세상에는 IPS, TN, VA, OLED, Micro LED 같은 다양한 패널들이 있습니다. 이러한 패널들은 모니터의 성능을 좌지우지 하는 경우가 많습니다. 패널은 이미지 품질, 색상 정확도, 시야각, 응답 시간 같은 주요 기능을 결정하는 구성 요소이기 때문이지요. 우리는 그 중, 가장 대중화 되어있는 IPS 패널을 알아보려고 합니다.
In-Plane Switching, 일명 IPS 라고 불리는 이 기술은 LCD(Liquid Crystal Display, 액정 디스플레이) 패널에 사용되는 기술입니다. IPS 패널은 추후에 소개할 TN(Twisted Nematic) 패널의 한계를 해결하기 위해 개발되었으며, TN 패널보다 나은 색상 재현력과 넓은 시야각을 제공합니다. 하지만 IPS 패널이 TN 패널보다 무조건 나은가? 그건 또 아닌 게 TN 패널도 TN 패널만의 빠른 응답 속도라는 장점을 가지고 있습니다.
이러한 IPS 기술은 1996년 일본의 Hitachi Ltd.에서 처음 개발되었습니다. 기존의 TN 패널은 액정 분자가 신호를 받으면 수직으로 회전하기 때문에 수직 시야각이 좁고 정면이 아닌 방향에서 보게 되면 색상이 왜곡되는 경향이 있었습니다. 그래서 그들의 처음 개발 목적은 액정 분자가 전기장에 의해 수직으로 회전할 때 발생하는 시야각 문제를 해결하는 것 이었습니다. 이때 Hitachi Ltd.는 액정 분자를 수평 방향으로 회전시켜 이 문제를 해결했습니다. 수평 방향으로 회전시킴으로써 어느 각도에서 보더라도 색상과 명암이 일정하게 유지되었습니다. 하지만 당시 기술적 한계로 인해 응답 속도가 현저히 떨어지고 생산 비용이 너무 높아서 수율이 잡히지 못했고 그렇게 상용화되지 못했습니다.
1998년, 2년만에 IPS 기술에 많은 기술적 개선이 이뤄졌습니다. 그렇게 여러 가지가 개선된 버전의 IPS 패널이 등장했습니다. 그중 초기 IPS 패널의 직접적인 후속은 Hitachi Ltd.에서 개발한 S-IPS(Super-IPS)인데요. 초기 IPS 패널은 대부분의 각도에서 색상과 명암이 일정하게 유지되는 특징을 가졌었습니다. 하지만 극단적인 각도에서는 여전히 색상과 명암에 왜곡이 발견되었는데요. 이때 액정 분자의 정렬 방식을 더욱 최적화하여 단점을 보완했습니다. 이외에도 액정 분자의 균일한 정렬과 더 나은 백라이트 기술로 색상 정확도를 크게 향샹시켰고, 응답속도 또한 다양한 개선을 통해 향상되었습니다. 조금 정확한 수치를 가지자면 S-IPS 기술로 개발된 첫 패널은 BWB(Black-White-Black)로 측정된 응답 속도가 60ms에 달했습니다. 하지만 점점 개선되어 결과적으로 16ms까지 응답 속도를 낮췄습니다. 문제점이라고 지적받던 최대 600:1이라는 낮은 명암비와 일명 보라 현상이라고 불리는 색상 왜곡 현상도 세대를 거치며 극복할 수 있었습니다. 개발 초기에는 전문가 용도로 생산되었다가 시간이 지나면서 생산 비용이 낮은 변형된 S-IPS 기반의 패널이 개발되면서 상용화 되었고, 이러한 혁신을 국내 가전제품 브랜드 LG Display가 이끌었습니다. 그래서 당시 LG가 주력으로 생산하는 패널에는 대부분 S-IPS 기술이 적용되었고 S-IPS의 명성은 지속적으로 높아졌습니다.
