全方位触控验证、测试仪器与解决方案 测试仪器, 解决方案

Bazinga

自从个人行动终端装置的触控人机接口如智能型手机与平板电脑逐渐风靡整个消费性电子市场，不仅影响了原有笔记本电脑或个人电脑的市场规模外，更压缩「后PC时代」的提早来临。为了不让行动装置的中、小尺寸触控型态专美于前，微软为了提振整个PC的应用市场与使用趋势，也推出了针对大尺寸触控人机接口为主的Windows 8操作系统。可以预期的是，未来包括中、小尺寸的行动装置或传统以家用、商用电脑为主的大尺寸PC装置都逐渐走向一个以触控技术为操作接口的全新使用模式与情境。

换言之，多样化的触控技术如电阻式、电容式、红外线式以及声波式等等，都将应用在多元化的电子装置领域上，包括PC、行动装置、家电以及车用系统等等；于此同时，如何让具备触控技术的产品验证能更加直接、快速且更加接近人们日常行为的操作情境，产品的测试技术及相关解决方案就成为主要关键。百佳泰透过技术人才与精密仪器的整合，将陆续推出针对触控技术的效能和质量验证方案，本篇率先以甫上市的Windows 8为例子，为大家说明Windows 8触控认证的标准与需求；后续，我们也将针对各式电子装置如手机、平板、PC或电视，提供一套最完整且严密的触控验证方案，让尖端的软、硬件、前端的开发商以及终端的使用者都能拥有优化的触控体验。

拥抱Win 8一触即发



事实上，微软在Windows 7时代就已内嵌触控技术，且操作系统底层也支持多点触控屏幕设计，但因为当时的触控面板技术与相关零组件应用仍不成熟，使得普及率不佳。随着技术的进步与市场动能发酵，微软于日前正式推出搭载全新触控操作接口的Windows 8，提供更完整的应用整合以符合触控的使用情境外，更对于触控屏幕的标准规格进行严谨的验证要求。

为了让整个Windows 8的触控反应与使用者经验能达到最高水平的要求，微软针对各厂商的触控屏幕效能，建立一套完整的认证标准，包括多点触控、触点精准度以及偏差值的验证外，触控屏幕本身也不能有噪声（noise）或延迟（latency）干扰的问题存在，才能符合Windows Touch Logo的认证标准。由于新一代触控屏幕必须搭载Windows 8操作系统；因此在认证测试上，将针对触控屏幕产品进行验证，而非验证单一触控芯片组而已。另外，现阶段Window 8触控认证的限制较多，除了微软所要求的指定测试仪器外，测试后的结果还必须送往WTTL（Windows Touch Test Lab）进行再次验证，才能成功地获得Windows 8触控认证。

根据微软的官方宣告，在触控的使用情境上，基本的手势操作最多只需要两根手指头；然而，两根指头的操控会局限许多应用程序的使用性。因此，Windows 8 Touch认证特别要求至少能支持五根手指操作的数字触控转换器（digitizer）。特别的是，微软希望能够让整个触控使用情境能视使用者需求而自由运用多点触控的手势或组件。为此，微软将设计的重点放在最少使用五根手指操控，以满足单手（即五根手指）或多根手指/多只手的操控状况，提供更多机会让触控应用发挥到极致。除此之外，Windows 8的用户接口也会影响到触控组件的设计，例如屏幕边缘的轻扫或滑动手势。传统上，屏幕的边缘通常是触摸灵敏度较低的区域，硬件开发商较不会特别重视；然而，微软认为边缘的滑动将成为日后触控使用情境的关键成功因素。尤其，搭配Windows 8的全新Modern UI界面，触控的反应将提升整体操作系统与应用程序的交互效能表现。



值得注意的是，因为触控的使用行为不是一件容易被量化的标准，其中又与使用者本身的使用习惯与情境有密切的关系。在秉除个人化的因素后，微软将尽最大可能来优化触控操作的软件输入过程与硬件反应速度，设计出所谓的Windows 8触控操作手势（图一）；因此，高标准的触控验证与测试就显得极为重要。例如：

-增加长按、缩放等手势的适应性：长按的手势很难计算，到底按压停留的时间长短为何，皆需要被精准地校对，才能有效简化手指在整个用户接口的触摸范围中，让操作变得更容易。

