WO2016167574A1 - 렌즈 어셈블리 - Google Patents

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WO2016167574A1
WO2016167574A1 PCT/KR2016/003899 KR2016003899W WO2016167574A1 WO 2016167574 A1 WO2016167574 A1 WO 2016167574A1 KR 2016003899 W KR2016003899 W KR 2016003899W WO 2016167574 A1 WO2016167574 A1 WO 2016167574A1
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WO
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lens
coating layer
hydrophilic coating
retainer
hydrophilic
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/003899
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English (en)
French (fr)
Inventor
이희정
노진미
문원하
배석
이종혁
이현지
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
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Publication date
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Priority claimed from KR1020150102564A external-priority patent/KR102419882B1/ko
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Priority to US15/566,368 priority patent/US10215949B2/en
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    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
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    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/14—Protective coatings, e.g. hard coatings
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    • G02B1/18—Coatings for keeping optical surfaces clean, e.g. hydrophobic or photo-catalytic films
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/02—Bodies
    • G03B17/08—Waterproof bodies or housings

Definitions

  • the present invention relates to a lens assembly, and more particularly to a lens assembly having a coating layer formed on the surface.
  • the lens disposed at the outermost part of the lens assembly included in the camera module is exposed to the external environment.
  • the optical characteristics of the camera module may be deteriorated due to rain, fog, light reflection, dust, etc., or the field of view may be insufficiently secured.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a camera module capable of stably securing optical characteristics and field of view even in an external environment such as rain, fog.
  • a lens assembly includes a housing, a lens accommodated in the housing, a retainer coupled to one end of the housing and supporting the lens, and a hydrophilic coating layer formed on one side and the retainer of the lens. It includes.
  • the side wall may be inclined with respect to the horizontal plane of the lens.
  • An angle between the sidewall and the horizontal plane of the lens may be 20 degrees or less.
  • the side wall may include a groove extending in an object-side direction from a boundary between the lens and the side wall.
  • the side wall may have a concave shape.
  • the hydrophilic coating layer may have a thickness of 1 nm to 100 nm.
  • the lens and the hydrophilic coating layer may be covalently bonded.
  • the lens and the hydrophilic coating layer may be covalently bonded by O of the lens and Si or C of the hydrophilic coating layer.
  • the hydrophilic functional group may be selected from the group consisting of hydroxyl group, amino group and epoxy group.
  • a lens assembly includes a housing, a lens accommodated in the housing, a retainer coupled to one end of the housing and supporting the lens, a hydrophilic coating layer formed on one side of the lens, and the retainer. It includes a water-repellent coating layer formed on.
  • a camera module capable of stably securing optical characteristics and field of view even in an external environment such as rain or fog.
  • it is possible to prevent the condensation of water droplets on the outermost lens of the camera module in the fog situation, and to prevent water condensation near the boundary between the lens and the retainer.
  • it is possible to obtain a lens assembly having high wear resistance and high functionality and reliability even in a high temperature and high humidity environment.
  • FIG. 1 shows a lens assembly according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows an exploded view of a lens assembly according to one embodiment of the invention.
  • FIG 3 shows an example in which the outermost lens is fixed by a retainer.
  • FIG. 4 is a view showing a lens and a retainer of the lens assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a lens and a retainer of a lens assembly according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 to 14 show images taken with a camera module including a lens assembly according to an embodiment and a comparative example.
  • FIG. 15 illustrates a cross-sectional view of a hydrophilic coating layer formed on a lens in accordance with one embodiment of the present invention.
  • 16 is a schematic view of a lens hydrophilically coated with a brush type polymer according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 17 is an example illustrating the hydrophilic coating method of FIG. 16.
  • FIG. 19 is another example illustrating the hydrophilic coating method of FIG. 16.
  • FIG. 20 is an SEM photograph of the lens surface coated according to the method of FIG. 19.
  • 21 is a schematic view of a lens hydrophilically coated with a ladder type polymer according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an example of the hydrophilic coating method of FIG. 21.
  • FIG. 23 is an SEM of the lens surface coated according to the method of FIG. 22.
  • ordinal numbers such as second and first
  • first and second components may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • second component may be referred to as the first component, and similarly, the first component may also be referred to as the second component.
  • FIG. 1 shows a lens assembly according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 shows an exploded view of the lens assembly according to an embodiment of the present invention.
  • the lens assembly 100 is coupled to the housing 110, the lens 120 accommodated in the housing 110, and one end of the housing 110, and a retainer supporting the lens 120. (retainer, 130).
  • the lens 120 may include a plurality of lenses sequentially arranged from an object side to an image side.
  • Each lens may have a positive refractive power or a negative refractive power, and may have a convex surface, a concave surface, or a meniscus shape.
  • the refractive power and surface shape of the plurality of lenses may be variously combined according to the required focal length and the like.
  • one side 122 of the lens arranged closest to the object side among the plurality of lenses (hereinafter, referred to as the outermost lens) is exposed to the outside.
  • the optical characteristics of the camera module may be deteriorated or the field of view may be insufficient.
  • the fine water droplets do not flow in the fog state, and is formed on the lens.
  • the lens may be coated with a hydrophilic coating layer in order to secure the field of view of the camera module even in a fog situation.
  • the hydrophilic coating spreads the droplets on the lens.
  • At least one of the plurality of lenses is supported by the retainer 130.
  • the retainer 130 may surround an edge of a surface exposed to the outside of both surfaces of the outermost lens, and may include a sidewall 132 protruding forward, that is, in the object-side direction. Accordingly, the retainer 130 supports the outermost lens and prevents the outermost lens from being separated from the housing.
  • the sidewall 132 of the retainer 130 may be formed to be inclined with respect to the horizontal plane of the lens 120. Accordingly, it is possible to prevent the problem that the light is excessively introduced into the lens assembly 100.
  • grooves may be formed near the boundary between the lens 120 and the retainer 130.
  • minute water droplets spread on the lens 120 may be formed in the groove formed near the boundary between the lens 120 and the retainer 130.
  • a coating layer is formed on the retainer as well as on one side exposed to the outside of the lens.
  • FIG. 4 is a view showing a lens and a retainer of the lens assembly according to an embodiment of the present invention.
  • a hydrophilic coating layer 420 is formed on one surface 402 and the retainer 410 exposed to the outside of the lens 400.
  • the hydrophilic coating layer 420 may be integrally formed on one side 402 and the sidewall 412 of the retainer 410 exposed to the outside of the lens 400.
  • the lens 400 and the retainer 410 may be separated from each other. It is possible to prevent water from forming in grooves formed near the boundary.
