터치스크린 종류와 원리(17)
스타필드고양이하남보 2018-06-16
반도체 원리와 제조공정
https://m.idpaper.co.kr/counsel/item/item_view.html?cnslSeq=359890

저장매체의 원리와 역사.
https://m.idpaper.co.kr/counsel/item/item_view.html?cnslSeq=361255

지난 반도체에 이어 이번에는 터치스크린이다. 이전글 서론과 동일한 말은 안 쓸게. 윗글 읽어보고와.

아직 스마트폰 없는 사람은 없제. 옛날 SF보면 어디든 터치스크린이 나오는데 아이폰 나오고 10년만에 모든 사람 손에 터치스크린 들려있는 것보면 인류는 정말 대단한 것 같다.
하지만 정작 터치스크린이 어떻게 되는지는 모르지.
몰라도 상관은 없다만 역시 나같은 인간은 이런게 궁금하단 말이야.

터치스크린이란 니들 핸드폰에 있는 그거다.
화면을 누르면 반응하는 것이다.
화면이 그냥 보는 것을 넘어서 사람이 소통할 수 있게 된거지.
바로 직접적인 접촉으로.
핸드폰뿐 아니라 아이패드도 그렇고 요새 나오는 MS서피스 노트북도 그렇고 카드 긁고 서명하는 것도 그렇고 요새 어떤 박물관을 가도 있지.
화면이 나오면 손을 대고 조종하는것.



1. 터치스크린의 원리
가장 기본적인 터치스크린의 원리는 간단하다.
화면에 손가락을 대면 그 부분에 손가락으로 눌렀다고 인식하는거.
존나 쉽지. 이게 어려운게 아니라 이거야.

가장 먼저 사람 피부를 들어보자.
갑자기 지하철을 탔는데 원빈(내가 세상에서 제일 잘생겼다고 생각하는 남자. 기하학적으로 완벽하며, 무속적으로 관상이 좋고, 심리학적으로 존나 안정돼보임)이 뒤에서 손가락으로 척추를 훑어.
그러면 느껴지겠지.

이거랑 똑같은 원리다.
뭐냐면 손가락이 닿으면 우리 피부에서는 촉각을 느끼거든.
손이 닿는다->압력/열이 가해진다->어느 위치의 압력인지 계산한다->척추에 손이 닿았다고 인식한다.

2단계.
1. 닿음을 인식
2. 어느 위치인지 계산


그러니까 우리가 터치스크린을 만든다고 생각하면 2가지를 만들어야해.
닿았는지 어떻게 인식할 것이며
어느 위치에 닿았는지 어떻게 계산할 것인가.

과학은 위대해서 너희들이 중학과정만 마쳐도 이걸 가능케 한다.

중딩때 압력이니 전기니 다 배우잖아. 우리몸에 전기가 흐른다는 것도 배우고. 또는 빛도 배우지.
뭔가를 누르면 눌린다.
V=IR 저항이 큰 물체에는 전류가 작게 흐른다.
빛을 가리면 가려진다. 또는 초음파 탐지기.(박쥐나 고래)
중딩때 좌표평면도 배우잖아. X축 Y축 해서 (1,1)은 x가 1이고 y가 1인 점이잖아.

감이 좀 오냐.
손가락으로 누르면 그 부분이 눌리고 이걸 압력이나 전기나 빛으로 인식한다.
그리고 폰에 좌표평면을 설정한다.
한 점을 찍어서 원점으로 두고 거리 설정만 해주면 그게 어느 위치인지 좌표로 표현 가능하다. 이거 이해 안 되면 당장 중학2학년 개념원리 펴서 마지막 일차함수와 그래프 공부해봐라.

이게 기본적인 원리다.
진짜 미친듯이 간단한 원리다. 이걸 왜 2008년이 되어서야 상용화한걸까.
사실 그렇지 않아. 터치스크린은 이미 1990년대에 실제로 쓰이기 시작했다.
아주 구린 수준이었지. 왜?
터치해도 인식이 잘 안 되고 해상도도 구리고 좌표를 정확히 설정 못했거든.

