KR102526061B1

KR102526061B1 - 전기적 광량 조절 장치, 이 장치를 포함하는 카메라 모듈 및 이 모듈을 포함하는 모바일 기기

Info

Publication number: KR102526061B1
Application number: KR1020160046942A
Authority: KR
Inventors: 박진경
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2016-04-18
Filing date: 2016-04-18
Publication date: 2023-04-26
Also published as: KR20170119149A

Abstract

실시 예의 전기적 광량 조절 장치는 투광성 및 절연성을 갖는 기판과, 기판 위에 배치되며, 전기적으로 서로 이격된 복수의 패턴부를 갖는 투명 전극부와, 투명 전극부 위에 배치되며 광이 입사되는 개구를 갖는 덮개부 및 기판과 덮개부 사이에 배치되어, 복수의 패턴부 중 소정의 전기적 신호를 인가받은 패턴부로 이동하여 광의 적어도 일부를 차단하는 전자 잉크를 포함하는 전기적 광투과부를 포함한다.

Description

전기적 광량 조절 장치, 이 장치를 포함하는 카메라 모듈 및 이 모듈을 포함하는 모바일 기기{Apparatus for electrically adjusting quantity of light, camera module including the apparatus, and the mobile device including the module}

실시 예는 전기적 광량 조절 장치, 이 장치를 포함하는 카메라 모듈 및 이 모듈을 포함하는 모바일 기기에 관한 것이다.

일반적으로 카메라는 조리개(Iris)나 셔터(shutter)와 같은 광량 조절 장치를 구비하며, 이러한 조리개나 셔터는 카메라의 렌즈로 입사되는 광의 량을 전기적이 아닌 기계적으로 조절한다. 일반적으로, 조리개 기술이란, 피사체의 심도(DOF:Depth Of Field)와 노출을 조절하는 카메라 부품 기술로서, 주로 디지털 카메라에 채용된다. 기존의 조리개 기술은 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal) 방식 또는 DSLC(Dye Scattering Liquid Crystal) 방식 같은 기계적인 방식을 채택한다. PDLC 방식의 경우 액정을 이용하여 광을 산란시킴으로써 광을 차단하며, DSLC 방식의 경우 액정이나 염료(dye)를 이용하여 광을 산란시키거나 흡수함으로써 광을 차단한다.

이러한 조리개 기술이 DSLR 방식 등과 같이 기계적인 방식으로 광량을 조절할 경우, 피사체 심도 및 노출 조절이 용이하며 빠른 피사체를 쵤영할 경우 발생될 수 있는 롤링 스톤즈(Rolling Stones) 현상을 개선할 수 있다. 그러나, 기존의 조리개나 셔터 등과 같은 광량 조절 장치는 물리적인 두께를 가지므로 카메라의 두께를 증가시킬 수 있다.

나아가, 셀룰러 폰(cellular phone)과 같은 모바일 기기의 기능은 점차 다양해지고 있으며, 이의 일환으로 정지 영상이나 동영상을 촬영하는 카메라를 내장하고 있다. 즉, 모바일 기기의 사용자는 자신의 셀룰러 폰을 사용하여 정지 영상이나 동영상을 촬영하고 이를 네트워크를 통해 전송하거나 저장할 수 있다. 그러나, 기존의 조리개나 셔터는 그의 두꺼운 두께로 인해, 모바일 기기에 채용되기 어려운 실정이다.

실시 예는 입사되는 광의 량을 전기적으로 조절하여 통과시키는 전기적 광량 조절 장치, 이 장치를 포함하는 카메라 모듈 및 이 모듈을 포함하는 모바일 기기를 제공한다.

일 실시 예에 의한 전기적 광량 조절 장치는, 투광성 및 절연성을 갖는 기판; 상기 기판 위에 배치되며, 전기적으로 서로 이격된 복수의 패턴부를 갖는 투명 전극부; 상기 투명 전극부 위에 배치되며 광이 입사되는 개구를 갖는 덮개부; 및 상기 기판과 상기 덮개부 사이에 배치되어, 상기 복수의 패턴부 중 소정의 전기적 신호를 인가 받은 패턴부로 이동하여 상기 광의 적어도 일부를 차단하는 전자 잉크를 포함하는 전기적 광투과부를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 복수의 패턴부가 서로 이격된 거리는 상기 전자 잉크의 직경보다 작을 수 있다.

예를 들어, 상기 복수의 패턴부는 서로 동일한 중심을 갖는 환형 평면 형상을 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 복수의 패턴부는 서로 다른 크기를 갖는 부채꼴 평면 형상을 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 복수의 패턴부는 상기 개구의 가장 자리로부터 상기 개구의 중심을 향하는 방향으로 배치되어 순차적으로 상기 소정의 전기적 신호를 인가받을 수 있다.

예를 들어, 상기 기판은 필름 형태를 가질 수도 있고, 글래스를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 투명 전극부는 상기 기판과 상기 전기적 광투과부 사이에 배치된 제1 투명 전극을 포함할 수 있다. 상기 투명 전극부는 상기 전기적 광투과부와 상기 덮개부 사이에 배치된 제2 투명 전극을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 투명 전극에 포함된 상기 복수의 패턴부와 상기 제2 투명 전극에 포함된 상기 복수의 패턴부 중에서 상기 개구를 통해 입사된 광이 상기 기판을 향하는 방향으로 서로 중첩된 패턴부의 단부는 서로 중첩될 수 있다.

