최근 가전제품의 내구성과 고품질을 따지는 소비자들이 늘어나면서 ‘글래스 터치’의 외관과 고급스러운 터치감이 더욱 중요해지고 있다.유리 표면에 전도성 ITO(인듐 주석 산화물) 층을 이용해 터치를 감지하는 저항막 방식 터치스크린은 가전제품을 씻거나 표면 손상이 쉽게 일어날 수 있는 주방 환경에서 사용하기에는 견고성이 떨어진다. 이에 따라 월풀은 최근 출시한 벨로스(Velos) 오븐에 QField라는 새로운 정전용량 방식 터치스크린 기술을 채택했다. 이 기술은 저항막 방식 스크린에 비해 기술 및 상업적으로 우수하며, 가격에 민감한 가전제품에도 충분히 적용할 수 있을 만큼 경제적이다. 이 글에서는 이 신기술의 성공사례에 대해 설명하고자 한다.월풀 오븐은 터치스크린 LCD와 고정 터치 버튼을 포함하는 단일 힌지(single-piece hinged) 구조의 유리 오븐 도어를 이용, 주방가전 제조에 있어서 새로운 지평을 열었다. 그림 1에서 보는 것처럼 월풀 오븐은 일반적인 고정 제어 키패드가 사라진 세련된 디자인으로, 모든 것이 유리 도어 자체에 포함되어 있다.이 디자인에 이용된 퀀텀리서치의 QField 기술은 오프닝을 커팅할 필요 없이 LCD 위의 유리 패널 후면에 투명 센싱 필름을 접착하는 방식이다. 퀀텀은 터치스크린 필름에 감지 키를 통합하기 위해 정전용량성 매트릭스 키 스캐닝 칩을 수정하고, 추가 터치 키를 LCD의 측면에 배치했다. 이 모든 것이 단일 칩을 이용해 가능한 것이다. 벨로스 디자인은 LCD에서 10개의 메뉴 키와 LCD의 측면에서 22개의 고정 키를 제공한다.정전용량 방식의 터치스크린QField는 견고한 강화 유리의 내구성과 높은 투명도를 제공하므로 예리한 물체, 독한 화학약품, 세제 등의 공격을 견딜 수 있는 제품 개발이 가능하다. 월풀의 LCD 터치스크린은 오븐 도어 자체의 이음매 없는 비커팅 유리 곡면을 통해 볼 수 있으며, 오븐 도어가 터치 표면이 된다. 터치스크린 주변에 실링이 필요하지 않기 때문에 유리 뒤에 LCD 부착이 가능하다. 이로써 조립 비용을 절감할 수 있음은 물론, 저항성 터치스크린의 현장 결함 메커니즘을 없앨 수 있다. 또한 단면 PCB에 터치 칩이 탑재되기 때문에 저비용의 구조를 구현할 수 있다.터치스크린은 문맥에 따른 메뉴 옵션을 제공함으로써 주방가전의 동작을 간소화한다. 지금까지는 저항막 방식의 터치스크린이 유일하게 현실적으로 이용 가능한 솔루션이었다. 그러나 주방가전 부문에서는 베젤 오염 트랩, 저조한 화학약품 및 세제 내성, 과도한 광 손실 및 낮은 콘트라스트, 예리한 물체에 대한 취약성 등의 여러 문제점을 나타내고 있다.저항막 터치스크린의 첫 번째 문제는 견고성이다. 저항막 방식 터치스크린의 맨 위층은 PET 플라스틱 필름으로 코팅된 ITO의 얇은 막으로 이루어져 있으며, 이는 고정 ITO 코팅 PET 층과 에어 갭으로 분리되어 있다. 맨 위층을 누르면 두 ITO 층이 그림 2와 같이 접촉한다. 층의 분리는 마이크로도트 스페이서를 이용해 이루어진다. 이 구조는 사소한 오용에 의해 쉽게 손상될 수 있다.저항막 방식 터치스크린의 두 번째 문제는 여러 층과 인터페이스로 인한 광 특성이 약하다는 것이다. 이 때문에 LCD 백라이팅이 필요하다.세 번째 문제는(우수한 정전용량 방식 터치스크린 디자인으로 완벽하게 해결할 수 있는 것으로) 컷 패널 오프닝, 베젤 프레임, 실링이 필요하다는 것이다. 저항막 방식 스크린은 맨 위 PET 층의 유연성을 이용한 것으로, 유리 표면 아래에서는 사용할 수가 없다. 때문에 홀과 개스켓 제작에 필요한 비용이 오히려 터치스크린 자체 제작비용만큼이나 들 수도 있다.저항막 방식 터치스크린에 기능을 추가하게 되면, 디자인적 외관을 헤칠 수 있다. 그러므로 저항막 방식 스크린을 이용한 많은 주방가전이 실제 가격에 걸맞지 않게 값이 싸 보인다. 또한 저항막 터치스크린은 시간이 지나면서 흠집이 나거나 금이 가게 되면 보기 싫게 되는 것이 단점이다.