이게 은근히 어렵단 말이지. 그런데 이제는 터치로 애먹는 일은 없다. 단가가 비싸서만 문제된다.


2. 터치스크린의 종류
위까지는 터치스크린이 무엇인지, 어떤 원리인지 썼다.
기본적인 바탕은 이 정도면 된 거고 중딩3학년도 이해가능.
그런데 위에 원리 2단계의 1번을 보면 닿음을 인식에
압력이니 전기니 빛이니 이야기 했잖아.
이것 중 어느 것을 활용하느냐에 따라 터치스크린 종류가 나뉜다.

종류는 크게 4가지로 나눈다.
-감압식
-정전식
-초음파식
-IR식(Infrared radiation. 적외선)
+광학식

아. 갑자기 말이 어려워진다.
그냥 존나 쉽게 보자. 쉽게 생각하면 다 이해 되는 부분.
내가 알려준다.


-감압식
감지하다. 압력. 방식.
압력을 감지하는 거다.
옛날 옴니아 시절의 삼성 스마트폰이 딱 감압식이다.
화면을 꾹 누르면 그 부분이 인식 되었다고 하는 것.
이렇게 힘을 직접적으로 가하는 걸 일컬어 '물리적인 방식'이라고 하는데
'단순무식'이라고 생각하면 된다.
그래도 이게 생각보다는 기술이라.

토막상식으로 마이크의 원리를 알아보자.
마이크를 뜯어보면 아주 얇은 막이 하나 있다.
거기에 대고 아 아 말하면 막이 소리에 의해 진동하면서
그 진동을 전기적 신호로 바꾸어 소리를 파일로 저장한다.
이런 방식은 이거 반응 좋으면 또 쓸 거임.

이런 식이다. 막이 눌리면 그 부분을 전기적 신호로 바꾸는 것.
대신 막이 아니라 압력 센서들이 화면에 있는 거다.
간단하잖아. 눌리는 부분을 전기적 신호로 바꿔주는 것.
압력센서가 한두개가 아니고 두더지잡기처럼 지뢰찾기처럼
화면에 온통 조그마한 것들을 깔아놓는다.
그러면 쉽지.
왼쪽에서 20번째, 아래에서 40번째가 눌렸다!하고 바로 알 수 있는거다.
20번째 40번째가 바로 좌표가 되는 거지.

그런 다음 이 위나 아래에 화면을 붙여놓으면 된다.
그러면 화면의 그림이 터치센서들에 겹치는거지.
김수현 찌찌가 20번째 40번째에 있다면 너는 20,40을 누르면서 김수현 찌찌를 반응시키는 것.

이렇게 직접 누르는 걸 찾아내는게 감압식이라 한다.
감압식 단점은 힘을 줘야 한다는 거고 정확하지 않다는 것.
Push screen이 아니라 touch screen이잖아.
또 누르면 한 부분만 눌리는게 아니고 옆에도 같이 눌리기 때문에 센서가 지나치게 세밀하면 옆에가 인식이 같이 돼버리고 성기면 정확한 부분을 찾기 힘들고. 사람 손가락이 송곳이 아니라서 안 맞는 방식이다.

장점이라면 뭐 아무거나로 눌러도 눌린다는 거지. 진짜 쓸모없는 장점이다.


-정전식
그래서 나온 것이 정전식. 정전용량 방식이다.
말이 또 어렵네. 걍 전기를 이용한 거다.

중딩 때 누구나 배운다. 사람 몸에는 전기가 흐른다고.
전기를 흘려주면 전기가 핏줄 흐르듯이 몸을 타고 흐른다.
그러니까 터치스크린에 전기를 작게 흐르게 하고 손을 대면
전기가 사람몸으로 흘러가겠지.
그러면 흘러가는 부분을 인식해서 거기가 터치된다고 인식하는거다.

