KR20180037766A - 헤드업 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

헤드업 디스플레이 장치의 일 실시예는, 광원부; 상기 광원부와 광축방향으로 대향되어 배치되는 제1광전달부재; 상기 제1광전달부재와 광축방향으로 대향되어 배치되는 제2광전달부재; 상기 제2광전달부재와 광축방향으로 대향되어 배치되며, 상기 제2광전달부재를 통과한 광이 입사하는 디스플레이부; 및 상기 제2광전달부재와 상기 디스플레이부 사이에 배치되는 광확산부재를 포함하고, 상기 디스플레이부는 광축방향에 대하여 경사를 이루도록 배치되고, 상기 광확산부재는 상기 디스플레이부와 평행하도록 상기 광축방향에 대하여 경사를 이루도록 배치되는 것일 수 있다.

Description

헤드업 디스플레이 장치{Head up display apparatus}

실시예는, 디스플레이부에서 영상의 균일도를 향상시킬 수 있는 구조를 가진 헤드업 디스플레이 장치에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

헤드업 디스플레이(Head Up Display, HUD)는, 항공기에서 조종사가 고개를 숙여 계기판을 보지 않고도 전면을 주시하면서 각종 제원을 확인할 수 있도록, 조종사의 전방시야 확보를 위해 도입한 것이 그 기원으로 알려져 있다.

헤드업 디스플레이는 특히, 운전자를 포함하는 차량의 승객이 차량 및 차량주변의 상태를 용이하게 파악할 수 있도록 하여, 승객의 안전을 도모하고 교통사고를 방지하기 위해, 차량에 일반적으로 장착되고, 차량과 관련된 헤드업 디스플레이 기술이 꾸준히 개발되고 있다.

헤드업 디스플레이 장치는 예를 들어, 승객의 가시영역인 차량의 전면유리창 즉, 윈드쉴드(wind shield)에 운전에 필요한 차량의 제원, 차량과 차량주변의 정보들을 나타낼 수 있다.

헤드업 디스플레이 장치는 이러한 정보들을 승객의 가시영역 내에서 제공하므로, 승객은 1차적으로 도로교통 상황에만 집중할 수 있고, 특히 운전자는 계기판과 도로교통 상황을 번갈아가며 주시하는 횟수를 현저히 줄일 수 있다.

따라서, 헤드업 디스플레이 장치는 운전자를 포함하는 차량의 승객의 피로를 경감시키고, 차량의 주행안전에 획기적으로 기여할 수 있다.

실시예는, 디스플레이부에서 영상의 균일도를 향상시킬 수 있는 구조를 가진 헤드업 디스플레이 장치에 관한 것이다.

실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

헤드업 디스플레이 장치의 일 실시예는, 광원부; 상기 광원부와 광축방향으로 대향되어 배치되는 제1광전달부재; 상기 제1광전달부재와 광축방향으로 대향되어 배치되는 제2광전달부재; 상기 제2광전달부재와 광축방향으로 대향되어 배치되며, 상기 제2광전달부재를 통과한 광이 입사하는 디스플레이부; 및 상기 제2광전달부재와 상기 디스플레이부 사이에 배치되는 광확산부재를 포함하고, 상기 디스플레이부는 광축방향에 대하여 경사를 이루도록 배치되고, 상기 광확산부재는 상기 디스플레이부와 평행하도록 상기 광축방향에 대하여 경사를 이루도록 배치되는 것일 수 있다.

상기 디스플레이부의 측방향으로 연장되는 제1가상선과 상기 광축방향으로 놓여지는 제2가상선은 서로 예각 또는 둔각을 이루는 것일 수 있다.

상기 광확산부재의 측방향으로 연장되는 제3가상선은 상기 제1가상선과 평행한 것일 수 있다.

상기 디스플레이부와 상기 광확산부재의 서로 대향하는 면들 사이의 최소 이격거리인 제1이격거리는 상기 제2광전달부재와 상기 확산판의 서로 대향하는 면들 사이의 최소 이격거리인 제2이격거리보다 짧은 것일 수 있다.

상기 제1광전달부재는, 상기 광원부로부터 입사하는 광이 통과하는 볼록렌즈부를 포함하는 것일 수 있다.

상기 광원부는 복수의 발광소자가 일정한 간격으로 배치되고, 상기 볼록렌즈부는 각각의 상기 발광소자와 광축방향으로 대응하는 위치에 각각 배치되는 복수의 볼록렌즈를 포함하는 것일 수 있다.

상기 제2광전달부재는, 상면이 위로 볼록하고, 하면이 아래로 볼록한 곡선형으로 형성되는 투광부를 포함하는 것일 수 있다.

헤드업 디스플레이 장치의 일 실시예는, 상기 광원부와 결합하고, 복수의 제1방열핀을 구비하는 제1방열부를 더 포함하는 것일 수 있다.

헤드업 디스플레이 장치의 일 실시예는, 상기 제1광전달부재와 상기 제2광전달부재를 수용하는 케이싱; 및 상기 케이싱에 상기 디스플레이부를 결합시키는 홀더를 더 포함하는 것일 수 있다.

상기 케이싱은, 측부에 형성되고, 제2방열핀을 구비하는 제2방열부를 포함하는 것일 수 있다.

상기 제1광전달부재는, 하측으로 돌출형성되어 상기 광원부와 상기 제1광전달부재를 광축방향으로 이격시키는 제1플랜지를 구비하는 것일 수 있다.

상기 제1광전달부재는, 상측으로 돌출형성되어 상기 제1광전달부재와 상기 제2광전달부재를 광축방향으로 이격시키는 제2플랜지를 구비하는 것일 수 있다.

상기 제2광전달부재는, 하측으로 돌출되고 상기 제2플랜지와 대응하도록 형성되며, 상기 제1광전달부재와 상기 제2광전달부재를 광축방향으로 이격시키는 제3플랜지를 구비하는 것일 수 있다.

