KR102322843B1 - 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

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Abstract

실시예는 베이스; 전극을 갖는 액체 렌즈; 상기 베이스 상부에 배치되어 상기 액체 렌즈를 수용하는 홀더; 상기 베이스의 하부에 배치되고, 이미지 센서를 포함하는 센서 기판; 상기 액체 렌즈의 전극과 연결되는 연결 기판; 상기 센서 기판에 배치되며 상기 연결 기판과 전기적으로 본딩되는 단자; 및 상기 센서 기판과 상기 연결 기판을 전기적으로 연결하는 단자 플레이트;를 포함하는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈을 제공할 수 있다.

Description

액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈{CAMERA MODULE INCLUDING LIQUID LENS, OPTICAL DEVICE INCLUDING THE SAME}
실시예는 카메라 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈과 이를 포함하는 광학 기기에 관한 것이다.
휴대용 장치의 사용자는 고해상도를 가지며 크기가 작고 다양한 촬영 기능(오토포커싱(Auto-Focusing, AF) 기능, 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(Optical Image Stabilizer, OIS) 기능 등)을 가지는 광학 기기를 원하고 있다. 이러한 촬영 기능은 여러 개의 렌즈를 조합해서 직접 렌즈를 움직이는 방법을 통해 구현될 수 있으나, 렌즈의 수를 증가시킬 경우 광학 기기의 크기가 커질 수 있다.
오토 포커스와 손떨림 보정 기능은, 렌즈 홀더에 고정되어 광축이 정렬된 여러 개의 렌즈 모듈이, 광축 또는 광축의 수직 방향으로 이동하거나 틸팅(Tilting)하여 수행되고, 렌즈 모듈을 구동시키기 위해 별도의 렌즈 구동 장치가 사용된다. 그러나 렌즈 구동 장치는 전력 소모가 높으며, 렌즈 모듈 구동을 위해 마그넷과 코일 등의 구동 부재가 필요하고 렌즈 모듈의 구동 범위에 대응하여 렌즈 모듈의 구동을 위한 여유 공간이 필요하므로 전체 카메라 모듈 및 광학기기의 두께가 두꺼워 진다.
따라서, 두 가지 액체의 계면의 곡률을 전기적으로 조절하여 오토 포커스와 손떨림 보정 기능을 수행하는 액체 렌즈에 대한 연구가 이루어지고 있다.
실시예는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈과 광학 장치에서, 연결 기판의 제작 공차 및 홀더와 베이스의 간극에 영향 받지 않고 액체 렌즈와 센서 기판의 전기적인 본딩을 편리하게 하고자 한다.
실시예는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈과 광학 장치에서, 연결 기판을 보다 쉽게 구부려 본딩을 편리하게 할 수 있으며, 응력에 의해 연결 기판이 파손되는 것을 방지할 수 있게 하고자 한다.
실시예는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈과 광학 장치에서, 전극에 연결된 연결 기판이 위 또는 아래로 들뜨는 현상을 방지할 수 있게 하고자 한다.
실시예는 베이스; 전극을 갖는 액체 렌즈; 상기 베이스 상부에 배치되어 상기 액체 렌즈를 수용하는 홀더; 상기 베이스의 하부에 배치되고, 이미지 센서를 포함하는 센서 기판; 상기 액체 렌즈의 전극과 연결되는 연결 기판; 상기 센서 기판에 배치되며 상기 연결 기판과 전기적으로 본딩되는 단자; 및 상기 센서 기판과 상기 연결 기판을 전기적으로 연결하는 단자 플레이트;를 포함하는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈을 제공할 수 있다.
상기 액체 렌즈는, 전도성의 제1 액체와 비전도성의 제2 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트 상부에 배치되는 제1 전극; 상기 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극; 상기 제1 전극 상부에 배치되는 제2 플레이트; 및 상기 제2 전극 하부에 배치되는 제3 플레이트;를 포함할 수 있다.
상기 연결 기판은 상기 액체 렌즈의 제1 전극 또는 제2 전극과 연결되도록 배치되고, 상기 단자 플레이트의 일측은 상기 연결 기판의 하부와 결합되고, 타측은 상기 센서 기판의 단자와 결합될 수 있다.
상기 연결 기판은 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극과 결합되는 수평판; 및 상기 수평판에서 절곡되며 상기 단자 플레이트와 결합되는 수직판을 포함할 수 있다.
상기 연결 기판은 상기 수평판과 상기 수직판의 절곡 영역에 함몰된 오목부를 더 포함할 수 있다.
상기 오목부는 반원 형상을 갖는 액체 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 오목부는 상기 센서 기판의 상기 절곡 영역의 양측에 배치될 수 있다.
상기 수직판은 상기 단자 플레이트의 폭보다 작은 폭을 가질 수 있다.
상기 수직판은 상기 단자 플레이트의 적어도 상부 영역을 덮을 수 있는 수직 길이를 가질 수 있다.
상기 단자 플레이트의 외측과 상기 수직판의 내측이 접하는 영역이 전기적으로 본딩될 수 있다.
상기 수직판의 단부 영역에는 관통홀이 형성될 수 있다.
상기 단자 플레이트의 단부와 상기 수직판의 단부가 접하는 영역의 외측이 전기적으로 본딩될 수 있다.
상기 수직판의 단부 영역에는 내측으로 절개된 V 홈이 형성될 수 있다.
상기 수직판의 단부 영역에는 내측으로 절개된 반원홈이 형성될 수 있다.
