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KR101631963B1 - 헤드 업 디스플레이 장치 및 이를 구비한 차량 - Google Patents

헤드 업 디스플레이 장치 및 이를 구비한 차량 Download PDF

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KR101631963B1
KR101631963B1 KR1020140052760A KR20140052760A KR101631963B1 KR 101631963 B1 KR101631963 B1 KR 101631963B1 KR 1020140052760 A KR1020140052760 A KR 1020140052760A KR 20140052760 A KR20140052760 A KR 20140052760A KR 101631963 B1 KR101631963 B1 KR 101631963B1
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windshield
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display panel
vehicle
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김동욱
이경일
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 윈드쉴드 상에 이미지를 투영하는 헤드 업 디스플레이 장치에 있어서, 디스플레이 패널과, 상기 디스플레이 패널에 빛을 조사하는 백라이트 모듈 및 상기 디스플레이 패널에 표시되는 이미지를 상기 윈드쉴드로 가이드 하는 광 가이드 모듈을 포함하며, 상기 백라이트 모듈은 각각이 독립적으로 구동되는 복수개의 백라이트 유닛들을 포함하는 헤드 업 디스플레이 장치를 제공한다.

Description

헤드 업 디스플레이 장치 및 이를 구비한 차량{HEAD UP DISPLAY DEVICE AND VEHICLE HAVING THE SAME}
본 발명은 주행 정보 이미지를 디스플레이하는 헤드 업 디스플레이 장치에 관한 것이다.
차량 운전자의 편의와 안전을 위해 다양한 운행 보조 장치들이 개발되고 있다.
상기와 같은 개발의 일환으로 최근에는 차량에 헤드 업 디스플레이 장치(Head Up Display, HUD)가 장착된다.
헤드 업 디스플레이 장치는 차세대 디스플레이 장치로, 차량 운행 중 운전자에게 주행 정보를 보다 효과적으로 전달한다.
원래 HUD는 조종사에게 조종석 내부의 계기를 들여다 보면서 외부의 참조물을 동시에 봐야 하는 부담을 줄이기 위해 개발되었다. 통상, 일반 시계비행 중에는 외부와 내부계기의 참조비율을 8:2 정도로 유지한다. 하지만 편대 비행 같은 경우에는 거의 99%이상을 외부를 볼 수 밖에 없다. 따라서, 조종사의 시야에 각종 필요한 정보를 투사시켜 참조하게 하였다.
이러한 HUD 개발 동기는 차량용 HUD에도 똑같이 적용될 수 있다. 네비게이션의 경우 차량 운행에 중요한 정보를 제공하기 때문에 사용자는 수시로 이를 확인해야 한다. 하지만, 네비게이션 화면은 운전자의 정면에 위치하지 않기 때문에 운행 중 확인이 불편할 뿐만 아니라 사고를 유발할 가능성도 높다.
차량에 장착되는 HUD 장치는 운전자가 전방으로부터 시선을 분산시키지 않고 주행에 필요한 정보를 확인할 수 있게 한다. 예를 들어, HUD 장치는 주행 속도, 주행 거리 및 엔진 회전수(RPM) 등과 같은 주행 정보와 연료량 등과 같은 차량 정보를 윈드쉴드(wind shield)에 표시한다. 운행 중 윈드쉴드에 상기 주행 관련 정보들이 디스플레이 되므로 운전자는 계기판 등이 장착된 대시 보드(dash board)로 시선을 이동시킬 필요가 없다. 따라서, 전방을 주시하지 못하는데서 발생하는 사고를 방지할 수 있다.
근래에는 자동차 기술의 발전에 따라 운전자는 운행 중 더 많은 정보를 제공받을 수 있게 되었다. 하지만, 기존의 HUD 장치는 동시에 제공할 수 있는 정보의 양이 제한적이며, 이러한 한계를 극복하기 위해선 HUD 장치 내부의 패널 크기를 키워야 한다. 이는 HUD 장치의 크기와 무게를 증가시킨다.
하지만, 차량 내부에는 다른 많은 전자 부품이 장착되므로 HUD 장치의 크기를 키우는데는 한계가 있다. 따라서 장치의 크기는 줄이면서 보다 효율적으로 정보를 제공할 수 있는 HUD 장치의 개발이 요구된다.
