CN102879899A

CN102879899A - 孔径调节器件、孔径调节方法及成像装置和图像显示装置

Info

Publication number: CN102879899A
Application number: CN2012100439128A
Authority: CN
Inventors: 张钟贤
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2013-01-16
Also published as: JP2013025305A; KR20130009504A; US9063326B2; EP2546691A1; US20130016515A1

Abstract

本发明提供了孔径调节器件、孔径调节方法及成像装置和图像显示装置。该孔径调节器件包括：腔室，形成流体在其中移动的空间；第一流体和第二流体，它们不彼此混合并且它们中的一个透射光而另一个阻挡光或吸收光，第一流体和第二流体设置在腔室中；以及第一电极单元，设置在腔室的内侧表面上并包括一个或多个电极，电压施加到电极上以在腔室中形成电场；其中光通过其透射的孔径通过由电场引起的第一流体与第二流体之间的界面位置的改变来调节。

Description

孔径调节器件、孔径调节方法及成像装置和图像显示装置

技术领域

本公开涉及一种使用微电流体(microelectrofluidic)法调节光通过其透射的孔径的孔径调节方法和器件。

背景技术

诸如孔径光阑(aperture diaphragm)或快门的用于调节和控制透光率的技术被广泛使用在获取图像的装置或图像显示装置中以驱动像素。

在常规光学系统中通常使用的可变孔径光阑操作多个金属叶片(blade)；然而，机械移动、摩擦力和可移动机械部件的使用会妨碍光学系统尺寸的减小。

已经提出了电热型或静电型的微机电系统(MEMS)孔径光阑；然而，孔径是非圆形的，在叶片之间存在间隙，相对于整个器件区域的最大孔径比是1％或更小。

另一方面，由于已经发展出结合微光学和微流体学的光流体技术，所以已经提出使用气压改变聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜以调节孔径比的可变孔径光阑。使用三维(3D)结构和毛细管力提高可变孔径光阑的分辨率。可变孔径光阑具有比MEMS孔径光阑高的孔径比；然而，必须使用注射泵(syringepump)来驱动可变孔径光阑。

此外，最近已经提出了使用通过介电力操作的液体透镜的孔径光阑，孔径光阑的孔径比可以仅由形成在孔径底部的电布线(electric wire)调节而不使用外部驱动泵。

发明内容

本发明提供了能够以微电流体法来调节光通过其透射的孔径的孔径调节方法和器件。

附加的方面将在后面的描述中部分地阐述且部分地从该描述而明显，或者可以通过实践所给出的实施例而习知。

根据本发明的方面，一种孔径调节器件包括：腔室，形成流体在其中移动的空间；第一流体和第二流体，第一流体和第二流体不彼此混合且它们中的一个是光透射流体而另一个是光阻挡或光吸收流体，第一流体和第二流体设置在腔室内；以及第一电极单元，设置在腔室的内侧表面上并包括一个或多个电极，电压施加到电极上以在腔室内形成电场；其中光通过其透射的孔径通过电场所引起的第一流体与第二流体之间的界面位置的改变来调节。

第一流体和第二流体中的一个可以是液体金属或极性液体，而另一个可以是气体或非极性液体。

腔室的区域可以包括：通道区，对应于孔径根据界面位置的改变而调节的范围；和储存区，存储根据界面位置的改变而从通道区移动的流体。

腔室可以包括：第一基板，第一电极单元设置在其上；第二基板，面对第一基板并沿第一方向与第一基板分开；和阻挡壁，设置在第一基板上并沿不同于第一方向的第二方向与第二基板分开。

腔室的区域可以包括：第一通道；和第二通道，在第一通道的上部上连接到第一通道，其中孔径的范围通过第一通道和第二通道的每个中的第一流体与第二流体之间的界面位置的改变来限定。

第二通道的高度可以等于或大于第一通道的高度。

腔室可以包括：第一基板，第一电极单元设置在其上；第二基板，面对第一基板并沿预定方向与第一基板分开；第三基板，面对第二基板并沿该预定方向与第二基板分开；和阻挡壁，至少围绕形成在第一基板与第三基板之间的空间的一侧并与第二基板分开。

第一通道可以包括：第一基板，第一电极单元形成在其上；第二基板，与第一基板分开并包括在中心部分中的第一通孔和在外围部分中的第二通孔；和第一间隔物，设置在第一基板与第二基板之间用于形成内部空间。

第二通道可以由第二基板、与第二基板分开的第三基板和设置在第二基板与第三基板之间用于形成内部空间的第二间隔物形成。

不透明图案单元可以进一步形成在第三基板的中心部分上，该不透明图案单元可以阻挡透射穿过第一通道和第二通道的光。不透明图案单元的尺寸可以相应于孔径的由第一流体和第二流体的移动限定的最小尺寸。

