KR20180015912A - Liquid optical apparatus using electrowetting and actuating method thereof - Google Patents

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오상훈
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Abstract

Disclosed are a liquid optical apparatus using electrowetting and a method for driving the same. The liquid optical apparatus comprises: a lens unit; and an iris unit joined to an upper part of the lens unit, wherein the lens unit includes: a lens chamber having liquid accommodation space formed inside; electrically conductive liquid having transparency and filling the liquid accommodation space to serve as a lens; and an electrode membrane for a lens, where a first electrode, a first dielectric layer, and a first hydrophobic layer are stacked sequentially from the inner circumference of the lens chamber, and the iris unit includes: a channel through which liquid flows; light-absorbing liquid filling the edge of the channel to serve as an iris; and an electrode membrane for an iris, where a plurality of second electrodes, a second dielectric layer, and a second hydrophobic layer are stacked sequentially from one side surface of the channel to the inside, wherein the plurality of second electrodes are continuously disposed from the edge of the channel toward the center thereof. The present invention is able to miniaturize the size of an optical apparatus.

Description

전기습윤을 이용한 유체 광학 장치 및 이의 구동 방법{Liquid optical apparatus using electrowetting and actuating method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid optical apparatus using electrowetting and an electrowetting method,

본 발명은 전기습윤을 이용한 유체 광학 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fluid optical apparatus using electro-wetting and a driving method thereof.

전기습윤(Electrowetting)은 특수하게 절연막이 코팅된 전극을 이용하여 전기적으로 전해액과 고체표면 사이에 전위차를 발생시켜 전해액의 표면장력을 제어함으로써, 접촉각을 인위적으로 변화 시킬 수 있는 기술이다. 이 기술은 주로 유체 렌즈(liquid lens)와 전자종이(electronic display) 개발에 활용되고 있다.Electrowetting is a technique capable of artificially changing the contact angle by electrically generating an electric potential difference between an electrolyte and a solid surface by using an electrode coated with an insulating film to control the surface tension of the electrolyte. This technology is mainly used for developing liquid lenses and electronic displays.

한편, 자동 초점(Auto Focus)이란 특정 물체에 초점을 자동으로 맞추는 카메라의 광학시스템 기능이다. 이 기능은 크게 콘트라스트(contrast) 검출 방식과 적외선센서 방식으로 나뉘며, 최근에는 이 적외선과 콘트라스트를 합친 하이브리드 방식이 주로 사용되고 있다.On the other hand, auto focus is a camera optical system function that automatically focuses on a specific object. This function is largely divided into a contrast detection method and an infrared sensor method, and in recent years, a hybrid method combining infrared and contrast has been mainly used.

한편, 조리개(Iris)는 카메라에 구성된 장치로, 개구를 조절하여 렌즈를 통과하는 빛의 양을 조절하는 기능을 수행하는 장치이다. 빛의 양을 조절하는 것은 촬영하는데 있어서 선명도를 결정하는데 중요한 역할을 한다.On the other hand, the iris is a device configured in the camera and controls the opening to control the amount of light passing through the lens. Adjusting the amount of light plays an important role in determining sharpness in shooting.

소형 카메라에 대한 수요가 크게 증가함에 따라 유체 기반의 광학 장치에 대한 개발이 중요해지고 있다. 유체 기반의 광학 장치는 대표적으로, 유체 렌즈(liquid lens)와 유체 조리개(liquid iris)가 있다.As demand for compact cameras has increased significantly, the development of fluid-based optics has become increasingly important. Fluid-based optics typically include a liquid lens and a liquid iris.

하지만, 이러한 유체 기반 광학 장치는 구동을 위한 외부의 별도 구동체가 필요하기 때문에, 소형화가 어렵고, 소비전력이 높다는 문제점을 가지고 있다.However, such a fluid-based optical apparatus has a problem that it is difficult to downsize and power consumption is high because an external separate driving member for driving is required.

그리고, 전기습윤 방법은 응답속도가 빠르다는 장점이 있지만, 기존의 유체 기반의 광학 장치는 유체 렌즈 및 유체 조리개가 개별적인 소자로 제작되어 결합되기 때문에, 전기습윤 기술이 적용되면 카메라 전체의 크기가 커진다는 문제점이 있다.Although the electrowetting method has a merit that the response speed is fast, since the conventional fluid-based optical device is combined with the fluid lens and the fluid irrigation made of separate elements, the size of the entire camera becomes large when the electrowetting technique is applied There is a problem.

본 발명은 전기습윤(Electrowetting)을 이용하여 구동되는 유체 렌즈와 유체 조리개를 모두 구비한 유체 광학 장치 및 이의 구동 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a fluid optical device including both a fluid lens and a fluid stop driven by electrowetting, and a driving method thereof.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전기습윤을 이용한 유체 광학 장치가 개시된다.According to an aspect of the present invention, a fluid optical apparatus using electrowetting is disclosed.