Hitachi Ltd.와 LG는 여기서 멈추지 않고 더 나은 패널을 연구하고 개발하기 시작했습니다. Hitachi Ltd.에서는 2002년에 AS-IPS(Advanced Super-IPS) 기술을 개발했고, LG에서는 2007년에 H-IPS(Horizontal-IPS) 기술을 개발했습니다.
AS-IPS 패널은 이전 세대 IPS 기술보다 더 나은 성능을 목표로 제작되었습니다. 픽셀 구조는 화살촉 모양으로 되어 있습니다. 시야각, 색상 정확도, 밝기와 대비를 개선하고 기존 IPS 패널보다 투과율을 30% 늘려서 에너지 효율성을 향상시켰습니다. 높아진 투과율 덕분에 밝은 환경에서도 우수한 화질을 유지할 수 있었고, 높아진 명암비 덕분에 색 재현을 중요시하는 전문 분야에서 각광을 받았습니다. 하지만 향상된 기능이 많이 추가되었던 나머지 제조 비용이 너무 높아 상용화되지 못했습니다. 그렇기에 더 싸고 좋은 패널이 존재하는 지금은 AS-IPS 패널은 생산이 중단되었습니다.
H-IPS 패널 빛샘(Backlight Bleeding) 현상을 최소화하는 데 중점을 두고 있습니다. 이를 위해, H-IPS는 기존 S-IPS 패널의 전극 배열 방식을 개선하여, 픽셀의 하단 부분을 부채꼴(Scallop) 모양으로 디자인했습니다. 이 부채꼴 디자인은 빛의 투과율을 향상시키는 동시에, 패널 내부에서의 빛의 확산을 더 균일하게 만들고, 백라이트가 패널 가장자리로 집중되어 발생할 수 있는 빛샘 현상을 감소시키는 데에 기여했습니다. H-IPS에서는 S-IPS에서 보이던 보라 현상과는 반대로 높은 각도에서 검은 이미지를 볼 때 가장자리가 하얗게 번지는 현상을 발견할 수 있었습니다. 이 현상은 IPS Glow(빛 번짐 현상)으로 불리게 됩니다. 그럼에도 불구하고 H-IPS는 모든 시청 각도에서 균일한 색상 표현과 높은 명암 표현을 가능하게 하여, 사용자에게 보다 사실적인 묘사를 제공하면서 게이밍 용도로 자주 사용되었습니다.
AS-IPS와 H-IPS를 비교하자면 밝기나 색상 재현 등 여러가지 면에서 AS-IPS가 H-IPS를 능가합니다. 하지만 생산 단가가 H-IPS가 AS-IPS보다 낮았기 때문에 보통 일반적인 용도에는 H-IPS가 사용되었습니다. 하지만 H-IPS 조차도 그렇게 저렴한 패널이 아니었기 때문에 LG를 비롯한 제조사들은 H-IPS 보다 저렴한 패널을 만들기 위해 노력했습니다. 비싼 것만 있다면 상용화되기 어렵기 때문이죠. 그렇기에 저렴한 생산 단가를 가진 IPS 패널 기술이 필요했습니다. 프리미엄 라인과 그렇지 않은 라인을 구분할 수 있도록 말이죠.
그렇게 탄생하게 된 패널이 LG에서 개발한 e-IPS 패널입니다. e-IPS의 e가 무엇을 의미하는지는 명확하지 않습니다. 하지만 대부분의 사람들은 Economic을 지칭한다고 생각하고 있습니다.
e-IPS는 H-IPS에 비해 간단한 픽셀 구조를 지닙니다. 하지만 개구율(Aperture Ratio)이 높아져 광학적 최적화를 달성한 e-IPS 패널은 더 밝아지고 선명한 화질을 제공할 수 있었습니다. e-IPS의 절감 전략은 BLU(BackLight Unit) 스펙을 낮추고 조명 소스를 기존에 사용하던 CCFL 방식 대신 LED 방식으로 교체하는 데에 있었습니다. 낮은 가격의 BLU를 사용하고 에너지 효율이 높고 저렴한 LED 방식을 채택하면서 생산 단가가 상당히 낮아졌습니다. 당시 e-IPS 패널을 사용하던 모니터와 H-IPS 패널을 사용하던 모니터의 가격이 거의 동일한 스펙이어도 수백만 원씩 차이가 났습니다. 일반 사용자에겐 IPS에 입문할 좋은 기회를 가져다 주었습니다.
