KR101374590B1 - 가변 초점 유체렌즈와 제작방법 - Google Patents

가변 초점 유체렌즈와 제작방법 Download PDF

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Abstract

전기 습윤(electrowetting)을 이용한 가변 초점 유체렌즈는 포지티브 경사면을 가지는 유전막 및 상기 유전막의 중심에 위치하는 유체를 포함하고, 상기 유체에 전압이 인가되면 상기 유체의 형상이 상기 포지티브 경사면의 일부를 덮도록 변화됨으로써, 상기 유전막과 상기 유체 사이의 접촉각이 변화하고, 이때에 전압 구동 전후에 자동조심효과로 인해 렌즈구동의 안정성을 높혔다. 상기 가변 초점 유체렌즈는 복수의 덮개들을 이용하여 빛의 투과도를 높히고, 가변 초점 유체렌즈는 Reflow공정을 통해 일괄공정이 가능하게 하였다.

Description

가변 초점 유체렌즈와 제작방법{VARIABLE FOCUS LIQUID LENS USING ELECTRO WETTING METHOD MANUFACTURING THE SAME}
본 발명의 실시예들은 가변 초점 유체렌즈와 제작 방법에 관한 것이다.
일반적으로 카메라는 다수개의 렌즈를 구비하고 있으며 각각의 렌즈를 이동시켜 그 상대거리를 변화시킴으로써 광학적인 초점거리를 조절하도록 구성된다. 한편, 이러한 렌즈가 장착되는 카메라 등의 광학 기기가 소형화됨에 따라 렌즈도 역시 소형화가 요구되고 있다.
소형화 요구에 부응하기 위한 방법으로 유체기반의 가변 초점 렌즈가 제안되었다. 유체기반의 가변 초점 렌즈는 유체가 외부의 충격을 받았거나 구동전압을 가해주었을 때 광축에서 벗어날 수 있다. 이를 보완하기 위하여 유체렌즈의 중심을 잡아 주는 다음과 같은 몇 가지 연구가 진행되어 왔다. 예를 들어, 기하학적 구조물을 이용한 기계적 센터링(mechanical centering), 광축을 기준으로 반경에 따라 전계의 세기가 변화하는 특성을 이용한 전기적 센터링(electrical centering), 소수성 표면 위에 렌즈가 위치하는 부분을 친수성 표면 처리하는 표면 장력 센터링(surface tension centering) 등이 있다.
이와 같은 방법 중 전기적 센터링은 광축을 기준으로 반경에 따라 두께가 달라지는 유전막을 이용하며, 유전막의 두께 변화로 인해 발생하는 전계의 차이가 복원력(Restoring force)으로 작용하여 광축을 벗어난 유체렌즈를 자동 조심시키는 방법이다. 하지만, 종래의 유체렌즈는 전압이 인가되지 않을 때에는 기계적 센터링이 작용하지 않기 때문에 유체렌즈의 자동조심에 한계성이 있다.
본 발명의 일 실시예는 전압 인가에 따라 변형된 유체에 의해 포지티브 경사면의 적어도 일부가 덮어지고, 포지티브 경사면이 덮어지는 정도에 따라 유전막에 각각에 충전된 전하량이 작아지도록 함으로써, 전압이 가해지고 있는 상태에서 유체렌즈가 한쪽으로 치우칠 경우 광축을 벗어난 유체렌즈를 자동 조심 (self-centering)시킬 수 있는 가변 초점 유체렌즈와 제작방법을 제공하고자 한다. 이때 포지티브 경사면이라 함은 광축을 기준으로 두께가 반경에 따라 두꺼워지되 위로 경사진 형태를 가지는 경사 유전막을 의미한다.
