KR100847803B1 - Liquid lens and a method for producing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액체 렌즈에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 안정적인 전극과 절연막 및 균일한 소수성 막을 형성할 수 있으며, 밀봉성이 우수하고 모듈의 소형화가 용이한 액체 렌즈 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조되는 액체 렌즈에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid lens, and more particularly, a liquid lens manufacturing method and liquid produced by the method, which can form a stable electrode, an insulating film and a uniform hydrophobic film, and excellent in sealing property and easy to miniaturize the module. It relates to a lens.

일면의 중앙부를 제외한 가장자리부에 전극이 형성된 투명한 두 개의 절연 기판이 상기 전극들이 서로 마주보도록 배치되어 있으며, 상기 두 절연 기판 사이에는 중앙에 개구부가 형성된 도전성 중간 기판이 결합되어 있으며, 상기 도전성 중간 기판의 상기 개구부를 한정하는 내측면에는 소수성 절연막이 형성되어 있으며, 상기 두 절연 기판과 상기 도전성 중간 기판 사이의 공간에는 전도성 액체와 비전도성 액체가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 모듈.Two transparent insulating substrates having electrodes formed at edges except for a central portion of one surface thereof are disposed so that the electrodes face each other, and a conductive intermediate substrate having an opening formed in the center thereof is coupled between the two insulating substrates. A hydrophobic insulating film is formed on an inner surface defining the opening of the liquid lens module, and a space between the two insulating substrates and the conductive intermediate substrate is filled with a conductive liquid and a non-conductive liquid.

액체 렌즈, 중간 기판, 소수성 절연막 Liquid lens, intermediate substrate, hydrophobic insulating film

Description

액체 렌즈 및 액체 렌즈 제조 방법 {LIQUID LENS AND A METHOD FOR PRODUCING THE SAME}Liquid lens and liquid lens manufacturing method {LIQUID LENS AND A METHOD FOR PRODUCING THE SAME}

도 1은 액체 렌즈의 원리에 관한 개요도.1 is a schematic diagram relating to the principle of a liquid lens;

도 2는 종래의 액체 렌즈의 구조에 관한 개요도.2 is a schematic diagram of a structure of a conventional liquid lens.

도 3은 종래의 다른 액체 렌즈의 구조에 관한 개요도.3 is a schematic diagram of a structure of another conventional liquid lens.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈 모듈의 구조에 관한 개요도.4 is a schematic view of the structure of a liquid lens module according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈 모듈의 상부 기판 제조 공정도.5 is a manufacturing process of the upper substrate of the liquid lens module according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈 모듈의 중간 기판 제조 공정도.6 is an intermediate substrate manufacturing process of the liquid lens module according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈 모듈의 하부 기판 제조 공정도.7 is a lower substrate manufacturing process diagram of a liquid lens module according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈 모듈의 기판 결합 공정도.8 is a substrate bonding process of the liquid lens module according to an embodiment of the present invention.

도 9은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액체 렌즈 모듈의 구조에 관한 개요도.9 is a schematic diagram of the structure of a liquid lens module according to a second embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액체 렌즈 모듈의 중간 기판 제조 공정도.10 is an intermediate substrate manufacturing process diagram of a liquid lens module according to a second embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액체 렌즈 모듈의 기판 결합 공정도.11 is a substrate bonding process diagram of a liquid lens module according to a second embodiment of the present invention.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈 모듈의 평면도.12 is a plan view of a liquid lens module according to an embodiment of the present invention.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체 렌즈 모듈의 평면도.13 is a plan view of a liquid lens module according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 액체 렌즈에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 안정적인 전극과 절연막 및 균일한 소수성 막을 형성할 수 있으며, 밀봉성이 우수하고 모듈의 소형화가 용이한 액체 렌즈 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조되는 액체 렌즈에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid lens, and more particularly, a liquid lens manufacturing method and liquid produced by the method, which can form a stable electrode, an insulating film and a uniform hydrophobic film, and excellent in sealing property and easy to miniaturize the module. It relates to a lens.

액체 렌즈는 형상을 변화시켜서 초점을 조절하는 인간의 눈의 수정체의 동작을 응용한 것으로서, 구조가 간단하고 기계적 구동부가 없어서 신뢰성이 높고 대량 생산에 적합할 뿐 아니라 반응 속도가 빠르며 소모 전력이 매우 낮고 수 밀리미터 이하로 소형화할 수 있다. 액체 렌즈는 디지털 카메라, 카메라 폰, 내시경, 보안 시스템, 광학 기록 장치 등에 다양하게 이용될 수 있다.The liquid lens is an application of the human eye's lens to change the focus by changing its shape.The liquid lens has a simple structure and no mechanical driving part, so it is not only reliable, suitable for mass production, but also fast for reaction and very low power consumption. It can be downsized to several millimeters or less. Liquid lenses can be used in various ways such as digital cameras, camera phones, endoscopes, security systems, optical recording devices, and the like.

도 1을 참조하여 액체 렌즈의 원리를 설명하기로 한다.Referring to Figure 1 will be described the principle of the liquid lens.

액체 렌즈는, 절연체로 코팅된 전극 위에 전도성 액체와 비전도성 액체가 맞닿아 있을 때 외부에서 전극과 전도성 액체에 전압을 인가하여 전도성 액체의 표면장력을 제어함으로써 전도성 액체의 접촉각과 두 액체의 계면의 형상을 변화시키는 전기습윤(Electrowetting) 현상을 이용하는 것이다.The liquid lens controls the surface tension of the conductive liquid by applying a voltage to the electrode and the conductive liquid from the outside when the conductive liquid and the non-conductive liquid contact each other on the electrode coated with the insulator, thereby controlling the contact angle of the conductive liquid and the interface between the two liquids. It is to use the electrowetting phenomenon to change the shape.

도 1에 도시된 바와 같이 동일한 밀도와 상이한 굴절률을 가지며 서로 혼합되지 않는 물(1)과 기름(2)을 이용하여, 비전도성 액체인 기름(2) 방울이 전도성 액체인 물(1) 속에 잠겨 있는 상황에서, 절연체(3)로 코팅된 금속판 전극(4)과 물(1) 사이에 전압을 인가하면 절연체(3)의 친수성이 증가하면서 절연체(3) 상의 기름(2) 방울의 형상이 실선 A로부터 점선 B의 형태로 변화하게 되며, 이를 이용하면 초점 거리의 제어가 가능한 액체 렌즈를 구현할 수 있다.As shown in FIG. 1, droplets of non-conductive liquid oil (2) are submerged in conductive liquid water (1) using water (1) and oil (2) that have the same density and different refractive index and are not mixed with each other. In a situation, when a voltage is applied between the metal plate electrode 4 coated with the insulator 3 and the water 1, the hydrophilicity of the insulator 3 increases, and the shape of the drop of oil 2 on the insulator 3 is solid. It is changed from the dotted line B form, and by using this it is possible to implement a liquid lens capable of controlling the focal length.

도 2는 종래기술에 따른 액체 렌즈의 하나로서, 2004년 독일 하노버에서 개최된 CeBIT에서 필립스(Philips)사에서 제시한 액체 렌즈의 구조를 도시하고 있다.FIG. 2 illustrates a structure of a liquid lens presented by Philips at CeBIT held in Hannover, Germany, as one of the liquid lenses according to the prior art.

도 2에 도시된 액체 렌즈는, 투명한 유리를 기본 재료로 이용하여 기판(10), 측벽(20), 및 상판(30)을 가공하고, 기판(10)과 측벽(20)의 외측 원주를 따라 각각 ITO(Indium Tin Oxide) 전극(40, 50)을 형성한 구조이다. 측벽(20)의 내측에는 전기습윤 현상을 발생시키기 위해 ITO 전극(50) 상에 절연체(60)가 코팅되며 절연체(60) 상에 소수성 막(70)이 코팅된다.The liquid lens shown in FIG. 2 uses a transparent glass as a base material to process the substrate 10, the side wall 20, and the upper plate 30, along the outer circumference of the substrate 10 and the side wall 20. Indium tin oxide (ITO) electrodes 40 and 50 are formed, respectively. Inside the sidewall 20, an insulator 60 is coated on the ITO electrode 50 and a hydrophobic film 70 is coated on the insulator 60 to generate an electrowetting phenomenon.

