5가지 모형을 실증분석결과 거시경제변수의 충격이 주가에 영향을 미치는 효과는 장기적으로 이론에서 예상한 방향과 일치하는 것으로 나타나 모형의 적절성을 가지고 있는 것으로 판단됨.
Chen, Roll, Ross변수를 이용한 파급경로모형의 추정결과, 산업생산지수와 장단기금리차는 주가를 상승시키는 요인으로 작용했고 신용스프레드는 주가를 하락시키는 요인으로 나타났는 데 이는 이론적인 관계가 일치되는 결과를 보여주었음.
통화량과 금리가 주가에 미치는 파급경로모형의 추정결과, 통화량은 단기적으로 주가에 부(-)의 영향을 주었으나 장기적으로는 정(+)의 영향을 주는 것으로 나타났음. 금리의 경우에도 이론적인 주가와 부(-)의 관계가 있는 것으로 나타났음.
미국정책금리의 변화가 주가에 미치는 파급경로모형의 추정결과, 미국정책금리는 주가에 부(-)의 영향을 미국주식시장과 외국인투자자는 주가에 정(+)의 영향을 주는 것으로 나타났음. 원/달러환율의 경우는 단기적으로 주가에 부(-)의 영향을 주나, 장기적으로 정(+)의 영향을 미치는 J커브 효과가 나타나고 있었음.
엔달러환율의 변화가 주가에 미치는 파급경로모형 추정결과, 엔/달러환율 상승은 주가를 하락시키는 것으로 나타났음.
국제유가의 변화가 주가에 미치는 파급경로모형 추정결과, 국제유가의 상승은 주가에 장기적으로 부(-)의 영향을 주는 것으로 나타났음. 이는 가설 및 현실과 부합되는 결과임.
IMF 외환위기 이전기간에 대해 별도로 분석해본 결과 외환위기 이후 미국정책금리, 미국주가의 변화 충격에 대한 주가의 반응이 더욱 더 강해지는 것으로 나타났음. 이것은 국내 주식시장이 외환위기이후 외국자본의 유입이 더욱 가속화되면서 미국경제의 변화에 더욱 민감하게 반응하고 있음을 시사함.
대내외 거시경제변수들의 변화 충격이 발생했을 때 주가의 반응크기를 살펴보면 원/달러환율, 미국주가의 변화, 통화량, 장단기 금리차 순으로 주가에 영향을 주는 정도가 큰 것으로 나타났음.
금리측면에서 보면 미국정책금리 50bp의 상승충격이 국내 회사채수익률 50bp의 상승충격보다 더 강하게 주가를 하락시키는 것으로 나타났음.
주식시장을 주도하고 있는 외국인투자자의 주식자금 순유입액의 10억불 상승충격은 주가를 1개월 후 큰 폭으로 상승시켰으나 3개월 이후부터는 그 효과는 급속히 감소하는 단기적인 요인인 것으로 판단됨.
외국인 주식투자자금 이외에도 미국다우지수(정의 관계)와 엔/달러환율(부의 관계)도 주가에 미치는 영향이 단기적인 요인으로 나타났음.
여기에서 중요한 것은 위에 표의 좌측 하단에 적혀 있는 거시경제변수의 충격이 주가에 미치는 영향이 6개월 이후 거의 없었음 이라는 문구이다. 결국 거시변수도 6개월 이하의 단기에서만 영향을 미치고, 주가의 큰 흐름에 영향을 미치는 것은 선택적 소비가 아니라 소비자가 받아들일 수 밖에 없는 세상의 변화이다.
용어해설
재정정책: 정부가 정부지출 조절, 세금 조절을 통해 거시경제를 조정하는 것
화폐정책: 중앙은행이 시중 통화량 조절(=화폐제조), 금리 조절을 통해 거시경제를 조정하는 것
전산업생산지수: ‘전산업’이라는 말이 상징하듯이 농업·어업, 광업, 제조업, 전기·가스업, 건설업, 서비스업 등의 생산량을 모두 조사 한 것이 전산업생산지수. 전산업생산지수는 다시 농림어업생산지수, 광공업생산지수, 건설업생산지수, 서비스업생산지수, 공공행정활동지수로 나누어진다.
