Retina 디스플레이/종류 및 성능

1. 개요

Apple이 iPhone 4부터 공개했던 Retina 디스플레이를 포함해, 모든 Retina 디스플레이의 종류 및 성능을 기술하는 문서이다.

2. 역사

Apple이 2010년 발표했던 iPhone 4에서 스마트폰 디스플레이의 역사를 주도했다고 할 수 있는 고밀도의 디스플레이를 탑재하면서, 해당 디스플레이를 Retina 디스플레이라고 홍보하였다. 탑재 당시로서는 326ppi라는 고밀도 해상도를 사실상 처음으로 스마트폰에 도입하면서, 이후로 발표하는 모든 iPhone과 Apple Watch의 디스플레이를 Retina 디스플레이라고 표기하기 시작했다.

iPhone 4부터 2017년 발표했던 iPhone 8까지는 모두 Retina 디스플레이라는 이름으로 326ppi, iPhone의 Plus 라인업은 401ppi를 사용하였다. 그 이후로 처음으로 AMOLED를 도입한 iPhone X에서 기존의 Retina 디스플레이의 기반이었던 LCD를 완전히 바꾸어 기존의 이름에서 Super Retina Display라는 이름으로 새롭게 파생되었고, 이후 노치 디자인을 채택하면서 기존의 LCD를 그대로 탑재했던 iPhone XR과 iPhone 11은 Liquid Retina Display라고 새롭게 불리었다.[1]

또한 Apple이 2016년까지 고수해오던 iPhone 라인업[2]의 LCD 디스플레이를 대신해 AMOLED 디스플레이를 탑재한 iPhone X을 시작으로, 2020년 9월에 출시한 iPhone 12 시리즈부터 모든 출시한 플래그십 iPhone에 LCD를 차용하지 않게 되어[3], Apple의 AMOLED 시대가 도래하였다.

iPhone X 공개 당시 Apple의 입장으로서는 iPhone에 탑재하는 첫 AMOLED 디스플레이였기 때문에 iPhone용 AMOLED 디스플레이를 Super Retina 디스플레이라고 명명했으며, 이후 2019년에 출시된 iPhone 11 Pro의 디스플레이는 Super Retina XDR 디스플레이라고 칭하면서 네이밍 혼돈이 생겨나기도 했다.

사실 Apple 제품 전체적으로 따지자면 Apple Watch 시리즈의 1세대 제품부터 AMOLED 디스플레이를 채택해 왔지만, 이는 어디까지나 극소형 화면에 해당되는 Apple Watch용 디스플레이로 분류되며, Apple 또한 따로 Apple Watch의 디스플레이를 Super Retina 디스플레이라고 칭하지 않는 것으로 보아 이는 Super Retina 디스플레이라고 보지 않는 것이 좋다. 시리즈 4세대부터 차용한 LTPO 기술을 탑재한 디스플레이이면서 ppi 또한 일반적으로 적용된 Super Retina 디스플레이의 ppi에 부합하지 않는 325ppi이기 때문에[4] 제품군 자체가 다른 Apple Watch의 디스플레이를 Super Retina 디스플레이로 부르기에는 적합하지 않다.

3. (Liquid)Retina 디스플레이

iPhone 4를 시작으로, iPhone 기준 최소 326ppi(플러스 모델의 경우 401ppi)[5], iPad 기준 최소 264ppi의 고밀도 해상도를 일컫는 IPS-LCD기반의 디스플레이를 말한다.
같은 Retina 디스플레이라고 하더라도, iPhone의 시리즈에 따라 상세 성능이 다르다.

iPhone 4, iPhone 4s, iPhone 5c, iPhone 5, iPhone 5s, iPhone SE, iPhone 6, iPhone 6s, iPhone 7, iPhone 8, iPhone SE(2세대), iPhone SE(3세대), iPhone XR, iPhone 11 모두 동일한 326ppi를 사용하였다.

색 표준 규격으로는 iPhone 6s까지는 풀sRGB 표준 규격을 사용하다가, iPhone 7부터는 DCI-P3(100%)의 와이드 컬러 디스플레이를 사용하면서 색 표준 정확도가 높아졌다.

명암비로는 iPhone SE [6] 까지는 800:1의 명암비를 차용했으며, 그 이후 iPhone 6부터 1400:1로 향상되었으나 실사용 시 육안적인 차이는 대부분 거의 느끼지 못한다.
Plus 모델은 모두 1300:1의 명암비를 가지고 있다.

