KR20220131433A - 시야각 제어 기능을 갖는 차량 디스플레이 장치용 도광판 및 이를 구비하는 차량용 디스플레이 장치 - Google Patents

시야각 제어 기능을 갖는 차량 디스플레이 장치용 도광판 및 이를 구비하는 차량용 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시야각 제어 기능을 갖는 차량 디스플레이 장치용 도광판과 이를 구비하는 차량용 디스플레이 장치를 개시하는 것으로, 본 실시예의 차량용 디스플레이 장치는, 커버버텀, 상기 커버버텀 내부에 수용되는 도광판, 상기 도광판의 측부에 배치되어 상기 도광판 내부로 빛을 제공하는 광원모듈, 상기 도광판 상부에 배치되는 광학시트, 상기 커버버텀의 가장자리를 따라 체결되는 가이드 패널, 및, 상기 가이드 패널 상부에 배치되어 영상을 구현하는 디스플레이 패널을 포함하되, 상기 도광판은, 상면의 출광면에 블랙 레진을 이용한 다수의 스트라이프 형상의 차광 벽이 빛이 입사되는 방향과 나란한 방향으로 형성되어 상기 차광 벽에 수직하는 방향에 대한 출사각을 제어하도록 구성된다.

Description

시야각 제어 기능을 갖는 차량 디스플레이 장치용 도광판 및 이를 구비하는 차량용 디스플레이 장치{Light guide plate for vehicle display apparatus and display apparatus having the same}
본 발명은 시야각 제어 기능을 갖는 차량 디스플레이 장치용 도광판과 이를 구비하는 차량용 디스플레이 장치를 개시한다.
일반적으로 디스플레이 장치는 영상 신호를 전달받아 표시하는 장치로, TV나 모니터 등이 이에 속하며, 영상을 표시하기 위한 수단으로 액정표시장치(LCD : Liquid Crystal Display Device), 유기발광장치(OLED : Organic Light Emitting Display), 플라즈마표시장치(PDP : Plasma Display Panel) 등 다양한 장치가 이용되고 있다.
LCD는 다른 표시장치와는 달리 그 자체에서 빛을 발하지 못하여, 고품질의 화상을 실현하기 위해서는 반드시 별도의 외부 광원을 필요로 한다. 따라서 LCD는 액정패널 외에 면광원의 백라이트 유닛을 더 포함하고, 백라이트 유닛이 액정패널로 고휘도의 광원을 균일하게 공급함으로써 양질의 화상을 구현하게 된다. 백라이트 유닛은 광원이 배치되는 위치에 따라 측면형(Edge Lighting type) 또는 직하형(Direct Lighting type) 백라이트 유닛으로 구분된다.
측면형 백라이트 유닛은 광을 방출하는 광원과 광을 확산시키는 도광판(Light Guide Plate)을 포함하며, 도광판의 측면에 위치한 광원으로부터 광이 도광판에 입사된다. 도광판에 입사된 광은 도광판 내부에서 전반사를 통하여 도광판의 일 측면으로부터 반대 측면까지 이동할 수 있으며, 도광판의 전면을 통하여 전체적으로 균일한 면광원의 빛이 방출된다. 이러한 측면형 백라이트 유닛은 일반적으로 얇은 두께로 균일한 밝기를 갖는 백라이트의 구현이 가능하고, 프리즘 시트나 확산시트 등의 광학부재를 통하여 넓은 시야각을 구현할 수 있는 장점이 있다.
최근 디스플레이 장치는 TV나 스마트폰 외에도 다양한 종류의 표시장치에 응용되어 사용되고 있으며, 차량 내에서도 네비게이션뿐만 아니라 계기판을 포함하는 센터페시아 영역에 다양한 용도로 응용되어 설치된다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 차량에 설치되는 디스플레이 장치는 영상이 차량의 윈드쉴드(windshield)에 반사될 수 있다. 이는 디스플레이 장치가 상측으로도 넓은 시야각을 제공하기 때문이며, 이와 같이 윈드쉴드에 반사되는 영상(A)은 오히려 운전을 방해할 수 있다.
