CN100443925C - 利用电润湿法制造液态镜头的方法 - Google Patents

Abstract

一种制造液态镜头的方法，该方法通过向容纳液体的腔室施加电压以诱发电润湿，来防止当密封容纳液体的孔时液体的不稳定运动，并且还涉及一种通过该方法制造的镜头。所述方法包括：提供腔室，其中形成有用于容纳液体的孔；以及注入具有不同折射率的两种不可混溶的液体。该方法还包括将导电透明板布置成与顶部的液体相接触，并向导电透明板和腔室施加电压，以诱发电润湿，从而改变这两种液体之间的弯月面的形状。该方法进一步包括用导电透明板覆盖腔室的上表面，以密封所述孔。

Description

利用电润湿法制造液态镜头的方法

优先权声明

本申请要求2005年12月27日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第2005-130642号的权益，其公开内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种制造包含至少两种液体的液态镜头的方法及通过该方法制造的液态镜头，具体地说，本发明涉及一种制造液态镜头的方法，该方法向容纳液体的腔室施加电压，以诱发电润湿，从而防止当密封容纳液体的孔时液体的不稳定运动，并且还涉及通过该方法制造的液态镜头。

背景技术

在固定焦距下，普通镜头组件使用由固体材料(诸如玻璃)制成的透镜。在这样的镜头组件中，设置有多个固态镜头(solidlenses)，并且每个镜头的距离都被调节以控制焦距。因此，这样的镜头组件在小型化方面受到限制，并且需要复杂的操作来调节焦距。

为了克服上述缺点，已提出了一种液态镜头，该液态镜头构造成通过改变不同液体之间的弯月面(meniscus)的曲率来调节焦距。该液态镜头具有简单的内部结构，因而便于小型化且更易于调节焦距。

自从2000年初利用电润湿法对液态镜头的研究引起人们的注意以来，已提出了各种申请，并且已促进了使其产业化的努力。通常，液态镜头具有诸如小尺寸、低功耗、快速响应速度以及良好再现性等优点。因此，已不断地积极研发用于安装在移动电话、PDA等上的照相机的自动聚焦组件。

下面将参照附图描述制造液态镜头的传统方法。

图1是示出了制造液态镜头的传统方法的截面图，其中液体填充在腔室内部的孔中；图2是示出了制造液态镜头的传统方法的截面图，其中上部透明板与电解液相接触；以及图3是示出了制造液态镜头的传统方法的截面图，其中上部透明板附着于腔室的上表面，以密封所述孔。

下面是详细的制造液态镜头的传统方法。

首先，如图1所示，提供腔室100，其具有用于形成圆形截面的孔110的内壁。孔110的下表面由下部透明板200密封，进而通过粘合层(未示出)将下部透明板200与腔室100彼此粘合。另外，将疏水性绝缘膜涂布在孔110的内壁上，以允许液态镜头的操作。

当设置腔室100时，将两种不可混溶的液体300和400填充到孔110中。此时，以基本相同的比例提供这两种液体，但它们具有不同的折射率。一种是导电的而另一种是不导电的。通常，顶部的液体为具有导电性的电解液300，而底部的液体为不具有导电性的绝缘液400。

当将液体填充在孔110中时，顶部的电解液300趋向于对孔110的内壁进行除湿(dewet)，而绝缘液400趋向于润湿孔110的内壁。此时，由于这两种液体与形成在孔110内壁上的绝缘膜之间的亲和力差异，润湿孔110内壁的绝缘液400趋向于封住电解液300，如图1所示。也就是说，电解液300与绝缘液400之间的弯月面具有凹入的中央部分。

另外，填充在孔110中的电解液300的上表面由于表面张力而具有向上凸起的形状。并且当附着于腔室100上表面的上部透明板500与电解液300相接触时，电解液300由于互相吸引而附着于上部透明板500的下表面，如图2所示。

如上所述，当电解液300附着于上部透明板500的下表面时，绝缘液400也被朝向上部透明板500拉动，并且其周边部分位于孔110的上部开口附近。在这种状态下，当上部透明板500附着于腔室100的上端时，电解液300在腔室100的上表面与上部透明板500的下表面之间泄漏，并且绝缘液400也与电解液300一起被拉动，从而在腔室100的上表面与上部透明板500的下表面之间泄漏。上述电解液300和绝缘液400的泄漏可能造成镜头的光学和操作问题、降低液体的密封状态、并导致在孔110内部形成气泡。在孔110中形成气泡妨碍了保持光线折射率的调节水平，因此严重削弱了镜头的正常功能。

除在孔110中形成气泡的问题以外，当附着上部透明板500时，如果绝缘液400环绕在孔110的整个内表面周围，如图3所示，即使在施加电压时也不会将电流施加于电解液300，阻碍了电润湿。没有电润湿，电解液300与绝缘液400之间的弯月面就不会改变，从而不可能调节焦距。

