차량 자율성의 증가는 자동차 디스플레이 부문에 혁신적인 기술을 가져올 것으로 예상된다. 이는 OEM에서 초점을 옮겨 탑승객의 엔터테인먼트를 향상시키고 증강현실(AR)을 통해 더욱 몰입감 있는 경험을 제공할 수 있는 디스플레이의 수를 증가시킬 것이다. 매우 미래 지향적으로 들리지만 OEM은 이러한 AR 솔루션을 더 빨리 시장에 내놓을 수 있는 개념을 설계하고 있다.

컨설팅 기업 아이테크이엑스(IDTechEx)가 "자동차 디스플레이(2024-2034년): 기술, 기업, 기회" 보고서를 발표했다. 이 보고서는 가장 유명한 2차원 기술부터 보다 미래 지향적인 3차원 이미징 기술까지 이 디스플레이 부문에 대한 포괄적인 내용을 제공한다.

보고서에서는 진정한 3차원 이미징을 가능하게 하는 두 가지 핵심 기술로 LFD(Light Field Display)와 CGH(Computer Generated Holography)를 꼽았다.

진정한 3차원 이미징이란 무엇을 의미할까? 2D 또는 기존 입체 기술과 달리 앞서 언급한 3D 기술은 시청자에게 표시되는 객체에 대한 실제 깊이 단서를 제공한다. 3D 이미징의 성공적인 출시는 이러한 메커니즘의 성공에 달려 있으며 현재 입체적인 대안의 사용으로 인해 시장에 대한 긍정적인 도입이 계속 지연될 것이다.

예를 들어, LCD와 OLED는 현재 한쪽 눈에는 하나의 이미지(하나의 관점)를 전달하고 다른 눈에는 약간 다른 이미지를 전달하는 입체 방식으로 사용되고 있다. 또한 배경 이미지가 전경 이미지보다 느리게 움직이도록 하여 보는 사람에게 3차원 효과를 주는 "시차 효과"를 유도한다. 이러한 모든 기술은 환상이며 입체 3D 기술이 지금까지 대중 시장에 성공적으로 도달하지 못한 이유이다. 대부분의 사람들은 이러한 장치를 장기간 사용할 수 없으며, 그 이유는 더 기술적으로 "수렴-조절 충돌(VAC)"으로 알려져 있다.

VAC는 가상 객체와 눈, 입체 화면의 눈 사이의 거리 차이로 인해 발생한다. 예를 들어 가상 이미지가 눈에서 3m 떨어진 곳에 표시되지만 눈은 몇 센티미터 떨어진 화면에 초점을 맞추고 있는 경우, 이러한 거리 불일치는 특히 이미지가 빠르게 움직이는 경우 사용자에게 불편함을 줄 수 있다.

이러한 이유로, 몇몇 디스플레이 회사들은 LFD나 CGH와 같은 진정한 3D 기술의 사용을 연구하고 있다. 하지만 자동차에 그것들이 사용될 수 있을까?

시장은 LCD가 압도적으로 많고 OLED가 그 뒤를 잇고 있다. 이는 성숙한 기술이며, 엄격한 테스트가 필요한 산업에서는 이와 관련한 새로운 것은 당분간 부적절할 수 있다. 그렇다고 해서 모든 디스플레이가 동일하거나 동일한 요구 사항을 가지고 있는 것은 아니다. 예를 들어, 컴퓨터 생성 홀로그래피(CGH)는 HUD(Head-up display)를 위한 실행 가능한 옵션으로 진지하게 고려되고 있다.

HUD는 비행 중 조종사를 안내하고 귀중한 통찰력과 정보를 그들의 시야에 직접 제공하는 등 비행기에 적극적으로 사용되고 있다. 자동차의 HUD는 컴바이너에 직접 투사되며, 운전자 앞에 배치되거나 윈드쉴드에 직접적으로 영상을 투사한다. 윈드쉴드를 덮는 것은 자연적으로 위험하지만, 도로의 주요 관심 영역에 주석을 달고 신호를 보내는 것은 가치가 있으며, 이 애플리케이션에서 주석이 얼마나 가능한지 간에 균형이 있다.

HUD는 가까운 미래에 성장할 것으로 예상되며, 이러한 성장의 주요 동인은 안전과 관련이 있다. 운전자는 대시보드에 표시된 정보와 센터 정보 디스플레이(CID)의 GPS를 확인하기 위해 현재 도로에서 시선을 벗어나야 하며, 이는 탑승객 안전에 영향을 미칠 수 있다. 헤드업 디스플레이는 사용자의 시야에 직접 정보를 제공하여 이러한 문제를 제거하고 운전자가 도로에 더 집중할 수 있도록 도와준다.

