디스플레이의 새로운 먹거리 ‘차량용 디스플레이’
디스플레이의 새로운 먹거리 ‘차량용 디스플레이’
  • 양대규 기자
  • 승인 2019.04.16 07:36
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[창간기획] 미래의 디스플레이①

[디지털투데이 양대규 기자] 약 20년 전부터 '디스플레이는 곧 TV'라는 공식이 바뀌기 시작했다. 90년대 이전에도 TV를 제외한 컴퓨터 모니터나 노트북 등에서 사용됐지만, 그야말로 ‘일부’였다. 본격적인 디스플레이의 확장은 2000년대에 ‘모바일’ 기기의 수요가 급격히 늘어나면서 시작됐다. 이미 10여년 전부터 모바일 디스플레이의 수요는 TV를 넘어섰다.

TV에서 모바일로 디스플레이 시장의 주도권이 넘어간 지 10년, 차세대 디스플레이 시장의 주인공이 되는 애플리케이션은 무엇일까? 전문가들은 이후의 디스플레이 시장은 특정 애플리케이션이 주도하는 것이 아니라, TV, 모바일, 자동차, 웨어러블, 사이니지 등 다양한 영역으로 시장이 확대될 것으로 보고 있다.

이 중에서 차량용 디스플레이는 여러 영역 중에서도 높은 성능과 내구성, 안정성 등이 요구되며, 고부가가치 디스플레이 산업으로 주목받고 있다. 시장조사기관 IHS마킷에 따르면, 차량용 디스플레이는 2000년 초반 연간 3000만 대 규모였으나 2020년 전후 연간 2억 대를 넘어설 것으로 전망된다.

과거에는 내비게이션의 보급 확대로 차량용 디스플레이의 규모가 커졌으나, 앞으로는 자율주행과 전기자동차 등의 발달로 다양한 영역에서 디스플레이가 사용될 전망이다. 대표적인 예가 내비게이션을 포함한 차량용 인포테인먼트 시스템, 이런 인포테인먼트 시스템의 새로운 진화 방식인 HUD(Head Up Display), 보행자와 다른 차량과 교류를 위한 차량 외부 디스플레이 등이 대표적인 예다.

(사진=삼성디스플레이 뉴스룸)
(사진=삼성디스플레이 뉴스룸)

차량용 인포테인먼트 시스템의 중심 CID

차량용 인포테인먼트 시스템은 가장 대표적인 차량용 디스플레이다. 과거 흔히들 말하는 매립형 내비게이션이 그 시초라고 볼 수 있으며, 최근에는 연료량, 속도, 온도 등 계기판의 내용과 블랙박스 카메라 재생 등 다양한 기능이 포함됐다. 최근 안전을 위해 제한되는 TV 재생이나 동영상 재생 기능 등도 앞으로 자율주행 기술의 발달에 따라, 차량용 인포테인먼트 시스템의 주요 기능이 될 것으로 전망된다.

차량용 인표메이션의 가장 대표적인 것이 바로 CID(Central Information Display, 중앙 정보표시 디스플레이)다. 가장 고전적인 디스플레이 중 하나인 CID는 프로세서 처리 성능과 메모리 용량 등 반도체 기술의 발전으로 가장 큰 성능 향상을 보인 차량용 디스플레이다.

최근에는 물리 버튼이 점차 감소하는 추세로 디스플레이의 대형화, 곡선형의 플렉서블(Flexible) 디스플레이 등이 도입되고 있다. 현재 제스처 인식을 통한 CID 제어와 스마트폰 등을 통한 커넥티비티 서비스 제공 등이 추가되고 있다.

현재 대부분의 CID는 7~8인치의 크기로 기존의 모바일 디스플레이와 비슷한 수준이다. 테슬라가 모델S에 노트북 크기의 17인치 디스플레이를 도입하며, 대화면 CID가 차량용 디스플레이의 혁신을 보였다. 물리 버튼을 모두 디스플레이 패널에 담았으며, 넓은 디스플레이 사이즈로도 자동차의 영역이 ICT 제품으로 확장되는 데 이바지를 했다. 최근에는 볼보, 아우디 등 글로벌 완성차 업체들도 CID의 크기를 늘리거나, 2개 이상의 디스플레이를 장착하는 등 차량 내 디스플레이의 수요를 증가시켰다.