상기 제2플랜지의 상면에는 제1돌기가 형성되고, 상기 제3플랜지의 하면에는 상기 제1돌기와 대응하는 위치에 상기 제1돌기가 삽입되는 제1함몰홈이 형성되는 것일 수 있다.

상기 제3플랜지의 하면에는 제1돌기가 형성되고, 상기 제2플랜지의 상면에는 상기 제1돌기와 대응하는 위치에 상기 제1돌기가 삽입되는 제1함몰홈이 형성되는 것일 수 있다.

상기 광확산부재는, 적어도 일부가 타원체껍질 또는 구(sphere)껍질 형상을 가진 엠보싱이 형성되는 것일 수 있다.

상기 엠보싱은, 최상단 표면과 접하는 평면과 상기 엠보싱의 다른 표면의 접선이 설정된 각도를 이루고, 타원체껍질 형상의 상기 엠보싱 장축을 따라 그은 상기 접선과 상기 평면 사이의 최대각도인 제1각도는 5° 내지 30°인 것일 수 있다.

타원체껍질 형상의 상기 엠보싱 단축을 따라 그은 상기 접선과 상기 평면 사이의 최대각도인 제2각도는 10° 내지 60°인 것일 수 있다.

상기 제2각도는, 상기 제1각도와 같거나, 상기 제1각도보다 큰 것일 수 있다.

상기 제1가상선과 상기 제2가상선의 교차점에서 보아, 상기 제1가상선과 상기 제2가상선 각각의 상향하는 부분은 서로 예각을 이루는 것일 수 있다.

실시예에서, 광확산부재를 상기 제2광전달부재와 상기 디스플레이부 사이에 배치하고, 상기 광확산부재와 상기 디스플레이부를 서로 평행하게 배치함으로써, 광확산부재의 광확산효과를 높이고, 상기 디스플레이부를 통과한 광의 균일도를 향상시킬 수 있다.

실시예에서, 광확산부재에 형성되는 엠보싱은 광확산부재에서 광확산을 증가시켜 광확산부재를 통과하여 디스플레이부에 입사하는 광의 균일도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 일 실시예의 헤드업 디스플레이 장치를 나타낸 측면도이다.
도 2는 일 실시예의 헤드업 디스플레이 장치의 일부를 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 3은 도 2의 측면도이다.
도 4는 일 실시예의 광확산부재의 일부를 나타낸 확대도이다.
도 5는 일 실시예의 광확산부재에 형성되는 엠보싱의 장축방향 형상을 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 5의 엠보싱의 단축방향 형상을 나타낸 단면도이다.
도 7a는 일 실시예의 제1광전달부재를 나타낸 저면 사시도이다.
도 7b는 도 7a의 제1광전달부재를 상측에서 바라본 사시도이다.
도 8은 일 실시예의 제2광전달부재를 나타낸 저면 사시도이다.
도 9는 도 1에서 일 실시예의 제1방열부, 케이싱 및 홀더를 결합한 모습을 나타낸 사시도이다.
도 10은 도 9의 측면도이다.
도 11은 일 실시예의 홀더를 나타낸 사시도이다.
도 12는 도 9의 배면 사시도이다.
도 13은 광확산부재가 제1광전달부재와 제2광전달부재 사이에 배치되고, 광확산부재가 광축방향에 수직한 x-y평면상에 평행하게 배치된 구조의 헤드업 디스플레이 장치에서 디스플레이부에 나타난 영상을 나타낸 사진이다.
도 14는 광확산부재가 제2광전달부재와 광확산부재 사이에 배치되고, 광확산부재가 광축방향에 대하여 경사를 이루도록 배치되는 실시예의 헤드업 디스플레이 장치에서 디스플레이부에 나타난 영상을 나타낸 사진이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.

실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.

또한, 도면에서는 직교 좌표계(x, y, z)를 사용할 수 있다. 도면에서 x축과 y축은 광축에 대하여 수직한 평면을 의미하는 것으로 편의상 광축 방향(z축 방향)은 제1방향, x축 방향은 제2방향, y축 방향은 제3방향이라고 지칭할 수 있다.

도 1은 일 실시예의 헤드업 디스플레이 장치를 나타낸 측면도이다. 실시예의 헤드업 디스플레이 장치는 광원부(100), 제1광전달부재(200), 제2광전달부재(300), 디스플레이부(400) 및 광확산부재(500)를 포함할 수 있다.

광원부(100)는 광을 조사하는 역할을 하고, 상기 광원부(100)로부터 조사되는 광은 제1광전달부재(200), 제2광전달부재(300) 및 광확산부재(500)를 통과하여 디스플레이부(400)에 입사할 수 있다.

이때, 디스플레이부(400)에 디스플레이되는 영상은 광원부(100)로부터 조사되는 광에 실려 차량의 윈드쉴드(wind shield) 등에 비춰지게 되고, 운전자를 포함하는 차량의 승객은 윈드쉴드에 비치는 영상을 볼 수 있다.

상기 광원부(100)에는 광을 조사하는 발광소자(110)가 구비될 수 있다. 상기 발광소자(110)는 밝기가 크고 에너지 소비가 작은 것을 사용하는 것이 적절하다. 이러한 발광소자(110)로는 예를 들어 LED(light emitting diode) 등을 사용할 수 있다.

상기 광원부(100)는 예를 들어 인쇄회로기판으로 제작될 수 있다. 따라서, 광원부(100)는 인쇄회로기판에 적어도 하나의 발광소자(110)와 상기 발광소자(110)에 전력을 공급하기 위해 필요한 능동 또는 수동소자, 회로배선 등이 장착될 수 있다.

