KR20070001423A - 액체 렌즈 - Google Patents

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KR20070001423A
KR20070001423A KR1020050056910A KR20050056910A KR20070001423A KR 20070001423 A KR20070001423 A KR 20070001423A KR 1020050056910 A KR1020050056910 A KR 1020050056910A KR 20050056910 A KR20050056910 A KR 20050056910A KR 20070001423 A KR20070001423 A KR 20070001423A
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liquid
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김종환
김영식
안건호
김진홍
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엘지전자 주식회사
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Abstract

휴대용 단말기의 액체 렌즈에 관한 것으로, 실린더와, 실린더의 상부와 하부에 각각 접합되는 상/하판과, 상판과 실린더 상부 사이, 하판과 실린더 하부 사이 중 적어도 어느 한 곳에 접합되는 탄성체와, 실린더 내부에 채워지는 적어도 하나의 액체를 포함하여 구성될 수 있다.
유리 실린더, 열팽창, 탄성체, 접착제

Description

액체 렌즈{liquid lens}
도 1은 본 발명에 따른 액체 렌즈의 구조를 보여주는 구조단면도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 유리 실린더 2 : 제 1 전극
3 : 제 2 전극 4 : 절연층
5 : 소수성 코팅층 6 : 상판
7 : 하판 8 : 접착제
9 : 탄성체
본 발명은 액체 렌즈에 관한 것으로, 특히 휴대용 단말기의 액체 렌즈에 관한 것이다.
최근 카메라 모듈의 추세는 크기가 매우 작으면서도 초점을 자동으로 바꿀 수 있는 자동 초점 조절 기능(auto-focus)이나 광학 줌(zoom) 기능을 포함하도록 요청되고 있다.
그러나, 유리나 플라스틱으로 만들어진 기존의 렌즈는 기계적인 구동에 의한 렌즈간의 거리 변화에 의해서만 자동 초점 조절 기능이나 광학 줌 기능을 얻을 수 있었다.
따라서, 최근에는 기계적인 구동이 없이도 상기 기능들을 얻을 수 있기 위해 액체 렌즈와 같은 대안들이 제시되고 있다.
일반적으로 액체 렌즈는 전압 인가에 의해 액체의 표면 장력을 변화시키는 전기습윤(electrowetting) 현상의 원리를 이용하여 유체의 곡률을 변화시켜 렌즈의 초점 거리를 변화시키는 장치이다.
기존의 액체 렌즈의 제작방법은 먼저 실린더(cylinder) 하부와 상부에 투명한 유리판을 붙이고, 그 내부에 서로 굴절률(refractive index)이 다르면서 섞이지 않는 두 종류의 액체를 채운다.
이 때, 두 액체 중 한 종류는 절연성(insulating)이고 무극성(non-polar)을 나타내는 오일(oil)류이고, 다른 한 종류는 전기가 통하는 전도성 수용액을 이용한다.
여기서, 실린더의 구조는 전기를 가할 수 있는 전극과 그 위에 절연체가 코팅된 형태로 만들어진다.
그리고, 전도성 수용액의 유리판쪽에 반대 극성의 전극을 설치하여 전도성 수용액과 실린더벽의 전극을 연결시키면 전체적으로 하나의 커패시터와 같은 구조가 된다.
따라서, 이러한 구조에 전압을 인가하면, 전도성 수용액의 표면 장력이 변화하여 두 액체 사이의 곡률이 변화하게 된다.
액체 렌즈는 이러한 곡률의 변화 정도에 따라 자동 초점 조절을 수행하게 된다.
그러나, 액체 렌즈가 고온에서 장시간 동작 또는 보관되었을 때, 액체 렌즈 내의 액체들이 열팽창하게 되어 렌즈에 손상을 주게 된다.
즉, 액체 렌즈 내의 액체들이 열팽창하게 되면, 액체들은 렌즈의 실린더와 상/하판과의 접합부분에 악영향을 주게 되어, 상기 접합 부분을 통해 액체들이 외부로 누수되는 현상이 발생한다.
본 발명의 목적은 이러한 문제들을 해결하기 위한 것으로, 실린더와 상/하판 사이의 접합 부분에 탄성체를 형성함으로써, 액체의 열팽창으로 인한 렌즈의 손상을 차단할 수 있는 액체 렌즈를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 실린더와 상/하판 사이의 접합 부분에 탄성체를 형성함으로써, 접착력 및 안정성이 우수한 액체 렌즈를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 액체 렌즈는 실린더와, 실린더의 상부와 하부에 각각 접합되는 상/하판과, 상판과 실린더 상부 사이, 하판과 실린더 하부 사이 중 적어도 어느 한 곳에 접합되는 탄성체와, 실린더 내부에 채워지는 적어도 하나의 액체를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 탄성체는 엘라스토머(elastomer)인 고분자 물질일 수 있다.
또한, 탄성체는 오-링(O-ring) 형태로 이루어질 수 있고, 탄성체는 니트릴 고무, 스틸렌 고무, 실리콘 고무, 불소 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 네오프렌 고무, 폴리아크릴 고무, 부틸 고무, 불화에틸렌 고무 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
그리고, 실린더와 탄성체, 실린더와 상/하판, 상/하판과 탄성체는 광학용 본드, NCF(Non-Conductive Film)중 어느 하나를 사용하여 접합될 수 있다.
