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WO2017200242A2 - 클리닝 기기 및 방법 - Google Patents

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WO2017200242A2
WO2017200242A2 PCT/KR2017/004996 KR2017004996W WO2017200242A2 WO 2017200242 A2 WO2017200242 A2 WO 2017200242A2 KR 2017004996 W KR2017004996 W KR 2017004996W WO 2017200242 A2 WO2017200242 A2 WO 2017200242A2
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WO
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voltage
electrode
droplet
electrodes
sub
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/004996
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English (en)
French (fr)
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WO2017200242A3 (ko
Inventor
정상국
이강용
이대영
Original Assignee
명지대학교 산학협력단
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Publication date
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Priority claimed from KR1020160135941A external-priority patent/KR102010634B1/ko
Priority claimed from KR1020160135942A external-priority patent/KR102010635B1/ko
Priority claimed from KR1020160135939A external-priority patent/KR20180045078A/ko
Priority claimed from KR1020160135940A external-priority patent/KR20180045079A/ko
Priority claimed from KR1020170014622A external-priority patent/KR20180089817A/ko
Priority claimed from KR1020170057410A external-priority patent/KR101816480B1/ko
Priority to US16/302,636 priority Critical patent/US11300533B2/en
Priority to EP17799600.6A priority patent/EP3460460B1/en
Priority to CN201780031267.9A priority patent/CN109154580B/zh
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Publication of WO2017200242A3 publication Critical patent/WO2017200242A3/ko

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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for cleaning glass, such as a vehicle or a camera, and more particularly, to a technique for removing droplets formed on the surface of the glass.
  • the present invention also relates to a camera droplet sensing apparatus and method for sensing droplets.
  • the present invention relates to a cleaning apparatus and method for removing conductive and non-conductive droplets formed on a surface using the electrowetting-on-dielectric principle.
  • HUD Head-up-display
  • a cleaning device for a small camera requires a droplet detection technique to be driven only when detecting droplets generated on the lens surface.
  • the present invention is to solve the above-described problems of the prior art, and to provide a technique for removing droplets, dust or frost formed on the glass of a vehicle or a camera by applying the electrowetting technology.
  • the present invention is to provide a camera droplet detection device and method for detecting a droplet (droplet) generated on the surface of the camera cover glass using the impedance of the camera cover glass or the image photographed by the camera.
  • the present invention provides a cleaning apparatus and method for removing conductive droplets formed on a surface using an electrowetting-on-dielectric principle, and removing non-conductive droplets formed on a surface using a dielectrophoresis principle. To provide.
  • the cleaning device comprises a glass; A plurality of electrodes disposed on the upper surface of the glass in succession; An insulating layer stacked on an upper surface of the electrode; And a hydrophobic layer stacked on an upper surface of the insulating layer and having droplets formed on a surface thereof.
  • the droplets move in the outward direction of the glass by applying different DC voltages to the plurality of electrodes.
  • Cleaning device is a glass; A plurality of electrodes disposed on the upper surface of the glass in succession; An insulating layer stacked on an upper surface of the electrode; And a hydrophobic layer stacked on an upper surface of the insulating layer and having droplets formed on a surface thereof.
  • the droplet moves in the outward direction of the glass by applying an alternating voltage to the electrode.
  • Cleaning device is a base layer; And an electrode arranged on the base layer.
  • the surface of the cleaning device is inclined in the direction of gravity, and a droplet attached to the surface of the cleaning device vibrates as a specific voltage is applied to the electrode, and the droplet moves in the direction of gravity according to the vibration. The droplets are removed from the cleaning device.
  • a cleaning device including: a vibrator configured to vibrate droplets attached to a surface of the cleaning device to reduce adhesion between the droplets and a surface of the cleaning device; And a control unit for controlling the operation of the vibration unit.
  • the surface of the cleaning device is inclined in the direction of gravity, and the droplets move in the direction of gravity according to the vibration to remove the droplets from the cleaning device.
  • the cleaning device includes a vibrating portion for vibrating the droplets attached to the surface of the cleaning device to reduce the adhesion between the droplets and the surface of the cleaning device, the vibrating portion has a specific pattern.
  • 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 moves along the grain.
  • the cleaning device includes a vibrating unit for vibrating the droplets attached to the surface of the cleaning device to reduce the adhesion between the droplets and the surface of the cleaning device.
  • the surface of the cleaning device has a structure such that the change in the contact angle of the droplet in the opposite direction of the movement direction and the movement direction when the droplet moves in accordance with the vibration is greater than the change in the contact angle of the droplet in the other direction.
  • Cleaning device is a base layer; And an electrode arranged on the base layer and having at least one sub-electrode.
  • the sub-electrode has a comb-tooth shape, the surface of the cleaning device is inclined in the direction of gravity, and as a specific voltage is applied to the sub-electrode, droplets attached to the surface of the cleaning device move in the direction of gravity. At least one of the droplets, dust or frost is removed from the cleaning device.
  • Cleaning device is a base layer; A first electrode and a second electrode formed on the base layer and physically separated, wherein the first electrode has at least one first sub-electrode, and the second electrode has one or more second sub-electrodes.
  • the first sub-electrode has a comb-tooth shape
  • the second sub-electrode has a comb-tooth shape
  • the sub-electrodes are arranged to cross each other.
  • a cleaning device including: first sub electrodes; And second sub electrodes arranged to intersect with the first sub electrodes.
  • a first voltage which is a positive voltage is applied to all of the first sub electrodes
  • a second voltage smaller than the first voltage is applied to all of the second sub electrodes
  • the cleaning device is applied according to the application of the voltages.
  • a cleaning device includes: first sub electrodes; And second sub-electrodes arranged to intersect with the first sub-electrodes, wherein a first voltage, a positive voltage being applied to one of the first sub-electrodes, and corresponding to the second sub-electrode than the first voltage. A small second voltage is applied, then the first voltage is applied to the other first sub-electrode and the second voltage is applied to the other second sub-electrode.
  • all sub-electrodes other than the sub-electrodes to which the first voltage and the second voltage are applied are deactivated, and droplets on the surface of the cleaning device move in the direction in which the first voltage is applied according to the application of the voltages.
  • the change in the contact angle of the droplet in the movement direction when the droplet moves is greater than the change in the contact angle of the droplet in the direction opposite the movement direction.
  • Cleaning structure is a base layer; And an electrode arranged on the base layer.
  • a droplet attached to the surface of the cleaning structure vibrates as a specific voltage is applied to the electrode, and the droplet moves in the direction of gravity according to the vibration to remove the droplet from the cleaning structure.
  • Cleaning structure is a base layer; First and second electrodes arranged on the base layer; And a droplet support layer arranged over the electrodes.
  • the first electrode and the second electrode are arranged to cross each other in a physically separated state.
  • Cleaning structure is a base layer; Electrodes arranged on the base layer; And a droplet support layer arranged on the electrode.
  • the electrode has a pattern structure such that the change in the contact angle of the droplet in the moving direction is different from the change in the contact angle of the droplet in the other direction when the droplet moves on the droplet support layer as the droplet moves.
  • Cleaning structure is a base layer; Electrodes arranged on the base layer; And a droplet support layer arranged on the electrode.
  • the movement direction during the movement of the droplet on the droplet support layer and the direction of the grain of the electrode or the droplet support layer is the same.
  • Cleaning structure is a base layer; First and second electrodes arranged on the base layer; And a droplet support layer arranged over the electrodes, wherein the first electrode has at least one first sub-electrode, and the second electrode has one or more second sub-electrodes.
  • the first sub electrodes and the second sub electrodes are arranged to cross each other in a physically separated state, the first sub electrodes are physically separated from each other, and the second sub electrodes are physically separated from each other. .
  • a droplet detection device for sensing a camera droplet includes a camera unit including a camera module for photographing an image and a camera cover glass covering a lens of the camera module; An impedance measuring unit measuring an impedance of the camera cover glass; And a controller configured to detect the droplet generated on the camera cover glass by using the measured impedance.
  • Droplet sensing device for detecting a droplet (droplet) includes an impedance measuring unit for measuring the impedance of the glass; And a controller configured to sense the droplets generated in the glass using the measured impedance.
  • Cleaning device is a substrate (Substrate); At least one electrode arranged on the substrate; A voltage applying unit configured to apply a high frequency AC voltage to the electrode based on a preset reference frequency; And a switching unit configured to switch on / off the applied high frequency AC voltage at a low frequency based on the reference frequency.
  • a voltage applying unit configured to apply a high frequency AC voltage to the electrode based on a preset reference frequency
  • a switching unit configured to switch on / off the applied high frequency AC voltage at a low frequency based on the reference frequency.
  • both the conductive droplet and the non-conductive droplet may be removed according to the switching.
  • Cleaning device is a substrate (Substrate); At least one electrode arranged on the substrate; And a frequency generator configured to apply a specific voltage to the electrode, and control the high frequency voltage and the low frequency voltage to be generated within one period based on the reference frequency.
  • a frequency generator configured to apply a specific voltage to the electrode, and control the high frequency voltage and the low frequency voltage to be generated within one period based on the reference frequency.
  • both conductive droplets and non-conductive droplets may be removed according to the application of the high frequency voltage and the low frequency voltage.
  • Windshield Glass (Substrate) according to an embodiment of the present invention, a plurality of electrodes (Electrode) arranged in succession on the upper surface of the glass, an insulating layer (Dielectric Layer) stacked on the upper surface of the electrode, the insulating layer
  • the cleaning device includes a hydrophobic layer (Hydrophobic Layer) that is stacked on the upper surface, the droplet is formed on the surface and a direct current voltage applying unit for applying a direct current voltage to each of the electrodes to clean the glass signal Receiving an input; Sequentially applying and applying a ground, which is a DC voltage, to each of the electrodes at predetermined intervals according to the input drop removal request signal; And stopping the application of the DC voltage when a predetermined time elapses or a drop removal cancel request signal is input.
  • the droplets move in the outward direction of the glass by applying different DC voltages to the plurality of electrodes.
  • a glass Winddshield Glass; Substrate
  • a plurality of electrodes continuously arranged on the upper surface of the glass
  • an insulating layer Dielectric Layer laminated on the upper surface of the electrode
  • a method of cleaning a glass by a cleaning device including a hydrophobic layer stacked on an upper surface and having a droplet formed on a surface thereof and an alternating voltage applying unit configured to apply an alternating voltage to the electrode may include inputting a drop removal request signal.
  • Receiving step Applying an AC voltage to the electrode according to the input drop removal request signal; And stopping the application of the AC voltage when a predetermined time elapses or when a drop removal release request signal is received.
  • the droplet moves in the outward direction of the glass by applying an alternating voltage to the electrode.
  • a method of removing droplets may include: vibrating droplets attached to a surface of the cleaning device by applying a specific voltage to an electrode according to a user command; And moving the droplet in the direction of gravity according to the vibration.
  • the surface of the cleaning device is inclined in the direction of gravity, and when the droplet moves in response to the vibration, the contact angle change of the droplet in the direction opposite to the movement direction and the movement direction changes the contact angle of the droplet in the other direction.
  • a cover glass layer according to an embodiment of the present invention, a plurality of transparent electrodes continuously disposed on an upper surface of the cover glass layer, and stacked on an upper surface of the transparent electrode, and droplets
  • a droplet sensing method performed by a droplet sensing apparatus including a hydrophobic and dielectric layer formed on the surface includes: measuring impedances of the plurality of transparent electrodes; Checking whether the measured impedance changes; Determining that the droplet is sensed when the measured impedance changes; And removing the droplet by applying a voltage to the transparent electrode as the droplet is sensed.
  • the camera droplet sensing method performed by a camera droplet sensing apparatus including a hydrodrophobic and dielectric layer having droplets formed on a surface thereof may include: photographing an image through the camera module; Analyzing the photographed image; Determining that the droplet is detected when the image is distorted in a circular shape as a result of the analysis; And removing the droplet by applying a voltage to the transparent electrode as the droplet is sensed.
  • a cleaning method performed by a cleaning device including a substrate and at least one electrode arranged on the substrate may include receiving a droplet removal request signal; Applying a high frequency AC voltage to the electrode based on a preset reference frequency; Switching the applied high frequency AC voltage on / off at a low frequency based on the reference frequency; And stopping the application of the high frequency AC voltage and the on / off switching when a predetermined time elapses or when the drop removal release request signal is input.
  • both the conductive droplet and the non-conductive droplet may be removed according to the switching.
  • a smart self-cleaning glass for a vehicle that can quickly and effectively remove contaminants such as rainwater, dust, frost, etc. generated in the vehicle windshield.
  • the removal rate of the droplet may be faster and the voltage applied to the electrode may be lowered.
  • Camera droplet detection apparatus and method it is possible to detect a droplet (droplet) generated on the surface of the camera cover glass using the impedance of the camera cover glass or the image taken by the camera.
  • the cleaning apparatus and method according to the embodiment of the present invention can remove not only conductive droplets but also non-conductive droplets formed on the surface by using the electrowetting principle and the electrophoretic principle.
  • the electrowetting technology and the electrophoretic technology has the advantage of fast response speed and low energy consumption, and thus various fields such as the vehicle's windshield, the image sensor of the IoT device, as well as the compact camera for the vehicle or mobile. It can be applied to or used.
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of a vehicle glass cleaning device according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 and 3 are views showing the configuration of a vehicle glass cleaning device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a vehicle glass cleaning process according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a vehicle glass cleaning process according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an actual cleaning process of a vehicle glass cleaning apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 8 is a view illustrating a droplet removal process of the cleaning device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing a schematic structure of a cleaning device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 10 illustrates an electrode pattern according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a view illustrating the flow of droplets upon removal of droplets according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 12 is a view illustrating a change in droplet contact angle when removing droplets according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing the results of a drop removal experiment.
  • FIG. 14 is a view schematically showing an electrode of a cleaning device according to another embodiment of the present invention.
  • 15 is a view illustrating a droplet removal process of the cleaning device according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a diagram illustrating an electrode pattern according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 17 is a view illustrating the flow of droplets when removing the droplets according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a view illustrating a change in droplet contact angle when removing droplets according to an embodiment of the present invention.
  • 19 is a view illustrating the flow of droplets when removing the droplets according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a diagram schematically illustrating a configuration of a camera droplet detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating an example of impedance change of the camera cover glass with and without droplets.
  • 24 is a diagram illustrating an example of an image photographed when a droplet is generated on the 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.
  • FIG. 27 is a view showing a cleaning device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 28 is a view 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.
  • FIGS. 30 to 33 are views for explaining a cleaning device according to an embodiment of the present invention.
  • 34 is a flowchart illustrating a cleaning method according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention relates to a cleaning device capable of self-removing drops, dust, frost, and the like, such as liquids such as rainwater and fog, and a method of removing the droplets.
  • the cleaning device may be a single device or a device coupled to another device.
  • the cleaning device may be a device including an external glass, for example, a camera of a vehicle, a digital camera, a mobile camera, an image sensor of the Internet of Things, and the like.
  • the cleaning device is not limited to a camera and includes all the devices for which the droplets need to be removed.
  • the cleaning structure may correspond to the windshield of the vehicle.
  • the cleaning structure is not limited to the camera, the window of the vehicle as long as it can remove the droplets may be variously modified.
  • Such a cleaning device is exposed to the external environment, and as a result, droplets such as rain water may adhere to the surface of the cleaning device.
  • the present invention proposes a cleaning device capable of removing the droplets immediately when the droplets are attached to the surface.