실시예는, 베이스; 전극을 갖는 액체 렌즈; 상기 베이스 상부에 배치되어 상기 액체 렌즈를 수용하는 홀더; 상기 베이스의 하부에 배치되고, 이미지 센서를 포함하는 센서 기판; 상기 액체 렌즈의 전극과 연결되며 아래로 절곡되는 연결 기판; 상기 센서 기판에 배치되며 상기 연결 기판과 전기적으로 본딩되는 단자; 및 상기 전극에 연결된 상기 연결 기판이 위 또는 아래로 들뜨는 것을 방지하는 들뜸 방지부;를 포함하는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈을 제공할 수 있다.
상기 연결 기판은 연성 기판(FPCB) 또는 메탈 플레이트일 수 있다.
상기 액체 렌즈의 제1 전극 또는 제2 전극과 결합되는 수평판; 및 상기 수평판에서 절곡되는 수직판을 포함하며, 상기 들뜸 방지부는 상기 연결 기판의 절곡 영역을 제외한 상기 수평판 또는 상기 수직판 중 적어도 어느 하나에 결합되는 보강 패드를 포함할 수 있다.
상기 보강 패드는 상기 수평판의 하부 또는 상기 수직판의 내측에 결합될 수 있다.
상기 연결 기판은 상기 수평판과 상기 수직판의 절곡 영역에 함몰된 오목부를 더 포함할 수 있다.
실시예는 베이스; 전극을 갖는 액체 렌즈; 상기 베이스 상부에 배치되어 상기 액체 렌즈를 수용하는 홀더; 상기 베이스의 하부에 배치되고, 이미지 센서를 포함하는 센서 기판; 상기 액체 렌즈의 전극과 연결되는 연결 기판; 상기 센서 기판에 배치되며 상기 연결 기판과 전기적으로 본딩되는 단자; 및 상기 센서 기판과 상기 연결 기판을 전기적으로 연결하는 단자 플레이트;를 포함하는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈; 및 상기 카메라 모듈을 통하여 입사된 이미지를 전기적인 신호로 변환하는 제어부; 및 상기 전기적인 신호에 의하여 색이 변화하는 복수 개의 픽셀로 이루어지는 디스플레이 모듈을 포함하는 광학 기기를 제공한다.
실시예는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈과 광학 장치에서, 연결 기판과 단자 플레이트를 전기적으로 결합하기 때문에 연결 기판의 제작 공차 및 홀더와 베이스의 결합 간극에 영향 받지 않고 액체 렌즈와 센서 기판의 전기적인 연결을 보다 편리하게 할 수 있다.
그리고, 오목부에 의해 연결 기판을 보다 쉽게 구부려 단자 플레이트와 본딩을 편리하게 할 수 있으며, 응력에 의해 연결 기판이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 연결 기판에 들뜸 방지부를 구비하여 전극에 연결된 연결 기판이 위 또는 아래로 들뜨는 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 카메라 모듈의 제1 실시예를 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1의 카메라 모듈에서 액체 렌즈의 단면을 나타낸 도면이며,
도 3은 카메라 모듈의 연결 기판과 단자를 전기적으로 본딩하는 경우의 한 형태를 보여주는 도면이며,
도 4는 도 1의 연결 기판과 단자 플레이트의 결합 과정을 보여주는 분해 사시도이고,
도 5 내지 도 7은 카메라 모듈의 제2 실시예, 제3 실시예 및 제4 실시예로서 연결 기판과 단자 플레이트가 결합된 상태를 보여주는 정면도들이고,
도 8 및 도 9는 들뜸 방지부가 구비된 연결 기판의 실시예들을 보여주는 도면이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1은 카메라 모듈의 일실시예를 나타낸 도면이다. 카메라 모듈은 렌즈 어셈블리(100) 및 제어회로(2000)를 포함할 수 있다.
렌즈 어셈블리(1000)는 액체 렌즈 및/또는 고체 렌즈를 포함할 수 있다. 액체 렌즈는 액체, 플레이트 및 전극을 포함할 수 있다. 액체는 전도성 액체 및 비전도성 액체를 포함할 수 있고, 전극은 플레이트 위 또는 아래에 배치될 수 있다. 또한 전극은 공통 단자와 복수의 개별 단자를 포함할 수 있다. 공통 단자는 하나일 수 있으며 개별 단자는 복수개일 수 있다. 플레이트는 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트를 포함할 수 있고, 제1 플레이트 위 또는 아래에 제2 플레이트를 더 포함할 수 있다. 또한 액체 렌즈는 제3 플레이트를 더 포함하여 제2 플레이트와 제3플레이트 사이에 제1 플레이트가 배치될 수도 있다. 공통 단자와 개별 단자 사이에 인가되는 구동 전압에 대응하여 전도성 액체 및 비전도성 액체가 형성하는 계면의 형상이 변경되어 초점거리가 변경될 수 있다. 제어회로(2000)는 액체 렌즈에 구동 전압을 공급할 수 있으며, 이미지 센서가 배치되는 센서 기판(800)에 배치될 수 있다. 카메라 모듈은 커넥터(3000)를 더 포함할 수 있으며, 커넥터(3000)는 제어회로(2000)와 연결부(3500)에 의하여 연결되고, 제어 회로(2000)를 외부의 전원이나 기타 다른 장치와 전기적으로 연결될 수 있다.
제어 회로(2000)의 구성은 촬상 장치에 요구되는 사양에 따라 다르게 설계될 수 있다. 특히, 렌즈 어셈블리(1000)에 인가되는 동작 전압의 크기를 줄이기 위해, 제어회로(2000)는 하나의 칩(single chip)으로 구현할 수 있다. 이를 통해, 휴대용 장치에 탑재되는 카메라 장치의 크기를 더욱 줄일 수 있다.
