터치센서기술및산업동향 다. 기존에광학적방식과저항막방식의터치센서기술이일부적용되어왔으나, 빠른속도및멀티터치를가능하게한정전용량방식 (Capacitive-type) 터치센서기술이스마트폰에적용되면서, 터치시장이크게확장된것이다. 일반적으로정전용량방식은두층의투명전극을사용하는데, 투

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학철 변
6 years ago
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1 특 별 기 고 터치센서기술및산업동향 * 본연구는산업통상자원부및한국산업기술평가관리원의산업원천기술개발사 업의일환으로수행한결과를제시하였다.( , 윈도우일체형 30 인치 급터치센서개발 ) 2007 년애플의아이폰출시이후에본격적으로터치센서시장이성장하면서, 최 근에는스마트폰뿐만아니라, 태블릿 PC, 노트북 PC, AIO(All-in-One) PC 및 DID(Digital Information Display) 등각종디스플레이제품으로응용이확대되고있다. 터치패널 정우석실장한국전자통신연구원나노인터페이스소자연구실 cws@etri.re.kr 홍찬화연구원한국전자통신연구원나노인터페이스소자연구실 시장은장기적으로이러한 IT 제품을넘어자동차시장과같은타분야로확대될잠재력이높다. 터치센서기술은슬림화, 경량화, 다기능화등을지향하는고기능화전략과시장지배력을확보하기위한저가격화전략이상충되면서단일전극층터치센서, 플렉시블터치센서, 내장형터치센서, 대면적터치센서, 지문인식및디지타이저등이내재화된다기능융 / 복합터치센서로의개발이촉진될것으로예측된다. 본고에서는이러한터치센서기술동향과산업동향을기술하고자한다. 신재헌책임연구원한국전자통신연구원나노인터페이스소자연구실 서론 최근터치스크린패널 (TSP : Touch Screen Panel) 은디스플레이산업의한축이될만큼크게성장하고있지만, 그시작은불과 2007년애플의스마트폰출시시점이었다. 애플의터치센서기술은인간의감성을자극할수있는입력기구로소비자의구매욕을충분히자극하였기때문에폭발적성장을야기시켰 86 계장기술

2 터치센서기술및산업동향 다. 기존에광학적방식과저항막방식의터치센서기술이일부적용되어왔으나, 빠른속도및멀티터치를가능하게한정전용량방식 (Capacitive-type) 터치센서기술이스마트폰에적용되면서, 터치시장이크게확장된것이다. 일반적으로정전용량방식은두층의투명전극을사용하는데, 투명전극형태에따라다양한 TSP 모듈구조를가질수있다. 터치모듈업체들은각자강점이있는 TSP 제조방식으로시장에서경쟁해왔고, 디바이스형태에따라, 제품사양에따라최적의솔루션을제공하기위해노력해왔다. PDP, LCD 및 OLED 디스플레이분야에서산업강국의지위를유지해왔던우리나라가터치산업에서는소재기술, 장비기술, 모듈기술등에서일본, 미국, 대만등에뒤쳐지면서산업적성장의어려움을겪고있는것이지금의현실이다. 이에정부는 2020년까지세계터치시장 2강진입을달성하고자국내터치산업육성정책과관련된사업을지원해오고있다. 본고는터치센서기술분류및터치기술로드맵을포함하는터치센서기술개요와정전용량방식 TSP의작동원리, 패턴설계, 소재및장비, IC 기술및터치센서기술개발방향에대해설명하고, 터치센서산업동향에서는터치제품별산업동향과전세계터치시장동향을소개할것이다. 터치센서기술동향 1. 터치센서기술개요가. 터치센서기술분류터치패널은유저의반응을감지하고받아들이는터치센서, 이것을전기적으로변환하는컨트롤러, 또이 것을디스플레이및다른전자부품과해석해서특정동작을지시하는 MCU(Micro Controller Unit) 등으로구성되어있으며, 구현방식에따라크게저항막 (resistive) 방식, 정전용량 (capacitive) 방식, 적외선 (IR : Infra- Red) 방식, 초음파 (SAW : Surface Acoustic Wave) 방식등으로분류되어있다. < 표 1> 참조. 초기에는소형터치스크린을필요로하는모바일기기를중심으로저항막방식이초기터치스크린시장을점유하였으나, 현재는멀티터치 (Multi-point touch) 구현이쉬운정전용량방식이높은시장점유율을보이고있으며, 최근에는모션인식, 촉각센서등넓은의미의터치개념으로진화되고있다. [1] 저항막방식의경우, 투명전극이코팅되어있는두장의기판을합착한후상판에압력을가해상하부의판이접촉되어발생하는전기신호에의해위치를인식하는방식으로, 제조단가가싸고위치인식의정확도가비교적높아초기 PDA 및내비게이션등에채택되어왔다. 저항막 정전용량 초음파 적외선 터치방식 손가락스타일러스펜손가락손가락손가락스타일러스펜스타일러스펜 빛투과율의 ~10% ~5% <5% 0% 손실 해상도 Excellent Excellent Poor Poor 멀티터치 다소가능 가능 거의불가 거의불가 내구성 Poor Excellent Excellent Excellent 화면크기 소형 중소형 대형 대형 제조비용 Low High High Very High 적용분야 네비게이션스마트폰 PDA 스마트폰태블릿 PC 노트북 PC AIO-PC POS 휴대용게임기 < 표 1> 터치기술별특징분류 키오스카전자칠판

특별기고 부착형 ( 기존방식 ) Add-on 커버윈도우일체형 TOC 디스플레이일체형 LCD/OLED GFF G1F G1F On-cell In-cell On/In-cell hibrid iphone, ipad Ⅰ/Ⅱ, Apple products Most smart phones, Galaxy Tab 7 Samsung WaveⅡ, Galaxy Tab 10.