  • the present invention proposes a cleaning structure that can lower the risk of an accident while removing droplets immediately when the droplets adhere to the surface.
  • the cleaning device removes droplets, dust or frost using an electrowetting technique.
  • the cleaning device may remove droplets, dust or frost on the surface by applying a specific voltage to the electrode.
  • the method of applying the specific voltage includes an AC method of applying a specific voltage to all the electrodes at once and a DC method of sequentially applying a specific voltage to the electrodes.
  • the cleaning device may generate vibrations on the surface to remove the droplets.
  • vibration is generated on the surface of the cleaning device, the adhesion between the droplet and the surface is weakened, so that the droplet can be removed by moving in the direction of gravity.
  • 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 by gravity, so that the droplet It may be removed from the cleaning device and removed.
  • the controller 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 battery of a vehicle.
  • the controller may be one of an ECU (Electronic control unit) of the vehicle.
  • the object to be removed is limited to droplets, but is not limited to droplets, and not only droplets (including fine droplets) but also dust and frost may be removed.
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of a vehicle glass cleaning device according to an embodiment of the present invention.
  • the vehicle glass cleaning device 100 may be applied to the vehicle windshield as shown in FIG. 1.
  • a plurality of electrodes separated from each other are patterned on a microchip manufactured by a MEMS process.
  • the vehicle glass cleaning device 100 may change the surface tension of the droplet by applying a voltage to each electrode by varying the DC voltage conditions (high and ground). .
  • the droplet moves in the direction of the electrode to which the high voltage is applied from the ground voltage (finally the outer side of the vehicle glass).
  • the vehicle glass cleaning device 100 may change the surface tension of the droplet by applying a low frequency alternating voltage to the electrode to cause the droplet to vibrate.
  • the droplets vibrate and move downwards (and eventually outside of the vehicle glass).
  • FIGS. 2 and 3 are views showing the configuration of a vehicle glass cleaning device according to an embodiment of the present invention.
  • the vehicle glass cleaning apparatus 100 includes a windshield glass (substrate) 110, an electrode 120, a dielectric layer 130, a hydrophobic layer 140, and a direct current voltage.
  • the applicator 150 may be included.
  • the vehicle glass 110 serves as a substrate of the vehicle glass cleaning device 100 as a lowermost layer of the vehicle glass cleaning device 100.
  • the electrode 120 may be continuously disposed on the upper surface of the vehicle glass 110 as a transparent electrode to form a specific pattern.
  • the electrode 120 may have a straight line, a streamline shape, or a ring shape, and the shape of the pattern formed by the plurality of electrodes 120 is not limited.
  • the insulating layer 130 may be stacked on the upper surface of the electrode 120, and may fill a gap between the electrodes 120.
  • the insulating layer 130 may include at least one material selected from the group consisting of Ferylene C, Teflon, and a metal oxide film.
  • the hydrophobic layer 140 is a top layer of the vehicle glass cleaning device 100, and droplets are formed on a surface thereof and may be made of a material having low affinity with a fluid such as water.
  • droplets can easily migrate on the surface of hydrophobic layer 140.
  • the DC voltage applying unit 150 may alternately apply the ground and the high voltage, which are DC voltages, to each electrode 120 sequentially.
  • the droplets are moved in the direction of the electrode to which the high voltage is applied from the electrode to which the ground voltage is applied, on the surface of the hydrophobic layer 140, and eventually to the outermost side of the hydrophobic layer 140, thereby the vehicle glass 110 may be cleaned.
  • the vehicle glass cleaning device 100 may include a cover glass 110, an electrode 120, an insulating layer 130, and a hydrophobic layer 140. ) And an AC voltage applying unit 160.
  • the cover glass 110, the electrode 120, the insulating layer 130, and the hydrophobic layer 140 are all the same, and the DC voltage applying unit 150 is the AC voltage. It is replaced with the applicator 160.
  • the AC voltage applying unit 160 may apply an AC voltage to the electrode 120, and droplets formed on the surface of the hydrophobic layer 140 may vibrate when an AC voltage is applied to the electrode 120.
  • the droplets may move to the outside of the hydrophobic layer 140 along the inclination so that the vehicle glass 110 may be cleaned.
  • the vehicle glass cleaning device 100 may include a cover glass 110, an electrode 120, an insulating layer 130, a hydrophobic layer 140, and a DC voltage applying unit ( 150, an AC voltage applying unit 160, and a voltage mode selector (not shown).
  • the vehicle glass cleaning device 100 may include the cover glass 110, the electrode 120, the insulating layer 130, the hydrophobic layer 140, the DC voltage applying unit 150, and the AC voltage applying unit ( 160 are all the same, and a voltage mode selection unit (not shown) is added.
  • the voltage mode selection unit may apply a direct current voltage to the electrode 120 to remove the droplet, or apply an alternating voltage to the electrode 120 to remove the droplet by vibration. According to a user's selection, a voltage may be applied to the electrode 120 using any one of the DC voltage applying unit 150 and the AC voltage applying unit (not shown).
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a vehicle glass cleaning process according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a vehicle glass cleaning process according to another embodiment of the present invention.
  • the vehicle glass cleaning device 100 is coupled to an electronic system of a vehicle that can be operated by a driver.
  • the vehicle glass cleaning device 100 illustrated in FIGS. 2 and 3 will mainly be used.
  • the flowcharts of FIGS. 4 and 5 will be described.
  • the vehicle glass cleaning device 100 receives a drop removal request signal through an electronic system operated by a driver (S410 and S510).
  • the vehicle glass cleaning device 100 sequentially applies ground and high, which are direct current voltages, to the electrodes 120 at predetermined cycles in sequence according to the input drop removal request signal (S420). ).
  • the droplets formed on the surface of the hydrophobic layer 140 alternately move between the ground and the high to move to the outside of the hydrophobic layer 140 by a DC voltage applied to each electrode 120. 110 may be cleaned.
  • the droplets formed on the surface of the hydrophobic layer 140 may vibrate due to the application of the alternating voltage.
  • the vehicle glass 110 may be cleaned by moving toward the outside of the hydrophobic layer 140 along the inclination of the vehicle glass 110.
  • the vehicle glass cleaning device 100 stops applying DC or AC voltage to each electrode (S430 and S530).
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an actual cleaning process of a vehicle glass cleaning apparatus according to another embodiment of the present invention. That is, FIG. 6 shows that the lens unit cleaning device 100 removes dust and frost generated on the vehicle glass 110.
  • the vehicle glass cleaning apparatus 100 may roll or drop droplets even on a surface to which dust is adhered. At this time, since the liquid adsorbs the surrounding dust while moving, the dust attached to the surface can be removed at the same time as the droplet is removed.
  • the vehicle glass cleaning device 100 since the vehicle glass cleaning device 100 according to the embodiment of the present invention generates heat on the electrode 120 in the same principle as the heat wire of the insulator, frost generated on the surface may be removed.
  • Each droplet having a size of 1 ⁇ l, 3 ⁇ l, or 5 ⁇ l is formed on the surface of the hydrophobic layer 140.
  • the plurality of electrodes 120 are transparent electrodes.
  • each droplet moves downward as shown in (b) and (c). Finally, it can be cleaned as in (d). Of course, as shown in FIG. 7, fine particles may remain.
  • FIG. 8 is a view showing a droplet removal process of the cleaning device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 9 is a view 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
  • Figure 11 is a view showing the flow of droplets when removing the droplets according to an embodiment of the present invention.
  • 12 is a view showing a change in droplet contact angle when removing the droplets according to an embodiment of the present invention
  • Figure 13 is a view showing the results of the droplet removal experiment.
  • Fig. 8A shows the surface change of the camera as the cleaning device of the present invention
  • Fig. 8B shows the droplet movement in the glass structure of the present invention.
  • the cleaning area is an area required for photographing and may correspond to the lens unit.
  • the glass structure of the present invention uses the electrowetting technology, the droplets can be quickly removed due to the fast response speed due to the characteristics of the electrowetting technology.
  • the cleaning device for removing such droplets in particular the part of the cleaning device corresponding to the cleaning area, may have the structure of FIG. 9.
  • the cleaning device of the present embodiment may include a base layer 900, an electrode 902, an insulating layer 904, and a hydrophobic layer 906.
  • the base layer 900 may be a cover glass that protects the cleaning device from external contamination and impact, and may be arranged, for example, on a lens unit (not shown).
  • the base layer 900 may be non-wet glass.
  • the electrode 902 may be, for example, a transparent electrode made of ITO or the like, and may be formed on the base layer 900 with a predetermined pattern.
  • the electrode 902 may include a first electrode 1000 having a comb structure and a second electrode 1002 having a comb structure.
  • the first electrode 1000 may include a first base pattern 1010 and at least one first branch pattern 1012.
  • a portion of the first base pattern 1010 is electrically connected to a power source 908 or ground, and a specific voltage is applied to the first base pattern 1010 from the power source or the ground.
  • the power source 908 may be located inside or outside the cleaning device.
  • the first branch pattern 1012 extends from the first base pattern 1010 in a direction crossing the first base pattern 1010, preferably in a vertical direction. As a result, when a specific voltage is applied to the first base pattern 1010, the specific voltage is also supplied to the first branch pattern 1012.
  • the first branch patterns 1012 may extend from the first base pattern 1010, and the intervals between the first branch patterns 1012 may be the same. Of course, some of the intervals between the first branch patterns 1012 may be different as long as the first branch patterns 1012 and the second branch patterns 1020 cross each other.
  • the second electrode 1002 may include a second base pattern 1022 and at least one second branch pattern 1020.
  • a portion of the second base pattern 1022 is electrically connected to a power source 908 or ground, from which a specific voltage is applied to the second base pattern 1022.
  • the second branch pattern 1020 extends from the second base pattern 1022 in a direction crossing the second base pattern 1022, preferably in a vertical direction. As a result, when a specific voltage is applied to the second base pattern 1022, the specific voltage is also supplied to the second branch pattern 1020.
  • the second branch patterns 1020 are arranged to intersect with the first branch patterns 1012 as shown in FIG. 10. However, the first branch patterns 1012 and the second branch patterns 1020 may be physically separated.
  • the second branch patterns 1020 may extend from the second base pattern 1022, and the intervals between the second branch patterns 1020 may be the same. Of course, some of the intervals between the second branch patterns 1020 may be different as long as the first branch patterns 1012 and the second branch patterns 1020 cross each other.
  • a first voltage may be applied to one of the first electrode 1000 and the second electrode 1002, and a second voltage lower than the first voltage may be applied to the other.
  • the first voltage may be a positive voltage and the second voltage may be a ground voltage.
  • an insulating layer 904 is arranged over the electrode 902 and may fill the gap between the electrodes 1000 and 1002.
  • the insulating layer 904 may include at least one material selected from the group consisting of Ferylene C, Teflon and metal oxide film.
  • the hydrophobic layer 906 is formed on the insulating layer 904 and may be made of a material having low affinity with a fluid such as water. As a result, the droplets can easily move on the surface of the hydrophobic layer 906.
  • the power source 908 applies a first voltage to one of the electrodes 100 and 1002 under the control of the controller, and a second lower than the first voltage to the other electrode. Apply voltage. As a result, the droplets attached to the surface of the cleaning device vibrate.
  • the cleaning apparatus of this embodiment uses the electrowetting technique, the droplet removal time is fast and efficient.
  • a change in contact direction of the droplet, a change in contact angle in a direction opposite to the movement direction, and a change in contact angle in another direction may be different. This difference can be useful for slipping droplets.
  • the droplet may be removed by sliding in the direction of gravity despite the low inclination of the surface of the cleaning device.
  • the electrodes 1000 and 1002 may have a comb-tooth shape, and the grains of the branch patterns 1012 and 1020 may be formed in the direction of gravity.
  • the contact angle change of the droplet increases in the grain direction of the branch patterns 1012 and 1020 as shown in FIG. 12.
  • the cleaning device implements a cleaning device in which the contact angle change of the droplet in the sliding direction, that is, the gravity direction is larger than the contact angle change in the other direction, the droplet may be easily removed.
  • the droplets of the front windshield may be completely removed, and the front windshield may be cleared.
  • FIG. 14 is a view schematically showing an electrode of a cleaning device according to another embodiment of the present invention.
  • the electrodes are identical in structure only in the arrangement direction, only one electrode is illustrated.
  • the branches of the electrodes can be arranged to cross each other.
  • one of the electrodes may include a base pattern 1400 and at least one branch pattern 1402.
  • the branch pattern 1402 may include a branch portion 1410 and at least one protrusion 1412 protruding from the branch portion 1410. That is, unlike the branch pattern of FIG. 10, the branch pattern 902 of the present embodiment may include at least one protrusion 912. When the protrusion 912 is formed, the entire surface area of the electrode may be widened.
  • branch patterns of the electrodes may be arranged to cross each other similarly to the branch patterns of FIG. 10.
  • the structure of the cleaning device may be variously modified as long as the cleaning device can remove the droplets.
  • the cleaning device may include a vibrating unit for vibrating the droplets attached to the surface to reduce the adhesion of the droplets and the surface of the cleaning device.
  • the vibrator has a specific pattern.
  • the surface of the cleaning device is inclined in the direction of gravity, the grain of the pattern is the same as the direction of movement of the droplet can be moved along the grain.
  • the change in contact angle of the droplet in the direction opposite to the movement direction and the movement direction may be greater than the change in the contact angle in the other direction according to the vibration.
  • the cleaning device may include a vibrator for vibrating the droplets attached to the surface of the cleaning device to reduce the adhesion between the droplets and the surface of the cleaning device.
  • the surface of the cleaning device has a structure such that when the droplet moves in response to the vibration, the contact angle change of the droplet in the movement direction or the direction opposite to the movement direction is larger than the change in the contact angle of the droplet in the other direction. Can be.
  • the vibrating portion includes an electrode
  • the grain of the electrode may be the same as the moving direction of the droplet.
  • the cleaning structure may include a base layer, a first electrode and a second electrode arranged on the base layer, and a droplet support layer arranged on the electrodes.
  • the droplet support layer may include an insulating layer and a hydrophobic layer.
  • the first electrode and the second electrode are arranged to cross each other in a physically separated state.
  • the cleaning structure comprises a base layer, an electrode arranged on the base layer and a droplet support layer arranged on the electrode.
  • the electrode may have a pattern structure such that the change in the contact angle of the droplet in the moving direction is different from the change in the contact angle of the droplet in the other direction when the droplet moves on the droplet support layer as the droplet moves.
  • the cleaning structure comprises a base layer, an electrode arranged on the base layer and a droplet support layer arranged on the electrode.
  • the movement direction during the movement of the droplet on the droplet support layer and the direction of the grain of the electrode or the droplet support layer is the same.
  • FIG. 15 is a view illustrating a droplet removal process of the 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
  • Figure 17 is a view showing the flow of droplets when removing the droplets according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a view illustrating a change in droplet contact angle when removing droplets according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 19 is a view illustrating droplet flow when removing droplets according to another embodiment of the present invention.
  • 20 and 21 are diagrams showing the results of droplet removal experiments.
  • FIG. 15 shows the surface change of the cleaning apparatus of the present invention. As shown in FIG. 15, when a specific voltage is applied to the electrode when the droplet is attached to the surface of the cleaning device, the droplet is removed and the surface is clear as shown in the image on the right.
  • the cleaning device for removing such droplets may have the structure of FIG. 9. However, the structure of the electrode 902 is different from that of FIG.
  • the electrode 902 may include a first electrode 1600 and a second electrode 1602 as shown in FIG. 16.
  • 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.