그러나, 도 2의 액체 렌즈의 경우, 유리를 기본재료로 사용하여 투명 전극 재료인 ITO로 전극을 형성하고 절연막을 코팅한 후 다시 소수성 막을 코팅하는 공정을 거쳐야 한다. 그러나 수직으로 형성된 유리면에 ITO 전극, 절연막, 및 소수성 막을 형성하기란 용이하지 않을 뿐 아니라 코팅으로 형성된 절연막이 좋은 특성을 발휘하기 어렵게 되는 문제점이 있다. 또한, 도 2의 액체 렌즈 구조물의 경우 통상적인 접착제로서 액상 에폭시 형태의 접착물질을 이용하여 밀봉하게 되면, 에폭시가 경화되면서 에폭시로부터 기체누출(outgasing)이 발생하여 액체 내부에 기 포가 발생할 뿐 아니라 액체와 에폭시의 접촉 상태에서는 에폭시의 성질이 변하게 되어 신뢰성 있는 접착을 얻기 어려운 문제점이 있다.However, in the case of the liquid lens of FIG. 2, the electrode is formed of ITO, which is a transparent electrode material, using glass as a base material, and then coated with an insulating film and then coated with a hydrophobic film. However, it is not easy to form the ITO electrode, the insulating film, and the hydrophobic film on the vertically formed glass surface, and there is a problem that the insulating film formed by the coating becomes difficult to exhibit good characteristics. In addition, in the case of the liquid lens structure of FIG. 2, when the sealing is performed by using an adhesive material in the form of a liquid epoxy as a conventional adhesive, outgasing occurs from the epoxy as the epoxy is cured, thereby generating bubbles inside the liquid as well as the liquid. In the contact state between the epoxy and the epoxy has a problem that the property of the epoxy is changed, it is difficult to obtain a reliable adhesion.

이를 개선하기 위해, 본 발명의 출원인은 2005년 11월 15일 자로 한국특허출원 제10-2005-0109182호 "액체 렌즈 및 액체 렌즈 제조 방법"을 제안하였다.In order to improve this, the applicant of the present invention proposed Korean Patent Application No. 10-2005-0109182 "Liquid Lens and Liquid Lens Manufacturing Method" dated November 15, 2005.

상기 출원에 따른 액체 렌즈의 구조가 도 3에 도시되어 있다.The structure of the liquid lens according to the above application is shown in FIG. 3.

도 3의 액체 렌즈는, 중앙에 전도성 액체(예: 물)(80)와 비전도성 액체(예: 기름)(90)를 수용하기 위한 홀이 형성된 실리콘 기판(100) 상에 절연막(실리콘 산화막)(110)과 소수성 막(테플론 피막)(120)을 형성하여 중간 기판을 만들고, 유리로 된 하부 기판(150)에 하부 전극(140)을 형성한 후 하부 유리 기판(150)을 중간 기판인 실리콘 기판(100)과 접합하고, 전도성 액체(80)와 비전도성 액체(90)를 차례로 주입하고, 상부 유리기판(170)을 실리콘 기판(100) 상부와 접합하여 액체 렌즈 구조물을 완성하며, 이때 열경화 에폭시 또는 UV 에폭시와 같은 경화된 에폭시 오링(130, 180)을 이용하여 상하부 유리 기판(150, 170)을 각각 실리콘 기판(100)과 밀봉결합하고 제1 및 제 2 패키징 모듈(160, 190)을 이용하여 유리 기판(150, 170)과 실리콘 기판(100)을 견고하게 고정함으로써 완성된다.The liquid lens of FIG. 3 is an insulating film (silicon oxide film) on a silicon substrate 100 in which a hole for receiving a conductive liquid (for example, water) 80 and a nonconductive liquid (for example, oil) 90 is formed in the center. 110 and a hydrophobic film (teflon film) 120 are formed to form an intermediate substrate, and a lower electrode 140 is formed on the lower substrate 150 made of glass, and then the lower glass substrate 150 is formed of silicon as an intermediate substrate. Bonding with the substrate 100, injecting the conductive liquid 80 and the non-conductive liquid 90 in turn, and bonding the upper glass substrate 170 with the upper portion of the silicon substrate 100 to complete the liquid lens structure, wherein heat The upper and lower glass substrates 150 and 170 are hermetically bonded to the silicon substrate 100 using the cured epoxy o-rings 130 and 180, such as cured epoxy or UV epoxy, and the first and second packaging modules 160 and 190, respectively. It is completed by firmly fixing the glass substrate 150, 170 and the silicon substrate 100 by using.

도 3의 액체 렌즈는 안정적이고 신뢰성 있게 전극과 절연막을 형성할 수 있으며 기포 형성이 방지되며 액체의 밀봉이 효과적으로 수행될 수 있는 장점은 있으나, 서로 다른 종류의 박막을 이용하여 절연막과 소수성 막을 형성하므로 공정이 복잡해지고 균일한 막 형성이 곤란하며, 패키징 모듈로 인해 액체 렌즈 모듈의 소형화가 곤란한 단점이 있다.The liquid lens of FIG. 3 has the advantages of stably and reliably forming the electrode and the insulating film, preventing the formation of bubbles, and effectively sealing the liquid, but using the different types of thin films to form the insulating film and the hydrophobic film. The process is complicated and uniform film formation is difficult, and the packaging module has difficulty in miniaturizing the liquid lens module.

상기한 바와 같은 종래의 액체 렌즈의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 안정적이고 신뢰성 있게 전극과 절연막 및 소수성 막을 형성할 수 있는, 액체 렌즈 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the problems of the conventional liquid lens as described above, an object of the present invention is to provide a liquid lens module and a manufacturing method thereof, which can stably and reliably form an electrode, an insulating film, and a hydrophobic film.

또한 본 발명은, 절연막 및 소수성 막이 동시에 생성되므로 공정이 간단해지고 균일하게 막이 형성될 수 있는, 액체 렌즈 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a liquid lens module and a method of manufacturing the same, in which an insulating film and a hydrophobic film are simultaneously produced, so that the process is simple and a film can be formed uniformly.

또한 본 발명은, 액체 렌즈 모듈 제조시의 기포 형성이 방지되며, 기판 사이에 동일 소재를 이용한 밀봉을 형성함으로써 별도의 고정기구 없이도 완전 밀폐형 밀봉 즉, 헤르메틱 실링(Hermetic Sealing)이 구현되는, 액체 렌즈 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention, the formation of bubbles in the manufacturing of the liquid lens module is prevented, by forming a seal using the same material between the substrate is a liquid that is fully hermetic sealing, that is, hermetic sealing (Hermetic Sealing) is implemented without a separate fixing mechanism An object of the present invention is to provide a lens module and a method of manufacturing the same.

나아가 본 발명은, 상기 특징을 구비한 액체 렌즈 모듈을 대량으로 생산할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Furthermore, an object of the present invention is to provide a method for mass production of a liquid lens module having the above characteristics.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액체 렌즈 모듈은, 일면의 중앙부를 제외한 가장자리부에 전극이 형성된 투명한 두 개의 절연 기판이 상기 전극들이 서로 마주보도록 배치되어 있으며, 상기 두 절연 기판 사이에는 중앙에 개구부가 형성된 도전성 중간 기판이 결합되어 있으며, 상기 도전성 중간 기판의 상기 개구부를 한정하는 내측면에는 소수성 절연막이 형성되어 있으며, 상기 두 절연 기판과 상기 도전성 중간 기판 사이의 공간에는 전도성 액체와 비전도성 액체가 충전되 어 있는 것을 특징으로 한다.In the liquid lens module according to the present invention for achieving the above object, two transparent insulating substrates having electrodes formed at edge portions except for a central portion of one surface thereof are disposed so that the electrodes face each other, and the two insulating substrates are disposed at the center thereof. A conductive intermediate substrate having an opening is coupled, and a hydrophobic insulating film is formed on an inner side of the conductive intermediate substrate to define the opening, and a conductive liquid and a non-conductive liquid are formed in a space between the two insulating substrates and the conductive intermediate substrate. Is characterized in that the charge.