CGH 홀로그래피가 이 응용 분야에 고려되는 이유는 크게 두 가지이다. 첫 번째는 해상도 손실 없이 실제 깊이 신호를 사용하여 가상 이미지를 표시하는 기능이다. 도로의 물체에 다양한 깊이 단서를 가진 이미지가 주석으로 달렸을 때 운전 경험이 훨씬 더 편안해지고 운전자에게 더 유용한 안내를 제공할 수 있다.

두 번째 이유는 밝기 때문이다. CGH에는 일반적으로 레이저와 같은 일관성이 높은 광원이 필요하며 당연히 이는 시장의 대체 디스플레이 기술보다 훨씬 더 밝은 매우 밝은 광원이다. 직사광선은 자연스럽게 자동차 앞 유리에 닿는 경우가 많기 때문에 밝기는 HUD의 기본이다.

현재 LCD와 OLED는 주변 조명 수준이 매우 높을 때 이미지를 표시하기가 어렵다. HUD에서는 중요한 운전 정보가 이 영역에 표시되기 때문에 문제가 될 수 있으며, 운전자가 어떤 상황에서도 이를 볼 수 있어야 한다. 홀로그래피에서 볼 수 있는 밝기 수준은 매우 높으며 컴바이너나 윈드쉴드에 정보가 선명하게 표시된다.

HUD에 이 디스플레이 기술을 적용하려는 관심이 높아지고 있지만 대중 시장에 도입하는 데 한계가 있다. 주요한 것은 원가와 관련된 것이다. 이 분야의 기업들은 프리미엄 차량을 대상으로 하고 있고, 이에 대한 몇 가지 이유가 있지만, 원가가 근본적인 것이다. 이 기술을 도입하는 데 드는 비용이 더 많이 드는 것은 더 성숙한 TFT-LCD 기술보다 더 비싸기 때문이다. 자동차 분야 OEM 업체의 평균 수익률이 약 7.5%인 것을 감안할 때 일반 차량은 이 새로운 기술을 포함할 여력이 없다. 기술 성숙도가 되면 이 비용은 낮아질 것으로 예상되지만, 원가 면에서는 TFT-LCD와 경쟁할 가능성이 당연히 낮다.

이 회사들이 프리미엄 차량을 목표로 하는 또 다른 이유는 폼 팩터(form factor)와 관련이 있다. 대부분의 프리미엄 차량은 크기가 더 큰 경향이 있기 때문에 차량 내에 더 큰 부품을 수용할 수 있다. 이 회사들의 현재 제품군은 일반적으로 TFT-LCD보다 크기가 크고 소형 차량에는 장착하기 어렵다.

이 기술에 대한 주목할 만한 이점에도 불구하고, 현재 다른 응용 분야에서 실행 가능한 옵션으로 간주되지 않으며, 이는 주류 디스플레이 기술, LCD 및 OLED에 비해 상대적으로 낮은 화질 때문이다. 스펙클(speckle)이라고 알려진 효과는 이 시스템에 내재되어 있으며 가상 이미지에 투영된 미세한 과립 패턴으로 확인된다. HUD 공간에서 이 기술을 고휘도 주석 메커니즘으로 사용하고 화질에 대한 의존도가 감소하여 시장에서의 성공적인 출시에 영향을 미칠 수 있지만, 다른 산업계는 예를 들어 엔터테인먼트에 집중할 때 화질에 더 많이 의존한다. 센터 정보 디스플레이(CID)는 차량의 다른 디스플레이보다 더 많은 엔터테인먼트 기능을 가지고 있으므로 이 경우 홀로그래피는 바람직하지 않다.

우리 주변에서 진정한 3차원 이미지를 최종적으로 보려면 몇 년이 더 걸리겠지만, 일부 응용 분야에서는 더 빠를 수도 있다. 보고서에서는 향후 10년 동안 자동차 부문에 영향을 미치는 디스플레이 기술에 대한 포괄적인 분석과 함께 이 시장에 영향을 미치는 미래 동향 및 기회에 대한 평가를 제공한다. 차량 자율성이 향상되면서 차량 몰입도가 높아지면서 시장 규모는 2034년까지 270억 달러를 넘어설 것으로 전망하고 있다.