KR20180027590A - 헤드업 디스플레이 시스템 - Google Patents

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KR20180027590A
KR20180027590A KR1020187004322A KR20187004322A KR20180027590A KR 20180027590 A KR20180027590 A KR 20180027590A KR 1020187004322 A KR1020187004322 A KR 1020187004322A KR 20187004322 A KR20187004322 A KR 20187004322A KR 20180027590 A KR20180027590 A KR 20180027590A
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KR
South Korea
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head
display system
reflective polarizer
combiner screen
Prior art date
Application number
KR1020187004322A
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English (en)
Inventor
데이비드 제이. 카멘가
윌리엄 엘. 토나
데이비드 엘. 폴
Original Assignee
젠텍스 코포레이션
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Publication date
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Abstract

차량용 헤드업 디스플레이 시스템은 콤바이너 스크린을 포함하고, 이러한 콤바이너 스크린은 제1 표면 및 제2 표면을 정의하는 실질적으로 투명한 제1 기판과 제3 표면 및 제4 표면을 정의하는 실질적으로 투명한 제2 기판을 갖는다. 일차 밀봉부는 제1 및 제2 기판 사이에 배치된다. 이러한 밀봉부와 제1 및 제2 기판은 이들 사이에서 공동을 정의한다. 전기 광학 물질은 이러한 공동 내에 위치하고, 반사 편광기는 제1 및 제2 표면 중 하나에 위치한다. 프로젝터는 제1 편광을 갖는 광을 제1 기판의 제1 표면으로 투사한다.

Description

헤드업 디스플레이 시스템
본 개시는 일반적으로 헤드업 디스플레이에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반투과층을 갖는 헤드업 디스플레이에 관한 것이다.
차량용 헤드업 디스플레이는 디스플레이를 통해 투과되는 주변광에 오버레이된 정보를 제공할 수 있다. 일부 상황에서, 디스플레이의 표면 반사율에 의해 바람직하지 않은 이중 이미지가 생성될 수 있다.
본 개시의 적어도 하나의 양태에 따르면, 차량용 헤드업 디스플레이 시스템은 콤바이너 스크린을 포함하고, 이러한 콤바이너 스크린은 제1 표면 및 제2 표면을 정의하는 실질적으로 투명한 제1 기판과 제3 표면 및 제4 표면을 정의하는 실질적으로 투명한 제2 기판을 갖는다. 일차 밀봉부는 제1 및 제2 기판 사이에 배치된다. 이러한 밀봉부와 제1 및 제2 기판은 이들 사이에서 공동(cavity)을 정의한다. 전기 광학 물질은 공동 내에 위치하고, 반사 편광기는 제1 및 제2 표면 중 하나에 위치한다. 프로젝터는 제1 편광을 갖는 광을 제1 기판의 제1 표면으로 투사한다.
본 개시의 다른 양태에 따르면, 헤드업 디스플레이용 콤바이너 스크린은 서로 이격되는 구성으로 위치하는 적어도 두 개의 실질적으로 투명한 기판을 포함한다. 전기 광학 물질은 적어도 두 개의 실질적으로 투명한 기판 사이에 위치한다. 반사 편광기는 전기 광학 물질과 적어도 하나의 기판 사이에 위치한다. 콤바이너 스크린은 전기 전도층을 포함한다. 반사 편광기와 전기 전도층은 전기 광학 물질의 대향하는 측들에 위치한다.
본 개시의 다른 양태에 따르면, 차량용 헤드업 디스플레이 시스템은 콤바이너 스크린 및 제1 편광의 광을 투사하기 위한 프로젝터를 포함한다. 이러한 콤바이너 스크린은 제1 표면 및 제2 표면을 정의하는 실질적으로 투명한 기판을 포함한다. 이러한 기판은 적어도 하나의 축을 따라 만곡된다. 반사 편광기는 실질적으로 투명한 기판의 제2 표면에 위치한다. 이러한 콤바이너 스크린은 광 중에서 제1 편광의 반사율이 40%를 초과한다.
본 개시의 이들 및 다른 특징들, 이점들, 및 목적들은 다음의 명세서, 청구범위, 및 첨부된 도면을 참조하여 당업자에 의해 더 이해되고 인정될 것이다.
도면에서,
도 1a는 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 시스템의 정면도이다.
도 1b는 다른 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 시스템의 정면도이다.
도 2a는 일 실시예에 따른 도 1a의 IIA 선을 따라 절취한 콤바이너 스크린의 단면도이다.
도 2b는 일 실시예에 따른 도 1a의 IIB 선을 따라 절취한 콤바이너 스크린의 단면도이다.
도 2c는 일 실시예에 따른 도 1a의 IIC 선을 따라 절취한 콤바이너 스크린의 단면도이다.
도 3a는 다른 실시예에 따른 도 1a의 IIIA 선을 따라 절취한 콤바이너 스크린의 단면도를 도시한다.
도 3b는 다른 실시예에 따른 도 1a의 IIIB 선을 따라 절취한 콤바이너 스크린의 단면도를 도시한다.
도 4a는 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 시스템의 개략도를 도시한다.
도 4b는 다른 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 시스템의 개략도를 도시한다.
추가적인 특징들 및 이점들은, 다음의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 제시될 것이고, 이러한 구체적인 내용을 통해 당업자에게는 명확해질 것이며, 또한 청구범위 및 첨부된 도면과 함께 다음의 구체적인 내용에 설명되는 바와 같은 본 발명을 실시함으로써 인식될 것이다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "및/또는"은, 두 개 이상의 열거된 항목에서 사용되는 경우, 열거된 항목들 중 어느 하나가 그 자체로 채택될 수 있거나, 열거된 항목들 중 두 개 이상의 조합이 채택될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 구성 요소가 구성 요소 A, B, 및/또는 C를 포함하는 것으로 설명되어 있다면, 그 구성 요소는 A 단독, B 단독, C 단독, A 및 B의 조합, A 및 C의 조합, B 및 C의 조합, 또는 A, B 및 C의 조합을 포함할 수 있다.
본 문헌에서, 제1 및 제2, 상부, 및 하부 등의 관계 용어들은 하나의 실체 또는 작동을 다른 실체 또는 작동과 구별하는데에만 이용되고, 반드시 이러한 실체 또는 작동간에 임의의 실제적인 그러한 관계 또는 순서를 요구하거나 암시하지 않는다. 용어 "포함하다(comprise)", "포함하는(comprising)", 또는 그의 임의의 다른 변형은 요소들의 목록을 포함하는 공정, 방법, 물품, 또는 장치가 이들 요소들만을 포함할 뿐만 아니라 이러한 공정, 방법, 물품, 또는 장치에 대하여 명확히 열거되거나 내제하지 않은 다른 요소들을 포함할 수 있도록, 비배타적인 포함을 포괄하도록 의도된 것이다. "...를 포함한다"에 선행하는 요소는 추가 제약 없이, 그 요소를 포함하는 공정, 방법, 물품 또는 장치에 추가적인 동일한 요소들의 존재를 배제하지 않는다.