接触第一流体和第二流体之中的极性流体的接地电极单元可以进一步形成在由第一通道和第二通道限定的空间中。

根据本发明的另一方面，一种成像装置包括：孔径调节器件；聚焦单元，用于由通过孔径调节器件入射的光来聚焦物体的图像；和成像器件，将聚焦单元所形成的图像转换为电信号。

根据本发明的另一方面，一种图像显示装置包括：光源单元，提供用于形成图像的光；和显示面板，根据图像信息调节从光源单元发射的光的透射率，并包括阵列形式的多个孔径调节器件。

显示面板可以包括：第一器件，其为所述孔径调节器件，其中的光透射流体表现第一颜色；第二器件，其为所述孔径调节器件，其中的光透射流体表现第二颜色；和第三器件，其为所述孔径调节器件，其中的光透射流体表现第三颜色。

图像显示装置还可以包括滤色器，该滤色器包括对应于显示面板的上部上的多个孔径调节器件的颜色区。

根据本发明的另一方面，一种孔径调节方法包括：在腔室中设置第一流体和第二流体，第一流体和第二流体不彼此混合，第一流体和第二流体中的一个透射光而另一个阻挡光或吸收光，腔室包括电极单元，在电极单元中一个或多个电极布置为阵列；以及选择性地施加电压到一个或多个电极中的一些以移动第一流体与第二流体之间的界面并调节光通过其透射的孔径。

腔室的区域可以包括：通道区，相应于孔径的根据界面的移动而调节的范围；和储存区，存储根据界面的移动而从通道区移动的流体。

腔室的区域可以包括：第一通道；和第二通道，在第一通道的上部上连接到第一通道，其中孔径的范围通过在第一通道和第二通道的每个中的第一流体与第二流体之间的界面的移动来限定。

用于将第一通道和第二通道彼此连接的路径可以形成在腔室的中心部分和腔室的边缘部中的至少一个上。

附图说明

通过以下结合附图对实施例的描述，这些和/或其他的方面将变得明显且更容易理解，在附图中：

图1是根据本发明实施例的孔径调节器件的分解透视图；

图2是图1所示的孔径调节器件的示意性截面图；

图3A和图3B是示出通过图1所示的孔径调节器件调节孔径的操作的截面图，其中形成不同尺寸的孔径；

图4A至图4E是示出图1的孔径调节器件中可以采用的电极单元中的电极的示范性布置的视图；

图5是根据本发明另一实施例的孔径调节器件的示意性截面图；

图6是根据本发明另一实施例的孔径调节器件的示意性截面图；

图7是根据本发明另一实施例的孔径调节器件的示意性截面图；

图8A和图8B是根据本发明另一实施例的孔径调节器件的示意性截面图，其中形成不同尺寸的孔径；

图9是示出图8A和图8B的孔径调节器件中的电极的示范性布置的视图；

图10A和图10B是根据本发明另一实施例的孔径调节器件的示意性截面图，其中形成不同尺寸的孔径；

图11A和图11B是根据本发明另一实施例的孔径调节器件的示意性截面图，其中形成不同尺寸的孔径；

图12A和图12B是根据本发明另一实施例的孔径调节器件的示意性截面图，其中形成不同尺寸的孔径；

图13A和图13B是根据本发明另一实施例的孔径调节器件的示意性截面图，其中形成不同尺寸的孔径；

图14A和图14B是根据本发明另一实施例的孔径调节器件的示意性截面图，其中形成不同尺寸的孔径；

图15A和图15B是根据本发明另一实施例的孔径调节器件的示意性截面图，其中形成不同尺寸的孔径；

图16A和图16B是根据本发明另一实施例的孔径调节器件的示意性截面图，其中形成不同尺寸的孔径；

图17是根据本发明实施例的成像装置的示意图；

图18是根据本发明实施例的图像显示装置的示意性截面图；以及

图19是根据本发明另一实施例的图像显示装置的示意性截面图。

具体实施方式

现在将详细参照实施例，其示例在附图中示出，其中相似的附图标记始终指代相似的元件。在这点上，这些实施例可以具有不同的形式而不应理解为限于这里所给出的描述。因此，以下通过参照附图仅描述这些实施例以解释本说明书的多个方面。

根据本发明的实施例的孔径调节方法，第一流体和第二流体设置在包括电极部分的腔室中，第一流体和第二流体中的一个由光透射材料形成而另一个由光阻挡材料或光吸收材料形成，第一流体与第二流体不彼此混合，在该电极部分中一个或多个电极形成阵列；电压选择性地施加到一个或多个电极中的一些以移动第一流体与第二流体之间的界面从而调节光通过其透射的孔径。

执行上述孔径调节方法的孔径调节器件根据为流体提供流动空间的腔室的结构和用于在腔室中形成电场的电极的布置结构可以实现为各种类型。现在将在下面描述本发明的实施例。

图1是根据本发明实施例的孔径调节器件100的分解透视图，图2是示意地示出图1所示的孔径调节器件100的截面图。为了描述的方便，在图1中省略了孔径调节器件100中的一些部件。

