KR100813493B1

KR100813493B1 - Hud system for vehicle

Info

Publication number: KR100813493B1
Application number: KR1020060116875A
Authority: KR
Inventors: 신성철
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2008-03-13

Abstract

An HUD(Head Up Display) system for a vehicle is provided to exclude a calculation process for judging the driver's sight by variously changing the position of an image displayed on a windshield without installing an ultrasonic sensor above the driver's head or the front or rear side of the driver, only by controlling voltage. An HUD system for a vehicle is composed of a display source(115) for outputting an image; a light output unit(110) for outputting the light for reflecting or transmitting the image outputted by the display source; and a mirror array(120) for successively reflecting the image reflected or transmitted by the light output unit, while changing the reflection angle toward a windshield. The mirror array comprises metal thin films reflecting the image; plural electrodes installed closely to each metal thin film; and a voltage control unit changing the reflection angle of the metal thin film by controlling voltage applied to each electrode.

Description

차량용 헤드 업 디스플레이 시스템{HUD system for vehicle}Head-up Display System for Vehicles {HUD system for vehicle}

도 1은 일반적인 차량용 HUD 장치의 개념을 설명하기 위해 도시된 도면,1 is a view illustrating a concept of a general vehicle HUD device;

도 2는 도 1의 차량용 HUD 장치에 의해 디스플레이되는 영상의 위치를 조절하기 위한 차량용 HUD 시스템의 예를 개략적으로 나타낸 도면,FIG. 2 schematically illustrates an example of a vehicle HUD system for adjusting the position of an image displayed by the vehicle HUD device of FIG. 1;

도 3은 본 발명에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 시스템을 개략적으로 도시한 도면,3 is a view schematically showing a vehicle head-up display system according to the present invention;

도 4는 도 3의 미러 어레이의 일 실시예를 나타낸 도면,4 illustrates an embodiment of the mirror array of FIG. 3;

도 5는 도 3의 미러 어레이의 다른 실시예를 나타낸 도면,5 illustrates another embodiment of the mirror array of FIG. 3;

도 6은 도 3의 미러 어레이의 또 다른 실시예를 나타낸 도면, 그리고FIG. 6 illustrates another embodiment of the mirror array of FIG. 3; and

도 7은 도 3의 차량용 헤드업 디스플레이 시스템을 차량에 적용하였을 경우, 윈드쉴드를 통해 디스플레이되는 이미지의 위치 변화를 나타낸 도면이다.FIG. 7 is a view illustrating a position change of an image displayed through the windshield when the vehicle head-up display system of FIG. 3 is applied to a vehicle.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

110 : 광 출력부110: light output unit

115 : 디스플레이 소스115: display source

120 : 미러 어레이120: mirror array

122 : 미러122: mirror

본 발명은 차량용 HUD에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 종류에 관계없이 모든 차량에 적용할 수 있는 차량용 HUD에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle HUD, and more particularly, to a vehicle HUD applicable to all vehicles regardless of the type of vehicle.

차량 주행중에 운전자에게 주행 정보를 보다 효과적으로 전달하기 위해, 헤드업 디스플레이 장치(HUD : Head Up Display, 이하 "HUD"라 한다)라 불리는 차세대 디스플레이 장치의 연구가 활발히 진행되고 있다. In order to more effectively transmit driving information to a driver while driving a vehicle, research on a next-generation display device called a head up display device (HUD) is being actively conducted.

HUD는 차량 주행중의 운행 정보가 자동차 전면의 유리에 나타나도록 하는 전방 표시장치로서, 원래 비행기에서 조종사의 전방 시야를 확보해주기 위해 도입되었다. 최근 들어 미래형 자동차 개발과 함께 운전자에게 전달할 정보가 많아지면서 자동차에도 HUD가 적용되기 시작하였다. 특히, 네이게이션을 포함한 각종의 차량 디스플레이는 화면의 위치가 운전자 시야의 정면에 있지 않아 사용이 불편할 뿐만 아니라 사고를 유발할 가능성도 있기 때문에, 이를 대체 또는 보완하는 수단으로서 연구되고 있다.The HUD is a front display that allows driving information to be displayed on the windshield of the vehicle while driving. Recently, with the development of future cars, HUD has begun to be applied to automobiles as more information is available to the driver. In particular, various vehicle displays, including navigation, have been studied as a means of replacing or supplementing them because the position of the screen is not in front of the driver's field of view, which is not only inconvenient to use but also may cause an accident.

HUD는 차량 주행에 필요한 정보를 운전자의 시야 정면에 전방의 경치와 중첩시켜 3차원적으로 표시해 주며, 이를 장착한 차량의 운전자들은 계기판의 속도나 방향지시등 등을 제어하기 위해 운전중에 시선을 옮길 필요가 없게 된다.HUD displays the information necessary to drive the vehicle in three dimensions by superimposing the front view on the driver's field of view, and the driver of the vehicle equipped with it needs to look at the driving while controlling the speed of the instrument panel or direction indicator. There will be no.