최대밝기로는 iPhone 6s 시리즈까지 500nit를 사용하다가, iPhone 7부터 625nit로 향상되었다.

3.1. Liquid Retina XDR

한국시각 2021년 4월 21일 02시에 공개된 12.9형 iPad Pro 5세대 모델에 처음으로 Apple 기기에 탑재된 미니 LED 기술의 디스플레이이다.

기본 사양으로는 명암비 1,000,000:1과 SDR시 최대밝기 600nit, HDR시 전체밝기 1000nit, 피크밝기 1600nit와 해상도는 2732x2048(264ppi)를 탑재하고 있다.

같은 LCD 기반 디스플레이지만, iPad 역사상 최초로 미니 LED를 채택했다는 점에서 그 의의가 크다. 따라서 같은 LCD 계열인 Liquid Retina 디스플레이에서 미니 LED를 채택하여 더욱 사양을 극대화하였다는 의미로 Liquid Retina XDR[X] Display라고 명명되었다.

미니 LED이기에, 기존 LCD의 백라이트를 담당하던 백색광의 LED들을 대신해 10,000개 이상의 청색 LED를 화면에 내장하였고, 이를 약 4개씩 묶어 각각 상황에 따라 빛의 산출량을 정밀하게 조율하는 2,500여 개의 로컬디밍 존을 구성하여 명암비를 극한으로 구현하고, 최대밝기 또한 기존에 비해 크게 향상되었다.

다만 현재 상용화되고 있는 미니 LED 기술의 한계와 LED 배열 위치로 인하여 단색 화면에서 소형의 이미지를 구현하면 그 주변에서 해당 색으로 번져 보이는 블루밍 현상과 화면의 가장자리의 밝기가 중앙 부위와 다르게 어두워 보이는 비네팅 현상이 발생하고 있다.

블루밍 현상은 화면의 해상도를 결정하는 픽셀 수는 5백만 개 이상인 것에 반해 화면의 해당 영역의 밝기를 표시하는 로컬디밍 존은 픽셀 수와는 상대적으로 매우 적은 2500여 개이다. 이는 작은 영역을 표시할 때 그 부분의 해상도는 높을 수 있다 해도 그 부분의 밝기를 결정하는 로컬디밍 존의 크기가 사용되는 픽셀들 보다 크기 때문에 화면에 표시되는 영역은 좁지만 뒤에서 나오는 불빛은 상대적으로 커서 그 주위로 빛이 번져 보이는 현상이 나타난다는 것이다. 이것은 특히 검은 계열의 화면이나 광량이 적은 환경에서 글씨를 볼때 주로 부각되는 문제로, 체감상 그 정도는 사람마다 상이할 수 있다. 앞서 기술한 원리대로라면 LED의 개수를 픽셀 수만큼 가깝게 늘리면 해결되는 문제이지만, 이는 미니 LED의 크기로는 어림도 없고 소자가 직접 빛을 밝히는 마이크로LED나 AMOLED 디스플레이를 사용해야 하는데, 마이크로LED는 기술이 완성되지 못해 단가가 매우 높고 AMOLED의 경우 번인 문제가 있어 일장일단이 있는 부분이다.

비네팅 현상은 기존 LCD 디스플레이에 비해 가장자리가 어두워 화면 균일도가 떨어져 보이는 듯한 현상으로 결론부터 말하자면 QC 오류나 불량이 아니라 오히려 기존세대에 비해 개선된 것이다. 이는 기존 LCD 디스플레이의 경우 화면 한쪽 모서리에서 백라이트를 쏴 빛이 화면을 가로질러 전체를 밝히는 방식으로 화면 모서리를 포함하여 전체적으로 균일도가 높지 못했지만, 미니LED 로컬디밍 방식으로 변경되어 백라이트가 화면 전체에 고르게 퍼지게 되어 빛이 화면을 가로지르지 않고 바로 눈으로 가게 되어 균일도가 전체적으로 매우 높아진 대신, 화면 모서리에는 미니LED를 배치하지 못해 모서리 부분만 개선되지 못한 것이다. 역시 마이크로LED나 AMOLED 디스플레이를 사용하면 해결이 가능하다.

