KR20210111144A - Lens structure and manufacturing method thereof, and optical sensor including same - Google Patents

Lens structure and manufacturing method thereof, and optical sensor including same Download PDF

Info

Publication number
KR20210111144A
KR20210111144A KR1020200091349A KR20200091349A KR20210111144A KR 20210111144 A KR20210111144 A KR 20210111144A KR 1020200091349 A KR1020200091349 A KR 1020200091349A KR 20200091349 A KR20200091349 A KR 20200091349A KR 20210111144 A KR20210111144 A KR 20210111144A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
region
lens structure
lens
collecting
area
Prior art date
Application number
KR1020200091349A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102437142B1 (en
Inventor
소홍윤
신상훈
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Publication of KR20210111144A publication Critical patent/KR20210111144A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102437142B1 publication Critical patent/KR102437142B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/0006Arrays
    • G02B3/0037Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements

Abstract

A lens structure is provided. The lens structure comprises: an upper lens area for condensing light incident from the outside; and a lower collecting area connected to the lower end of the upper lens area and including a plurality of collecting rings spaced apart from each other, wherein the collecting ring has a larger diameter than the lower end of the upper lens area, and protrudes in the radial direction. Between the collecting rings adjacent to each other, collecting grooves recessed from the outer circumferential surface of the collecting ring toward the center may be formed. An object of the present invention is to provide a lens structure with improved sensing sensitivity in a low-temperature environment, a manufacturing method thereof, and an optical sensor including the same.

Description

렌즈 구조체 및 그 제조 방법, 그리고 이를 포함하는 광 센서 {Lens structure and manufacturing method thereof, and optical sensor including same}Lens structure, manufacturing method thereof, and optical sensor including same

본 발명은 렌즈 구조체 및 그 제조 방법, 그리고 이를 포함하는 광 센서에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 저온 환경에서 광 센서의 성능을 향상시킬 수 있는 렌즈 구조체 및 그 제조 방법, 그리고 이를 포함하는 광 센서에 관련된 것이다. The present invention relates to a lens structure, a method for manufacturing the same, and an optical sensor including the same, and more particularly, to a lens structure capable of improving the performance of an optical sensor in a low-temperature environment, a method for manufacturing the same, and an optical sensor including the same it is related

광 센서는 빛을 감지하는데 사용되는 전자 장치로, 가시광선 또는 적외선의 광 에너지를 전기신호로 출력하여 변환하는 장치를 말한다. 주변 광 센싱, 근접 감지, RGB 컬러 센싱, 제스처 인식, UV/IR 감지 등 다양한 기능이 있으며, 대부분 스마트폰 및 태블릿과 같은 모바일기기에 내장되어 화면의 밝기를 제어하고 전력 소모를 줄여 배터리를 절약하는 용도로 사용되고 있다. An optical sensor is an electronic device used to detect light, and refers to a device that converts optical energy of visible light or infrared light into an electrical signal. It has a variety of functions such as ambient light sensing, proximity sensing, RGB color sensing, gesture recognition, UV/IR detection, etc., and most are built into mobile devices such as smartphones and tablets to control screen brightness and reduce power consumption to save battery. is being used for

이러한 광 센서는, 가전제품용, 자동차용, 산업용, 홈오토메이션용, 헬스케어용, 엔터테인먼트용, 보안&감시용 등 광범위한 분야에 다양한 용도로 활용되고 있다. 이에 따라, 광 센서와 관련된 다양한 기술들이 지속적으로 연구 및 개발되고 있다. 예를 들어, 대한민국 특허 등록 번호 10-2103577(출원번호: 10-2019-0097354, 출원인: 경북대학교 산학협력단)에는, 내부에 광전자가 이동하는 공간을 제공하는 진공관, 상기 진공관의 내면에 제공되어, 외부로부터 입사되는 입사광을 제1 광전자로 변환하는 광음극부, 상기 제1 광전자와 반응하여 신틸레이션 광을 발생시키는 신틸레이터부, 상기 신틸레이션 광을 제2 광전자로 변환하고, 변환된 상기 제2 광전자를 증배시켜 전기 신호를 생성하는 광증 배 소자; 및 상기 진공관의 내측면에 배치되어, 상기 제1 광전자를 상기 신틸레이터부로 포커싱하는 전극을 포함하되, 상기 입사광의 이동 경로 상에 상기 광음극부, 상기 신틸레이터부 및 상기 광증배 소자가 순차적으로 배치되며, 상기 진공관은, 구 형상의 상부 영역 및 원 기둥 형상의 하부 영역을 가지고, 상기 광음극부 및 상기 전극은 상기 진공관의 상부 영역에 위치되고, 상기 신틸레이터부 및 상기 광증배 소자는 상기 진공관의 하부 영역에 위치되는 광 센서가 개시되어 있다. These optical sensors are being used for various purposes in a wide range of fields such as home appliances, automobiles, industrial, home automation, healthcare, entertainment, and security & monitoring. Accordingly, various technologies related to the optical sensor are continuously being researched and developed. For example, in the Republic of Korea Patent Registration No. 10-2103577 (Application No.: 10-2019-0097354, Applicant: Kyungpook National University Industry-Academic Cooperation Foundation), a vacuum tube that provides a space for photoelectrons to move therein is provided on the inner surface of the vacuum tube, A photocathode unit that converts incident light from the outside into first photoelectrons, a scintillator unit that reacts with the first photoelectrons to generate scintillation light, converts the scintillation light into second photoelectrons, and converts the converted second photoelectrons a photomultiplier element that multiplies it to generate an electrical signal; and an electrode disposed on the inner surface of the vacuum tube to focus the first photoelectrons to the scintillator part, wherein the photocathode part, the scintillator part, and the photomultiplier element are sequentially arranged on a movement path of the incident light. wherein the vacuum tube has a spherical upper region and a cylindrical lower region, the photocathode portion and the electrode are positioned in the upper region of the vacuum tube, and the scintillator portion and the photomultiplier element are An optical sensor positioned in the lower region of a vacuum tube is disclosed.

대한민국 특허 등록 번호 10-2103577Republic of Korea Patent Registration No. 10-2103577

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 저온 환경에서 센싱 민감도가 향상된 렌즈 구조체 및 그 제조 방법, 그리고 이를 포함하는 광 센서를 제공하는 데 있다. One technical problem to be solved by the present invention is to provide a lens structure having improved sensing sensitivity in a low-temperature environment, a method for manufacturing the same, and an optical sensor including the same.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 다습한 환경에서 센싱 민감도가 향상된 렌즈 구조체 및 그 제조 방법, 그리고 이를 포함하는 광 센서를 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a lens structure having improved sensing sensitivity in a humid environment, a method for manufacturing the same, and an optical sensor including the same.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 대량생산이 용이한 렌즈 구조체 및 그 제조 방법, 그리고 이를 포함하는 광 센서를 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a lens structure that is easy to mass-produce, a method for manufacturing the same, and an optical sensor including the same.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 공정 비용이 절감된 렌즈 구조체 및 그 제조 방법, 그리고 이를 포함하는 광 센서를 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a lens structure with reduced process cost, a method for manufacturing the same, and an optical sensor including the same.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다. The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.

상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 렌즈 구조체를 제공한다. In order to solve the above-described technical problems, the present invention provides a lens structure.

일 실시 예에 따르면, 상기 렌즈 구조체는 외부로부터 입사되는 광을 집광하는 상부 렌즈 영역, 및 상기 상부 렌즈 영역의 하단부에 연결되고, 서로 이격된 복수의 포집링을 포함하는 하부 포집 영역을 포함하되, 상기 포집링은, 상기 상부 렌즈 영역의 상기 하단부보다 큰 직경을 가져, 직경 방향으로 돌출되고, 서로 인접한 상기 포집링 사이에는, 상기 포집링의 외주면으로부터 중심부 방향으로 함몰된 포집홈이 형성된 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the lens structure includes an upper lens area for condensing light incident from the outside, and a lower collecting area connected to a lower end of the upper lens area and including a plurality of collecting rings spaced apart from each other, The collecting ring has a larger diameter than the lower end of the upper lens area, protrudes in a radial direction, and between the collecting rings adjacent to each other, a collecting groove recessed from the outer circumferential surface of the collecting ring toward the center is formed. can

일 실시 예에 따르면, 상기 상부 렌즈 영역은, 볼록한 구면을 갖는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the upper lens region may include a convex spherical surface.

일 실시 예에 따르면, 상기 상부 렌즈 영역의 표면 및 상기 하부 포집 영역의 표면은 물에 대한 친화도가 서로 다른 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the surface of the upper lens area and the surface of the lower collecting area may include different affinity for water.

일 실시 예에 따르면, 상기 하부 포집 영역의 표면은, 상기 상부 렌즈 영역의 표면 보다 물에 대한 친화도가 더 높은 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the surface of the lower collecting area may include a surface having a higher affinity for water than the surface of the upper lens area.

일 실시 예에 따르면, 상기 상부 렌즈 영역은 PDMS를 포함하고, 상기 하부 포집 영역이 포함하는 상기 복수의 포집링은 표면에 친수성 물질이 코팅된 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the upper lens region may include PDMS, and the plurality of collection rings included in the lower collection region may include a surface coated with a hydrophilic material.

