KR20180088080A - 액체 렌즈 모듈, 이를 포함하는 카메라 모듈과 광학 기기 및 액체 렌즈 모듈의 제조방법 - Google Patents

액체 렌즈 모듈, 이를 포함하는 카메라 모듈과 광학 기기 및 액체 렌즈 모듈의 제조방법 Download PDF

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KR20180088080A KR1020170012691A KR20170012691A KR20180088080A KR 20180088080 A KR20180088080 A KR 20180088080A KR 1020170012691 A KR1020170012691 A KR 1020170012691A KR 20170012691 A KR20170012691 A KR 20170012691A KR 20180088080 A KR20180088080 A KR 20180088080A
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Abstract

실시예는 관통 홀을 가지는 몸체와, 상기 몸체의 상부면에서 돌출되어 배치된 복수 개의 커버들을 포함하는 하우징; 상기 커버에 배치되는 제1 연결 전극; 상기 몸체에 배치되는 제2 연결 전극; 및 상기 몸체와 상기 커버의 사이에 배치되는 액체 렌즈를 포함하고, 상기 커버는 상기 액체 렌즈의 상면의 일부와 측면의 일부를 감싸고, 상기 액체 렌즈는, 전도성의 제1 액체와 비전도성의 제2 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트 상부에 배치되는 제1 전극; 및 상기 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극;을 포함하고, 상기 제1 연결 전극과 상기 제1 전극은 전기적으로 연결되고, 상기 제2 연결 전극과 상기 제2 전극은 전기적으로 연결되는 액체 렌즈 모듈을 제공한다.

Description

액체 렌즈 모듈, 이를 포함하는 카메라 모듈과 광학 기기 및 액체 렌즈 모듈의 제조방법{LIQUID LENS MODULE, CAMERA MODULE AND OPTICAL DEVICE INCLUDING THE SAME AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
실시예는 액체 렌즈 모듈 및 이를 포함하는 카메라 모듈 및 광학 기기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가변 초점 렌즈에 관한 것이다.
휴대용 장치의 사용자는 고해상도를 가지며 크기가 작고 다양한 촬영 기능(오토포커싱(Auto-Focusing, AF) 기능, 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(Optical Image Stabilizer, OIS) 기능 등)을 가지는 광학 기기를 원하고 있다. 이러한 촬영 기능은 여러 개의 렌즈를 조합해서 직접 렌즈를 움직이는 방법을 통해 구현될 수 있으나, 렌즈의 수를 증가시킬 경우 광학 기기의 크기가 커질 수 있다.
오토 포커스와 손떨림 보정 기능은, 렌즈 홀더에 고정되어 광축이 정렬된 여러 개의 렌즈 모듈이, 광축 또는 광축의 수직 방향으로 이동하거나 틸팅(Tilting)하여 수행되고, 렌즈 모듈을 구동시키기 위해 별도의 렌즈 구동 장치가 사용된다. 그러나 렌즈 구동 장치는 전력 소모가 높으며, 렌즈 모듈 구동을 위해 마그넷과 코일 등의 구동 부재가 필요하고 렌즈 모듈의 구동 범위에 대응하여 렌즈 모듈의 구동을 위한 여유 공간이 필요하므로 전체 카메라 모듈 및 광학기기의 두께가 두꺼워 진다.
따라서, 두 가지 액체의 계면의 곡률을 전기적으로 조절하여 오토 포커스와 손떨림 보정 기능을 수행하는 액체 렌즈에 대한 연구가 이루어지고 있다.
실시예는 액체 렌즈를 이용하여 AF 또는 OIS를 수행할 수 있는 카메라 모듈 및 광학기기를 제공하고자 한다.
실시예는 액체 렌즈를 이용하는 카메라 모듈 및 광학 기기에서, 액체 렌즈를 전체 카메라 모듈에서 적절하게 배치하고, 외부의 전원과 안정적으로 연결하고자 한다.
실시예는 관통 홀을 가지는 몸체와, 상기 몸체의 상부면에서 돌출되어 배치된 복수 개의 커버들을 포함하는 하우징; 상기 커버에 배치되는 제1 연결 전극; 상기 몸체에 배치되는 제2 연결 전극; 및 상기 몸체와 상기 커버의 사이에 배치되는 액체 렌즈를 포함하고, 상기 커버는 상기 액체 렌즈의 상면의 일부와 측면의 일부를 감싸고, 상기 액체 렌즈는, 전도성의 제1 액체와 비전도성의 제2 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트 상부에 배치되는 제1 전극; 및 상기 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극;을 포함하고, 상기 제1 연결 전극과 상기 제1 전극은 전기적으로 연결되고, 상기 제2 연결 전극과 상기 제2 전극은 전기적으로 연결되는 액체 렌즈 모듈을 제공한다.
액체 렌즈는, 상기 제1 전극 상부에 배치되는 제2 플레이트와 상기 제2 전극 하부에 배치되는 제3 플레이트를 더 포함할 수 있다.
제1 전극은 상기 제2 플레이트의 외곽의 적어도 하나의 영역에서 노출되고, 상기 제2 전극은 상기 제3 플레이트의 외곽의 적어도 하나의 영역에서 노출될 수 있다.
몸체는 상하 방향으로 상기 관통 홀이 형성된 육면체 형상이고, 상기 복수 개의 커버들은 상기 몸체의 상부면의 모서리 영역에 각각 배치될 수 있다.
