[e돋보기] 정전용량 방식 터치 스크린 패널

[양태훈기자] 터치 스크린 패널(TSP, Touch Screen Panel)은 손가락이나 펜 등으로 화면을 누르거나 접촉하면, 위치를 인지해 시스템에 전달하는 입력장치를 말한다.

화면을 접촉하면 터치 스크린 패널에서 전기적 용량변화(아날로그 신호)를 감지해 신호발생 위치를 파악, 컨트롤러 IC가 이를 디지털 좌표로 변환하고 드라이버 소프트웨어가 각 운영시스템에 맞게 터치 패널이 구동하도록 제어한다.

정전용량 방식 터치 스크린 패널은 터치화면 센서를 구성하는 기판의 양면에 특수 전도성 금속을 코팅해 투명전극을 형성, 일정량의 전류를 표면에 흘려 도체간의 전위차로 위치를 검출하는 기술이다.

스마트폰이나 태블릿PC 등의 모바일 기기에 주로 적용된다. 손가락을 화면에 대면 인체에 흐르는 정전용량을 인식, 전류량을 계산해 위치를 검출하는 식으로 작동한다.

정전용량 방식의 터치 스크린 패널은 Tx전극(Transmit, 송신)과 Rx전극(Receive, 수신)이 각각 별도의 층에 새겨(패턴)진 구조로, 층의 위치·물질·공정방식에 따라 글래스(GG, G2), 필름(GFF), G1F, GF2), 내장형(온셀, 인셀) 등으로 구분된다.

GG(Glass-Glass)는 커버글래스와 디스플레이 패널 사이에 글래스가 삽입되는 외장형(애드온) 방식을 말한다. 글래스 기판 위에 전극을 형성한 덕분에 필름 기판에 비해 빛의 투과율이 좋지만 두껍고 무겁다는 단점이 있다. 다양한 디자인을 적용하기 어렵다는 것도 약점이다.

G2(OGD, One Glass Solution)는 별도의 센서층이 없이 커버글래스에 직접 전극을 형성하는 일체형 구조를 말한다. 글래스·필름 기판이 필요 없는 만큼 높은 광학성능을 제공하지만, 커버글래스에 전극이 형성되기 때문에 커버글래스 파손 시 터치센서가 동작하지 못하는 단점이 있다.

GFF(Glass Film Film)은 커버글래스와 디스플레이 패널 사이에 2장의 필름(PET Film)을 삽입하는 외장형 방식을 말한다. PET 필름에 인듐주석산화물(ITO) 전극이 형성된다. 공정난이도가 낮아 대부분의 터치 스크린 업체들이 이 방식을 채택, 양산하고 있다.

필름 기판 방식은 유리 기판 대비 얇고 가볍다는 장점을 갖고 있지만, 빛투과율(광학성)이 낮고 온도·습도 변화에 따라 쉽게 변형이 이뤄질 수 있다는 단점을 갖고 있다.

G1F와 GF2는 커버글래스와 디스플레이 패널 사이에 필름을 1장 삽입하는 외장형 방식이다. GFF 방식과 달리 1장의 필름을 사용하는 덕분에 높은 빛투과율과 소비전력, 원가절감 등의 이점을 제공한다. G1F는 Tx전극과 Rx전극을 각각 커버글래스와 필름에, GF2는 필름 양면에 ITO 전극을 형성하는 것이 차이점이다.

온셀은 디스플레이 패널 상단에 Tx전극과 Rx전극을 내장하는 방식을 말한다.

유기발광다이오드(OLED) 디스플레이의 경우, 온셀 방식은 봉지유리 기판에 터치 센서를 형성하는 만큼 두께·무게·투과율·가격경쟁력을 확보할 수 있는 장점을 제공한다.

인셀은 디스플레이 패널 내부(TFT 기판)에 터치센서를 형성하는 방식을 말한다. 액정표시장치(LCD) 디스플레이의 백플레인 제작 시, 터치센서를 제작하는 형태다. 터치센서를 위한 별도의 기판이 필요하지 않은 덕분에 얇고 가벼운 장점을 제공한다.