KR102184915B1 - Sticker type cleaning device and method of operating the same - Google Patents
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Abstract
다른 기기에 부착하여 액적을 제거할 수 있는 스티커형 클리닝 기기가 개시된다. 상기 스티커형 클리닝 기기는 기판, 상기 기판 상에 배열되는 적어도 하나의 전극, 상기 전극 상에 배열되는 절연막 및 상기 전극이 배열된 기판의 측면과 대향하는 측면에 배열되는 접착층을 포함한다. 여기서, 상기 클리닝 기기는 상기 접착층을 통하여 다른 기기에 부착 가능하고, 상기 전극에 특정 전압 인가시 상기 클리닝 기기의 표면에 형성된 액적이 이동하여 제거된다.A sticker type cleaning device capable of removing droplets by attaching to other devices is disclosed. The sticker-type cleaning device includes a substrate, at least one electrode arranged on the substrate, an insulating film arranged on the electrode, and an adhesive layer arranged on a side opposite to a side surface of the substrate on which the electrode is arranged. Here, the cleaning device can be attached to another device through the adhesive layer, and when a specific voltage is applied to the electrode, droplets formed on the surface of the cleaning device are moved and removed.
Description
본 발명은 차량 또는 카메라 등의 표면에 형성된 액적을 제거하는 스티커형 클리닝 기기 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sticker-type cleaning device for removing droplets formed on a surface of a vehicle or a camera, and a method of operating the same.
최근 자동차 부품의 전장화와 스마트 카(smart car)의 확산에 따라 다양한 주행 정보를 차량 전면 유리(windshield)에 디스플레이 하는 HUD(Head-up-display) 기술과 이에 더 나아가 차량 전면 유리를 투명 디스플레이로 대체하려는 노력이 진행되고 있다.According to the recent electrification of auto parts and the spread of smart cars, HUD (Head-up-display) technology that displays various driving information on the vehicle windshield, and furthermore, turns the vehicle windshield into a transparent display. Efforts to replace are underway.
이에 따라, 차량의 전면 유리 또는 이를 대체할 투명 디스플레이 등에 발생하는 빗물 또는 먼지와 같은 이물질들을 효율적으로 제거할 수 있는 세정 기술의 개발이 중요하게 대두되고 있다.Accordingly, the development of a cleaning technology capable of efficiently removing foreign substances such as rainwater or dust generated in the windshield of a vehicle or a transparent display to replace the same has become important.
현재 대부분의 차량들은 일반적으로 와이퍼(wiper)를 이용하여 오염 요소들을 제거한다. 하지만, 와이퍼는 구동 시 전면 유리 위에서 반복 운동을 하며 운전자의 시야를 계속 방해할 뿐만 아니라, 제거 할 수 있는 면적도 호(arc)형태로 한정적이다. 또한, 와이퍼가 노후 되면, 마찰소음이 발생하고 제거 능력이 감소하기 때문에, 정기적으로 와이퍼를 교체해야만 하는 문제가 있다.Currently, most vehicles generally use a wiper to remove contaminants. However, when the wiper is driven, it repeatedly moves on the windshield and not only continues to obstruct the driver's vision, but also the area that can be removed is limited in the form of an arc. In addition, when the wiper is old, friction noise occurs and the removal ability decreases, so there is a problem that the wiper must be replaced regularly.
또한, 카메라 등의 기기는 외부 환경에 그대로 노출된다. 따라서, 비가 오는 경우, 물에 젖는 경우 등에 카메라 표면에 물이 부착되게 된다. 이 경우, 상기 물을 제거할 별도의 기능이 없기 때문에, 카메라 성능이 상당히 저하될 수밖에 없었다. In addition, devices such as cameras are exposed to the external environment as they are. Therefore, water adheres to the camera surface when it rains or gets wet with water. In this case, since there is no separate function to remove the water, the camera performance is inevitably deteriorated.
게다가, 소형 카메라의 시야를 깨끗하게 유지하기 위해서는 렌즈 표면에 발생하는 액적들을 즉시 제거해야 하는데, 이를 위하여 세정 장치를 지속적으로 구동시키면, 불필요한 전력 소모가 발생할 뿐만 아니라 세정 장치의 수명이 감소한다. In addition, in order to keep the field of view of the small camera clean, droplets generated on the lens surface must be immediately removed. If the cleaning device is continuously operated for this purpose, unnecessary power consumption is generated and the life of the cleaning device is reduced.
따라서, 작은 전력으로 액적을 제거할 수 있는 클리닝 기기, 특히 강한 내구성을 가지는 클리닝 기기가 요구되고, 클리닝 기기가 렌즈 표면에 발생한 액적들을 감지한 경우에만 구동되도록 하는 액적 감지 기술이 요구된다.Accordingly, there is a need for a cleaning device capable of removing droplets with a small power, particularly a cleaning device having strong durability, and a droplet detection technology that is driven only when the cleaning device detects droplets generated on the lens surface.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기 습윤 기술을 적용하여 차량 또는 카메라 등의 유리에 형성된 액적(droplet), 먼지 또는 서리를 제거하는 기술을 제공하고자 한다.The present invention is to solve the problems of the prior art described above, and to provide a technique for removing droplets, dust, or frost formed on glass such as a vehicle or a camera by applying an electrowetting technique.
또한, 본 발명은 카메라 커버 유리의 임피던스 또는 카메라가 촬영한 이미지를 이용하여 카메라 커버 유리 표면에 발생하는 액적(droplet)을 감지하는 카메라 액적 감지 장치 및 방법을 제공하고자 한다. In addition, the present invention is to provide a camera droplet detection apparatus and method for detecting droplets generated on the surface of the camera cover glass using the impedance of the camera cover glass or an image captured by the camera.
게다가, 본 발명은 전기습윤(Electrowetting-on-dielectric) 원리를 이용하여 표면에 형성된 전도성 액적을 제거하고, 유전영동(dielectrophoresis) 원리를 이용하여 표면에 형성된 비전도성 액적을 제거하는 클리닝 기기 및 방법을 제공하고자 한다. In addition, the present invention provides a cleaning apparatus and method for removing conductive droplets formed on the surface using the principle of electrowetting-on-dielectric, and removing non-conductive droplets formed on the surface using the principle of dielectrophoresis. I want to provide.
더욱이, 본 발명은 강한 내구성을 가지는 소수성막을 포함하는 클리닝 기기를 제공하고자 한다. Furthermore, the present invention is to provide a cleaning device including a hydrophobic film having strong durability.
또한, 본 발명은 스티커형 클리닝 기기로서 클리닝 기능이 없는 다른 기기에 부착되어 액적을 제거하는 스티커형 클리닝 기기 및 이의 동작 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a sticker-type cleaning device that is attached to another device without a cleaning function to remove droplets as a sticker-type cleaning device, and a method of operating the same.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 스티커형 클리닝 기기는 기판; 상기 기판 상에 배열되는 적어도 하나의 전극; 상기 전극 상에 배열되는 절연막; 및 상기 전극이 배열된 기판의 측면과 대향하는 측면에 배열되는 접착층을 포함한다. 여기서, 상기 클리닝 기기는 상기 접착층을 통하여 다른 기기에 부착 가능하고, 상기 전극에 특정 전압 인가시 상기 클리닝 기기의 표면에 형성된 액적이 이동하여 제거된다. In order to achieve the above object, a sticker-type cleaning device according to an embodiment of the present invention includes a substrate; At least one electrode arranged on the substrate; An insulating film arranged on the electrode; And an adhesive layer arranged on a side surface opposite to a side surface of the substrate on which the electrodes are arranged. Here, the cleaning device can be attached to another device through the adhesive layer, and when a specific voltage is applied to the electrode, droplets formed on the surface of the cleaning device are moved and removed.
본 발명의 다른 실시예에 따른 스티커형 클리닝 기기는 플렉서블 재질로 이루어진 기판; 상기 기판 상에 배열되는 적어도 하나의 전극; 상기 전극 상에 배열되는 절연막; 및 상기 전극이 배열된 기판의 측면과 대향하는 측면에 배열되는 접착층을 포함한다. 여기서, 상기 클리닝 기기는 전기습윤 및 유전 영동 기술을 이용하여 상기 클리닝 기기의 표면의 액적을 제거하며, 상기 클리닝 기기는 상기 접착층을 통하여 휘어진 구조의 다른 기기에 부착 가능하다. A sticker-type cleaning device according to another embodiment of the present invention includes a substrate made of a flexible material; At least one electrode arranged on the substrate; An insulating film arranged on the electrode; And an adhesive layer arranged on a side surface opposite to a side surface of the substrate on which the electrodes are arranged. Here, the cleaning device removes droplets on the surface of the cleaning device using electrowetting and dielectrophoresis techniques, and the cleaning device can be attached to another device having a curved structure through the adhesive layer.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량 전면 유리에 발생하는 빗물, 먼지, 서리 등과 같은 오염 요소들을 빠르고 효과적으로 제거할 수 있는 차량용 자가 세정 유리(smart self-cleaning glass)를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a smart self-cleaning glass for a vehicle capable of quickly and effectively removing contaminants such as rainwater, dust, and frost generated on a vehicle windshield.
또한, 상기 클리닝 기기에서 전극의 결이 상기 액적의 이동 방향과 동일하므로, 상기 액적의 제거 속도가 더 빨라지고 상기 전극으로 인가되는 전압이 낮아질 수 있다. In addition, since the grain of the electrode in the cleaning device is the same as the moving direction of the droplet, the removal speed of the droplet may be faster and the voltage applied to the electrode may be lowered.
게다가, 클리닝 기기(구조체)를 주기적으로 교체할 필요성이 없으므로, 사고의 위험성이 현저히 낮아질 수 있다. In addition, since there is no need to periodically replace the cleaning device (structure), the risk of an accident can be significantly lowered.
게다가, 악천후와 같은 환경 속에서도 차량의 시야 확보를 가능하게 하여 운전자의 안전운행을 도와줄 수 있을 뿐만 아니라, 차량의 중량과 공기 저항을 감소시켜 차량의 연비 향상에도 기여할 수 있다.In addition, it is possible to secure a view of the vehicle even in an environment such as bad weather, thereby helping the driver to drive safely, and it can contribute to the improvement of the vehicle's fuel economy by reducing the weight and air resistance of the vehicle.
본 발명의 실시예에 따른 카메라 액적 감지 장치 및 방법은, 카메라 커버 유리의 임피던스 또는 카메라가 촬영한 이미지를 이용하여 카메라 커버 유리 표면에 발생하는 액적(droplet)을 감지할 수 있다.The camera droplet detection apparatus and method according to an embodiment of the present invention may detect droplets generated on the surface of the camera cover glass using the impedance of the camera cover glass or an image captured by the camera.
본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기 및 방법은, 전기습윤 원리 및 유전영동 원리를 이용하여 표면에 형성된 전도성 액적뿐만 아니라 비전도성 액적까지 제거할 수 있다.The cleaning apparatus and method according to an embodiment of the present invention can remove not only conductive droplets formed on the surface but also non-conductive droplets using the electrowetting principle and the dielectrophoresis principle.
또한, 전기습윤 기술 및 유전영동 기술이 적용됨으로써, 응답속도가 빠르고 에너지 소모가 적은 장점이 있으며, 이에 따라 차량용이나 모바일용의 소형 카메라뿐만 아니라 차량 전면유리, 사물인터넷 기기의 이미지 센서와 같은 다양한 분야에 적용되거나 사용될 수 있다.In addition, by applying electrowetting technology and dielectrophoresis technology, it has the advantage of fast response speed and low energy consumption. Accordingly, various fields such as vehicle windshield and image sensors of IoT devices as well as small cameras for vehicles or mobiles Can be applied to or used in
게다가, 본 발명의 클리닝 기기에 사용되는 소수성막이 불소계 물질과 실란계 물질을 함유하므로, 상기 소수성막은 기존의 소수성막에 비하여 강한 내구성을 가질 수 있다.In addition, since the hydrophobic film used in the cleaning apparatus of the present invention contains a fluorine-based material and a silane-based material, the hydrophobic film can have a strong durability compared to the conventional hydrophobic film.
더욱이, 본 발명의 클리닝 기기는 접촉층을 포함하여 다른 기기에 부착이 가능하며, 따라서 클리닝 기능이 없는 다른 기기에 부착되어 액적을 제거시킬 수 있다. Moreover, the cleaning device of the present invention can be attached to other devices including the contact layer, and thus can be attached to other devices without a cleaning function to remove droplets.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 기기의 구성을 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 기기의 구성을 도시한 도면들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 클리닝 과정을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 클리닝 기기의 실제 클리닝 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기의 실제 사용 장면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 기기의 액적 제거 과정을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 기기의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 패턴을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 제거시 액적의 흐름을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 제거시 액적 접촉각의 변화를 도시한 도면이다.
도 13은 액적 제거 실험 결과를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 클리닝 기기의 전극을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 기기의 액적 제거 과정을 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 패턴을 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 제거시 액적의 흐름을 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 제거시 액적 접촉각의 변화를 도시한 도면이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액적 제거시 액적의 흐름을 도시한 도면이다.
도 20 및 도 21은 액적 제거 실험 결과를 도시한 도면들이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 액적 감지 장치의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면이다.
도 23은 액적 유무에 따른 카메라 커버 유리의 임피던스 변화를 예시하여 나타낸 도면이다.
도 24는 카메라 커버 유리에 액적이 발생된 경우에 촬영된 이미지의 예를 나타낸 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 액적 감지 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 26은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 액적 감지 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기를 나타낸 도면이다.
도 28은 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기의 전극 패턴을 나타낸 도면이다.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면이다.
도 30 내지 도 33은 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기를 설명하기 위한 도면이다.
도 34는 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 35는 본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 기기의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 36은 본 발명의 일 실시예에 따른 소수성막을 제조하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 37은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스티커형 클리닝 기기를 도시한 단면도이다.
도 38 및 도 39는 액적이 제거되는 과정을 도시한 도면들이다.1 is a diagram showing the configuration of a cleaning device according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are diagrams showing the configuration of a cleaning device according to an embodiment of the present invention.
4 is a flow chart showing a cleaning process according to an embodiment of the present invention.
5 is a flow chart showing a cleaning process according to another embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating an actual cleaning process of a cleaning device according to another embodiment of the present invention.
7 is an actual use scene of a cleaning device according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating a droplet removal process of a cleaning device according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram showing a schematic structure of a cleaning device according to an embodiment of the present invention.
10 is a view showing an electrode pattern according to an embodiment of the present invention.
11 is a diagram illustrating a flow of a droplet when a droplet is removed according to an embodiment of the present invention.
12 is a diagram illustrating a change in a droplet contact angle when a droplet is removed according to an embodiment of the present invention.
13 is a diagram showing the result of a droplet removal experiment.
14 is a diagram schematically illustrating an electrode of a cleaning device according to another embodiment of the present invention.
15 is a diagram illustrating a droplet removal process of a cleaning device according to an embodiment of the present invention.
16 is a view showing an electrode pattern according to an embodiment of the present invention.
17 is a diagram illustrating a flow of a droplet when a droplet is removed according to an embodiment of the present invention.
18 is a diagram illustrating a change in a droplet contact angle when a droplet is removed according to an embodiment of the present invention.
19 is a view showing a flow of droplets when a droplet is removed according to another embodiment of the present invention.
20 and 21 are diagrams showing the droplet removal experiment results.
