KR20180093566A - 액체 렌즈 및 이를 포함하는 카메라 모듈 및 광학기기 - Google Patents

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KR20180093566A
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명의 액체 렌즈는 전도성 액체와 비전도성 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트, 제1 플레이트 위에 배치되는 제1 전극, 제1 플레이트 아래에 배치되는 제2 전극, 제1 전극 위에 배치되는 제2 플레이트, 및 제2 전극 아래에 배치되는 제3 플레이트를 포함하고, 제2 플레이트는 제1 두께를 가지며 광축을 포함하는 제1 영역과, 제1 영역으로부터 연장되고 제1 두께보다 두꺼운 제2 두께를 가지는 제2 영역을 포함하고, 제1 영역 상면의 위치는 상기 제2 영역의 상면의 위치 보다 낮다.

Description

액체 렌즈 및 이를 포함하는 카메라 모듈 및 광학기기{LIQUID LENS, CAMERA MODULE AND OPTICAL DEVICE/INSTRUMENT INCLUDING THE SAME}
본 발명은 액체 렌즈 및 이를 포함하는 카메라 모듈 및 광학기기에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 액체 렌즈 및 고체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리에서 액체 렌즈에 포함된 액체의 열 팽창에 의해 액체를 가두는 구조물에 온도에 따라 발생하는 변형에 의한 간섭을 줄일 수 있는 액체 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, 이를 보호하기 위해서 카메라 모듈과 별도로 커버 글라스를 추가하여야 하는바 전체 두께가 두꺼워 진다. 따라서 두 가지 액체의 계면의 곡률을 전기적으로 조절하여 오토 포커스와 손떨림 보정 기능을 수행하는 액체 렌즈에 대한 연구가 이루어지고 있다.
본 발명은 전기 에너지를 이용하여 초점 거리를 조정할 수 있는 렌즈를 포함하는 카메라 모듈에서 렌즈에 포함된 액체를 하우징할 수 있는 구조물에 온도에 따라 플레이트에 변형이 발생하더라도 렌즈 영역의 플레이트가 주변 영역보다 낮도록 하여 플레이트의 팽창에 의한 액체 렌즈 주변의 다른 렌즈와의 간섭을 줄일 수 있는 액체 렌즈를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 액체 렌즈의 상부 플레이트에서 주변 영역보다 렌즈 영역의 높이가 낮아 적어도 하나의 전극을 전도성 액체에 노출시키기 위한 공간을 확보하기 위해, 계면이 위치하지 않는 중간 플레이트의 상부가 일부 식각된 구조를 가지는 액체 렌즈를 제공할 수 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈는 전도성 액체와 비전도성 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트 위에 배치되는 제1 전극; 상기 제1 플레이트 아래에 배치되는 제2 전극; 상기 제1 전극 위에 배치되는 제2 플레이트; 및 상기 제2 전극 아래에 배치되는 제3 플레이트를 포함하고, 상기 제2 플레이트는 제1 두께를 가지며 광축을 포함하는 제1 영역과, 상기 제1 영역으로부터 연장되고 상기 제1 두께보다 두꺼운 제2 두께를 가지는 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역 상면의 위치는 상기 제2 영역의 상면의 위치 보다 낮을 수 있다.
또한, 상기 제2 플레이트의 하면 전체가 동일한 면에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 영역의 하면과 제2 영역의 하면은 동일한 면에 배치되지 않을 수 있다.
또한, 상기 제2 플레이트와 대면하는 상기 제1 플레이트의 상부는 단차를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 전극은 상기 제2 플레이트의 하면에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 전극은 상기 제1 플레이트의 상면에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 전극은 상기 제1 플레이트의 단차의 측면으로 연장될 수 있다.
또한, 상기 제1 플레이트의 제1 영역이 위로 볼록해 졌을 때 상기 제1 영역의 정점의 높이가 상기 제2 영역의 상면의 높이보다 낮을 수 있다.
또한, 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체 사이에 형성된 계면은 상기 단차의 아래의 경사면에 위치할 수 있다.
