王娜

摘 要：最近，天津工廠推出了新的智能手機(jī)產(chǎn)品Shadow。它是一款安卓系統(tǒng)的產(chǎn)品，包括4.3英寸觸摸屏、8MP攝像頭和HDMI。觸摸屏是Android智能手機(jī)的主要功能之一。但是，觸摸屏功能次品的比率大約是3000PPM，這將花費(fèi)工廠很多的生產(chǎn)成本，大概每個(gè)手機(jī)16美元。而且30%的次品不能通過(guò)工廠測(cè)試來(lái)捕捉，它已經(jīng)影響了內(nèi)部和外部客戶的滿意度。目前，我們使用觸摸屏REF測(cè)試和self-test測(cè)試來(lái)捕捉次品。但它不能100%覆蓋所有的失效模式。這是不可接受的。我們需要設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)試項(xiàng)目來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。Shadow使用4.3英寸電容式觸摸屏。讓我先介紹一下這個(gè)觸摸屏。電容式觸摸屏技術(shù)是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的。電容式觸摸屏是一塊四層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層ITO，最外層是一薄層矽土玻璃保護(hù)層，夾層ITO涂層作為工作面，四個(gè)角上引出四個(gè)電極，內(nèi)層ITO為屏蔽層以保證良好的工作環(huán)境。當(dāng)手指觸摸在金屬層上時(shí)，由于人體電場(chǎng)，用戶和觸摸屏表面形成以一個(gè)耦合電容，對(duì)于高頻電流來(lái)說(shuō)，電容是直接導(dǎo)體，于是手指從接觸點(diǎn)吸走一個(gè)很小的電流。這個(gè)電流分別從觸摸屏的四角上的電極中流出，并且流經(jīng)這四個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器通過(guò)對(duì)這四個(gè)電流比例的精確計(jì)算，得出觸摸點(diǎn)的位置。

關(guān)鍵詞：智能手機(jī)；觸摸屏

1 介紹

熱銷的智能手機(jī)產(chǎn)品Shadow在天津工廠推出。這對(duì)我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰(zhàn)，也是我們的一個(gè)機(jī)會(huì)。由于美國(guó)客戶的訂單很高，我們需要提高工廠產(chǎn)量和節(jié)省轉(zhuǎn)換成本。這款手機(jī)使用4.3英寸電容式觸摸屏。讓我先介紹一下這個(gè)觸摸屏。電容式觸摸屏技術(shù)提供準(zhǔn)確和敏感的響應(yīng)用戶的觸摸，同時(shí)提供卓越的耐用性。這種類型的觸摸屏技術(shù)提供了耐劃傷性和抗污染性的形式。污垢、液體和苛刻的化學(xué)品對(duì)電容觸摸屏技術(shù)沒有不良影響。電容式觸摸屏技術(shù)采用玻璃面板，表面涂有電容（電荷存儲(chǔ)）材料。位于屏幕角落的電路在覆蓋物接觸時(shí)測(cè)量電容。屏幕技術(shù)測(cè)量頻率變化，確定命令的X/Y坐標(biāo)，給出快速準(zhǔn)確的結(jié)果。這種類型的觸摸屏技術(shù)能夠使用薄、光滑的設(shè)計(jì)和堅(jiān)固的觸摸特性；然而，由于屏幕技術(shù)的限制，使得必須僅使用手指，而不使用觸筆。

投射式電容面板的觸控技術(shù)投射電容式觸摸屏是在兩層ITO導(dǎo)電玻璃涂層上蝕刻出不同的ITO導(dǎo)電線路模塊。兩個(gè)模塊上蝕刻的圖形相互垂直，可以把它們看作是X和Y方向連續(xù)變化的滑條。由于X、Y架構(gòu)在不同表面，其相交處形成一電容節(jié)點(diǎn)。一個(gè)滑條可以當(dāng)成驅(qū)動(dòng)線，另外一個(gè)滑條當(dāng)成是偵測(cè)線。當(dāng)電流經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)線中的一條導(dǎo)線時(shí)，如果外界有電容變化的信號(hào)，那么就會(huì)引起另一層導(dǎo)線上電容節(jié)點(diǎn)的變化。偵測(cè)電容值的變化可以通過(guò)與之相連的電子回路測(cè)量得到，再經(jīng)由A/D控制器轉(zhuǎn)為數(shù)字訊號(hào)讓計(jì)算機(jī)做運(yùn)算處理取得（X，Y） 軸位置，進(jìn)而達(dá)到定位的目地。

電容屏要實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控，靠的就是增加互電容的電極，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是將屏幕分塊，在每一個(gè)區(qū)域里設(shè)置一組互電容模塊都是獨(dú)立工作，所以電容屏就可以獨(dú)立檢測(cè)到各區(qū)域的觸控情況，進(jìn)行處理后，簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控。

電容技術(shù)觸摸面板CTP（Capacity Touch Panel）是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的。電容屏是一塊四層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂一層ITO（納米銦錫金屬氧化物），最外層是只有0.0015mm厚的矽土玻璃保護(hù)層，夾層ITO涂層作工作面，四個(gè)角引出四個(gè)電極，內(nèi)層ITO為屏層以保證工作環(huán)境。

當(dāng)用戶觸摸電容屏?xí)r，由于人體電場(chǎng)，用戶手指和工作面形成一個(gè)耦合電容，因?yàn)楣ぷ髅嫔辖佑懈哳l信號(hào)，于是手指吸收走一個(gè)很小的電流，這個(gè)電流分別從屏的四個(gè)角上的電極中流出，且理論上流經(jīng)四個(gè)電極的電流與手指頭到四角的距離成比例，控制器通過(guò)對(duì)四個(gè)電流比例的精密計(jì)算，得出位置?？梢赃_(dá)到99%的精確度，具備小于3ms的響應(yīng)速度。