22 is a diagram schematically illustrating a configuration of a camera droplet detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
23 is a diagram illustrating a change in impedance of a camera cover glass according to the presence or absence of droplets.
24 is a diagram illustrating an example of an image captured when droplets are generated on a camera cover glass.
25 is a flowchart illustrating a camera droplet detection method according to an embodiment of the present invention.
26 is a flowchart illustrating a camera droplet detection method according to another embodiment of the present invention.
27 is a view showing a cleaning device according to an embodiment of the present invention.
28 is a diagram illustrating an electrode pattern of a cleaning device according to an embodiment of the present invention.
29 is a diagram schematically illustrating a configuration of a cleaning device according to an embodiment of the present invention.
30 to 33 are views for explaining a cleaning device according to an embodiment of the present invention.
34 is a flow chart showing a cleaning method according to an embodiment of the present invention.
35 is a diagram schematically showing the structure of a cleaning device according to an embodiment of the present invention.
36 is a diagram schematically illustrating a process of manufacturing a hydrophobic film according to an embodiment of the present invention.
37 is a cross-sectional view showing a sticker-type cleaning device according to another embodiment of the present invention.
38 and 39 are views illustrating a process in which a droplet is removed.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.The singular expression used in the present specification includes a plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as “consisting of” or “comprising” should not be construed as necessarily including all of the various elements or various steps described in the specification, and some of the elements or some steps It may not be included, or it should be interpreted that it may further include additional elements or steps. In addition, terms such as "... unit" and "module" described in the specification mean units that process at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or as a combination of hardware and software. .
본 발명은 빗물, 안개 등의 액체 등의 액적(Droplet), 먼지, 서리 등을 자체적으로 제거할 수 있는 클리닝 기기 및 이에 있어서 액적 제거 방법에 관한 것이다. 상기 클리닝 기기는 단독 기기일 수도 있고, 타 기기에 결합되는 기기일 수도 있다. The present invention relates to a cleaning device capable of self-removing droplets, dust, frost, etc. of liquid such as rainwater and fog, and a method for removing droplets therein. The cleaning device may be a single device or may be a device that is combined with other devices.
일 실시예에 따르면, 상기 클리닝 기기는 외부 유리를 포함하는 기기, 예를 들어 차량의 카메라, 디지털 카메라, 모바일 카메라, 사물 인터넷의 이미지 센서 등일 수 있다. 물론, 상기 클리닝 기기는 카메라로 한정되지는 않으며, 액적이 제거될 필요가 있는 모든 기기를 포함한다. According to an embodiment, the cleaning device may be a device including external glass, for example, a vehicle camera, a digital camera, a mobile camera, an image sensor of the Internet of Things, and the like. Of course, the cleaning device is not limited to a camera, and includes all devices in which droplets need to be removed.
다른 실시예에 따르면, 상기 클리닝 구조체는 차량의 전면 유리창에 해당할 수 있다. According to another embodiment, the cleaning structure may correspond to a windshield of a vehicle.
물론, 상기 클리닝 구조체는 액적을 제거할 수 있는 한 카메라, 차량의 유리창으로 한정되지는 않으며 다양하게 변형될 수 있다. Of course, the cleaning structure is not limited to a camera or a vehicle window as long as droplets can be removed, and may be variously modified.
이러한 클리닝 기기는 외부 환경에 노출되며, 그 결과 빗물 등의 액적이 클리닝 기기의 표면에 부착될 수 있다. Such a cleaning device is exposed to an external environment, and as a result, droplets such as rainwater may adhere to the surface of the cleaning device.
종래에는 빗물 등이 카메라 등의 유리 표면에 부착되는 경우 빗물 등을 제거할 수 있는 방법이 없었기 때문에, 카메라의 성능이 저하될 수밖에 없었다. 특히, 카메라의 영상을 기반으로 하여 차량의 특정 기능을 제어하는 차량의 경우, 액적으로 인한 영상 품질의 저하는 차량 사고의 원인이 될 수도 있다. Conventionally, when rainwater or the like adheres to a glass surface such as a camera, there is no way to remove rainwater or the like, so the performance of the camera is inevitably deteriorated. In particular, in the case of a vehicle that controls a specific function of a vehicle based on an image of a camera, a decrease in image quality due to droplets may cause a vehicle accident.
또한, 종래에는 빗물 등이 차량의 전면 유리창이 부착되는 경우 와이퍼를 이용하여 제거하였으므로, 와이퍼의 교체가 늦어지면 사고 위험성이 높아질 수 있었다. In addition, in the related art, since rainwater or the like was removed using a wiper when the front windshield of the vehicle is attached, the risk of an accident may increase when the wiper is delayed.
따라서, 액적이 표면에 부착되는 즉시 상기 액적의 제거가 필요하며, 본 발명은 액적이 표면에 부착되는 경우 즉시 액적을 제거할 수 있는 클리닝 기기를 제안한다. Therefore, it is necessary to remove the droplet as soon as the droplet is attached to the surface, and the present invention proposes a cleaning device capable of removing the droplet immediately when the droplet is attached to the surface.
또한, 교체하지 않으면서도 액적이 표면에 부착되는 즉시 상기 액적의 제거할 수 있는 와이퍼를 대용할 수 있는 기술이 된다. 본 발명은 액적이 표면에 부착되는 경우 즉시 액적을 제거하면서 사고 위험성을 낮출 수 있는 클리닝 구조체를 제안한다. In addition, it is a technology that can substitute a wiper capable of removing the droplet as soon as the droplet adheres to the surface without being replaced. The present invention proposes a cleaning structure capable of lowering the risk of accidents while removing the droplets immediately when the droplets are attached to the surface.
일 실시예에 따르면, 상기 클리닝 기기는 전기습윤(Electrowetting) 및 유전 영동 기술을 이용하여 액적, 먼지 또는 서리를 제거한다. 특히, 상기 클리닝 기기는 특정 전압을 전극으로 인가하는 방법을 통하여 표면의 액적, 먼지 또는 서리를 제거할 수 있다. 특히, 상기 클리닝 기기는 액적과 미소 액적 모두 제거가 가능하고, 액적의 PH와 점도에 상관없이 액적을 용이하게 제거할 수 있다. 여기서, 상기 특정 전압을 인가하는 방식으로는 한번에 모든 전극들에 특정 전압을 인가하는 교류 방법 및 전극들에 순차적으로 특정 전압을 인가하는 직류 방법을 포함한다. According to an embodiment, the cleaning device removes droplets, dust, or frost using electrowetting and dielectrophoresis techniques. In particular, the cleaning device may remove droplets, dust, or frost from a surface through a method of applying a specific voltage to an electrode. In particular, the cleaning device can remove both droplets and micro droplets, and can easily remove droplets regardless of the pH and viscosity of the droplets. Here, the method of applying the specific voltage includes an AC method in which a specific voltage is applied to all electrodes at once, and a DC method in which a specific voltage is sequentially applied to the electrodes.
다른 관점에서는, 상기 클리닝 기기는 표면에 진동을 발생시켜 액적을 제거할 수 있다. 상기 클리닝 기기의 표면에 진동을 발생시키면, 상기 액적과 상기 표면 사이의 부착력이 약해져서 상기 액적이 중력 방향으로 이동하여 제거될 수 있다. 예를 들어, 차량 카메라 등의 클리닝 기기의 표면은 중력 방향으로 기울어져 있으며, 따라서 상기 액적과 상기 표면 사이의 부착력이 약해지면 상기 액적이 중력에 의해 중력 방향으로 이동하며, 그 결과 상기 액적이 상기 클리닝 기기로부터 이탈되어 제거될 수 있다. In another aspect, the cleaning device may remove droplets by generating vibrations on the surface. When vibration is generated on the surface of the cleaning device, the adhesive force between the droplet and the surface is weakened, so that the droplet may be removed by moving in the direction of gravity. For example, the surface of a cleaning device such as a vehicle camera is inclined in the direction of gravity, so when the adhesion between the droplet and the surface is weakened, the droplet moves in the direction of gravity due to gravity, and as a result, the droplet It can be removed from the cleaning device.
차량 제어 관점에서 살펴보면, 비가 내림에 따라 빗물이 카메라의 표면에 부착될 수 있다. 이 경우, 운전자가 빗물 제거 명령(액적 제거 명령)을 입력하면, 제어부(미도시)는 상기 카메라의 표면에 형성된 전극으로 특정 전압을 인가하여 상기 빗물을 제거할 수 있다. 상기 특정 전압은 전력원, 예를 들어 차량의 배터리로부터 상기 카메라로 공급될 수 있다. 한편, 상기 제어부는 챠량의 ECU(Electronic control unit) 중 하나일 수 있다. From a vehicle control point of view, rainwater may adhere to the surface of the camera as it rains. In this case, when the driver inputs a rainwater removal command (droplet removal command), the controller (not shown) may remove the rainwater by applying a specific voltage to an electrode formed on the surface of the camera. The specific voltage may be supplied to the camera from a power source, for example a vehicle battery. Meanwhile, the control unit may be one of the electronic control units (ECUs) of the vehicle.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다. 다만, 설명의 편의를 위하여 제거되는 대상을 액적으로 한정하겠으나 액적으로 한정되는 것은 아니며, 액적(미세 액적도 포함)뿐만 아니라 먼지, 서리 등도 제거될 수 있다. Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, for convenience of explanation, the object to be removed will be limited to droplets, but is not limited to droplets, and dust and frost may be removed as well as droplets (including fine droplets).
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 기기의 구성을 도시한 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a cleaning device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 기기(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 차량 전면 유리 또는 카메라에 적용될 수 있다.The
클리닝 기기(100)는 MEMS 공정으로 제작한 초소형 칩(chip) 위에 서로 분리된 복수의 전극이 패턴되어 있다.In the
클리닝하는 일 실시예로서, 클리닝 기기(100)는 각 전극에 직류 전압의 조건(high, ground)을 달리하여 전압을 인가함으로써, 액적(droplet)의 표면 장력을 변화시킬 수 있다.As an embodiment of cleaning, the
이 경우, 액적(droplet)은 도 1에 도시된 바와 같이, 그라운드(ground) 전압과 하이(high) 전압이 인가된 전극의 방향(결국에는 기판(차량 유리)의 바깥 측)으로 이동하게 된다.In this case, as shown in FIG. 1, the droplet moves in the direction of the electrode to which the ground voltage and the high voltage are applied (eventually, the outer side of the substrate (vehicle glass)).
클리닝하는 다른 실시예로서, 클리닝 기기(100)는 전극에 교류 전압, 예를 들어 저주파 교류 전압을 인가하여 액적이 진동하도록 함으로써, 액적의 표면 장력을 변화시킬 수 있다. 다만, 상기 교류 전압은 저주파 교류 전압으로 제한되지는 않는다. As another example of cleaning, the
예를 들어, 차량 유리는 평면을 기준으로 소정의 경사를 가지고 있으므로, 액적(droplet)은 진동하면서 아래 방향(결국에는 차량 유리의 바깥 측)으로 이동하게 된다.For example, since the vehicle glass has a predetermined inclination with respect to the plane, the droplets vibrate and move downwards (eventually the outside of the vehicle glass).
구체적으로는, 클리닝 기기(100)는 수백 Hz 이하, 예를 들어 50Hz의 저주파 교류 전압을 전극에 인가하면, 클리닝 기기(100)의 표면에 닿는 액적의 면적이 지속적으로 변화(떨림)하여 액적이 진동하며, 그 결과 액적과 클리닝 기기(100)의 표면 사이의 부착력이 지속적으로 감소하여 액적이 이동하여 제거된다. 특히, 이러한 진동 방식은 20㎕ 크기 이상의 액적뿐만 아니라 20㎕ 미만의 액적도 제거할 수 있으며, 실제적으로 수 fl(펨토리터) 크기의 액적도 제거할 수 있습니다. 실제 빗물 등의 사이즈는 20㎕ 미만이다. Specifically, when the
반면에, 고주파(예를 들어, 10㎑ 이상) 전압을 전극에 인가하면, 액적이 길이 방향으로 상당히 퍼지는 현상이 발생하며, 그 결과 액적이 거의 슬라이딩되지 않아서 액적 제거가 용이하지 않다. 따라서, 기판이 큰 각도로 기울어지지 않는 이상 액적이 중력 방향으로 슬라이딩되지 않으며, 제거 가능하더라도 20㎕ 이상의 액적만 슬라이딩될 수 있다. 즉, 고주파 전압 인가시에는 실제 빗물 제거가 불가능하다.On the other hand, when a high frequency (for example, 10 kHz or more) voltage is applied to the electrode, a phenomenon in which the droplets are significantly spread in the longitudinal direction occurs, and as a result, the droplets are hardly slid, and thus the droplet removal is not easy. Therefore, unless the substrate is inclined at a large angle, the droplet does not slide in the direction of gravity, and even if it can be removed, only droplets of 20 μl or more can slide. That is, when a high frequency voltage is applied, it is impossible to actually remove rainwater.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 클리닝 기기(100)의 구성을 설명하도록 한다.Hereinafter, the configuration of the
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 기기의 구성을 도시한 도면이다.2 and 3 are diagrams showing the configuration of a cleaning device according to an embodiment of the present invention.
클리닝 기기(100)는 기판(Windshield Glass; Substrate, 예를 들어 차량 유리 또는 카메라 기판, 110), 전극(Electrode)(120), 절연막(Dielectric Layer)(130), 소수성막(Hydrophobic Layer)(140) 및 직류 전압 인가부(150)를 포함할 수 있다.The
기판(110)은 클리닝 기기(100)의 최하위층이다. The
한편, 전극(120)은 투명 전극으로서 기판(110)의 상면에 연속으로 배치되어 특정 패턴을 형성할 수 있다.Meanwhile, the
여기서, 전극(120)은 직선 형, 유선 형 또는 고리 형을 가질 수 있으며, 복수의 전극(120)이 형성하는 패턴의 형태는 제한되지 않는다.Here, the
한편, 절연막(130)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전극(120)의 상면에 적층될 수 있으며, 각 전극(120) 사이의 간격을 채울 수 있다.Meanwhile, as shown in FIGS. 2 and 3, the insulating
참고로, 절연막(130)은 페럴린 C, 테프론 및 금속 산화막으로 구성된 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.For reference, the insulating
한편, 소수성막(140)은 클리닝 기기(100)의 최상위층으로서 표면에 액적이 형성되며 물과 같은 유체와 친화성이 낮은 물질로 구성될 수 있다.Meanwhile, the
따라서, 액적이 소수성막(140)의 표면에서 용이하게 이동할 수 있다.Accordingly, droplets can easily move on the surface of the
한편, 직류 전압 인가부(150)는 각 전극(120)에 직류 전압인 그라운드와 하이 전압을 미리 정해진 주기로 순차적으로 교번하여 인가할 수 있다.Meanwhile, the DC
이때, 액적은 소수성막(140)의 표면에서, 그라운드 전압이 인가된 전극에서 하이 전압이 인가된 전극의 방향으로 이동하게 되며, 결국에는 소수성막(140)의 가장 바깥 측으로 이동하게 됨으로써, 기판(110)이 클리닝될 수 있다.At this time, the droplet moves from the surface of the
클리닝 기기(100)의 다른 실시예로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 클리닝 기기(100)는 커버 글래스(110), 전극(120), 절연막(130), 소수성막(140) 및 교류 전압 인가부(160)를 포함할 수 있다.As another embodiment of the
즉, 다른 실시예의 클리닝 기기(100)는 커버 글래스(110), 전극(120), 절연막(130) 및 소수성막(140)는 모두 동일하고, 직류 전압 인가부(150)가 교류 전압 인가부(160)로 대체되는 형태이다.That is, in the
교류 전압 인가부(160)는 전극(120)에 교류 전압을 인가할 수 있으며, 소수성막(140)의 표면에 형성된 액적은 교류 전압이 전극(120)에 인가됨으로써, 진동하게 된다.The AC
이때, 기판(110)의 경사로 인해, 액적은 경사를 따라서 소수성막(140)의 바깥 측으로 이동하게 되어 기판(110)이 클리닝될 수 있다.In this case, due to the inclination of the
클리닝 기기(100)의 또 다른 실시예로서, 클리닝 기기(100)는 커버 글래스(110), 전극(120), 절연막(130), 소수성막(140), 직류 전압 인가부(150), 교류 전압 인가부(160) 및 전압 모드 선택부(미도시)를 포함할 수 있다.As another embodiment of the
즉, 또 다른 실시예의 클리닝 기기(100)는 커버 글래스(110), 전극(120), 절연막(130), 소수성막(140), 직류 전압 인가부(150) 및 교류 전압 인가부(160)는 모두 동일하고, 전압 모드 선택부(미도시)가 추가된 형태이다.That is, in the
전압 모드 선택부(미도시)는 차량 유리가 설치된 상황에 따라서 전극(120)에 직류 전압을 인가하여 액적을 제거할 것인지, 전극(120)에 교류 전압을 인가하여 진동으로 액적을 제거할 것인지에 대한 사용자의 선택에 따라서 직류 전압 인가부(150) 및 교류 전압 인가부(미도시) 중 어느 하나를 이용하여 전극(120)에 전압을 인가할 수 있다.The voltage mode selection unit (not shown) determines whether to remove the droplet by applying a DC voltage to the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 과정을 도시한 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 클리닝 과정을 도시한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a cleaning process according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a flowchart illustrating a cleaning process according to another embodiment of the present invention.