또한, 상기 제1플레이트의 단차는 상기 제2전극 및 상기 절연막의 두께의 합만큼 식각될 수 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 액체 렌즈의 온도에 따른 플레이트의 팽창에도 고체 렌즈와의 간섭을 줄일 수 있어 액체 렌즈와 고체 렌즈로 구성되는 렌즈 어셈블리의 설계 및 공정 마진을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 액체 렌즈와 고체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리의 크기를 증가시키지 않고도 렌즈 어셈블리의 설계 및 공정 마진을 증가시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도1은 액체 렌즈의 온도에 따른 특성을 설명한다.
도2는 카메라 모듈을 설명한다.
도3은 액체 렌즈의 제1예를 설명한다.
도4는 액체 렌즈의 제2예를 설명한다.
도5는 제1플레이트의 상부를 설명한다.
도6은 도3 또는 도4에서 설명하는 액체 렌즈의 온도에 따른 특성을 설명한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 요소(element)의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 요소(element)가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 요소(element)가 상기 두 요소(element)사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 요소(element)를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.
도1은 설명한 액체 렌즈의 온도에 따른 특성을 설명한다. 구체적으로, 도1의 (a)는 상온에서의 액체 렌즈를 설명하고, 도1의 (b)는 고온에서의 액체 렌즈를 설명한다.
후술할 제2플레이트(16), 제1플레이트(14) 및 제3플레이트(12)에 의해 결정되는 캐비티에는 서로 다른 성질의 두 액체가 충진되어 있다. 액체는 온도가 높아지면 팽창하는 성질을 가진다(예, 열팽창, thermal expansion).
캐비티에 충진되는 두 액체는 전해질(또는 전도성) 액체와 비전해질(또는 비전도성) 액체를 포함할 수 있다. 액체의 열팽창은 고체보다 더 클 수 있다. 물질의 온도가 높아지면 분자들의 운동이 활발해져 분자와 분자 사이의 간격이 멀어지고, 이로 인해 부피가 증가할 수 있다. 특히, 액체를 구성하는 분자들이 고체를 구성하는 분자들보다 더 자유롭게 움직일 수 있기 때문에 온도가 변하는 정도가 같을 경우 액체가 고체보다 열팽창 정도가 더 클 수 있다. 액체 렌즈에 사용되는 전해질(전도성) 액체에 대표적인 예로 물(H2O)을 들 수 있다. 물의 경우 4℃ 이상에서는 온도가 올라갈 때 부피가 팽창하지만, 4℃ 이하에서는 온도가 올라갈 때 부피가 줄어드는 특징을 가지고 있다. 물의 열팽창 계수는 약 1.8 (단위: 10-5/℃)정도로 알려져 있다.
도1a를 참조하면, 상온에서 캐비티에 충진된 두 액체의 부피 변화가 없다면, 제2플레이트(16)을 통해 입사된 광(빛)은 캐비티 내 두 액체가 형성하는 계면(30)에 의한 굴절에 영향을 받아 제3플레이트(12)을 통과할 수 있다. 실시예에 따라, 광(빛)의 경로는 반대일 수도 있다. 액체 렌즈에 전기 에너지를 인가하여 계면(30)의 곡률을 제어할 수 있다.
도1b를 참조하면, 고온에서 캐비티에 충진된 두 액체의 부피 변화로 인하여 제2플레이트(16) 또는 제3플레이트(12)가 부풀어오르는 형상이 발생할 수 있다. 예를들어 고온에서 캐비티에 충진된 두 액체의 부피 변화로 인하여 제2플레이트(16)가 부풀어오르는 형상이 발생할 수 있다. 제1층의 중심부와 주변 영역은 제1플레이트(14)과 접착되어 있지 않을 뿐만 아니라, 접착된 영역에 비하여 중심부와 주변 영역의 두께가 얇을 수 있기 때문에, 온도 변화에 따라 부피가 커지는 두 액체에 대응하여 제2플레이트(16)은 휘어질 수 있다. 예를 들어, 제2플레이트(16)는 온도에 따라 또는 제2플레이트(16)의 특성에 따라 부풀어 오르는 정도(S1)은 달라질 수 있다.
