KR20060126145A

KR20060126145A - Liquid lens

Info

Publication number: KR20060126145A
Application number: KR1020050047844A
Authority: KR
Inventors: 김종환; 김영식; 김진홍; 안건호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2006-12-07

Abstract

A liquid lens is provided to clarify a focused image by preventing the shape of electrolyte/electroless liquid from being changed due to gravity, even when the liquid lens is slantly placed or reversed on a ground surface. A liquid lens includes a body, electrolyte liquid(330), electroless liquid(340), and a super-hydrophilicity surface(350). The body includes first and second plates and a cylinder. The first and second plates are arranged in sequence, and the cylinder is arranged between the first and second plates. The electrolyte liquid is contained in the body to adjust the focal length of the liquid lens. The electroless liquid is contained on the electrolyte liquid. The super-hydrophilicity surface is formed at the bottom surface of the body to fix the electrolyte liquid.

Description

액체렌즈{Liquid Lens}Liquid Lens

도1a는 전기습윤 현상을 나타낸 모식도Figure 1a is a schematic diagram showing the phenomenon of electrowetting

도1b는 로터스 현상을 이용한 초소수성 표면을 나타낸 모식도Figure 1b is a schematic diagram showing a superhydrophobic surface using the Lotus phenomenon

도1c는 소수성 표면을 나타낸 모식도Figure 1c is a schematic diagram showing a hydrophobic surface

도1d는 친수성 표면을 나타낸 모식도1D is a schematic diagram showing a hydrophilic surface

도1e는 로터스 현상을 이용한 초친수성 표면을 나타낸 모식도Figure 1e is a schematic diagram showing a superhydrophilic surface using the Lotus phenomenon

도2는 물방울 위치를 제어하기 위한 표면을 나타낸 도면2 shows a surface for controlling the droplet position;

도3은 본 발명에 따른 액체렌즈의 제1실시예를 나타낸 모식도3 is a schematic diagram showing a first embodiment of a liquid lens according to the present invention;

도4는 본 발명에 따른 액체렌즈의 제2실시예를 나타낸 모식도4 is a schematic diagram showing a second embodiment of a liquid lens according to the present invention;

도5는 액체렌즈 내의 물방울 위치를 고정시키기 위한 제어층의 제1실시예를 나타낸 도면FIG. 5 shows a first embodiment of a control layer for fixing the droplet position in the liquid lens; FIG.

도6은 액체렌즈 내의 물방울 위치를 고정시키기 위한 제어층의 제2실시예를 나타낸 도면FIG. 6 shows a second embodiment of a control layer for fixing the droplet position in the liquid lens; FIG.

도7은 본 발명에 따른 액체렌즈에 전압인가 장치가 구비된 도면7 is a view showing a voltage applying device to a liquid lens according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

120 : 전압이 인가되지 않았을 때의 전해질 액체의 곡면120: curved surface of the electrolyte liquid when no voltage is applied

130 : 전압이 인가되었을 때의 전해질 액체의 곡면130: curved surface of the electrolyte liquid when a voltage is applied

150 : 로터스 잎의 표면 160 : 물방울150: surface of the lotus leaf 160: water droplets

170 : 친수성 표면 180 : 물방울170: hydrophilic surface 180: water drop

210 : 전극층 220 : 제어층210: electrode layer 220: control layer

230 : 전해질 액체 240 : 비전해질 액체230: electrolyte liquid 240: non-electrolyte liquid

320 : 실린더 350 : 제어층320 cylinder 350 control layer

430 : 제1전해질 액체 440 : 비전해질 액체430: first electrolyte liquid 440: non-electrolyte liquid

450 : 제2전해질 액체 460 : 제1제어층450: second electrolyte liquid 460: first control layer

470 : 제어층 710 : 제1전극층470: control layer 710: first electrode layer

730 : 실린더 735 : 전극층730 cylinder 735 electrode layer

740 : 절연층 750 : 접착제740: insulating layer 750: adhesive

760 : 전압 인가 장치 765 : 소수성 물질층760: voltage applying device 765: hydrophobic material layer

770 : 제어층770: control layer

본 발명은 렌즈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기계적 구동 없이 초점거리를 조절하기 위한 액체렌즈에 관한 것이다.The present invention relates to a lens, and more particularly to a liquid lens for adjusting the focal length without mechanical driving.

종래에 사용되던 카메라에 사용되는 플라스틱이나 유리렌즈의 경우, 초점거리의 변화를 주기 위해서는 렌즈 사이의 거리를 모터 등의 기계적 구동을 통하여 이용하여 변화시켜 주어야 한다.In the case of a plastic or glass lens used in a conventional camera, in order to change the focal length, the distance between the lenses should be changed by using a mechanical drive such as a motor.

반면 실린더의 내부에 액체를 저장한 액체렌즈의 경우에는, 전기습윤 현상을 이용하여 표면층의 평형 wetting조건을 변화시킴으로써 초점거리를 조절하는 것이 가능하므로 기계적인 구동 없이 초점조절을 하는 것이 가능하다.On the other hand, in the case of the liquid lens that stores the liquid inside the cylinder, it is possible to adjust the focal length by changing the equilibrium wetting condition of the surface layer by using the electrowetting phenomenon, so it is possible to adjust the focus without mechanical driving.

