JP2009134248A - 絞り機能を有する超小型シャッター、その製造方法およびそれを備えたマイクロカメラモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、高速で作動し、絞り機能をすることができる超小型シャッターを提供することである。
【解決手段】絞り機能を有する超小型シャッター１００は、光が通過でき、イメージセンサに対応するサイズで形成される円形の透明部１１３を有するベース板１１０と、光を遮断する材質により複数形成され、正多角形をなすように配置して透明部１１３を覆い、それぞれ透明部１１３の周縁に固定される固定部１２０ａと固定部側に巻き込まれる可動部１２０ｂとを備える複数個のロールアップブレード１２０と、印加することで稼動させる複数個のロールアップブレードの広がり程度を制御する制御部１５０と、を含む。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は光学シャッター装置に関し、より詳細には、絞り機能を有する超小型シャッター、その製造方法およびそれを備えたマイクロカメラモジュールに関する。

一般に、デジタル技術が発達することにより、移動通信端末、携帯用ゲーム器、ＰＤＡ、ＰＭＰ、デジタルビデオカメラなどのような携帯用デジタル機器はカメラ機能を有する。

このような携帯用デジタル機器に設けられるカメラユニットは、一般カメラと同様に、写真撮影が可能とするシャッターを含む。

ところが、携帯用デジタル機器は携帯性を向上させるために小型化が要求される。従って、携帯用デジタル機器に使用されるカメラユニットは、電子シャッター（ｅｌｅｔｒｏｎｉｃ ｓｈｕｔｔｅｒ）を使用することが一般である。

しかし、一般カメラと同等の良質の写真を撮影するためには、機械式シャッター（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｈｕｔｔｅｒ）を使用することが好ましい。

このような携帯用デジタル機器に使用されるカメラユニットのように、小型化が必要なカメラユニットに使用可能な機械式シャッターとして、リーフシャッター（ｌｅａｆ ｓｈｕｔｔｅｒ）がある。しかしながら、このような従来技術によるリーフシャッターを小型化するには限界があり、動作速度が遅いという問題点がある。これにより、従来技術による機械式シャッターは、小型化などの技術的な問題と製造コストの問題により、携帯用デジタル機器に適用することが困難であった。

更に、絞りを使用する場合にはシャッターとは別に製造した絞りユニットを設けなければならないため、カメラユニットを小型化するのに限界があった。
韓国公開特許 第２００７−０３０８７１号 米国特許 ＵＳ６２２６１１６

本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、超小型に製造でき、高速動作が可能であり、絞り機能を有する超小型シャッター、その製造方法およびそれを備えるマイクロカメラモジュールを提供することにある。

上記のような本発明の目的は、光が通過でき、イメージセンサに対応するサイズで形成される円形の透明部を有するベース板と、光を遮断する材質により複数形成され、正多角形をなすように配置して前記透明部を覆い、それぞれ前記透明部の周縁に固定される固定部と固定部側に巻き込まれる（ｒｏｌｌｕｐ）可動部とを備える複数個のロールアップブレード（ｒｏｌｌｕｐ Ｂｌａｄｅ）と、印加することで稼動される前記複数個のロールアップブレードの広がり（ｕｎｒｏｌｌ）程度を制御する制御部と、を含む絞り機能を備える超小型シャッターを提供することにより達成できる。

前記複数個のロールアップブレードのそれぞれは、三角形の薄膜から形成されることが好ましい。

このとき、前記複数個のロールアップブレードのそれぞれは、前記ベース板と接する下部絶縁層と、前記下部絶縁層の上側に形成される上部電極と、を含み、前記下部絶縁層と前記上部電極とは、前記可動部が前記固定部側に巻き込まれるように、互いに異なる残留応力を有するように形成され、前記制御部から電圧を印加することができる。

また、前記上部電極は、引張残留応力を有するように形成することが好ましい。

また、前記複数個のロールアップブレードのそれぞれは、前記ベース板と接する下部絶縁層と、前記下部絶縁層の上側に形成される圧電駆動層と、を含むように形成することができる。

また、前記複数個のロールアップブレードのそれぞれは、前記ベース板と接する圧電駆動層と、前記圧電駆動層の上側に形成される絶縁層と、を含むように形成することができる。

また、前記圧電駆動層は、第１電極層、圧電層、第２電極層の層状構造に形成され、前記第１電極層または第２電極層には、前記圧電駆動層を動作させ、前記絶縁層を広げることができる電圧を印加することが好ましい。

また、前記複数個のロールアップブレードのそれぞれは、隣接するロールアップブレードが互いに一部分が重畳するように設けることができる。

このとき、前記複数個のロールアップブレードのそれぞれは、少なくとも２層に形成することが好ましい。

また、前記複数個のロールアップブレードのそれぞれは、巻き込まれる方向に対して直角に形成される複数個のプリーツ（Ｐｌｅａｔ）を含むことが好ましい。

また、前記ベース板は、透明基板と、前記透明基板の上側に設けられる透明電極と、を含むように形成することができる。

また、前記透明基板には、光学部品を形成することができる。

また、前記制御部は、前記複数個のロールアップブレードの広がり程度を３段階以上に制御することが好ましい。

また、前記制御部は磁力を用いて前記複数個のロールアップブレードの広がり程度を制御するように形成することができる。

また、本発明に係る超小型シャッターにおいて、前記ベース板は、前記複数個のロールアップブレードの上側に設けられるカバーを更に含むことができる。

本発明の他の側面において、上記のような本発明の目的は、光が通過でき、イメージセンサに対応するサイズで形成される透明部を有するベース板と、光を遮断する材質で前記ベース板に薄膜形状で形成され、前記透明部を覆うように、前記透明部の周縁部に固定される固定部と、固定部側に巻き込まれて巻き込む方向が互いに逆になる可動部とを備える一対のロールアップブレードと、前記ベース板と前記一対のロールアップブレードとに電気的に接続され、前記一対のロールアップブレードの広がり程度を制御する制御部と、を含む絞り機能を備える超小型シャッターを提供することにより達成できる。

