KR101629013B1 - 차량용 차광 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 차량용 차광 장치는, 외부에서 차량의 내부로 입사되는 광의 수직 편광 성분을 통과시키고, 수평 편광 성분을 차단하는 제1 편광판; 외부 신호에 따라, 선택적으로 상기 제1 편광판에서 입사되는 광의 편광 방향을 90도로 돌리는 편광 전환 액정 패널; 및 상기 편광 전환 액정 패널에서 편광 방향이 전환된 광을 통과시키는 제2 편광판을 포함한다.

차광 장치, 전면창, 엘시디, 편광

Description

차량용 차광 장치{SHADING DEVICE OF VEHICLE}

본 발명은 차량용 차광 장치에 관한 것이다.

본 발명은 엘시디(LCD ; Liquid Crystal Display)를 이용한 차량용 차광 장치에 관한 것으로, 특히 간단한 스위치의 조작으로 자동차의 실내로 투과되는 태양광을 효과적으로 차단시켜, 차광 효과에 따른 에어콘 사용량 감소로 연료 효율을 향상시키고, 별도의 차광막 사용을 배제할 수 있게 한 엘시디를 이용한 차량용 차광 장치에 관한 것이다.

도 1의 일반적인 차량 유리(W)는 강한 태양광을 그대로 통과시키는 것으로서, 운전자를 비롯한 탑승자 모두가 자외선에 노출될 수 밖에 없다. 특히 여름철에는 한 낮의 뜨거운 햇살 때문에 에어콘을 보다 강하게 틀거나, 경우에 따라서는 햇빛 차단용 셀로판 종이를 유리에 부착하기도 한다.

이를 해결하기 위하여, 엘시디를 차량의 전면창에 부착한 형태의 차광 수단이 제안되었지만, 기존 기술은 단지 엘시디를 적용한다는 것을 제안한 뿐이고, 사 용자 편의성이나 안전성 관면에서 구체적이고 효과적으로 엘시디를 응용하는 방법을 제시하지 못했다.

특히, 엘시디는 편광판을 구비하고 있는데, 상기 편광판을 차량용 차광 장치에 있어서, 효과적으로 이용하는 방법은 제시되지 않았다.

본 발명은 사용자 편의성 및/또는 안전성을 높일 수 있는 엘시디를 적용한 차량용 차광 장치를 제안하고자 한다.

또는, 본 발명은 엘시디에 구비되는 편광판을 효과적으로 이용한 차량용 차광 장치를 제안하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 차광 장치는, 외부에서 차량의 내부로 입사되는 광의 수직 부근 편광 성분(75도 ~ 105도 편광 성분들의 전부 또는 일부)을 통과시키고, 수평 부근 편광 성분(-15도 ~ 15도 편광 성분들의 전부 또는 일부)을 차단하는 제1 편광판; 외부 신호에 따라, 선택적으로 상기 제1 편광판에서 입사되는 광의 편광 방향을 90도로 돌리는 편광 전환 액정 패널; 및 상기 편광 전환 액정 패널에서 편광 방향이 전환된 광을 통과시키는 제2 편광판을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 차광 장치는, 외부에서 차량의 내부로 입사되는 광의 소정 각도의 사선 방향 편광 성분(30도 ~ 60도 편광 성분들의 전부 또는 일부)을 통과시키고, 상기 사선 방향에 직각인 방향의 편광 성분을 차단하는 제1 편광판; 외부 신호에 따라, 선택적으로 상기 제1 편광판에서 입사되는 광의 편광 방향을 90도로 돌리는 액정 패널; 및 상기 액정 패널에서 입사되는 광의 상기 사선 방향에 직각인 방향의 편광 성분을 통과시키고, 상기 사선 방향의 편광 성분을 차단하는 제2 편광판을 포함한다.

상기 구성에 따른 본 발명의 차량용 차광 장치를 실시하면, 사용자 편의성 및/또는 안전성을 높일 수 있는 이점이 있다.

도 2는 본 발명의 차량용 차광 장치에 적용될 수 있는 편광 방향을 전환하는 특성을 가진 액정 패널의 일 실시예로서, TN(Twisted Nematic) 액정 패널의 원리를 도시한다.

도시한 바와 같이, 상기 TN 액정 패널은, 입사되는 광의 편광 방향을 변화시키는 액정 입자들(LC)을 포함하는 액정층; 상기 액정층의 상면에 위치하며 근처 액정 입자들을 제1 방향으로 배향시키는 상판(UF); 및 상기 액정층의 하면에 위치하며 근처 액정 입자들을 제2 방향으로 배향시키는 하판(LF)을 구비한다.