参照图1和图2，孔径调节器件100包括第一通道C1以及在第一通道C1的上部连接到第一通道C1的第二通道C2。此外，可在第一通道C1和第二通道C2内流动的第一流体F1和第二流体F2分别设置在第一通道C1和第二通道C2中。第一流体F1和第二流体F2不彼此混合，第一流体F1和第二流体F2中的一个透射光而另一个阻挡光或吸收光。此外，设置有电压施加到其上的电极单元用于形成控制第一流体F1和第二流体F2之间的界面的表面张力的电场，因此，孔径A的尺寸根据第一流体F1和第二流体F2的流动而改变，入射光的透射率被调节。

下面将更详细地描述孔径调节器件100的结构和操作。

第一通道C1和第二通道C2形成流体腔，用于将第一通道C1和第二通道C2彼此连接的路径形成在腔室的边缘部分和中心部分上。第二通道C2的高度hc2可以等于或高于第一通道C1的高度hc1。当第二通道C2的高度hc2大于第一通道C1的高度hc1时，相对于通道宽度的孔径比可以提高，当第二通道C2的高度hc2等于第一通道C1的高度hc1时，孔径调节器件100的驱动速度可以相对地提高。

更具体地，第一通道C1由第一基板110、第二基板150和第一间隔物130形成，第二基板150与第一基板110分开并包括在其中心部分中的第一通孔TH1和在其周边部分中的第二通孔TH2，第一间隔物130形成在第一基板110与第二基板150之间以形成内部空间。此外，第二通道C2由第二基板150、第三基板190和第二间隔物170形成，第三基板190与第二基板150分开，第二间隔物170设置在第二基板150与第三基板190之间以形成内部空间。第一通孔TH1的截面积小于第二通孔TH2的截面积；然而，本发明的实施例不限于此。

第一基板110、第二基板150和第三基板190可以由光透射材料形成。

第一流体F1阻挡或吸收光并设置在腔室的边缘部分上。第一流体F1可以是液体金属或极性液体。例如，第一流体F1可以是诸如Hg的液体金属，或者是其中染料根据光吸收波带而溶解的溶液。染料可以为例如吸收可见光波段的碳黑、Epoline公司的EpolightTM2717(其是具有约968nm的最大光吸收波长的近红外线吸收染料)和QCR Solution公司的NIR1054B(其是具有约1054nm的最大光吸收波长的近红外线吸收染料)。

第二流体F2是不与第一流体F1混合的光透射流体，并设置在腔室的中心部分上。例如，第二流体F2可以是气体或非极性液体。

第一流体F1和第二流体F2在第一通道C1与第二通道C2中形成流体界面，孔径A的尺寸通过该流体界面的移动来调节，这将在后面描述。

电极单元包括：第一电极单元120，具有形成在第一基板110上的一个或多个电极；和第二电极单元180，具有形成在第三基板190上的一个或多个电极。第一电极单元120和第二电极单元180用绝缘材料涂覆，例如第一电介质层127覆盖第一电极单元120，第二电介质层187覆盖第二电极单元180。

第一电极单元120可以包括用于孔径A的数字控制的一个或多个电极。例如，如图1所示，第一电极单元120可以包括形成为具有不同半径的同心环的多个电极121、122、123和124。第二电极单元180也可以包括一个或多个电极。例如，第二电极单元180可以包括如图1所示的环形电极。然而，包括在第一电极单元120和第二电极单元180中的电极的形状或数量不限于上述示例。

接地电极单元140可以设置在腔室内的一个或多个部分上从而保持与极性流体例如第一流体F1的接触状态，如图2所示，接地电极单元140可以设置在第一基板110上。

包括在第一电极单元120和第二电极单元180中的电极可以由透明导电材料形成，例如诸如铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)的金属氧化物、其中分散有诸如Au或Ag的金属纳米颗粒的薄膜、诸如碳纳米管(CNT)或石墨烯的碳纳米结构、或者诸如聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)(poly(3，4-ethylenedioxythiophene)，PEDOT)、聚吡咯(polypyrrole，PPy)或聚3-己基噻吩(poly(3-hexylthiophene)，P3HT)的导电聚合物。

接地电极单元140基于其位置不需要透射光，可以由诸如Au、Ag、Al、Cr或Ti的金属薄膜形成。

在孔径调节器件100中，由于根据利用第一通道C1与第二通道C2的高度之间的差异以及第一通孔TH1与第二通孔TH2的直径之间的差异的电润湿(electrowetting)现象，第一流体F1与第二流体F2之间的界面朝孔径调节器件100的中心部分或与中心部分相反的方向移动，所以孔径A的尺寸被改变。

图3A和图3B是示出调节图1的孔径调节器件100的透光率的操作的截面图，也就是图3A和图3B示出形成在孔径调节器件100中的不同孔径直径AD1和AD2。

电润湿现象是涂覆有绝缘材料的电极上的电解质微滴的接触角(contactangle)在电压施加到该微滴时被改变的现象。也就是，在流体、微滴和绝缘材料彼此接触的三相接触线(TCL)上，其间的接触角根据界面张力而改变。当利用电润湿现象时，可以利用低的电压有效地控制流体的移动，流体可以被可逆地输送和控制。

