KR20200135076A - 액체렌즈 및 이를 포함하는 카메라 모듈 및 광학기기 - Google Patents

Abstract

실시 예에 따른 액체 렌즈는, 전도성 액체와 비전도성 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트 상에 배치되는 제1 전극; 및 상기 제1 플레이트 상에 배치되는 제2 전극;을 포함하고, 상기 캐비티는 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체가 배치되고 경사면을 갖는 제1 캐비티; 및 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체가 배치되고 제1 캐비티를 둘러싸도록 배치되는 제2 캐비티를 포함하고, 상기 제2 전극은 상기 제1 캐비티 상에 배치된다.

Description

액체렌즈 및 이를 포함하는 카메라 모듈 및 광학기기{LIQUID LENS, CAMERA MODULE AND OPTICAL DEVICE/INSTRUMENT INCLUDING THE SAME}

실시 예는, 액체렌즈 및 이를 포함하는 카메라 모듈 및 광학기기에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 실시 예는 액체렌즈의 곡률 변화 시에 발생하는 압력차이를 최소화하여 응답속도를 향상시킬 수 있는 액체렌즈 및 이를 포함하는 카메라 모듈 및 광학기기에 관한 것이다.

휴대용 장치의 사용자는 고해상도를 가지며 크기가 작고 다양한 촬영 기능(광학 줌 기능(zoom-in/zoom-out), 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 위해 서 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.

실시 예는 액체렌즈의 곡률 변화 시에 발생하는 압력차이를 최소화하여 응답속도를 향상시킬 수 있는 액체렌즈 및 이를 포함하는 카메라 모듈 및 광학기기를 제공하기 위한 관한 것이다.

실시 예에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

실시 예에 따른 액체 렌즈는, 전도성 액체와 비전도성 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트 상에 배치되는 제1 전극; 및 상기 제1 플레이트 상에 배치되는 제2 전극;을 포함하고, 상기 캐비티는 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체가 배치되고 경사면을 갖는 제1 캐비티; 및 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체가 배치되고 제1 캐비티를 둘러싸도록 배치되는 제2 캐비티를 포함하고, 상기 제2 전극은 상기 제1 캐비티 상에 배치된다.

또한, 상기 제1 전극 상에 배치되는 제2 플레이트; 상기 제2 전극 상에 배치되는 제3 플레이트; 및 상기 제1 캐비티와 상기 제2 캐비티를 연결하는 연통부를 포함하고, 상기 제1 캐비티는 광이 투과되는 렌즈 영역에 대응되고, 상기 제2 캐비티는 상기 렌즈 영역 이외에 배치된다.

또한, 상기 제2 캐비티는, 상기 제2 캐비티의 상부 영역에 배치된 제2-1 파트; 및 상기 제2 캐비티의 하부 영역에 배치된 제2-2 파트를 포함한다.

또한, 상기 연통부는, 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이에 형성되고, 상기 제2-1 파트와 상기 제1 캐비티의 상부 영역을 연결하는 제1 연통부; 및 상기 제1 플레이트와 상기 제3 플레이트에 형성되고, 상기 제2-2 파트와 상기 제1 캐비티의 하부 영역을 연결하는 제2 연통부를 포함한다.

또한, 상기 제2-1 파트 및 상기 제2-2 파트는 상호 일정 간격 이격되어 배치된다.

또한, 상기 제2-1 파트는, 상기 제2-2 파트와 물리적으로 직접 연결된다.

또한, 상기 제1 전극을 관통하며 형성되고, 상기 제1 연통부와 상기 제2-1 파트를 서로 연결하는 적어도 하나의 제1 홀을 포함한다.

또한, 상기 복수의 제2 전극을 관통하며 형성되고, 상기 제2 연통부와 상기 제2-2 파트를 서로 연결하는 복수의 제2 홀을 포함한다.

또한, 상기 복수의 제2 전극 상에 배치되고, 상기 복수의 제2 전극과 상기 제1 액체 또는 상기 제2 액체의 접촉을 차단하는 절연층을 포함하고, 상기 절연층은, 상기 복수의 제2 홀의 내벽에도 배치된다.

또한, 상기 제2-2 파트는, 상기 복수의 제2 전극 각각과 수직 방향 내에서 오버랩되도록 배치되고, 상호 이격된 복수의 서브 파트를 포함한다.

또한, 상기 제1 캐비티는, 제1-1 파트; 및 상기 제1-1 파트 위의 제1-2 파트를 포함하고, 상기 제1-1 파트는, 하부 폭 및 상부 폭이 서로 동일하고, 상기 제1-2 파트는, 하부에서 상부로 갈수록 폭이 증가한다.

한편, 실시 예에 따른 카메라 모듈은 고체렌즈를 포함하는 홀더; 상기 홀더와 결합하는 액체렌즈; 상기 액체렌즈와 연결되는 제1기판; 상기 제1기판과 연결되는 제2기판; 및 상기 액체렌즈에 대응되는 위치의 상기 제2 기판상에 배치되는 이미지 센서를 포함하고, 상기 액체 렌즈는, 제1 및 제2 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트의 제1면에 배치되는 제1 전극; 상기 제1 플레이트의 제2면에 배치되는 복수의 제2 전극; 상기 제1 전극 상에 배치되는 제2 플레이트; 및 상기 복수의 제2 전극 상에 배치되는 제3 플레이트를 포함하고, 상기 캐비티는, 상기 이미지 센서의 중심과 대응되는 제1 영역에 배치된 제1 캐비티와, 상기 제1 캐비티와 수평 방향으로 오버랩된 상기 제1 영역 이외의 제2 영역에 배치된 제2 캐비티를 포함하며, 상기 제2 캐비티는, 상기 제2 영역의 상부 영역에 배치된 제2-1 파트; 및 상기 제2 영역의 하부 영역에 배치된 제2-2 파트를 포함하며, 상기 제2 플레이트는, 상기 제2-1 파트와 상기 제1 캐비티의 상부 영역을 연결하는 제1 연통부를 포함하고, 상기 제3 플레이트는, 상기 제2-2 파트와 상기 제1 캐비티의 하부 영역을 연결하는 제2 연통부를 포함한다.

실시 예에 의하면, 광이 통과하는 영역에 형성된 캐비티의 주위에 제1 액체 및 제2 액체가 배치되는 저장소(Reservoir)를 형성한다. 이에 따라, 실시 예에서는 상기 캐비티뿐 아니라 저장소에도 제1 액체 및 제2 액체가 배치된다. 이에 따르면, 상기 제1 및 2 액체가 배치되는 영역의 면적을 증가시킬 수 있으며, 계면의 곡률을 변화시킬때 발생하는 압력 차이 변화를 최소화할 수 있다.

또한, 실시 예에 의하면, 제1 및 제2 액체가 배치되는 추가적인 저장소를 확보함에 따라 제1 및 제2 액체의 유동성을 확보할 수 있으며, 이에 따른 액체 렌즈의 구동 속도 및 응답 속도를 향상시킬 수 있다. 이에 따르면, 액체 렌즈를 통해 전달되는 광신호를 변환하여 얻어지는 영상 또는 이미지에 대하여 보다 효율적인 광학적 안정화를 수행할 수 있다.

도1은 카메라 장치의 예를 설명한다.
도2는 카메라 장치에 포함된 렌즈 어셈블리의 예를 설명한다.
도3은 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 액체 렌즈를 설명한다.
도 4는 액체 렌즈의 일 실시예를 설명한다.
도5는 액체 렌즈 내 계면의 변화를 설명한다.
도6은 일 실시 예에 따른 캐비티를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 도6의 제1 플레이트의 탑뷰(top view)이다.
도8은 다른 실시 예에 따른 도6의 제1 플레이트의 탑뷰이다.
도 9는 일 실시예에 따른 도6의 제1 플레이트의 바텀뷰(bottom view)이다.
도10은 다른 실시 예에 따른 도6의 제1 플레이트의 바텀뷰이다.
도11은 또 다른 실시 예에 따른 도6의 제1 플레이트의 바텀뷰이다.
도 12는 액체 렌즈의 다른 실시예에 대한 단면도(cross-sectional view)이다.
도 13은 액체 렌즈의 또 다른 실시예에 대한 단면도(cross-sectional view)이다.
도 14는 비교 예 및 실시 예에 따른 액체 렌즈에서의 계면 변화 시에 발생하는 압력 차이를 나타낸 도면이다.

