KR20190001649A - Self-cleaning apparatus and see-through head mounted display comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 투과형 헤드마운트 디스플레이(See-through head mounted display)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빗물 또는 습기로부터 안정적인 시야를 확보하여 시인성을 향상시킬 수 있는 자가 세정 장치 및 그를 포함하는 투과형 헤드마운트 디스플레이에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a see-through head mounted display, and more particularly, to a self-cleaning device capable of improving visibility by ensuring a stable visual field from rainwater or moisture, and a transmissive head- .
일반적으로 헤드마운트 디스플레이(head mounted display; HMD)는 눈과 매우 근접한 위치에서 발생하는 영상광을 정밀한 광학 장치를 이용하여 먼 거리에 가상의 대형화면이 구성될 수 있도록 초점을 형성함으로써 사용자로 하여금 확대된 허상을 볼 수 있도록 하는 화상 표시 장치이다. Generally, a head mounted display (HMD) forms a focus so that a virtual large screen can be formed at a long distance by using a precision optical device to generate image light generated at a position very close to an eye, So that the virtual image can be seen.
이러한 헤드마운트 디스플레이는 주위 환경은 볼 수 없고 디스플레이 소자에서 발산된 영상광만을 볼 수 있는 폐쇄형 HMD(See-close HMD) 방식과, 스크린을 통해 주위 환경도 볼 수 있고 디스플레이 소자에서 발산된 영상광도 볼 수 있는 투과형 HMD(See-through HMD) 방식으로 나눌 수 있다.The head-mounted display has a closed-type HMD (see-close HMD) method in which the surrounding environment can not be seen and only the image light emitted from the display element can be seen, and the surrounding light can be seen through the screen. And a see-through HMD (HMD) method.
투과형 헤드마운트 디스플레이가 빗물 또는 습기에 노출되면, 빗물 또는 습기로 인해 스크린 표면이 흐려져 시인성이 떨어지는 문제가 발생될 수 있다.If the transmissive head-mounted display is exposed to rain or moisture, the screen surface may become cloudy due to rain or moisture, which may cause visibility problems.
더욱이 투과형 헤드마운트 디스플레이의 특성 상 빗방울이 스크린에 맺혀있게 되면, 빛이 산란되어 영상 뿐만 아니라 증강현실(AR) 또는 가상현실(VR) 기능에도 오류를 발생시킬 수 있다.Furthermore, when the raindrops are formed on the screen due to the characteristics of the transmissive head-mounted display, light may be scattered, which may cause not only an image but also an augmented reality (AR) or a virtual reality (VR) function.
이러한 문제점을 해소하기 위해서, 스크린에 빗물 또는 습기를 제거하기 위한 공조 장치나 와이퍼를 설치할 수 있지만, 이 경우 투과형 헤드마운트 디스플레이의 무게가 무거워져 착용감이 떨어지는 문제가 발생될 수 있다.In order to solve such a problem, an air conditioner or a wiper for removing rainwater or moisture can be installed on the screen. However, in this case, the weight of the transmissive head-mounted display may become heavy,
또는 발수 코팅제, 김서림 방지제 등과 같은 수분 제거제를 미리 스크린에 도포하여 사용하는 방식을 고려해 볼 수 있지만, 수분 제거제를 휴대하고 다녀야 하는 불편함이 있다.Or water-repellent agents such as water-repellent coating agents and anti-fogging agents may be applied to screens in advance. However, there is an inconvenience in carrying the moisture-removing agent.
따라서 본 발명의 목적은 빗물 또는 습기로부터 안정적인 시야를 확보하여 시인성을 향상시킬 수 있는 자가 세정 장치 및 그를 포함하는 투과형 헤드마운트 디스플레이를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a self-cleaning device and a transmissive head-mounted display including the self-cleaning device capable of securing a stable visual field from rain or moisture to improve visibility.
본 발명의 다른 목적은 스크린에 존재하는 빗물 또는 습기를 자가 세정할 수 있는 자가 세정 장치 및 그를 포함하는 투과형 헤드마운트 디스플레이를 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a self-cleaning device capable of self-cleaning rainwater or moisture present on a screen and a transmissive head-mounted display including the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 투과형 헤드마운트 디스플레이의 안경테에 설치되어 역 전기습윤(reverse electrowetting) 방식으로 빗물 또는 습기를 감지하는 감지부; 상기 투과형 헤드마운트 디스플레이의 스크린에 설치되어 전기습윤(electrowetting) 방식으로 스크린에 존재하는 빗물 또는 습기를 제거하는 세정부; 및 상기 감지부로부터 빗물 또는 습기를 감지한 감지신호를 수신하면, 상기 세정부를 구동시켜 상기 스크린에 존재하는 빗물 또는 습기를 제거시키는 제어부;를 포함하는 투과형 헤드마운트 디스플레이용 자가 세정 장치를 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a head mounted display comprising: a sensing unit installed on an eyeglass frame of a transmissive head-mounted display for sensing rainwater or moisture by a reverse electrowetting scheme; A cleaning unit installed on a screen of the transmissive head-mounted display to remove rainwater or moisture present on the screen by electrowetting; And a control unit for driving the cleaning unit to remove rainwater or moisture present on the screen when the sensing unit senses rain or moisture from the sensing unit, the self-cleaning apparatus comprising: .
