TI의 DLP 솔루션

자료제공 : TI 코리아

TI 코리아가 지난 8월 22일(화) TI 코리아 사무실에서, 자사의 최신 DLP 기술 소개와 데모 솔루션을 소개하는 기자간담회를 개최했다. 이번 기자간담회를 통해 TI는 기존에 영화관과 같은 대규모 시설 등에만 적용됐던 DLP(Digital Light Processing) 기술을 대중화하기 위한 다양한 DLP 칩셋과 모듈을 소개했다. 또한 그동안 DLP 기술에 많은 발전이 있었기 때문에 23일(수) 진행된 엔지니어 대상의 DLP 워크숍 보다 하루 빨리 다양한 데모를 선보이며 진행 되었다.

TI DLP 혁신의 역사
DLP 기술의 역사는 1987년 래리 혼백(Larry Hornbeck)박사가 DMD(digital micromirror device)를 개발하면서 시작되었다. 1996년 첫 번째 상업용 DLP 시스템 제품이 출시된 이후 TI의 DLP 기술은 산업용, 자동차, 의료용, 소비자 가전 등과 같이 다양한 유형의 애플리케이션에 색상, 명암, 선명도 및 뛰어난 밝기의 고해상도 이미지를 제공하는 기업이 되었다. 그 결과로 2004년 DLP 제품 시장에서 전 세계 최대의 MEMS 공급 업체로 부상했다.
2009년 DLP Pico™ 기술을 기반으로 소비자용 제품을 선보였고, 2011년에는 DLP CinemaⓇ 기술을 통해 모든 영화관 중 절반이 아날로그 기술에서 디지털로 전환되는 계기를 제공하게 되었다. 2012년에는 DLP 기술을 기반으로 개발자가 바로 개발을 할 수 있도록 편리하게 만든 첫 번째 개발 키트를 선보임으로써 시장 확대의 계기를 맞이했다. 2014년 래리 혼백 박사가 DMD 기술로 과학 기술 아카데미 상(OscarⓇ statuette)을 수상하여 업계에서 최초로 과학 기술 아카데미 상을 받은 기업이 되었다. 또한 2015년에는 DLP 기술이 자동차의 HUD(Head-up display)에 활용되기 시작했다.
현재 DLP 기술은 영화관, 대규모 전문 공연장, 컨퍼런스룸, 학교, 홈시어터 등과 같이 다양한 곳에서 사용되고 있다. 소형화된 기기에 적합한 DLP Pico 기술은 모바일 기기를 이용한 이미지의 디스플레이 구현에 활용되고 있다. 또한 DLP는 다양한 크기의 디스플레이 뿐만 아니라, 3D와 리소그래피 등의 산업용, 그리고 센싱용 애플리케이션과 자동차 등에 주로 활용되고 있다.

DLP 칩셋 소개
전체 시스템은 크게 전자 장치와 광학 엔진으로 나누어진다. TI가 모든 부품을 생산 하지는 않는데, 이것의 장점은 여러 광학 엔진 판매사와 협력이 가능하다는 점이다.
또한 광학 엔진부분은 주요 업체들과 협력해 표준적인 기술과 함께 사용할 수 있도록 하고 있으며, 이런 특징은 개발자들이 전자 장치 부분에만 집중해 아주 간단한 24비트 RGB 패러렐 비디오 인터페이스 같은 것을 가지고 빠르게 제품을 개발할 수 있도록 한다.
DLP의 칩셋은 수백만 개의 마이크로미러로 이뤄진 DMD(Digital Micromirror Device), 디스플레이 컨트롤러, PMIC/LED 드라이버 등으로 구성되며, 여기에 플래시 메모리와 프론트엔드 멀티미디어 프로세서, 광학 엔진 등을 조합해 전체 시스템이 구성된다.
DLP 기술의 장점은 이미지가 좋게 보이기 때문만이 아니라 엔지니어 입장에서는 라이트를 가지고 지금까지는 생각하지 못했던 제품 개발이 얼마든지 가능하기 때문이다. 또한 필요한 모든 해상도를 구현이 가능하며, 높은 필팩터를 제공한다. 수 십 년간 사용해왔기 때문에 증명된 기술이라고 말할 수 있는것 역시 특징이다. ultra-violet부터 NIR까지 넓은 범위의 파장 지원하며, 가시광선과 NIR을 필요로 하는 모든 애플리케이션에 활용이 가능하다.