한편, 온도 변화에도 제3플레이트(12)는 부풀어 오르지 않거나, 제2플레이트(16)보다 상대적으로 적게 부풀어 오를 수 있다. 복수의 전극 패턴이 배치된 제1플레이트(14)를 제3플레이트(12) 상에 고정한 뒤, 절연층(미도시)을 형성하여 복수의 전극 패턴이 캐비티에 노출되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면, 절연층으로 두 개의 전극 패턴 중 하나를 덮고, 다른 하나의 일부를 노출시켜야 캐비티 내에 충진된 두 액체들의 성질이 변화하는 것을 방지할 수 있기 때문이다. 제1플레이트(14)과 제3플레이트(12) 상에 형성되는 절연층으로 인하여 두 액체가 온도 변화에 대응하여 열팽창을 하더라도 제3플레이트(12)이 부풀어 오르지 않고, 강도가 약한 제2플레이트(16)가 부풀어 오를 수 있다.
제2플레이트(16)가 어느 정도(S1) 부풀어 오르면, 제2플레이트(16)을 통해 입사되는 광(빛)은 전기 에너지를 통해 곡률이 제어되는 계면(30)과는 별도로 제2플레이트(16)에서 발생한 굴곡률에 의해 굴절될 수 있다. 이 경우, 제2플레이트(16)에서 발생하는 곡률은 액체 렌즈에 설계에 반영되어 있지 않을 수 있고, 두 액체의 온도 변화에 따른 열팽창률을 정확히 알고 있다고 하더라도 제2플레이트(16)의 곡률은 균일하게 발생하지 않을 가능성이 있다.
한편, 제2플레이트(16)가 온도에 대응하여 어느 정도(S1) 부풀어 오르면, 액체 렌즈와 인접하여 배치될 수 있는 구조물(예를 들면, 고체 렌즈 등)과의 간섭이 발생할 수 있다. 만약, 제2플레이트(16)가 부풀어 오르는 경우에 발생하는 간섭을 피하기 위해, 액체 렌즈와 인접한 구조물의 간격을 확보하는 경우 액체 렌즈를 포함하는 모듈 또는 장치의 크기와 부피가 커질 수 있다. 또한, 이 경우, 액체 렌즈를 포함하는 모듈 또는 장치를 제조하는 과정에서 설계 마진 및 공정 마진을 확보하기 어려울 수도 있다.
도2는 카메라 모듈을 설명한다.
도시된 바와 같이, 카메라 모듈은 액체 렌즈 모듈(14) 및 이미지센서가 실장되는 센서 기판(64)를 포함할 수 있다. 카메라 모듈은 상부와 하부가 개방되어 형성된 홀더(18), 홀더(18) 내부에 수용되는 액체 렌즈 모듈(14), 액체 렌즈 모듈(14)의 상부에 배치되는 제1렌즈부(12), 액체 렌즈 모듈(14)의 하부에 배치되는 제2렌즈부(16), 및 제2렌즈부(16)의 하부에 배치되고 이미지센서가 실장되는 센서 기판(64)을 포함할 수 있으며 제1렌즈부(12) 및 제2렌즈부(16) 중 적어도 하나는 생략될 수 있다.
액체 렌즈 모듈(14)은 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈는 두 액체가 형성하는 계면을 포함하는 액체 렌즈(28) 및 고체 렌즈 포함할 수 있다. 또한 액체 렌즈 모듈(14)은 두 액체가 형성하는 계면을 포함하는 액체 렌즈(28), 액체 렌즈(28)를 둘러싸는 스페이서(36), 액체 렌즈(28)에 구동 전압을 공급하기 위한 적어도 하나의 기판(42)을 포함할 수 있다. 기판(42)은 센서 기판(64)과 액체 렌즈(28)를 전기적으로 연결할 수 있다. 기판(42)은 구별되는 복수의 구동 전압을 공급할 수 있고, 각각의 구동 전압은 복수의 단자(48)를 통해 전달될 수 있다.
한편, 카메라 모듈에 포함된 홀더(18)는 복수의 오프닝(52)을 포함할 수 있다. 액체 렌즈 모듈(14)을 홀더(18)에 삽입한 후 복수의 오프닝(52)을 통해 노출되는 액체 렌즈(28)를 이용하여 액체 렌즈 모듈(14)의 위치, 배치를 조정할 수 있다. 이를 통해, 액체 렌즈 모듈(14)을 제1렌즈부(12) 및 제2렌즈부(16)와 기구적으로 정렬할 수 있다.