본 발명의 일 실시예는 전압 인가에 따라 변형된 유체에 의해 포지티브 경사면의 적어도 일부가 덮어지게 함으로써 유체렌즈를 감싸는 구조로 형성되기 때문에 기계적 센터링 효과가 부가되어, 전압이 가해지고 있는 상태뿐만 아니라, 전압을 가하기 않을 때 에도 유체렌즈의 자동조심이 가능하므로 렌즈의 구동특성이 보다 안정화시킬 수 있는 가변 초점 유체렌즈와 제작방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 경사 유전막을 제작하는데, 있어서 기존의 복잡한 공정과는 달리, 네거티브 포토레지스트(Negative Photoresist)사용하여 일괄 공정이 가능한 Reflow 공정이기 때문에, 쉽게 제작이 가능하고 대량생산에 용이한 가변 초점 유체렌즈와 제작방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 가변 초점 유체렌즈의 상면에 복수의 덮개들을 증착하여 반사 방지막을 형성함으로써 빛의 투과효과를 증대시킬 수 있는 가변 초점 유체렌즈와 제작방법을 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시예들 중에서, 전기 습윤(electrowetting)을 이용한 가변 초점 유체렌즈는 포지티브 경사면을 가지는 경사 유전막 및 상기 유전막의 중심에 위치하는 유체를 포함하고, 상기 유체에 전압이 인가되면 상기 유체의 형상이 상기 포지티브 경사면의 일부를 덮도록 변화됨으로써, 상기 유전막과 상기 유체 사이의 접촉각이 변화한다.
일 실시예에서, 상기 포지티브 경사면 하부에 형성된 평판형의 유전막를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 포지티브 경사면은 폴리머의 Reflow 공정을 이용하여 제작될 수 있다.
일 실시예에서, 폴리머는 네거티브 포토레지스터(DNR-L300)일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 포지티브 경사면은 몰드의 프레스 공정을 통해 제작될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 포지티브 경사면은 네거티브 포토레지스터일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 네거티브 포토레지스터는 SU-8을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유체에 전압이 인가되면 상기 유전막에 전하가 충전되고, 상기 전하는 상기 중심에 가까울수록 상기 유전막 내에 조밀하게 분포할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유체는 제1 유체 및 제2 유체를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 유체 및 제2 유체 각각은 전도성 유체 또는 비전도성 유체 중 적어도 하나일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 유체는 염화칼륨(KCL), 염화나트륨(NACL) 또는 글리세린 중 적어도 하나를 포함하거나, 상기 염화칼륨, 염화나트륨 및 글리세린 중 적어도 두 개의 혼합물을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 유체는 실리콘 오일 또는 미네랄 오일 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 유체는 상면에 반구형으로 형성된 복수의 덮개들을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 덮개들 각각은 파릴렌(Perylene)-C, 파릴렌-D 또는 파릴렌-HT 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전압 인가에 따라 변형된 유체에 의해 포지티브 경사면의 적어도 일부가 덮어지고, 포지티브 경사면이 덮어지는 정도에 따라 유전막에 충전된 전하량이 작아지도록 함으로써, 전압이 가해지고 있는 상태에서 유체렌즈가 한쪽으로 치우칠 경우 광축을 벗어난 유체렌즈를 자동 조심(self-centering)시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전압 인가에 따라 변형된 유체에 의해 포지티브 경사면의 적어도 일부가 덮어지게 함으로써 유체렌즈를 감싸는 구조로 형성되기 때문에 기계적 센터링 효과가 부가되어, 전압이 가해지고 있는 상태뿐만 아니라, 전압을 가하기 않을 때 에도 유체렌즈의 자동조심이 가능하므로 렌즈의 구동특성이 보다 안정화시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 경사 유전막을 제작하는데, 있어서 기존의 복잡한 공정과는 달리, 네거티브 포토레지스트(Negative Photoresist)사용하여 일괄 공정이 가능한 Reflow 공정이기 때문에, 쉽게 제작이 가능하고 대량생산에 용이하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가변 초점 유체렌즈의 상면에 복수의 덮개들을 증착하여 반사 방지막을 형성함으로써 빛의 투과효과를 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 초점 유체렌즈를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 초점 유체렌즈의 제조 과정의 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 초점 유체렌즈에서 경사 유전막의 제조 과정의 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 초점 유체렌즈에 있는 경사형 유전막의 경사도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 초점 유체렌즈의 오프 센터링과 다른 유체렌즈의 오프 센터링을 비교하는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 초점 유체렌즈에 복수의 덮개들로 인해서 감소한 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 초점 유체렌즈의 구동 전후를 비교하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 초점 유체렌즈를 설명하는 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 초점 유체렌즈를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 초점 유체렌즈는 투명 기판(110), 투명 기판(110)의 상면에 형성되는 투명 전극(120), 투명 전극(120)의 상면에 형성된 적어도 하나의 포지티브 경사면을 각각 가지는 경사형 유전막(130), 경사형 유전막(130)의 중심에 위치하며 특정 굴절률을 가지는 제1 유체(140) 및 제1 유체(140)의 상면에 형성되며 제1 유체(140)와 다른 굴절률을 가지는 제2 유체(150)를 포함한다.
