(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を盛り込むための溝が内部に形成されるチャンバーを具備する段階と、
前記具備されたチャンバー内部の前記溝に、相互に混ざらず相互に異なる屈折率を有する２種類の液体を積層構造で盛り込む段階と、
前記溝に盛り込まれた前記２種類の液体の積層構造のうち、上側に位置した液体と接触するように導電性透明板を位置させる段階と、
上側に位置した前記液体と接触した前記導電性透明板と前記チャンバーに電圧を印加して電気湿潤現象を発生させることにより前記２種類の液体の界面形状を変更する段階と、
前記２種類の液体の、変更された界面形状を維持した状態で、前記導電性透明板で前記チャンバーの上面を覆って前記溝を密閉する段階と、
を含むことを特徴とする液体レンズの製造方法。
【請求項２】
前記２種類の液体の界面形状を変更する段階において、前記２種類の液体の界面は、前記導電性透明板と前記チャンバーに電圧が印加されたとき、水平面形状または縁が下向に傾く形状で形成されることを特徴とする請求項１に記載の液体レンズの製造方法。
【請求項３】
液体を盛り込むための溝が内部に形成されるチャンバーを具備する段階と、
前記具備されたチャンバー内部の前記溝に、相互に混ざらず相互に異なる屈折率を有する２種類の液体を積層構造で盛り込む段階と、
前記溝に盛り込まれた前記２種類の液体の積層構造のうち、上側に位置した液体と接触するように導電性透明板を位置させる段階と、
上側に位置した前記液体と接触した前記導電性透明板と前記チャンバーに電圧を印加して電気湿潤現象を発生させることにより前記２種類の液体の界面形状を変更する段階と、
前記２種類の液体の界面形状が変更された後、前記溝に液体を追加で注入する段階と、
前記液体が追加で注入された前記溝の上面を前記導電性透明板で覆って前記溝を密閉する段階と、
を含むことを特徴とする液体レンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２以上の相互に異なる液体を含む液体レンズの製造方法及びこの製造方法により製造される液体レンズに関するものであり、より詳細には液体が盛り込まれたチャンバーに電圧を印加して電気湿潤現象を発生させることにより、液体が盛り込まれる溝を覆うとき、液体の不安定な流動を防ぐことができる液体レンズの製造方法及び液体レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に使用されているレンズモジュールは、焦点距離が一定に固定されたガラス等のような固体で製作されたレンズを使用している。このようなレンズモジュールは、焦点調節のため多数の個体レンズを具備し各レンズの間の距離が変更可能であるよう構成されなければならないため製品の小型化に限界があると同時に、焦点調節のための駆動が複雑にあるという問題点がある。
【０００３】
上記のような問題点を解決すべく、相互に異なる種類の液体を盛り込んだ後液体の間の境界球面曲率を変更することで、焦点を調節するよう構成される液体レンズが最近注目されている。上記液体レンズは、内部構成が簡単なため製品を小型化することができ、焦点変更がさらに容易にできるという長所がある。
【０００４】
２０００年の初めに電気湿潤（ＥＬＥＣＴＲＯＷＥＴＴＩＮＧ）現象を用いた液体レンズに関する研究が可視化され様々な応用例が紹介されつつあり、またこれに関する産業化の努力が加速化されている。流体レンズは、以前のレンズの駆動方式と比べ小さいサイズ、低い消費電力、そして速い応答速度と優れた反復再現性などの長所を有している。そのため、最近流体レンズをモバイル携帯電話及びＰＤＡ等に搭載したカメラの自動焦点モジュール開発が活発に進んでいる。
【０００５】
以下、添付の図面を参照して従来の液体レンズの製造方法を説明する。図１は従来の液体レンズの製造方法のうちチャンバー内部の溝に液体を満たした形状を図示した断面図であり、図２は従来の液体レンズの製造方法のうち電解液に接触するように上部透明板を接触させた形状を図示した断面図であり、図３は従来の液体レンズの製造方法のうち上部透明板をチャンバー上面に密着させ溝を密閉させた形状を図示した断面図である。
