KR20080069241A - 밀폐 전자 습식 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제 1 및 제 2 혼합될 수 없는 유체(500, 502)를 포함하는 전자 습식 디바이스에 관한 것으로, 액체는 캡 부분(202), 베이스 부분(206), 상기 캡 부분 상의 제 1 접촉 표면(222, 224)과 상기 베이스 부분 상의 제 2 접촉 표면(250, 252) 사이에 위치한 제 1 물질로 형성된 가스킷(204), 및 상기 가스킷과 상기 제 1 접촉 표면 및 상기 제 2 접촉 표면 중 하나 사이에 제 2 물질로 형성된 제 1 필름(400, 402, 404, 406)을 포함하는 구조 내에서 밀봉된다.

Description

밀폐 전자 습식 디바이스{HERMETIC ELECTROWETTING DEVICE}

본 발명은 전자 습식 디바이스, 특히 액체 렌즈, 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전자 습식 디바이스의 2 부분을 밀봉하는 것에 관한 것이다.

가변 초점 액체 렌즈의 다수의 실시예는 공동 양도된 유럽 특허 N°1166157에 기재되어 있다. 본 출원의 도 1은 상기 유럽 특허의 도 12에 대응한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 광학 렌즈는 2개의 절연 투명 플레이트(100 및 102)를 포함한다. 플레이트(102)는 원뿔형 또는 원통형 오목부를 포함하며, 측면부(104)는 디바이스의 광 축(△)에 대해 경사지고, 절연 액체(106) 방울을 수용한다. 투명 플레이트(100)까지 연장하는 챔버의 나머지는 전도성인 제 2 액체(108)로 채워진다. 액체는 혼합될 수 없고, 상이한 굴절률을 갖지만, 거의 동일한 밀도를 갖는다. 투명 전극(110)은 투명 플레이트(102)의 외부 표면 위에 형성된다. 다른 전극(112)은 액체(108)와 접촉하도록 제공된다.

전자 습식 효과로 인해, 전극(110 및 112) 사이에 전압을 인가함으로써, 제 1 액체(106)와 제 2 액체(108) 사이의 경계면의 곡률을 예를 들어 라인 A로 도시된 초기 오목 형태로부터 라인 B로 도시된 볼록 형태로 변경시키는 것이 가능하다. 따 라서, 방울(106)의 영역에서 플레이트(100 및 102)에 수직인 셀을 통과하는 광선은 인가된 전압에 따라 약간 집속될 것이다.

도 1에 도시된 가변 렌즈를 제조할 때, 전극(110)이 전도성 액체(108)로부터 전기적으로 절연되고, 또한 액체가 컨테이너 내에 단단히 밀봉되는 것이 필요하다.

국제 특허 공보 WO 2005/073779는 유체 챔버를 밀봉하기 위해 밀봉 링을 이용하여, 이에 따라 상기 챔버로부터 유체가 누출하는 것을 방지하는 가변 초점 렌즈 패키지를 도시한다.

하지만, 본 출원인은, 그 컨테이너 상에 액체에 의해 가해진 압력이 제조 공정 동안 또는 제조 공정으로 인한 후속 사용 동안, 또는 디바이스가 고온을 받는 경우 매우 높아질 수 있다는 것을 알게 되었다. 부적합한 밀봉이 제공되면, 액체는 렌즈를 빠져 나올 수 있어서, 렌즈의 광학 성능의 저하(degradation)를 초래한다. 그러므로, 액체에 의해 가해진 압력을 견딜 수 있는 특정한 밀봉이 필요하다. 더욱이, 액체(108 및 106)는 특정한 물질에 부식성일 수 있으며, 렌즈를 밀봉하기 위해 많은 물질을 부적절하게 만들어, 사용될 수 있는 물질의 선택을 한정한다.

따라서, 액체에 의해 가해진 압력이 높을 때를 포함하는 렌즈의 수명 동안 누출을 방지하면서, 여전히 렌즈가 쉽게 제조되도록 하는 우수한 밀폐 밀봉을 제공하는 가변 렌즈 하우징 및 그 제조 방법이 필요하다.

본 발명의 하나의 목적은, 상기 필요를 처리하는, 전자 습식 디바이스 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 양상에 따라, 전자 습식 디바이스가 제공되며, 상기 전자 습식 디바이스는 전자 습식에 의해 이동가능한 경계면을 한정하는 제 1 및 제 2 혼합될 수 없는 유체를 포함하며, 상기 액체는, 캡 부분, 베이스 부분, 캡 부분 상의 제 1 접촉 표면과 베이스 부분 상의 제 2 접촉 표면 사이에 위치한 제 1 물질로 형성된 가스킷, 가스킷과 제 1 접촉 표면 및 제 2 접촉 표면 중 하나 사이의 제 2 물질로 형성된 제 1 필름을 포함하는 구조 내에 밀봉된다.

