양방향성 플렉서블 디스플레이, 미적인 디자인을 원하는 대중의 요구에 답하다

  • 2012-04-11
  • 편집부

주문 제작된 디스플레이의 크기, 곡선형 표면, 심지어는 플렉서블 디스플레이를 허용하는 새로운 기술은 새롭고 창조적인 길을 열어주고 있다. 그러나, 양방향성 기능을 추가해 다음 단계로 나아가는 데에는 현재 대부분의 터치스크린 기술이 안고 있는 한계로 인해 문제를 안고 있다.

글 | 이안 크로스비
(Ian Crosby),  Zytronic,
영업 및 마케팅 이사

디지털 디스플레이는 소비 가전(CE)부터 산업용 단말기, 키오스크 단말기, 디지털 간판에 이르기까지 광범위하게 활용되고 있다. TFT-LCD 및 기타 디스플레이의 가격이 내려감에 따라 여러 혁신적인 애플리케이션이 가능하게 되었지만, 디자이너들은 평면 4:3 또는 16:9 직사각형 폼팩터의 제한을 뛰어 넘고 있다. 주문 제작된 디스플레이 크기, 곡선형 표면, 심지어는 플렉서블 디스플레이를 허용하는 새로운 기술은 새롭고 창조적인 길을 열어주고 있다. 그러나 양방향성 기능을 추가해 다음 단계로 나아가는 데에는 현재 대부분의 터치스크린 기술이 안고 있는 한계로 인해 더 문제가 된다.

플렉서블 디스플레이 미디어
후면 투영 필름(Rear Projection Film, RPF)은 광학적으로 코팅된 폴리머 시트로서 디지털 프로젝터와 함께 코팅의 ‘픽셀’에 투영된 이미지를 재생하는 데 사용된다. 다양한 종류의 디지털 프로젝터가 있고 로컬 또는 네트워크 컴퓨터와 함께 사용하여 콘텐츠를 단일 RPF 디스플레이나 여러 개의 디스플레이로 전달하는 것을 관리한다. 이는 지방, 지역, 심지어는 국가 차원의 연쇄점에 설치되어, 예컨대 공통적이거나 개별적으로 주문해 만든 내용을 제공할 수 있다. 콘텐츠는 현재 진행되는 행사와 경품을 하루 중 가장 적합한 시간에 보여주는 것으로 변경될 수도 있다.
후면 투영의 실용적 장점 중 하나는 개인이나 단체가 스크린 앞에 모여도 이미지에 그림자가 생기지 않는다는 것이다. RPF는 고품질 이미지와 정확한 컬러 재생이 가능하며 매장 디스플레이나 길거리 광고를 포함한 여러 프로젝트에서 그 효과를 증명해 왔다. 창조적인 사용으로는 오락 장소에서 록 비디오를 보여주는 기타 모양의 스크린과 매장의 전면을 거대한 비디오 스크린으로 바꾸어 특별행사를 보여주는 경우도 있다.
디지털 간판 디자이너들은 RPF를 매장 진열창 이용에서 표준형 TFT-LCD 또는 PDP를 대신해 사용할 수 있는 매력적인 대안으로 생각하고 있다. 이러한 종류의 디스플레이는 부동산, 패션, 금융 서비스 사업에서 인기가 있다. 이는 이러한 디스플레이가 지나가는 고객에게 밤낮으로 언제든지 판촉정보를 전달하기 때문이다. 그러나 이러한 디스플레이는 무겁고 대부분 공간을 차지하는 튼튼한 장비가 있어야 대중이 볼 수 있는 적당한 높이의 위치에 스크린을 유지할 수 있다. 나아가 초대형 패널은 아직도 터무니없이 비싸 가장 부유한 소매상만이 구매할 수 있다. 이와 반대로 가벼운 RPF는 유리창 안쪽에 직접 부착할 수 있고 필름 뒤에 작은 디지털 프로젝터를 고정시키는 것은 비교적 쉽고 값도 저렴하다. 일반적으로 프로젝터는 천장에 부착되어 매장 면적을 전혀 차지하지 않고, 최신 광각, 짧은 초점거리 프로젝터를 사용하면 사람들이 매장 안에서 스크린 뒤로 걸어 다녀도 이미지가 가려질 염려가 없다.
또한, 공급자는 유연한 RPF를 말아서 배송할 수 있고 보드지 원통형 박스에 넣어 일반 택배나 우편으로 싼 값에 보낼 수 있다. 이는 교통비를 줄이고 대형 LCD나 PDP를 옮길 때 항상 우려되는 파손의 위험을 없애준다.
RPF는 그래픽 디자이너들이 비용효과가 큰 대형, 주문제작 폼팩터를 활용할 수 있게 하는 동시에 일차원적 디스플레이를 넘어설 수 있는 자유를 제공한다. 그 예로 피츠버그 대학 레거시 갤러리(Legacy Gallery) 설명회에서 전시된 지름 8피트, 높이 10피트의 원통형 기둥을 들 수 있다. 이 기둥들은 대학의 역사를 영상으로 간략하게 소개하는(그림 1 참조) 여러 디지털 디스플레이를 선보였다. 디자이너들은 RPF를 사용해 각 기둥 둘레의 거의 대부분을 영상으로 둘러싸는 동시에 기둥들이 상설 설치될 역사관의 건축 양식에 어울리는 디자인을 유지할 수 있었다. 적절한 프로젝터 기술을 사용함으로써 스크린의 굴곡에도 불구하고 영상이 올바른 비율로 유지되었다.



