KR20110112598A - Method of sealing the liquid in the liquid lens using hydrophobic layer and liquid lens - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액체 렌즈의 액체 봉합 방법에 관한 것이다. 상기 액체 봉합 방법은, 캐비티를 갖는 본체의 하부에 하부 기판을 접합하여 캐비티의 하부면을 밀봉하는 단계; 본체의 캐비티에 액체를 주입하는 단계; 액체가 주입된 캐비티와 대향되는 영역에는 친수성막이 형성되고, 상기 친수성막의 가장자리로부터 일정 범위의 영역은 소수성막으로 형성되는 상부 기판을 제작하는 단계; 및 친수성막이 형성된 영역과 캐비티의 상부가 결합되도록 본체의 상부에 상부 기판을 접합하여 캐비티의 상부면을 밀봉하는 단계;를 구비한다. The present invention relates to a method of liquid sealing of a liquid lens. The liquid sealing method includes bonding a lower substrate to a lower portion of a body having a cavity to seal a lower surface of the cavity; Injecting liquid into the cavity of the body; Manufacturing an upper substrate in which a hydrophilic film is formed in a region facing the cavity into which the liquid is injected, and a range of a region is formed of a hydrophobic film from an edge of the hydrophilic film; And sealing an upper surface of the cavity by bonding an upper substrate to an upper portion of the main body so that the region where the hydrophilic film is formed and the upper portion of the cavity are coupled to each other.

Description

소수성막을 이용한 액체 렌즈의 액체 봉합 방법 및 액체 렌즈{Method of sealing the liquid in the liquid lens using hydrophobic layer and Liquid lens}Method of sealing the liquid in the liquid lens using hydrophobic layer and Liquid lens

본 발명은 액체렌즈의 액체 봉합 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 패터닝된 소수성막 및 친수성막을 갖는 상부기판을 이용하여 액체렌즈의 캐비티를 밀봉하는 액체 봉합 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a liquid sealing method of a liquid lens, and more particularly, to a liquid sealing method for sealing a cavity of a liquid lens by using an upper substrate having a patterned hydrophobic film and a hydrophilic film.

일반적으로 고성능의 디지탈 카메라의 렌즈모듈은 유리로 만든 광학렌즈와 이 광학렌즈를 구동시키는 렌즈 구동장치로 구성되어 있다. 이러한 렌즈모듈은 광학렌즈의 초점 및 배율을 조절하기 위해, 렌즈 구동장치를 이용하여 여러 장의 광학렌즈 사이의 위치를 조절한다. 이와 같이, 종래의 고성능 디지털카메라는 초점 및 배율을 조절하기 위한 렌즈 구동장치를 장착해야 하기 때문에 디지탈카메라의 부피가 커지는 것을 피할 수 없었고, 고성능 디지탈카메라를 소형화하는 것이 어려웠다. Generally, a lens module of a high performance digital camera is composed of an optical lens made of glass and a lens driving device for driving the optical lens. In order to adjust the focus and magnification of the optical lens, the lens module adjusts the position between the plurality of optical lenses using a lens driving device. As described above, since the conventional high performance digital camera must be equipped with a lens driving device for adjusting the focus and magnification, it is inevitable to increase the volume of the digital camera, and it is difficult to miniaturize the high performance digital camera.

그래서, 최근, 렌즈 구동장치를 사용하지 않고 렌즈의 초점 및 배율의 조정이 가능한 액체렌즈가 개발되었다. 액체렌즈는 전기습윤(electrowetting) 현상에 의하여 액체방울의 곡률이 조정됨으로써 초점거리가 조절된다.Thus, recently, liquid lenses capable of adjusting the focus and magnification of the lens without using the lens driving apparatus have been developed. In the liquid lens, the focal length is adjusted by adjusting the curvature of the droplet by the electrowetting phenomenon.

전술한 액체렌즈의 제작 과정 중 최종 패키지 단계는 소자의 캐비티내에 액체 주입후 이를 밀봉하는 과정이다. 액체를 소자의 캐비티안에 봉합하는 과정에서, 캐비티내에 공기가 갇혀 기포를 형성하거나, 패키징 기판의 친수 성질 및 기판과 소자간의 미세한 공간 형성으로 인한 모세관 현상으로 액체가 캐비티밖으로 유출됨으로써, 캐비티의 완전한 밀봉이 어려운 문제점이 있다. 이와 같이, 전술한 액체 봉합 과정은 상당히 까다로운 기술인 반면, 일반적으로 잘 공개되어 있지 않은 실정이다. The final package step of the manufacturing process of the liquid lens described above is a process of sealing the liquid after injection into the cavity of the device. In the process of sealing the liquid into the cavity of the device, air is trapped in the cavity to form bubbles, or the liquid flows out of the cavity due to the capillary phenomenon caused by the hydrophilic nature of the packaging substrate and the formation of microcavity between the substrate and the device, thereby completely sealing the cavity. There is this difficult problem. As such, the liquid closure process described above is a fairly demanding technique, while generally not well known.

