WO2018139894A1 - 액체 렌즈 모듈 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

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liquid lens
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하태민
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엘지이노텍(주)
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    • G03B5/00—Adjustment of optical system relative to image or object surface other than for focusing

Definitions

  • Embodiments relate to a camera module, and more particularly, to a camera module including a liquid lens module and an optical device including the same.
  • the user of a portable device wants an optical device that has a high resolution, has a small size, and has various shooting functions (Auto-Focusing (AF) function, image stabilization or optical image stabilizer (OIS) function, etc.). .
  • AF Auto-Focusing
  • OIS optical image stabilizer
  • Such 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 has high power consumption, and requires driving members such as a magnet and a coil to drive the lens module, and a free space for driving the lens module corresponding to the driving range of the lens module. The thickness of the becomes thicker.
  • Embodiments provide a camera module and an optical device capable of performing AF or OIS using a liquid lens.
  • the embodiment of the present invention intends to align the liquid lens and the solid lens, to stably connect with external electrodes, to have a rigid structure, and to increase assembly efficiency in a camera module and an optical apparatus using a liquid lens.
  • the embodiment may include a first housing including a first hole to be coupled to the first lens unit; A lower connection substrate coupled to the first housing; An upper connecting substrate disposed on the lower connecting substrate and coupled to the first housing; And a liquid lens disposed between the lower connecting substrate and the upper connecting substrate and electrically connected to the lower connecting substrate and the upper connecting substrate, wherein the upper connecting substrate has an opening larger than the size of the liquid lens. And the opening is disposed at a position corresponding to the first hole in the optical axis direction.
  • the liquid lens includes: a first plate having a cavity arranged to receive a conductive first liquid and a second nonconductive liquid; A first electrode disposed on the first plate; A second electrode disposed under the first plate; The upper connection substrate may be electrically connected to the first electrode, and the lower electrode may be electrically connected to the second electrode.
  • a second plate disposed on the first electrode; And a third plate disposed under the second electrode.
  • the upper electrode and the first electrode may be bonded with a wire.
  • the display device may further include a second housing disposed on the liquid lens, the second housing including a second hole coupled to the first housing and arranged to couple the second lens unit to a position corresponding to the first hole in the optical axis direction. have.
  • the second hole of the second housing may face the cavity of the liquid lens
  • the first hole of the first housing may face the cavity of the liquid lens
  • the liquid lens module may be electrically connected to the upper connecting substrate and the lower connecting substrate by conductive epoxy.
  • the upper connection substrate may be disposed in the corner region of the first housing.
  • Another embodiment includes a first housing including a first hole to couple a first lens unit, a lower connection substrate coupled to the first housing, and an upper portion disposed on the lower connection substrate and coupled to the first housing.
  • a connection lens, and a liquid lens disposed between the lower connection substrate and the upper connection substrate and electrically connected to the lower connection substrate and the upper connection substrate, wherein the upper connection substrate is larger than the size of the liquid lens.
  • a liquid lens module including a large opening, wherein the opening is disposed at a position corresponding to the first hole in the optical axis direction;
  • a circuit board electrically connected to the liquid lens module; And it provides a camera module comprising a light receiving element disposed inside the liquid lens.
  • a second housing disposed on an upper portion of the liquid lens, the second housing including a second hole coupled to the first housing and disposed to be coupled to the first lens at a position corresponding to the first hole in an optical axis direction;
  • the second hole of the second housing may further include a first lens unit facing the cavity of the liquid lens and inserted into the opening of the second housing.
  • the first lens unit includes a first lens adjacent to the liquid lens, the size of the first opening of the upper surface of the cavity is smaller than the size of the first lens, and the size of the liquid lens is the size of the first lens. Can be greater than
  • a second lens unit inserted into and disposed in the opening of the second housing, wherein the second lens unit includes a second lens adjacent to the liquid lens, and the size of the second opening of the lower surface of the cavity is: It may be larger than the size of the effective area of the second lens.
  • the upper connection board may be a flexible circuit board, and a portion of the flexible circuit board may extend outwardly of the first housing to bend to the lower region, and the lower connection board may be a metal plate made of a conductive metal material.
  • a cover surrounding the first housing, the liquid lens, and the second housing, the cover having an opening facing an opening of the second housing on an upper surface thereof, and the cover having a first connecting substrate on a side thereof.
  • An open area extending to the outside may be disposed.
  • the upper connection substrate and the lower connection substrate may be disposed to extend out of the first housing.
  • Another embodiment includes disposing a lower connecting substrate under the first housing; Coupling a flexible first substrate including an upper connection substrate on the first housing; Disposing a liquid lens between the lower connection substrate and the first substrate; Connecting a second electrode of the liquid lens to the lower connection substrate, and connecting a first electrode to the first substrate; And disposing a second housing on the liquid lens.
  • the liquid lens module and the camera module including the same consume less power than mechanically moving the lens by performing AF or OIS by electrically adjusting the interface between the first and second liquids.
  • the liquid lens may be inserted between the first and second housings to be firmly fixed, and the liquid lens may be electrically and firmly connected to the circuit board.
  • optical axes of the liquid lens and the first and second lens parts may be easily aligned.
  • FIGS. 2A to 2E are views illustrating a liquid lens, a first and a second housing, and a first and a second connecting substrate,
  • FIG. 3 is a view showing a state in which the second connection substrate is coupled to the first housing
  • FIG. 4 is a view illustrating a process in which a first connection substrate is coupled to FIG. 3;
  • FIG. 5 is a view illustrating a process in which a liquid lens is coupled to FIG. 4;
  • FIG. 6 is a diagram illustrating wire bonding between a liquid lens and a first connection substrate.
  • FIG. 7 is a view illustrating a process in which the second housing is coupled to FIG. 6,
  • FIG. 8 is a view illustrating a process in which the first and second lens units are coupled to FIG. 7;
  • FIG. 9 is a perspective view of a camera module provided with the liquid lens of FIG. 1,
  • FIG. 10 is a side view of FIG. 9.
  • 1 is a view showing a liquid lens.
  • the liquid lens may be modularized in the first and second housings to be combined with the first and second lens units or easily coupled with the camera module.
  • the liquid lens 300 may include a liquid, a first plate, and an electrode.
  • Liquids can include conductive liquids and nonconductive liquids.
  • the first plate may include a cavity in which liquid may be placed in the cavity.
  • the cavity side may comprise an inclined surface.
  • An electrode may be disposed above or below the first plate.
  • the electrode may be disposed above or below the first plate, and may include a common electrode (or first electrode) and an individual electrode (or second electrode).
  • the common electrode may include one electrode sector and a reference voltage may be applied to the electrode sector of the common electrode.
  • Individual electrodes may comprise a plurality of electrode sectors. Independent voltages may be applied to the plurality of electrode sectors.
  • the shape of the interface formed by the conductive liquid and the non-conductive liquid may be controlled by adjusting the voltage applied to the common electrode and the voltage applied to the individual electrode.
  • the second plate or the third plate may be disposed above or below the first plate or the electrode.
  • the voltage applied to the electrode may be in the form of a pulse.
  • the liquid lens 300 includes the first plate 310, the first liquid 350, the second liquid 340, the second plate 320, the third plate 330, the first electrode 355, and the first plate 310. It may include two electrodes 345.
  • a cavity is formed in the first plate 310 to accommodate the conductive first liquid 350 and the non-conductive second liquid 340, and the first electrode 155 is formed on the first plate.
  • the second electrode 345 is disposed under the first plate, the second plate 320 is disposed above the first electrode 355, and the third plate 330 is disposed on the second electrode 345. It may be disposed below the electrode 345.
  • the first plate 310 is disposed between the second plate 320 and the third plate 330, the predetermined inclined plane (i, for example, about 55 to 65 degrees or 50 to 70 degrees angle) It may include an upper and lower opening having a slope).
  • An area surrounded by the above-described inclined surface, the first opening in the direction of the second plate 320 and the second opening in the direction of the third plate 330 may be referred to as a 'cavity'.
  • the first plate 310 is a structure for receiving the first and second liquids 350 and 340.
  • the second plate 320 and the third plate 330 may include a region through which light passes, so that the second plate 320 and the third plate 330 may be made of a light-transmissive material, for example, made of plastic or glass, and the second plate ( 320 and the third plate 330 may be formed of the same material.
