WO2018164496A1 - 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

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WO2018164496A1
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liquid lens
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최용복
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엘지이노텍(주)
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    • G03B2205/0007—Movement of one or more optical elements for control of motion blur

Definitions

  • Embodiments relate to a camera module, and more particularly, to a camera module including a liquid lens.
  • 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 make it possible to more stably support a liquid lens inside a holder in an optical device and a camera module comprising a liquid lens.
  • Embodiments are intended to enable the camera module and the optical device including the liquid lens to support the liquid lens in a balanced manner even if an injection joint occurs during manufacture of the holder by injection molding.
  • An embodiment includes a liquid lens having an electrode; A holder having a through hole and a support part protruding upwardly to surround the through hole and on which the liquid lens is seated; And a liquid lens provided in the support part of the region where the injection joint is generated, the liquid lens including a stepped surface stepped below the upper surface of the support part.
  • the holder may include a first lens arrangement in which a first lens portion is disposed; A second lens disposition unit in which the second lens unit is disposed; And a liquid lens arranging part disposed between the first lens arranging part and the second lens arranging part and in which the liquid lens is disposed, wherein the through hole includes the first lens arranging part and the second lens arranging part. And a liquid lens passing through the liquid lens arrangement.
  • the liquid lens disposition portion is a first horizontal plate coupled to the first lens disposition portion; A second horizontal plate spaced apart from the first horizontal plate and coupled to the second lens disposition unit; And a vertical plate connecting the first horizontal plate and the second horizontal plate, wherein the support part may protrude from the second horizontal plate about the through hole.
  • the horizontal cross section of the through hole may have a circular shape, and the support part may be disposed to form a concentric circle about the through hole.
  • the height of the upper surface of the support and the stepped surface may be 20 to 40 ⁇ m.
  • One region of the stepped surface may be adjacent to the through hole.
  • the injection joint may be elongated to cross the center of the through hole, and the stepped surfaces may be disposed in pairs at both edges of the upper surface of the support.
  • the pair of stepped surfaces may be formed by cutting both edges of the upper surface of the support so that one side adjacent to the through hole vertically crosses the injection joint.
  • the stepped surfaces may be arranged side by side along the injection joint.
  • the liquid lens may include a first plate having a cavity configured to contain a first conductive liquid and a second nonconductive liquid; A first electrode disposed on the first plate; A second electrode disposed under the first plate; A second plate disposed on the first electrode; And a third plate disposed under the second electrode and seated on the support part.
  • the step surface may be spaced apart from the third plate.
  • An embodiment includes a liquid lens having an electrode; A holder having a through hole and a support part protruding upwardly to surround the through hole and on which the liquid lens is seated; And a liquid lens provided in the support part of a region where an injection joint is generated, the liquid lens including a stepped surface stepped below an upper surface of the support part in which the joint is not generated. And a controller converting an image incident through the camera module into an electrical signal. And a display module including a plurality of pixels whose color is changed by the electrical signal.
  • the embodiment can support the liquid lens more stably in the holder since the surface of the support portion on which the liquid lens is substantially flattened in the camera module and the optical device including the liquid lens.
  • the liquid lens can be supported in a balanced manner.
  • FIG. 1 is a view showing an embodiment of a camera module
  • FIG. 2 is a perspective view of a liquid lens in the camera module of FIG. 1, FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the liquid lens of FIG. 2;
  • FIG. 4 is an exploded perspective view illustrating a liquid lens and a holder region in the camera module of FIG. 1;
  • FIG. 5 is a view showing a vertical section along the line II-II of FIG.
  • FIG. 6 is a perspective view of a holder before the liquid lens is seated in the camera module according to the embodiment
  • FIG. 7 is a view showing a state in which a liquid lens is seated in the holder of FIG. 6, showing a vertical cross section taken along line III-III of FIG. 4.
  • FIG. 8 is a front view of the support region shown in FIG. 6,
  • FIG. 9 is a front view of a support region of another embodiment.
  • the camera module may include a lens assembly 100 and a control circuit 2000.
  • the lens assembly 1000 may include a liquid lens and / or a solid lens.
  • Liquid lenses can include liquids, plates, and electrodes.
  • the liquid may include a conductive liquid and a nonconductive liquid, and the electrode may be disposed above or below the plate.
  • the electrode may also include a common terminal and a plurality of individual terminals. There may be one common terminal and a plurality of individual terminals may be provided.
  • the plate may comprise a first plate comprising a cavity in which the liquid is disposed, and may further comprise a second plate above or below the first plate.
  • the liquid lens may further include a third plate, and the first plate may be disposed between the second plate and the third plate.
  • the focal length may be changed by changing the shape of the interface formed by the conductive liquid and the non-conductive liquid in response to the driving voltage applied between the common terminal and the individual terminal.
  • the control circuit 2000 may supply a driving voltage to the liquid lens and may be disposed on the sensor substrate 800 on which the image sensor is disposed.
  • the camera module may further include a connector 3000, and the connector 3000 is connected by the control circuit 2000 and the connection unit 3500 to electrically connect the control circuit 2000 to an external power source or other device. Can be connected.
  • 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 may include a first lens unit 100, a second lens unit 400, a liquid lens 300, a holder 500, and a cover 600, and the first lens unit 100. ) Or the second lens unit 400 may be omitted.
  • 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.
  • the first lens unit 100 may be configured of at least one lens, or two or more lenses may be aligned with respect to a central axis to form an optical system.
  • the central axis may be the same as the optical axis of the optical system.
  • the first lens unit 100 may be formed of two lenses, but is not necessarily limited thereto.
  • 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 may protrude out of the holder 500 and be exposed to the outside, thereby damaging the surface. If the surface of the lens is damaged, the image quality of the image photographed by the camera module may be deteriorated. Therefore, in order to prevent or suppress surface damage of the exposure lens, 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 second lens unit 400 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 400. 2 may enter the lens unit 400.
  • the second lens unit 400 may be disposed in the through hole formed in the holder 500 spaced apart from the first lens unit 100.
  • the second lens unit 400 may be configured of at least one lens, and when two or more lenses are included, the second lens unit 400 may be aligned with respect to a central axis to form an optical system.
  • the first and second lens units 100 and 400 may be referred to as first and second solid lens units in order to distinguish them from the liquid lens 300.
  • the liquid lens 300 may be disposed under the first lens unit 100, and the second lens unit 400 may be disposed under the liquid lens 300. That is, the liquid lens 300 may be disposed between the first lens unit 100 and the second lens unit 400.
  • FIG. 2 is a perspective view of a liquid lens in the camera module of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the liquid lens of FIG. 2.
