WO2018128508A1 - 액체 렌즈 - Google Patents

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WO2018128508A1
WO2018128508A1 PCT/KR2018/000373 KR2018000373W WO2018128508A1 WO 2018128508 A1 WO2018128508 A1 WO 2018128508A1 KR 2018000373 W KR2018000373 W KR 2018000373W WO 2018128508 A1 WO2018128508 A1 WO 2018128508A1
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plate
disposed
electrode
liquid
lens
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PCT/KR2018/000373
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English (en)
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이규태
엄성수
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엘지이노텍(주)
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    • G03B5/04—Vertical adjustment of lens; Rising fronts
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    • G02B27/64—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image
    • G02B27/646—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake

Definitions

  • the embodiment relates to a lens in which a focal length / distance is changed, and more particularly, to a liquid lens, a camera module, and an optical device capable of adjusting the focal length using electrical energy.
  • a photographing function may be implemented by directly moving a lens by combining several lenses, but when the number of lenses is increased, the size of an optical device may increase.
  • Autofocus and image stabilization are performed by several lens modules fixed to the lens holder and aligned with the optical axis, by moving or tilting in the vertical direction of the optical axis or the optical axis, and driving a separate lens to drive the lens module.
  • the device is used.
  • the lens driving device consumes a lot of power, and in order to protect it, a cover glass must be added separately from the camera module.
  • the first embodiment is to provide a liquid lens, a camera module, and an optical device capable of reducing the number of components including glass having difficulty in processing.
  • the second embodiment is to provide a liquid lens, a camera module, and an optical device capable of preventing a ghost or flare phenomenon that degrades lens characteristics.
  • a liquid lens includes: a first plate having a cavity configured to receive a conductive liquid and a nonconductive liquid; A first electrode disposed on the first plate; An insulating layer disposed on the first electrode; A second electrode disposed on the insulating layer; A second plate disposed on the second electrode and coupled to the first plate; A first substrate disposed between the first plate and the second plate and electrically connected to the first electrode and the second electrode, wherein the first electrode is connected to a lower portion of the first substrate, The second electrode may be connected to an upper portion of the first substrate.
  • the sidewall of the cavity may include a predetermined inclined surface.
  • the first electrode may include a plurality of electrode sectors disposed on the inclined surface
  • the second electrode may include one or more electrode sectors at least partially in contact with the non-conductive liquid.
  • the thickness of the first substrate may be smaller than the thickness of the insulating layer.
  • the thickness of the first substrate may be 25-200 ⁇ m.
  • the insulating layer may be disposed so as not to overlap with the first substrate.
  • the first electrode and the second electrode may not be disposed in an optical path through which light passes through the liquid lens.
  • the first electrode is disposed by metal deposition on top of the first plate
  • the second electrode may be disposed by metal deposition on the lower portion of the second plate.
  • the first electrode and the second electrode may be bonded to the first substrate by a bonding process.
  • a liquid lens includes: a first plate including an opening area having a predetermined inclined surface; A second plate disposed on the first plate; A conductive liquid and a non-conductive liquid filled in a cavity determined by the first plate, the second plate, and the opening region; And a first electrode and a second electrode disposed between the first plate and the second plate.
  • the upper and lower housings are formed open; A liquid lens accommodated in the housing; A first lens unit disposed above the liquid lens; A second lens unit disposed below the liquid lens; A sensor substrate disposed under the second lens unit and mounted with an image sensor; And a first substrate electrically connecting the liquid lens and the sensor substrate, wherein the first substrate is disposed between the first plate and the second plate of the liquid lens, and the first electrode and the first plate of the liquid lens.
  • Each of the two electrodes can be electrically connected.
  • a liquid lens includes: a first plate including an inclined surface therein; A conductive liquid and a non-conductive liquid disposed on the inclined surface; A first electrode disposed on the inclined surface; A second electrode disposed on the first plate; And a black insulating layer disposed on the first electrode, wherein an interface formed by the conductive liquid and the non-conductive liquid may move along the black insulating layer disposed on the inclined surface.
  • the black insulating layer may be disposed so as not to overlap the opening surface of the lower portion of the non-conductive liquid.
  • the black insulating layer may be disposed in contact with the first electrode or the second electrode that transmits an electrical signal for controlling the interface.
  • the semiconductor device may further include a transparent insulating layer disposed between the third plate and the non-conductive liquid.
  • thicknesses of the transparent insulating layer and the black insulating layer may be the same.
  • the black insulation layer may extend along a lower or upper portion of the first plate.
  • the black insulating layer may include a graphite coating or a soma film or black resin.
  • a liquid lens includes: a first plate including an opening area having a predetermined inclined surface; A conductive liquid and a non-conductive liquid disposed on the inclined surface; A first electrode disposed on the inclined surface; A second electrode disposed on the first plate; A third plate disposed under the first electrode; A second plate disposed on the second electrode; An insulating layer disposed on the first electrode; And an anti-reflection layer disposed on the insulating layer, wherein the anti-reflection layer is disposed at a position where an interface between the conductive liquid and the non-conductive liquid is formed along the inclined surface to prevent reflection by the inclined surface.
  • the liquid lens An image sensor for converting light transmitted through the liquid lens into an electrical signal; And a control circuit transmitted through the first electrode and the second electrode to generate an electrical signal for controlling the interface.
  • the manufacturing cost is reduced and unnecessary processes are reduced by reducing the number of glass and flexible printed circuit board (FPCB) that are difficult to process without degrading the performance of the liquid lens. Can be simplified.
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the light at the inclined plane of the interface and the opening area between the liquids having different properties without affecting the field of view (FOV) of the liquid lens ghosting and flare due to reflection can be prevented.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a camera module according to the first and second embodiments.
  • FIG. 2 illustrates an example of a lens assembly included in a camera module according to the first and second embodiments.
  • FIG 3 illustrates a lens in which an interface is adjusted in response to a driving voltage in the camera modules according to the first and second embodiments.
  • FIG 4 is a view showing a liquid lens according to a first embodiment.
  • 5 to 10 are diagrams showing one embodiment of a method for manufacturing a liquid lens according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a view for explaining a characteristic of the liquid lens according to the first embodiment in comparison with a comparative example.
  • FIG. 12 is a view illustrating a phenomenon that may occur in the lens assembly including the liquid lens.
  • FIG. 13 is a view showing a liquid lens according to the embodiment 2-1.
  • FIG 14 is a view showing a liquid lens according to the embodiment 2-2.
  • 15 is a view showing a liquid lens according to the embodiment 2-3.
  • Components shown as having the same member number in this specification may have the same structure, function, and material as each other.
  • FIG. 1 illustrates an example of a camera module 10 according to an embodiment.
  • the camera module 10 may include a lens assembly 22 including a liquid lens and a plurality of lenses, a control circuit 24, and an image sensor 26.
  • a focal length is adjusted according to a driving voltage applied between a common electrode including at least one electrode sector and an individual electrode including a plurality of electrode sectors, and the control circuit 24 supplies a driving voltage to the liquid lens.
  • the image sensor 26 is aligned with the lens assembly 22 and may convert light transmitted through the lens assembly 22 into an electrical signal.
  • the camera module 10 may include a lens assembly 22 including a plurality of circuits 24 and 26 and a plurality of lenses disposed on a single printed circuit board, but this is only one example. It does not limit the scope of the invention.
  • the configuration of the control circuit 24 can be designed differently depending on the specifications required for the optical equipment.
  • control circuit 24 may be implemented as a single chip. Through this, the size of the optical device mounted on the portable device can be further reduced.
  • FIG 2 illustrates an example of the lens assembly 22 included in the camera module 10.
  • the lens assembly 22 may include a first lens unit 100, a second lens unit 200, a liquid lens (or liquid lens unit) 300, a holder 400, and a connection unit 450. It may include.
  • the structure of the lens assembly 22 shown is only one example, and the structure of the lens assembly 22 may vary depending on the specifications required for the optical device.
  • the liquid lens 300 is positioned between the first lens unit 100 and the second lens unit 200, but in another example, the liquid lens 300 is the first lens unit 100. It may be located above (front), the liquid lens 300 may be located below (rear) than the third lens unit 200, the second lens unit 200 may be omitted.
  • the liquid lens 300 illustrated in FIG. 2 is disposed such that a portion having a wider cavity faces the image sensor and a portion having a narrower cavity facing the upper side (front), but the liquid lens 300 has a first lens portion ( When the liquid lens 300 is disposed above the upper portion (front surface), the liquid lens 300 may be disposed upside down unlike the direction shown in FIG. 2.
  • the first lens unit 100 is disposed in front of the lens assembly 22, and light is incident from the outside of the lens assembly 22.
  • the first lens unit 100 may be composed of at least one lens, or two or more lenses may be aligned with respect to the central axis PL to form an optical system.
  • the first lens unit 100 and the second lens unit 200 may be mounted on the holder 400.
  • a through hole may be formed in the holder 400, and the first lens unit 100 and the second lens unit 200 may be disposed in the through hole.
  • the liquid lens 300 may be inserted into a space between the first lens unit 100 and the second lens unit 200 in the holder 400.
  • the first lens unit 100 may include an exposure lens 110.
  • the exposure lens 110 may protrude to the outside of the holder 400.
  • the surface of the lens may be damaged due to exposure to the outside. If the lens surface is damaged, the image quality of the image photographed by the camera module 10 may be degraded.
  • a cover glass may be disposed, a coating layer may be formed, or the exposure lens 110 may be made of a wear-resistant material for preventing surface damage.
  • the second lens unit 200 is disposed at the rear of the first lens unit 100 and the liquid lens 300, and the light incident from the outside into the first lens unit 100 passes through the liquid lens 300 to form the second lens unit 200. 2 may enter the lens unit 200.
  • the second lens unit 200 may be disposed in the through hole formed in the holder 400 spaced apart from the first lens unit 100.
  • the second lens unit 200 may include at least one lens, and when two or more lenses are included, the second lens unit 200 may form an optical system by aligning with respect to the central axis PL.
  • the liquid lens 300 may be disposed between the first lens unit 100 and the second lens unit 200, and may be inserted into the insertion hole 410 of the holder 400.
  • the liquid lens 300 may also be aligned with respect to the central axis PL like the first lens unit 100 and the second lens unit 200.
  • the liquid lens 300 may include a lens region 310.
  • the lens region 310 is a portion through which the light passing through the first lens unit 100 transmits, and may include a liquid at least in part.
  • two types of lens regions 310 may be included, that is, a conductive liquid and a non-conductive liquid, and the conductive liquid and the non-conductive liquid may form an interface without being mixed with each other.
  • the interface between the conductive liquid and the non-conductive liquid may be deformed by the driving voltage applied through the connection part 450 to change the curvature and / or focal length of the liquid lens in the liquid lens 300.
  • the liquid lens 300, the lens assembly 22 and the camera module 10 including the same may have an optical zoom function, an auto-focusing function, and a camera shake correction function.
  • Optical Image Stabilizer (OIS) function can be performed.
  • connection part 450 may include at least one of a metal plate, a first substrate, and a wire for electrical connection between the liquid lens 300 and the control circuit 24.
  • FIG. 3 is a view for explaining a liquid lens whose interface is adjusted in response to a driving voltage.
  • FIGS. 3A and 3B show exemplary perspective views of the liquid lens 28 included in the lens assembly 22 (see FIG. 2), and
  • FIG. 3C shows the liquid lens 28.
  • a schematic equivalent circuit will be described.
  • the liquid lens 28 whose interface is adjusted in response to the driving voltage has individual electrodes L1, L2,
  • the driving voltage may be applied through L3 and L4
  • the interface between the conductive liquid and the non-conductive liquid disposed in the lens region 310 is deformed.
  • the degree and shape of the deformation of the interface between the conductive liquid and the non-conductive liquid may be controlled by the control circuit 24 to implement the AF function or the OIS function.
  • the lens 28 receives a driving voltage from individual electrodes L1, L2, L3, and L4 having different sides, and a plurality of lenses connected to the common electrode C0 on the other side.
  • Capacitor 30 may be described.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the liquid lens 300A according to one embodiment.
  • the liquid lens 300A illustrates a cross-sectional view of an embodiment of the liquid lens 300 illustrated in FIG. 2 or 3.
  • the liquid lens 300A may include a first plate 41, a second plate 42, a conductive liquid 43, a nonconductive liquid 44, a first electrode 45, a second electrode 46, or an insulating layer ( 47) and may further include and further include a first substrate 48.
  • the first plate 41 may be made of a transparent material, and the first plate 41 receives the light passing through the first lens unit 100 (see FIG. 2) first from the liquid lens 300A.
  • the liquid lens 300A is described on the premise that the liquid lenses 300 and 28 are included in the lens assembly 22 of FIG. 2 (the upper part of FIG. 2 and the upper part of FIG. 4 are opposite to each other).
  • the first plate 41 may be mounted in the lens assembly 22 to receive light last in the liquid lens 300A.
  • the first plate 41 includes an opening region having a predetermined inclined surface (eg, an inclined surface having an angle of about 50 ° to 70 ° or about 55 ° to 65 °), and the opening area of the upper opening surface of the opening area.
  • the width may have the shape of a truncated cone wider than the width of the lower opening surface of the opening area.
  • the second plate 42 may be made of a transparent material, and is configured to receive light passing through the first plate 41, the nonconductive liquid 44, and the conductive liquid 43.
  • the first plate 41 and the second plate 42 are housing structures that provide a cavity, which is a space for filling, containing or placing two liquids of different properties in the liquid lens 300A. Since the first plate 41 and the second plate 42 include a region through which the optical signal passes, the first plate 41 and the second plate 42 may be formed of a material such as glass having high transparency. When bonding using the same material for convenience of the process, the liquid filling the cavity is easily prevented from flowing out, so the first plate 41 and the second plate 42 may include the same material.