상기 구조에 따라, 상기 TN 액정 패널은, 외부에서 전계가 가해지지 않는 환경에서는, 상기 액정층의 액정 입자들(LC)이, 도시한 바와 같이 90도로 회전하여 꼬아진 형상을 가지게 된다. 상기 상판(UF)으로 광이 입사되면, 상기 액정 입자들(LC)이 꼬아진 구조에 의해, 상기 입사된 광의 편광 방향이, 상기 액정 입자들(LC)이 꼬아진 방향에 따라 회전하게 된다(TL -> L).

일반적으로 상기 TN 액정 패널에 외부 신호에 따라 전계를 인가하기 위해, 상기 TN 액정 패널의 상기 상판(UF)의 상면에는 상부 전극층이 형성되며, 상기 하판(LF)의 하면에는 하부 전극층이 형성될 수 있다.

상기 상부 전극층 및 하부 전극층에 소정의 전기 신호가 가해지면, 상기 2 전극층 사이에 전계가 형성되고, 상기 전계에 따라 일종의 다이폴 입자인 액정 입자들(LC)이 배열 방향을 바꾸게 된다. 그 결과, 상기 TN 액정 패널을 통과하는 광에 대한 편광 방향 변화 특성이 바뀌게 된다(TL -> L).

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 차광 장치의 구조를 도시한다.

도시한 차량용 차광 장치는, 외부에서 차량의 내부로 입사되는 광의 수직 부근 편광 성분(이하, 수직 편광 성분이라 약칭함)을 통과시키고, 수평 부근 편광 성분(이하, 수평 편광 성분이라 약칭함)을 차단하는 제1 편광판(140); 외부 신호에 따라, 선택적으로 상기 제1 편광판(140)에서 입사되는 광의 편광 방향을 90도로 돌리는 편광 전환 액정 패널로서 TN 액정 패널(110); 및 상기 TN 액정 패널(110)에서 입사되는 광의 수평 편광 성분을 통과시키고, 수직 편광 성분을 차단하는 제2 편광판(150)을 포함한다.

한편, 도시하지는 않았지만, 상기 TN 액정 패널(110)은, 입사되는 광의 편광 방향을 변화시키는 액정 입자들을 포함하는 액정층; 상기 액정층의 상면에 위치하며 근처 액정 입자들을 수직 부근 방향(75도 내지 105도 중 하나의 각도로서, 이하, 수직 방향이라 약칭함)으로 배향시키는 상판; 상기 상판의 상면에 형성된 상부 전극층; 상기 액정층의 하면에 위치하며 근처 액정 입자들을 수평 부근 방향(-15도 내지 15도 중 하나의 각도로서, 이하, 수평 방향이라 약칭함)으로 배향시키는 하판; 및 상기 하판의 하면에 형성된 하부 전극층을 구비한다.

차량 내부에서 운전자의 시야 확보를 위해서, 상기 TN 액정 패널(110)의 상판 및 하판은 투명 재질로 형성하여야 한다. 또한, 차량 전면창의 기계적 강도를 보강하기 위해, 상기 상판 또는 하판을 강화 유리 등 강화 투명판으로 형성할 수 있다.

도시한 바와 같이, 상기 제1 편광판(140)은, 차량의 전면창에 설치되었을때 가장 앞쪽에 위치하며, 차량 외부에서 차량 내부로 입사되는 광을, 상기 TN 액정 패널(110) 및 제2 편광판(150) 보다 먼저 통과시키게 된다.

그런데, 외부에서 차량의 내부로 입사되는 광에는, 사물을 식별하는데 도움을 주는 다른 차량의 반사광 뿐만 아니라, 불필요한 눈부심이나 반짝임을 유발하는 노면이나 아스팔트의 반사광도 존재한다. 따라서, 운전자의 입장에서는 상기 차량의 반사광은 잘 받아들이면서도, 상기 노면/아스팔트의 반사광을 억제하는 것이 바람직하다.

한편, 태양에서 방출된 광이 노면과 같은 수평방향 물체의 표면에서 반사되면, 그 특성상 수평 편광 성분이 많이 포함된다. 이에 비하여, 차량의 반사광은 모든 방향의 편광 성분이 골고루 분포된 편이다.

