專利名稱：具有可變光闌功能的微型快門、制造方法及微型相機模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和方法涉及一種光學快門，更具體地講，涉及一種具 有可變光闌功能的微型快門、 一種制造該微型快門的方法以及一種具有該微 型快門的微型相機模塊。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字技術(shù)的進步，便攜式數(shù)字裝置(例如蜂窩電話、便攜式游戲機、
個人數(shù)字助理(PDA)、個人多媒體播放器(PMP)、數(shù)字攝像機(digital camcorder)等)通常具有相機功能。
設(shè)置在便攜式數(shù)字裝置中的相機單元通常包括快門，以象普通相機一樣
拍攝照片。
為了提高便攜式數(shù)字裝置的便攜性，便攜式數(shù)字裝置需要具有盡可能d、 的尺寸。因此，可用于便攜式數(shù)字裝置的相機單元通常具有電子快門。
然而，相機單元需要使用機械快門來拍攝出象普通相機拍攝的一樣的質(zhì) 量好的照片。
作為可用于小型相機單元(例如用在便攜式數(shù)字裝置中的相機單元)的 機械快門，有一種葉片快門。然而，相關(guān)技術(shù)的葉片快門在減小其尺寸方面 受到限制，并且操作速度慢。因此，由于制造成本和技術(shù)問題(例如，小型 化)等，不利于在便攜式數(shù)字裝置中使用相關(guān)技術(shù)的機械快門。
此外，當使用可變光闌時，需要在相機單元中設(shè)置與快門分開形成的可 變光闌單元，從而限制了相機單元的小型化。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種微型快門、 一種用于制造該微型快門的 方法以及具有該微型快門的微型相機模塊，所述微型快門可以按照微型尺寸 形成，高速操作并且可起可變光闌的作用。
本發(fā)明的其它方面和特點一部分將在下面的描述中進行闡述， 一部分將
6通過描述而清楚，或者可通過對本發(fā)明構(gòu)思的實施而了解。
本發(fā)明的上述和/或其它方面和特點可通過提供一種具有可變光闌功能
的微型快門來實現(xiàn)，所述微型快門包括底座，具有允許光穿過的透明部分； 多個巻起葉片，這些巻起葉片阻擋光，按照規(guī)則的多邊形被布置在底座上的 透明部分的圓周上，以遮蓋透明部分，并且所述多個巻起葉片的每個具有被 固定到底座上的固定部分以及朝著固定部分巻起的運動部分；控制器，與底 座和所述多個巻起葉片電連接，控制所述多個巻起葉片的打開程度。 所述多個巻起葉片的每個可形成三角薄膜形。
此外，所述多個巻起葉片的每個可包括底部絕緣層，接觸底座；頂部 電極層，形成在底部絕緣層上，其中，底部絕緣層和頂部電極層具有彼此不 同的殘余應(yīng)力，從而運動部分朝著固定部分巻起。
此外，所述頂部電極層可具有殘余拉應(yīng)力。
所述多個巻起葉片的每個可包括絕緣層，接觸其上具有透明的基礎(chǔ)絕 緣層的底座；壓電驅(qū)動層，形成在絕緣層上。
所述壓電驅(qū)動層可包括第一電極層、壓電層和第二電極層，電壓被施加 給第一電極層或第二電極層，從而在壓電驅(qū)動層中產(chǎn)生壓電驅(qū)動力，在壓電 驅(qū)動層和底座之間產(chǎn)生靜電力。
所述多個巻起葉片的每個可包括壓電驅(qū)動層，接觸底座；絕緣層，形 成在壓電驅(qū)動層上。
此外，所述多個巻起葉片可包括至少兩層。
所述多個巻起葉片的每個可包括與巻起方向垂直地形成的多個褶。
所述底座可包括透明基底和設(shè)置在透明基底上的透明電極。
所述透明基底可包括至少一個光學元件。
所述控制器可通過至少三個步驟控制所述多個巻起葉片的打開程度。 所述控制器可使用磁力控制所述多個巻起葉片的打開程度。 所述具有可變光闌功能的微型快門還可包括在底座上的被設(shè)置在所述多 個巻起葉片上方的蓋子。
本發(fā)明的上述和/或其它方面和特點還可通過提供一種具有可變光闌功 能的微型快門來實現(xiàn)，所述微型快門包括底座，具有允許光穿過的透明部 分； 一對巻起葉片，這一對巻起葉片阻擋光，被布置為在底座上的透明部分
7的相對兩側(cè)上彼此面對，并且這一對巻起葉片的每個具有被固定到底座上的
固定部分以及朝著固定部分巻起的運動部分；控制器，與底座和所述一對巻
起葉片電連接，控制所述一對巻起葉片的打開程度。
所述透明部分可與圖像傳感器相應(yīng)地形成。
所述控制器可控制所述一對巻起葉片以形成縫隙，并且縫隙從透明部分 的 一 側(cè)移動到透明部分的另 一 側(cè)。
本發(fā)明的上述和/或其它方面和特點還可通過提供一種微型相機模塊來
實現(xiàn)，所述微型相機模塊包括圖像傳感器；底座，設(shè)置在圖像傳感器的上 方，底座具有允許光穿過并與圖像傳感器對應(yīng)地形成的透明部分；至少一個 巻起葉片，阻擋光；控制器，與底座和所述至少一個巻起葉片電連接，控制 所述至少一個巻起葉片的打開程度，其中，所述至少一個巻起葉片具有被固 定到底座上的透明部分的 一側(cè)的固定部分以及朝著固定部分巻起并具有與透 明部分對應(yīng)的形狀的運動部分。
所述透明部分可具有圓形，并且所述至少一個巻起葉片包括在透明部分 的圓周上按照規(guī)則的多邊形布置的多個巻起葉片，以遮蓋透明部分。
此外，所述巻起葉片的每個可形成三角形。
所述巻起葉片可包括底部絕緣層，接觸底座；頂部電極層，設(shè)置在底 部絕緣層上，具有拉應(yīng)力。
