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KR20220014914A - Holographic optical device and head-up display device having the holographic optical device - Google Patents

Holographic optical device and head-up display device having the holographic optical device Download PDF

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KR20220014914A
KR20220014914A KR1020200092737A KR20200092737A KR20220014914A KR 20220014914 A KR20220014914 A KR 20220014914A KR 1020200092737 A KR1020200092737 A KR 1020200092737A KR 20200092737 A KR20200092737 A KR 20200092737A KR 20220014914 A KR20220014914 A KR 20220014914A
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South Korea
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scattering
coating layer
layer
holographic optical
optical device
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Application number
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Korean (ko)
Inventor
양희제
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희성전자 주식회사
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Publication date
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Abstract

A holographic optical device is disclosed. The holographic optical device comprises: a photopolymer layer which includes an interference pattern generated by interference between reference light and object light reflected from a target object; a first scattering coating layer which is formed on the upper surface of the photopolymer layer, to scatter at least light of a wavelength corresponding to the interference pattern among external light; a second scattering coating layer which is formed on the lower surface of the photopolymer layer, to reduce reflection of incident light by scattering the incident light; a first protective layer which is attached to an upper portion of the first scattering coating layer; and a second protective layer which is attached to a lower portion of the second scattering coating layer.

Description

홀로그램 광학 장치 및 이를 포함하는 헤드업 디스플레이 장치{HOLOGRAPHIC OPTICAL DEVICE AND HEAD-UP DISPLAY DEVICE HAVING THE HOLOGRAPHIC OPTICAL DEVICE}A holographic optical device and a head-up display device including the same

본 발명은 3차원 영상을 표시할 수 있는 홀로그램 광학 장치 및 이를 구비하는 헤드업 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a holographic optical device capable of displaying a three-dimensional image, and a head-up display device having the same.

3차원 영상인 홀로그램을 표시하는 홀로그램 디스플레이는 일반적으로 다양한 응용 분야에서 사용되며, 특히 차량, 비행기 또는 보트 등의 윈드실드(windshield)에 장착된 헤드업 디스플레이(HUD), 스마트 글라스(SG) 또는 증강 현실(AR) 시스템에서 사용되고 있다. A holographic display that displays a hologram, which is a three-dimensional image, is generally used in various applications, in particular a head-up display (HUD), smart glass (SG) or augmentation mounted on a windshield of a vehicle, airplane, or boat, etc. It is used in reality (AR) systems.

특히, 사용자의 시야 내에서 효과적으로 감지될 수 있는 복수의 3차원 정보를 제공할 수 있는 헤드업 디스플레이(HUD)의 경우, 운전자가 차량, 비행기 또는 보트의 작동 중에 다양한 제어 요소를 모니터하기 위해 머리를 돌릴 필요가 없으므로, 안전한 운전을 가능하게 할 수 있다.In particular, in the case of head-up displays (HUDs), which can provide a plurality of three-dimensional information that can be effectively perceived within the user's field of view, the driver raises his/her head to monitor various control elements during operation of a vehicle, airplane or boat. Since there is no need to turn, it is possible to enable safe driving.

다만, 종래의 라미네이트형 홀로그램 디스플레이 장치가 적용된 헤드업 디스플레이(HUD)는 외부의 태양광에 의한 회절 광이 운전자의 시야를 방해하는 문제점, 내외부 물체 반사에 의한 운전자의 시야를 방해하는 구조적 문제점 등이 있다. However, the head-up display (HUD) to which the conventional laminated hologram display device is applied has a problem in that diffracted light by external sunlight interferes with the driver's view, and structural problems that interfere with the driver's view due to reflection of internal and external objects, etc. have.

따라서, 태양광 등의 외부광원에 의한 회절 광을 효과적으로 차단함으로써 레인보우 결함을 감소시킬 수 있고, 내외부 물체 반사를 감소시켜 사용자의 시인성을 향상시킬 수 있는 홀로그램 광학 장치의 개발이 요구된다. Therefore, it is possible to reduce rainbow defects by effectively blocking the diffracted light by an external light source such as sunlight, and it is required to develop a holographic optical device capable of improving user visibility by reducing internal and external object reflection.

본 발명의 일 목적은 태양광 등의 외부광원에 의한 회절광을 효과적으로 차단함으로써 레인보우 결함을 감소시킬 수 있고, 내외부 물체 반사를 감소시켜 사용자의 시인성을 향상시킬 수 있는 홀로그램 광학 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a holographic optical device capable of reducing rainbow defects by effectively blocking diffracted light by an external light source such as sunlight, and improving user visibility by reducing internal and external object reflection.