  • the first plate 310 may include not only a transparent material for easily transmitting light but also impurities such that light is not easily transmitted.
  • the second plate 320 is configured to be incident when the light incident from the upper first lens unit in the camera module proceeds to the inside of the cavity, and the third plate 330 has the light passing through the cavity described above. It is a configuration that passes when proceeding to the second lens unit.
  • the above-described cavity may be filled with the first liquid 350 and the second liquid 340 having different properties, and an interface may be formed between the first liquid 350 and the second liquid 340.
  • the interface between the first liquid 350 and the second liquid 340 may vary in curvature, inclination, and the like.
  • the size of the camera device can be made smaller than moving the solid lens (by adjusting the distance between the lenses) to increase the focal length.
  • power consumption is lower than mechanical movement of the lens using a motor or the like.
  • the first liquid 350 may be an oil and may be, for example, a phenyl series silicone oil.
  • the second liquid 340 may be formed by mixing ethylene glycol and sodium bromide (NaBr), for example.
  • the first liquid 350 and the second liquid 340 may each include at least one of a fungicide and an antioxidant.
  • the fungicide may be a panel antioxidant or a phosphorus (P) antioxidant.
  • the fungicide may be a fungicide of any one of alcohol, aldate and phenol.
  • the first electrode 355 may be disposed in a portion of the upper surface of the first plate 310 and may directly contact the second liquid 350.
  • the second electrode 345 may be disposed to be spaced apart from the first electrode 35, and disposed on the upper surface, the side surface, and the lower surface of the first plate 310.
  • the side surface of the first plate 310 or the side surface of the insulating layer 360 may form an inclined surface or sidewall of the cavity.
  • An insulating layer 360 may be disposed between the first electrode 355 and the liquid (the first liquid 350 or the second liquid 340).
  • the first electrode 355 and the second electrode 345 may apply an electrical signal received from an external circuit board to control the interface between the first liquid 350 and the second liquid 340.
  • the first electrode 355 and the second electrode 345 may be made of a conductive material, for example, made of metal, and may include chromium (Cr) in detail. Chromium or chromium is a hard, silvery, transitional metal that is brittle and does not discolor and has a high melting point.
  • the alloy containing chromium is resistant to corrosion and hard, it may be used in the form of alloying with other metals.
  • chromium (Cr) is less corrosive and discolored, the alloy has a strong characteristic in the conductive liquid filling the cavity.
  • the insulating layer 360 may include a top surface of the third plate 330 at the bottom surface of the cavity, a second electrode 145 forming a sidewall of the cavity, and a first electrode 355 at the top surface of the first plate 310. A portion of the cover plate 1 may cover the first plate 310 and the second electrode 345.
  • the insulating layer 360 may be implemented with, for example, a parylene C coating, and may further include a white dye. The white dye may increase the frequency at which light is reflected from the insulating layer 360 that forms the sidewall i of the cavity.
  • the second liquid 340 may be disposed on the third plate 330 with the insulating layer 360 interposed therebetween, and the first liquid 350 may be in direct surface contact with the first electrode 355. Can be.
  • the size of the cross section of the first opening may be larger than the size of the cross section of the second opening.
  • the size of the first and second openings may mean a radius when the cross section of the opening is circular, and may mean a length of one side when the opening is square.
  • Edges of the second plate 320 and the third plate 330 may be in a circular or rectangular shape, but are not necessarily limited thereto.
  • the first electrode 355 may be exposed in at least one region outside the second plate 320, and the second electrode 345 may be exposed in at least one region of the edge of the third plate 330. .
  • the connecting substrate may include a connection substrate disposed on or below the first plate 310.
  • the connecting substrate may comprise one or more connecting substrates.
  • the first connection substrate 356 may be disposed above the first electrode 355, and the second connection substrate 346 may be disposed below the second electrode 345.
  • the first connecting substrate 356 is disposed on the first electrode 355 in the outer region of the second plate 320, and the second connecting substrate is disposed on the second electrode 345 in the outer region of the third plate 300. 346 may be disposed.
  • the connecting substrate may comprise one or more connecting substrates.
  • a portion of the connecting substrate may be connected to the electrode of the liquid lens 300, and a portion of the connecting substrate may be electrically and / or physically connected to the sensor substrate on which the image sensor is disposed.
  • the connecting substrate may be bonded to the electrode of the liquid lens with a conductive epoxy, and may be soldered to the sensor substrate.
  • the connection substrate may include one or more connection terminals, and the connection terminal may be connected to an electrode of a liquid lens or an electrode of a sensor substrate.
  • a conductive epoxy may be disposed between the first electrode 355 and the first connection substrate 356, and a conductive epoxy may also be disposed between the second electrode 345 and the second connection substrate 346.
  • the first connecting substrate or the second connecting substrate may be electrically and / or physically connected to the first electrode or the second electrode by a conductive epoxy.
  • the first and second electrodes 355 and 345 are electrically connected to the first and second connection substrates 356 and 346, and the first and second connection substrates 220 and 240 to be described later are connected to the connection substrates 356 and 346. ) May be identical to each other.
  • the first connection substrate 220 may be referred to as an upper electrode of the liquid lens module
  • the second connection substrate 240 may be referred to as a first substrate
  • the connection electrode 226 described later may be a part of the upper electrode. have.
  • FIGS. 2A to 2E are views illustrating a liquid lens, a first and a second housing, and a first and a second connection substrate.
  • FIG. 2A is a perspective view of the first housing 200
  • FIG. 2B is a perspective view of the first connection substrate 220
  • FIG. 2C is a perspective view of the second connection substrate 240
  • FIG. 2D is a view of the liquid lens 300
  • 2E is a perspective view of the second housing 260.
  • FIG 3 is a view illustrating a state in which a second connection substrate is coupled to a first housing.
  • the first housing 200 includes an opening or a through hole in a central area, and has a stepped structure at an outer side of the opening.
  • the stepped structure includes a top 202 and a bottom 204, and side walls 206 may be disposed outside the top 202.
  • a cut-out portion is formed in a portion of the sidewall 206, and a portion of the first connection substrate 220 or the second connection substrate 240 may be exposed to the outside.
  • one or two or more (eg, four) open regions may be formed in the corner region.
  • a portion of the first connection substrate or the second connection substrate 240 may be exposed through the open area.
  • the second connection substrate 240 may be provided inside the first housing 240 and may include a first connection electrode 242 and a second connection electrode 244.
  • the first connecting substrate or the second connecting substrate may be insert molded and disposed inside the first housing.
  • a portion of the first connection electrode 242 may be exposed through the open area described above, and the second connection electrode 244 may extend from the side of the first connection electrode 242 and be disposed in a lower or upper direction.
  • FIG. 4 is a view illustrating a process in which the first connection substrate is coupled to FIG. 3.
  • the liquid lens 300 is disposed on the upper portion of the first housing 200 and the first connection is disposed on the upper portion of the first housing 200.
  • the substrate 220 may be disposed.
  • the first connection substrate 220 may be disposed on the first housing 200, and the liquid lens 300 may be disposed on the first housing 200.
  • the liquid lens 300 may be disposed at the upper end 204 of the stepped structure of the first housing 200.
  • the first connection substrate 220 may include a base portion 222, a connection terminal 226 connected to the liquid lens 300, an extension portion 224 extending from an edge of the base portion 222, and And a plurality of connection terminals 228 disposed at an end of the extension part 224 and connected to the sensor substrate.
  • the base part 222 and the extension part 224 may be made of an insulating material, and the connection terminal may be provided.
  • 226 may be made of a conductive material.
  • the base portion 222 may be disposed in the form of a closed curve of a rectangular edge shape or an open curve of a portion cut off, and the connection electrode 226 may be exposed upward from the vertex region of the rectangle.
  • a through hole or an opening may be formed in the center of the edge shape of the base part 222.
  • the extension part 224 may be bent in the lower or upper direction after being exposed to the outside of the first housing 200 through the cutout of the first housing 200.
  • the connection electrode 228 connected to the sensor substrate may be electrically connected to the connection electrode 226 connected to the electrode of the liquid lens.