  • the liquid lens 300 may include a first plate 310 having a cavity for receiving a nonconductive first liquid 350 and a conductive second liquid 340, and an upper portion of the first plate.
  • the first electrode 355 disposed on the 310, the second electrode 345 disposed below the first plate, the second plate 320 disposed on the first electrode 355, and the second electrode 345 may include a third plate 330 disposed below.
  • the first plate 310 is disposed between the second plate 320 and the third plate 330, the predetermined inclined surface (for example, about 50 to 70 degrees, in detail 55 to 65 degrees) It may include an upper and lower opening having a slope).
  • An area surrounded by the aforementioned inclined surface and the opening contacting the second plate 320 and the opening contacting 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 formed of a light transmissive material, for example, glass, and the second plate 320 may be used for convenience of the process. And the third plate 330 may be formed of the same material.
  • the first plate 310 may include impurities so that light is not easily transmitted.
  • the second plate 320 is configured to be incident when the light incident from the first lens unit 100 proceeds to the inside of the cavity, and the third plate 330 has the second lens unit having the light passing through the cavity described above. It is a configuration that passes when proceeding to 400.
  • 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 spaced apart from the second electrode 345, and may be disposed on a portion of an upper surface, a side surface, and a lower surface of the first plate 310.
  • the second electrode 345 may be disposed in a portion of the lower surface of the first plate 310 and may directly contact the second liquid 340.
  • 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.
  • the first electrode 355 may be in contact with the first liquid 350 and the second liquid 340 with an insulating layer 360 to be described later.
  • the second electrode 345 may be in direct contact with the second liquid 340.
  • the first electrode 355 and the second electrode 345 may apply an electrical signal received from an external sensor substrate 800 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 lower surface of the second plate 330 on the upper surface of the cavity, a first electrode 355 forming a sidewall of the cavity, and a first electrode 355 on the lower 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 first liquid 350 may be in surface contact with the second plate 320 with the insulating layer 360 therebetween, and the second liquid 340 may be in direct surface contact with the third plate 330. have.
  • the cavity may include a first opening in a direction of the second plate 320 and a second opening in a direction of the third plate 330.
  • the size O1 of the cross section of the first opening may be smaller than the size O2 of the cross section of the second opening, or vice versa.
  • the size of the first and second openings may mean a radius if the cross section of the opening is circular, and the length of the diagonal line if the square is a square.
  • Edges of the second plate 320 and the third plate 330 may have a 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 first connection electrode 356 is disposed on the first electrode 355 in the outer region of the second plate 320, and the second connection is formed on the second electrode 345 in the outer region of the third plate 300.
  • the electrode 346 may be disposed.
  • a conductive epoxy may be disposed between the first electrode 355 and the first connection electrode 356, and a conductive epoxy may also be disposed between the second electrode 345 and the second connection electrode 346. Can be.
  • the first connection electrode 356 and the second connection electrode 346 may be integrally provided with the first electrode 355 and the second electrode 345, respectively.
  • the first connection electrode 356 and the second connection electrode 346 may be electrically connected to the terminal 810 such as the flexible sensor substrate 800 while being connected to the metal plate 390 through the connection substrate 380.
  • the holder 500 may have a top and a bottom open to form a through hole.
  • the holder 500 may include a first body part including a first hole, a second body part including a second hole, and a side part connecting the first body part and the second body part.
  • the side of the holder may comprise at least one side hole.
  • the side of the holder may include a first side hole and a second side hole.
  • the first side hole and the second side hole may be spaced apart from each other and face each other.
  • the first lens unit 200, the second lens unit 400, and the liquid lens 300 may be disposed in a through hole formed in the holder 500.
  • the first lens unit 100 may be disposed and coupled to the upper portion of the holder 500
  • the second lens portion 400 may be disposed to be coupled to the lower portion of the holder 500.
  • the liquid lens 300, the upper first lens part 100, and the lower second lens part 400 may be fixed and disposed inside the holder 500.
  • the liquid lens 300 may be aligned with respect to the central axis like the first lens unit 100 and the second lens unit 400.
  • the first lens unit may be disposed in the first hole, and the second lens unit may be disposed in the second hole.
  • First to third regions may be provided inside the holder 500.
  • the first lens unit 100 may be inserted in the first region 1, the liquid lens 300 may be disposed in the second region 2, and the second lens unit may be disposed in the third region 3. 400 may be disposed.
  • the first region 3 and the region 3 may be located above and below the second region 2, respectively.
  • the above-described through hole formed in the holder 500 may include the first to third regions 1 to 3.
  • the second region 2 may include an opening formed at a side of the holder 500 and used as an entrance and exit of the liquid lens 300. Accordingly, the liquid lens 300 may be inserted through the side opening of the holder 500 so that the holder 500 may receive the liquid lens 300 in the second region 2.
  • the liquid lens 300 accommodated in the holder 500 may be electrically connected to the terminal 810 of the sensor substrate 800 using the connection substrate 380 exposed to the outside of the holder 500.
  • the connection substrate 380 may be, for example, a flexible printed corcuit board.
  • the connection board 380 may include an upper terminal unit including a plurality of terminals and a lower terminal unit including a plurality of terminals.
  • the upper terminal portion may be coupled to the first electrode 355 or the second electrode 345 while being coupled to the first and second connection electrodes 356 and 346 of the liquid lens 300.
  • the upper terminal portion of the connection substrate 380 is connected to the second electrode 345 of the liquid lens 300, but may be connected to the first electrode 355.
  • the upper terminal portion of the connection substrate 380 may be connected to the first electrode 355 or the second electrode 345 of the liquid lens 300 by integrally including the first and second connection electrodes 356 and 346. .
  • a cover 600 is disposed surrounding the first lens 100, the second lens 400, the liquid lens 300, and the holder 500, and the cover 600, the holder 500, and the like are provided with a base 700. At the top of the
  • the base 700 may be manufactured integrally with the holder 500, and may be omitted by replacing the role of the holder 500 as necessary.
  • the sensor substrate 800 may be disposed under the base 700, and may include an image sensor (not shown) and a terminal 810.
  • the light receiving element of the image sensor may be provided in the sensor substrate 800.
  • 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 terminal 810 may supply current to the first and second electrodes 355 and 345 of the liquid lens 300 using the connection substrate 380.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view illustrating a liquid lens and a holder region in the camera module of FIG. 1, and FIG. 5 is a view showing a vertical cross section taken along the line II-II of FIG. 4.