  • the number of the first sub electrodes 1600a to 1600n and the number of the second sub electrodes 1602a to 1602n are preferably the same, but may be different.
  • Each of the first sub electrodes 1600a to 1600n may have a comb structure, and the second sub electrodes 1602a to 1602n may also have a comb structure.
  • the first sub electrodes 1600a to 1600n are physically separated from each other, and the second sub electrodes 1602a to 1602n are also 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.
  • the first electrode 1600 and the second electrode 1602 may each have a comb teeth shape.
  • 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 a representative.
  • 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.
  • the first sub-electrode 1600a may include a first base pattern 1610, a first input pattern 1612, and at least one first branch pattern 1614.
  • the first base pattern 1610 is connected to the first input pattern 1612 and transmits a specific voltage input through the first input pattern 1612 to the first branch patterns 1614.
  • the first input pattern 1612 is electrically connected to a power source 908 or ground. As a result, a specific voltage is input to the first input pattern 1612.
  • the power source 908 may be located inside or outside the cleaning device.
  • the first input pattern 1612 may not exist, and in this case, a specific voltage may be input as part of the first base pattern 1610. Accordingly, a portion of the first base pattern 1610 may have a structure electrically connected to the power source 908 or the ground.
  • the first branch pattern 1614 extends from the first base pattern 1610 in a direction crossing the first base pattern 1610, preferably in a vertical direction. As a result, when a specific voltage is applied to the first base pattern 1610, the specific voltage is also supplied to the first branch pattern 1614.
  • the first branch patterns 1614 may extend from the first base pattern 1610, and the intervals between the first branch patterns 1614 may be the same. Of course, some of the intervals between the first branch patterns 1614 may be different as long as the first branch patterns 1614 and the second branch patterns 1624 intersect.
  • the second sub-electrode 1602a may include a second base pattern 1620, a second input pattern 1622, and at least one second branch pattern 1624.
  • the second base pattern 1620 is connected to the second input pattern 1622 and transfers a specific voltage input through the second input pattern 1622 to the second branch patterns 1624.
  • the second input pattern 1622 is electrically connected to a power source 908 or ground. As a result, a specific voltage is input to the second input pattern 1622.
  • the second input pattern 1622 may not exist, in which case a specific voltage may be input as part of the second base pattern 1620. Accordingly, a portion of the second base pattern 1620 may have a structure electrically connected to the power source 908 or the ground.
  • the second branch pattern 1624 extends from the second base pattern 1620 in a direction crossing the second base pattern 1620, preferably in a vertical direction. As a result, when a specific voltage is applied to the second base pattern 1620, the specific voltage is also supplied to the second branch pattern 1624.
  • the second branch patterns 1624 are arranged to intersect with the first branch patterns 1614 as shown in FIG. 16. However, the first branch patterns 1614 and the second branch patterns 1624 may be physically separated.
  • the second branch patterns 1624 may extend from the second base pattern 1620, and the intervals between the second branch patterns 1624 may be the same. Of course, some of the intervals between the second branch patterns 1624 may be different as long as the first branch patterns 1614 and the second branch patterns 1624 intersect.
  • the second branch patterns 1624 are physically separated from each other and arranged between the first branch patterns 1614, and the first branch patterns 1614 are physically separated from each other. It may be arranged between the branch patterns 1624.
  • 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.
  • the first voltage may be a positive voltage and the second voltage may be a ground voltage.
  • an insulating layer 904 is arranged over the electrode 902 and may fill the gap between the electrodes 1600 and 1602.
  • the power source 908 applies a first voltage to one of the electrodes 1600 and 1602 under the control of the controller, and a second lower than the first voltage to the other electrode. Apply voltage. As a result, the droplets attached to the surface of the cleaning device vibrate.
  • the first voltage may be simultaneously applied to all of the sub-electrodes 1600a to 1600n of the electrode 1600
  • the second voltage may be simultaneously applied to all of the sub-electrodes 1602a to 1602n of the electrode 1602. have.
  • the cleaning apparatus of this embodiment uses the electrowetting technique, the droplet removal time is fast and efficient.
  • the change in the contact angle in the opposite direction of the movement direction and the movement direction of the droplet during vibration of the droplet may be different from the change in the contact angle in the other direction. This difference can be useful for slipping droplets.
  • the droplet may be removed by sliding in the direction of gravity despite the low inclination of the surface of the cleaning device.
  • the electrodes 1600 and 1602 may have a comb-tooth shape, and the grains of the branch patterns 1612 and 1620 may be formed in the direction of gravity.
  • the contact angle change of the droplet increases in the grain direction of the branch patterns 1612 and 1620 as shown in FIG. 5.
  • the droplet can be easily removed.
  • the cleaning device implements a cleaning device in which the contact angle change of the droplet in the direction of sliding of the droplet, that is, the gravity direction is larger than the change of the contact angle in the other direction, the droplet may be easily removed.
  • the direct current method is a method of sequentially applying specific voltages to the sub electrodes 1600a to 1600n and 1602a to 1602n.
  • a first voltage having 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.
  • 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.
  • the droplets arranged on the sub-electrodes 1600a and 1602a move in the direction in which the first voltage is applied.
  • 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.
  • the other sub-electrodes 1600a, 1600c to 1600n, 1602a, 1600c to 1602n are in an inactive state.
  • 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 in which the first voltage is applied.
  • 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.
  • the contact angle change of the droplet in the moving direction of the droplet may be larger than the change in the contact angle in the opposite direction to the moving direction.
  • FIG. 20A illustrates a process of removing droplets and hydrophilic dust
  • FIG. 20B illustrates a process of removing droplets and hydrophobic dust.
  • the structure of the cleaning device may be variously modified as long as the cleaning device can remove droplets, dust or frost.
  • the cleaning device may include a vibrating unit for vibrating the droplets attached to the surface to reduce the adhesion of the droplets and the surface of the cleaning device.
  • the vibrator has a specific pattern.
  • the surface of the cleaning device is inclined in the direction of gravity, the grain of the pattern is the same as the direction of movement of the droplet can be moved along the grain.
  • FIG. 22 is a view schematically illustrating a configuration of a camera droplet detecting apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 23 is a view illustrating an impedance change of a camera cover glass according to whether droplets are present
  • FIG. 24 is a camera cover It is a figure which shows the example of the image
  • FIG. 22 a configuration of an apparatus for detecting a camera droplet according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 22, with reference to FIGS. 23 and 24.
  • the camera droplet detecting apparatus includes a camera unit 10, an impedance measuring unit 20, a controller 30, and a voltage applying unit 40.
  • the camera unit 10 includes a camera module 11 and a camera cover glass 15 covering the lens of the camera module 11.
  • the camera module 11 photographs a subject through a lens to generate an image.
  • the camera module 11 includes a lens module composed of transparent materials such as glass made of spherical or aspherical surface to converge or diverge light to generate an optical image, and to generate the optical image. It may be configured to include an image sensor for converting into a signal, a PCB including various circuits for processing the electrical signal generated by the image sensor.
  • the camera cover glass 15 includes a cover glass layer 16, a transparent electrode 17, and a hydrophobic and dielectric layer 18.
  • the cover glass layer 16 serves as a lowermost layer of the camera cover glass 15 and directly covers the lens of the camera module 11 and serves as a substrate of the camera cover glass 15.
  • the transparent electrodes 17 are continuously arranged on the upper surface of the cover glass layer 16 to form a preset pattern.
  • the transparent electrode 17 may have a straight, streamlined or annular shape.
  • the form of the pattern formed by the plurality of transparent electrodes 17 is not limited.
  • the hydrophobic insulating layer 18 is the uppermost layer of the camera cover glass 15, and is stacked on the top surfaces of the plurality of transparent electrodes 17, as shown in FIG. 22, to fill between the transparent electrodes 17.
  • the hydrophobic insulating layer 18 may include one or more materials selected from the group consisting of Ferylene C, Teflon, and metal oxide films.
  • the hydrophobic insulating layer 18 has droplets formed on its surface.
  • hydrophobic insulating layer 18 may be comprised of a material that is less compatible with fluids such as water, such that droplets can easily migrate from the surface of hydrophobic insulating layer 18.
  • the impedance measuring unit 20 measures the impedance of the transparent electrode 17.
  • a minute voltage may be constantly applied to the transparent electrode 17 by the voltage applying unit 40.
  • a ground voltage and a high voltage which are direct current voltages, may be minutely applied to the two transparent electrodes 17.
  • the controller 30 determines whether droplets are generated on the camera cover glass 15 using the impedance of the transparent electrode 17 measured by the impedance measuring unit 20 or the image photographed by the camera module 11.
  • the controller 40 may check the impedance of the transparent electrode 17 measured by the impedance measuring unit 20, and may determine that droplets are generated on the camera cover glass 15 when the impedance changes.
  • the transparent electrode 17 and the hydrophobic insulating layer 18 of the camera cover glass 15 may each have a resistance component and a capacitor. ) May have a component.
  • the droplets generated on the surface of the hydrophobic insulating layer 18 of the camera cover glass 15 may have a resistance component and a capacitor component. Therefore, when a droplet is generated on the hydrophobic insulating layer 18 surface of the camera cover glass 15, the impedance of the transparent electrode 17 at the position where the droplet is generated changes.
  • the controller 40 may analyze the image photographed by the camera module 11, and as a result of the analysis, when the image is distorted in a predetermined circular shape, the controller 40 may determine that droplets are generated on the camera cover glass 15. . For example, as shown in FIG. 24, when a large number of droplets are generated on the camera cover glass 15, the photographed image may be distorted in the form of a constant circle.
  • the controller 40 may check the existence of the circular droplet shape in the image or calculate the sharpness of the image in order to determine that the image is distorted in a certain circular shape.
  • the controller 40 may determine that the image is distorted in a certain circular shape when a large number of circular droplet shapes are found in the image or the sharpness of the image is less than a predetermined reference sharpness.
  • the controller 30 controls the voltage applying unit 40 to apply a voltage to the transparent electrode 17 when a droplet occurs in the camera cover glass 15.
  • the voltage applying unit 40 applies a voltage to the transparent electrode 17 to remove the droplets generated in the camera cover glass 15 under the control of the controller 30.
  • the voltage applying unit 40 may alternately apply the ground and the high voltage, which are DC voltages, to the transparent electrodes 17 in sequence at predetermined intervals.
  • the droplets travel on the surface of the hydrophobic insulating layer 18 in the direction of the high voltage applied electrode at the ground voltage applied electrode, and eventually to the outermost side of the hydrophobic insulating layer 18. By doing so, the camera cover glass 15 can be cleaned.
  • the voltage applying unit 40 may apply an AC voltage to the transparent electrode 17.
  • 25 is a flowchart illustrating a camera droplet detection method according to an embodiment of the present invention.
  • the camera droplet detecting apparatus measures the impedance of each transparent electrode 17 of the camera cover glass 15.
  • the camera droplet detecting apparatus checks whether the measured impedance of the transparent electrode 17 changes.
  • the camera droplet detecting apparatus determines that the droplet is detected.
  • the camera droplet detecting apparatus removes the droplet by applying a voltage to the transparent electrode 17 as the droplet is detected.
  • 26 is a flowchart illustrating a camera droplet detection method according to another embodiment of the present invention.
  • the camera droplet sensing apparatus photographs an image through the camera module 11.
  • the camera droplet detecting apparatus analyzes the captured image.
  • the camera droplet detecting apparatus determines that the droplet is detected when the image is distorted in a circular shape.
  • the camera droplet detection apparatus checks the existence of a circular droplet shape in the image, or after calculating the sharpness of the image, when a large number of circular droplet shapes are found in the image, or the sharpness of the image is less than the preset reference sharpness It can be determined that the image is distorted in the shape of a certain circle.
  • the camera droplet detecting apparatus removes the droplet by applying a voltage to the transparent electrode 17 as the droplet is detected.
  • FIG. 27 is a view showing a cleaning device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 28 is a view showing an electrode pattern of the cleaning device according to an embodiment of the present invention.
  • the cleaning device according to the embodiment of the present invention may be applied to a cover glass of the camera lens as shown in FIG. 27.
  • the cleaning device according to the embodiment of the present invention can be applied to not only the cover glass of the camera lens, but also to an object requiring the removal of the droplets formed on the surface, such as the vehicle windshield, and in the following, For convenience, it will be described on the assumption that the cleaning device 100 according to the embodiment of the present invention is applied to the cover glass of the camera lens.
  • the cleaning device 100 may be formed by patterning a plurality of electrodes separated from each other on a microchip manufactured by a MEMS process, and applying a direct voltage or an alternating voltage to the plurality of electrodes to remove droplets formed on the surface. can do.
  • the cleaning device may change the surface tension of the droplet by applying a voltage to each electrode under a different DC voltage condition (high, ground).
  • a voltage high, ground
  • the droplets move in the direction of the electrode to which the ground voltage is applied at the high voltage (finally the outer side of the cover glass of the camera lens).
  • the cleaning device can change the surface tension of the droplet by applying a low frequency alternating voltage to the electrode to vibrate the droplet. As shown in Fig. 27, if the camera lens has a predetermined inclination with respect to the plane, the droplets vibrate and move downwards (in the outward side of the cover glass of the camera lens).
  • the cleaning device 100 applies a low frequency AC voltage along with a high frequency AC voltage to a plurality of electrodes based on a preset frequency to remove not only conductive droplets but also non-conductive droplets. That is, the cleaning device applies a high frequency alternating voltage to the plurality of electrodes and switches the applied high frequency alternating voltage on / off at a low frequency with respect to the high frequency alternating voltage, thereby providing a high frequency alternating voltage and a low frequency alternating voltage to the plurality of electrodes. Is applied simultaneously to remove both non-conductive and conductive droplets.
  • the conductive droplets are periodically vibrated at a low frequency due to the surface tension being periodically changed, and the non-conductive droplets are not changed.
  • the conductive droplets when only a plurality of high frequency voltages are applied to the electrodes, the conductive droplets periodically change their surface tension to vibrate at high frequencies, but they spread only on the surface and do not move.
  • the non-conductive droplets change their surface tension. It spreads flat and does not vibrate or move.
  • a plurality of electrodes according to an embodiment of the present invention is divided into a plurality of high voltage electrodes and a plurality of ground voltage electrodes, the high voltage and ground voltage electrodes cover the camera lens Alternately arranged alternately in a state of being separated from each other on the glass surface.
  • the plurality of high voltage electrodes and the plurality of ground voltage electrodes may be integrally formed, and thus the high voltage electrodes and the ground voltage electrodes may be connected to each other.
  • each of the high voltage electrode and the ground voltage electrode has a comb shape and may be disposed in an interlocked form without touching each other.
  • FIG. 29 is a diagram schematically illustrating a configuration of a cleaning device according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 30 to 33 are views for explaining a cleaning device according to an embodiment of the present invention.
  • a cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 29, with reference to FIGS. 30 to 33.
  • a cleaning device includes a glass (Substrate) 2900, an electrode 2902, a dielectric layer 2904, a hydrophobic layer 2906, and a voltage.
  • the application unit 2908 and the switching unit 2910 are included.
  • the glass 2900 serves as a substrate of the cleaning device as the lowermost layer of the cleaning device.
  • the electrode 2902 may be continuously disposed on the upper surface of the glass 2900 as a transparent electrode to form a specific pattern.
  • the electrodes 2902 are continuously arranged such that the plurality of high voltage electrodes formed integrally and the plurality of ground voltage electrodes formed integrally alternate with each other.
  • the insulating layer 2904 may be stacked on the top surface of the electrode 2902, and may fill a gap between the electrodes 2902.
