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투명 윈도우 디스플레이를 사용한
자동차와 보행자를 연결하는(V2P) 통신 기술

마이클 퍼스(Michael Firth), TI 오토모티브 인테리어 DLP 프로덕트 담당자


미래에는 자동차 유리창에 모든 정보를 담을 수 있을 것이다. 새로운 자동차 기술로 일반적인 자동차 유리창을 단색 또는 풀컬러 디스플레이로 변환하는 기술 덕분인데, 이를 활용할 수 있는 대표적인 두 가지 애플리케이션으로는 차량과 보행자를 연결하는 V2P(Vehicle to Pedestrian) 통신과 광고가 있다. 그림 1과 그림 2를 살펴보자.

자동차 호출용 투명  윈도우 디스플레이
[그림 1] 자동차 호출용 투명 윈도우 디스플레이

광고용 투명 윈도우  디스플레이
[그림 2] 광고용 투명 윈도우 디스플레이


기본적인 원리부터 간략히 살펴보면, 먼저 투명 윈도우 디스플레이는 완전히 투명한 창과 화려하고 다양한 색상을 나타내는 총 두 가지의 디스플레이 상태 전환이 가능해야 한다. 정보를 표시하지 않을 때에는 보통의 자동차와 동일하게 투명 윈도우 상태를 유지하지만, 정보를 나타내거나 영상을 재생할 때에는 보행자들이 쉽게 알아볼 수 있도록 밝고 선명한 그래픽을 보여주어야 한다.

프로젝터 기반의 투명 윈도우 디스플레이는 차량 천장 또는 다른 위치에 고정된 소형 프로젝터, 그리고 투명 필름으로 구성되어 있다. 이 때 투명 필름은 차량 측면 또는 후면, 경우에 따라서는 전면 유리창에 샌드위치 식 또는 라미네이티드 기법으로 삽입된다. 특히, 하기와 같이 다양한 종류의 투명 필름을 사용할 수 있다:

  • 405nm 방사형 형광 필름: 이 필름에는 405nm 광원에 의해 투사된 형광 층이 포함되어 있다. 405nm 광원으로부터 에너지가 형광 물질을 투사시켜 파란색이나 초록색과 같이, 각기 다른 파장으로 에너지를 다시 방사한다. 이에 따리 빛이 모든 방향으로 방사되기 때문에 어느 각도에서도 이미지를 볼 수 있다. 또한 400nm의 낮은 범위에서 각기 다른 색을 방사하고, 다른 파장으로 투사되는 다중 필름을 사용해서 다색 디스플레이를 구현할 수 있다. 이러한 종류의 필름을 활용해 이미지를 보여주기 위해서는 405nm 호환 프로젝터가 필요하다.

  • 스마트 글라스: 스마트 글라스 필름은 투명 상태와 “동결(frosted)” 상태가 가능하다. 유리로 전압을 인가하거나 제거함에 따라 상태 전이가 일어나는데, 이는 전자 색조(e-tinting) 애플리케이션에 사용되는 필름 유형과 유사하다. 동결 상태일 때에는 유리 내부로 이미지가 투영되며, 이는 리얼 프로젝션 TV가 작동하는 방식과 비슷하며, 동결 상태에서는 콘트라스트와 이미지 품질이 향상된다. 이 필름을 통해 이미지를 표시하기 위해서는 RGB LED 프로젝터가 적합하다.

  • 마이크로렌즈 어레이 디퓨저: 이 필름은 약간의 스크린 게인(screen gain)을 제공할 수 있는 디퓨저 필름으로서 이미지 밝기를 향상시킨다. 스크린 게인은 빛을 특정한 방향으로 확산시키거나 집중시켜 반사되는 정도를 나타내는 수치이다. 예를 들어, 이 필름은 빛을 모든 방향으로 전송하는 대신, 이미지가 보이는 시야각을 제한하도록 설계한다. 따라서 모든 빛이 정해진 시야각 안으로 집중되기 때문에, 이 시야각을 벗어나면 이미지를 볼 수 없다. 이 필름 또한 이미지를 표시하기 위해서는 RGB LED 프로젝터가 필요하다.

  • 홀로그램 필름: 이 필름은 자동차 내부에서는 볼 수 있으나 외부에서는 볼 수 없는, 독특한 기능을 갖고 있으며, RGB 프로젝터를 사용해 이미지를 구현할 수 있다. 효율성과 밝기를 최대치로 달성하기 위해서는 홀로그램 필름과 일치하도록 LED 파장을 신중하게 선택하고, 적절한 파장에서 변환 녹색 LED가 아닌, 진정한 녹색 LED를 사용해야 한다.

