CN102217183B - 用于运行静电驱动装置的方法和静电驱动装置 - Google Patents

用于运行静电驱动装置的方法和静电驱动装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于运行静电驱动装置的方法，该静电驱动装置具有定子电极(50)和致动器电极(52)，它们由多层电极构成，其中该致动器电极(52)在其无电压的初始位置中在定子电极子单元(50b，50c)与致动器电极子单元(52b，52c)之间没有施加电压的情况下这样相对于定子电极(50)设置，使得第一致动器电极子单元(52b)比第二致动器电极子单元(52c)具有更小的至第一定子电极子单元(50b)的距离，具有步骤：通过将第一电位(∏1)施加到第一定子电极子单元(50b)上并且将与第一电位(∏1)不同的第二电位(∏2)施加到第一致动器电极子单元(52b)上，并且将不同于第一电位(∏1)和第二电位(∏2)的第三电位(∏3)施加到第二定子电极子单元(50c)和第二致动器电极子单元(52c)上，使致动器电极(52)相对于定子电极(50)从其无电压的初始位置预偏移到第一终端位置。

Description

用于运行静电驱动装置的方法和静电驱动装置
技术领域
本发明涉及一种用于运行静电驱动装置的方法。本发明还涉及一种静电驱动装置。
背景技术
微机械的部件、如微机械的扭转致动器或平移的微致动器通常具有静电驱动装置，其电极由多层电极构成。经常将具有至少两个多层电极的静电驱动装置称为多层梳状驱动装置。
图1A和1B示出用于显示具有多层电极的传统静电驱动装置的构造和功能原理的横截面图。
常见的静电驱动装置具有定子电极10和致动器电极12。两个电极10和12构成为多层电极。在此第一隔离层10a将定子电极10分成两个相互电绝缘的定子电极子单元10b和10c。相应地第二隔离层12a将致动器电极12分成两个相互电绝缘的致动器电极子单元12b和12c。
如果在定子电极子单元10b和10c与致动器电极子单元12b和12c之间没有施加不等于0的电压，则两个隔离层10a和12a位于一个隔离平面14上。第一定子电极子单元10b和第一致动器电极子单元12b相对于隔离平面14位于致动器电极12的第一偏移方向16上。相应地第二定子电极子单元10c和第二致动器电极子单元12c相对于隔离平面14位于致动器电极12的第二偏移方向18上。
如图1A所示，施加第一电位P1到第一定子电极子单元10b上并且施加不同于第一电位P1的第二电位P2到第二致动器电极子单元12c上，引起在第一定子电极子单元10b与第二致动器电极子单元12c之间的吸引力并由此引起致动器电极12从其（无电压）的初始位置在第一偏移方向16上偏移的作用。相应地施加第三电位P3到第二定子电极子单元12c上和施加与第三电位P3不同的第四电位P4到第一致动器电极子单元12b上导致致动器电极12从其初始位置在第二偏移方向18上调整（见图1B）。
因此所示的静电驱动装置具有优点，即：可以使致动器电极12从其无电压的初始位置在两个不同的偏移方向16和18上调整。第二偏移方向18优选与第一偏移方向16相反。
图1A和1B的控制方法由现有技术作为SEA（开关电极致动器）已知。在此在不同的电极子单元10b，10c，12b和12c上施加任意的、独立的电位P1至P4。通过这种方式能够利用静电驱动装置有选择地在偏移方向16上或在偏移方向18上产生力。
但是在图1A的控制方法中没有确定的电位被施加到无效控制的电极子单元10c和12b上。相应地在图1B的控制方法中无效控制的电极子单元10b和12c没有确定的电位。因此经常将无效控制的电极子单元10c和12b（图1A）或10b和12c（图1B）也称为浮动的电极子单元10c和12b或10b和12c。
但是为了使原先在第一偏移方向16上偏移的致动器电极12反向必需在原先无效控制的电极子单元10c和12b上施加不等于零的电位。因此通常在（未示出的）用于施加不等于零的电位的电压源与每个电极子单元10b，10c，12b和12c之间需要电隔离。但是这种电隔离、例如高欧姆开关按照现有技术难以实现。
发明内容
本发明实现一种具有权利要求1特征的用于运行静电驱动装置的方法，一种具有权利要求6特征的用于运行静电驱动装置的方法、一种具有权利要求8特征的用于运行静电驱动装置的方法、一种具有权利要求9特征的静电驱动装置、一种具有权利要求13特征的静电驱动装置和一种具有权利要求15特征的静电驱动装置。
本发明描述了用于运行具有至少两个多层电极（多层-梳状-驱动器）的静电驱动装置、例如SEA驱动装置的有利方法。在此保证，通过有针对性地使用控制电位的非对称性来可靠地限定致动器电极的偏移方向。
在本方法的改进方案中，通过在预偏移后取消或避免控制电位的非对称性可以实现调整力的最大化。因此保证在产生的力方面最大程度地利用控制电压。在本发明的特别有利的实施例中为了控制只需一个高压电位。
在按照本发明的方法中不必担心浮动的电极子单元。施加电位指的是有源施加电位，用于避免浮动的电极子单元。