  • the first connection board 220 and the second connection board 240 may be, for example, flexible printed circuit boards.
  • FIG. 5 is a view illustrating a process in which a liquid lens is coupled to FIG. 4.
  • the liquid lens 300 and the first connection substrate 220 may be disposed on the first housing 200.
  • the liquid lens 300 may be disposed before the first connection substrate 220, and the first connection substrate 220 may be disposed before the liquid lens 300.
  • the liquid lens 300 may be disposed in an opening or a through hole in the center of the first connection substrate 220.
  • connection electrode 226 of the first connection substrate 220 may be exposed in the area indicated by 'A'.
  • the opening of the first housing 200 and the opening of the first connection substrate 220 may be disposed to face the liquid lens 300.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating wire bonding between a liquid lens and a first connection substrate.
  • a portion of the second connection board 240 disposed below the first housing 200 is exposed to one side of the first housing 200, and the first connection board disposed above the first housing 200. Although a portion of the 220 is exposed to the same side of the first housing 200, it may be exposed in the opposite direction (for example, facing side direction).
  • the liquid lens 300 inserted into the opening of the center of the first connection substrate 220 may be disposed.
  • the second connection substrate 346 of the lower surface of the liquid lens 300 may be electrically connected to the second connection substrate 240 of the lower portion.
  • the first connection substrate 356 disposed on the outer side of the second plate 320 on the upper surface of the liquid lens 300 may have a connection electrode at the edge of the base portion 222 of the first connection substrate 220. 226 is electrically connected, for example, may be connected by bonding the wire 250.
  • FIG. 7 is a view illustrating a process in which the second housing is coupled to FIG. 6.
  • First and second connection substrates 220 and 240 are disposed on the upper and lower portions of the first housing 200, respectively, and the liquid lens 300 is inserted into the opening of the first connection substrate 240, and the wire 250 is provided.
  • the second housing 360 may be disposed on the liquid lens 300.
  • the second housing 260 may be inserted into and fixed to the side wall 206 of the first housing 200. That is, the second housing 260 may act as a cover.
  • an opening is formed in the central region of the second housing, and the opening may be disposed to face the cavity of the liquid lens 300.
  • the liquid lens module may be manufactured through the process of FIGS. 3 to 7.
  • a lower electrode is disposed (eg insert molding) under the first housing.
  • the flexible first substrate including the upper electrode is coupled to the first housing.
  • a liquid lens may be disposed between the lower electrode and the first substrate, and the second electrode of the liquid lens may be connected to the lower electrode.
  • the liquid lens may be connected to the lower electrode through an adhesive such as a conductive epoxy.
  • an adhesive may be applied in an open region in FIG. 3.
  • the first electrode may be connected to the first substrate by a wire bonding method.
  • the second housing may be disposed on the liquid lens.
  • FIG. 8 is a view illustrating a process in which the first and second lens units are coupled to FIG. 7.
  • the second lens unit 400 and the first lens unit 100 may be inserted into the opening of the central region of the first housing 200 and the opening of the central region of the second housing 260, respectively.
  • the first lens unit 100 and the second lens unit 400 may be formed of a plurality of lenses, respectively.
  • the first lens part 100 is inserted into the second hole on the second housing 260 of the liquid lens module, and the second lens part (the second hole is inserted into the first hole on the first housing 200). 200) can be combined simply.
  • first and second lens parts 100 and 400 may be referred to as first or second solid lens parts or first and second optical lens parts, and may be made of a glass-based or plastic-based material. Can be.
  • the size of the first opening of the above-described upper surface of the cavity of the liquid lens 300 may be larger than the size of the effective area of the first lens unit 100.
  • the size of the second opening of the above-described lower surface of the cavity of the liquid lens 300 may be larger than the size of the effective area of the second lens unit 400.
  • the term 'effective area' refers to a spherical or aspherical area when the first or second surface of the lens is spherical or aspherical, and is a path through which light can travel.
  • all of the light incident from the first lens unit may proceed to the cavity of the liquid lens 300, and the light traveling downward from the liquid lens 300 may enter the entire effective area of the second lens unit. have.
  • the first housing 200 may have a protrusion disposed downward from the lower surface thereof.
  • the protrusion may serve as a spacer for maintaining the liquid lens module in a predetermined gap from the lower sensor substrate or the circuit board 800.
  • FIG. 9 is a perspective view of a camera module equipped with the liquid lens of FIG. 1, and FIG. 10 is a side view of FIG. 9.
  • the camera module is configured to supply a driving voltage to a lens assembly 1000 and a liquid lens including a plurality of lenses including a liquid lens unit whose focal length is adjusted in response to a driving voltage applied between a common terminal and a plurality of individual terminals.
  • the control circuit 2000 may be included.
  • control circuit 2000 may be designed differently according to the specifications required for the imaging device.
  • the control circuit 2000 may be implemented as a single chip. Through this, the size of the camera device mounted on the portable device can be further reduced.
  • the lens assembly 1000 includes the first and second housings 200 and 260, the first and second connection substrates 220 and 240, the liquid lens 300, and the first and second lens units 100 and 400.
  • the cover 600 may be disposed to surround the upper and side surfaces of the combined structure.
  • An opening may be formed in an upper surface of the cover 600 to expose the first lens unit 100, and light may be incident from the outside into the opening.
  • the opening formed in the upper surface of the cover 600 may face the opening of the second housing described above.
  • the structure of the illustrated lens assembly 1000 is just one example, and the structure of the lens assembly 1000 may vary according to specifications required for a camera device.
  • the first lens unit 100 may be disposed in front of the lens assembly 1000, and may be an area in which light is incident from the outside of the lens assembly 1000, and a plurality of lenses constituting the first lens unit 100 may be centered.
  • the optical system may be formed by aligning with respect to the axis.
  • the central axis may be the same as the optical axis of the optical system.
  • An exposure lens (not shown) may be provided on the front surface of the first lens unit 100, and a cover glass may be disposed in front of the exposure lens.
  • the exposure lens protrudes out of the cover 600 to be exposed to the outside, which may damage the surface.
  • a method of disposing a cover glass, forming a coating layer, or configuring the exposure lens with a wear resistant material for preventing surface damage may be applied.
  • the cover 600 and the structures provided inside the cover 600 may be disposed on the base 700.
  • a light receiving element (not shown) may be disposed below the second lens unit 400, and the light receiving element may be, for example, an image sensor.
  • an open area in which a portion of one side of the cover 600 is removed is formed, and the first connection substrate and the second connection substrate extend outwardly and are exposed in the open area.
  • the first electrode extended and exposed to the outside may be the extension part 224 and the pad 228, and the second electrode extended and exposed to the outside may be the second connection electrode 244.
  • the second connection electrode 228 of the first connection substrate 220 and the second connection electrode 244 of the second connection substrate 240 may be electrically connected to the pad 810 of the lower circuit board 800, respectively. have.
  • the extension part 224 and the pad 228, which are the first electrodes that extend and are exposed to the outside, and the second connection electrode 244, which is the second electrode and are exposed to the outside, 1 may protrude outward from one side of the housing 200 and be disposed in a downward direction.
  • the areas in contact with the pads 810 of the circuit board 800 may be disposed adjacent to each other. Can be.
  • the liquid lens and the camera module including the same may reduce the size of the camera module by electrically changing the surface tension of the first and second liquids, and mechanically move the lens by performing AF or OIS with electricity. Less power consumption
  • the liquid lens is inserted between the first and second housings to be firmly fixed, and the second electrode of the liquid lens is in surface contact with the lower second connection electrode, and the first electrode is wire-bonded with the upper first connection electrode. Can be electrically connected.
  • the first and second housings may fix the liquid lens at the correct position, and the first and second lens units may also be fixed at the correct position through the openings of the first and second housings to adjust the optical axes of the liquid lens and the first and second lens units. You can align exactly.
  • the liquid lens module may be combined with the first and second lens units described above and inserted into the holder and disposed in the camera module.
  • a light receiving element such as an image sensor may be disposed below the liquid lens module.
  • the light receiving element may be provided in the sensor substrate together with the circuit board.
  • the length of the width and / or length of the unit pixel of the image sensor may be, for example, 2 ⁇ m or less.
