KR20100073414A - 차량용 헤드 업 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스플레이 소자에서 출사되는 광의 경로를 상/하 또는 좌/우 방향으로 연속적으로 변화시켜 영상의 시야각을 확대시키는 차량용 헤드업 디스플레이 장치에 관한 것이다.

Description

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

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치에 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.

본 발명의 목적은, 디스플레이 소자에서 출사되는 광의 경로를 상/하 또는 좌/우 방향으로 연속적으로 변화시켜 영상의 시야각을 확대시키는 차량용 헤드업 디스플레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 디스플레이 소자로 유입되는 외부 자외선을 차단시키는 차량용 헤드업 디스플레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치는, 차량의 주행 이미지를 표시하는 디스플레이 소자와; 상기 디스플레이 소자에서 표시되는 주행 이미지를 상기 차량의 윈드쉴드로 반사하여 운전자에게 제공하는 미러와; 상기 디스플레이 소자와 미러 사이에 형성되고, 상기 디스플레이 소자에서 출사된 광의 경로를 연속적으로 변화시켜 상기 주행 이미지의 시야각을 확대시키는 광 경로 변환부;를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 미러는 상기 디스플레이 소자에서 출사되는 광을 상기 윈드쉴드 방향으로 반사시키는 제1 미러와; 상기 제1 미러와 상기 윈드쉴드 사이에 형성되고, 상기 제1 미러에서 반사된 광을 상기 윈드쉴드로 확대 투사하는 제2 미러;를 포함하여 이루어질 수 있고, 상기 광 경로 변환부는 상기 디스플레이 소자와 제1 미러 사이에 배치될 수 있다.

또한, 상기 광 경로 변환부는 상기 디스플레이 소자에서 출사되는 광이 입사 되는 투과판과; 상기 투과판의 중심축에 결합되는 회전축과; 상기 회전축과 결합되고, 상기 회전축을 중심으로 상기 투과판을 상/하 또는 좌/우 연속적으로 틸팅(tilting)시키는 회전 모터;를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 투과판은 플레이트(plate) 타입의 투명한 재질의 글라스 또는 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.

또한, 상기 투과판이 회전 모터에 의해 상/하 방향으로 연속적으로 틸팅되면, 상기 주행 이미지의 시야각이 상/하 확대되고, 상기 투과판이 회전 모터에 의해 좌/우 방향으로 연속적으로 틸팅되면, 상기 주행 이미지의 시야각이 좌/우 확대될 수 있다.

또한, 상기 투과판의 어느 한 면에는 상기 윈드쉴드를 통해 유입되는 외부 자외선을 차단시키는 차단막이 더 형성될 수 있다.

이때, 상기 차단막은 자외선 차단필름이 될 수 있고, 상기 자외선을 편광시켜 차단하는 편광막이 될 수도 있다.

이때, 상기 편광막은 상기 자외선의 S 성분을 편광하는 제1 막과; 상기 자외선의 P 성분을 편광하는 제2 막;을 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치는, 입력부와; 상기 입력부로부터 상기 주행 이미지의 시야각 확대를 위한 키 신호가 입력되면, 상기 광 경로 변환부를 제어하여 상기 주행 이미지의 시야각을 확대시키는 제어부;를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치는, 디스플레이 소자에서 출사되는 광의 경로를 상/하 또는 좌/우 방향으로 연속적으로 변화시켜 영상의 시야각을 확대시킬 수 있고, 상기 디스플레이 소자로 유입되는 외부 자외선을 차단시켜 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.

이하 도면들을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치(이하, "HUD"라 약칭함)에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치를 나타내는 일 실시예 블록도이다.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치를 나타내는 일 실시예 구조도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치는, 입력부(110)와, 메모리(120)와, 디스플레이 소자(130)와, 미러(140)와, 광 경 로 변환부(150)와, 제어부(160)를 포함하여 이루어진다.

물론, 본 발명에 따른 헤드 업 디스플레이 장치는 필요에 따라 전술한 구성요소 이외의 것이 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 헤드 업 디스플레이 장치의 구성 요소들에 대해 차례로 살펴본다.

먼저, 입력부(110)는 사용자가 본 발명에 따른 차량용 헤드업 디스플레이 장치의 동작을 조작하기 위하여 입력하는 키 입력 데이터를 발생시킨다.

이때, 입력부(110)는 키 패드(key pad) 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성될 수 있다.

메모리(120)는 제어부(180)의 동작 및 차량용 헤드업 디스플레이 장치의 구동 및 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 사용자의 데이터(맵 데이터, 음향, 동영상, 이미지 데이터 등등)를 임시 저장할 수도 있다.

상기와 같은 메모리(120)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.

디스플레이 소자(130)는 제어부(180)의 제어에 따라, 차량의 주행 이미지 정보를 표시하고, 이하의 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 디스플레이 소자(130)에 대해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 디스플레이 소자를 나타낸 일 실시예 블록도이다.

