KR20220168877A - 헤드업 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20220168877A
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Abstract

헤드업 디스플레이 장치를 개시한다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 내부에 수용공간이 있는 하우징; 하우징 상부에 배치되는 디스플레이부; 주광축이 디스플레이부를 향하지 않도록 배치된 광원부; 광원부에서 발생하는 빛 중 적어도 일부를 디스플레이부측 방향으로 반사시키는 제1 반사부; 및 제1 반사부에서 반사되는 광원부의 광경로 상에 배치되어 빛을 균일하게 만드는 디퓨저(diffuser)를 포함하는 헤드업 디스플레이 장치를 제공한다.

Description

헤드업 디스플레이 장치{Head-Up Display Device}
본 개시는 헤드업 디스플레이 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 개시에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
최근 자동차 시장은 첨단 IT(Information Technology) 기술이 장착된 지능형 자동차를 선호하는 추세로 발전하고 있다. 특히, 주행의 안정성과 운전자의 편의성을 지원하는 제품들이 출시되고 있는데, 그 중에서도 차량용 헤드업 디스플레이(HUD; Head-Up Display)가 주목받고 있다.
헤드업 디스플레이 장치는 운전자의 전방, 특히 윈드쉴드에 허상(virtual image)을 생성하고 허상 내에 정보를 표시하여 운전자에게 다양한 화면 정보를 제공할 수 있다. 운전자에게 제공되는 정보는 차량 속도, 주유 잔량, 엔진 RPM(Revolution Per Minute) 등의 계기판 정보 및 네비게이션 정보를 포함할 수 있다. 운전자는 운전 중에 시선의 이동 없이 전방에 표시된 정보를 쉽게 파악할 수 있으므로, 운전 안정성이 높아질 수 있다. HUD 시스템은 계기판 정보 및 네비게이션 정보 이외에도 전방 시야가 좋지 않은 경우에 도움을 주기 위한 차선 표시, 공사 표시, 교통사고 표시, 행인을 나타내는 경고 표시 등을 운전자에게 AR(Augmented Reality) 기법으로 제공할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 헤드업 디스플레이 장치에 관한 도면이다. 도 1의 경우에는 LCD(6)가 LED(3)의 주광축(A)을 지나도록 배치된다. LED(3)는 인쇄회로기판(2) 상에 배치되고, 인쇄회로기판(2)의 일면에는 방열판(1)이 배치된다. LED(3)에서 발생하는 빛 중 일부는 반사부(4)를 거쳐 디퓨저(5a 및 5b)를 지나 LCD(6)에 투영되지만, 다른 일부는 반사부(4)를 거치지 않고 바로 디퓨저(5a 및 5b)를 거쳐 LCD(6)에 투영된다. 따라서 LED(3)에서 발생되는 복사열 중 일부를 LCD(6)가 직접적으로 흡수하게 된다. LCD(6)가 LED(3)로부터 복사열을 직접적으로 흡수함으로써 LCD(6)에 열화가 발생하는데 이는 LCD(6)의 성능을 저하시킨다.
일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 장치는 광원부의 복사열원에 인한 디스플레이부의 열화를 방지할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 내부에 수용공간이 있는 하우징; 하우징 상부에 배치되는 디스플레이부; 주광축이 디스플레이부를 향하지 않도록 배치된 광원부; 광원부에서 발생하는 빛 중 적어도 일부를 디스플레이부측 방향으로 반사시키는 제1 반사부; 및 제1 반사부에서 반사되는 광원부의 광경로 상에 배치되어 빛을 균일하게 만드는 디퓨저(diffuser)를 포함하는 헤드업 디스플레이 장치를 제공한다.
일 실시예에 의하면, 헤드업 디스플레이 장치는 광원부에서 발생된 복사열원을 반사면에 흡수시킴으로써 디스플레이부의 열화를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 헤드업 디스플레이 장치에 관한 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 장치의 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 영상출력부의 사시도이다.
도 4는 도 3의 C-C를 기준으로 단면을 도시한 영상출력부의 단면도이다.
도 5는 도 3의 광원부 및 제1 반사부의 사시도이다.
도 6은 광원부에서 디퓨저로 빛이 반사되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 개시에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례나 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 장치의 블록도이다. 도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 영상출력부의 사시도이다. 도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 영상출력부의 단면도이다. 도 5는 도 3의 광원부 및 제1 반사부의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 헤드업 디스플레이 장치는 고정형미러(300), 비구면미러(400) 및 영상출력부(100)의 전부 또는 일부를 포함한다.
고정형미러(300)는 영상출력부(100)에서 투사되는 정보를 비구면미러(400)측 방향으로 반사시키며, 비구면미러(400)는 고정형미러(300)로부터 오는 빛을 반사해 윈드쉴드(500)에 표시하도록 구성된다. 헤드업 디스플레이 장치는 비구면미러(400)에 회동할 수 있도록 구동부를 구비할 수 있으며, 구동부에 의해 윈드쉴드(500)에 표시되는 정보의 높이를 조절할 수 있다.
제어부(200)는 영상출력부(100)에서 출력하는 영상을 제어하도록 배치된다. 또한, 제어부(200)는 비구면미러(400)의 축을 회전하여 윈드쉴드(500)를 향하는 영상의 위치를 조절할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 영상출력부(100)는 하우징(180), 디스플레이부(170), 디퓨저(160), 방열판(110), 인쇄회로기판(120), 광원부(130), 제1 반사부(140) 및 제2 반사부(150)의 전부 또는 일부를 포함한다.
하우징(180)은 내부에 수용공간이 형성되어있다. 하우징(180)은 플라스틱(plastic) 또는 금속(metal) 재질로 이루어질 수 있으며, 하우징(180) 내부에 배치된 구성들을 외부의 충격 등으로부터 보호할 수 있다. 하우징(180)은 차량 내부에 장착될 수 있다.
