智能手机触摸屏的测试

王娜

摘 要：最近，天津工厂推出了新的智能手机产品Shadow。它是一款安卓系统的产品，包括4.3英寸触摸屏、8MP摄像头和HDMI。触摸屏是Android智能手机的主要功能之一。但是，触摸屏功能次品的比率大约是3000PPM，这将花费工厂很多的生产成本，大概每个手机16美元。而且30%的次品不能通过工厂测试来捕捉，它已经影响了内部和外部客户的满意度。目前，我们使用触摸屏REF测试和self-test测试来捕捉次品。但它不能100%覆盖所有的失效模式。这是不可接受的。我们需要设计一个测试项目来解决这个问题。Shadow使用4.3英寸电容式触摸屏。让我先介绍一下这个触摸屏。电容式触摸屏技术是利用人体的电流感应进行工作的。电容式触摸屏是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层ITO，最外层是一薄层矽土玻璃保护层，夹层ITO涂层作为工作面，四个角上引出四个电极，内层ITO为屏蔽层以保证良好的工作环境。当手指触摸在金属层上时，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分别从触摸屏的四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置。

关键词：智能手机；触摸屏

1 介绍

热销的智能手机产品Shadow在天津工厂推出。这对我们来说是一个挑战，也是我们的一个机会。由于美国客户的订单很高，我们需要提高工厂产量和节省转换成本。这款手机使用4.3英寸电容式触摸屏。让我先介绍一下这个触摸屏。电容式触摸屏技术提供准确和敏感的响应用户的触摸，同时提供卓越的耐用性。这种类型的触摸屏技术提供了耐划伤性和抗污染性的形式。污垢、液体和苛刻的化学品对电容触摸屏技术没有不良影响。电容式触摸屏技术采用玻璃面板，表面涂有电容（电荷存储）材料。位于屏幕角落的电路在覆盖物接触时测量电容。屏幕技术测量频率变化，确定命令的X/Y坐标，给出快速准确的结果。这种类型的触摸屏技术能够使用薄、光滑的设计和坚固的触摸特性；然而，由于屏幕技术的限制，使得必须仅使用手指，而不使用触笔。

投射式电容面板的触控技术投射电容式触摸屏是在两层ITO导电玻璃涂层上蚀刻出不同的ITO导电线路模块。两个模块上蚀刻的图形相互垂直，可以把它们看作是X和Y方向连续变化的滑条。由于X、Y架构在不同表面，其相交处形成一电容节点。一个滑条可以当成驱动线，另外一个滑条当成是侦测线。当电流经过驱动线中的一条导线时，如果外界有电容变化的信号，那么就会引起另一层导线上电容节点的变化。侦测电容值的变化可以通过与之相连的电子回路测量得到，再经由A/D控制器转为数字讯号让计算机做运算处理取得（X，Y） 轴位置，进而达到定位的目地。

电容屏要实现多点触控，靠的就是增加互电容的电极，简单地说，就是将屏幕分块，在每一个区域里设置一组互电容模块都是独立工作，所以电容屏就可以独立检测到各区域的触控情况，进行处理后，简单地实现多点触控。

电容技术触摸面板CTP（Capacity Touch Panel）是利用人體的电流感应进行工作的。电容屏是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂一层ITO（纳米铟锡金属氧化物），最外层是只有0.0015mm厚的矽土玻璃保护层，夹层ITO涂层作工作面，四个角引出四个电极，内层ITO为屏层以保证工作环境。

当用户触摸电容屏时，由于人体电场，用户手指和工作面形成一个耦合电容，因为工作面上接有高频信号，于是手指吸收走一个很小的电流，这个电流分别从屏的四个角上的电极中流出，且理论上流经四个电极的电流与手指头到四角的距离成比例，控制器通过对四个电流比例的精密计算，得出位置。可以达到99%的精确度，具备小于3ms的响应速度。