상기 제1 편광판(140)은, 그 재질 특성상, 수평 방향 편광 성분의 통과를 억제한다. 그 결과, 외부에서 차량의 내부로 입사되는 광 중, 수평 방향 편광 성분은, 차량의 내부로 도달하지 못하게 된다. 그 결과, 운전자에게 불필요한 눈부 심을 유발하는 노면/아스팔트의 반사광이 크게 억제되면서, 차량의 반사광에는 억제 효과가 낮아, 안전 운행에 도움이 된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 차광 장치의 구조를 도시한다.

도시한 차량용 차광 장치는, 외부에서 차량의 내부로 입사되는 광의 소정 각도의 사선 방향(30도 ~ 60도 중 하나의 각도) 편광 성분을 통과시키고, 상기 사선 방향에 직각인 방향의 편광 성분을 차단하는 제1 편광판(240); 외부 신호에 따라, 선택적으로 상기 제1 편광판에서 입사되는 광의 편광 방향을 90도로 돌리는 편광 방향 전환 액정 패널로서 TN 액정 패널(210); 및 상기 TN 액정 패널(210)에서 입사되는 광의 상기 사선 방향에 직각인 방향의 편광 성분을 통과시키고, 상기 사선 방향의 편광 성분을 차단하는 제2 편광판(250)을 포함한다.

한편, 도시하지는 않았지만, 상기 TN 액정 패널(210)은, 입사되는 광의 편광 방향을 변화시키는 액정 입자들을 포함하는 액정층; 상기 액정층의 상면에 위치하며 근처 액정 입자들을 상기 사선 방향으로 배향시키는 상판; 상기 상판의 상면에 형성된 상부 전극층; 상기 액정층의 하면에 위치하며 근처 액정 입자들을 상기 사선에 직각인 방향으로 배향시키는 하판; 및 상기 하판의 하면에 형성된 하부 전극층을 구비한다.

차량 내부에서 운전자의 시야 확보를 위해서, 상기 TN 액정 패널(210)의 상판 및 하판은 투명 재질로 형성하여야 한다. 또한, 차량 전면창의 기계적 강도를 보강하기 위해, 상기 상판 또는 하판을 강화 유리 등 강화 투명판으로 형성할 수 있다.

운전자의 안전 운행을 보조하기 위한 도구로서 운전용 썬글라스가 사용되고 있다. 운전용 썬글라스는, 수직방향의 편광을 통과시키는 편광판으로, 운전자의 눈으로 입사되는 광을 걸러주는 장치이다. 운전용 썬글라스로 상기 편광판을 이용하는 이유는, 상술한 바와 같이, 노면/아스팔트의 반사광을 억제하기 위함이다.

그런데, 액정 패널을 차량 전면창을 위한 차광 장치로 사용하는 경우, 상기 운전용 썬글라스는 다음과 같은 문제를 발생시킬 수 있다.

액정 패널을 이용한 차광 장치를 통과한 광은, 액정 패널에 포함된 편광판의 특성상, 단일 방향(주 편광 방향)의 편광 성분이 많을 수 밖에 없다. 그런데, 상기 차광 장치를 통과하여 운전자의 눈으로 입사되는 광의 주 편광 방향이 수평이라면, 상기 운전용 썬글라스를 착용한 운전자의 눈에는, 극히 어둡게 보일 수 밖에 없다.

즉, 안전을 위하여 구비한 액정 패널을 이용한 차광 장치 및 운전용 썬글라스가 함께 사용되는 경우, 오히려 안전을 위협하게 되는 문제점이 있다.

반면, 상기 운전용 썬글라스와 함께 사용되는 것을 감안하여, 차량의 내부쪽에 위치하는 제2 편광판의 주 편광 방향을 수직 방향으로 위치시킨다면, TN 액정 패널의 특성상 차량의 외부쪽에 위치하는 제1 편광판의 주 편광 방향을 수평 방향으로 위치시켜야 한다. 그럴 경우, 상술한 바와 같이, 운전에 방해되는 노면/아스팔트 반사광을 더 효율적으로 통과시키는 문제점이 있다.

한편, 도 4에 도시한 실시예에 따른 차량용 차광 장치는, 사선 방향(예컨대, 30도 ~ 60도 중 하나의 각도) 및 상기 사선 방향에 직각이 방향으로 편광판들(240, 250)의 주 편광 방향이 위치하므로, 차량용 차광 장치를 통과한 광이, 운전용 썬글라스에 의해 완전 차단되는 경우가 발생하지 않는다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 차광 장치의 구조를 도시한다.