도3은 액체 렌즈의 제1예를 설명한다. 구체적으로, 도3의 (a)는 액체 렌즈(28)의 단면을 보여하고, 도3의 (b)는 액체 렌즈(28)의 탑뷰를 보여준다.
액체 렌즈는(28)은 액체, 제1 플레이트 및 전극을 포함할 수 있다. 액체는 계면을 형성하는 전도성 액체 및 비전도성 액체를 포함할 수 있다. 제1 플레이트는 액체가 배치되는 캐비티를 포함할 수 있다. 캐비티의 측벽면은 경사면을 포함할 수 있다. 전극은 제1 플레이트 상부 및/또는 하부에 배치될 수 있다. 전극은 제1 플레이트 상부에 배치되는 제1 전극(상부 전극) 또는 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극(하부 전극)을 포함할 수 있다. 액체 렌즈는 제1 플레이트 위에 배치되는 제2 플레이트 또는 제1 플레이트 아래에 배치되는 제3 플레이트를 더 포함할 수 있다. 제2 플레이트는 제1 전극(상부 전극)의 상부에 배치될 수 있고, 제3 플레이트는 제2 전극(하부 전극)의 하부에 배치될 수 있다.
도3의 (a)를 참조하면, 액체 렌즈(28)는 서로 다른 두 액체, 예를 들면 전도성 액체와 비전도성 액체를 포함하고, 두 액체가 형성하는 계면의 곡률, 형상은 액체 렌즈(28)에 공급되는 구동 전압에 의해 조정될 수 있다. 액체 렌즈(28)에 공급되는 구동 전압은 제1전극(74) 및 제2전극(76)을 통해 전달될 수 있다. 제2전극(76)은 복수의 전압섹터를 포함하여 서로 구별되는 복수(예, 4개)의 개별 구동 전압을 전달할 수 있고, 제2기판(42)은 하나의 공통 전압을 전달할 수 있다. 공통 전압은 기준 전압일 수 있다.
또한, 액체 렌즈(28)는 투명한 재질을 포함하는 제3플레이트(12) 및 제2플레이트(16), 제3플레이트(12) 및 제2플레이트(16) 사이에 위치하며 기 설정된 경사면을 가지는 개구영역을 포함하는 제1플레이트(14)를 포함할 수 있다.
또한, 액체 렌즈(28)는 제3플레이트(12), 제2플레이트(16) 및 제1플레이트(14)의 개구영역에 의해 결정되는 캐비티(cavity, 50)를 포함할 수 있다. 여기서, 캐비티(50)는 서로 다른 성질(예, 전도성 액체 및 비전도성 액체)의 두 액체(26, 24)가 충진될 수 있으며, 서로 다른 성질의 두 액체(26, 24) 사이에는 계면(30)이 형성될 수 있다.
제2플레이트(16)에서 중심부를 포함하는 렌즈 영역은 제1플레이트(14)와 연결되는 주변 영역보다 두께가 얇다. 제2플레이트(16)의 캐비티(50) 방향으로 일측은 주변 영역과 렌즈 영역은 평편하지만, 반대방향의 타측은 렌즈 영역이 주변 영역에 비해 오목하게 패여 있는 구조를 가질 수 있다. 즉 제2플레이트(16)의 캐비티(50)와 대면하는 면(제2 플레이트의 하면)은 제2플레이트의 렌즈 영역과 주변 영역이 평편한 평면으로 형성될 수 있다. 제2플레이트(16)의 타측에 렌즈 영역이 오목하게 패여 있어, 캐비티(50) 내 액체가 열 팽창에 의해 제2플레이트(16)가 부풀어 오르더라도 인접한 구조물과의 간섭을 줄일 수 있다. 즉 제2플레이트(16)의 캐비티(50)와 대면하는 면(제2 플레이트의 하면)의 반대 면(제2 플레이트의 상면)은 렌즈 영역이 도피되어 형성되는 도피 홈을 포함할 수 있다. 제2플레이트(16)의 캐비티(50)와 대면하는 면(제2 플레이트의 하면)의 반대 면(제2 플레이트의 상면)의 렌즈 영역의 광축방향의 두께는 제1플레이트와 결합하는 주변 영역의 광축방향의 두께보다 얇을 수 있다.