상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 광 센서를 제공한다. In order to solve the above-described technical problems, the present invention provides an optical sensor.

일 실시 예에 따르면, 상기 광 센서는 광 센싱 소자, 및 상기 광 센싱 소자 상에 배치되어, 외부로부터 입사되는 광을 집광하는 상기 실시 예에 따른 렌즈 구조체를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the optical sensor may include a light sensing element and the lens structure according to the embodiment disposed on the light sensing element to collect light incident from the outside.

일 실시 예에 따르면, 상기 광 센싱 소자는, 질화갈륨(GaN)을 포함하는 센싱 영역을 통해 자외선(UV)을 감지하는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the light sensing device may include sensing ultraviolet (UV) light through a sensing region including gallium nitride (GaN).

일 실시 예에 따르면, 상기 광 센싱 소자 상에 배치된, 상기 렌즈 구조체가 포함하는 상기 상부 렌즈 영역의 표면은, 직경이 감소되는 방향으로 갈수록 온도가 증가하는 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the surface of the upper lens region that is disposed on the light sensing element and included in the lens structure may include an increase in temperature in a direction in which a diameter decreases.

상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 렌즈 구조체의 제조 방법을 제공한다.In order to solve the above-described technical problems, the present invention provides a method of manufacturing a lens structure.

일 실시 예에 따르면, 상기 렌즈 구조체의 제조 방법은 계단 형상의 단차 구조를 갖는 내벽으로 이루어진 수용 공간을 포함하는 몰드를 준비하는 단계, 상기 수용 공간의 제1 영역의 내벽은 상기 계단 형상의 단차 구조를 제거하여 평탄화하고, 상기 수용 공간의 제2 영역의 내벽은 상기 계단 형상의 단차 구조를 잔존시키는 단계, 상기 수용 공간 내에 고분자를 포함하는 베이스 용액을 제공하여, 상기 수용 공간을 상기 베이스 용액으로 채우는 단계, 및 상기 베이스 용액을 경화시켜 렌즈 구조체를 제조한 후, 상기 렌즈 구조체로부터 상기 몰드를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the method of manufacturing the lens structure includes preparing a mold including an accommodating space formed of an inner wall having a step-like stepped structure, and the inner wall of the first area of the accommodating space is the step-shaped step structure. flattening by removing the , the inner wall of the second region of the receiving space remains the step-like structure, providing a base solution containing a polymer in the receiving space to fill the receiving space with the base solution Step, and after curing the base solution to prepare a lens structure, it may include removing the mold from the lens structure.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 영역의 내벽을 평탄화하고, 상기 제2 영역의 내벽은 단차 구조를 잔존시키는 단계는, 상기 수용 공간의 상기 제1 영역에 아세틸기(CH3CO)를 포함하는 평탄화 용액을 제공하는 단계, 및 상기 제1 영역 내에 제공된 상기 평탄화 용액을 증발시키는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the step of planarizing the inner wall of the first region and leaving the step structure on the inner wall of the second region includes an acetyl group (CH 3 CO) in the first region of the accommodation space. It may include providing a planarization solution, and evaporating the planarization solution provided in the first region.

일 실시 예에 따르면, 상기 렌즈 구조체의 제조 방법은, 상기 제1 영역의 내벽을 평탄화하고, 상기 제2 영역의 내벽은 단차 구조를 잔존시키는 단계 이후, 상기 수용 공간 내에 상기 베이스 용액을 채우는 단계 이전, 상기 제1 영역의 내벽을 마스킹하는 단계, 상기 수용 공간 내에 친수성 물질을 포함하는 코팅 용액을 제공하여, 상기 제2 영역의 내벽을 상기 친수성 물질로 코팅하는 단계, 및 상기 제1 영역의 내벽의 마스킹을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment, in the manufacturing method of the lens structure, after the step of flattening the inner wall of the first region, the inner wall of the second region remains the step structure, before the step of filling the base solution in the accommodation space , masking the inner wall of the first region, providing a coating solution containing a hydrophilic material in the accommodation space to coat the inner wall of the second region with the hydrophilic material, and The method may further include removing the masking.

일 실시 예에 따르면, 상기 몰드는, ABS를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the mold may include ABS.

본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체는, 외부로부터 입사되는 광을 집광하는 상부 렌즈 영역, 및 상기 상부 렌즈 영역의 하단부에 연결되고, 서로 이격된 복수의 포집링을 포함하는 하부 포집 영역을 포함하되, 상기 포집링은 상기 상부 렌즈 영역의 상기 하단부보다 큰 직경을 가져, 직경 방향으로 돌출되고, 서로 인접한 상기 포집링 사이에는, 상기 포집링의 외주면으로부터 중심부 방향으로 함몰된 포집홈이 형성된 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 렌즈 구조체가 적용된 센서는, 저온 환경이나 다습한 환경에서 센싱 효율이 향상될 수 있다. The lens structure according to an embodiment of the present invention includes an upper lens area for collecting light incident from the outside, and a lower collecting area connected to a lower end of the upper lens area and including a plurality of collecting rings spaced apart from each other. , The collecting ring has a larger diameter than the lower end of the upper lens area, protrudes in the radial direction, and between the collecting rings adjacent to each other, a collecting groove recessed from the outer circumferential surface of the collecting ring toward the center is formed. can Accordingly, the sensor to which the lens structure is applied may have improved sensing efficiency in a low-temperature environment or a high-humidity environment.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체가 포함하는 상부 렌즈 영역의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체가 포함하는 하부 포집 영역의 단면도이다.
도 5는 도 4의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체의 수분 포집 과정을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체가 적용된 광 센서를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체의 제조 방법을 설명하는 순서도이다.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체의 제조 공정을 나타내는 도면들이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체를 촬영한 사진이다.
도 16 내지 도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 광 센서가 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체에 의하여 얼음으로부터 보호되는 것을 촬영한 사진이다.
도 22 및 도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체의 수분 포집 효과를 확인하는 사진들이다.
도 24및 도 25는 본 발명의 실시 예 및 비교 예에 따른 광 센서의 전기적 특성을 비교하는 그래프이다.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체의 위치에 따른 온도 차이를 나타내는 사진 및 그래프이다.
도 27 및 도 28은 본 발명의 실시 예에 따른 광 센서가 포함하는 렌즈 구조체의 두께에 따른 효과를 비교하는 사진 및 그래프이다.
도 29 및 도 30은 본 발명의 실시 예에 따른 광 센서에 입사되는 광의 입사각도에 따른 효과를 비교하는 사진 및 그래프이다.
1 is a perspective view of a lens structure according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a lens structure according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of an upper lens region included in a lens structure according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a lower collecting area included in a lens structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged view of part A of FIG. 4 .
6 and 7 are views illustrating a water collecting process of a lens structure according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing an optical sensor to which a lens structure according to an embodiment of the present invention is applied.
9 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a lens structure according to an embodiment of the present invention.
10 to 13 are views illustrating a manufacturing process of a lens structure according to an embodiment of the present invention.
14 is a view showing a lens structure according to an embodiment of the present invention.
15 is a photograph of a lens structure according to an embodiment of the present invention.
16 to 21 are photographs of the optical sensor according to the embodiment of the present invention being protected from ice by the lens structure according to the embodiment of the present invention.
22 and 23 are photographs confirming the water trapping effect of the lens structure according to an embodiment of the present invention.
24 and 25 are graphs comparing electrical characteristics of optical sensors according to an embodiment of the present invention and a comparative example.
26 is a photograph and graph showing a temperature difference according to the position of the lens structure according to an embodiment of the present invention.
27 and 28 are photographs and graphs comparing effects according to the thickness of the lens structure included in the optical sensor according to an embodiment of the present invention.
29 and 30 are photographs and graphs comparing effects according to an incident angle of light incident on an optical sensor according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when a component is referred to as being on another component, it may be directly formed on the other component or a third component may be interposed therebetween. In addition, in the drawings, thicknesses of films and regions are exaggerated for effective description of technical content.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 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. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.In addition, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, third, etc. are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes a complementary embodiment thereof. In addition, in the present specification, 'and/or' is used to mean including at least one of the elements listed before and after.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.In the specification, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, element, or a combination thereof described in the specification is present, and one or more other features, numbers, steps, configuration It should not be construed as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof. Also, in the present specification, the term “connection” is used to include both indirectly connecting a plurality of components and directly connecting a plurality of components.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체가 포함하는 상부 렌즈 영역의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체가 포함하는 하부 포집 영역의 단면도이고, 도 5는 도 4의 A 부분을 확대한 도면이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체의 수분 포집 과정을 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체가 적용된 광 센서를 나타내는 도면이다. 1 is a perspective view of a lens structure according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of a lens structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an upper lens area included in the lens structure according to an embodiment of the present invention. is a cross-sectional view of, FIG. 4 is a cross-sectional view of the lower collection area included in the lens structure according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is an enlarged view of part A of FIG. 4 , and FIGS. 6 and 7 are embodiments of the present invention It is a view showing a water collecting process of a lens structure according to an example, and FIG. 8 is a view showing an optical sensor to which a lens structure according to an embodiment of the present invention is applied.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체(10)는, 상부 렌즈 영역(100) 및 하부 포집 영역(200)을 포함할 수 있다. 이하, 각 구성에 대해 구체적으로 설명된다. 1 and 2 , the lens structure 10 according to an embodiment of the present invention may include an upper lens area 100 and a lower collection area 200 . Hereinafter, each configuration will be specifically described.

