사이니지와 HUD, DLP로 구현하는 유연한 디스플레이

장소에 구애받지 않는 텍사스 인스트루먼트의 DSP 솔루션

[테크월드=양대규 기자] CRT, PDP, LCD, LED 등의 디스플레이는 직접 모니터를 통해 영상을 송출하는 전통적인 디스플레이다. 직접 들고 다녀야 되기 때문에 화면 커질수록 무겁고, 이동이 어렵다. 또한, 특정한 영역에서만 영상을 볼 수 있다. 기존의 디스플레이가 가진 한계를 극복하는 기술로 텍사스 인스트루먼트(TI)의 DLP(Digital Light Processing, 디지털 광원 처리)가 최근 주목받고 있다. 기본적인 영상 프로젝터부터 자동차의 HUD(Head Up Display), 멀리는 홀로그램을 구현할 기술로 DLP가 주목받고 있다.

DLP는 1987년 TI에 근무하던 래리 혼벡(Larry Hornbeck) 박사에 의해 시작됐다. 레리 혼벡 박사는 당시 DLP의 기본 기술인 DMD(Digital Micromirror Device, 디지털 소형 거울 장치)를 개발했다. DMD는 미세한 전기 반발력을 사용해, 마이크로미러를 움직이는 하나의 유닛을 필요한 화소 수 만큼 배열했다. DMD에 장착된 거울은 개당 1개 또는 그 이상의 화소를 표현한다. 거울은 높은 품질의 화면을 만들기 위해 독립적으로 조절된다. DMB는 다양한 해상도와 크기로 800만 개 이상의 고반사 디지털 전환형 마이크로미러를 2차원 배열로 구성하고 있다.

TI는 DLP 기술로 반도체 업체 최초로 오스카상을 받았으며, 노벨상도 수상했다. 조명을 디지털로 조정하는 광학 반도체를 사용한 DLP 기술은 다양한 영역에 높은 투명도와 색상을 구현한다. 이런 장점으로 DLP 기술은 기존의 디스플레이 기술을 넘어 가상현실 기기, 레이저 TV, 모바일 스마트 TV, 차량용 HUD, 디지털 사이니지 솔루션 등 새로운 애플리케이션 영역까지 확장됐다. TI DLP 칩셋은 고휘도, 고해상도로 다양한 크기의 휴대용 디스플레이를 가능하게 만들어 나가고 있다. 프로젝터 분야에서는 TI가 전 세계 시장 점유율 50%를 차지한다.

DLP를 통해 구현한 ‘차량용’ 증강현실(AR) HUD

TI의 DLP 기술을 이용한 제품 중 최근 가장 주목받는 것은 차량용 증강현실(AR) 헤드업디스플레이(HUD) 시스템이다. TI는 ‘DLP3030-Q1’ 칩셋과 평가 모듈(EVM)을 이용해, 자동차 앞유리에 선명하고 역동적인 AR 디스플레이를 구현했다. 이를 통해 운전자의 시야 안으로 중요한 정보들을 제공할 수 있다.

개발자는 오토모티브용 DLP3030-Q1 칩셋을 사용해 7.5m 이상의 가상 이미지 거리(VID)를 제공하는 AR HUD 시스템을 개발할 수 있다. DLP 기술의 고유한 아키텍처가, 먼 거리상에 가상 이미지를 구현할 때 발생하는 집적 태양광에 의한 열부하를 HUD 시스템이 문제없이 견딜 수 있도록 해준다. 향상된 VID와 넓은 시야각(FOV)을 구현해 운전자의 주의를 방해하지 않는 범위 내에서 쌍방향의 인포테인먼트와 클러스터 정보를 효율적이면서도 유연하게 표현할 수 있는 AR HUD 시스템 디자인을 할 수 있다.

DLP3030-Q1 칩셋 CPGA(Ceramic Pin Grid Array) 패키지는 DMD의 풋프린트를 65% 줄여, 보다 소형화된 PGU(Picture Generation Unit) 설계할 수 있다. 제품은 -40~105℃ 온도에서 동작하고, 최대 색재현율(NTSC, National Television System Committee)의 125%로 1만 5000cd/m²의 밝기를 제공해, 온도나 편광에 관계없이 선명한 영상을 볼 수 있다. AR에 최적화된 설계로 태양열 부하에 문제없이 견딜 수 있으며, 최대 12x5˚ FOV의 대화면을 구현할 수 있다.

이밖에도 TI는 HUD를 위한 DMD ‘DLP3000-Q1’과 약 830만 개의 픽셀을 표시할 수 있는 소형 디스플레이용 ‘DLP660TE 칩셋’ 등 엔지니어와 자동차 제조사의 요구사항을 충족시키는 다양한 칩셋을 개발하고 공급한다.

