KR101520660B1 - 차량용 영상장치 - Google Patents

Abstract

영상이 투영되는 차량 윈드쉴드(windshield)의 광학적 투과율을 조절하여 영상의 화질을 개선할 수 있는 차량용 영상장치에 관한 것으로, 윈드쉴드에 소정의 영상을 출사하는 영상 투사부와, 윈드쉴드 위에 형성되고, 영상 투사부로부터 입사되는 영상의 광 투과율 및 반사율을 조절하는 PDLC (polymer dispersed liquid crystal) 필름과, 영상 투사부 및 PDLC 필름을 구동시키는 구동부를 포함하여 구성될 수 있다.

윈드쉴드, PDLC, 영상, 투과율, 차량

Description

차량용 영상장치{display device for automobile}

본 발명은 차량용 영상장치에 관한 것으로, 특히 영상이 투영되는 차량 윈드쉴드(windshield)의 광학적 투과율을 조절하여 영상의 화질을 개선할 수 있는 차량용 영상장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 영상장치는 차량 주행 중에, 운전자에게 주행 정보를 포함한 다양한 영상을 보다 효과적으로 전달하기 위한 장치이다.

즉, 차량용 영상장치는 차량 주행중의 운행 정보 등을 포함하는 영상이 자동차의 윈드쉴드에 나타나도록 하는 전방 표시 장치로서, 원래는 비행기에서 조종사의 전방 시야를 확보해 주기 위해 도입된 장치이다.

이러한 차량용 영상장치는 운행 정보 등과 같은 영상을 운전자의 시야 정면에 전방의 경치와 중첩시켜 3차원적으로 표시를 해주기 때문에, 차량의 운전자들은 계기판의 속도나 방향 지시등을 제어하기 위해 운전 중에 시선을 옮길 필요가 없어 안전하게 운전할 수 있다.

기존의 차량용 영상장치는 디스플레이와 미러 등으로 구성되며, 구동 방식은 디스플레이에서 출사된 영상이 미러에 의해 반사되어 차량의 윈드쉴드로 입사시키 면, 입사된 영상은 윈드쉴드의 반사면에 의해 반사되어 운전자의 시선에 전달된다.

이때, 운전자의 시선으로 전달된 영상은 운전자 시선의 정면에 대해 소정 각을 이루며, 운전자의 시선으로부터 일정거리 떨어진 지점에서 운전자 시야 정면의 경치와 겹쳐져서 운전자에게 허상으로 인식된다.

이와 같이, 운전자의 시선으로 전달되는 영상은 차량의 전방 경치에 변화가 많기 때문에 표시상의 식별을 양호하게 하기 위하여 반사면의 반사율을 크게 하여야 한다.

그러나, 운전자의 안전한 전방 시계를 확보하기 위해서는 차량 윈드쉴드의 경우, 투과율이 약 70% 이상이 되어야 한다.

따라서, 윈드쉴드의 반사면의 반사율을 높이는데에는 한계가 있기 때문에, 운전자의 시선에 전달되는 영상의 화질은 저하될 수 밖에 없다.

본 발명의 목적은 이러한 문제들을 해결하기 위한 것으로, 차량의 윈드쉴드에 입사광의 투과율을 조절하기 위한 PDLC (polymer dispersed liquid crystal) 필름을 부착하여 입사되는 영상의 광 투과율 및 반사율을 조절함으로써, 영상의 화질을 개선할 수 있는 차량용 영상장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 차량 윈드쉴드의 곡률에 따른 영상의 왜곡을 보정함으로써, 왜곡이 없는 영상을 제공할 수 있는 차량용 영상장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 차량의 윈드쉴드(windshield)에 영상을 투영하는 차량용 영상장치는, 윈드쉴드에 소정의 영상을 출사하는 영상 투사부와, 윈드쉴드 위에 형성되고, 영상 투사부로부터 입사되는 영상의 광 투과율 및 반사율을 조절하는 PDLC (polymer dispersed liquid crystal) 필름과, 영상 투사부 및 PDLC 필름을 구동시키는 구동부를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, PDLC 필름은 윈드쉴드 외부 표면의 일부 영역 위에 부착될 수 있고, PDLC 필름의 광 투과율은 0 - 92 %로 조절될 수 있다.

또한, PDLC 필름은 윈드쉴드 외부 표면의 전체 영역 위에 부착될 수 있고, PDLC 필름의 광 투과율은 70 - 92 %로 조절될 수 있다.

