸所測量的)高度小于長度或?qū)挾鹊钠叫泄艿赖男螤睿鲩L度或?qū)挾绕叫杏趚軸。

第一連接結(jié)構(gòu)22還包括多個另外的壓電區(qū)域42，在下文中將其稱作次壓電區(qū)域42。

次壓電區(qū)域42由例如鋯鈦酸鉛制成。而且，不失一般性，每個次壓電區(qū)域42在平行于x軸的方向上具有伸長的形狀。例如，每個次壓電區(qū)域42可以具有帶有高度小于(沿著x軸所測量的)長度或?qū)挾鹊钠叫泄艿赖男螤睢?/p>

更具體地，次壓電區(qū)域42在上表面S₃₂上延伸。特別是，次壓電區(qū)域42在平行于y軸的方向上接觸主體36連續(xù)地被布置。更具體地，每個次壓電區(qū)域42與由內(nèi)橫向元件38和由對應(yīng)的外橫向元件39所形成的對應(yīng)的對接觸、以及與主體36的部分接觸延伸，該內(nèi)橫向元件38和該對應(yīng)的外橫向元件39從該主體延伸。每個次壓電區(qū)域42由此在平行于x軸的方向上具有伸長的形狀。

再次參考主壓電區(qū)域40，它們中的每個都在主體36的對應(yīng)的部分上延伸。而且，在其上延伸對應(yīng)的主壓電區(qū)域40的主體36的多個部分與在其上延伸對應(yīng)的次壓電區(qū)域42的主體36的多個部分被散置(interperse)。結(jié)果，在平行于y軸的方向上，主壓電區(qū)域40和次壓電區(qū)域42相對于彼此被散置。

出于下文中所描述的原因，在使用時，主壓電區(qū)域40被電連接至第一交流發(fā)電機48，其被設(shè)計成產(chǎn)生交流電壓。特別是，主壓電區(qū)域40被連接至第一交流發(fā)電機48的一個且是相同的第一端子，其第二端子例如被設(shè)置為地。次壓電區(qū)域42則替代地被電連接至第一直流發(fā)電機50的一個且是相同的第一端子，其第二端子例如被連接至地。第一直流發(fā)電機50被設(shè)計成產(chǎn)生直流電壓，其能夠以受控的方式被改變。在圖3中，主/次壓電區(qū)域40/42之間的電連接和第一交流/直流發(fā)電機48/50之間的電連接被定性地表示。

再次參考上文提到的固定結(jié)構(gòu)10的底部部分11a，其包括半導(dǎo)體區(qū)域60(在圖4中被圖示出)，該半導(dǎo)體區(qū)域由例如硅制成并且在下文中將其稱作固定的半導(dǎo)體區(qū)域60。

固定結(jié)構(gòu)10的底部部分11a還包括導(dǎo)電區(qū)域62和第一絕緣區(qū)域64及第二絕緣區(qū)域66，在下文中將其分別稱作固定的導(dǎo)電區(qū)域62和第一固定絕緣區(qū)域及第二固定絕緣區(qū)域64、66。

第一固定絕緣區(qū)域64由例如熱氧化物制成并且在與其直接接觸的固定的半導(dǎo)體區(qū)域60上延伸。固定的導(dǎo)電區(qū)域62由例如多晶硅制成并且在與其直接接觸的第一固定絕緣區(qū)域64上延伸。第二固定絕緣區(qū)域66由例如TEOS氧化物制成并且在與其直接接觸的固定的導(dǎo)電區(qū)域62上延伸。

固定結(jié)構(gòu)10的底部部分11a還包括電極區(qū)域68，在下文中將其稱作固定電極區(qū)域68。具體地，固定電極區(qū)域68由例如金屬(例如，釕)制成并且在與其直接接觸的第二固定絕緣區(qū)域66上延伸。

關(guān)于第一連接結(jié)構(gòu)22的支撐結(jié)構(gòu)32，其包括相應(yīng)的半導(dǎo)體區(qū)域70，其由例如硅制成并且在下文中將其稱作可變形的半導(dǎo)體區(qū)域70。

