KR-102960881-B1 - Lens, Lens Assembly and Mobile Electronic Device

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Abstract

본 발명의 일 실시형태는 렌즈부 및 상기 렌즈부의 표면 중 적어도 일부에 형성되며, 내부에 분산된 복수의 입자를 포함하는 요철층을 포함하는 렌즈를 제공한다.

Inventors

임은정
이정현
윤창현
김영오

Assignees

삼성전기주식회사

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20211220

Claims (20)

렌즈부; 및 상기 렌즈부의 표면 중 적어도 일부에 형성되며, 내부에 분산된 복수의 입자를 포함하는 요철층;을 포함하며, 상기 요철층은 다공성 구조를 포함하며, 상기 요철층은 Al 2 O 3 , SiO 2 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 복수의 입자는 ZrO 2 입자를 포함하는 렌즈.
제1항에 있어서, 상기 요철층은 나노 요철 구조를 포함하는 렌즈.
제1항에 있어서, 상기 요철층은 크기가 서로 다른 복수의 원뿔 구조를 포함하는 렌즈.
제1항에 있어서, 상기 요철층은 불규칙한 형태의 요철 구조를 포함하는 렌즈.
삭제
제1항에 있어서, 상기 복수의 입자는 나노 입자를 포함하는 렌즈.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 렌즈부와 상기 요철층 사이에 배치된 접착층을 더 포함하는 렌즈.
제9항에 있어서, 상기 접착층은 SiO 2 , TiO 2 , 실란 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 렌즈.
제1항에 있어서, 상기 렌즈부와 상기 요철층은 일체 구조인 렌즈.
삭제
적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리에 있어서, 상기 적어도 하나의 렌즈 중 적어도 하나는 렌즈부 및 상기 렌즈부의 표면 중 적어도 일부에 형성되며, 내부에 분산된 복수의 입자를 포함하는 요철층을 포함하는 저반사 렌즈이며, 상기 요철층은 다공성 구조를 포함하며, 상기 요철층은 Al 2 O 3 , SiO 2 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 복수의 입자는 ZrO 2 입자를 포함하는 렌즈 어셈블리.
제13항에 있어서, 상기 저반사 렌즈는 광축 방향으로 상기 적어도 하나의 렌즈 중에서 상기 렌즈 어셈블리의 최외측에 배치된 렌즈 어셈블리.
제14항에 있어서, 상기 저반사 렌즈는 일면과 이에 대향하는 타면을 포함하고, 상기 요철층은 상기 일면에는 형성되고 상기 타면에는 형성되지 않는 렌즈 어셈블리.
제15항에 있어서, 상기 저반사 렌즈는 상기 타면이 상기 광축 방향으로 외측에 위치하도록 배치된 렌즈 어셈블리.
제13항에 있어서, 상기 저반사 렌즈는 복수 개 구비되며, 상기 복수의 저반사 렌즈는 광축 방향으로 상기 적어도 하나의 렌즈 중에서 상기 렌즈 어셈블리의 최외측에 배치된 렌즈 어셈블리.
디스플레이부 및 렌즈 어셈블리를 포함하는 휴대용 전자기기에 있어서, 상기 렌즈 어셈블리는 적어도 하나의 렌즈를 포함하며, 상기 적어도 하나의 렌즈 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 렌즈 중 적어도 하나는 렌즈부 및 상기 렌즈부의 표면 중 적어도 일부에 형성되며, 내부에 분산된 복수의 입자를 포함하는 요철층을 포함하는 저반사 렌즈이며, 상기 요철층은 다공성 구조를 포함하며, 상기 요철층은 Al 2 O 3 , SiO 2 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 복수의 입자는 ZrO 2 입자를 포함하는 휴대용 전자기기.
제18항에 있어서, 상기 저반사 렌즈는 상기 적어도 하나의 렌즈의 광축 방향으로 상기 렌즈 어셈블리의 최외측에 배치된 휴대용 전자기기.
제18항에 있어서, 상기 렌즈 어셈블리는 상기 디스플레이부에 의하여 커버되는 휴대용 전자기기.

