具有可变光阑功能的微型快门、制造方法及微型相机模块的制作方法

专利名称：具有可变光阑功能的微型快门、制造方法及微型相机模块的制作方法
技术领域：
根据本发明的设备和方法涉及一种光学快门，更具体地讲，涉及一种具 有可变光阑功能的微型快门、 一种制造该微型快门的方法以及一种具有该微 型快门的微型相机模块。
背景技术：
随着数字技术的进步，便携式数字装置(例如蜂窝电话、便携式游戏机、
个人数字助理(PDA)、个人多媒体播放器(PMP)、数字摄像机(digital camcorder)等)通常具有相机功能。
设置在便携式数字装置中的相机单元通常包括快门，以象普通相机一样
拍摄照片。
为了提高便携式数字装置的便携性，便携式数字装置需要具有尽可能d、 的尺寸。因此，可用于便携式数字装置的相机单元通常具有电子快门。
然而，相机单元需要使用机械快门来拍摄出象普通相机拍摄的一样的质 量好的照片。
作为可用于小型相机单元(例如用在便携式数字装置中的相机单元)的 机械快门，有一种叶片快门。然而，相关技术的叶片快门在减小其尺寸方面 受到限制，并且操作速度慢。因此，由于制造成本和技术问题(例如，小型 化)等，不利于在便携式数字装置中使用相关技术的机械快门。
此外，当使用可变光阑时，需要在相机单元中设置与快门分开形成的可 变光阑单元，从而限制了相机单元的小型化。

发明内容
根据本发明的一方面，提供一种微型快门、 一种用于制造该微型快门的 方法以及具有该微型快门的微型相机模块，所述微型快门可以按照微型尺寸 形成，高速操作并且可起可变光阑的作用。
本发明的其它方面和特点一部分将在下面的描述中进行阐述， 一部分将
6通过描述而清楚，或者可通过对本发明构思的实施而了解。
本发明的上述和/或其它方面和特点可通过提供一种具有可变光阑功能
的微型快门来实现，所述微型快门包括底座，具有允许光穿过的透明部分； 多个巻起叶片，这些巻起叶片阻挡光，按照规则的多边形被布置在底座上的 透明部分的圆周上，以遮盖透明部分，并且所述多个巻起叶片的每个具有被 固定到底座上的固定部分以及朝着固定部分巻起的运动部分；控制器，与底 座和所述多个巻起叶片电连接，控制所述多个巻起叶片的打开程度。 所述多个巻起叶片的每个可形成三角薄膜形。
此外，所述多个巻起叶片的每个可包括底部绝缘层，接触底座；顶部 电极层，形成在底部绝缘层上，其中，底部绝缘层和顶部电极层具有彼此不 同的残余应力，从而运动部分朝着固定部分巻起。
此外，所述顶部电极层可具有残余拉应力。
所述多个巻起叶片的每个可包括绝缘层，接触其上具有透明的基础绝 缘层的底座；压电驱动层，形成在绝缘层上。
所述压电驱动层可包括第一电极层、压电层和第二电极层，电压被施加 给第一电极层或第二电极层，从而在压电驱动层中产生压电驱动力，在压电 驱动层和底座之间产生静电力。
所述多个巻起叶片的每个可包括压电驱动层，接触底座；绝缘层，形 成在压电驱动层上。
此外，所述多个巻起叶片可包括至少两层。
所述多个巻起叶片的每个可包括与巻起方向垂直地形成的多个褶。
所述底座可包括透明基底和设置在透明基底上的透明电极。
所述透明基底可包括至少一个光学元件。
所述控制器可通过至少三个步骤控制所述多个巻起叶片的打开程度。 所述控制器可使用磁力控制所述多个巻起叶片的打开程度。 所述具有可变光阑功能的微型快门还可包括在底座上的被设置在所述多 个巻起叶片上方的盖子。
本发明的上述和/或其它方面和特点还可通过提供一种具有可变光阑功 能的微型快门来实现，所述微型快门包括底座，具有允许光穿过的透明部 分； 一对巻起叶片，这一对巻起叶片阻挡光，被布置为在底座上的透明部分
7的相对两侧上彼此面对，并且这一对巻起叶片的每个具有被固定到底座上的
固定部分以及朝着固定部分巻起的运动部分；控制器，与底座和所述一对巻
起叶片电连接，控制所述一对巻起叶片的打开程度。
所述透明部分可与图像传感器相应地形成。
所述控制器可控制所述一对巻起叶片以形成缝隙，并且缝隙从透明部分 的 一 侧移动到透明部分的另 一 侧。
本发明的上述和/或其它方面和特点还可通过提供一种微型相机模块来
实现，所述微型相机模块包括图像传感器；底座，设置在图像传感器的上 方，底座具有允许光穿过并与图像传感器对应地形成的透明部分；至少一个 巻起叶片，阻挡光；控制器，与底座和所述至少一个巻起叶片电连接，控制 所述至少一个巻起叶片的打开程度，其中，所述至少一个巻起叶片具有被固 定到底座上的透明部分的 一侧的固定部分以及朝着固定部分巻起并具有与透 明部分对应的形状的运动部分。
所述透明部分可具有圓形，并且所述至少一个巻起叶片包括在透明部分 的圓周上按照规则的多边形布置的多个巻起叶片，以遮盖透明部分。
此外，所述巻起叶片的每个可形成三角形。
所述巻起叶片可包括底部绝缘层，接触底座；顶部电极层，设置在底 部绝缘层上，具有拉应力。
