KR20110062057A - 엘시디 미러 장치 - Google Patents

Abstract

야간 운전 시에 후방 차량에서 비추는 강한 전조등 빛으로부터 차량 운전자의 시력을 보호하고 눈부심을 방지할 수 있는 LCD 미러 장치가 제공된다. LCD 미러 장치는, 후방으로부터 입사되는 빛에 의한 차량 운전자의 눈부심을 방지하기 위한 LCD 미러 장치에 있어서, 차량에 설치되며, 인가되는 LCD 구동전압의 크기에 따라 광 투과율이 가변되어 반사거울에서 반사되어 운전자에게 도달되는 빛의 양을 조절하는 LCD 미러; 차량 후방에서 LCD 미러에 입사되는 빛을 감지하여 아날로그 신호를 출력하는 후방 광센서, 및 운전자 주변에서 입사하는 빛을 감지하여 아날로그 신호를 출력하는 전방 광센서를 포함하는 광센서; 전방 광센서와 후방 광센서에서 각각 출력되는 아날로그 신호를 수신하고, 전방 광센서와 후방 광센서에서 각각 감지되는 광량의 감도를 가변시키며, 가변된 광량의 감도를 비교하여 전방 광센서와 후방 광센서에서 감지한 후방 입사광과 주변 입사광의 밝기 차이값에 대응하는 LCD 구동전압을 결정하고, 결정된 LCD 구동전압을 LCD 미러의 LCD 패널에 인가하는 LCD 미러 구동부; 및 LCD 미러, 광센서 및 LCD 미러 구동부에 각각 직류 및 교류전원을 인가하는 전원 공급부를 포함하여 구성된다.

LCD 미러, 자동차, 광센서, 룸미러, 반사형, ECM, LCD, TN

Description

엘시디 미러 장치 {LCD mirror apparatus}

본 발명은 LCD 미러에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 야간 운전 시에 후방 차량에서 비추는 강한 전조등 빛으로부터 차량 운전자의 시력을 보호하고 눈부심을 방지하기 위하여, 차량의 룸미러(Room mirror 또는 Rear view Mirror)나 사이드미러(Side Mirror)의 반사율을 조절하는 엘시디(LCD) 패널을 이용한 LCD 미러 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차를 운전할 경우, 운전자는 밀폐된 공간부에서 고속으로 주행하는 것이기 때문에 시야 확보가 매우 중요하다.

도 1은 일반적인 차량의 외관을 나타내는 사시도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 자동차(10)의 전면에는 전면 시야 확보를 위하여 윈드 쉴드 글래스(Wind shield glass; 11)를 마련하고, 자동차 내부와 좌우 프론트 필러(Front pillar)(12, 13)의 외측면에 각각 룸 미러(Room mirror)(14)와 아웃사이드 미러(Outside mirror)(15)를 마련함으로써 후방 시야를 확보하고 있다.

이러한 자동차의 외관 구조 중에서 근래 들어 아웃사이드 미러(15)에 적용되는 기술이 스마트 미러(Smart Mirror)라는 것으로, 이는 후위 차량의 헤드라이트에 의한 빛 반사 때문에 운전자가 느낄 수 있는 눈부심 현상을 억제함으로써 안전운전을 하기 위한 것이다. 이러한 차량용 스마트 미러는 ECM(Electro-chromic Material) 기술을 주로 사용하고 있으며, 이와 관련된 자료는 미국특허인 US4,902,108, US5,204,778, US5,278,693, US5,280,380, US5,282,077, US5,336,448, US5,448,397, US5,451,822, US6,512,624 등을 통해 알려져 있으며, 현재 상품화되어 매년 수백만 대의 차량에 설치되어 사용되고 있다.

또한, 미국 특허인 US4,676,601에서는 차량용 전자식 미러에 LCD를 적용하고 있으며, 그 주요 내용은 광 센싱과 LCD의 작동 여부를 판단하는 기술에 국한되어 있다.

최근까지는 차량용 전자식 미러의 양산은 ECM을 이용한 제품이 그 주를 이룬다. 현재 양산되고 있는 ECM 룸미러는 상온에서도 반응속도가 3~6초로서 상당히 느린 편이며, 전력소모가 수백 ㎃로 비교적 크다. 전자식 미러에서 사용하는 ECM은 직류전압에 의하여 산화 반응과 환원반응을 유도하여 각각 채색 상태와 무색 상태를 갖도록 한다. 그러나 이러한 산화와 환원 반응에는 히스테리시스(hysteresis)가 있어서 광학적인 관점에서의 중간 단계의 밝기 또는 계조표시(grey scale)를 조절하기가 매우 어렵다.

이러한 ECM의 반응속도를 개선하기 위해서는 순간적인 고전압을 인가하여 산화와 환원 반응을 가속하는 방법을 사용하며, 양 전극 간의 전류 흐름을 원활하게 하기 위하여 ITO(Indium Thin Oxide) 박막으로 이루어진 투명 전극의 면저항을 작게 하고, 또한 ITO 박막 전극과 연결되는 금속 전극의 접촉 부위를 가능한 넓게 하 고 있다.

그러나 중간 단계의 밝기를 표시하기에는 ECM의 반응속도가 느리고 회로도 복잡하여서 실제로는 3계조 정도의 구현이 가능하다. 따라서 기존의 ECM 미러에서는, 광센서에 의하여 감지된 운전자의 눈부심 정도를 ECM 미러의 반사율 변화와 연결하여 실시간으로 정밀하게 조절하기는 어렵다는 문제점이 있다.

