專(zhuān)利名稱(chēng)：電潤(rùn)濕法小室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電潤(rùn)濕法小室(electrowetting cell)及其制造方法。
電潤(rùn)濕法透鏡是一種基于保存在一個(gè)小室中的兩種不相溶的液體之間光學(xué)特性的差異的可變透鏡。將勢(shì)差施加到這兩種液體使得在液體之間形成彎月面以改變形狀，由此改變透鏡特性，其中所述的兩種液體一種是導(dǎo)電性的，另外一種不是。該透鏡非常緊湊并且適合移動(dòng)應(yīng)用，如便攜電話、個(gè)人數(shù)字助理和其他移動(dòng)設(shè)備等。結(jié)果是該設(shè)備必須能夠承受環(huán)境因素，如溫度，的較寬變化，并受益于抗沖擊性。由于小室內(nèi)液體的膨脹升高的溫度導(dǎo)致小室內(nèi)壓力升高，而這能造成其早期失效。
在本申請(qǐng)人的共同未決的專(zhuān)利申請(qǐng)WO 03/069,380中對(duì)電潤(rùn)濕法小室進(jìn)行了更充分的說(shuō)明，其部分說(shuō)明被結(jié)合在下面的說(shuō)明中。
在基于電潤(rùn)濕法的透鏡中，透鏡的屈光度(optical power)取決于導(dǎo)電性和非導(dǎo)電性液體之間的彎月面的曲率以及導(dǎo)電性和非導(dǎo)電性液體之間的折射率差異，如方程(1)所示S=n1-n2r---1]]>其中S是透鏡的屈光度，r是彎月面的曲率半徑，n1是非導(dǎo)電性液體的折射率，n2是導(dǎo)電性液體的折射率。
從方程(1)可以看出通過(guò)提高非導(dǎo)電性液體的折射率能夠增強(qiáng)電潤(rùn)濕法透鏡的屈光度。這在圖4到6中示出，其中圖4示出處在未激活狀態(tài)下電潤(rùn)濕法透鏡301上的入射光，其中非導(dǎo)電性液體302和導(dǎo)電性液體303之間的彎月面向下彎曲。所述小室通常具有導(dǎo)電層304、絕緣層305和導(dǎo)電圓柱306。
圖5示出由于來(lái)自電源307跨在透鏡兩端的電壓的存在而向上彎曲的彎月面。光線會(huì)聚在透鏡301之下。
圖6示出與圖5相同的情況，除了非導(dǎo)電性液體302的折射率更大，由此造成光線更強(qiáng)的折射并且會(huì)聚比在圖5中更接近透鏡301。
必須找到一種如何裝配電潤(rùn)濕法透鏡的適當(dāng)方法，以便它們能夠經(jīng)受寬的溫度范圍(-40到85攝氏度)，并且使它們具有足夠長(zhǎng)的工作壽命。所述透鏡通常由帶涂層的玻璃管制成，并且覆蓋有帶涂層的玻璃窗。所有部分被粘合在一起。
通過(guò)以這種方式制造透鏡，液體不可能膨脹，或收縮。這造成透鏡在高溫下破裂，并且在較低的溫度下在透鏡內(nèi)的蒸汽成為一個(gè)問(wèn)題。
本發(fā)明的一個(gè)目的是減輕上述缺點(diǎn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種壽命提高的電潤(rùn)濕法小室。本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種具有更寬的工作溫度范圍的電潤(rùn)濕法小室。
根據(jù)本發(fā)明的第一方案，電潤(rùn)濕法小室包括限定容納電潤(rùn)濕法液體空腔的主體部分(body section)，以及至少一個(gè)緊固到主體部分一端的端部分(end section)，其中所述至少一個(gè)端部分通過(guò)可膨脹的連接部分緊固到主體部分。
可膨脹的連接部分有利地允許電潤(rùn)濕法液體的熱膨脹。
優(yōu)選地，該電潤(rùn)濕法小室包括緊固到主體部分的各個(gè)端的第一和第二端部分。該端部分優(yōu)選位于電潤(rùn)濕法小室的光軸上。
可膨脹的連接部分優(yōu)選包括(incorporate)至少一個(gè)彈性元件。
可膨脹的連接部分優(yōu)選包括至少一個(gè)凸緣，優(yōu)選包括第一凸緣和第二凸緣，其中的一個(gè)或兩個(gè)可以是外圍凸緣。
第一和第二凸緣優(yōu)選基本上連接在其外圍邊緣處。第一和/或第二凸緣優(yōu)選是彈性的。
優(yōu)選第一和第二凸緣由金屬制成。優(yōu)選第一和第二凸緣分別焊接(solder)到主體部分和端部分的相鄰部分。
優(yōu)選第一和第二端部分利用各自的第一和第二可膨脹的連接部分連接到主體部分。
用于允許電潤(rùn)濕法小室中的液體膨脹的裝置的提出通過(guò)JP-A2002/162506本身是已知的。該文件公開(kāi)了一種電潤(rùn)濕法小室，其具有液體腔(fluid chamber)和用膜狀彈性構(gòu)件從液體腔隔開(kāi)的特定空間。這個(gè)空間形成在主體部分的壁部分的厚度內(nèi)。如果液體壓力變大，彈性構(gòu)件將變形，液體腔的尺寸增大?？梢钥闯鰪椥詷?gòu)件并不用作端部分和主體部分之間的的連接部分。