또한 본 발명에 따른 액체 렌즈 모듈은, 상기 소수성 절연막으로서 파릴렌을 이용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the liquid lens module according to the present invention is characterized by using parylene as the hydrophobic insulating film.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 액체 렌즈 모듈 제조 방법은, 중앙에 개구부가 형성된 실리콘 중간 기판을 제공하는 단계; 상기 실리콘 중간 기판의 상면 일부를 제외한 상면, 내측면 및 하면에 소수성 절연막을 코팅하는 단계; 상면의 가장자리부에 전극이 형성된 투명한 하부 기판을 제공하는 단계; 상기 전극 상면의 적어도 일부에 제 2의 소수성 절연막을 코팅하는 단계; 상기 실리콘 중간 기판 하면의 상기 소수성 절연막과 상기 하부 기판의 전극 상면의 상기 제 2의 소수성 절연막의 밀봉 결합을 통해 상기 중간 기판과 상기 하부 기판을 접합하는 단계; 상기 개구부와 상기 하부 기판에 둘러싸이는 공간에 전도성 액체와 비전도성 액체를 충전하는 단계; 하면의 가장자리부에 전극이 형성된 투명한 상부 기판을 제공하는 단계; 상기 상부 기판에 형성된 전극 하면의 적어도 일부에 금속 범프를 형성하는 단계; 및 상기 실리콘 중간 기판의 상면 일부를 통한, 상기 금속 범프와 상기 실리콘 중간 기판의 밀봉 결합을 통해 상기 상부 기판과 상기 중간 기판을 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the liquid lens module manufacturing method according to an aspect of the present invention for achieving the above object, providing a silicon intermediate substrate having an opening formed in the center; Coating a hydrophobic insulating film on an upper surface, an inner surface and a lower surface of the silicon intermediate substrate except for a part of the upper surface; Providing a transparent lower substrate having electrodes formed on an edge of an upper surface thereof; Coating a second hydrophobic insulating film on at least a portion of the upper surface of the electrode; Bonding the intermediate substrate and the lower substrate through sealing bonding of the hydrophobic insulating film on the lower surface of the silicon intermediate substrate and the second hydrophobic insulating film on the electrode upper surface of the lower substrate; Filling a conductive liquid and a non-conductive liquid in a space surrounded by the opening and the lower substrate; Providing a transparent upper substrate having electrodes formed on edges of the lower surface thereof; Forming metal bumps on at least a portion of a lower surface of the electrode formed on the upper substrate; And bonding the upper substrate and the intermediate substrate through a seal coupling of the metal bump and the silicon intermediate substrate through a portion of an upper surface of the silicon intermediate substrate.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 액체 렌즈 모듈 제조 방법은, 중앙에 개구부가 형성된 도전성 중간 기판을 제공하는 단계; 상기 도전성 중간 기판의 상면에 중간 전극을 형성하는 단계; 상기 중간 기판의 내측면과 하면에 소수성 절연막을 형성하는 단계; 상면의 가장자리부에 상부 전극이 형성 된 투명한 하부 기판을 제공하는 단계; 상기 전극 상면의 적어도 일부에 제 2의 소수성 절연막을 코팅하는 단계; 상기 소수성 절연막과 상기 제 2의 소수성 절연막의 밀봉 결합을 통해 상기 중간 기판과 상기 하부 기판을 접합하는 단계; 상기 개구부와 상기 하부 기판에 둘러싸이는 공간에 전도성 액체와 비전도성 액체를 충전하는 단계; 상면의 가장자리부에 상부 전극이 형성된 투명한 상부 기판을 제공하는 단계; 상기 상부 전극 상면의 적어도 일부에 금속 범프를 형성하는 단계; 및 상기 금속 범프와 상기 중간 전극의 밀봉 결합을 통해 상기 상부 기판과 상기 중간 기판을 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the liquid lens module manufacturing method according to another aspect of the present invention for achieving the above object comprises the steps of providing a conductive intermediate substrate having an opening formed in the center; Forming an intermediate electrode on an upper surface of the conductive intermediate substrate; Forming a hydrophobic insulating film on an inner surface and a lower surface of the intermediate substrate; Providing a transparent lower substrate having an upper electrode formed on an edge of an upper surface thereof; Coating a second hydrophobic insulating film on at least a portion of the upper surface of the electrode; Bonding the intermediate substrate and the lower substrate through a sealing coupling between the hydrophobic insulating film and the second hydrophobic insulating film; Filling a conductive liquid and a non-conductive liquid in a space surrounded by the opening and the lower substrate; Providing a transparent upper substrate having an upper electrode formed at an edge of an upper surface thereof; Forming a metal bump on at least a portion of an upper surface of the upper electrode; And bonding the upper substrate and the intermediate substrate through a sealing coupling of the metal bump and the intermediate electrode.

이하 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예를 들어 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention shown in the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈 모듈의 구조에 관한 개요도이다. 도 4는 입체적인 액체 렌즈 모듈을 세로 방향으로 절단한 단면을 도시하고 있다.4 is a schematic diagram of a structure of a liquid lens module according to an embodiment of the present invention. 4 is a cross-sectional view of the three-dimensional liquid lens module cut in the longitudinal direction.

도 4의 액체 렌즈 모듈은 상부 기판 구조물(200)과 중간 기판 구조물(300) 및 하부 기판 구조물(400)의 결합체로 구성된다.The liquid lens module of FIG. 4 is composed of a combination of an upper substrate structure 200, an intermediate substrate structure 300, and a lower substrate structure 400.

상부 기판 구조물(200)은 유리와 같은 절연성 상부 기판(210), 상기 상부 기판(210)에 Cr, Ti 등의 재료를 증착하여 형성된 접합층(220), 접합층(220) 상에 Au, Sn 등의 재료를 증착하여 형성된 상부 전극층(230), 및 중간 기판(310)과의 전도성있는 연결을 위해 상부 전극층(230) 상에 Au, Sn 등 금속 재료로 형성된 금속 범프(240)를 포함하도록 구성되며, 도 4에서 상부 기판 구조물(200)이 뒤집어진 상태에서 중간 기판 구조물(300)과의 결합되어 있다.The upper substrate structure 200 includes an insulating upper substrate 210 such as glass, a bonding layer 220 formed by depositing a material such as Cr and Ti on the upper substrate 210, and Au, Sn on the bonding layer 220. And a metal bump 240 formed of a metal material such as Au or Sn on the upper electrode layer 230 for conductive connection with the intermediate electrode 310 and the upper electrode layer 230 formed by depositing a material such as the like. In FIG. 4, the upper substrate structure 200 is coupled with the intermediate substrate structure 300 in an inverted state.

중간 기판 구조물(300)은 실리콘과 같이 절연막의 증착이 용이한 전도성 중간 기판(310) 상에 금속 범프(240)와의 연결을 위한 접합층(320)과 중간 전극층(330)이 차례로 형성되고, 중간 기판(310)의 측면과 하면은 파릴렌과 같은 소수성 절연막(340)으로 코팅되도록 구성된다.In the intermediate substrate structure 300, a bonding layer 320 and an intermediate electrode layer 330 for connecting to the metal bump 240 are sequentially formed on the conductive intermediate substrate 310, which is easy to deposit an insulating layer, such as silicon. Side and bottom surfaces of the substrate 310 are configured to be coated with a hydrophobic insulating film 340 such as parylene.

또한, 하부 기판 구조물(400)은 유리와 같은 절연성 하부 기판(410), 상기 하부 기판(410)에 Cr, Ti 등의 재료를 증착하여 형성된 접합층(420), 접합층(420) 상에 Au, Sn 등의 재료를 증착하여 형성된 하부 전극층(430) 및 하부 전극층(430) 상에 형성된 파릴렌과 같은 소수성 절연막(440)을 포함하도록 구성된다.In addition, the lower substrate structure 400 may include an insulating lower substrate 410 such as glass, a bonding layer 420 formed by depositing a material such as Cr or Ti on the lower substrate 410, and Au on the bonding layer 420. And a hydrophobic insulating film 440 such as parylene formed on the lower electrode layer 430 formed by depositing a material such as Sn or the like.

도 4의 구성에서, 금속 범프(240)는 액체 렌즈 모듈의 초점 거리 조절 등 원활한 동작에 필요한 수용액의 충분한 용량 확보를 위한 상하공간을 제공하는 동시에, 상부 기판 구조물(200)의 상부 전극층(230)과 중간 기판 구조물(300)의 중간 전극층(330) 및 중간 기판(310) 본체를 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 또한, 금속 범프(240)에 의해 상부 기판 구조물(200)의 상부 전극층(230)의 하면이 중간 기판 구조물(300)의 중간 전극층(330)의 상면과 이격되므로, 상부 전극층(230)의 하면에 전원 인가를 위한 와이어(미도시)를 설치하기가 용이해 진다.In the configuration of FIG. 4, the metal bumps 240 provide upper and lower spaces to secure sufficient capacity of the aqueous solution required for smooth operation such as focal length adjustment of the liquid lens module, and at the same time, the upper electrode layer 230 of the upper substrate structure 200. And the intermediate electrode layer 330 of the intermediate substrate structure 300 and the intermediate substrate 310 main body. In addition, since the lower surface of the upper electrode layer 230 of the upper substrate structure 200 is spaced apart from the upper surface of the middle electrode layer 330 of the intermediate substrate structure 300 by the metal bumps 240, the lower surface of the upper electrode layer 230 is disposed on the lower surface of the upper electrode layer 230. It becomes easy to install a wire (not shown) for power supply.