전술한 바와 같이, 기존의 ECM은 전기화학반응으로 작동하므로 반응속도가 3~6초로 비교적 느리고, 이로 인해 운전자의 시력을 보호하는 데에 미흡하기 때문에 차량용 스마트 미러에 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD)를 적용한 LCD 미러에 대한 연구가 계속되고 있다.

한편, 이러한 LCD 미러와 관련된 선행 기술로서, 대한민국 특허출원번호 제2003-80226호(출원일: 2003년 11월 13일)에는 "반사율 조절이 가능한 엘시디 미러"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 차량의 룸미러나 사이드미러에 적용되고, 입사되는 빛의 양에 따라 광 반사율이 조절되어 야간 운전시에 후방에서 비추는 강한 빛으로부터 차량 운전자의 눈부심을 완화시키고 운전자의 시력을 보호하는 엘시디(LCD) 미러에 관한 것이다. 도 2를 참조하여 반사율 조절이 가능한 LCD 미러에 대해 설명한다.

도 2는 종래의 기술에 따른 LCD를 이용한 반사광량 조절 방식을 설명하기 위한 구성도이다.

도 2를 참조하면, 종래의 기술에 따른 LCD를 이용한 반사광량 조절 방식을 살펴보면, 미러에 입사되는 빛은 입사광 감지부(21)에서 적어도 하나 이상의 반도 체 광센서로 감지하며, 차량 후방과 주변에서 오는 빛을 각기 별도로 감지한다.

작동여부 분석부(22)는 상기 광센서에서 감지된 빛의 밝기를 분석하여 미러에 필요한 전압을 인가할 것이지 여부를 결정한다. 즉, 차량 후방에서 오는 불빛이 운전자에게 눈부심을 줄 정도로 강하면 미러에 충분한 전압을 인가토록 작동시켜 미러의 광 반사율을 줄일 수 있게 한다.

전원 및 구동부(23)는 상기 작동여부 분석부(22)에서 LCD 미러(24)에 전압의 인가 여부가 결정되면 배터리의 전원에서 공급되는 전기 에너지를 미러의 LCD 부분에 공급하여 LCD가 작동되도록 한다.

전술한 바와 같이 동작하는 종래의 기술은 광센서를 통해 검출되는 입사광의 광량에 따라 기설정된 임의의 임계치를 기준으로 LCD를 온(On) 동작시키거나 또는 오프(Off) 동작시키는 것이지만, LCD 미러에 입사되는 빛의 광량에 따른 세밀한 조정이 이루어지지 않으므로 인해 운전자 눈의 피로도를 개선시키지 못한다는 기술적 한계성이 있었다.

더욱이 전술한 종래 기술을 적용하는 경우, 운전자가 주시하는 미러에 구비되어 있는 LCD의 액정이 전반적으로 어둡기 때문에 LCD의 액정 후면에 위치하는 미러가 미러로서의 역할을 정상적으로 수행하지 못하기 때문에, 야간에 전조등을 켜지 않거나 또는 안개등만을 켠 차량이 후반 좌우측에서 접근하는 경우, 운전자가 접근하는 차량을 쉽게 인식하지 못하는 문제점이 있었다.

이러한 LCD를 이용한 반사광량 조절 방식의 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 특허출원번호 제2005-98905호(출원일: 2005년 10월 20일)에는 "엘시디 미러 반사광량 미세조절 장치"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 야간 운전 시에 후방에서 비춰지는 강한 빛으로부터 차량 운전자의 시력을 보호하기 위하여 차량의 룸미러(Room Mirror 또는 Rear view Mirror)나 사이드 미러(Side Mirror)의 반사율을 실시간으로 미세 조절하기 위한 것이다. 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 3은 종래의 기술에 따른 LCD 미러 반사광량 미세조절 장치의 구성도이다.

도 3을 참조하면, 종래의 기술에 따른 LCD 미러 반사광량 미세조절 장치에서, 도면부호 30은 도트(dot)구조를 갖는 LCD 패널로서 유입되는 전압의 크기에 따라 빛의 투과량이 달라진다. 또한, 미러(31)는 상기 LCD 패널(30)을 투과한 빛을 운전자 시야 측으로 반사시키는 역할을 수행하며, 굴절반사판(32)은 상기 LCD 패널(30)을 투과한 빛이 상기 미러(31)를 통해 반사될 때 일정량의 빛을 운전자 시야 측과 다른 방향으로 반사시키기 위한 것이다.

이러한 LCD 미러의 구성 중 굴절반사판(32)에 의해 운전자 시야 측과 다른 방향으로 반사되어진 빛을 집광하기 위한 렌즈(33), 및 상기 렌즈(33)에서 집광되어진 빛을 인식하기 위한 CCD 모듈(34)로 광감지부가 구성된다.

또한, 도면부호 35 내지 38로 지칭되는 제어부는 상기 광감지부(33, 34)의 CCD 모듈(34)에서 발생되는 전기신호를 일정 시간 범위의 주기별로 미분 또는 적분한 데이터를 생성시키는 광량검출부(35), 반사광량 조절을 위한 기준데이터를 저장하고 있는 데이터베이스(DB: 36), 상기 DB(36)의 데이터를 기준으로 상기 광량검출부(35)에서 검출된 현시점의 데이터를 비교하여 반사광량의 조절을 위한 전압의 크 기를 산출하여 출력하는 조정전압 산출부(37), 및 상기 조정전압 산출부(37)에서 출력되는 전압의 크기에 따라 상기 LCD 패널(30)에 걸리는 전압의 크기를 조절하는 LCD 구동부(38)로 구성된다.

