33. LCD 원리 알아보기 (4) - VA(PVA) IPS TN패널의 차이점-2

 

VA IPS TN 과연 절대적 강자가 있는 것인가?

여러분은 TN, IPS, VA모드로 구동되는 세가지 LCD TV 중 하나를 공짜로 가질 수 있다면 어떠한 TV를 선택하시겠습니까? 이 세가지가 무슨 차이점이 있는지 잘모르면 많이 들어본 IPS를 무조건 선택하지 않을까요?

 

일반적으로 

'TN패널은 무조건 좋지 않아'

'VA는 이미 버려진 기술이야'

'IPS는 LGD느님이 쓰시는 기술이니 완벽해'

 

뭐 이런 경향이 널리 퍼진 듯한 분위기 입니다. 제 블로그가 OLED 블로그이긴 해도 저 또한 거실은 LCD TV와 사무실과 개인 PC는 언제나 LCD 모니터를 사용하다보니 일상생활에서 LCD에서 절대 자유롭지 못합니다.

 

그래서 이번회까지 4회에 걸쳐서 LCD에 대해서 다루었고 이 세가지 기술을 한번에 비교하면서 LCD알아보기 코너는 일단 마무리할 생각입니다. 

 

지난 시간에 배향을 설명하면 TN패널을 시작으로 LCD의 구동에 관련하여 간단하게 설명했습니다. 이번에는 각 패널들의 액정배열 모양을 한번에 비교해보도록 하겠습니다. 아래 그림을 한번 보시죠.

 

 

 

TN VA IPS의 액정 배열 비교

 

위 그림에서 보이는 대로 액정의 배열이 각 모드에 따라 완전히 다릅니다. TN의 경우에는 액정들이 차례로 꼬인 형태로 배열되어 있고 VA는 간단하게 수직으로 서있는 것을 볼 수 있습니다. 마지막으로 IPS는 액정들이 다 누워있는데 무언가 편안해 보이기 까지합니다.

 

별거 아닌 것 같지만 이 액정의 배열모양에 따라 많은 차이가 발생합니다. 각 모드마다 장단점들이 너무 분명하니 하나씩 하나씩 비교해보도록 합시다. 

 

TN(Twist Nematic)의 장단점

트위스트... 이름부터가 이미 꼬여버렸습니다. 누군가가 말했듯이 사람이나 아니나 이름이 참 중요합니다. 일단 액정들부터가 꼬여놓고 시작해버리니 시작부터 많은 문제가 발생합니다. 아래 그림을 보면서 이래서 꼬이면 안되는 구나 이해해봅시다.

 

TN 패널의 문제점

 

위 그림은 TN패널의 단면도 입니다. 액정은 기다란 막대모양을 하고 있는데 이 액정을 꼬아놓아버리니 문제가 발생합니다. 가장 오른쪽 그림을 보면 1번 위치에서 바라본 액정의 모양과 2번, 3번 위치에서 바라본 액정의 모양이 전부다 다르다는 것을 직관적으로 이해가 되실겁니다.

 

이렇게 되면 어떠한 문제가 발생할까요?

 

바로 시야각 문제(Viewing Angle)입니다. '에이... 옆에서 보면 조금 어두우면 어때' 라고 할 수도 있지만 TN패널에서의 시야각 문제는 어둡고 잘 안보이는 수준을 넘어서는 심각한 문제입니다.

 

 

위 사진에서 보다시피 아예 형태를 분간하기 힘들만큼의 심각한 왜곡이 일어나면서 정면이 아닌 곳에서는 볼 수 없는 수준입니다. 과거 초창기의 LCD가 모두 이런 방식이었기 때문에 대학시절 자취방에서 노트북으로 친구들과 다같이 뭘 볼수가 없던 추억들이 떠오르네요.

 

최근에 출시되는 TN패널 LCD는 그래도 위상차필름이 적용되어서 그나마 나은 시야각을 보여주지만 그래도 여전히 위와 아래서 보는 방향은 기대할 만한 수준이 못됩니다. 

 

그러나 TN은 가장 큰 장점을 지니고 있는데 액정의 반응속도가 매우 빠릅니다. 이 빠른 반응속도 때문에 최근 게이머들 사이에서 고주사율 모니터인 144Hz 모니터나 240Hz 모니터 까지 고주사율 게이밍모니터들이 각광 받고 있는데 이 정도 주사율을 만족시키려면 TN이 거의 필수 입니다. 

 

게다가 게임할 때에는 나만 잘보이면 되지 남이사 어떻든 상관없지 않습니까? 그래서 최근 다시 TN패널이 주목을 받고 있습니다.