【０００６】
従来の液体レンズの製造方法を詳細に説明すると下記の通りである。先ず、図１に図示された通り、内部に円形断面の溝１１０が設けられるよう内壁が形成されたチャンバー１００を具備する。この際、溝１１０の底面は下部透明板２００により密閉され、下部透明板２００とチャンバー１００はボンディング層（未図示）によって相互に結合される。また溝１１０の内壁には液体レンズの動作のため疏水性絶縁膜がコーティングされる。
【０００７】
チャンバー１００が設けられると、溝１１０内部に相互に混ざらない２種類の液体３００、４００を満たす。この際、上記２種類の液体は実質的に同一の比重を有するが相互に異なる屈折率を有し、何れか一つは導電性流体で他の一つは非導電性流体となる。一般には、上側に位置する流体が導電性を有する電解液３００で、下側に位置する流体が非導電性を有する絶縁液４００である。
【０００８】
溝１１０内部に液体が盛り込まれると、上側に位置する電解液３００は溝１１０の内壁に対して非湿潤性（Ｄｅｗｅｔｔｉｎｇ）になろうとし、下側に位置する絶縁液４００は溝１１０の内壁に対して湿潤性（Ｗｅｔｔｉｎｇ）になろうとする。この際、溝１００の内壁に形成された絶縁膜と両流体との間に親和力の差が発生し、図１に図示された通り、溝１１０の内壁に湿潤性となる絶縁液４００が電解液３００を囲おうとする現象が生じる。即ち、電解液３００と絶縁液４００との間の界面は真ん中の部分が窪んだ形状となる。
【０００９】
また溝１１０に満たされた電解液３００の上面は、表面張力により上側に盛り上がって、チャンバー１００の上面を覆う上部透明板５００が電解液３００と隣接すると、相互引力により、図２に図示された通り、電解液３００が上部透明板５００の底面に接触することになる。
【００１０】
上記のように電解液３００が上部透明板５００の底面に接触すると、絶縁液４００は上部透明板５００の方に引き上げられ縁部分が溝１１０の上側の入口周辺に位置することになる。このような状態で上部透明板５００を覆うと、チャンバー１００の上面と上部透明板５００の底面との間から電解液３００が流出され、流出される電解液３００と共に絶縁液４００もチャンバー１００の上面と上部透明板５００の底面との間から流出される。上記のように電解液３００及び絶縁液４００が流出されると、光学及び動作特性に問題点を引き起こす恐れがあるだけでなく、液体のシーリング（Ｓｅａｌｉｎｇ）に問題が生じることがあり、溝１１０内部に気泡が発生する恐れがある。溝１１０内部に気泡が発生すると、光屈折率が一定に維持されないためレンズとしての役割をきちんと果たせなくなるという重大な問題が生じる。
【００１１】
上部透明板５００を覆ったとき、溝１１０内部に気泡は発生しないとしても、図３に図示された通り、絶縁液４００が溝１１０の内壁全体を囲うと、チャンバー１００に電圧を印加しても電解液３００へ電流が印加されないため、電気湿潤現象が発生しなくなる。このように電気湿潤現象が発生しなくなると、電解液３００と絶縁液４００との間の界面が変形しないため、焦点調節ができなくなるという問題点がある。
【００１２】
また、上部透明板５００を完全に覆う前に液体をさらに注入しようとする場合、図２に図示された状態で液体を追加で注入すると、追加で注入される液体の圧力により絶縁液の縁が外部へ流出されるという短所がある。
【００１３】
上記のような問題点を解決するためには溝１１０を深く形成すべきであるが、このように溝１１０を深く形成しようとする場合には、チャンバー１００の厚さが増大され液体レンズの全体大きさが大きくなるという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記のような問題点を解決するため提案されたものであり、絶縁液の流出や界面の変化無く安定的に液体をシーリングすることができ、電解液とチャンバーが接触された状態を維持することにより、安定して電気湿潤現象を発生させることができ、液体レンズの全体の大きさを減らすことができる液体レンズの製造方法を提供するに目