KR101224698B1 - 전기습윤 장치 및 전기습윤 장치의 응답속도 개선 방법 - Google Patents

전기습윤 장치 및 전기습윤 장치의 응답속도 개선 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 전기습윤 장치 및 전기습윤 장치의 응답속도 개선방법이 제공된다.전극; 상기 전극 상에 코팅되는 유전체를 포함하는 절연막; 상기 절연막 상에 위치하는 액적; 및 상기 전극에 인가되는 전압을 제어하는 전원 제어부를 포함하되, 상기 전원 제어부는 상기 액적의 특정 접촉각에 해당하는 제 2 전압보다 높은 제 1 전압을 인가하여 상기 특정 접촉각을 실현하고, 상기 특정 접촉각이 실현된 경우 상기 제 2 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 전기습윤 장치에 액적의 접촉각에 따라 서로 다른 전압을 인가함으로써 전기습윤 장치의 응답속도를 개선할 수 있다

Description

전기습윤 장치 및 전기습윤 장치의 응답속도 개선 방법{ELECTROWETTING DEVICE AND ENHANCEMENT METHOD OF RESPONSE TIMES IN ELECTROWETTING DEVICE}
본 발명의 실시예들은 빠른 응답 속도를 가지는 전기습윤 장치 및 전기습윤 장치의 응답속도 개선 방법에 관한 것이다.
전극 위에 전해질 액적을 놓고 전극-용액 계면에 전기에너지를 공급하면 계면장력(interfacial tension)의 변화에 의해 액적의 접촉각(contact angle)이 변하는데 이를 전기습윤이라고 한다.
전기습윤 원리를 이용한 분야로는 액체 렌즈(Liquid lens), 디스플레이 장치, 메모리, 스위치, 광학장치. 액체 자석, MEMS(Micro electro mechanical systems) 분야 등이 있다.
여기서, 액체 렌즈는 유체를 이용하여 만든 렌즈로써 렌즈의 곡면이 되는 유체와 오일 사이의 계면을 전기습윤 현상을 이용해 변화시켜 줌으로써 렌즈의 초점을 변화시킬 수 있으며 이에 따라 기존 렌즈의 구동방식과 비교하여 소형화, 빠른 응답속도 및 낮은 소비전력 등의 장점이 있다.
또한, 전기습윤 현상을 이용한 디스플레이장치는 바닥부터 순서대로 바닥 전극, 절연층, 소수성 코팅막 및 픽셀 벽을 두고 소수성 코팅막 위에 색깔을 띠는 오일을 넣고 그 위에 물을 넣는다. 그리고 오일의 면적을 조절하여 한 픽셀을 표현한다. 즉, 오일에 전압을 인가하여 각 픽셀에 퍼져있는 오일을 한곳에 모이게 함으로써 빛을 투과 시키고, 인가 전압을 차단하여 오일이 다시 픽셀을 막아 빛 투과를 차단 시키도록 한다.
이와 같이 전기습윤 현상을 이용한 다양한 제품에서는 전기습윤 장치의 빠른 응답속도가 요구된다. 예를 들어, 전기습윤 디스플레이 장치에서 실시간 동영상을 구현하기 위해서는 전기습윤 장치의 빠른 응답속도가 필수적이다.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 다중 전압 인가 방식을 이용한 전기습윤 장치 및 전기습윤 장치의 응답속도 개선방법을 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 전극; 상기 전극 상에 코팅되는 유전체를 포함하는 절연막; 상기 절연막 상에 위치하는 액적; 상기 전극에 인가되는 전압을 제어하는 전원 제어부; 및 상기 액적의 접촉각이 더 이상 변화하지 않을 때까지 상기 전극에 인가되는 전압을 증가시키며, 상기 액적의 접촉각이 더 이상 변화하지 않는 시점에 인가되는 전압을 제1 전압으로 추출하는 임계 전압 추출부를 포함하되, 상기 전원 제어부는 상기 액적의 특정 접촉각에 해당하는 제 2 전압보다 높은 상기 제 1 전압을 인가하여 상기 특정 접촉각을 실현하고, 상기 특정 접촉각이 실현된 경우 상기 제 2 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 전기습윤 장치가 제공된다.
여기서, 상기 제1 전압은 상기 절연막 또는 상기 액적이 파괴되지 않는 범위내의 최대 전압을 의미한다.
