KR20170033035A - 백색 반사형 확산 스크린을 구비한 헤드 업 디스플레이 장치 및 이를 포함하는 이동체 - Google Patents

백색 반사형 확산 스크린을 구비한 헤드 업 디스플레이 장치 및 이를 포함하는 이동체 Download PDF

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Abstract

헤드 업 디스플레이 장치 및 이를 구비하는 이동체가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 업 디스플레이 장치는, 이동체에 장착되는 헤드 업 디스플레이 장치로서, 표시 화상을 포함하는 광을 출사하는 디스플레이 소자, 표시 화상이 1차 결상되도록 마련되고, 표시 화상을 포함하는 광이 표면에서 산란에 의해 확산되는 확산 스크린, 및 확산 스크린에 1차 결상된 표시 화상을 사용자 측으로 반사시키고, 사용자의 전방에 표시 화상을 허상으로 2차 결상시키는 컴바이너를 포함한다.

Description

백색 반사형 확산 스크린을 구비한 헤드 업 디스플레이 장치 및 이를 포함하는 이동체{HEAD UP DISPLAY WITH WHITE REFLECTIVE DIFFUSER SCREEN AND MOVING OBJECT WITH THE SAME}
본 발명의 실시예는 헤드 업 디스플레이 기술과 관련된다.
헤드 업 디스플레이(Head Up Display : HUD)는 일종의 디스플레이 광학계로서, 자동차(또는 항공기) 등에서 차량의 주행 정보나 기타 정보를 운전자의 주시야 선을 벗어나지 않는 범위 내에서 운전자의 전방에 가상의 화면으로 보여주는 장치이다.
도 1은 종래의 헤드 업 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 헤드 업 디스플레이 장치(10)는 디스플레이 소자(11), 제1 미러(12) 및 제2 미러(14)를 포함한다. 여기서, 디스플레이 소자(11)에서 출사된 빔은 제1 미러(12) 및 제2 미러(14)를 통해 자동차의 윈도우 실드로 반사되며, 윈도우 실드에서 운전자로부터 전방의 소정 거리(약 1.5 ~ 2m)에 영상을 결상되게 된다. 즉, 운전자는 전방 소정 거리에 위치하는 가상 면(15)에 결상된 영상을 보게 된다. 여기서, 제2 미러(14)는 곡률 미러로 소정의 배율을 가지게 된다.
종래의 헤드 업 디스플레이 장치(10)에 의하면, 곡률 미러인 제2 미러(14) 하나를 통해 가상 이미지를 운전자로부터 전방의 소정 거리에 결상시켜야 하기 때문에, 제2 미러(14)의 크기가 커지게 되며, 그로 인해 헤드 업 디스플레이 장치(10) 전체의 부피가 커지게 되는 문제점이 있게 된다. 헤드 업 디스플레이 장치(10)는 차량의 내부라는 제한된 공간에 설치되는 바, 헤드 업 디스플레이 장치(10)의 크기가 커지면 공간 활용에 어려움이 있게 된다.
또한, 종래에는 제1 미러(12) 및 제2 미러(14) 등 2개의 미러를 사용하기 때문에 눈부심이 발생할 수 있고 역광(逆光)에 의한 잡광으로 영상의 질이 저하되는 발생하는 문제점이 있다.
도 2는 종래의 다른 헤드 업 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 헤드 업 디스플레이 장치(20)는 디스플레이 소자(21)에서 방사된 빔을 굴절 광학계인 렌즈(22) 및 미러(23)를 통해 반사하여 자동차 윈도우 쉴드에서 운전자로부터 전방의 소정 거리(약 1.5 ~ 2m)에 영상이 결상되도록 구성된다.
종래의 헤드 업 디스플레이 장치(20)도 디스플레이 소자(21)에서 방사된 빔을 미러 면에 결상시키지 못하는 바, 광 경로가 길어져 부피가 커지게 되고, 미러를 포함하게 되어 눈부심 등 잡광이 생기기가 쉬우며, 외부의 광원이 역광으로 들어와 디스플레이 소자(21)에 악영향을 주게 된다.