기존의 DLP와 차별화된 TI
후안 앨버레즈는 TI의 DLP 제품들이 차별화될 수 있는 특징으로 크게 여섯 가지를 꼽았다. 그는 가장 큰 차별화 부분으로 제일 먼저 속도를 강조했다. 속도 면에서 TI는 3D 게이밍이나 영화 및 AR 지원 등에서 필요한 240Hz 지원이 가능하다. 속도는 증강현실 분야에서도 매우 중요한데, 240Hz 정도는 돼야 다중초점 까지 지원이 가능하기 때문이다. 해상도 측면에서는 nHD(HD의 1/9)부터 영화관 수준의 4K까지 구현할 수 있는 기술을 갖추고 있다고 소개했다. 또한 작은 면적에 많은 픽셀을 담는 것이 가능한데 이는 동일한 면적에서 해상도를 최대 2배까지 끌어올리는 기술도 보유 했다고 전했다.
그 다음은 울트라 모바일 기기에서는 또한 중요하게 여겨지는 효율성이다. TI의 제품들은 높은 광효율 가졌기 때문에 타 제품과 같은 와트를 소비하더라도 보다 높은 루멘을 자랑한다. 네 번째 차별화된 특징은 밝기 이다. TI는 단위 와트당 높은 밝기 효율과 함께 가상현실 애플리케이션에 필요한 1,2 루멘부터 시네마나 공연 무대 까지 지원할 수 있는 최대 100,000 루멘까지 지원이 가능하다.
이어 그는 폼 팩터와 파장을 차별화된 특징으로 꼽았다. 10년 전에는 불가능했지만 현재는 손바닥에 올려둘 수 있을 정도로 작게 만든 디바이스 수준의 소형 폼팩터에서도 구현이 가능하며, 자외선 영역에서 적외선 영역까지 폭넓은 파장을 지원하고 있다는 점 등이 중요한 특징으로 꼽혔다.

DLP 제품 애플리케이션 분야
이어 후안 앨버레즈는 현재 DLP가 활용되고 있는 산업용, 자동차, 의료용, 소비자 가전 등과 같이 다양한 유형의 애플리케이션에 대해 소개했다.

•디스플레이

디스플레이 부분에서 DLP는 1년에 50퍼센트 가량 빠르게 성장하고 있는 ‘스크린리스 TV’ 시장에서도 중요한 기술로 여겨지고 있다. TI의 DLP 솔루션은 기존의 AR 기술에서 구현하지 못했던 멀티 포컬(multi-focal)을 빠른 속도로 극복하여 지원한다. 지금까지는 글라스나 프로젝터에서 지원하는 focal point가 하나뿐이라서 하나의 물체만 볼 수 있었다. 하지만 TI의 DLP는 속도가 빠르기 때문에 여러 물체를 동시에 볼 수 있는 다중 초점을 제공하여 현실감이 뛰어난 아름다운 3D 영상을 볼 수 있다. 그 외에도 조명이 강한 큰 무대를 가진 공연장이나 빌딩에 프로젝터를 투사하는 애플리케이션에서도 활용할 수 있을 정도의 밝기를 지원 한다.
TI는 시장 최초로 가격이 2,000달러 이하인 4K 프로젝터와 피코 프로젝터를 활용한 1080P 프로젝터를 출시했다. DLP 프로젝션 기술은 야외에서도 사용이 가능한 소형 기기부터 시네마 영역에 이르기까지 다양한 크기의 애플리케이션을 지원하고 있으며, 색이나 밝기 조절은 사실 쉬운 기술이 아니기 때문에 엔지니어들이 까다로워질 수 밖에 없는데, TI 모든 기준을 만족시키고 있다.