 

VA(Vertical Align)의 장단점

VA의 특징은 특징이 없는게 특징입니다. 구조가 간단한걸로는 TN과 비슷하고 시야각 특성도 나쁘지 않고, 액정의 반응속도도 뭐 딱히 나쁘지 않습니다. VA자체는 큰 기술이 필요없기 때문에 싸게 만들 수 있지만 이걸 조금 더 보완하기 위해 삼성에서 밀고 있는 PVA까지 가면 전극 구조가 조금 복잡해 지기 때문에 단가 상승이 있습니다.

 

처음 LCD가 보급되기 시작할 시기에는 VA가 단점이 없어 보였습니다. 삼성은 VA에 올인하고 소형 대형 할거 없이 전부 다 VA 방식을 도입합니다. 그러나 문제는 스마트폰이 등장했다는 것입니다.

 

VA 모드의 단점

 

스마트폰의 핵심 입력 방법은 바로! 터치입니다. 손가락으로 화면을 물리적으로 누르거나 닿아야 합니다. 이렇게 화면에 터치를 하게되면 미세하지만 유리기판이 살짝 눌리게 되고 이 때 액정들이 유지하고 있는 간격인 셀갭(Cell gap)이 작아지게 됩니다.

 

그러면 우리가 보는 화면이 일그러져 보이는 문제가 발생합니다. 초기 LCD를 문지르면 뭔가 다채롭게 변하는 화면 모습을 볼 수 있습니다. 이 문제는 TN에서도 발생하지만 VA가 더 고급 디스플레이에 사용되는 기술인 만큼 이 문제가 더 크게 대두됩니다.

 

IPS(InPlane-Switching)의 장단점

궁극의 LCD로 보이는 IPS도 초창기에는 심각한 문제가 있었다. 바로 응답속도였는데 왜 응답속도가 느릴 수 밖에 없는지는 역시나 그림을 보면서 이해하는게 빠를겁니다.

 

IPS의 구동특징

 

IPS는 VA와 TN과 다르게 가장 두드러진 특징이 있는데 바로 전극이 위아래 기판에 수직으로 배치된 것이 아닌 아래 기판에 수평으로 배열되어 있다는 사실입니다.

 

생각해보면 액정이 가로로 편안하게 누워있는데 이걸 다시 세우면 공간이 안나올것 같고 그렇다고 뭐 어떻게 할 방법이 없습니다. 그래서 액정을 옆으로 돌리는 방법밖에 없었는데 이를 구현하려면 전극이 수평으로 배치되어 있어야 가능합니다.

 

VA나 TN은 전압을 가하면 액정들이 잠깐 전기장에 따라 섯다 누웠다를 반복하기 유리합니다. 그러나 IPS같이 누워있는 액정을 이리저리 돌리려다 보니 도통 말을 잘 안듣고 오래걸리게 됩니다. 그러다보니 원리적으로 응답속도가 느릴 수 밖에 없습니다.

 

그런데 스마트폰 시대에 가장 큰 장점으로는 뭐니뭐니해도 터치에 자유롭다는 겁니다. 위에서 말한 셀갭이 조금 변해봤자 어짜피 액정이 누워 있기 때문에 빛의 경로는 큰 차이가 없게 되니 터치에 굉장히 유리합니다.

 

이렇게 스마트폰 시장이 열리면서 LG 디스플레이의 IPS가 소형 디스플레이에서 애플을 통해 석권을 해버리고 이 이미지를 이용해서 대형시장에서도 고급화 전략이 잘통하게 되어 디스플레이 품질하면 LG라는 이미지가 굳혀지게 되었습니다.

 

애플의 도움과 IPS를 선택한 엘지디스플레이의 전략이 빛을 발하는 순간이었습니다.

 

그러나 IPS도 큰 단점이 존재합니다. 바로 LCD판 번인 현상이라는 이미지 리텐션(Image retention)을 보이는 디스플레이라는 사실입니다. 이러한 현상이 일어나는 이유는 수평으로 배열해 있는 회로의 복잡도와 함께 기판 상부에 위치한 고정된 액정들의 수명저하가 원인으로 보입니다.(요것은 추정 ^^;;)

 

해당 문제는 알팅스에서 진행하고 있는 OLED vs VA vs IPS 번인 테스트(최신 결과 업데이트 후에 다시 링크 수정예정)에서도 명백히 들어나고 있는 사실입니다. 

 

세 방식의 정리를 해보자면 

TN : 응답속도가 빠르나 시야각이 최악

VA : 나무랄데 없으나 터치에 취약

IPS : 두루 우수하나 장시간 사용에 비교적 취약

 

그러니 세방식이 어느것이 완벽하다는 고정관념은 버리고 각자의 목적에 맞는 모니터나 TV를 선택해야 할 것 같습니다.

 

용도에 따른 추천

TV : VA, S-PVA모드인 삼성 QLED TV를 추천

게임용 모니터 : FPS 게임에는 고주사율 TN패널, 그 외엔 IPS 

소형 : 무조건 IPS