[e돋보기] 터치 스크린 패널이란

[양태훈기자] 터치 스크린 패널(TSP, Touch Screen Panel)이란 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 터치패널이 구동하도록 제어한다.

터치 스크린 패널은 기술방식에 따라 '저항막', '정전용량', '적외선' 방식 등으로 나뉜다.

저항막 방식은 투명전극층이 코팅된 두 장의 기판을 도트 스패이서(간극을 유지시켜주는 물질) 사이에 두고 투명전극층이 서로 마주보도록 합작시킨 구조로 이뤄진 방식을 말한다.

손가락이나 펜을 상판에 접촉하면 위치 검출을 위한 신호가 발생, 하판에서는 이를 전기적 신호로 검출해 위치를 결정한다.

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

예컨대 손가락을 화면에 대면 인체에 흐르는 정전용량을 인식, 전류량을 계산해 위치를 검출한다. 이 방식은 멀티터치 및 고해상도 구현에 적합해 현재 주요 스마트폰 제조업체가 채용되고 있다.

적외선 방식은 적외선의 직진성을 이용, 적외선이 장애물에 부딪혀 차단될 때 이를 감지해 위치를 검출하는 기술이다.

발광다이오드(LED)와 수광소자(빛에 의해 저항값이 변화하는 부품)가 마주보도록 패널 주변에 배치, 손가락이 화면에 닿으면 차단된 부분의 출력이 저하되는 것을 측정해 위치를 검출한다.

터치 스크린 패널은 지난 2007년 모바일 시장의 변혁을 가져온 애플의 '아이폰'에 탑재되며, 본격적인 시장 개화를 맞았다. 최근에는 자동차나 스마트워치 등 다양한 제품으로 적용분야가 확대되고 있다.

특히, 차세대 스마트폰으로 화면 자체를 자유롭게 구부렸다 펼 수 있는 '플렉서블 디스플레이'가 주목 받음에 따라 유연성이 떨어지는 '인듐주석산화물(ITO)'을 대체할 수 있는 투명전극 필름 관련 기술개발도 한창이다.

실제 특허청에 따르면 ITO 대체 소재들을 투명전극 필름의 소재로 이용하는 기술 관련 특허출원은 지난 2010년 37건에서 2014년 92건으로 5년간 연평균 26.4%의 증가율을 기록한 것으로 나타났다.

구체적으로 ITO의 단점을 극복할 수 있는 금속나노와이어, 그래핀, 탄소나노튜브 등을 대체소재로, 투명전극 필름을 개발하는 방법이 진행 중이다.

한편, 관련 업계에서는 향후 터치 스크린 패널은 물체 표면의 굴곡이나 사용자의 생체정보(DNA)까지 인지할 수 있는 수준까지 발전할 것으로 전망하고 있다.

이와 관련해 애플은 지난해 출시한 '아이폰6s'에 화면을 누르는 압력에 따라 다양한 기능을 구현할 수 있는 '포스터치 기술'을 도입, 터치 스크린 패널의 새로운 사용자경험(UX)을 제시한 바 있다.