本發(fā)明的上述和/或其它方面和特點還可通過提供一種制造具有可變光 闌功能的微型快門的方法來實現(xiàn)，該方法包括在透明基底上形成透明電極 層；在透明電極層上形成與透明部分相應(yīng)的犧牲層；在犧牲層和透明電極層 上形成形狀與巻起葉片相應(yīng)的絕緣層；在絕緣層上形成薄的電極層；去除犧 牲層。
所述絕緣層和電極層可形成為具有彼此不同的殘余應(yīng)力。 本發(fā)明的上述和/或其它方面和特點還可通過提供一種具有具有可變光 闌功能的微型快門來實現(xiàn)，所述微型快門包括透明部分，允許光穿過；至 少一個巻起葉片，阻擋光穿過透明部分；控制器，電控制至少一個巻起葉片
的打開程度。


通過下面結(jié)合附圖對示例性實施例進行的描述，本發(fā)明的這些和其它方面和特點將會變得清楚并更加易于理解，其中
圖1A是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的具有可變光闌功能的微
型快門處于打開狀態(tài)的透視圖1B是示出圖1A的具有可變光闌功能的微型快門阻擋光的透視圖； 圖1C是示出圖1A的具有可變光闌功能的微型快門形成可變光闌的透視
圖2A和圖2B分別是示出沿著圖1A和圖1B中的II-II線截取的圖1A 和圖1B的具有可變光闌功能的微型快門的截面圖3A是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的具有可變光闌功能的微型快 門的巻起葉片的殘余應(yīng)力分布的局部截面圖；； '''、 ''a '、。'
圖4A和圖4B是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的具有不同的殘余應(yīng)力 分布的具有可變光闌功能的微型快門的巻起葉片的局部截面圖5A和圖5B是示出可用于根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的具有可變光闌 功能的微型快門的巻起葉片的例子的局部截面圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的具有彼此交疊的多個巻起葉片 的具有可變光闌功能的微型快門的透視圖7A至圖7C是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的具有可變光闌功 能的微型快門的操作的透視圖8A和圖8B是示出根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實施例的具有可變光闌功 能的微型快門的操作的透視圖9A至圖9C是示出根據(jù)本發(fā)明的第四示例性實施例的具有可變光闌功 能的微型快門的操作的透視功能的微型快門的微型相機模塊的截面圖IIA至圖IIE是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的具有可變 光闌功能的微型快門的工藝的過程視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細地說明本發(fā)明的示例性實施例，其例子在附圖中示出，其中，相同的標號始終指示相同的元件。以下通過參照附圖描述示例性實施例以解 釋本發(fā)明。
提供在說明書中限定的內(nèi)容(例如，詳細的結(jié)構(gòu)及其元件)是為了幫助 全面理解本發(fā)明。因此，顯然，在沒有這些限定的內(nèi)容的情況下也可以實現(xiàn) 本發(fā)明的構(gòu)思。此外，公知的功能或構(gòu)造被省略，以在此為示例性實施例提 供清楚和簡潔的描述。
圖1A是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的具有可變光闌功能的微
型快門處于打開狀態(tài)的透視圖。圖1B是示出圖1A的具有可變光闌功能的微 型快門阻擋光的透視圖。圖1C是示出圖1A的具有可變光闌功能的微型快門 形成可變光闌的透視圖。圖2A和圖2B分別是示出沿著圖1A和圖1B每個 中的n-II線截取的圖1A和圖1B的具有可變光闌功能的微型快門的截面圖。 參照圖1A、圖1B、圖1C、圖2A和圖2B,根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實 施例的具有可變光闌功能的微型快門100包括底座110、多個巻起葉片120 和控制器150。
參照圖1A和圖2A，底座110包括光可穿過的透明基底111以及形成在 透明基底111的頂表面上的透明電極112。透明部分113形成在透明電極112 的頂表面上。在該示例性實施例中，透明部分113基本上按照圓形形狀形成。 然而，透明部分113可按照各種形狀(例如，圓形、三角形、橢圓形、梯形、 多邊形、不規(guī)則的封閉圖案等)形成。此外，不透明部分140可在透明電極 112的頂表面上形成在透明部分113的外側(cè)，以防止光穿過。不透明部分140 可由光學不透明材料形成，以防止可見光線或光穿過。另一種方案是，在透 明電極112上，在透明部分113的外側(cè)可以不形成不透明部分140。在這種情 況下，微型快門100被裝配于其中的相機模塊的其它元件可被構(gòu)造成能夠防 止光穿過透明部分113的外側(cè)。
透明基底1U可由(例如)玻璃、石英、塑料、硅石等這樣的材料形成。 透明電極112可由(例如)銦錫氧化物(ITO )、 ZnO、 Sn02、納米碳管(CNT)、 導電聚合物等這樣的材料形成。不透明部分140可由鉻(Cr)形成。不透明 部分也可以由光學黑材料(optical black material)形成。