  • the above-described holder 500 includes a first lens disposition unit 510 having a first region (region 1) in which the first lens unit 100 is disposed by injection molding, and a liquid lens (
  • the liquid lens disposition unit 520 having a side opening in which the 300 is inserted and having a second region in which the liquid lens 300 is disposed, and the third region in which the second lens unit 400 is disposed. It may be manufactured to have a second lens disposition portion 530 having 3).
  • Injection molding is a method of manufacturing a product by heating a plastic material, such as plastic, into a fluid, and then applying pressure to push it into the injection mold to cure it.
  • the injection mold is composed of an upper mold (or a first mold) and a lower mold (or a second mold) separated from each other, and an injection process is performed after bonding the upper mold and the lower mold to each other during injection molding.
  • injection joint a linear minute protrusion or depression
  • FIG. 5 which shows a vertical cross section taken along the line II-II of FIG. 4, when the liquid lens 300 is disposed in the liquid lens arrangement 520, the liquid lens 300 is placed on the support 524. It can be seen that it is placed.
  • a protruding section by the aforementioned injection joint 523a may be generated in the support part 524.
  • a protrusion may be disposed on an upper surface of the support 524, and the protrusion may be in a line shape.
  • the injection joint 523a is in contact with the third plate 330 of the liquid lens 300, and thus the liquid lens 300 may not be balanced and may be tilted or unstable, which may adversely affect the performance of the camera module. Can cause.
  • FIG. 6 is a perspective view of a holder before the liquid lens is seated in the camera module according to the embodiment
  • FIG. 7 is a view illustrating a state in which the liquid lens is seated in the holder of FIG. 6, and is perpendicular to the line III-III of FIG. 4.
  • 8 is a front view of the support region shown in FIG. 6, and
  • FIG. 9 is a front view of the support region of another embodiment.
  • the holder includes a first lens disposition unit 510 on which the first lens unit 100 is disposed, a second lens disposition unit 530 on which the second lens unit 200 is disposed, And a liquid lens disposition unit 520 disposed between the first lens disposition unit 510 and the second lens disposition unit 530 and on which the liquid lens 300 is disposed.
  • the through hole is formed to penetrate the first lens disposition part 510, the second lens disposition part 530, and the liquid lens disposition part 520.
  • the liquid lens disposition part 520 has a support part 524 protruding upward from the inside of the holder 500 to surround the through hole 501 (see FIG. 8) to which the liquid lens 300 is seated.
  • the horizontal cross section of the through hole 501 may have a circular shape, and the support part 524 may be arranged to form a concentric circle about the through hole 501.
  • the horizontal cross section of the through hole 501 may be oval or polygonal, and the support part 524 may be modified to enclose the circumference of the through hole 501 corresponding to the horizontal cross section of the through hole 501. Can be.
  • the liquid lens disposition unit 520 may include a first horizontal plate 521, a second horizontal plate 523, and a vertical plate 522.
  • the first horizontal plate 521 may be a first body portion
  • the second horizontal plate 523 may be a second body portion
  • the vertical plate 522 may be a side portion.
  • the first horizontal plate may include a first hole
  • the second horizontal plate may include a second hole.
  • the second horizontal plate or the second body part may include a support part 524 and an extension part 523 protruding toward the liquid lens to support the liquid lens.
  • the first horizontal plate 521 may be coupled to the first lens disposition unit while being disposed in the upper region of the holder 500.
  • the second horizontal plate 523 may be disposed below the first horizontal plate 521 so as to be spaced apart from the first horizontal plate 521 and may be coupled to the second lens disposition unit 520.
  • the vertical plate 522 connects the first horizontal plate 521 and the second horizontal plate 523 to form a second region (region 2), which is a space inside the holder 500 in which the liquid lens 300 is disposed. can do.
  • the vertical plate 522 may be disposed in a pair of left and right sides, and may connect both edges of the first horizontal plate 521 and the second horizontal plate 523 to each other.
  • the support part 524 may be manufactured to protrude from the second horizontal plate 523 about the through hole 501.
  • the stepped surface 524b may be formed in the support part 524 of the region where the injection joint 523a is generated.
  • the support may comprise a side and a top and a step between the side and the top.
  • the step may include at least two or more. At least two steps of the plurality of steps may be parallel to each other.
  • the step may be disposed at a position corresponding to the side of the holder. An interval between steps parallel to each other may be smaller than a diameter of the second hole.
  • the height of the step may be 20 to 40 ⁇ m.
  • the stepped surface 524b may have a stepped shape below the upper surface 524a of the support part 524.
  • the stepped surface 524b may be disposed in pairs at both edges of the upper surface 524a of the support part 524.
  • any one region of the stepped surface 524b may be formed to be adjacent to the through hole 501.
  • the stepped surface 524b having such a structure includes a support part 524 that supports the liquid lens 300 even when the injection joint 523a, which is a protrusion projecting from the upper surface of the first body part, is produced while the holder 500 is manufactured by injection molding. ) Can prevent tilting or shaking.
  • the protrusion protruding from the upper portion of the first body portion may be linear.
  • the step may be disposed perpendicular to the protrusion.
  • the protrusion or the injection joint 523a may be elongated to cross the center of the through hole 501.
  • the injection joint 523a may protrude from the upper surface of the second horizontal plate 523 of the liquid lens disposition portion 520 to cross the center of the through hole 501, and the upper portion of the step surface 524b. It can also be created to protrude from the area.
  • the step surface 524b has a lower height than the support portion 524, the third plate 330 and the step surface 524b of the liquid lens 300 are spaced apart from each other, as shown in FIG.
  • the liquid lens 300 may be stably and balancedly supported by the support part 524 without being affected by.
  • the third plate of the liquid lens 300 and the upper surface 524a of the support 524 are slightly spaced apart from each other, but are merely exaggerated for the convenience of visual description.
  • the lower surface of the third plate of the liquid lens 300 is in close contact with each other on the upper surface 524a so that the liquid lens 300 is stably and balancedly supported by the support 524.
  • the heights of the upper surface 524a and the stepped surface 524b of the support part 524 may have a height difference including any one of 20 to 40 ⁇ m. This height difference is not limited to the illustrated range and may be modified if it has a height greater than the height of the injection joint 523a occurring in the support 524.
  • the pair of stepped surfaces 524b are formed by cutting both edges of the upper surface 524a of the support 524 such that one side adjacent to the through hole 501 vertically crosses the injection joint 523a.
  • Such a structure may be embodied directly in a mold during injection molding, or may be manufactured by processing such as cutting in the form of removing the injection joint 523a generated on the upper surface 524a of the support part 524 after injection molding. Therefore, the injection joint 523a is not substantially formed on the upper surface 524a of the support 524 on which the liquid lens 300 is supported.