該現(xiàn)有技術(shù)文件的結(jié)構(gòu)具有幾個(gè)缺點(diǎn)。首先，允許的膨脹相當(dāng)小。移動(dòng)的元件只是彈性構(gòu)件，而根本不是作為整體的端部分。結(jié)果，液體腔增加的容量本質(zhì)上只是來(lái)自彈性構(gòu)件的變形。
其次，該空間將包含空氣，因此反壓力相當(dāng)有限。這樣就存在著彈性構(gòu)件在低壓力下將變形的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間和以非彈性的方式。然后，當(dāng)需要補(bǔ)償大幅度的溫度變化時(shí)將不再充分地工作。然而，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，可膨脹的連接部分，尤其是膜，可以被預(yù)壓，以便提供防止變形的閥值。
根據(jù)本發(fā)明的第二方案，一種裝配電潤(rùn)濕法小室的方法包括通過(guò)可膨脹的連接部分，將該小室的至少一個(gè)端部分緊固到限定空腔的小室的主體部分上；以及用電潤(rùn)濕法液體填充空腔。
優(yōu)選第一端部分緊固到主體部分上，然后電潤(rùn)濕法液體被放置在空腔中，然后第二端部分緊固到注滿的主體部分上。
第一端部分優(yōu)選處于拉緊狀態(tài)，以便在空腔充滿期間使可膨脹的連接部分膨脹。
本發(fā)明還涉及制造電潤(rùn)濕法小室的方法。為了降低制造復(fù)雜度，提供其方法將會(huì)非常有利，其中，單獨(dú)的裝配步驟減少了。然而，如果考慮與JP-A 2002/162506中公開(kāi)的小室進(jìn)行比較的話，包含可膨脹的連接部分似乎會(huì)增加復(fù)雜度，。
因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種電潤(rùn)濕法小室的制造方法，該電潤(rùn)濕法小室包括主體部分，限定容納電潤(rùn)濕法液體的空腔，以及至少一個(gè)端部分，利用可膨脹的連接部分將其緊固到主體部分的一端。
這個(gè)目的是通過(guò)以下方法達(dá)到的，其包括步驟提供組件，其中通過(guò)可膨脹的連接部分將端部分緊固到接觸器(contact)；并且將接觸器與主體部分相連。在這里可膨脹的連接部分就這樣將兩個(gè)分離部分結(jié)合起來(lái)，而不是在特定的結(jié)合步驟中應(yīng)用該可膨脹的連接部分。取而代之的是，結(jié)合發(fā)生在鄰近結(jié)合部的接觸器和主體部分之間。這里應(yīng)該理解的是，術(shù)語(yǔ)“接觸器”意味著機(jī)械接觸器而不一定是電接觸器。
這里可膨脹的連接部分優(yōu)選是環(huán)形的。這里在端部分和主體部分之間形成集成和連續(xù)的的連接部分。該環(huán)不必是圓形的，而可以是橢圓的或其他形狀的?？膳蛎浀倪B接部分優(yōu)選包括金屬。這提高了密封性，由于金屬對(duì)于小分子擴(kuò)散不時(shí)通行無(wú)阻的，如許多聚合物那樣。此外，金屬不易于溶解在任何的電潤(rùn)濕法液體中。不知道有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，但是如果需要的話，可以被進(jìn)一步的保護(hù)涂層所阻礙?？膳蛎浀倪B接部分優(yōu)選具有結(jié)構(gòu)的和非平坦的表面。這里的例子是在橫截面視圖是彎曲的、起伏的、Z字形的表面和帶有突起的表面。
幾個(gè)實(shí)施例對(duì)所述組件是可觀察的。兩個(gè)主要實(shí)施例之間可以做出一個(gè)基本的區(qū)分。在第一實(shí)施例中，接觸器和端部分是獨(dú)立的部分。應(yīng)該理解的是這里的接觸器主要是可以與主體部分很好地連接的表面。端部分可以具有透鏡的形狀，以便向電潤(rùn)濕法小室提供額外的功能。在后者的非常適當(dāng)?shù)膶?shí)施例中，構(gòu)成可膨脹的連接部分的層甚至可以延伸到所述透鏡的表面。因此實(shí)現(xiàn)了兩部分的集成連接。
在第二實(shí)施例中，接觸器和端部分形成為一個(gè)基底(substrate)的一部分。由于處理原因，這個(gè)實(shí)施例看起來(lái)是優(yōu)選的，因?yàn)榻M件中的不同元件的數(shù)目減少了。此外，基底可以在晶片級(jí)上延伸，并可以在稍后甚至在與主體部分裝配之后分成單獨(dú)的組件，以限定電潤(rùn)濕法小室。一種適當(dāng)?shù)幕撞牧鲜遣Ａ?，但是?dāng)然也不排除諸如半導(dǎo)體襯底的可選材料。該基底有可能提供有額外的功能。