본 발명의 다른 양상에 따라, 제 1 및 제 2 혼합될 수 없는 유체를 포함하는 전자 습식 디바이스를 제조하는 방법이 제공되며, 상기 방법은, 제 1 접촉 표면을 갖는 캡 부분, 제 2 접촉 표면을 갖는 베이스 부분, 및 상기 제 2 접촉 표면과 접촉하는 제 1 측면 및 상기 제 2 표면과 접촉하는 제 2 측면을 갖는 제 1 물질로 형성된 가스킷을 제공하는 단계와, 제 1 접촉 표면, 가스킷의 제 1 측면, 제 2 접촉 표면, 및 가스킷의 제 2 측면 중 적어도 하나 상에 제 2 물질의 적어도 제 1 필름을 형성하는 단계와, 캡 부분과 베이스 부분 사이에 가스킷을 위치시키고, 베이스와 캡 부분 사이에 제 1 및 제 2 유체를 위치시키는 단계와; 가스킷 및 제 1 필름이 내부에 상기 제 1 및 제 2 유체를 밀봉하기 위해 캡 부분과 베이스 부분 사이에 밀봉을 생성하기에 충분히 압축되도록 일정 양의 압력을 가하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 양상에 따라, 가변 초점 렌즈가 제공되며, 상기 가변 초점 렌즈는 전자 습식에 의해 이동가능한 광-집속 경계면을 한정하는, 상이한 굴절률을 갖는 제 1 및 제 2 혼합될 수 없는 유체를 포함하며, 상기 액체는, 캡 부분, 베이스 부분, 상기 캡 부분 상의 제 1 접촉 표면과 베이스 부분 상의 제 2 접촉 표면 사이에 위치한 제 1 물질로 형성된 가스킷, 가스킷과 제 1 접촉 표면 및 제 2 접촉 표면 중 하나 사이에 제 2 물질로 형성된 제 1 필름을 포함하는 구조 내에 밀봉된다.

본 발명의 또 다른 양상에 따라, 광학 조리개가 제공되며, 이것은 접자 습식에 의해 이동가능한 경계면을 한정하는 제 1 및 제 2 혼합될 수 없는 유체를 포함하며, 상기 액체는, 캡 부분, 베이스 부분, 상기 캡 부분 상의 제 1 접촉 표면과 베이스 부분 상의 제 2 접촉 표면 사이에 위치한 제 1 물질로 형성된 가스킷, 상기 가스킷과 제 1 접촉 표면 및 제 2 접촉 표면 중 하나 사이에 제 2 물질로 형성된 제 1 필름을 포함하는 구조 내에 밀봉된다.

본 발명의 다른 양상에 따라, 전술한 바와 같이 전자 습식 디바이스, 가변 초점 렌즈 또는 광학 조리개를 포함하는 카메라 모듈이 제공된다. 본 발명의 다른 양상에 따라, 전술한 카메라 모듈을 포함하는 모바일 전화가 제공된다.

본 발명의 추가 양상, 특징 및 장점은 첨부 도면과 함께 고려될 때 예시적인 바람직한 실시예의 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 알려진 가변 초점 액체 렌즈의 실시예를 도시한 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 가변 초점 액체 렌즈의 실시예의 단면을 도시한 사시도.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 하나의 제조 단계 동안, 도 2의 실시예에 따른 가변 초점 액체 렌즈의 각각 캡 부분, 가스킷 및 베이스 부분을 개략적으 로 도시한 단면도.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 추가 제조 단계 동안, 도 2의 액체 렌즈 실시예의 캡 부분, 가스킷, 및 베이스 부분을 개략적으로 도시한 단면도.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 도 2의 조립된 가변 초점 액체 렌즈를 개략적으로 도시한 단면도.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 가변 초점 렌즈를 갖는 광학 디바이스를 포함하는 모바일 전화의 부분을 도시한 개략도.

명백함을 위해, 도면 전체에, 유사한 참조 번호는 대응하는 특징부에 사용된다. 도면들은 축척대로 도시되지 않았다.

도 2는 가변 초점 액체 렌즈의 일실시예의 단면 사시도를 도시한다. 렌즈(200)는 캡 부분(202), 가스킷(204), 및 베이스 부분(206)을 포함하며, 상기 캡 부분(202)은 베이스 부분(206) 위에 위치하지만, 가스킷(204)에 의해 그로부터 분리된다.

캡 부분(202)은 얇은 전도성 금속 시트로 형성된 금속 캡(208)을 포함하며, 디스크형 유리 윈도우(210)는 예를 들어 접착제에 의해 형성된 밀봉부(212)에 의해 상기 시트에 밀봉된다. 캡은 광이 유리 윈도우(210)를 통과하도록 하는 원형 개구부(214)를 갖는다. 원형 개구부(214)는 렌즈의 광 축(△)에 중심을 두고, 광 축(△)에 수직인 평면상에 있다.

금속 캡(208)의 시트 금속은 광 축(△)에 회전하여 대칭적인 다수의 부분을 갖는 형태로 몰딩되거나 압착된다. 광 축으로부터 바깥쪽으로 이동하면, 금속 캡(208)은, 개구부(214)를 둘러싸고 광 축(△)에 바람직하게 수직인 고리형 플랫 부분(216)을 포함한다. 부분(216)의 내부 표면의 제 1 부분은 윈도우(210)의 외부 표면과 접촉하고, 부분(216)의 내부 표면의 방사상 외부 부분은 윈도우(210) 및 밀봉부(212)의 외부 에지와 접촉한다. 부분(216)의 외부 에지는, 광 축(△)에 평행하게 거의 직각으로 연장하고 부분(216)으로부터 베이스 부분(206)을 향해 연장하는 에지(218)를 형성하도록 굴곡진다. 이러한 에지는 또한 밀봉부(212)와 접촉하는 것이 바람직하다. 이 실시예에 따라, 에지(218)로부터, 실질적으로 "S"형 부분(220)은 광학 축(△)으로부터 연장되어, 광 축(△)에 적어도 실질적으로 수직으로 연장되는 것이 바람직한 추가 고리형 플랫 부분(222)에 에지(218)를 연결시킨다. 이러한 "S"형 부분(220)은, 압력이 렌즈 내부에서 유체에 의해 가해질 때 윈도우(210)의 일부 이동을 허용하지만, 광 축(△)에 평행한 방향으로만 이동하도록 설계된다.

