Touch Technology
터치스크린은 단지 터치하는 그 이상의 두드러진 것이 필요하다. 보다 나은 사용자 경험을 전달하는 것은 알려진 문제점들을 해결하고 최종 소비자들이 이러한 기기들의 작동을 보다 쉽고 직관적으로 만드는데 도움을 주는 첨단 기능의 제공을 의미한다. 보다 나은 사용자 경험의 전달은 또한 제조업체들이 점차 복잡하고 경쟁적인 시장 환경에서 그들의 제품을 차별화 시킬 수 있도록 도와준다.
글: 크리스티 주치미스(Christi Juchmes) / Product Marketing Specialist
싸이프레스 세미컨덕터 / www.cypress.com
사용자의 경험을 개선하는 것은 터치스크린 기술에서 혁신을 뛰어 넘는 추진력의 하나이다. 이전의 감압식(resistive) 형태에서 투영 정전식(projected capacitance) 터치스크린 디바이스의 도입은 사용자들을 위한 옵션과 크게 향상된 인터페이스의 신세계를 열었다. PTC (Projected capacitive technology : 투영정전기술)은 부드럽고 원활한 사용자 경험을 위한 제스쳐로 무한한 멀티터치 인터페이스를 가능하게 해 준다.
모바일 기기 제조업체들은 정전식 터치로 구동되는 유저 인터페이스(UI)의 장점을 인식했으며, 현재 대부분의 핸드헬드 디바이스는 몇 년 전에는 상상하지도 못했던 수준의 터치 성능을 전달하고 있다. 이제 엔지니어들과 개발자들은 그들의 제품에 보다 더 혁신적인 사용자 경험(UX : user experience)을 제공하기 위해 보다 빠른 응답시간, 더 높은 정확성, 그리고 더 높은 신호 대비 잡음 비율(SNR)에 초점을 맞추고 있다.
그러나 터치스크린은 단지 터치하는 그 이상의 두드러진 것이 필요하다. 보다 나은 사용자 경험을 전달하는 것은 알려진 문제점들을 해결하고 최종 소비자들이 이러한 기기들의 작동을 보다 쉽고 직관적으로 만드는데 도움을 주는 첨단 기능의 제공을 의미한다. 보다 나은 사용자 경험의 전달은 또한 제조업체들이 점차 복잡하고 경쟁적인 시장 환경에서 그들의 제품을 차별화 시킬 수 있도록 도와준다.
3가지 기능 동향
그렇다면 어떤 종류의 기능들이 이런 경험들을 제공할 수 있을까? 또한, 소비자들은 문제 해결을 위해 어떠한 이슈들을 기기 제조업체들에게 요청할 수 있을까? 현 시장에서의 3가지 기능 동향은 감압식 스타일러스 교체(RSR : resistive stylus replacement)와 방수기능, 그리고 hover 기능 지원이다. 이들 기능의 일부는 모바일 기기에서 이미 나타나기 시작했으며, 엔드 유저에게 실질적인 혜택을 제공하고 있다. 엔드 유저의 휴대폰에 이러한 기능들을 통합함으로써 OEM 업체들은 단지 터치하는 것 이상의 진정한 고급 UI를 전달할 수 있다.
그림 1. 감압식 스타일의 1 mm 팁 스타일러스와 전통적인 정전식 스타일러스의 실질적인 비교
스타일러스 지원기능은 엄밀한 의미에서 정전식 터치스크린에 새로운 것은 아니지만 현 기술의 대부분의 문제는 센서가 손가락의 크기와 용량을 모방하는 크고 부피가 큰 기기에서 입력만을 읽을 수 있다는 점이다. 컨트롤러는 터치보다 더 작은 어떤 것으로부터도 입력을 등록하지 않을 것이다. 이러한 스타일의 대형 폼 팩터는 화면상에서 입력하는 것을 명확하게 보지 못하게 만듦에 따라 섬세한 작업을 완료하거나 상세한 내비게이션 인터페이스를 조작하거나 혹은 스크립트를 쓰거나 아시아 지역 문자 설정 등을 아주 어렵게 만들고 오류의 가능성도 증가시킨다.