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본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따르면, 절연막으로 코팅된 전극에 전압을 인가하면 상기 액적의 접촉각이 변화되는 전기습윤 원리를 이용한 전기습윤 장치에서의 응답속도 개선방법에 있어서, 상기 액적의 접촉각이 더 이상 변화하지 않을 때까지 상기 전극에 인가되는 전압을 증가시키며, 상기 액적의 접촉각이 더 이상 변화하지 않는 시점에 인가되는 전압을 제1 전압으로 결정하는 단계; 상기 액적의 특정 접촉각이 실현될 때까지 제1 전압을 상기 전극에 인가하는 단계; 및 상기 액적의 특정 접촉각이 실현된 경우 상기 액적의 접촉각을 유지하기 위한 제2 전압을 상기 전극에 인가하는 단계를 포함하되, 상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 높은 전압인 것을 특징으로 하는 전기습윤 장치의 응답속도 개선방법이 제공된다.
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본 발명에 따르면, 전기습윤 장치에 액적의 접촉각에 따라 서로 다른 전압을 인가함으로써 전기습윤 장치의 응답속도를 개선할 수 있다.
도 1은 전기습윤 현상을 설명하기 위해 전기습윤 장치의 일례를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극에 가해지는 전압에 따른 접촉각의 변화의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인가 전압에 따른 접촉각의 변화를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기습윤 장치에 인가되는 전압의 크기에 따른 응답속도를 설명하기 위한 응답속도 측정장치의 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극에 특정 전압이 인가되는 경우 액적이 실린더를 따라 상승되는 현상의 일례를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인가되는 전압에 따른 탈이온수의 상승 속도를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 전압이 인가되는 경우의 전기습윤 장치의 구동 시간을 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 응답속도 개선을 위한 전기습윤 장치의 일례를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기습윤 장치의 응답속도 개선방법의 일례를 도시한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 디스플레이의 일례를 도시한 도면이다.
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 디스플레이를 위한 전기습윤 장치의 일례를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 디스플레이를 위한 전기습윤 장치에 인가되는 전압의 일례를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 응답속도를 개선하기 위한 전기습윤 장치 및 전기습윤 장치의 응답속도 개선방법에 관한 것으로서, 먼저 본 발명에서 사용되는 전기습윤의 원리에 대해 살펴보기로 한다.
전기습윤 현상은 전극 위에 전해질 액적을 놓고, 전극-용액 계면에 전기에너지를 인가하는 경우, 계면장력의 변화에 의해 액적의 접촉각이 변화하는 현상을 의미한다. 인가되는 전기 에너지의 크기에 따라 액적의 접촉각이 달라지며 따라서 사용자는 원하는 액적의 접촉각을 획득하기 위해 전기에너지의 크기를 달리하여 전극에 인가할 수 있다.
여기서, 전극-액적 계면의 전기 이중충은 높은 전압을 견딜 수 없어 액적 구동을 위한 충분한 접촉각 변화를 기대할 수 없기 때문에, 이를 위하여 전극과 액적 사이에 유전체를 포함하는 절연막을 적용하는 EWOD(Electro wetting on dielectric)가 제안되었다. EWOD에서는 전극상에 유전체를 적용함으로써, 액적의 전기분해를 방지할 수 있으며 전극-액적 계면의 전기 이중층이 높은 전압을 견딜 수 있는 장점이 있다.
도 1은 전기습윤 현상을 설명하기 위해 전기습윤 장치의 일례를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 전기습윤 장치(100)는 전극(101), 전극(101) 상에 코팅되는 유전체를 포함하는 절연막(103)을 포함할 수 있으며, 절연막(103)위에 전해질을 포함하는 친수성 액적(105)을 떨어트린 후, 전극(101)에 외부 전압을 가함으로써 액적(105)의 접촉각(
Figure 112011048174561-pat00001
)을 변화시킨다.
이때 전압 인가에 따른 접촉각(
Figure 112011048174561-pat00002
)은 립만-영(Lippmann-Young) 식에 의해 하기의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112011048174561-pat00003
여기서,
Figure 112011048174561-pat00004
는 전압이 비 인가된 경우의 접촉각,
Figure 112011048174561-pat00005
는 전압 V가 인가된 경우의 접촉각,
Figure 112011048174561-pat00006
는 전압이 비 인가된 경우의 절연막의 유전율,
Figure 112011048174561-pat00007
는 전압 V가 인가된 경우의 절연막(103)의 유전율,
Figure 112011048174561-pat00008
는 유체-액적 계면의 계면장력, d는 절연막(103)의 두께를 각각 의미한다.