하지만, 종래의 기술에 따른 LCD 미러 반사광량 미세조절 장치는, 야간에 전조등을 켜지 않거나 또는 안개등만을 켠 차량이 후반 좌우측에서 접근하는 경우, 운전자가 접근하는 차량을 쉽게 인식하지 못하는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단지 후방 광센서에서 감지된 광량을 기준으로 LCD 미러 반사광량 미세조절하기 때문에 환경 변화에 용이하게 대응하지 못하는 문제점이 있다. 즉, LCD 미러의 경우, 주로 후방 광센서에서 감지된 광량에 영향을 받지만, 운전자 주변에서 반사되는 광량에도 영향을 받게 되는데, 종래의 기술에 따른 LCD 미러 반사광량 미세조절 장치는 운전자 주변에서 반사되는 광량을 고려하지 않기 때문에 주간 또는 야간 등의 환경 변화에 대응하지 못하는 문제점이 있다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 차량 운전자의 눈부심 정도를 LCD 패널을 이용하여 자동으로 반사율을 조절하고, 2개의 전/후방 실리콘 광센서(Si Photo-diode)에서 인식한 밝기 차이를 LCD 패널에 반영하여 연속 계조(Continuous Gray Scale) 방식으로 구동할 수 있는 LCD 미러 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 일정한 밝기를 기준으로 스위칭 소자를 이용하여 전방 광센서의 감도에 차이를 줌으로써, 주/야간 감도를 구분할 수 있는 LCD 미러 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 전방 광센서와 후방 광센서에서 생성되는 전류의 변화율을 서로 다르게 하여 환경 변화에 적응하여 최적화시킬 수 있는 LCD 미러 장치를 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 LCD 미러 장치는, 후방으로부터 입사되는 빛에 의한 차량 운전자의 눈부심을 방지하기 위한 LCD(Liquid Crystal Display) 미러 장치에 있어서, 차량에 설치되며, 인가되는 LCD 구동전압의 크기에 따라 광 투과율이 가변되어 반사거울에서 반사되어 운전자에게 도달되는 빛의 양을 조절하는 LCD 미러; 차량 후방에서 상기 LCD 미러에 입사되는 빛을 감지하여 아날로그 신호를 출력하는 후방 광센서, 및 운전자 주변에서 입사하 는 빛을 감지하여 아날로그 신호를 출력하는 전방 광센서를 포함하는 광센서; 상기 전방 광센서와 후방 광센서에서 각각 출력되는 아날로그 신호를 수신하고, 상기 전방 광센서와 후방 광센서에서 각각 감지되는 광량의 감도를 가변시키며, 가변된 광량의 감도를 비교하여 상기 전방 광센서와 후방 광센서에서 감지한 후방 입사광과 주변 입사광의 밝기 차이값에 대응하는 LCD 구동전압을 결정하고, 상기 결정된 LCD 구동전압을 상기 LCD 미러의 LCD 패널에 인가하는 LCD 미러 구동부; 및 상기 LCD 미러, 상기 광센서 및 상기 LCD 미러 구동부에 각각 직류 및 교류전원을 인가하는 전원 공급부를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 광센서는 차량 운전자의 전방이나 주변 밝기를 인식하는 전방 광센서 및 후방 차량의 전조등에서 상기 LCD 미러에 입사되는 밝기를 인식하는 적어도 하나 이상의 후방 광센서를 포함할 수 있고, 상기 광센서는 실리콘 반도체 다이오드일 수 있다.

여기서, 상기 LCD 미러 구동부는, 상기 전방 광센서에서 출력되는 아날로그 신호에 대응하여 상기 전방 광센서의 감도를 조절하는 전방 감도 조절부; 상기 후방 광센서에서 출력되는 아날로그 신호에 대응하여 상기 후방 광센서의 감도를 조절하는 후방 감도 조절부; 상기 감도가 각각 조절된 전방 감도 및 후방 감도를 비교하여 기설정된 LCD 구동전압을 결정하는 전방/후방 감도 비교부; 및 상기 전방/후방 감도 비교부에서 결정된 상기 LCD 구동전압을 상기 LCD 미러의 LCD 패널에 인가하는 교류전압 조절부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 전방 감도 조절부 및 후방 감도 조절부는 상기 전방 광센서 및 후방 광센서에서 각각 생성된 전류의 흐름을 조절하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 전방 감도 조절부 및 후방 감도 조절부는 각각 상기 생성된 전류의 흐름을 조절하도록 전류의 사용량과 방류량을 조절하며, 상기 방류량은 그라운드와 연결된 저항의 크기로 조절하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 전방 감도 조절부 및 후방 감도 조절부는 각각 상기 생성된 전류의 흐름을 조절하도록 전류 흐름의 변화율을 조절하며, 상기 전방 감도 조절부 및 후방 감도 조절부는 상기 전류 흐름의 변화율을 조절하도록 저항과 축전지로 이루어진 RC 회로의 시정수를 조절하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 전방/후방 감도 비교부는, 상기 전방 광센서에 입사하는 빛의 세기가 낮으로 인식할 만큼 클 경우, 전압 차이를 LCD 패널의 임계전압 이하로 설정하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 전방/후방 감도 비교부는 상기 전방 감도 조절부와 상기 후방 감도 조절부에서 발생하는 전류나 전압의 차이를 인식하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 전방/후방 감도 비교부는 상기 전방 감도 조절부의 전류나 전압이 상기 후방 감도 조절부의 전류나 전압보다 큰 값을 가질 경우, 그 차이값을 영(0)으로 설정하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 교류전압 조절부는 상기 전방/후방 감도 비교부에서 결정된 전류나 직류 전압 차이를 교류 전압 크기로 변환하여 상기 LCD 미러의 LCD 패널에 공급하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 LCD 미러의 LCD 패널은 TN 모드, ECB 모드, 또는 VA 모드의 LCD로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 전원 공급부는 직류 전원 및 교류 전원을 포함하며, 상기 직류 전원은 자동차의 전원, 1차 전지, 2차 전지, 또는 태양전지일 수 있다.

