百佳泰全方位觸控驗證、測試儀器與解決方案 Part II

根據Digitimes Research報告指出,全球觸控面板出貨量預計在2013年達到17.5億片,較2012年同比成長17.2%。其中,手機所使用的觸控面板依舊為最主要應用類別,其出貨量約為12.8億片,較2012年成長14.2%,且佔整體73.0%。平板電腦的出貨量約為2.3億片,佔整體13.3%而居次,同比成長38.2%;觸控式PC的出貨量則為2,633萬片左右,同比成長251.3%。值得注意的是,觸控式PC的需求呈現極大幅度的成長,這不僅顯示大尺寸PC在觸控面板具有市場優勢外;Digitimes Research也預估(見圖一),AIO PC佔桌上型電腦出貨將持續攀高,估今年約8.7%,明年可望上看10.4%。

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然而,微軟於2012年推出以觸控面板為號召的Windows 8作業系統,卻未如預期能推升整體PC市場的買氣,儘管市調機構或觸控面板大廠對於2013年的成長動能依舊十分樂觀,但大尺寸觸控應用能否開創出新的榮景也取決於其技術根本的良率、效能以及穩定度才是。如何將觸控面板的品質達到最佳狀態,讓各家廠商或使用者能普及應用,將成為百佳泰關注的焦點。尤其,可預見的未來應用如AIO PC、IVI車用資訊娛樂系統等都將升級成觸控式螢幕;在此,我們特別針對我們在觸控驗證領域的專業知識與實際測試所面臨的問題和大家分享。

針對觸控面板測試,重點應落在兩大方向功能性測試(Functionality test)與精確度測試(Accuracy test)兩方面。

功能性測試

- 裝置相容性測試

測試目的為檢查DUT在不同系統的USB端口的插拔功能。

- 觸控功能測試

測試目的為檢查觸控面板的觸摸手勢與相關規範可否在DUT上正確執行。另外,(為確保使用者滿意,微軟也不疑餘力的推出觸控驗證的需求標準,關於Windows 8觸控解決方案,請參考「百佳泰全方位觸控驗證、測試儀器與解決方案 Part I」)。

- 電源管理測試

測試目的為檢查DUT從電源管理狀態恢復時的功能表現。

精確度測試

測試目的為透過精密的觸控測試儀器來檢查DUT的觸控精確程度。

正因為要詳盡地測量出觸控面板的功能性與精確度並非易事,涉及的範圍包括裝置本身的硬體、軟體、韌體以及演算法等因素。不可否認地,在經過多年時間的技術演進,觸控面板的尺寸除了越作越大之外,使用者都期許能擁有更精確、更節能且高反應良率的觸控產品。為了達成這項技術規格的品質穩定與效能保障,建立一套完整的測試解決方案絕對是各家廠商在驗證或推出觸控應用產品的必要條件。因此,百佳泰特別針對在實際驗證觸控面板測試時,例如電容式或光學式觸控面板比較常遇到的問題跟分析做一些分享,希望可以提供廠商在開發或驗證產品時一個參考準則。

問題分享一:Touch Jitter Tests

在驗證Touch Jitter Tests時,因為觸控手勢所畫的線在抖動(Jitter)超過1 millimeter就會Fail,而在一般垂直或水平的畫線測試上,電容式與光學式面板都沒有太大的問題。然而,當畫線測試為五條斜線、畫圓圈或畫半圓時(表一),不論是電容式或光學式觸控面板皆容易受到靜電反應不良或線路遮蔽的影響而產生誤差,造成測試Fail,因此廠商必須不斷的根據測試結果的韌體進行調整才能通過測試要求。

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問題分享二: Touch Input Tests

當觸控手勢為畫五條斜線時,光學式觸控面板因其技術為發射端發出紅外線而形成紅外線網塊,當使用者碰觸螢幕時,部分紅外線會被遮蔽,導致部分接收端無法接受到紅外線,系統因而計算出觸碰位置。此結構的主要優點是能以任何物體進行操作,然其主要缺點是使用者可能在觸碰螢幕前先遮蔽了紅外線,因而造成錯誤的觸控輸入。因此,再畫五條斜線時,光學式面板因其感應方式不同就容易受到線路遮蔽的影響而產生Fail的情形(表二)。在此,除了建議增加燈管以提高紅外線的網塊區域外(相對地會提高成本),我們也會建議廠商必須針對演算法或韌體作更精密的調整,以合乎規範的要求。