디스플레이부(400)는 상기 제2광전달부재(300)와 광축방향으로 대향되어 배치되고, 상기 제2광전달부재(300)를 통과한 광이 입사할 수 있다. 상기 디스플레이부(400)는 영상이 재생되는 영상패널(410)을 포함할 수 있다.

이때, 상기 영상패널(410)은 예를 들어, LCD((liquid crystal display), PDP(plasma display panel), OLED(organic light emitting diode) 등으로 구현될 수 있다.

상기 디스플레이부(400)에서는 영상이 재생될 수 있는데, 이러한 영상이 차량의 윈드쉴드에 투사되어 승객이 육안으로 선명하게 볼 수 있으려면 추가적으로 투사광이 필요하다.

이때, 상기 광원부(100)로부터 조사되는 광은 이러한 투사광의 역할을 할 수 있다. 따라서, 디스플레이부(400)에 디스플레이되는 영상은 광원부(100)로부터 조사되는 광에 실려 차량의 윈드쉴드에 투사되고 차량의 승객은 윈드쉴드에 투사되는 영상을 볼 수 있다.

한편, 디스플레이부(400)로부터 투사되는 영상은 그 투사각도를 조절할 필요가 있는 경우, 예를 들어, 디스플레이부(400)와 상기 윈드쉴드 사이에 적절한 위치에 프리즘, 거울 등을 배치하여 영상의 투사각도를 조절할 수 있다.

제1광전달부재(200)는 상기 광원부(100)와 광축방향으로 대향되어 배치되고, 상기 광원부(100)로부터 조사되는 광은 상기 제1광전달부재(200)를 통과할 수 있다. 이때, 상기 제1광전달부재(200)는 광원부(100)로부터 입사되는 광을 광축방향에 수직한 면으로 확산시키는 역할을 할 수 있다.

상기 발광소자(110)로부터 조사되는 광은 광축방향에 수직한 면에서의 면적이 상기 영상패널(410)의 면적보다 작을 수 있다. 따라서, 상기 제1광전달부재(200)는 상기 발광소자(110)로부터 조사되는 광을 확산시킬 수 있다.

이를 위해, 상기 제1광전달부재(200)는 볼록렌즈부(230)를 포함할 수 있다. 볼록렌즈부(230)는 상기 광원부(100)로부터 입사하는 광이 통과할 수 있다. 즉, 상기 발광소자(110)로부터 상기 제1광전달부재(200)로 입사하는 광은 상기 볼록렌즈부(230)로 집광될 수 있다.

따라서, 상기 볼록렌즈부(230)는 상기 발광소자(110)가 배치되는 위치에 광축방향으로 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 광이 볼록렌즈부(230)를 통과하면서 볼록렌즈들에 의해 굴절되어 광은 확산될 수 있다.

제2광전달부재(300)는 상기 제1광전달부재(200)와 광축방향으로 대향되어 배치될 수 있다. 상기 제2광전달부재(300)는 제1광전달부재(200)를 통과한 광이 통과할 수 있다.

한편, 상기 제1광전달부재(200)를 통과하는 광은 다시 상기 제2광전달부재(300)를 통과하여 하기에 설명하는 광확산부재(500)로 입사할 수 있다.

상기 제2광전달부재(300)는 입사하는 광이 상기 영상패널(410)의 형상 및 면적에 대응하는 형상을 가지도록 만들고, 광확산부재(500)와 함께 상기 디스플레이부(400)에 평행한 평면상에서 상기 광이 균일한 밝기를 가지면서 분포하도록 할 수 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 상기 제2광전달부재(300)는 상면이 위로 볼록하고, 하면이 아래로 볼록한 곡선형으로 형성되고, 광이 통과하는 투광부(320)를 포함할 수 있다.

상기 투광부(320)의 곡선형상으로 인해, 상기 투광부(320)를 통과한 광은 상기 디스플레이부(400)에 평행한 평면상에서 균일한 밝기를 가지고, 상기 영상패널(410)의 형상 및 면적에 대응하는 형상을 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 투광부(320)는 입사되는 광의 광축방향에 대한 각도를 조절하여 상기 영상패널(410)에 대응하는 형상 및 면적을 가진 광을 만들 수 있다. 따라서, 상기 투광부(320)는 입사되는 광의 광축방향에 대한 각도를 조절하기 위해, 광축방향으로 상면이 위로 볼록하고, 하면이 아래로 볼록한 곡선형으로 형성될 수 있다.

광확산부재(500)는 상기 제2광전달부재(300)와 상기 디스플레이부(400) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 상기 광확산부재(500)는 예를 들어, 필름형상으로 구비될 수 있다.

상기 제1광전달부재(200)로부터 방출되는 광은 상기 제2광전달부재(300)를 통과하여 상기 광확산부재(500)에 입사할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 광확산부재(500)는 상기 디스플레이부(400)와 평행하게 배치될 수 있다.

상기 광확산부재(500)는 상기 제2광전달부재(300)로부터 방출되는 광을 디스플레이부(400)에 평행한 평면상에서 확산시키고 밝기를 균일화하는 역할을 할 수 있다. 상기 제2광전달부재(300)로부터 방출되는 광은 디스플레이부(400)와 평행한 평면을 살펴보면 상기 평면 상에서 밝기가 불균일하게 분포할 수 있다.

예를 들어, 상기 평면 상에서 제2광전달부재(300)의 투광부(320)에 대응하는 위치에서는 광의 밝기가 크지만, 이로부터 멀어질수록 광의 밝기는 작아질 수 있다.

이 경우에 상기 광확산부재(500)는 투광부(320)에 대응하는 위치에서의 광 투과율을 낮추고, 다른 위치에서는 광 투과율을 높이는 방식으로 상기 평면상에서 광의 밝기를 균일화할 수 있다.

