KR20140124488A - 차량용 헤드 업 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 운전석 전면 유리창(Windshield)에 다양한 차량 정보를 가상 이미지(Virtual Image)로 표시하는 차량용 헤드 업 디스플레이(HUD: Head Up Display) 장치에 관한 것으로서, 본 발명은 차량용 헤드 업 디스플레이 장치에 있어서, 영상을 출력하기 위한 LCD 모듈(Liquid Crystal Display module), 상기 LCD 모듈에 차량의 상태를 나타내는 데이터들이 출력되도록 하는 제어 유닛(Control unit) 및 차량의 전면 유리창에 가상 이미지가 표시되도록 상기 LCD 모듈에서 출력되는 영상을 반사시키기 위한 거울을 포함하되, 상기 LCD 모듈은 LCD 패널(Liquid Crystal Display panel), 상기 LCD 패널에 광원을 공급하기 위한 광원부 및 광 본딩(optical bonding)을 위해, 상기 LCD 패널과 상기 광원부 사이의 공간에 에어(air)가 존재하지 않도록 채워지는 물질인 광 본딩부를 포함한다. 본 발명에 헤드 업 디스플레이 장치에서 빛 효율을 개선함으로써, LED의 밝기를 낮출 수 있고, 이에 따라 LED에서 발생하는 열을 낮추어 LCD의 백화현상을 방지하고, LCD의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

차량용 헤드 업 디스플레이 장치 {HEAD-UP DISPLAY DEVICE FOR AUTOMOBILE}

본 발명은 차량의 운전석 전면 유리창(Windshield)에 다양한 차량 정보를 가상 이미지(Virtual Image)로 표시하는 차량용 헤드 업 디스플레이(HUD: Head Up Display) 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량용 헤드 업 디스플레이 구동 시 빛 효율을 개선하는 기술에 관한 것이다

21세기의 인간의 생활 공간을 살펴보면 크게 집, 일터, 그리고 이동공간, 세가지로 구분할 수 있다. 특히, 대부분의 이동공간을 차지하고 있는 것이 차량이다. 그래서, 차량에 있는 시간이 증가함에 따라 주거 공간에서 이용되는 전자제품들이 차량 안에서도 사용할 수 있도록 개발되고 있다.

예를 들어, 오디오 비디오 시스템 설치, 간이 냉장고 등이 들 수가 있다. 또한, 전자제품들이 발달됨에 따라 운전에 도움을 주는 분야에도 적용되어 편리를 도모 하고 있다. 대표적인 예로, 자동차 네비게이션이 있다. 그런데, 운전자는 시야에 있는 사물들을 확인해야 하며 차량이 주행상태도 확인하면서 운전해야 한다. 운전 중 운전자의 안전을 제공하고 차량 주행정보와 주변상황 정보를 효과적으로 운전자에게 전달해주는 매체로 개발중인 여러 시스템이 있는데, 그 중 HUD(Head Up Display)가 주요 관심사가 되고 있다.

이처럼 최근 차량의 운전석 전면(Front) 유리창에 다양한 차량 정보를 가상 이미지로 표시하여, 운전자가 차량 운전 중 전방을 계속 주시하면서 동시에, 차량 정보를 확인할 수 있도록 하기 위한 헤드 업 디스플레이(HUD: Head Up Display) 시스템이 개발되어 차량에 탑재되고 있다.

HUD란 차량이나 항공기 주행 중 운전자 정면 즉, 운전자의 주 시야선을 벗어나지 않는 범위에서 차량주행정보나 기타 정보를 제공하는 시스템이다. 초창기에 HUD는 항공기 특히 전투기에 부착되어 개발하게 된 것이 차량용 HUD인 것이다.

보통 시속 약 100m/h 운전 중에 시야를 계기판에 두었다가 도로로 시야를 고정시키는 시간(약 2초)에 약 55m 이동하기 때문에 위험은 존재한다. 이러한 위험을 줄이는 방법의 하나로 차량용 HUD를 개발 중인 것이다. 차량용 HUD는 앞 유리창의 운전자의 주시야 선에 계기판의 정보(속력, 주행거리, RPM 등)를 나타나게 하여 운전자가 운전 중에도 쉽게 주행정보를 파약할 수 있도록 한다. 이로써 운전자는 도로로부터 눈을 떼지 않고도 중요한 주행정보를 인지함으로써 안전 운행을 할 수 있는 것이다.

일반적으로, 헤드 업 디스플레이 시스템은 표시부, 광학계, 홀로그래픽 컴바이너(holographic combiner) 등으로 구성되어 차량 전방의 허공에 주행과 관련된 각종 정보를 운전자에게 보여주는 시스템이다.