본 발명의 일 목적은 종래와 다른 구조의 백 라이트 모듈을 구비하는 HUD 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은 운행 중 윈드쉴드를 통해 보다 효율적으로 정보를 제공하는 차량을 구현하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따르는 윈드쉴드 상에 이미지를 투영하는 HUD 장치는 디스플레이 패널과, 상기 디스플레이 패널에 빛을 조사하는 백라이트 모듈 및 상기 디스플레이 패널에 표시되는 이미지를 상기 윈드쉴드로 가이드 하는 광 가이드 모듈을 포함하며, 상기 백라이트 모듈은 각각이 독립적으로 구동되는 복수개의 백라이트 유닛들을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 백라이트 모듈은 일 방향으로 서로 이격되어 배치되는 제1 및 제2 백라이트 유닛을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 백라이트 모듈은 상기 일 방향과 교차하는 방향으로 이격되어 배치되는 제3 백라이트 유닛을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 디스플레이 패널과 백라이트 모듈 사이에는 상기 백라이트 유닛들에서 조사된 빛을 상기 디스플레이 패널로 모으는 렌즈 어레이가 배치된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광 가이드 모듈은 상기 디스플레이 패널의 영상을 위쪽 방향으로 반사시키도록 위쪽을 향해 비스듬히 배치되는 메인 미러 및 상기 디스플레이 모듈의 중심에서 일방향으로 어긋나 배치되는 서브 미러를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 백라이트 유닛은 상기 디스플레이 모듈의 중심과 오버랩되도록 배치되고, 상기 서브 미러는 상기 제2 백라이트 유닛에서 발산된 빛의 광축 상에 배치된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 HUD 장치는 상기 백라이트 유닛을 제어하는 제어부 및 외부 기기와 데이터를 송수신하는 통신부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 통신부는 이동 단말기로부터 데이터를 수신하고, 상기 제어부는 GPS 정보에 근거하여 적어도 하나의 백라이트 유닛을 제어하고, 상기 이동 단말기로부터 수신된 데이터에 근거하여 다른 백라이트 유닛을 제어한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따르는 차량은 서로 다른 위치에 독립된 영상들을 디스플레이하는 윈드쉴드 및 상기 윈드쉴드에 상기 영상들을 투영하는 헤드 업 디스플레이 장치를 포함하며, 상기 헤드 업 디스플레이 장치는 디스플레이 패널과, 상기 디스플레이 패널에 표시되는 이미지를 상기 윈드쉴드로 가이드 하는 광 가이드 모듈 및 서로 다른 복수의 방향에서 상기 디스플레이 패널에 빛을 조사하는 백라이트 모듈을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 백라이트 모듈은 일 방향으로 서로 이격되어 배치되는 제1 및 제2 백라이트 유닛을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 영상들은 서로 인접하여 디스플레이되는 제1 영상 및 제2 영상을 포함하며, 상기 제1 영상 및 제2 영상은 각각 상기 제1 및 제2 백라이트 유닛에 의하여 상기 윈드쉴드 상에 투영된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량은 외부 기기와 데이터를 송수신하는 통신부를 포함하고, 상기 제2 백라이트 유닛은 상기 외부 기기로부터 수신되는 데이터에 근거하여 이미지를 투사한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차량은 조작부를 구비하는 핸들을 포함하며,상기 통신부는 상기 조작부를 통해 입력된 신호를 상기 외부 기기로 송신한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차량은 사용자의 음성을 인식하는 음성인식부를 포함하고, 상기 통신부는 상기 음성인식부를 통해 입력된 신호를 상기 외부 기기로 송신한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차량은 방향 지시등의 점멸에 대응하여 상기 제2 백라이트 유닛을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 측방향 감지센서에서 감지된 데이터에 근거하여 상기 제2 백라이트 유닛의 출력을 제어한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 윈드쉴드는 운전석 앞쪽에 배치되는 제1 윈드쉴드 및 운전석 뒤쪽에 배치되는 제2 윈드쉴드를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 헤드 업 디스플레이 장치는 상기 제1 윈드쉴드에 영상을 투영하는 제1 헤드 업 디스플레이 장치 및 상기 제2 윈드쉴드에 영상을 투영하는 제2 헤드 업 디스플레이 장치를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차량은 상기 헤드 업 디스플레이 장치를 제어하는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는 차량기어 조작에 근거하여 제1 HUD 장치 또는 제2 HUD 장치 중 어느 하나를 선택적으로 구동시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 헤드 업 디스플레이 장치에 의하여 투영되는 영상들 중 적어도 일부는 상기 제1 헤드 업 디스플레이 장치에 의하여 투영되는 영상들 중 일부와 동일한 영상이 배치가 변경되어 표시된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 헤드 업 디스플레이 장치는 독립적으로 구동되는 백 라이트 유닛들이 서로 다른 방향에서 디스플레이 패널에 빛을 조사하도록 형성되어, 동일한 크기의 디스플레이 패널을 이용하여 동시에 더 많은 정보를 제공하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 HUD 장치의 크기를 키울 필요없이 윈드쉴드 상 더 많은 정보를 제공할 수 있다. 따라서 한정된 차량 내부 공간을 효율적으로 활용하는 것이 가능하다.
도 1은 HUD 장치의 원리를 설명하기 위한 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 HUD 장치의 백라이트 모듈의 구조를 나타낸 개념도.
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 백라이트 유닛의 원리를 설명하기 위한 개념도.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 백라이트 모듈을 나타낸 개념도.
도 5 내지 도 11은 HUD 장치를 통해 차량 운행 중 디스플레이되는 영상의 실시예들.
이하, 본 발명과 관련된 헤드 업 디스플레이(Head Up Display, HUD) 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
도 1은 HUD 장치(200)의 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 HUD 장치(200)는 차량(100) 내부에 장착되어 윈드 쉴드(110) 상에 운행 관련 정보를 디스플레이한다. 이를 위해, HUD 장치(200)는 통신부, 제어부, 디스플레이부 등을 포함한다.
외부 서버는 차량들과 네트워크를 통해 연결된다. 상기 네트워크는 Wide Area Network(WAN), Wireless Broadband Internet(WIBro)와 같은 무선 인터넷, Code Devision Multiple Acdess(CDMA), Global System for Mobile telecommunication(GSM)과 같은 이동통신(Mobile Telecommunication) 네트워크 등 각종 무선 통신 네트워크를 포함한다.
서버는 네트워크를 통해서 차량들과 통신하여 차량들의 주행 정보를 수집하여 저장하며, 특정 차량(100)으로부터 타 차량(100)의 주행 정보가 요청되면 상기 특정 차량(100)의 주변 차량들의 주행 정보를 상기 특정 차량(100)에 제공한다.