복수 개의 커버들의 사이에서 상기 몸체의 상부면이 노출될 수 있다.
복수 개의 커버들은 각각 상기 몸체로부터 돌출되어 상기 액체 렌즈의 측면과 대향하는 제1 부분과, 상기 제1 부분의 상부에서 광축 방향으로 돌출되는 제2 부분을 포함할 수 있다.
제2 연결 전극은, 상기 제2 부분의 돌출부의 하면에 배치될 수 있다.
제1 연결 전극은, 상기 몸체의 상부면과 마주보는 상기 커버의 제2 부분의 하부면에 배치될 수 있다.
제2 연결 전극은, 상기 커버의 제2 부분과 마주보는 상기 몸체의 상부면에 배치될 수 있다.
서로 마주보는 상기 커버들의 제2 부분 사이의 최단 거리는, 상기 제2 플레이트의 서로 마주보는 꼭지점 사이의 거리보다 작을 수 있다.
제1 연결 전극과 상기 제2 연결 전극은 각각, 상기 몸체의 내부를 관통하여 상기 몸체의 측면 또는 하부면에서 노출될 수 있다.
캐비티는 상기 제2 플레이트 방향의 제1 개구부와 상기 제3 플레이트 방향의 제2 개구부를 가지고, 상기 제1 개구부와 제2 개구부의 단면의 크기는 각각 상기 관통 홀의 단면의 크기보다 작을 수 있다.
다른 실시예는 액체 렌즈 모듈; 상기 액체 렌즈 모듈 하부에 배치되고 이미지 센서가 배치되는 센서 기판; 및 상기 렌즈 모듈과 상기 센서 기판 사이에 배치되는 고체렌즈;를 포함하고, 상기 액체렌즈 모듈은 관통 홀을 가지는 몸체와, 상기 몸체의 상부면에서 돌출되어 배치된 복수 개의 커버들을 포함하는 하우징; 상기 커버에 배치되는 제1 연결전극; 상기 몸체에 배치되는 제2 연결전극;및 상기 몸체와 상기 커버 사이에 배치되는 액체렌즈;를 포함하고, 상기 커버는 상기 액체 렌즈의 상면의 일부와 상기 액체 렌즈의 측면의 일부를 감싸고, 상기 액체렌즈는, 전도성의 제1 액체와 비전도성의 제2 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트 상부에 배치되는 제1 전극; 상기 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극; 상기 제1 전극 상부에 배치되는 제2 플레이트; 및 상기 제2 전극 하부에 배치되는 제3 플레이트;를 포함하고, 상기 제1 연결 전극과 상기 제1 전극은 전기적으로 연결되고, 상기 제2 연결 전극과 상기 제2 전극은 전기적으로 연결되고, 상기 제1 연결 전극과 상기 제2 연결전극은 상기 센서기판과 전기적으로 연결되는 카메라 모듈을 제공한다.
또 다른 실시예는 홀을 가지는 몸체와, 상기 몸체의 상부면에서 돌출되어 배치된 복수 개의 커버들을 포함하는 하우징, 상기 커버에 배치되는 제1 연결 전극, 상기 몸체에 배치되는 제2 연결 전극, 및 상기 몸체와 상기 커버의 사이에 배치되는 액체 렌즈를 포함하고, 상기 커버는 상기 액체 렌즈의 상면의 일부와 측면의 일부를 감싸고, 상기 액체 렌즈는, 전도성의 제1 액체와 비전도성의 제2 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 제1 플레이트, 상기 제1 플레이트 상부에 배치되는 제1 전극, 및 상기 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극을 포함하는 카메라 모듈; 상기 카메라 모듈을 통하여 입사된 이미지를 전기적인 신호로 변환하는 제어부; 및 상기 전기적인 신호에 의하여 색이 변화하는 복수 개의 픽셀로 이루어지는 디스플레이 모듈을 포함하고, 상기 제1 연결 전극과 상기 제1 전극은 전기적으로 연결되고, 상기 제2 연결 전극과 상기 제2 전극은 전기적으로 연결되는 광학 기기를 제공한다.
또 다른 실시예는 관통 홀을 가지는 몸체와, 상기 몸체의 상부면에서 돌출되어 배치된 복수 개의 커버들을 포함하는 하우징을 마련하는 단계; 상기 하우징의 몸체와 커버 사이의 영역에 액체 렌즈를 삽입하는 단계; 및 상기 액체 렌즈를 회전하는 단계를 포함하고, 상기 몸체의 상부면에는 적어도 하나의 단차 구조물이 배치되고, 상기 액체 렌즈는 전도성의 제1 액체와 비전도성의 제2 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 제1 플레이트와 상기 제1 플레이트 상부에 배치되는 제1 전극 및 상기 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극를 포함하고, 상기 단차 구조물에 상기 제1 플레이트의 측면이 접촉하며 고정되는 액체 렌즈 모듈의 제조 방법을 제공한다.
실시예에 따른 액체 렌즈와 이를 포함하는 카메라 모듈은 전기로 제1,2 액체가 형성하는 계면을 변화시켜서 AF 또는 OIS를 수행하기 때문에 기계적으로 렌즈를 움직이는 것보다 전력 소모가 작을 수 있다.
그리고, 액체 렌즈가 하우징 내에 삽입되며 고정되므로, 카메라 모듈 내에서 적절하게 배치되고, 외부의 전원과 안정적으로 연결될 수 있다.