본 발명에 따르면, 반도체 광센서로 감지된 운전자의 눈부심 정도를 실시간으로 전자식 LCD 미러의 광 반사율에 반영시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 전방 감지용 광센서와 후방 감지용 광센서의 밝기 인식 차이로 전자식 미러를 구동함에 있어서, 각각의 광센서의 감도와 반응속도를 다르게 함으로써 전자식 LCD 미러의 오작동을 최소화할 수 있다.

본 발명에 따르면, LCD의 빠른 반응속도와 중간계조를 이용하여 주위의 밝기 변화에 따라서 전자식 LCD 미러의 광 반사율과 반응속도를 임의적으로 선택할 수 있으므로 운전자의 눈부심을 최소화할 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 발명의 실시예로서, 반응속도가 빠르고 중간 계조 표시가 용이한 LCD 패 널을 이용하여 자동으로 반사율을 조절함으로써 차량 운전자의 눈부심 정도를 감소시킬 수 있고, 전방 및 후방 광센서에서 인식한 밝기 차이를 LCD 패널에 반영할 수 있는 LCD 미러 장치가 제공된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LCD 미러 장치의 구성도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 LCD 미러 장치(100)는, 광센서(110), LCD 미러 구동부(120), LCD 미러(130) 및 전원공급부(140)를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 LCD 미러 장치(100)는, 전방 광센서(111)와 후방 광센서(112)에서 각각 감지된 차량 전방과 후방의 밝기가 전류 크기로 변환되고, 각각 광 감도 조절부(121, 122)에서 반응시간과 감도가 조절된 후 전류나 전압으로 변환되고, 전방/후방 감도 비교부(123)에서 전방과 후방의 밝기 차이가 상대적인 직류 전압 차이로 변환된 후 교류전압 조절부(124)에서 교류 전압의 크기로 변환되어 최종적으로 LCD 미러(130)의 LCD 패널에 인가된다. 이때, 전원공급부(140)는 상기 LCD 미러(130), 광센서(110) 및 LCD 미러 구동부(120)에 각각 직류 및 교류전원을 인가한다.

구체적으로, 광센서(110)는 실리콘 광센서(Si Photo-diode)로서, 전방 광센서(111) 및 후방 광센서(112)를 포함하고, 이때, 전방 광센서(111)는 차량의 전방에 탑재되어 차량 전방의 광량을 감지하고, 후방 광센서(112)는 차량의 후방에 탑재되어 차량 후방의 광량을 감지한다. 통상적으로, LCD 미러는 차량 후방의 광량에 따라 운전자가 눈부심을 느끼게 되지만, 주간 또는 야간의 환경 변화에 따라 차량 전방의 운전자 주변의 광량에도 영향을 받게 된다.

LCD 미러 구동부(120)는 상기 전방 광센서(111)와 후방 광센서(112)에서 각각 출력되는 아날로그 신호를 수신하고, 상기 전방 광센서(111)와 후방 광센서(112)에서 각각 감지되는 광량의 감도를 가변시키며, 가변된 광량의 감도를 비교하여 LCD 구동전압을 생성하고, 상기 LCD 구동전압에 따라 연속 계조(Continuous Gray Scale) 방식의 LCD 미러 구동신호를 출력하게 된다. 여기서, 상기 전방 광센서(111)와 후방 광센서(112)의 광량의 감도를 조절하는 이유는, 주로 후방 광센서(112)에 의해 영향을 받는 LCD 미러에게 상기 전방 광센서(111)에 의한 영향을 반영하기 위해서이다.

또한, 상기 LCD 미러 구동부(120)는, 일정한 밝기를 기준으로 스위칭 소자를 이용하여 상기 전방 광센서(111)의 감도에 차이를 줌으로써, 주/야간 감도를 구분할 수 있다. 즉, LCD 미러의 경우, 주로 후방 광센서(112)에서 감지된 광량에 영향을 받지만, 전방 광센서(111)에서 감지된 광량에도 영향을 받게 되므로, 상기 전방 광센서(111)의 감도에 차이를 줌으로써, 주간 또는 야간 등의 환경 변화에 용하게 대응할 수 있다.

LCD 미러(130)는 상기 LCD 미러 구동신호에 따라 연속 계조 방식으로 구동되며, 결국, LCD 미러(130)는 상기 전방 광센서(111)와 후방 광센서(112)에서 각각 인식한 밝기 차이를 LCD 패널에 반영하여 자동으로 반사율이 조절된다. 또한, LCD 미러(130)는 사각파형의 교류전압을 사용하여 LCD를 구동하게 되는데, 반응속도 0.1초 이하이기 때문에 깜박거림 없이 빠르게 반응할 수 있고, 그 반응 특성은 회로 자체에서 아날로그 제어되기 때문에 히스테리시스가 없어 디지털 컨트롤러가 불 필요하다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 LCD 미러 장치(100)는, 반응속도가 빠르고 중간 계조 표시가 용이한 LCD 패널을 이용하여 자동으로 반사율을 조절함으로써 차량 운전자의 눈부심 정도를 감소시킬 수 있고, 전방 및 후방 광센서에서 인식한 밝기 차이를 LCD 패널에 반영하여 연속 계조 방식으로 구동할 수 있게 된다.

