KR100721155B1

KR100721155B1 - 액정 셔터 및 이를 이용한 카메라 모듈 및 액정 셔터를이용한 카메라

Info

Publication number: KR100721155B1
Application number: KR1020050099726A
Authority: KR
Inventors: 강두진; 김의석
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2005-10-21
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2007-05-23
Also published as: KR20070043442A

Abstract

본 발명은 광 투과율이 향상된 액정 셔터 및 이를 이용한 카메라 모듈 및 카메라에 관한 것이다.

본 발명은, 일면이 상호 대응되며 적층되는 적어도 세 장 이상의 기판; 상기 기판의 각 대향면에 각각 형성되며 하부 일측에 삽입 개재된 전도성 페이스트에 의해서 전기적으로 연결되는 전극; 상기 각 전극의 내측면에 형성되며 각기 다른 배향 방향이 구비된 배향막; 상기 배향막 사이에 주입되어 전극을 통한 전압 인가시 상기 배향막의 배향 방향에 따라 배향되는 이방성 염료가 혼합된 액정;을 포함하며, 상기 전극을 통한 기판의 전압 인가시 액정중에 포함된 이방성 염료의 배열 방향이 직교됨에 의해서 입사광의 차폐가 이루어지도록 함으로써, 전압 인가에 의한 액정 셔터의 구동에 의해서 광 차폐율을 향상되는 이점이 있다.

기판, 전극, 배향막, 전압 조절회로, 액정, 카메라 모듈, 하우징, 배럴, 신호처리회로, 마이크로 컴퓨터, 전압 레벨 조정회로

Description

액정 셔터 및 이를 이용한 카메라 모듈 및 액정 셔터를 이용한 카메라{TOLIQUID CRYSTAL SHUTTER AND CAMERA MODULE USING THE SAME AND CAMERA USING TOLIQUID CRYSTAL SHUTTER}

도 1은 본 발명에 사용되는 액정물질 중에 포함된 이방성 염료의 광학적 특성이 개괄적으로 표현된 모식도.

도 2는 본 발명에 따른 액정 셔터의 개략적인 모식도로서,

(a)는 전압 인가 전의 액정 셔터이고,

(b)는 전압 인가 후의 액정 셔터이다.

도 3는 본 발명에 따른 액정 셔터의 분해 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 액정 셔터의 사시도.

도 5와 도 6은 본 발명에 따른 액정 셔터의 기판 내측에 형성되는 전극이 도시된 도면으로써,

도 5는 각 전극의 형상과 결합 전 상태를 보인 사시도이고,

도 6은 상기 전극의 결합 후 형태를 보인 사시도이다.

도 7은 본 실시예의 카메라 모듈에 장착된 액정 셔터의 장착 위치별 측면도.

도 8은 본 발명에 따른 액정 셔터가 구비된 카메라 모듈이 장착되는 카메라 의 개략적인 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11,21. 기판 12,22. 전극

13,23. 배향막 14. 전압 조절회로

15,25. 액정 15a,25a. 액정 분자

16,26. 염료 분자 17,27. 와이어

19,29. 전도성 페이스트 30. 카메라 모듈

31. 이미지센서 32. 하우징

33. 렌즈 34. 배럴

35. 레버 40. 신호처리회로

50. 마이크로 컴퓨터 60. 전압 레벨 조정회로

본 발명은 광 투과율이 향상된 액정 셔터 및 이를 이용한 카메라 모듈에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 입사광의 수직, 수평 편광 성분이 흡수되도록 서로 직교되는 편광축을 가지는 두 개의 액정셀로 이루어진 액정 셔터가 카메라 모듈의 이미지센서 전방에 장착됨으로써, 렌즈를 통한 입사광의 차폐율을 향상시킬 수 있도록 한 액정 셔터 및 이를 이용한 카메라 모듈 및 액정 셔터를 이용한 카메라에 관한 것이다.

일반적으로, 카메라폰이나 PDA, 스마트폰을 비롯한 휴대용 이동통신 기기와 토이 카메라(TOY CAMERA) 등의 다양한 IT 기기에 적용되고 있는 카메라 모듈(CCM:COMPACT CAMERA MOUDULE)은 소형으로 제작되고 있는 바, 최근에 이르러서는 소비자의 다양한 취향에 맞추어 다양한 기능을 가진 카메라 모듈이 장착된 이동 통신기기의 출시가 점차 늘어나고 있는 실정이다.

이와 같은 카메라 모듈은, CCD나 CMOS 등의 이미지센서를 주요 부품으로 하여 제작되고 있으며 상기 이미지센서를 통하여 피사체의 이미지에 대한 영상신호를 집광시켜 기기내의 메모리상에 데이터로 저장되고, 저장된 데이터는 기기내의 LCD 또는 PC 모니터 등의 디스플레이 매체를 통해 영상으로 디스플레이되도록 한다.

한편, 이동 통신기기의 디자인이 다양해지고 그에 따른 제품의 차별화와 소비자들의 다양한 요구에 따라 휴대폰에 내장되는 카메라모듈을 비롯한 부품의 기술 개발이 빨라지게 됨과 동시에 소비자들의 다양한 욕구를 충족시키기 위한 다양한 기능을 갖춘 제품들이 속속 개발되고 있다.