可形成多個巻起葉片120,以選擇性地遮蓋底座110的透明部分113,從 而防止光穿過透明部分113。即，當沒有驅(qū)動力被施加到所述多個巻起葉片 120上時，每個巻起葉片120保持巻起狀態(tài)，如圖1A所示。當被施加驅(qū)動力時，所述多個巻起葉片120的每個打開，以遮蓋透明部分113,如圖1B所示， 從而防止光穿過透明部分113。所述多個巻起葉片120的每個按照兩層121 和122形成，如圖2A和圖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的一側(cè)；運動部分120b,朝著固定部分120a巻起。 即，巻起葉片120按照與透明部分113的形狀對應(yīng)的薄膜形狀形成，并包括 底部絕緣層121，接觸底座110;頂部電極層122,形成在底部絕緣層121的 頂表面上。因此，所述多個巻起葉片120可按照與透明部分113的形狀對應(yīng) 的形狀形成。即，所述多個巻起葉片120可按照與透明部分113的形狀對應(yīng) 的各種形狀(例如，圓形，三角形、橢圓形、梯形、多邊形、不規(guī)則的封閉 圖案等)中的一種形成。所述多個巻起葉片120的每個的底部絕緣層121接 觸底座110的透明部分113。
在該實施例中，所述多個巻起葉片120被設(shè)置在圓形透明部分113的外 側(cè)，即，在圓形透明部分113的圓周上。所述多個巻起葉片120被設(shè)置為形 成規(guī)則的多邊形，以圍繞圓形透明部分113,如圖1B所示，從而完全遮蓋圓 形透明部分113。因此，所述多個巻起葉片120的每個可按照三角形形成， 該三角形的頂點形成透明部分113的中心113c。如圖1B所示，形成一個巻 起葉片120的三角形的底邊120d位于多邊形的每個邊上。因此，靠近巻起葉 片120的底邊120d的部分形成被固定到底座110上的固定部分120a，并且?guī)?起葉片120的其它部分形成巻起或打開以選擇性地遮蓋透明部分113的運動 部分120b。在該示例性實施例中，如圖1B和圖1C所示，所述多個巻起葉片 120形成規(guī)則的十二邊形。隨著規(guī)則的多邊形具有的邊越多，由所述多個巻 起葉片120形成的可變光闌開口 101變得越來越象圓。
此外，巻起葉片120可具有形成在運動部分120b上的多個褶120c,從 而巻起葉片120可沿著預定的方向被巻起。所述多個褶120c可與巻起葉片120 巻起和打開的方向(圖1A中的箭頭A所示的方向)垂直地形成在巻起葉片 120的運動部分120b上，從而巻起葉片120如圖1A所示巻起。
巻起葉片120的底部絕緣層121和頂部電極層122具有彼此不同的殘余 應(yīng)力，從而當驅(qū)動力未被施加到巻起葉片120上時，巻起葉片120的運動部 分120b保持被巻起的狀態(tài)。圖3A示出了巻起葉片120的殘余應(yīng)力分布的示 例。參照圖3A,頂部電極層122具有殘余拉應(yīng)力，而底部絕緣層121具有殘 余壓應(yīng)力。因此，當驅(qū)動力未被施加到頂部電極層122上時，頂部電極層122
ii由于殘余拉應(yīng)力而受到沿壓縮方向的力CJi,而底部絕緣層121由于殘余壓應(yīng)
力而受到沿拉伸方向的力cj2。結(jié)果，巻起葉片120在頂部電極層122上巻起， 從而頂部電才及層122凹入地彎曲，如圖3B所示。圖3B中的Rl表示凹入地 彎曲的巻起葉片120的頂部電極層122的曲率半徑。
此外，如圖4A所示，當巻起葉片120的頂部電極層122具有殘余拉應(yīng) 力而其底部絕緣層121不具有殘余應(yīng)力時，由于殘余4立應(yīng)力，頂部電極層122 僅受到沿壓縮方向的力。，從而巻起葉片120在頂部電才及層122上凹入地彎 曲。在這種情況下，頂部電極層122的曲率半徑R2大于Rl。
此外，如圖4B所示，當巻起葉片120的頂部電極層122具有殘余拉應(yīng) 力而其底部絕緣層121具有比頂部電極層122的殘余^立應(yīng)力小的殘余拉應(yīng)力 時，被施加給頂部電極層122的壓縮力(j,大于被施加給底部絕緣層121的壓 縮力cj3，從而巻起葉片120在頂部電極層122上凹入地彎曲。在這種情況下， 頂部電極層122的曲率半徑R3大于R2。
因此，在該實施例中所使用的巻起葉片120中，頂部電極層122的殘余 應(yīng)力和底部絕緣層121的殘余應(yīng)力可被控制以調(diào)節(jié)巻起葉片120的運動部分 120b的曲率。當巻起葉片120的運動部分120b形成為具有小的曲率半徑時， 巻起葉片120可巻起多于一圈，如圖1A和圖2A所示。因此，可降低微型快 門100的高度。
巻起葉片120的底部絕緣層121可由例如PECVD、 Si3N4、 Si02、聚對 二甲苯(parylene)等的材料形成。巻起葉片120的頂部電極層122可由例如 Cr、 Al、 Au、 Mo、 Cu等的材料形成，此外，巻起葉片120的底部絕緣層121 和頂部電極層122中的至少一層可由具有光學黑特性的材料形成，以阻擋可 見光線或光。
巻起葉片120'和120〃的其它示例示出在圖5A和圖5B中。在圖5A和圖 5B中示出的巻起葉片120'和120〃具有兩個層，巻起葉片120'的兩個層中的一 個層由壓電驅(qū)動層125形成，巻起葉片120〃的兩個層中的一個層由壓電驅(qū)動
層127形成。
圖5A中示出的巻起葉片120'具有在其底部的絕緣層124和形成在絕緣 層124的頂表面上的壓電驅(qū)動層125。巻起葉片120'的底部絕緣層124具有 殘余壓應(yīng)力，并且其頂部壓電驅(qū)動層125具有殘余拉應(yīng)力，從而巻起葉片120' 可巻起。圖5B中示出的巻起葉片120〃具有在其底部的壓電驅(qū)動層127和形