도 1은 종래의 액체렌즈의 액적 봉합 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 액체렌즈(10)는 액체를 담는 캐비티(Cavity;100)에 수백 마이크로 높이의 벽(120)을 쌓은 후 상부 기판(110)을 덮으면서 액체('a')가 캐비티로부터 넘치도록 허용함으로써, 캐비티내에 기포 포획을 방지하며 접착제로 밀봉한다. 이러한 종래의 방법은 액적 밀봉을 위한 추가적인 공정이 소요되며 소자의 크기가 커지는 단점이 있다. 1 is a cross-sectional view for explaining a liquid droplet sealing method of a conventional liquid lens. Referring to FIG. 1, the conventional liquid lens 10 stacks a wall 120 of several hundreds of micro heights in a cavity 100 containing liquid, and then covers the upper substrate 110 with the liquid 'a'. By allowing it to overflow from the cavity, air bubbles are trapped in the cavity and sealed with an adhesive. This conventional method requires an additional process for droplet sealing and has the disadvantage of increasing the size of the device.

종래의 또 다른 액체렌즈의 액적 봉합법은 액체속에 소자를 담근 후 오일과 같은 타겟 액체를 주입하는 방법이다. 하지만, 이러한 방법은 액체내에서 소자와 기판을 체결하여야 하므로 공정이 어렵고 액체를 제어하기 어려운 문제점이 있다.
The conventional liquid sealing method of the liquid lens is a method of injecting a target liquid such as oil after immersing the device in the liquid. However, this method has a problem in that the process is difficult and the liquid is difficult to control because the device and the substrate must be fastened in the liquid.

전술한 기술적 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 표면에 패터닝된 소수성막과 친수성막을 갖는 상부 기판을 이용함으로써 간결하면서도 확실하게 봉합할 수 있는 액체 렌즈의 액체 봉합 방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention for solving the above technical problem is to provide a liquid sealing method of a liquid lens that can be simply and securely sealed by using an upper substrate having a hydrophobic film and a hydrophilic film patterned on a surface thereof.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징은, 액체가 주입된 캐비티를 갖는 본체, 본체의 하부를 밀봉하는 하부기판 및 본체의 상부를 밀봉하는 상부 기판을 구비하는 액체 렌즈의 액체 봉합 방법에 관한 것으로서, 상기 액체 봉합 방법은, 캐비티를 갖는 본체의 하부에 하부 기판을 접합하여 캐비티의 하부를 밀봉하는 단계; 본체의 캐비티에 액체를 주입하는 단계; 기판의 표면 중 액체가 주입된 캐비티와 대향되는 영역에는 친수성막이 형성되고, 기판의 표면 중 상기 친수성막의 가장자리로부터 일정 범위의 영역에는 소수성막이 형성된 상부 기판을 제작하는 단계; 및 상부기판의 친수성막과 캐비티의 상부가 결합되도록 본체의 상부에 상부 기판을 접합하여 캐비티의 상부면을 밀봉하는 단계;를 구비한다. A first aspect of the present invention for achieving the above technical problem is a liquid seal of a liquid lens having a body having a cavity in which a liquid is injected, a lower substrate sealing the lower portion of the body and an upper substrate sealing the upper portion of the body A liquid sealing method, comprising: bonding a lower substrate to a lower portion of a body having a cavity to seal a lower portion of the cavity; Injecting liquid into the cavity of the body; Manufacturing an upper substrate on which a hydrophilic film is formed in a region of the surface of the substrate facing the cavity into which the liquid is injected, and in which a hydrophobic film is formed in a region of the surface of the substrate from an edge of the hydrophilic film; And sealing the upper surface of the cavity by bonding the upper substrate to the upper portion of the main body such that the hydrophilic film of the upper substrate and the upper portion of the cavity are coupled to each other.

전술한 제1 특징에 따른 액체 봉합 방법에 있어서, 상부 기판을 제작하는 단계는, 기판의 표면에 소수성막을 형성하는 단계; 소수성막이 형성된 기판의 표면에 폴리머를 코팅하는 단계; 상기 폴리머를 선택적 플라즈마 처리하여 친수성을 띄도록 패터닝하는 단계; 를 구비하며, 상기 기판의 표면에 소수성막을 형성하는 단계는 기판의 표면에 소수성 물질을 코팅하거나 기판의 표면에 CF4 처리하여 소수성막을 형성하는 것이 바람직하다. In the liquid sealing method according to the first aspect described above, the manufacturing of the upper substrate comprises: forming a hydrophobic film on the surface of the substrate; Coating a polymer on a surface of the substrate on which the hydrophobic film is formed; Selective plasma treatment of the polymer to pattern it to be hydrophilic; And forming a hydrophobic film on the surface of the substrate by coating a hydrophobic material on the surface of the substrate or CF 4 on the surface of the substrate. It is preferable to process to form a hydrophobic film.