由具有以下步驟的工藝適當(dāng)?shù)刂圃斓诙?shí)施例的組件(a)在載體層上提供第一層；(b)使第一層的至少一部分變形，導(dǎo)致第一層具有變形的、非平面的表面；(c)在非平面的表面處提供膜層；(d)通過(guò)部分除去載體層來(lái)至少部分地暴露第一層的所述部分，以此在載體層內(nèi)限定端部分和接觸器；以及(e)除去第一層的所述部分，以此得到可膨脹的連接部分。本發(fā)明的本質(zhì)在于載體層和第一層用來(lái)承載膜層并且用于充分地限定想要的形狀。由于第一層的至少一部分的犧牲特性(sacrificial character)，具有創(chuàng)造想要形狀的更大自由。此外，可以充分地處理第一層，對(duì)于膜層情況通常不是這樣。
第一層的選擇看來(lái)似乎不是關(guān)鍵性的；第一層可以是例如金屬或光刻膠。可以利用鍛造工具來(lái)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行步驟(b)中的變形，也可以用模塑(moulding)方法或光刻技術(shù)。在用模塑方法的情況下，步驟(a)和(b)同時(shí)進(jìn)行，以便提供具有變形表面的第一層。
在第一實(shí)施例中，膜層是金屬。這具有優(yōu)點(diǎn)金屬膜可以用非常簡(jiǎn)單的技術(shù)制造。此外，金屬的使用使得可以形成密封封裝，其防止任何液體或其他材料的擴(kuò)散。
在第二實(shí)施例中，膜層是模塑過(guò)程中提供的交叉連接的聚合物層。特別地，它是光透明層，其中還限定了透鏡。透鏡和膜的集成即使在電潤(rùn)濕法小室領(lǐng)域之外也提供了令人高度關(guān)注的機(jī)會(huì)。
本發(fā)明擴(kuò)展到結(jié)合如上所述的電潤(rùn)濕法小室的圖像傳感器。本發(fā)明擴(kuò)展到結(jié)合在諸如移動(dòng)電話的電話中的圖像捕獲裝置或圖像傳感器。
這里所述的所有特性可以在任何組合中與上述方案中的任一個(gè)組合。
為了更好地理解本發(fā)明，以及顯示本發(fā)明的實(shí)施例是如何實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)在將通過(guò)例子，參考附圖，其中

圖1到3示出包含在背景技術(shù)中的在先公報(bào)的示意性橫截面中的可調(diào)整透鏡；圖4是未激活狀態(tài)下的現(xiàn)有技術(shù)的電潤(rùn)濕法小室的示意性橫截面圖；圖5是激活狀態(tài)下的該電潤(rùn)濕法小室的示意性橫截面圖；圖6是激活狀態(tài)下的所述現(xiàn)有技術(shù)的電潤(rùn)濕法小室的示意性橫截面圖，示出非導(dǎo)電性液體的更高折射率的影響；圖7到10示出在構(gòu)造階段期間的電潤(rùn)濕法小室的示意性橫截面?zhèn)葓D；圖11和12示出電潤(rùn)濕法小室的窗的示意性橫截面?zhèn)葓D13到16示出電潤(rùn)濕法小室構(gòu)造中后面階段的示意性橫截面?zhèn)葓D；圖17示出本發(fā)明第二實(shí)施例的示意性鳥(niǎo)瞰圖；圖18示出第二實(shí)施例的示意性橫截面圖；圖19示出第三實(shí)施例的示意性橫截面圖，其中只顯示了小室的左半部分；以及圖20到25示出制造具有集成膜的基底的階段的示意性橫截面?zhèn)葓D。
圖1到3以及下面對(duì)其進(jìn)行的說(shuō)明取自WO 03/069,380，為了提供關(guān)于電潤(rùn)濕法透鏡的背景材料和支持。這些圖示出一種可變焦距透鏡，其包括構(gòu)成毛細(xì)管(capillary tube)的圓柱形第一電極2，通過(guò)透明的前端元件4和透明的后端元件6使其密封以形成容納兩種液體的液體腔5。電極2可以是施加到管的內(nèi)壁上的導(dǎo)電涂層。
在這個(gè)例子中，這兩種液體以諸如在此還被稱(chēng)為“油”的硅油或鏈烷的電絕緣的第一液體A和諸如包含鹽溶液的水的導(dǎo)電的第二液體B的形式包括兩種不相溶的液體，。將這兩種液體優(yōu)選設(shè)置成具有相同的密度，從而使透鏡起作用而與方向無(wú)關(guān)，即，不依賴(lài)于兩種液體之間的重力影響。這可以通過(guò)適當(dāng)選擇第一液體的成分來(lái)達(dá)到；例如可以通過(guò)添加分子成分(molecular constituent)來(lái)改變鏈烷或硅油以提高它們的密度從而與鹽溶液的密度相匹配。
根據(jù)所用油的選擇，油的折射率可以在1.25和1.60之間變化。同樣地，根據(jù)所添加的鹽的數(shù)量，鹽溶液在折射率上可以在1.32和1.50之間變化。選擇本實(shí)施例中的液體從而使第一液體A具有比第二液體B高的折射率。