실시예에 따라, 제2 플레이트(16)의 하면 전체가 동일한 면에 배치될 수 있다. 또한, 제2플레이트(16) 내 중심영역의 하면과 주변영역의 하면은 동일한 면에 배치되지 않을 수도 있다.
또한, 액체 렌즈(28)에 포함되는 두 액체(26, 24) 중 적어도 하나는 전도성을 가지며, 액체 렌즈(28)는 제1플레이트(14) 상부 및 하부에 배치되는 두 전극(74, 76) 및 전도성을 가지는 액체가 맞닿을 수 있는 경사면에 배치되는 절연층(72)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 절연층(72)은 두 전극(74, 76) 중 하나의 전극(예, 제2전극(76))을 덮고, 다른 하나의 전극은(예, 제1전극(74)의 일부를 노출시켜 전도성 액체(예, 26)에 전기 에너지가 인가되도록 할 수 있다.
한편, 캐비티(50) 방향의 제2플레이트(16)의 일측면이 평편한 경우, 제1전극(74)을 전도성 액체(26)에 노출시키기 어려울 수 있다. 이러한 구조적인 문제를 극복하기 위해, 제1플레이트(14)의 상부를 적어도 일정부분 식각하여 제1전극(74)을 전도성 액체(26)에 노출시킬 수 있다. 제1플레이트(14)의 상부에 식각되는 영역까지 제2전극(76)이 형성되고, 제2전극(76) 상에는 절연막(72)을 배치할 수 있다. 이때, 제1플레이트(14)의 상부는 제2전극(76)의 두께와 절연막(72)의 두께 합만큼 삭제될 수 있다. 즉, 제1플레이트(14)의 상부에는 단차를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 제1플레이트(14)의 상부는 제2전극(76)의 두께와 절연막(72)의 두께 합보다 더 크게 식각될 수 있으나, 제1플레이트(14)의 경사면을 따라 이동하는 계면(30)의 움직임을 방해할 필요가 없다. 따라서, 제1플레이트(14)의 경사면의 상부 약 10~15%까지도 식각할 수 있다. 이를 통해 전도성 액체와 비전도성 액체 사이에 형성된 계면(30)은 식각하여 형성한 단차의 아래의 경사면에 위치할 수 있다.
실시예에 따라, 제1전극(74)은 제1플레이트(14)의 상부 및 절연막(72) 상에도 연장되어 형성될 수도 있다. 이 경우, 제1전극(74)이 전도성 액체(26)에 노출되기 용이해질 수 있다.
액체 렌즈(28)에 포함된 두 전극(74, 76)에 구동 전압을 전달하기 위한 두 기판(42, 도2참조)이 연결될 수 있다. 구동 전압에 대응하여 액체 렌즈(28) 내 형성되는 계면(30)의 굴곡, 경사도 등이 변하면서 액체 렌즈(28)의 초점 거리가 조정될 수 있다.
도3의 (b)를 참조하면, 액체 렌즈(28)에는 제1플레이트(14)에 의해 결정되는 개구 영역의 직경(D1), 단차 영역까지의 직경(D2), 제2플레이트(16)의 중심 영역의 직경(D3)의 크기를 비교하여 액체 렌즈(28)의 구조를 이해할 수 있다. 제1플레이트(14)에 의해 결정되는 개구 영역의 직경(D1)보다 제1플레이트(14)의 식각되는 상부의 직경(D2)이 더 클 수 있다. 또한, 두께가 얇은 제1플레이트(14)의 상부의 직경(D2)보다 제2플레이트(16)의 중심 영역의 직경(D3)이 더 클 수 있다.
한편, 평면상에서 제2플레이트(16)의 렌즈 영역은 두께가 얇은 제1플레이트(14)의 상부를 포함할 수 있다.
도4는 액체 렌즈의 제2예를 설명한다.
도시된 바와 같이, 액체 렌즈는 제1플레이트(14) 상에 배치된 제1전극(74)의 형상이 도3에서 설명한 액체 렌즈와 다르다. 도3에서 설명한 액체 렌즈와 비교하면, 제1전극(74)이 두께가 얇은 제1플레이트(14)의 상부 영역까지 확장되어 형성되면서 제2전극(76)이 제1플레이트(14)의 상부에 더 적게 연장되어 형성되고, 절연막(72)으로 제2전극(76)을 덮고 제1전극(74)은 전도성 액체(26)에 노출시킬 수 있다.