헐 우리몸에 전기가 흐른다고? 응. 근데 아무런 문제가 없다.
우리 몸엔 애초에 전기가 흐른다. 신경세포에서 자극을 전달할 때, 눈까리가 세상을 볼때 전기가 흐르는데
그것보다 전기적 영향이 적다고 보면 된다.
이건 중요한게 아니고 우리한테는 지금 터치스크린.

전기를 어떤 방식으로 흘리냐면
+극인 콩알을 하나 위쪽에 띄우고 조금 거리를 두고 -극인 콩을 아래 두자.
그러면 +극인 콩알에서 -극으로 전기가 흘러가거든.
그런데 +극인 콩알에 사람이 손을 대면 전기가 사람쪽으로 흐르고 -극인 콩알은 전기를 못 받아.
아 이제 알겠다. 그치. 콩알이 있는 위치가 사람이 손을 댄 부분이야.

+ .
- . 이렇게 +인 .과 -인 .을 위아래로 배치한걸 센서 1개
.........
......... 이렇게 화면에 쫙 깔아놓고
123456789 4번에 있는 센서의 위쪽 .에 손가락을 대면
거기서는 아래쪽 콩에 전기가 안 들어가겠지.
그러면 거기를 터치했다는 뜻이 된다.

이때 전기가 항상 흐르고 있잖아. 그래야 손을 대면 전기가 끊긴다는것을 알지.
이래서 정전용량이라고 하는거다. 정지된 것처럼 전기가 흐르는 용량을 측정한다 라는 뜻임.
용량이 갑자기 0이 된다면 그게 전기가 안 흐른다는것.
줄여서 정전식 터치스크린이라고 하면 된다.

감압식이랑 차이를 좀 알겠냐?
감압식은 누른 위치가 0에서 1이 된다고 인지하는 거고
정전식은 누른 위치가 원래 1인데 0이 된다고 인지하는 것.
아 여기도 1과 0이 나오네?
당연하지. 모든 전자기기는 극단적이라 0과 1이다.
뿐만 아니라 반도체가 0과 1만 계산할줄 아니깐.

그런데 사실 정전식은 감압식보다 더 정확한데
0과 1뿐 아니다.
어느 지점을 누르면 다른 지점도 같이 눌리잖아.
그 부분에서 손으로 흘러가는 전기가 좀 적다 이거지. 거리도 있고 뭐.
그래서 직접 눌리는 부분이 어딘지 더 정확하게 알 수 있다.
감압식은 불가능함.

역시 마찬가지로 화면을 겹쳐놓으면 화면이 보이고 터치를 만들수 있음. 김수현 찌찌.
아참 화면이 뭐냐고? 디스플레이. 색깔이 나오는 판때기.
이것도 다음에 써볼까 싶다.

요지는 정전식이 요새 쓰는 방식이다.
갤럭시 아이폰 아이패드 서피스프로 등등 너네가 '터치감 기가 맥히네!' 하는 모든 터치스크린은 정전식이다.
인류가 만든 현재 세상의 모든건 전기라고 봐도 무방하다.

중요하니까 다시 한 번 요약하면
스마트폰 각 지점마다 빼곡히 전기가 아래로 흐르고 있는데
거기에 손을 대면 전기가 몸으로 흘러서 끊기고
끊긴 부분을 좌표로 표시하면 터치스크린이 된다.
원리랑 똑같지? 방식의 차이다.


-초음파식
-IR식
얘네는 묶어서 광학식이라고도 한다. Optical.
룩옵티컬 아니냐고? 꺼져라 ㅗ
빛을 이용한 방식이다. 엄밀히는 파동.
초음파도 파장 적외선도 파장. 아예 걍 하얀 빛을 이용하기도 한다.

감압식은 죽었고
정전식은 한창 쓰고 있고
광학식은 마이너하게 쓰인다.