  • the stepped surface 524b-1 may be disposed side by side along the injection joint 523a. Even in this case, the stepped surfaces 524b-1 are arranged in pairs so as to correspond to each other, and the widths of the respective stepped surfaces 524b-1 extend from the upper surface 524a-1 of the support part 524. It may be selected as long as it is a category that can remove the balance and support the liquid lens 300 in a balanced manner.
  • the stepped surface 524b-1 of this embodiment may also be embodied directly in a mold during injection molding, and is cut to remove the injection joint 523a generated on the upper surface 524a-1 of the support part 524 after injection molding. It can also manufacture by processing methods, such as these.
  • the embodiments of the present invention can support the liquid lens more stably in the holder because the surface of the support portion on which the liquid lens is substantially flattened in the camera module and the optical device including the liquid lens.
  • the liquid lens can be supported in a balanced manner.
  • the camera module including the liquid lens 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 zoom lens can be implemented.
  • a display 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 include a plurality of colors whose color is changed by 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 camera module including the liquid lens according to the embodiment may be used in a mobile device or the like.

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Abstract

실시예는 전극을 갖는 액체 렌즈; 관통홀과, 상기 관통홀을 감싸도록 상부로 돌출되어 상기 액체 렌즈가 안착되는 지지부를 갖는 홀더; 및 사출 이음매가 생성되는 영역의 상기 지지부에 구비되며, 상기 지지부의 상면보다 아래로 단차진 단차면을 포함하는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다. 상기 홀더는 제1 렌즈부가 배치되는 제1 렌즈 배치부; 제2 렌즈부가 배치되는 제2 렌즈 배치부; 및 상기 제1 렌즈 배치부와 상기 제2 렌즈 배치부 사이에 배치되며 상기 액체 렌즈가 배치되는 액체 렌즈 배치부;를 포함하며, 상기 관통홀은 상기 제1 렌즈 배치부, 상기 제2 렌즈 배치부 및 상기 액체 렌즈 배치부를 관통하는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.

Description

액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈
실시예는 카메라 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈에 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 포함하는 카메라 모듈과 광학 장치에서, 액체 렌즈를 홀더 내부에서 보다 안정적으로 지지할 수 있도록 한다.
실시예는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈과 광학 장치에서, 사출 성형에 의해 홀더 제조시 사출 이음매가 발생하더라도 액체 렌즈를 균형적으로 지지할 수 있도록 하고자 한다.
실시예는 전극을 갖는 액체 렌즈; 관통홀과, 상기 관통홀을 감싸도록 상부로 돌출되어 상기 액체 렌즈가 안착되는 지지부를 갖는 홀더; 및 사출 이음매가 생성되는 영역의 상기 지지부에 구비되며, 상기 지지부의 상면보다 아래로 단차진 단차면을 포함하는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.
상기 홀더는 제1 렌즈부가 배치되는 제1 렌즈 배치부; 제2 렌즈부가 배치되는 제2 렌즈 배치부; 및 상기 제1 렌즈 배치부와 상기 제2 렌즈 배치부 사이에 배치되며 상기 액체 렌즈가 배치되는 액체 렌즈 배치부;를 포함하며, 상기 관통홀은 상기 제1 렌즈 배치부, 상기 제2 렌즈 배치부 및 상기 액체 렌즈 배치부를 관통하는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.
상기 액체 렌즈 배치부는 상기 제1 렌즈 배치부와 결합되는 제1 수평판; 상기 제1 수평판과 이격되며 상기 제2 렌즈 배치부와 결합되는 제2 수평판; 상기 제1 수평판과 상기 제2 수평판을 연결하는 수직판을 포함하며, 상기 지지부는 상기 관통홀을 중심으로 제2 수평판에서 돌출될 수 있다.
상기 관통홀의 수평 단면은 원형을 가지며, 상기 지지부는 상기 관통홀을 중심으로 동심원을 이루도록 배치될 수 있다.
상기 지지부의 상면과 상기 단차면의 높이는 20 내지 40 ㎛ 일 수 있다.
상기 단차면의 어느 한 영역은 상기 관통홀과 인접할 수 있다.
상기 사출 이음매는 상기 관통홀의 중심을 가로지도록 길게 생성되며, 상기 단차면은 상기 지지부의 상면 양측 가장자리에 한 쌍으로 배치될 수 있다.
상기 한 쌍의 단차면들은 상기 관통공에 인접한 일측 변이 상기 사출 이음매와 수직으로 교차하도록 상기 지지부의 상면 양측 가장자리를 절개하여 형성될 수 있다.
상기 단차면은 상기 사출 이음매를 따라 나란하게 배치될 수 있다.
상기 액체 렌즈는, 전도성의 제1 액체와 비전도성의 제2 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트 상부에 배치되는 제1 전극; 상기 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극; 상기 제1 전극 상부에 배치되는 제2 플레이트; 및 상기 제2 전극 하부에 배치되며 상기 지지부에 안착되는 제3 플레이트;를 포함할 수 있다.
상기 단차면은 상기 제3 플레이트와 이격될 수 있다.
실시예는 전극을 갖는 액체 렌즈; 관통홀과, 상기 관통홀을 감싸도록 상부로 돌출되어 상기 액체 렌즈가 안착되는 지지부를 갖는 홀더; 및 사출 이음매가 생성되는 영역의 상기 지지부에 구비되며, 이음매가 생성되지 않은 상기 지지부의 상면보다 아래로 단차진 단차면을 포함하는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈; 및 상기 카메라 모듈을 통하여 입사된 이미지를 전기적인 신호로 변환하는 제어부; 및 상기 전기적인 신호에 의하여 색이 변화하는 복수 개의 픽셀로 이루어지는 디스플레이 모듈을 포함하는 광학 기기를 제공한다.
실시예는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈과 광학 장치에서, 실질적으로 액체 렌즈가 안착되는 지지부의 표면이 편평하게 되므로 액체 렌즈를 홀더 내부에서 보다 안정적으로 지지할 수 있다.
그리고, 지지부에 단차부를 형성함으로써 사출 성형에 의해 홀더 제조시 사출 이음매가 발생하더라도 액체 렌즈를 균형적으로 지지할 수 있다.