도 1a 내지 도 2a와 관련하여, 참조 번호(10)는 일반적으로 차량(14)의 헤드업 디스플레이 시스템을 표기한다. 헤드업 디스플레이(10)는 콤바이너 스크린(18)을 포함할 수 있다. 콤바이너 스크린(18)은 제1 표면(22A) 및 제2 표면(22B)을 정의하는 실질적으로 투명한 제1 기판(22)을 포함할 수 있다. 실질적으로 투명한 제2 기판(26)은 제3 표면(26A) 및 제4 표면(26B)을 정의한다. 일차 밀봉부(34)는 제1 및 제2 기판(22, 26) 사이에 배치된다. 일차 밀봉부(34)와 제1 및 제2 기판(22, 26)은 서로 이격되는 구성으로 위치하여 이들 사이에서 공동(cavity)(38)을 정의한다. 전기 광학 물질(42)은 공동(38) 내에 위치한다. 반투과층(46)은 제1 표면(22A)에 위치한다. 프로젝터(50)는 광을 제1 기판(22)의 제1 표면(22A)으로 투사한다. 프로젝터(50)로부터의 광은 편광되지 않거나 편광될 수 있다. 프로젝터(50)로부터 방출된 편광된 광은 수평 또는 수직 편광각(예를 들면, 광의 제1 또는 제2 편광), 45° 편광, 또는 이들 사이의 변형들을 가질 수 있다.
도 1a 및 도 1b에 대해, 헤드업 디스플레이 시스템(10)은 차량(14) 내에 도시된다. 비록 헤드업 디스플레이 시스템(10)이 차량(14) 내에서 도시되지만, 항공우주 응용, 윈도우 응용, 투명물 응용, 증강 현실 응용, 및 관찰자가 정보(예들 들어, 경보, 경고, 또는 차량 진단과 같은 차량 관련 기능 또는 운전자 보조 시스템)와 콤바이너 스크린(18) 뒤에 있는 것을 모두 보기를 원할 수 있는 기타 응용에서, 동일하게 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일 실시예로서, 도 1a 및 도 1b에는, 차량(14)의 속도가 속도계의 이미지를 이용하는 콤바이너 스크린(18) 상에 디스플레이되고 있다. 헤드 업 디스플레이는 전방 시야를 동시에 허용하면서 운전자 또는 조종사에게 정보를 제시하기 위한 다수의 자동차 및 항공우주 응용에 사용된다. 차량(14) 내에 도시된 실시예에서, 콤바이너 스크린(18)은 계기판(62) 및/또는 클러스터 후드(66)로부터 연장될 수 있고(도 1a), 또는 차량(14)의 앞유리(70) 바로 위에 위치하거나 부분으로서 통합될 수 있다(도 1b). 콤바이너 스크린(18)이 계기판(62) 및/또는 클러스터 후드(66)로부터 연장되는 실시예에서, 콤바이너 스크린(18)은 독립된 구성 요소일 수 있다. 이러한 실시예는 콤바이너 스크린(18)에 앞유리(70)와는 다른 형상(예들 들어, 곡률)을 제공한다는 점에서 유리할 수 있다. 콤바이너 스크린(18)이 앞유리(70) 상에 또는 내부에 위치하는 실시예에서, 콤바이너 스크린(18)은 앞유리(70)와 하나 이상의 기판(예를 들어, 제1 또는 제2 기판(22, 26))을 공유할 수 있다. 이러한 실시예는 차량(14)의 헤드업 디스플레이 시스템(10)의 복잡성, 중량, 및 제조 비용을 감소시킨다는 점에서 유리할 수 있다.
프로젝터(50)는 콤바이너 스크린(18)에 근접하여 위치하고, 아래에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 콤바이너 스크린(18)에 광을 투사하도록 구성되어 의도된 관찰자(예들 들어, 차량(14)의 운전자 또는 탑승자)를 향해 반사되는 이미지를 형성한다. 프로젝터(50)는 클러스터 후드(66)에 근접하여 위치하거나, 차량(14)의 지붕(74)에 위치할 수 있다. 프로젝터(50)는 편광되지 않거나 편광된 광을 생성할 수 있는 광엔진이며, 특정 액정 디스플레이(LCD), 레이저 다이오드, 및 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함하나 이에 한정되지 않는다. 프로젝터(50)의 편광된 광의 실시예에서, 방출되는 편광된 광은 수평 또는 수직 편광각 또는 이들 사이의 변형들을 가질 수 있다. 일부 예시에서, 프로젝터(50)로부터의 편광된 광은 원형으로 편광될 수 있다. 예들 들면, 광의 원형 편광은, 프로젝터(50)로부터 직선으로 편광된 광이 ¼ 파장판을 통과할 때, 이루어질 수 있다. 헤드업 디스플레이 시스템(10)의 콤바이너 스크린(18)은, 아래에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 결과적으로 반사된 이미지가 콤바이너 스크린(18)의 전방 및 차량(14)의 전방에 "나타나도록" 형성된다. 이러한 특성을 확보하기 위해 필요한 콤바이너 스크린(18)의 정확한 표면 윤곽은, 프로젝터(50)의 성질, 콤바이너 스크린(18)의 위치, 프로젝터(50)의 위치, 및 관찰자(예를 들어, 정보가 디스플레이되도록 의도되는 운전자 및/또는 승객)의 위치에 대한 함수이다. 차량(14)의 전방으로 이미지를 투사시킴으로써, 관찰자는 관찰자 눈의 초점 거리를 변화시키지 않고 원하는 정보를 획득하게 된다. 차량(14) 내의 통상적인 헤드업 디스플레이에서, 관찰자의 눈은 종종 더 짧은 관찰 거리에 다시 초점을 맞추어야 하고, 그에 따라 도로를 관찰하는 데 사용되는 시간이 감소된다. 게다가, 관찰자의 눈은 또한 이후에 도로 앞쪽으로 다시 초점을 맞추어야 할 것이고, 이는 도로 및 전방 상황을 관찰하는 데 사용되는 시간을 더 감소시킨다. 콤바이너 스크린(18)의 형상은 또한, 투사된 이미지의 기본적인 특성이 보존되도록(즉, 직선이 똑바로 유지되고, 이미지의 종횡비가 보존되도록 등) 선택되어야 한다.
헤드업 디스플레이 시스템(10) 또는 그 구성 요소들(예를 들어, 콤바이너 스크린(18) 및/또는 프로젝터(50))은, 차량(14)의 운전자 측에서 도시되었지만, 본원에서 제공된 교시로부터 벗어나지 않으면서 차량(14)의 승객 측 또는 앞유리(70)의 상부에 위치할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 콤바이너 스크린(18)은 앞유리(70)의 상부에, 또는 근접하여 위치할 수 있다. 아래에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 콤바이너 스크린(18)은 다양한 기능을 작용시키기 위해 서로 상이한 투과율 레벨에서 작동될 수 있다. 예들 들어, 차량(14) 전방의 주변광 레벨이 상대적으로 높은 경우, 콤바이너 스크린(18)은 이로부터 반사된 정보의 가시성을 증가시키기 위해 어두운 상태에서 작동될 수 있다. 또 다른 예에서, 콤바이너 스크린(18)은 선바이저(sun visor)로서 기능을 하기 위해 어두운 상태에서 작동될 수 있어서, 들어오는 태양광으로부터 관찰자의 눈을 차단한다. 따라서, 콤바이너 스크린(18)의 투과율 레벨은 디스플레이 기능과는 독립적으로 조절될 수 있음을 이해해야 한다. 즉, 콤바이너 스크린(18)의 투과율 레벨은, 정보가 디스플레이되거나 또는 프로젝터(50)가 광을 방출하는 지의 여부와는 관계없이, 조절 가능하다. 일부 예에서, 하나 이상의 콤바이너 스크린(18)을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예들 들면, 제1 콤바이너 스크린(18)은 운전자에게 정보(예들 들어, 차량 관련 정보)를 디스플레이하고/디스플레이하거나 선바이저로서 기능을 하기 위해 운전자 측에 위치할 수 있다. 제2 콤바이너 스크린(18)은 승객에게 정보(예들 들어, 차량 관련 정보 및/또는 영화와 게임과 같은 미디어)를 디스플레이하고/디스플레이하거나 선바이저로서 기능을 하기 위해 승객 측에 위치할 수 있다. 본원에 설명된 콤바이너 스크린(18)의 다양한 기능들이 자동 및/또는 수동으로 제어될 수 있다는 것이 고려된다. 예들 들면, 콤바이너 스크린(18)은 차량 광센서(예들 들어, 앞유리(70)에 근접되어 있거나 백미러 어셈블리에 있는)에 의해 감지된 주변광 레벨에 응답하여 어두워질 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 콤바이너 스크린(18)은 투명한 상태에서 작동되지 않도록 구성될 수 있다(즉, 주변광이 콤바이너 스크린(18)을 여전히 통과할 수 있음).