본 발명의 다른 목적은 상기 홀로그램 광학 장치를 구비하는 헤드업 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a head-up display device including the hologram optical device.

본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 광학 장치는 참조 광과 대상 물체로부터 반사된 물체 광의 간섭에 의해 발생되는 간섭 패턴을 포함하는 포토폴리머층; 상기 포토폴리머층의 상부면 상에 형성되어 외부광 중 적어도 상기 간섭 패턴에 대응되는 파장의 광의 산란시키는 제1 산란 코팅층; 상기 포토폴리머층의 하부면 상에 형성되어 입사광을 산란시킴으로써 상기 입사광의 반사를 감소시키는 제2 산란 코팅층; 상기 제1 산란 코팅층 상부에 부착된 제1 보호층; 및 상기 제2 산란 코팅층 하부에 부착된 제2 보호층을 포함한다. A holographic optical device according to an embodiment of the present invention includes: a photopolymer layer including an interference pattern generated by interference between reference light and object light reflected from a target object; a first scattering coating layer formed on the upper surface of the photopolymer layer to scatter light of a wavelength corresponding to at least the interference pattern among external light; a second scattering coating layer formed on a lower surface of the photopolymer layer to reduce reflection of the incident light by scattering the incident light; a first protective layer attached on the first scattering coating layer; and a second protective layer attached to a lower portion of the second scattering coating layer.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 산란 코팅층은 투명 고분자 물질과 유기 또는 무기 산란제의 혼합 조성물을 상기 포토폴리머층의 상부면에 코팅함으로써 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 투명 고분자 물질은 포토폴리머 또는 아크릴레이트를 포함하고, 상기 무기 산란제는 500 내지 1000nm의 직경을 갖는 이산화티타늄(TiO2), 실리카(SiO2) 또는 알루미나(Al2O3)의 입자를 포함할 수 있다. In an embodiment, the first scattering coating layer may be formed by coating a mixture composition of a transparent polymer material and an organic or inorganic scattering agent on the upper surface of the photopolymer layer. In this case, the transparent polymer material may include a photopolymer or acrylate, and the inorganic scattering agent may include particles of titanium dioxide (TiO2), silica (SiO2) or alumina (Al2O3) having a diameter of 500 to 1000 nm. have.

일 실시예에 있어서, 상기 투명 고분자 물질과 상기 무기 산란제의 전체 중량을 기준으로, 상기 제1 산란 코팅층은 상기 무기 산란제를 3 내지 10 중량%로 포함할 수 있다. In an embodiment, based on the total weight of the transparent polymer material and the inorganic scattering agent, the first scattering coating layer may include the inorganic scattering agent in an amount of 3 to 10% by weight.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 산란 코팅층은 투명 고분자 물질과 유기 또는 무기 산란제의 혼합 조성물을 상기 포토폴리머층의 하부면에 코팅함으로써 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 투명 고분자 물질은 포토폴리머 또는 아크릴레이트를 포함하고, 상기 무기 산란제는 50 내지 500nm의 직경을 갖는 이산화티타늄(TiO2), 실리카(SiO2) 또는 알루미나(Al2O3)의 입자를 포함할 수 있다. In an embodiment, the second scattering coating layer may be formed by coating a mixture composition of a transparent polymer material and an organic or inorganic scattering agent on the lower surface of the photopolymer layer. In this case, the transparent polymer material may include a photopolymer or acrylate, and the inorganic scattering agent may include particles of titanium dioxide (TiO2), silica (SiO2), or alumina (Al2O3) having a diameter of 50 to 500 nm. have.

일 실시예에 있어서, 상기 투명 고분자 물질과 상기 무기 산란제의 전체 중량을 기준으로, 상기 제2 산란 코팅층은 상기 무기 산란제를 3 내지 10 중량%로 포함할 수 있다. In an embodiment, based on the total weight of the transparent polymer material and the inorganic scattering agent, the second scattering coating layer may include the inorganic scattering agent in an amount of 3 to 10% by weight.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 보호층은 상기 제1 산란 코팅층 상부에 부착된 제1 글라스 기판을 포함하고, 상기 제2 보호층은 상기 제2 산란 코팅층 하부에 부착된 제2 글라스 기판을 포함할 수 있다. In an embodiment, the first protective layer includes a first glass substrate attached to an upper portion of the first scattering coating layer, and the second protective layer includes a second glass substrate attached to a lower portion of the second scattering coating layer. can do.