当适当的电压施加到第一电极单元120中的一个电极时，电机械力施加到被激活的(activated)驱动电极例如电极122上的TCL(也就是，第一流体F1、第二流体F2和第一电介质层127彼此接触处的切线)。然后，第一流体F1通过第一通道C1朝中心部分移动，孔径A减小。此外，形成如图3A所示的孔径直径AD1。

当适当的电压施加到第二电极单元180时，第二流体F2通过第二通道C2朝中心部分移动。然后，第一通道C1中的TCL被朝边缘推动，孔径A增大。因此，形成如图3B所示的孔径直径AD2。

这里，当第一电极单元120包括多个同心环形电极121、122、123和124时，孔径尺寸可以通过改变被激活的电极而以数字形式控制。

在以上描述中，阻挡或吸收光的第一流体F1具有极性性质而透射光的第二流体F2可以具有非极性性质，然而，阻挡或吸收光的第一流体F1可以具有非极性性质而透射光的第二流体F2可以具有极性性质。在此情形下，孔径A以与以上描述相反的方式打开/关闭。也就是，当电压施加到第一电极单元120时，孔径A增大，当电压施加到第二电极单元180时，孔径A减小。

图4A至图4E是示出图1的孔径调节器件100中可以采用的第一电极单元120中的电极的示范性布置的视图。

图4A和图4B分别示出第一电极单元120包括圆形环和方形环的电极121、122、123、124。图4C示出第一电极单元120包括具有方形和圆形的内周和外周的环形电极121、122、123和124。环形电极121、122、123和124是同心的；然而环形电极121、122、123和124可以具有位于不同点处的中心。例如，电极121、122、123和124如图4D所示设置。图4E所示的第一电极单元120’包括布置为二维阵列的多个微小电极129。由于电极的该布置，孔径A的尺寸和形状可以通过选择微小电极129中的一些施加电压而被不同地调节。

图5是根据本发明另一实施例的孔径调节器件101的示意性截面图。

根据本实施例，孔径调节器件101与参照图1至图3B描述的孔径调节器件100的不同之处在于，孔径调节器件101可以用作快门，其孔径可以被完全关闭。不透明图案单元230进一步形成在第三基板190的中心部分上，该不透明图案单元230可以阻挡透射穿过第一通道C1和第二通道C2的光。不透明图案单元230可以形成为具有相应于由第一流体F1和第二流体F2的移动限定的孔径的最小尺寸的尺寸。也就是，当位于第一电极单元120的中心部分处的电极121被激活且第一通道C1的TCL朝中心部分移动以形成最小尺寸孔径时，透射穿过该最小尺寸孔径的光被不透明图案单元230阻挡。

图6是根据本发明另一实施例的孔径调节器件102的示意性截面图。

本实施例的孔径调节器件102与参照图1至图3B描述的孔径调节器件100的不同之处在于，每个均包括一个或多个电极的第三电极单元320和第四电极单元380设置在第二基板150的两个表面上。第三电极单元320与第一电极单元120一起增加在第一通道C1中产生的驱动力，第四电极单元380与第二电极单元180一起增加在第二通道C2中产生的驱动力。第三电极单元320和第四电极单元380分别包括一个或多个同心环型的电极。例如，第三电极单元320可以包括如图6所示的具有不同半径的同心环型的电极321、322、323和324。然而，电极的数量和形状不限于此。此外，第三电极单元320和第四电极单元380设置在第二基板150的两个表面上；然而，第三电极单元320或第四电极单元380可以仅形成在第二基板150的一个表面上。

图7是根据本发明另一实施例的孔径调节器件103的示意性截面图。本实施例的孔径调节器件103与图6所示的孔径调节器件102的不同之处在于，不透明图案单元430被进一步形成从而通过完全关闭孔径而用作快门。

图8A和图8B是根据本发明另一实施例的孔径调节器件200的截面图，形成了不同尺寸的孔径。图9是图8A和图8B的孔径调节器件200中可以采用的电极的布置的示范性示图。

根据本实施例，给第一流体F1和第二流体F2提供流动空间的腔室被划分为通道区和储存区。通道区相应于孔径根据第一流体F1与第二流体F2之间的界面的移动而调节的范围，储存区存储根据界面的移动而从通道区移动的流体。

更具体地，孔径调节器件200包括：第一基板210；第二基板250，面对第一基板210并沿预定方向与第一基板210分离；和阻挡壁230，设置在第一基板210上以在不同于上述预定方向的方向上与第二基板250分离。阻挡壁230可以至少围绕第一基板210的边界的一侧。第一基板210与第二基板250之间的空间是对应于通过界面的移动调节的孔径的范围的通道区，第二基板250与阻挡壁230之间的空间是存储从通道区移动的流体的储存区。