Description

렌즈, 렌즈 어셈블리 및 휴대용 전자기기{Lens, Lens Assembly and Mobile Electronic Device} 본 발명은 렌즈, 렌즈 어셈블리 및 휴대용 전자기기에 관한 것이다. 휴대폰, 태블릿 PC, 노트북 PC 등과 같은 휴대용 전자기기에서 카메라의 기능이 고도화됨에 따라 이에 사용되는 렌즈의 기술도 고도화되고 있다. 렌즈는 빛을 모으거나 분산시키는 역할을 한다. 이러한 특성으로 렌즈는 상의 크기를 확대시키거나 축소시킬 수 있는데 빛의 직전, 굴절 특성을 이용하는 것이 렌즈의 대표적인 특성이다. 이 두 가지 특성을 이용하면 렌즈를 통과한 빛의 상 크기를 확대 및 축소할 수 있다. 그리고 렌즈를 통할 경우 실제 보는 시야와는 다르기 때문에 눈으로 보는 것보다 더 넓게 또는 더 확대한 모습을 담을 수 있는 렌즈를 카메라에 이용하게 된다. 하지만 빛이 굴절되는 과정에서 빛이 한 점에 모이지 않고 번지거나 일그러지게 되는데 이러한 현상을 수차라고 한다. 수차로 인하여 사진을 찍을 때 렌즈의 상을 왜곡시키고 선명도에 영향을 줘 해상도를 저하시킬 수 있다. 이러한 문제를 보완하기 위해 다양한 렌즈의 결합 구조를 사용하고 있으며, 카메라에 사용하는 렌즈를 다양하게 결합하면 수차 보정을 할 수 있다. 그런데 렌즈에 입사되는 광이 렌즈의 표면이나 내벽 등에서 내면 반사를 일으키는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 빛은 화면에 플레어(flare) 현상을 일으키는 원인이 될 수 있으며, 이와 같은 현상을 방지하기 위하여, 가시광선 영역의 광 투과율 및 광 반사율을 최소화할 필요가 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 렌즈를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 2 는 도 1의 렌즈에서 일 영역을 확대하여 나타낸 것이다. 도 3은 요철층의 일 예를 나타낸 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시 형태의 따른 렌즈를 제조하는 과정 중 일부를 나타낸 것이다. 도 5 내지 7은 각각 변형 예에 따른 렌즈를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 8은 본 실시 형태와 비교 예에 따른 렌즈에서 반사율을 측정하여 비교한 그래프이다. 도 9는 렌즈 어셈블리를 개략적으로 나타낸 절개 사시도이다. 도 10 및 도 11은 렌즈 어셈블리에서 채용될 수 있는 복수의 렌즈의 예를 나타내는 단면도이다. 도 12 및 도 13은 휴대용 전자기기를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 각각 전면부와 후면부를 나타낸다. 도 14 및 도 15는 각각 도 12 및 도 13에서 렌즈 어셈블리의 주변 영역을 확대하여 나타낸 단면도이다. 이하, 구체적인 실시형태 및 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다. 나아가, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 렌즈를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 2 는 도 1의 렌즈에서 일 영역을 확대하여 나타낸 것이다. 도 3은 요철층의 일 예를 나타낸 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시 형태의 따른 렌즈를 제조하는 과정 중 일부를 나타낸 것이다. 도 5 내지 7은 각각 변형 예에 따른 렌즈를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 렌즈(100)는 렌즈부(110) 및 그 표면 중 적어도 일부에 형성된 요철층(120)을 포함하며, 요철층(120)는 내부에 분사된 복수의 입자(121)를 포함한다. 도 2에서는 렌즈부(110)에 대비해서 요철층(120)을 강조하여 표현하였으며 요철층(120)의 크기는 도시된 것보다 작을 수 있다. 렌즈부(110)의 경우, 그 형상이나 종류는 특별히 제한되지 않으며 카메라 모듈 등의 광학기기에 사용될 수 있는 렌즈 형태로 구현될 수 있다. 따라서, 렌즈부(110)의 형상은 도 1에 도시된 것이 아닌 다른 형태로 변형될 수도 있을 것이다. 렌즈부(110)는 수지 성분을 포함하는 플라스틱 수지로 형성될 수 있으며, 예컨대 상기 플라스틱 수지는 폴리카보네이트(Polycarbonate) 및 폴리올레핀(Polyolefin) 중 적어도 하나의 성분을 포함할 수 있다. 여기서 폴리올레핀은 시클로올레핀 폴리머(Cycloolefin Polymer) 및 시클로올레핀 코폴리머(Cycloolefin Copolymer) 중 적어도 1종을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 렌즈부(110)는 글라스 렌즈일 수도 있다. 