  • the thickness of the hydrophilic coating layer 420 may be 1nm to 100nm, preferably 2nm to 10nm.
  • the hydrophilic coating layer 420 tends to be worn, and the hydrophilic property may deteriorate. Accordingly, the reliability of the camera module may be lowered.
  • the thickness of the hydrophilic coating layer 420 exceeds 100nm, since the bonding force between the hydrophilic coating layer 420 and the lens surface 402 may be weakened, the hydrophilic coating layer 420 may be peeled off, which may result in deterioration of the hydrophilic property.
  • the hydrophilic coating layer 420 may be coated using a hydrophilic coating solution, and may be coated by a technique such as dip coating, spray coating, hand coating, or the like.
  • the hydrophilic coating solution may include 1 to 20 wt% of organic / inorganic oxide, 60 to 80 wt% of solvent, and 1 to 20 wt% of binder.
  • the organic-inorganic oxide may be an oxide including an element selected from the group consisting of Si, K, P, Na, Al, Li, Sn and Pt.
  • the solvent may be water or an alcoholic solvent.
  • the hydrophilic coating solution may include a polymer resin having a hydrophilic functional group. The formation of the hydrophilic coating layer on the lens will be described later.
  • the lens 400 and the retainer 410 may have a different material.
  • lens 400 may comprise glass and retainer 410 may comprise plastic. Accordingly, when the hydrophilic coating solution of the same composition is applied to the lens and the retainer, the adhesion of the hydrophilic coating solution to the lens and the retainer may be different. Accordingly, the composition of the hydrophilic coating solution applied to the lens and the retainer may be different.
  • an angle ⁇ formed between the sidewall 412 of the retainer 410 and the horizontal plane of the lens 400 may be 20 degrees or less. If the angle ⁇ formed between the sidewall 412 of the retainer 410 and the lens 400 exceeds 20 degrees, water may occur in the vicinity of the boundary between the retainer 410 and the lens 400.
  • FIG. 5 is a view showing a lens and a retainer of a lens assembly according to another embodiment of the present invention. Descriptions overlapping with FIG. 4 will be omitted.
  • a hydrophilic coating layer 520 is formed on one surface 502 exposed to the outside of the lens 500, and a water repellent coating layer 530 is formed on the retainer 510.
  • a water repellent coating layer 530 is formed on the retainer 510.
  • the thickness of the hydrophilic coating layer 520 and the water repellent coating layer 530 may be 3nm to 100nm, respectively.
  • the thickness of the hydrophilic coating layer 520 and the water repellent coating layer 530 is less than 3 nm, the hydrophilic coating layer 520 and the water repellent coating layer 530 are liable to be worn, and the hydrophilic or water repellent properties may be deteriorated. Accordingly, the reliability of the camera module may be lowered.
  • the thickness of the hydrophilic coating layer 520 and the water repellent coating layer 530 exceeds 100nm, the hydrophilic coating layer 520 and the water repellent coating layer 530 may be peeled off, the hydrophilic or water repellent properties may be worse.
  • the sidewall of the retainer may include a groove extending in the object-side direction from the boundary between the lens and the sidewall.
  • 6 shows an example in which a groove is formed in the side wall of the retainer.
  • the groove 600 may have a V shape or a round shape.
  • the side wall of the retainer may be concave.
  • 7 shows an example in which the side wall of the retainer is concave. As shown in FIG. 7, when the side wall of the retainer is concave, and a hydrophilic coating layer or a water repellent coating layer is formed on the side wall of the retainer, water formed at the boundary between the lens and the retainer may be easily guided outward.
  • FIG. 8 illustrates an image photographed by a camera module including an outermost lens in which a water repellent coating layer and a hydrophilic coating layer are not formed
  • FIG. 9 illustrates an image photographed by a camera module including an outermost lens in which a water repellent coating layer is formed.
  • 10 shows an image photographed with a camera module including an outermost lens having a hydrophilic coating layer
  • FIG. 11 shows an image photographed with a camera module with a hydrophilic coating layer formed on an outermost lens and a retainer.
  • FIG. 12 shows that the angle ⁇ between the side wall of the retainer and the horizontal plane of the lens is 5 degrees
  • FIG. 13 shows an angle ⁇ between the retainer and the lens 15 degrees
  • FIG. 14 shows an angle ⁇ between the retainer and the lens 25 degrees.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of a hydrophilic coating layer formed on a lens according to an embodiment of the present invention.
  • a hydrophilic coating layer 420 including a polymer having a hydrophilic functional group is formed on the lens 400.
  • the substrate of the lens 400 may be glass or plastic, and the hydrophilic functional group included in the polymer may be selected from the group consisting of a hydroxyl group (-OH), an amino group (-NH 3 ), and an epoxy group.
  • the hydrophilic coating layer 420 includes a polymer having a hydrophilic functional group, the surface of the lens 400 may have wettability or hydrophilicity.
  • the hydrophilic coating layer 420 may have superhydrophilic properties. Accordingly, when the water is dropped on the surface of the lens 400, that is, the hydrophilic coating layer 420, the marking contact angle at which the water spreads may be maintained at 15 ° or less, preferably 10 ° or less.
  • the substrate of the lens 400 and the hydrophilic coating layer 420 may be covalently bonded to each other.
  • the substrate of the lens 400 and the hydrophilic coating layer 420 may be covalently bonded by, for example, O of the lens 400 and Si or C of the hydrophilic coating layer 420.
  • the surface of the lens 400 may be treated by plasma treatment, halogenated alkyl treatment or acid salt treatment to activate the hydroxyl group (—OH). Accordingly, since the bonding force between the surface of the lens 400 and the hydrophilic coating layer 420 becomes stronger, durability and wear resistance may be increased.
  • the thickness of the hydrophilic coating layer 420 may be 1nm to 100nm, preferably 2nm to 10nm.
  • the hydrophilic coating layer 420 tends to be worn, and since the amount of the hydrophilic functional groups is small, hydrophilic properties may be deteriorated. Accordingly, the reliability of the camera module may be lowered.
  • the thickness of the hydrophilic coating layer 420 exceeds 100nm, since the bonding force between the surface of the lens 400 and the hydrophilic coating layer 420 may be lowered, the hydrophilic coating layer 420 may be peeled off, resulting in poor hydrophilic properties.
  • FIG. 16 is a schematic view of a lens hydrophilically coated with a brush type polymer according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 17 is an example of the hydrophilic coating method of FIG. 16
  • FIG. 18 is a method of FIG. 17.