이제 도 2a를 참조하면, 도시된 실시예에서, 콤바이너 스크린(18)은 제1 및 제2 기판(22, 26)을 포함한다. 제1 기판(22)은 실질적으로 투명한 물질, 예컨대, 유리(예를 들어, 소다 석회 유리), 고분자 물질(예를 들어, 아크릴 및/또는 폴리카보네이트), 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 제1 기판(22)은 약 2.2 mm, 2.0 mm, 1.5 mm, 1.2 mm 미만, 또는 약 1.0 mm 미만의 두께를 가질 수 있다. 제1 기판(22)은 정사각형, 직사각형, 원형, 장방형, 및 이들 조합의 다양한 형상을 취할 수 있다. 제1 기판(22)은 약 10 mm, 20 mm, 50 mm, 75 mm, 85 mm, 100 mm, 150 mm, 175 mm, 200 mm, 250 mm, 300 mm, 또는 500 mm를 초과하는 길이 및/또는 폭 치수를 가질 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 제1 기판(22)은 기판(22)의 길이 또는 폭(즉, 수직축 또는 수평축)을 가로지르는 곡률을 가질 수 있다. 예를 들면, 제1 기판(22)은, 약 2000 mm, 1500 mm, 1300 mm, 1250 mm, 1200 mm, 1100 mm, 1000 mm, 900 mm, 800 mm, 700 mm, 600 mm, 500 mm, 400 mm, 300 mm, 200 mm 미만, 또는 약 100 mm 미만의 곡률 반경(즉, 제1 표면(22A) 곡률의 이론상의 중심점으로부터 측정되는)을 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 제1 기판(22)의 제1 표면(22A)은 약 500 mm일 수 있다. 제1 기판(22)의 구면 곡률의 실시예에서, 수직 방향과 수평 방향의 제1 표면(22A) 곡률 반경은 대략적으로 동일할 수 있다(예들 들어, 약 500 mm). 또 다른 실시예에서, 제1 기판(22)은 "자유-형태" 형상(예들 들어, 수평 및/또는 수직 방향을 따라 곡률이 변화할 수 있음)을 갖도록 만곡될 수 있다. 제1 기판(22)의 곡률로 인해, 제1 기판(22)은 관찰자를 향해 실질적으로 볼록 또는 오목하게 될 수 있다. 제1 기판(22)은 보다 큰 제1 기판(22)을 형성하기 위해 다수의 개별 구성 요소들과 함께 "봉합(stitched)"될 수 있음을 이해할 것이다. 제1 기판(22)의 봉합된 실시예에서 이러한 개별 구성 요소들의 치수, 두께, 및/또는 곡률은 개별 구성 요소들 간에 동일하거나 다를 수 있음을 이해할 것이다.
도시된 실시예에서, 제1 기판(22)은 전기 광학 소자(78)의 일부일 수 있다. 전기 광학 소자(78)는 제1 및 제2 기판(22, 26), 일차 밀봉부(34), 및 전기 광학 물질(42)을 포함한다. 제2 기판(26)은 실질적으로 투명한 물질, 예컨대, 유리(예를 들어, 소다 석회 유리), 고분자 물질(예를 들어, 아크릴), 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 제2 기판(26)은 제1 기판(22)과 동일하거나 상이한 치수, 두께, 및/또는 곡률 반경을 가질 수 있음을 이해할 것이다. 게다가, 제2 기판(26)은 제1 기판(22)과 관련되어 설명된 것과 유사한 방식으로 서로 "봉합"될 수 있음을 이해할 것이다. 특정 실시예에서, 제2 기판(26)은 대략 1.6 mm의 두께를 갖는다. 제2 기판(26)은 제1 기판(22)과 유사하게 그 길이 및 폭을 따라 곡률을 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 제2 기판(26)은 대략 1250 mm의 구면 곡률 반경을 가질 수 있다. 제1 및 제2 기판(22, 26)의 에지는 일반적으로 라운드될 수 있다. 라운드된 에지의 곡률 반경은 약 2.5 mm를 초과할 수 있다.
두 개의 강성 기판(예를 들어, 제1 기판(22) 및 제2 기판(26)을 적층할 때, 최종 적층체에서 응력을 최소화시키는 것이 중요하다. 예를 들면, 두께가 3 mm인 두 개의 곡면 유리(bent glass)가 있고 그들 각각의 곡률이 잘 일치하지 않을 때, 이 두 개를 평행하게 고정하기 위해 요구되는 힘은 높아지고, 시간이 경과하면서 적층체는 자동차 및 항공우주 응용에서 종종 발견되는 특히 상승된 온도에서 작동이 안될 수 있다. 이러한 응력 문제에 대한 하나의 해결책은 기판들의 곡률을 매우 정확하게 일치시키는 것이다. 특정 실시예에서, 아래에 설명되는 모든 중간층과 함께 제1 및 제2 기판(22, 26)은, 제1 및 제2 기판(22, 26) 사이에서 높은 곡률 일치가 존재하도록, 일치된 쌍을 형성하기 위해, 상승된 온도에서 함께 만곡되거나 굽혀질 수 있다.
도시된 실시예에서, 제1 및 제2 기판(22, 26) 각각의 제2 및 제3 표면(22B, 26A) 상에, 전기 전도층(86)이 위치한다. 전기 전도층(86)은 투명 전도체, 예컨대, 투명 금속 산화물(예를 들어, 인듐 주석 산화물, F:SnO2, ZnO, IZO), 탄소(그래핀 및/또는 그래파이트), 및/또는 전도성 금속 메시(예를 들어, 나노와이어)를 포함할 수 있다. 인듐 주석 산화물 실시예에서, 전기 전도층(86)은 대략 12 옴/스퀘어(ohms/sq)의 시트 저항을 가질 수 있다.
제1 및 제2 기판(22, 26)은 평행한 관계로 위치하고, 일차 밀봉부(34)를 이용하여 그 둘레 주위에서 밀봉될 수 있다. 밀봉부(34)는 제2 및 제3 표면(22B, 26A) 주위에서 연장되어 제1 및 제2 기판(22, 26) 사이에서 전기 광학 물질(42)을 가둔다. 제1 및 제2 기판 사이에서 밀봉부를 형성하는 것과 관련된 추가적인 정보는 발명의 명칭이 "METHOD OF FORMING OPTICALLY TRANSPARENT SEAL AND SEAL FORMED BY SAID METHOD"인 미국 특허 제5,790,298 호에서 확인될 수 있으며, 이는 전체가 본원에 참조로 포함된다.