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成すべく、本発明による電気湿潤を用いた液体レンズの製造方法は、液体を盛り込むための溝が内部に形成されるチャンバーを具備する段階と、前記具備されたチャンバー内部の前記溝に、相互に混ざらず相互に異なる屈折率を有する２種類の液体を積層構造で盛り込む段階と、前記溝に盛り込まれた前記２種類の液体の積層構造のうち、上側に位置した液体と接触するように導電性透明板を位置させる段階と、上側に位置した前記液体と接触した前記導電性透明板と前記チャンバーに電圧を印加して電気湿潤現象を発生させることにより前記２種類の液体の界面形状を変更する段階と、前記２種類の液体の、変更された界面形状を維持した状態で、前記導電性透明板で前記チャンバーの上面を覆って前記溝を密閉する段階と、を含んで構成される。
【００１６】
前記２種類の液体の界面形状を変更する段階において、前記２種類の液体の界面は、前記導電性透明板と前記チャンバーに電圧が印加されたとき、水平面形状または縁が下向に傾く形状で形成されるようにしてもよい。
【００１７】
また、本発明による電気湿潤を用いた液体レンズの他の製造方法は、液体を盛り込むための溝が内部に形成されるチャンバーを具備する段階と、前記具備されたチャンバー内部の前記溝に、相互に混ざらず相互に異なる屈折率を有する２種類の液体を積層構造で盛り込む段階と、前記溝に盛り込まれた前記２種類の液体の積層構造のうち、上側に位置した液体と接触するように導電性透明板を位置させる段階と、上側に位置した前記液体と接触した前記導電性透明板と前記チャンバーに電圧を印加して電気湿潤現象を発生させることにより前記２種類の液体の界面形状を変更する段階と、前記２種類の液体の界面形状が変更された後、前記溝に液体を追加で注入する段階と、前記液体が追加で注入された前記溝の上面を前記導電性透明板で覆って前記溝を密閉する段階と、を含んで構成される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による液体レンズの製造方法は、電気湿潤現象を用いて界面の縁部分を下向に傾くよう形成することにより、絶縁液の流出や界面の変化無く安定的に液体をシーリングすることができ、電解液とチャンバーが接触された状態を維持することにより安定的に電気湿潤現象を発生させることが可能であり、また電解液と絶縁液が盛り込まれる溝の深さを減らすことができるため、液体レンズの全体の大きさを減らすことができるという長所がある。
【００２１】
また、本発明による液体レンズの製造方法を用いると、溝内部に満たされる液体が流出する恐れが減少され、より安定的に液体レンズを製造することができ、これによって液体レンズの製造生産性が向上するという利点がある。
【００２２】
また、本発明による液体レンズは、従来の液体レンズに比べ厚さが薄くなり、液体レンズを使用する製品のスリム化を具現することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付の図面を参照に本発明による液体レンズの製造方法及び液体レンズの実施例を説明する。
【００２４】
本発明による液体レンズの製造方法は、先ず、図１に図示された従来の液体レンズの製造方法のように、内部に円形断面の溝１１０が設けられ、上記溝１１０の底面を密閉する下部透明板２００を具備するチャンバー１００を設け、溝１１０内部に相互に混ざらない２種類の液体、即ち電解液３００と絶縁液４００を満たす。
【００２５】
溝１１０内壁には液体レンズの動作のため絶縁膜（未図示）がコーティングされるが、この絶縁膜はピンホール（ｐｉｎ−ｈｏｌｅ）構造の無い誘電体物質としてペリレン等でコーティングされ、コーティングの厚さは光学的に所望の範囲内の結果が得られるように電圧を印加したとき、破損（ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）しない程度の厚さに設定されるのが好ましい。本実施例では上記コーティング厚さを約２．５μｍに設定した。
【００２６】