또한, 도 4의 구성에서, 상부 기판(210)의 바깥 부분 즉, 가장자리부에 형성된 상부 전극층(230)에 의해 한정되는 공간과 하부 기판(410)의 가장자리부에 형성된 하부 전극층(430)에 의해 한정되는 공간은 동일한 크기의 광 경로를 형성하는 데, 본 명세서에서는 빛이 액체 렌즈를 통과하는 광 경로의 단면 직경을 렌즈 유효경이라 부르기로 한다. In addition, in the configuration of FIG. 4, the space defined by the outer portion of the upper substrate 210, that is, the upper electrode layer 230 formed at the edge portion, and the lower electrode layer 430 formed at the edge portion of the lower substrate 410 are provided. The confined space forms an optical path of the same size. In this specification, the cross-sectional diameter of the optical path through which the light passes through the liquid lens is called a lens effective diameter.

또한, 본 발명에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 파릴렌(Parylene)과 같이 중간 기판(310)과 하부 전극(440)에 안정적으로 결합되며 절연성과 소수성을 동시에 가지는 물질로 구성된 소수성 절연막(340, 440)을 이용하여 중간 기판 구조물(300)과 하부 기판 구조물(400)을 밀봉 결합시키므로, 별도로 절연막과 소수성 막을 형성하지 않아도 되어 공정이 간단해지고 1회의 공정으로 액체 렌즈 구조물 내벽에 균일한 막 형성이 가능하며, 소수성 절연막(340, 440) 간의 견고하고 용이한 결합이 가능하므로 헤르메틱 실링된 소형 액체 렌즈 모듈을 구성할 수 있게 된다.In addition, as shown in FIG. 4, the hydrophobic insulating layer 340, which is stably coupled to the intermediate substrate 310 and the lower electrode 440, such as parylene, is made of a material having both insulation and hydrophobicity. Since the intermediate substrate structure 300 and the lower substrate structure 400 are hermetically coupled using the 440, the process does not require the formation of an insulating film and a hydrophobic film, thereby simplifying the process and forming a uniform film on the inner wall of the liquid lens structure in one step. In addition, since the solid and easy coupling between the hydrophobic insulating layers 340 and 440 is possible, the hermetic sealed small liquid lens module can be configured.

본 발명의 상기 실시예에서는 증착성, 절연성, 소수성 및 막의 균일성이 우수한 다결정 비정질 선형 폴리머인 파릴렌을 소수성 절연막(340, 440)의 물질로 이용하였지만, 이와 동일유사한 증착성, 절연성, 소수성 및 막의 균일성을 가지는 공지의 다른 물질이 이용되는 것을 배제하는 것은 아니다.In the above embodiment of the present invention, parylene, a polycrystalline amorphous linear polymer having excellent deposition property, insulation property, hydrophobicity, and film uniformity, was used as the material of the hydrophobic insulating films 340 and 440. It is not excluded that other known materials having uniformity of the film are used.

그럼에도 불구하고, 파릴렌이 가장 적합한 물질로 판명되었는데, 이는 파릴렌이 가지는 다음의 특성 때문이다Nevertheless, parylene proved to be the most suitable material because of the following properties of parylene

파릴렌은 우수한 유전체 특성(dielectric property), 기체 장벽(gas barrier) 특성 및 기계적 특성을 가지는 박막, 박층의 코팅에 적합한 코팅제이며, 미세한 고체상 분말로서 증착성이 우수하여 실리콘과 금속 등에 잘 접합되며, 절연성, 소수성 및 표면보호기능이 우수하고, 핀홀의 형성이 없고 전체 코팅 면에 걸쳐 균일한 코팅이 이루어지며, 불활성 재질로서 인체에 무해한 특징을 가져서, 전기 절연, 수분 방지, 화학적 격리, 기계적 보호, 윤활성 증가, 표면 보호 등의 기능을 가진다.Parylene is a coating agent suitable for the coating of thin films and thin layers having excellent dielectric properties, gas barrier properties and mechanical properties. Excellent insulation, hydrophobicity and surface protection, no pinhole formation, uniform coating over the entire coating surface, inert material harmless to human body, electrical insulation, moisture protection, chemical isolation, mechanical protection, It has functions such as increased lubricity and surface protection.

파릴렌 코팅은 실온에서도 가능하므로 코팅 시에 구조물에 가해지는 열적 스트레스가 최소화되며, 경화도가 낮아서 구조물에 기계적 스트레스도 최소화된다. 또한 파릴렌은 광 흡수가 없는 투명한 재료이므로 광학적 응용에 적합하다.Parylene coatings are also possible at room temperature, minimizing the thermal stress on the structure during coating and the low degree of cure to minimize mechanical stress on the structure. Parylene is also a transparent material with no light absorption, making it suitable for optical applications.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈 모듈의 상부 기판 제조 공정도이다.5 is a process diagram of manufacturing a top substrate of a liquid lens module according to an embodiment of the present invention.

먼저, 유리와 같은 투명 재질의 절연체로 된 상부 기판(210)을 준비하고, 상부 기판(210) 상에 Au와 같은 금속 재질의 증착을 통해 상부 전극층(230)을 형성한다(S510). 전극 재료와 상부 기판의 접착성이 낮은 경우에는, Cr, Ti 등과 같이 유리와의 접착성이 우수한 금속을 먼저 증착하여 접합층(220)을 형성하고, 접합층(220) 상에 다시 전극용 금속(Au)을 증착하여 상부 전극층(230)을 형성한다.First, an upper substrate 210 made of an insulator made of a transparent material such as glass is prepared, and an upper electrode layer 230 is formed on the upper substrate 210 by deposition of a metal material such as Au (S510). When the adhesion between the electrode material and the upper substrate is low, a metal having excellent adhesion to glass, such as Cr and Ti, is first deposited to form the bonding layer 220, and the metal for the electrode is again formed on the bonding layer 220. The upper electrode layer 230 is formed by depositing Au.

이어서, 중간 기판과 상부 기판(210)을 전도성있게 밀봉 결합시키기 위해, 상부 전극층(230) 상에 금(Au), 주석(Sn) 등 바람직하게는 상부 전극층(230)과 동일한 재료로 금속 범프(bump)(240)를 형성한다. 금속 범프(240)의 형성을 위해서는, 패턴 형성된 포토레지스트(235)를 이용하여(S520) 범프 재료를 도금한 후(S530) 포토레지스트(235)를 제거하거나(S540), 패턴 형성된 스크린(미도시)을 이용한 스크린 인쇄 방법 등 공지의 방법을 이용할 수 있다.Subsequently, in order to conductively seal the intermediate substrate and the upper substrate 210, the metal bumps (Au), tin (Sn), etc., preferably made of the same material as the upper electrode layer 230 may be formed on the upper electrode layer 230. bumps 240 are formed. In order to form the metal bumps 240, the bump material is plated using the patterned photoresist 235 (S520) and then the photoresist 235 is removed (S540), or the patterned screen (not shown) is formed. A known method such as a screen printing method using the above method can be used.

금속 범프(240)의 형상에는 제한이 없으나, 상부 기판(210)의 테두리와 상부 기판(210) 중앙부의 렌즈 유효경(215)사이의 반경을 가지는 사각형이나 원형의 띠와 같이 구조적으로 간단한 형상으로 되는 것이 공정상 바람직하다. 도 5에서는 금속 범프(240)가 예시적으로 사각형 구조를 가지는 것으로 도시되어 있다.The shape of the metal bumps 240 is not limited, but may be structurally simple, such as a rectangular or circular strip having a radius between the edge of the upper substrate 210 and the lens effective diameter 215 at the center of the upper substrate 210. It is preferable in the process. In FIG. 5, the metal bumps 240 are exemplarily illustrated as having a rectangular structure.

다음, 렌즈 유효경(215)에 대응하는 패턴이 형성된 포토레지스트(245)를 에칭 방지막으로 상부 전극층(230)의 상부에 형성한 후(S550), 불투명 재료로 형성된 접합층(220)과 상부 전극층(230)의 중앙부를 렌즈 유효경(215) 크기로 제거하여 가장자리부에만 접합층(220)과 상부 전극층(230)이 형성된 상부 기판 구조물(200)을 완성한다(S560, S570).Next, after the photoresist 245 having a pattern corresponding to the lens effective diameter 215 is formed on the upper electrode layer 230 as an anti-etching film (S550), the bonding layer 220 and the upper electrode layer formed of an opaque material ( The central portion of the lens 230 is removed to the size of the lens effective diameter 215 to complete the upper substrate structure 200 in which the bonding layer 220 and the upper electrode layer 230 are formed only at the edges (S560 and S570).