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 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)”로 표현되는 경우 하나의 element를 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 카메라 장치의 예를 설명한다. 도시된 바와 같이, 카메라 모듈은 렌즈 어셈블리(22) 및 이미지 센서를 포함할 수 있다. 렌즈 어셈블리의 상부 또는 하부에는 적어도 하나의 고체 렌즈가 배치될 수 있다. 렌즈 어셈블리는(22)는 인가되는 전압에 대응하여 초점거리가 조정되는 액체렌즈를 포함할 수 있다. 카메라 모듈은 공통 단자와 복수의 개별 단자 사이에 인가되는 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 제1렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(22), 및 제1렌즈에 구동 전압을 공급하기 위한 제어회로(24), 및 렌즈 어셈블리(22)에 정렬되며 렌즈 어셈블리(22)를 통해 전달되는 광을 전기신호로 변환하고 렌즈 어셈블리의 하부에 배치되는 이미지센서(26)를 포함할 수 있다.

도1을 참조하면, 카메라 모듈은 하나의 인쇄회로기판(PCB) 상에 형성된 회로(24, 26)와 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(22)를 포함할 수 있으나, 이는 하나의 예에 불과할 뿐 발명의 범위를 한정하지 않는다. 제어 회로(24)의 구성은 카메라 모듈에 요구되는 사양에 따라 다르게 설계될 수 있다. 특히, 액체 렌즈(28)에 인가되는 전압의 크기를 줄일 경우, 제어회로(24)는 하나의 칩(single chip)으로 구현할 수 있다. 이를 통해, 휴대용 장치에 탑재되는 카메라 모듈의 크기를 더욱 줄일 수 있다.

도2를 참조하면, 도시된 바와 같이, 렌즈 어셈블리(22)는 제1렌즈부(100), 제2렌즈부(200), 액체렌즈부(300), 렌즈 홀더(400) 및 연결부(500)을 포함할 수 있다. 연결부(500)는 이미지 센서와 액체 렌즈를 전기적으로 연결하며, 후술할 기판, 와이어 또는 전선 등을 포함할 수 있다. 도시된 렌즈 어셈블리(22)의 구조는 하나의 예에 불과하며, 카메라 모듈에 요구되는 사양에 따라 렌즈 어셈블리(22)의 구조는 달라질 수 있다. 예를 들어, 도시된 예에서는 액체렌즈부(300)가 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200) 사이에 위치하고 있으나, 다른 예에서는 액체렌즈부(300)가 제1렌즈부(100)보다 상부(전면)에 위치할 수도 있고, 제1렌즈부(100) 또는 제2렌즈부(200) 중 하나는 생략될 수도 있다. 제어 회로(24)의 구성은 카메라 장치에 요구되는 사양에 따라 다르게 설계될 수 있다. 특히, 렌즈 어셈블리(22)에 인가되는 동작 전압의 크기를 줄일 경우, 제어회로(24)는 하나의 칩(single chip)으로 구현할 수 있다. 이를 통해, 휴대용 장치에 탑재되는 카메라 장치의 크기를 더욱 줄일 수 있다.

도2는 카메라 장치에 포함된 렌즈 어셈블리(22)의 예를 설명한다.

도시된 바와 같이, 렌즈 어셈블리(22)는 제1렌즈부(100), 제2렌즈부(200), 액체렌즈부(300), 렌즈 홀더(400) 및 연결부(500)을 포함할 수 있다. 연결부(500)는 이미지 센서와 액체 렌즈를 전기적으로 연결하며, 후술할 기판, 와이어 또는 전선 등을 포함할 수 있다. 도시된 렌즈 어셈블리(22)의 구조는 하나의 예에 불과하며, 카메라 모듈에 요구되는 사양에 따라 렌즈 어셈블리(22)의 구조는 달라질 수 있다. 예를 들어, 도시된 예에서는 액체렌즈부(300)가 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200) 사이에 위치하고 있으나, 다른 예에서는 액체렌즈부(300)가 제1렌즈부(100)보다 상부(전면)에 위치할 수도 있고, 제1렌즈부(100) 또는 제2렌즈부(200) 중 하나는 생략될 수도 있다.

도2를 참조하면, 제1렌즈부(100)는 렌즈 어셈블리의 전방에 배치되고, 렌즈 어셈블리의 외부로부터 광이 입사하는 부위이다. 제1렌즈부(100)는 적어도 하나의 렌즈로 구비될 수 있고, 또는 2개 이상의 복수의 렌즈들이 중심축(PL)을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.

제1렌즈부(100) 및 제2 렌즈부(200)는 렌즈 홀더(400) 에 장착될 수 있다. 이때, 렌즈 홀더(400)에는 관통공이 형성되고, 관통공에 제1렌즈부(100) 및 제2렌즈부(200)가 배치될 수 있다. 또한, 렌즈 홀더(400)에 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200)가 배치되는 사이 공간에는 액체렌즈부(300)가 삽입될 수 있다.

한편, 제1렌즈부(100)는 고체렌즈(110)를 포함할 수 있다. 고체렌즈(110)는 렌즈 홀더(400) 외부로 돌출되어 외부에 노출될 수 있다. 고체렌즈가 노출되는 경우 외부에 노출됨으로 인해 렌즈표면이 손상될 수 있다. 만약 렌즈표면이 손상될 경우, 카메라 모듈에서 촬영되는 이미지의 화질이 저하될 수 있다. 고체렌즈(110)의 표면손상을 방지, 억제하기 위해, 커버 글래스를 배치시키거나 코팅층을 형성하거나 고체렌즈(100)가 표면손상을 방지하기 위한 내마모성 재질로 구성하는 방법 등을 적용할 수 있다.

제2렌즈부(200)는 제1렌즈부(100) 및 액체렌즈부(300)의 후방에 배치되고, 외부로부터 제1렌즈부(100)로 입사하는 광은 액체렌즈부(300)를 투과하여 제2렌즈부(200)로 입사할 수 있다. 제2렌즈부(200)는 제1렌즈부(100)와 이격되어 렌즈 홀더(400)에 형성되는 관통공에 배치될 수 있다.

한편, 제2렌즈부(200)는 적어도 하나의 렌즈로 구비될 수 있고, 2개 이상의 복수의 렌즈들이 포함되는 경우 중심축(PL)을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.

액체렌즈부(300)는 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200) 사이에 배치되고, 렌즈 홀더(400)의 삽입구(410)에 삽입될 수 있다. 삽입구(410)는 렌즈 홀더의 측면의 일부 영역이 개방되어 형성될 수 있다. 즉, 액체 렌즈는 홀더의 측면의 삽입구(410)를 통해 삽입되어 배치될 수 있다. 액체렌즈부(300) 역시, 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200)와 같이 중심축(PL)을 기준으로 정렬될 수 있다.

액체렌즈부(300)에는 렌즈영역(310)이 포함될 수 있다. 렌즈영역(310)은 제1렌즈부(100)를 통과한 광이 투과하는 부위이고, 적어도 일부에 액체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 렌즈영역(310)에는 두 가지 종류 즉, 도전성 액체와 비도전성 액체가 함께 포함될 수 있고, 도전성 액체와 비도전성 액체는 서로 섞이지 않고 경계면을 이룰 수 있다. 연결부(500)를 통해 인가되는 구동 전압에 의해 도전성 액체와 비도전성 액체의 경계면이 변형되어 액체렌즈(28) 계면의 곡률 또는 액체 렌즈의 초점거리가 변경될 수 있다. 이러한 경계면의 변형 또는 곡률변경이 제어되면, 액체렌즈부(300)와 이를 포함하는 카메라 모듈은 오토포커싱 기능, 손떨림 보정기능 등을 수행할 수 있다.

도3은 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 액체 렌즈를 설명한다. 구체적으로, (a)는 렌즈 어셈블리(22, 도2참조)에 포함된 제1렌즈(28)를 설명하고, (b)는 렌즈(28)의 등가회로를 설명한다.