이에 최근에는 메가 픽셀급의 렌즈가 장착된 카메라모듈이 그 구성요소에 따라 각기 다른 패키지 방식으로 휴대폰에 내장되어 다양한 형태로 구동되고 있는 바, 다양한 방식의 카메라 구동과 동시에 야간 촬영시나 어두운 곳을 조명하기 위한 플래쉬 기능, 수동으로 렌즈 초점을 변경시켜 근거리의 피사체를 촬영하기 위한 접 사 기능 및 화상과 피사체의 특정 부분을 확대하기 위한 디지털 줌 및 광학 줌 기능이 선택적으로 추가된 제품이 시판되고 있다.

따라서, 상기의 다양한 기능들이 정상적으로 동작하기 위해서는 피사체로부터 입사되는 빛을 순간적으로 차단시키는 셔터의 기능이 무엇보다도 중요하게 대두되고 있다.

그러나, 휴대폰과 같은 소형의 이동 통신기기의 특성상 소형의 카메라 모듈이 장착될 수 밖에 없어 정밀한 개폐 속도를 가지는 복잡한 구조의 셔터 장치는 그 부피의 제약에 의해서 채택되기 어려운 단점이 있다.

또한, 통상의 카메라 모듈은 렌즈가 장착된 경통부를 구동시키기 위한 동력원과 셔터를 구동시키기 위한 동력원을 별도로 구비되어야 하고, 이에 셔터를 기계적으로 구동시키기 위한 구동 장치가 필수적으로 장착되어야 하기 때문에 카메라 모듈의 전체적인 크기를 줄이는 데에도 한계가 있을 수 밖에 없다.

이와 같은 종래의 셔터장치는 다수의 기어들로 구성된 기계적 요소가 유기적으로 결합되어 동력을 전달하는 구조이기 때문에 응답속도가 늦어 정지 화상의 촬영시 화질의 저하가 발생하게 됨과 아울러 기계적 장치의 사용 수명에 의한 불량이 발생하게 되어 제품의 신뢰성에 문제가 발생될 수 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 액정 셔터를 이용한 카메라 모듈의 제작이 시고되고 있는 바, 종래의 액정 셔터 구조는 렌즈로부터 입사되는 빛을 편광시키기 위하여 양측면에 편광판이 부착된 구조이다.

그러나, 상기 편광판이 부착된 구조에서는 입사광의 투과율이 현저히 감소되 고 편광판의 두께만큼 카메라 모듈내의 공간을 차지할 수 밖에 없어 카메라 모듈의 전체적인 크기가 커질 수 밖에 없는 단점이 있다.

따라서, 최근에는 상기 편광판이 제거된 액정 셔터를 제작하는 데 주안점을 두고 있으며, 현재 알려져 있는 편광판이 필요 없는 액정 모드로는 게스트-호스트 모드(GUEST-HOST MODE)와 선택적 반사에 의한 PSCT(POLYMER STABILIZED CHOLESTERIC TEXTURED) 모드를 이용한 액정 셔터 제작 방법이 알려져 있다.

그러나, 상기 게스트-호스트 모드를 이용한 액정 셔터는 입사광의 차폐율이 매우 낮다는 단점이 있고 PSCT 모드를 이용한 액정 셔터는 매우 높은 구동 전압이 요구됨으로 인하여 휴대용 이동 통신기기에 장착하기에는 부적합한 문제점이 지적되고 있다.

따라서, 본 발명은 종래 셔터 및 액정 셔터에서 제기되고 있는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 이방성 염료가 포함된 게스트-호스트 액정으로 이루어진 두 개의 액정셀이 장착되고 상기 액정셀을 구성하는 기판을 통해 전압 인가시 각 액정셀 내부의 이방성 염료를 포함한 액정 배열 방향이 서로 직교되도록 함으로써, 전원 인가시에 렌즈를 통한 입사광의 광 투과율이 증가됨과 동시에 입사광의 차폐율이 향상될 수 있도록 한 액정 셔터 및 이를 이용한 카메라 모듈 및 액정 셔터를 이용한 카메라를 제공함에 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은, 일면이 상호 대응되며 적층 결합되는 적어도 세 장 이상의 기판과, 상기 기판의 각 대향면에 각각 형성되며 하부 일측에 삽입 개재된 전도성 페이스트에 의해서 전기적으로 연결되는 전극과, 상기 각 전극의 내측면에 형성되며 각기 다른 배향 방향이 구비된 배향막과, 상기 배향막 사이에 주입되어 전압 인가시 상기 배향막의 배향 방향에 따라 배향되는 이방성 염료가 혼합된 액정을 포함하는 액정 셔터가 제공됨에 의해서 달성된다.

상기 기판은, 유리 또는 플라스틱 재질로 구성되어 각각의 기판 대향면상에 ITO(INDIUM TIN OXIDE) 등의 투명전극으로 구성되며, 상기 전극은 서로 마주보는 한 쌍의 전극 내측면상에 전극패턴이 형성되고 각 전극의 패턴상에 전기적 연결 가능한 전도성 페이스트가 삽입되어 상호 접촉됨에 따라 전기적 접속이 이루어지도록 한다.

또한, 상기 전극은 와이어 또는 FPC(FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT)에 의해서 전압조절 회로와 전기적으로 연결된다.

상기 각 전극의 내측면상에는 상기 액정을 기판 사이에서 수직 또는 수평으로 배향시키기 위한 배향막이 형성되며, 각 배향면 사이에 형성된 공간상에는 이방성 염료가 혼합된 액정이 진공 주입법 또는 ODF(ONE DROP FILLING) 공정을 통해 주입된다.