本发明的上述和/或其它方面和特点还可通过提供一种制造具有可变光 阑功能的微型快门的方法来实现，该方法包括在透明基底上形成透明电极 层；在透明电极层上形成与透明部分相应的牺牲层；在牺牲层和透明电极层 上形成形状与巻起叶片相应的绝缘层；在绝缘层上形成薄的电极层；去除牺 牲层。
所述绝缘层和电极层可形成为具有彼此不同的残余应力。 本发明的上述和/或其它方面和特点还可通过提供一种具有具有可变光 阑功能的微型快门来实现，所述微型快门包括透明部分，允许光穿过；至 少一个巻起叶片，阻挡光穿过透明部分；控制器，电控制至少一个巻起叶片
的打开程度。


通过下面结合附图对示例性实施例进行的描述，本发明的这些和其它方面和特点将会变得清楚并更加易于理解，其中
图1A是示出根据本发明的第一示例性实施例的具有可变光阑功能的微
型快门处于打开状态的透视图1B是示出图1A的具有可变光阑功能的微型快门阻挡光的透视图； 图1C是示出图1A的具有可变光阑功能的微型快门形成可变光阑的透视
图2A和图2B分别是示出沿着图1A和图1B中的II-II线截取的图1A 和图1B的具有可变光阑功能的微型快门的截面图3A是示出根据本发明的示例性实施例的具有可变光阑功能的微型快 门的巻起叶片的残余应力分布的局部截面图；； '''、 ''a '、。'
图4A和图4B是示出根据本发明的示例性实施例的具有不同的残余应力 分布的具有可变光阑功能的微型快门的巻起叶片的局部截面图5A和图5B是示出可用于根据本发明的示例性实施例的具有可变光阑 功能的微型快门的巻起叶片的例子的局部截面图6是示出根据本发明的示例性实施例的具有彼此交叠的多个巻起叶片 的具有可变光阑功能的微型快门的透视图7A至图7C是示出根据本发明的第二示例性实施例的具有可变光阑功 能的微型快门的操作的透视图8A和图8B是示出根据本发明的第三示例性实施例的具有可变光阑功 能的微型快门的操作的透视图9A至图9C是示出根据本发明的第四示例性实施例的具有可变光阑功 能的微型快门的操作的透视功能的微型快门的微型相机模块的截面图IIA至图IIE是示出用于制造根据本发明的示例性实施例的具有可变 光阑功能的微型快门的工艺的过程视图。
具体实施例方式
现在将详细地说明本发明的示例性实施例，其例子在附图中示出，其中，相同的标号始终指示相同的元件。以下通过参照附图描述示例性实施例以解 释本发明。
提供在说明书中限定的内容(例如，详细的结构及其元件)是为了帮助 全面理解本发明。因此，显然，在没有这些限定的内容的情况下也可以实现 本发明的构思。此外，公知的功能或构造被省略，以在此为示例性实施例提 供清楚和简洁的描述。
图1A是示出根据本发明的第一示例性实施例的具有可变光阑功能的微
型快门处于打开状态的透视图。图1B是示出图1A的具有可变光阑功能的微 型快门阻挡光的透视图。图1C是示出图1A的具有可变光阑功能的微型快门 形成可变光阑的透视图。图2A和图2B分别是示出沿着图1A和图1B每个 中的n-II线截取的图1A和图1B的具有可变光阑功能的微型快门的截面图。 参照图1A、图1B、图1C、图2A和图2B,根据本发明的第一示例性实 施例的具有可变光阑功能的微型快门100包括底座110、多个巻起叶片120 和控制器150。
参照图1A和图2A，底座110包括光可穿过的透明基底111以及形成在 透明基底111的顶表面上的透明电极112。透明部分113形成在透明电极112 的顶表面上。在该示例性实施例中，透明部分113基本上按照圓形形状形成。 然而，透明部分113可按照各种形状(例如，圆形、三角形、椭圆形、梯形、 多边形、不规则的封闭图案等)形成。此外，不透明部分140可在透明电极 112的顶表面上形成在透明部分113的外侧，以防止光穿过。不透明部分140 可由光学不透明材料形成，以防止可见光线或光穿过。另一种方案是，在透 明电极112上，在透明部分113的外侧可以不形成不透明部分140。在这种情 况下，微型快门100被装配于其中的相机模块的其它元件可被构造成能够防 止光穿过透明部分113的外侧。
透明基底1U可由(例如)玻璃、石英、塑料、硅石等这样的材料形成。 透明电极112可由(例如)铟锡氧化物(ITO )、 ZnO、 Sn02、纳米碳管(CNT)、 导电聚合物等这样的材料形成。不透明部分140可由铬(Cr)形成。不透明 部分也可以由光学黑材料(optical black material)形成。