第一电极单元220包括一个或多个电极221、222、223、224、225和226的阵列，电介质层227可以覆盖第一电极单元220。电极221、222、223、224、225和226如图9所示布置；然而，电极的数量和形状不限于此。

在示出电压施加到电极223的情况的图8A和示出电压施加到电极225的情况的图8B中，第一流体F1与第二流体F2之间的界面的位置不同。阻挡或吸收光并具有极性性质的第一流体F1根据选择施加有电压的电极而从储存区流动到通道区，或者从通道区流动到储存区，因而孔径改变。具有上述结构的孔径调节器件200可以在填充有第二流体F2的另一储存部(未示出)中操作。

在附图中，第一电极单元220形成在通道区的下部上；然而，本发明的实施例不限于此，也就是一个或多个电极可以进一步设置在通道区的上部上，也就是第二基板250的下表面上。

图10A和图10B是根据本发明另一实施例的孔径调节器件201的示意性截面图，示出不同尺寸的孔径。

本实施例的孔径调节器件201与图8A和图8B所示的孔径调节器件200的不同之处在于，阻挡壁231形成为沿第一基板210的边界围绕第二基板250。像图8A和图8B的孔径调节器件200一样，孔径可以根据选择施加有电压的电极通过第一流体F1与第二流体F2之间的界面的移动来调节，孔径调节器件201可以在填充有第二流体F2的另一储存部(未示出)中操作。此外，一个或多个电极可以设置在第二基板250的下表面上。

图11A和图11B是根据本发明另一实施例的孔径调节器件202的示意性截面图，示出不同尺寸的孔径。

本实施例的孔径调节器件202与图10A和图10B所示的孔径调节器件201的不同之处在于，第二基板252包括在其中心部分上的通孔。透射光的第二流体F2设置在腔室区的中心部分上以沿着形成在第二基板252中的通孔流动，阻挡或吸收光的第一流体F1设置在腔室区的侧部上。

第一电极单元360形成在腔室区的下部上，也就是在第一基板210的上表面上，并包括一个或多个电极e。此外，电介质层d覆盖第一电极单元360。包括在第一电极单元360中的电极e可以如图4A至图4E所示地布置，或者以其他变形的结构布置。此外，一个或多个电极可以设置在通道区的上部上，例如第二基板252的下表面上。根据施加有电压的电极，阻挡或吸收光并具有极性性质的第一流体F1从通道区流动到第二基板252与阻挡壁231之间的储存区，或者从储存区流动到通道区。因此，第一流体F1与第二流体F2之间的界面被移动以调节孔径。

图12A和图12B是根据本发明另一实施例的孔径调节器件203的示意性截面图，示出不同尺寸的孔径。

本实施例的孔径调节器件203与图11A和图11B所示的孔径调节器件202的不同之处在于，设置在腔室区的中心部分上的第二流体F2’是极性流体而阻挡或吸收光的第一流体F1’是非极性流体。也就是，根据施加有电压的电极，透射光并具有极性性质的第二流体F2’从通道区流动到第二基板252的通孔中的储存区，或者从储存区流动到通道区。因此，第一流体F1’与第二流体F2’之间的界面的位置被移动以调节孔径。

图8A至图12B中示出的孔径调节器件200、201、202和203分别包括一个通道区。在下文，根据图13A至图18B所示的实施例，孔径调节器件包括彼此连接的两个通道。在图13A至图18B的实施例中，给流体提供流动空间的腔室包括第一通道和在第一通道的上部上并连接到第一通道的第二通道，孔径通过分别位于第一通道和第二通道每个中的第一流体与第二流体之间的界面位置的变化来调节。

图13A和图13B是根据本发明另一实施例的孔径调节器件400的示意性截面图，示出不同尺寸的孔径。

在孔径调节器件400中，给流体提供流动空间的腔室包括：第一基板410，第一电极单元420设置在其上；第二基板450，面对第一基板410以在预定方向上与第一基板410分开；第三基板490，面对第二基板450以在该预定方向上与第二基板450分开；以及阻挡壁430，至少围绕形成在第一基板410和第三基板490之间的空间的一侧并与第二基板450分开。

第一基板410与第二基板450之间的空间是第一通道，第二基板450与第三基板490之间的空间是第二通道。第二通道的高度可以等于或高于第一通道的高度。

根据第一电极单元420中包括的电极e之中施加有电压的电极，第一流体F1与第二流体F2之间的界面被移动从而调节孔径。

图14A和图14B是根据本发明另一实施例的孔径调节器件401的截面图，示出不同尺寸的孔径。

本实施例的孔径调节器件401与图13A和图13B的孔径调节器件400的不同之处在于，阻挡壁431沿第一基板410和第三基板490的边界围绕第二基板450的侧部。

图15A和图15B是根据本发明另一实施例的孔径调节器件402的示意性截面图，示出不同尺寸的孔径。

本实施例的孔径调节器件402与图14A和图14B的孔径调节器件401的不同之处在于，形成包括位于其中心部分的通孔的第二基板452。透射光的第二流体F2设置在腔室区的中心部分上从而沿形成在第二基板452中的通孔流动，阻挡或吸收光的第一流体F1设置在腔室区的侧部上。

