SCIENCE 3D | 터치스크린 (정전식)

무슨 일이 일어났나

정전식 터치스크린 유리에는 투명한 전극이 바둑판처럼 깔려 있고, 전극 칸 하나하나가 작은 축전기(전기를 담는 그릇)입니다.

손가락은 전기가 통하는 도체라서 가까이 오면 그 칸의 전기 용량을 키웁니다. CERN 의 첫 정전식 화면에서는 단추 하나가 약 200 pF 였고, 손가락이 다가오면 약 10 % 커졌습니다(CERN Courier).

칩은 칸마다 축전기를 충전해 보며 용량이 바뀐 칸을 찾습니다. 시뮬레이터에서 10 kΩ 을 거쳐 충전하는 10 µF 축전기는 0.1 초 뒤 3.12 V 까지 차지만, 용량이 10 % 큰 11 µF 는 2.95 V 에 그칩니다. 충전이 늦어진 칸이 손가락이 닿은 곳입니다(시뮬레이터 축전기는 실제 단추보다 훨씬 커서 느리게 보입니다).

CERN 의 프랭크 벡과 벤트 스툼페는 1973 년 5 월 보고서에 이 화면을 적었고, 1976 년 SPS 가속기가 문을 열 때 제어실은 터치스크린으로 가득 채워졌습니다.

💡 생활 속 예시

두꺼운 털장갑을 끼면 화면이 손가락을 못 알아채는데, 장갑이 전기를 잘 통하지 않아 칸의 용량을 바꾸지 못하기 때문입니다.
화면에 물방울이 묻으면 물도 용량을 바꿔, 손대지 않은 곳이 눌린 것처럼 움직이기도 합니다.

어떤 부품이 무엇을 하나

덮개 유리 — 손가락이 전극에 직접 닿지 않게 막으면서, 전기 용량의 변화는 지나가게 합니다.
투명 전극 격자 — 가로줄 · 세로줄 전극이 겹친 칸마다 작은 축전기를 이룹니다.
터치 제어 칩 — 칸마다 충전 빠르기(용량)를 재서 바뀐 칸의 자리를 찾습니다.
화면(디스플레이) — 전극 격자 아래에서 그림을 보여 줍니다.
손가락 — 전기가 통하는 도체라 가까운 칸의 용량을 키웁니다.

제어 칩이 전극 칸들을 아주 빠르게 하나씩 충전하며 용량을 잽니다.
손가락이 다가오면 그 아래 칸들의 용량이 커져 충전이 늦어집니다.
칩은 용량이 바뀐 칸들의 가운데를 손가락 자리로 계산합니다.
자리가 바뀌는 차례를 이어 보고 «누르기 · 밀기 · 벌리기» 를 가립니다.

확인된 값

CERN 제어 그룹의 프랭크 벡 · 벤트 스툼페가 터치스크린을 적은 보고서를 쓴 때 — 1973 년 5 월: 1973 출처
화면은 유리판 위 구리 막에 새긴 축전기들로 만든다: capacitors etched into a copper film on glass 출처
손가락 겉면 같은 가까운 평평한 도체가 축전기 용량을 크게 키운다: finger increases the capacity 출처
단추(축전기) 하나의 전기 용량 — 약 200 pF: 2e-10 F 출처
손가락이 다가오면 단추 용량이 약 10 % 커진다: 10 % 출처
1976 년 SPS 가속기가 문을 열 때 제어실은 터치스크린으로 가득 채워졌다: 1976 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 물리학 · 전기와 자기 [12물리02-03]

출처

https://cerncourier.com/a/the-first-capacitative-touch-screens-at-cern/(확인 2026-11-12)

이어서 보기

전기력 (쿨롱 법칙)