소비자들은 오늘날의 정전식 터치 휴대폰으로 현재 활용할 수 있는 것들과 같은 두껍고 투박한 스타일러스 이용을 정녕 원하지 않는다. 소비자들은 정전식 스타일의 1mm 팁 스타일러스와 같은 정확한 슬림 폼 팩터를 원하고 있다. 대부분의 터치스크린 컨트롤러는 불가능하지 않다면 정확성과 휴대성을 달성하기 힘든 3mm 팁의 더 큰 스타일러스 사이즈를 현재 지원하고 있다.
우측 그림 1은 감압식 스타일의 1 mm 팁 스타일러스와 전통적인 정전식 스타일러스의 실질적인 동시 비교로 기능 차이를 보여주는 그림이다. 이 그림으로 더 작은 스타일러스가 슬림 폼 팩터와 작은 팁으로 어떻게 세부 작업을 보다 더 쉽게 완료할 수 있는지를 쉽게 알 수 있다.
방수 기능은 사용자의 일상 생활에서 진짜 필요한 것을 해결해준다. 현실 세계에서 우리는 결로 현상을 일으키는 젖거나 땀에 젖은 손가락으로 빗속에서나 습한 환경에서 기기를 사용한다. 그리고 우리는 이러한 모든 조건에서 적절하게 터치스크린이 작동하기를 바란다. 그러나 터치스크린 표면에 있는 물은 팬텀 터치현상을 일으키는 것부터 정확성에 영향을 끼치는 것까지 다양한 측면에서 성능에 크게 영향을 미칠 수 있다.
일부 제품에서 물은 하드 재부팅을 필요로 하는 mutual capacitance 시스템을 불가피하게 손상시킬 수 있다. 심지어 화면이 정지되게 만들 수도 있거나 사용자가 물을 깨끗이 닦으려고 할 때에는 완전히 비-정전식이 될 수도 있다. 물에 완전히 잠겨있는 동안에도 작동되는 디지털 카메라와 일부 휴대전화와 같은 완전방수 기기는 이미 한정된 수량으로 시장에 나타나기 시작했으며, 제조업체들은 그들의 시장 점유율을 늘리거나 유지하고자 한다면 이러한 경쟁력을 유지할 필요가 있다. IP-67 표준에 맞는 완전 방수기기를 설계하는 능력은 사용자들에게 최고 수준의 견고성을 제공하며, OEM 업체들에게는 시장의 추세를 유지할 수 있게 해 준다.
터치스크린 최첨단 기능, Hover 기능
Hover 기능은 터치스크린 기술의 최첨단에 있는 기능이다. Hover의 중요성은 주요 운영 시스템 중에서 빠르게 상승하고 있으며, 현재의 모든 지표는 이 기능이 내년이나 내후년에는 업계의 주요한 트렌드가 되어가고 있다는 것을 가리키고 있다. Hover 기능은 터치스크린 제조 업체들이 오랜 기간 해결하기 어려웠던 2가지 문제, 즉 두터운 장갑이나 긴 손톱으로도 실제 성능을 낼 수 있게 해준다. 왜냐하면 손가락의 커패시턴스는 센서로부터의 거리에 비례하여 감소하기 때문에 직물 레이어를 통해 또는 긴 손톱에 의해 시행된 더 큰 거리에서 손가락의 위치를 감지하기 어렵다. Hover 기능은 움직이는 손가락 및 기타 다른 물체의 위치를 정확하고 일관되게 감지할 수 있음으로써 이러한 문제를 해결한다.