このとき、前記制御部は、前記一対のロールアップブレードがスリットを形成し、前記スリットが前記透明部の一方から反対方向に移動するように前記一対のロールアップブレードを制御することができる。

本発明の他の側面において、上記のような本発明の目的は、イメージセンサと、前記イメージセンサの上側に設けられ、前記イメージセンサに対応するように形成され光が通過する透明部を備えるベース板と、光を遮断する材質で前記ベース板に薄膜形状で形成され、前記透明部の一方に固定される固定部と、前記透明部に対応する形状で形成され前記固定部側に巻き込まれる可動部とを備えるロールアップブレードと、前記ベース板と前記ロールアップブレードとに電気的に接続され、前記ロールアップブレードの広がり程度を少なくとも３段階以上に制御する制御部と、を含むマイクロカメラモジュールを提供することにより達成できる。

このとき、前記ロールアップブレードは、前記ベース板と接する下部絶縁層と、前記下部絶縁層の上側に形成され、引張残留応力を有する上部電極と、を含むように形成することが好ましい。

本発明の他の側面において、上記のような本発明の目的は、透明基板に透明電極層を形成するステップと、前記透明電極層の上側に透明部に対応される犠牲層を形成するステップと、前記犠牲層と透明電極層の上側にロールアップブレードに対応する形状で絶縁層を形成するステップと、前記絶縁層の上側に薄い電極層を形成するステップと、前記犠牲層を除去するステップと、を含む絞り機能を備える超小型シャッターの製造方法を提供することにより達成できる。

このとき、前記絶縁層と電極層とは、互いに異なる残留応力を有するように形成することが好ましい。

以下、添付の図面に基づいて本発明の実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッター、その製造方法およびそれを備えるマイクロカメラモジュールについて詳細に説明する。
但し、本発明を説明するにおいて、関連する公知の構成または機能に対する具体的な説明が本発明を不明にすると判断される場合は詳細説明は省略する。

[実施形態１］
図１Ａは、本発明の第１実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッターが開放されている状態を示す斜視図であり、図１Ｂは図１Ａの絞り機能を有する超小型シャッターが光を遮断した状態を示す斜視図であり、図１Ｃは図１Ａの絞り機能を有する超小型シャッターが絞りを形成した状態を示す斜視図である。図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ図１Ａ及び図１Ｂの絞り機能を有する超小型シャッターを線ＩＩ−ＩＩに沿って切断した断面図である。

図１Ａないし図２Ｂに示すように、本発明の第１実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッター１００は、ベース基板１１０、複数個のロールアップブレード１２０、および制御部１５０を含む。

図１Ａ及び図２Ａに示すように、ベース板１１０は光が通過できる透明基板１１１と、透明基板１１１の上側に形成された透明電極１１２を含む。透明電極１１２の上面には透明部１１３が形成される。本実施形態の場合には、透明部１１３が略円形で形成されている。しかし、透明部１１３は必要に応じて、円、三角形、楕円、台形、多角形、非定形の閉曲線図形など様々な形状に形成することができる。また、透明電極１１２の上面の透明部１１３の外側には、光が通過できないように不透明部１４０が形成されても良い。不透明部１４０は可視光線が透過することを遮断する光学的不透明材料から形成することができる。他の例として、透明電極１１２の上面の透明部１１３の外側に不透明部１４０を形成しなくても良い。この場合は、超小型シャッター１００が組立てられるカメラモジュールの別の部品が、透明部１１３の外側に光が通過することを遮断するように構成される。

透明基板１１１は、ガラス、石英、プラスチック、シリカなどの物質で形成され、透明電極１１２は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、導電性ポリマー（ｃｏｎｄｅｃｔｉｖｅ ｐｏｌｙｍｅｒ）などの物質で形成される。不透明部１４０は、クロム（Ｃｒ）で形成することができる。また、不透明部１４０は光学ブラック（Ｏｐｔｉｃａｌ ｂｌａｃｋ）の特性を有する物質でも形成することができる。

複数個のロールアップブレード１２０は、選択的にベース板１１０の透明部１１３を被せて光が透明部１１３を通過することを遮断できるように形成される。すなわち、複数個のロールアップブレード１２０に駆動力が印加されなければ、複数個のロールアップブレード１２０は巻き込まれた状態にあり、駆動力が印加されれば、複数個のロールアップブレード１２０が広がって透明部１１３を覆うことにより、光が透明部１１３を透過することを遮断する。このような複数個のロールアップブレード１２０は、それぞれ図２Ａ及び図２Ｂに示されているように、２つのレイヤ１２１、１２２で形成され、透明部１１３の縁部のベース板１１０に固定された固定部１２０ａと、固定部１２０ａ側に巻き込まれる可動部１２０ｂとを含む。すなわち、ロールアップブレード１２０は透明部１１３に対応するサイズで薄膜形状に形成され、ベース板１１０と接する下部絶縁層１２１と、下部絶縁層１２１の上側に形成される上部電極１２２とを含む。従って、複数個のロールアップブレード１２０は透明部１１３と対応するように、円、三角形、楕円、台形、非定形の閉曲線図形など様々な形状で形成することができ、複数個のロールアップブレード１２０の下部絶縁層１２１はベース板１１０の透明部１１３と接触するようになる。