장단기금리차: 장단기금리차란 일정 시점에서 장기금리와 단기금리의 차이를 의미한다. 장단기금리차는 다양한 만기의 지표금리를 이용해서 산출할 수 있다. 예를 들어 어떤 시점에서 국고채금리(3년 만기)가 2.0%이고 한국은행 정책금리(1~7일 만기)가 1.5%라면 여기서 장단기금리차는 0.5%p(2.0%-1.5%)이다. 또는 10년만기 국고채금리와 3년만기 국고채금리의 차이도 또 하나의 장단기금리차로 이해할 수 있다. 여기서의 장단기는 통상 1년을 기준으로 하기 보다는 비교하려는 만기의 상대성에 달려있다. 즉 후자의 예에서 10년을 장기로 보는 경우 3년은 단기의 의미로 비교된 것이다. 장단기금리차는 시장이 경제를 어떻게 바라보고 있는지를 판단하는데 유용한 지표로 활용된다. 장단기금리차가 줄어들고 있다면(정책금리는 한국은행이 결정하기 때문에 새로운 정책금리 결정이 나오기 전까지는 변함이 없는 반면 장기금리는 하락) 이는 경제성장률이 떨어지고 실업률이 상승하는 등 향후 경제가 더 나빠질 것으로 시장이 기대한다고 볼 수 있다. 특히 이런 상황에서 경기진작을 위해 한국은행이 정책금리를 인하할 것이라는 기대가 강화되는 경우에는 이런 현상이 더욱 두드러진다. 시장이 정책금리 인하를 극단적으로 기대하는 경우에는 3년 국고채금리가 한국은행 정책금리를 하회하는 현상도 발생한다. 이를 장단기금리 역전이라고 한다. 반대로 장단기금리차가 확대되고 있다면 향후 경제가 좋아질 것이라고 시장이 기대한다고 볼 수 있다. 특히 경제성장률이 잠재성장률에 근접하고 있어 한국은행이 정책금리를 인상할 것이라는 기대가 형성되는 경우 그 차이는 더욱 확대된다. 또한 장단기금리차는 채권의 수급에 의해서도 영향을 받는다. 장기채권에 대한 수요가 많아지면 장기금리가 하락하여 장단기금리차가 축소되고 장기채권의 공급이 많아지면 장기금리가 상승하여 장단기금리차가 확대된다. 장단기금리차의 추세는 수익률곡선이 시간이 지남에 따라 더 가팔라지느냐(steepening) 아니면 더 평탄해지는냐(flattening)하는 것과 동일한 현상이다. 수익률곡선이 가팔라지면 장단기금리차는 확대되고 수익률곡선이 평탄해지면 장단기금리차는 축소되기 때문이다.
신용스프레드: 신용스프레드란 특정 채권의 신용위험이 어느 정도인지를 보여주는 지표로서 동일만기 무위험 채권인 국고채 금리와 해당 채권 금리의 차이로 나타난다. 예를 들어 신용등급이 AA-인 3년만기 회사채 금리가 2.5%이고 3년만기 국고채금리가 2.0%인 경우 신용스프레드는 0.5%p(2.5%-2.0%)이다. 현재 회사채는 투자적격 회사채와 투자부적격 회사채로 구분되며, 투자적격 회사채는 우량회사채(AAA- ~ A-)와 비우량회사채(BBB+ ~ BBB-)로 구분된다. 우량회사채 신용위험이 비우량회사채 신용위험보다 작기 때문에 우량회사채 신용스프레드는 비우량회사채 신용스프레드보다 당연히 작게 나타낸다. 신용스프레드가 축소된다는 것은 국고채의 금리가 변하지 않음에도 불구하고 회사채 금리가 하락한다는 것이므로 그 업종의 업황이 개선되어 부도위험이 줄어들었거나 그에 따라 동 회사채에 대한 수요가 늘었음을 의미한다. 반대로 신용스프레드가 확대된다는 것은 국고채의 금리가 변하지 않음에도 불구하고 회사채의 금리가 상승한다는 것이므로 그 업종의 업황이 악화되어 부도위험이 높아졌거나 그에 따라 동 회사채에 대한 수요가 줄어들었음을 의미한다. 특히 비우량회사채 신용스프레드의 움직임은 자본시장에서 자금이 기업에 원활히 공급되고 있는지를 보여주는 핵심 지표이다. 2008년 9월 발생한 금융위기 처럼 신용위험이 크게 부각되는 시기에는 비우량회사채로 자금공급이 줄어들기 때문에 비우량회사채의 신용스프레드가 급격히 상승하게 된다.