부분(222)으로부터의 직각으로 된 벤드(bend)는 광 축(△)에 적어도 실질적으로 평행하게 연장하는 고리형 림 부분(224)에 연결되며, 이것은 가스킷(204) 및 베이스 부분(206)을 둘러싸는, 렌즈의 외부 림을 형성한다. 금속 캡(208)을 형성하는 금속 시트의 외부 에지인 부분(224)의 단부 부분은 바람직하게 크림핑(crimping)에 의해 광 축(△)쪽으로 영역(226)에서 안쪽으로 굴곡되어, 가스킷(204) 및 베이스 부분(206)을 적소에 유지시킨다. 이러한 크림핑은 바람직하게 렌즈의 전체 원주 주위에서 수행된다. 이러한 에지를 크림핑하는 것은 캡과 베이스 부분 사이에 필요한 압력을 제공하는 한편, 제조 공정을 간단하게 하고 저렴한 비 용을 유지시킨다.

따라서, 금속 캡(208)은 유리 윈도우(210)를 수용하기 위해 부분(216 및 218)으로부터 형성된 돌출한 중앙 하우징과, 가스킷(204) 및 베이스 부분(206)을 수용하기 위해 부분(222 및 224)으로부터 형성된 더 큰 하부 하우징을 포함하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게, 이들 하우징은 "S"형 부분(220)에 의해 분리된다.

바람직하게, 가스킷(204)은 폴리머로 형성되어 있고, 고리형이고 실질적으로 "L"형 단면이어서, "L"의 제 1 레그 또는 림(limb)(228)의 외부 표면은 금속 캡(208)의 고리형 플랫 부분(222)의 내부 표면과 접촉하고 이에 평행하게 놓이고, "L"의 제 2 레그 또는 림(230)의 외부 표면은 금속 캡(208)의 림 부분(224)의 내부 표면과 접촉하고 이에 평행하게 놓여서, 접촉 표면을 증가시킨다. 가스킷(204)에 대한 다른 형태가 가능하며, 예를 들어 몇몇 실시예에서, 가스킷은 제 1 림(228)만을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 림(228, 230)의 내부 표면은 아래에 더 구체적으로 설명되는 바와 같이 베이스 부분(206)의 표면과 접촉한다. 제 2 림(230)의 단부에서의 영역(232)은 금속 캡(208)의 크림핑된 영역(226)에 의해 가해진 압력에 의해 광 축(△)쪽으로 안쪽으로 굴곡지고, 이 지점에서 가스킷(204)의 내부 표면은 베이스 부분(206)의 코너 상에 압력을 가하여, 이를 적소에 유지한다. 제 1 림(228)의 단부 표면(234)은 광 축(△)에 면하고, 렌즈의 내부 챔버에 노출된다.

베이스 부분(206)은 전도성 물질, 바람직하게 금속으로 형성된 고리형 전극(236)을 포함하는 것이 바람직하며, 광 축(△)에 일반적으로 수직으로 위치한 디스크형 유리 윈도우(238)가 전도성 물질에 부착되고, 예를 들어 접착물 또는 접착 제로 된 밀봉부(240)에 의해 밀봉된다. 개구부(242)는 광 축(△)에 중심을 둔 고리형 전극(236)에 형성되어, 광이 렌즈로부터 또는 렌즈쪽으로 유리 윈도우(238)를 통과하도록 한다. 유리 윈도우(238)는 이러한 개구부의 외부에 위치한다. 고리형 전극(236)은 이제 더 구체적으로 설명되는, 광 축(△)에 대해 바람직하게 회전가능하게 대칭적인 다수의 표면을 갖는 링 형태로 몰딩되거나 가공된다.

개구부(242)를 둘러싸는 고리형 전극(206)의 내부 에지(244)는 렌즈에 면하는, 예를 들어 광 축에 대략 45도로 경사진 표면인 것이 바람직하다. 또한 일반적으로 광 축(△)에 수직인 고리형 플랫 부분(246)은 에지(244)에 인접하고 이를 둘러싸며, 다시 렌즈에 면하고 에지(244)에 거의 평행한 추가 경사진 에지는 이에 인접한다. 고리형 플랫 표면(250)은 경사진 에지(248)에 인접하고 이를 둘러싸며, 상기 고리형 플랫 표면의 내부 표면은 렌즈의 내부 챔버에 노출되고, 외부 표면은 가스킷(204)의 림(228)의 내부 표면과 접촉한 제 1 접촉 표면을 제공한다. 광 축(△)에 일반적으로 평행한 에지 표면(252)은 표면(250)에 인접하고, 이러한 에지 표면(252)은 바람직하게 가스킷(204)의 림(230)의 내부 표면과 접촉하는 제 2 접촉 표면을 제공한다. 에지 표면(252)에 인접한 고리형 플랫 외부 표면(254)은 렌즈로부터 향하고, 광 축(△)쪽으로 다시 연장한다. 에지 표면(252)과 외부 표면(254) 사이의 일반적으로 직각 코너는 바람직하게 가스킷(204)의 내부 영역과 접촉하는 코너이다. 외부 표면(254)에 인접하는 추가 표면(256)은 광 축(△)에 일반적으로 평행한 렌즈로부터 연장하고, 표면(256)에 인접하여, 광 축(△)에 일반적으로 수직인 고리형 표면(258)은 광 축(△)쪽으로 안쪽으로 연장한다. 방사상 안쪽으로 면하 는 표면(260)은 표면(258)에 인접한 광 축(△)에 일반적으로 평행하고, 렌즈의 내부 챔버쪽으로 다시 연장한다. 표면(260)은 또한 광 축(△)에 일반적으로 수직인 고리형 플랫 표면(262)에 인접하고, 이러한 고리형 플랫 표면(262)은 고리형 전극의 내부 에지에서의 에지(244)에서 종료한다. 표면(262)의 방사상 내부 부분은 유리 윈도우(238)와 접촉하고, 표면(262)의 방사상 외부 부분은 윈도우(238)를 적소에 고정시키는 밀봉부(240)와 접촉한다.

