KR20190078464A - 반사형 능동 가변 렌즈 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

반사형 능동 가변 렌즈는 상부 전극, 상부 전극과 평행하게 배치된 하부 전극, 상부 전극과 하부 전극 사이에 배치된 변형부, 상부 전극 상에 배치된 반사부, 및 변형부를 둘러싸는 지지부를 포함하되, 변형부와 지지부는 서로 연결되어, 단일 구조체를 제공하고, 변형부는 상부 전극 및 하부 전극 사이에 전기장이 형성된 때 초기 형상으로부터 팽창하고, 팽창된 변형부는 전기장이 제거된 때 수축되어, 초기 형상으로 복원된다.

Description

반사형 능동 가변 렌즈 및 그 제조 방법{REFLECTIVE ACTIVE VARIABLE LENS AND METHOD OF FACBRICATING THE SAME}
본 발명은 반사형 능동 가변 렌즈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 디지털 기술을 바탕으로 하는 카메라, 휴대용 단말기, 프로젝터, TV등 디스플레이 기술의 발전으로 고해상도 화면 및 관련 광학계의 소형화가 요구되고 있다. 또한 고화질의 영상을 습득하기 위한 광학 렌즈 시스템의 소형화와 편리성이 강조되고 있으며 이를 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
특히 휴대용 단말기에 장착되는 카메라 모듈에 고화질 이미지 센서가 탑재되면서, 가변 초점 및 광학 줌 등의 기능과 소형화의 중요성이 더 부각되고 있다. 현재 휴대폰 카메라 모듈에서 가변 초점 및 광학 줌 기능을 구현하기 위해서 대부분 액츄에이터를 사용하고 있다. 자동 줌 액츄에이터는 렌즈의 위치를 조절하여 자동으로 초점을 맞춰주는 기능을 하며 주로 VCM(voice coil motor)와 피에조를 이용하는 방식이다. VCM 방식은 코일에 흐르는 전류와 자석에 의한 전자기력을 이용하여 구동하는 방식으로 전자파 발생 및 정밀도에 한계가 있으며 피에조 방식은 고정자와 회전좌와의 마찰에 의해 구동하는 방식으로 마모에 의해 수명이 짧고 가격이 높다. 또한 광학 줌 기능을 위한 방식으로 스텝 모터를 사용하는데 이 방식은 회전운동을 하는 구동기로 리드 스크류를 회전시켜 가동부를 선형적으로 이동시키기 때문에 복잡한 메커니즘과 기어부의 마찰 및 소음 등의 단점이 있다. 상기 예들과 같이 대부분의 기존 기술들은 복잡한 구조로 인하여 저가로 제작하는데 어려움이 있으며, 소형화하는데 있어서 크기의 제한이 있다.
또한 반사형 초점 가변 렌즈의 종래 기술은 기체나 유체의 압력을 이용하거나 전자기력을 이용하는 것이 대부분이다. 기체나 유체의 압력을 이용하는 기술은 추가적으로 압력조절장치가 필요하여 소형화나 어레이화 하기가 매우 어렵고, 제작공정 및 구조가 복잡하여 제조단가가 높다는 단점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 반사형 능동 가변 렌즈의 성능을 개선하는 것에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 공정 효율이 개선된 반사형 능동 가변 렌즈의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 개시에 한정되지 않는다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 반사형 능동 가변 렌즈는 상부 전극; 상기 상부 전극과 평행하게 배치된 하부 전극; 상기 상부 전극과 상기 하부 전극 사이에 배치된 변형부; 상기 상부 전극 상에 배치된 반사부; 및 상기 변형부를 둘러싸는 지지부를 포함하되, 상기 변형부와 상기 지지부는 서로 연결되어, 단일 구조체를 제공하고, 상기 변형부는 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극 사이에 전기장이 형성된 때 초기 형상으로부터 팽창하고, 상기 팽창된 변형부는 상기 전기장이 제거된 때 수축되어, 상기 초기 형상으로 복원될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 지지부는 상기 변형부의 테두리를 따라 연장하는 링 형상을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 지지부는 상기 변형부의 바닥면으로부터 상기 바닥면에 수직한 방향으로 돌출될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 지지부의 하부에 제공된 하부 지지 트렌치; 및 상기 하부 지지 트렌치 내에 제공된 추가 지지부를 더 포함하되, 상기 하부 지지 트렌치는 상기 지지부의 바닥면이 리세스된 영역을 포함하고, 상기 추가 지지부는 상기 지지부의 연장 방향을 따라 연장하는 링 형상을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 지지부의 내측면 및 상기 하부 전극의 바닥면을 노출하는 중심 홀을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 중심 홀은 균일한 직경을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 중심 홀의 직경은 상기 변형부로부터 멀수록 클 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 지지부의 상기 내측면은 오목한 형상을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 하부 전극은 상기 지지부의 상기 내측면을 따라 지지부의 바닥면 상으로 연장할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 상부 전극 및 상기 반사부는 서로 연결되어, 상부 반사 전극을 형성할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 지지부의 상부에 제공된 상부 지지 트렌치를 더 포함하되, 상기 상부 지지 트렌치는 상기 지지부의 상면이 리세스된 영역을 포함하되, 상기 지지부의 연장 방향을 따라 연장할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 지지부의 테두리를 따라 연장하여, 상기 테두리에 인접한 영역을 덮는 패키징 구조체를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 패키징 구조체는 상기 상부 지지 트렌치를 채우는 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 반사형 능동 가변 렌즈의 제조 방법은 변형부, 상기 변형부를 둘러싸는 지지부, 및 상기 