디스플레이부(170) 하우징 상부에 배치된다. 디스플레이부(170)는 윈드쉴드(500) 상에 투영될 영상에 관한 정보를 생성한다. 디스플레이부(170)는 광원부(130)로부터 빛을 간접적으로 공급받아 광원부(130)에서 발생되는 복사열에 의한 영향을 줄일 수 있다. 디스플레이부(170)는 LCD(Liquid Crystal Display)일 수 있다.
광원부(130)는 주광축(MA)이 디스플레이부(170)를 향하지 않도록 배치된다. 광원부(130)는 인쇄회로기판(120)에 실장된다. 광원부(130)는 복수의 발광장치를 포함하고, 복수의 발광장치는 하우징의 내에서 서로 대향하도록 배치될 수 있다. 예컨대, 인쇄회로기판(120)이 하우징(180)의 내벽에 배치되어 주광축(MA)이 영상출력부(100)의 길이방향과 수직한 방향을 이루도록 광원부(130)가 인쇄회로기판(120) 상에 실장될 수 있다. 여기서 영상출력부(100)의 길이방향은 도 3에서 Y축 방향을 의미한다.
복수의 발광장치가 도 3에 도시된 바와 같이 서로 대향하도록 배치될 경우 각 발광장치의 주광축(MA)이 서로 평행이 될 수 있다. 광원부(130)의 주광축(MA)은 디퓨저(160)와 평행하도록 배치될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
복수의 발광장치는 서로 대향하도록 배치될 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이 두 개의 인쇄회로기판(120)이 서로 대향하도록 좌우측에 배치되고, 각 인쇄회로기판(120)에 복수의 발광장치가 실장되어 서로 대향하도록 배치될 수 있다.
제1 반사부(140)는 광원부(130)에서 발생하는 빛 중 적어도 일부를 디스플레이부(170) 측 방향으로 반사시킨다. 제1 반사부(140)는 MFR(Multi Facet Reflector) 타입 또는 Multifaceted Reflector 타입일 수 있다. MFR 타입은 복수의 작은 패싯이 서로 접하여 배치된 반사면을 의미한다. 광원부(130)는 복수의 발광장치를 포함하는데, 제1 반사부(140)의 각 패싯마다 하나의 발광장치에서 생성하는 빛을 디스플레이부(170)측 방향으로 반사하도록 배치될 수 있다.
제1 반사부(140)는 도 4에 도시된 바와 같이 광원부(130)에서 발생되는 빛 중 제1 지향각(a)보다 작은 각을 가지고 발생되는 빛을 디퓨저(160)측 방향으로 반사시킬 수 있다. 여기서 제1 지향각(a)은 주광축(MA)을 기준으로 한 각도이다. 제1 지향각(a)은 45도 내지 55도일 수 있다. 제1 반사부(140)는 주광축(MA)을 기준으로 아래쪽으로 향하는 빛 또한 디퓨저(160)측 방향으로 반사시킬 수 있다. 제1 반사부(140)를 반사하는 빛은 제1 반사부(140) 중 서로 다른 영역에 반사되어도 서로 평행한 방향으로 반사될 수 있다.
제2 반사부(150)는 디퓨저(160)와 제1 반사부(140) 사이에 배치되며, 광원부(130)에서 발생하는 빛 중 적어도 일부를 디스플레이부(170)측 방향으로 반사시키도록 구비된다. 제2 반사부(150)는 하우징(180)의 내벽에 배치될 수 있다.
제2 반사부(150)는 광원부(130)의 주광축(MA)을 기준으로 양의 Z방향으로 일정 거리 이격된 곳에 배치될 수 있다. 제2 반사부(150)는 parabola 타입일 수 있다.
제2 반사부(150)는 광원부(130)에서 발생되는 빛 중 제1 반사부로 향하지 않는 나머지 빛들을 디퓨저(160)측 방향으로 반사시키도록 구성될 수 있다.
방열판(110)은 인쇄회로기판(120)의 일면에 배치된다. 방열판(110)은 인쇄회로기판의 외측면에 배치되어 광원부(130) 및 인쇄회로기판(120)에서 발생되는 열을 외부로 방출시킬 수 있다. 방열판(110)은 하우징(180)의 하부에 인접하게 배치될 수 있다.
디퓨저(160)는 제1 반사부(140)에서 반사되는 광원부(130)의 광경로 상에 배치되어 빛을 균일하게 만들도록 구성된다. 디퓨저(160)는 제1 반사부(140)에서 반사되는 빛뿐만 아니라 제2 반사부(150)에서 반사되는 빛 또한 균일하게 만들 수 있다. 디퓨저(160)는 광원부(130)로부터 발생된 빛이 디스플레이부(170) 상에 균일하게 맺히게 하기 위해 디스플레이부(170)의 하부에 배치된다.
도 5를 참조하면, 일 실시예는 두 개의 인쇄회로기판(120)이 수직한 방향으로 서로 이격되어 배치되어있다. 각 인쇄회로기판(120) 상에는 복수의 발광장치가 배치되어 있다. 복수의 발광장치는 제1 반사부(140)의 길이방향을 따라 기 설정된 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다.
도 6은 광원부에서 디퓨저로 빛이 반사되는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 6에는 광원부가 제1 반사부(140) 또는 제2 반사부(150)를 반사하여 디퓨저(160)측 방향으로 향하는 세개의 광경로만 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것으로 광원부(130)에서 발생하는 빛은 제1 반사부(140) 및 제2 반사부(150)의 임의의 부분에 반사되어 디퓨저(160)측으로 조사될 수 있다.
광원부(130)에서 발생된 빛 중 제1 반사부(140)에 반사되는 빛의 광경로에 대해 설명한다. 제1 반사부(140) 중 광원부(130)에 근접한 영역을 반사한 빛은 넓은 각을 가지고 디퓨저(160)측 R1 영역으로 반사된다. 반면에, 제1 반사부(140) 중 광원부(130)에서 멀리 떨어진 영역을 반사한 빛은 좁은 각을 가지고 디퓨저(160)측 R2 영역으로 반사된다.
R1 영역에 반사된 빛은 넓은 영역을 가지므로 빛을 확산시킬 수 있으며, R2 영역에 반사된 빛은 좁은 영역을 가지는 대신 제1 반사부(140)에서 반사된 광을 집중시킬 수 있다. 광원부(130)가 제1 반사부(140)를 반사할 경우 결과적으로 디퓨저(160)의 중앙부가 밝게 집광되며, 중앙부에서 멀어질수록 휘도가 낮아지게 된다.
광원부(130)에서 발생된 빛 중 제2 반사부(150)에 반사되는 빛은 디퓨저 상에 R3 영역으로 반사된다. 즉, 제2 반사부(150)를 반사하는 빛은 대부분 디퓨저(160)의 중앙부가 아닌 외측에 집광된다.
광원부(130)가 제1 반사부(140)만 반사할 경우에는 디퓨저(160)의 중앙부만 집광되어 전체적인 휘도가 균일하지 않을 수 있다. 따라서, 제2 반사부(150)를 이용하여 중앙부에서 떨어진 부분의 부족한 휘도를 보완하여 광 균일도를 향상시킬 수 있다.
제1 반사부(140) 및 제2 반사부(150)를 이용하여 광 균일도가 향상되면 디퓨저의 적용 수량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 방열판 120: 인쇄회로기판
130: 광원부 140: 제1 반사부
150: 제2 반사부 160: 디퓨저
170: 디스플레이부 180: 하우징