본 발명의 실시예에 따른 유체 광학 장치는, 렌즈부 및 상기 렌즈부 상부에 결합된 조리개부를 포함하되, 상기 렌즈부는, 내부에 액체 수용 공간이 형성된 렌즈 챔버, 상기 액체 수용 공간에 채워지며, 렌즈 역할을 수행하는 투명의 전기 전도성 액체 및 상기 렌즈 챔버의 내주면으로부터 제1 전극(Electrode), 제1 절연층(Dielectric Layer) 및 제1 소수성층(Hydrophobic Layer)이 순서대로 적층되어 형성되는 렌즈용 전극막을 포함하고, 상기 조리개부는, 액체가 유동하는 채널, 상기 채널의 테두리에 채워지며, 조리개 역할을 수행하는 광흡수성 액체 및 상기 채널의 일측면에서 내부 방향으로 복수의 제2 전극, 제2 절연층 및 제2 소수성층이 순서대로 적층되어 형성되는 조리개용 전극막을 포함하고, 상기 복수의 제2 전극은 상기 채널의 테두리에서 중심으로 연속으로 배치된다.A liquid optical device according to an embodiment of the present invention includes a lens portion and a diaphragm portion coupled to an upper portion of the lens portion, wherein the lens portion includes: a lens chamber having a liquid containing space formed therein; A first electrode (Electrode), a first insulation layer (Dielectric layer), and a first hydrophobic layer are laminated in this order from the inner circumferential surface of the lens chamber Wherein the diaphragm comprises a channel through which the liquid flows, a light absorbing liquid that fills the rim of the channel, acts as a diaphragm, and a plurality of second electrodes inwardly on one side of the channel, And a second hydrophobic layer laminated in this order on a substrate, wherein the plurality of second electrodes are formed continuously in the center of the edge of the channel Is value.

상기 액체 수용 공간은 렌즈 챔버의 내부에 하부에서 상부로 갈수록 넓어지게 형성되어 상기 렌즈 챔버의 내주면은 경사지게 형성되며, 상기 경사에 따라 상기 전기 전도성 액체의 표면의 면적이 증가한다.The inner space of the lens chamber is formed to be inclined, and the area of the surface of the electroconductive liquid increases according to the inclination.

상기 렌즈 챔버는 중공이 형성된 원통 형상을 가지며, 상기 렌즈부는, 상기 렌즈 챔버의 하부에 결합되는 원판 형상의 하부판, 상기 액체 수용 공간에서 상기 전기 전도성 액체가 차지하는 공간의 나머지 공간에 채워지는 투명의 절연 액체 및 상기 제1 전극에 전압을 인가하는 렌즈용 전압 인가부를 포함한다.Wherein the lens chamber has a hollow cylindrical shape, and the lens unit has a disk-shaped bottom plate coupled to a lower portion of the lens chamber, a transparent insulating layer filled in the remaining space of the space occupied by the electrically conductive liquid in the liquid containing space, And a voltage application unit for applying a voltage to the first electrode.

상기 제1 전극에 전압이 인가되면, 상기 전기 전도성 액체의 표면에 곡률 변화가 발생한다.When a voltage is applied to the first electrode, a curvature change occurs on the surface of the electroconductive liquid.

상기 제1 전극에 인가되는 전압의 크기가 조절되어 상기 전기 전도성 액체의 표면에 곡률 변화가 조절된다.The magnitude of the voltage applied to the first electrode is adjusted to control the curvature change on the surface of the electroconductive liquid.

상기 제1 전극에 전압이 인가되면, 상기 전기 전도성 액체가 볼록 렌즈 형태에서 오목 렌즈 형태로 변화한다.When a voltage is applied to the first electrode, the electroconductive liquid changes from a convex lens shape to a concave lens shape.

상기 조리개부는, 상기 렌즈 챔버의 상부에 결합되는 원판 형상의 중간판, 상기 중간판 상부에 결합되는 원형링 형상의 스페이서 및 상기 스페이서 상부에 결합되는 원판 형상의 상부판을 포함하되, 상기 채널은, 상기 중간판, 상기 스페이서 및 상기 상부판의 결합으로 상기 중간판과 상기 상부판 사이의 공간에 형성된다.The diaphragm includes a disc-shaped intermediate plate coupled to an upper portion of the lens chamber, a circular ring-shaped spacer coupled to the upper portion of the intermediate plate, and a disc-shaped top plate coupled to the upper portion of the spacer, The spacer, and the top plate in a space between the intermediate plate and the top plate.

상기 조리개용 전극막은 상기 채널의 상하부 각각에 한 쌍으로 형성되며, 상기 복수의 제2 전극은 동심원을 이루는 복수의 링 형태로 형성되고, 상기 조리개부는 상기 복수의 제2 전극에 전압을 인가하는 조리개용 전압 인가부를 포함한다.The diaphragm electrode film is formed in a pair in each of upper and lower portions of the channel, the plurality of second electrodes are formed in a plurality of concentric rings, and the diaphragm portion includes a diaphragm for applying a voltage to the plurality of second electrodes And a voltage application unit.

상기 복수의 제2 전극 중 상기 채널의 테두리에서 중심 방향으로 전압이 인가된 전극의 위치에 상응하게 상기 광흡수성 액체가 상기 채널 내에서 이동한다.The light absorbing liquid moves in the channel corresponding to a position of an electrode to which a voltage is applied in the center direction from a rim of the channel among the plurality of second electrodes.

