KR102326249B1 - 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈는 기판 상에 형성되며, 서로 다른 극성을 갖는 제1 전극 및 제2 전극; 전기활성 고분자로 형성되고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전압이 인가되면 형상이 변형되는 투과부;를 포함하고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 복수로 형성되고 전압이 개별적으로 인가되어 상기 투과부의 형상을 3차원으로 변형시킴으로써, 상기 투과부를 통과하는 광의 초점위치가 3차원으로 가변되는 것을 특징으로 한다.

Description

평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈 {THREE-DIMENSIONAL FOCAL VARIABLE GEL LENSE WITH FLAT ELECTRODES}

본 발명은 전기 신호에 기초하여 렌즈의 곡률이 가변하는 가변초점 렌즈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인가되는 전압에 따라 렌즈면의 곡률이 삼차원 가변하는 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈에 관한 것이다.

일반적으로 렌즈는 카메라 등의 다양한 전자기기에 사용되며, 하나 이상의 광 파장을 포커싱 할 수 있는 장치이다. 최근 소형화 및 다기능화 된 전자기기에 사용이 가능한 가변 렌즈에 대한 개발이 이루어 지고 있으며 촬영 이미지의 초점을 조절하기 위해, 렌즈의 위치를 가변하지 않고 형상을 가변제어하여 이미지의 초점을 조절하기 위한 방안들이 연구되고 있다. 그 예로 유압을 이용하여 렌즈형상을 제어하는 방법, 전압 인가에 따라 리퀴드 크리스틸의 형상을 제어하는 방법, 전기 습윤 현상을 이용해 광축 방향으로 초점 거리를 조절할 수 있는 액체 렌즈를 제어하는 방법 등이 있다.

그러나 전술한바와 같은 방법은, 형상제어를 위한 부가적인 부분들이 존재하기 때문에 초소형화가 어려운 실정이며 렌즈 초점 조절 범위에 한계가 있을 뿐만 아니라 다초점 렌즈 어레이 구조에는 적용 불가하다는 문제점이 지속적으로 제기되어 왔다.

특히 전기 습윤 현상을 이용한 액체 렌즈는, 광축 방향의 자동초점 거리 조절(Auto Focus, 이하 AF)만 가능할 뿐, 광축 방향의 수평방향으로의 초점 이동이 불가하여 손떨림 현상 보정(Optical Image Stabilization, 이하 OIS)을 할 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 본 발명은 전기활성 고분자로 형성된 투과부에 인가되는 전압에 따라 투과부의 형상을 3차원으로 변형시킴으로써, 투과부를 통과하는 광의 초점위치가 3차원으로 가변되는 가변초점 렌즈를 제공하기 위한 목적을 가진다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈는, 기판 상에 형성되며, 서로 다른 극성을 갖는 제1 전극 및 제2 전극; 전기활성 고분자로 형성되고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전압이 인가되면 형상이 변형되는 투과부를 포함한다.

여기서 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 복수로 형성되고 전압이 개별적으로 인가되어 상기 투과부의 형상을 3차원으로 변형시킴으로써, 상기 투과부를 통과하는 광의 초점위치가 3차원으로 가변되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 복수로 형성된 전극은 상기 기판 상에서 전압이 개별적으로 인가되는 복수의 단위전극으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 복수의 단위전극 상호간의 전기적 간섭을 차단함으로써, 상기 투과부의 형상왜곡을 방지하는 왜곡방지부를 더 포함한다.