例如通过将位于施加到第一定子电极子单元上的第一电位与施加到第二定子电极子单元和第二致动器电极子单元上的第三电位之间的范围中的第二电位施加到第一致动器电极子单元上使致动器电极相对于定子电极在第一方向上预偏移，第一致动器电极子单元相对于第二隔离层位于该第一方向上。同样通过将位于施加到第一致动器电极子单元上的第二电位与施加到第二定子电极子单元和第二致动器电极子单元上的第三电位之间的范围中的第一电位施加到第一定子电极子单元上可以使致动器电极相对于定子电极在第二方向上预偏移，第二致动器电极子单元相对于第二隔离层位于该第二方向上。因此致动器电极可以有选择地在第一偏移方向或第二偏移方向上调整，其中第二偏移方向优选与第一偏移方向相反。
在另一方法步骤中通过减小施加到第一定子电极子单元上的第一电位与施加到第一致动器电极子单元上的第二电位之间的差，使所述致动器电极相对于定子电极从第一终端位置继续偏移到第二终端位置。这保证在预偏移后有利地取消控制电位的非对称以提高可达到的调整力。
此外通过使施加到第一定子电极子单元上的第一电位与施加到第一致动器电极子单元上的第二电位相等并且增加施加到第二定子电极子单元和第二致动器电极子单元上的第三电位与施加到第一定子电极子单元上的第一电位之间的差，可以使致动器电极相对于定子电极从第二终端位置继续偏移到第三终端位置。由此以简单的方式达到高的调整力。
在可选择的实施例中为了使致动器电极相对于定子电极预偏移，将定子电极这样耦合到第二定子电极上并且将致动器电极这样耦合到第二致动器电极上，使得通过相对于第二定子电极调整第二致动器电极来相对于定子电极调整致动器电极，并且在第二致动器电极与第二定子电极之间施加一个不等于零的偏移电压用于调整第二致动器电极。在此第二致动器电极与致动器电极电绝缘并且第二定子电极与定子电极电绝缘。第二定子电极和第二致动器电极优选是另一电驱动装置，它例如由平面外（Out-Of-Plane）驱动装置构成。但是可选择的实施例不局限于使用平面外驱动装置。取而代之，为了使致动器电极有利地从其无电压的初始位置预偏移可以使用各种形式的电驱动装置。
在相应的静电驱动装置中也保证在前面段落中描述的优点。
因为致动器电极在其初始位置设置在至少一个定子电极的平面中，因此可以相对简单地通过从唯一的电极材料层中蚀刻出电极来制造所述至少两个电极。因此，也省去了所述至少两个电极相互间的校准。因此利用可简单实施的制造方法可以成本有利地制造静电驱动装置，其中保证，所述至少两个电极以相对微小的距离相互设置。这改善所实现的力相对于所施加的电压、尤其相对于这样一个静电驱动装置的关系，该静电驱动装置的致动器电极在其初始位置设置在至少一个定子电极的平面以外（平面外布置）。
在常见的具有多层电极的静电驱动装置中不以电位占据的电极子单元（浮动的电极子单元）不受电控制。在控制技术上这种控制是要求极高的，因为所有电极子单元为了实现浮动的状态必须可以高欧姆地与电压源分开。此外四个所需的控制通道中的至少两个被设计用于施加高压或者使用具有后置的高压转换器的唯一的电压源。这使常见的具有多层电极的静电驱动装置相对昂贵。
更简单的是，所有四个电极子单元在每个时刻都能够连接在自身的电压源上。在此优选使用多个电压源。但是所使用的电压源中最多一个被设计用于高压。因此具有静电驱动装置的微机械部件可以相对成本有利地制造。
所述静电驱动装置的控制装置附加地优选这样设计，使得该控制装置在致动器电极相对于定子电极从其无电压的初始位置预偏移到第一终端位置时转换到第一运行模式中，在致动器电极相对于定子电极从第一终端位置继续偏移到第二终端位置时转换到第二运行模式中并且在致动器电极相对于定子电极从第二终端位置继续偏移到第三终端位置时转换到第三运行模式中。因此按照本发明的方法可以简单地转用到静电驱动装置上。
代替通过非对称电位（或非对称电压）也可以通过一个另外的电极子单元实现偏移方向的确定。相应地也能够实现一种布线，通过该布线使浮动电位的利用对应于OOP致动器。为了简单地得到电子装置，可以不连接浮动电位。
通过有意义地定位至少一个另外的电极子单元及其分离可以确定偏移方向，而无需非对称电位。尤其对于只在一个方向上偏移的致动器而言该解决方案是有利的。
附图说明
下面借助于附图解释本发明的其它特征和优点。附图中：
图1A和1B示出用于显示传统的具有多层电极的静电驱动装置的结构和工作方式的横截面；
图2A至2D示出用于解释静电驱动装置的第一实施例的两个示意图和两个坐标系；
图3A至3C示出用于解释静电驱动装置的运行方法的实施例的一个示意图和两个坐标系；和
图4示出用于解释静电驱动装置的第二实施例的示意图。
具体实施方式
图2A至2D示出用于解释静电驱动装置实施例的两个示意图和两个坐标系。
在图2A和2C中简示的静电驱动装置包括至少一个定子电极50和一个致动器电极52。电极50和52例如可以是梳状电极。但是在图2A和2C中只示意地示出电极50和52。在这里尤其要指出，本发明不局限于电极50和52的特定形状。
