KR102253675B1

KR102253675B1 - 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR102253675B1
Application number: KR1020140145498A
Authority: KR
Inventors: 김동우; 진혜정
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2014-10-24
Publication date: 2021-05-20
Also published as: KR20160048571A

Abstract

본 발명은 계기판 및 헤드 업 디스플레이의 표시부를 일체화하여, 하나의 표시부로 계기판 및 헤드 업 디스플레이의 역할을 모두 수행할 수 있는 통합형 헤드 업 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 하며, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 계기판 및 헤드 업 디스플레이 장치는, 속력, 주행거리, RPM 등의 주행 정보가 광 형태의 영상 정보로 표시되는 표시부, 상기 표시부로부터 표시된 광 형태의 영상 정보의 일부는 제 1 방향으로 반사하고, 일부는 제 2 방향으로 굴절시키는 반투명 거울, 상기 제 1 방향으로 반사된 영상을 반전시키고, 제 3 방향으로 반사하여 상기 반사된 영상이 확대되어 차량 전면의 운전자의 시야상에 표시되도록 하는 오목 거울, 상기 굴절된 영상을 반전시키고, 영상의 크기를 확대하는 오목 렌즈, 및 상기 오목 렌즈를 통과한 영상이 표시되는 확산 스크린을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

디스플레이 장치{Display Device}

본 발명은 차량에 적용되는 헤드 업 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 계기판 및 헤드 업 디스플레이를 모두 수용할 수 있는 통합형 디스플레이 장치에 관한 것이다.

운전 중 운전자의 안전을 제공하고 차량 주행정보와 주변상황 정보를 효과적으로 운전자에게 전달해주는 매체로 개발중인 여러 시스템 중 헤드 업 디스플레이(Head Up Display ; HUD)가 주목받고 있다.

헤드 업 디스플레이(이하 'HUD'라고 함)란, 차량이나 항공기 주행 중 운전자 정면, 즉 운전자의 주 시야선을 벗어나지 않는 범위에서 차량 주행 정보나 기타 정보를 제공하는 시스템이다.

차량용 헤드 업 디스플레이는 앞 유리창의 운전자의 주 시야선에 계기판의 정보(속력, 주행거리, RPM 등)를 나타나게 하여 운전자가 운전 중에도 쉽게 주행정보를 파악할 수 있다. 따라서 운전자는 도로로부터 눈을 떼지 않고도 중요한 주행정보를 인지함으로써 안전운행을 할 수 있다.

종래 차량용 헤드 업 디스플레이를 구동하는 경우, 계기판을 표시하기 위한 광원 외 따로 헤드 업 디스플레이용 표시부를 구비하여 앞 유리창에 영상 정보를 표시하여 왔다. 그로 인하여, 별도의 표시부를 구비함으로써, 제조 비용의 상승 및 전력의 낭비를 초래한다.

본 발명은 계기판 및 헤드 업 디스플레이의 표시부를 일체화하여, 하나의 표시부로 계기판 및 헤드 업 디스플레이의 역할을 모두 수행할 수 있는 통합형 헤드 업 디스플레이 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 적용된 계기판 및 헤드 업 디스플레이 장치는, 속력, 주행거리, RPM 등의 주행 정보가 표시되는 표시부, 표시부로부터 표시된 광 형태의 영상 정보의 일부는 운전석과 반대 방향으로 반사하고, 나머지 일부는 제 2 방향으로 굴절시키는 반투명 거울, 반사된 영상을 반전시키고, 차량 전면 유리 방향으로 반사하여 상기 반사된 영상이 확대되어 차량 전면 유리에 맺히게 하여 영상 정보가 운전자의 시야상에 표시되도록 하는 오목 거울, 상기 굴절된 영상을 반전시키고, 영상의 크기를 확대하는 오목 렌즈, 및 오목 렌즈를 통과한 영상을 투과시켜 운전자에게 표시하는 확산 스크린을 포함하는 특징을 가진다.