패널을 나누는 가장 큰 기준은 빛의 광원이 무엇인가에 따라 나뉨. LCD는 백라이트가 광원, OLED는 전류를 가했을 때 이에 반응해 빛을 내는 유기 발광물질들로 이루어진 ‘발광층(EML; emission material layer)'이 광원, QD-LED는 퀀텀닷이라는 무기물질이 광원, QNED와 Micro-LED는 나노사이즈의 매우 작은 LED소자가 광원
LCD
광원: 백라이트
LCD는 Liquid Crystal Display 의 약자
LCD는 빛을 투과해서 내는 투과형으로 백라이트가 빛을 내주어 필요한 양만큼 빛을 통과.백라이트 -> 편광판1 -> 액정 -> 편광판2 -> 컬러필터.. 의 과정을거침
LCD의 마법은 편광판1+액정+편광판2 에 있음. 편광판은 세로로 위치해있으면 빛을 투과시키고, 가로로 위치해있으면 빛을 투과시키지 않는 성질을 가지고 있음. 편광판1은 세로로 위치해있고, 편광판2는 가로로 위치해있음.
이때 액정이 빛의 방향을 바꾸는 역할을 하는데, 전압이 안걸려있으면 편광판1을 통과한 빛의 방향을 세로로 그대로 내보내고, 전압이 걸려있으면 평관판1을 통과한 빛의 방향을 가로로 바꾸어 통과시킴
따라서, 액정에 전압이 안걸려있으면 세로빛이 편광판2를 통과하지 못하고, 액정에 전압이 걸려있으면 가로빛으로 전환된 세로빛이 편광판2를 통과해 컬러필터로 이동함
액정에 전압의 걸어주고 안걸어주고, 또 그 전압의 양의 조절은 백라이트 윗단에 있는 TFT가 담당하는데, TFT는 전압의 세기조절을 통해 액정의 방향을 컨트롤하여 RGB 컬러필터에 투과되는 빛의 양을 조절
액정의 방향에 따라 빛이 투과되는 정도가 다르기 때문에, 정면이 아닌 측면에서 보면 잘 안보이는 단점이 있음
OLED(WOLED: white OLED)
광원: 유기 발광물질들로 이루어진 발광층(EML; emission material layer)
전류를 가했을 때 이에 반응해 빛을 내는 유기 발광물질들로 이루어진 ‘발광층(EML; emission material layer)'에서 빛이 발생(발광물질에 전기를 가해 빛을 내는 방식으을 전계발광(EL; electroluminescent)이라하는데 이에 대한 원리는 다음 링크에서 확인 LINK)
OLED에서 TFT의 역할은 유기물에 가하는 전압을 조정하여 빛의 양을 조절. 가해지는 전압에 따라 빛의 양이 다르기 때문에 액정이 필요없음
EML 즉, 발광층은 어떠한 색을 내는지에 따라 서로 다른 발광물질(재료)가 사용됨. 기본적으로 빛의 3원색인 적색/녹색/청색(RGB)의 색을 내는 물질이 사용됨. 이러한 방식으로 각 색상별로 여러 층으로 구성된 OLED 소자의 덩어리를 OLED 패널에서 ‘유기물층’이라고 부릅니다. 그리고 아래와 같이 전체적인 패널의 모습을 갖추게 됨. 따라서, 컬러패널도 필요없음.
QLED: LED TV 흉내를 내는 LCD TV, 작명이 나빴다.
광원: 백라이트
QLED는 Quantum dot LED의 약자로 기존 LCD에 QD 필름을 추가한 구조: QD는 보조재로의 역할 수행
QLED, QD-OLED, QNED 모두 이름은 ‘Q’uantum dot을 포함하고 있어 비슷한 듯 보이나, 각 패널의 구조와 발광 원리 등은 제각기 다른 방식을 취하고 있다. QLED TV는 현재 삼성전자의 주요 라인업으로,기존 LCD TV와 동일한 구조이다. 다만 QLED는 LCD 패널의 백라이트 유닛(BLU)에 QD 필름을 부착해 기존 LCD TV 보다 색 재현성을 더 높인 기술이다. 즉 QLED TV에서 QD는 자체적으로 빛을 구현해내는 용도로서가 아닌 기존 LCD패널에 색 재현성을 높이기 위한 보조재로의 역할만 수행한다. QLED TV는 LCD TV와 동일한 구조를 가지고 있기 때문에, 백라이트 유닛(BLU)에서 나온 빛이 액정(LiquidCrystal)을 통과하여 각 픽셀로 가는 빛의 양을 조절하고, 이 빛이 다시 RGB PR(photo resist) 컬러필터를 통해 색을 구현한다. QLED 패널의 TFT(Thin Film Transistor)에는 생산 마스크수가 적고 제조 원가가 낮은 a-Si TFT가 적용되고 있다.