제1전극(74)이 확장되어 형성되면서, 제1플레이트(14)와 제2플레이트(16)를 접합하는 과정에서 접착제의 역할을 수행하는 제1전극(74)이 접착과정에서 일부 손실되더라도 전도성 액체(26)에 제1전극(74)을 용이하게 노출시킬 수 있다.
도5는 제1플레이트의 상부를 설명한다. 구체적으로, 도5의 (a) 및 (b)는 제1플레이트(14) 상부의 서로 다른 구조를 설명한다.
도3, 도4 및 도5의 (a)와 (b)를 참조하면, 제1플레이트(14)의 제1전극(74)을 전도성 액체(26)에 노출하는 서로 다른 구조를 설명하고 있다. 구체적으로 도5의 (a)와 같이 제1플레이트(14)의 상부가 일정 깊이만큼 균일하게 식각할 수 있다. 실시예에 따라, 도5의 (b)와 같이 제1플레이트(14)의 상부를 일정 깊이만큼의 복수의 리세스를 포함하는 패턴을 형성할 수도 있다. 예를 들어, 제1플레이트(14)의 상부를 일정 깊이만큼을 식각하는 것 어떠한 형상으로 이루어지는 가는 제1전극(74)을 전도성 액체(26)에 노출시키는 방법에 따라 달라질 수 있다.
다만, 제1전극(74)을 전도성 액체(26)에 노출시키는 방법이 액체 렌즈(28)의 렌즈 영역, 즉 광(빛)이 통과하는 영역에 방해를 주는 것을 바람직하지 않을 수 있다. 따라서, 제1플레이트(14)에 의해 결정되는 개구 영역의 직경(D1)보다 제1플레이트(14)의 상부에 제1전극을 노출하기 위해 식각된 영역의 직경(D2)이 커야 한다. 또한, 제1플레이트(14)에 의해 결정되는 개구 영역의 직경(D1)보다 제2플레이트(16) 내 중심 영역의 직경(D3)이 클 수 있다..
한편, 실시예에 따라 제1플레이트(14)의 상부에 제1전극을 노출하기 위해 식각된 영역의 직경(D2)보다 제2플레이트(16) 내 중심 영역의 직경(D3)이 클 수도 있고, 그 반대일 수도 있다.
도6은 도3 또는 도4에서 설명하는 액체 렌즈의 온도에 따른 특성을 설명한다. 구체적으로, 도6의 (a)는 상온에서의 액체 렌즈를 설명하고, 도6의 (b)는 고온에서의 액체 렌즈를 설명한다. 제2플레이트(16), 제1플레이트(14) 및 제3플레이트(12)에 의해 결정되는 캐비티에는 서로 다른 성질의 두 액체가 충진되어 있고, 두 액체는 온도가 높아지면 팽창하는 성질을 가질 수 있다(예, 열팽창, thermal expansion).
도6의 (a)를 참조하면, 상온에서 캐비티에 충진된 두 액체의 부피 변화가 없다면, 제2플레이트(16)을 통해 입사된 광(빛)은 캐비티 내 두 액체가 형성하는 계면(30)에 의한 굴절에 영향을 받아 제3플레이트(12)을 통과할 수 있다. 실시예에 따라, 광(빛)의 경로는 반대일 수도 있다. 액체 렌즈에 전기 에너지를 인가하여 계면(30)의 곡률을 변경하는 방법으로 액체 렌즈를 원하는 방향으로 제어할 수 있다.
도6의 (b)를 참조하면, 고온에서 캐비티에 충진된 두 액체의 부피 변화로 인하여 제2플레이트(16)이 부풀어오르는 형상이 발생할 수 있다. 제2플레이트(16)의 중심영역은 제1플레이트(14)과 접착되어 있지 않을 뿐만 아니라, 제1플레이트(14)와 접착되는 주변영역에 비하여 중심영역의 두께가 얇기 때문에, 온도 변화에 따라 부피가 커지는 두 액체에 대응하여 제2플레이트(16)은 휘어질 수 있다. 그러나 도1의 (b)에서 설명한 제2플레이트의 부풀어 오르는 정도(S1)보다 제2플레이트(16)의 특성에 따라 부풀어 오르는 정도(S2)는 작아질 수 있다. 이는 제2플레이트(16)의 상면(즉, 캐비티의 반대 방향)이 오목하게 패여 렌즈 영역을 구성할 수 있기 때문에 가능할 수 있다. 또한, 제2 플레이트(16)의 중심영역이 위로 볼록해 졌을 때 중심영역의 정점의 높이가 주변영역의 상면의 높이보다 낮을 수도 있다.