  • FIG. 19 is a SEM photograph of the hydrophilic coating method of FIG. 16.
  • FIG. 20 is a SEM photograph of the lens surface coated according to the method of FIG.
  • a comb-tooth shaped polymer including a hydrophilic functional group 420-1 is bonded to a surface of the lens 400.
  • the surface of the lens 400 is cleaned and then activated.
  • plasma treatment, alkyl halide treatment, or acid salt treatment may be performed.
  • Plasma treatment, halogenated alkyl treatment or acid salt treatment on the surface of the lens 400 activates the hydroxyl group (-OH) on the surface of the lens 400.
  • the hydroxyl group activated on the surface of the lens 400 reacts with the hydroxyl group included in the polymer to react with the lens 400. And the polymer can be covalently bonded.
  • the polymer has a hydrophilic functional group (-R).
  • the hydrophilic functional group may be selected from the group consisting of, for example, hydroxyl group, amino group and epoxy group.
  • the lens 400 is cleaned and then activated.
  • a plasma treatment, an alkyl halide treatment, or an acid group treatment may be performed.
  • a monomer having a hydrophilic functional group (-R) when applied on the surface of the lens 400, the monomer binds on the surface of the activated lens 400.
  • a monomer having a hydrophilic functional group (-R)
  • the monomer binds on the surface of the activated lens 400.
  • -R hydrophilic functional group
  • -Cl chloride
  • a monomer having a double bond is introduced on the surface of the activated substrate 122, -Cl is released while the double bond of the monomer is activated, and the monomer and the surface of the lens 400 are bonded.
  • the monomer 400 when the monomer 400 is coupled to the surface of the activated lens 400 and the monomer having a hydrophilic functional group is added thereto, the monomer is recombined on the surface of the activated lens 400.
  • the monomer having a hydrophilic functional group can be polymerized to form a comb-type polymer.
  • the hydrophilic functional group may be selected from the group consisting of, for example, hydroxyl group, amino group and epoxy group.
  • FIG. 21 is a schematic view of a lens hydrophilically coated with a ladder type polymer according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 22 is a view showing an example of the hydrophilic coating method of FIG. 21, and
  • FIG. 23 is of FIG. 22. SEM of the lens surface coated according to the method.
  • a ladder polymer including a hydrophilic functional group 420-1 is bonded to a surface of the lens 400.
  • the surface of the lens 400 is cleaned and then activated.
  • plasma treatment, alkyl halide treatment, or acid salt treatment may be performed.
  • Plasma treatment, halogenated alkyl treatment or acid salt treatment on the surface of the lens 400 activates the hydroxyl group (-OH) on the surface of the lens 400.
  • radicals having an activated hydroxyl group and a hydrophilic functional group react on the surface of the lens 400. Since radicals are highly reactive, the radicals may continuously grow on the surface of the lens 400 to form a ladder polymer.
  • the hydrophilic functional group may be selected from the group consisting of, for example, hydroxyl group, amino group and epoxy group.
  • the hydrophilic coating layer is formed by monomer polymerization or the hydrophilic coating layer is formed by radical polymerization, as shown in FIGS. 19 to 23, since the bonding strength between the substrate and the hydrophilic coating layer and the density of hydrophilic functional groups in the hydrophilic coating layer are high, wear resistance and hydrophilic properties are high. Can be.
  • the contact angle, the transmittance, the contact angle after the abrasion resistance test, the contact angle after the heat resistance test, and the contact angle after the thermal shock test were measured according to Comparative Examples and Examples.
  • Comparative Example is an example of forming a hydrophilic coating layer on the substrate according to the TiO 2 inorganic nano coating method
  • Example 1 is a polymer containing a hydroxyl group as a hydrophilic functional group after activating the glass substrate as shown in FIG.
  • Example 2 is an example of forming a hydrophilic coating layer by binding to a monomer containing a hydroxyl group as a hydrophilic functional group after activating the glass substrate as in the method of Figure 19
  • Example 3 22 is an example in which a hydrophilic coating layer is formed by polymerizing a radical including a hydroxyl group, which is a hydrophilic functional group, after activating the glass substrate as in the method of FIG. 22.
  • the contact angle of water spreading was measured after spraying water on the surface of the lens produced according to Comparative Examples and Examples 1 to 3. Then, in order to compare the contact angle after the wear resistance test, using a cloth cloth of 100 ⁇ 5mm length on the surface of the lens manufactured according to Comparative Examples and Examples 1 to 3 after abrasion for 1,500 times with a force of 4.9N for 1,500 times The contact angle of spraying and spreading water was measured. In addition, in order to compare the contact angles after the heat resistance test, the lenses manufactured according to Comparative Examples and Examples 1 to 3 were treated at -40 and 80 to 1000 cycles, and then the contact angles of water spraying and water spreading were measured.
  • the contact angle may refer to an angle formed between a horizontal plane of the lens, that is, a plane perpendicular to the axis facing the object, the surface of the lens, and a boundary surface between the moisture.
  • Example 2 Example 3 Contact angle 30 ° or more 7 ⁇ 13 ° 5 ⁇ 9 ° 5 ⁇ 10 ° Transmittance 91% or more 91% or more 91% or more 91% or more Contact angle after abrasion resistance test 30 ⁇ 50 ° 15 ⁇ 22 ° 5 ⁇ 10 ° 8 ⁇ 12 ° Contact angle after heat resistance test 30 ° or more 8-18 ° 7 ⁇ 12 ° 7 ⁇ 10 ° Contact angle after thermal shock test 30 ° or more 15 ⁇ 25 ° 7 ⁇ 11 ° 8 ⁇ 15 °
  • the contact angle is lower in Examples 1 to 3 in which the surface of the lens was hydrophilically coated using a polymer, compared to the comparative example in which the surface of the lens was hydrophilically coated according to the TiO 2 based inorganic nano coating method.
  • the contact angle is the angle at which the water dropped on the surface of the lens is spread, the lower the angle, the better the hydrophilic property. Accordingly, it can be seen that the hydrophilic properties are better in Examples 1 to 3 than in Comparative Examples.
  • the contact angle is 30 ° or less, and therefore, it can be seen that the bonding strength of the hydrophilic coating layer is higher than that of the comparative example.

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 렌즈 어셈블리는 하우징, 상기 하우징 내에 수용되는 렌즈, 상기 하우징의 일단에 결합되며, 상기 렌즈를 지지하는 리테이너, 그리고 상기 렌즈의 한 면 및 상기 리테이너 상에 형성되는 친수 코팅층을 포함한다.