  • the insulating layer 2904 may include one or more materials selected from the group consisting of Ferylene C, Teflon, and a metal oxide film.
  • the hydrophobic layer 2906 is a top layer of the cleaning device, and droplets are formed on the surface, and may be made of a material having low affinity with a fluid such as water. Thus, droplets can easily migrate on the surface of hydrophobic layer 2906.
  • the voltage applying unit 2908 applies a high frequency AC voltage to the electrode 2902 based on a preset reference frequency.
  • the switching unit 2910 switches the high frequency AC voltage on / off at a low frequency with respect to the high frequency AC voltage.
  • the switching unit 2910 may control the voltage applying unit 2908 to generate a high frequency AC voltage at a period corresponding to a low frequency.
  • the switching unit 2910 may switch on / off the high frequency AC voltage output from the voltage applying unit 2908 between the voltage applying unit 2908 and the electrode 2902.
  • a low frequency AC voltage may be generated, and the conductive droplets and the non-conductive droplets formed on the surface of the hydrophobic layer 2906 are high frequency AC.
  • the voltage and the low frequency AC voltage are simultaneously applied to the electrode 120 to vibrate.
  • the glass 2900 has a predetermined slope with respect to the plane, the droplet is moved along the slope to the outside of the hydrophobic layer 2906 due to the inclination of the glass 110, the glass 2900 can be cleaned have.
  • the cleaning device includes a frequency generator (not shown) for simultaneously generating a high frequency voltage and a low frequency voltage in place of the voltage applying unit 2908 and the switching unit 2910. can do.
  • the frequency generator applies a specific voltage to the electrode 2900, and controls the high frequency voltage and the low frequency voltage to be generated within one period based on the reference frequency.
  • the high frequency voltage and the low frequency voltage are applied to the electrode 2902, both the conductive droplet and the non-conductive droplet are removed, so that the glass 2900 can be cleaned.
  • the contact angle between the droplet and the surface of the hydrophobic layer 2906 is formed. This repeatedly changes, causing both the non-conductive droplets and the conductive droplets to oscillate regularly.
  • the conductive droplets are vibrated by an electrowetting-on-dielectric principle when a low frequency alternating voltage is applied to the electrode 2902, and the nonconductive droplets are subjected to dielectric electrophoresis when a high frequency alternating voltage is applied to the electrode 120.
  • the principle of dielectrophoresis is a phenomenon in which when a particle having no polarity is exposed to an uneven alternating electric field, a dipole is induced to the particle and the force of the electric field is applied in a large or small direction.
  • the surface tension may be changed by the principle of electrowetting so that the contact angle between the droplet and the surface of the hydrophobic layer 2906 may be changed.
  • the non-conductive droplet may change surface tension due to the principle of electrophoresis, thereby changing the contact angle between the droplet and the surface of the hydrophobic layer 2906.
  • the contact angle between the droplet and the surface of the hydrophobic layer 2906 is not uniform in all directions of the droplet, and as shown in FIG. 33, the electrode ( Larger in the grain direction of 2902).
  • the difference in contact angles in the opposite direction to the moving direction generated when the droplet vibrates on the inclined surface also occurs larger in the grain direction.
  • the contact angle difference in the opposite direction to the movement of the droplet helps the slide to slide, matching the direction in which the droplet slides with the grain direction of the electrode 2902 to bring the droplet to a lower voltage. It can slide quickly.
  • each droplet has a specific natural frequency according to the size, when a voltage having a frequency corresponding to the specific natural frequency according to the size of the generated droplet is applied, the droplet vibrates more significantly, thereby causing the droplet to form a hydrophobic layer ( 2906) it may slide better on the surface.
  • 34 is a flowchart illustrating a cleaning method according to an embodiment of the present invention.
  • the cleaning device may be coupled to a camera module (not shown) (eg, AVMS: Around View Monitoring System) of the vehicle.
  • AVMS Around View Monitoring System
  • FIG. 34 the cleaning device shown in FIG. 34, the flow chart of FIG. 34 will be mainly described.
  • the cleaning device receives a droplet removal request signal from the camera module of the vehicle to which the driver's request is input.
  • the cleaning device applies the high frequency AC voltage to the electrode 120 based on the preset frequency according to the received drop removal request signal.
  • the cleaning device turns on or off the high frequency AC voltage at a low frequency with respect to the applied high frequency AC voltage.
  • the high frequency AC voltage is turned on / off, so that a low frequency AC voltage may be generated.
  • the conductive and non-conductive droplets formed on the surface of the hydrophobic layer 2906 may have high frequency AC voltages and low frequency AC voltages. Applied simultaneously to 2902, it vibrates.
  • non-conductive droplets and the conductive droplets slide down along the inclination of the glass 2900 to move outward of the hydrophobic layer 2906, so that the glass 2900 can be cleaned.
  • the cleaning device stops the application of the high frequency AC voltage and the on / off switching of the high frequency AC voltage.
  • each component can be identified as a respective process.
  • the process of the above-described embodiment can be easily understood in terms of components of the apparatus.

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Abstract

차량 또는 카메라 등의 유리를 클리닝하는 장치 및 방법이 개시된다. 상기 클리닝 기기는 유리, 상기 유리의 상면에 연속으로 배치되는 복수의 전극(Electrode), 상기 전극의 상면에 적층되는 절연 층(Dielectric Layer) 및 상기 절연 층의 상면에 적층되며, 액적(droplet)이 표면에 형성되는 소수성 층(Hydrophobic Layer)을 포함한다. 여기서, 서로 다른 직류 전압을 상기 전극들 중 복수의 전극들에 인가하는 방식을 통하여 상기 액적이 상기 유리의 외측 방향으로 이동한다.

Description

클리닝 기기 및 방법
본 발명은 차량 또는 카메라 등의 유리를 클리닝하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유리의 표면에 형성된 액적(droplet)을 제거하는 기술에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 액적(droplet)을 감지하는 카메라 액적 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
게다가, 본 발명은 전기습윤(Electrowetting-on-dielectric) 원리를 이용하여 표면에 형성된 전도성 액적 및 비전도성 액적을 제거하는 클리닝 장치 및 방법에 관한 것이다.
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.
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.
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.
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.
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. 따라서, 소형 카메라를 위한 세정 장치는 렌즈 표면에 발생한 액적들을 감지한 경우에만 구동되도록 하는 액적 감지 기술이 요구된다.
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.
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.
게다가, 본 발명은 전기습윤(Electrowetting-on-dielectric) 원리를 이용하여 표면에 형성된 전도성 액적을 제거하고, 유전영동(dielectrophoresis) 원리를 이용하여 표면에 형성된 비전도성 액적을 제거하는 클리닝 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 기기는 유리; 상기 유리의 상면에 연속으로 배치되는 복수의 전극(Electrode); 상기 전극의 상면에 적층되는 절연 층(Dielectric Layer); 및 상기 절연 층의 상면에 적층되며, 액적(droplet)이 표면에 형성되는 소수성 층(Hydrophobic Layer)을 포함한다. 여기서, 서로 다른 직류 전압을 상기 전극들 중 복수의 전극들에 인가하는 방식을 통하여 상기 액적이 상기 유리의 외측 방향으로 이동한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 클리닝 기기는 유리; 상기 유리의 상면에 연속으로 배치되는 복수의 전극(Electrode); 상기 전극의 상면에 적층되는 절연 층(Dielectric Layer); 및 상기 절연 층의 상면에 적층되며, 액적(droplet)이 표면에 형성되는 소수성 층(Hydrophobic Layer)을 포함한다. 여기서, 교류 전압이 상기 전극에 인가됨에 의해 상기 액적이 상기 유리의 외측 방향으로 이동한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 클리닝 기기는 기저층; 및 상기 기저층 위에 배열되는 전극을 포함한다. 여기서, 상기 클리닝 기기의 표면은 중력 방향으로 기울어져 있으며, 특정 전압이 상기 전극으로 인가됨에 따라 상기 클리닝 기기의 표면에 부착된 액적이 진동하고, 상기 진동에 따라 상기 액적이 상기 중력 방향으로 이동하여 상기 클리닝 기기로부터 상기 액적이 제거된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 클리닝 기기는 상기 클리닝 기기의 표면에 부착된 액적을 진동시켜 상기 액적과 상기 클리닝 기기의 표면의 부착력을 감소시키는 진동부; 및 상기 진동부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다. 여기서, 상기 클리닝 기기의 표면은 중력 방향으로 기울어져 있으며, 상기 진동에 따라 상기 액적이 상기 중력 방향으로 이동하여 상기 클리닝 기기로부터 상기 액적이 제거된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 클리닝 기기는 상기 클리닝 기기의 표면에 부착된 액적을 진동시켜 상기 액적과 상기 클리닝 기기의 표면의 부착력을 감소시키는 진동부를 포함하며, 상기 진동부는 특정 패턴을 가진다. 여기서, 상기 클리닝 기기의 표면은 중력 방향으로 기울어져 있으며, 상기 패턴의 결이 상기 액적의 이동 방향과 동일하여 상기 액적이 상기 결을 따라 이동한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 클리닝 기기는 상기 클리닝 기기의 표면에 부착된 액적을 진동시켜 상기 액적과 상기 클리닝 기기의 표면의 부착력을 감소시키는 진동부를 포함한다. 여기서, 상기 클리닝 기기의 표면은 상기 진동에 따라 상기 액적이 이동할 때 상기 이동 방향 및 상기 이동 방향의 반대 방향에서의 상기 액적의 접촉각 변화가 타 방향에서의 액적의 접촉각 변화보다 크도록 하는 구조를 가진다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 클리닝 기기는 기저층; 및 상기 기저층 위에 배열되며, 적어도 하나의 서브 전극을 가지는 전극을 포함한다. 여기서, 상기 서브 전극은 빗살 형상을 가지고, 상기 클리닝 기기의 표면은 중력 방향으로 기울어져 있으며, 특정 전압이 상기 서브 전극으로 인가됨에 따라 상기 클리닝 기기의 표면에 부착된 액적이 상기 중력 방향으로 이동하여 상기 클리닝 기기로부터 상기 액적, 먼지 또는 서리 중 적어도 하나가 제거된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 클리닝 기기는 기저층; 상기 기저층 위에 형성되며 물리적으로 분리된 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하며, 상기 제 1 전극은 적어도 하나의 제 1 서브 전극을 가지고, 상기 제 2 전극은 하나 이상의 제 2 서브 전극을 가진다. 여기서, 상기 제 1 서브 전극은 빗살 형상을 가지고, 상기 제 2 서브 전극은 빗살 형상을 가지며, 상기 서브 전극들이 상호 교차하여 배열된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 클리닝 기기는 제 1 서브 전극들; 및 상기 제 1 서브 전극들과 교차하여 배열되는 제 2 서브 전극들을 포함한다. 여기서, 상기 제 1 서브 전극들 모두로 양의 전압인 제 1 전압이 인가되고 상기 제 2 서브 전극들 모두로 상기 제 1 전압보다 작은 제 2 전압이 인가되고, 상기 전압들의 인가에 따라 상기 클리닝 기기의 표면의 액적이 중력 방향으로 이동하며, 상기 액적이 이동할 때 상기 이동 방향 및 상기 이동 방향의 반대 방향에서의 상기 액적의 접촉각 변화가 타 방향에서의 액적의 접촉각 변화보다 크다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 클리닝 기기는 제 1 서브 전극들; 및 상기 제 1 서브 전극들과 교차하여 배열되는 제 2 서브 전극들을 포함하고, 상기 제 1 서브 전극들 중 하나로 양의 전압인 제 1 전압이 인가되고 대응하는 제 2 서브 전극으로 상기 제 1 전압보다 작은 제 2 전압이 인가되며, 그런 후 상기 제 1 전압이 다른 제 1 서브 전극으로 인가되고 상기 제 2 전압이 다른 제 2 서브 전극으로 인가된다. 여기서, 상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압이 인가되는 서브 전극들 외의 모든 서브 전극들은 비활성화되고, 상기 전압들의 인가에 따라 상기 클리닝 기기의 표면의 액적이 상기 제 1 전압이 인가된 방향으로 이동하며, 상기 액적이 이동할 때 상기 이동 방향에서의 상기 액적의 접촉각 변화가 상기 이동 방향과 반대 방향에서의 액적의 접촉각 변화보다 크다.
본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 구조체는 기저층; 및 상기 기저층 위에 배열되는 전극을 포함한다. 여기서, 특정 전압이 상기 전극으로 인가됨에 따라 상기 클리닝 구조체의 표면에 부착된 액적이 진동하고, 상기 진동에 따라 상기 액적이 중력 방향으로 이동하여 상기 클리닝 구조체로부터 상기 액적이 제거된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 클리닝 구조체는 기저층; 상기 기저층 위에 배열된 제 1 전극 및 제 2 전극; 및 상기 전극들 위에 배열된 액적 지지층을 포함한다. 여기서, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 물리적으로 분리된 상태에서 상호 교차하여 배열된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 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 가진다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 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.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 클리닝 구조체는 기저층; 상기 기저층 위에 배열된 제 1 전극 및 제 2 전극; 및 상기 전극들 위에 배열된 액적 지지층을 포함하며, 상기 제 1 전극은 적어도 하나의 제 1 서브 전극들을 가지고, 상기 제 2 전극은 하나 이상의 제 2 서브 전극들을 가진다. 여기서, 상기 제 1 서브 전극들과 상기 제 2 서브 전극들은 물리적으로 분리된 상태에서 상호 교차하여 배열되고, 상기 제 1 서브 전극들은 상호 물리적으로 분리되며, 상기 제 2 서브 전극들은 상호 물리적으로 분리된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 액적(droplet)을 감지하는 액적 감지 장치는 이미지를 촬영하는 카메라 모듈 및 상기 카메라 모듈의 렌즈를 덮는 카메라 커버 유리(Camera cover glass)를 포함하는 카메라부; 상기 카메라 커버 유리의 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부; 및 상기 측정된 임피던스를 이용하여 상기 카메라 커버 유리에 발생한 상기 액적을 감지하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액적(droplet)을 감지하는 액적 감지 장치는 유리의 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부; 및 상기 측정된 임피던스를 이용하여 상기 유리에 발생한 상기 액적을 감지하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 클리닝 기기는 기판(Substrate); 상기 기판 위에 배열되는 적어도 하나의 전극(Electrode); 상기 전극에 미리 설정된 기준 주파수를 기준으로 고주파 교류 전압을 인가하는 전압 인가부; 및 상기 기준 주파수를 기준으로 저주파수로 상기 인가되는 고주파 교류 전압을 온오프(on/off) 스위칭하는 스위칭부를 포함한다. 여기서, 상기 스위칭에 따라 전도성 액적(droplet) 및 비전도성 액적이 모두 제거 가능하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 클리닝 기기는 기판(Substrate); 상기 기판 위에 배열되는 적어도 하나의 전극(Electrode); 및 상기 전극에 특정 전압을 인가하되, 기준 주파수를 기준으로 고주파 전압 및 저주파 전압이 한 주기 내에 모두 발생되도록 제어하는 주파수 발생부를 포함한다. 여기서, 상기 고주파 전압 및 상기 저주파 전압의 인가에 따라 전도성 액적(droplet) 및 비전도성 액적이 모두 제거 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유리(Windshield Glass; Substrate), 상기 유리의 상면에 연속으로 배치되는 복수의 전극(Electrode), 상기 전극의 상면에 적층되는 절연 층(Dielectric Layer), 상기 절연 층의 상면에 적층되며, 액적(droplet)이 표면에 형성되는 소수성 층(Hydrophobic Layer) 및 상기 각 전극에 직류 전압을 인가하는 직류 전압 인가부를 포함하는 클리닝 기기가 유리를 클리닝하는 방법은 액적 제거 요청 신호를 입력받는 단계; 상기 입력된 액적 제거 요청 신호에 따라서, 상기 각 전극에 직류 전압인 그라운드(ground)와 하이(high)를 미리 정해진 주기로 순차적으로 교번하여 인가하는 단계; 및 미리 정해진 시간이 경과하거나 액적 제거 해제 요청 신호가 입력되면, 상기 직류 전압의 인가를 중단하는 단계를 포함한다. 여기서, 서로 다른 직류 전압을 상기 전극들 중 복수의 전극들에 인가하는 방식을 통하여 상기 액적이 상기 유리의 외측 방향으로 이동한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유리(Windshield Glass; Substrate), 상기 유리의 상면에 연속으로 배치되는 복수의 전극(Electrode), 상기 전극의 상면에 적층되는 절연 층(Dielectric Layer), 상기 절연 층의 상면에 적층되며, 액적(droplet)이 표면에 형성되는 소수성 층(Hydrophobic Layer) 및 상기 전극에 교류 전압을 인가하는 교류 전압 인가부를 포함하는 클리닝 기기가 유리를 클리닝하는 방법은 액적 제거 요청 신호를 입력받는 단계; 상기 입력된 액적 제거 요청 신호에 따라서, 상기 전극에 교류 전압을 인가하는 단계; 및 미리 정해진 시간이 경과하거나 액적 제거 해제 요청 신호가 수신되면, 상기 교류 전압의 인가를 중단하는 단계를 포함한다. 여기서, 교류 전압이 상기 전극에 인가됨에 의해 상기 액적이 상기 유리의 외측 방향으로 이동한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 기기에서 액적 제거 방법은 사용자 명령에 따라 전극으로 특정 전압을 인가하여 클리닝 기기의 표면에 부착된 액적을 진동시키는 단계; 및 상기 진동에 따라 상기 액적을 중력 방향으로 이동시키는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 클리닝 기기의 표면은 중력 방향으로 기울어져 있으며, 상기 진동에 따라 상기 액적이 이동할 때 상기 이동 방향 및 상기 이동 방향의 반대 방향에서의 상기 액적의 접촉각 변화가 타 방향에서의 액적의 접촉각 변화보다 크다.