렌즈 어셈블리(1000)는, 제1 렌즈부(100), 제2 렌즈부(400), 액체 렌즈(300), 홀더(500) 및 커버(600)를 포함할 수 있고, 제1 렌즈부(100) 또는 제2 렌즈부(400) 중 어느 하나를 생략할 수 있다.
도시된 렌즈 어셈블리(1000)의 구조는 하나의 예에 불과하며, 카메라 장치에 요구되는 사양에 따라 렌즈 어셈블리(1000)의 구조는 달라질 수 있다.
제1 렌즈부(100)는 렌즈 어셈블리(1000)의 전방에 배치되고, 렌즈 어셈블리(1000)의 외부로부터 광이 입사하는 영역일 수 있다. 제1 렌즈부(100)는 적어도 하나의 렌즈로 구성될 수 있고, 또는 2개 이상의 복수의 렌즈들이 중심축을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다. 여기서, 중심축은 광학계의 광축(Optical axis)과 동일할 수 있다.
제1 렌즈부(100)는 2개의 렌즈로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 한정하지는 않는다.
제1 렌즈부(100)의 전면에는 노출렌즈(미도시)가 구비될 수 있으며, 노출 렌즈의 전방에는 커버 글래스(cover glass)가 배치될 수 있다. 노출렌즈는 홀더(500) 외부로 돌출되어 외부에 노출되어 표면이 손상될 수 있다. 만약, 렌즈의 표면이 손상될 경우, 카메라 모듈에서 촬영되는 이미지의 화질이 저하될 수 있다. 따라서, 노출렌즈의 표면손상을 방지, 억제하기 위해, 커버 글래스를 배치시키거나 코팅층을 형성하거나 노출렌즈가 표면손상을 방지하기 위한 내마모성 재질로 구성하는 방법 등을 적용할 수 있다.
제2 렌즈부(400)는 제1 렌즈부(100) 및 액체 렌즈(300)의 후방에 배치되고, 외부로부터 제1 렌즈부(100)로 입사하는 광은 액체 렌즈(300)를 통과하여 제2 렌즈부(400)로 입사할 수 있다. 제2 렌즈부(400)는 제1 렌즈부(100)와 이격되어 홀더(500)에 형성되는 관통 홀에 배치될 수 있다. 제2 렌즈부(400)는 적어도 하나의 렌즈로 구성될 수 있고, 2개 이상의 복수의 렌즈들이 포함되는 경우 중심축을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.
상술한 제1,2 렌즈부(100, 400)를 액체 렌즈(300)와 구별하기 위하여 제1,2 고체 렌즈부라고 할 수도 있다.
액체 렌즈(300)는 제1 렌즈부(100)의 아래에 배치될 수 있고, 제2 렌즈부(400)는 액체 렌즈(300)의 아래에 배치될 수 있다. 즉, 액체 렌즈(300)는 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(400) 사이에 배치될 수 있다.
도 2는 도 1의 카메라 모듈의 액체 렌즈의 단면을 나타낸 도면이다.
액체 렌즈(300)는, 보다 상세하게는 비전도성의 제1 액체(350)와 전도성의 제2 액체(340)를 수용하는 캐비티(cavity)가 형성된 제1 플레이트(310)와, 제1 플레이트 상부(310)에 배치되는 제1 전극(355)과, 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극(345)과, 제1 전극(355) 상부에 배치되는 제2 플레이트(320), 및 제2 전극(345) 하부에 배치되는 제3 플레이트(330)를 포함할 수 있다.
제1 플레이트(310)는 제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)의 사이에 배치되고, 기설정된 경사면(예를 들면, 약 50~70도, 상세하게는 55도 내지 65도의 각도를 가지는 경사면)을 가지는 상하의 개구부를 포함할 수 있다. 상술한 경사면과 제2 플레이트(320)와 접촉하는 개구부 및 제3 플레이트(330)와 접촉하는 개구부로 둘러싸인 영역을 '캐비티(cavity)'라 할 수 있다.
제1 플레이트(310)는 제1,2 액체(350, 340)를 수용하는 구조물이다. 제2 플레이트(320) 및 제3 플레이트(330)는 광이 통과하는 영역을 포함하고 있어서 투광성 재료로 이루어질 수 있고 예를 들면 유리(glass)로 이루어질 수 있으며, 공정의 편의상 제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)는 동일한 재료로 형성될 수 있다.
또한, 제1 플레이트(310)는 광의 투과가 용이하지 않도록 불순물을 포함할 수도 있다.
제2 플레이트(320)는 제1 렌즈부(100)로부터 입사되는 광이 상기의 캐비티 내부로 진행할 때 입사하는 구성이고, 제3 플레이트(330)는 상술한 캐비티를 통과한 광이 제2 렌즈부(400)로 진행할 때 통과하는 구성이다.
상술한 캐비티에는 서로 다른 성질의 제1 액체(350)와 제2 액체(340)가 채워질 수 있고, 제1 액체(350)와 제2 액체(340)의 사이에는 계면이 형성될 수 있다. 제1 액체(350)와 제2 액체(340)가 이루는 계면은 굴곡, 경사도 등이 변할 수 있다.
즉, 전기로 제1,2 액체(350, 340)의 표면장력을 변화시키면 고체 렌즈를 움직여(렌즈 간 거리를 조정하여) 초점 거리를 조장하는 것 보다 카메라 장치의 크기를 작게 할 수 있을 뿐만 아니라, 렌즈를 모터 등을 사용하여 기계적으로 움직이는 것 보다 전력 소모가 작다.
제1 액체(350)는 오일(oil)일 수 있으며 예를 들면 페닐(phenyl) 계열의 실리콘 오일일 수 있다.