도 4 및 도 5에서 클리닝 기기(100)는 예를 들어 운전자가 조작할 수 있는 차량의 전자 시스템 또는 카메라의 제어부에 결합된 상태이며, 이하, 도 2 및 도 3에 도시된 클리닝 기기(100)를 주체로 도 4 및 도 5의 흐름도를 설명하도록 한다.In FIGS. 4 and 5, the
클리닝 기기(100)는 운전자가 조작하는 전자 시스템을 통해 액적 제거 요청 신호를 입력받는다(S410, S510).The
S410 후, 클리닝 기기(100)는 입력된 액적 제거 요청 신호에 따라서, 각 전극(120)에 직류 전압인 그라운드(ground)와 하이(high)를 미리 정해진 주기로 순차적으로 교번하여 인가한다(S420).After S410, the
이때, 소수성막(140)의 표면에 형성된 액적은 그라운드(ground)와 하이(high)로 교번하여 각 전극(120)에 인가되는 직류 전압에 의해 소수성막(140)의 바깥 측으로 이동하게 되어 기판(110)이 클리닝될 수 있다.At this time, the droplets formed on the surface of the
다른 실시예로서, 도 5에 도시된 바와 같이, S510 후, S520 단계에서 전극(120)에 교류 전압이 인가되는 경우, 소수성막(140)의 표면에 형성된 액적은 교류 전압의 인가로 인해 진동하게 되고, 기판(110)의 경사를 따라서 소수성막(140)의 바깥 측으로 이동하게 되어 기판(110)이 클리닝될 수 있다.As another embodiment, as shown in FIG. 5, when an AC voltage is applied to the
S420 또는 S520 후, 미리 정해진 시간이 경과하거나 운전자로부터 액적 제거 해제 요청 신호가 입력되면, 클리닝 기기(100)는 각 전극에 대하여 직류 전압 또는 교류 전압의 인가를 중단한다(S430, S530).After S420 or S520, when a predetermined time elapses or when a drop removal request signal is input from the driver, the
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 클리닝 기기의 실제 클리닝 과정을 도시한 도면이다. 즉, 도 6은 렌즈부 클리닝 기기(100)가 기판(차량 유리, 110)에 발생한 먼지와 서리를 제거하는 것을 나타낸다.6 is a diagram illustrating an actual cleaning process of a cleaning device according to another embodiment of the present invention. That is, FIG. 6 shows that the lens
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기(100)는 먼지가 붙어있는 표면 위에서도 액적을 슬라이딩 제거할 수 있다. 이때, 액적이 이동하면서 주변의 먼지들을 흡착하기 때문에, 액적 제거와 동시에 표면에 붙어있는 먼지까지 제거될 수 있다.Referring to FIG. 6, the
또한, 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기(100)는 절연기의 열선과 같은 원리로 열이 전극(120) 부분에서 발생하므로, 표면에 발생한 서리를 제거할 수 있다.In addition, since the
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기의 실제 사용 장면이다.7 is an actual use scene of a cleaning device according to an embodiment of the present invention.
크기가 1㎕, 3㎕, 5㎕인 각각의 액적이 소수성막(140)의 표면에 형성되어 있다.Each droplet having a size of 1 μl, 3 μl, and 5 μl is formed on the surface of the
참고로, 복수의 전극(120)은 투명 전극이다.For reference, the plurality of
(a) 상태에서 각 전극(120)에 직류 전압인 그라운드와 하이를 미리 정해진 주기로 순차적으로 교번하여 인가하거나, 교류 전압을 인가하면 (b) 및 (c)와 같이 각 액적은 아래 방향으로 이동하며, 최종적으로 (d)와 같이 클리닝될 수 있다. 물론, 도 7에 도시된 바와 같이, 미세한 파티클(particle)들이 남아있을 수 있다.In the (a) state, when ground and high, which are DC voltages, are sequentially alternately applied to each
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 기기의 액적 제거 과정을 도시한 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 기기의 개략적인 구조를 도시한 도면이다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 패턴을 도시한 도면이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 제거시 액적의 흐름을 도시한 도면이다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 제거시 액적 접촉각의 변화를 도시한 도면이고, 도 13은 액적 제거 실험 결과를 도시한 도면이다. 8 is a diagram illustrating a droplet removal process of a cleaning device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a diagram showing a schematic structure of a cleaning device according to an embodiment of the present invention. 10 is a diagram illustrating an electrode pattern according to an embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a diagram illustrating a flow of droplets when a droplet is removed according to an embodiment of the present invention. 12 is a diagram illustrating a change in a droplet contact angle when a droplet is removed according to an embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a diagram showing a result of a droplet removal experiment.
도 8의 (A)는 본 발명의 클리닝 기기로서 카메라의 표면 변화를 도시하며, 도 8의 (B)는 본 발명의 유리 구조체에서의 액적 이동을 도시한다.Fig. 8(A) shows the change of the surface of the camera as the cleaning device of the present invention, and Fig. 8(B) shows the movement of droplets in the glass structure of the present invention.
도 8의 (A)에 도시된 바와 같이, 카메라의 표면에 액적이 부착되었을 때 특정 전압을 전극으로 인가하면, 오른쪽 이미지에 보여지는 바와 같이 카메라 표면 중 클리닝 영역의 액적이 제거되며, 그 결과 클리닝 영역이 선명하여진다. 여기서, 상기 클리닝 영역은 사진 촬용을 위해 요구되는 영역으로서, 렌즈부에 대응할 수 있다. As shown in (A) of FIG. 8, when a specific voltage is applied to the electrode when droplets are attached to the surface of the camera, as shown in the image on the right, droplets in the cleaning area of the camera surface are removed, and as a result, cleaning The area becomes clear. Here, the cleaning area is an area required for photographing and may correspond to a lens unit.
도 8(B)에 도시된 바와 같이, 유리 구조체의 표면에 액적이 부착되었을 때 특정 전압을 전극으로 인가하면, 빗물 등의 액적이 유리 구조체의 사면을 따라서 중력 방향으로 이동하게 된다. 결과적으로, 액적이 제거된다. As shown in FIG. 8(B), when a specific voltage is applied to the electrode when droplets are attached to the surface of the glass structure, droplets such as rainwater move in the direction of gravity along the slope of the glass structure. As a result, droplets are removed.
특히, 본 발명의 유리 구조체가 전기습윤 기술을 이용하므로, 전기습윤 기술의 특성상 응답속도가 빨라서 상기 액적이 신속하게 제거될 수 있다In particular, since the glass structure of the present invention uses the electrowetting technology, the response speed is fast due to the nature of the electrowetting technology, so that the droplet can be quickly removed.
이러한 액적을 제거하는 클리닝 기기, 특히 클리닝 영역에 해당하는 상기 클리닝 기기의 부분은 도 9의 구조를 가질 수 있다. A cleaning device for removing such droplets, in particular, a portion of the cleaning device corresponding to the cleaning area may have the structure of FIG. 9.
도 9를 참조하면, 본 실시예의 클리닝 기기는 기저층(기판, 900), 전극(902), 절연막(904) 및 소수성막(906)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 9, the cleaning device of the present embodiment may include a base layer (substrate 900), an
기저층(900)은 외부 오염과 충격으로부터 상기 클리닝 기기를 보호하는 커버 유리(cover glass)일 수 있으며, 예를 들어 렌즈부(미도시) 위에 배열될 수 있다. The
일 실시예에 따르면, 기저층(900)은 비습윤 유리일 수 있다. According to one embodiment, the
전극(902)은 예를 들어 ITO 등으로 이루어진 투명 전극일 수 있으며, 기저층(900) 위에 소정 패턴을 가지고 형성될 수 있다. The
일 실시예에 따르면, 전극(902)은 도 10에 도시된 바와 같이 빗살 구조(Comb structure)의 제 1 전극(1000) 및 빗살 구조의 제 2 전극(1002)을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the
제 1 전극(1000)은 제 1 기저 패턴(1010) 및 적어도 하나의 제 1 브랜치 패턴(first branch pattern, 1012)을 포함할 수 있다. The
제 1 기저 패턴(1010)의 일부분은 전력원(908) 또는 접지와 전기적으로 연결되며, 상기 전력원 또는 상기 접지로부터 특정 전압이 제 1 기저 패턴(1010)으로 인가된다. 한편, 전력원(908)은 클리닝 기기의 내부에 위치할 수도 있고 외부에 위치할 수도 있다. A portion of the
제 1 브랜치 패턴(1012)은 제 1 기저 패턴(1010)과 교차하는 방향, 바람직하게는 수직 방향으로 하여 제 1 기저 패턴(1010)으로부터 길이 연장되어 형성된다. 결과적으로, 제 1 기저 패턴(1010)으로 특정 전압이 인가되면, 제 1 브랜치 패턴(1012)에도 특정 전압이 공급되게 된다. The
일 실시에에 따르면, 제 1 브랜치 패턴들(1012)이 제 1 기저 패턴(1010)으로부터 연장되고, 제 1 브랜치 패턴들(1012) 사이의 간격들이 동일할 수 있다. 물론, 제 1 브랜치 패턴들(1012)과 제 2 브랜치 패턴들(1020)이 교차하는 한 제 1 브랜치 패턴들(1012) 사이의 간격들 중 일부는 다를 수도 있다. According to an embodiment, the
제 2 전극(1002)은 제 2 기저 패턴(1022) 및 적어도 하나의 제 2 브랜치 패턴(1020)을 포함할 수 있다. The
제 2 기저 패턴(1022)의 일부분은 전력원(908) 또는 접지와 전기적으로 연결되며, 전력원(908) 또는 상기 접지로부터 특정 전압이 제 2 기저 패턴(1022)으로 인가된다. A portion of the
제 2 브랜치 패턴(1020)은 제 2 기저 패턴(1022)과 교차하는 방향, 바람직하게는 수직 방향으로 하여 제 2 기저 패턴(1022)으로부터 길이 연장되어 형성된다. 결과적으로, 제 2 기저 패턴(1022)으로 특정 전압이 인가되면, 제 2 브랜치 패턴(1020)에도 특정 전압이 공급되게 된다. The
또한, 제 2 브랜치 패턴들(1020)은 도 10에 도시된 바와 같이 제 1 브랜치 패턴들(1012)과 교차하여 배열된다. 다만, 제 1 브랜치 패턴들(1012)과 상기 제 2 브랜치 패턴들(1020)은 물리적으로 분리될 수 있다. Further, the
일 실시에에 따르면, 제 2 브랜치 패턴들(1020)이 제 2 기저 패턴(1022)으로부터 연장되고, 제 2 브랜치 패턴들(1020) 사이의 간격들이 동일할 수 있다. 물론, 제 1 브랜치 패턴들(1012)과 제 2 브랜치 패턴들(1020)이 교차하는 한 제 2 브랜치 패턴들(1020) 사이의 간격들 중 일부는 다를 수도 있다. According to an embodiment, the
한편, 클리닝 기기의 표면에 진동을 발생시키기 위해서, 제 1 전극(1000)과 제 2 전극(1002) 중 하나로 제 1 전압이 인가되고 다른 하나로 상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압이 인가될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 전압은 양의 전압이고 상기 제 2 전압은 접지 전압일 수 있다. Meanwhile, in order to generate vibration on the surface of the cleaning device, a first voltage may be applied to one of the
도 9를 다시 참조하면, 절연막(904)은 전극(902) 위에 배열되며, 전극들(1000 및 1002) 사이의 간격을 채울 수 있다. Referring again to FIG. 9, the insulating
일 실시예에 따르면, 절연막(904)은 페럴린C, 테프론 및 금속 산화막으로 구성된 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the insulating
소수성막(906)은 절연막(904) 위에 형성되며, 물과 같은 유체와 친화성이 낮은 물질로 이루어질 수 있다. 결과적으로, 액적이 소수성막(906)의 표면에서 용이하게 이동할 수 있다.The
이러한 구조를 가지는 클리닝 기기에서 클리닝 동작을 살펴보겠다. A cleaning operation in a cleaning device having such a structure will be described.
예를 들어, 사용자가 액적 제거 명령을 입력하면, 전력원(908)은 제어부의 제어에 따라 전극들(100 및 1002) 중 하나로 제 1 전압을 인가하고 다른 전극으로 상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압을 인가한다. 결과적으로, 상기 클리닝 기기의 표면에 부착된 액적이 진동하게 된다. For example, when a user inputs a droplet removal command, the
상기 클리닝 기기의 표면이 진동함에 따라 상기 표면과 액적의 부착력이 감소한다. 이 경우, 상기 클리닝 기기의 표면이 중력 방향으로 기울어져 있기 때문에, 상기 표면에 부착된 액적이 도 11에 도시된 바와 같이 중력 방향으로 미끌어져서 상기 클리닝 기기로부터 이탈된다. 즉, 상기 액적이 상기 클리닝 기기로부터 제거된다. As the surface of the cleaning device vibrates, the adhesion between the surface and the droplet decreases. In this case, since the surface of the cleaning device is inclined in the direction of gravity, droplets attached to the surface are slipped in the direction of gravity as shown in FIG. 11 and are separated from the cleaning device. That is, the droplet is removed from the cleaning device.
특히, 본 실시예의 클리닝 기기가 전기습윤 기술을 사용하므로, 액적 제거 시간이 빠르고 효율적이다. In particular, since the cleaning device of this embodiment uses the electrowetting technique, the droplet removal time is fast and efficient.
