[Embedded] 정전식 터치스크린 (Capacitive Touchscreen)

정전식 터치스크린은 스마트폰을 비롯해 우리 일상의 많은 기기들에 사용되고 있다. 어떻게 동작하는지 알아보자.

 

 

정전식 터치스크린은 인체의 전기적 특성을 기반으로 작동하며, 사람 터치의 정전식 특성을 사용한다. 정전식 터치스크린은 매우 민감하고 동시에 하나 이상의 접촉 지점을 인식할 수 있는 멀티 터치 기능을 지원한다. 이 기능은 줌(zoom)이나 스와이프(swipe, 미는 동작) 하는 것과 같은 제스처를 가능하게 해 User Experience를 향상시킨다. 그러나 저항식 터치스크린(Resistive Touchscreen)과 다르게 인체의 전도성에 의존하기 때문에 정전식으로 특별히 설계되지 않는 한 일반 장갑이나 비전도성 물체에는 잘 동작하지 않는다.

 

1. 전극 레이어
   : 정전식 터치스크린은 일반적으로 인듐 주석 산화물(ITO)와 같은 전도성 물질로 덮인 유리 패널로 구성된다. 이 전도성 층은 전하르 저장하는 데 사용된다.
2. 전하 분배
   : 이 전도성 층은 화면 전체에 걸쳐 연속적인 전하로 코팅되어 있다. 화면을 터치하지 않으면 균일한 정전기가 발생한다.
3. 터치 감지
   : 손가락이 화면에 닿으면 접촉 지점에서 화면의 정전기장을 교란시킨다. 이는 인체도 전도성이 있어 화면의 전화를 일부 흡수할 수 있기 때문이다. 터치 지점에서의 이러한 커패시턴시(Capacitance, 정전기량) 변화는 화면 모서리에 위치한 센서에 의해 감지된다.
4. 좌표 계산
   : 기기의 프로세서는 화면의 여러 지점에서 커패시턴스의 변화를 측정해 터치 이벤트의 위치를 계산한다. 각 모서리 센서는 커패시턴스의 변화를 측정해 이 데이터를 프로세서로 전송하고, 프로세서는 이 정보를 사용해 측정값의 상대적 차이를 삼각 측량해 터치 위치를 결정한다.
5. 신호 처리
   : 터치스크린 컨트롤러는 이러한 좌표를 처리해 기기의 운영 체제가 탭, 스와이프 또는 핀치와 같은 특정 터치 입력으로 해석할 수 있는 디지털 신호로 변환한다.

 

 

참고

- https://www.digikey.com/en/maker/blogs/2023/whats-the-difference-between-capacitive-and-resistive-touch-screens

- https://en.wikipedia.org/wiki/Capacitive_sensing