립만-영(Lippmann-Young) 식에 의하면, 전압이 높고 절연막(103)의 두께가 얇을수록 접촉각의 변화범위가 커짐을 확인할 수 있다. 하지만 수학식 1에서는 접촉각, 전극(101)에 인가되는 전압(V) 및 절연막(103)의 두께(d)간의 관계가 고려되나 원하는 접촉각으로의 변화 시간, 즉 전기습윤 현상의 응답 속도에 대하여는 고려되지 않는다.
현재까지 응답 속도는 중요한 사항이 아니었으나, 전기습윤 현상이 각종 장치들에 적용되기 시작하면서 응답 속도가 중요해졌다.
이하, 전극(101)에 인가되는 전압의 크기와 응답속도와의 관련성을 살핀 후 응답속도 개선을 위한 방법에 대해 살펴보도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극에 가해지는 전압에 따른 접촉각의 변화의 일례를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인가 전압에 따른 접촉각의 변화를 도시한 그래프이다.
도 2(a) 및 도 2(b)를 참조하면, 상기에서 살펴본 바와 같이 전극(101)에 가해지는 전압이 증가할수록 접촉각의 변화하는 폭이 커지며 액적(105)의 접촉각이 감소함을 확인할 수 있다.
이때, 수학식 1에 의하면 전극(101)에 인가되는 전압이 증가할수록 접촉각이 감소해야 하나 도 3을 참조하면 특정 전압 이상에서는 더 이상의 접촉각이 변화되지 않는 임계점이 존재함을 확인할 수 있다.
임계점이 발생하는 원인 중 하나는 임계점 상의 임계 전압 이상의 전압이 전극(101)에 인가되는 경우 절연막(103) 또는 액적(105)이 높은 전압을 견디지 못하고 파괴됨에 의해 발생될 수 있다.
따라서, 안정적인 전기습윤 장치(100)의 구동을 위해서는 임계 전압 이하의 전압을 액적(105)에 인가해주어야 한다.
이하, 전극(101)에 인가되는 전압이 증가하더라도 더 이상의 접촉각이 변화되지 않는 임계점상의 전압을 임계 전압으로 하여 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기습윤 장치에 인가되는 전압의 크기에 따른 응답속도를 설명하기 위한 응답속도 측정장치의 일례를 도시한 도면이다.
응답속도 측정장치(400)는 전압 발전기(401), 증폭기(403), 고속촬영 카메라(405) 및 분석부(407)를 포함할 수 있다.
전압 발전기(401)에서 생성된 전압은 증폭기(403)를 통해 서로 다른 크기를 가지는 전압으로 증폭되며, 이렇게 증폭된 전압은 전극(101)에 인가된다.
전극(101)에 전압이 인가됨에 따라 액적(105)은 실린더를 따라 상승하게 되며 고속 촬영 카메라(405)를 이용하여 상승하는 액적(105)에 대한 영상을 획득할 수 있다.
분석부(407)는 고속 촬영 카메라(405)에 의해 획득된 영상을 분석하여 특정 전압이 전극(101)에 인가되는 경우 액적(105)이 특정 높이까지 도달하는데 걸리는 시간을 획득한다. 즉, 분석부(407)는 응답 속도를 검출할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액적에 특정 전압이 인가되는 경우 액적이 실린더를 따라 상승되는 현상의 일례를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 180V의 전압이 인가되는 경우 특정높이인 1.4 mm까지 액적(105)이 상승하며, 액적(105)이 도달하는데 걸리는 시간은 0.316 sec임을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인가되는 전압에 따른 액적의 상승 속도 및 상승 높이를 도시한 그래프이다.
도 6(a)는 인가되는 전압에 따른 액적의 상승속도를 도시한 그래프이며, 액적(105)의 상승속도와 전극(101)에 인가되는 전압이 비례관계에 있음을 확인할 수 있다. 즉, 전극(101)에 인가되는 전압이 증가될수록 액적(105)의 상승속도 또한 증가한다. 여기서 더 이상 상승속도가 증가하지 않는 임계점인 400V 이상의 전압에서는 상승속도가 더 이상 증가하지 않음을 확인할 수 있다.
도 6(b)는 인가되는 전압에 따른 액적(105)의 상승높이를 도시한 그래프이며, 전극(101)에 인가되는 전압이 증가될수록 액적(105)의 상승높이 또한 증가함을 확인할 수 있다.