상기 주행 정보는 차량들의 목적지, 목적지를 향한 예정된 주행 경로, 현재 위치, 속도, 속도 변화, 주행 방향, 주행 방향의 변화 등 차량(100)의 주행과 관련된 각종 정보를 포함한다.
서버는 차량들로부터 주기적으로 정보를 수신하여 업데이트하며, 특정 차량(100)에 탑재된 단말기로부터 주행 정보 요청이 있는 경우 인터넷, CDMA 또는 GSM과 같은 통신 네트워크를 통해 수집한 정보를 상기 특정 차량(100)에 탑재된 단말기로 전송한다.
단말기는 차량(100)에 장착되거나 차량(100) 내에서 GPS(Global Positioning System) 위성으로부터 수신되는 항법 메시지를 수신하는 GPS 수신기(GPS module)와 연동하여 그래픽 정보의 표시가 가능한 디스플레이를 구비하는 각종 휴대용 단말기(Portable Terminal)를 포함한다.
HUD 장치(200)의 통신부는 상기의 서버와 연결되어 데이터를 송수신하거나, 상기 서버와 연결된 휴대용 단말기와 데이터를 송수신할 수 있다.
제어부는 통신부를 통해 차량(100)의 현재 위치를 서버에 전송하고 주변의 교통 상황 등 주행 정보를 서버로부터 수신한다. 제어부는 주행 정보를 분석하여 디스플레이부를 통해 출력한다.
제어부는 GPS 정보 및 주행 정보 등을 분석하고 이러한 정보들을 통신부를 통해 서버에 전송한다. GPS 정보는 현재 차량(100)의 위치, 출발지, 목적지 등의 정보를 포함하고, 주행 정보는 차량(100)의 속도, 속도 변화, 차선 변경 정보 등을 포함한다.
제어부는 이러한 정보를 수집하기 위해 각종 센서 및 차량(100)의 구조물과 연결된다. 센서는 근접 감지 센서, 속도 센서, 온도 감지 센서 또는 압력 감지 센서 등을 포함한다. 차량(100)의 구조물은 핸들, 방향 지시등(130), 브레이크, 블랙 박스 등을 포함한다.
또한, 차량(100)에는 전후방 카메라 및 측면 카메라가 장착될 수 있다. 제어부는 상기 카메라들로부터 수신한 영상 정보들을 분석하고 저장한다. 제어부는 카메라들로부터 수신된 영상 정보를 윈드 쉴드(110)에 출력하거나, 상기 영상 정보를 문자 정보로 변환한 후 윈드 쉴드(110)에 출력할 수 있다.
제어부는 카메라로부터 수신된 좌후방 및 우후방 차량(100)에 대한 이미지 정보를 처리하여 윈드 쉴드(110)에 표시한다. 이 때, 주행 상태의 변화가 없는 경우에는 주행 정보를 윈드 쉴드(110)에 출력하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 동일한 차선을 동일한 속도로 주행하고 있는 경우에는 주행 정보를 표시하지 않을 수 있다.
설명의 편의 상 상기에서는 이미지가 윈드 쉴드(110)에 표시된다고 서술하였는데 보다 정확히 말하면 윈드 쉴드(110)는 HUD 장치(200)에서 투사된 빛을 반사하는 역할을 한다. 즉, 운전자는 윈드 쉴드(110)에 반사된 빛을 보게 되며, 시선 방향에 이미지(120)가 존재하는 것으로 인식한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 HUD 장치(200)의 백라이트 모듈(210)의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 2를 참조하면, HUD 장치(200)는 디스플레이 패널(220)과, 백라이트 모듈(210) 및 광 가이드 모듈 등을 포함한다.
디스플레이 패널(220)은 주행 정보 이미지를 표시한다. 상기 디스플레이 패널(220)은 백라이트 모듈(210)에서 출사된 빛을 광원으로 하여 주행 정보를 출력한다. 디스플레이 패널(220)은 액정을 사이에 두고 트랜지스터 기판과 컬러필터 기판이 합지되어 형성되고, 액정을 통해 빛의 투과율을 조절하여 화소마다 다른 색을 구현할 수 있다.
백라이트 모듈(210)은 디스플레이 패널(220)의 후방에 배치되어 상기 디스플레이 패널(220)에 빛을 조사한다. 본 발명의 백라이트 모듈(210)은 복수개의 백라이트 유닛으로 구성된다. 도시된 실시예에 따르면, 제1 내지 제3 백라이트 유닛(211,212,213)이 일 방향으로 서로 이격되어 배치된다. 제2 백라이트 유닛(212)은 디스플레이 패널(220)의 중심과 오버랩되도록 배치되고, 제1 백라이트 유닛(211)과 제3 백라이트 유닛(213)은 상기 제2 백라이트 유닛(212)을 중심으로 서로 반대 방향으로 이격되어 배치된다. 상기 백라이트 유닛들은 각각 독립적으로 구동된다. 예를 들어, 상기 백라이트 유닛들 중 어느 한 개만 구동될 수도 있고, 동시에 3개의 유닛이 구동될 수도 있다. 또는 3개의 유닛이 번갈아 가면서 교대로 구동될 수도 있다. 이 때 교대 간격을 짧게 하여 윈드 쉴드(110) 상 3개의 이미지가 모두 표시된 것으로 보이게 하는 것이 가능하다.
