Nikkei Automotive_2016. 12 Automotive Report (p14-17)

작고 잘 보이는 HUD가 속속 등장
CEATEC JAPAN 2016 보고

IT∙일렉트로닉스의 종합전시회「CEATEC JAPAN 2016」이 2016년 10월에 개최되었다. 자동차 관련에서는 헤드 업 디스플레이(HUD)와 액정계기판, 터치패널 등 자율주행 시대를 위한 진화된 차량부품의 전시물이 많이 보였다. 미쯔비시전기와 덴소는 HUD에 더해, 액정화면의 인스톨먼트 패널과, 전자미러의 화상을 보여주는 액정패널 등을 포함한 운전석의 구성을 공개했다. 스탠리전기는 얇은 두께를 추구하고, 두께 1Cm의 HUD를 개발했다. 하마마쯔 포토닉스는 HUD의 기구부품인「Micro ElectroMechanical System(MEMS) 미러」를 활용한 HUD를 전시했다.

-- 시차(Parallax)로 멀리 보이게 하다 --
영상을 멀리 보이게 하고, 기체를 소형화 한다. 이것이 HUD의 개발의 쟁점이 되어 있다. 미쯔비시전기는, 좌우의 눈의 시차를 이용하여 HUD의 영상에 깊이를 가지게 한다. 왼쪽 눈과 오른쪽 눈으로 다른 화상을 겹쳐서 보여주는 것으로 입체감을 표현하는 기술이다. 예를 들어, 교차로에 가까이 갔을 때, 교차로까지의 남은 거리의 정보를 운전자의 3Cm 방에 표시한다. 진행방향 등의 정보는, 최대로 10cm 앞에 보이도록 하는 것이 가능하다. 2020년의 발매를 목표로 자동차 업체에 제안하고 있다.

미쯔비시전기는 HUD에서는, 액정화면에서 보여주는 화상을 거울로 반사하고, 그 화상을「콤바이너(Combiner)」라고 불리는 부품으로 투사시키는 것으로 인해 영상을 표시하는 방식을 채용하고 잇다. 이 방식으로 HUD의 영상을 멀리 보이게 하는 것은, 일반적으로 액정화면에서 거울까지의 거리와, 거울에서 콤바이너까지의 거리를 멀리 떨어트리지 않으면 안 된다. 때문에 기체가 커지기 쉽다. 하지만. 미쯔비시전기의 HUD는 시차를 활용하여 멀리 보여주는 것으로 거리를 멀리 할 필요가 없고, 기체를 작게 만들 수 있다고 한다. “타사제품과 비교하여 멀리 투사 가능한 것이 강점이다. 3~10cm까지 투사거리를 새기는 것이 가능하다. 자동차 업체는, 가능한 한 멀리 투사가 가능한 것을 원하는 한편, 기체는 작게 하고 싶다고 하는 요망이 강하다.” 라고 관계자는 말한다.

덴소의 HUD는, 구성부품의 거울에 「오목거울」을 사용하는 것으로, 영상을 길게 늘려 전면 유리에 투사한다. 이것으로 인해 액정화면과 거울, 전면유리의 거리를 작게 하고 기체를 소형화했다. 간소한 기구이기에 비용을 낮출 수 있다고 한다. 이번에 전시한 HUD는 이미 토요타자동차의「렉서스」시리즈에 채용되고 있는 것이다. 덴소는 20년 이상 전부터 토요타의「크라운」과「마제스타」용으로 HUD를 제품화 해왔다. 당시의 HUD는 투사거리가 1m정도였지만, 자동차 업체로부터의 요구에 응해 기구를 개량하고 투사거리를 늘렸다. 이번에 전시한 HUD의 투사거리는 2~3m정도이다. “투사거리는 4~5m정도가 이상적이라고 생각하고 있다. 거리를 늘리기 위해서는 기체가 커지고 비용도 올라간다. 지금은 얼마나 저렴하게 차에 탑재시키는가를 중시하고 있다.” 라고 관계자는 말한다.