상기 복수의 제2 전극 중 상기 채널의 테두리에서 중심 방향으로 전압이 인가되는 전극의 개수가 조절되어 빛이 유입되는 개구의 크기가 조절된다.The number of electrodes to which a voltage is applied in the center direction from the rim of the channel among the plurality of second electrodes is adjusted to control the size of the opening through which light is introduced.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 내부에 액체 수용 공간이 형성된 렌즈 챔버, 상기 액체 수용 공간에 채워지며, 렌즈 역할을 수행하는 투명의 전기 전도성 액체, 상기 렌즈 챔버의 내주면으로부터 제1 전극(Electrode), 제1 절연층(Dielectric Layer), 제1 소수성층(Hydrophobic Layer)이 순서대로 적층되어 형성되는 렌즈용 전극막을 포함하는 렌즈부, 및 액체가 유동하는 채널, 상기 채널의 테두리에 채워지며, 조리개 역할을 수행하는 광흡수성 액체, 상기 채널의 일측면에서 내부 방향으로 복수의 제2 전극, 제2 절연층, 제2 소수성층이 순서대로 적층되어 형성되는 조리개용 전극막을 포함하는 조리개부를 포함하는 유체 광학 장치의 구동 방법이 개시된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a liquid container comprising: a lens chamber having a liquid containing space formed therein; a transparent electrically conductive liquid filled in the liquid containing space and serving as a lens; A lens portion including a lens electrode film formed by laminating a first insulating layer and a first hydrophobic layer in this order, and a channel through which the liquid flows, which is filled in the rim of the channel, And a diaphragm for diverging in which a plurality of second electrodes, a second insulating layer, and a second hydrophobic layer are laminated in order on one side of the channel in the inward direction, A method of driving a device is disclosed.

본 발명의 실시예에 따른 유체 광학 장치의 구동 방법은, 렌즈 변경 요청 신호를 입력받는 단계, 상기 렌즈 변경 요청 신호의 입력에 따라 상기 제1 전극에 전압을 인가하는 단계, 조리개 조절 요청 신호를 입력받는 단계 및 상기 조리개 조절 요청 신호의 입력에 따라 상기 복수의 제2 전극 중 선택된 전극에 전압을 인가하는 단계를 포함한다.A method of driving a fluid optical device according to an embodiment of the present invention includes receiving a lens change request signal, applying a voltage to the first electrode in response to input of the lens change request signal, And applying a voltage to the selected one of the plurality of second electrodes in response to the input of the iris adjustment request signal.

본 발명의 실시예에 따른 전기습윤을 이용한 유체 광학 장치는, 전기습윤(Electrowetting)을 이용하여 구동되는 유체 렌즈와 유체 조리개를 모두 구비함으로써, 광학 장치의 각 소자가 소비하는 전력을 줄이고, 광학 장치의 크기를 소형화할 수 있다.The fluid optical device using electrowetting according to the embodiment of the present invention includes both the fluid lens driven by electrowetting and the fluid iris so that the power consumed by each element of the optical device is reduced, Can be reduced in size.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기습윤을 이용한 유체 광학 장치의 구조를 개략적으로 예시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유체 광학 장치의 렌즈의 곡률 변화를 예시하여 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유체 광학 장치의 조리개 구동을 예시하여 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기습윤을 이용한 유체 광학 장치의 구동 방법을 나타낸 흐름도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic illustration of the structure of a fluid optical device using electrowetting according to an embodiment of the present invention; Fig.
2 is a diagram illustrating a curvature change of a lens of a fluid optical device according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating the diaphragm drive of the fluid optical device according to the embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of driving a fluid optical device using electrowetting according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprising ", or" comprising "and the like should not be construed as necessarily including the various elements or steps described in the specification, Or may be further comprised of additional components or steps. Also, the terms "part," " module, "and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software .

이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다. Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기습윤을 이용한 유체 광학 장치의 구조를 개략적으로 예시한 도면이다.1 is a schematic view illustrating a structure of a fluid optical apparatus using electro-wetting according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유체 광학 장치(100)는 렌즈부(110) 및 조리개부(150)를 포함하여 구성된다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 유체 광학 장치(100)는, 원통 형상의 렌즈부(110) 상부에, 원판 형상의 조리개부(150)가 결합됨으로써, 전체적으로 원통 형상으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 1, a fluid optical device 100 according to an embodiment of the present invention includes a lens unit 110 and a diaphragm unit 150. For example, in the fluid optical device 100 according to the embodiment of the present invention, the disc-like diaphragm 150 may be coupled to the upper part of the cylindrical lens 110 to form a generally cylindrical shape .

보다 상세하게 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 유체 광학 장치(100)의 몸체는, 하부판(120), 렌즈 챔버(130), 중간판(160), 스페이서(spacer)(170) 및 상부판(180)이 결합되어 구성될 수 있다.1, the body of the fluid optical device 100 includes a lower plate 120, a lens chamber 130, an intermediate plate 160, a spacer 170, And the plate 180 may be combined.