QD(Quantum Dot, 퀀텀닷): 인듐, 카드뮴과 같은 무기물로서 자체적으로 빛을 내는 지름 수 나노미터 이하의 입자. 퀀텀닷은 재료를 >바꾸지 않고 입자 크기를 조절하는 것 만으로도 원하는 색을 얻을 수 있음. 양자구속 효과에 따라 입자 크기가 작을수록(파장이 짧을수록) 청색 빛, 클수록(파장이 길수록) 적색 빛을 냄
QD-LED
광원: Blue OLED
QD-OLED는 Blue OLED가 BLU&액정 역할을 대체: QD(Red, Green)로 컬러필터 구현
QD-OLED의 기본 개념: Blue OLED 발광원과 Red, Green QD 컬러필터의 만남. QD-OLED 패널은 삼성디스플레이가 대형 사업부에서 LCD 패널 이후 양산 준비 중에 있는 차세대 QD기술로, QD가 QLED에서와 달리 보조재로의 역할이 아닌 실제적으로 색을 구현하는 중요한 역할을 수행한다. 그림 6에서 볼 수 있듯이 QLED 패널에서 백라이트 유닛(BLU)과 액정(Liquid Crystal)이 수행하는 발광체로의 역할을 Blue OLED층이 대신한다. 컬러필터에는 R, G, B PR 대신 R, G QD를 잉크젯방식으로 증착한다. 즉 R, G, B 삼원광 중 R, G는 QD를 통해, B는 OLED를 통해 구현하는 방식이다.
QD-LED와 WOLED의 차이: 발광 방식
삼성디스플레이의 QD-OLED 패널은 LG디스플레이의 WOLED(White OLED) 패널과 “OLED 층 + 컬러필터” 라는 기본적 구조는 동일하나, LG는 R, G, B OLED를 Tandem 구조로 쌓아 올려 White OLED층을 형성했고, 컬러필터에는 LCD와 동일하게 R, G, B PR을 적용했다.한편, WOLED의 경우 빛이 TFT를 거쳐서 기판 방향으로 발광하는 “배면 발광(Bottom Emission)”이 적용되고 있다. 아래 그림과 같이 배면 발광의 경우 TFT를 거치는 부분은 빛이 통과되지 못하여 개구율(전체 면적에서 실제로 빛이 나오는 영역의 비율로, 개구율이 높으면 휘도가 높다)을 저하시킨다. “전면 발광(Top Emission)”의 경우 TFT를 등지고 투명한 cathode(음극)를 통해 빛이 빠져나가기 때문에 개구율을 증진시키고, 배면발광보다 낮은 전류를 걸어도 휘도가 더 좋다는 장점이 있다. 삼성은 중소형 OLED 양산을 통해 축적된 전면 발광 기술을 기반으로 QD-OLED에도 전면 발광 방식을 적용하여 개구율을 최대로 확보할 전망이다.
QD-LED의 난제: Blue OLED의 수명과 효율, 그에 대한 해결책으로 QNED의 태동
난제1: Blue OLED의 수명 QD-OLED에서 Blue OLED가 발광원 역할을 하는 이유는 R,G,B 중 Blue가 파장이 가장 짧기 때문이다. 파장이 짧을수록 에너지 값이 높다. 즉 B>G>R 순으로 에너지가 높고, Red, Green QD는 높은 Blue OLED 빛에너지를 받으면 고유의 색을 드러내기 때문에 Blue OLED를 발광원으로 사용하면 R,G,B를 모두 구현할 수 있게 된다. 그러나 Blue OLED는 R, G, B OLED 소재 중 수명이 가장 짧아 번인 현상의 주범이자, 발광 효율 또한 가장 낮은 소재이다. 디스플레이 패널의 휘도(밝기)를 높이기 위해선 발광 재료인 Blue OLED의 효율을 높이는 것이 주요 과제이다.