일 실시예에 있어서, 상기 홀로그램 광학 장치는 상기 제1 보호층을 상기 제1 산란 코팅층의 상부에 접착시키는 제1 투명 접착 필름; 및 상기 제2 보호층을 상기 제2 산란 코팅층의 하부에 접착시키는 제2 투명 접착 필름을 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the holographic optical device comprises: a first transparent adhesive film for adhering the first protective layer on top of the first scattering coating layer; and a second transparent adhesive film for bonding the second protective layer to a lower portion of the second scattering coating layer.

본 발명의 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 장치는 운송장치(vehicle)의 윈드쉴드(windshield) 내부에 내장된 홀로그램 광학 소자; 및 상기 홀로그램 광학 소자에 단색성 코히어런트 광을 제공하는 광원 소자를 포함하고, 상기 홀로그램 광학 소자는, 참조 광과 대상 물체로부터 반사된 물체 광의 간섭에 의해 발생되는 간섭 패턴을 포함하는 포토폴리머층; 상기 포토폴리머층의 상부면 상에 형성되어 외부광 중 적어도 상기 간섭 패턴에 대응되는 파장의 광의 산란시키는 제1 산란 코팅층; 및 상기 포토폴리머층의 하부면 상에 형성되어 입사광을 산란시킴으로써 상기 입사광의 반사를 감소시키는 제2 산란 코팅층을 포함한다.A head-up display device according to an embodiment of the present invention includes a hologram optical element built into a windshield of a vehicle; and a light source element providing monochromatic coherent light to the holographic optical element, wherein the holographic optical element is a photopolymer layer including an interference pattern generated by interference between a reference light and object light reflected from a target object. ; a first scattering coating layer formed on the upper surface of the photopolymer layer to scatter at least light of a wavelength corresponding to the interference pattern among external light; and a second scattering coating layer formed on a lower surface of the photopolymer layer to reduce reflection of the incident light by scattering the incident light.

본 발명의 홀로그램 광학 장치 및 헤드업 디스플레이 장치에 따르면, 상기 포토폴리머층의 외부면에 제1 산란 코팅층을 형성하여 적어도 상기 포토폴리머층에 기록된 간섭패턴에 대응되는 파장의 외부광을 산란시킴으로써 상기 간섭 패턴에 대응되는 파장의 외부광에 의해 야기되는 레인보우 현상의 결함을 현저하게 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 포토폴리머층의 내부면에 제2 산란 코팅층을 형성하여 내부 또는 외부 광의 반사를 감소시킴으로써, 반사광에 의해 형성되는 내외부 물체의 반사 이미지가 운전자에게 시인되는 것을 감소시킬 수 있다.According to the holographic optical device and the head-up display device of the present invention, a first scattering coating layer is formed on the outer surface of the photopolymer layer to scatter external light having a wavelength corresponding to the interference pattern recorded on the photopolymer layer at least. It is possible to remarkably reduce defects in the rainbow phenomenon caused by external light having a wavelength corresponding to the interference pattern. In addition, by forming a second scattering coating layer on the inner surface of the photopolymer layer to reduce reflection of internal or external light, it is possible to reduce the visibility of the reflected image of the internal and external objects formed by the reflected light to the driver.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 광학 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개념도이다. 1 is a cross-sectional view for explaining a holographic optical device according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram for explaining a head-up display device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 광학 장치 및 헤드업 디스플레이 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.Hereinafter, a hologram optical device and a head-up display device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Since the present invention can have various changes and can have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged than the actual size for clarity of the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or a combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Meanwhile, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

한편, 본 출원 명세서에서 광학적으로 투명하다고 함은 가시광선에 대해 투과도가 70% 이상인 것으로 정의한다. On the other hand, optically transparent in the present application is defined as having a transmittance of 70% or more with respect to visible light.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 광학 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view for explaining a holographic optical device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 광학 장치(100)는 포토폴리머층(110), 제1 및 제2 산란 코팅층(120a, 120b) 그리고 제1 및 제2 보호층(130a, 130b)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a holographic optical device 100 according to an embodiment of the present invention includes a photopolymer layer 110 , first and second scattering coating layers 120a and 120b , and first and second protective layers 130a, 130b) may be included.