그리고, 구동부는, PDLC 필름을 구동하는 PDLC 구동부와, 영상 투사부의 디스플레이 패널을 구동하는 디스플레이 구동부와, 외부로부터 영상 및 음성 신호를 수신하는 통신 모듈부와, 수신된 음성 신호를 처리하는 스피커 모듈부와, 윈드쉴드의 곡률에 따른 영상의 왜곡을 보정하기 위해, 영상 신호를 와핑처리하는 와핑(warping)부와, 수신된 영상 신호의 처리를 위해 영상 신호를 저장하는 메모리부와, 수신된 영상 신호 처리 및 PDLC 구동부, 디스플레이 구동부, 통신 모듈부, 스피커 모듈부, 및 와핑부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 차량용 영상장치는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명은 윈드쉴드에 PDLC를 합착하여, 윈드쉴드에 입사되는 영상의 광 투과율 및 반사율을 조절할 수 있으므로, 운전자에게 최적의 영상 화질을 제공할 수 있다.

또한, 윈드쉴드에 입사되는 영상 신호를 와핑 처리하여, 차량 윈드쉴드의 곡률에 따른 영상의 왜곡을 보정할 수 있으므로, 운전자에게 왜곡이 없는 영상을 제공할 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 영상장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 영상 투사부, 차량의 윈드쉴드(windshield) 위에 부착된 PDLC (polymer dispersed liquid crystal) 필름, 이들 을 구동하는 구동부로 크게 구성된다.

여기서, 영상 투사부는 프로젝터 등과 같은 영상 장치로서, 네비게이션, DMB(digital multimedia broadcasting), DVD(digital versatile disk) 등과 같은 멀티미디어 영상기기로부터 생성된 영상을 윈드쉴드에 출사한다.

그리고, PDLC 필름은 윈드쉴드 위에 형성되고, 영상 투사부로부터 입사되는 영상의 광 투과율 및 반사율을 조절하는 역할을 수행한다.

도 2a 및 도 2b는 도 1의 PDLC 필름의 구동 원리를 보여주는 도면으로서, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, PDLC 필름은 ITO(Indium Tin Oxide) 등으로 이루어진 제 1, 제 2 투명 전극(11, 12)과, 제 1, 제 2 투명 전극(11, 12) 사이에 형성되는 고분자 매트릭스층(13)으로 이루어진다.

고분자 매트릭스층(13)은 전압 인가에 따라 특정한 방향성을 갖는 네마틱(nematic) 액정 분자(15)들이 배열되어 있다.

즉, 고분자 매트릭스층(13) 내에 마이크로 크기의 액정 방울(14)들이 분산되어 있고, 그 액정 방울(14) 내에는 액정 분자(15)들이 액정 방울(14) 벽면을 따라 배향되어 있다.

따라서, 제 1 , 제 2 투명 전극(11, 12)에 전압이 인가되지 않는 경우에는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 마이크로 크기의 액정 방울(14)과 고분자 매트릭스층(13) 사이의 굴절율 차이에 의해 입사되는 광은 모두 산란되어 화이트 상태(white state)를 구현한다.

그리고, 제 1 , 제 2 투명 전극(11, 12)에 전압이 인가되는 경우에는, 도 2b 에 도시된 바와 같이, 액정 방울(14) 내의 액정 분자(15)들은 전계(electric field)와 평행하도록 배열되어, 입사되는 광은 고분자 매트릭스층(13)을 그대로 투과하는 상태를 구현한다.

즉, PDLC 필름은 전압의 인가 여부에 따라 입사되는 광을 산란시키거나 투과시키는 2가지 모드를 수행한다.

본 발명의 PDLC 필름은 경우에 따라, 액정 방울(14) 내에 이색성 색소(dichroic dye)를 주입하여, 네마틱 액정 분자(15)들 사이에 이색성 색소를 형성할 수도 있다.

이색성 색소는 전압 인가에 따라 네마틱 액정 분자들(15)과 동일한 방향성으로 배열될 수 있다.

이색성 색소를 주입하는 이유는 전압을 인가하지 않는 경우에도, 소정의 색상을 구현할 수 있기 때문이다.

즉, PDLC 필름에 전압을 인가하지 않는 경우에는 입사되는 광이 액정 방울 내의 이색성 색소에 흡수되어 색을 구현하게 되고, PDLC 필름에 전압을 인가하는 경우에는 입사되는 광이 PDLC 필름을 투과하게 된다.

본 발명의 PDLC 필름은 이색성 색소에 따라 레드, 그린, 블루, 블랙 등 다양한 색상의 구현이 가능하다.

이와 같이, 구동되는 본 발명의 PDLC 필름은 윈드쉴드 외부 표면의 일부 영역 위에 부착될 수도 있고, 또는 윈드쉴드 외부 표면의 전체 영역 위에 부착될 수도 있다.

