스마트폰 스펙 파헤치기 #1에서는 해상도에 대해 알아봤습니다. 해상도가 무엇이고 해상도가 크다고 마냥 좋은 것만은 아니라는 것을 알게 됐는데요.

[스마트폰 스펙 파헤치기#1 해상도] 풀HD가 좋나요? UHD가 좋나요?

이번시간에는 ‘디스플레이 종류’에 대해 알아보려고 합니다. 겉으로 봐서는 다 똑같아 보이는 디스플레이 장치인데 뭐가 다를까요? 네, 많이 다릅니다. 그리고 그 종류도 생각보다 많답니다.

이제부터 스마트폰 스펙 파헤치기 #2 디스플레이의 양대 산맥, AMOLED와 IPS에 대해 알아보겠습니다.

~1990년 대, CRT의 대세

얼마 전부터 <응답하라 1988>이라는 드라마가 시작됐습니다. 응답하라 시리즈의 세 번째 작으로 <응답하라 1994>, <응답하라 1997>에 이은 것인데요. 이 당시의 TV를 보면 지금과 형태가 매우 다르다는 것을 알 수 있습니다. 사실 비교하기 조차 어렵죠.

(CRT 방식의 TV 내부 모습. 출처 : wikipedia)

이 때는 CRT(Cathode ray tube)라는 디스플레이를 사용하고 있습니다. 일명 브라운관 TV인데요. ‘칼 브라운’이라는 사람이 발명했다고 해서 ‘브라운관’이라고 부릅니다. CRT 방식은 1897년 발명된 이후 거의 100년 동안이나 사용되었습니다.

CRT 방식의 장점은 만들기도 쉽고 색감도 좋고 다 좋은데, 크고 무겁고 열도 많이 난다는 단점이 있습니다. 전기도 많이 사용했지요. 20인치가 넘는 CRT 모니터의 경우에는 퀵 서비스에서 배송 거절을 하는 경우도 있었고, 한 여름에 CRT 모니터를 장시간 사용하면 그 열기 때문에 땀이 날 정도였답니다.

하지만 이것도 LCD가 등장하면서 점차 사라졌습니다.

평면 디스플레이의 대중화, LCD

LCD(Liquid Crystal Display)는 액정 디스플레이 장치라 불리고 있습니다. LCD의 역사도 CRT 못지 않게 오래됐습니다. LCD는 1888년 처음으로 액정을 발견한 이후 1900년 초부터 이를 디스플레이로 만들기 위해 연구가 시작됐습니다. 

하지만 1888년 처음 액정이 발견된 이후 상품화 되기까지는 상당히 오랜 시간이 걸렸는데요. 거의 80년이 지난 1970년에 시계에 처음 사용되었기 때문입니다. 초기의 LCD는 해상도도 낮고 크기도 작고 소비전력도 높았습니다.

(수동형 LCD의 대표적인 예. 출처 : Wikipedia)

LCD는 수동형과 능동형 두 가지로 나뉘었습니다. 수동형 LCD의 가장 흔한 형태는 전자계산기나 전자시계입니다. 그리고 능동형 LCD는 TV와 모니터, 스마트폰에 사용되고 있는 것들입니다.

능동형에도 TN 방식과 TFT 방식이 있습니다. TN 패널은 가격이 저렴하고 반응속도가 매우 빠르다는 장점이 있는 반면 시야각이 좋지 않아 정면에서 보는 것이 아니라면 화면 왜곡이 생기게 됩니다.

그리고 TFT 방식은 흔히 말하는 ‘광시야각’이라고 해서 시야각이 넓고 색 표현력도 우수하다는 장점이 있으나 소비전력이 높고 비싸다는 단점이 있습니다. TFT 방식에 대해서는 잠시 후 다시 더 자세히 알려드리겠습니다.

LCD의 진화, LED와 결합하다

LCD의 액정은 스스로 빛을 내지 못합니다. 그래서 별도의 광원(백라이트)을 사용해 빛을 가하면 액정을 통과하면서 일정한 패턴으로 빛이 굴절하고 마지막으로 편광 필터와 컬러 필터를 통과하면서 색이 만들어집니다.

처음에는 이 광원에 CCFL(냉음극관)을 사용했습니다. CCFL을 사용한 이유는 간단합니다. 가격이 저렴했기 때문입니다. 그러나 단점도 극명했는데요. 수명이 짧고 소비전력과 발열이 높다는 것입니다. 그래서 초기의 LCD 모니터는 오래 사용하면 점차 어두워졌으며, 전기도 많이 먹었답니다.