도 4내지 도 6에서 살펴본 바와 같이 전극(101)에 인가되는 전압의 크기가 증가할수록 액적(105)의 접촉각 변화속도 또한 증가됨을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 임계 전압과 사용자가 원하는 접촉각을 유지하기 위한 전압을 시차를 두어 전극(101)에 인가함으로써 전기습윤 장치(100)의 응답속도를 증가시킬 수 있다.
보다 상세하게, 사용자가 원하는 액적(105)의 접촉각이 실현될 때까지 임계 전압을 전극(101)에 인가하며, 사용자가 원하는 액적(105)의 접촉각이 생성된 경우 액적의 접촉각을 유지하기 위한 전압을 전극(101)에 인가하여 전기습윤 장치(100)의 응답속도를 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 전압이 인가되는 경우의 전기습윤 장치의 구동 시간을 도시한 그래프이다.
도 7을 참조하면, 전극(101)에 전압 B만을 인가하는 경우 사용자가 원하는 액적(105)의 접촉각
Figure 112011048174561-pat00009
를 얻기 위한 구동시간은
Figure 112011048174561-pat00010
가 걸린다. 하지만 임계 전압 A를 전극(101)에 우선 인가하고, 접촉각이
Figure 112011048174561-pat00011
에 도달하는 순간 상기 접촉각
Figure 112011048174561-pat00012
를 유지하기 위한 전압 B를 전극(101)에 인가하는 경우 구동시간이
Figure 112011048174561-pat00013
으로 단축될 수 있다. 즉, (t2-t1)만큼 응답 속도가 빨라질 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 응답속도 개선을 위한 전기습윤 장치의 일례를 도시한 도면이다.
전기습윤 장치(800)는 전극(801), 전극(801) 상에 코팅되는 유전체를 포함하는 절연막(803), 절연막(803) 상에 코팅되는 소수성막(805), 소수성막(805) 상에 위치하는 액적(807) 및 전원 제어부(809)를 포함할 수 있다.
전극(801)은 인듐 주석 산화물(ITO), AU/CR, Al 및 전도성 폴리머와 같은 금속의 증착과 패터닝 또는 리프트 오프 등의 방법으로 형성될 수 있다.
절연막(803)은 유전체를 포함하며 전극(801)의 일면이 전기적으로 절연되도록 전극(801) 상에 코팅된다. 절연막(803)은 단일층 또는 연속층일 수 있으며 페럴린 C, 테프론 및 금속 산화막으로 구성된 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것이 바람직하다.
소수성막(805)는 소수성을 갖는 소재로 이루어지며, 절연막(803) 상에 코팅되어 절연막(803)의 일면이 소수성의 특징을 가지도록 한다.
액적(807)은 친수성의 성질을 띠며 전극(801) 에 공급되는 전압에 의해 액적(807)의 접촉각이 변화된다.
전원 제어부(809)는 액적(807)의 접촉각에 따라 전극(801)에 서로 다른 전압을 인가하여 액적(807)의 접촉각을 제어한다.
보다 상세하게 전원 제어부(809)는 우선적으로 사용자가 원하는 액적(807)의 접촉각이 생성될 때까지 임계 전압을 전극(801)에 인가하며, 사용자가 원하는 액적(807)의 접촉각이 생성된 경우 액적(807)의 접촉각을 유지하기 위한 전압을 전극(801)에 인가한다.
따라서, 전기습윤 장치(800)의 초기 구동 시 전극(801)에 임계 전압이 인가됨으로써 사용자가 원하는 액적(807)의 접촉각까지 빠른 시간 내에 도달할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 전기습윤 장치(800)는 임계 전압을 구하는 임계 전압 추출부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
임계 전압 추출부는 전극(801)에 액적(807)의 접촉각이 변화하기 위한 최소 전압을 인가하여 액적(807)의 접촉각을 확인한 후 상기 액적(807)의 접촉각이 더 이상 변하지 않는 시점까지 전극(801)에 인가되는 전압을 증가시킨다. 이어서, 임계 전압 추출부는 액적의 접촉각이 더 이상 변화되지 않는 시점에 인가되는 전압을 임계 전압으로 추출한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기습윤 장치(800)는 임계 전압이 전극(801)에 가해지는 경우 시간 경과에 따른 액적(807)의 접촉각 변화에 대한 데이터를 저장하는 저장부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 저장된 데이터는 전극(801)에 임계 전압이 인가될 시 특정 접촉각을 생성하는데 걸리는 시간 정보를 포함한다. 또한 저장부는 특정 접촉각을 유지하기 위한 전압에 대한 데이터를 더 저장할 수 있다.
