터치스크린 테크놀로지

글 : 할 필립(Hal Philipp) / 퀀텀리서치그룹 CEOwww.qprox.com오늘날 터치스크린은 저항성(resistive)이 주를 이루고 있다. 이는 PET 필름과 같은 2개의 얇은 투명 플라스틱 층이 유도성 투명 ITO(indium tin oxide)의 형태로 내부 표면에 인쇄된 후 초소형 스페이서로 분리되어 LCD 디스플레이나 기타 그래픽 디바이스의 상단에 고정되는 방식이다. 이 층들을 손으로 누르게 되면 포인트 컨택이 일어나고, 이로써 터치의 위치가 인식된다. 기술 자체가 간단한 것처럼 이 방식에는 많은 단점이 있다.먼저 터치스크린 스택이 바깥쪽에 있다는 점이다. 이 때문에 쉽게 손상될 수 있는데, 예를 들어 부엌에서 쉽게 볼 수 있는 포크나 주머니 속의 열쇠 같은 것들에 의해 휴대폰의 스크린이 긁힐 염려가 있다. 그리고 광투과율이 낮은 것도 문제이다. ITO의 2개 층이 모두 빛의 일부를 흡수하고, 이들 간의 갭은 내부적으로 반사를 일으켜 더 많은 빛을 잃게 된다. 마지막으로 저항성 터치스크린 위에는 제품 보호 또는 반사 감소를 위해 코팅을 하게 되는데, 이는 더 많은 빛을 흡수한다.따라서 터치스크린의 광투과율이 70% 정도로 낮고, 콘트라스트도 나쁘며, 좋은 백라이팅을 필요로 하게 된다. 결국 휴대기기의 경우 배터리 수명도 길지 않다. 또한 마모성도 문제가 된다. 저항성 스크린은 기계적 움직임에 의존한다. 따라서 일반적으로 쓰이는 터치 포인트는 쉽게 닳는데, 제대로 된 터치 인식을 위해 더 많은 힘을 가하게 되고, 이러한 상황이 악순환적으로 반복되면서 마모가 더 심해진다.이는 결국 비용 문제로까지 이어지게 된다. ITO는 가격이 비싸며, 외부에 여러 개의 층을 적층한다는 것은 최종 제품의 프런트 패널에 오프닝이 필요하다는 것을 의미한다. 여기에는 또 습기 또는 다른 오염요소로부터 예방하기 위해 베젤(bezel)이나 씰링(sealing)이 필요하다. 구멍(hole)을 만들게 되면 터치스크린 조립의 비용은 두 배가 되게 된다.정전용량 터치 감지 특허 기술퀀텀리서치그룹이 개발한 정전용량 터치 감지 특허 기술은 이러한 저항성 터치스크린의 단점을 극복할 수 있다. 퀀텀의 QField라는 기술은 QT(전하이동, charge transfer) 감지를 구현한 것으로, 단 하나의 ITO 층을 이용해 광투과율과 콘트라스트를 향상시킬 수 있어 비용을 줄일 수 있다. 뿐만 아니라 휴대용 기기에서 백라이트가 필요 없고, 전력을 아끼고, 배터리 수명을 늘릴 수 있는 것이 장점이다.또한 ITO 층을 LCD 스크린에서 프런트 패널 안으로 넣을 수 있기 때문에 사실상 전체 패널을 훼손하지 않는 한 터치스크린은 손상되지 않는다. 이를 통해 구조를 간소화 할 수 있으므로 홀과 베젤이 필요 없는 것이 특징이다. QField 기술은 휴대폰 및 PDA 스크린에서부터 가전기기까지 다양하게 활용될 수 있다. 그림 1은 이러한 QField 터치스크린의 구조를 나타낸 것이다. 이제 이 기술의 동작 원리에 대해 살펴보자.QField 칩은 근본적으로 마이크로컨트롤러 기반의 스위치로, 충전하기 위해 짧은 시간 동안 ITO 감지 전극에 전압을 인가한 후 스위치가 오픈되고, 2차 스위치가 전극을 더 큰 샘플링 커패시터로 방전한다. 사용자가 손가락으로 누르면 얼마간의 pF에 의해 전극 커패시턴스가 증가하여 샘플링 커패시터로 전송되는 전하의 양을 늘리게 된다.이로써 샘플링 커패시터의 전압은 바뀌게 되고, 이러한 변화는 검출 이벤트로 이어지게 된다. 이 특허 기술에서 전하는 Cs에서 여러 번의 S1 및 S2의 스위칭 사이클을 통해 축적된다. 스위칭 동작은 Cs에서의 전압이 미리 정해진 스레스홀드 전압에 도달하게 되면 멈춘다. 이 전압에 도달하는데 필요한 사이클 횟수는 계산되어 결과를 만들게 된다.