각각의 백라이트 유닛은 서로 다른 방향에서 디스플레이 패널(220)에 빛을 조사한다. 다시 말해, 제2 백라이트 유닛(212)의 광축은 디스플레이 패널(220)에 수직을 이루도록 형성되고, 제1 및 제3 백라이트 유닛(213)의 광축은 디스플레이 패널(220)에 비스듬하고 형성된다. 제1 백라이트 유닛(211)과 제3 백라이트 유닛(213)은 상기 제2 백라이트 유닛(212)을 중심으로 서로 반대 방향으로 이격되어 있으므로, 제1 백라이트 유닛(211)에서 조사된 빛과 제3 백라이트 유닛(213)에서 조사된 빛은 서로 반대 방향으로 비스듬하게 입사된다.
각 백라이트 유닛은 디스플레이 패널(220)에 서로 다른 이미지를 생성시킨다. 예를 들어, 제2 백라이트 유닛(212)은 디스플레이 패널(220)에 네비게이션 정보를 생성시키고, 제1 및 제3 백라이트 유닛(211,213)은 디스플레이 패널(220)에 이동 단말기로부터 수신받은 정보를 생성시킬 수 있다.
본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 백라이트 모듈(210)이 3개의 백라이트 유닛으로 구성되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 백라이트 유닛의 갯수에 한정되지 않는다. 즉, 백라이트 유닛이 복수개라면 그 숫자에 상관없이 본 발명의 개념이 적용될 수 있다.
광 가이드 모듈은 상기 디스플레이 패널(220)을 투과한 빛을 윈드 쉴드(110)로 가이드 한다. 광 가이드 모듈은 복수 개의 거울들 및 렌즈들을 포함할 수 있다.
도시된 바에 따르면, 광 가이드 모듈은 디스플레이 패널(220)에 표시된 이미지를 윈드 쉴드(110)로 반사시키는 메인 미러(230)와, 디스플레이 패널(220)의 중심에서 어긋나도록 배치되는 서브 미러 등을 포함한다.
서브 미러는 제1 백라이트 유닛(211)에서 발산된 빛을 메인 미러(230)를 향해 반사시키는 제1 서브 미러(241)와, 제3 백라이트 유닛(213)에서 발산된 빛을 메인 미러(230)를 향해 반사시키는 제2 서브 미러(242)를 포함한다. 다시 말해, 제1 서브 미러(241)는 제1 백라이트 유닛(211)에서 조사된 빛의 광로 상에 배치되어 제1 백라이트 유닛(211)에 의해 디스플레이 패널(220)에 표시된 이미지를 메인 미러(230)로 반사시킨다. 마찬가지로 제2 서브 미러(242)는 제3 백라이트 유닛(213)에서 조사된 빛의 광로 상에 배치되어 제3 백라이트 유닛(213)에 의해 디스플레이 패널(220)에 표시된 이미지를 메인 미러(230)로 반사시킨다.
상기와 같은 원리에 의해, 제1 백라이트 유닛(211)은 윈드 쉴드(110) 상 제1 영상을 생성시키고, 제2 백라이트 유닛(212)은 윈드 쉴드(110) 상 제2 영상을 생성시키며, 제3 백라이트 유닛(213)은 윈드 쉴드(110) 상 제3 영상을 생성시킨다.
상기 디스플레이 패널(220)과 백라이트 모듈(210) 사이에는 백라이트 유닛들에서 조사된 빛을 상기 디스플레이 패널(220)로 모으는 렌즈 어레이(250)가 배치될 수 있다. 상기 렌즈 어레이(250)는 서로 다른 방향에서 입사되는 이미지를 적절한 크기로 확대하거나 축소하고 초점을 조절하는 역할을 한다.
또한 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 디스플레이 패널(220)과 메인 미러(230) 사이에 복수의 반사 거울들을 배치하여 빛의 진행 경로를 연장할 수 있다. 윈드 쉴드(110)에 표시되는 주행 정보 이미지의 심도가 얕을 경우 특정 부분을 제외한 나머지 부분에서 아웃 포커싱(outfocusing) 현상이 나타날 수 있다. 본 실시예에서는 반사 거울들을 이용해 빛의 진행 경로를 우회시켜 주행 정보 이미지의 심도를 깊게 한다. 이를 통해 보다 선명하고 식별성이 향상된 이미지를 얻을 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 백라이트 유닛의 원리를 설명하기 위한 개념도이다. 보다 구체적으로, 도 3a에는 서브 미러가 존재하지 않을 때의 상태가 도시되어 있으며, 도 3b에는 서브 미러를 배치한 경우의 상태가 도시되어 있다.
도 3a를 참조하면, 디스플레이 패널(220)의 후방에는 렌즈 어레이(250) 및 백라이트 모듈(210)이 배치된다. 백라이트 모듈(210)은 서로 이격되어 독립적으로 동작하는 복수의 백라이트 유닛들을 포함한다.
도시된 바에 따르면, 제1 백라이트 유닛(211)은 좌측으로 치우쳐 배치되고, 제3 백라이트 유닛(213)은 우측으로 치우쳐 배치된다. 따라서, 제1 백라이트 유닛(211)에서 조사된 빛은 디스플레이 패널(220)을 통과하여 우측으로 치우쳐 진행하고, 제3 백라이트 유닛(213)에서 조사된 빛은 디스플레이 패널(220)을 통과하여 좌측 방향으로 치우쳐 진행한다. 즉, 제1 백라이트 유닛(211)이 구동될 때는 (a) 위치에서 가장 선명한 영상을 볼 수 있고, 제2 백라이트 유닛(212)이 구동될 때는 (b) 위치에서 선명한 영상을 볼 수 있으며, 제3 백라이트 유닛(213)이 구동될 때는 (c) 위치에서 선명한 영상을 볼 수 있다.
