KR20220004760A - 광 제어 장치, 수동 발광 이미지 소스 및 헤드업 디스플레이 시스템 - Google Patents

Abstract

헤드업 디스플레이 시스템은 광원(10), 콜리메이팅 요소(20), 방향 제어기 요소(30), 확산 요소(41, 42), 액정 패널(50) 및 반투과 반사 이미징 장치(60)를 포함하고; 방향 제어기 요소(30), 확산 요소(41, 42) 및 액정 패널(50)은 광원(10)의 동일한 면에 적층적으로 제공되고; 콜리메이팅 요소(20)는 광원(10)에 의해 방출되는 광의 출구 방향을 미리 설정된 각도 범위 내에서 조정하도록 구성되고; 방향 제어기 요소(30)는 광원(10)에 의해 방출되는 광을 집중하도록 구성되고; 분산 원소(41, 42)는 광원(10)에 의해 방출되는 광을 확산하도록 구성되고; 액정 패널(50)은 광원(10)에 의해 방출되는 광을 이미징 광으로 변환하도록 구성되고, 이미징 광이 반사 이미징 장치(60)에서 발생하도록 하는 데; 및 반사 이미징 장치(60)는 이미징 광을 미리 설정된 영역(200)에 반사하도록 구성된다. 헤드업 디스플레이 시스템은 집중과 확산을 통해 관측 범위 내에서 광원(10)의 광의 대부분 또는 전부를 집중시켜서, 이미징 시 밝기를 증가시켜 광 활용률을 높이고 전력 소모를 줄여 발열을 줄일 수 있다.

Description

광 제어 장치, 수동 발광 이미지 소스 및 헤드업 디스플레이 시스템

본 개시의 실시예는 광 제어 장치(light control apparatus), 수동 발광 이미지 소스 (passive light-emitting image source) 및 헤드업 디스플레이 시스템(head-up display system)과 관련이 있다.

본 특허출원은 2020년 4월 15일에 출원된 중국 특허출원 제202010295102.6호와 2019년 5월 17일에 출원된 중국 특허출원 제201910412218.0의 우선권을 주장하고 있고, 이 공고는 본 출원의 일환으로 본 발명에 대한 참조로 이 에 포함된다.

헤드업 디스플레이(HUD) 기술은 앞 유리 또는 기타 유리에 차량 속도와 같은 차량 정보를 투사하기 위해 광학 반사 원리를 채택하여 운전 중 대시보드(dashboard)를 내려다보는 운전자에 의한 주의 방해(distraction)를 피할 수 있고, 따라서 운전 안전 요인(driving safety factor)을 개선하면서 더 나은 운전 경험을 제공한다.

일반적인 앞 유리(windshield) HUD 이미지 소스는 대부분 액정 디스플레이(LCD)이다. HUD가 기존의 LCD 이미지 소스를 채택하면 앞 유리를 통해 디스플레이 되는 HUD 이미지의 밝기가 낮고; 그리고 일반적으로 LCD 이미지 소스의 밝기를 높여 앞 유리를 통해 디스플레이 되는 HUD 이미지의 밝기를 확보해야 하고, 이는 이미지 소스의 높은 전력 소비로 이어질 뿐만 아니라 HUD에 대한 열 방출 요구 사항인 더 큰 열 발생을 야기한다. 앞 유리를 통해 대형 이미지를 형성해야 하는 경우, HUD의 이미지 소스의 전력 소비가 더욱 증가한다.

광원(light source)은 특정 파장 범위(예를 들어, 가시광선, 자외선 또는 적외선 등)에서 전자파를 방출할 수 있는 물체를 말한다. 예를 들어, 물체는 발광 다이오드(LED)이다. 조명 및 디스플레이 이미징 분야에서, 광원은 필수 불가결한 장치이다.

일반적으로, 광원을 포함하는 장치(예를 들어, 조명 장치 또는 액정 디스플레이 등)는 단순히 광원에 의해 방출되는 광을 사용하고, 광원은 일반적으로 포인트 광원 또는 근사점 광원(approximate point light source), 즉 광원이 주위의 광을 방출하고, 일반적인 광원 장치는 광원의 낮은 이용률(utilization rate)을 갖는다.

예를 들어, 일부 디스플레이 이미징 장치(예를 들어, 액정 디스플레이)가 이미징을 위한 백라이트 소스(backlight source)를 사용하는 경우 백라이트 소스에서 방출되는 광의 극히 일부만 이미징에 사용되어 이미징 밝기가 낮다. 낮은 이미징 밝기의 문제는 광원의 전력을 증가시킴으로써 해결될 수 있지만, 이는 그에 상응하는 높은 전력 소비와 광원의 큰 열 생성의 문제를 초래하여 광원 장치에 대한 열 방출 요구 사항을 증가시킨다.

본 개시의 실시예는 광 제어 장치(light control apparatus), 수동 발광 이미지 소스(passive light-emitting image source) 및 헤드업 디스플레이 시스템(head-up display system)을 제공한다.

본 개시의 실시예들은 다음을 포함하는 헤드업 디스플레이 시스템을 제공한다: 디스플레이를 위한 광원, 콜리메이터 요소(collimator element), 집광기 요소(light concentrator element), 확산기 요소(diffuser element), 액정 패널 및 반투과 반사 장치(transflective reflection device); 집광기 요소(light concentrator element), 확산기 요소(diffuser element) 및 액정 패널이 광원의 동일한 측에 중첩 방식으로 있고; 콜리메이터 요소는 미리 설정된 각도 범위 내의 각도로 방향으로 빠져나가도록 광원에 의해 방출된 광을 조정하도록 구성되고; 집광기 요소는 광원에 의해 방출된 광을 집중하도록 구성되고; 확산기 요소는 광원에 의해 방출된 광을 확산시키도록 구성되고; 액정 패널은 광원에 의해 방출된 광을 이미징 광(imaging light)으로 변환하고, 이미징 광이 디스플레이를 위한 반사 장치에 입사되도록 하고; 및 디스플레이를 위한 반사 장치(reflection device)는 이미징 광을 미리 설정된 영역으로 반사하도록 구성된다.

일부 예에서, 광원에 의해 방출된 광은 콜리메이터 요소, 집광기 요소, 확산기 요소, 액정 패널 및 디스플레이를 위한 반사 장치에 도달한 후 미리 설정된 영역에 도달하고; 집광기 요소는 광원에 의해 방출된 광을 집중하도록 구성되고 상기 집광기 요소에 의해 집중된 광은 상기 광원으로부터 상기 밀 설정된 영역까지의 광 경로(optical path)에서 상기 확산기 요소가 제거되었다고 가정하여 상기 미리 설정된 영역의 미리 설정된 위치에 도달하고, 및 미리 설정된 위치의 면적은 미리 설정된 영역의 면적보다 작다.

일부 예에서, 콜리메이터 요소는 광원과 집광기 요소 사이에 부분적으로 또는 완전히 배치되고, 콜리메이터 요소는 집광기 요소에 조정된 광을 방출하도록 구성된다.

일부 예에서, 콜리메이터 요소는 광원에서 방출되는 광을 병렬 광으로 조정하도록 구성된다.

일부 예에서, 콜리메이터 요소는 광원과 집광기 요소 사이에 있고, 및 콜리메이터 요소는 콜리메이팅 렌즈 및 콜리메이팅 필름으로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하고; 콜리메이팅 렌즈는 볼록 렌즈, 프레넬 렌즈 및 렌즈의 조합으로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 렌즈를 포함한다.

일부 예에서, 콜리메이터 요소는 콜리메이팅 렌즈를 포함하고, 콜리메이팅 렌즈와 광원의 위치 사이의 거리는 콜리메이팅 렌즈의 초점 길이와 같다.

일부 예에서, 콜리메이터 요소는 중공 램프 컵(hollow lamp cup)을 포함하고; 중공 램프 컵은 내부 반사 표면(inner reflective surface)을 제공하는 중공 하우징(hollow housing)을 포함하고, 중공 램프 컵의 포트는 집광기 요소에 직면하고, 광원은 중공 램프 컵의 끝 부분(end portion)에 있고 끝 부분은 포트에서 떨어져 있다.

일부 예에서, 콜리메이터 요소는 중공 램프 컵 내부에 있고, 콜리메이터 요소의 크기는 중공 램프 컵의 포트의 크기보다 작고; 콜리메이터 요소는 중공 램프 컵에서 광원에 의해 방출되는 광의 일부를 콜리메이트 한 다음 광의 부분을 집광기 요소에 방출하도록 구성되고; 및 콜리메이터 요소는 콜리메이팅 렌즈와 콜리메이팅 필름으로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함한다.

일부 예에서, 콜리메이터 요소는 고체 중심(solid center)이 있는 램프 컵을 포함하고; 고체 중심이 있는 램프 컵은 고체 중심이 있는 투명 구성요소이고, 고체 중심이 있는 투명 구성요소의 굴절률은 1보다 크고; 고체 중심이 있는 랩프 컵의 포트는 집광기 요소에 직면하고; 광원이 고체 중심이 있는 램프 컵의 끝 부분에 있고, 끝 부분은 포트에서 떨어져 있고; 및 광원에 의해 방출되는 광은 고체 중심이 있는 투명 구성요소의 내부 표면 상에 광이 입사하면 전반사 된다.

일부 예에서, 캐비티는 고체 중심이 있는 램프 컵의 포트로부터 떨어진 고체 중심이 있는 램프 컵의 끝 부분에 있고 고체 중심을 가진 램프 컵의 포트에 가까운 캐비티의 볼록한 표면이고; 또는 슬롯은 중앙 위치에 있고, 고체 중심이 있는 램프 컵의 포트와 램프 컵의 포트를 가진 단부, 고체 중심이 있는 램프 컵, 슬롯의 바닥 표면은 볼록한 표면이다.

일부 예에서, 집광기 요소는 콜리메이터 요소와 확산기 요소 사이에 있고; 및 집광기 요소는 확산기 요소에 집중된 광을 방출하도록 구성된다.

일부 예에서, 집광기 요소는 볼록 렌즈, 프레넬 렌즈 및 렌즈의 조합으로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함한다.

일부 예에서, 집광기 요소와 미러 위치 사이의 거리는 집광기 요소의 초점 거리이고; 미러 위치는 디스플레이를 위한 반사 장치를 통해 미리 설정된 위치에 의해 형성된 가상 이미지의 위치이다.

일부 예에서, 확산기 요소는 제1 확산기 요소를 포함하고, 제1 확산기 요소는 광원과 액정 패널 사이에 있고; 제1 확산기 요소는 집광기 요소에 의해 집중된 광을 확산하도록 구성된다.

일부 예에서, 확산기 요소는 제2 확산기 요소를 더 포함하고, 제1 확산기 요소와 제2 확산기 요소가 겹쳐지고, 미리 설정된 거리는 제1 확산기 요소와 제2 확산기 요소 사이에 있다.

일부 예에서, 제1 확산기 요소 및 제2 확산기 요소는 각각 집광기 요소의 양면에 배치되고; 또는, 제1 확산기 요소 및 제2 확산기 요소는 모두 측면, 액정 패널, 집광기 요소에 가깝게 배치된다.

일부 예에서, 미리 설정된 거리는 40mm ~ 50mm의 범위에 있다.

일부 예에서, 확산기 요소는 회절 광학 요소(diffractive optical element) 및 산란 광학 요소(scattering optical element)를 포함한다.

일부 예에서, 회절 광학 요소는 회절 광학 요소를 통과하는 광이 미리 설정된 단면 형상으로 하나 이상의 관측 범위를 형성하기 위해 회절 광학 요소에 의해 확산되도록 구성되고, 미리 설정된 단면 형상은 원, 타원,, 사각형, 또는 직사각형을 포함한다.

일부 예에서, 헤드업 디스플레이 시스템은 편광 제어기 요소(controller element)를 더 포함하고, 액정 패널은 제1 편광판(first polarizer), 액정층(liquid crystal layer), 및 제2 편광판(second polarizer)을 포함하고; 제1 편광판 및 제2 편광판은 각각 액정층의 2개의 면에 배치되고; 제1 편광판은 액정층과 광원 사이에 있고; 제1 편광판은 제1 선형 편광을 투과시키도록 구성되고; 제2 편광판은 제2 선형 편광을 투과시키도록 구성되고, 제2 선형 편광의 편광 방향은 제1 선형 편광의 편광 방향에 수직이고; 편광 제어기 요소(polarization controller element)는 광원과 제1 편광판 사이에 있고, 편광 제어기 요소는 제1 선형 편광을 투과시키고 제2 선형 편광을 반사 또는 흡수하도록 구성된다.

일부 예에서, 헤드업 디스플레이 시스템은 추가로: 차광층(light blocking layer)을 포함하고, 차광층은, 광원에서 멀리, 액정 패널의 측면 상에 있고, 차광층은 액정 패널로부터 출력되는 광의 출구 각도를 제한하도록 구성된다.

일부 예에서, 헤드업 디스플레이 시스템은: 장벽층(barrier layer)을 포함하고, 장벽층이 액정 패널의 측면에 있는 경우, 측면은 광원으로부터 떨어져서, 장벽층과 액정 패널 사이의 미리 설정된 거리에 있고, 및 장벽 유닛(barrier unit)은 액정을 포함하거나, 또는 장벽층은 일체형 액정을 포함하고, 간격으로 배치된 복수의 장벽 유닛은 일체형 액정의 액정 유닛의 작동 상태를 제어함으로써 형성된다.

일부 예에서, 헤드업 디스플레이 시스템은 광 산란층(light scattering layer)을 더 포함하고, 광 산란층은, 액정 패널에서 멀리, 차광층의 측면 상에 있고, 및 광 산란층은 외부 주변 광을 산란하도록 구성된다.

일부 예에서, 헤드업 디스플레이 시스템은 복수의 광원을 포함하고; 복수의 광원은 상이한 위치에 있고; 및 집광기 요소는 상이한 위치에서 복수의 광원에 의해 방출되는 광을 집중하도록 구성된다.

일부 예에서, 콜리메이터 요소의 수는 복수이고, 상이한 콜리메이터 요소는 상이한 위치에 있고, 상이한 위치에서 복수의 광원에 의해 방출되는 광의 출구 방향을 조정하도록 구성되어, 상이한 위치에서 복수의 광원에 의해 방출되는 광의 출구 방향이 모두 동일한 미리 설정된 위치를 가리킨다.

일부 예에서, 광원은 하나 이상의 전기 발광 모듈을 포함하는 전기 발광 어레이(electroluminescent array)이고, 각 전기 발광 모듈(electroluminescent module)은 하나 이상의 전기 발광 장치를 포함하고, 각 전기 발광 모듈은 적어도 하나의 중공 램프 컵과 함께 대응하게 제공된다.

일부 예에서, 광원은 복수의 광원 그룹을 포함하고; 상이한 광원 그룹(light sources group)에 의해 방출되는 광은 상이한 방향 또는 영역으로 방출된다.

일부 예에서, 액정 패널은 적색, 녹색 및 청색 필터를 포함하고; 또는 액정 패널은 액정층, 액정층은 청색 상 액정이고, 광원은 적색 광원, 녹색 광원 및 청색 광원을 포함하고; 적색 광원, 녹색 광원 및 청색 광원은 주기적으로 작동하도록 구성되고, 동시에 작동하지 않는다.

일부 예에서, 헤드업 디스플레이 시스템은 액정 변환층(liquid crystal converting layer)을 더 포함하고, 여기서 액정 패널은 액정층을 포함하고; 및 액정 변환층은 광원으로부터 멀리 떨어진, 집광기 요소의 측면 상에 있고; 액정 변환층은 간격으로 배치된 복수의 액정 유닛을 포함하고; 및 액정 변환층 내의 1개의 액정 유닛은 액정층 내의 하나의 액정 유닛에 대응하고; 액정층의 액정 유닛은 제1 편광 방향의 광을 제2 편광 방향의 광으로 변환하도록 구성되고; 액정 변환층 내의 액정 유닛는 제1 편광 방향으로 제2 편광 방향으로 광을 변환하도록 구성되고; 및 제1 편광 방향은 제2 편광 방향에 수직이다.

일부 예에서, 액정 변환층 내의 모든 액정 유닛의 총 면적은 액정층 내의 모든 액정 유닛의 전체 면적의 절반 보다 작지 않다.

일부 예에서, 헤드업 디스플레이 시스템은: 원통형 렌즈층을 더 포함하고, 원통형 렌즈층은, 광원에서 멀리 떨어진, 액정층의 측면 상에 있고; 원통형 렌즈층은 수직으로 배치된 원통형 렌즈의 복수를 포함하고, 각 원통형 렌즈는 액정층에 있는 액정 유닛의 적어도 2개의 상이한 컬럼을 커버하고; 원통형 렌즈는 액정 유닛의 한 컬럼에서제1 위치로 방출되는 광을 방출하고, 액정 유닛의 다른 컬럼에서 제2 위치로 방출되는 광을 방출하도록 구성된다.

본 개시의 실시예는 확산기 요소 및 방향 제어기 요소를 포함하는 광 제어 장치를 추가로 제공하고; 방향 제어기 요소는 상이한 위치에 위치한 복수의 광원에 의해 방출되는 광을 집중하도록 구성되고; 및 확산기 요소는, 복수의 광원으로부터 멀리 떨어진, 방향 제어기 요소의 측면에 있고; 확산기 요소는 방향 제어기 요소에 의해 방출된 광이 확산기 요소에 의해 확산되고 광 스폿(light spot)을 형성하도록 구성된다.

일부 예에서, 복수의 광원에 의해 방출된 광은 방향 제어기 요소 및 확산기 요소를 통과하여 제1 미리 설정된 영역에 도달하고; 집광기 요소는 복수의 광원에 의해 방출된 광을 집중하도록 구성되고, 상기 집광기 요소에 의해 집중된 광은 확산기 요소가 복수의 광원으로부터 상기 제1 미리 설정 영역으로의 광 경로로부터 제거된다는 가정하에 상기 제1 미리 설정 영역 내의 제2 미리 설정 영역에 도달하고, 제2 미리 설정된 영역의 면적은 제1 미리 설정된 영역의 면적보다 작다.

본 개시의 실시예는 광원, 액정 패널 및 상기 광 제어 장치 중 하나를 포함하는 수동 발광 이미지 소스를 추가로 제공하고; 광원 및 액정 패널은 각각 광 제어 장치(light control apparatus)의 방향 제어기 요소(direction controller element)의 양면에 배치된다.

본 개시의 실시예는 상기 수동 발광 이미지 소스 중 하나를 포함하는 헤드업 디스플레이 시스템을 추가로 제공한다.