일 실시예에 따르면, 액적 진동시 액적의 이동 방향과 상기 이동 방향과 반대 방향에서의 접촉각 변화와 타 방향의 접촉각 변화가 다를 수 있다. 이러한 차이는 액적을 미끄러지게 하는데 유용할 수 있다. 또한, 상기 접촉각의 변화 차이로 인하여 상기 클리닝 기기의 표면의 경사가 낮음에도 불구하고 상기 액적이 중력 방향으로 미끄러져 제거될 수 있다. According to an embodiment, when a droplet is vibrated, a movement direction of the droplet, a change in a contact angle in a direction opposite to the movement direction, and a change in a contact angle in another direction may be different. This difference can be useful for slipping the droplet. In addition, even though the inclination of the surface of the cleaning device is low due to the difference in the contact angle, the droplet may be removed by sliding in the direction of gravity.
다른 실시예에 따르면, 전극들(1000 및 1002)이 빗살 형상을 가지며, 브랜치 패턴들(1012 및 1020)의 결이 중력 방향으로 형성될 수 있다. 결과적으로, 특정 전압으로 인하여 액적이 진동할 때 도 12에 도시된 바와 같이 브랜치 패턴들(1012 및 1020)의 결 방향으로 하여 액적의 접촉각 변화가 커지게 된다. According to another embodiment, the
즉, 액적이 미끄러지는 방향과 전극들(1000 및 1002)의 결 방향이 일치하거나 유사하며, 그 결과 액적 진동시 액적이 더 용이하게 미끌어지게 된다. 따라서, 보다 낮은 전압이 전극들(1000 및 1002)로 인가될 지라도 상기 액적이 용이하게 제거될 수 있다. That is, the direction in which the droplet slides and the grain direction of the
다른 관점에서 살펴보면, 액적이 미끌어지는 방향, 즉 중력 방향으로 액적의 접촉각 변화가 다른 방향의 접촉각 변화보다 크게 클리닝 기기를 구현하면, 상기 액적이 용이하게 제거될 수 있다. Looking at another point of view, if a cleaning device is implemented in which a change in the contact angle of the droplet in the direction in which the droplet slides, that is, in the direction of gravity, is greater than that in the other direction, the droplet can be easily removed.
이하, 실제 실험 결과를 살펴보겠다. Hereinafter, we will look at the actual experimental results.
비가 오는 날 일반 카메라와 본 발명의 클리닝 기기가 적용된 카메라를 차량에 장착한 후 주행하면서 실제 실험한 결과, 도 13의 (A)에 도시된 바와 같이 클리닝 기기가 적용된 카메라의 표면의 액적(빗물)이 제거되어 해당 영상이 훨씬 선명하게 촬영되었음을 확인할 수 있다. As a result of an actual experiment while driving after mounting a general camera and a camera to which the cleaning device of the present invention is applied on a vehicle on a rainy day, as shown in Fig. 13A, droplets on the surface of the camera to which the cleaning device is applied (rainwater) It can be seen that the video was taken much more clearly by removing this.
또한, 비가 오는 날 유리 구조체를 전면 유리창으로 사용한 차량을 실제 실험한 결과, 도 13의 (B)에 도시된 바와 같이 전면 유리창의 액적이 완벽하게 제거되어 전면 유리창이 선명해짐을 확인할 수 있다. In addition, as a result of an actual experiment on a vehicle using a glass structure as a windshield on a rainy day, it can be seen that the droplets of the windshield are completely removed as shown in FIG. 13B, and the windshield becomes clear.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 클리닝 기기의 전극을 개략적으로 도시한 도면이다. 다만, 전극들은 배열 방향만 다를 뿐 구조는 동일하므로, 하나의 전극만을 도시하였다. 물론, 전극들의 브랜치들은 상호 교차하도록 배열될 수 있다. 14 is a diagram schematically illustrating an electrode of a cleaning device according to another embodiment of the present invention. However, since the electrodes differ only in the arrangement direction and have the same structure, only one electrode is shown. Of course, the branches of the electrodes can be arranged to cross each other.
도 14를 참조하면, 전극들 중 하나는 기저 패턴(1400) 및 적어도 하나의 브랜치 패턴(1402)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 14, one of the electrodes may include a
브랜치 패턴(1402)은 브랜치부(1410) 및 브랜치부(1410)로부터 돌출된 적어도 하나의 돌출부(1412)를 포함할 수 있다. 즉, 도 10의 브랜치 패턴과 달리, 본 실시예의 브랜치 패턴(902)은 적어도 하나의 돌출부(912)를 포함할 수 있다. 이러한 돌출부(912)가 형성되면, 전극의 전체 표면적이 넓어질 수 있다. The
물론, 전극들의 브랜치 패턴들은 도 10의 브랜치 패턴들과 유사하게 상호 교차하여 배열될 수 있다. Of course, branch patterns of the electrodes may be arranged to cross each other similarly to the branch patterns of FIG. 10.
위의 실시예들의 클리닝 기기 외에도, 클리닝 기기가 액적을 제거할 수 있는 한 클리닝 기기의 구조는 다양하게 변형될 수 있다. In addition to the cleaning device of the above embodiments, the structure of the cleaning device may be variously modified as long as the cleaning device can remove droplets.
일 실시예에 따르면, 클리닝 기기는 표면에 부착된 액적을 진동시켜 상기 액적과 상기 클리닝 기기의 표면의 부착력을 감소시키는 진동부를 포함할 수 있다. 상기 진동부는 특정 패턴을 가진다. 또한, 상기 클리닝 기기의 표면은 중력 방향으로 기울어져 있으며, 상기 패턴의 결이 상기 액적의 이동 방향과 동일하여 상기 액적이 상기 결을 따라 이동할 수 있다. According to an embodiment, the cleaning device may include a vibrating unit that vibrates a droplet attached to a surface to reduce adhesion between the droplet and a surface of the cleaning device. The vibration unit has a specific pattern. In addition, the surface of the cleaning device is inclined in the direction of gravity, and the grain of the pattern is the same as the moving direction of the droplet, so that the droplet may move along the grain.
물론, 상기 진동에 따라 상기 이동 방향 및 상기 이동 방향의 반대 방향에서의 액적의 접촉각 변화가 타 방향에서의 접촉각 변화보다 클 수 있다. Of course, according to the vibration, a change in the contact angle of the droplet in the moving direction and in a direction opposite to the moving direction may be greater than that in the other direction.
다른 실시예에 따르면, 클리닝 기기는 상기 클리닝 기기의 표면에 부착된 액적을 진동시켜 상기 액적과 상기 클리닝 기기의 표면의 부착력을 감소시키는 진동부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 클리닝 기기의 표면은 상기 진동에 따라 상기 액적이 이동할 때 상기 이동 방향 또는 상기 이동 방향의 반대 방향에서의 상기 액적의 접촉각 변화가 타 방향에서의 액적의 접촉각 변화보다 크도록 하는 구조를 가질 수 있다. According to another embodiment, the cleaning device may include a vibrating unit that vibrates a droplet attached to a surface of the cleaning device to reduce adhesion between the droplet and the surface of the cleaning device. Here, the surface of the cleaning device has a structure such that when the droplet moves according to the vibration, a change in the contact angle of the droplet in the moving direction or in a direction opposite to the moving direction is greater than a change in the contact angle of the droplet in other directions. I can.
한편, 상기 진동부는 전극을 포함하되, 상기 전극의 결은 상기 액적의 이동 방향과 동일할 수 있다. Meanwhile, the vibration unit may include an electrode, and a grain of the electrode may be the same as a moving direction of the droplet.
또 다른 실시예에 따르면, 클리닝 구조체는 기저층, 상기 기저층 위에 배열된 제 1 전극 및 제 2 전극 및 상기 전극들 위에 배열된 액적 지지층을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 액적 지지층은 절연막 및 소수성막을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 물리적으로 분리된 상태에서 상호 교차하여 배열된다. According to another embodiment, the cleaning structure may include a base layer, a first electrode and a second electrode disposed on the base layer, and a droplet support layer disposed on the electrodes. Here, the droplet support layer may include an insulating layer and a hydrophobic layer. In addition, the first electrode and the second electrode are arranged to cross each other in a physically separated state.
또 다른 실시예에 따르면, 클리닝 구조체는 기저층, 상기 기저층 위에 배열된 전극 및 상기 전극 위에 배열된 액적 지지층을 포함한다. 여기서, 상기 전극은 상기 액적 지지층 위의 액적이 진동에 따라 상기 액적이 이동할 때 이동 방향에서의 상기 액적의 접촉각 변화가 타 방향에서의 상기 액적의 접촉각 변화와 다르도록 하는 패턴 구조를 가질 수 있다. According to yet another embodiment, the cleaning structure includes a base layer, an electrode arranged on the base layer, and a droplet support layer arranged on the electrode. Here, the electrode may have a pattern structure such that a change in a contact angle of the droplet in a moving direction is different from a change in a contact angle of the droplet in another direction when the droplet moves according to the vibration of the droplet on the droplet support layer.
또 다른 실시예에 따르면, 클리닝 구조체는 기저층, 상기 기저층 위에 배열된 전극 및 상기 전극 위에 배열된 액적 지지층을 포함한다. 여기서, 상기 액적 지지층 위의 액적 이동시 이동 방향과 상기 전극 또는 상기 액적 지지층의 결의 방향이 동일하다. According to yet another embodiment, the cleaning structure includes a base layer, an electrode arranged on the base layer, and a droplet support layer arranged on the electrode. Here, when the droplet moves on the droplet supporting layer, the moving direction and the grain direction of the electrode or the droplet supporting layer are the same.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 기기의 액적 제거 과정을 도시한 도면이다. 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 패턴을 도시한 도면이고, 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 제거시 액적의 흐름을 도시한 도면이다. 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 제거시 액적 접촉각의 변화를 도시한 도면이고, 도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액적 제거시 액적의 흐름을 도시한 도면이다. 도 20 및 도 21은 액적 제거 실험 결과를 도시한 도면들이다.15 is a diagram illustrating a droplet removal process of a cleaning device according to an embodiment of the present invention. 16 is a diagram illustrating an electrode pattern according to an embodiment of the present invention, and FIG. 17 is a diagram illustrating a flow of droplets when a droplet is removed according to an embodiment of the present invention. FIG. 18 is a view showing a change in a droplet contact angle when a droplet is removed according to an embodiment of the present invention, and FIG. 19 is a view showing a flow of a droplet when a droplet is removed according to another embodiment of the present invention. 20 and 21 are diagrams showing the droplet removal experiment results.
도 15는 본 발명의 클리닝 기기의 표면 변화를 도시한다. 도 15에 도시된 바와 같이, 클리닝 기기의 표면에 액적이 부착되었을 때 특정 전압을 전극으로 인가하면, 오른쪽 이미지에 보여지는 바와 같이 표면의 액적이 제거되어 표면이 선명하여진다. 15 shows the surface change of the cleaning device of the present invention. As shown in FIG. 15, when a specific voltage is applied to the electrode when droplets are attached to the surface of the cleaning device, as shown in the image on the right, droplets on the surface are removed and the surface becomes clear.
이러한 액적을 제거하는 클리닝 기기는 도 9의 구조를 가질 수 있다. 다만, 전극(902)의 구조는 도 10의 구조와 다르다. The cleaning device for removing such droplets may have the structure of FIG. 9. However, the structure of the
일 실시예에 따르면, 전극(902)은 도 16에 도시된 바와 같이 제 1 전극(1600) 및 제 2 전극(1602)을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the
제 1 전극(1600)은 제 1 서브 전극들(1600a 내지 1600n)을 포함하고, 제 2 전극(1602) 또한 제 2 서브 전극들(1602a 내지 1602n)을 포함할 수 있다. 물론, 제 1 서브 전극들(1600a 내지 1600n)의 수와 제 2 서브 전극들(1602a 내지 1602n)의 수가 동일한 것이 바람직하지만, 다를 수도 있다. The first electrode 1600 may include first sub-electrodes 1600a to 1600n, and the second electrode 1602 may also include second sub-electrodes 1602a to 1602n. Of course, it is preferable that the number of first sub-electrodes 1600a to 1600n and the number of second sub-electrodes 1602a to 1602n are the same, but may be different.
제 1 서브 전극들(1600a 내지 1600n)은 각기 빗살 구조(Comb structure)를 가질 수 있고, 제 2 서브 전극들(1602a 내지 1602n) 또한 각기 빗살 구조를 가질 수 있다. Each of the first sub-electrodes 1600a to 1600n may have a comb structure, and each of the second sub-electrodes 1602a to 1602n may have a comb structure.
제 1 서브 전극들(1600a 내지 1600n)은 각기 물리적으로 분리되어 있고, 제 2 서브 전극들(1602a 내지 1602n)도 각기 물리적으로 분리되어 있다. 또한, 제 1 서브 전극들(1600a 내지 1600n)과 제 2 서브 전극들(1602a 내지 1602n)도 물리적으로 분리되어 있다. The first sub-electrodes 1600a to 1600n are physically separated from each other, and the second sub-electrodes 1602a to 1602n are physically separated from each other. In addition, the first sub-electrodes 1600a to 1600n and the second sub-electrodes 1602a to 1602n are also physically separated.
전체적인 형상에서 살펴보면, 제 1 전극(1600) 및 제 2 전극(1602)은 각기 빗살 형상을 가질 수 있다. Looking at the overall shape, each of the first electrode 1600 and the second electrode 1602 may have a comb shape.
이하, 제 1 서브 전극(1600a) 및 제 2 서브 전극(1602a)을 대표로 하여 서브 전극들(1600a 내지 1600n, 1602a 내지 1602n)의 구조를 살펴보겠다. 설명하지 않지만, 다른 서브 전극들(1600b 내지 1600n, 1602b 내지 1602n) 또한 서브 전극들(1600a, 1602a)과 동일하거나 유사한 구조를 가진다. Hereinafter, a structure of the sub-electrodes 1600a to 1600n and 1602a to 1602n will be described with the first sub-electrode 1600a and the second sub-electrode 1602a as representatives. Although not described, the other sub-electrodes 1600b to 1600n and 1602b to 1602n also have the same or similar structure as the sub-electrodes 1600a and 1602a.