즉, 원판 형상의 하부판(120) 상부에, 중공이 형성된 원통 형상의 렌즈 챔버(130)가 결합된다. 여기서, 렌즈 챔버(130)는 하부에서 상부로 갈수록 넓어지는 액체 수용 공간이 중공 내부에 형성된다. 액체 수용 공간에는, 렌즈 역할을 수행하는 투명의 전기 전도성 액체(예를 들어, 물)(111) 및 전기 전도성 액체(111)가 차지하는 공간의 나머지 공간을 차지하는 투명의 절연 액체(예를 들어, 기름)(112)가 채워질 수 있다. 또한, 렌즈 챔버(130)의 내주면에는 렌즈용 전극막(140)이 적층되어 형성될 수 있다. 렌즈용 전극막(140)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 렌즈 챔버(130)의 내주면으로부터 전극(Electrode)(141), 절연층(Dielectric Layer)(142) 및 소수성층(Hydrophobic Layer)(143)이 순서대로 적층되어 형성 될 수 있다. 렌즈용 전극막(140)의 전극(141)에 전압을 인가하기 위하여, 유체 광학 장치(100)는 렌즈용 전극막(140)의 전극(141)에 전압을 인가하는 렌즈용 전압 인가부(미도시)를 포함할 수 있다. 이와 같은 구성을 통해, 본 발명의 실시예에 따른 유체 광학 장치(100)의 렌즈부(110)가 형성될 수 있다.That is, a cylindrical lens chamber 130 having a hollow is coupled to an upper portion of the disk-shaped lower plate 120. Here, the lens chamber 130 has a liquid accommodation space formed inside the hollow that becomes wider as it goes from the lower part to the upper part. The liquid containing space is filled with a transparent insulating liquid (e.g., oil) 111 occupying the remaining space of the space occupied by the transparent electrically conductive liquid (for example, water) 111 and the electrically conductive liquid 111, ) 112 may be filled. The lens electrode film 140 may be laminated on the inner circumferential surface of the lens chamber 130. 1, the electrode film 140 for a lens includes an electrode 141, an insulating layer 142, and a hydrophobic layer 142 (see FIG. 1) from the inner circumferential surface of the lens chamber 130 143 may be stacked in this order. In order to apply a voltage to the electrode 141 of the lens electrode film 140, the fluid optical device 100 includes a lens voltage application unit (not shown) for applying a voltage to the electrode 141 of the lens electrode film 140 Time). With such a configuration, the lens portion 110 of the fluid optical device 100 according to the embodiment of the present invention can be formed.

그리고, 렌즈부(110)의 상부 즉, 렌즈 챔버(130)의 상부에, 원판 형상의 중간판(160)이 결합되고, 중간판(160) 상부에, 원형링 형상의 스페이서(170)가 결합되고, 최종적으로 스페이서(170) 상부에 원판 형상의 상부판(180)이 결합된다. 이러한 중간판(160), 스페이서(170) 및 상부판(180)의 결합으로 형성되는 중간판(160)과 상부판(180) 사이의 공간에는 액체가 유동할 수 있는 얇은 채널(155)이 형성될 수 있으며, 이 채널(155)의 테두리에는, 조리개 역할을 수행하는 광흡수성 액체(151)가 채워질 수 있다. 또한, 채널(155)의 상하부 각각에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 조리개용 전극막(190)이 적층되어 형성될 수 있다. 조리개용 전극막(190)은, 채널(155)의 상부 또는 하부로부터 내부 방향으로 전극(Electrode)(191), 절연 층(Dielectric Layer)(192) 및 소수성 층(Hydrophobic Layer)(193)이 순서대로 적층되어 형성될 수 있다. 이때, 조리개용 전극막(190)의 전극(191)은 투명 전극으로서, 채널(155)의 테두리에서 중심으로 복수개가 연속으로 배치되어 특정 패턴(예를 들어, 동심원을 이루는 복수의 링 형태)을 형성할 수 있다. 조리개용 전극막(190)의 각 전극(191)에 전압을 인가하기 위하여, 유체 광학 장치(100)는 조리개용 전극막(190)의 각 전극(191)에 전압을 인가하는 조리개용 전압 인가부(미도시)를 포함할 수 있다. 이와 같은 구성을 통해, 본 발명의 실시예에 따른 유체 광학 장치(100)의 조리개부(150)가 형성될 수 있다.A disc-shaped intermediate plate 160 is coupled to an upper portion of the lens unit 110, that is, an upper portion of the lens chamber 130. A circular ring-shaped spacer 170 is coupled And finally, the disk-shaped top plate 180 is coupled to the upper portion of the spacer 170. A thin channel 155 through which liquid can flow is formed in a space between the intermediate plate 160 and the top plate 180 formed by coupling the intermediate plate 160, the spacer 170 and the top plate 180 And a light absorbing liquid 151 serving as a diaphragm may be filled in the rim of the channel 155. 1, a stop electrode film 190 may be stacked on the upper and lower portions of the channel 155, respectively. An electrode film 190 for an iris is formed by arranging an electrode 191, a dielectric layer 192 and a hydrophobic layer 193 in the order from the top or bottom of the channel 155 As shown in Fig. At this time, the electrode 191 of the iris electrode film 190 is a transparent electrode, and a plurality of electrodes are arranged continuously from the rim of the channel 155 to form a specific pattern (for example, a plurality of concentric rings) . In order to apply a voltage to each electrode 191 of the diaphragm electrode film 190, the fluid optical device 100 applies a voltage to the diaphragm electrode film 190 for applying a voltage to each electrode 191 of the diaphragm electrode film 190 (Not shown). With this configuration, the diaphragm 150 of the fluid optical device 100 according to the embodiment of the present invention can be formed.