상기 포토폴리머층(110)은 광 중합된 포토폴리머(photopolymer)로 형성될 수 있고, 참조 광과 대상 물체로부터 반사된 물체 광의 간섭에 의해 발생되는 간섭 패턴을 포함할 수 있다. 상기 포토폴리머층(110)은 상기 간섭 패턴을 이용하여 상기 대상 물체에 대한 3차원 이미지를 생성할 수 있다. 상기 포토폴리머층(110)에 상기 간섭 패턴을 기록하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 공지된 다양한 방법에 따라 기록될 수 있다. The photopolymer layer 110 may be formed of photopolymerized photopolymer, and may include an interference pattern generated by interference between reference light and object light reflected from the target object. The photopolymer layer 110 may generate a 3D image of the target object by using the interference pattern. A method of recording the interference pattern on the photopolymer layer 110 is not particularly limited, and may be recorded according to various known methods.

일 실시예에 있어서, 상기 포토폴리머층(110)은 일정한 두께를 갖는 자립 필름 형태일 수 있다. 예를 들면, 상기 포토폴리머층(110)은 약 5 내지 50μm의 두께를 가질 수 있다. In an embodiment, the photopolymer layer 110 may be in the form of a self-supporting film having a constant thickness. For example, the photopolymer layer 110 may have a thickness of about 5 to 50 μm.

상기 제1 산란 코팅층(120a) 은 상기 포토폴리머층(110)의 상부면 상에 형성될 수 있다. The first scattering coating layer 120a may be formed on the upper surface of the photopolymer layer 110 .

상기 제1 산란 코팅층(120a) 은 운전자의 반대 방향인 외부에서 입사되는 태양광 등의 외부광 중 적어도 상기 포토폴리머층(110)에 기록된 간섭 패턴에 대응되는 파장의 광의 산란시킬 수 있다. 상기 포토폴리머층(110)에 상기 간섭 패턴에 대응되는 각도 및 파장의 외부광이 입사되는 경우, 운전자에게 레인보우 현상의 결함이 발생할 수 있는데, 본 발명에서는 상기와 같이, 상기 제1 산란 코팅층(120a)을 통해 외부광 중 적어도 상기 포토폴리머층(110)에 기록된 간섭 패턴에 대응되는 파장의 광의 산란시킴으로써, 상기 간섭 패턴에 대응되는 파장의 외부광에 의해 야기되는 레인보우 현상의 결함을 현저하게 감소시킬 수 있다. The first scattering coating layer 120a may scatter at least light having a wavelength corresponding to the interference pattern recorded on the photopolymer layer 110 among external light such as sunlight incident from the outside in a direction opposite to the driver. When external light having an angle and wavelength corresponding to the interference pattern is incident on the photopolymer layer 110 , a rainbow phenomenon may occur to the driver. In the present invention, as described above, the first scattering coating layer 120a ), by scattering at least the light of the wavelength corresponding to the interference pattern recorded on the photopolymer layer 110 among the external light, the defect of the rainbow phenomenon caused by the external light of the wavelength corresponding to the interference pattern is significantly reduced can do it

일 실시예에 있어서, 상기 제1 산란 코팅층(120a)은 투명 고분자 물질과 유기 또는 무기 산란제의 혼합 조성물을 상기 포토폴리머층(110)의 상부면에 코팅함으로써 형성될 수 있다. In an embodiment, the first scattering coating layer 120a may be formed by coating a mixed composition of a transparent polymer material and an organic or inorganic scattering agent on the upper surface of the photopolymer layer 110 .

일 실시예로, 상기 투명 고분자 물질은 포토폴리머, 아크릴레이트 등을 포함할 수 있고, 상기 무기 산란제는 약 500 내지 1000nm의 직경을 갖는 이산화티타늄(TiO2), 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3) 등의 입자들을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 투명 고분자 물질과 상기 무기 산란제의 전체 중량을 기준으로, 상기 제1 산란 코팅층(120a)은 상기 무기 산란제를 약 3 내지 10 중량%로 포함할 수 있다. In one embodiment, the transparent polymer material may include a photopolymer, an acrylate, etc., and the inorganic scattering agent has a diameter of about 500 to 1000 nm titanium dioxide (TiO2), silica (SiO2), alumina (Al2O3) It may include particles such as In this case, based on the total weight of the transparent polymer material and the inorganic scattering agent, the first scattering coating layer 120a may include the inorganic scattering agent in an amount of about 3 to 10% by weight.

