자동차의 연비효율, 안전도 개선은 차량 내 각 모듈 간 통신, 외부 인프라, IT 기기와의 통신으로 구현하는 텔레매틱스 기술로도 가능하다. 일반적으로 자동차에서의 텔레매틱스 서비스는 내비게이션을 인터페이스로 한다. 내비게이션 시스템은 낯선 곳을 운전하는 운전자들에게 정확한 경로를 안내해줘 도로표지판을 찾는 수고를 덜어주며 차선 변경 등을 미리 준비할 수 있게 해 위험한 상황을 줄인다. 또 교통상황 등을 고려해 가장 빠르게 목적지에 도착하도록 돕거나 연료 소모를 고려한 최적의 길 안내도 한다.
내비게이션은 변하고 있다. 차량 대시보드 장착 위치 조정을 통한 안전성, 차내 인테리어 향상은 최근 들어 차량 전면 유리창을 통해 운전자에게 정보를 전달하는 투영, 투명화로 진행되고 있다.
그림 1의 (a)는 기존의 불투명 내비게이션의 예다. 수년 전에 비해 장착 위치가 대시보드 상단부로 올라왔지만 여전히 운전자가 내비게이션의 정보 확인과 전방 도로 상황 인식을 동시에 수행하는 과정에서 안전상 문제가 있다. 반면, 전면 유리창에 디스플레이 되는 내비게이션 (b)의 경우엔 운전자가 전방을 주시하는 동시에 시점 변경없이 다양한 정보 확인이 가능해 보다 안전하고 빠른 정보 습득이 가능하다.
이 같은 투명 내비게이션 개발은 약 10여년  전부터 시작됐다. BMW를 비롯한 자동차 메이커들은 HUD(head up display)라는 광학 시스템을 이용해 전면 창에 간접적으로 표시하는 방식의 투명 디스플레이를 개발해왔다.
그림 2는 이 같은 광학 시스템을 활용한 HUD의 대표적 모식도다. 조명 시스템에서 발생한 빛으로 1차 디스플레이가 구동된 LCD 패널을 비추고, 여기서 투사된 디스플레이가 광학계를 통과해 거울로 반사된 다음 2차로 차량 전면 유리창에 반사돼 디스플레이 된다.
전체적인 광학 시스템 설계는 주변 환경 분석과 운전자 시야 분석, 차량 인터페이스, 제어기 설계 등이 중요하다. 현재 자동차용 HUD 개발에서 광학부는 조명 시스템 뿐만 아니라 렌즈 설계, 가공, 상하 구동 미러 제작, 곡면 보상 연구, 소형 경량 설계 개발이 이슈가 되고 있다. LCD를 포함한 제어기에서는 LCD 최적화, 제어 S/W 및 보드 제작, 차량 인터페이스 설계 등을 고려하고 있다.
그러나 이 같은 광학 시스템을 이용한 HUD는 빛 반사의 간접적 방식으로 차량 앞부분 장착을 위해 커다란 시스템 설치 공간이 요구된다. 시스템은 비교적 고가이고 탈부착 할 수 없다. 이들 시스템은 현재 일부 고급 차량에서 시범적으로 적용되고 있다.
 

빛 반사식이 아닌

빛의 반사를 이용한 간접적 디스플레이 방식이 아닌 차량 전면 유리창에서 직접 빛을 발광하는 기술도 있다. 투명 디스플레이 패널을 활용한 직접 방식 차세대 투명 내비게이션 기술이다.
자체 발광하는 대표적 디스플레이로는 Organic Light Emitting Display(OLED)가 있다. OLED는 유기화합물을 두 전극 사이에 샌드위치 형태로 배치해 음극과 양극에서 주입된 전자와 정공이 발광층까지 이동해 여기상태의 액시톤으로 결합한 뒤, 기저 상태로 천이하면서 빛을 내는 현상을 이용한 것이다. 다른 디스플레이와 비교한 OLED 특징은 표 1과 같다. OLED는 속도가 1 ￥is 수준으로 TFT-LCD에 비해 1,000배 빠르며 백라이트가 없어 두께를 LCD의 1/3 이하로 줄일 수 있다.
그 동안 적용돼 온 OLED는 면도기, 시계, 핸드폰, 디지털 카메라 등 불투명 형태가 대부분이었다(그림 3). 그러나 OLED는 투명 디스플레이로 활용 가능하다. 유기 재료가 원천적으로 투명하기 때문에 전극 및 소자를 구성하는 모든 물질을 투명하게 한다면 투명한 유리창에서도 디스플레이가 가능하다. 그림 4는 투명 OLED 패널의 단면도다.

투명 디스플레이

투명 패널 제조는 저저항·고투과 전극 소재의 개발, 높은 이동도와 안정한 채널 물질 개발, 투명 구동회로 설계 등 여전히 해결해야 할 문제들이 많다. 하지만 최근 투명 패널 제조 기술은 기존의 불투명한 실리콘 기반의 소자에서 산화물 반도체를 기반으로 한 투명하고 안정한 트랜지스터 제조가 가능해지면서 급격히 진보하고 있다. 투명 트랜지스터, 투명 디스플레이가 상용화된다면 그림 5와 같이 다양한 분야에 응용될 것이다.
특히 가장 기대되는 투명 트랜지스터의 애플리케이션 부문은 OLED와 결합한 투명 디스플레이 패널로, 이 중에서도 자동차 HUD에서 파급효과가 클 것으로 기대된다. 향후 고내구성 투명 내비게이션을 낮은 가격에 생산할 수 있는 기술이 개발된다면 경제적, 기술적 파급효과가 매우 커 자동차 시장에서 큰 성과를 이룰 수 있을 전망이다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 최근 투명전자소자를 이용한 투명 창 개발 과제를 수행하며 산화물반도체를 이용한 투명전자소자 기반으로 동영상 구동이 가능한 3.5인치급 투명 디스플레이 개발에 성공했다. 패널 투과도 50% 이상을 달성했으며 터치패널 기능을 갖췄다(그림 6).
 

AEM_Automotive Electronics Magazine