상기 액정은 스페이서에 의해서 등간격이 유지될 수 있으며, 상기 액정 일측에 봉지제가 혼합된 스페이서가 구비됨으로써, 상기 봉지제의 내부에서 액정의 등 간격이 유지되도록 한다.

이때, 상기 액정은, 상기 전극을 통해 전계가 가해지면 상기 기판 사이에서 배향막에 형성된 배향 방향을 따라 지면에 대하여 수직 또는 수평 상태로 배열됨으로써, 상기와 같은 특성을 갖는 액정을 이용하여 제작된 액정 셔터가 각 액정을 투과하는 빛의 수직 편광과 수평 편광이 순차적으로 차폐시킴에 따라 전압 인가시 광 차폐율을 증가시킬 수 있도록 한 데에 기술적 특징이 있다.

상기와 같이, 상기 배향막의 배향 방향과 일치하는 방향으로 액정이 배향되도록 하기 위해서는, 상기 이방성 염료가 혼합된 액정(HOST)은 전원 인가시 전기장의 방향과 액정 분자의 장축이 수직으로 일정하게 배향되도록 하는 네마틱의 성질을 가지는 액정(NEGATIVE NEMATIC LC)으로 구성되어야 한다.

상기 이방성 염료(GUEST)가 포함된 액정물질(HOST)로 이루어진 액정의 광학적 특성에 대하여 아래 도시된 도1을 참조하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 사용되는 액정물질 중에 포함된 이방성 염료의 광학적 특성이 개괄적으로 표현된 모식도로서, 도시된 바와같이 액정을 관통하여 빛이 통과할 때 광축(X)에 대하여 염료 분자(D)의 장축(Y)이 평행하면 액정을 통과하는 광축 방향의 빛이 흡수되고, 상기 광축(X)과 염료 분자(Y)의 장축이 수직하면 액정을 통과하는 광축 방향의 빛이 손실없이 투과되도록 하는 역할을 하게 된다.

이때, 상기 이방성 염료의 염료 분자(D)는 게스트-호스트 액정 모드의 액정물질중에서 광 투과율을 결정하는 역할을 하게 되며, 호스트(HOST)인 다수의 액정 분자의 방향이 전기적으로 조절됨에 의해서 이방성 염료(D)의 분자 방향 조절이 이 루어지게 된다.

한편, 본 발명은 한 쌍의 기판, 상기 기판의 대향면에 각각 형성되며, 하부측에 삽입 개재된 전도성 페이스트에 의해서 전기적으로 접속되는 전극, 상기 각 전극의 내측면에 형성된 배향막, 상기 배향막 사이에 주입되며 이방성 염료가 혼합된 액정을 포함하는 액정셀; 상기 액정셀의 일측면에 부착되는 편광판;을 포함하는 액정 셔터로 구성된다.

상기의 구조에서는 상기 편광판에 의해서 광 투과율은 낮아지더라도 입사광의 차단에만 주요 목적을 둔 것으로서, 낮은 광 투과율에 비해서는 높은 광 차폐율이 나타낼 수 있는 성능을 구현할 수 있다.

이때, 상기 편광판의 편광축에 대하여 상기 액정셀의 기판 사이에 주입된 액정은 전압 인가시 편광판의 편광축과 직교되는 방향으로 액정중에 포함된 염료 분자의 장축이 배열됨으로써, 상기 액정 분자중에 포함된 염료 분자의 배열 방향이 상기 편광축과 직교되도록 함이 바람직하다.

본 발명의 다른 목적은, 일면이 상호 대응되며 적층 결합되는 적어도 세 장 이상의 기판과, 상기 기판의 각 대향면에 각각 형성되며 하부 일측에 삽입 개재된 전도성 페이스트에 의해서 전기적으로 연결되는 전극과, 상기 각 전극의 내측면에 형성되며 각기 다른 배향 방향이 구비된 배향막과, 상기 배향막 사이에 주입되어 전압 인가시 상기 배향막의 배향 방향에 따라 배향되는 이방성 염료가 혼합된 액정으로 이루어진 액정 셔터; 상기 액정 셔터가 장착되고 그 하부에 이미지센서가 부착된 인쇄회로기판이 장착되는 하우징; 상기 하우징의 상단에 결합되며 내부에 적 어도 하나 이상의 렌즈가 적층 수납된 배럴;을 포함하는 카메라 모듈이 제공됨에 의해서 달성된다.

상기 액정 셔터는, 표면에 IR 필터 코팅면이 형성되어 하우징 내부에 IR 필터 장착 위치에 결합됨으로써, IR 필터의 역할이 동시에 수행될 수 있도록 한다.

상기 액정 셔터는, 카메라 모듈 내부의 임의 지점에 장착되어 외부의 전압 조절회로를 통해 연결된 전극을 통해 가해지는 전압에 의해서 구동되며, 상기 전극에 전압이 인가되지 않은 상태, 즉 카메라의 외부 셔터를 누르지 않은 상태에서는 각 액정셀의 내부에 등간격으로 배열된 액정 분자와 염료 분자가 기판면에 대하여 수직의 상태로 배치되어 액정 셔터를 통해 입사되는 모든 입사광의 투과가 이루어지게 된다.