지금까지, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유체 광학 장치(100)의 구조에 대하여 설명하였다. 도 1에 도시된 유체 광학 장치(100)의 구동 방법에 대해서는, 이후 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.Up to now, the structure of the fluid optical device 100 according to the embodiment of the present invention has been described with reference to Fig. A method of driving the fluid optical device 100 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유체 광학 장치의 렌즈의 곡률 변화를 예시하여 나타낸 도면이다.Fig. 2 is a diagram illustrating curvature change of a lens of a fluid optical device according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 액체 수용 공간에 채워진 렌즈 역할을 수행하는 투명의 전기 전도성 액체(111)는, 최초에는 도 2의 좌측에 도시된 바와 같이, 액체의 표면 장력에 의하여 표면(즉, 절연 액체(112)와의 경계면)이 둥근 형태가 된다. 즉, 전기 전도성 액체(111)는 본 발명의 실시예에 따른 유체 광학 장치(100)의 렌즈에 해당하는 구성으로서, 자연적인 상태에서 볼록 렌즈의 형태를 가진다.2, the transparent electroconductive liquid 111 serving as a lens filled in the liquid containing space is first exposed to the surface (that is, the insulating liquid 1) by the surface tension of the liquid, (I.e., the interface between the substrate 110 and the substrate 112) is rounded. That is, the electrically conductive liquid 111 corresponds to the lens of the fluid optical device 100 according to the embodiment of the present invention, and has the form of a convex lens in a natural state.

도 1에서 전술한 바와 같이, 액체 수용 공간은 렌즈 챔버(130)의 내부가 하부에서 상부로 갈수록 넓어지게 형성됨으로써, 렌즈 챔버(130)의 내주면은 경사지게 된다. 이를 통해, 전기 전도성 액체(111)의 표면은 도 2에 도시된 바와 같이, 보다 더 넓은 면적을 가질 수 있으며, 렌즈 챔버(130)의 내주면의 경사각에 따라 전기 전도성 액체(111) 표면의 면적이 달라질 수 있다. 물론, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 렌즈 챔버(130)의 내주면은 경사지지 않게 수직으로 형성될 수도 있다.As described above with reference to FIG. 1, the inner space of the lens chamber 130 is inclined because the interior of the lens chamber 130 is formed so as to become wider from the lower part to the upper part. 2, the surface of the electrically conductive liquid 111 may have a larger area, and the area of the surface of the electrically conductive liquid 111 may vary depending on the inclination angle of the inner circumferential surface of the lens chamber 130 It can be different. Of course, this is only one example, and the inner peripheral surface of the lens chamber 130 may be formed vertically so as not to be inclined.

이후, 렌즈용 전극막(140)의 전극(141)에 전압이 인가되면, 전기 전도성 액체(111)의 표면에 곡률 변화가 발생한다. 즉, 도 2의 우측에 도시된 바와 같이, 렌즈용 전극막(140)의 전극(141)에 전압이 인가됨에 따라 볼록 렌즈 형태의 전기 전도성 액체(111)는 전기습윤의 원리에 의하여 오목 렌즈 형태로 변화할 수 있다. 물론, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 예를 들어, 렌즈용 전극막(140)의 전극(141)에 인가되는 전압의 크기가 미세하게 조절됨으로써, 이에 따라 전기 전도성 액체(111)의 표면의 곡률이 미세하게 조절될 수도 있다.Thereafter, when a voltage is applied to the electrode 141 of the lens electrode film 140, a curvature change occurs on the surface of the electrically conductive liquid 111. 2, when a voltage is applied to the electrode 141 of the lens electrode film 140, the convex lens-shaped electroconductive liquid 111 is formed into a concave lens shape . ≪ / RTI > Of course, this is only one example. For example, the magnitude of the voltage applied to the electrode 141 of the electrode film 140 for the lens may be finely adjusted so that the surface of the electroconductive liquid 111 The curvature may be finely adjusted.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유체 광학 장치의 조리개 구동을 예시하여 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating the diaphragm driving of the fluid optical device according to the embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 채널(155)의 테두리에 채워진 조리개 역할을 수행하는 광흡수성 액체(151)는, 도 1에서 전술한 조리개용 전극막(190)의 전극(191)에 채널(155)의 테두리에서 중심 방향으로 전압이 순차적으로 인가되면, 도 3의 우측에 도시된 바와 같이, 채널(155)의 중심을 향해 이동함으로써, 빛이 유입되는 유체 광학 장치(100)의 개구의 크기가 점차 감소될 수 있다.3, the light absorbing liquid 151 that functions as a diaphragm filled in the rim of the channel 155 is formed on the electrode 191 of the diaphragm electrode film 190 described above with reference to FIG. 1, When the voltage is sequentially applied from the rim to the center direction, as shown in the right side of Fig. 3, by moving toward the center of the channel 155, the size of the opening of the fluid optical device 100 into which light is introduced gradually decreases .