본 발명의 일 실시예에 따른 커버 유리 층(Cover glass layer), 상기 커버 유리 층의 상면에 연속으로 배치되는 복수의 투명 전극(Transparent electrode) 및 상기 투명 전극의 상면에 적층되며, 액적(droplet)이 표면에 형성되는 소수성 절연 층(Hydrophobic and dielectric layer)을 포함하는 액적 감지 장치가 수행하는 액적 감지 방법은 상기 복수의 투명 전극의 임피던스를 측정하는 단계; 상기 측정된 임피던스가 변화하는지 여부를 확인하는 단계; 상기 측정된 임피던스가 변화한 경우, 액적이 감지된 것으로 판단하는 단계; 및 상기 액적이 감지됨에 따라 상기 투명 전극에 전압을 인가하여 상기 액적을 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 렌즈를 덮는 커버 유리 층(Cover glass layer), 상기 커버 유리 층의 상면에 연속으로 배치되는 복수의 투명 전극(Transparent electrode) 및 상기 투명 전극의 상면에 적층되며, 액적(droplet)이 표면에 형성되는 소수성 절연 층(Hydrophobic and dielectric layer)을 포함하는 카메라 액적 감지 장치가 수행하는 카메라 액적 감지 방법은 상기 카메라 모듈을 통해 이미지를 촬영하는 단계; 상기 촬영된 이미지를 분석하는 단계; 상기 분석 결과, 상기 이미지가 일정한 원형의 형태로 왜곡된 경우, 상기 액적이 감지된 것으로 판단하는 단계; 및 상기 액적이 감지됨에 따라 상기 투명 전극에 전압을 인가하여 상기 액적을 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판(Substrate), 상기 기판 위에 배열되는 적어도 하나의 전극(Electrode)을 포함하는 클리닝 기기가 수행하는 클리닝 방법은 액적 제거 요청 신호를 입력받는 단계; 상기 전극에 미리 설정된 기준 주파수를 기준으로 고주파 교류 전압을 인가하는 단계; 상기 기준 주파수를 기준으로 저주파수로 상기 인가되는 고주파 교류 전압을 온오프(on/off) 스위칭하는 단계; 및 미리 정해진 시간이 경과하거나 액적 제거 해제 요청 신호가 입력되면, 상기 고주파 교류 전압의 인가 및 상기 온오프(on/off) 스위칭을 중단하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 스위칭에 따라 전도성 액적(droplet) 및 비전도성 액적이 모두 제거 가능하다.
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.
또한, 상기 클리닝 기기에서 전극의 결이 상기 액적의 이동 방향과 동일하므로, 상기 액적의 제거 속도가 더 빨라지고 상기 전극으로 인가되는 전압이 낮아질 수 있다.
게다가, 클리닝 기기(구조체)를 주기적으로 교체할 필요성이 없으므로, 사고의 위험성이 현저히 낮아질 수 있다.
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.
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.
본 발명의 실시예에 따른 클리닝 장치 및 방법은, 전기습윤 원리 및 유전영동 원리를 이용하여 표면에 형성된 전도성 액적뿐만 아니라 비전도성 액적까지 제거할 수 있다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 유리 클리닝 기기의 구성을 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 유리 클리닝 기기의 구성을 도시한 도면들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 유리 클리닝 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 유리 클리닝 과정을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 유리 클리닝 기기의 실제 클리닝 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량 유리 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.
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.
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.
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.
다른 실시예에 따르면, 상기 클리닝 구조체는 차량의 전면 유리창에 해당할 수 있다.
물론, 상기 클리닝 구조체는 액적을 제거할 수 있는 한 카메라, 차량의 유리창으로 한정되지는 않으며 다양하게 변형될 수 있다.
이러한 클리닝 기기는 외부 환경에 노출되며, 그 결과 빗물 등의 액적이 클리닝 기기의 표면에 부착될 수 있다.
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.
또한, 종래에는 빗물 등이 차량의 전면 유리창이 부착되는 경우 와이퍼를 이용하여 제거하였으므로, 와이퍼의 교체가 늦어지면 사고 위험성이 높아질 수 있었다.
따라서, 액적이 표면에 부착되는 즉시 상기 액적의 제거가 필요하며, 본 발명은 액적이 표면에 부착되는 경우 즉시 액적을 제거할 수 있는 클리닝 기기를 제안한다.
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.
일 실시예에 따르면, 상기 클리닝 기기는 전기습윤(Electrowetting) 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. 여기서, 상기 특정 전압을 인가하는 방식으로는 한번에 모든 전극들에 특정 전압을 인가하는 교류 방법 및 전극들에 순차적으로 특정 전압을 인가하는 직류 방법을 포함한다.
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.
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.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 유리 클리닝 기기의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량 유리 클리닝 기기(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 차량 전면 유리에 적용될 수 있다.
차량 유리 클리닝 기기(100)는 MEMS 공정으로 제작한 초소형 칩(chip) 위에 서로 분리된 복수의 전극이 패턴되어 있다.
차량 유리를 클리닝하는 일 실시예로서, 차량 유리 클리닝 기기(100)는 각 전극에 직류 전압의 조건(high, ground)을 달리하여 전압을 인가함으로써, 액적(droplet)의 표면 장력을 변화시킬 수 있다.
이 경우, 액적(droplet)은 도 1에 도시된 바와 같이, 그라운드(ground) 전압에서 하이(high) 전압이 인가된 전극의 방향(결국에는 차량 유리의 바깥 측)으로 이동하게 된다.
차량 유리를 클리닝하는 다른 실시예로서, 차량 유리 클리닝 기기(100)는 전극에 저주파 교류 전압을 인가하여 액적이 진동하도록 함으로써, 액적의 표면 장력을 변화시킬 수 있다.
차량 유리는 평면을 기준으로 소정의 경사를 가지고 있으므로, 액적(droplet)은 진동하면서 아래 방향(결국에는 차량 유리의 바깥 측)으로 이동하게 된다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 차량 유리 클리닝 기기(100)의 구성을 설명하도록 한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 유리 클리닝 기기의 구성을 도시한 도면이다.
차량 유리 클리닝 기기(100)는 차량 유리(Windshield Glass; Substrate)(110), 전극(Electrode)(120), 절연 층(Dielectric Layer)(130), 소수성 층(Hydrophobic Layer)(140) 및 직류 전압 인가부(150)를 포함할 수 있다.
차량 유리(110)는 차량 유리 클리닝 기기(100)의 최하위층으로서 차량 유리 클리닝 기기(100)의 기판(Substrate) 역할을 한다.
한편, 전극(120)은 투명 전극으로서 차량 유리(110)의 상면에 연속으로 배치되어 특정 패턴을 형성할 수 있다.
여기서, 전극(120)은 직선 형, 유선 형 또는 고리 형을 가질 수 있으며, 복수의 전극(120)이 형성하는 패턴의 형태는 제한되지 않는다.
한편, 절연 층(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.
참고로, 절연 층(130)은 페럴린 C, 테프론 및 금속 산화막으로 구성된 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
한편, 소수성 층(140)은 차량 유리 클리닝 기기(100)의 최상위층으로서 표면에 액적이 형성되며 물과 같은 유체와 친화성이 낮은 물질로 구성될 수 있다.
따라서, 액적이 소수성 층(140)의 표면에서 용이하게 이동할 수 있다.
한편, 직류 전압 인가부(150)는 각 전극(120)에 직류 전압인 그라운드와 하이 전압을 미리 정해진 주기로 순차적으로 교번하여 인가할 수 있다.
이때, 액적은 소수성 층(140)의 표면에서, 그라운드 전압이 인가된 전극에서 하이 전압이 인가된 전극의 방향으로 이동하게 되며, 결국에는 소수성 층(140)의 가장 바깥 측으로 이동하게 됨으로써, 차량 유리(110)가 클리닝될 수 있다.
차량 유리 클리닝 기기(100)의 다른 실시예로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 차량 유리 클리닝 기기(100)는 커버 글래스(110), 전극(120), 절연 층(130), 소수성 층(140) 및 교류 전압 인가부(160)를 포함할 수 있다.
즉, 다른 실시예의 차량 유리 클리닝 기기(100)는 커버 글래스(110), 전극(120), 절연 층(130) 및 소수성 층(140)는 모두 동일하고, 직류 전압 인가부(150)가 교류 전압 인가부(160)로 대체되는 형태이다.
교류 전압 인가부(160)는 전극(120)에 교류 전압을 인가할 수 있으며, 소수성 층(140)의 표면에 형성된 액적은 교류 전압이 전극(120)에 인가됨으로써, 진동하게 된다.
이때, 차량 유리(110)의 경사로 인해, 액적은 경사를 따라서 소수성 층(140)의 바깥 측으로 이동하게 되어 차량 유리(110)가 클리닝될 수 있다.
차량 유리 클리닝 기기(100)의 또 다른 실시예로서, 차량 유리 클리닝 기기(100)는 커버 글래스(110), 전극(120), 절연 층(130), 소수성 층(140), 직류 전압 인가부(150), 교류 전압 인가부(160) 및 전압 모드 선택부(미도시)를 포함할 수 있다.
즉, 또 다른 실시예의 차량 유리 클리닝 기기(100)는 커버 글래스(110), 전극(120), 절연 층(130), 소수성 층(140), 직류 전압 인가부(150) 및 교류 전압 인가부(160)는 모두 동일하고, 전압 모드 선택부(미도시)가 추가된 형태이다.
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.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 유리 클리닝 과정을 도시한 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 유리 클리닝 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4 및 도 5에서 차량 유리 클리닝 기기(100)는 운전자가 조작할 수 있는 차량의 전자 시스템에 결합된 상태이며, 이하, 도 2 및 도 3에 도시된 차량 유리 클리닝 기기(100)를 주체로 도 4 및 도 5의 흐름도를 설명하도록 한다.
차량 유리 클리닝 기기(100)는 운전자가 조작하는 전자 시스템을 통해 액적 제거 요청 신호를 입력받는다(S410, S510).
S410 후, 차량 유리 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).
이때, 소수성 층(140)의 표면에 형성된 액적은 그라운드(ground)와 하이(high)로 교번하여 각 전극(120)에 인가되는 직류 전압에 의해 소수성 층(140)의 바깥 측으로 이동하게 되어 차량 유리(110)가 클리닝될 수 있다.
다른 실시예로서, 도 5에 도시된 바와 같이, S510 후, S520 단계에서 전극(120)에 교류 전압이 인가되는 경우, 소수성 층(140)의 표면에 형성된 액적은 교류 전압의 인가로 인해 진동하게 되고, 차량 유리(110)의 경사를 따라서 소수성 층(140)의 바깥 측으로 이동하게 되어 차량 유리(110)가 클리닝될 수 있다.
S420 또는 S520 후, 미리 정해진 시간이 경과하거나 운전자로부터 액적 제거 해제 요청 신호가 입력되면, 차량 유리 클리닝 기기(100)는 각 전극에 대하여 직류 전압 또는 교류 전압의 인가를 중단한다(S430, S530).
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 유리 클리닝 기기의 실제 클리닝 과정을 도시한 도면이다. 즉, 도 6은 렌즈부 클리닝 기기(100)가 차량 유리(110)에 발생한 먼지와 서리를 제거하는 것을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량 유리 클리닝 기기(100)는 먼지가 붙어있는 표면 위에서도 액적을 굴러 떨어뜨리거나 이동시킬 수 있다. 이때, 액적이 이동하면서 주변의 먼지들을 흡착하기 때문에, 액적 제거와 동시에 표면에 붙어있는 먼지까지 제거될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 차량 유리 클리닝 기기(100)는 절연기의 열선과 같은 원리로 열이 전극(120) 부분에서 발생하므로, 표면에 발생한 서리를 제거할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량 유리 클리닝 기기의 실제 사용 장면이다.
크기가 1㎕, 3㎕, 5㎕인 각각의 액적이 소수성 층(140)의 표면에 형성되어 있다.
참고로, 복수의 전극(120)은 투명 전극이다.
(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.
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.
도 8의 (A)는 본 발명의 클리닝 기기로서 카메라의 표면 변화를 도시하며, 도 8의 (B)는 본 발명의 유리 구조체에서의 액적 이동을 도시한다.
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.
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.
특히, 본 발명의 유리 구조체가 전기습윤 기술을 이용하므로, 전기습윤 기술의 특성상 응답속도가 빨라서 상기 액적이 신속하게 제거될 수 있다
이러한 액적을 제거하는 클리닝 기기, 특히 클리닝 영역에 해당하는 상기 클리닝 기기의 부분은 도 9의 구조를 가질 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 실시예의 클리닝 기기는 기저층(900), 전극(902), 절연층(904) 및 소수성층(906)을 포함할 수 있다.
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.
일 실시예에 따르면, 기저층(900)은 비습윤 유리일 수 있다.
전극(902)은 예를 들어 ITO 등으로 이루어진 투명 전극일 수 있으며, 기저층(900) 위에 소정 패턴을 가지고 형성될 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
제 2 전극(1002)은 제 2 기저 패턴(1022) 및 적어도 하나의 제 2 브랜치 패턴(1020)을 포함할 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
도 9를 다시 참조하면, 절연층(904)은 전극(902) 위에 배열되며, 전극들(1000 및 1002) 사이의 간격을 채울 수 있다.