액체렌즈의 원리는 눈이 초점거리를 맞추는 것과 같은 방식이다.The principle of liquid lenses is the same way that the eye focuses.

즉 눈은 가까운 곳을 볼 때는 수정체를 두껍게 변화시켜 볼록 렌즈 형태로 변화하고, 먼 곳을 볼 때는 수정체를 얇게 변화시켜 평면이나 오목렌즈와 같은 형태로 만든다.In other words, the eye changes to a convex lens shape by changing the lens thicker when looking near, while the lens changes to a thinner shape when viewed far away to form a flat or concave lens.

액체렌즈에 있어서 실린더의 내부에 저장된 액체의 두께를 변화시켜야 하는 바, 이를 위해서 전기습윤을 이용하는데 이하에서 검토한다.In the liquid lens, it is necessary to change the thickness of the liquid stored inside the cylinder. For this purpose, electrowetting is used.

전기습윤이란 전해질 액체의 표면장력을 전기를 가함으로써 변화시키는 현상으로, 가브리엘 리프만 박사에 의해 발견되었다.Electrowetting is the phenomenon by which the surface tension of an electrolyte liquid is changed by applying electricity, which was discovered by Dr. Gabriel Lippman.

가브리엘 리프만 박사는 수조에 물을 담근 후 그 안에 가는 관을 넣으면, 상기 관 안의 수면이 상기 수조 안의 수면보다 더 높게 올라가는 모세관 현상에서, 벽면이 금속으로 된 수조와 관을 사용하여 수조와 모세관 속 물에 전기를 통하게 함으로써 관 안의 수면 높이에 변화를 일으킨 전기 모세관 현상을 구현하였다.Dr. Gabriel Rifmann immerses water in a tank and puts a tube inside it. The electrical capillary phenomenon that changes the surface height in the tube by means of electricity is realized.

그러나, 상기 현상은 1V 정도의 낮은 전압에서만 발견되었는데, 이는 전압이 높아지면 전기가 흘러서 물이 전기분해되어서 기포가 발생하기 때문이다.However, the phenomenon was found only at a voltage as low as 1V, because when the voltage increases, electricity flows and water is electrolyzed to generate bubbles.

프랑스의 물리학자인 Bruno Berge 박사는 높은 전압에서 표면 장력을 제어할 수 없었던 상기의 문제점을 해결하였다.Dr. Bruno Berge, a French physicist, solved the above problem of being unable to control surface tension at high voltages.

Bruno Berge 박사는 금속과 물이 바로 접하지 않도록 금속의 표면에 수 ㎛ 정도 두께의 절연체 층을 코팅한 후, 그 위에 물방울을 떨어뜨리고 금속판과 물방울에 전기를 가하는 경우 인가하는 전압의 크기에 따라 물방울의 표면모양이 바뀌는 것을 확인하였다.Dr. Bruno Berge has applied an insulator layer with a thickness of several micrometers on the surface of the metal so that it does not come into direct contact with the metal, and then drops the water droplets on top of it, depending on the magnitude of the voltage applied to the metal plate and the water. It was confirmed that the surface shape of the was changed.

즉, 절연체를 중간에 삽입하는 경우 낮은 전압뿐 만 아니라, 수십 V에서도 물방울의 표면 모양을 조절할 수 있게 되었다.In other words, when the insulator is inserted in the middle, the surface shape of the water droplets can be adjusted not only at low voltage but also at several tens of volts.

도1은 전기습윤 현상을 나타낸 모식도이다.1 is a schematic diagram showing an electrowetting phenomenon.

전극(110) 위에 절연층(100)이 코팅되어 있으며, 전압이 인가되지 않았을 때는 액체의 곡률이 크나(120) 전압이 인가되었을 때는 상기 액체의 곡률이 상대적으로 더 작아진다.(130)The insulating layer 100 is coated on the electrode 110, and the curvature of the liquid is large when no voltage is applied (120), but the curvature of the liquid is relatively smaller when a voltage is applied (130).

전기습윤 현상을 이용한 종래의 액체렌즈를 설명하면 다음과 같다.The conventional liquid lens using the electrowetting phenomenon is as follows.

전기습윤 현상을 이용한 액체렌즈는 실린더의 내부에 굴절율이 서로 다르고 섞이지 않는 액체 두 종류를 채우고, 상/하부면을 투명한 판으로 된 제1플레이트/제2플레이트로 밀봉하여 렌즈의 역할을 하게 만든다.The liquid lens using the electrowetting phenomenon fills two kinds of liquids with different refractive indices and does not mix inside the cylinder, and seals the upper and lower surfaces with the first plate / second plate made of a transparent plate to serve as a lens.

즉, 두 종류의 액체 중 한 종류는 절연성, 무극성을 나타내는 Oil류이고, 다른 한 종류는 전기가 통하는 전해질 수용액을 이용하며, 중력의 영향을 받지 않기 위해 밀도가 동일한 액체를 사용한다.That is, one of the two types of liquids is oil, which exhibits insulation and nonpolarity, and the other type uses an electrically conductive electrolyte solution, and uses a liquid having the same density so as not to be affected by gravity.