여기서 상기 왜곡방지부는, 상기 복수의 단위전극이 기설정된 간격으로 상호 이격되어 배치되도록 상기 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 기설정된 간격은, 50㎛ 내지 1000㎛인 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 투과부는 전압이 인가되면 일부면이 돌출되도록 상기 기판의 상측에 배치되며, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 기판과 상기 투과부 사이에모두 복수의 단위전극으로 구성되어 마련되되, 상기 제1 전극은 상기 투과부의 일부면에 대응되도록 마련되고, 상기 제2 전극은 상기 제1 전극과 동일 평면상에 형성되며, 상기 제1 전극 둘레를 기설정된 거리를 두고 일부 감싸도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 기설정된 거리는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 거리로서, 상기 제1 전극과 제2 전극 간의 단락을 방지하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 기설정된 거리는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 거리로서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극으로부터 상기 투과부에 인가되는 기설정범위의 전압에 대응하여 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 인가되는 전압에 따라 투과부의 형상을 3차원으로 변형시킴으로써, 상기 투과부를 통과하는 광의 초점위치가 3차원으로 가변되어 광방향으로의 자동초점 거리 조절만이 아니라 손 떨림 현상 보정까지도 가능하다는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈의 전체구성을 표현하기 위한 개략적인 단면도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈에 전압이 인가된 모습을 나타낸 개략도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈의 복수의 전극이 동일평면 상에 마련된 기판의 상부에 왜곡방지부가 형성된 모습을 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈의 제1 전극 및 제2 전극에 전압이 인가되지 않은 상태를 나타내는 A-A`단면도;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈의 제1 전극 및 제2 전극에 동일한 전압이 개별적으로 인가된 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈를 통과하는 광 초점을 나타내는 A-A` 단면도;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈의 제1 전극 및 제2 전극에 개별적으로 인가되는 전압이 감소함에 따라 광 초점거리가 광축 방향으로 짧아지는 모습을 나타내는 A-A` 단면도;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈의 제1 전극 및 제2 전극에 전압이 개별적으로 인가됨에 따라 광 초점이 광의 축방향을 기준으로 수평방향의 일측으로 집중된 모습을 나타낸 A-A`단면도;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈의 제1 전극 및 제2 전극에 전압이 개별적으로 인가됨에 따라 광 초점이 광의 축방향을 기준으로 수평방향의 타측으로 집중된 모습을 나타낸 A-A`단면도이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈에 관한 것으로서 도면을 참조하여 자세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈의 전체구성을 표현하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈에 전압이 인가된 모습을 나타낸 개략도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈의 복수의 전극이 동일평면 상에 마련된 기판의 상부에 왜곡방지부가 형성된 모습을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈의 제1 전극 및 제2 전극에 전압이 인가되지 않은 상태를 나타내는 A-A`단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈의 제1 전극 및 제2 전극에 동일한 전압이 개별적으로 인가된 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈를 통과하는 광 초점을 나타내는 A-A` 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈의 제1 전극 및 제2 전극에 개별적으로 인가되는 전압이 감소함에 따라 광 초점거리가 광축 방향으로 짧아지는 모습을 나타내는 A-A` 단면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈의 제1 전극 및 제2 전극에 전압이 개별적으로 인가됨에 따라 광 초점이 광의 축방향을 기준으로 수평방향의 일측으로 집중된 모습을 나타낸 A-A`단면도이고,도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈의 제1 전극 및 제2 전극에 전압이 개별적으로 인가됨에 따라 광 초점이 광의 축방향을 기준으로 수평방향의 타측으로 집중된 모습을 나타낸 A-A`단면도이다.

도 1을 참조하면 본 발명의 제1 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈(10)의 구성은 크게 제1 전극(100), 제2 전극(200), 투과부(300)를 포함할 수 있다.

제1 전극(100)은 기판(400) 상에 형성되며, 제2 전극(200)과 서로 다른 극성을 갖도록 구성되어 외부전원으로부터 전압이 인가될 수 있다.

또한 제2 전극(200)은 기판(400) 상에 형성되며, 제1 전극(200)과 서로 다른 극성을 갖도록 구성되어 외부전원으로부터 전압이 인가될 수 있다.

여기서 제1 전극(100) 및 제2 전극(200) 중 적어도 하나는 복수로 형성되어 전압이 개별적으로 인가될 수 있다.

구체적으로 제1 전극(100) 및 제2 전극(200)이 복수로 형성된 경우에, 제1 전극(100)은 제1 단위전극(120) 및 제1 단위전극(120)에 연결된 제1 전극도선(140)을 포함할 수 있으며, 제1 단위전극(120)에 일측에 연결된 제1 전극도선(140)은 외부전원과 연결될 수 있다.