另外，当希望在最终附着上部透明板500之前注入附加液体时，由于另外注入的液体的压力，在图2所示的状态下将液体附加注入到孔中将导致绝缘液的周边部分泄漏到外部。

为了克服这样的问题，应将孔110形成得更深，这必然增加腔室100的厚度，从而导致液态镜头总尺寸的增加。

发明内容

为了解决现有技术的前述问题而作出了本发明，因此本发明的一个方面在于提供一种制造液态镜头的方法，该方法在没有绝缘液泄漏或弯月面改变的情况下可以稳定地密封液体，保持电解液与腔室的接触状态，从而稳定地诱发电润湿，并减小液态镜头的总尺寸，并且还在于提供了一种通过该方法制造的液态镜头。

根据本发明的一个方面，制造液态镜头的方法包括：提供腔室，其中形成有用于容纳液体的孔；以层叠式结构注入两种液体，这两种液体为不可混溶的且具有不同的折射率；将导电透明板布置成与顶部的液体相接触；向导电透明板和腔室施加电压，以诱发电润湿，从而改变这两种液体之间的弯月面的形状；用导电透明板覆盖腔室的上表面，以密封所述孔。

在这两种液体中，设置在顶部的液体为电解液，而设置在底部的液体为绝缘液。

施加电压的步骤使得这两种液体的弯月面沿横向变平坦或以具有下降周边部分的方式向上凸起。

另外，示例性方法进一步包括：在诱发电润湿之后将至少一种液体附加地注入到孔中，以改变弯月面的形状。

为了实现该目的，根据本发明的一个方面，提供了一种液态镜头，其包括：具有内壁的腔室，以提供用于容纳液体的孔；处于层叠式结构的两种液体，它们为不可混溶的且具有不同的折射率；以及导电透明板，用于覆盖腔室的上表面，以密封所述孔。

附图说明

从以下结合附图做出的详细描述中，本发明的上述和其它目的、特征以及其它优点将变得更容易理解，附图中：

图1是示出了制造液态镜头的传统方法的截面图，其中液体填充在腔室的孔中；

图2是示出了制造液态镜头的该传统方法的截面图，其中上部透明板附着成接触电解液；

图3是示出了制造液态镜头的该传统方法的截面图，其中上部透明板附着于腔室的上表面，以密封腔室的孔；

图4是示出了制造液态镜头的示例性方法的截面图，其中上部透明板附着成接触电解液；

图5是示出了制造液态镜头的示例性方法的截面图，其中向上部透明板和腔室施加电压，以诱发电润湿；以及

图6是示出了制造液态镜头的示例性方法的截面图，其中上部透明板附着于腔室的上表面，以密封腔室的孔。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。

根据本发明的制造液态镜头的方法，首先，以提供其中包括具有圆形截面的孔110的腔室100开始，将下部透明板200附着于腔室底部，以密封孔110的下表面，并将不可混溶的两种液体，即，电解液300和绝缘液400填充到孔110内部。

优选地，涂布在孔110内壁上的用于液态镜头操作的绝缘膜(未示出)上涂覆有没有针孔(pin hole)的介电材料(诸如聚对二甲苯(parylene))，并且该绝缘膜具有这样的涂层厚度，即，当向其施加电压以获得光学上合乎需要的结果范围时其不会损坏。在该实施例中，涂层的厚度设为2.5μm。

孔110具有圆形的水平截面，使得电解液300与绝缘液400之间的弯月面(在下文中简称为“弯月面”)具有均匀的垂度。另外，根据电解液300和绝缘液400的特性，弯月面保持与孔110的内壁的预定接触角。这里，如果孔110具有圆柱形形状，则弯月面具有大幅度(steeply)向上倾斜的周边部分，从而弯月面的总高度，即，从弯月面的周边部分到中央部分的距离变得太大。因此，孔110具有倾斜的内壁，以具有朝向其底部减小的截面。由于孔110的倾斜内壁，所以弯月面具有坡度减小的周边部分，使得弯月面的总高度减小，从而实现了腔室100的小型化。

提供这种结构的腔室100以及填充电解液300和绝缘液400的程序与制造液态镜头的传统方法中的程序相同，因此省略附加的描述。

图4是示出了制造液态镜头的示例性方法的截面图，其中导电透明板附着成接触电解液，而图5是示出了制造液态镜头的示例性方法的截面图，其中向导电透明板和腔室施加电压，以诱发电润湿。

当将导电透明板600布置成接触电解液300的上表面，即，附着于腔室100的上表面时，如图4所示，电解液300附着于导电透明板600，并且与图2中所示的传统方法一样，绝缘液400也朝向上部透明板600被拉动，而其周边部分位于孔110的上部开口附近。

在这种状态中，当导电透明板600紧密地附着于腔室100的上表面，以密封孔110时，电解液300从孔110中泄漏，并且一部分绝缘液400与电解液300一起从孔110中泄漏。电解液300和绝缘液400的泄漏可能导致形成气泡或者导致电解液300和绝缘液400的弯月面朝向内壁移动。即使通过考虑包括内部空间的尺寸等各种条件而注入适当量的电解液300和绝缘液400，在随后的制造过程中也可能发生电解液300和绝缘液400的泄漏。

