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LCD 기본 상식
■ 휘도(Brightness): 모니터의 밝기의 정도를 뜻하는 용어로서 cd/㎡(칸델라)로 표시하며 이론적으로는 수치가 높을 수록 밝고 선명한 화면을 보여 주게 된다. 일반적으로 DeskTop용 LCD 모니터의 경우 200cd/m2 정도면 충분한 밝기를 제공하지만 요즘은 300cd/㎡ 이상의 제품도 늘고 있다.
■ 명암비(Contrast Ratio)
명암비란 가장 어두울 때의 밝기와 가장 밝을 때의 밝기간의 비율을 뜻하는 것으로 300:1과 같은 형식으로 표시한다. 이론상으로는 비율이 클 수록 좋은 제품이라고 할 수 있으며, 명암비가 높을 수록 화면의 구분이 뚜렷하고 보다 정확한 색상을 표시할 가능성이 높아 진다.
■ 시야각(Viewing Angle)
CRT 모니터는 직접 발광형 디스플레이 기기이므로 화면 굴곡이 없을 경우에는 거의 무한대의 시야각을 가진다고 할 수 있지만, 투과형 디스플레이 기기인 LCD 모니터는 시야각에 제한이 있다. 수평과 수직 시야각으로 구분되며 보통 160(H), 140(V)와 같이 표시하며 시야각이 넓을 수록 좋다고 할 수 있지만, 측정기준이 명암비가 10:1이상이 될 때의 각도이므로 실제로 정면에서 볼 때와 동일한 화면이 보이는 것은 아니다.
■ 응답속도(Response Time)
액정의 반응 속도를 나타내는 말로서 25ms(밀리세컨드)와 같이 표시하며 수치가 작을 수록 응답속도가 빠르므로 이론적으로는 잔상이 덜한 화질을 제공한다. 응답속도가 너무 늦으면 화면을 스크롤 할 때나 이미지 혹은 색상이 급격하게 바뀔 때 잔상이 목격된다
1.개요
LCD(Liquid Crystal Display, 액정 디스플레이)는 FPD(Flat Panel Display, 평판 디스플레이) 제품의 선두주자로서 CRT를 대체해 나갈 가장 강력한 후보로 손꼽히고 있다. 실제로 일본에서는 LCD 모니터의 판매율이 전체 모니터 시장의 50%를 넘어서고 있고 세계적인 LCD 메이커를 보유하고 있는 한국에서도 일본 못지 않게 빠른 속도로 LCD 모니터가 보급될 것으로 전망되어 왔다.
LCD는 2개의 얇은 유리판 사이에 고체와 액체의 중간 성질을 가진 액정(Liquid Crystal)을 주입해 전원 공급시 액정분자의 배열을 변화시킴으로써 명암을 발생시켜 영상을 표시하는 디스플레이로 그 구동 방식에 따라 PM(Passive Matrix, 단순행렬) 구조와 AM(Active Matrix, 능동행렬) 구조로 나눌 수 있다.
여기서 PM LCD는 서로 직교하는 두 개의 띠狀 전극 교점에 화소가 형성되며, 따라서 각 화소점은 두 개의 겹쳐지는 전극단자에 의해 구동되므로 독립적으로 작동하지 못한다. 이름이 Passive(수동)인 것도 이것 때문이며 Contrast와 응답 속도, 색 표시 특성의 확보가 어렵다. TN과 STN LCD가 이에 해당된다.
반면에 AM LCD는 각 화소 하나 하나에 트랜지스터(스위칭 소자)가 형성되어 잇어 화소의 켜짐과 꺼짐 동작을 각각 독립적으로 제어할 수 있다. 따라서, 상대적으로 고화질, 빠른 응답 속도를 얻을 수 있으며 우리가 잘 알고 있는 TFT(Thin Film Transistor) LCD가 그 예이다. TFT LCD는 그 표시 특성이 우수하여 전체 LCD 시장의 70% 이상을 점유하고 있는데, 최근 Note PC 시장에 이어 Monitor 시장에서도 급성장을 하고 있다.