예를 들어, 상기 복수의 패턴부의 두께는 상기 전자 잉크의 직경보다 작을 수 있다.

예를 들어, 상기 전기적 광량 조절 장치는 50 ㎛ 내지 400 ㎛의 두께를 가질 수 있다.

다른 실시 예에 의한 카메라 모듈은 상기 전기적 광량 조절 장치; 및 상기 전기적 광량 조절 장치를 통과한 광에 의해 형성된 영상을 센싱하는 영상 센싱부를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 카메라 모듈은 복수의 렌즈와 상기 전기적 광량 조절 장치를 포함하는 렌즈 어레이; 및 상기 렌즈 어레이와 상기 영상 센싱부 사이에 배치되어, 상의 렌즈 어레이를 구동하는 렌즈 구동부를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 전기적 광량 조절 장치는 상기 복수의 렌즈 사이에 배치될 수 있다.

또 다른 실시 예에 의한 모바일 기기는 상기 카메라 모듈을 포함할 수 있다.

실시 예에 따른 전기적 광량 조절 장치는 기계적 광량 조절 장치보다 광량의 조절을 더 신속하게 수행할 수 있고, 예를 들어, 더 빠른 셔터 스피드를 제공할 수 있고, 소형화, 경량화 및 박막화될 수 있어 모바일 기기에 적용될 수 있고, 기계적 광량 조절 장치가 구현할 수 없는 다양한 패턴으로 광을 투과(또는, 차단)시킬 수 있고, 투과(또는, 차단)될 광의 량을 훨씬 미세하게 조절할 수 있고, 카메라 모듈에 적용될 경우 명암비가 우수한 영상을 얻을 수 있도록 하고, 내구성 취약 문제를 극복할 수 있다.

도 1 (a) 및 (b)는 일 실시 예에 의한 전기적 광량 조절 장치의 평면도 및 단면도를 각각 나타낸다.
도 2a 내지 도 2c는 제1 내지 제4 패턴부 중 해당하는 패턴부가 소정의 전기적 신호가 인가될 때, 검은색 마이크로 캡슐의 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 (a) 내지 도 3 (g)는 다른 실시 예에 의한 전기적 광량 조절 장치의 다양한 평면도를 나타낸다.
도 4는 또 다른 실시 예에 의한 전기적 광량 조절 장치의 단면도를 나타낸다.
도 5는 실시 예에 의한 카메라 모듈의 개략적인 구성도를 나타낸다.
도 6은 도 5에 도시된 렌즈 어레이의 실시 예에 의한 개략적인 구성도를 나타낸다.
도 7은 카메라 모듈을 포함하는 실시 예에 의한 모바일 기기의 외관을 나타낸다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

본 실시 예의 설명에 있어서, 각 구성요소(element)의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소(element)가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소(element)가 상기 두 구성요소(element) 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.

또한 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"로 표현되는 경우 하나의 구성요소(element)를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.

실시 예에 의한 전기적 광량 조절 장치(100, 100A, 100B, 100C)는 데카르트 좌표계를 이용하여 설명되지만, 다른 좌표계를 이용하여 설명될 수 있음은 물론이다. 데카르트 좌표계에서, 각 도면에 도시된 x축과, y축과, z축은 서로 직교하지만 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, x축과, y축과, z축은 서로 교차할 수도 있다.

도 1 (a) 및 (b)는 일 실시 예에 의한 전기적 광량 조절 장치(100A)의 평면도 및 단면도를 각각 나타낸다.

도 1 (a) 및 (b)를 참조하면, 실시 예에 의한 전기적 광량 조절 장치(100A)는 기판(110), 투명 전극부(120), 덮개부(130) 및 전기적 광투과부(140)를 포함할 수 있다.

기판(110)은 투광성 및 절연성을 가질 수 있다. 왜냐하면, 덮개부(130)의 개구(OP:OPening)를 통해 입사되어 전기적 광투과부(140)를 거친 광을 투과시킬 수 있도록, 기판(110)의 투광성이 확보되어야 하기 때문이다. 또한, 후술되는 바와 같이, 투명 전극부(120)에서 복수의 패턴부(120A1, 120A2, 120A3, 120A4)가 서로 다른 극성을 띌 경우, 투명 전극부(120)를 지지하는 기판(110)은 이를 방해하지 않기 위해서 절연성이 확보되어야 하기 때문이다.

예를 들어, 기판(110)은 투광성 및 절연성을 모두 갖는 물질로 구현될 수 있다. 예를 들어, 기판(110)은 글래스(glass)로 구현될 수 있지만, 실시 예는 기판(110)이 투광성과 절연성을 갖는다면 특정한 물질에 국한되지 않는다.

또한, 기판(110)은 필름(film) 형태를 가질 수도 있다. 예를 들어, 기판(110)이 투명 전극부(120)를 지지할 수 있다면, 실시 예는 기판(110)의 형태에 국한되지 않는다. 또한, 기판(110)은 전기적 광투과부(140) 및 덮개부(130)를 지지할 수도 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 덮개부(130)는 다른 부재(미도시)에 의해 지지될 수도 있다.

투명 전극부(120)는 기판(110)과 전기적 광투과부(140) 사이에 배치되며, 서로 이격된 복수의 패턴부를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 패턴부(또는, '제1 투명 전극)는 전기적으로 서로 이격될 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 투명 전극부(120)는 제1 패턴부(120A1), 제2 패턴부(120A2), 제3 패턴부(120A3) 및 제4 패턴부(120A4)를 포함할 수 있다.