또한 복수로 형성된 제2 전극(200)은 제2 단위전극(220) 및 제2 단위전극(220)에 연결된 제2 전극도선(240)을 포함할 수 있으며, 제2 단위전극(220)에 일측에 연결된 제2 전극도선(240)은 외부전원과 연결될 수 있다.

그리고 투과부(300)는 전기활성 고분자로 형성되고, 제 1전극(100) 및 제2 전극(200)에 의해 전압이 인가되면 도 2와 같이 3차원으로 형상이 변형되어 투과부(300)를 통과하는 광의 초점위치가 3차원으로 가변 될 수 있다.

구체적으로 투과부(300)는 전도성 고분자로 형성될 수 있으며, 단일벽 탄소나노튜브(Single-wall carbon nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(Multi-wall carbon nanotube), Nafion 고분자 및 SSEBS 중 어느 하나로 형성될 수도 있다.

또한 투과부(300)는 투명 젤 상의 폴리머의 형태로 구성될 수 있다. 렌즈의 역할을 수행하기 위해 필수적으로 투명해야 하며, 일정한 형태를 가지며 전압 인가 여부에 따라 표면 형태가 변형되는 액체가 아닌 겔(gel) 상임이 바람직하며, 이를 위해 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리에틸렌 등과 같은 범용성 고분자를 이용하여 투과부(300)를 형성할 수 있다.

예를 들어 투과부(300)는 기판(400)에 형성된 제1 전극(100) 및 제2 전극(200)을 완전히 덮도록 기판(400)의 상면에 코팅될 수 있다.

또한 투과부(1300)는 제1 전극(1100) 및 제2 전극(1200)에 전원이 인가되지 않았을 때, 그 표면의 두께가 일정하도록 형성됨이 바람직하다.

한편 기판(400)은 광투과성 기판일 수 있으며 구체적으로 제1 전극(1100) 및 제2 전극(1200)의 베이스를 이루는 구성요소로서, 플렉서블(Flexible)한 필름소재인 유연기판, 플레이트, 유리 중 어느 하나의 소재일 수 있으며 소재의 광투과성이 높은 소재를 사용하는 것이 바람직하다.

또한 제1 전극(100) 및 제2전극(200)로 사용되는 재료는 상온에서의 화학적 안정성과높은 가시광 투과도 및 우수한 식각특성을 고려하여 선택하는 것이 바람직하며 구체적으로 가시광영역의 높은 투과율(80%이상)과 높은 전기전도성(비저항 10-3 cm 이하)를 동시에 가지는 투명 전도막일 수 있다.

구체적으로 제1 전극(100) 및 제2전극(200)로 사용되는 재료는 투명 전도막은 광학적 밴드갭이 3.5 eV 이상인 wide-gap 반도체일 수 있으며, 산화인듐 (In2O3)에 주석(Sn)을 치환고용 시킨 ITO, 산화주석(SnO2) 에 Sb를 치환 고용시킨 ATO, 산화아연(ZnO)에 Al 혹은 Ga을 치환고용 시킨 AZO, GZO 중 어느 하나일 수 있다.

또한 제1 전극(100) 및 제2전극(200)이 ITO 투명 전도막인 경우에, 제1 전극(100) 및 제2전극(200)은 기판(400)의 상부에 박막의 형태로 형성될 수 있으며, 구체적으로 기판(400)의 상부에 스퍼터링법으로 진공 증착하거나 ITO를 도료로 하여 기판(400)의 상부에 도포할 수 있다.

도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변초점렌즈(10)의 구성에 대해 자세히 알아보면, 제1 전극(100) 및 제2 전극(200)은 기판(400) 상에 배치되며, 제1 전극(100)이 복수의 제1 단위전극(120a, 120b, 120c, 120d)으로 마련되고 제2 전극(200)이 복수의 제2 단위전극(220a,220b,220c,220d)으로 마련될 수 있다.