在靜止?fàn)顩r下，可變形的半導(dǎo)體區(qū)域70在頂部被平面型的表面S₇₀限定，在下文中將其稱作第一中間表面S₇₀。而且，如果在頂部限定了固定的半導(dǎo)體區(qū)域60的表面被稱作為第二中間表面S₆₀，那么在靜止?fàn)顩r下的第一中間表面S₇₀與第二中間表面S₆₀共面。而且，可變形的半導(dǎo)體區(qū)域70具有小于固定的半導(dǎo)體區(qū)域60的厚度并且在頂部限定了腔室30的一部分。

第一連接結(jié)構(gòu)22的支撐結(jié)構(gòu)32還包括相應(yīng)的導(dǎo)電區(qū)域72、相應(yīng)的第一絕緣區(qū)域74、以及相應(yīng)的第二絕緣區(qū)域76，在下文中將其分別稱作可變形的導(dǎo)電區(qū)域72、以及第一和第二可變形的絕緣區(qū)域74、76。

第一可變形的絕緣區(qū)域74由例如熱氧化物制成并且在與其直接接觸的可變形的半導(dǎo)體區(qū)域70上延伸。不失任何一般性，第一可變形的絕緣區(qū)域74與第一固定絕緣區(qū)域64具有相同的厚度。

可變形的導(dǎo)電區(qū)域72由例如多晶硅制成并且在與其直接接觸的第一可變形的絕緣區(qū)域74上延伸。不失任何一般性，可變形的導(dǎo)電區(qū)域72與固定的導(dǎo)電區(qū)域62具有相同的厚度。

第二可變形的絕緣區(qū)域76由例如TEOS氧化物制成并且在與其直接接觸的可變形的導(dǎo)電區(qū)域72上延伸。不失任何一般性，第二可變形的絕緣區(qū)域76與第二固定絕緣區(qū)域66具有相同的厚度。

第一連接結(jié)構(gòu)22的支撐結(jié)構(gòu)32還包括相應(yīng)的電極區(qū)域78，在下文中將其稱作底部電極區(qū)域78。具體地，底部電極區(qū)域78由例如鉑制成并且在與其直接接觸的第二可變形的絕緣區(qū)域76上延伸。

底部電極區(qū)域78在頂部由上文提到的上表面S₃₂限制。不失任何一般性，底部電極區(qū)域78與固定電極區(qū)域68具有相同的厚度。而且，底部電極區(qū)域78和固定電極區(qū)域68形成了單個區(qū)域，即，形成了一個整體(single piece)；在使用時，所述區(qū)域可以被設(shè)置為地，如下文所述。

在實踐中，主壓電區(qū)域40和次壓電區(qū)域42在與其直接接觸的底部電極區(qū)域78上延伸。結(jié)合這一點，純粹以示例的方式，在圖4中圖示的橫截面被表示為能夠示出次壓電區(qū)域42。不失任何一般性，在圖4中圖示出的實施例中，主壓電區(qū)域40和次壓電區(qū)域42中的每個在平行于x軸的延伸都小于底部電極區(qū)域78的底層(underlying)部分的對應(yīng)的延伸，因此使得后者的一部分被暴露。

在每個主壓電區(qū)域40和每個次壓電區(qū)域42上延伸且直接與其接觸的是由例如金屬材料的合金制成的對應(yīng)的金屬區(qū)域92。不失任何一般性，在圖4中說明的實施例中，每個主壓電區(qū)域40和每個次壓電區(qū)域42完全地被對應(yīng)的金屬區(qū)域92涂敷(coat)。

第一連接結(jié)構(gòu)22還包括介電區(qū)域94，在下文中將其稱作可變形的介電區(qū)域94。

具體地，可變形的介電區(qū)域94由例如氧化硅、或氮化硅制成并且與金屬區(qū)域92和底部電極區(qū)域78的被暴露的多個部分直接接觸并且在其上延伸的。

第一連接結(jié)構(gòu)22還包括第一金屬化(metallization)96，其部分在可變形的介電區(qū)域94上延伸并且部分地在可變形的介電區(qū)域94自身中延伸，直至其接觸到次壓電區(qū)域42為止。第一金屬化96由此實現(xiàn)了次壓電區(qū)域42與第一直流發(fā)電機50的電連接。