  • the conductive liquid 43 and the nonconductive liquid 44 may be filled or disposed in a cavity determined by the opening area. That is, the cavity may be filled or disposed with the conductive liquid 43 and the non-conductive liquid 44, and an interface may be formed between the conductive liquid 43 and the non-conductive liquid 44.
  • the focal length or shape of the liquid lens 300A may be adjusted while the interface between the conductive liquid 43 and the nonconductive liquid 44 is changed in curvature, curvature, inclination, shape, and the like.
  • An area through which the optical signal passes through the interface may correspond to the lens area 310 described with reference to FIG. 3.
  • the conductive liquid 43 may include at least one of ethylene glycol or sodium bromide (NaBr), and may also be formed by mixing ethylene glycol and sodium bromide (NaBr).
  • the non-conductive liquid 44 may include a phenyl series silicone oil.
  • the first electrode 45 and the second electrode 46 apply an electrical signal received from the control circuit 24 (see FIG. 1) for controlling the interface between the conductive liquid 43 and the non-conductive liquid 44. Function can be performed.
  • the electrodes for forming the individual electrodes L1, L2, L3, L4 and the common electrode C0 are respectively disposed on the upper part of the first plate 41 and the lower part of the second plate 42.
  • an electrode pattern may be included, and the first electrode 45 and the second electrode 46 correspond to this.
  • the first electrode 45 and the second electrode 46 are simplified in FIG. 4, the second electrode 46 may have a common voltage (for example, the common electrode C0 of the first substrate 48).
  • the terminal for supplying a ground voltage may be embodied in a pattern that may be electrically connected to the common electrode C0 disposed to surround the inclined surface of the opening region.
  • the common electrode C0 may be exposed to contact the conductive liquid 43.
  • the first electrode 45 includes terminals for supplying a driving voltage to each of the individual electrodes L1, L2, L3, and L4 of the first substrate 48, each of which is disposed in four different directions with the same angular distance. It may be implemented in a pattern to be electrically connected to the electrodes (L1, L2, L3, L4).
  • the first electrode 45 may pass through the conductive liquid 43, the non-conductive liquid 44, and the insulating layer 48 to prevent electrolysis of the conductive liquid 43 having conductivity. Can be electrically isolated.
  • the first electrode 45 and the second electrode 46 may include chromium (Cr).
  • Chromium or chromium is a hard, transitional metal with a silver shine, which is brittle, characterized by high melting point and brittleness.
  • alloys containing chromium can be used in the form of alloys with other metals because they are resistant to corrosion and hard.
  • chromium (Cr) is less corrosive and discolored, the chromium (Cr) also has a strong characteristic in the conductive liquid filling the cavity.
  • the first electrode 45 may be disposed on one surface of the first plate 41, and the first electrode 45 may be disposed on an inclined surface of the cavity and an upper surface of the first plate 41.
  • the second electrode 46 may be disposed on one surface of the second plate 42, and the second electrode 46 may be disposed on at least a portion of an inner surface of the cavity and a lower surface of the second plate 42.
  • the insulating layer 47 is a structure for electrically insulating the first electrode 45 from the conductive liquid 43 and the non-conductive liquid 44.
  • the insulation layer 47 may include parylene C, and may be implemented by coating, vapor deposition, plating, or the like.
  • the insulating layer 47 may be disposed on an inclined surface that may be in contact with the conductive liquid 43 and the non-conductive liquid 44, and may further include an upper portion of the first plate 41 and / or a non-conductive liquid 44. It may also be disposed below. However, the insulating layer 47 may not be disposed in a space where the first substrate 48 may be inserted between the first plate 41 and the second plate 42. In addition, the first substrate 48 and the insulating layer 47 may not overlap each other.
  • the first substrate 48 receives a driving voltage from a voltage driver (not shown) of the control circuit 24 of FIG. 1 to provide a driving voltage to the liquid lens 300A (not shown). It may include.
  • the driving voltage includes an analog voltage corresponding to four individual electrodes and an analog voltage corresponding to one common electrode.
  • the drive voltage providing part may include a voltage adjusting circuit or a noise removing circuit for compensating for the loss due to the terminal connection between the control circuit 24 and the lens assembly 22, or may bypass the drive voltage.
  • the first substrate 48 may be a flexible printed circuit board (FPCB), but the scope of the embodiment is not limited thereto.
  • the first substrate 48 is inserted between the first plate 41 and the second plate 42 so as to overlap the first plate 41 and the second plate 42, and the second electrode 46.
  • One common electrode C0 and four individual electrodes L1, L2, L3, and L4 included in the first electrode 45 may be electrically connected to each other to supply a driving voltage.
  • the first substrate 48 may further include a stiffner.
  • the stiffener is disposed on at least a portion of the portion coupled with at least one of the first plate 41 or the second plate 42 or does not overlap at least one of the first electrode 45 or the second electrode 46. It may be disposed in at least part of the portion.
  • the reinforcing material is prefilled in the corresponding area of the first plate 41 or the second plate 42 in order to remove the bonding or to prevent breakage of the first plate 41 or the second plate 42, or The bent region of the first substrate 48 can be made thin.
  • 5 to 10 are views illustrating an embodiment of a method for manufacturing a liquid lens according to one embodiment.
  • the first plate 41 and the second plate 42 may be processed into shapes for allowing a predetermined cavity to be provided.
  • Each of the first plate 41 and the second plate 42 may be made of a glass material having high light transmittance, but the scope of the embodiment is not limited thereto. In the case of the glass material, it is possible to prevent reflection or refraction of light from occurring.
  • the entire thickness of the first plate 41 may be formed thicker than the entire thickness of the second plate 42.
  • the total thickness of the first plate 41 may be in a range of 1.5 to 3 times the total thickness of the second plate 42.
  • the total thickness of the first plate 41 and the second plate 42 combined is about 1 mm or less
  • the thickness of each of the first plate 41 and the second plate 42 is about 0.7 mm or less. About 0.3 mm or less.
  • a deposition, plating, or coating process for disposing the first electrode 45 and the second electrode 46 on one surface of each of the first plate 41 and the second plate 42 is performed. Can be performed. Since a deposition, plating or coating process for forming electrodes is performed only on one surface of each of the first plate 41 and the second plate 42, a process for forming electrodes on both sides is not required.
  • a deposition, plating or coating process for electrode formation is first performed on one surface, and then a deposition, plating or coating process for electrode formation is performed on the other surface.
  • a deposition, plating or coating process for electrode formation is performed on the other surface.
  • the deposition, plating, or coating process for forming the electrode is performed only on the end surfaces of each of the first plate 41 and the second plate 42.
  • the process for forming the electrodes on both sides which may be generated may not be performed.
  • the first electrode 45 and the second electrode 46 which cause light reflection or optical refraction, are not positioned in the region corresponding to the optical path, and are supplied from the first substrate 48.
  • a metal patterning process may be performed so that the driving voltage may be transferred to the individual electrodes L1, L2, L3, and L4 and the common electrode C0.
  • an insulation coating for disposing the insulation layer 47 may be performed in operation S40.
  • the insulating layer 47 may be disposed to contact the inclined surface on which the conductive liquid 43 and the nonconductive liquid 44 are disposed.
  • the insulating layer 47 may be disposed on the first plate 41.
  • insulating layer 47 may be disposed underneath non-conductive liquid 44.
  • the insulating layer 47 may not be coated in the space where the first substrate 48 is inserted between the first plate 41 and the second plate 42.
  • the first substrate 48 may be bonded and fixed to the first electrode 45 through a bonding process. Through the bonding process, the lower terminal of the first substrate 48 and the first electrode 45 may be electrically connected to each other.
  • the thickness of the first substrate 48 may be about 25 ⁇ m to 200 ⁇ m, and the thickness of the insulating layer 47 may be determined to be thicker or thinner than the thickness of the first substrate 48 in consideration of the bonding process. You can also do
  • the insulating layer 47 may have a thickness of about 0.5 ⁇ m to 250 ⁇ m.
  • the second electrode 46 may be spaced apart from the insulating layer 47.
  • the first substrate 48 may be bent for connection with the control circuit 24 and coupling with the cover housing.
  • step S60 after a predetermined volume of nonconductive liquid 44 is injected into the opening region of the first plate 41 bonded to the first substrate 48 in step S60, the second electrode 46, The bonding process between the insulating layer 47 and the first substrate 48 and the process of injecting the conductive liquid 43 to completely fill the cavity may be simultaneously or sequentially performed.
  • the upper terminal of the first substrate 48 may be bonded to the second electrode 46, and the lower terminal of the first substrate 48 may be bonded to the first electrode 45. Also, the first plate of glass material Anisotropic conductive film bonding (ACF) bonding between the 41 or the second plate 42 and the first substrate 48 may be performed.
  • ACF anitropic conductive film bonding
  • FIG. 11 is a view for explaining a characteristic of a liquid lens according to an embodiment in comparison with a comparative example.
  • FIG. 11A a cross section of any one C1 of the figure and the edge viewed from the top of the liquid lens 1100 according to the comparative example is shown.
  • An additional may be arranged.
  • a glass etching process for etching the second plate formed of the glass material is required, and there is a high probability that the second plate is unintentionally broken during the etching process.
  • the first plate 13, the second plate 11, and the third layer 12, which are formed of a glass material at a cross section of one of the lower edges C1, are sequentially stacked, and the second plate 11 may be stacked.
  • the electrode layers for supplying voltage to the individual electrodes and the common electrode on both sides of the () are metal patterned. Therefore, as described above, a part of the first plate 13 and the second plate 11 must be formed with an exposed part for exposing the electrode (necessary for the glass etching process) and connected to the top of the third layer 12.
  • the second substrate 14 and the third substrate 15 connected to the lower part of the third layer 12, that is, two FPCBs are required.
  • FIG. 11B a cross section of one of the drawings and the edge C2 viewed from the top of the liquid lens 1200 according to the embodiment is illustrated.
  • the liquid lens 1200 corresponds to the liquid lens 300A of FIG. 4.
  • each corner of the second plate 42 positioned on the upper portion of the liquid lens 1200 exposes an electrode for connection with the first substrate 48. There is no need for an exposed portion to be disposed, and there is no need for a glass etching process for this.
  • the first plate 22 and the second plate 21 formed of a glass material in the cross section of any one of the lower edges (C2) are sequentially stacked, the upper plate and the second plate of the first plate 22 In the lower part of 21, the electrode layer for supplying a voltage to an individual electrode and a common electrode is respectively metal-patterned. Therefore, the liquid lens 1200 is implemented in a form in which the first substrate 23 is inserted between the first plate 22 and the second plate 21, and a glass etching process for forming an exposed portion is not necessary. Only one first substrate 23 is required.
  • the glass quantity and the FPCB quantity can be reduced, and there is a high risk of material loss such as glass etching process, double-sided metal deposition, plating or coating process, glass-to-glass bonding process, and ACF bonding process. Highly difficult processes can be omitted, resulting in higher yields and lower costs for liquid lenses.
  • the liquid lens includes a first plate 41 having a cavity for receiving a conductive liquid 43 and a non-conductive liquid 44, and a first electrode 45 disposed on the first plate 41. , An insulating layer 47 disposed on the first electrode 45, a second electrode 46 disposed on the insulating layer 47, and a second plate 46 disposed on the second electrode 46. A first substrate 41 disposed between the second plate 42, the first plate 41, and the second plate 42, and electrically connected to the first electrode 45 and the second electrode 46. It may include at least one of).
  • first electrode 45 may be connected to the lower portion of the first substrate 48
  • second electrode 46 may be connected to the upper portion of the first substrate 48.
  • the side wall of the cavity may include a predetermined inclined surface.
  • the first electrode 45 may include a plurality of electrode sectors disposed on the inclined surface
  • the second electrode 46 may include one or more electrode sectors at least partially in contact with the conductive liquid 43.
  • the thickness of the first substrate 48 may be smaller than the thickness of the insulating layer 47.
  • the thickness of the first substrate 48 may be 25 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the insulating layer 47 may be disposed so as not to overlap with the first substrate 48.
  • first electrode 45 and the second electrode 46 may not be disposed in an optical path through which light passes through the liquids 43 and 44 of the liquid lens 300A.
  • the first electrode 45 is disposed on the upper portion of the first plate 41 by any one of metal deposition, plating or coating, and the second electrode 46 is formed on the lower portion of the second plate 42. It may be disposed by any one of deposition, plating or coating.
  • first electrode 45 and the second electrode 46 may be bonded to the first substrate 48 by a bonding process, respectively.
  • the liquid lens 300A may include a first plate 41 including an opening area having a predetermined inclined surface, a second plate 42 disposed above the first plate 41, and a first plate ( 41 and the second plate 42 and the conductive liquid 43 and the non-conductive liquid 44 filled in the cavity determined by the opening area, and the first plate 41 and the second plate 42. It may include at least one of the first electrode 45 and the second electrode 46 disposed therebetween.
  • the first substrate 48 may further include a first substrate 48 inserted between the first plate 41 and the second plate 42 to overlap the first plate 41 and the second plate 42.
  • the upper and lower housings are formed open, the liquid lens (300, 300A) accommodated in the housing;
  • the first lens unit 100 disposed above the liquid lenses 300 and 300A, the second lens unit 200 disposed below the liquid lenses 300 and 300A, and the lower portion of the second lens unit 200.
  • the first substrate 48 is disposed between the first plate 41 and the second plate 42 of the liquid lenses 300 and 300A, and the first electrode 45 and the first electrode 45 of the liquid lenses 300 and 300A.
  • Each of the two electrodes 46 may be electrically connected.
  • FIG. 12 is a view illustrating a phenomenon that may occur in the lens assembly including the liquid lens.
  • the ray path is illustratively shown with light of a corresponding angle of incidence that may cause ghosting or flare.
  • the ghost phenomenon refers to a phenomenon in which a strong image is reflected directly on the lens barrel of the lens when the strong light is directly incident on the lens, and the afterimage remains on the photographed image, and the afterimage is formed along the circumference of the aperture.
