KR20140031173A - 차량용 헤드업 디스플레이 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이미지 생성 장치를 포함하고, 상기 이미지 생성 장치로부터 이미지의 방사 빔이 광 출사측에서 이미지 생성 장치상에 배치되는 편광기(4)에 의해 선형 편광되어 이미지 형성 광학 유닛(8)을 통해 윈드스크린(10)으로 안내되고, 윈드스크린(10)으로부터 차량의 운전자의 방향으로 지향되는, 차량용 헤드업 디스플레이에 관한 것이다. 반사 선형 편광기(5)가 이미지 생성 장치와 윈드스크린(10) 사이의 방사 빔의 빔 경로(6) 내에 배치되며, 상기 선형 편광기의 편광 방향은 이미지 생성 장치에 의해 방출되는 방사 빔의 편광 방향에 대응하고, 상기 선형 편광기는 윈드스크린(10)으로부터 이미지 생성 장치로 빔 경로(6) 상에서 방사하는 상이하게 편광된 광을 반사한다.

Description

차량용 헤드업 디스플레이{HEAD-UP DISPLAY FOR A MOTOR VEHICLE}

본 발명은 이미지 생성 장치를 구비하고, 상기 이미지 생성 장치로부터 이미지의 빔이 이미지 생성 장치상의 광-출사측에 배치되는 편광기에 의해 선형 편광되어 이미지 형성 광학 유닛을 통해 윈드스크린으로 안내되고, 윈드스크린으로부터 차량의 운전자의 방향으로 지향되는, 차량용 헤드업 디스플레이에 관한 것이다.

이러한 헤드업 디스플레이에서, 정보의 표시가 투사 시스템에 의해 차량의 운전자를 위한 윈드스크린(windscreen)에 투사된다.

이미지는 이미지 생성 장치에 의해 생성된다. 관찰자에 대해 종단되어, 흡수 편광 필름이 이미지 생성 장치상에 위치된다. 이에 의해, 이미지 생성 장치로부터의 광이 선형 편광된다. 이러한 편광은 투사면에 수직하다.

윈드스크린에서의 투사 이미지의 빔의 반사 및 광 경로로 인해, 태양이 직접 이미지 생성 장치를 비추는 것이 가능하다. 이미지 형성 광학 유닛의 집속으로 인해, 상당량의 열이 이미지 생성 장치 내로 도입된다.

이를 감소시키기 위해, 적외선 스펙트럼 범위에서 투명하거나 흡수하는 콜드 미러(cold mirror)를 이미지 생성 장치와 윈드스크린 사이의 빔의 빔 경로 내에 배치하는 것이 알려져 있다.

그럼에도 불구하고, 이미지 생성 장치를 생성된 이미지를 손상시키는 온도로 가열시키기에 충분한 광속(luminous power)이 여전히 이미지 생성 장치에 입사할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이미지 생성 장치의 일사량(solar irradiation)을 현저히 감소시키는, 서두에 언급된 유형의 헤드업 디스플레이를 제공하는 것이다.

이 목적은, 본 발명에 따르면, 제1 실시 형태에서, 반사 선형 편광기가 이미지 생성 장치와 윈드스크린 사이의 빔의 빔 경로 내에 배치되며, 상기 반사 선형 편광기의 편광 방향이 이미지 생성 장치에 의해 방출되는 빔의 편광 방향에 대응하고, 상기 반사 선형 편광기가 윈드스크린으로부터 이미지 생성 장치로 빔 경로를 따라 이동하는 그리고 상이한 편광을 갖는 광을 반사함으로써 달성된다.

태양으로부터 윈드스크린을 통해 윈드스크린과 이미지 생성 장치 사이의 빔 경로 내로 조사되는 그리고 반사 편광기의 편광 방향에 대응하지 않는 편광 방향을 갖는 광은 반사 선형 편광기에 의해 반사되어, 이미지 생성 장치의 가열을 초래할 수 없다.

반사 편광기는 이미지 생성 장치와 윈드스크린 사이의 빔 경로 내의 임의의 위치에 배치될 수 있다.

다른 유리한 구성에서, 반사 편광기는 이미지 생성 장치의 광-출사측 편광기 상에 배치될 수 있다.

반사 편광기와 이미지 생성 장치의 광-출사측 편광기가 공통 필름 내에 형성되면, 반사 편광기의 별도의 설치가 필요하지 않다.