本実施形態の場合は、複数個のロールアップブレード１２０が円形の透明部１１３の外側に設けられる。このとき、複数個のロールアップブレード１２０は円形の透明部１１３を完全に覆うように円形の透明部１１３を囲む正多角形を形成するように設けられる（図１Ｂ参照）。従って、それぞれのロールアップブレード１２０は透明部１１３の中心１１３ｃを頂点とする三角形で形成される。このとき、図１Ｂに示すように、三角形状のロールアップブレード１２０の底辺１２０ｄは正多角形の各辺に位置するようになる。従って、ロールアップブレード１２０の底辺部分はベース板１１０に固定される固定部１２０ａをなし、残りの部分が巻き込まれたり広げられたりして選択的に透明部１１３を覆う可動部１２０ｂを形成する。本実施形態においては、図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、複数個のロールアップブレード１２０が正十二角形をなすように形成される。正多角形の辺の個数が多くなるほど複数個のロールアップブレード１２０によって形成される絞りホール１０１は円形に近い形をする。

また、ロールアップブレード１２０が一定の方向に巻き込まれるように可動部１２０ｂに複数のプリーツ１２０ｃを形成することができる。図１Ａに示されているようにロールアップブレード１２０が巻き込まれるようにするためには、ロールアップブレード１２０の動作方向（矢印Ａ）に対して直角になるように、ロールアップブレード１２０の可動部１２０ｂに複数個のプリーツ１２０ｃを形成することが好ましい。

ロールアップブレード１２０は駆動力が印加されなければ、可動部１２０ｂが巻き込まれた状態を維持できるように、下部絶縁層１２１と上部電極１２２とは互いに異なる残留応力を有する。ロールアップブレード１２０の残留応力の分布の一例が図３Ａに示されている。図３Ａによると、上部電極１２２は引張残留応力（σ１）を有し、下部絶縁層１２１は圧縮残留応力（σ２）を有している。従って、上部電極１２２に駆動力が印加されなければ、上部電極１２２は引張残留応力（σ１）によって圧縮される方向に力を受け、下部絶縁層１２１は圧縮残留応力（σ２）によって引張する方向に力を受ける。従って、ロールアップブレード１２０は、図３Ｂに示すように、上部電極１２２の上側に巻き込まれて上部電極１２２が丸く曲げられる。図３Ｂにおいて、Ｒ１は、丸く曲げられたロールアップブレード１２０の上部電極１２２の曲率半径を示す。

また、図４Ａに示すように、ロールアップブレード１２０の上部電極１２２が引張残留応力（σ１）を有し、下部絶縁層１２１は残留応力を有しない場合には、上部電極１２２にのみ引張残留応力（σ１）によって圧縮する方向に力が印加されるため、ロールアップブレード１２０が上部電極１２２の上側の方に丸く曲げられるようになる。この場合、上部電極１２２の曲率半径Ｒ２はＲ１より大きい。

また、図４Ｂに示すように、ロールアップブレード１２０の上部電極１２２が引張残留応力（σ１）を有し、下部絶縁層１２１は上部電極１２２の引張残留応力（σ１）より小さい引張残留応力（σ３）を有している場合にも、上部電極１２２に作用する圧縮力が下部絶縁層１２１に作用する圧縮力より大きいため、ロールアップブレード１２０は上部電極１２２の上側の方に丸く曲げられる。この場合、上部電極１２２の曲率半径Ｒ３はＲ２より大きい。

従って、本発明に使用されるロールアップブレード１２０は、上部電極１２２の残留応力（σ１）と下部絶縁層１２１の残留応力（σ２、σ３）とを適切に調節することにより、ロールアップブレード１２０の可動部１２０ｂが巻き込まれる曲率を調節することができる。ロールアップブレード１２０の可動部１２０ｂの曲率半径を小さくし、ロールアップブレード１２０が図１Ａ及び図２Ａに示されているように１回転以上巻き込まれるようにすると、シャッター１００の高さを低くすることができる。

ロールアップブレード１２０の下部絶縁層１２１は、ＰＥＣＶＤ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＯ_２、Ｐａｒｙｌｅｎｅなどの物質を利用して製造することができ、上部電極１２２としてはＣｒ、Ａｌ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｃｕなどの物質を利用して製造することができる。また、ロールアップブレード１２０の下部絶縁層１２１と上部電極１２２との少なくとも一つは可視光を遮断できる光学ブラック（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｌａｃｋ）の特性を有する物質で製造することが好ましい。

図５Ａ及び図５Ｂは、ロールアップブレード１２０’、１２０’’の別の例を示す。

図５Ａ及び図５Ｂに示されたロールアップブレード１２０’、１２０’’は、２つのレイヤのうち１レイヤが圧電駆動層１２５、１２７として形成される。

図５Ａに示されたロールアップブレード１２０’は、下部に絶縁層１２４が形成され、絶縁層１２４の上側に圧電駆動層１２５が形成される。このとき、ロールアップブレード１２０’が上側に巻き込まれるようにするためには、下部の絶縁層１２４は圧縮残留応力を有し、上部の圧電駆動層１２５は引張残留応力を有するように形成される。

図５Ｂに示されたロールアップブレード１２０’’は、下部に圧電駆動層１２７が形成され、圧電駆動層１２７の上部に絶縁層１２６が形成される。ロールアップブレード１２０’’が上側に巻き込まれるようにするため、下部の圧電駆動層１２７は圧縮残留応力を有し、上部の絶縁層１２６は引張残留応力を有するように形成される。ここで、圧電駆動層１２５、１２７は層状構造を有し、第１電極層１２５ａ、１２７ａ、圧電層１２５ｂ、１２７ｂ、第２電極層１２５ｃ、１２７ｃから形成される。従って、図５Ｂにおいて、ロールアップブレード１２０’’が接触するベース板１１０の透明電極１１２の上側には、圧電駆動層１２７の第２電極層１２７ｃが透明電極１１２と接触することを防止できるように透明なベース絶縁層１１７を形成する。

このとき、ベース板１１０の透明電極１１２に最も近いロールアップブレード１２０’、１２０’’の圧電駆動層１２５、１２７の電極層１２５ｃ、１２７ｃには、ロールアップブレード１２０’、１２０’’が広げられる静電力を発生させる電圧が印加される。すなわち、圧電駆動層１２５、１２７の２つの電極層１２５ａ、１２５ｃ、１２７ａ、１２７ｃのうち透明電極１１２に近い電極層１２５ｃ、１２７ｃは電極層１２５ｃ、１２７ｃと透明電極１１２との間で静電力を発生させ、圧電駆動層１２５、１２７の他の電極層１２５ａ、１２７ａとの間には圧電駆動力を発生させる電極として使用される。