도 1은 카메라 모듈의 일 실시예를 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1의 카메라 모듈에서 액체 렌즈의 사시도이며,
도 3은 도 2의 액체 렌즈의 단면을 나타낸 도면이고,
도 4는 도 1의 카메라 모듈에서 액체 렌즈와 홀더 영역을 분해한 사시도이며,
도 5는 도 4의 II-II 선에 따른 수직 단면을 보여주는 도면이며,
도 6은 실시예에 따른 카메라 모듈에서 액체 렌즈가 안착되기 전의 홀더에 대한 사시도이고,
도 7은 도 6의 홀더에 액체 렌즈가 안착된 상태를 보여주는 도면으로 도 4의 III-III 선에 따른 수직 단면을 보여주는 도면이며,
도 8은 도 6에 도시된 지지부 영역에 대한 정면도이고,
도 9는 다른 실시예의 지지부 영역에 대한 정면도이다.
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 카메라 모듈의 일실시예를 나타낸 도면이다. 카메라 모듈은 렌즈 어셈블리(100) 및 제어회로(2000)를 포함할 수 있다.
렌즈 어셈블리(1000)는 액체 렌즈 및/또는 고체 렌즈를 포함할 수 있다. 액체 렌즈는 액체, 플레이트 및 전극을 포함할 수 있다. 액체는 전도성 액체 및 비전도성 액체를 포함할 수 있고, 전극은 플레이트 위 또는 아래에 배치될 수 있다. 또한 전극은 공통 단자와 복수의 개별 단자를 포함할 수 있다. 공통 단자는 하나일 수 있으며 개별 단자는 복수개일 수 있다. 플레이트는 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트를 포함할 수 있고, 제1 플레이트 위 또는 아래에 제2 플레이트를 더 포함할 수 있다. 또한 액체렌즈는 제3 플레이트를 더 포함하여 제2 플레이트와 제3플레이트 사이에 제1 플레이트가 배치될 수도 있다. 공통 단자와 개별 단자 사이에 인가되는 구동 전압에 대응하여 전도성 액체 및 비전도성 액체가 형성하는 계면의 형상이 변경되어 초점거리가 변경될 수 있다. 제어회로(2000)는 액체 렌즈에 구동 전압을 공급할 수 있으며, 이미지 센서가 배치되는 센서 기판(800)에 배치될 수 있다. 카메라 모듈은 커넥터(3000)를 더 포함할 수 있으며, 커넥터(3000)는 제어회로(2000)와 연결부(3500)에 의하여 연결되고, 제어 회로(2000)를 외부의 전원이나 기타 다른 장치와 전기적으로 연결될 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, 제1 렌즈부(100), 제2 렌즈부(400), 액체 렌즈(300), 홀더(500) 및 커버(600)를 포함할 수 있고, 제1 렌즈부(100) 또는 제2 렌즈부(400) 중 어느 하나를 생략할 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 있다. 제1 렌즈부(100)는 적어도 하나의 렌즈로 구성될 수 있고, 또는 2개 이상의 복수의 렌즈들이 중심축을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다. 여기서, 중심축은 광학계의 광축(Optical axis)과 동일할 수 있다.
제1 렌즈부(100)는 2개의 렌즈로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 한정하지는 않는다.
제1 렌즈부(100)의 전면에는 노출렌즈(미도시)가 구비될 수 있으며, 노출 렌즈의 전방에는 커버 글래스(cover glass)가 배치될 수 있다. 노출렌즈는 홀더(500) 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.
제2 렌즈부(400)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(400)로 입사할 수 있다. 제2 렌즈부(400)는 제1 렌즈부(100)와 이격되어 홀더(500)에 형성되는 관통홀에 배치될 수 있다. 제2 렌즈부(400)는 적어도 하나의 렌즈로 구성될 수 있고, 2개 이상의 복수의 렌즈들이 포함되는 경우 중심축을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.
상술한 제1,2 렌즈부(100, 400)를 액체 렌즈(300)와 구별하기 위하여 제1,2 고체 렌즈부라고 할 수도 있다.
액체 렌즈(300)는 제1 렌즈부(100)의 아래에 배치될 수 있고, 제2 렌즈부(400)는 액체 렌즈(300)의 아래에 배치될 수 있다. 즉, 액체 렌즈(300)는 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(400) 사이에 배치될 수 있다.
도 2는 도 1의 카메라 모듈에서 액체 렌즈의 사시도이며, 도 3은 도 2의 액체 렌즈의 단면을 나타낸 도면이다.
액체 렌즈(300)는, 보다 상세하게는 비전도성의 제1 액체(350)와 전도성의 제2 액체(340)를 수용하는 캐비티(cavity)가 형성된 제1 플레이트(310)와, 제1 플레이트 상부(310)에 배치되는 제1 전극(355)과, 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극(345)과, 제1 전극(355) 상부에 배치되는 제2 플레이트(320), 및 제2 전극(345) 하부에 배치되는 제3 플레이트(330)를 포함할 수 있다.
제1 플레이트(310)는 제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)의 사이에 배치되고, 기설정된 경사면(예를 들면, 약 50~70도, 상세하게는 55도 내지 65도의 각도를 가지는 경사면)을 가지는 상하의 개구부를 포함할 수 있다. 상술한 경사면과 제2 플레이트(320)와 접촉하는 개구부 및 제3 플레이트(330)와 접촉하는 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 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 용이하지 않도록 불순물을 포함할 수도 있다.
제2 플레이트(320)는 제1 렌즈부(100)로부터 입사되는 광이 상기의 캐비티 내부로 진행할 때 입사하는 구성이고, 제3 플레이트(330)는 상술한 캐비티를 통과한 광이 제2 렌즈부(400)로 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 제2 전극(345)과 이격되어 배치되고, 제1 플레이트(310)의 상부면과 측면 및 하부면의 일부에 배치될 수 있다. 제2 전극(345)은 제1 플레이트(310)의 하부면의 일부 영역에 배치되고, 제2 액체(340)와 직접 접촉할 수 있다.
제1 플레이트(310)의 측면 또는 절연층(360)의 측면은 캐비티의 경사면 내지 측벽을 이룰 수 있다. 제1 전극(355)은 후술하는 절연층(360)을 사이에 두고, 제1 액체(350) 및 제2 액체(340)와 접촉할 수 있다. 제2 전극(345)은 제2 액체(340)와 직접 접촉할 수 있다.
제1 전극(355)과 제2 전극(345)은 제1 액체(350)와 제2 액체(340)의 경계면을 제어하기 위하여 외부의 센서 기판(800)으로부터 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 상부면에서 제2 플레이트(330)의 하부면과, 캐비티의 측벽을 이루는 제1 전극(355)과, 제1 플레이트(310)의 하부면에서 제1 전극(355)의 일부와 제1 플레이트(310) 및 제2 전극(345)을 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 제1 액체(350)는 절연층(360)을 사이에 두고 제2 플레이트(320)와 면접촉하고, 제2 액체(340)는 제3 플레이트(330)와 직접 면접촉할 수 있다.