第一電極2是內(nèi)半徑通常在1mm到20mm之間的圓柱。電極2由金屬材料構(gòu)成，并且涂有絕緣層8，例如由聚對(duì)二甲苯構(gòu)成。絕緣層的厚度在50nm到100μm之間，典型值在1μm到10μm之間。絕緣層涂有液體接觸層10，其減輕了彎月面與液體腔的圓柱壁的接觸角的滯后現(xiàn)象。液體接觸層優(yōu)選由諸如DuPontTM生產(chǎn)的TeflonTMAF1600的無(wú)定形碳氟化合物構(gòu)成。液體接觸層10的典型厚度在5nm到50μm之間。AF1600涂層可以通過(guò)電極2的連續(xù)浸涂(successivedip coating)來(lái)生產(chǎn)，其形成厚度基本一致的均勻材料層，由于電極的圓柱側(cè)基本平行于圓柱形電極；通過(guò)當(dāng)使電極沿著其軸向移動(dòng)進(jìn)出浸漬溶液時(shí)浸漬該電極來(lái)進(jìn)行浸涂。使用化學(xué)汽相淀積來(lái)施加聚對(duì)二甲苯涂層。當(dāng)在第一和第二電極之間不施加電壓時(shí)，第二液體對(duì)液體接觸層的可濕性(wettability)在彎月面14與液體接觸層10相交的兩側(cè)上基本相等。
在這種情況下，第二、環(huán)形電極12被設(shè)置在液體腔鄰近后端元件的一端上。將第二電極12與液體腔的至少一部分設(shè)置在一起以便電極作用到第二液體B上。
兩種液體A和B是不相溶的，從而易于分成由彎月面14分開(kāi)的兩部分液體。當(dāng)在第一和第二電極之間不施加電壓時(shí)，液體接觸層關(guān)于第一液體A的可濕性比關(guān)于第二液體B的可濕性高。由于電潤(rùn)濕法，第二液體B對(duì)其的可濕性在將電壓施加在第一電極和第二電極之間的情況下變化，這旨在改變?nèi)嗑€路(液體接觸層10和兩種液體A和B之間的接觸線)處的彎月面的接觸角。這樣彎月面的形狀根據(jù)所施加的電壓是可變的。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1，當(dāng)在電極之間施加例如處于0V和20V之間的低電壓V1時(shí)，彎月面采用第一凹彎月面形。在這種結(jié)構(gòu)中，在液體B中測(cè)得的彎月面與液體接觸層10之間的初始接觸角θ1例如大約是140°。由于第一液體A的折射率比第二液體B高，由彎月面所形成的透鏡，這里稱(chēng)為彎月面透鏡，在這種結(jié)構(gòu)中具有相對(duì)高的負(fù)屈光度。
為了降低彎月面形狀的凹度，在第一和第二電極之間施加較高幅值的電壓?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2，當(dāng)在電極之間根據(jù)絕緣層的厚度施加例如處于20V到150V之間的中間電壓V2時(shí)，彎月面采用第二凹彎月面形，其與圖1中的彎月面相比具有更高的曲率半徑。在這種結(jié)構(gòu)中，第一液體A和液體接觸層10之間的中間接觸角θ2例如大約是100°。由于第一液體A的折射率比第二液體B高，這種結(jié)構(gòu)中的彎月面透鏡具有相對(duì)低的負(fù)屈光度。
為了產(chǎn)生凸彎月面形狀，在第一和第二電極之間施加更高幅值的電壓?，F(xiàn)在參照?qǐng)D3，當(dāng)在電極之間施加例如處于150V到200V之間的相對(duì)高電壓V3時(shí)，彎月面采用其中彎月面是凸的彎月面形。在這種結(jié)構(gòu)中，第一液體A和液體接觸層10之間的最大接觸角θ3例如大約是60°。由于第一液體A的折射率比第二液體B高，這種結(jié)構(gòu)中的彎月面透鏡具有正屈光度。
注意雖然有可能使用相對(duì)高的功率取得圖3的結(jié)構(gòu)，但是在實(shí)際的實(shí)施例中，優(yōu)選采用在所述范圍內(nèi)只使用低的或中間功率的包含所述透鏡的裝置，也就是說(shuō)限制所施加的電壓以便絕緣層的電場(chǎng)強(qiáng)度小于20V/μm，并且不使用引起液體接觸層充電從而使液體接觸層惡化的過(guò)高電壓。
另外還要注意初始的低電壓結(jié)構(gòu)將根據(jù)液體A和B的選擇、根據(jù)它們的表面張力而變化。通過(guò)選擇具有較高表面張力的油，和/或向鹽溶液添加能夠降低其表面張力的成分，例如乙二醇，可以減小初始的接觸角；在這種情況下透鏡可以采用對(duì)應(yīng)于圖2所示透鏡的低屈光度結(jié)構(gòu)，以及對(duì)應(yīng)于圖3所示透鏡的中間功率結(jié)構(gòu)。在任何情況下，保持低功率結(jié)構(gòu)從而使彎月面是凹的，并且在不使用過(guò)高電壓的情況下產(chǎn)生相對(duì)較寬范圍的透鏡屈光度。
盡管在上面的例子中液體A具有比液體B高的折射率，液體A也可以具有比液體B低的折射率。例如，液體A可以是一種(全)氟化油，其具有低于水的折射率。在這種情況下優(yōu)選不使用無(wú)定形含氟聚合物層，因?yàn)槠淇赡茉诜椭腥芙?。一種可選的液體接觸層例如是石蠟涂層。
在介紹中所述的對(duì)這些問(wèn)題的解決方案基于將金屬焊接到玻璃或其他材料上的可能性。焊接的連接對(duì)于所使用的液體是不可滲透的，這樣就可以為電潤(rùn)濕法裝置提供長(zhǎng)的壽命。