광학식 방법은 기본적으로
첫째, 쏘면 부딪혀서 돌아온다
둘째, 가려지면 안 보인다
셋째, 피부에 부딪히면 막 산란하고 아무데나 퍼져버린다
를 이용한다.

초음파 탐지기는 박쥐의 원리다.
초음파를 쏘면 부딪혀서 돌아오거든.
그러면 그 거리를 측정할 수 있거든.
초음파 속력은 엥간하면 똑같기 때문에 쏘고 돌아오는 시간을 측정하면 거리를 계산할 수 있거든. (중학수학 2학년 과정)

특정 터치스크린에도 이게 쓰인다.
스크린 아래에 빼곡히 점을 만들어서 거기에 초음파를 쏘고 돌아오는 것을 측정하면 이것도 터치된 좌표를 인식하는 거잖아?
ㅇㅇ 원리는 다 똑같다.

그런데 가려지면 안 보인다도 쓴다.
태양빛이나 일상생활 중에 적외선이 항상 있잖아.
그게 화면을 뚫고 들어가는데 그걸 다 받아들이고 있다가
어떤 불투명하거나 걍 화면 유리에 닿으면 그림자가 지잖아.
빛을 인식하는데 그림자가 진다고.
하얀 불투명 종이를 들고 하늘을 보다가 키다리가 한 부분을 쿡 눌러. 그러면 거멓게 되겠지. 그 부분만 동그랗게.
이걸 이용한 거야.

또는 적외선이나 초음파를 쏘면 사람 피부는 울퉁불퉁해서 빛이 온전히 돌아오지를 않아.
빼곡한 점에서 각각 초음파 쏘는데 안 돌아오면 그 부분이 인식된 부분이겠지.