상기 감지부는, 지면에 수직방향으로 배열된 복수의 역 전기습윤 전극을 포함하며, 빗물 또는 습기에 의한 유체가 복수의 역 전기습윤 전극을 가로질러 흐르게 되면, 상기 복수의 역 전기습윤 전극의 커패시턴스가 변화하여 발생하는 전기적 신호를 상기 제어부로 전송한다.The sensing unit includes a plurality of counter electrowetting electrodes arranged in a direction perpendicular to the surface of the substrate, and when a fluid of rainwater or moisture flows across the plurality of counter electrowetting electrodes, the capacitance of the plurality of counter electrowetting electrodes And transmits the generated electrical signal to the control unit.
상기 제어부는, 상기 감지부로부터 수신한 전기적 신호를 상기 감지신호로 인식한다.The control unit recognizes the electrical signal received from the sensing unit as the sensing signal.
상기 세정부는, 지면에 수평방향으로 배열된 복수의 전기습윤 전극을 포함하며, 상기 제어부의 구동 신호에 따라 스캔 펄스가 인가되면 전기습윤(electrowetting) 효과를 발생시켜 상기 스크린에 존재하는 빗물 또는 습기를 제거한다.The cleaning part includes a plurality of electrowetting electrodes arranged in a horizontal direction on the ground. When a scan pulse is applied in response to a driving signal of the control part, an electrowetting effect is generated to generate rainwater or moisture .
상기 역 전기습윤 전극은 제1 전극층과, 상기 제1 전극층 위에 형성되는 역 전기습윤층을 포함한다.The reverse electro-wetting electrode includes a first electrode layer and a reverse electro-wetting layer formed on the first electrode layer.
상기 전기습윤 전극은 제2 전극층과, 상기 제2 전극층 위에 형성되는 전기습윤층을 포함한다.The electrowetting electrode includes a second electrode layer and an electrowetting layer formed over the second electrode layer.
상기 역 전기습윤층과 상기 전기습윤층은 각각 무기물층, 유기물층 또는 이들의 혼합층을 포함한다.The reverse electro wetting layer and the electro wetting layer each include an inorganic layer, an organic layer, or a mixed layer thereof.
상기 역 전기습윤층 및 상기 전기습윤층은 각각 소수성층 및 친수성층 중에 하나를 더 포함할 수 있다.The reverse electro-wetting layer and the electro-wetting layer may each further comprise one of a hydrophobic layer and a hydrophilic layer.
본 발명은 또한, 안경테; 상기 안경테에 설치된 스크린; 및 역 전기습윤(reverse electrowetting) 기술을 이용하여 상기 스크린에 존재하는 빗물 또는 습기를 감지하면, 전기습윤(electrowetting) 기술을 이용하여 상기 스크린에 존재하는 빗물 또는 습기를 제거하는 자가 세정 장치;를 포함하는 자가 세정 투과형 헤드마운트 디스플레이를 제공한다.The present invention also relates to an eyeglass frame, A screen provided in the spectacle frame; And a self-cleaning device that removes rainwater or moisture present on the screen using electrowetting techniques upon detection of rainwater or moisture present on the screen using a reverse electrowetting technique A self-cleaning transmissive head-mounted display.
본 발명에 따른 자가 세정 투과형 헤드마운트 디스플레이는 역 전기습윤(reverse electrowetting) 기술을 이용하여 스크린에 존재하는 빗물 또는 습기를 감지하면, 전기습윤(electrowetting) 기술을 이용하여 스크린에 존재하는 빗물 또는 습기를 제거함으로써, 우천 시에도 빗물 또는 습기로부터 안정적인 시야를 확보하여 시인성을 향상시킬 수 있다.The self-cleaning transmissive head-mounted display according to the present invention uses electrowetting techniques to detect rainwater or moisture present on the screen when it detects rainwater or moisture present on the screen using a reverse electrowetting technique The visibility can be improved by securing a stable view from rainwater or moisture even in rainy weather.
