스마트폰 디스플레이는 어떻게 터치되는 건가요?

안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.

스마트폰에 주로 쓰이는 터치스크린은 정전용량 방식을 사용하는데요. 줄여서 정전식으로 불립니다.

정전식은 정전용량 변화를 감지해, 터치 부위를 인식하는 방법입니다. 전기가 흐르는 물체가 스마트폰 화면에 닿으면 정전용량 변화가 생기고, 이를 감지해서 작동하죠.

좀 더 자세히 설명하면, 정전식 터치를 지원하는 스마트폰 화면 아래엔 전극이 있는데요. 전압을 가하면 전극 사이에 전기장이 발생하면서 전하를 저장할 수 있게 됩니다. 전하를 저장하는 용량을 ‘정전용량’이라고 합니다.

우리 신체에는 스스로 감지하기 어려운 미약한 전기가 흐르고 있는데요. 손가락을 터치스크린에 접촉하면 정전기 유도 현상이 발생하면서, 전극 사이 정전용량에 변화가 생깁니다. 스마트폰은 손가락이 닿는 순간 어느 부위에서 변화가 발생했는지 감지해서 터치 영역을 인식합니다.

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

스마트폰의 터치 인식에는 갑압식과 정전식이 있습니다.

감압식은 물체가 화면을 누르는 압력을 감지하여 인식하는 방법입니다.

정전식은 말씀하신대로 손끝에 흐르는 미세한 전기를 인식하는 방식으로 최근 나오는 대부분의 스마트폰이 사용하는 방식입니다.

안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.

터치스크린에는 정전식 터치스크린과 감압식 터치스크린이 있다.

- 정전기 유도 현상

금속 막대에 대전체를 가까이 하면 대전체와 가까운 곳은 대전체와 다른 종류의 전하가 유도되고, 대전체와 먼 곳은 같은 종류의 전하가 유도된다. 이와 같이 금속에 대전체를 가까이 했을 때 전하가 유도되는 현상을 정전기 유도라고 한다.

- 정전기 유도가 발생하는 이유

대부분의 금속에는 자유롭게 이동할 수 있는 자유전자가 많이 있다. 금속 막대에 (-) 전하로 대전된 플라스틱 막대를 가까이 하면 금속 막대 내의 자유전자들은 플라스틱 막대에서 먼쪽으로 밀려난다. 정전기 유도 현상은 전기가 잘 통하지 않는 종이와 같은 부도체에서도 일어난다. (-) 전하로 대전된 플라스틱 막대를 종이에 가까이 하면 종이에는 (-) 전하가 이동할 수 없기 때문에 원자 내의 (-) 전하를 띠고 있는 부분이 플라스틱 막대에서 먼 위치로 배열된다. 따라서 플라스틱 막대와 종이 사이에 전기력이 작용하여 종이가 끌려온다. 마찰시킨 고무풍선을 물줄기에 가까이 할 때 물줄기가 휘어지는 것도 같은 원리이다.

정전식 터치 스크린에는 크게 2가지 종류가 있다. 하나는 자가 정전 방식 터치스크린이고 다른 하나는 상호 정전 방식 터치 스크린이다.

- 자가 정전 방식 터치 스크린

커패시터의 단일 전극을 사용한다. 접지를 기준으로 정전 용량의 변경되는 정도를 측정한다. 터치하면 정전 용량이 증가된다. 정전기 유도가 가능한 물체가 접촉하지 않아도 인식이 된다. 보통 도어락 터치 패드에 사용된다.

- 상호 정전 방식 터치 스크린

케패시터의 두 전극을 모두 사용한다. 사용자의 터치로 인해 두 전극 사이의 용량이 변화되는 정도를 측정한다. 터치하면 정전용량이 감소된다. 보통 휴대전화 화면에 적용된다.

안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.

적외선식 터치 스크린은 주로 ATM이나 키오스크에서 사용되는 방식으로 상하 중 한쪽, 좌우 중 한쪽에 적외선 발광 다이오드(LED)를, 나머지 두 방향에는 감지기를 스크린 둘레에 설치해 적외선 격자를 만들고 접촉 시에 적외선이 가로막히는 것을 감지해 접촉 위치를 알아내는 방식이다.