LG가 e-IPS를 개발했을 무렵, 다양한 제조사에서 다양한 이름을 받은 IPS 패널이 등장하기 시작합니다. UH-IPS, H2-IPS,S-IPS II 패널이 그 예인데요. 간단하게만 짚어보겠습니다.
UH-IPS는 H-IPS에 비해 개구율을 18% 향상해 단가를 줄이고 더 밝은 디스플레이를 제공했습니다. 결국 개구율 외에는 큰 변경 사항이 없기 때문에 이름만 다른 e-IPS 라고 생각하시는 게 편할 듯 싶습니다. S-IPS II는 UH-IPS 보다 11.6% 높은 개구율과 명암비를 가졌지만 LED 백라이트를 채용하여 에너지 효율은 S-IPS 패널보다 더 좋은 차세대 패널입니다. S-IPS의 차세대 패널이라 그런지 H-IPS의 픽셀 구조가 아닌 S-IPS의 픽셀 구조를 갖고 있다는 걸 특이한 점으로 꼽을 수 있습니다.
2010년이 되자 일본의 초대형 IT 기업인 NEC에서 IPS 패널 기술을 개발했다는 소식이 들려옵니다. NEC는 새로운 PA 시리즈를 출시하면서 PA 시리즈 모니터의 패널을 p-IPS(Performance-IPS) 라고 칭하기 시작했습니다. 보통 24에서 30인치 크기의 모니터에 들어가는 이 패널은 대부분의 스펙 자체가 H-IPS와 거의 동일합니다. 그냥 H-IPS인데 NEC에서 만들어서 이름만 달라졌다고 봐도 무방할 정도입니다. p-IPS가 들어간 대표적인 모니터로 PA241W가 있습니다.
p-IPS를 달고 나온 제품들은 10bit 컬러를 모방하기 위해 8bit에 FRC(Frame Rate Control) 모듈이 탑재된 채로 나왔습니다. 8bit는 원래 RGB 각 채널이 256가지의 색상을 직접 표현할 수 있어 원래는 256 × 256 × 256으로 1670만 가지의 색상 조합을 만들 수 있었지만 FRC 모듈로 인해 RGB 각 채널이 1024가지 색상을 표현할 수 있게 되면서 1024 × 1024 × 1024로 10.7억 가지의 색상 조합을 시뮬레이션 할 수 있게 되었습니다. 10bit에 준하는 색상 표현력 덕분에 전문가들 사이에서는 높은 인기를 얻었습니다.