투명 기판(110)은 본 발명인 가변 초점 유체렌즈가 제조되는 기초라 할 수 있으며 빛의 투과가 용이하도록 투명한 유리 재질이 주로 사용된다. 다만, 상기 투명 기판(110)은 필수적 구성요소는 아니며 투명 기판(110)이 없이 유체렌즈가 구비될 수 있다.
투명 전극(120)은 투명 기판(110)의 상면에 형성되며, 경사형 유전막(130)은 투명 기판(110)의 상면에 형성된다. 경사형 유전막(130)은 제1 포지티브 경사면(131) 및 제2 포지티브 경사면(133)을 포함한다. 일 실시예에서, 경사형 유전막(130)은 폴리머의 Reflow 공정, 즉 패턴된 네거티브 포토레지스트(Negative Photoresist)을 160℃에서 3분 가열하는 간단한 공정을 통해 제1 포지티브 경사면(131) 및 제2 포지티브 경사면(133)을 포함할 수 있다.
제1 포지티브 경사면(131)은 경사형 유전막(130) 각각의 한쪽 끝단에 형성되어 제1 유체(140)에 인접해 있으며, 제2 포지티브 경사면(133)은 경사형 유전막(130) 각각의 다른쪽 끝단에 형성되며 제1 유체(140)와 인접해있지 않다.
제1 포지티브 경사면(131)은 전압 인가에 따라 변형된 제1 유체(140)에 의해 일부가 덮어지게 된다. 이에 따라, 제1 유체(140)와 제1 포지티브 경사면(131) 사이의 접촉각은 변화하게 된다. 예를 들어, 제1 유체(140)와 제1 포지티브 경사면(131) 사이의 접촉각은 제1 유체(140)에 의해 많이 덮어지면 작아질 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 유체(140)와 제1 포지티브 경사면(131) 사이의 접촉각은 제1 유체(140)에 의해 적게 덮어지면 커질 수 있다. 이와 같이 제1 포지티브 경사면(131)이 제1 유체(140)에 의해 덮어지는 정도에 따라 경사형 유전막(130)에 충전되는 전하량은 감소되게 함으로써 전압이 가해지고 있는 상태에서 유체렌즈가 한쪽으로 치우칠 경우 광축을 벗어난 유체렌즈를 자동 조심시킬 수 있다. 이러한 1 유체(140)에 의해 덮어지는 정도는 제1 유체(140)에 인가되는 전압의 세기에 따라 결정될 수 있다.
제1 유체(140)는 경사형 유전막(130)의 중심에 위치한다. 일 실시예에서, 제1 유체(140)는 전압 인가에 따라 변형되어(예를 들어, 140에서 190으로 변형) 제1 포지티브 경사면(131)의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 일 실시예에서, 제1 유체(140)는 특정 굴절률을 가지며 염용액을 포함하는 물 등의 친수성(hydrophilic) 전도성 유체형태이다.