이러한 문제점을 해결하고자 시야각을 제어하는 디스플레이 장치가 많이 소개되고 있으며, 일 예로, 한국공개특허 10-2007-0090662호(선행문헌 1)는 개선된 광 제어 필름 복합체를 갖는 LCD 장치를 소개하고 있고, 한국공개특허 10-2007-0001717호(선행문헌 2)에는 시야각 조절이 가능한 표시장치를 소개하고 있다.
그러나 선행문헌 1의 LCD 장치는 루버(louver) 요소를 포함하는 광 제어 필름이 백라이트 유닛의 최상위에 조립되는데, 이 경우 액정 패널의 픽셀 사이즈에 따라 광 제어 필름의 루버 피치와 간섭되어 무아레(moire)가 발생되므로 오히려 영상의 화질이 저하되는 단점이 있다. 또한, 선행문헌 2의 표시장치는 전기를 인가하여 시야각을 조절하게 되므로, 디스플레이 장치의 소비 전력이 상승하는 단점이 있다.
한국공개특허 10-2007-0090662호 한국공개특허 10-2007-0001717호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제안된 것으로, 특히 차량에 설치되는 디스플레이 장치에 있어서, 상측 방향에 대한 광 출사각을 제어하여 윈드쉴드에 영상이 반사되는 현상을 방지할 수 있는 시야각 제어 기능을 갖는 차량 디스플레이 장치용 도광판을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 차량 디스플레이 장치용 도광판은, 측면에서 빛이 입사되는 입광면과 내부 전반사를 통하여 빛이 진행하면서 상면에서 빛이 출사되는 출광면을 포함하는 플레이트로서, 상기 출광면에는 빛의 출사각을 제어하는 스트라이프 형상의 차광 벽이 소정 간격을 형성하면서 다수개 형성된다.
또한, 상기 차광 벽은, 빛이 입사되는 방향과 나란한 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 차광 벽은, 상기 출광면에 형성되는 홈 패턴에 블랙 레진이 충진되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 차광 벽은, 20㎛ 내지 1000㎛의 폭을 가질 수 있다.
그리고 본 실시예에 따른 차량용 디스플레이 장치는, 커버버텀, 상기 커버버텀 내부에 수용되는 도광판, 상기 도광판의 측부에 배치되어 상기 도광판 내부로 빛을 제공하는 광원모듈, 상기 도광판 상부에 배치되는 광학시트, 상기 커버버텀의 가장자리를 따라 체결되는 가이드 패널, 및, 상기 가이드 패널 상부에 배치되어 영상을 구현하는 디스플레이 패널을 포함하되, 상기 도광판은, 상면의 출광면에 블랙 레진을 이용한 다수의 스트라이프 형상의 차광 벽이 빛이 입사되는 방향과 나란한 방향으로 형성되어 상기 차광 벽에 수직하는 방향에 대한 출사각을 제어하도록 구성된다.
본 발명은 도광판의 출광면에 광 출사각을 제어하는 차광 벽이 형성되어 상하 방향의 출사각을 좁힘으로써, 특히, 차량에 설치되는 디스플레이 장치에서 사용자에 대한 시야각은 확보하면서 윈드쉴드에 영상이 반사되는 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 차량용 디스플레이 장치의 일 예를 나타낸 도면,
도 2는 본 실시예에 따른 디스플레이 장치의 주요 구성을 나타낸 분해도,
도 3은 본 실시예에 따른 도광판을 나타낸 사시도,
도 4는 본 실시예에 따른 도광판의 광 진행 경로를 나타낸 평면도,
도 5는 본 실시예에 따른 도광판의 광 출사 특성을 나타낸 확대 단면도,
도 6은 본 실시예에 따른 차량용 디스플레이 장치의 일 예를 나타낸 도면,
도 7은 본 실시예에 따른 도광판을 제조하는 과정을 나타낸 공정도.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 바람직한 실시예들에 의해 명확해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다.