전술한 제1 특징에 따른 액체 봉합 방법에 있어서, 상부 기판을 제작하는 단계는, 기판의 표면에 감광막을 도포한 후 사진 식각 공정을 이용하여 패터닝하는 단계; 패터닝된 감광막이 형성된 기판위에 소수성 물질을 도포하는 단계; 감광막을 제거하여 소수성 물질을 패터닝하여 소수성막을 형성하는 단계; 를 구비할 수도 있다. In the liquid encapsulation method according to the first aspect, the manufacturing of the upper substrate may include: applying a photosensitive film to a surface of the substrate and then patterning the same using a photolithography process; Applying a hydrophobic material on the substrate on which the patterned photoresist is formed; Removing the photoresist to pattern the hydrophobic material to form a hydrophobic film; It may be provided.

본 발명의 제2 특징에 따른 액체 렌즈는, 상부면과 하부면을 관통하는 캐비티가 형성되어 있고, 서로 혼화되지 않는 전도성 액적 및 절연성 액적이 상기 캐비티의 내부에 주입된 본체; 상기 본체의 하부면에 접합되어 캐비티의 하부를 밀봉하는 하부 기판; 상기 본체의 상부면에 접합되어 캐비티의 상부를 밀봉하는 상부 기판;을 구비하고, 상기 상부 기판은, 기판; 기판의 표면 중 상기 캐비티의 상부에 대향되는 영역에 친수성 물질이 도포되어 형성된 친수성막; 및 기판의 표면 중 상기 친수성막의 가장자리에 소수성 물질이 도포되어 형성된 소수성막;을 구비하고, According to a second aspect of the present invention, there is provided a liquid lens including: a body having a cavity penetrating an upper surface and a lower surface, and having conductive droplets and insulating droplets not mixed with each other in the interior of the cavity; A lower substrate bonded to a lower surface of the body to seal a lower portion of the cavity; An upper substrate bonded to an upper surface of the main body to seal an upper portion of the cavity, wherein the upper substrate comprises: a substrate; A hydrophilic film formed by applying a hydrophilic material to a region of the surface of the substrate facing the upper portion of the cavity; And a hydrophobic film formed by applying a hydrophobic material to an edge of the hydrophilic film on the surface of the substrate.

상기 상부 기판의 친수성막과 액적이 주입된 캐비티의 상부면이 서로 결합되도록 상부 기판과 본체가 접합된다.
The upper substrate and the main body are bonded to each other such that the hydrophilic film of the upper substrate and the upper surface of the cavity into which the droplets are injected are bonded to each other.

본 발명에 따른 액체 렌즈의 액체 봉합 방법은 캐비티의 액체와 접촉하는 상부 기판의 영역에 소수성막을 형성함으로써, 캐비티에 주입된 액체의 표면 장력 및 계면 장력의 차이를 이용하여 캐비티내의 액체를 간결하면서도 확실하게 봉합할 수 있다. The liquid sealing method of the liquid lens according to the present invention forms a hydrophobic film in the region of the upper substrate in contact with the liquid of the cavity, thereby making the liquid in the cavity simple and reliable by using the difference in the surface tension and the interfacial tension of the liquid injected into the cavity. Can be sutured.

또한, 본 발명에 따른 액체 봉합 방법은 캐비티가 형성된 액체 렌즈, 유체 채널이 형성된 유체 소자등의 캐비티나 유체 채널의 실링(Sealing)에 널리 사용될 수 있다.
In addition, the liquid sealing method according to the present invention can be widely used in the sealing of the cavity or the fluid channel such as a liquid lens having a cavity, a fluid element having a fluid channel.