일본공개특허공보 특개2008-203441호(2008.09.04)
본 발명의 실시예는 역광에 의한 잡광을 방지 할 수 있는 백색 반사형 확산 스크린을 구비한 헤드 업 디스플레이 장치 및 이를 구비하는 이동체를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 전체 구조를 소형화 할 수 있는 백색 반사형 확산 스크린을 구비한 헤드 업 디스플레이 장치 및 이를 구비하는 이동체를 제공하고자 한다.
예시적인 실시예에 따른 헤드 업 디스플레이 장치는, 이동체에 장착되는 헤드 업 디스플레이 장치로서, 표시 화상을 포함하는 광을 출사하는 디스플레이 소자; 상기 표시 화상이 1차 결상되도록 마련되고, 상기 표시 화상을 포함하는 광이 표면에서 산란에 의해 확산되는 확산 스크린; 및 상기 확산 스크린에 1차 결상된 표시 화상을 사용자 측으로 반사시키고, 상기 사용자의 전방에 상기 표시 화상을 허상으로 2차 결상시키는 컴바이너를 포함한다.
상기 확산 스크린은, 복수 개의 광 산란용 분말을 포함하는 불투명한 시트 형태로 마련되고, 상기 표시 화상을 포함하는 광이 상기 광 산란용 분말 각각에 의해 산란되어 확산될 수 있다.
상기 광산란용 분말은, 백색의 실리콘 분말일 수 있다.
상기 확산 스크린은, 550nm ~ 630nm의 광 파장대에서 산란에 의한 반사율이 98% ~ 99%일 수 있다.
상기 확산 스크린은, 두께가 3mm ~ 5mm일 수 있다.
상기 헤드 업 디스플레이 장치는, 상기 디스플레이 소자와 상기 확산 스크린 사이에 배치되고, 상기 디스플레이 소자에서 출사되는 광의 배율을 확대시켜 상기 확산 스크린으로 입사시키는 릴레이 광학계를 더 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 소자 및 상기 확산 스크린의 중심은 각각, 상기 릴레이 광학계의 중심축에서 이격 배치되어 상기 확산 스크린에서 상기 컴바이너로 가는 광 경로에서 상기 표시 화상을 포함하는 광이 상기 릴레이 광학계에 의해 가려지지 않도록 할 수 있다.
상기 디스플레이 소자 및 상기 확산 스크린은 각각, 일측 에지가 상기 릴레이 광학계의 중심축과 대응되도록 배치될 수 있다.
상기 디스플레이 소자는, 상기 릴레이 광학계의 중심축에서 이격 배치되고, 상기 헤드 업 디스플레이 장치는, 상기 디스플레이 소자의 상부에 상기 표시 화상을 포함하는 광이 출사되는 경로에 배치되며, 상기 표시 화상을 포함하는 광의 방향을 상기 릴레이 광학계 측으로 전환시키는 빔 스플리터를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에 의하면, 디스플레이 소자에서 출사된 표시 화상이 백색 반사형 확산 스크린에서 1차 결상되도록 함으로써, 컴바이너로부터 반사되어 입사되는 광 또는 외부로부터 입사되는 광과 같은 역광에 의한 잡광을 방지 할 수 있게 된다.
또한, 헤드 업 디스플레이 장치는 전체 광학계를 2개로 분리할 수 있게 되며, 그로 인해 각 광학계의 정렬을 독립적으로 수행할 수 있게 된다. 즉, 디스플레이 소자에서 출사된 표시 화상이 확산 스크린에서 1차 결상되고, 컴바이너를 통해 그 허상이 2차 결상되도록 함으로써, 디스플레이 소자에서 확산 스크린까지 제1 광학계를 구성하고, 확산 스크린에서 컴바이너까지 제2 광학계를 구성할 수 있게 된다. 이때, 제1 광학계와 제2 광학계의 정렬을 독립적으로 수행할 수 있으므로, 각 구성들의 정렬을 용이하게 수행할 수 있게 된다.