例えば、図５Ａのように圧電駆動層１２５が絶縁層１２４の上側にある場合には、圧電駆動層１２５の第２電極層１２５ｃとベース板１１０の透明電極１１２との間に静電力が発生し、圧電駆動層１２５の第１電極層１２５ａと第２電極層１２５ｃとの間には圧電駆動力が発生するように、透明電極１１２、第１電極層１２５ａ、及び第２電極層１２５ｃに電圧が印加される。例えば、圧電駆動層１２５の第２電極層１２５ｃに＋５Ｖの電圧を印加し、透明電極１１２と第１電極層１２５ａに０Ｖを印加する。このように圧電駆動層１２５と透明電極１１２に電圧を印加すると、透明電極１１２と第２電極層１２５ｃとの間には静電力が発生し、第１電極層１２５ａと第２電極層１２５ｃとの間には圧電駆動力が発生し、ロールアップブレード１２０’を圧電駆動力と静電力とで同時に駆動させることができる。前記の説明において、透明電極１１２と第１電極層１２５ａと第２電極層１２５ｃとに印加される電圧は一例に過ぎず、様々な方法で電圧を印加することができる。

また、図５Ｂに示すように、圧電駆動層１２７が絶縁層１２６の下側にある場合には、圧電駆動層１２７の第２電極層１２７ｃと透明電極１２２との間に静電力が発生し、圧電駆動層１２７の第１電極層１２７ａと第２電極層１２７ｃとの間には圧電駆動力が発生するように、透明電極１１２、第１電極層１２７ａ、及び第２電極層１２７ｃに電圧を印加する。このように圧電駆動層１２５、１２７の一つの電極層１２５ｃ、１２７ｃを静電力駆動のための電極として使用すると、圧電駆動力と静電力とを同時に使用し、ロールアップブレード１２０’、１２０’’の広がり程度を制御することができる。

上記の説明のように、ロールアップブレード１２０’、１２０’’が圧電駆動層１２５、１２７を含むように構成すると、ロールアップブレード１２０’，１２０’’と透明電極１１２との間に作用する静電力と圧電駆動層１２５、１２７の圧電駆動力とを利用してロールアップブレード１２０’、１２０’’を広げることができる。従って、ロールアップブレード１２０’、１２０’’を動作させるために必要な電圧を低くできる効果を有する。

また図１Ａないし図２Ｂを参照すると、制御部１５０は複数個のロールアップブレード１２０の上部電極１２２とベース板１１０の透明電極１１２とに所定の電圧を印加してロールアップブレード１２０の可動部１２０ｂを広げることにより透明部１１３に密着するようにする。制御部１５０は、複数個のロールアップブレード１２０とベース板１１０に印加する電圧の大きさを調節することにより、ロールアップブレード１２０の可動部１２０ｂが広がる程度を色んな段階で制御することができる。ロールアップブレード１２０の可動部１２０ｂが広がる程度によって光が通過できる透明部１１３の面積が変化するため、ロールアップブレード１２０の可動部１２０ｂが広がる程度によって透明部１１３を通過する光量が変化するようになる。従って、複数個のロールアップブレード１２０が絞り機能を行なうことができる。

以下、上記のような本発明の第１実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッター１００の作用について、図１Ａないし図２Ｂを参照して詳細に説明する。

制御部１５０が複数個のロールアップブレード１２０に電圧を印加しなければ、複数個のロールアップブレード１２０は、図１Ａ及び図２Ａに示すように、可動部１２０ｂが巻き込まれた状態で固定部１２０ａの上に位置する。この場合は、ベース板１１０の透明部１１３が完全に開放されているため、最大量の光が透明部１１３を通過するようになる。

この状態で、制御部１５０がシャッターの作動信号を受けると、制御部１５０は複数個のロールアップブレード１２０の上部電極１２２とベース板１１０の透明電極１１２とにシャッター電圧を印加する。複数個のロールアップブレード１２０と透明電極１１２との間にシャッター電圧が印加されると、複数個のロールアップブレード１２０の可動部１２０ｂと透明電極１１２との間の静電力により、ロールアップブレード１２０の可動部１２０ｂが漸次広がって図１Ｂ及び図２Ｂのように透明部１１３を覆うようになる。複数個のロールアップブレード１２０の可動部１２０ｂがベース板１１０の透明部１１３を完全に覆うと、光が遮断される。ここで、シャッター電圧とは、複数個のロールアップブレード１２０の可動部１２０ｂを完全に広げてベース板１１０の透明部１１３に密着させられる大きさの電圧のことを言う。

この状態で、制御部１５０が複数個のロールアップブレード１２０に印加するシャッター電圧を遮断すると、複数個のロールアップブレード１２０の可動部１２０ｂは残留応力によって自ら反時計方向に巻き込まれ、図１Ａ及び図２Ａに示すように、固定部１２０ａ上に位置するようになる。すると、ベース板１１０の透明部１１３が開放されるため、光が開放された透明部１１３を通過することができる。

また、本発明に係る超小型シャッター１００を絞りとして使用する場合には、制御部１５０が複数個のロールアップブレード１２０の上部電極１２２と透明電極１１２との間にシャッター電圧より小さい電圧を印加する。複数個のロールアップブレード１２０と透明電極１１２との間に電圧が印加されると、印加された電圧の大きさに応じて複数個のロールアップブレード１２０の可動部１２０ｂが、図１Ｃに示すように、透明部１１３の一部を被せて中央に略円形の絞りホール１０１を形成するようになる。従って、光はこの絞りホール１０１を介して透明部１１３を通過するようになる。制御部１５０は複数個のロールアップブレード１２０に印加される電圧の大きさを制御することにより、絞りホール１０１の大きさを任意で制御することができる。従って、制御部１５０が透明部１１３を通過する光量を調節することができる。制御部１５０は複数個のロールアップブレード１２０に印加される電圧の大きさを制御することにより、複数個のロールアップブレード１２０の広がり程度を、ロールアップブレード１２０が完全に巻き込まれた状態、完全に広げられた状態、一部のみ広げられた状態の少なくとも３段階以上に制御することができる。