일 실시예에 따르면, 전기 광학 소자(78)는, 액정 매질(예를 들어, 전기 광학 물질(42))을 포함하고, 콤바이너 스크린(18)을 통해 투과되는 광을 감쇠시키도록(즉, 콤바이너 스크린(18)을 통한 광의 투과를 감소시키도록) 구성된 액정 장치일 수 있다. 다른 실시예에서, 전기 광학 소자(78)는 현탁 입자 장치일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 전기 광학 소자(78)는 전기변색성 소자(electrochromic element)일 수 있다. 이러한 실시예에서, 전기 광학 소자(78)의 전기 광학 물질(42)은 적어도 하나의 용매, 적어도 하나의 양극 물질, 및 적어도 하나의 음극 물질을 포함하는 전기변색성 매질이다. 통상적으로, 양극 및 음극 물질은 모두 전기 활성(electroactive)이고 이들 중 적어도 하나는 전기변색성이다. 용어 "전기 활성"은, 그의 통상적인 의미에 상관없이, 특별한 전위차에 노출될 때 그의 산화 상태에서 변형을 겪는 물질을 의미할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 용어 "전기변색성"은, 통상적인 의미에 상관없이, 특별한 전위차에 노출될 때 하나 이상의 파장에서 그 소광 계수(extinction coefficient)의 변화를 나타내는 물질을 의미할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 전기변색성 구성 요소들은, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 그 색상 또는 불투명도(opacity)가 전류에 의해 영향을 받는 물질을 포함하여, 전류가 물질에 인가되었을 때, 색상 또는 불투명도가 제1 상(phase)으로부터 제2 상으로 변화된다. 전기변색성 구성 요소는, 전체가 참조로서 본원에 포함되는, 발명의 명칭이 "ELECTROCHROMIC LAYER AND DEVICES COMPRISING SAME"인 미국 특허 제5,928,572호, 발명의 명칭이 "ELECTROCHROMIC COMPOUNDS"인 미국 특허 제5,998,617호, 발명의 명칭이 "ELECTROCHROMIC MEDIUM CAPABLE OF PRODUCING A PRE-SELECTED COLOR"인 미국 특허 제6,020,987호, 발명의 명칭이 "ELECTROCHROMIC COMPOUNDS"인 미국 특허 제6,037,471호, 발명의 명칭이 "ELECTROCHROMIC MEDIA FOR PRODUCING A PRE-SELECTED COLOR"인 미국 특허 제6,141,137호, 발명의 명칭이 "ELECTROCHROMIC SYSTEM"인 미국 특허 제 6,241,916호, 발명의 명칭이 "NEAR INFRARED-ABSORBING ELECTROCHROMIC COMPOUNDS AND DEVICES COMPRISING SAME"인 미국 특허 제6,193,912호, 발명의 명칭이 "COUPLED ELECTROCHROMIC COMPOUNDS WITH PHOTOSTABLE DICATION OXIDATION STATES"인 미국 특허 제6,249,369호, 및 발명의 명칭이 "ELECTROCHROMIC MEDIA WITH CONCENTRATION ENHANCED STABILITY, PROCESS FOR THE PREPARATION THEREOF AND USE IN ELECTROCHROMIC DEVICES"인 미국 특허 제 6,137,620호; 발명의 명칭이 "ELECTROCHROMIC DEVICE"인 미국 특허출원 공개 제2002/0015214 A1호; 및 발명의 명칭이 "ELECTROCHROMIC POLYMERIC SOLID FILMS, MANUFACTURING ELECTROCHROMIC DEVICES USING SUCH SOLID FILMS, AND PROCESSES FOR MAKING SUCH SOLID FILMS AND DEVICES"인 국제 특허 출원 제PCT/US98/05570호, 발명의 명칭이 "ELECTROCHROMIC POLYMER SYSTEM"인 국제 특허 출원 제PCT/EP98/03862호, 및 발명의 명칭이 "ELECTROCHROMIC POLYMERIC SOLID FILMS, MANUFACTURING ELECTROCHROMIC DEVICES USING SUCH SOLID FILMS, AND PROCESSES FOR MAKING SUCH SOLID FILMS AND DEVICES"인 국제 특허 출원 제PCT/US98/05570호에 설명된 바와 같이, 단층, 단상 구성 요소, 다층 구성 요소, 또는 다상 구성 요소일 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 전기 광학 소자(78)는 투명 상태에서 작동되지 않도록 구성되어, 작동불능의 경우 콤바이너 스크린(18)은 여전히 사용 가능할 수 있다. 전기 광학 소자(78)의 전기 변색성 실시예를 이용함으로써, 전기변색성은 매우 넓은 그레이 스케일을 가질 수 있기 때문에 유리할 수 있다. 게다가, 전기변색성의 그레이 스케일은 각도에 독립적일 수 있어서, 운전자가 콤바이너 스크린(18)에 대한 그들의 시점을 이동하더라도 전기 광학 소자(78)의 인지된 어두움은 변화하지 않는다.
이제 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 콤바이너 스크린(18)은 하나 이상의 반투과층(46)을 포함할 수 있다. 반투과층(46)은 입사광의 일부를 투과시키고 입사광의 일부를 반사시킬 수 있는 층이다. 다양한 실시예에 따르면, 반투과층(46)은 임의의 편광각의 광의 일부 비율을 반사시키도록 구성될 수 있거나, 특정한 편광각의 광만을 반사시키도록 구성될 수 있다. 반투과층(46)은, 주변광을 콤바이너 스크린(18)에 통과시키면서, 또한 프로젝터(50)로부터 일차 이미지를 반사시키도록 구성될 수 있다(도 1a). 도시된 실시예에서, 반투과층(46)은 제1 기판(22)의 제1 표면(22a)(도 2a) 및/또는 제1 기판(22)의 제2 표면(22B)에 위치할 수 있다. 반투과층(46)은 본원에서 제공된 교시로부터 벗어나지 않으면서 대안적으로 제3 또는 제4 표면(26A, 26B)에 위치할 수 있음을 이해할 것이다. 반투과층(46) 및 전기 전도층(86)(예를 들어, 제3 표면(26A) 상에)은 전기 광학 물질(42)의 대향하는 측들에 위치한다.
다양한 실시예에 따르면, 반투과층(46)은 하나 이상의 반사 편광기를 포함할 수 있다. 이러한 반사 편광기는 필름을 포함할 수 있다. 반투과층(46)으로서 반사 편광기를 사용함으로써 헤드업 디스플레이 시스템(10)의 효율을 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 50% 반사의 비편광 고감도 반사기는 편광된 광의 50%를 반사시키면서 나머지는 투과시킬 것이다. 이에 반해서, 반사 편광기가 그 반사축이 프로젝터(50)에 의해 출력된 광의 편광각과 평행하도록 향하게 되면, 편광된 광의 대략 100%가 반사될 것이고, 주변광의 약 50%가 투과될 것이다(예들 들어, 주변광의 랜덤한 편광각에 의해서). 반사 편광기는 선격자 편광기(wire grid polarizer) 또는 이중 휘도 향상 필름(DBEF) 편광기와 같은 다층 플라스틱 필름을 포함할 수 있다.