상부 렌즈 영역(100)upper lens area (100)

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 상부 렌즈 영역(100)은 볼록한 구면을 가질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 상부 렌즈 영역(100)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 반구 형상을 가질 수 있다. 상기 상부 렌즈 영역(100)은 외부로부터 입사되는 광을 집광할 수 있다. 1 to 3 , the upper lens region 100 may have a convex spherical surface. According to an embodiment, the upper lens region 100 may have a hemispherical shape as shown in FIGS. 1 to 3 . The upper lens area 100 may collect light incident from the outside.

일 실시 예에 따르면, 상기 상부 렌즈 영역(100)은 발수 특성을 갖는 고분자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자는 PDMS일 수 있다. 즉, 상기 상부 렌즈 영역(100)은 PDMS로 이루어질 수 있다. According to an embodiment, the upper lens region 100 may include a polymer having water-repellent properties. For example, the polymer may be PDMS. That is, the upper lens region 100 may be made of PDMS.

결과적으로, 상기 상부 렌즈 영역(100)은 상술된 바와 같이 볼록한 구면을 갖고, 발수 특성을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 상부 렌즈 영역(100) 상에 수분(예를 들어, 액적(Droplet))등이 생성되는 경우, 생성된 수분은 상기 상부 렌즈 영역(100)의 표면을 따라 상기 상부 렌즈 영역(100)의 하단부로 이동될 수 있다. As a result, the upper lens region 100 may have a convex spherical surface as described above and may have a water repellent property. Accordingly, when moisture (eg, a droplet) is generated on the upper lens region 100 , the generated moisture flows along the surface of the upper lens region 100 to the upper lens region 100 . ) can be moved to the lower part of the

하부 포집 영역(200)lower collection area (200)

도 1 내지 도 5를 참조하면, 상기 하부 포집 영역(200)은 복수의 포집링(210), 및 복수의 포집홈(220)을 포함할 수 있다. 1 to 5 , the lower collecting area 200 may include a plurality of collecting rings 210 and a plurality of collecting grooves 220 .

상기 포집링(210)은, 상기 상부 렌즈 영역(100)의 하단부와 연결되도록, 상기 상부 렌즈 영역(100)의 하단부에 배치될 수 있다. 상기 포집링(210)의 직경(r1)은, 상기 상부 렌즈 영역(100)의 상기 하단부의 직경(r0)보다 클 수 있다. 이에 따라, 상기 포집링(210)은, 상기 상부 렌즈 영역(100)의 상기 하단부로부터 직경 방향으로 돌출될 수 있다. The collecting ring 210 may be disposed at a lower end of the upper lens area 100 so as to be connected to a lower end of the upper lens area 100 . A diameter r 1 of the collecting ring 210 may be greater than a diameter r 0 of the lower end of the upper lens region 100 . Accordingly, the collecting ring 210 may protrude from the lower end of the upper lens region 100 in a radial direction.

상기 복수의 포집링(210)은, 상기 상부 렌즈 영역(100)의 하단부에서 서로 이격되어 배치될 수 있다. 서로 인접한 상기 포집링(210) 사이에는 상기 포집홈(220)이 형성될 수 있다. 상기 포집홈(220)은, 상기 포집링(210)의 외주면으로부터 중심부 방향으로 함몰된 형태를 가질 수 있다. The plurality of collecting rings 210 may be disposed to be spaced apart from each other at the lower end of the upper lens area 100 . The collecting groove 220 may be formed between the collecting rings 210 adjacent to each other. The collecting groove 220 may have a shape depressed from the outer circumferential surface of the collecting ring 210 toward the center.

도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 상부 렌즈 영역(100)의 표면을 따라 상기 상부 렌즈 영역(100)의 상기 하단부로 이동된 수분은, 상기 포집홈(220)을 통해 포집될 수 있다. 이로 인해, 상기 실시 예에 따른 렌즈 구조체(10)가 센서의 센싱 영역 상에 배치되는 경우, 수분으로 인한 센싱 영역의 민감도 저하 문제가 감소될 수 있다. 6 and 7 , the moisture moved to the lower end of the upper lens area 100 along the surface of the upper lens area 100 may be collected through the collecting groove 220 . For this reason, when the lens structure 10 according to the embodiment is disposed on the sensing region of the sensor, a problem of a decrease in sensitivity of the sensing region due to moisture may be reduced.

보다 구체적으로, 저온 환경이나 다습한 환경에서 사용되는 센서의 경우, 센싱 영역 상에 생성되는 얼음이나 수분으로 인하여, 민감도가 저하되는 문제가 발생될 수 있다. 하지만, 상술된 바와 같이, 상기 실시 예에 따른 렌즈 구조체(10)가 센싱 영역 상에 배치되는 경우, 열전도도가 낮은 PDMS의 특성으로 인하여 얼음 생성을 지연시킬 수 있다. 또한, 얼음이나 수분이 생성되더라도, 상기 포집홈(220)을 통해 포집 됨으로, 센싱 영역이 얼음이나 수분으로부터 보호될 수 있다. 결과적으로, 상기 실시 예에 따른 렌즈 구조체(10)가 센싱 영역 상에 배치된 센서는, 저온 환경이나 다습한 환경에서, 센싱 민감도가 향상될 수 있다. More specifically, in the case of a sensor used in a low-temperature environment or a high-humidity environment, a problem of reduced sensitivity may occur due to ice or moisture generated on the sensing region. However, as described above, when the lens structure 10 according to the embodiment is disposed on the sensing region, ice formation may be delayed due to the characteristic of PDMS having low thermal conductivity. In addition, even if ice or moisture is generated, the sensing region may be protected from ice or moisture because it is collected through the collecting groove 220 . As a result, the sensor in which the lens structure 10 according to the embodiment is disposed on the sensing region may have improved sensing sensitivity in a low-temperature environment or a high-humidity environment.

일 실시 예에 따르면, 상기 하부 포집 영역(200)의 표면은, 상기 상부 렌즈 영역(100)의 표면과 비교하여 물에 대한 친화도가 서로 다를 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 하부 포집 영역(200)의 표면은, 상기 상부 렌즈 영역(100)의 표면 보다 물에 대한 친화도가 더 높을 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 포집 영역(200)의 표면에는 친수성 물질이 코팅될 수 있다. 이에 따라, 상기 포집홈(220)의 수분 포집 효과가 향상될 수 있다. According to an embodiment, the surface of the lower collecting area 200 may have different affinity for water compared to the surface of the upper lens area 100 . According to an embodiment, the surface of the lower collecting area 200 may have a higher affinity for water than the surface of the upper lens area 100 . For example, a hydrophilic material may be coated on the surface of the lower collecting region 200 . Accordingly, the moisture collecting effect of the collecting groove 220 may be improved.

일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 포집링(210)은 직경이 서로 다를 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 복수의 포집링(210)은, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 상부 렌즈 영역(100)의 상기 하단부로부터 멀어질수록 직경이 증가(r1<r2<r3<r4<r5)할 수 있다. 또한, 서로 인접한 상기 복수의 포집링(210) 사이의 거리는 서로 다를 수 있다. 보다 구체적으로, 서로 인접한 상기 복수의 포집링(210) 사이의 거리는, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 상부 렌즈 영역(100)의 상기 하단부로부터 멀어질수록 증가(d1<d2<d3<d4<d5)할 수 있다. 이에 따라, 상기 포집홈(220)의 수분 포집 효과가 향상될 수 있다. According to an embodiment, the plurality of collecting rings 210 may have different diameters. More specifically, as shown in FIG. 4 , the diameter of the plurality of collecting rings 210 increases as the distance from the lower end of the upper lens region 100 increases (r 1 <r 2 <r 3 <r 4 ). <r 5 ) can be done. Also, a distance between the plurality of collecting rings 210 adjacent to each other may be different from each other. More specifically, the distance between the plurality of collection rings 210 adjacent to each other increases as the distance from the lower end of the upper lens area 100 increases (d 1 <d 2 <d 3 <), as shown in FIG. 5 . d 4 < d 5 ). Accordingly, the moisture collecting effect of the collecting groove 220 may be improved.

도 8을 참조하면, 상기 렌즈 구조체(10)는 광 센서에 적용될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 광 센서는 질화갈륨(GaN)을 포함하는 센싱 영역을 통해 자외선(UV)을 감지할 수 있다. 이 경우, 상기 렌즈 구조체(10)는 상기 센싱 영역 상에 배치되어, 상기 광 센서의 민감도를 향상시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 렌즈 구조체(10)는 상기 상부 렌즈 영역(100)을 통해 외부로부터 입사되는 광(예를 들어, 자외선)을 집광하고, 상기 하부 포집 영역(200)을 통해 수분을 포집함으로써, 상기 광 센서의 민감도를 향상시킬 수 있다. Referring to FIG. 8 , the lens structure 10 may be applied to an optical sensor. According to an embodiment, the optical sensor may detect ultraviolet (UV) light through a sensing region including gallium nitride (GaN). In this case, the lens structure 10 may be disposed on the sensing region to improve the sensitivity of the optical sensor. More specifically, the lens structure 10 collects light (eg, ultraviolet rays) incident from the outside through the upper lens region 100 and collects moisture through the lower collection region 200, The sensitivity of the optical sensor may be improved.