하나의 표시부만으로 계기판 및 HUD를 모두 구현할 수 있게 되므로, 제조 비용이 절감되고, 소비 전력이 감소한다. 또한 본 발명이 적용된 디스플레이 장치는 운전자의 선택에 따라 여러 가지 형태의 영상 정보를 표시하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 계기판 및 헤드 업 디스플레이 장치를 도시한 것이다.
도 2a는 본 발명의 표시부에서 표시되는 반전된 영상 정보 형태의 하나의 예이다.
도 2b는 도2a와 같이 표시된 영상 정보가 실제 운전자에게 인식되는 형태를 도시한 것이다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시예에 따라 제 1, 2 차단막을 더 구비한 계기판 및 헤드 업 디스플레이 장치를 도시한 것이다.
도 4는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제 1, 2 영역을 구비한 표시부를 포함한 계기판 및 헤드 업 디스플레이 장치를 도시한 것이다.
도 5a는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제 1, 2 차단막이 고정되고 제 1, 2 영역에서 표시되는 영상 정보를 변환할 수 있는 계기판 및 헤드 업 디스플레이 장치를 도시한 것이다.
도 5b는, 표시부의 제 1, 2 영역에서 다양한 영상 정보를 표시하는 예를 도시한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 계기판 및 헤드 업 디스플레이 장치의 하나의 실시예를 도시한 것이다. 본 발명에 따른 계기판 및 헤드 업 디스플레이 장치는, 속력, 주행거리, RPM 등의 주행 정보가 영상 정보로 표시되는 표시부(1), 상기 표시부에 표시된 영상 정보의 일부는 운전석 방향으로 굴절하고, 다른 일부는 운전석 반대 방향으로 반사하는 반투명 거울(2), 상기 운전석 방향으로 굴절된 영상 정보를 반전시키고, 계기판에 표시되기 알맞은 크기로 영상의 크기를 조절하는 오목 렌즈(3), 상기 영상 정보가 투사되어 표시되는 확산 스크린(4) 및 상기 운전석 반대 방향으로 반사된 영상 정보를 반전시키고, 차량의 전면 유리창(7) 방향으로 반사하여 상기 차량의 전면 유리창(7)에 상기 반사된 영상 정보가 표시되도록 하는 오목 거울(5)을 포함한다.

상기 오목 거울(5)은 곡률, 크기 및 위치를 조절하여 상기 반사된 영상 정보가 차량의 전면 유리창(7)에 운전자가 확인하기 좋은 위치 및 크기로 맺히도록 한다.

마찬가지로, 상기 오목 렌즈(3) 또한 곡률, 크기 및 위치를 조절하여 상기 영상 정보가 알맞은 위치 및 크기로 상기 확산 스크린(4)을 통과하여 운전자가 볼 수 있도록 한다.

상기 반투명 거울(2)은, 예를 들어, 휘도 향상 필름(Advanced Polarizing Conversion Film : APCF)등을 이용하여 제작할 수 있다. 상기 휘도 향상 필름은 빛의 일부를 투과하고, 일부를 반사시키는 특성을 가지고 있기 때문에 영상 정보의 투과 및 반사 비율을 조정하여 상기 반투명 거울을 제작하는 데 유리하다.

상기와 같은 구성을 통하여 하나의 표시부(1)만으로도 계기판 및 헤드 업 디스플레이를 모두 구현할 수 있으므로, 하나의 표시 장치만 구비하면 되는 본 발명에 따른 계기판 및 헤드 업 디스플레이 장치는 전력 낭비 및 제조 비용을 줄일 수 있다.

도 2a는 표시부(1)에서 표시되는 상하 반전된 영상을 도시한 예이고, 도 2b는 상기 상하 반전된 영상이 오목 거울(5) 및 오목 렌즈(3)를 통과하며 운전자가 인식하게 되는 영상 정보를 도시한 것이다.

본 실시예에 따르면, 상기 표시부(1)에 표시되는 영상 정보는 오목 렌즈(3) 및 오목 거울(5)을 통과하면서 상이 반전되므로, 상기 표시부(1)에 표시될 때에는 도2a 에서 예로 든 바와 같이 반전된 형태로 표시하여 운전자가 인식할 수 있는 영상 정보가 표시되도록 한다. 도2a에서는 상하가 반전된 형태만을 예로 들었지만, 오목 거울 및 오목 렌즈(3)의 특성에 따라 표시부에는 여러 형태로 표시될 수 있다.

앞에서 기술한 바와 같이 HUD는 차량 전면 유리창(7)에 운전자의 시야상에 주행 정보가 표시되도록 하는 것이다. 그런데, 상기 오목 거울(5)을 통하여 차량 전면 유리로 입사되는 광원 형태의 영상 정보는 대부분이 차량 유리를 통과하고 적은 양만이 전면 차량 유리창(7)에서 반사되어 운전자의 시야로 향하게 된다. 그러므로 운전자가 용이하게 인식할 정도의 밝기를 가진 HUD 구현을 위해서는 고휘도의 표시부가 요구된다.