이때, 항공기와 달리 차량의 경우에는 자동차 전방 경치의 변화가 많기 때문에 표시상의 식별을 양호하게 하기 위하여 윈드쉴드(windshield) 반사면에서 반사 율을 크게 하여야 하며, 전방 시계의 확보를 위해서는 윈드쉴드의 투과율이 70% 이상이 되어야 한다. 또한, 한정된 반사율을 유효하게 사용하여 표시상의 식별을 양호하게 할 목적으로 홀로그램을 응용한 간섭호를 생성한다. 홀로그램으로 빛을 조사하면 간섭호에 따라 빛의 회절작용에 의한 파장의 선택성과 렌즈나 오목거울 효과를 얻을 수 있다. 즉, 레이저로부터 발진된 위상이 갖추어진 빛을 두 개로 구분하여 평면파와 구면파를 생성하여 사진 건판의 양쪽으로부터 투사한다. 이때 사진 건판 내에 간섭호가 생성된다. 예컨대, 간섭호의 밀도는 6000개/mm로 된다. 완성된 홀로그램 구면파 투사방향에서 빛을 보내면 몇 겹으로 구성되어 있는 간섭호 때문에 선택된 파장의 빛만이 회절하여 반사되며, 그 위외의 파장의 빛은 직진한다. 이 경우 홀로그램은 특정 파장광에 대하여 오목거울로서 작용한다.At this time, unlike the aircraft, in the case of a vehicle, there is a lot of change in the front view of the car, so in order to improve the identification on the display, the reflectance must be increased on the windshield reflecting surface. This should be at least 70%. In addition, an interference call using a hologram is generated for the purpose of effectively identifying the display by using the limited reflectance effectively. When the light is irradiated with the hologram, the wavelength can be selected by the diffraction action of the light and the lens or concave mirror effect can be obtained according to the interference. That is, the light having the phase oscillated from the laser is divided into two to generate a plane wave and a spherical wave and project from both sides of the photographic plate. At this time, an interference call is generated in the photographic plate. For example, the density of the interference call is 6000 pieces / mm. When the light is transmitted in the holographic spherical wave projection direction, only the light of the selected wavelength is diffracted and reflected by the interfering arc composed of several layers. In this case, the hologram acts as a concave mirror for specific wavelength light.

도 1은 일반적인 차량용 HUD 장치의 개념을 설명하기 위해 도시된 도면이다. 도면을 참조하면, 차량의 속도, 유량, 네비게이션 등의 정보를 표시하는 디스플레이(10)는 화면을 통하여 정보를 영상으로 출력하며, 출력된 영상은 미러(20)에 의해 반사되어 윈드쉴드(windshield)로 향하게 된다. 윈드쉴드로 입사된 영상은 컴바이너(combiner)에 의해 반사되어 운전자의 시선을 전달된다. 이때, 운전자의 시선으로 전달된 영상은, 운전자 시선의 정면에 대하여 하방각 θ(lookdown angle)을 이루며 운전자의 시선으로부터 일정 거리 떨어진 지점에서 운전자의 시야 정면의 경치와 겹쳐져서 운전자에게 인식된다. 이때의 하방각 θ은, 운전자의 전방의 경치와 혼동되지 않으면서 운전자가 인식하기 용이하도록 하기 위하여 10 ~ 15°의 범위로 조절되는 것이 바람직하다.1 is a view illustrating a concept of a general vehicle HUD device. Referring to the drawings, the display 10 for displaying information such as the speed, flow rate, navigation of the vehicle outputs the information as an image through the screen, the output image is reflected by the mirror 20 to the windshield (windshield) You will be directed to. The image incident on the windshield is reflected by a combiner to convey the driver's gaze. In this case, the image transmitted to the driver's gaze forms a downward angle θ (lookdown angle) with respect to the front of the driver's gaze and overlaps with the scenery in front of the driver's field of view at a point away from the driver's gaze. At this time, the downward angle θ is preferably adjusted in a range of 10 to 15 ° so as to be easily recognized by the driver without being confused with the scenery in front of the driver.

이와 같이, 영상이 디스플레이되는 위치를 조절하기 위하여는 운전자의 시선의 높이, 및 윈드쉴드와 운전자 사이의 거리에 따라 윈드쉴드로 입사되는 영상의 입사각이 조절될 필요가 있다.As such, in order to adjust the position at which the image is displayed, it is necessary to adjust the incident angle of the image incident to the windshield according to the height of the driver's gaze and the distance between the windshield and the driver.

도 2는 도 1의 차량용 HUD 장치에 의해 디스플레이되는 영상의 위치를 조절하기 위한 일반적인 차량용 HUD 시스템의 예를 개략적으로 나타낸 도면이다. FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an example of a general vehicle HUD system for adjusting the position of an image displayed by the vehicle HUD device of FIG. 1.