일 실시 예에 따르면, 상기 센싱 영역의 폭이 3 mm인 경우, 입사되는 광의 입사각도를 0° ~ 25°로 제어하여, 상기 광 센서의 센싱 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 센싱 영역의 폭이 3 mm인 경우, 상기 상부 렌즈 영역(100)의 두께(t)를 7.73 mm 이하로 제어하여, 상기 광 센서의 센싱 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 상부 렌즈 영역(100)의 두께(t)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 상부 렌즈 영역(100)의 하단부로부터 볼록부 최상단까지의 직선 거리로 정의될 수 있다.According to an embodiment, when the width of the sensing region is 3 mm, the sensing efficiency of the optical sensor may be improved by controlling the incident angle of the incident light to be 0° to 25°. In addition, when the width of the sensing region is 3 mm, the thickness t of the upper lens region 100 is controlled to be 7.73 mm or less, thereby improving the sensing efficiency of the optical sensor. As shown in FIG. 3 , the thickness t of the upper lens region 100 may be defined as a linear distance from the lower end of the upper lens region 100 to the uppermost end of the convex portion.

일 실시 예에 따르면, 상기 센싱 영역 상에 배치된 상기 렌즈 구조체(10)가 포함하는 상기 상부 렌즈 영역(100)의 표면은, 직경이 감소되는 방향을 따라 온도가 다를 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 상부 렌즈 영역(100)의 표면은 직경이 감소되는 방향으로 온도가 증가될 수 있다. 즉, 상기 상부 렌즈 영역(100)의 볼록부 최상단 영역(A1)의 온도가, 상기 상부 렌즈 영역(100) 하단부 영역(A2)의 온도보다 높을 수 있다. According to an embodiment, the surface of the upper lens region 100 included in the lens structure 10 disposed on the sensing region may have a different temperature along a direction in which the diameter decreases. More specifically, the temperature of the surface of the upper lens region 100 may increase in a direction in which the diameter decreases. That is, the temperature of the uppermost area A 1 of the convex portion of the upper lens area 100 may be higher than the temperature of the lower end area A 2 of the upper lens area 100 .

본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체(10)는, 외부로부터 입사되는 광을 집광하는 상기 상부 렌즈 영역(100), 및 상기 상부 렌즈 영역(100)의 하단부에 연결되고, 서로 이격된 복수의 상기 포집링(210)을 포함하는 상기 하부 포집 영역(200)을 포함하되, 상기 포집링(210)은 상기 상부 렌즈 영역(100)의 상기 하단부보다 큰 직경을 가져, 직경 방향으로 돌출되고, 서로 인접한 상기 포집링(210) 사이에는, 상기 포집링(210)의 외주면으로부터 중심부 방향으로 함몰된 상기 포집홈(220)이 형성된 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 렌즈 구조체(10)가 적용된 센서는, 저온 환경이나 다습한 환경에서 센싱 효율이 향상될 수 있다. The lens structure 10 according to an embodiment of the present invention is connected to the upper lens area 100 for condensing light incident from the outside, and the lower end of the upper lens area 100 , and includes a plurality of the spaced apart from each other. and the lower collecting area 200 including the collecting ring 210, wherein the collecting ring 210 has a larger diameter than the lower end of the upper lens area 100, protrudes in a radial direction, and is adjacent to each other Between the collecting ring 210, the collecting groove 220, which is depressed from the outer circumferential surface of the collecting ring 210 toward the center thereof, may be formed. Accordingly, the sensor to which the lens structure 10 is applied may have improved sensing efficiency in a low-temperature environment or a high-humidity environment.

이상, 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체가 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체의 제조 방법이 설명된다. Above, the lens structure according to the embodiment of the present invention has been described. Hereinafter, a method of manufacturing a lens structure according to an embodiment of the present invention will be described.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체의 제조 방법을 설명하는 순서도이고, 도 10 내지 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체의 제조 공정을 나타내는 도면들이고, 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체를 나타내는 도면이다. 9 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a lens structure according to an embodiment of the present invention, FIGS. 10 to 13 are views illustrating a manufacturing process of a lens structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a view showing a lens structure according to an embodiment.

도 9 내지 도 14를 참조하면, 내부에 수용 공간(AS)이 형성된 몰드(M)가 준비될 수 있다(S100). 일 실시 예에 따르면, 상기 수용 공간(AS)은 도 10에 도시된 바와 같이 계단 형상의 단차 구조를 갖는 내벽으로 이루어질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 수용 공간(AS)은 3D 프린터를 통해 형성될 수 있다. 이에 따라, 보다 구체적으로, 3D 프린터를 통해 필라멘트가 원형으로 쌓여 링 구조 부분의 결이 형성되도록 형성될 수 있다. 이로 인해, 상기 몰드(M)를 이용하여 제조되는 후술될 상기 렌즈 구조체(10)는, 도 2에 도시되고 도 2를 참조하여 설명된 것과 같이, 상기 포집링(210), 및 상기 포집홈(220)을 가질 수 있다. 9 to 14 , a mold M having an accommodating space AS therein may be prepared ( S100 ). According to an embodiment, the accommodating space AS may be formed of an inner wall having a stepped structure in a step shape as shown in FIG. 10 . According to an embodiment, the accommodation space AS may be formed through a 3D printer. Accordingly, more specifically, filaments may be stacked in a circle through a 3D printer to form the grain of the ring structure portion. For this reason, the lens structure 10 to be described later manufactured using the mold M, as shown in FIG. 2 and described with reference to FIG. 2 , the collecting ring 210, and the collecting groove ( 220) may have.

또한, 상기 몰드(M)는 ABS를 포함할 수 있다. In addition, the mold M may include ABS.

상기 수용 공간(AS)의 제1 영역(O1)의 내벽(W1)은 상기 계단 형상의 단차 구조를 제거하여 평탄화하고, 상기 수용 공간(AS)의 제2 영역(O2)의 내벽(W2)은 상기 계단 형상의 단차 구조가 잔존될 수 있다(S200). 상기 수용 공간(AS)의 상기 제1 영역(O1) 및 상기 제2 영역(O2)은, 상기 수용 공간(AS)의 깊이 방향을 기준으로 구분되는 서로 다른 영역일 수 있다. The inner wall W 1 of the first area O 1 of the accommodation space AS is flattened by removing the step-shaped step structure, and the inner wall W of the second area O 2 of the accommodation space AS is ( W 2 ) may remain in the step structure of the step shape (S200). The first area O 1 and the second area O 2 of the accommodation space AS may be different areas divided based on the depth direction of the accommodation space AS.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 영역(O1)의 내벽(W1)을 평탄화하고, 상기 제2 영역(O2)의 내벽(W2)은 단차 구조를 잔존시키는 단계는, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 수용 공간(AS)의 상기 제1 영역(O1)에 아세틸기(CH3CO)를 포함하는 평탄화 용액(PL)을 제공하는 단계, 및 상기 제1 영역(O1) 내에 제공된 상기 평탄화 용액(PL)을 증발시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 평탄화 용액(PL)은 아세톤(Acetone)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 수용 공간(AS)의 상기 제1 영역(O1)의 내벽(W1)은, 상기 평탄화 용액(PL)에 의하여 상기 계단 형상의 단차 구조가 제거되어 내면이 평탄화 될 수 있다. According to one embodiment, the step of flattening the inner wall (W 1) of said first zone (O 1), and an inner wall (W 2) of the second area (O 2) is remaining a step structure, in FIG. 11 As shown, providing a planarization solution (PL) containing an acetyl group (CH 3 CO) to the first region (O 1 ) of the accommodation space (AS) , and the first region (O 1 ) and evaporating the planarization solution PL provided therein. For example, the planarization solution PL may include acetone. That is, the inner wall W 1 of the first region O 1 of the accommodating space AS may have the step-like structure removed by the planarization solution PL, so that the inner surface thereof may be planarized.

상기 제1 영역(O1)의 내벽(W1)을 평탄화하고, 상기 제2 영역(O2)의 내벽(W2)은 단차 구조를 잔존시킨 이후, 상기 수용 공간(AS) 내에 고분자를 포함하는 베이스 용액(BL)을 제공하여, 상기 수용 공간(AS)을 상기 베이스 용액(BL)으로 채울 수 있다(S300). 예를 들어, 상기 고분자는 PDMS를 포함할 수 있다. After the inner wall W 1 of the first region O 1 is planarized, and the inner wall W 2 of the second region O 2 remains a step structure, a polymer is included in the accommodation space AS. By providing the base solution BL, the accommodating space AS may be filled with the base solution BL (S300). For example, the polymer may include PDMS.