第一电极单元460形成在第一通道的下部上，也就是在第一基板410的上表面上，并包括一个或多个电极e。此外，电介质层d覆盖第一电极单元460。第一电极单元460中的电极e可以如图4A至图4E所示地布置，或者以其他各种变型的布置方式来布置。此外，一个或多个电极可以设置在第一通道的上部上，例如在第二基板452的下表面上，一个或多个电极可以进一步设置在第二通道的下部上，例如在第二基板452的上表面上。

根据施加有电压的电极，阻挡或吸收光并具有极性性质的第一流体F1通过沿着腔室区域的两个边缘的路径从第一通道流动到第二通道，或者从第二通道流动到第一通道。因此，第一流体F1与第二流体F2之间的界面的位置被移动，从而调节孔径。

图16A和图16B是根据本发明另一实施例的孔径调节器件403的示意性截面图，示出不同尺寸的孔径。

本实施例的孔径调节器件403与图15A和图15B的孔径调节器件402的不同之处在于，透射光且设置在腔室区的中心部分上的第二流体F2’是极性流体，阻挡或吸收光的第一流体F1’是非极性流体。也就是，根据施加有电压的电极，透射光并具有极性性质的第二流体F2’通过通孔从第一通道流动到第二通道，或者从第二通道流动到第一通道。因此，第一流体F1’与第二流体F2’之间的界面位置被移动，从而调节孔径。

在图8A至图16B所示的孔径调节器件200、201、202、203、400、401、402和403中，电极单元设置在通道的下部上；然而，可以进一步设置额外的电极单元。例如，电极单元可以设置在通道的上部上，在两通道结构中，电极单元可以设置在第一通道的上部上和/或第二通道的上部上和/或第二通道的下部上。此外，可以进一步形成接地电极单元。例如，可以设置接地电极单元以在腔室中的一个或多个部分处保持与极性流体的接触状态。

上述孔径调节器件100、101、102、103、200、201、202、203、400、401、402和403具有不需要外部驱动泵或机械器件的简单结构，因此可以容易地制造。此外，在包括彼此连接的两个通道的结构中，由于在两个通道中发生电润湿现象，所以孔径调节速度快而功耗低。

根据本发明实施例的孔径调节器件100、101、102、103、200、201、202、203、400、401、402和403可以应用为医学成像器件或诸如照相机的成像装置中的可变孔径或光学快门，并且可以应用为显示器件。

图17是根据本发明实施例的成像装置500的示意图。

成像装置500包括：可变孔径VA，具有尺寸可变的孔径A(来自物体OBJ的光入射到孔径A)；聚焦单元520，由通过可变孔径VA入射的光形成物体OBJ的图像；以及成像器件550，将聚焦单元520形成的图像转换为电信号。

可变孔径VA可以是上述孔径调节器件100、101、102、103、200、201、202、203、400、401、402和403之一，聚焦单元520可以包括一个或多个透镜。成像器件550可以是电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)。

由于可变孔径VA是微电流体型，所以可变孔径VA可以以高的速度精细地驱动，因此包括可变孔径VA的成像装置500可以用作诸如光学相干断层成像(OCT)装置的医学图像装置或显微镜。

图18是根据本发明实施例的图像显示装置600的示意性截面图。

图像显示装置600包括：光源单元520，提供用于形成图像的光；和显示面板640，根据图像信息调节从光源单元620发射的光的透射率。

显示面板640可以包括其中多个孔径调节器件100、101、102、103、200、201、202、203、400、401、402或403布置以形成阵列的结构。例如，显示面板640可以包括第一器件641、第二器件642和第三器件643。第一器件641是上述孔径调节器件之一并包括表现第一颜色的光透射流体FR。第二器件642是上述孔径调节器件之一并包括表现第二颜色的光透射流体FG。此外，第三器件643是上述孔径调节器件之一并包括表现第三颜色的光透射流体FB。第一、第二和第三颜色可以分别为红色、绿色和蓝色。由于电极单元的驱动根据图像信息来控制，所以第一、第二和第三器件641、642和643每个可以透射或阻挡从光源单元620发射的光，并可以在透射模式中通过调节孔径而表现灰度级。

图19是根据本发明另一实施例的图像显示装置700的示意性截面图。

图像显示装置700包括：光源单元720，提供用于形成图像的光；以及显示面板740，根据图像信息调节从光源单元720发射的光的透射率。显示面板740可以包括其中布置多个孔径调节器件745的阵列。孔径调节器件745可以是上述孔径调节器件100、101、102、103、200、201、202、203、400、401、402和403之一，或者为其变型示例。本实施例的图像显示装置700与图18的图像显示装置600的不同之处在于，额外地形成用于表现颜色的滤色器750。也就是，滤色器750设置在显示面板740的上部上，滤色器750包括分别对应于多个孔径调节器件745的颜色区R、G和B。