또한, 디스플레이 소자의 중심이 릴레이 광학계의 중심축에서 벗어나도록 배치하고, 그와 대응하여 확산 스크린의 중심이 릴레이 광학계의 중심축에서 벗어나도록 배치함으로써, 확산 스크린과 컴바이너 사이에서 광이 릴레이 광학계에 의해 가려지는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 헤드 업 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 도면
도 2는 종래의 다른 헤드 업 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 헤드 업 디스플레이 장치를 나타낸 도면
도 4는 확산 스크린 및 디스플레이 소자의 중심이 릴레이 광학계의 중심축과 대응되어 배치된 상태를 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 컴바이너가 전후로 이동하는 상태를 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산 스크린의 광 파장 및 두께에 다른 반사율을 나타낸 그래프
이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 헤드 업 디스플레이 장치와 이를 구비하는 이동체의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
한편, 상측, 하측, 일측, 타측 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면들의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시예의 구성 요소는 다양한 배향으로 위치 설정될 수 있으므로, 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 헤드 업 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 헤드 업 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 소자(102), 빔 스플리터(104), 릴레이 광학계(106), 확산 스크린(108), 및 컴바이너(110)를 포함할 수 있다.
헤드 업 디스플레이 장치(100)는 예를 들어, 차량에 장착될 수 있으나, 그에 한정되는 것은 아니며 그 이외의 이동체(예를 들어, 항공기, 선박, 철도 차량 등)에 장착될 수 있다. 이하에서는, 헤드 업 디스플레이 장치(100)가 차량에 장착되는 것으로 설명하기로 한다.
헤드 업 디스플레이 장치(100)는 차량 내부의 대시보드(예를 들어, 인스트루먼트 패널 내부 또는 대시보드의 상면)에 장착될 수 있으나, 장착 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 헤드 업 디스플레이 장치(100)는 차량 내에서 거치형으로 장착될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 차량 내부 구성(예를 들어, 대스보드 등)과 일체로 구현될 수도 있다. 또한, 헤드 업 디스플레이 장치(100)는 외부 환경으로부터 헤드 업 디스플레이 장치(100)의 각 구성들을 보호하기 위해 케이스(미도시)를 구비할 수 있다.
디스플레이 소자(102)는 차량의 주행 정보(예를 들어, 차량 속도, 주행 거리 등) 또는 네비게이션 정보 등과 같은 표시 정보를 운전자에게 보여주기 위한 표시 화상을 출사하는 역할을 한다. 예시적인 실시예에서, 디스플레이 소자(102)는 차량의 ECU(Electronic Control Unit)로부터 차량의 주행 정보를 획득할 수 있다. 또한, 디스플레이 소자(102)는 외부 장치(예를 들어, 네비게이션 또는 차량 내부의 스마트 기기 등)로부터 표시 정보를 획득할 수도 있다. 디스플레이 소자(102)는 예를 들어, LCD(Liquid Crystal Display) 또는 DMD(Digital Mircomirror Device) 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
디스플레이 소자(102)는 백라이트용 광원(미도시)을 포함할 수 있다. 광원(미도시)으로는 예를 들어, LED(Light Emitting Diode), 램프, 및 레이저 등이 사용될 수 있다. 헤드 업 디스플레이 장치(100)는 주변의 밝기를 검출하기 위한 광 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 디스플레이 소자(102)는 광 센서(미도시)에서 검출된 주변 밝기에 따라 표시 화상의 휘도를 조절할 수 있다.
디스플레이 소자(102)는 릴레이 광학계(106)의 광축 중심에서 이동된 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 소자(102)의 중심이 릴레이 광학계(106)의 광축 중심에서 좌측, 우측, 상측, 하측 등으로 벗어난 위치에 배치될 수 있다. 디스플레이 소자(102)를 릴레이 광학계(106)의 광축 중심에서 이동된 위치에 배치시킴으로써, 헤드 업 디스플레이 장치(100)의 전체 부피(크기)를 줄여 헤드 업 디스플레이 장치(100)를 소형화 할 수 있게 된다.