  • the flare phenomenon refers to a phenomenon in which a photographed image appears bluish due to the reflection of light incident on the lens through the lens barrel or an irregular reflection caused by an excessively bright subject.
  • the ghost phenomenon and the flare phenomenon are mainly caused by the reflection of light on the barrel of the lens, and can greatly degrade the quality of the image photographed through the lens assembly 22.
  • the abnormal light quantity refers to the ratio of the light quantity causing the ghost phenomenon or the flare phenomenon among the light incident on the lens assembly 22, and it can be seen that the abnormal light quantity increases as the incident angle increases.
  • the ghost phenomenon and the flare phenomenon may be slowed by the user adjusting the photographing angle appropriately, but the ghost phenomenon and the flare phenomenon, which are deepened at some angles, may greatly degrade the quality of the camera module 10.
  • FIG. 13 is a view showing a liquid lens 500 according to another embodiment (ie, embodiment 2-1).
  • liquid lens 500 represents one embodiment of a cross section of liquid lens 28 shown in FIG.
  • the liquid lens 500 may include a conductive liquid 52, a nonconductive liquid 53, a plate, an electrode portion, an insulating layer 56, and an antireflection layer 60.
  • the plate may include a first plate 54, and may further include a second plate 57 and a third plate 51.
  • the electrode unit may include a first electrode 55-1 and a second electrode 55-2, and the anti-reflection layer 60 may be a black insulating layer.
  • the anti-reflection layer 60 may be a reflection reduction layer that lowers the reflectance.
  • the anti-reflection layer 60 may lower the reflectance of light corresponding to a specific range of wavelengths below a specific reflectance.
  • the anti-reflection layer 60 may lower the reflectance of light having a wavelength of 380 nm to 800 nm corresponding to visible light to 5% or less than 10%.
  • the third plate 51 may be made of a transparent material, and is configured to first receive the light passing through the first lens unit 100 (see FIG. 2) from the liquid lens 500.
  • the liquid lens 500 is described under the premise that the liquid lens 28 is included in the lens assembly 22 of FIG. 2.
  • the third plate 51 may emit light at the end of the liquid lens 500. It may be mounted in the lens assembly to receive.
  • the third plate 51 may be disposed below the first electrode 55-1, and the second plate 57 may be disposed above the second electrode 55-2.
  • the conductive liquid 52 and the nonconductive liquid 53 may be filled in a cavity determined by the opening area of the first plate 54. That is, the cavity may be filled with the conductive liquid 52 and the non-conductive liquid 53 having different properties, and an interface may be formed between the conductive liquid 52 and the non-conductive liquid 53 having different properties. .
  • An interface formed between the conductive liquid 52 and the nonconductive liquid 53 may be adjusted in the focal length or shape of the liquid lens 500 while the bending, inclination, and the like are changed.
  • An area through which the optical signal passes through the interface may correspond to the lens area 310 described with reference to FIG. 3.
  • the conductive liquid 52 may include at least one of ethylene glycol or sodium bromide (NaBr), and may also be formed by mixing ethylene glycol and sodium bromide (NaBr).
  • the non-conductive liquid 53 may include a phenyl series silicone oil.
  • the first plate 54 may include an opening region positioned between the third plate 51 and the second plate 57 and having a predetermined inclined surface (eg, an inclined surface having an angle of about 59 ° to 61 °). have. That is, the first plate 54 may include an inclined surface therein, and the conductive liquid 52 and the nonconductive liquid 53 may be disposed on the inclined surface.
  • the first plate 54 is a housing structure that traps two liquids of different properties in the liquid lens 500. Since the third plate 51 and the second plate 57 include a region through which the optical signal passes, they may be formed of a material such as glass having high transparency, and for the convenience of the process (using an intermediate layer of the same material) In this case, it is easy to prevent the liquid filling the cavity from flowing out.
  • the first plate 54 may also be formed of a material such as glass. According to another embodiment of the present disclosure, the first plate 54 may include impurities to facilitate transmission of the optical signal.
  • the first electrode 55-1 and the second electrode 55-2 are electrically received from the control circuit 24 (see FIG. 1) for controlling the interface between the conductive liquid 52 and the non-conductive liquid 53. A function of applying a signal may be performed.
  • the first electrode 55-1 may be disposed on the inclined surface of the first plate 54, and the second electrode 55-2 may be disposed on the first plate 54.
  • individual electrodes L1, L2, L3, and L4 and a common electrode C0 are formed on both sides of the first plate 54 adjacent to the third plate 51 and the second plate 57.
  • An electrode and / or an electrode pattern may be included.
  • the second electrode 55-2 is a common electrode disposed to contact the conductive liquid 52, and the first electrode 55-1 is disposed to approach the conductive liquid 52 with the insulating layer 56 interposed therebetween. It can be a separate electrode.
  • the first electrode 55-1 and the second electrode 55-2 may include chromium (Cr).
  • Chromium or chromium is a hard, transitional metal with a silver shine, which is brittle, characterized by high melting point and brittleness.
  • alloys containing chromium can be used in the form of alloys with other metals because they are resistant to corrosion and hard.
  • chromium (Cr) is less corrosive and discolored, the chromium (Cr) also has a strong characteristic in the conductive liquid filling the cavity.
  • the insulating layer 56 is configured to physically insulate the first electrode 55-1 from the conductive liquid 52 and the nonconductive liquid 53.
  • the insulating layer 56 may include parylene C, and may be implemented by coating, vapor deposition, plating, or the like.
  • the insulating layer 56 may be disposed to extend over the upper portion of the first plate 54 and the lower portion of the non-conductive liquid 53, including an inclined surface that may contact the conductive liquid 52 and the non-conductive liquid 53. have.
  • the insulating layer 56 may be disposed on the first electrode 55-1.
  • the insulating layer 56 has the first electrode 55-1 as the conductive liquid 52.
  • the second plate 57 may be formed of glass of transparent material, and together with the third plate 51 and the opening area, the cavity may be configured to fill the conductive liquid 52 and the non-conductive liquid 53. .
  • the anti-reflection layer 60 is formed on the inclined surface of the opening region where the interface between the conductive liquid 52 and the non-conductive liquid 53 is formed, and the upper portion of the first electrode 55-1 and the insulating layer 56. Can be arranged.
  • the anti-reflection layer 60 may be disposed to contact the edge interface IF adjacent to the insulating layer 56. That is, the anti-reflection layer 60 may be disposed to contact the edge interface IF at the outermost side of the inclined surface of the opening area.
  • an interface formed between the conductive liquid 52 and the nonconductive liquid 53 may move along the insulating layer 56-1 disposed on the inclined surface.
  • the anti-reflection layer 60 may be disposed so as not to overlap the opening surface D, which is a region through which the light of the lower portion of the non-conductive liquid 53 passes. This is to prevent the field of view (FOV) of the liquid lens 500 from being affected by the anti-reflection layer 60.
  • FOV field of view
  • the antireflection layer 60 may be formed of a material that does not reflect light (for example, a graphite coating or a soma film) or a material having a light reflectance lower than that of the insulating layer 56.
  • the anti-reflection layer 60 may be disposed in a process of coating, plating, or depositing a graphite material on the insulating layer 56, or in a process of bonding the soma film to the insulating layer 56.
  • the anti-reflection layer 60 may include black resin.
  • the thickness of the insulating layer 56 may be about 0.5 ⁇ m to 15 ⁇ m or about 1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the antireflection layer 60 may have a thickness of about 0.5 ⁇ m to 10 ⁇ m or about 1 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • Ghost and flare phenomena are most likely to be caused by reflections occurring at the inclined surfaces of the edge interface IF and the opening area, so that the anti-reflection layer 60 may be prevented from causing light reflection or lowering the light reflectance in such areas. By arranging, ghost and flare phenomenon can be prevented.
  • the anti-reflection layer 60 may extend to the upper portion of the first plate 54 and reflect the third plate 51, the first plate 54, the electrode layer 55, or the insulating layer 56. And / or preventing the light passing through the second plate 57 from being prevented from being deteriorated in the quality of the image due to the light transmitted through the liquid lens 500. Alternatively, in contrast to the embodiment, the light passing from the second plate 57 to the third plate 51 may be prevented from being degraded by the anti-reflection layer 60.
  • the anti-reflection layer 60 extending to the upper portion of the first plate 54 does not necessarily have to be disposed in contact with the conductive liquid 52 or the second plate 57 in the range having the above effect, and also the anti-reflection layer ( 60 may be disposed between two adjacent layers of the first plate 54, the electrode layer 55, and the insulating layer 56.
  • FIG 14 is a view showing a liquid lens 600 according to another embodiment (ie, embodiment 2-2).
  • the liquid lens 600 represents another embodiment of a cross section of the liquid lens 28 shown in FIG. 3.
  • the anti-reflective layer 61-1 included in the liquid lens 600 is similar to the anti-reflective layer 60 included in the liquid lens 500 of FIG. 13.
  • the conductive liquid 52 and the non-conductive liquid ( 53 may be disposed at a position where an interface formed by 53 is formed, and an upper portion of the first electrode 55-1 and the insulating layer 56.
  • the anti-reflection layer 61-1 may be disposed to contact the edge interface IF adjacent to the insulating layer 56. That is, the anti-reflection layer 61-1 may be disposed to contact the edge interface IF at the outermost side of the inclined surface of the opening area.
  • the interface between the conductive liquid 52 and the non-conductive liquid 53 can move along the insulating layer 56 disposed on the inclined surface.
  • the anti-reflection layer 61-1 may be disposed so as not to overlap the opening surface D of the lower portion of the non-conductive liquid 53. This is to prevent the field of view (FOV) of the liquid lens 500 from being affected by the anti-reflection layer 61-1.
  • FOV field of view
  • the antireflection layers 61-1 and 61-2 may be formed of a material that does not reflect light (for example, a graphite coating or a soma film) or a material having a light reflectance lower than that of the insulating layer 56.
  • the anti-reflection layer 60 may be disposed in a process of coating, plating, or depositing a graphite material on the insulating layer 56, or in a process of bonding the soma film to the insulating layer 56.
  • the antireflection layers 61-1 and 61-2 may include black resin.
  • the thickness of the insulating layer 56 may be about 0.5 ⁇ m to 15 ⁇ m or about 1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the antireflection layers 61-1 and 61-2 may have a thickness of about 0.5 ⁇ m to 10 ⁇ m or about 1 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • Ghost and flare phenomena are most likely to be caused by reflections occurring at the inclined planes of the edge interface IF and the opening area, so that the antireflection layer 61- prevents light reflection from occurring in these areas or lowers the light reflectance. By including 1), ghost and flare phenomenon can be prevented.
  • the anti-reflection layer 61-2 may be disposed to extend so as not to overlap the opening surface D at the lower portion of the first plate 54, and the light reflected and / or transmitted through the third plate 51 may be It is possible to prevent the first plate 54, the electrode layer 55, the insulating layer 56, or the second plate 57 from being transmitted, thereby degrading the quality of the image due to the light transmitted through the liquid lens 500.
  • the light passing from the second plate 57 to the third plate 51 can be prevented from being degraded by the anti-reflection layer 61-2.
  • the anti-reflection layer 61-2 extending to the bottom of the first plate 54 does not necessarily have to be arranged to contact the third plate 51 in the range having the above-mentioned effect, and the anti-reflection layer may be formed of the first electrode ( 55-1) and the first plate 54 may also be disposed.
  • FIG 15 is a view showing a liquid lens 700 according to another embodiment (ie, embodiment 2-3).
  • the liquid lens 700 represents another embodiment of a cross section of the liquid lens 28 shown in FIG. 3.
  • the liquid lens 700 may not include a separate anti-reflection layer. That is, in the liquid lens 700, the insulating layer 56-1 itself may function as an antireflection or a reflection reduction function. Meanwhile, the insulating layer 56-1 may be defined as a black insulating layer.
  • the insulating layer 56-1 may be disposed on the first electrode 55-1 along the inclined surface of the first plate 54. In addition, the insulating layer 56-1 may extend along the lower or upper portion of the first plate 54.
  • the insulating layer 56-1 may be implemented with a parylene C coating, but the insulating layer 56-1 may include black resin for reducing light transmittance.
  • the black resin may be formed of a material having excellent light absorption and low chemical reactivity with parylene C.
  • the black resin may be an antireflective resin or an antireflective resin.
  • the insulating layer 56-1 may be formed of a graphite coating or a soma film or a material having a light reflectance lower than that of the insulating layer.
  • the insulating layer 56-1 is disposed by coating, plating, or depositing a graphite material on the first electrode 55-1, or by bonding a soma film to the first electrode 55-1. Can be.
  • the insulating layer 56-1 including the black resin may be disposed at a position at which an interface between the conductive liquid 52 and the nonconductive liquid 53 is formed.
  • the insulating layer 56-1 may be disposed to contact the edge interface IF. That is, the insulating layer 56-1 may be disposed to contact the edge interface IF at the outermost side of the inclined surface of the opening region.
  • an interface formed between the conductive liquid 52 and the nonconductive liquid 53 may move along the insulating layer 56-1 disposed on the inclined surface.
  • the insulating layer 56-1 may be disposed so as not to overlap the opening surface D of the lower portion of the non-conductive liquid 53. This is to prevent the FOV of the liquid lens 700 from being affected by the insulating layer 56-1.
  • the insulating layer 56-2 containing no black resin may be further disposed on the non-conductive liquid 53 and the third plate 51 with respect to the region through which light passes.
  • the insulating layer 56-. 2 may be a transparent insulating layer having high light transmittance.
  • the thickness of each of the insulating layers 56-1 and 56-2 may be the same, or in order to adjust the control range of the interface, the insulating layer 56-depending on the material of the insulating layer 56-1. The thickness of 1) may be thicker or thinner than the thickness of the insulating layer 56-2.