또한 제1 전극(100)은 제2 전극(200)과 동일 평면상에 배치되며 제2 전극(200)과 기설정된 거리만큼 이격되어 제2 전극(200)을 일부 감싸도록 형성될 수 있다.

이때 기판(400)은 광이 투과될 수 있는 정사각형태의 평판으로 형성되고 기판(400)의 상부 중앙측에 제1 단위전극(120a, 120b,120c,120d)이 동일한 모양으로 형성될 수 있으며 기설정 된 간격만큼 이격 배치되어 전체적으로 기판의 일면에 방사형 패턴을 형성할 수 있으며 제1 단위전극(120a, 120b,120c,120d) 각각의 일측에는 외부전원이 연결될 수 있도록 제1 전극도선(140a, 140b,140c,140d)이 마련될 수 있다.

또한 제 1단위전극(120a, 120b,120c,120d)은 구체적으로, 중심각이 동일한 부채꼴 형태일 수 있으며 형성된 호의 일측에 제1 전극도선(140a, 140b,140c,140d)이 마련되며 제1 전극도선(140a,140b,140c,140d)이 기판(400)의 일면과 접하도록 배치될 수 있다.

그리고 제2 단위전극(220a,220b,220c,220d) 또한 외부전원이 연결될 수 있도록 제2 전극도선(240a,240b,240c,240d)이 마련되며, 제1 단위전극(120a,120b,120c,120d)에서 기설정된 거리(d1, d2)만큼 이격되어 형성될 수 있다. 도 3을 참조하여 기판(400) 상부의 일측 영역을 살펴보면, 제2 단위전극 중 하나(220c)가 곡률을 가지는 바(bar) 형태로 하나의 제1 단위전극(120c)과 다른 하나의 제1 단위전극(120d)의 일부를 감싸도록 방사형 패턴으로 마련될 수 있다.

또한 제2 단위전극(220c)과 제1 단위전극(120c,120d) 사이는 기설정된 거리인 d1만큼 이격되어 있으며, 제1 단위전극(120c)에 연결된 제1 전극도선(140c)와 d2만큼 이격되고 제1 단위전극(120d)에 연결된 제1전극도선(140d)와 d2만큼 이격되어 마련될 수 있다.

기판(400)의 타측 영역에 배치되어 있는 다른 제1 전극(100) 및 다른 제2 전극(200) 사이의 간격도 상술한 거리(d1, d2)와 동일하다.

다시말하면 제1 단위전극(120a,120b,120c,120d)과 제2 단위전극(220a,220b,220c,220d) 사이는 모두 d1만큼 이격되어 있으며, 제2단위전극(220a,220b,220c,220d)과 제1 전극도선 사이는 모두 d2만큼 이격되도록 기판(400)에 제1 전극(100) 및 제2 전극(200)을 마련할 수 있다.

이때 제1 전극(100)과 제2 전극(200)의 사이의 기설정된 거리(d1,d2)는 두 전극간의 단락을 방지할 수 있다.

또한 기설정된 거리(d1,d2)는 제1 전극(100)과 제2 전극(200) 사이에 형성되는 전기장의 세기에 반비례하기 때문에 투과부(300)에 인가되는 기설정범위의 전압에 대응하여 설정될 수 있다.

구체적으로 판 상에서 기설정된 거리(d1,d2)가 너무 가까울 경우 제1 전극(100)및 제2 전극(200) 사이가 단락되어 과전류가 발생할 수 있으며 기판 상에서 기설정된 거리(d1,d2)가 너무 먼 경우에는 제1 전극(100) 및 제2 전극(200)간의 전기적 연결이 불가한 메커니즘이 구현될 수 있다.

이와 같은 이유로 투과부(1300)의 형상을 변형시키기 위해 필요한 전압의 범위를 미리 설정하고, 외부전원으로부터 제1 전극(1100)과 제2 전극(1200) 사이에 공급되는 전력을 최소화 하기 위한 제1 전극(100)과 제2 전극(200) 사이의 거리를 미리 설정할 수 있다는 장점이 있으며, 구체적으로 투과부(300)의 형상을 변형시키기 위해 필요한 전압의 범위는 1[V] 내지 10[V]로 설정함이 바람직하다.