可形成多个巻起叶片120,以选择性地遮盖底座110的透明部分113,从 而防止光穿过透明部分113。即，当没有驱动力被施加到所述多个巻起叶片 120上时，每个巻起叶片120保持巻起状态，如图1A所示。当被施加驱动力时，所述多个巻起叶片120的每个打开，以遮盖透明部分113,如图1B所示， 从而防止光穿过透明部分113。所述多个巻起叶片120的每个按照两层121 和122形成，如图2A和图2B所示，并包括固定部分120a,被固定到底座 IIO上，在透明部分113的一侧；运动部分120b,朝着固定部分120a巻起。 即，巻起叶片120按照与透明部分113的形状对应的薄膜形状形成，并包括 底部绝缘层121，接触底座110;顶部电极层122,形成在底部绝缘层121的 顶表面上。因此，所述多个巻起叶片120可按照与透明部分113的形状对应 的形状形成。即，所述多个巻起叶片120可按照与透明部分113的形状对应 的各种形状(例如，圓形，三角形、椭圓形、梯形、多边形、不规则的封闭 图案等)中的一种形成。所述多个巻起叶片120的每个的底部绝缘层121接 触底座110的透明部分113。
在该实施例中，所述多个巻起叶片120被设置在圓形透明部分113的外 侧，即，在圓形透明部分113的圓周上。所述多个巻起叶片120被设置为形 成规则的多边形，以围绕圆形透明部分113,如图1B所示，从而完全遮盖圓 形透明部分113。因此，所述多个巻起叶片120的每个可按照三角形形成， 该三角形的顶点形成透明部分113的中心113c。如图1B所示，形成一个巻 起叶片120的三角形的底边120d位于多边形的每个边上。因此，靠近巻起叶 片120的底边120d的部分形成被固定到底座110上的固定部分120a，并且巻 起叶片120的其它部分形成巻起或打开以选择性地遮盖透明部分113的运动 部分120b。在该示例性实施例中，如图1B和图1C所示，所述多个巻起叶片 120形成规则的十二边形。随着规则的多边形具有的边越多，由所述多个巻 起叶片120形成的可变光阑开口 101变得越来越象圆。
此外，巻起叶片120可具有形成在运动部分120b上的多个褶120c,从 而巻起叶片120可沿着预定的方向被巻起。所述多个褶120c可与巻起叶片120 巻起和打开的方向(图1A中的箭头A所示的方向)垂直地形成在巻起叶片 120的运动部分120b上，从而巻起叶片120如图1A所示巻起。
巻起叶片120的底部绝缘层121和顶部电极层122具有彼此不同的残余 应力，从而当驱动力未被施加到巻起叶片120上时，巻起叶片120的运动部 分120b保持被巻起的状态。图3A示出了巻起叶片120的残余应力分布的示 例。参照图3A,顶部电极层122具有残余拉应力，而底部绝缘层121具有残 余压应力。因此，当驱动力未被施加到顶部电极层122上时，顶部电极层122
ii由于残余拉应力而受到沿压缩方向的力CJi,而底部绝缘层121由于残余压应
力而受到沿拉伸方向的力cj2。结果，巻起叶片120在顶部电极层122上巻起， 从而顶部电才及层122凹入地弯曲，如图3B所示。图3B中的Rl表示凹入地 弯曲的巻起叶片120的顶部电极层122的曲率半径。
此外，如图4A所示，当巻起叶片120的顶部电极层122具有残余拉应 力而其底部绝缘层121不具有残余应力时，由于残余4立应力，顶部电极层122 仅受到沿压缩方向的力。，从而巻起叶片120在顶部电才及层122上凹入地弯 曲。在这种情况下，顶部电极层122的曲率半径R2大于Rl。
此外，如图4B所示，当巻起叶片120的顶部电极层122具有残余拉应 力而其底部绝缘层121具有比顶部电极层122的残余^立应力小的残余拉应力 时，被施加给顶部电极层122的压缩力(j,大于被施加给底部绝缘层121的压 缩力cj3，从而巻起叶片120在顶部电极层122上凹入地弯曲。在这种情况下， 顶部电极层122的曲率半径R3大于R2。
因此，在该实施例中所使用的巻起叶片120中，顶部电极层122的残余 应力和底部绝缘层121的残余应力可被控制以调节巻起叶片120的运动部分 120b的曲率。当巻起叶片120的运动部分120b形成为具有小的曲率半径时， 巻起叶片120可巻起多于一圈，如图1A和图2A所示。因此，可降低微型快 门100的高度。
巻起叶片120的底部绝缘层121可由例如PECVD、 Si3N4、 Si02、聚对 二甲苯(parylene)等的材料形成。巻起叶片120的顶部电极层122可由例如 Cr、 Al、 Au、 Mo、 Cu等的材料形成，此外，巻起叶片120的底部绝缘层121 和顶部电极层122中的至少一层可由具有光学黑特性的材料形成，以阻挡可 见光线或光。
巻起叶片120'和120〃的其它示例示出在图5A和图5B中。在图5A和图 5B中示出的巻起叶片120'和120〃具有两个层，巻起叶片120'的两个层中的一 个层由压电驱动层125形成，巻起叶片120〃的两个层中的一个层由压电驱动
层127形成。
图5A中示出的巻起叶片120'具有在其底部的绝缘层124和形成在绝缘 层124的顶表面上的压电驱动层125。巻起叶片120'的底部绝缘层124具有 残余压应力，并且其顶部压电驱动层125具有残余拉应力，从而巻起叶片120' 可巻起。图5B中示出的巻起叶片120〃具有在其底部的压电驱动层127和形