도 3b를 참조하면, 디스플레이 패널(220)의 전방에 서브 미러들이 배치된다. 서브 미러들은 디스플레이 패널(220)의 전방에 비스듬하게 배치되어 어느 일측으로 치우쳐 진행하는 빛을 사용자를 향해 반사시킨다.
보다 구체적으로, 제1 서브 미러(241)는 제1 백라이트 유닛(211)에서 조사되는 빛의 광로 상에 배치된다. 사용자는 제1 서브 미러(241)에 반사된 빛을 감지하므로 (A) 위치에 제1 백라이트 유닛(211)에 의한 영상이 표시되는 것으로 느낀다.
마찬가지로 제2 서브 미러(242)는 제3 백라이트 유닛(213)에서 조사되는 빛의 광로 상에 배치된다. 사용자는 제2 서브 미러(242)에 반사된 빛을 감지하므로 (C) 위치에 제3 백라이트 유닛(213)에 의한 영상이 표시되는 것으로 느낀다.
제2 백라이트 유닛(212)은 디스플레이 패널(220)의 중심에 배치된다. 따라서, 사용자는 (B) 위치에 제2 백라이트 유닛(212)에 의한 영상이 표시되는 것으로 느낀다.
즉, 본 실시예에 따르면 사용자는 이동할 필요 없이 (b) 위치에서 디스플레이 되는 영상을 확인할 수 있으며, 구동되는 백라이트 유닛에 따라 서로 다른 영상을 볼 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 백라이트 모듈(210)을 나타낸 개념도이다.
도 4를 참조하면, 백라이트 모듈(210)은 제1 방향(I)으로 배치되는 제1 내지 제3 백라이트 유닛(211,212,213)과, 제2 방향(II)으로 배치되는 제4 및 제5 백라이트 유닛들(214,215)을 포함한다. 본 실시예에 따르면, 디스플레이 패널(220)의 전방에는 상하좌우로 서브 미러들이 배치될 수 있다.
제1 내지 제5 백라이트 유닛에 의한 영상이 표시되는 원리는 상기 도 2 내지 도 3b에서 설명한 바와 동일하다. 다만, 본 실시예에 따르면 디스플레이 되는 영상을 상하로도 확장할 수 있으므로 사용자에게 더 많은 정보를 효율적으로 제공하는 것이 가능하다. 즉, 도시된 바에 따르면, 제1 내지 제3 영역(111,112,113)은 가로 방향으로 배치되고, 제4 내지 제5 영상(114,115)은 상하로 배치된다.
도 5 내지 도 11은 HUD 장치(200)를 통해 차량(100) 운행 중 디스플레이되는 영상의 실시예들이다. 이하에서는 도 5 내지 도 11을 참조하여 윈드 쉴드(110) 상에 디스플레이 되는 영상들을 구체적으로 살펴본다.
이하의 실시예들에서 표시되는 영상들은 상기에서 설명한 HUD 장치(200)에 의하여 표시된다. 예를 들어, 제1 영상은 제1 백라이트 유닛(211)에 의하여 투사되고, 제2 영상은 제2 백라이트 유닛(212)에 의하여 투사되며, 제3 영상은 제3 백라이트 유닛(213)에 의하여 투사될 수 있다. 윈드 쉴드(110) 상에 영상이 투사되는 원리에 대해서는 앞에서 상세히 설명하였으므로 이하에서는 표시 영상의 내용을 중심으로 설명한다.
도 5는 방향 지시등(130)의 점멸에 대응하여 영상이 변경되는 실시예를 도시한다.
윈드 쉴드(110) 상에는 서로 인접한 3개의 표시 영역이 존재한다. 중앙에는 제2 영상이 표시되는 제2 영역(112)이 존재한다. 상기 제2 영역(112)의 오른쪽에는 제1 영상이 표시되는 제1 영역(111)이 존재하고, 상기 제2 영역(112)의 왼쪽에는 제3 영상이 표시되는 제3 영역(113)이 존재한다.
도면 중 왼쪽에는 이벤트가 발생하기 전의 상태가 도시되어 있다. 도시된 바에 따르면, 제1 및 제3 영역(111,113)에는 영상이 표시되지 않고 제2 영역(112)에만 주행 상태가 표시되어 있다. 제2 영역(112)에는 네비게이션 관련 정보가 디스플레이 될 수 있다. 예를 들어 현재 차량(100)의 주행 속도, 경로 안내 이미지, 다음 안내시까지의 거리 등이 표시될 수 있다. 또한, 제2 영역(112)에는 현재 기온, 기압 등이 표시될 수도 있다. 표시되는 정보들의 조합이나 배치는 사용자가 변경할 수 있다.
도면 중 오른쪽에는 특정 이벤트가 발생한 경우의 상태가 도시되어 있다. 본 실시예에서는 좌측 후방에서 차량(100)이 근접해 오는 이벤트를 가정한다. 백미러를 통해 볼 수 있는 영역에는 사각이 존재하기 때문에 차선 변경시 사고가 발생할 위험이 있다. 본 실시예에 따르면 이러한 사고를 미연에 방지하는 것이 가능하다.
본 실시예에서 HUD 장치(200)의 제어부는 감지 센서 및 방향 지시등(130)으로부터 전달받은 정보에 근거하여 영상을 제어한다. 운전자가 방향 지시등(130)을 켜는 경우 상기 방향 지시등(130)이 지시하는 방향에 다른 차량(100)이 있는지 확인할 필요가 있다. 이 경우 제어부는 차량(100) 후방 또는 측면에 장착된 감지 센서에서 감지된 정보를 분석하여 윈드 쉴드(110) 상에 디스플레이한다.