このように、本発明の第１実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッター１００は、複数個のロールアップブレード１２０が薄膜形状で形成されているため、低電力で駆動可能である。従って、電力の消耗が少なく、制御が容易である。また、ロールアップブレード１２０が薄膜で形成され慣性質量が少ないため、高速の動作が可能である。また、複数個のロールアップブレード１２０を正多角形で配置すると、絞りホール１０１を円形に近似するようにできる利点がある。

以上では、ロールアップブレード１２０の広がり程度を制御する駆動力として静電力を使用する場合について説明したが、他の例として、ロールアップブレード１２０とベース板１１０との間に選択的に磁力を発生することができるように構成し、この磁力を利用してロールアップブレード１２０の広がり程度を制御することもできる。

図６には、光の遮断効果を上げるために、隣接するロールアップブレード２２０が部分的に互いに重畳するように形成された複数個のロールアップブレード２２０を備えた超小型シャッター２００が示されている。このとき、複数個のロールアップブレード２２０は複数層に形成することができる。例えば、複数個のロールアップブレード２２０のうち、奇数番目のロールアップブレード（図６のｎ１、ｎ３）は１レイヤに形成し、偶数番目のロールアップブレード（図６のｎ２、ｎ４）は２レイヤに形成する。このとき、図６に示されているように、１レイヤと２レイヤのロールアップブレード２２０の両辺の一部分２２１が互いに重畳するようにすれば、隣接するロールアップブレード２２０の間に光が通過することを完全に遮断することができる。

また、図６には示されていないが、複数個のロールアップブレード２２０は、上述した奇数番目のロールアップブレードからなる１レイヤと、偶数番目のロールアップブレードからなる２レイヤのほか、複数個のロールアップブレード２２０の頂点が集まる中心をカバーする中心カバー用レイヤ（不図示）を更に形成して３つの層に形成することもできる。また、複数個のロールアップブレード２２０はそれぞれのロールアップブレード２２０をそれぞれ異なるレイヤに形成することもできる。

複数個のロールアップブレードを保護するために、その上にカバーを設けても良い（図１０参照）。

［実施形態２］
図７Ａないし図７Ｃは、本発明の第２実施形態であって２４個のロールアップブレード３２０を有する超小型シャッター３００を示す。すなわち、複数個のロールアップブレード３２０が正二十四角形をなすように配置されている。図７Ａは、ベース板１１０の透明部１１３が開放された状態を示し、図７Ｃは複数個のロールアップブレード３２０が透明部１１３を完全に覆い光を遮断した状態を示す。図７Ｂは、複数個のロールアップブレード３２０にシャッター電圧より小さい所定の電圧が印加され、複数個のロールアップブレード３２０が、完全に開放された場合の透明部１１３より直径の小さい絞りホール３０１を形成した場合を示す。図７Ｂの絞りホール３０１が図１Ｃの絞りホール１０１より更に円形に近接していることが分る。複数のロールアップブレード３２０それぞれの構造は、上述した第１実施形態に係る超小型シャッター１００のロールアップブレード１２０と同様であるので、詳細な説明は省略する。

制御部１５０は、複数個のロールアップブレード３２０に電圧を印加してロールアップブレード３２０の広がり程度を多段階で制御する。制御部１５０が複数個のロールアップブレード３２０にシャッター電圧を印加すると、すべてのロールアップブレード３２０が広がり、円形の透明部１１３を覆い光を遮断するようになる。制御部１５０がシャッター電圧を遮断すると、複数個のロールアップブレード３２０は可動部３２０ｂが上側に巻き込まれ、固定部３２０ａの上に位置するようになる。これにより、ベース板１１０の透明部１１３が完全に開放される。

もし、制御部１５０がシャッター電圧より小さい電圧を複数個のロールアップブレード３２０に印加すると、複数個のロールアップブレード３２０は、図７Ｂに示すように、中央に絞りホール３０１を形成するようになる。これにより、光はこの絞りホール３０１を介して透明部１１３を通過するようになる。制御部１５０は複数個のロールアップブレード３２０に印加される電圧の大きさを制御することで、絞りホール３０１のサイズがほぼ直線的に変化するように制御することができる。従って、本発明に係る超小型シャッター３００を絞りとして利用することが可能である。

［実施形態３］
図８Ａ及び図８Ｂは、本発明の第３実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッター４００を示す斜視図である。

図８Ａ及び図８Ｂに示すように、本発明の第３実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッター４００は、ベース板４１０、ロールアップブレード４２０、及び制御部４３０を含む。

ベース板４１０は、透明基板４１１と、透明基板４１１の上側に形成される透明電極４１２とを含む。透明電極４１２の上面には透明部４１３が形成される。本実施形態の場合は、透明部４１３が長方形に形成されている。しかし、透明部４１３は必要に応じて円、三角形、楕円、台形、多角形、非定形の閉曲線図形など様々な形状に形成することができる。また、透明部４１３の外側の、透明電極４１２の上面には光が通過できないように不透明部４１４が形成されても良い。