第一連接結(jié)構(gòu)22還包括第二金屬化110，在下文中將詳細地進行描述，并且被布置在可變形的介電區(qū)域94上。而且，第一連接結(jié)構(gòu)22包括另外的介電區(qū)域98，在下文中將其稱作可變形的鈍化(passivation)區(qū)域98。

具體地，可變形的鈍化區(qū)域98例如由氮化硅制成并且在可變形的介電區(qū)域94和第一金屬化和第二金屬化96、110上延伸。

不失任何一般性，可能如圖4中所圖示的，對于固定結(jié)構(gòu)10會包括多于(moreover)一個相應(yīng)的介電區(qū)域104，在下文中將其稱作固定介電區(qū)域104。固定介電區(qū)域104可以由制作可變形的介電區(qū)域94相同的材料制成并且在固定的電極區(qū)域68上延伸。而且，固定介電區(qū)域104和可變形的介電區(qū)域94可以形成單個總體(overall)區(qū)域，即，它們不能被物理上隔離開。

固定結(jié)構(gòu)10還包括第三金屬化106，其延伸穿過固定介電區(qū)域104，直至其變?yōu)榕c固定的電極區(qū)域68進行接觸。在使用時，如上文中提到的，第三金屬化106使得將固定的電極區(qū)域68和底部電極區(qū)域78被設(shè)置為地成為可能。

在圖4中圖示的實施例中，固定結(jié)構(gòu)10包括另外的介電區(qū)域108，在下文中將其稱作固定的鈍化區(qū)域108。固定的鈍化區(qū)域108在固定的介電區(qū)域104和第三金屬化106上延伸，使得第三金屬化106的一部分被暴露。固定的鈍化區(qū)域108和可變形的鈍化區(qū)域98可以形成單個區(qū)域。

再次參考第二金屬化110，如圖5所圖示出的，其部分地在可變形的介電區(qū)域94上延伸并且部分地橫貫可變形的介電區(qū)域94自身直至其變?yōu)榕c主壓電區(qū)域40接觸為止。第二金屬化110由此實現(xiàn)了主壓電區(qū)域與第一交流發(fā)電機48的電連接。

關(guān)于活動結(jié)構(gòu)12，如圖4所示，其還包括相應(yīng)的半導(dǎo)體區(qū)域80、相應(yīng)的導(dǎo)電區(qū)域82、相應(yīng)的第一絕緣區(qū)域84、以及相應(yīng)的第二絕緣區(qū)域86，在下文中將其分別稱作活動的半導(dǎo)體區(qū)域80、活動的導(dǎo)電區(qū)域82、以及第一活動的絕緣區(qū)域和第二活動的絕緣區(qū)域84、86。

活動的半導(dǎo)體區(qū)域80、第一活動的絕緣區(qū)域84、活動的導(dǎo)電區(qū)域82、以及第二活動的絕緣區(qū)域86連續(xù)地被布置，一個堆疊在另一個的上面。而且，活動的半導(dǎo)體區(qū)域80、第一活動的絕緣區(qū)域84、活動的導(dǎo)電區(qū)域82、以及第二活動的絕緣區(qū)域86可以與可變形的半導(dǎo)體區(qū)域70、第一可變形的絕緣區(qū)域74、可變形的導(dǎo)電區(qū)域72以及第二可變形的絕緣區(qū)域76分別具有相同的厚度。

活動的半導(dǎo)體區(qū)域80、固定的半導(dǎo)體區(qū)域60、以及可變形的半導(dǎo)體區(qū)域70可以形成單個半導(dǎo)體區(qū)域。

第一固定絕緣區(qū)域64、第一可變形的絕緣區(qū)域74、以及第一活動的絕緣區(qū)域84可以形成單個的絕緣區(qū)域。同樣，第二固定絕緣區(qū)域66、第二可變形的絕緣區(qū)域76、以及第二活動的絕緣區(qū)域86可以形成單個的絕緣區(qū)域。

而且，固定的導(dǎo)電區(qū)域62、可變形的導(dǎo)電區(qū)域72、以及活動的導(dǎo)電區(qū)域82可以形成單個的導(dǎo)電區(qū)域。