  • the camera module including the liquid lens module described above may be embedded in various digital devices such as a digital camera, a smartphone, a notebook computer, and a tablet PC, and is particularly embedded in a mobile device.
  • a digital camera such as a digital camera, a smartphone, a notebook computer, and a tablet PC
  • a digital device for converting an image incident from the outside into an electrical signal in a camera module including the liquid lens, the first and second lens units, the filter, and the light receiving element may change color due to an electrical signal.
  • the display module may include a plurality of pixels, and the display module and the camera module may be controlled by the controller.
  • the liquid lens module and the camera module including the same according to the embodiment may be used in a mobile device or the like.

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Abstract

실시예는 제1 렌즈부가 결합되도록 제1 홀을 포함하는 제1 하우징; 상기 제1 하우징에 결합되는 하부 연결 기판; 상기 하부 연결 기판 위에 배치되며, 상기 제1 하우징과 결합되는 상부 연결 기판; 및 상기 하부 연결 기판과 상기 상부 연결 기판 사이에 배치되고, 상기 하부 연결 기판 및 상기 상부 연결 기판과 전기적으로 연결되는 액체 렌즈;를 포함하고, 상기 제1 기판은 상기 액체 렌즈의 크기보다 큰 개구를 포함하고 상기 개구는 상기 제1 홀과 광축 방향으로 대응되는 위치에 배치되는 액체 렌즈 모듈을 제공한다.

Description

액체 렌즈 모듈 및 이를 포함하는 카메라 모듈
실시예는 카메라 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액체 렌즈 모듈을 포함하는 카메라 모듈과 이를 포함하는 광학 기기에 관한 것이다.
휴대용 장치의 사용자는 고해상도를 가지며 크기가 작고 다양한 촬영 기능(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, 렌즈 모듈 구동을 위해 마그넷과 코일 등의 구동 부재가 필요하고 렌즈 모듈의 구동 범위에 대응하여 렌즈 모듈의 구동을 위한 여유 공간이 필요하므로 전체 카메라 모듈 및 광학기기의 두께가 두꺼워 진다.
따라서, 두 가지 액체의 계면의 곡률을 전기적으로 조절하여 오토 포커스와 손떨림 보정 기능을 수행하는 액체 렌즈에 대한 연구가 이루어지고 있다.
실시예는 액체 렌즈를 이용하여 AF 또는 OIS를 수행할 수 있는 카메라 모듈 및 광학기기를 제공하고자 한다.
실시예는 액체 렌즈를 이용하는 카메라 모듈 및 광학 기기에서, 액체 렌즈와 고체 렌즈를 얼라인하고 외부의 전극과 안정적으로 연결하며 견고한 구조를 갖고 조립 효율을 높이고자 한다.
실시예는 제1 렌즈부가 결합되도록 제1 홀을 포함하는 제1 하우징; 상기 제1 하우징에 결합되는 하부 연결 기판; 상기 하부 연결 기판 위에 배치되며, 상기 제1 하우징과 결합되는 상부 연결 기판; 및 상기 하부 연결 기판과 상기 상부 연결 기판 사이에 배치되고, 상기 하부 연결 기판 및 상기 상부 연결 기판과 전기적으로 연결되는 액체 렌즈;를 포함하고, 상기 상부 연결 기판은 상기 액체 렌즈의 크기보다 큰 개구를 포함하고 상기 개구는 상기 제1 홀과 광축 방향으로 대응되는 위치에 배치되는 액체 렌즈 모듈을 제공한다.
상기 액체 렌즈는, 전도성의 제1 액체와 비전도성의 제2 액체를 수용하는 캐비티가 배치된 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트 상부에 배치되는 제1 전극; 및 상기 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극; 를 포함하고, 상기 상부 연결 기판은 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 하부 전극은 상기 제2 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 전극 상부에 배치되는 제2 플레이트; 및 상기 제2 전극 하부에 배치되는 제3 플레이트를 더 포함할 수 있다.
상부 전극과 상기 제1 전극은, 와이어로 본딩될 수 있다.
액체 렌즈 상부에 배치되고, 상기 제1 하우징과 결합하고, 상기 제1 홀과 광축 방향으로 대응되는 위치에 상기 제2 렌즈부가 결합되도록 배치되는 제2 홀을 포함하는 제2 하우징을 더 포함할 수 있다.
제2 하우징의 제2 홀은 상기 액체 렌즈의 캐비티와 마주보고, 상기 제1 하우징의 제1 홀은 상기 액체 렌즈의 캐비티와 마주볼 수 있다.
액체 렌즈 모듈은 상기 상부 연결 기판 및 상기 하부 연결 기판과 전도성 에폭시로 전기적으로 연결될 수 있다.
상부 연결 기판은 상기 제1 하우징의 모서리 영역에 배치될 수 있다.
다른 실시예는 제1 렌즈부가 결합되도록 제1 홀을 포함하는 제1 하우징과, 상기 제1 하우징에 결합되는 하부 연결 기판과, 상기 하부 연결 기판 상부에 배치되며, 상기 제1 하우징과 결합되는 상부 연결 기판, 및 상기 하부 연결 기판과 상기 상부 연결 기판 사이에 배치되고, 상기 하부 연결 기판 및 상기 상부 연결 기판과 전기적으로 연결되는 액체 렌즈;를 포함하고, 상기 상부 연결 기판은 상기 액체 렌즈의 크기보다 큰 개구를 포함하고 상기 개구는 상기 제1 홀과 광축 방향으로 대응되는 위치에 배치되는 액체 렌즈 모듈; 상기 액체 렌즈 모듈에 전기적으로 연결되는 회로 기판; 및 상기 액체 렌즈 내부에 배치되는 수광 소자를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.
액체 렌즈 모듈을 둘러싸는 커버를 더 포함할 수 있다.
액체 렌즈 상부에 배치되고, 상기 제1 하우징과 결합하고, 상기 제1 홀과 광축 방향으로 대응되는 위치에 상기 제2 렌즈부가 결합되도록 배치되는 제2 홀을 포함하는 제2 하우징을 더 포함하고, 상기 제2 하우징의 제2 홀은 상기 액체 렌즈의 캐비티와 마주보고, 상기 제2 하우징의 개구부에 삽입되는 제1 렌즈부를 더 포함할 수 있다.
제1 렌즈부는 상기 액체 렌즈와 인접하는 제1 렌즈를 포함하고, 상기 캐비티의 상부면의 제1 개구부의 크기는 상기 제1 렌즈의 크기보다 작고, 상기 액체 렌즈의 크기는 상기 제1 렌즈의 크기보다 클 수 있다.
제2 하우징의 개구부에 삽입되어 배치되는 제2 렌즈부를 더 포함하고, 상기 제2 렌즈부는 상기 액체 렌즈와 인접하는 제2 렌즈를 포함하고, 상기 캐비티의 하부면의 제2 개구부의 크기는, 상기 제2 렌즈의 유효 영역의 크기보다 클 수 있다.
상부 연결 기판은 연성 회로 기판이고, 상기 연성 회로 기판의 일부분은, 상기 제1 하우징의 외곽으로 연장되어 하부 영역으로 휘어지고, 상기 하부 연결 기판은 전도성 금속 재질의 메탈 플레이트일 수 있다.
제1 하우징과 액체 렌즈와 제2 하우징을 둘러싸는 커버를 더 포함하고, 상기 커버는 상부면에 상기 제2 하우징의 개구부와 마주보는 개구부가 배치되고, 상기 커버는 측면에 상기 제1 연결 기판이 외부로 연장되는 오픈 영역이 배치될 수 있다.
상부 연결 기판과 상기 하부 연결 기판은, 상기 제1 하우징의 외부로 연장되어 배치될 수 있다.
또 다른 실시예는 제1 하우징의 하부에 하부 연결 기판을 배치하는 단계; 상기 제1 하우징 상부에 상부 연결 기판을 포함하는 연성의 제1 기판을 결합하는 단계; 상기 하부 연결 기판과 제1 기판 사이에 액체 렌즈를 배치하는 단계; 상기 액체 렌즈의 제2 전극을 상기 하부 연결 기판과 연결하고, 제1 전극을 상기 제1 기판과 연결하는 단계; 및 상기 액체 렌즈 상에 제2 하우징을 배치하는 단계를 포함하는 액체 렌즈 모듈의 제조 방법을 제공한다.