구체적으로, 디스플레이 소자(102)의 경우, 디스플레이 소자(102)를 구동하기 위한 회로 기판(미도시)을 구비하게 되는 바, 디스플레이 소자(102)가 릴레이 광학계(106)의 광축 중심에 위치하는 경우, 헤드 업 디스플레이 장치(100)의 광학계가 일직선으로 배열되는 구조가 되어 전체적인 부피가 커지게 된다. 이에, 디스플레이 소자(102)를 릴레이 광학계(106)의 광축 중심에서 이동된 위치에 배치함으로써, 확산 스크린(108)과 컴바이너(110) 사이의 광 경로에서 릴레이 광학계(106)에 의해 가리워지는 컴바이너(110)의 영역을 생략할 수 있어 헤드 업 디스플레이 장치(100)의 전체 부피를 줄이면서 헤드 업 디스플레이 장치(100)를 효율적으로 배치시킬 수 있게 된다. 이에 대한 보다 자세한 설명은 후술하기로 한다.
빔 스플리터(104)는 디스플레이 소자(102)에서 출사되는 광의 경로 상에 위치한다. 디스플레이 소자(102)의 표시면(102a)이 빔 스플리터(104)를 향할 수 있다. 빔 스플리터(104)는 릴레이 광학계(106)와 디스플레이 소자(102) 사이에 배치될 수 있다. 빔 스플리터(104)는 디스플레이 소자(102)에서 출사되는 광의 경로를 직각으로 굴절시켜 후방(운전자의 눈(50)이 주시하는 방향을 전방이라 할때)으로 향하도록 하는 역할을 한다. 즉, 디스플레이 소자(102)가 릴레이 광학계(106)의 광축 중심에서 이동된 위치에 배치되는 바, 디스플레이 소자(102)에서 출사되는 광을 릴레이 광학계(106)로 입사시키기 위해 빔 스플리터(104)를 디스플레이 소자(102)와 릴레이 광학계(106)의 사이에 배치시킬 수 있다.
릴레이 광학계(106)는 빔 스플리터(104)의 후방에 배치될 수 있다. 즉, 릴레이 광학계(106)는 빔 스플리터(104)에서 방향 전환된 광의 경로 상에 배치될 수 있다. 릴레이 광학계(106)는 빔 스플리터(104)와 평행하게 배치될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 릴레이 광학계(106)는 릴레이 광학계(106)의 중심축이 빔 스플리터(104)의 중심축과 대응되도록 배치될 수 있다. 릴레이 광학계(106)는 디스플레이 소자(102)에서 출사되는 영상을 확대시키는 역할을 한다. 릴레이 광학계(106)는 복수 개의 렌즈가 일렬로 배열된 형태일 수 있다.
확산 스크린(108)은 릴레이 광학계(106)의 후방에 배치될 수 있다. 즉, 확산 스크린(108)은 차량에서 운전자 측에 배치될 수 있다. 확산 스크린(108)은 릴레이 광학계(106)에서 배율이 확대된 광을 산란에 의해 확산시키는 역할을 한다. 확산 스크린(108)으로는 백색 반사형 확산 스크린(White Reflective Diffuser Screen)이 사용될 수 있다. 구체적으로, 확산 스크린(108)은 백색의 불투명한 시트 형상으로 마련되며, 입사된 광을 산란시킬 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 확산 스크린(108)은 백색의 실리콘 분말과 광학적 몰딩재(예를 들어, 실리콘 경화제 등)가 혼합되어 마련되며 성형에 의해 제작될 수 있다. 이때, 백색의 각 실리콘 분말이 입사되는 광을 여러 방향으로 산란시키게 된다. 예시적인 실시예에서, 실리콘 분말과 실리콘 경화제는 1:1의 비율로 혼합되어 제작될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같이 제조된 확산 스크린(108)은 시트 형상의 플렉서블한 성질을 가지므로 확산 스크린(108)을 수직 지지할 수 있는 지지 수단(미도시)이 마련될 수 있다. 지지 수단(미도시)은 확산 스크린(108)의 표면(광이 입사되는 면)이 평평한 상태가 되도록 할 수 있다. 지지 수단(미도시)은 운전자의 눈 높이 등에 따라 그 위치가 조절 가능하게 마련될 수 있다.