도면을 참조하면, 프로젝터(46)는 디스플레이(도시하지 않음)로부터 수신된 영상을 윈드쉴드(50)를 향해 반사시켜 컴바이너(52)로 입사시킨다. 이때, 운전석에 착석한 운전자의 머리 윗부분에 설치되어 있는 초음파 센서(40)는 초음파 센서(40)와 머리 윗부분 사이의 거리를 감지하여 ECU(44)로 전송하며, 운전자의 전면 또는 후방에 설치되어 있는 초음파 센서(42)는 초음파 센서(42)와 머리의 앞부분 또는 뒷부분 사이의 거리를 감지하여 ECU(44)로 전송한다. Referring to the drawings, the projector 46 reflects an image received from a display (not shown) toward the windshield 50 and enters the combiner 52. At this time, the ultrasonic sensor 40 installed in the upper part of the head of the driver seated in the driver's seat detects the distance between the ultrasonic sensor 40 and the upper part of the head and transmits it to the ECU 44, which is installed at the front or rear of the driver. The ultrasonic sensor 42 detects the distance between the ultrasonic sensor 42 and the front part or the rear part of the head and transmits the distance to the ECU 44.

두 개의 초음파 센서(40, 42)에 의해 감지되는 거리 데이터를 인가받은 ECU(44)는 두 개의 거리 데이터에 기초하여 운전자의 시선의 위치를 판단한다. 즉, 운전자의 시선 높이가 어느 지점에 위치하고 있는가와 전후위치가 어디에 위치하고 있는지를 판단하여 프로젝터(46)로부터 반사되는 반사광이 디스플레이되어야 하는 위치를 판단한다.The ECU 44 receiving the distance data sensed by the two ultrasonic sensors 40 and 42 determines the position of the driver's gaze based on the two distance data. That is, it is determined at which point the line of sight of the driver is located and where the front and rear positions are located to determine the position at which the reflected light reflected from the projector 46 should be displayed.

운전자의 시선의 위치가 판단되면, ECU(44)는 프로젝터(46)에서 투사되는 반사광이 전술한 과정에 의해 설정되는 위치에 디스플레이되도록 프로젝터(44)의 입사각을 연산한다. 즉, 프로젝터(44)에서 투사되는 반사광이 윈드쉴드(50)의 컴바이너(52)에 반사되어 운전자의 시선에 정상적으로 전달될 수 있는 프로젝터(44)의 입 사각을 연산한다.When the position of the driver's gaze is determined, the ECU 44 calculates the angle of incidence of the projector 44 so that the reflected light projected by the projector 46 is displayed at the position set by the above-described process. That is, the reflected light projected by the projector 44 is reflected by the combiner 52 of the windshield 50 to calculate the square of the projector 44 which can be normally transmitted to the driver's eyes.

프로젝터(44)의 현재의 위치를 판단한 후, 프로젝터(44)의 입사각을 연산된 입사각으로 조정하기 위하여, ECU(44)는 모터 구동부(48)에 구동신호를 출력하여 모터(47)를 구동한다. 이를 통해 프로젝터(46)의 입사각이 조정되어 윈드쉴드(50)의 컴바이너(52)에 디스플레이되는 반사광의 위치를 운전자의 시선에 맞게 조절할 수 있게 된다.After determining the current position of the projector 44, in order to adjust the incident angle of the projector 44 to the calculated incident angle, the ECU 44 outputs a drive signal to the motor driver 48 to drive the motor 47. . Through this, the incident angle of the projector 46 is adjusted to adjust the position of the reflected light displayed on the combiner 52 of the windshield 50 according to the driver's gaze.

그런데, 이와 같은 차량용 HUD 시스템은 프로젝터의 방향을 조절하여 윈드쉴드에 대한 입사각을 제어하는 것이므로 프로젝터의 회전축은 차량에 고정되어야 하며, 따라서 차량마다 개별적으로 설치되어야 한다는 단점이 있다.However, since the vehicle HUD system controls the angle of incidence of the windshield by adjusting the direction of the projector, the rotation axis of the projector must be fixed to the vehicle, and therefore, the vehicle HUD system must be installed separately for each vehicle.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 차량의 종류에 관계없이 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 다른 차량에 옮겨 용이하게 적용할 수 있는 휴대가 용이한 차량용 HUD 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a portable HUD system for a vehicle that can be easily applied to any vehicle and can be easily applied to another vehicle. do.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 시스템은, 차량용 헤드업 디스플레이 시스템에 있어서, 영상을 출력하는 디스플레이 소스; 상기 디스플레이 소스에 의해 출력되는 영상을 반사 또는 투과시키기 위한 광을 출력하는 광 출력부; 및 상기 광 출력부에 의해 반사 또는 투과된 영상을 윈 드쉴드(windshield) 방향으로 반사각을 변화시키며 순차적으로 반사시키는 미러 어레이(mirror array)를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, a head-up display system for a vehicle includes: a display source configured to output an image; An optical output unit configured to output light for reflecting or transmitting the image output by the display source; And a mirror array for sequentially reflecting an image reflected or transmitted by the light output unit in a windshield direction while changing a reflection angle.