所述电极50和52构造为多层电极。至少一个定子电极50通过隔离层50a被分成两个相互电绝缘的分别具有高度h的定子电极子单元50b和50c。相应地，致动器电极52也通过隔离层52a分成两个相互电绝缘的具有高度h的致动器电极子单元52b和52c。
但是要指出，本发明不局限于双层电极50和52。取而代之，电极50和52也可以具有至少三层相互电绝缘的电极子单元。
所述静电驱动装置包括（只示意示出的）控制装置54，利用它可将电位Π1至Π3施加到电极子单元50b，50c，52b和52c上。如果在电极子单元50b，50c，52b和52c之间没有不等于零的电压，则致动器电极52位于其初始位置。在无电压的初始位置中第一致动器电极子单元52b比第二致动器电极子单元52c具有更小的至第一定子电极子单元50b的距离，其中第一定子电极子单元50b相对于隔离层50a并且第一致动器电极子单元52b相对于隔离层52a设置在第一偏移方向58a上。而第二定子电极子单元50c相对于隔离层50a并且第二致动器电极子单元52c相对于隔离层52a设置在第二偏移方向58b上。相应地第二致动器电极子单元52c在无电压的初始位置中比第一致动器电极子单元52b具有更小的至第二定子电极子单元50c的距离。
所述致动器电极52相对于所述至少一个定子电极50优选这样设置，使得隔离层50a和52a位于一个共同的隔离平面56上。在此称之为电极50和52的平面内（In-Plane）布置。
所述控制装置54具有至少两个用于施加电位Π1至Π3到电极子单元50b，50c，52b和52c上的运行模式。在第一运行模式中，它在下面称为非对称的控制模式，控制装置54被设计用于，在第一定子电极子单元50b上施加第一电位Π1并且在第一致动器电极子单元52b上施加与电位Π1不同的电位Π2。此外在非对称的控制模式中控制装置被设计用于，在第二定子电极子单元50c和第二致动器电极子单元52c上施加不等于第一电位Π1或第二电位Π2的第三电位Π3。
因此在非对称的控制模式中第二定子电极子单元50c和第二致动器电极子单元52c具有相同的电位Π3。因此可以说，第二定子电极子单元50c和第二致动器电极子单元52c在其被施加的电位Π3方面具有对称性。
在非对称的控制模式中施加到第一致动器电极子单元52b上的电位Π2例如可以在电位Π1至Π3之间的取值范围中。（在另一示例中对于电位Π1、Π2和Π3的调整还要在下面详细说明）。在这里要指出，对于在电位Π1至Π3之间的取值范围中的电位Π2没有意义的是，电位Π1是否小于电位Π3，或者反之。
因此，在电位Π1至Π3之间的取值范围中的电位Π2引起在第一定子电极子单元50b和第一致动器电极子单元52b的被施加的电位Π1和Π2之间非对称性。因此可以将在电位Π1至Π3之间的取值范围中的电位Π2称为非对称电位Π2。
当然，也可以附加地对电极50和52的另一个电极子单元以不同的电位加载，但是这意味着附加的工作费用。因为这种非对称控制模式的扩展对于专业人员通过图2A易于想到，因此在这里不再详细描述。
优选通过在所属的电极子单元50b，50c，52b和50c与未示出的地之间施加电压来将电位Π1至Π3施加到电极子单元50b，50c，52b和52c上。在图2A的示例中这些电压对于第一定子电极子单元50b为0V，对于第一致动器电极子单元52b为0.5V并且对于第二定子电极子单元50c和第二致动器电极子单元52c分别为1V。但是在这里要指出，在这里给出的数值只是示例性的。尤其在这里所述的非对称的控制模式不局限于这样的非对称电压，它为施加到电极子单元50b与52c上的电压的差值的一半。
由于施加的非对称电位Π2或者说由于非对称电压，第一定子电极子单元50b与第二致动器电极子单元52c之间的吸引力大于第二定子电极子单元50c与第一致动器电极子单元52b之间的吸引力。因此所施加的非对称电位Π2引起致动器电极52相对于定子电极从无电压的初始位置在第一偏移方向58a上偏移。
图2B中所示的坐标系具有作为横坐标的沿着第一偏移方向58a的偏移x（单位μm）。坐标系的纵坐标给出标准化力F0（单位N/(m*V2)）。
在图2B中所示的标准化力F0的变化（曲线g1）表明，在所述的非对称控制模式中通过非对称电位Π2限定的力作用于在偏移x等于0时位于其初始位置中的致动器电极52上，通过该力明确地且与电极50和52的略微几何非对称性无关地确定致动器电极52相对于定子电极50偏移的方向。对于在图2A中给出的电压这个方向等于第一偏移方向58a。在所给出的电压下，没有能引起致动器电极52在第二偏移方向58b上调整的正标准化力F0作用在位于其初始位置的致动器电极52上。
但是通过改变所施加的电位Π1至Π3也能够使致动器电极52相对于定子电极50在第二偏移方向58b上偏移。例如在第一定子电极子单元50b上施加位于第一致动器电极子单元52b的电位Π2与第二定子电极子单元50c和第二致动器电极子单元52c的电位Π3之间的取值范围中的电位Π1。在这种情况下可以称之为非对称电位Π1。由于非对称电位Π1，第一定子电极子单元50b与第二致动器电极子单元52c之间的吸引力小于第二定子电极子单元52c与第一致动器电极子单元52b之间的吸引力。因此非对称电位Π1引起致动器电极52相对于定子电极从无电压的初始位置在第二偏移方向58b上偏移。