12成在压电驱动层127的顶表面上的绝缘层126。巻起叶片120〃的底部压电驱 动层127具有残余压应力，而其顶部绝缘层126具有残余拉应力，从而巻起 叶片120〃可巻起。这里，压电驱动层125被构造为由第一电极层125a、压电 层125b和第二电极层125c构成的层结构，而压电驱动层127被构造为由第 一电极层127a、压电层127b和第二电极层127c构成的层结构。因此，透明 的基础绝缘层117形成在底座110的透明电极112上，图5B中示出的巻起叶 片120〃接触透明的基础绝缘层117,以防止压电驱动层127的第二压电层127c 接触透明的电极112。
电压被施加给与底座110的透明电极112最近的巻起叶片120'的压电驱 动层125的电极层125c，以产生使巻起叶片120'打开的静电力；电压被施加 给与底座110的透明电极112最近的巻起叶片120〃的压电驱动层127的电极 层127c，以产生使巻起叶片120〃打开的静电力。即，两个电极层125a和125c 中较接近透明电极112的电极层125c被用作电极，以在电极层125c和透明 电极112之间产生静电力，并且在压电驱动层125的电极层125c和另一电极 层125a之间产生压电驱动力；两个电极层127a和127c中较接近透明电极112 的电极层127c被用作电极，以在电极层127c和透明电极112之间产生静电 力，并在压电驱动层127的电极层127c和另一电才及层127a之间产生压电驱 动力。
例如，当压电驱动层125在绝缘层124的顶表面上时，如图5A所示， 电压被施加到透明电极112、第一电极层125a和第二电极层125c上，从而在 压电驱动层125的第二电极层125c和底座IIO的透明电极112之间产生静电 力，而在压电驱动层125的第一电极层125a和第二电极层125c之间产生压 电驱动力。例如，当+5V电压^皮施加主合压电驱动层125的第二电才及层125c 时，透明电极112和第一电极层125a被设为0V。当上述电压被施加给压电 驱动层125和透明电极112时，在透明电极112和第二电极层125c之间产生 静电力，并且在第一电极层125a和第二电极层125c之间产生压电驱动力， 从而巻起叶片120'同时被压电驱动力和静电力驱动。在上述解释中，被施加 给透明电极112、第一电极层125a和第二电极层125c的电压仅是示例性的， 目的不在于限制。所述电压可按照各种方法被施加到上述层上。
此外，当压电驱动层127在绝缘层126之下时，如图5B所示，电压被 施加给透明电极112、第一电极层127a和第二电极层127c,从而在压电驱动层127的第二电极层127c和透明电极112之间产生静电力，在压电驱动层 127的第一电极层127a和第二电极层127c之间产生压电驱动力。当压电驱动 层125的一个电极层125c被用作如上所述的用于静电驱动的电极时，所述静 电力和压电驱动力可同时被用于控制巻起叶片120'的打开程度；当压电驱动 层127的一个电极层127c被用作如上所述的用于静电驱动的电极时，所述静 电力和压电驱动力可同时被用于控制巻起叶片120〃的打开程度。
如上所述，如果巻起叶片120'被构造成具有压电驱动层125,则在巻起 叶片120'和透明电极112之间操作的静电力和压电驱动层125的压电驱动力 可被用于打开巻起叶片120';如果巻起叶片120〃被构造成具有压电驱动层 127,则在巻起叶片120〃和透明电极112之间操作的静电力和压电驱动层127 的压电驱动力可被用于打开巻起叶片120〃。因此，可减小用于操作巻起叶片 120'和120"的电压的大小。
再次参照图1A、图1B、图1C、图2A和图2B,控制器150将预定的电 压施加给所述多个巻起叶片120的每个的顶部电极层122和底座110的透明 电极112，从而巻起部分120的运动部分120b展开，以接触透明部分113。 控制器150可控制被施加到所述多个巻起叶片120和底座110上的电压的大 小，从而控制器150可以按照多个步骤控制每个巻起叶片120的运动部分120b 的打开程度。光可穿过的透明部分113的区域相应于巻起叶片120的运动部 分120b的打开程度而改变，从而穿过透明部分113的光的量相应于巻起叶片 120的运动部分120b的打开程度而改变。因此，所述多个巻起叶片120可起 可变光阑的作用。
下面，将参照图1A、图1B、图1C、图2A和图2B详细解释根据本发 明总体构思的第一实施例的具有可变光阑功能的微型快门100的操作。
当控制器150不将电压施加给所述多个巻起叶片120时，如图1A和图 2A所示，所述多个巻起叶片保持其运动部分120b在其固定部分120a上巻起 的状态。底座110的透明部分113完全打开，从而最大量的光穿过透明部分 113。