제2 액체(340)는 예를 들면 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)과 브로민화나트륨(NaBr)이 혼합되어 형성될 수 있다.
제1 액체(350)와 제2 액체(340)에는 살균제와 산화 방지제 중 적어도 하나가 각각 포함될 수 있다. 살균제는 페널계 산화 방지제 또는 인(P)계 산화 방지제일 수 있다. 그리고, 살균제는 알코올계, 알데이트계 및 페놀계 중 어느 하나의 살균제일 수 있다.
제1 전극(355)은 제2 전극(345)과 이격되어 배치되고, 제1 플레이트(310)의 상부면과 측면 및 하부면의 일부에 배치될 수 있다. 제2 전극(345)은 제1 플레이트(310)의 하부면의 일부 영역에 배치되고, 제2 액체(340)와 직접 접촉할 수 있다.
제1 플레이트(310)의 측면 또는 절연층(360)의 측면은 캐비티의 경사면 내지 측벽을 이룰 수 있다. 제1 전극(355)은 후술하는 절연층(360)을 사이에 두고, 제1 액체(350) 및 제2 액체(340)와 접촉할 수 있다. 제2 전극(345)은 제2 액체(340)와 직접 접촉할 수 있다.
제1 전극(355)과 제2 전극(345)은 제1 액체(350)와 제2 액체(340)의 경계면을 제어하기 위하여 외부의 센서 기판(800)으로부터 수신되는 전기 신호를 인가할 수 있다.
제1 전극(355)과 제2 전극(345)은 도전성 재료로 이루어질 수 있고, 예를 들면 금속으로 이루어질 수 있고, 상세하게는 크롬(Cr)을 포함할 수 있다. 크로뮴(chromium) 또는 크롬(Chrom)은 은색의 광택이 있는 단단한 전이 금속으로, 부서지기 쉬우며 잘 변색되지 않고 녹는점이 높다.
그리고, 크로뮴을 포함한 합금은 부식에 강하고 단단하기 때문에 다른 금속과 합금한 형태로 사용될 수 있으며, 특히 크롬(Cr)은 부식과 변색이 적기 때문에, 캐비티를 채우는 도전성 액체에도 강한 특징이 있다.
절연층(360)은 캐비티의 상부면에서 제2 플레이트(330)의 하부면과, 캐비티의 측벽을 이루는 제1 전극(355)과, 제1 플레이트(310)의 하부면에서 제1 전극(355)의 일부와 제1 플레이트(310) 및 제2 전극(345)을 덮으며 배치될 수 있다. 절연층(360)은 예를 들면 파릴렌 C(parylene C) 코팅제로 구현될 수 있으며, 백색 염료를 더 포함할 수도 있다. 백색 염료는 캐비티의 측벽(i)을 이루는 절연층(360)에서 광이 반사되는 빈도를 증가시킬 수 있다.
도시된 바와 같이 제1 액체(350)는 절연층(360)을 사이에 두고 제2 플레이트(320)와 면접촉하고, 제2 액체(340)는 제3 플레이트(330)와 직접 면접촉할 수 있다.
캐비티는, 제2 플레이트(320) 방향의 제1 개구부와 제3 플레이트(330) 방향의 제2 개구부를 포함할 수 있다. 제1 개구부의 단면의 크기(O1)가 제2 개구부의 단면의 크기(O2)보다 더 작을 수 있으며, 그 반대일 수도 있다. 여기서, 제1,2 개구부의 크기는 개구부의 단면이 원형이면 반지름을 뜻하고, 정사각형이면 대각선의 길이를 뜻할 수 있다.
제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)의 가장 자리는 사각형 형상일 수 있으나, 반드시 이에 한정하지는 않는다.
제1 전극(355)은 제2 플레이트(320)의 외곽의 적어도 하나의 영역에서 노출되고, 제2 전극(345)은 제3 플레이트(330)의 가장 자리의 적어도 하나의 영역에서 노출될 수 있다.
그리고, 제2 플레이트(320)의 바깥 영역에서 제1 전극(355) 상에는 제1 연결 전극(356)이 배치되고, 제3 플레이트(300)의 바깥 영역에서 제2 전극(345) 상에는 제2 연결 전극(346)이 배치될 수 있다.
도시되지 않았으나, 제1 전극(355)과 제1 연결 전극(356)의 사이에는 전도성 에폭시가 배치될 수 있고, 제2 전극(345) 및 제2 연결 전극(346)의 사이에도 전도성 에폭시가 배치될 수 있다.
제1 연결 전극(356)과 제2 연결 전극(346)은, 제1 전극(355) 및 제2 전극(345)에 각각 일체형으로 구비될 수도 있다.
제1 연결 전극(356)과 제2 연결 전극(346)은 연결 기판(380)을 통해 단자 플레이트(390)와 연결되면서 연성 센서 기판(800) 등의 단자(810)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상술한 액체 렌즈(300)는 도 5 내지 도 9에 도시된 스페이서(900)와 결합되어 모듈 형태로 홀더(500)에 쉽게 탈부착될 수 있다. 스페이서(900)는 액체 렌즈(300)를 둘러싸는 다각형의 평면 구조를 가질 수 있고, 예를 들어 사각형은 사각형 형상일 수 있다. 그리고, 스페이서(900)는 중앙의 개구 영역과 둘레의 사각형 형상의 폐곡면 구조를 가질 수 있다. 스페이서(900)와 결합된 액체 렌즈(300)는 홀더(500) 내부에서 안정적으로 안착될 수 있다.