도 1은 종래의 액체렌즈 액적 봉합법을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.
도 2의 (a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 봉합 방법이 적용된 간략화된 액체 렌즈의 단면도이며, (b)는 액체 렌즈의 상부 기판을 도시한 정면도이다.
도 3은 라플라스 압력을 갖는 액적(Liquid droplet)이다.
도 4는 접촉하는 두 액적의 라플라스 압력 차이에 의한 액체의 이동 및 결합을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 동일한 액적의 고체 평판의 종류에 따른 계면 장력의 차이를 설명하기 위하여 도시한 그림이며, 도 6은 이종(異種) 고체 계면위에 놓인 액적에 발생된 국부적인 라플라스 압력 차이를 설명하기 위하여 도시한 그림이다.
도 7은 액체 렌즈의 캐비티에 액적을 가두기 위하여 친수성 기판위에 소수성 막으로 2차원 패터닝된 액체 렌즈의 상부 기판을 예시적으로 도시한 정면도이다.
도 8은 패터닝된 소수성막 안에 갇힌 액적을 보여주기 위하여 도시한 그림이다. 도 9는 액적의 양에 따른 패터닝된 소수성막의 액적 구속 능력을 설명하기 위하여 도시한 그림이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 봉합 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따라 상부 기판을 제작하는 과정의 일실시형태를 순차적으로 도시한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따라 상부 기판을 제작하는 과정의 다른 실시형태를 순차적으로 도시한 단면도이다.
1 is a cross-sectional view illustrating a conventional liquid lens droplet sealing method.
Figure 2 (a) is a cross-sectional view of a simplified liquid lens to which the liquid sealing method according to the first embodiment of the present invention is applied, (b) is a front view showing the upper substrate of the liquid lens.
3 is a liquid droplet with Laplace pressure.
4 is a view for explaining the movement and bonding of the liquid due to the difference in the Laplace pressure of the two droplets in contact.
FIG. 5 is a diagram illustrating the difference in interfacial tension according to the type of solid plate of the same droplet, and FIG. 6 is a diagram illustrating a local Laplace pressure difference generated in a droplet placed on a heterogeneous solid interface. One picture.
7 is a front view illustratively showing an upper substrate of a liquid lens two-dimensionally patterned with a hydrophobic film on a hydrophilic substrate to trap droplets in a cavity of the liquid lens.
FIG. 8 is a diagram illustrating droplets trapped in a patterned hydrophobic film. FIG. 9 is a diagram illustrating the droplet restraint ability of the patterned hydrophobic film according to the amount of droplets.
10 is a flow chart schematically showing a liquid sealing method according to a second embodiment of the present invention.
11 is a cross-sectional view sequentially illustrating an embodiment of a process of manufacturing an upper substrate according to a second embodiment of the present invention.
12 is a cross-sectional view sequentially showing another embodiment of a process of manufacturing the upper substrate according to the second embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 렌즈의 액체 봉합 방법을 구체적으로 설명한다. 본 실시예에 따른 액체 렌즈의 액체 봉합 방법은 캐비티에 액체를 주입한 후 표면에 소수성막이 패터닝된 상부 기판을 접합시킴으로써, 액체의 표면 장력 및 계면 장력의 차이를 이용하여 액체를 정밀하면서도 신뢰성있게 봉합할 수 있게 된다. Hereinafter, a liquid sealing method of a liquid lens according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the liquid sealing method of the liquid lens according to the present embodiment, by injecting liquid into the cavity and then bonding the upper substrate patterned with a hydrophobic film on the surface, the liquid is precisely and reliably utilized by using the difference in the surface tension and the interfacial tension of the liquid. It is possible to suture.

도 2의 (a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 봉합 방법이 적용된 간략화된 액체 렌즈의 단면도이며, (b)는 액체 렌즈의 상부 기판을 도시한 정면도이다. Figure 2 (a) is a cross-sectional view of a simplified liquid lens to which the liquid sealing method according to the first embodiment of the present invention is applied, (b) is a front view showing the upper substrate of the liquid lens.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 봉합 방법이 적용된 액체 렌즈(20)는 캐비티(202)가 형성된 본체(200)의 하부면은 하부 기판(210)으로 밀봉되며, 본체의 캐비티내에 액체(220)가 주입되고, 액체가 주입된 캐비티의 상부는 상부기판(230)으로 밀봉된다. 상기 상부기판(230)은 캐비티의 액체와 접촉되는 부분에는 친수성막(232)이 형성되고, 캐비티의 경계 영역에는 소수성막(234)이 형성되어 있다. 그 결과, 캐비티내의 액체는 상부기판의 친수성막과 경계영역의 소수성막에 의해 캐비티밖으로 흘러내리지 않게 되고 신뢰성있게 밀봉할 수 있게 된다. Referring to FIG. 2, in the liquid lens 20 to which the liquid sealing method according to the first embodiment of the present invention is applied, the lower surface of the main body 200 in which the cavity 202 is formed is sealed by the lower substrate 210. The liquid 220 is injected into the cavity of the upper portion of the cavity into which the liquid is injected, and is sealed with the upper substrate 230. In the upper substrate 230, a hydrophilic film 232 is formed at a portion in contact with a liquid of the cavity, and a hydrophobic film 234 is formed at a boundary region of the cavity. As a result, the liquid in the cavity is prevented from flowing out of the cavity by the hydrophilic film of the upper substrate and the hydrophobic film of the boundary region and can be reliably sealed.

도 3는 라플라스 압력을 갖는 액적(Liquid droplet)이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 라플라스 압력(Laplace pressure)이란 완전한 구형을 띄는 액적의 내부와 외부 사의의 압력 차이를 말하는 것이다. 라플라스 압력이 발생되는 원인은 액체와 외부 기체의 계면에서의 표면장력에 기인하며, 수학식 1로 표현할 수 있다.3 is a liquid droplet with Laplace pressure. As shown in FIG. 3, Laplace pressure refers to the pressure difference between the inner and outer yarns of a perfectly spherical droplet. The cause of the Laplace pressure is due to the surface tension at the interface between the liquid and the external gas, it can be expressed by the equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서,