반사 편광기(46)가 DBEF 필름 반사 편광기를 포함하는 실시예에서, 반사 편광기는 제1 및/또는 제2 기판(22, 26)의 만곡된 실시예에 직접 적층될 수 있다. 비록 평평한 강성 기판에 필름을 적층하는 것이 해당 기술 분야에 알려져 있지만, 반사 편광기, 특히 반사 편광기의 DBEF 필름 실시예를 만곡된 기판에 적층하는 것으로부터 우수한 반사 편광기(46)를 생성할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 더욱이 또한, DBEF 필름이 이차원의 곡률(예를 들어, 구형으로 만곡된)을 갖는 기판에 성공적으로 적층될 수 있다는 것을 발견한 것은 놀랍고도 예상하지 못한 것이다. 반투과층(46)의 DBEF 필름 실시예는, 수직 및/또는 수평 방향으로 약 500 mm, 600 mm, 700 mm, 800 mm, 900 mm, 1000 mm, 1100 mm, 1200 mm, 1230 mm, 1300 mm, 1400 mm, 또는 약 1500 mm 이상의 반경을 갖는 곡률의 기판(예를 들어, 제1 및/또는 제2 기판(22, 26))에 적층될 수 있다. DBEF 필름의 적층된 실시예는, 약 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 45%, 49%, 50%를 초과하거나 약 51%를 초과하는 주변광 반사율을 가질 수 있다. DBEF 필름의 적층된 실시예는, 약 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 45%, 49%, 50%를 초과하거나 약 51%를 초과하는 주변광 투과율을 가질 수 있다. 게다가, DBEF 필름의 적층된 실시예는, 반사 편광기의 반사 편광각과 실질적으로 동일한 편광각을 갖는 광의 약 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 91% 95%, 또는 99%를 초과하는 반사율을 가질 수 있다. 특정 실시예에 따르면, DBEF 필름은 500 mm의 구면 반경과 175 mm x 85 mm의 크기를 갖는 두 개의 소다 석회 유리 사이에 위치하여 적층된다. 이러한 적층된 실시예의 반사율은 대략 51%이고, 투과율을 대략 46%이다. 교차된 흡수 선형 편광기로 측정되었을 때, 투과율은 약 1.5%로 떨어진다. 평평한 유리 기판을 갖는 유사한 구성에서 동일한 결과가 나타나고 있으며, 이는 이러한 구성을 통해 반사 편광기의 성질이 굽혀진 기판으로의 적층에 의해 변화하지 않는다는 것을 입증한다.
이제 도 2b를 참조하면, 헤드업 디스플레이(10)에서 콤바이너 스크린(18)의 대안적 실시예가 도시된다. 도시된 실시예에서, 반투과층(46)은 전기 광학 소자(78) 내에서 제1 기판(26)의 제2 표면(22B)에 위치한다. 이러한 실시예에서, 반투과층(46)은 선격자 편광기를 포함할 수 있다. 반투과층(46)은 또한 본원에서 제공된 교시로부터 벗어나지 않으면서 제3 표면(26A)에 위치할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 도시된 실시예에서, 반투과층(46)은, 전기 광학 소자(78)의 전기 광학 물질(42)에 전력을 공급하기 위해, 전기 전도층(86) 중 하나로서 기능을 한다. 다시 말해서, 반투과층의 선격자 편광기 실시예는 전기 광학 물질(42)과 전기적으로 연결된다.
도시된 구성에서 반투과층(46)으로 선격자 편광기를 사용함으로써(예를 들어 전기 광학 소자(78) 내에), 여러 이점들이 제공될 수 있다. 선격자가 전도성이면, 이는 전기 광학 장치(78)를 위한 전기 전도층(86) 중 하나로서 사용될 수 있어서, 선격자 편광기는 반투과층(46) 및 전극 모두로서 기능을 할 것이다. 반투과층(46)의 이러한 실시예는, 전극으로서 더 나은 기능을 하도록, 전도성을 향상시키기 위해 다른 코팅물과 조합될 수 있다. 선격자 편광기/전기 전도층(86)은, 일차 이미지의 반사를 최대화하기 위해 프로젝터(50)의 편광각과 정렬될 수 있다.
이제 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 전기 광학 소자(78)를 포함하는 콤바이너 스크린(18)의 실시예와 관련하여, 콤바이너 스크린(18) 상에 투사된 이미지는 어떠한 조건에서도 보여지도록 충분히 밝아야 한다. 이는, 차량(14) 외부의 조명이 밝을 때, 특히 흥미롭다. 콤바이너 스크린(18)으로부터 반사된 광과 콤바이너 스크린(18) 뒤의 조명 사이의 명암(contrast)은 밝고 화창한 날에 작아질 수 있다. 더 밝고, 더 강한 조명원(예를 들어, 프로텍터(50))은 명암을 향상시키고 콤바이너 스크린(18)의 반사된 이미지의 휘도를 증가시키지만, 이는 가장 실속 있는 해결책이 아닐 수 있고, 매우 밝은 주간 조건에서 적당한 명암을 제공하기에 충분히 밝은 반사된 이미지가 다른 조건에서는 너무 밝을 수 있다. 제어가 휘도의 편차를 다루기 위해 사용될 수 있지만, 콤바이너 스크린(18)에 대한 특정 배경은 차량(14)이 이동할 때 항상 변화하고, 운전자의 눈의 위치에 부분적으로 의존한다. 이에 따라, 위에서 설명된 바와 같이, 전기 광학 소자(78)는, 콤바이너 스크린(18)의 배경과 관련하여 반사된 이미지의 명암을 증가시키기 위해, 콤바이너 스크린(18)의 투과를 낮추도록 구성될 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 어둡지 않은 상태에서 더 높거나 더 낮은 투과율, 최적의 명암비(contrast ratio)를 위한 상이한 반사율 값, 및/또는 응용에 의존하는 투과율 레벨의 더 넓은 동적 범위가 필요할 수 있다. 콤바이너 스크린(18)의 초기 반사율과 투과율 성질 및 범위는, 프로젝터(50)의 성능, 및 앞유리(70)에 대한 광 투과율 레벨에 따른 그 광 출력 성능에 의해 더 복잡해진다(도 1a). 앞유리(70)는 콤바이너 스크린(18)의 명암비와 가시성에 직접적인 영향을 미칠 것이다. 앞유리(70)의 투과율 레벨에 영향을 미치는 많은 인자가 있다. 앞유리(70)의 최소 광 투과율은, 차량(14)이 판매되는 인근에서의 규정을 기초로 하나, 차량(14)을 갖추는 방법 및 시장에 내놓는 방법을 기초로 하는 더 높은 투과율 레벨이 존재할 수 있다. 이와 같은 인자의 범위는, 상이한 차량 및 환경 조건들에 맞춰 적응될 수 있는 해결책을 필요로 한다. 이에 따라, 전기 광학 소자(78)는 제어 회로로부터의 입력을 기초로 콤바이너 스크린(18)을 통한 광 투과량을 변경하도록 제어될 수 있다. 예를 들면, 주간 조건에서, 콤바이너 스크린(18)은 명암비를 향상시키고 콤바이너 스크린(18)으로부터 반사된 이미지의 가시성을 향상시키기 위해 어두워질 수 있다.
전기 광학 소자(78)는 대략 25%의 투명한 상태의 반사율 및 대략 24%의 투과율을 가질 수 있다. 전기 광학 소자(78)는 대략 10.5%의 로우 엔드 투과율(low end transmittance) 및 대략 15%의 로우 엔드 반사율(low end reflectance)을 가질 수 있다. 대안적으로, 다른 실시예에서, 하이 엔드 투과율(high end transmittance)은 약 45% 또는 심지어 약 60%를 초과할 수 있다. 이러한 장치의 특성은 또한 로우 엔드 투과율이 약 7.5% 미만 또는 심지어 약 5% 미만이 되도록 변경될 수 있다. 일부 실시예에서, 약 2.5% 이하까지의 투과율 레벨이 달성될 수 있다. 하이-엔드 투과율의 증가는, 위에서 설명되는 바와 같이, 낮은 흡수율을 갖는 코팅 및 물질의 사용에 의해 획득될 수 있다. 보다 낮은 로우-엔드 투과율은 보다 높은 흡수율을 갖는 물질을 포함함으로써 획득될 수 있다. 넓은 동적 범위를 원하는 경우, 낮은 흡수율 물질은 전기 광학 물질(42) 및 활성화된 상태에서 더 높은 흡수율을 확보하는 셀 간격(cell spacing)과 조합하여 사용될 수 있다. 당업자는, 특정한 장치 특성을 확보하기 위해 선택될 수 있는, 코팅과 전기 광학 물질(42), 셀 간격, 및 코팅 전도율 레벨의 다수의 조합이 존재한다는 것을 인지할 것이다.