12成在壓電驅(qū)動層127的頂表面上的絕緣層126。巻起葉片120〃的底部壓電驅(qū) 動層127具有殘余壓應(yīng)力，而其頂部絕緣層126具有殘余拉應(yīng)力，從而巻起 葉片120〃可巻起。這里，壓電驅(qū)動層125被構(gòu)造為由第一電極層125a、壓電 層125b和第二電極層125c構(gòu)成的層結(jié)構(gòu)，而壓電驅(qū)動層127被構(gòu)造為由第 一電極層127a、壓電層127b和第二電極層127c構(gòu)成的層結(jié)構(gòu)。因此，透明 的基礎(chǔ)絕緣層117形成在底座110的透明電極112上，圖5B中示出的巻起葉 片120〃接觸透明的基礎(chǔ)絕緣層117,以防止壓電驅(qū)動層127的第二壓電層127c 接觸透明的電極112。
電壓被施加給與底座110的透明電極112最近的巻起葉片120'的壓電驅(qū) 動層125的電極層125c，以產(chǎn)生使巻起葉片120'打開的靜電力；電壓被施加 給與底座110的透明電極112最近的巻起葉片120〃的壓電驅(qū)動層127的電極 層127c，以產(chǎn)生使巻起葉片120〃打開的靜電力。即，兩個電極層125a和125c 中較接近透明電極112的電極層125c被用作電極，以在電極層125c和透明 電極112之間產(chǎn)生靜電力，并且在壓電驅(qū)動層125的電極層125c和另一電極 層125a之間產(chǎn)生壓電驅(qū)動力；兩個電極層127a和127c中較接近透明電極112 的電極層127c被用作電極，以在電極層127c和透明電極112之間產(chǎn)生靜電 力，并在壓電驅(qū)動層127的電極層127c和另一電才及層127a之間產(chǎn)生壓電驅(qū) 動力。
例如，當壓電驅(qū)動層125在絕緣層124的頂表面上時，如圖5A所示， 電壓被施加到透明電極112、第一電極層125a和第二電極層125c上，從而在 壓電驅(qū)動層125的第二電極層125c和底座IIO的透明電極112之間產(chǎn)生靜電 力，而在壓電驅(qū)動層125的第一電極層125a和第二電極層125c之間產(chǎn)生壓 電驅(qū)動力。例如，當+5V電壓^皮施加主合壓電驅(qū)動層125的第二電才及層125c 時，透明電極112和第一電極層125a被設(shè)為0V。當上述電壓被施加給壓電 驅(qū)動層125和透明電極112時，在透明電極112和第二電極層125c之間產(chǎn)生 靜電力，并且在第一電極層125a和第二電極層125c之間產(chǎn)生壓電驅(qū)動力， 從而巻起葉片120'同時被壓電驅(qū)動力和靜電力驅(qū)動。在上述解釋中，被施加 給透明電極112、第一電極層125a和第二電極層125c的電壓僅是示例性的， 目的不在于限制。所述電壓可按照各種方法被施加到上述層上。
此外，當壓電驅(qū)動層127在絕緣層126之下時，如圖5B所示，電壓被 施加給透明電極112、第一電極層127a和第二電極層127c,從而在壓電驅(qū)動層127的第二電極層127c和透明電極112之間產(chǎn)生靜電力，在壓電驅(qū)動層 127的第一電極層127a和第二電極層127c之間產(chǎn)生壓電驅(qū)動力。當壓電驅(qū)動 層125的一個電極層125c被用作如上所述的用于靜電驅(qū)動的電極時，所述靜 電力和壓電驅(qū)動力可同時被用于控制巻起葉片120'的打開程度；當壓電驅(qū)動 層127的一個電極層127c被用作如上所述的用于靜電驅(qū)動的電極時，所述靜 電力和壓電驅(qū)動力可同時被用于控制巻起葉片120〃的打開程度。
如上所述，如果巻起葉片120'被構(gòu)造成具有壓電驅(qū)動層125,則在巻起 葉片120'和透明電極112之間操作的靜電力和壓電驅(qū)動層125的壓電驅(qū)動力 可被用于打開巻起葉片120';如果巻起葉片120〃被構(gòu)造成具有壓電驅(qū)動層 127,則在巻起葉片120〃和透明電極112之間操作的靜電力和壓電驅(qū)動層127 的壓電驅(qū)動力可被用于打開巻起葉片120〃。因此，可減小用于操作巻起葉片 120'和120"的電壓的大小。
再次參照圖1A、圖1B、圖1C、圖2A和圖2B,控制器150將預定的電 壓施加給所述多個巻起葉片120的每個的頂部電極層122和底座110的透明 電極112，從而巻起部分120的運動部分120b展開，以接觸透明部分113。 控制器150可控制被施加到所述多個巻起葉片120和底座110上的電壓的大 小，從而控制器150可以按照多個步驟控制每個巻起葉片120的運動部分120b 的打開程度。光可穿過的透明部分113的區(qū)域相應(yīng)于巻起葉片120的運動部 分120b的打開程度而改變，從而穿過透明部分113的光的量相應(yīng)于巻起葉片 120的運動部分120b的打開程度而改變。因此，所述多個巻起葉片120可起 可變光闌的作用。
下面，將參照圖1A、圖1B、圖1C、圖2A和圖2B詳細解釋根據(jù)本發(fā) 明總體構(gòu)思的第一實施例的具有可變光闌功能的微型快門100的操作。
當控制器150不將電壓施加給所述多個巻起葉片120時，如圖1A和圖 2A所示，所述多個巻起葉片保持其運動部分120b在其固定部分120a上巻起 的狀態(tài)。底座110的透明部分113完全打開，從而最大量的光穿過透明部分 113。