도 2는 일 실시예의 헤드업 디스플레이 장치의 일부를 개략적으로 나타낸 정면도이다. 도 3은 도 2의 측면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 실시예에서 상기 광원부(100)는 복수의 발광소자(110)가 일정한 간격으로 배치되고, 상기 볼록렌즈부(230)는 각각의 상기 발광소자(110)와 광축방향으로 대응하는 위치에 각각 배치되는 복수의 볼록렌즈를 포함할 수 있다.

이러한 구조로 인해 각각의 발광소자(110)에서 조사되는 광은 광축방향으로 각 발광소자(110)와 대응되도록 배치되는 볼록렌즈를 통과함으로써 확산되고, 상기 볼록렌즈부(230)를 통과하면서 확산된 광은 다시 투광부(320)를 통과하면서 더욱 확산될 수 있다.

상기 디스플레이부(400)는 광축방향에 대하여 경사를 이루도록 배치될 수 있다. 디스플레이부(400)에서 재생되어 차량의 승객에게 제공되는 영상은 일반적으로 차량의 윈드쉴드에 비춰지게 되고, 윈드쉴드에 비친 영상 즉, 허상을 승객이 보게 된다.

이때, 차량의 윈드쉴드는 일반적으로 지면에 대해 경사를 이루도록 배치되므로, 디스플레이부(400)에 배치되는 영상이 왜곡되지 않고 윈드쉴드에 비춰지기 위해, 디스플레이부(400)로부터 조사되는 영상이 실린 광이 조사되는 각도를 조절할 필요가 있다.

따라서, 디스플레이부(400)는 광축방향에 대하여 경사를 이루도록 배치되어 디스플레이부(400)로부터 조사되는 영상이 실린 광이 조사되는 각도를 적절히 조절할 수 있다.

실시예에서, 광확산부재(500)는 제2광전달부재(300)와 디스플레이부(400) 사이에 배치될 수 있다. 이는 광확산부재(500)의 광확산효과를 증가시키기 위함이다. 즉, 광확산부재(500)는 광원부(100)로부터 되도록 멀리 위치할수록 광확산효과가 증가하고, 이로 인해 광원부(100)로부터 조사되는 광의 균일도를 향상시킬 수 있다.

실시예에서, 상기한 바를 감안하면, 광확산부재(500)가 제2광전달부재(300)와 디스플레이부(400) 사이에 배치될 경우, 광확산부재(500)의 광확산효과를 최대화할 수 있다.

한편, 상기 광확산부재(500)는 상기 디스플레이부(400)와 평행하도록 상기 광축방향에 대하여 경사를 이루도록 배치될 수 있다. 이는 광확산부재(500)가 상기 디스플레이부(400)와 가까운 곳에 배치될수록 상기 디스플레이부(400)를 통과한 광의 균일도도 증가할 수 있기 때문이다.

즉, 광확산부재(500)와 디스플레이부(400)가 서로 평행하게 배치되는 경우, 광확산부재(500)와 디스플레이부(400) 사이의 이격거리가 동일하므로, 광확산부재(500)와 디스플레이부(400) 사이의 이격거리가 다를 경우 이로 인해 광확산부재(500)를 통과하여 디스플레이부(400)의 영상패널(410)에 입사하는 광의 균일도가 저하되는 것을 방지할 수 있고, 따라서 디스플레이부(400)를 통과한 광의 균일도가 증가할 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 디스플레이부(400)의 측방향으로 연장되는 제1가상선(PL1)과 상기 광축방향으로 놓여지는 제2가상선(PL2)은 서로 예각 또는 둔각을 이룰 수 있다.

예를 들어, 도 3을 참조하면, 상기 제1가상선(PL1)과 상기 제2가상선(PL2)의 교차점에서 보아, 상기 제1가상선(PL1)과 상기 제2가상선(PL2) 각각의 상향하는 부분은 서로 예각을 이룰 수 있다.

즉, 상기 디스플레이부(400)는 상기 광축방향에 대하여 경사를 이루도록 배치되므로, 상기 제1가상선(PL1)과 상기 제2가상선(PL2)은 서로 예각 또는 둔각을 이루게 되고, 서로 직교할 수는 없다.

또한, 도 3을 참조하면, 상기 광확산부재(500)의 측방향으로 연장되는 제3가상선(PL3)은 상기 제1가상선(PL1)과 평행할 수 있다. 이는, 상기한 바와 같이, 디스플레이부(400)를 통과한 광의 균일도를 증가시키기 위해 상기 광확산부재(500)와 상기 디스플레이부(400)가 서로 평행하게 배치될 수 있기 때문이다.

또한, 도 3을 참조하면, 상기 디스플레이부(400)와 상기 광확산부재(500)의 서로 대향하는 면들 사이의 최소 이격거리인 제1이격거리(D1)는 상기 제2광전달부재(300)와 상기 광확산부재(500)의 서로 대향하는 면들 사이의 최소 이격거리인 제2이격거리(D2)보다 짧을 수 있다.

이는, 실시예에서, 디스플레이부(400)를 통과하는 광의 균일도를 높이기 위해서는 광확산부재(500)를 광원부(100)로부터 되도록 멀리 배치하고, 반대로 광확산부재(500)를 상기 디스플레이부(400)에 되도록 가까이 배치하는 것이 적절하기 때문이다.

한편, 일 실시예로, 상기 광확산부재(500)를 상기 디스플레이부(400)의 하면과 접촉하거나, 광확산부재(500)를 디스플레이부(400)의 하면에 접착되도록 배치할 수도 있다. 이때, 상기 제1이격거리(D1)는 0이 될 수 있다.

실시예에서, 광확산부재(500)를 상기 제2광전달부재(300)와 상기 디스플레이부(400) 사이에 배치하고, 상기 광확산부재(500)와 상기 디스플레이부(400)를 서로 평행하게 배치함으로써, 광확산부재(500)의 광확산효과를 높이고, 상기 디스플레이부(400)를 통과한 광의 균일도를 향상시킬 수 있다.

