KR100247107B1 - 디스플레이 장치용 광센서 - Google Patents

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쥬에리거 페터
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클라우스 포스, 게오르그 뮐러
로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치용 광 가이드에 관한 것이며, 광 가이드는 광을 수집하는 것으로서 디스플레이 장치의 전방 또는 후방에 배치되며 주변광과 함께 조명 장치의 광을 검출한다.
측방향에 배치된 광센서에 의해 적절한 조명 장치가 제어된다. 이 광센서는 광 가이드의 측표면상에 배치되기 때문에 디스플레이 장치쪽으로의 입사광빔의 경로를 방해하지 않는다. 이 센서는 조명 장치를 주변의 휘도에 조화시키며 광학적으로 투명한 방식으로 연결된 디스플레이 장치의 개수에 관련한 교정 계수에 의해 디스플레이 장치의 균일한 조명을 제공한다.

Description

[발명의 명칭]
디스플레이 장치용 광센서
[종래기술]
본 발명은 독립청구항의 일반적인 유형에 따른 디스플레이 장치용 조명장치의 휘도(brightness)를 조절하기 위한 광센서에서 비롯된다. 공지의 조명 장치에 있어서, 예를들면 전달 또는 투과가능한 액정 디스플레이는 광 가이드를 통하여 표면-조명되어 조명을 제공한다. 이 경우, 포토트랜지스터가 광플럭스(light flux)내에 배치된 디스플레이의 휘도를 조절하는데 사용되며 광 플럭스의 작용으로서 조명장치를 조절한다. EP 115 575 B1 에는 서로 대향하는 두개의 단부면으로 구성된 광 가이드가 제안되어 있고 이것은 차량의 방풍유리(프런트 글라스)를 통해 입사하는 광과 계기판의 전방관찰 공간의 광을 검출한다. 광 가이드의 유백색 플라스틱 몸체상으로 떨어지는 전체 광선은 나란하게 배열된 센서로 검출된다. 이 광 가이드는 비교적 큰 부피로 인하여 방풍유리뒤 차량의 계기판 덮개의 영역내에 배열되어 있다. 상기 광 가이드는 비교적 큰 공간을 필요로 하며 다른 전기 장치를 위하여 상기 영역내에 있을 필요가 있다. 더욱이, 방풍유리 뒷쪽 광 가이드의 배열은 승객용 콤파트먼트를 설계할 때에도 고려되어야 하므로 설계자에게는 설계의 자유에 대한 어떤 장애가 된다.
[발명의 이점]
독립청구항의 특징적인 구성요소를 가진 본 발명에 따른 광 센서는 광 센서가 디스플레이 장치와 함께 하나의 콤팩트한 유니트로서 구성된다는 이점을 갖는다. 광 가이드는 비교적 얇은 광 수집막(light-collecting film)을 갖고 있기 때문에 계기판 영역내에 추가 공간이 필요하지 않으며, 이 결과 디스플레이 장치의 구성을 거의 변경하지 않아도 된다. 완성된 디스플레이 장치가 공장에서 예비 조립될 수 있기 때문에 재조정이 요구되지 않는다는 점이 특히 유리하다. 광 수집막의 사용은 그 구조로 인하여 입사광에 의해 조명되지 않는 측표면상으로 광의 일부분을 굴절시킨다는 점이 특히 유리하다. 센서가 측표면중의 하나에 설치되면, 센서는 광 수집막으로부터 투과된 광의 거동을 변동시킴이 없이 굴절된 측광을 받아들인다. 또한, 상기 광수집 박막은 시장에서 저렴하게 입수가능하다. 또, 광 수집막은 디스플레이 장치가 특정색으로 표시하고자 한다면 광 필터의 기능을 담당한다는 이점이 있다.
독립청구항에 특정된 광 센서의 유리한 진전 및 개량점은 종속 청구항에 인용된 수단에 의해 가능하다. 광 수집막은 플라스틱막이며, 이것은 사고시 깨지지 않고, 이결과 위험하지 않으므로 특히 유리하다.
특히, 포토레지스터, 포토다이오드, 또는 포토트랜지스터 소자는 받아들인 광을 대응하는 전자 신호로 직접 전환할 수 있기 때문에 이들을 사용하므로써 매우 간단하고 세련된 구성이 얻어진다.
광 가이드가 예컨대 관찰 방향에서 LCD 디스플레이의 정면에 직접 설치되면, 디스플레이 장치상으로 떨어지는 광이 그것을 통해 빛난다. 이 경우에 디스플레이 휘도는 디스플레이 장치의 전체 면적에 걸친 필수 면적으로서 소망의 값으로 조절될 수 있다.