확산 스크린(108)은 일반 미러와는 달리 입사되는 광을 산란시켜 전방으로 확산시키게 된다. 즉, 일반 미러의 경우, 입사되는 광의 입사 각도와 대응하는 반사 각도로 광을 반사시키게 되나, 확산 스크린(108)은 입사되는 광을 여러 방향으로 산란시켜 확산시키게 된다.
또한, 확산 스크린(108)은 디스플레이 소자(102)에서 출사된 표시 화상이 1차 결상되도록 마련될 수 있다. 즉, 확산 스크린(108)은 빔 스크린 또는 프로젝터 스크린 등과 같이 영상이 결상되도록 마련될 수 있다. 확산 스크린(108)에 결상된 표시 화상은 컴바이너(110)에 의해 반사되어 운전자의 눈(50)에 인식되게 된다. 이때, 운전자는 확산 스크린(108)에 1차 결상된 표시 화상을 컴바이너(110)를 통해 볼 수 있게 되는데, 실제적으로는 컴바이너(110)에 의해 전방의 소정 거리에 2차 결상되는 허상을 보게 된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 디스플레이 소자(102)에서 출사된 표시 화상이 확산 스크린(108)에서 1차 결상되도록 함으로써, 컴바이너(110)로부터 반사되어 입사되는 광 또는 외부로부터 입사되는 광과 같은 역광에 의한 잡광을 줄일 수 있게 된다.
또한, 헤드 업 디스플레이 장치(100)는 전체 광학계를 2개로 분리할 수 있게 되며, 그로 인해 각 광학계의 정렬을 독립적으로 수행할 수 있게 된다. 즉, 디스플레이 소자(102)에서 출사된 표시 화상이 확산 스크린(108)에서 1차 결상되고, 컴바이너(110)를 통해 그 허상이 2차 결상되도록 함으로써, 디스플레이 소자(102)에서 확산 스크린(108)까지 제1 광학계를 구성하고, 확산 스크린(108)에서 컴바이너(110)까지 제2 광학계를 구성할 수 있게 된다. 이때, 제1 광학계와 제2 광학계의 정렬을 독립적으로 수행할 수 있으므로, 각 구성들의 정렬을 용이하게 수행할 수 있게 된다.
한편, 위에서 설명한 바와 같이, 디스플레이 소자(102)는 디스플레이 소자(102)의 중심이 릴레이 광학계(106)의 중심축(L)에서 벗어나도록 배치될 수 있다. 그리고, 확산 스크린(108)은 확산 스크린(108)의 중심이 릴레이 광학계(106)의 중심축(L)에서 벗어나도록 배치될 수 있다. 이로써, 확산 스크린(108)과 컴바이너(110) 사이에서 광이 릴레이 광학계(106)에 의해 가려지는 것을 방지할 수 있게 된다.
즉, 확산 스크린(108)에 1차 결상된 표시 화상은 컴바이너(110)를 통해 운전자의 눈(50)으로 반사되는데, 확산 스크린(108)과 컴바이너(110) 사이에 릴레이 광학계(106)가 위치하게 되는 바, 컴바이너(110)의 입장에서 보면 릴레이 광학계(106)에 의해 확산 스크린(108)에 1차 결상된 표시 화상의 일부가 가려질 수 있게 된다.
도 4는 확산 스크린 및 디스플레이 소자의 중심이 릴레이 광학계의 중심축과 대응되어 배치된 상태를 나타낸 도면이다. 여기서는, 설명의 편의상 디스플레이 소자(102)가 릴레이 광학계(106)의 전방에 배치되는 경우를 도시하였다.