이제 도 2c를 참조하면, 도시된 실시예에서, 콤바이너 스크린(18)은 제3 기판(30)을 포함한다. 제3 기판(30)은 제5 표면(30A) 및 제6 표면(30B)을 정의할 수 있다. 제3 기판(30)은 실질적으로 투명한 물질, 예컨대, 유리(예를 들어, 소다 석회 유리), 고분자 물질(예를 들어, 아크릴), 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 제3 기판(30)은 약 2.2 mm, 2.0 mm, 1.5 mm, 1.2 mm, 1.0 mm, 0.8 mm, 0.6 mm 미만, 또는 약 0.5 mm 미만의 두께를 가질 수 있다. 제3 기판(30)은 정사각형, 직사각형, 원형, 장방형, 및 이들 조합의 다양한 형상을 취할 수 있다. 제3 기판(30)은 약 10 mm, 20 mm, 50 mm, 75 mm, 85 mm, 100 mm, 150 mm, 175 mm, 200 mm, 250 mm, 300 mm, 또는 500 mm를 초과하는 길이 및/또는 폭 치수를 가질 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 제3 기판(30)은 기판(30)의 길이 또는 폭(즉, 수직축 또는 수평축)을 가로지르는 곡률을 가질 수 있다. 예를 들면, 제3 기판(30)은, 약 1300 mm, 1200 mm, 1100 mm, 1000 mm, 900 mm, 800 mm, 700 mm, 600 mm, 500 mm, 400 mm, 300 mm, 200 mm 미만, 또는 약 100 mm 미만의 곡률 반경(즉, 제5 표면(30A) 곡률의 이론상의 중심점으로부터 측정되는)을 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 제3 기판(30)의 제5 표면(30A)은 약 500 mm일 수 있다. 제3 기판(30)의 구면 곡률의 실시예에서, 수직 방향과 수평 방향의 제5 표면(30A) 곡률 반경은 대략적으로 동일할 수 있다(예들 들어, 약 500 mm). 또 다른 실시예에서, 제3 기판(30)은 소위 "자유-형태" 형상(예들 들어, 수평 및/또는 수직 방향을 따라 곡률이 변화할 수 있음)을 갖도록 만곡될 수 있다. 제3 기판(30)의 곡률로 인해, 제3 기판(30)은 관찰자를 향해 실질적으로 볼록 또는 오목하게 될 수 있다. 제3 기판(30)은 보다 큰 제3 기판(30)을 형성하기 위해 다수의 개별 구성 요소들과 함께 "봉합"될 수 있음을 이해할 것이다. 제3 기판(30)의 봉합된 실시예에서 이러한 개별 구성 요소들의 치수, 두께, 및/또는 곡률은 개별 구성 요소들 간에 동일하거나 다를 수 있음을 이해할 것이다.
특정 실시예에서, 아래에 설명되는 모든 중간층(예를 들어, 반투과층(46))과 함께 제1 및 제3 기판(22, 30)은, 제1 및 제3 기판(22, 30) 사이에서 높은 곡률 일치가 존재하도록, 일치된 쌍을 형성하기 위해, 상승된 온도에서 함께 만곡되거나 굽혀질 수 있다. 응력을 감소시키기 위한 다른 접근은 기판 중 하나(예들 들어, 제3 기판(30))를 얇게 만드는 것이다. 곡률이 잘 일치하지 않더라도, 더 얇은 기판은 실질적으로 감소된 강도를 가질 수 있다. 따라서, 전반적인 응력이 감소될 수 있다. 기판의 강도는 두께의 세제곱과 관련되기 때문에 두께를 줄이는 것은 강도에 큰 영향을 미치게 되고, 따라서 기판의 강도 및 임의의 중간층에 큰 영향을 미치게 된다. 게다가, 얇은 제3 기판(30)은 아래에 상세히 설명되는 바와 같이 반사도를 근거로 유리할 수 있다. 도시된 실시예에서, 콤바이너 스크린(18)은 관찰자에 대해 제3 기판(30)의 뒤에 위치하는 반투과층(46)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 제3 기판(30)의 얇은 실시예를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 프로젝터(50)가 반투과층(46)과 정렬되어 있는 경우(도 1a), 본질적으로 두 개의 반사가 존재한다. 제1 반사는 반투과층(46)의 일차 반사이다. 제2 반사는 제3 기판(30)의 제5 표면(30A)의 반사이다. 제5 표면(30A)으로부터의 반사는, 반사 방지 코팅이 추가되지 않는다면, 제3 기판(30)의 유리(glass) 실시예에서 단지 4%보다 클 것이다. 최상의 반사된 이미지를 위해서는, 반사된 이미지의 세기와는 관계없이, 일차 및 이차 반사 위치 사이의 오프셋이 가능하면 작은 것이 이로울 것이다. 더 얇은 제3 기판(30)은 이러한 두 이미지 사이의 오프셋을 감소시킨다. 반사 방지 코팅이 제3 기판(30)의 제5 표면(30A)에 추가되면, 제5 표면(30A)으로부터의 반사는 약 0.5% 미만, 약 0.3% 미만, 또는 약 0.2% 미만일 수 있다. 제3 기판(30)의 사용은 반투과층(46)의 보호를 제공할 수 있다라는 점에서 유리할 수 있다(예를 들어, 자동차 환경에서 존재할 수 있는 스크래치, 이물, 수분, 먼지 등으로부터). 게다가, 제3 기판(30)의 얇은 실시예와 제6 및 제5 표면(30B, 22A) 사이의 반투과층(46)의 사용으로, 콤바이너 스크린(18) 내의 반사 방지층의 축소 또는 제거가 허용될 수 있다.
이제 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 전기 광학 소자(78)를 포함하지 않는 콤바이너 스크린(18)의 실시예가 도시된다. 도 3a를 참조하면, 콤바이너 스크린(18)은 단일 기판(예를 들어, 제1 기판(22))으로 형성될 수 있다. 도시된 실시예에서, 반투과층(46)은 제1 기판(22)의 제1 표면(22A)에 위치한다. 도시된 실시예에서, 제1 기판(22)은, 도 2a 및 도 2b와 관련되어 개시된 콤바이너 스크린(18)의 실시예와 관련되어 설명되는 바와 같이, 만곡된다. 반투과층(46)이 환경에 노출됨에 따라(즉, 기판에 의해 커버되거나 보호되지 않는), 선택적 보호층이 반투과층(46) 위에 배치되어 환경 노출로부터 이를 보호할 수 있다. 콤바이너 스크린(18)이 제1 기판(22)의 제1 표면(22A) 상에 반투과층(46)을 포함하는 이러한 실시예는, 반투과층(46)과 관찰자 사이에 있는 기판에 의해 존재할 수 있는 임의의 이중 반사를 제거할 수 있다라는 점에서 유리할 수 있다. 실제로 제1 표면(22A)의 반사율은, 반투과층(46)의 반사와 비교했을 때, 주목할 만한 임의의 이중 이미지를 생성하지 않을 수 있음(예를 들어, 제1 표면(22A)의 반사율은 약 4% 미만일 수 있음)을 이해할 것이다. 제1 표면(22A) 및 제2 표면(22B)이 본질적으로 평행할 수 있기 때문에, 두 이미지의 오프셋은 일반적으로 작게 되어 제1 표면의 4% 반사율은 부적절한 이중 이미지를 생성하지 않을 수 있다. 더 얇은 제1 기판(22)(예를 들어, 제3 기판(30)과 유사한)이 이미지들 사이의 오프셋을 감소시킬 수 있다. 제1 기판(22) 두께는 1.6 mm 미만이 바람직할 수 있다.
