디스플레이 진화의 시작, TI DLP

4차 산업혁명 흐름이 가속화되는 가운데 DLP기술이 새롭게 조명되고 있다. 확장성이 넓어 무대조명, 시네마, 산업용, 자동차, 기업용, 가전제품, 의료용 등 다양한 분야로 확대 적용되는 추세다. DLP 기술이 진보함에 따라 DLP 기술이 적용된 응용분야 역시 성장하며 사용자에게 다양하고 새로운 경험을 제공할 전망이다.

DLP는 1987년 텍사스 인스트루먼트(TI)에 의해 처음 개발됐다. 1997년부터 DLP 칩을 탑재한 프로젝터가 상용화되기 시작했다. 그 동안 DLP 기술은 주로 강의실이나 영화관 프로젝터, 프로젝션 TV, 대형 화면, 디지털 시네마 등에 사용돼 왔다. 최근 DLP 기술 발전으로 DLP 칩을 사용할 수 있는 애플리케이션 종류가 확대되고 확장성이 넓어졌다. 새로운 응용 프로그램에는 대형 극장, 자동차 헤드업 디스플레이, 홈시어터, 증강 현실, 휴대용 프로젝터, 3D 프린터, 가전제품 등이 포함된다.

특히 TI DLP 기술은 △고화질의 선명한 이미지 생성 △다양한 제품군에 적용되는 고신뢰도 제품 △최대 60 Gbps의 픽셀 데이터 전송 속도로 수백만 개 미러를 빠르고 정확하게 제어 △소형화 및 경량화 등의 장점을 가지고 있다.

◇DLP 기술의 응용 분야 확대

DLP 기술은 다양한 분야에서 응용·활용되고 있다. DLP는 명암비가 우수하고 이미지가 선명해 규모가 큰 공연장에서 많이 사용된다. 콘서트, 전시회, 올림픽, 페스티벌 등 장소에서 DLP는 화려한 조명과 영상을 통해 관중의 눈을 즐겁게 해주는 역할을 한다. 최근에는 공연장에서 무대와 관객석을 화려한 영상으로 채우는 사례가 늘면서 DLP 기술 수요도 증가 추세다.

DLP 기술은 자동차 분야로도 확장됐다. 대표적으로 주행 속도, 내비게이션, 경고 등을 표시하는 헤드업 디스플레이(HUD)에 적용되고 있다. DLP 기술을 활용한 HUD는 주행 중 운전자의 시선 이동을 최소화하고 차량과 도로 정보를 운전자에게 제공, 운전자 안전한 운행에 도움을 준다. 차량 앞 유리의 운전자 시야에 주행 정보가 직접 투영되는 증강 현실 헤드업 디스플레이(AR HUD)에도 활용된다. DLP 기술을 HUD나 AR HUD에 접목해 편광 없이도 선명한 이미지를 제공, 운전자는 선글라스를 착용한 상태에서도 정확한 정보를 식별할 수 있다.

영상 및 이미지투사에 사용되는 DLP기술

DLP 기술은 노면투사램프(DGP)에도 적용될 수 있다. DGP는 도로에 차량 정보를 표시해 보행자나 다른 차량 운전자가 상태를 알 수 있게 정보를 주는 역할을 한다. 예를 들어 차량이 우회전 할 때 노면 위에 우회전 화살표 방향이 선명하게 비춰지면 보행자의 시야를 도울 수 있다. 또 승객이 하차할 때 차량 도어 옆으로 경고 표시를 불빛으로 비추면, 후행하던 차량이나 오토바이, 자전거가 선행 차량의 의도를 파악해 조심해 운전할 수 있다.

가전제품과 3D프린터에 사용되는 DLP

차량에 DLP 기술을 적용하기 위해서는 시스템이 안정적이고 신뢰도가 높아야 한다. 차량에 적용되는 부품은 고장이 발생하지 않아야 한다. 오인식으로 인해 잘못된 정보를 사용자에게 표시하면 사고로 이어지는 위험이 있기 때문이다. 자동차 애플리케이션에 적합한 DLP 기술은 설계자가 다양한 자동차 프로젝션 애플리케이션의 밝기와 해상도에 대한 요구 사항을 충족하도록 지원해야 한다.

DLP 기술이 가장 많이 활용되는 응용 프로그램 중 하나는 바로 프로젝터다. DLP 기술은 고해상도와 선명한 색상을 제공하기 때문이다. DLP 기술의 유연성은 소형 폼 팩터의 저전력 휴대용 프로젝터에서 영화관의 대형 스크린에 이르기까지 투영된 모든 디스플레이 애플리케이션에서 선명한 이미지를 제공하는 데 도움이 된다. 고성능의 유연한 칩셋을 통해 다양한 설계 요구 사항을 지원하는 광범위한 해상도, 밝기 및 화면 크기를 지원한다.

다양한 분야에 적용되는 DLP기술

에어컨과 냉장고와 같은 가전제품 디스플레이와 3D 프린터에도 사용되기도 한다. DLP 기술을 사용하는 3D 프린터는 빛을 이용해 액체 레진을 경화시키는 방식으로 작동된다. 액체 레진은 빛에 의해 경화되는 광경화성 물질로 이 성질을 이용해 한 층 한 층 적층해 3D 모델을 출력할 수 있다. 고성능 DLP 제품은 출력 품질을 향상시키는 데 도움을 주는 고해상도를 제공, 3D 인쇄 프로세스를 빠르고 정확하게 만들어 준다.

◇DLP, 첨단 기술의 집합체

DLP는 DMD(Digital Mirror Device)를 통해 빛의 양과 방향을 빠르게 변환하는 기술이다. DMD를 사용해 빛을 변조하며, DMD 내부는 800만 개 이상 소형 미러로 구성돼 있다. 각 미러는 디스플레이에서 하나 이상의 픽셀을 의미한다. DMD에서 픽셀 크기는 2.7μm다. 그리고 소형 미러는 액추에이터를 통해 독립적으로 제어돼 각각의 조명을 통해 이미지를 생성한다.

DMD구조

DLP제품을 구성하는 시스템

DLP 시스템은 DMD와 DLP 컨트롤러, 그리고 PMIC(전원 관리 집적 회로) 3가지 주요 부품으로 구성된다.

DLP 컨트롤러는 DLP 시스템의 두뇌 역할을 한다. 다양한 인터페이스의 비디오 입력을 처리해 설정에 맞게 이미지의 크기, 형태, 프레임 픽셀 레벨 등을 조정한다. 그리고 이미지 데이터를 변환해 DMD에 전송한다. 이때 DLP 컨트롤러는 이미지 처리 알고리즘을 이용해 고해상도의 매끄러운 이미지 데이터를 전송한다.

DMD는 컨트롤러에서 수신한 데이터를 통해 소형 미러에 빛을 반사해 투사한다. 이때 최대 60Gbps의 픽셀 데이터 속도로 수백만 개의 미러를 빠르고 정확하게 제어한다. 소형 미러는 수 ㎛의 미세한 사이즈며 10~12도의 기울기를 제어할 수 있다. DMD는 최대 4방향 액추에이터와 연동해 미러를 제어, 해상도를 4배로 늘린다. 조명원으로 RGB LED와 레이저 모두 지원이 가능해 호환성도 뛰어나다.

DMD를 통해 이미지가 투사되는 과정

그 밖에 전력 효율을 관리하는 PMIC, 조명을 제어하는 드라이버, 이미지 프로세싱을 빠르게 처리하는 프로세서 등 기술이 뒷받침돼야 한다.

윤대원기자 yun1972@etnews.com

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