따라서, 사용자가 원하는 제1 접촉각을 빠른 속도로 생성하기 위해 전원 제어부(809)는 저장부에 저장된 제1 접촉각이 생성되는데 걸리는 시간 정보를 이용하여 특정 시간 동안 전극(801)에 임계 전압을 인가할 수 있으며, 제1 접촉각이 생성되는 경우 저장부에 저장된 제1 접촉각을 유지하기 위한 전압을 전극(801)에 인가할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기습윤 장치의 응답속도 개선방법의 일례를 도시한 순서도이다.
단계(S900)에서는 사용자가 원하는 액적(807)의 접촉각이 실현될 때까지 임계 전압을 전극(801)에 인가한다.
이어서, 사용자가 원하는 액적(807)의 접촉각이 실현되는 경우 단계(S910)에서는 사용자가 원하는 액적(807)의 접촉각을 유지하기 위한 전압을 전극(801)에 인가한다.
전기습윤 장치(800)에서 전극(801)에 인가되는 전압이 클수록 접촉각의 변화속도는 증가하므로, 전기습윤 장치(800)의 초기 구동 시 임계 전압을 전극(801)에 인가함으로써 전기습윤 장치(800)의 응답속도를 개선할 수 있다,
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기습윤 장치는 홀로그램 디스플레이(Hologram display) 에 적용될 수 있다.
홀로그램은 영상이 3차원이고 실물과 똑같이 입체적으로 보이는 사진을 의미하며 홀로그래피의 원리를 이용하여 만들어진다. 홀로그래프의 원리는 레이저에서 나온 광선을 2개로 나눠 하나의 빛은 직접 스크린을 비추게 하고, 다른 하나의 빛은 우리가 보려고 하는 물체(object)에 비추는 것이다.
이때 직접 스크린을 비추는 빛을 기준광(reference beam)이라 하고, 물체를 비추는 빛을 물체광(object beam)이라고 한다. 물체광은 물체의 각 표면에서 반사돼 나오는 빛이므로 물체 표면에 따라 위상차(물체 표면에서부터 스크린까지의 거리)가 각각 다르게 나타난다. 이때 변형되지 않은 기준광이 물체광과 간섭을 일으키며 이때의 간섭무늬가 스크린에 저장된다. 이러한 간섭무늬가 저장된 필름을 홀로그램이라고 한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 디스플레이의 일례를 도시한 도면이다.
광원(light source)에서 나온 빛은 홀로그램 디스플레이를 거쳐 물체가 위치하는 점(object point)을 비추게 되는데 이를 위하여 홀로그램 디스플레이는 광원의 각도를 조정하여야 한다. 이러한 각도를 조정하기 위해 홀로그램 디스플레이는 전기습윤 현상을 이용할 수 있다.
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 디스플레이를 위한 전기습윤 장치의 일례를 도시한 도면이다.
도 11(a)는 전기습윤 장치의 사시도, 도11(b) 및 도 11(c)는 전기습윤 장치의 단면도이다.
홀로그램 디스플레이를 위한 전기습윤 장치(1200)는 제1 전극(1101), 제1 전극(1101)과 대향하는 방향에 배치되는 제2 전극(1103), 제1 전극(1101)를 덮도록 형성되는 제1 절연층(1105), 제2 전극(1103)을 덮도록 형성되는 제2 절연층(1107), 제1 전극(1101)과 상기 제2 전극(1103) 사이의 저면에 구비되는 지지체(1109), 지지체(1109) 상에 위치하는 액적(1111) 및 전원 제어부(미도시)를 포함한다.
여기서, 제1 절연층(1105), 제2 절연층(1107) 및 지지체(1109)는 소수성을 갖는 소재를 포함할 수 있다.
전원 제어부는 액적(1111)을 그라운드로 하여 제1 전극(1101), 제2 전극(1103) 에 인가되는 다중 전압을 제어한다.
도 11(b)와 같이 제1 전극(1101) 및 제2 전극(1103)에 전압이 인가되지 않는 경우 액적(1111)은 타원형을 유지하나 도 11(c)와 같이 제1 전극 및 제2 전극에 전압이 인가되는 경우 액적(1101)은 대각선 방향으로 기울어진다.
따라서, 이러한 액적(1111)의 기울기를 조절함으로써 액적(1111)을 통과하는 광원의 각도를 조정할 수 있다.