스탠리전기는 두께 1cm라고 하는 얇은 HUD를 전시했다. HUD를 설치하는 대쉬보드는 여분의 공간이 없고, 얇은 기체에 대한 요구가 강하다고 한다. 스탠리전기의 HUD에서는, 액정화면의 영상을 콤바이너로 반사하여 투사한다. 같은 방식을 활용한 종래의 HUD는, 백라이트를 액정화면의 뒷면에 배치하는 직하형을 채용하고 있기 때문에 두꺼웠다고 한다. 또한 백라이트에는 높은 휘도가 요구되기 때문에, 발열이 늘고 냉각용의 장치가 필요한 경우도 있었다. 스탠리전기는 얇게 하기 위해, 백라이트의 광원을 액정패널의 옆에 배치하는 사이드라이트 형을 채용했다. 사이드라이트 형은 일반적으로 휘도가 부족하지만, 독자의 프리즘시트를 활용한 광이용효율을 높이는 것으로 휘도의 문제를 극복했다.

HUD를 구성하는「MEMS 미러」를 하마마쯔포토닉스는 선보였다. 그 용도의 일례로서 최신의 MEMS 미러를 활용한 HUD를 전시했다. 최신의 MEMS 미러는 타원형으로 1.55 x 0.75mm로 작고, 반사율은 85%이다. 이 MEMS 미러를 활용하면 HUD를 소형화 할 수 있다고 한다.

-- 액정계기판의 개량 --
계기판 패널로 인해 많은 정보를 표시하는 시도도 활발하다. 로옴(Rohm)은 해상도를 높인 액정계기판을 전시했다. 로옴은 현재, 유럽과 미국의 고급차 계기판에 1280 x 480 도트 정도의 기술을 제공하고 있지만, 이번에 전시한 액정계기판의 화면은, 해상도가 1920 x 720 도트이다. 2880 x 1080 도트의 타입도 개발을 추진하고 있다. 모두 2020년 정도에 유럽과 미국의 자동차업체에서의 채용을 목표로 한다.

자율주행차에서는 액정계기판의 위상이 더욱더 높아질 전망이다. 독일의 Audi는 3세대의 현행「TT」에서 액정계기판을 채용하고 있고, 계기판과 네비게이션의 화면을 동시에 표시 가능하도록 했다. 자율주행차가 되면, 액정화면에 주행정보 등을 표시할 필요성이 높아진다. 또한, 사이드미러를 카메라로 바꾸고, 촬영한 화상을 액정화면에 표시시키는 움직임도 있고, 차 안의 액정화면의 수는 늘어남과 동시에 고화질화가 진행될 것이다.

HMI(Human Machine Interface) 관련에서는 터치패널기술의 전시도 눈에 띄었다. 터치패널에서는 베젤리스와 투명화를 목표로 한다. 파나소닉은 곡면과 변형, 베젤리스 등에 대응하는 터치패널용 센서를 선보였다. 필름 기판 위에 동(Cu)의 망을 직접형성하고 센서로 한 것이다. 2017년 말의 개발완료를 목표로 하고 있다고 한다.

터치센서의 전극에는 일반적으로 ITO(Indium Tin Oxide)막이 사용되고 있지만, ITO는 약하고, 구부리면 부서지기 쉽다. 또한, 전기저항이 비교적 높아서 대면적화에도 대응하기 어렵다. 이러한 ITO의 문제의 해결책으로서, 파나소닉은 이번에 Cu망으로 인한 전극을 채용했다.

종래의 Cu망으로 인한 전극은 선 폭이 4㎛으로 조금 두꺼워서 망이 보이거나, 화소 패턴과 간섭하여 물결무늬가 생기거나 하는 문제가 있었다. 그래서 이번에, 선 폭을 2㎛으로 종래의 절반으로 얇게 한 것으로, 이러한 문제들을 해결했다고 한다. 종래의 에칭기술을 대체하는 독자적인 새로운 패터닝  기술을 도입한 것으로 실현했다고 한다. 이 가공기술을 사용하는 것으로, 베젤이라고 불리는 센서 주위의 배선의 선 폭/선 간격도, 종래의 20㎛/20㎛~8㎛/8㎛으로 축소했다. 그 결과, 종래의 2분의 1 이하로 베젤을 줄이는 것이 실현 가능하게 되었다.