-个别点击的重要性：反应在触控屏幕的响应率、键入速度和触控点数量。

-轻扫与滑动：调整整个触控屏幕的轻扫或滑动速率计算，让系统能有足够时间进行轻扫、滑动与点击的判断。

-从边缘轻扫：许多触控屏幕对于边缘位置的触控反应都不佳，造成从屏幕边缘快速轻扫的手势无法正常运作。

整体来看，由于智能型手机、平板电脑的普及率已经让用户逐渐习惯触控屏幕的用户接口与行为，触控操作已然成为一件再平常不过的事情。相较于上述装置所支持触控技术的屏幕尺寸只到9、10寸的设计，微软为整合所有的触控操作情境，从小屏幕7~10寸到大屏幕20~27寸的应用将全面一网打尽与支持。可以预期的是，未来一体成型的计算机（All-IN-One PC）市场绝对会扶摇直上，透过触控屏幕技术搭载Windows 8触控支持的操作系统，将可建构最完整的触控技术解决方案。


为了优化整个触控屏幕的使用性，微软针对触控屏幕认证订立完整且严谨的测试计划，不外乎是为了让中、大尺寸的触控屏幕也能拥有最完美的触控反应。尤其在拖曳屏幕对象的操作测试，必须以单指、双指、多指、两指轮替、单指划线、五指划线等繁复的测试项目为标准，通过才能达到触控屏幕功能正常表现。为此，百佳泰拥有最完善的触控测试仪器（表一），针对不同测试项目与需求，提出最可靠的触控测试解决方案。开发商的产品必须通过以图二为例的触控测试，才能呈报结果至WTTL进行复测，全部都通过认证后才能获得Windows Touch认证资格。



自从微软正式发布Windows 8操作系统以来，相关升级与推广服务也如火如荼地展开，对于触控功能的强化与高规格标准，Windows 8也许能为平板电脑与笔记本电脑的触控需求与产业体系带来革命性的变化。对于开发商来说，不论是平板电脑、笔记本电脑或是All-IN-One PC，都不能因为屏幕尺寸大小而忽略Windows Touch认证的基本要求。

根据Digitimes Research报告指出，全球触控面板出货量预计在2013年达到17.5亿片，较2012年同比成长17.2%.其中，手机所使用的触控面板依旧为最主要应用类别，其出货量约为12.8亿片，较2012年成长14.2%，且占整体73.0%.平板电脑的出货量约为2.3亿片，占整体13.3%而居次，同比成长38.2%；触控式PC的出货量则为2，633万片左右，同比成长251.3%.值得注意的是，触控式PC的需求呈现极大幅度的成长，这不仅显示大尺寸PC在触控面板具有市场优势外；Digitimes Research也预估（见图一），AIO PC占台式机出货将持续攀高，估今年约8.7%，明年可望上看10.4%.


然而，微软于2012年推出以触控面板为号召的Windows 8操作系统，却未如预期能推升整体PC市场的买气，尽管市调机构或触控面板大厂对于2013年的成长动能依旧十分乐观，但大尺寸触控应用能否开创出新的荣景也取决于其技术根本的良率、效能以及稳定度才是。如何将触控面板的质量达到最佳状态，让各家厂商或使用者能普及应用，将成为百佳泰关注的焦点。尤其，可预见的未来应用如AIO PC、IVI车载信息娱乐系统等都将升级成触摸屏；在此，我们特别针对我们在触控验证领域的专业知识与实际测试所面临的问题和大家分享。

针对触控面板测试，重点应落在两大方向功能性测试（Functionality test）与精确度测试（Accuracy test）两方面。

功能性测试

-装置兼容性测试

测试目的为检查DUT在不同系统的USB端口的插拔功能。

-触控功能测试

测试目的为检查触控面板的触摸手势与相关规范可否在DUT上正确执行。另外，为确保使用者满意，微软也不疑余力的推出触控验证的需求标准。

-电源管理测试

测试目的为检查DUT从电源管理状态恢复时的菜单现。

精确度测试

测试目的为透过精密的触控测试仪器来检查DUT的触控精确程度。

正因为要详尽地测量出触控面板的功能性与精确度并非易事，涉及的范围包括装置本身的硬件、软件、分位以及算法等因素。不可否认地，在经过多年时间的技术演进，触控面板的尺寸除了越作越大之外，使用者都期许能拥有更精确、更节能且高反应良率的触控产品。为了达成这项技术规格的质量稳定与效能保障，建立一套完整的测试解决方案绝对是各家厂商在验证或推出触控应用产品的必要条件。因此，百佳泰特别针对在实际验证触控面板测试时，例如电容式或光学式触控面板比较常遇到的问题跟分析做一些分享，希望可以提供厂商在开发或验证产品时一个参考准则。

问题分享一：Touch Jitter Tests

在验证Touch Jitter Tests时，因为触控手势所画的线在抖动（Jitter）超过1 millimeter就会Fail，而在一般垂直或水平的画线测试上，电容式与光学式面板都没有太大的问题。然而，当画线测试为五条斜线、画圆圈或画半圆时（表一），不论是电容式或光学式触控面板皆容易受到静电反应不良或线路遮蔽的影响而产生误差，造成测试Fail，因此厂商必须不断的根据测试结果的分位进行调整才能通过测试要求。