변형부의 바닥면 및 상기 지지부의 내측면을 노출하는 중심 홀을 포함하는 몸체부를 형성하는 것; 상기 변형부의 상면 상에 상부 전극 및 반사부를 차례로 형성하는 것; 및 상기 중심 홀 내에 하부 전극을 형성하는 것을 포함하되, 상기 지지부는 상기 변형부의 테두리를 따라 연장하는 링 형상을 갖고, 상기 하부 전극은 상기 변형부의 바닥면 상에 배치되고, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극은 상기 변형부의 상기 상면에 수직한 방향을 따라 서로 중첩될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 몸체부를 형성하는 것은: 몰드 구조체 상에 액상 폴리머 소재를 제공하는 것; 상기 액상 폴리머 소재를 경화시키는 것; 및 상기 몰드 구조체를 제거하는 것을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 상부 전극은 상기 변형부의 상기 상면으로부터 상기 지지부의 상면으로 연장될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 지지부의 하부에 추가 지지부를 형성하는 것을 더 포함하되, 상기 추가 지지부는 상기 지지부의 연장 방향을 따라 연장하는 링 형상을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 추가 지지부를 형성하는 것은: 상기 지지부의 하부에 상기 지지부의 바닥면이 리세스된 형상을 갖는 하부 지지 트렌치를 형성하는 것; 및 상기 하부 지지 트렌치 내에 상기 추가 지지부를 삽입하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 개념에 따르면, 반사형 능동 가변 렌즈의 성능이 개선될 수 있다.
본 발명의 개념에 따르면, 반사형 능동 가변 렌즈를 제조하는 방법의 효율이 개선될 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 개시에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 반사형 능동 가변 렌즈의 평면 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 반사형 능동 가변 렌즈의 저면 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 반사형 능동 가변 렌즈의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 I-I'선을 따른 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 반사형 능동 가변 렌즈의 작동을 설명하기 위한 도 1의 I-I'선에 대응하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 반사형 능동 가변 렌즈의 저면 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 반사형 능동 가변 렌즈의 분해 사시도이다.
도 9는 도 1의 I-I'선에 대응하는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예들에 다른 반사형 능동 가변 렌즈의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 예시적인 실시예들에 다른 반사형 능동 가변 렌즈의 제조 방법을 설명하기 위한 도 1의 I-I'선에 대응하는 단면도들이다.
도 15는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 반사형 능동 가변 렌즈의 도 1의 I-I'선에 대응하는 단면도이다.
도 16은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 반사형 능동 가변 렌즈의 저면 사시도이다.
도 17은 도 16에 도시된 반사형 능동 가변 렌즈의 분해 사시도이다.
도 18은 도 1의 I-I'선에 대응하는 단면도이다.
도 19는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 반사형 능동 가변 렌즈의 도 1의 I-I'선에 대응하는 단면도이다.
도 20은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 반사형 능동 가변 렌즈의 평면 사시도이다.
도 21은 도 20의 II-II'선을 따른 단면도이다.
도 22는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 반사형 능동 가변 렌즈의 도 20의 II-II'선에 대응하는 단면도이다.
본 발명의 기술적 사상의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명 기술적 사상은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 기술적 사상의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 기술적 사상의 이상적인 예시도인 사시도, 정면도, 단면도 및/또는 개념도를 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 다양한 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 바람직한 실시예들을 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 반사형 능동 가변 렌즈의 평면 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 반사형 능동 가변 렌즈의 저면 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 반사형 능동 가변 렌즈의 분해 사시도이다. 도 4는 도 1의 I-I'선을 따른 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 몸체부(1), 상부 전극(210), 하부 전극(220), 및 반사부(300)를 포함하는 반사형 능동 가변 렌즈(10)가 제공될 수 있다. 몸체부(1)는 변형부(110) 및 지지부(120)를 포함할 수 있다. 변형부(110)는 변형부(110)를 관통하는 전기장에 의해 변형될 수 있다. 변형부(110)에 전기장이 인가된 때, 변형부(110)는 초기 상태로부터 상기 전기장에 수직한 방향으로 팽창할 수 있다. 상기 전기장이 변형부(110)로부터 제거된 때, 팽창된 변형부(110)는 수축하여, 초기 상태로 복원될 수 있다. 예를 들어, 변형부(110)는 전기 활성 고분자(Electro Active Polymer, EAP)를 포함할 수 있다.