상기 수용 공간(AS) 내에 채워진 상기 베이스 용액(BL)이 경화되어, 렌즈 구조체(10)가 제조될 수 있다. 이 경우, 평탄화된 내벽(W1)을 갖는 상기 제1 영역(O1)은 상기 렌즈 구조체(10)가 포함하는 상기 상부 렌즈 영역(100)을 이룰 수 있다. 반면, 단차 구조의 내벽(W2)을 갖는 상기 제2 영역(O2)은 상기 렌즈 구조체(10)의 상기 하부 포집 영역(200)을 이룰 수 있다. 또한, 상기 제2 영역(O2)의 단차 구조로 인하여, 상기 포집링(210) 및 상기 포집홈(220)이 형성될 수 있다. The base solution BL filled in the accommodation space AS may be cured to manufacture the lens structure 10 . In this case, the first region O 1 having the flattened inner wall W 1 may form the upper lens region 100 included in the lens structure 10 . On the other hand, the second region O 2 having the stepped inner wall W 2 may form the lower collecting region 200 of the lens structure 10 . In addition, due to the stepped structure of the second region O 2 , the collecting ring 210 and the collecting groove 220 may be formed.

이후, 상기 렌즈 구조체(10)로부터 상기 몰드(M)를 제거할 수 있다(S400). 보다 구체적으로, 상기 몰드(M)에 아세톤을 제공하여, 상기 렌즈 구조체(10)는 잔존시키고, 상기 몰드(M)는 선택적으로 제거할 수 있다. Thereafter, the mold M may be removed from the lens structure 10 ( S400 ). More specifically, by providing acetone to the mold M, the lens structure 10 may remain, and the mold M may be selectively removed.

일 실시 예에 따르면, 상기 렌즈 구조체의 제조 방법은, 상기 제1 영역(O1)의 내벽(W1)을 평탄화하고, 상기 제2 영역(O2)의 내벽(W2)은 단차 구조를 잔존시키는 단계 이후, 상기 수용 공간(AS) 내에 상기 베이스 용액(BL)을 채우는 단계 이전, 상기 제1 영역(O1)의 내벽(W1)을 마스킹하는 단계, 상기 수용 공간(AS) 내에 친수성 물질을 포함하는 코팅 용액을 제공하여, 상기 제2 영역(O2)의 내벽(W2)에 상기 친수성 물질을 제공하는 단계, 및 상기 제1 영역(O1) 내의 마스킹을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment, in the method of manufacturing the lens structure, the inner wall W 1 of the first region O 1 is planarized, and the inner wall W 2 of the second region O 2 has a stepped structure. After the remaining step, before the step of filling the base solution BL in the accommodation space AS, masking the inner wall W 1 of the first region O 1 , the hydrophilicity in the accommodation space AS providing a coating solution comprising a material to provide the hydrophilic material to the inner wall W 2 of the second region O 2 , and removing the masking in the first region O 1 . may include

이에 따라, 상기 렌즈 구조체(10)가 포함하는 상기 상부 렌즈 영역(100)의 표면은 발수 특성을 갖는 반면, 상기 하부 포집 영역(200)의 표면은 상기 제2 영역(O2)의 내벽(W2)에 제공된 상기 친수성 물질로 코팅되어 친수 특성을 가질 수 있다.Accordingly, the surface of the upper lens region 100 included in the lens structure 10 has a water repellent property, while the surface of the lower collecting region 200 has an inner wall W of the second region O 2 . It may be coated with the hydrophilic material provided in 2) to have hydrophilic properties.

다른 실시 예에 따르면, 상기 렌즈 구조체의 제조 방법은, 상기 렌즈 구조체(10)로부터 상기 몰드를 제거하는 단계 이후, 상기 상부 렌즈 영역(100)을 마스킹하는 단계, 상기 상부 렌즈 영역(100)이 마스킹된 상태에서 상기 렌즈 구조체(10)에 금속 물질을 포함하는 코팅 용액을 제공하여, 상기 하부 포집 영역(200)의 표면에 상기 금속 물질을 제공하는 단계, 및 상기 상부 렌즈 영역(100)의 마스킹을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to another embodiment, in the method of manufacturing the lens structure, after removing the mold from the lens structure 10 , masking the upper lens region 100 , the upper lens region 100 is masked providing a coating solution containing a metal material to the lens structure 10 in a state in which the metal material is provided on the surface of the lower collecting area 200; It may further include the step of removing.

이에 따라, 상기 렌즈 구조체(10)가 포함하는 상기 상부 렌즈 영역(100)의 표면은 발수 특성을 갖는 반면, 상기 하부 포집 영역(200)의 표면은 상기 금속 물질로 코팅되어 친수 특성을 가질 수 있다. Accordingly, the surface of the upper lens region 100 included in the lens structure 10 may have water-repellent properties, while the surface of the lower collecting region 200 may be coated with the metal material to have hydrophilic properties. .

또 다른 실시 예에 따르면, 상기 렌즈 구조체의 제조 방법은, 상기 렌즈 구조체(10)로부터 상기 몰드를 제거하는 단계 이후, 상기 상부 렌즈 영역(100)을 마스킹하는 단계, 상기 상부 렌즈 영역(100)이 마스킹된 상태에서 상기 렌즈 구조체(10)에 친수성 물질(예를 들어, Triton X)을 포함하는 코팅 용액을 제공하여, 상기 하부 포집 영역(200)의 표면에 상기 친수성 물질을 제공하는 단계, 및 상기 상부 렌즈 영역(100)의 마스킹을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. According to another embodiment, in the method of manufacturing the lens structure, after removing the mold from the lens structure 10 , masking the upper lens area 100 , the upper lens area 100 is Providing a coating solution containing a hydrophilic material (eg, Triton X) to the lens structure 10 in a masked state to provide the hydrophilic material to the surface of the lower collecting region 200, and the It may include removing the masking of the upper lens region 100 .

이에 따라, 상기 렌즈 구조체(10)가 포함하는 상기 상부 렌즈 영역(100)의 표면은 발수 특성을 갖는 반면, 상기 하부 포집 영역(200)의 표면은 상기 친수성 물질로 코팅되어 친수 특성을 가질 수 있다. Accordingly, the surface of the upper lens region 100 included in the lens structure 10 may have a water repellent property, while the surface of the lower collecting area 200 may be coated with the hydrophilic material to have hydrophilic properties. .

이상, 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체의 제조 방법이 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체의 구체적인 실험 예 및 특성 평가 결과가 설명된다. Above, a method of manufacturing a lens structure according to an embodiment of the present invention has been described. Hereinafter, specific experimental examples and characteristic evaluation results of the lens structure according to an embodiment of the present invention will be described.

실시 예에 따른 렌즈 구조체 제조Manufacturing of a lens structure according to an embodiment

3D 프린팅 기술 중 하나인, 융합 증착 모델링(Fused Deposition Modeling, FDM) 기술을 이용하여, 계단 형상의 단차 구조를 갖는 내벽으로 이루어진 수용 공간을 포함하는 몰드를 제조하였다. 몰드의 재료로서, ABS를 사용하였다. A mold including an accommodating space consisting of an inner wall having a stepped structure in a step shape was manufactured using fused deposition modeling (FDM) technology, which is one of the 3D printing technologies. As the material of the mold, ABS was used.

이후, 상기 수용 공간의 제1 영역에 아세톤30 μl을 붓고 자연 증발시켜, 내벽의 일 영역을 평탄화 하고, 상기 수용 공간 내에 PDMS를 채우고 경화시켜 렌즈 구조체를 제조하였다. Thereafter, 30 μl of acetone was poured into the first area of the accommodation space and evaporated naturally to planarize an area of the inner wall, and PDMS was filled and cured in the accommodation space to prepare a lens structure.

최종적으로, 렌즈 구조체가 제조된 몰드를 아세톤에 담아, 렌즈 구조체로부터 몰드를 제거하였다. Finally, the mold from which the lens structure was prepared was placed in acetone, and the mold was removed from the lens structure.

실시 예에 따른 광 센서 제조Optical sensor manufacturing according to the embodiment

이중 인라인 패키지(Dual In-line Package, DIP)에 접착되고, Si 웨이퍼 상에 4 인치 GaN 다이가 배치된 소자가 준비된다. GaN 표면에 배치되는 금속 전극의 경우, 알루미늄 와이어가 GaN 표면과 DIP의 금속 패드에 직접 결합되어, 알루미늄/GaN 계면에서 쇼트키 컨택(Schottky Contact)을 생성하였다. 웨지 본딩 툴(Wedge Bonding Tool)에 가해지는 초음파 전력(Ultrasonic Power), 결합 시간(Bonding Time), 및 힘(Force)은 각각 440 mW, 4 ms, 및 40 gf로 설정되었다. A device bonded to a dual in-line package (DIP) and having a 4-inch GaN die disposed on a Si wafer is prepared. In the case of a metal electrode disposed on the GaN surface, an aluminum wire was directly bonded to the GaN surface and the metal pad of the DIP, creating a Schottky contact at the aluminum/GaN interface. Ultrasonic Power, Bonding Time, and Force applied to the Wedge Bonding Tool were set to 440 mW, 4 ms, and 40 gf, respectively.

두 알루미늄 전극 사이의 거리는 3 mm로 설정하였고, GaN 광 검출기 표면에 PDMS 층을 형성한 후, 상기 실시 예에 따른 렌즈 구조체를 부착하여, 실시 예에 따른 광 센서를 제조하였다. The distance between the two aluminum electrodes was set to 3 mm, and after the PDMS layer was formed on the surface of the GaN photodetector, the lens structure according to the above embodiment was attached to manufacture the optical sensor according to the embodiment.