问题分享二：Touch Input Tests

当触控手势为画五条斜线时，光学式触控面板因其技术为发射端发出红外线而形成红外线网块，当用户碰触屏幕时，部分红外线会被遮蔽，导致部分接收端无法接受到红外线，系统因而计算出触碰位置。此结构的主要优点是能以任何物体进行操作，然其主要缺点是用户可能在触碰屏幕前先遮蔽了红外线，因而造成错误的触控输入。因此，再画五条斜线时，光学式面板因其感应方式不同就容易受到线路遮蔽的影响而产生Fail的情形（表二）。在此，除了建议增加灯管以提高红外线的网块区域外（相对地会提高成本），我们也会建议厂商必须针对算法或分位作更精密的调整，以合乎规范的要求。



问题分享三：Touch Physical lnput Tests

在打点测试部分，电容式或光学式面板都容易Fail；举电容式面板来说，因其技术特性为利用排列的透明电极与人体之间的静电结合所产生的电容变化，从所产生的诱导电流来检测其坐标。在作Tap Coverage——Center（表三）时，一些比较特定的位置就容易打击不到测试要求的点；尤其，整个微软制定的测试要求为50点的位置都要过，只要发生一次Fail就需要重新调整算法及分位。



问题分享四：Touch Z Axis Test

对使用者来说，如果在使用触控面板过程中发生因为面板太过敏感，使用者尚未触控到点位时就发生了反应，这样的状况会造成很大的困扰。所以在测试面板时，Z轴的触控测试是需要注意的一个项目。厂品的算法或电流反应设计的不佳时，就会造成触控面板有类似腾空的触控反应。微软也特别在这个方面有相关的规范，在0.5 millimeter以内就有触控反应的结果是定义为Fail的。



总结来说，我们可以从实际的验证经验来归纳两类别的Fail情况，首先在装置的硬件和分位「基本宣告」方面，许多厂商的装置设定，例如Sample Rate或人因接口装置协议等，皆必须遵循其官方宣告及其相关规格要求。否则，我们在作触控测试的基础检验（basic check）时，就容易发现厂商的装置宣告并不符合我们的正式验证要求。另一方面，最容易产生Fail的情形即是实际操作「Touch Jitter」的测试时，其抖动范围不能超过1 millimeter，或未真正触摸到时就产生的Z轴报点情形等等。这部份我们准备了两套精密的触控测试仪器来协助厂商进行测试、疑难解答以及再复测的流程，透过与厂商现场的合作与交流，一起为触控验证领域发掘更多不为人知的议题。


在硬件方面，我们发现到

-触控面板的贴合有误差会导致实际上接触的点与触控面板的反应有误差，关于这种硬件端的问题则需要更换正常的触控面板。

-屏幕外框组装不良或运送过程撞击造成浮起，都必须重新锁紧或更换面板。

-红外线灯管故障，造成特定区域无法判读，则须更换红外线灯管。

在分位方面，

-触控误差过大，重新校正。

-触控误差过大，更新分位。

-触控误差过大，更新算法。

-报点或误报点，装上稳压器来解决电源噪声的干扰或更新算法。

尽管各厂商与使用者对于触控面板的发展皆抱持乐观的态度，触控的使用情境也将不断蔓延至各式的电子装置上；从目前的供应链状况来看，或许大家关心的不外乎为触控面板的产能规模或各家的供货能力。然而，市场接受度取决于终端价格与成本控制等外在因素；触控面板的良率、技术以及反应提升才是触控面板商业规模能否成功推向中、大尺寸装置的关键成功因素。

我们在此特别探讨触控验证的几项关键议题与解决方案，除了触控技术如电阻式、电容式或光学式等等不同，在验证时就必须根据其技术根本的不同来进行差异化的验证方案。触控技术的发展仍在持续演进，惟透过更深入的研究、技术资源与精力投入，才能找出关键的技术升级模式和相关解决方案，让市面上越来越普及的触控装置达到最佳良率、效能的理想目标。百佳泰推出完整的触控测试解决方案并针对这些验证过程中发现的问题肇因作出归纳性的报告，以提供相关厂商问题侦错与肇因的协寻与技术支持。另外，身为微软长期的合作伙伴，提供全方位的WHCK、WLK以及ADK验证咨询服务，我们也针对Windows RT准备专属的测试平台与环境，以最有效的验证流程与方法，协助您验证装置并通过所有测试项目的要求，迅速建立test logs以利提交认证申请。