제2 유체(150)는 제1 유체(140)의 상면에 형성되며 제1 유체(140)와 섞이지 않는 다른 굴절률을 가진다. 일 실시예에서, 제2 유체는 오일(oil)이라고도 하는 실리콘 또는 알칸(alkane) 등의 소수성(hydrophobic) 비전도성 유체로 이루어진다. 제1 유체(140) 및 제2 유체(150)는 반구형을 형성하게 된다.
일 실시예에서, 제1 유체(140) 및 제2 유체(150)는 동일한 밀도(비중)를 갖도록 구성되는 것이 바람직한데, 상기 렌즈는, 배향에 의존하지 않는, 즉 2가지 액체 간의 중력효과에 의존하지 않는 기능을 한다. 이것은, 적절한 제2 유체(150) 성분의 선택에 의해 달성되어도 된다. 즉, 예를 들면 알칸 또는 실리콘 오일은, 분자성분의 첨가에 의해 변형되어 상기 염용액의 밀도를 일치시키기 위해 그들의 밀도를 증가시켜도 된다. 다만, 밀도가 동일하여야 하는 것은 필수 조건은 아니며 2가지 유체의 밀도차가 30% 정도 이내이면 본 발명에 활용할 수 있다.
사용된 오일의 선택에 따라, 그 오일의 굴절률은, 1.25 내지 1.60 사이에서 변화시켜도 된다. 마찬가지로, 상기 첨가된 염량에 따라, 상기 염용액은, 굴절률에 있어서 1.33 내지 1.48 사이에서 변화시켜도 된다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며 다양한 변형에 의해 본 발명의 활용이 가능하다.
여기서, 제1 유체(140)는 염화칼륨(KCL), 염화나트륨(NACL), 글리세린 또는 이들의 혼합물(가령, KCL: 글리세린 = 1: 0.3 인 혼합물)이 전도성 유체로 사용될 수 있으며 이들은 활용에 따라 다양하게 적용이 가능하고, 제2 유체(150)는 미네랄오일, 실리콘 오일, 해바라기 오일, 헥사데칸(hexadecane) 중 어느 하나를 사용하는 것이 가능하다. 복수의 덮개들(180)은 제2 유체의 상면에 반구형으로 형성된다. 일 실시예에서, 복수의 덮개들(180) 각각은 파릴렌(Perylene)-C, 파릴렌-D 또는 파릴렌-HT 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 일 실시예에 따른 가변 초점 유체렌즈의 제조방법을 설명하도록 한다. 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 초점 유체렌즈의 제조 과정의 예를 나타내는 도면이다. 이를 참고하여 설명한다.
A) 전극 증착 단계(S1)
전극 증착 단계(S1)는 투명 기판(110)에 ITO 금속전극을 용액을 사용하는 습식 에칭(wet etching)방법을 통해 증착하는 단계로, ITO(250 nm)가 증착된 유리 기판 즉, 투명기판의 상부에 Cr(200 nm)이 증착되어 에칭에 의해서 Cr은 얼라인마크를 위해서 에칭되고, ITO는 전극형성을 위해 에칭된다(도 2의 a).
B) 평판형 유전막 증착 단계(S2)
투명 전극(120)의 상면에 SU-8의 평판형 유전막(170)을 증착시킨다(도 2의 b).
C) 경사형 유전막 증착 단계(S3)
평판형 유전막(170)의 상면에 네거티브 포토레지스트(DNR-L300)의 유전막(130)을 증착시킨다(도 2의 c).