當控制器i50在這種狀態(tài)下4妾收快門才喿作信號時，控制器150將快門電 壓施加給所述多個巻起葉片120的每個的頂部電極層122和底座110的透明 電極112。當快門電壓被施加到所述多個巻起葉片120和透明電極112之間時， 巻起葉片120的運動部分120b通過在巻起葉片120的運動部分120b和透明電極112之間產(chǎn)生的靜電力逐漸打開，以遮蓋透明部分113,如圖1B和圖2B 所示。當所述多個巻起葉片120的運動部分120b完全遮蓋底座110的透明部 分113時，光被阻擋。這里，快門電壓指能夠完全打開所述多個巻起葉片120 的運動部分120b以^_其緊密地接觸透明部分113的電壓的大小。
當控制器150中斷被施加給所述多個巻起葉片120的快門電壓時，所述 多個巻起葉片120的運動部分120b由于其殘余應(yīng)力而沿逆時針方向自己巻 起，并位于所述多個巻起葉片120的固定部分120a之上，如圖1A和圖2A 所示。結(jié)果，底座110的透明部分113被打開，從而光可穿過被打開的透明 部分113。
此外，當根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的微型快門100被用作可變光闌時， 控制器150在所述多個巻起葉片120的頂部電極層122和透明電極112之間 施加比快門電壓小的電壓。當電壓被施加到所述多個巻起葉片120和透明電 極112之間時，巻起葉片120的運動部分120b遮蓋透明部分113的與被施加 的電壓的大小對應(yīng)的一部分，以在透明部分113的中心形成基本上為圓形的 可變光闌開口 101,如圖1C所示。光通過可變光闌開口 101穿過透明部分113。 控制器150控制被施加到所述多個巻起葉片120上的電壓的大小，以調(diào)節(jié)可 變光闌開口 101的尺寸。因此，控制器150可控制穿過透明部分113的光的 量。此外，控制器150可控制被施加到所述多個巻起葉片120上的電壓的大 小，以至少分三步調(diào)節(jié)所述多個巻起葉片120的打開程度，即，第一步，巻 起葉片120完全巻起；第二步，巻起葉片120部分打開；第三步，巻起葉片 120完全打開。
根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的具有可變光闌功能的微型快門100具 有按照薄膜形狀形成的所述多個巻起葉片120,從而微型快門100可被低的 電功率驅(qū)動。因此，電功率的消耗降低，并且其控制容易。此外，薄膜巻起 葉片120具有小的慣性質(zhì)量，從而巻起葉片120可高速操作。如果所述多個 巻起葉片120被布置成規(guī)則的多邊形，則所述多個巻起葉片120可形成與圓 形相似的可變光闌開口 101。
在上述描述中，靜電力被用作調(diào)節(jié)巻起葉片120的打開程度的驅(qū)動力。 另一種方案是，磁力可被用作調(diào)節(jié)巻起葉片120的打開程度的驅(qū)動力。巻起 葉片120和底座110可被構(gòu)造為使得磁力被選擇性地在葉片120和底座110 之間產(chǎn)生。如圖6所示，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的微型快門200可具有多個巻 起葉片220,兩個相鄰的巻起葉片220彼此局部重疊。所述多個巻起葉片220 可形成多層。例如，所述多個巻起葉片220中的奇數(shù)巻起葉片nl和n3形成 在第一層中，其中的偶數(shù)巻起葉片n2和n4形成在第二層中。如圖6所示， 靠近形成在第一層和第二層中的巻起葉片220的兩側(cè)的部分221彼此重疊， 從而防止光在兩個相鄰的巻起葉片220之間穿過。
另一種方案是，雖然未在圖6中示出，但是所述多個巻起葉片220可形 成三層，即，第一層由其奇數(shù)巻起葉片構(gòu)成，第二層由其偶數(shù)巻起葉片構(gòu)成， 第三層由遮蓋中心的中心遮蓋巻起葉片(未顯示)構(gòu)成，所述多個巻起葉片 220的頂點集中在所述中心。此外，所述多個巻起葉片220可形成為使得所 述巻起葉片220的每個形成與其它巻起葉片220不同的層。
圖7A至圖7C示出了根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的具有可變光闌功 能的具有24個巻起葉片320的微型快門300。即，所述多個巻起葉片320布 置成規(guī)則的二十四邊形(icosikaitetragon或icositetragon )。在圖7A中，底座 110的透明部分113被打開。在圖7C中，所述多個巻起葉片320遮蓋透明部 分113，以阻擋光。在圖7B中，比快門電壓低的電壓被施加到所述多個巻起 葉片320上，從而巻起葉片320形成可變光闌開口 301,該可變光闌開口 301 的直徑比被完全打開的透明部分113的直徑小。圖7B的可變光闌開口 301 比圖1C中的可變光闌開口 101更加類似于圓形。所述多個巻起葉片320的每 個的結(jié)構(gòu)與根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的第一實施例的微型開口 100的巻起葉片 120的結(jié)構(gòu)基本上相同，因此，將不重復對其進行詳細解釋。
控制器150將電壓施加到所述多個巻起葉片320，以分多個步驟控制巻 起葉片320的打開程度。當控制器150將快門電壓施加給所述多個巻起葉片 320時，所有的巻起葉片320打開，以遮蓋圓形透明部分113，從而阻擋光。 當控制器150中斷快門電壓時，所述多個巻起部分320的每個的運動部分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 被完全打開。