Description

렌즈 어셈블리
본 발명은 렌즈 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표면에 코팅층이 형성된 렌즈 어셈블리에 관한 것이다.
카메라 모듈에 포함되는 렌즈 어셈블리 중 최외각에 배치되는 렌즈는 외부 환경에 노출된다. 특히, 카메라 모듈이 차량에 장착될 경우, 비, 안개, 빛 반사, 먼지 등에 의하여 카메라 모듈의 광학적 특성이 나빠지거나, 시야가 불충분하게 확보될 수 있다.
이에 따라, 카메라 모듈의 렌즈를 발수 코팅층으로 코팅하고자 하는 시도가 있다. 발수 코팅을 하면, 렌즈 상의 물방울이 흘러내리게 되어 카메라 모듈의 광학적 특성 및 시야가 확보될 수 있다.
다만, 발수 코팅을 하더라도, 안개 상황에서는 미세한 물방울들이 흘러내리지 못하고 렌즈 상에 맺혀 있게 된다. 이에 따라, 안개 상황에서 카메라 모듈의 시야 확보가 어려운 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 비, 안개 등의 외부 환경에서도 광학적 특성 및 시야를 안정적으로 확보할 수 있는 카메라 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 렌즈 어셈블리는 하우징, 상기 하우징 내에 수용되는 렌즈, 상기 하우징의 일단에 결합되며, 상기 렌즈를 지지하는 리테이너, 그리고 상기 렌즈의 한 면 및 상기 리테이너 상에 형성되는 친수 코팅층을 포함한다.
상기 렌즈의 한 면은 외부로 노출되는 면일 수 있다.
상기 리테이너는 상기 외부로 노출되는 면의 가장자리를 둘러싸며, 물체측 방향으로 돌출되는 측벽을 포함할 수 있다.
상기 측벽은 상기 렌즈의 수평면에 대하여 경사질 수 있다.
상기 측벽이 상기 렌즈의 수평면과 이루는 각은 20도 이하일 수 있다.
상기 측벽은 상기 렌즈와 상기 측벽의 경계로부터 물체측 방향으로 연장되는 홈을 포함할 수 있다.
상기 측벽은 오목한 형상일 수 있다.
상기 친수 코팅층의 두께는 1nm 내지 100nm일 수 있다.
상기 친수 코팅층은 친수성 작용기를 가지는 고분자를 포함할 수 있다.
상기 렌즈 및 상기 친수 코팅층은 공유결합될 수 있다.
상기 렌즈 및 상기 친수 코팅층은 상기 렌즈의 O와 상기 친수 코팅층의 Si 또는 C에 의하여 공유결합될 수 있다.
상기 친수성 작용기는 히드록실기, 아미노기 및 에폭시기로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 렌즈 어셈블리는 하우징, 상기 하우징 내에 수용되는 렌즈, 상기 하우징의 일단에 결합되며, 상기 렌즈를 지지하는 리테이너, 상기 렌즈의 한 면 상에 형성되는 친수 코팅층, 그리고 상기 리테이너 상에 형성되는 발수 코팅층을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 비, 안개 등의 외부 환경에서도 광학적 특성 및 시야를 안정적으로 확보할 수 있는 카메라 모듈을 얻을 수 있다. 특히, 안개 상황에서 카메라 모듈의 최외각 렌즈에 물방울이 맺히는 현상을 방지할 수 있으며, 렌즈와 리테이너 간의 경계 부근에 대한 물맺힘을 방지할 수 있다. 또한, 내마모성이 높으며, 고온 및 고습 환경에서도 기능성 및 신뢰성이 높은 렌즈 어셈블리를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 렌즈 어셈블리를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 렌즈 어셈블리의 분해도를 나타낸다.
도 3은 최외각 렌즈가 리테이너에 의하여 고정된 예를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 렌즈 어셈블리의 렌즈 및 리테이너를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 렌즈 어셈블리의 렌즈 및 리테이너를 나타내는 도면이다.
도 6은 리테이너의 측벽에 홈이 형성된 예를 도시한다.
도 7은 리테이너의 측벽이 오목한 형상인 예를 도시한다.
도 8 내지 14는 실시예 및 비교예에 따른 렌즈 어셈블리를 포함하는 카메라 모듈로 촬영한 영상을 나타낸다.
도 15는 본 발명의 한 실시예에 따라 렌즈 상에 형성되는 친수 코팅층의 단면도를 나타낸다.
도 16은 본 발명의 한 실시예에 따라 빗살형(brush type) 고분자로 친수 코팅된 렌즈의 개략도이다.
도 17은 도 16의 친수 코팅 방법을 나타내는 일 예이다.
도 18은 도 17의 방법에 따라 코팅된 렌즈 표면의 SEM 사진이다.
도 19는 도 16의 친수 코팅 방법을 나타내는 다른 예이다.
도 20은 도 19의 방법에 따라 코팅된 렌즈 표면의 SEM 사진이다.
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따라 사다리형(ladder type) 고분자로 친수 코팅된 렌즈의 개략도이다.
도 22는 도 21의 친수 코팅 방법의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 23은 도 22의 방법에 따라 코팅된 렌즈 표면의 SEM이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 렌즈 어셈블리를 나타내고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 렌즈 어셈블리의 분해도를 나타낸다.
도 1 내지 2를 참조하면, 렌즈 어셈블리(100)는 하우징(110), 하우징(110) 내에 수용되는 렌즈(120), 그리고 하우징(110)의 일단에 결합되며, 렌즈(120)를 지지하는 리테이너(retainer, 130)를 포함한다.
여기서, 렌즈(120)는 물체(object) 측으로부터 상(image) 측으로 순차적으로 배열되는 복수 매의 렌즈를 포함할 수 있다. 각 렌즈는 양의 굴절능 또는 음의 굴절능을 가질 수 있으며, 볼록한 면, 오목한 면 또는 메니스커스 형상 등을 가질 수 있다. 복수 매의 렌즈의 굴절능 및 면 형상은 요구되는 초점 거리 등에 따라 다양하게 조합될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 렌즈 어셈블리는 카메라 모듈, 예를 들면 차량용 카메라 모듈 내에 포함될 수 있다. 카메라 모듈은 본 발명의 한 실시예에 따른 렌즈 어셈블리, 필터, 이미지 센서 및 인쇄회로기판을 포함할 수 있다. 이를 위하여, 도시되지 않았으나, 렌즈 어셈블리의 후방에는 필터, 이미지 센서 및 인쇄회로기판이 순차적으로 배치될 수 있다. 즉, 인쇄회로기판 상에 이미지 센서가 장착되고, 이미지 센서 상에 필터가 형성될 수 있다. 여기서, 이미지 센서는 와이어(wire)에 의하여 인쇄회로기판과 연결될 수 있다. 이미지 센서는, 예를 들면 CCD(Charge-Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 센서일 수 있다. 그리고, 필터는 IR(Infrared) 필터일 수 있다. 필터는 카메라 모듈 내에 입사되는 광으로부터 근적외선, 예를 들면 파장이 700nm 내지 1100nm인 빛을 차단할 수 있다.