본 개시 또는 종래기술의 기술적 해법의 실시예를 보다 명확하게 설명하기 위해, 다음은 실시예 또는 종래기술의 설명에 사용될 필요가 있는 도면을 간략하게 소개한다. 명백하게, 다음 설명의 도면은 본 개시의 일부 실시예일 뿐이다. 당업자를 위해, 다른 도면은 창조적인 노력 없이 이들 도면에 기초하여 얻을 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 헤드업 디스플레이 시스템의 제1 구조의 구성도를 나타낸다;
도 2는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 헤드업 디스플레이 시스템의 이미징 원리의 구성도를 나타낸다;
도 3a는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 헤드업 디스플레이 시스템에서 확산기 요소의 원리의 구성도를 나타낸다;
도 3b는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 헤드업 디스플레이 시스템에서 다른 확산기 요소의 구성도를 나타낸다;
도 4는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 헤드업 디스플레이 시스템에 디스플레이하기 위한 반사 장치의 이미징 구성도를 나타낸다;
도 5는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 헤드업 디스플레이 시스템의 제2 구조의 구성도를 나타낸다;
도 6은 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 헤드업 디스플레이 시스템의 제3 구조의 구성도를 나타낸다;
도 7a는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 콜리메이터 요소의 제1 배치 구성도를 나타낸다;
도 7b는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 콜리메이터 요소의 제2 배치 구성도를 나타낸다;
도 8a는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 콜리메이터 요소의 제3 배치 구성도를 나타낸다;
도 8b는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 콜리메이터 요소의 제4 배치 구성도를 나타낸다;
도 9는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 콜리메이터 요소의 제5 배치 구성도를 나타낸다;
도 10a는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 콜리메이터 요소의 제6 배치 구성도를 나타낸다;
도 10b는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 콜리메이터 요소의 제7 배치 구성도를 나타낸다;
도 11은 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 헤드업 디스플레이 시스템에서 이미지 소스의 제1 구조의 구성도를 나타낸다;
도 12는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 헤드업 디스플레이 시스템에서 이미지 소스의 제2 구조의 구성도를 나타낸다;
도 13은 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 헤드업 디스플레이 시스템에서 이미지 소스의 제3 구조의 구성도를 나타낸다;
도 14는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 헤드업 디스플레이 시스템에서 램프 컵의 구조적 구성도를 나타낸다;
도 15a는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 헤드업 디스플레이 시스템에서 사각 피라미드 콜리메이터 요소의 광 전파의 구성도를 나타낸다;
도 15b는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 헤드업 디스플레이 시스템에서 사각 피라미드 콜리메이터 요소의 광원의 배치 구성도를 나타낸다;
도 15c는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 헤드업 디스플레이 시스템에서 사각 피라미드 콜리메이터 요소의 광원의 또 다른 배치 구성도를 나타낸다;
도 15d는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 헤드업 디스플레이 시스템에서 사각 피라미드 콜리메이터 요소의 광원의 또 다른 배치 구성도를 나타낸다;
도 16은 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 헤드업 디스플레이 시스템에서 지붕 모양의 램프 컵의 구조적 구성도를 나타낸다;
도 17은 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 헤드업 디스플레이 시스템에서 고체 중심을 가진 램프 컵의 제1 구조의 구성도를 나타낸다;
도 18은 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 헤드업 디스플레이 시스템에서 고체 중심을 가진 램프 컵의 제2 구조의 구성도를 나타낸다;
도 19는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 헤드업 디스플레이 시스템에서 이미지 소스의 제4 구조의 구성도를 나타낸다;
도 20은 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 헤드업 디스플레이 시스템에서 이미지 소스의 제5 구조의 구성도를 나타낸다;
도 21은 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 헤드업 디스플레이 시스템에서 이미지 소스의 제6 구조의 구성도를 나타낸다;
도 22는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 광 제어 장치의 제1 구조의 구성도를 나타낸다;
도 23은 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 광 제어 장치의 제2 구조의 구성도를 나타낸다;
도 24는 앞 유리에 이미징 할 때 현재의 공개의 실시예에 의해 제공되는 광 제어 장치의 구성도를 나타낸다;
도 25는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 수동 발광 이미지 소스의 제1 구조의 구성도를 나타낸다;
도 26은 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 수동 발광 이미지 소스의 제2 구조의 구성도를 나타낸다;
도 27a는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 전기 발광 어레이의 제1 배치 구성도를 나타낸다;
도 27b는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 전기 발광 어레이의 제2 배치 구성도를 나타낸다;
도 27c는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 전기 발광 어레이의 제3 배치 구성도를 나타낸다;
도 27d는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 전기 발광 어레이의 제4 배치 구성도를 나타낸다;
도 28은 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 수동 발광 이미지 소스의 제3 구조의 구성도를 나타낸다;
도 29는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 수동 발광 이미지 소스의 관측자 이미지의 제1 구성도를 나타낸다;
도 30은 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 수동 발광 이미지 소스의 관측자 이미지의 제2 구조의 구성도를 나타낸다;
도 31은 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 수동 발광 이미지 소스의 제4 구조의 구성도를 나타낸다;
도 32a는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 수동 발광 이미지 소스의 관측자 이미지의 제1 구성도를 나타낸다;
도 32b는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 수동 발광 이미지 소스의 관측자 이미지의 제2 구성도를 나타낸다;
도 33은 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 3D 수동 발광 이미지 소스의 제1 구조의 구성도를 나타낸다;
도 34는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 3D 수동 발광 이미지 소스의 제2 구조의 구성도를 나타낸다;
도 35는 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 3D 수동 발광 이미지 소스의 제3 구조의 구성도를 나타낸다; 및
도 36은 본 개시의 실시예에 의해 제공되는 3D 수동 발광 이미지 소스의 제4 구조의 구성도를 나타낸다.

본 개시의 설명에서, “중심(center)", "세로", "가로", "길이", "너비", "두께", "상부", "하부", "앞", "뒤", "왼쪽", "오른쪽", "수직", “수평”, "상단", “하단”, “내부”, "외부", “시계방향”, “반시계방향”과 같은 용어에 의해 나타난 방향 또는 위치 관계가 도면에 나타난 방향 또는 위치 관계이고, 이는 단지 본 공개에 대한 설명을 용이하게 하고 설명을 단순화하는 것을 의미하지만, 장치 또는 구성 요소가 특정 방향을 가져야 하거나, 특정 방향으로 구성 또는 조작되어야 함을 나타내거나 암시하지 않고, 본 개시의 제한적이지 않음을 이해해야 한다.

또한, "제2" 및 "제2"와 같은 용어는 상대적 중요성을 디스플레이 하거나 암시적으로 나타내는 것 이외의 설명을 목적으로 사용하거나 암시적으로 디스플레이 된 기술 기능의 수를 나타낼 수 있다. 따라서 "제1" 또는 "제2"로 정의된 피쳐에는 명시적으로 또는 암시적으로 하나 이상의 피쳐가 포함될 수 있다. 본 개시에 대한, 설명에서, 용어 "복수"는 달리 명시되지 않는 한 두 개 이상을 의미한다.

본 개시의 실시예에 대한, 설명에서, 달리 명백하게 명시되고 정의되지 않는 한, "장착(mounting)", "결합된(coupling)", "연결된(connecting)"및 "고정하는(fixing)" 과 같은 용어는 광범위한 의미에서 해석되어야 하고, 예를 들어, 고정된 연결 또는 분리 가능한 연결 또는 일체형 연결일 수 있거나; 또는 기계적 연결 또는 전기적 연결일 수도 있거나, 중간 매체를 통한 직접 연결 또는 간접연결일 수도 있거나, 또는 두 구성요소 간의 내부 통신일 수도 있다. 상기 개시의 실시예에서 상기 용어의 구체적인 의미가 특정 상황에 따라 이해될 수 있다는 것을 일반적으로 당업자에 의해 이해될 것이다.

본 개시의 실시예는 광을 집중 및 확산시켜 광의 출구 각을 제어하는 헤드업 디스플레이 시스템을 제공하여 헤드업 디스플레이 시스템의 이미징 밝기를 향상시킨다. 도 1을 지칭하는 헤드업 디스플레이 시스템은: 광원(light source)(10), 콜리메이터 요소(collimator element)(20), 방향 제어기 요소(direction controller element)(30), 제1 확산기 요소(first diffuser element)(41), 액정 패널(liquid crystal panel)(50) 및 디스플레이를 위한 반투과 반사 장치(transflective reflection device)(60)를 포함한다. 도 1과 같이, 방향 제어기 요소(30), 제1 확산기 요소(41)및 액정 패널(50)은 적층 방식으로 광원(10)의 동일한 면에 배치된다.

본 개시의 실시예에서, 광원(10)은 광을 방출할 수 있고; 콜리메이터 요소(20)는 광원(10)에 의해 방출되는 광의 출구 방향을 조정하도록 구성되어, 광원(10)에 의해 방출되는 광을 콜리메이트 하기 위하여 미리 설정된 각도범위 내에 있는 것으로 구성된다. 방향 제어기 요소(30)는 광원(10)에 의해 방출되는 광을 집중하도록 구성되고; 및 제1 확산기 요소(41)는 광원(10)에 의해 방출되는 광을 확산하도록 구성된다. 액정 패널(50)은 광원(10)에 의해 방출되는 광을 이미징 광으로 변환하고, 이미징 광이 디스플레이를 위한 반사 장치(reflection device)로 입사되도록 구성되고; 및 디스플레이를 위한 반사 장치(60)는 미리 설정된 영역(preset region)(200)에 이미징 광(imaging light)을 반사하도록 구성하여, 그/그녀의 눈이 미리 설정된 영역(200)에 위치할 때, 관측자(observer)(예를 들어, 운전자 또는 승객 등)가 액정 패널(liquid crystal panel)(50)에 의해 형성된 이미지를 볼 수 있게 한다. 즉, 광원에 의해 방출되는 광원은 콜리메이터 요소, 집광기 요소, 제1 확산기 요소, 액정 패널 및 디스플레이를 위한 반사 장치에 도달한 후 미리 설정된 영역에 도달한다. 이 실시예에 따르면, 이미징 광(imaging light)은 액정 패널(50)에 의해 방출되는 광이고; 이미징 광은 광원(10)에 의해 방출되는 광으로부터 오고; 액정 패널(50)의 각 픽셀(pixel)이 광원(10)에 의해 방출되는 광을 투과할지 여부를 조절할 수 있으므로, 관측자가 액정 패널(50)을 통과하는 광(즉, 이미징 광)을 볼 때 액정 패널(50)에 의해 형성된 이미지를 볼 수 있고; 및 액정 패널(50)에 의해 형성된 이미지의 컨텐츠는 관측자에 의해 볼 수 있는 HUD 이미지의 컨텐츠이다.

본 개시의 실시예에서, 광원(10)은 일반적으로 포인트 광원이기 때문에, 즉 광원(10)에 의해 방출되는 광은 다양한 각도에서 방출된다; 이 실시예에 따르면, 광원(10)에 의해 방출되는 광의 출구 방향은 콜리메이터 요소(20)를 통해 프리셋 각도 범위로 조정될 수 있고, 광 전파 방향을 콜리메이트 한다.

제1 확산기 요소(41)가 광원으로부터 미리 설정된 영역으로 광 경로에서 제거되었다고 가정하면, 광원(10)에 의해 직간접적으로 방출되는 광은 방향 제어기 요소(30)에 의해 집중될 수 있고 다음에 미리 설정된 위치(100)에 도달할 수 있다. 미리 설정된 위치(100)는 미리 설정된 영역에 있고; 및 미리 설정된 위치의 영역은 미리 설정된 영역의 면적보다 작다. 예를 들어, 광원(10)에 의해 직접 방출되는 광은: 광원(10)에 의해 방출되고 방향 제어기 요서(30)에 직접 입사되는 광을 의미하고 광원(10)에 의해 간접적으로 방출된 광은: 광원에 의해 방출되어 다른 구성요소(예를 들어, 콜리메이터 요소(20) 또는 제1 확산기 요소(41) 등)에 도달한 후 방향 제어기 요소(30)에 입사되는 광을 의미한다. 이 실시예에서, 방향 제어기 요소(30)를 제공함으로써, 광은 미리 설정된 위치(100)에 집중될 수 있고; 집중된 광은 액정 패널(50)의 백라이트로 사용되어 이미징에 사용될 수 있고, 또한 광이 수렴되는 미리 설정된 위치(100)에 관측자의 눈에 완전한 이미지를 관측할 수 있고; 광이 집중되기 때문에 이미징 밝기가 더 높고 관측자는 더 높은 밝기로 이미지를 볼 수 있다. 선택적으로, 콜리메이터 요소(20)는 광(10)에 의해 방출되는 광을 평행광으로 조정하거나 대략적으로 병렬광을 조정하도록 구성되어, 방향 제어기 요소(30)를 용이하게 하여 콜리메이트 된 병렬 광의 출구 방향을 균일하게 조정한다. 선택적으로, 방향 제어기 요소(30)는 볼록 렌즈, 오목렌즈, 프레넬 렌즈 또는 그 조합으로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함한다. 즉, 방향 제어기 요소(30)는, 일러스트레이션적으로, 프레넬 렌즈일 수도 있고, 또한 볼록렌즈일 수도 있고, 또한 렌즈의 조합(예를 들어, 볼록렌즈와 오목렌즈의 조합, 또는 프레스넬 렌즈 및 볼록 렌즈 등의 조합)일 수도 있다.

또한, 관측자의 이미지를 볼 수 있는 영역을 확대하기 위해, 본 개시의 실시예에서, 광원(10)에 의해 방출되는 광은 제1 확산기 요소(41)에 기초하여 확산되어 확산 후 광이 미리 설정된 관측 범위(미리 설정된 영역(preset region))(preset observation range)(200)에 도달할 수 있다. 예를 들어, 제1 확산기 요소(41)는 광원(10)에 의해 직접 또는 간접적으로 방출된 광을 확산시킬 수 있고; 이 경우, 광원(10)에 의해 직접 방출되는 광은 광원(10)에 의해 방출되어 제1 확산기 요소(41)에 직접 입사되는 광을 의미하고, 및 광원(10)에 의해 간접적으로 방출된 광은 광원에 의해 방출되고 다른 구성요소(예를 들어, 콜리메이터 요소(20) 또는 방향 제어기 요소(30) 등)에 도달한 후 제1 확산기 요소(41)에 입사되는 광을 의미한다.

이 실시예에서, 광원(10)에서 방출된 광은 방향 제어기 요소(30)와 제1 확산기 요소(41)에 의해 집광 및 확산되고, 집광 및 확산된 광은 액정 패널(50)의 백라이트 역할을 하여 액정 패널(50)이 정상적으로 이미징 할 수 있도록 하고, 이미징 시의 이미징 광은 디스플레이를 위한 반사 장치(reflection device)(60)에서 반사되어 미리 설정된 위치(100)에 도달하여 미리 설정된 위치(100)에 있는 관측자의 눈에 액정 패널(50)에 의해 형성된 이미지를 볼 수 있도록 하고, 이 경우, 관측자가 보는 이미지는 반사 이미징에 의해 디스플레이 하기 위한 반사 장치(60)에 의해 형성된 가상 이미지(virtual image)(300)이고; 및, 예를 들어, 제1 확산기 요소(41)의 작용 하에, 이미징 광은 확산되어 관측 범위(observation range)(200)에 도달하여 관측자는 눈이 관측 범위(200) 내의 임의의 위치에 있을 때 액정 패널(50)에 의해 형성된 상을 볼 수 있다. 예를 들어, 미리 설정된 위치(100)는 관측 범위(200) 내의 위치이다. 예를 들어, 관측자는 운전자 또는 승객일 수 있고; 이 경우, 관측자가, 이미징을 볼 필요가 있는 영역, 즉 아이박스 영역(eyebox region)은 실제 필요에 따라 미리 설정될 수 있고, 아이박스 영역은 관측자의 눈이 있는 영역을 나타내고 HUD 이미지를 볼 수 있다. 이 경우, 전술한 관측 범위(200)가 아이박스 영역을 커버할 수 있고, 예를 들어, 아이박스 영역의 중심이 미리 설정된 위치(100)로 설정될 수 밖에 없다. 본 실시예에서, 아이박스 영역은 일정 크기를 갖고; 관측자의 눈이 아이박스 영역의 중심에서 일정 거리, 예를 들어, 특정 거리, 상하, 좌우 이동되는 경우에도, 관측자의 눈이 여전히 아이박스 영역에 있는 한 HUD 이미지를 볼 수 있다.

예를 들어, 헤드업 디스플레이 시스템의 작동 원리에 대해, 도 2는, 설명의 편의성에 대해, 평행인 디스플레이를 위한 반사 장치를 예로 예시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 콜리메이터 요소(20)는 광원(10)에 의해 방출되는 광을 콜리메이트 하고; 도 2에 도시된 바와 같이, 콜리메이트 된 광을 병렬 광으로 취함으로써, 및 평행 광은 방향 제어기 요소(30)와 제1 확산기 요소(41)를 통과한 후 이미징에 필요한 광으로 조정될 수 있다. 도 2에서는 가장 좌측의 광 A'를 예로 들어 도시하고, 광 A'는 방향 제어기 요소(30)를 통과한 후 미리 설정된 위치(preset position)(100)를 향하여 광 A로 조절되고, 디스플레이를 위한 반사 장치(60)의 존재로 인해, 광 A는 실제로 미리 설정된 위치(100)의 미러 위치(mirror position)(101)를 향하고; 제1 확산기 요소(41)가 없는 경우, 광 A는 디스플레이를 위한 반사 장치(60)에 의해 반사된 후 광 경로 a를 따라 미리 설정된 위치(100)를 향해 이동할 수 있고; 제1 확산기 요소(41)가 존재하는 경우, 제1 확산기 요소(41)는 광 A을 복수의 출사각을 갖는 광(예를 들어, 도 2의 광 A1, 광 A2 등)으로 확산시키고; 확산된 광은 디스플레이를 위한 반사 장치(60)에 의해 반사된 후 관측 범위(200)의 범위로 확대될 수 있어서, 관측자의 눈이 관측 범위(200) 내에 있을 때 관측자는 항상 액정 패널(50)에 의해 형성된 이미지를 볼 수 있도록 한다. 마찬가지로, 확산광 A1, 광 A2 등은 관측 범위(200)의 미러 범위(mirror range)(201)로 직접 향한다. 또한, 실용적인 적용에서, 예를 들어, 디스플레이(60)용 반사 장치는 특정 곡률을 가지고, 이의 이미징 원리는 도 2에 도시된 것과 유사하고, 여기서는 세부 사항이 반복되지 않는다. 당업자는, 예를 들어, 디스플레이(60)용 곡면 반사 장치가 앞 유리이며, 다른 위치에서 볼 때 가상 이미지(300)의 위치가 고정되지 않는다는 것을 이해할 수 있고; 따라서 디스플레이(60)용 반사 장치가 곡선 앞 유리 또는 이미징 창일 때, 이 실시예에서 가상 이미지(300)는 미리 설정된 위치(100)에서 관측될 때 볼 수 있는 가상 이미지(300)를 지칭하고, 즉, 가상 이미지(300)의 위치는 관측자가 미리 설정된 위치(100)로부터 관측할 때 가상 이미지의 위치이다.

예를 들어, 제1 확산기 요소(41)는 저가 산란 광학 요소, 예를 들어, 균질화기(homogenizer) 또는 확산기 등일 수 있다. 또는, 예를 들어, 제1 확산기 요소(41)는 확산 효과, 예를 들어 빔 형성기(beam shaper) 등을 보다 잘 제어하는 회절 광학 요소(DOE)이다. 예를 들어, 균질화기 같은, 산란 광학 요소를 통과할 때 광이 흩어지고, 산란 광학 요소를 통과 한 후 광이 많은 다른 각도로, 소량의 회절도 발생하고; 및, 광의 산란이 중요한 역할을 하고 형성된 반점은 상대적으로 크다. 회절 광학 요소(Diffractive optical element)는 표면에서 특정 미세 구조 설계를 갖고, 주로 회절을 통해 광 빔 확장의 역할을, 하고, 작은 광 스폿(light spot)으로 이어지고, 광 스폿의 크기 및 형상을 제어할 수 있다.

이 실시예에서, 광은 제1 확산기 요소(41)를 통과한 후, 광빔(light beam)으로 변환되고, 그 단면(cross section)은 주광(main chief light)의 전파 방향에 수직인 방향의 단면이 특정 형상, 즉 제1 확산기 요소(41)는 이를 통과하는 광을 회절시킬 수 있는 제1 확산기 요소(41)에 의해 회절된 광은 특정 형상을 갖는 관측 범위(200)를 형성하고; 회절에 의해 형성되는 관측 범위(200)의 크기 및 형상은 주로 제1 확산기 요소(41)의 미세 구조에 의해 결정된다. 관측 범위(200)의 모양은 원, 타원, 정사각형 또는 직사각형을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 광이 예시적으로 회절 광학 요소인 제1 확산기 요소(41)를 통과한 후, 광은 확산되어 특정 단면 형상을 형성하고; 단면 형상은 관측 범위(200)의 형상에 대응하고; 도 3a는 예시하기 위한 예로서 직사각형인 관측 범위(200)를 취하고, 전술한 도 2는 또한 예시하기 위한 예로서 직사각형인 관측 범위(200)를 취한다.