실시예에 따른 액체 렌즈 모듈과 이를 포함하는 카메라 모듈은 전기로 제1,2 액체 사이의 계면을 조절하여 AF 또는 OIS를 수행하여 기계적으로 렌즈를 움직이는 것보다 전력 소모가 작다. 그리고, 액체 렌즈가 제1, 2 하우징 사이에 삽입되어 견고하게 고정되며, 액체 렌즈가 회로 기판과 전기적으로 견고하게 연결될 수 있다.
또한, 액체 렌즈와 제1,2 렌즈부의 광축을 용이하게 얼라인(align)할 수 있다.
도 1은 액체 렌즈를 나타낸 도면이고,
도 2a 내지 도 2e는 액체 렌즈와 제1,2 하우징 및 제1,2 연결 기판을 나타낸 도면이고,
도 3은 제1 하우징에 제2 연결 기판이 결합된 상태를 나타낸 도면이고,
도 4는 도 3에 제1 연결 기판이 결합되는 과정을 나타낸 도면이고,
도 5는 도 4에 액체 렌즈가 결합되는 과정을 나타낸 도면이고,
도 6은 액체 렌즈와 제1 연결 기판의 와이어 본딩을 나타낸 도면이고,
도 7은 도 6에 제2 하우징이 결합되는 과정을 나타낸 도면이고,
도 8은 도 7에 제1,2 렌즈부가 결합되는 과정을 나타낸 도면이고,
도 9는 도 1의 액체 렌즈가 구비된 카메라 모듈의 사시도이고,
도 10은 도 9의 측면도이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1은 액체 렌즈를 나타낸 도면이다.
실시예에서는 액체 렌즈를 제1,2 하우징 내에서 모듈화하여, 제1,2 렌즈부와 결합하거나 카메라 모듈 내에 용이하게 결합할 수 있다.
액체 렌즈(300)는, 액체, 제1 플레이트, 및 전극을 포함할 수 있다.
액체는 전도성 액체 및 비전도성 액체를 포함할 수 있다. 제1 플레이트는 캐비티를 포함하여 캐비티에 액체가 배치될 수 있다. 캐비티 측면은 경사면을 포함할 수 있다. 제1 플레이트의 상부 또는 하부에는 전극이 배치될 수 있다. 전극은 제1 플레이트의 상부 또는 하부에 배치될 수 있으며, 공통 전극(또는 제1 전극)과 개별 전극(또는 제2 전극)을 포함할 수 있다. 공통 전극은 하나의 전극 섹터를 포함할 수 있고 공통 전극의 전극 섹터에는 기준 전압이 인가될 수 있다. 개별 전극은 복수의 전극 섹터를 포함할 수 있다. 복수의 전극 섹터에는 독립적인 전압이 인가될 수 있다. 공통 전극에 인가되는 전압과 개별 전극에 인가되는 전압의 조절을 통해 전도성 액체와 비전도성 액체가 형성하는 계면의 형상을 조절할 수 있다. 제1 플레이트 또는 전극의 위 또는 아래에는 제2 플레이트 또는 제3 플레이트가 배치될 수 있다. 전극에 인가되는 전압은 펄스 형태일 수 있다.
액체 렌즈(300)는, 제1 플레이트(310)과 제1 액체(350)와 제2 액체(340)과 제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)와 제1 전극(355) 및 제2 전극(345)를 포함할 수 있다.
상세하게는 제1 플레이트(310)는 전도성의 제1 액체(350)와 비전도성의 제2 액체(340)를 수용하는 캐비티(cavity)가 형성되고, 제1 전극(155)은 제1 플레이트 상부(310)에 배치되고, 제2 전극(345은 제1 플레이트 하부에 배치되고, 제2 플레이트(320)는 제1 전극(355) 상부에 배치되며,, 및 제3 플레이트(330)는 제2 전극(345) 하부에 배치될 수 있다.
제1 플레이트(310)는 제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)의 사이에 배치되고, 기설정된 경사면(i, 예를 들면, 약 55도 내지 65도 또는 50도 내지 70도의 각도를 가지는 경사면)을 가지는 상하의 개구부를 포함할 수 있다. 상술한 경사면과 제2 플레이트(320) 방향의 제1 개구부 및 제3 플레이트(330) 방향의 제2 개구부로 둘러싸인 영역을 '캐비티(cavity)'라 할 수 있다.
제1 플레이트(310)는 제1,2 액체(350, 340)를 수용하는 구조물이다. 제2 플레이트(320) 및 제3 플레이트(330)는 광이 통과하는 영역을 포함하고 있어서 투광성 재료로 이루어질 수 있고 예를 들면 플라스틱 또는 유리(glass)로 이루어질 수 있으며, 공정의 편의상 제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)는 동일한 재료로 형성될 수 있다.
또한, 제1 플레이트(310)는 광의 투과가 용이한 투명한 재질 뿐만 아니라, 광의 투과가 용이하지 않도록 불순물을 포함할 수도 있다.
제2 플레이트(320)는 카메라 모듈에서 상부의 제1 렌즈부로부터 입사되는 광이 상기의 캐비티 내부로 진행할 때 입사하는 구성이고, 제3 플레이트(330)는 상술한 캐비티를 통과한 광이 하부의 재2 렌즈부로 진행할 때 통과하는 구성이다.
상술한 캐비티에는 서로 다른 성질의 제1 액체(350)와 제2 액체(340)가 채워질 수 있고, 제1 액체(350)와 제2 액체(340)의 사이에는 계면이 형성될 수 있다. 제1 액체(350)와 제2 액체(340)가 이루는 계면은 굴곡, 경사도 등이 변할 수 있다.
즉, 전기로 제1,2 액체(350, 340)의 표면장력을 변화시키면 고체 렌즈를 움직여(렌즈 간 거리를 조정하여) 초점 거리를 조장하는 것 보다 카메라 장치의 크기를 작게 할 수 있을 뿐만 아니라, 렌즈를 모터 등을 사용하여 기계적으로 움직이는 것 보다 전력 소모가 작다.
제1 액체(350)는 오일(oil)일 수 있으며 예를 들면 페닐(phenyl) 계열의 실리콘 오일일 수 있다.
제2 액체(340)는 예를 들면 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)과 브로민화나트륨(NaBr)이 혼합되어 형성될 수 있다.
제1 액체(350)와 제2 액체(340)에는 살균제와 산화 방지제 중 적어도 하나가 각각 포함될 수 있다. 살균제는 페널계 산화 방지제 또는 인(P)계 산화 방지제일 수 있다. 그리고, 살균제는 알코올계, 알데이트계 및 페놀계 중 어느 하나의 살균제일 수 있다.
제1 전극(355)은 제1 플레이트(310)의 상부면의 일부 영역에 배치되고, 제2 액체(350)과 직접 접촉할 수 있다. 제2 전극(345)은 제1 전극(35)과 이격되어 배치되고, 제1 플레이트(310)의 상부면과 측면 및 하부면에 배치될 수 있다.
제1 플레이트(310)의 측면 또는 절연층(360)의 측면은 캐비티의 경사면 내지 측벽을 이룰 수 있다. 제1 전극(355)과 액체(제1 액체(350) 또는 제2 액체(340))의 사이에는 절연층(360)이 배치될 수 있다.
제1 전극(355)과 제2 전극(345)은 제1 액체(350)와 제2 액체(340)의 경계면을 제어하기 위하여 외부의 회로 기판으로부터 수신되는 전기 신호를 인가할 수 있다.
제1 전극(355)과 제2 전극(345)은 도전성 재료로 이루어질 수 있고, 예를 들면 금속으로 이루어질 수 있고, 상세하게는 크롬(Cr)을 포함할 수 있다. 크로뮴(chromium) 또는 크롬(Chrom)은 은색의 광택이 있는 단단한 전이 금속으로, 부서지기 쉬우며 잘 변색되지 않고 녹는점이 높다.
그리고, 크로뮴을 포함한 합금은 부식에 강하고 단단하기 때문에 다른 금속과 합금한 형태로 사용될 수 있으며, 특히 크롬(Cr)은 부식과 변색이 적기 때문에, 캐비티를 채우는 도전성 액체에도 강한 특징이 있다.