한편, 복수 매의 렌즈 중 물체 측에 가장 가까이 배열되는 렌즈(이하, 최외각 렌즈라 한다)는 한 면(122)이 외부에 노출된다. 렌즈의 한 면이 비, 안개 등의 외부 환경에 노출되는 경우, 카메라 모듈의 광학적 특성이 나빠지거나, 시야가 불충분하게 확보될 수 있다.
이에 따라, 카메라 모듈의 렌즈를 발수 코팅층으로 코팅하고자 하는 시도가 있다. 발수 코팅을 하면, 렌즈 상의 물방울이 서로 뭉쳐서 흘러내리게 되어 카메라 모듈의 광학적 특성 및 시야가 확보될 수 있다.
다만, 발수 코팅을 하더라도, 안개 상황에서는 미세한 물방울들이 흘러내리지 못하고, 렌즈 상에 맺혀 있게 된다.
안개 상황에서도 카메라 모듈의 시야를 확보하기 위하여, 렌즈를 친수 코팅층으로 코팅할 수 있다. 친수 코팅을 하면, 렌즈 상의 물방울이 퍼지게 된다.
한편, 복수 매의 렌즈 중 적어도 하나, 예를 들면 최외각 렌즈는 리테이너(130)에 의하여 지지된다.
도 3은 최외각 렌즈가 리테이너에 의하여 고정된 예를 나타낸다. 이때, 리테이너(130)는 최외각 렌즈의 양 면 중 외부로 노출되는 면의 가장자리를 둘러싸며, 전방, 즉 물체측 방향으로 돌출되는 측벽(132)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 리테이너(130)는 최외각 렌즈를 지지하며, 최외각 렌즈가 하우징으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 이때, 리테이너(130)의 측벽(132)은 렌즈(120)의 수평면에 대하여 경사지도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 렌즈 어셈블리(100)의 내부로 광이 과도하게 유입되는 문제를 방지할 수 있다.
한편, 최외각 렌즈의 양 면 중 외부로 노출되는 면이 볼록한 형상인 경우, 렌즈(120)와 리테이너(130) 간의 경계 부근에는 홈이 생길 수 있다. 렌즈(120) 상에 친수 코팅층을 형성할 경우, 렌즈(120) 상에서 퍼진 미세한 물방울들은 렌즈(120)와 리테이너(130) 간의 경계 부근에 생긴 홈에 맺힐 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 렌즈의 외부로 노출되는 한 면뿐만 아니라 리테이너 상에도 코팅층을 형성하고자 한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 렌즈 어셈블리의 렌즈 및 리테이너를 나타내는 도면이다.
도 4을 참조하면, 렌즈(400)의 외부로 노출되는 한 면(402) 및 리테이너(410) 상에 친수 코팅층(420)이 형성된다. 이때, 친수 코팅층(420)은 렌즈(400)의 외부로 노출되는 한 면(402) 및 리테이너(410)의 측벽(412) 상에 일체로 형성될 수 있다. 이와 같이, 렌즈(400)의 외부로 노출되는 한 면(402)뿐만 아니라, 리테이너(410)의 측벽(412) 상에도 친수 코팅층(420)이 형성되면, 렌즈(400)와 리테이너(410) 간의 경계 부근에 생긴 홈에 물이 맺히는 현상을 방지할 수 있다.
이때, 친수 코팅층(420)의 두께는 1nm 내지 100nm, 바람직하게는 2nm 내지 10nm일 수 있다. 친수 코팅층(420)의 두께가 1nm 미만이면, 친수 코팅층(420)이 마모되기 쉬워지며, 친수 특성이 나빠질 수 있다. 이에 따라, 카메라 모듈의 신뢰성이 낮아질 수 있다. 반면, 친수 코팅층(420)의 두께가 100nm를 초과하면, 친수 코팅층(420)과 렌즈 표면(402) 간의 결합력이 약해져 친수 코팅층(420)이 벗겨질 수 있으므로, 친수 특성이 나빠질 수 있다.
이때, 친수 코팅층(420)은 친수 코팅액을 이용하여 코팅되며, 딥코팅(dip-coating), 스프레이 코팅(spray coating), 핸드 코팅(hand coating) 등의 기법으로 코팅될 수 있다. 친수 코팅액은 1 내지 20wt%의 유무기 산화물, 60 내지 80wt%의 용매 및 1 내지 20wt%의 바인더를 포함할 수 있다. 여기서, 유무기 산화물은 Si, K, P, Na, Al, Li, Sn 및 Pt로 이루어진 그룹에서 선택된 원소를 포함하는 산화물일 수 있다. 용매는 물 또는 알코올계 용매일 수 있다. 또는, 친수 코팅액은 친수성 작용기를 가지는 고분자 수지를 포함할 수도 있다. 렌즈 상에 친수 코팅층을 형성하는 내용은 후술한다.
한편, 렌즈(400)와 리테이너(410)는 그 재질이 상이할 수 있다. 예를 들어, 렌즈(400)는 유리를 포함할 수 있고, 리테이너(410)는 플라스틱을 포함할 수 있다. 이에 따라, 동일한 조성의 친수 코팅액을 렌즈와 리테이너에 적용할 경우, 렌즈와 리테이너에 대한 친수 코팅액의 밀착성이 다를 수 있다. 이에 따라, 렌즈와 리테이너에 적용되는 친수 코팅액의 조성을 각각 다르게 할 수도 있다.
한편, 리테이너(410)의 측벽(412)이 렌즈(400)의 수평면과 이루는 각(θ)은 20도 이하일 수 있다. 리테이너(410)의 측벽(412)이 렌즈(400)와 이루는 각(θ)이 20도를 초과하면, 리테이너(410)와 렌즈(400) 간의 경계 부근에 물맺힘 현상이 발생할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 렌즈 어셈블리의 렌즈 및 리테이너를 나타내는 도면이다. 도 4와 중복되는 내용은 설명을 생략한다.