Figure pat00002
는 액적의 내부압력이며,
Figure pat00003
는 액적의 외부압력이며,
Figure pat00004
는 액적의 표면장력이며,
Figure pat00005
는 액적의 반경이다. 즉, 액적의 반경이 작을수록 액체 내부와 외부 기체의 계면에 존재하는 압력의 차이는 커지게 되고, 액적의 표면장력이 커질수록 상기 압력의 차이도 커지게 된다. 일한 주위 환경에 거하는 서로 다른 반경을 가지는 액적은 각각 고유한 라플라스 압력을 가지게 된다. 도 4은 접촉하는 두 액적의 라플라스 압력 차이에 의한 액체의 이동 및 결합을 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 (a)는 반경이 다른 두 액적의 접촉 초기 상태를 도시한 것이며, (b)는 라플라스 압력 차이에 의한 액체의 이동을 도시한 것이며, (c)는 두 액적의 결합 상태를 도시한 것이다. 도 4을 참조하면, 두 액적이 접촉하게 되면(a) 각 액적의 라플라스 압력 차이에 의하여 상대적으로 압력이 큰 작은 반경(r2)의 액적에서 큰 반경(r1)의 액적으로 액체가 이동하게 되며(b), 최종적으로 작은 액적은 큰 액적으로 병합되게 된다(c). here,
Figure pat00002
Is the internal pressure of the droplet,
Figure pat00003
Is the external pressure of the droplet,
Figure pat00004
Is the surface tension of the droplet,
Figure pat00005
Is the radius of the droplet. That is, the smaller the radius of the droplet, the greater the difference in pressure present at the interface between the liquid inside and the outside gas, and the greater the surface tension of the droplet, the greater the difference in pressure. Droplets with different radii in the working environment each have their own Laplace pressure. 4 is a view for explaining the movement and bonding of the liquid due to the difference in the Laplace pressure of the two droplets in contact. Figure 4 (a) shows the initial contact state of two droplets of different radius, (b) shows the movement of the liquid due to the difference in Laplace pressure, (c) shows the combined state of the two droplets. will be. Referring to FIG. 4, when two droplets come into contact with each other (a), the liquid moves from a droplet of a relatively large radius r 2 to a droplet of a large radius r 1 due to the difference in the Laplace pressure of each droplet. (B) and finally small droplets merge into large droplets (c).

한편, 고체 평판위에 놓인 액적은 고체와 액체의 계면의 화학적 특성으로 인해 고유한 계면 장력을 가지게 되며, 액적의 라플라스 압력에 영향을 주는 요소가 추가되게 된 것과 같다. 즉, 액적과 그의 외부 기체 환경이 동일하다면 고체 평판의 물성에 따라 다양한 계면장력을 나타내게 된다. 도 5은 동일한 액적의 고체 평판의 종류에 따른 계면 장력의 차이를 설명하기 위하여 도시한 그림이며, 도 6은 이종(異種) 고체 계면위에 놓인 액적에 발생된 국부적인 라플라스 압력 차이를 설명하기 위하여 도시한 그림이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 고체평판-액적 간 계면장력의 변화를 통해 액적의 라플라스 압력 조절이 가능하다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 이종의 고체 중앙에 놓인 액적은 두 고체 표면에 의해 국부적인 라플라스 압력차가 발생하게 되며 이로 인해 액적 내부 압력차를 해소하기 위해 액체가 이동하게 된다. 특히, 소수성 표면(Solid 1)을 가지는 고체와 친수성 표면(Solid 2)을 가지는 고체의 경우 표면장력의 크기 차이가 매우 크므로 상대적으로 큰 라플라스 압력차(△p=△p 1 -△p 2 )를 발생시키게 된다. 그 결과, 도 6의 화살표방향으로의 이동에 따른 액적의 이동 속도 및 이동력이 크게 되어, 액적의 구속력도 커지게 되고 큰 액적도 가둘 수 있다. On the other hand, the droplets placed on the solid plate has an inherent interfacial tension due to the chemical properties of the solid and liquid interface, and it is as if the elements affecting the laplace pressure of the droplets are added. That is, if the droplets and their external gaseous environment are the same, various interfacial tensions will be shown depending on the properties of the solid plate. FIG. 5 is a diagram illustrating the difference in interfacial tension according to the type of solid plate of the same droplet, and FIG. 6 is a diagram illustrating a local Laplace pressure difference generated in a droplet placed on a heterogeneous solid interface. One picture. As shown in FIG. 5, it is possible to control the Laplace pressure of the droplet through the change of the interfacial tension between the solid plate and the droplet. Thus, as shown in FIG. 6, the droplets placed in the heterogeneous solid center generate local Laplace pressure differentials by the two solid surfaces, which causes the liquid to move to resolve the intra-droplet pressure differentials. In particular, in the case of a solid having a hydrophobic surface (Solid 1) and a solid having a hydrophilic surface (Solid 2), the difference in surface tension is very large, so a relatively large Laplace pressure difference (Δ p = Δ p 1- p 2 ) Will be generated. As a result, the moving speed and the moving force of the droplet according to the movement in the arrow direction of FIG. 6 become large, so that the constraint force of the droplet becomes large and the large droplet can also be trapped.