让我们进一步介绍电容式触摸屏的指令。电容式屏幕是一种新的检测电荷的设计。为了使用电容式屏幕，使用者必须能够利用体内的电流来完成电流，因此戴手套的人通常不能使用它们（尽管特制的手套允许电流流过它们）。这些屏幕可以像任何屏幕一样清晰，但它们比电阻屏幕更稳定。它们最常用于便携式设备中，因为电容式屏幕不会对意外移动做出响应或在口袋中打开。

2 数据处理过程编辑

电容式触摸屏接收到触摸信号之后，将触摸数据转换成电脉冲，传送到触摸屏控制IC进行处理。信号先经过一个低噪声放大器LNA进行放大，然后通过模数转换和解调，最后送到一个DSP进行数据处理。

电容式触摸屏一般有M+N（M列N行）个物理电容触摸传感器。这M+N个相互交错的传感器组成了M*N个电容感应点，当用户的手指接近触摸屏的时候，其电容会随之改变。传感器的间隔（也就是相邻行或列间的距离）通常在几个毫米左右，这个间隔距离决定了触摸屏的物理分辨率M*N。

电容式触摸屏模块和LCD模块间的坐标系是完全不同的。LCD模块的像素坐标一般由它的分辨率决定，比如，一块WVGA的屏，它的分辨率为800*480，也就是说有800行，每行480个RGB像素。从而，一个具体位置可以由X和Y方向上像素点（x，y）来确定。而电容式触摸屏模块则是根据其X和Y的方向上的原始物理尺寸来确定坐标系的。两坐标系间必须存在一个合理的映射方法，才可以保证输入和输出操作的正确性。

所以，触摸屏控制IC的DSP处理器还得对得到的数据进行电容式触摸屏模块和LCD模块间的像素映射转换，从而确保在触摸屏上感应到用户的触摸点就是用户所指的点。

另外，为了保持触摸坐标的稳定，触摸屏控制IC需要进一步处理触摸点的抖动，包括手指的抖动与电容数据的噪声，并根据坐标的变化来改变低通滤波器的滤波系数，实现对坐标的平滑处理。

最后，在把数据传到主机之前，还得使用软件分析数据，确定每次触摸是为了使用什么功能。这一过程包含确定屏幕上被触摸的区域大小、形状和位置。如果有必要，处理器会将相似的触摸整理分组。如果用户移动手指，处理器就会计算用户触摸的起点和终点间的差别。

而现有的智能手机采用的是Android系统，因此需要基于它设计新的测试项目。原有的FTM测试命令不能再安卓系统运行。APK是解决这一问题的最佳方法。所以我们为触摸屏创建一个新的apk，并且需要操作员以X模式触摸，如图4所示，如果通过，主显示将显示绿色，如果失败，将显示红色。测试程序NEXTEST也将结果显示为合格或失败。

3 测试方案

通过对触摸X失效的进一步分析，根源是Atmel IC失效，它是触摸屏驱动IC。但供应商测试次品 的IC，没有发现问题。我们模拟了Atmel测试系统并进行了重新测试，仍然没有问题。目前，电话和Atmel测试系统之间存在唯一差异。因此，我们喜欢工作电压不同，Atmel系统为2.8V，电话为1.8V。这表明触摸X测试是一种有效的解决方案。它的缺点是增加15s的测试时间。这是我们下一步的优化。至少，我们可以用它来捕捉失败并消除CQA次品。

4 质量提高

触摸X测试可以覆盖100%无法通过触摸自测试捕获的故障。我们可以看到CQA趋势图看到耳机的改进。

5 进一步提高

只有在阴影上实现触摸X测试，这不是我们的目标。我们将越来越多地应用于所有Android产品。100%的触摸屏故障可以被抓住是我们的大目标。并且满足客户是我们的大目标。

6 结论

触摸X测试是触摸屏故障的有效解决方案。然而，我们将设计一个自动的解决方案来减少测试时间。