由于电极单元的驱动根据图像信息来控制，所以每个孔径调节器件745可以透射或阻挡从光源单元720发射的光，并且通过调节透射模式中的孔径来表现灰度级从而调节入射到滤色器750的颜色区R、G和B中的光的强度。

应当理解，这里描述的实施例应当仅以描述性的含义来理解而不是为了限制的目的。对每个实施例中的特征或方面的描述应当通常被认为可用于其他实施例中的其他类似的特征或方面。

本申请要求于2011年7月15日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2011-0070664的权益，其公开内容通过引用整体结合在此。

Claims

1.一种孔径调节器件，包括：

腔室，形成流体在其中移动的空间；

第一流体和第二流体，所述第一流体和所述第二流体不彼此混合并且所述第一流体和所述第二流体中的一个是光透射流体而另一个是光阻挡或光吸收流体，所述第一流体和所述第二流体设置在所述腔室中；和

第一电极单元，设置在所述腔室的内侧表面上并包括一个或多个电极，电压施加到所述电极上以在所述腔室中形成电场；

其中光通过其透射的孔径通过由所述电场引起的所述第一流体与所述第二流体之间的界面位置的改变来调节。

2.根据权利要求1所述的孔径调节器件，其中所述第一流体和所述第二流体中的一个是液体金属或极性液体，另一个是气体或非极性液体。

3.根据权利要求1所述的孔径调节器件，其中所述腔室的区域包括：

通道区，相应于所述孔径根据所述界面位置的改变而调节的范围；和

储存区，存储根据所述界面位置的改变而从所述通道区移动的流体。

4.根据权利要求3所述的孔径调节器件，其中所述腔室包括：

第一基板，所述第一电极单元设置在该第一基板上；

第二基板，面对所述第一基板并沿第一方向与所述第一基板分开；和

阻挡壁，设置在所述第一基板上并沿不同于所述第一方向的第二方向与所述第二基板分开。

5.根据权利要求4所述的孔径调节器件，其中所述阻挡壁沿所述第一基板的边界围绕所述第二基板的侧部。

6.根据权利要求4所述的孔径调节器件，还包括第二电极单元，所述第二电极单元包括位于所述第二基板上的一个或多个电极以面对所述第一电极单元。

7.根据权利要求4所述的孔径调节器件，其中所述第二基板具有在中心部分的通孔。

8.根据权利要求7所述的孔径调节器件，其中在所述第一流体和所述第二流体之中，所述光透射流体设置在所述通道区的中心部分上以沿所述通孔流动，所述光阻挡或光吸收流体设置在所述通道区的侧部上。

9.根据权利要求7所述的孔径调节器件，其中所述第一电极单元包括多个环形电极。

10.根据权利要求1所述的孔径调节器件，其中所述腔室的区域包括：

第一通道；和

第二通道，在所述第一通道的上部上连接到所述第一通道；

其中所述孔径的范围通过所述第一通道与所述第二通道的每个中的所述第一流体与所述第二流体之间的界面位置的改变来限定，

其中所述第一通道和所述第二通道形成通道区。

11.根据权利要求10所述的孔径调节器件，其中所述第二通道的高度等于或大于所述第一通道的高度。

12.根据权利要求10所述的孔径调节器件，其中所述腔室包括：

第一基板，所述第一电极设置在该第一基板上；

第二基板，面对所述第一基板并沿预定方向与所述第一基板分开；

第三基板，面对所述第二基板并沿所述预定方向与所述第二基板分开；和

阻挡壁，至少围绕形成在所述第一基板与所述第三基板之间的空间的一侧并与所述第二基板分开。

13.根据权利要求12所述的孔径调节器件，其中所述阻挡壁沿所述第一基板的边界和所述第三基板的边界围绕所述第二基板。

14.根据权利要求13所述的孔径调节器件，其中通孔形成在所述第二基板的中心部分中。

15.根据权利要求14所述的孔径调节器件，其中在所述第一流体和所述第二流体当中，所述光透射流体设置在所述通道区的中心部分上以沿所述通孔流动，所述光阻挡或光吸收流体设置在所述通道区的侧部上。

16.根据权利要求10所述的孔径调节器件，其中所述第一通道包括：

第一基板，所述第一电极单元形成在该第一基板上；

第二基板，与所述第一基板分开并包括在中心部分中的第一通孔和在外围部分中的第二通孔；和

第一间隔物，设置在所述第一基板与所述第二基板之间用于形成内部空间。

17.根据权利要求16所述的孔径调节器件，其中所述第二通道由所述第二基板、与所述第二基板分开的第三基板和设置在所述第二基板与所述第三基板之间用于形成内部空间的第二间隔物形成。