도 7는 액적을 가두기 위하여 친수성 기판위에 소수성 막으로 2차원 패터닝된 기판을 도시한 정면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 친수성 표면을 가지는 기판(900)에 소수성막(910)을 형성하여 2차원적으로 패터닝하면 액적을 패터닝된 친수성 영역안에 가둘 수 있게 된다. 도 8은 패터닝된 소수성막 안에 갇힌 액적('a')을 보여주기 위하여 도시한 그림이다. 도 9은 액적의 양에 따른 패터닝된 소수성막의 액적 구속 능력을 설명하기 위하여 도시한 그림이다. 도 9에 도시된 바와 같이, (a)는 4μL, (b)는 7μL, (c)는 10μL로 액적의 양을 증가시키더라도, 소수성막의 액적 구속 능력이 우수함을 알 수 있다. FIG. 7 is a front view showing a substrate two-dimensionally patterned with a hydrophobic film on a hydrophilic substrate to trap droplets. As shown in FIG. 7, when the hydrophobic film 910 is formed on the substrate 900 having the hydrophilic surface and patterned in two dimensions, the droplets may be confined in the patterned hydrophilic region. FIG. 8 is a diagram showing the droplet 'a' trapped in the patterned hydrophobic film. FIG. 9 is a diagram illustrating the droplet restraint ability of the patterned hydrophobic film according to the amount of droplets. As shown in FIG. 9, even if the amount of droplets is increased to 4 µL, (b) is 7 µL, and (c) is 10 µL, it can be seen that the hydrophobic film has excellent droplet restraint ability.

전술한 이론적 근거와 실험적 근거에 의해, 본 발명에 따른 캐비티내의 액체 봉합 방법이 우수함을 쉽게 파악할 수 있다. Based on the above theoretical and experimental basis, it is easy to grasp that the liquid sealing method in the cavity according to the present invention is excellent.

이하, 도 10를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 캐비티가 형성된 액체 렌즈의 액체 봉합 방법을 구체적으로 설명한다. 도 10는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 봉합 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다. 도 10를 참조하면, 먼저 캐비티('c')가 형성된 본체(50)를 형성하고(단계 a), 하부기판(52)을 제작하고 본체의 하부면에 하부기판을 접합하여 캐비티의 하부를 밀봉한 후, 캐비티에 액체(54,56)를 주입하며(단계 b), 상부기판(58)을 제작하여(단계 c), 본체의 상부면에 상부 기판을 접합하여 캐비티의 상부를 밀봉한다(단계 d). Hereinafter, a liquid sealing method of a liquid lens having a cavity according to a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 10. 10 is a flow chart schematically showing a liquid sealing method according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10, first, a main body 50 having a cavity 'c' is formed (step a), a lower substrate 52 is manufactured, and a lower substrate is bonded to a lower surface of the main body to seal a lower portion of the cavity. Then, the liquid 54, 56 is injected into the cavity (step b), the upper substrate 58 is manufactured (step c), and the upper substrate is bonded to the upper surface of the main body to seal the upper part of the cavity (step d).

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따라 상부 기판을 제작하는 과정의 일실시형태를 순차적으로 도시한 단면도이다. 도 11을 참조하면, 먼저, 유리 등과 같은 기판(70)을 세척하여 준비한다(단계 a). 유리(glass)는 친수성 물질로서, 기판으로 유리를 사용하는 경우 기판의 표면에 별도의 친수성막을 형성하는 과정은 생략될 수 있다. 다만, 기판이 친수성물질이 아닌 경우에는 기판의 표면에 친수성 물질을 도포하는 과정이 추가되어야 할 것이다. 11 is a cross-sectional view sequentially illustrating an embodiment of a process of manufacturing an upper substrate according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 11, first, a substrate 70 such as glass is washed and prepared (step a). Glass is a hydrophilic material, and when glass is used as the substrate, a process of forming a separate hydrophilic film on the surface of the substrate may be omitted. However, when the substrate is not a hydrophilic material, a process of applying a hydrophilic material to the surface of the substrate should be added.

다음, 기판(70)에 감광막(72)을 도포한 뒤(단계 b) 포토리소그래피를 이용하여 감광막을 패터닝한다(단계 c). 다음, 소수성 물질(74)을 감광막이 패터닝된 기판에 코팅한다(단계 d). 소수성 물질로는 Teflon, CYTOP, Parylene 등이 사용될 수 있으며, 코팅 방법으로는 스핀 코팅, 증착 등의 방법이 사용된다. 다음, 감광막을 제거하여, 기판(70)위에 소수성 물질(74)을 패터닝하여 소수성막(76)을 형성한다(단계 e). Next, the photoresist film 72 is applied to the substrate 70 (step b), and then the photoresist film is patterned using photolithography (step c). Next, a hydrophobic material 74 is coated on the photoresist patterned substrate (step d). Teflon, CYTOP, Parylene, etc. may be used as the hydrophobic material, and spin coating, vapor deposition, and the like may be used as the coating method. Next, the photosensitive film is removed to form a hydrophobic film 76 by patterning the hydrophobic material 74 on the substrate 70 (step e).