난제2: Blue OLED의 효율 OLED 소재는 크게 형광(Fluorescence) 소재와 인광(Phosphorescence) 소재로 분류할 수 있다. 이론적으로 형광 소재의 발광 효율은 최대 25%에 불과한 반면, 인광 소재의 발광 효율은 100%에 이른다. 현재 Red와 Green은 인광 소재가 사용되는 반면, 청색 인광 소재는 발광 효율과 수명을 비롯해안정성에서 문제점들이 존재하여 청색 발광 재료로는 인광 소재가 아닌 형광 소재가 사용되고 있다.청색 형광 재료의 효율을 끌어올리기 위해 TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence, 열활성화 지연기술)라는 기술이 수 년 전부터 개발되고 있다. TADF는 빛으로 전환되지 못하고 열에너지로 버려지는 75%의 전기에너지를 다시 빛으로 전환시키는 기술이다.
QNED
광원: Blue Nanorod LED
QNED 는 B lue N ED 가 BLU& 액정 역할을 대체 : QD(Red, Green) 로 컬러필터 구현
공급사와 수요처 모두에게 win win 이 될 수 있는 혜안. 삼성디스플레이의 QNED 개발 가능성은 지난해 말부터 대두되기 시작했다 2 년 이상 QD OLED 개발에 힘을 쏟고 있던 것으로 알려진 삼성디스플레이 가 갑작스 럽게 QNED 기술 을 개발 하고 있다고 공개된 것은 의아하지 않을 수 없다 상대적으로 R OI 가 낮은 패널 업체 입장에서는 제한된 자원을 분산시키는 리스크를 감안하면서 까지 개발 라인을 다양하게 가져가는 근거가 있을 것 으로 보인다.QNED는 QD OLED 와 레이아웃이 유사하며 발광원만 Blue OLED 가 아닌 Blue Nanorod LED (이하NED) 로 변경되었다는 점이 그 특징이다 Blue OLED 의 제한적인 수명 및 발광 효율 이슈 가 있고 유기물 소재를 대형 패널에 Open mask 방식으로 증착 Evaporation) 하는 것 또한 어려움이 있다. 앞서 QD 소재에 대해 소개하며 유기물과 무기물 차이에 대해 설명 한 바가 있는데 NE D 또한 무기물을 기반으로 한다 무기물은 탄소를 포함하지 않아 쉽게 2 차 반응이 일어나지 않고 안정적이라는 특징이 있다 5~7 년에 달하는 TV 수명을 고려 한다면 소비자 입장에서는 번인 현상 등에 취약한 OLED 기반의 TV 보다는 NED 기반의 TV 품질 을 선호할 것으로 예상된 다 공급 업체 입장에서는 패널 공정 중 가장 어렵 고 높은 비용을 요구하는 것으로 알려진 OLED 증착 Evaporation) 공정을 NED Inkjet 증착으로 대체하고 상대적으로 가격이 저렴한 NED 를 사용함으로써 원가 비용 절감 효과가 기대된다
Micro-LED: LEDTV의 가장 완전체
삼성의 마이크로 LED TV는 컬러필터가 없다. 적·녹·청 LED가 스스로 빛을 내기 때문이다. 특히 삼성은 LED마다 칩을 더해 각각의 적·녹·청 소자를 개별 제어하는 구조를 택했다. 색 재현력을 보다 정확하게 하기 위해서다. 마이크로 LED TV는 색 재현력이 이전에 봤던 어떤 TV보다도 선명하고 밝았다. 삼성전자는 "마이크로 LED TV는 스스로 빛과 색을 내는 첫 TV"라고 강조했다. LG의 OLED TV는 스스로 빛만 낸다는 점을 겨냥한 대목이다.
디스플레이 패널은이미지와 영상을 통해우리에게 다양한 시각 정보를전달해주는 역할을 합니다. 더욱 좋은 화질을 보여주기 위해 표현할 수 있는 컬러와 해상도가 꾸준히 발전해 왔고,최근 발표된 삼성 갤럭시S9의 경우에는 색정확도 수준이완벽에 가까울 정도로정확하고 우수하다고 해외 디스플레이분석 기관으로부터 평가될 정도로 디스플레이는 끊임 없이 진화해 왔습니다.
오늘은 디스플레이 패널에 화면을 구현하기 위한 필수 부품인 DDI(디스플레이 드라이버 IC)에 대해 알아보는 시간을 갖겠습니다.