讓我們進(jìn)一步介紹電容式觸摸屏的指令。電容式屏幕是一種新的檢測(cè)電荷的設(shè)計(jì)。為了使用電容式屏幕，使用者必須能夠利用體內(nèi)的電流來(lái)完成電流，因此戴手套的人通常不能使用它們（盡管特制的手套允許電流流過(guò)它們）。這些屏幕可以像任何屏幕一樣清晰，但它們比電阻屏幕更穩(wěn)定。它們最常用于便攜式設(shè)備中，因?yàn)殡娙菔狡聊徊粫?huì)對(duì)意外移動(dòng)做出響應(yīng)或在口袋中打開。

2 數(shù)據(jù)處理過(guò)程編輯

電容式觸摸屏接收到觸摸信號(hào)之后，將觸摸數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電脈沖，傳送到觸摸屏控制IC進(jìn)行處理。信號(hào)先經(jīng)過(guò)一個(gè)低噪聲放大器LNA進(jìn)行放大，然后通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換和解調(diào)，最后送到一個(gè)DSP進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

電容式觸摸屏一般有M+N（M列N行）個(gè)物理電容觸摸傳感器。這M+N個(gè)相互交錯(cuò)的傳感器組成了M*N個(gè)電容感應(yīng)點(diǎn)，當(dāng)用戶的手指接近觸摸屏的時(shí)候，其電容會(huì)隨之改變。傳感器的間隔（也就是相鄰行或列間的距離）通常在幾個(gè)毫米左右，這個(gè)間隔距離決定了觸摸屏的物理分辨率M*N。

電容式觸摸屏模塊和LCD模塊間的坐標(biāo)系是完全不同的。LCD模塊的像素坐標(biāo)一般由它的分辨率決定，比如，一塊WVGA的屏，它的分辨率為800*480，也就是說(shuō)有800行，每行480個(gè)RGB像素。從而，一個(gè)具體位置可以由X和Y方向上像素點(diǎn)（x，y）來(lái)確定。而電容式觸摸屏模塊則是根據(jù)其X和Y的方向上的原始物理尺寸來(lái)確定坐標(biāo)系的。兩坐標(biāo)系間必須存在一個(gè)合理的映射方法，才可以保證輸入和輸出操作的正確性。

所以，觸摸屏控制IC的DSP處理器還得對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行電容式觸摸屏模塊和LCD模塊間的像素映射轉(zhuǎn)換，從而確保在觸摸屏上感應(yīng)到用戶的觸摸點(diǎn)就是用戶所指的點(diǎn)。

另外，為了保持觸摸坐標(biāo)的穩(wěn)定，觸摸屏控制IC需要進(jìn)一步處理觸摸點(diǎn)的抖動(dòng)，包括手指的抖動(dòng)與電容數(shù)據(jù)的噪聲，并根據(jù)坐標(biāo)的變化來(lái)改變低通濾波器的濾波系數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)坐標(biāo)的平滑處理。

最后，在把數(shù)據(jù)傳到主機(jī)之前，還得使用軟件分析數(shù)據(jù)，確定每次觸摸是為了使用什么功能。這一過(guò)程包含確定屏幕上被觸摸的區(qū)域大小、形狀和位置。如果有必要，處理器會(huì)將相似的觸摸整理分組。如果用戶移動(dòng)手指，處理器就會(huì)計(jì)算用戶觸摸的起點(diǎn)和終點(diǎn)間的差別。

而現(xiàn)有的智能手機(jī)采用的是Android系統(tǒng)，因此需要基于它設(shè)計(jì)新的測(cè)試項(xiàng)目。原有的FTM測(cè)試命令不能再安卓系統(tǒng)運(yùn)行。APK是解決這一問(wèn)題的最佳方法。所以我們?yōu)橛|摸屏創(chuàng)建一個(gè)新的apk，并且需要操作員以X模式觸摸，如圖4所示，如果通過(guò)，主顯示將顯示綠色，如果失敗，將顯示紅色。測(cè)試程序NEXTEST也將結(jié)果顯示為合格或失敗。

3 測(cè)試方案

通過(guò)對(duì)觸摸X失效的進(jìn)一步分析，根源是Atmel IC失效，它是觸摸屏驅(qū)動(dòng)IC。但供應(yīng)商測(cè)試次品 的IC，沒有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。我們模擬了Atmel測(cè)試系統(tǒng)并進(jìn)行了重新測(cè)試，仍然沒有問(wèn)題。目前，電話和Atmel測(cè)試系統(tǒng)之間存在唯一差異。因此，我們喜歡工作電壓不同，Atmel系統(tǒng)為2.8V，電話為1.8V。這表明觸摸X測(cè)試是一種有效的解決方案。它的缺點(diǎn)是增加15s的測(cè)試時(shí)間。這是我們下一步的優(yōu)化。至少，我們可以用它來(lái)捕捉失敗并消除CQA次品。

4 質(zhì)量提高

觸摸X測(cè)試可以覆蓋100%無(wú)法通過(guò)觸摸自測(cè)試捕獲的故障。我們可以看到CQA趨勢(shì)圖看到耳機(jī)的改進(jìn)。

5 進(jìn)一步提高

只有在陰影上實(shí)現(xiàn)觸摸X測(cè)試，這不是我們的目標(biāo)。我們將越來(lái)越多地應(yīng)用于所有Android產(chǎn)品。100%的觸摸屏故障可以被抓住是我們的大目標(biāo)。并且滿足客戶是我們的大目標(biāo)。

6 結(jié)論

觸摸X測(cè)試是觸摸屏故障的有效解決方案。然而，我們將設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)的解決方案來(lái)減少測(cè)試時(shí)間。