제2 실시예에 따른 액체 봉합 방법이 액체 렌즈의 제작에 적용되는 경우에는, 소수성막은 상부 기판과 액체 렌즈의 캐비티의 상부가 접하는 영역의 가장자리로부터 일정 범위의 영역에 형성되도록 패터닝하는 것이 바람직하다. When the liquid sealing method according to the second embodiment is applied to the manufacture of a liquid lens, it is preferable to pattern the hydrophobic film so as to be formed in a predetermined range from the edge of the region where the upper substrate and the upper portion of the cavity of the liquid lens contact each other.

도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따라 상부 기판을 제작하는 과정의 다른 실시형태를 순차적으로 도시한 단면도이다. 도 12를 참조하면, 먼저 PET 필름 등과 같은 연성 기판(80)에 소수성 물질을 코팅하거나 기판에 CF4 처리하여 소수성을 띄게 하여 소수성막(81)을 형성한 후, PDMS 등의 폴리머(82)를 코팅한다. 다음, PDMS 경화시킨 후 마스크를 사용하여 선택적 플라즈마 처리를 가하여 일부영역에 친수성을 띄도록 패터닝함으로써, 친수성막(86)을 형성한다. 다음, 액체렌즈와 PDMS 기판과의 접합시 적층법(lamination)을 이용하여 접합시킨 후 PET 필름을 분리시킨다.12 is a cross-sectional view sequentially showing another embodiment of a process of manufacturing the upper substrate according to the second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 12, first, a hydrophobic material is coated on a flexible substrate 80, such as a PET film, or treated with CF 4 to form a hydrophobic film 81 to form hydrophobic film 81, and then a polymer 82 such as PDMS is formed. Coating. Next, the PDMS is cured, and then subjected to selective plasma treatment using a mask to pattern the hydrophilic layer 86 to form hydrophilicity on a portion of the region. Next, after bonding the liquid lens and the PDMS substrate by lamination (lamination) by bonding the PET film is separated.

이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments thereof, this is merely an example and is not intended to limit the present invention, and those skilled in the art do not depart from the essential characteristics of the present invention. It will be appreciated that various modifications and applications which are not illustrated above in the scope are possible. And differences relating to such modifications and applications should be construed as being included in the scope of the invention as defined in the appended claims.

본 발명에 따른 액체 봉합 방법은 액체 렌즈의 액체 밀봉시에 유용하게 사용될 수 있다. The liquid sealing method according to the present invention can be usefully used in the liquid sealing of the liquid lens.

20 : 액체 렌즈
202 : 캐비티
200 : 본체
210 : 하부 기판
230 : 상부 기판
232 : 친수성막
234 : 소수성막
20: liquid lens
202: Cavity
200: main body
210: lower substrate
230: upper substrate
232: hydrophilic membrane
234 hydrophobic membrane

Claims (5)