D) 경사형 유전막 Reflow 단계(S4)
S3단계에서 평판형 유전막(170)의 상면에 증착된 유전막(130)에 폴리머의 Reflow 공정, 즉 패턴된 네거티브 포토레지스트을 160℃에서 3분 가열하는 간단한 공정을 통해 경사형 유전막(130)을 경사지게 형성할 수 있다(도 2의 d). 이러한 Reflow 공정은 네거티브 포토레지스터을 사용하여 일괄 공정이 가능하기 때문에 쉽게 제작이 가능하고 대량생산이 용이하다는 장점이 있다. 이러한 공정 과정에 따라, 경사형 유전막(130)이 양끝에 포지티브 경사면을 가지도록 할 수 있다.
E) 소수성 유전막 증착 단계(S5)
경사형 유전막(130)의 상면에 Cytop 또는 Teflon 중에 적어도 하나의 소수성 유전막을 증착시킨다(도 3의 e).
F) 유체 증착 단계(S6)
기판의 중심(예를 들어, 광학축: optical axis))을 기준으로 제1 유체(140)를 위치시키고 이를 감싸는 제2 유체(150)를 증착시킨다. 일 실시예에서, 제1 유체(140) 및 제2 유체(150) 각각은 전도성 유체 또는 비전도성 유체 중 적어도 하나일 수 있다(도 3의 f).
G) 복수의 덮개들의 증착 단계(S7)
제2 유체(150)의 상면에 반구형으로 형성된 복수의 덮개들(180)을 증착시킨다. 일 실시예에서, 복수의 덮개들(180) 각각은 파릴렌-C, 파릴렌-D 또는 파릴렌-HT 중 적어도 하나를 포함할 수 있다(도 3의 g). 이러한 복수의 덮개들을 증착하여 반사 방지막을 형성함으로써 빛의 투과성을 높이는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명에 다른 일 실시예에 따른 가변 초점 유체렌즈에서 경사형 유전막 제조방법을 설명하도록 한다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 초점 유체렌즈의 제조 과정의 예를 나타내는 도면이다. 이를 참고하여 설명한다.
A) 유전막 증착 단계(S1)
투명 기판(110)의 상면에 네거티브 포토레지스트(DNR-L300)의 유전막(130)을 증착시킨다(도 4의 a).
B) 경사형 유전막 Reflow 단계(S2)
S1단계에서 투명 기판(110)의 상면에 증착된 유전막(130)에 폴리머의 Reflow 공정, 즉 패턴된 네거티브 포토레지스트을 160℃에서 3분 가열하는 간단한 공정을 통해 경사형 유전막(130)을 경사지게 형성할 수 있다(도 4의 b). 이러한 Reflow 공정은 네거티브 포토레지스트을 사용하여 일괄 공정이 가능하기 때문에 쉽게 제작이 가능하고 대량생산이 용이하다는 장점이 있다.
C) 소수성 유전막 증착 단계(S3)
S2단계에서 Reflow 공정된 경사형 유전막(130)의 상면에 Cytop 또는 Teflon 중에 적어도 하나의 소수성 유전막을 증착시킨다(도 3의 e).
D) 몰드를 이용하여 경사형 유전막 생성 단계(S4)
투명 기판(110)의 상면에 ITO 금속전극을 용액을 사용하는 습식 에칭(wet etching)방법을 투명 전극(120)이 증착되어 있고, 투명 전극(120)의 상면에 증착된 절연층에 S3단계에서 생성된 몰드를 찍어 경사형 유전막을 생성한다. 이와 같이 몰드를 이용하여 경사형 유전막(130)을 생성하면 유전층이 한 층만 들어가면 되기 때문에 소비전력을 줄일 수 있고, 유전막의 경사도가 더 심하기 때문에 전기적 및 기계적 센터링 효과가 더욱 크다. 또한, 이 방식은 Reflow가 되는 폴리머에 사용이 제한 되지 않기 때문에, 상대적으로 유전율이 큰 폴리머를 경사형 유전막으로 사용가능하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 초점 유체렌즈에 있는 경사형 유전막의 경사도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 전압 인가에 따라 변형된 제1 유체(도 1, 140)가 제1 포지티브 경사면(도 1, 131)를 덮는 정도에 따라 변경되는 경사형 유전막(130)의 두께를 나타내는 그래프이며, 그래프의 X축은 제1 유체(140)에 의해 제1 포지티브 경사면(131)이 덮어지는 정도를 나타내며, 그래프의 Y축은 제1 유체(140)의 변형에 따른 경사형 유전막(130)의 두께를 나타낸다. 가변 초점 유체렌즈에 있는 경사형 유전막(130)은 제1 유체(140)에 구동 전압이 인가되면 전하가 충전되며, 이러한 전하로 인해 발생한 인력에 따라 제1 유체(140)가 변형되어 경사형 유전막(130)에 있는 제1 포지티브 경사면(131)의 적어도 일부를 덮게된다.