2.화면크기 (Size)
CRT 모니터에서는 가시화면이라는 개념이 존재한다. 즉, 21인치 모니터의 경우 화면이 표시되는 영역은 약 1인치 작은 20인치 정도가 된다. 이를 가시화면이라 하는데 LCD에서는 이와 같은 가시화면의 개념이 없다. 18인치라 하면 가시화면의 크기가 18인치가 된다. 따라서, 15인치 LCD 모니터는 17인치 CRT 모니터 보다 약 1인치 정도 작고, 18인치 LCD 모니터는 19인치 CRT 모니터와 비슷한 화면을 보여준다고 생각할 수 있다. 물론 화면의 크기는 대각선으로 측정하고 인치로 표기하는데, 삼성 LCD 모니터의 스펙을 보면 Display Area라고 해서 가로*세로의 크기도 같이 표시해 주고 있다. (특별한 의미는 없다.)
3.휘도 (Brightness)
CRT 모니터에서는 볼 수 없는 몇 가지 특성들이 LCD 스펙에 등장하는데, 그 이유는 LCD라는 새로운 디스플레이 기기를 이해하기 위해 약 100년간 우리의 눈을 즐겁게 해온 구관(舊官)과 비교하기 위함이다. 즉, 주요 특성들이 CRT의 수준에 비해 어느 정도의 위치인지를 보여주는 것이다. 요즘 출시되고 있는 LCD 모니터의 경우 보통 150 ~ 200cd/㎡ 정도의 휘도를 보여주고 있어 CRT의 100 ~ 120 cd(칸델라) 보다 높은 휘도를 보여주고 있다. 물론 LCD는 백라이트(Back Light)의 빛을 투과시키는 방식이기 때문에 자체 발광형인 CRT의 휘도와 같이 비교할 수는 없지만, 일반적으로 휘도가 높을수록 좋은 화질을 기대할 수 있다.
4.LCD 방식 (Type)
삼성 LCD 모니터의 카탈로그에는 독특하게도 LCD 방식이 표기되어 있는데, 최근에 제품화된 대부분의 LCD 모니터가 전부 TFT-LCD이며 그 중에서도 아모퍼스 실리콘(a-Si) 방식이 주류를 이루고 있는 상황이기 때문에 굳이 표기한 이유가 궁금해진다. 관심있는 분들은 아래의 간략한 설명을 참고하시면 이러한 필자의 궁금증을 이해하실 것이다. TFT LCD를 구성하는 재료들 중 핵심부분은 전류가 흐르는 반도체 박막이라고 할 수 있는데, 전자를 이동시키는 반도체 재료에 따라 크게 a-Si TFT LCD(Amorphous Silicon, 비정질 실리콘이라고도 함)와 Poly Si TFT LCD (Polycrystalline Silicon, 다결정 실리콘이라고도 함)로 나눌 수 있다. 현재 널리 사용되고 있는 TFT LCD는 a-Si TFT LCD인데 말 그대로 a-Si 재료를 사용하였기 때문에 붙여진 이름이며, 규칙성이 없어 전기적 특성이 비교적 낮다. 다라서 디스플레이의 고해상도, 저가격화에는 한계가 있다.
반면에 Poly-Si TFT LCD는 반도체막 형성시 a-Si에 레이저 빛을 조사함으로써 Poly-Si으로 변화시킨 것으로 완전히 정렬된 원자구조를 갖고 있어 전하이동도(전류흐름)가 a-Si에 비해 100배 이상 빠른 장점을 갖고 있다. 이런 장점으로 인해 Drive IC회로(구동회로)를 따로 장착하지 않고 panel에 내장할 수 있어 가격저감과 slim화가 가능할 뿐 아니라, 대면적 고해상도 디스플레이를 구현할 수 있다. 단, 공정비용이 추가되고 아직 기술이 정착되지 않아 공정의 균일성, 안정성 등이 떨어지는 단점이 있다.
5.픽셀 간격(Pixel Pitch)
CRT 모니터의 도트 피치(Dot Pitch)나 그릴 피치(Gril Pitch)에 해당하는 용어다. 물론 이 간격이 좁을수록 많은 수의 화소가 들어가 있으므로 보다 정밀한 화질의 표현이 가능하다. 하지만, LCD 모니터의 경우 패널(panel)의 사이즈에 따라 픽셀 피치가 정해져 있다.
