KR101397046B1 - 차량용 헤드 업 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 편광판을 이용하여 외부로부터 유입되는 자외선을 차단함으로써, 디스플레이 소자의 손상 및 콘트라스트 저하를 방지할 수 있는 차량용 헤드업 디스플레이 장치에 관한 것이다.

Description

차량용 헤드 업 디스플레이 장치{Head Up Display device in Vehicle}

본 발명은 차량용 헤드 업 디스플레이 장치 및 그 동작 제어 방법에 관한 것이다.

21세기에는 인간의 생활 공간을 살펴보면 크게 집, 일터, 그리고 이동 공간 이 3가지로 크게 구분할 수가 있다. 특히, 대부분의 이동 공간을 차지하고 있는 것이 차량이다. 그래서, 차량에 있는 시간이 증가함에 따라 주거 공간에서 이용되는 전자 제품들이 차량 안에서도 사용할 수 있도록 개발되고 있다. 예를 들어, 오디오 비디오 시스템 및 간이 냉장고 등이 들 수가 있다.

또한 전자 제품들이 발달 됨에 따라 운전에 도움을 주는 분야에도 적용되어 편리를 도모하고 있다. 그 대표적인 예로, 자동차 네비게이션을 들 수가 있다. 그런데, 운전자는 시야에 있는 사물들을 확인해야 하며 차량의 주행상태(속도, RPM, 방향등)도 확인하면서 운전해야 한다.

따라서, 현재 운전자의 안전을 제공하고 차량 주행 정보와 주변상황 정보를 효과적으로 운전자에게 전달해주는 매체로 개발중인 여러 시스템이 있는데 그 중 헤드 업 디스플레이(Head Up Display; 이하 'HUD'라 약칭함)가 주요 관심사가 되고 있다.

상기 HUD란 차량이나 항공기 주행 중 운전자 정면 즉, 운전자의 주 시야 선을 벗어나지 않는 범위에서 차량 주행 정보나 기타 정보를 제공하는 시스템이다.

초창기의 HUD는 항공기 특히 전투기에 부착되어 비행 주행시 비행사에게 비행정보 제공의 목적으로 개발되었다. 이 원리가 차량에 부합되어 개발하게 된 것이 차량용 HUD인 것이다.

보통 시속 약 100m/h 운전 중에 시야를 계기판에 두었다가 도로로 시야를 고정시키는 시간(2초)에 약 55m 정도 이동하기 때문에 위험은 존재한다. 이러한 위험을 줄이는 방법의 하나로 차량용 HUD를 개발 중인 것이다.

차량용 HUD는 앞 유리창의 운전자의 주 시야 선에 계기판의 정보(속력, 주행거리, RPM등)를 나타나게 하여 운전자가 운전 중에도 쉽게 주행정보를 파악할 수 있도록 한다. 이로써 운전자는 도로로부터 눈을 떼지 않고도 중요한 주행정보를 인지함으로써 안전운행을 할 수 있는 것이다.

상기와 같은 HUD 개발은 독일의 GM 연구 개발팀, 미국의 Hughes 항공회사의 레이더 시스템 연구 그룹, 이탈리아의 FIAT 자동차 회사의 Velgia Borletti의 연구팀 등은 개발 완료하여 주행 중인 도로 상황이나 도로 안내 교통 표지판 등을 나타낸 제품을 판매 중이다.

GM에서는 자사와 NHTSA, 미시간대학, Delphi 등과 함께 1999년부터 HUD 관련 연구를 진행 중이며 최근 GM에서는 Corvette, Buick LeSabre에 시범 장착하여 테스트를 하였다. 또한 Z06의 2003, 2004 모델에는 HUD가 기본으로 장착되어 나올 예정 이다. GM에서 개발한 HUD는 차량의 탈부착이 가능한 모듈이다.

또한 합병회사인 SIEMENS VDO 회사에서 BMW 5,6,7 series에 HUD를 built in 형태로 적용하고 있다.

Back light는 OSRAM 회사 G.R LED를 사용 했으며 LCD 패널을 이용한 반사형 mirror HUD로 구성되어 있다. 국내에서는 현대 모비스에서 2001년에 Cartronics 연구소를 설립해서 HUD 개발에 앞장 서고 있다.