액체가 주입된 캐비티를 갖는 본체, 본체의 하부를 밀봉하는 하부기판 및 본체의 상부를 밀봉하는 상부 기판을 구비하는 액체 렌즈의 액체 봉합 방법에 있어서,
캐비티를 갖는 본체의 하부에 하부 기판을 접합하여 캐비티의 하부를 밀봉하는 단계;
본체의 캐비티에 액체를 주입하는 단계;
기판의 표면 중 액체가 주입된 캐비티와 대향되는 영역에는 친수성막이 형성되고, 기판의 표면 중 상기 친수성막의 가장자리로부터 일정 범위의 영역에는 소수성막이 형성된 상부 기판을 제작하는 단계; 및
상부기판의 친수성막과 캐비티의 상부가 결합되도록 본체의 상부에 상부 기판을 접합하여 캐비티의 상부면을 밀봉하는 단계;
를 구비하는 액체 렌즈의 액체 봉합 방법.
A liquid sealing method of a liquid lens having a main body having a cavity into which a liquid is injected, a lower substrate sealing a lower part of a main body, and an upper substrate sealing an upper part of a main body,
Bonding the lower substrate to the lower portion of the body having the cavity to seal the lower portion of the cavity;
Injecting liquid into the cavity of the body;
Manufacturing an upper substrate on which a hydrophilic film is formed in a region of the surface of the substrate facing the cavity into which the liquid is injected, and in which a hydrophobic film is formed in a region of the surface of the substrate from an edge of the hydrophilic film; And
Sealing the upper surface of the cavity by bonding the upper substrate to an upper portion of the main body such that the hydrophilic film of the upper substrate and the upper portion of the cavity are coupled;
Liquid sealing method of a liquid lens having a.
제1항에 있어서, 상부 기판을 제작하는 단계는,
기판의 표면에 소수성막을 형성하는 단계;
소수성막이 형성된 기판의 표면에 폴리머를 코팅하는 단계;
상기 폴리머를 선택적 플라즈마 처리하여 친수성을 띄도록 패터닝하는 단계;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈의 액체 봉합 방법.
The method of claim 1, wherein the manufacturing of the upper substrate comprises:
Forming a hydrophobic film on the surface of the substrate;
Coating a polymer on a surface of the substrate on which the hydrophobic film is formed;
Selective plasma treatment of the polymer to pattern it to be hydrophilic;
Liquid sealing method of a liquid lens, characterized in that it comprises a.
제1항에 있어서, 상부 기판을 제작하는 단계는,
기판의 표면에 감광막을 도포한 후 사진 식각 공정을 이용하여 패터닝하는 단계;
패터닝된 감광막이 형성된 기판위에 소수성 물질을 도포하는 단계;
감광막을 제거하여 소수성 물질을 패터닝하여 소수성막을 형성하는 단계;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈의 액체 봉합 방법.
The method of claim 1, wherein the manufacturing of the upper substrate comprises:
Applying a photoresist to the surface of the substrate and patterning the same using a photolithography process;
Applying a hydrophobic material on the substrate on which the patterned photoresist is formed;
Removing the photoresist to pattern the hydrophobic material to form a hydrophobic film;
Liquid sealing method of a liquid lens, characterized in that it comprises a.
제2항에 있어서, 상기 기판의 표면에 소수성막을 형성하는 단계는,
기판의 표면에 소수성 물질을 코팅하거나 기판의 표면에 CF4 처리하여 소수성막을 형성하는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈의 액체 봉합 방법.
The method of claim 2, wherein forming a hydrophobic film on the surface of the substrate comprises:
Coated hydrophobic material on the surface of the substrate or CF 4 on the surface of the substrate A liquid sealing method of a liquid lens, characterized in that the treatment to form a hydrophobic film.
상부면과 하부면을 관통하는 캐비티가 형성되어 있고, 서로 혼화되지 않는 전도성 액적 및 절연성 액적이 상기 캐비티의 내부에 주입된 본체;
상기 본체의 하부면에 접합되어 캐비티의 하부를 밀봉하는 하부 기판;
상기 본체의 상부면에 접합되어 캐비티의 상부를 밀봉하는 상부 기판;을 구비하고,
상기 상부 기판은,
기판;
기판의 표면 중 상기 캐비티의 상부에 대향되는 영역에 친수성 물질이 도포되어 형성된 친수성막; 및
기판의 표면 중 상기 친수성막의 가장자리에 소수성 물질이 도포되어 형성된 소수성막;을 구비하고,
상기 상부 기판의 친수성막과 액적이 주입된 캐비티의 상부면이 서로 결합되도록 상부 기판과 본체가 접합된 것을 특징으로 하는 액체 렌즈.

A main body having a cavity penetrating an upper surface and a lower surface thereof, wherein conductive droplets and insulating droplets that are not mixed with each other are injected into the cavity;
A lower substrate bonded to a lower surface of the body to seal a lower portion of the cavity;
An upper substrate bonded to an upper surface of the main body to seal an upper portion of the cavity;
The upper substrate,
Board;
A hydrophilic film formed by applying a hydrophilic material to a region of the surface of the substrate facing the upper portion of the cavity; And
And a hydrophobic film formed by applying a hydrophobic material to an edge of the hydrophilic film on the surface of the substrate.
And the upper substrate and the main body are bonded to each other such that the hydrophilic film of the upper substrate and the upper surface of the cavity into which the droplet is injected are bonded to each other.

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101393446B1 (en) * 2012-04-02 2014-05-12 한국생산기술연구원 microfluidic channel and its fabrication using printing technology
US8749867B2 (en) 2012-05-09 2014-06-10 Liquavista B.V. Electrowetting display panel and method of manufacturing the same
WO2018044131A1 (en) * 2016-09-05 2018-03-08 엘지이노텍(주) Camera module

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100847804B1 (en) 2005-11-15 2008-08-06 (주) 비앤피 사이언스 Liquid lens and a method for producing the same
US20070247724A1 (en) 2006-04-25 2007-10-25 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Liquid lens with curved contact surface
KR101096555B1 (en) * 2009-04-01 2011-12-22 경북대학교 산학협력단 Liquid lens and manufacturing method thereof

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101393446B1 (en) * 2012-04-02 2014-05-12 한국생산기술연구원 microfluidic channel and its fabrication using printing technology
US8749867B2 (en) 2012-05-09 2014-06-10 Liquavista B.V. Electrowetting display panel and method of manufacturing the same
WO2018044131A1 (en) * 2016-09-05 2018-03-08 엘지이노텍(주) Camera module
JP2019532331A (en) * 2016-09-05 2019-11-07 エルジー イノテック カンパニー リミテッド The camera module
US11428850B2 (en) 2016-09-05 2022-08-30 Lg Innotek Co., Ltd. Camera module

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