여기서, 본 발명의 PDLC 필름은 다양한 색상의 구현에 따라, 광 투과율을 약 0 - 92 %로 조절할 수가 있다.

예를 들면, 운전자가 운전만 하는 경우에는 PDCL 필름의 투과율을 약 70 - 92 %로 조절하여 운전자의 안정성을 높이고, 운전자가 영상을 구현하는 경우에는 PDLC 필름의 광 투과율을 약 90 % 이하로 조절하여 영상의 화질을 향상시킬 수 있다.

따라서, PDLC 필름이 윈드쉴드 외부 표면의 일부 영역 위에만 부착되는 경우에는, PDLC 필름의 광 투과율을 0 - 92 %로 조절하는 것이 바람직하고, PDLC 필름이 윈드쉴드 외부 표면의 전체 영역 위에 부착되는 경우에는, 운전자의 안전을 위해 PDLC 필름의 광 투과율을 약 70 - 92 %로 조절하는 것이 바람직하다.

한편, 구동부는 영상 투사부 및 PDLC 필름을 구동시키는 역할을 수행한다.

도 3은 본 발명에 따른 구동부를 보여주는 블럭 구성도로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 구동부는 PDLC 구동부(21), 디스플레이 구동부(23), 통신 모듈부(25), 스피커 모듈부(27), 와핑부(29), 메모리부(31), 제어부(33)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, PDLC 구동부(21)는 전원부(21a)와 스위칭부(21b)로 구성되는데, 전원부(21a)는 제어부(33)의 제어신호에 따라 PDLC 필름에 전압을 공급하고, 스위칭부(21b)는 전원부(21a)와 PDLC 필름 사이에 전기적으로 연결되어 제어부(33)의 제어신호에 따라 전원부(21a)의 전압 공급을 온/오프(on/off)함으로써, PDLC 필름에 입사되는 광이 산란 및 투과되도록 한다.

그리고, 디스플레이 구동부(23)는 와핑부(29)로부터 와핑 처리된 영상 신호에 따라 영상 투사부의 디스플레이 패널을 구동하는 역할을 수행한다.

이어, 통신 모듈부(25)는 차량 및 기타 부가 영상 장치들, 예를 들면 네비게이션, DMB(digital multimedia broadcasting), DVD(digital versatile disk) 등과 같은 멀티미디어 영상기기들로부터 영상 및 음성 신호를 수신하고, 스피커 모듈부(27)는 수신된 음성 신호를 처리하며, 제어부(33)는 수신된 영상 신호를 처리한다.

제어부(33)는 수신된 영상 신호의 처리를 위해 영상 신호를 메모리부(31)에 저장하고, 윈드쉴드의 곡률에 따른 영상의 왜곡을 보정하기 위해, 영상 신호를 와핑 처리하도록 와핑(warping)부(29)를 제어한다.

이어, 와핑부(29)는 제어부(33)의 제어 신호에 따라, 영상 신호를 와핑 처리한다.

여기서, 와핑부(29)는 역방향 매핑 방식(backward mapping method)으로 구현되는 스캔라인 알고리즘을 이용하여 와핑 처리를 수행할 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 차량의 윈드쉴드에 투영되는 화면 형태를 보여주는 도면으로서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 영상 신호의 와핑 처리를 하지 않는 경우에는 윈드쉴드의 자체 곡률로 인하여 투영되는 영상 화면에 왜곡이 발생한다.

따라서, 본 발명의 와핑부를 통해 영상 신호를 와핑 처리한 후에 영상을 윈드쉴드에 투영하면, 도 4b에 도시된 바와 같이, 투영되는 영상 화면의 왜곡이 보정되어 영상이 나타나므로, 운전자는 선명한 화질의 영상을 볼 수 있다.

이와 같이, 구성되는 본 발명에 따른 차량용 영상장치의 구동 방법은 다음과 같다.

먼저, 통신 모듈부(25)가 외부의 영상 기기로부터 영상 신호 및 음성 신호를 수신하면, 제어부(33)는 수신된 영상 신호를 처리하고, 스피커 모듈부(27)는 음성 신호를 처리한다.

이어, 와핑부(29)는 제어부(33)의 제어신호에 따라, 기설정된 알고리즘을 이용하여 영상 신호를 와핑 처리하고, 디스플레이 구동부(23)는 와핑 처리된 영상 신호가 디스플레이될 수 있도록 디스플레이 패널을 구동한다.