도 4는 일 실시예의 광확산부재(500)의 일부를 나타낸 확대도이다. 도 5는 일 실시예의 광확산부재(500)에 형성되는 엠보싱(510)의 장축(D3)방향 형상을 나타낸 단면도이다. 도 6은 도 5의 엠보싱(510)의 단축(D4)방향 형상을 나타낸 단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 일 실시예의 광확산부재(500)는 적어도 일부가 타원체껍질 또는 구(sphere)껍질 형상을 가진 엠보싱(510)(embossing)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 엠보싱(510)의 크기, 개수는 광확산부재(500)의 광확산효과가 헤드업 디스플레이 장치에서 최적화될 수 있도록 적절히 선택할 수 있다.

상기 엠보싱(510)은, 상기 제1광전달부재(200)에 구비되는 볼록렌즈부(230)와 마찬가지로, 광확산부재(500)에서 광의 확산을 증가시키는 역할을 할 수 있다. 상기 엠보싱(510)이 광의 확산을 증가시키는 이유는 상기 볼록렌즈부(230)에서 설명한 바와 같다.

한편, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 엠보싱(510)은 최상단 표면과 접하는 평면(PN)과 상기 엠보싱(510)의 다른 표면의 접선(TN)이 설정된 각도를 이루도록 구비될 수 있다.

도 5를 참조하면, 타원체껍질 형상의 상기 엠보싱(510) 장축(D3)을 따라 그은 상기 접선(TN)과 상기 평면(PN) 사이의 최대각도인 제1각도(θ1)는 예를 들어, 5° 내지 30°로 구비될 수 있다.

한편, 도 6을 참조하면, 타원체껍질 형상의 상기 엠보싱(510) 단축(D4)을 따라 그은 상기 접선(TN)과 상기 평면(PN) 사이의 최대각도인 제2각도(θ2)는 10° 내지 60°로 구비될 수 있다.

이때, 제2각도(θ2)는 상기 제1각도(θ1)와 같거나, 상기 제1각도(θ1)보다 클 수 있다. 상기 제1각도(θ1)와 상기 제2각도(θ2)가 같은 경우 상기 엠보싱(510)은 구껍질 형상으로 구비되고, 상기 제1각도(θ1)와 상기 제2각도(θ2)가 다른 경우 상기 엠보싱(510)은 타원체껍질 형상으로 구비될 수 있다.

실시예에서, 광확산부재(500)에 형성되는 엠보싱(510)은 광확산부재(500)에서 광확산을 증가시켜 광확산부재(500)를 통과하여 디스플레이부(400)에 입사하는 광의 균일도를 향상시킬 수 있다.

도 7a는 일 실시예의 제1광전달부재(200)를 나타낸 저면 사시도이다. 도 7b는 도 7a의 제1광전달부재(200)를 상측에서 바라본 사시도이다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 제1광전달부재(200)는 제1플랜지(210)와 제2플랜지(220)를 구비할 수 있다.

제1플랜지(210)는 상기 제1광전달부재(200)의 하면에서 하측으로 돌출형성될 수 있고, 상기 광원부(100)와 상기 제1광전달부재(200)를 광축방향으로 이격시키는 역할을 할 수 있다.

광원부(100)와 제1광전달부재(200) 사이의 광축방향 이격거리에 따라, 제1광전달부재(200)를 통과하는 광의 형태, 광축방향에 수직한 평면상 광의 밝기분포 즉, 광 균일도 기타 광의 특성이 달라질 수 있다.

따라서, 실시예에서는 상기 제1플랜지(210)를 사용하여 상기 광원부(100)와 상기 제1광전달부재(200)의 광축방향 이격거리를 조절하여 최적의 광의 형태, 광 균일도 등을 얻을 수 있다.

즉, 상기 제1플랜지(210)의 광축방향 길이를 적절히 조절하여, 상기 제1광전달부재(200)를 통과하는 광의 형태, 광 균일도 등이 최적화될 수 있는 상기 광원부(100)와 상기 제1광전달부재(200)의 광축방향 이격거리를 설정할 수 있다.

상기 제1플랜지(210)의 광축방향 길이는 헤드업 디스플레이 장치의 크기, 구체적 구조 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 상기 제1플랜지(210)의 광축방향 길이는 다양한 크기, 구조를 가진 각 헤드업 디스플레이 장치에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

또한, 상기 제1플랜지(210)의 개수, 형성위치, 형상 등도 헤드업 디스플레이 장치의 크기, 구체적 구조에 따라 다양하게 선택될 수 있다.

제2플랜지(220)는 상기 제1광전달부재(200)의 상면에서 상측으로 돌출형성될 수 있고, 상기 제1광전달부재(200)와 상기 제2광전달부재(300)를 광축방향으로 이격시키는 역할을 할 수 있다.

제1광전달부재(200)와 제2광전달부재(300) 사이의 광축방향 이격거리에 따라, 제2광전달부재(300)를 통과하는 광의 형태, 광 균일도 기타 광의 특성이 달라질 수 있다.

따라서, 실시예에서는 상기 제2플랜지(220)를 사용하여 상기 제1광전달부재(200)와 상기 제2광전달부재(300)의 광축방향 이격거리를 조절하여 최적의 광의 형태, 광 균일도 등을 얻을 수 있다.

즉, 상기 제2플랜지(220)의 광축방향 길이를 적절히 조절하여, 상기 제2광전달부재(300)를 통과하는 광의 형태, 광 균일도 등이 최적화될 수 있는 상기 제1광전달부재(200)와 상기 제2광전달부재(300)의 광축방향 이격거리를 설정할 수 있다.