도 3을 참조하면, 디스플레이 소자(130)는 크게, 광원(131)과, 패널(132)과, 광학계(133)로 구성된다.

광원(131)은 빛을 발광하고, 도 2에서는 UHP 램프로 도시되어 있으나, R/G/B 발광다이오드(LED) 또는 레이저 등으로 구성될 수도 있다.

패널(132)은 LCD(Liquid Crystal Display) 패널 또는 LCoS(Liquid Crystal on Silicon) 패널 등으로 구성되며, 상기 광원(131)에서 발생한 빛을 이용하여 주행 정보에 대한 영상을 출력한다.

광학계(133)는 상기 패널(132)에서 출력된 영상을 확대하고, 상기 확대된 영상을 미러(140)로 반사시켜 허상을 생성한다.

상기와 같은, 디스플레이 소자(130)는 차량의 대시보드, 계기판, 변속 기어 등의 내부에 빌트인(built-in) 형태로 형성될 수도 있고, 상기 대시보드 또는 윈드쉴드(180)의 차량 내부에 해당하는 면에 부착되는 외장형 형태로 형성될 수도 있 다.

한편, 미러(140)는 상기 광학계(133)에서 생성된 허상을 투영시켜 운전자의 주시야 선 안에서 주행정보를 나타내는 가상 이미지를 형성한다.

이때, 상기 미러(140)는 상기 광학계(133)에서 출사되는 광을 상기 윈드쉴드(180) 방향으로 반사시키는 제1 미러(141)와, 상기 폴딩 미러와 상기 윈드쉴드(180) 사이에 형성되고, 상기 폴딩 미러에서 반사된 광을 상기 윈드쉴드(180)로 확대 투사하는 제2 미러(142)로 구성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 광 경로 변환부(150)는 상기 디스플레이 소자(130)와 제1 렌즈(141) 사이의 광 경로 상에 배치되고, 상기 디스플레이 소자(130)에서 출사된 광의 경로를 연속적으로 변화시킨다.

이하, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 광 경로 변환부(150)에 대해 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 광 경로 변환부를 나타낸 일 실시예 구성도이다.

도 5는 본 발명에 따른 투과판의 틸팅 동작에 따른 광 경로 변화를 나타낸 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 광 경로 변환부(150)는 투과판(151)과 회전축(152) 및 회전 모터(153)를 포함하여 구성된다.

투과판(151)은 디스플레이 소자(130)에서 출사된 광을 투과할 수 있는 플레이트(Plate) 형상의 글라스 또는 플라스틱 재질로 형성할 수 있다.

상기 회전축(152)은 상기 투과판(151)의 중심축과 결합된다.

상기 회전 모터(153)는 상기 회전축(152)과 결합되고, 상기 제어부(180)의 제어에 따라 상기 회전축(152)을 중심으로 상기 투과판(151)를 미리 정해진 각도의 범위내에서 상↔하 또는 좌↔우 방향으로 연속적으로 틸팅(tilting)시킨다.

도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 투과판(151)은 회전 모터(153)에 의해 중심축을 기준으로 미리 정해진 각도의 범위내에서 상↔하 또는 좌↔우 방향으로 틸팅됨에 따라, 상기 광의 진행 방향을 연속적으로 변화시킨다.

즉, 제어부(180)는 입력부(110)를 통해 사용자로부터 주행 이미지의 좌/우 시야각을 확대시키기 위한 키 신호가 입력되면, 상기 회전 모터(153)가 상기 투과판(151)을 미리 정해진 각도 범위내에서 좌↔우 방향으로 연속적으로 틸팅(tilting)시키도록 제어한다.

또한, 제어부(180)는 입력부(110)를 통해 사용자로부터 주행 이미지의 상/하 시야각을 확대시키기 위한 키 신호가 입력되면, 상기 회전 모터(153)가 상기 투과판(151)을 미리 정해진 각도 범위내에서 상↔하 방향으로 연속적으로 틸팅(tilting)시키도록 제어한다.

한편, 이하의 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 투과판(151)의 어느 한 면에는 윈드쉴드(170)를 통해 유입되는 외부 자외선을 차단시키는 차단막(170)이 형성된다.

도 6은 본 발명에 따른 투과판에 형성되는 차단막의 구조를 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 차단막(170)은 외부로부터 유입되는 자외 선을 차단시키는 자외선 차단필름(170a)과, 상기 자외선 차단필름(170a)의 배면에 형성되어 자외선의 S 성분을 반사시키고 P 성분을 통과시키는 제1 편광막(170b), 및 상기 제1 편광막(170b)의 배면에 형성되어 상기 자외선의 P 성분을 반사시키고 S 성분을 통과시키는 제2 편광막(170c)을 포함하여 구성된다.