이어서, 상기 전극에 전압이 인가된 상태, 즉 카메라의 외부 셔터를 누른 시점에서부터 상기 이미지센서를 통한 촬상이 시작되어 입사 광량에 따라 결정된 입사광의 투과 시간이 경과된 상태에서 액정 셔터를 구성하는 각 액정의 액정 분자가 상호 직교하는 방향으로 배향됨에 따라 모든 입사광의 차폐가 이루어짐으로써, 셔터의 기능을 수행할 수 있도록 한다.

또한, 상기 액정 셔터는 카메라 모듈을 구성하는 배럴의 전방 단부나 배럴의 내부에 적층된 렌즈 사이 또는 하우징 내부의 IR 필터 장착 위치 및 기판상에 부착된 이미지센서와 일체로 결합하여 하우징의 최하단에 장착될 수 있다.

그리고, 본 발명은 일면이 상호 대응되며 적층 결합되는 적어도 세 장 이상 의 기판과, 상기 기판의 각 대향면에 각각 형성되며 하부 일측에 삽입 개재된 전도성 페이스트에 의해서 전기적으로 연결되는 전극과, 상기 각 전극의 내측면에 형성되며 각기 다른 배향 방향이 구비된 배향막과, 상기 배향막 사이에 주입되어 전압 인가시 상기 배향막의 배향 방향에 따라 배향되는 이방성 염료가 혼합된 액정을 포함하는 액정 셔터; 상기 액정 셔터가 장착되고 그 하부에 이미지센서가 부착된 인쇄회로기판이 장착되는 하우징과, 상기 하우징의 상단에 결합되며 내부에 적어도 하나 이상의 렌즈가 적층 수납된 배럴을 포함하는 카메라 모듈; 상기 하우징내의 이미지센서에 입사되는 광량이 검출되는 신호처리회로; 상기 신호처리회로에서 전송된 입사광량의 검출 데이터로부터 셔터 스피드가 결정되고 결정된 셔터 스피드에 대한 전압의 생성을 인가하는 마이크로 컴퓨터, 상기 전압 생성 신호를 전송받아 적정 전압을 발생시켜 액정 셔터가 구동되도록 하는 전압 인가 회로;를 포함하는 카메라가 제공됨에 본 발명의 또 다른 목적이 있다.

본 발명의 액정 셔터 및 이를 이용한 카메라 모듈의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

액정 셔터의 구조

먼저, 도 2는 본 발명에 따른 액정 셔터의 개략적인 모식도로서, (a)는 전압 인가 전의 액정 셔터이고, (b)는 전압 인가 후의 액정 셔터이다.

도시된 바와같이, 본 발명의 액정 셔터(10)는 중앙기판(20)의 양측면에 제1기판(11) 및 제2기판(21)이 부착되고 상기 각 기판(10)(11)(21)의 마주보는 대향면에 각각 제1전극(12)과 제2전극(21)이 형성되어 상기 각 전극(12)(22)의 내측면상에 각기 다른 방향성을 가지는 제1배향막(13) 및 제2배향막(23)이 코팅되며, 상기 각 배향막(13)(23) 사이에 각각 이방성 염료(16)(26)가 포함된 제1액정(15)과 제2액정(25)이 주입된 구조이다.

상기 중앙기판(20) 양측면과 제1기판(11)과 제2기판(12)에 각각 형성된 제1,2전극(12)(22)은 각각 전압 조절회로(14)와 전기적으로 연결되어 상기 전압 조절회로(14)를 통한 전압 인가시 그 내부에 일정한 방향으로 전기장(도면 미도시)이 형성되도록 한다.

이때, 상기 전압조절회로(14)는 중앙기판(20)과 제1기판(11) 사이에 형성된 제1전극(12)과 중앙기판(20)과 제2기판(21) 사이에 형성된 제2전극(22)에 각각 연결될 수 있으며, 도 2에서와 같이 중앙기판(20)의 양측면에 형성된 제1,2전극(12)(22)와 최외층에 구비된 제1,2전극(12)(22)이 병렬 연결될 수도 있다.

또한, 상기 제1배향막(13)과 제2배향막(23) 사이에 주입되는 액정(15)(25)은, 상기 제1전극(12)과 제2전극(22)을 통한 전원 인가 시 두 전극(12)(22) 사이에 생성되는 전,자기장에 대하여 개별 액정 분자(15a)(25a)의 장축이 수직으로 배열되는 네마틱 액정(NEGATIVE NEMATIC LC)을 호스트(HOST)로 하고, 상기 액정을 구성하는 다수의 액정 분자(15a)(25a)중에 포함된 이방성 염료(16)(26)를 게스트(GUEST)로 하는 게스트-호스트 액정으로 구성된다.

이때, 상기 입사광 중에서 수평 상태의 편광이 흡수되는 상기 이방성 염료 분자(16)(26)는 다수의 액정 분자(15a)(25a)가 전,자기장에 대하여 수직 상태로 배열될 때 액정 분자(15a)(25a)를 따라 동일한 방향으로 배향이 이루어지게 된다.

여기서, 도 2의 (a)는 전압이 가해지기 전의 액정 셔터가 도시된 평면도로서, 중앙기판(20)과 양측의 제1,2기판(11)(21)의 대향면에 형성된 각 전극(12)(22)에 전압이 인가되지 않은 상태에서 제1,2전극(12)(22) 사이에 게스트-호스트 액정(15)(25)을 구성하는 액정 분자(15a)(25a)와 이방성 염료 분자(16)(26)는 일방향으로의 방향성도 가지지 않은 상태로 밀집 배열되기 때문에 상기 제1기판(11)의 일측으로 입사되는 입사광(R)의 광량이 선평광되지 않은 채 모든 입사광(R)의 액정(15)(25) 투과가 이루어진다.