當控制器150將比快門電壓小的電壓施加到所述多個巻起葉片320時， 所述多個巻起葉片320在透明部分113的中心形成可變光闌開口 301,如圖 7B所示。因此，光經(jīng)可變光闌開口 301穿過透明部分113?？刂破?50控制 被施加到所述多個巻起葉片320上的電壓的大小，從而可變光闌開口 301的尺寸幾乎線性地改變。因此，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的微型快門300可
被用作可變光闌。
圖8A和圖8B是示出根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的第三示例性實施例的具有可 變光闌功能的微型快門400的透視圖。
參照圖8A和圖8B,根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的第三實施例的具有可變光闌 功能的微型快門400包括底座410、巻起葉片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的頂表面上的透明電 極412。透明部分413形成在透明電極412的頂表面上。在該實施例中，透 明部分413基本上按照矩形形成。然而，透明部分413可按照各種形狀(例 如，圓形、三角形、橢圓形、梯形、多邊形、不規(guī)則的封閉圖案等)形成。 此外，不透明部分414可在透明電極412的頂表面上形成在透明部分413的 外側(cè)，以防止光穿過。
巻起葉片420形成為選^H"生地遮蓋底座410的透明部分413,并防止光 穿過透明部分413。即，當沒有驅(qū)動力被施加到巻起葉片420上時，巻起葉 片420保持巻起的狀態(tài)。當驅(qū)動力被施加時，巻起葉片420打開以遮蓋透明 部分413,從而防止光穿過透明部分413。巻起葉片420形成兩層，并包括 固定部分420a,被固定到底座410上，在透明部分413的 一側(cè)；運動部分420b, 朝著固定部分420a巻起，如圖8A所示。此外，巻起葉片420可具有與巻起 葉片420巻起和打開的方向垂直地形成在運動部分420b上的多個褶420c。
控制器430將電壓施加到巻起葉片420上，以分多個步驟控制巻起葉片 420的打開程度。
除了一個巻起葉片420閉合和打開透明部分413以外，根據(jù)該示例性實 施例的微型開關(guān)400的結(jié)構(gòu)和操作與上述根據(jù)第一實施例的微型開關(guān)100的 那些結(jié)構(gòu)和操作基本上相同。因此，不重復對其進行詳細解釋。
圖9A至圖9C是示出根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的第四實施例的具有可變光闌 功能的微型快門500的透視圖。
參照圖9A至圖9C,根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的第四實施例的具有可變光闌 功能的微型快門500包括底座510、一對巻起葉片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的頂表面上的透明電 極512。透明部分513基本上按照矩形形成在透明電極412的頂表面上。不 透明部分540可在透明電極512的頂表面上形成在透明部分513的外側(cè)，以防止光穿過。底座510的結(jié)構(gòu)與根據(jù)第一實施例的微型開關(guān)100的底座的結(jié) 構(gòu)基本上相同，因此，將不重復對其進行詳細描述。
所述一對巻起葉片520和530被設(shè)置為在透明電極512上在透明部分513 的相對兩側(cè)互相面對，以遮蓋透明部分513。所述一對巻起葉片520和530 的每個具有完全遮蓋透明部分513的尺寸。所述一對巻起葉片520和530的 結(jié)構(gòu)和操作與根據(jù)第一示例性實施例的微型快門100的巻起葉片120的結(jié)構(gòu) 和操作基本相同；因此，將不重復對其進行詳細解釋。
控制器550將電壓施加到所述一對巻起葉片520和530,以分多個步驟 控制所述一對巻起葉片520和530的打開程度。在圖9A中，控制器550將 快門電壓施加到右側(cè)巻起葉片530，而沒有電壓凈皮施加到左側(cè)巻起葉片520。 那么，右側(cè)巻起葉片530打開，以遮蓋透明部分513,從而光不能穿過透明 部分513。在圖9C中，控制器550將快門電壓施加給左側(cè)巻起葉片520，而 沒有電壓被施加給右側(cè)巻起葉片530。那么，左側(cè)巻起葉片520打開以遮蓋 透明部分513,從而光不能穿過透明部分513。
圖9B是示出根據(jù)該示例性實施例的微型快門500的操作的透視圖?？?制器550將預定的電壓施加給所述一對巻起葉片520和530，從而所述一對 巻起葉片520和530不互相接觸并且彼此分開預定間隙W。那么，在所述一 對巻起葉片520和530之間形成縫隙501,光可穿過縫隙501。接著，控制器 550控制所述一對巻起葉片520和530,從而縫隙501從透明部分513的一側(cè) 運動到透明部分513的相對側(cè)。即，當控制器550增大被施加到一個巻起葉 片520或530上的電壓的大小而減小^L施加到另一巻起葉片530或520上的 電壓的大小時，縫隙沿著透明部分513運動。因此，根據(jù)該實施例的微型快 門500可凈皮用作高速縫隙焦平面快門(high-speed slit focal plane shutter )。