도 4를 참조하면, 디스플레이 소자(102) 및 확산 스크린(108)의 중심이 릴레이 광학계(106)의 축과 대응되게 배치되는 경우, 확산 스크린(108)과 컴바이너(110) 사이에서 릴레이 광학계(106)에 의해 표시 화상의 일부가 가려지는 것을 볼 수 있다.
이에 예시적인 실시예에서는, 디스플레이 소자(102)의 중심이 릴레이 광학계(106)의 중심축에서 벗어나도록 배치하고, 그와 대응하여 확산 스크린(108)의 중심이 릴레이 광학계(106)의 중심축에서 벗어나도록 배치함으로써, 확산 스크린(108)과 컴바이너(110) 사이에서 광이 릴레이 광학계(106)에 의해 가려지는 것을 방지할 수 있게 된다. 그리고, 릴레이 광학계(106)에 의해 가려지는 컴바이너(110) 영역을 생략할 수 있어 헤드 업 디스플레이 장치(100)의 전체 부피를 줄일 수 있게 된다.
예시적인 실시예에서, 디스플레이 소자(102)의 일측 에지(예를 들어, 좌측 에지)가 릴레이 광학계(106)의 중심축과 대응되도록 배치하고, 확산 스크린(108)의 일측 에지(예를 들어, 하측 에지)가 릴레이 광학계(106)의 중심축과 대응되도록 배치할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 컴바이너(110)는 확산 스크린(108)과 대향하여(즉, 마주보고) 배치될 수 있다. 즉, 컴바이너(110)는 확산 스크린(108)의 전방에 배치될 수 있다. 컴바이너(110)는 차량의 윈드실드에 장착될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 차량의 윈드실드와 일체로 형성될 수도 있다. 또한, 컴바이너(110)는 차량의 윈드실드와 별도로 마련될 수도 있다. 컴바이너(110)는 곡면을 갖는 오목 미러의 형태로 마련될 수 있다. 이때, 컴바이너(110)는 전방 시야의 확보를 위해 일정 수준 이상의 투과율을 가지도록 마련될 수 있다. 컴바이너(110)는 확산 스크린(108)에 1차 결상된 표시 화상을 운전자 측으로 반사하면서 전방의 소정 거리(F)에 표시 화상의 허상을 2차 결상시키는 역할을 하게 된다.
컴바이너(110)는 확산 스크린(108)에 1차 결상된 표시 화상을 확대하도록 소정 배율을 가질 수 있다. 이 경우, 릴레이 광학계(106)를 통해 1차 확대된 표시 화상이 컴바이너(110)를 통해 2차 확대됨으로써, 광 경로를 짧게 구성하여 헤드 업 디스플레이 장치(100)를 소형화하면서도 표시 화상을 충분히 확대시킬 수 있게 된다.
컴바이너(110)가 차량의 윈드실드와 별도로 마련되는 경우, 컴바이너(110)는 도 5에 도시된 바와 같이 전후로 이동 가능하게 마련될 수 있다. 이 경우, 컴바이너(110)와 확산 스크린(108) 간의 거리를 조절할 수 있으며, 그로 인해 표시 화상의 허상이 결상되는 거리(F)를 조절할 수 있게 된다. 헤드 업 디스플레이 장치(110)는 컴바이너(110)를 지지하면서 컴바이너(110)를 전방 또는 후방으로 이동시킬 수 있는 컴바이너 이동 수단(미도시)을 구비할 수 있다. 이때, 컴바이너(110)는 컴바이너 이동 수단(미도시)에 탈착 가능하게 장착될 수 있다. 이 경우, 곡률이 다른 컴바이너를 용이하게 교체 장착할 수 있게 된다.