떠오르는 디스플레이 기술
떠오르는 유기발광 다이오드(Organic LED, OLED) 기술 역시 디스플레이 사용자들에게 흥미있는 기회를 제공한다. 유기재료를 기질에 인쇄하여 단색 또는 총천연색 디스플레이를 제작할 수 있다. 픽셀에 전류를 유도하면 전자발광 과정을 통해 빛 방출이 일어나는데, 기존 LCD와 달리 백라이트를 필요로 하지 않는다.
OLED는 대량으로 더 큰 크기로 생산될 수 있다. LCD와 달리 색 보정을 위해 필터가 필요없고, 백라이트 없이 더 밝고 또 더 얇게 디스플레이를 만들어낸다. 기술 및 생산과정 역시 경성 기판(rigid substrate) 재료로 제한되지 않기 때문에 개발자들은 플렉서블 OLED 디스플레이를 제작할 기회에 흥분하고 있다.
정착된 디스플레이 기술과 비교해 OLED는 더 빠른 반응시간, 더 낮은 에너지 소비, 더 넓은 시야각, 더 높은 명암비와 함께 더 밝고 더 나은 색을 제공할 수 있다. 제품 디자이너들은 이미 핸드폰, PMP, 휴대용 TV와 같은 수많은 소형 소비 가전에서 OLED 디스플레이를 이용하고 있다.
OLED 기술이 발달하고 가격이 떨어지면, 디자이너들은 가정용품 또는 산업 설비와 같은 제품에도 작은 디스플레이를 더하는 추가적인 자유를 만끽하게 될 것이다. 작은 LCD와는 달리 OLED는 설치하기 위한 공간을 필요로 하지 않고 단순히 평면 또는 곡선의 표면에 부착하기만 하면 된다. 개발 중인 새로운 제품에는 접을 수 있고 매일 재생 가능한 전자 신문, 입을 수 있는 디스플레이, 컴퓨터 스크린으로도 쓰일 수 있는 벽 또는 칸막이 등이 있다.

다음 단계: 양방향성
이러한 향상된 디스플레이 기술이 나아갈 자연스러운 다음 단계는 양방향성 기능을 추가해 디스플레이 배후에 있는 시스템으로 하여금 전시된 정보에 대한 사용자의 반응을 탐지하고 기록하도록 하는 것이다. 이는 소매 디스플레이와 같은 애플리케이션에 특히 유용하다. 소비자들이 판매 시점 정보 관리에서 스크린을 사용해 즉시 정보를 요구하거나 주문할 수 있도록 한다. 또 스크린이 매장 유리 뒤에 위치한 경우, 소비자들이 검색도 하고, 심지어 매장 영업시간 이후에도 주문을 할 수 있도록 하여 점주가 판매 실적을 최대화할 수 있게 한다.
디스플레이에 터치스크린을 더하는 것은 단방향 이미지를 양방향 경험으로 바꾸어주는 확립된 방법이다. 여러 종류의 기기가 이미 터치스크린을 사용해 속도와 사용의 편리성을 높이고 소비자 상호작용을 촉진한다. 여기에는 셀프 서비스 단말기, 발권 터미널, 산업 컴퓨터 및 데스크톱과 노트북 컴퓨터, 스마트폰과 같은 소비 제품이 포함된다.
잘 알려진 여러 가지 터치스크린 기술이 있다. 그 중 멀티-와이어 저항막 방식(multi-wire resistive overlay)은 에어 갭으로 분리되어 있는 두 개의 전도층으로 되어 있으며 사용자의 직접 접촉으로 막을 눌러 서로 접촉하게 한다. 터치스크린 컨트롤러는 그 위치를 계산하게 된다. 전통적인 표면형 정전용량 감지는 스크린 앞 표면 전체에 매우 얇은 ITO 전도성 코팅을 사용한다. 이 코팅에 전압이 가해지고 삼각망(triangulate) 기법으로 터치 포인트를 인식하기 위해 스크린의 각 모서리에 장착된 변환기로 끌어들여진 전류의 변화를 이용한다. 기타 널리 이용되는 터치스크린 기술에는 적외선(IR)과 표면탄성파(SAW) 유형이 있다. 이 기술들은 스크린의 가장자리에 위치한 송신기와 수신기를 사용하여 스크린 표면에 광선 또는 탄성파를 전달하고 범위 내 변화를 분석함으로써 터치 포인트를 계산할 수 있다.
각 터치스크린 기술은 주어진 애플리케이션과 관련해 저마다의 장단점이 있다. 예를 들어, 저항식 터치스크린은 비교적 낮은 가격에 대량 생산되어 PDA와 같이 주로 험하지 않은 환경에서 사용하는 개인 휴대용 전자 기기에 널리 사용되어 왔다. 그러나 저항막은 한정된 수명을 가지고 있고 닳거나 긁히면 신뢰할 수 없거나 사용할 수 없게 된다. 최적의 터치스크린을 고르기 위해 디자이너는 항상 날씨, 습기, 오물, 먼지, 요구되는 수명, 주변 환경의 빛 수준, 그리고 의도된 사용자들에 의한 우발적 또는 고의적 손상 가능성 등 조작 환경과 애플리케이션의 상황을 반드시 고려해야 한다. RPF와 OLED 등의 플렉서블 디스플레이가 창출할 것으로 기대되는 새로운 기회와 애플리케이션은 터치 시스템 디자이너들이 고려해야 할 더 많은 기준을 추가할 것이다.