因此非对称的控制模式的优点是，能以简单的方式确定所期望的方向，在该方向上致动器电极52要相对于定子电极50偏移。
在图2C所示的第二运行模式中，它也称为对称的控制模式，控制装置54被设计用于，在第一定子电极子单元50b和第一致动器电极子单元52b上施加相同的电位Π1。附加地在第二定子分级组件50c和第二致动器电极子单元52c上施加与电位Π1不同的电位Π3。因此在第二运行模式中第一定子电极子单元50b和第一致动器电极子单元52b具有“对称”电位Π1，第二定子电极子单元50c和第二致动器电极子单元52c具有“对称”电位Π3。
对于对称的控制模式得到在图2D中所示的标准化力F0关于偏移x的变化（曲线g2）。在此图2D坐标系的横坐标和纵坐标对应于图2B的坐标系的横坐标和纵坐标。
对于对称的控制模式，标准化力F0的变化在用于两个偏移方向58a和58b上的更大偏移x的取值范围W1和W2中显示出明显的高度。比较图2B和2D的坐标系清楚地看出，标准化力F0在取值范围W1和W2中以最大标准化力Fmax明显大于非对称控制模式可最大达到的标准化力F0。在取值范围W1和W2中可达到的标准化力F0对应于静电驱动装置的平面外布置。因此对称的控制模式在取值范围W1和W2中比非对称控制模式更受偏爱。
但是标准化力F0的方向在偏移x约为0时反向。标准化力F0的准确零位可能略微不同于偏移x等于0。例如标准化力F0零位通过电极50和52几何形状中的非对称定义，它们经常由于制造过程中的波动而引起。（但是在图2D中借助于标准化力F0没有示出非对称。）
因此存在可能性，利用在制造电极50和52时人为加入的非对称来确定致动器电极52相对于定子电极50由其无电压的初始位置偏移的方向。但是这种偏移方向58a或58b的确定在具有电极50和52的静电驱动装置运行期间不再可取消。因此例如不能使致动器电极52在对于第一偏移方向58a确定后从初始位置在第二偏移方向58b被调整。这限制了对于这种静电驱动装置的使用可能性。
因此控制装置54被设计用于，在非对称的控制模式中执行致动器电极52从其无电压的初始位置相对于定子电极的预偏移。因此通过相应的非对称电位Π1或Π2确定所期望的偏移方向58a或58b。所期望的偏移方向58a或58b的确定可以在运行期间总是再重新进行。因此第一次选择第一偏移方向58a不排除稍后选择第二偏移方向58b。
在比较图2B和2D的坐标系时清楚地看出，非对称控制模式可达到的最大标准化力F0明显低于对称控制模式可达到的最大标准化力F0。因此没有意义的是，在致动器电极52在确定的偏移方向58a或58b上的整个偏移x范围上保持非对称控制模式。
优选通过中间控制模式从非对称控制模式转换到对称的控制模式，在中间控制模式中所施加的电位Π1和Π2相互接近。在所施加的电位Π1和Π2之间的非对称例如步进地或持续地取消。如果所施加的电位Π1和Π2（几乎）相等，则控制装置54从中间控制模式转换到对称控制模式中。但是备选地也能够通过使所施加的电位Π1和Π2突然相等直接从非对称控制模式过渡到对称控制模式。
接着通过控制所施加的电位Π1和Π3在对称的控制模式中使致动器电极52这样继续偏移，使得所施加的电位Π1和Π3之间的差增加。在此利用了以下事实：通过对称的控制模式可以达到更大的标准化力F0（比较图2B和2D）。
借助于图2A-2D所示的静电驱动装置可以在微机械部件中使用。这种微机械的部件例如是扭转致动器如微镜。同样可以在平移致动器中使用静电驱动装置，其中力垂直于芯片表面产生。
静电驱动装置的可能的使用领域例如是汽车领域中的头顶显示器和消费领域中的微投影仪。此外可以设想在表面扫描器或光网络转换镜（Optical-Cross-Connect）中使用静电驱动装置。
图3A-3C示出用于解释静电驱动装置的运行方法的实施例的一个示意图和两个坐标系。
在图3A中简示的静电驱动装置具有已经描述过的电极50和52作为多层电极的结构。如果在电极子单元50b，50c52b和52c之间不施加电压U1至U3，则致动器电极50位于其相对于两个定子电极50的初始位置中。优选使隔离层50a和50b在致动器电极50的无电压的初始位置中位于一个隔离平面56上。第一定子电极子单元50b和第一致动器电极子单元5b相对于隔离平面56位于第一偏移方向58a上。相应地第二定子电极子单元50c和第二致动器电极子单元52c相对于隔离平面56位于第二偏移方向58b上。
借助于图3B能够解释所示方法的时间曲线。图3B坐标系的横坐标是偏移x，通过施加电压U1至U3到电极子单元50b，50c，52b和52c上使致动器电极52从其无电压的初始位置以该偏移被调整。（在所示的实施例中通过在所属的电极子单元50b，50c，52b或52c与（未示出的）地之间施加电压U1至U3来实现电位的施加）。坐标系的纵坐标给出所施加的电压U1至U3。