在該建議中如在圖16以及圖7到15中的各個(gè)構(gòu)造階段中完整示出的電潤(rùn)濕法小室15，由涂有氧化銦錫(ITO)并具有玻璃終端窗19a/b的非導(dǎo)電管17構(gòu)成(參見(jiàn)圖11和圖12)。根據(jù)該電潤(rùn)濕法小室的生產(chǎn)步驟來(lái)說(shuō)明本實(shí)施例，如下非導(dǎo)電管17部分涂有ITO 20，參見(jiàn)圖7。
從底部向上到非常接近其頂部的地方涂敷管17的內(nèi)壁16。從底部到低于內(nèi)壁上涂層的位置涂敷外壁18。管的底端22也涂有ITO。
在圖8中，將可焊接涂層24施加到管的外頂部邊緣和外底部邊緣。假定是管的形狀，涂層在頂部和底部環(huán)中。可焊接涂層可以是鎳鈀金涂層。
在圖9中，環(huán)形金屬凸緣或膜26a和b在管的頂端和底端被焊接到可焊接涂層24上。膜26a/b延伸離開(kāi)管17，形成通常水平延伸的凸緣。
在圖10中，將聚對(duì)二甲苯絕緣涂層28和憎水性涂層(諸如氟化物)施加到管17的全部外表面上。
在圖11中，可焊接涂層30以環(huán)形的形狀施加到終端窗19a/b內(nèi)表面的外緣。圖11中只顯示了上端窗19a。
在圖12中，然后分別將環(huán)形金屬凸緣或膜32a/b焊接到上端和低端窗19a/b上的可焊接涂層30。低端窗19b涂有憎水涂層34。
在圖13中，涂有憎水涂層的低端窗19b的金屬膜32b的外緣36與管17的金屬膜26b的對(duì)應(yīng)外緣通過(guò)例如熔焊(weld)、焊接或超聲焊接連接起來(lái)。連接起來(lái)的外緣清除了絕緣涂層28并因此在膜26b和膜32b之間形成了導(dǎo)電連接。
現(xiàn)在，在圖14中，小室15可以充滿電潤(rùn)濕法液體。首先是非導(dǎo)電性液體38(例如油)，然后是導(dǎo)電性液體40，例如水。當(dāng)充滿時(shí)，低端窗19b處于拉緊狀態(tài)，即被向下拉。低端窗19b和管17之間的連接只在膜26b和32b的外緣。因此，膜26b和32b形成鉸鏈(hinge)，其允許低端窗19b從管17移開(kāi)并且因此增加管17內(nèi)的容量。
在圖15中，上端窗19a以這種方式被放置在組裝部件上所有蒸汽都從透鏡排出，即，水40由于表面張力從管17的頂部凸出來(lái)，這樣使得在上端窗19a被放置之前不留氣隙。兩個(gè)金屬凸緣32a和26a現(xiàn)在可以連接在結(jié)合部37處，與低端窗19b被連接到管17上的方式相同。
然后可以釋放低端窗19b上的力，使得液體被壓縮。
在圖16中，金屬膜32a和32b用作小室的電觸點(diǎn)，其具有分別接觸膜32a和32b的電源38。
該電潤(rùn)濕法小室組裝部件具有所有想要的如下特征不用膠就實(shí)現(xiàn)了所有的連接部分，因此沒(méi)有液體可以從組裝部件中溢出，使得壽命延長(zhǎng)。
因?yàn)楫?dāng)充滿時(shí)低端窗19b處于拉緊狀態(tài)，所以存在過(guò)量液體38/40，其處于輕微拉緊狀態(tài)。低溫時(shí)，液體38/40接觸，并且由通過(guò)膨脹的低端窗19b打開(kāi)的空腔所保存的過(guò)量液體38/40可以流入管17以避免產(chǎn)生蒸汽。
高溫時(shí)，金屬膜26a/32a和26b/32b上的結(jié)合部36、37具有足夠的彈性來(lái)吸收液體38/40的膨脹。
金屬膜32a/b還用作電潤(rùn)濕法小室的電觸點(diǎn)。
透鏡通常用于將進(jìn)入窗19a/b之一的光束通過(guò)液體38/40折射聚焦，然后從窗19a/b中的另一個(gè)送出。
圖17和18示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的電潤(rùn)濕法小室15。為清楚起見(jiàn)，在圖1中小室即透鏡15的四分之一被取走了。為清楚起見(jiàn)使用了與圖1到3中相同的數(shù)字表示相似或相同的部分。透鏡包括液體腔5，具有不相混合的、在彎月面14上互相接觸的第一液體51和第二液體52。在本例中第一液體51是硅油、鏈烷或其他適當(dāng)?shù)碾娊^緣液體。在本例中第二液體52是包含鹽溶液的水或其他適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電液體。腔壁具有電絕緣層8以及液體接觸層10，例如聚對(duì)二甲苯。
電絕緣元件或非導(dǎo)電性管17具有第一端表面111、相對(duì)的第二端表面112和在第一端表面111和第二端表面112之間延伸的圓周表面113。電絕緣元件17設(shè)有在第一端表面111和第二端表面112之間延伸的通孔114。在所示的例子中，使通孔114成形為具有圓橫切面的圓柱體。此外，在所示的例子中，圓周表面113包括四個(gè)矩形平面115和兩個(gè)凹表面116，其中每個(gè)凹表面116在兩個(gè)平面115之間延伸。圖1中，只顯示了一個(gè)凹表面116，因?yàn)榱硪粋€(gè)凹表面是被取走的四分之一的一部分。