为了避免这样的问题，制造液态镜头的示例性方法包括：向腔室100和导电透明板600施加电压，以通过电润湿来改变电解液300与绝缘液400之间的弯月面，如图5所示。

当向腔室100和导电透明板600施加电压时，由于电润湿，所以弯月面具有下降的周边部分，即，具有带向上凸起的中央部分的垂度(sag)。

此时，由施加于腔室100和导电透明板600的电压值决定周边部分的降低程度。也就是说，在向腔室100和导电透明板600施加电压之前，弯月面的周边部分沿孔110的内壁上升，但随着电压的增加，弯月面的周边部分沿孔110的内壁下降。

为了使弯月(液)面的周边部分下降，根据绝缘膜的厚度来确定施加于导电透明板600和腔室100的电压值。例如，在绝缘膜具有约5μm厚度的情况下，优选地，将施加于导电透明板600和腔室100的电压设为60V或更高。由于施加的该电压，使得弯月面具有低于中央部分(即，向上凸起的中央部分)的周边部分，如图5所示。由于弯月面的向上凸起的中央部分，响应施加电压的变化，电解液300和绝缘液400具有更稳定的调节焦距的操作。

这里，电润湿法与导致电解液300和绝缘液400的弯月面变化的传统电润湿法相同，因此省略附加的描述。

另外，制造液态镜头的示例性方法可以进一步包括：在电解液300接触导电透明板600的下表面，并且由于电润湿法导致弯月面形成下降的周边部分时，将电解液300或绝缘液400附加地注入到孔110内，如图5所示。

在制造液态镜头的传统方法中，当在电解液300接触上部透明板下表面的同时将电解液300或绝缘液400注入到孔110内时，绝缘液400可能通过孔110的周边从孔110中泄漏。然而，根据制造液态镜头的示例性方法，由于弯月面具有带下降周边部分的垂度，即使将电解液300或绝缘液400附加地注入到孔110内，绝缘液400也不会从孔110中泄漏。

如上所述，由于可以进行电解液300或绝缘液400的附加注入，因此在液态镜头的制造过程中间可改变每种液体300或400的量。

图6是示出了制造液态镜头的示例性方法的截面图，其中导电透明板附着于腔室的上表面，以密封所述孔。

在图5所示的状态中，当导电透明板600紧密附着于腔室100的上表面以密封孔110时，与传输到孔110中的液体300和400的压力或震动无关，响应施加于腔室100和导电透明板600的电压，绝缘液400保持具有下降周边部分的垂度，如图6所示。这减少了液体从孔110中泄漏的可能性。

因此，根据制造液态镜头的示例性方法，无需形成具有较大深度的孔110以防止在密封孔110的过程中绝缘液400的泄漏，从而可形成具有减小的总厚度的液态镜头。

另外，根据制造液态镜头的示例性方法，可以减少电解液300和绝缘液400泄漏的可能性，从而更稳定地制造液态镜头，因而提高了生产率。而且，根据制造液态镜头的示例性方法，即使在孔110完全由导电透明板600密封之后，液态镜头也可以有利地保持电解液300和腔室100的接触状态。

根据制造液态镜头的示例性方法，由于电润湿使得弯月面形成为具有下降周边部分的垂度，以稳定地密封液体，而不会导致绝缘液的泄漏或弯月面的变形。而且，该示例性方法使得电解液和腔室保持相互接触状态，稳定地诱发电润湿。另外，该示例性方法还可以减小容纳电解液和绝缘液的孔的深度，以减小液态镜头的总尺寸。

另外，制造液态镜头的示例性方法减小了填充在孔中的液体泄漏的可能性，以更稳定地制造液态镜头，因而提高了生产率。

此外，根据本发明的液态镜头具有比传统液态镜头更小的厚度，实现了采用液态镜头的最终产品的小型化。

虽然结合优选实施例已示出并描述了本发明，但是对本领域普通技术人员来说很显然，在不脱离所附权利要求限定的本发明精神和范围的前提下，可以进行修正和改变。

Claims (3)

1.一种制造液态镜头的方法，包括以下步骤：

提供腔室，其中形成有用于容纳液体的孔；

以层叠式结构注入两种液体，所述两种液体为不可混溶的并具有不同的折射率；

将导电透明板布置成与顶部的所述液体相接触；

向所述导电透明板和所述腔室施加电压，以诱发电润湿，

从而改变所述两种液体之间的弯月面的形状；

用所述导电透明板覆盖所述腔室的上表面，以密封所述孔。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述施加电压的步骤使得所述两种液体之间的所述弯月面沿横向变平坦或以具有下降周边部分的方式向上凸起。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在诱发电润湿之后将至少一种所述液体附加地注入到所述孔中。

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