상부 전극(210)과 하부 전극(220)은 변형부(110)를 사이에 두고 서로 반대편에 배치될 수 있다. 상부 및 하부 전극들(210, 220)은 각각 변형부(110)의 상면(110u) 및 바닥면(110b) 상에 제공될 수 있다. 상부 전극(210), 변형부(110), 및 하부 전극(220)은 변형부(110)의 상면(110u)에 수직한 방향으로 중첩될 수 있다. 상부 전극(210) 및 하부 전극(220)은 변형부(110)에 직접 접할 수 있다. 상부 전극(210)과 하부 전극(220)은 서로 평행할 수 있다. 하부 전극(220)은 몸체부(1) 하부에 제공되는 중심홀(CH)에 의해 노출될 수 있다. 상부 전극(210)과 하부 전극(220)은 유연성을 갖는 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상부 전극(210) 및 하부 전극(220)은 은 나노선, 그래핀, 탄소나노튜브, 유연성을 갖는 금속, 및 유연성을 갖는 전도성 고분자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상부 전극(210)과 하부 전극(220)에 서로 다른 전압들이 인가될 수 있다. 이에 따라, 상부 전극(210)과 하부 전극(220) 사이에 전기장이 형성될 수 있다. 상기 전기장은 변형부(110)를 관통하여, 변형부(110)를 팽창시킬 수 있다.
반사부(300)는 상부 전극(210) 상에 제공될 수 있다. 반사부(300)는 상부 전극(210)과 변형부(110)의 상면(110u)에 수직한 방향으로 중첩될 수 있다. 반사부(300)는 상부 전극(210)의 상면에 직접 접할 수 있다. 반사부(300)는 유연할 수 있다. 이에 따라, 변형부(110)가 휘어진 때, 상부 전극(210)과 함께 변형될 수 있다. 반사부(300)는 반사부(300)로 입사하는 광을 반사할 수 있다. 예를 들어, 반사부(300)는 금속 또는 유전체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사부(300)는 금(Au)을 포함할 수 있다.
지지부(120)는 변형부(110)를 둘러쌀 수 있다. 지지부(120)는 변형부(110)의 단부를 따라 연장하는 고리 형상을 가질 수 있다. 지지부(120)는 변형부(110)와 연결되어, 단일 구조체를 제공할 수 있다. 즉, 지지부(120)와 변형부(110)는 경계없이 서로 연결될 수 있다. 지지부(120)는 변형부(110)의 수평적 크기를 제한할 수 있다. 변형부(110)의 수평적 크기는 지지부(120)의 상면(120u)에 평행한 방향을 따른 변형부(110)의 크기일 수 있다. 변형부(110)가 변형부(110)를 관통하는 전기장에 의해 팽창할 때, 변형부(110)는 지지부(120)에 의해 수평적으로 확장되지 못하고, 지지부(120)의 상면(120u)에 수직한 방향을 따라 휘어질 수 있다. 지지부(120)는 변형부(110)와 실질적으로 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 지지부(120)는 전기 활성 고분자(EAP)를 포함할 수 있다.
지지부(120)의 두께는 변형부(110)의 두께보다 클 수 있다. 지지부(120)의 두께는 지지부(120)의 상면(120u)에 수직한 방향을 따른 지지부(120)의 크기일 수 있다. 변형부(110)의 두께는 변형부(110)의 상면(110u)을 따른 변형부(110)의 크기일 수 있다. 지지부(120)의 상면(120u)은 변형부(110)의 상면(110u)과 공면을 이룰 수 있다. 지지부(120)는 변형부(110)의 바닥면(120b)으로부터 돌출될 수 있다.
지지부(120)는 내직경(122d)을 가질 수 있다. 지지부(120)의 내직경(122d)은 지지부(120)의 내측면(122)의 직경일 수 있다. 지지부(120)의 내측면(122)은 몸체부(1) 하부에 제공되는 중심홀(CH)에 의해 노출될 수 있다. 지지부(120)의 내직경(122d)은 일정할 수 있다. 예를 들어, 지지부(120)의 내직경(122d)은 변형부(110)의 바닥면(110b)과 지지부(120)의 바닥면(120b) 사이에서 일정할 수 있다. 지지부(120)의 내측면(122)은 지지부(120)의 상면(120u)에 수직한 방향으로 연장할 수 있다. 즉, 중심홀(CH)은 일정한 크기의 직경을 갖되, 지지부(120)의 상면(120u)에 수직한 방향으로 연장할 수 있다.
일반적으로, 변형부와 지지부가 서로 독립적인 구조체들인 경우(즉, 변형부와 지지부 사이에 경계면이 존재할 경우), 변형부는 요구되는 형상을 갖도록 변형되지 않을 수 있다. 예를 들어, 변형부는 비대칭적으로 휘어질 수 있다.