상기 디스플레이되는 정보는 문자 형태일 수 있고 이미지 형태일 수도 있다. 예를 들어, HUD 장치(200)는 윈드 쉴드(110) 상에 '진행하고자 하는 방향에 차량(100)이 존재한다'는 취지의 경고 문구를 표시할 수 있다. 또한, HUD 장치(200)는 윈드 쉴드(110) 상에 차량의 이미지를 표시하여 사용자의 주의를 환기시킬 수 있다. 도시된 바에 따르면, 상기 차량의 이미지는 현재 운행 중인 차량의 이미지(113a), 상대방 차량의 이미지(113b) 및 두 차량 간의 거리 정보(113c) 등을 포함한다.
보다 직관적인 감지를 위해 상황에 따라 표시 영역이 변경될 수 있다. 예를 들어, 좌측 차선으로 차선을 변경하고자 하는 경우 좌측 후방 차량(100)이 감지되면 제3 영역(113)에 이벤트 발생 정보가 디스플레이된다. 마찬가지로 우측 차선으로 차선을 변경하고자 하는 경우 우측 후방 차량(100)이 감지되면 제1 영역(111)에 이벤트 발생 정보가 디스플레이된다.
본 실시예에서 각 영역의 영상은 서로 독립적으로 표시될 수 있다. 예를 들어, 제3 영역(113)에는 이벤트 발생 정보가 디스플레이되고 제2 영역(112)에는 이와 독립적으로 네비게이션 정보가 디스플레이될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 각 영역의 영상은 서로 다른 백라이트 유닛에 의하여 투영된다.
도 6는 통신부를 통해 속도 제한 신호 또는 긴급 상황 신호가 수신되는 경우의 영상을 나타낸다.
속도 제한 신호 또는 긴급 상황 신호가 수신되는 경우(이하 '이벤트 발생'이라 칭함) 표시 중인 주행 정보 영상이 경고 영상으로 전환된다.
보다 구체적으로 설명하면, 왼쪽에는 이벤트 발생 전의 영상이 도시되어 있다. 도시된 바에 따르면, 제2 영역(112)에만 주행 상태가 표시되어 있다. 제2 영역(112)에는 네비게이션 관련 정보가 디스플레이 될 수 있다. 예를 들어 현재 차량의 주행 속도, 경로 안내 이미지, 다음 안내시까지의 거리 등이 표시될 수 있다. 또한, 제2 영역(112)에는 현재 기온, 기압 등이 표시될 수도 있다. 표시되는 정보들의 조합이나 배치는 사용자가 설정할 수 있다.
오른쪽에는 이벤트 발생 후의 영상이 도시되어 있다. 이벤트가 발생할 경우 기존의 주행 정보가 경고 표시로 전환된다. 이 때 영상이 페이드인/아웃 되며 경고 표시가 출력되거나, 이미지가 점멸하며 출력될 수도 있다. 상기 경고 표시는 주행 정보 영상보다 밝게 표시될 수 있다. 이를 위해 제어부는 제2 백라이트 유닛(212)의 출력을 조절한다. 다시 말해, 이벤트가 발생하는 경우 제어부는 제2 백라이트 유닛(212)을 제어하여 경고 이미지를 출력하고 이 때 가해지는 전력을 증가시켜 이미지의 밝기를 증가시킨다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행 경로 안내 영상을 도시한다.
도 7을 참조하면, 안내 지점에 근접하면 경로 안내 이미지(141a)가 제2 영역(112)에 표시된다. 상기 이미지(141a)의 하단 또는 상단에는 안내 지점과의 거리(141b)가 표시된다. 차량(100)이 진행하여 상기 안내 지점이 더 가까워지면 이웃한 영역(113)에 이미지(142a) 및 거리(142b)가 표시된다. 안내 지점이 더 가까워지면 상기 이웃한 영역 내 다른 위치에 이미지(143a) 및 거리(143b)가 표시된다. 이를 통해 운전자는 안내 지점이 가까워짐을 알 수 있다.
본 도면에는 우회전 안내 이미지가 도시된다. 상기 우회전 안내 이미지는 안내 지점이 가까워짐에 따라 우측으로 이동하는 것처럼 보인다.
좌회전 안내 이미지의 경우도 이와 유사한 원리가 적용된다. 좌회전 안내 이미지는 안내 지점이 가까워짐에 따라 좌측으로 이동하는 것처럼 보인다.
도 8은 차량(100)에 충격이 가해졌을 경우의 영상을 도시한다.
전방에 충격이 가해질 경우 전방 카메라가 활성화되어 상황을 녹화하며, 윈드 쉴드(110)에는 녹화 중이라는 안내 문구(152)가 표시된다. 이 때, 제어부는 상기 녹화되는 영상(151)을 윈드 쉴드(110)에 디스플레이할 수 있다.
후방에 충격이 가해질 경우 후방 카메라가 활성화되어 상황을 녹화하며, 윈드 쉴드(110)에는 녹화 중이라는 안내 문구가 표시된다. 이 때, 제어부는 녹화되는 영상을 윈드 쉴드(110)에 디스플레이할 수 있다.
도 9는 차량(100) 운행 중 이동 단말기를 사용하는 경우의 영상을 도시한다.