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈 모듈의 중간 기판 제조 공정도이다.6 is an intermediate substrate manufacturing process chart of the liquid lens module according to an embodiment of the present invention.

먼저, 중간 기판(310)으로서 적절한 재료를 준비한다. 중간 기판(310)의 재료로는 실리콘(Si)과 같이 그 표면에 안정적으로 절연막과 소수성 막을 형성할 수 있으며, 렌즈 구조물에 지속적인 동작 전압을 인가하더라도 렌즈 구조물의 성질 변화가 방지되어 신뢰성있는 동작이 가능한 전도성 재료이며, 가공성이 우수하여 대량생산에 적합한 재료를 이용해야 한다.First, a suitable material is prepared as the intermediate substrate 310. As the material of the intermediate substrate 310, an insulating film and a hydrophobic film can be stably formed on the surface, such as silicon (Si), and even if a continuous operating voltage is applied to the lens structure, a change in the properties of the lens structure is prevented, resulting in reliable operation. It is possible to use a conductive material, and because of its excellent workability, a material suitable for mass production should be used.

이어서, 광 경로의 제공 및 렌즈용 액체의 저장을 위해 에칭, 유도결합플라즈마(ICP), 드릴링, 샌드블라스팅(Sandblasting) 등의 방법으로 중간 기판(310)의 중앙부에 개구부를 형성한다(S310). 이때, 렌즈용 액체의 충분한 용량 확보를 위해서 중간 기판(310)의 개구부를 렌즈 유효경(215)보다 크게 형성하는 것이 바람직 하다.Subsequently, an opening is formed in the center of the intermediate substrate 310 by etching, inductively coupled plasma (ICP), drilling, sandblasting, or the like to provide an optical path and store liquid for the lens (S310). In this case, in order to secure a sufficient capacity of the lens liquid, the opening of the intermediate substrate 310 may be formed larger than the lens effective diameter 215.

한편, 중간 기판(310에 개구부를 형성할 때 중간 기판(310) 표면에 자연발생 산화막(Native oxide)이 형성되어 금속층과의 접합을 방해할 수 있으므로, 플루오르화수소(HF)나 BOE(Buffered Oxide Etchant)를 이용한 습식 에칭 등의 방법으로 자연발생 산화막을 제거해야 한다.Meanwhile, when an opening is formed in the intermediate substrate 310, a native oxide may be formed on the surface of the intermediate substrate 310 to prevent bonding with the metal layer. Thus, hydrogen fluoride (HF) or buffered oxide etchant The naturally occurring oxide film should be removed by a wet etching method using a).

이어서, 자연발생 산화막을 제거하자마자, 중간 기판(310) 상에 Au 등의 전극용 금속을 증착하여 중간 전극층(330)을 형성한다. 이때 중간 기판(310)과 중간 전극층(330)의 안정적인 접합을 위해 Cr, Ti 등 접착성이 우수한 금속을 먼저 증착하여 접합층(320)을 형성할 수 있다(S620).Subsequently, as soon as the naturally occurring oxide film is removed, an electrode metal such as Au is deposited on the intermediate substrate 310 to form the intermediate electrode layer 330. In this case, in order to stably bond the intermediate substrate 310 and the intermediate electrode layer 330, a metal having excellent adhesion such as Cr and Ti may be first deposited to form a bonding layer 320 (S620).

다음, 파릴렌(Parylene)과 같이 중간 기판(310)에 안정적으로 결합되며 절연성과 소수성을 동시에 가지는 재료를 증착 등의 방법으로 코팅하여 소수성 절연막(340)을 형성하고(S630), 도전층인 중간 전극층(330)을 노출시키기 위해 중간 전극층(330) 상의 소수성 절연막(340)을 제거함으로써 중간 기판 구조물(300)을 완성한다(S640, S650).Next, a hydrophobic insulating film 340 is formed by coating a material that is stably bonded to the intermediate substrate 310 such as parylene and has insulation and hydrophobicity at the same time by deposition or the like (S630), and the conductive layer is an intermediate layer. The intermediate substrate structure 300 is completed by removing the hydrophobic insulating layer 340 on the intermediate electrode layer 330 to expose the electrode layer 330 (S640 and S650).

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈 모듈의 하부 기판 제조 공정도이다.7 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a lower substrate of a liquid lens module according to an exemplary embodiment of the present invention.

하부 기판 구조물(400)의 형성을 위해서는 먼저 하부 기판(410)에 접합층(420)과 하부 전극층(430)을 형성해야 하는데, 이 과정은 상부 기판(210)에서와 동일하게 포토레지스트 공정을 이용한 에칭 방법으로 이루어지거나 또는 하기하는 바와 같은 리프트오프(Lift-off) 방법으로 이루어질 수 있다.In order to form the lower substrate structure 400, the bonding layer 420 and the lower electrode layer 430 must be formed on the lower substrate 410. This process is performed using the photoresist process in the same manner as in the upper substrate 210. It may be made by an etching method or by a lift-off method as described below.

먼저, 유리와 같은 투명 재질의 절연체로 된 하부 기판(410)을 준비하고, 상부 기판(410) 상에 렌즈 유효경(215) 패턴의 포토레지스트(415)를 도포하고(S710), 필요시 Cr, Ti 등과 같이 하부 기판(410)과의 접착성이 우수한 금속층을 먼저 증착하여 접합층(420)을 형성하고, 접합층(420) 상에 Au 등 전극용 금속을 증착하여 상부 전극층(330)을 형성한 후(S720), 포트레지스트(415)를 제거(Lift-off)한다(S730).First, a lower substrate 410 of an insulator made of a transparent material such as glass is prepared, and a photoresist 415 having a lens effective diameter 215 pattern is coated on the upper substrate 410 (S710). The bonding layer 420 is formed by first depositing a metal layer having excellent adhesion to the lower substrate 410 such as Ti, and the upper electrode layer 330 is formed by depositing an electrode metal such as Au on the bonding layer 420. After (S720), the port resist 415 is removed (Lift-off) (S730).

이어서, 파릴렌(Parylene)과 같이 하부 기판(410), 접합층(420) 및 하부 전극층(433)에 안정적으로 결합되며 절연성과 소수성을 동시에 가지는 재료를 증착 등의 방법으로 코팅하여 소수성 절연막(440)을 형성하고(S740), 포토레지스트(445)를 이용하여 렌즈 유효경(215) 내부의 소수성 절연막(440)을 패터닝함으로써(S750) 하부 기판 구조물(400)을 완성한다(S760, S770). 이때, 소수성 절연막(440)은 하부 전극층(430)에 전원 인가를 위한 와이어 연결 등을 고려하여 하부 전극층(430)의 상면을 적절하게 노출시킬 수 있도록 패터닝되어야 한다Subsequently, a hydrophobic insulating film 440 is coated with a material such as parylene, which is stably bonded to the lower substrate 410, the bonding layer 420, and the lower electrode layer 433, and has an insulating property and a hydrophobic property by a deposition method. ) And the hydrophobic insulating film 440 inside the lens effective mirror 215 using the photoresist 445 (S750) to complete the lower substrate structure 400 (S760 and S770). In this case, the hydrophobic insulating layer 440 should be patterned to properly expose the upper surface of the lower electrode layer 430 in consideration of a wire connection for applying power to the lower electrode layer 430.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈 모듈의 기판 결합 공정도이다.8 is a substrate bonding process diagram of the liquid lens module according to an embodiment of the present invention.

도 8에서는 도 5 내지 도 7의 공정을 통해 준비된 상부 기판 구조물(200), 중간 기판 구조물(300) 및 하부 기판 구조물(400)을 결합하여 액체 렌즈 모듈을 완성한다.In FIG. 8, the liquid lens module is completed by combining the upper substrate structure 200, the intermediate substrate structure 300, and the lower substrate structure 400 prepared through the processes of FIGS. 5 to 7.