일 실시예로, 상기 제1 산란 코팅층(120a)은 상기 포토폴리머층(110)에 기록된 간섭 패턴에 대응되는 파장의 외부광을 산란시킬 수 있도록 패터닝될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 산란 코팅층(120a)은 상기 포토폴리머층(110)의 상부면에 상기 혼합 조성물의 코팅막을 형성한 후 이에 대해 임프린팅 공정을 통해 기설정된 형태로 패터닝함으로써 형성될 수 있다. In an embodiment, the first scattering coating layer 120a may be patterned to scatter external light having a wavelength corresponding to the interference pattern recorded on the photopolymer layer 110 . For example, the first scattering coating layer 120a may be formed by forming a coating film of the mixed composition on the upper surface of the photopolymer layer 110 and then patterning it in a predetermined shape through an imprinting process. .

상기 제2 산란 코팅층(120b)은 상기 포토폴리머층(110)의 하부면 상에 형성될 수 있다. The second scattering coating layer 120b may be formed on the lower surface of the photopolymer layer 110 .

상기 제2 산란 코팅층(120b)은 내부 또는 외부 광의 반사를 감소시킬 수 있고, 이로 인해 반사광에 의해 내외부 물체의 반사 이미지가 운전자에게 시인되는 것을 감소시킬 수 있다. The second scattering coating layer 120b may reduce reflection of internal or external light, thereby reducing the visibility of the reflected image of the internal or external object by the driver by the reflected light.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 산란 코팅층(120b)은 투명 고분자 물질과 유기 또는 무기 산란제의 혼합 조성물을 상기 포토폴리머층(110)의 하부면에 코팅함으로써 형성될 수 있다. In an embodiment, the second scattering coating layer 120b may be formed by coating a mixed composition of a transparent polymer material and an organic or inorganic scattering agent on the lower surface of the photopolymer layer 110 .

일 실시예로, 상기 투명 고분자 물질은 포토폴리머, 아크릴레이트 등을 포함할 수 있고, 상기 무기 산란제는 약 50 내지 500nm의 직경을 갖는 이산화티타늄(TiO2), 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3) 등을 입자들을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 투명 고분자 물질과 상기 무기 산란제의 전체 중량을 기준으로, 상기 제2 산란 코팅층(120b)은 상기 무기 산란제를 약 3 내지 10 중량%로 포함할 수 있다. In one embodiment, the transparent polymer material may include a photopolymer, an acrylate, etc., and the inorganic scattering agent has a diameter of about 50 to 500 nm titanium dioxide (TiO2), silica (SiO2), alumina (Al2O3) and the like may include particles. In this case, based on the total weight of the transparent polymer material and the inorganic scattering agent, the second scattering coating layer 120b may include the inorganic scattering agent in an amount of about 3 to 10% by weight.

상기 제1 보호층(130a)은 상기 제1 산란 코팅층(120a) 상부에 부착될 수 있고, 상기 제2 보호층(130b)은 상기 제2 산란 코팅층(120b) 하부에 부착될 수 있다. 상기 제1 및 제2 보호층(130a, 130b)은 광학적으로 투명하고, 기계적 특성이 우수한 무기 또는 유기 재료로 형성되어, 상기 포토폴리머층(110) 그리고 상기 제1 및 제2 산란 코팅층(120a, 120b)을 물리적 충격이나 화학적 물질로부터 보호할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 보호층(130a, 130b) 각각은 유리(glass)로 형성될 수 있다. The first protective layer 130a may be attached to the upper portion of the first scattering coating layer 120a, and the second protective layer 130b may be attached to the lower portion of the second scattering coating layer 120b. The first and second protective layers 130a and 130b are optically transparent and are formed of an inorganic or organic material having excellent mechanical properties, so that the photopolymer layer 110 and the first and second scattering coating layers 120a, 120b) can be protected from physical impact or chemical substances. For example, each of the first and second protective layers 130a and 130b may be formed of glass.