또한 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈(10)는 렌즈를 다수 배열하여 광통신 소자 차원 디스플레이 대용량 광정보 기록 매체 등 다양한 응용 분야를 가지는 핵심 광소자 어레이(array) 형태로 마련될 수 있으며 구체적으로 마이크로 렌즈 어레이(Micro lens Array)일 수 있다.

전압이 인가되지 않은 상태를 나타내는 도 4를 기초로 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈(10)의 작용을 자세히 살펴보면, 복수로 형성된 제1 전극(100)을 양극(+)으로 형성하고 복수로 형성된 제2 전극(200)을 음극(-)으로 형성한 경우에 제1 전극(100) 및 제2 전극(200) 사이는 외부전원에 의해 전압공급이 가능해진다.

이때 도 5에 도시된 바와 같이 외부전원의 음극이 연결되는 제2 전극(200)으로부터 투과부(300)에 전자가 충전 됨에 따라, 투과부(300)의 충전 밀도가 높아지게 되고, 정전기 척력(electrostatic rpulsion force)에 의해 전자가 복수의 제1 전극(100) 쪽으로 몰리면서 투과부(300)의 일부면이 파도형태로 변형되며 일부면(320)이 수직방향으로 돌출되게 됨에 따라 일부면(320)이 볼록렌즈의 기능을 수행하게 되면서 초점(F1)이 형성될 수 있다.

뿐만 아니라 제1 전극(100) 및 제2 전극(200)에 인가되는 전압이 증가하게 되면 도 6에 도시된 바와 같이 투과부(300)의 일부면이 파도형태로 변형되며 일부면(320)이 수직방향으로 더 돌출되게 됨에 따라 광의 초점(F1)은 광축 방향으로 짧아진 초점(F2)로 가변될 수 있다.

다시 말하면 투과부(300)의 일부면을 수직방향으로 돌출 변형되게 함으로써 광의 초점을 수직 방향으로 가변할 수 있게 된다.

또한 복수의 제1 전극(100) 및 복수의 제2 전극(200)이 복수로 형성되어 개별적으로 전압인가가 가능하게 되고 이로 인해 일부면(320)은 입사되는 광의 축방향을 기준으로 수평방향의 기울기를 가지는 목표 형상을 가질 수 있게 된다.

도 7 및 도 8을 참조하여 X축 또는 Y축으로의 초점 가변을 자세히 살펴보면, 단위전극(120a,120b,120c,120d) 중 적어도 하나의 전압을 달리하여 비대칭 형상의 일부면(320)를 형성할 수 있게 되며 광축의 수평방향축을 X축이라 가정하면, 일부면(320)는 X축 방향을 기준으로 기울기를 가지게 되고 입사광(Lpaa)은 일부면(320)의 기울기로 인해 출력광(Lpab)이 한쪽으로 집중되어 초점이 도 6과 같이 F1에서 F3으로 가변되거나 또는 도 7과 같이 F1에서 F4로 가변될 수 있다.

다시 말하면 기울기를 가지는 비대칭 형상의 일부면(320)을 형성함으로써 X축 또는 Y축으로의 초점 가변이 가능해진다.

이로 인해 투과부(300)를 통과하는 광의 초점위치가 3차원으로 가변되어 광방향으로의 자동초점 거리 조절만이 아니라 손 떨림 현상 보정까지도 가능하다는 장점이 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈(10)는 왜곡방지부(500)를 더 포함할 수 있다.

왜곡방지부(500)를 앞서 설명한 도 3을 통해 자세히 살펴보면, 왜곡방지부(500)는 왜곡방지부(500)는 복수의 단위전극 상호간의 전기적 간섭을 차단함으로써 투과부(300)의 형상왜곡을 방지하는 역할을 수행하며, 정전기 척력(electrostatic rpulsion force)에 의해 돌출되는 일부면(320)의 직경에 따라 가변 될 수 있다.