영상 투사부는 디스플레이 패널의 영상을 PDLC 필름이 부착된 차량의 윈드쉴드에 투영하고, PDLC 구동부(21)는 제어부(33)의 제어 신호에 따라 PDLC 필름을 구동시켜 투영되는 영상 광의 투과율 및 반사율을 조절함으로써, 운전자에게 최적의 화질을 제공할 수 있다.

여기서, 제어부(33)는 기설정된 디폴트값 또는 운전자의 입력값에 따라, 영상 투사부를 제어하여 윈드쉴드에 투영되는 영상의 위치를 조절할 수 있으며, PDLC 필름을 제어하여 광의 투과율을 조절할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 PDLC 필름을 이용함으로써, 기존과 같이 주변 환경에 따라 영상의 화질이 저하되어 영상의 시인성이 떨어지는 단점을 보완할 수 있다.

따라서, 본 발명의 영상장치는 동적 명암비(dynamic contrast ratio)가 가능하므로 영상의 시인성을 향상시켜 자동차 극장을 구현할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 영상장치는 윈드쉴드에 PDLC 필름이 부착되므로, 윈드쉴드의 광 투과율 조절이 가능하므로, 영상의 선명도 조절도 가능하다.

그리고, PDLC 필름의 유연성을 통해, 다양한 형태의 윈드쉴드에 부착가능하므로, 구현 방법이 쉬운 장점이 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 영상장치를 개략적으로 보여주는 도면

도 2a 및 도 2b는 도 1의 PDLC 필름의 구동 원리를 보여주는 도면

도 3은 본 발명에 따른 구동부를 보여주는 블럭 구성도

도 4a 및 도 4b는 차량의 윈드쉴드에 투영되는 화면 형태를 보여주는 도면

Claims (9)

1. 차량의 윈드쉴드(windshield)에 영상을 투영하는 차량용 영상장치에 있어서,

   상기 윈드쉴드에 소정의 영상을 출사하는 영상 투사부;

   상기 윈드쉴드 위에 형성되고, 상기 영상 투사부로부터 입사되는 영상의 광 투과율 및 반사율을 조절하는 PDLC (polymer dispersed liquid crystal) 필름; 그리고,

   상기 영상 투사부 및 상기 PDLC 필름을 구동시키는 구동부를 포함하고,

   상기 구동부는,

   상기 윈드쉴드의 곡률에 따른 영상의 왜곡을 보정하기 위해, 영상 신호를 와핑처리하는 와핑(warping)부;

   상기 PDLC 필름을 구동하는 PDLC 구동부;

   상기 영상 투사부의 디스플레이 패널을 구동하는 디스플레이 구동부;

   외부로부터 영상 및 음성 신호를 수신하는 통신 모듈부;

   상기 수신된 음성 신호를 처리하는 스피커 모듈부;

   상기 수신된 영상 신호의 처리를 위해 영상 신호를 저장하는 메모리부; 그리고,

   상기 수신된 영상 신호 처리 및 상기 PDLC 구동부, 디스플레이 구동부, 통신 모듈부, 스피커 모듈부, 및 와핑부를 제어하는 제어부를 포함하며,

   상기 와핑부는,

   역방향 매핑 방식(backward mapping method)으로 구현되는 스캔라인 알고리즘을 이용하여 상기 영상 신호를 와핑 처리하여 구성되고,

   상기 PDLC 필름은,

   상기 윈드쉴드 외부 표면의 일부 영역 위에 부착되며,

   상기 제어부는,

   기설정된 디폴트값 또는 운전자의 입력값에 따라, 상기 영상 투사부를 제어하여, 상기 윈드쉴드에 투영되는 영상을, 상기 PDLC 필름의 부착 영역 내에서, 이동시켜, 상기 영상의 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 차량용 영상장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 PDLC 필름의 광 투과율은 0 - 92 %로 조절되는 것을 특징으로 하는 차량용 영상장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서, 상기 PDLC 필름은,

   제 1, 제 2 투명 전극;

   상기 제 1, 제 2 투명 전극 사이에 형성되고, 전압 인가에 따라 특정한 방향성을 갖는 네마틱(nematic) 액정 분자들이 배열된 고분자 매트릭스층;

   상기 네마틱 액정 분자들 사이에 형성되고, 전압 인가에 따라 상기 네마틱 액정 분자들과 동일한 방향성을 갖는 이색성 색소를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 영상장치.
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서, 상기 PDLC 구동부는,

   상기 PDLC 필름에 전압을 공급하는 전원부;

   상기 전원부와 PDLC 필름 사이에 전기적으로 연결되어 상기 전원부의 전압 공급을 온/오프하는 스위칭부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 영상장치.
9. 삭제

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