센서 안으로 들어간 광은 자유 측표면을 코팅한 밀러에 의해 증강된다.
조명 조절을 위한 교정 계슈(correction factor)를 형성한 결과 디스플레이 장치가 구동된 요소의 개수에 관계 없이 균일한 휘도를 나타낸다는 이점이 있다.
또다른 이점은 디스플레이의 휘도가 설정요소에 의해 예비 결정될 수 있다는 것이다. 이 결과, 디스플레이의 휘도는 운전자가 요망하는 정도로 개인적으로 맞추어질 수 있다.
한편, 광 가이드를 디스플레이 뒷쪽에, 그러나 조명장치 전방에 설치한 경우, 휘도 조절은 조명장치 및 투과 가능하게 연결된 디스플레이 장치의 요소에 의해 수행된다. 이 결과, 간단한 조명-종속 휘도 조절이 가능하다.
또다른 이점들은 다음의 설명으로 부터 추정할 수 있다.
[도면의 간단한 설명]
본 발명의 예시적인 실시예가 도면에 도시되며 하기 설명으로부터 보다 상세히 설명된다.
제 1 도는 광 가이드 실시예의 도시도.
제 2 도는 평가 회로의 도시도.
제 3 도는 투과성 LCD 디스플레이 뒷쪽에 광 가이드를 배열한 실시예의 도시도.
제 4 도는 트랜스플렉터(transflector)를 구비한 구성의 도시도.
제 5 도는 LCD 디스플레이의 전방에 광 가이드를 배열한 실시예의 도시도.
제 6 도는 트랜스플렉터를 구비한 LCD 디스플레이의 전방에 광 가이드를 배열한 실시예의 도시도.
[바람직한 실시예의 설명]
제 1 도는 상자형 광 가이드(1)의 예시적인 제 1 실시예를 도시하며, 이 광 가이드는 방향 B 로의 광 플럭스 A 에 의해 그 전방 표면이 조명된다. 광 가이드(1)의 측표면(C, D, E, F)은 비교적 좁은 폭을 갖도록 설계되어 있다. 예컨대, 센서(2)는 접착제에 의해 측표면(C)에 부착된다. 이 센서(2)는 광 플럭스 A의 일부분을 받아들인다. 광 센서는 광 플럭스 A가 광센서상에 직접 떨어지지 않도록 그것의 광 민감성 표면이 광 플럭스 A에 대략 평행하게 배열된다. 센서(2)는 전기접속용 리드선을 가지며, 이 센서를 사용하여 광 플럭스 A에 비례하는 전기신호가 발생될 수 있다.
이 광 가이드(1)는 광 수집막으로서 설계된 투과성 필터판을 갖고 있다. 이것은입사광을 부분적으로 연관시켜 좁은 측표면(C, D, E, F)상으로 굴절시킨다. 가능한 많은 광이 센서(2)상에 떨어질 수 있도록 자유 측표면(C, D, E, F)은 밀러 코팅될 수 있다.
광 수집막은 예컨대 바이어(Baier)사로부터 리사(LISA)라는 제품명으로 입수가능하다.
제 2 도는 평가회로(20)를 도시하며, 이것은 센서(2)로 부터의 전기 신호를 평가해서 디스플레이 장치(도시않음)의 휘도를 조절한다. 이 평가회로(20)는 기본적으로 정상 공급 전압으로 작동되는 증폭기(22)를 갖고 있다. 증폭기(22)의 출력부(25)와 입력부 사이에는 상류의 센서(2)에 정합시키는 조정가능한 저항기(23)가 연결되어 있다. 또, 센서(2)는 한쪽이 상기 입력부에 접속되며 다른쪽이 그것의 자유 접속부에 의해 전압 분할기(21)의 중앙 탭에 접속되어 있다. 센서(2)의 감도는 센서(2)를 위해 공급 전압을 전달해 주는 전압 분할기(21)를 통해 조정가능하다. 증폭기(22)의 출력부는 비교기(comparator)(27)를 경유하여 트랜지스터(T)의 제어 입력부에 접속되어 있고, 트랜지스터의 콜렉터 회로에서 램프(21)가 공급 전압에 연결되어 있다. 램프(21)의 특성 데이터가 저장되는 메모리(28)는 비교기(27)에 접속된다.
제 3 도 내지 제 5 도는 디스플레이 장치(3)에 대한 광 가이드(1) 배열의 또다른 예시적인 실시예를 도시한다. 제 3 도에 있어서, 제 1 도에서 설명된 광 가이드(1)는 투과성 액정 디스플레이(LCD 디스플레이)와 조명장치(21)사이에 설치된다. 도시된 바와같이 광 가이드(1)는 LCD 디스플레이(3) 뒤쪽에 설치되기 때문에 눈에 보이지 않는다. 제 3 도로 알 수 있는 바와같이 주변 광 A는 전도성 LCD 디스플레이(3)를 통해 직접 광 가이드(1)에 떨어진다.