또한, 도 2의 (b)는 기판에 전압이 가해졌을 때의 액정 셔터가 도시된 평면도로서, 중앙기판(20)과 그 양측부의 제1,2기판(11)(21) 대향면에 형성된 제1,2전극(12)(22)에 외부의 전압 조절회로(14)를 통해 소정의 전압이 가해지게 되면, 상기 제1배향막(13)과 제2배향막(23) 내측에 충진된 제1,2액정(15)(25)의 염료 분자(16)(26)와 액정 분자(15a)(25a)가 전압 인가에 의해 생성된 전,자기장에 의해서 서로 직교하는 방향으로 배향이 이루어진다.

즉, 상기 제1,2기판(11)(21) 내부에서 마주보는 기판(12)(22)간의 대향면을 가로질러 형성된 전기장의 방향에 이방성 염료(16)(26)를 포함한 액정 분자(15a)(25a)들의 장축이 직교하며 규칙적으로 배향됨으로써, 대향면을 이루는 제1기판(11)과 제2기판(21) 사이에서 액정(15)(25)을 구성하는 다수의 액정 분자 (15a)(25a) 및 염료 분자(16)(26)들의 장축이 기판면과 수평상태를 이루도록 분자들의 배향이 이루어지게 된다.

또한, 상기 제1액정(15)과 제2액정(25)의 양측면, 즉 각 전극(12)(22)의 내측면상에는 각각 제1배향막(13)과 제2배향막(23)이 코팅 형성되며, 상기 제1배향막(13)과 제2배향막(23)은 그 대향면이 러빙(RUBBING) 공정에 의해서 수직 또는 수평의 각기 다른 방향으로 배향 처리됨으로써, 상기 제1,2배향막(13)(23) 사이에 주입되는 제1액정(15)과 제2액정(25)의 이방성 염료(16)(26)는 각 전극(12)(22)을 통한 전압 인가시 각 기판(11)(21)의 내측면에 형성된 제1배향막(13)과 제2배향막(23)의 배향 방향에 따라 그 장축 방향이 상호 직교되도록 정렬된다.

이와 같이, 전압이 인가된 상태의 액정 셔터(10)는 제1기판(11)과 제2기판(21) 사이에서 각기 다른 방향으로 배열된 액정 분자(15a)(25a)와 상기 액정 분자(15a)(25a)중에 소정의 간격을 이루어 액정 분자(15a)와 동일한 방향으로 배열된 염료 분자(16)(26)에 의해서 입사광(R)의 수직, 수평의 편광 성분이 순차적으로 제거됨에 따라 모든 입사광(R)의 차폐가 이루어지게 된다.

한편, 상기 각 기판(11)은 얇은 유리 또는 플라스틱 재질로 구성되어 그 내측면에 각각 ITO(INDIUM TIN OXIDE)로 구성된 투명의 제1,2전극(12)(22)이 형성되며, 상기 각 전극(12)(22)은 그 대향면의 하부에 후술될 전도성 페이스트가 삽입 개재되어 전기적 연결됨과 아울러 와이어 또는 FPC(FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT)에 의해서 외부의 전압 조절회로(14)와 전기적 접속을 이루게 된다.

다음, 도 3는 본 발명에 따른 액정 셔터의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 액정 셔터의 사시도로서, 하기의 도 3과 도 4를 참조하여 액정 셔터의 구체적인 구조를 살펴보면 다음과 같다.

도시된 바와같이, 본 발명의 액정 셔터(10)는 이방성 염료(16)(26)가 혼합된 네마틱(NEMATIC)의 액정(15)(25)을 중심으로 양측에 한 쌍의 제1투명전극(12)과 제2투명전극(22) 및 제1,2기판(11)(21)이 순차적으로 적층되고, 상기 제1,2투명전극(12)(22) 중 일측부상에는 외부 전압 조절회로(14)에 연결되기 위한 접속수단(17)(27)이 각각 구비된 구조이다.

상기 접속수단(17)(27)은 상기에서 전술한 바와같이, 와이어 또는 FPC(FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT) 등으로 구성될 수 있다.

상기 제1,2투명전극(12)(22)은 투명한 유리 또는 플라스틱 기판(11)상에 형성되고, 각 내측면상에는 액정(15)(25)을 포함한 이방성 염료(16)(26)를 수직 또는 수평 방향으로 배향시키기 위한 제1배향막(13)과 제2배향막(23)이 형성된다.

상기 제1배향막(13)과 제2배향막(23)은 상기 한 쌍의 액정(15)(25)을 중심으로 서로 마주보는 면이 동일한 방향, 즉 제1,2전극(12)(22)을 통한 전압 인가시 액정(15)(25)을 포함한 이방성 염료(16)(26)의 장축이 기판(11)(21)면과 수평을 유지하며, 지면에 대하여 수직 또는 수평 방향으로 배향될 수 있도록 러빙 공정에 의해 수직, 수평의 방향성이 부여된다.