여기서, 상기 미러 어레이는, 상기 영상을 반사시키기 위한 금속 박막; 상기 각각의 금속 박막에 밀접하게 설치된 복수의 전극; 및 상기 각각의 전극에 인가되는 전압을 제어하여 상기 금속 박막의 반사각을 변화시키는 전압제어부를 포함하는 것이 바람직하다.The mirror array may include a metal thin film for reflecting the image; A plurality of electrodes provided in close contact with the metal thin films; And a voltage control unit controlling the voltage applied to each of the electrodes to change the reflection angle of the metal thin film.

또는, 상기 미러 어레이는, 액정의 복굴절성을 이용하여 순차적으로 반사되는 영상의 반사각을 제어하도록 구현될 수도 있다.Alternatively, the mirror array may be implemented to control the reflection angle of the sequentially reflected image using the birefringence of the liquid crystal.

또는, 상기 미러 어레이는, 전압을 인가하기 위한 전극; 전기가 통하는 액체로 이루어진 도전층; 및 상기 전극과 상기 도전층 사이에 형성되며, 절연 액체로 이루어진 절연층을 포함하며, 상기 전극에 인가되는 전압의 세기에 따라 변화되는 상기 절연층의 두께에 기초하여 상기 영상의 반사각을 제어하도록 구현될 수도 있다.Alternatively, the mirror array may include an electrode for applying a voltage; A conductive layer made of an electrically conductive liquid; And an insulating layer formed between the electrode and the conductive layer, the insulating layer being made of an insulating liquid, and controlling the angle of reflection of the image based on the thickness of the insulating layer which is changed according to the intensity of the voltage applied to the electrode. May be

또한, 접속단자를 통하여 외부의 디스플레이 장치와 연결되며, 상기 접속단자를 통하여 상기 외부의 디스플레이 장치로부터 영상신호를 수신하여 출력하는 것이 바람직하다.The display device may be connected to an external display device through a connection terminal, and receive and output a video signal from the external display device through the connection terminal.

또한, 상기 디스플레이 소스, 상기 광 출력부, 및 상기 미러 어레이는 하우징 내에 일체형으로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the display source, the light output unit, and the mirror array are integrally formed in a housing.

이로써, 본 발명에 따른 차량용 HUD 시스템은 어느 하나의 차량에 고정되어 장착되는 것이 아니라, 다른 차량에 옮겨 용이하게 이용할 수 있게 된다.As a result, the vehicle HUD system according to the present invention is not fixedly mounted to any one vehicle, and can be easily moved to another vehicle.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 HUD 시스템을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a vehicle HUD system according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 도면을 참조하면, 차량용 헤드업 디스플레이 시스템은 광 출력부(110), 디스플레이 소스(115), 및 미러 어레이(120)를 포함한다. 이때, 광 출력부(11), 디스플레이 소스(115), 및 미러 어레이(120)는 하우징 내에 일체형으로 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 도면에는 미러 어레이(120) 내의 각 미러(122)가 서로 대향하는 방향으로 평행하게 설치된 것으로 도시하였지만, 이에 한정된 것은 아니며 각 미러(122)의 위치는 다양하게 변화될 수 있다.3 is a view schematically showing a vehicle head-up display system according to the present invention. Referring to the drawings, a vehicle head-up display system includes a light output unit 110, a display source 115, and a mirror array 120. In this case, the light output unit 11, the display source 115, and the mirror array 120 may be integrally formed in the housing. However, in the drawings, the mirrors 122 in the mirror array 120 are shown to be installed in parallel to each other in a direction opposite to each other, but the present invention is not limited thereto, and the positions of the mirrors 122 may be variously changed.

여기서, 디스플레이 소스(115)는 접속단자(도시하지 않음)를 통하여 외부의 디스플레이 장치(예를 들어, LCD(Liquid Crystal Display), DMD(Digital Micromirror Device) 등)와 연결될 수 있으며, 이 경우 접속단자를 통하여 외부의 디스플레이 장치로부터 영상신호를 수신하여 출력한다. Here, the display source 115 may be connected to an external display device (for example, a liquid crystal display (LCD), a digital micromirror device (DMD), etc.) through a connection terminal (not shown), in which case the connection terminal Receives and outputs a video signal from an external display device through.

또는, 디스플레이 소스(115)는 LCD, DMD 등의 디스플레이 장치로 구현되어 직접적으로 영상을 출력하도록 구현될 수도 있다.Alternatively, the display source 115 may be implemented as a display device such as an LCD or a DMD to directly output an image.

광 출력부(110)는 디스플레이 소스(115)에 의해 출력되는 영상을 반사 또는 투과시키기 위한 광을 출력한다. 광 출력부(110)에 의해 반사 또는 투과된 영상은 미러 어레이(mirror array)에 의해 윈드쉴드 방향으로 반사각을 변화시키면서 순차적으로 반사된다. The light output unit 110 outputs light for reflecting or transmitting the image output by the display source 115. The image reflected or transmitted by the light output unit 110 is sequentially reflected while changing the angle of reflection in the windshield direction by a mirror array.