在图3C中所示的坐标系给出沿着偏移x的标准化力F0的变化作为曲线g3。在此横坐标对应于偏移x（单位μm）。利用纵坐标给出标准化力F0（单位N/(m*V2)）。为了更好地表示在这里所述的静电驱动装置运行方法也将图2B和2D的曲线g1和g2加入到图3C的坐标系里面。
为了使致动器电极52从其偏移x等于零的无电压的初始位置偏移，施加电压U1至U3到电极子单元50b，50c，52b和52c上。在此按照上述的非对称控制模式施加电压U1至U3，非对称模式适用于x1’<x<x1的小偏移x。
为了致动器电极52的预偏移，在第一定子电极子单元50b与地之间施加第一电压U1。在第一致动器电极子单元52b上施加第二电压U2，其中在电压U1与U2之间存在非对称性，它在下面还有详细描述。尤其可以以这种方式利用非对称电压U2确定所期望的偏移方向58a或58b。
而在地与各第二定子电极子单元50c和第二致动器电极子单元52c之间施加第三电压U3。因此电极子单元50c和52c在其被施加的电压U3方面是对称的。
优选在将致动器电极52从其初始位置调整到具有偏移x1的第一终端位置的过程中保持第一电压U1恒定在0V。而第三电压U3持续增加。当偏移x在0至x1之间时第二电压U2持续增加，但是位于电压U1与U3之间的范围内。
曲线g3位于非对称控制模式的曲线g1上直到偏移x=x1。在此充分利用以下事实：利用上述方法步骤可实现的标准化力F0可以明确地确定所期望的偏移方向58a或58b。
在到达具有偏移x1的第一终端位置之后，致动器电极52在一个方法步骤中按照上述的中间模式继续偏移，中间模式表示从非对称的控制模式到对称的控制模式的过渡。（该过渡被选择用于致动器电极52继续偏移以到达偏移x>x1，因为利用对称的控制在大偏移x>x2时可以产生与所施加的电压相关的更大的标准化力F0）
在致动器电极52从具有偏移x=x1的第一终端位置继续偏移到具有偏移x=x2的第二终端位置时，还保持第一电压U1恒定在0V。第二电压U2被减小并由此接近第一电压U1。可以持续地或步进地减小第二电压U2。第三电压U3被提高或者在第二电压U2减小的情况下保持恒定。在这里要指出，第二电压U2也可以在过渡时间上保持恒定，而第三电压U3被提高。
在前面段落中描述的方法步骤引起所达到的标准化力F0的增加（见图3C中的曲线g3）。例如所实现的标准化力F0的增加可以被用于施加相对较小的电压U1至U3到电极子单元50b，50c，52b和52c上。
从偏移x=x2开始两个电压U1和U2具有相同值，例如等于0V的电压U1。为了使致动器电极52从具有偏移x=x2的第二终端位置继续调整到具有偏移x=x3的第三终端位置，保持电压U1和U2相等。因此在偏移x>x2时不再出现相对于电压U1和U2的非对称性。优选只有电压U3在致动器电极52继续偏移期间增加。
在偏移x2<x<x3时曲线g3位于对称控制模式的曲线g2上。因此，对于致动器电极52的调整获得最大标准化力Fmax。因此，在这里所述的方法对应于非对称控制模式和对称控制模式的组合，是特别有利的。
如同借助于图3B表明的那样，利用在这里所述的方法也能够使致动器电极52在第二偏移方向上调整。与OOP致动器（Out-Of-Plane致动器）相比，这是在这里所述方法的重要优点。
具有两个偏移方向的OOP致动器需要两个分开的梳状驱动器区域，它们分别只用于一个偏移方向。而在这里所述的方法只需一个梳状驱动器区域，它可以用于两个偏移方向58a和58b。这能够在保持可能的偏移方向58a和58b数量的同时减小静电驱动装置的尺寸。尤其由此保证，利用本方法运行的静电驱动装置更容易在微机械部件中使用。
为了将致动器电极52从具有偏移x=0的无电压初始位置调整到以偏移x=x1’，保持电压U2恒定在0。电压U3增加。在电压U2与U3之间的范围中选择非对称电压U1，其中电压U1连续地增加。通过这种方式保证所期望的偏移方向，它能够将致动器电极52调整到偏移x=x1’中而不是偏移x=x1’。
从偏移x=x1’开始，电压U1在电压U2保持恒定且电压U3持续增加的情况下持续地减小。在达到偏移x=x2’以后电压U1和U2保持相同并且电压U3增加。
在上述段落中所述的方法可以利用相对成本有利的控制装置执行。例如用于施加电压U1至U3的控制装置具有四个电压源。电压U1和U2在偏移0<x<x3的整个范围期间保持相对较低。仅仅电压U3的变化可能在大的偏移x>x2或x<x2’时需要高电位。因此本方法只以最多一个高压源执行。这除省去其它昂贵的高压源外节省大量具有适合的绝缘的用于耦合其它高压源的引线的构造。
图4示出用于解释静电驱动装置的第二实施例的示意图。
在图4中简示的静电驱动装置包括已述的部件50至54。该静电驱动装置还具有一耦合到定子电极50上的第二定子电极60和一耦合到致动器电极52上的第二致动器电极62。在此第二电极60和62这样耦合到各电极50或52上（直接或间接），使得通过相对于第二定子电极60调整第二致动器电极62可以相对于定子电极50调整致动器电极52.