상기 실린더는 전극으로 코팅되어 있으며, 상기 전극의 외부에는 절연체가 코팅되어 있어서 상기 실린더 내부의 액체에 전류가 흐르는 것을 방지한다.The cylinder is coated with an electrode, and the outer surface of the electrode is coated with an insulator to prevent current from flowing in the liquid inside the cylinder.

상기 실린더에 전극을 배선하고 상기 전도성 수용액의 판 쪽에는 상기 실린더에 배선된 전극과 반대 극성의 전극을 설치하여, 상기 수용액과 상기 실린더의 전극을 연결시키면 전체적으로 하나의 축전기와 같은 구조가 된다.An electrode is wired to the cylinder, and an electrode having a polarity opposite to that of the electrode wired to the cylinder is provided on the plate side of the conductive aqueous solution, so that the electrode and the electrode of the cylinder are connected to form a single capacitor as a whole.

상기 구조에 전압을 가하는 경우 상기 전도성 수용액의 표면 장력이 변화하여 두 액체 사이의 곡률이 변화하여 빛을 굴절시켜 렌즈의 역할을 하게 된다.When a voltage is applied to the structure, the surface tension of the conductive aqueous solution is changed so that the curvature between the two liquids is changed to refract light to act as a lens.

상기 두 액체 사이의 곡률은 다음과 같다.The curvature between the two liquids is as follows.

상기 θ°는 전압을 인가하지 않았을 때, 액체가 표면 장력에 의해 곡면을 이룰 때 상기 액체와 액체가 놓인 판이 이루는 각도를 나타낸다.[Theta] [deg.] Indicates an angle between the liquid and the plate on which the liquid is placed when the liquid is curved by surface tension when no voltage is applied.

상기 θ는 전압이 인가되었을 때, 전기습윤 현상에 의해 액체의 표면장력이 커졌을 때의 상기 액체와 액체가 놓인 판이 이루는 각도이다.[Theta] is an angle between the liquid and the plate on which the liquid is placed when the surface tension of the liquid is increased by the electrowetting phenomenon when a voltage is applied.

상기 d는 절연층의 두께이고, 상기 ε은 유전율을 나타내고, 상기ε。는 진공에서의 유전율이다.D is the thickness of the insulating layer, ε represents the dielectric constant, and ε θ is the dielectric constant in vacuum.

상기 V는 상기 액체에 인가된 전압이고, 상기 γ는 상기 액체의 표면장력의 크기를 나타낸 것이다.V is the voltage applied to the liquid, and γ represents the magnitude of the surface tension of the liquid.

따라서, 상기 액체에 인가된 전압이 더 클수록, 상기 액체와 상기 액체가 놓인 판이 이루는 각도가 작아진다.Therefore, the greater the voltage applied to the liquid, the smaller the angle between the liquid and the plate on which the liquid is placed.

즉, 더 강한 전압을 인가할수록 더 납작한 형태를 이루게 되어, 상기 액체에 빛이 입사될 때 굴절되는 정도가 변한다.That is, the stronger the voltage is applied, the flatter the shape becomes, and the degree of refraction when the light is incident on the liquid changes.

그러나, 상술한 종래의 액체렌즈는 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the above-described conventional liquid lens has the following problems.

액체렌즈 내부에 저장된 전해질 액체는 전압이 인가되면 납작한 모양(130)을 이루어야 하나, 실제로는 중력의 효과 때문에 액체가 옆으로 더 퍼지는 경우가 발생할 수 있다.The electrolyte liquid stored inside the liquid lens should have a flat shape 130 when a voltage is applied, but in fact, the liquid may further spread laterally due to the effect of gravity.

또한, 액체렌즈가 사용되는 휴대폰 카메라 등을 거꾸로 놓거나 비스듬히 놓을 때, 중력에 의해 전해질 액체의 모양이 변하거나 그 위치가 본래의 위치, 즉 전극층의 표면 위에서 벗어날 수 있다.In addition, when the mobile phone camera or the like in which the liquid lens is used is placed upside down or at an angle, the shape of the electrolyte liquid may change due to gravity, or the position thereof may deviate from the original position, that is, the surface of the electrode layer.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전해질 액체의 위치를 제어하는 표면을 가지는 액체렌즈를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention to provide a liquid lens having a surface for controlling the position of the electrolyte liquid.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 로터스 효과를 응용한 제어층을 액체렌즈의 몸통 내부에 구비한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a control layer to which the Lotus effect is applied in the body of the liquid lens.

로터스 효과는 로터스 식물의 잎이 아주 미세한 구조를 가지고 있을 뿐만 아니라 직경 1mm 가량의 소수성 왁스결정으로 잎표면이 코팅되어 있어서 매끈한 표면보다 훨씬 소수성이 강한 현상을 뜻하며, 독일 본 대학의 식물학자 빌헬름 바트로트(Wilhelm Barthlott)에 의해 처음 소개되었다.The lotus effect is not only a very fine structure of the leaves of the lotus plant, but also a hydrophobic wax crystal with a diameter of about 1 mm, which is more hydrophobic than a smooth surface. First introduced by Wilhelm Barthlott.