다른 실시 형태에서, 반사 선형 편광기가 이미지 생성 장치와 윈드스크린 사이의 빔의 빔 경로 내에 배치될 수 있으며, 상기 반사 선형 편광기의 편광 방향이 이미지 생성 장치에 의해 방출되는 빔의 편광 방향에 대해 수직하게 배향되고, 상기 반사 선형 편광기가 윈드스크린으로부터 이미지 생성 장치로 빔 경로를 따라 이동하는 그리고 상이한 편광을 갖는 광을 흡수하거나 투과시킨다.

이미지 생성 장치로부터 나오는 빔은 반사 편광기에 의해 윈드스크린을 향해 전방으로 그리고 거기서부터 운전자의 방향으로 지향된다. 윈드스크린으로부터 이미지 생성 장치로 빔 경로 내에서 이동하는 태양광의 일부분이 반사 편광기에 의해 반사되고, 단지 다른 부분만이 투과되며, 그 결과 단지 투과된 부분만이 이미지 생성 장치에 도달하여 그것의 가열을 초래할 수 있다.

반사 편광기는 이미지 형성 광학 유닛의 거울일 수 있다.

외부 영향으로부터 보호하기 위해, 이미지 생성 장치와 이미지 형성 광학 유닛은 하우징 내부에 배치될 수 있으며, 상기 하우징은 광-투과성 커버 패널에 의해 폐쇄되는 개구를 구비하고, 상기 개구를 통해 이미지 생성 장치로부터의 빔이 윈드스크린에 도달한다.

반사 편광기는 커버 패널 상에 또는 커버 패널 내에 배치될 수 있다.

설치를 간단하게 하기 위해, 커버 패널 및 반사 편광기의 별도의 설치가 필요하지 않다.

이러한 구성은 또한 높은 투과율 값 및 따라서 큰 효율을 갖는 헤드업 디스플레이를 형성한다.

원칙적으로, 반사 편광기를 이미지 생성 장치상에 배치할 때, 이미지 생성 장치상의 광-출사측의 다른 s-편광 편광기가 필요하지 않다.

반사 편광기가 이미지 생성 장치상의 광-출사측에 단독으로 배치되는 경우 표현의 보다 낮은 콘트라스트를 유발할, 반사 편광기의 최적보다 못한 편광 효과로 인해, 완전 선형 흡수 편광기 및 반사 편광기 둘 모두가 바람직하게는 이미지 생성 장치상의 광-출사측에 배치된다.

이미지 생성 장치가 광원이 그것을 통해 발광할 수 있는 그리고 광-입사측에 편광 편광기를 갖춘 액정 디스플레이이면, 이미지가 더 이상 표현되지 않는 결과를 초래하는, 액정 디스플레이의 클리어링(clearing)이 회피된다.

본 발명의 하나의 예시적인 실시 형태가 도면에 예시되고, 아래에서 더욱 상세히 설명될 것이다.

본 발명에 의하면, 이미지 생성 장치의 일사량을 현저히 감소시키는 헤드업 디스플레이가 제공된다.

도 1은 헤드업 디스플레이의 기본적인 도해를 도시한다.
도 2는 도 1에 따른 헤드업 디스플레이의 액정 디스플레이를 통한 단면을 도시한다.

TFT 액정 디스플레이인 액정 디스플레이(1)가 그 후면 상에 제1 편광기(2)를 구비하며, 이러한 제1 편광기를 통해 광원(3)으로부터의 광이 선형 편광되어 액정 디스플레이(1)에 입사한다.

광-출사측에서, 액정 디스플레이(1) 상에, 우선 선형 s-편광 제2 편광기(4)와 그것 상의, 제2 편광기(4)와 동일한 편광을 갖는 반사 선형 편광기(5)가 배치된다.

따라서, 액정 디스플레이(1)로부터 출사하는 이미지의 빔은 s-편광된 광을 포함한다.

이러한 빔은 거울(7) 및 비구면 거울(7')을 갖춘 이미지 형성 광학 유닛(8)과 투명한 커버 패널(9)을 사용하여 빔 경로(6) 내에서 차량의 윈드스크린(10) 상으로 안내된 다음에, 차량의 운전자의 눈(11)의 영역으로 반사된다.

커버 패널(9)은 윈드스크린(10) 아래에 위치되는 그리고 액정 디스플레이(1), 광원(3), 거울(7, 7') 및 이미지 형성 광학 유닛(8)이 내부에 배치되는 하우징(12)을 폐쇄한다.