第二定子电极60和第二致动器电极62给出例如一个另外的静电驱动装置，它可以通过控制装置54驱动。第二定子电极60和第二致动器电极62优选构造为平面外驱动装置（OOP驱动装置）。第二电极60和62尤其可以具有总高度，该总高度等于电极子单元50b和52b或50c和52c的高度h。这种OOP驱动装置的优点是，它可以同时通过电极50和52的结构化从两个共同的电极材料层结构化出来，在电极材料层之间设置至少一个电绝缘的分层。但是通过适合地选择蚀刻掩膜可以将第二电极60和62构造为单层电极。因为相应的制造方法根据借前面的说明和图4对于专业人员是显见的，因此不再详细描述。
但是在这里要指出，在这里所述的实施例不局限于两个电极60和62，它们在其无电压的初始位置中相互间以OOP布置设置。取而代之，也可以使用其它的第二电极60和62的实施例，用于使电极50和52从其无电压的初始位置预偏移。
通过在第二电极60与62之间施加偏移电压也确定致动器电极52的偏移方向58a或58b。例如为此在相应的第二电极60和62上施加电位Π1和Π3。当然也可以施加其它电位用于施加偏移电压到第二电极60和62上。因此在对称的控制模式中也可以使致动器电极52在事先确定的偏移方向58a或58b上调整。因此在上面段落中所述的对称控制模式的优点也可以通过借助于图4所述的实施例实现。

Claims (15)

1.用于运行静电驱动装置的方法，所述静电驱动装置具有定子电极(50)和致动器电极(52)，它们这样构造为多层电极，使得至少一个第一隔离层(50a)将所述定子电极(50)分成至少一个第一定子电极子单元(50b)和一个第二定子电极子单元(50c)并且至少一个第二隔离层(52a)将所述致动器电极(52)分成至少一个第一致动器电极子单元(52b)和一个第二致动器电极子单元(52c)，其中，所述致动器电极(52)在其无电压的初始位置中在定子电极子单元(50b，50c)与致动器电极子单元(52b，52c)之间没有施加电压的情况下这样相对于所述定子电极(50)设置，使得所述第一致动器电极子单元(52b)比所述第二致动器电极子单元(52c)具有更小的至所述第一定子电极子单元(50b)的距离，该方法具有以下步骤：
通过将第一电位(Π1)施加到所述第一定子电极子单元(50b)上并且将一与第一电位(Π1)不同的第二电位(Π2)施加到所述第一致动器电极子单元(52b)上，并且将一与第一电位(Π1)和第二电位(Π2)不同的第三电位(Π3)施加到所述第二定子电极子单元(50c)和所述第二致动器电极子单元(52c)上，使所述致动器电极(52)相对于所述定子电极(50)从其无电压的初始位置预偏移到第一终端位置中。
2.如权利要求1所述的方法，其中，通过将位于施加到所述第一定子电极子单元(50b)上的第一电位(Π1)与施加到所述第二定子电极子单元(50c)和所述第二致动器电极子单元(52c)上的第三电位(Π3)之间的范围中的第二电位(Π2)施加到所述第一致动器电极子单元(52b)上，使所述致动器电极(52)相对于所述定子电极(50)在第一方向(58a)上预偏移，所述第一致动器电极子单元(52b)相对于所述第二隔离层(52a)位于该第一方向上。
3.如权利要求1所述的方法，其中，通过将位于施加到所述第一致动器电极子单元(52b)上的第二电位(Π2)与施加到所述第二定子电极子单元(50c)和所述第二致动器电极子单元(52c)上的第三电位(Π3)之间的范围中的第一电位(Π1)施加到所述第一定子电极子单元(52b)上，使所述致动器电极(52)相对于所述定子电极(50)在第二方向(58b)上预偏移，所述第二致动器电极子单元(52c)相对于所述第二隔离层(52a)位于该第二方向上。
4.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过减小施加到所述第一定子电极子单元(50b)上的第一电位(Π1)与施加到所述第一致动器电极子单元(52b)上的第二电位(Π2)之间的差，使所述致动器电极(52)相对于所述定子电极(50)从第一终端位置继续偏移到第二终端位置中。
5.如权利要求4所述的方法，其中，通过使施加到所述第一定子电极子单元(50b)上的第一电位(Π1)与施加到所述第一致动器电极子单元(52b)上的第二电位(Π2)相等并且增加施加到所述第二定子电极子单元(50c)和所述第二致动器电极子单元(52c)上的第三电位(Π3)与施加到所述第一定子电极子单元(50b)上的第一电位(Π1)之间的差，使所述致动器电极(52)相对于所述定子电极(50)从第二终端位置继续偏移到第三终端位置中。