상기 제2플랜지(220)의 광축방향 길이는 헤드업 디스플레이 장치의 크기, 구체적 구조 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 상기 제2플랜지(220)의 광축방향 길이는 다양한 크기, 구조를 가진 각 헤드업 디스플레이 장치에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

또한, 상기 제2플랜지(220)의 개수, 형성위치, 형상 등도 헤드업 디스플레이 장치의 크기, 구체적 구조에 따라 다양하게 선택될 수 있다.

도 8은 일 실시예의 제2광전달부재(300)를 나타낸 저면 사시도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제2광전달부재(300)는 제3플랜지(310)를 구비할 수 있다.

제3플랜지(310)는 투광부(320)의 측면에 형성될 수 있고, 제2광전달부재(300)의 하측으로 돌출되고 상기 제2플랜지(220)와 대응하도록 형성될 수 있다. 상기 제3플랜지(310)는, 상기 제2플랜지(220)와 마찬가지로, 상기 제1광전달부재(200)와 상기 제2광전달부재(300)를 광축방향으로 이격시키는 역할을 할 수 있다. 이하에서는 상기 제3플랜지(310)에 대하여 상기 제2플랜지(220)와 중복되는 설명은 생략한다.

상기 제2플랜지(220)와 상기 제3플랜지(310)의 광축방향 길이를 적절히 조절함으로써, 상기 제2광전달부재(300)를 통과하는 광의 형태, 광 균일도 등이 최적화될 수 있는 상기 제1광전달부와 상기 제2광전달부재(300)의 광축방향 이격거리를 설정할 수 있다.

실시예에서, 제1플랜지(210), 제2플랜지(220) 및 제3플랜지(310)의 광축방향 길이를 조절함으로써, 광원부(100)로부터 조사되어 제1광전달부재(200) 및 제2광전달부재(300)를 통과한 광의 형태, 광 균일도 등을 최적화할 수 있다.

한편, 상기 제1광전달부재(200), 광확산부재(500) 및 제2광전달부재(300)는 광투과성 재질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 영상패널(410)도 상기 제2광전달부재(300)를 통과한 광이 통과할 수 있는 광투과성 재질 및 구조로 형성될 수 있다.

도 7b 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제1광전달부재(200)는 제1돌기(221)를 포함하고, 상기 제2광전달부재(300)는 제1함몰홈(311)을 포함할 수 있다.

즉, 상기 제2플랜지(220)의 상면에는 제1돌기(221)가 형성되고, 상기 제3플랜지(310)의 하면에는 상기 제1돌기(221)와 대응하는 위치에 상기 제1돌기(221)가 삽입되는 제1함몰홈(311)이 형성될 수 있다.

제1광전달부재(200)와 제2광전달부재(300)는 광축방향과 수직한 평면 즉, x-y평면 상에서 서로 설계된 위치에 배치되는 것이 적절하다. 만약, 제1광전달부재(200)와 제2광전달부재(300)가 x-y평면 상에서 설계된 위치에서 허용범위를 초과하여 이탈하는 경우, 제2광전달부재(300)를 통과하는 광의 형태, 광 균일도 등이 기 설정된 것과 달라질 수 있고, 이는 결국, 차량의 윈드쉴드에 투사되는 영상의 화질을 저하시킬 수 있다.

실시예에서, 상기 제1돌기(221)는 상기 제1함몰홈(311)에 삽입되어 상기 제1광전달부재(200)와 상기 제2광전달부재(300)가 x-y평면 상에서 서로 설계된 위치에 배치되도록 하고, 상기 설계된 위치에서 허용범위를 초과하여 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

상기 제1돌기(221)는 상기 제2플랜지(220)의 상면에 적절한 위치에 적절한 개수로 구비될 수 있다. 상기 제1함몰홈(311)은 상기 제1돌기(221)와 동일한 개수로 상기 제1돌기(221)와 광축방향으로 대응하는 위치에 배치되도록 상기 제3플랜지(310) 하면에 구비될 수 있다.

다른 실시예로, 상기 제1돌기(221)와 상기 제1함몰홈(311)은 광축방향 위치가 서로 바뀌어 구비될 수도 있다. 즉, 상기 제3플랜지(310)의 하면에는 제1돌기(221)가 형성되고, 상기 제2플랜지(220)의 상면에는 상기 제1돌기(221)와 대응하는 위치에 상기 제1돌기(221)가 삽입되는 제1함몰홈(311)이 형성될 수도 있다.

도 9는 도 1에서 일 실시예의 제1방열부(600), 케이싱(700) 및 홀더(800)를 결합한 모습을 나타낸 사시도이다. 도 10은 도 9의 측면도이다. 실시예의 헤드업 디스플레이 장치는 제1방열부(600), 케이싱(700) 및 홀더(800)를 더 포함할 수 있다.

제1방열부(600)는 상기 광원부(100)와 결합하여 상기 광원부(100)의 하측에 배치될 수 있고, 복수의 제1방열핀(610)을 구비할 수 있다. 제1방열부(600)는 광원부(100)에서 발생하는 열을 냉각하기 위해 구비될 수 있다.

상기 광원부(100)에서는 광을 조사하는 동안 열이 발생할 수 있고, 이로 인해 광원부(100)가 과열되는 것을 방지할 필요가 있기 때문이다.

상기 제1방열핀(610)은 상기 제1방열부(600)의 하측방향으로 돌출형성되고, 복수로 구비될 수 있다. 상기 제1방열핀(610)은 상기 광원부(100)로부터 상기 제1방열부(600)로 전달되는 열이 외부로 효과적으로 전달되도록 할 수 있다.

상기 제1방열부(600)는 열전도율이 양호하고, 복잡한 형상을 구현하기 위해 가공성이 양호한 재질로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제1방열부(600)는 금속재질로 형성하는 것이 적절하다. 예를 들어, 상기 제1방열부(600)는 열전도율과 가공성이 우수한 구리, 구리합금, 알루미늄, 알루미늄합금 등의 재질로 형성될 수 있다.