이제 도 3b를 참조하면, 반투과층(46)은 제1 및 제2 기판(22, 26) 사이에 위치하는 것으로 도시된다. 이러한 실시예에서, 콤바이너 스크린(18)은 반투과층(46)의 에지를 은폐시키기 위해 하나 이상의 은폐 구조물을 포함할 수 있다. 게다가, 콤바이너 스크린(18)은 제1 내지 제4 표면(22A~26B)에 위치하는 하나 이상의 방사 방지 코팅을 포함할 수 있다.
이제 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 편광 관찰창(104)(예를 들어, 편광 선글라스)을 갖는(도 4b) 그리고 갖지 않는(도 4a), 작동시의 헤드업 디스플레이(10)의 실시예들이 도시된다. 콤바이너 스크린(18)의 반투과층(46)의 일차 이미지 반사를 최대화하기 위해서, 프로젝터(50)의 편광각과 반투과층(46)의 반사 편광각을 정렬시키는 것이 바람직하다. 임의의 편광각이 사용될 수 있지만, 편광각을 선택하기 위한 일부 고려 사항이 존재한다. 하나의 경우에서(도 4a), 프로젝터(50)가 수평각의 편광을 갖는 광을 방출하는 동안, 반투과층(46)의 투과 편광각은 거의 수직일 수 있고, 반사 편광각은 실질적으로 수평각으로 정렬될 것이다. 이러한 구성은, 프로젝터(50)로부터의 거의 모든 광을 반사시키면서, 섬광(예를 들어, 표면으로부터 반사되는 수평으로 편광된 광)이 콤바이너 스크린(18)을 통해 투과되는 것은 방지될 수 있다는 점에서 유리할 수 있다. 예를 들어, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%를 초과하는, 또는 99%를 초과하는 프로젝터(50)로부터의 편광된 광이 관찰자를 향해 반사될 수 있다. 다른 경우에서(도 4b), 프로젝터(50)의 편광각은 거의 수직일 수 있고, 콤바이너 스크린(18)의 반투과층(46)의 반사 편광각 또한 거의 수직일 수 있다. 이러한 경우에서, 프로젝터(50)로부터 반사되는 일차 이미지는, 심지어 편광 선글라스(예를 들어, 편광 관찰창(104) 또는 기타 편광 관찰 필터)를 착용할 때 선글라스의 투과 편광각이 또한 수직이므로, 용이하게 보여질 것이다. 이러한 실시예에서, 콤바이너 스크린(18)은, 반투과층(46)을 통해 투과되는 수평으로 편광된 광이 선글라스에 의해 차단될 것이므로, 거의 불투명하게 나타날 수 있고, 관찰자는 여전히 일차 이미지를 볼 수 있다. 프로젝터가 수평으로 편광된 광을 방출하는 실시예에서, 편광 관찰창(104)의 사용으로 관찰자에게 이용 가능한 반사된 이미지가 제거될 수 있으나 콤바이너 스크린(18)은 여전히 투명하게 나타날 것임을 이해할 것이다. 또 다른 경우에서, 프로젝터(50)로부터 방출된 광과 반투과층(46)의 반사 편광각은 45도로 향할 수 있다. 이러한 실시예를 통해, 프로텍터(50)로부터의 광의 일부 및 콤바이너 스크린(18)을 통해 투과된 광의 일부가 선글라스를 착용한 관찰자에 의해 보여질 수 있다. 유리할 수 있는 다른 구성은, 프로젝터(50)로부터 원형으로 편광된 광 및 반투과층(46)의 반사 원형 편광기 실시예를 사용하는 것이다. 이러한 구성에서, 프로젝터(50)는 제1 원형 편광을 갖는 광을 방출할 것이고, 반투과층(46)은 제1 원형 편광을 갖는 광을 반사하고 제2 원형 편광을 갖는 광을 투과할 것이다. 전형적으로 선글라스(예를 들어, 편광 관찰창(104))는 선형으로 편광되기 때문에, 제1 원형 편광의 일부 광 및 제2 원형 편광의 일부 광은 편광 선글라스를 통해 관찰자에게 투과될 것이다. 이러한 구성에서, 관찰자는, 편광 선글라스를 착용한 상태에서 머리의 방향과는 관계없이, 투사된 이미지 및 주면 배경 이미지를 모두 볼 수 있다.
본 개시의 사용으로, 여러 장점들이 제공될 수 있다. 첫째, 반투과층(46)의 반사 편광기 실시예를 사용하여 콤바이너 스크린(18)의 효율을 증가시킨다. 반사 편광기가 하나의 편광의 광은 반사시키고 다른 편광의 광은 투과시키기 때문에, 콤바이너 스크린(18)을 통한 광의 투과를 감소시키면서 동시에 프로젝터(50)로부터의 광의 많은 비율을 반사시켜 콤바이너 스크린(18)의 명암을 증가시킬 수 있다. 셋째, 위의 개시는 광의 형성, 및 헤드업 디스플레이를 위한 가격 효율적인 콤바이너 스크린(18)을 허용한다. 전기 광학 소자(78)이 본원에 제공되는 실시예에 항상 필요한 것은 아니므로, 콤바이너 스크린(18)은 만곡된 기판(예를 들어, 제1 또는 제2 기판(22, 26)) 상의 반투과층(46)과 마찬가지로 간단하게 형성될 수 있다. 넷째, 본원에 제공된 헤드업 디스플레이(10)의 실시예는 편광 선글라스 및 편광 관찰창(104)의 사용과 함께 여전히 기능을 할 수 있다. 다섯째, 콤바이너 스크린(18)은 차양(sun shade)의 기능을 하면서 관찰자가 겪게 되는 섬광을 감소시키는 기능을 모두 할 수 있다. 여섯째, 반투과층(46)으로서 반사 편광기를 활용하는 실시예에서, 디스플레이 광이 거의 또는 전혀 통과되지 않기 때문에, 반사 편광기 뒤의(예를 들어, 프로젝터(50)에 대해) 표면에서 프로젝터(50)로부터의 광의 주목할 만한 반사가 없을 수 있다. 이러한 실시예는 프로젝터(50) 및 반사 편광기 사이의 것 이외에 표면 상의 반사 방지 코팅의 축소 또는 제거가 허용될 것이라는 점에서 유리할 수 있다. 일곱째, 전기 광학 소자(78)의 전기변색성 실시예를 사용함으로써, 또렷한 또는 투명한 상태, 전기 광학 소자(78)의 작동불능 모드를 허용할 수 있어서, 주변광은 전기 광학 소자(78)가 작동되지 않더라도 콤바이너 스크린(18)을 여전히 통과할 수 있다(즉, 콤바이너 스크린(18)은 여전히 사용될 수 있음). 게다가, 전기 광학소자(78)의 전기변색성 실시예를 사용함으로써, 콤바이너 스크린(18)의 각도 독립적인 그레이 스케일이 허용될 수 있다. 이와 같이, 콤바이너 스크린(18)의 관찰 시점의 이동은 콤바이너 스크린(18)의 주변광 감쇠의 인지된 레벨, 또는 이미지 명암에 영향을 미치지 않을 수 있다.
당업자 및 본 개시를 만들고 사용하는 자들에 의해 본 개시의 변형들이 나타날 것이다. 따라서, 도면에 나타나고 위에서 설명한 구현예는 단지 예시의 목적을 위한 것이며 본 개시의 범주를 제한하려는 것이 아님을 이해해야 하고, 본 개시의 범주는 균등론을 포함하는 특허법의 원칙에 따라 해석되는 대로의 다음 청구범위에 의해 정의된다.