먼저 (a)를 참조하면, 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 렌즈(28)는 동일한 각 거리를 가지고 4개의 서로 다른 방향에 배치된 개별 단자(L1, L2, L3, L4)를 통해서 전압을 인가 받을 수 있다. 개별 단자는 액체 렌즈의 중심축을 기준으로 동일한 각 거리를 가지고 배치될 수 있고, 4개의 개별단자를 포함할 수 있다. 4개의 개별단자는 액체렌즈의 4개 코너에 각각 배치될 수 있다. 개별 단자(L1, L2, L3, L4)를 통해서 전압이 인가되면 인가된 전압은 후술할 공통 단자(C0)에 인가되는 전압과의 상호작용으로 형성되는 구동 전압에 의해 렌즈영역(310)에 배치된 도전성 액체와 비도전성 액체의 경계면이 변형될 수 있다.

또한, (b)를 참조하면, 렌즈(28)는 일측의 서로 다른 개별 단자(L1, L2, L3, L4)로부터 동작 전압을 인가 받고, 다른 일측은 공통 단자(C0)와 연결된 복수의 캐패시터(30)로 설명할 수 있다. 여기서, 등가회로에 포함된 복수의 캐패시터(30)는 약 수십 내지 200 피코패럿(pF) 이하의 작은 캐패시턴스를 가질 수 있다. 액체 렌즈의 상술한 액체 렌즈의 단자는 본 명세서에서 전극 섹터 또는 서브 전극으로 불릴 수도 있다.

도 4는 액체 렌즈의 일 실시예를 설명한다. 구체적으로 도 4의 (a)는 액체 렌즈의 일 실시예에 대한 탑뷰(top view)이고, 도 4의 (b)는 액체 렌즈의 일 실시예에 대한 단면도(cross-sectional view)이다.

도 4를 참조하면, 액체 렌즈(28)는 서로 다른 두 액체(122, 124), 제1 플레이트(114) 및 전극을 포함할 수 있다. 액체렌즈에 포함되는 두 액체(122, 124)는 전도성 액체 및 비전도성 액체를 포함할 수 있다. 제1 플레이트(114)는 전도성 액체 및 비전도성 액체가 배치되는 캐비티(cavity, 150)를 포함할 수 있다. 캐비티(150)의 측벽면은 경사면을 포함할 수 있다.

이때, 캐비티(150)는 복수의 파트로 구분될 수 있다. 바람직하게, 캐비티(150)는 이미지 센서와 정렬되어 광을 통과시키는 영역에 배치되는 제1 캐비티(151, 도6 참조)와, 상기 제1 캐비티(151)와 일정 간격 이격되는 영역에 배치되는 제2 캐비티(153, 155, 도6 참조)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 캐비티(151) 및 제2 캐비티(153, 155)는 연통부(152, 154, 도 6 참조)를 통해 상호 연결될 수 있다. 다시 말해서, 제1 캐비티(151) 및 제2 캐비티(153, 155)는 물리적으로 서로 직접 연결되지 않는다. 즉, 제1 캐비티(151) 및 제2 캐비티(153, 155)는 상호 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 그리고, 제1 캐비티(151) 및 제2 캐비티(153, 155)는 연통부(152, 154)에 의해 서로 연결될 수 있다.

이때, 서로 다른 두 액체(122, 124)는 상기 캐비티(150)를 구성하는 제1 캐비티(151), 제2 캐비티(153, 155) 및 연통부(152, 154 내에 배치될 수 있다.

이때, 제1 캐비티(151)에는, 계면의 곡률 변화를 통해 광의 투과 경로를 조절하는 역할을 두 액체(122, 124)의 일부가 배치될 수 있다.

그리고, 제2 캐비티(153, 155)에는 상기 제1 캐비티(151) 내에 배치된 두 액체(122, 124)의 계면의 곡률 변화 시에 발생하는 압력 차이를 최소화하여 액체 렌즈의 구동 속도를 향상시키는 역할을 하는 두 액체(122, 124)의 일부가 배치될 수 있다. 또한, 연통부(152, 154)는 제1 캐비티(151) 및 제2 캐비티(153, 155)를 서로 연결하여, 상기 제1 캐비티(151)에 배치된 두 액체(122, 124)의 일부와, 제2 캐비티(153, 155)에 배치된 두 액체(122, 124)의 일부의 유동성을 확보하는 역할을 할 수 있다.

상기 캐비티(150)의 구체적인 구조 및 형상에 대해서는 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.

한편, 전극은 제1 플레이트(114)에 배치될 수 있으며, 제1 플레이트(114)의 상부 또는 제1 플레이트(114)의 하부에 배치될 수 있다. 액체 렌즈(28)는 전극 상부(하부)에 배치될 수 있는 제2 플레이트(112)를 더 포함할 수 있다. 또한 액체 렌즈는 전극 하부(상부)에 배치될 수 있는 제3 플레이트(116)를 더 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 액체 렌즈(28)의 일 실시예는 서로 다른 두 액체(122, 124)가 형성하는 계면을 포함할 수 있다. 또한, 액체 렌즈(28)에 전압을 공급하는 적어도 하나의 기판(142, 144)을 포함할 수 있다. 여기서, 기판(142, 144)은 각각 공통 전극 연결 기판(142)과 개별 전극 연결 기판(144)을 의미할 수 있다. 액체 렌즈(28)의 모서리 또는 코너부는 액체 렌즈(28)의 중심부보다 두께가 얇을 수 있다. 제2 플레이트 또는 제3 플레이트의 코너는 일부가 도피되어 제1 플레이트에 배치되는 전극의 일부가 노출될 수 있다.

액체 렌즈(28)는 서로 다른 두 액체, 예를 들면 전도성 액체(124) 및 비전도성 액체(122)를 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 제1기판(144) 및 제2기판(142)을 통해 전달될 수 있다. 제1기판(144)은 구별되는 4개의 개별 구동 전압을 전달할 수 있고, 제2기판(142)은 하나의 공통 전압을 전달할 수 있다. 공통 전압은 DC 전압 또는 AC 전압을 포함할 수 있으며, 공통 전압이 펄스 형태로 인가되는 경우 펄스의 폭 또는 duty cycle은 일정할 수 있다. 제2기판(142)과 제1기판(144)을 통해 공급되는 전압은 액체 렌즈(28)의 각 모서리에 노출되는 복수의 전극(132, 134)에 인가될 수 있다. 전극과 기판 사이에는 전도성 에폭시가 배치될 수 있으며, 전극과 기판은 전도성 에폭시를 통해 결합 및 통전될 수 있다.

또한, 액체 렌즈(28)는 투명한 재질을 포함하는 제3플레이트(116) 및 제2플레이트(112) 사이에 기 설정된 경사면을 가지는 개구영역의 캐비티(150)를 포함하는 제1플레이트(114)가 배치된다.

제2플레이트(112)는 제1폭(D1)을 가지는 사각형 형상을 가질 수 있다. 제2플레이트(112)는 제1플레이트(114)와 상면 에지(edge) 주변의 접합 영역에서 맞닿아 접착이 되고, 제1플레이트(114)는 경사면을 가지며 넓은 개구 영역(48)의 직경(D3)보다 큰 주변 영역(46)의 직경(D2)을 포함할 수 있다. 주변 영역(46)은 제1 플레이트(114)의 상면 및 액체와 상하 방향 또는 광축과 평행한 방향상에서 오버랩 되는 영역일 수 있다.

제1플레이트(114)의 상부에 배치된 제1전극(132) 일부가 노출되어 제1플레이트(114)에 형성되는 전극 패턴의 일부가 전도성 액체에 노출될 수 있다. 실시예에 따라, 제2플레이트(112)는 제1플레이트(114)의 넓은 개구 영역의 직경(D3)보다 큰 직경(D2)을 가질 수 있다.

이때, 상기 개구 영역은 상기 제1 캐비티(151) 및 제2 캐비티(153, 155)를 서로 연결하는 연통부(152)의 기능을 할 수 있다.

이와 마찬가지로, 제3플레이트(116)는 제2플레이트(112)와 같은 제1폭(D1)을 가지는 사각형 형상을 가질 수 있다. 이때, 제2플레이트(112)와 제3플레이트(116)과 동일한 폭을 가지는 것으로 도시하였으나, 이에 국한되지는 않는다.