또한, 상기 제1배향막(13)과 제2배향막(23)이 형성된 제1,2기판(11)(21) 내측에 주입되는 제1,2액정(15)(25)은 진공 주입법 또는 ODF(ONE DROP FILLING) 공정 을 통해 주입되고, 상기 제1,2액정(15)(25)을 이루는 각 액정 분자(15a)(25a)와 염료 분자(16)(26)는 상기 전극(12)(22)의 전압 비인가시 그 장축이 기판면에 대하여 모두 수직의 상태를 유지하게 되며, 상기 제1,2전극(12)(22)에 연결된 접속수단(17)(27)을 통한 전압의 인가시에는 상기 제1,2배향막(13)(23)의 배향 방향에 따라 기판면에 대하여 그 장축이 서로 직교하는 방향으로 배향이 이루어진다.

즉, 상기 제1,2전극(12)(22)을 통한 전압 인가시에는 도 4의 (b)에서와 같이, 각각의 액정 분자(15a)(25a)와 염료 분자(16)(26)가 제1기판(11)과 제2기판(21) 사이에서 각 기판면과 평행을 이루면서 각각의 장축 방향이 서로 직교하도록 배열됨으로써, 상기 제1기판(11)의 일측에서 입사되는 빛에 대해서 다수의 염료 분자(16)를 통해 그 장축과 동일한 파장을 가지고 입사되는 빛이 흡수되어 제1기판(11)의 제1액정(15)을 거치면서 수평의 편광이 제거됨과 동시에 제2기판(21)의 제2액정(25)을 경유하면서 수직의 편광이 제거됨에 따라 상기 제1,2기판(11)(21)의 액정(15)(25)를 통해 모든 입사광의 차폐가 이루어질 수 있도록 한다.

여기서, 도 3와 도 4에 도시된 액정 분자층은 도면 작성의 편의상 단층 구조로 도시하였으나, 실제로는 각각의 기판 내측면에 형성된 각 배향막 사이에서 다층 구조로 형성되어 있다.

다음, 도 5와 도 6은 본 발명에 따른 액정 셔터의 기판 내측에 형성되는 전극이 도시된 도면으로써, 도 5는 각 전극의 형상과 결합 전 상태를 보인 사시도이고, 도 6은 상기 전극의 결합 후 형태를 보인 사시도이다.

도시된 바와같이, 본 발명의 액정 셔터에 형성되는 제1전극(11)과 제2전극(12)은 상기 제1기판(11)과 제2기판(21)의 일측면에 기판과 동일한 형태의 ITO(INDIUM TIN OXIDE)로 이루어진 투명의 패턴(12a)(22a)이 형성되고 대향면의 전극 패턴이 상호 접촉될 수 있도록 각 기판(11)(21)의 내측면상에 배치된다.

또한, 상기 제1,2전극(12)(22)은 제1기판(11)과 제2기판(21) 내측에 형성된 전극(12)(22)을 서로 연결하기 위하여 대향면에 서로 반대 방향의 하부로 연장된 패턴(12a)(22a)이 형성되고, 일측의 제1기판(11)과 제2기판(21)상에는 와이어(17)(27)가 연결될 전극패턴(12a)(22a)이 더 구비되어 한 쌍의 와이어(17)(27)가 전기적으로 연결되지 않은 전극(12)(22)에 각각 연결된다.

이와 같은, 제1전극(12)과 제2전극(22)은 패턴(12a)의 하부 연장측으로 전도성 페이스트(19)(29)가 각각 삽입 개재되어 전기적으로 연결 가능하도록 하며, 그 사이로 전술된 이방성 염료가 포함된 액정이 주입된다.

또한, 상기 제1전극(12)과 제2전극(22) 사이에서 각 전극(12)(22)의 하부측으로 연장된 전극패턴(12a)(22a)에 각각 연결되는 와이어(17)(27)는 전술된 전압 조절회로와 전기적으로 접속된다.

카메라 모듈의 구조

다음은, 본 발명에 따른 액정 셔터가 장착된 카메라 모듈의 실시예에 관한 설명으로써, 도 7은 본 실시예의 카메라 모듈에 장착된 액정 셔터의 장착 위치별 측면도이다.

도시된 바와같이 본 실시예의 카메라 모듈(30)은 이미지센서(31)가 실장된 인쇄회로기판이 저면에 장착되는 하우징(32)과, 상기 하우징(32)의 상부에 결합되며 내부에 적어도 하나 이상의 렌즈(33)가 적층 수납된 배럴(34)을 포함하며, 상기 카메라 모듈(30) 내부의 임의 지점에 액정 셔터(10)가 장착된다.

상기 카메라 모듈(30)에 장착되는 액정 셔터(10)는 도 7의 (a) 내지 (d)에 도시된 바와같이 다수의 렌즈(33)가 결합된 배럴(34)의 전방 단부, 상기 배럴(34) 내부의 렌즈(33) 사이 또는 상기 하우징(32) 내부에 장착되는 IR 필터 장착 위치 및 상기 인쇄회로기판의 상부에 부착된 이미지센서(31)의 상부 등의 위치에 장착될 수 있다.

그러나, 상기 액정 셔터(10)는 상기 배럴(34) 내부에 장착된 렌즈(33)간의 간격이 매우 협소하고 카메라 모듈 내의 제한된 공간을 절약하기 위하여, 상기 하우징(32) 내의 IR 필터 결합 위치에 장착됨이 가장 바람직하며, 이때 상기 액정 셔터(10)가 IR 필터의 역할을 겸할 수 있도록 액정 셔터(10)의 표면에 IR 코팅면이 형성되도록 할 수 있다.