제 1 서브 전극(1600a)은 제 1 기저 패턴(1610), 제 1 입력 패턴(1612) 및 적어도 하나의 제 1 브랜치 패턴(first branch pattern, 1614)을 포함할 수 있다. The first sub-electrode 1600a may include a
제 1 기저 패턴(1610)은 제 1 입력 패턴(1612)과 연결되며, 제 1 입력 패턴(1612)을 통하여 입력된 특정 전압을 제 1 브랜치 패턴들(1614)로 전달하는 역할을 수행한다. The
제 1 입력 패턴(1612)은 전력원(908) 또는 접지와 전기적으로 연결된다. 그 결과, 특정 전압이 제 1 입력 패턴(1612)으로 입력된다. 한편, 전력원(908)은 클리닝 기기의 내부에 위치할 수도 있고 외부에 위치할 수도 있다. The
다른 실시예에 따르면, 제 1 입력 패턴(1612)은 존재하지 않을 수 있으며, 이 경우 특정 전압은 제 1 기저 패턴(1610)의 일부분으로 입력될 수 있다. 따라서, 제 1 기저 패턴(1610)의 일부분은 전력원(908) 또는 접지와 전기적으로 연결되는 구조를 가질 수 있다. According to another embodiment, the
제 1 브랜치 패턴(1614)은 제 1 기저 패턴(1610)과 교차하는 방향, 바람직하게는 수직 방향으로 하여 제 1 기저 패턴(1610)으로부터 길이 연장되어 형성된다. 결과적으로, 제 1 기저 패턴(1610)으로 특정 전압이 인가되면, 제 1 브랜치 패턴(1614)에도 특정 전압이 공급되게 된다.The
일 실시에에 따르면, 제 1 브랜치 패턴들(1614)이 제 1 기저 패턴(1610)으로부터 연장되고, 제 1 브랜치 패턴들(1614) 사이의 간격들이 동일할 수 있다. 물론, 제 1 브랜치 패턴들(1614)과 제 2 브랜치 패턴들(1624)이 교차하는 한 제 1 브랜치 패턴들(1614) 사이의 간격들 중 일부는 다를 수도 있다. According to an embodiment, the
제 2 서브 전극(1602a)은 제 2 기저 패턴(1620), 제 2 입력 패턴(1622) 및 적어도 하나의 제 2 브랜치 패턴(second branch pattern, 1624)을 포함할 수 있다. The second sub-electrode 1602a may include a
제 2 기저 패턴(1620)은 제 2 입력 패턴(1622)과 연결되며, 제 2 입력 패턴(1622)을 통하여 입력된 특정 전압을 제 2 브랜치 패턴들(1624)로 전달하는 역할을 수행한다. The
제 2 입력 패턴(1622)은 전력원(908) 또는 접지와 전기적으로 연결된다. 그 결과, 특정 전압이 제 2 입력 패턴(1622)으로 입력된다.The
다른 실시예에 따르면, 제 2 입력 패턴(1622)은 존재하지 않을 수 있으며, 이 경우 특정 전압은 제 2 기저 패턴(1620)의 일부분으로 입력될 수 있다. 따라서, 제 2 기저 패턴(1620)의 일부분은 전력원(908) 또는 접지와 전기적으로 연결되는 구조를 가질 수 있다. According to another embodiment, the
제 2 브랜치 패턴(1624)은 제 2 기저 패턴(1620)과 교차하는 방향, 바람직하게는 수직 방향으로 하여 제 2 기저 패턴(1620)으로부터 길이 연장되어 형성된다. 결과적으로, 제 2 기저 패턴(1620)으로 특정 전압이 인가되면, 제 2 브랜치 패턴(1624)에도 특정 전압이 공급되게 된다. The
또한, 제 2 브랜치 패턴들(1624)은 도 16에 도시된 바와 같이 제 1 브랜치 패턴들(1614)과 교차하여 배열된다. 다만, 제 1 브랜치 패턴들(1614)과 상기 제 2 브랜치 패턴들(1624)은 물리적으로 분리될 수 있다. Also, the
일 실시에에 따르면, 제 2 브랜치 패턴들(1624)이 제 2 기저 패턴(1620)으로부터 연장되고, 제 2 브랜치 패턴들(1624) 사이의 간격들이 동일할 수 있다. 물론, 제 1 브랜치 패턴들(1614)과 제 2 브랜치 패턴들(1624)이 교차하는 한 제 2 브랜치 패턴들(1624) 사이의 간격들 중 일부는 다를 수도 있다. According to an embodiment, the
상기 교차에 따라 제 2 브랜치 패턴(1624)이 물리적으로 분리된 상태로 하여 제 1 브랜지 패턴들(1614) 사이에 배열하고, 제 1 브랜치 패턴(1614)이 물리적으로 분리된 상태로 하여 제 2 브랜치 패턴들(1624) 사이에 배열될 수 있다. According to the intersection, the
한편, 클리닝 기기의 표면의 액적을 제거하기 위해서, 제 1 서브 전극(1600a)과 제 2 서브 전극(1602a) 중 하나로 제 1 전압이 인가되고 다른 하나로 상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압이 인가될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 전압은 양의 전압이고 상기 제 2 전압은 접지 전압일 수 있다. Meanwhile, in order to remove droplets on the surface of the cleaning device, a first voltage is applied to one of the first sub-electrode 1600a and the second sub-electrode 1602a, and a second voltage lower than the first voltage is applied to the other. I can. Here, the first voltage may be a positive voltage and the second voltage may be a ground voltage.
도 9를 다시 참조하면, 절연막(904)은 전극(902) 위에 배열되며, 전극들(1600 및 1602) 사이의 간격을 채울 수 있다. Referring again to FIG. 9, the insulating
이러한 구조를 가지는 클리닝 기기에서 클리닝 동작을 살펴보겠다. A cleaning operation in a cleaning device having such a structure will be described.
우선, 교류 방식을 통한 클리닝 동작을 살펴보겠다.First, let's look at the cleaning operation through the AC method.
예를 들어, 사용자가 액적 제거 명령을 입력하면, 전력원(908)은 제어부의 제어에 따라 전극들(1600 및 1602) 중 하나로 제 1 전압을 인가하고 다른 전극으로 상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압을 인가한다. 결과적으로, 상기 클리닝 기기의 표면에 부착된 액적이 진동하게 된다. 여기서, 전극(1600)의 서브 전극들(1600a 내지 1600n) 모두로 상기 제 1 전압이 동시에 인가되고, 전극(1602)의 서브 전극들(1602a 내지 1602n) 모두로 상기 제 2 전압이 동시에 인가될 수 있다.For example, when a user inputs a droplet removal command, the
상기 클리닝 기기의 표면이 진동함에 따라 상기 표면과 액적의 부착력이 감소한다. 이 경우, 상기 클리닝 기기의 표면이 중력 방향으로 기울어져 있기 때문에, 상기 표면에 부착된 액적이 도 17에 도시된 바와 같이 중력 방향으로 미끌어져서 상기 클리닝 기기로부터 이탈된다. 즉, 상기 액적이 상기 클리닝 기기로부터 제거된다. As the surface of the cleaning device vibrates, the adhesion between the surface and the droplet decreases. In this case, since the surface of the cleaning device is inclined in the direction of gravity, the droplets attached to the surface are slipped in the direction of gravity as shown in FIG. 17 and are separated from the cleaning device. That is, the droplet is removed from the cleaning device.
특히, 본 실시예의 클리닝 기기가 전기습윤 기술을 사용하므로, 액적 제거 시간이 빠르고 효율적이다. In particular, since the cleaning device of this embodiment uses the electrowetting technique, the droplet removal time is fast and efficient.
일 실시예에 따르면, 액적 진동시 액적의 이동 방향 및 상기 이동 방향의 반대 반향에서의 접촉각 변화가 타 방향에서의 접촉각 변화가 다를 수 있다. 이러한 차이는 액적을 미끄러지게 하는데 유용할 수 있다. 또한, 상기 접촉각의 변화 차이로 인하여 상기 클리닝 기기의 표면의 경사가 낮음에도 불구하고 상기 액적이 중력 방향으로 미끄러져 제거될 수 있다. According to an embodiment, when the droplet is vibrated, a change in a contact angle in a direction opposite to the direction in which the droplet moves and a reflection in the direction may be different from the change in the contact angle in the other direction. This difference can be useful for slipping the droplet. In addition, even though the inclination of the surface of the cleaning device is low due to the difference in the contact angle, the droplet may be removed by sliding in the direction of gravity.
다른 실시예에 따르면, 전극들(1600 및 1602)이 빗살 형상을 가지며, 브랜치 패턴들(1612 및 1620)의 결이 중력 방향으로 형성될 수 있다. 결과적으로, 특정 전압으로 인하여 액적이 진동할 때 도 5에 도시된 바와 같이 브랜치 패턴들(1612 및 1620)의 결 방향으로 하여 액적의 접촉각 변화가 커지게 된다. According to another embodiment, the electrodes 1600 and 1602 may have a comb shape, and the grains of the
즉, 액적이 미끄러지는 방향과 전극들(1600 및 1602)의 결 방향이 일치하거나 유사하며, 그 결과 액적 진동시 액적이 더 용이하게 미끌어지게 된다. 따라서, 보다 낮은 전압이 전극들(1600 및 1602)로 인가될 지라도 상기 액적이 용이하게 제거될 수 있다. That is, the direction in which the droplet slides and the grain direction of the electrodes 1600 and 1602 are identical or similar, and as a result, the droplet slides more easily when the droplet is vibrated. Thus, even if a lower voltage is applied to the electrodes 1600 and 1602, the droplet can be easily removed.
다른 관점에서 살펴보면, 액적이 미끌어지는 방향, 즉 중력 방향으로 액적의 접촉각 변화가 타 방향의 접촉각 변화보다 크게 클리닝 기기를 구현하면, 상기 액적이 용이하게 제거될 수 있다. Looking from another viewpoint, if a cleaning device is implemented in which the change in the contact angle of the droplet in the direction in which the droplet slides, that is, in the direction of gravity, is larger than the change in the contact angle in other directions, the droplet can be easily removed.
다음으로, 직류 방식을 통한 클리닝 동작을 살펴보겠다. Next, we will look at the cleaning operation through the DC method.
직류 방식은 특정 전압을 서브 전극들(1600a 내지 1600n, 1602a 내지 1602n)에 순차적으로 인가하는 방법이다. The direct current method is a method of sequentially applying a specific voltage to the sub-electrodes 1600a to 1600n and 1602a to 1602n.
예를 들어, 서브 전극(1600a)에 양의 전압인 제 1 전압이 인가되고, 서브 전극(1600a)에 대응하는 서브 전극(1602a)에 상기 제 1 전압보다 낮은 제 2 전압이 인가될 수 있다. 여기서, 상기 제 2 전압은 접지 전압일 수 있으며, 다른 서브 전극들(1600b 내지 1600n, 1602b 내지 1602n)은 비활성화 상태이다. 결과적으로, 서브 전극들(1600a 및 1602a) 위에 배열된 액적이 상기 전압이 인가된 방향으로 이동하게 된다.For example, a first voltage, which is a positive voltage, may be applied to the sub-electrode 1600a, and a second voltage lower than the first voltage may be applied to the sub-electrode 1602a corresponding to the sub-electrode 1600a. Here, the second voltage may be a ground voltage, and the other sub-electrodes 1600b to 1600n and 1602b to 1602n are in an inactive state. As a result, the droplets arranged on the sub-electrodes 1600a and 1602a move in the direction in which the voltage is applied.
이어서, 서브 전극(1600b)에 제 1 전압이 인가되고, 서브 전극(1600b)에 대응하는 서브 전극(1602b)에 제 2 전압이 인가될 수 있다. 여기서, 다른 서브 전극들(1600a, 1600c 내지 1600n, 1602a, 1600c 내지 1602n)은 비활성화 상태이다. 결과적으로, 서브 전극들(1600a 및 1602a)로부터 이동된 액적 및 서브 전극들(1600b 및 1602b) 위에 배열된 액적이 상기 제 1 전압이 인가된 방향으로 이동하게 된다.Subsequently, a first voltage may be applied to the sub-electrode 1600b, and a second voltage may be applied to the sub-electrode 1602b corresponding to the sub-electrode 1600b. Here, the other sub-electrodes 1600a, 1600c to 1600n, 1602a, 1600c to 1602n are in an inactive state. As a result, the droplets moved from the sub-electrodes 1600a and 1602a and the droplets arranged on the sub-electrodes 1600b and 1602b move in the direction to which the first voltage is applied.
위의 순차적인 전압 인가 과정이 마지막 서브 전극들(1600n 및 1602n)로 전압들이 인가될때까지 수행되며, 이러한 순차적인 전압 인가 과정은 도 6에서 보여진다.The above sequential voltage application process is performed until voltages are applied to the last sub-electrodes 1600n and 1602n, and this sequential voltage application process is shown in FIG. 6.
계속하여, 서브 전극들(1600a 내지 1600n, 1602a 내지 1602n)로 전압들이 순차적으로 인가되는 과정이 반복적으로 수행된다. 결과적으로, 클리닝 기기의 표면에 부착된 액적이 용이하게 제거될 수 있다.Subsequently, a process of sequentially applying voltages to the sub-electrodes 1600a to 1600n and 1602a to 1602n is repeatedly performed. As a result, droplets adhering to the surface of the cleaning device can be easily removed.
한편, 직류 방식에서는, 액적의 이동 방향에서의 액적의 접촉각 변화가 상기 이동 방향의 반대 방향에서의 접촉각 변화보다 클 수 있다. Meanwhile, in the direct current method, a change in a contact angle of a droplet in a direction in which the droplet moves may be greater than a change in a contact angle in a direction opposite to the moving direction.
이하, 실제 실험 결과를 살펴보겠다. 도 20의 (a)는 액적과 친수성 먼지의 제거 과정을 보여주고, 도 20의 (b)는 액적과 소수성 먼지의 제거 과정을 도시한다. Hereinafter, we will look at the actual experimental results. FIG. 20A shows a process of removing droplets and hydrophilic dust, and FIG. 20B shows a process of removing droplets and hydrophobic dust.
비가 오는 날 본 발명의 클리닝 기기를 차량에 장착한 후 주행하면서 실제 실험한 결과, 도 20의 (a)에 도시된 바와 같이 클리닝 기기의 표면의 액적(빗물)이 제거되어 해당 영상이 훨씬 선명하게 촬영되었음을 확인할 수 있다. 특히, 도 20의 (a)에 도시된 바와 같이, 액적 뿐만 아니라 먼지도 동시에 제거됨을 확인할 수 있다. As a result of an actual experiment while driving after installing the cleaning device of the present invention on a vehicle on a rainy day, droplets (rainwater) on the surface of the cleaning device are removed as shown in Fig. 20(a), so that the image becomes much clearer. It can be confirmed that it was filmed. In particular, as shown in (a) of FIG. 20, it can be seen that not only droplets but also dust are simultaneously removed.
또한, 비가 오는 날 유리 구조체를 전면 유리창으로 사용한 차량을 실제 실험한 결과, 도 20의 (b)에 도시된 바와 같이 전면 유리창의 액적이 완벽하게 제거되어 전면 유리창이 선명해짐을 확인할 수 있다. 특히, 액적 뿐만 아니라 먼지도 동시에 제거될 수 있다. In addition, as a result of an actual experiment on a vehicle using a glass structure as a windshield on a rainy day, it can be seen that the droplets of the windshield are completely removed as shown in (b) of FIG. 20 so that the windshield becomes clear. In particular, not only droplets but also dust can be removed at the same time.
게다가, 도 21에 도시된 바와 같이, 클리닝 기기의 표면에 발생한 서리 또한 제거됨이 확인되었다. In addition, as shown in Fig. 21, it was confirmed that the frost generated on the surface of the cleaning device was also removed.
위의 실시예들의 클리닝 기기 외에도, 클리닝 기기가 액적, 먼지 또는 서리를 제거할 수 있는 한 클리닝 기기의 구조는 다양하게 변형될 수 있다. In addition to the cleaning device of the above embodiments, the structure of the cleaning device may be variously modified as long as the cleaning device is capable of removing droplets, dust, or frost.