로터스(연꽃) 잎의 표면은 초소수성(superhydrophobic)을 띠고 있어서 물방울이 잎에 떨어지면 넓게 퍼지는 대신 물방울 형상을 유지하므로, 조금이라도 잎이 기울면 물방울이 굴러 떨어지고 연꽃잎은 물방울에 젖지 않는다.The surface of the lotus leaves is superhydrophobic, so when the water drops fall on the leaves, the water droplets remain in the shape of water droplets.

도1b에서 연꽃잎은 표면이 거친 미세구조(150)를 가지고 있는데 상기 표면에서 물방울(160)은 접촉각 160도 이상을 유지하여, 도1c에 도시된 소수성 표면에 비 해 물방울과 표면과의 접촉각이 더욱 증가된다.In FIG. 1B, the lotus leaf has a rough surface microstructure 150, in which the water droplets 160 maintain a contact angle of 160 degrees or more, so that the contact angle between the water droplets and the surface is lower than that of the hydrophobic surface shown in FIG. Is further increased.

로터스 효과를 응용하여 초친수성(superhydrophilic) 물질을 상기와 같은 미세구조로 형성하고 상기 표면에 초친수성 물질을 코팅하면, 물 등의 전해질 액체를 강하게 잡아당기고 비전해질 물질은 밀어내어, 결과적으로 상기 표면 위의 전해질 액체의 모양을 일정하게 유지하게 된다.Applying the Lotus effect to form a superhydrophilic material into such a microstructure and coating the superhydrophilic material on the surface, it strongly pulls out an electrolyte liquid such as water and pushes out the non-electrolyte material, and consequently on the surface The shape of the electrolyte liquid is kept constant.

도1d는 친수성 표면(170)을 나타낸 것이고 도1e는 초친수성 표면을 나타낸 것으로서, 상기 친수성 표면(170)에 물방울(180)이 놓이면 표면과의 접촉각이 상기 소수성 표면에 비해 작으며 초친수성 표면의 경우 접촉각이 더욱 작다FIG. 1D shows a hydrophilic surface 170 and FIG. 1E shows a superhydrophilic surface. When the water droplet 180 is placed on the hydrophilic surface 170, the contact angle with the surface is smaller than that of the hydrophobic surface, If the contact angle is even smaller

본 발명은 상기 초친수성/초소수성 표면을 액체렌즈의 몸통 내부에 구비하여, 액체렌즈 내부에 저장된 전해질의 모양을 유지하고자 하는 것이다..The present invention provides the superhydrophilic / superhydrophobic surface inside the body of the liquid lens to maintain the shape of the electrolyte stored in the liquid lens.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 본 발명은 실린더 내부에 저장된 액체로 초점거리를 조절하는 액체렌즈에 있어서, 차례로 배열되는 제1,2플레이트와 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트 사이에 구비되는 실린더로 구성되는 몸통과 초점조절을 위하여 상기 몸통 내부에 저장되는 전해질 액체와 상기 전해질 액체의 상부에 저장되는 비전해질 액체 및 상기 몸통 내부의 바닥면에 형성되어 전해질 용액을 고정시키는 초친수성 표면을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체렌즈를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a liquid lens for adjusting the focal length with a liquid stored in the cylinder, the first and second plates arranged in sequence and provided between the first plate and the second plate It includes a body consisting of a cylinder and the focus for adjusting the electrolyte liquid stored inside the body and the non-electrolyte liquid stored in the upper portion of the electrolyte liquid and a super-hydrophilic surface formed on the bottom surface of the inside of the body to fix the electrolyte solution It provides a liquid lens, characterized in that made.

본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 액체렌즈의 몸통 내부에 제1,2전해질 액체와 비전해질 액체가 저장되고, 전해질 액체의 위치를 고정하기 위한 초친수성 표면이 몸통 내부의 바닥 뿐만 아니라 천정에도 구비된 액체렌즈를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, the first and second electrolyte liquids and the non-electrolyte liquid are stored in the body of the liquid lens, and a superhydrophilic surface for fixing the position of the electrolyte liquid is provided on the ceiling as well as the bottom of the body. Provide a liquid lens.

본 발명의 또다른 실시 형태에 의하면, 상기 각각의 실시예에서 전해질 액체에 전압을 인가하기 위한 장치가 구비된 액체렌즈를 제공한다.According to still another embodiment of the present invention, in each of the above embodiments, there is provided a liquid lens equipped with a device for applying a voltage to an electrolyte liquid.

본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 상기 제1실시예에서 상기 몸통 내부의 바닥에 형성된 초친수성 표면 대신 상기 몸통의 천정에 초소수성 표면이 형성된 체렌즈를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, in the first embodiment, a body lens having a superhydrophobic surface formed on the ceiling of the body instead of the superhydrophilic surface formed on the bottom of the body.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention that can specifically realize the above object will be described.

종래와 동일한 구성 요소는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The same components as in the prior art are given the same names and the same reference numerals for convenience of description, and detailed description thereof will be omitted.