또한, 본 발명은 실린더의 내면 및 외면에 형성되는 제 1 전극과, 제 1 전극 위에 형성되는 절연층과, 실린더 내면의 절연층위에 형성되는 소수성 코팅층과, 상/하판 중 적어도 어느 하나의 표면 위에 형성되는 제 2 전극을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
본 발명에 따른 액체 렌즈는 실린더와, 실린더의 상부 및 하부에 각각 접합되는 상/하판과, 실린더의 내면 및 외면에 형성되는 제 1 전극과, 하판 표면 위에 형성되는 제 2 전극과, 제 1 전극 위에 각각 형성되는 절연층과, 절연층 및 상기 상판 위에 형성되는 소수성 코팅층과, 상판과 실린더 상부 사이, 하판과 실린더 하부 사이 중 적어도 어느 한 곳에 접합되는 탄성체와, 실린더 내부에 채워지는 적어도 하나의 액체를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 액체 렌즈를 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액체 렌즈는 유리 실린더(1), 제 1, 제 2 전극(2, 3), 절연층(4), 소수성 코팅층(5), 상/하판(6, 7), 오일 및 전해질 수용액 등과 같은 액체, 접착제(8), 탄성체(9)로 크게 구성된다.
여기서, 제 1 전극(2)은 유리 실린더(1)의 내면으로부터 외면까지 연결되어 형성되고, 제 2 전극(3)은 하판(7) 위에 형성된다.
경우에 따라, 제 2 전극은 상판(6) 위에 형성될 수도 있으며, 제 1, 제 2 전극(2, 3)은 금속이나 ITO(Indium Tin Oxide) 등으로 형성될 수 있다.
그리고, 절연층(4)은 유리 실린더(1)의 외면에 있는 제 1 전극(2)의 일부만을 노출시키고, 제 1 전극(2) 전면을 덮도록 형성된다.
절연층(4)은 파릴렌(parylene) C 또는 N 등으로 형성될 수 있으며, 기상 증착방법으로 수 ㎛ 두께로 코팅된다.
다음, 상/하판(6, 7)은 유리 실린더(1)의 상부와 하부를 각각 덮도록 접착제(8)에 의해 접합(bonding)되어 있고, 소수성 코팅층(5)은 유리 실린더(1) 내부의 절연층(4) 표면 위와 상판(6) 또는 하판(7) 중 어느 한 표면 위에 코팅된다.
여기서, 접착제로는 광학용 본드, NCF(Non-Conductive Film) 등을 사용할 수 있다.
그리고, 본 발명은 액체의 열팽창으로 인한 렌즈의 손상을 방지하기 위하여 상판(6)과 유리 실린더(1) 상부 사이, 하판(7)과 유리 실린더(1) 하부 사이 중 적어도 어느 한 곳에 탄성체(9)를 접합한다.
여기서, 탄성체(9)는 엘라스토머(elastomer) 계열의 고분자 물질로서, 외력을 가해서 잡아당기면 몇 배나 늘어나고, 외력을 제거하면 원래의 길이로 돌아가는 성질을 가지는 고분자 물질을 사용한다.
또한, 탄성체(9)는 오-링(O-ring) 형태로 이루어질 수도 있다.
여기서, 오-링 형태의 탄성체는 니트릴 고무, 스틸렌 고무, 실리콘 고무, 불소 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 네오프렌 고무, 폴리아크릴 고무, 부틸 고무, 불화에틸렌 고무 등으로 이루어질 수 있다.
본 발명에서 사용되는 오-링 형태의 탄성체는 압축 영구변형이 적어야 하고, 내마모성이 우수해야 하며, 내유 및 내열성이 우수한 것이 바람직하다.
본 발명은 액체의 종류 및 렌즈의 환경에 따라 탄성체의 재료를 선택할 수 있다.
일반적으로, 니트릴 고무로 이루어진 탄성체는 우수한 내유 및 내마모성을 가지는 장점이 있고 약 －25℃∼＋120℃의 온도 범위에서 사용 가능하다.
그리고, 실리콘 고무로 이루어진 탄성체는 우수한 내열 및 내한성을 가지는 장점이 있으며, 약 -65℃∼ +250℃의 온도 범위에서 사용 가능한다.
스틸렌 고무로 이루어진 탄성체는 우수한 복원력은 가지나 내열성이 약한 단점이 있으며, 그 밖의 재료로 이루어진 탄성체들도 각각 장단점이 있으므로 렌즈의 환경 조건에 따라 다양하게 선택적으로 사용될 수 있다.
도 1은 상판(6)과 유리 실린더(1) 상부 사이에만 탄성체(9)를 접합시킨 실시예를 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 유리 실린더(1)의 상부 및 하부에 각각 상/하판(6, 7)이 접합되고, 유리 실린더(1)의 내면 및 외면에 제 1 전극(2)이 형성된다.
그리고, 제 2 전극(3)은 하판(7) 표면 위에 형성되고, 절연층(4)은 제 1 전극(2) 위에 형성된다.
이어, 소수성 코팅층(5)은 절연층(4) 및 상판(6) 위에 형성되고, 탄성체(9)는 상판(6)과 유리 실린더(1) 상부 사이에 접합되며, 액체들은 유리 실린더(1) 내부에 채워진다.
여기서, 액체는 1종류일 수 있고, 서로 섞이지 않는 2종류일 수도 있다.
그리고, 유리 실린더(1)와 탄성체(9), 유리 실린더(1)와 상/하판(6,7), 상/하판(6,7)과 탄성체(9)는 광학용 본드, NCF(Non-Conductive Film) 등과 같은 접착제에 의해 접합된다.
이와 같은 구조를 갖는 본 발명은 상/하판과 유리 실린더 사이에 탄성체를 형성함으로써, 액체의 열팽창에 의한 렌즈의 손상을 차단할 수 있다.
따라서, 액체 렌즈 구동시, 신뢰성 및 안정성이 우수하여 디지털 카메라 및 카메라 폰 등에 적합하게 적용할 수 있고, 오토 포커스(auto focus) 및 광학 줌(zoom) 기능을 기계적 구동 없이 구현하는 고성능의 카메라 모듈을 제작하는데 있어서 안정성을 확보할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 액체 렌즈는 액체의 열팽창에 의한 렌즈의 손상을 차단할 수 있고, 접착력 및 안정성이 우수하고 신뢰도가 향상된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (10)