일본항공전자공업은, 전면 투명 타입의 유리의 터치패널을 전시했다. MAM(M:몰리브덴, A:알루미늄, M:몰리브덴)의 적층 구조를 취하는 센서 외주의 금속배선부분을 투명 전극화하는 것으로, 전면 투명 타입을 실현했다고 한다. 전면 투명 타입이 된 것으로, 디자인 성이 향상되었다고 한다. 또한 종래의 유리형태와 비교하여 성막 횟수를 삭감한 것으로 저가격화를 달성했다. 게다가, 기존제품보다도 내구성이 향상되었다고 한다.

-- V2I를 위한 교통정보를 취득 --
ADAS(선진안전운전지원시스템)관련에서는, 미츠미전기가 79GHz대의 밀리파 레이더를 전시했다. 79GHz대 밀리파 레이더는, 77G~81GHz의 밀리파를 활용하여 사람과 차량 등을 감지한다. 최대로 80m정도 전방에 있는 물체를 감지하는 것이 가능하고, 종래의 76GHz 밀리파 레이더에서는 어려웠던 사람과 차량 등의 물체판별이 가능한 것이 특징이다. 과거의 CEATEC에서는 도파관을 활용하여 송수신기로 인한 시작품을 출전하고 있었지만, 이번에는 화합물반도체의 밀리파 디바이스를 활용한 송수신기에 의한 시작품을 선보였다.

이번의 시작기에 활용한 송수신기는 외부에서 조달한 밀리파 디바이스를 사용하고 있지만, 현재, Si베이스의 디바이스를 사내에서 개발 중이라고 한다. 2020년의 제품화를 목표로 개발하고 있다. 안테나, 밀리파 디바이스, 신호처리회로 모두를 내장하는 것으로, 차량에도 탑재 가능한 보급가격대의 레이더를 목표로 한다.

이외의 자율주행 관련에서는, 톨게이트의 하이패스 안테나에 설치한 적외선 센서로 교통정보를 취득하는 시스템을 무라타제작소가 선보였다. 차선마다 교통량과 차량 속도 등의 정보를 수집하는 시스템이다. “주행하고 있는 자동차의 대략적인 크기도 파악할 수 있다.” 라고 관계자는 말한다. 센서는 무선통신기능을 갖추고 있고, 신호와 교통표식에 부착하는 것 만으로 시스템을 구축하는 것이 가능하다.

카메라로 같은 시스템을 구축하는 경우와 비교하여 저비용으로 도입 가능한 것에서, 우선 교통감시 시스템이 정비되어 있지 않은 개발도상국에서의 수요를 예상하고 있다. 2016년 10월의 시점에서 태국의 방콕에서의 실증실험을 추진하고 있다고 한다. 센서에서 취득한 교통정보는 자율운전 시스템에도 사용할 수 있기 때문에, 미래에는 유럽과 미국 등의 선진국에서도 차로 간의 통신(V2I)로써의 활용이 예상되고 있다고 한다.

-- 차량외장을 3D 프린터로 --
최근, 자동차의 설계에 3차원(D) 프린터를 활용하는 움직임이 확산되고 있다. 혼다는 소형전기자동차(EV)인「MC-ß」의 외장을 3D 프린터로 제조하여 공개했다. 3D 프린터를 사용하는 것으로, 의장설계에서 제조까지 2개월의 짧은 기간에 개발 가능하다. 혼다가 3D 프린터로 설계를 시도하는 것은, 실증실험을 통해 소형EV에 대한 요구가 많고, 한 가지의 사양으로 대응 불가능한 것을 알게 되었기 때문이다. 그 해결책이 3D 프린터라는 것이다. 3D 프린터는 대량생산을 전제로 한 금형설계 등을 하지 않고, 바디의 외장을 만들 수 있다. 때문에 소형EV에 필요한 소량생산에 대응하기 쉽다.

혼다는「Variable Design Platform」이라고 불리는 설계의 방식을 MC-ß에 접목하고, 3D 프린터를 사용하기 쉬운 차량으로 하고 있다. 이 생각은, 자동차 개발에서 주류의 바디와 골격을 일체로 설계하는「모노코크 바디」로 하는 것이 아닌, 바디와 골격을 구분하여 설계하는 것이다. 골격 부분만으로, 충분한 충돌안전성능을 실현한다. 바디 외장은 충돌안전성능에 관계가 없기 때문에, 3D 프린터로 바디 외장을 자유로이 설계하기 쉽게 된다.

      -- 끝 --