도시한 차량용 차광 장치는, 외부에서 차량의 내부로 입사되는 광의 수직 편광 성분을 통과시키고, 수평 편광 성분을 차단하는 제1 편광판(340); 외부 신호에 따라, 선택적으로 상기 제1 편광판(340)에서 입사되는 광의 편광 방향을 90도로 돌리는 편광 전환 액정 패널로서 TN 액정 패널(310); 및 상기 TN 액정 패널(310)에서 입사되는 광의 소정 각도의 사선 방향 편광 성분을 통과시키고, 상기 사선 방향에 직각인 방향의 편광 성분을 차단하는 제2 편광판(350)을 포함한다.

한편, 도시하지는 않았지만, 일 구현의 상기 TN 액정 패널(310)은, 입사되는 광의 편광 방향을 변화시키는 액정 입자들을 포함하는 액정층; 상기 액정층의 상면에 위치하며 근처 액정 입자들을 수직 방향으로 배향시키는 상판; 상기 상판의 상면에 형성된 상부 전극층; 상기 액정층의 하면에 위치하며 근처 액정 입자들을 상기 사선 방향으로 배향시키는 하판; 및 상기 하판의 하면에 형성된 하부 전극층을 구비한다.

차량 내부에서 운전자의 시야 확보를 위해서, 상기 TN 액정 패널(310)의 상판 및 하판은 투명 재질로 형성하여야 한다. 또한, 차량 전면창의 기계적 강도를 보강하기 위해, 상기 상판 또는 하판을 강화 유리 등 강화 투명판으로 형성할 수 있다.

도시한 바와 같이, 상기 제1 편광판(340)은, 차량의 전면창에 설치되었을때 가장 앞쪽에 위치하며, 차량 외부에서 차량 내부로 입사되는 광을, 상기 TN 액정 패널(310) 및 제2 편광판(350) 보다 먼저 통과시키게 된다.

상기 제1 편광판(340)은, 그 재질 특성상, 수평 방향 편광 성분의 통과를 억제한다. 그 결과, 외부에서 차량의 내부로 입사되는 광 중, 수평 방향 편광 성분은, 차량의 내부로 도달하지 못하게 된다. 그 결과, 운전자에게 불필요한 눈부심을 유발하는 노면/아스팔트의 반사광이 크게 억제되면서, 차량의 반사광에는 억제 효과가 낮아, 안전 운행에 도움이 된다.

또한, 상기 제2 편광판(350)은 주 편광 방향이 사선 방향(예컨대, 30도 ~ 60도 중 하나의 각도)이므로, 상기 제2 편광판(350)에서 운전자로 방출되는 광은, 상기 사선 방향 편광 성분이 많다. 따라서, 도 5의 차량용 차광 장치를 통과한 광이, 운전용 썬글라스에 의해 완전 차단되는 경우가 발생하지 않는다.

한편, 주 편광 방향이 수직 방향인 제1 편광판(340) 및 주 편광 방향이 사선 방향인 제2 편광판(350)의 조합은, 하기와 같은 효과도 유발한다.

이상 발생시 인명피해가 크게 발생할 수 있는 차량은 안전을 최우선으로 고려하여야 함에, 가격/성능 효율성을 중요시하는 전자제품과, 차이점이 있다. 본 발명의 사상에 따른 액정 패널을 이용한 차량용 차광 장치는, 전기적 신호에 의해 동 작하는 일종의 전자 장치이다.

전자 장치는 편리하지만, 외부의 기계적/전기적 충격에 의해 오작동이 발생할 가능성이 있음을 경험을 통해 알 수 있다. 예컨대, 최근 문제되며 아직까지 해결방안이 요원한 차량 급발진도, 전자 장치의 오작동에 의한 것이다.

액정 패널을 이용한 차량용 차광 장치 또는 상기 차광 장치를 제어하는 제어 장치가 오작동을 일으키면, 도 3 및 도 4의 TN 액정 패널의 동작에 의해, 차량 전명창을 불투명하게 만들 수 있다. 주행 중 이러한 오작동이 발생하면, 치명적일 수 있다.

그런데, 도 5에 도시한 차량용 차광 장치의 경우, 상기 제1 편광판(340) 및 제2 편광판(350)의 주 편광 방향이 서로 90도가 아니므로, 오작동시에도 불투명하게 되는 경우가 발생할 가능성이 없다.