이러한 구성의 작동모드가 이하 설명된다. 제 3 도에 따르면, 주변광(광 플럭스 A)과 조명 장치(21)의 광 플럭스 C가 광 가이드(1)상에 떨어진다. 양 광플럭스는 측표면(C 내지 F)을 향해 광 가이드(1)에서 부분적으로 굴절되어 센서(2)에 의해 간접적으로 포착되며, 센서는 평가회로(20)의 출력부(U)에서 대응하는 전압 신호를 방출한다. 주변 광과 관련하여 적절한 콘트라스트를 갖도록 디스플레이 장치의 가장 양호한 조명을 얻기 위하여 조명장치(21)는 광 가이드(1)에 대한 방해 영향력이 제거되는 방식으로 조절되어야 한다. 이것은 검정 측정법(calibration measurement)에 의해 가장 간단하게 수행될 수 있다. 이를 위하여 조명 장치(21)의 광만이 광 가이드(1)상에 떨어질 수 있도록 광 가이드(1)의 전방쪽이 차폐된다. 이러한 상태하에 조명장치(21)의 조명 강도를 변도시키므로써, 즉 램프 전류를 변화시키므로써 센서(2)의 대응 전압이 선택될 수 있고, 예컨대 조명 장치(21)를 위한 특성으로서 저장될 수 있다. 이제 주변광이 광 가이드의 전방쪽에 떨어지도록 다시 광 가이드(1)의 전방쪽이 노출되면, 센서(2)는 상대적으로 더 큰 전압을 측정한다. 메모리(28)내에 저장된 특성의 대응 광 플럭스를 삭제하므로써 주변광인 광 플럭스 A에 대한 값이 구해지도록 조명장치(21)의 영향이 비교기(27)에서 소거될 수 있다. 상기 특성의 관련값이 예컨대 조명 장치(21)를 통한 광 플럭스를 측정하므로써 측정될 수 있고, 이들 값은 저장될 수 있다. 주변광인 광 플럭스 A의 상기 결정된 값을 사용하면, 이제 조명 장치(21)를 소망한 바대로 작동시키는 것이 가능하다. 또한, 전압 분할기(26)를 통해 디스플레이 장치(3)에 있어서 콘트라스트의 개인적인 세밀한 등급을 줄 수 있는 것이 가능하다.
특히 조명가능한 액정 디스플레이와 결합하여 사용될 수 있는 조명장치(21) 대신에 센서 신호가 전기 루미네센스 디스플레이(electroluminescence displays)등과 같은 다른 디스플레이의 휘도 조절을 위해 사용될 수도 있다.
제 4 도에 따른 또다른 예시적인 실시예는 제 3 도에서 제안된 구성에 광 가이드(1)와 조명장치(21) 사이에 설치되는 트랜스플렉터(5)가 추가된 것이다. 이 트랜스플렉터는 본질적으로 주변광이 LCD 디스플레이(3)의 조명에 사용되도록 광 플럭스 A를 반사하는 기능을 갖고 있다. 조명 장치(21)는 보조 조명으로서 기능하며, 이 조명장치의 광은 트랜스플렉터를 통과해서 LCD 디스플레이(3)를 추가로 조명한다. 보조 조명의 휘도는 상기 설명된 바와 동일한 방식으로 조절된다.
제 4 도에 따른 본 발명의 또다른 특징은 또다른 센서(6)가 광 가이드(1)의 좁은 측표면(E)상에 설치되어 있다는 것이다. 이 실시예에 있어서, 또다른 센서(6)는 조명 장치(21)의 검정 측정을 위해 사용될 수 있다.
그것은 또한 조명장치(21)의 영향력을 결정하기 위하여 구비되며 조명장치(21)의 조도를 점진적으로 증가시키고 이경우 평가회로(20)의 출력에서 전압 변화 U를 비교하기 위해 구비된다. 반복적인 전압 변화 U에 기초하여 일정한 주변 휘도에서 조명장치(21)의 영향을 직접 파악할 수 있다.
제 5 도에 따른 예시적인 실시예에 있어서, 광 가이드는 투과성 LCD 디스플레이(3)의 전방에 배열되어 있다. 이 LCD 디스플레이(3)는 그 뒤에 배열된 조명장치(21)에 의해 조명된다. 조명 조절은 제 3 도에서 설명된 방식과 유사한 방식으로 수행된다.