캐비티는, 제2 플레이트(320) 방향의 제1 개구부와 제3 플레이트(330) 방향의 제2 개구부를 포함할 수 있다. 제1 개구부의 단면의 크기(O1)가 제2 개구부의 단면의 크기(O2)보다 더 작을 수 있으며, 그 반대일 수도 있다. 여기서, 제1,2 개구부의 크기는 개구부의 단면이 원형이면 반지름을 뜻하고, 정사각형이면 대각선의 길이를 뜻할 수 있다.
제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)의 가장 자리는 사각형 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, 제2 플레이트(320)의 바깥 영역에서 제1 전극(355) 상에는 제1 연결 전극(356)이 배치되고, 제3 플레이트(300)의 바깥 영역에서 제2 전극(345) 상에는 제2 연결 전극(346)이 배치될 수 있다.
도시되지 않았으나, 제1 전극(355)과 제1 연결 전극(356)의 사이에는 전도성 에폭시가 배치될 수 있고, 제2 전극(345) 및 제2 연결 전극(346)의 사이에도 전도성 에폭시가 배치될 수 있다.
제1 연결 전극(356)과 제2 연결 전극(346)은, 제1 전극(355) 및 제2 전극(345)에 각각 일체형으로 구비될 수도 있다.
제1 연결 전극(356)과 제2 연결 전극(346)은 연결 기판(380)을 통해 메탈 플레이트(390)와 연결되면서 연성 센서 기판(800) 등의 단자(810)와 전기적으로 연결될 수 있다.
홀더(500)는 도 1에 도시된 바와 같이 상부와 하부가 개방되어 관통홀이 형성될 수 있다. 홀더(500)는 제1 홀을 포함하는 제1 몸체부, 제2 홀을 포함하는 제2 몸체부 및 제1 몸체부와 제2 몸체부를 연결하는 측부를 포함할 수 있다. 홀더의 측면은 적어도 하나의 측면 홀을 포함할 수 있다. 홀더의 측면은 제1 측면 홀과 제2 측면 홀을 포함할 수 있다. 제1 측면 홀과 제2 측면 홀은 서로 이격되고 마주보도록 배치될 수 있다. 상술한 제1 렌즈부(200)와 제2 렌즈부(400) 및 액체 렌즈(300)는 홀더(500)의 내부에 형성된 관통홀에 배치될 수 있다. 상세하게는 제1 렌즈부(100)는 홀더(500)의 상부에 배치되며 결합되고, 제2 렌즈부(400)는 홀더(500)의 하부에 배치되며 결합될 수 있다.
홀더(500)의 내부에는 액체 렌즈(300)와 상부의 제1 렌즈부(100) 및 하부의 제2 렌즈부(400)가 고정되며 배치될 수 있다. 액체 렌즈(300)는 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(400)와 마찬가지로 중심축을 기준으로 정렬될 수 있다. 제1 홀에는 제1 렌즈부가 배치되고 제2 홀에는 제2 렌즈부가 배치될 수 있다.
홀더(500)의 내부에는 제1 내지 3 영역(region 1~region 3)이 구비될 수 있다. 제1 영역(region 1)에는 제1 렌즈부(100)가 삽입될 수 있고, 제2 영역(region 2)에는 액체 렌즈(300)가 배치되고, 제3 영역(region 3)에는 제2 렌즈부(400)가 배치될 수 있다. 여기서 제1 영역(region 1)과 제3 영역(region 3)은 각각 제2 영역(region 2)의 상부와 하부에 위치할 수 있다. 홀더(500)에 형성된 상술한 관통홀은 상기의 제1 내지 제3 영역(region 1~region 3)을 포함할 수 있다.
제2 영역(region 2)은 홀더(500)의 측면에 형성되어 액체 렌즈(300)의 출입구로 사용될 수 있는 개구부를 포함할 수 있다. 따라서 홀더(500)의 측면 개구부를 통해 액체 렌즈(300)를 삽입하여 홀더(500)는 제2 영역(region 2)에 액체 렌즈(300)를 수용할 수 있다.
홀더(500)에 수용된 액체 렌즈(300)는 홀더(500)의 외부에 노출된 연결 기판(380)을 이용하여 센서 기판(800)의 단자(810)와 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서 연결 기판(380)은 예를 들면 연성 센서 기판(Flexible printed corcuit board)일 수 있다.
연결 기판(380)은 복수의 단자를 포함하는 상부 단자부와, 복수의 단자를 포함하는 하부 단자부로 이루어질 수 있다. 여기서, 상부 단자부는 액체 렌즈(300)의 제1,2 연결 전극(356, 346)과 결합되면서 제1 전극(355) 또는 제2 전극(345)과 연결될 수 있다. 도 3에는 연결 기판(380)의 상부 단자부가 액체 렌즈(300)의 제2 전극(345)과 연결된 형태를 도시하였으나 제1 전극(355)과 연결될 수도 있을 것이다. 그리고, 연결 기판(380)의 상부 단자부가 제1,2 연결 전극(356, 346)을 일체로 포함하여 액체 렌즈(300)의 제1 전극(355) 또는 제2 전극(345)과 연결될 수 있다.
제1 렌즈(100), 제2 렌즈(400), 액체 렌즈(300), 홀더(500)를 둘러싸고 커버(cover, 600)가 배치되고, 커버(600)와 홀더(500) 등은 베이스(700)의 상부에
배치될 수 있다. 베이스(700)는 홀더(500)와 일체로 제작될 수 있으며, 필요에 따라 홀더(500)가 그 역할을 대체함으로써 생략될 수 있다.
센서 기판(800)은 베이스(700)의 하부에 배치되고, 이미지 센서(미도시)와 단자(810)를 포함할 수 있다. 이미지 센서의 수광소자는 센서 기판(800) 내에 구비될 수 있다. 이미지 센서의 단위 픽셀의 가로 및/또는 세로의 길이는 예를 들면 2 um(마이크로 미터) 이하일 수 있다. 단자(810)는 연결 기판(380)을 이용해 액체 렌즈(300)의 제1,2 전극(도 2의 355, 345)에 전류를 공급할 수 있다.
도 4는 도 1의 카메라 모듈에서 액체 렌즈와 홀더 영역을 분해한 사시도이고, 도 5는 도 4의 II-II 선에 따른 수직 단면을 보여주는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이 상술한 홀더(500)는 사출 성형에 의해 제1 렌즈부(100)가 배치되는 제1 영역(region 1)을 갖는 제1 렌즈 배치부(510)와, 액체 렌즈(300)가 삽입되는 측면 개구부를 가지며 액체 렌즈(300)가 배치되는 제2 영역(region 2)을 갖는 액체 렌즈 배치부(520)와, 제2 렌즈부(400)가 배치되는 제3 영역(region 3)을 갖는 제2 렌즈 배치부(530)가 구비되도록 제조될 수 있다.