도 5를 참조하면, 렌즈(500)의 외부로 노출되는 한 면(502) 상에는 친수 코팅층(520)이 형성되고, 리테이너(510) 상에는 발수 코팅층(530)이 형성된다. 이와 같이, 렌즈(500)의 외부로 노출되는 한 면(502) 상에 친수 코팅층(520)이 형성되면, 미세한 물방울들도 옆으로 퍼지게 되어 카메라 모듈의 시야를 확보할 수 있다. 또한, 리테이너(510) 상에 발수 코팅층(530)이 형성되면, 렌즈(500)와 리테이너(510) 간의 경계 부근에 맺힌 물이 흘러내리게 되어 카메라 모듈의 광학적 특성 및 시야를 개선할 수 있다.
이때, 친수 코팅층(520) 및 발수 코팅층(530)의 두께는 각각 3nm 내지 100nm일 수 있다. 친수 코팅층(520) 및 발수 코팅층(530)의 두께가 3nm 미만이면, 친수 코팅층(520) 및 발수 코팅층(530)이 마모되기 쉬워지며, 친수 또는 발수 특성이 나빠질 수 있다. 이에 따라, 카메라 모듈의 신뢰성이 낮아질 수 있다. 반면, 친수 코팅층(520) 및 발수 코팅층(530)의 두께가 100nm를 초과하면, 친수 코팅층(520) 및 발수 코팅층(530)이 벗겨질 수 있으므로, 친수 또는 발수 특성이 나빠질 수 있다.
한편, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 리테이너의 측벽은 렌즈와 측벽의 경계로부터 물체측 방향으로 연장되는 홈을 포함할 수도 있다. 도 6은 리테이너의 측벽에 홈이 형성된 예를 도시한다. 도 6과 같이, 리테이너의 측벽에 바깥쪽으로 연장되는 홈(600)이 형성된 후, 친수 코팅층 또는 발수 코팅층이 형성될 경우, 렌즈와 리테이너 간의 경계에 맺힌 물이 용이하게 바깥쪽으로 유도될 수 있다. 여기서, 홈(600)은 V자 형상 또는 라운드 형상일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 리테이너의 측벽은 오목한 형상일 수도 있다. 도 7은 리테이너의 측벽이 오목한 형상인 예를 도시한다. 도 7과 같이, 리테이너의 측벽이 오목한 형상이고, 리테이너의 측벽 상에 친수 코팅층 또는 발수 코팅층이 형성될 경우, 렌즈와 리테이너 간의 경계에 맺힌 물이 용이하게 바깥쪽으로 유도될 수 있다.
도 8은 발수 코팅층 및 친수 코팅층이 형성되지 않은 최외각 렌즈를 포함하는 카메라 모듈로 촬영한 영상을 나타내고, 도 9는 발수 코팅층이 형성된 최외각 렌즈를 포함하는 카메라 모듈로 촬영한 영상을 나타낸다. 그리고, 도 10은 친수 코팅층이 형성된 최외각 렌즈를 포함하는 카메라 모듈로 촬영한 영상을 나타내고, 도 11은 최외각 렌즈 및 리테이너 상에 친수 코팅층이 형성된 카메라 모듈로 촬영한 영상을 나타낸다.
도 9와 도 10을 비교하면, 친수 코팅층이 형성된 최외각 렌즈를 포함하는 카메라 모듈로 촬영된 영상은 발수 코팅층이 형성된 최외각 렌즈를 포함하는 카메라 모듈로 촬영된 영상에 비하여 선명함을 알 수 있다. 이로부터 친수 코팅층은 김서림을 방지함을 알 수 있다.
또한, 도 10과 도 11을 비교하면, 최외각 렌즈에만 친수 코팅층이 형성된 카메라 모듈로 촬영된 영상에 비하여, 리테이너에도 친수 코팅층이 형성된 카메라 모듈로 촬영된 영상이 선명함을 알 수 있다. 이로부터, 최외각 렌즈와 리테이너 간의 경계 부근에 물맺힘이 방지됨을 알 수 있다.
도 12 내지 14는 리테이너와 렌즈 간의 각도가 다른 카메라 모듈로 촬영한 영상을 나타낸다. 이때, 리테이너와 렌즈 상에는 친수 코팅층이 일체로 형성되어 있다.
도 12는 리테이너의 측벽과 렌즈의 수평면 간의 각도(θ)가 5도이고, 도 13은 리테이너와 렌즈 간의 각도(θ)가 15도이고, 도 14는 리테이너와 렌즈 간의 각도(θ)가 25도인 카메라 모듈로 촬영한 영상이다. 도 12 내지 14를 참조하면, 리테이너와 렌즈 간의 각도가 20도를 초과하면, 리테이너와 렌즈 간의 경계 부근의 물 맺힘으로 인하여 영상의 질이 나빠짐을 알 수 있다.
이하, 렌즈 상에 친수 코팅층을 형성하는 내용을 구체적으로 설명한다.
도 15는 본 발명의 한 실시예에 따라 렌즈 상에 친수 코팅층이 형성되는 단면도이다.
도 15를 참조하면, 렌즈(400) 상에는 친수성 작용기(hydrophilic functional group)를 가지는 고분자를 포함하는 친수 코팅층(420)이 형성된다. 여기서, 렌즈(400)의 기재는 유리 또는 플라스틱일 수 있으며, 고분자에 포함되는 친수성 작용기는 히드록실기(-OH), 아미노기(-NH3) 및 에폭시기로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. 이와 같이, 친수 코팅층(420)이 친수성 작용기를 가지는 고분자를 포함하면, 렌즈(400)의 표면이 습윤성(wettability) 또는 친수성(hydrophilicity)을 가지게 될 수 있다. 특히, 친수성 작용기가 고분자를 형성하는 단량체마다 결합되면, 친수 코팅층(420) 내 친수성 작용기의 밀도를 높일 수 있으므로, 친수 코팅층(420)은 초친수의 특성을 가질 수 있다. 이에 따라, 렌즈(400)의 표면, 즉 친수 코팅층(420) 상에 물을 떨어뜨릴 경우 물이 퍼지는 각인 접촉각을 15° 이하, 바람직하게는 10° 이하로 유지할 수 있다.