(CCFL . 출처 : wikipedia)

그러나 광원을 LED로 바꾸면서 많은 변화가 생깁니다. CCFL 방식에 비해 조금 더 비싸지만, 수명이 길고 소비전력과 발열도 낮으며 고르게 빛을 보낼 수 있어 더 선명한 화질을 보장해 줍니다. 요즘 나오는 모든 LCD 모니터와 TV는 모두 LED를 광원으로 사용하는데요. 제조사에서는 이를 마케팅에 이용하고자 ‘LED 모니터’라고 포장하는 경우가 있습니다. 하지만 엄밀하게 따지면 LED 모니터는 아니고 ‘LED 광원 LCD 모니터’라는 표현이 맞습니다.

IPS, VA? LCD가 아닌가?

LCD에도 여러 종류가 있습니다. 지금부터 말하는 LCD는 수동형이 아닌 능동형인 TFT 방식을 말합니다.

TFT 방식의 LCD도 화면을 표시하는 방법에 따라 TN, IPS, VA가 있으며 스마트폰에서는 IPS가 가장 대표적인 패널입니다. 

IPS(In Plane Switching)은 현재 LG디스플레이가, VA(Vertical Alignment)는 삼성이 각각 생산하고 있습니다. VA(PLS) 패널과 TN 패널은 PC용 모니터나 TV에 사용되는 것이기에 이번 시간에는 더 이상의 설명을 하지는 않겠습니다.

IPS 패널의 특징은 시야각(좌우 178도)이 우수하고 흰색을 표현하는데 좋습니다. 흰색 표현이 좋다는 것은 흰색 배경에 검은색 글자를 잘 표현해서 가독성을 높여주기도 합니다.

(IPS 패널을 사용한 아이폰4)

IPS 패널이 주목 받기 시작한 것은 2010년 ‘아이폰4’의 ‘레티나 디스플레이’의 등장과 함께입니다. 故 스티브 잡스가 인간의 망막에 비유한 레티나 디스플레이를 발표하면서 사용했던 패널이 바로 IPS였습니다.

그리고 IPS 패널에도 여러 종류가 있습니다. 초기에는 IPS라고 불렸으나 이후 ‘S-IPS’, ‘AS-IPS’, ‘IPS-PRO’, ‘H-IPS’, ‘AH-IPS’로 발전했는데요. 현재는 AH-IPS가 가장 많이 쓰입니다. AH-IPS는 H-IPS의 개선된 버전으로 색 표현력, 해상도 및 PPI 증가, 낮은 소비전력에서도 더 밝은 화면을 보여주게 됩니다.

AH-IPS 패널을 특징을 보면 스마트폰에 꼭 필요한 것들이라는 것을 알 수 있는데요. 소비전력이 낮아 배터리 사용 시간을 늘려주고 해상도를 올리는데 유리해서 프리미엄 스마트폰에 맞아 떨어집니다. 그리고 모니터나 TV에 비해 상대적으로 매우 작은 화면에서 텍스트를 보기 위한 가독성도 우수하기 때문에 스마트폰에서는 대부분 AH-IPS 패널을 사용하게 됩니다.

스스로 빛을 내는 OLED의 등장

OLED는 스스로 빛을 내는 유기화합물을 이용한 디스플레이 장치입니다. 소자 하나하나가 빛을 내어 색을 만들어 내기 때문에 색감과 응답 속도가 우수하고 백라이트가 필요 없어 얇게 만들 수 있다는 장점이 있으나 LCD 방식에 비해 가격이 비싸고 내구성이 낮다는 단점이 있습니다.

OLED의 종류도 LCD처럼 수동형과 능동형 두 가지 방식이 있습니다. 초기에는 작은 디스플레이 장치에 수동형(PMOLED)가 사용됐으나 화면 크기가 커지면 그에 비례해 소비전력이 커진다는 단점이 있어 대형 디스플레이는 사용하지 않습니다.

(최초의 AMOLED 사용 스마트폰, 노키아 N85)

능동형 OLED는 AMOLED라 부르며 현재의 스마트폰에서 사용하고 있습니다. 대표적으로 삼성전자의 모든 스마트폰이 AMOLED를 사용하고 있는데요. 스스로 빛을 내는 소자이기 때문에 색감이 우수하고 명암비가 높아 암부 표현력이 훌륭하며 응답속도가 매우 빠릅니다. 그리고 야외시인성이 좋다는 장점이 있으나 단점도 있습니다.