사출 성형(Injection Molding)은 플라스틱 등 가소성 재료를 가열하여 유체로 만든 후, 압력을 가해 사출 금형 내부로 밀어넣어서 경화시킴으로써 제품을 제조하는 방법이다. 통상 사출 금형은 서로 분리된 상부 금형(또는 제1 금형), 하부 금형(또는 제2 금형)으로 이루어지며, 사출 성형시 상부 금형과 하부 금형을 맞대어 붙인 후 주입과정이 이루어진다.
사출 금형 내부에서 제품이 경화된 후에는 상부 금형과 하부 금형을 분리시키는 과정을 거치게 된다. 사출 성형에 의한 제조 과정 중 금형들 사이의 이음매로 용융 재료가 미세하게 흘러 들어가 금형이 분리된 후 제품의 표면에는 선형의 미세한 돌출 또는 함몰구간(이하, 사출 이음매)이 발생할 수 있다.
도 4의 II-II 선에 따른 수직 단면을 도시한 도 5를 참조하면, 액체 렌즈 배치부(520)에 액체 렌즈(300)가 배치될 경우, 액체 렌즈(300)는 지지부(524) 위 에 놓여지는 것을 알 수 있다.
도 5에 확대 도시된 바와 같이 홀더(500)는 사출 성형으로 제조되므로 지지부(524)에는 전술한 사출 이음매(523a)에 의한 돌출 구간이 생성될 수 있다. 지지부(524) 상단 면에 돌출부가 배치될 수 있으며, 돌출부는 선(line)형상일 수 있다. 사출 이음매(523a)는 액체 렌즈(300)의 제3 플레이트(330)와 접촉되면서 액체 렌즈(300)가 균형적으로 지지되지 못하고 기울게 되거나 불안정하게 움직이는 등 카메라 모듈의 성능에도 안좋은 영향을 끼치는 문제를 야기할 수 있다.
따라서 액체 렌즈(300)를 홀더(500) 내부에서 보다 안정적으로 지지할 수 있는 홀더(500)의 구조를 도 6 내지 도 9를 참조하여 설명한다.
도 6은 실시예에 따른 카메라 모듈에서 액체 렌즈가 안착되기 전의 홀더에 대한 사시도이고, 도 7은 도 6의 홀더에 액체 렌즈가 안착된 상태를 보여주는 도면으로 도 4의 III-III 선에 따른 수직 단면을 보여주는 도면이며, 도 8은 도 6에 도시된 지지부 영역에 대한 정면도이고, 도 9는 다른 실시예의 지지부 영역에 대한 정면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 홀더는 제1 렌즈부(100)가 배치되는 제1 렌즈 배치부(510)와, 제2 렌즈부(200)가 배치되는 제2 렌즈 배치부(530)와, 제1 렌즈 배치부(510)와 제2 렌즈 배치부(530) 사이에 배치되며 액체 렌즈(300)가 배치되는 액체 렌즈 배치부(520)를 포함한다. 여기서 관통홀은 제1 렌즈 배치부(510), 제2 렌즈 배치부(530) 및 액체 렌즈 배치부(520)를 관통하도록 형성된다.
여기서 액체 렌즈 배치부(520)는 관통홀(501, 도 8 참조)을 감싸도록 홀더(500) 내부의 상부로 돌출되어 액체 렌즈(300)가 안착되는 지지부(524)를 갖는다.
예를 들어 관통홀(501)의 수평 단면은 원형을 가지며, 지지부(524)는 관통홀(501)을 중심으로 동심원을 이루도록 배치될 수 있다. 실시예에 따라 관통홀(501)의 수평 단면은 타원형, 다각형이 될 수도 있으며, 지지부(524)는 관통홀(501)의 수평 단면에 대응하여 관통홀(501)의 둘레를 감싸도록 변형실시될 수 있다.
액체 렌즈 배치부(520)는, 보다 상세하게는 제1 수평판(521), 제2 수평판(523), 수직판(522)을 포함할 수 있다. 제1 수평판(521)은 제1 몸체부일 수 있고, 제2 수평판(523)은 제2 몸체부 일 수 있고, 수직판(522)은 측부일 수 있다. 제1 수평판은 제1 홀을 포함할 수 있고, 제2 수평판은 제2 홀을 포함할 수 있다. 제2 수평판 또는 제2 몸체부는 액체 렌즈 방향으로 돌출되어 액체 렌즈를 지지하는 지지부(524)와 연장부(523)를 포함할 수 있다.
제1 수평판(521)은 홀더(500)의 상부 영역에 배치되면서 제1 렌즈 배치부와 결합될 수 있다. 제2 수평판(523)은 제1 수평판(521)과 이격되도록 제1 수평판(521)의 하부에 배치되며 제2 렌즈 배치부(520)와 결합될 수 있다. 수직판(522)은 제1 수평판(521)과 제2 수평판(523)을 연결하면서 액체 렌즈(300)가 배치되는 홀더(500) 내부의 공간인 제2 영역(region 2)이 형성되도록 할 수 있다. 수직판(522)은 좌,우 한 쌍으로 배치될 수 있으며, 제1 수평판(521) 및 제2 수평판(523)의 양측 가장자리를 서로 연결시킬 수 있다.
상술한 지지부(524)는 관통홀(501)을 중심으로 제2 수평판(523)에서 돌출되도록 제조될 수 있다. 여기서, 전술한 바와 같이 사출 이음매(523a)가 생성되는 영역의 지지부(524)에는 단차면(524b)이 형성되도록 제조될 수 있다. 지지부는 측면과 상면을 포함하고 측면과 상면 사이에 단차를 포함할 수 있다. 단차는 적어도 두개 이상을 포함할 수 있다. 복수의 단차 중 적어도 2개의 단차는 서로 평행할 수 있다. 단차는 홀더의 측부와 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 서로 평행한 단차간의 간격은 제2 홀의 지름보다 작을 수 있다. 단차의 높이는 20 내지 40㎛일 수 있다.
단차면(524b)은 지지부(524)의 상면(524a)보다 아래로 단차진 형상을 가질 수 있다. 그리고 단차면(524b)은 지지부(524)의 상면(524a) 양측 가장자리에 한 쌍으로 배치될 수 있다.
이때, 단차면(524b)의 어느 한 영역은 관통홀(501)과 인접하도록 형성될 수 있다.