上記溝１１０は、電解液３００と絶縁液４００との界面（以下「界面」と略称する）が四方に同一な勾配を有するように水平断面が円形状で形成される。また、上記界面は電解液３００と絶縁液４００の特性によって溝１１０の内壁と一定の接触角を維持するが、溝１１０が円柱形状で形成されると界面の縁が上向に急傾斜することとなり、界面の全体の高さ、即ち界面の縁部分と中心部分との距離が大きくなるため、溝１１０の内壁は下向に行くほど断面が狭くなる方向に傾斜して形成される。このように溝１１０の内壁が傾斜して形成されると界面の縁の勾配が減少するため界面の全体高さが減りチャンバー１００の小型化を具現できるようになる。
【００２７】
このような構造のチャンバー１００を設け、電解液３００と絶縁液４００を満たす過程は、従来の液体レンズの製造方法と同一であるため、これに関する詳細な説明は省略する。
【００２８】
図４は本発明による液体レンズの製造方法のうち電解液に接触するように導電性透明板を接触させた形状を図示した断面図であり、図５は本発明による液体レンズの製造方法のうち導電性透明板とチャンバーに電圧を印加して電気湿潤現象を発生させる形状を図示した断面図である。
【００２９】
導電性透明板６００を電解液３００の上面と隣接するように、即ちチャンバー１００の上面に隣接するように位置させると、上記図４に図示された通り、電解液３００は導電性透明板６００に接触することになり、図２に図示された従来の液体レンズの製造方法の場合と同様に絶縁液４００も上部透明板５００の方へ引き上げられ縁部分が溝１１０の上側の入口周辺に位置することになる。
【００３０】
このような状態で、そのまま導電性透明板５００をチャンバー１００の上面に密着させ溝１１０を密閉すると、電解液３００が溝１１０の外部へ流出し、流出する電解液３００と共に絶縁液４００の一部が溝１１０の外部へ流出する。このような電解液３００及び絶縁液４００の流出が発生すると、気泡が発生したり電解液３００と絶縁液４００との界面が壁面側に移動したりする現象が生じる。この際、溝１１０の内部空間の大きさ及び種々の条件を計算して適当量の電解液３００と絶縁液４００を注入しても、以後の製造工程中に電解液３００と絶縁液４００が流出する現象が生じ得る。
【００３１】
上記のような問題点が発生しないようにするため、本発明による液体レンズの製造方法は、図５に図示された通り電気湿潤現象により電解液３００と絶縁液４００との界面形状が変更されるようにチャンバー１００と導電性透明板６００に電圧を印加する段階を含む。
【００３２】
チャンバー１００と導電性透明板６００に電圧を印加すると、電気湿潤現象によって界面は縁部分が下向に傾くよう、即ち真中の部分が上向に膨らんだ勾配を有するよう形成される。
【００３３】
この際、界面の縁部分が下向に傾く変位量は、チャンバー１００と導電性透明板６００に印加された電圧の大きさによって決まる。即ち、チャンバー１００と導電性透明板６００に電圧が印加される前には界面の縁部分が溝１１０の内壁に沿って上側に上がった形状になるが、電圧の大きさが大きくなるにつれ界面の縁部分は溝１１０の内壁に沿って漸次下向に傾くこととなる。
【００３４】
界面の縁部分を下向に引き下ろすため上記導電性透明板６００とチャンバー１００に印加される電圧は絶縁膜の厚さによって決まる。例えば、絶縁膜の厚さが約５μｍの場合、導電性透明板６００とチャンバー１００に印加される電圧は６０Ｖ以上に設定されるのが好ましい。上記のような電圧印加が行われると、図５に図示された通り界面は縁部分が中心部分より低くなるように、即ち中心部分が上向に膨らんだ形状を成すこととなる。界面の中心部分が上向に膨らんだ形状になると、上記電解液３００と絶縁液４００は、印加される電圧の変化によって焦点距離が変更される動作がより安定的に行われることとなる。
【００３５】
この際、電解液３００と絶縁液４００の界面変形を引き起こす電気湿潤現象は、従来の液体レンズの焦点を変更するため使用される電気湿潤現象と同一であるためこれに関する詳しい説明は省略する。
【００３６】
また本発明による液体レンズの製造方法は、図５に図示された通り電解液３００が導電性透明板６００の底面に接触し、電気湿潤現象によって界面の縁が下向に傾いた状態で、上記溝１１０の内部に電解液３００や絶縁液４００を追加で注入する段階をさらに含むことができる。