在第二活動的絕緣區(qū)域86上呈現(xiàn)的是反射鏡90，其被布置成與第二活動的絕緣區(qū)域86直接接觸并且由例如金屬薄膜(例如，鋁薄膜)制成。

再次參考第二連接結(jié)構(gòu)、第三連接結(jié)構(gòu)、以及第四連接結(jié)構(gòu)24、26、28，它們被分別固定至第二側(cè)壁P₂、第三側(cè)壁P₃、以及第四側(cè)壁P₄。而且，在俯視圖中，第二連接結(jié)構(gòu)24相對于第一連接結(jié)構(gòu)22在逆時針的方向上被旋轉(zhuǎn)了90°，以這種方式使其自身的主體被定向成平行于x軸。第三連接結(jié)構(gòu)26相對于第一連接結(jié)構(gòu)22在逆時針的方向上被旋轉(zhuǎn)了180°，以這種方式使其自身的主體被定向成平行于y軸。最后，第四連接結(jié)構(gòu)28相對于第一連接結(jié)構(gòu)22在逆時針的方向上被旋轉(zhuǎn)了270°，以這種方式使其自身的主體被定向成平行于x軸。同樣，將第一連接結(jié)構(gòu)、第二連接結(jié)構(gòu)、第三連接結(jié)構(gòu)、以及第四連接結(jié)構(gòu)22、24、26、28固定至活動結(jié)構(gòu)12的各個點被布置成實質(zhì)上與活動結(jié)構(gòu)12(在靜止?fàn)顩r下)的對稱軸H的距離相同。這些固定點還被彼此等角度的被分隔開，所采用的方式使得鄰近的固定點在角度上被隔開90°。

如圖6所示，MEMS投影系統(tǒng)1還包括第二交流發(fā)電機138、第三交流發(fā)電機148和第四交流發(fā)電機158，以及第二直流發(fā)電機140、第三直流發(fā)電機150和第四直流發(fā)電機160。在圖6中，由第一交流發(fā)電機、第二交流發(fā)電機、第三交流發(fā)電機和第四交流發(fā)電機48、138、148和158所產(chǎn)生的電壓分別被指定為V_AC1、V_AC2、V_AC3、和V_AC4，而第一直流發(fā)電機、第二直流發(fā)電機、第三直流發(fā)電機和第四直流發(fā)電機50、140、150和160被分別指定為V_DC1、V_DC2、V_DC3、和V_DC4。而且，圖6圖示了第一交流發(fā)電機48和第一直流發(fā)電機50如何分別將上述的電壓V_AC1和V_DC1施加至第一連接結(jié)構(gòu)22的主壓電區(qū)域(在此由40’指定)和次壓電區(qū)域(在此由42’指定)。第二交流發(fā)電機、第三交流發(fā)電機和第四交流發(fā)電機138、148和158分別將上述的電壓V_AC2、V_AC3、V_AC4施加至第二連接結(jié)構(gòu)、第三連接結(jié)構(gòu)、以及第四連接結(jié)構(gòu)24、26、28的各個主壓電區(qū)域(在此由40”、40”’、以及40””分別指定)。第二直流發(fā)電機、第三直流發(fā)電機和第四直流發(fā)電機140、150和160分別將上述的電壓V_DC2、V_DC3、V_DC4施加至第二連接結(jié)構(gòu)、第三連接結(jié)構(gòu)、以及第四連接結(jié)構(gòu)24、26、28的各個次壓電區(qū)域(在此由42”、42”’、以及42””分別指定)。

更具體地，電壓V_AC1和V_AC3具有一個相同的幅度(例如，近似30V)、一個相同的頻率f₁、并且相位相反；即，它們相對于彼此相移了180°。電壓V_AC2和V_AC4具有一個相同的幅度、一個相同的頻率f₂、并且相位相反；即，它們相對于彼此相移了180°。