또한, 예를 들어, 제1 확산기 요소(41)는 이산형(discrete type)의 확산기 요소며, 즉, 예를 들어, 제1 확산기 요소(41)는 이를 통과하는 광을 복수의 범위로 확산시키고; 각 범위의 모양은 원, 타원, 정사각형 또는 직사각형을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 예를 들어 이산형의 제1 확산기 요소(41)를 통과한 후, 광은 복수의 영역으로 확산되고, 각 영역은 관측 범위(200)에 대응하고; 그리고 도 3b에서는 광이 두 개의 직사각형 영역으로 확산되는 것을 예로 들어 도시하였다. 도 3b는 제1 확산기 요소(41)에 입사된 광(L1)과 제1 확산기 요소(41)에 의해 확산된 후의 광(L2)을 나타낸다.

또한, 선택적으로, 집중 효과를 더 잘 달성하기 위해, 미리 설정된 위치(100)는 방향 제어기 요소(30)의 초점에 대응한다. 이 실시예에서, 방향 제어기 요소(30)와 미러 위치(101) 사이의 거리는 방향 제어기 요소(30)의 초점 거리이다. 예를 들어, 미러 위치(101)는 디스플레이를 위한 반사 장치(60)를 통해 미리 설정된 위치(100)에 의해 형성되는 가상 이미지의 위치이며, 이에 대해 도 4를 구체적으로 참조할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 디스플레이를 위한 반사 장치(60)를 제외하고, 광원(10), 콜리메이터 요소(20), 방향 제어기 요소(30), 제1 확산기 요소(41) 및 액정 패널(50) 등은, 예를 들어 헤드업 디스플레이 시스템의 이미지 소스(1)를 형성하고, 즉, 이미지 소스(1)는 광원(10), 콜리메이터 요소(20), 방향 제어기 요소(30), 제1 확산기 요소(41) 및 액정 패널(50) 등을 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이미지 소스(1)에 의해 방출된 이미징 광(즉, 액정 패널(50)에 의해 방출된 이미징 광)이 디스플레이를 위한 반사 장치(60)에 의해 반사된 후 미리 설정된 위치(100)에 도달하여, 눈이 미리 설정된 위치(100)에 있는 관측자가 디스플레이를 위한 반사 장치(60)에 의해 형성된 가상 이미지(300)를 볼 수 있게 하고; 한편, 상기 미리 설정된 위치(100)에 있는 물체에 대하여 상기 물체의 가상 이미지가 상기 디스플레이를 위한 반사 장치(60)의 타측에도 형성될 수 있고, 물체의 가상 이미지 위치는 바로 거울 위치(101)이다. 그리고, 디스플레이를 위한 반사 장치(60)가 반드시 평면일 필요는 없기 때문에, 본 실시예에서 "방향 제어기 요소(30)와 미러 위치(101) 사이의 거리"는, 광이 방향 컨트롤러 요소(30)에서 미러 위치(101)로 입사할 때, 구체적으로 광로 거리를 의미한다.

예를 들어, 헤드업 디스플레이 시스템은 차량과 같은 운송 수단에 설치되고; 예를 들어, 실시예에서 디스플레이 하기 위한 반사 장치(60)는 차량의 앞 유리 또는 앞유 리에 부착된 필름이고; 디스플레이를 위한 반사 장치(60)는 반투과 특성(transflective characteristic)을 가지고, 이는 액정 패널(50)에서 방출된 이미징 광이 디스플레이를 위한 반사 장치(60)에 의해 미리 설정된 위치(100)로 반사되도록 하고; 한편, 차량 외부의 광도 디스플레이를 위한 반사 장치(60)를 통과하여 미리 설정된 위치(100)에 도달할 수 있고, 미리 설정된 위치(100)에 있는 관측자도 정상적으로 차량 외부의 장면을 볼 수 있도록 한다. 예를 들어, 본 실시예에서 "반투과 특성"은 디스플레이를 위한 반사 장치(60)가 광을 투과할 수 있고 광을 반사할 수도 있는 것을 말하며, 광의 50%를 투과하고 광의 50%를 반사하는 것으나, 이에 제한되지 않는다.

선택적으로, 헤드업 디스플레이 시스템이 차량과 같은 운송 수단에 설치되는 경우, 예를 들어, 이산형의 제1 확산기 요소(41)가 채택되는데, 예를 들어 제1 확산기 요소(41)는 광원(10)에 의해 방출된 광을 복수의 관측 범위(200)로 확산시킨다. 예를 들어, 제1 확산기 요소(41)는 광원(10)에 의해 방출된 광을 2개의 관측 범위(200)로 확산시키고, 두 개의 관측 범위(200)는 각각 운전자와 조수석 승객(co-pilot passenger)에 해당되고, 운전자와 조수석 승객 모두가 액정 패널(50)에 의해 형성된 이미지를 볼 수 있도록 함으로써 광 손실을 최소화하고 광 이용률을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 제공하는 헤드업 디스플레이 시스템에 있어서, 방향 제어기 요소(30) 및 제1 확산기 요소(41)는 각각 광을 집광 및 확산시키고, 광원(10)에서 방출되는 광이 관측 범위(200)에서 효과적으로 제한될 수 있도록, 관측자는 관측 범위(200)에서 디스플레이를 위한 반사 장치(60)의 반사를 통해 액정 패널(50)에 의해 형성된 이미지를 정상적으로 볼 수 있고; 광원(10)으로부터의 광의 대부분 또는 전부는 집중 및 확산에 의해 관측 범위(200)에서 수렴될 수 있고, 이는 이미징 시 밝기를 향상시키고 광 이용률을 향상시켜 광원(10)이 더 낮은 전력에서도 이미징 밝기를 보장할 수 있어 헤드업 디스플레이 시스템의 전력 소비를 줄이고 발열을 줄일 수 있다. 대형 이미징을 위해 대면적 액정 패널(50)을 구비해야 하는 경우에도, 이 경우, 증가된 전력 소비가 적고, 즉, 헤드업 디스플레이 시스템은 대면적 이미징에도 적합하다. 또한, 콜리메이터 요소(20)를 기반으로 광원(10)에서 방출된 광을 콜리메이트 하는 것은 방향 제어기 요소(30) 및 제1 확산기 요소(41)가 광을 보다 효과적으로 집중 및 확산시키는 것을 용이하게 하고, 광의 제어를 용이하게 한다.

전술한 실시예들에 기초하여, 방향 제어기 요소(30), 제1 확산기 요소(41) 및 액정 패널(50)은 다양한 적층 방식으로 배치될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 방향 제어기 요소(30), 제1 확산기 요소(41) 및 액정 패널(50)이 광원(10)의 광의 출사 방향을 따라 순차적으로 적층되며, 즉, 광원(10)으로부터의 광은 먼저 집중된 다음 확산된 다음 이미징을 위한 백라이트로 사용된다. 또는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1확산기 요소(41), 상기 방향 제어기 요소(30) 및 상기 액정 패널(50)은 상기 광원(10)의 광이 출사되는 방향을 따라 순차적으로 적층되고, 즉, 광원(10)의 광은 먼저 확산된 다음 집중된 다음 이미징을 위한 백라이트로 사용된다. 또는, 도 6에 도시된 바와 같이, 방향 제어기 요소(30), 액정 패널(50) 및 제1 확산기 요소(41)는 광원(10)으로부터의 광의 출사 방향을 따라 순차적으로 적층되고, 즉, 광원(10)의 광은 먼저 집중된 다음 이미징을 위한 백라이트로 직접 사용되고, 마지막으로 이미징 광이 확산된다. 다른 스택 방식을 사용할 수 있고, 여기서 자세한 내용은 반복되지 않는다.

예를 들어, 일반적으로 광을 보다 편리하게 제어하기 위해, 예를 들어, 먼저 집중한 다음 확산하는 방식이 채택되고, 즉, 광원(10) 및 제1 확산기 요소(41)는 방향 제어기 요소(30)의 양측에 각각 배치되고, 제1 확산기 요소(41)는 방향 제어기 요소(30)에 의해 집중된 광을 확산시키도록 구성되고; 특정 구조의 경우, 도 1 또는 도 6을 참조할 수 있다. 또한, 액정 패널(50)의 이미징 영향을 줄이기 위해, 제1 확산기 요소(41)는 도 1에 도시된 바와 같이 광원(10)과 액정 패널(50) 사이에 배치된다. 또한 예를 들어, 광은 먼저 콜리메이터 요소(20)에 의해 콜리메이트 된 다음 집중 및 확산되는, 즉, 방향 제어기 요소(30) 및 제1 확산기 요소(41)는 콜리메이터 요소(20)의 동일한 측면에 배치된다. 이 실시예에서, 방향 제어기 요소(30)는 콜리메이터 요소(20)와 제1 확산기 요소(41) 사이에 배치되고;

방향 제어기 요소(30)는 콜리메이트 된 광을 집중시키고 집중된 광을 제1 확산기 요소(41)로 방출하도록 구성된다.

전술한 실시예에 기초하여, 예를 들어 헤드업 디스플레이 시스템에는 복수의 콜리메이터 요소(20)가 제공되고; 각각의 콜리메이터 요소(20)에는 하나 이상의 광원(10)이 내부에 제공된다. 예를 들어, 복수의 광원(10)은 예를 들어, 광원 포인트 어레이로 매트릭스로 배치될 수 있고, 4개의 광원(10)은 2Х2 포인트 어레이로 배치될 수 있고; 또는, 복수의 광원(10)이 선형 어레이로 배치될 수도 있고, 예를 들어 4개의 광원(10)이 1Х4 어레이로 배치될 수 있다. 콜리메이터 요소(20)는 콜리메이터 요소(20)에서 광원(10)에 의해 방출된 광을 콜리메이트 할 수 있고; 예를 들어, 복수의 콜리메이터 요소(20)는 일부 영역이 백라이트를 형성할 수 없는 경우를 피하기 위해 밀집된 방식으로 배치된다. 예를 들어, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 콜리메이터 요소(20)의 형상은 원형이고, 복수의 콜리메이터 요소(20)가 조밀하게 배치된다. 예를 들어, 본 실시예에서 "콜리메이터 요소의 형상"은 콜리메이터 요소(20)의 단면의 외부 윤곽 형상을 의미한다. 도 1은 헤드업 디스플레이 시스템의 측면도이고; 및 도 7a 및 도 7b는 평면도 방향을 따른 콜리메이터 요소(20)의 배치의 개략도이다.

광원(10)은 일반적으로 점광원이므로, 원형 콜리메이터 요소(20)는 광원(10)에 의해 방출된 광을 가장 효율적으로 사용하고 광 이용률을 향상시킬 수 있다. 또한, 원형 콜리메이터 요소(20)가 밀접하게 배치되는 경우, 2개의 콜리메이터 요소(20) 사이에 갭이 존재하여 공간 활용률을 감소시킨다. 예를 들어, 조명 활용률과 공간 활용률의 균형을 맞추기 위해, 콜리메이터 요소(20)는 완전히 밀집된 방식으로 배치된다. 이 실시예에서 "완전히 밀집된 방식"은 콜리메이터 요소(20)가 조밀하게 패킹된 후 콜리메이터 요소(20) 사이에 갭이 없을 수 있다. 예를 들어, 콜리메이터 요소(20)의 형상이 사각형(예를 들어, 마름모, 직사각형 등) 또는 육각형(바람직하게는 정육각형)인 경우, 완전히 밀집된 배치가 구현된다. 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 콜리메이터 요소(20)의 형상은 직사각형이고, 복수의 콜리메이터 요소(20)가 완전히 밀집된 방식으로 배치된다. 도 8a 및 도 8b는 직사각형 콜리메이터 요소(20)의 2개의 완전히 조밀한 방식을 도시한다. 또는, 도 9를 참조하면, 콜리메이터 요소(20)의 형상은 정육각형이고, 복수의 콜리메이터 요소(20)가 완전히 밀집된 방식으로 배치된다.

예를 들어, 정육각형 배치는 공간 활용률을 높이고 광 활용률을 약간 줄인다. 선택적으로, 콜리메이터 요소(20)의 형상은 팔각형(예를 들어, 정팔각형)이고, 복수의 콜리메이터 요소(20)가 완전히 밀집된 방식으로 배치된다. 또한 팔각형은 완전히 조밀하게 채워질 수 없기 때문에, 예를 들어, 작은 광원은 간격을 채우는 데 사용된다. 예를 들어, 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 복수의 콜리메이터 요소(20) 사이의 간격에는 간격과 일치하는 크기의 서브 콜리메이터 요소가 추가로 제공된다. 예를 들어, 서브 콜리메이터 요소는 임의의 모양일 수 있으며, 서브 콜리메이터 요소도 팔각형인 경우를 예로 들어 다이어그램에 설명되어 있다. 팔각형은 육각형보다 원에 가깝기 때문에, 광 이용률이 더 높고, 그리고 공간 활용률도 원형으로 배치된 어레이보다 높다.

도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 큰 팔각형은 콜리메이터 요소(20a)를 나타내고, 작은 팔각형은 서브 콜리메이터 요소(20b)를 나타낸다. 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 공간을 보다 효율적으로 활용하기 위해, 하나의 서브 콜리메이터 요소(20b)는 4개의 콜리메이터 요소(20a)에 의해 형성된 갭 내에 배치되고; 4개의 콜리메이터 요소(20a) 중 인접한 2개의 콜리메이터 요소(20a)는 서로 접촉하고, 그리고 갭에 위치한 서브 콜리메이터 요소(20b)는 4개의 콜리메이터 요소(20a)와 접촉한다. 예를 들면, 서브 콜리메이터 요소(20b)마다 광원이 제공되고, 콜리메이터 요소(20a)마다 광원이 제공된다. 큰 팔각형으로 디스플레이 된 콜리메이터 요소(20a)는 제1 콜리메이터 요소라고 할 수 있으며, 작은 팔각형으로 디스플레이 되는 서브 콜리메이터 요소(20b)는 제2 콜리메이터 요소로 지칭될 수 있다.

상술한 실시예에 기초하여, 예를 들어, 콜리메이터 요소(20)는 광원(10)에 의해 방출된 광을 콜리메이트 하고, 실제 상황에서는 완벽한 콜리메이트를 구현하지 못하여 콜리메이터 요소(20)의 가장자리에서 상대적으로 밝기가 약해질 수 있다. 예를 들어, 복수의 콜리메이터 요소(20)가 조밀하게 배치되는 경우, 콜리메이터 요소(20) 사이의 갭은 암광 영역을 형성하기 쉽다. 이 실시예에서, 복수의 확산기 요소는 균일한 광 밝기를 위해 간격을 두고 배치된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 헤드업 디스플레이 시스템은 제2 확산기 요소(42)를 더 포함하고; 제1 확산기 요소(41)와 제2 확산기 요소(42)가 적층되고, 제1 확산기 요소(41)와 제2 확산기 요소(42)는 미리 설정된 거리만큼 이격된다.

본 개시내용의 실시예에서, 제1 확산기 요소(41) 및 제2 확산기 요소(42) 모두는 광원(10)에 의해 방출된 광을 확산시킬 수 있고; 그리고, 제1 확산기 요소(41) 및 제2 확산기 요소(42)는 콜리메이터 요소(20)에 의해 콜리메이트 된 광을 일하게 할 수 있어, 액정 패널(50)의 이미징 휘도가 보다 균일해진다. 예를 들어, 제1 확산기 요소(41) 및 제2 확산기 요소(42) 각각은 본질적으로 일종의 확산기 요소고, 그리고, 예를 들어, 확산기 요소는 예시적으로 회절 광학 요소(DOE), 예를 들어 빔 형성기 등이고; 회절에 의해 형성되는 관측 범위(200)의 크기 및 형상은 빔 형성기의 미세 구조에 의해 결정된다. 또는, 예를 들어, 확산기 요소는 균질화기 또는 확산기 등과 같은 산란 광학 요소이다. 산란 광학 요소의 구체적인 구조에 대해서는 전술한 제1 확산기 요소(41)와 관련된 설명을 참조할 수 있으며, 여기서는 상세한 설명을 생략한다.

이 실시예에서, 헤드업 디스플레이 시스템은 간격을 두고 배치된 복수의 확산기 요소(제1 확산기 요소(41) 및 제2 확산기 요소(42) 포함)를 사용하고, 이는 광을 확산시킬 뿐만 아니라 광의 밝기를 균일하게 하여 액정 패널(50)의 균일한 이미지 밝기를 보장한다.

또한, 복수의 확산기 요소가 모두 해당 역할을 할 수 있도록, 인접한 확산기 요소 사이에는 미리 설정된 거리가 있고; 예를 들어, 미리 설정된 거리는 예시적으로 40mm 내지 50mm이다. 또한, 예를 들어, 이 실시예에서 복수의 확산기 요소는 모두 방향 제어기 요소(30)의 동일한 측면에 배치되고; 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 확산기 요소(41) 및 제2 확산기 요소(42)는 모두 액정 패널(50)에 가까운 방향 제어기 요소(30)의 측면에 배치된다. 또는, 예를 들어, 방향 제어기 요소(30)의 두께가 미리 설정된 거리보다 크지 않은 경우, 확산기 요소는 이미지 소스(1)의 전체 두께를 줄이기 위해 방향 제어기 요소(30)의 두 측면에 분산 배치된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 확산기 요소(41) 및 제2 확산기 요소(42)는 각각 방향 제어기 요소(30)의 2개의 측면에 배치된다.

상술한 실시예에 기초하여, 방향 제어기 요소(30)와 제1 확산기 요소(41)의 집광 및 확산 효과를 향상시키기 위해, 이 실시예에서, 광원(10)에서 방출된 광은 먼저 콜리메이트 되고, 즉, 광원(10) 및 콜리메이터 요소(20)는 방향 제어기 요소(30)(또는 제1 확산기 요소(41))의 동일한 측면에 배치되고; 콜리메이터 요소(20)는 광원(10)과 방향 제어기 요소(30) 사이에 부분적으로 또는 전체적으로 배치되고; 콜리메이터 요소(20)는 조정된 광을 방향 제어기 요소(30)로 방출하도록 구성된다.

이 실시예에서, 예를 들어, 콜리메이터 요소(20)는 콜리메이팅 렌즈(21) 및/또는 콜리메이팅 필름을 포함하고; 및 콜리메이팅 렌즈(21) 및/또는 콜리메이팅 필름은 광원(10)과 방향 제어기 요소(30) 사이에 배치된다. 예를 들어, 콜리메이팅 렌즈(21)는 볼록 렌즈, 오목 렌즈, 프레넬 렌즈, 또는 이들의 조합(예를 들어, 볼록 렌즈와 오목 렌즈의 조합, 또는 프레넬 렌즈와 오목 렌즈의 조합 등) 중 하나 이상을 포함한다. 예를 들어, 콜리메이팅 필름은 밝기 향상 필름(Brightness Enhancement Film)(BEF)으로 광의 출사 방향을 미리 설정된 각도 범위로 조절하는 데 사용되며, 예를 들어, 콜리메이팅 필름의 법선에서 -35 ° ~ +35 °의 각도 범위 내에서 광을 집중시킨다. 또한, 예를 들어, 광원(10)은 콜리메이팅 렌즈(21)의 초점, 즉, 콜리메이팅 렌즈(21)와 광원(10)의 위치 사이의 거리는 콜리메이팅 렌즈(21)의 초점 거리와 동일하고, 광원(10)으로부터 다른 방향의 광이 도 13에 도시된 바와 같이 콜리메이팅 렌즈(21)를 통과한 후 평행하게 출사될 수 있도록 한다.