当控制器i50在这种状态下4妾收快门才喿作信号时，控制器150将快门电 压施加给所述多个巻起叶片120的每个的顶部电极层122和底座110的透明 电极112。当快门电压被施加到所述多个巻起叶片120和透明电极112之间时， 巻起叶片120的运动部分120b通过在巻起叶片120的运动部分120b和透明电极112之间产生的静电力逐渐打开，以遮盖透明部分113,如图1B和图2B 所示。当所述多个巻起叶片120的运动部分120b完全遮盖底座110的透明部 分113时，光被阻挡。这里，快门电压指能够完全打开所述多个巻起叶片120 的运动部分120b以^_其紧密地接触透明部分113的电压的大小。
当控制器150中断被施加给所述多个巻起叶片120的快门电压时，所述 多个巻起叶片120的运动部分120b由于其残余应力而沿逆时针方向自己巻 起，并位于所述多个巻起叶片120的固定部分120a之上，如图1A和图2A 所示。结果，底座110的透明部分113被打开，从而光可穿过被打开的透明 部分113。
此外，当根据本发明的示例性实施例的微型快门100被用作可变光阑时， 控制器150在所述多个巻起叶片120的顶部电极层122和透明电极112之间 施加比快门电压小的电压。当电压被施加到所述多个巻起叶片120和透明电 极112之间时，巻起叶片120的运动部分120b遮盖透明部分113的与被施加 的电压的大小对应的一部分，以在透明部分113的中心形成基本上为圆形的 可变光阑开口 101,如图1C所示。光通过可变光阑开口 101穿过透明部分113。 控制器150控制被施加到所述多个巻起叶片120上的电压的大小，以调节可 变光阑开口 101的尺寸。因此，控制器150可控制穿过透明部分113的光的 量。此外，控制器150可控制被施加到所述多个巻起叶片120上的电压的大 小，以至少分三步调节所述多个巻起叶片120的打开程度，即，第一步，巻 起叶片120完全巻起；第二步，巻起叶片120部分打开；第三步，巻起叶片 120完全打开。
根据本发明的第一示例性实施例的具有可变光阑功能的微型快门100具 有按照薄膜形状形成的所述多个巻起叶片120,从而微型快门100可被低的 电功率驱动。因此，电功率的消耗降低，并且其控制容易。此外，薄膜巻起 叶片120具有小的惯性质量，从而巻起叶片120可高速操作。如果所述多个 巻起叶片120被布置成规则的多边形，则所述多个巻起叶片120可形成与圓 形相似的可变光阑开口 101。
在上述描述中，静电力被用作调节巻起叶片120的打开程度的驱动力。 另一种方案是，磁力可被用作调节巻起叶片120的打开程度的驱动力。巻起 叶片120和底座110可被构造为使得磁力被选择性地在叶片120和底座110 之间产生。如图6所示，根据本发明的示例性实施例的微型快门200可具有多个巻 起叶片220,两个相邻的巻起叶片220彼此局部重叠。所述多个巻起叶片220 可形成多层。例如，所述多个巻起叶片220中的奇数巻起叶片nl和n3形成 在第一层中，其中的偶数巻起叶片n2和n4形成在第二层中。如图6所示， 靠近形成在第一层和第二层中的巻起叶片220的两侧的部分221彼此重叠， 从而防止光在两个相邻的巻起叶片220之间穿过。
另一种方案是，虽然未在图6中示出，但是所述多个巻起叶片220可形 成三层，即，第一层由其奇数巻起叶片构成，第二层由其偶数巻起叶片构成， 第三层由遮盖中心的中心遮盖巻起叶片(未显示)构成，所述多个巻起叶片 220的顶点集中在所述中心。此外，所述多个巻起叶片220可形成为使得所 述巻起叶片220的每个形成与其它巻起叶片220不同的层。
图7A至图7C示出了根据本发明的第二示例性实施例的具有可变光阑功 能的具有24个巻起叶片320的微型快门300。即，所述多个巻起叶片320布 置成规则的二十四边形(icosikaitetragon或icositetragon )。在图7A中，底座 110的透明部分113被打开。在图7C中，所述多个巻起叶片320遮盖透明部 分113，以阻挡光。在图7B中，比快门电压低的电压被施加到所述多个巻起 叶片320上，从而巻起叶片320形成可变光阑开口 301,该可变光阑开口 301 的直径比被完全打开的透明部分113的直径小。图7B的可变光阑开口 301 比图1C中的可变光阑开口 101更加类似于圓形。所述多个巻起叶片320的每 个的结构与根据本发明总体构思的第一实施例的微型开口 100的巻起叶片 120的结构基本上相同，因此，将不重复对其进行详细解释。
控制器150将电压施加到所述多个巻起叶片320，以分多个步骤控制巻 起叶片320的打开程度。当控制器150将快门电压施加给所述多个巻起叶片 320时，所有的巻起叶片320打开，以遮盖圆形透明部分113，从而阻挡光。 当控制器150中断快门电压时，所述多个巻起部分320的每个的运动部分320b 自己巻起，然后位于其固定部分320b之上。因此，基座110的透明部分113 被完全打开。