HUD의 전체적인 시스템 구성을 살펴보면 도 1과 같다.

도 1은 종래의 HUD의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 HUD는 자동차의 내부 시스템에서 전달되는 주행 정보를 표시하는 디스플레이 소자(10)와, 상기 주행 정보를 원하는 방향으로 반사하는 반사렌즈(20)와, 상기 주행 정보를 확대하고, 상기 확대된 주행 정보를 윈드쉴드(40)로 반사하여 운전자 등에게 허상을 제공하는 컴바이너(30)로 이루어진다.

따라서, 운전자의 주시야 범위 안에서 가상 이미지를 형성하여 주행 정보를 제공한다.

그러나, 디스플레이 소자(10)가 윈드쉴드(40) 등을 통해 입사된 외부 자외선에 장시간 노출될 경우 상기 디스플레이 소자(10)가 열에 의해 손상되거나 또는 디스플레이 소자(10)에서 표시되는 영상의 콘트라스트가 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 극복하기 위한 것으로, 차량의 윈드쉴드 등을 통해 유입되는 외부 자외선을 차단하여, 상기 외부 자외선에 의해 발생할 수 있는 디스플레이 소자의 손상 및 콘트라스트 저하를 방지하는 차량용 헤드업 디스플레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치는, 차량의 전면에 형성된 윈드쉴드와; 이미지 정보를 표시하는 디스플레이 소자와; 상기 디스플레이 소자에서 표시되는 이미지 정보를 운전자에게 투사하여 허상을 구현하는 컴바이너와; 상기 컴바이너와 상기 윈드쉴드 사이에 형성되어, 외부 자외선을 편광시켜 차단하는 편광막;을 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 편광막은 상기 컴바이너의 양면 중 상기 윈드쉴드와 마주보는 바깥면에 부착될 수 있고, 상기 윈드쉴드의 양면 중 어느 하나의 면에 부착될 수도 있다.

또한, 상기 편광막은 상기 차량의 대시보드 상에 형성된 힌지부와 연결되어 상기 컴바이너와 윈드쉴드 사이에서 위치 조절이 가능할 수 있다.

또한, 상기 편광막은, 상기 자외선의 S 성분을 편광하는 제1 막과; 상기 자외선의 P 성분을 편광하는 제2 막;을 포함하여 이루어지고, 상기 제1 막 또는 제2 막 상에 부착되어, 상기 자외선을 차단하는 자외선 차단필름;을 더 포함하여 이루 어질 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치는, 차량의 전면에 형성된 윈드쉴드와; 이미지 정보를 표시하는 디스플레이 소자와; 상기 디스플레이 소자에서 표시되는 이미지 정보를 운전자에게 투사하여 허상을 구현하는 컴바이너와; 상기 윈드쉴드의 양면 중 어느 한면에 형성되어, 외부 자외선의 P 성분 및 S 성분 중 어느 하나의 성분을 편광시켜 차단하는 제1 편광막과; 상기 컴바이너의 양면 중 상기 윈드쉴드와 마주보는 바깥면에 형성되어, 상기 제1 편광막이 편광하는 성분과 반대되는 성분을 편광시켜 차단하는 제2 편광막;을 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치는, 편광판을 이용하여 외부로부터 유입되는 자외선을 차단함으로써, 디스플레이 소자의 손상 및 콘트라스트 저하를 방지하는 효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치를 나타내는 개략적 구조도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 헤드 업 디스플레이 장치는, 크게 HUD(Head Up Display; 이하 'HUD') 유닛(210)과, 차량의 전면에 설치된 윈드쉴드(220) 및 상기 HUD 유닛(210)이 설치되는 차량의 대쉬보드(240)를 포함하여 구성된다.