透鏡1包括第一電極2和第二電極12，其都被施加到電絕緣元件17的表面作為包含諸如鍍金銅的導(dǎo)電性材料的層。
第一電極2覆蓋第一端表面111的一部分、限定通孔114的電絕緣元件17的內(nèi)表面117、第二端表面112的一部分，以及一個(gè)凹表面116。設(shè)置在第一端表面111上的第一電極2的部分被制作為環(huán)繞通孔114的第一端的環(huán)形。第二電極12覆蓋了第一端表面111的一部分，以及凹表面116中的一個(gè)，即未被第一電極2所覆蓋的那個(gè)凹表面116。它被連接到互連38上?？梢岳斫獾谝浑姌O2和第二電極12并不在電絕緣元件17上互相接觸。因此，在第一端表面111上，第二電極12相距一定的距離環(huán)繞第一電極2，以便制成環(huán)形的第一端表面111的部分39不被覆蓋。
通孔114的第二端由在光學(xué)上透明的第二蓋板6所覆蓋。在所示的例子中，第二蓋板6具有矩形形狀，其中第二蓋板6的尺寸能夠完全覆蓋第二端表面112。例如第二蓋板6可以包括玻璃。
在第一端表面111一側(cè)，透鏡15包括在光學(xué)上透明的第一蓋板4和隔板45，其中隔板45的頂部附著到第一蓋板4上，并且隔板45的底部附著到第二電極12上。根據(jù)本發(fā)明，第一蓋板4作為端部分而隔板45作為可膨脹的連接部分，尤其是膜。
在所示的例子中，隔板45包括彈性箔，其具有有助于隔板彈性的三維結(jié)構(gòu)或階梯式結(jié)構(gòu)。作為階梯式結(jié)構(gòu)的結(jié)果，它可能因?yàn)轶w積膨脹而變形。適當(dāng)?shù)刂谱鬟@種彈性箔在于在載體層上提供箔作為薄層。預(yù)先使該載體層變形以便容納三維或階梯式結(jié)構(gòu)或起伏的表面。在將箔連接到蓋板4或元件17之后，除去至少一部分載體層，以便留下具有膜功能的箔。利用鍛造工具適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行載體層的變形，而載體層附著到臨時(shí)基底上。例如薄層是鎳，載體層是銅，臨時(shí)基底是鋁。這里只部分地除去銅載體層。
優(yōu)選地，箔包含導(dǎo)電材料，并且通過(guò)焊接來(lái)實(shí)現(xiàn)隔板45和第二電極12之間的連接，以便通過(guò)隔板45來(lái)在功能上延長(zhǎng)第二電極12。但是，箔也可以包含另一種材料，諸如膠等的替換物可以用于將隔板45連接到第二電極12。
此外，在所示例子中，第一蓋板4具有矩形形狀，其中第一蓋板4的大小可以完全封住隔板45的開(kāi)口頂端。與第二蓋板6類(lèi)似，第一蓋板4可以包含例如玻璃。
優(yōu)選地，通過(guò)焊接分別將第一蓋板4和第二蓋板6連接到隔板45的頂部和設(shè)置在第二端表面112上的第一電極2的部分。為此，第一蓋板4可以包括例如金屬環(huán)，其作為第一蓋板4和隔板45之間的連接裝置。第二蓋板6也可以包括金屬環(huán)，其作為第二蓋板6和第一電極2之間的連接裝置。在圖2中，示出兩個(gè)環(huán)形的焊接部分46、47的橫截面，其中第一焊接部分46位于第一蓋板4和隔板45之間，而第二焊接部分47位于第二蓋板6和第一電極2之間。此外，在圖2中，示出焊接環(huán)48的橫截面，其位于第二焊接部分47和第一電極2之間。
有利地，將透鏡15的蓋板4、6中的至少一個(gè)塑造為透鏡，即，蓋板4、6中的至少一個(gè)包含凸的或凹的表面。用這種方式得到了透鏡15的缺省焦距。
圖19示出根據(jù)本發(fā)明的電潤(rùn)濕法小室15的第三實(shí)施例。在圖19中，只顯示了部分橫截面圖，即，只顯示了小室15的左半部分。但是，小室15是對(duì)稱(chēng)構(gòu)造的，所以未顯示的右半部分就是左半部分的鏡像。
根據(jù)本實(shí)施例，主體部分17包括內(nèi)壁80和外壁90，以及位于小室15的第二側(cè)112的第二蓋板6。內(nèi)壁80包括涂有液體接觸層10的電絕緣元件8。內(nèi)壁80還包括環(huán)形的玻璃元件81，其通過(guò)可膨脹的連接部分45連接到端部分4，即第一蓋板。在優(yōu)選實(shí)施例中，該環(huán)形玻璃元件81和端部分4是從一塊玻璃板制造出來(lái)的，將參照?qǐng)D20到25進(jìn)行說(shuō)明。
內(nèi)壁80還包括第二蓋板6的端61。該第二蓋板6設(shè)有通孔62、電極2，以及噴鍍金屬(metallisation)63。在可選實(shí)施例中，板6可以由與小室15的第一側(cè)111類(lèi)似或相同的結(jié)構(gòu)，即，環(huán)形玻璃元件、可膨脹的連接部分和蓋板，來(lái)代替。