한편, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 보호층(130a) 및 상기 제2 보호층(130b)은 광학적으로 투명한 접착 필름(OCA)을 통해 상기 제1 산란 코팅층(120a) 및 상기 제2 산란 코팅층(120b)에 각각 접착될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 보호층(130a)은 제1 투명 접착 필름(140a)을 통해 상기 제1 산란 코팅층(120a)의 상부에 접착될 수 있고, 상기 제2 보호층(130b)은 제2 투명 접착 필름(140b)을 통해 상기 제2 산란 코팅층(120b)의 하부에 접착될 수 있다. On the other hand, in an embodiment of the present invention, the first protective layer 130a and the second protective layer 130b are formed of the first scattering coating layer 120a and the second protective layer 130b through an optically transparent adhesive film (OCA). Each of the two scattering coating layers 120b may be adhered to each other. For example, the first protective layer 130a may be adhered to the upper portion of the first scattering coating layer 120a through a first transparent adhesive film 140a, and the second protective layer 130b may be It may be adhered to the lower portion of the second scattering coating layer 120b through the transparent adhesive film 140b.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개념도이다. 2 is a conceptual diagram for explaining a head-up display device according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 장치(1000)는 홀로그램 광학 소자(1100) 및 광원 소자(1200)를 포함할 수 있고, 자동차, 비행기, 배 등의 운송장치(vehicle)에 적용될 수 있다. Referring to FIG. 2 , the head-up display apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention may include a hologram optical element 1100 and a light source element 1200 , and may include vehicles such as automobiles, airplanes, and ships. ) can be applied to

상기 홀로그램 광학 소자(1100)는 상기 운송장치(vehicle)의 윈드쉴드(windshield)(10) 내부에 내장될 수 있다. The holographic optical element 1100 may be embedded in a windshield 10 of the vehicle.

상기 홀로그램 광학 소자(1100)는 도 1을 참조하여 설명한 홀로그램 광학 장치(100)와 실질적으로 동일하므로, 이하에서는 중복된 상세한 설명은 생략한다. Since the holographic optical device 1100 is substantially the same as the holographic optical device 100 described with reference to FIG. 1 , a detailed overlapping description will be omitted below.

다만, 상기 홀로그램 광학 소자(1100)는 상기 윈드쉴드(windshield)(10) 내부에 내장되어 보호되므로, 상기 윈드쉴드(windshield)(10)가 상기 홀로그램 광학 장치(100)의 제1 및 제2 보호층(130a, 130b)의 기능을 수행할 수 있다. 즉, 상기 홀로그램 광학 소자(1100)는 상기 홀로그램 광학 장치(100)의 제1 및 제2 보호층(130a, 130b)을 포함하지 않을 수 있다. However, since the holographic optical element 1100 is built in and protected inside the windshield 10 , the windshield 10 protects the first and second protections of the holographic optical device 100 . The functions of the layers 130a and 130b may be performed. That is, the holographic optical device 1100 may not include the first and second protective layers 130a and 130b of the holographic optical device 100 .

상기 광원 소자(1200)는 광학 특성이 코히어런트(coherent)하고 단색성이며, 상기 홀로그램 광학 소자(1100)의 포토폴리머층(도 1의 '110' 참조)에 기록된 간섭 패턴에 대응되는 파장의 광을 생성할 수 있는 광원을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 광원 소자(1200)는 레이저 발생기 또는 열 음극선 관을 포함할 수 있다. The light source element 1200 has coherent optical properties and is monochromatic, and has a wavelength corresponding to the interference pattern recorded in the photopolymer layer (refer to '110' in FIG. 1) of the holographic optical element 1100. It may include a light source capable of generating light. For example, the light source device 1200 may include a laser generator or a hot cathode ray tube.

한편, 상기 광원 소자(1200)는 추가적으로 콜리메이터로서 기능하는 하나 이상의 렌즈를 더 포함할 수도 있고, 영상 정보를 생성하는 디스플레이 소자를 더 포함할 수도 있다. Meanwhile, the light source element 1200 may further include one or more lenses that additionally function as collimators, or may further include a display element that generates image information.

상기 광원 소자(1200)로부터 방출된 단색성 코히어런트 광(11a)이 상기 홀로그램 광학 소자(1100)에 입사된 경우, 상기 홀로그램 광학 소자(1100)의 포토폴리머층(도 1의 '110' 참조)에 기록된 간섭 패턴에 의해 회절된 회절 광(11b)이 운전자 방향으로 진행하게 된다. 상기 회절 광(11b)은 상기 포토폴리머층(도 1의 '110' 참조)에 기록된 대상 물체에 대한 3차원 정보를 포함하고 있으므로, 상기 회절 광(11b)에 의해 운전자(20)가 인식할 수 있는 상기 대상 물체에 대한 홀로그램(30)이 생성된다. When the monochromatic coherent light 11a emitted from the light source device 1200 is incident on the hologram optical device 1100, the photopolymer layer of the hologram optical device 1100 (refer to '110' in FIG. 1) ), the diffracted light 11b diffracted by the recorded interference pattern travels toward the driver. Since the diffracted light 11b includes 3D information about the target object recorded in the photopolymer layer (refer to '110' in FIG. 1), the driver 20 can recognize it by the diffracted light 11b. A hologram 30 of the possible target object is generated.