ロールアップブレード４２０は選択的にベース板４１０の透明部４１３をカバーして光が透明部４１３を通過することを遮断できるように形成される。すなわち、ロールアップブレード４２０に駆動力が印加されなければ、ロールアップブレード４２０は巻き込まれた状態にあり、駆動力が印加されれば、ロールアップブレード４２０が広がって透明部４１３をカバーし、光が透明部４１３を透過することを遮断する。ロールアップブレード４２０は２つの層に形成され、図８Ａに示すように、透明部４１３の一方にベース板４１０に固定された固定部４２０ａと、固定部４２０ａ側に巻き込まれる可動部４２０ｂとを含む。また、ロールアップブレード４２０が動作する方向に対して直角方向に、ロールアップブレード４２０の可動部４２０ｂには複数のプリーツ４２０ｃが形成されても良い。

制御部４３０は、ロールアップブレード４２０に電圧を印加し、ロールアップブレード４２０の広がり程度を多段階で制御する。

本実施形態に係る超小型シャッター４００は、１つのロールアップブレード４２０が透明部４１３を開閉する点の以外はその構成および作用が上述した第１実施形態に係る超小型シャッター１００と同様であるので、詳細な説明は省略する。

［実施形態４］
図９Ａないし図９Ｃは、本発明の第４実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッター５００を示す斜視図である。

図９Ａないし図９Ｃに示すように、本発明の第４実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッター５００は、ベース板５１０、一対のロールアップブレード５２０、５３０、及び制御部５５０を含む。

ベース板５１０は、透明基板５１１と、透明基板５１１の上側に形成された透明電極５１２とを含む。透明電極５１２には、略長方形の透明部５１３が形成される。透明部５１３の外側には光を遮断する不透明部５４０が設けられ得る。このようなベース板５１０の構成は上述した第１実施形態に係る超小型シャッター１００と同様であるので、詳細な説明は省略する。

一対のロールアップブレード５２０、５３０は、透明部５１３を覆うことができるように、透明部５１３の片面に設けられている。一対のロールアップブレードは巻き込む方向が逆で、それぞれ両側に互いに対向する周縁部に固定されている。一対のロールアップブレード５２０、５３０は、それぞれが透明部５１３を完全に覆うことができる大きさで形成される。一対のロールアップブレード５２０、５３０の構造及び動作は、上述した第１実施形態に係る超小型シャッター１００のロールアップブレード１２０と同様であるので、詳細な説明は省略する。

制御部５５０は一対のロールアップブレード５２０、５３０に電圧を印加し、一対のロールアップブレード５２０、５３０の広がり程度を多段階で制御する。図９Ａは、制御部５５０が右側のロールアップブレード５３０にシャッター電圧を印加し、左側のロールアップブレード５２０には電圧を印加していない状態である。すると、右側のロールアップブレード５３０が広がって透明部５１３を覆うようになるため、光が透明部５１３を通過することができなくなる。図９Ｃは、制御部５５０が左側のロールアップブレード５２０にシャッター電圧を印加し、右側のロールアップブレード５３０には電圧を印加していない状態である。すると、左側のロールアップブレード５２０が広がって透明部５１３をカバーするようになるため、光が透明部５１３を通過することができなくなる。

図９Ｂは、本実施形態に係る超小型シャッター５００の動作を示す斜視図である。制御部５５０は、一対のロールアップブレード５２０、５３０に所定の電圧を印加し、一対のロールアップブレード５２０、５３０が接触せずに互いに一定間隔（Ｗ）の隙間を有するようにする。すると、一対のロールアップブレード５２０、５３０の間にスリット（Ｓｌｉｔ）５０１が形成され、このスリット５０１は光が通過する領域となる。次に、制御部５５０は、スリット５０１が透明部５１３の一方から反対側に移動するように、一対のロールアップブレード５２０、５３０を制御する。すなわち、制御部５５０が一方のロールアップブレード５２０、５３０に印加される電圧は増加し、他方のロールアップブレード５３０、５２０に印加される電圧を減少すると、スリット５０１が透明部５１３に沿って移動するようになる。従って、本発明に係る超小型シャッター５００は速度の速いスリットフォーカルプレーンシャッター（Ｓｌｉｔ ｆｏｃａｌ ｐｌａｎｅ ｓｈｕｔｔｅｒ）として使用することができる。

［実施形態５］
図１０は、本発明の一実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッター１００を備えたマイクロカメラモジュール６００の一例を概略的に示す断面図である。

図１０に示すように、マイクロカメラモジュール６００は、超小型シャッター１００、レンズユニット７００、イメージセンサ８００を含む。

超小型シャッター１００は複数個のロールアップブレード１２０を動作させてイメージセンサ８００に引込まれる光量を制御するもので、上述したように絞りとしても機能することができる。超小型シャッター１００のベース板１１０には、複数個のロールアップブレード１２０を保護するためのカバー１０２を設けることができる。また、超小型シャッター１００のベース板１１０の透明基板１１１には、透明部１１３を通過した光を調節するのに使用されるフィルタ、レンズなどのような光学部品７０１を一体で形成することができる。

レンズユニット７００は、超小型シャッター１００を通過した光がイメージセンサ８００に焦点を当てるようにする。図示していないが、レンズユニット７００は超小型シャッター１００の上側に設けることもできる。

イメージセンサ８００は、所望する解像度の写真が撮影できるように多くの画素（ピクセル）を有する。例えば、２００万〜８００万画素のイメージセンサ８００を使用することができる。従って、本発明の一実施形態に係る超小型シャッター１００が作動すると、イメージセンサ８００は使用者が所望する画像を形成するようになる。

［実施形態６］
以下、図１１Ａないし図１１Ｅを参照して本発明の一実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッター１００の製造方法について詳細に説明する。

本発明に係る絞り機能を有する超小型シャッター１００を製造する際は、ウェハレベルの半導体工程を利用する。図面においては、説明の便宜上、１つのロールアップブレード１２０を形成する過程のみ示している。

まず、透明基板１１１を用意し、その上に透明電極層１１２を形成する。透明基板１１１としては、ガラス（ｇｌａｓｓ）、石英（ｑｕａｒｔｚ）、プラスチック、シリカなどの物質を使用することができ、透明電極層１１２を形成するためには、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、Ｅｌｅｃｔｒｏ ａｃｔｉｖｅ ｐｏｌｙｍｅｒなどの物質を使用することができる。