후술되는, 본 실시예의 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 이해되어야 한다. 즉, 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은, 일 실시예에 관련하여 다른 실시예로 구현될 수 있으며, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 변경될 수 있음이 이해되어야 하며, 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이, 면적 및 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 본 실시예의 설명에 있어서, 상, 하, 좌, 우, 가로, 세로 등과 같은 표현은 서로 상대적인 위치나 방향 등을 나타내는 것으로 그 기술적 의의가 사전적 의미에 구속되지는 않는다.
도 2는 본 실시예에 따른 디스플레이 장치의 주요 구성을 나타낸 분해도이고, 도 3은 본 실시예에 따른 도광판을 나타낸 사시도이며, 도 4는 본 실시예에 따른 도광판의 광 진행 경로를 나타낸 평면도이고, 도 5는 본 실시예에 따른 도광판의 광 출사 특성을 나타낸 확대 단면도이며, 도 6은 본 실시예에 따른 차량용 디스플레이 장치의 일 예를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 2를 참조하면, 본 실시예의 디스플레이 장치는 내부에 수용공간을 형성하는 커버버텀(100), 커버버텀 내부에서 안착되는 도광판(200), 도광판의 일 측부에 배치되는 광원모듈(300), 도광판 상부에 적층되는 광학시트(400) 및 커버버텀의 가장자리를 따라 결합되는 가이드 패널(500)을 포함한다. 상기 구성들은 면광원의 빛을 제공하는 백라이트 유닛을 구성하며, 가이드 패널(500) 전방에 액정패널(600)이 결합되어 디스플레이 장치를 구성한다.
구체적으로 살펴보면, 커버버텀(100)은 백라이트 장치의 배면 커버로서 각 부품을 안정적으로 수용 및 고정시키며, 백라이트 장치의 강도를 보강함과 동시에 방열 기능을 수행한다. 커버버텀(100)은 사각의 플레이트 형상을 이루는 바닥부(110)와, 바닥부(110)의 가장자리가 상측으로 벤딩되는 측벽부(120)을 형성하면서 그 내부에 각 부품들이 수용되는 공간을 제공한다. 이러한 커버버텀(100)은 우수한 강성과 방열 특성을 나타내는 소재로 구성되는 것이 바람직하다. 일 예로, 본 실시예의 커버버텀(100)은 EGI, GI, GA, SUS 소재로 구성될 수 있다. 또한, 커버버텀(100)은 하부로 진행하는 빛을 반사하여 휘도를 향상시키는 반사시트(130)를 포함할 수 있다.
도광판(200)은 광원모듈(300)에서 입사되는 점광원의 빛을 면광원으로 전환하여 액정패널(600)로 진행하도록 가이드 한다. 도광판(200)은 사각의 필름, 시트 또는 플레이트 구조를 이루면서 일 측면은 입광면(210)을 구성하고, 상면은 출광면(220)을 구성한다. 도광판(200)의 입광면(210)에서 입사되는 빛은 도광판(200) 내부를 진행하면서 굴절 및 전반사를 반복하고, 이 과정에서 출광면(220)으로 출사되어 도광판(200) 전체 영역에서 면광원으로 출사된다. 도광판(200)은 소정의 굴절율을 갖는 투명 아크릴 계열의 수지로 구성되며, 일 예로 PMMA(Polymethylmethacrylate), PS(Poly styrene), MS(Meta styrene) 또는 PC(Polycarbonate) 등의 수지로 구성될 수 있다.
본 실시예의 도광판(200)은 출광면(220)에 광 출사각을 제어하는 다수의 차광 벽(230)이 형성된다. 차광 벽(230)은 소정의 간격을 이루면서 서로 나란하게 다수개 형성되어, 차광 벽(230)에 수직하는 방향에 대한 빛의 출사각을 제어한다. 차광 벽(230)을 구비하는 도광판(200)에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
광원모듈(300)은 백라이트 유닛의 광원으로 기판(310) 상에 다수의 LED(320)가 실장된 LED 어레이로 구성될 수 있다. 광원모듈(300)은 도광판(200)의 적어도 일 측면에 배치될 수 있으며, 차량용 디스플레이 장치에서 윈드쉴드에 영상이 반사되는 현상을 방지하기 위해서는 도광판(200)의 좌측면 또는 우측면에 배치될 수 있다.