6.用于运行静电驱动装置的方法，所述静电驱动装置具有定子电极(50)和致动器电极(52)，它们这样构造为多层电极，使得至少一个第一隔离层(50a)将所述定子电极(50)分成至少一个第一定子电极子单元(50b)和一个第二定子电极子单元(50c)并且至少一个第二隔离层(52a)将所述致动器电极(52)分成至少一个第一致动器电极子单元(52b)和一个第二致动器电极子单元(52c)，其中，所述致动器电极(52)在其无电压的初始位置中在定子电极子单元(50b，50c)与致动器电极子单元(52b，52c)之间没有施加电压的情况下这样相对于所述定子电极(50)设置，使得所述第一致动器电极子单元(52b)比所述第二致动器电极子单元(52c)具有更小的至所述第一定子电极子单元(50b)的距离，该方法具有以下步骤：
使所述致动器电极(52)相对于所述定子电极(50)从其无电压的初始位置预偏移到一个终端位置中，在该终端位置中所述致动器电极(52)这样相对于所述定子电极(50)设置，使得所述第一致动器电极子单元(52b)与所述第二定子电极子单元(50c)之间的第一距离小于所述第二致动器电极子单元(52c)与所述第一定子电极子单元(50b)之间的第二距离；以及
通过将第一电位(Π1)施加到所述第一定子电极子单元(50b)和所述第一致动器电极子单元(52b)上，将一与第一电位(Π1)不同的第二电位(Π2)施加到所述第二定子电极子单元(52c)和所述第二致动器电极子单元(52c)上，并且增加第一电位(Π1)与第二电位(Π2)之间的差，使所述致动器电极(52)相对于所述定子电极(50)继续偏移，由此减小所述第一致动器电极子单元(52b)与所述第二定子电极子单元(50c)之间的第一距离并且增加所述第二致动器电极子单元(52c)与所述第一定子电极子单元(50b)之间的第二距离。
7.如权利要求6所述的方法，其中，为了使所述致动器电极(52)相对于所述定子电极(50)预偏移，将所述定子电极(50)这样耦合到第二定子电极(60)上并且将所述致动器电极(52)这样耦合到第二致动器电极(62)上，使得通过相对于所述第二定子电极(60)调整所述第二致动器电极(62)来相对于所述定子电极(50)调整所述致动器电极(52)，并且在所述第二致动器电极(62)与所述第二定子电极(60)之间施加一个不等于零的偏移电压用于调整所述第二致动器电极(62)。
8.用于运行静电驱动装置的方法，所述静电驱动装置具有定子电极和致动器电极，它们这样构造为多层电极，使得至少一个第一隔离层将所述定子电极分成至少一个第一定子电极子单元和一个第二定子电极子单元并且至少一个第二隔离层将所述致动器电极分成至少一个第一致动器电极子单元和一个第二致动器电极子单元，其中，所述致动器电极或所述定子电极至少还包括第三隔离层，所述第三隔离层设置在所述第一定子电极子单元或所述第一致动器电极子单元上并且将所述第一定子电极子单元或所述第一致动器电极子单元与一个另外的电极子单元分开，其中，所述致动器电极在其无电压的初始位置中在定子电极子单元与致动器电极子单元之间没有施加电压的情况下这样相对于所述定子电极设置，使得所述第一致动器电极子单元比所述第二致动器电极子单元具有更小的至所述第一定子电极子单元的距离，该方法具有以下步骤：
通过将第一电位施加到所述第一定子电极子单元和所述第一致动器电极子单元上，将一与第一电位不同的第二电位施加到所述第二定子电极子单元和所述第二致动器电极子单元上，并且将一与第二电位不同的第三电位施加到所述另外的电极子单元上，使所述致动器电极相对于所述定子电极从其无电压的初始位置预偏移到终端位置中。
9.静电驱动装置，具有：
定子电极(50)和致动器电极(52)，它们这样构造为多层电极，使得至少一个第一隔离层(50a)将所述定子电极(50)分成至少一个第一定子电极子单元(50b)和一个第二定子电极子单元(50c)并且至少一个第二隔离层(52a)将所述致动器电极(52)分成至少一个第一致动器电极子单元(52b)和一个第二致动器电极子单元(52c)；和
控制装置(54)，它被设计用于将电位(Π1，Π2，Π3)施加到所述第一定子电极子单元(50b)、所述第二定子电极子单元(50c)、所述第一致动器电极子单元(52b)和所述第二致动器电极子单元(52c)上；
其中，所述致动器电极(52)在其无电压的初始位置中在定子电极子单元(50b，50c)与致动器电极子单元(52b，52c)之间没有施加电压的情况下这样相对于所述定子电极(50)设置，使得所述第一致动器电极子单元(52b)比所述第二致动器电极子单元(52c)具有更小的至所述第一定子电极子单元(50b)的距离，并且
所述控制装置(54)在第一运行模式中被设计用于，将第一电位(Π1)施加到所述第一定子电极子单元(50b)上，将一与第一电位(Π1)不同的第二电位(Π2)施加到所述第一致动器电极子单元(52b)上并且将一与第一电位(Π1)和第二电位(Π2)不同的第三电位(Π3)施加到所述第二定子电极子单元(50c)和所述第二致动器电极子单元(52c)上。