덮개부(130)는 투명 전극부(120) 위에 배치되며 광의 입사를 허용하는 개구(OP)를 가질 수 있다. 도 1의 경우, 광은 -x축 방향으로 입사되며, 덮개부(130)는 글래스 등과 같이 투명한 재질로 구현될 수 있다.

전기적 광투과부(140)는 기판(110)과 덮개부(130) 사이에 배치된다. 전기적 광투과부(140)는 전자 잉크(E-ink:Electronic-ink)를 포함할 수 있다. 전자 잉크는 투명 전극부(120)의 복수의 패턴부(120A1, 120A2, 120A3, 120A4) 중 소정의 전기적 신호를 인가받은 패턴부로 이동하여 광의 적어도 일부를 차단시키는 역할을 수행할 수 있다.

일반적으로 전자잉크란, 두 개의 패널 즉, 전자 종이 사이에 음(-)의 전하를 띄는 검은색 마이크로 캡슐(BP:Black Particle) 및 양(+)의 전하를 띄는 하얀색 마이크로 캡슐을 넣어두고 전기 자극에 의하여 필요한 캡슐을 위쪽 패널에 붙이는 것으로서, 전하를 프로세서로 미세 조절하는 것으로 검은색 그림이나 글자를 표현한다.

그러나, 실시 예의 전기적 광투과부(140)에 포함되는 전자 잉크란, 흰색의 마이크로 캡슐을 포함하지 않고 검은색의 마이크로 캡슐(BP)을 포함한다. 검은색 마이크로 캡슐(BP)은 카본 등의 물질로 구현될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 소정의 전기적 신호를 인가받은 패턴부로 이동하여 패턴부의 위에 배치됨으로써, 소정의 전기적 신호를 인가받은 패턴부로 광이 진행함을 차단할 수 있다면, 실시 예는 검은색 마이크로 캡슐(BP)의 특정한 재질에 국한되지 않는다.

예를 들어, 투명 전극부(120)에 포함된 복수의 패턴부(120A1, 120A2, 120A3, 120A4) 중 양(+)의 전압을 소정의 전기적 신호로서 인가받은 패턴부로 이동한 전자 잉크인 검은색 마이크로 캡슐(BP)은 그 패턴부에 고착될 수 있다. 여기서, 양(+)의 전압이 소정의 전기적 신호인 것으로 가정하여 설명하지만, 음(-)의 전압이 소정의 전기적 신호가 될 수도 있다. 즉, 양(+)의 전압을 인가받은 패턴부와 검은색 마이크로 캡슐(BP)은 인력을 형성하고, 음(-)의 전압을 인가받은 패턴부와 검은색 마이크로 캡슐(BP)은 척력을 형성할 수 있다. 이때, 패턴부에 고착된 검은색 마이크로 캡슐(BP)에 의해 광이 차단될 수 있다.

이와 같이, 실시 예에 의한 전기적 광투과부(140)는 소정의 전기적 신호를 인가받은 패턴부에 광 차단용 검은색 마이크로 캡슐(BP)이 고착되는 성질을 이용하여, 개구(OP)를 통해 입사된 광의 적어도 일부를 선택적으로 차단시킬 수 있다. 즉, 개구(OP) 전체의 영역에서 투과시킬 광량에 따라 복수의 패턴부 중 해당하는 패턴부에 선택적으로 소정의 전기적 신호를 공급함으로써, 광량이 조절될 수 있도록 한다.

또한, 전기적 광투과부(140)는 투광액(CF:Clear Fluid)을 포함할 수 있으며, 검은색의 마이크로 캡슐(BP)은 투광액(CF) 내에 배치될 수 있다. 검은색 마이크로 캡슐(BP)이 소정의 전기적 신호를 인가받은 패턴부로 이동함을 방해하지 않을 뿐만 아니라, 패턴부로 이동하지 않은 검은색 마이크로 캡슐(BP)을 홀딩할 수만 있다면, 실시 예는 투광액(CF)의 특정한 재질에 국한되지 않는다.

또한, 실시 예에 의한 투명 전극부(120)에 포함되는 패턴부는 다양한 형상을 가질 수 있다. 패턴부의 평면 형상은 개구(OP)를 통해 -x축 방향으로 입사된 광을 투과시킬 량 또는 투과시킬 형태 중 적어도 하나에 따라 결정될 수 있다. 이와 같이 결정된 평면 형상에 따라 광을 차단할 수 있도록, 패턴부는 다양한 단면을 가질 수 있다.

예를 들어, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 복수의 패턴부(120A1, 120A2, 120A3, 120A4)는 서로 동일한 중심(OPC)을 갖는 환형 평면 형상을 가질 수 있다. 여기서, 제1, 제2, 제3 및 제4 패턴부(120A1, 120A2, 120A3, 120A4)는 제1, 제2, 제3 및 제4 평면적(A1, A2, A3, A4)을 각각 갖는다. 이하, 도 1 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 투명 전극부(120)는 4개의 패턴부를 갖는 것으로 설명하지만, 환형 평면 형상을 갖는 패턴부의 개수가 4개보다 많거나 적을 경우에도 하기의 설명은 적용될 수 있다.