반면, 계기판 방향으로 굴절되는 영상 정보는 직접 운전자 방향으로 향하게 된다. 그에 더하여서, 상기 굴절되는 영상 정보는 차량 내부에서부터 나오는 것으로서, 암실에서 빛이 나오는 것과 같은 효과를 가지므로, 낮은 휘도만으로도 효과적으로 계기판 정보를 표시할 수 있다.

따라서, 반투명 거울(2)을 설계할 때에는 반투명 거울(2)에 의하여 반사되는 빛으로서의 영상 정보량이 상기 반투명 거울에 의하여 굴절되는 빛으로서의 영상 정보량에 비해 더 크게 설계함으로써, 전력 낭비를 더욱 감소시킬 수 있다.

예를 들면, 표시부에서 4000Nit의 밝기로 영상이 표시되는 경우, 계기판 방향으로 굴절되는 영상은 그 밝기가 800Nit정도만 되어도 운전자가 충분히 인식 가능하다. 따라서, 상기 반투명 거울(2)에 의하여 투과되는 영상정보는 20% 정도만 되어도 충분하며, 나머지 약 80%의 영상정보는 상기 반투명 거울(2)에 의하여 반사되어 HUD를 표시하는 데에 이용되도록 상기 반투명 거울(2)의 투명도를 조절할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 계기판 및 헤드 업 디스플레이 장치에 차단막(6)을 구비한 다른 실시예를 도시한 것이다. 도 3을 참조하면 본 발명에 따른 헤드 업 디스플레이 장치는 이동이 가능하도록 설계한 2개의 차단막(6a, 6b) 및 상기 차단막들을 이동시킬 수 있는 이동 수단(미도시), 예를 들어 롤러 등을 더 구비할 수 있다.

상기 2 개의 차단막은 금속 또는 유기물로 구성된 빛을 차단할 수 있는 광 차단 부재로 형성된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 계기판 및 헤드 업 디스플레이 장치는 계기판만을 표시하도록 구동되거나(이하 '계기판 표시 모드'), 헤드 업 디스플레이만을 표시할 수 있도록 구동되거나(이하 'HUD 표시 모드'), 계기판과 헤드 업 디스플레이를 모두 표시하도록 구동('이하 동시 표시 모드')될 수 있다.

계기판 표시 모드에서 상기 제 1 차단막(6a)은, 상기 반투명 거울(2)과 오목 거울(5) 사이에 배치되어, 상기 반투명 거울(5)로부터 반사된 영상 정보가 상기 오목 거울(5)로 이동하는 경로를 차단한다.

반면, HUD 표시 모드 또는 동시 표시 모드에서 상기 제 1 차단막(6a)은, 상기 영상 정보가 반사되는 경로에서 벗어나도록 이동하여 정상적으로 차량 앞유리에 상기 영상 정보가 맺히도록 작동한다.

제 2 차단막(6b)은 상기 HUD 표시 모드에서 영상 정보를 차단한다.

즉, 상기 HUD 표시 모드에서 상기 제 2 차단막(6b)은, 상기 오목 렌즈(3)와 확산 스크린(4) 사이에 배치되어, 상기 오목 렌즈(3)를 통과한 영상 정보가 상기 확산 스크린(4)으로 이동하는 경로를 차단한다. 따라서 운전자는 상기 오목 렌즈(3)를 통과한 영상 정보를 볼 수 없다.

또한 상기 계기판 표시 모드 및 동시 표시 모드에서 상기 제 2 차단막(6b)은, 상기 영상 정보가 확산 스크린(4)으로 이동하는 경로에서 벗어나도록 이동하며, 따라서 운전자는 상기 확산 스크린(4)을 통과한 영상 정보를 눈으로 확인할 수 있다.

다시 말하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 계기판 및 헤드 업 디스플레이 장치는, 계기판 표시 모드, HUD, 모드 및 동시 표시 모드 중 어느 하나로 구동될 수 있으며, 상기 계기판 표시 모드에서는 제 1 차단막(6a)이 반투명 거울(2)과 오목 거울(5) 사이에 위치하여 상기 반투명 거울(2)로부터 반사된 영상 정보를 차단하고, 상기 HUD 모드에서는 제 2 차단막(6b)이 오목 렌즈(3)와 확산 스크린(4) 사이에 위치하여 상기 오목 렌즈(3)를 통과한 영상 정보를 차단하며, 상기 동시 표시 모드에서는 제 1 차단막(6a) 및 제 2 차단막(6b)이 모두 영상 정보의 경로와 상관없는 위치로 이동하여 계기판 및 HUD가 동시에 표시되도록 한다.