도 4는 도 3의 미러 어레이의 일 예를 나타낸 도면이다. 도면을 참조하면, 미러 어레이(12)의 각각의 미러(122)는 영상을 반사시키기 위하여 알루미늄과 같은 금속으로 코팅된 박막으로 구성되며, 그 금속 박막에는 복수의 전극이 밀접하게 설치될 수 있다. 또한, 금속 박막과 각각의 전극 사이에는 일정한 공간이 마련되며, 이 공간은 각각의 전극에 인가되는 전압의 세기에 비례하여 넓이가 달라질 수 있다. 4 is a diagram illustrating an example of the mirror array of FIG. 3. Referring to the drawings, each mirror 122 of the mirror array 12 is composed of a thin film coated with a metal such as aluminum to reflect an image, and a plurality of electrodes may be closely installed on the metal thin film. In addition, a predetermined space is provided between the metal thin film and each electrode, the width of which may vary in proportion to the intensity of the voltage applied to each electrode.

금속 박막에 인접한 각각의 전극에 전압을 인가하게 되면 인가된 전압에 의해 형성된 자기장에 의해 금속 박막이 전극 쪽으로 휘어지게 되며, 이와 같은 현상에 의해 금속 박막의 표면에는 굴곡이 형성되게 된다. 또한, 금속 박막의 휘어지는 정도는 각각의 전극에 인가되는 전압의 세기에 따라 달라지며, 또한 금속 박막의 휘어지는 정도에 따라 입사되는 영상의 반사각도 달라진다. 전압 제어부(도시하지 않음)는 금속 박막에 밀접하게 설치된 각각의 전극에 인가되는 전압을 제어하여 금속 박막의 휘어지는 정도를 조절함으로써 윈드쉴드 방향으로 반사되는 영상의 반사각을 변화시킨다.When a voltage is applied to each electrode adjacent to the metal thin film, the metal thin film is bent toward the electrode by a magnetic field formed by the applied voltage. As a result, the surface of the metal thin film is curved. In addition, the degree of bending of the metal thin film depends on the strength of the voltage applied to each electrode, and also the angle of reflection of the incident image varies according to the degree of bending of the metal thin film. The voltage controller (not shown) changes the reflection angle of the image reflected in the windshield direction by controlling the degree of bending of the metal thin film by controlling the voltage applied to each electrode closely installed on the metal thin film.

금속 박막의 휘어지는 정도는 금속 박막에 근접하게 마련되는 전극의 개수에 의해서도 조절될 수 있으며, 전극에 인가되는 전압의 세기에 의해서도 조절될 수 있음은 물론이다.The degree of warpage of the metal thin film may also be controlled by the number of electrodes provided in proximity to the metal thin film, and may also be controlled by the strength of the voltage applied to the electrode.

도 5는 도 3의 미러 어레이의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 여기서, 액정 미러 어레이(120)는 액정분자의 광학적 이방성과 복굴절 특성을 이용하여 영상의 반사각을 변화시킨다. 즉, 전계가 인가되면 액정의 배열이 달라지며, 그 달라진 액정의 배열 방향에 따라 빛이 투과 또는 반사되는 특성도 달라지는 현상을 이용한다.FIG. 5 is a diagram illustrating another embodiment of the mirror array of FIG. 3. Here, the liquid crystal mirror array 120 changes the reflection angle of the image by using optical anisotropy and birefringence characteristics of the liquid crystal molecules. That is, when the electric field is applied, the arrangement of the liquid crystals is changed, and the phenomenon in which light is transmitted or reflected also varies according to the changed arrangement direction of the liquid crystal.

액정의 기본적인 특성을 살펴보면, 액정의 분자는 대부분 가늘고 긴 모양을 하고 있으며, 이러한 액정 분자의 배향방향과 배열의 규칙성에 따라 네마틱 상(nematic phase), 스메틱 상(smectic phase), 및 콜레스테릭 상(cholesteric phase)으로 분류된다. 이때, 액정 상을 이루는 분자는 모두 가늘고 긴 봉의 형태를 하고 있으며, 분자의 장축에 평행한 방향과 수직한 방향 쪽으로의 모든 물성은 상이하여 광학적 비등방성(optical anisotropy)을 가진다.Looking at the basic characteristics of the liquid crystal, most of the molecules of the liquid crystal has a long and thin shape, the nematic phase (smectic phase) and cholester depending on the alignment direction and alignment of the liquid crystal molecules It is classified as a cholesteric phase. At this time, the molecules forming the liquid crystal phase are all in the form of thin and long rods, and all physical properties in the direction parallel to the long axis of the molecule and in the direction perpendicular to each other have optical anisotropy.