또한, 도 1(a)에 예시된 바와 같이 복수의 패턴부(120A1, 120A2, 120A3, 120A4)는 개구(OP)의 가장 자리(OPS)로부터 개구(OP)의 중심(OPC)을 향하는 방향으로 배치될 수 있다. 이와 같이 배열된 상태에서, 복수의 패턴부(120A1, 120A2, 120A3, 120A4)는 순차적으로 소정의 전기적 신호를 인가받을 수 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 복수의 패턴부(120A1, 120A2, 120A3, 120A4)는 소정의 전기적 신호를 비순차적으로 인가받을 수도 있다. 이하, 복수의 패턴부(120A1, 120A2, 120A3, 120A4)에 소정의 전기적 신호가 순차적으로 인가될 때, 광량 조절 장치(100A)의 광량 조절에 대해 다음과 같이 살펴본다.

도 2a 내지 도 2c는 제1 내지 제4 패턴부(120A1, 120A2, 120A3, 120A4) 중 해당하는 패턴부가 소정의 전기적 신호가 인가될 때, 검은색 마이크로 캡슐(BP)의 이동을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 제1 내지 제4 패턴부(120A1, 120A2, 120A3, 120A4) 중에서, 제1 패턴부(120A1)에 소정의 전기적 신호가 인가될 수 있다. 이 경우, 도 2a에 도시된 바와 같이 검은색 마이크로 캡슐(BP)이 제1 패턴부(120A1)로 이동하여 제1 패턴부(120A1) 위에 배열됨으로써, 검은색 마이크로 캡슐(BP)이 그의 상부에 배열된 제1 패턴부(120A1)의 제1 영역(A1)이 광을 차단하는 영역이 된다. 이 경우, 개구(OP)를 통해 입사된 광은 제2 내지 제4 패턴부(120A2, 120A3, 120A4)를 통해서 기판(110)으로 전달될 수 있다.

다음으로, 제1 패턴부(120A1)에 소정의 전기적 신호가 공급되고 있는 상태에서, 제2 패턴부(120A2)에 소정의 전기적 신호가 추가로 인가될 수 있다. 이 경우, 제1 패턴부(120A1)의 상부에 검은색 마이크로 캡슐(BP)이 배열을 유지한 상태에서, 도 1에 도시된 바와 같이 검은색 마이크로 캡슐(BP)이 제2 패턴부(120A2)로 이동하여 제2 패턴부(120A2) 위에도 배열됨으로써, 검은색 마이크로 캡슐(BP)이 그의 상부에 배열된 제1 및 제2 패턴부(120A1, 120A2)의 제1 및 제2 영역(A1, A2)이 광을 차단하는 영역이 된다. 이 경우, 개구(OP)를 통해 입사된 광은 제3 및 제4 패턴부(120A3, 120A4)를 통해서 기판(110)으로 전달될 수 있다.

다음으로, 제1 및 제2 패턴부(120A1, 120A2)에 소정의 전기적 신호가 공급되고 있는 상태에서, 제3 패턴부(120A3)에 소정의 전기적 신호가 추가로 인가될 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 패턴부(120A1, 120A2)의 상부에 검은색 마이크로 캡슐(BP)이 배열을 유지한 상태에서, 도 2b에 도시된 바와 같이 검은색 마이크로 캡슐(BP)이 제3 패턴부(120A3)로 이동하여 제3 패턴부(120A3) 위에도 배열됨으로써, 검은색 마이크로 캡슐(BP)이 그의 상부에 배열된 제1 내지 제3 패턴부(120A1, 120A2, 120A3)의 제1 내지 제3 영역(A1, A2, A3)이 광을 차단하는 영역이 된다. 이 경우, 개구(OP)를 통해 입사된 광은 제4 패턴부(120A4)를 통해서 기판(110)으로 전달될 수 있다.

다음으로, 제1 내지 제3 패턴부(120A1, 120A2, 120A3)에 소정의 전기적 신호가 공급되고 있는 상태에서, 제4 패턴부(120A4)에 소정의 전기적 신호가 추가로 인가될 수 있다. 이 경우, 제1 내지 제3 패턴부(120A1, 120A2, 120A3)의 상부에 검은색 마이크로 캡슐(BP)이 배열을 유지한 상태에서, 도 2c에 도시된 바와 같이 검은색 마이크로 캡슐(BP)이 제4 패턴부(120A4)로 이동하여 제4 패턴부(120A4) 위에도 배열됨으로써, 검은색 마이크로 캡슐(BP)이 그의 상부에 배열된 제1 내지 제4 패턴부(120A1, 120A2, 120A3, 120A4)의 제1 내지 제4 영역(A1, A2, A3, A4)이 광을 차단하는 영역이 된다. 이 경우, 개구(OP)를 통해 입사된 광은 기판(110)으로 전달되지 못한다.

전술한 바와 같이, 제1 내지 제4 패턴부(120A1, 120A2, 120A3, 120A4)에 순차적으로 소정의 전기적 신호가 공급됨으로써, 제1 내지 제4 영역(A1, A2, A3, A4)이 순차적으로 광을 차단하여, 전기적 광량 조절 장치(100A)가 일종의 조리개 역할을 수행함을 알 수 있다.

또한, 소정의 전기적 신호의 공급이 차단될 경우, 광량 조절 장치(100A)는 소정의 전기적 신호가 공급되는 경우와 역순으로 동작한다.

또한, 제1 내지 제4 패턴부(120A1, 120A2, 120A3, 120A4)에 소정의 전기적 신호가 동시에 인가될 경우, 전기적 광량 조절 장치(100A)는 도 2a에 도시된 상태에서 도 2c에 도시된 상태로 전환하여, 일종의 셔터 역할을 수행함을 알 수 있다.