도 4 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 계기판 및 헤드 업 디스플레이 장치를 도시한 것이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 계기판 및 헤드 업 디스플레이 장치는, 서로 다른 영상 정보를 표시하는 제 1 영역(1a) 및 제 2 영역(1b)으로 구분된 표시부(1)를 갖는 것을 특징으로 한다.

제 1 영역(1a)에서 표시되는 제 1 영상 정보와, 제 2 영역(1b)에서 표시되는 제 2 영상정보는, 반투명 거울을 통하여 운전석 방향으로 굴절되는 동시에, 상기 반투명 거울을 통하여 운전석의 반대 방향으로 반사된다.

이전 실시예와 마찬가지로, 제 1 차단막(6a)은 반투명 거울과 오목 거울 사이에 위치할 수 있으며, 제 2 차단막(6b)은 오목 렌즈와 확산 스크린 사이에 위치할 수 있다.

상기 제 1 차단막(6a)은 반투명 거울을 통하여 반사되는 제 1 및 제 2 영상정보 중 차단하고자 하는 영상정보가 반사되어 이동하는 경로상에 위치하도록 이동시킬 수 있다.

예를 들어, 제 1 영상정보를 차량 전면 유리에 표시하고자 한다면, 도 4와 같이 상기 제 1 차단막(6a)은 상기 제 2 영상정보가 반투명 거울을 통하여 오목 거울로 입사되는 경로 위에 위치하여 상기 제 2 영상정보를 차단할 수 있다.

또한, 상기 제 2 차단막은 오목 렌즈를 통하여 굴절되는 제 1 및 제 2 영상정보 중 차단하고자 하는 영상정보가 이동하는 경로상에 위치하도록 이동시킬 수 있다.

예를 들어, 제 1 영상정보를 계기판에 표시하고자 한다면, 상기 제 2 차단막은 상기 제 2 영상정보가 오목 렌즈를 통하여 굴절되어 확산 스크린으로 이동하는 경로상에 위치하도록 이동시킬 수 있다.

또한, 상기 방식으로 제 1 및 제 2 차단막이 모두 하나의 영상정보를 차단하고, 제 1 또는 제 2 영상정보만을 표시하도록 할 수도 있다.

상기와 같은 본 발명의 실시예에 의하여, 운전자는 전면 유리와 계기판에서 서로 같은 영상 정보를 확인할 수도 있고, 서로 다른 영상 정보를 확인할 수도 있어 운전자의 선택에 따라 자유롭게 영상 정보의 표시 방식을 정할 수 있다.

도 5 는 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 계기판 및 헤드 업 디스플레이 장치를 도시한 것이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 디스플레이 장치는, 제 1 및 제 2 차단막(6a, 6b)을 고정시키고, 표시부(1)가 영상 정보를 표시하는 위치를 변환시켜 이전 실시예와 같은 효과를 얻는 것을 그 특징으로 한다.

도 5에 따르면, 제 1 차단막(6a)은 제 2 영역(1b)으로부터의 영상 정보를 차단시키도록 고정되어 있으며, 제 2 차단막(6b)은 제 1 영역(1a)으로부터의 영상 정보를 차단시키도록 고정되어 있지만, 제 1 차단막(6a)이 제 1 영역(1a)으로부터의 영상 정보를 차단하고, 제 2 차단막(6b)이 제 2 영역(1b)으로부터의 영상 정보를 차단하도록 설계되어도 무방하다.

도 5와 같은 방식으로 상기 영상 정보를 차단할 경우, 차량 전면 유리창(7)에는 제 1 영역(1a)으로부터의 영상 정보만 표시되며, 확산 스크린을 통하여는 제 2 영역(1b)으로부터의 영상 정보만 표시된다.

도 5b는 상기 표시부의 제 1 영역(1a) 및 제 2 영역(1b)에 영상 정보를 선택적으로 표시한 예를 도시한 것이다.

도 5b와 같이 상기 표시부의 제 1 영역(1a) 및 제 2 영역(1b)은 제 1 및 제 2 영상 정보를 선택적으로 표시할 수 있다.

다시 말하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시부(1)는 제 1 영역(1a) 및 제 2 영역(1b)에 제 1 영상 정보 또는 제 2 영상 정보를 동시에 표시하거나, 제 1 영역에 제 2 영상 정보를, 제 2 영역에 제 1 영상 정보를 표시하는 등 상기 영상 정보를 선택적으로 표시할 수 있는 것을 주 특징으로 한다.