이 실시예에서, 콜리메이터 요소(20)가 콜리메이팅 렌즈(21) 및/또는 콜리메이팅 필름만을 포함하는 경우, 예를 들어, 콜리메이터 요소(20)는 광원(10)과 방향 제어기 요소(30) 사이에 전체적으로 위치된다. 또는, 콜리메이터 요소(20)는 반사를 통해 광원(10)으로부터의 광의 출사 방향을 조정한다. 예를 들어, 콜리메이터 요소(20)에는 광원(10)에 의해 방출된 광을 반사할 수 있는 반사면이 제공되고, 반사면의 곡률을 설정하여 광의 반사 각도를 조정할 수 있으며, 광원(10)의 광을 평행광으로 조정하더라도 광원(10)에서 출사되는 광의 출사 방향을 미리 설정된 각도 범위 내로 제한할 수 있다. 예를 들어, 반사 표면은 램프 컵 구조를 사용하여 구현될 수 있으며, 예를 들어 중공 램프 컵의 내부 반사 표면일 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 콜리메이터 요소(20)는 중공 램프 컵(22)을 포함한다. 중공 램프 컵(22)은 내부 반사면이 있는 중공 하우징이고, 중공 램프 컵(22)의 포트의 방향은 방향 제어기 요소(30)를 향한다. 광원(10)은 중공 램프 컵(22)의 단부에 배치되고, 단부는 포트로부터 멀어지게 향하고, 중공 램프 컵(22)의 내부 반사 표면은 광원(10)으로부터의 광의 출사 방향을 조정하는 데 사용된다. 예를 들어, 중공 램프 컵(22)의 내부 반사면은 포물면 형상, 자유 형태의 표면 형상, 정삼각뿔 형상, 이등변 삼각형 피라미드 형상 또는 입방뿔 형상 등을 가질 수 있다.

또한, 광원(10)에서 방출되는 광을 보다 종합적으로 콜리메이트 하기 위해, 예를 들어 콜리메이터 요소(20)에는 반사면이 마련되고, 예를 들어 콜리메이팅 렌즈(21) 및/또는 콜리메이팅 필름도 함께 제공된다. 콜리메이팅 렌즈(21) 및/또는 콜리메이팅 필름은 중공 램프 컵(22) 내부에 배치되고, 콜리메이팅 렌즈(21) 및/또는 콜리메이팅 필름의 크기는 중공 램프 컵의 포트 크기보다 작다. 콜리메이팅 렌즈(21) 및/또는 콜리메이팅 필름은 중공 램프 컵(22)에서 광원(10)에 의해 방출된 광의 일부를 콜리메이트 하도록 구성되고, 그런 다음 광의 일부를 방향 제어기 요소(30)로 방출한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 콜리메이터 요소(20)의 콜리메이팅 렌즈(21)는 광원(10)에 의해 방출된 광(즉, 도 13에서 굵은 화살표로 디스플레이 된 광)의 일부를 콜리메이트 하고, 광의 일부의 출사각은 비교적 작고; 광원(10)에 의해 방출된 더 큰 출사각을 갖는 광(즉, 도 13에서 가는 화살표로 도시된 광)은 중공 램프 컵(22)의 내부 반사 표면에 의해 콜리메이트 되고, 콜리메이팅 렌즈(21)와 중공 램프 컵(22)이 결합되어 광원(10)에 의해 방출된 광을 보다 효과적으로 콜리메이트 할 수 있다.

선택적으로 예를 들어, 콜리메이팅 렌즈(21) 및/또는 콜리메이팅 필름은 또한 중공 램프 컵(22)의 포트를 완전히 커버하고; 이 경우, 중공 램프 컵(22)은 주로 반사 역할을 하고, 콜리메이팅 렌즈(21) 및/또는 콜리메이팅 필름은 주로 콜리메이션 역할을 한다. 도 14는 콜리메이터 요소(20)의 구조적 개략도에 대해 참조될 수 있고; 광원(10)에 의해 방출된 더 큰 출사각을 갖는 광(도 13에서 가는 화살표로 도시된 광과 유사)이 중공 램프 컵에 의해 콜리메이트 된 후, 광원(10)의 특성(예를 들어, 광원(10)은 LED 램프임)으로 인해 다시 콜리메이팅 렌즈(21)를 통과한 후 출사 방향이 변경되지만, 광원(10)에서 방출되는 광의 대부분의 에너지는 일반적으로 부채꼴 영역, 예를 들어 도 13의 굵은 화살표에 해당하는 영역, 즉, 광의 대부분(예를 들어, 약 80%)에 집중되고, 광원(10)에서 방출된 광은 콜리메이팅 렌즈(21)에 의해 콜리메이트 된다. 콜리메이터 기능은 도 14에 도시된 콜리메이터 요소(20)를 기반으로 구현될 수도 있으며, 콜리메이터 요소(20)의 제조 공정이 간단하고 편리하다. 또한, 콜리메이터 요소(20)가 복수인 경우, 각 콜리메이터 요소(20)의 콜리메이팅 렌즈(21)는 예를 들어 정삼각형, 정육각형 또는 정사각형으로 절단될 수 있고, 콜리메이터 요소(20)가 밀접하게 배치될 수 있도록 한다.

선택적으로, 다수의 콜리메이터 요소(20)로 인해, 예를 들어 제조 공정을 단순화하기 위해, 본 실시예의 콜리메이터 요소(20)는 내부 반사면이 있는 사각 절두체 피라미드형 중공 하우징을 채택하고, 즉, 콜리메이터 요소(20)는 사각뿔대 피라미드 형상을 가지고, 콜리메이터 요소(20)의 단면 형상 또는 개구 형상은 사변형이며, 예를 들어 평행사변형, 직사각형, 정사각형 또는 사다리꼴일 수 있다. 콜리메이터 요소(20)는 점차 커지는 개구를 가지고; 개구는 콜리메이터 요소(20)의 광 출구(광 출구 포트)를 위한 포트를 포함한다. 도 15a 및 도 15b에 도시된 바와 같이, 광원(10)은 콜리메이터 요소(20)의 개구부의 하단부(도 15a에서 콜리메이터 요소(20)의 좌측)에 배치되고, 광원(10)에 의해 방출된 광은 콜리메이터 요소(20) 내부의 반사면에 의해 반사된 후 포트(도 15a의 콜리메이터 요소(20)의 우측에 도시된 바와 같이)로부터 방출될 수 있다. 또한, 예를 들어, 위에서 설명한 바와 같이, 복수의 광원(10)은 또한 콜리메이터 요소(20)에 제공된다. 예를 들어, 도 15c에 도시된 바와 같이, 복수의 광원(10)은 광원 포인트 어레이로 매트릭스로 배치된다. 도 15c에서, 2Х3 포인트 어레이로 배치된 6개의 광원(10)이 있고, 또는, 예를 들어, 도 15d에 도시된 바와 같이, 복수의 광원(10)은 선형 어레이로 배치되고, 3개의 광원(10)은 도 15d에서 선형으로 배치된다.

선택적으로, 도 16에 도시된 바와 같이, 콜리메이터 요소(20)는 포트를 갖는 지붕형 램프 컵이고; 상기 광원(10)은 상기 지붕형 램프컵의 포트로부터 멀어지는 단부에 일렬로 배치되며; 지붕 모양의 램프 컵을 통해 광원(10)의 열에서 방출된 광이 포트 방향을 따라 균일하게 방출되어 이미지 소스(1)에 균일한 광을 제공할 수 있다.

예를 들어, 본 개시의 일 실시예에서, 도 17에 도시된 바와 같이, 콜리메이터 요소(20)는 고체 중심(23)이 있는 램프 컵을 포함할 수 있고; 고체 중심이 있는 램프 컵(23)은 고체 투명 구성요소(solid transparent component)이고 고체 투명 구성요소의 굴절률은 1보다 크고; 고체 중심(23)이 있는 램프 컵의 포트의 방향은 방향 제어기 요소(30)를 향하고; 광원(10)은 고체 중심(23)이 있는 램프 컵의 포트로부터 멀리 있는 단부에 배치되고, 광원(10)에 의해 방출된 광은 고체 투명 구성요소의 내부 표면으로 방출될 때 전반사 된다.

이 실시예에서, 고체 중심(23) 있는 램프 컵은 고체 투명 구성요소이고, 고체 중심(23)이 있는 램프 컵의 포트 방향은 고체 중심(23)이 있는 램프 컵의 반사 표면(231)의 포트 방향을 나타낸다. 도 17을 참조하면, 고체 중심(23)이 있는 램프 컵의 반사 표면(231)은 고체 투명 구성요소의 내부 표면이고; 고체 투명 구성요소는 포트로부터 멀어지는 단부 부분에 캐비티(cavity)(232)이 제공되고, 캐비티(232)는 광원(10)을 배치하도록 구성되고, 즉, 광원(10)은 고체 중심이 있는 램프 컵의 포트로부터 떨어진 램프 컵의 바닥 부분에 배치되고; 광원(10)에 의해 방출된 광이 고체 중심(23)이 있는 램프 컵의 반사면(231)으로 방출된 후, 고체 중심(23)이 있는 램프 컵의 굴절률이 1보다 크므로, 고체 중심(23)이 있는 램프 컵의 주변 매체는 공기(굴절률이 1임)이고, 광원(10)에서 방출된 광이 고체 중심(23)이 있는 램프 컵의 반사면(231)에 도달하면, 광은 광학적으로 조밀한 매체(즉, 고체 중심(23)이 있는 램프 컵)로부터 광학적으로 얇은 매체(즉, 고체 중심(23)이 있는 램프 컵 주위의 공기)로 방출되고, 광원(10)에서 방출되어 반사면(231)으로 방출된 광의 입사각이 미리 설정된 각도에 도달하는 한 전반사가 발생할 수 있고; 고체 중심이 있는 램프 컵의 반사면(231)의 표면 형상을 설정함으로써, 광원(10)에서 사선으로 방출되는 광이 콜리메이트 될 수 있다. 예를 들어, 고체 중심이 있는 램프 컵의 반사면(231)은 자유형 표면(즉, 수학적으로 단순한 곡면 함수로 나타낼 수 없음), 또는 복합 포물면(즉, 반사면이 복수의 포물면으로 구성됨)이고, 둘 다 광원(10)에서 방출되는 광을 잘 콜리메이트 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 콜리메이팅 렌즈(21)는 콜리메이팅 효과를 더욱 향상시키기 위해 고체 중심(23)이 있는 램프 컵에 통합될 수 있다. 도 17에 도시된 바와 같이, 고체 투명 구성요소는 고체 중심이 있는 램프 컵의 포트로부터 멀어지는 단부 부분에 캐비티(232)이 제공되고, 고체 중심이 있는 램프 컵의 포트에 가까운 캐비티(232)의 표면은 볼록한 표면(233)이다. 이제, 도 18에 도시된 바와 같이, 슬롯(234)은 고체 투명 구성요소의 고체 중심이 있는 램프 컵의 포트에 가까운 단부 부분의 중앙 위치에 제공되고, 슬롯(234)의 바닥 표면은 볼록 표면(235)이다. 도 17 또는 도 18에 도시된 고체 중심(23)이 있는 램프 컵은 콜리메이터 요소(20)로서 직접 사용될 수 있다.

이 실시예에서, 캐비티(232)의 볼록 표면(233) 또는 슬롯(234)의 볼록 표면(235)은 광원(10)에 의해 방출된 광을 콜리메이트 하도록 구성되며, 즉, 볼록면(233) 또는 볼록면(235)은 콜리메이팅 렌즈(21)와 동일하다. 볼록면(233) 또는 볼록면(235)은 고체 투명 구성요소의 중앙 위치에 배치되고, 볼록 표면(233) 또는 볼록 표면(235)의 크기는 고체 중심(23)이 있는 램프 컵의 개방 크기보다 작다. 볼록면(233) 또는 볼록면(235)은 램프 컵의 광원(10)에 의해 방출된 광의 일부를 고체 중심(23)으로 콜리메이트 한 다음 광의 일부를 방향 제어기 요소(30)로 방출하도록 구성된다. 도 17에 도시된 바와 같이, 볼록한 표면(233)은 고체 중심이 있는 램프 컵의 꼬리 단부에서 캐비티에 배치되고; 볼록면(233)은 볼록 렌즈를 형성하여 볼록면(233)으로 방출된 광을 콜리메이트 할 수 있다. 이제, 도 18에 도시된 바와 같이,

고체 투명 구성요소의 중심 위치에는 슬롯(234)이 제공되고; 슬롯(234)의 바닥 표면은 볼록 표면(235)이고; 고체 중심이 있는 램프 컵의 볼록 표면(235)은 고체 중심이 있는 램프 컵의 반사 표면(231)에 의해 반사될 수 없는 광을 콜리메이트 하도록 구성되고; 그리고 더 큰 출사각을 갖는 다른 광은 고체 중심(23)이 있는 램프 컵 내에서 완전히 반사된 다음, 콜리메이트 되어 고체 중심(23)이 있는 램프 컵 밖으로 방출된다. 고체 중심이 있는 램프 컵(23)의 재료는 굴절률이 1보다 큰 투명 재료, 예를 들어 폴리머 투명 재료 또는 유리 등 이다.

선택적으로, 예를 들어, 콜리메이팅 렌즈(21) 및/또는 콜리메이팅 필름은 고체 중심(23)으로 램프 컵의 포트를 완전히 커버하고; 이 경우, 고체 중심(23)이 있는 램프 컵은 주로 반사 역할을 하고, 콜리메이팅 렌즈(21) 및/또는 콜리메이팅 필름은 주로 콜리메이션 역할을 한다. 이 경우, 콜리메이터 요소(20)의 구조는 도 14를 참조할 수 있으며, 그 작동 원리도 앞서 설명한 관련 내용과 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.

상술한 실시예에 기초하여, 제1 확산기 요소(41)가 이산형 확산기 요소고 콜리메이터 요소(20)가 더 나은 광 콜리메이팅 효과를 갖는 고체 중심(23)이 있는 램프 컵인 경우, 콜리메이트 된 광이 제1 확산기 요소(41)를 통과한 후, 광은 여러 범위로 확산 및 산란되고, 즉, 광은 다수의 영역으로 직접 산란되고, 각 영역은 관측 범위(200)에 대응한다. 이 실시예에서, 예를 들어, 광을 확산시키는 것 외에, 이산형의 제1 확산기 요소(41)는 또한 광을 다른 관측 범위(200)로 분리하고, 광을 서로 다른 관측 범위(200)로 분리하는 과정은 광의 방향을 제어하는 방향 제어기 요소(30)의 기능과 유사하고, 둘 다 광의 방향을 제어할 수 있고, 즉, 확산기 요소는 방향을 조절하는 역할도 하며, 서로 다른 방향에 대응하는 관측 범위(200)로 광을 방출할 수 있다.

상술한 실시예에 기초하여, 도 19에 도시된 바와 같이, 헤드업 디스플레이 시스템은 편광 제어기 요소(70)를 더 포함하고; 액정 패널(50)은 제1 편광판(51), 액정층(52) 및 제2 편광판(53)을 포함한다.

예를 들어, 제1 편광판(51) 및 제2 편광판(53)는 각각 액정층(52)의 양측에 배치되고, 제1 편광판(51)는 액정층(52)과 광원(10) 사이에 배치되고; 제1 편광판(51)은 제1 선형 편광을 투과시키도록 구성되고; 제2 편광판(53)은 제2 선형 편광을 투과시키도록 구성되고, 제2 선형 편광의 편광 방향은 제1 선형 편광의 편광 방향에 수직이다. 편광 제어기 요소(polarization controller element)(70)는 광원(10)과 제1 편광판(51) 사이에 배치되고, 편광 제어기 요소(70)는 제1 선형 편광을 투과시키고 제2 선형 편광을 반사 또는 흡수하도록 구성된다.

본 발명의 일 실시예에서, 액정 패널(50)의 액정층(52)의 상면과 하측에는 편광 상태가 서로 수직인 편광판이 각각 구비되고, 즉, 제1 편광판(51) 및 제2 편광판(53)이고; 제1선편광은 제1편광판(51)을 통과할 수 있고, 제2 선형 편광은 제2 편광판(52)을 통과할 수 있고, 제1 선형 편광의 편광 방향은 제2 선형 편광의 편광 방향에 수직이다. 광원(10)에서 방출되는 광은 일반적으로 무편광이기 때문에, 즉, 광의 약 50%는 액정층과 광원(10) 사이에서 제1 편광판(51)에 의해 흡수될 수 있고, 편광판은 일반적으로 액정층(52)의 표면에 부착되고, 광 에너지의 일부는 제1 편광판(51)과 액정층(52)에 열을 발생시켜 액정 패널(50)의 수명에 영향을 미칠 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 편광 제어기 요소(70)는 광원(10)과 제1 편광판(51) 사이에 제공되고; 편광 제어기 요소(70)는 제1 선형 편광을 투과시키고 제2 선형 편광을 반사 또는 흡수할 수 있으므로, 제1 편광판(51)에 도달할 수 있는 광이 제1 선형 편광만 되도록 하여, 제1편광판(51)이 제2 선형 편광을 흡수하는 것을 방지하고 액정 패널(50)이 열을 흡수하는 것을 방지하게 하여여, 액정 패널(50)의 수명을 연장시킨다. 예를 들어, 광원(10)에서 출사된 광 중 제2 선형 편광은, 편광 제어기 요소(70)와 액정 패널(50) 사이에 일정한 거리가 있는 경우, 편광 제어기 요소(70)에 흡수될 수 있다. 또한, 편광 제어기 요소(70)가 제2 선형 편광을 반사할 수 있다면, 예를 들어, 반사된 제2 선형 편광된 광은 다른 구성요소(예를 들어, 콜리메이터 요소(20)의 반사면 등)의 반사에 의해 다시 편광 제어기 요소(70)로 반사되고, 광의 일부가 제1선형 편광으로 변환되어 액정 패널(50)의 이미징에 더 많은 광을 사용할 수 있어 광 이용률을 높일 수 있다.

선택적으로, 편광 제어기 요소(70)는 반사형 편광 반사 필름(eflection-type polarized reflective film), 예시적으로 이중 휘도 향상 필름(dual brightness enhancement film)(DBEF), 휘도 향상 필름(brightness enhancement film)(BEF), 또는 편광 및 입사각 선택적 투과율을 갖는 광결정(photonic crystal) 등이고, 편광 제어기 요소(70)가 제2 선형 편광을 반사할 수 있는 경우, 예를 들어, 편광 제어기 요소(70)는 액정 패널(50)의 외부 표면에 부착된다.

상술한 실시예에 기초하여, 도 20을 참조하면, 헤드업 디스플레이 시스템은 차광층(light blocking layer)(80); 차광층(80)은 광원(10)으로부터 멀어지는 액정 패널(50)의 측면에 배치되고, 차광층(80)은 액정 패널(50)에서 출사되는 광의 출사각을 제한하도록 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 차광층(80)은 미리 설정된 높이를 갖는 복수의 차광 격자(light blocking grating)를 포함하고, 및 복수의 돌출된 차광 격자에 의해 격자 어레이가 형성되어 특정 방향으로의 광의 전파를 물리적으로 차단한다. 차광 격자의 높이와 너비를 설계함으로써 관측자가 광을 볼 수 있는 각도를 제한할 수 있다. 도 20에 도시된 바와 같이, 차광층(80)은 광을 시야각(α)으로 제한하여 관측 가능한 영역을 형성하고; 즉, 사람의 눈(E1)은 관측 가능한 영역에 위치하고, 이 경우 광원(10)에서 방출된 광을 볼 수 있고; 그러나 사람의 눈(E2)은 관측 가능한 영역 밖에 위치하므로 사람의 눈(E2)은 광원(10)에서 방출된 광을 볼 수 없고, 인간의 눈(E2)은 액정 패널(50)의 이미지를 관측할 수 없다.