본 발명의 홀로그램 광학 장치 및 헤드업 디스플레이 장치에 따르면, 상기 포토폴리머층의 외부면에 제1 산란 코팅층을 형성하여 적어도 상기 포토폴리머층에 기록된 간섭패턴에 대응되는 파장의 외부광을 산란시킴으로써 상기 간섭 패턴에 대응되는 파장의 외부광에 의해 야기되는 레인보우 현상의 결함을 현저하게 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 포토폴리머층의 내부면에 제2 산란 코팅층을 형성하여 내부 또는 외부 광의 반사를 감소시킴으로써, 반사광에 의해 형성되는 내외부 물체의 반사 이미지가 운전자에게 시인되는 것을 감소시킬 수 있다. According to the holographic optical device and the head-up display device of the present invention, a first scattering coating layer is formed on the outer surface of the photopolymer layer to scatter external light having a wavelength corresponding to the interference pattern recorded on the photopolymer layer at least. It is possible to remarkably reduce defects in the rainbow phenomenon caused by external light having a wavelength corresponding to the interference pattern. In addition, by forming a second scattering coating layer on the inner surface of the photopolymer layer to reduce reflection of internal or external light, it is possible to reduce the visibility of the reflected image of the internal and external objects formed by the reflected light to the driver.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention as described in the claims below. You will understand that it can be done.

100 : 홀로그램 광학 장치 110 : 포토폴리머층
120a, 120b : 산란 코팅층 130a, 130b : 보호층
140a, 140b : 광학 투명 접착층
1000 : 헤드업 디스플레이 장치 1100 : 홀로그램 광학 소자
1200 : 광원 소자100: hologram optical device 110: photopolymer layer
120a, 120b: scattering coating layer 130a, 130b: protective layer
140a, 140b: optically transparent adhesive layer
1000: head-up display device 1100: hologram optical element
1200: light source element

Claims (10)