도2를 참조하여 로터스 효과를 이용한 물방울의 위치 제어표면을 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 2, the position control surface of the water droplet using the lotus effect is as follows.

전극층(200) 위에 절연층(210)이 형성되고, 상기 절연층 위에 물방울 위치 제어층(220)이 형성되어 있으며, 몸통(205) 내부에는 전해질 액체(230)와 비전해질 액체(240)가 저장되어 있다.The insulating layer 210 is formed on the electrode layer 200, the droplet position control layer 220 is formed on the insulating layer, and the electrolyte liquid 230 and the non-electrolyte liquid 240 are stored in the body 205. have.

상기 전해질 액체(230)에 전압이 인가되면, 전기습윤 현상에 따라 상기 전해질 액체(230)이 납잡한 모양을 하게 되며, 상기 제어층(220)이 상기 전해질 액체(230)의 모양을 일정하게 유지시켜 준다.When a voltage is applied to the electrolyte liquid 230, the electrolyte liquid 230 has a flat shape according to an electrowetting phenomenon, and the control layer 220 keeps the shape of the electrolyte liquid 230 constant. Let it be.

도3을 참조하여, 본 발명에 따른 액체렌즈의 제1실시예를 설명하면 다음과 같다.3, a first embodiment of a liquid lens according to the present invention will be described.

제1플레이트(300)와 제2플레이트(310) 사이에 실린더(320)가 구비되어 액체렌즈의 몸통을 형성하고, 상기 몸통의 내부에 아래로부터 전해질 용액(330) 및 비전해질 용액(340)이 차례로 주입된다.A cylinder 320 is provided between the first plate 300 and the second plate 310 to form the body of the liquid lens, and the electrolyte solution 330 and the non-electrolyte solution 340 are sequentially rotated from below in the body. Is injected.

상기 제1플레이트(300) 및 제2플레이트(310)는 상기 액체렌즈에 입사되는 빛을 통과시켜야 하므로, 광투과율이 100%에 가까운 소재이어야 한다.Since the first plate 300 and the second plate 310 must pass light incident on the liquid lens, the light transmittance should be close to 100%.

상기 실린더(320)는 원통형인 것이 바람직하며, 초점조절을 위한 액체를 주입한 후 접착제를 사용하는 방법 등으로 상기 제1플레이트(300) 및 제2플레이트(310)에 접합된다.The cylinder 320 is preferably cylindrical, and is bonded to the first plate 300 and the second plate 310 by injecting a liquid for focusing and then using an adhesive.

상기 전해질 액체(330)는 전도성 물질이어야 하며, 상기 비전해질 액체(340)는 절연성, 무극성을 나타내야 하므로 Oil류 등이 바람직하다.The electrolyte liquid 330 should be a conductive material, and the non-electrolyte liquid 340 should be insulative and nonpolar, so that oils are preferable.

상기 전해질 액체(330)와 비전해질 액체(340)는 굴절율이 상이하고 서로 섞이지 않아야 하며, 밀도가 동일하여 완성된 액체렌즈를 거꾸로 하여도 상기 전해질 액체(330)는 제1플레이트(300)에 접하고 상기 비전해질 액체(340)는 제2플레이트(310)에 각각 접한 상태가 유지되어야 한다.The electrolyte liquid 330 and the non-electrolyte liquid 340 have different refractive indices and should not be mixed with each other. The electrolyte liquid 330 is in contact with the first plate 300 even when the finished liquid lens is inverted due to the same density. The non-electrolyte liquid 340 should be maintained in contact with the second plate 310, respectively.

단, 전해질 용액(330)만을 주입하고 나머지 액체렌즈의 내부 공간은 공기로 채우는 방법도 가능하며, 어떤 경우이건 굴절율이 큰 물질이 입사광선을 굴절시켜 렌즈의 역할을 하게 된다.However, only the electrolyte solution 330 may be injected and the remaining space of the liquid lens may be filled with air. In any case, a material having a large refractive index may refracted incident light to act as a lens.

상기 몸통 내부의 바닥면, 즉 제1플레이트(300) 위에는 상기 전해질 액체(330)의 모양을 유지하기 위한 초친수성 표면(350)이 형성된다.A superhydrophilic surface 350 is formed on the bottom surface of the body, that is, on the first plate 300 to maintain the shape of the electrolyte liquid 330.

상기 초친수성 표면(350)은 로터스 효과를 극대화하기 위하여 거친 표면으로 형성되어 있으며, 제1플레이트(300) 상부에 높이 100㎛ 미만이고 각각의 거리가 200㎛ 미만인 돌기가 형성되어 있다.The superhydrophilic surface 350 is formed with a rough surface in order to maximize the lotus effect, and protrusions having a height of less than 100 μm and a distance of less than 200 μm are formed on the first plate 300.

상기 초친수성 표면(350)은 거친 표면 위에 초친수성 물질이 코팅되어 있어서, 상기 제1플레이트(300)위의 전해질 액체(330)가 외곽으로 흘러내리지 않도록 잡아주는 역할을 하며, 만일 비전해질 액체가 흘러들어도 외부로 밀어내는 역할을 할 것이다.The superhydrophilic surface 350 is coated with a superhydrophilic material on the rough surface, and serves to hold the electrolyte liquid 330 on the first plate 300 so as not to flow to the outside, if the non-electrolyte liquid flows Listening will also play a role in pushing out.

