Processing

Please wait...

Settings

Settings

Goto Application

1. WO2018139894 - LIQUID LENS MODULE AND CAMERA MODULE COMPRISING SAME

Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1  

배경기술

2   3   4  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

5   6  

과제 해결 수단

7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23  

발명의 효과

24   25  

도면의 간단한 설명

26   27   28   29   30   31   32   33   34   35  

발명의 실시를 위한 최선의 형태

36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86   87   88   89   90   91   92   93   94   95   96   97   98   99   100   101   102   103   104   105   106   107   108   109   110   111   112   113   114   115   116   117   118   119   120   121   122  

산업상 이용가능성

123  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

도면

1   2a   2b   2c   2d   2e   3   4   5   6   7   8   9   10  

명세서

발명의 명칭 : 액체 렌즈 모듈 및 이를 포함하는 카메라 모듈

기술분야

[1]
실시예는 카메라 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액체 렌즈 모듈을 포함하는 카메라 모듈과 이를 포함하는 광학 기기에 관한 것이다.

배경기술

[2]
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.
[3]
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.
[4]
따라서, 두 가지 액체의 계면의 곡률을 전기적으로 조절하여 오토 포커스와 손떨림 보정 기능을 수행하는 액체 렌즈에 대한 연구가 이루어지고 있다.

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[5]
실시예는 액체 렌즈를 이용하여 AF 또는 OIS를 수행할 수 있는 카메라 모듈 및 광학기기를 제공하고자 한다.
[6]
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.

과제 해결 수단

[7]
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.
[8]
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.
[9]
제1 전극 상부에 배치되는 제2 플레이트; 및 상기 제2 전극 하부에 배치되는 제3 플레이트를 더 포함할 수 있다.
[10]
상부 전극과 상기 제1 전극은, 와이어로 본딩될 수 있다.
[11]
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.
[12]
제2 하우징의 제2 홀은 상기 액체 렌즈의 캐비티와 마주보고, 상기 제1 하우징의 제1 홀은 상기 액체 렌즈의 캐비티와 마주볼 수 있다.
[13]
액체 렌즈 모듈은 상기 상부 연결 기판 및 상기 하부 연결 기판과 전도성 에폭시로 전기적으로 연결될 수 있다.
[14]
상부 연결 기판은 상기 제1 하우징의 모서리 영역에 배치될 수 있다.
[15]
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.
[16]
액체 렌즈 모듈을 둘러싸는 커버를 더 포함할 수 있다.
[17]
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.
[18]
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.
[19]
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.
[20]
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.
[21]
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.
[22]
상부 연결 기판과 상기 하부 연결 기판은, 상기 제1 하우징의 외부로 연장되어 배치될 수 있다.
[23]
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.

발명의 효과

[24]
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.
[25]
또한, 액체 렌즈와 제1,2 렌즈부의 광축을 용이하게 얼라인(align)할 수 있다.

도면의 간단한 설명

[26]
도 1은 액체 렌즈를 나타낸 도면이고,
[27]
도 2a 내지 도 2e는 액체 렌즈와 제1,2 하우징 및 제1,2 연결 기판을 나타낸 도면이고,
[28]
도 3은 제1 하우징에 제2 연결 기판이 결합된 상태를 나타낸 도면이고,
[29]
도 4는 도 3에 제1 연결 기판이 결합되는 과정을 나타낸 도면이고,
[30]
도 5는 도 4에 액체 렌즈가 결합되는 과정을 나타낸 도면이고,
[31]
도 6은 액체 렌즈와 제1 연결 기판의 와이어 본딩을 나타낸 도면이고,
[32]
도 7은 도 6에 제2 하우징이 결합되는 과정을 나타낸 도면이고,
[33]
도 8은 도 7에 제1,2 렌즈부가 결합되는 과정을 나타낸 도면이고,
[34]
도 9는 도 1의 액체 렌즈가 구비된 카메라 모듈의 사시도이고,
[35]
도 10은 도 9의 측면도이다.