전술한 실시 예에서 살펴본 바와 같이, 복수의 패턴부를 어떻게 구현하고, 소정의 전기적 신호를 어떻게 공급하는가에 따라 전기적 광량 조절 장치(100A)는 조리개의 역할도 수행할 수 있고, 셔터의 역할도 수행할 수 있다. 이와 같이 전기적 광량 조절 장치(100A)가 광량을 조절할 수만 있다면, 복수의 패턴부는 환형 평면 형상에 국한되지 않고 다양한 평면 형상을 가질 수 있다.

도 3 (a) 내지 도 3 (g)는 다른 실시 예에 의한 전기적 광량 조절 장치(100B)의 다양한 평면도를 나타낸다.

다른 실시 예에 의하면, 복수의 패턴부는 서로 다른 크기의 부채꼴 평면을 가질 수도 있다. 이 경우, 복수의 패턴부 중 해당하는 패턴부로 전기적 신호를 공급함에 따라, 도 3 (a) 내지 (g)에 예시된 바와 같이, 복수의 패턴부에서 광이 투과되는 영역(EP)이 점점 넓어질 수 있다. 즉, 광을 차단하는 영역이 점점 작아질 수 있다.

그 밖에, 비록 도시되지는 않았지만, 복수의 패턴부는 다각형 평면 형상을 가질 수도 있다.

또한, 복수의 패턴부(120A1, 120A2, 120A3, 120A4)가 서로 이격된 간격(g1)은 전자 잉크인 검은색 마이크로 캡슐(BP)의 직경(φ)보다 작을 수 있다. 따라서 검은색 마이크로 캡슐(BP)은 복수의 패턴부(120A1, 120A2, 120A3, 120A4)가 서로 이격된 사이의 공간(g1)에 빠지지 않을 수 있다. 예를 들어, 검은색 마이크로 캡슐(BP)의 직경(φ)은 300 ㎚ 내지 500 ㎚이고, 이들이 서로 이격된 간격(g1)은 이 보다 작을 수 있으나, 실시 예는 직경(φ)이나 간격(g1)의 특정한 값에 국한되지 않는다.

그러나, 도 1 (a) 및 (b)를 참조하면, 복수의 패턴부(120A1, 120A2, 120A3, 120A4)가 서로 이격된 사이의 공간(g1)으로 빛이 새어나갈 수도 있다. 즉, 제1 내지 제4 패턴부(120A1, 120A2, 120A3, 120A4)로 모두 소정의 전기적 신호가 공급되어, 도 2c에 도시된 바와 같이 전기적 광량 조절 장치(100A)가 개구(OP)로 입사된 광을 기판(110)으로 전달하지 않고 완전히 차단하고자 할 경우에도, 패턴부들 사이의 공간(g1)으로 광이 새어나가는 빛샘 현상이 야기될 수도 있다.

도 4는 또 다른 실시 예에 의한 전기적 광량 조절 장치(100C)의 단면도를 나타낸다.

전술한 바와 같은 빛샘 현상을 제거하기 위해, 또 다른 실시 예에 의하면,전기적 광량 조절 장치(100C)는 도 4에 예시된 바와 같이 구현될 수 있다.

도 4에 도시된 실시 예에 의한 광량 조절 장치(100C)에서 투명 전극부는 제1 및 제2 투명 전극(120 및 150)을 포함할 수 있다. 여기서, 투명 전극부(120)는 도 1에 도시된 투명 전극부(120)에 해당하므로 동일한 참조부호를 사용한다. 다만, 도 1에 도시된 투명 전극부(120)에서 복수의 패턴부가 서로 이격된 거리(g1)보다 더 큰 거리(g2)로 도 4에 도시된 복수의 패턴부(120)가 서로 이격될 수 있다.

도 4에 도시된 투명 전극부는 제2 투명 전극(150)을 더 포함할 수 있다. 제2 투명 전극(150)은 전기적 광투과부(140)와 덮개부(130) 사이에 배치될 수 있다. 도 1 및 도 4에 도시된 투명 전극부(120)가 복수의 패턴부(120A1, 120A2, 120A3, 120A4)을 포함하는 것과 마찬가지로 도 4에 도시된 제2 투명 전극(150)은 복수의 패턴부를 포함한다. 따라서, 복수의 패턴부(120A1, 120A2, 120A3, 120A4)와 마찬가지로 제2 투명 전극(150)에 해당하는 복수의 패턴부에 소정의 전기적 신호가 인가될 경우, 소정의 전기적 신호가 인가된 패턴부로 검은색 마이크로 캡슐(BP)이 이동하여 패턴부의 상부에 배열됨으로써, 검은색 마이크로 캡슐(BP)에 의해 광이 차단될 수 있다.

이와 같이, 도 4에 도시된 투명 전극부(140)는 제2 투명 전극(150)을 더 포함하는 것을 제외하면, 도 4에 도시된 또 다른 실시 예에 의한 전기적 광량 조절 장치(100C)는 도 1에 도시된 실시 예에 의한 전기적 광량 조절 장치(100A)와 동일하므로 동일한 참조부호를 사용하며, 중복되는 설명을 생략한다.