따라서, 고리형 전극(236)은 바람직하게 윈도우(238)를 수용하기 위한 접촉 표면(260, 262)과, 아래에 더 구체적으로 설명될, 제 1 유체 방울을 수용하기 위한 경사진 에지(244)와, 가스킷(204)의 내부 표면과 접촉하기 위한 제 1 및 제 2 표면(250, 252)과, 가스킷(204)의 굴곡진 부분(232)과 접촉하기 위한 표면(252 및 254) 사이의 코너를 포함하여, 이를 통해 고리형 전극(236)을 적소에 유지시킨다.

도 2에 도시되지 않았지만, 렌즈(200)는 윈도우(210 및 238) 사이에 형성된 내부 챔버 내에 제 1 및 제 2 혼합될 수 없는 유체를 포함한다. 유전성인 제 1 유체 방울은 유리 윈도우(238)의 표면상에 전극(236)의 개구부(242)를 덮도록 위치된다. 예를 들어 이러한 유체는 기름을 포함한다. 상기 방울의 에지는 바람직하게 전극(236)의 한 쌍의 표면(244) 내에 놓인다. 예를 들어 전도성인 제 2 유체는 소금과 같은 전해질로 혼합된 물을 포함하고, 챔버의 나머지 체적을 채운다. 제 1 및 제 2 유체 중 어느 것도 아래에 더 구체적으로 설명되는 바와 같이, 절연 층으로 덮이는 전극(236)의 노출된 표면과 직접 접촉하지 않게 된다. 제 2 전도성 유체는 내부 챔버에 노출되는 금속 캡(208)의 "S"형 영역(220)과 접촉하여, 그와 전기적 접촉을 이루게 된다.

동작시, 렌즈는 도 1의 디바이스와 유사한 방식으로 작용한다. 바람직하게 진동하는 전압은 전극(236)과 금속 캡(208) 사이에 인가되고, 금속 캡(208)은 제 2 전극으로서 작용하고, 전도성 유체와 접촉하게 된다. 이러한 전압은, 물을 통해 에지(244)의 습윤성을 증가시키는 전자 습식 효과로 인해 제 1 유체와 제 2 유체 사이의 경계면의 곡률을 변경시킨다. 제 1 및 제 2 유체는 상이한 굴절률을 가져서, 광은 그 경계면에서 굴절된다. 광은 윈도우(210 및 238)를 통과하여, 유체 사이의 경계면을 통과한다. 이 실시예에서, 전극(236)은, 경계면의 에지가 에지(244)를 남기도록 설계되지 않기 때문에 도 1에서 전극(110)의 경우에서와 같이 방울 아래에 윈도우(238)의 유리 표면에 걸쳐 연장하는 것이 필요하지 않다.

금속 캡(208)과 전극(236) 사이의 밀봉은 어떠한 누출 없이도 제 1 및 제 2 유체를 포함하기 위해 매우 강력한 것이 필요하다. 이것은 금속 캡(208)과 전극(236) 사이에 삽입된 폴리머 가스킷(204)을 제공함으로써 부분적으로 달성된다. 그러나, 본 출원인은, 가스킷(204) 자체가 특히, 제조 공정 동안 또는 디바이스가 고온을 받는 경우, 가스킷의 측면 주위에서 약간의 누출을 초래할 수 있다는 것을 알게 되었다.

본 발명에 따라, 필름은 가스킷(204)의 표면과, 접촉이 이들 표면 사이에 이루어지는 캡 및/또는 베이스 부분의 접촉 표면 사이에 형성된다. 필름은 가스킷을 구성하는 물질의 기계적 특성(예를 들어, 경도, 장력, 신장도)과 다른 기계적 특성을 갖는 물질로 만들어진다. 유리하게, 필름은 폴리머 필름이다. 본 출원인은, 상 이한 기계적 특성의 상기 필름을 형성하는 것이 금속 캡(208) 및/또는 전극(236)과 가스킷(204)의 접촉 표면 사이의 접촉을 증가시킨다는 것을 알게 되었다. 사실상, 금속 캡(208) 및 전극(236)과의 가스킷(204)의 접촉 표면은 이들 표면의 강도로 인해 완전히 접촉되지 못하여, 액체 또는 공기가 느리게 통과할 수 있는 작은 채널을 초래하고, 모세관 작용으로 인해 가스킷의 측면 주위에 약간의 누출을 야기하게 된다.

도 2의 가변 초점 액체 렌즈, 그리고 특히 가스킷 및 폴리머 필름을 형성하는 단계는 이제 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명될 것이다.

도 3a 내지 도 3c는, 각각 디바이스의 제조 동안 한 단계로 디바이스(200)의 캡 부분(202), 가스킷(204) 및 베이스 부분(206)의 단면도를 도시한다.

도 3a를 참조하면, 금속 캡(208)은 스테인리스 강과 같은 금속 합금 시트로 형성되고, 아직 크림핑되지 않으므로 직선인 림 부분(224)과, 플랫 부분(222)과, 리플된(rippled) "S"형 부분(220)과, 플랫 부분(216) 및 개구부(214)를 갖는 형태로 압착된다. 이들 특징부는 도 2와 관련하여 설명된 방식으로 바람직하게 배열되므로, 이러한 배열은 다시 설명되지 않을 것이다. 유리 윈도우(210)는 접착 밀봉부(212)와의 위치에 접착되며, 이러한 접착 밀봉부는 부분(218 및 216)의 내부 측면과 접촉한다.

