KR20070008168A - 액체 렌즈 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

휴대용 단말기의 액체 렌즈 및 그 제조방법에 관한 것으로, 실린더와, 실린더의 상/하부에 각각 접합되는 상/하판과, 상판 하부와 실린더 상부 사이에 형성되어, 상판과 실린더를 접합시키는 제 1 접착제와, 제 1 접착제의 외면에 형성되는 제 2 접착제와, 실린더 내부에 채워지는 적어도 하나의 액체를 포함하여 구성될 수 있다.
제 1, 제 2 접착제, 유리 실린더, 상판

Description

액체 렌즈 및 그 제조방법{liquid lens and method for fabricating the same}
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 : 제 1 접착제
9 : 제 2 접착제
본 발명은 액체 렌즈에 관한 것으로, 특히 휴대용 단말기의 액체 렌즈 및 그 제조방법에 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 실린더의 전극을 연결시키면 전체적으로 하나의 커패시터와 같은 구조가 된다.
따라서, 이러한 구조에 전압을 인가하면, 전도성 수용액의 표면 장력이 변화 하여 두 액체 사이의 곡률이 변화하게 된다.
액체 렌즈는 이러한 곡률의 변화 정도에 따라 자동 초점 조절을 수행하게 된다.
그러나, 액체 렌즈는 제작시, 접합 공정에 많은 어려움이 있었다.
일반적으로 액체 렌즈는 실린더 하부에 하판을 접합하고, 실린더 내부에 전해질 수용액과 오일 등과 같은 액체들을 주입한 다음, 실린더 상부에 상판을 접합하는 접합 공정을 거쳐 제작된다.
하지만, 실린더 내부의 액체로 인하여 실린더 상부와 상판의 접합이 제대로 이루어지지 않아 실린더가 완전 밀봉이 되지 않는 문제점이 있었다.
완전 밀봉이 되지 않는 가장 큰 이유는 오일과 같은 액체가 실린더와 상판의 접합을 위한 접착제에 섞이면서 접착제의 접착 성능을 저하시키기 때문이다.
이와 같이, 실린더의 내부가 완전 밀봉이 되지 않으면, 액체의 누수로 인하여 액체 렌즈가 손상되는 문제가 발생한다.
본 발명의 목적은 이러한 문제들을 해결하기 위한 것으로, 새로운 접착제를 이용하여 실린더와 상판을 완전 접합시킴으로써, 접착력 및 안정성이 우수한 액체 렌즈 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 액체 렌즈는 실린더와, 실린더의 상/하부에 각각 접합되는 상/하판과, 상판 하부와 실린더 상부 사이에 형성되어, 상판과 실린더를 접합시키 는 제 1 접착제와, 제 1 접착제의 외면에 형성되는 제 2 접착제와, 실린더 내부에 채워지는 적어도 하나의 액체를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 제 1 접착제는 NCF(Non-Conductive Film)이고, 제 2 접착제는 광학용 본드일 수 있다.
그리고, 본 발명은 실린더의 내면 및 외면에 형성되는 제 1 전극과, 제 1 전극 위에 형성되는 절연층과, 하판 위에 형성되는 제 2 전극과, 절연층 및 상판 하부에 각각 형성되는 소수성 코팅층을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
본 발명에 따른 액체 렌즈 제조방법은 상판과 실린더를 갖는 하판을 준비하는 단계와, 실린더 내에 적어도 하나의 액체를 채우는 단계와, 실린더 상부에 제 1 접착제를 형성하고, 제 1 접착제가 형성된 제 1 실린더 상부에 상판을 덮는 단계와, 실린더 및 제 1 접착제의 외부로 유출된 액체를 제거하는 단계와, 제 1 접착제의 외면에 제 2 접착제를 형성하고, 경화시키는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 실린더를 갖는 하판을 준비하는 단계는 실린더의 내면 및 외면에 제 1 전극, 제 1 절연층, 제 1 소수성 코팅층을 형성하고, 하판 위에 제 2 전극을 형성하는 단계와, 실린더와 하판을 접합하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수도 있다.
그리고, 상판을 준비하는 단계는 상판 위에 소수성 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수도 있다.
또한, 액체를 제거하는 단계에서, 액체는 상판을 하판 방향으로 압력을 가함 과 동시에 제거되는데, 액체는 에어 건(air gun) 또는 질소 건을 사용하여 제거될 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, 제 1, 제 2 접착제(8, 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 제 1 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, 제 1 접착제(8)로는 NCF(Non-Conductive Film) 등을 사용할 수 있다.
그리고, 제 2 접착제(9)는 제 1 접착제(8)의 외면에 형성된다.
즉, 제 2 접착제(9)는 상판(6)과 유리 실린더(1)의 경계면 중 외부에 노출된 면을 따라 형성된다.
여기서, 제 2 접착제(9)는 OP 1030-M 또는 OP 1030-K 등과 같은 광학용 본드 등을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상판(6)과 유리 실린더(1)의 접합을 위해 제 1, 제 2 접착제(8, 9)와 같은 두 종류의 접착제를 사용하는 이유는 다음과 같다.
상판(6)과 유리 실린더(1) 접합시, 유리 실린더(1) 상부에 상판(6)을 올리고 압력을 가하면 실린더(1) 내부에 채워진 오일이 외부로 흘러나오게 된다.
외부로 흘러나온 오일은 상판(6)과 유리 실린더(1)의 접합을 위해 형성된 제 1 접착제(8)의 접착 성분을 방해하기 때문에 상판(6)과 유리 실린더(1)가 분리되어 액체 렌즈를 손상시키는 원인이 된다.
따라서, 제 1 접착제(8)의 외면에 제 2 접착제(9)를 형성함으로써, 상판(6)과 유리 실린더(1)를 완전 밀봉시킬 수 있다.
즉, 상판(6)과 유리 실린더(1) 사이에 제 1 접착제(8)를 삽입하여 가접착하고, 상판(6)에 압력을 가하면서 가경화시킨 다음, 다시 제 2 접착제(9)를 상판(6)과 유리 실린더(1)의 경계면 중 외부에 노출된 면인 제 1 접착제(8)의 외면을 따라 형성하면 액체 렌즈의 완전 밀폐를 이룰 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 액체 렌즈의 제조방법은 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 먼저 유리 실린더(1)의 내면 및 외면에 제 1 전극(2), 절연층(4), 소수성 코팅층(5)을 형성하고, 하판(7) 위에 제 2 전극(3)을 형성한다.
이어, 유리 실린더(1)와 하판(7)을 접합하여, 유리 실린더(1)를 갖는 하판(7)을 제작한다.
그리고, 상판(6) 위에 소수성 코팅층(5)을 형성하여 상판(4)을 제작한다.
다음, 유리 실린더(1) 내에 적어도 하나의 액체를 채운다.
이어, 유리 실린더(1) 상부에 제 1 접착제(5)를 형성하고, 제 1 접착제(5)가 형성된 유리 실린더(1) 상부에 상판(6)을 덮는다.
이때, 제 1 접착제(8)는 NCF(Non-Conductive Film)를 사용한다.
그리고, 제 1 접착제(8) 외면으로 유출된 액체를 제거한다.
여기서, 액체는 상판(6)을 하판(7) 방향으로 압력을 가함과 동시에 제거하는 것이 바람직하다.
이 때, 액체는 에어 건(air gun) 또는 질소 건을 사용하여 제거할 수 있다.
다음, 제 1 접착제(8)를 가경화하고, 제 1 접착제(8) 외면을 따라 제 2 접착제(9)를 바르고 경화시킨다.
여기서, 제 2 접착제(9)는 OP 1030-M 또는 OP 1030-K 등과 같은 광학용 본드를 사용한다.
마지막으로, 제 1, 제 2 전극(2, 3)에 전원을 연결함으로써, 액체 렌즈의 제작을 완료한다.
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 누수로 인한 액체 렌즈의 손상을 방지할 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 (11)