이 실시예에 따르면, 예를 들어, 차광층(80)은 격자 어레이의 층이고, 격자 어레이는 수평, 수직 또는 임의의 각도일 수 있고, 격자에 평행한 방향의 광만 통과할 수 있다. 예를 들어, 차광층(80)의 시야각은 48도, 60도, 75도 또는 기타 필요한 각도이다. 또한, 예를 들어, 차광층(80)은 격자 어레이의 두 층의 직교 스택 또는 특정 각도로 엇갈린 격자의 두 층의 스택이다. 예를 들어, 각 층의 격자 배치는 수평, 수직 또는 임의의 각도이다. 예를 들어, 시야각은 48도, 60도, 75도 또는 기타 필요한 각도이다. 예를 들어, 차광층(80)은 엿보기 방지 격자일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 차광층(80)은 액정 패널(50)의 외부 표면에 추가되어 광 출사 각도를 제한하고 특정 특수 목적을 달성할 수 있고; 예를 들어, 차광층(80)이 없는 이미지 소스(1)는 차량 콘솔의 표면에 제공되고, 이는 운전자가 차량을 운전하는 운전자에게 영향을 미치는 액정 패널(50)의 이미지와 앞 유리에 반사된 이미지를 동시에 볼 수 있도록 하기 위함이다. 차광층(80)은 유리창 방향으로만 광이 출사되도록 할 수 있고, 그리고 액정 패널(50) 자체의 이미지는 운전자의 관점에서 볼 수 없고, 이는 액정 패널(50) 자체의 이미지가 구동에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.

선택적으로, 도 21을 참조하면, 헤드업 디스플레이 시스템은 광 산란층(light scattering layer)(90)을 더 포함하고; 광 산란층(90)은 차광층(light blocking layer)(80)의 액정 패널(50)로부터 멀어지는 면에 배치되고, 광 산란층(90)은 외부의 주변광을 산란시키도록 구성된다. 본 발명의 일 실시예에서, 차광층(80)의 외측에는 광 산란층(90)이 구비되어 외부의 주변광, 예를 들어 태양광을 산란시킬 수 있고, 이는 차광층(80)의 표면을 조사하는 외광에 의한 눈부심을 방지할 수 있다. 예를 들어, 광 산란층(90)과 차광층(80)의 조합은 일체형으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 불투명한 엿보기 방지 격자(frosted anti-peeping grating)가 형성될 수 있다.

또한, 전술한 모든 실시예에서, 헤드업 디스플레이 시스템의 구조에 대한 설명을 용이하게 하거나 전파 상황이나 광의 방향에 대한 설명을 용이하게 하기 위해, 각 요소 사이에는 일정한 거리가 있고, 예를 들어, 도 1에서 방향 제어기 요소(30)와 제1 확산기 요소(41) 사이에 간격이 있고, 이는 둘 사이에 간격이 있어야 한다는 것을 제한하는 데 사용되지 않고, 즉, 예를 들어, 방향 제어기 요소(30)와 제1 확산기 요소(41)가 서로 부착되거나 둘 사이의 간격이 매우 작음을 유의해야 한다. 다른 두 개의 인접한 요소도 배치 모드를 따르고, 두 요소 사이에 특정 거리가 필요하다고 특별히 명시되지 않는 한, 예를 들어, 간격은 전술한 바와 같이 제1 확산기 요소(41)와 제2 확산기 요소(42) 사이에 있어야 한다. 또한, 전술한 실시예의 도면은 개략적인 구조도일 뿐이고, 이는 각 요소의 크기를 개략적으로 나타낸 것으로 실제 크기 비율을 나타내는 것은 아니다.

상술한 본 발명의 실시예에서, 확산기 요소는 제1 확산기 요소만 구비될 수도 있고, 제1 확산기 요소와 제2 확산기 요소가 함께 구비될 수도 있다. 예를 들어, 제1 확산기 요소만이 제공되는 경우, 제1 확산기 요소는 확산기 요소로 지칭된다. 제1 확산기 요소 및 제2 확산기 요소가 제공되는 경우, 확산기 요소는 제1 확산기 요소 및 제2 확산기 요소를 포함한다. 확산기 요소의 개수는 필요에 따라 2개 이상으로 설정될 수 있음을 알 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예에서, 방향 제어기 요소(30)는 예를 들어 집광기 요소(light concentrator element)이다. 이하에서 설명하는 본 발명의 실시예에서, 예를 들어, 방향 제어기 요소(108)는 콜리메이터 요소를 포함하거나, 예를 들어 집광기 요소와 같은 다른 요소도 포함한다.

본 개시 내용의 실시예는 도 22에 도시된 바와 같이 광 제어 장치를 더 제공하며, 이는 확산기 요소(106) 및 방향 제어기 요소(108)를 포함한다.

방향 제어기 요소(108)는 광원에 의해 방출된 광을 상이한 위치에 집중시키도록 구성되며, 즉 광을 동일한 사전설정 위치(1062)에 집중시키도록 구성되고; 확산기 요소(106)는 방향 제어기 요소(108)의 광원으로부터 멀어지는 면에 제공되고, 확산기 요소(106)는 방향 제어기 요소(108)로부터의 광이 확산되어 미리 설정된 형태로 광 스폿(1061)을 형성하도록 구성된다. 광 스폿(1061)은 제1 미리 설정된 영역에 해당한다.

예를 들어, 복수의 방향 제어기 요소(108)는 광의 집중을 구현하는 데 사용된다. 예를 들어, 도 22를 참조하면, 광원(104)은 다른 위치에 배치되고; 도 22에서, 7개의 광원(104)을 예로 들어 도시하였고; 대응하여, 7개의 방향 제어기 요소(108)는 광원(104)에 의해 방출된 광의 방향을 제어하기 위해 제공된다. 도 22에 도시된 바와 같이, 방향 제어기 요소(108)는 각각의 광원(104)에 제공된다. 도 22에 도시된 바와 같이, 확산기 요소(106) 없이, 방향 제어기 요소(108)는 복수의 광원(104)에 의해 방출된 광을 미리 설정된 위치(1062)로 집중시킨다. 미리 설정된 위치(1062)는 제2 기 설정된 영역에 대응한다. 제2 미리 설정된 영역의 면적은 제1 미리 설정된 영역의 면적보다 작다. 예를 들어, 도 22에서, 1062를 포인트 위치로 예로 들어 설명하고; 이 실시예에서 미리 설정된 위치(1062)는 또한 작은 영역, 즉, 광원(104)에 의해 방출된 광을 영역으로 집중시키는 것만이 필요하다. 예를 들어, 각 방향 제어기 요소(108)는 소형 광 제어 장치와 유사하고, 광원(104)에 의해 방출된 광의 방향은 방향 제어기 요소(108)의 방향을 상이한 위치에 설정함으로써 조정되어, 광 집중을 구현한다.

동시에, 서로 다른 위치의 광이 작은 범위의 미리 설정된 위치(1062)에만 집중되면, 상기 이미지 소스의 광원에 광 제어 장치(light control apparatus)가 적용될 때, 이미지 소스는 작은 범위에서만 이미지를 만들 수 있고, 이는 관측자가 이미지 소스에 의해 형성된 이미지를 보기에 불편하다. 이 실시예에서, 광은 확산기 요소(106)에 의해 확산되어 미리 설정된 형상 및 더 큰 이미징 범위를 갖는 광 스폿(1061)을 형성하고, 관측자가 이미지 소스에 의해 형성된 이미지를 넓은 범위에서 보는 것이 편리하다. 예를 들어, 도 22의 가장 좌측에 있는 방향 제어기 요소(108)는 예시를 위한 예로서 취해진다. 도 22에 도시된 바와 같이, 확산기 요소(106)가 제공되지 않는 경우, 가장 좌측의 광원(104)에 의해 방출된 광 A는 광 경로(a)를 따라 미리 설정된 위치(1062)로 조사될 수 있고; 확산기 요소(106)가 방향 제어기 요소(108)의 외부에 배치된 후, 광 A는 확산기 요소(106)에 의해 복수의 광선(rays of light)(광 A1, 광 A2 등 포함)으로 산란되고 하나의 범위로 산산되고, 즉 광 스폿(1061)으로 산란되고, 관측자가 광 스폿(1061)의 범위에서 이미지 소스에 의해 형성된 이미지를 보는 것이 편리하다. 선택적으로, 예를 들어, 확산기 요소(106)는 회절 광학 요소(DOE), 예를 들어 빔 형성기(beam shaper)이고; 광 스폿의 크기와 모양은 빔 형성기의 미세 구조에 의해 결정되고, 광 스폿의 모양은 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 박쥐날개 모양을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 측면에서 볼 때 확산 후 광 스폿의 확산 각도는 10도이고, 추가로 예를 들어 5도이지만, 이에 제한되지는 않고; 정면에서 본 방향의 확산 각도는 50도이고, 더 나아가 예를 들어 30도이나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 측면 뷰 방향은 좌우 방향 또는 수평 방향이고, 예를 들어, 정면 방향은 상하 방향 또는 수직 방향이다.

예를 들어, 많은 방향 제어기 요소(108)가 있고, 서로 다른 방향 제어기 요소(108)는 서로 다른 위치에 배치되고 조정에 사용되고, 상이한 위치의 광원에서 방출된 광의 출사 방향과 다른 위치의 광원에서 방출된 광의 출사 방향은 모두 동일한 미리 설정된 위치를 가리킨다. 도 22에 도시된 바와 같이, 도 22에는 7개의 방향 제어기 요소(108)가 있다. 예를 들어, 하나의 방향 제어기 요소(108)는 하나의 광원(104)에 의해 방출된 광을 조정할 수 있거나 복수의 광원(104)에 의해 방출된 광을 조정할 수 있으며, 이 실시예는 이러한 측면으로 제한되지 않는다. 즉, 하나 이상의 광원(104)이 하나의 방향 제어기 요소(108)에 배치될 수 있다.

당업자는 도 22에서, 확산기 요소(106)의 확산 효과는 개략적으로 도시되어 있고, 확산기 요소(106)는 광을 광 스폿(1061)의 범위 내로 확산시킬 수 있고, 그러나 광 스폿(1061)에서 광원(104)에 의해 방출된 광을 완전히 제한하지는 않는다. 즉, 확산기 요소(106)를 통과한 후, 광 A는 더 넓은 범위의 광 스폿을 형성할 수 있고, 다른 광원(104)에 의해 방출된 광은 확산기 요소(106)를 통해 다른 광 스폿을 형성할 수 있으며, 그러나 모든 광원(104)에 의해 방출된 광은 모두 광 스폿(1061)에 도달할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의해 제공되는 광 제어 장치에 있어서, 다른 위치의 광은 방향 제어기 요소에 의해 동일한 위치에 집중되므로 광의 밝기가 향상될 수 있고; 그리고 광은 확산기 요소에 의해 확산되어 미리 설정된 모양의 광 스폿이 형성될 수 있고 광 스폿 범위에서 연속적으로 이미징 하는 것이 편리하므로 광의 밝기가 향상되는 동안 촬영 범위도 확장될 수 있다. 또한, 광원은 고출력 없이도 충분한 밝기의 광을 제공할 수 있고, 광원의 장치에 대한 방열 요구 사항을 줄일 수 있다.

상술한 실시예에 기초하여, 도 23에 도시된 바와 같이, 방향 제어기 요소(108)는 콜리메이터 요소(107)를 포함하고, 콜리메이터 요소(107)는 광원(104)에 의해 방출된 광을 콜리메이트 할 수 있으며, 즉 광원에 의해 다른 방향으로 조사된 광을 콜리메이트 할 수 있고, 방향 제어기 요소(108)에 의해 방출된 광이 방향이 일관되거나 기본적으로 일관되도록 한다.

예를 들어, 콜리메이터 요소(107)는 콜리메이팅 렌즈고, 콜리메이팅 렌즈는 볼록 렌즈, 오목 렌즈, 프레넬 렌즈 또는 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하고, 예를 들어, 렌즈 조합은 볼록 렌즈와 오목 렌즈의 조합, 또는 프레넬 렌즈와 오목 렌즈의 조합 등 이고; 또는 콜리메이터 요소(107)는 콜리메이팅 필름이고, 광의 출사 방향을 미리 설정된 각도 범위로 조정하도록 구성된다. 이 경우, 콜리메이터 요소(107)와 광원(104)의 위치 사이의 거리는 콜리메이터 요소(107)의 초점 거리, 즉, 광원(104)은 콜리메이터 요소(107)의 초점에 배치된다.

선택적으로, 예를 들어, 도 22에 도시된 바와 같이, 다른 위치에서 광의 집중은 방향 제어기 요소(108)의 출구 방향을 조정함으로써 구현된다. 또는 예를 들어, 광의 집중은 집광기 요소에 의해 구현된다. 도 23을 참조하면, 방향 제어기 요소(108)는 집광기 요소(105)를 더 포함하고; 집광기 요소(105)는 광원(104)과 확산기 요소(106) 사이에 배치된다. 방향 제어기 요소(108)가 콜리메이터 요소(107)를 포함하는 경우, 집광기 요소(105)는 콜리메이터 요소(107)와 확산기 요소(106) 사이에 배치되고; 집광기 요소(105)는 상이한 광을 동일한 사전 설정 위치(1062)에 집중시키도록 구성된다. 즉, 방향 제어기 요소(108)의 방향이 특별히 설정되지 않더라도, 다른 광은 또한 집광기 요소(105)에 의해 하나의 사전 설정된 위치(1062)에 집중될 수 있다. 예를 들어, 도 23에 도시된 바와 같이, 집광기 요소(105)에 대해, 복수의 콜리메이터 요소(107)가 대응하여 배치될 수 있다.

상술한 실시예에 기초하여, 도 20을 참조하면, 광 제어 장치는 차광층(80)을 더 포함하고, 구체적으로, 이는 도 20 및 상기 언급된 관련 설명을 참조할 수 있으며, 여기서 반복되지 않는다.

또한, 차광층(80)은 디스플레이 장치의 외부 표면에 배치된다. 예를 들어, 액정 디스플레이가 백라이트 소스로서 본 실시예에 의해 제공된 광 제어 장치를 사용하는 경우, 차광층(80)은 액정 디스플레이 장치의 외면에 배치되고, 그리고 이 경우, 액정 디스플레이에 의해 형성된 이미지는 차단될 수 있고, 즉, 관측 영역의 관측자만이 액정 디스플레이에 의해 형성된 이미지를 볼 수 있다.

선택적으로, 예를 들어, 조명 제어 장치는 HUD에서 조명 제어를 구현하기 위해 HUD에서 사용되고, 차광층(80)에 의해 운전자가 HUD의 화면을 직접 보는 것을 방지할 수 있다. 도 24를 참조하면, 차광층(80)의 차광 격자(light blocking grating)의 높이 방향은 앞 유리(701)를 향한다. 예를 들어, 차광 격자의 높이 방향은 광원(104)의 일측에서 광 제어 장치의 외부로의 차광 요소의 방향을 나타내며, 또한 광 제어 장치의 출사광 방향을 나타내고; 도 24에서, 차광 격자는 작은 직사각형으로 디스플레이 되고, 직사각형의 길이 방향은 전술한 "차광 격자의 높이 방향"이다. HUD가 작동할 때, 스크린의 표면에 실상이 형성될 수 있고, 앞 유리(701)를 통해 가상 이미지(virtual image)이 형성될 수도 있고, 그리고 차광층(80)의 배치로 인해, 운전자의 눈(E3)은 HUD의 화면에서 실제 이미지를 볼 수 없고 앞 유리(701)를 통해 HUD에 의해 형성된 가상 이미지만 볼 수 있고; 즉, 사용자의 위치에서 HUD의 화면을 직접 볼 수 없으므로 사용자가 차량을 운전할 때, HUD의 화면에 실제 이미지가 형성될 때 밝기로 인해 사용자의 시야가 영향을 받거나 사용자가 어지러움을 피할 수 있으며, 따라서 운전 과정의 안전성이 향상될 수 있다.

또한, 이 실시예에서, 도 22 및 도 23의 각 방향 제어기 요소(108)는 반사 요소를 더 포함하고; 반사 요소는 광원(104)에 의해 방출된 광을 확산기 요소(106)로 반사하도록 구성된다.

예를 들어, 반사 요소는 램프 컵을 포함하고; 램프 컵은 반사 표면으로 둘러싸인 중공 하우징이며, 램프 컵의 개방 방향은 확산기 요소(106)를 향하고; 개구부에서 떨어진 램프 컵의 바닥은 광원(104)을 배치하는 데 사용된다. 예를 들어, 램프 컵의 내벽(즉, 반사 요소의 홈의 내벽)은 램프 컵의 반사 표면이다.

또한, 도 23에 도시된 바와 같이, 방향 제어기 요소(108)는 콜리메이터 요소(107); 콜리메이터 요소(107)는 램프 컵 내부에 배치되고 콜리메이터 요소(107)의 크기는 램프 컵의 개구부 크기보다 작고; 및 콜리메이터 요소(107)는 램프 컵 내의 광원에 의해 방출된 광의 일부를 콜리메이트 한 다음 콜리메이트 된 광을 확산기 요소(106)로 방사하도록 구성된다.

예를 들어, 일부 다른 실시예에서, 램프 컵은 고체 중심이 있는 램프 컵이고, 즉, 램프 컵은 반사면이 있는 고체 투명 구성요소이고 고체 투명 구성요소의 굴절률은 1보다 크고; 고체 중심이 있는 램프 컵의 개방 방향은 확산기 요소(106)를 향하고; 개구부에서 떨어져 있는 고체 중심이 있는 램프 컵의 꼬리 끝은 광원(104)을 배치하는 데 사용된다. 고체 중심이 있는 램프 컵의 구체적인 구조는 도 17 및 도 18을 참조할 수 있으며, 여기서는 반복하지 않는다.

동일한 독창적인 개념을 바탕으로, 본 발명의 다른 실시예는 수동 발광 이미지 소스를 더 제공한다. 도 25 또는 도 26을 참조하면, 수동 발광 이미지 소스는 광 제어 장치(100), 광원(104) 및 액정층(200)을 포함한다. 광원(104)과 액정층(200)은 광 제어 장치(100)의 방향 제어기 요소(108)의 양측에 배치된다.

이 실시예에서, 예를 들어, 액정층(200)의 액정 물질은 예시적으로 일반적인 액정, 예를 들어 트위스트 네마틱(Twisted nematic) (TN) 액정, 하이 트위스트 네마틱(High twisted nematic)(HTN) 액정, 슈퍼 트위스트 네마틱(super twisted nematic)(STN) 액정, 정형 슈퍼 트위스트 네마틱(formated super twisted nematic)(FSTN) 액정 등이고; 또는, 예를 들어, 액정층(200)은 청색 상 액정이다. 예를 들어, 광원(104)은 전기 발광 장치(electroluminescent device), 예를 들어 발광 다이오드(LED), 백열 램프, 레이저, 양자점 광원 등이고, 또는 예를 들어, 유기 발광 다이오드(OLED), 미니 LED, 마이크로 LED, 냉음극 형광 램프(CCFL), 전기 발광 디스플레이(ELD), 냉 LED 광원(CLL), 전자발광(EL) 장치, 전계 방출 디스플레이(FED), 할로겐 텅스텐 램프, 메탈 할라이드 램프 등이다.