절연층(360)은 캐비티의 바닥면에서 제3 플레이트(330)의 상부면과, 캐비티의 측벽을 이루는 제2 전극(145)과, 제1 플레이트(310)의 상부면에서 제1 전극(355)의 일부와 제1 플레이트(310) 및 제2 전극(345)를 덮으며 배치될 수 있다. 절연층(360)은 예를 들면 파릴렌 C(parylene C) 코팅제로 구현될 수 있으며, 백색 염료를 더 포함할 수도 있다. 백색 염료는 캐비티의 측벽(i)을 이루는 절연층(360)에서 광이 반사되는 빈도를 증가시킬 수 있다.
도시된 바와 같이 제2 액체(340)는 절연층(360)을 사이에 두고 제3 플레이트(330) 위에 배치될 수 있고, 제1 액체(350)는 제1 전극(355)과 직접 면접촉할 수 있다.
제1 개구부의 단면의 크기가 제2 개구부의 단면의 크기보다 더 클 수 있다. 여기서, 제1,2 개구부의 크기는 개구부의 단면이 원형이면 반지름을 뜻하고, 정사각형이면 한 변의 길이를 뜻할 수 있다.
제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)의 가장 자리는 원형 또는 사각형 등의 각 형상일 수 있으나, 반드시 이에 한정하지는 않는다.
제1 전극(355)은 제2 플레이트(320)의 외곽의 적어도 하나의 영역에서 노출되고, 제2 전극(345)은 제3 플레이트(330)의 가장 자리의 적어도 하나의 영역에서 노출될 수 있다.
그리고, 제1 플레이트(310) 위 또는 아래에 배치되는 연결 기판을 포함할 수 있다. 연결 기판은 하나 또는 둘 이상의 연결 기판을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 연결 기판(356)은 제1 전극(355) 상부에 배치되고, 제2 연결 기판(346)은 제2 전극(345) 하부에 배치될 수 있다.
제2 플레이트(320)의 바깥 영역에서 제1 전극(355) 상에는 제1 연결 기판(356)이 배치되고, 제3 플레이트(300)의 바깥 영역에서 제2 전극(345) 상에는 제2 연결 기판(346)이 배치될 수 있다.
연결 기판은 하나 또는 둘 이상의 연결 기판을 포함할 수 있다. 연결 기판의 일부는 액체 렌즈(300)의 전극과 연결되고, 연결 기판의 일부는 이미지 센서가 배치되는 센서기판과 전기적 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다. 연결 기판은 액체 렌즈의 전극과 전도성 에폭시로 접착될 수 있고, 센서 기판과 솔더링 되어 접착될 수도 있다. 구체적으로 연결 기판은 하나 또는 둘 이상의 연결 단자를 포함할 수 있고 연결 단자는 액체 렌즈의 전극 또는 센서 기판의 전극과 연결될 수 있다.
도시되지 않았으나, 제1 전극(355)과 제1 연결 기판(356)의 사이에는 전도성 에폭시가 배치될 수 있고, 제2 전극(345) 및 제2 연결 기판(346)의 사이에도 전도성 에폭시가 배치될 수 있다. 제1 연결 기판 또는 제2 연결 기판은 전도성 에폭시에 의헤 제1 전극 또는 제2 전극과 전기적 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다
제1,2 전극(355, 345)은 제1,2 연결 기판(356, 346)과 전기적으로 연결되고, 후술하는 제1,2 연결 기판(220, 240)은 상술한 연결 기판(356, 346)과 각각 동일한 구성일 수 있다. 또한, 제1 연결 기판(220)을 액체 렌즈 모듈의 상부 전극이라 할 수 있고, 제2 연결 기판(240)을 제1 기판이라 할 수 있으며, 후술하는 연결 전극(226)은 상부 전극의 일부일 수 있다.
도 2a 내지 도 2e는 액체 렌즈와 제1,2 하우징 및 제1,2 연결 기판을 나타낸 도면이다.
도 2a는 제1 하우징(200)의 사시도이고, 도 2b는 제1 연결 기판(220)의 사시도이고, 도 2c는 제2 연결 기판(240)의 사시도이고, 도 2d는 액체 렌즈(300)의 사시도이고, 도 2e는 제2 하우징(260)의 사시도이다.
도 3은 제1 하우징에 제2 연결 기판이 결합된 상태를 나타낸 도면이다.
제1 하우징(200)는 중앙 영역에 개구부 내지 관통 홀(through hole)을 포함하고, 상기 개구부의 외곽에 단차 구조를 가진다. 단차 구조는 상단(202)과 하단(204)를 포함하고, 상단(202)의 외곽에는 측벽(206)이 배치될 수 있다.
측벽(206)의 일부 영역에는 절개부(cut-out portion)가 형성되는데, 절개부에는 제1 연결 기판(220) 또는 제2 연결 기판(240)의 일부가 외부로 노출될 수 있다.
상술한 단차 구조의 하단(204)에서는 모서리 영역에 하나 또는 둘 이상(예를 들어 4개)의 오픈 영역(open region)이 형성될 수 있다. 오픈 영역을 통하여는 제1 연결 기판 또는 제2 연결 기판(240)의 일부가 노출될 수 있다.
제2 연결 기판(240)은 제1 하우징(240)의 내부에 구비되고, 제1 연결 전극(242)과 제2 연결 전극(244)을 포함할 수 있다. 제1 연결 기판 또는 제2 연결 기판은 인서트 몰딩(insert molding)되어 제1 하우징의 내부에 배치될 수 있다. 제1 연결 전극(242)의 일부는 상술한 오픈 영역을 통하여 노출되고, 제2 연결 전극(244)은 제1 연결 전극(242)의 측면에서 연장되어 하부 또는 상부 방향으로 배치될 수 있다.
도 4는 도 3에 제1 연결 기판이 결합되는 과정을 나타낸 도면이다.
제1 하우징(200)의 하부에 제2 연결 기판(240)이 결합된 상태에서, 제1 하우징(200)의 상부에 액체 렌즈(300)가 배치되고 제1 하우징(200) 상부에 제1 연결 기판(220)이 배치될 수 있다. 제1 연결 기판(220)이 제1 하우징(200) 상부에 배치되고 액체 렌즈(300)가 제1 하우징(200) 상부에 배치될 수도 있다. 상세하게는, 제1 하우징(200)의 단차 구조의 상단(204)에 액체 렌즈(300)가 배치될 수 있다.
제1 연결 기판(220)은 베이스부(222)와, 액체 렌즈(300)와 연결되는 연결 단자(226)와, 베이스부(222)의 가장 자리에서 연장되어 배치되는 연장부(224)와, 연장부(224)의 끝단에 배치되고 센서 기판과 연결되는 복수 개의 연결 단자(228)을 포함하여 이루어질 수 있다.베이스부(222)와 연장부(224)는 절연성 재료로 이루어질 수 있고, 연결 단자(226)는 도전성 재료로 이루어질 수 있다.
베이스부(222)는 사각형의 테두리 형상의 폐곡선 또는 일부가 끊어진 형태의 개곡선의 형태를 갖고 배치될 수 있고, 연결 전극(226)은 상기 사각형의 꼭지점 영역에서 상부로 노출될 수 있다. 베이스부(222)의 테두리 형상의 가운데에는 관통 홀 내지 개구부가 형성될 수 있다.
연장부(224)는 후술하는 바와 같이, 제1 하우징(200)의 절개부를 통하여 제1 하우징(200)의 외곽으로 연장되어 노출된 후 하부 또는 상부 방향으로 휘어질 수 있다. 센서 기판과 연결되는 연결 전극(228)은 액체 렌즈의 전극과 연결되는 연결 전극(226)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 연결 기판(220)과 제2 연결 기판(240)은 예를 들면, 연성 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다.
도 5는 도 4에 액체 렌즈가 결합되는 과정을 나타낸 도면이다.
제1 하우징(200)에 제2 연결 기판(240)이 결합된 상태에서, 액체 렌즈(300)와 제1 연결 기판(220)을 제1 하우징(200) 상부에 배치할 수 있다. 이 때 액체렌즈(300)가 제1 연결기판(220)보다 먼저 배치될 수 있고, 제1 연결기판(220)이 액체렌즈(300)보다 먼저 배치될 수 있다. 액체 렌즈(300)가 제1 연결 기판(220)의 중앙의 개구부 내지 관통 홀에 배치될 수 있다.