케이싱(700)은 상기 제1광전달부재(200), 광확산부재(500) 및 상기 제2광전달부재(300)를 수용할 수 있도록 중공을 가진 형태로 구비될 수 있고, 제2방열부(710)를 포함할 수 있다.

제2방열부(710)는 상기 케이싱(700)의 측부에 형성되고, 케이싱(700) 내부에 발생하는 열을 외부로 방출하여 상기 케이싱(700) 내부에 구비되는 상기 제1광전달부재(200), 광확산부재(500) 및 상기 제2광전달부재(300)가 과열되는 것을 방지할 수 있다.

제2방열부(710)는 제2방열핀(711)을 구비할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제2방열핀(711)은, 예를 들어, 가로바(bar) 및 세로바가 서로 교차하는 돌출된 격자와 상기 격자의 교차지점에 돌출부를 형성한 형태로 구비될 수 있다.

그러나, 제2방열핀(711)은 이에 한정되지 않고, 외부와 효과적인 열전달이 가능한 것이라면 어떠한 형태로도 구성이 가능하다.

상기 제2방열핀(711)은 케이싱(700)으로부터 외부로 효과적인 열전달이 일어나도록 하는 역할을 할 수 있고, 제1방열부(600)와 마찬가지로, 열전도율과 가공성이 우수한 구리, 구리합금, 알루미늄, 알루미늄합금 등의 재질로 형성될 수 있다.

도 11은 일 실시예의 홀더(800)를 나타낸 사시도이다. 도 12는 도 9의 배면 사시도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 헤드업 디스플레이 장치는 홀더(800)를 더 포함할 수 있다.

홀더(800)는 상기 케이싱(700)에 착탈 가능하도록 구비되고, 상기 케이싱(700)에 상기 디스플레이부(400)를 결합시키는 역할을 할 수 있고, 제1장착부(810)와 제2장착부(820)를 포함할 수 있다.

제1장착부(810)는 디스플레이부(400)의 영상패널(410)에 대응하는 부위에 중공이 형성되고, 상기 디스플레이부(400)를 가압하여 상기 홀더(800)를 상기 케이싱(700)에 장착시킬 수 있다. 제2장착부(820)는 상기 제1장착부(810)로부터 절곡형성되고, 상기 케이싱(700)과 결합하여 상기 홀더(800)가 상기 케이싱(700)에 장착되도록 할 수 있다.

상기 홀더(800)가 상기 케이싱(700)에 착탈 가능하도록 구비되기 위해서, 상기 홀더(800)에는 제2관통홀(821)이 구비되고, 상기 케이싱(700)에는 훅(730)(hook)이 구비될 수 있다.

상기 제2관통홀(821)은 상기 제2장착부(820)에 구비될 수 있다. 이때, 상기 디스플레이부(400)를 상기 케이싱(700)에 안정적으로 장착하기 위해, 상기 제2장착부(820)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 적어도 4개가 구비되는 것이 적절할 수 있다. 이때, 상기 제2관통홀(821)은 각각의 제2장착부(820)에 적어도 하나씩 구비될 수 있다.

훅(730)은 상기 케이싱(700)의 측부에 돌출형성되고, 제2관통홀(821)은 상기 제2장착부(820)에 형성되어 상기 훅(730)이 삽입될 수 있다. 이때, 상기 제2장착부(820)는 탄성을 가지므로, 상기 홀더(800)는 상기 케이싱(700)에 용이하게 착탈이 가능하다.

이러한 구조로 인해, 상기 홀더(800)를 사용하여 디스플레이부(400)를, 나사체결 방식을 사용하지 않고, 상기 케이싱(700)에 용이하게 장착하거나 장착해제할 수 있다.

한편, 상기 제2관통홀(821)의 크기, 상기 제2장착부(820)에서의 위치 등을 조절하여, 상기 홀더(800)가 상기 디스플레이부(400)에 가하는 가압력을 조절할 수 있고, 상기 가압력을 강하게 하여 상기 디스플레이부(400)가 상기 케이싱(700)에 견고하게 결합하도록 할 수 있다.

도 13은 광확산부재(500)가 제1광전달부재(200)와 제2광전달부재(300) 사이에 배치되고, 광확산부재(500)가 광축방향에 수직한 x-y평면상에 평행하게 배치된 구조의 헤드업 디스플레이 장치에서 디스플레이부(400)에 나타난 영상을 나타낸 사진이다.

도 14는 광확산부재(500)가 제2광전달부재(300)와 광확산부재(500) 사이에 배치되고, 광확산부재(500)가 광축방향에 대하여 경사를 이루도록 배치되는 실시예의 헤드업 디스플레이 장치에서 디스플레이부(400)에 나타난 영상을 나타낸 사진이다.

이때, 도 13 및 도 14는 시뮬레이션에 의해 구현된 영상의 사진이다. 도 13은 비교대상인 헤드업 디스플레이 장치에서 구현된 영상을 나타내고, 도 14는 실시예의 헤드업 디스플레이 장치에서 구현된 영상을 나타낸다.

도 13과 도 14를 비교하면, 비교대상인 헤드업 디스플레이 장치에 비해 실시예의 헤드업 디스플레이장치에서 영상의 균일도가 증가함을 알 수 있다.

또한, 도 13에서는 영상에서 불규칙한 무늬가 영상의 전체에 걸쳐 반복되는 패턴으로 비교적 많이 나타나고, 영상의 균일도가 낮음을 명확히 알 수 있다.

반면, 도 13에서는 영상에서 불규칙한 무늬가 도 13에 비해 현저히 적게 나타나고, 영상의 균일도도 도 13에 비해 현저히 높음을 명확히 알 수 있다.