그에 더하여, 도 5b의 (f) 및 (g)와 같이, 제 1 영역(1a) 또는 제 2 영역(1b) 중의 한 영역이 오프 구동하도록 하면, HUD 모드 또는 계기판 모드로만 구동하는 것도 가능하다.

상기와 같은 본 발명의 또 다른 실시예에 의하여, 차단막을 이동시킬 이동 수단을 구비하지 않고서도, 운전자의 선택에 따라 여러 가지 형태의 영상 정보를 표시할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있으므로, HUD의 제조 비용이 절감된다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러 가지 변형이 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

1 : 표시부 1a, 1b : 제 1 , 2 영역
2 : 투명 거울 3 : 오목 렌즈
4 : 확산 스크린 5. 오목 거울
6a, 6b : 제 1, 2 차단막 7 : 차량 전면 유리창

Claims

속력, 주행거리, RPM 등의 주행 정보가 광 형태의 영상 정보로 표시되고, 계기판 및 헤드 업 디스플레이를 포함하는 표시부,
상기 표시부로부터 표시된 광 형태의 영상 정보의 일부는 제 1 방향으로 반사하고, 일부는 제 2 방향으로 굴절시키는 반투명 거울,
상기 제 1 방향으로 반사된 영상을 반전시키고, 제 3 방향으로 반사하여 상기 반사된 영상이 확대되어 차량 전면 유리의 운전자의 시야상에 표시되도록 하는 오목 거울,
상기 굴절된 영상을 반전시키고, 영상의 크기를 확대하는 오목 렌즈, 및
상기 오목 렌즈를 통과한 영상을 투과하여 상기 영상이 운전자에게 표시되도록 하는 확산 스크린을 포함하는 디스플레이 장치.
청구항 1 에서,
상기 반투명 거울과 상기 오목 거울 사이에 형성되는 이동가능한 제 1 차단막, 및
상기 오목 렌즈와 상기 확산 스크린 사이에 배치되는 이동가능한 제2 차단막을 더 포함하고,
HUD 모드 구동시에는 상기 제 2 차단막이 상기 제 2 방향으로 굴절된 영상의 진행 경로상에 위치하여 상기 제 2 방향으로 굴절된 영상이 운전자의 시야에 표시되지 않도록 하며,
계기판 표시 모드 구동시에는 상기 제 1 차단막이 상기 제 1 방향으로 반사된 영상의 진행 경로상에 위치하여 상기 제 1 방향으로 반사된 영상이 운전자의 시야에 표시되지 않도록 하고,
동시 표시 모드 구동시에는 상기 제 1 차단막 및 제 2 차단막이 상기 반사 및 굴절된 영상의 진행 경로상에 위치하지 않는 것을 특징으로 하고,
상기 제 1 차단막 및 제 2 차단막을 이동시키는 이동 수단을 더 구비한 것을 특징으로 한 디스플레이 장치.
청구항 2 에서,
상기 표시부는, 제 1 주행 정보를 영상으로 표시하는 제 1 영역 및 제 2 주행 정보를 영상으로 표시하는 제 2 영역을 포함하고,
상기 제 1 차단막은, 상기 제 2 영역으로부터 반사된 영상의 표시 경로상으로 이동하여, 상기 제 2 영역의 영상 정보를 차단할 수 있으며,
상기 제 2 차단막은, 상기 제 1 영역으로부터 굴절된 영상의 표시 경로상으로 이동하여 제 1 영역의 영상 정보를 차단할 수 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
청구항 3 에서,
상기 제 1 차단막은 상기 제 1 영역으로부터 반사된 영상의 진행 경로 또는 상기 제 2 영역으로부터 반사된 영상의 진행 경로상에 선택적으로 위치하고,
상기 제 2 차단막은 상기 제 1 영역으로부터 굴절된 영상의 진행 경로 또는 상기 제 2 영역으로부터 굴절된 영상의 진행 경로상에 선택적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
청구항 3 에서,
상기 제 1 영역에는 제 1 영상 정보를 표시하고, 상기 제 2 영역에는 제 2 영상 정보를 표시하고, 상기 제 1 영상 정보 및 제 2 영상 정보는 동일한 영상 정보이거나 서로 다른 영상 정보일 수 있으며,
상기 제 2 영상 정보가 상기 제 1 영역에 표시될 수 있고, 상기 제 1 영상 정보가 상기 제 2 영역에 표시될 수 있으며,
상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역 중 하나가 오프 구동할 수 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
청구항 1 에서,
상기 반투명 거울에 의하여 상기 제 1 방향으로 반사되는 영상 정보량이 상기 제 2 방향으로 굴절되는 영상 정보량보다 많은 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.