이때, 'A'로 표시된 영역에서는 제1 연결 기판(220)의 연결 전극(226)이 노출될 수 있다.
그리고, 제1 하우징(200)의 개구부와 제1 연결 기판(220)의 개구부는, 액체 렌즈(300)와 마주보고 배치될 수 있다.
도 6은 액체 렌즈와 제1 연결 기판의 와이어 본딩을 나타낸 도면이다.
제1 하우징(200)의 하부에 배치된 제2 연결 기판(240)의 일부분이 제1 하우징(200)의 하나의 측면으로 노출되고, 제1 하우징(200)의 상부에 배치된 제1 연결 기판(220)의 일부분도 제1 하우징(200)의 동일한 측면으로 노출되고 있음을 도시하고 있으나, 반대 방향(예를 들면 대면하는 측면 방향)으로 노출될 수도 있다. 제1 연결 기판(220)의 중앙의 개구부에 삽입된 액체 렌즈(300)가 배치될 수 있다.
액체 렌즈(300)의 하부면의 제2 연결 기판(346)은, 하부의 제2 연결 기판(240)과 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 액체 렌즈(300)의 상부면의 제2 플레이트(320)의 외곽에 배치된 제1 연결 기판(356)은 제1 연결 기판(220)의 베이스부(222)의 가장 자리의 연결 전극(226)과 전기적으로 연결되는데, 예를 들면 와이어(250)를 본딩하여 연결될 수 있다.
도 7은 도 6에 제2 하우징이 결합되는 과정을 나타낸 도면이다.
제1 하우징(200)의 상부와 하부에 각각 제1,2 연결 기판(220, 240)이 배치되고, 제1 연결 기판(240)의 개구부에 액체 렌즈(300)가 삽입되며, 와이어(250)를 통하여 액체 렌즈(300)가 제1 연결 기판(220)에 전기적으로 연결된 상태에서, 액체 렌즈(300)의 상부에 제2 하우징(360)가 배치될 수 있다.
이때, 제1 하우징(200)의 측벽(206)에 제2 하우징(260)가 삽입되어 고정될 수 있다. 즉, 제2 하우징(260)는 커버로 작용할 수 있다.
그리고, 제2 하우징의 중앙 영역에 개구부가 형성되는데, 상기 개구부는 액체 렌즈(300)의 캐비티와 마주보며 배치될 수 있다.
도 3 내지 도 7의 공정을 통하여 액체 렌즈 모듈이 제조될 수 있다.
상세하게는, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 하우징의 하부에 하부 전극을 배치(예를 들어 인서트 몰딩(insert molding))한다. 그리고, 도 4에 도시된 바와 같이 제1 하우징 상부에 상부 전극을 포함하는 연성의 제1 기판을 결합한다. 그리고, 도 5에 도시된 바와 같이 하부 전극과 제1 기판 사이에 액체 렌즈를 배치하고, 액체 렌즈의 제2 전극은 하부 전극과 연결될 수 있다. 이때, 액체 렌즈는 하부 전극과 전도성 에폭시 등의 접착제를 통하여 연결될 수 있다. 이를 위하여, 도 3에서 오픈 영역(open region) 내에 접착제를 도포할 수 있다. 그리고, 도 6에 도시된 바와 같이 제1 전극은 와이어 본딩 등의 방법으로 제1 기판과 연결될 수 있다. 그리고, 도 7에 도시된 바와 같이 액체 렌즈 상에 제2 하우징을 배치할 수 있다. 액체 렌즈 모듈을 제조할 때 상술한 단계들의 적어도 일부 단계들의 조합으로 제조할 수 있으며, 상기 단계들의 순서는 바뀔 수 있다.
도 8은 도 7에 제1,2 렌즈부가 결합되는 과정을 나타낸 도면이다.
제1 하우징(200)의 중앙 영역의 개구부(미도시)와 제2 하우징(260)의 중앙 영역의 개구부에 각각 제2 렌즈부(400)와 제1 렌즈부(100)가 삽입되어 배치될 수 있다. 여기서, 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(400)는 각각 복수 개의 렌즈로 이루어질 수도 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 액체 렌즈 모듈의 제2 하우징(260) 상의 제2 홀에 제1 렌즈부(100)를 삽입하고, 제1 하우징(200) 상의 제1 홀에 제2 렌즈부(200)를 간단히 결합할 수 있다.
제1,2 렌즈부(100, 400)를 액체 렌즈(300)와 구별하기 위하여 제1,2 고체 렌즈부 또는 제1,2 광학 렌즈부라고 할 수 있으며, 글래스 계열 또는 플라스틱 계열의 재료로 이루어질 수 있다.
이때, 액체 렌즈(300)의 캐비티의 상술한 상부면의 제1 개구부의 크기는 제1 렌즈부(100)의 유효 영역의 크기보다 클 수 있다. 그리고, 액체 렌즈(300)의 캐비티의 상술한 하부면의 제2 개구부의 크기는 제2 렌즈부(400)의 유효 영역의 크기보다 클 수 있다.
여기서, '유효 영역'이라 함은 렌즈의 제1 면 또는 제2 면이 구면이거나 비구면일 때 구면 또는 비구면 영역을 뜻하며, 광이 진행할 수 있는 경로이다.
상술한 구조는, 제1 렌즈부로부터 입사되는 광이 모두 액체 렌즈(300)의 캐비티로 진행할 수 있고, 제2 렌즈부의 유효 영역 전체에 액체 렌즈(300)에서 하부로 진행하는 광이 입사될 수 있다.
도시되지는 않았으나, 제1 하우징(200)은 하면으로부터 하부 방향으로 돌출부가 배치될 수 있다. 돌출부는 후술하는 카메라 모듈에서, 하부의 센서 기판 내지 회로 기판(800) 등으로부터 액체 렌즈 모듈이 일정 갭(gap)을 유지하게 하는 스페이서(spacer)로 작용할 수 있다.
도 9는 도 1의 액체 렌즈가 구비된 카메라 모듈의 사시도이고, 도 10은 도 9의 측면도이다.
카메라 모듈은 공통 단자와 복수의 개별 단자 사이에 인가되는 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 액체 렌즈부가 포함된 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(1000)와 액체 렌즈에 구동 전압을 공급하기 위한 제어회로(2000)를 포함할 수 있다.
제어 회로(2000)의 구성은 촬상 장치에 요구되는 사양에 따라 다르게 설계될 수 있다. 특히, 렌즈 어셈블리(1000)에 인가되는 동작 전압의 크기를 줄이기 위해, 제어회로(2000)는 하나의 칩(single chip)으로 구현할 수 있다. 이를 통해, 휴대용 장치에 탑재되는 카메라 장치의 크기를 더욱 줄일 수 있다.
렌즈 어셈블리(1000)는, 상술한 제1,2 하우징(200, 260)와 제1,2 연결 기판(220, 240)과 액체 렌즈(300)와 제1,2 렌즈부(100, 400)가 결합된 구조물의 상부면과 측면을 커버(600)가 둘러싸며 배치될 수 있다.
커버(600)의 상부면에는 개구부가 형성되어 제1 렌즈부(100)가 노출되고, 외부로부터 광이 상기의 개구부로 입사될 수 있다. 이때, 커버(600)의 상부면에 형성된 개구부는, 상술한 제2 하우징의 개구부와도 마주볼 수 있다.
도시된 렌즈 어셈블리(1000)의 구조는 하나의 예에 불과하며, 카메라 장치에 요구되는 사양에 따라 렌즈 어셈블리(1000)의 구조는 달라질 수 있다.
제1 렌즈부(100)는 렌즈 어셈블리(1000)의 전방에 배치되고, 렌즈 어셈블리(1000)의 외부로부터 광이 입사하는 영역일 수 있고, 제1 렌즈부(100)를 이루는 복수의 렌즈들이 중심축을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다. 여기서, 중심축은 광학계의 광축(Optical axis)과 동일할 수 있다.