일 실시예에 따르면, 절연층(904)은 페럴린C, 테프론 및 금속 산화막으로 구성된 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
소수성층(906)은 절연층(904) 위에 형성되며, 물과 같은 유체와 친화성이 낮은 물질로 이루어질 수 있다. 결과적으로, 액적이 소수성층(906)의 표면에서 용이하게 이동할 수 있다.
이러한 구조를 가지는 클리닝 기기에서 클리닝 동작을 살펴보겠다.
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.
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.
특히, 본 실시예의 클리닝 기기가 전기습윤 기술을 사용하므로, 액적 제거 시간이 빠르고 효율적이다.
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.
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.
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.
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.
이하, 실제 실험 결과를 살펴보겠다.
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.
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.
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.
도 14를 참조하면, 전극들 중 하나는 기저 패턴(1400) 및 적어도 하나의 브랜치 패턴(1402)을 포함할 수 있다.
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.
물론, 전극들의 브랜치 패턴들은 도 10의 브랜치 패턴들과 유사하게 상호 교차하여 배열될 수 있다.
위의 실시예들의 클리닝 기기 외에도, 클리닝 기기가 액적을 제거할 수 있는 한 클리닝 기기의 구조는 다양하게 변형될 수 있다.
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.
물론, 상기 진동에 따라 상기 이동 방향 및 상기 이동 방향의 반대 방향에서의 액적의 접촉각 변화가 타 방향에서의 접촉각 변화보다 클 수 있다.
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.
한편, 상기 진동부는 전극을 포함하되, 상기 전극의 결은 상기 액적의 이동 방향과 동일할 수 있다.
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 절연층 및 소수성층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 물리적으로 분리된 상태에서 상호 교차하여 배열된다.
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.
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.
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.
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.
이러한 액적을 제거하는 클리닝 기기는 도 9의 구조를 가질 수 있다. 다만, 전극(902)의 구조는 도 10의 구조와 다르다.
일 실시예에 따르면, 전극(902)은 도 16에 도시된 바와 같이 제 1 전극(1600) 및 제 2 전극(1602)을 포함할 수 있다.
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.
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.
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.
전체적인 형상에서 살펴보면, 제 1 전극(1600) 및 제 2 전극(1602)은 각기 빗살 형상을 가질 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
제 2 입력 패턴(1622)은 전력원(908) 또는 접지와 전기적으로 연결된다. 그 결과, 특정 전압이 제 2 입력 패턴(1622)으로 입력된다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
도 9를 다시 참조하면, 절연층(904)은 전극(902) 위에 배열되며, 전극들(1600 및 1602) 사이의 간격을 채울 수 있다.
이러한 구조를 가지는 클리닝 기기에서 클리닝 동작을 살펴보겠다.
우선, 교류 방식을 통한 클리닝 동작을 살펴보겠다.
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.
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.
특히, 본 실시예의 클리닝 기기가 전기습윤 기술을 사용하므로, 액적 제거 시간이 빠르고 효율적이다.
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.
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.
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.
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.
다음으로, 직류 방식을 통한 클리닝 동작을 살펴보겠다.
직류 방식은 특정 전압을 서브 전극들(1600a 내지 1600n, 1602a 내지 1602n)에 순차적으로 인가하는 방법이다.
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 제 1 전압이 인가된 방향으로 이동하게 된다.
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.
위의 순차적인 전압 인가 과정이 마지막 서브 전극들(1600n 및 1602n)로 전압들이 인가될때까지 수행되며, 이러한 순차적인 전압 인가 과정은 도 6에서 보여진다.
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.
한편, 직류 방식에서는, 액적의 이동 방향에서의 액적의 접촉각 변화가 상기 이동 방향의 반대 방향에서의 접촉각 변화보다 클 수 있다.
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.
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.
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.
게다가, 도 21에 도시된 바와 같이, 클리닝 기기의 표면에 발생한 서리 또한 제거됨이 확인되었다.
위의 실시예들의 클리닝 기기 외에도, 클리닝 기기가 액적, 먼지 또는 서리를 제거할 수 있는 한 클리닝 기기의 구조는 다양하게 변형될 수 있다.
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.
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.
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.
카메라부(10)는 카메라 모듈(11) 및 카메라 모듈(11)의 렌즈를 덮는 카메라 커버 유리(Camera cover glass)(15)를 포함한다.
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.
카메라 커버 유리(15)는 커버 유리 층(Cover glass layer)(16), 투명 전극(Transparent electrode)(17) 및 소수성 절연 층(Hydrophobic and dielectric layer)(18)을 포함한다.
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.
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.
소수성 절연 층(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.
예를 들어, 소수성 절연 층(18)은 페럴린 C, 테프론 및 금속 산화막으로 구성된 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
또한, 소수성 절연 층(18)은 표면에 액적(droplet)이 형성된다.
예를 들어, 소수성 절연 층(18)은 물과 같은 유체와 친화성이 낮은 물질로 구성될 수 있으며, 이에 따라, 액적이 소수성 절연 층(18)의 표면에서 용이하게 이동할 수 있다.
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.
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.
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.
예를 들어, 도 23를 참조하면, 도 23의 좌측에 도시된 바와 같이, 카메라 커버 유리(15)의 투명 전극(17) 및 소수성 절연 층(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 절연 층(18) 표면에 발생된 액적은 자체적으로 저항(resistance) 성분과 캐패시터(capacitor) 성분을 가질 수 있다. 따라서, 카메라 커버 유리(15)의 소수성 절연 층(18) 표면에 액적이 발생하면, 액적이 발생된 위치의 투명 전극(17)의 임피던스가 변화한다.
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.
여기서, 제어부(40)는 이미지가 일정한 원형의 형태로 왜곡된 것을 판단하기 위하여, 이미지에서 원형의 액적 형태의 존재 여부를 검사하거나, 이미지의 선명도를 계산할 수 있다.
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.
그리고, 제어부(30)는 카메라 커버 유리(15)에 액적이 발생한 경우, 전압 인가부(40)가 투명 전극(17)에 전압을 인가하도록 제어한다.
전압 인가부(40)는 제어부(30)의 제어에 따라 카메라 커버 유리(15)에 발생한 액적을 제거하기 위하여, 투명 전극(17)에 전압을 인가한다.
즉, 전압 인가부(40)는 각 투명 전극(17)에 직류 전압인 그라운드와 하이 전압을 미리 정해진 주기로 순차적으로 교번하여 인가할 수 있다.
예를 들어, 액적은 소수성 절연 층(18)의 표면에서, 그라운드 전압이 인가된 전극에서 하이 전압이 인가된 전극의 방향으로 이동하게 되며, 결국에는 소수성 절연 층(18)의 가장 바깥 측으로 이동하게 됨으로써, 카메라 커버 유리(15)가 클리닝될 수 있다.
또는, 전압 인가부(40)는 투명 전극(17)에 교류 전압을 인가할 수 있다.
예를 들어, 교류 전압이 투명 전극(17)에 인가되면, 소수성 절연 층(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 절연 층(18)의 가장 바깥 측으로 이동하게 됨으로써, 카메라 커버 유리(15)가 클리닝될 수 있다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 액적 감지 방법을 나타낸 흐름도이다.
S2500 단계에서, 카메라 액적 감지 장치는 카메라 커버 유리(15)의 각 투명 전극(17)의 임피던스를 측정한다.
S2502 단계에서, 카메라 액적 감지 장치는 측정된 투명 전극(17)의 임피던스가 변화하는지 여부를 확인한다.
S2504 단계에서, 카메라 액적 감지 장치는 투명 전극(17)의 임피던스가 변화한 경우, 액적이 감지된 것으로 판단한다.
S2506 단계에서, 카메라 액적 감지 장치는 액적이 감지됨에 따라 투명 전극(17)에 전압을 인가하여 액적을 제거한다.
도 26은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 액적 감지 방법을 나타낸 흐름도이다.
S2600 단계에서, 카메라 액적 감지 장치는 카메라 모듈(11)을 통해 이미지를 촬영한다.
S2602 단계에서, 카메라 액적 감지 장치는 촬영된 이미지를 분석한다.
S2604 단계에서, 카메라 액적 감지 장치는 촬영된 이미지를 분석한 결과, 이미지가 일정한 원형의 형태로 왜곡된 경우, 액적이 감지된 것으로 판단한다.
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.
S2606 단계에서, 카메라 액적 감지 장치는 액적이 감지됨에 따라 투명 전극(17)에 전압을 인가하여 액적을 제거한다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기를 나타낸 도면이고, 도 28은 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기의 전극 패턴을 나타낸 도면이다.
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.
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.
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) 전압에서 그라운드(ground) 전압이 인가된 전극의 방향(결국에는 카메라 렌즈의 커버 유리의 바깥 측)으로 이동하게 된다.
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.
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.
참고로, 복수에 전극에 저주파 전압만 인가되는 경우, 전도성 액적은 표면 장력이 주기적으로 변화되어 저주파수로 진동하고, 이와 같은 진동에 의하여 이동하나, 비전도성 액적은 변화가 없다.
그리고, 복수에 전극에 고주파 전압만 인가되는 경우, 전도성 액적은 표면 장력이 주기적으로 변화되어 고주파수로 진동하나, 표면에 퍼져 납작해질 뿐 이동하지 않고, 비전도성 액적은 표면 장력이 변화되나, 표면에 퍼져 납작해질 뿐 진동하지 않고 이동도 하지 않는다.
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.
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.
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.
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.
본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기는, 유리(Glass; Substrate)(2900), 전극(Electrode)(2902), 절연 층(Dielectric Layer)(2904), 소수성 층(Hydrophobic Layer)(2906), 전압 인가부(2908) 및 스위칭부(2910)를 포함한다.
유리(2900)는 클리닝 기기의 최하위층으로서 클리닝 기기의 기판(Substrate) 역할을 한다.
한편, 전극(2902)은 투명 전극으로서 유리(2900)의 상면에 연속으로 배치되어 특정 패턴을 형성할 수 있다.
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.
한편, 절연 층(2904)은 도 29에 도시된 바와 같이, 전극(2902)의 상면에 적층되며, 각 전극(2902) 사이의 간격을 채울 수 있다.
참고로, 절연 층(2904)은 페럴린 C, 테프론 및 금속 산화막으로 구성된 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
한편, 소수성 층(2906)은 클리닝 기기의 최상위층으로서 표면에 액적이 형성되며, 물과 같은 유체와 친화성이 낮은 물질로 구성될 수 있다. 따라서, 액적이 소수성 층(2906)의 표면에서 용이하게 이동할 수 있다.
전압 인가부(2908)는 전극(2902)에 미리 설정된 기준 주파수를 기준으로 고주파 교류 전압을 인가한다.
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.
이와 같이, 스위칭부(2910)가 고주파 교류 전압을 온오프(on/off) 스위칭함으로써, 저주파 교류 전압이 생성될 수 있으며, 소수성 층(2906)의 표면에 형성된 전도성 액적 및 비전도성 액적은 고주파 교류 전압과 저주파 교류 전압이 전극(120)에 동시에 인가됨으로써, 진동하게 된다.
이때, 유리(2900)가 평면을 기준으로 소정의 경사를 가지고 있다면, 액적은 유리(110)의 경사로 인하여 경사를 따라서 소수성 층(2906)의 바깥 측으로 이동하게 되어, 유리(2900)가 클리닝될 수 있다.
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.
주파수 발생부는 전극(2900)에 특정 전압을 인가하되, 기준 주파수를 기준으로 고주파 전압 및 저주파 전압이 한 주기 내에 모두 발생되도록 제어한다. 그래서, 고주파 전압 및 저주파 전압이 전극(2902)에 인가됨에 따라 전도성 액적 및 비전도성 액적이 모두 제거되어, 유리(2900)가 클리닝될 수 있다.
예를 들어, 도 30을 참조하면, 전극(2902)에 인가되는 고주파 교류 전압(High frequency)이 상대적으로 낮은 주파수(Low frequency)로 온오프 스위칭되면, 액적과 소수성 층(2906) 표면이 이루는 접촉각이 반복적으로 변화하게 되며, 이로 인하여 비전도성 액적 및 전도성 액적은 모두 규칙적으로 진동하게 된다.
즉, 전도성 액적은 저주파 교류 전압이 전극(2902)에 인가되면, 전기습윤(Electrowetting-on-dielectric) 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.
예를 들어, 도 31을 참조하면, 전도성 액적은 도 31의 (a)에 도시된 바와 같이, 전기습윤의 원리에 의하여 표면장력이 바뀌어 액적과 소수성 층(2906) 표면의 접촉각이 변화할 수 있다. 그리고, 비전도성 액적은 도 31의 (b)에 도시된 바와 같이, 유전영동의 원리에 의하여 표면장력이 바뀌어 액적과 소수성 층(2906) 표면의 접촉각이 변화할 수 있다.
이와 같이, 소수성 층(2906) 표면에 발생한 액적들이 진동하게 되면, 액적과 소수성 층(2906) 표면 간의 접착력(adhesion)이 감소한다. 그래서, 소수성 층(2906) 표면이 기울어져 있는 경우, 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 기기가 구동되면, 도 32에 도시된 바와 같이, 소수성 층(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.
그리고, 소수성 층(2906) 표면이 기울어져 있으면, 소수성 층(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 소수성 층(2906) 표면에서도 액적이 미끄러지게 할 수 있다.
그리고, 전극(2902)은 도 28에서 전술한 바와 같은 comb 형태로 형성되므로, 액적과 소수성 층(2906) 표면의 접촉각은 액적의 모든 방향에서 균일하지 않고, 도 33에 도시된 바와 같이, 전극(2902)의 결 방향에서 더 크게 발생한다. 그리고, 경사진 표면에서 액적이 진동할 때 발생하는 이동 방향과 반대 방향의 접촉각 차이 또한, 결 방향에서 더 크게 발생한다. 그래서, 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.
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 소수성 층(2906) 표면에서 더욱 잘 미끄러질 수 있다.
도 34는 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 방법을 나타낸 흐름도이다.
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.
S3400 단계에서, 클리닝 기기는 운전자의 요청이 입력되는 차량의 카메라 모듈로부터 액적 제거 요청 신호를 수신한다.
S3410 단계에서, 클리닝 기기는 수신된 액적 제거 요청 신호에 따라 전극(120)에 미리 설정된 주파수를 기준으로 고주파 교류 전압을 인가한다.
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, 소수성 층(2906)의 표면에 형성된 전도성 액적 및 비전도성 액적은 고주파 교류 전압과 저주파 교류 전압이 전극(2902)에 동시에 인가됨으로써, 진동하게 된다.
그리고, 비전도성 액적 및 전도성 액적은 유리(2900)의 경사를 따라 아래로 미끄러져 소수성 층(2906)의 바깥 측으로 이동하게 되어, 유리(2900)가 클리닝될 수 있다.
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.