当控制器150将比快门电压小的电压施加到所述多个巻起叶片320时， 所述多个巻起叶片320在透明部分113的中心形成可变光阑开口 301,如图 7B所示。因此，光经可变光阑开口 301穿过透明部分113。控制器150控制 被施加到所述多个巻起叶片320上的电压的大小，从而可变光阑开口 301的尺寸几乎线性地改变。因此，根据本发明的示例性实施例的微型快门300可
被用作可变光阑。
图8A和图8B是示出根据本发明总体构思的第三示例性实施例的具有可 变光阑功能的微型快门400的透视图。
参照图8A和图8B,根据本发明总体构思的第三实施例的具有可变光阑 功能的微型快门400包括底座410、巻起叶片420和控制器430。
底座410包括透明基底411和形成在透明基底411的顶表面上的透明电 极412。透明部分413形成在透明电极412的顶表面上。在该实施例中，透 明部分413基本上按照矩形形成。然而，透明部分413可按照各种形状(例 如，圓形、三角形、椭圓形、梯形、多边形、不规则的封闭图案等)形成。 此外，不透明部分414可在透明电极412的顶表面上形成在透明部分413的 外侧，以防止光穿过。
巻起叶片420形成为选^H"生地遮盖底座410的透明部分413,并防止光 穿过透明部分413。即，当没有驱动力被施加到巻起叶片420上时，巻起叶 片420保持巻起的状态。当驱动力被施加时，巻起叶片420打开以遮盖透明 部分413,从而防止光穿过透明部分413。巻起叶片420形成两层，并包括 固定部分420a,被固定到底座410上，在透明部分413的 一侧；运动部分420b, 朝着固定部分420a巻起，如图8A所示。此外，巻起叶片420可具有与巻起 叶片420巻起和打开的方向垂直地形成在运动部分420b上的多个褶420c。
控制器430将电压施加到巻起叶片420上，以分多个步骤控制巻起叶片 420的打开程度。
除了一个巻起叶片420闭合和打开透明部分413以外，根据该示例性实 施例的微型开关400的结构和操作与上述根据第一实施例的微型开关100的 那些结构和操作基本上相同。因此，不重复对其进行详细解释。
图9A至图9C是示出根据本发明总体构思的第四实施例的具有可变光阑 功能的微型快门500的透视图。
参照图9A至图9C,根据本发明总体构思的第四实施例的具有可变光阑 功能的微型快门500包括底座510、一对巻起叶片520和530以及控制器550。
底座510包括透明基底511和形成在透明基底511的顶表面上的透明电 极512。透明部分513基本上按照矩形形成在透明电极412的顶表面上。不 透明部分540可在透明电极512的顶表面上形成在透明部分513的外侧，以防止光穿过。底座510的结构与根据第一实施例的微型开关100的底座的结 构基本上相同，因此，将不重复对其进行详细描述。
所述一对巻起叶片520和530被设置为在透明电极512上在透明部分513 的相对两侧互相面对，以遮盖透明部分513。所述一对巻起叶片520和530 的每个具有完全遮盖透明部分513的尺寸。所述一对巻起叶片520和530的 结构和操作与根据第一示例性实施例的微型快门100的巻起叶片120的结构 和操作基本相同；因此，将不重复对其进行详细解释。
控制器550将电压施加到所述一对巻起叶片520和530,以分多个步骤 控制所述一对巻起叶片520和530的打开程度。在图9A中，控制器550将 快门电压施加到右侧巻起叶片530，而没有电压净皮施加到左侧巻起叶片520。 那么，右侧巻起叶片530打开，以遮盖透明部分513,从而光不能穿过透明 部分513。在图9C中，控制器550将快门电压施加给左侧巻起叶片520，而 没有电压被施加给右侧巻起叶片530。那么，左侧巻起叶片520打开以遮盖 透明部分513,从而光不能穿过透明部分513。
图9B是示出根据该示例性实施例的微型快门500的操作的透视图。控 制器550将预定的电压施加给所述一对巻起叶片520和530，从而所述一对 巻起叶片520和530不互相接触并且彼此分开预定间隙W。那么，在所述一 对巻起叶片520和530之间形成缝隙501,光可穿过缝隙501。接着，控制器 550控制所述一对巻起叶片520和530,从而缝隙501从透明部分513的一侧 运动到透明部分513的相对侧。即，当控制器550增大被施加到一个巻起叶 片520或530上的电压的大小而减小^L施加到另一巻起叶片530或520上的 电压的大小时，缝隙沿着透明部分513运动。因此，根据该实施例的微型快 门500可净皮用作高速缝隙焦平面快门(high-speed slit focal plane shutter )。