마지막으로 주방가전에 있어서 가격은 중요한 부분이다. 이 점에 있어서도 QField는 단일 센싱 칩과 저비용의 일반화된 소재 및 구조 기법을 이용함으로써 유리한 기술이다. QField와 저항막 스크린의 전체적인 시스템 비용을 비교해 보았을 때 QField가 전반적인 유지비가 훨씬 더 낮은 것으로 나타났다.QField 기술의 구현월풀의 벨로스 디자인에서는 센싱 칩이 PET 필름 상에 2개 적층 패턴화 투명 ITO 층으로 에칭된 정전용량 터치스크린 키 어레이를 구동한다.각 층의 ITO 패턴은 직각으로 교차하고, 각 키 위치의 오프닝 구조가 자기장이 터치 표면으로 전달되도록 한다. 그 다음 이 ITO/PET 스택은 투명 접착제를 이용해 유리 안쪽 면에 접착된다. 그리고 나서 이 스택의 커넥션 테일을 메인 단면 PCB로 연결하고, 이 PCB를 공업용 시트 접착제로 유리에 접착한다.특수 개발된 에칭 ITO 패턴을 통해 단순한 고정 터치 키 구조가 가능하며, 칩은 패턴의 증가된 정전용량 부하를 처리하도록 설계되었다. 정전용량은 정상적인 터치 키에 비해서 필름을 이용했을 때 현저하게 증가한다. X 및 Y 스캐닝 트랙의 맞은편 표면 면적이 훨씬 넓으므로 구동하기가 더 까다로운 높은 정전용량을 발생시킨다.또한 단일 센서 칩이 모든 인접 고정 패널 터치 키를 구동한다. 매트릭스 칩은 SPI 인터페이스를 통해 계속해서 두 면의 터치를 보고한다. 퀀텀의 AKS(Adjacent Key Suppression) 특허 기술은 어느 키가 터치 신호가 가장 강한지를 결정해서 믿을 수 있는 터치 제어를 제공한다. 따라서 2개 이상의 인접 키가 동시에 눌러졌을 때 가장 우세한 터치가 감지되는 부분만 작동할 수 있도록 한다.ITO 스크린 터치 키는 다른 매트릭스 패널 키와 기본적으로 동일한 방식으로 동작하지만, 기존 매트릭스 키와 커플링 특성 및 정전용량 로딩 파라미터가 다르기 때문에 다른 방식으로 구동해야 한다. 퀀텀은 터치스크린 애플리케이션을 위해 QT6C11이라는 제품을 출시했다. 이 칩은 2개의 개별적인 AKS 분류 기법을 이용해 확산 스펙트럼 모드로 최대 32개 터치 키를 샘플링 할 수 있다. 32개 키를 원하는 대로 전부 터치스크린 표면에 배치할 수 있다. 그림 4는 벨로스 오븐을 보여주고 있다. 벨로스에 이용된 ITO 필름 스택은 1세대 버전이다. 이후 버전은 광학적 투명도를 향상시키고 비용을 더 낮추기 위해 단일층 ITO를 이용할 계획이다.또한 재구성가능 인터페이스를 위해 저비용 풀(full) X-Y 아날로그 리포팅 단일층 필름 및 컨트롤러가 개발 막바지 단계에 있다. 이 프로젝트가 완료되면 OEM 자재 목록을 최소화함으로써 비용을 낮출 수 있을 것으로 전망된다. 이러한 범용 사용자 인터페이스는 모든 입력 기능을 재구성할 수 있으므로, 예를 들면, 스크린의 동일한 영역을 필요에 따라 터치 버튼이나 스크롤링 기능으로 동작하도록 할 수 있다.이 스크린 디자인은 또한 손 그림자 효과를 제거하도록 최적화되었다. 이 효과는 손가락의 뭉툭한 부분이 의도와 다르게 센서 층에 근접함으로써 보고 위치와 의도한 위치와 달라지는 것을 의미한다.이들 아날로그 입력 스크린은 패턴화 센서 층을 이용하는데, 이는 PET 상에서 ITO를 이용해 투명하거나 전면 패널 뒷면에서 PCB를 전극으로 이용해 불투명할 수 있다. 패턴화 행렬은 정전용량 전하 전달 기술을 이용해 구동되며, 추가적인 소프트웨어 처리를 이용해서 후막 전면 패널을 통해 정확한 XY 보고 기능을 제공한다. 기본적인 구조는 그림 5와 같다.주방가전 설계자들은 언제나 기능을 추구하면서도 좀 더 세련되고 사용하기 편리한 제품을 만들어내려고 노력한다. 최근 주방에서 LCD 기반 터치스크린의 사용이 늘어나고 있으며, 앞으로 더 많은 신제품에 믿을 수 있는 정전용량 방식 터치스크린이 채택될 것으로 전망된다.
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