KR20080100040A - 디스플레이 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고배율의 허상을 구현하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
본 발명은 영상 정보가 표시되는 패널; 및 상기 패널에서 표시되는 영상 정보를 확대하여 투사하는 비구면 컴바이너(combiner)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치를 제공한다.
따라서, 본 발명에 의하면 디스플레이 장치의 구성이 간단하고 컴팩트하며, 가격이 저렴하며, 큰 허상을 구현할 수 있다.
HUD, 비구면 컴바이너
Description
도 1은 종래의 HUD의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 다른 실시예를 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 디스플레이 장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 110 : 패널 20 : 폴드 미러
30 : 오목 거울 40, 160 : 윈드 쉴드
120 : 비구면 컴바이너 120', 160' : 허상
130 : 관찰자 140 : 제 1 광학 소자 150 : 제 2 광학 소자
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 패널로부터 투사되는 영상을 확대하여 표시하는 마이크로 디스플레이 장치에 관한 것이다.
다량의 문자 또는 영상 정보를 전달하기 위하여, 비디오 영상, 그래픽 문자 및 문자 등을 표시하는 전자 디스플레이 장치에 대한 수요가 급증하고 있다. 최근 들어서, 휴대가 간편하면서도 대화면이 구현 가능한 디스플레이를 양산하려는 시도가 있다. 또한, 개인 휴대용 디스플레이 장치는 작은 사이즈로 큰 화면을 표시하고 있으며, 차량의 이동 중에 사용되는 HUD(Head up display) 제품 등에는 컴팩트(compact)하면서도 큰 화면을 구현할 수 있는 장치가 요구되고 있다.
그러나, 상술한 종래의 HUD 시스템은 다음과 같은 문제점이 있다.
도 1은 종래의 HUD의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 HUD는 자동차의 내부 시스템에서 전달되는 주행 정보를 표시하는 패널(10)과 상기 주행 정보를 원하는 방향으로 전달하는 폴드 미러(fold mirror, 20)와 상기 주행 정보를 반사하고 확대하는 오목 거울(30) 및 상기 오목 거울에 의하여 확대된 영상 정보를 운전자 등에게 투사하는 윈드 쉴드(40)로 이루어진다. 따라서, 운전자의 주시야 범위 안에서 가상 이미지를 형성하여 주행 정보를 제공한다.
따라서, 종래의 허상 구현을 위한 HED는 주행 정보를 반사하는 부품의 수가 많아서, 제품의 부피가 증가하고 가격이 비싸진다. 또한, 차량 운행 중의 진동에 의하여 반사되는 정보의 떨림이 누적되어 화질이 저하된다. 또한, 제품 부피의 한계로 인하여 배율을 더 이상 확대할 수 없을 뿐만 아니라, 큰 패널을 사용하면 온 도 상승으로 냉각계가 필요하며, 이에 따라 신뢰성 확보에 어려움이 발생되며 가격이 증가할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은
컴팩트하고 구성이 간단한 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 휴대가 간편하면서도 큰 허상을 구현하는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 구성이 간단하여 저가이며 차량 운전자에게 뚜렷한 주행 정보를 제공하는 차량용 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 영상 정보가 표시되는 패널; 및 상기 패널에서 표시되는 영상 정보를 확대하여 투사하는 비구면 컴바이너(combiner)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치를 제공한다.
여기서, 디스플레이 장치는 상기 패널과 비구면 컴바이너의 사이에 구비된 적어도 하나의 제 1 광학 소자를 더 포함할 수 있다.
그리고, 제 1 광학 소자는 상기 패널에서 표시되는 영상 정보를 굴절 또는 반사하여, 빛의 진행 경로를 변경할 수 있다.
또한, 디스플레이 장치는 상기 비구면 컴바이너에서 투사된 빛의 경로를 변경하는 제 2 광학 소자를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 비구면 컴바이너는 패널에서 표시되는 영상 정보의 허상을 구 현하다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 차량용 디스플레이 장치에 있어서, 상기 차량의 주행 정보가 표시되는 패널; 및 상기 패널에서 표시되는 주행 정보를 확대하여 허상을 구현하는 비구면 컴바이너를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 디스플레이 장치를 제공한다.
여기서, 상기 허상은, 비구면 컴바이너에서 투사되어 상기 차향의 윈드 쉴드를 통하여, 상기 차량의 외부에 구현될 수 있다.
그리고, 상기 패널과 비구면 컴바이너의 위치를 조절하여, 상기 허상이 상기 차량의 외부에 구현되도록 할 수 있다.
또한, 상기 패널은 차량의 주행 정보 뿐만 아니라 동영상 및 문자 정보 등을 표시할 수도 있다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
종래와 동일한 구성 요소는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 일실시예를 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 실시예에 따른 디스플레이 장치는 영상 정보가 표시되는 패널(110)과 패널에서 표시되는 영상 정보를 확대하여 투사하는 컴바이너(combiner, 120)를 포함 하여 이루어진다. 여기서, 패널(110)은 발광형이나 투과형이나 반사형 디스플레이 중 어느 하나일 수 있다. 발광형 디스플레이의 일예로서 유기 EL이나 무기 EL이 있고, 투과형 디스플레이의 일예로서 LCD가 있으며, 반사형 디스플레이의 일예로서 DLP, LCOS 등이 있다.
