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Metal mesh TSPs to be applied to tablet PCs...Samsung Electronics gets ready for next-generation technologies

2013/12/04 By Lee Hyeong-soo

Samsung Electronics (SEC) will apply the metal mesh touch screen panel to the tablet PC it releases next year. Its strategy is to reinforce its cost competitiveness of tablet PCs and solve touch screen panel (TSP) supply and demand by replacing the indium tin oxide (ITO). In the long run, SEC is going to prepare the touch panels for flexible displays and develop the digitizer-less pen recognition technology.

According to the industry on December 3, the Advanced Development Team of the Wireless Business Division at Samsung Electronics received 7-8-inch metal mesh touch screen panels from domestic and overseas suppliers and is recently conducting approval tests. It is known that not only Korean TSP makers, but also Chinese companies like O-film Tech are on the list of suppliers.

Samsung Electronics is planning to complete the reliability test by the end of the year, and release a tablet PC with the metal mesh touch screen panel as early as the first half of next year.

The metal mesh is a technology for making grid patterns on the film and coating the pattern with metals like silver and copper. As the surface resistance is low, it is suitable for large-area display products like tablet PCs, and as it can be bent, it can be used for flexible displays too.

However, the ‘Moiré phenomenon,’ i.e. overlapping with the high-resolution displays over 200ppi (pixels per inch) and looking like ripples, was a hard nut to crack, which hindered its commercialization. That is why the metal mesh touch screen panel has been used for limited devices, such as all-in-one PCs, monitors and notebook PCs.

Samsung Electronics overcame the Moiré problem with a narrow line width and the patterning technology. Samsung Electronics reduced the line width of the metal mesh sensor from 5-6㎛ to 3㎛. If the line width is reduced to 1㎛, the metal mesh material can be used for smartphones as well.

If the metal mesh touch screen panel is produced in large quantities, its price competitiveness is expected to be 20-30% better than that of the existing ITO touch screen panel. As it does not use indium, a rare earth element, the raw materials cost will be lowered, and it uses an inexpensive process like printed electronics instead of the sputter (vacuum deposition).

Samsung Electronics used the patterning technology to enhance the performance of the existing metal mesh TSP. Previously the grid pattern was used for the metal mesh sensor, but it had to be redesigned depending on the TFT pixel type. Samsung Electronics secured a universal pattern technology and made it available for any TFT. The economies of scale can further lower the price of the metal mesh, and make it possible to quickly make TSP and respond to the tablet PC market.

“A line width smaller than 1.8㎛ is not visible to human eyes,” said a college professor majoring in optical science. “As Samsung Electronics realized the 3㎛ line width with the current process technology, the 1㎛ line width sensor will be available soon.”

Samsung Electronics will capitalize on the commercialization of the metal mesh TSP to accelerate the development of next-generation technologies like flexible displays and digitizer-less pen solutions. Currently, to implement the pen recognition solution in smartphones and tablet PCs, a driver chip separate from the digitizer sensor layer must be embedded. The Galaxy Note series is a typical example. If the line width of the TSP bezel line width is 10㎛, and the number of touch chip channels is increased, it will be possible to implement the pen recognition solution without any additional cost.

Lee Hyeong-soo | goldlion2@etnews.com

태블릿PC에 메탈메시 TSP가...삼성전자, 플렉시블 디스플레이•펜 인식 등 차세대 기술 대비

삼성전자가 내년 출시하는 태블릿PC에 메탈 메시 방식의 터치 스크린 패널(TSP)을 적용한다. 인듐주석산화물(ITO)을 대체해 태블릿PC 원가 경쟁력을 강화하는 동시에 중대형 TSP 수급 문제도 해결한다는 전략이다. 장기적으로는 플렉시블 디스플레이용 TSP를 준비하고, 디지타이저 없는 펜 인식 기술도 추진할 것으로 보인다.

3일 업계에 따르면 삼성전자 무선사업부 선행개발팀은 국내외 업체로부터 7~8인치대 메탈 메시 TSP를 공급받아 최근 승인 테스트를 진행 중이다. 국내 TSP 전문업체뿐 아니라 오필름 등 중국 기업도 납품 업체 리스트에 오른 것으로 알려졌다.

삼성전자는 연내 신뢰성 테스트가 완료하고, 이르면 내년 상반기 메탈 메시 TSP를 탑재한 태블릿PC를 내놓을 계획이다.

메탈 메시는 필름 위에 격자무늬 패턴을 만들고 그 안에 은•구리 등 금속을 도포하는 기술이다. 표면 저항값이 낮아 태블릿PC 등 대면적 디스플레이 제품에 적합하고, 구부릴 수 있어 플렉시블 디스플레이에도 쓸 수 있다.

그러나 200ppi(인치당 픽셀 수) 이상 고해상도 디스플레이의 픽셀과 겹쳐 물결무늬처럼 보이는 `모아레 현상`이 상업화를 가로막는 난제였다. 지금까지 메탈 메시 TSP가 올인원PC•모니터•노트북PC 등에만 극히 제한적으로 쓰인 이유다.

삼성전자는 미세선폭과 패터닝 기술로 모아레 문제를 극복했다. 종전 5~6㎛ 수준이던 메탈 메시 센서 선폭을 3㎛로 줄였다. 미세 선폭을 1㎛까지 줄이면 스마트폰에도 메탈 메시 소재를 적용할 수 있다.

메탈 메시 TSP가 대량 생산되면 종전 ITO 소재 TSP보다 20~30% 이상 가격 경쟁력을 확보할 것으로 예상된다. 희토류인 인듐을 쓰지 않아 원재료 가격이 낮아지고, 스퍼터(진공증착) 대신 인쇄전자 등 저렴한 공정을 이용하기 때문이다.

삼성전자는 패터닝 기술로 기존 메탈 메시 TSP보다 성능을 높였다. 종전에는 메탈 메시 센서에 주로 격자 무늬 패턴을 썼는데, TFT 픽셀 타입에 따라 새로 디자인해야 하는 문제가 있었다. 삼성전자는 범용 패턴 기술을 확보해 어떤 TFT에도 쓸 수 있도록 했다. 규모의 경제 효과로 메탈 메시 가격을 더 낮출 수 있고, TSP를 신속하게 만들어 태블릿PC 시장에 발 빠르게 대응할 수 있다.

광학 전공의 한 대학교수는 “1.8㎛ 이하 선폭은 사람 눈으로 식별할 수 없다”며 “삼성전자가 현재 공정 기술로 3㎛ 미세 선폭을 구현한 만큼 1㎛ 선폭 센서도 곧 나올 것”이라고 말했다.

삼성전자는 메탈 메시 TSP 상용화를 기회로 플렉시블 디스플레이와 디지타이저 없는 펜 솔루션 등 차세대 기술 개발에도 속도를 낼 것으로 보인다. 현재 스마트폰•태블릿PC에 펜 인식 솔루션을 구현하려면 디지타이저 센서층과 별도 구동칩을 내장해야 한다. 갤럭시노트 시리즈가 대표적이다. TSP 베젤 선폭을 10㎛ 두께로 구현하고, 터치칩 채널 수를 늘리면 별도 비용 없이 펜 인식 솔루션을 구현할 수 있다.

이형수기자 | goldlion2@etnews.com




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