透明電極層１１２の上に犠牲層１１８をパタニングして形成する。犠牲層１１８はロールアップブレード１２０の可動部１２０ｂの形状に対応するよう形成することができる。犠牲層１１８は、フォトレジスト、パリレン（Ｐａｒｙｌｅｎｅ）、ＰＥＣＶＤ ａ−Ｓｉ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ）、ｐｏｌｙ−Ｓｉ（Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ）などの物質を使用して形成する。

犠牲層１１８の上側にロールアップブレード１２０の下部絶縁層に該当する絶縁層１２１をパタニングして形成する。このとき、ロールアップブレード１２０の固定部１２０ａに該当する絶縁層部分１２１ａは、透明電極層１１２の上に形成される。絶縁層１２１は光学ブラックの特性を有する物質で形成することが好ましい。このような絶縁層１２１は、ＰＥＣＶＤ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＯ_２、Ｐａｒｙｌｅｎｅなどの物質を使用して形成することができる。

次に、絶縁層１２１の上面にロールアップブレード１２０の上部電極に該当する電極層１２２をパタニングして形成する。電極層１２２は金属またはその他の電極物質を使用して形成する。例えば、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｃｕなどの物質を使用して電極層１２２を形成することができる。また、電極層１２２は光学ブラックの特性を有する物質で形成することが好ましい。また、絶縁層１２１と電極層１２２から形成されるロールアップブレード１２０が自ら上側に巻き込まれるように、電極層１２２と絶縁層１２１との残留応力を適切に調整して形成する。

最後に、プラズマエッチング（ｐｌａｓｍａ ｅｔｃｈｉｎｇ）、気相エッチング（ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ ｅｔｃｈｉｎｇ）工程などを利用して犠牲層１１８を除去する。すると、ロールアップブレード１２０を形成する絶縁層１２１と電極層１２２とが残留応力の作用により、図１１Ｅに示すように、自ら上側、即ち反時計方向に巻き込まれるようになる。

このように、ウェハレベルの半導体工程を利用して超小型シャッター１００を製造する場合には、製造工程上のフォトマスクのデザインを変更してロールアップブレード１２０の個数を容易に調節することができる。従って、使用するロールアップブレード１２０の個数を容易に増やすことができる。また、半導体生産工程を利用するため、超小型シャッター１００を製造することが容易であり生産性が高い。必要な場合にはウェハレベルのレンズアレイ（ｌｅｎｓ ａｒｒａｙ）やイメージセンサモジュールと結合生産することも可能である。
以上、本発明の好適な実施形態を図示及び説明してきたが、本発明の技術的範囲は前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に基づいて定められ、特許請求の範囲において請求する本発明の要旨から外れることなく当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば誰もが多様な変形実施が可能であることは勿論のことであり、該変更した技術は特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲に属するものである。

本発明の第１実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッターが開放された状態を示す斜視図である。 図１Ａの絞り機能を有する超小型シャッターが光を遮断した状態を示す斜視図である。 図１Ａの絞り機能を有する超小型シャッターが絞りを形成した状態を示す斜視図である。 図１Ａの絞り機能を有する超小型シャッターを線ＩＩ−ＩＩに沿って切断した断面図である。 図１Ｂの絞り機能を有する超小型シャッターを線ＩＩ−ＩＩに沿って切断した断面図である。 本発明の一実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッターのロールアップブレードにおける残留応力の分布を示す部分断面図である。 図３Ａの残留応力の分布を有するロールアップブレードのローリングを示す部分断面図である。 それぞれ異なる残留応力の分布を有する本発明の一実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッターのロールアップブレードを示す部分断面図である。 それぞれ異なる残留応力の分布を有する本発明の一実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッターのロールアップブレードを示す部分断面図である。 それぞれ本発明の一実施形態に係る絞り機能を有する超小型のシャッターに使用可能なロールアップブレードの一例を示す部分断面図である。 それぞれ本発明の一実施形態に係る絞り機能を有する超小型のシャッターに使用可能なロールアップブレードの一例を示す部分断面図である。 複数個のロールアップブレードを重畳して形成した本発明の一実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッターを示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッターの動作を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッターの動作を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッターの動作を示す斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッターの動作を示す斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッターの動作を示す斜視図である。 本発明の第４実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッターの動作を示す斜視図である。 本発明の第４実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッターの動作を示す斜視図である。 本発明の第４実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッターの動作を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッターを備えたマイクロカメラモジュールを概略的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッターを製造する工程を示す工程図である。 本発明の一実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッターを製造する工程を示す工程図である。 本発明の一実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッターを製造する工程を示す工程図である。 本発明の一実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッターを製造する工程を示す工程図である。 本発明の一実施形態に係る絞り機能を有する超小型シャッターを製造する工程を示す工程図である。

符号の説明

１００、２００、３００、４００、５００ 超小型シャッター、
１１０、３１０、４１０、５１０ ベース板、
１１１、３１１、４１１、５１１ 透明基板、
１１２、３１２、４１２、５１２ 透明電極、
１１３、３１３、４１３、５１３ 透明部、
１４０、３４０、４４０、５４０ 不透明部、
１２０、３２０、４２０、５２０ ロールアップブレード、
１２１ 下部絶縁層、
１２２ 上部電極、
１５０、３５０、４３０、５５０ 制御部、
１０１、３０１ 絞りホール、
１０２ カバー、
５０１ スリット、
６００ マイクロカメラモジュール、
７００ レンズユニット、
８００ イメージセンサ。

Claims (23)