图10是示意性地示出根据本发明的示例性实施例的具有具有可变光阑 功能的微型快门100的微型相机模块600的截面图。
参照图10,微型相机模块600包括微型快门100、透镜单元700和图像 传感器800。
微型快门IOO操作所述多个巻起叶片120,以控制进入到图像传感器800 的光的量，并且还如上所述起到可变光阑的作用。盖子102可设置在微型快 门100的底座110上，以保护所述多个巻起叶片120。微型快门100的底座 110的透明基底111可与用于调节穿过透明部分113的光的光学元件(例如，
18滤光器、透镜等) 一体地形成。
透镜单元700允许穿过微型快门100的光聚焦在图像传感器800上。虽 然未示出，但是其它的透镜单元700可被设置在微型快门100之上。
图像传感器800具有多个象素，从而用户可拍摄具有用户想要的分辨率 的照片。例如，可使用2百万至8百万象素范围的图像传感器800。因此， 当根据本发明总体构思的实施例的微型快门IOO操作时，图像传感器800形 成用户想要的图像。
下面，将参照图IIA至图IIE详细地解释制造根据本发明总体构思的实 施例的具有可变光阑功能的微型快门100的方法。当制造根据本发明的示例 性实施例的具有可变光阑功能的微型快门100时，可使用晶片级半导体制造 工艺(wafer level semiconductor fabrication process )。 为了方l更角,释,图11A 至图IIE仅示出了形成一个巻起叶片120的过程。
首先，准备透明基底111。在透明基底111的顶表面上形成透明电极112。 例如玻璃、石英、塑料、硅石等的材料可被用作透明基底111。例如铟锡氧化 物(ITO)、电活性聚合物(electro active substrate )等的材料可被用于形成透 明电极112。
牺牲层118被图案化并形成在透明电极112上。牺牲层118可按照与巻 起叶片120的运动部分120b相应的形状形成。牺牲层118可由例如光刻胶、 聚对二曱苯、等离子增强化学气相沉积无定形硅(PECVDa-Si)、多晶硅等的
材料形成。
用作巻起叶片120的底部绝缘层的绝缘层121被图案化并形成在牺牲层 的顶表面上。用作巻起叶片120的固定部分120a的绝缘层121的一部分121a 形成在透明电极112上。绝缘层121可由具有光学黑特性的材料形成。绝缘 层121可由例如PECVD、 Si3N4、 Si02、聚对二曱苯等的材料形成。
接着，用作巻起叶片120的顶部电极层的电极层122被图案化并形成在 绝缘层121的顶表面上。电极层122可由金属或其它电极材料形成。例如， 电极层122可由例如Cr、 Al、 Au、 Mo、 Cu等的材料形成。此外，电极层122 可由具有光学黑特性的材料形成。此外，电极层122和绝缘层121的残余应 力被适当地调节，以使得具有绝缘层121和电极层122的巻起叶片120可自 己巻起。
最后，通过等离子体蚀刻工艺、气相蚀刻工艺等去除牺牲层118。然后，
19形成巻起叶片120的绝缘层121和电极层122自己巻起，即，由于其残余应 力而沿逆时针方向自己巻起，如图11E所示。
当使用用于制造微型快门100的晶片级半导体制造工艺时，微型快门100 的巻起叶片120的数量可通过改变半导体制造工艺中的光掩模的设计而被容 易地调整。因此，微型快门100的巻起叶片120的数量可容易地增加。此外， 因为使用半导体制造工艺，所以微型快门100的制造容易，并且微型快门100 的生产率提高。此外，微型快门100可与晶片级透镜阵列或晶片级图像传感 器模块一体地制造。
虽然已经示出并描述了本发明总体构思的 一些示例性实施例，但是本领 域技术人员应当理解，在不脱离本发明构思的原理和精神的情况下，可对这 些实施例进行改变，本发明构思的范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求
1、一种具有可变光阑功能的微型快门，包括底座，具有允许光穿过的透明部分；多个卷起叶片，这些卷起叶片阻挡光，按照规则的多边形被布置在底座上的透明部分的圆周上，以遮盖透明部分，并且所述多个卷起叶片的每个具有被固定到底座上的固定部分以及朝着固定部分卷起的运动部分；控制器，与底座和所述多个卷起叶片电连接，控制所述多个卷起叶片的打开程度，其中，透明部分形成与图像传感器相应的圆形。
2、 如权利要求1所迷的具有可变光阑功能的微型快门，其中，所述多个 巻起叶片的每个形成三角薄膜形。
3、 如权利要求1所述的具有可变光阑功能的微型快门，其中，所述多个 巻起叶片的每个包括底部绝缘层，接触底座； 顶部电极层，形成在底部绝缘层上，其中，底部绝缘层和顶部电极层具有彼此不同的残余应力，从而运动部 分朝着固定部分巻起。
4、 如权利要求3所述的具有可变光阑功能的微型快门，其中，顶部电极 层具有残余拉应力。
