초소형 프로젝터 기술

[미스터엘이디]

2009.05월 등록된 자료 (다음까페; 자연속의 사람들) 

초소형 프로젝터 기술

자료제공- KOSEN expert 

1. 서론

최근 휴대폰에 기존 디지털 기술이 접목되면서 그 응용성이 날로 확대되고 있다. MP3, 카메라, 전자태그는 물론, 초소형

프로젝터까지 탑재되고 있다. 바로 MEMS 디스플레이 기술 덕분이다. MEMS 디스플레이는 크게 HMD(Head Mounted

Display)와 같은 가상 디스플레이와 프로젝션 디스플레이가 있다. 가상 디스플레이는 뷰 파인더를 통해 가상의 확대된

화면을 보는 것이며, 프로젝션 디스플레이는 MEMS 영상소자뿐만 아니라, 초소형 광학계를 이용하여 이미지를 스크린에

확대시키는 원리이다. TV나 컴퓨터 모니터와 같이 리어 프로젝션 제품들은 광학계와 스크린이 일체형인 반면에 초소형

프로젝터는 임의의 벽면을 스크린으로 활용할 수 있다는 점에서 휴대성 측면에서 활용도가 매우 높다.

초소형 프로젝터가 탑재된 휴대폰을 이용하면, 가령 무거운 노트북이나 고가의 프로젝터가 필요없이 휴대폰에서 직접

문서나 파워포인트를 실행해 사무실외 외부 공간에서도 작업화면을 여러 사람과 공유할 수 있고, DMB나 UCC와 같은

동영상을 직접 큰 화면으로 볼 수 있으므로 영업사원이나 일반 대중에게도 큰 인기를 끌 것으로 예상된다.

따라서, 초소형 프로젝터는 휴대폰 등 개인용 휴대기기의 디스플레이 크기 한계를 극복할 수 있는 역발상의 기술이라 할

수 있다. 본 고에서는 이러한 초소형 디스플레이 기술의 현황, 응용분야, 향후 전망에 대해 알아보기로 한다.

2. 초소형 디스플레이 기술 현황

초소형 프로젝터 기술은 기존의 대형 프로젝터 기술의 소형화 또는 완전히 새로운 개념의 프로젝션 기술로부터 발전

하였다. 기존 대형 프로젝터에 적용된 기술은 크게 DLP, LCD, LCoS, GLV등으로 나뉘어진다. TI사는 기존 대형 프로젝션

TV및 빔 프로젝터에 적용된 DLP 기술의 소형화를 통해 최근 피코프로젝터를 소개한바 있다.

LCD 방식은 기존의 프로젝션 방식에 주로 사용되던 3-LCD 기술에서 한 장의 LCD 패널만 사용하는 싱글 LCD 패널 방식

으로 초소형화를 구현하고 있다. 실리콘 웨이퍼위에 회로를 형성한 후 액정을 통한 반사형 프로젝션 방식인 LCoS도

최근에 소형화를 위한 기술개발과 응용이 진행되고 있는 실정이다. 스탠포드 대학의 David Bloom교수에 의해 발명된

GLV 디스플레이는 SLM사와 Sony에 의해 상업화되어 현재 초고해상도 프로젝터 및 프린팅 기술 등에 응용되고 있다.

GLV 장치의 핵심인 마이크로 리본 어레이는 정전기력으로 구동되는 일차원 회절격자이며, 별도의 스캐닝 미러에 의해

고해상도의 이미지를 구현한다. GLV시스템의 광원이 레이저이기 때문에 램프를 광원으로 사용하는 경우보다 색재현율

이 우수하며, 광학계의 초소형화를 통해 휴대폰 내장형으로도 응용 가능한 기술이다. 순수한 실리콘 MEMS 기술을 토대로

미국의 Microvision이나 독일 프라운호퍼 IPMS 등에서 개발된 일축 또는 2축으로 구동 가능한 마이크로 스캐너들은

일반적인 광학 스캐너뿐만 아니라, 초소형 프로젝터 응용으로 개발이 진행되고 있으며, 소형화에 유리한 기술이다.