這就是說，第一連接結(jié)構(gòu)和第三連接結(jié)構(gòu)22、26形成了第一致動單元，使得在施加了上述的電壓V_AC1和V_AC3之后，該第一致動單元導(dǎo)致活動結(jié)構(gòu)12關(guān)于軸線A₁的振蕩(關(guān)于靜止位置并且具有的頻率等于前述的頻率f₁)，軸線A₁相對于x軸傾斜了45°并且穿過了例如通過了活動結(jié)構(gòu)12的形心。在實踐中，這種振蕩是由于依賴于施加上述的電壓V_AC1和V_AC3而使第一和第三連接結(jié)構(gòu)22、26經(jīng)受的周期性的變形。

更具體地，考慮例如第一連接結(jié)構(gòu)22的主壓電區(qū)域40，當(dāng)它們經(jīng)歷例如其所經(jīng)受的正電壓的電壓等時，在平行于x軸和y軸的方向上的長度變化(lengthing)。也就是說，在其中產(chǎn)生了每個主壓電區(qū)域40相對于底層的支撐結(jié)構(gòu)32的不同的長度變化，其采用類似于在雙金屬條的情況下所發(fā)生的方式使得第一連接結(jié)構(gòu)22彎曲并且最終使后者彎曲。特別是，第一連接結(jié)構(gòu)22的彎曲方式使得被固定至活動結(jié)構(gòu)12的支撐結(jié)構(gòu)32的第一部分33降低，使其牽引其被固定至的活動結(jié)構(gòu)12的部分。相反，在其中的主壓電區(qū)域40被施加了例如負(fù)電壓的電壓的情況下，第一連接結(jié)構(gòu)22的撓曲(deflection)使得支撐結(jié)構(gòu)32的第一部分33升高。在每種情況下，第一種近似是，第一連接結(jié)構(gòu)22的撓曲發(fā)生在平行于yz平面的平面中，如圖7A中定性地圖示出的，其中為了簡化沒有呈現(xiàn)關(guān)于主體36的縱軸線的可能的扭轉(zhuǎn)(torsion)。因此在圖7A中所圖示出的第一連接結(jié)構(gòu)22的假定的變形純粹是定性的，以提供解釋性的示例。

這就是說，因為第一連接結(jié)構(gòu)和第三連接結(jié)構(gòu)22、26的主壓電區(qū)域40被反相驅(qū)動，所以對應(yīng)于第一連接結(jié)構(gòu)22的支撐結(jié)構(gòu)32的第一部分33的升高，第三連接結(jié)構(gòu)26的對應(yīng)部分被降低了，結(jié)果導(dǎo)致了活動結(jié)構(gòu)12的轉(zhuǎn)動。

出于同樣的原因，第二連接結(jié)構(gòu)和第四連接結(jié)構(gòu)24、28形成了第二致動單元，使得在施加了上述的電壓V_AC2和V_AC4之后，該第二致動單元導(dǎo)致活動結(jié)構(gòu)12關(guān)于軸線A₂的振蕩(關(guān)于靜止位置并且具有的頻率等于前述的頻率f₂)，軸線A₂相對于x軸和y軸傾斜了45°并且與軸線A₁正交。在圖7B中定性地圖示了MEMS反射器8所經(jīng)歷的可能的變形的示例。

更具體地，前述的頻率f₁和f₂近似地等于活動結(jié)構(gòu)12分別關(guān)于前述軸線A₁和A₂的各個諧振頻率，從而以有效的方式將電能轉(zhuǎn)化為動能。也就是說，如果是f_r1和f_r2分別是活動結(jié)構(gòu)12關(guān)于前述軸線A₁和A₂的諧振頻率，那么就得到了f₁≈f_r1和f₂≈f_r2。

更具體地，諧振頻率f_r1和f_r2依賴于電壓V_DC1、V_DC2、V_DC3、以及V_DC4。不失一般性，在下文中假定了V_DC1＝V_DC3＝V_軸線1和V_DC2＝V_DC4＝V_軸線2。

再次更加具體地進行描述，MEMS反射器8使得如果V_DC1＝V_DC2＝V_DC3＝V_DC4得到滿足，那么就使得f_r1＝f_r2，這是因為MEMS反射器8展現(xiàn)出了關(guān)于對稱軸線H的對稱性。這就是說，諧振頻率f_r1可以通過改變電壓V_軸線1而被調(diào)節(jié)，而諧振頻率f_r2可以通過改變電壓V_軸線2而被調(diào)節(jié)。