제3플레이트(116)는 제1플레이트(114)와 하면 에지(edge) 주변의 접합 영역에서 맞닿아 접착이 되고, 제1플레이트(114)는 경사면을 가지며 좁은 개구 영역(제1파트의 하부)의 직경보다 큰 주변 영역의 직경(D2)을 포함할 수 있다. 즉, 제2플레이트(114)와 제3 플레이트(116)은 동일한 형상을 가질 있고, 제1 플레이트(112)의 상부 및 하부에 각각 접합될 수 있다. 바람직하게, 제2 플레이트(114)와 제3 플레이트(116)는 제1 플레이트(112)를 기준으로 대칭 형상을 가질 수 있으나, 이에 국한되지는 않는다. 이때, 제3 플레이트(116)에서의 주변 영역도 제1 플레이트(114)의 상면 및 액체와 상하 방향 또는 광축과 평행한 방향상에서 오버랩 되는 영역일 수 있다. 실시예에 따라, 제3플레이트(116)는 제1플레이트(114)의 넓은 개구 영역의 직경(D3)보다 큰 직경(D2)을 가질 수 있다.

이때, 상기 제3 플레이트(116)에서의 개구 영역은 상기 제1 캐비티(151) 및 제2 캐비티(153, 155)를 서로 연결하는 연통부(154)의 기능을 할 수 있다.

즉, 제2 플레이트(112)의 제1 연통부(152)는 캐비티(150)의 제1 캐비티(151)의 상부(바람직하게, 전도성 액체가 배치되는 영역) 및 제2 캐비티의 일부(153)를 서로 연결할 수 있다.

그리고, 제3 플레이트(116)의 제2 연통부(154)는 캐비티(150)의 제1 캐비티(151)의 하부(바람직하게, 비전도성 액체가 배치되는 영역) 및 제2 캐비티의 일부(155)를 서로 연결할 수 있다.

상기 캐비티(150)를 구성하는 제1 캐비티(151), 제2 캐비티(153, 155) 및 연통부(152, 154)의 구체적인 구조 및 형상에 대해서는 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.

또한, 액체 렌즈(28)는 상기 설명한 바와 같이 제3플레이트(116), 제2플레이트(112) 및 제1플레이트(114)의 개구영역에 의해 결정되는 캐비티(150)를 포함할 수 있다. 여기서, 캐비티(150)는 서로 다른 성질(예, 전도성 액체 및 비전도성 액체)의 두 액체(122, 124)가 충진될 수 있으며, 서로 다른 성질의 두 액체(122, 124) 사이에는 계면이 형성될 수 있다.

또한, 액체 렌즈(28)에 포함되는 두 액체(122, 124) 중 적어도 하나는 전도성을 가지며, 액체 렌즈(28)는 제1플레이트(114) 상부 및 하부에 배치되는 두 전극(142, 144) 및 전도성을 가지는 액체가 맞닿을 수 있는 경사면에 배치되는 절연층(118)을 더 포함할 수 있다. 절연층(118)은 제1 플레이트(114)의 내측 경사면과 상기 액체(122, 124) 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 절연층(118)은 두 전극(132, 134) 중 하나의 전극(예, 제2전극(134))을 덮고, 다른 하나의 전극(예, 제1전극(132))의 일부를 노출시켜 전도성 액체(예, 124)에 전기 에너지가 인가되도록 할 수 있다. 여기서, 제1전극(132)은 적어도 하나 이상의 전극섹터를 포함하고, 제2전극(134)은 둘 이상의 전극섹터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2전극(134)은 광축을 중심으로 시계방향을 따라 순차적으로 배치되는 복수의 전극섹터를 포함할 수 있다.

액체 렌즈(28)에 포함된 두 전극(132, 134)에 구동 전압을 전달하기 위한 하나 또는 두개 이상의 기판(142, 144)이 연결될 수 있다. 구동 전압에 대응하여 액체 렌즈(28) 내 형성되는 계면(84)의 굴곡, 경사도 등이 변하면서 액체 렌즈(28)의 초점 거리가 조정될 수 있다.

한편, 제1플레이트(114)는 캐비티(150)의 제1 캐비티(151)를 포함하며, 제1 캐비티(151)는 제1 플레이트(114)의 내측 경사면에 의해 넓은 개구 영역과 좁은 개구 영역을 포함할 수 있다. 이때, 제1 캐비티(151)의 넓은 개구 영역의 직경(D3)은 액체 렌즈에 요구되는 화각(FOV) 또는 액체 렌즈가 카메라 장치에서 가지는 역할에 따라 달라질 수 있다. 개구 영역은 원형의 단면을 가지는 홀(hole)의 형상일 수 있다. 두 액체가 형성한 계면은 구동 전압에 의해 개구 영역의 경사면을 따라 움직일 수 있다.

한편, 두 액체(122, 124)는 제1 액체(122) 및 제2 액체(124)를 포함한다. 그리고, 상기 설명한 바와 같이 제1 액체(122)는 전도성 액체일 수 있다. 그리고, 제2 액체(124)는 비전도성 액체일 수 있다.

즉, 복수의 제1 및 제2 액체(122, 124)는 캐비티에 수용되며, 전도성을 갖는 제1 액체(122)와 비전도성을 갖는 제2 액체(또는, 절연 액체)(124)를 포함할 수 있다. 제1 액체(122)와 제2 액체(124)는 서로 섞이지 않으며, 제1 및 제2 액체(122, 124) 사이의 접하는 부분에 계면이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 액체(122) 아래에 제2 액체(124)가 배치될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 도시된 바와는 다르게 제2 액체(124) 아래에 제1 액체(122)가 배치될 수도 있을 것이다.

액체 렌즈(28)에 포함된 두 전극(132, 134)에 전압을 전달하기 위한 하나 또는 두 개 이상의 기판(142, 144)이 연결될 수 있다. 구동 전압에 대응하여 액체 렌즈(28) 내 형성되는 계면(130)의 곡률, 굴곡 또는 경사도 등이 변하면서 액체 렌즈(28)의 초점 거리가 조정될 수 있다.

도5는 액체 렌즈 내 계면의 변화를 설명한다. 구체적으로, (a) 내지 (c)는 액체 렌즈(28)의 개별 전극(L1, L2, L3, L4)에 전압이 인가되는 경우 발생할 수 있는 계면(30a, 30b, 30c)의 움직임을 설명한다.

먼저 (a)를 참조하면, 액체 렌즈(28)의 개별 전극(L1, L2, L3, L4)에 실질적으로 동일한 전압을 인가한 경우, 계면(30a)은 원형에 가까운 형태를 유지할 수 있다. 상면에서 보았을 때, 계면의 수평거리(LH)와 계면의 수직거리 (LV)가 실질적으로 동일하고, 계면(30a)의 움직임(예, 경사각)이 균형을 이루는 형태를 가질 수 있다. 이 경우에는 4개의 서로 다른 개별 전극(L1, L2, L3, L4)를 통해 측정한 계면(30a)의 캐패시턴스 값이 실질적으로 동일하게 측정될 수 있다.

또한 (b)를 참조하면, 액체 렌즈(28)의 제1개별 전극(L1)과 제3개별 전극(L3)에 인가되는 전압이 제2개별 전극(L2)과 제4개별 전극(L4)에 인가되는 전압보다 높은 경우를 설명한다. 이 경우, 계면(30b)을 당기거나 미는 힘이 수평 또는 수직에서 다르기 때문에, 상면에서 보았을 때 계면의 수평거리(LH))가 상면에서 보았을 때 계면의 수직 거리(LV))보다 짧아질 수 있다. 제2개별 전극(L2)과 제4개별 전극(L4)에 인가되는 전압이 제1개별 전극(L1)과 제3개별 전극(L3)에 비하여 낮은 경우, 제2개별 전극(L2)과 제4개별 전극(L4)에서의 액체 렌즈(28)의 계면(30b)의 경사각이 제1개별 전극(L1)과 제3개별 전극(L3)에서의 액체 렌즈(28)의 계면(30b)의 경사각보다 작기 때문에, 평면상에서는 동일해 보이지만 입체적으로는 수직거리 (LV)가 수평거리 (LH)보다 길다. 이 경우에는 4개의 서로 다른 개별 전극(L1, L2, L3, L4)를 통해 측정한 계면(30a)의 캐패시턴스 값이 서로 다를 수 있다. 한편, 계면(30b)이 계면(30b)이 대칭적으로 변화하였기 때문에 4개의 서로 다른 개별 전극(L1, L2, L3, L4)를 통해 측정한 계면(30a)의 캐패시턴스 값이 대칭적일 수 있다. 이 경우 L1과 L3의 캐패시턴스 값이 같고, L2와 L4의 캐패시턴스 값이 같을 수 있다.