구체적으로 왜곡방지부(500)는 제1 단위전극 왜곡방지부(520), 제2 단위전극 왜곡방지부(540)을 포함할 수 있으며, 제1 전극(100) 및 제2 전극(200)이 기설정된 간격으로 상호 이격되어 배치되도록 기판 상에 형성되는 기설정된 영역 일 수 있으며 기설정된 영역 상에 절연부재를 포함하여 단위전극(120) 간의 간섭을 이중으로 차단할 수도 있다.

예를 들어 설명하면 복수의 제1 단위전극(120a, 120b,120c,120d)이 및 복수의 제2 단위전극(220a,220b,220c,220d)이 기설정된 간격으로 배치될 수 있도록 복수의 제1 단위전극(120a,120b,120c,120d) 사이에 제1 단위전극 왜곡방지부(520)가 형성될 수 있고 제2 단위전극 왜곡방지부(540)가 복수의 제2 단위전극(220a,220b,220c,220d) 사이에 형성될 수 있다.

이때 제1 단위전극 왜곡방지부(520)는 복수의 제1 단위전극(120a, 120b,120c,120d)이 기설정된 간격만큼 이격되도록 제1 단위전극(120a, 120b,120c,120d) 사이에 형성되는 'X'형태의 영역일 수 있다.

여기서 'X'형태의 영역은 복수의 바(bar)형태 영역으로 분할될 수 있으며 하나의 바(bar)형태 영역의 폭은 인접하는 복수의 제1 단위전극(120a, 120b,120c,120d) 사이의 기설정된 간격과 동일하게 형성될 수 있다.

그리고 제2 단위전극 왜곡방지부(540)는 인접하는 제2 단위전극(220a,220b,220c,220d)이 기설정된 간격만큼 이격되도록 제2 단위전극(220a,220b,220c,220d) 사이에 형성되는 영역일 수 있으며, 제1 전극도선(140a,140b,140c,140d)이 제2 단위전극(220a,220b,220c,220d) 사이에 형성되는 경우에는 상술한 기설정된 거리(d2)도 고려하여 설계됨이 바람직하다.

여기서 기설정된 간격은 제1 단위전극 왜곡방지부(520) 및 제2 단위전극 왜곡방지부(540)의 폭과 동일할 수 있으며 투과부(300)의 일부면(320)이 목표로 하는 형상으로 구현되도록 제1 전극(100) 및 제2 전극(200)에 인가되는 전압을 고려하여 설계됨이 바람직하며 복수로 형성되는 단위전극의 개수에 반비례하여 설계될 수 있다.

구체적으로 기설정된 간격은 50㎛ 내지 1000㎛일 수 있는데, 복수로 형성되는 전극 사이의 간격이 50㎛ 미만인 경우에는 복수로 형성되는 전극 간 단락이 발생하거나 전기적으로 간섭이 발생하여 개별적으로 인가되는 각각의 전압이 목표전압을 벗어나게 되고 이에 따라 목표하는 형상이 변형될 우려가 있으며, 결론적으로 투과부(300)에 투과된 출력광(Lpab)의 초점을 원하는 방향으로 이동시킬 수 없게 된다.

반면 복수로 형성되는 전극 사이의 간격이 1000㎛을 초과하는 경우에 예를 들어 설명하면 개별적으로 인가되는 제1전극(120a)에 대응하여 변형되는 투과부(300)의 일부면(320)의 일측과 개별적으로 인가되는 제1전극(120b)에 대응하여 변형되는 투과부(300)의 일부면(320)의 타측 사이에 전압이 인가되지 않는 영역이 형성되므로 투과부(300)에 형상 변형범위의 제한이 발생한다. 이에 따라 투과부(300)에 투과된 출력광(Lpab)의 초점 이동범위의 제한이 발생할 수 있다.