또 있어.
ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ 강화유리
~~~~~~~~~~~~~~~~~~
ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ 디스플레이
요 유리랑 디스플레이 틈으로 파동(~~)을 흘려준다.
빛이다.
강화유리 부분이 손이 눌리면 파동이 좀 방해되겠지.
가려질거야.
그러면 그 방해된 부분이 바로 인식된 부분이다.

이래서 암튼 적외선 초음파 방식은 통칭 광학식이라 한다.
장점은 화면을 존나 넓게 만들 수 있다는 점.
단점은 멀티터치가 안 되고 작게 만들기 어렵고 비싸고 누르는 도구에 제한도 있고 하다는 점.
뭐 ㅈㄴ 복잡하고 그렇다.

그래서 사실 광학식은 많이 쓰면서 별로 안 쓴다.
ATM이나 키오스크나 포스기에 주로 쓴다.
싸지만 멀티터치 안되면서 적당히 큰 크기에 빛투과율이 좋거든.
잘보이고 싸고 크고 하니까 많이 쓰지.
이것들 일상에 많이 보이고 많이들 쓰는데 정작 많이 쓰지는 않잖냐. 그런 거지.
또는 테레비에도 쓰기도 하는데 굳이 테레비에 넣을 필요는 없잖냐.
쓰면 광학식을 많이 쓰는데 굳이 많이 쓰지는 않잖아. 그런 거지.
그래서 마이너한거다.





하
쓸거 남았는데 존나 기네.
일단 더 쓰고 돈 안 주는것 같다 싶으면 이 아래로는 다 지워버림.
읽고 남이 읽을 필요 없겠다 싶으면 돈 주지 마라. 지워버리게.



3. 터치스크린의 발전
위에는 기본적인 원리다 정말.
저런 방식들이 있다는거. 저것들은 이미 십수십년도 더 전에 발명 완료됨.
그니까 여기서부터를 알지 못하면 중딩수준 배우고 터치스크린 원리 알 수 있지만 몰랐던거랑 똑같은거야.

-터치스크린을 만드는 방식
먼저 화면을 깐다.
디스플레이.
디스플레이는 빛을 내는 소자다.
테레비 보면 빨강초록파랑 이렇게 빛을 내지.
현미경으로 봐야함. 요새 나오는 것들은.
그 판때기를 먼저 깔아.
그 위에 터치 센서들을 깔아.
그리고 그 위에 강화유리를 덧씌워.
이러면 튼튼한 터치스크린이 완겅되겠지?

-터치스크린 기술
이제 기술이 들어갈 차례.
3가지다. 디스플레이와 터치센서와 강화유리.

디스플레이는 요새는 크게 lcd랑 led로 나뉜다.
이게 무슨 차이냐. 이건 나중에 따로 씀^-^
근데 간단히 쓰면
색을 얼마나 잘 표현하느냐, 얼마나 밝냐 같은거임.
브라운관 티비 있지. 흑백. 그거는 폰에 안 쓰인다. ㅋ

터치센서도 기술.
얼마나 얇게 만드는지, 얼마나 인식이 잘 되는지. 그 차이.

강화유리도 물론.
색을 얼마나 투명하게 내보내는지, 얼마나 튼튼한지.
이게 다 기술이다.


4. 터치스크린의 활용
사실 발전부분은 대충 썼다. 너무 길어져서 피곤함.
활용도 대충 쓸거임.

- 애플
애플이 장난질 잘친다. 이게 갬ㅡ성이지.

먼저 포스터치.
감압식을 정전식에 붙여버렸다.
대신 감압식을 빼곡히 깔지 않았을 뿐이지.
꾹 누르고 힘을 주잖아.
그 힘을 주는 걸 또 인식하게 만든 거임.
그러면 한 번 살짝 터치한 것과 더 누르는 2가지 터치가 구별되지.
터치의 활용도가 갑자기 2배로 된 거임.
이거 엄청난 혁신. 그렇지만 아직 쓰이는건 미숙.

또 있다. 애플펜슬.
사실 애플펜슬은 대표적인 예로 쓴 거고 삼성 s펜이나 와콤 태블릿 같은 것들에도 쓰지.
삼성 s펜이 사실 기가막힌건데 충전도 필요없고 하지. 이거 와콤이 원천기술 갖는건데 삼성한테 판거다. 애플은 못산거.

아무튼 애플펜슬은 원리가 그 작은 꼬다리부분에 전류를 살짝 흘려주는거임.
그래서 정전식 터치센서들을 자극하는거지.
손가락 닿는거랑 비슷하지만 다른 인식방식이지.
1이 0이 되는거랑 1이 1.2가 되는거랑 다르자나?
1.2가 되면 애플펜슬이 닿았다고 아이패드가 판단하는것.
또 블루투스를 활용해서 닿았음을 더 정확히 판단한다.
아님 말고~ 뇌피셜이 80%인 정보!^^

- 삼성
난 요새 애플보다 삼성이 더 혁신적이라 생각하는데
마케팅을 너무 못하는 것 같다.
엣지 디스플레이 있잖아. 그게 꽤 혁신이거든.
왜 혁신인지는 나중에 기회 되면 말하고.
휘어지는 터치디스플레이가 어려운 이유가
바로 좌표평면 설정에 어려움이 있는 것이다.
물론 이것만 있는 것은 아니다.
그러나 크지.