발명의 실시를 위한 최선의 형태

[36]
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
[37]
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.
[38]
도 1은 액체 렌즈를 나타낸 도면이다.
[39]
실시예에서는 액체 렌즈를 제1,2 하우징 내에서 모듈화하여, 제1,2 렌즈부와 결합하거나 카메라 모듈 내에 용이하게 결합할 수 있다.
[40]
액체 렌즈(300)는, 액체, 제1 플레이트, 및 전극을 포함할 수 있다.
[41]
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.
[42]
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.
[43]
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.
[44]
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.
[45]
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.
[46]
또한, 제1 플레이트(310)는 광의 투과가 용이한 투명한 재질 뿐만 아니라, 광의 투과가 용이하지 않도록 불순물을 포함할 수도 있다.
[47]
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.
[48]
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.
[49]
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.
[50]
제1 액체(350)는 오일(oil)일 수 있으며 예를 들면 페닐(phenyl) 계열의 실리콘 오일일 수 있다.
[51]
제2 액체(340)는 예를 들면 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)과 브로민화나트륨(NaBr)이 혼합되어 형성될 수 있다.
[52]
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.
[53]
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.
[54]
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.
[55]
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.
[56]
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.
[57]
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.
[58]
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.
[59]
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.
[60]
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.
[61]
제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)의 가장 자리는 원형 또는 사각형 등의 각 형상일 수 있으나, 반드시 이에 한정하지는 않는다.
[62]
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.
[63]
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.
[64]
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.
[65]
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.
[66]
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
[67]
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.
[68]
도 2a 내지 도 2e는 액체 렌즈와 제1,2 하우징 및 제1,2 연결 기판을 나타낸 도면이다.
[69]
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.
[70]
도 3은 제1 하우징에 제2 연결 기판이 결합된 상태를 나타낸 도면이다.
[71]
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.
[72]
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.
[73]
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.
[74]
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.
[75]
도 4는 도 3에 제1 연결 기판이 결합되는 과정을 나타낸 도면이다.
[76]
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.
[77]
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.
[78]
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.
[79]
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.
[80]
제1 연결 기판(220)과 제2 연결 기판(240)은 예를 들면, 연성 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다.
[81]
도 5는 도 4에 액체 렌즈가 결합되는 과정을 나타낸 도면이다.
[82]
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.
[83]
이때, 'A'로 표시된 영역에서는 제1 연결 기판(220)의 연결 전극(226)이 노출될 수 있다.
[84]
그리고, 제1 하우징(200)의 개구부와 제1 연결 기판(220)의 개구부는, 액체 렌즈(300)와 마주보고 배치될 수 있다.
[85]
도 6은 액체 렌즈와 제1 연결 기판의 와이어 본딩을 나타낸 도면이다.
[86]
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.
[87]
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.
[88]
도 7은 도 6에 제2 하우징이 결합되는 과정을 나타낸 도면이다.
[89]
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.
[90]
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.
[91]
그리고, 제2 하우징의 중앙 영역에 개구부가 형성되는데, 상기 개구부는 액체 렌즈(300)의 캐비티와 마주보며 배치될 수 있다.
[92]
도 3 내지 도 7의 공정을 통하여 액체 렌즈 모듈이 제조될 수 있다.
[93]
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.
[94]
도 8은 도 7에 제1,2 렌즈부가 결합되는 과정을 나타낸 도면이다.
[95]
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.
[96]
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.
[97]
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.
[98]
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.
[99]
여기서, '유효 영역'이라 함은 렌즈의 제1 면 또는 제2 면이 구면이거나 비구면일 때 구면 또는 비구면 영역을 뜻하며, 광이 진행할 수 있는 경로이다.
[100]
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.
[101]
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.
[102]
도 9는 도 1의 액체 렌즈가 구비된 카메라 모듈의 사시도이고, 도 10은 도 9의 측면도이다.
[103]
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.
[104]
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.
[105]
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.
[106]
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.
[107]
도시된 렌즈 어셈블리(1000)의 구조는 하나의 예에 불과하며, 카메라 장치에 요구되는 사양에 따라 렌즈 어셈블리(1000)의 구조는 달라질 수 있다.
[108]
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.
[109]
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.
[110]
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.
[111]
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.
[112]
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.
[113]
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.
[114]
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.
[115]
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.
[116]
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.
[117]
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.
[118]
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.
[119]
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.
[120]
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.
[121]
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.
[122]
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.

산업상 이용가능성

[123]
실시예에 따른 액체 렌즈 모듈과 이를 포함하는 카메라 모듈은 모바일 기기 등에 사용될 수 있다.

청구범위

[청구항 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.
[청구항 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.
[청구항 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.
[청구항 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.
[청구항 5]
제3 항에 있어서, 상기 액체 렌즈 모듈은 상기 상부 연결 기판 및 상기 하부 연결 기판과 전도성 에폭시로 전기적으로 연결되는 액체 렌즈 모듈.
[청구항 6]
제1 항에 있어서, 상기 상부 연결 기판은 상기 제1 하우징의 모서리 영역에 배치되는 액체 렌즈 모듈.
[청구항 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.
[청구항 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.
[청구항 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.
[청구항 10]
제7 항에 있어서, 상기 하부 연결기판은 상기 제1 하우징 내에 인서트 몰딩되어 배치되는 카메라 모듈.

도면

[도1]

[도2a]

[도2b]

[도2c]

[도2d]

[도2e]

[도3]

[도4]

[도5]

[도6]

[도7]

[도8]

[도9]

[도10]