즉, 도 1에서 전술한 바와 같이, 채널(155)의 상하부 각각에 형성된 조리개용 전극막(190)의 전극(191)은 채널(155)의 테두리에서 중심으로 복수개가 연속으로 배치되어 있으므로, 채널(155)의 테두리에서 중심 방향으로 일정 개수의 조리개용 전극막(190)의 전극(191)들에 순차적으로 전압이 인가되거나 또는, 일제히 전압이 인가되면, 채널(155)의 테두리에 채워진 광흡수성 액체(151)는 전기습윤의 원리에 의하여 채널(155)의 중심 방향으로 일정 거리를 이동할 수 있다. 이후, 조리개용 전극막(190)의 전극(191)들에 인가된 전압이 채널(155)의 중심에서 테두리 방향으로 순차적으로 해제되거나 또는, 일제히 해제되면, 광흡수성 액체(151)는 원위치인 채널(155)의 테두리로 이동할 수 있다.1, since a plurality of electrodes 191 of the iris electrode film 190 formed on the upper and lower portions of the channel 155 are continuously arranged at the center of the rim of the channel 155, When a voltage is sequentially applied to the electrodes 191 of the iris-defining electrode film 190 in the center direction from the rim of the channel 155, or when a voltage is applied all at once, The liquid 151 can move a certain distance in the direction of the center of the channel 155 by the principle of electrowetting. When the voltage applied to the electrodes 191 of the iris electrode film 190 is sequentially released or simultaneously released in the direction of the rim from the center of the channel 155, the light absorbing liquid 151 is returned to the original channel It is possible to move to the rim of the display unit 155.

따라서, 테두리에서 중심으로 연속으로 배치된 복수의 전극(191) 중 전압이 인가되는 전극(191)의 개수가 조절됨으로써, 이에 따라 빛이 유입되는 유체 광학 장치(100)의 개구의 크기가 조절될 수 있다.Accordingly, the number of the electrodes 191 to which the voltage is applied among the plurality of electrodes 191 continuously arranged from the rim to the center is adjusted, whereby the size of the opening of the fluid optical device 100 into which light is introduced is adjusted .

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기습윤을 이용한 유체 광학 장치의 구동 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 4에서 유체 광학 장치(100)는, 셔터, 촬영 모드 설정 버튼 등의 사용자 입력 수단과 같은 일반적인 카메라의 기능적 구성부를 포함할 수 있으며, 이하에서는, 유체 광학 장치(100)를 주체로 도 4의 흐름도를 설명하기로 한다.4 is a flowchart illustrating a method of driving a fluid optical apparatus using electrowetting according to an embodiment of the present invention. 4, the fluid optical apparatus 100 may include functional components of a general camera, such as a user input means such as a shutter, a photographing mode setting button, and the like. Hereinafter, the fluid optical apparatus 100 will be described, A flow chart will be described.

S410 단계에서, 유체 광학 장치(100)는 사용자 입력 수단을 통해 렌즈 변경 요청 신호를 입력받는다.In step S410, the fluid optical apparatus 100 receives the lens change request signal through the user input means.

S420 단계에서, 유체 광학 장치(100)는 렌즈 변경 요청 신호의 입력에 따라 렌즈용 전극막(140)의 전극(141)에 전압을 인가한다.In step S420, the fluid optical device 100 applies a voltage to the electrode 141 of the lens electrode film 140 according to the input of the lens change request signal.

이때, 렌즈용 전극막(140)의 전극(141)에 전압이 인가됨에 따라 렌즈 역할을 수행하는 전기 전도성 액체(111)의 표면에 곡률 변화가 발생한다. 예를 들어, 렌즈용 전극막(140)의 전극(141)에 인가되는 전압의 크기가 미세하게 조절됨으로써, 이에 따라 전기 전도성 액체(111)의 표면의 곡률이 미세하게 조절될 수 있다.At this time, as a voltage is applied to the electrode 141 of the lens electrode film 140, a curvature change occurs on the surface of the electrically conductive liquid 111 serving as a lens. For example, the magnitude of the voltage applied to the electrode 141 of the lens electrode film 140 is finely adjusted, whereby the curvature of the surface of the electrically conductive liquid 111 can be finely adjusted.

S430 단계에서, 유체 광학 장치(100)는 사용자 입력 수단을 통해 조리개 조절 요청 신호를 입력받는다.In step S430, the fluid optical apparatus 100 receives the iris adjustment request signal through the user input means.

S440 단계에서, 유체 광학 장치(100)는 조리개 조절 요청 신호의 입력에 따라 조리개용 전극막(190)의 복수의 전극(191) 중 선택된 전극에 전압을 인가한다. 예를 들어, 조리개 조절 요청 신호는 사용자가 선택한 조리개 크기에 상응하는 전극 선택 정보를 포함할 수 있다.In step S440, the fluid optical device 100 applies a voltage to selected ones of the plurality of electrodes 191 of the iris diaphragm 190 according to the input of the iris adjustment request signal. For example, the iris adjustment request signal may include electrode selection information corresponding to the iris size selected by the user.