참조 광과 대상 물체로부터 반사된 물체 광의 간섭에 의해 발생되는 간섭 패턴을 포함하는 포토폴리머층;
상기 포토폴리머층의 상부면 상에 형성되어 외부광 중 적어도 상기 간섭 패턴에 대응되는 파장의 광의 산란시키는 제1 산란 코팅층;
상기 포토폴리머층의 하부면 상에 형성되어 입사광을 산란시킴으로써 상기 입사광의 반사를 감소시키는 제2 산란 코팅층;
상기 제1 산란 코팅층 상부에 부착된 제1 보호층; 및
상기 제2 산란 코팅층 하부에 부착된 제2 보호층을 포함하는, 홀로그램 광학 장치.a photopolymer layer including an interference pattern generated by interference of reference light and object light reflected from the target object;
a first scattering coating layer formed on the upper surface of the photopolymer layer to scatter at least light of a wavelength corresponding to the interference pattern among external light;
a second scattering coating layer formed on a lower surface of the photopolymer layer to reduce reflection of the incident light by scattering the incident light;
a first protective layer attached on the first scattering coating layer; and
A holographic optical device comprising a second protective layer attached to a lower portion of the second scattering coating layer. 제1항에 있어서,
상기 제1 산란 코팅층은 투명 고분자 물질과 유기 또는 무기 산란제의 혼합 조성물을 상기 포토폴리머층의 상부면에 코팅함으로써 형성된 것을 특징으로 하는, 홀로그램 광학 장치.According to claim 1,
The first scattering coating layer is a holographic optical device, characterized in that formed by coating a mixture composition of a transparent polymer material and an organic or inorganic scattering agent on the upper surface of the photopolymer layer. 제2항에 있어서,
상기 투명 고분자 물질은 포토폴리머 또는 아크릴레이트를 포함하고,
상기 무기 산란제는 500 내지 1000nm의 직경을 갖는 이산화티타늄(TiO2), 실리카(SiO2) 또는 알루미나(Al2O3)의 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 홀로그램 광학 장치.3. The method of claim 2,
The transparent polymer material includes a photopolymer or an acrylate,
The inorganic scattering agent is a holographic optical device, characterized in that it comprises particles of titanium dioxide (TiO2), silica (SiO2) or alumina (Al2O3) having a diameter of 500 to 1000 nm. 제3항에 있어서,
상기 투명 고분자 물질과 상기 무기 산란제의 전체 중량을 기준으로, 상기 제1 산란 코팅층은 상기 무기 산란제를 3 내지 10 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는, 홀로그램 광학 장치.4. The method of claim 3,
Based on the total weight of the transparent polymer material and the inorganic scattering agent, the first scattering coating layer comprises 3 to 10% by weight of the inorganic scattering agent, a holographic optical device. 제1항에 있어서,
상기 제2 산란 코팅층은 투명 고분자 물질과 유기 또는 무기 산란제의 혼합 조성물을 상기 포토폴리머층의 하부면에 코팅함으로써 형성된 것을 특징으로 하는, 홀로그램 광학 장치.According to claim 1,
The second scattering coating layer is a holographic optical device, characterized in that it is formed by coating a mixture composition of a transparent polymer material and an organic or inorganic scattering agent on the lower surface of the photopolymer layer. 제5항에 있어서,
상기 투명 고분자 물질은 포토폴리머 또는 아크릴레이트를 포함하고,
상기 무기 산란제는 50 내지 500nm의 직경을 갖는 이산화티타늄(TiO2), 실리카(SiO2) 또는 알루미나(Al2O3)의 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 홀로그램 광학 장치.6. The method of claim 5,
The transparent polymer material includes a photopolymer or an acrylate,
The inorganic scattering agent, characterized in that it comprises particles of titanium dioxide (TiO2), silica (SiO2) or alumina (Al2O3) having a diameter of 50 to 500 nm, holographic optical device. 제6항에 있어서,
상기 투명 고분자 물질과 상기 무기 산란제의 전체 중량을 기준으로, 상기 제2 산란 코팅층은 상기 무기 산란제를 3 내지 10 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는, 홀로그램 광학 장치.7. The method of claim 6,
Based on the total weight of the transparent polymer material and the inorganic scattering agent, the second scattering coating layer contains the inorganic scattering agent in an amount of 3 to 10% by weight, a holographic optical device. 제1항에 있어서,
상기 제1 보호층은 상기 제1 산란 코팅층 상부에 부착된 제1 글라스 기판을 포함하고,
상기 제2 보호층은 상기 제2 산란 코팅층 하부에 부착된 제2 글라스 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는, 홀로그램 광학 장치.According to claim 1,
The first protective layer includes a first glass substrate attached to the upper portion of the first scattering coating layer,
The second protective layer is a hologram optical device, characterized in that it comprises a second glass substrate attached to the lower portion of the second scattering coating layer. 제8항에 있어서,
상기 제1 보호층을 상기 제1 산란 코팅층의 상부에 접착시키는 제1 투명 접착 필름; 및
상기 제2 보호층을 상기 제2 산란 코팅층의 하부에 접착시키는 제2 투명 접착 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 홀로그램 광학 장치.9. The method of claim 8,
a first transparent adhesive film for adhering the first protective layer on the first scattering coating layer; and
Hologram optical device, characterized in that it further comprises a second transparent adhesive film for adhering the second protective layer to the lower portion of the second scattering coating layer. 운송장치(vehicle)의 윈드쉴드(windshield) 내부에 내장된 홀로그램 광학 소자; 및
상기 홀로그램 광학 소자에 단색성 코히어런트 광을 제공하는 광원 소자를 포함하고,
상기 홀로그램 광학 소자는,
참조 광과 대상 물체로부터 반사된 물체 광의 간섭에 의해 발생되는 간섭 패턴을 포함하는 포토폴리머층;
상기 포토폴리머층의 상부면 상에 형성되어 외부광 중 적어도 상기 간섭 패턴에 대응되는 파장의 광의 산란시키는 제1 산란 코팅층; 및
상기 포토폴리머층의 하부면 상에 형성되어 입사광을 산란시킴으로써 상기 입사광의 반사를 감소시키는 제2 산란 코팅층;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 헤드업 디스플레이 장치.
a holographic optical element embedded inside a windshield of a vehicle; and
A light source element providing monochromatic coherent light to the holographic optical element,
The holographic optical element,
a photopolymer layer including an interference pattern generated by interference of reference light and object light reflected from the target object;
a first scattering coating layer formed on the upper surface of the photopolymer layer to scatter at least light of a wavelength corresponding to the interference pattern among external light; and
and a second scattering coating layer formed on the lower surface of the photopolymer layer to reduce reflection of the incident light by scattering the incident light.
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Patent event date: 20200727

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Patent event date: 20240831

Patent event code: PE09021S01D