또한, 도 4에 도시된 제1 및 제2 투명 전극인 복수의 패턴부(120, 150)가 서로 이격된 제2 거리(g2)가 검은색 마이크로 캡슐(BP)의 직경(φ)보다 크다고 하더라도, 검은색 마이크로 캡슐(BP)은 서로 이격된 복수의 패턴부 사이의 공간에 빠지지 않는다. 왜냐하면, 검은색 마이크로 캡슐(BP)의 직경(φ)은 제1 및 제2 투명 전극(120, 150)의 제1 및 제2 두께(t1, t2)보다 더 크기 때문이다. 예를 들어, 제1 및 제2 두께(t1, t2) 각각은 200 ㎚이하인 반면, 직경(φ)은 300 ㎚ 내지 500 ㎚일 수 있다.

또한, 전술한 투명 전극부(140)의 제1 및 제2 투명 전극(120, 150) 각각은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, FTO(fluorine doped tin oxide) 또는 나노 메쉬(nanomesh) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

도 4에 도시된 투명 전극부(140)의 경우, 개구(OP)를 통해 입사된 광이 기판을 향하는 방향(예를 들어, x축 방향)으로 서로 중첩된 패턴부(120, 150)의 각 단부는 일정폭(W)만큼 서로 중첩되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 패턴부(120)의 단부(120AE)와 패턴부(150)의 단부(150AE)는 x축 방향으로 서로 중첩될 수 있다. 이와 같이 제1 및 제2 투명 전극(120, 150)에 각각 포함된 복수의 패턴부의 단부가 서로 중첩되어 배치되므로, 도 1에 도시된 전기적 광량 조절 장치(100A)에서 야기된 빛샘 현상이 방지될 수 있다.

전술한 실시 예에 의한 전기적 광량 조절 장치(100A, 100B, 100C)는 기계적인 광량 조절 장치 예를 들어, 조리개 및 셔터를 위한 별도의 구조물(또는, 구성 요소)을 요구하지 않는다. 왜냐하면, 소정의 전기적 신호의 인가 여부에 따라 패턴부의 상부에 전자 잉크인 검은색 마이크로 캡슐(BP)이 배열되어 광을 차단시키는 전기적 방식을 이용하기 때문이다.

이와 같이 기계적 방식이 아닌, 전기적 방식에 의해 광량을 제어할 경우, 실시 예에 의한 전기적 광량 조절 장치(100A, 100B, 100C)는 기계적인 조리개나 셔터를 갖는 기존의 광량 조절 장치보다 소형화될 수 있다. 특히, 도 1, 도 3 또는 도 4에 도시된 광량 조절 장치(100A, 100B, 100C)의 두께는 매우 얇아질 수 있다. 예를 들어, 기계적인 조리개나 셔터를 갖는 기존의 광량 조절 장치는 최소 3㎜의 두께를 갖지만, 실시 예에 의한 전기적 광량 조절 장치(100A, 100B, 100C)의 두께(TH1, TH2)는 50 ㎛ 내지 400 ㎛ 정도로 얇은 박막일 수 있다.

또한, 전술한 실시 예에 의한 전기적 광량 조절 장치(100A, 100B, 100C)는 기계적이 아니라 전기적으로 조리개 또는 셔터의 역할을 수행하므로, 기계적인 방식 대비 광량 조절을 더 신속하게 수행할 수 있다. 만일, 실시 예에 의한 전기적 광량 조절 장치(100A, 100B, 100C)를 셔터로서 이용할 경우, 기존의 기계적인 셔터보다 빠른 셔터 스피드를 제공할 수 있다.

또한, 기계적인 조리개나 셔터의 경우 한정된 패턴으로 광을 투과시키거나 차단시키지만, 실시 예에 의한 전기적 광량 조절 장치(100A, 100B, 100C)는 패턴부를 다양한 모습으로 구현할 수 있어, 기계적 조리개나 셔터가 구현할 수 없는 다양한 패턴으로 광을 투과시키거나 차단시킬 수 있다.

또한, 기계적인 조리개나 셔터의 경우 반복적인 사용으로 인해 내구성이 취약할 수 있는 반면, 실시 예에 의한 전기적 광량 조절 장치(100A, 100B, 100C)의 경우 전자 잉크를 이용하여 전기적으로 광량을 제어함으로써, 이러한 내구성 취약 문제를 극복할 수 있다.

또한, 300 ㎚ 내지 500 ㎚의 아주 조그만 직경을 갖는 전자 잉크를 이용하여 광을 차단시키므로, 기계적인 조리개나 셔터를 사용할 때보다, 투과되거나 차단될 광량을 훨씬 더 미세하게 조절할 수 있다. 즉, 기계적인 조리개나 셔터보다 투과율 또는 차광율이 훨씬 정밀한 전기적 광량 조절 장치(100A, 100B, 100C)를 포함하는 후술되는 카메라 모듈(200)은 명암비가 우수한 영상을 얻을 수 있다.

전술한 실시 예에 의한 전기적 광량 조절 장치(100A, 100B, 100C)는 카메라 모듈 등과 같이 다양한 분야에 적용되어, 광량을 제어하는 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전술한 실시 예에 의한 전기적 광량 조절 장치(100A, 100B, 100C)는 기존의 기구적인 조리개나 셔터를 대신할 수 있다.

이하, 전술한 전기적 광량 조절 장치(100A, 100B, 100C)를 포함하는 실시 예에 의한 카메라 모듈(200)에 대해 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 살펴본다.

도 5는 실시 예에 의한 카메라 모듈(200)의 개략적인 구성도를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 실시 예에 의한 카메라 모듈(200)은 렌즈 어레이(210), 렌즈 구동부(220), 적외선(IR) 필터(230) 및 영상 센싱부(240)를 포함할 수 있다.