  • the thickness of the insulating layer 56-1 including the black resin may be about 0.5 ⁇ m to 20 ⁇ m or about 1 ⁇ m to 15 ⁇ m, and the thickness of the insulating layer 56-2 not including the black resin The thickness may be about 0.5 ⁇ m to 15 ⁇ m or about 1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • Ghost and flare phenomena are most likely to be caused by reflections occurring at the slope of the edge interface IF and the opening area, so that the insulating layer 56-1 containing black resin prevents light reflection from occurring in such areas. By doing so, the ghost and flare phenomenon can be prevented. This can reduce ghost and flare phenomena without modifying the original liquid lens structure.
  • the insulating layer 56-1 may be disposed to extend to the upper portion of the first plate 54, and the third plate 51, the first plate 54, the electrode layer 55, or the insulating layer 56.
  • the reflected and / or transmitted light may not be transmitted to the second plate 57, so that the quality of the image due to the light transmitted through the liquid lens 700 may be prevented from being lowered.
  • the light passing through the second plate to the third plate may be prevented from being degraded by the antireflection layer.
  • the antireflection layer may be an antireflection layer that suppresses reflection. That is, the antireflection layer may be an antireflection layer disposed to lower the reflectance of light than the reflectance before the antireflection layer is disposed.
  • the area where the transparent insulating layer and the non-conductive liquid contact each other may be greater than or equal to the area where the third plate and the transparent insulating layer contact each other.
  • the material of the black resin mentioned in FIGS. 13 to 15 may be a carbon nano tube (CNT) and / or a polyamide.
  • the black resin may be included in the liquid lens by a sputtering process, an E-beam process, and / or a chemical vapor deposition (CVD) process.
  • the camera module may include a lens assembly including a liquid lens, an infrared cut filter (not shown), a printed circuit board (not shown), an image sensor (not shown), and a controller (not shown). However, at least one of the infrared cut filter and the controller may be omitted or changed in the camera module.
  • the infrared filter may block the light of the infrared region from being incident on the image sensor.
  • An infrared filter may be disposed between the lens assembly and the image sensor.
  • the infrared filter may be an infrared absorption filter or an infrared reflecting filter.
  • the infrared filter may be formed by coating or depositing on one surface of the liquid lens without a separate arrangement.
  • the upper surface of the printed circuit board and the liquid lens may be electrically connected.
  • An image sensor may be disposed on the printed circuit board.
  • the printed circuit board may be electrically connected to the image sensor.
  • a holder member may be disposed between the printed circuit board and the lens assembly. In this case, the holder member may accommodate the image sensor inside.
  • the printed circuit board may supply power (current or voltage) to the liquid lens.
  • a control unit for controlling the liquid lens may be disposed on the printed circuit board.
  • the optical device is any one of a mobile phone, a mobile phone, a smart phone, a portable smart device, a digital camera, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP) and a navigation device.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • the type of the optical device is not limited thereto, and any device for capturing an image or a picture may be referred to as an optical device.
  • the optical device may include a main body (not shown), a camera module, and a display unit (not shown). However, any one or more of the main body, the camera module, and the display unit may be omitted or changed in the optical apparatus.
  • the liquid lens, the camera module and the optical device may be a mobile phone, a mobile phone, a smart phone, a portable smart device, a digital camera, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a PMP. (Portable Multimedia Player) and navigation.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP Portable Multimedia Player

Abstract

실시 예에 따른 액체 렌즈는, 전도성 액체와 비전도성 액체가 배치되고 경사면을 가지는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트와, 경사면에 배치되는 제1 전극과, 제1 플레이트 위에 배치되는 제2 전극 및 제1 전극과 전도성 액체 사이에 배치되는 블랙 절연층을 포함하고, 전도성 액체 및 비전도성 액체가 이루는 계면은 블랙 절연층의 일면을 따라 움직인다.

Description

액체 렌즈
실시 예는 초점 거리(Focal Length/Distance)가 변하는 렌즈에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 전기 에너지를 이용하여 초점 거리를 조정할 수 있는 액체 렌즈, 카메라 모듈 및 광학기기에 관한 것이다.
휴대용 장치의 사용자는 고해상도를 가지며 크기가 작고 다양한 촬영 기능(광학 줌 기능(zoom-in/zoom-out), 오토포커싱(Auto-Focusing, AF) 기능, 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(Optical Image Stabilizer, OIS) 기능 등)을 가지는 광학 기기를 원하고 있다. 이러한 촬영 기능은 여러 개의 렌즈를 조합해서 직접 렌즈를 움직이는 방법을 통해 구현될 수 있으나, 렌즈의 수를 증가시킬 경우 광학 기기의 크기가 커질 수 있다. 오토 포커스와 손떨림 보정 기능은, 렌즈 홀더에 고정되어 광축이 정렬된 여러 개의 렌즈 모듈이, 광축 또는 광축의 수직 방향으로 이동하거나 틸팅(Tilting)하여 수행되고, 렌즈 모듈을 구동시키기 위해 별도의 렌즈 구동 장치가 사용된다. 그러나 렌즈 구동 장치는 전력 소모가 높으며, 이를 보호하기 위해 서 카메라 모듈과 별도로 커버 글라스를 추가하여야 하는바 전체 두께가 두꺼워 진다.
따라서 두 가지 액체의 계면의 곡률을 전기적으로 조절하여 오토 포커스와 손떨림 보정 기능을 수행하는 액체 렌즈에 대한 연구가 이루어지고 있다.
제1 실시 예는 가공상 어려움이 있는 글래스를 비롯한 구성들의 개수를 줄일 수 있는 액체 렌즈, 카메라 모듈 및 광학기기를 제공하기 위한 것이다.
제2 실시 예는 렌즈 특성을 저하시키는 고스트(ghost) 또는 플레어(flare) 현상을 방지할 수 있는 액체 렌즈, 카메라 모듈 및 광학 기기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 액체 렌즈는, 전도성 액체와 비전도성 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트 상부에 배치되는 제1전극; 상기 제1전극의 상부에 배치되는 절연층; 상기 절연층 상부에 배치되는 제2전극; 상기 제2전극 상부에 배치되고 상기 제1 플레이트와 결합되는 제2 플레이트; 상기 제1 플레이트와 제2 플레이트 사이에 배치되고 상기 제1전극 및 제2전극과 전기적으로 연결되는 제1 기판;을 포함하고, 상기 제1전극은 상기 제1 기판의 하부와 연결되고, 상기 제2전극은 상기 제1 기판의 상부와 연결될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 캐비티의 측벽은 기 설정된 경사면을 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 전극은 상기 경사면에 배치되는 복수의 전극섹터를 포함하고, 상기 제2 전극은 적어도 일부가 상기 비전도성 액체와 접촉하는 하나 이상의 전극섹터를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 기판의 두께는 상기 절연층의 두께보다 작을 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제 1 기판의 두께는 25~200 μm일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 절연층은 상기 제1 기판과 서로 겹쳐지지 않도록 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 상기 액체 렌즈를 통해 광이 통과하는 광 경로에는 배치되지 않을 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 전극은 상기 제1 플레이트의 상부에 메탈 증착으로 배치되고,
상기 제2 전극은 상기 제2 플레이트의 하부에 메탈 증착으로 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 각각 상기 제1 기판과 본딩 공정으로 접합될 수 있다.
다른 실시예에 따른 액체 렌즈는, 기 설정된 경사면을 가지는 개구 영역을 포함하는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트의 상부에 배치되는 제2 플레이트; 상기 제1 플레이트, 상기 제2플레이트, 및 상기 개구 영역에 의해 결정되는 캐비티(cavity)에 충진된 전도성 액체 및 비전도성 액체; 및 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이에 배치되는 제1 전극 및 제2 전극;을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈은, 상부와 하부가 개방되어 형성된 하우징; 상기 하우징 내부에 수용되는 액체렌즈; 상기 액체렌즈 상부에 배치되는 제1렌즈부; 상기 액체렌즈의 하부에 배치되는 제2렌즈부; 상기 제2렌즈부 하부에 배치되고 이미지센서가 실장되는 센서기판; 및 상기 액체렌즈와 상기 센서기판을 전기적으로 연결하는 제1기판;을 포함하며, 상기 제1기판은 상기 액체렌즈의 제1 플레이트와 제2 플레이트 사이에 배치되고 상기 액체 렌즈의 제1 전극과 제2 전극에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 액체 렌즈는, 내부에 경사면을 포함하는 제1 플레이트; 상기 경사면에 배치되는 전도성 액체와 비전도성 액체; 상기 경사면에 배치되는 제1 전극; 상기 제1 플레이트의 상부에 배치되는 제2 전극; 및 상기 제1 전극의 상부에 배치되는 블랙 절연층;을 포함하고, 상기 전도성 액체 및 비전도성 액체가 이루는 계면이 상기 경사면에 배치된 상기 블랙 절연층을 따라 움직일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 블랙 절연층은, 상기 비전도성 액체 하부의 개구면과오버랩되지 않도록 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 블랙 절연층은, 상기 계면을 제어하기 위한 전기 신호를 전달하는 상기 제1전극 또는 제2전극과 접촉하여 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제3 플레이트와 상기 비전도성 액체 사이에 배치되는 투명 절연층을 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 투명 절연층과 상기 블랙절연층의 두께는 서로 같을 수 있다.
실시예에 따라, 상기 블랙 절연층은, 상기 제1 플레이트의 하부 또는 상부를 따라 연장되어 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 블랙 절연층은, 흑연 코팅 또는 소마 필름 또는 블랙레진을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 액체 렌즈는, 기 설정된 경사면을 가지는 개구영역을 포함하는 제1 플레이트; 상기 경사면에 배치되는 전도성 액체와 비전도성 액체; 상기 경사면에 배치되는 제1 전극; 상기 제1 플레이트의 상부에 배치되는 제2 전극; 상기 제1 전극 하부에 배치되는 제3 플레이트; 상기 제2 전극 상부에 배치되는 제2 플레이트; 상기 제1 전극의 상부에 배치되는 절연층; 및 상기 절연층 상부에 배치되는 반사방지층을 포함하고, 상기 반사방지층은, 상기 경사면을 따라 상기 전도성 액체와 비전도성 액체가 이루는 계면이 형성되는 위치에 배치되어 상기 경사면에 의한 반사를 방지할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈은, 상기 액체 렌즈; 상기 액체 렌즈를 통해 전달되는 광을 전기 신호로 변환하는 이미지 센서; 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 통해 전달되어 상기 계면을 제어하기 위한 전기 신호를 생성하는 제어 회로를 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
제1 실시 예에 따른 액체 렌즈, 카메라 모듈 및 광학기기에 의하면, 액체 렌즈의 성능을 저하시키지 않으면서도 가공상 어려움이 있는 글래스와 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)의 개수를 줄여 제조 단가를 줄이고 불필요한 공정을 단순화할 수 있다.
제2 실시 예에 따른 액체 렌즈, 카메라 모듈 및 광학 기기에 의하면, 액체 렌즈의 FOV(Field Of View)에 영향을 주지 않으면서 서로 다른 성질을 갖는 액체들 사이의 계면과 개구 영역의 경사면에서의 광 반사에 의한 고스트 및 플레어 현상을 방지할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 제1 및 제2 실시 예에 의한 카메라 모듈의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 2는 제1 및 제2 실시 예에 의한 카메라 모듈에 포함된 렌즈 어셈블리의 예를 설명한다.
도 3은 제1 및 제2 실시 예에 의한 카메라 모듈에서 구동 전압에 대응하여 계면이 조정되는 렌즈를 설명한다.
도 4는 제1 실시 예에 따른 액체 렌즈를 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 10은 제1 실시 예에 따른 액체 렌즈를 제조하기 위한 방법의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 11은 제1 실시예에 따른 액체 렌즈가 갖는 특징을 비교 예와 비교하여 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 액체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리에서 발생할 수 있는 현상에 대해 설명하는 도면이다.
도 13은 제2-1 실시예에 따른 액체 렌즈를 나타낸 도면이다.
도 14는 제2-2 실시예에 따른 액체 렌즈를 나타낸 도면이다.
도 15는 제2-3 실시예에 따른 액체 렌즈를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시 예를 상세히 설명한다. 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 또한, 실시 예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시 예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.
본 명세서에서 동일한 부재 번호를 갖는 것으로 표시된 구성들은 서로 동일한 구조, 기능 및 재질을 가질 수 있다.
제1 실시 예
도 1은 일 실시예에 따른 카메라모듈(10)의 예를 설명한다.
도 1을 참조하면, 카메라모듈(10)은 액체 렌즈 및 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(22), 제어회로(24) 및 이미지센서(26)를 포함할 수 있다.
액체렌즈는 적어도 하나 이상의 전극섹터를 포함하는 공통 전극과 복수의 전극섹터를 포함하는 개별 전극 사이에 인가되는 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되며, 제어회로(24)는 액체 렌즈에 구동 전압을 공급 또는 전달 하기 위한 신호를 전달한다. 이미지센서(26)는 렌즈 어셈블리(22)에 정렬되며 렌즈 어셈블리(22)를 통해 전달되는 광을 전기신호로 변환할 수 있다.
카메라모듈(10)은 하나의 인쇄회로기판(PCB) 상에 배치된 복수의 회로(24, 26)와 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(22)를 포함할 수 있으나, 이는 하나의 예에 불과할 뿐 발명의 범위를 한정하지 않는다. 제어 회로(24)의 구성은 광학 기기에 요구되는 사양에 따라 다르게 설계될 수 있다.
특히, 렌즈 어셈블리(22)에 인가되는 동작 전압의 크기를 줄이기 위해, 제어회로(24)는 하나의 칩(single chip)으로 구현할 수 있다. 이를 통해, 휴대용 장치에 탑재되는 광학 기기의 크기를 더욱 줄일 수 있다.