5、 如权利要求1所述的具有可变光阑功能的微型快门，其中，所述多个 巻起叶片的每个包括绝缘层，接触底座； 压电驱动层，形成在绝缘层上。
6、 如权利要求5所述的具有可变光阑功能的微型快门，其中，压电驱动 层包括第一电极层、压电层和第二电极层，其中，电压被施加给第一电极层或第二电极层，从而在压电驱动层中产 生压电驱动力，在压电驱动层和底座之间产生静电力。
7、 如权利要求1所述的具有可变光阑功能的微型快门，其中，所述多个 巻起叶片的每个包括压电驱动层，接触其上具有透明的基础绝缘层的底座；绝缘层，形成在压电驱动层上。
8、 如权利要求7所述的具有可变光阑功能的微型快门，其中，压电驱动 层包括第一电极层、压电层和第二电极层，其中，电压被施加给第一电极层或第二电极层，从而在压电驱动层中产 生压电驱动力，在压电驱动层和底座之间产生静电力。
9、 如权利要求1所述的具有可变光阑功能的微型快门，其中，所述多个 巻起叶片的两个相邻的巻起叶片彼此部分地重叠。
10、 如权利要求9所述的具有可变光阑功能的微型快门，其中，所述多 个巻起叶片包括至少两层。
11、 如权利要求1所述的具有可变光阑功能的微型快门，其中，所述多 个巻起叶片的每个包括与巻起方向垂直地形成的多个褶。
12、 如权利要求1所述的具有可变光阑功能的微型快门，其中，所述底 座包括透明基底；透明电极，设置在透明基底上。
13、 如权利要求12所述的具有可变光阑功能的微型快门，其中，透明基 底包括至少一个光学元件。
14、 如权利要求1所述的具有可变光阑功能的微型快门，其中，控制— 通过至少三个步骤控制所述多个巻起叶片的打开程度。
15、 如权利要求1所述的具有可变光阑功能的微型快门，其中，控制 使用磁力控制所述多个巻起叶片的打开程度。
16、 如权利要求1所述的具有可变光阑功能的微型快门，还包括在底座 上的被设置在所述多个巻起叶片上方的盖子。
17、 一种具有可变光阑功能的微型快门，包括 底座，具有允许光穿过的透明部分；一对巻起叶片，这一对巻起叶片阻挡光，被布置为在底座上的透明部分 的相对两侧上彼此面对，并且这一对巻起叶片的每个具有被固定到底座上的 固定部分以及朝着固定部分巻起的运动部分；控制器，与底座和所述一对巻起叶片电连接，控制所述一对巻起叶片的 打开程度，其中，透明部分与图像传感器相应地形成。
18、 如权利要求17所述的具有可变光阑功能的微型快门，其中，控制器控制所述一对巻起叶片以形成缝隙，其中，缝隙从透明部分的一侧移动到透 明部分的另一侧。
19、 一种微型相机模块，包括 图像传感器；底座，设置在图像传感器的上方，底座具有允许光穿过并与图像传感器 对应地形成的透明部分；至少一个巻起叶片，阻挡光；控制器，与底座和所述至少一个巻起叶片电连接，控制所述至少一个巻 起叶片的打开程度，所述至少 一个巻起叶片具有被固定到底座上的透明部分的 一侧的固定部 分以及朝着固定部分巻起并具有与透明部分对应的形状的运动部分。
20、 如权利要求19所述的微型相机模块，其中，所述透明部分具有圆形， 并且所述至少一个巻起叶片包括在透明部分的圓周上按照规则的多边形布置 的多个巻起叶片，以遮盖透明部分。
21、 如权利要求20所述的微型相机模块，其中，所述巻起叶片的每个形 成三角形。
22、 如权利要求19所述的微型相机模块，其中，所述巻起叶片包括 底部绝纟彖层，4妻触底座；顶部电极层，设置在底部绝缘层上，具有拉应力。
23、 一种制造具有可变光阑功能的微型快门的方法，该方法包括 在透明基底上形成透明电极层；在透明电极层上形成与透明部分相应的牺牲层； 在牺牲层和透明电极层上形成形状与巻起叶片相应的绝缘层； 在绝缘层上形成薄的电极层； 去除牺牲层。
24、 如权利要求23所述的方法，其中，绝缘层和电极层形成为具有彼此 不同的残余应力。
25、 一种具有可变光阑功能的微型快门，包括 透明部分，允许光穿过； 至少一个巻起叶片，阻挡光穿过透明部分；控制器，电控制所述至少一个巻起叶片的打开程度。
全文摘要
本发明公开了一种具有可变光阑功能的微型快门、制造方法及微型相机模块，具有可变光阑功能的微型快门包括底座，具有按照与图像传感器相应的圆形形状形成的透明部分，透明部分允许光穿过；多个卷起叶片，这些卷起叶片阻挡光，按照规则的多边形被布置在底座上的透明部分的圆周上，以遮盖透明部分，并且所述多个卷起叶片的每个具有被固定到底座上的固定部分以及朝着固定部分卷起的运动部分；控制器，与底座和所述多个卷起叶片电连接，控制所述多个卷起叶片的打开程度。
文档编号G03B9/10GK101446738SQ20081013397
公开日2009年6月3日 申请日期2008年7月18日 优先权日2007年11月29日
发明者丁奎东, 权钟午, 金云培, 金载兴 申请人:三星电子株式会社;三星电机株式会社