도 1은 카메라 모듈의 일 실시예를 나타낸 도면이고,
도 2는 카메라 모듈의 액체 렌즈 모듈 내의 액체 렌즈를 나타낸 도면이고,
도 3 내지 도 5는 액체 렌즈 모듈 내의 하우징에 액체 렌즈가 고정되는 공정을 나타낸 도면이고,
도 6은 도 3의 H-H' 방향의 단면도이고,
도 7 및 도 8은 도 3의 I-I' 방향의 단면도이고,
도 9는 도 7 및 도 8에서 하우징에 액체 렌즈가 고정된 상태를 나타낸 도면이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1은 카메라 모듈의 일 실시예를 나타낸 도면이고, 카메라 모듈은 예를 들면 카메라 장치일 수 있다.
도 1에서 카메라 모듈은 렌즈 어셈블리(1000)와 제어회로(2000)를 포함할 수 있다.
렌즈 어셈블리(1000)는 액체 렌즈 및/또는 고체 렌즈를 포함할 수 있다. 액체 렌즈는 액체, 플레이트 및 전극을 포함할 수 있다. 액체는 전도성 액체 및 비전도성 액체를 포함할 수 있고, 전극은 플레이트 위 또는 아래에 배치될 수 있다. 또한 전극은 공통 단자와 복수의 개별 단자를 포함할 수 있다. 공통 단자는 하나일 수 있으며 개별 단자는 복수개일 수 있다. 플레이트는 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트를 포함할 수 있고, 제1 플레이트 위 또는 아래에 제2 플레이트를 더 포함할 수 있다. 또한 액체렌즈는 제3 플레이트를 더 포함하여 제2 플레이트와 제3플레이트 사이에 제1 플레이트가 배치될 수도 있다. 공통 단자와 개별 단자 사이에 인가되는 구동 전압에 대응하여 전도성 액체 및 비전도성 액체가 형성하는 계면의 형상이 변경되어 초점거리가 변경될 수 있다. 제어회로(2000)는 액체 렌즈에 구동 전압을 공급할 수 있으며, 이미지 센서가 배치되는 센서 기판에 배치될 수 있다. 카메라 모듈은 커넥터(3000)를 더 포함할 수 있으며, 커넥터(3000)는 제어 회로(2000)를 외부의 전원이나 기타 다른 장치와 전기적으로 연결될 수 있다.커넥터(300)는 제어회로(2000)와 연결부(3500)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다.
제어 회로(2000)의 구성은 카메라 모듈에 요구되는 사양에 따라 다르게 설계될 수 있다. 특히, 렌즈 어셈블리(1000)에 인가되는 동작 전압의 크기를 줄이기 위해, 제어회로(2000)는 하나의 칩(single chip)으로 구현할 수 있다. 이를 통해, 휴대용 장치에 탑재되는 카메라 장치의 크기를 더욱 줄일 수 있다.
렌즈 어셈블리(1000)는, 제1 렌즈부(200), 제2 렌즈부(400), 액체 렌즈 모듈(200, 300), 홀더(500) 및 커버(600)를 포함할 수 있고, 제1 렌즈부(100) 또는 제2 렌즈부(400) 중 어느 하나를 생략할 수도 있다.
도 1에서 제1,2 렌즈부(100, 400)의 사이에 액체 렌즈 모듈(200, 300)이 배치되고 있으나, 액체 렌즈 모듈(200, 300)의 하부에 제1,2 렌즈부(100, 400)이 배치될 수도 있다.
도시된 렌즈 어셈블리(1000)의 구조는 하나의 예에 불과하며, 카메라 장치에 요구되는 사양에 따라 렌즈 어셈블리(1000)의 구조는 달라질 수 있다. 예를 들어, 도시된 예에서는 액체 렌즈 모듈(200, 300)가 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(400) 사이에 위치하고 있으나, 다른 예에서는 액체 렌즈 모듈(200, 300)가 제1 렌즈부(100)의 전면(도 2에서 상부)에 위치할 수도 있다.
제1 렌즈부(100)는 렌즈 어셈블리(1000)의 전방에 배치되고, 렌즈 어셈블리(1000)의 외부로부터 광이 입사하는 영역일 수 있다. 제1 렌즈부(200)는 적어도 하나의 렌즈로 구성될 수 있고, 또는 2개 이상의 복수의 렌즈들이 중심축을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다. 여기서, 중심축은 광학계의 광축(Optical axis)과 동일할 수 있다.
제1 렌즈부(100)는 2개의 렌즈로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 한정하지는 않는다.
제1 렌즈부(200)와 제2 렌즈부(400) 및 액체 렌즈 모듈(200, 300)는 홀더(500)의 내부에 형성된 관통공에 장착될 수 있다. 그리고, 제1,2 렌즈부(200, 400)를 액체 렌즈 모듈(200, 300)와 구별하기 위하여 제1,2 고체 렌즈부라고 할 수도 있다.
제1 렌즈부(100)의 전면에는 노출렌즈(미도시)가 구비될 수 있으며, 노출 렌즈의 전방에는 커버 글래스(cover glass)가 배치될 수 있다. 노출렌즈는 홀더(500) 외부로 돌출되어 외부에 노출되어 표면이 손상될 수 있다. 만약, 렌즈의 표면이 손상될 경우, 카메라 모듈에서 촬영되는 이미지의 화질이 저하될 수 있다. 따라서, 노출렌즈의 표면손상을 방지, 억제하기 위해, 커버 글래스를 배치시키거나 코팅층을 형성하거나 노출렌즈가 표면손상을 방지하기 위한 내마모성 재질로 구성하는 방법 등을 적용할 수 있다.