그렇게 2011년, LG가 e-IPS 패널을 출시한지 2년만에 새로운 패널을 선보였습니다. 새로운 패널의 명칭은 AH-IPS(Advanced High-Performance IPS)입니다. AH-IPS 패널은 모바일 시장을 겨냥하기 위해 개발된 패널입니다. LG가 왜 모바일 시장을 겨냥하려고 했는지는 당시 모바일 시장에 대한 배경 지식이 필요합니다. 간단하게 알아보겠습니다. 2009년 10월과 11월에 각각 Samsung의 Omnia II와 Apple의 iPhone 3GS가 출시되게 됩니다. 두 제품의 출시는 한국에 스마트폰 붐을 일으켰는데요. 하지만 쏟아져 나오는 이슈와 가십 때문인지 좋은 인식을 가지지는 못했었는데요. 그렇게 1년이 지난 2010년 하반기에 iPhone 4가 출시되고, 모바일 시장에 혁신의 바람이 불었습니다. 최초로 도입된 영상통화와 혁신적인 디자인 등 여러가지 이유가 있겠지만 결정적인 이유로는 디스플레이를 꼽을 수 있었습니다. 전작인 iPhone 3GS와 비교해 두배나 늘어난 해상도와 PPI(Pixels per Inch)는 혁신이라 부르기에 충분했고, Apple은 이러한 디스플레이를 '레티나(Retina, 망막) 디스플레이' 라고 부르기 시작합니다. Apple 前 CEO 스티븐 잡스는 레티나 디스플레이를 향해 " 차세대 디스플레이로 주목받는 유기 발광 다이오드(OLED)보다 더 나은 화면을 제공한다. " 라며 극찬했습니다. 잡스가 극찬할 정도로 뛰어난 레티나 디스플레이 덕분인지 iPhone 4는 발매일에 160만 대나 팔리며 대단한 인기를 자랑했습니다. AH-IPS는 이러한 레티나 디스플레이의 기준을 충족하기 위해 만들어진 패널입니다. 그렇기에 기능 자체도 모바일 기기에 최적화 되어 있습니다.
AH-IPS는 기존 IPS 기술의 수평 전계 방식을 수평 · 수직 전계 방식으로 바꿨습니다. 이로써 액정 분자를 더욱 효율적으로 제어할 수 있게 되었을 뿐만 아니라, 터치패널에서도 안정적으로 작동하게 되었습니다. 개구율 또한 높아져 밝기, 명암비, 전력 소비 효율 등이 전세대 IPS 패널에 비해서 더욱 향상되었습니다. 향상되었다고만 말하면 와닿지 않을테니 수치로 살펴보겠습니다. 명암비는 전세대 패널 대비 7~800:1에서 1100:1까지 높아졌으며 응답 속도도 GTG(Grey To Grey) 방식으로 측정했을 때 기본적으로 5ms가 측정될 정도로 수치적으로도 명확히 향상되었습니다. 그리고 가장 중요한 해상도가 높아졌는데요. 해상도가 높이기 위해 LG는 초고정세도 기술을 도입했습니다. 더 작은 픽셀을 만들어 픽셀의 밀도를 높이는 기술인데요. 이러한 방식으로 픽셀 간의 간격을 줄여 더 많은 픽셀을 넣을 수 있었고, 이를 통해 높은 해상도를 구현했습니다.
이러한 장점들은 모바일 디스플레이에서 더욱 빛을 발했는데요. LG에서 AH-IPS 패널로 만든 5.5인치 LCD는 HD(1,280 × 720)보다 4배 높아진 QHD(2,560 × 1,440) 해상도로 PPI가 538PPI에 달했습니다. 이는 당시 세상에서 가장 세밀한 화면을 구성할 수 있을 정도의 스펙이었습니다. 이외에도 새로운 수평 · 수직 전계 방식은 안정적인 터치를 구현했고, 높아진 개구율은 휘도를 증가시켰습니다. 높아진 휘도는 빛이 내리쬐는 야외에서도 선명한 화질을 제공할 수 있었습니다. 이전 세대 IPS 패널이 개구율을 높였을 때 처럼 에너지 효율은 당연히 더 좋아졌습니다. 이렇게 AH-IPS의 모든 장점이 모바일 기기에 특화되어 있습니다. 그렇다고 AH-IPS 패널이 TV나 모니터에 쓰이지 않았을까요? 그것도 아닙니다. AH-IPS 패널이 출시했을 무렵, 시기적절하게도 다른 주요 부품들에 혁신적인 기술이 적용되기 시작했습니다.
AH-IPS 패널이 출시 되었던 시기에 모니터를 구성하는 주요 부품들에도 많은 변화가 있었습니다. 첫번쨰로 AH-IPS 패널의 출시 이후 광색역(Wide Color Gamut) 백라이트 기술이 더욱 발전했습니다.