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問題分享三: Touch Physical lnput Tests

在打點測試部分,電容式或光學式面板都容易Fail;舉電容式面板來說,因其技術特性為利用排列之透明電極與人體之間的靜電結合所產生之電容變化,從所產生之誘導電流來檢測其座標。在作Tap Coverage—Center(表三)時,一些比較特定的位置就容易打擊不到測試要求的點;尤其,整個微軟制定的測試要求為50點的位置都要過,只要發生一次Fail就需要重新調整演算法及韌體。

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問題分享四:Touch Z Axis Test

對使用者來說,如果在使用觸控面板過程中發生因為面板太過敏感,使用者尚未觸控到點位時就發生了反應,這樣的狀況會造成很大的困擾。所以在測試面板時,Z軸的觸控測試是需要注意的一個項目。廠品的演算法或電流反應設計的不佳時,就會造成觸控面板有類似騰空的觸控反應。微軟也特別在這個方面有相關的規範,在0.5 millimeter以內就有觸控反應的結果是定義為Fail的。

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總結來說,我們可以從實際的驗證經驗來歸納兩類別的Fail情況,首先在裝置的硬體和韌體「基本宣告」方面,許多廠商的裝置設定,例如Sample Rate或人因介面裝置協定等,皆必須遵循其官方宣告及其相關規格要求。否則,我們在作觸控測試的基礎檢驗(basic check)時,就容易發現廠商的裝置宣告並不符合我們的正式驗證要求。另一方面,最容易產生Fail的情形即是實際操作「Touch Jitter」的測試時,其抖動範圍不能超過1 millimeter,或未真正觸摸到時就產生的Z軸報點情形等等。這部份我們準備了兩套精密的觸控測試儀器來協助廠商進行測試、疑難排解以及再複測的流程,透過與廠商現場的合作與交流,一起為觸控驗證領域發掘更多不為人知的議題。

在硬體方面,我們發現到

- 觸控面板的貼合有誤差會導致實際上接觸的點與觸控面板的反應有誤差,關於這種硬體端的問題則需要更換正常的觸控面板。

- 螢幕外框組裝不良或運送過程撞擊造成浮起,都必須重新鎖緊或更換面板。

- 紅外線燈管故障,造成特定區域無法判讀,則須更換紅外線燈管。

在韌體方面,

- 觸控誤差過大,重新校正。

- 觸控誤差過大,更新韌體。

- 觸控誤差過大,更新演算法。

- 報點或誤報點,裝上穩壓器來解決電源雜訊的干擾或更新演算法。

儘管各廠商與使用者對於觸控面板的發展皆抱持樂觀的態度,觸控的使用情境也將不斷蔓延至各式的電子裝置上;從目前的供應鏈狀況來看,或許大家關心的不外乎為觸控面板的產能規模或各家的供貨能力。然而,市場接受度取決於終端價格與成本控制等外在因素;觸控面板的良率、技術以及反應提升才是觸控面板商業規模能否成功推向中、大尺寸裝置的關鍵成功因素。

我們在此特別探討觸控驗證的幾項關鍵議題與解決方案,除了觸控技術如電阻式、電容式或光學式等等不同,在驗證時就必須根據其技術根本的不同來進行差異化的驗證方案。觸控技術的發展仍在持續演進,惟透過更深入的研究、技術資源與精力投入,才能找出關鍵的技術升級模式和相關解決方案,讓市面上越來越普及的觸控裝置達到最佳良率、效能的理想目標。百佳泰推出完整的觸控測試解決方案並針對這些驗證過程中發現的問題肇因作出歸納性的報告,以提供相關廠商問題偵錯與肇因的協尋與技術支援。如有任何關於觸控驗證或Windows 8觸控測試等技術支援等疑問,歡迎逕洽百佳泰。