복수의 제1전극(100) 사이의 간격을 50㎛ 내지 1000㎛로 설정함으로써, 투과부(300)에서 목표로 하는 일부면(320) 형상의 일그러짐 등을 포함하는 형상왜곡을 방지할 수 있으며 이에 따라 3차원 초점이동에 대한 오차를 방지할 수 있다는 장점이 있다.

이로 인해 왜곡방지부(500)를 통해 투과부(300)에서 목표로 하는 일부면(320) 형상의 일그러짐 등을 포함하는 형상왜곡을 방지함으로써, 3차원 초점이동에 대한 오차를 방지할 수 있다는 장점이 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

10: 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈
100: 제1 전극
200: 제2 전극
300: 투과부
400: 기판
500: 왜곡방지부

Claims (9)

1. 기판 상에 형성되며, 서로 다른 극성을 갖는 제1 전극 및 제2 전극; 및
   전기활성 고분자로 형성되고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전압이 인가되면 형상이 변형되는 투과부;를 포함하고,
   상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 복수로 형성되고 전압이 개별적으로 인가되어 상기 투과부의 형상을 3차원으로 변형시킴으로써, 상기 투과부를 통과하는 광의 초점위치가 3차원으로 가변되는 것을 특징으로 하며,
   상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 기판 상에서 전압이 개별적으로 인가되는 복수의 단위전극으로 구성되는 것을 특징으로 하고,
   상기 투과부는 전압이 인가되면 일부면이 돌출되도록 상기 기판의 상측에 배치되며, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 기판과 상기 투과부 사이에 모두 복수의 단위전극으로 구성되어 마련되되, 상기 제1 전극은 상기 투과부의 일부면에 대응되도록 마련되고, 상기 제2 전극은 상기 제1 전극과 동일 평면상에 형성되며, 상기 제1 전극 둘레를 기설정된 거리를 두고 일부 감싸도록 마련되는 것을 특징으로 하며,
   상기 제1 전극은,
   중심각이 동일한 부채꼴 형태의 제1 단위전극이 복수개로 마련되고, 상기 제1 단위전극에 형성된 호의 일측에 제1 전극도선이 마련되어 상기 기판의 일면과 접하도록 배치되고,
   상기 제2 전극은,
   곡률을 가지는 바 형태로 상기 제1 단위전극 중 어느 하나와 인접한 다른 하나의 일부를 감싸는 방사형 패턴으로 마련되는 복수의 제2 단위전극이 마련되고, 상기 제2 단위전극에는 외부전원과 연결되는 제2 전극도선이 마련되되,
   상기 제1 전극도선은 인접한 상기 제2 단위전극 사이에 배치되는 것을 특징으로 하며,
   상기 복수의 단위전극 상호간의 전기적 간섭을 차단함으로써, 상기 투과부의 형상왜곡을 방지하는 왜곡방지부를 더 포함하되,
   상기 왜곡방지부는,
   상기 복수의 단위전극이 기설정된 간격으로 상호 이격되어 배치되되도록, 상기 복수의 단위전극 사이에서 상기 기설정된 간격과 동일한 폭으로 형성되고, 상기 제1 단위전극 사이에 X자 형태의 제1 단위전극 왜곡방지부가 형성되고, 상기 제2 단위전극 및 상기 제1 전극도선 사이에 제2 단위전극 왜곡방지부가 형성되는 것을 특징으로 하는,
   평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 기설정된 간격은,
   50㎛ 내지 1000㎛인 것을 특징으로 하는
   평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 기설정된 거리는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 거리로서,
   상기 제1 전극과 제2 전극 간의 단락을 방지하는 것을 특징으로 하는
   평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈.
7. 제6항에 있어서,
   상기 기설정된 거리는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 거리로서,
   상기 제1 전극 및 상기 제2 전극으로부터 상기 투과부에 인가되는 기설정범위의 전압에 대응하여 설정되는 것을 특징으로 하는
   평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈.
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 기설정된 간격은, 복수의 단위전극 사이의 거리로서,
   상기 돌출되는 일부면의 직경에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는
   평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈.
   

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