본 발명의 개념에 따른 변형부(110)와 지지부(120)는 경계없이 서로 연결되어, 단일 구조체를 형성할 수 있다. 이에 따라, 변형부(110)는 요구되는 형상을 갖도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 변형부(110)는 대칭적인 형상을 갖도록 휘어질 수 있다.
반사부(300)는 변형부(110) 상에 제공되어, 변형부(110)의 변형에 대응하여 변형될 수 있다. 변형부(110)의 형상이 조절되어, 반사부(300)를 요구되는 형상을 갖도록 제어할 수 있다. 결과적으로, 반사형 능동 가변 렌즈(10)의 초점 위치가 반사부(300)의 변형에 의해 능동적으로 조절될 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 반사형 능동 가변 렌즈의 작동을 설명하기 위한 도 1의 I-I'선에 대응하는 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 5를 참조하면, 상부 전극(210) 및 하부 전극(220)에 전압이 인가되지 않을 수 있다. 변형부(110) 및 반사부(300)는 지지부(120)의 상면(120u)에 평행한 방향으로 연장될 수 있다. 즉, 변형부(110) 및 반사부(300)는 휘어지지 않을 수 있다. 이에 따라, 입사광(L1)이 반사형 능동 가변 렌즈(10)의 광축(미도시)에 평행하게 입사한 경우, 반사광(L2)은 반사형 능동 가변 렌즈(10)의 광축에 평행하게 반사될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상부 전극(210) 및 하부 전극(220)에 전압이 인가될 수 있다. 변형부(110) 내에 변형부(110)의 상면(110u)에 수직한 방향을 따르는 전기장(미도시)이 형성될 수 있다. 변형부(110)는 상기 전기장에 의해 변형부(110)의 상면(110u)에 평행한 방향으로 팽창할 수 있다. 변형부(110)의 수평적 크기는 지지부(120)에 의해 제한되므로, 변형부(110)는 지지부(120)의 상면(120u)에 수직한 방향을 따라 휘어질 수 있다. 상부 전극(210) 및 반사부(300)는 변형부(110)의 상면(110u)의 형상에 대응되게 휘어질 수 있다. 이에 따라, 입사광(L1)이 반사형 능동 가변 렌즈(10)의 광축(미도시)에 평행하게 입사한 경우, 반사광(L2)은 반사형 능동 가변 렌즈(10)의 초점에 집광될 수 있다. 변형부(110)의 변형 정도는 상부 전극(210) 및 하부 전극(220)에 인가되는 전압의 크기에 따라 조절될 수 있다. 결과적으로, 상부 전극(210) 및 하부 전극(220)에 인가되는 전압의 크기가 조절되어, 반사형 능동 가변 렌즈(10)의 초점을 제어할 수 있다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 반사형 능동 가변 렌즈의 저면 사시도이다. 도 8은 도 7에 도시된 반사형 능동 가변 렌즈의 분해 사시도이다. 도 9는 도 1의 I-I'선에 대응하는 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 1 및 도 7 내지 도 9를 참조하면, 몸체부(2), 상부 전극(210), 하부 전극(220), 반사부(300), 및 추가 지지부(400)를 포함하는 반사형 능동 가변 렌즈(20)가 제공될 수 있다. 몸체부(2)는 변형부(110) 및 지지부(120)를 포함할 수 있다. 변형부(110), 상부 전극(210), 하부 전극(220), 및 반사부(300)는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 변형부(110), 상부 전극(210), 하부 전극(220), 및 반사부(300)와 실질적으로 동일할 수 있다. 지지부(120) 하부에 하부 지지 트렌치(LST)가 제공될 수 있다. 하부 지지 트렌치(LST)는 지지부(120)의 바닥면(120b)이 리세스된 영역일 수 있다. 하부 지지 트렌치(LST)는 지지부(120)의 내측면(122)과 외측면(미표기) 사이에 제공될 수 있다. 하부 지지 트렌치(LST)는 지지부(120)의 연장 방향을 따라 연장할 수 있다. 하부 지지 트렌치(LST)는 고리 형상을 가질 수 있다. 하부 지지 트렌치(LST)는 지지부(120)와 중심축을 공유할 수 있다.