물론, 설명의 간편함을 위해 본 발명에 따른 HUD 유닛(210)이 상기 대쉬보드(240) 상에 설치되는 것으로 가정하였으나, 본 발명에 따른 HUD 유닛(210)은 상기 차량의 대시보드(240), 계기판, 변속 기어 등의 내부에 빌트인(built-in) 형태로 형성될 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 HUD 유닛(210)은 필요에 따라 전술한 구성요소 이외의 것(예를 들면, 반사판, 집광판 등)이 포함되어 구성될 수 있을 것이나, 상기 전술한 구성요소 이외의 것은 본 발명에 직접적 연관이 있는 것은 아니므로 설명의 간명함을 위해 이에 대한 자세한 설명은 이하 생략된다.

한편, 상기 구성요소들은 실제 응용에서 구현될 때 필요에 따라 2 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐져서 구성되거나, 하나의 구성요소가 2 이상의 구성요소로 세분되어 구성될 수 있음을 유념해야 한다.

이하, 본 발명에 따른 HUD 유닛(210)의 구성 요소들에 대해 차례로 살펴본다.

먼저, 본 발명에 따른 HUD 유닛(210)에 대해 상세히 설명한다.

HUD 유닛(210)은 크게, 발광부(211)와, 디스플레이 소자(212)와, 광학계(213) 및 컴바이너(combiner; 214)를 포함하여 구성된다.

발광부(211)는 UHP 램프와, R/G/B 발광다이오드(LED), 및 레이저 등으로 구성되어 빛을 발광한다.

디스플레이 소자(212)는 LCD(Liquid Crystal Display; 이하 'LCD') 패널 또는 LCoS(Liquid Crystal on Silicon; 이하 'LCoS') 패널등으로 구성되며, 발광부(212)에서 발생한 빛을 이용하여 차량의 주행 정보에 대한 영상을 출력한다.

광학계(213)는 상기 디스플레이 소자(212)에서 출력된 영상을 확대 및 반사시켜 허상을 생성한다.

컴바이너(214)는 광학계(213)에서 생성된 허상을 투영시켜 운전자의 주시야 선 안에서 주행정보를 나타내는 가상 이미지를 형성한다.

이하, 각 실시예 별로 차량의 윈드쉴드 등을 통해 외부로부터 유입되는 자외선을 차단하기 위한 본 발명에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치에 대해 상세히 설명한다.

<제1 실시예>

도 3은 본 발명에 따른 자외선 차단 구조를 가지는 차량용 헤드업 디스플레이 장치를 나타낸 제1 실시예 구조도이다.

도 4는 본 발명에 따른 편광막 구조를 나타낸 단면도이다.

먼저, 도 3을 참조하면, 외부로부터 유입되는 자외선을 차단시키기 위해 본 발명의 제1 실시예에서는 컴바이너(214)의 양면 중 차량의 윈드쉴드(220)와 마주보 는 바깥면에 편광막(230)이 형성된다.

이때, 외부로부터 유입되는 자외선이 디스플레이 소자(212)로 조사되지 않을 정도의 크기로 상기 편광막(230)을 형성하는 것이 바람직하다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 편광막(230)은 외부로부터 유입되는 자외선을 차단시키는 자외선 차단필름(230a)과, 상기 자외선 차단필름(230b)의 배면에 형성되어 자외선의 S 성분을 반사시키고 P 성분을 통과시키는 제1 막(230b), 및 상기 제1 막(230b)의 배면에 형성되어 상기 자외선의 P 성분을 반사시키고 S 성분을 통과시키는 제2 막(230c)을 포함하여 구성된다.

물론, 상기 제1 및 제2 막(230a, 230b)의 순서는 바뀔 수 있고, 상기 자외선 차단필름(230b)도 상기 제2 막(230c)의 배면에 형성될 수도 있다.

외부로부터 자외선이 유입되어 편광막(230)에 도달되면, 상기 편광막(230)의 표면에 부착된 자외선 차단필름(230a)에서 상기 자외선을 일정량 차단한다.

이후, 상기 자외선 차단필름(230a)을 통과한 잔여 자외선들이 제1 막(230b)에 도달되면, 제1 막(230b)에서 상기 잔여 자외선들의 S 성분을 반사시키고 P 성분을 통과시킨다.