1. 光が通過でき、イメージセンサに対応するサイズで形成される円形の透明部を有するベース板と、
   光を遮断する材質により複数形成され、正多角形をなすように配置して前記透明部を覆い、それぞれ前記透明部の周縁に固定される固定部と固定部側に巻き込まれる可動部とを備える複数個のロールアップブレードと、
   印加することで稼動させる前記複数個のロールアップブレードの広がり程度を制御する制御部と、
   を含むことを特徴とする絞り機能を備える超小型シャッター。
2. 前記複数個のロールアップブレードのそれぞれは、三角形の薄膜から形成されることを特徴とする請求項１に記載の絞り機能を備える超小型シャッター。
3. 前記複数個のロールアップブレードのそれぞれは、
   前記ベース板と接する下部絶縁層と、
   前記下部絶縁層の上側に形成される上部電極と、を含み、
   前記下部絶縁層と前記上部電極とは、前記可動部が前記固定部側に巻き込まれるように、互いに異なる残留応力を有するように形成され、前記制御部から電圧を印加することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の絞り機能を備える超小型シャッター。
4. 前記上部電極は、引張残留応力を有するように形成されることを特徴とする請求項３に記載の絞り機能を備える超小型シャッター。
5. 前記複数個のロールアップブレードのそれぞれは、
   前記ベース板と接する絶縁層と、
   前記絶縁層の上側に形成される圧電駆動層と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の絞り機能を備える超小型シャッター。
6. 前記複数個のロールアップブレードのそれぞれは、
   前記ベース板と接する圧電駆動層と、
   前記圧電駆動層の上側に形成される絶縁層と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の絞り機能を備える超小型シャッター。
7. 前記圧電駆動層は、第１電極層、圧電層、第２電極層の層状構造に形成され、前記第１電極層または第２電極層には、前記圧電駆動層に圧電駆動力を発生させ、前記圧電駆動層と前記ベース板との間に静電力を発生させる電圧が印加されることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の絞り機能を備える超小型シャッター。
8. 前記複数個のロールアップブレードのそれぞれは、隣接するロールアップブレードが互いに一部分が重畳するように設けられたことを特徴とする請求項１に記載の絞り機能を備える超小型シャッター。
9. 前記複数個のロールアップブレードのそれぞれは、少なくとも２層に形成されることを特徴とする請求項８に記載の絞り機能を備える超小型シャッター。
10. 前記複数個のロールアップブレードのそれぞれは、巻き込まれる方向に対して直角に形成される複数個のプリーツを含むことを特徴とする請求項１に記載の絞り機能を備える超小型シャッター。
11. 前記ベース板は、
    透明基板と、
    前記透明基板の上側に設けられる透明電極と、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の絞り機能を備える超小型シャッター。
12. 前記透明基板には、光学部品が形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の絞り機能を備える超小型シャッター。
13. 前記制御部は、前記複数個のロールアップブレードの広がり程度を３段階以上に制御することを特徴とする請求項１に記載の絞り機能を備える超小型シャッター。
14. 前記制御部は、磁力を用いて前記複数個のロールアップブレードの広がり程度を制御することを特徴とする請求項１に記載の絞り機能を備える超小型シャッター。
15. 前記ベース板は、前記複数個のロールアップブレードの上側に設けられるカバーを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の絞り機能を備える超小型シャッター。
16. 光が通過でき、イメージセンサに対応するサイズで形成される透明部を備えるベース板と、
    光を遮断する材質で前記ベース板に薄膜形状で形成され、前記透明部を覆うように、前記透明部の周縁部に固定される固定部と、固定部側に巻き込まれて巻き込む方向が互いに逆になる可動部とを備える一対のロールアップブレードと、
    前記ベース板と前記一対のロールアップブレードとに電気的に接続され、前記一対のロールアップブレードの広がり程度を制御する制御部と、
    を含むことを特徴とする絞り機能を備える超小型シャッター。
17. 前記制御部は、前記一対のロールアップブレードが間にスリットを形成し、前記スリットが前記透明部の一方から反対方向に移動するように前記一対のロールアップブレードを制御することを特徴とする請求項１６に記載の絞り機能を備える超小型シャッター。
18. イメージセンサと、
    前記イメージセンサの上側に設けられ、前記イメージセンサに対応するように形成され光が通過する透明部を備えるベース板と、
    光を遮断する材質で前記ベース板に薄膜形状で形成され、前記透明部の一方に固定される固定部と、前記透明部に対応する形状で形成され前記固定部側に巻き込まれる可動部とを備えるロールアップブレードと、
    前記ベース板と前記ロールアップブレードとに電気的に接続され、前記ロールアップブレードの広がり程度を少なくとも３段階以上に制御する制御部と、
    を含むことを特徴とするマイクロカメラモジュール。
19. 前記透明部は円形で形成され、
    前記ロールアップブレードは、前記透明部の周縁に正多角形をなすように配置して前記透明部を覆い、複数個が形成されていることを特徴とする請求項１８に記載のマイクロカメラモジュール。
20. 前記ロールアップブレードのそれぞれは、三角形状に形成されたことを特徴とする請求項１９に記載のマイクロカメラモジュール。
21. 前記ロールアップブレードは、
    前記ベース板と接する下部絶縁層と、
    前記下部絶縁層の上側に形成され、引張残留応力を有する上部電極と、
    を含むことを特徴とする請求項１８ないし請求項２０のうちいずれか１項に記載のマイクロカメラモジュール。
22. 透明基板に透明電極層を形成するステップと、
    前記透明電極層の上側に透明部に対応する犠牲層を形成するステップと、
    前記犠牲層と前記透明電極層の上側にロールアップブレードに対応する形状で絶縁層を形成するステップと、
    前記絶縁層の上側に薄い電極層を形成するステップと、
    前記犠牲層を除去するステップと、
    を含むことを特徴とする絞り機能を備える超小型シャッターの製造方法。
23. 前記絶縁層と前記電極層とは、互いに異なる残留応力を有するように形成されることを特徴とする請求項２２に記載の絞り機能を備える超小型シャッターの製造方法。

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