상기 TN 액정 패널(310)은, 상판 및 하판에 조합에 따라, 입사되는 광의 편광 방향을 90도로 돌리거나, 90도 보다 작은 각도(예컨대, 30도 ~ 60도 중 하나의 각도)로 돌릴 수 있다. 어떤 구현의 경우에도, 상기 제1 편광판(340) 및 제2 편광판(350)의 주 편광 방향의 차이가 90도 보다 작으므로, 광의 통과를 최대한 억제하는 전기적 신호가 인가된 상태에서도 어느 정도의 광 통과를 보장한다.

도 6은 본 발명의 사상에 따른 차량용 차광 장치를 차량의 전면창에 부착하였을 때의 층 구조를 도시한 것이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 사상에 따른 차량용 차광 장치(110, 140, 150) 는, PVB(Polyvinyl Butyral)에 의해, 차량의 전면창 유리에 부착될 수 있다. 또한, 상기 TN 액정 패널을 구성하는 상판 및 하판을 강화 유리판으로 구현하였다. 그 결과, 상기 차량용 차광 장치가 부착된 차량의 전면창은, 전면창 유리, PVB, 차광 장치의 강화 유리판에 의해, 기계적 강도가 높아졌다.

본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 차량용 차광 장치의 사용 예를 도시한 사시도.

도 2는 TN 액정의 구조를 도시한 개념도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 차광 장치의 구성을 도시한 구조도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 차광 장치의 구성을 도시한 구조도.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 차광 장치의 구성을 도시한 구조도.

도 6은 본 발명이 일 실시예에 따른 차량용 차광 장치의 차량 전면창으로의 설치 구조를 도시한 개념도.

Claims (9)

1. 외부에서 차량의 내부로 입사되는 광의 수직 편광 성분을 통과시키고, 수평 편광 성분을 차단하는 제1 편광판;

   외부 신호에 따라, 선택적으로 상기 제1 편광판에서 입사되는 광의 편광 방향을 90도로 돌리는 편광 전환 액정 패널; 및

   상기 편광 전환 액정 패널에서 편광 방향이 전환된 광을 통과시키는 제2 편광판을 포함하며,

   상기 편광 전환 액정 패널의 오작동 시 상기 차량 내부로 상기 광이 유입될 수 있도록 상기 제2 편광판의 편광 방향은 상기 수직 편광 성분에 대하여 30도 내지 60도 중 어느 하나의 각도로 기울어지게 형성되는 차량용 차광 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 편광 전환 액정 패널은,

   근처 액정 입자들을 수평 부근 방향으로 배열시키며 강화 유리로 형성된 하판; 및

   근처 액정 입자들을 수직 부근 방향으로 배열시키며 강화 유리로 형성된 상판을 포함하는 차량용 차광 장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 편광 전환 액정 패널은,

   입사되는 광의 편광 방향을 변화시키는 액정 입자들을 포함하는 액정층; 및

   상기 외부 신호에 따라 상기 액정 패널에 전계를 인가하기 위해, 상기 액정층의 상면 및 하면에 위치하는 상부 전극층 및 하부 전극층을 포함하는 차량용 차광 장치.
7. 외부에서 차량의 내부로 입사되는 수평 편광에 대하여 경사지게 형성된 사선 방향 편광 성분을 통과시키고, 상기 사선 방향 편광 성분에 직각인 방향의 편광 성분을 차단하는 제1 편광판;

   외부 신호에 따라, 선택적으로 상기 제1 편광판에서 입사되는 광의 편광 방향을 90도로 돌리는 액정 패널; 및

   상기 액정 패널에서 입사되는 광의 상기 사선 방향 편광 성분에 직각인 방향의 편광 성분을 통과시키고, 상기 사선 방향 편 광성분을 차단하는 제2 편광판을 포함하며,

   상기 제1 및 제2 편광판에 의하여 상기 차량의 내부에 운전자가 수직 방향의 편광을 통과시키는 선글래스를 착용하였을 때 광이 상기 제2 편광판 및 상기 선글래스를 통과하도록 하는 차량용 차광 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 액정 패널은,

   근처 액정 입자들을 수직 부근 방향으로 배열시키며 강화 유리로 형성된 상판; 및

   근처 액정 입자들을 수평 부근 방향으로 배열시키며 강화 유리로 형성된 하판을 포함하는 차량용 차광 장치.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 액정 패널은,

   입사되는 광의 편광 방향을 변화시키는 액정 입자들을 포함하는 액정층; 및

   상기 외부 신호에 따라 상기 액정 패널에 전계를 인가하기 위해, 상기 액정층의 상면 및 하면에 위치하는 상부 전극층 및 하부 전극층을 포함하는 차량용 차광 장치.

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