在實踐中，第一連接結(jié)構(gòu)、第二連接結(jié)構(gòu)、第三連接結(jié)構(gòu)和第四連接結(jié)構(gòu)22、24、26和28用作彈簧。電壓V_軸線1調(diào)節(jié)第一連接結(jié)構(gòu)和第三連接結(jié)構(gòu)22、26的硬度(stiffness)，而電壓V_軸線2調(diào)節(jié)第二連接結(jié)構(gòu)和第四連接結(jié)構(gòu)24、28的硬度。具體地，例如參考第一連接結(jié)構(gòu)22，電壓V_軸線1調(diào)節(jié)第一連接結(jié)構(gòu)22關(guān)于yz平面中的變形的硬度，即，關(guān)于引起了活動結(jié)構(gòu)12關(guān)于軸線A₁的振蕩的變形的硬度。

更具體地，參考例如第一連接結(jié)構(gòu)22，在例如V_軸線1>0的情況下，其中產(chǎn)生了每個次壓電區(qū)域42相對于底層的支撐結(jié)構(gòu)32的、平行于x軸的不同的長度變化(等等)。這就導(dǎo)致了每個次壓電區(qū)域42的撓曲和支撐結(jié)構(gòu)32的底層部分的撓曲。特別是，分別地被布置在對應(yīng)的內(nèi)橫向元件38上和對應(yīng)的外橫向元件39上的、次壓電區(qū)域42的各個端部(相對于平行于x軸的方向)趨向于升高。也就是說，每個次壓電區(qū)域42和支撐結(jié)構(gòu)32的底層部分在與xz平面平行的平面中彎曲。結(jié)果，每個次壓電區(qū)域42和支撐結(jié)構(gòu)32的底層部分、以及由此導(dǎo)致的支撐結(jié)構(gòu)32的第二部分34，趨向于被假定為U形的形狀，如圖8中定性地圖示出的，如上文所述，具有最終的第一連接結(jié)構(gòu)22的硬度的變化。結(jié)合這一點，內(nèi)橫向元件38的存在和外橫向元件39的存在以及次壓電區(qū)域42的伸長的形狀以有效的方式實現(xiàn)了對應(yīng)的連接結(jié)構(gòu)的硬度的變化，由此使用了低的電壓。特別是，如上文所述，第一連接結(jié)構(gòu)22相對于導(dǎo)致了活動結(jié)構(gòu)12關(guān)于軸線A₁的振蕩的變形的硬度是變化的。

第一種近似是，每個連接結(jié)構(gòu)的諧振頻率隨著被施加至其自身的次壓電區(qū)域的電壓而線性改變。

這就是說，例如利用V_DC1＝V_DC2＝V_軸線1≠V_軸線2＝V_DC3＝V_DC4，引起了MEMS反射器8的諧振頻率f_r1和f_r2之間的偏差Δf_r。而且，可以表明MEMS反射器8實現(xiàn)了在幾十個赫茲的范圍內(nèi)對偏差Δf_r的精確的控制，即使當(dāng)諧振頻率f_r1和f_r2在30kHz的范圍內(nèi)時也能實現(xiàn)精確的控制。

如圖9中所述說明的，MEMS投影系統(tǒng)1可以相對于諸如手機、智能電話(或者，例如PDA、平板電腦、數(shù)字音頻播放器、或用于視頻游戲的控制器)等相關(guān)聯(lián)的便攜式的電子裝置200被提供為分離的、獨立的附件，其借助于適當(dāng)?shù)碾娺B接元件和機械連接元件(沒有詳細說明)、被耦合至該便攜式的電子裝置200自身。在這種情況下，MEMS投影系統(tǒng)1自身被配備了殼體201，該殼體具有對由MEMS反射器所產(chǎn)生的反射光束OB2透明的至少一個部分202。MEMS投影系統(tǒng)1的殼體201以可以釋放的方式被耦合至便攜式電子裝置200自身的殼體203。