內(nèi)壁80的這三個(gè)部件—環(huán)形玻璃元件81、也是環(huán)形的絕緣元件8和端61—被夾在外壁90的突起85和環(huán)形閉合元件86之間。這里閉合元件86是一片金屬，但是也可以是任何具有導(dǎo)電表面的東西。外壁90包括具有金屬化表面91的塑料或其他材料的內(nèi)核92。該金屬化表面91還圍繞第二蓋板6的噴鍍金屬63。以這種方式，提供了一種在機(jī)械上穩(wěn)定的連接。
內(nèi)壁80和外壁90互相連接(attach to)，還連接到連接部分45和端部分4上，其中圍繞其存在密封層95。密封層95可以由適當(dāng)?shù)牟牧现瞥伞？梢允褂孟鹉z、環(huán)氧樹(shù)脂等聚合物涂層，如同本質(zhì)上已知的保護(hù)涂層。然而優(yōu)選密封層95包括金屬。這允許提供一種密封且不容易擴(kuò)散空氣、水或液體的封裝。用于提供這種金屬密封層95的特別優(yōu)選方法是電鍍法。這種方法可以在三維表面，例如在電鍍槽中，進(jìn)行。
圖20到25示出制造用作可膨脹的連接部分46的、具有集成膜210的基底200的方法中的連續(xù)步驟的示意性橫截面圖。圖20示出具有第一表面201和相對(duì)的第二表面202的基底200。在本例中基底200是具有適當(dāng)厚度，例如0.1mm數(shù)量級(jí)的厚度，的玻璃板。
圖21示出在將光刻膠205施加到兩個(gè)表面201、202上之后的基底200。光刻膠材料在該領(lǐng)域中本質(zhì)上是已知的。
圖22示出在對(duì)光刻膠205進(jìn)行構(gòu)圖和顯影之后的基底200。在第一側(cè)201進(jìn)行構(gòu)圖導(dǎo)致孔214。在第二側(cè)202進(jìn)行構(gòu)圖導(dǎo)致在此使光刻膠205的表面215具有三維結(jié)構(gòu)。在本例中該表面215具有起伏表面的形式。可以通過(guò)鍛造或其他形式的機(jī)械變形來(lái)提供這種表面結(jié)構(gòu)。或者，使用先進(jìn)的光刻技術(shù)。在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，使用模塑技術(shù)來(lái)提供具有想要形狀的光刻膠層205?？梢岳斫?，在這種情況下不需要特定的光刻膠材料。
圖23示出在施加膜層225之后的基底200。膜層例如包括具有一些彈性的金屬，但是任何其他材料也適用，只要它與光刻膠層205相兼容。許多金屬如果用作薄層都表現(xiàn)出具有足夠的彈性。例如包括金、銅、鎳、鋁，以及它們的適當(dāng)合金。可以使用適當(dāng)?shù)闹T如濺射、化學(xué)汽相淀積的淀積技術(shù)以及濕法化學(xué)技術(shù)來(lái)施加金屬層。在本例中，示出對(duì)膜層225進(jìn)行構(gòu)圖，但是那并不是必須的。
圖24示出在第一側(cè)201通過(guò)形成圖案的光刻膠205而對(duì)其進(jìn)行構(gòu)圖之后的基底200。在玻璃板200的情況下，可以有利地應(yīng)用強(qiáng)力噴砂(power blasting)技術(shù)，但是這并不排除任何其他技術(shù)，例如蝕刻法。
圖25示出在除去光刻膠205之后的基底200，形成具有集成膜220的基底200。同樣清楚的是，基底200可以橫向延伸。膜220可以具有任何適當(dāng)?shù)男螤睢Ｓ纫原h(huán)形為佳。基底可以包含多層膜，并且適合于進(jìn)一步的晶片級(jí)處理，或被分離。這個(gè)分離步驟可以在除去光刻膠205之前進(jìn)行。盡管這里未顯示，但是不能排除基底在其第一或第二側(cè)201、202還包括其他層。如果半導(dǎo)體襯底被用作基底200，可以在此限定半導(dǎo)體元件，例如二極管和晶體管或溝道式電容器。簡(jiǎn)而言之，本發(fā)明提供了一種在主體部分和端部分之間包含可膨脹的連接部分的電潤(rùn)濕法小室。這種可膨脹的連接部分可以包含膜或凸緣狀部分。
本發(fā)明尤其適用于在用于包括移動(dòng)電話的移動(dòng)應(yīng)用的圖像傳感器中使用的電潤(rùn)濕法透鏡。在這些應(yīng)用中需要較寬的工作和存儲(chǔ)溫度范圍。
權(quán)利要求