본 실시예에서 제공하는 수동 발광 이미지 소스(passive light-emitting image source)의 작동 원리는 기본적으로 일반적인 수동 발광 이미지 소스의 원리와 유사하다. 예를 들어, 광원(104)에서 방출된 광이 광 제어 장치(100)를 통해 처리된 후, 액정층(200)에 광을 제공하고; 즉 말하자면, 광 제어 장치(100)와 광원(104)의 조합은 액정층(200)의 이미징을 위한 광을 제공하기 위한 백라이트 소스로 간주될 수 있다. 액정층(200)은 액정을 포함하고, 액정층(200)의 특성에 기초하고, 액정층(200)은 선형 편광을 편향시킬 수 있다.

또한, 광 제어 장치(100)는 광원(104)에서 방출된 광을 콜리메이트 및 확산시킬 수 있다. 도 26을 참조하면, 광 제어 장치(100)가 광에 대한 콜리메이트 및 확산 효과에 의해, 액정층(200)은 미리 설정된 위치(1061)에서 미리 설정된 형상을 갖는 광 스폿을 형성할 수 있고, 도 26에서는 직사각형 광 스폿이 예로서 도시되어 있다. 즉, 관측자는 미리 설정된 위치(1061)에서 액정층(200)에 의해 형성된 선명한 이미지를 관측할 수 있다. 또한, 도 26에서, 액정층(200) 아래에 확산기 요소(106)가 배치된 경우(확산기 요소(106)가 광원(104)에 가까운 액정층(200)의 일면에 배치됨)를 예로 들어 설명하고; 또는, 예를 들어, 확산기 요소(106)는 또한 동일한 확산 효과를 달성할 수 있는 광원(104)으로부터 떨어진 액정층(200)의 한 면에 배치된다.

HUD 기술은 광학 반사 원리를 채택하여 차량 속도와 같은 차량 정보를 앞 유리 또는 기타 유리에 투영하고, 운전 중 대시보드를 내려다보는 운전자로 인한 주의 산만을 방지할 수 있으며, 따라서 운전 안전 요소를 개선하면서 더 나은 운전 경험을 제공한다. 일반적인 앞 유리 HUD 이미지 소스는 대부분 액정 디스플레이(LCD)이다. HUD가 일반 LCD 이미지 소스를 채택하면 앞 유리에 디스플레이 되는 HUD 이미지의 밝기가 낮고; 그리고 일반적으로, LCD 이미지 소스의 밝기를 높여 앞 유리에 디스플레이 되는 HUD 이미지의 밝기를 보장하고, 이는 이미지 소스의 더 높은 전력 소비로 이어질 뿐만 아니라 더 많은 열을 발생시켜 HUD에 대한 열 발산 요구 사항을 증가시킨다. 또한, 자유형 반사체의 광학적 설계 방식을 기반으로 HUD의 공통 광원의 시야각 및 디스플레이 영역을 확장할 수 있고, 이는 또한 불충분한 밝기 등의 문제를 일으킬 수 있으며, 이미지의 밝기가 보장되는 경우 광원은 높은 전력 소비를 생성할 수 있다. 본 실시예에서 제공하는 수동 발광 이미지 소스를 HUD에 적용하면, 이미지 소스의 광출사 각도를 제어할 수 있으며, 광은 광 스폿 범위 내로 제한되고, 광원에서 방출되는 광의 활용도와 광 투과율이 향상되도록 하여, 고휘도 광이 저전력 광원에 의해 방출될 수 있고, 이는 후속 고휘도 이미징에 편리하고 광원의 에너지 소비가 감소하고; 그리고 광 투과율의 향상으로 인해, 광 제어 장치는 많은 양의 광 에너지를 흡수할 수 없게 되어, 더 적은 열을 생성하고, HUD에 대한 더 낮은 열 발산 요구 사항을 갖는다.

예를 들어, 도 25에 도시된 바와 같이, 복수의 광 제어 장치(100)의 광 출구 포트(light exit port)가 위치하는 면과 액정층(200) 사이의 끼인각은 동일하다. 예를 들어, 복수의 광 제어 장치(100)의 광 출구 포트가 위치하는 면은 액정층(200)과 평행하다. 이러한 설정 모드는 복수의 광 제어 장치(100)를 배치하는데 유리하다. 도 25에 도시된 바와 같이, 복수의 광 제어 장치(100)는 순차적으로 배치된다.

예를 들어, 도 26에 도시된 바와 같이, 복수의 광 제어 장치(100)가 순차적으로 배치되고, 및 복수의 광 제어 장치(100)의 광 출구 포트가 위치하는 평면과 액정층(200) 사이의 끼인각이 서로 다르다. 도 26에 도시된 바와 같이, 복수의 광 제어 장치(100)의 광 출구 포트가 위치하는 면과 액정층(200)이 이루는 끼인각이 점차 커지게 된다.

상술한 실시예에 기초하여, 도 27a를 참조하면, 광원(104)은 하나 이상의 전기 발광 모듈(electroluminescent module)(1041)로 구성된 전기 발광 어레이(electroluminescent array)이고, 각각의 전기 발광 모듈(1041)은 하나 이상의 전기 발광 장치(electroluminescent device)(1042)를 포함한다. 도 27a에서, 하나의 전기 발광 모듈(1041)이 6개의 전기 발광 요소(1042)를 포함하는 경우를 예로 들어 설명한다. 광 제어 장치(100)는 하나 또는 복수의 반사 요소를 포함하고, 각각의 전기 발광 모듈(1041)에는 대응하여 하나의 반사 요소가 제공된다(예를 들어, 반사 요소는 중공 램프 컵의 내부 표면임). 즉, 이 실시예에서, 반사 요소에 대해, 예를 들어, 하나의 전기 발광 요소(1042)가 대응하여 배치되거나, 또는 예를 들어, 복수의 전기 발광 요소(1042)가 배치되고,

실제 상황에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 전기 발광 요소는 백열등, LED, 레이저, 양자점 광원 등일 수 있다.

이 실시예에서, 도 27a는 수동 발광 이미지 소스의 평면도이고, 도 27a는 전기 발광 어레이의 표현 형태를 나타낸다. 예를 들어, 전기 발광 요소(1042)는 광 제어 장치(100)에 위치되고, 따라서 수동 발광 이미지 소스의 백라이트 소스 형상은 광 제어 장치(100)에 의해 결정된다. 전기 발광 요소(1042)는 일반적으로 점 광원(point light source)이고, 따라서 전기 발광 장치(1042)에서 방출된 광은 원형 광 제어 장치(100)(예를 들어, 원형 포트가 있는 램프 컵이 광 제어 장치(100)에 제공됨)를 채택하여 가장 효율적으로 활용될 수 있고; 그리고 원형 광 제어 장치(100)를 배치할 경우 두 개의 광 제어 장치 사이에 간격이 생겨 공간 활용률이 감소한다. 조명 활용률과 공간 활용률의 균형을 맞추기 위해, 예를 들어, 전기 발광 어레이는 도 27b에 도시된 바와 같이 정육각형 배치 모드를 예시적으로 채택하고; 정육각형 배치 모드는 공간 활용률을 높이고 광 활용률을 줄인다. 선택적으로, 전기 발광 어레이는 도 27c 및 도 27d에 도시된 바와 같이 규칙적인 팔각형 배치 모드를 채택하고, 작은 정팔각형 광제어장치(100)로 틈을 메울 수 있고, 정팔각형은 정육각형보다 원에 더 가깝고, 따라서 광 이용률이 더 높으며 원형 배치와 비교하여 일반 팔각형 전기 발광 배치도 더 높은 공간 이용률을 갖는다.

상술한 실시예에 기초하여, 도 28을 참조하면, 수동 발광 이미지 소스는 복수 세트의 광 제어 장치(100)를 포함하고; 상이한 광 제어 장치(100)는 광원(104)에 의해 방출된 광을 상이한 방향 또는 영역으로 방출하도록 구성된다. 도 28에 도시된 바와 같이, 수동 발광 이미지 소스가 2세트의 광 제어 장치(100)를 포함하는 경우를 예로 들어 설명하고, 광원(104)에 의해 방출된 광에 대한 광 제어 장치(100)의 제어에 의해, 액정층(200)에 의해 형성된 상이한 이미지가 상이한 위치 또는 상이한 영역에서 관측될 수 있다. 도 28에서는 두 개의 광 제어 장치(100)를 구별하기 위해, 2개의 광 제어 장치(100)의 광 출사 방향(light exit direction)이 상이하고; 당업자는 두 개의 광 제어 장치(100)가 액정층(200)의 상이한 위치에 대응한다는 것을 이해할 수 있고, 따라서 두 개의 광 제어 장치(100)의 광 출사 방향이 동일하더라도(예를 들어, 두 광 출사 방향이 액정층(200)에 수직임), 두 개의 아이 박스 범위가 형성될 수 있다. 본 실시예의 광 제어 장치(100)는 도 22 내지 도 24의 실시예 중 어느 하나의 광 제어 장치일 수 있다. 예를 들어, 아이 박스 범위는 관측자가 광 스폿이 나타나는 이미지를 관측할 수 있는 영역을 나타낸다.

예를 들어, 관측자가 수동 발광 이미지 소스의 이미지를 보는 개략도에 대해서는 도 29를 참조할 수 있으며, 수동 발광 이미지 소스는 두 세트의 광 제어 장치를 포함하는 LCD 디스플레이 장치이고, 아이박스 범위 E01 및 아이박스 범위 E02가 각각 형성되고, 아이박스 범위 E01에 위치한 관측자는 수동 발광 이미지 소스의 왼쪽 부분의 이미지만 볼 수 있고, 아이박스 범위 E02의 관측자는 수동 발광 이미지 소스의 오른쪽 부분의 이미지만 볼 수 있다. 다수의 관측자에 대한 상이한 이미징은 상이한 관측자가 상이한 이미지 콘텐츠를 용이하게 볼 수 있도록 복수의 광 제어 장치(100)를 배치함으로써 구현될 수 있다. 도 29는 중심 축점(P)을 도시한 것이다. 두 개의 이미지는 중심 축점(P)에서 보이고, 즉, 크로스토크 이미지(crosstalk image)가 형성된다. 두 개의 이미지를 동시에 볼 수 있는 영역이 크로스토크 영역(crosstalk region)이다.

선택적으로, 광 제어 장치(100)에는 확산기 요소(106)가 제공되며, 확산기 요소(106)를 통해 큰 광 스폿이 형성되고, 그래서 다른 위치에 있는 관측자들도 수동 발광 이미지 소스에 의해 형성된 이미지를 관측할 수 있다. 광원(104)에서 방출되는 광의 이용률을 향상시키기 위해, 확산기 요소(106)는 박쥐날개 모양의 광 스폿(무한대 기호 "∞"와 유사한 형태를 갖는 광 스폿)을 형성하도록, 즉 확산기 요소(106)에 의해 구성되고, 한 세트의 광 제어 장치는, 아이박스 범위 E01과 아이박스 범위 E02의 관측자가 수동 발광 이미지 소스에 의해 형성된 이미지를 볼 수 있도록, 두 개의 주요 영역, 즉 아이박스 범위 E01 및 아이박스 범위 E02로 광 스폿을 형성할 수 있고, 및 도 30은 이 경우 이미징의 개략도에 대해 참조될 수 있다.

상술한 실시예에 기초하여, 수동 발광 이미지 소스에서 광 제어 장치(100)에 의해 방출된 광은, 반사 장치(700) 외부에 고휘도 가상 이미지(VT)을 형성하기 위해, 반사 장치(700)를 통해 인간의 눈에 반사되고, 및 도 31은 그 이미징의 개략도에 대해 참조될 수 있다. 예를 들어, 반사 장치(700)는 투명한 재료, 예를 들어 일반 유리, 석영 유리, 자동차 앞 유리, 투명 수지 판 등일 수 있으며, 또는 반사층, 반사 필름, 매끄러운 금속 반사 표면 등으로 코팅된 평면/오목/볼록/자유 형태 거울과 같은 불투명 물질일 수 있다.

관측자가 여러 명인 경우, 복수의 광 제어 장치(100)가 채택되는 경우, 그 이미징의 개략도는 도 32a를 참조하고, 도 32a에서, 2개의 광 제어 장치(100)는 2개의 광 스폿, 즉 2개의 아이 박스 범위(E01 및 E02)를 형성한다. 큰 광 스폿(예를 들어, 큰 직사각형 광 스폿 또는 배트윙 광 스폿 등)을 갖는 확산기 요소가 채택되는 경우, 도 32는 광 제어 장치(100)의 이미징의 개략도에 대해 참조될 수 있고; 도 32b는 한 세트의 광 제어 장치(100)가 확산기 요소를 통해 배트윙(batwing) 광 스폿(무한대 기호 "∞"와 유사한 형상을 갖는 광 스폿)을 형성하는 개략도를 도시한다. 예를 들어, 도 32a 및 도 32b에서는 LCD 촬영 모드가 예시적으로 도시되어 있다. 도 32a는 중심 축점 P를 나타낸다.

상기 실시예에 기초하여, 액정층(200)은 RGB 필터를 포함하고, 수동 발광 이미지 소스는 RGB 필터를 통해 R(적색), G(녹색), B(청색) 3색 광을 방출하여 컬러 이미지를 형성할 수 있다.

예를 들어, 일부 실시예에서 컬러 이미지는 청색 상 액정에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 액정층(300)은 청색 상 액정이고, 광원(104)은 적색 광원, 녹색 광원 및 청색 광원을 포함하고; 적색 광원, 녹색 광원 및 청색 광원은 주기적으로 작동하며 동시에 작동하지 않는다. 예를 들어, 3가지 색상의 광원(적색 광원, 녹색 광원 및 청색 광원)은 RGB 백라이트를 형성할 수 있으며 3개의 광원은 동시에 작동하지 않고, 즉, 한 가지 색의 광원은 많아야 서로 다른 시간에 광을 내는데, 즉, 청색상 액정은 특정 시점에 한 가지 색의 광을 낼 수 있다. 청색 상 액정은 응답 속도가 빠르고 광원(LED 등)의 스위칭 속도도 매우 빠르기 때문에, 사람의 눈은 색을 인식할 때 약 0.2초 정도의 지연이 있기 때문에, 인간의 눈은 광원을 빠르게 전환하고 그에 따라 청색 위상 액정의 작동 상태를 제어하여 적색, 녹색 및 청색을 수신할 수 있고, 그리고 인간의 눈으로 통합된 후 빨강, 녹색 및 파랑은 여러 색상(예를 들어, 노랑, 자홍(magenta), 흰색 등)을 합성할 수 있으므로 사람들이 컬러 이미지를 보는 것처럼 느낄 수 있다. 동시에, 청색 상 액정 광원의 1/3만 작동하고, 컬러 필터가 필요하지 않아 광원의 전력 소비를 줄일 수 있고; 청색 상 액정의 한 픽셀은 컬러 픽셀을 형성할 수 있고(전통적인 액정은 3개의 픽셀이 필요함) 픽셀 밀도를 증가시킬 수 있으므로 이미징의 선명도(definition) 및 해상도가 증가한다.

상기 실시예에 기초하여, 예를 들어, 수동 발광 이미지 소스는 관측자가 3D 이미지 또는 비디오를 볼 수 있는 3D 이미지 소스로 사용된다. 예를 들어, 도 33을 참조하면, 수동 발광 이미지 소스는 액정 변환층(liquid crystal conversion layer)(201)을 더 포함하고; 액정 변환층(201)은 광원(104)으로부터 떨어진 액정층(200) 측면 상에 배치된다. 예를 들어, 액정 변환층(201)은 액정층(200)의 외측 또는 액정층(200)의 내측에 배치되고, 이는 이 실시예에 의해 제한되지 않는다. 도 33에서, 액정 변환층(201)이 액정층(200)의 외측에 배치된 경우를 예로 들어 설명한다.

예를 들어, 액정 변환층(201)은 이격된 복수의 액정 유닛(liquid crystal unit)(2011)을 포함하고, 액정 변환층(201)의 하나의 액정 유닛(2011)은 액정층(200)의 하나의 액정 유닛(2001)에 대응하고; 액정층(200)의 액정 유닛(2001)은 제1 편광 방향의 광을 제2 편광 방향의 광으로 변환하도록 구성되고, 액정 변환층(201)의 액정 유닛(2011)은 제2 편광 방향의 광을 제1 편광 방향의 광으로 변환하도록 구성되고, 제1 편광 방향은 제2 편광 방향에 수직이다.

이 실시예에서, 예를 들어, 액정층(200)은 기존의 액정을 사용하고, 액정층(200)의 하나의 액정 유닛(2001)은 하나의 픽셀에 해당하며, 액정 변환층(201)이 배치되지 않으면 액정층(200)은 정상적으로 2차원 이미지를 디스플레이 할 수 있다. 본 실시예에서 추가 액정 변환층(201)은 이격된 액정 유닛(2011)으로 구성된 장치이고, 액정 변환층(201)의 각 액정 유닛(2011)은 액정층(200) 내의 하나의 액정 유닛(2001)에 대응한다. 도 33에 도시된 바와 같이, 액정층(200)은 16개의 액정 유닛(2001)을 포함하고: A1-A4, B1-B4, C1-C4 및 D1-D4 및 액정 변환층(201)은 8개의 액정 유닛(2011)을 포함하고: a1, a3, b2, b4, c1, c3, d2 및 d4, 및 예를 들어, 액정 유닛(a1)은 액정 유닛(A1)에 대응하고, 액정 유닛(a3)은 액정 유닛(A3)에 대응하는 식이다. 액정 변환층(201)을 제공함으로써, 액정층(200)의 액정 유닛은 두 부분으로 나뉘고, 액정 유닛의 한 부분은 액정 변환층(201), 예를 들어 액정 유닛 A1, A3, B2 및 B4와 같은 8 개의 액정 유닛에 대응하고; 나머지 액정 유닛은 액정 변환층(201)에 대응하지 않고, 예를 들면 액정 유닛 A2, A4, B1, B3 등의 8개 액정 유닛이다. 실제 생산과정에서, 액정 변환층(201)의 액정 유닛은 투명 재료에 의해 고정적으로 연결될 수 있고, 예를 들어, 액정 유닛(a1)과 액정 유닛(c1) 사이에 투명 재료가 배치되어, 외부로 광을 방출하는 액정층(200)의 액정 유닛(B1)에 영향을 미치지 않고 전체 액정 변환층(201)이 일체로 제조될 수 있도록 한다.

또한, 액정층(200)과 액정 변환층(201)은 본질적으로 모두 액정이지만, 이들의 편광 특성은 정확히 동일하지 않다. 예를 들어, 액정층(200)은 제1 편광 방향의 광을 제2 편광 방향의 광으로 변환하고, 액정 변환층(201)은 제2 편광 방향의 광을 제1 편광 방향의 광으로 변환하도록 구성되고; 예를 들어, 제1 편광 방향은 제2 편광 방향에 수직이다.

도 33을 참조하면, 광원(104)에 의해 방출된 광은 제1 편광 방향의 광을 포함하고, 또는 광원(104)에 의해 방출된 광은 광 제어 장치(100)를 통과한 후 제1 편광 방향으로 더 많은 광으로 변환될 수 있다. 액정의 작동 원리에 대해, 액정 이미징 중에 광의 편광 상태가 변경되고, 즉, 미리 설정된 편광 방향의 선형 편광은 액정을 통과한 후 미리 설정된 편광 방향에 수직인 선형 편광으로 변환되고, 특정 미리 설정된 편광 방향은 액정 자체의 특성에 의해 결정된다. 본 실시예의 액정층(200) 및 액정 변환층(201)은 2개의 상이한 액정을 채용한다. 예를 들어, 광원(104)에서 방출된 광은 액정층(200)을 통과한 후 제2 편광 특성을 갖는 광으로 변환되고, 그 다음 광은 액정 변환층(201)을 통과한 후 제1 편광 특성을 갖는 광으로 변환되고, 액정 변환층(201)에 의해 차단되지 않은 액정층은 여전히 제2 편광 특성을 갖는 광을 방출한다. 따라서, 도 33에서, 액정 유닛(a1, a3) 등은 제1 편광 특성을 갖는 광을 방출하고, 액정 유닛(A2, A4) 등은 제2 편광 특성을 갖는 광을 방출하고, 즉, 본 실시예의 수동 발광 이미지 소스의 픽셀의 일부는 제1 편광 특성을 갖는 광을 방출하고, 픽셀의 다른 부분은 제2 편광 특성을 갖는 광을 방출한다.