윈드스크린(10)을 기울임으로써, 빔은 윈드스크린(10)에서 110° 내지 140°의 각도로 편향된다.

이는 이러한 편향 각도가 대략 60°의 브루스터 각도(Brewster angle) α'에 해당함을 의미한다.

태양(14)으로부터의 복사선(13)이 브루스터 각도 α에 근사한 각도로 외부로부터 윈드스크린(10)에 입사하면, 이러한 태양광은 윈드스크린(10)에 의해 부분적으로 편광된다.

브루스터 각도로 인해, 태양광은 윈드스크린(10) 뒤에서 s-편광된 부분보다 큰 p-편광된 부분을 갖는다. 이러한 p-편광된 부분은 반사 편광기(5)에 의해 액정 디스플레이(1)로부터 특히 충분히 떨어져 유지되어, 그것을 가열할 수 없다.

p-편광된 부분은 대략 70%인 반면, s-편광된 부분은 단지 대략 30%이다.

따라서, 단지 태양광의 30%의 s-편광된 부분만이 빔 경로(6)의 반대 방향으로 액정 디스플레이(1)에 도달하여 액정 디스플레이(1)의 가열을 유발할 수 있기 때문에, 이러한 가열은 매우 낮아, 그것이 액정 디스플레이(1)의 기능을 손상시키지 않는다.

1: 액정 디스플레이 3: 광원
4: 광-출사측 편광기 5: 반사 선형 편광기
6: 빔 경로 10: 윈드스크린

Claims (7)

1. 이미지 생성 장치를 구비하고, 상기 이미지 생성 장치로부터 이미지의 빔이 이미지 생성 장치상의 광-출사측에 배치되는 편광기에 의해 선형 s-편광되어 이미지 형성 광학 유닛을 통해 윈드스크린으로 안내되고, 윈드스크린으로부터 차량의 운전자의 방향으로 지향되는, 차량용 헤드업 디스플레이에 있어서,
   반사 선형 편광기(5)가 이미지 생성 장치와 윈드스크린(10) 사이의 빔의 빔 경로(6) 내에 배치되며, 상기 반사 선형 편광기의 편광 방향은 이미지 생성 장치에 의해 방출되는 빔의 편광 방향에 대응하고, 상기 반사 선형 편광기는 윈드스크린(10)으로부터 이미지 생성 장치로 빔 경로(6)를 따라 이동하는 그리고 상이한 편광을 갖는 광을 반사하는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이.
2. 제1항에 있어서,
   반사 편광기(5)는 이미지 생성 장치의 광-출사측 편광기(4) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이.
3. 제2항에 있어서,
   반사 편광기(5)와 이미지 생성 장치의 광-출사측 편광기(4)는 공통 필름 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이.
4. 이미지 생성 장치를 구비하고, 상기 이미지 생성 장치로부터 이미지의 빔이 이미지 생성 장치상의 광-출사측에 배치되는 편광기에 의해 선형 편광되어 이미지 형성 광학 유닛을 통해 윈드스크린으로 안내되고, 윈드스크린으로부터 차량의 운전자의 방향으로 지향되는, 차량용 헤드업 디스플레이에 있어서,
   반사 선형 편광기가 이미지 생성 장치와 윈드스크린 사이의 빔의 빔 경로 내에 배치되며, 상기 반사 선형 편광기의 편광 방향은 이미지 생성 장치에 의해 방출되는 빔의 편광 방향에 대해 수직하게 배향되고, 상기 반사 선형 편광기는 윈드스크린으로부터 이미지 생성 장치로 빔 경로를 따라 이동하는 그리고 상이한 편광을 갖는 광을 흡수하거나 투과시키는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이.
5. 제4항에 있어서,
   반사 편광기는 이미지 형성 광학 유닛의 거울인 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이.
6. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   이미지 생성 장치와 이미지 형성 광학 유닛은 하우징 내부에 배치되며, 상기 하우징은 광-투과성 커버 패널에 의해 폐쇄되는 개구를 구비하고, 상기 개구를 통해 이미지 생성 장치로부터의 빔이 윈드스크린에 도달하며, 반사 편광기는 커버 패널 상에 또는 커버 패널 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이.
7. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   이미지 생성 장치는 광원(3)이 그것을 통해 발광할 수 있는 그리고 광-입사측에 p-편광 편광기(4)를 갖춘 액정 디스플레이(1)인 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이.

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