먼저, 하부 기판 구조물(400)의 소수성 절연막(440)과 중간 기판 구조물(300)의 소수성 절연막(340)에 열과 압력을 인가하여 열압착 방식으로 결합(bonding)한다(S810). 이때 소수성 절연막(340, 440)의 위치는 와이어 연결 등을 용이하게 하기 위해 하부 전극층(430)의 일부를 노출시킬 수 있도록 하부 전극층(430)의 테두리로부터 내측으로 이격되는 것이 바람직하다.First, heat and pressure are applied to the hydrophobic insulating film 440 of the lower substrate structure 400 and the hydrophobic insulating film 340 of the intermediate substrate structure 300 to bond them by a thermocompression bonding method (S810). In this case, the positions of the hydrophobic insulating layers 340 and 440 are preferably spaced inward from the edge of the lower electrode layer 430 so as to expose a portion of the lower electrode layer 430 to facilitate wire connection.

이어지는 전해질 수용액(500)의 주입시 하부 기판(410), 접합층(420), 하부 전극층(430) 및 소수성 절연막(340, 440)에 기포가 포착되는 것을 방지하기 위해, 산소(O2)와 같은 친수성 기체 플라즈마를 이용하여 구조물의 내부를 친수성으로 개질 처리한다.In order to prevent bubbles from being trapped in the lower substrate 410, the bonding layer 420, the lower electrode layer 430, and the hydrophobic insulating layers 340 and 440 during the subsequent injection of the aqueous electrolyte solution 500, oxygen (O 2 ) and The same hydrophilic gas plasma is used to modify the interior of the structure to be hydrophilic.

이어서, 친수성 개질 처리된 구조물에 물과 같은 전해질 수용액(500)과 기름과 같은 비전해질 수용액(600)을 차례로 주입한다(S820). 전해질 수용액(500)과 비전해질 수용액(600)의 주입량은 액체 렌즈의 초점 변화 기능이 원활하게 이루어질 수 있도록 조절되어야 하며, 특히 비전해질 수용액(600)은 상부 기판 구조물(200) 결합시의 자연 누수를 고려하여 충분하게 주입되어야 한다.Subsequently, the electrolyte solution 500 such as water and the non-electrolyte solution 600 such as oil are sequentially injected into the hydrophilic modified structure (S820). The injection amount of the electrolyte aqueous solution 500 and the non-electrolyte aqueous solution 600 should be adjusted so that the focus change function of the liquid lens can be smoothly performed. In particular, the non-electrolyte aqueous solution 600 considers a natural leak when the upper substrate structure 200 is combined. Should be sufficiently injected.

다음, 상부 기판 구조물(200)의 금속 범프(240)와 중간 기판 구조물(300)의 중간 전극층(330)을 예컨대, 열을 이용한 동종 금속 확산 현상을 이용한 접합 등의 방법으로 접합(bonding)함에 의해 액체 렌즈 모듈을 완성한다(S830).Next, the metal bumps 240 of the upper substrate structure 200 and the intermediate electrode layer 330 of the intermediate substrate structure 300 are bonded by, for example, bonding using a homogeneous metal diffusion phenomenon using heat. Complete the liquid lens module (S830).

도 9은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액체 렌즈 모듈의 구조에 관한 개요도 이다.9 is a schematic diagram of the structure of a liquid lens module according to a second embodiment of the present invention.

도 9의 액체 렌즈 모듈을 도 4의 액체 렌즈 모듈과 비교하면, 중간 기판(310)과 상부 전극층(230)이 금속 범프(340)를 통해 직접 결합되므로, 제조 공정이 조금 더 간단해지는 장점이 있다.When the liquid lens module of FIG. 9 is compared with the liquid lens module of FIG. 4, since the intermediate substrate 310 and the upper electrode layer 230 are directly coupled through the metal bumps 340, the manufacturing process may be slightly simpler. .

도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액체 렌즈 모듈의 중간 기판 구조물제조 공정도이다.10 is a process chart of manufacturing an intermediate substrate structure of the liquid lens module according to the second embodiment of the present invention.

제 2 실시예의 액체 렌즈 모듈의 경우 상부 기판 구조물(200)과 하부 기판 구조물(400)의 구조와 제조 방법에는 제 1 실시예의 경우와 차이가 없으므로, 여기서는 중간 기판 구조물(300)의 제조 방법만을 설명하기로 한다.In the case of the liquid lens module of the second embodiment, since the structure and manufacturing method of the upper substrate structure 200 and the lower substrate structure 400 are not different from those of the first embodiment, only the manufacturing method of the intermediate substrate structure 300 will be described here. Let's do it.

먼저, 중간 기판(310)의 중앙부에 개구부를 형성한다(S1010).First, an opening is formed in the center of the intermediate substrate 310 (S1010).

이어서, 중간 기판(310) 재료에 용이하게 증착되는 재료를 이용하여 소수성 절연막(340)을 중간 기판(310)의 표면에 형성한다(S1020). 실리콘 중간 기판(310)을 이용할 경우 실리콘에 잘 증착되는 파릴렌이 소수성 절연막(340)으로 적합하다. 특히, 파릴렌의 경우 스텝 커버리지(step coverage)가 우수하여 실리콘 중간 기판(310)의 측벽에도 균일한 소수성막을 형성할 수 있는 장점이 있다.Subsequently, a hydrophobic insulating film 340 is formed on the surface of the intermediate substrate 310 by using a material easily deposited on the material of the intermediate substrate 310 (S1020). In the case of using the silicon intermediate substrate 310, parylene, which is well deposited on silicon, is suitable as the hydrophobic insulating layer 340. In particular, in the case of parylene, there is an advantage in that a uniform hydrophobic film may be formed on the sidewall of the silicon intermediate substrate 310 because of excellent step coverage.

다음, 상부 기판 구조물(200)의 금속 범프(240)를 위한 미세 통로를 형성하기 위해, 미세 통로 패턴이 형성된 드라이 필름 포토레지스트(DFR)(345)를 에칭 방지막으로 도포한 후(S1030), 미세 통로에 해당되는 파릴렌 소수성 절연막(340)을 제거하여(S1040), 금속 범프용 통로가 형성된 중간 기판 구조물(300)을 완성한다.Next, in order to form a fine passage for the metal bump 240 of the upper substrate structure 200, after applying a dry film photoresist (DFR) 345 having a fine passage pattern with an etching prevention film (S1030), fine The parylene hydrophobic insulating layer 340 corresponding to the passage is removed (S1040), thereby completing the intermediate substrate structure 300 having the metal bump passage formed therein.

도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액체 렌즈 모듈의 기판 결합 공정도이다.11 is a substrate bonding process diagram of the liquid lens module according to the second embodiment of the present invention.

먼저, 하부 기판 구조물(400)의 소수성 절연막(440)과 중간 기판 구조물(300)의 소수성 절연막(340)을 결합(bonding)한다(S1110).First, the hydrophobic insulating film 440 of the lower substrate structure 400 and the hydrophobic insulating film 340 of the intermediate substrate structure 300 are bonded (S1110).

이어지는 전해질 수용액(500)의 주입시 하부 기판(410), 접합층(420) 하부 전극층(430) 및 소수성 절연막(340, 440)에 기포가 포착되는 것을 방지하기 위해, 산소(O2)와 같은 친수성 기체 플라즈마를 이용하여 구조물의 내부를 친수성으로 개질 처리한다.In order to prevent bubbles from being trapped in the lower substrate 410, the bonding layer 420, the lower electrode layer 430, and the hydrophobic insulating layers 340 and 440 during the subsequent injection of the electrolyte aqueous solution 500, such as oxygen (O 2 ). The interior of the structure is hydrophilically modified using a hydrophilic gas plasma.

이어서, 친수성 개질 처리된 구조물에 물과 같은 전해질 수용액(500)과 기름과 같은 비전해질 수용액(600)을 차례로 주입한다(S820). 전해질 수용액(500)과 비전해질 수용액(600)의 주입량은 액체 렌즈의 초점 변화 기능이 원활하게 이루어질 수 있도록 조절되어야 하며, 비전해질 수용액(600)은 상부 기판 구조물(200) 결합시의 누수를 고려하여 충분하게 주입되어야 한다.Subsequently, the electrolyte solution 500 such as water and the non-electrolyte solution 600 such as oil are sequentially injected into the hydrophilic modified structure (S820). The injection amount of the electrolyte aqueous solution 500 and the non-electrolyte aqueous solution 600 should be controlled to smoothly perform the focus change function of the liquid lens, and the non-electrolyte aqueous solution 600 is sufficient considering the leakage when the upper substrate structure 200 is coupled. Should be injected.