본 발명에 따른 자가 세정 투과형 헤드마운드 디스플레이는 안경테에 부착되는 역 전기습윤 전극을 포함하는 감지부와, 스크린에 부착되는 전기습윤 전극을 포함하는 세정부를 구비한 자가 세정 장치로 간편하게 빗물 또는 습기의 감지 및 제거를 수행할 수 있다.The self-cleaning transmissive head mound display according to the present invention is a self-cleaning device having a sensing part including a counter electrowetting electrode attached to an eyeglass frame and a cleaning part including an electrowetting electrode attached to the screen, Detection and removal can be performed.
이로 인해 본 발명에 따른 자가 세정 투과형 헤드마운드 디스플레이는 자가 세정 장치의 추가로 인해 무게가 무거워져 착용감이 떨어지는 문제를 해소할 수 있다.Accordingly, the self-cleaning transmissive type head mound display according to the present invention can solve the problem that the weight of the self-cleaning transmissive head mound display is increased due to the addition of the self-cleaning device, resulting in poor wearing comfort.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투과형 헤드마운트 디스플레이용 자가 세정 장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 자가 세정 장치를 포함하는 투과형 헤드마운트 디스플레이를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 감지부를 보여주는 A 부분의 확대도이다.
도 4는 도 3의 4-4선 단면도이다.
도 5는 도 2의 세정부를 보여주는 B 부분의 확대도이다.
도 6은 도 5의 6-6선 단면도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a self-cleaning device for a transmissive head-mounted display according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a view showing a transmissive head-mounted display including the self-cleaning device of Fig. 1;
FIG. 3 is an enlarged view of a portion A of FIG. 2 showing the sensing unit.
4 is a cross-sectional view taken along line 4-4 of Fig.
5 is an enlarged view of a portion B shown in Fig. 2; Fig.
6 is a sectional view taken along the line 6-6 in Fig.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, only parts necessary for understanding embodiments of the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted to the extent that they do not disturb the gist of the present invention.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor is not limited to the meaning of the terms in order to describe his invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that various equivalents And variations are possible.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투과형 헤드마운트 디스플레이용 자가 세정 장치의 구성을 보여주는 블록도이다. 도 2는 도 1의 자가 세정 장치를 포함하는 투과형 헤드마운트 디스플레이를 보여주는 도면이다. 도 3은 도 2의 감지부를 보여주는 A 부분의 확대도이다. 도 4는 도 3의 4-4선 단면도이다. 도 5는 도 2의 세정부를 보여주는 B 부분의 확대도이다. 그리고 도 6은 도 5의 6-6선 단면도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a self-cleaning device for a transmissive head-mounted display according to an embodiment of the present invention. Fig. 2 is a view showing a transmissive head-mounted display including the self-cleaning device of Fig. 1; FIG. 3 is an enlarged view of a portion A of FIG. 2 showing the sensing unit. 4 is a cross-sectional view taken along line 4-4 of Fig. 5 is an enlarged view of a portion B shown in Fig. 2; Fig. And Fig. 6 is a sectional view taken along the line 6-6 in Fig.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 자가 세정 장치(50)를 포함하는 투과형 헤드마운트 디스플레이(100; 이하 '자가 세정 투과형 헤드마운트 디스플레이'라고 함)는 안경테(60), 안경테(60)에 설치된 스크린(70) 및 자가 세정 장치(50)를 포함한다. 자가 세정 장치(50)는 역 전기습윤(reverse electrowetting) 기술을 이용하여 스크린(70)에 존재하는 빗물 또는 습기를 감지하면, 전기습윤(electrowetting) 기술을 이용하여 스크린(70)에 존재하는 빗물 또는 습기를 제거한다.1 to 6, a transmissive head-mounted display 100 (hereinafter referred to as a self-cleaning transmissive head-mounted display) including a self-