렌즈 어레이(210)는 외부로부터 입사된 광(L)을 포커싱하는 역할을 한다. 이를 위해, 렌즈 어레이(210)는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다.

도 6은 도 5에 도시된 렌즈 어레이(210)의 실시 예를 설명하기 위한 카메라 모듈의 개략적인 구성도를 나타낸다. 여기서, 도 5에 도시된 렌즈 구동부(220)는 생략되었다.

도 6을 참조하면, 렌즈 어레이(210)는 제1 내지 제4 렌즈(212, 214, 216, 218)를 포함할 수 있다. 제1 렌즈(212)는 광(L)을 입사하여 제2 렌즈(214)로 출사하고, 제2 렌즈(214)는 제1 렌즈(212)로부터 출사되는 광을 입사하여 제3 렌즈(216)로 출사하고, 제3 렌즈(216)는 제2 렌즈(212)로부터 출사되는 광을 입사하여 제4 렌즈(218)로 출사하고, 제4 렌즈(218)는 제3 렌즈(216)로부터 출사되는 광을 입사하여 렌즈 구동부(220)를 통해 영상 센싱부(240)로 출사한다.

또한, 전술한 실시 예에 의한 전기적 광량 조절 장치(100, 100A, 100B, 100C)는 렌즈 어레이(210)에 포함될 수도 있다. 즉, 전술한 실시 예에 의한 광량 조절 장치(100)는 복수의 렌즈(212, 214, 216, 218) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 6에 예시된 바와 같이, 전기적 광량 조절 장치(100)는 제1 렌즈(212)와 제2 렌즈(214) 사이에 배치될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 전기적 광량 조절 장치(100)는 제2 및 제3 렌즈(214, 216) 사이에 배치될 수도 있고, 제3 및 제4 렌즈(216, 218) 사이에 배치될 수도 있다. 또는, 다른 실시 예에 의하면, 전기적 광량 조절 장치(100)는 렌즈 어레이(210)에서 광(L)이 입사되는 입사면에 배치될 수도 있다. 즉, 전기적 광량 조절 장치(100)는 입사광(L)과 제1 렌즈(212) 사이에 배치될 수도 있고, 제4 렌즈(218)와 렌즈 구동부(220) 사이에 배치될 수도 있다.

기존의 기계적인 조리개나 셔터와 같은 광량 조절 장치는 영상 센싱부(240)의 전면부인 커버 글래스 등에 위치하였으나, 실시 예에 의한 광량 조절 장치(100)렌즈 어레이(210)에 내장될 수 있다. 이와 같이, 실시 예에 의한 광량 조절 장치(100)가 복수의 렌즈(212, 214, 216, 218) 사이에 배치될 수 있는 이유는, 광량 조절 장치(100)가 박막 형태로 구현될 수 있기 때문이다. 도 6에 예시된 바와 같이, 광량 조절 장치(100)가 렌즈 어레이(210)에 내장될 경우, 광이 렌즈 어레이(210)를 통과할 때 전술한 실시 예에 의한 전기적 광량 조절 장치(100)에 의해 통과되는 광의 량이 조절될 수 있다.

한편, 렌즈 구동부(220)는 렌즈 어레이(210)와 영상 센싱부(240) 사이에 배치되어, 렌즈 어레이(210)를 구동하는 역할을 한다. 예를 들어, 렌즈 구동부(220)는 보이스 코일 모터(VCM:Voice Coil Motor) 어셈블리(222) 및 인쇄 회로 기판(PCB:Printed Circuit Board)(224)을 포함할 수 있다. VCM 어셈블리(222)는 렌즈 어레이(210)를 경유한 피사체의 화상의 초점을 자동으로 영상 센싱부(240)의 이미지 센서 면에 결상시키는 장치이다. 그 밖에 비록 도시되지는 않았지만, 렌즈 구동부(220)는 '손떨림 보정 장치'를 더 포함할 수도 있다. 여기서, '손떨림 보정 장치'란 정지 화상의 촬영 시 사용자의 손떨림에 의해 기인한 진동으로 인해 촬영된 이미지의 외곽선이 또렷하게 형성되지 못하는 것을 방지할 수 있도록 구성된 장치를 의미할 수 있다.

인쇄 회로 기판(224)은 VCM 어셈블리(222)로 전원을 공급하거나 전기적 제어 신호를 공급하는 역할을 하며, VCM 어셈블리(222)로부터 제공된 신호를 수신하여 이러한 전기적 제어 신호를 변화시키는 역할을 한다. 또한, 도 5의 경우, IR 필터(230)와 영상 센싱부(240)는 렌즈 구동부(220)로부터 이격되어 배치된 것으로 도시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, IR 필터(230)와 영상 센싱부(240)는 렌즈 구동부(220) 내에 배치될 수도 있다.

도 5에 도시된 VCM 어셈블리(222) 및 인쇄 회로 기판(224)은 렌즈 구동부(220)의 일 례에 불과하며, 실시 예는 렌즈 구동부(220)의 특정한 구성에 국한되지 않는다.

또한, 영상 센싱부(240)는 렌즈 어레이(210)를 통과한 광에 의해 형성된 영상을 센싱하는 역할을 한다.

만일, 렌즈 구동부(220)가 전술한 손떨림 보정 장치를 포함할 경우 피사체와의 포커스에 대응하기 위해, 광량 조절 장치(100)는 렌즈 구동부(220) 내에 위치하는 것이 바람직하다. 이에 부응하여, 실시 예에 의한 광량 조절 장치(100)는 소형과, 경량화 및 박막화될 수 있으므로, 렌즈 구동부(220) 내에 위치할 수 있다.