정전용량방식의경우, 터치좌표를얻기위하여투명전극의행열패턴을제작해야하는어려움이있지만, 멀티터치가가능하고가벼운터치만으로도인식이가능하여현재모바일기기를필두로터치기술의주류를이루고있으며, < 그림 1> 에서보여지는것과같이다양한구조와제품형태로발전하고있다. 초음파방식은소리의전파특성을이용한것으로물 체가표면파의진행방향을막아초음파수신부에수신되지않은시점을계산하여위치를인식한다.

터치센서기술로드맵터치센서는디스플레이산업의발전방향과큰관계가있으므로디스플레이메가트렌드와터치기술메가트렌드는기술적연관성이매우높다.

3 특별기고 부착형 ( 기존방식 ) Add-on 커버윈도우일체형 TOC 디스플레이일체형 LCD/OLED GFF G1F G1F On-cell In-cell On/In-cell hibrid iphone, ipad Ⅰ/Ⅱ, Apple products Most smart phones, Galaxy Tab 7 Samsung WaveⅡ, Galaxy Tab 10.1 HTC Wildfire S, Salsa, Chacha, Flyer Galaxy S/S2(OCTA), Nexus One iphone5s < 그림 1> 정전용량방식터치의구조와제품 [2] 반면, 멀티터치가용이하지않으며상판과하판이 계속접촉됨으로인하여내구성이떨어지고수명이짧다는단점이존재한다. 정전용량방식의경우, 터치좌표를얻기위하여투명전극의행열패턴을제작해야하는어려움이있지만, 멀티터치가가능하고가벼운터치만으로도인식이가능하여현재모바일기기를필두로터치기술의주류를이루고있으며, < 그림 1> 에서보여지는것과같이다양한구조와제품형태로발전하고있다. 초음파방식은소리의전파특성을이용한것으로물 체가표면파의진행방향을막아초음파수신부에수신되지않은시점을계산하여위치를인식한다. 내구성이우수하다는장점이있으나, 표면의이물질로인하여수신부에초음파가수신되지못할경우이를터치로인식하여오작동할우려와낮은해상도등의단점들이있다. 적외선방식은빛이직진하다가장애물이있으면차단되는특성을이용하여좌표를검출하는방식으로초음파방식처럼내구성이뛰어나지만역시낮은해상도및표면오염에약하다는단점들을가지고있다. 나. 터치센서기술로드맵터치센서는디스플레이산업의발전방향과큰관계가있으므로디스플레이메가트렌드와터치기술메가트렌드는기술적연관성이매우높다. < 그림 2> 참조 디스플레이메가트렌드 터치기술메가트렌드 UHD/Curved 고해상도 AMOLED Curved 터치패널 중형터치패널 / UX 기반기술 투명디스플레이 /Flexible/Wearable 촉감 /3D 터치 / 공간터치 / 융복합패널 대형융복합멀티터치패널 < 그림 2> 디스플레이와터치기술메가트렌드 [1] 모듈기술 Curved 터치디바이스 터치센서 ( 개별모듈형 ) Bandable/Wearable 터치디바이스 융복합터치센서 ( 정전식터치, 지문인식, 미세라이팅펜인식일체형 ) 소재기술 ITO 대체소재기술 Glass 기반터치소재 친자원터치소재기술 플라스틱기반터치소재 초저가 / 친자원터치소재기술 웨어러블터치소재기술 장비기술 미세패턴형성장비 Bandable/Wearable 터치용공정장비 UX/UI 기술 곡면 UI 기술양방향햅틱 / 멀티터치 UX 기술 블랙시블 / 투명 UI 기술 촉감 / 동작인식 /3D 터치 UX 기술 신축성 UI 기술상황인지 / 감성융합터치 UX 기술 < 그림 3> 터치산업기술로드맵 [1] 88 계장기술

터치센서기술및산업동향 최근의디스플레이는고해상도패널개발이중점적 으로이뤄지고있으나, 향후에는소형 Curved 디스플레이가휴대폰에적용되면서, Curved 터치패널기술이적용될수있을것이며, 2016년부터는터치패널의대형화와촉감, 3D 터치및공간터치등의다양한터치정도를입력하는기술과펜인식및지문인식등다양한모듈을하나의패널과구현한융복합패널이개발될것이다.