10.如权利要求9所述的静电驱动装置，其中，所述控制装置(54)附加地在第二运行模式中被设计用于减小施加到所述第一定子电极子单元(50b)上的第一电位(Π1)与施加到所述第一致动器电极子单元(52b)上的第二电位(Π2)之间的差。
11.如权利要求9或10所述的静电驱动装置，其中，所述控制装置(54)附加地在第三运行模式中被设计用于使施加到所述第一定子电极子单元(50b)上的第一电位(Π1)与施加到所述第一致动器电极子单元(52b)上的第二电位(Π2)相等并且增加施加到所述第二定子电极子单元(50c)和所述第二致动器电极子单元(52c)上的第三电位(Π3)与施加到所述第一定子电极子单元(50b)上的第一电位(Π1)之间的差。
12.如权利要求11所述的静电驱动装置，其中，所述控制装置(54)附加地被这样设计，使得所述控制装置在所述致动器电极(52)相对于所述定子电极(50)从其无电压的初始位置预偏移到第一终端位置时转换到第一运行模式中，在所述致动器电极(52)相对于所述定子电极(50)从第一终端位置继续偏移到第二终端位置时转换到第二运行模式中并且在所述致动器电极(52)相对于所述定子电极(50)从第二终端位置继续偏移到第三终端位置时转换到第三运行模式中。
13.静电驱动装置，具有：
定子电极(50)和致动器电极(52)，它们这样构造为多层电极，使得至少一个第一隔离层(50a)将所述定子电极(50)分成至少一个第一定子电极子单元(50b)和一个第二定子电极子单元(50c)并且至少一个第二隔离层(52a)将所述致动器电极(52)分成至少一个第一致动器电极子单元(52b)和一个第二致动器电极子单元(52c)；和
控制装置(55)，它被设计用于将电位(Π1，Π2，Π3)施加到所述第一定子电极子单元(50b)、所述第二定子电极子单元(50c)、所述第一致动器电极子单元(52b)和所述第二致动器电极子单元(52c)上；
其中，所述致动器电极(52)在其无电压的初始位置中在定子电极子单元(50b，50c)与致动器电极子单元(52b，52c)之间没有施加电压的情况下这样相对于所述定子电极(50)设置，使得所述第一致动器电极子单元(52b)比所述第二致动器电极子单元(52c)具有更小的至所述第一定子电极子单元(50b)的距离，并且
所述控制装置(54)在第一运行模式中被设计用于，将第一电位(Π1)施加到所述第一定子电极子单元(50b)和所述第一致动器电极子单元(52b)上，将一与第一电位(Π1)不同的第二电位(Π3)施加到所述第二定子电极子单元(50c)和所述第二致动器电极子单元(52c)上并且增加第一电位(Π1)与第二电位(Π3)之间的差。
14.如权利要求13所述的静电驱动装置，具有：
耦合到所述定子电极(50)上的第二定子电极(60)；和
耦合到所述致动器电极(52)上的第二致动器电极(62)，其中，通过相对于所述第二定子电极(60)调整所述第二致动器电极(62)来相对于所述定子电极(50)调整所述致动器电极(52)；
其中，所述控制装置(54)在运行模式中附加地被设计用于，在所述第二致动器电极(62)与所述第二定子电极(60)之间施加一个不等于零的偏移电压，通过所述偏移电压能相对于所述第二定子电极(60)调整所述第二致动器电极(62)。
15.静电驱动装置，具有：
定子电极和致动器电极，它们这样构造为多层电极，使得至少一个第一隔离层将所述定子电极分成至少一个第一定子电极子单元和一个第二定子电极子单元并且至少一个第二隔离层将所述致动器电极分成至少一个第一致动器电极子单元和一个第二致动器电极子单元，其中，所述致动器电极或所述定子电极至少还包括一个第三隔离层，所述第三隔离层设置在所述第一定子电极子单元或所述第一致动器电极子单元上并且将所述第一定子电极子单元或所述第一致动器电极子单元与一个另外的电极子单元分开；和
控制装置，它被设计用于将电位施加到所述第一定子电极子单元、所述第二定子电极子单元、所述第一致动器电极子单元、所述第二致动器电极子单元和所述另外的电极子单元上；
其中，所述致动器电极在其无电压的初始位置中在定子电极子单元与致动器电极子单元之间没有施加电压的情况下这样相对于所述定子电极设置，使得所述第一致动器电极子单元比所述第二致动器电极子单元具有更小的至所述第一定子电极子单元的距离，并且
所述控制装置在一运行模式中被设计用于，将第一电位施加到所述第一定子电极子单元和所述第一致动器电极子单元上，将一与第一电位不同的第二电位施加到所述第二定子电极子单元和所述第二致动器电极子单元上并且将一与第二电位不同的第三电位施加到所述另外的电极子单元上。
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