또한, IR 필터(230)는 렌즈 구동부(220)와 영상 센싱부(240) 사이에 배치되며, 렌즈 어레이(210)를 통과한 광에서 적외선 영역의 빛이 영상 센싱부(240)로 입사됨을 차단하는 역할을 한다. 경우에 따라, 카메라 모듈(200)은 적외선 필터(230)를 포함하지 않을 수도 있다.

전술한 실시 예에 의한 카메라 모듈(200)은 다양한 분야에 이용될 수 있다. 예를 들어, 카메라 모듈(200)은 스마트 폰과 같은 모바일 통신 기기(mobile comminucation device) 또는 테블릿 PC 등의 모바일 기기(300)에 포함될 수 있다.

도 7은 카메라 모듈(200)을 포함하는 실시 예에 의한 모바일 기기(300)의 외관을 나타낸다.

도 7에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 카메라 모듈(200)은 모바일 기기(300)에 배치될 수도 있다.

전술한 바와 같이, 실시 예에 의한 전기적 광량 조절 장치(100)는 박막 형태로서 기계적인 조리개나 셔터보다 차지하는 공간이 박막 형태를 가질만큼 축소되므로 모바일 기기(300)에 내장된 카메라 모듈(200)에 내장될 수 있다.

이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 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.

100, 100A, 100B, 100C: 전기적 광량 조절 장치 110: 기판
120: 투명 전극부, 제1 투명 전극 120A1, 120A2, 120A3, 120A4: 패턴부
130: 덮개부 140: 전기적 광투과부
150: 제2 투명 전극 200: 카메라 모듈
210, 210A: 렌즈 어레이 220: 렌즈 구동부
230: IR 필터 240: 영상 센싱부
300: 모바일 기기

Claims

투광성 및 절연성을 갖는 기판;
상기 기판 위에 배치되며, 전기적으로 서로 이격된 복수의 패턴부를 갖는 투명 전극부;
상기 투명 전극부 위에 배치되며 광이 입사되는 개구를 갖는 덮개부; 및
상기 기판과 상기 덮개부 사이에 배치되어, 상기 복수의 패턴부 중 소정의 전기적 신호를 인가 받은 패턴부로 이동하여 상기 광의 적어도 일부를 차단하는 전자 잉크를 포함하는 전기적 광투과부를 포함하고,
상기 복수의 패턴부 중 해당하는 패턴부에 상기 전자 잉크를 고착시키기 위해, 상기 해당하는 패턴부만 상기 소정의 전기적 신호를 인가받는 전기적 광량 조절 장치.
제1 항에 있어서, 상기 복수의 패턴부가 서로 이격된 거리는 상기 전자 잉크의 직경보다 작은 전기적 광량 조절 장치.
제1 항에 있어서, 상기 복수의 패턴부는 서로 동일한 중심을 갖는 환형 평면 형상을 갖는 전기적 광량 조절 장치.
제1 항에 있어서, 상기 복수의 패턴부는 서로 다른 크기를 갖는 부채꼴 평면 형상을 갖는 전기적 광량 조절 장치.
제1 항에 있어서, 상기 복수의 패턴부는 상기 개구의 가장 자리로부터 상기 개구의 중심을 향하는 방향으로 배치되어 순차적으로 상기 소정의 전기적 신호를 인가받는 전기적 광량 조절 장치.
제1 항에 있어서, 상기 기판은 필름 형태를 갖는 전기적 광량 조절 장치.
제1 항에 있어서, 상기 기판은 글래스를 포함하는 전기적 광량 조절 장치.
제1 항에 있어서, 상기 투명 전극부는
상기 기판과 상기 전기적 광투과부 사이에 배치된 제1 투명 전극을 포함하는 전기적 광량 조절 장치.
제8 항에 있어서, 상기 투명 전극부는
상기 전기적 광투과부와 상기 덮개부 사이에 배치된 제2 투명 전극을 더 포함하는 전기적 광량 조절 장치.
제9 항에 있어서, 상기 제1 투명 전극에 포함된 상기 복수의 패턴부와 상기 제2 투명 전극에 포함된 상기 복수의 패턴부 중에서 상기 개구를 통해 입사된 광이 상기 기판을 향하는 방향으로 서로 중첩된 패턴부의 단부는 서로 중첩된 전기적 광량 조절 장치.
제9 항에 있어서, 상기 복수의 패턴부의 두께는 상기 전자 잉크의 직경보다 작은 전기적 광량 조절 장치.
제1 항에 있어서, 50 ㎛ 내지 400 ㎛의 두께를 갖는 전기적 광량 조절 장치.
제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 기재된 상기 전기적 광량 조절 장치;및
상기 전기적 광량 조절 장치를 통과한 광에 의해 형성된 영상을 센싱하는 영상 센싱부를 포함하는 카메라 모듈.
제13 항에 있어서, 상기 카메라 모듈은
복수의 렌즈와 상기 전기적 광량 조절 장치를 포함하는 렌즈 어레이; 및
상기 렌즈 어레이와 상기 영상 센싱부 사이에 배치되어, 상의 렌즈 어레이를 구동하는 렌즈 구동부를 더 포함하는 카메라 모듈.
제14 항에 있어서, 상기 전기적 광량 조절 장치는 상기 복수의 렌즈 사이에 배치된 카메라 모듈.
제13 항에 기재된 카메라 모듈을 포함하는 모바일 기기.