제1 렌즈부(100)의 전면에는 노출렌즈(미도시)가 구비될 수 있으며, 노출 렌즈의 전방에는 커버 글래스(cover glass)가 배치될 수 있다. 노출렌즈는 커버(600) 외부로 돌출되어 외부에 노출되어 표면이 손상될 수 있다.
만약, 렌즈의 표면이 손상될 경우, 카메라 모듈에서 촬영되는 이미지의 화질이 저하될 수 있다. 따라서, 노출렌즈의 표면손상을 방지, 억제하기 위해, 커버 글래스를 배치시키거나 코팅층을 형성하거나 노출렌즈가 표면손상을 방지하기 위한 내마모성 재질로 구성하는 방법 등을 적용할 수 있다.
커버(600)와 상기 커버(600)의 내부에 구비된 구조물들은 베이스(700) 상에 배치될 수 있다. 제2 렌즈부(400)의 하부에는 수광 소자(미도시)가 배치될 수 있고, 수광 소자는 예를 들면 이미지 센서일 수 있다.
도시된 바와 같이 커버(600)의 하나의 측면의 일부 영역이 제거된 오픈 영역이 형성되고, 상기 오픈 영역에서 제1 연결 기판과 제2 연결 기판이 외부로 연장되며 노출될 수 있다. 상세하게는 외부로 연장되며 노출되는 제1 전극은 연장부(224)와 패드(228)이고, 외부로 연장되며 노출되는 제2 전극은 제2 연결 전극(244)일 수 있다.
제1 연결 기판(220)의 제2 연결 전극(228)과 제2 연결 기판(240)의 제2 연결 전극(244)은 각각 하부의 회로 기판(800)의 패드(810)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상술한 외부로 연장되며 노출되는 제1 전극인 연장부(224) 및 패드(228)와, 외부로 연장되며 노출되는 제2 전극인 제2 연결 전극(244)은, 도 5에서 설명한 바와 같이 제1 하우징(200)의 하나의 측면에서 외부로 돌출되고 하부 방향으로 배치될 수 있다.
제1,2 연결 기판이, 렌즈 어셈블리(1000)에서 커버(600)가 제거된 하나의 측면에 함께 구비될 때, 회로 기판(800)의 패드(810)와 접촉하는 영역들이 서로 인접하여 배치될 수 있다.
실시예에 따른 액체 렌즈와 이를 포함하는 카메라 모듈은 전기로 제1,2 액체의 표면장력을 변화시켜서 카메라 모듈의 크기를 작게 할 수 있고, 전기로 AF 또는 OIS를 수행하여 기계적으로 렌즈를 움직이는 것보다 전력 소모가 작다.
그리고, 액체 렌즈가 제1, 2 하우징 사이에 삽입되어 견고하게 고정되며, 액체 렌즈의 제2 전극이 하부의 제2 연결전극과 면접촉하고 제1 전극은 상부의 제1 연결전극과 와이어 본딩되어 전기적으로 연결될 수 있다.
제1,2 하우징을 통하여 액체 렌즈를 정확한 위치에 고정시킬 수 있으며, 제1,2 하우징의 개구부를 통하여 제1,2 렌즈부도 정확한 위치에 고정시켜서, 액체 렌즈와 제1,2 렌즈부의 광축을 정확히 얼라인(align)할 수 있다.
액체 렌즈 모듈은 상술한 제1,2 렌즈부와 결합되고, 홀더 내에 삽입되어 카메라 모듈 내에 배치될 수 있다. 카메라 모듈에서, 액체 렌즈 모듈의 하부에는 이미지 센서 등의 수광소자가 배치될 수 있다. 수광소자는 회로 기판과 함께 센서 기판 내에 구비될 수 있다. 이미지 센서의 단위 픽셀의 가로 및/또는 세로의 길이는 예를 들면 2 um(마이크로 미터) 이하일 수 있다.
상술한 액체 렌즈 모듈이 포함된 카메라 모듈은, 디지털 카메라나 스마트폰이나 노트북 및 테블렛(tablet) PC 등의 다양한 디지털 기기(digital device)에 내장될 수 있고, 특히 모바일 기기에 내장되어 고성능, 초박형의 줌 렌즈를 구현할 수 있다.
예를 들면, 상술한 액체 렌즈와 제1,2 렌즈부와 필터 및 수광 소자를 포함하는 카메라 모듈에서 외부에서 입사된 이미지를 전기적 신호로 변환하는 디지털 기기는, 전기적인 신호에 의하여 색이 변화하는 복수 개의 픽셀들로 이루어지는 디스플레이 모듈을 포함할 수 있으며, 여기서 디스플레이 모듈과 카메라 모듈은 제어부에서 제어할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
실시예에 따른 액체 렌즈 모듈과 이를 포함하는 카메라 모듈은 모바일 기기 등에 사용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 제1 렌즈부가 결합되도록 제1 홀을 포함하는 제1 하우징;
    상기 제1 하우징에 결합되는 하부 연결 기판;
    상기 하부 연결 기판 위에 배치되며, 상기 제1 하우징과 결합되는 상부 연결 기판; 및
    상기 하부 연결 기판과 상기 상부 연결 기판 사이에 배치되고, 상기 하부 연결 기판 및 상기 상부 연결 기판과 전기적으로 연결되는 액체 렌즈;를 포함하고,
    상기 상부 연결 기판은 상기 액체 렌즈의 크기보다 큰 개구를 포함하고 상기 개구는 상기 제1 홀과 광축 방향으로 대응되는 위치에 배치되는 액체 렌즈 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 액체 렌즈는,
    전도성의 제1 액체와 비전도성의 제2 액체를 수용하는 캐비티가 배치된 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트 상부에 배치되는 제1 전극; 및
    상기 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극; 를 포함하고,
    상기 상부 연결 기판은 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 하부 전극은 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되는 액체 렌즈 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 액체 렌즈 상부에 배치되고, 상기 제1 하우징과 결합하고, 상기 제1 홀과 광축 방향으로 대응되는 위치에 상기 제2 렌즈부가 결합되도록 배치되는 제2 홀을 포함하는 제2 하우징을 더 포함하는 액체 렌즈 모듈.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 하우징의 제2 홀은 상기 액체 렌즈의 캐비티와 마주보고, 상기 제1 하우징의 제1 홀은 상기 액체 렌즈의 캐비티와 마주보는 액체 렌즈 모듈.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 액체 렌즈 모듈은 상기 상부 연결 기판 및 상기 하부 연결 기판과 전도성 에폭시로 전기적으로 연결되는 액체 렌즈 모듈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 상부 연결 기판은 상기 제1 하우징의 모서리 영역에 배치되는 액체 렌즈 모듈.
  7. 제1 렌즈부;
    상기 제1 렌즈부가 배치되는 제1 홀을 포함하는 제1 하우징;
    상기 제1 하우징에 결합되는 하부 연결기판;
    상기 하부 연결기판 상부에 배치되고 상기 제1 하우징에 배치되는 상부 연결 기판;
    상기 하부 연결 기판과 상기 상부 연결 기판 사이에 배치되고 상기 하부 연결 기판 및 상기 상부 연결 기판과 전기적으로 연결되는 액체 렌즈;및
    이미지 센서가 배치되고 상기 하부 연결 기판 및 상기 상부 연결 기판과 전기적으로 연결되는 회로 기판을 포함하는 카메라 모듈.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 액체 렌즈 상부에 배치되고, 상기 제1 하우징과 결합하고, 상기 제1 홀과 광축 방향으로 대응되는 위치에 상기 제2 렌즈부가 결합되도록 배치되는 제2 홀을 포함하는 제2 하우징을 더 포함하고,
    상기 제2 하우징의 제2 홀은 상기 액체 렌즈의 캐비티와 마주보고,
    상기 제2 하우징의 개구부에 삽입되는 제1 렌즈부를 더 포함하는 카메라 모듈.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 상부 연결 기판은 연성 회로 기판이고,
    상기 연성 회로 기판의 일부분은, 상기 제1 하우징의 외곽으로 연장되어 하부 영역으로 휘어지고,
    상기 하부 연결 기판은 전도성 금속 재질의 메탈 플레이트인 카메라 모듈.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 하부 연결기판은 상기 제1 하우징 내에 인서트 몰딩되어 배치되는 카메라 모듈.
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