다음, 상부 기판 구조물(200)의 금속 범프(240)를 중간 기판 구조물(300)의 중간 기판(310)에 증착된 소수성 절연막(340)의 미세 통로에 삽입한 후 예컨대 열확산 공정 등을 이용하여 금속 범프(240)와 중간 기판(310) 및 소수성 절연막(340)을 상호 접합(bonding)하여, 액체 렌즈 모듈을 완성한다.Next, the metal bump 240 of the upper substrate structure 200 is inserted into the micropath of the hydrophobic insulating layer 340 deposited on the intermediate substrate 310 of the intermediate substrate structure 300, and then, for example, by using a thermal diffusion process or the like. The bump 240, the intermediate substrate 310, and the hydrophobic insulating film 340 are bonded to each other to complete the liquid lens module.

한편, 본 발명의 액체 렌즈 모듈의 평면 형상에는 제한이 없으며, 액체 렌즈가 적용되는 분야와 용도에 적절하게 가공될 수 있다. 도 12와 도 13은 이러한 액체 렌즈 모듈의 예시적인 평면도를 도시하고 있다. 도 12와 도 13에 도시된 바와 같이 액체 렌즈 모듈의 상부 기판(210)은 예컨대 사각형, 원형 등 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 다만 렌즈의 특성상 렌즈 유효경(215)은 원형으로 구성된다.On the other hand, there is no limitation on the planar shape of the liquid lens module of the present invention, it can be appropriately processed in the field and applications to which the liquid lens is applied. 12 and 13 show exemplary top views of such liquid lens modules. As shown in FIGS. 12 and 13, the upper substrate 210 of the liquid lens module may be manufactured in various forms, for example, a rectangle and a circle. However, the lens effective diameter 215 may be formed in a circle due to the characteristics of the lens.

이상에서 본 발명의 바람직한 일 실시예를 이용하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 원리는 상기 실시예에 기재된 범위에 의해 한정되지 않으며, 당업자는 특허청구범위에 의해 정해지는 기술적 범위 내에서 다양한 수정과 변형을 가할 수 있을 것이며 이러한 수정한 변형 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.Although the present invention has been described above using a preferred embodiment of the present invention, the principles of the present invention are not limited by the scope described in the above embodiments, and those skilled in the art can make various modifications within the technical scope defined by the claims. And modifications, and such modified modifications should also be interpreted as falling within the scope of the present invention.

한편, 본 명세서의 도면 및 발명의 상세한 설명에서는 설명의 편의를 위하여 액체 렌즈 모듈을 세로로 세운 상태를 기준으로 상하를 구분하여 예컨대 상부 기판, 하부 기판 등의 용어를 사용하였지만, 액체 렌즈 모듈의 제조시 또는 사용시에 배치 방향이 변경되는 경우에는 이러한 상하의 구분이 더 이상 유효하지 않게 되므로 첨부된 특허청구범위도 이를 고려하여 해석되어야 할 것이다.Meanwhile, in the drawings of the present specification and the detailed description of the present invention, for convenience of description, the terms, such as an upper substrate and a lower substrate, are used to distinguish the upper and lower sides based on the vertical state of the liquid lens module, but the manufacture of the liquid lens module is performed. If the arrangement direction is changed at the time of use or use, the division of the upper and lower sides is no longer valid, so the appended claims should also be interpreted in consideration of this.

본 발명에 따르면, 안정적이고 신뢰성 있게 전극과 절연막 및 소수성 막을 형성할 수 있는, 액체 렌즈 모듈 및 그 제조 방법이 제공된다.According to the present invention, there is provided a liquid lens module and a method for manufacturing the same, which can stably and reliably form an electrode, an insulating film, and a hydrophobic film.

또한 본 발명에 따르면, 절연막 및 소수성 막이 동시에 생성되므로 공정이 간단해지고 균일하게 막이 형성될 수 있는, 액체 렌즈 모듈 및 그 제조 방법이 제공된다.In addition, according to the present invention, since an insulating film and a hydrophobic film are simultaneously produced, a liquid lens module and a method of manufacturing the same are provided which can simplify the process and form a film uniformly.

또한 본 발명에 따르면, 액체 렌즈 모듈 제조시의 기포 형성이 방지되며, 기판 사이에 동일 소재를 이용한 밀봉을 형성함으로써 별도의 고정기구 없이도 완전 밀폐형 밀봉 즉, 헤르메틱 실링(Hermetic Sealing)이 구현되는, 액체 렌즈 모듈 및 그 제조 방법이 제공된다.In addition, according to the present invention, the formation of bubbles during the manufacturing of the liquid lens module is prevented, and by forming a seal using the same material between the substrates to realize a completely hermetic sealing, that is, hermetic sealing (Hermetic Sealing) without a separate fixing mechanism, A liquid lens module and a method of manufacturing the same are provided.

나아가 본 발명에 따르면, 상기 특징을 구비한 액체 렌즈 모듈을 대량으로 생산할 수 있는 방법이 제공된다.Furthermore, according to the present invention, a method for mass production of a liquid lens module having the above features is provided.

Claims (10)