4 터치센서기술및산업동향 최근의디스플레이는고해상도패널개발이중점적 으로이뤄지고있으나, 향후에는소형 Curved 디스플레이가휴대폰에적용되면서, Curved 터치패널기술이적용될수있을것이며, 2016년부터는터치패널의대형화와촉감, 3D 터치및공간터치등의다양한터치정도를입력하는기술과펜인식및지문인식등다양한모듈을하나의패널과구현한융복합패널이개발될것이다. 터치산업기술로드맵분석에따라, 터치기술은 < 그림 3> 과같이모듈, 소재, 장비및 UX/UI 분야에서기술개발이진행될것이다. 2015년까지 Curved 터치가개발되며, 그이후는 Bendable/Wearable 터치센서가개발되므로, 소재및장비, UX/UI 기술개발이대응될것이다. 2. 정전용량방식터치센서기술 가. 작동원리및응용정전용량방식의터치센서의작동원리는자기정전용량방식과상호정전용량방식으로분류될수있다. 자기정전용량 (Self capacitance) 방식은 < 그림 4(a)> 와같이터치패드와그라운드사이에서손가락접촉 Touch CB C BG C FINGER C FINGER Cover PCB (a) 자기정전용량방식 Virtual Ground Increased Capacitance C TOTAL = C BG + C FINGER C FINGER : Capacitance by Fingers Touch CINn Touch C FINGER C INn Sensing(Rx) Drive(Tx) CFINGER CTOTAL = C INn + C FINGER (b) 상호정전용량방식 < 그림 4> 정전용량방식의터치센서작동원리 Decreased Capacitance 시증가하는정전용량값을감지하는방식이며, 상호정전용량 (Mutual capacitance) 방식은 < 그림 4(b)> 와같이센싱전극과구동전극사이에발생하는정전용량이손가락접촉시감소하는것을감지하는방식이다. 자기정전용량의경우동작원리와구성이간단하여저가형으로구현이가능하다는장점이있지만, 멀티터치가어려운것이단점으로, 현재대부분의모바일터치스크린패널이멀티터치와정확한직선성 (Linearity) 의구현이가능한상호정전용량방식을채택하고있다. 최근에는태블릿 PC를중심으로급성장하고있으며, ATM, 카내비게이션등주로소형디지털기기뿐만아니라, Table PC, All-in-One PC, DID(Digital In formation Display), 의료용및교육용터치디스플레이등대형기기용터치인터페이스에도널리적용될수있다. [3] 나. 패턴설계기술터치패널의성능을향상시키기위해서는패턴의형상및구조의디자인을잘하는것이중요하며, 터치 IC 가접촉을감지하고, 고효율의터치패널의특성을나타내도록설계되어야한다. 가장기본적인형태의터치패널패턴으로는 < 그림 5> 와같은다이아몬드타입이있으며, 다이아몬드패턴에서는 ITO(Indium Tin Oxide) 가서로겹쳐져있지않기때문에 TX(Transmission, 송신부 ) ITO와 RX(Received, 수신부 ) ITO 사이에서발생하는 Fringing field 에의해정전용량이발생하고, 이는 Touch IC의 Charging 동작에중요한영향을미친다. 현재상용화단계에있는터치패널의패턴은보다나은성능과공정성개선을위해더미 (Dummy) 패턴을삽입하고, 전극모양을다양하게설계하여 Snowflake, Manhattan, Branch line, Redwood, Kyle 패턴과같은매우다양한형태다. [4]

5 특별기고 RX ITO TX ITO (ITO) 이주를이루고있다. 또한 Index-matching 기술의이용과 ITO 박막의최적화로최근 90% 이상의투과도와 100ohm/sq 이하의면저항을가지는 ITO 필름이터치스크린패널에적용되고있다. 하지만현재투명전도막시장의가격압박이더욱심해져 ITO 필름의국산화와 ITO를대체하기위한다양한소재개발 (< 표 < 그림 5> 다이아몬드형태의패턴설계터치패널의직진성 (Linearity) 과멀티터치또한기본적으로터치패널패턴에크게의존하는경향이있기때문에패턴이얼마나정교하게정전용량의변화량을추적할수있느냐에따라터치패널의직진성이결정되며, 터치후정전용량변화량이높고직진성이좋은패턴의경우멀티터치인식이잘되는경향을가지고있다. 다. 소재및장비기술지난몇년간정전용량터치스크린시장이급성장하면서고감도, 대형화, 가격경쟁력강화를위한소재개발및장비기술은점차가속화되고있다. 현재가장많이사용되는터치센서전극재료는산화인듐 (Indium Oixde) 에 2~10% 의주석 (Sn) 을도핑한산화인듐주석 2> 참조 ) 이진행되고있다. [5] 은나노와이어의경우양산화가진행되고있으나저항감소를위해서는 Haze 문제를해결해야하고, 메탈메시의경우부분적으로물결무늬처럼보이는무아레현상과같은광학적문제를가지고있고, 시인성확보를위해서는약 2 m 이하의선폭이구현되어야하는데, 이를위해나노임프린트공정이나, 스퍼터링을이용한증착방법을사용하고있다. 최근 Narrow 베젤구현이중요시되면서기존스크린인쇄방식이아닌 Photo-Lithography 방식과 Gravure Offset 방식등이시도되고있다. [5] 스크린인쇄방식은그림을그리듯붓에물감을묻혀실버페이스트를스크린마스크를통해도포하는방식이며, Photo- Lithography 방식은감광성실버페이스트또는 DFR을도포한후노광하여현상하는방식이다. 마지막으로, Gravure Offset 방식은 Roll에패턴을형성하여 Blanket 구분 Ag 나노와이어 Ag Dalide Cu Dalide Ag Mesh ITO 저항 (ohm/sq) 30~ ~ 투과도 (%) 88~ 87~ ~85 87~ 89~ 장점 기존라인이용 미세패턴가능 정전기에강함 공정단순화가능 시민성우수, 양산성검증 단점 제조사한정밀키한색감내화학성약함 모아레현상정전기약함 모아레현상산화 모아레현상 유연성 Good Good Good Good Bad 시인성개선방법 부분에칭 암색화도입 흑화층도입 보호레진사용 인텍스메칭 주요업체 LGE, E&H, Toray, Ok ura, Nitto, Hyosung, Cheil Industry, Ilijin Fujifilm, Nippon paper, Kodak, LG Chem LG Chem, Toppan, DNP, Toray, Atmel, Panasonic Fujikura < 표 2> 터치센서전극소재별특성비교 Mirae Nanotech, O-Film, LGI 고가 Nitto, LG Chem, Oike, Sekisui, Max, JSR 90 계장기술