한편 본 실시예에 따른 자가 세정 투과형 헤드마운트 디스플레이(100)는 안경테(60)에 착용자의 두 눈의 위치에 대응하게 위치하는 한 쌍의 스크린(70)을 구비하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 스크린은 하나로 일체로 형성될 수 있다. 안경테(60) 또한 다양하게 구현될 수 있다.Meanwhile, although the self-cleaning transmissive head-mounted
본 실시예에 따른 자가 세정 장치(50)는 감지부(10), 세정부(20) 및 제어부(40)를 포함한다. 감지부(10)는 안경테(60)에 설치되어 역 전기습윤(reverse electrowetting) 방식으로 빗물 또는 습기를 감지한다. 세정부(20)는 스크린(70)에 설치되어 전기습윤(electrowetting) 방식으로 스크린(70)에 존재하는 빗물 또는 습기를 제거한다. 그리고 제어부(40)는 감지부(10)로부터 빗물 또는 습기를 감지한 감지신호를 수신하면, 세정부(20)를 구동시켜 스크린(70)에 존재하는 빗물 또는 습기를 제거시킨다. 한편 본 실시예에 따른 자가 세정 장치(50)는 저장부(30)를 더 포함할 수 있다.The self-
감지부(10)는 제1 베이스 기판(19)과, 제1 베이스 기판(19) 위에 형성되며 지면에 수직방향으로 배열된 복수의 역 전기습윤 전극(11)을 포함한다. 즉 빗물은 일반적으로 중력에 의해 지면에 수직 방향으로 흐르기 때문에, 복수의 역 전기습윤 전극(11)은 각각 지면에 수평한 바(bar) 형태로 형성되되, 지면에 수직방향으로 배열되게 형성된다.The
감지부(10)는 빗물 또는 습기에 의한 유체가 복수의 역 전기습윤 전극(11)을 가로질러 흐르게 되면, 복수의 역 전기습윤 전극(11)의 커패시턴스가 변화하여 발생하는 전기적 신호를 제어부(40)로 전송한다.The
이때 제어부(40)는 감지부(10)로부터 수신한 전기적 신호를 감지신호로 인식한다.At this time, the
이와 같은 감지부(10)는 외부로 노출되는 안경테(60)의 표면에 설치될 수 있다. 감지부(10)는 스크린(70)에 빗물 또는 습기가 존재하는 지의 여부를 감지해야 하기 때문에, 스크린(70)에 가까운 안경테(60) 부분에 설치하는 것이 바람직하다. 예컨대 감지부(10)는 한 쌍의 스크린(70) 사이의 안경테(60) 부분에 설치될 수 있다. 감지부(10)는 부착 방식으로 안테나(60)에 설치될 수 있다.The
이러한 역 전기습윤 전극(11)은 제1 전극층(13)과, 제1 전극층(15) 위에 형성되는 역 전기습윤층(15)을 포함한다.This reverse electro-
제1 전극층(13)은 ITO, IGO, 크롬, 알루미늄, IZO(Indium Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), ZnO, ZnO2 또는 TiO2 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기전극이거나 백금, 금, 은, 알루미늄, 철 또는 구리 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속전극이거나 페돗(PEDOT, polyethylenedioxythiophene), 탄소나노튜브(CNT, Carbon nano tube), 그래핀(graphene), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리티오펜(Polythiophene, PT), 폴리피롤(Polypyrrole), 폴리파라페닐렌(polyparaphenylene, PPV), 폴리아닐린(Polyaniline), 폴리설퍼니트리드(poly sulfur nitride), 스테인레스 스틸, 크롬을 10%dltkd 함유한 철합금, SUS 304, SUS 316, SUS 316L, Co-Cr 합금, Ti 합금, 니티놀(Ni-Ti) 또는 폴리파라페닐렌비닐렌(polyparaphenylenevinylene) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 유기전극이다.The
역 전기습윤층(15)은 무기물층 및 유기물층을 포함하거나, 무기물층과 유기물층의 혼합층을 포함할 수 있다. 역 전기습윤층(15)은 소수성층 및 친수성층 중에 하나를 더 포함할 수 있다. 역 전기습윤층(15)을 형성하는 층들은 적층 형태로 형성될 수 있다. 예컨대 역 전기습윤층(15)은 적층 순서에 따라서 무기물층/유기물층, 유기물층/무기물층, 무기물층/유기물층/(소수성층 및 친수성층 중에 하나), 유기물층/무기물층/(소수성층 및 친수성층 중에 하나)으로 적층될 수 있다.The
여기서 유기물층은 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate, PMMA), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리스티렌(Polystyrene, PS), 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리4비닐페놀(poly(4-vinylpenol, PVP)) 또는 폴리이서술폰(polyethersulfone, PES) 폴리(4-메톡시페닐아크릴레이트) (Poly(4-methoxyphenylacrylate); PMPA), 폴리(페닐아크릴레이트)(Poly(phenylacrylate); PPA), 폴리(2,2,2-트리플로로에틸 메타아크릴레이트) (Poly(2,2,2-trifluoroethyl methacrylate); PTFMA), 사이아노에틸풀루란 (Cyanoethylpullulan; CYEPL), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride; PVC), 폴리(파라반사) 수지(Poly (parabanic acid) resin; PPA), 폴리(t-부틸스티렌)(Poly(t-butylstyrene); PTBS), 폴리티에닐렌비닐렌(Polythienylenevinylene; PTV), 폴리비닐아세테이트(Polyvinylacetate; PVA), 폴리(비닐알코올)(Poly(vinyl alcohol); PVA), 폴리(R메틸스티렌)(Poly(Rmethylstyrene); PAMS), 폴리(비닐알코올)-코-폴리(비닐아세테이트)-코-폴리(이타콘산)(Poly(vinyl alcohol)-co-poly(vinyl acetate)-co-poly(itaconic acid); PVAIA), 폴리올레핀(Polyolefin), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 파릴렌-C(Parylene-C), 폴리이미드(Polyimide), 옥타데실트리클로로실란(Octadecyltrichlorosilane; OTS), 폴리(트리아릴아민)(Poly(triarylamine); PTTA), 폴리-3-헥실티오펜(Poly-3-hexylthiophene; P3HT), 