여기서, 렌즈(400)의 기재 및 친수 코팅층(420)은 서로 공유결합될 수 있다. 렌즈(400)의 기재 및 친수 코팅층(420)은, 예를 들어 렌즈(400)의 O와 친수 코팅층(420)의 Si 또는 C에 의하여 공유결합될 수 있다. 이를 위하여, 렌즈(400)가 글래스 기재인 경우, 렌즈(400) 표면을 플라즈마 처리, 할로겐화 알킬 처리 또는 산염기 처리하여 히드록실기(-OH)를 활성화시킬 수 있다. 이에 따라, 렌즈(400)의 표면과 친수 코팅층(420) 간의 결합력이 강해지므로, 내구성 및 내마모성이 높아질 수 있다.
이때, 친수 코팅층(420)의 두께는 1nm 내지 100nm, 바람직하게는 2nm 내지 10nm일 수 있다. 친수 코팅층(420)의 두께가 1nm 미만이면, 친수 코팅층(420)이 마모되기 쉬워지며, 친수성 작용기의 양이 적으므로, 친수 특성이 나빠질 수 있다. 이에 따라, 카메라 모듈의 신뢰성이 낮아질 수 있다. 반면, 친수 코팅층(420)의 두께가 100nm를 초과하면, 렌즈(400)의 표면과 친수 코팅층(420) 간의 결합력이 낮아져 친수 코팅층(420)이 벗겨질 수 있으므로, 친수 특성이 나빠질 수 있다.
도 16은 본 발명의 한 실시예에 따라 빗살형(brush type) 고분자로 친수 코팅된 렌즈의 개략도이고, 도 17은 도 16의 친수 코팅 방법을 나타내는 일 예이며, 도 18는 도 17의 방법에 따라 코팅된 렌즈 표면의 SEM 사진이고, 도 19는 도 16의 친수 코팅 방법을 나타내는 다른 예이며, 도 20은 도 19의 방법에 따라 코팅된 렌즈 표면의 SEM 사진이다.
도 16을 참조하면, 렌즈(400)의 표면 상에 친수성 작용기(420-1)를 포함하는 빗살형 고분자가 결합되어 있다.
이를 위하여, 도 17을 참조하면, 렌즈(400)의 표면을 세정한 후, 활성화(activation)한다. 렌즈(400)의 표면을 활성화하기 위하여 플라즈마 처리, 할로겐화 알킬(alkyl halide) 처리 또는 산염기 처리를 할 수 있다. 렌즈(400)의 표면 상에 플라즈마 처리, 할로겐화 알킬 처리 또는 산염기 처리를 하면, 렌즈(400)의 표면 상에 히드록실기(-OH)가 활성화된다.
이후, 렌즈(400)의 표면 상에 히드록실기(-OH)를 가지는 고분자를 가해주면, 렌즈(400) 표면 상에서 활성화된 히드록실기와 고분자에 포함되는 히드록실기가 반응하여 렌즈(400)와 고분자가 공유결합할 수 있다. 이때, 고분자는 친수성 작용기(-R)를 가진다. 여기서, 친수성 작용기는, 예를 들면 히드록실기, 아미노기 및 에폭시기로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다.
렌즈(400)의 표면 상에 빗살형 고분자를 형성하는 다른 방법으로, 도 19를 참조하면, 렌즈(400)를 세정한 후, 활성화(activation)한다. 렌즈(400) 표면을 활성화하기 위하여 플라즈마 처리, 할로겐화 알킬(alkyl halide) 처리 또는 산염기 처리를 할 수 있다.
이후, 렌즈(400) 표면 상에 친수성 작용기(-R)를 가지는 모노머(monomer)를 가해주면, 활성화된 렌즈(400) 표면 상에 모노머가 결합한다. 예를 들어, 도 19와 같이 렌즈(400) 표면을 할로겐화 알킬 처리한 경우, 렌즈(400) 표면에는 -Cl(chloride)이 활성화된다. 활성화된 기재(122) 표면 상에 이중 결합을 가지는 모노머를 투입하면, 모노머의 이중 결합이 활성화되면서 -Cl이 이탈되고, 모노머와 렌즈(400) 표면이 결합하게 된다. 그리고, 모노머가 결합된 렌즈(400) 표면을 다시 활성화한 후 친수성 작용기를 가지는 모노머를 가해주면, 활성화된 렌즈(400)의 표면 상에 모노머가 다시 결합한다. 이러한 과정을 반복적으로 수행하면, 친수성 작용기를 가지는 모노머가 중합되어 빗살형 고분자를 형성할 수 있다. 여기서, 친수성 작용기는, 예를 들면 히드록실기, 아미노기 및 에폭시기로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. 도 19 내지 20과 같이 렌즈(400)의 표면 상에 모노머를 반복적으로 첨가하여 고분자로 중합시킬 경우, 도 17 내지 18과 같이 렌즈(400)의 표면 상에 고분자를 직접 결합시키는 경우에 비하여 친수 코팅층(420) 내 친수성 작용기의 밀도가 더 높으므로, 친수 특성이 더욱 우수하다.
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따라 사다리형(ladder type) 고분자로 친수 코팅된 렌즈의 개략도이고, 도 22는 도 21의 친수 코팅 방법의 일 예를 나타내는 도면이며, 도 23은 도 22의 방법에 따라 코팅된 렌즈 표면의 SEM이다.
도 21을 참조하면, 렌즈(400)의 표면 상에 친수성 작용기(420-1)를 포함하는 사다리형 고분자가 결합되어 있다.
이를 위하여, 도 22를 참조하면, 렌즈(400)의 표면을 세정한 후, 활성화(activation)한다. 렌즈(400)의 표면을 활성화하기 위하여 플라즈마 처리, 할로겐화 알킬(alkyl halide) 처리 또는 산염기 처리를 할 수 있다. 렌즈(400)의 표면 상에 플라즈마 처리, 할로겐화 알킬 처리 또는 산염기 처리를 하면, 렌즈(400)의 표면 상에 히드록실기(-OH)가 활성화된다.
이후, 렌즈(400)의 표면 상에 친수성 작용기(-R)를 가지는 라디칼을 가해주면, 렌즈(400)의 표면 상에서 활성화된 히드록실기와 친수성 작용기를 가지는 라디칼이 반응한다. 라디칼은 반응성이 높으므로, 렌즈(400)의 표면 상에서 지속적으로 성장하여 사다리형 고분자를 형성할 수 있다. 여기서, 친수성 작용기는, 예를 들면 히드록실기, 아미노기 및 에폭시기로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다.
도 19 내지 23과 같이 모노머 중합으로 친수 코팅층을 형성하거나, 라디칼 중합으로 친수 코팅층을 형성한 경우, 기재와 친수 코팅층 간의 결합력 및 친수 코팅층 내 친수성 작용기의 밀도가 높으므로, 내마모성 및 친수 특성이 높게 나타날 수 있다.
