정전용량방식(Surface capacitive & Projected capacitive) 터치패널의 원리와 이해

정전용량방식 터치패널은 저항막방식 다음으로 널리 사용되는 기술이다. 아날로그 저항막 방식과 상응하는 조건으로 사용되며, 이 역시 아날로그 정전용량 터치패널이라 불린다. 독립된 LCD 모니터 등 저항막방식이 채용되는 기기에 함께 사용되고 있다.

접촉이 발생하는 지점은 손가락의 접촉 또는 전기용량(부하)의 변화에 의한 전류발생을 센서와 센서 사이의 작은 변화를 감지하여 확인한다. 사람이 터치스크린을 터치할때 사람의 몸에서 발생되어지는 정전기를 터치패널의 전극영역에서 위치를 검출하는 방식이다.

정전용량방식에는 두가지 타입의 방식이 있다. 하나는 Surface capacitive(이하 S-CAP), 다른 하나는 Projective capacitive(이하 P-CAP)이다. 두 타입의 내부적 구조는 완전히 다르다.

 

Surface capacitive touch panels

 

S-CAP터치패널은 비교적 큰 사이즈에서 자주 사용된다. 이 패널 내부에는 전극층이 유리기질 위에 위치하며 보호막으로 덮여있다. 전압이 유리기질 네모퉁이에 있는 전극으로 공급되면 패널 전체에 걸쳐서 낮은 전압층이 일제히 발생한다. 손가락이 스크린에 접촉된 위치의 좌표는 패널의 네모퉁이에 전기적 용량 변화 결과의 계측에 의해 확인된다.

이 S-CAP타입의 터치가 P-CAP에 비해 더 간단한 구조를 가지고 있으므로 결과적 낮은 단가의 원인이 되며, 동시에 2포인트 또는 그 이상의 멀티터치 기능이 구조적으로 어렵다.

 

Projected capacitive touch panels

 

P-CAP은 주로 S-CAP 패널 보다 작은 사이즈에서 사용되며 모바일 시장에서 큰 주목을 받고 있다. iPhone, iPod Touch 그리고 iPad는 멀티터치기능상 높은 정확성과 빠른 반응을 위하여 P-CAP을 사용하고 있다.

이 패널의 내부구조는 계산과정을 위해 특정패턴내에 위치한 수많은 투명한 전극위에 결합된 IC칩 기질로 이루어져 있다. 표면은 단열 유리 또는 플라스틱커버로 덮여 있다.

손가락이 표면에 닿으면 여러개의 전극 사이에 전기적 용량이 일제히 바뀌고, 그 접촉발생 지점은 이 전류값 사이에 비율로 정확하게 확인됩니다.

 

P-CAP의 독특한 특징은 수많은 전극이 멀티터치를 정확하게 감지할 수 있다는 사실이다. 하지만 스마트폰 또는 유사기기에서 나타난 ITO의 문제의 발견은 P-CAP이 큰사이즈에 매우 적합하지 않다는 점이다. 스크린의 사이즈를 늘이면 그 내부의 저항도 함께 증가하여 전체적인 에러과 접촉된 포인트에서 나타나는 노이즈가 함께 증가한다.

더 큰 사이즈의 패널은 미세한 전선을 투명 전극층에 격자방식으로 놓아 만든 CENTER-WIRE P-CAP을 사용한다.낮은 저항은 CENTER-WIRE P-CAP의 감도를 높게하고, ITO에칭보다는 대량생산에 적합하지 못하다.

이상 정전용량방식의 주가지 타입에 대해 요약했다. 각 패널의 전반적인 특성은 저항막방식과 달리 의류 또는 일반적인 스타일러스펜에 의해 동작하지 않는다는 사실이다. 또한 오염과 물방울에 강하며 높은 내구성과 긁힘등의 손상에 강하다는 것이다. 추가적으로 저항막방식과 비교하여 빛투과율도 더 높다

반면에, 이 패널들은 손가락과 특수한 스타일러스펜에만 반응하고 장갑낀 손에 반응하지 않으며 주변의 금속재료에 의해 영향을 받기 쉽다.

 

(파인더즈 : http://www.findus.kr)