추가 지지부(400)는 하부 지지 트렌치(LST) 내에 제공될 수 있다. 추가 지지부(400)는 지지부(120)의 하부에 삽입될 수 있다. 추가 지지부(400)는 하부 지지 트렌치(LST)를 따라 연장할 수 있다. 추가 지지부(400)는 고리 형상을 가질 수 있다. 추가 지지부(400)는 지지부(120)와 중심축을 공유할 수 있다. 추가 지지부(400)는 변형부(110)의 수평적 크기를 제한할 수 있다. 추가 지지부(400)는 지지부의 내측면(122) 및 외측면 사이에 배치될 수 있다. 추가 지지부(400)의 측면 및 상면은 지지부(120)에 의해 덮힐 수 있다. 추가 지지부(400)의 바닥면(미표기)은 노출될 수 있다. 추가 지지부(400)의 바닥면은 지지부(120)의 바닥면(120b)과 공면을 이룰 수 있다. 추가 지지부(400)는 단단한(rigid) 재질을 가질 수 있다. 예를 들어, 추가 지지부(400)는 아크릴을 포함할 수 있다. 본 발명의 개념에 따른 추가 지지부(400)는 변형부(110)의 수평적 크기를 제한할 수 있다. 이에 따라, 상부 전극(210) 및 하부 전극(220)에 전압이 인가된 때, 변형부(110)는 요구되는 형상을 갖도록 변형될 수 있다. 이에 따라, 반사부(300)는 요구되는 형상을 갖도록 변형될 수 있다. 결과적으로, 반사형 능동 가변 렌즈(20)의 초점 위치는 능동적으로 조절될 수 있다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예들에 다른 반사형 능동 가변 렌즈의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 11 내지 도 14는 본 발명의 예시적인 실시예들에 다른 반사형 능동 가변 렌즈의 제조 방법을 설명하기 위한 도 1의 I-I'선에 대응하는 단면도들이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 몰드 구조체(MS) 상에 몸체부(2)가 형성될 수 있다.(S10) 몸체부(2)는 변형부(110) 및 지지부(120)를 포함할 수 있다. 변형부(110) 및 지지부(120)는 각각 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명된 변형부(110) 및 지지부(120)와 실질적으로 동일할 수 있다. 몰드 구조체(MS)는 몸체부(2) 하부에 중심 홀(CH) 및 하부 지지 트렌치(LST)를 형성하도록 요철 구조를 가질 수 있다. 몰드 구조체(MS)는 몰드 구조체(MS)는 단단한 재질을 가질 수 있다. 예를 들어, 몰드 구조체(MS)는 금속을 포함할 수 있다.
몸체부(2)를 형성하는 것은 몰드 구조체(MS) 상에 액상 폴리머 소재(미도시)를 제공하는 것 및 상기 액상 폴리머 소재를 경화시키는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 액상 폴리머 소재를 제공하는 공정은 액상 폴리머 소재를 몰드 구조체(MS) 상에 코팅하는 것을 포함할 수 있다. 액상 폴리머 소재를 제공하는 공정은 몰드 구조체(MS)의 상면이 액상 폴리머 소재에 의해 잠길때까지 수행될 수 있다. 몰드 구조체(MS) 상에 제공된 액상 폴리머 소재는 평평한 상면을 가질 수 있다. 액상 폴리머 소재를 경화시키는 것은 액상 폴리머 소재를 큐어링(curing)하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 큐어링 공정은 상기 액상 폴리머 소재를 약 70 도(℃) 내지 약 120도(℃)에서 가열하는 것을 포함할 수 있다. 몸체부(2)는 유연한 재질을 가질 수 있다. 따라서, 몸체부(2)는 휘어지거나 늘어날 수 있다. 예를 들어, 몸체부(2)는 전기 활성 폴리머를 포함할 수 있다.
도 10 및 도 12를 참조하면, 몰드 구조체(MS)가 몸체부(2)로부터 제거될 수 있다.(S20) 예를 들어, 몰드 구조체(MS) 및 몸체부(2)에 몰드 구조체(MS) 및 몸체부(2)를 서로 이격시키는 힘이 제공될 수 있다.
도 10 및 도 13을 참조하면, 변형부(110) 상에 상부 전극(210) 및 반사부(300)가 차례로 형성될 수 있다.(S30) 상부 전극(210)을 형성하는 것은 상기 변형부(110)의 상면(110u) 상에 도전 물질 막을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도전 물질 막은 스프레이(spary) 공정에 의해 변형부(110)의 상면(110u) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전 물질 막은 은 나노선, 그래핀, 탄소나노튜브, 유연성을 갖는 금속, 및 유연성을 갖는 전도성 고분자를 포함할 수 있다.
상부 전극(210) 및 반사부(300)가 지지부(120) 상에 제공되지 않는 것으로 도시되었지만, 이는 예시적인 것이다. 다른 예시적인 실시예들에서, 상부 전극(210) 및 반사부(300)는 변형부(110)의 상면(110u)으로부터 지지부(120)의 상면(120u)까지 연장할 수 있다. 즉, 반사부(300)는 변형부(110)의 상면(110u)을 완전히 덮고, 지지부(120)의 상면(120u) 중 일부를 덮을 수 있다.
반사부(300)를 형성하는 것은 상부 전극(210)의 상면 상에 빛을 반사하는 금속막 또는 유전체막을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속막 또는 유전체막을 형성하는 것은 화학 기상 증착 공정(Chemical Vapor Deposition) 또는 물리 기상 증착 공정(Physical Vapor Deposition)을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사부(300)는 금(Au)을 포함할 수 있다.