즉, 현재 차량의 속도, 위치 등의 주행정보를 표시부 통해 소정의 이미지로 만들고, 그 이미지를 광학계를 사용하여 차량의 전면 유리창인 윈드실드(windshield)에 부착된 홀로그래픽 컴바이너에 투사시키게 되면, 차량 전방의 허공에 소정의 허상이 결상되어 운전자는 그를 통해 시야를 돌려 계기판을 확인하지 않고도 현재 차량의 위치나 속도 등의 주행과 관련된 정보 등을 볼 수 있도록 하는 것이다.

종래 헤드 업 디스플레이 장치를 구동하기 위해서는 광원에서 보통 10,000 [cd] 이상의 광도로 빛을 발생시켜야 한다. 이때 광원이 LED인 경우, 80~90 ℃의 열이 발생하게 된다.

이처럼 헤드 업 디스플레이 장치 구동시 발생하는 고열로 인하여 LCD(Liquid Cristal Display module)의 액정이 영향을 받아 이른바 백화 현상이 발생하게 되고, 수명이 단축되는 문제점이 있다.

공개특허 10-2008-0045849

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 헤드 업 디스플레이 장치의 구동시 빛 효율을 증가시켜서, LED에서 방출되는 열을 감소시키고, 이로 인하여 LCD 모듈의 백화현상을 방지하고 수명을 연장시킬 수 있는 헤드 업 디스플레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량용 헤드 업 디스플레이 장치에 있어서, 영상을 출력하기 위한 LCD 모듈(Liquid Crystal Display module), 상기 LCD 모듈에 차량의 상태를 나타내는 데이터들이 출력되도록 하는 제어 유닛(Control unit) 및 차량의 전면 유리창에 가상 이미지가 표시되도록 상기 LCD 모듈에서 출력되는 영상을 반사시키기 위한 거울을 포함하되, 상기 LCD 모듈은 LCD 패널(Liquid Crystal Display panel), 상기 LCD 패널에 광원을 공급하기 위한 광원부 및 광 본딩(optical bonding)을 위해, 상기 LCD 패널과 상기 광원부 사이의 공간에 에어(air)가 존재하지 않도록 채워지는 물질인 광 본딩부를 포함한다.

본 발명에서 상기 광 본딩부는 OCR(Optical Clearance Resin)로 구현될 수 있다.

상기 LCD 모듈은 상기 LCD 패널의 하면에 형성되어 상기 광원부에서 발광하는 빛을 일정한 방향으로 조사되도록 편광기능을 수행하는 하부 편광판 및 상기 LCD 패널의 상면에 형성되어 상기 광원부에서 발광하는 빛을 일정한 방향으로 조사되도록 편광기능을 수행하는 상부 편광판을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 하부 편광판 및 상부 편광판은 서로 직교하는 구조로 형성될 수 있다.

상기 광원부는 LED(Light Emitting Diode)를 포함하여 구현될 수 있다.

본 발명에 헤드 업 디스플레이 장치에서 빛 효율을 개선함으로써, LED의 밝기를 낮출 수 있고, 이에 따라 LED에서 발생하는 열을 낮추어 LCD의 백화현상을 방지하고, LCD의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 업 디스플레이 장치에 대한 개략적인 구성을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 전방에 맺히는 가상 이미지를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 업 디스플레이 장치에서 LCD 모듈의 구성을 보여주는 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 업 디스플레이 장치에 대한 개략적인 구성을 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 헤드 업 디스플레이 장치에는 LCD 모듈(Liquid Crystal Display module)(100)과, 거울(Mirror)(110), 그리고 제어유닛(Control Unit)(120) 등이 포함된다.

LCD 모듈(100)은 영상을 출력하는 역할을 한다. 본 발명에서 LCD 모듈(100)에 의해 디스플레이 되는 비디오 영상, 예를 들어, 차량 내의 전자 컨트롤 유니트(ECU: Electronic Control Unit)로부터 수신되는 다양한 차량 정보에 해당하는 영상은, 거울(110)에 의해 반사된 후, 운전석 전면 유리창(Windshield)(150)에 투사된다. 이에 따라, 차량 운전자는 운전석 전면 유리창(150)에 투사되는 가상 이미지(Virtual Image)의 영상을 차량 운전 도중 전방을 계속 주시하면서 동시에 확인할 수 있게 된다.

거울(Mirror)(110)은 차량의 전면 유리창에 가상 이미지가 표시되도록 LCD 모듈(100)에서 출력되는 영상을 반사시키는 역할을 한다.