또한, (c)를 참조하면, 액체 렌즈(28)의 제1개별 전극(L1)과 제3개별 전극(L3)에 인가되는 전압과 제2개별 전극(L2)과 제4개별 전극(L4)에 인가되는 전압이 달라져, 상면에서 보았을 때 계면의 계면의 수직 거리(LV))가 수평거리(LH)) 보다 짧아 질 수 있다. (b)의 경우와 마찬가지로 계면(30c)이 4개의 서로 다른 개별 전극(L1, L2, L3, L4)을 통해 측정한 계면(30c)의 캐패시턴스가 서로 다를 수 있다. 한편, 계면(30c)이 계면(30b)이 대칭적으로 변화하였기 때문에 4개의 서로 다른 개별 전극(L1, L2, L3, L4)를 통해 측정한 계면(30a)의 캐패시턴스 값이 대칭적일 수 있다. 이 경우 L1과 L3의 캐패시턴스 값이 같고, L2와 L4의 캐패시턴스 값이 같을 수 있다.

또한, (a), (b) 및 (c)에 도시된 계면(30a, 30b, 30c)에서 측정된 캐패시턴스는 차이가 있고, 이러한 캐패시턴스의 차이를 통해 제1개별 전극(L1) 내지 제4개별 전극(L4)에 인가된 전압에 따라 계면(30a, 30b, 30c)이 이전과 달리 어떻게 움직였는지를 보다 직접적으로 정확하게 측정할 수 있다.

한편, 전술한 예에서는 액체 렌즈(28)가 4개의 개별 전극을 포함하는 구조를 들어 설명하였으나, 액체 렌즈(28)가 8개, 12개, 16개 등의 더 많은 개별 전극을 가지고 그에 대응하는 피드백 전극을 포함하는 경우 액체 렌즈(28)의 움직임을 보다 정교하게 제어할 수 있고, 해당 움직임을 보다 정확하게 측정할 수 있다.

도6은 일 실시 예에 따른 캐비티를 설명하기 위한 도면이다.

도 6를 참조하면, 제1 플레이트(114)는 제1 액체(152) 및 제2 액체(154)가 배치되는 캐비티(cavity, 150)를 포함할 수 있다. 이때, 캐비티(150)는 렌즈영역(310) 상에 배치되는 제1 캐비티(151)와, 상기 렌즈영역(310) 이외의 영역에 배치되는 제2 캐비티(153, 155)를 포함할 수 있다.

이때, 제2 캐비티(153, 155)는 상기 제1 캐비티(151)와 수평 방향으로 일정 간격 이격된 위치에서의 제1 플레이트(114)의 상부에 배치되는 제2-1 파트(153)와, 상기 제1 캐비티(151)와 수평 방향으로 일정 간격 이격된 위치에서의 제1 플레이트(114)의 하부에 배치되는 제2-2 파트(155)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2-1 파트(153)는 제2-2 파트(155)와 이격될 수 있다. 바람직하게, 제2-1 파트(153)와 제2-2 파트(155)는 물리적으로 직접 연결되지 않는다. 다만, 제2-1 파트(153)와 제2-2 파트(155)는 연통부(152, 154) 및 제1 캐비티(151)를 통해 서로 연결될 수 있다. 즉, 제2-1 파트(153)는 제2 캐비티의 상부 영역을 구성하고, 제2-2 파트(155)는 제2 캐비티의 하부 영역을 구성할 수 있다. 제2-1 파트(153)는 제1 캐비티의 상부 영역을 둘러싸며 배치될 수 있고, 제2-2 파트(155)는 제2 캐비티의 하부 영역을 둘러싸며 배치될 수 있다.한편, 상기 제1 캐비티(151)에는 서로 섞이지 않는 제1 액체 및 제2 액체가 배치된다. 그리고, 제1 액체(122)는 제2 액체(124) 위에 배치될 수 있다.

이에 따라, 상기 제1 캐비티(151)의 상부 영역(계면을 중심으로 상측), 상기 상부 영역과 연결된 제1 연통부(152) 및 상기 제2-1 파트(153)에는 제1 액체(122)가 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1 캐비티(151)의 하부 영역(계면을 중심으로 하측), 상기 하부 영역과 연결된 제2 연통부(154) 및 상기 제2-2 파트(155)에는 제2 액체(124)가 배치될 수 있다.

실시 예에 따르면, 렌즈 영역을 통과한 광의 투과 경로를 변화시키는 액체들이 배치된 제1 캐비티(151) 이외에도, 연통부(152, 154)를 통해 연결된 제2-1 파트(153) 및 제2-2 파트(155)를 추가로 형성하고, 상기 추가로 형성된 제2 캐비티 내에 액체들이 배치되도록 한다.

그리고, 상기 추가로 형성된 캐비티 내에 배치된 액체들에 의해 상기 제1 캐비티(151) 내의 제1 액체 및 제2 액체의 유동성을 확보할 수 있고, 이에 따라 액체 렌즈의 반응속도를 향상시킬 수 있다.

즉, 비교 예의 액체 렌즈는, 캐비티가 제1파트 및/또는 연통부만을 포함하고 있으며, 상기 제1 캐비티 및 연통부 내에 서로 다른 2종의 액체가 완전히 가둬져 있는 상태로 배치된다. 이때, 서로 다른 2종의 액체의 계면을 변화시키기 위한 움직임이 발생하게 되면, 상기와 같이 가둬져 있는 공간 내에서만 움직임이 이루어져야하기 때문에 유동이 자유롭지 못하는 문제가 있다.

예를 들어, 계면의 곡률이 수평한 직선을 가진 상태에서 볼록한 곡률을 구현해야 하는 경우, 제1 액체의 계면이 아래쪽으로 이동하는 움직임이 발생한다. 이와 같은 상황에서, 제1 액체를 기준으로 아래쪽 부분은 아래로 내려가려고 하는 강한 양(+)의 압력이 작용하고, 위쪽 부분은 상기 아래쪽 부분이 내려간만큼 이를 채워야하기 때문에 강한 음(-)의 압력이 작용하게 된다. 즉, 상기와 같이 계면의 곡률을 변화시켜야 하는 경우, 제1 액체를 기준으로 아래쪽 부분과 윗쪽 부분에서 강한 양의 압력과 음의 압력이 걸리면서 액체의 움직임 속도를 저하시킨다. 그리고, 상기 액체의 움직임 속도가 저하될 경우, 액체렌즈의 응답 속도가 느려지며, 이에 따라 목표로 하는 곡률로 계면 곡률을 만들기까지 상당한 시간이 소요되는 문제(응답 속도가 느려지는 문제)가 있다.

이와 다르게, 실시 예에서는 상기와 같은 상황에서, 제2-1 파트(153)에 채워져 있는 제1 액체가 상기 제1 캐비티(151)의 위쪽 부분을 채우게 되며, 이에 따라 제1 액체의 위쪽 부분가 아래쪽 부분에서 발생하는 압력 차이를 감소시킬 수 있다.

한편, 상기 설명한 바와 같이, 제2플레이트(112)는 제1플레이트(114)와 상면 에지(edge) 주변의 접합 영역에서 맞닿아 접착이 되고, 제1플레이트(114)는 경사면을 가지며 넓은 개구 영역(48)의 직경(D3)보다 큰 주변 영역(46)의 직경(D2)을 포함할 수 있다. 여기에서, 주변 영역(46)에 대응하는 개구 영역은 도 6에서의 제2 플레이트(112)의 하면(112A)이며, 이는 제2 플레이트(112)가 상기 제1 플레이트(114) 상에 접합한 상태에서 제1 캐비티(151)와 제2-1 파트(153)를 서로 연결하는 제1 연통부(152)로 기능한다.

즉, 제2 플레이트(112)는 하면에 내부로 함몰된 제1 개구 영역(112A)이 형성될 수 있으며, 상기 제1 개구 영역(112A)의 일단은 제1 캐비티(151)와 연결되고, 타단은 제2-1 파트(153)와 연결될 수 있다.