제2 렌즈부(400)는 제1 렌즈부(100) 및 액체 렌즈 모듈(200, 300)의 후방에 배치되고, 외부로부터 제1 렌즈부(100)로 입사하는 광은 액체 렌즈 모듈(200, 300)를 통과하여 제2 렌즈부(400)로 입사할 수 있다. 제2 렌즈부(400)는 제1 렌즈부(200)와 이격되어 홀더(500)에 형성되는 관통공에 배치될 수 있다.
제2 렌즈부(400)는 적어도 하나의 렌즈로 구성될 수 있고, 2개 이상의 복수의 렌즈들이 포함되는 경우 중심축을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.
액체 렌즈 모듈(200, 300)는 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(400) 사이에 배치될 수 있다. 액체 렌즈 모듈(200, 300)는 하우징(200)에 액체 렌즈(300)가 고정된 구조일 수 있으며, 도 2 등을 참조하여 후술한다.
여기서, 하우징(200)은 홀더(500)와 일체로 이루어질 수 있으며, 이때 하우징(200)의 내부에는 액체 렌즈(300)와 상부의 제1 렌즈부(100) 및 하부의 제2 렌즈부(400)가 고정되며 배치될 수 있다.
액체 렌즈 모듈(200, 300)는 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(400)와 마찬가지로 중심축을 기준으로 정렬될 수 있다.
액체 렌즈 모듈(200, 300)의 제1,2 연결 전극(225, 215)이, 하우징(200)의 외부에 노출된 패드(250)와 전기적으로 연결될 수 있다. 하우징(200) 외부의 패드(250)는 회로 기판(800)의 패드(810)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상술한 패드(250, 810)는 각각 하우징(200)과 회로 기판(800)에서 노출되는 단자일 수 있다.
도시되지 않았으나, 제1 전극(355)과 제1 접촉 전극(356)의 사이에는 전도성 에폭시가 배치될 수 있고, 제2 전극(345) 및 제2 접촉 전극(346)의 사이에도 전도성 에폭시가 배치될 수 있다.
액체 렌즈(300)가 삽입되어 고정되는 하우징(200)은 홀더(500) 및 베이스(700) 중 적어도 하나와 일체로 형성될 수 있다.
제1 렌즈(100), 제2 렌즈(400), 액체 렌즈 모듈(200, 300), 홀더(500)를 둘러싸고 커버(cover, 600)가 배치되고, 커버(600)와 홀더(500) 등은 베이스(700)의 상부에 배치될 수 있다. 베이스(700)는 생략될 수 있다.
회로 기판(800)은 베이스(700)의 하부에 배치되고, 패드(810)가 액체 렌즈(300)의 제1,2 전극(345, 355)에 전류를 공급할 수 있다. 회로 기판(800)의 하부에는 지지부재(850)가 구비될 수도 있다.
그리고, 도시되지는 않았으나 제2 렌즈부(400)의 아래에는 이미지 센서 등의 수광소자가 배치될 수 있다. 수광소자는 상술한 회로 기판(800)과 함께 센서 기판 내에 구비될 수 있다. 이미지 센서(900)의 단위 픽셀의 가로 및/또는 세로의 길이는 예를 들면 2 um(마이크로 미터) 이하일 수 있다.
도 2는 카메라 모듈의 액체 렌즈 모듈 내의 액체 렌즈를 나타낸 도면이다.
액체 렌즈(300)는, 전도성의 제1 액체(350)와 비전도성의 제2 액체(340)를 수용하는 캐비티(cavity)가 형성된 제1 플레이트(310)와, 제1 플레이트 상부(310)에 배치되는 제1 전극(355)과, 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극(345)과, 제1 전극(355) 상부에 배치되는 제2 플레이트(320), 및 제2 전극(345) 하부에 배치되는 제3 플레이트(330)를 포함할 수 있다.
제1 플레이트(310)는 제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)의 사이에 배치되고, 기설정된 경사면(예를 들면, 약 59~61도의 각도를 가지는 경사면)을 가지는 개구영역을 포함할 수 있다. 상술한 개구 영역과 제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)에 둘러싸인 영역을 '캐비티(cavity)'라 할 수 있다.
제1 플레이트(310)는 제1,2 액체(350, 340)를 수용하는 구조물이다. 제2 플레이트(320) 및 제3 플레이트(330)는 광이 통과하는 영역을 포함하고 있어서 투광성 재료로 이루어질 수 있고 예를 들면 유리(glass)로 이루어질 수 있으며, 공정의 편의상 제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)는 동일한 재료로 형성될 수 있다.
또한, 제1 플레이트(310)는 광의 투과가 용이하지 않도록 불순물을 포함할 수도 있다.
제2 플레이트(320)는 제1 렌즈부(100)로부터 입사되는 광이 상기의 캐비티 내부로 진행할 때 입사하는 구성이고, 제3 플레이트(330)는 상술한 캐비티를 통과한 광이 제2 렌즈부(400)로 진행할 때 통과하는 구성이다.
상술한 캐비티에는 서로 다른 성질의 제1 액체(350)와 제2 액체(340)가 채워질 수 있고, 제1 액체(350)와 제2 액체(340)의 사이에는 계면이 형성될 수 있다. 제1 액체(350)와 제2 액체(340)가 이루는 계면은 굴곡, 경사도 등이 변할 수 있다.