픽셀을 제어하기 위해 TFT에 명령을 내리는 ‘디스플레이의 신호등’
DDI는 Display Driver IC(Integrated Circuit)의 약자로 OLED, LCD 등의 디스플레이를 구성하는 수많은 픽셀을 구동하는 데에 쓰이는 작은 반도체 칩입니다.
디스플레이가 화면에 정보를 표현하기 위해서는 가장 먼저 사용자가 터치나 리모컨을 통해 기기를 컨트롤해야 합니다. 그럼 이 명령을 받은 기기의 두뇌 즉, 중앙처리장치(AP또는 CPU)는 사용자가 명령한 내용을 신호로 처리해서 내보냅니다. 이 신호는 PCB라는 회로기판을 거쳐서 DDI를 통해 패널에 전달됩니다. 이때 DDI는 각각의 픽셀을 어떻게 행동하라는 명령을 내리게 됩니다. DDI는 픽셀에게 명령을 직접 내리지는 않고 디스플레이 패널 안에 있는 TFT(박막트랜지스터)를 통해서 픽셀을 제어합니다.
디스플레이의 픽셀은빛의 삼원색인RGB(Red, Green, Blue)를 표시하는서브픽셀로 구성되어있고,이러한서브픽셀을직접 제어하는 것이TFT(박막트랜지스터)입니다.그리고 TFT에신호를 전달해서 최종적으로 픽셀을제어하는 역할을 하는것이 DDI입니다. DDI는AP와 패널 사이에서 신호의 통로 역할을 하며 다채로운 영상 정보를 화면에 보여줄 수 있는 중요한 기능을 합니다.
비유하자면, TFT는RGB서브픽셀을 구동하는‘스위치‘역할을 하고, DDI는 스위치가 어떻게 움직일지를 알려주는‘신호등‘역할을 한다고 볼 수 있습니다.
DDI의 종류
위 사진에서 노란색 화살표가 가리키는 긴 금속 막대가 바로DDI입니다.
DDI의 종류는크게두 가지입니다.스마트폰에 들어가는모바일용DDI,태블릿이나 스마트TV등 중대형 전자제품에 들어가는중대형용 DDI입니다.패널에 따라DDI를 부착한 방식은 조금씩 다릅니다. TV와 같은 대형 패널에는 여러개의DDI가 측면과 상단에 부착되는 경우가 많고,스마트폰을 비롯한 모바일 제품에는1개의 통합DDI를 부착합니다.
DDI의 구성과 작동 원리
DDI는 크게 Gate IC 와 Source IC로 이루어져 있습니다. Gate IC는 서브픽셀들을 켜고 끄는 역할을 담당하고, Source IC는 그 서브픽셀들이 표현할 색상의 차이를 만들어냅니다. Source IC와 Gate IC에서 전압차를 이용해 전류를 TFT에 흘려주어 각각의 서브픽셀들이 구동하게 됩니다. 일부 제조사 또는 제품에 따라서는 Gate IC가 TFT(LTPS)에 내장되기도 합니다.
오늘은 디스플레이를 구동의 신호등 역할을 하는DDI에 대해서 살펴보았습니다. 다음 시간에는DDI와 함께 구성되는 패키지 기술의 종류와FPCB에 대해서 알아보는 시간을 갖겠습니다.
영국의 고전 경제학자 ‘애덤 스미스(Adam Smith)’가 그의 저서 《국부론》에서 ‘시장 경제의 보이지 않는 자율 작동 원리’를 표현하기 위해 사용했던 유명한 말이죠.
OLED와 LCD에도 화면을 조화롭게 표현하기 위한 ‘보이지 않는 손’이 있다는 사실 알고 계셨나요? 오늘은 너무 작아서 눈에는 보이지 않지만, 디스플레이의 기본 단위인 픽셀을 조절하는데 없어서는 안되는 보이지 않는 손 ‘TFT(박막트랜지스터)’를 알아보겠습니다.
TFT란 무엇?
TFT란 Thin Film Transistor의 약자로 우리 말로는 ‘박막트랜지스터’라고 부릅니다. Thin Film은 얇은 필름이라는 뜻으로 이해가 갈 듯 한데, 트랜지스터는 무엇인지 쉽게 와 닿지는 않습니다.
트랜지스터란 일종의 ‘스위치’입니다. 전등을 켤 때 우리가 스위치를 누르듯이, 디스플레이에도 화면을 켜고 끄는 스위치가 필요합니다. 흔히 교과서에서 볼 수 있는 전통적인 트랜지스터는 아래와 같은 모형입니다.