圖10是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的具有具有可變光闌 功能的微型快門100的微型相機模塊600的截面圖。
參照圖10,微型相機模塊600包括微型快門100、透鏡單元700和圖像 傳感器800。
微型快門IOO操作所述多個巻起葉片120,以控制進入到圖像傳感器800 的光的量，并且還如上所述起到可變光闌的作用。蓋子102可設(shè)置在微型快 門100的底座110上，以保護所述多個巻起葉片120。微型快門100的底座 110的透明基底111可與用于調(diào)節(jié)穿過透明部分113的光的光學元件(例如，
18濾光器、透鏡等) 一體地形成。
透鏡單元700允許穿過微型快門100的光聚焦在圖像傳感器800上。雖 然未示出，但是其它的透鏡單元700可被設(shè)置在微型快門100之上。
圖像傳感器800具有多個象素，從而用戶可拍攝具有用戶想要的分辨率 的照片。例如，可使用2百萬至8百萬象素范圍的圖像傳感器800。因此， 當根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的實施例的微型快門IOO操作時，圖像傳感器800形 成用戶想要的圖像。
下面，將參照圖IIA至圖IIE詳細地解釋制造根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的實 施例的具有可變光闌功能的微型快門100的方法。當制造根據(jù)本發(fā)明的示例 性實施例的具有可變光闌功能的微型快門100時，可使用晶片級半導體制造 工藝(wafer level semiconductor fabrication process )。 為了方l更角,釋,圖11A 至圖IIE僅示出了形成一個巻起葉片120的過程。
首先，準備透明基底111。在透明基底111的頂表面上形成透明電極112。 例如玻璃、石英、塑料、硅石等的材料可被用作透明基底111。例如銦錫氧化 物(ITO)、電活性聚合物(electro active substrate )等的材料可被用于形成透 明電極112。
犧牲層118被圖案化并形成在透明電極112上。犧牲層118可按照與巻 起葉片120的運動部分120b相應(yīng)的形狀形成。犧牲層118可由例如光刻膠、 聚對二曱苯、等離子增強化學氣相沉積無定形硅(PECVDa-Si)、多晶硅等的
材料形成。
用作巻起葉片120的底部絕緣層的絕緣層121被圖案化并形成在犧牲層 的頂表面上。用作巻起葉片120的固定部分120a的絕緣層121的一部分121a 形成在透明電極112上。絕緣層121可由具有光學黑特性的材料形成。絕緣 層121可由例如PECVD、 Si3N4、 Si02、聚對二曱苯等的材料形成。
接著，用作巻起葉片120的頂部電極層的電極層122被圖案化并形成在 絕緣層121的頂表面上。電極層122可由金屬或其它電極材料形成。例如， 電極層122可由例如Cr、 Al、 Au、 Mo、 Cu等的材料形成。此外，電極層122 可由具有光學黑特性的材料形成。此外，電極層122和絕緣層121的殘余應(yīng) 力被適當?shù)卣{(diào)節(jié)，以使得具有絕緣層121和電極層122的巻起葉片120可自 己巻起。
最后，通過等離子體蝕刻工藝、氣相蝕刻工藝等去除犧牲層118。然后，
19形成巻起葉片120的絕緣層121和電極層122自己巻起，即，由于其殘余應(yīng) 力而沿逆時針方向自己巻起，如圖11E所示。
當使用用于制造微型快門100的晶片級半導體制造工藝時，微型快門100 的巻起葉片120的數(shù)量可通過改變半導體制造工藝中的光掩模的設(shè)計而被容 易地調(diào)整。因此，微型快門100的巻起葉片120的數(shù)量可容易地增加。此外， 因為使用半導體制造工藝，所以微型快門100的制造容易，并且微型快門100 的生產(chǎn)率提高。此外，微型快門100可與晶片級透鏡陣列或晶片級圖像傳感 器模塊一體地制造。
雖然已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明總體構(gòu)思的 一些示例性實施例，但是本領(lǐng) 域技術(shù)人員應(yīng)當理解，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的原理和精神的情況下，可對這 些實施例進行改變，本發(fā)明構(gòu)思的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1、一種具有可變光闌功能的微型快門，包括底座，具有允許光穿過的透明部分；多個卷起葉片，這些卷起葉片阻擋光，按照規(guī)則的多邊形被布置在底座上的透明部分的圓周上，以遮蓋透明部分，并且所述多個卷起葉片的每個具有被固定到底座上的固定部分以及朝著固定部分卷起的運動部分；控制器，與底座和所述多個卷起葉片電連接，控制所述多個卷起葉片的打開程度，其中，透明部分形成與圖像傳感器相應(yīng)的圓形。
2、 如權(quán)利要求1所迷的具有可變光闌功能的微型快門，其中，所述多個 巻起葉片的每個形成三角薄膜形。
3、 如權(quán)利要求1所述的具有可變光闌功能的微型快門，其中，所述多個 巻起葉片的每個包括底部絕緣層，接觸底座； 頂部電極層，形成在底部絕緣層上，其中，底部絕緣層和頂部電極層具有彼此不同的殘余應(yīng)力，從而運動部 分朝著固定部分巻起。