도 2는 카메라모듈(10)에 포함된 렌즈 어셈블리(22)의 예를 설명한다.
도 2를 참조하면, 렌즈 어셈블리(22)는 제1 렌즈부(100), 제2 렌즈부(200), 액체 렌즈(또는, 액체 렌즈부)(300), 홀더(400) 및 연결부(450)를 포함할 수 있다. 도시된 렌즈 어셈블리(22)의 구조는 하나의 예에 불과하며, 광학 기기에 요구되는 사양에 따라 렌즈 어셈블리(22)의 구조는 달라질 수 있다. 예를 들어, 도시된 예에서는 액체 렌즈(300)가 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(200) 사이에 위치하고 있으나, 다른 예에서는 액체 렌즈(300)가 제1 렌즈부(100)보다 상부(전면)에 위치할 수도 있고, 액체 렌즈(300)가 제3 렌즈부(200)보다 하부(후면)에 위치할 수도 있으며, 제2 렌즈부(200)가 생략될 수도 있다.
도 2에 도시된 액체 렌즈(300)는 캐비티가 넓게 형성된 부분이 이미지 센서 쪽을 향하고 캐비티가 좁게 형성된 부분이 상부(전면)을 향하도록 배치되어 있으나, 액체 렌즈(300)가 제1 렌즈부(100)보다 상부(전면)에 배치되는 경우 액체 렌즈(300)는 도 2에 도시된 방향과 다르게 상하가 뒤집혀서 배치될 수 있다.
제1 렌즈부(100)는 렌즈 어셈블리(22)의 전방에 배치되고, 렌즈 어셈블리(22)의 외부로부터 광이 입사하는 구성이다. 제1 렌즈부(100)는 적어도 하나의 렌즈로 구성될 수 있고, 또는 2개 이상의 복수의 렌즈들이 중심축(PL)을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.
제1 렌즈부(100) 및 제2 렌즈부(200)는 홀더(400)에 장착될 수 있다. 이때, 홀더(400)에는 관통공이 형성되고, 관통공에 제1 렌즈부(100) 및 제2 렌즈부(200)가 배치될 수 있다. 또한, 홀더(400)에 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(200)가 배치되는 사이 공간에는 액체 렌즈(300)가 삽입될 수 있다.
한편, 제1 렌즈부(100)는 노출렌즈(110)를 포함할 수 있다. 또한 노출렌즈(110)는 홀더(400) 외부로 돌출될 수 있다. 노출렌즈(110)의 경우 외부에 노출됨으로 인해 렌즈표면이 손상될 수 있다. 만약 렌즈표면이 손상될 경우, 카메라모듈(10)에서 촬영되는 이미지의 화질이 저하될 수 있다. 노출렌즈(110)의 표면손상을 방지, 억제하기 위해, 커버 글래스를 배치시키거나 코팅층을 형성하거나 노출렌즈(110)가 표면손상을 방지하기 위한 내마모성 재질로 구성하는 방법 등을 적용할 수 있다.
제2 렌즈부(200)는 제1 렌즈부(100) 및 액체 렌즈(300)의 후방에 배치되고, 외부로부터 제1 렌즈부(100)로 입사하는 광은 액체 렌즈(300)를 통과하여 제2 렌즈부(200)로 입사할 수 있다. 제2 렌즈부(200)는 제1 렌즈부(100)와 이격되어 홀더(400)에 형성되는 관통공에 배치될 수 있다.
한편, 제2 렌즈부(200)는 적어도 하나의 렌즈로 구성될 수 있고, 2개 이상의 복수의 렌즈들이 포함되는 경우 중심축(PL)을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.
액체 렌즈(300)는 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(200) 사이에 배치되고, 홀더(400)의 삽입구(410)에 삽입될 수 있다. 액체 렌즈(300) 역시, 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(200)와 마찬가지로 중심축(PL)을 기준으로 정렬될 수 있다.
액체 렌즈(300)에는 렌즈영역(310)이 포함될 수 있다. 렌즈영역(310)은 제1 렌즈부(100)를 통과한 광이 투과하는 부위이고, 적어도 일부에 액체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 렌즈영역(310)에는 두 가지 종류 즉, 도전성 액체와 비도전성 액체가 함께 포함될 수 있고, 도전성 액체와 비도전성 액체는 서로 섞이지 않고 경계면을 이룰 수 있다. 연결부(450)를 통해 인가되는 구동 전압에 의해 도전성 액체와 비도전성 액체의 경계면이 변형되어 액체 렌즈(300)에서 액체 렌즈의 곡률 및/또는 초점거리가 변경될 수 있다. 이러한 경계면의 변형, 곡률변경이 제어되면, 액체 렌즈(300)와 이를 포함하는 렌즈 어셈블리(22) 및 카메라모듈(10)은 광학 줌 기능, 오토포커싱(Auto-Focusing; AF) 기능, 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(Optical Image Stabilizer, OIS) 기능 등을 수행할 수 있다.
연결부(450)는 액체 렌즈(300)와 제어회로(24) 간의 전기적 연결을 위한 메탈 플레이트(metal plate), 제1 기판, 와이어(wire) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 3은 구동 전압에 대응하여 계면이 조정되는 액체 렌즈를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 3(a) 및 도 3(b)는 렌즈 어셈블리(22, 도 2 참조)에 포함된 액체 렌즈(28)의 예시적인 사시도를 나타내고, 도 3(c)는 액체 렌즈(28)의 개략적인 등가회로를 설명한다.
먼저 도 3(a) 및 도 3(b를 참조하면, 구동 전압에 대응하여 계면이 조정되는 액체 렌즈(28)는 동일한 각 거리를 가지고 4개의 서로 다른 방향에 배치된 개별 전극(L1, L2, L3, L4)을 통해서 구동 전압을 인가 받을 수 있다. 개별 전극(L1, L2, L3, L4)을 통해서 구동 전압이 인가되면 렌즈영역(310)에 배치된 도전성 액체와 비도전성 액체의 경계면이 변형될 수 있다. 도전성 액체와 비도전성 액체의 경계면의 변형의 정도 및 형태는 AF 기능 또는 OIS 기능을 구현하기 위해, 제어회로(24)에 의해 제어될 수 있다.
또한, 도 3(c)를 참조하면, 렌즈(28)는 일측이 서로 다른 개별 전극(L1, L2, L3, L4)으로부터 구동 전압을 인가 받고, 다른 일측이 공통 전극(C0)과 연결된 복수의 캐패시터(30)로 설명될 수 있다.
실시 예에서는 개별 전극의 전극섹터가 4개인 것을 예로 들어 설명하나, 실시 예의 범위는 이에 한정되지 않는다.
도 4는 일 실시 예에 의한 액체 렌즈(300A)의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 액체 렌즈(300A)는 도 2 또는 도 3에 도시된 액체 렌즈(300)의 일 실시 에에 의한 단면도를 나타낸다.
액체 렌즈(300A)는 제1 플레이트(41), 제2 플레이트(42), 전도성 액체(43), 비전도성 액체(44), 제1 전극(45), 제2 전극(46) 또는 절연층(47) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 추가로 및 제1 기판(48)을 더 포함할 수 있다.
제1 플레이트(41)는 투명한 재질로 구성될 수 있고, 제1 렌즈부(100, 도 2 참조)를 통과한 광을 액체 렌즈(300A)에서 먼저 받아들이는 구성이다. 본 명세서에서는 액체 렌즈(300A)가 도 2의 렌즈 어셈블리(22)에 포함되는 액체 렌즈(300, 28)임을 전제로 설명하나(도 2의 상부와 도 4의 상부는 서로 반대임), 이와 달리 제1 플레이트(41)가 액체 렌즈(300A)에서 가장 나중에 광을 받아들이도록 렌즈 어셈블리(22) 내에 장착될 수도 있다.
제1 플레이트(41)는 기 설정된 경사면(예컨대, 약 50°내지 70° 또는 약 55°내지 65°의 각도를 가지는 경사면)을 가지는 개구영역을 포함하며, 개구영역은 개구영역의 상부 개구면의 넓이가 개구영역의 하부 개구면의 넓이보다 넓은 원뿔대의 모양을 가질 수 있다.
제2 플레이트(42)는 투명한 재질로 구성될 수 있고, 제1 플레이트(41), 비전도성 액체(44) 및 전도성 액체(43)을 통과한 광을 받아들이는 구성이다.
제1 플레이트(41)와 제2 플레이트(42)는 액체 렌즈(300A) 내 서로 다른 성질의 두 액체를 충진 또는 수용 또는 배치할 수 있는 공간인 캐비티(cavity)를 제공하는 하우징 구조물이다. 제1 플레이트(41)와 제2 플레이트(42)는 광 신호가 통과하는 영역을 포함하고 있어 투명도가 높은 유리(glass)와 같은 재질로 형성될 수 있다. 공정의 편의상 동일한 재질을 사용하여 접합하는 경우 캐비티를 채운 액체가 흘러나오는 것을 방지하기 용이하기 때문에 제1 플레이트(41)와 제2 플레이트(42)는 서로 동일한 재질을 포함할 수 있다.
전도성 액체(43)와 비전도성 액체(44)는 개구영역에 의해 결정되는 캐비티내에 충진 또는 배치될 수 있다. 즉, 캐비티에는 전도성 액체(43)와 비전도성 액체(44)가 충진 또는 배치될 수 있으며, 전도성 액체(43)와 비전도성 액체(44) 사이에는 계면이 형성될 수 있다.
전도성 액체(43)와 비전도성 액체(44)가 이루는 계면은 곡률, 굴곡, 경사도, 형상 등이 변하면서 액체 렌즈(300A)의 초점 거리 또는 형상이 조정될 수 있다. 계면을 통해 광 신호가 통과될 수 있는 영역이 도 3에서 설명한 렌즈영역(310)과 대응될 수 있다.
전도성 액체(43)는 에틸렌 글리콜(ethylene glycol) 또는 브로민화나트륨(NaBr) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 또한 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)과 브로민화나트륨(NaBr)이 혼합되어 형성될 수 있고, 비전도성 액체(44)는 페닐(phenyl) 계열의 실리콘 오일을 포함할 수 있다.
제1 전극(45)과 제2 전극(46)은 전도성 액체(43)와 비전도성 액체(44)가 이루는 계면을 제어하기 위한 제어 회로(24, 도 1 참조)로부터 수신되는 전기 신호를 인가하는 기능을 수행할 수 있다.
도 3에서 설명한 바와 같이, 제1 플레이트(41)의 상부 및 제2 플레이트(42)의 하부에는 각각 개별 전극(L1, L2, L3, L4)과 공통 전극(C0)을 형성하기 위한 전극 및/또는 전극 패턴이 포함될 수 있으며, 제1 전극(45)과 제2 전극(46)은 각각 이에 해당된다. 도 4에는 제1 전극(45)과 제2 전극(46)이 단순화되어 도시되어 있으나, 제2 전극(46)은 제1 기판(48)의 공통 전극(C0)에 공통 전압(예를 들어, 그라운드 전압)을 공급하기 위한 단자가, 개구영역의 경사면을 감싸도록 배치되는 공통 전극(C0)에 전기적으로 연결될 수 있도록 하는 패턴으로 구현될 수 있다. 또한, 공통 전극(C0)은 전도성 액체(43)에 접촉되도록 노출될 수 있다.
제1 전극(45)은 제1 기판(48)의 개별 전극(L1, L2, L3, L4) 각각에 구동 전압을 공급하기 위한 단자들이, 동일한 각 거리를 가지고 4개의 서로 다른 방향에 배치된 개별 전극(L1, L2, L3, L4)에 전기적으로 연결될 수 있도록 하는 패턴으로 구현될 수 있다.
제1 전극(45)은 제2 전극(46)과 달리 전도성을 갖는 전도성 액체(43)의 전기분해를 방지하기 위해 전도성 액체(43) 및 비전도성 액체(44)와 절연층(48)을 통해 전기적으로 분리될 수 있다.
제1 전극(45)과 제2 전극(46)은 크롬(Cr)을 포함할 수 있다. 크로뮴(chromium) 또는 크롬(Chrom)은 은색의 광택이 있는 단단한 전이 금속으로, 부서지기 쉬우며 잘 변색되지 않고 녹는점이 높은 것이 특징이다. 하지만, 크로뮴을 포함한 합금은 부식에 강하고 단단하기 때문에 다른 금속과 합금한 형태로 사용될 수 있다. 특히, 크롬(Cr)은 부식과 변색이 적기 때문에, 캐비티를 채우는 전도성 액체에도 강한 특징이 있다.
제1 전극(45)은 제1 플레이트(41)의 일면에 배치될 수 있으며, 제1 전극(45)은 캐비티의 경사면과 제1 플레이트(41)의 상면에 배치될 수 있다. 제2 전극(46)은 제2 플레이트(42)의 일면에 배치될 수 있으며, 제2 전극(46)은 캐비티의 내면 적어도 일부와 제2 플레이트(42)의 하면에 배치될 수 있다.
절연층(47)은 제1 전극(45)을, 전도성 액체(43) 및 비전도성 액체(44)와 전기적으로 절연시키기 위한 구성이다. 예를 들어, 절연층(47)은 파릴렌 C(parylene C)를 포함할 수 있으며, 코팅, 증착, 도금 등의 방법으로 구현될 수 있다.
절연층(47)은 전도성 액체(43) 및 비전도성 액체(44)와 맞닿을 수 있는 경사면에 배치될 수 있으며, 추가로 제1 플레이트(41)의 상부 및/또는 비전도성 액체(44)의 하부에도 배치될 수 있다. 다만, 제1 기판(48)이 제1 플레이트(41)와 제2 플레이트(42)의 사이에 삽입될 수 있는 공간에는 절연층(47)이 배치되지 않을 수 있다. 또한, 제1 기판(48)과 절연층(47)은 서로 겹쳐지지 않을 수 있다.