플렉서블 터치스크린에 대한 장애요소
저항막 또는 터치 감지 정전용량 방식 또는 IR/SAW 스크린을 포함한 대부분의 터치 감지 기술은 전면 터치를 감지하는 데 필요한 전자 회로를 보호하고 수용할 프레임이나 부피가 큰 테두리(베젤)를 필요로 한다. RPF 또는 OLED 기술이 제공하는 폼팩터와 유연성의 이점을 활용하고자 하는 디자이너들은 요구되는 전체적 디자인 미학과 이 제한이 일치하는지 반드시 신중히 고려해 봐야 한다. 아이폰에 의해 유행하게 되었듯이, 오늘날에는 사용자와 디자이너 모두가 디스플레이에 대해 터치 양방향성이건 아니건 간에 세련되고 프레임이 없으며 앞면이 매끄러운 디자인을 선호한다.
테두리에 대한 고려 외에도, 경성 1차원 스크린과 함께 성공적으로 사용할 수 있는 전면 터치 감지에 의존하는 터치 기술은 곡선 디스플레이 디자인과 양립할 수 없을 수도 있다는 것에 주목해야 한다.
소매점 진열창에 양방향성 터치 기술을 추가하는 것은 더 큰 과제를 제시한다. 특히 터치 센서와 부수적인 전자 회로가 날씨, 오물, 손상에 노출됨으로써 발생하는 문제가 그것이다. 따라서, 이런 애플리케이션에서 만족스러운 해답을 얻기 위해서는 터치스크린과 그 구성요소들이 안전하게 매장 안에 위치할 수 있도록 하는 유리창을 통한 터치 감지가 가능한 터치 기술이 바람직하다.