단, 상기 액체렌즈에 입사된 빛은 상기 제1플레이트(300)를 통과하여야 하므로, 상기 제1플레이트(300)의 중심부분은 상기 초친수성 표면(350)을 형성하지 않아야 한다.However, since the light incident on the liquid lens must pass through the first plate 300, the central portion of the first plate 300 should not form the superhydrophilic surface 350.

상기 초친수성 표면(350)은 도5에 도시된 것과 같이 디스크 형태를 이루는 것이 바람직하나, 도6에 도시된 바와 같이 디스크의 일부가 잘린 형태라도 무방하다.The superhydrophilic surface 350 is preferably in the form of a disc as shown in FIG. 5, but may be a form in which a portion of the disc is cut off as shown in FIG. 6.

결과적으로, 상기 액체렌즈 내부에 저장된 전해질 용액(330)과 비전해질 용액(340)은 도3과 같이 곡면을 안정적을 이루게 되어, 상기 액체렌즈 내부에 입사된 빛을 굴절시키게 된다.As a result, the electrolyte solution 330 and the non-electrolyte solution 340 stored in the liquid lens form a curved surface as shown in FIG. 3, thereby refracting the light incident inside the liquid lens.

도4를 참조하여 본 발명에 따른 액체렌즈의 제2실시예를 설명하면 다음과 같다.A second embodiment of a liquid lens according to the present invention will be described with reference to FIG. 4 as follows.

본 실시예의 기본적인 구성은 제1실시예와 동일하나, 액체렌즈 내부에 전해질 액체가 2종류 저장되어 있다.The basic configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment, but two kinds of electrolyte liquids are stored in the liquid lens.

즉, 제1플레이트(400)와 제2플레이트(410) 사이에 실린더(420)가 접합되어 몸통을 구성하고, 상기 몸통 내부에 하부로부터 차례로 제1전해질 액체(430), 비전해질 액채(440) 및 제2전해질 액체(450)의 순서로 저장된다.That is, the cylinder 420 is bonded between the first plate 400 and the second plate 410 to form a body, and the first electrolyte liquid 430, the non-electrolyte liquid 440, and the lower part of the body in order from the bottom. The second electrolyte is stored in the order of the liquid 450.

또한, 제1플레이트(400) 상부면에는 제1초친수성 표면(460)이 형성되어 제1전해질 액체(430)의 모양을 유지하게 하고, 제2플레이트(410) 하부면에는 제2초친수성 표면(470)이 형성되어 제2전해질 액체(450)의 모양을 유지하게 한다.In addition, a first superhydrophilic surface 460 is formed on the upper surface of the first plate 400 to maintain the shape of the first electrolyte liquid 430, and a second superhydrophilic surface on the lower surface of the second plate 410. 470 is formed to maintain the shape of the second electrolyte liquid 450.

상기 제1,2초친수성 표면(460,470)은 제1실시예의 초친수성 표면(350)과 동일한 형태로 구성되고 동일한 초친수성 물질로 코팅되어 있다.The first and second superhydrophilic surfaces 460 and 470 have the same shape as the superhydrophilic surface 350 of the first embodiment and are coated with the same superhydrophilic material.

제1실시예와 마찬가지로, 상기 액체렌즈에 입사된 빛은 상기 제1플레이트(400) 및 제2플레이트(410)를 통과하여야 하므로, 상기 제1플레이트(300) 및 제2플레이트(410)의 중심부분은 상기 제1,2초친수성 표면(460,470)을 형성하지 않아야 한다.As in the first embodiment, the light incident on the liquid lens must pass through the first plate 400 and the second plate 410, and thus the center of the first plate 300 and the second plate 410. Portions should not form the first and second superhydrophilic surfaces 460 and 470.

상기 제1,2초친수성 표면(460,470)은 도5에 도시된 것과 같이 디스크 형태를 이루는 것이 바람직하나, 도6에 도시된 바와 같이 디스크의 일부가 잘린 형태라도 무방하다.The first and second superhydrophilic surfaces 460 and 470 preferably have a disk shape as shown in FIG. 5, but a part of the disk may be cut as shown in FIG. 6.

본 제2실시예에서, 상기 액체렌즈 내부에 저장된 제1,2전해질 용액(430,450)과 비전해질 용액(440)은 도4와 같이 곡면을 안정적으로 이루게 되어, 상기 액체렌즈 내부에 입사된 빛을 두 번 굴절시키므로 이중렌즈와 같은 역할을 하게 된다.In the second embodiment, the first and second electrolyte solutions 430 and 450 and the non-electrolyte solution 440 stored in the liquid lens form a curved surface as shown in FIG. By refraction once, it acts like a double lens.

도7을 참조하여 본 발명에 따른 액체렌즈의 다른 실시예를 설명하면 다음과 같다.Another embodiment of the liquid lens according to the present invention will be described with reference to FIG. 7.