광학시트(400)는 도광판(200) 상부에 적층되어 도광판(200)에서 출사되는 빛의 휘도와 균일도를 개선한다. 광학시트(400)는 프리즘 시트, 확산 시트 등을 포함할 수 있다.
가이드 패널(500)은 커버버텀(100)의 가장자리를 따라 결합되면서, 도광판(200), 광원모듈(300) 및 광학시트(400)를 고정하고, 상면으로는 액정패널(600)의 결합을 가이드 한다. 이러한 가이드 패널(500)은 사각 프레임 형상을 이루며, 얇으면서도 충분한 강성을 갖는 SUS 또는 수지 소재로 구성될 수 있다.
액정패널(600)은 액정 셀의 배열을 제어하여 영상을 구현하는 구성으로, 광학시트(400)에서 제공되는 면광원의 빛을 셀 배열에 따라 컬러필터를 통과시켜 고화질의 다양한 영상을 구현한다. 본 실시예에서 액정패널(600)은 영상을 구현하는 일 예로서, 이에 한정되지 않고 면광원의 백라이트를 이용하여 영상을 구현할 수 있는 것이라면 다양한 종류의 디스플레이 패널이 적용될 수 있다.
한편, 본 실시예의 디스플레이 장치에서 광 출사각을 제어하기 위하여 도광판(200)의 출광면(220)에는 다수의 차광 벽(230)이 소정 간격을 이루면서 형성된다. 차광 벽(230)은 광 차폐 기능을 갖는 수지가 소정의 패턴으로 압출 형성된 도광판 상면에 스퀴지로 충진되어 형성될 수 있으며, 일 예로, 블랙 수지(Black resin)가 충진되어 형성된다.
도 3을 참조하면, 차광 벽(230)은 소정의 폭(w), 간격(p) 및 깊이(d)를 갖는 스트라이프 형상으로 다수개 형성된다. 차광 벽(230)은 20㎛ 내지 1000㎛의 폭(w)을 가질 수 있으며, 차광 벽(230)이 20㎛ 미만의 폭(w)을 갖는 경우 차광 벽(230)에 의하여 휘도가 저하될 수 있으며, 1000㎛ 이상의 폭(w)을 갖는 경우 출사각 제어 효과가 급격히 저하된다. 또한, 차광 벽(230)의 간격(p)은 광원인 LED(320)의 지향각과 도광판(200)의 입광면(210)에서 LED(320) 사이의 거리(즉, 에어 갭)에 따라 가변적으로 적용할 수 있으며, 깊이(d)는 LED(320)의 크기에 따라 가변적으로 적용될 수 있다.
또한, 차광 벽(230)은 빛이 도광판(200) 내부로 입사되어 진행하는 방향과 나란한 방향으로 형성되는 것이 바람직하다. 도 4의 (a)와 같이, 차광 벽(230)이 빛이 진행하는 방향과 나란하게 형성될 때 빛이 반입광면 영역의 도광판(200)까지 진행하여 전체적으로 균일한 휘도를 나타낼 수 있지만, (b)와 같이 차광 벽(230)이 빛이 진행하는 방향과 수직하는 방향으로 형성될 때 차광 벽(230)에 의하여 반입광면 영역을 향한 빛의 진행이 방해받아 반입광면 영역의 휘도가 상대적으로 저하된다.
상기와 같은 구성의 도광판(200)은 도 5에 도시된 바와 같이, 출광면(220)을 통하여 빛이 출사되는 경우 차광 벽(230)과 수직하는 방향에 대해서는 출사각(θ)이 상대적으로 제한된다. 따라서 본 실시예의 디스플레이 장치는 운전석과 조수석이 위치하는 좌우 방향으로는 넓은 시야각을 나타내지만, 차량의 윈드쉴드 방향으로는 출사각이 제한되어, 도 6과 같이 윈드쉴드에 영상이 반사되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 실시예에 따른 도광판을 제조하는 과정을 나타낸 공정도이다.