결론적으로 기술이 완성되지 못해 단가가 매우 높은 마이크로LED나 번인 문제가 있는 AMOLED 디스플레이 대신, 이런 단점들에 자유로우면서도 기존 LCD 보다 명암비가 뛰어난 미니LED를 사용하게 되어 기존 보다 매우 높은 화면 품질을 제공하게 되었으나, 이로 인한 단점이 몇가지 발생하게 된 것이다.

이에 대해 자세하게 정리된 영상#

이후 2021년 10월 이벤트에서 발표된 M1 Pro, M1 Max가 탑재된 MacBook Pro에서 Liquid Retina XDR with ProMotion 디스플레이가 적용되었다.

4. Super Retina 디스플레이

Apple이 2017년 이벤트에서 iPhone X을 발표함과 동시에, AMOLED를 iPhone에 처음 적용하면서 Apple에 의해 명명된 디스플레이이다. 동시에 Super Retina 디스플레이는, 다른 여타 AMOLED와 달리 AMOLED의 단점인 최대밝기, 색영역 지원, 색 정확도를 획기적으로 보완한 디스플레이이다.

해상도로는 iPhone X부터 최소 458ppi를 지켜온 것으로 보아, 기준 ppi로는 458이며 대부분 이를 상회할 것으로 보인다.[8]
해상도 자체로 보자면 최소 FHD이며, 모조리 FHD+를 채택했다.

최대밝기로는 최소 625nit를 지키고 있으며, 이는 LCD인 Liquid Retina 디스플레이 또한 해당되는 부분이다.
Super Retina XDR의 경우 HDR에서 최대 1200nit, SDR에서는 최대 800nit를 지원한다.

소자 하나하나를 끌 수 있는 AMOLED답게 명암비는 매우 뛰어나다. 모든 Super Retina 디스플레이가 최소 1,000,000:1의 명암비를 지원하여 LCD가 탑재된 제품들보다 훨씬 뛰어난 명암비를 보인다. 이후 출시된 Super Retina XDR 디스플레이의 경우는 두 배인 2,000,000:1의 명암비를 지원하지만, Super Retina 디스플레이와 암실에서도 차이를 느끼기 어렵다.[9]

Super Retina HD 디스플레이를 탑재한 기기는 다음과 같다.

4.1. Super Retina XDR

2019년 9월 Apple 이벤트 행사에서 처음으로 발표된 iPhone 11 Pro에 탑재된 AMOLED 디스플레이인 Super Retina 디스플레이의 하위분류이다.

기존의 Super Retina HD 디스플레이에서 더 나아가, 최대밝기를 더욱 향상시키고 더 높은 명암비와 저전력 효율을 사용하며 공간감 오디오, Dolby Vision과 HDR10, HLG 지원 기능을 탑재하여 더욱 발전된 기술로 개발되었다는 명목으로 XDR[X]이라는 네이밍을 사용해 Super Retina XDR이라고 일컫는다.

기존의 Super Retina 디스플레이와의 상세 차이점은 두 배 더 높은 명암비(2,000,000:1)를 지원하며, 저전력 동작 관리 기술을 넣어 더 효율적으로 디스플레이 사용 전력을 감소시켰다. 또한 SDR시 최대밝기가 800nit, HDR시 최대밝기가 1200nit로 기존의 SDR만 지원하던 625nit에서 상향된 바 있다.

유기재료로는 Super Retina 디스플레이를 탑재한 iPhone XS 시리즈까지 삼성디스플레이가 Apple 전용으로 개발한 유기재료인 LT2를 적용하다가 이후 Super Retina XDR 디스플레이가 탑재된 iPhone 11 Pro 시리즈부터는 삼성 갤럭시 시리즈와 동일하게 M 시리즈 유기재료를 사용한다. 최초로 적용된 M9 sunflower 유기재료부터 소자의 수명이 대폭 개선됨에 따라, AMOLED의 고질적인 번인 문제를 개선한 것으로 보인다. 또한 Apple의 설명으로는, 번인을 최소화하는 자체 번인 관리 소프트웨어를 적용함으로써 번인이 오는 시기를 최대한 늦추며, 번인이 발생했을 시에도 화면 내 주위의 밝기나 색감 등을 보정하는 등의 방식을 통해 디스플레이의 수명과 사용자 경험을 최대한 간섭하지 않고 디스플레이의 노화를 최대한 늦춘다고 주장한다.