터치센서기술및산업동향 구분 스크린인쇄방식 (Etching Resist, Etching Paste) Photolithography Gravure Offset 원리 패턴간격폭 80 μm (Etching Resist) 150 μm (Etching Resist) 20~30 μm 20~30 μm 해상도 투자비 낮음 높음 상대적으로높음 장점 상대적으로적은 Capex

LG이노텍, 동우화인캠등 < 표 3> 터치패널베젤공정특성비교 [6] Paste Gravure Roll Blanket Roll 상대적으로적은 Capex 높은재료비 이엘케이 ( 준비중 ) Substrate TSC 노이즈필터링노이즈제거센싱데이터추출인티플레이션터치데이터추출 Y[0] Y[1] Y[2] Y[3] Y[4] Y[5] Y[6] Y[7] 4 to 1 Mux

6 터치센서기술및산업동향 구분 스크린인쇄방식 (Etching Resist, Etching Paste) Photolithography Gravure Offset 원리 패턴간격폭 80 μm (Etching Resist) 150 μm (Etching Resist) 20~30 μm 20~30 μm 해상도 투자비 낮음 높음 상대적으로높음 장점 상대적으로적은 Capex 단순한공정 미세패턴구현유리 미세패턴구현유리 단점 해당업체 Screen Mask Electrod Squeazer ITO Film 상대적으로거친패턴미세패턴에불리 국내대부분의터치패널업체 ITO Film Mask Photo sensitive Paste(Blanket) Exposure Develop 복잡한공정, 높은재료비환경유해물질발생일진디스플레이, 티모스, LG이노텍, 동우화인캠등 < 표 3> 터치패널베젤공정특성비교 [6] Paste Gravure Roll Blanket Roll 상대적으로적은 Capex 높은재료비 이엘케이 ( 준비중 ) Substrate TSC 노이즈필터링노이즈제거센싱데이터추출인티플레이션터치데이터추출 Y[0] Y[1] Y[2] Y[3] Y[4] Y[5] Y[6] Y[7] 4 to 1 Mux 4 to 1 Mux CINT CINT C-VC3s OUT C-VC4s OUT 4 to 1 Mux + - SAR VREF [0 : 3] - + LPF IIR N-capture N-capture 320 OUT X[0] X[1] X[2] X[3] X[4] X[5] X[6] X[7] Non-overlapping Clock Generator VSig VNoise < 그림 7> 스위치드 - 캐패시터적분기를이용한터치패널리드 - 아웃회로 TSP AFE(Analog Front End) ADC DSP < 그림 6> 정전용량방식터치 IC 구조 Roll을통해기판에옮기는방식을말한다. < 표 3> 참조라. IC 기술터치컨트롤러 IC(Touch Controller IC) 는 Glass, ITO Film, 터치센서등과함께터치스크린패널의핵심부품중하나다. 터치컨트롤러 IC는터치패널의아날로그신호를디지털신호로변경하여화면상에나타 낼수있는좌표형태로바꿔주는역할을수행한다. 정전용량방식멀티터치 IC 구조는 < 그림 6> 과같이노이즈필터링, 노이즈제거, 센싱데이터추출, 인터폴레이션, 터치데이터추출등의기능을수행하기위해서 < 그림 6> 과같이 Analog Front End, ADC, DSP, MCU 등으로구성된다. 신호의증폭은 < 그림 7> 과같이스위치드-커패시터적분기를이용한터치패널리드-아웃회로를이용하여 ITO 필름의커패시터에정밀전압을충전하고, 충전된

특별기고 ASP($/Inch) >$ 4.0 DITO SITO GFF SITO 3. 터치센서기술개발방향 $ 3.0 $ 2.0 $ 1.0 DITO G1F GFF SITO GF1 DITO GFF SITO GF1 OGS G1F < 그림 8> 터치센서제품별단가구조 [6] 전하를적분기로옮기는과정을여러번반복하여이산신호필터의효과를얻어실행된다.