즉, 전기로 제1,2 액체(350, 340)의 표면장력을 변화시키면 고체 렌즈를 움직여(렌즈 간 거리를 조정하여) 초점 거리를 조장하는 것 보다 카메라 장치의 크기를 작게 할 수 있을 뿐만 아니라, 렌즈를 모터 등을 사용하여 기계적으로 움직이는 것 보다 전력 소모가 작다.
제1 액체(350)는 오일(oil)일 수 있으며 예를 들면 페닐(phenyl) 계열의 실리콘 오일일 수 있다.
제2 액체(340)는 예를 들면 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)과 브로민화나트륨(NaBr)이 혼합되어 형성될 수 있다.
제1 액체(350)와 제2 액체(340)에는 살균제와 산화 방지제 중 적어도 하나가 각각 포함될 수 있다. 살균제는 페널계 산화 방지제 또는 인(P)계 산화 방지제일 수 있다. 그리고, 살균제는 알코올계, 알데이트계 및 페놀계 중 어느 하나의 살균제일 수 있다.
제1 전극(355)은 제1 플레이트(310)의 상부면의 일부 영역에 배치되고, 제2 액체(350)과 직접 접촉할 수 있다. 제2 전극(345)은 제1 전극(35)과 이격되어 배치되고, 제1 플레이트(310)의 상부면과 측면 및 하부면에 배치될 수 있다.
제1 플레이트(310)의 측면 또는 절연층(360)의 측면은 캐비티의 측벽(i)을 이룰 수 있다. 제1 전극(345)은 후술하는 절연층(360)을 사이에 두고, 제1 액체(350) 및 제2 액체(340)와 접촉할 수 있다.
제1 전극(355)과 제2 전극(345)은 제1 액체(350)와 제2 액체(340)의 경계면을 제어하기 위하여 외부의 회로 기판으로부터 수신되는 전기 신호를 인가할 수 있다.
제1 전극(355)과 제2 전극(345)은 도전성 재료로 이루어질 수 있고, 예를 들면 금속으로 이루어질 수 있고, 상세하게는 크롬(Cr)을 포함할 수 있다. 크로뮴(chromium) 또는 크롬(Chrom)은 은색의 광택이 있는 단단한 전이 금속으로, 부서지기 쉬우며 잘 변색되지 않고 녹는점이 높다.
그리고, 크로뮴을 포함한 합금은 부식에 강하고 단단하기 때문에 다른 금속과 합금한 형태로 사용될 수 있으며, 특히 크롬(Cr)은 부식과 변색이 적기 때문에, 캐비티를 채우는 도전성 액체에도 강한 특징이 있다.
절연층(360)은 캐비티의 바닥면에서 제3 플레이트(330)의 상부면과, 캐비티의 측벽을 이루는 제2 전극(145)과, 제1 플레이트(310)의 상부면에서 제1 전극(355)의 일부와 제1 플레이트(310) 및 제2 전극(345)를 덮으며 배치될 수 있다. 절연층(360)은 예를 들면 파릴렌 C(parylene C) 코팅제로 구현될 수 있으며, 백색 염료를 더 포함할 수도 있다. 백색 염료는 캐비티의 측벽(i)을 이루는 절연층(360)에서 광이 반사되는 빈도를 증가시킬 수 있다.
도시된 바와 같이 제2 액체(340)는 절연층(360)을 사이에 두고 제3 플레이트(330)와 면접촉하고, 제1 액체(350)는 제2 플레이트(320)와 직접 면접촉할 수 있다.
캐비티는, 제3 플레이트 방향(330)의 제1 개구부와 제2 플레이트(320) 방향의 제2 개구부를 포함할 수 있다. 제1 개구부의 단면의 크기보다 제2 개구부의 단면의 크기보다 더 클 수 있다. 여기서, 제1,2 개구부의 크기는 개구부의 단면이 원형이면 반지름을 뜻하고, 정사각형이면 한 변의 길이를 뜻할 수 있다.
제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)의 가장 자리는 사각형 형상일 수 있으나, 반드시 이에 한정하지는 않는다.
제1 전극(355)은 제2 플레이트(320)의 외곽의 적어도 하나의 영역에서 노출되고, 제2 전극(345)은 제3 플레이트(330)의 가장 자리의 적어도 하나의 영역에서 노출될 수 있다.
그리고, 제2 플레이트(320)의 바깥 영역에서 제1 전극(355) 상에는 제1 접촉 전극(356)이 배치되고, 제3 플레이트(300)의 바깥 영역에서 제2 전극(345) 상에는 제2 접촉 전극(346)이 배치될 수 있다.
제1 접촉 전극(356)과 제2 접촉 전극(346)은, 제1 전극(355) 및 제2 전극(345)에 각각 일체형으로 구비될 수도 있다.
제1 접촉 전극(356)과 제2 접촉 전극(346)은 후술하는 바와 같이, 하우징(200)에 액체 렌즈(300)를 삽입하여 고정할 때, 각각 제1 연결 전극(225) 및 제2 연결 전극(215)에 전기적으로 연결될 수 있다.