기존에 사용되어 오던 WLED(White LED)은 색상 스펙트럼의 분포가 고르지 못했습니다. 그 이유는 파란색 LED에 노란색 루미노포어(형광 물질)를 사용하여 흰색 빛을 생성하는 매커니즘 때문에 파란색 스펙트럼만 강조되는 경향을 보였기 때문입니다. 그래서 sRGB 정도의 색역에서는 충분했지만 그보다 한 단계 높은 색역을 요구하는 Adobe RGB나 DCI-P3의 기준을 넘기기에 WLED의 색역은 한참 부족한 수준이었습니다. 그러다보니 LG는 새로운 방법을 채택하기 시작합니다.
그렇게 채택된 방법이 GB-r LED 방식입니다. 이는 청색과 녹색 LED에 붉은색 루미노포어를 사용한 매커니즘인데요. 이 매커니즘은 RGB 각 영역이 명확히 구분된다는 특징이 있습니다. 그렇게 이 방법은 98% AdobeRGB를 달성하기에 이릅니다. sRGB가 CIE 1931 색도도에서 차지하는 비율이 35%이고 AdobeRGB는 55%를 차지하고 있으니 전작 대비 약 1.6배 상승한 성능을 보여주는 GB-r LED 방식은 AH-IPS 패널에 채택되어 색 재현력과 명암비, 전력 소비 등을 향상시켰습니다.
두번째는 AG(Anti-Glare) 코팅이 발전한 것 인데요. 초기 안티 글레어가 적용된 패널에는 일명 모래알 현상 또는 펄 현상(Haze)이라는 무언가가 자글거리는 현상이 자주 일어났습니다.
이는 표면에 안티 글레어 처리를 할 때 생기는 난반사(Diffuse Reflection) 때문에 생기는 현상인데요. 난반사는 빛이 디스플레이의 가장 바깥쪽의 거친 표면에 닿았을 때 여러 방향으로 균일하게 반사되는 현상입니다. 난반사는 빛을 균일하게 퍼뜨려 줌으로써 눈부심을 줄여주고, 가독성을 높여줍니다. 하지만 난반사에 딸려오는 모래알 현상은 그리 반갑지 않은게 사실입니다. 모래알 현상은 미세한 입자들이 빛의 경로를 변화시키면서 빛을 균일하게 분산 시킬 때 화면 표면이 미세하게 거칠게 보이거나 흐릿하고 뿌옇게 보이는 현상입니다. 하지만 이러한 현상도 제조업체에 의해 의도된 현상입니다. 모래알 현상은 눈부심을 줄여주고 가독성을 향상시켜줍니다. 특히 밝은 명실에서 화면 속 내용을 더욱 쉽게 읽을 수 있도록 해줍니다. 그럼에도 불구하고 화면 변화에 민감하거나 고해상도 작업을 할 때 거슬리는 상황을 만들어내는 건 사실입니다. 이러한 문제를 인식한 제조사들은 안티 글레어 기술을 발전 시키는 데에 주력하게 됩니다. 그렇게 탄생한 차세대 안티 글레어 코팅은 입자 면적을 줄여 빛의 분산을 최적화시켜 난반사 효과를 제어하고 모래알 현상을 획기적으로 줄였습니다. 이에 그치지 않고 매트한 마감 처리와 광학적 명암 기술과 필름 등으로 눈부심을 감소시켰습니다. 이렇게 눈부심을 줄이는 데에 제조사들이 집착하는 이유는 E-IPS 또는 H-IPS에 사용되던 초기 안티 글레어 패널들의 성능이 그다지 좋지 못했다는 데에 있습니다. 글레어 패널에 밀릴 정도로 색상 재현력, 선명도, 대비 등의 측면에서 힘을 내지 못했습니다. 명실 또는 빛이 내리쬐는 환경 외에서는 안티 글레어의 장점이 전부 글레어에 가려지기도 했죠. 그래서 안티 글레어 코팅 제조사들은 성능을 올리기 위해 HDR, 나노 텍스쳐 등의 기술을 개발했고, 결과적으로 대부분의 판매 중인 모니터는 안티 글레어 처리가 되어 나오게 되었습니다.