또한, 액정 분자는 이방적 성질을 가지고 있는 것 이외에도, 분자의 배향(director) 방향이 전기장, 자기장, 응력 등과 같은 외부장과 작용하여 용이하게 변화한다는 특징을 가진다.In addition to having anisotropic properties, the liquid crystal molecules have a characteristic that the direction of the molecules of the molecules is easily changed by working with an external field such as an electric field, a magnetic field, or a stress.

이와 같은 두 가지 특성을 이용하면 거시적으로 나타나는 물성을 전기장, 자기장 등을 이용하여 쉽게 제어 가능하게 된다. 액정 미러 어레이(120)는 각각의 전극에 서로 다른 전기장을 인가하여 거시적으로 나타나는 복굴절, 유전율 등을 변화시킴으로써, 순차적으로 반사되는 영상의 반사각을 제어한다. 즉, 액정 미러 어레이(120)는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 전극들 사이에 액정 물질을 주입한 후에 각 전극의 전압을 서로 다르게 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율 또는 반사율에 의해 영 상의 반사각을 변화시킨다.By using these two characteristics, macroscopic physical properties can be easily controlled using an electric field or a magnetic field. The liquid crystal mirror array 120 controls the reflection angle of the sequentially reflected image by applying a different electric field to each electrode to change the birefringence, the dielectric constant, and the like which appear macroscopically. That is, the liquid crystal mirror array 120 moves liquid crystal molecules by an electric field generated by applying different voltages to the electrodes after injecting a liquid crystal material between the electrodes on which the field generating electrodes are formed. The reflection angle of the image is changed by the transmittance or reflectance of the light.

도 6은 도 3의 미러 어레이의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 도면을 참조하면, 미러 어레이(120)를 구성하는 각각의 미러(122)는, 전압을 인가하기 위한 전극과, 전기가 통하는 액체로 이루어진 도전층과, 상기 전극과 상기 도전층 사이에 형성되며, 절연 액체로 이루어진 절연층으로 구성될 수 있다. 이때, 전극의 형상은 도시된 바와 같이, 밑면의 넓이가 좁고 상측으로 갈수록 넓이가 넓어지는 사다리꼴 형상으로 구현되는 것이 바람직하다.FIG. 6 is a diagram illustrating still another embodiment of the mirror array of FIG. 3. Referring to the drawings, each mirror 122 constituting the mirror array 120 is formed between an electrode for applying a voltage, a conductive layer made of an electrically conductive liquid, between the electrode and the conductive layer, It may consist of an insulating layer made of an insulating liquid. At this time, the shape of the electrode, it is preferable that the width of the bottom surface is narrow and is preferably implemented in a trapezoidal shape is wider toward the upper side.

도시된 바와 같은 형상의 전극에 전압을 인가하게 되면, 전압의 세기가 커질수록 도전층과 전극 사이의 접촉 면적은 넓어지게 되며, 이와 같은 현상에 따라 전기가 통하지 않는 절연층을 구성하는 액체는 반구 형상으로 변화된다. 절연층의 형상이 반구 형상으로 변화되면, 그 절연층의 초점거리는 짧아지기 때문에 절연층을 투과하거나 절연층에 반사되는 영상의 반사각은 작아지게 된다.When voltage is applied to an electrode having a shape as shown in the drawing, as the intensity of the voltage increases, the contact area between the conductive layer and the electrode becomes wider. As a result, the liquid constituting the non-electrically insulating layer is hemisphere. Change to shape. When the shape of the insulating layer is changed into a hemispherical shape, the focal length of the insulating layer is shortened, so that the angle of reflection of the image passing through or reflected by the insulating layer becomes small.

또한, 전극에 인가되는 전압의 세가가 작아질수록 도전층과 전극 사이의 접촉 면적은 전압의 세기가 클 때에 비하여 작아지게 되며, 이와 같은 현상에 따라 전기가 통하지 않는 절연층을 구성하는 액체는 반경 거리가 보다 커진 구의 일부로 변화된다. 절연층의 반경 거리가 커지게 되면, 그 절연층의 초점거리는 길어지기 때문에 절연층을 투과하거나 절연층에 반사되는 영상의 반사각은 커지게 된다.In addition, as the value of the voltage applied to the electrode decreases, the contact area between the conductive layer and the electrode decreases as compared with when the voltage intensity is large, and as a result, the liquid constituting the non-conductive insulating layer has a radius. The distance changes as part of the larger sphere. As the radial distance of the insulating layer increases, the focal length of the insulating layer increases, so that the angle of reflection of the image passing through or reflected by the insulating layer increases.

따라서, 미러 어레이(120)는 전극에 인가되는 전압의 세기에 따라 변화되는 절연층의 두께에 기초하여 영상의 반사각을 제어하는 것이 가능하게 된다.Accordingly, the mirror array 120 may control the reflection angle of the image based on the thickness of the insulating layer that is changed according to the strength of the voltage applied to the electrode.