가교 결합된 폴리-4-비닐페놀(cross-linked Poly-4-vinylphenol; crosslinked PVP), 폴리(퍼플로로알케닐비닐 에테르)(Poly(perfluoroalkenylvinyl ether)), 나일론-6(Nylon-6), n-옥타데실포스포닉 산(n-Octadecylphosphonic acid; ODPA), 폴리테트라플루오르에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE), 실리콘(silicone), 폴리우레탄(polyurethane), 라텍스(latex), 초산셀룰로오스(cellulose acetate), PHEMA(poly(hydroxy ethyl methacrylate)), 폴리락타이드(polylactide, PLA), PGA(폴리글리콜라이드, polyglycolide), 또는 PGLA (Polyglycolide-co-Lactide ) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함한다.In this case, the organic material layer may be formed of a material such as polymethyl methacrylate (PMMA), polyethylene (PE), polystyrene (PS), polyvinylpyrrolidone (PVP), poly (4-vinylphenol, PVP) or polyethersulfone (PES) poly (4-methoxyphenylacrylate) (PMPA), poly (phenylacrylate) (PPA) Poly (2,2,2-trifluoroethyl methacrylate), PTFMA, cyanoethylpullulan (CYEPL), polyvinyl chloride (PVC) , Poly (parabenic acid) resin (PPA), poly (t-butylstyrene) (PTBS), polythienylenevinylene (PTV), polyvinyl acetate Polyvinyl acetate (PVA), poly (vinyl alcohol) (PVA), poly (R methylstyrene) (PAMS), poly (Vinyl alcohol) -co-poly (vinyl acetate) -co-poly (vinyl alcohol) -co-poly (vinyl acetate) -co-poly (itaconic acid), PVAIA), polyolefin ), Polyacrylate, parylene-C, polyimide, octadecyltrichlorosilane (OTS), poly (triarylamine) (PTTA) Poly-3-hexylthiophene (P3HT), cross-linked Poly-4-vinylphenol crosslinked PVP, poly (perfluoroalkenyl vinyl ether), nylon-6, n-octadecylphosphonic acid (ODPA), polytetrafluoroethylene (PTFE), silicone, polyurethane, latex, cellulose acetate, PHEMA (poly (hydroxy ethyl methacrylate)), polylactide (PLA), PGA Polyglycolide), or PGLA (polyglycolide-co-lactide).
무기물층은 산화실리콘(SiO2), 산화티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3),탄탈(Ta2O5), 오산화 탄탈럼(Tantalum Pentoxide), 산화아연(Zinc oxide, ZnO), 산화탄탈륨(Tantalum pentoxide, Ta2O5), 산화이트륨(Yttrium oxide, Y2O3), 산화세륨(Cerium oxide, CeO2), 이산화타이타늄(titanium dioxide, TiO2), 티탄산바륨(Barium titanate, BaTiO3), 바륨 지르코네이트 티타네이트(Barium zirconate titanate, BZT), 이산화지르코늄(Zirconium dioxide, ZrO2), 산화란탄륨(Lanthanum oxide, La2O3), 하프늄실리케이트(Hafnon, HfSiO4), 란타늄 알루미네이트(Lanthanum Aluminate, LaAlO3), 질화규소(Silicon nitride, Si3N4), Perovskite 물질로는, 스트론튬 티타네이트(Strontium titanate, SrTiO3), 바륨 스트론튬 티타네이트(barium strontium titanate, BST), 티탄산 지르콘산 연(Lead zirconate titanate, PZT), 티탄산칼슘구리(Calcium copper titanate,CCTO), 산화하프늄(HfO2), 아파타이트(A10(MO4)6(X)2), 수산화인회석(Ca10(PO4)6(OH)2), 인산3칼슘(Ca3(PO4)2), Na2OCaO-SiO2, 또는 바이오글라스(CaO-SiO2-P2O5) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함한다.The inorganic layer may be formed of silicon oxide (SiO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), tantalum (Ta 2 O 5 ), tantalum pentoxide, zinc oxide (ZnO) , Tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), titanium dioxide (TiO 2 ), barium titanate , BaTiO 3 , Barium zirconate titanate (BZT), zirconium dioxide (ZrO 2 ), lanthanum oxide (La 2 O 3 ), hafnium silicate (Hafnon, HfSiO 4 ) , Lanthanum aluminate (LaAlO 3 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), perovskite materials such as strontium titanate (SrTiO 3 ), barium strontium titanate (BST) Lead zirconate titanate (PZT), calcium copper titanate (CCTO), oxidation half- Titanium (HfO 2), apatite (A10 (MO 4) 6 ( X) 2), hydroxyapatite (Ca10 (PO 4) 6 ( OH) 2), acid 3 calcium (Ca 3 (PO 4) 2 ), Na 2 OCaO-SiO 2 , or a bioglass (CaO-SiO 2 -P 2 O 5 ).