이와 마찬가지로, 제3플레이트(116)는 제1플레이트(114)와 하면 에지(edge) 주변의 접합 영역에서 맞닿아 접착이 되고, 제1플레이트(114)는 경사면을 가지며 좁은 개구 영역(제1파트의 하부)의 직경보다 큰 주변 영역의 직경(D2)을 포함할 수 있다.

여기에서, 제3플레이트(116)의 개구 영역은 도 6에서의 제3 플레이트(116)의 하면(116A)이며, 이는 제3 플레이트(116)가 상기 제1 플레이트(114) 상에 접합한 상태에서 제1 캐비티(151)의 하부와 제2-2 파트(155)를 서로 연결하는 제2 연통부(154)로 기능할 수 있다.

즉, 제3 플레이트(116)는 상면에 내측으로 함몰된 제2 개구 영역(116A)이 형성될 수 있으며, 상기 제2 개구 영역(116A)의 일단은 제1 캐비티(151)와 연결되고, 타단은 제2-2 파트(155)와 연결될 수 있다.

다시 말해서, 제2 플레이트(112)의 제1 연통부(152)는 캐비티(150)의 제1 캐비티(151)의 하부(바람직하게, 제1 액체가 배치되는 영역) 및 제2-1 파트(153)를 서로 연결할 수 있다.

그리고, 제3 플레이트(116)의 제2 연통부(154)는 캐비티(150)의 제1 캐비티(151)의 하부(바람직하게, 제2 액체가 배치되는 영역) 및 제2-2 파트(155)를 서로 연결할 수 있다.

도 7은 일 실시예에 따른 도6의 제1 플레이트의 탑뷰(top view)이고, 도8은 다른 실시 예에 따른 도6의 제1 플레이트의 탑뷰이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 플레이트(114)에는 캐비티(150)의 제1 캐비티(151)가 형성될 수 있다.

그리고, 상기 제1 캐비티(151)와 일정 간격 이격된 위치에 제2-1 파트(153)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2-1 파트(153)는 제1 폭을 가지는 상부 영역 및 제2 폭을 가지는 하부 영역으로 구분될 수 있다. 즉, 제2-1 파트(153)는 병목 형상을 가질 수 있다. 이는, 상기 제1 플레이트(114) 상에 공통 전극이 배치되는데, 상기 2-1 파트(153)의 상부 영역의 폭이 클수록 상기 공통 전극이 배치되는 면적이 작아지기 때문이다. 따라서, 상기 제2-1 파트(153)의 상부 영역은 상기 제2-1 파트(153)의 하부 영역과 상기 제1 연통부(152)를 연결하는 홀(H)을 포함할 수 있다.

이때, 상기 홀(H)은 상기 제1 캐비티(151)와 일정 간격 이격된 위치에서 상기 제1 캐비티(151)의 주위를 둘러싸며 배치될 수 있다. 즉, 상기 홀(H)은 상기 제1 캐비티(151)와 일정 간격 이격된 위치에서 폐루프 형상을 가지며 배치될 수 있다. 그리고, 상기 홀(H1)의 깊이는, 상기 제1 캐비티(151)의 깊이보다 작을 수 있다.

한편, 도면 상에는 상기 홀(H1)이 원형 형상을 가지며 상기 제1 캐비티(151)의 주위를 둘러싸며 배치되는 것으로 도시하였으나, 이는 일 실시 예에 불과할 뿐, 상기 홀의 형상은 다양하게 변형될 수 있을 것이다. 예를 들어, 상기 홀(H)은 사각형, 삼각형, 타원형 및 다각형 등과 같은 다양한 폐루프 형상을 가질 수 있다.

한편, 상기 제2-1 파트(153)의 하부 영역은 상기 홀(H)과 연결되고, 그에 따라 상기 홀(H)을 통해 상기 제1 연통부(152)와 연결될 수 있다.

또한, 상기 홀(H)은 상기 제1 플레이트(114)의 상면 중 공통 전극이 배치되지 않은 영역에 선택적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 홀(H)은 상기 제1 플레이트(114)의 상면 상에서 공통 전극과 개별 전극 사이의 영역을 구획하도록 형성될 수 있다.

또한, 이와 다르게 상기 홀(H)은 상기 제1 플레이트(114)의 상면 중 공통 전극이 배치된 영역과 수직 방향 내에서 오버랩되어 배치될 수 있다. 이때, 상기 홀(H1)은 상기 공통 전극을 관통하면서 상기 제1 플레이트(114) 상에 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2-1 파트(153)의 하부 영역은 상기 홀(H)에 대응하는 상부 영역보다 넓은 평면적을 가질 수 있다. 상기 제2-1 파트(153)는 수직 방향 내에서 상기 홀(H1)과 오버랩되어 배치될 수 있다. 즉, 상기 제2-1 파트(153)의 하부 영역의 내벽(153A)은 상기 홀(H)보다 상기 제1 캐비티(151)의 외벽에 더 가까이 위치할 수 있고, 외벽(153B)은 상기 홀(H)보다 상기 제1 캐비티(151)의 외벽에서 더 멀리 떨어져 위치할 수 있다.

한편, 도 8을 참조하면, 상기 제1 캐비티(151)의 주위에 배치되고, 상호 일정 간격 이격된 복수의 홀(H1, H2, H3, H4)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 홀은 도면에 도시된 바와 같이 4개일 수 있다.

상기 복수의 홀(H1, H2, H3, H4) 각각은, 제1 캐비티(151)와 마주보며 배치될 수 있고, 상기 마주보는 부분에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 홀(H1, H2, H3, H4) 각각은 상기 제1 캐비티(151)의 중심을 향하는 방향의 반대 방향으로 돌출된 말발굽 형상을 가질 수 있으나, 이에 국한되지는 않는다.

한편, 상기 제2-1 파트(153)는 상부에서 하부로 갈수록 폭이 점차 증가하는 사다리꼴 형상을 가질 수도 있을 것이다.

도 9는 일 실시예에 따른 도6의 제1 플레이트의 바텀뷰(bottom view)이고, 도10은 다른 실시 예에 따른 도6의 제1 플레이트의 바텀뷰이고, 도11은 또 다른 실시 예에 따른 도6의 제1 플레이트의 바텀뷰이다.

도 6 및 도 10을 참조하면, 제1 플레이트(114)에는 캐비티(150)의 제1 캐비티(151)가 형성될 수 있다.

그리고, 상기 제1 캐비티(151)와 일정 간격 이격된 위치에 제2-2 파트(155)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2-2 파트(155)는 제1 폭을 가지는 하부 영역 및 제2 폭을 가지는 상부 영역으로 구분될 수 있다. 즉, 제2-2 파트(155)는 제2-1 파트(153)와 반대되는 병목 형상을 가질 수 있다.

이는, 상기 제1 플레이트(114)의 하면에 복수의 개별 전극이 배치되는데, 상기 2-2 파트(155)의 하부 영역의 폭이 클수록 상기 공통 전극이 배치되는 면적이 작아지기 때문이다. 따라서, 상기 제2-2 파트(155)의 하부 영역은 상기 제2-2 파트(155)의 하부 영역과 상기 제2 연통부(154)를 연결하는 홀(H5, H6, H7, H8)을 포함할 수 있다.

상기 홀(H5, H6, H7, H8)은 상기 제1 플레이트(114)의 하면에 배치된 복수의 개별 전극을 관통하며 형성될 수 있다. 즉, 상기 복수의 개별 전극은 판형상의 전극 구조를 가진다. 따라서, 상기 홀(H5, H6, H7, H8)은 상기 판 형상의 개별 전극을 관통하며 형성될 수 있다.

이때, 상기 개별 전극은 상기 제2 액체와 접촉되지 않아야 한다. 이때, 상기 홀(H5, H6, H7, H8)의 주위에 절연층을 형성하지 않는 경우, 상기 홀 내에 배치되는 제2 액체와 상기 개별 전극이 상호 접촉할 수 있다. 따라서, 상기 홀(H5, H6, H7, H8)의 주위에는 절연층(118)이 배치될 수 있다.

한편, 도면 상에는 상기 홀(H5, H6, H7, H8)이 원형 형상을 가지며 배치되는 것으로 도시하였으나 이에 국한되지는 않는다. 또한, 도면 상에는 하나의 개별 전극 상에 이를 관통하는 하나의 홀이 형성되는 것으로 도시하였으나, 이는 일 실시 예에 불과할 뿐, 하나의 개별 전극 상에 이를 관통하는 복수의 홀이 형성될 수도 있을 것이다.