당업자는 설명된 개시의 구성 및 다른 구성 요소들이 임의의 특정 물질에 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 여기에서 달리 설명되지 않는 한 본원에서 개시된 개시 내용의 다른 예시적인 구현예는 매우 다양한 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 목적을 위해, 용어 "결합된(coupled)"(결합, 결합의, 결합되는 등과 같은 모든 형태의)은 일반적으로 두 개의 구성 요소를 직접적 또는 간접적으로(전기적 또는 기계적) 연결하는 것을 의미한다. 이러한 연결은 본래 고정적일 수 있고 본래 동적일 수 있다. 이러한 연결은(전기적인 또는 기계적인) 두 개의 구성 요소, 및 서로 또는 두 개의 구성 요소와 하나의 단일체로서 일체로 형성되는 임의의 추가 중간 부재들에 의해 달성될 수 있다. 이러한 연결은 달리 명시되지 않는 한 본래 영구적일 수 있고, 본래 제거 가능하거나 해제 가능할 수 있다.
예시적인 구현예에 도시된 바와 같이, 본 개시의 요소의 구성 및 배열은 단지 예시적인 것임을 주목하는 것이 또한 중요하다. 본 발명의 단지 몇몇 구현예들이 본 개시에서 상세히 설명되었지만, 본 개시를 검토하는 당업자라면 인용된 주제의 신규한 교시 및 이점을 실질적으로 벗어나지 않고 많은 변형(예를 들어, 다양한 요소들의 크기, 치수, 구조, 모양 및 비율, 파라미터 값, 장착 배열, 재료의 사용, 색상, 방향 등의 변동)이 가능하다는 것을 용이하게 이해할 것이다. 예를 들면, 일체형으로 형성된 요소들은 다수의 부분으로 구성될 수도 있고 또는 다수의 부분으로 도시된 요소들은 일체형으로 형성될 수도 있으며, 인터페이스들의 작동은 반전되거나 그렇지 않으면 변화될 수도 있으며, 구조 및/또는 부재 또는 연결기 또는 시스템의 다른 구성 요소들의 길이 또는 폭은 변화될 수 있고, 요소들 사이에 제공된 조정 위치들의 성질 또는 부호가 변경될 수 있다. 시스템의 요소 및/또는 어셈블리는 임의의 매우 다양한 색상, 질감, 및 이들의 조합으로 충분한 강도나 내구성을 제공하는 임의의 매우 다양한 재료로부터 구성될 수 있음을 주목해야 한다. 따라서, 그러한 모든 변형은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다. 다른 치환, 변형, 변화, 및 생략은 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 원하는 그리고 다른 예시적인 구현예들의 설계, 작동 상태 및 배열에서 이루어질 수 있다.
설명된 공정 내의 임의의 설명된 공정 또는 단계가 본 개시의 범위 내에서 구조물을 형성하기 위해 다른 개시된 공정 또는 단계와 결합될 수 있음을 이해할 것이다. 본원에 개시된 예시적인 구조 및 공정은 예시적인 목적을 위한 것이며 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
또한 본 개시의 개념을 벗어나지 않고 변형 및 수정이 전술한 구조 및 방법에서 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 하며, 또한 그러한 개념은 아래의 청구범위가 그들의 언어로 명시적으로 달리 언급되지 않는 한 아래의 청구범위에 의해 포괄되도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 게다가, 이하에서 제시될 청구범위는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용의 일부로 포함되어 이들을 구성한다.

Claims (20)

  1. 차량의 헤드업 디스플레이 시스템으로서,
    제1 표면 및 제2 표면을 정의하는 실질적으로 투명한 제1 기판,
    제3 표면 및 제4 표면을 정의하는 실질적으로 투명한 제2 기판,
    상기 제1 및 제2 기판 사이에 배치되는 일차 밀봉부로서, 상기 밀봉부와 상기 제1 및 제2 기판은 이들 사이에서 공동(cavity)을 정의하는, 일차 밀봉부,
    상기 공동 내에 위치하는 전기 광학 물질, 및
    상기 제1 및 제2 표면 중 하나에 위치하는 반사 편광기를 포함하는 콤바이너 스크린; 및
    제1 편광을 갖는 광을 상기 제1 기판의 제1 표면으로 투사하기 위한 프로젝터를 포함하는, 헤드업 디스플레이 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사 편광기는 선격자 편광기를 포함하고, 상기 제1 기판의 제2 표면에 위치하는, 헤드업 디스플레이 시스템.
  3. 제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사 편광기는 상기 전기 광학 물질과 전기적으로 연결되는, 헤드업 디스플레이 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사 편광기는 제2 편광된 광의 투과를 허용하고 제1 편광을 갖는 상기 광을 반사하도록 구성되는, 헤드업 디스플레이 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사 편광기는 이중 휘도 향상 필름을 포함하는, 헤드업 디스플레이 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 기판은 구면 곡률을 갖는, 헤드업 디스플레이 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 기판과 상기 프로젝터 사이에 위치하는 제3 기판을 더 포함하되, 상기 반사 편광기는 상기 제1 기판의 제1 표면에 위치하는, 헤드업 디스플레이 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 콤바이너 스크린은 상기 프로젝터로부터의 광에 대한 반사율이 약 50%를 초과하는, 헤드업 디스플레이 시스템.
  9. 헤드업 디스플레이용 콤바이너 스크린으로서,
    서로 이격되는 구성으로 위치하는 적어도 두 개의 실질적으로 투명한 기판;
    상기 적어도 두 개의 실질적으로 투명한 기판 사이에 위치하는 전기 광학 물질;
    상기 전기 광학 물질과 적어도 하나의 상기 기판 사이에 위치하는 반사 편광기; 및
    전기 전도층을 포함하되, 상기 반사 편광기 및 상기 전기 전도층은 전기 광학 물질의 대향하는 측들에 위치하는, 콤바이너 스크린.
  10. 제9항에 있어서, 상기 반사 편광기는 전기 전도성인, 콤바이너 스크린.
  11. 제9항 및 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사 편광기는 선격자 편광기인, 콤바이너 스크린.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 실질적으로 투명한 기판은 세 개의 실질적으로 투명한 기판을 포함하는, 콤바이너 스크린.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사 편광기는 수직으로 편광된 광을 반사하도록 구성되는, 콤바이너 스크린.
  14. 차량의 헤드업 디스플레이 시스템으로서,
    제1 편광의 광을 투사하기 위한 프로젝터; 및
    적어도 하나의 축을 따라 만곡되고, 제1 표면 및 제2 표면을 정의하는 실질적으로 투명한 기판 및
    상기 실질적으로 투명한 기판의 제2 표면에 위치하는 반사 편광기를 포함하는 콤바이너 스크린을 포함하되, 상기 콤바이너 스크린은 광 중에서 상기 제1 편광의 반사율이 40%를 초과하는, 헤드업 디스플레이 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 실질적으로 투명한 기판보다는 상기 반사 편광기의 대향하는 측에 위치하는 전기 광학 소자를 더 포함하는, 헤드업 디스플레이 시스템.
  16. 제14항 및 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 적어도 두 개의 축을 따라 만곡되는, 헤드업 디스플레이 시스템.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 약 1250 mm 이하의 구면 곡률 반경을 갖는, 헤드업 디스플레이 시스템.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 약 750 mm 이하의 구면 곡률 반경을 갖는, 헤드업 디스플레이 시스템.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사 편광기는 이중 휘도 향상 필름을 포함하는, 헤드업 디스플레이 시스템.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사 편광기와 전기적으로 연결된 전기 광학 물질을 더 포함하는, 헤드업 디스플레이 시스템.
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