도 13과 도 14를 비교함으로써, 실시예의 헤드업 디스플레이 장치에서 디스플레이부(400)에 나타난 영상의 균일도가 현저히 향상됨을 알 수 있다. 또한, 이러한 균일도 향상은 실시예의 헤드업 디스플레이 장치에서 광확산부재(500)의 광확산효과가 향상되었음을 증명하는 것이다.

실시예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.

100: 광원부
200: 제1광전달부재
300: 제2광전달부재
400: 디스플레이부
500: 광확산부재
600: 제1방열부
700: 케이싱
800: 홀더
PL1: 제1가상선
PL2: 제2가상선
PL3: 제3가상선

Claims (20)

1. 광원부;
   상기 광원부와 광축방향으로 대향되어 배치되는 제1광전달부재;
   상기 제1광전달부재와 광축방향으로 대향되어 배치되는 제2광전달부재;
   상기 제2광전달부재와 광축방향으로 대향되어 배치되며, 상기 제2광전달부재를 통과한 광이 입사하는 디스플레이부; 및
   상기 제2광전달부재와 상기 디스플레이부 사이에 배치되는 광확산부재
   를 포함하고,
   상기 디스플레이부는 광축방향에 대하여 경사를 이루도록 배치되고,
   상기 광확산부재는 상기 디스플레이부와 평행하도록 상기 광축방향에 대하여 경사를 이루도록 배치되는 헤드업 디스플레이 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 디스플레이부의 측방향으로 연장되는 제1가상선과 상기 광축방향으로 놓여지는 제2가상선은 서로 예각 또는 둔각을 이루는 헤드업 디스플레이 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 광확산부재의 측방향으로 연장되는 제3가상선은 상기 제1가상선과 평행한 헤드업 디스플레이 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 디스플레이부와 상기 광확산부재의 서로 대향하는 면들 사이의 최소 이격거리인 제1이격거리는 상기 제2광전달부재와 상기 확산판의 서로 대향하는 면들 사이의 최소 이격거리인 제2이격거리보다 짧은 헤드업 디스플레이 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1광전달부재는,
   상기 광원부로부터 입사하는 광이 통과하는 볼록렌즈부를 포함하는 헤드업 디스플레이 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 광원부는 복수의 발광소자가 일정한 간격으로 배치되고,
   상기 볼록렌즈부는 각각의 상기 발광소자와 광축방향으로 대응하는 위치에 각각 배치되는 복수의 볼록렌즈를 포함하는 헤드업 디스플레이 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제2광전달부재는,
   상면이 위로 볼록하고, 하면이 아래로 볼록한 곡선형으로 형성되는 투광부를 포함하는 헤드업 디스플레이 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 광원부와 결합하고, 복수의 제1방열핀을 구비하는 제1방열부를 더 포함하는 헤드업 디스플레이 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1광전달부재와 상기 제2광전달부재를 수용하는 케이싱; 및
   상기 케이싱에 상기 디스플레이부를 결합시키는 홀더
   를 더 포함하는 헤드업 디스플레이 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 케이싱은,
    측부에 형성되고, 제2방열핀을 구비하는 제2방열부를 포함하는 헤드업 디스플레이 장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 제1광전달부재는,
    하측으로 돌출형성되어 상기 광원부와 상기 제1광전달부재를 광축방향으로 이격시키는 제1플랜지를 구비하는 헤드업 디스플레이 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제1광전달부재는,
    상측으로 돌출형성되어 상기 제1광전달부재와 상기 제2광전달부재를 광축방향으로 이격시키는 제2플랜지를 구비하는 헤드업 디스플레이 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제2광전달부재는,
    하측으로 돌출되고 상기 제2플랜지와 대응하도록 형성되며, 상기 제1광전달부재와 상기 제2광전달부재를 광축방향으로 이격시키는 제3플랜지를 구비하는 헤드업 디스플레이 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 제2플랜지의 상면에는 제1돌기가 형성되고, 상기 제3플랜지의 하면에는 상기 제1돌기와 대응하는 위치에 상기 제1돌기가 삽입되는 제1함몰홈이 형성되는 헤드업 디스플레이 장치.
15. 제13항에 있어서,
    상기 제3플랜지의 하면에는 제1돌기가 형성되고, 상기 제2플랜지의 상면에는 상기 제1돌기와 대응하는 위치에 상기 제1돌기가 삽입되는 제1함몰홈이 형성되는 헤드업 디스플레이 장치.
16. 제1항에 있어서,
    상기 광확산부재는,
    적어도 일부가 타원체껍질 또는 구(sphere)껍질 형상을 가진 엠보싱이 형성되는 헤드업 디스플레이 장치.
17. 제16항에 있어서,
    상기 엠보싱은,
    최상단 표면과 접하는 평면과 상기 엠보싱의 다른 표면의 접선이 설정된 각도를 이루고,
    타원체껍질 형상의 상기 엠보싱 장축을 따라 그은 상기 접선과 상기 평면 사이의 최대각도인 제1각도는 5° 내지 30°인 헤드업 디스플레이 장치.
18. 제17항에 있어서,
    타원체껍질 형상의 상기 엠보싱 단축을 따라 그은 상기 접선과 상기 평면 사이의 최대각도인 제2각도는 10° 내지 60°인 헤드업 디스플레이 장치.
19. 제18항에 있어서,
    상기 제2각도는,
    상기 제1각도와 같거나, 상기 제1각도보다 큰 헤드업 디스플레이 장치.
20. 제2항에 있어서,
    상기 제1가상선과 상기 제2가상선의 교차점에서 보아, 상기 제1가상선과 상기 제2가상선 각각의 상향하는 부분은 서로 예각을 이루는 헤드업 디스플레이 장치.

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