  1. 실린더;
    상기 실린더의 상부와 하부에 각각 접합되는 상/하판;
    상기 상판과 실린더 상부 사이, 상기 하판과 실린더 하부 사이 중 적어도 어느 한 곳에 접합되는 탄성체; 그리고,
    상기 실린더 내부에 채워지는 적어도 하나의 액체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성체는 엘라스토머(elastomer)인 고분자 물질인 것을 특징으로 하는 액체 렌즈.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성체는 오-링(O-ring) 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성체는 니트릴 고무, 스틸렌 고무, 실리콘 고무, 불소 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 네오프렌 고무, 폴리아크릴 고무, 부틸 고무, 불화에틸렌 고무 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액체 렌즈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 실린더와 탄성체, 상기 실린더와 상/하판, 상기 상/ 하판과 탄성체는 광학용 본드, NCF(Non-Conductive Film)중 어느 하나를 사용하여 접합되는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 실린더의 내면 및 외면에 형성되는 제 1 전극;
    상기 제 1 전극 위에 형성되는 절연층;
    상기 실린더 내면의 절연층위에 형성되는 소수성 코팅층;
    상기 상/하판 중 적어도 어느 하나의 표면 위에 형성되는 제 2 전극을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈.
  7. 실린더;
    상기 실린더의 상부 및 하부에 각각 접합되는 상/하판;
    상기 실린더의 내면 및 외면에 형성되는 제 1 전극;
    상기 하판 표면 위에 형성되는 제 2 전극;
    상기 제 1 전극 위에 각각 형성되는 절연층;
    상기 절연층 및 상기 상판 위에 형성되는 소수성 코팅층;
    상기 상판과 실린더 상부 사이, 상기 하판과 실린더 하부 사이 중 적어도 어느 한 곳에 접합되는 탄성체; 그리고,
    상기 실린더 내부에 채워지는 적어도 하나의 액체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 탄성체는 엘라스토머(elastomer)인 고분자 물질인 것을 특징으로 하는 액체 렌즈.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 탄성체는 오-링(O-ring) 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 탄성체는 니트릴 고무, 스틸렌 고무, 실리콘 고무, 불소 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 네오프렌 고무, 폴리아크릴 고무, 부틸 고무, 불화에틸렌 고무 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액체 렌즈.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102385078A (zh) * 2011-10-25 2012-03-21 洛阳师范学院 一种远程操控式液体连续变焦透镜
CN114910987A (zh) * 2022-04-22 2022-08-16 上海酷聚科技有限公司 液体透镜及其制作方法

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