도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체를 촬영한 사진이다. 15 is a photograph of a lens structure according to an embodiment of the present invention.

도 15의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 렌즈 구조체를 500 μm 배율 및 100 μm 배율에서 SEM(Scanning Electron Microscope) 촬영하였다. 도 15의 (a) 및 (b)에서 확인할 수 있듯이, 상기 렌즈 구조체의 상부는 표면이 매끄러운 렌즈 영역으로 형성되어 있고, 하부는 복수의 포집링 및 포집홈이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 15A and 15B , the lens structure according to the embodiment was photographed with a scanning electron microscope (SEM) at 500 μm magnification and 100 μm magnification. As can be seen in (a) and (b) of Figure 15, it was confirmed that the upper portion of the lens structure is formed as a lens region having a smooth surface, and a plurality of collecting rings and collecting grooves are formed in the lower portion.

도 16 내지 도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 광 센서가 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체에 의하여 얼음으로부터 보호되는 것을 촬영한 사진이다. 16 to 21 are photographs of the optical sensor according to the embodiment of the present invention being protected from ice by the lens structure according to the embodiment of the present invention.

도 16 내지 도 19를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 렌즈 구조체가 배치되지 않은 광 센서(Bare GaN)와 상기 실시 예에 따른 렌즈 구조체(DSLR)가 배치된 광 센서를 준비한 후, 저온 환경(-20℃~0℃)에서의 상태 변화를 Top View로 촬영하여 나타내었다. 보다 구체적으로, 도 16은 저온 환경에 노출된 직후 상태를 촬영하였고, 도 17은 저온 환경에서 8분 동안 노출된 상태를 촬영하였고, 도 18은 저온 환경에서 16분 동안 노출된 상태를 촬영하였고, 도 19는 저온 환경에서 32분 동안 노출된 상태를 촬영하였다. 16 to 19 , after preparing the optical sensor in which the lens structure is not disposed according to the embodiment (Bare GaN) and the optical sensor in which the lens structure (DSLR) according to the embodiment is disposed, a low-temperature environment (- The state change at 20℃~0℃) was shown by taking a top view. More specifically, FIG. 16 is a state immediately after exposure to a low temperature environment, FIG. 17 is a state exposed for 8 minutes in a low temperature environment, and FIG. 18 is a state exposed for 16 minutes in a low temperature environment, 19 is a photograph of a state exposed for 32 minutes in a low-temperature environment.

도 16 내지 도 19에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 렌즈 구조체가 배치되지 않은 광 센서(Bare GaN)의 경우, 표면 상에 얼음이 형성되었지만, 상기 실시 예에 따른 렌즈 구조체가 배치된 광 센서의 경우, 렌즈 구조체의 하단부에 얼음이 형성된 것을 확인할 수 있었다. 특히, 렌즈 구조체의 상부 렌즈 영역에는 얼음이 형성되지 않은 반면, 하부 포집 영역의 포집홈에 얼음이 형성된 것을 확인할 수 있었다.16 to 19 , in the case of the optical sensor (Bare GaN) in which the lens structure is not disposed according to the embodiment, ice is formed on the surface, but the optical sensor in which the lens structure according to the embodiment is disposed. In the case of , it was confirmed that ice was formed at the lower end of the lens structure. In particular, it was confirmed that ice was not formed in the upper lens area of the lens structure, while ice was formed in the collecting groove of the lower collecting area.

도 20 및 도 21을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 렌즈 구조체가 배치되지 않은 광 센서(Bare GaN)와 상기 실시 예에 따른 렌즈 구조체(DSLR)가 배치된 광 센서를 준비한 후, 저온 환경(-20℃~0℃)에서 얼음이 생성된 상태와, 얼음 생성 후 상온에서 얼음이 녹은 상태를 각각 촬영하여 나타내었다. 저온 환경에서 얼음이 생선된 상태를 촬영하여 도 20에 나타내었고, 상온에서 얼음이 녹은 상태를 도 21에 나타내었다. 20 and 21 , after preparing the optical sensor in which the lens structure is not disposed according to the embodiment (Bare GaN) and the optical sensor in which the lens structure (DSLR) according to the embodiment is disposed, a low-temperature environment (- The state in which ice was formed at 20 °C to 0 °C) and the state in which the ice melted at room temperature after the formation of ice were respectively photographed and shown. The state in which the ice was formed in a low-temperature environment was photographed and shown in FIG. 20, and the state in which the ice was melted at room temperature is shown in FIG.

도 20 및 도 21에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 렌즈 구조체가 배치되지 않은 광 센서(Bare GaN)의 경우, 저온 환경에서 센서 표면에 얼음이 생겼을 뿐만 아니라, 상온에서 얼음이 녹은 경우 센서 표면이 수분에 노출되는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 상기 실시 예에 따른 렌즈 구조체가 배치된 광 센서의 경우, 저온 환경에서 렌즈 구조체의 하단부에 얼음이 형성된 것을 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 상온에서 얼음이 녹은 경우에도 수분이 렌즈 구조체의 하단부에 포집되는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in FIGS. 20 and 21 , in the case of the optical sensor (Bare GaN) in which the lens structure is not disposed according to the embodiment, not only ice is formed on the sensor surface in a low-temperature environment, but also when the ice is melted at room temperature, the sensor surface Exposure to this moisture could be confirmed. On the other hand, in the case of the optical sensor in which the lens structure according to the embodiment is disposed, it can be confirmed that ice is formed at the lower end of the lens structure in a low-temperature environment, and even when the ice is melted at room temperature, moisture is collected at the lower end of the lens structure was able to confirm that

도 22 및 도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체의 수분 포집 효과를 확인하는 사진들이다. 22 and 23 are photographs confirming the water trapping effect of the lens structure according to an embodiment of the present invention.

도 22 및 도 23을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 렌즈 구조체가 배치되지 않은 광 센서(가장 왼쪽 사진), 상기 실시 예에 따른 렌즈 구조체가 배치된 광 센서(가운데 사진), 및 하부 포집 영역 없이 표면이 매끄러운 비교 예에 따른 렌즈 구조체가 배치된 광 센서(가장 오른쪽 사진)를 준비한 후, 얼음이 녹음에 따라 발생되는 수분의 상태를 촬영하여 나타내었다. 도 22는 측면 방향에서 촬영한 사진이고, 도 23은 수직 방향에서 촬영한 사진이다. 22 and 23 , the optical sensor in which the lens structure according to the embodiment is not disposed (leftmost photo), the optical sensor in which the lens structure according to the embodiment is disposed (middle photo), and without a lower collecting area After preparing an optical sensor (rightmost photo) in which a lens structure according to a comparative example with a smooth surface is disposed, the state of moisture generated as ice melts was photographed and shown. 22 is a photograph taken in the lateral direction, and FIG. 23 is a photograph taken in the vertical direction.

도 22 및 도 23에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 렌즈 구조체가 배치되지 않은 광 센서의 경우 센서 표면이 수분에 그대로 노출되었고, 상기 비교 예에 따른 렌즈 구조체가 배치된 광 센서의 경우 얼음이 녹아 발생된 수분이 렌즈 구조체를 타고 아래로 흘러내려 센서 표면이 수분에 노출되는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 상기 실시 예에 따른 렌즈 구조체가 배치된 광 센서의 경우 얼음이 녹아 발생된 수분이 렌즈 구조체의 하단부에 포집되어, 센서 표면이 수분으로부터 보호되는 것을 확인할 수 있었다.As can be seen in FIGS. 22 and 23 , in the case of the optical sensor in which the lens structure is not disposed according to the embodiment, the sensor surface was exposed to moisture as it is, and in the case of the optical sensor in which the lens structure according to the comparative example is disposed, ice It was confirmed that the melted moisture flows down the lens structure, exposing the sensor surface to moisture. On the other hand, in the case of the optical sensor in which the lens structure according to the embodiment is disposed, moisture generated by melting ice is collected at the lower end of the lens structure, and it can be confirmed that the sensor surface is protected from moisture.

결과적으로, 도 16 내지 도 23에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 렌즈 구조체는, 복수의 포집링 및 포집홈을 포함하는 하부 포집 영역에 의하여, 얼음 및 수분을 효과적으로 포집할 수 있는 것을 알 수 있었다. 이에 따라, 상기 실시 예에 따른 렌즈 구조체는, 저온 환경이나 다습한 환경에서 광 센서의 센싱 민감도를 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다. As a result, as can be seen in FIGS. 16 to 23 , it can be seen that the lens structure according to the embodiment can effectively collect ice and moisture by the lower collecting area including a plurality of collecting rings and collecting grooves. there was. Accordingly, it can be seen that the lens structure according to the embodiment can improve the sensing sensitivity of the optical sensor in a low-temperature environment or a high-humidity environment.

도 24및 도 25는 본 발명의 실시 예 및 비교 예에 따른 광 센서의 전기적 특성을 비교하는 그래프이다. 24 and 25 are graphs comparing electrical characteristics of optical sensors according to an embodiment of the present invention and a comparative example.