투영 정전용량 기술(PCT™)
투영 정전용량(projected capacitive) 터치 감지의 원리는 잘 확립돼 있으며 스마트폰이나 노트북 컴퓨터와 같은 오늘날 개인 전자 기기에 널리 사용되고 있다. PCT는 독특한 투영 정전용량 터치 감지 유형이다. 1990년대 후반 야외 현금자동입출금기(ATM), 산업용 컴퓨터, 발권 및 정보 표시를 위한 양방향성 공공 단말기와 같이 최악의 환경에서 사용할 수 있고 더 큰 디스플레이를 가진 터치 감지에 대한 수요에 부응하여 처음 개발되었다. 저항성, IR 및 표면 정전용량 센서와는 달리 PCT 센서는 전면 능동 구성요소가 없다. 대신에 겹쳐지는 지름 10미크론의 구리 커패시터 배열이 XY 격자로 놓여진다. 대략 인간 머리카락 지름의 4분의 1 정도 되는 이 트랙은 거의 눈에 보이지 않으며 작동되는 디스플레이로부터 전송되는 빛에도 영향을 미치지 않는다.
그림 2는 최대 20 mm 두께의 유리를 통하여 접촉을 감지할 만큼 민감한 용량성 필드를 생성하는 이 감지 배열의 단면을 확대해 보여준다. 격자망으로의 연결은 터치스크린의 한 가장자리에서 끝나고 그 다음에는 각 마이크로 파인(micro-fine) 커패시터를 스캔하여 손가락의 근접거리에 따라 발생하는 작은 변화를 식별하도록 설계된 고유 펌웨어를 관리하는 IC 기반의 컨트롤러에 연결된다. 장갑 낀 손가락에 의해 발생하는 변화도 감지할 수 있다. 커패시터의 수를 늘림으로써 터치스크린은 거의 무제한의 다양한 폼팩터로, 또 특수 기계설비 또는 마스크 없이 5인치에서 82인치까지의 스크린 크기를 만족하도록 제작될 수 있다.
전통적인 평면 선단 TFT-LCD 또는 비슷한 디스플레이에서 감지 배열은 라미네이트된 패널 내부에 내장되어 있다. 바깥층은 대부분 유리로 되어 있으나 폴리카보네이트 또는 아크릴 일 수도 있다. 이용에 따라 눈부심 방지, 비반사 또는 강화유리 처리를 명시할 수 있다. 감지 배열이 앞 패널 뒤에 위치하기 때문에 긁힘이나 화학제품을 흘리는 등의 위험에서 보호될 수 있고 IP67 또는 NEMA 4x 인클로저 표준을 통과하기 위해 요구되는 높은 수준으로 차폐될 수 있다.
PCT의 이러한 입증된 강점은 양방향성 터치스크린의 이점이 이전에는 비실용적으로 여겨졌던 애플리케이션에서 더욱 폭넓게 이용될 수 있도록 해주었다. 여기에는 주유소 급유장 지불 단말기와 같은 공공장소, 까다로운 산업 지역, 무균 환경, 야외, 모든 기상조건 지역 등이 포함된다.
다양한 경성 또는 유연한 기판을 이용해 여러 크기로 만들어질 수 있기 때문에, 현재 PCT는 디자이너들이 RPF에 양방향성을 더할 수 있는 방법을 제공하고 있으며, OLED 디스플레이에서 예상되는 몇몇 애플리케이션을 충족시킬 것으로 예상된다.
앞서 설명한 피츠버그 대학 레거시 갤러리는 사실상 PCT를 활용해 대형 곡선 디스플레이에 양방향 기능을 추가하는 방법을 보여주는 첫 애플리케이션 중 하나다. 각 기둥에 설치된 개개의 곡선 디스플레이 패널은 RPF가 적용되는 PCT 센서가 심어진 강화유리 외부 표면으로 되어 있다. 각 기둥 안에 장착된 여러 개의 프로젝터에서 나오는 밝고, 선명한 양방향성 영상은 레거시 갤러리 방문자들에게 피츠버그 대학 220년의 역사를 다시 보여주는 1,700개 이상의 영상을 포함한 정보를 탐색할 수 있도록 해준다.

미래를 위한 터치 기술
소매 애플리케이션에서 RPF 유리창을 통한 디스플레이에 터치를 추가하는 것과 관련된 매우 구체적인 과제를 해결하기 위해 플렉서블 PCT 센서가 개발되었고, RPF와 결합해 하나의 플렉서블 포일로 유리창을 통한 터치스크린 디스플레이를 만들어냈다. 접착성 있는 앞면은 매장 진열창 안쪽에 빠르고 쉽게 부착될 수 있음을 의미한다. 그림 3은 터치스크린 관리자에게 연결을 제공하는 유연한 테일을 가지는ZYPROFILM짋 플렉서블 PCT/RPF 라미네이트를 보여준다.
센서로의 전원 및 영상과 소프트웨어 콘텐트를 생성하는 컴퓨터로의 필요한 연결은 USB나 직렬 연결로 관리된다. 그림 4는 디지털 프로젝터와 결합 RPF/PCT 라미네이트가 어떻게 상호 작용하여 크고 터치에 민감한 컴퓨터 생성 디스플레이를 선사하는지를 보여준다.
이러한 유형의 양방향성 후면 투영 포일을 제작하기 위해 개발된 기술은 OLED 디스플레이에도 사용할 수 있고, 미래에는 사용자 인터페이스(UI) 디자인에 사용되어 더 많은 혁신을 가져다 줄 수 있다. PCT 포일이 플렉서블 OLED와 결합하여 전자 신문과 같이 말 수 있는, 또는 곡선 양방향성 디스플레이를 제작할 수 있을 것으로 예상된다. 디자이너들이 최소한의 타협을 하며 착상에서 현실로 나아감에 따라 차세대 양방향성 전자 디스플레이 사용자들은 더욱 더 많은 것을 기대할 수 있다.

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