도 3b를 참조하면, 가스킷(204)은 바람직하게 폴리머 물질로 되어 있고, 몰딩되거나 가공되어, 도 2와 관련하여 설명된 바와 같이 대략 "L"-형 단면을 갖는 링을 형성한다. 가스킷은 제 1 및 제 2 레그 또는 림(228 및 230)을 포함한다. 전 체 10mm 렌즈 직경을 가정하면, 림(228)은 두께가 거의 0.5mm이고, 림(230)은 두께가 거의 0.2mm이다. 제 1 및 제 2 림(228, 230) 사이의 외부 코너에서, 직각 코너는 바람직하게 제거되어, 예를 들어 경사지거나 기울어진 에지를 남겨두어, 가스킷은 금속 캡(208)의 부분(224 및 222)의 내부 두께 내에 더 쉽게 맞춰질 것이다.

도 3c는 베이스 부분(206)을 도시하는데, 베이스 부분(206)은 스테인리스 강과 같은 금속 합금으로 형성된 고리형 전극(236)을 포함하고, 바람직하게 다시 구체적으로 설명되지 않을 도 2와 관련하여 설명된 형태로 몰딩되거나 가공된다. 그러나, 도면에서 알 수 있듯이, 가스킷의 내부 표면과 접촉하는, 접촉 표면(250 및 252) 사이의 코너는 표면 사이에 우수한 접촉을 보장하도록 제거된다. 윈도우(238)는 바람직하게 밀봉부(240)를 제공하기 위해 고리형 전극(236)의 표면(262)에 접착된다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 예를 들어 폴리머인 절연 층(300)은 베이스 부분(206)의 상부 및 측면, 즉 표면(256, 254, 252, 250, 248, 246, 244)에 그리고 윈도우(238)의 표면에 걸쳐 적용되어, 전자 습식이 효과적인 것을 보장하게 된다.

도 4a 내지 도 4c는, 각각 캡 부분(202), 가스킷(204) 및 베이스 부분(206) 상에 소프트 폴리머 코팅의 형성을 도시한다. 밀봉이 이들 표면 중 단지 하나 위로의 필름의 적용에 의해 개선되기 때문에, 폴리머 코팅이 이들 모든 표면상에 형성될 필요가 없다는 것이 주지되어야 한다. 그러나, 더 바람직하게, 코팅은 가스킷(204)의 양쪽 측면에 형성되어, 가스킷과 캡 및 베이스 부분 모두 사이에 우수한 밀봉을 보장하게 된다.

도 4a를 참조하면, 소프트 폴리머 코팅(400)은, 가스킷(204)과 접촉하는 금 속 캡(208)의 노출된 내부 표면, 즉 부분(224 및 222)의 내부 표면 위에, 그리고 "S"형 부분(220)의 내부 부분의 적어도 일부분 상에 적용된다.

도 4b를 참조하면, 가스킷(204)은 각각 소프트 폴리머 코팅(402 및 404)을 갖는 외부 및 내부 표면 모두 상에 코팅된다. 이들은 각각 금속 캡(208) 및 베이스 부분(206)과 접촉할 영역이다.

도 4c를 참조하면, 폴리머 코팅(406)은 절연 층(300) 위에서, 고리형 전극(236)의 외부 에지 표면(252) 및 상부 표면(250)에 적용된다. 이들 표면은 디바이스가 조립될 때 가스킷(204)과 접촉할 표면이다.

가스킷과 캡 부분 및/또는 베이스 부분의 접촉 표면 사이에 필름을 형성하는 것은 전술한 바와 같이 필름이 코팅에 의해 만들어질 수 있기 때문에 제조 공정을 더 복잡하게 하지 않고도 밀봉을 향상시키고, 추가적인 기계 부품이 제공될 필요가 없다.

도 5에 도시된 바와 같이, 렌즈 성분은 이 때 조립되고, 조립 동안 유체는 렌즈 내에 밀봉된다. 이것은 바람직하게 제 1 절연 유체(500)의 필요한 양의 방울을 에지(244) 내의 위치에 주입하는 한편, 캡 부분(202), 가스킷(204) 및 베이스 부분(206)을 제 2 전도 유체(502)에 담금으로써 달성될 수 있다. 가스킷(204)은 베이스 부분(206) 위의 위치에 위치되고, 그런 후에 베이스 부분(206) 및 가스킷(204)은 캡 부분(202) 내의 위치에 위치된다. 대안적으로, 가스킷(204)은 캡 부분(202) 내부의 위치에 위치될 수 있고, 그런 후에 베이스 부분(206)은 캡 부분(202) 내부에 위치될 수 있다. 유체(502)에 여전히 담겨져 있는 동안, 압력은 캡 부분과 베이스 부분 사이에 적용되어, 가스킷(204)은 캡과 베이스 사이에 압착되고, 소프트 폴리머 코팅(400, 402, 404 및 408)은, 바람직하게 변형하여 가스킷과 캡 및 베이스 부분 사이에 타이트한 밀봉을 생성하는 충분한 압력을 받는다. 이러한 압력이 적용되지만, 금속 캡(208)의 영역(226)은 크림핑되어, 베이스 부분을 적소에 로킹(locking)된다. 대안적으로, 크림핑만이 베이스 부분과 캡 부분 사이에 필요한 압력을 제공할 수 있어, 소프트 폴리머 코팅을 변형하고 밀봉을 생성한다.