18.根据权利要求17所述的孔径调节器件，其中所述第一电极单元包括一个或多个环形电极。

19.根据权利要求17所述的孔径调节器件，其中第一电介质层覆盖所述第一电极单元。

20.根据权利要求17所述的孔径调节器件，还包括第二电极单元，该第二电极单元包括在所述第三基板上的一个或多个电极。

21.根据权利要求20所述的孔径调节器件，其中第二电介质层覆盖所述第二电极单元。

22.根据权利要求20所述的孔径调节器件，其中所述第二电极单元包括一个或多个环形电极。

23.根据权利要求17所述的孔径调节器件，其中不透明图案单元进一步形成在所述第三基板的中心部分上，所述不透明图案单元阻挡透射穿过所述第一通道和所述第二通道的光。

24.根据权利要求23所述的孔径调节器件，其中所述不透明图案单元的尺寸对应于由所述第一流体和所述第二流体的移动所限定的所述孔径的最小尺寸。

25.根据权利要求17所述的孔径调节器件，其中接触所述第一流体和所述第二流体当中的极性流体的接地电极单元进一步形成在由所述第一通道和所述第二通道限定的空间中。

26.根据权利要求25所述的孔径调节器件，其中所述接地单元设置在所述第一基板上。

27.根据权利要求17所述的孔径调节器件，还包括第三电极单元，该第三电极单元包括位于所述第二基板的表面上的一个或多个电极。

28.根据权利要求17所述的孔径调节器件，还包括第三电极单元和第四电极单元，所述第三电极单元和所述第四电极单元每个包括一个或多个电极并分别设置在所述第二基板的两个相反的表面上。

29.根据权利要求28所述的孔径调节器件，其中第三电介质层覆盖所述第三电极单元，第四电介质层覆盖所述第四电极单元。

30.一种成像装置，包括：

根据权利要求1所述的孔径调节器件；

聚焦单元，用于从通过所述孔径调节器件入射的光来聚焦物体的图像；和

成像器件，将由所述聚焦单元形成的所述图像转换为电信号。

31.一种图像显示装置，包括：

光源单元，提供用于形成图像的光；和

显示面板，根据图像信息调节从所述光源单元发射的光的透射率，并包括阵列形式的根据权利要求1所述的多个孔径调节器件。

32.根据权利要求31所述的图像显示装置，其中所述显示面板包括：

第一器件，其为根据权利要求1所述的孔径调节器件，其中的所述光透射流体表现第一颜色；

第二器件，其为根据权利要求1所述的孔径调节器件，其中的所述光透射流体表现第二颜色；和

第三器件，其为根据权利要求1所述的孔径调节器件，其中的所述光透射流体表现第三颜色。

33.根据权利要求31所述的图像显示装置，还包括滤色器，该滤色器包括对应于所述显示面板的上部上的多个孔径调节器件的颜色区。

34.一种孔径调节方法，包括：

在腔室中设置第一流体和第二流体，所述第一流体和第二流体不彼此混合，所述第一流体和第二流体中的一个透射光而另一个阻挡光或吸收光，所述腔室包括电极单元，在所述电极单元中一个或多个电极布置为阵列；和

选择性地施加电压到所述一个或多个电极以移动所述第一流体与所述第二流体之间的界面并调节光通过其透射的孔径。

35.根据权利要求34所述的孔径调节方法，其中所述腔室的区域包括：

通道区，相应于所述孔径的根据所述界面的移动而调节的范围；和

储存区，存储根据所述界面的移动而从所述通道区移动的流体。

36.根据权利要求35所述的孔径调节方法，其中所述电极单元包括设置在所述通道区的下部上并包括一个或多个电极的第一电极单元。

37.根据权利要求36所述的孔径调节方法，其中所述电极单元包括设置在所述通道区的上部上并包括一个或多个电极的第二电极单元。

38.根据权利要求34所述的孔径调节方法，其中所述腔室的区域包括：

第一通道；和

第二通道，在所述第一通道的上部上连接到所述第一通道，

其中所述孔径的范围通过在所述第一通道和所述第二通道的每个中的所述第一流体与所述第二流体之间的界面的移动来限定。

39.根据权利要求38所述的孔径调节方法，其中所述第二通道的高度等于或高于所述第一通道的高度。

40.根据权利要求38所述的孔径调节方法，其中用于将所述第一通道和所述第二通道彼此连接的路径形成在所述腔室的中心部分和所述腔室的边缘部中的至少一个上。

41.根据权利要求38所述的孔径调节方法，其中所述电极单元包括：

第一电极单元，设置在所述第一通道的下部上并包括一个或多个电极；和

第二电极单元，设置在所述第二通道的上部上并包括一个或多个电极。

42.根据权利要求41所述的孔径调节方法，其中所述电极单元还包括设置在所述第一通道的上部上并包括一个或多个电极的第三电极单元。

43.根据权利要求41所述的孔径调节方法，其中所述电极单元还包括设置在所述第二通道的下部上并包括一个或多个电极的第四电极单元。

44.根据权利要求34所述的孔径调节方法，其中所述第一流体和所述第二流体中的一个是液体金属或极性液体，另一个是气体或非极性液体。