물론, 상기 제1 편광막 및 제2 편광막(170b, 170c)의 순서는 바뀔 수 있고, 상기 자외선 차단필름(170a)도 상기 제2 편광막(170c)의 배면에 형성될 수도 있다.

즉, 외부로부터 자외선이 유입되어 차단막(170)에 도달되면, 상기 차단막(1700)의 표면에 부착된 자외선 차단필름(170a)에서 상기 자외선을 일정량 차단한다.

이후, 상기 자외선 차단필름(170a)을 통과한 잔여 자외선들이 제1 편광막(170b)에 도달되면, 제1 편광막(170b)에서 상기 잔여 자외선들의 S 성분을 반사시키고 P 성분을 통과시킨다.

이후, 상기 잔여 자외선들은 P 성분만 남게 되고, 상기 잔여 자외선들의 P 성분이 제2 편광막(170c)에 도달되면, 제2 편광막(170c)에서 상기 잔여 자외선들의 P 성분을 반사시켜서 최종적으로 자외선을 차단하게 된다.

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 본 발명에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치를 나타내는 일 실시예 블록도이다.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 헤드 업 디스플레이 장치를 나타내는 일 실시예 구조도이다.

도 3은 본 발명에 따른 디스플레이 소자를 나타낸 일 실시예 블록도이다.

도 4는 본 발명에 따른 광 경로 변환부를 나타낸 일 실시예 구성도이다.

도 5는 본 발명에 따른 투과판의 틸팅 동작에 따른 광 경로 변화를 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 투과판에 형성되는 차단막의 구조를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

110: 입력부 120: 메모리

130: 디스플레이 소자 140: 미러

150: 광 경로 변환부 151: 투과판

152: 회전축 153: 회전 모터

160: 제어부 170: 차단막

170a: 자외선 차단 필름 170b: 제1 편광막

170c: 제2 편광막 180: 윈드쉴드

Claims (11)

1. 차량의 주행 이미지를 표시하는 디스플레이 소자;

   상기 디스플레이 소자에서 표시되는 주행 이미지를 상기 차량의 윈드쉴드로 반사하여 운전자에게 제공하는 미러; 및

   상기 디스플레이 소자와 미러 사이에 형성되고, 상기 디스플레이 소자에서 출사된 광의 경로를 연속적으로 변화시켜 상기 주행 이미지의 시야각을 확대시키는 광 경로 변환부;를 포함하여 이루어지는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
2. 제1 항에 있어서, 상기 미러는,

   상기 디스플레이 소자에서 출사되는 광을 상기 윈드쉴드 방향으로 반사시키는 제1 미러; 및

   상기 제1 미러와 상기 윈드쉴드 사이에 형성되고, 상기 제1 미러에서 반사된 광을 상기 윈드쉴드로 확대 투사하는 제2 미러;를 포함하여 이루어지는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
3. 제2 항에 있어서,

   상기 광 경로 변환부는, 상기 디스플레이 소자와 제1 미러 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
4. 제1 항에 있어서, 상기 광 경로 변환부는,

   상기 디스플레이 소자에서 출사되는 광이 입사되는 투과판;

   상기 투과판의 중심축에 결합되는 회전축; 및

   상기 회전축과 결합되고, 상기 회전축을 중심으로 상기 투과판을 상/하 또는 좌/우 연속적으로 틸팅(tilting)시키는 회전 모터;를 포함하여 이루어지는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
5. 제4 항에 있어서,

   상기 투과판은, 플레이트(plate) 타입의 투명한 재질의 글라스 또는 플라스틱 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
6. 제4 항에 있어서,

   상기 투과판이 회전 모터에 의해 상/하 방향으로 연속적으로 틸팅되면, 상기 주행 이미지의 시야각이 상/하 확대되고, 상기 투과판이 회전 모터에 의해 좌/우 방향으로 연속적으로 틸팅되면, 상기 주행 이미지의 시야각이 좌/우 확대되는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
7. 제4 항에 있어서,

   상기 투과판의 어느 한 면에는 상기 윈드쉴드를 통해 유입되는 외부 자외선을 차단시키는 차단막이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 장 치.
8. 제7 항에 있어서,

   상기 차단막은, 자외선 차단필름인 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
9. 제7 항에 있어서,

   상기 차단막은, 상기 자외선을 편광시켜 차단하는 편광막인 것을 특징으로 하는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.
10. 제9 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.
11. 제1 항에 있어서,

    입력부; 및

    상기 입력부로부터 상기 주행 이미지의 시야각 확대를 위한 키 신호가 입력되면, 상기 광 경로 변환부를 제어하여 상기 주행 이미지의 시야각을 확대시키는 제어부;를 더 포함하여 이루어지는 차량용 헤드업 디스플레이 장치.

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