일 실시예에 따르면, 클리닝 기기는 표면에 부착된 액적을 진동시켜 상기 액적과 상기 클리닝 기기의 표면의 부착력을 감소시키는 진동부를 포함할 수 있다. 상기 진동부는 특정 패턴을 가진다. 또한, 상기 클리닝 기기의 표면은 중력 방향으로 기울어져 있으며, 상기 패턴의 결이 상기 액적의 이동 방향과 동일하여 상기 액적이 상기 결을 따라 이동할 수 있다. According to an embodiment, the cleaning device may include a vibrating unit that vibrates a droplet attached to a surface to reduce adhesion between the droplet and a surface of the cleaning device. The vibration unit has a specific pattern. In addition, the surface of the cleaning device is inclined in the direction of gravity, and the grain of the pattern is the same as the moving direction of the droplet, so that the droplet may move along the grain.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 액적 감지 장치의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면이고, 도 23은 액적 유무에 따른 카메라 커버 유리의 임피던스 변화를 예시하여 나타낸 도면이고, 도 24는 카메라 커버 유리에 액적이 발생된 경우에 촬영된 이미지의 예를 나타낸 도면이다. 이하, 도 22를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 카메라 액적 감지 장치의 구성을 설명하되, 도 23 및 도 24를 참조하기로 한다.22 is a diagram schematically illustrating a configuration of a camera droplet detection device according to an embodiment of the present invention, FIG. 23 is a diagram illustrating an impedance change of a camera cover glass according to the presence or absence of droplets, and FIG. 24 is a camera cover It is a diagram showing an example of an image photographed when droplets are generated on the glass. Hereinafter, a configuration of a camera droplet detection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 22, but reference will be made to FIGS. 23 and 24.
우선, 도 22를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 액적 감지 장치는 카메라부(10), 임피던스 측정부(20), 제어부(30) 및 전압 인가부(40)를 포함한다.First, referring to FIG. 22, a camera droplet detection apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
카메라부(10)는 카메라 모듈(11) 및 카메라 모듈(11)의 렌즈를 덮는 카메라 커버 유리(Camera cover glass)(15)를 포함한다.The
카메라 모듈(11)은 렌즈를 통해 피사체를 촬영하여 이미지를 생성한다. 예를 들어, 카메라 모듈(11)은, 구면이나 비구면으로 제작된 유리와 같은 투명 재질의 소자들로 구성되어 빛을 수렴 또는 발산시켜 광학적인 상을 생성하는 렌즈 모듈, 생성된 광학적인 상을 전기 신호로 변환하는 이미지 센서(Image sensor), 이미지 센서에 의하여 생성된 전기 신호를 처리하는 각종 회로를 포함하는 PCB 등을 포함하여 구성될 수 있다.The
카메라 커버 유리(15)는 커버 유리 층(Cover glass layer)(16), 투명 전극(Transparent electrode)(17) 및 소수성 절연막(Hydrophobic and dielectric layer)(18)을 포함한다.The
커버 유리 층(16)은 카메라 커버 유리(15)의 최하위층으로서, 카메라 모듈(11)의 렌즈를 직접적으로 덮는 역할과 동시에, 카메라 커버 유리(15)의 기판(Substrate) 역할을 한다.The
투명 전극(17)은 커버 유리 층(16)의 상면에 연속으로 배치되어 미리 설정된 패턴을 형성한다. 예를 들어, 투명 전극(17)은 직선 형, 유선 형 또는 고리 형을 가질 수 있다. 복수의 투명 전극(17)이 형성하는 패턴의 형태는 제한되지 않는다.The
소수성 절연막(18)은 카메라 커버 유리(15)의 최상위층으로서, 도 22에 도시된 바와 같이, 복수의 투명 전극(17)의 상면에 적층되어 각 투명 전극(17) 사이를 채운다.The hydrophobic insulating
예를 들어, 소수성 절연막(18)은 페럴린 C, 테프론 및 금속 산화막으로 구성된 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.For example, the hydrophobic insulating
또한, 소수성 절연막(18)은 표면에 액적(droplet)이 형성된다.In addition, droplets are formed on the surface of the hydrophobic insulating
예를 들어, 소수성 절연막(18)은 물과 같은 유체와 친화성이 낮은 물질로 구성될 수 있으며, 이에 따라, 액적이 소수성 절연막(18)의 표면에서 용이하게 이동할 수 있다.For example, the hydrophobic insulating
임피던스 측정부(20)는 투명 전극(17)의 임피던스를 측정한다. 이를 위하여, 투명 전극(17)에는 전압 인가부(40)에 의하여 상시적으로 미세한 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 두 투명 전극(17) 마다 직류 전압인 그라운드(ground) 전압과 하이(high) 전압이 미세하게 인가될 수 있다.The
제어부(30)는 임피던스 측정부(20)에 의하여 측정된 투명 전극(17)의 임피던스 또는 카메라 모듈(11)에 의하여 촬영된 이미지를 이용하여 카메라 커버 유리(15)에 액적 발생 여부를 판단한다.The
즉, 제어부(40)는 임피던스 측정부(20)에 의하여 측정된 투명 전극(17)의 임피던스을 확인하고, 임피던스가 변화하는 경우, 카메라 커버 유리(15)에 액적이 발생한 것으로 판단할 수 있다.That is, the
예를 들어, 도 23를 참조하면, 도 23의 좌측에 도시된 바와 같이, 카메라 커버 유리(15)의 투명 전극(17) 및 소수성 절연막(18)은 각각 저항(resistance) 성분 및 캐패시터(capacitor) 성분을 가질 수 있다. 그리고, 도 23의 우측에 도시된 바와 같이, 카메라 커버 유리(15)의 소수성 절연막(18) 표면에 발생된 액적은 자체적으로 저항(resistance) 성분과 캐패시터(capacitor) 성분을 가질 수 있다. 따라서, 카메라 커버 유리(15)의 소수성 절연막(18) 표면에 액적이 발생하면, 액적이 발생된 위치의 투명 전극(17)의 임피던스가 변화한다.For example, referring to FIG. 23, as shown on the left side of FIG. 23, the
또한, 제어부(40)는 카메라 모듈(11)에 의하여 촬영된 이미지를 분석하고, 분석 결과, 이미지가 일정한 원형의 형태로 왜곡된 경우, 카메라 커버 유리(15)에 액적이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 도 24에 도시된 바와 같이, 카메라 커버 유리(15)에 액적이 다수 발생하면, 촬영된 이미지는 일정한 원형의 형태로 왜곡될 수 있다.In addition, the
여기서, 제어부(40)는 이미지가 일정한 원형의 형태로 왜곡된 것을 판단하기 위하여, 이미지에서 원형의 액적 형태의 존재 여부를 검사하거나, 이미지의 선명도를 계산할 수 있다.Here, in order to determine that the image is distorted in a certain circular shape, the
즉, 제어부(40)는 이미지에서 원형의 액적 형태가 다수 발견되거나, 이미지의 선명도가 미리 설정된 기준 선명도 미만인 경우, 이미지가 일정한 원형의 형태로 왜곡된 것으로 판단할 수 있다.That is, the
그리고, 제어부(30)는 카메라 커버 유리(15)에 액적이 발생한 경우, 전압 인가부(40)가 투명 전극(17)에 전압을 인가하도록 제어한다.In addition, the
전압 인가부(40)는 제어부(30)의 제어에 따라 카메라 커버 유리(15)에 발생한 액적을 제거하기 위하여, 투명 전극(17)에 전압을 인가한다.The
즉, 전압 인가부(40)는 각 투명 전극(17)에 직류 전압인 그라운드와 하이 전압을 미리 정해진 주기로 순차적으로 교번하여 인가할 수 있다.That is, the
예를 들어, 액적은 소수성 절연막(18)의 표면에서, 그라운드 전압이 인가된 전극과 하이 전압이 인가된 전극의 방향으로 이동하게 되며, 결국에는 소수성 절연막(18)의 가장 바깥 측으로 이동하게 됨으로써, 카메라 커버 유리(15)가 클리닝될 수 있다.For example, the droplet moves from the surface of the hydrophobic insulating
또는, 전압 인가부(40)는 투명 전극(17)에 교류 전압을 인가할 수 있다.Alternatively, the
예를 들어, 교류 전압이 투명 전극(17)에 인가되면, 소수성 절연막(18)의 표면에 형성된 액적은 투명 전극(17)에 인가된 교류 전압으로 인하여 진동하게 된다. 그리고, 액적은 진동과 카메라 커버 유리(15)의 경사로 인하여 경사를 따라 소수성 절연막(18)의 가장 바깥 측으로 이동하게 됨으로써, 카메라 커버 유리(15)가 클리닝될 수 있다.For example, when an AC voltage is applied to the
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 액적 감지 방법을 나타낸 흐름도이다.25 is a flowchart illustrating a camera droplet detection method according to an embodiment of the present invention.
S2500 단계에서, 카메라 액적 감지 장치는 카메라 커버 유리(15)의 각 투명 전극(17)의 임피던스를 측정한다.In step S2500, the camera droplet detection device measures the impedance of each
S2502 단계에서, 카메라 액적 감지 장치는 측정된 투명 전극(17)의 임피던스가 변화하는지 여부를 확인한다.In step S2502, the camera droplet detection device checks whether the measured impedance of the
S2504 단계에서, 카메라 액적 감지 장치는 투명 전극(17)의 임피던스가 변화한 경우, 액적이 감지된 것으로 판단한다.In step S2504, when the impedance of the
S2506 단계에서, 카메라 액적 감지 장치는 액적이 감지됨에 따라 투명 전극(17)에 전압을 인가하여 액적을 제거한다.In step S2506, the camera droplet detection device removes the droplet by applying a voltage to the
도 26은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 액적 감지 방법을 나타낸 흐름도이다.26 is a flowchart illustrating a camera droplet detection method according to another embodiment of the present invention.
S2600 단계에서, 카메라 액적 감지 장치는 카메라 모듈(11)을 통해 이미지를 촬영한다.In step S2600, the camera droplet detection device captures an image through the
S2602 단계에서, 카메라 액적 감지 장치는 촬영된 이미지를 분석한다.In step S2602, the camera droplet detection device analyzes the captured image.
S2604 단계에서, 카메라 액적 감지 장치는 촬영된 이미지를 분석한 결과, 이미지가 일정한 원형의 형태로 왜곡된 경우, 액적이 감지된 것으로 판단한다.In step S2604, the camera droplet detection apparatus determines that the droplet has been detected when the image is distorted in a certain circular shape as a result of analyzing the captured image.
여기서, 카메라 액적 감지 장치는 이미지에서 원형의 액적 형태의 존재 여부를 검사하거나, 이미지의 선명도를 계산한 후, 이미지에서 원형의 액적 형태가 다수 발견되거나, 이미지의 선명도가 미리 설정된 기준 선명도 미만인 경우, 이미지가 일정한 원형의 형태로 왜곡된 것으로 판단할 수 있다.Here, the camera droplet detection device checks for the existence of a circular droplet shape in the image, calculates the sharpness of the image, and then finds a large number of circular droplet shapes in the image, or when the sharpness of the image is less than a preset reference sharpness, It can be determined that the image is distorted in a certain circular shape.
S2606 단계에서, 카메라 액적 감지 장치는 액적이 감지됨에 따라 투명 전극(17)에 전압을 인가하여 액적을 제거한다.In step S2606, the camera droplet detection device removes the droplet by applying a voltage to the
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기를 나타낸 도면이고, 도 28은 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기의 전극 패턴을 나타낸 도면이다.27 is a diagram illustrating a cleaning device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 28 is a diagram illustrating an electrode pattern of the cleaning device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기는 도 27에 도시된 바와 같이 카메라 렌즈의 커버 유리(Cover Glass)에 적용될 수 있다. 물론, 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기는 카메라 렌즈의 커버 유리뿐만 아니라, 차량 전면유리와 같이, 표면에 형성된 액적의 제거가 필요한 물체에 모두 적용될 수 있으며, 이하에서는, 발명의 이해와 설명의 편의를 위하여 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기(100)가 카메라 렌즈의 커버 유리에 적용된 것으로 가정하여 설명한다.The cleaning device according to the embodiment of the present invention may be applied to a cover glass of a camera lens as shown in FIG. 27. Of course, the cleaning device according to an embodiment of the present invention can be applied to not only a cover glass of a camera lens, but also an object requiring removal of droplets formed on the surface, such as a windshield of a vehicle. Hereinafter, the understanding and explanation of the invention For convenience, it is assumed that the
클리닝 기기(100)는 MEMS 공정으로 제작한 초소형 칩(chip) 위에 서로 분리된 복수의 전극이 패턴되어 형성될 수 있으며, 이 복수의 전극에 직류 전압 또는 교류 전압을 인가하여 표면에 형성된 액적을 제거할 수 있다.The
예를 들어, 클리닝 기기는 각 전극에 직류 전압의 조건(high, ground)을 달리하여 전압을 인가함으로써, 액적(droplet)의 표면 장력을 변화시킬 수 있다. 이 경우, 액적(droplet)은 하이(high) 전압과 그라운드(ground) 전압이 인가된 전극의 방향(결국에는 카메라 렌즈의 커버 유리의 바깥 측)으로 이동하게 된다.For example, the cleaning device may change the surface tension of a droplet by applying a voltage to each electrode in a different DC voltage condition (high, ground). In this case, the droplet moves in the direction of the electrode to which the high voltage and the ground voltage are applied (eventually, the outer side of the cover glass of the camera lens).
또한, 클리닝 기기는 전극에 저주파 교류 전압을 인가하여 액적을 진동시킴으로써, 액적의 표면 장력을 변화시킬 수 있다. 도 27에 도시된 바와 같이, 카메라 렌즈가 평면을 기준으로 소정의 경사를 가지고 있다면, 액적(droplet)은 진동하면서 아래 방향(결국에는 카메라 렌즈의 커버 유리의 바깥 측)으로 이동하게 된다.In addition, the cleaning device may change the surface tension of the droplet by vibrating the droplet by applying a low-frequency alternating voltage to the electrode. As shown in FIG. 27, if the camera lens has a predetermined inclination with respect to the plane, the droplets vibrate and move downward (eventually, the outer side of the cover glass of the camera lens).
특히, 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기(100)는 전도성 액적뿐만 아니라 비전도성 액적까지 제거하기 위하여, 복수의 전극에 미리 설정된 주파수를 기준으로 고주파 교류 전압과 함께 저주파 교류 전압을 인가한다. 즉, 클리닝 기기는 복수의 전극에 고주파 교류 전압을 인가하고, 인가되는 고주파 교류 전압을 고주파 교류 전압에 대하여 저주파수로 온오프(on/off) 스위칭함으로써, 복수의 전극에 고주파 교류 전압과 저주파 교류 전압을 동시에 인가하여 비전도성 액적과 전도성 액적을 모두 제거한다.In particular, the
여기서, 상기 고주파와 저주파를 구분하기 위한 기준 주파수는 1㎑일 수 있으며, 상기 고주파는 상기 기준 주파수 이상을 의미하고 상기 저주파는 상기 기준 주파수 미만을 의미할 수 있다. Here, the reference frequency for distinguishing the high frequency and the low frequency may be 1 kHz, the high frequency may mean more than the reference frequency, and the low frequency may mean less than the reference frequency.
예를 들어, 상기 고주파는 10㎑일 수 있고, 상기 저주파는 31㎐일 수 있으며, 이러한 조건 하에서 실험한 결과 비전도성 액적 및 전도성 액적이 모두 제거됨을 확인하였다. For example, the high frequency may be 10 kHz, the low frequency may be 31 Hz, and as a result of testing under these conditions, it was confirmed that both non-conductive and conductive droplets were removed.
참고로, 복수에 전극에 저주파 전압만 인가되는 경우, 전도성 액적은 표면 장력이 주기적으로 변화되어 저주파수로 진동하고, 이와 같은 진동에 의하여 이동하나, 비전도성 액적은 변화가 없다.For reference, when only the low-frequency voltage is applied to the plurality of electrodes, the surface tension of the conductive droplets is periodically changed to vibrate at a low frequency, and the non-conductive droplets do not change.