마우스오버(Mouseover) 기능은 마우스를 가져가서 정확한 선택을 위해 직접 입력기기를 이용 함으로써 온-스크린 키보드상의 하이퍼링크나 키처럼 화면의 일부를 확대하려는 사용자를 위해 hover 기능을 이용하여 휴대폰에 설계될 수 있다. 이런 종류의 기능은 또한 직접 선택 전에 제목위로 마우스를 가져감으로써, 또는 hover 입력 기능을 통해 실행시킬 수 있는 완전히 새로운 기능과 명령을 가능하게 함으로써 노래나 동영상 예고편을 프리뷰하는 것과 같이 휴대용 미디어 플레이어를 위한 의미를 가진다.
이와 함께 모바일 기기 제조업체들은 이미 휴대폰에 새로이 부상하고 있는 3D 디스플레이 기술들을 통합하기 위해 작업하고 있다. Hover 기능은 당신이 3D 디스플레이 위에서 다중 오픈 애플리케이션을 통해 탐색할 수 있게 해줄 것이다. 사용자들은 다른 오픈 애플리케이션들이 여전히 뒤에 표시되는 동안 화면 맨 앞에 다른 애플리케이션을 가져올 수 있을 것이다. 이러한 형태의 디스플레이가 더욱 보편화됨으로써 hover 기능은 사용자들이 완전히 새로운 기능의 세계를 위한 화면 요소들을 효과적으로 조작할 수 있게 해 줄 것이다.
어떻게 설계할 수 있을까?
그럼 당신은 터치스크린 기기로 이러한 모든 요소들을 어떻게 설계할 수 있을까? 현재 대부분의 터치스크린은 터치 입력을 감지하기 위해 상호 커패시턴스 센싱을 이용하고 있다. 상호 커패시턴스 터치스크린은 개별 센서 라인(X+Y) 대신 수평 및 수직 센서 축(X×Y)의 인터섹션을 통해 커패시턴스를 측정한다. 이러한 유형의 측정은 패널 위의 가능한 센서 수를 크게 증가시키기 때문에(셀프 커패시턴스를 위한 32 센서 라인에 반하여 240 인터센션의 가능성) 상호 커패시턴스 스캐닝은 보다 정확하고 진정한 멀티터치 기능을 전달할 수 있다. 아래 그림 2는 상호 커패시턴스 터치스크린 위의 5개의 손가락을 보여주고 있다. 모든 5개의 입력 지점은 위치상의 모호함 없이 명확하게 식별된다.
그러나 방수, 작은 스타일러스 지원, 그리고 hover 기능등과 같은 첨단 기능들이 지원될 때 상호 커패시턴스 만으로는 충분하지 않다. 그럼 당신은 왜 모든 멀티터치 터치스크린 기기들이 이러한 종류의 기능들을 지원할 수 없는지 물을지도 모른다. 이는 커패시턴스의 문제이다. 커패시턴스는 전극 위의 잠재적인 충전 비율로 정의된다. 상호 커패시턴스만을 지원하는 터치스크린 컨트롤러에서의 알고리즘은 커패시턴스로 인해 터치스크린상에 물이 있을 때 본질적으로 혼란스러워진다. 센서는 많은 팬텀 터치 현상 발생, 크게 떨어진 정확성, 그리고 일부의 경우 화면 완전 정지현상을 초래하면서 물에서 터치 입력을 제대로 파악하고 추적하기 위해 노력한다.
커패시턴스는 입력 영역에 직접 비례한다. 스타일러스와 hover 기능 지원의 경우 화면 위를 선회하는 작은 스타일러스 팁이나 손가락에 의해 발생된 커패시턴스의 변화는 대부분의 터치스크린 컨트로러 상에 터치로서 기록하기에는 충분히 크지 않다. 상호 커패시턴스만을 지원하는 일부 칩 제조업체들은 이러한 기능들을 지원할 수 있도록 요구하고 있다. 그러나 이런 업체들은 고객들에게 이러한 종류의 기능을 보여주기 위해 노력할 때 대부분의 고객들은 크게 향상된 감도와 훨씬 낮은 노이즈 임계값을 가진 데모 키트를 이용한다. 데모에서는 이러한 기능들이 완벽하게 작동하는 것처럼 보일지도 모른다. 그러나 데모 키트는 밀접하게 결합된 트랜시버, LCD 스크린, USB 충전기 및 터치 패널 솔루션의 성능을 방해하는 기타 다른 간섭 요소들이 결여된 안전하고 소음이 없는 환경이다. 실제 기기에서 노이즈는 거의 불가피한 발생 요소이다.