제 6 도는 투과성 LCD 디스플레이 장치(3)의 예시적인 실시예를 도시하며, 광 가이드(1)는 마찬가지로 LCD 디스플레이(3)의 전방에 설치되어 있다. 작동 모드는 제 4 도에 도시된 실시예와 비교하여 마찬가지이지만 단지 하나의 센서(2)가 사용되었다.
필터판을 LCD 디스플레이 후방 또는 전방에 설치한 제 3, 4, 5 및 6도에 도시된 예시적인 실시예에 있어서, 디스플레이 장치(3)의 일부 지시된 요소만이 광학적으로 투명한 방식으로 연결된다면 주변광과 조명장치(21)의 광 영향을 결정하는데 에러가 발생할 수 있다. 따라서, 제 3 도의 경우 약간의 요소만 광학적으로 투명한 방식으로 연결되어 있다면, 광 가이드(1)에 의해 포획된 주변광의 영향력은 대응하여 작기 때문에 후방 조명이 강해져야 한다. 만약 디스플레이 장치(3)의 모든 요소가 광학적으로 투명한 방식으로 연결되어 있다면, 주변 광(21)의 최대 영향력이 포획되기 때문에 후방 조명이 대응적으로 감소되어야 한다.
제 5 도 및 제 6 도에 따른 구성의 경우에, 조명장치(21)의 영향은 광학적으로 투명한 방식으로 연결된 요소의 개수의 함수로서 고려되어야 한다.
단지 부분적으로만 광학적으로 투명한 디스플레이 장치(3)의 경우에는 광학적으로 투명한 방식으로 연결된 요소의 개수에 종속하는 에러가 발생한다. 그러나 이 에러는 용이하게 교정가능하다. 디스플레이 장치(3)의 구동으로 광학적으로 투명하며 구동된 요소의 각각의 개수가 파악되기 때문에 디스플레이 요소의 최대 개수에 대한 비율을 형성하므로써 계수(factor)를 형성하는 것이 가능하며, 이 계수는 부수적으로 조명장치(21)의 제어를 위한 교정 계수로서 사용될 수 있다. 제 5 도 및 제 6 도의 예시적인 실시예들에 있어서, 적은 요소가 디스플레이 될때 교정 계수는 예컨대 후방 조명을 약화시키고, 반면에 많은 요소가 디스플레이될때 교정 계수는 후방 조명을 강화시킨다. 이는 모든 경우에도 화상을 유리하게 나타내는 양호한 디스플레이를, 즉 균일한 휘도와 균일한 콘트라스트를 유지하며, 디스플레이 장치(3)상에 디스플레이되는 디스플레이 요소의 개수에 관계없이 디스플레이의 휘도는 단지 주변광 휘도의 영향으로만 변경된다. 예컨대 밝은 대낮에는 디스플레이는 상대적으로 밝게 조명되어야 하고, 반면에 터널을 통과할때에는 운전자가 눈이 부시지 않도록 디스플레이는 상대적으로 어둡게 조명된다.

Claims (10)

  1. 차량의 디스플레이 장치 전방의 주변광을 검출하기 위한 광 가이드와, 이 광 가이드상에 배치되며 검출된 광의 작용으로서 디스플레이 장치의 휘도를 조절하기 위한 제어 신호를 컨트롤러에 보내는 센서를 가지고 있는 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 광 가이드(1)는 입사광의 적어도 일부분을 광 가이드이 측표면(C, D, E, F)중 적어도 하나의 측표면쪽으로 투사하는 광 수집막을 가지며, 상기 센서(2)는 측표면(C, D, E, F)에 도달한 광에 반응하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 가이드(1)는 플라스틱막인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항 내지 제 2 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서(2)는 상기 측표면(C, D, E, F)중 적어도 하나에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 센서(2)는 포토레지스터, 포토다이오드 또는 포토트랜지스터 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는 액정 디스플레(LCD 디스플레이)인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치의 휘도는 조정 수단(26)에 의해 수동으로 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    광 플럭스가 빛나지 않는 상기 측표면(C, D, E, F)은 적어도 부분적으로 밀러 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    광학적으로 투명한 방식으로 연결된 디스플레이 장치(3)의 요소를 카운트하고 이 카운트 수를 계수로서 최대 광 투명 요소에 대한 비율로 설정하는 측정 장치가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    광학적으로 투명한 디스플레이 요소가 적은 경우는 광 플럭스를 대응하여 감소시키고, 반대로 광학적으로 투명한 디스플레이 요소가 많은 경우는 광 플럭스를 대응하여 증가시키는 방식으로 조명장치(21)의 광 플럭스가 상기 계수에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 가이드(1)는 상기 디스플레이 장치(3)의 전방이나 후방에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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