관측자가 2D 이미지를 볼 필요가 있을 때, 액정층(200)과 액정 변환층(201)이 모두 작동하고, 인간의 눈은 상이한 편광 상태에서 광을 구별할 수 없기 때문에, 이 경우 액정 변환층(201)은 투명하여 관측자가 정상적으로 2D 이미지를 볼 수 있다. 관측자가 3D 이미지를 볼 필요가 있을 때, 액정층(200) 및 액정 변환층(201)은 여전히 정상적으로 작동하고, 그러나 서로 다른 이미지를 디스플레이 하기 위해 액정층의 서로 다른 액정 유닛이 제어되어야 하고, 관측자는 편광 입체 안경을 착용해야 관측자의 왼쪽 눈 LE가 이미지의 일부를 볼 수 있고, 오른쪽 눈 RE는 이미지의 다른 부분을 볼 수 있고, 그리고 3D 감각은 이미지의 두 부분 사이의 시차에 의해 관측자에게 전달된다. 편광 입체 안경은 기존의 성숙한 기술이므로 여기에서 반복되지 않는다.

또한, 실제 장면에서, 광이 액정 변환층(201)을 완전히 통과하기 어렵기 때문에, 액정 변환층(201)은 작동 중에 완전히 투명할 수 없고, 이에 따라 액정 변환층(201)을 통과하는 광의 밝기가 상대적으로 낮아지게 된다. 도 33에 도시된 바와 같이, 액정 유닛(B1)으로부터의 광의 밝기가 비교적 높고, 액정 유닛(1)으로부터의 광의 밝기는 광이 액정의 두 층(즉, 액정 유닛 A1 및 액정 유닛 a1)을 통과한다는 사실 때문에 상대적으로 낮다. 예를 들어, 액정층(200)은 1000개의 액정 유닛을 포함하고, 그 중 500개의 액정 유닛은 액정 변환층(201)으로 커버 되어 있고, 액정 변환층(201)으로 커버 된 500개의 액정 유닛으로부터의 광의 밝기가 상대적으로 낮게 되도록 나머지 500개의 액정 유닛에는 그에 상응하는 액정 변환층이 제공되지 않는다.

이미지 소스의 이미징 밝기 균일성을 보장하기 위해, 액정 변환층(201)의 모든 액정 유닛의 총 면적은 액정층(200)의 모든 액정 유닛의 총 면적의 절반 이상, 즉, 액정층(200)의 경우, 액정 변환층(201)에 대응하는 액정 유닛(예를 들어, A1, C1 등)의 수는 액정 변환층(201)에 대응하지 않은 액정 유닛(예를 들어, B1, D1 등)의 수보다 많거나 약간 더 많고, 이는 액정 변환층(201)의 전체 밝기를 증가시킬 수 있으므로 전체 밝기가 더 균일하다. 예를 들어, 액정층(200)은 1000개의 액정 유닛을 포함하고, 그 중 550개의 액정 유닛은 액정 변환층(201)으로 커버 되어 있고(즉, 액정 변환층(201)은 이격된 550개의 액정 유닛을 포함함), 액정층(200)의 다른 450개의 액정 유닛에는 액정 변환층(201)이 대응하여 제공되지 않고; 액정층(200)에서, 액정층(200)에서 액정 변환층(201)에 대응하는 액정 유닛의 비율을 증가시킴으로써, 액정층(200)에서 액정 유닛체의 전체 밝기가 증가된다.

이 실시예에서 "이격된(spaced apart)"의 목적은 액정 변환층(201)의 액정 유닛을 균일하게 배치하기 위한 것이고, 따라서 액정 변환층(201)에 대응하고 액정층(200)에 있는 액정 유닛(A1, A3 등)과 액정 변환층(201)에 대응하지 않고 액정층(200)에 있는 액정 유닛(A2, A4 및 유사) 사이의 비율은 기본적으로 또는 1:1보다 약간 크다. 도 34에 도시된 바와 같이, 액정 변환층(201)의 액정 유닛(2011)은 열로 이격되거나 다른 방식으로 이격될 수 있고, 이는 본 실시예에서 제한되지 않는다. 또한, 액정층(200)과 액정 변환층(201)의 위치 관계를 쉽게 나타내기 위하여, 도 33 및 도 34에서는 액정층(200)과 액정 변환층(201) 사이에 간극이 있고; 당업자는 실제 적용에서, 예를 들어, 액정층(200)과 액정 변환층(201)이 완전히 접합되고, 예를 들어 그 사이에는 간격이 없다.

상기 실시예에 기초하여, 도 35를 참조하면, 수동 발광 이미지 소스는: 차단층(202)을 더 포함하고; 차단층(202)은 액정층(200)의 광원(104)으로부터 멀어지는 면에 배치되고, 차단층(202)과 액정층(200) 사이의 거리는 미리 설정된 거리이고; 차단층(202)은 이격된 복수의 차단 유닛을 포함한다.

도 35에서, 액정층(200)이 6개의 액정 유닛을 포함하고 차단층(202)이 5개의 차단 유닛을 포함하는 경우를 예로 들어 설명한다. 도 35에 도시된 바와 같이, 차단층(202)과 액정층(200) 사이에 틈이 있고, 차단층(202)이 광을 차단할 수 있기 때문에, 액정층(200)의 일부 액정 유닛(liquid crystal unit)(R1, R2, R3)에서 방출된 광은 왼쪽 눈의 위치에 도달하지 못하여, 왼쪽 눈(LE)이 픽셀 유닛(L1, L2, L3)에서 방출된 광만 볼 수 있게 되고; 유사하게, 오른쪽 눈(RE)은 픽셀 유닛(R1, R2, R3)에 의해 방출된 광만을 볼 수 있다. 따라서, 차단층(202)은 액정층(200)의 액정 유닛을 두 부분으로 나눌 수 있고, 액정 유닛 L1, L2 및 L3과 같은 액정 유닛의 일부에 의해 방출된 광은 왼쪽 눈의 위치에만 도달할 수 있고; 반면에 액정 유닛 R1, R2, R3과 같은 다른 액정 유닛에서 방출되는 광은 오른쪽 눈에만 도달할 수 있다. 디스플레이 이미징 중, 두 종류의 시차가 있는 이미지가 액정층(200)에서 서로 다른 액정 유닛으로 디스플레이 되어, 왼쪽 눈에 보이는 이미지와 오른쪽 눈에 보이는 이미지 사이에 시차가 존재하게 되고, 따라서 3D 이미징을 구현한다.

예를 들어, 차단층(202)의 각 차단 유닛(blocking unit)(2021)의 크기와 차단 유닛(2021) 사이의 위치는 정밀한 계산을 거쳐 설계되어 소정의 위치에서 이미징이 가능하다. 이러한 방식으로, 관측자는 특수 안경을 착용하지 않고도 3D 이미지를 볼 수 있고, 더욱이 관측자는 미리 정해진 위치에서 비교적 좋은 3D 이미징 효과를 볼 수 있다.

선택적으로, 차단층(202)의 차단 유닛(2021)은 액정이다. 작동할 때 차단층(202)의 액정은 광을 통과시킬 수 있고; 작동하지 않을 때 액정은 불투명 칸막이(opaque baffle)와 동일하고, 이는 차단 장치에 의해 광을 차단하는 효과도 얻을 수 있다. 예를 들어, 관측자가 2D 이미지를 볼 때, 차단층(202)의 액정이 작동하고, 이 경우 액정층(200)은 정상적으로 2차원 이미지를 디스플레이 한이다. 관측자가 3D 이미지를 볼 때, 차단층(202)의 액정이 작동하지 않고, 액정층(200)의 서로 다른 픽셀은 이미지를 시차로 디스플레이 하여 관측자가 특정 위치에서 3차원 이미지를 볼 수 있도록 한다.

예를 들어, 차단층(202)은 완전한 액정일 수 있으며, 즉 차단층(202)은 일체형 액정이고; 차단층(202)은 구조상 다수의 차단 유닛으로 분할되지 않고, 이격된 복수의 차단 유닛은 차단층(202)의 액정의 작동 상태를 제어하여 형성될 수 있고; 즉, 차단층의 어느 부분이 광을 차단할지(차단부와 동일), 어느 부분이 광을 통과시키는지 판단할 수 있고, 이 경우, 차광하지 않는 기능도 구현할 수 있다. 또한, 차단층(202)에서 액정의 작동 상태는 사람의 눈의 위치와 조합하여 제어될 수 있고, 관측자가 어느 위치에서나 3D 이미지를 볼 수 있도록, 차단층(202)이 사람의 눈 위치를 따라 실시간으로 어떤 액정 유닛이 작동하지 않는지(즉, 광을 차단하는지), 어떤 액정 유닛이 광을 통과시킬 수 있는지(즉, 차단 장치가 없음)의 조정을 수행할 수 있고, 이는 차단층(202)의 차단부가 고정된 후에 관측자가 특정 위치에서만 3D 이미지를 볼 수 있는 문제를 해결한다.

상기 실시예에 기초하여, 도 36을 참조하면, 수동 발광 이미지 소스는: 원통형 렌즈층(cylindrical lens layer)(203)을 포함하고, 렌티큘러 렌즈층(lenticular lens layer)(203)은 광원(104)으로부터 떨어진 액정층(200) 측면 상에 배치된다. 원통형 렌즈층(203)은 수직으로 배치된 복수의 원통형 렌즈를 포함하고, 각각의 원통형 렌즈는 액정층(200)의 액정 유닛(2001)의 적어도 2개의 상이한 열을 커버 한다. 원통형 렌즈는 한 행의 액정 유닛에서 방출된 광을 제1 위치로 투과하도록 구성되고, 액정 유닛의 다른 열에 의해 방출된 광을 제2 위치로 투과하도록 구성된다.

이 실시예에서, 서로 다른 열의 액정 유닛에서 방출된 광은 원통형 렌즈에 의해 서로 다른 위치로 굴절되고, 3D 이미징이 구현될 수 있도록 한다. 예를 들어, 도 36을 참조하면, 도 36은 평면도이고, 그리고 수직 방향으로, 액정층(200)은 12개의 액정 열을 포함하고, 각 액정 열은 하나 이상의 액정 유닛을 포함하고; 설명을 단순화하기 위해, 본 실시예에서는 하나의 액정 유닛을 포함하는 각 컬럼을 예로 들어 설명한다. 원통형 렌즈층(203)은 복수의 원통형 렌즈(2031)를 포함한다. 예를 들어, 원통형 렌즈층(203)은 6개의 원통형 렌즈를 포함하고, 각 원통형 렌즈는 액정 유닛의 두 열을 커버 한다. 도 36에 도시된 바와 같이, 최상부 원통형 렌즈는 액정 유닛(R1, L1)을 커버 한다. 원통형 렌즈의 굴절 특성을 기반으로 원통형 렌즈의 곡면을 설정하여, 한 행의 액정 유닛에서 방출된 광은 원통형 렌즈를 통과한 후 제1 위치로 투과될 수 있고, 예를 들어, 액정 유닛(R1)에 의해 방출된 광은 오른쪽 눈의 위치로 투과되고; 액정 유닛의 다른 열에 의해 방출된 광은 원통형 렌즈를 통과한 후 제2 위치로 투과되고, 예를 들어, 액정부(L1)에서 방출된 광은 왼쪽 눈(LE)의 위치로 투과된다. 원통형 렌즈의 형상을 정확하게 설정하여, 액정 유닛의 일부에서 방출되는 광은 특정 위치로 투과될 수 있고, 액정 유닛의 다른 부분에서 방출된 광은 다른 위치로 투과된다. 즉, 도 36에 도시된 바와 같이, 액정 유닛(R1, R2, R3, R4, R5, R6) 등에서 방출된 광은 오른쪽 눈(RE)의 위치에 집중될 수 있고, 액정 유닛(L1, L2, L3, L4, L5, L6 등)에서 방출된 광은 왼쪽 눈의 위치에 집중될 수 있고, 그러면 관측자는 액정층(200)의 서로 다른 액정 유닛이 시차로 이미지를 디스플레이 할 때 특정 위치에서 3D 이미지를 볼 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 솔루션에서, 상이한 위치의 광은 방향 제어기 요소에 의해 동일한 위치에 집중되고, 광의 밝기를 향상시킬 수 있고; 및 광은 확산기 요소에 의해 확산되고, 따라서 미리 설정된 모양의 광 스폿이 형성되어 광 스폿 범위 내에서 후속 이미징이 용이하여, 광의 밝기를 향상시키면서 촬영 범위를 확장할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 확산은 광빔의 광이 사방으로 발산하는 것을 의미하고, 확산기 요소를 통과하는 광빔의 주광(chief light)(광축 또는 광축)은 변경되지 않거나 변경될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 광빔은 확산기 요소를 통과한 후 두 개의 광빔으로 확산될 수 있고, 2개의 광빔의 광축은 확산기 요소에 입사하는 광빔의 주광과 상이하다. 확산기 요소는 광빔을 확산시키도록 구성된다. 확산기 요소에 입사하는 광빔의 단면적은 확산기 요소를 통과한 후의 광빔의 단면적보다 작다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에서, "주광"은 광빔의 중심 라인을 말하고, 광의 주요 전파 방향을 의미할 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 상기 실시예는 각각 헤드업 디스플레이 시스템, 광 제어 장치 및 수동 발광 이미지 소스를 제공하고, 그러나, 본 개시의 실시예는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 실시예의 광 제어 장치 및 수동 발광 이미지 소스는 상기 실시예의 헤드업 디스플레이 시스템에 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 22 또는 도 23에 설명된 실시예의 광 제어 장치는 상기 실시예들 중 어느 하나의 헤드업 디스플레이 시스템에 디스플레이 하기 위한 광원 및 반사 장치 외에 부품을 교체할 수 있고; 또는 도 22 또는 도 23에 도시된 바와 같이, 상기 실시예의 수동 발광 이미지 소스는 상기 실시예 중 어느 하나에서 디스플레이 하기 위한 반사 장치에 추가하여 부품을 대체할 수 있다.

상기 실시예에 기초하여, 본 개시는 다음과 같은 기술적 솔루션을 추가로 제공한다.

(1) 광 제어 장치가 제공되고, 광 제어 장치는: 확산기 요소 및 방향 제어기 요소를 포함하고;

방향 제어기 요소는 광원에 의해 방출된 광을 서로 다른 위치에 집중시키도록 구성되고; 및

확산기 요소는 광원으로부터 멀어지는 방향 제어기 요소의 측면 상에 배치되고, 확산기 요소는 방향 제어기 요소로부터 나오는 광이 확산기 요소에 의해 확산되어 광 스폿을 형성하도록 구성된다.

(2) (1)에 따른 광 제어 장치에서, 방향 제어기 요소는 콜리메이터 요소를 포함하고;

콜리메이터 요소는 광의 출사 방향을 미리 설정된 각도 범위 내의 각도로 조정하고 조정된 광을 확산기 요소로 방출하도록 구성된다.

(3) (2)에 따른 광 제어 장치에서, 콜리메이터 요소는 콜리메이팅 렌즈 또는 콜리메이팅 필름을 포함하고; 콜리메이팅 렌즈는 볼록 렌즈, 오목 렌즈, 프레넬 렌즈, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함한다.

(4) (3)에 따른 광 제어 장치에서, 콜리메이터 요소와 광원의 위치 사이의 거리는 콜리메이터 요소의 초점 거리와 동일하다.

(5) (1)에 따른 광 제어 장치에서, 다수의 방향 제어기 요소가 있고, 상이한 방향 제어기 요소가 상이한 위치에 배치되고, 다른 위치에서 광원에 의해 방출된 광의 출사 방향을 조정하도록 구성되고, 다른 위치에서 광원에 의해 방출된 광의 출사 방향은 모두 동일한 미리 설정된 위치를 가리킨다.

(6) (1)에 따른 광 제어 장치에서, 방향 제어기 요소는 집광기 요소를 더 포함하고; 집광기 요소는 광원과 확산기 요소 사이에 배치되고, 집광기 요소는 서로 다른 광원에 의해 방출된 광을 동일한 사전 설정 위치에 집중시키도록 구성된다.

(7) (1)에 따른 광 제어 장치에서, 방향 제어기 요소는 반사 요소를 더 포함하고; 반사 요소는 램프 컵을 포함하고; 램프 컵은 반사 표면으로 둘러싸인 중공 하우징이고, 램프 컵의 포트 방향이 확산기 요소를 향하고; 포트에서 멀리 떨어진 램프 컵의 꼬리 끝은 광원을 배치하는 데 사용된다.

(8) (7)에 따른 광 제어 장치에서, 방향 제어기 요소는: 콜리메이터 요소를 더 포함하고; 콜리메이터 요소는 램프 컵 내부에 배치되고 콜리메이터 요소의 크기는 램프 컵의 포트 크기보다 작고; 콜리메이터 요소는 램프 컵의 광원에 의해 방출된 광의 일부를 콜리메이트 한 다음 콜리메이트 된 광을 확산기 요소로 투과하도록 구성된다.

(9) (1)에 따른 광 제어 장치에서, 방향 제어기 요소는 반사 요소를 더 포함하고; 반사 요소는 고체 중심이 있는 램프 컵을 포함하고; 고체 중심이 있는 램프 컵은 반사 표면이 있는 고체 투명 구성요소이고 고체 투명 구성요소의 굴절률은 1보다 크고; 고체 중심이 있는 램프 컵의 포트 방향이 확산기 요소를 향하고; 고체 중심이 있는 램프 컵의 포트에서 멀리 떨어진 끝은 광원을 배치하도록 구성되고; 광원에서 방출된 광은 반사면으로 투과될 때 전반사 된다.

(10) (9)에 따른 광 제어 장치에서, 고체 투명 구성요소는 고체 중심이 있는 램프 컵의 포트에서 멀어지는 끝에 캐비티가 제공되고, 고체 중심이 있는 램프 컵의 포트에 가까운 캐비티의 표면은 볼록한 표면이고; 또는 고체 투명 구성요소는 고체 중심이 있는램프 컵의 포트에 가까운 단부의 중앙 위치에 슬롯이 제공되고, 슬롯의 바닥 표면은 볼록한 표면이다.

(11) 본 발명의 실시예는 광원, 액정층 및 (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 따른 광 제어 장치를 포함하는 수동 발광 이미지 소스를 더 제공하고; 광원 및 액정층은 광 제어 장치의 방향 제어기 요소의 양측에 배치된다.

(12) (11)에 따른 수동 발광 이미지 소스에서, 광원은 하나 이상의 전기 발광 모듈로 구성된 전기 발광 어레이를 포함하고, 각각의 전기 발광 모듈은 하나 이상의 전기 발광 장치를 포함하고; 광 제어 장치는 하나 이상의 반사 요소를 포함하고, 각각의 전기 발광 모듈에는 적어도 하나의 반사 요소가 대응하여 제공된다.

(13) (11)에 따른 수동 발광 이미지 소스는 복수의 광 제어 장치를 포함하고; 상이한 광 제어 장치는 광원에 의해 방출된 광을 상이한 방향 또는 영역으로 투과하도록 구성된다.

(14) (11)에 따른 수동 발광 이미지 소스에서, 액정층은 RGB 필터를 포함하고; 또는 액정층은 청색 상 액정이고, 광원은 적색 광원, 녹색 광원 및 청색 광원을 포함하고; 광원, 녹색 광원 및 청색 광원은 주기적으로 작동하고 동시에 작동하지 않는다.