도 24를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 렌즈 구조체가 배치된 상기 실시 예에 따른 광 센서(with DSLR) 및 상기 실시 예에 따른 렌즈 구조체가 배치되지 않은 비교 예에 따른 광 센서(without DSLR)를 준비한 후, Photocurrent 조건과 Dark current 조건에서 각각 Voltage(V)에 따른 Current(μA)를 측정하여 나타내었다. 24, the optical sensor (with DSLR) according to the embodiment in which the lens structure according to the embodiment is disposed and the optical sensor (without DSLR) according to the comparative example in which the lens structure according to the embodiment is not disposed After preparation, the current (μA) according to the voltage (V) was measured and displayed in the photocurrent condition and the dark current condition, respectively.

도 24에서 확인할 수 있듯이, Dark current 조건에서는 상기 실시 예에 따른 광 센서와 상기 비교 예에 따른 광 센서의 Voltage(V)에 따른 Current(μA) 기울기의 차이가 없지만, Photocurrent 조건에서는 상기 실시 예에 따른 광 센서가 상기 비교 예에 따른 광 센서 보다 Voltage(V)에 따른 Current(μA) 기울기가 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in FIG. 24 , in the dark current condition, there is no difference in the current (μA) slope according to the Voltage (V) of the optical sensor according to the embodiment and the optical sensor according to the comparative example, but in the photocurrent condition, It was confirmed that the current (μA) slope according to Voltage (V) was higher in the optical sensor according to the comparative example than in the optical sensor according to the comparative example.

도 25를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 광 센서(with DSLR) 및 상기 비교 예에 따른 광 센서(without DSLR)을 준비한 후, 온도(℃)에 따른 Photocurrent(μA)를 측정하여 나타내었다. Referring to FIG. 25 , after preparing the optical sensor (with DSLR) according to the embodiment and the optical sensor (without DSLR) according to the comparative example, the photocurrent (μA) according to the temperature (°C) was measured and shown.

도 25에서 확인할 수 있듯이, 저온 환경(-20℃~0℃)에서 상기 실시 예에 따른 광 센서가 상기 비교 예에 따른 광 센서보다 현저하게 높은 Photocurrent를 나타내었으며, 얼음이 녹은 환경(20℃~30℃)에서도 상기 실시 예에 따른 광센서가 상기 비교 예에 따른 광 센서보다 현저하게 높은 Photocurrent를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.As can be seen in FIG. 25 , the optical sensor according to the embodiment exhibited a significantly higher photocurrent than the optical sensor according to the comparative example in a low-temperature environment (-20° C. to 0° C.), and an ice-melted environment (20° C. to 30° C.), it was confirmed that the optical sensor according to the embodiment exhibited a significantly higher photocurrent than the optical sensor according to the comparative example.

도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 구조체의 위치에 따른 온도 차이를 나타내는 사진 및 그래프이다. 26 is a photograph and graph showing a temperature difference according to the position of the lens structure according to an embodiment of the present invention.

도 26을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 렌즈 구조체가 배치된 상기 실시 예에 따른 광 센서를 준비한 후, -20℃~0℃ 환경에서 렌즈 구조체의 위치에 따른 온도를 비교하여 나타내었다. 도 26에서 확인할 수 있듯이, 상기 렌즈 구조체의 하단부(Position #1)에서 상단부(Position #3)으로 갈수록 온도가 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 상기 렌즈 구조체의 상부 렌즈 영역은, 직경이 감소되는 방향으로 갈수록 온도가 증가하는 것을 알 수 있었다. Referring to FIG. 26 , after preparing the optical sensor according to the embodiment in which the lens structure according to the embodiment is disposed, the temperature according to the position of the lens structure in an environment of -20°C to 0°C was compared. As can be seen in FIG. 26 , it was confirmed that the temperature increased from the lower end (Position #1) to the upper end (Position #3) of the lens structure. That is, it can be seen that the temperature of the upper lens region of the lens structure increases as the diameter decreases.

도 27 및 도 28은 본 발명의 실시 예에 따른 광 센서가 포함하는 렌즈 구조체의 두께에 따른 효과를 비교하는 사진 및 그래프이다. 27 and 28 are photographs and graphs comparing effects according to the thickness of the lens structure included in the optical sensor according to an embodiment of the present invention.

도 27 및 도 28을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 광 센서가 포함하는 렌즈 구조체의 상부 렌즈 영역의 두께(mm)에 따라 센싱 영역 상에 초점을 맞춘 광의 비율(Fraction of rays focused on sensing area, %)을 측정하여 나타내었다. 상부 렌즈 영역의 두께는, 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이, 상부 렌즈 영역의 하단부로부터 볼록부 최상단까지의 직선 거리로 정의된다. 27 and 28, the fraction of rays focused on sensing area according to the thickness (mm) of the upper lens area of the lens structure included in the optical sensor according to the embodiment (Fraction of rays focused on sensing area, %) was measured and expressed. The thickness of the upper lens region is defined as the straight-line distance from the lower end of the upper lens region to the uppermost end of the convex portion, as described with reference to FIG. 3 .

도 27 및 도 28에서 확인할 수 있듯이, 센싱 영역의 폭이 3 mm인 상기 실시 예에 따른 광 센서의 경우, 7.73 mm의 두께를 기준으로 센싱 영역 상에 초점을 맞춘 광의 비율이 현저하게 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 센싱 폭이 3 mm인 광 센서에서, 상부 렌즈 영역의 두께를 7.73 mm 이하로 제어함으로써, 광 센서의 센싱 효율을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다. As can be seen in FIGS. 27 and 28 , in the case of the optical sensor according to the embodiment in which the width of the sensing region is 3 mm, the ratio of the focused light on the sensing region based on the thickness of 7.73 mm is significantly reduced. could check Accordingly, it can be seen that, in the optical sensor having a sensing width of 3 mm, the sensing efficiency of the optical sensor can be improved by controlling the thickness of the upper lens region to be 7.73 mm or less.

도 29 및 도 30은 본 발명의 실시 예에 따른 광 센서에 입사되는 광의 입사각도에 따른 효과를 비교하는 사진 및 그래프이다. 29 and 30 are photographs and graphs comparing effects according to an angle of incidence of light incident on an optical sensor according to an embodiment of the present invention.

도 29 및 도 30을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 광 센서에 입사되는 광의 입사각도(Incident angle, °)에 따라 광의 표준화된 부분(Normalized fraction of rays)을 측정하여 나타내었다. 29 and 30 , normalized fractions of rays of light are measured and shown according to an incident angle (°) of light incident on the optical sensor according to the embodiment.

도 29 및 도 30에서 확인할 수 있듯이, 센싱 영역의 폭이 3 mm인 상기 실시 예에 따른 광센서의 경우, 입사되는 광의 입사각도가 25°이하인 범위에서, 비교 예에 따른 광 센서(Bare GaN, without DSLR) 보다 성능이 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 센싱 폭이 3 mm인 광 센서에서, 입사되는 광의 각도를 0~25°로 제어함으로써, 광 센서의 센싱 효율을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다. As can be seen in FIGS. 29 and 30 , in the case of the optical sensor according to the embodiment in which the width of the sensing region is 3 mm, the optical sensor according to the comparative example (Bare GaN, It was confirmed that the performance was higher than that of DSLR). Accordingly, it can be seen that, in the optical sensor having a sensing width of 3 mm, the sensing efficiency of the optical sensor can be improved by controlling the angle of the incident light to 0 to 25°.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.As mentioned above, although the present invention has been described in detail using preferred embodiments, the scope of the present invention is not limited to specific embodiments and should be construed according to the appended claims. In addition, those skilled in the art will understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

10: 렌즈 구조체
100: 상부 렌즈 영역
200: 하부 포집 영역
210: 포집링
220: 포집홈
10: lens structure
100: upper lens area
200: lower collection area
210: collecting ring
220: collection home

Claims (12)