즉, 상기 제2-2 파트(155)는 상기 제2 연통부(154) 및 제1 캐비티(151)의 이격된 위치에서, 상기 제1 캐비티(151)의 주위를 둘러싸며 배치된다. 그리고, 상기 홀(H5, H6, H7, H8)은 상기 개별 전극 및 상기 제1 플레이트(114)의 일부를 개방하여 형성될 수 있고, 이를 토대로 상기 제2-2 파트(155)와 상기 제2 연통부(154)를 상호 연결시킬 수 있다.

따라서, 상기 제2-2 파트(155)의 평면적은 상기 홀(H5, H6, H7, H8)의 평면적보다 클 수 있다. 상기 제2-2 파트(155)는 수직 방향 내에서 상기 홀(H5, H6, H7, H8)과 오버랩되어 배치될 수 있다. 즉, 상기 제2-2 파트(155)의 내벽(153A)은 상기 홀(H5, H6, H7, H8)보다 상기 제1 캐비티(151)의 외벽에 더 가까이 위치할 수 있고, 외벽(153B)은 상기 홀(H5, H6, H7, H8)보다 상기 제1 캐비티(151)의 외벽에서 더 멀리 떨어져 위치할 수 있다.

한편, 도 10을 참조하면, 제2-2 파트(155)는 상기 제1 캐비티(151)의 주위에 배치되고, 상호 일정 간격 이격된 복수의 홀(H9, H10, H11, H12)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 홀은 도면에 도시된 바와 같이 4개일 수 있다.

상기 홀(H9, H10, H11, H12) 각각은, 제1 캐비티(151)와 마주보며 배치될 수 있고, 상기 마주보는 부분에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 홀(H9, H10, H11, H12) 각각은 상기 제1 캐비티(151)의 중심을 향하는 방향의 반대 방향으로 돌출된 말발굽 형상을 가질 수 있으나, 이에 국한되지는 않는다.

도 11을 참조하면, 상기 제2-2 파트(155)는 복수의 서브 파트로 구분될 수 있다. 즉, 도 9 및 10에서는, 제2-2 파트(155)가 상기 제1 캐비티(151)의 주위를 둘러싸며 일체로 연결되어 형성되었다.

반면, 도 11에서의 제2-2 파트(155)는 제1 개별 전극(L1) 상에 배치되고 상기 제1 개별 전극(L1)을 관통하는 제5 홀(H5)과 연결된 제1 서브 파트(1551)를 포함할 수 있다. 또한, 제2-2 파트(155)는 제2 개별 전극(L2) 상에 배치되고 상기 제2 개별 전극(L2)을 관통하는 제6 홀(H6)과 연결된 제2 서브 파트(1552)를 포함할 수 있다. 제2-2 파트(155)는 제3 개별 전극(L3) 상에 배치되고 상기 제3 개별 전극(L3)을 관통하는 제7 홀(H7)과 연결된 제3 서브 파트(1553)를 포함할 수 있다. 제2-2 파트(155)는 제4 개별 전극(L4) 상에 배치되고 상기 제4 개별 전극(L4)을 관통하는 제8 홀(H8)과 연결된 제4 서브 파트(1554)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제1 내지 제4 서브 파트(1551, 1552, 1553, 1554)는 상호 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1 내지 제4 서브 파트(1551, 1552, 1553, 1554)는 서로 직접적으로 연결되지 않고, 상기 홀(H5, H6, H7, H8)을 통해 제2 연통부(154)와 연결될 수 있다.

도 12는 액체 렌즈의 다른 실시예에 대한 단면도(cross-sectional view)이다.

도 12에 도시된 액체 렌즈는 도 6에 도시된 액체 렌즈 대비 제2-1 파트(153) 및 제2-2 파트(155)의 형상을 제외하면 실질적으로 동일하므로, 동일한 참조부호를 사용하였으며 중복되는 설명을 생략한다.

도 6에서는, 제2-1 파트(153) 및 제2-2 파트(155)가 서로 직접 되지 않고, 제1 연통부 및 제2 연통부를 통해 제1 캐비티(151)와 연결되었다.

이와 다르게, 도 12에 따르면, 액체 렌즈(28A)는 제2-1 파트(151) 및 제2-2 파트(155)를 포함하며, 이때 상기 제2-1 파트(151) 및 제2-2 파트(155)는 서로 직접 연결될 수 있다. 이에 따라, 제2-1 파트(151) 및 제2-2 파트(155)는 서로 연결됨에 따라 하나의 제2 캐비티를 구성할 수 있다.

이때, 상기 하나의 제2 캐비티 내에는 제1 액체(122) 및 제2 액체(124)가 각각 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제1 캐비티(151)에 배치된 제1 액체(122) 및 제2 액체(124)와 동일하게, 상기 제2 캐비티 내에서도 상기 제1 액체(122) 및 제2 액체(124)가 상부 영역 및 하부 영역으로 구분되어 계면을 형성할 수 있다.

도 13은 액체 렌즈의 또 다른 실시예에 대한 단면도(cross-sectional view)이다.

도 13에 도시된 액체 렌즈는 도 6에 도시된 액체 렌즈 대비 제1 캐비티(151)의 형상을 제외하면 실질적으로 동일하므로, 동일한 참조부호를 사용하였으며 중복되는 설명을 생략한다.

도 6에서는, 제1 캐비티(151)의 측벽은 전체적으로 하나의 경사면을 가지고 형성되었다. 즉, 제1 캐비티(151)는 상부에서 하부로 갈수록 폭이 점차 감소하는 형상을 가졌다.

이와 다르게, 도 13에 따르면, 액체 렌즈(28B)는 제1 캐비티(151)를 포함하며, 상기 제1 캐비티(151)는 변곡점을 기준으로 제1-1 파트(151A) 및 제1-2 파트(151B)로 구분될 수 있다.

상기 제1-1 파트(151A)는 제1 캐비티(151)의 하부 영역이고, 상기 제1-2 파트(151B)는 상기 제1-1 파트(151A) 위에 배치되는 제1 캐비티(151)의 상부 영역일 수 있다.

상기 제1-1 파트(151A)는 하부의 폭과 상부의 폭이 서로 동일할 수 있다. 즉, 상기 제1-1 파트(151A)는 수직 단면 형상이 직사각형 또는 정사각형을 가질 수 있다. 바람직하게, 상기 제1-1 파트(151A)의 측벽은 제1 플레이트(114)의 하면에 대해 수직할 수 있다. 상기 제1-1 파트(151A)의 측벽과 상기 제1 플레이트(114)의 하면 사이의 내각은 90도일 수 있다.

상기 제1-2 파트(151B)는 하부의 폭과 상부의 폭이 서로 다를 수 있다. 즉, 상기 제1-2 파트(151B)는 수직 단면 형상이 평행 사변형일 수 있다. 상기 제1-2 파트(151B)는 상부에서 하부로 갈수록 폭이 점차 감소할 수 있다. 상기 제1-2 파트(151B)의 측벽은 경사면을 가질 수 있다. 상기 제1-2 파트(151B)의 측벽과 상기 제1 플레이트(114)의 하면 사이의 내각은 90도보다 작을 수 있다.

즉, 상기 제1-1 파트(151A)의 측벽과 상기 제1 플레이트(114)의 하면 사이의 내각은 상기 제1-2 파트(151B)의 측벽과 상기 제1 플레이트(114)의 하면 사이의 내각보다 클 수 있다.

파트(151A) 및 제1-2 파트(151B)는 변곡점을 기준으로 구분될 수 있다. 상기 변곡점은 제1 액체(122)와 제2 액체(124) 사이의 계면을 기준으로 결정될 수 있다. 바람직하게, 상기 변곡점은 제1 액체(122)와 제2 액체(124) 사이의 계면이 위치할 수 있는 최하점을 기준으로 결정될 수 있다. 즉, 상기 액체 렌즈는 상기 계면(130)의 곡률, 굴곡 또는 경사도 등이 변하면서 액체 렌즈(28)의 초점 거리가 조정될 수 있다. 이때, 상기 계면의 반응 속도를 빠르게 하기 위해서는 상기 측벽이 경사면을 가지는 것이 좋다. 이에 따라, 실시 예에서는 상기 계면이 위치할 수 있는 최하점까지는 경사면을 가지도록 하고, 상기 최하점의 아래 부분은 경사면이 아닌 수직면을 가지도록 하여 내부에 채워질 수 있는 액체의 양이 증가할 수 있도록 한다. 그리고, 상기 액체의 양이 증가함에 따라 상기 계면이 변화하는 상황에서의 압력 차이를 최소화할 수 있으며, 이를 토대로 응답 속도를 향상시킬 수 있다.