디지털 사이니지를 효과적으로 만들어주는 DLP

디지털 사이니지는 공공장소에서 제품의 실시간 데이터를 디스플레이하며, 인쇄된 자료보다 더 빠르고 친환경적으로 사람들에게 전달한다. 이런 장점으로 디지털 사이니지는 새로운 정보 전달 매체로 주목을 받고 있다. TI는 DLP 프로젝션 기술을 통해, 디지털 사이니지 솔루션의 효과를 높이고, 한층 매력적인 시청 경험을 제공할 수 있다고 밝혔다. 예를 들어, 담벼락과 주차된 차량 등 일상의 흔한 물체를 정보 전달에 이용해, 제품 디스플레이를 몰입형 경험 정보 툴로 변화시킬 수도 있다.

기존의 디지털 사이니지는 대부분 평면 디스플레이로 구현되며, 이 방식은 본질적으로 한계가 있다. 평판은 그 속성상 평평한 직사각형으로 크기가 크며, 가장자리의 베젤로 시청자에게 매끄러운 이미지를 전달하기 힘들다.

프로젝션 기반 디스플레이인 DLP는 기존 디지털 사이니지 디스플레이 기술을 뛰어넘는 유연성을 갖고 있다. 거의 모든 장소와 표면에 사용할 수 있다. 프로젝션 디바이스를 은폐된 장소에 설치해 정보를 꺼야 할 때는 디스플레이 하드웨어를 보이지 않게 숨길 수도 있다. 프로젝션 기반 디스플레이를 이용할 경우, 기업은 필요에 따라 디스플레이의 크기를 원하는 대로 바꾸고 여러 이미지를 매끄럽게 섞을 수 있다. 이전보다 더 다양하고 혁신적인 디지털 사이니지 솔루션이 가능한 것이다.

예를 들어, 공항 키오스크는 기존의 직사각형 패널 디스플레이에서 사람의 이미지가 투영되는 인간형 표면으로 업그레이드를 할 수 있다. 이 가상 도우미는 추가된 개인적인 접속으로 여행자들을 돕는다. 또한, 전시장이나 공연장에서 DLP는 대형 타원형 디스플레이를 손쉽게 구현한다. DLP로 디스플레이 표면 양쪽에 콘텐츠를 보여주며, 무겁고 크며 취약한 대형 평면 패널을 설치해야 되는 부담감도 줄여준다.

디지털 사이니지를 기존 제품에 통합시켜 새롭고 재미있는 방식으로 정보를 전달하거나, 엔터테인먼트 형태로 이용할 수도 있다. 레스토랑 주인은 DLP로 레스토랑 테이블 위의 라이트로 구현해 평범한 테이블에서 즐거운 식사 경험을 할 수 있게 도와준다. 고객은 음식이 만들어질 때까지 기다리는 동안, 테이블에서 요리 과정이나 메인 요리의 재료의 영상이 디스플레이되는 것을 상상할 수 있다. 또한, 시청자의 관점에서 홀로그램 느낌의 3D 콘텐츠가 나타나도록 정보를 디스플레이할 수도 있다. 이렇게 정보나 엔터테인먼트를 기존 환경에 구현해 잊을 수 없는 경험을 제공한다.

# 디지털 사이니지에서 DLP 기술의 이점

▲해상도와 폼 팩터: HD에서 4K UHD까지 다양한 DLP 이미저 해상도와 패키지 타입들을 통해 여러 가지 사이니지 시스템 크기와 성능이 가능하면서도 아름다운 비디오와 이미지를 전달할 수 있다.
▲높은 명암비: DLP 기술은 최대 2000:1의 높은 명암비로 짙은 검정색을 만들고, 밝기와 이미지 품질을 개선한다.
▲밝기: DLP 기술은 500루멘에서 최대 6만 루멘까지 디스플레이 하는 프로젝터에 사용된다. DLP 칩셋은 눈길을 사로잡는 생생한 디지털 사이니지를 위한 대형 고휘도 디스플레이의 열 특성을 가지고 있다.
▲전력 효율: DLP 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)는 반사율이 매우 높은 알루미늄 마이크로미러들이 있어 밝고 전력효율적인 디지털 사이니지 제품을 가능하게 해준다.
▲다양한 광원: DLP 기술은 레이저와 LED 등 거의 모든 광원과 호환되므로 사이니지 용도에 맞춰 설계자는 최대한 자유롭게 변용할 수 있다.

레이저 TV 디스플레이를 위한 DLP

레이저 기반 프로젝션 TV는 크고, 밝은 디스플레이를 만들기 위해 레이저 광원을 이용한다. DLP 방식의 레이저 TV 디스플레이 기능을 엔터테인먼트나 미디어 기기에 추가하면 적은 비용으로도 기능을 향상시키고 대화면을 통한 몰입형 시청 경험을 제공할 수 있다.

평면 TV가 점점 크고 무거워지면서 방 또는 집마다 쉽게 옮길 수 있는 휴대용 대형 디스플레이에 대한 수요가 증가하고 있다. 소비자는 끊임없이 변화하는 일상생활에 적합한 유연한 디스플레이를 요구하고 있다. 실내는 물론이고 캠핑과 같은 실외 활동이 증가하면서 야외에서도 대형 디스플레이를 원하는 경우가 늘고 있다.