디스플레이의 트랜지스터인 TFT는 그럼 어떻게 스위치의 역할을 한다는 것일까요? 지난 ‘[디스플레이 톺아보기] ② 픽셀부터 해상도까지!‘ 편에서 디스플레이의 기본 구성 요소인 ‘픽셀(Pixel)’을 다루어 보았는데요. 바로 이 수 많은 픽셀들이 모여 하나의 화면을 이루기 위해, 각 픽셀의 빛을 조절하는 것이 바로 TFT의 역할입니다.
TFT는 어디에 있을까?
위 그림과 같이 픽셀은 다시 세부적으로 적/녹/청색을 내는 서브픽셀(Sub-Pixel)로 나뉘고 이 서브픽셀의 휘도(밝기)를 각각 조절해 우리가 보는 한가지 색을 표현하게 됩니다. TFT는 각 서브픽셀의 아래에 유사한 크기로 위치하며, 그림에서 검은색으로 표시된 TFT전극을 통해 서브픽셀을 조절합니다.
TFT는 어떻게 생겼을까?
그럼 TFT의 생김새를 조금 더 자세히 들여다 보겠습니다. 아래 그림은 TFT의 기본적인 형태로 세로로 잘라 단면을 본 모습입니다.
TFT의 역할은 ‘스위치’라고 말씀 드렸죠. 결국 TFT에서 출발해 OLED의 경우에는 유기물층(EML), LCD의 경우에는 액정까지 전기 신호가 원하는 만큼 전달되어야 합니다.
TFT 제작은 유리 또는 PI 기판(Glass or Flexible)위에 전류가 흐를수 있는 Active 층을(Poly-Silicon) 형성하고 그 Active 층을 구동하기 위한 전극인 게이트(Gate), 소스(Source), 드레인(Drain)을 형성 합니다. 전류의 흐름을 결정하는 수도꼭지와 같은 역할을 하는 Gate에 전압을 가해주면, Source와 Drain 전극 사이에 Hole(정공)들이 모이게 되면서, 채널(Channel)이 형성되고 Source에서 Drain으로 전류가 흐르게 됩니다. 이렇게 흐른 전류가 각 서브 픽셀에 전달되면서 각 전류량에 따라 서브 픽셀이 각각의 밝기로 구동 하게 되는 것입니다.
백문이 불여일견. 아래에 기본적인 트랜지스터의 작동 원리를 조금 더 쉽게 이해할 수 있는 동영상을 소개합니다.
TFT의 종류와 특징
현재 디스플레이에 사용되는 TFT는 TFT를 만드는 재료의 특성에 따라 크게 2가지가 가장 많이 사용됩니다. 하나는 a-Si 재료 기반 TFT이고 다른 하나는 LTPS 재료 기반의 TFT입니다.
a-Si은 ‘Amorphous Silicon’의 약자로 문자 그대로 번역하자면 ‘정해진 형태가 없는 실리콘’, 정식 명칭으로는 ‘비정질 실리콘’으로 불립니다. LTPS 는 ‘Low-Temperature Polycrystalline Silicon’의 약자로 ‘저온 다결정 실리콘’이라는 뜻입니다. LTPS는 a-Si을 레이저로 순간적으로 녹여 비정질의 실리콘을 재결정화하여 다결정 실리콘으로 만드는 것입니다.
여기서 잠깐! 레이저를 쏴서 만드는데 왜 ‘저온’이라고 표현하냐구요?
LTPS에서 정의 하는 Low Temperature는 일반적인 1000도 정도에서 이루어지는 HTPS(High-Temperature Polycrystalline Silicon)라는 공정이 아닌 유리 기판(Glass) 변형이 일어나지 않는 450도 공정에서 이루어지기 때문에 상대적으로 저온인 셈이랍니다 HTPS는 성능은 좋지만, 저렴한 유리가 아닌, 값비싼 석영(Quartz)을 사용해야 한다는 단점이 있습니다.
기본적으로 TFT는 전류가 잘 흐를수록, 즉, 전자의 이동성이 높을수록 효율이 좋습니다. 가장 이상적인 모델은 아래 왼쪽 첫번째 그림의 단결정 실리콘(Single Crystal Silicon)이나, LTPS-TFT 제조 공정에서는 Glass를 기판으로 사용하기 때문에 불가능합니다.
a-Si TFT는 그림처럼 다소 무질서하게 배열돼 있습니다. 전자가 원하는 방향으로 빠르게 이동하기 어렵지요. 전자의 이동을 비유하자면 왼쪽의 단결정 실리콘은 장애물 없이 직진하는 비행기라면, a-Si은 장애물 달리기를 하는 선수의 상황과 비슷합니다.