보다 상세하게 전원 제어부는 제1 절연층(1101)과 액적(1111)이 접촉하는 방향에 형성되는 액적(1111)의 제1 접촉각(
Figure 112011048174561-pat00014
)과 제2 절연층(1103)과 액적(1111)이 접촉하는 방향에 형성되는 제2 접촉각(
Figure 112011048174561-pat00015
)의 합이 180˚가 되도록 제1 전극(1101) 및 제2 전극(1103)에 전압
Figure 112011048174561-pat00016
및 전압
Figure 112011048174561-pat00017
을 각각 인가할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 디스플레이를 위한 전기습윤 장치에 인가되는 전압의 일례를 도시한 도면이다.
전원 제어부는 도 12의 그래프를 참조하여 제1 접촉각과 제2 접촉각의 합이 180˚가 되도록 제1 전극(1101) 및 제2 전극(1103)에 전압을 인가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 전원 제어부는 전기습윤 장치의 빠른 응답속도를 위해 사용자가 원하는 제1 접촉각이 실현될 때까지 제1 전극(1101)에 제1 임계 전압을 인가하며, 제1 접촉각이 실현되는 경우 제1 접촉각을 유지하기 위한 전압을 제1 전극(1101)에 인가할 수 있다. 또한 전원 제어부는 사용자가 원하는 제2 접촉각이 실현될 때까지 제2 전극(1103)에 제2 임계 전압을 인가하며, 제2 접촉각이 생성되는 경우 제2 접촉각을 유지하기 위한 전압을 제2 전극(1103)에 인가할 수 있다.
상기 제1 임계 전압은 제1 절연막(1105) 또는 액적(1111)이 파괴되지 않는 범위내의 최대 전압을 의미하며, 제2 임계 전압은 제2 절연막(1107) 또는 액적(1111)이 파괴되지 않는 범위내의 최대 전압을 의미할 수 있다.
상기와 같이 홀로그램 디스플레이를 위한 전기습윤 장치(1100)의 초기 구동 시 제1 전극(1101) 및 제2 전극(1103)에 임계 전압을 우선적으로 인가함으로써 응답속도를 증가시킬 수 있을 것이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 전기습윤 장치 101: 전극
103: 절연막 105: 액적
401: 전압 발전기 403: 증폭기
405: 고속 촬영 카메라 407: 분석부
800: 전기습윤 장치 801: 전극
803: 절연막 805: 소수성막
807: 액적 811: 전원 제어부
1100: 전기습윤 장치
1101: 제1 전극 1103: 제2 전극
1105: 제1 절연층 1107: 제2 절연층
1109: 지지체 1111: 액적

Claims (6)

  1. 전극;
    상기 전극 상에 코팅되는 유전체를 포함하는 절연막;
    상기 절연막 상에 위치하는 액적;
    상기 전극에 인가되는 전압을 제어하는 전원 제어부; 및
    상기 액적의 접촉각이 더 이상 변화하지 않을 때까지 상기 전극에 인가되는 전압을 증가시키며, 상기 액적의 접촉각이 더 이상 변화하지 않는 시점에 인가되는 전압을 제1 전압으로 추출하는 임계 전압 추출부를 포함하되,
    상기 전원 제어부는 상기 액적의 특정 접촉각에 해당하는 제 2 전압보다 높은 상기 제 1 전압을 인가하여 상기 특정 접촉각을 실현하고, 상기 특정 접촉각이 실현된 경우 상기 제 2 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 전기습윤 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전압은 상기 절연막 또는 상기 액적이 파괴되지 않는 범위내의 최대 전압을 의미하는 것을 특징으로 하는 전기습윤 장치.
  3. 삭제
  4. 절연막으로 코팅된 전극에 전압을 인가하면 액적의 접촉각이 변화되는 전기습윤 원리를 이용한 전기습윤 장치에서의 응답속도 개선방법에 있어서,
    상기 액적의 접촉각이 더 이상 변화하지 않을 때까지 상기 전극에 인가되는 전압을 증가시키며, 상기 액적의 접촉각이 더 이상 변화하지 않는 시점에 인가되는 전압을 제1 전압으로 결정하는 단계;
    상기 액적의 특정 접촉각이 실현될 때까지 상기 제1 전압을 상기 전극에 인가하는 단계; 및
    상기 액적의 특정 접촉각이 실현된 경우 상기 액적의 접촉각을 유지하기 위한 제2 전압을 상기 전극에 인가하는 단계를 포함하되,
    상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 높은 전압인 것을 특징으로 하는 전기습윤 장치의 응답속도 개선방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
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