도 10 및 도 14를 참조하면, 하부 지지 트렌치(LST) 내에 추가 지지부(400)가 형성될 수 있다.(S40) 추가 지지부(400)를 형성하는 것은 단단한 재질을 갖는 링을 하부 지지 트렌치(LST) 내에 삽입하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 추가 지지부(400)는 아크릴을 포함할 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 중심 홀(CH) 내에 하부 전극(220)이 형성될 수 있다.(S50) 하부 전극(220)을 형성하는 것은 상기 변형부(110)의 바닥면(110b) 상에 도전 물질 막을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도전 물질 막은 스프레이(spary) 공정에 의해 변형부(110)의 바닥면(110b) 상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 도전 물질 막은 은 나노선, 그래핀, 탄소나노튜브, 유연성을 갖는 금속, 및 유연성을 갖는 전도성 고분자를 포함할 수 있다.
변형부를 요구되는 형태로 변형시키기 위해선 변형부 내에 균일한 크기를 갖는 전기장이 인가되어야 한다. 상기 전기장을 형성하기 위해선 하부 전극과 상부 전극이 얼라인되어야 한다.
본 발명의 개념에 따른 하부 전극(220)은 중심 홀(CH) 내에 형성되므로, 하부 전극(220)과 상부 전극(210)은 용이하게 얼라인될 수 있다. 상기 얼라인은 하부 전극(220)과 상부 전극(210)이 변형부(110)를 사이에 두고 서로 마주하도록 배치되는 것일 수 있다. 예를 들어, 상부 전극(210)이 변형부(110)의 상면을 넘어 지지부(120)의 상면까지 연장되게 형성되고, 하부 전극(220)이 변형부(110)의 바닥면(110b)을 넘어 지지부(120)의 내측면(122)까지 연장되게 형성되어도, 하부 전극(220)과 상부 전극(210)은 변형부(110)를 사이에 두고 서로 마주할 수 있다. 이에 따라, 변형부(110)는 요구되는 형태를 갖도록 제어될 수 있다.
도 15는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 반사형 능동 가변 렌즈의 도 1의 I-I'선에 대응하는 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 15를 참조하면, 몸체부(3), 상부 전극(210), 하부 전극(220), 반사부(300), 추가 지지부(400), 및 패키징 구조체(PS)를 포함하는 반사형 능동 가변 렌즈(30)가 제공될 수 있다. 몸체부(3)는 변형부(110) 및 지지부(120)를 포함할 수 있다. 변형부(110), 상부 전극(210), 하부 전극(220), 및 반사부(300)는 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명된 변형부(110), 상부 전극(210), 하부 전극(220), 및 반사부(300)와 실질적으로 동일할 수 있다.
지지부(120)는 상부 지지 트렌치(UST)를 포함할 수 있다. 상부 지지 트렌치(UST)는 지지부(120)의 상면(120u)이 리세스된 영역일 수 있다. 상부 지지 트렌치(UST)는 고리 형상을 가질 수 있다. 상부 지지 트렌치(UST)는 지지부(120)와 중심축을 공유할 수 있다.
패키징 구조체(PS)는 몸체(3)의 가장자리를 감쌀 수 있다. 패키징 구조체(PS)는 몸체(3)의 테두리를 따라 연장할 수 있다. 패키징 구조체(PS)는 단단한 재질을 가질 수 있다. 패키징 구조체(PS)는 상부 지지 트렌치(UST)를 채우는 돌출부를 포함할 수 있다. 패키징 구조체(PS)는 돌출부에 의해 몸체(3)에 결합될 수 있다.
본 발명의 개념에 따른 패키징 구조체(PS)는 상부 지지 트렌치(UST)에 의해 몸체부(3)에 결합될 수 있다. 이에 따라, 반사형 능동 가변 렌즈(30)의 구조적 안정성이 개선될 수 있다.
도 16은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 반사형 능동 가변 렌즈의 저면 사시도이다. 도 17은 도 16에 도시된 반사형 능동 가변 렌즈의 분해 사시도이다. 도 18은 도 16에 도시된 반사형 능동 가변 렌즈의 도 1의 I-I'선에 대응하는 단면도이다. 설명의 간결함을 위해 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 16 내지 도 18을 참조하면, 몸체부(4), 상부 전극(210), 하부 전극(220), 반사부(300), 및 추가 지지부(400)를 포함하는 반사형 능동 가변 렌즈(40)가 제공될 수 있다. 몸체부(4)는 변형부(110) 및 지지부(120)를 포함할 수 있다. 지지부(120)의 내측면(122)의 형상을 제외하면, 본 실시예의 반사형 능동 가변 렌즈(40)는 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명된 반사형 능동 가변 렌즈(20)와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 9에 도시된 것과 달리, 지지부(120)의 두께는 변형부(110)에 인접할수록 작을 수 있다. 지지부(120)의 최소 두께는 변형부(110)의 두께와 실질적으로 동일할 수 있다. 지지부(120)의 내측면(122)은 오목한 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 지지부(120)의 내직경(122d)은 변형부(110)의 바닥면(110b)으로부터 지지부(120)의 바닥면(120b)에 가까워질수록 커질 수 있다. 지지부(120)의 내직경(122d)은 지지부(120)의 상면(120u)에 평행한 방향을 따르는 지지부(120)의 내측면(122)의 두 지점 사이의 최대 거리일 수 있다. 이에 따라, 상기 내직경(122d)은 변형부(110)의 바닥면(110b)과 동일한 레벨에서 가장 작고, 지지부(120)의 바닥면(120b)과 동일한 레벨에서 가장 클 수 있다.