도 14는 비교 예 및 실시 예에 따른 액체 렌즈에서의 계면 변화 시에 발생하는 압력 차이를 나타낸 도면이다.

도 14의 (a)는 비교 예에 따른 액체 렌즈의 계면 변화 시의 압력 차이를 보여주고, 도 14의 (b)는 실시 예에 따른 제2 캐비티(152, 154)를 포함하는 캐비티(150) 구조에서의 계면 변화 시의 압력 차이를 보여준다.

비교 예에서는 액체 렌즈의 계면 변화 시에 350Pa 정도의 압력 차이가 발생하는 것을 확인할 수 있었다.

반면, 실시 예에 따른 제2 캐비티(152, 154)를 포함하는 캐비티(150) 구조에서의 계면 변화 시에는 90Pa 정도의 압력 차이가 발생하는 것을 확인할 수 있었으며, 비교 예 대비 압력 차이가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 실시 예에 따른 구조에 의하면, 액체 렌즈의 반응 속도를 비교 예 대비 최소 10% 이상 개선시킬 수 있다.

실시 예에 의하면, 광이 통과하는 영역에 형성된 캐비티의 주위에 제1 액체 및 제2 액체가 배치되는 저장소(Reservoir)를 형성한다. 이에 따라, 실시 예에서는 상기 캐비티뿐 아니라 저장소에도 제1 액체 및 제2 액체가 배치된다. 이에 따르면, 상기 제1 및 2 액체가 배치되는 영역의 면적을 증가시킬 수 있으며, 계면의 곡률을 변화시킬때 발생하는 압력 차이 변화를 최소화할 수 있다.

또한, 실시 예에 의하면, 제1 및 제2 액체가 배치되는 추가적인 저장소를 확보함에 따라 제1 및 제2 액체의 유동성을 확보할 수 있으며, 이에 따른 액체 렌즈의 구동 속도 및 응답 속도를 향상시킬 수 있다. 이에 따르면, 액체 렌즈를 통해 전달되는 광신호를 변환하여 얻어지는 영상 또는 이미지에 대하여 보다 효율적인 광학적 안정화를 수행할 수 있다.

실시 예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시 예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.

한편, 전술한 실시 예에 의한 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈을 이용하여 광학 기기를 구현할 수 있다. 여기서, 광학 기기는 광 신호를 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, 렌즈 어셈블리를 포함할 수 있는 광학 기기에 본 실시 예를 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(미도시), 카메라 모듈에 전원을 공급하는 배터리(미도시), 카메라 모듈과 디스플레이부와 배터리를 실장하는 본체 하우징을 포함할 수 있다. 광학 기기는 타 기기와 통신할 수 있는 통신모듈과, 데이터를 저장할 수 있는 메모리부를 더 포함할 수 있다. 통신 모듈과 메모리부 역시 본체 하우징에 실장될 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.

Claims (12)

1. 전도성 액체와 비전도성 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트;
   상기 제1 플레이트 상에 배치되는 제1 전극; 및
   상기 제1 플레이트 상에 배치되는 제2 전극;을 포함하고,
   상기 캐비티는 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체가 배치되고 경사면을 갖는 제1 캐비티; 및
   상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체가 배치되고 제1 캐비티를 둘러싸도록 배치되는 제2 캐비티를 포함하고,
   상기 제2 전극은 상기 제1 캐비티 상에 배치되는 액체 렌즈.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 전극 상에 배치되는 제2 플레이트;
   상기 제2 전극 상에 배치되는 제3 플레이트; 및
   상기 제1 캐비티와 상기 제2 캐비티를 연결하는 연통부를 포함하고,
   상기 제1 캐비티는 광이 투과되는 렌즈 영역에 대응되고,
   상기 제2 캐비티는 상기 렌즈 영역 이외에 배치되는
   액체 렌즈.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2 캐비티는,
   상기 제2 캐비티의 상부 영역에 배치된 제2-1 파트; 및
   상기 제2 캐비티의 하부 영역에 배치된 제2-2 파트를 포함하는
   액체 렌즈.
4. 제3항에 있어서,
   상기 연통부는,
   상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이에 형성되고, 상기 제2-1 파트와 상기 제1 캐비티의 상부 영역을 연결하는 제1 연통부; 및
   상기 제1 플레이트와 상기 제3 플레이트에 형성되고, 상기 제2-2 파트와 상기 제1 캐비티의 하부 영역을 연결하는 제2 연통부를 포함하는
   액체 렌즈.
5. 제3항에 있어서,
   상기 제2-1 파트 및 상기 제2-2 파트는
   상호 일정 간격 이격되어 배치된
   액체 렌즈.
6. 제3항에 있어서,
   상기 제2-1 파트는,
   상기 제2-2 파트와 물리적으로 직접 연결된
   액체 렌즈.
7. 제4항에 있어서,
   상기 제1 전극을 관통하며 형성되고, 상기 제1 연통부와 상기 제2-1 파트를 서로 연결하는 적어도 하나의 제1 홀을 포함하는
   액체 렌즈.
8. 제4항에 있어서,
   상기 복수의 제2 전극을 관통하며 형성되고, 상기 제2 연통부와 상기 제2-2 파트를 서로 연결하는 복수의 제2 홀을 포함하는
   액체 렌즈.
9. 제8항에 있어서,
   상기 복수의 제2 전극 상에 배치되고, 상기 복수의 제2 전극과 상기 제1 액체 또는 상기 제2 액체의 접촉을 차단하는 절연층을 포함하고,
   상기 절연층은,
   상기 복수의 제2 홀의 내벽에도 배치되는
   액체 렌즈.
10. 제7항에 있어서,
    상기 제2-2 파트는,
    상기 복수의 제2 전극 각각과 수직 방향 내에서 오버랩되도록 배치되고, 상호 이격된 복수의 서브 파트를 포함하는
    액체 렌즈.
11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 캐비티는,
    제1-1 파트; 및
    상기 제1-1 파트 위의 제1-2 파트를 포함하고,
    상기 제1-1 파트는,
    하부 폭 및 상부 폭이 서로 동일하고,
    상기 제1-2 파트는,
    하부에서 상부로 갈수록 폭이 증가하는
    액체 렌즈.
12. 고체렌즈를 포함하는 홀더;
    상기 홀더와 결합하는 액체렌즈;
    상기 액체렌즈와 연결되는 제1기판;
    상기 제1기판과 연결되는 제2기판; 및
    상기 액체렌즈에 대응되는 위치의 상기 제2 기판상에 배치되는 이미지 센서를 포함하고,
    상기 액체 렌즈는,
    제1 및 제2 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트의 제1면에 배치되는 제1 전극;
    상기 제1 플레이트의 제2면에 배치되는 복수의 제2 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치되는 제2 플레이트; 및
    상기 복수의 제2 전극 상에 배치되는 제3 플레이트를 포함하고,
    상기 캐비티는,
    상기 이미지 센서의 중심과 대응되는 제1 영역에 배치된 제1 캐비티와,
    상기 제1 캐비티와 수평 방향으로 오버랩된 상기 제1 영역 이외의 제2 영역에 배치된 제2 캐비티를 포함하며,
    상기 제2 캐비티는,
    상기 제2 영역의 상부 영역에 배치된 제2-1 파트; 및
    상기 제2 영역의 하부 영역에 배치된 제2-2 파트를 포함하며,
    상기 제2 플레이트는,
    상기 제2-1 파트와 상기 제1 캐비티의 상부 영역을 연결하는 제1 연통부를 포함하고,
    상기 제3 플레이트는,
    상기 제2-2 파트와 상기 제1 캐비티의 하부 영역을 연결하는 제2 연통부를 포함하는
    카메라 모듈.

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