홀더(500)는 도 1에 도시된 바와 같이 상부와 하부가 개방되어 관통 홀이 형성될 수 있다. 상술한 제1 렌즈부(200)와 제2 렌즈부(400) 및 액체 렌즈(300)는 홀더(500)의 내부에 형성된 관통 홀에 장착될 수 있다. 상세하게는 제1 렌즈부(100)는 홀더(500)의 상부에 배치되며 결합되고, 제2 렌즈부(400)는 홀더(500)의 하부에 배치되며 결합될 수 있다.
홀더(500)의 내부에는 액체 렌즈(300)와 상부의 제1 렌즈부(100) 및 하부의 제2 렌즈부(400)가 고정되며 배치될 수 있다. 액체 렌즈(300)는 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(400)와 마찬가지로 중심축을 기준으로 정렬될 수 있다.
제1 렌즈(100), 제2 렌즈(400), 액체 렌즈(300), 홀더(500)를 둘러싸고 커버(cover, 600)가 배치되고, 커버(600)와 홀더(500) 등은 베이스(700)의 상부에 배치될 수 있다. 베이스(700)는 홀더(500)와 일체로 제작될 수 있으며, 필요에 따라 홀더(500)가 그 역할을 대체함으로써 생략될 수 있다.
센서 기판(800)은 베이스(700)의 하부에 배치되고, 이미지 센서(미도시)와 단자(810)를 포함할 수 있다. 이미지 센서의 수광소자는 센서 기판(800) 내에 구비될 수 있다. 이미지 센서의 단위 픽셀의 가로 및/또는 세로의 길이는 예를 들면 2 um(마이크로 미터) 이하일 수 있다.
단자(810)는 연결 기판을 이용해 액체 렌즈(300)의 제1,2 전극(도 2의 355, 345)에 전류를 공급할 수 있다. 이에 관하여 아래 도면을 참조하여 좀 더 상세히 설명한다.
도 3은 카메라 모듈에서 연결 기판과 단자를 전기적으로 본딩하는 한 형태를 보여주는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이 홀더(500)의 내부에는 제1 내지 3 영역(region 1~region 3)이 구비될 수 있다. 제1 영역(region 1)에는 제1 렌즈부(100)가 삽입될 수 있고, 제2 영역(region 2)에는 액체 렌즈(300)가 배치되고, 제3 영역(region 3)에는 제2 렌즈부(400)가 배치될 수 있다. 여기서 제1 영역(region 1)과 제3 영역(region 3)은 각각 제2 영역(region 2)의 상부와 하부에 위치할 수 있다. 홀더(500)에 형성된 상술한 관통 홀은 상기의 제1 내지 제3 영역(region 1~region 3)을 포함할 수 있다.
제2 영역(region 2)은 홀더(500)의 측면에 형성되어 액체 렌즈(300)의 출입구로 사용될 수 있는 개구부를 포함할 수 있다. 따라서 홀더(500)의 측면 개구부를 통해 액체 렌즈(300)를 삽입하여 홀더(500)는 제2 영역(region 2)에 액체 렌즈(300)를 수용할 수 있다.
홀더(500)에 수용된 액체 렌즈(300)는 홀더(500)의 외부에 노출된 연결 기판(380a)을 이용하여 센서 기판(800)의 단자(810)와 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서 연결 기판(380a)은 예를 들면 연성 센서 기판(Flexible printed corcuit board)일 수 있다.
연결 기판(380a)은 복수의 단자를 포함하는 상부 단자부와, 복수의 단자를 포함하는 하부 단자부로 이루어질 수 있다. 여기서, 상부 단자부는 액체 렌즈(300)의 제1,2 연결 전극(356, 346)과 결합되면서 제1 전극(355) 또는 제2 전극(345)과 연결될 수 있다. 도 3에는 연결 기판(380a)의 상부 단자부가 액체 렌즈(300)의 제2 전극(345)과 연결된 형태를 도시하였으나 제1 전극(355)과 연결될 수도 있을 것이다. 그리고, 연결 기판(380a)의 상부 단자부가 제1,2 연결 전극(380-1, 380-2)을 일체로 포함하여 액체 렌즈(300)의 제1 전극(355) 또는 제2 전극(345)과 연결될 수 있다.
한편, 연결 기판(380a)은 액체 렌즈(300)의 수평방향에서 수직 방향으로 굽어진(절곡된) 형태를 이루면서 하부 단자부가 센서 기판(800)의 단자(810)와 본딩되는 제조과정을 거치게 된다.
그런데 연결 기판(380a)의 길이가 짧거나 더 길게 되는 등 연결 기판(380a)의 제작 공차가 발생하면 센서 기판(800)의 단자(810)와의 본딩이 어려워지게 되는 문제가 예상될 수 있다.
또한, 액체 렌즈(300)가 수용되는 홀더(500)와 베이스(700)를 결합하는 과정에서도 간극(Gap)에 오차가 발생하면, 마찬가지로 연결 기판(380a)과 센서 기판(800)의 단자(810)와의 본딩이 어려워질 수 있다.
따라서 연결 기판(380a)의 제작 공차 및 홀더(500)와 베이스(700)의 결합 간극에 영향 받지 않으면서 액체 렌즈(300)와 센서 기판(800)의 전기적인 연결을 보다 편리하게 할 필요가 있다.
도 4는 도 1의 연결 기판과 단자 플레이트의 결합 과정을 보여주는 분해 사시도이다.
실시예는 전술한 형태와 달리 연결 기판(380)과 단자 플레이트(390)가 분리된 형태로 이루어질 수 있다.