이때 유기물층은 유전상수(dielectric constant, K)가 4이하의 물질이 사용될 수 있고, 무기물층은 유전상수(dielectric constant, K)가 5이상의 물질이 사용될 수 있다.At this time, the organic material layer may be a material having a dielectric constant (K) of 4 or less, and the inorganic material layer may be a material having a dielectric constant (K) of 5 or more.
소수성층은 역 전기습윤 전극(11) 상에서의 빗물과의 접촉면, 접촉각 또는 접촉면적 변화를 용이하도록 한다. 이러한 소수성층은 실란(silane)계 물질, 플루오르중합체(fluoropolymer) 물질, 트리클로로실란(Trichlorosilane), 트리에톡시실란(Trimethoxysilane), 펜타플루오르페닐프로필트리클로로실란(Pentafluorophenylpropyltrichlorosilane), (벤질옥시)알킬트리메톡시실란((benzyloxy)alkyltrimethoxysilane; BSM-22), (벤질옥시)알킬트리클로로실란((benzyloxy)alkyltrichlorosilane; BTS), 헥사메틸디실라잔 (hexamethyldisilazane; HMDS), 옥타데실트리클로로실란 (octadecyltrichlorosilane; OTS), 옥타데실트리메톡시실란 (octadecyltrimethoxysilane; OTMS), 디비닐테트라메틸디실록산-비스-(벤조시클로부텐) (divinyltetramethyldisiloxane-bis(benzocyclobutene); BCB) 중 적어도 어느 하나의 물질 또는 이들 물질의 혼합물로 이루어진다.The hydrophobic layer makes it easy to change the contact surface, contact angle or contact area with the rainwater on the counter electro-wetting electrode (11). Such a hydrophobic layer may be a silane based material, a fluoropolymer material, trichlorosilane, trimethoxysilane, pentafluorophenylpropyltrichlorosilane, (benzyloxy) alkyl tri (Benzyloxy) alkyltrichlorosilane (BTS), hexamethyldisilazane (HMDS), octadecyltrichlorosilane (BSM-22), and the like. At least one of a material selected from the group consisting of OTS, octadecyltrimethoxysilane (OTMS), divinyltetramethyldisiloxane-bis (benzocyclobutene) (BCB) .
친수성층은 역 전기습윤 전극(11) 상에서의 빗물과의 접촉면, 접촉각 또는 접촉면적 변화를 용이하도록 한다. 이러한 친수성층은 폴리아크릴산(Poly(acrylic acid), PAA), 아크릴아미드(Acrylamides), 말레산 무수물 공중합체(Maleic Anhydride Copolymers), 메타크릴레이트(Methacrylate), 에타크릴레이트(Ethacrylate), 아민 작용성 중합체(Amine-Functional Polymers) or 아민-관능기를 갖는 중합체(Amine-Functional Polymers), 폴리스티렌설포네이트(Polystyrenesulfonate, PSS), 비닐산(Vinyl Acids), 비닐알코올(Vinyl Alcohols), -NH, -CO-, 아미노기, -NH2, 수산기, -OH, 카르복실기 및 ??COOH 중 적어도 어느 하나의 기능기를 포함하는 물질로 이루어진다.The hydrophilic layer facilitates the change in the contact surface, contact angle or contact area with the rainwater on the counter electro-wetting
세정부(20)는 제2 베이스 기판(29)과, 제2 베이스 기판(29) 위에 형성되며 지면에 수평방향으로 배열된 복수의 전기습윤 전극(21)을 포함한다. 즉 복수의 전기습윤 전극(21)은 각각 지면에 수직한 바 형태로 형성되되, 지면에 수평방향으로 배열되게 형성된다.The
세정부(20)는 제어부(40)의 구동 신호에 따라 스캔 펄스가 인가되면 전기습윤(electrowetting) 효과를 발생시켜 스크린(70)에 존재하는 빗물 또는 습기를 제거한다.When the scan pulse is applied in accordance with the driving signal of the
이러한 전기습윤 전극(21)은 제2 전극층(23)과, 제2 전극층(25) 위에 형성되는 전기습윤층(25)을 포함한다.The
제2 전극층(23)은 스크린(20)에 사용되기 때문에, 제1 전극층(13)으로 사용되는 소재 중 투명 재질이 사용될 수 있다.Since the
전기습윤층(25)은 무기물층 및 유기물층을 포함하거나, 무기물층과 유기물층의 혼합층을 포함할 수 있다. 전기습윤층(25)은 소수성층 및 친수성층 중에 하나를 더 포함할 수 있다. 전기습윤층(25)을 형성하는 층들은 적층 형태로 형성될 수 있다. 예컨대 전기습윤층(25)은 적층 순서에 따라서 무기물층/유기물층, 유기물층/무기물층, 무기물층/유기물층/(소수성층 및 친수성층 중에 하나), 유기물층/무기물층/(소수성층 및 친수성층 중에 하나)으로 적층될 수 있다.The electro-wetting