그런 이유로 AH-IPS 패널은 현재까지도 QHD, UHD(4K), 5K와 같은 초고해상도 또는 하이 엔드(High-End) 게이밍 모니터의 패널로 사용되고 있습니다. 또한 AH-IPS 패널을 개발한 LG에서는 커브드 패널과 21:9, 32:9 등의 울트라와이드 모니터에 AH-IPS 패널을 적용하는 등의 다양한 시도를 하고 있는 것으로 보여집니다.
AH-IPS의 차세대 모델에는 Nano-IPS가 있는데요. LGD에서 개발한 이 기술은 이름에서도 알 수 있다시피 나노 기술이 적용된 IPS 패널입니다. 하지만 백라이트 앞에 1nm의 나노입자로 구성된 필름이 들어간 게 전부입니다. 그렇게 들어간 나노 필름은 R-G 사이의 색상과 G-B 사이의 색상을 흡수하여 RGB의 색 재현율을 높였습니다. 쉽게 말해서 다른 패널에 비해 R(빨강)을 재현할 때 주황과 같은 색이 덜 섞인다고 이해하시면 될 것 같습니다. 그렇게 나노 기술로 색 재현율을 높였으나 일반인에게 체감될 수준은 아니였고, 단점 또한 존재했는데요. 간혹 이미지 리텐션 현상이 일어나곤 했습니다. 이미지 리텐션은 번인 현상과 비슷하게 화면에 자국이 남는 현상입니다. 하지만 번인과 다르게 일시적인 현상이라 성향에 따라 받아들이는 데에는 차이가 있습니다. 번인 등에 민감하신 분들은 Nano-IPS 제품 구매하실 때 참고하시길 바랍니다.
이외의 다른 IPS 패널에는 IPS Black가 있는데요. 2022년에 개최된 세계 최고의 전자제품 전시회인 CES에서 LG가 처음 소개한 IPS Black은 한 단계 업그레이드된 IPS로 소개되었습니다. Dell의 U3223QE, U2723QE에 적용되었습니다. IPS Black는 명암비가 높아진 IPS 패널입니다. 기존 IPS 패널이 1000:1의 명암비를 지원했다면 IPS Black 패널은 일반 IPS 패널보다 35% 더 깊은 블랙을 구현하여 2배 높은 명암비를 제공한다고 하는데요. 그만큼 저계조 영역(어두운 부분)에서의 색상 표현 범위가 향상되었습니다. 또한 LGD의 IPS Black 발표 당시 IPS Black에 대해 " 블루라이트의 수준을 현저히 낮췄다 " 라고 설명했는데요. 실제로 독일의 권위 높은 인증기관 TUV 라인란드(TÜV Rheinland)에서 "Low Blue Light" 검증을 받아 우수성을 증명했습니다.
위 사진에서 우측이 일반 IPS 패널, 좌측이 IPS Black 패널입니다. 명암비의 차이가 확연하게 느껴지시나요? 이렇게 IPS Black는 2000:1의 명암비와 높은 색 재현율을 통해 더 깊이 있는 이미지를 구성할 수 있습니다.
이렇게 IPS 패널의 종류에 대해 알아보았습니다. 아래에는 IPS 패널을 사용한 모니터 추천입니다. 잘 참고하셔서 좋은 제품 구매하셨으면 좋겠습니다.
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IPS 패널 모니터 추천 리스트
IPS 패널은 LCD 패널 중 가장 많은 사랑을 받고 있는 만큼 선택할 수 있는 모니터의 종류도 수없이 많습니다. 종류가 많으니 같은 IPS 패널이더라도 차이가 심한 편입니다. 그래서 모니터 구매에 조
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