제어 유닛(Control unit)(120)은 LCD 모듈(100)에 차량의 상태를 나타내는 데이터들이 출력되도록 제어한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 전방에 맺히는 가상 이미지를 도시한 도면이다.

도 2에서 보는 바와 같이, 차량 운전자는 운전석 전면 유리창에 투사되는 가상 이미지(20)를 보면서 차량을 운전할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 업 디스플레이 장치에서 LCD 모듈의 구성을 보여주는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 LCD 모듈은 LCD 패널(Liquid Crystal Display panel)(104), 광원부(102), 하부 편광판(106), 상부 편광판(108), 지지대(110) 및 광 본딩(optical bonding)부(310)를 포함한다.

광원부(102)는 LCD 패널(104)에 광원을 공급하는 역할을 한다. 본 발명의 일 실시예에서 광원부는 LED(Light Emitting Diode)를 포함하여 구성될 수 있다.

하부 편광판(106)은 LCD 패널(104)의 하면에 형성되어 광원부(102)에서 발광하는 빛을 일정한 방향으로 조사되도록 편광기능을 수행하는 역할을 한다.

상부 편광판(108)은 LCD 패널(104)의 상면에 형성되어 광원부(102)에서 발광하는 빛을 일정한 방향으로 조사되도록 편광기능을 수행하는 역할을 한다.

본 발명에서 하부 편광판(106)과 상부 편광판(108)은 서로 직교하는 구조로 형성될 수 있다.

광 본딩부(310)는 광 본딩(optical bonding)을 위해, LCD 패널과 상기 광원부 사이의 공간에 에어(air)가 존재하지 않도록 채워지는 물질이다.

본 발명에서 광 본딩부(310)는 굴절률이 일정하고, 투과율이 높으며, 광효율이 좋은 접착성 물질로 구현된다.

본 발명에서 광 본딩부(310)는 OCR(Optical Clearance Resin)로 구현되는 것이 바람직하다.

본 발명의 헤드 업 디스플레이 장치에서 OCR 을 적용하면, 빛 효율이 증가된다. 실험치에 의하면, 헤드 업 디스플레이 장치에 OCR을 적용하면 약 5~7 % 정도 빛 효율이 상승한다.

이렇게 본 발명의 헤드 업 디스플레이 장치에서는 빛 효율이 상승함에 따라, 광원부(102)의 LED의 밝기를 기존 장치에 비하여 낮출 수 있다. 따라서, LED에서 발생하는 열도 감소하게 된다. 예를 들어, 기존 헤드 업 디스플레이 장치에서는 10,000 [cd] 이상의 광도로 구동되는 반면, 본 발명의 헤드 업 디스플레이 장치에서는 8500 [cd] 정도의 광도로 구현되므로, 약 10%이상 광도를 감소시킬 수 있다. 그리고, 이에 따라 본 발명에서는 LED에서 발생하는 열을 감소시킴으로써 LCD의 백화현상을 개선하고, 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

100 LCD 모듈 110 거울
120 제어 유닛 150 전면 유리창
102 광원부 104 LCD 패널
106 하부 편광판 108 상부 편광판
310 광 본딩부

Claims (5)

1. 차량용 헤드 업 디스플레이 장치에 있어서,
   영상을 출력하기 위한 LCD 모듈(Liquid Crystal Display module);
   상기 LCD 모듈에 차량의 상태를 나타내는 데이터들이 출력되도록 하는 제어 유닛(Control unit); 및
   차량의 전면 유리창에 가상 이미지가 표시되도록 상기 LCD 모듈에서 출력되는 영상을 반사시키기 위한 거울을 포함하되,
   상기 LCD 모듈은,
   LCD 패널(Liquid Crystal Display panel);
   상기 LCD 패널에 광원을 공급하기 위한 광원부; 및
   광 본딩(optical bonding)을 위해, 상기 LCD 패널과 상기 광원부 사이의 공간에 에어(air)가 존재하지 않도록 채워지는 물질인 광 본딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 광 본딩부는 OCR(Optical Clearance Resin)인 것임을 특징으로 하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 LCD 모듈은,
   상기 LCD 패널의 하면에 형성되어 상기 광원부에서 발광하는 빛을 일정한 방향으로 조사되도록 편광기능을 수행하는 하부 편광판; 및
   상기 LCD 패널의 상면에 형성되어 상기 광원부에서 발광하는 빛을 일정한 방향으로 조사되도록 편광기능을 수행하는 상부 편광판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 하부 편광판 및 상부 편광판은 서로 직교하는 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 광원부는 LED(Light Emitting Diode)를 포함하는 것임을 특징으로 하는 차량용 헤드 업 디스플레이 장치.
   

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