지지부(120)의 두께는 변형부(110)에 인접할수록 작을 수 있다. 변형부(110)가 확장될 때, 변형부(110)에 인접한 지지부(120)의 일부가 함께 확장될 수 있다. 이에 따라, 변형부(110)의 변형 속도가 도 7 내지 도 9 또는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 변형부(110)의 변형 속도보다 느릴 수 있다. 변형부의 변형이 너무 빠르게 일어난 경우, 소자가 열화될 수 있다. 본 발명의 개념에 따른 변형부(110)의 변형은 천천히 일어나므로, 반사형 능동 가변 렌즈(30)의 내구성이 개선될 수 있다. 반사형 능동 가변 렌즈(30)의 초점 위치는 변형부(110) 및 반사부(300)의 변형에 의해 능동적으로 조절될 수 있다.
도 19는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 반사형 능동 가변 렌즈의 도 1의 I-I'선에 대응하는 단면도이다. 설명의 간결함을 위해 도 16 내지 도 18을 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 19를 참조하면, 몸체부(4), 상부 전극(210), 하부 전극(220), 반사부(300), 및 추가 지지부(400)를 포함하는 반사형 능동 가변 렌즈(50)가 제공될 수 있다. 몸체부(4)는 변형부(110) 및 지지부(120)를 포함할 수 있다. 하부 전극(220)을 제외하면, 본 실시예의 반사형 능동 가변 렌즈(50)는 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명된 반사형 능동 가변 렌즈(40)와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 18에 도시된 것과 달리, 하부 전극(220)은 변형부(110)의 바닥면(110b)으로부터 내측면(122)을 따라 지지부(1200의 바닥면(120b)까지 연장될 수 있다. 하부 전극(220)이 추가 지지부(400)를 덮지 않는 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이다. 다른 예시적인 실시예들에서, 하부 전극(220)은 추가 지지부(400)의 바닥면 상에 제공될 수 있다.
도 20은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 반사형 능동 가변 렌즈의 평면 사시도이다. 도 21은 도 20의 II-II'선을 따른 단면도이다. 설명의 간결함을 위해 도 16 내지 도 18을 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 몸체부(4), 상부 반사 전극(212), 하부 전극(220), 반사부(300), 및 추가 지지부(400)를 포함하는 반사형 능동 가변 렌즈(60)가 제공될 수 있다. 몸체부(4)는 변형부(110) 및 지지부(120)를 포함할 수 있다. 상부 반사 전극(212)을 제외하면, 본 실시예의 반사형 능동 가변 렌즈(60)는 도 20 내지 도 21을 참조하여 설명된 반사형 능동 가변 렌즈(40)와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 18에 도시된 것과 달리, 상부 반사 전극(212)이 변형부(110) 상에 배치될 수 있다. 상부 반사 전극(212)은 도 16 내지 도 18을 참조하여 설명된 상부 전극(210)의 기능 및 반사부(300)의 기능을 가질 수 있다. 즉, 상부 반사 전극(212)은 전압은 인가받을 수 있고, 입사광을 반사시킬 수 있다. 상부 반사 전극(212)은 유연성을 갖는 금속 박막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상부 반사 전극(212)은 금(Au)을 포함할 수 있다.
본 발명의 개념에 따른 반사형 능동 가변 렌즈(60)의 초점 위치는 변형부(110) 및 반사부(300)의 변형에 의해 능동적으로 조절될 수 있다.
도 22는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 반사형 능동 가변 렌즈의 도 20의 II-II'선에 대응하는 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 20 및 도 21을 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
도 22를 참조하면, 몸체부(4), 상부 전극(210), 하부 전극(220), 반사부(300), 및 추가 지지부(400)를 포함하는 반사형 능동 가변 렌즈(70)가 제공될 수 있다. 몸체부(4)는 변형부(110) 및 지지부(120)를 포함할 수 있다. 하부 전극(220)을 제외하면, 본 실시예의 반사형 능동 가변 렌즈(70)는 도 20 및 도 21을 참조하여 설명된 반사형 능동 가변 렌즈(60)와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 21에 도시된 것과 달리, 하부 전극(220)은 변형부(110)의 바닥면(110b)으로부터 내측면(122)을 따라 지지부(1200의 바닥면(120b)까지 연장될 수 있다. 하부 전극(220)이 추가 지지부(400)를 덮지 않는 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이다. 다른 예시적인 실시예들에서, 하부 전극(220)은 추가 지지부(400)의 바닥면 상에 제공될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 대한 이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상의 설명을 위한 예시를 제공한다. 따라서 본 발명의 기술적 사상은 이상의 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.