1.一種電潤(rùn)濕法小室，包括限定容納電潤(rùn)濕法液體的空腔的主體部分，以及至少一個(gè)緊固到所述主體部分一端的端部分，其中所述至少一個(gè)端部分通過(guò)可膨脹的連接部分來(lái)緊固到所述主體部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電潤(rùn)濕法小室，其中所述可膨脹的連接部分包括至少一個(gè)彈性元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電潤(rùn)濕法小室，其中所述彈性元件是膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電潤(rùn)濕法小室，其中所述膜是被做成不平的薄層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電潤(rùn)濕法小室，其中所述膜是不透明的，并且用作光闌。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的電潤(rùn)濕法小室，其中所述空腔與所述端部分和所述可膨脹的連接部分限定具有至少一個(gè)側(cè)壁的液體腔，其-包括不相溶的、在彎月面處接觸的并且具有不同折射率的第一和第二液體作為電潤(rùn)濕法液體，并且-設(shè)置有第一和第二電極，并且設(shè)置有布置在所述至少一個(gè)側(cè)壁上的液體接觸層，該接觸層具有所述第二液體對(duì)其的可濕性，其在將電壓施加在所述第一電極和所述第二電極之間的情況下變化，使得所述彎月面的形狀根據(jù)所述電壓而變化。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電潤(rùn)濕法小室，其中所述主體部分包括至少一個(gè)位于所述液體腔相反的位置的非液體透鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電潤(rùn)濕法小室，其包括緊固到所述主體部分的各個(gè)端上的第一和第二端部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的電潤(rùn)濕法小室，其中所述至少一個(gè)端部分位于所述電潤(rùn)濕法小室的光軸上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電潤(rùn)濕法小室，其中所述端部分設(shè)有非液體透鏡。
11.一種裝配電潤(rùn)濕法小室的方法，包括步驟-通過(guò)可膨脹的連接部分將所述小室的至少一個(gè)端部分緊固到限定空腔的所述小室的主體部分上，以及-將所述空腔充滿電潤(rùn)濕法液體。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中第一端部分處于拉緊狀態(tài)，以在所述空腔充滿期間使所述可膨脹的連接部分膨脹。
13.一種制造電潤(rùn)濕法小室的方法，該電潤(rùn)濕法小室包括限定容納電潤(rùn)濕法液體的空腔的主體部分，以及至少一個(gè)緊固到所述主體部分一端的端部分，包括步驟-提供組件，其中通過(guò)可膨脹的連接部分將所述端部分緊固到接觸器上，以及-將所述接觸器與所述主體部分相連。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述可膨脹的連接部分包括彈性金屬層，并且通過(guò)電鍍?cè)谒鲋黧w部分和所述可膨脹的連接部分上延伸的密封層將所述接觸器連接到所述主體部分上。
15.一種制造特別用在根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法中的組件的方法，該方法包括步驟-在載體層上提供第一層；-使所述第一層的至少一部分變形，導(dǎo)致第一層具有變形的、不平的表面；-在所述不平的表面上提供膜層；-通過(guò)部分除去所述載體層而至少部分地暴露所述第一層的所述部分，以此在所述載體層中限定端部分和接觸器；以及-除去所述第一層的所述部分，以此獲得所述可膨脹的連接部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，包括步驟-在第一層鄰近具有所述不平的表面的部分提供部件；以及-在電鍍過(guò)程中提供所述膜層，以便所述膜層在所述裝配的部件的表面上延伸。
17.一種結(jié)合根據(jù)權(quán)利要求1到10中的任一項(xiàng)所述的電潤(rùn)濕法小室的圖像捕獲裝置或圖像傳感器。
18.一種包含根據(jù)權(quán)利要求1到10中的任一項(xiàng)所述的電潤(rùn)濕法小室的光學(xué)掃描裝置。
19.一種結(jié)合根據(jù)權(quán)利要求1到10中的任一項(xiàng)所述的電潤(rùn)濕法小室的顯示裝置。
全文摘要
一種包括處在主體部分和端部分之間的可膨脹的連接部分的電潤(rùn)濕法小室。這種可膨脹的連接部分可以包括膜或凸緣狀部件。
文檔編號(hào)G02B3/00GK1784628SQ200480012394
公開(kāi)日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2004年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月9日
發(fā)明者馬爾科·A·J·范阿斯, 伯納德斯·H·W·亨德里克斯, 斯泰因·凱珀, 約翰納斯·W·威坎普 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司