중앙에 개구부가 형성된 실리콘 중간 기판을 제공하는 단계;Providing a silicon intermediate substrate having an opening formed in the center thereof; 상기 실리콘 중간 기판의 상면 일부를 제외한 상면, 내측면 및 하면에 소수성 절연막을 코팅하는 단계;Coating a hydrophobic insulating film on an upper surface, an inner surface and a lower surface of the silicon intermediate substrate except for a part of the upper surface; 상면의 가장자리부에 전극이 형성된 투명한 하부 기판을 제공하는 단계;Providing a transparent lower substrate having electrodes formed on an edge of an upper surface thereof; 상기 전극 상면의 적어도 일부에 제 2의 소수성 절연막을 코팅하는 단계;Coating a second hydrophobic insulating film on at least a portion of the upper surface of the electrode; 상기 실리콘 중간 기판 하면의 상기 소수성 절연막과 상기 하부 기판의 전극 상면의 상기 제 2의 소수성 절연막의 밀봉 결합을 통해 상기 중간 기판과 상기 하부 기판을 접합하는 단계;Bonding the intermediate substrate and the lower substrate through sealing bonding of the hydrophobic insulating film on the lower surface of the silicon intermediate substrate and the second hydrophobic insulating film on the electrode upper surface of the lower substrate; 상기 개구부와 상기 하부 기판에 둘러싸이는 공간에 전도성 액체와 비전도성 액체를 충전하는 단계;Filling a conductive liquid and a non-conductive liquid in a space surrounded by the opening and the lower substrate; 하면의 가장자리부에 전극이 형성된 투명한 상부 기판을 제공하는 단계;Providing a transparent upper substrate having electrodes formed on edges of the lower surface thereof; 상기 상부 기판에 형성된 전극 하면의 적어도 일부에 금속 범프를 형성하는 단계; 및Forming metal bumps on at least a portion of a lower surface of the electrode formed on the upper substrate; And 상기 실리콘 중간 기판의 상면 일부를 통한, 상기 금속 범프와 상기 실리콘 중간 기판의 밀봉 결합을 통해 상기 상부 기판과 상기 중간 기판을 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 제조 방법.Bonding the upper substrate and the intermediate substrate through a seal coupling of the metal bump and the silicon intermediate substrate through a portion of an upper surface of the silicon intermediate substrate. 중앙에 개구부가 형성된 도전성 중간 기판을 제공하는 단계;Providing a conductive intermediate substrate having an opening formed in the center thereof; 상기 도전성 중간 기판의 상면에 중간 전극을 형성하는 단계;Forming an intermediate electrode on an upper surface of the conductive intermediate substrate; 상기 중간 기판의 내측면과 하면에 소수성 절연막을 형성하는 단계;Forming a hydrophobic insulating film on an inner surface and a lower surface of the intermediate substrate; 상면의 가장자리부에 상부 전극이 형성된 투명한 하부 기판을 제공하는 단계;Providing a transparent lower substrate having an upper electrode formed at an edge of an upper surface thereof; 상기 전극 상면의 적어도 일부에 제 2의 소수성 절연막을 코팅하는 단계;Coating a second hydrophobic insulating film on at least a portion of the upper surface of the electrode; 상기 소수성 절연막과 상기 제 2의 소수성 절연막의 밀봉 결합을 통해 상기 중간 기판과 상기 하부 기판을 접합하는 단계;Bonding the intermediate substrate and the lower substrate through a sealing coupling between the hydrophobic insulating film and the second hydrophobic insulating film; 상기 개구부와 상기 하부 기판에 둘러싸이는 공간에 전도성 액체와 비전도성 액체를 충전하는 단계;Filling a conductive liquid and a non-conductive liquid in a space surrounded by the opening and the lower substrate; 상면의 가장자리부에 상부 전극이 형성된 투명한 상부 기판을 제공하는 단계;Providing a transparent upper substrate having an upper electrode formed at an edge of an upper surface thereof; 상기 상부 전극 상면의 적어도 일부에 금속 범프를 형성하는 단계; 및Forming a metal bump on at least a portion of an upper surface of the upper electrode; And 상기 금속 범프와 상기 중간 전극의 밀봉 결합을 통해 상기 상부 기판과 상기 중간 기판을 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 제조 방법.Bonding the upper substrate and the intermediate substrate through a sealing coupling of the metal bump and the intermediate electrode. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 중간 전극을 형성하는 단계는,Forming the intermediate electrode, 상기 도전성 중간 기판의 표면에 형성된 자연 산화막을 습식 에칭으로 제거하는 단계;Removing the native oxide film formed on the surface of the conductive intermediate substrate by wet etching; 상기 도전성 중간 기판의 상면에 Cr 및 Ti 중에서 선택된 하나의 재료를 증착하여 접착층을 형성하는 단계; 및Depositing one material selected from Cr and Ti on an upper surface of the conductive intermediate substrate to form an adhesive layer; And 상기 접착층 상면에 Au 및 Sn 중에서 선택된 하나의 재료를 증착하여 전극층을 형성하는 단계를 포함하며,Depositing one material selected from Au and Sn on the adhesive layer to form an electrode layer, 상기 소수성 절연막을 형성하는 단계는,Forming the hydrophobic insulating film, 상기 중간 기판의 상면, 내측면 및 하면에 소수성 절연막을 증착하는 단계; 및Depositing a hydrophobic insulating film on an upper surface, an inner surface, and a lower surface of the intermediate substrate; And 상기 중간 기판의 상면에 증착된 소수성 절연막을 제거하여 상기 전극층을 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 제조 방법.And removing the hydrophobic insulating film deposited on the upper surface of the intermediate substrate to expose the electrode layer. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 하부 기판을 제공하는 단계는,Providing the lower substrate, 상기 하부 기판의 상면 중앙부에 포토레지스트를 도포하는 단계;Applying a photoresist to a central portion of an upper surface of the lower substrate; 상기 포토레지스트가 도포된 상기 하부 기판 상면에 Cr 및 Ti 중에서 선택된 하나의 재료를 증착하여 접착층을 형성하는 단계;Depositing one material selected from Cr and Ti on an upper surface of the lower substrate to which the photoresist is applied to form an adhesive layer; 상기 접착층 상면에 Au 및 Sn 중에서 선택된 하나의 재료를 증착하여 전극층을 형성하는 단계; 및Depositing one material selected from Au and Sn on the adhesive layer to form an electrode layer; And 상기 포토레지스트를 제거하여 상기 하부 기판의 상기 가장자리부에만 상기 접착층과 상기 전극층을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 제조 방법.And removing the photoresist to maintain the adhesive layer and the electrode layer only at the edge portion of the lower substrate. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 상부 기판을 제공하는 단계는,Providing the upper substrate, 상기 상부 기판의 상면에 Cr 및 Ti 중에서 선택된 하나의 재료를 증착하여 접착층을 형성하는 단계; 및Depositing one material selected from Cr and Ti on an upper surface of the upper substrate to form an adhesive layer; And 상기 접착층의 상면에 Au 및 Sn 중에서 선택된 하나의 재료를 증착하여 전극층을 형성하는 단계를 포함하며,Depositing one material selected from Au and Sn on the upper surface of the adhesive layer to form an electrode layer, 상기 금속 범프를 형성하는 단계는,Forming the metal bumps, 상기 전극층 상면에 상기 금속 범프의 패턴이 형성된 포토레지스트를 도포하는 단계;Applying a photoresist on which the pattern of the metal bumps is formed on an upper surface of the electrode layer; 상기 패턴을 따라 Au 및 Sn 중에서 선택된 하나의 재료로 상기 금속 범프를 형성하는 단계;Forming the metal bumps with one material selected from Au and Sn along the pattern; 상기 포토레지스트를 제거하는 단계;Removing the photoresist; 상기 금속 범프가 형성된 상기 전극층 상면 가장자리부에 포토레지스트를 도포하는 단계;Applying a photoresist to an upper edge portion of the electrode layer on which the metal bumps are formed; 상기 포토레지스트가 도포되지 않은 영역의 상기 전극층 및 상기 접착층을 제거하는 단계; 및Removing the electrode layer and the adhesive layer in the region where the photoresist is not applied; And 상기 포토레지스트를 제거하여 상기 상부 기판의 상기 가장자리부에만 상기 접착층과 상기 전극층을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 제조 방법.Removing the photoresist to maintain the adhesive layer and the electrode layer only at the edges of the upper substrate. 일면의 중앙부를 제외한 가장자리부에 전극이 형성된 투명한 두 개의 절연 기판이 상기 전극들이 서로 마주보도록 배치되어 있으며, 상기 두 절연 기판 사이에는 중앙에 개구부가 형성된 도전성 중간 기판이 결합되어 있으며, 상기 도전성 중간 기판의 상기 개구부를 한정하는 내측면에는 소수성 절연막이 형성되어 있으며, 상기 두 절연 기판과 상기 도전성 중간 기판 사이의 공간에는 전도성 액체와 비전도성 액체가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 모듈.Two transparent insulating substrates having electrodes formed at edges except for a central portion of one surface thereof are disposed so that the electrodes face each other, and a conductive intermediate substrate having an opening formed in the center thereof is coupled between the two insulating substrates. A hydrophobic insulating film is formed on an inner surface defining the opening of the liquid lens module, and a space between the two insulating substrates and the conductive intermediate substrate is filled with a conductive liquid and a non-conductive liquid. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 두 절연 기판 중 적어도 하나의 기판의 전극의 개방면에는 상기 소수성 절연막이 형성되어 있으며, 상기 소수성 절연막이 형성된 상기 전극의 개방면과 마주보는 상기 도전성 중간 기판의 일면에도 상기 소수성 절연막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 모듈.The hydrophobic insulating film is formed on an open surface of an electrode of at least one of the two insulating substrates, and the hydrophobic insulating film is formed on one surface of the conductive intermediate substrate facing the open surface of the electrode on which the hydrophobic insulating film is formed. Liquid lens module, characterized in that. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 두 절연 기판 중 하나의 기판의 전극의 개방면에는 상기 소수성 절연막이 형성되어 있으며, 상기 소수성 절연막이 형성된 상기 전극의 개방면과 마주보는 상기 도전성 중간 기판의 일면에는 상기 소수성 절연막이 형성되어 있으며, 나머지 하나의 기판의 전극의 개방면에는 도전성 범프가 형성되어 있으며, 상기 도전성 범프가 형성된 상기 전극의 개방면과 마주보는 상기 도전성 중간 기판의 타면에는 상기 도전성 범프와의 전기적 결합을 위한 전극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 모듈.The hydrophobic insulating film is formed on an open surface of an electrode of one of the two insulating substrates, and the hydrophobic insulating film is formed on one surface of the conductive intermediate substrate facing the open surface of the electrode on which the hydrophobic insulating film is formed. A conductive bump is formed on an open surface of the electrode of the other substrate, and an electrode for electrical coupling with the conductive bump is formed on the other surface of the conductive intermediate substrate facing the open surface of the electrode on which the conductive bump is formed. There is a liquid lens module. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 두 절연 기판 중 하나의 기판의 전극의 개방면에는 상기 소수성 절연막이 형성되어 있으며, 나머지 하나의 기판의 전극의 개방면에는 도전성 범프가 형성되어 있으며, 상기 두 절연 기판과 마주보는 상기 도전성 중간 기판의 양면에는 상기 소수성 절연막이 형성되어 있으며, 상기 도전성 범프는 상기 도전성 중간 기판의 일면에 형성된 소수성 절연막을 통과하여 상기 도전성 중간 기판과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 모듈.The hydrophobic insulating layer is formed on an open surface of an electrode of one of the two insulating substrates, and a conductive bump is formed on an open surface of the electrode of the other one of the substrates, and the conductive intermediate substrate facing the two insulating substrates is formed. The hydrophobic insulating film is formed on both sides of the liquid lens module, characterized in that the conductive bump is electrically connected to the conductive intermediate substrate through the hydrophobic insulating film formed on one surface of the conductive intermediate substrate. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 6 to 9, 상기 소수성 절연막은 파릴렌인 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 모듈.The hydrophobic insulating film is a liquid lens module, characterized in that parylene.
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