상기의 모든 필름 타입들은 각각의 장단점을 갖고 있으며, 애플리케이션에 따라 적합한 필름 타입이 달라질 수 있다. 그러나 TI DLP® 기술은 어떤 광원이든 사용할 수 있으며, 모든 타입의 다양한 필름을 지원할 수 있다. 그림 3은 자동차 안에서 어떻게 프로젝터를 탑재해 투명 윈도우 디스플레이를 구현하는지 보여주고 있다.


DLP 프로젝터를 탑재할 수 있는 위치 옵션DLP 프로젝터를 탑재할 수 있는 위치 옵션
[그림 3] DLP 프로젝터를 탑재할 수 있는 위치 옵션


투명 디스플레이 디자인의 가장 중요한 해결 과제는 바로 ‘밝기’이다. 밝은 낮 동안에는 밤에 보여주는 이미지처럼 선명히 보여주는 것은 매우 어렵다. 이에 따라 훤한 대낮에도 보행자가 잘 볼 수 있도록, 디스플레이는 충분히 밝아야 한다. 또한 디스플레이 크기는 필요로 하는 빛의 양과 비례한다. 예를 들어, 디스플레이 크기를 두 배로 키울 시 동일한 밝기를 유지하기 위해 프로젝터의 광선 출력 전력을 두 배로 높여야 한다.

아울러 투명 디스플레이 설계 시 고려해야하는 또 다른 주의 사항은 프로젝터 크기와 배치, 필름 품질과 라미네이션, 자동차 유리창과 관련한 국가별 규정 등이 있다.

이번에는 애플리케이션을 살펴보자. 투명 윈도우 디스플레이의 대표적 애플리케이션으로는 우버(Uber), 리프트(Lyft), 디디추싱(DiDi), 그랩(Grab)과 같은 차량 호출 서비스가 있다. 투명 윈도우 디스플레이를 통해 승객이 측면 유리창 디스플레이에 표시된 이름과 목적지 또는 차량 호출 앱의 승인 코드를 확인하고 호출한 택시를 용이하게 찾을 수 있다.

특히 자율주행 차량 호출은 일반적인 차량 호출보다 활용도가 더욱 높을 것이다. 다만, 자율주행 자동차는 무인이기 때문에 다른 자동차나 보행자와 통신할 수 있는 수단이 필요하다. 그림 4는 자율주행 자동차 통신과 관련된 다양한 애플리케이별 상황들을 보여주고 있다. 예를 들어, 자율주행차가 보행자를 ‘인식’했으며 차 앞으로 지나가도 괜찮다는 것을 통신하는 방식이나, 교차로에서 어떤 차가 먼저 지나갈 것인지에 대한 예시 상황들이다.

상기와 같이 다양한 상황에서 자율주행차가 보행자나 다른 자동차에게 주행 방향 등에 대한 정보를 알려줄 필요가 있다. 이 때, 투명 디스플레이가 유용하게 사용될 수 있다. 자동차 유리창의 상부에 관련 정보가 표시됨에 따라 주변에 있는 사람이나 자동차가 쉽게 알아볼 수 있기 때문이다.


자율주행 자동차 통신이 필요한 상황들
[그림 4] 자율주행 자동차 통신이 필요한 상황들


또 다른 대표적 애플리케이션으로는 광고가 있다. 차량 호출 서비스는 지역 맞춤형 광고를 통해 월별 추가 수익 창출의 기회를 마련하고, 실제 수익성을 제고할 수 있어 많은 관심을 받고 있다. 자동차가 스타벅스 매장 옆을 지나갈 때마다 스타벅스 광고를 표시하는 것이 지역 맞춤형 광고의 사례가 될 수 있다.

또 다른 애플리케이션으로는 그림 5와 같이, 차량 내부 엔터테인먼트, 탑승 인사말, 차량 진단, 내부 터치 스크린 등이 있다.

차량 내부 엔터테인먼트용 투명 디스플레이
[그림 5] 차량 내부 엔터테인먼트용 투명 디스플레이


DLP Auto 제품을 통한 투명 디스플레이 디자인 설계 방법은 405nm DLP3034-Q1 칩셋과 RGB DLP3030-Q1 및 DLP5530-Q1 칩셋 제품 관련 상세 페이지에서 확인할 수 있다.

추가 정보

 

2019년