4、 如權(quán)利要求3所述的具有可變光闌功能的微型快門，其中，頂部電極 層具有殘余拉應(yīng)力。
5、 如權(quán)利要求1所述的具有可變光闌功能的微型快門，其中，所述多個 巻起葉片的每個包括絕緣層，接觸底座； 壓電驅(qū)動層，形成在絕緣層上。
6、 如權(quán)利要求5所述的具有可變光闌功能的微型快門，其中，壓電驅(qū)動 層包括第一電極層、壓電層和第二電極層，其中，電壓被施加給第一電極層或第二電極層，從而在壓電驅(qū)動層中產(chǎn) 生壓電驅(qū)動力，在壓電驅(qū)動層和底座之間產(chǎn)生靜電力。
7、 如權(quán)利要求1所述的具有可變光闌功能的微型快門，其中，所述多個 巻起葉片的每個包括壓電驅(qū)動層，接觸其上具有透明的基礎(chǔ)絕緣層的底座；絕緣層，形成在壓電驅(qū)動層上。
8、 如權(quán)利要求7所述的具有可變光闌功能的微型快門，其中，壓電驅(qū)動 層包括第一電極層、壓電層和第二電極層，其中，電壓被施加給第一電極層或第二電極層，從而在壓電驅(qū)動層中產(chǎn) 生壓電驅(qū)動力，在壓電驅(qū)動層和底座之間產(chǎn)生靜電力。
9、 如權(quán)利要求1所述的具有可變光闌功能的微型快門，其中，所述多個 巻起葉片的兩個相鄰的巻起葉片彼此部分地重疊。
10、 如權(quán)利要求9所述的具有可變光闌功能的微型快門，其中，所述多 個巻起葉片包括至少兩層。
11、 如權(quán)利要求1所述的具有可變光闌功能的微型快門，其中，所述多 個巻起葉片的每個包括與巻起方向垂直地形成的多個褶。
12、 如權(quán)利要求1所述的具有可變光闌功能的微型快門，其中，所述底 座包括透明基底；透明電極，設(shè)置在透明基底上。
13、 如權(quán)利要求12所述的具有可變光闌功能的微型快門，其中，透明基 底包括至少一個光學元件。
14、 如權(quán)利要求1所述的具有可變光闌功能的微型快門，其中，控制— 通過至少三個步驟控制所述多個巻起葉片的打開程度。
15、 如權(quán)利要求1所述的具有可變光闌功能的微型快門，其中，控制 使用磁力控制所述多個巻起葉片的打開程度。
16、 如權(quán)利要求1所述的具有可變光闌功能的微型快門，還包括在底座 上的被設(shè)置在所述多個巻起葉片上方的蓋子。
17、 一種具有可變光闌功能的微型快門，包括 底座，具有允許光穿過的透明部分；一對巻起葉片，這一對巻起葉片阻擋光，被布置為在底座上的透明部分 的相對兩側(cè)上彼此面對，并且這一對巻起葉片的每個具有被固定到底座上的 固定部分以及朝著固定部分巻起的運動部分；控制器，與底座和所述一對巻起葉片電連接，控制所述一對巻起葉片的 打開程度，其中，透明部分與圖像傳感器相應(yīng)地形成。
18、 如權(quán)利要求17所述的具有可變光闌功能的微型快門，其中，控制器控制所述一對巻起葉片以形成縫隙，其中，縫隙從透明部分的一側(cè)移動到透 明部分的另一側(cè)。
19、 一種微型相機模塊，包括 圖像傳感器；底座，設(shè)置在圖像傳感器的上方，底座具有允許光穿過并與圖像傳感器 對應(yīng)地形成的透明部分；至少一個巻起葉片，阻擋光；控制器，與底座和所述至少一個巻起葉片電連接，控制所述至少一個巻 起葉片的打開程度，所述至少 一個巻起葉片具有被固定到底座上的透明部分的 一側(cè)的固定部 分以及朝著固定部分巻起并具有與透明部分對應(yīng)的形狀的運動部分。
20、 如權(quán)利要求19所述的微型相機模塊，其中，所述透明部分具有圓形， 并且所述至少一個巻起葉片包括在透明部分的圓周上按照規(guī)則的多邊形布置 的多個巻起葉片，以遮蓋透明部分。
21、 如權(quán)利要求20所述的微型相機模塊，其中，所述巻起葉片的每個形 成三角形。
22、 如權(quán)利要求19所述的微型相機模塊，其中，所述巻起葉片包括 底部絕纟彖層，4妻觸底座；頂部電極層，設(shè)置在底部絕緣層上，具有拉應(yīng)力。
23、 一種制造具有可變光闌功能的微型快門的方法，該方法包括 在透明基底上形成透明電極層；在透明電極層上形成與透明部分相應(yīng)的犧牲層； 在犧牲層和透明電極層上形成形狀與巻起葉片相應(yīng)的絕緣層； 在絕緣層上形成薄的電極層； 去除犧牲層。
24、 如權(quán)利要求23所述的方法，其中，絕緣層和電極層形成為具有彼此 不同的殘余應(yīng)力。
25、 一種具有可變光闌功能的微型快門，包括 透明部分，允許光穿過； 至少一個巻起葉片，阻擋光穿過透明部分；控制器，電控制所述至少一個巻起葉片的打開程度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有可變光闌功能的微型快門、制造方法及微型相機模塊，具有可變光闌功能的微型快門包括底座，具有按照與圖像傳感器相應(yīng)的圓形形狀形成的透明部分，透明部分允許光穿過；多個卷起葉片，這些卷起葉片阻擋光，按照規(guī)則的多邊形被布置在底座上的透明部分的圓周上，以遮蓋透明部分，并且所述多個卷起葉片的每個具有被固定到底座上的固定部分以及朝著固定部分卷起的運動部分；控制器，與底座和所述多個卷起葉片電連接，控制所述多個卷起葉片的打開程度。
文檔編號G03B9/10GK101446738SQ20081013397
公開日2009年6月3日 申請日期2008年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月29日
發(fā)明者丁奎東, 權(quán)鐘午, 金云培, 金載興 申請人:三星電子株式會社;三星電機株式會社