따라서, 제1 포지티브 경사면(131)이 덮어지는 정도에 따라 경사형 유전막(130)에 충전된 전하량이 작아지도록 함으로써, 전압이 가해지고 있는 상태에서 유체렌즈가 한쪽으로 치우칠 경우 광축을 벗어난 유체렌즈를 자동 조심시킬 수 있다. 결론적으로, 제1 유체(140)에 의해 제1 포지티브 경사면(131)이 덮어지는 정도에 따라 도 3의 e에서 참조번호(1)에서 참조번호(2)에 해당하는 제1 포지티브 경사면(131)의 두께는 도 4의 참조번호(1)에서 참조번호(2)와 같이 점차 커진다는 것을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 초점 유체렌즈의 오프 센터링과 다른 유체렌즈의 오프 센터링을 비교하는 그래프이다.
도 6은, 경사형 유전막(도 1, 130)을 이용한 가변 초점 유체렌즈의 오프 센터링 에러와 종래의 평판형 유전막을 이용한 가변 초첨 유제렌즈의 오프 센터링 에러를 비교한 그래프이다. 그래프의 X축은 전압을 나타내고, 그래프의 Y축은 오프 센터링 에러를 나타낸다. 참조 번호(a)를 통해 종래의 평판형 유전막을 이용한 가변 초점 유체렌즈의 경우 균일한 두께를 유지하기 때문에 높은 오프 센터링 에러가 발생한다는 것을 확인할 수 있으며, 참조 번호(b)를 통해 경사형 유전막(130)을 이용한 가변 초점 유체렌즈의 경우 유체의 변형에 따라 경사 정도가 변경되기 때문에 종래의 평판형 유전막을 이용한 가변 초점 유체렌즈 보다 낮은 오프 센터링 에러가 발생한다는 것을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 초점 유체렌즈에 복수의 덮개들로 인해서 감소된 반사율을 나타내는 그래프이다.