렌즈부(110)의 표면 중 적어도 일부에는 요철층(120)이 형성되며 요철층(120)은 저반사 구조로 기능할 수 있다. 본 실시 형태에서는 요철층(120)이 렌즈부(110)의 일면(S1)에 형성된 구조를 나타내고 있지만, 요철층(120)은 렌즈부(110)의 일면(S1) 중 일부에만 형성될 수 있으며, 나아가, 렌즈부(110)의 일면(S1)과 타면(S2)에 모두 형성될 수도 있을 것이다. 종래 사용 되던 렌즈 표면의 반사 코팅층을 통해서는 반사율을 낮추는데 한계가 있지만, 본 실시 형태에서는 요철층(120)의 표면 요철 구조를 통하여 렌즈(100)의 반사율을 낮출 수 있으며, 예컨대, 0.2% 이하의 반사율을 구현할 수 있다. 요철 구조에 의하여 반사율이 낮아질 수 있는 이유는 요철층(120)의 굴절률과 공기의 굴절률이 합쳐져 평균 굴절률이 낮아지는 효과가 있고 요철층(120)로 인해서 입사된 빛이 산란됨에 따라 반사율이 낮아지는 것으로 설명될 수 있다. 한편, 프레넬(Fresnel) 방정식에 의하면 이종 물질층의 굴절률 차이가 클수록 경계 면에서 반사는 더 많이 발생하며 이렇게 경계 면에서 반사되는 빛들을 중첩시켜 소멸 간섭시킴에 따라 반사율이 낮아질 수 있다. 이러한 원리에 의할 때 요철층(120)은 빛의 파장과 유사한 수준의 크기를 갖는 것이 바람직할 수 있으며 이에 요철층(120)은 나노 요철 구조를 포함할 수 있다. 나아가, 도 3에 도시된 형태와 같이 요철층(120)은 크기가 서로 다른 복수의 원뿔 구조를 포함할 수 있다. 요철층(120)이 원뿔 구조를 갖는 경우 요철층(120)의 표면에서 굴절률이 점진적으로 변화하는 효과가 있으며 이에 따라 요철층(120)의 반사율이 더욱 낮아질 수 있다. 요철층(120)은 가시광선 영역에서 반사율이 높은 물질층, 예컨대, Al2O3층, SiO2층 등을 포함할 수 있으며, 구체적으로, Al2O3층, SiO2층 등을 다양한 증착 방법, 예컨대, ALD (Atomic Layer Deposition), PVD (Physical Vapor Deposition) 등의 방법으로 형성한 후 그 표면에 요철을 형성하기 위한 적절한 공정, 예컨대, 플라즈마 에칭(Plasma Etching), 리소그래피(Lithography), 임프린팅(Imprinting) 등의 방법을 적용할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 요철층(120)이 복수의 원뿔 구조를 포함하는 예를 나타내고 있지만 후술할 바와 같이, 요철 구조는 불규칙한 구조, 예컨대 불규칙하게 형성된 다수의 공공을 갖는 다공성 구조로 형성될 수 있다. 요철층(120)의 표면에 요철 구조, 특히, 나노 요철 구조가 형성되는 경우 내구성이 상대적으로 낮아서 코팅될 수 있는 면이 제한되는 한편 렌즈(100)의 조립 공정에서의 취급이 어렵고 제조 비용이 높아질 수 있는 단점이 있다. 본 실시 형태에서는 요철층(120) 내에 복수의 입자(121)가 분산된 구조를 사용하여 이러한 내구성 저하 이슈를 해소하고자 하였다. 이 경우, 복수의 입자(121)는 나노 입자를 포함할 수 있으며, 예컨대, 상기 나노 입자의 직경(d)은 10nm 이하일 수 있다. 상기 나노 입자의 직경(d)은 요철층(120)의 일 단면, 예컨대, 렌즈부(110)의 두께 방향(도면을 기준으로 세로 방향)으로 자른 단면에서 취한 이미지에서 나노 입자들의 직경(d)을 평균한 값일 수 있으며, 상기 단면을 동일한 간격으로 복수 개 취하여 직경(d) 값의 신뢰성을 높일 수도 있을 것이다. 복수의 입자(121)는 내구성이 우수한 물질을 사용할 수 있으며, 예컨대, 복수의 입자(121)는 세라믹 입자를 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 세라믹 입자는 ZrO2 입자를 포함할 수 있다. ZrO2는 빛, 열에 대한 안정도가 높은 소재로서 다른 물질, 예컨대, Al2O3와 비교하여 경도, 인장강도가 높고 내마모성도 우수하다. 또한, Al2O3 대비 ZrO2는 마찰계수가 낮은 등 기계적 성능이 우수하다. 따라서, 복수의 입자(121)가 ZrO2 입자를 포함하는 경우 요철층(120), 나아가서는 이를 사용한 렌즈(100)의 구조적 안정성과 내구성이 향상될 수 있다. 이렇게 내구성이 우수한 렌즈(100)는 후술할 바와 같이 렌즈 어셈블리 등에서 최외층 렌즈에 적용되기에 적합하다. 복수의 입자(121)의 함량에 따라 요철층(120)의 굴절률이 달라질 수 있으며, 복수의 입자(121)는 요철층(120) 내에 균일하게 분산되는 것이 바람직할 수 있다. 그리고 요철층(120)의 기계적 성능, 굴절률 등을 고려하여 복수의 입자(121)의 함량이 조절될 수 있다. 예를 들어, 복수의 입자(121)는 요철층(120) 전체에서 약 5-50wt%의 함량으로 요철층(120) 내에 분산될 수 있다. 복수의 입자(121)가 내부에 분산된 요철층(120)을 제조하는 방법의 일 예를 설명한다. 도 4를 참조하면, 렌즈부(110)의 표면에 코팅층(120`)을 형성하는데 우선,