예를 들어, CRT 모니터의 경우 같은 19인치라도 제조사에 따라 0.24mm부터 0.28mm까지 다양한 피치가 존재하지만, LCD 모니터의 경우 15.1인치 모니터라면 제조회사와 관계없이 모두 0.30mm의 피치를 가진다. 따라서, 소비자들은 패널의 사이즈만 신경쓰면 되고 픽셀 피치에 대해서는 잊어 버려도 무방하다.
6.시야각 (Viewable Angle)
시야각이란 말 그대로 화면을 볼 수 있는 최대한의 각도를 말한다. 이 기준이 되는 것이 대비율(Contrast Ratio)인데 자체 발광형인 CRT와 달리 LCD는 백라이트(Back Light)의 빛이 액정 층과 컬러 필터(Color Filter)를 통과해서 사람의 눈에 다다르기 때문에 보는 각도에 따라 빛의 투과율이 다를 수 있다. 정보를 보호해 주는 특수 보안기를 착용할 경우 정면에서 일정 각도 이상 벗어나면 화면의 내용이 보이지 않는 것을 연상하면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
측정하는 기준은 대비율(Contrast Ratio)이며 정면에서 상하좌우로 회전시키면서 대비율의 값이 10%이상 변화하지 않는 범위내에서 정하는 것이 일반적이다. 즉, 수평 시야각이 120도라면 좌우로 회전했을 때 60도까지는 대비율이 10% 이상 변하지 않는다는 뜻이다. 당연히...시야각이 클수록 좋은 제품이다.
7.해상도 (Resolution)
CRT 모니터에서는 최대해상도내에서는 자유롭게 해상도를 변화시켜서 사용할 수 있지만, LCD 모니터의 해상도는 그다지 자유롭지 못하다. 픽셀 피치와 마찬가지로 LCD Panel의 사이즈에 따라 기본 해상도가 정해져 있고 이 외의 해상도에서는 화질이 현격하게 저하될 수 있다.
예를 들어, 18인치 LCD 모니터의 경우 1280*1024의 해상도를 사용해야 하는데 좀더 문자를 크게 보기 위해서 1024*768로 변환하면 문자가 깔끔하게 마무리되지 못하고 어느 부위는 굵고 어떤 부위는 가늘게 표시되는 등 화질이 저하된다. 사이즈별 기본 해상도는 아래와 같다.
모니터 사이즈 (LCD 모니터)
권장 해상도
15 ~ 15.1인치 1024*768
17 ~ 18 인치 1280*1024
8.응답 시간 (Response Time)
응답 시간이란 액정 화소가 켜지거나 꺼지는데 걸리는 시간을 말한다. 화소마다 연결된 트랜지스터를 통해 on/off의 신호가 전달되지만 실제로 액정은 이를 실시간으로 반응하지 못한다. 그 이유는 액정이 고체와 액체의 중간적 성격을 띠기 때문에 액정의 배열이 변화할 때 액정의 점도에 의해 속도의 차이가 나기 때문이다. 이에 따라 빛의 투과 혹은 차단의 속도가 시각적으로 전달되는데 이를 응답 시간이라 하는 것이다.
응답 시간은 다시 상승시간(Rising Time)과 하강시간(Falling Time)으로 나뉘는데, 상승과 하강에 걸리는 총시간으로 나타낸다. 상승시간이란 전압이 가해져 액정이 정렬되는 시간을 말하고 하강시간이란 전압이 가해지지 않아 정렬됐던 액정의 배열이 다시 원위치되는데 걸리는 시간이다. 상승시간에 비해 하강시간이 2배이상 더 걸리며, 하강시간이 길어질수록 잔상이 심해질 수 있다.
9.사용자 조정기능 (OSD: On Scnreen Display)
CRT와 달리 LCD에서는 OSD로 조정할 것이 그렇게 많지 않다. 보통의 경우 모니터를 연결하고 드라이버를 설치해 준 후, Auto 버튼을 한번 눌러주는 것만으로도 대부분의 세팅이 완료된다. CRT의 OSD에서 보지 못한 용어는 Clock과 Phase 정도일 것이다.