제1 기판(48)은 제어 회로(도 1의 24)의 전압 드라이버(미도시)로부터 구동 전압을 제공받아, 액체 렌즈(300A)에 구동 전압을 제공할 수 있는 구동 전압 제공부(미도시)를 포함할 수 있다. 구동 전압은 4개의 개별 전극에 대응하는 아날로그 전압과 1개의 공통 전극에 대응하는 아날로그 전압을 포함한다. 구동 전압 제공부는 제어 회로(24)와 렌즈 어셈블리(22) 간의 단자 연결로 인한 손실을 보상하기 위한 전압 조정 회로 또는 노이즈 제거 회로를 포함할 수도 있고, 또는 구동 전압을 바이패스(bypass)할 수도 있다. 제1 기판(48)은 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)일 수 있으나, 실시 예의 범위는 이에 한정되지 않는다.
제1 기판(48)은 제1 플레이트(41)와 제2 플레이트(42) 사이에서 제1 플레이트(41)와 제2 플레이트(42)에 겹쳐지도록(overlapped) 삽입되며, 제2 전극(46)에 포함된 1개의 공통 전극(C0) 및 제1 전극(45)에 포함된 4개의 개별 전극(L1, L2, L3, L4)과 전기적으로 연결되어, 구동 전압을 공급할 수 있다.
제1 기판(48)은 스티프너(stiffner)를 추가로 포함할 수도 있다. 스티프너는 제1 플레이트(41) 또는 제2 플레이트(42) 중 적어도 하나와 결합되는 부분 중 적어도 일부에 배치되거나, 또는 제1 전극(45) 또는 제2 전극(46) 중 적어도 하나와 중첩되지 않는 부분 중 적어도 일부에 배치될 수 있다. 또한, 본딩이 제거되거나 제1 플레이트(41) 또는 제2 플레이트(42)의 파손을 막기 위해, 보강 물질이 제1 플레이트(41) 또는 제2 플레이트(42)의 해당 영역에 미리 채워지거나, 또는 제1 기판(48) 중 구부려지는 영역을 얇게 구성할 수 있다.
도 5 내지 도 10은 일 실시예에 따른 액체 렌즈를 제조하기 위한 방법의 일 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, S10 단계에서 제1 플레이트(41)와 제2 플레이트(42)가 각각 기 설정된 캐비티가 제공될 수 있도록 하기 위한 형상으로 가공될 수 있다. 제1 플레이트(41)와 제2 플레이트(42) 각각은 광투과성이 높은 글래스 재질로 구현될 수 있으나, 실시 예의 범위는 이에 한정되지 않는다. 글래스 재질로 할 경우, 광의 반사 내지 굴절이 발생하지 않도록 할 수 있다. 제1 플레이트(41)의 전체 두께는 제2 플레이트(42)의 전체 두께보다 두껍게 형성될 수 있다. 제1 플레이트(41)의 전체 두께는 제2 플레이트(42)의 전체 두께의 1.5배 내지 3배 사이의 범위로 할 수 있다. 예를 들어, 제1 플레이트(41)와 제2 플레이트(42)를 합친 전체 두께는 약 1㎜ 이하이고, 제1 플레이트(41)와 제2 플레이트(42) 각각의 두께는 약 0.7㎜ 이하와 약 0.3㎜ 이하일 수 있다.
도 6을 참조하면, S20 단계에서 제1 플레이트(41)와 제2 플레이트(42) 각각의 일면에 제1 전극(45)과 제2 전극(46)의 배치를 위한 증착, 도금 또는 코팅 공정이 수행될 수 있다. 제1 플레이트(41)와 제2 플레이트(42) 각각의 일면에만 전극 형성을 위한 증착, 도금 또는 코팅 공정이 수행되는 바, 양면에 전극을 형성하기 위한 공정이 필요하지 않게 된다.
만일, 글래스 층의 양면에 전극을 형성하여야 할 경우에는 일 면에 먼저 전극 형성을 위한 증착, 도금 또는 코팅 공정이 수행되고, 이후 다른 면에 전극 형성을 위한 증착, 도금 또는 코팅 공정이 수행된다. 이때, 다른 면에 전극 형성 시 일 면에 장비에 의한 스크레치(scretch)가 발생될 가능성이 높고 글래스 층의 양면에 형성된 전극은 서로 전기적으로 연결되어야 하는데 이러한 공정 역시 난이도가 높고 스크레치에 취약해질 수 있다. 이러한 스크레치는 정상적인 구동 전압 공급을 방해하여 액체 렌즈의 구동 성능을 저하시킬 수 있는 요인이 된다.
그러나, 본 실시 예에 따른 액체 렌즈(300A)에 의하면 제1 플레이트(41)와 제2 플레이트(42) 각각의 단면에만 전극 형성을 위한 증착, 도금 또는 코팅 공정이 수행되므로, 전극에 대한 스크레치를 발생시킬 수 있는 양면에 전극을 형성하기 위한 공정을 수행하지 않을 수 있다.
도 7을 참조하면, S30 단계에서 광 경로에 해당하는 영역에 광 반사 내지 광 굴절을 일으키는 제1 전극(45) 및 제2 전극(46)이 위치하지 않도록 하고, 제1 기판(48)으로부터 공급되는 구동 전압이 개별 전극(L1, L2, L3, L4) 및 공통 전극(C0)에 전달될 수 있도록 메탈 패터닝(metal patterning) 공정이 수행될 수 있다.
도 8을 참조하면, S40 단계에서 절연층(47)을 배치시키는 절연 코팅이 수행될 수 있다. 절연층(47)은 전도성 액체(43) 및 비전도성 액체(44)가 배치되는 경사면과 접촉하도록 배치될 수 있다. 추가적으로, 절연층(47)은 제1 플레이트(41)의 상부에 배치될 수 있다. 추가적으로, 절연층(47)은 비전도성 액체(44)의 하부에 배치될 수 있다. 다만, 제1 기판(48)이 제1 플레이트(41)와 제2 플레이트(42)의 사이에 삽입되는 공간에는 절연층(47)이 코팅되지 않을 수 있다.
도 9를 참조하면, S50 단계에서 제1 기판(48)이 제1 전극(45)에 본딩(bonding) 공정을 통해 접합 및 고정될 수 있다. 본딩 공정을 통해 제1 기판(48)의 하부 단자와 제1 전극(45)은 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 기판(48)의 두께는 약 25㎛ 내지 200㎛ 일 수 있고, 절연층(47)의 두께는 본딩 공정을 고려해 제1 기판(48)의 두께보다 두껍거나 얇게 정해질 수 있으며, 동일한 두께로 할 수도 있다. 절연층(47)의 두께는 약 0.5㎛ 내지 250㎛ 일 수 있다. 제2 전극(46)은 절연층(47)과 이격하여 배치될 수도 있다.
한편, 제1 기판(48)은 도 10의 S60 단계가 완료된 뒤, 제어 회로(24)와의 연결 및 커버 하우징과의 결합을 위해 구부려질 수 있다.
도 10을 참조하면, S60 단계에서 제1 기판(48)까지 접합된 제1 플레이트(41)의 개구 영역에 미리 정해진 부피의 비전도성 액체(44)가 주입된 후, 제2 전극(46), 절연층(47)과 제1 기판(48) 간의 본딩 공정 및 캐비티가 전부 채워지도록 전도성 액체(43)를 주입하는 공정이 동시에 또는 순차적으로 수행될 수 있다.
제1 기판(48)의 상부 단자는 제2 전극(46)에 본딩되고, 제1 기판(48)의 하부 단자는 제1 전극(45)에 본딩될 수 있다, 또한, 글래스 재질의 제1 플레이트(41) 또는 제2 플레이트(42)와 제1 기판(48) 간의 ACF(anisotropic conductive film bonding) 본딩을 할 수도 있다.
도 11은 실시 예에 따른 액체 렌즈가 갖는 특징을 비교 예와 비교하여 설명하기 위한 도면이다.
도 11의 (a)를 참조하면, 비교 예에 따른 액체 렌즈(1100)의 상부에서 바라본 도면 및 모서리 중 어느 하나(C1)에 대한 단면이 도시되어 있다.
액체 렌즈(1100)의 상부에 위치하는 제2 플레이트(제2 플레이트(42)에 대응함)의 각 모서리에는 제2 기판(제1 기판(48)에 대응함)와의 연결을 위해 전극을 노출시키기 위한 노출부가 배치될 수 있다. 이러한 노출부의 형성을 위해서는 글래스 재질로 형성된 제2 플레이트를 식각하기 위한 글래스 식각 공정이 필요한데, 식각 공정 시에 제2 플레이트가 의도치 않게 파손되는 확률이 높다.
아래의 모서리 중 어느 하나(C1)에 대한 단면에서 글래스 재질로 구현되는 제1 플레이트(13), 제2 플레이트(11) 및 제3 층(12)은 순차적으로 적층되어 있으며, 제2 플레이트(11)의 양면에 개별 전극 및 공통 전극에 전압을 공급하기 위한 전극층이 메탈 패터닝되어 있다. 따라서, 앞서 설명한 바와 같이 제1 플레이트(13)와 제2 플레이트(11)의 일부는 전극의 노출을 위한 노출부가 형성되어야 하고(글래스 식각 공정의 필요), 제3 층(12)의 상부에 연결되는 제2 기판(14) 및 제3 층(12)의 하부에 연결되는 제3 기판(15) 즉 2개의 FPCB가 필요하게 된다.
도 11의 (b)를 참조하면, 실시 예에 따른 액체 렌즈(1200)의 상부에서 바라본 도면 및 모서리 중 어느 하나(C2)에 대한 단면이 도시되어 있다. 여기서, 액체 렌즈(1200)는 도 4의 액체 렌즈(300A)에 해당한다.
액체 렌즈(1200)의 상부에 위치하는 제2 플레이트(42)의 각 모서리에는 도 11(a)에 도시된 액체 렌즈(1100)와는 달리 제1 기판(48)과의 연결을 위해 전극을 노출시키기 위한 노출부가 배치될 필요가 없으며, 이를 위한 글래스 식각 공정이 필요하지 않게 된다.
아래의 모서리 중 어느 하나(C2)에 대한 단면에서 글래스 재질로 구현되는 제1 플레이트(22) 및 제2 플레이트(21)는 순차적으로 적층되어 있으며, 제1 플레이트(22)의 상부 및 제2 플레이트(21)의 하부에 각각 개별 전극 및 공통 전극에 전압을 공급하기 위한 전극층이 메탈 패터닝되어 있다. 따라서, 액체 렌즈(1200)는 제1 플레이트(22) 및 제2 플레이트(21) 사이에 제1 기판(23)이 삽입되는 형태로 구현되며, 노출부 형성을 위한 글래스 식각 공정이 불필요하며, 삽입되는 1개의 제1 기판(23) 만이 필요하게 된다.
일 실시 예에 따른 액체 렌즈에 의하면, 글래스 수량 및 FPCB 수량을 절감할 수 있고, 글래스 식각 공정, 양면 메탈 증착, 도금 또는 코팅 공정, 글래스 간 접합 공정, ACF 접합 공정 등의 재료 손실의 위험성이 크고 난이도가 높은 공정들을 생략할 수 있어 액체 렌즈의 수율 상승 및 비용 절감이 이뤄질 수 있다.
일 실시 예에 따른 액체 렌즈는 전도성 액체(43)와 비전도성 액체(44)를 수용하는 캐비티가 형성된 제1 플레이트(41), 상기 제1 플레이트(41) 상부에 배치되는 제1 전극(45), 제1 전극(45)의 상부에 배치되는 절연층(47), 절연층(47) 상부에 배치되는 제2 전극(46), 제2 전극(46) 상부에 배치되고 제1 플레이트(41)와 결합되는 제2 플레이트(42), 제1 플레이트(41)와 제2 플레이트(42) 사이에 배치되고 제1 전극(45) 및 제2 전극(46)과 전기적으로 연결되는 제1 기판(41) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 제1 전극(45)은 제1 기판(48)의 하부와 연결되고, 제2 전극(46)은 제1 기판(48)의 상부와 연결될 수 있다. 여기서, 캐비티의 측벽은 기 설정된 경사면을 포함할 수 있다.
여기서, 제1 전극(45)은 경사면에 배치되는 복수의 전극 섹터를 포함하고, 제2 전극(46)은 적어도 일부가 전도성 액체(43)와 접촉하는 하나 이상의 전극 섹터를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 기판(48)의 두께는 절연층(47)의 두께보다 작을 수 있다.
여기서, 제 1 기판(48)의 두께는 25㎛ 내지 200㎛일 수 있다.
여기서, 절연층(47)은 제1 기판(48)과 서로 겹쳐지지 않도록 배치될 수 있다.
여기서, 제1 전극(45)과 제2 전극(46)은 액체 렌즈(300A)의 액체(43, 44)를 통해 광이 통과하는 광 경로에는 배치되지 않을 수 있다.
여기서, 제1 전극(45)은 제1 플레이트(41)의 상부에 메탈 증착, 도금 또는 코팅 중 어느 하나의 방법으로 배치되고, 제2 전극(46)은 제2 플레이트(42)의 하부에 메탈 증착, 도금 또는 코팅 중 어느 하나의 방법으로 배치될 수 있다.
여기서, 제1 전극(45)과 제2 전극(46)은 각각 제1 기판(48)과 본딩 공정으로 접합될 수 있다.