그리고, 컴바이너(120)는 비구면일 수 있다. 큰 화면의 허상을 구현하기 위하여는 구형의 컴바이너를 사용하고, 상기 컴바이너의 곡률(curvature)를 크게 할 수 있다. 그러나, 구형의 컴바이너를 사용하여 허상의 배율을 확대하는데 한계가 있고, 왜곡수차가 크게 발생되어 고성능을 구현하는데 어려움이 있다. 또한, 허상의 배율 확대를 위하여 패널과 컴바이너와의 거리를 증가시키면, 부품이 커지고 전체 시스템의 크기가 급격히 커져서 컴팩트한 구성을 실현할 수 없다. 특히, 종래와 같이 구면 반사경을 사용하면, 화상의 외곽 부분의 해상도가 현저히 저하될 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 비구면 컴바이너(120)를 사용하여, 상기 패널(110)로부터 투사되는 영상 정보 등을 비축방향으로 확대하여 반사한다. 그리고, 비구면 컴바이너(120)는 오목한 형상이어야 관찰자(130)에게 확대된 허상을 구현할 수 있다. 그리고, 본 실시예에 따른 디스플레이 장치가 HUD 등으로 사용될 때 고배율을 구현하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 왜곡 수차가 발생하지 않으면서도 10배 이상의 고배율의 허상을 구현하여야 한다.
여기서, 상기 디스플레이 장치는 왜곡 수차를 최소화하기 위하여 아래의 조건을 만족하여야 한다.
여기서, CRC는 컴바이너의 곡률반경이며, DISV는 관찰자와 허상 구현 위치 사이의 거리이다. 즉, 관찰자와 허상 구현 위치 사이의 거리에 대한 컴바이너의 곡률반경의 비(ratio)의 절대값은 0.01 보다 크고 0.5보다 작아야 한다.
그리고, 상기 디스플레이 장치가 10배 이상의 확대 배율을 얻기 위하여는 아래의 조건을 만족하여야 한다.
여기서, DISC는 패널과 컴바이너 사이의 광로상의 거리이다. 즉, 컴바이너의 곡률반경에 대한 패널과 컴바이너 사이의 광로상의 거리의 비의 절대값은 0보다 크고 1.0보다 작아야 한다.
그리고, 도 3에 도시된 바와 같이 패널(110)과 비구면 컴바이너(120)의 사이에는 제 1 광학 소자(140)가 구비될 수 있다. 여기서, 제 1 광학 소자(140)는 상기 패널(110)에서 표시되는 영상 정보를 굴절 또는 반사하여 빛의 진행 경로를 변경하여, 비구면 컴바이너(120)로 투사한다. 상기 제 1 광학 소자(140)를 사용함으로써 빛의 경로를 변경하는 것이 가능하고, 따라서 디스플레이 장치를 보다 소형으로 구현할 수 있다.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이 비구면 컴바이너(120)와 관찰자(130)의 사이에, 제 2 광학 소자(150)가 구비될 수 있다. 여기서, 제 2 광학 소자(150)는 상 기 비구면 컴바이너(150)에서 투사된 빛의 경로를 변경하는 것을 특징으로 한다. 제 2 광학 소자(150)도 빛을 굴절 또는 반사할 수 있으며, 디스플레이 장치 내에서 상술한 구성 요소들의 공간 배치를 변경하여 컴팩트한 디스플레이 장치를 구현할 수 있다. 도 2 내지 도 4에서 허상은 비구면 컴바이너를 통하여 관찰자에게 투사되나, 실제로 허상이 맺히는 위치는 비구면 컴바이너를 기준으로 관찰자와 반대 방향이 된다.
상술한 디스플레이 장치는 휴대용 디스플레이 장치로서 사용될 수 있으며, 특히 차량에 구비되어 주행 정보 등의 영상 정보를 구현할 수 있다. 이 때, 상술한 패널과 비구면 컴바이너가 소정 간격으로 이격되어 구비된다. 그리고, 패널은 차량의 주행 정보를 표시하고, 비구면 컴바이너는 차량의 주행 정보를 확대하여 운전자에게 허상을 제공한다. 따라서, 종래의 네비게이션보다 구성이 간단하고 컴펙트하면서도, 확대되고 왜곡 없는 허상을 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 차량용 디스플레이 장치의 일실시예를 나타낸 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 패널(110)에서 투사된 이미지는 비구면 컴바이너(120)에서 하나의 상(120')을 이룬다. 그리고, 상기 비구면 컴바이너(120)에서 반사된 이미지는 자동차의 윈드 쉴드(160)를 통과하여 차량 외부에서 허상(160')을 이룬 후, 운전자에게 투사된다. 여기서, 패널(110)과 비구면 컴바이너(120) 등은 하나의 하우징을 이룬다. 따라서, 상기 차량용 디스플레이 장치는 하나의 하우징 내에 각각의 장치가 구비되어 컴팩트한 구성을 가질 수 있다.