본 실시예는 제1실시예 및 제2실시예에 전압 인가 장치를 연결한 것이다.This embodiment connects the voltage application device to the first and second embodiments.

도7은 제1실시예에 전압인가 장치를 연결한 액체렌즈로서, 제1플레이트(700)위에 제1전극층(710)이 형성되어 있고, 제2플레이트(720)와의 사이에 실린더(730)가 접착제(750)를 사용하여 접합되어 있다.FIG. 7 is a liquid lens in which a voltage applying device is connected to the first embodiment, in which a first electrode layer 710 is formed on a first plate 700, and a cylinder 730 is formed between the second plate 720 and the second lens 720. FIG. It is bonded using the adhesive 750.

상기 실린더(730)는 표면에는 전극층(735)이 형성되어 있고, 상기 제2전극층(735)의 외부에는 절연층(740)이 형성되어 있으며, 액체렌즈의 몸통 내부 중 상부와 측면에는 초소수성 표면(765)이 형성되어 있고, 하부에는 초친수성 표면(770)이 형성되어 있다.An electrode layer 735 is formed on a surface of the cylinder 730, and an insulating layer 740 is formed outside the second electrode layer 735, and a super hydrophobic surface is formed on an upper side and a side of a body of the liquid lens. 765 is formed and a superhydrophilic surface 770 is formed at the bottom.

상기 액체렌즈의 몸통 내부에는 전해질 액체(780)와 비전해질 액채(790)이 차례로 저장되어 있고, 상기 제1전극층(710)과 상기 실린더 외부의 전극층(735)에는 제1전압 인가 장치가 연결되어 있다.The electrolyte liquid 780 and the non-electrolyte liquid 790 are sequentially stored in the body of the liquid lens, and a first voltage applying device is connected to the first electrode layer 710 and the electrode layer 735 outside the cylinder. .

도7에 도시된 액체렌즈에 전압이 인가되면, 몸통 내부에 저장된 전해질 액체(780)에 전압이 인가되어 상기 전해질 액체(780)와 상기 비전해질 액체(790)의 경계면이 바뀌고, 결과적으로 빛의 굴절각이 변하게 된다.When a voltage is applied to the liquid lens shown in FIG. 7, the voltage is applied to the electrolyte liquid 780 stored inside the body to change the interface between the electrolyte liquid 780 and the non-electrolyte liquid 790, and consequently the angle of refraction of light. Will change.

도4에 도시된 이중 액체렌즈에 전압을 인가할 경우에는, 제2플레이트(450) 하부면에 제2전극층이 형성되고, 제2전압 인가 장치가 상기 실린더(430) 외부에 형성된 전극과 상기 제2전극층과 연결되어야 할 것이다.When a voltage is applied to the dual liquid lens illustrated in FIG. 4, a second electrode layer is formed on a lower surface of the second plate 450, and a second voltage applying device is formed on the outside of the cylinder 430. It should be connected to the two-electrode layer.

본 발명의 또 다른 실시 형태에 의하면, 상기 제1실시예에서 상기 몸통 내부의 바닥에 형성된 초친수성 표면 대신 상기 몸통의 천정에 초소수성 표면이 형성된 체렌즈를 제공한다.According to still another embodiment of the present invention, in the first embodiment, a body lens having a superhydrophobic surface formed on the ceiling of the body instead of the superhydrophilic surface formed on the bottom of the body is provided.

즉, 본 실시예의 기본적인 구성은 상기 제1실시예와 동일하나, 초소수성 표 면이 액체렌즈의 몸통 내부의 천정에 형성되어, 상기 몸통 내부의 상부에 저장된 비전해질 액체가 외곽으로 흘러내리지 않도록 잡아주는 역할을 하며, 만일 전해질 액체가 흘러들어도 외부로 밀어내는 역할을 할 것이다.That is, the basic configuration of the present embodiment is the same as the first embodiment, but the superhydrophobic surface is formed on the ceiling inside the body of the liquid lens to hold the non-electrolyte liquid stored in the upper part of the body so as not to flow to the outside. It will also play a role in pushing the electrolyte liquid out if it flows.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 실시예들의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the embodiments according to the present invention described above are as follows.

상기 액체렌즈의 몸통 내부에 형성된 초친수성/초소수성 표면으로 인해, 제1,2전해질 액체의 모양이 일정한 형태로 유지되어 액체렌즈 내부를 통과하는 빛의 굴절각을 조절할 수 있다.Due to the superhydrophilic / superhydrophobic surface formed inside the body of the liquid lens, the shape of the first and second electrolyte liquids may be maintained in a constant shape to adjust the angle of refraction of light passing through the liquid lens.

한편, 본 발명에 따른 액체렌즈를 구성하는 실린더는 도시된 바와 같이 원통형일 수도 있으나, 내부가 경사진 구조 또는 내부가 휘어진 구조의 실린더도 가능할 것이다.On the other hand, the cylinder constituting the liquid lens according to the present invention may be a cylindrical as shown, it may also be a cylinder of the structure inclined or curved inside.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하도 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and such modifications are included within the scope of the present invention even though modifications may be made by those skilled in the art to which the present invention pertains.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 액체렌즈의 효과를 설명하면 다음과 같다.The effect of the liquid lens according to the present invention described above is as follows.