도 5는, 전극 사이에 어떠한 전압도 인가되지 않을 때(라인 A)와, 전극 사이에 전압이 인가될 때(라인 B)가 도시된, 유체(500)를 갖는 조립된 렌즈의 단면도를 도시한다. 폴리머 코팅(400, 402, 404, 406)은 또한 가스킷(204)과 캡 부분(202) 및 베이스 부분(206) 사이에 밀봉을 제공하도록 도시된다.

가스킷 및 폴리머 코팅의 절대값 및 상대적인 경도값은 우수한 밀봉을 생성하는 것에 기여할 수 있다. 바람직하게, 소프트 폴리머 코팅이 제공되며, 이러한 소프트 폴리머 코팅은 충분히 소프트하여, 변형되고, 압력이 베이스 부분과 캡 부분 사이에 생성될 때 밀폐 밀봉을 생성하게 된다. 이러한 폴리머 코팅에 대한 20 내지 40의 범위에서의 쇼어 경도(shore hardness)(A)는 잘 작용하는 것으로 판명되고, 여기서 쇼어 경도(A)는 유형 A 듀로미터(durometer)를 이용하는 경도의 쇼어 측정치이다. 폴리머는 엘라스토머, 특히 화학적 저항을 개선시키기 위해 플루오르화 엘라스토머일 수 있다. 예를 들어, Sifel(Shin-Etsu에 의해 상업화된, 단자 실리콘 교차-결합 그룹을 갖는 페르플루오르폴리에테르(perfluoropolyether) 백본을 갖는 폴리머)과 같은 플루오르엘라스토머가 사용되어, 예를 들어 HFE7200 (3M) 또 는 희석제 S-100(Shin Etsu) 또는 등가 제품을 포함할 수 있는 플루오르화 용매에서의 희석에 의해, 두께 10 내지 30mm의 얇은 균일한 필름에 적용된다. 코팅은 렌즈의 유체와 화학적으로 호환되어, 사용할 동안 저하되지 않을 것이다. 대안적인 실시예에서, 코팅은 다른 유형의 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, Dupont로부터의 상표 Viton의 약간의 등급과 같은 플루오르카본 FKM(플루오르엘라스토머)이 사용될 수 있다. 대안적으로, EPDM(에틸렌-프로필렌-디엔-모노머), 또는 실리콘 또는 플루오르실리콘의 유형이 사용될 수 있다.

가스킷(204)은 바람직하게 40 내지 70의 범위에 있는 쇼어 경도(D)를 갖고, 여기서 쇼어 경도(D)는 유형 D 듀로미터를 이용하는 경도의 쇼어 측정치이다. 가스킷은 크림핑 동안 영역(226)에서 금속 캡(208)의 압력에 의해 변형되도록 충분히 소프트해야 하고, 렌즈에 사용된 액체에 화학적으로 내성이 있어야 한다. 그러나, 소프트 폴리머 코팅 상에 충분한 압력을 가하여, 소프트 폴리머가 타이트한 밀봉을 생성하게 변형되도록 충분히 강해야 한다.

더욱이, 가스킷은 렌즈의 액체에 대해 1% 미만의 흡수 레벨을 가져야 하고, 이에 따라 렌즈의 수명 동안 흡수되는 액체에서 분해된 어떠한 액체 또는 화학 물질도 피할 수 있게 된다. 특히 화학 물질의 흡수는, 예를 들어 액체의 형식(formulation)에서의 변화로 인해 렌즈의 비-안정 성능을 초래한다. 가스킷은 PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌)로 형성될 수 있고, 예를 들어 상표명 TEFLON(Dupont de Nemours가 제작함)의 몇몇 등급이 사용될 수 있다. 대안적으로, 가스킷은 세라믹 물질 또는 복합 물질로 구성될 수 있다.

도 6은 도 2의 실시예에 따라 가변 초점 길이의 렌즈(200)를 병합하는 광학 디바이스(600)의 일례를 개략적인 형태로 도시한다. 광학 디바이스는 가변 초점 렌즈(200) 및 고정된 렌즈의 그룹(620)을 고정하는 마운트(610)를 포함한다. 광학 디바이스는 렌즈(200)를 제어하는 제어 블록(640)을 더 포함하고, 제어 블록(640)은 연결부(650, 660)를 통해 렌즈(200)의 전극에 연결된다. 광학 센서 어레이(630)는 렌즈(200 및 620)를 통해 수신된 이미지를 포착하기 위해 제공된다.

광학 디바이스(600)는 많은 다양한 시스템에 병합될 수 있고, 여기서 예를 들어 모바일 전화, 내시경 시스템 등과 같은 소형화 가변 초점 길이 광학 디바이스가 필요하다.

가변 초점 렌즈의 실시예는 본 출원인의 이름으로 공동 계류중인 유럽 특허 번호 05111183에 기재된다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따라, 액체 렌즈 하우징은 유리하게 가스킷에 의해 분리된 캡 부분 및 베이스 부분을 포함하고, 가스킷과 캡 및 베이스 사이의 접촉 표면 중 적어도 하나가 가스킷을 형성하는 물질보다 유리하게 더 소프트한 폴리머 코팅을 갖는다. 반면에 그러한 렌즈 및 그 제조 방법의 여러 바람직한 실시예는 도면을 참조하여 설명되며, 다수의 대안 또는 변형은 당업자에게 명백할 것이다.