한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LCD 미러 장치의 상세도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 LCD 미러 장치에서, LCD 미러 구동부(120)는 전방 감도 조절부(121), 후방 감도 조절부(122), 전방/후방 감도 비교부(123) 및 교류전압 조절부(124)를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 LCD 미러 장치(100)의 입력 직류전원(141)은 3~24볼트 이하의 직류로서 전압이 낮기 때문에, 자동차 배터리나 휴대형 건전지를 전원으로 사용할 수 있다. 예를 들면, 휴대형 건전지는 알카린 전지와 같은 1차 전지만을 사용하거나, 태양전지와 재충전이 가능한 2차 전지를 병행하거나 또는 2차 전지만을 사용하는 것도 가능하다.

광센서(111, 112)는 한 개 이상의 반도체 광센서로 이루어지며, 전방 광센서(111)는 차량 전방을 포함하여 운전자 주변의 밝기를 감지하며, 후방 광센서(112)는 전자식 LCD 미러(130)가 장착된 차량의 후방에 있는 차량의 전조등으로부터 LCD 미러130)에 입사되는 빛을 감지한다. 이때, 상기 반도체 광센서로는 주로 실리콘 광센서(silicon photodiode)를 사용한다. 실리콘 광센서는 입사되는 가시광선대의 광량에 따라 전류를 생성하는데, 예를 들면, 입사되는 광량이 많아질수 록 광센서에서 생성되는 전류의 양이 증가되며, 반도체 광센서에서 생성되는 전류의 양은 각 방향에서 오는 불빛의 양으로 환산될 수 있으며, 이로써 각 반도체 광센서의 전류 양 차이로부터 차량 전방과 후방의 밝기 차이를 인식할 수 있다.

전방 및 후방 감도 조절부(121, 122)는 상기 광센서(111, 112)의 실리콘 광센서에서 생성된 전류의 전부 또는 일정량만큼만 선택하여 전방/후방 감도 비교부(123)에 흐르도록 조절해준다. 이때, 상기 광센서(111, 112)에서 생성된 전류 중에서 전방/후방 감도 비교부(123)로 흐르지 않는 나머지 전류는 저항을 통하여 방류된다. 또한, 각 광센서(111, 112)에서 생성된 전류가 방전되는 비율에 따라서 각 광센서(111, 112)의 감도가 다르게 된다. 일반적으로 전방 광센서(111)는 후방 광센서(112)에 비하여 많은 양의 전류를 방류하여줌으로써 후방 광센서(112)가 전방 광센서(111)보다 민감하게 광량의 변화에 반응하도록 한다. 또한, 전방 또는 후방 광센서(111, 112)의 민감도를 추가로 높이기 위하여 증폭기(Amplifier)를 사용하기도 하며, 각 광센서(111, 112)의 민감도의 차이를 두기 위하여 증폭기의 증폭률을 다르게 할 수 있다.

또한, 밤과 낮의 밝기에 따라서 방전 전류의 양을 다르게 하거나 증폭기의 증폭률을 다르게 하여 광센서의 감도에 변화를 줌으로써 LCD 미러(130)의 오작동을 최소화한다. 예를 들면, 낮에 일정한 밝기 이상이 되면 전방 광센서(111)의 감도를 높이거나 후방 광센서(112)의 감도를 낮추어주면 전방 광센서(111)와 후방 광센서(112)의 밝기 차이가 상대적으로 축소되므로 터널 통과시나 지하 주차장등의 상대적으로 어두운 지역을 통과할 때 오작동을 최소화할 수 있다. 또는, 전방 광센 서(111)의 밝기가 어느 정도 이상 밝으면 LCD 미러(130)의 작동을 대기 상태로 변환시켜줌으로써 밝은 낮에는 전자식 LCD 미러(130)가 작동을 하지 않도록 한다.

일반적으로 실리콘 광센서는 반응속도가 1ms 이하로 아주 빠르게 작동되므로 광센서(111, 112)에 입사되는 빛의 양이 변하면 생성되는 전류의 양도 아주 짧은 시간에 변화된다. 이때, 일반적인 LCD 패널의 반응속도가 수십 ms 이하이므로 광센서(111, 112)의 반응에 의한 LCD 미러(130)의 빠른 반응은 오히려 운전자의 눈을 피곤하게 할 수 있다.

따라서 광센서(111, 112)에서 생성되는 전류를 시정수(time constant)가 약 0.1~30초 정도인 RC회로를 적용하여 전류의 변화를 조절하여 줌으로써 LCD 미러(130)의 반응속도를 완화시켜준다. 전방 광센서(111)의 시정수는 운전자 주위의 환경변화가 급격하게 변화되는 경우에 전자식 LCD 미러의 작동 기준의 변화를 지연시켜줌으로써 LCD 미러(130)의 오작동을 최소화시킨다. 예를 들면, 짧은 시간 동안 상대적으로 강한 빛이 전방 광센서(111)에 입사되면 순간적인 전류의 생성량이 증가되고, 증가된 전류는 축전지의 전압을 상승시키며 전하의 축적량이 증가된다. 따라서 전방 광센서(111)에서 생성된 순간적인 전류의 증가가 LCD 미러(130)의 작동 기준에 적용되기 까지는 일정한 시간의 지연이 생긴다.