첫째, 액체렌즈 내부에 저장된 전해질 액체가 초친수성/초소수성 표면에 의해 일정한 모양을 이룬다.First, the electrolyte liquid stored inside the liquid lens has a uniform shape by the superhydrophilic / superhydrophobic surface.

둘째, 액체렌즈가 사용되는 휴대폰 카메라 등을 거꾸로 놓거나 비스듬히 놓아도, 중력에 의해 전해질/비전해질 액체의 모양이 변하지 않고,그 위치가 본래의 위치에서 벗어나지 않는다.Secondly, even when the mobile phone camera or the like in which the liquid lens is used is placed upside down or at an angle, the shape of the electrolyte / electrolyte liquid does not change due to gravity, and the position thereof does not deviate from the original position.

Claims

실린더 내부에 저장된 액체로 초점거리를 조절하는 액체렌즈에 있어서,In the liquid lens for adjusting the focal length with the liquid stored inside the cylinder,

차례로 배열되는 제1,2플레이트와 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트 사이에 구비되는 실린더로 구성되는 몸통;A body consisting of first and second plates arranged in sequence and cylinders provided between the first and second plates;

초점조절을 위하여 상기 몸통 내부에 저장되는 전해질 액체와 상기 전해질 액체의 상부에 저장되는 비전해질 액체; 및An electrolyte liquid stored inside the body and a non-electrolyte liquid stored above the electrolyte liquid for focusing; And

상기 몸통 내부의 바닥면에 형성되어 전해질 용액을 고정시키는 초친수성 표면을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체렌즈.And a superhydrophilic surface formed on the bottom surface of the body to fix the electrolyte solution.

제1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 초친수성 표면은 디스크 형상인 것을 특징으로 하는 액체렌즈.The superhydrophilic surface is a liquid lens, characterized in that the disk shape.

상기 몸통 내부의 천정면에 형성되어 비전해질 용액을 고정시키는 초소수성 표면을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체렌즈.And a superhydrophobic surface formed on the ceiling surface inside the body to fix the non-electrolyte solution.

제3항에 있어서,The method of claim 3,

상기 초소수성 표면은 디스크 형상인 것을 특징으로 하는 액체렌즈.The superhydrophobic surface is a liquid lens, characterized in that the disk shape.

제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4,

상기 제1플레이트의 상부면에 형성된 제1전극층;A first electrode layer formed on an upper surface of the first plate;

상기 실린더의 표면에 형성된 전극층An electrode layer formed on the surface of the cylinder

상기 전극층 표면에 형성된 절연층; 및An insulating layer formed on the surface of the electrode layer; And

상기 제1전극층과 상기 실린더에 연결된 전압 인가를 위한 제1전압 인가 장치를 더 포함하는 액체렌즈.And a first voltage applying device for applying a voltage connected to the first electrode layer and the cylinder.

실린더에 내부에 저장된 액체로 초점거리를 조절하는 액체렌즈에 있어서,In the liquid lens for adjusting the focal length with the liquid stored inside the cylinder,

초점조절을 위하여 상기 몸통 내부에 저장되는 제1전해질 액체와 상기 제1전해질 액체의 상부에 저장되는 비전해질 액체 및 상기 비전해질 액체의 상부에 저장되는 제2전해질 액체;A first electrolyte liquid stored inside the body and a non-electrolyte liquid stored on top of the first electrolyte liquid and a second electrolyte liquid stored on top of the non-electrolyte liquid for focusing;

상기 몸통 내부의 바닥면에 형성되어 제1전해질 액체를 고정시키는 제1초친수성 표면; 및A first superhydrophilic surface formed on a bottom surface of the body to fix the first electrolyte liquid; And

상기 몸통 내부의 천정면에 형성되어 제2전해질 액체를 고정시키는 제2초친 수성 표면을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체렌즈.And a second super clean aqueous surface formed on the ceiling surface inside the body to fix the second electrolyte liquid.

제6항에 있어서,The method of claim 6,

상기 제1,2초친수성 표면은 디스크 형상인 것을 특징으로 하는 액체렌즈.And said first and second superhydrophilic surfaces are disc-shaped.

제6항 또는 제7항에 있어서,The method according to claim 6 or 7,

상기 제2플레이트의 하부면에 형성된 제2전극층;A second electrode layer formed on the lower surface of the second plate;

상기 실린더의 표면에 형성된 전극층;An electrode layer formed on the surface of the cylinder;

상기 전극층의 표면에 형성된 절연층;An insulating layer formed on the surface of the electrode layer;

상기 제1전극층과 상기 실린더에 연결된 전압 인가를 위한 제1전압 인가 장치; 및A first voltage applying device for applying a voltage connected to the first electrode layer and the cylinder; And

상기 제2전극층과 상기 실린더에 연결된 전압 인가를 위한 제2전압 인가 장치를 더 포함하는 액체렌즈.And a second voltage applying device for applying voltage connected to the second electrode layer and the cylinder.