LTPS는 조금 더 빠른 자동차에 비유되는데요. LTPS 그림을 잘 보면 단결정 실리콘의 모습을 볼수 있는습니다. 여러개의 단결정이 모여 있어 단결정내에서는 전자가 빠르게 이동하다가, 단결정들의 경계선에서는 속도가 늦춰지는 원리입니다.
다시 전자의 이동도 얘기를 해 볼까요. 전자의 이동이 빠르면 무엇이 좋을까요? 이동 속도가 빠르면, 고속 동작회로 구현이 가능하고, 단시간내에 원하는 전류량을 줄수 있어 트랜지스터의 크기를 작게 만들 수 있으므로, 고해상도 디스플레이 패널을 만들 수 있습니다. LCD의 경우에는 화면의 개구율을 높여 화질을 개선할 수 도 있죠. 특히 화면에서 베젤이 얇아지는 큰 장점 덕분에 불필요한 부분을 많이 줄일 수 있습니다. 그래서 현재 고해상도 스마트폰 디스플레이에는 대부분 LTPS가 필수적으로 사용되고 있습니다.
지금까지 TFT의 원리와 구조 그리고 종류와 특성에 대해서 알아보았습니다. OLED와 LCD의 보이지 않는 손 ‘TFT’
작고 얇은 모습이지만 화면에서 지금처럼 화려한 영상과 이미지는 바로 이 TFT 없이는 볼 수 없다는 점을 오늘 알 수 있었습니다.
스마트폰의 디스플레이. 노트북의 디스플레이. TV의 디스플레이. 사이즈가 다르고 화질도 다르니 한 공장에서 똑같이 만들 수 없겠죠? LG디스플레이는 업계 유일하게 전 세대에 걸친 생산라인을 갖추고 있는데요, 스마트폰의 경우 6세대 이하, 노트북은 4세대 이상, TV는 6세대 이상에서 생산하고 있습니다. 그럼, 여기서 말하는 세대는 무엇인지, 왜 세대별 생산되는 제품이 다른지 지금부터 함께 알아볼까요?
세대란?
TFT-LCD산업은 패널의 모체라고 하는 ‘마더글라스’ 사이즈를 확대하며 성장해 왔는데요, 이 마더글라스 사이즈를 흔히 ‘세대(Generation)’라고 합니다. 마더글라스가 커지면 당연히 큰 패널을 만들 수 있고, 그 크기에 따라서 생산되는 패널의 크기와 개수도 달라집니다. 그리고 각 업체별 생산되는 패널 사이즈가 다르기 때문에 세대별 유리기판의 크기는 패널 회사별로 약간씩 차이가 있습니다.
그럼, 작은 부분을 여러개 만들어서 붙이면 되지 않나라는 의문이 들 수도 있습니다. 마더 글래스가 커지면 아래와 같은 장점이 있습니다.
조금씩 여러개 만들어서 붙이는 것보다, 크게 하나 만드는게 비용적인면 시간적인 면에서 훨씬 유리하다.
디스플레이의 사이즈에 따라, 불필요하게 버려지는 마더글래스를 절약할 수 있다.
사이즈 별로 구분하는 세대
세대 구분은 어떻게 하는 걸까요? 보통 이전 세대의 긴 면의 길이와 비교해서 새로운 패널의 짧은 면의 길이가 최소한 같거나 길어지면 한 세대 넘어갔다고 인정됩니다. LG디스플레이는 세계 최초 4세대, 5세대 LCD 패널 공장과 세계 최대 6세대, 7세대 패널 공장을 양산 가동했습니다. 업계에서 유일하게 전 세대에 걸친 생산라인을 갖추고 있어 고객이 원하는 모든 사이즈 및 다양한 용도의 제품을 공급할 준비가 되어 있습니다.
위 그림에 나와있듯이 마더글라스 사이즈가 커질수록 세대가 높아지는데요. LG디스플레이의 경우, 구미 사업장은 3.5세대부터 6세대, 파주 사업장은 7세대와 8세대 생산라인입니다. 세대가 달라질수록 주요 생산품목에도 차이가 있는데요.