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.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
[규칙 제26조에 의한 보정 12.07.2017]　
[규칙 제26조에 의한 보정 12.07.2017]　

Claims (55)

  1. 유리;
    상기 유리의 상면에 연속으로 배치되는 복수의 전극(Electrode);
    상기 전극의 상면에 적층되는 절연 층(Dielectric Layer); 및
    상기 절연 층의 상면에 적층되며, 액적(droplet)이 표면에 형성되는 소수성 층(Hydrophobic Layer)을 포함하되,
    서로 다른 직류 전압을 상기 전극들 중 복수의 전극들에 인가하는 방식을 통하여 상기 액적이 상기 유리의 외측 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 전극에 직류 전압인 그라운드(ground) 전압과 하이(high) 전압을 미리 정해진 주기로 순차적으로 교번하여 인가하는 직류 전압 인가부를 더 포함하되,
    상기 액적은 그라운드 전압이 인가된 전극에서 하이 전압이 인가된 전극의 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  3. 유리;
    상기 유리의 상면에 연속으로 배치되는 복수의 전극(Electrode);
    상기 전극의 상면에 적층되는 절연 층(Dielectric Layer); 및
    상기 절연 층의 상면에 적층되며, 액적(droplet)이 표면에 형성되는 소수성 층(Hydrophobic Layer)을 포함하되,
    교류 전압이 상기 전극에 인가됨에 의해 상기 액적이 상기 유리의 외측 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전극에 교류 전압을 인가하는 교류 전압 인가부를 더 포함하되,
    상기 액적은 상기 진동 시 상기 차량 유리의 경사에 의해 상기 소수성 층의 바깥 측으로 이동하는 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  5. 클리닝 기기에 있어서,
    기저층; 및
    상기 기저층 위에 배열되는 전극을 포함하되,
    상기 클리닝 기기의 표면은 중력 방향으로 기울어져 있으며, 특정 전압이 상기 전극으로 인가됨에 따라 상기 클리닝 기기의 표면에 부착된 액적이 진동하고, 상기 진동에 따라 상기 액적이 상기 중력 방향으로 이동하여 상기 클리닝 기기로부터 상기 액적이 제거되는 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 진동에 따라 상기 액적의 이동시 이동 방향 및 상기 이동 방향의 반대 방향에서의 액적의 접촉각 변화가 타 방향에서의 접촉각 변화보다 크며, 상기 전극의 결이 상기 이동 방향과 일치하는 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  7. 제5항에 있어서, 상기 전극은 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하고,
    상기 제 1 전극은 제 1 기저 패턴 및 상기 제 1 기저 패턴과 교차하는 방향으로 하여 상기 제 1 기저 패턴으로부터 길이 연장된 제 1 브랜치 패턴들을 가지며, 상기 제 2 전극은 제 2 기저 패턴 및 상기 제 2 기저 패턴과 교차하는 방향으로 하여 상기 제 2 기저 패턴으로부터 길이 연장된 제 2 브랜치 패턴들을 가지되,
    상기 제 1 브랜치 패턴들과 상기 제 2 브랜치 패턴들이 상호 교차하는 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제 1 브랜치 패턴들과 상기 제 2 브랜치 패턴들의 결이 상기 액적의 이동 방향과 동일하며, 상기 제 1 전극으로 양의 전압이 인가되고 상기 제 2 전극으로 접지 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  9. 제5항에 있어서, 상기 클리닝 기기는 차량의 카메라, 디지털 카메라, 모바일 카메라 또는 사물 인터넷의 이미지 센서이며, 상기 기저층은 유리인 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  10. 제5에 있어서, 상기 전극으로 상기 특정 전압을 공급하는 전력원은 상기 클리닝 기기의 외부에 위치하는 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  11. 클리닝 기기에 있어서,
    상기 클리닝 기기의 표면에 부착된 액적을 진동시켜 상기 액적과 상기 클리닝 기기의 표면의 부착력을 감소시키는 진동부; 및
    상기 진동부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 클리닝 기기의 표면은 중력 방향으로 기울어져 있으며, 상기 진동에 따라 상기 액적이 상기 중력 방향으로 이동하여 상기 클리닝 기기로부터 상기 액적이 제거되는 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 진동에 따라 상기 액적의 이동시 이동 방향 및 상기 이동 방향의 반대 방향에서의 액적의 접촉각 변화가 타 방향에서의 접촉각 변화보다 큰 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  13. 제11항에 있어서, 상기 진동부의 결이 상기 이동 방향과 일치하는 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  14. 제11항에 있어서, 상기 진동부는 카메라의 렌즈부 위에 배열되는 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  15. 클리닝 기기에 있어서,
    상기 클리닝 기기의 표면에 부착된 액적을 진동시켜 상기 액적과 상기 클리닝 기기의 표면의 부착력을 감소시키는 진동부를 포함하며,
    상기 진동부는 특정 패턴을 가지되,
    상기 클리닝 기기의 표면은 중력 방향으로 기울어져 있으며, 상기 패턴의 결이 상기 액적의 이동 방향과 동일하여 상기 액적이 상기 결을 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  16. 제15항에 있어서, 상기 진동에 따라 상기 이동 방향 및 상기 이동 방향의 반대 방향에서의 액적의 접촉각 변화가 타 방향에서의 접촉각 변화보다 큰 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  17. 클리닝 기기에 있어서,
    상기 클리닝 기기의 표면에 부착된 액적을 진동시켜 상기 액적과 상기 클리닝 기기의 표면의 부착력을 감소시키는 진동부를 포함하되,
    상기 클리닝 기기의 표면은 상기 진동에 따라 상기 액적이 이동할 때 상기 이동 방향 및 상기 이동 방향의 반대 방향에서의 상기 액적의 접촉각 변화가 타 방향에서의 액적의 접촉각 변화보다 크도록 하는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  18. 클리닝 기기에 있어서,
    기저층; 및
    상기 기저층 위에 배열되며, 적어도 하나의 서브 전극을 가지는 전극을 포함하되,
    상기 서브 전극은 빗살 형상을 가지고, 상기 클리닝 기기의 표면은 중력 방향으로 기울어져 있으며, 특정 전압이 상기 서브 전극으로 인가됨에 따라 상기 클리닝 기기의 표면에 부착된 액적이 상기 중력 방향으로 이동하여 상기 클리닝 기기로부터 상기 액적, 먼지 또는 서리 중 적어도 하나가 제거되는 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  19. 제18항에 있어서, 상기 전극은 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하고, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극이 각기 제 1 서브 전극들 및 제 2 서브 전극들을 포함하되,
    상기 제 1 서브 전극들과 상기 제 2 서브 전극들은 각기 빗살 형상을 가지면서 상호 교차하여 배열되며, 상기 서브 전극들 모두 물리적으로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제 1 서브 전극들 모두로 양의 전압인 제 1 전압이 인가되고, 상기 제 2 서브 전극들 모두로 상기 제 1 전압보다 작은 제 2 전압이 인가되어 상기 액적이 진동하며, 상기 진동에 따라 상기 액적, 상기 먼지 또는 상기 서리가 상기 클리닝 기기로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  21. 제19항에 있어서, 상기 제 1 서브 전극들 중 하나로 양의 전압인 제 1 전압이 인가되고 대응하는 제 2 서브 전극으로 상기 제 1 전압보다 작은 제 2 전압이 인가되고, 그런 후 상기 제 1 전압이 다른 제 1 서브 전극으로 인가되고 상기 제 2 전압이 다른 제 2 서브 전극으로 인가되되,
    상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압이 인가되는 서브 전극들 외의 모든 서브 전극들은 비활성화되며,
    상기 액적의 이동시 상기 액적의 이동 방향에서의 접촉각 변화가 상기 이동 방향과 반대 방향에서의 접촉각 변화보다 큰 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  22. 제18항에 있어서, 상기 서브 전극들 중 하나는 제 1 기저 패턴 및 상기 제 1 기저 패턴과 교차하는 방향으로 하여 상기 제 1 기저 패턴으로부터 길이 연장된 제 1 브랜치 패턴들을 가지며, 상기 서브 전극들 중 다른 하나는 제 2 기저 패턴 및 상기 제 2 기저 패턴과 교차하는 방향으로 하여 상기 제 2 기저 패턴으로부터 길이 연장된 제 2 브랜치 패턴들을 가지되,
    상기 제 1 브랜치 패턴들과 상기 제 2 브랜치 패턴들이 물리적으로 분리된 상태로 하여 상호 교차하며, 상기 제 1 브랜치 패턴들과 상기 제 2 브랜치 패턴들의 결이 상기 액적의 이동 방향과 동일한 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  23. 클리닝 기기에 있어서,
    기저층;
    상기 기저층 위에 형성되며 물리적으로 분리된 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하며,
    상기 제 1 전극은 적어도 하나의 제 1 서브 전극을 가지고, 상기 제 2 전극은 하나 이상의 제 2 서브 전극을 가지되,
    상기 제 1 서브 전극은 빗살 형상을 가지고, 상기 제 2 서브 전극은 빗살 형상을 가지며, 상기 서브 전극들이 상호 교차하여 배열되는 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  24. 제23항에 있어서, 상기 서브 전극들로 특정 전압들이 인가됨에 따라 상기 클리닝 기기 표면의 액적이 진동하며, 상기 진동에 따라 상기 액적의 이동시 이동 방향 및 상기 이동 방향의 반대 방향에서의 액적의 접촉각 변화가 타 방향에서의 접촉각 변화보다 큰 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  25. 제23항에 있어서, 상기 제 1 서브 전극들 모두로 양의 전압인 제 1 전압이 인가되고, 상기 제 2 서브 전극들 모두로 상기 제 1 전압보다 작은 제 2 전압이 인가되어 상기 클리닝 기기 표면의 액적이 진동하며, 상기 진동에 따라 상기 액적, 먼지 및 서리 중 적어도 하나가 상기 클리닝 기기로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  26. 제23항에 있어서, 상기 제 1 서브 전극들 중 하나로 양의 전압인 제 1 전압이 인가되고 대응하는 제 2 서브 전극으로 상기 제 1 전압보다 작은 제 2 전압이 인가되며, 그런 후 상기 제 1 전압이 다른 제 1 서브 전극으로 인가되고 상기 제 2 전압이 다른 제 2 서브 전극으로 인가되되,
    상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압이 인가되는 서브 전극들 외의 모든 서브 전극들은 비활성화되는 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  27. 클리닝 기기에 있어서,
    제 1 서브 전극들; 및
    상기 제 1 서브 전극들과 교차하여 배열되는 제 2 서브 전극들을 포함하되,
    상기 제 1 서브 전극들 모두로 양의 전압인 제 1 전압이 인가되고 상기 제 2 서브 전극들 모두로 상기 제 1 전압보다 작은 제 2 전압이 인가되고, 상기 전압들의 인가에 따라 상기 클리닝 기기의 표면의 액적이 중력 방향으로 이동하며, 상기 액적이 이동할 때 상기 이동 방향 및 상기 이동 방향의 반대 방향에서의 상기 액적의 접촉각 변화가 타 방향에서의 액적의 접촉각 변화보다 큰 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  28. 클리닝 기기에 있어서,
    제 1 서브 전극들; 및
    상기 제 1 서브 전극들과 교차하여 배열되는 제 2 서브 전극들을 포함하고,
    상기 제 1 서브 전극들 중 하나로 양의 전압인 제 1 전압이 인가되고 대응하는 제 2 서브 전극으로 상기 제 1 전압보다 작은 제 2 전압이 인가되며, 그런 후 상기 제 1 전압이 다른 제 1 서브 전극으로 인가되고 상기 제 2 전압이 다른 제 2 서브 전극으로 인가되되,
    상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압이 인가되는 서브 전극들 외의 모든 서브 전극들은 비활성화되고, 상기 전압들의 인가에 따라 상기 클리닝 기기의 표면의 액적이 상기 제 1 전압이 인가된 방향으로 이동하며, 상기 액적이 이동할 때 상기 이동 방향에서의 상기 액적의 접촉각 변화가 상기 이동 방향과 반대 방향에서의 액적의 접촉각 변화보다 큰 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  29. 클리닝 구조체에 있어서,
    기저층; 및
    상기 기저층 위에 배열되는 전극을 포함하되,
    특정 전압이 상기 전극으로 인가됨에 따라 상기 클리닝 구조체의 표면에 부착된 액적이 진동하고, 상기 진동에 따라 상기 액적이 중력 방향으로 이동하여 상기 클리닝 구조체로부터 상기 액적이 제거되는 것을 특징으로 하는 클리닝 구조체.
  30. 기저층;
    상기 기저층 위에 배열된 제 1 전극 및 제 2 전극; 및
    상기 전극들 위에 배열된 액적 지지층을 포함하되,
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 물리적으로 분리된 상태에서 상호 교차하여 배열되는 것을 특징으로 하는 클리닝 구조체.
  31. 제30항에 있어서, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 중 적어도 하나는 빗살 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 클리닝 구조체.
  32. 기저층;
    상기 기저층 위에 배열된 전극; 및
    상기 전극 위에 배열된 액적 지지층을 포함하되,
    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 가지는 것을 특징으로 하는 클리닝 구조체.
  33. 기저층;
    상기 기저층 위에 배열된 전극; 및
    상기 전극 위에 배열된 액적 지지층을 포함하되,
    상기 액적 지지층 위의 액적 이동시 이동 방향과 상기 전극 또는 상기 액적 지지층의 결의 방향이 동일한 것을 특징으로 하는 클리닝 구조체.
  34. 기저층;
    상기 기저층 위에 배열된 제 1 전극 및 제 2 전극; 및
    상기 전극들 위에 배열된 액적 지지층을 포함하며,
    상기 제 1 전극은 적어도 하나의 제 1 서브 전극들을 가지고, 상기 제 2 전극은 하나 이상의 제 2 서브 전극들을 가지되,
    상기 제 1 서브 전극들과 상기 제 2 서브 전극들은 물리적으로 분리된 상태에서 상호 교차하여 배열되고, 상기 제 1 서브 전극들은 상호 물리적으로 분리되며, 상기 제 2 서브 전극들은 상호 물리적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 클리닝 구조체.
  35. 카메라 액적(droplet)을 감지하는 액적 감지 장치에 있어서,
    이미지를 촬영하는 카메라 모듈 및 상기 카메라 모듈의 렌즈를 덮는 카메라 커버 유리(Camera cover glass)를 포함하는 카메라부;
    상기 카메라 커버 유리의 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부; 및
    상기 측정된 임피던스를 이용하여 상기 카메라 커버 유리에 발생한 상기 액적을 감지하는 제어부를 포함하는 카메라 액적 감지 장치.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 측정된 임피던스를 확인하고, 임피던스가 변화하는 경우, 상기 액적이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 카메라 액적 감지 장치.
  37. 제35항에 있어서,
    상기 카메라 커버 유리는,
    상기 카메라 모듈의 렌즈를 덮는 커버 유리 층(Cover glass layer);
    상기 커버 유리 층의 상면에 연속으로 배치되는 복수의 투명 전극(Transparent electrode); 및
    상기 투명 전극의 상면에 적층되며, 상기 액적이 표면에 형성되는 소수성 절연 층(Hydrophobic and dielectric layer)을 포함하되,
    상기 임피던스 측정부는 상기 투명 전극의 임피던스를 측정하는 것을 특징으로 하는 카메라 액적 감지 장치.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 투명 전극 및 상기 소수성 절연 층은 각각 제1 저항(resistance) 성분 및 제1 캐패시터(capacitor) 성분을 가지고, 상기 액적은 제2 저항 성분과 제2 캐패시터 성분을 가지되,
    상기 투명 전극의 임피던스는 상기 제2 저항 성분과 상기 제2 캐패시터 성분에 의하여 변화하는 것을 특징으로 하는 카메라 액적 감지 장치.
  39. 제37항에 있어서,
    상기 액적을 제거하기 위하여 상기 투명 전극에 전압을 인가하는 전압 인가부를 더 포함하되,
    상기 제어부는 상기 액적을 감지하면, 상기 투명 전극에 전압이 인가되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 카메라 액적 감지 장치.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 전압 인가부는 상기 복수의 투명 전극에 직류 전압인 그라운드와 하이 전압을 미리 정해진 주기로 순차적으로 교번하여 인가하거나, 상기 복수의 투명 전극에 교류 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 카메라 액적 감지 장치.