이때, 조리개용 전극막(190)의 복수의 전극(191) 중 선택된 전극에 전압이 인가됨에 따라 전압이 인가된 전극의 위치에 상응하게 조리개 역할을 수행하는 광흡수성 액체(151)가 채널(155) 내에서 이동한다. 예를 들어, 채널(155)의 테두리에서 중심 방향으로 일정 개수의 조리개용 전극막(190)의 전극(191)들에 순차적으로 전압이 인가되거나 또는, 일제히 전압이 인가되면, 채널(155)의 테두리에 채워진 광흡수성 액체(151)는 전기습윤의 원리에 의하여 채널(155)의 중심 방향으로 일정 거리를 이동할 수 있다.As the voltage is applied to the selected one of the plurality of electrodes 191 of the diaphragm electrode film 190, the light absorbing liquid 151, which acts as a diaphragm corresponding to the position of the electrode to which the voltage is applied, ). For example, when a voltage is sequentially applied to electrodes 191 of a certain number of irregular electrode films 190 in the center direction from the rim of the channel 155, or when a voltage is applied all at once, The light absorbing liquid 151 filled in the rim can move a certain distance in the direction of the center of the channel 155 by the principle of electrowetting.

상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Should be regarded as belonging to the following claims.

100: 유체 광학 장치
110: 렌즈부
120: 하부판
130: 렌즈 챔버
140: 렌즈용 전극막
150: 조리개부
160: 중간판
170: 스페이서(spacer)
180: 상부판
190: 조리개용 전극막100: Fluid optical device
110:
120:
130: Lens chamber
140: Lens electrode film
150:
160: Intermediate plate
170: spacer
180: upper plate
190: Irradiation electrode film

Claims (11)