설명된 본 발명의 예시적인 실시예가 가변 렌즈의 정황에 있지만, 본 발명은 액체를 포함하기 위해 밀봉이 요구되는 모든 전자 습식 디바이스에 유용하다. 예를 들어, 액체 광학 조리개는 본 명세서에 설명된 방법에 따라 밀봉될 수 있다.

몇몇 설명된 실시예에서, 박막이 가스킷(204)과, 베이스 및 캡 부분의 접촉 표면 모두에 적용되지만, 약간 더 두꺼운 필름이 제공되면, 이것은 가스킷과 각 접촉 표면 사이에 한번 적용될 필요가 있다. 예를 들어, 폴리머 코팅은 캡 및 베이스 부분이 아닌 가스킷의 내부 및 외부 표면에만 적용될 수 있다. 대안적으로, 폴리머 코팅은 가스킷이 아닌 캡 및 베이스 부분 상의 접촉 표면상에만 적용될 수 있다. 더욱이, 가스킷과 베이스 또는 캡의 다른 접촉 표면 중 하나 사이에 적용된 단일 필름만이 디바이스의 개선된 밀폐를 제공할 것이다.

렌즈의 윈도우(210 및 238)가 도면의 실시예에서 직사각형 단면을 가져, 렌즈에 입사하는 광에 대한 중성적 광학 특성을 갖지만, 대안적인 실시예에서, 이들 윈도우의 하나 또는 모두가 자체적으로 볼록 또는 오목 렌즈일 수 있다.

금속 캡(208), 가스킷(204) 및 고리형 전극(236)의 형태에 대한 바람직한 실시예가 설명되었지만, 이들 형태에 대한 많은 대안은 가능하며, 한편 설명된 실시예의 일부 또는 모든 장점을 유지한다. 더욱이, 캡 및 베이스 부분은 함께 크림핑될 필요가 없지만, 압착될 수 있고, 예를 들어 접착제와 같은 고정 메커니즘으로 함께 유지되고, 몇몇 다른 방식으로 함께 용접되거나 고정될 수 있다. 그러나, 크림핑은 힘을 받아 캡 및 베이스 부분을 함께 고정하는 저렴하고 효율적인 수단의 장점을 제공한다.

도면에서 렌즈 실시예는 일반적으로 수 mm의 범위에서의 두께를 갖지만, 대안적인 실시예에서, 요건에 따라 이것보다 더 작거나 더 클 수 있다. 가스킷 및 렌즈의 다른 구성요소의 치수는 또한 렌즈의 전체 크기에 기초하여 변할 것이다.

가스킷 및 폴리머 필름의 근사치 경도는 예로서 제공되지만, 특정한 상황에서, 더 단단하거나 더 부드러운 물질이 사용될 수 있다. 가스킷은 바람직하게 비-엘라스토머이고, 폴리머 필름은 바람직하게 엘라스토머이다; 그러나 특정 실시예에서, 가스킷은 엘라스토머일 수 있고, 폴리머 필름은 비-엘라스토머이다.

따라서 본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예가 설명되었지만, 다양한 변경, 변형 및 개선점은 당업자에게 쉽게 발생할 것이다. 그러한 변경, 변형 및 개선점은 본 발명의 범주 내에 있도록 의도된다. 따라서, 이전 설명은 단지 예에 불과하고, 한정되는 것으로 의도되지 않는다. 본 발명은 다음의 청구범위 및 그 등가물에 한정된 것에만 제한된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 전자 습식 디바이스, 특히 액체 렌즈, 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 전자 습식 디바이스의 2 부분을 밀봉하는 것 등에 이용된다.

Claims (22)

1. 전자 습식 디바이스로서, 전자 습식에 의해 이동가능한 경계면을 한정하는 제 1 및 제 2 혼합될 수 없는 유체(500, 502)를 포함하고, 액체는,

   캡 부분(202);

   베이스 부분(206);

   상기 캡 부분 상의 제 1 접촉 표면(222, 224)과 상기 베이스 부분 상의 제 2 접촉 표면(250, 252) 사이에 위치한 제 1 물질로 구성된 가스킷(204);

   상기 가스킷과, 상기 제 1 접촉 표면과 상기 제 2 접촉 표면 사이에 제 2 물질로 형성된 제 1 필름(400, 402, 404, 406)을

   포함하는 구조 내에 밀봉되는, 전자 습식 디바이스.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 물질은 제 1 폴리머 물질로 구성되고, 상기 제 2 물질은 제 2 폴리머 물질로 구성되는, 전자 습식 디바이스.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 물질은 상기 제 2 물질보다 안정도가 높은, 전자 습식 디바이스.
4. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 필름(400, 402)은 상기 가스킷(204)과 상기 제 1 접촉 표면(222, 224) 사이에 형성되고, 상기 가스킷과 상기 제 2 접촉 표면(250, 252) 사이에 상기 제 2 물질로 형성된 제 2 필름(404, 406)을 더 포함하는, 전자 습식 디바이스.
5. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 필름(400, 402)은 상기 가스킷(204)의 제 1 측면 및 상기 제 1 접촉 표면(222, 224) 중 적어도 하나에 도포된 폴리머 코팅으로 만들어지고, 상기 제 2 필름(404, 406)은 상기 가스킷의 제 2 측면 및 상기 제 2 접촉 표면(250, 252) 중 적어도 하나에 도포된 폴리머 코팅으로 만들어지는, 전자 습식 디바이스.
6. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 필름(400, 402, 404, 406)은 20 내지 40의 범위에 있는 쇼어 경도(Shore hardness)(A)를 갖는, 전자 습식 디바이스.
7. 제 1항에 있어서, 상기 가스킷(204)은 40 내지 70의 범위에 있는 쇼어 경도(D)를 갖는, 전자 습식 디바이스.
8. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 물질은 플루오르화 엘라스토머(fluorinated elastomer)를 포함하는, 전자 습식 디바이스.
9. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 필름(400, 402, 404, 406)은 단자 실리콘 교차-결합 그룹을 갖는 페르플루오르폴리에테르(perfluoropolyether) 백본을 갖는 폴리 머를 포함하는, 전자 습식 디바이스.
10. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 물질은 비-엘라스토머로 구성되는, 전자 습식 디바이스.
11. 제 1항에 있어서, 상기 가스킷(204)은 PTFE로 형성되는, 전자 습식 디바이스.
12. 제 1항에 있어서, 상기 캡 부분(202)은 크림핑되어(crimped), 상기 베이스 부분에 고정되는, 전자 습식 디바이스.
13. 제 1항에 있어서, 상기 가스킷(204)은 고리형 형태를 갖고, 본질적으로 "L"형 단면을 갖는, 전자 습식 디바이스.
14. 제 1 및 제 2 혼합될 수 없는 유체(500, 502)를 포함하는 전자 습식 디바이스를 제조하는 방법으로서,