이러한 구조를 갖는 단차면(524b)은 홀더(500)가 사출 성형에 의해 제조되면서 제1 몸체부의 상면에서 돌출되는 돌출부인 사출 이음매(523a)가 발생하더라도 액체 렌즈(300)를 지지하는 지지부(524)에 의해 기울어짐이나 흔들림 현상을 방지할 수 있다. 제1 몸체부의 상부에서 돌출되는 돌출부는 선형일 수 있다. 단차는 돌출부에 대하여 수직으로 배치될 수 있다.
돌출부 또는 사출 이음매(523a)는 관통홀(501)의 중심을 가로지도록 길게 생성될 수 있다. 예를 들어 사출 이음매(523a)는 관통홀(501)의 중심을 가로지도록 액체 렌즈 배치부(520)의 제2 수평판(523)의 상부면에 돌출될 수 있으며, 단차면(524b)의 상부 영역에도 돌출되게 생성될 수 있다.
그러나 단차면(524b)은 지지부(524)보다 낮은 높이를 갖기 때문에 도 7에 도시된 바와 같이 액체 렌즈(300)의 제3 플레이트(330)와 단차면(524b)은 이격되므로 사출 이음매(523a)의 영향을 받지 않고 액체 렌즈(300)는 지지부(524)에 안정적이고 균형적으로 지지될 수 있다.
도 7에는 액체 렌즈(300)의 제3 플레이트와 지지부(524)의 상면(524a)이 약간 이격된 상태로 도시되었으나 가시적인 설명의 편의를 위해 과장적으로 도시하였일 뿐, 지지부(524)의 상면(524a)에는 액체 렌즈(300)의 제3 플레이트의 하부면이 서로 밀착되면서 액체 렌즈(300)는 지지부(524)에 안정적이고 균형적으로 지지된다.
상술한 효과를 위해, 예를 들어 지지부(524)의 상면(524a)과 단차면(524b)의 높이는 20 ~ 40 ㎛ 중 어느 하나를 포함하는 높이 차를 가질 수 있다. 이러한 높이 차이는 지지부(524)에 발생하는 사출 이음매(523a)의 높이 보다 큰 높이를 갖는다면, 예시된 범주에 한정되지 않고 변형 실시가능할 것이다.
도 8에 도시된 바와 같이 한 쌍의 단차면(524b)들은 관통공(501)에 인접한 일측 변이 상기 사출 이음매(523a)와 수직으로 교차하도록 지지부(524)의 상면(524a) 양측 가장자리를 절개하여 형성될 수 있다. 이러한 구조는 사출 성형시 금형에 직접 구현될 수도 있고, 사출 성형후 지지부(524)의 상면(524a)에 생성된 사출 이음매(523a)를 제거하는 형태로 절삭 등의 가공법으로도 제조할 수 있다. 따라서 사출 이음매(523a)는 액체 렌즈(300)가 지지되는 지지부(524)의 상면(524a)에 실질적으로 형성되지 않게 된다.
다른 실시예로, 도 9에 도시된 바와 같이 단차면(524b-1)은 사출 이음매(523a)를 따라 나란하게 배치될 수도 있다. 이 경우에도, 단차면(524b-1)들은 상호 대응되도록 한 쌍으로 배치되며, 각각의 단차면(524b-1)들의 폭들은 지지부(524)의 상면(524a-1)에서 사출 이음매(523a)를 제거하여 액체 렌즈(300)를 균형적으로 지지할 수 있는 범주이면 얼마든지 선택가능하다.
본 실시예의 단차면(524b-1)도 사출 성형시 금형에 직접 구현될 수도 있고, 사출 성형후 지지부(524)의 상면(524a-1)에 생성된 사출 이음매(523a)를 제거하는 형태로 절삭 등의 가공법으로도 제조할 수 있다.
이와 같이 실시예들은 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈과 광학 장치에서, 실질적으로 액체 렌즈가 안착되는 지지부의 표면이 편평하게 되므로 액체 렌즈를 홀더 내부에서 보다 안정적으로 지지할 수 있다.
그리고, 지지부에 단차부를 형성함으로써 사출 성형에 의해 홀더 제조시 사출 이음매가 발생하더라도 액체 렌즈를 균형적으로 지지할 수 있다.
상술한 액체 렌즈가 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 렌즈부과 필터 및 수광 소자를 포함하는 카메라 모듈에서 외부에서 입사된 이미지를 전기적 신호로 변환하는 표시 장치는, 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 렌즈를 포함하는 카메라 모듈은 모바일 기기 등에 사용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 전극을 포함하는 액체 렌즈;
    상기 액체 렌즈가 배치되는 홀더;
    상기 홀더는
    제1 홀을 포함하는 제1 몸체부;
    상기 제1 몸체부와 이격되고 상기 제1 홀과 대응되는 제2 홀을 포함하는 제2 몸체부;및
    상기 제1 몸체부와 제2 몸체부를 연결하는 측부를 포함하고,
    상기 제2 몸체부는 상기 액체 렌즈를 지지하는 지지부와 상기 지지부로부터 연장된 연장부를 포함하고
    상기 지지부는 측면과 상면을 포함하고 상기 측면과 상면 사이에 단차를 갖는 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 홀에는 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제1 렌즈부가 배치되고,
    상기 제2 홀에는 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제2 렌즈부가 배치되고,
    상기 액체렌즈는 상기 제1 렌즈부와 제2 렌즈부 사이에 배치되고,
    상기 지지부는 상기 연장부로부터 상기 액체렌즈 방향으로 돌출되는 카메라 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 홀의 수평 단면은 원형을 가지며, 상기 단차의 단차면의 적어도 일부는 상기 제2 홀과 접하는 카메라 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단차는 상기 측부와 대응되도록 배치되는 카메라 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단차는 적어도 적어도 2개 이상인 카메라 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단차의 높이는 20 내지 40 ㎛ 인 카메라 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 몸체부의 상면에는 선형으로 상부로 돌출된 돌출부를 포함하는 카메라 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단차는 상기 제2 홀에 인접한 일측 변이 상기 돌출부에 대해 수직으로 배치되는 카메라 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 액체 렌즈는,
    전도성의 제1 액체와 비전도성의 제2 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트 상부에 배치되는 제1 전극;
    상기 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극;
    상기 제1 전극 상부에 배치되는 제2 플레이트; 및
    상기 제2 전극 하부에 배치되며 상기 지지부에 안착되는 제3 플레이트;를 포함하는 카메라 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 단차는 상기 제3 플레이트와 이격되는 카메라 모듈.
PCT/KR2018/002744 2017-03-08 2018-03-08 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈 WO2018164496A1 (ko)

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