일단 당신이 작은 스타일러스 지원기능이나 hover 기술을 가지고 있고 노이즈가 존재하는 시스템으로 이것을 구축하면 이러한 기능들을 demo에서 작업할 수 있도록 한 낮아진 임계값과 향상된 감도는 이제 잘못된 터치 읽기를 허용하고 노이즈 스파이크가 발생할 때 정확도를 떨어뜨리는 컨트롤러로 만들게 된다(그림 3 참조).
데모 키트에서 아주 잘 작동했던 이러한 첨단 기능들은 실제 시스템에서는 무너지기 시작하고 있다. 상호 커패시턴스 측정방식만을 이용하는 것은 방수, 작은 스타일러스 및 hover 지원기능 같은 첨단 기능들을 지원하는 터치스크린을 위한 충분한 정보를 제공하지 않는다.
셀프 커패시턴스
반면, 셀프 커패시턴스는 많은 방식에 있어 아주 강력한 센싱 방식이다. 셀프 커패시턴스는 더 강력한 시그널을 생성하며 상호 커패시턴스 보다 더 큰 필드를 나타낼 수 있다. 이러한 향상된 기능과 프로젝션 능력은 터치스크린 컨트롤러가 화면상의 핑거 호버링 기능과 같이 물체의 커패시턴스를 정확하게 찾아낼 수 있게 해준다. 또한 셀프 커패시턴스는 노이즈 임계 값을 낮추지 않고도 더 많은 터치 감도를 제공할 수 있다. 이는 1mm 팁을 가진 스타일러스에서와 같이 아주 작은 터치를 감지하는데 있어 더 큰 능력을 제공할 뿐만 아니라 상호 커패시턴스 보다 잘못된 터치, 부정확성 및 지연응답시간을 훨씬 덜 취약하게 만들어준다.
그림 2. 상호 커패시턴스 센서는 라인 그 자체 대신 X와 Y 센서 라인의 인터섹션을 측정함으로써 다중 입력 지점을 정확하게 감지하는 더 큰 능력을 가지고 있다. 5개 모든 손가락은 센서 그리드 상에서 명확하게 식별된다.
그러나 이 모든 장점에 대한 셀프 커패시턴스의 문제점은 멀티터치 기능을 위한 이상적인 것이 아니라는 점이다. 이는 화면의 두 손가락의 위치에 모호함이 있는 고스팅(ghosting)으로 알려진 문제 때문이다. 셀프 커패시턴스 센싱에서 입력은 수평 및 수직 축(X+Y)에 따라 변화를 측정 한다. 이는 사용자가 동일 라인상에서 두 곳을 터치하면 위치상의 모호성을 초래한다. 이 문제를 해결하려면 제3의 터치로는 불가능하게 된다. 아래 그림 4는 셀프 커패시턴스 터치스크린에서 이러한 종류의 모호성에 대한 한 사례이다. 빨간 원은 X와 Y 센서 라인 상의 실질적인 터치이다. 각 라인은 이제 터치를 읽고 있기 때문에 이들 라인의 교차점에 아무것도 존재하지 않음에도 터치를 또한 기록한다(밝은 파란색으로 표시).
그림 3. 잘못된 터치의 incidence는 감도가 증가할 때 노이즈에 의해 발생된다.