연결 기판(380)은 액체 렌즈(300)의 제1 전극(355) 또는 제2 전극(345)과 연결되도록 배치될 수 있다. 그리고, 연결 기판(380)은 예를 들면 연성 센서 기판(Flexible printed corcuit board)일 수 있다.
연결 기판(380)은 복수의 단자를 포함하는 상부 단자부와, 복수의 단자를 포함하는 하부 단자부로 이루어질 수 있다. 여기서, 상부 단자부는 액체 렌즈(300)의 제1,2 연결 전극(356, 346)과 결합되면서 제1 전극(355) 또는 제2 전극(345)과 연결될 수 있다. 그리고, 연결 기판(380)의 상부 단자부가 제1,2 연결 전극(380-1, 380-2)을 일체로 포함하여 액체 렌즈(300)의 제1 전극(355) 또는 제2 전극(345)과 연결될 수 있다. 연결 기판(380)의 하부 단자부는 후술할 단자 플레이트(390)와 전기적으로 연결될 수 있다.
연결 기판(380)은 제1 전극(355) 또는 제2 전극(345)과 결합되는 수평판(381)과, 수평판(381)에서 절곡(bending)되며 단자 플레이트(390)와 결합되는 수직판(382)을 포함할 수 있다. 수평판(381)은 상술한 상부 단자부가 포함하고, 수직판(382)은 하부 단자부가 포함될 수 있다.
예를 들어 수평판(381)은 액체 렌즈(300) 제1 전극(355) 또는 제2 전극(345)과 밀착 결합될 수 있도록 직사각형의 밴드(band) 형상일 수 있다. 수평판(381)의 외측은 홀더의 바깥으로 노출되는 길이를 가질 수 있다.
수직판(382)은 수평판(381)의 외측에서 연장되면서 아래로 굽어진 형태로 이루어질 수 있다. 예를 들어 수직판(382)은 수평판(381)보다 긴 길이를 갖는 밴드 형상일 수 있다.
수직판(382)의 하부 영역은 단자 플레이트(390)의 외측을 덮게 되면서 전기적으로 본딩이 이루어질 수 있다. 따라서 수직판(382)은 단자 플레이트(390)의 적어도 상부 영역을 덮을 수 있는 수직 길이를 가질 수 있다. 예를 들어 수직판(382)은 단자 플레이트(390)의 상부 영역에서 하부 영역까지의 길이 범위 중 어느 길이로 제작되어도 단자 플레이트(390)와 전기적으로 본딩될 수 있다. 즉, 연결 기판(380)의 제작 공차에 크게 영향을 받지 않을 수 있다.
그리고 수직판(382)은 단자 플레이트(390)의 폭보다 작은 폭을 가질 수 있다. 수직판(382)의 하단부는 단자 플레이트(390)와 전기적으로 본딩이 이루어지기 때문에 연결 기판(380)과 단자 플레이트(390)가 분리된 형태를 통해 필요 이상으로 연결 기판(380)이 크게 제작되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 연결 기판(380)은 수평판(381)과 수직판(382)의 절곡 영역에 함몰된 오목부(383)를 가질 수 있다. 오목부(383)가 형성된 연결 기판(380)은 수평판(381)으로부터 수직 방향으로 수직판(382)을 절곡시킬 경우보다 잘 휘어질 수 있고, 수평판(381)과 수직판(382)의 굽어진 부분이 응력으로 인해 파손되는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어 오목부(383)는 응력을 분산시킬 수 있도록 수평판(381)과 수직판(382)이 만나는 측면이 함몰된 반원 형상을 가질 수 있다. 오목부(383)는 절곡을 보다 더 쉽게 하고 응력의 균형적인 분산을 위해서 연결 기판(380)의 절곡 영역의 양측에 배치될 수 있다.
오목부(383)는 전술한 형태에 제한되지 않고 U자형, V자형, ㄷ자형 등 다양하게 변형 실시가능하며, 절곡 영역의 어느 한 부분에만 배치될 수도 있을 것이다.
단자 플레이트(390)는 전도성의 금속 재질을 포함하여 베이스(700)에 결합될 수 있다. 예를 들어 단자 플레이트(390)는 센서 기판(800)의 단자(810)에서부터 베이스(700)의 상부까지의 높이를 가지면서 베이스(700)의 측면에 결합될 수 있다. 따라서 단자 플레이트(390)의 하부 영역은 연결 기판(380)과 무관하게 센서 기판(800)의 단자(810)와 솔더볼(820) 등으로 쉽게 본딩될 수 있다.
이처럼 단자 플레이트(390)의 일측(상부에서 하부 영역 중 어느 한 영역)은 연결 기판(380)의 하부와 결합되고, 타측(하부 영역)은 센서 기판(800)의 단자(810)와 결합될 수 있다.
여기서 단자 플레이트(390)와 상술한 연결 기판(380)의 전기적인 연결은 2가지 형태 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다.
예를 들어 도 4의 "A"와 같이 단자 플레이트(390)의 외측과 연결 기판(380)의 수직판(382) 내측이 접하는 영역이 전기적으로 본딩될 수 있고, 도 4의 "B"와 같이 단자 플레이트(390)의 단부와 수직판(382)의 단부가 접하는 영역의 외측이 전기적으로 본딩될 수 있다.
여기서 본딩은 납땜, 솔더볼 등 다양한 전기적 연결 방법을 이용할 수 있다.
이와 같이 실시예는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈과 광학 장치에서, 연결 기판과 단자 플레이트를 전기적으로 결합하기 때문에 연결 기판의 제작 공차 및 홀더와 베이스의 결합 간극에 영향 받지 않고 액체 렌즈와 센서 기판의 전기적인 연결을 보다 편리하게 할 수 있다.