실시예에 따른 액체 렌즈(300)는 캐비티 내에 도전성 액체와 비도전성 액체가 함께 포함될 수 있고, 도전성 액체와 비도전성 액체는 서로 섞이지 않고 경계면을 가질 수 있다. 외부로부터 제1,2 전극(355, 345)에 인가되는 구동 전압에 의해 도전성 액체와 비도전성 액체의 경계면이 변형되어 액체 렌즈(300)의 곡률, 초점거리가 변경될 수 있다. 이러한 경계면의 변형, 곡률변경이 제어되면, 액체 렌즈(300)와 이를 포함하는 렌즈 어셈블리(1000) 및 카메라 모듈은 광학 줌 기능, 오토포커싱(Auto-Focusing; AF) 기능, 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(Optical Image Stabilizer, OIS) 기능 등을 수행할 수 있다.
도 3 내지 도 5는 액체 렌즈 모듈 내의 하우징에 액체 렌즈가 고정되는 공정을 나타낸 도면이고, 도 6은 도 3의 H-H' 방향의 단면도이고, 도 7 및 도 8은 도 3의 I-I' 방향의 단면도이고, 도 9는 도 7 및 도 8에서 하우징에 액체 렌즈가 고정된 상태를 나타낸 도면이다.
본 실시예에서, 액체 렌즈 모듈은 하우징(200)에 액체 렌즈(300)가 삽입된 후 회전하며 고정될 수 있다.
하우징(200)은 관통 홀(through hole)을 가지는 몸체(210)와 몸체(210)의 상부면에 배치되는 복수 개의 커버(220)를 포함하며, 4개의 커버(220)가 도시되고 있으나 반드시 이에 한정하지는 않는다.
몸체(210)의 단면이 사각형 형상일 때, 예를 들면 커버(220)는 사각형의 꼭지점 영역에 배치될 수 있다. 그리고, 복수 개의 커버들(220)의 사이에서 몸체(210)의 상부면이 노출될 수 있다.
하우징(200)에는 상하 방향으로 관통 홀이 형성되는데, 액체 렌즈(300)를 통과한 광이 하부의 제2 렌즈부(400) 방향으로 전달되는 경로가 될 수 있다. 이를 위하여, 액체 렌즈(300)의 제2 플레이트(320) 방향의 제1 개구부의 단면의 크기 및 제3 플레이트(330) 방향의 제2 개구부의 단면의 크기는, 관통 홀의 단면의 크기와 같거나 보다 작을 수 있다.
커버(220)의 하부면에는 제1 연결 전극(225)이 구비되고, 몸체(210)의 상부면에는 제2 연결 전극(215)이 배치될 수 있으며, 제1 연결 전극(225)과 제2 연결 전극(215)의 개수는 액체 렌즈(300)의 제1,2 전극(355,345) 또는 제1,2 접촉 전극(356,346)의 개수와 각각 같을 수 있다.
하우징(200)에 액체 렌즈(300)가 결합된 상태에서, 도 9에 도시된 바와 같이 제1 연결 전극(225)과 제1 전극(355) 또는 제1 전촉 전극(356)은 면접촉하고, 제2 연결 전극(215)과 제2 전극(345) 또는 제2 접촉 전극(346)은 면접촉할 수 있다. 이때, 제1 연결 전극(225)와 제2 연결 전극(215)은 탄성을 가진 도전성 재료로 이루어질 수 있고, 따라서 액체 렌즈(300)가 제1 연결 전극(225)과 제2 연결 전극(215)에 의하여 고정될 수 있다.
도 8을 참조하면, 복수 개의 커버들(220)은 상기 몸체(210)와 접촉하는 제1 부분(220a)과 제1 부분(220a) 상부의 제2 부분(220b)을 포함할 수 있다. 그리고, 제1 부분들(220a) 사이의 거리(d1)는 제2 부분들(220b) 사이의 거리(d2)보다 클 수 있다.
제1 연결 전극(225)은 몸체(210)의 상부면과 마주보는 커버(220)의 제2 부분(220b)의 하부면(b)에 배치될 수 있다. 제2 연결 전극(215)은 커버(220)의 제2 부분(220b)과 마주보는 몸체(210)의 상부면(a)에 배치될 수 있다.
도 3에서 하우징(200)과 액체 렌즈(300)가 결합 전의 배치가 도시되고 있다. 도 4에서 하우징(200)에 액체 렌즈(300)가 삽입되고, 도 5에서 액체 렌즈(300)가 회전하여 하우징(200)의 몸체(210)와 커버(220)의 사이에 삽입되며 고정될 수 있다.
도 3 내지 도 5에서, 하우징(200)의 몸체의 모서리 영역에는 단차 구조물(270)이 배치되고 있다. 단차 구조물(270)은 몸체의 상부에서 위로 돌출되어 배치될 수 있고, 몸체 상부의 일부를 도피시켜 배치시킬 수도 있다. 또한 커버의 하부면으로부터 아래 방향으로 돌출되는 단차 구조물을 더 포함할 수있다. 액체렌즈는 커버로의 단차 구조물과 몸체의 단차 구조물 사이에 배치될 수 있다. 단차 구조물(270)은 1개가 도시되고 있으나, 각각의 모서리 영역에 모두 배치될 수 있다. 액체 렌즈(300)가 하우징(200) 내의 공간에 삽입되고 회전 한 후, 단차 구조물(270)에 의하여 지지되어 분리되지 않을 수 있다. 특히, 액체 렌즈의 제1 플레이트의 하부 또는 상부가 단차 구조물(270)과 접촉하며 고정될 수 있으며 제1 플레이트의 측면이 단차 구조물과 접촉하여 고정될 수도 있다.