한편, 확산 스크린(108)은 산란에 의한 반사율이 98% 이상이 되도록 마련될 수 있다. 확산 스크린(108)의 성분 비율이 동일한 경우, 확산 스크린(108)의 산란에 의한 반사율은 확산 스크린(108)의 두께에 따라 달라질 수 있다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산 스크린의 광 파장 및 두께에 다른 반사율을 나타낸 그래프이다. 도 6에서 x축은 광의 파장대(nm)를 나타내고, y축은 반사율(%)을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 확산 스크린(108)의 두께가 1mm인 경우에 비하여 3mm인 경우가 반사율이 더 높은 것을 확인할 수 있다. 확산 스크린(108)은 430nm ~ 680nm 의 광 파장대에서 산란에 의한 반사율이 95% ~ 99%가 되도록 마련될 수 있다. 바람직하게는, 확산 스크린(108)은 550nm ~ 630nm 의 광 파장대에서 산란에 의한 반사율이 98% ~ 99%가 되도록 마련될 수 있다. 이때, 확산 스크린(108)의 두께는 3mm ~ 5mm로 마련될 수 있다. 이는 확산 스크린(108)의 두께가 3mm 미만이 되는 경우, 확산 스크린(108)의 산란에 의한 반사율을 98% 이상이 되도록 하기 어렵게 되고, 확산 스크린(108)의 두께가 5mm를 초과하는 경우 확산 스크린(108)의 제조에 많은 비용이 소모되기 때문이다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 헤드 업 디스플레이 장치
102 : 디스플레이 소자
104 : 빔 스플리터
106 : 릴레이 광학계
108 : 확산 스크린
110 : 컴바이너

Claims (10)

  1. 이동체에 장착되는 헤드 업 디스플레이 장치로서,
    표시 화상을 포함하는 광을 출사하는 디스플레이 소자;
    상기 표시 화상이 1차 결상되도록 마련되고, 상기 표시 화상을 포함하는 광이 표면에서 산란에 의해 확산되는 확산 스크린; 및
    상기 확산 스크린에 1차 결상된 표시 화상을 사용자 측으로 반사시키고, 상기 사용자의 전방에 상기 표시 화상을 허상으로 2차 결상시키는 컴바이너를 포함하는, 헤드 업 디스플레이 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 확산 스크린은,
    복수 개의 광 산란용 분말을 포함하는 불투명한 시트 형태로 마련되고, 상기 표시 화상을 포함하는 광이 상기 광 산란용 분말 각각에 의해 산란되어 확산되는, 헤드 업 디스플레이 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 광산란용 분말은,
    백색의 실리콘 분말인, 헤드 업 디스플레이 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 확산 스크린은,
    550nm ~ 630nm의 광 파장대에서 산란에 의한 반사율이 98% ~ 99%인, 헤드 업 디스플레이 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 확산 스크린은,
    두께가 3mm ~ 5mm인, 헤드 업 디스플레이 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 헤드 업 디스플레이 장치는,
    상기 디스플레이 소자와 상기 확산 스크린 사이에 배치되고, 상기 디스플레이 소자에서 출사되는 영상을 확대시켜 상기 확산 스크린으로 입사시키는 릴레이 광학계를 더 포함하는, 헤드 업 디스플레이 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 디스플레이 소자 및 상기 확산 스크린의 중심은 각각,
    상기 릴레이 광학계의 중심축에서 이격 배치되어 상기 확산 스크린에서 상기 컴바이너로 가는 광 경로에서 상기 표시 화상을 포함하는 광이 상기 릴레이 광학계에 의해 가려지지 않도록 하는, 헤드 업 디스플레이 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 디스플레이 소자 및 상기 확산 스크린은 각각,
    일측 에지가 상기 릴레이 광학계의 중심축과 대응되도록 배치되는, 헤드 업 디스플레이 장치.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 디스플레이 소자는, 상기 릴레이 광학계의 중심축에서 이격 배치되고,
    상기 헤드 업 디스플레이 장치는,
    상기 디스플레이 소자의 상부에 상기 표시 화상을 포함하는 광이 출사되는 경로에 배치되며, 상기 표시 화상을 포함하는 광의 방향을 상기 릴레이 광학계 측으로 전환시키는 빔 스플리터를 더 포함하는, 헤드 업 디스플레이 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나의 항에 기재된 헤드 업 디스플레이 장치를 구비하는 이동체.
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