7 특별기고 ASP($/Inch) >$ 4.0 DITO SITO GFF SITO 3. 터치센서기술개발방향 $ 3.0 $ 2.0 $ 1.0 DITO G1F GFF SITO GF1 DITO GFF SITO GF1 OGS G1F < 그림 8> 터치센서제품별단가구조 [6] 전하를적분기로옮기는과정을여러번반복하여이산신호필터의효과를얻어실행된다. 커패시터배열간의시간분배를위해멀티플렉싱과정을거치며, 한번의리드-아웃당수십회의전하적분을수행하고, 채널간적분횟수를조절함으로써공정편차를보정한다. GF MM OGS SSG GF MM 가. High End 및 Low End 전략터치센서기술개발동향은저가격화, 멀티터치, 슬림, 배젤축소, 고투과, 경량화등의 6가지관점에서살펴볼필요가있다. 슬림화및경량화, 배젤축소, 고투과및다기능멀티터치기능화등을추구하는고성능터치패널기술개발전략은 High End 전략이며, 이런전략은결국비용상승을유발하기때문에가급적비용을절감하려는노력이매우치열하게전개되고있다. 일반적으로 High End 전략에맞는터치제품군은 < 그림 8> 에나타낸것처럼, -DITO, -SITO, OGS 등이고, 스마트폰에서 AIO-PC로패널크기가커질수록인치당제품단가는상승함으로대면적터치제품개발도 High End 전략이다. 터치모듈개발에서의 Low End 전략은터치제품의성능저하를감수하고가격을낮추는경우이다. 중저가스 Items Single layer SITO pattern Source : ELAN, Synaptics Sensor unit Row Row Column wiring Pattern shape Caterpillar Diamond ITO Bridge No(no cross section for insulation) Yes(metallic ITO bridge and over coating) # of Masks 1 3~5 Process Photolithography Photolithography, Etching/printing Touch sensiyivity Poor Good Suggested Sizes Under 5 Available above 5 Touch type On-cell add-on type Add-on type Main application Mobile phone(low & mid-end) Mobile phone(mid & high-end) < 표 4> 단일층과다층터치패널의특성비교 [7] Row wiring 92 계장기술

터치센서기술및산업동향 마트폰, 중저가태블릿 PC 등을타깃으로하는경우이며, One layer 전극을사용한경우나고가의강화유리대신에강화플라스틱윈도우를사용하는경우가대표적이다. 최근 ITO를대체하는저가격의 Ag nanowire 전극이나, Metal-Mesh를터치센서에적용하려는시도도 Low End 전략이라볼수있다. 나.

8 터치센서기술및산업동향 마트폰, 중저가태블릿 PC 등을타깃으로하는경우이며, One layer 전극을사용한경우나고가의강화유리대신에강화플라스틱윈도우를사용하는경우가대표적이다. 최근 ITO를대체하는저가격의 Ag nanowire 전극이나, Metal-Mesh를터치센서에적용하려는시도도 Low End 전략이라볼수있다. 나. 단일층터치센서기술개발단일층터치패널은 TX와 RX의센싱전극이 G2 방식에서사용되는 Bridge 전극없이한층으로이루어져있으면서 X축과 Y축모두스캔이가능한터치패널모듈을일컫는다. 기존에사용되었던 GFF, GF2, G1F와같은구조는수신부인 TX와송신부인 RX를격리시켜 X축과 Y축을각각스캔하는방식을채택하였기때문에단일층터치패널에비해공정단가가높으며, 고성능의 IC 칩이요구된다. 하지만단일층터치패널의경우 < 표 4> 에서보듯이한번의전도성물질증착과패턴제작으로패널공정이모두완료되고, 필름이나 OCA (Optical Clear Adhesive) 와같은재료가불필요하기때문에공정단가를현저히낮출수있으며, 공정시간또한기존의다층터치패널에비해현저히단축되어대량생산에용이하다. 단일전극층터치모듈이 G2에비해제조공정이비교적단순하나 < 표 4> 에서중앙부에베젤을일일이연결해주어야하기때문에투명전극의저항문제가발생할수있으며, 아직은민감도나수율측면에서더많은연구개발이이루어져야한다. [7] 다. 플랙시블터치센서기술개발기본적으로플랙시블디스플레이는구부릴수있거나롤의형태이기때문에가볍고, 깨지지않으며, 다양한형태의디자인도가능하다. < 그림 9> 에서보듯이출시된플랙시블형태의제품들은약간구부러진모양을하 Samsung YOUM Galaxy Samsung LGE G-Flex round SONY Smart watch Samsung Galaxy Gear Nike FuelBand Samsung Galaxy Fit SONY SWR10 Samsung Galaxy Gear2 Huawel TalkBand < 그림 9> 플렉서블디스플레이기반의제품 [8] 고있으며, 글라스에두층의 ITO 필름이합착된 GFF 방식을채택하고있다. 미래의플랙시블디스플레이에터치기술이접목되기위해서는소재와기술적인측면이이슈를극복해야한다. 소재의경우, 터치센싱전극으로많이사용되는 ITO 박막은기판을구부렸을때깨지기쉽고, 깨진박막은재생이안되며, 터치기능도상실한다. 이를극복하기위해구부려도저항의손실없이전극의역할을다할수있는소재의개발이이루어지고있고, 대표적으로는메탈메시와은나노와이어, CNT(Carbon Nanotube) 등이있다. 그래핀, 유기투명전극, 투명전극사이에메탈이삽입된 Multi-layer 투명전극역시플랙시블터치패널을위한좋은소재가사용될것이다. 기술적인측면으로는, 가령글라스가아닌 PET(Poly Ethylene Terephthalate) 와같은플랙시블기판에서정전용량값이달라지는현상이나, 디스플레이를구부렸을때구부린곳의정전용량이바뀌는현상을적절한패턴의설계와 IC 칩의최적화를통한보완이필요하며, 바깥으로휘거나안쪽으로구부려도터치의민감도는변하지않아야사용자들이불편함없이플랙시블터치패널을사용할수있을것이다. 휘는디스플레이를넘어서접거나구겨도터치기능이상실하지않는디스플레이를위한개발은꾸준히계속되어야하며, 이러한발전은미래디스플레이환경에긍정적인변화를가져

특별기고 다줄것이다. LGD 역시기존의방식을대체할구조로 In-cell 방식 을채택하여기술개발에열을올리고있다. [7] 라. Embedded 터치센서기술개발 Embedded 터치패널은내장형터치패널로터치패널을디스플레이의최외각에장착되는형태가아니라디스플레이패널안에삽입된모듈이다.