도 5 내지 도 7은 카메라 모듈의 제2 실시예, 제3 실시예 및 제4 실시예로서 연결 기판과 단자 플레이트가 결합된 상태를 보여주는 정면도들이고, 도 8은 도 1의 카메라 모듈에서 액체 렌즈의 일실시예를 보여주는 단면도이다.
연결 기판(380, 380a, 380b, 380c)은 제2 실시예 내지 제4 실시예처럼 다양한 형태로 변형 실시할 수 있다.
도 5에 도시된 연결 기판(380a)은 수직판(382a)의 단부 영역에 내측으로 절개된 V 홈(382a-1)이 형성된다. V 홈(382a-1)에 의해 수직판(382a)의 단부를 이루는 변의 길이가 증가하게 되고, 단자 플레이트(390)와 본딩되는 영역이 확장될 수 있다. 본딩 영역이 확장되므로 본딩 결합력이 증대되고 본딩이 쉽고 편리해진다.
도 6에 도시된 연결 기판(380b)은 수직판(382b)의 단부 영역에 내측으로 절개된 반원홈(382b-1)이 형성된다. 반원홈(382b-1) 또한 수직판(382b)의 단부를 이루는 변의 길이가 증가하게 되고, 단자 플레이트(390)와 본딩되는 영역이 확장될 수 있다. 본딩 영역이 확장되므로 본딩 결합력이 증대되고 본딩이 쉽고 편리해진다. 반원홈은 응력 분산에 좀 더 효과적일 수 있다.
도 7에 도시된 연결 기판(380c)은 수직판(382c)의 단부 영역에 관통홀(382c-1)이 형성된다. 관통홀(382c-1)은 원형, 타원형, 사각형, 직사각형 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 관통홀(382c-1)은 수직판(382c)의 단부 영역 내측의 관통홀(382c-1) 주변의 길이를 확장시켜, 마찬가지로 본딩 영역이 확장되므로 본딩 결합력이 증대되고 본딩이 쉽고 편리해지도록 한다.
도 8 및 도 9는 들뜸 방지부가 구비된 연결 기판의 실시예들을 보여주는 도면이다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 연결 기판(380-1, 380-2)은 액체 렌즈(300)의 제1 전극(356, 도 2 참조) 또는 제2 전극(346, 도 2 참조)과 결합되는 수평판(381-1, 381-2)과, 수평판(381-1, 381-2)에서 절곡되는 수직판(382-1, 382-2)을 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서 연결 기판(380-1, 380-2)이 액체 렌즈(300)와 결합되면서 제1 전극(380-1)과 제2 전극(380-2)을 구성할 수도 있다.
도 8에는 액체 렌즈(300)의 제1 전극(상부 전극)과 결합되거나 제1 전극을 이루는 연결 기판(380-1)을 도시하였고, 도 9에는 액체 렌즈(300)의 제2 전극(하부 전극)과 결합되거나 제2 전극을 이루는 연결 기판(380-2)을 도시하였다.
연결 기판(380-1, 380-2)은 연성 기판(FPCB) 또는 메탈 플레이트일 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 연결 기판(380-1)은 연성 기판(FPCB)일 수 있으며, 도 9에 도시된 연결 기판(380-2)은 메탈 플레이트일 수 있다.
상술한 연결 기판(380-1, 380-2)은 액체 렌즈(300)의 전극과 연결되며 아래로 절곡되면서 단자 플레이트(390, 도 4 내지 도 7 참조) 등과 결합되면서 단자(810, 도 4 내지 도 7 참조)와 전기적으로 본딩되도록 설치된다.
그런데 일반적인 연결 기판은 자체 강성(stifness)에 의해 절곡(bending)이 되면, 전극으로부터 연결 기판이 위로 들뜨거나 아래로 들뜨는 들뜸 현상이 발생할 수 있다. 이러한 들뜸 현상은 전극과의 연결이 불안전해져 불량을 야기할 수 있다.
따라서 실시예는 전극에 연결된 연결 기판(380-1, 380-2)이 위 또는 아래로 들뜨는 것을 방지하는 들뜸 방지부를 구비할 수 있다. 들뜸 방지부는 연결 기판(380-1, 380-2)의 절곡 영역을 제외한 수평판(381-1, 381-2) 또는 수직판(382-1, 382-2) 중 적어도 어느 하나에 결합되는 보강 패드(385-1, 385-2, 384-1, 384-2)를 포함할 수 있다.
도 8 및 도 9에 도시된 실시예들에서는 연결 기판(380-1, 380-2)의 수평판(381-1, 381-2)과 수직판(382-1, 382-2)에 모두 보강 패드(385-1, 385-2, 384-1, 384-2)가 결합되지만 선택적으로 결합될 수 있을 것이다.
보강 패드(385-1, 385-2, 384-1, 384-2)는 연결 기판(380-1, 380-2)의 절곡 영역을 제외한 수평판(381-1, 381-2)의 하부 또는 수직판(382-1, 382-2)의 내측에 결합될 수 있다. 보강 패드(385-1, 385-2, 384-1, 384-2)가 결합된 연결 기판(380-1, 380-2)은 절곡 영역에 비해 상대적으로 강성(Stifness)을 크게 함으로써 쉽게 변형이 이루어지지 않는 원리로서 전극에 연결되면서 절곡되는 연결 기판(380-1, 380-2)의 들뜸을 방지할 수 있다.
예를 들어 보강 패드(385-1, 385-2, 384-1, 384-2)는 수평판(381-1, 381-2) 또는 수직판(382-1, 382-2)의 폭에 대응되는 형상과 면적을 가질 수 있으며, 보강 패드(385-1, 385-2, 384-1, 384-2)의 두께는 0.05~ 0.1 cm 일 수 있다.