Claims (11)

  1. 내부에 수용공간이 있는 하우징;
    상기 하우징 상부에 배치되는 디스플레이부;
    주광축이 상기 디스플레이부를 향하지 않도록 배치된 광원부;
    상기 광원부에서 발생하는 빛 중 적어도 일부를 상기 디스플레이부측 방향으로 반사시키는 제1 반사부; 및
    상기 제1 반사부에서 반사되는 상기 광원부의 광경로 상에 배치되어 빛을 균일하게 만드는 디퓨저(diffuser)를 포함하는 헤드업 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디퓨저와 상기 제1 반사부 사이에 배치되며, 상기 광원부에서 발생하는 빛 중 적어도 일부를 상기 디스플레이부측 방향으로 반사시키는 제2 반사부를 더 포함하는 헤드업 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    제1 반사부는, MFR(Multi Facet Reflector) 타입인 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    제2 반사부는, parabola 타입인 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 반사부는 상기 광원부에서 발생되는 빛 중 제1 지향각보다 작은 각을 가지고 발생되는 빛을 상기 디퓨저측 방향으로 반사시키는 헤드업 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 반사부는 상기 광원부에서 발생되는 빛 중 상기 제1 반사부로 향하지 않는 나머지 빛들을 상기 디퓨저측 방향으로 반사시키는 헤드업 디스플레이 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 지향각은 45도 내지 55도인 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 반사부를 반사하는 빛은 상기 제1 반사부 중 서로 다른 영역에 반사되어도 서로 평행한 방향으로 반사되는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는,
    상기 주광축이 상기 디퓨저와 평행하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는 복수의 발광장치를 포함하고,
    상기 복수의 발광장치는 서로 대향하도록 배치되는 헤드업 디스플레이 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 발광장치는 상기 제1 반사부의 길이방향을 따라 기 설정된 거리만큼 이격되어 배치되는 헤드업 디스플레이 장치.
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