한편 전기습윤층(25)은 역 전기습윤층(15)에 사용되는 소재로 형성되기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.On the other hand, since the electro-wetting
이와 같은 세정부(20)는 외부로 노출되는 스크린(70)의 표면에 설치될 수 있다. 즉 자가 세정 투과형 헤드마운트 디스플레이(100)를 착용하는 착용자의 눈이 바라보는 스크린(70)의 면에 반대되는 면에 세정부(20)가 설치될 수 있다. 세정부(20)는 부착 방식으로 스크린(70)에 설치될 수 있다.The cleaner 20 may be installed on the surface of the
한편 본 실시예에서는 스크린(70)의 외부로 노출되는 일면에 세정부(20)가 설치된 예를 개시하였지만, 스크린(70)의 양면에 세정부(20)가 설치될 수 있다.On the other hand, in the present embodiment, the example in which the
저장부(30)는 자가 세정 투과형 헤드마운트 디스플레이(100)의 동작 제어시 필요한 프로그램과, 그 프로그램 수행 중에 발생되는 정보를 저장한다. 저장부(30)는 빗물 또는 습기 감지를 통한 자가 세정에 필요한 실행프로그램을 저장한다.The
그리고 제어부(40)는 자가 세정 투과형 헤드마운트 디스플레이(100)의 전반적인 제어 동작을 수행하는 마이크로프로세서(microprocessor)이다. 제어부(40)는 빗물 또는 습기 감지를 통한 자가 세정의 수행을 제어한다.The
이와 같은 본 실시예에 따른 자가 세정 투과형 헤드마운트 디스플레이(100)는 역 전기습윤 기술을 이용하여 스크린(70)에 존재하는 빗물 또는 습기를 감지하면, 전기습윤 기술을 이용하여 스크린(70)에 존재하는 빗물 또는 습기를 제거함으로써, 우천 시에도 빗물 또는 습기로부터 안정적인 시야를 확보하여 시인성을 향상시킬 수 있다.When the self-cleaning transmissive head-mounted
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
10 : 감지부
11 : 역 전기습윤 전극
20 : 세정부
21 : 전기습윤 전극
30 : 저장부
40 : 제어부
50 : 자가 세정 장치
60 : 안경테
70 : 스크린
100 : 자가 세정 투과형 헤드마운트 디스플레이10:
11: Reverse Electrode Wetting Electrode
20: The three governments
21: electrowetting electrode
30:
40:
50: Self cleaning device
60: Glasses frame
70: Screen
100: self-cleaning transmissive head-mounted display
Claims (8)
상기 투과형 헤드마운트 디스플레이의 스크린에 설치되어 전기습윤(electrowetting) 방식으로 스크린에 존재하는 빗물 또는 습기를 제거하는 세정부; 및
상기 감지부로부터 빗물 또는 습기를 감지한 감지신호를 수신하면, 상기 세정부를 구동시켜 상기 스크린에 존재하는 빗물 또는 습기를 제거시키는 제어부;
를 포함하는 투과형 헤드마운트 디스플레이용 자가 세정 장치.A sensing unit installed in the spectacle frame of the transmissive head-mounted display and detecting rainwater or moisture by reverse electrowetting;
A cleaning unit installed on a screen of the transmissive head-mounted display to remove rainwater or moisture present on the screen by electrowetting; And
A control unit for driving the cleaning unit to remove rainwater or moisture present on the screen when the sensing unit senses rain or moisture from the sensing unit;
And a self-cleaning device for a transmissive head-mounted display.
지면에 수직방향으로 배열된 복수의 역 전기습윤 전극을 포함하며, 빗물 또는 습기에 의한 유체가 복수의 역 전기습윤 전극을 가로질러 흐르게 되면, 상기 복수의 역 전기습윤 전극의 커패시턴스가 변화하여 발생하는 전기적 신호를 상기 제어부로 전송하는 투과형 헤드마운트 디스플레이용 자가 세정 장치.The apparatus of claim 1,
A plurality of reverse electro-wetting electrodes arranged in a direction perpendicular to the surface of the substrate, and when a fluid caused by rainwater or moisture flows across the plurality of electro-wetting electrodes, the capacitance of the plurality of electro- And for transmitting an electrical signal to the control unit.