또한 iPhone XS까지 이어오던 압력 감지 시스템인 3D Touch가 같이 출시된 iPhone XR과 함께 2019년 iPhone 11 시리즈부터 제외되었다. 이를 보아 3D touch가 iPhone XR의 출시와 함께 Haptic Touch를 적용하는 트렌드에 맞게 제외된 케이스로서 우연히 Super Retina 디스플레이와의 차이점에 부합하게 된다고 볼 수 있다.

한 가지 주목할 점은 iPhone 12 mini와 iPhone 12의 Super Retina XDR 디스플레이의 SDR시 최대밝기가 625nit라는 점인데, 이는 Super Retina XDR의 성능이나 기준점이 낮아진 것이 아니라 Pro 라인업과의 차이를 두기 위하여 소프트웨어로 최대밝기를 의도적으로 제한을 한 것으로 보인다[11]. HDR에서 Pro라인업과 동일하게 1200nit가 공식적으로 지원되며, AP의 성능이나 디스플레이의 엔진도 동일하기 때문에 800nit의 밝기가 지원되지 않을 여지가 없으므로 라인업 간의 차이를 위해 의도적인 성능 제한을 둔 것으로 추측된다.

iPhone 13 Pro와 iPhone 13 Pro Max부터 탑재된 Super Retina XDR with ProMotion 디스플레이는 HDR 시 최대 밝기는 1200nit로 전작과 동일하지만, SDR 시 최대 밝기가 1000nit로 향상되었다. 또한 명칭에서 알 수 있듯이, Apple Watch Series 4부터 도입된 LTPO 기술이 iPhone 시리즈 중 역대 최초로 적용되면서 가변형 120Hz 주사율(10Hz~120Hz)인 ProMotion이 탑재되었다.

이후 22년 9월에 발표된 iPhone 14 Pro와 iPhone 14 Pro Max에 탑재된 디스플레이는 전작보다 개선된 LTPO 기술과 범위가 더 넓어진 1Hz~120Hz까지의 가변 화면 재생률로 iPhone 최초로 상시표시형 디스플레이를 지원한다. 또한, 화면 최대 밝기가 HDR시 1600nit, 야외 부분 최대 밝기로 2000nit까지 대폭 상승하여 야외 시인성이 크게 개선되었다.

향후 출시될 Super Retina XDR 디스플레이가 탑재된 기기들 또한 계속해서 해를 거듭할수록 더욱 효율적인 전력 관리와 더불어 화면 최대밝기가 향상될 것으로 보인다.

Super Retina XDR 디스플레이를 탑재한 기기는 다음과 같다.

P는 LTPO 기술이 적용되어 ProMotion을 지원하는 모델을 뜻하며, A는 상시표시형 디스플레이 기능을 지원하는 모델을 뜻한다.

[1] 사실상 Retina 디스플레이와 성능은 같으나 새롭게 디자인된 풀스크린+노치 디자인의 조합으로 더 넓은 화면에서 유동적이고 생동감 있는 화면을 감상할 수 있다는 이유로 Liquid가 추가된 것이다[2] 2017년 발표 당시 처음으로 AMOLED를 탑재한 iPhone X발표와 동시에 LCD를 탑재한 iPhone 8을 발표하였다.[3] 보급형 모델인 iPhone SE 시리즈의 경우에는 아직 LCD 디스플레이를 사용하고 있다.[4] iPhone X 디스플레이의 ppi는 458ppi이다.[5] 이를 애플에서는 Retina HD 디스플레이라고 부른다.[6] iPhone 6 이후에 출시됐지만, iPhone 5s의 디스플레이를 사용했기 때문에 화면 성능이 iPhone 6보다는 낮다.[X] eXtreme Dynamic Range.[8] iPhone 12 mini의 디스플레이는 476ppi, iPhone 12|12 Pro는 460ppi.[9] 극한 대 극한을 예로 들면 이해하기 쉽다. 극한끼리의 비교는 무의미하다.[X] eXtreme Dynamic Range[11] 공식적인 이유는 Apple만이 알고 있겠으나 여러 테크 전문 유튜버들도 언급했듯이 추측상 그러하다.[P] ProMotion 지원.[P] [P] [A] Always On Display 지원.[P] [A] [P] [A] [P] [A]