이와 반대로, 전방 광센서(111)에 입사되는 빛의 양이 순간적으로 줄어들면 생성되는 전류의 양은 짧은 시간내에 줄어들며 축전지에 축적되었던 전하가 방전되며 축전지의 전압이 내려가게 되며, 이러한 순간적인 밝기의 변화가 LCD 미러(130)의 작동 기준에 반영되기까지는 시간적인 지연이 생긴다. 예를 들면, 야간운전 시 에 가로등이 일정한 간격으로 설치되어 있는 경우, 전방에서 마주 오는 차량의 전조등 빛이 전방 광센서(111)에 입사되는 경우, 도로변의 조명, 또는 주간운전 시에 터널에 진입하거나 빠져나갈 때에 광센서의 순간적인 전류 변화에 의한 미러의 순간적인 작동을 방지할 수 있다. 또한, 전방 광센서(111)와 후방 광센서(112)의 시정수는 서로 약간 다르게 할 수 있으며, 예를 들면, 전방 광센서(111)의 시정수는 약 3~50초 정도가 적당하고 후방 광센서(122)의 시정수는 약 0.3~ 5초가 적당하다.

전방/후방 감도 비교부(123)는 전방 감도 조절부(121)와 후방 감도 조절부(122)에서 유입되는 전류가 각기 저항을 지나면서 각각의 전압으로 변환된다. 이와 같이 변환된 전압들은 각각 광센서(111, 112)에서 광센서에 입사되는 빛의 양에 따라 변화되며, 각각의 감도 조절부(121, 122)간에 발생하는 전압 차이는 해당하는 광센서(111, 112)가 감지하는 밝기의 상대적인 차이와 관계가 있다. 이러한 상대적인 전압 차이는 상기 전방 감도 조절부(121)의 전류나 전압이 상기 후방 감도조절부(122)의 전류나 전압보다 큰 값을 가질 경우, 그 차이값을 영(0)으로 인식하고, 최대값은 일반적으로 사용하는 반도체 칩의 특성에 따라 다르나 약 5 볼트 정도이다.

교류전압 조절부(124)는 전방/후방 감도 비교부(123)에서 발생하는 상대적인 전압 차이를 교류전원부(142)에서 공급되는 교류 전원의 전압 크기로 변환한 후 LCD 미러(130)에 공급한다. 이때, 교류 전압의 주파수는 30~150Hz가 적당하며, 주파수가 너무 높으면 전력 소모량이 증가하고 LCD 패널의 구동 전압이 올라가며, 주파수가 너무 낮으면 LCD 미러(130)의 밝기가 깜박거리는 현상이 발생하거나 LCD 패 널의 구동전압 특성이 변할 수 있다. 여기서, 상기 교류 전압의 파형은 삼각파형이나 사인파형도 무난하지만, 가능하면 사각파형(square wave)이 LCD 미러(130)의 깜박거림 현상을 방지하는데 가장 양호하다.

LCD 미러(130)는 LCD 패널과 반사용 거울로 적층되어 있으며 LCD 패널에 인가되는 전압에 따라서 광 반사율이 변화된다. 이때, 사용하는 LCD 패널은 TN(Twisted Nematic) 모드, ECB(Electrically Controllable Birefringence) 모드, 또는 VA(Vertically Aligned) 모드 등으로 형성될 수 있다. LCD 패널에 인가되는 전압이 일정한 값 이하이거나 LCD 미러(130)에 전원이 차단되면, 밝은 상태를 유지하고, 일정한 전압 이상이 인가되면 LCD 패널의 광 투과율이 낮아져서 LCD 미러(130)의 반사율이 낮아지게 된다.

한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 입사되는 광량(lux)에 따른 실리콘 광센서의 전류 생성량(mA)의 변화도로서, 실리콘 광센서에 입사되는 빛의 세기에 따라 생성되는 전류 양의 변화도를 나타낸다.

도 6은 전방 및 후방 광센서(111, 112)의 광센서가 입사되는 빛의 양에 따라 생성되는 전류의 변화도를 보여주고 있다. 입사되는 빛의 세기에 따라서 생성되는 전류양이 로그 좌표 상에서 매우 양호한 비례 관계를 보여주고 있다. 즉 광센서에 입사되는 빛의 세기가 커지면 생성되는 전류의 양도 비례하여 증가한다. LCD 미러(130)가 작동되는 광센서의 밝기 범위는 대략 10~400Lux 범위이다. 전방 광센서(111)에 입사되는 빛의 세기가 400Lux 이상이 되면 낮으로 인식되어, LCD 미러(130)의 LCD 패널에 인가되는 전압은 임계전압 이하가 되고, LCD 미러(130)는 밝 은 상태를 유지하며, 후방 광센서(112)에 입사되는 빛의 세기가 10Lux 이하가 되어도 LCD 미러(130)의 LCD 패널에 인가되는 전압은 역시 임계 전압 이하가 되고 LCD 미러(130)는 밝은 상태를 유지한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 인가전압에 따른 LCD 미러의 광 반사율 변화도로서, LCD 패널의 액정 층에 전기장을 인가함에 따른 LCD 미러의 반사율 변화를 도시한 그래프이다.

도 7에 도시된 바와 같이, LCD 미러(130)의 LCD 패널에 60Hz의 교류전압을 0볼트에서 3볼트까지 서서히 증가시키며 인가할 때, LCD 미러(130)의 시간에 따른 반사율 변화를 도시한 그래프로서, 인가전압을 3볼트에서 0볼트로 서서히 감소시키며 인가하더라도 유사한 결과를 얻을 수 있다. 이러한 LCD 패널의 일반적인 TN(Twisted Nematic) LCD의 작동 시간은 수십 ms 정도이다. 초기 상태의 0볼트에서는 그 반사율이 약 41%이며, 0볼트와 3볼트 사이 전압인 V1 에서의 반사율은 30%이고, V2에서의 반사율은 10%, 그리고 3볼트에서의 반사율은 4%이다. 즉, LCD 미러(130)의 LCD 패널에 인가하는 전압을 0~3볼트 사이에서 임의적으로 선택하면 그에 해당되는 LCD 미러(130)의 반사율을 얻을 수 있다.