도 7은 가변 초점 유체렌즈(도 1, 100)의 상면에 복수의 덮개들을 증착하여 반사 방지막을 형성한 경우의 반사율과 반사 방지막을 형성하지 않은 경우의 반사율을 비교하는 그래프이다. 그래프의 X축은 빛의 파장을 나타내고, 그래프의 Y축은 반사율을 나타낸다. 가변 초점 유체렌즈(100)의 상면에 복수의 덮개들을 증착하지 않아 반사 방지막을 형성하기 전에는 반사율이 6%였으나, 가변 초점 유체렌즈(100)의 상면에 복수의 덮개들을 증착하여 반사 방지막을 형성하였을 경우에는 도 7의 그래프와 같이 반사율이 3%(예를 들어, 0.025) 미만이라는 것을 알 수 있다. 특히, 목표파장 영역을 633 nm로 설계한 것으로, 이때의 반사율은 0 에 가까운 것을 알 수 있다. 또한 이러한 그래프를 통해서, 가변 초점 유체렌즈(도 1, 100)의 상면에 복수의 덮개들을 증착하여 반사 방지막을 형성한 경우 빛의 파장이 633nm(예를 들어, 6. × 10-7)일 때 반사율이 0이 되는 것을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 초점 유체렌즈의 구동 전후를 비교하는 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 초점 유체렌즈를 설명하는 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 참조번호(810)은 전압이 가해지지 않는 상태의 가변 초점 유체렌즈를 나타내고, 참조번호(820)은 전압이 가해지고 있는 상태의 가변 초점 유체렌즈를 나타낸다. 가변 초점 유체렌즈(820)의 제1 유체(도 1, 140)에 전압이 가해지면 경사형 유전막(도 1, 130)에는 전하가 충전됨에 따라 제1 유체(140)가 변형되어 포지티브 경사면의 적어도 일부가 덮어지고, 포지티브 경사면이 덮어지는 정도에 따라에 충전된 전하량이 감소하게 된다. 전압이 가해지고 있는 상태에서 가변 초점 유체렌즈(820)가 한쪽으로 치우칠 경우, 유체렌즈를 중심으로 향하도록 하여 광축을 벗어난 유체렌즈를 자동 조심시킬 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 가변 초점 유체렌즈
110: 투명 기판
120: 투명 전극
130: 경사형 유전막
140: 제1 유체
150: 제2 유체
160: 소수성 유전막
170: 평판형 유전막
180: 복수의 덮개들

Claims (14)

  1. 전기 습윤(electrowetting)을 이용한 가변 초점 유체렌즈에 있어서,
    포지티브 경사면을 가지는 경사 유전막; 및
    상기 유전막의 중심에 위치하는 유체를 포함하고,
    상기 유체에 전압이 인가되면 상기 유체의 형상이 상기 포지티브 경사면의 일부를 덮도록 변화됨으로써, 상기 유전막과 상기 유체 사이의 접촉각이 변화하는 것을 특징으로 하는 가변 초점 유체렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포지티브 경사면 하부에 형성된 평판형의 유전막를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 초점 유체렌즈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 포지티브 경사면은
    폴리머의 Reflow 공정을 이용하여 제작되는 것을 특징으로 하는 가변 초점 유체렌즈.
  4. 제 3항에 있어서, 폴리머는
    네거티브 포토레지스터인 것을 특징으로 하는 가변 초점 유체렌즈.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 포지티브 경사면은
    몰드의 프레스 공정을 통해 제작되는 것을 특징으로 하는 가변 초점 유체렌즈.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 포지티브 경사면은
    네거티브 포토레지스터인 것을 특징으로 하는 가변 초점 유체렌즈.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 네거티브 포토레지스터는
    SU-8을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 초점 유체렌즈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유체에 전압이 인가되면 상기 유전막에 전하가 충전되고,
    상기 전하는 상기 중심에 가까울수록 상기 유전막 내에 조밀하게 분포하는
    것을 특징으로 하는 가변 초점 유체렌즈.
  9. 제1항에 있어서, 상기 유체는
    제1 유체 및 제2 유체를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 초점 유체렌즈.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 유체 및 제2 유체 각각은
    전도성 유체 또는 비전도성 유체 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 가변 초점 유체렌즈.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 유체는
    염화칼륨(KCL), 염화나트륨(NACL) 또는 글리세린 중 적어도 하나를 포함하거나, 상기 염화칼륨, 염화나트륨 및 글리세린 중 적어도 두 개의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 초점 유체렌즈.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제2 유체는
    실리콘 오일 또는 미네랄 오일 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 초점 유체렌즈.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2 유체의 상면에는
    반구형으로 형성된 적어도 하나의 덮개가 증착되는 것을 특징으로 하는 가변 초점 유체렌즈.
  14. 제13항에 있어서, 상기 복수의 덮개들 각각은
    파릴렌(Perylene)-C, 파릴렌-D 또는 파릴렌-HT 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 초점 유체렌즈.
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