또한, 연결 기판은 전술한 실시예들처럼 수평판(381-1, 381-2)과 수직판(382-1, 382-2)의 절곡 영역에 함몰된 오목부(383-1, 383-2)를 더 포함할 수 있다. 오목부(383-1, 383-2)에 의해 절곡 영역의 강성(stiffness)을 작게 하여 연결 기판의 절곡 공정이 쉬워지며, 전극에 연결된 연결 기판의 들뜸을 아울러 방지할 수 있다. 연결 기판이 메탈 플레이트일 경우에 효과는 더욱 증대될 수 있다.
이와 같이 실시예들은 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈과 광학 장치에서, 연결 기판과 단자 플레이트를 전기적으로 결합하기 때문에 연결 기판의 제작 공차 및 홀더와 베이스의 결합 간극에 영향 받지 않고 액체 렌즈와 센서 기판의 전기적인 연결을 보다 편리하게 할 수 있다.
그리고, 오목부에 의해 연결 기판을 보다 쉽게 구부려 단자 플레이트와 본딩을 편리하게 할 수 있으며, 응력에 의해 연결 기판이 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 연결 기판에 들뜸 방지부를 구비하여 전극에 연결된 연결 기판이 위 또는 아래로 들뜨는 현상을 방지할 수 있다.
상술한 액체 렌즈가 포함된 카메라 모듈은, 디지털 카메라나 스마트폰이나 노트북 및 테블렛(tablet) PC 등의 다양한 디지털 기기(digital device)에 내장될 수 있고, 특히 모바일 기기에 내장되어 고성능, 초박형의 줌 렌즈를 구현할 수 있다.
예를 들면, 상술한 액체 렌즈와 제1,2 렌즈부과 필터 및 수광 소자를 포함하는 카메라 모듈에서 외부에서 입사된 이미지를 전기적 신호로 변환하는 표시 장치는, 전기적인 신호에 의하여 색이 변화하는 복수 개의 픽셀들로 이루어지는 디스플레이 모듈을 포함할 수 있으며, 여기서 디스플레이 모듈과 카메라 모듈은 제어부에서 제어할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 전극을 포함하는 액체 렌즈;
    상기 액체 렌즈를 수용하는 홀더;
    상기 홀더의 아래에 배치되고, 이미지 센서를 포함하는 센서 기판;
    상기 액체 렌즈의 전극의 적어도 일부와 연결되는 연결 기판;
    상기 센서 기판에 배치되며 상기 연결 기판과 전기적으로 연결되는 단자; 및
    상기 센서 기판과 상기 연결 기판을 전기적으로 연결하는 단자 플레이트;를 포함하고,
    상기 연결 기판은
    상기 전극과 대응되는 위치에 배치되는 수평판;
    상기 단자 플레이트와 결합되고 상기 액체 렌즈의 측면과 대응되는 위치에 배치되는 수직판; 및
    상기 수평판과 상기 수직판 사이에 배치되는 연결판을 포함하는, 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액체 렌즈는,
    전도성의 제1 액체와 비전도성의 제2 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 제1 플레이트;를 포함하고
    상기 전극은,
    제1 플레이트 위에 배치되는 제1 전극;
    상기 제1 플레이트 아래에 배치되는 제2 전극;
    상기 제1 전극 위에 배치되는 제2 플레이트; 및
    상기 제2 전극 아래에 배치되는 제3 플레이트;를 포함하고,
    상기 수평판은 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극과 대응되는 위치에 배치되는, 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연결 기판은 상기 액체 렌즈의 제1 전극 또는 제2 전극과 연결되도록 배치되고,
    상기 단자 플레이트의 일측은 상기 연결 기판의 하부와 결합되고, 타측은 상기 센서 기판의 단자와 결합되는, 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연결판은 절곡된 절곡 영역을 포함하며 상기 수평판과 상기 수직판을 연결하고,
    상기 연결 기판은 상기 절곡 영역에 함몰된 오목부를 더 포함하는, 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연결판의 폭은 상기 수평판에서 상기 수직판으로 갈수록 좁아지는, 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 오목부는 상기 절곡 영역의 양측에 배치되는, 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수직판은 상기 단자 플레이트의 폭보다 작은 폭을 갖는, 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수직판은 상기 단자 플레이트의 상부 영역의 적어도 일부를 덮을 수 있는 수직 길이를 갖는, 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈.
  10. 전극을 갖는 액체 렌즈;
    상기 액체 렌즈를 수용하는 홀더;
    홀더의 하부에 배치되고, 이미지 센서를 포함하는 센서 기판; 및
    상기 액체 렌즈의 전극과 연결되며 아래로 절곡되어 상기 센서 기판과 전기적으로 연결되는 연결 기판;을 포함하고
    상기 센서 기판은 상기 연결 기판과 전기적으로 본딩되는 단자를 포함하고,
    상기 연결 기판은
    액체 렌즈의 전극과 대응되는 위치에 배치되는 수평판;
    상기 액체 렌즈의 측면과 대응되는 위치에 배치되는 수직판; 및
    상기 수평판과 상기 수직판 사이에 절곡된 연결판을 포함하고,
    상기 수평판 또는 상기 수직판 중 적어도 어느 하나에 결합되는 보강 패드를 포함하는, 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 보강 패드는 상기 수평판의 하부 또는 상기 수직판의 내측에 결합되는, 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 연결 기판은 상기 수평판과 상기 수직판의 절곡 영역에 함몰된 오목부를 더 포함하는, 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈.
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