여기서, 차량 외부에서 허상이 맺히는 거리는 운전자의 시야와 일치하는 것 이 바람직하다. 이 때, 운전자의 시야는 사람에 따라 다르나, 전방 1~3 미터 정도에 고정되는 것이 일반적이다. 그리고, 차량의 크기 및 디스플레이 장치가 놓여질 위치에 따라서 허상이 맺히는 거리가 변경될 수 있다. 따라서, 상기 비구면 컴바이너(120)와 패널(110)과의 거리 조절을 통하여, 상술한 거리에 뚜련한 허상이 맺힐 수 있도록 한다.
여기서, 상기 비구면 컴바이너(120)의 곡률반경, 관찰자(운전자)와 허상 구현 위치 사이의 거리, 및 패널과 비구면 컴바이너 사이의 광로상의 거리의 관계는 상술한 것과 동일하다. 즉, 관찰자와 허상 구현 위치 사이의 거리에 대한 컴바이너의 곡률반경의 비(ratio)의 절대값은 0.01 보다 크고 0.5보다 작아야 허상의 왜곡이 최소화된다. 그리고, 컴바이너의 곡률반경에 대한 패널과 컴바이너 사이의 광로상의 거리의 비의 절대값은 0보다 크고 1.0보다 작아야, 허상의 배율이 10배 이상이 된다.
또한, 상술한 디스플레이 장치는 자동차용 네이게이션 뿐만 아니라, 항공기 등에 사용될 수도 있다. 그리고, 컴바이너로서 운전석 내지 조정석 유리를 통하여 허상을 관찰할 수 있으며, 대화면을 구현하기도 용이하다. 그리고, 상술한 디스플레이 장치는 DMB나 컴퓨터의 모니터 등에도 사용될 수 있다. 뿐만 아니라, 차량용 디스플레이 장치에서도 주행 정보 외에 영화 등 각종 동영상이나 문자 정보를 표시할 수도 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능해 도 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 디스플레이 장치의 구성이 간단하고 컴팩트하며, 가격이 저렴하다.
둘째, 디스플레이 장치의 휴대가 간편하면서도, 큰 허상을 구현할 수 있다.
Claims (14)
- 영상 정보가 표시되는 패널; 및상기 패널에서 표시되는 영상 정보를 확대하여 투사하는 비구면 컴바이너(combiner)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 패널과 비구면 컴바이너의 사이에 구비된 적어도 하나의 제 1 광학 소자를 더 포함하는 디스플레이 장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 광학 소자는,상기 패널에서 표시되는 영상 정보를 굴절 또는 반사하여, 빛의 진행 경로를 변경하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 비구면 컴바이너에서 투사된 빛의 경로를 변경하는 제 2 광학 소자를 더 포함하는 디스플레이 장치.
- 제 1 항에 있어서,CRC와 DISV는 아래의 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.(여기서, 0.01 < │CRC/DISV│ < 0.5 이고, CRC는 컴바이너의 곡률반경이며, DISV는 관찰자와 허상 구현 위치 사이의 거리이다.)
- 제 1 항에 있어서,DISV와 CRC는 아래의 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.(여기서, 0 < │DISV/CRC│ < 1.0 이고, DISC는 패널과 컴바이너 사이의 광로상의 거리이며, CRC는 컴바이너의 곡률반경이다.)
- 제 1 항에 있어서, 상기 비구면 컴바이너는,상기 패널에서 표시되는 영상 정보의 허상을 구현하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
- 차량용 디스플레이 장치에 있어서,상기 차량의 주행 정보가 표시되는 패널; 및상기 패널에서 표시되는 주행 정보를 확대하여 허상을 구현하는 비구면 컴바이너를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 디스플레이 장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 허상은,상기 비구면 컴바이너에서 투사되어 상기 차량의 윈드 쉴드를 통하여, 상기 차량의 외부에 구현되는 것을 특징으로 하는 차량용 디스플레이 장치.
- 제 9 항에 있어서,상기 패널과 비구면 컴바이너의 위치를 조절하여, 상기 허상이 상기 차량의 외부에 구현되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 디스플레이 장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 패널은,동영상을 표시하는 것을 특징으로 하는 차량용 디스플레이 장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 패널과 비구면 컴바이너 사이에 구비된 적어도 하나의 제 1 광학 소자를 더 포함하고, 상기 제 1 광학 소자는 상기 패널에서 표시되는 주행 정보를 굴절 또는 반사하여 진행 경로를 변경하는 것을 특징으로 하는 차량용 디스플레이 장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 비구면 컴바이너에서 투사된 허상의 진행 경로를 변경하는 제 2 광학 소자를 더 포함하는 차량용 디스플레이 장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 허상은,운전자의 전방 1~3 미터에 구현되는 것을 특징으로 하는 차량용 디스플레이 장치.
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