다른 실시에 따른 액체 렌즈(300A)는, 기 설정된 경사면을 가지는 개구 영역을 포함하는 제1 플레이트(41), 제1 플레이트(41)의 상부에 배치되는 제2 플레이트(42), 제1 플레이트(41)와 제2 플레이트(42)와 개구 영역에 의해 결정되는 캐비티(cavity)에 충진된 전도성 액체(43) 및 비전도성 액체(44), 및 제1 플레이트(41)와 제2 플레이트(42) 사이에 배치되는 제1 전극(45) 및 제2 전극(46) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 플레이트(41)와 제2 플레이트(42) 사이에서 제1 플레이트(41)와 제2 플레이트(42)에 겹쳐지도록 삽입되는 제1 기판(48)을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 카메라 모듈은, 상부와 하부가 개방되어 형성된 하우징, 하우징 내부에 수용되는 액체 렌즈(300, 300A); 액체 렌즈(300, 300A) 상부에 배치되는 제1 렌즈부(100), 액체 렌즈(300, 300A)의 하부에 배치되는 제2 렌즈부(200), 제2 렌즈부(200) 하부에 배치되고 이미지센서(26)가 실장되는 센서기판, 및 액체 렌즈(300, 300A)와 센서기판을 전기적으로 연결하는 제1 기판(48) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 제1 기판(48)은 액체 렌즈(300, 300A)의 제1 플레이트(41)와 제2 플레이트(42) 사이에 배치되고 액체 렌즈(300, 300A)의 제1 전극(45)과 제2 전극(46)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 실시 예
이하, 제2 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 전술한 제1 실시 예에 의한 도 1, 도 2 및 도 3은 제2 실시 예에도 적용될 수 있다. 또한, 특별히 반대되는 언급이 없는 한, 제1 실시 예의 특징은 제2 실시 예와 조합되고, 제2 실시 예의 특징은 제1 실시 예와 조합될 수 있다.
도 12는 액체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리에서 발생할 수 있는 현상에 대해 설명하는 도면이다.
도 12를 참조하면, 액체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(22)에서 광이 입사될 때, 광의 입사각에 따른 대략적인 광선 경로 및 이상 광량이 도시되어 있다.
광선 경로에는 고스트(ghost) 현상 또는 플레어(flare) 현상을 일으킬 수 있는 해당 입사각의 광이 예시적으로 도시되어 있다.
고스트 현상은 강한 빛이 렌즈로 직접 입사되면, 렌즈의 경통 등에 반사되어 촬영된 이미지에 잔상이 남아 번져 보이는 현상을 의미하며, 조리개의 둘레 모양을 따라 잔상이 형성되는 특징을 가진다.
플레어 현상은 렌즈로 입사되는 빛이 렌즈의 경통에 반사되거나 과도하게 밝은 피사체로 인한 난반사로 인해, 촬영된 이미지가 뿌옇게 보이는 현상을 의미한다.
고스트 현상 및 플레어 현상은 모두 렌즈의 경통에 빛이 반사되어 주로 발생하는 것으로, 렌즈 어셈블리(22)를 통해 촬영된 이미지의 품질을 매우 저하시킬 수 있다.
이상 광량은 렌즈 어셈블리(22)로 입사되는 광량 중 고스트 현상 또는 플레어 현상을 일으키는 광량의 비율을 의미하며, 전반적으로 입사각이 증가할수록 이상 광량이 높아짐을 알 수 있다. 물론, 사용자가 촬영 각도를 적절히 조정함으로써 고스트 현상 및 플레어 현상이 둔화될 수 있으나, 일부 각도에서 심화되는 고스트 현상 및 플레어 현상은 카메라 모듈(10)의 품질을 매우 저하시킬 수 있다.
도 13은 또 다른 실시 예(즉, 제2-1 실시 예)에 따른 액체 렌즈(500)를 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 액체 렌즈(500)는 도 3에 도시된 액체 렌즈(28)의 단면의 일 실시예를 나타낸다.
액체 렌즈(500)는 전도성 액체(52), 비전도성 액체(53), 플레이트, 전극부, 절연층(56), 및 반사 방지층(60)을 포함할 수 있다. 플레이트는 제1 플레이트(54)를 포함할 수 있으며, 추가로 제2 플레이트(57)와 제3 플레이트(51)를 더 포함할 수 있다. 전극부는 제1 전극(55-1) 및 제2 전극(55-2)을 포함할 수 있으며, 반사 방지층(60)은 블랙 절연층일 수 있다. 또한 반사 방지층(60)은 반사율을 낮추는 반사 저감층일 수 있다. 또는 반사 방지층(60)은 특정 범위의 파장에 해당하는 광에 대한 반사율을 특정 반사율 미만으로 낮출 수 있다. 예를 들어, 반사 방지층(60)은 가시광선에 해당하는 380㎚ 내지 800㎚의 파장을 갖는 광에 대한 반사율을 5% 또는 10% 미만으로 낮출 수 있다.
제3 플레이트(51)는 투명한 재질로 구성될 수 있고, 제1 렌즈부(100, 도 2 참조)를 통과한 광을 액체 렌즈(500)에서 먼저 받아들이는 구성이다. 본 명세서에서는 액체 렌즈(500)가 도 2의 렌즈 어셈블리(22)에 포함되는 액체 렌즈(28)임을 전제로 설명하나, 이와 달리 제3 플레이트(51)가 액체 렌즈(500)에서 가장 나중에 광을 받아들이도록 렌즈 어셈블리 내에 장착될 수도 있다. 제3 플레이트(51)는 제1 전극(55-1)의 하부에 배치될 수 있고, 제2 플레이트(57)는 제2 전극(55-2)의 상부에 배치될 수 있다.
전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53)는 제1 플레이트(54)의 개구영역에 의해 결정되는 캐비티(cavity) 내에 충진될 수 있다. 즉, 캐비티에는 서로 다른 성질의 전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53)가 충진될 수 있으며, 서로 다른 성질의 전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53) 사이에는 계면이 형성될 수 있다.
전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53)가 이루는 계면은 굴곡, 경사도 등이 변하면서 액체 렌즈(500)의 초점 거리 또는 형상이 조정될 수 있다. 계면을 통해 광 신호가 통과될 수 있는 영역이 도 3에서 설명한 렌즈영역(310)과 대응될 수 있다.
여기서, 전도성 액체(52)는 에틸렌 글리콜(ethylene glycol) 또는 브로민화나트륨(NaBr) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 또한 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)과 브로민화나트륨(NaBr)이 혼합되어 형성될 수 있고, 비전도성 액체(53)는 페닐(phenyl) 계열의 실리콘 오일을 포함할 수 있다.
제1 플레이트(54)는 제3 플레이트(51) 및 제2 플레이트(57) 사이에 위치하며 기 설정된 경사면(예컨대, 약 59°내지 61°의 각도를 가지는 경사면)을 가지는 개구영역을 포함할 수 있다. 즉, 제1 플레이트(54)는 내부에 경사면을 포함할 수 있고, 이러한 경사면에 전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53)가 배치될 수 있다. 제1 플레이트(54)는 액체 렌즈(500) 내 서로 다른 성질의 두 액체를 가두는 하우징 구조물이다. 제3 플레이트(51) 및 제2 플레이트(57)는 광 신호가 통과하는 영역을 포함하고 있어 투명도가 높은 유리(glass)와 같은 재질로 형성될 수 있고, 공정의 편의상(동일한 재질의 중간층을 사용하여 접합하는 경우 캐비티를 채운 액체가 흘러나오는 것을 방지하기 용이함) 제1 플레이트(54) 역시 유리와 같은 재질로 형성될 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 제1 플레이트(54)는 광 신호의 투과가 용이하지 않도록 불순물을 포함할 수도 있다.
제1 전극(55-1)과 제2 전극(55-2)은 전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53)가 이루는 계면을 제어하기 위한 제어 회로(24, 도 1 참조)로부터 수신되는 전기 신호를 인가하는 기능을 수행할 수 있다. 제1 전극(55-1)은 제1 플레이트(54)의 경사면에 배치될 수 있고, 제2 전극(55-2)은 제1 플레이트(54)의 상부에 배치될 수 있다.
도 3에서 설명한 바와 같이, 제3 플레이트(51) 및 제2 플레이트(57)와 인접한 제1 플레이트(54)의 양측에는 개별 전극(L1, L2, L3, L4)과 공통 전극(C0)을 형성하기 위한 전극 및/또는 전극 패턴이 포함될 수 있다. 제2 전극(55-2)은 전도성 액체(52)에 접촉하도록 배치되는 공통 전극이고 제1 전극(55-1)은 절연층(56)을 사이에 두고 전도성 액체(52)에 근접하도록 배치되는 개별 전극일 수 있다.
여기서, 제1 전극(55-1)과 제2 전극(55-2)은 크롬(Cr)을 포함할 수 있다. 크로뮴(chromium) 또는 크롬(Chrom)은 은색의 광택이 있는 단단한 전이 금속으로, 부서지기 쉬우며 잘 변색되지 않고 녹는점이 높은 것이 특징이다. 하지만, 크로뮴을 포함한 합금은 부식에 강하고 단단하기 때문에 다른 금속과 합금한 형태로 사용될 수 있다. 특히, 크롬(Cr)은 부식과 변색이 적기 때문에, 캐비티를 채우는 전도성 액체에도 강한 특징이 있다.
절연층(56)은 제1 전극(55-1)을, 전도성 액체(52) 및 비전도성 액체(53)와 물리적으로 절연시키기 위한 구성이다. 예를 들어, 절연층(56)은 파릴렌 C(parylene C)를 포함할 수 있으며, 코팅, 증착, 도금 등의 방법으로 구현될 수 있다.
절연층(56)은 전도성 액체(52) 및 비전도성 액체(53)와 맞닿을 수 있는 경사면을 비롯하여, 제1 플레이트(54)의 상부 및 비전도성 액체(53)의 하부에 연장되어 배치될 수 있다. 절연층(56)은 제1 전극(55-1)의 상부에 배치될 수 있다. 제1 전극(55-1)과 제2 전극(55-2)이 인접하여 배치되는 제1 플레이트(54)의 상부에서 절연층(56)은 제1 전극(55-1)이 전도성 액체(52)와 접촉하지 않도록 제1 전극(55-1)을 감싸는 형태로 배치될 수 있고, 도 13에 도시된 바와 같이 적어도 일부가 제2 전극(55-2)과 접촉하도록 배치될 수 있으나, 실시 예의 범위는 이에 한정되지 않는다.
제2 플레이트(57)는 투명한 재질의 유리로 형성될 수 있고, 제3 플레이트(51) 및 개구 영역과 함께 캐비티를 구성하여 전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53)가 충진될 수 있도록 한다.
반사 방지층(60)은 개구 영역의 경사면을 따라 전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53)가 이루는 계면이 형성되는 위치, 및 제1 전극(55-1)과 절연층(56)의 상부에 배치될 수 있다. 또한 반사 방지층(60)은 절연층(56)에 인접한 에지(edge) 계면(IF)에 접촉하도록 배치될 수 있다. 즉, 반사 방지층(60)은 개구 영역의 경사면의 최외곽에서 에지 계면(IF)에 접촉하도록 배치될 수 있다. 이로써, 전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53)가 이루는 계면은 경사면에 배치된 절연층(56-1)을 따라 움직일 수 있다.
또한 반사 방지층(60)은 비전도성 액체(53)의 하부의 광이 통과하는 영역인 개구면(D)과 오버랩(overlap)되지 않도록 배치될 수 있다. 이는 액체 렌즈(500)의 FOV(Field Of View)가 반사 방지층(60)에 의해 영향을 받지 않도록 하기 위함이다.
반사 방지층(60)은 광을 반사하지 않는 재질(예를 들어 흑연 코팅 또는 소마(soma) 필름) 또는 광반사율이 절연층(56)의 광반사율보다 낮은 재질로 구현될 수 있다. 반사 방지층(60)은 흑연 재질을 절연층(56)의 상부에 코팅, 도금 또는 증착하는 공정으로 배치되거나, 소마 필름을 절연층(56)과 접합하는 공정으로 배치될 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 반사 방지층(60)은 블랙 레진을 포함할 수 있다.
예를 들어, 절연층(56)의 두께는 약 0.5㎛ 내지 15㎛ 또는 약 1㎛ 내지 10㎛ 일 수 있다. 반사 방지층(60)의 두께는 약 0.5㎛ 내지 10㎛ 또는 약 1㎛ 내지 5㎛ 일 수 있다.
고스트 및 플레어 현상은 에지 계면(IF)과 개구 영역의 경사면에서 발생하는 반사에 의해 발생할 가능성이 가장 높으므로, 이러한 영역에 광 반사가 발생하지 않도록 또는 광 반사율을 낮추도록 하는 반사 방지층(60)을 배치시킴으로써, 고스트 및 플레어 현상을 방지할 수 있다.
또한, 반사 방지층(60)은 제1 플레이트(54)의 상부까지 연장되어 배치될 수 있으며, 제3 플레이트(51), 제1 플레이트(54), 전극층(55) 또는 절연층(56)을 반사 및/또는 통과한 광이 제2 플레이트(57)로 전달되지 않도록 하여, 액체 렌즈(500)를 투과한 광에 의한 이미지의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또는, 실시 예와는 반대로, 제2 플레이트(57)로부터 제3 플레이트(51)로 통과하는 광이 반사 방지층(60)에 의해 이미지의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
제1 플레이트(54)의 상부까지 연장되는 반사 방지층(60)은 상기의 효과를 갖는 범위에서 반드시 전도성 액체(52) 또는 제2 플레이트(57)와 접촉하도록 배치될 필요는 없으며, 또한 반사 방지층(60)은 제1 플레이트(54), 전극층(55) 및 절연층(56) 중 인접한 두 개의 층 사이에 배치될 수도 있다.
도 14는 또 다른 실시 예(즉, 제2-2 실시 예)에 따른 액체 렌즈(600)를 나타낸 도면이다.
도 14을 참조하면, 액체 렌즈(600)는 도 3에 도시된 액체 렌즈(28)의 단면의 다른 실시 예를 나타낸다.