전기습윤을 이용한 유체 광학 장치에 있어서,
렌즈부; 및
상기 렌즈부 상부에 결합된 조리개부를 포함하되,
상기 렌즈부는,
내부에 액체 수용 공간이 형성된 렌즈 챔버;
상기 액체 수용 공간에 채워지며, 렌즈 역할을 수행하는 투명의 전기 전도성 액체; 및
상기 렌즈 챔버의 내주면으로부터 제1 전극(Electrode), 제1 절연층(Dielectric Layer) 및 제1 소수성층(Hydrophobic Layer)이 순서대로 적층되어 형성되는 렌즈용 전극막을 포함하고,
상기 조리개부는,
액체가 유동하는 채널;
상기 채널의 테두리에 채워지며, 조리개 역할을 수행하는 광흡수성 액체; 및
상기 채널의 일측면에서 내부 방향으로 복수의 제2 전극, 제2 절연층 및 제2 소수성층이 순서대로 적층되어 형성되는 조리개용 전극막을 포함하고,
상기 복수의 제2 전극은 상기 채널의 테두리에서 중심으로 연속으로 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 광학 장치.
A fluid optical apparatus using electrowetting,
A lens portion; And
And a diaphragm coupled to an upper portion of the lens unit,
The lens unit includes:
A lens chamber having a liquid containing space formed therein;
A transparent electroconductive liquid filled in the liquid containing space and serving as a lens; And
And a lens electrode film formed by sequentially laminating a first electrode, a first dielectric layer, and a first hydrophobic layer from the inner circumferential surface of the lens chamber,
The diaphragm portion,
A channel through which the liquid flows;
A light absorbing liquid filled in the rim of the channel and serving as a diaphragm; And
And a plurality of second electrodes, a second insulating layer, and a second hydrophobic layer stacked in this order on the one side of the channel in the inward direction,
And the plurality of second electrodes are arranged continuously from the center of the channel.
제1항에 있어서,
상기 액체 수용 공간은 렌즈 챔버의 내부에 하부에서 상부로 갈수록 넓어지게 형성되어 상기 렌즈 챔버의 내주면은 경사지게 형성되며, 상기 경사에 따라 상기 전기 전도성 액체의 표면의 면적이 증가하는 것을 특징으로 하는 유체 광학 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the liquid accommodation space is formed so as to be wider from the lower part to the upper part in the lens chamber so that the inner circumferential surface of the lens chamber is inclined and the area of the surface of the electroconductive liquid increases according to the inclination. Device.
제1항에 있어서,
상기 렌즈 챔버는 중공이 형성된 원통 형상을 가지며,
상기 렌즈부는,
상기 렌즈 챔버의 하부에 결합되는 원판 형상의 하부판;
상기 액체 수용 공간에서 상기 전기 전도성 액체가 차지하는 공간의 나머지 공간에 채워지는 투명의 절연 액체; 및
상기 제1 전극에 전압을 인가하는 렌즈용 전압 인가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 광학 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the lens chamber has a hollow cylindrical shape,
The lens unit includes:
A disc-shaped bottom plate coupled to a lower portion of the lens chamber;
A transparent insulating liquid filled in the remaining space of the space occupied by the electrically conductive liquid in the liquid containing space; And
And a voltage application unit for applying a voltage to the first electrode.
제1항에 있어서,
상기 제1 전극에 전압이 인가되면, 상기 전기 전도성 액체의 표면에 곡률 변화가 발생하는 것을 특징으로 하는 유체 광학 장치.
The method according to claim 1,
Wherein when a voltage is applied to the first electrode, a curvature change occurs on the surface of the electroconductive liquid.
제1항에 있어서,
상기 제1 전극에 인가되는 전압의 크기가 조절되어 상기 전기 전도성 액체의 표면에 곡률 변화가 조절되는 것을 특징으로 하는 유체 광학 장치.
The method according to claim 1,
Wherein a magnitude of a voltage applied to the first electrode is adjusted to control a curvature change on a surface of the electroconductive liquid.
제1항에 있어서,
상기 제1 전극에 전압이 인가되면, 상기 전기 전도성 액체가 볼록 렌즈 형태에서 오목 렌즈 형태로 변화하는 것을 특징으로 하는 유체 광학 장치.
The method according to claim 1,
Wherein when the voltage is applied to the first electrode, the electroconductive liquid changes from a convex lens shape to a concave lens shape.
제1항에 있어서,
상기 조리개부는,
상기 렌즈 챔버의 상부에 결합되는 원판 형상의 중간판;
상기 중간판 상부에 결합되는 원형링 형상의 스페이서; 및
상기 스페이서 상부에 결합되는 원판 형상의 상부판을 포함하되,
상기 채널은, 상기 중간판, 상기 스페이서 및 상기 상부판의 결합으로 상기 중간판과 상기 상부판 사이의 공간에 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 광학 장치.
The method according to claim 1,
The diaphragm portion,
A disc-shaped intermediate plate coupled to an upper portion of the lens chamber;
A circular ring-shaped spacer coupled to the top of the intermediate plate; And
And a disc-shaped top plate coupled to an upper portion of the spacer,
Wherein the channel is formed in a space between the intermediate plate and the upper plate by a combination of the intermediate plate, the spacer, and the upper plate.
제1항에 있어서,
상기 조리개용 전극막은 상기 채널의 상하부 각각에 한 쌍으로 형성되며,
상기 복수의 제2 전극은 동심원을 이루는 복수의 링 형태로 형성되고,
상기 조리개부는 상기 복수의 제2 전극에 전압을 인가하는 조리개용 전압 인가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 광학 장치.
The method according to claim 1,
The iris diaphragm film is formed on each of upper and lower portions of the channel,
Wherein the plurality of second electrodes are formed in a plurality of concentric ring shapes,
Wherein the diaphragm portion includes a diaphragm voltage applying portion for applying a voltage to the plurality of second electrodes.
제1항에 있어서,
상기 복수의 제2 전극 중 상기 채널의 테두리에서 중심 방향으로 전압이 인가된 전극의 위치에 상응하게 상기 광흡수성 액체가 상기 채널 내에서 이동하는 것을 특징으로 하는 유체 광학 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the light absorbing liquid moves in the channel corresponding to a position of an electrode to which a voltage is applied in a center direction from an edge of the channel among the plurality of second electrodes.
제1항에 있어서,
상기 복수의 제2 전극 중 상기 채널의 테두리에서 중심 방향으로 전압이 인가되는 전극의 개수가 조절되어 빛이 유입되는 개구의 크기가 조절되는 것을 특징으로 하는 유체 광학 장치.
The method according to claim 1,
Wherein a number of electrodes to which a voltage is applied in a center direction from the rim of the channel among the plurality of second electrodes is adjusted so that the size of the opening through which light is introduced is adjusted.
내부에 액체 수용 공간이 형성된 렌즈 챔버, 상기 액체 수용 공간에 채워지며, 렌즈 역할을 수행하는 투명의 전기 전도성 액체, 상기 렌즈 챔버의 내주면으로부터 제1 전극(Electrode), 제1 절연층(Dielectric Layer), 제1 소수성층(Hydrophobic Layer)이 순서대로 적층되어 형성되는 렌즈용 전극막을 포함하는 렌즈부, 및 액체가 유동하는 채널, 상기 채널의 테두리에 채워지며, 조리개 역할을 수행하는 광흡수성 액체, 상기 채널의 일측면에서 내부 방향으로 복수의 제2 전극, 제2 절연층, 제2 소수성층이 순서대로 적층되어 형성되는 조리개용 전극막을 포함하는 조리개부를 포함하는 유체 광학 장치의 구동 방법에 있어서,
렌즈 변경 요청 신호를 입력받는 단계;
상기 렌즈 변경 요청 신호의 입력에 따라 상기 제1 전극에 전압을 인가하는 단계;
조리개 조절 요청 신호를 입력받는 단계; 및
상기 조리개 조절 요청 신호의 입력에 따라 상기 복수의 제2 전극 중 선택된 전극에 전압을 인가하는 단계를 포함하는 유체 광학 장치의 구동 방법.


A first electrode (Electrode), a first insulation layer (Dielectric Layer), and a second insulation layer (not shown) from the inner circumferential surface of the lens chamber, the transparent electrode being filled with the liquid containing space, And a first hydrophobic layer are stacked in this order on a substrate, and a liquid absorbing liquid filled in the rim of the channel and serving as a diaphragm, And a diaphragm electrode film formed by sequentially laminating a plurality of second electrodes, a second insulating layer, and a second hydrophobic layer in one direction on a side surface of the channel, the method comprising:
Receiving a lens change request signal;
Applying a voltage to the first electrode in response to input of the lens change request signal;
Receiving an iris adjustment request signal; And
And applying a voltage to a selected one of the plurality of second electrodes in response to the input of the iris adjustment request signal.


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WO2020153786A1 (en) * 2019-01-25 2020-07-30 엘지이노텍(주) Liquid lens

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