또한, LCD 미러(130)의 LCD 패널에 인가되는 전압이 초기전압에서 최종전압으로 바뀌면, 액정의 반응속도 내에서 LCD 미러(130)의 반사율이 변화한다. 즉 LCD 미러(130)의 LCD 패널에 인가되는 전압이 임계전압 이하가 되면 LCD 미러(130)는 밝은 상태를 유지하며, 전압이 점차 증가하여 임계전압(threshold voltage) 이상이 되면 LCD 미러의 반사율은 점차 감소하며, 포화전압(saturation voltage) 이 상이 되면 LCD 미러의 반사율은 최소치에 이르게 된다.

전방 및 후방 광센서(111, 112)에서 감지된 후방 입사광의 밝기와 주변 입사광의 밝기는 광 감도 조절부(121, 122)에서 각각 감도가 조절된 후, 전방/후방 감도 비교부(123)에서 후방 입사광의 빛이 운전자에게 눈부심을 주는 정도의 밝기 차이에 따라 LCD 미러(130)의 LCD 패널에 적정한 전압이 인가되도록 조절된다. 즉, 야간 운전 시에 후방 차량 전조등의 후방 입사광의 밝기가 운전자에게 눈부심을 줄 정도로 강하면 LCD 패널에 충분한 구동전압이 인가되도록 하여 LCD 미러(130)의 광 반사율이 줄어들도록 한다.

예를 들면, 차량 후방에서 오는 불빛이 운전자에게 눈부심을 줄 정도로 강하면 LCD 패널에 충분한 전압이 인가되어 LCD 미러(130)의 광 반사율이 감소된다. 반면, 차량 주변의 불빛이 후방에서 오는 불빛보다 더 밝은 경우, LCD 미러(130)의 광반사가 운전자에게 눈부심을 주지 않기 때문에, LCD 미러(130)의 LCD 패널에 임계전압 이하의 전압이 인가된다. 즉, 밝은 낮에는 후방 차량이 상향 전조등을 켜고 접근하더라도 운전자에게 눈부심을 주지 않는 경우로 판단되어 LCD 미러(130)의 반사율이 높은 상태를 유지하게 된다.

도 7에 도시된 바와 같이, LCD 미러(130)의 광 반사율은 인가하는 전압에 따라서 중간 계조를 가질 수 있으며, 복수개의 광센서로 인식하는 주변의 밝기 또는 후방의 밝기의 변화 정도와 빠르기에 따라서 0.1초 이내의 짧은 시간 안에, LCD 미러(130)가 적절한 광 투과율을 가질 수 있도록 대응할 수 있다. 야간에 후방의 차량에서 갑자기 상향 전조등이 켜져서 운전자에게 심한 눈부심을 주는 경우에는 LCD 미러(130)의 광 반사율이 빠르게 낮아지고, 후방의 차량이 서서히 다가오는 경우에는 운전자의 눈부심 정도에 따라서 LCD 미러(130)의 광 반사율은 여러 단계의 중간 계조로 서서히 낮아진다.

또한, 후방의 차량이 상향등을 켰다가 갑자기 끄거나, 노면이 좋지 않아서 차량이 전조등을 켠 채 상하로 흔들리거나, 시야에서 갑자기 사라지는 경우에는, LCD 미러(130)의 빠른 반응속도 때문에 LCD 미러(130)의 광 반사율이 낮은 상태에서 갑자기 높은 상태로 바뀌게 되어 오히려 운전자에게 눈부심을 줄 수 있으므로 LCD 미러(130)가 0.3초~수초에 걸쳐서 서서히 밝아지게 한다.

결국, 본 발명의 실시예에 따른 LCD 미러 장치는, 반응속도가 빠르고 중간 계조 표시가 용이한 LCD 패널을 이용하여 자동으로 반사율을 조절하여 차량 운전자의 눈부심 정도를 감소시킬 수 있고, 2개의 전/후방 실리콘 광센서(Si Photo-diode)에서 인식한 밝기 차이를 LCD 패널에 반영하여 연속 계조 방식으로 구동할 수 있다. 또한, 일정한 밝기를 기준으로 스위칭 소자를 이용하여 전방 광센서의 감도에 차이를 줌으로써, 주/야간 감도를 용이하게 구분할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 전방 광센서와 후방 광센서에서 생성되는 전류의 변화율을 서로 다르게 하여 환경 변화에 적응하여 최적화시킬 수 있다.

본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으 로 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 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.

도 1은 일반적인 차량의 외관을 나타내는 사시도이다.

도 2는 종래의 기술에 따른 LCD를 이용한 반사광량 조절 방식을 설명하기 위한 구성도이다.

도 3은 종래의 기술에 따른 LCD 미러 반사광량 미세조절 장치의 구성도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LCD 미러 장치의 구성도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LCD 미러 장치의 상세도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 입사되는 광량(lux)에 따른 실리콘 광센서의 전류 생성량(mA)의 변화도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 인가전압에 따른 LCD 미러의 광 반사율 변화도이다.