  41. 제35항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 카메라 모듈에 의하여 촬영된 이미지를 분석하고, 상기 분석 결과, 상기 이미지가 일정한 원형의 형태로 왜곡된 경우, 상기 액적이 감지된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 카메라 액적 감지 장치.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 이미지에서 원형의 액적 형태의 존재 여부를 검사한 후, 상기 이미지에서 원형의 액적 형태가 발견된 경우, 상기 이미지가 왜곡된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 카메라 액적 감지 장치.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 이미지의 선명도를 계산한 후, 상기 이미지의 선명도가 미리 설정된 기준 선명도 미만인 경우, 상기 이미지가 왜곡된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 카메라 액적 감지 장치.
  44. 액적(droplet)을 감지하는 액적 감지 장치에 있어서,
    유리의 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부; 및
    상기 측정된 임피던스를 이용하여 상기 유리에 발생한 상기 액적을 감지하는 제어부를 포함하는 액적 감지 장치.
  45. 기판(Substrate);
    상기 기판 위에 배열되는 적어도 하나의 전극(Electrode);
    상기 전극에 미리 설정된 기준 주파수를 기준으로 고주파 교류 전압을 인가하는 전압 인가부; 및
    상기 기준 주파수를 기준으로 저주파수로 상기 인가되는 고주파 교류 전압을 온오프(on/off) 스위칭하는 스위칭부를 포함하되,
    상기 스위칭에 따라 전도성 액적(droplet) 및 비전도성 액적이 모두 제거 가능한 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  46. 제45항에 있어서,
    상기 고주파 교류 전압의 온오프(on/off) 스위칭에 의하여 저주파 교류 전압이 생성되는 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  47. 제46항에 있어서,
    상기 전도성 액적 및 상기 비전도성 액적은 상기 고주파 교류 전압과 상기 저주파 교류 전압이 상기 전극에 동시에 인가됨으로써, 진동하는 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  48. 제47항에 있어서,
    상기 비전도성 액적 및 상기 전도성 액적은 상기 진동에 의하여 상기 기판 표면과의 접촉각이 변화하여 접착력이 감소하고, 상기 기판의 경사에 의하여 상기 기판의 바깥 측으로 이동하는 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  49. 기판(Substrate);
    상기 기판 위에 배열되는 적어도 하나의 전극(Electrode); 및
    상기 전극에 특정 전압을 인가하되, 기준 주파수를 기준으로 고주파 전압 및 저주파 전압이 한 주기 내에 모두 발생되도록 제어하는 주파수 발생부를 포함하되,
    상기 고주파 전압 및 상기 저주파 전압의 인가에 따라 전도성 액적(droplet) 및 비전도성 액적이 모두 제거 가능한 것을 특징으로 하는 클리닝 기기.
  50. 유리(Windshield Glass; Substrate), 상기 유리의 상면에 연속으로 배치되는 복수의 전극(Electrode), 상기 전극의 상면에 적층되는 절연 층(Dielectric Layer), 상기 절연 층의 상면에 적층되며, 액적(droplet)이 표면에 형성되는 소수성 층(Hydrophobic Layer) 및 상기 각 전극에 직류 전압을 인가하는 직류 전압 인가부를 포함하는 클리닝 기기가 유리를 클리닝하는 방법에 있어서,
    액적 제거 요청 신호를 입력받는 단계;
    상기 입력된 액적 제거 요청 신호에 따라서, 상기 각 전극에 직류 전압인 그라운드(ground)와 하이(high)를 미리 정해진 주기로 순차적으로 교번하여 인가하는 단계; 및
    미리 정해진 시간이 경과하거나 액적 제거 해제 요청 신호가 입력되면, 상기 직류 전압의 인가를 중단하는 단계를 포함하되,
    서로 다른 직류 전압을 상기 전극들 중 복수의 전극들에 인가하는 방식을 통하여 상기 액적이 상기 유리의 외측 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 유리 클리닝 방법.
  51. 유리(Windshield Glass; Substrate), 상기 유리의 상면에 연속으로 배치되는 복수의 전극(Electrode), 상기 전극의 상면에 적층되는 절연 층(Dielectric Layer), 상기 절연 층의 상면에 적층되며, 액적(droplet)이 표면에 형성되는 소수성 층(Hydrophobic Layer) 및 상기 전극에 교류 전압을 인가하는 교류 전압 인가부를 포함하는 클리닝 기기가 유리를 클리닝하는 방법에 있어서,
    액적 제거 요청 신호를 입력받는 단계;
    상기 입력된 액적 제거 요청 신호에 따라서, 상기 전극에 교류 전압을 인가하는 단계; 및
    미리 정해진 시간이 경과하거나 액적 제거 해제 요청 신호가 수신되면, 상기 교류 전압의 인가를 중단하는 단계를 포함하되,
    교류 전압이 상기 전극에 인가됨에 의해 상기 액적이 상기 유리의 외측 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 유리 클리닝 방법.
  52. 사용자 명령에 따라 전극으로 특정 전압을 인가하여 클리닝 기기의 표면에 부착된 액적을 진동시키는 단계; 및
    상기 진동에 따라 상기 액적을 중력 방향으로 이동시키는 단계를 포함하되,
    상기 클리닝 기기의 표면은 중력 방향으로 기울어져 있으며, 상기 진동에 따라 상기 액적이 이동할 때 상기 이동 방향 및 상기 이동 방향의 반대 방향에서의 상기 액적의 접촉각 변화가 타 방향에서의 액적의 접촉각 변화보다 큰 것을 특징으로 하는 클리닝 기기에서 액적 제거 방법.
  53. 커버 유리 층(Cover glass layer), 상기 커버 유리 층의 상면에 연속으로 배치되는 복수의 투명 전극(Transparent electrode) 및 상기 투명 전극의 상면에 적층되며, 액적(droplet)이 표면에 형성되는 소수성 절연 층(Hydrophobic and dielectric layer)을 포함하는 액적 감지 장치가 수행하는 액적 감지 방법에 있어서,
    상기 복수의 투명 전극의 임피던스를 측정하는 단계;
    상기 측정된 임피던스가 변화하는지 여부를 확인하는 단계;
    상기 측정된 임피던스가 변화한 경우, 액적이 감지된 것으로 판단하는 단계; 및
    상기 액적이 감지됨에 따라 상기 투명 전극에 전압을 인가하여 상기 액적을 제거하는 단계를 포함하는 액적 감지 방법.
  54. 카메라 모듈의 렌즈를 덮는 커버 유리 층(Cover glass layer), 상기 커버 유리 층의 상면에 연속으로 배치되는 복수의 투명 전극(Transparent electrode) 및 상기 투명 전극의 상면에 적층되며, 액적(droplet)이 표면에 형성되는 소수성 절연 층(Hydrophobic and dielectric layer)을 포함하는 카메라 액적 감지 장치가 수행하는 카메라 액적 감지 방법에 있어서,
    상기 카메라 모듈을 통해 이미지를 촬영하는 단계;
    상기 촬영된 이미지를 분석하는 단계;
    상기 분석 결과, 상기 이미지가 일정한 원형의 형태로 왜곡된 경우, 상기 액적이 감지된 것으로 판단하는 단계; 및
    상기 액적이 감지됨에 따라 상기 투명 전극에 전압을 인가하여 상기 액적을 제거하는 단계를 포함하는 카메라 액적 감지 방법.
  55. 기판(Substrate), 상기 기판 위에 배열되는 적어도 하나의 전극(Electrode)을 포함하는 클리닝 기기가 수행하는 클리닝 방법에 있어서,
    액적 제거 요청 신호를 입력받는 단계;
    상기 전극에 미리 설정된 기준 주파수를 기준으로 고주파 교류 전압을 인가하는 단계;
    상기 기준 주파수를 기준으로 저주파수로 상기 인가되는 고주파 교류 전압을 온오프(on/off) 스위칭하는 단계; 및
    미리 정해진 시간이 경과하거나 액적 제거 해제 요청 신호가 입력되면, 상기 고주파 교류 전압의 인가 및 상기 온오프(on/off) 스위칭을 중단하는 단계를 포함하되,
    상기 스위칭에 따라 전도성 액적(droplet) 및 비전도성 액적이 모두 제거 가능한 것을 특징으로 하는 클리닝 방법.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3375537A1 (en) * 2017-03-14 2018-09-19 LG Electronics Inc. Device for cleaning surface using electrowetting element and method for controlling the same
CN108909675A (zh) * 2018-07-26 2018-11-30 京东方科技集团股份有限公司 一种玻璃及控制方法
CN109017230A (zh) * 2018-07-27 2018-12-18 京东方科技集团股份有限公司 一种挡风玻璃组件和驾驶设备
KR20190081215A (ko) * 2017-12-29 2019-07-09 명지대학교 산학협력단 스티커형 클리닝 기기 및 이의 동작 방법
CN110395217A (zh) * 2018-04-24 2019-11-01 塔工程有限公司 车辆用光学装置
CN110394335A (zh) * 2018-04-24 2019-11-01 塔工程有限公司 光学装置
WO2020111669A1 (ko) * 2018-11-26 2020-06-04 엘지전자 주식회사 전기습윤소자를 이용한 표면세정장치 및 이의 제어방법

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10384239B2 (en) 2016-09-27 2019-08-20 Texas Instruments Incorporated Methods and apparatus for ultrasonic lens cleaner using configurable filter banks
US10682675B2 (en) 2016-11-01 2020-06-16 Texas Instruments Incorporated Ultrasonic lens cleaning system with impedance monitoring to detect faults or degradation
US11237387B2 (en) 2016-12-05 2022-02-01 Texas Instruments Incorporated Ultrasonic lens cleaning system with foreign material detection
US10663418B2 (en) 2017-02-03 2020-05-26 Texas Instruments Incorporated Transducer temperature sensing
US10695805B2 (en) 2017-02-03 2020-06-30 Texas Instruments Incorporated Control system for a sensor assembly
US11042026B2 (en) 2017-02-24 2021-06-22 Texas Instruments Incorporated Transducer-induced heating and cleaning
US11420238B2 (en) 2017-02-27 2022-08-23 Texas Instruments Incorporated Transducer-induced heating-facilitated cleaning
US11607704B2 (en) 2017-04-20 2023-03-21 Texas Instruments Incorporated Methods and apparatus for electrostatic control of expelled material for lens cleaners
US10780467B2 (en) 2017-04-20 2020-09-22 Texas Instruments Incorporated Methods and apparatus for surface wetting control
US10908414B2 (en) 2017-05-10 2021-02-02 Texas Instruments Incorporated Lens cleaning via electrowetting
US10821942B2 (en) * 2018-05-22 2020-11-03 Ford Global Technologies, Llc Lidar windscreen vibration control
JP7257836B2 (ja) * 2019-03-26 2023-04-14 株式会社Subaru 付着物除去装置
EP3733461B8 (en) * 2019-04-30 2024-03-20 Myongji University Industry and Academia Cooperation Foundation Cleaning device having multi layer structure and method of operating the same
CN111845634B (zh) * 2019-04-30 2024-06-04 明知大学产学协力团 具有多层结构的清洁器及其工作方法
GB2584466B (en) * 2019-06-05 2024-01-03 Jaguar Land Rover Ltd Device for manipulating a substance
GB2619636B (en) * 2019-06-05 2024-02-28 Jaguar Land Rover Ltd Device for manipulating a substance
CN110813926B (zh) * 2019-08-30 2021-06-11 中国空间技术研究院 一种基于反电润湿效应的油污表面自清洁装置和方法
FR3100998B1 (fr) * 2019-09-25 2022-06-03 Lille Ecole Centrale Dispositif pour nettoyer un support recouvert d’un liquide
FR3101302B1 (fr) * 2019-09-30 2022-01-14 Valeo Systemes Dessuyage Dispositif de nettoyage d’un système de détection
FR3101303B1 (fr) * 2019-09-30 2021-09-03 Valeo Systemes Dessuyage Dispositif de nettoyage pour système de détection
EP3817511B1 (de) * 2019-10-29 2024-03-20 ZKW Group GmbH Kraftfahrzeugkomponente
US12115949B2 (en) * 2021-11-24 2024-10-15 GM Global Technology Operations LLC Electronic device to detect contamination, melt ice and remove water
US12030094B2 (en) * 2021-12-23 2024-07-09 Volkswagen Aktiengesellschaft Acousto-vibratory sensor cleaning
CN117155255A (zh) * 2023-08-01 2023-12-01 浙江大学 一种基于颗粒荷电和电润湿耦合作用的自清洁光伏板

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH061205A (ja) * 1992-06-19 1994-01-11 Tokai Rika Co Ltd 水滴除去装置
US5668478A (en) * 1995-05-15 1997-09-16 Itt Automotive Electrical Systems, Inc. Windshield rain sensor
JP2002114538A (ja) 2000-10-02 2002-04-16 Sentan Kagaku Gijutsu Incubation Center:Kk 液滴除去機能を有する機能性部材および液滴除去方法
US20080169197A1 (en) * 2004-10-18 2008-07-17 Stratos Biosystems, Llc Single-Sided Apparatus For Manipulating Droplets By Electrowetting-On-Dielectric Techniques
US8409417B2 (en) * 2007-05-24 2013-04-02 Digital Biosystems Electrowetting based digital microfluidics
JP2012138768A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Hitachi Kokusai Electric Inc ドーム型監視カメラシステム
JP2013028072A (ja) * 2011-07-28 2013-02-07 Sharp Corp 防汚構造、及びその動作方法
US8978187B2 (en) * 2013-03-15 2015-03-17 Lighting Science Group Corporation System for electrostatic removal of debris and associated methods
GB2518136B (en) * 2013-07-22 2016-09-14 Echovista Gmbh Ultrasonically clearing precipitation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3375537A1 (en) * 2017-03-14 2018-09-19 LG Electronics Inc. Device for cleaning surface using electrowetting element and method for controlling the same
US11135622B2 (en) 2017-03-14 2021-10-05 Lg Electronics Inc. Device for cleaning surface using electrowetting element and method for controlling the same
KR20190081215A (ko) * 2017-12-29 2019-07-09 명지대학교 산학협력단 스티커형 클리닝 기기 및 이의 동작 방법
KR102184915B1 (ko) * 2017-12-29 2020-12-01 명지대학교 산학협력단 스티커형 클리닝 기기 및 이의 동작 방법
CN110395217A (zh) * 2018-04-24 2019-11-01 塔工程有限公司 车辆用光学装置
CN110394335A (zh) * 2018-04-24 2019-11-01 塔工程有限公司 光学装置
CN110394335B (zh) * 2018-04-24 2022-09-06 塔工程有限公司 光学装置
CN108909675A (zh) * 2018-07-26 2018-11-30 京东方科技集团股份有限公司 一种玻璃及控制方法
US11597352B2 (en) 2018-07-26 2023-03-07 Beijing Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. Glass, and manufacturing method and control method thereof
CN109017230A (zh) * 2018-07-27 2018-12-18 京东方科技集团股份有限公司 一种挡风玻璃组件和驾驶设备
WO2020111669A1 (ko) * 2018-11-26 2020-06-04 엘지전자 주식회사 전기습윤소자를 이용한 표면세정장치 및 이의 제어방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN109154580B (zh) 2022-06-07
EP3460460B1 (en) 2024-02-28
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