외부로부터 입사되는 광을 집광하는 상부 렌즈 영역; 및
상기 상부 렌즈 영역의 하단부에 연결되고, 서로 이격된 복수의 포집링을 포함하는 하부 포집 영역을 포함하되,
상기 포집링은, 상기 상부 렌즈 영역의 상기 하단부보다 큰 직경을 가져, 직경 방향으로 돌출되고,
서로 인접한 상기 포집링 사이에는, 상기 포집링의 외주면으로부터 중심부 방향으로 함몰된 포집홈이 형성된 것을 포함하는 렌즈 구조체.
an upper lens area for condensing light incident from the outside; and
a lower collecting area connected to the lower end of the upper lens area and including a plurality of collecting rings spaced apart from each other;
The collecting ring has a larger diameter than the lower end of the upper lens area, and protrudes in the radial direction,
A lens structure including a collecting groove recessed in a central direction from an outer circumferential surface of the collecting ring is formed between the collecting rings adjacent to each other.
제1 항에 있어서,
상기 상부 렌즈 영역은, 볼록한 구면을 갖는 것을 포함하는 렌즈 구조체.
According to claim 1,
The upper lens region is a lens structure comprising a convex spherical surface.
제1 항에 있어서,
상기 상부 렌즈 영역의 표면 및 상기 하부 포집 영역의 표면은 물에 대한 친화도가 서로 다른 것을 포함하는 렌즈 구조체.
According to claim 1,
and a surface of the upper lens area and a surface of the lower collecting area have different affinity for water.
제3 항에 있어서,
상기 하부 포집 영역의 표면은, 상기 상부 렌즈 영역의 표면 보다 물에 대한 친화도가 더 높은 것을 포함하는 렌즈 구조체.
4. The method of claim 3,
The surface of the lower collecting area, the lens structure comprising a higher affinity for water than the surface of the upper lens area.
제1 항에 있어서,
상기 상부 렌즈 영역은 PDMS(Polydimethylsiloxane)를 포함하고, 상기 하부 포집 영역이 포함하는 상기 복수의 포집링은 표면에 친수성 물질이 코팅된 것을 포함하는 렌즈 구조체.
According to claim 1,
The upper lens region includes polydimethylsiloxane (PDMS), and the plurality of collection rings included in the lower collection region includes a surface coated with a hydrophilic material.
광 센싱 소자; 및
상기 광 센싱 소자 상에 배치되어, 외부로부터 입사되는 광을 집광하는 제1 항에 따른 렌즈 구조체를 포함하는 광 센서.
light sensing element; and
An optical sensor comprising the lens structure according to claim 1 disposed on the optical sensing element to collect light incident from the outside.
제6 항에 있어서,
상기 광 센싱 소자는, 질화갈륨(Gallium nitride, GaN)을 포함하는 센싱 영역을 통해 자외선(UV)을 감지하는 것을 포함하는 광 센서.
7. The method of claim 6,
The light sensing element is an optical sensor comprising sensing ultraviolet (UV) light through a sensing region including gallium nitride (GaN).
제7 항에 있어서,
상기 광 센싱 소자 상에 배치된, 상기 렌즈 구조체가 포함하는 상기 상부 렌즈 영역의 표면은, 직경이 감소되는 방향으로 갈수록 온도가 증가하는 것을 포함하는 렌즈 구조체.
8. The method of claim 7,
The surface of the upper lens region included in the lens structure disposed on the light sensing element, the lens structure including a temperature increasing in a direction in which the diameter decreases.
계단 형상의 단차 구조를 갖는 내벽으로 이루어진 수용 공간을 포함하는 몰드를 준비하는 단계;
상기 수용 공간의 제1 영역의 내벽은 상기 계단 형상의 단차 구조를 제거하여 평탄화하고, 상기 수용 공간의 제2 영역의 내벽은 상기 계단 형상의 단차 구조를 잔존시키는 단계;
상기 수용 공간 내에 고분자를 포함하는 베이스 용액을 제공하여, 상기 수용 공간을 상기 베이스 용액으로 채우는 단계; 및
상기 베이스 용액을 경화시켜 렌즈 구조체를 제조한 후, 상기 렌즈 구조체로부터 상기 몰드를 제거하는 단계를 포함하는 렌즈 구조체의 제조 방법.
preparing a mold including an accommodating space formed of an inner wall having a step-like structure;
flattening the inner wall of the first region of the accommodating space by removing the step-shaped step structure, and the inner wall of the second region of the accommodating space remaining the step-shaped step structure;
providing a base solution containing a polymer in the accommodation space, and filling the accommodation space with the base solution; and
After preparing the lens structure by curing the base solution, the method of manufacturing a lens structure comprising the step of removing the mold from the lens structure.
제9 항에 있어서,
상기 제1 영역의 내벽을 평탄화하고, 상기 제2 영역의 내벽은 단차 구조를 잔존시키는 단계는,
상기 수용 공간의 상기 제1 영역에 아세틸기(CH3CO)를 포함하는 평탄화 용액을 제공하는 단계; 및
상기 제1 영역 내에 제공된 상기 평탄화 용액을 증발시키는 단계를 포함하는 렌즈 구조체의 제조 방법.
10. The method of claim 9,
The step of planarizing the inner wall of the first region, and the inner wall of the second region remaining a step structure,
providing a planarization solution containing an acetyl group (CH 3 CO) to the first region of the accommodation space; and
and evaporating the planarization solution provided in the first region.
제9 항에 있어서,
상기 제1 영역의 내벽을 평탄화하고, 상기 제2 영역의 내벽은 단차 구조를 잔존시키는 단계 이후, 상기 수용 공간 내에 상기 베이스 용액을 채우는 단계 이전,
상기 제1 영역의 내벽을 마스킹(masking)하는 단계;
상기 수용 공간 내에 친수성 물질을 포함하는 코팅 용액을 제공하여, 상기 제2 영역의 내벽을 상기 친수성 물질로 코팅하는 단계; 및
상기 제1 영역의 내벽의 마스킹을 제거하는 단계를 더 포함하는 렌즈 구조체의 제조 방법.
10. The method of claim 9,
After the step of flattening the inner wall of the first region and the step structure remaining on the inner wall of the second region, before the step of filling the base solution in the accommodating space,
masking an inner wall of the first region;
coating an inner wall of the second region with the hydrophilic material by providing a coating solution containing a hydrophilic material in the accommodation space; and
The method of manufacturing a lens structure further comprising removing the masking of the inner wall of the first region.
제9 항에 있어서,
상기 몰드는, ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer)를 포함하는 렌즈 구조체의 제조 방법.
10. The method of claim 9,
The mold, ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer) method of manufacturing a lens structure comprising a copolymer.
KR1020200091349A 2020-03-02 2020-07-23 Lens structure and manufacturing method thereof, and optical sensor including same KR102437142B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200025842 2020-03-02
KR20200025842 2020-03-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210111144A true KR20210111144A (en) 2021-09-10
KR102437142B1 KR102437142B1 (en) 2022-08-26

Family

ID=77777374

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200091349A KR102437142B1 (en) 2020-03-02 2020-07-23 Lens structure and manufacturing method thereof, and optical sensor including same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102437142B1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0347043A2 (en) * 1988-05-17 1989-12-20 Pilkington Visioncare Inc. (a Delaware corp.) Contact lenses and means and methods of producing same
JP2008148276A (en) * 2006-11-14 2008-06-26 Alpine Electronics Inc Optical unit, imaging device using optical unit, and on-vehicle image display device using imaging device
JP2008250106A (en) * 2007-03-30 2008-10-16 Asahi Rubber:Kk Lens, and lighting apparatus including the same
KR20170040672A (en) * 2015-10-05 2017-04-13 엘지전자 주식회사 Camera module and system for preventing of dew condensation in camera module
KR20170068265A (en) * 2015-12-09 2017-06-19 엘지이노텍 주식회사 Lens and lens assembly comprising the same
KR102103577B1 (en) 2019-08-09 2020-04-22 경북대학교 산학협력단 Photo sensor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0347043A2 (en) * 1988-05-17 1989-12-20 Pilkington Visioncare Inc. (a Delaware corp.) Contact lenses and means and methods of producing same
JP2008148276A (en) * 2006-11-14 2008-06-26 Alpine Electronics Inc Optical unit, imaging device using optical unit, and on-vehicle image display device using imaging device
JP2008250106A (en) * 2007-03-30 2008-10-16 Asahi Rubber:Kk Lens, and lighting apparatus including the same
KR20170040672A (en) * 2015-10-05 2017-04-13 엘지전자 주식회사 Camera module and system for preventing of dew condensation in camera module
KR20170068265A (en) * 2015-12-09 2017-06-19 엘지이노텍 주식회사 Lens and lens assembly comprising the same
KR102103577B1 (en) 2019-08-09 2020-04-22 경북대학교 산학협력단 Photo sensor

Also Published As

Publication number Publication date
KR102437142B1 (en) 2022-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2719681C (en) Methods for forming anti-reflection structures for cmos image sensors
US8138534B2 (en) Anti-reflection structures for CMOS image sensors
JP4294745B2 (en) Method for manufacturing photoelectric conversion device
EP2802009A1 (en) Integrated imaging device for infrared radiation and method of production
EP2938979B1 (en) Mems infrared sensor including a plasmonic lens
US20050224694A1 (en) High efficiency microlens array
JP4270265B2 (en) Manufacturing method of semiconductor lens
US10439078B2 (en) Photosensor including multiple detection mode and method of operating the same
KR102437142B1 (en) Lens structure and manufacturing method thereof, and optical sensor including same
US9423303B2 (en) MEMS infrared sensor including a plasmonic lens
JP2011243885A (en) Solid-state imaging device and method of manufacturing the same
JP5010253B2 (en) Semiconductor lens, infrared detector using the same, and method for manufacturing semiconductor lens
JP2008003081A (en) Infrared sensor
US9236522B2 (en) MEMS infrared sensor including a plasmonic lens
CN111180536B (en) Photoelectric sensing unit, preparation method thereof and photoelectric sensor
US7651884B2 (en) Method of fabricating a CMOS image sensor with micro lenses formed in a wiring layer
US7776632B2 (en) Method for manufacturing a CMOS image sensor device
KR101018970B1 (en) Image sensor
TWI812038B (en) Image sensor and method for detecting images
JP5426812B2 (en) Manufacturing method of semiconductor lens
KR101002568B1 (en) Method for manufacturing image sensor
KR20100078338A (en) Method for fabricating an flexible image sensor
JP2012048249A (en) Semiconductor lens and manufacturing method of semiconductor lens
CN110335880A (en) Imaging sensor and its manufacturing method and imaging device
KR20130055853A (en) Micro fluidic semiconductor sensor

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant