터치 방식의 디스플레이는 분명히 전통적인 키보드 및 마우스 제어 방식에 비해 많은 장점이 있다. 직관적인 사용자 인터페이스를 잘 설치해야 하는 것도 중요하지만 터치 스크린을 잘 실행하면 전체 시스템 디자인의 크기를 단순화시키고 줄일 수 있으며, 총 재료 비용(BoM)을 절감시키고 사용 기간 중의 유지 보수를 줄일 수 있다.

이안 크로스비(Ian Crosby)/Zytronic사의 영업 및 마케팅 담당 이사

최신 개발 부문에서 터치 스크린 솔루션을 설계하고 이를 최신 애플리케이션에 통합함에 있어 터치 컨트롤러 기술을 핵심 요소로 고려하는 사유를 살펴본다. 소매, 산업 및 자동차에서 의료, 디지털 사이니지 및 게임 부문에 이르는 각종 애플리케이션에서, 터치스크린은 선호하는 사용자 인터페이스 기술로 빠르게 자리 잡고 있다. 그 인기가 급상승한 것은 부분적으로는 아이폰의 엄청난 성공과 사용자 친화성이 뛰어난 포괄적인 터치 스크린 제어 기능 때문이라고 할 수 있다.

이로 인해 다른 모든 환경에서 기대하는 대화형 디스플레이 수준이 어느 정도 되어야 하는 지를 제시한다. 터치 방식의 디스플레이는 분명히 전통적인 키보드 및 마우스 제어 방식에 비해 많은 장점이 있다. 직관적인 사용자 인터페이스를 잘 설치해야 하는 것도 중요하지만 터치 스크린을 잘 실행하면 전체 시스템 디자인의 크기를 단순화시키고 줄일 수 있으며, 총 재료 비용(BoM)을 절감시키고 사용 기간 중의 유지 보수를 줄일 수 있다.

컨트롤러가 중요

터치 스크린을 설계에 통합시키려는 엔지니어링 팀은 애플리케이션 및 운영 환경에 따라 어떤 터치 감지 기술을 선택해야 할지를 평가 하는 데 많은 시간을 소비하는 경우가 종종 있다. 이는 놀라운 일이 아닌데, 종류도 많고 잘못 선택하면 최종 제품의 성공에 막대한 영향을 줄 수 있다.

예를 들면, 전기 저항 및 일반 커패시티브(capacitive) 솔루션은 비용이 저렴하기 때문에 초기에는 매력적으로 보일 수 있지만, 이를 구현하는 경우에는 활성 감지 구성품이 화면의 앞 표면에 있게 되어 옥외 사용이나 우발적 손상에 대한 보호가 필요한 디자인에는 적합하지 않다.

그 뿐 아니라, 이러한 일반 커패시티브 솔루션은 빗물이나 유출 액체가 작동에 잠재적인 영향을 끼칠 수 있기 때문에 액체에 노출되는 (액체의 양에 따라 다르지만) 상황에서는 성능 문제가 발생할 수 있다.

수신기와 변환기를 수용하기 위해 화면 주위에 베젤(bezel) 구조가 있어야 하는 적외선, 광학 및 탄성 음향파 등과 같은 기술들은 최종 제품의 미관에 악영향을 끼칠 수 있다는 점, 베젤 홈 부위에 쌓이는 먼지와 기름 때문에 시간이 경과하면서 작동 기능이 저하될 수 있는 가능성, 그리고 갑작스런 충격이나 지속적인 진동이 있을 경우 센서 부품의 배치가 변경될 수 있다는 점 등의 이유 때문에 적절하지 않을 수 있다.

이런 사실을 알고 있는 디자이너들은 내구성이 좋은 보호 오버레이 내에 또는 뒤에서 터치 센서를 완벽하게 보호해 주는 솔루션을 찾는 경우가 많아지는데, 투사 커패시티브(projected capacitive) 시스템이 이 범주에 속한다.

그와 같은 솔루션으로 Zytronic사 고유의 Projected Capacitive Technology (PCT™)를 들 수 있는데, 이 기술은 초미세(10μm 두께) 구리 커패시터들이 XY 축에 배열된 후 래미네이트를 입힌 기판에 임베디드된 매트릭스를 사용한다 <그림1 참조>.

기판이 최대 20mm의 오버레이(대개의 경우 유리나 폴리카보네이트로 만듬) 뒤에 임베디드 되어 있기 때문에 커패시터들은 먼지, 긁힘, 극심한 온도 및 수분 침투로 인해 손상될 수 있는 여지가 없다.

적합한 센서를 사용하는 것이 디자인 프로세스에서 핵심적인 사항이다. 하지만 그 외에도 고려할 여러 가지 요소가 있으며 그 중에서 중요한 것은 관련된 터치 컨트롤러의 성능이다. 모든 터치 시스템의“뇌”라고 할 수 있는 이 중요한 구성품은 스크린에서 나온 데이터를 수집하고 해석한 후 좌표를 호스트 PC로 내보내는 역할을 한다<그림2 참조>.

터치 컨트롤러가 제 기능을 발휘하지 않으면 최상 등급의 LCD를 갖춘 터치 시스템, 최고 성능을 갖춘 PC, 최첨단의 강력한 터치센서도 성능이 떨어질 수 밖에 없다.

터치 컨트롤러 개발

터치 기술이 점점 더 범용화되면서 더 높은 성능 수준 및 다양한 새로운 기능에 대한 요구 사항을 충족하려면 더욱 정교한 터치 컨트롤러를 개발해야 한다.

새로운 컨트롤러 기술 개발을 촉진하는 요인에는 여러 가지가 있는데 그 예를 들면, 사용자가 터치 스크린을 통해 최종 제품과 상호 작용할 수 있는 속도를 최적화 할 수 있도록 보다 큰 스크린 상에서 더 빠른 응답 시간을 인식하는 능력, 향상된 스크린 해상도 및 터치 정확성, 복잡한 다중 터치 데이터 처리에 대한 요구 사항, 부품 수를 줄임으로써 시스템 디자인을 간소화하는 것 등을 들 수 있다.

많은 이종의 구성품들이 단일 ASIC(주문형 반도체)에 집적된 더 잘 통합된 컨트롤러 솔루션을 사용하면 장치 면적 <그림 3 참조>을 줄일 수 있다. 또한 장치를 보다 융통성 있게 배치 할 수 있고 테스트도 쉽게 할 수 있어 디자인을 단순화 시킬 수 있다.

통합 수준에 따라 다르지만, 고객은 컨트롤러 칩셋까지도 자체 마더보드에 포함시킬 수도 있을 것이며, 구성품의 수가 적어지면서 고장 요인도 줄어 들기 때문에 신뢰성도 향상된다.

또한, 시스템의 신호 대 잡음비(SNR)를 향상시키는 컨트롤러 개발로 인해 터치 감도 수준도 향상될 수 있다. 예를 들면, 이전에 언급한 PCT 터치 스크린의 경우, 이로 인해 더 두꺼운 오버레이로 디자인을 지원할 수 있게 되므로 디스플레이 보호 수준이 더욱 높아진다. <그림4>는 대화형 숍 프런트 창 (shop-front window)에서 PCT 기반의 터치 스크린을 보여 준다.

더 높은 수준의 통합과 병행하여, 보드 상에 대용량의 플래시 메모리를 갖추면서 더 높은 성능의 마이크로 프로세서를 사용하여 컨트롤러를 제작하는 경향도 있다. 이로 인한 향상된 처리 성능을 사용하게 되면 응답 시간이 더욱 빨라지고 정밀도가 향상되며“, 동시 멀티 터치”작동과 같은 기능을 지원하는 데 필요한 고급 알고리즘의 성능 오버헤드를 수용할 수 있다.

멀티 터치 기능의 장점은 이미 휴대용 소비자 전자 제품에서 입증이 되었으며, 최근에 출시된 MicrosoftⓇ WindowsⓇ 7 운영 체제에는 멀티 터치 및 동작 인식 지원 기능이 내장되어 있다.

이로 인해 다른 산업 분야에서도 멀티 터치 지원 기능에 대한 수요가 늘어나고 있으며 계속 신장될 것이다. 사용자는 멀티 터치를 통해 아이콘과 파일을 끌어 놓을 수 있고, 텍스트를 잘라 붙여 넣을 수 있다. 또한 멀티 터치 기능으로 용이해진 동작 인식 기능을 통해 사진 보기나 3D 디자인과 같은 애플리케이션에 대한 화면 패닝, 확대 축소 및 회전 동작 등을 수행할 수 있다.

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