액체 렌즈(600)에 포함된 반사 방지층(61-1)은 도 13의 액체 렌즈(500)에 포함된 반사 방지층(60)과 마찬가지로 개구 영역의 경사면을 따라 전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53)가 이루는 계면이 형성되는 위치, 및 제1 전극(55-1)과 절연층(56)의 상부에 배치될 수 있다. 또한 반사 방지층(61-1)은 절연층(56)에 인접한 에지 계면(IF)에 접촉하도록 배치될 수 있다. 즉, 반사 방지층(61-1)은 개구 영역의 경사면의 최외곽에서에지 계면(IF)에 접촉하도록 배치될 수 있다. 이로써, 전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53)가 이루는 계면은 경사면에 배치된 절연층(56)을 따라 움직일 수 있다. 또한, 반사 방지층(61-1)은 비전도성 액체(53)의 하부의 개구면(D)과 오버랩(overlap)되지 않도록 배치될 수 있다. 이는 액체 렌즈(500)의 FOV(Field Of View)가 반사 방지층(61-1)에 의해 영향을 받지 않도록 하기 위함이다.
반사 방지층(61-1, 61-2)은 광을 반사하지 않는 재질(예를 들어 흑연 코팅 또는 소마 필름) 또는 광반사율이 절연층(56)의 광반사율보다 낮은 재질로 구현될 수 있다. 반사 방지층(60)은 흑연 재질을 절연층(56)의 상부에 코팅, 도금 또는 증착하는 공정으로 배치되거나, 소마 필름을 절연층(56)과 접합하는 공정으로 배치될 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 반사 방지층(61-1, 61-2)은 블랙 레진을 포함할 수 있다.
예를 들어, 절연층(56)의 두께는 약 0.5㎛ 내지 15㎛ 또는 약 1㎛ 내지 10㎛ 일 수 있다. 반사 방지층(61-1, 61-2)의 두께는 약 0.5㎛ 내지 10㎛ 또는 약 1㎛ 내지 5㎛ 일 수 있다.
고스트 및 플레어 현상은 에지 계면(IF)과 개구 영역의 경사면에서 발생하는 반사에 의해 발생할 가능성이 가장 높으므로, 이러한 영역에 광 반사가 발생하지 않도록 또는 광 반사율을 낮추도록 하는 하는 반사 방지층(61-1)을 포함함으로써, 고스트 및 플레어 현상을 방지할 수 있다.
또한, 반사 방지층(61-2)은 제1 플레이트(54)의 하부에서 개구면(D)과 오버랩되지 않도록 연장되어 배치될 수 있으며, 제3 플레이트(51)를 반사 및/또는 투과한 광이 제1 플레이트(54), 전극층(55) 절연층(56), 또는 제2 플레이트(57)로 전달되지 않도록 하여, 액체 렌즈(500)를 투과한 광에 의한 이미지의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다 또는, 실시 예와는 반대로, 제2 플레이트(57)로부터 제3 플레이트(51)로 통과하는 광이 반사 방지층(61-2)에 의해 이미지의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
제1 플레이트(54)의 하부까지 연장되는 반사 방지층(61-2)은 상기의 효과를 갖는 범위에서 반드시 제3 플레이트(51)와 접촉하도록 배치될 필요는 없으며, 또한 반사 방지층은 제1 전극(55-1)과 제1 플레이트(54) 사이에도 배치될 수도 있다.
도 15는 또 다른 실시 예(즉, 제2-3 실시 예)에 따른 액체 렌즈(700)를 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, 액체 렌즈(700)는 도 3에 도시된 액체 렌즈(28)의 단면의 또 다른 실시 예를 나타낸다.
액체 렌즈(700)는 도 13 또는 도 14의 액체 렌즈(500, 600)와는 달리, 별도의 반사 방지층을 포함하지 않을 수 있다. 즉, 액체 렌즈(700)는 절연층(56-1) 자체가 반사 방지 또는 반사 저감 기능을 할 수 있다. 한편, 절연층(56-1)은 블랙 절연층으로 정의될 수 있다.
절연층(56-1)은 제1 플레이트(54)의 경사면을 따라 제1 전극(55-1)의 상부에 배치될 수 있다. 또한, 절연층(56-1)은 제1 플레이트(54)의 하부 또는 상부를 따라 연장되어 배치될 수 있다.
즉, 절연층(56-1)은 파릴렌 C(parylene C) 코팅제로 구현될 수 있으나, 절연층(56-1)에는 광투과성을 저하시키기 위한 블랙 레진(black resin)을 포함할 수 있다. 블랙 레진은 광흡수성이 우수하고 파릴렌 C와 화학 반응성이 낮은 재질로 구현될 수 있다. 또한 블랙레진은 반사방지레진 또는 반사저감레진일 수 있다. 다른 실시예에 따라, 절연층(56-1)은 흑연 코팅 또는 소마 필름 또는 광반사율이 절연층의 광반사율보다 낮은 재질로 구현될 수 있다. 절연층(56-1)은 흑연 재질을 제1 전극(55-1)의 상부에 코팅, 도금 또는 증착하는 공정으로 배치되거나, 소마 필름을 제1 전극(55-1)과 접합하는 공정으로 배치될 수 있다.
블랙 레진을 포함한 절연층(56-1)은 전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53)가 이루는 계면이 형성되는 위치에 배치될 수 있다. 또한 절연층(56-1)은 에지 계면(IF)에 접촉하도록 배치될 수 있다. 즉, 절연층(56-1)은 개구 영역의 경사면의 최외곽에서 에지 계면(IF)에 접촉하도록 배치될 수 있다. 이로써, 전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53)가 이루는 계면은 경사면에 배치된 절연층(56-1)을 따라 움직일 수 있다. 또한 절연층(56-1)은 비전도성 액체(53)의 하부의 개구면(D)과 오버랩되지 않도록 배치될 수 있다. 이는 액체 렌즈(700)의 FOV가 절연층(56-1)에 의해 영향을 받지 않도록 하기 위함이다.
또한, 블랙 레진을 포함하지 않는 절연층(56-2)을 광이 통과하는 영역에 대해 비전도성 액체(53)와 제3 플레이트(51)에 추가로 배치할 수 있으며, 이경우 절연층(56-2)은 광투과성이 높은 투명 절연층일 수 있다. 또한, 절연층(56-1, 56-2) 각각의 두께는 서로 동일할 수 있으며, 또는 계면의 제어범위를 조정하기 위해, 절연층(56-1)의 재질에 따라, 절연층(56-1)의 두께가 절연층(56-2)의 두께보다 두껍거나 얇게 할 수도 있다.
예를 들어, 블랙 레진을 포함하는 절연층(56-1)의 두께는 약 0.5㎛ 내지 20㎛ 또는 약 1㎛ 내지 15㎛ 일 수 있고, 블랙 레진을 포함하지 않는 절연층(56-2)의 두께는 약 0.5㎛ 내지 15㎛ 또는 약 1㎛ 내지 10㎛ 일 수 있다.
고스트 및 플레어 현상은 에지 계면(IF)과 개구 영역의 경사면에서 발생하는 반사에 의해 발생할 가능성이 가장 높으므로, 이러한 영역에 광 반사가 발생하지 않도록 하는 절연층(56-1)이 블랙 레진을 포함함으로써, 고스트 및 플레어 현상을 방지할 수 있다. 이로 인해, 원래의 액체 렌즈 구조에 변형을 가하지 않고도 고스트 및 플레어 현상을 감소시킬 수 있다.
또한, 절연층(56-1)은 제1 플레이트(54)의 상부까지 연장되어 배치될 수 있으며, 제3 플레이트(51), 제1 플레이트(54), 전극층(55) 또는 절연층(56)을 반사 및/또는 투과한 광이 제2 플레이트(57)로 전달되지 않도록 하여, 액체 렌즈(700)를 투과한 광에 의한 이미지의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또는, 실시 예와는 반대로, 제2 플레이트로부터 제3 플레이트로 통과하는 광이 반사방지층에 의해 이미지의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 반사방지층은 반사를 억제하는 반사억제층일 수 있다. 즉, 반사방지층은 반사방지층이 배치되기 전의 반사율보다 빛의 반사율을 낮추기 위해 배치하는 반사억제층 일 수 있다.
투명 절연층과 비전도성 액체가 접하는 면적은 제3 플레이트와 투명 절연층이 접하는 면적보다 크거나 같을 수 있다.
도 13 내지 도 15에서 언급된 블랙 레진의 재질은 카본 나노 튜브(Carbon Nano Tube;CNT) 및/또는 폴리아미드일 수 있다. 그리고, 블랙 레진은 스퍼터링(Sputtering) 공정, E-beam 공정 및/또는 화학 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 공정으로 액체 렌즈에 포함될 수 있다.
이하에서는 실시 예에 따른 카메라 모듈의 구성을 설명한다.
카메라 모듈은 액체렌즈를 포함하는 렌즈어셈블리, 적외선 차단 필터(미도시), 인쇄회로기판(미도시), 이미지 센서(미도시) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 다만, 카메라 모듈에서 적외선 차단 필터, 제어부 중 어느 하나 이상이 생략 또는 변경될 수 있다.
적외선 필터는 이미지 센서에 적외선 영역의 광이 입사되는 것을 차단할 수 있다. 적외선 필터는 렌즈 어셈블리와 이미지 센서 사이에 배치될 수 있다. 적외선 필터는 적외선 흡수 필터 또는 적외선 반사 필터일 수 있다. 또한, 적외선 필터를 별도로 배치하지 않고 액체렌즈의 어느 한 면에 코팅 또는 증착하여 형성할 수도 있다.
인쇄회로기판의 상면과 액체렌즈는 전기적으로 연결될 수 있다. 인쇄회로기판에는 이미지 센서가 배치될 수 있다. 인쇄회로기판은 이미지 센서와 전기적으로 연결될 수 있다. 일례로, 인쇄회로기판과 렌즈어셈블리 사이에 홀더 부재가 배치될 수 있다. 이때, 홀더 부재는 내측에 이미지 센서를 수용할 수 있다. 인쇄회로기판은 액체렌즈에 전원(전류 또는 전압)을 공급할 수 있다. 한편, 인쇄회로기판에는 액체렌즈를 제어하기 위한 제어부가 배치될 수 있다.
이하에서는 본 실시 예에 따른 광학기기의 구성을 설명한다.
광학기기는 핸드폰, 휴대폰, 스마트폰(smart phone), 휴대용 스마트 기기, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player) 및 네비게이션 중 어느 하나일 수 있다. 다만, 광학기기의 종류가 이에 제한되는 것은 아니며 영상 또는 사진을 촬영하기 위한 어떠한 장치도 광학기기로 호칭될 수 있다.
광학기기는 본체(미도시), 카메라 모듈 및 디스플레이부(미도시)를 포함할 수 있다. 다만, 광학기기에서 본체, 카메라 모듈 및 디스플레이부 중 어느 하나 이상이 생략 또는 변경될 수 있다.
실시 예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
발명의 실시를 위한 형태는 전술한 "발명의 실시를 위한 최선의 형태"에서 충분히 설명되었다.
실시 예에 의한 액체 렌즈, 카메라 모듈 및 광학기기는 핸드폰, 휴대폰, 스마트폰(smart phone), 휴대용 스마트 기기, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player) 및 네비게이션 등에 이용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 전도성 액체와 비전도성 액체가 배치되고 경사면을 가지는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트;
    상기 경사면에 배치되는 제1 전극;
    상기 제1 플레이트 위에 배치되는 제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 전도성 액체 사이에 배치되는 블랙 절연층을 포함하고,
    상기 전도성 액체 및 비전도성 액체가 이루는 계면은 상기 블랙 절연층의 일면을 따라 움직이는 액체 렌즈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 액체 렌즈는 상기 제1 플레이트 아래에 배치되는 제3 플레이트와
    상기 제3 플레이트와 상기 비전도성 액체 사이에 배치되는 투명 절연층을 포함하는 액체 렌즈.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 투명 절연층의 두께는 상기 블랙절연층의 두께보다 크거나 같은 액체 렌즈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 블랙 절연층은 상기 제1 플레이트의 상부까지 배치되는 액체 렌즈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 투명 절연층과 상기 비전도성 액체가 접하는 면적은 상기 제3 플레이트와 상기 투명 절연층이 접하는 면적보다 크거나 같은 액체 렌즈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 블랙 절연층은, 흑연 또는 소마 필름 또는 블랙레진을 포함하는 액체 렌즈.
  7. 전도성 액체와 비전도성 액체가 배치되고 경사면을 가지는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트;
    상기 경사면에 배치되는 제1 전극;
    상기 제1 플레이트 위에 배치되는 제2 전극;
    상기 제2 전극 위에 배치되는 제2 플레이트;
    상기 제1 전극 아래에 배치되는 제3 플레이트; 및
    상기 제3 플레이트와 상기 제1 전극 위에 배치되는 절연층을 포함하고,
    상기 절연층은 광 투과율이 상이한 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 액체 렌즈.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 영역은 상기 제2 영역보다 광 투과율이 높고,
    상기 제1 영역은 비전도성 액체와 상기 제3 플레이트 사이에 배치된 영역이고,
    상기 제2 영역은 상기 제1 전극과 상기 전도성 액체 및 상기 비전도성 액체 사이에 배치된 영역인 액체 렌즈.
  9. 전도성 액체와 비전도성 액체가 배치되고 경사면을 가지는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트 위에 배치되는 제2 플레이트;
    상기 제1 플레이트 아래에 배치되는 제3 플레이트;
    상기 캐비티의 경사면에 배치되는 제1 전극;
    상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이에 배치되는 제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 전도성 액체 및 비전도성 액체 사이에 배치되는 반사억제층을 포함하는 액체 렌즈.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 액체 렌즈는 상기 비전도성 액체와 상기 제3 플레이트 사이에 배치되는 절연층을 포함하고,
    상기 절연층의 두께는 0.5㎛ 내지 15㎛이고 상기 반사억제층의 두께는 0.5㎛ 내지 10㎛인 액체 렌즈.
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