도면을 참조하면, 본 실시예의 도광판(200)은 그 소재가 되는 열가소성 용융 수지가 압출부(10)를 통하여 소정의 두께를 갖는 시트 형태로 토출된다. 이어서, 압출부(10)에서 압출된 원판(200')은 한 쌍의 패터닝 롤러(20,30)를 통과하면서 일면에 소정 홈 형상을 이루는 패턴이 형성된다. 이를 위한 일 측의 패터닝 롤러(30)는 홈에 대응하는 형상의 돌출형 패턴이 원주 방향을 따라 소정의 간격을 이루면서 다수개 형성된다.
그리고, 패터닝된 원판(200')은 제1 가이드 롤러(40)와 제 2 가이드 롤러(50)에 가이드 되면서 다음 공정으로 이송되고, 차단재 공급부(60)는 원판(200')의 일 면에 소정량의 블랙 수지(230')를 토출하여 코팅하고, 스퀴지(70)를 이용하여 코팅된 블랙 수지(230')가 패터닝된 홈 내부로 충진하여 차광 벽(230)을 형성한다.
이어서, 원판(200')의 패터닝 홈에 블랙 수지(230')를 충진한 후 UV 경화기(80)를 이용하여 블랙 수지를 경화시키고, 커팅기(90)를 이용하여 차광 벽(230)이 형성된 원판(200')을 소정의 크기로 커팅하는 과정으로 도광판(200)을 제조한다.
이와 같이 일 면에 블랙 수지를 이용한 다수의 스트라이프가 배열되는 차광 벽(230)이 형성된 도광판(200)은 출광면(220)에서 차광 벽(230)에 수직하는 방향에 대한 광 출사각을 제어함으로써, 차량용 디스플레이 장치에서 윈드쉴드에 의한 영상 반사를 방지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.
100 : 커버버텀
200 : 도광판 230 : 차광 벽
300 : 광원모듈
400 : 광학시트
500 : 가이드 패널
600 : 액정패널

Claims (5)

  1. 측면에서 빛이 입사되는 입광면과 내부 전반사를 통하여 빛이 진행하면서 상면에서 빛이 출사되는 출광면을 포함하는 플레이트로서,
    상기 출광면에는 빛의 출사각을 제어하는 스트라이프 형상의 차광 벽이 소정 간격을 형성하면서 다수개 형성되는, 차량 디스플레이 장치용 도광판.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 차광 벽은,
    빛이 입사되는 방향과 나란한 방향으로 형성되는, 차량 디스플레이 장치용 도광판.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 차광 벽은,
    상기 출광면에 형성되는 홈 패턴에 블랙 레진이 충진되어 형성되는, 차량 디스플레이 장치용 도광판.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 차광 벽은,
    20㎛ 내지 1000㎛의 폭을 갖는, 차량 디스플레이 장치용 도광판.
  5. 커버버텀;
    상기 커버버텀 내부에 수용되는 도광판;
    상기 도광판의 측부에 배치되어 상기 도광판 내부로 빛을 제공하는 광원모듈;
    상기 도광판 상부에 배치되는 광학시트;
    상기 커버버텀의 가장자리를 따라 체결되는 가이드 패널; 및
    상기 가이드 패널 상부에 배치되어 영상을 구현하는 디스플레이 패널;을 포함하되,
    상기 도광판은, 상면의 출광면에 블랙 레진을 이용한 다수의 스트라이프 형상의 차광 벽이 빛이 입사되는 방향과 나란한 방향으로 형성되어 상기 차광 벽에 수직하는 방향에 대한 출사각을 제어하는, 차량용 디스플레이 장치.
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KR1020210035416A KR20220131433A (ko) 2021-03-18 2021-03-18 시야각 제어 기능을 갖는 차량 디스플레이 장치용 도광판 및 이를 구비하는 차량용 디스플레이 장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20070001717A (ko) 2005-06-29 2007-01-04 엘지.필립스 엘시디 주식회사 시야각 조절이 가능한 표시장치 및 그 제조방법
KR20070090662A (ko) 2006-03-03 2007-09-06 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 개선된 광 제어 필름 복합체 및 이를 포함하는 ｌｃｄ 장치

Patent Citations (2)

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