이러면, 상기 잔여 자외선들은 P 성분만 남게 되고, 상기 잔여 자외선들의 P 성분이 제2 막(230c)에 도달되면, 제2 막(230c)에서 상기 잔여 자외선들의 P 성분을 반사시켜서 최종적으로 자외선을 차단하게 된다.

상기와 같이, 본 발명의 제1 실시예에서는 편광막(230)을 컴바이너(214)의 바깥면(214)에 부착함으로써, 디스플레이 소자(212) 전의 컴바이너(214)에서 외부 로부터 유입되는 자외선을 차단함으로써, 자외선에 의해 디스플레이 소자(212)의 손상 및 콘트라스트 저하를 막을 수 있다.

<제2 실시예>

도 5는 본 발명에 따른 자외선 차단 구조를 가지는 차량용 헤드업 디스플레이 장치를 나타낸 제2 실시예 구조도이다.

도 5를 참조하면, 외부로부터 유입되는 자외선을 차단시키기 위해 본 발명의 제2 실시예에서는 윈드쉴드(220)와 컴바이너(214) 사이에 본 발명에 따른 편광막(230)을 형성하여 상기 자외선을 차단시킬 수 있다.

이때, 상기 편광막(230)은 상기 윈드쉴드(220)와 컴바이너(214) 사이의 대시 보드(240) 상에 설치된 힌지부(250)와 연결되어, 자외선 차단 각도를 조절할 수 있다.

즉, 상기 HUD 유닛(210)이 빌트인(built-in) 방식이 아니라 탈부착 방식일 경우에 상기 HUD 유닛(210)의 부착 위치에 따라 상기 힌지부(250)와 연결된 편광막(230)의 자외선 차단 각도를 조절하여, 자외선이 디스플레이 소자(212)에 유입되지 않도록 할 수 있다.

<제3 실시예>

도 6은 본 발명에 따른 자외선 차단 구조를 가지는 차량용 헤드업 디스플레이 장치를 나타낸 제3 실시예 구조도이다.

도 6을 참조하면, 외부로부터 유입되는 자외선을 차단시키기 위해 본 발명의 제3 실시예에서는 윈드쉴드(220)의 바깥면 또는 안쪽면에 본 발명에 따른 편광 막(230)을 형성하여 상기 자외선을 차단시킬 수 있다. 도 6에는 상기 편광막(230)이 윈드쉴드(220)의 바깥면에 부착된 상태를 도시하고 있다.

이때, 사용자의 운전에 방해가 되지 않는 범위 내에서 윈드쉴드(220) 영역 중 자외선이 디스플레이 소자(212)로 유입되는 영역에 편광막(230)을 부착하는 것이 바람직하다.

상기와 같이, 본 발명의 제3 실시예에서는 윈드쉴드(220)의 바깥면 또는 안쪽면에 본 발명에 따른 편광막(230)을 부착함으로써, 디스플레이 소자(212) 전의 윈드쉴드(220)에서 외부로부터 유입되는 자외선을 차단함으로써, 자외선에 의해 디스플레이 소자(212)의 손상 및 콘트라스트 저하를 막을 수 있다.

<제4 실시예>

도 7은 본 발명에 따른 자외선 차단 구조를 가지는 차량용 헤드업 디스플레이 장치를 나타낸 제4 실시예 구조도이다.

도 7을 참조하면, 외부로부터 유입되는 자외선을 차단시키기 위해 본 발명의 제4 실시예에서는 윈드쉴드(220)의 바깥면 또는 안쪽면에 도 4의 제1 막(230b)을 형성하고, 상기 컴바이너(214)의 바깥면에 제2 막(230c)을 형성하여 상기 자외선을 차단시킬 수 있다.

물론, 윈드쉴드(220)의 바깥면 또는 안쪽면에 제2 막(230c)이 형성될 수도 있고, 컴바이너(214)의 바깥면에 제1 막(230c)이 형성될 수도 있다.

또한, 본 발명의 제4 실시예에서는 자외선 차단 효과를 상승시키기 위해 상기 제1 막(230b) 또는 제2 막(230c) 상에 자외선 차단필름(230a)이 각각 더 부착될 수 있다.