그리고, 복수에 전극에 고주파 전압을 인가할 경우, 전도성 액적과 비전도성 액적 모두 표면에 퍼져 납작해지기만 한다. In addition, when a high-frequency voltage is applied to a plurality of electrodes, both the conductive droplet and the non-conductive droplet are spread and flattened.
반면에, 복수에 전극에 인가되는 고주파 교류 전압이 저주파수로 온오프(on/off) 스위칭되면, 전도성 액적 및 비전도성 액적은 모두 표면에 퍼져 납작해지는 현상이 주기적으로 반복되어 진동하고, 이와 같은 진동에 의하여 이동함으로써, 제거될 수 있다.On the other hand, when the high frequency alternating voltage applied to the plurality of electrodes is switched on/off at a low frequency, the phenomenon of spreading and flattening both conductive and non-conductive droplets on the surface is repeated and vibrated periodically. By moving by, it can be removed.
본 발명의 실시예에 따른 복수의 전극은 복수의 하이(high) 전압 전극과 복수의 그라운드(ground) 전압 전극으로 구분되며, 하이(high) 전압 전극과 그라운드(ground) 전압 전극이 카메라 렌즈의 커버 유리 표면 위에서 서로 분리된 상태에서 번갈아 가도록 연속적으로 배열된다. 이때, 복수의 하이(high) 전압 전극 및 복수의 그라운드(ground) 전압 전극은 각각 일체로 형성됨으로써, 하이(high) 전압 전극끼리 및 그라운드(ground) 전압 전극끼리 연결될 수 있다.The plurality of electrodes according to the embodiment of the present invention is divided into a plurality of high voltage electrodes and a plurality of ground voltage electrodes, and a high voltage electrode and a ground voltage electrode cover the camera lens. They are arranged in series, alternately, separated from each other on the glass surface. In this case, a plurality of high voltage electrodes and a plurality of ground voltage electrodes are formed integrally, so that high voltage electrodes and ground voltage electrodes may be connected to each other.
예를 들어, 도 28을 참조하면, 하이(high) 전압 전극과 그라운드(ground) 전압 전극은 각각 comb 형태를 가지며, 서로 닿지 않고 맞물려있는 형태로 배치될 수 있다.For example, referring to FIG. 28, a high voltage electrode and a ground voltage electrode have a comb shape, respectively, and may be arranged in a shape that does not touch each other but meshes.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면이고, 도 30 내지 도 33은 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기를 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 29를 중심으로 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기에 대하여 설명하되, 도 30 내지 도 33을 참조하기로 한다.29 is a view schematically illustrating a configuration of a cleaning device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 30 to 33 are diagrams for explaining a cleaning device according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a cleaning device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 29, but reference will be made to FIGS. 30 to 33.
본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기는, 기판(Substrate)(2900), 전극(Electrode)(2902), 절연막(Dielectric Layer)(2904), 소수성막(Hydrophobic Layer)(2906), 전압 인가부(2908) 및 스위칭부(2910)를 포함한다.A cleaning device according to an embodiment of the present invention includes a
기판(2900)은 클리닝 기기의 최하위층으로서 베이스이다. The
한편, 전극(2902)은 투명 전극으로서 기판(2900)의 상면에 연속으로 배치되어 특정 패턴을 형성할 수 있다.Meanwhile, the
즉, 전극(2902)은 도 28에서 전술한 바와 같이, 일체로 형성된 복수의 하이(high) 전압 전극과 일체로 형성된 복수의 그라운드(ground) 전압 전극이 서로 번갈아 가도록 연속으로 배치된다.That is, as described above with reference to FIG. 28, the
한편, 절연막(2904)은 도 29에 도시된 바와 같이, 전극(2902)의 상면에 적층되며, 각 전극(2902) 사이의 간격을 채울 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 29, the insulating
소수성막(2906)은 클리닝 기기의 최상위층으로서 표면에 액적이 형성되며, 물과 같은 유체와 친화성이 낮은 물질로 구성될 수 있다. 따라서, 액적이 소수성막(2906)의 표면에서 용이하게 이동할 수 있다.The
전압 인가부(2908)는 전극(2902)에 미리 설정된 기준 주파수를 기준으로 고주파 교류 전압을 인가한다. The
스위칭부(2910)는 고주파 교류 전압에 대한 저주파수로 고주파 교류 전압을 온오프(on/off) 스위칭한다. 예를 들어, 스위칭부(2910)는 전압 인가부(2908)가 저주파수에 대응하는 주기로 고주파 교류 전압을 발생시키도록 제어할 수 있다. 또는, 스위칭부(2910)는 전압 인가부(2908)와 전극(2902) 사이에서 전압 인가부(2908)로부터 출력된 고주파 교류 전압을 온오프(on/off) 스위칭할 수도 있다.The
이와 같이, 스위칭부(2910)가 고주파 교류 전압을 온오프(on/off) 스위칭함으로써, 저주파 교류 전압이 생성될 수 있으며, 소수성막(2906)의 표면에 형성된 전도성 액적 및 비전도성 액적은 고주파 교류 전압과 저주파 교류 전압이 전극(120)에 동시에 인가됨으로써, 진동하게 된다.In this way, by switching the high-frequency AC voltage on/off by the
이때, 기판(2900)이 평면을 기준으로 소정의 경사를 가지고 있다면, 액적은 기판(110)의 경사로 인하여 경사를 따라서 소수성막(2906)의 바깥 측으로 이동하게 되어, 기판(2900)이 클리닝될 수 있다.At this time, if the
다른 실시예로, 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기는, 전압 인가부(2908) 및 스위칭부(2910)를 대신하여, 고주파 전압 및 저주파 전압을 동시에 발생시키는 주파수 발생부(미도시)를 포함할 수 있다.In another embodiment, the cleaning device according to the embodiment of the present invention includes a frequency generator (not shown) that simultaneously generates a high-frequency voltage and a low-frequency voltage in place of the
주파수 발생부는 전극(2900)에 특정 전압을 인가하되, 기준 주파수를 기준으로 고주파 전압 및 저주파 전압이 한 주기 내에 모두 발생되도록 제어한다. 그 결과, 고주파 전압 및 저주파 전압이 전극(2902)에 인가됨에 따라 전도성 액적 및 비전도성 액적이 모두 제거되어, 기판(2900)이 클리닝될 수 있다.The frequency generator applies a specific voltage to the
예를 들어, 도 30을 참조하면, 전극(2902)에 인가되는 고주파 교류 전압(High frequency)이 상대적으로 낮은 주파수(Low frequency)로 온오프 스위칭되면, 액적과 소수성막(2906) 표면이 이루는 접촉각이 반복적으로 변화하게 되며, 이로 인하여 비전도성 액적 및 전도성 액적은 모두 규칙적으로 진동하게 된다.For example, referring to FIG. 30, when a high frequency AC voltage applied to the
즉, 전도성 액적은 저주파 교류 전압이 전극(2902)에 인가되면, 전기습윤 원리에 의하여 진동하고, 비전도성 액적은 고주파 교류 전압이 전극(120)에 인가되면, 유전영동(dielectrophoresis) 원리에 의하여 진동한다. 여기서, 유전영동 원리는 극성이 없는 입자가 불균일한 교류 전기장에 노출되었을 때, 쌍극성(dipole)이 입자에 유도되어 전기장의 구배가 크거나 작은 방향으로 힘을 받는 현상이다.That is, when a low-frequency AC voltage is applied to the
예를 들어, 도 31을 참조하면, 전도성 액적은 도 31의 (a)에 도시된 바와 같이, 전기습윤의 원리에 의하여 표면장력이 바뀌어 액적과 소수성막(2906) 표면의 접촉각이 변화할 수 있다. 그리고, 비전도성 액적은 도 31의 (b)에 도시된 바와 같이, 유전영동의 원리에 의하여 표면장력이 바뀌어 액적과 소수성막(2906) 표면의 접촉각이 변화할 수 있다.For example, referring to FIG. 31, as shown in FIG. 31(a), the surface tension of the conductive droplet is changed according to the principle of electrowetting, so that the contact angle between the droplet and the surface of the
이와 같이, 소수성막(2906) 표면에 발생한 액적들이 진동하게 되면, 액적과 소수성막(2906) 표면 간의 접착력(adhesion)이 감소한다. 그래서, 소수성막(2906) 표면이 기울어져 있는 경우, 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기가 구동되면, 도 32에 도시된 바와 같이, 소수성막(2906) 표면에 발생한 액적은 중력에 의하여 하부로 미끄러져 이동할 수 있다. 도 32의 (a)는 전도성 액적이 진동하여 미끄러지는 것을 나타내고, (b)는 비전도성 액적이 진동하여 미끄러지는 것을 나타낸다.As described above, when droplets generated on the surface of the
그리고, 소수성막(2906) 표면이 기울어져 있으면, 소수성막(2906) 표면에 발생한 액적이 진동할 때, 액적의 이동 방향 부분의 접촉각과 이동 방향의 반대 방향 부분의 접촉각 사이에서 차이가 발생한다. 이 차이는 액적이 아래로 미끄러지는데 도움을 주며, 경사가 매우 작은 소수성막(2906) 표면에서도 액적이 미끄러지게 할 수 있다.In addition, when the surface of the
그리고, 전극(2902)은 도 28에서 전술한 바와 같은 comb 형태로 형성되므로, 액적과 소수성막(2906) 표면의 접촉각은 액적의 모든 방향에서 균일하지 않고, 도 33에 도시된 바와 같이, 전극(2902)의 결 방향에서 더 크게 발생한다. 또한, 경사진 표면에서 액적이 진동할 때 발생하는 이동 방향과 반대 방향의 접촉각 차이도 결 방향에서 더 크게 발생한다. 결과적으로, 전술한 바와 같이, 액적의 이동 방향과 반대 방향의 접촉각 차이는 액적이 미끄러지는데 도움을 주기 때문에, 액적이 미끄러지는 방향과 전극(2902)의 결 방향을 일치시키는 것이 액적을 보다 낮은 전압으로 빠르게 미끄러트릴 수 있다.Further, since the
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기는 액적을 제어하는데 있어, 전극의 결 방향뿐만 아니라 온오프(on/off) 스위칭의 주파수 또한 영향을 받는다. 그래서, 각 액적은 크기에 따라 특정 고유 주파수를 가지기 때문에, 발생한 액적의 크기에 따른 특정 고유 주파수에 해당하는 주파수를 가진 전압이 인가되면, 액적은 더욱 크게 진동하게 되고, 이로 인하여 액적은 소수성막(2906) 표면에서 더욱 잘 미끄러질 수 있다.As described above, in the cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention, in controlling droplets, not only the grain direction of the electrode but also the frequency of on/off switching is affected. Therefore, since each droplet has a specific natural frequency according to the size, when a voltage having a frequency corresponding to a specific natural frequency according to the size of the generated droplet is applied, the droplet vibrates more greatly, and thus the droplet becomes a hydrophobic film ( 2906) Can slide better on surfaces.
도 34는 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 방법을 나타낸 흐름도이다.34 is a flow chart showing a cleaning method according to an embodiment of the present invention.
도 34에서, 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기는 차량의 카메라 모듈(미도시)(예를 들어, AVMS: Around View Monitoring System)에 결합된 상태일 수 있으며, 이하, 도 29에 도시된 클리닝 기기를 주체로 도 34의 흐름도를 설명하기로 한다.In FIG. 34, the cleaning device according to the embodiment of the present invention may be in a state of being coupled to a camera module (not shown) of a vehicle (for example, AVMS: Around View Monitoring System), and hereinafter, the cleaning device shown in FIG. 29 The flowchart of FIG. 34 will be described with the device as the main body.
S3400 단계에서, 클리닝 기기는 운전자의 요청이 입력되는 차량의 카메라 모듈로부터 액적 제거 요청 신호를 수신한다.In step S3400, the cleaning device receives a droplet removal request signal from a camera module of a vehicle to which a driver's request is input.
S3410 단계에서, 클리닝 기기는 수신된 액적 제거 요청 신호에 따라 전극(120)에 미리 설정된 주파수를 기준으로 고주파 교류 전압을 인가한다.In step S3410, the cleaning device applies a high-frequency AC voltage to the
S3420 단계에서, 클리닝 기기는 인가되는 고주파 교류 전압에 대하여 저주파수로 고주파 교류 전압을 온오프(on/off) 스위칭한다. 이때, 고주파 교류 전압이 온오프(on/off) 스위칭됨으로써, 저주파 교류 전압이 생성될 수 있으며, 소수성막(2906)의 표면에 형성된 전도성 액적 및 비전도성 액적은 고주파 교류 전압과 저주파 교류 전압이 전극(2902)에 동시에 인가됨으로써, 진동하게 된다.In step S3420, the cleaning device turns on/off the high frequency AC voltage at a low frequency with respect to the applied high frequency AC voltage. At this time, by switching the high frequency AC voltage on/off, a low frequency AC voltage may be generated, and the conductive droplets and non-conductive droplets formed on the surface of the
그리고, 비전도성 액적 및 전도성 액적은 유리(2900)의 경사를 따라 아래로 미끄러져 소수성막(2906)의 바깥 측으로 이동하게 되어, 유리(2900)가 클리닝될 수 있다.In addition, the non-conductive droplet and the conductive droplet slide down along the slope of the
S3430 단계에서, 클리닝 기기는 미리 정해진 시간이 경과하거나 운전자로부터 액적 제거 해제 요청 신호가 입력되면, 고주파 교류 전압의 인가 및 고주파 교류 전압의 온오프(on/off) 스위칭을 중단한다.In step S3430, the cleaning device stops the application of the high frequency AC voltage and on/off switching of the high frequency AC voltage when a predetermined time elapses or when a droplet removal release request signal is input from the driver.
이하, 본 발명의 클리닝 기기의 소수성막에 대하여 첨부된 도면들을 참조하여 상술하겠다.Hereinafter, the hydrophobic film of the cleaning device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
전기습윤에 사용되는 소수성막은 일반적으로 불소계 물질로 이루어진다. 그러나, 이러한 소수성막은 소수성 특성은 우수하나 내구성이 약하며, 따라서 한번 설치되면 오랜기간 동안 사용되어야 하는 자동차, 카메라 등에 사용되는 클리닝 기기에는 적합하지 못할 수 있다. 본 발명은 소수성 특징뿐만 아니라 내구성도 우수한 소수성막을 제안한다. The hydrophobic film used for electrowetting is generally made of a fluorine-based material. However, such a hydrophobic film is excellent in hydrophobic properties, but has poor durability, and thus, once installed, may not be suitable for cleaning devices used in automobiles, cameras, and the like that must be used for a long period of time. The present invention proposes a hydrophobic film having excellent durability as well as hydrophobic characteristics.
도 35는 본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 기기의 구조를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 36은 본 발명의 일 실시예에 따른 소수성막을 제조하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다. 35 is a diagram schematically showing the structure of a cleaning device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 36 is a diagram schematically showing a process of manufacturing a hydrophobic film according to an embodiment of the present invention.