또한, 지난해 5월 SID(국제정보디스플레이학회) 전시회에서 삼성디스플레이는 플렉시블 디스플레이 기술을 활용한 차량용 CID를 선보였다. 삼성디스플레이는 롤링 정도에 따라 화면의 크기를 최소 9인치에서 11.8인치, 최대 14인치까지 3단계로 조절할 수 있는 롤러블 CID 공개했다.

LG디스플레이도 지난해 10월 한국디스플레이산업전시회(IMID 2018)에서 LTPS 기반의 12.3인치 계기판과 14.3인치 CID, 16.2인치 커브드 디스플레이에 최대 4K(3840×2160) 고화질 화면과 최소 2.5mm의 베젤(테두리)을 적용한 제품을 선보였다.

IHS마킷에 따르면, LG디스플레이는 5인치 이상 차량용 디스플레이 시장에서 2017년 1분기부터 8분기 연속 수량, 매출, 면적 분야 모두 글로벌 1위를 차지했다. 그 결과, LG디스플레이는 올해 1분기 차량용 디스플레이 누적 판매 1억 대를 돌파했다. 2005년 CID로 차량용 디스플레이 시장에 진출한 이후 14년 만의 성과다.

LG디스플레이 오토사업담당 신정식 전무는 “차량 내 다양한 공간이 디스플레이로 대체되면서 차량용 디스플레이 시장이 확대되고 있다”며 “향후 자율주행차 시대가 열리면 디스플레이 적용 범위가 더욱 넓어질 것으로 예상됨에 따라, 차량용 롤러블, 투명 디스플레이 등 혁신적인 제품을 지속적으로 선보일 것”이라고 밝혔다.

(사진=TI)
(사진=TI)

차세대 인포테인먼트 시스템 HUD

차량용 인포테인먼트 시스템이 CID를 중심으로 발전하고 있다면, 차세대 인포테인먼트 시스템으로는 HUD(Head Up Display가 주목받고 있다. HUD는 운전자의 시야를 전방에 유지하면서, 내비게이션이나 계기판 등 기타 정보를 알려줘, 인포테인먼트 시스템에서 ‘안정성’이 크다는 장점이 잇다.

현재 일부 HUD가 장착된 차량이 있으며, 이는 전면 유리나 별도의 반사판을 이용한 프로젝션 방식이 일반적이다. 이런 프로젝션 방식은 진동이나 주변 광원 등으로 인한 시인성 하락 등의 단점이 있다.

지난해 텍사스인스트루먼트(TI)는 ‘DLP3030-Q1’ 칩셋으로, 자동차 앞 유리에 AR 디스플레이를 구현했다. 개발자는 오토모티브용 DLP3030-Q1 칩셋을 사용해 7.5m 이상의 가상 이미지 거리(VID)를 제공하는 AR HUD 시스템을 개발할 수 있다. TI에 따르면, DLP 기술을 이용해 먼 거리상에 가상 이미지를 구현할 때 발생하는 집적 태양광에 의한 열부하를 HUD 시스템이 문제없이 견딜 수 있도록 해준다. 또한, 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 있다고 설명했다.

TI 관계자는 “LCD 제품의 경우 2~3m에서 이미지가 구현된다. DLP는 7.5m 이상, 시야각은 12° 이상을 구현한다”며, “DLP는 반사형 디스플레이로 모듈 사이즈를 상대적으로 줄일 수 있다. 프로젝터 스타일로 설계자들에게 유연성을 줄 수 있다는 것이다. 여러 구조물이 복잡하게 엉긴 대시보드 안에서 프로젝션은 자유로운 ‘광 경로’를 만들 수 있다. 미러를 사용해 빛을 한번 꺾거나, 경로가 없으면 접어서 다른 방향으로 넘기는 등 설계의 유연성을 갖기 때문”이라고 DLP를 이용한 HUD의 장점을 말했다.