도 7은 도 3의 차량용 헤드업 디스플레이 시스템을 차량에 적용하였을 경우, 윈드쉴드를 통해 디스플레이되는 이미지의 위치 변화를 나타낸 도면이다. 여기서, 도 3에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 부재번호를 부여하였으며, 이하에서는 그에 대한 설명은 생략한다. FIG. 7 is a view illustrating a position change of an image displayed through the windshield when the vehicle head-up display system of FIG. 3 is applied to a vehicle. Here, the same reference numerals are assigned to the same components as those illustrated in FIG. 3, and a description thereof will be omitted below.

디스플레이 소스(115)에 의해 영상이 출력되면, 광 출력부(110)는 디스플레이 소스(115)에 의해 출력되는 영상에 광을 투사하여 영상을 반사 또는 투과시킨다. 이와 같은 작용을 위하여 디스플레이 소스(115)와 광 출력부(110) 사이에는 얇은 영상 필름이 마련되거나, 디스플레이 소스(115)에 의해 출력된 영상을 홀로그램으로 변환하여 처리할 수도 있다.When the image is output by the display source 115, the light output unit 110 projects light onto the image output by the display source 115 to reflect or transmit the image. For this operation, a thin image film may be provided between the display source 115 and the light output unit 110, or the image output by the display source 115 may be converted into a hologram and processed.

광 출력부(110)에 의해 반사 또는 투과된 영상은 미러 어레이(120)로 입사되며, 미러 어레이(120)를 구성하는 각각의 미러(122)에 의해 순차적으로 반사되어 윈드쉴드로 입사된다. 이때, 미러 어레이(120)를 구성하는 각각의 미러(122)는 상술한 바와 같은 금속 박막형, 액정형, 또는 액체형으로 구현될 수 있다.The image reflected or transmitted by the light output unit 110 is incident on the mirror array 120, and is sequentially reflected by each mirror 122 constituting the mirror array 120 and is incident on the windshield. At this time, each mirror 122 constituting the mirror array 120 may be implemented as a metal thin film type, liquid crystal type, or liquid type as described above.

미러 어레이(120)는 각각의 미러(122)로 인가되는 전압을 제어함으로써, 윈드쉴드(130)로 인가되는 영상의 위치를 조절하는 것이 가능하게 된다. 이때, 윈드쉴드(130)는 차량에 따라 곡률, 반사율, 각도 등이 다르더라도 일반적으로 10~15% 정도의 반사율을 가지므로, 그 점을 이용하여 윈드쉴드(130)에 별도의 컴바이너를 설치하지 않아도 무방하다.The mirror array 120 may control the position of the image applied to the windshield 130 by controlling the voltage applied to each mirror 122. At this time, although the windshield 130 has a reflectance of about 10 to 15% even if the curvature, reflectance, angle, etc. vary depending on the vehicle, a separate combiner is installed in the windshield 130 using the points. You don't have to.

또한, 본 발명에 따른 차량용 HUD 시스템은 전압을 제어하는 것만으로 윈드 쉴드 상의 이미지의 위치를 다양하게 변화시킬 수 있기 때문에, 운전자의 머리위나 또는 운전자의 전면 또는 후면에 초음파 센서를 설치할 필요가 없으며, 따라서 운전자의 시선의 위치를 판단하기 위한 연산과정을 생략할 수 있게 된다.In addition, the vehicle HUD system according to the present invention can change the position of the image on the windshield by simply controlling the voltage, there is no need to install the ultrasonic sensor on the driver's head or on the driver's front or rear, Therefore, the calculation process for determining the position of the driver's gaze can be omitted.

또한, 본 발명에 따른 차량용 HUD 시스템은, 디스플레이 소스, 광 출력부, 미러 어레이를 하우징 내에 일체형으로 형성하는 것이 가능하며, 차량 내의 속도계, 네비게이터 등의 디스플레이를 디스플레이 소스에 접속시켜 영상을 출력할 수 있기 때문에, 하나의 차량에서 다른 차량으로 이동하여 적용하는 것이 가능하게 된다.In addition, the HUD system for a vehicle according to the present invention can integrally form a display source, an optical output unit, and a mirror array in a housing, and output an image by connecting a display such as a speedometer, a navigator, etc. to a display source in a vehicle. Therefore, it is possible to move and apply from one vehicle to another vehicle.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the present invention is not limited to the specific embodiments of the present invention without departing from the spirit of the present invention as claimed in the claims. Anyone skilled in the art can make various modifications, as well as such modifications are within the scope of the claims.

본 발명에 따른 차량용 HUD 시스템은 전압을 제어하는 것만으로 윈드쉴드 상의 이미지의 위치를 다양하게 변화시킬 수 있기 때문에, 운전자의 머리위나 또는 운전자의 전면 또는 후면에 초음파 센서를 설치할 필요가 없으며, 따라서 운전자의 시선의 위치를 판단하기 위한 연산과정을 생략할 수 있게 되며, 설치비용을 절감시킬 수 있게 된다.Since the vehicle HUD system according to the present invention can change the position of the image on the windshield simply by controlling the voltage, there is no need to install an ultrasonic sensor on the driver's head or on the driver's front or rear, and thus the driver. It is possible to omit the calculation process for determining the position of the gaze of the eye, and to reduce the installation cost.