•센싱

DLP 제품은 빠른 속도와 넓은 파장 범위 지원으로 센싱 애플리케이션에도 활용할 수 있다. 대표적인 활용 사례로는 농산물이나 의약품, 공산품 등의 컬러 시그니처를 측정하여 품질 관리를 하는 Near Infrared Spectrometer가 있다. 5000:1 이상의 높은 SNR로 노이즈가 적어 정확한 계측을 지원하고, 빠른 개발과 손쉬운 적용이 가능하다. 가장 큰 장점은 spectrometer는 장치는 원래 휴대 할 수 없을 정도로 커서 실험실에서만 사용되는 비싼 장비인데, DLP 기술로 포터블하게 되어 현장에 들고 나갈 수 있게 되었다.
또 다른 센싱의 활용 예시는 3D 스캐너 이다. 기존의 스캐닝은 속도가 느려 시간이 오래 걸렸는데 DMD 사용하게 되면 초고해상도로 큰 면적을 한 번에 스캔이 가능해진다. 스캐닝 시간 또한 단축시킬 뿐만 아니라 개발자들이 합리적인 가격으로 빠른 스캐너를 개발하는 데에도 도움이 될 것으로 예상된다. 스캐너 크기 또한 다양하게 만들 수가 있는 것이 특징인데, 작은 크기의 스캐너의 경우 입 안에 넣어 치아를 스캔할 수도 있다.

•산업용

산업용에서는 LED, 레이저 광원의 지원과 넓은 파장 범위 지원을 활용해 마스크가 필요 없는 디지털 리소그래피 애플리케이션을, UV LED 기반의 3D 프린터 등에서 활용할 수 있다. 과거리소그래피 기술을 사용하기 위해서는 프로토 PCV 마스크가 필요했는데 이제는 DLP 칩을 사용하게 되면 유연성이 크게 높아지기 때문에 마스크가 필요하지 않게 되었다. 3D 프린터의 경우 속도가 매우 빠르기 때문에 소비자용 기기부터 산업용의 대형기기 까지 모두 설계가 가능하다.

•자동차

자동차의 HUD(Head-up display)에도 DLP가 활용되고 있다. HUD 기술이란 속도, 경로와 같이 운전에 필요한 정보를 대시보드나 운전자의 눈앞에 띄워주는 기술을 말한다. 후안 앨버레즈는 이미 출시된 자동차 모델에서 대시보드에 DLP 기술이 결합되어 정보를 제공하는 것을 볼 수 있다며 자랑스럽게 소개 했다. 자동차에 적용되는 기술은 기준이 높고 통과하기가 힘든데 TI의 DLP 기술은 엄격한 테스트를 거쳐 이미 인증을 받았다.
이어 후안 앨버레즈는 향후에는 차량 내부에서 앞 유리 전체를 활용해 상황에 맞는 정보 전달을 AR 형태로 구현할 수도 있을 것으로 기대했다. 타사 DLP 솔루션의 AR 기술은 편광을 사용하여 가상 이미지를 구현하기 때문에 편광으로 눈을 보호하는 선글라스를 착용하게 되면 가상현실 이미지를 볼 수가 없었다. 하지만 TI의 DLP 기술은 편광이 아닌 반사 방식을 이용하므로 선글라스 착용 상태에서도 사용이 가능하며, 온도에 관계없이 일정한 성능을 유지할 수 있다는 점도 특징이다.

DLP LightCrafter display 2000 EVM

이 평가 모듈은 DLP2000 DMD 기반으로 640×360 해상도와 24비트 컬러, 16:9 비율 등을 갖추고, 전체 모듈 크기는 명함 크기의 작은 풋프린트로 구현되어, 플러그 앤 플레이로 바로 활용하거나 ‘비글본 블랙’ 등 저비용 프로세서와 결합해 시스템을 구성, 빠르게 개발을 진행할 수 있다고 소개되었다. 활용이 기대되는 부분은 스마트 홈의 디스플레이나 IoT의 HMI, 울트라 모바일 피코 프로젝터, 모바일 스마트 TV 등이 꼽혔으며, 가장 합리적인 가격으로 접근 가능한 평가 모듈이라는 데서 중요한 의미를 가진다고 강조했다.
개발자들은 DLP LightCrafter Display 2000 EVM을 사용해 손쉽게 제품을 개발할 수 있다.
EVM에 구성된 듀얼 커넥터는 TI의 시타라™ AM335x 프로세서 기반의 BeagleBone Black 개발 보드를 포함해 최대 24bit RGB 출력이 가능한 모든 GPIO 구동 비디오 인터페이스를 지원할 수 있으며, 소프트웨어 드라이버 및 BeagleBone Black 코드 예제도 함께 포함하고 있다. 이를 통해 개발자들은 새로운 애플리케이션에 고성능 DLP Pico™ 디스플레이 기술을 손쉽게 활용할 수 있게 되었다.