도 5 및 도 9에 도시된 바와 같이 하우징(200)의 몸체(210)와 커버(200)의 사이에 액체 렌즈(300)가 결합될 수 있고, 서로 마주보는 커버들(220) 사이의 거리(d2)가 제2 플레이트(320)의 서로 마주보는 꼭지점 사이의 거리(d0)보다 작을 때, 액체 렌즈(300)가 외부로 이탈되지 않고 잘 고정될 수 있다.
그리고, 도 9에서 액체 렌즈(300) 특히 제1 플레이트의 양측면은 하우징(200)의 커버(220)의 제1 부분(220a)의 내측면(c)과 접촉하며, 액체 렌즈(300)가 고정될 수 있다.
하우징(200) 내의 제1 연결 전극(225)과 제2 연결 전극(215)은 액체 렌즈 모듈의 외부로부터 액체 렌즈(300)의 구동에 필요한 전원과 연결될 수 있다. 이를 위하여, 제1 연결 전극(225)과 제2 연결 전극(215)은 하우징(200)의 커버(220)와 몸체(210)의 내부를 관통하여, 몸체(210)의 하부면 또는 측면에서 노출될 수 있다.
상세하게는 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 연결 전극(225)은 커버(200)의 제2 부분(220b)과 제1 부분(220a) 및 몸체(210)를 관통하는 제1 관통 전극(226)을 통하여 몸체(210)의 하부면의 제1 노출 전극(227)과 연결될 수 있고, 제2 연결 전극(215)는 몸체(210)를 관통하는 제2 관통 전극(216)을 통하여 몸체(210)의 측면의 제2 노출 전극(217)과 연결될 수 있다.
도 9의 구조는 하나의 실시예에 불과할 뿐, 제1,2 연결 전극(225, 215)은 하우징(200)의 내부를 다른 구조로 관통하며 하우징(200)의 바닥면이나 측면에서 노출될 수도 있다.
상술한 바와 같이 액체 렌즈 모듈(200, 300)의 제1,2 연결 전극(225, 215)이 하부의 회로 기판(800)의 패드(810)와 전기적으로 연결되는데, 상세하게는 제1,2 연결 전극(225, 215)이 각각 제1,2 노출 전극(227, 217)과 전기적으로 연결되고, 제1,2 노출 전극(227, 217)이 회로 기판(800)의 패드(810)와 전기적으로 연결될 수 있다.
실시예에 따른 액체 렌즈와 이를 포함하는 카메라 모듈은 전기로 제1,2 액체의 표면장력을 변화시켜서 카메라 모듈의 크기를 작게 할 수 있고, 전기로 AF 또는 OIS를 수행하여 기계적으로 렌즈를 움직이는 것보다 전력 소모가 작다.
그리고, 액체 렌즈가 하우징 내에 삽입되며 고정되므로, 카메라 모듈 내에서 광축에의 정렬하고 틸팅(tilting)을 방지가 용이하고, 외부의 전원과 안정적으로 연결될 수 있다.
상술한 액체 렌즈가 포함된 카메라 모듈은, 디지털 카메라나 스마트폰이나 노트북 및 테블렛(tablet) PC 등의 다양한 디지털 기기(digital device)에 내장될 수 있고, 특히 모바일 기기에 내장되어 고성능, 초박형의 줌 렌즈를 구현할 수 있다.
예를 들면, 상술한 액체 렌즈와 제1,2 렌즈부과 필터 및 수광 소자를 포함하는 카메라 모듈에서 외부에서 입사된 이미지를 전기적 신호로 변환하는 디지털 기기는, 전기적인 신호에 의하여 색이 변화하는 복수 개의 픽셀들로 이루어지는 디스플레이 모듈을 포함할 수 있으며, 여기서 디스플레이 모듈과 카메라 모듈은 제어부에서 제어할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 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.

Claims (15)

  1. 관통 홀을 가지는 몸체와, 상기 몸체의 상부면에서 돌출되어 배치된 복수 개의 커버들을 포함하는 하우징;
    상기 커버에 배치되는 제1 연결 전극;
    상기 몸체에 배치되는 제2 연결 전극; 및
    상기 몸체와 상기 커버의 사이에 배치되는 액체 렌즈를 포함하고,
    상기 커버는 상기 액체 렌즈의 상면의 일부와 측면의 일부를 감싸고,
    상기 액체 렌즈는,
    전도성의 제1 액체와 비전도성의 제2 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트 상부에 배치되는 제1 전극; 및
    상기 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극;을 포함하고,

    상기 제1 연결 전극과 상기 제1 전극은 전기적으로 연결되고, 상기 제2 연결 전극과 상기 제2 전극은 전기적으로 연결되는 액체 렌즈 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 액체 렌즈는, 상기 제1 전극 상부에 배치되는 제2 플레이트와 상기 제2 전극 하부에 배치되는 제3 플레이트를 더 포함하는 액체 렌즈 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 제2 플레이트의 외곽의 적어도 하나의 영역에서 노출되고, 상기 제2 전극은 상기 제3 플레이트의 외곽의 적어도 하나의 영역에서 노출되는 액체 렌즈 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 몸체는 상하 방향으로 상기 관통 홀이 형성된 육면체 형상이고, 상기 복수 개의 커버들은 상기 몸체의 상부면의 모서리 영역에 각각 배치된 액체 렌즈 모듈.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 복수 개의 커버들의 사이에서 상기 몸체의 상부면이 노출되는 액체 렌즈 모듈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 커버들은 각각 상기 몸체로부터 돌출되어 상기 액체 렌즈의 측면과 대향하는 제1 부분과, 상기 제1 부분의 상부에서 광축 방향으로 돌출되는 제2 부분을 포함하는 액체 렌즈 모듈.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 연결 전극은, 상기 제2 부분의 돌출부의 하면에 배치되는 액체 렌즈 모듈.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 연결 전극은, 상기 몸체의 상부면과 마주보는 상기 커버의 제2 부분의 하부면에 배치되는 액체 렌즈 모듈.