  1. 실린더;
    상기 실린더의 상/하부에 각각 접합되는 상/하판;
    상기 상판 하부와 상기 실린더 상부 사이에 형성되어, 상기 상판과 실린더를 접합시키는 제 1 접착제;
    상기 제 1 접착제의 외면에 형성되는 제 2 접착제; 그리고,
    상기 실린더 내부에 채워지는 적어도 하나의 액체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 접착제는 NCF(Non-Conductive Film)인 것을 특징으로 하는 액체 렌즈.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 접착제는 광학용 본드인 것을 특징으로 하는 액체 렌즈.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 접착제는 상기 상판과 실린더의 경계면 중 외부에 노출된 면을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 실린더의 내면 및 외면에 형성되는 제 1 전극;
    상기 제 1 전극 위에 형성되는 절연층;
    상기 하판 위에 형성되는 제 2 전극;
    상기 절연층 및 상기 상판 하부에 각각 형성되는 소수성 코팅층을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈.
  6. 상판과 실린더를 갖는 하판을 준비하는 단계;
    상기 실린더 내에 적어도 하나의 액체를 채우는 단계;
    상기 실린더 상부에 제 1 접착제를 형성하고, 상기 제 1 접착제가 형성된 상기 제 1 실린더 상부에 상기 상판을 덮는 단계;
    상기 실린더 및 제 1 접착제의 외부로 유출된 상기 액체를 제거하는 단계;
    상기 제 1 접착제의 외면에 제 2 접착제를 형성하고, 경화시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 실린더를 갖는 하판을 준비하는 단계는,
    상기 실린더의 내면 및 외면에 제 1 전극, 제 1 절연층, 제 1 소수성 코팅층을 형성하고, 상기 하판 위에 제 2 전극을 형성하는 단계;
    상기 실린더와 상기 하판을 접합하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 상판을 준비하는 단계는 상기 상판 위에 소수성 코 팅층을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 제조방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 액체를 제거하는 단계에서,
    상기 액체는 상기 상판을 상기 하판 방향으로 압력을 가함과 동시에 제거되는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 제조방법.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 액체를 제거하는 단계에서,
    상기 액체는 에어 건(air gun) 또는 질소 건을 사용하여 제거되는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 제조방법.
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 접착제는 NCF(Non-Conductive Film)이고, 상기 제 2 접착제는 광학용 본드인 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 제조방법.
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