9 특별기고 다줄것이다. LGD 역시기존의방식을대체할구조로 In-cell 방식 을채택하여기술개발에열을올리고있다. [7] 라. Embedded 터치센서기술개발 Embedded 터치패널은내장형터치패널로터치패널을디스플레이의최외각에장착되는형태가아니라디스플레이패널안에삽입된모듈이다. 기존의방식 (Addon 타입 ) 보다투과율이개선되어밝기및선명도, 화질왜곡현상등을최소화할수있는방식으로 On-cell 타입과 In-cell 타입으로분류할수있다. On-cell 타입은 < 그림 10(a)> 에서나타낸것과같이편광필름과 LCD의상부유리기판사이에터치패널을 OCA 필름으로밀착시킨형태를말한다. 2013년도에대만의 AUO 는 Oncell 타입의스마트폰사업을시작하였으며, 계속해서노트북으로사업을넓혀나갈계획에있다. 뿐만아니라 Innolux, CPT, Hannstar 역시 On-cell 타입의터치기능이탑재된 LCD 패널에주력하고있을정도로터치업체들의관심이뜨겁다. [7] In-cell 타입은 < 그림 10(b)> 에나타낸것과같이디스플레이패널내부에터치센서를삽입한형태이고, 터치패널생산에있어서기존의방식보다약 30% 가량의원가를절약할수있으며, 패널이대형화가될수록원가절감차원에서유리한구조라고할수있다. 실제로애플의 i-phone5에서는 In-cell 방식이적용되었으며, TMD, JDI, Sharp, Polarizer 마. 대면적터치센서기술개발대면적터치센서는통상적으로 20인치이상급터치패널을의미하며 AIO-PC, PC monitor 및 DID 등에적용될수있는터치기술이다. 대면적터치센서기술에서가장중요한부분은면저항이다. 터치감도를나타내는시정수 (Time Constant) 는 Cp와 Rs에의존하는데, 이것은전극의길이에비례하게된다. 따라서개선된성능의터치 IC를사용한다고가정하면, 터치면적증가에반비례하게면저항이낮아져야감도를유지할수있다. < 그림 11> 참조. 예를들면, 10인치태블릿 PC급의터치패널이 30인치급 AIO-PC급으로확대된다면, 태블릿 PC에서와같은감도 ( 스피드 ) 를유지하기위해서는태블릿 PC의면저항이 100~150Ω/ 이었다면, 30인치 AIO-PC급터치센서의면저항은면적증가의역수 (1/9) 인 10~20Ω/ 으로낮아져야한다. [8] 터치 IC의성능향상도중요하지만, 90% 이상고투과도와 10Ω/ 이하의저저항을갖는투명전극을확보하는것이필요하다. 은나노와이어는최근 50 Ω/ 의면저항을보이고있어 20~24인치의 AIO-PC에적용되고있다. 한편, Metal Mesh를이용한대면적 TSP 개발이진행되고있으나, 무아레현상, Starburst 등의 Touch Function(TSP) Polarizer Glass Glass Cell Glass Polarizer Cell(Touch Function) Glass Polarizer TSP size (inch) Size of TSP 1/ Rs LCD Panel LCD Panel (a) On-ceel 방식 TSP (b) In-ceel 방식 TSP Sheet resistance (Ω/ ) < 그림 10> Embedded 터치센서 < 그림 11> TSP 크기에따른적정면저항관계 94 계장기술

Pen equivalent circuit Transmitted RF many wires Received RF LCD Sensor grid 터치센서산업동향 1.

10 터치센서기술및산업동향 지문인식센서일체형터치패널과 < 그림 12> 와같은 1.0 이하의고해상도펜인식이가능한일체형터치패널 Cordless pen without battery L Source : Wacom C Tip C Main C side Side Switch 의구현은소비자의다양한욕구를충족시킬수있을것이며, 이와같은다기능터치패널과플랙시블터치패널이결합된융 / 복합된터치패널개발도가능할것이다. Pen equivalent circuit Transmitted RF many wires Received RF LCD Sensor grid 터치센서산업동향 1. 터치제품별산업동향 Controller chipset 5-8 wires Serial/USB interface to host < 그림 12> EMR 펜디지타이저모식도 [3] 광학적문제들로인해고품질 TSP 구현에는한계가있다. ETRI에서는 2011년이후에세라믹기반의투명전극소재로인덱스매칭된저저항 ITO와 Oxide/Metal/ Oxide 형태의하이브리드전극을적용한대면적 TSP 를개발해오고있는데, 이러한전극들은금속기반의전극소재보다환경에안정적이고, 광학적우수성이뛰어나므로, 단일전극층 TSP 개발및전극일체형 TSP 개발등으로확장가능성이매우높다. 바. 다기능융 / 복합터치센서기술개발스마트폰, 태블릿 PC 등 IT 기기의발전이급격히진행되고있는가운데, 기존의터치센서는정전용량방식터치센서 / 펜인식패널 / 지문인식센서등특정기능에국한하여적용되어왔으며, 이를극복하기위해터치패널내부전극의고집적화를통한센서통합형다중터치기술로개발필요성이제기되고있다. 가. Smart Phone 모바일폰에서의터치패널채용은아직성장기에머물러있으며, 터치패널이채용된모바일폰은 2013년 10억여대에서 2017년 18억여대규모로지속성장이예상된다.< 표 5> 참조 [9] 전체시장 1, , , , ,186.3 터치모바일폰 1, , , , ,874.3 터치채용률 61.6% 67.4% 75.8% 81.8% 85.7% * 출처 : Displaybank, 2013 < 표 5> 터치모바일폰시장전망 ( 단위 : Mil. Unit) In-Cell, 18% AMOLED On-Cell, 25% G2(OGS), 5%, 1% G1, 0% Souce : IHS 2014(f) On-Cell, 1.% GFF, 25% GF1, 20% GF2, 3% G1F, 2% In-Cell, 23% AMOLED On-Cell, 23% G2(OGS), 5% G1, 0%, 0.3% 2017(f) On-Cell, 1.3% < 그림 13> 스마트폰에서의터치모듈변화 [6] GFF, 16% G1F, 1.4% GF1, 24% GF2, 6%