10, 20, 30, 40: 반사형 능동 가변 렌즈
110: 변형부
120: 지지부
122: 내측면
210: 상부 전극
212: 상부 반사 전극
220: 하부 전극
300: 반사부
400: 지지부

Claims (18)

  1. 상부 전극;
    상기 상부 전극과 평행하게 배치된 하부 전극;
    상기 상부 전극과 상기 하부 전극 사이에 배치된 변형부;
    상기 상부 전극 상에 배치된 반사부; 및
    상기 변형부를 둘러싸는 지지부를 포함하되,
    상기 변형부와 상기 지지부는 서로 연결되어, 단일 구조체를 제공하고,
    상기 변형부는 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극 사이에 전기장이 형성된 때 초기 형상으로부터 팽창하고,
    상기 팽창된 변형부는 상기 전기장이 제거된 때 수축되어, 상기 초기 형상으로 복원되는 반사형 능동 가변 렌즈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 변형부의 테두리를 따라 연장하는 링 형상을 갖는 반사형 능동 가변 렌즈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 변형부의 바닥면으로부터 상기 바닥면에 수직한 방향으로 돌출되는 반사형 능동 가변 렌즈.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지부의 하부에 제공된 하부 지지 트렌치; 및
    상기 하부 지지 트렌치 내에 제공된 추가 지지부를 더 포함하되,
    상기 하부 지지 트렌치는 상기 지지부의 바닥면이 리세스된 영역을 포함하고,
    상기 추가 지지부는 상기 지지부의 연장 방향을 따라 연장하는 링 형상을 갖는 반사형 능동 가변 렌즈.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지부의 내측면 및 상기 하부 전극의 바닥면을 노출하는 중심 홀을 더 포함하는 반사형 능동 가변 렌즈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 중심 홀은 균일한 직경을 갖는 반사형 능동 가변 렌즈.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 중심 홀의 직경은 상기 변형부로부터 멀수록 큰 반사형 능동 가변 렌즈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 지지부의 상기 내측면은 오목한 형상을 갖는 반사형 능동 가변 렌즈.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 하부 전극은 상기 지지부의 상기 내측면을 따라 지지부의 바닥면 상으로 연장하는 반사형 능동 가변 렌즈.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 전극 및 상기 반사부는 서로 연결되어, 상부 반사 전극을 형성하는 반사형 능동 가변 렌즈.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부의 상부에 제공된 상부 지지 트렌치를 더 포함하되,
    상기 상부 지지 트렌치는 상기 지지부의 상면이 리세스된 영역을 포함하되, 상기 지지부의 연장 방향을 따라 연장하는 반사형 능동 가변 렌즈.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 지지부의 테두리를 따라 연장하여, 상기 테두리에 인접한 영역을 덮는 패키징 구조체를 더 포함하는 반사형 능동 가변 렌즈.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 패키징 구조체는 상기 상부 지지 트렌치를 채우는 돌출부를 포함하는 반사형 능동 가변 렌즈.
  14. 변형부, 상기 변형부를 둘러싸는 지지부, 및 상기 변형부의 바닥면 및 상기 지지부의 내측면을 노출하는 중심 홀을 포함하는 몸체부를 형성하는 것;
    상기 변형부의 상면 상에 상부 전극 및 반사부를 차례로 형성하는 것; 및
    상기 중심 홀 내에 하부 전극을 형성하는 것을 포함하되,
    상기 지지부는 상기 변형부의 테두리를 따라 연장하는 링 형상을 갖고,
    상기 하부 전극은 상기 변형부의 바닥면 상에 배치되고,
    상기 상부 전극 및 상기 하부 전극은 상기 변형부의 상기 상면에 수직한 방향을 따라 서로 중첩되는 반사형 능동 가변 렌즈의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 몸체부를 형성하는 것은:
    몰드 구조체 상에 액상 폴리머 소재를 제공하는 것;
    상기 액상 폴리머 소재를 경화시키는 것; 및
    상기 몰드 구조체를 제거하는 것을 포함하는 반사형 능동 가변 렌즈의 제조 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 상부 전극은 상기 변형부의 상기 상면으로부터 상기 지지부의 상면으로 연장되는 반사형 능동 가변 렌즈의 제조 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 지지부의 하부에 추가 지지부를 형성하는 것을 더 포함하되,
    상기 추가 지지부는 상기 지지부의 연장 방향을 따라 연장하는 링 형상을 갖는 반사형 능동 가변 렌즈의 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 추가 지지부를 형성하는 것은:
    상기 지지부의 하부에 상기 지지부의 바닥면이 리세스된 형상을 갖는 하부 지지 트렌치를 형성하는 것; 및
    상기 하부 지지 트렌치 내에 상기 추가 지지부를 삽입하는 것을 포함하는 반사형 능동 가변 렌즈의 제조 방법.
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