또한, 본 발명에 따른 차량용 HUD 시스템은, 인가되는 전압의 세기를 조절하는 것만으로 디스플레이되는 이미지의 위치를 다양하게 변화시킬 수 있기 때문에, 그 조작방법이 용이하게 된다.In addition, the vehicle HUD system according to the present invention can easily change the position of the image to be displayed only by adjusting the intensity of the applied voltage, the operation method is facilitated.

또한, 본 발명에 따른 차량용 HUD 시스템은, 차량의 종류에 관계없이 적용이 가능할 뿐만 아니라, 디스플레이 소스, 광 출력부, 미러 어레이를 하우징 내에 일체형으로 형성하는 것이 가능하여 휴대가 용이하다.In addition, the vehicle HUD system according to the present invention is not only applicable to the type of vehicle, but also easy to carry because the display source, the light output unit, and the mirror array can be integrally formed in the housing.

또한, 본 발명에 따른 차량용 HUD 시스템은, 차량 내의 속도계, 네비게이터 등의 디스플레이를 디스플레이 소스에 접속시켜 영상을 출력할 수 있기 때문에, 하나의 차량에서 다른 차량으로 이동하여 적용하는 것이 가능하게 된다.In addition, since the vehicle HUD system according to the present invention can output an image by connecting a display such as a speedometer, a navigator, etc. in a vehicle to a display source, it is possible to move and apply from one vehicle to another vehicle.

또한, 본 발명에 따른 차량용 HUD 시스템은, 광 출력부, 디스플레이 소스, 미러 어레이를 나란하게 설치하는 것이 가능하기 때문에, 슬림형으로 제작하는 것이 가능하여 휴대 및 장착이 용이하게 된다.In addition, the vehicle HUD system according to the present invention can be installed side by side with the light output unit, the display source, and the mirror array, so that it can be manufactured in a slim form, and is easy to carry and mount.

Claims

차량용 헤드업 디스플레이 시스템에 있어서,In the vehicle head-up display system,

영상을 출력하는 디스플레이 소스;A display source for outputting an image;

상기 디스플레이 소스에 의해 출력되는 영상을 반사 또는 투과시키기 위한 광을 출력하는 광 출력부; 및An optical output unit configured to output light for reflecting or transmitting the image output by the display source; And

상기 광 출력부에 의해 반사 또는 투과된 영상을 윈드쉴드(windshield) 방향으로 반사각을 변화시키며 순차적으로 반사시키는 미러 어레이(mirror array)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 시스템.And a mirror array configured to sequentially reflect an image reflected or transmitted by the light output unit in a windshield direction and varying a reflection angle.

제 1항에 있어서, 상기 미러 어레이는,The method of claim 1, wherein the mirror array,

상기 영상을 반사시키기 위한 금속 박막; A metal thin film for reflecting the image;

상기 각각의 금속 박막에 밀접하게 설치된 복수의 전극; 및A plurality of electrodes provided in close contact with the metal thin films; And

상기 각각의 전극에 인가되는 전압을 제어하여 상기 금속 박막의 반사각을 변화시키는 전압제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 시스템.And a voltage controller which controls a voltage applied to each of the electrodes to change a reflection angle of the metal thin film.

제 1항에 있어서, The method of claim 1,

상기 미러 어레이는, 액정의 복굴절성을 이용하여 순차적으로 반사되는 영상의 반사각을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 시스템.The mirror array is a head-up display system for a vehicle, characterized in that for controlling the reflection angle of the sequentially reflected image using the birefringence of the liquid crystal.

전압을 인가하기 위한 전극;An electrode for applying a voltage;

전기가 통하는 액체로 이루어진 도전층; 및A conductive layer made of an electrically conductive liquid; And

상기 전극과 상기 도전층 사이에 형성되며, 절연 액체로 이루어진 절연층을 포함하며,It is formed between the electrode and the conductive layer, and comprises an insulating layer made of an insulating liquid,

상기 전극에 인가되는 전압의 세기에 따라 변화되는 상기 절연층의 두께에 기초하여 상기 영상의 반사각을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 시스템.And a reflection angle of the image is controlled based on a thickness of the insulating layer which is changed according to the strength of the voltage applied to the electrode.

제 1항에 있어서, 상기 디스플레이 소스는,The method of claim 1, wherein the display source,

접속단자를 통하여 외부의 디스플레이 장치와 연결되며,Connected to an external display device through the connection terminal,

상기 접속단자를 통하여 상기 외부의 디스플레이 장치로부터 영상신호를 수신하여 출력하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 시스템.And receiving and outputting an image signal from the external display device through the connection terminal.

제 1항 내지 제 4항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4,

상기 디스플레이 소스, 상기 광 출력부, 및 상기 미러 어레이는 하우징 내에 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 시스템.And the display source, the light output unit, and the mirror array are integrally formed in a housing.