상기 감지부로부터 수신한 전기적 신호를 상기 감지신호로 인식하는 투과형 헤드마운트 디스플레이용 자가 세정 장치.3. The apparatus of claim 2,
And recognizes the electrical signal received from the sensing unit as the sensing signal.
지면에 수평방향으로 배열된 복수의 전기습윤 전극을 포함하며, 상기 제어부의 구동 신호에 따라 스캔 펄스가 인가되면 전기습윤(electrowetting) 효과를 발생시켜 상기 스크린에 존재하는 빗물 또는 습기를 제거하는 투과형 헤드마운트 디스플레이용 자가 세정 장치.2. The apparatus according to claim 1,
And a plurality of electrowetting electrodes arranged in a horizontal direction on the ground. The electrowetting effect is generated when a scan pulse is applied according to a driving signal of the control unit, thereby removing rainwater or moisture present in the screen. Self-cleaning device for mount displays.
상기 역 전기습윤 전극은 제1 전극층과, 상기 제1 전극층 위에 형성되는 역 전기습윤층을 포함하고,
상기 전기습윤 전극은 제2 전극층과, 상기 제2 전극층 위에 형성되는 전기습윤층을 포함하고,
상기 역 전기습윤층과 상기 전기습윤층은 각각 무기물층, 유기물층 또는 이들의 혼합층을 포함하는 투과형 헤드마운트 디스플레이용 자가 세정 장치.The method according to claim 2 or 4,
Wherein the reverse electro-wetting electrode comprises a first electrode layer and a reverse electro-wetting layer formed on the first electrode layer,
Wherein the electrowetting electrode comprises a second electrode layer and an electrowetting layer formed over the second electrode layer,
Wherein the electro-wetting layer and the electro-wetting layer each comprise an inorganic layer, an organic layer or a mixed layer thereof.
상기 역 전기습윤층 및 상기 전기습윤층은 각각 소수성층 및 친수성층 중에 하나를 더 포함하는 투과형 헤드마운트 디스플레이용 자가 세정 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the back electro-wetting layer and the electro-wetting layer further comprise one of a hydrophobic layer and a hydrophilic layer, respectively.
상기 안경테에 설치된 스크린; 및
역 전기습윤(reverse electrowetting) 기술을 이용하여 상기 스크린에 존재하는 빗물 또는 습기를 감지하면, 전기습윤(electrowetting) 기술을 이용하여 상기 스크린에 존재하는 빗물 또는 습기를 제거하는 자가 세정 장치;
를 포함하는 자가 세정 투과형 헤드마운트 디스플레이.Eyeglass frames;
A screen provided in the spectacle frame; And
A self-cleaning device that removes rainwater or moisture present on the screen using electrowetting techniques upon detection of rainwater or moisture present on the screen using a reverse electrowetting technique;
Wherein the self-cleaning transmissive head-mounted display comprises:
상기 안경테에 설치되어 역 전기습윤(reverse electrowetting) 방식으로 빗물 또는 습기를 감지하는 감지부;
상기 스크린에 설치되어 전기습윤(electrowetting) 방식으로 스크린에 존재하는 빗물 또는 습기를 제거하는 세정부; 및
상기 감지부로부터 빗물 또는 습기를 감지한 감지신호를 수신하면, 상기 세정부를 구동시켜 상기 스크린에 존재하는 빗물 또는 습기를 제거시키는 제어부;
를 포함하는 자가 세정 투과형 헤드마운트 디스플레이.8. The apparatus of claim 7, wherein the self-
A sensing unit installed in the spectacle frame and detecting rainwater or moisture by reverse electrowetting;
A cleaning unit installed on the screen to remove rainwater or moisture present on the screen by electrowetting; And
A control unit for driving the cleaning unit to remove rainwater or moisture present on the screen when the sensing unit senses rain or moisture from the sensing unit;
Wherein the self-cleaning transmissive head-mounted display comprises:
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|---|---|---|---|
| KR1020170081237A KR20190001649A (en) | 2017-06-27 | 2017-06-27 | Self-cleaning apparatus and see-through head mounted display comprising the same |
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|---|---|---|---|---|
| CN110194125A (en) * | 2019-06-27 | 2019-09-03 | 京东方科技集团股份有限公司 | Rainproof vehicle window, the control method of rainproof vehicle window and vehicle |
| CN113093388A (en) * | 2021-04-14 | 2021-07-09 | 浙江万里学院 | Computer-aided intelligent teaching equipment |
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