또한, 본 실시예의 카메라 모듈(30) 크기가 더 소형화될 수 있도록 IR 코팅면이 형성되어 적외선 제거 필터 역할을 하는 액정 셔터와 이미지센서를 결합하여 인쇄회로기판의 상면에 장착되는 것도 가능하다.

카메라의 구조

한편, 도 8은 본 발명에 따른 액정 셔터가 구비된 카메라 모듈이 장착되는 카메라의 개략적인 구성도이다.

도시된 바와같이, 본 실시예의 카메라는, 액정 셔터(10)와, 상기 액정 셔터(10)가 하우징(32) 내부에 장착된 카메라 모듈(20)과, 상기 하우징(32)내의 이미지센서(21)에 입사되는 광량이 검출되는 신호처리회로(40)와, 상기 신호처리회로(40)에서 전송된 입사 광량의 검출 데이터로부터 액정 셔터(10)의 광 투과 시간인 셔터 속도가 결정되고 결정된 셔터 속도 데이터에 대한 전압의 생성을 인가하는 마이크로 컴퓨터(50)와, 상기 전압 생성 신호를 전송받아 적정 전압을 발생시켜 상기 하우징(32) 내의 액정 셔터(10)가 구동되도록 하는 전압 인가 회로(60)로 구성된다.

상기 신호처리회로(40)는 카메라 모듈(30)의 렌즈(33)를 통해 이미지센서(31)로 집광되는 광량을 데이터화하여 카메라 내의 마이크로 컴퓨터(50)로 전송하게 되며, 상기 광량 데이터를 전송받은 마이크로 컴퓨터(50)는 자체 연산에 의해 이미지센서(31)의 광 집적 시간인 액정 셔터(10)의 광 투과 시간을 결정하여 카메라 모듈(30)내의 액정 셔터(10)에 연결된 전압 인가 회로(60)를 구동시킨다.

상기 전압 인가 회로(60)는 신호처리회로(40)로부터 전송된 광량 데이터에 의해서 마이크로 컴퓨터(50)를 통해 연산된 전압 인가 구동 신호에 의한 구동이 이루어지게 되고, 적정 전압을 생성시켜 액정 셔터(50)가 구동되도록 함으로써, 상기 액정 셔터(50)를 통해 이미지센서(31)의 촬상의 위해 입사되는 광량이 조절된다.

또한, 상기 전압 인가 회로(60)를 통한 인가 전압은 직류를 사용하지 않고 교류를 사용하며, 상기 교류의 파형은 효율성이 가장 높은 구형파가 주로 이용되고 그 주파수가 50~100㎐ 사이의 주파수 중에서 선택된다.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 기술적 구성에만 한정되지 않고, 당업자들에 의해 구조적으로 다양한 변형과 변경이 있을 수 있으며, 이는 첨부된 특허청구범위에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함되는 것으로 보아야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 액정 셔터는 제1기판과 제2기판 사이에 이방성 염료가 포함된 제1액정과 제2액정이 주입되고 각 기판의 최외측 기판에 형성된 IR 코팅면에 의해 적외선 제거 필터의 역할을 하도록 카메라 모듈 내부의 이미지센서 전방에 장착되며, 상기 전극을 통한 기판의 전압 인가시 제1,2액정중에 포함된 이방성 염료의 배열 방향이 직교됨에 의해서 입사광의 차폐가 이루어지도록 함으로써, 전압 인가에 의한 액정 셔터의 구동에 의해서 광 차폐율을 향상되는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 액정 셔터를 구동하기 위한 다른 기계적 장치가 필요없기 때문에 카메라 모듈의 공간이 효율적으로 사용될 수 있으며, 물리적 동작에 의한 구성부재의 마모가 없기 때문에 사용 수명을 연장시킬 수 있는 작용효과가 발휘된다.

Claims

일면이 상호 대응되며 적층되는 세 장 이상의 기판;

상기 기판의 각 대향면에 각각 형성되며 하부 일측에 삽입 개재된 전도성 페이스트에 의해서 전기적으로 연결되는 전극;

상기 각 전극의 내측면에 형성되며 각기 다른 방향의 배향성이 구비된 배향막; 및

상기 배향막 사이에 주입되어 전극을 통한 전압 인가시 상기 배향막의 배향 방향에 따라 배향되는 이방성 염료가 혼합된 액정;을 포함하는 액정 셔터.
제1항에 있어서,

상기 액정 셔터는, 상기 전극을 통한 전압 인가 시 상기 기판 내부에서 전기장이 발생되도록 상기 전극에 각각 전기적으로 연결되는 전압 조절회로가 더 포함됨을 특징으로 하는 액정 셔터.
제1항에 있어서,

상기 기판은, 유리 또는 플라스틱 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 액정 셔터.
제1항에 있어서,

상기 기판은, 양측면에 전극이 형성되는 중앙기판과 그 양측부에 적층되는 제1기판 및 제2기판으로 형성된 것을 특징으로 하는 액정 셔터.
제1항에 있어서,

상기 전극은, 각 기판 대향면상에 ITO(INDIUM TIN OXIDE)로 구성된 투명전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 셔터.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 제1기판과 제2기판에 구비된 투명전극의 내측면상에는, 각각 그 대향면이 러빙(RUBBING) 공정에 의해서 수직 또는 수평의 각기 다른 방향으로 배향 처리된 제1배향막과 제2배향막이 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 셔터.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 전극은, 와이어 또는 FPC(FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT)에 의해서 전압조 절 회로와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 액정 셔터.
제1항에 있어서,