備選地，如圖10中所說明的，MEMS投影系統(tǒng)1可以被集成在便攜式電子裝置200內(nèi)，它被布置在便攜式電子裝置200自身的殼體203中，在這種情況下，便攜式電子裝置具有對由MEMS反射器所產(chǎn)生的反射光束OB2透明的相應(yīng)的部分204。在這種情況下，MEMS系統(tǒng)例如被耦合至存在于便攜式電子裝置200的殼體203內(nèi)的印制電路板。

根據(jù)之前的描述和說明，本解決方案的優(yōu)點是提供了清晰的顯示。

具體地，借助于壓電類型的彈性的致動系統(tǒng)的使用，本MEMS裝置實現(xiàn)了使用彼此之間的差別近似0.1％的高的掃描頻率沿著兩個軸線的光學(xué)掃描。這使得減少閃爍現(xiàn)象以及產(chǎn)生高分辨率的圖像成為可能。而且，頻率上的差異能夠以極度準(zhǔn)確的方式進行電調(diào)節(jié)。

結(jié)論是，可以清楚的是能夠做出本文已經(jīng)描述和說明的內(nèi)容的修改和變化，而沒有因此背離本實用新型在所附的權(quán)利要求中所限定的保護范圍。

例如，連接結(jié)構(gòu)可以具有與之前描述的形狀和布置不同的形狀和布置。例如，在每個連接結(jié)構(gòu)中，主壓電區(qū)域40和次壓電區(qū)域42的數(shù)量、形狀和布置可以不同于所描述的數(shù)量、形狀和布置，而且支撐結(jié)構(gòu)32的第一部分和第二部分33、34的形狀也可以不同。

更通俗的說，每個連接結(jié)構(gòu)可以具有不同于所描述的連接結(jié)構(gòu)的組成要素(被理解為形成它的各個區(qū)域的形狀、數(shù)量和類型)。例如，支撐結(jié)構(gòu)32可以由不同數(shù)量的區(qū)域組成，或者可以位于不同于所描述的類型的一種類型的各個區(qū)域中的任何一個區(qū)域中。例如，可變形的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)70可以不存在和/或第一金屬化和第二金屬化96、110的布置以及金屬區(qū)域92的布置可以與所描述的不同。同樣，固定結(jié)構(gòu)10的組成要素也可以與所描述的不同。

連接結(jié)構(gòu)的數(shù)量可以與所描述的不同。例如，可以存在對于每個致動單元只是包括一個連接結(jié)構(gòu)的多個實施例。例如，因此可能在其中僅僅存在第一連接結(jié)構(gòu)和第二連接結(jié)構(gòu)22、24。而且，與連接結(jié)構(gòu)的數(shù)量無關(guān)，可能使其具有不同的相互的布置。例如，可能存在包含三個連接結(jié)構(gòu)的實施例(未示出)。

最后，可以采用與所描述的方式不同的方式來致動各個致動單元。例如，參考圖1中圖示出的實施例而不失一般性，例如，在第三連接結(jié)構(gòu)和第四連接結(jié)構(gòu)26、28不被致動的情況下可以使V_AC3＝V_AC4＝0。在這種情況下，更可能的是使第三連接結(jié)構(gòu)和第四連接結(jié)構(gòu)26、28不具有相應(yīng)的主壓電元件。而且，例如，電壓V_AC1和V_AC3(例如)可以是單極型，并且使得在它們在其中的一個被假定為是正值時，另一個被假定為零或負(fù)值。

關(guān)于次壓電元件42的彎曲，可以使用正電壓或負(fù)電壓無差別地進行控制，其也能夠引起相對于之前圖示的彎曲相反的彎曲。而且，可以使V_DC1≠V_DC2和/或V_DC3≠V_DC4。

最后，可能存在其中的第二元件42被布置在連接結(jié)構(gòu)的子集上的多個實施例。例如，實施例可以只包含第一連接結(jié)構(gòu)和第二連接結(jié)構(gòu)22、24，或者在任何情況下其中的第三連接結(jié)構(gòu)和第四連接結(jié)構(gòu)26、28都沒有主壓電元件(并且也可以沒有次壓電元件)，以及，在其中只有第一連接結(jié)構(gòu)和第二連接結(jié)構(gòu)22、24中的一個包括次壓電元件42。