삼성디스플레이나 LG디스플레이 등 OLED 생산 업체는 투명 OLED 디스플레이를 활용한 HUD를 개발하고 있다. OLED는 기존의 LCD에 비해 응답속도, 야외시인성과 광시야각 등에서 높은 성능을 자랑한다. 하지만, -40℃~90℃라는 온도를 견디는 내열성, 차량의 내구 연한을 견디는 내구성, 조명의 변화에도 일정한 휘도와 명도 등이 요구되며, 일반 투명 디스플레이보다 높은 난이도를 요구한다.

(사진=LG디스플레이)
(사진=LG디스플레이)

LG디스플레이는 2016년 11월 R&D 산업대전에서 자율주행 차용 55인치 투명 OLED 디스플레이를 전 세계 최초로 선보였다. LG디스플레이는 통화나 TV 시청이 차 안에서 이뤄질 경우, 자동차는 자동으로 자율 주행 모드로 변경돼, 보다 안전한 주행 환경을 제공할 수 있다고 설명했다.

업계 전문가들은 현재 프로젝터 형식 외에 투명 OLED 방식의 HUD가 장착된 차량의 양산은 아직 시간이 멀었지만, 해당 기술이 양산되면 50인치 이상의 대형 디스플레이 시장이 새롭게 개척될 수 있을 것으로 전망한다.

미래의 차량용 디스플레이, 이제는 차량 밖에서

5G와 V2X(Vehicle to Everything communication, 차량과 사물 통신) 등으로 발전된 미래 자동차는 차랑 내부가 아닌 외부에서도 디스플레이가 사용될 전망이다. 차량과 보행자, 차량과 다른 차량과의 커뮤니케이션을 위해 헤드라이트나 차량 외장 등의 디스플레이가 정보를 제공하는 것이다.

차량의 외장이 변화를 해 새로운 정보를 전달하는 것은 기술적으로도, 실용적으로도 콘셉트카 수준의 상용화가 힘든 영역일 수 있다. 하지만, 헤드라이트를 통한 정보 전달은 완성차 업체는 물론, 차량 부품 개발회사에서도 새로운 차량용 디스플레이 영역으로 상용화를 위한 연구가 진행 중이다.

(사진=메르세데스-벤츠)
(사진=메르세데스-벤츠)

메르세데스-벤츠는 2016년 HD 디지털 라이트 기술을 공개했다. 이 기술은 횡단보도 건너는 보행자가 있을 경우 얼굴만 제외하고 비출 수 있다. 또한, 차 앞쪽 바닥에 내비게이션 길 안내를 위한 화살표도 표시할 수 있다. 도로를 건너려는 행인이 있을 경우 길바닥에 횡단보도 무늬를 비출 수도 있다.

현재 이런 기술들은 ADB(Adaptive Drive Beam, 적응형 주행빔)라고 불린다. 현재 최근 최고급 사양의 고급차에는 할로겐 램프나 HID가 아닌 LED를 이용한 ADB가 장착돼 있다. 하지만 LED도 집적 한도가 있어 상대적으로 필요 없는 양의 빛을 끌 수 있는 단점이 있다. 운전에 필요한 빛까지 꺼버려, 안전 주행에 문제가 될 수 있다는 것이다.

완성차 업체들은 거리에 정보를 제공하기 위해서는 100만 개 이상의 화소가 필요하다고 말한다. LED 매트릭스의 경우 100x80 정도로 1만 픽셀 이하이기 때문에 현재는 확장성의 한계가 있다. 이에 TI는 DLP 기술이 자동차에서 요구되는 표준 밝기를 만족하고, 신뢰성도 만족시킬 수 있다고 설명했다.

TI에 따르면, DLP는 100만 개 이상의 픽셀 화소를 가졌다. 반대편 운전자의 시야 방해를 막는 애플리케이션의 경우 상대방 운전자의 눈만큼 빛이 가지 않으면 된다. DLP는 이런 세밀한 부분의 컨트롤이 가능하다. 또한, 야간 주행 표지판을 지날 경우 표지판의 반사광이 많아질 수 있다. DLP를 이용해 반사광인 강한 표지판 부분만 선택적으로 끌 수 있다.

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