한편, 제2플레이트(16)가 온도에 대응하여 부풀어 오르는 정도(S2)가 크게 줄어들면, 액체 렌즈와 인접하여 배치될 수 있는 구조물(예를 들면, 고체 렌즈 등)사이에서 발생할 수 있는 간섭이 줄어들 수 있다. 온도에 대응하여 제2플레이트(16)가 부풀어 오르는 정도(S2)가 크게 줄어들면, 간섭을 피하기 위해 액체 렌즈와 인접한 구조물 사이에 확보해야 하는 간격도 좁아질 수 있다. 액체 렌즈를 포함하는 모듈 또는 장치를 제조하는 과정에서 설계 마진 및 공정 마진을 확보하기 용이할 수 있다.
실시예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.
예를 들어, 전술한 카메라 모듈을 포함한 광학 기기(Optical Device, Optical Instrument)를 구현할 수 있다. 여기서, 광학 기기는 광신호를 가공하거나 분석할 수 있는 장치를 포함할 수 있다. 광학 기기의 예로는 카메라/비디오 장치, 망원경 장치, 현미경 장치, 간섭계 장치, 광도계 장치, 편광계 장치, 분광계 장치, 반사계 장치, 오토콜리메이터 장치, 렌즈미터 장치 등이 있을 수 있으며, 액체 렌즈를 포함할 수 있는 광학 기기에 본 발명의 실시예를 적용할 수 있다. 또한, 광학 기기는 스마트폰, 노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등의 휴대용 장치로 구현될 수 있다. 이러한 광학 기기는 카메라 모듈, 영상을 출력하는 디스플레이부, 카메라 모듈과 디스플레이부를 실장하는 본체 하우징을 포함할 수 있다. 광학기기는 본체 하우징에 타 기기와 통신할 수 있는 통신모듈이 실장될 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 메모리부를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
14: 제1플레이트 16: 제2플레이트
12: 제3플레이트 30: 계면
74: 제1전극 76: 제2전극
72: 절연막 50: 캐비티

Claims (10)

  1. 전도성 액체와 비전도성 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트 위에 배치되는 제1 전극;
    상기 제1 플레이트 아래에 배치되는 제2 전극;
    상기 제1 전극 위에 배치되는 제2 플레이트; 및
    상기 제2 전극 아래에 배치되는 제3 플레이트를 포함하고,
    상기 제2 플레이트는 제1 두께를 가지며 광축을 포함하는 제1 영역과, 상기 제1 영역으로부터 연장되고 상기 제1 두께보다 두꺼운 제2 두께를 가지는 제2 영역을 포함하고,
    상기 제1 영역 상면의 위치는 상기 제2 영역의 상면의 위치보다 낮은 액체 렌즈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 플레이트의 하면 전체가 동일한 면에 배치되는 액체 렌즈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 영역의 하면과 제2 영역의 하면은 동일한 면에 배치되지 않는 액체 렌즈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 플레이트와 대면하는 상기 제1 플레이트의 상부는 단차를 포함하는 액체 렌즈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 제2 플레이트의 하면에 배치되는 액체 렌즈.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 제1 플레이트의 상면에 배치되는 액체 렌즈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 제1 플레이트의 단차의 측면으로 연장되는 액체 렌즈.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 플레이트의 제1 영역이 위로 볼록해 졌을 때 상기 제1 영역의 정점의 높이가 상기 제2 영역의 상면의 높이보다 낮은 액체 렌즈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체 사이에 형성된 계면은 상기 단차의 아래의 경사면에 위치하는, 액체 렌즈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1플레이트의 단차는 상기 제2전극 및 상기 절연막의 두께의 합만큼 식각되는, 액체 렌즈.
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