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터치스크린패널 개요

터치스크린패널(Touch Screen Panel, TSP)은 디스플

레이 패널 위에 투명한 전극을 사용하는 방식과 투명전극

을 사용하지 않는 방식으로 제조될 수 있다. 투명전극을

사용하는 방식은 저항막 방식, 정전용량 방식 등이 대표

적이며, 투명전극을 사용하지 않는 방식은 초음파 방식,

적외선(IR) 방식, 카메라 방식 등이 있다. 2007년 이전

에는 저항막 방식 TSP가 우세했으나, 현재 TSP 시장의

90% 이상은 정전용량방식(Projected-Capacitive type)

방식이 차지하고 있을 정도로 멀티터치에 강하며, 부드러

운 터치감, 내구성, 그리고 디자인적으로 자유롭다는 등

의 장점을 가지고 있다. 그림 1은 TSP가 적용된 제품과

관련된 기술을 보여주고 있다. 시장에서 차지하는 비중이

가장 높은 Portable device의 주력 제품인 스마트폰은 대

부분 정전용량방식 TSP를 채택하고 있다. 중/대형 면적

의 TSP 제품인 Office device와 TV, DID, 키오스크 등

의 제품도 카메라, IR 방식에서 정전용량방식 TSP로 전

환되고 있는 추세다.

정전용량방식 TSP 모듈 및 구조

정전용량방식 TSP는 Self-cap방식과 Mutual-cap 방

식으로 나뉘고, 제품의 대부분은 멀티터치 기능이 우수

한 Mutual-cap 방식이 적용되고 있다. 그림 2는 정전용

량방식 TSP가 디스플레이와 결합하여 입력단자로 어떻

게 작동하는 지를 설명하고 있다. TSP 모듈은 셀 패턴,

Touch controller, Host system으로 구성된다. Tx, Rx

로 패터닝된 투명전극은 다양한 정전용량 센서의 셀 패

턴을 구성할 수 있으며, 터치센서 신호를 ADC(analog-

digital converter), MCU(main control unit), 및

Memory에 전달하기 위해 FPC를 이용하여 IC가 포함된

보드에 연결된다. TSP가 입력단자로서 정상 작동을 위해

터치스크린패널 개발 동향정우석

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<저자 약력>

정우석 박사는 1998년 KAIST에서 재료공학 박사학위를 받았으며, 1998년부터 하이닉스 반도체 선임연구원을 거쳐서, 2002년부터

한국전자통신연구원 책임연구원으로 재직 중이며, 2011년부터는 UST 대학원 차세대소자공학과 전공교수를 겸하고 있다. (cws@

etri.re.kr)

[Fig. 1] 터치스크린패널 제품 및 적용 기술 (LG Display)

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진공 이야기 Vacuum Magazine │2017 09 September30

서는 OS/API 구동과 표준화되고, 소프트웨어 프로그램

과 연동하여 가능할 수 있다.

표 1은 정전용량방식 TSP 종류 및 구조를 나타내고 있

다. Add-on type은 TSP용 투명전극이 Glass(G) 또는

Film(F)로 구성되느냐에 따라 명칭이 달라진다. 즉, GFF

는 Glass window와 필름전극 2장이 사용된 구조란 의미

이다. TSP가 다양한 종류 및 구조가 있는 것은 TSP가 적

용될 디스플레이 제품의 종류 및 사양이 다양하고, TSP

성능만 만족한다면 모듈업체에서 수율 및 제조단가 등을

고려하여 가장 경쟁력 있는 방식을 정할 수 있기 때문이

다. 반면에 On-cell type과 In-cell type은 디스플레이

제조사가 TSP 센서를 직접 제조하는 전략을 반영한 것

으로, On-cell type은 CF glass(LCD의 경우), En-cap

glass(OLED의 경우) 위에 단일 전극층으로 TSP를 제작

하는 방식이고, In-cell type TSP는 디스플레이 TFT 모

듈을 제작할 때, 동시에 TSP 셀 구조도 삽입하여 제조하

는 방식으로 최근 기술력이 향상되어 적용 가능한 TSP

크기도 커지고 있는 추세이다.

TSP용 투명전극 소재 및 시장 동향

투명전극 소재 중에서 6인치 이하인 스마트폰용 TSP

는 대부분 ITO 소재가 적용되고 있다. 양산성이 입증되었

[Fig. 2] 정전용량방식 TSP 모듈 구성 요소 (ifixit.com)

[Table. 1] 정전용량방식 TSP 종류 및 구조 (LG Display)

[Table. 2] TSP용 투명전극 소재 특성

[Fig. 3] TSP용 투명전극 시장 전망 (DisplayBank, 2014)

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고, 내구성 및 시인성이 매우 우수하기 때문이다. 표 2에

TSP용 투명전극의 특성을 나타내었는데, 금속 mesh 형

태의 필름은 모아레 현상의 극복이 중요하고, Ag 나노와

이어는 내산화성의 확보가 필요하다. 낮은 면저항이 요구

되는 10인치 이상의 중/대형 TSP 패널에서는 ITO 대안

소재들인 Ag nanowire, Cu mesh, Ag mesh 등이 각각

의 단점들을 극복하고 매출을 확대되고 있다. (그림 3 참

조) 한편, 최근에 TSP용 투명전극으로 개발되고 있는

OMO(oxide/metal/oxide) 전극은 투과도 대비 가장 낮

은 면저항을 보여주고 있어 향후 적용 제품 확대가 기대

된다.

차세대 TSP 기술개발 및 시장 동향

TSP는 이미 제작된 디스플레이에 부착(Add-on type)

되거나, 디스플레이 모듈 제작 공정에 병행 제작(On-cell

type, In-cell type)되므로 디스플레이 개발 및 시장동향

과 매우 밀접한 관계를 가지고 있다. 즉, TSP 기술 및 시

장 동향은 디스플레이 메가트렌드와 그 동향이 같다. 그

림 4는 디스플레이와 터치기술 메가트렌드를 나타내고

있다. 향후 3년 이내에 적용될 제품이 현재 개발되고 있

는 것이다. Flexible TSP, 초대형 TSP 등은 개발이 완료

단계에 있으며, 3D 터치, 촉감 터치, 공간터치 기술 등도

개발되었거나, 성능이 지속적으로 개선되고 있다. TSP에

투명 지문인식 기능을 넣는다거나, 고해상도 스타일러스

펜을 적용할 수 있는 TSP를 개발하는 융복합 멀티 터치

패널 기술도 활발히 개발되고 있다. 그림 5를 참고하면,

TSP 시장 측면에서는 제품의 확대는 진행되나, 업체간의

치열한 경쟁의 여파로 단가하락 효과로 전체 시장 규모는

다소 정체될 것으로 예측된다. 2016년 21500백만 달러,

2017년 21,000백만 달러, 2018년 20,800백만 달러의 시

장을 형성할 것으로 전망된다.

[Fig. 4] 디스플레이와 터치기술 메가트렌드 (터치산업기술로드맵 보고서)

[Fig. 5] 터치패널 시장전망 (IHS, 2015)