상기 제4 실시예와 같은 구조의 경우, 윈드쉴드(220)에 부착된 제1 막(230b)에서 자외선의 S 성분을 반사시키고 P 성분을 통과시키고, 컴바이너(214)에 부착된 제2 막(230c)에서 잔여 자외선들의 P 성분을 반사시켜서 최종적으로 자외선을 차단하게 된다.

상기와 같이, 본 발명의 제4 실시예에서는 윈드쉴드(220)의 바깥면 또는 안쪽면과 컴바이너(214)의 바깥면에 본 발명에 따른 편광막(230)을 각각 부착함으로써, 디스플레이 소자(212) 전의 윈드쉴드(220) 및 컴바이너(214)에서 외부로부터 유입되는 자외선을 차단함으로써, 자외선에 의해 디스플레이 소자(212)의 손상 및 콘트라스트 저하를 막을 수 있다.

이상 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다.

본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

도 1은 종래의 HUD의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치를 나타내는 개략적 구조도이다.

도 3은 본 발명에 따른 자외선 차단 구조를 가지는 차량용 헤드업 디스플레이 장치를 나타낸 제1 실시예 구조도이다.

도 4는 본 발명에 따른 편광막 구조를 나타낸 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 자외선 차단 구조를 가지는 차량용 헤드업 디스플레이 장치를 나타낸 제2 실시예 구조도이다.

도 6은 본 발명에 따른 자외선 차단 구조를 가지는 차량용 헤드업 디스플레이 장치를 나타낸 제3 실시예 구조도이다.

도 7은 본 발명에 따른 자외선 차단 구조를 가지는 차량용 헤드업 디스플레이 장치를 나타낸 제4 실시예 구조도이다.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

210: HUD 유닛 211: 발광부

212: 디스플레이 소자 213: 광학계

214: 컴바이너 220: 윈드쉴드

230: 편광막 230a: 자외선 차단필름

230b: 제1 막 230c: 제2 막

240: 대시 보드 250: 힌지부

Claims (7)

1. 차량의 전면에 형성된 윈드쉴드;

   이미지 정보를 표시하는 디스플레이 소자;

   상기 디스플레이 소자에서 표시되는 이미지 정보를 운전자에게 투사하여 허상을 구현하는 컴바이너; 및

   상기 컴바이너와 상기 윈드쉴드 사이에 형성되어, 외부 자외선을 편광시켜 차단하는 편광막;을 포함하여 이루어지는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
2. 제1 항에 있어서, 상기 편광막은,

   상기 컴바이너의 양면 중 상기 윈드쉴드와 마주보는 바깥면에 부착되는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
3. 제1 항에 있어서, 상기 편광막은,

   상기 차량의 대시보드 상에 형성된 힌지부와 연결되어, 상기 컴바이너와 윈드쉴드 사이에서 위치 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
4. 제1 항에 있어서, 상기 편광막은,

   상기 윈드쉴드의 양면 중 어느 하나의 면에 부착되는 것을 특징으로 하는 차 량용 헤드업 디스플레이 장치.
5. 제1 항에 있어서, 상기 편광막은,

   상기 자외선의 S 성분을 편광하는 제1 막; 및

   상기 자외선의 P 성분을 편광하는 제2 막;을 포함하여 이루어지는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
6. 제5 항에 있어서,

   상기 제1 막 또는 제2 막 상에 부착되어, 상기 자외선을 차단하는 자외선 차단필름;을 더 포함하여 이루어지는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
7. 차량의 전면에 형성된 윈드쉴드;

   이미지 정보를 표시하는 디스플레이 소자;

   상기 디스플레이 소자에서 표시되는 이미지 정보를 운전자에게 투사하여 허상을 구현하는 컴바이너;

   상기 윈드쉴드의 양면 중 어느 한면에 형성되어, 외부 자외선의 P 성분 및 S 성분 중 어느 하나의 성분을 편광시켜 차단하는 제1 편광막; 및

   상기 컴바이너의 양면 중 상기 윈드쉴드와 마주보는 바깥면에 형성되어, 상기 제1 편광막이 편광하는 성분과 반대되는 성분을 편광시켜 차단하는 제2 편광막;을 포함하여 이루어지는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.

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