HUD 장치(200)의 통신부는 외부 기기와 데이터를 송수신한다. 여기서 외부 기기는 통신 서버, 이동 단말기(300) 등을 포함한다. 운행 중 이동 단말기(300)에 전화가 걸려 오거나 문자 메시지가 수신되는 경우, 제어부는 이동 단말기의 디스플레이에 표시되는 영상을 윈드 쉴드(110) 상에 표시한다. 도시된 바에 따르면 제2 영역(112)에는 운행 정보 영상이 표시되고, 제3 영역(113)에는 수신 전화 정보(161)가 표시된다. 사용자는 음성 인식부 또는 조작부를 통해 제어 명령을 입력할 수 있다. 이 때, 윈드 쉴드(110)의 제1 영역(111)에는 선택 가능한 하위 메뉴 항목(162)이 표시될 수 있다. 사용자가 상기 하위 메뉴 항목(162)에 해당하는 음성신호를 입력하면 제어부는 이와 관련된 명령을 이동 단말기에 전달한다. 마찬가지로 사용자는 조작부를 이용하여 하위 메뉴 항목을 선택할 수 있다. 하위 메뉴 항목이 선택되면 제어부는 이와 관련된 명령을 이동 단말기에 전달한다.
도 10은 차량(100)이 출발하는 경우 또는 HUD 장치(200)를 켜는 경우의 영상을 도시한다.
도 10을 참조하면, 제2 영역(112)에는 차량(100)의 상태에 관한 정보 및 교통 정보 등이 선택적으로 표시되고, 제1 영역(111)에는 현재 위치 주변의 지도가 표시되고, 제3 영역(113)에는 안내 문구가 표시된다.
예를 들어, 차량(100)이 지하 주차장에 주차되어 있다가 지상으로 나오는 경우, 제3 영역(113)에는 통신 연결 상태에 관한 안내 문구가 표시되고 제1 영역(111)에는 주차장 관련 정보가 표시된다. 차량(100)이 지상으로 올라와 GPS가 연결되면 제1 영역(111) 및 제3 영역(113)이 중앙으로 이동하며 제2 영역(112)에 운행 정보가 표시된다. 이 때 제어부는 제2 영역(112)의 밝기를 증가시켜 세 영역의 화면이 하나로 합쳐지는 듯한 느낌을 줄 수 있다.
차량(100)이 지상에서 지하로 진입하는 경우 표시 영상은 이와 반대로 동작한다. 예를 들어, 중앙에 표시되는 운행 정보가 좌우로 갈라지며 각 층의 주차 정보 또는 주차 가능 장소를 표시한다.
도 11은 변속기 조작에 따라 표시되는 영상을 도시한다.
본 실시예에 따르면, 윈드 쉴드(110)는 운전석 앞쪽 방향에 배치되는 제1 윈드 쉴드 및 운전석 뒤쪽 방향에 배치되는 제2 윈드 쉴드를 포함한다. 제1 윈드 쉴드에는 제1 HUD 장치가 복수의 영상을 투사하고, 제2 윈드 쉴드에는 제2 HUD 장치가 복수의 영상을 투사한다.
본 실시예에서는 제1 및 제2 HUD 장치가 차량에 장착된 경우를 설명하고 있으나, 1개의 HUD 장치를 이용하여 제1 및 제2 윈드 쉴드에 영상을 표시하는 것도 가능하다. 이 경우 광 가이드 모듈은 더 많은 수의 미러 및 렌즈를 포함한다.
도 11을 참조하면, 차량기어가 전진 위치에 놓인 경우 제1 윈드 쉴드의 제1 영역(111)에는 차량 우측 영상, 제2 영역(112)에는 차량 후방 영상, 제3 영역(113)에는 차량 좌측 영상이 표시된다. 이러한 표시 영상은 차량의 속도에 따라 달라질 수 있다. 다시 말해, 차량의 속도가 일정 속도 이하인 경우 상기와 같이 카메라 영상들이 표시되고, 차량의 속도가 일정 속도 이상으로 빨라지면 상기 카메라 영상들은 운행 정보로 전환될 수 있다.
차량기어가 후진 위치에 놓인 경우 제2 윈드 쉴드의 제1 영역(111)에는 차량 좌측 영상, 제2 영역(112)에는 차량 전방 영상, 제3 영역(113)에는 차량 우측 영상이 표시된다.
이 때, 차량기어가 전진 위치에서 후진 위치로 변경되는 경우 제1 윈드 쉴드의 제1 영역(111)의 영상과 제3 영역(113)의 영상은 각각 제2 윈드 쉴드의 제3 영역(113) 및 제1 영역(111)에 표시된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 헤드 업 디스플레이 장치는 독립적으로 구동되는 백 라이트 유닛들이 서로 다른 방향에서 디스플레이 패널(220)에 빛을 조사하도록 형성되어, 동일한 크기의 디스플레이 패널(220)을 이용하여 동시에 더 많은 정보를 제공하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 HUD 장치(200)의 크기를 키울 필요없이 윈드쉴드 상 더 많은 정보를 제공할 수 있다. 따라서 한정된 차량(100) 내부 공간을 효율적으로 활용하는 것이 가능하다.