  9. 제7 항 또는 제8 항에 있어서,
    상기 제2 연결 전극은, 상기 커버의 제2 부분과 마주보는 상기 몸체의 상부면에 배치되는 액체 렌즈 모듈.
  10. 제7 항 또는 제8 항에 있어서,
    서로 마주보는 상기 커버들의 제2 부분 사이의 최단 거리는, 상기 제2 플레이트의 서로 마주보는 꼭지점 사이의 거리보다 작은 액체 렌즈 모듈.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 연결 전극과 상기 제2 연결 전극은 각각, 상기 몸체의 내부를 관통하여 상기 몸체의 측면 또는 하부면에서 노출되는 액체 렌즈 모듈.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 캐비티는 상기 제2 플레이트 방향의 제1 개구부와 상기 제3 플레이트 방향의 제2 개구부를 가지고, 상기 제1 개구부와 제2 개구부의 단면의 크기는 각각 상기 관통 홀의 단면의 크기보다 작은 액체 렌즈 모듈.
  13. 액체 렌즈 모듈;
    상기 액체 렌즈 모듈 하부에 배치되고 이미지 센서가 배치되는 센서 기판; 및
    상기 렌즈 모듈과 상기 센서 기판 사이에 배치되는 고체렌즈;를 포함하고
    상기 액체렌즈 모듈은
    관통 홀을 가지는 몸체와, 상기 몸체의 상부면에서 돌출되어 배치된 복수 개의 커버들을 포함하는 하우징;
    상기 커버에 배치되는 제1 연결전극;
    상기 몸체에 배치되는 제2 연결전극;및
    상기 몸체와 상기 커버 사이에 배치되는 액체렌즈;를 포함하고
    상기 커버는 상기 액체 렌즈의 상면의 일부와 상기 액체 렌즈의 측면의 일부를 감싸고,
    상기 액체렌즈는,
    전도성의 제1 액체와 비전도성의 제2 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트 상부에 배치되는 제1 전극;
    상기 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극;
    상기 제1 전극 상부에 배치되는 제2 플레이트; 및
    상기 제2 전극 하부에 배치되는 제3 플레이트;를 포함하고,
    상기 제1 연결 전극과 상기 제1 전극은 전기적으로 연결되고, 상기 제2 연결 전극과 상기 제2 전극은 전기적으로 연결되고, 상기 제1 연결 전극과 상기 제2 연결전극은 상기 센서기판과 전기적으로 연결되는 카메라 모듈.
  14. 관통 홀을 가지는 몸체와, 상기 몸체의 상부면에서 돌출되어 배치된 복수 개의 커버들을 포함하는 하우징, 상기 커버에 배치되는 제1 연결 전극, 상기 몸체에 배치되는 제2 연결 전극, 및 상기 몸체와 상기 커버의 사이에 배치되는 액체 렌즈를 포함하고, 상기 커버는 상기 액체 렌즈의 상면의 일부와 측면의 일부를 감싸고, 상기 액체 렌즈는, 전도성의 제1 액체와 비전도성의 제2 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 제1 플레이트, 상기 제1 플레이트 상부에 배치되는 제1 전극, 및 상기 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극을 포함하는 카메라 모듈;
    상기 카메라 모듈을 통하여 입사된 이미지를 전기적인 신호로 변환하는 제어부; 및
    상기 전기적인 신호에 의하여 색이 변화하는 복수 개의 픽셀로 이루어지는 디스플레이 모듈을 포함하고,
    상기 제1 연결 전극과 상기 제1 전극은 전기적으로 연결되고, 상기 제2 연결 전극과 상기 제2 전극은 전기적으로 연결되는 광학 기기.
  15. 관통 홀을 가지는 몸체와, 상기 몸체의 상부면에서 돌출되어 배치된 복수 개의 커버들을 포함하는 하우징을 마련하는 단계;
    상기 하우징의 몸체와 커버 사이의 영역에 액체 렌즈를 삽입하는 단계; 및
    상기 액체 렌즈를 회전하는 단계를 포함하고,
    상기 몸체의 상부면에는 적어도 하나의 단차 구조물이 배치되고,
    상기 액체 렌즈는 전도성의 제1 액체와 비전도성의 제2 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 제1 플레이트와 상기 제1 플레이트 상부에 배치되는 제1 전극 및 상기 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극를 포함하고,
    상기 단차 구조물에 상기 제1 플레이트의 하부 또는 상부가 접촉하며 고정되는 액체 렌즈 모듈의 제조 방법.
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WO2020256404A1 (ko) * 2019-06-18 2020-12-24 엘지이노텍 주식회사 카메라 장치
WO2021054701A1 (ko) * 2019-09-18 2021-03-25 엘지이노텍 주식회사 카메라 장치

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