【００３７】
従来の液体レンズの製造方法を使用する場合には、図２に図示された通り、電解液３００が上部透明板５００の底面に接触されている状態で溝１１０内部に電解液３００や絶縁液４００を注入すると、絶縁液４００や縁を通して溝１１０の外部へ流出する恐れがある。しかし、本発明による液体レンズの製造方法を使用すると、絶縁液４００の縁が下向に傾くよう形成されるため、溝１１０内部に電解液３００や絶縁液４００が追加で注入されても絶縁液４００が溝１１０の外部へ流出する恐れがなくなる。
【００３８】
このように電解液３００や絶縁液４００の追加注入が可能になると、液体レンズの製造工程の間に各液体３００、４００の含量を変更することができるという長所がある。
【００３９】
図６は、本発明による液体レンズの製造方法のうち導電性透明板をチャンバー上面に密着させ溝を密閉させた形状を図示した断面図である。
【００４０】
図５に図示された状態で上記導電性透明板６００をチャンバー１００の上面に覆い上記溝１１０を密閉するとき、溝１１０内部の液体３００、４００に圧力や振動が伝達されても、溝１１０の内部に満たされた絶縁液４００は図６に図示された通り、チャンバー１００及び導電性透明板６００に印加された電圧により縁部分が下向に傾いた形状をそのまま維持するため、溝１１０の外部へ流出される恐れが減少する。
【００４１】
従って、本発明による液体レンズの製造方法を用いると、溝１１０を密閉する工程中絶縁液４００の流出を防ぐため溝１１０の深さを深く形成する必要が無く、全体の厚さが減少した液体レンズを製造することが可能となる。
【００４２】
また、本発明による液体レンズの製造方法を用いると、製造時に電解液３００及び絶縁液４００が流出する恐れを減少させることができ、より安定的に液体レンズを製造することが可能であり、これによって生産性が向上するという利点がある。また、本発明による液体レンズの製造方法によって製造される液体レンズは、導電性透明板６００で溝１１０を密閉させた後には持続的に電解液３００がチャンバー１００と安定的に接触した状態を維持できるという長所がある。
【００４３】
以上、本発明を好ましい実施例を使用して詳細に説明したが、本発明の範囲は特定の実施例に限定するものではなく、添付の特許請求の範囲によって解釈されるべきである。また、この技術分野において通常の知識を有している者であれば、本発明の範囲を外れることなく様々な修正や変更を行うことが可能であることが理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来の液体レンズの製造方法のうちチャンバー内部の溝に液体を満たした形状を図示した断面図である。
【図２】従来の液体レンズの製造方法のうち電解液に接触するように上部透明板を接触させた形状を図示した断面図である。
【図３】従来の液体レンズの製造方法のうち上部透明板をチャンバー上面に密着させ溝を密閉した形状を図示した断面図である。
【図４】本発明による液体レンズの製造方法のうち電解液に接触するよう導電性透明板を接触させた形状を図示した断面図である。
【図５】本発明による液体レンズの製造方法のうち導電性透明板とチャンバーに電圧を印加して電気湿潤現象を発生させる形状を図示した断面図である。
【図６】本発明による液体レンズの製造方法のうち導電性透明板をチャンバー上面に密着させ溝を密閉した形状を図示した断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１００  チャンバー
１１０  溝
２００  下部透明板
３００  電解液
４００  絶縁液
５００  上部透明板
６００  導電性透明板
【図１】
0004503585.tif 000002
【図２】
0004503585.tif 000003
【図３】
0004503585.tif 000004
【図４】
0004503585.tif 000005
【図５】
0004503585.tif 000006
【図６】
0004503585.tif 000007