이상에서 설명한 헤드 업 디스플레이 장치 및 이를 포함하는 차량은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (21)

  1. 윈드쉴드 상에 이미지를 투영하는 헤드 업 디스플레이 장치에 있어서,
    디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널에 빛을 조사하는 백라이트 모듈;
    상기 디스플레이 패널에 표시되는 이미지를 상기 윈드쉴드로 가이드 하는 광 가이드 모듈; 및
    상기 헤드 업 디스플레이 장치가 설치된 차량의 주변 차량과 관련된 주행 정보를 수신하도록 이루어지는 통신부를 포함하며,
    상기 백라이트 모듈은,
    각각이 독립적으로 구동되며 상기 윈드쉴드 상에 서로 다른 위치에 이미지를 투영하도록 이루어지는 복수개의 백라이트 유닛들을 포함하며,
    상기 수신된 주행 정보에 근거하여, 상기 윈드쉴드 상에 투영되는 이미지의 위치가 변경되는 것을 특징으로 하는 헤드 업 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 백라이트 모듈은,
    일 방향으로 서로 이격되어 배치되는 제1 및 제2 백라이트 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 업 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 백라이트 모듈은,
    상기 일 방향과 교차하는 방향으로 이격되어 배치되는 제3 백라이트 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 업 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널과 백라이트 모듈 사이에는 상기 백라이트 유닛들에서 조사된 빛을 상기 디스플레이 패널로 모으는 렌즈 어레이가 배치되는 것을 특징으로 하는 헤드 업 디스플레이 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 광 가이드 모듈은,
    상기 디스플레이 패널의 영상을 위쪽 방향으로 반사시키도록 위쪽을 향해 비스듬히 배치되는 메인 미러; 및
    상기 디스플레이 모듈의 중심에서 일방향으로 어긋나 배치되는 서브 미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 업 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 백라이트 유닛은 상기 디스플레이 모듈의 중심과 오버랩되도록 배치되고,
    상기 서브 미러는,
    상기 제2 백라이트 유닛에서 발산된 빛의 광축 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 헤드 업 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛을 제어하는 제어부를 더 포함하며,
    상기 통신부는,
    외부 기기와 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 헤드 업 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 통신부는 이동 단말기로부터 데이터를 수신하고,
    상기 제어부는,
    GPS 정보에 근거하여 적어도 하나의 백라이트 유닛을 제어하고, 상기 이동 단말기로부터 수신된 데이터에 근거하여 다른 백라이트 유닛을 제어하는 것을 특징으로 하는 헤드 업 디스플레이 장치.
  9. 윈드쉴드 및 헤드 업 디스플레이 장치를 포함하는 차량에 있어서,
    상기 헤드 업 디스플레이 장치는,
    디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널에 빛을 조사하는 백라이트 모듈;
    상기 디스플레이 패널에 표시되는 이미지를 상기 윈드쉴드로 가이드 하는 광 가이드 모듈; 및
    상기 차량의 주변 차량과 관련된 주행 정보를 수신하도록 이루어지는 통신부를 포함하며,
    상기 백라이트 모듈은,
    각각이 독립적으로 구동되되며 상기 윈드쉴드 상에 서로 다른 위치에 이미지를 투영하도록 이루어지는 복수개의 백라이트 유닛들을 포함하며,
    상기 수신된 주행 정보에 근거하여, 상기 윈드쉴드 상에 투영되는 이미지의 위치가 변경되는 것을 특징으로 하는 차량.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 백라이트 모듈은,
    일 방향으로 서로 이격되어 배치되는 제1 및 제2 백라이트 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 윈드쉴드 상에 투영되는 이미지는,
    서로 인접하여 디스플레이되는 제1 영상 및 제2 영상을 포함하며,
    상기 제1 영상 및 제2 영상은 각각 상기 제1 및 제2 백라이트 유닛에 의하여 상기 윈드쉴드 상에 투영되는 것을 특징으로 하는 차량.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 통신부는, 외부 기기와 데이터를 송수신하도록 이루어지고,
    상기 제2 백라이트 유닛은 상기 외부 기기로부터 수신되는 데이터에 근거하여 이미지를 투사하는 것을 특징으로 하는 차량.
  13. 제12항에 있어서,
    조작부를 구비하는 핸들을 포함하며,
    상기 통신부는 상기 조작부를 통해 입력된 신호를 상기 외부 기기로 송신하는 것을 특징으로 하는 차량.
  14. 제12항에 있어서,
    사용자의 음성을 인식하는 음성인식부를 포함하고,
    상기 통신부는 상기 음성인식부를 통해 입력된 신호를 상기 외부 기기로 송신하는 것을 특징으로 하는 차량.
  15. 제10항에 있어서,
    방향 지시등의 점멸에 대응하여 상기 제2 백라이트 유닛을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는,
    측방향 감지센서에서 감지된 데이터에 근거하여 상기 제2 백라이트 유닛의 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 윈드쉴드는,
    운전석 앞쪽에 배치되는 제1 윈드쉴드; 및
    운전석 뒤쪽에 배치되는 제2 윈드쉴드를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 헤드 업 디스플레이 장치는,
    상기 제1 윈드쉴드에 영상을 투영하는 제1 HUD 장치; 및
    상기 제2 윈드쉴드에 영상을 투영하는 제2 HUD 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 헤드 업 디스플레이 장치를 제어하는 제어부를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    차량 기어 조작에 근거하여 제1 HUD 장치 또는 제2 HUD 장치 중 어느 하나를 선택적으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 차량.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제2 헤드 업 디스플레이 장치에 의하여 투영되는 영상들 중 적어도 일부는 상기 제1 헤드 업 디스플레이 장치에 의하여 투영되는 영상들 중 일부와 동일한 영상이 배치가 변경되어 표시되는 것을 특징으로 하는 차량.
  21. 제5항에 있어서,
    상기 빛의 진행 경로가 우회되거나 연장되도록, 상기 디스플레이 패널과 상기 메인 미러 사이에는 복수의 반사 거울이 배치되는 것을 특징으로 헤드 업 디스플레이 장치.
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