디지털 신호 처리로 인한 버스트모드 샘플링과 같은 향상된 점은 기존 경쟁 기술에 비해 더 높은 다이내믹 범위와 함께 저전력 동작을 제공하는 한편, 자동 교정 루틴 기능은 변화하는 환경적 조건으로 인한 드리프트를 보상한다.중요한 것은, 일부 애플리케이션의 경우, 전자기기가 그라운드 레퍼런스 연결을 필요로 하지 않을 정도로 이 기술이 충분한 감도를 제공한다는 것과 두꺼운 패널을 적용해도 터치 인식이 가능해 배터리 전원 방식의 디바이스에도 이상적으로 활용할 수 있다는 것이다. ITO 전극은 유도성 패턴을 포함하고 있어 프런트 패널의 터치 위치를 정확하게 잡아낼 수 있다. 이방성(anisotropic) ITO 패턴의 사용은 기본적으로 병렬 컨덕터 세트로 구성되어 있으며, 왜곡 현상을 없애준다. LCD 디스플레이는 ITO 층 뒤에 위치하게 된다.유연성, 비용 절감, 저전력 이점 제공손가락으로 터치하게 되면 ITO 층의 주변의 연결 포인트에 전하의 흐름에 영향을 주어 터치 위치를 X-Y 좌표로 계산하게 된다. QField 칩은 정전 방전(electrostatic discharge) 또는 순간적인 의도되지 않은 터치로 인한 잘못된 트리거링을 없앨 수 있도록 프로그램되어 있다. 이러한 문제들은 기존 정전용량 센서에 있어 골칫거리였다. 이 칩은 또한 자동 드리프트 보상 기능을 갖추고 있어 노화 또는 환경 상태의 변화와 같이 장시간의 변화에도 대응이 가능하며, 다시 말하지만 기존 정전용량 센서와는 달리 코일, 회로 조정, RF 부품, 특수 배선, RC 네트워크, 또는 여러 디스크리트 부품을 사용할 필요가 없다. 이 기술은 단순하고, 견고하면서도, 유연하고, 저렴한 비용이 장점이며, 직접 손가락으로 누르지 않고 가까이 대기만 해도 터치 인식이 가능한 것이 특징이다.이는 터치를 하지 않고도 ‘wake-up(꺼져있거나 대기하고 있던 제품을 다시 사용하는 것)’ 기능을 제공하고자 하는 제품에 이상적이며, 사용자들은 기존의 저항성 스크린으로는 불가능했던 마술 같은 놀라운 경험을 하게 될 것이다.그림 2는 미국 콜로라도의 vNet의 조명 제어 터치패드를 나타낸 것으로, 제어 패널에 QField 감지 기술을 적용한 최신 애플리케이션 사례이다. 가정 내 조명 제어를 위해 설계된 이 터치패드는 투명 프런트 패널 뒤에 위치한 단일 ITO 터치 감지 층을 이용해 원하는 백라이트 효과를 얼마든지 낼 수 있으며, 동시에 트루 X-Y 좌표 입력을 제공한다. 이 설계는 내부 그래픽 삽입으로 프린트 된 임의의 버튼 모양을 사용할 수 있도록 했으며, 전체 조립은 표준 스위치 실장형 기판으로 실장된다. ‘소프트 버튼’은 다양한 형태로 구성될 수 있어 유연성을 극대화 하고, 사용자가 맞춤화 할 수 있도록 했다. 각 버튼은 여러 가지의 실행을 제어할 수 있으며, 순간적으로 건드리거나 길게 누르고 있을 때 여러 가지 형태로 반응할 수 있도록 프로그램 될 수 있다. 예를 들어, 조명 온/오프 버튼을 밝기 조절을 위해 위 아래로 조절하는데도 사용할 수 있어 추가 버튼을 사용할 필요성을 줄여준다. 터치 패널은 매끄러우며, 유연하고 안정성이 높아 기계방식의 스위치나 저항성 터치스크린 대신에 사용될 수 있으며, ITO 층이 내부에 삽입되어 있어 외부적인 터치로 인한 기계적 마모 현상도 없는 것이 특징이다.위에서 언급했듯이 기존 저항성 스크린 기술에 비해 정전용량 터치스크린 기술은 유연성, 비용 절감, 저전력 등 많은 이점을 제공하며, 사용자들은 이를 이용해 다양한 애플리케이션을 만들 수 있다.
회원가입 후 이용바랍니다.
개의 댓글
0 / 400
댓글 정렬
BEST댓글
BEST 댓글 답글과 추천수를 합산하여 자동으로 노출됩니다.
댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글수정
댓글 수정은 작성 후 1분내에만 가능합니다.
/ 400
내 댓글 모음
저작권자 © 테크월드뉴스 무단전재 및 재배포 금지