특별기고 2012 2013 2014 2015 GAGR 전체시장 111.7 134.8 157.6 184.6 62.5% 터치태블릿 111.7 134.8 157.6 184.6 62.5% 터치채용률 100% 100% 100% 100% * 출처 : Displaybank, 2012 G2(OGS), 11%, 3% G1F, 1% GF2, 38% < 표 6> 태블릿 PC 시장전망 ( 단위 : Mil.

11 특별기고 GAGR 전체시장 % 터치태블릿 % 터치채용률 100% 100% 100% 100% * 출처 : Displaybank, 2012 G2(OGS), 11%, 3% G1F, 1% GF2, 38% < 표 6> 태블릿 PC 시장전망 ( 단위 : Mil. Unit) 2014(f) AMOLED On-Cell, 0.5% GFF, 43.5% GF1, 3% 2017(f) AMOLED On-Cell, 4%, 0.5% G1F, G2(OGS), 14% GFF, 20.5% 1% GF1, 10% GF2, 50% < 그림 14> 스마트폰에서의터치모듈변화 [7] 스마트폰과같은소형터치모듈에서는단일층 TSP 모듈의비중이크게늘어날것이다. < 그림 13> 에서이를반영한것이 GF1 비중의증가다. 한편, 투과도및제조비용등으로 ITO 필름을두장사용하는 GFF은축소되고 GF2의비중확대가예측된다. 나. Tablet PC 100% 정전용량방식터치모듈을사용하는태블릿 PC는휴대폰과함께터치패널의성장을견인하는대표적인기기로, 시장규모는 2013년 1.3억여대에서 2015 년 1.8억여대규모 (< 표 6> 참조 ) 로지속성장이예상된다. ( 최근 LG전자, 아마존, 반스엔노블스, Asus, Acer 등업체의가세로인해시장성장이가속화될전망 ). [9] 태블릿 PC의터치패널적용은 100% 로, 스마트폰과비슷한경향을보일것이다. 향후 < 그림 14> 와같이 GF2 의급상승과 GFF의축소가대표적이며, 단일층전극 만사용하는 GF1 구조의모듈이크게늘어날것으로예측된다. AMOLED On-cell 형태의터치모듈의증가세도나타날것이다. 다. Notebook PC 터치노트북시장은가장급격한성장이예상되는분야로써, 터치패널이채용된노트북은 2013년 2천만대규모에서 2017년약 5천만대규모 (< 표 7> 참조 ) 로급성장이예상된다 MS(microsoft) 사의윈도우8 OS의출시로터치패널의 UI(User Interface) 기능이대폭강화되며, 향후시장성장의모멘텀이될것으로전망. [9] 노트북에도정전용량방식의터치패널채용이확대되고있으나, 이는생산원가상승과두꺼워진무게등의문제점이있어이에대한해결이필요한상황인데, 노트북 PC용터치모듈시장에서는제조단가경쟁력을기반으로한 GF2의증가가예측되며, 이에반해 G2(OGS) 의비중 전체시장 터치노트북 터치채용률 11.5% 15.7% 22% 27.9% 30.5% * 출처 : Displaybank, 2013 < 표 7> 터치노트북시장전망 ( 단위 : Mil. Unit) 2014(f) G2(OGS), 67% GFF, 20% GF2, 10% GF1, 3% G2(OGS), 55% 2017(f) AMOLED On-Cell, 2% GFF, 21.2% GF2, 20% G1F, 1.8% < 그림 15> 노트북 PC에서의터치모듈변화 [6] 96 계장기술

터치센서기술및산업동향 이 67% 에서 55% 로감소될것이다. < 그림 15> 참조 라. All-in-One PC 데스크톱 PC 와모니터가결합된형태인 AIO(Allin-One) PC는 MS사의윈도우8 출시와더불어터치패널의채용비중이높아질것으로예상되는데, 터치패널이채용된 AIO PC는 2013년 2백만대규모에서 2017 년 7백만대규모로급성장이예상된다.