터치를 원통형으로 만들기 어려운 이유는
우리의 모든 x축과 y축은 직선이고 직각이라는 것.
그래서 원형은 쪼까 어렵다.

- 태블릿
태블릿들도 사실은 터치스크림 원리랑 똑같다.
손가락 대신 펜이 닿는거.
그리고 펜이 지나간 부분을 꾸준히 인식해놓고
그 지점에 검은 점들을 찍으면 그림이 되겠지?

그래서 태블릿도 그렇고 폰이나 아이패드도 그렇고
얼마나 세세하게 화면을 쪼개놓느냐, 인식속도가 빠르냐, 화면에 표시되는 빠르기가 빠르냐 하는게 기술력의 관건이다. 이제 이걸 점점 발전시키는겨.

한 마디 덧붙이자면 이게 linear해지면 더 짱짱이겠지?
선형적이라는건데 일일이 잘게 점으로 쪼개지 않고
선을 선으로 인식하는 것.
걍 알아들을 사람만 알아들어라 이거는~

- 3D에서 홀로그램으로
어벤져스나 숱한 sf영화 보면
공중에 영상 띄워서 거기를 터치하고 창을 옮기고 하잖아.
엄밀히는 터치도 아니지.
이게 엄청 어려운거야.

첫번째로 공중에 영상이 맺히게를 못해.
빛은 고집불통이라 맺히지 않거든.
둘째로 터치를 인식하기가 어려워.
뭘로 터치됐다고, 이 부분에 손이 들어왔다고 인식하고
뭘로 옮기는 걸 알 수 있을까?

내 생각에는(이게 완전히 뇌피셜) 광학적 터치스크린이 발전되면 나중에는 가능해질 것 같다.
물론 공중의 저런 터치스크린이 간지 빼고 무슨 장점이 있는지는 아무도 모르지만.



암튼 생각보다 넘 길게 썼네.
읽으면 그래도 잘난척 거리는 되지 않을까? 나도 요정도만 알아도 잘난척하잖냐 ㅋ 심심해서 공부한것 치고는 꽤 쏠쏠한듯?? 하고 ㅋㅋ
길어서 재미 없었을지도 모른다만
돈 줄 거리가 영 아니다 싶으면 주지 마라.
그럼 뒷부분 지워버릴 거니까.
돈 달라고 쓴건데 안주면 존나 아깝지. 심술 부릴거야.
글쓴이 돈주기

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어라 성님 아디가 바뀌셨어여
저 요즘 성님들 덕분에 이드 지박령이에여
떠날수가 없네여 텍마딸라 하세여
덧) 우오오 나 갤럭시 쓰는데 폰 얘기
나오니 신기하다ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
evo** 2018-06-16 답글쓴이 돈주기   
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ 와 진심 남초사이트 정보글보다 훨 낫다 없는 부랄을 탁치게 만드노 근데 잼잇는데 넘 길어서 보다맘 나중에봐야지
vi******* 2018-06-16 답글쓴이 돈주기   
너무 재밌게 읽었다 5딸라 드림.
연욱 2018-06-16 답글쓴이 돈주기   
5딸라 드려유..계속 써쥬
ba********* 2018-06-16 답글쓴이 돈주기   
언니.아이디는.맨날 바뀌는고요?
vo***** 2018-06-16 답글쓴이 돈주기   
연재해주십셔 제발 10달라드림
sj** 2018-06-16 답글쓴이 돈주기   
제!발! 계좌를 써주시오!!
텤마머니!!!
te**** 2018-06-16 답글쓴이 돈주기   
이정도면 이드에서 연재해라
월간과학
나 결제할생각있음
pa****** 2018-06-17 답글쓴이 돈주기   
존잼
here 2018-06-17 답글쓴이 돈주기   
언니도대체 뭐하는 사람이야? 같이 살고싶어
*** 2018-06-17 답글쓴이 돈주기   
오옭 나 얼마전에 S펜써보고 와콤 끝났네 생각했는데 거기서 가져온 거였구만 요새 나오는 삼성펜 감 겁나 좋더라 더 발전해서 AS 개판인 와콤 정신좀 차렸으면
유진정 2018-06-18 답글쓴이 돈주기   
이거 비문학 지문아니냐 ㅋㅋㅋ
ge******* 2018-06-18 답글쓴이 돈주기   
너무 좋다 진짜..
bu****** 2019-07-31 답글쓴이 돈주기   
오앙 재미써!!!!
yada 2019-10-08 답글쓴이 돈주기   
연재해주세요 제발 텍마머니
누네띠네 2020-05-01 답글쓴이 돈주기   
나도 딸라 드림
쓰니 정성에 감동해서
aj***** 2020-05-21 답글쓴이 돈주기   
존잼
ex********* 2023-11-13 답글쓴이 돈주기   

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