오늘날의 운영체제가 네 손가락 이상을 지원함으로써 진정한 고스트(ghost) 현상이 없는 멀티 터치는 스마트폰에서 필요하다. 시장은 이미 이러한 것을 예상하고 있으며, 터치스크린 기기에서 완전한 멀티터치 기능과 제스쳐 인식을 요구하고 있다. 셀프 커패시턴스 센싱만으로는 충분하지 않을 수 있다.
그럼 어떻게 이 문제를 해결할 수 있을까? 소비자시장에 첨단 기능을 전달하고 있는 디바이스 업체들의 경우 경쟁으로부터 제품을 차별화하는 것이 중요하지만 단 한 가지 센싱 방식만을 이용 하여 구현하기란 어렵다. 최상의 조치 과정은 셀프 및 상호 커패시턴스 센싱 모두를 통합하는 터치스크린 컨트롤러를 사용하는 것이다. 이로 인해 설계자들은 진정 특별한 기능을 전달하기 위해 각 감지 방식의 최상의 기능들을 활용할 수 있게 해준다. 일부 칩 제조업체들은 두 가지 다른 칩을 사용한. 그것은 셀프 커패시턴스 칩과 상호 커패시턴스 칩이다.
그림 4. 커패시턴스 시스템은 터치 입력을 측정하는 X+Y 방식에 의해 제한된다. 다른 센서 라인상의 멀티터치 입력은 고스트(ghost) 터치를 일으킨다.
그러나 디바이스 제조업체들이 진정으로 필요로 하는 것은 같은 칩 상에 애플리케이션에서 두 가지 방식 간의 전환 능력으로 셀프 및 상호 커패시턴스 센싱 모두를 제공할 수 있는 터치스크린 컨트롤러이다. 이러한 형태의 컨트롤러가 그런 것처럼 차동 시그널 분석을 이용하면 제조업체 들이 시장에 진정한 방수기능, 작은 스타일러스 지원 및 hover 기능을 전달할 수 있게 해준다.
전체적으로 응답시간, 재생비율, 정확성 등과 같이 터치스크린 성능과 관련한 지표들은 중요 하지만 사용자가 그들의 경험을 평가하는 유일한 척도는 아니다. 첨단 기능은 터치스크린 기기와 함께 사용자 경험의 질을 향상시킨다. 유저 인터페이스(UI)를 설계할 때 고객들이 그들의 휴대폰에 원하고 필요로 하는 3가지 기능은 1 mm 스타일러스, 진정한 방수능력, 그리고 hover 기능의 지원이다.
이러한 3가지 기능은 한 가지 센싱 방식만을 통해 제공하는 것은 어려움에 직면할 수 있으며, 많은 데모가 제한된 환경에서 이루어졌다. 둘 사이를 적극적으로 전환할 수 있는 능력과 함께 동일한 칩에 셀프 및 상호 커패시턴스를 전달하는 터치스크린 컨트롤러를 이용하면 이러한 종류의 첨단 기능들에 대한 진정한 성능을 보장한다. 이는 또한 세컨 칩의 필요성을 없애 줌으로써 소재 비용과 디바이스의 크기를 낮춰준다. 그 결과, UI에 대한 기준을 높인 기능을 가진 디바이스가 나올 수 있으며, 제조업체들은 업계에서의 경쟁과는 별도로 그들의 제품을 설정할 수 있는 기회를 만들어준다.
참고자료
Christi Juchmes
Christi Juchmes는 싸이프레스 세미컨덕트사 (Cypress Semiconductor Corp.)의 제품마케팅 전문가이다. 제품 및 전문서비스 마케팅 분야에서 6년간의 경험을 가지고 있으며, 미국 캘리포니아주 페퍼다인 대학에서 학사학위를 취득하였다.
회원가입 후 이용바랍니다.
개의 댓글
댓글 정렬
BEST댓글
BEST 댓글
답글과 추천수를 합산하여 자동으로 노출됩니다.
댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글수정
댓글 수정은 작성 후 1분내에만 가능합니다.
내 댓글 모음