* 도면부호의 간단한 설명 *

100: LCD 미러 장치 110: 광센서

120: LCD 미러 구동부 130: LCD 미러

140: 전원 공급부 111: 전방 광센서

112: 후방 광센서 121: 전방 감도 조절부

122: 후방 감도 조절부 123: 전방/후방 감도 비교부

124: 교류전압 조절부 141: 직류 전원

142: 교류 전원

Claims (15)

1. 후방으로부터 입사되는 빛에 의한 차량 운전자의 눈부심을 방지하기 위한 LCD(Liquid Crystal Display) 미러 장치에 있어서,

   차량에 설치되며, 인가되는 LCD 구동전압의 크기에 따라 광 투과율이 가변되어 반사거울에서 반사되어 운전자에게 도달되는 빛의 양을 조절하는 LCD 미러;

   차량 후방에서 상기 LCD 미러에 입사되는 빛을 감지하여 아날로그 신호를 출력하는 후방 광센서, 및 운전자 주변에서 입사하는 빛을 감지하여 아날로그 신호를 출력하는 전방 광센서를 포함하는 광센서;

   상기 전방 광센서와 후방 광센서에서 각각 출력되는 아날로그 신호를 수신하고, 상기 전방 광센서와 후방 광센서에서 각각 감지되는 광량의 감도를 가변시키며, 가변된 광량의 감도를 비교하여 상기 전방 광센서와 후방 광센서에서 감지한 후방 입사광과 주변 입사광의 밝기 차이값에 대응하는 LCD 구동전압을 결정하고, 상기 결정된 LCD 구동전압을 상기 LCD 미러의 LCD 패널에 인가하는 LCD 미러 구동부; 및

   상기 LCD 미러, 상기 광센서 및 상기 LCD 미러 구동부에 각각 직류 및 교류전원을 인가하는 전원 공급부

   를 포함하는 LCD 미러 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 광센서는 차량 운전자의 전방이나 주변 밝기를 인식하는 전방 광센서 및 후방 차량의 전조등에서 상기 LCD 미러에 입사되는 밝기를 인식하는 적어도 하나 이상의 후방 광센서를 포함하는 LCD 미러 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 광센서는 실리콘 반도체 다이오드인 것을 특징으로 하는 LCD 미러 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 LCD 미러 구동부는,

   상기 전방 광센서에서 출력되는 아날로그 신호에 대응하여 상기 전방 광센서의 감도를 조절하는 전방 감도 조절부;

   상기 후방 광센서에서 출력되는 아날로그 신호에 대응하여 상기 후방 광센서의 감도를 조절하는 후방 감도 조절부;

   상기 감도가 각각 조절된 전방 감도 및 후방 감도를 비교하여 기설정된 LCD 구동전압을 결정하는 전방/후방 감도 비교부; 및

   상기 전방/후방 감도 비교부에서 결정된 상기 LCD 구동전압을 상기 LCD 미러의 LCD 패널에 인가하는 교류전압 조절부

   를 포함하는 LCD 미러 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 전방 감도 조절부 및 후방 감도 조절부는 상기 전방 광센서 및 후방 광센서에서 각각 생성된 전류의 흐름을 조절하는 것을 특징으로 하는 LCD 미러 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 전방 감도 조절부 및 후방 감도 조절부는 각각 상기 생성된 전류의 흐름을 조절하도록 전류의 사용량과 방류량을 조절하는 것을 특징으로 하는 LCD 미러 장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 방류량은 그라운드와 연결된 저항의 크기로 조절하는 것을 특징으로 하는 LCD 미러 장치.
8. 제5항에 있어서,

   상기 전방 감도 조절부 및 후방 감도 조절부는 각각 상기 생성된 전류의 흐름을 조절하도록 전류 흐름의 변화율을 조절하는 것을 특징으로 하는 LCD 미러 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 전방 감도 조절부 및 후방 감도 조절부는 상기 전류 흐름의 변화율을 조절하도록 저항과 축전지로 이루어진 RC 회로의 시정수를 조절하는 것을 특징으로 하는 LCD 미러 장치.
10. 제4항에 있어서,

    상기 전방/후방 감도 비교부는, 상기 전방 광센서에 입사하는 빛의 세기가 낮으로 인식할 만큼 클 경우, 전압 차이를 LCD 패널의 임계전압 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는 LCD 미러 장치.
11. 제4항에 있어서,

    상기 전방/후방 감도 비교부는 상기 전방 감도 조절부와 상기 후방 감도 조절부에서 발생하는 전류나 전압의 차이를 인식하는 것을 특징으로 하는 LCD 미러 장치.
12. 제11항에 있어서,

    상기 전방/후방 감도 비교부는 상기 전방 감도 조절부의 전류나 전압이 상기 후방 감도 조절부의 전류나 전압보다 큰 값을 가질 경우, 그 차이값을 영(0)으로 설정하는 것을 특징으로 하는 LCD 미러 장치.
13. 제4항에 있어서,

    상기 교류전압 조절부는 상기 전방/후방 감도 비교부에서 결정된 전류나 직류 전압 차이를 교류 전압 크기로 변환하여 상기 LCD 미러의 LCD 패널에 공급하는 것을 특징으로 하는 LCD 미러 장치.
14. 제1항에 있어서,

    상기 LCD 미러의 LCD 패널은 TN 모드, ECB 모드, 또는 VA 모드의 LCD로 구성되는 것을 특징으로 하는 LCD 미러 장치.
15. 제1항에 있어서,

    상기 전원 공급부는 직류 전원 및 교류 전원을 포함하며, 상기 직류 전원은 자동차의 전원, 1차 전지, 2차 전지, 또는 태양전지인 것을 특징으로 하는 LCD 미러 장치.

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