 

위와 같은 초소형 스캐너 또는 프로젝터 기술의 응용분야는 매우 다양하다. 휴대폰, 디지털 카메라, PDA, 노트북 등

모바일 기기부터 게임기, 프린터, 스캐너, 바코더 리더기 등 산업전분야에 걸쳐 큰 파급효과를 가지고 있으나, 아직

해결하여야 할 많은 기술적 난제들이 있다. 초소형 프로젝터에 있어서 현재 가장 큰 문제점으로 지적되고 있는 것은

값싼 광원의 확보와 신뢰성 문제이다. 초소형 프로젝터가 기존의 프로젝터에 비해 소형화가 가능한 것은 광원으로서

레이저 다이오드(LD)를, 광원 투사로서 MEMS에 의한 미러를 사용하기 때문인데, 아직 LD광원의 가격이 만만치 않은

실정이다.

또한, 주로 모바일 환경에 사용되는 초소형 프로젝터는 사용중 온도, 습도, 충격 등 다양한 환경에 노출되기 쉬워 신뢰성과

소형화를 동시에 만족하기 위한 패키징기술은 또 하나의 도전과제이다. MEMS 기술의 시장제한적 요소인 저부피, 저가격,

고신뢰성 패키징기술이 동반되지 않는다면 상용화는 요원하다고 할 수 있다. 이외에도, 초소형 프로젝터에서 필요로

하는 낮은 부피와 소모전력을 위해서는 디스플레이 소자 설계 및 제작공정뿐만 아니라, 초소형 광학계 설계, 제어회로

등에 이르기까지 관련 기술의 극한에 이르는 도전과제들이 산적해 있다.

3. 미래 초소형 프로젝터 기술

초소형 프로젝터에 사용되는 마이크로미러의 구동은 전자기력과 압전소자, 정전력에 의한 액추에이터를 주로 사용하는데,

최근, MEMS 및 나노기술의 급속한 발전으로 인하여 초소형 미러로 이용될 수 있는 새로운 기술들이 속속 개발되고 있다.

CNT, 전왜 폴리머와 같은 새로운 재료를 사용하거나, 완전히 새로운 구조를 이용하여 저전력, 초고속, 대변형 구동이

가능한 초소형 소자들이다. 아래 그림은 CNT자체 또는 CNT의 광여기 구동특성을 이용하여 제작된 액츄에이터를 나타낸

것이다. 이외에도 기존 Si재질의 깨지기 쉬운 특성과 낮은 변형을 개선하기 위해 폴리머와 결합된 액츄에이터를 사용한

소자개발이 시도되고 있다. 

 

4. 결언

국내업체들은 휴대폰 내에 프로젝터를 내장하는 기술개발에 대해 글로벌 업체에 비해 한 발 빠른 행보를 나타내고 있다.

모바일 프로젝터가 국산 모바일기기의 우위를 알릴 히트상품이 될 수 있다는 것에서 출발하여 업계에서는 모바일 프로

젝터 시장이 2009년 2000억원대, 2010년 5000억원대 규모로 성장할 것으로 예측하며, 이 분야에서 국내업체들이 30%

이상의 점유율을 기록할 것으로 기대하고 있다.

초소형 프로젝터 디바이스의 탑재로 휴대전화기는 디스플레이 대형화가 가능하여 지금까지의 PC에 비해 열세였던

화소수도 추격할 수 있게 되어 휴대전화기의 PC화가 가속화될 것으로 전망된다.

참조문헌

1. Nikkei Microdevices, 2007.2

2. MEMS 디스플레이의 기술과 전망, 월간 전자부품 2006, 12

3. 일렉트로닉스 21, 2002. 8.

4. Nature, 2003.

[민족의희망]

연필이 엄청 크네요 ㅋㅌㅋㅌ

[미스터엘이디]

마이크로가 보니까 그렇게 보이나 봅니다.ㅎㅎㅎ