바로 소자의 내구성 문제입니다. 스스로 빛을 내기 때문에 수명이 길지 못합니다. 그리고 번인 현상이 생길 확률이 높습니다. 번인(Burn-in) 현상이란 쉽게 말하면 잔상이 남는 것인데요. 같은 화면이 오랜 시간 지속되면 그 화면이 잔상으로 남게 됩니다. 최근에는 이런 문제가 많이 해결되기는 했으나 여전히 남아 있습니다.

AMOLED도 다 같은 AMOLED가 아니다?

그리고 AMOLED라고 해서 다 같은 AMOLED는 아닙니다. 픽셀 구조에 따라 ‘RGBG PenTile’, ‘RGB S-Stripe’, ‘RGB stripe’ 등이 있습니다. 이는 하나의 픽셀을 구성하는 ‘R(ed)’, ‘G(reen)’, ‘B(lue)’의 구성에 따른 차이인데요.

(갤럭시 노트2에 사용됐던 RGB S-Stripe 방식의 AMOLED. 출처 : Wikipedia)

(가장 많이 사용하는 RGBG PenTile 방식의 AMOLED. 출처 : Wikipedia)

위 두 장의 사진은 AMOLED 디스플레이 중 가장 많이 사용하는 RGBG PenTile 방식과 그 다음으로 많이 사용하는 RGB S-Stripe 방식의 픽셀을 확대한 모습입니다.

왜 RGB를 사용했느냐 하면, 이 세가지 색이 빛의 3요소이기 때문입니다. 3개의 색을 섞어 수 많은 색을 만들어 내는데요. RGB 하나를 묶어 픽셀이라고 합니다. 그러고 ‘R’, ‘G’, ‘B’ 픽셀 하나하나는 ‘서브픽셀’이라고 부른답니다.

서브픽셀을 구조를 보시면 조금 의아한 부분들이 있을 것입니다. 먼저 RGB S-Stripe 방식에서는 RGB 3개의 서브픽셀이 있는 것은 맞지만, RGBG PenTile 방식에서는 RG와 BG를 각각 1개의 픽셀로 계산합니다.

이런 방식을 사용한 이유는 AMOLED의 수율 (제작 시 성공 확률)을 높이고 단가를 낮추기 위함인데요. 하지만 일반적으로는 RGBG PenTile 방식보다 RGB S-Stripe 방식이 더 우수하다고 알려져 있습니다.

참고로 최근 출시되는 삼성 갤럭시 시리즈에는 모두 RGBG PenTile이 사용되고 있습니다.

AMOLED의 마케팅 용어들

AMOLED를 사용한 스마트폰에서도 해상도에 따라 AMOLED를 다양한 용어로 부릅니다. 그래서 마케팅 용어라는 단어라고 칭했는데요. 이 부분은 참고로 봐주시면 됩니다.

명칭	해상도	적용 제품
AMOLED	240 x 320	노키아 N85
Super AMOLED	800 x 480 960 x 540 1280 x 760	갤럭시 S 갤럭시 S4 mini 노키아 루미아 1020
Super AMOLED Plus	800 x 480	갤럭시 S2
HD Super AMOLED	1280 x 720	갤럭시 넥서스 갤럭시 S3 갤럭시 노트2
Full HD Super AMOLED	1920 x 1080	갤럭시 S4 갤럭시 S5 갤럭시 노트3
WQHD Super AMOLED	2560 x 1440	갤럭시 S6 갤럭시 노트4 갤럭시 노트5 갤럭시 S6 엣지 플러스
WQXGA Super AMOLED	2560 x 1600	갤럭시 탭S 8.4 갤럭시 탭S 10.5

지금까지 스마트폰의 디스플레이 종류에 대해 알아봤는데요. 오늘 여기에서 다룬 LCD와 OLED에 대한 내용은 빙산의 일각에 불과합니다. 그렇다고 전문적인 내용까지 전부 알 필요는 없습니다. 각 디스플레이 장치에 대한 특징이 무엇이고 어떤 것이 있는 것 인지만 아는 정도로도 충분하기 때문입니다.

마지막으로 재미있는 사실 한 가지만 알려드리면서 마치겠습니다. 스마트폰 디스플레이 분야에서는 LCD 계열의 디스플레이는 LG전자가 선도하고 있으며 OLED는 삼성전자가 주도하고 있습니다.

반면 대형 TV 시장에서는 삼성전자가 LCD 방식 (LED 백라이트 형태)만 만들고 있으며 LG전자는 LCD와 함께 OLED TV를 주력으로 내세우고 있답니다.