12 터치센서기술및산업동향 이 67% 에서 55% 로감소될것이다. < 그림 15> 참조 라. All-in-One PC 데스크톱 PC 와모니터가결합된형태인 AIO(Allin-One) PC는 MS사의윈도우8 출시와더불어터치패널의채용비중이높아질것으로예상되는데, 터치패널이채용된 AIO PC는 2013년 2백만대규모에서 2017 년 7백만대규모로급성장이예상된다. < 표 8> 참조 [9] AIO PC 역시정전용량방식의터치패널채용비중이높아질것으로예상되나 (AIO PC에서의정전용량터치패널비중 : 2013년 62.1% 2017년 90.4% 전망 ), 가격및슬림화구현에제약이있어기술적해결이필요한상황이다. 또한, 미래의컴퓨팅환경에서주도권확보를위해마우스, 키보드없이제스처, 동작센싱에의한직관적인입출력방식의시도가전개될것으로전망된다 전체시장 터치 AIO PC 터치채용률 12.6% 14.8% 19.3% 30.3% 36.2% * 출처 : Displaybank, 2013 < 표 8> 터치 AIO PC 시장전망 ( 단위 : Mil. Unit) 316억달러에이른매출이매년평균 7% 성장세를보이며 2017년에는 436억달러에이를것으로예측된다. < 그림 17> 참조 TSP 모듈기술별증가세를비교하면, In-cell 방식의모듈이 2012년에 3.7% 에서 2017년에 5.3% 으로증가하며, On-cell 방식의모듈은 2012년에 6.3% 에서 2017년에 8.7% 으로증가하는것으로예측되는데, 이것은기존의스마트폰에서태블릿 PC까지내장형 TSP 모듈이확대되기때문이다. Add-on 형태의 TSP 모듈도 2012 년에 62.6% 에서 2017 년에 75.1% 로확대될것으로예측된다. [7] Shipments (Mpcs) 3,000 2,500 2,000 1,500 1, Grand total Y/Y Growth Grand total Y/Y Growth ,318 1,536 1,784 2,081 2,346 2,556 19% 17% 16% 17% 13% 9% < 그림 16> 터치제품생산량변화 [7] 20% 18% 16% 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% 2. 전세계터치제품시장동향터치모듈생산량은 2013년에 15억 4천만개에도달했으며, 매년평균 11% 증가하여 2017년에 25억 5천만개에이를것으로예측된다. 다만, 성장세는차츰줄어들어 2012년에약 19% 에서 2017년에는약 9% 로머물것이다. < 그림 16> 참조터치모듈별기술개발을통해모듈업체간에경쟁이가속화되고, 제조단가하락이지속적으로발생하여터치제품별매출둔화도발생할것이다. 2013년에약 Revenue($) Grand total Y/Y Growth Grand total Y/Y Growth % 31% 12% 11% 8% 3% < 그림 17> 터치제품매출변화 [8] 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0%

13 특별기고 결론터치센서기술은스마트폰을전세계적으로거대시장으로만든원동력이며, 21C 미래생활환경에서다양하게전개될디스플레이기기에없어서는안될기술로생활의편리함과다양한감성적욕구충족을위해더욱용어해설 Index-Matching : 빛투과율와소재의굴절률의차이로인해 ITO 박막패턴이육안으로보여시인성을떨어뜨리는문제를글라스와 ITO 박막사이에고굴절률소재와저굴절률소재를삽입함으로써시인성을우수하게만드는방법이다. G2 : 커버글라스에 TX 센싱전극과 RX 센싱전극을모두적용된형태로 TX와 RX센싱전극이교차되는곳은절연층으로격리시키고그위에 TX 또는 RX 전극을이어주는 Bridge 전극을만들어주어터치를감지할수있도록하는방법이다. 약어정리 AIO : All-in-One CNT : Carbon Nanotube DID : Digital information display IR : Infra-Red ITO : Indium Tin Oxide MCU : Micro Controller Unit OCA : Optical Clear Adhesive PET : PolyEthylene Terephthalate SAW : Surface Acoustic Wave TSP : Touch Screen Panel TX : Transmission UI : User Interface 진화될것이다. 향후, 대면적터치센서기술, 플랙시블터치센서기술, 단일층터치센서기술및다기능융 / 복합터치센서등의개발이촉진될것으로예측되며, 산업및기술적주도권을확보하기위해연구개발을지속해야할것이다. < 참고문헌 > [1] 박이순외, 터치산업기술로드맵보고서, 터치산업동반성장포럼위원회, [2] 최관영, 메탈메시를이용한터치센서기술분석및향후전망, Synopex, [3] G. Walker, Fundamentals of Touch Technologies and Applications, IMS Research, May [4] B. Kim, Mutual Capacitance Type TSP cell Design, Ansys Korea, [5] 홍준용, 터치스크린패널기술동향및시사점, KDB산업은행, [6] S. Wu, Touch trends & perspective - Recent issues & layer types, 2014 IHS Focus Convention. [7] B. Huh, Latest Touch Market Trend & Forecast in 2014, 17th NPD displaysearch Korea FPD Conf., [8] 정우석, 윈도우일체형대면적터치스크린패널, 전기전자재료학회지, vol. 25, no. 12, 2012, p. 29. [9] Display Search, Q4 13 Quarterly Touch Panel Market Analysis, NPD Group Company. 본고는한국전자통신연구원 ( 정보통신부품소재연구소전자통신동향분석 2014년 12월호 ) 에수록되었다. 98 계장기술

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Microsoft Word - 2016041019412290K_01_08.docx 216. 4. 1 실리콘웍스 (1832) 새로운 성장의 발견 투자 의견을 BUY로 변경하고 목표주가를 45,원으로 상향 조정. 모바일향 TDDI매출 성장, OLED TV용 driver IC 성장을 필연적이고 의미 있는 규모의 성장 으로 판단하며 UHD TV 보급 속도가 예상보다 빠름에 주목. 216년과 217년 영업이익을 각각 5%, 14% 상향 조정, 컨센서스