도 35를 참조하면, 본 실시예의 클리닝 기기는 기판(3500), 소정 패턴을 가지는 전극(3502), 절연막(3504) 및 소수성막(3506)을 포함한다. Referring to FIG. 35, the cleaning device according to the present embodiment includes a
소수성막(3506)을 제외한 나머지 구성요소들은 위에서 상술되었으므로, 이하 설명을 생략한다. Components other than the
소수성막(3506)은 우수한 소수성 특성 및 강한 내구성을 가질 수 있다.The
일 실시예에 따르면, 소수성막(3506)은 발수성, 발유성 및 내화학성 특성을 가지는 불소계 물질(불소 원자를 함유하는 불소 화합물 포함)에 유기 소재 물질 및 무기 소재 물질의 결합을 돕는 실란계 물질(유무기 실란 화합물 포함)을 함유할 수 있다. According to an embodiment, the
이러한 소수성막(3506)은 발수성, 발유성, 내화학성뿐만 아니라 불소계 물질로 이루어진 소수성막에 비하여 강한 내구성을 가질 수 있다. The
소수성막(3506)이 강한 내구성을 가지므로, 소수성막(3506)은 얇은 두께(예를 들어, 수십 nm)로 이루어지더라도 충분한 내구성을 가질 수 있다. 소수성막(3506)이 얇은 두께로 이루어지면, 소수성막(3506)은 또한 우수한 광투과율을 가질 수 있으며, 따라서 액적을 용이하게 제거하면서도 차량 유리 또는 카메라 렌즈가 충분한 시야를 확보할 수 있다. Since the
일 실시예에 따르면, 상기 불소 화합물은 그 표면이 소수성을 띠도록 그 표면에 49at% 이상의 불소 원자를 함유할 수 있다. 상기 불소 화합물은 -CxFy-, CxFyHz-, -CxFyCzHp-, -CxFyO-, -CxFyN(H)- 등(여기서, x, y, z, p는 각각 자연수)의 화학식을 갖는 고분자일 수 있으며, 비정질 불소 화합물, 예를 들어, AF1600과 같은 물질일 수 있다. 여기서, 소수성막(3506)의 표면은 소수성막(3506)의 상면으로부터 하부 방향으로 50옹스트롬되는 거리 내지 100옹스트롬까지의 거리까지의 박막을 의미할 수 있다.According to an embodiment, the fluorine compound may contain 49 at% or more of fluorine atoms on its surface so that its surface is hydrophobic. The fluorine compound may be a polymer having a formula of -CxFy-, CxFyHz-, -CxFyCzHp-, -CxFyO-, -CxFyN(H)-, etc. (where x, y, z, p are each natural number), and amorphous It may be a fluorine compound, for example, a material such as AF1600. Here, the surface of the
일 실시예에 따르면, 상기 유무기 실란 화합물은 아미노기, 비닐기, 에폭시기, 알콕시기, 할로겐기, 메르캡토기, 설파이드기 등을 하나 이상 갖는 유무기실란 화합물일 수 있다. 구체적으로, 상기 기능성 유무기실란 화합물은 아미노프로필트리에톡시실란, 아미노프로필트리메톡시실란, 아미노-메톡시실란, 페닐아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, γ-아미노프로필트리디메톡시실란, γ-아미노프로필디메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-아미노프로필디에톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리(메톡시에톡시)실란, 디-, 트리- 또는 테트라알콕시실란, 비닐메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐에폭시실란, 비닐트리에폭시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 클로로트리메틸실란, 트리클로로에틸실란, 트리클로로메틸실란, 트리클로로페닐실란, 트리클로로비닐실란, 메르캡토프로필트리에톡시실란, 트리플루오로프로필트리메톡시실란, 비스(트리메톡시실릴프로필)아민, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드, 비스(트리에톡시실릴프로필)디설파이드, (메타크릴옥시)프로필트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필디에톡시실란,3-글리시독시프로필트리에톡시실란, p-스티릴트리메톡시실란 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있고, 바람직하게는 아미노프로필트리에톡시실란 또는 이를 포함하는 조합일 수 있다.According to an embodiment, the organic-inorganic silane compound may be an organic-inorganic silane compound having one or more amino groups, vinyl groups, epoxy groups, alkoxy groups, halogen groups, mercapto groups, sulfide groups, and the like. Specifically, the functional organic-inorganic silane compound is aminopropyltriethoxysilane, aminopropyltrimethoxysilane, amino-methoxysilane, phenylaminopropyltrimethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyl Trimethoxysilane, N-(β-aminoethyl)-γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropyltridimethoxysilane, γ-aminopropyldimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ -Aminopropyldiethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltri(methoxyethoxy)silane, di-, tri- or tetraalkoxysilane, vinylmethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, Vinylepoxysilane, vinyltriepoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrime Toxoxysilane, chlorotrimethylsilane, trichloroethylsilane, trichloromethylsilane, trichlorophenylsilane, trichlorovinylsilane, mercaptopropyltriethoxysilane, trifluoropropyltrimethoxysilane, bis(trimethoxysilyl) Propyl)amine, bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfide, bis(triethoxysilylpropyl)disulfide, (methacryloxy)propyltrimethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyl From trimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, and combinations thereof It may be selected, and preferably, it may be aminopropyltriethoxysilane or a combination comprising the same.
실험 결과를 살펴보면, 불소계 물질과 실란계 물질을 함유한 소수성막(3504)과 액적(물)의 접촉각은 최소 115도, CAH는 최대 7도로 측정되었다. 즉, 액적이 잘 제거될 수 있다. Looking at the experimental results, the contact angle between the
또한, 소수성막(3504)은 지우개 내모테스트 장비를 이용해 500g의 하중으로 1500회의 지우개 마찰을 주어도 접촉각이 113도로 유지되고, 지속기간은 최소 1년으로 기존에 사용된 불소계열의 소수성막(예를들어 테프론, 싸이탑)에 비해 매우 우수한 내구성을 가짐을 확인하였다.In addition, the
이하, 이러한 소수성막(3504)을 제조하는 과정을 살펴보겠다. Hereinafter, a process of manufacturing such a
도 36을 참조하면, 소수성막(3504)은 진공 챔버(3600) 내에서 제조될 수 있다. Referring to FIG. 36, the
진공 챔버(3600) 내에는 히팅 장치(3610) 및 대상물(3612)이 위치된다. 물론, 대상물(3612)은 진공 챔버(3600) 내에 고정적으로 지지될 수 있다. 즉, 도시하지는 않았지만, 대상물(3612)을 지지하는 지지 부재가 진공 챔버(3600) 내에 형성될 수 있다.A
히팅 장치(3610)는 열을 가하여 소수성 물질을 증기로 만드는 역할을 수행한다. 히팅 장치에 의해 생성된 증기는 대상물(3612)로 증착되며, 그 결과 대상물(3612) 위에 소수성막(3504)이 형성된다.The
일 실시예에 따르면, 히팅 장치(3610)는 E-beam 또는 전기저항열로 고체인 소수성 물질을 가열하여 증기를 발생시킬 수 있다. 여기서, 소수성 물질은 불소계 물질과 실란계 물질의 화합물일 수 있다.According to an embodiment, the
대상물(3612)은 소수성막(3504)이 증착될 대상, 즉 기판(3500) 위에 전극(3502) 및 절연막(3504)이 순차적으로 형성된 구조물일 수 있다.The
히팅 장치(3610)에 의해 생성된 증기가 대상물(3612) 위로 증착되며, 그 결과 절연막(3504) 위에 소수성막(3504)이 형성될 수 있다. Vapor generated by the
도 37은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스티커형 클리닝 기기를 도시한 단면도이고, 도 38 및 도 39는 액적이 제거되는 과정을 도시한 도면들이다.37 is a cross-sectional view showing a sticker-type cleaning device according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 38 and 39 are views illustrating a process in which a droplet is removed.
도 37을 참조하면, 본 실시예의 클리닝 기기는 접착층(Bonding layer, 3700), 기판(3702), 전극들(3704) 및 절연막(3706)을 포함할 수 있다. 또한, 절연막(3706) 위에 소수성막이 더 형성될 수 있다. 접착층(3700)을 제외한 나머지 구성요소들은 위의 실시예들과 동일하므로, 이하 설명을 생략한다.Referring to FIG. 37, the cleaning device according to the present embodiment may include a
즉, 다른 실시예들과 달리, 본 실시예의 클리닝 기기의 최하층에는 접착층(3700)이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 클리닝 기기는 다양한 기기의 표면에 부착될 수 있다. 예를 들어, 상기 클리닝 기기는 접착층(3700)을 이용하여 카메라, 이미지 센서, 차량 유리 및 사이드 미러, 영상 모니터, 반도체 기기 등에 부착될 수 있다. 결과적으로, 상기 클리닝 기기가 부착된 기기는 액적을 제거할 수 있다. That is, unlike other embodiments, the
특히, 상기 클리닝 기기는 도 37에 도시된 바와 같이 플렉서블 재질(예를 들어, 기판이 플렉서블 재질로 이루어짐)로 구현하면 상기 클리닝 기기가 휘어진 구조를 가질 수 있으며, 따라서 휘어진 구조를 가지는 기존의 구조에도 상기 클리닝 기기가 적응적으로 부착될 수 있다. In particular, when the cleaning device is implemented with a flexible material (for example, the substrate is made of a flexible material) as shown in FIG. 37, the cleaning device may have a curved structure, and therefore, even in an existing structure having a curved structure The cleaning device can be adaptively attached.
이러한 스티커형 클리닝 기기는 액적 제거 기능이 없는 기존의 기기들에 부착하여 액적 제거 기능을 실현할 수 있다. 액적 제거 기능의 클리닝 기기가 처음부터 장착된 기기로 대체할려고 하면 비용이 고가이나, 액적 제거 기능이 없는 기기에 스티커형 클리닝 기기를 부착하면 비용을 상당히 절약하면서 액적을 제거할 수 있다.Such a sticker-type cleaning device can realize a droplet removal function by attaching it to existing devices that do not have a droplet removal function. If a cleaning device with a droplet removal function is attempted to be replaced with a device installed from the beginning, the cost is high, but if a sticker-type cleaning device is attached to a device without a droplet removal function, droplets can be removed while significantly saving costs.
상기 클리닝 기기를 구동하는 방법은 언급하지 않았지만, 위의 실시예들의 모든 구동 방법(직류 인가 방법, 교류 인가 방법, 저주파 전압 및 고주파 전압의 교대적 인가 방법 등)이 적용될 수 있다.Although a method of driving the cleaning device is not mentioned, all driving methods (direct current application method, AC application method, alternate application method of low-frequency voltage and high-frequency voltage, etc.) of the above embodiments can be applied.
예를 들어, 교류 전압을 전극들(3704)에 인가하여 액적(3710)을 진동시키면, 도 38에 도시된 바와 같이 액적(3710)이 이동하여 제거되며, 특히 교류 전력을 온오프 스위칭 방식으로 전극들(3704)에 인가하면 전도성/비전도성 액적(3710)이 이동하여 제거될 수 있다. 또한, 많은 액적들이 상기 클리닝 기기의 표면에 존재하면, 도 39에 도시된 바와 같이 액적들이 서로 합쳐져 다른 사이즈의 액적이 형성되고, 상기 액적이 이동하여 제거될 수 있다. 여기서, 상기 합쳐진 액적들의 사이즈는 다를 수 있다.For example, when an AC voltage is applied to the
한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.Meanwhile, the constituent elements of the above-described embodiment can be easily grasped from a process point of view. That is, each component can be identified as a respective process. In addition, the process of the above-described embodiment can be easily grasped from the viewpoint of the components of the device.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. The above-described embodiments of the present invention have been disclosed for the purpose of illustration, and those skilled in the art who have ordinary knowledge of the present invention will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention, and such modifications, changes and additions It should be seen as belonging to the following claims.
100: 차량 유리 클리닝 기기
110: 차량 유리
120: 전극
130: 절연막
140: 소수성막
150: 직류 전압 인가부
160: 교류 전압 인가부100: vehicle glass cleaning device
110: vehicle glass
120: electrode
130: insulating film
140: hydrophobic film
150: DC voltage application unit
160: AC voltage application unit
Claims (8)
기판;
상기 기판 상에 배열되는 적어도 하나의 전극;
상기 전극 상에 배열되는 절연막;
상기 절연막 위에 형성되는 소수성막; 및
상기 전극이 배열된 기판의 측면과 대향하는 측면에 배열되는 접착층을 포함하되,
상기 클리닝 기기는 상기 접착층을 통하여 다른 기기에 부착 가능하고, 상기 전극에 특정 전압 인가시 상기 클리닝 기기의 표면에 형성된 액적이 이동하여 제거되며, 상기 소수성막은 불소계 물질과 유무기 실란 화합물을 함유하되,
상기 소수성막의 표면이 소수성을 띄도록 상기 표면에 51wt% 이상의 불소 원자를 함유하도록 상기 불소계 물질이 구성되며,
상기 소수성막과 액적과의 접촉각이 최소 115도를 유지하도록 상기 불소계 물질과 상기 유무기 실란 화합물을 함유하는 소수성 물질을 가열한 증기를 상기 절연막에 증착하는 공정을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 스티커형 클리닝 기기.
In the sticker type cleaning device,
Board;
At least one electrode arranged on the substrate;
An insulating film arranged on the electrode;
A hydrophobic layer formed on the insulating layer; And
Including an adhesive layer arranged on the side opposite to the side surface of the substrate on which the electrodes are arranged,
The cleaning device can be attached to other devices through the adhesive layer, and when a specific voltage is applied to the electrode, droplets formed on the surface of the cleaning device are moved and removed, and the hydrophobic layer contains a fluorine-based material and an organic-inorganic silane compound,
The fluorine-based material is configured to contain 51 wt% or more of fluorine atoms on the surface so that the surface of the hydrophobic layer is hydrophobic,
A sticker type, characterized in that it is formed through a process of depositing steam obtained by heating a hydrophobic material containing the fluorine-based material and the organic-inorganic silane compound on the insulating layer so that the contact angle between the hydrophobic layer and the droplets is maintained at least 115 degrees. Cleaning device.
상기 전극들에 교류 전압을 인가하는 전압 인가부를 더 포함하되,
상기 교류 전압이 상기 전극들로 인가됨에 따라 상기 액적이 지속적으로 진동하며, 상기 진동에 따라 상기 액적이 특정 방향으로 이동하여 제거되는 것을 특징으로 하는 스티커형 클리닝 기기. The method of claim 1,
Further comprising a voltage applying unit for applying an AC voltage to the electrodes,
As the AC voltage is applied to the electrodes, the droplet continuously vibrates, and according to the vibration, the droplet moves in a specific direction and is removed.
상기 전극에 미리 설정된 기준 주파수를 기준으로 고주파 교류 전압을 인가하는 전압 인가부; 및
상기 인가되는 고주파 교류 전압을 온오프(on/off) 스위칭하는 스위칭부를 더 포함하되,
상기 고주파 교류 전압을 온오프 스위칭함에 따라 저주파 교류 전압이 생성되며, 상기 고주파 교류 전압과 상기 저주파 교류 전압이 한 주기 내에 모두 발생하여 전도성 액적 및 비전도성 액적이 모두 제거 가능한 것을 특징으로 하는 스티커형 클리닝 기기. The method of claim 1,
A voltage applying unit for applying a high-frequency AC voltage to the electrode based on a preset reference frequency; And
Further comprising a switching unit for switching on/off the applied high frequency AC voltage,
A low-frequency AC voltage is generated by switching the high-frequency AC voltage on and off, and the high-frequency AC voltage and the low-frequency AC voltage are both generated within one period, so that both conductive and non-conductive droplets can be removed. device.
The method of claim 1, wherein when a plurality of droplets are present on the surface of the cleaning device, when a specific voltage is applied to the electrode, the droplets are combined to form new droplets, and the new droplets are removed by moving in a specific direction. Sticker type cleaning device, characterized in that.
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