TI의 DLP 기술을 이용하는 제품은 휴대 가능한 작은 크기에서 100인치 이상의 디스플레이를 제공할 수 있다. 이를 이용해 제품을 개발하는 업체에서는 DLP 기술로 다양한 애플리케이션과 설정을 위한 여러 가지 형태와 해상도를 갖는 다목적 디스플레이 솔루션을 만들 수 있다.

레이저 TV는 레이저 광원을 가진 DLP 기술과 인터넷 커넥티비티, 스마트 애플리케이션 기반 운영체제의 3가지 분야의 혁신을 결합한 새로운 차원의 디스플레이 제품이다. 이런 세 가지 기술을 결합함으로써 100인치 이상 일반적인 디스플레이 크기로 스크린에 다양한 멀티미디어 콘텐츠를 출력할 수 있다. 레이저 TV는 초단거리 광학 모듈로 구성되므로, 디스플레이 표면에서 약 몇 인치 떨어진 곳에 제품을 배치하더라도 고품질의 이미지를 표시할 수 있다.

출장이 잦거나 소형 주택에서 사는 소비자라도 임베디드 무선 기능을 갖춘 레이저 TV를 통해 휴대성은 유지하면서 대형 스크린으로 모든 종류의 온라인 콘텐츠를 스트리밍할 수 있는 것이다. 이 새로운 TV는 소비자에게 실외를 포함한 어디서나 디스플레이를 자유롭게 옮길 수 있는 유연성을 제공한다. 예를 들어, 캠핑장이나 야유회, 공원, 이웃집 등에서 인기 게임이나 좋아하는 스트리밍 콘텐츠를 공유할 수 있다.

또한, 레이저 TV 제품은 가구에 내장하거나 벽걸이 TV를 원치 않지만 대형 디스플레이를 갖고 싶어 하는 소비자를 위해 눈에 잘 띄지 않게 숨길 수도 있다. 제품 개발업체는 DLP 기술을 이용해 독립적인 레이저 TV를 만들 수도 있지만, 거의 어떤 전자 기기에도 레이저 TV 디스플레이를 통합할 수도 있다.

# 레이저 TV를 위한 DLP 기술

▲폼 팩터: 레이저 TV 시스템은 뛰어난 디스플레이 기능을 다양한 시스템 크기에 맞춰 유연한 폼팩터를 지원할 수 있다.
▲선택 범위가 넓은 디스플레이 해상도 칩셋: DLP 칩 포트폴리오는 HD, FHD, UHD 등 여러 가지 해상도를 포함한다. 따라서 다양한 밝기와 크기, 해상도, 가격대로 차별화된 제품을 디자인할 수 있다.
▲고명암: DLP 기술은 높은 명암비를 제공해, 짙은 검정색을 만들 수 있으며 밝기와 화질을 개선할 수 있다.
▲고속: 각각의 DLP 마이크로미러는 초당 수천 회 전환할 수 있어 높은 재생률과 프레임율을 제공할 수 있으며, 디스플레이 대기 시간이 낮아 DLP 레이저 TV 솔루션은 빠른 액션 영화나 게임에 적합하다.
▲첨단 이미지 프로세싱 알고리즘: DLP 브릴리언트 컬러(Brilliant Color)의 알고리즘은 추가 컬러 필터를 활용함으로써 밝기를 향상시키고 조명 효율을 높일 수 있다.

◇ 레이저 TV의 특징

▲레이저 형광체 광원: 레이저 형광체 기술은 기존의 다른 광원에 비해 수명이 길다. 또한, 온오프 기능이 즉각적이어서 전원을 켜고 끌 때 시스템을 예열하거나 식힐 필요가 없다.
▲휴대성: 기존의 대형 스크린 TV는 크기 때문에 옮기거나 운반하는 것이 쉽지 않았다. DLP 기술에 기반한 레이저 TV는 사용자가 편하게 기기를 방에서 방으로 옮길 수 있다.
▲유연한 디스플레이 크기: 기존의 TV는 디스플레이 크기가 고정돼 있지만, 레이저 TV의 이미지는 디스플레이 표면으로부터의 거리에 따라 유연하게 크기를 조절할 수 있다. 일반적인 화면의 크기는 80~100인치이며 최대 140인치까지 키울 수 있다. 이것은 소비자가 다른 용도로 디스플레이를 맞춤화할 수 있다는 것을 의미한다.
▲스마트: 빌트인 비디오 스트리밍 애플리케이션과 Wi-Fi 네트워크에 기반한 스마트 기능으로 사용자의 시청 경험을 풍부하게 만들어 준다.
간단한 설치: 초단거리 광학 모듈을 적용함으로써 레이저 TV 본체를 스크린에서 멀리 떨어뜨리지 않고도 고품질로 콘텐츠를 출력할 수 있다.
▲선택적인 화면: 고정 스크린은 어떤 종류의 가상 표면에도 뛰어난 이미지나 비디오를 출력할 수 있지만, 필요한 경우 스크린을 추가하고 주변 조명을 차단함으로써 스크린에서 반사되는 밝기를 증가시킬 수 있다.
▲미관 개선: 레이저 TV를 가구나 장식에 내장하면, 실내 미관이 자연스러운 상태로 유지되며, 시야를 가로막는 디스플레이 패널을 없앨 수 있다.

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