상기 배향면 사이에 형성된 공간상에는, 이방성 염료가 혼합된 액정이 진공 주입법 또는 ODF(ONE DROP FILLING) 공정을 통해 주입되는 것을 특징으로 하는 액정 셔터.
제1항에 있어서,

상기 액정은, 각 기판 사이에 발생된 전기장의 방향과 액정 분자의 장축이 수직으로 배향되도록 네마틱의 성질을 가지는 액정 분자와, 상기 액정 분자를 따라 동일한 방향으로 배향되는 이방성의 염료 분자로 구성된 것을 특징으로 하는 액정 셔터.
제6항 또는 제9항에 있어서,

상기 제1배향막과 제2배향막 사이에 주입되는 각 액정은, 각 전극을 통한 전압 인가시 상기 각 배향막의 배향 방향에 따라서 액정중의 액정 분자와 염료 분자가 그 장축 방향이 상호 직교되도록 정렬되는 것을 특징으로 하는 액정 셔터.
제1항에 있어서,

상기 액정은, 봉지제가 혼합된 스페이서에 의해서 등간격의 다층 구조가 유지되는 것을 특징으로 하는 액정 셔터.
제1항에 있어서,

상기 전극은, 하부로 연장된 패턴 사이에 전도성 페이스트가 삽입 개재되어 상호 접촉됨에 의해 전기적으로 연결 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 액정 셔터.
한 쌍의 기판과, 상기 기판의 대향면에 각각 형성되며, 하부측에 삽입 개재된 전도성 페이스트에 의해서 전기적으로 접속되는 전극과, 상기 각 전극의 내측면에 형성된 배향막과, 상기 배향막 사이에 주입되며 이방성 염료가 혼합된 액정을 포함하는 액정셀; 및

상기 액정셀의 일측면에 부착되는 편광판;을 포함하는 액정 셔터.
제13항에 있어서,

상기 액정은, 상기 전극을 통한 전압 인가시 액정중에 포함된 액정 분자와 염료 분자의 장축이 상기 편광판의 편광축과 직교되는 방향으로 배향되는 것을 특징으로 하는 액정 셔터.
일면이 상호 대응되며 적층 결합되는 세 장 이상의 기판과, 상기 기판의 각 대향면에 각각 형성되며 하부 일측에 삽입 개재된 전도성 페이스트에 의해서 전기적으로 연결되는 전극과, 상기 각 전극의 내측면에 형성되며 각기 다른 배향 방향이 구비된 배향막과, 상기 배향막 사이에 주입되어 전압 인가시 상기 배향막의 배향 방향에 따라 배향되는 이방성 염료가 혼합된 액정으로 이루어진 액정 셔터;

상기 액정 셔터가 장착되고 그 하부에 이미지센서가 부착된 인쇄회로기판이 장착되는 하우징; 및

상기 하우징의 상단에 결합되며 내부에 하나 이상의 렌즈가 적층 수납된 배럴;을 포함하는 카메라 모듈.
제15항에 있어서,

상기 액정 셔터는, 상기 렌즈가 적층 결합된 배럴의 전방 단부에 장착되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
제15항에 있어서,

상기 액정 셔터는, 상기 배럴 내부에 적측 결합된 렌즈 사이에 장착되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
제15항에 있어서,

상기 액정 셔터는, 상기 하우징 내부의 IR 필터 결합 위치에 장착되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
제15항에 있어서,

상기 액정 셔터는, 상기 하우징 저면의 인쇄회로기판에 안착된 이미지센서의 상면에 장착되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
제15항 또는 제18항에 있어서,

상기 액정 셔터는, 그 표면에 IR 코팅면이 형성된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
일면이 상호 대응되며 적층 결합되는 세 장 이상의 기판과, 상기 기판의 각 대향면에 각각 형성되며 하부 일측에 삽입 개재된 전도성 페이스트에 의해서 전기적으로 연결되는 전극과, 상기 각 전극의 내측면에 형성되며 각기 다른 배향 방향이 구비된 배향막과, 상기 배향막 사이에 주입되어 전압 인가시 상기 배향막의 배향 방향에 따라 배향되는 이방성 염료가 혼합된 액정을 포함하는 액정 셔터;

상기 액정 셔터가 장착되고 그 하부에 이미지센서가 부착된 인쇄회로기판이 장착되는 하우징과, 상기 하우징의 상단에 결합되며 내부에 하나 이상의 렌즈가 적층 수납된 배럴을 포함하는 카메라 모듈;

상기 하우징내의 이미지센서에 입사되는 광량이 검출되는 신호처리회로;

상기 신호처리회로에서 전송된 입사광량의 검출 데이터로부터 셔터 스피드가 결정되고 결정된 셔터 스피드에 대한 전압의 생성을 인가하는 마이크로 컴퓨터; 및

상기 전압 생성 신호를 전송받아 적정 전압을 발생시켜 액정 셔터가 구동되도록 하는 전압 인가 회로;를 포함하는 카메라.
제21항에 있어서,

상기 전압 인가 회로를 통해 상기 액정 셔터로 인가되는 전압은, 교류가 사용되며, 그 주파수는 50~100㎐ 사이에서 선택되는 것을 특징으로 하는 카메라.