OSD는 모니터의 화면을 사용자가 직접 최적화시킬 수 있도록 해주는 조정 장치다. 화면에 나타난 OSD 창을 통해 조정하는데 테스트 프로그램과 함께 사용하면 최적화 작업이 쉽고 정교해진다. OSD로 조정할 수 있는 항목의 수는 모니터에 따라 차이가 나며 제조사에 따라 사용하는 용어도 조금씩 다르다.
10.표현 색상 수 (Display Color)
CRT 모니터는 VGA 카드에서 지원되는 모든 색상을 거의 무한 대로 지원할 수 있지만, LCD 모니터가 표현할 수 있는 색상은 역시 panel의 사이즈에 따라 제한적이다. 기본적으로 15인치 LCD 모니터가 표현할 수 있는 색상 수는 26만여 컬러이며, 18인치는 약 1670만 컬러를 표시할 수 있다.
하지만 일부 15인치 LCD 모니터의 경우 회로적인 지원을 통해 1600여만 컬러의 표현도 가능하게 하고 있다. (이에 대해 보다 쉬운 설명이 필요하신 분은 아래의 글을 참고하시기 바란다. 이 글은 지난 9월에 한 소비자의 질문에 대해 답변해 주었던 것이다. - Q&A 게시판)
전자계산기와 같은 가장 단순한 형태의 흑백 LCD의 경우에는 2가지의 선택을 할 수 있다. 전압을 가하면 액정이 비틀려져서 빛을 반사하지 못해 검은 색이 되고, 전압을 가하지 않으면 액정이 정렬됨으로써 들어온 빛을 그대로 반사한다(무색). 즉 이 LCD가 처리할 수 있는 정보는 1 bit이고 2가지 색을 표시할 수 있는 것이다.
그런데, 컬러 LCD의 경우 하나의 픽셀은 다시 Red, Green, Blue의 3개의 하위 픽셀(subpixel)로 나누어진다. 이 때 하위 픽셀들이 가장 단순한 1bit(빛을 모두 통과시키거나 모두 차단하거나)의 정보처리만 가능하다면 하나의 픽셀이 표현할 수 있는 색상의 수는 2의 3승인 8가지((2**1)*(2**1)*(2**1)=(2**3)=8)가 된다. 이렇게 컬러필터에서 처리할 수 있는 정보의 수(bit)에 따라서 표현 가능한 색상 수가 달라진다.
만약 컬러필터가 빛을 모두 통과시키나 모두 차단하는 2가지의 극단적인 경우 사이의 정보도 처리할 수 있다면... 예를 들어 5%, 10%, 20%만 통과시킬 수 있다면... 더욱 많은 색상의 표현이 가능할 것이다. 15인치 LCD 모니터의 대부분은 컬러필터에서 6bit의 정보를 제어할 수 있는데 이는 곧 R, G, B 각각의 색상이 2의 6승만큼의 색을 표현할 수 있다는 뜻이므로 2의 18승((2**6)*(2**6)*(2**6)=(2**18))의 경우의 수가 나올 수 있다는 뜻이며 즉 262,144색의 표현이 가능한 것이다.
하지만 이 정도로는 색이 충분하지 않기 때문에 다시 R, G, B의 밝기(휘도)를 여러 단계로 나누어 줌으로써 추가적인 색상을 표현해 주고 있다. 대부분의 15인치 모니터에서는 2의 6승인 256단계로 휘도를 조정해 주고 있는데, 결과적으로 2의 24승((2**18)*(2**6)=(2**24)=16,777,216)의 색 표현이 가능해지는 것이다.
정리해서 말하자면, 15인치 LCD 모니터에서는 컬러필터에서의 투과율 조정과 개별 하위 픽셀의 휘도 조정을 통해 색상을 만들어내었다는 뜻이다. 이에 반해, 18인치 LCD 모니터의 경우에는 각각의 하위 픽셀들이 8bit씩의 정보 처리가 가능하므로 한 픽셀이 총 24bit의 색 표현이 가능한 것이며, 즉 하위 픽셀의 휘도 조정 없이도 2의 24승(=16,777,216)의 색상이 가능한 것이다.