(15) (11)에 따른 수동 발광 이미지 소스에서, 수동 발광 이미지 소스는 액정 변환층을 더 포함하고; 액정 변환층은 방향 제어기 요소의 광원으로부터 떨어진 측면 상에 배치되고; 액정 변환층은 이격된 복수의 액정 유닛을 포함하고, 액정 변환층의 하나의 액정 유닛은 액정층의 하나의 액정 유닛에 대응하고; 액정층의 액정 유닛은 제1 편광 방향의 광을 제2 편광 방향의 광으로 변환하도록 구성되고, 액정 변환층의 액정 유닛은 제2 편광 방향의 광을 제1 편광 방향의 광으로 변환하도록 구성되고, 제1 편광 방향은 제2 편광 방향에 수직이다.

(16) (15)에 따른 수동 발광 이미지 소스에서, 액정 변환층의 모든 액정 유닛의 총 면적은 액정층의 모든 액정 유닛의 총 면적의 절반 이상이다.

(17) (11)에 따른 수동 발광 이미지 소스에서, 수동 발광 이미지 소스는 차단층, 상기 차단층은 광원으로부터 멀어지는 액정층 측면 상에 배치되고, 차단층과 액정층 사이에 미리 설정된 거리가 설정되고; 차단층은 이격된 복수의 차단 유닛을 포함한다.

(18) (17)에 따른 수동 발광 이미지 소스에서, 차단 유닛은 액정이고; 또는

차단층은 일체형 액정이고, 일체형 액정의 액정 유닛의 작동 상태를 제어함으로써, 이격된 복수의 차단 유닛이 형성된다.

(19) (11)에 따른 수동 발광 이미지 소스에서, 수동 발광 이미지 소스는: 원통 렌즈층을 더 포함하고, 및 원통 렌즈층은 광원으로부터 떨어진 액정층 측면 상에 배치되고; 원통형 렌즈층은 수직으로 배치된 복수의 원통형 렌즈를 포함하고, 각각의 원통형 렌즈는 액정층의 액정 유닛의 적어도 2개의 상이한 열을 커버하고; 원통형 렌즈는 액정 유닛의 한 열에 의해 방출된 광을 제1 위치로 투과하도록 구성되고, 액정 유닛의 다른 열에 의해 방출된 광을 제2 위치로 투과하도록 구성된다.

(20) (11)에 따른 수동 발광 이미지 소스에서, 광 제어 장치는 차광 요소를 더 포함하고; 차광 요소는 광원으로부터 멀어지는 액정층 측면 상에 배치되고, 차광 요소는 수동 발광 이미지 소스에 의해 방출된 광의 출사각을 제한하도록 구성된다.

(21) (11) 내지 (20) 중 어느 하나에 따른 수동 발광 이미지 소스에서, 수동 발광 이미지 소스는 반사 장치를 더 포함하고; 반사 장치는 광 제어 장치에 의해 확산된 광 스폿을 반사하여 광 스폿이 반사 장치 외부에 가상 이미지를 형성하도록 구성된다.

(22) 본 발명의 실시예는 (11) 내지 (21) 중 어느 하나에 따른 수동 발광 이미지 소스를 포함하는 헤드업 디스플레이 시스템을 더 제공한다.

본 발명의 실시예에서 제공하는 광 제어 장치 및 수동 발광 이미지원은 본 발명의 실시예에서 제공하는 헤드업 디스플레이 시스템에 적용될 수 있다. 컨플릭트가 없는 경우, 상이한 실시예의 상이한 특징은 새로운 실시예를 얻기 위해 서로 결합될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 액정층은 또한 대향하여 배치된 제1 기판 및 제2 기판을 포함하는 액정 유닛 및 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 밀봉되는 액정 물질층으로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 제1 편광 필름 및 제2 편광 필름은 액정 물질층으로부터 멀어지는 제1 기판 측면 상에 그리고 액정 물질층으로부터 멀어지는 제2 기판 측면 상에 각각 배치된다.

위의 설명은 본 발명의 특정 실시예에 불과하나, 본 발명의 보호 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 범위 내에서 일부 개선 및 수정을 가할 수 있고, 개선 및 수정은 본 발명의 보호 범위 내에 있어야 한다. 따라서 본 발명의 보호범위는 청구범위의 보호범위에 의해 결정되어야 한다.

Claims (35)

1. 헤드업 디스플레이 시스템에 있어서,
   광원, 콜리메이터 요소, 집광기 요소, 확산기 요소, 액정 패널 및 디스플레이를 위한 반투과 반사 장치를 포함하고;
   상기 집광기 요소, 상기 확산기 요소 및 상기 액정 패널은 상기 광원의 동일한 측면 상에 적층 방식으로 되어 있고;
   상기 콜리메이터 요소는 상기 광원에 의해 방출된 광의 출사 방향을 미리 설정된 각도 범위로 조정하도록 구성되고;
   상기 집광기 요소는 상기 광원에 의해 방출된 광을 집중하도록 구성되고;
   상기 확산기 요소는 상기 광원에 의해 방출된 광을 확산시키도록 구성되고;
   상기 액정 패널은 상기 광원에 의해 방출된 광을 이미징 광으로 변환하고, 상기 이미징 광이 디스플레이를 위한 상기 반사 장치에 입사되도록 하고; 및
   디스플레이를 위한 상기 반사 장치는 이미징 광을 미리 설정된 영역으로 반사하도록 구성되는
   헤드업 디스플레이 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   사익 광원에 의해 방출된 광은 상기 콜리메이터 요소, 상기 집광기 요소, 상기 확산기 요소, 상기 액정 패널 및 디스플레이를 위한 상기 반사 장치에 도달한 후 미리 설정된 영역에 도달하고;
   상기 집광기 요소는 상기 광원에 의해 방출된 광을 집중시키도록 구성되고 상기 집광기 요소에 의해 집광된 광은 상기 광원으로 부터 상기 미리 설정된 영역까지의 광 경로에서 상기 확산기 요소가 제거되면 상기 미리 설정된 영역의 미리 설정된 위치에 도달하고, 및 상기 미리 설정된 위치의 면적이 상기 미리 설정된 영역의 면적보다 작은
   헤드업 디스플레이 시스템.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 콜리메이터 요소는 상기 광원과 상기 집광기 요소 사이에 부분적으로 또는 전체적으로 배치되고; 및
   상기 콜리메이터 요소는 조정된 광을 상기 집광기 요소로 방출하도록 구성되는
   헤드업 디스플레이 시스템.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 콜리메이터 요소는 상기 광원에 의해 방출된 광을 평행광으로 조정하도록 구성되는
   헤드업 디스플레이 시스템.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 콜리메이터 요소는 상기 광원과 상기 집광기 요소 사이에 있고, 상기 콜리메이터 요소는 콜리메이팅 렌즈 및 콜리메이팅 필름으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하고;
   상기 콜리메이팅 렌즈는 볼록 렌즈, 프레넬 렌즈 및 렌즈의 조합으로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상을 포함하는
   헤드업 디스플레이 시스템.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 콜리메이터 요소는 상기 콜리메이팅 렌즈를 포함하고, 상기 콜리메이팅 렌즈와 상기 광원의 위치 사이의 거리는 상기 콜리메이팅 렌즈의 초점 거리와 동일한
   헤드업 디스플레이 시스템.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 콜리메이터 요소는 중공 램프 컵을 포함하고;
   상기 중공 램프 컵은 내부 반사 표면이 제공된 중공 하우징을 포함하고,
   상기 중공 램프 컵의 포트는 상기 집광기 요소를 향하고, 상기 광원은 상기 중공 램프 컵의 끝 부분에 있고 끝 부분은 상기 포트에서 멀리 떨어져 있는
   헤드업 디스플레이 시스템.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 콜리메이터 요소는 상기 중공 램프 컵 내부에 있고, 상기 콜리메이터 요소의 크기는 상기 중공 램프 컵의 포트 크기보다 작고;
   상기 콜리메이터 요소는 상기 중공 램프 컵 내의 상기 광원에 의해 방출된 광의 일부를 콜리메이트 한 다음 상기 광의 일부를 상기 집광기 요소로 방출하도록 구성되고; 및 상기 콜리메이터 요소는 콜리메이팅 렌즈 및 콜리메이팅 필름으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는
   헤드업 디스플레이 시스템.
   
9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 콜리메이터 요소는 고체 중심이 있는 램프 컵을 포함하고;
   상기 고체 중심이 있는 램프 컵은 고체 중심이 있는 투명 구성요소이고, 상기 고체 중심이 있는 상기 투명 구성요소의 굴절률은 1보다 크고;
   상기 고체 중심이 있는 상기 램프 컵의 포트는 상기 집광기 요소를 향하고;
   상기 광원은 상기 고체 중심이 있는 램프 컵의 끝 부분에 있고, 상기 끝 부분은 상기 포트에서 멀리 떨어져 있고; 및
   상기 광원에서 방출된 광은 광이 상기 고체 중심이 있는 상기 투명 구성요소의 내부 표면 상에 광이 입사될 때 전반사 되는
   헤드업 디스플레이 시스템.
   
10. 제9항에 있어서,
    캐비티는 상기 고체 중심이 있는 상기 램프 컵의 포트에서 멀리 떨어진 상기 고체 중심이 있는 상기 램프 컵의 끝 부분에 있고, 및
    상기 고체 중심이 있는 상기 램프 컵의 포트에 가까운, 상기 캐비티의 표면은 볼록한 표면이고; 또는 슬롯이, 상기 고체 중심이 있는 상기 램프 컵의 포트가 있는 끝 부분에 가까운, 상기 고체 중심이 있는 상기 램프 컵의 중심 위치에 있고, 및 상기 슬롯의 바닥 표면이 볼록한 표면인
    헤드업 디스플레이 시스템.
    
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집광기 요소는 상기 콜리메이터 요소와 상기 확산기 요소 사이에 있고, 및
    상기 집광기 요소는 상기 확산기 요소에 집중된 광을 방출하도록 구성되는
    헤드업 디스플레이 시스템.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 집광기 요소는 볼록 렌즈, 프레넬 렌즈 및 렌즈의 조합으로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상을 포함하는
    헤드업 디스플레이 시스템.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 집광기 요소와 미러 위치 사이의 거리는 상기 집광기 요소의 초점 거리이고; 및
    상기 미러 위치는 디스플레이를 위한 상기 반사 장치를 통해 상기 미리 설정된 위치에 의해 형성된 가상 이미지의 위치인
    헤드업 디스플레이 시스템.
    
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 확산기 요소는 제1 확산기 요소를 포함하고, 상기 제1 확산기 요소는 상기 광원과 상기 액정 패널 사이에 있고;
    상기 제1 확산기 요소는 상기 집광기 요소에 의해 집중된 광을 확산시키도록 구성되는
    헤드업 디스플레이 시스템.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 확산기 요소는 제2 확산기 요소를 더 포함하고, 및
    상기 제1 확산기 요소와 상기 제2 확산기 요소가 적층되고, 미리 설정된 거리는 상기 제1 확산기 요소와 상기 제2 확산기 요소 사이에 있는
    헤드업 디스플레이 시스템.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 확산기 요소 및 상기 제2 확산기 요소는 상기 집광기 요소의 2개의 측면 상에 각각 배치되고; 또는, 상기 제 1 확산기 요소 및 상기 제 2 확산기 요소 모두는, 액정 패널에 가까운, 상기 집광기 요소의 측면 상에 배치되는
    헤드업 디스플레이 시스템.
    
17. 제15항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 거리는 40mm ~ 50mm 범위인
    헤드업 디스플레이 시스템.
    
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 확산기 요소는 회절 광학 요소 또는 산란 광학 요소를 포함하는
    헤드업 디스플레이 시스템.
    
19. 제18항에 있어서,
    상기 회절 광학 요소는 상기 회절 광학 요소를 통과하는 광이 미리 설정된 단면 형상이 있는 하나 이상의 관측 범위를 형성하기 위해 상기 회절 광학 요소에 의해 확산되도록 구성되고, 및 상기 미리 설정된 단면 모양은 원, 타원, 정사각형 또는 직사각형을 포함하는
    헤드업 디스플레이 시스템.
    
20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    편광 제어기 요소를 더 포함하고,
    상기 액정 패널은 제1 편광판, 액정층 및 제2 편광판을 포함하고;
    상기 제1 편광판 및 상기 제2 편광판은 각각 상기 액정층의 양면 상에 배치되고;
    상기 제1 편광판은 상기 액정층과 상기 광원 사이에 있고; 상기 제1 편광판은 제1 선형 편광을 투과시키도록 구성되고;
    상기 제2 편광판은 제2 선형 편광을 투과시키도록 구성되고, 및 상기 제2 선형 편광의 편광 방향은 상기 제1 선형 편광의 편광 방향에 수직이고;
    상기 편광 제어기 요소는 상기 광원과 상기 제1 편광판 사이에 있고, 및 상기 편광 제어기 요소는 상기 제1 선형 편광을 투과시키고 상기 제2 선형 편광을 반사 또는 흡수하도록 구성되는
    헤드업 디스플레이 시스템.
    
21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    차광층을 더 포함하고, 상기 차광층은, 광원에서 멀어지는, 상기 액정 패널의 측면상에 있고, 및 상기 차광층은 상기 액정 패널로부터의 출사광의 출사각을 제한하도록 구성되고
    헤드업 디스플레이 시스템.
    
22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    장벽층을 더 포함하고,
    상기 장벽층은 상기 액정 패널의 측면 상에 있고,
    상기 측면은 광원에서 떨어져 있고, 미리 설정된 거리는 상기 장벽층과 상기 액정 패널 사이에 있고, 장벽 유닛은 액정을 포함하고; 또는
    상기 장벽층은 일체형 액정을 포함하고, 간격을 두고 배치된 복수의 장벽 유닛은 상기 일체형 액정의 액정 유닛의 작동 상태를 조절하여 형성하는
    헤드업 디스플레이 시스템.
    
23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    광 산란층을 추가로 포함하고,
    상기 광 산란층은, 액정 패널로부터 멀리 떨어진, 상기 차광층의 측면 상에 있고, 상기 광 산란층은 외부 주변광을 산란시키도록 구성되는
    헤드업 디스플레이 시스템.
    
24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 헤드업 디스플레이 시스템은 복수의 광원을 포함하고;
    상기 복수의 광원이 상이한 위치에 있고; 및
    상기 집광기 요소는 상기 복수의 광원에 의해 방출된 광을 상기 상이한 위치에 집중시키도록 구성되는
    헤드업 디스플레이 시스템.
    
25. 제24항에 있어서,
    상기 콜리메이터 요소의 개수는 복수이고, 상이한 콜리메이터 요소는 상이한 위치에 있고, 상기 상이한 위치에서 상기 복수의 광원에 의해 방출된 상기 광의 출사 방향을 조정하도록 구성되어, 상기 상이한 위치에 있는 상기 복수의 광원에 의해 방출된 상기 광의 출사 방향이 모두 동일한 미리 설정된 위치를 가리키도록 하는
    헤드업 디스플레이 시스템.
    
26. 제7항에 있어서,
    상기 광원은 하나 이상의 전계발광 모듈을 포함하는 전기 발광 어레이이고,
    각각의 상기 전기 발광 모듈은 하나 이상의 전기 발광 장치를 포함하고; 및
    각각의 상기 전기 발광 모듈은 대응하여 적어도 하나의 중공 램프 컵이 제공되는
    헤드업 디스플레이 시스템.
    
27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원은 복수의 광원 그룹을 포함하고; 및
    상이한 광원 그룹에 의해 방출된 빛은 상이한 방향 또는 영역으로 방출되는
    헤드업 디스플레이 시스템.
    
28. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    액정 패널은 적색, 녹색 및 청색 필터를 포함하고;
    상기 액정 패널은 액정층을 포함하고, 상기 액정층은 청색 상 액정이고, 상기 광원은 적색 광원, 녹색 광원 및 청색 광원을 포함하고;
    상기 적색 광원, 상기 녹색 광원 및 상기 청색 광원은 동시에 작동하지 않고, 주기적으로 작동하도록 구성되는
    헤드업 디스플레이 시스템.
    
29. 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    액정 변환층을 더 포함하고,
    상기 액정 패널은 액정층을 포함하고; 상기 액정 변환층은, 상기광원에서 멀리 떨어진, 상기 집광기 요소의 측면 상에 있고;
    상기 액정 변환층은 간격을 두고 배치된 복수의 액정 유닛을 포함하고; 및
    상기 액정 변환층의 하나의 액정 유닛은 상기 액정층의 하나의 액정 유닛에 대응하고;
    상기 액정층의 상기 액정 유닛은 제1 편광 방향의 광을 제2 편광 방향의 광으로 변환하도록 구성되고;
    상기 액정 변환층의 상기 액정 유닛은 상기 제2 편광 방향의 광을 상기 제1 편광 방향의 광으로 변환하도록 구성되고; 및
    상기 제1 편광 방향은 상기 제2 편광 방향에 수직인
    헤드업 디스플레이 시스템.
    
30. 제29항에 있어서,
    상기 액정 변환층의 모든 액정 유닛의 총 면적은 상기 액정층의 모든 액정 유닛의 총 면적의 절반 보다 작지 않은
    헤드업 디스플레이 시스템.
    
31. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    원통형 렌즈층을 더 포함하고,
    상기 원통형 렌즈층은, 상기 광원으로 부터 떨어진, 상기 액정층의 측면 상에 있고;
    상기 원통형 렌즈층은 수직으로 배치된 복수의 원통형 렌즈를 포함하고,
    각각의 원통형 렌즈는 상기 액정층에서 액정 유닛의 적어도 2개의 상이한 열을 커버하고;
    상기 원통형 렌즈는 액정 유닛의 한 열로부터 방출된 광을 제1 위치로 방출하고, 액정 유닛의 다른 열로부터 방출된 광을 제2 위치로 방출하도록 구성되는
    헤드업 디스플레이 시스템.
    
32. 광 제어 장치에 있어서,
    확산기 요소 및 방향 제어기 요소를 포함하고;
    상기 방향 제어기 요소는 상이한 위치에 위치된 복수의 광원에 의해 방출된 광을 집중시키도록 구성되고; 및
    상기 확산기 요소는, 복수의 광원으로부터 떨어진, 상기 방향 제어기 요소의 측면 상에 있고; 및
    상기 확산기 요소는 상기 방향 제어기 요소에 의해 방출된 광이 상기 확산기 요소에 의해 확산되고 광 스폿을 형성하도록 구성되는
    광 제어 장치.
    
33. 제32항에 있어서,
    상기 복수의 광원에 의해 방출된 광은 상기 방향 제어기 요소 및 상기 확산기 요소를 통과하고 제1 미리 설정된 영역에 도달하고;
    상기 집광기 요소는 상기 복수의 광원에 의해 방출된 상기 광을 집중하도록 구성되고, 상기 집광기 요소에 의해 집중된 광은 상기 확산기 요소가 상기 복수의 광원으로부터 상기 제1 미리 설정된 영역으로의 광 경로로부터 제거되면 상기 제1 밀 설정된 영역의 제2 미리 설정된 영역에 도달하고, 및 상기 제2 미리 설정된 영역의 면적은 상기 제1 미리 설정된 영역의 영역보다 작은
    광 제어 장치.
    
34. 수동 발광 이미지 소스에 있어서,
    광원, 액정 패널, 및 제33항의 광 제어 장치를 포함하고;
    상기 광원 및 상기 액정 패널은 상기 광 제어 장치의 방향 제어기 요소의 양 측면 상에 각각 배치되는
    장치.
    
35. 제34항의 수동 발광 이미지 소스를 포함하는 헤드업 디스플레이 시스템.

Images