    제 1 접촉 표면(222, 224)을 갖는 캡 부분(202), 제 2 접촉 표면(250, 252)을 갖는 베이스 부분(206), 및 상기 제 1 접촉 표면과 접촉하기 위한 제 1 측면과 상기 제 2 표면과 접촉하기 위한 제 2 측면을 갖는 제 1 물질로 형성된 가스킷(204)을 제공하는 단계와;

    상기 제 1 접촉 표면, 상기 가스킷의 상기 제 1 측면, 상기 제 2 접촉 표면, 및 상기 가스킷의 상기 제 2 측면 중 적어도 하나 상에 제 2 물질의 적어도 제 1 필름(400, 402)을 형성하는 단계와;

    상기 캡 부분과 상기 베이스 부분 사이에 상기 가스킷을 위치시키고, 상기 베이스와 캡 부분 사이에 상기 제 1 및 제 2 유체를 위치시키는 단계와;

    상기 가스킷 및 상기 제 1 필름이 내부에 상기 제 1 및 제 2 유체를 밀봉하기 위해 상기 캡 부분과 상기 베이스 부분 사이에 밀봉을 생성할 정도로 충분히 압착되는 양의 압력을 가하는 단계를

    포함하는, 전자 습식 디바이스를 제조하는 방법.
15. 제 14항에 있어서, 상기 제 1 물질은 상기 제 2 물질보다 안정도가 더 높은, 전자 습식 디바이스를 제조하는 방법.
16. 제 14항에 있어서, 상기 적어도 제 1 필름(400, 402, 404, 406)은 용액으로 희석된 폴리머를 도포함으로써 형성되는, 전자 습식 디바이스를 제조하는 방법.
17. 제 14항에 있어서, 상기 압력을 가하는 단계는 상기 베이스 부분(206)에 고정되도록 상기 캡 부분(202)을 크림핑하는 단계를 포함하는, 전자 습식 디바이스를 제조하는 방법.
18. 제 14항에 있어서, 상기 적어도 제 1 필름(400, 402)을 형성하는 상기 단계는 상기 제 1 접촉 표면(222, 224) 및 상기 가스킷(204)의 상기 제 1 측면 중 적어도 하나 상에 상기 제 1 필름을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제 2 접촉 표면(250, 252) 및 상기 가스킷(204)의 상기 제 2 측면 중 적어도 하나 상에 상기 제 2 필름을 형성하는 단계를 포함하는 제 2 필름(404, 406)을 형성하는 단계를 더 포함하는, 전자 습식 디바이스를 제조하는 방법.
19. 가변 초점 렌즈로서, 전자 습식에 의해 이동가능한 광-집속 경계면을 한정하는, 상이한 굴절률을 갖는 제 1 및 제 2 혼합될 수 없는 유체(500, 502)를 포함하고, 액체는,

    캡 부분(202);

    베이스 부분(206);

    상기 캡 부분 상의 제 1 접촉 표면(222, 224)과 상기 베이스 부분 상의 제 2 접촉 표면(250, 252) 사이에 위치한 제 1 물질로 형성된 가스킷(204);

    상기 가스킷과, 상기 제 1 접촉 표면 및 상기 제 2 접촉 표면 중 하나 사이에 제 2 물질로 형성된 제 1 필름(400, 402, 404, 406)을

    포함하는 구조 내에 밀봉되는, 가변 초점 렌즈.
20. 광학 조리개로서, 전자 습식에 의해 이동가능한 광-집속 경계면을 한정하는, 상이한 굴절률을 갖는 제 1 및 제 2 혼합될 수 없는 유체(500, 502)를 포함하고, 액체는,

    캡 부분(202);

    베이스 부분(206);

    상기 캡 부분 상의 제 1 접촉 표면(222, 224)과 상기 베이스 부분 상의 제 2 접촉 표면(250, 252) 사이에 위치한 제 1 물질로 형성된 가스킷(204);

    상기 가스킷과, 상기 제 1 접촉 표면 및 상기 제 2 접촉 표면 중 하나 사이에 제 2 물질로 형성된 제 1 필름(400, 402, 404, 406)을

    포함하는 구조 내에 밀봉되는, 광학 조리개.
21. 제 1항의 전자 습식 디바이스, 또는 제 19항의 가변 초점 렌즈, 또는 제 20항의 광학 조리개를 포함하는 카메라 모듈.
22. 제 21항의 카메라 모듈을 포함하는 모바일 전화.

Images