이하, 비교예 및 실시예에 따라 표면에 친수 코팅층이 형성된 렌즈의 접촉각, 투과율, 내마모성 테스트 후 접촉각, 내열성 테스트 후 접촉각 및 열충격 테스트 후 접촉각을 측정하였다.
비교예는 TiO2계 무기 나노 코팅 방법에 따라 기재 상에 친수 코팅층을 형성한 예이며, 실시예 1은 도 17의 방법과 같이 글래스 기재를 활성화한 후 친수성 작용기인 히드록실기를 포함하는 고분자를 결합시켜 친수 코팅층을 형성한 예이며, 실시예 2는 도 19의 방법과 같이 글래스 기재를 활성화한 후 친수성 작용기인 히드록실기를 포함하는 모노머를 중합시켜 친수 코팅층을 형성한 예이고, 실시예 3은 도 22의 방법과 같이 글래스 기재를 활성화한 후 친수성 작용기인 히드록실기를 포함하는 라디칼을 중합시켜 친수 코팅층을 형성한 예이다.
비교예 및 실시예 1 내지 3을 비교하기 위하여, 비교예 및 실시예 1 내지 3에 따라 제작된 렌즈의 표면 상에 물을 뿌린 후 물이 퍼지는 접촉각을 측정하였다. 그리고, 내마모성 테스트 후 접촉각을 비교하기 위하여, 비교예 및 실시예 1 내지 3에 따라 제작된 렌즈의 표면 상에 100±5mm 길이의 캔버스천을 이용하여 4.9N의 힘으로 1,500회동안 마모시킨 후 물을 뿌리고 물이 퍼지는 접촉각을 측정하였다. 그리고, 내열성 테스트 후 접촉각을 비교하기 위하여, 비교예 및 실시예 1 내지 3에 따라 제작된 렌즈를 -40와 80에서 1000cycle 동안 처리한 후 물을 뿌리고 물이 퍼지는 접촉각을 측정하였다. 그리고, 열충격 테스트 후 접촉각을 비교하기 위하여, 80, -40℃ 및 95% 습도 하에서 50를 5cycle동안 처리한 후 물을 뿌리고, 물이 퍼지는 접촉각을 측정하였다. 여기서, 접촉각은 렌즈의 수평면, 즉 물체를 향하는 축에 대하여 수직인 면과 렌즈의 표면 및 수분 간의 경계면이 이루는 각을 의미할 수 있다.
표 1은 그 결과를 나타낸다.
테스트 항목 비교예 실시예 1 실시예 2 실시예 3
접촉각 30° 이상 7~13° 5~9 ° 5~10°
투과율 91%이상 91%이상 91%이상 91%이상
내마모성 테스트 후 접촉각 30~50° 15~22° 5~10° 8~12°
내열성 테스트 후 접촉각 30° 이상 8~18° 7~12° 7~10°
열충격 테스트 후 접촉각 30° 이상 15~25° 7~11° 8~15°
표 1을 참조하면, TiO2계 무기 나노 코팅 방법에 따라 렌즈의 표면을 친수 코팅한 비교예에 비하여, 고분자를 이용하여 렌즈의 표면을 친수 코팅한 실시예 1 내지 3에서 접촉각이 더 낮게 나타나는 것을 알 수 있다. 접촉각은 렌즈의 표면 상에 떨어진 물이 퍼지는 각도이므로, 각도가 낮을수록 친수 특성이 좋은 것을 의미한다. 이에 따라, 비교예에 비하여 실시예 1 내지 3에서 친수 특성이 더 좋음을 알 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 3에 따르면 내마모성 테스트 후에도 접촉각이 30°이하로 나타나므로, 비교예에 비하여 친수 코팅층의 결합력이 높음을 알 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 하우징,
    상기 하우징 내에 수용되는 렌즈,
    상기 하우징의 일단에 결합되며, 상기 렌즈를 지지하는 리테이너, 그리고
    상기 렌즈의 한 면 및 상기 리테이너 상에 형성되는 친수 코팅층
    을 포함하는 렌즈 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈의 한 면은 외부로 노출되는 면인 렌즈 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 리테이너는 상기 외부로 노출되는 면의 가장자리를 둘러싸며, 물체측 방향으로 돌출되는 측벽을 포함하는 렌즈 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 측벽은 상기 렌즈의 수평면에 대하여 경사지는 렌즈 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 측벽이 상기 렌즈의 수평면과 이루는 각은 20도 이하인 렌즈 어셈블리.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 측벽은 상기 렌즈와 상기 측벽의 경계로부터 물체측 방향으로 연장되는 홈을 포함하는 렌즈 어셈블리.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 측벽은 오목한 형상인 렌즈 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 친수 코팅층의 두께는 1nm 내지 100nm인 렌즈 어셈블리.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 친수 코팅층은 친수성 작용기를 가지는 고분자를 포함하는 렌즈 어셈블리.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 렌즈 및 상기 친수 코팅층은 공유결합되는 렌즈 어셈블리.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 렌즈 및 상기 친수 코팅층은 상기 렌즈의 O와 상기 친수 코팅층의 Si 또는 C에 의하여 공유결합되는 렌즈 어셈블리.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 친수성 작용기는 히드록실기, 아미노기 및 에폭시기로 이루어진 그룹에서 선택되는 렌즈 어셈블리.
  13. 하우징,
    상기 하우징 내에 수용되는 렌즈,
    상기 하우징의 일단에 결합되며, 상기 렌즈를 지지하는 리테이너,
    상기 렌즈의 한 면 상에 형성되는 친수 코팅층, 그리고
    상기 리테이너 상에 형성되는 발수 코팅층
    을 포함하는 렌즈 어셈블리.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 렌즈의 한 면은 외부로 노출되는 면인 렌즈 어셈블리.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 리테이너는 상기 외부로 노출되는 면의 가장자리를 둘러싸며, 물체측 방향으로 돌출되는 측벽을 포함하는 렌즈 어셈블리.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 측벽은 상기 렌즈의 수평면에 대하여 경사지는 렌즈 어셈블리.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 측벽이 상기 렌즈의 수평면과 이루는 각은 20도 이하인 렌즈 어셈블리.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 측벽은 상기 렌즈와 상기 측벽의 경계로부터 물체측 방향으로 연장되는 홈을 포함하는 렌즈 어셈블리.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 측벽은 오목한 형상인 렌즈 어셈블리.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 친수 코팅층 및 상기 발수 코팅층의 두께는 각각 1nm 내지 100nm인 렌즈 어셈블리.
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