CN102954936B - 测试系统和方法 - Google Patents
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Abstract
提供了测试系统和方法。测试系统包括：测试机，被配置为向被测部件上的预定位置施加预定载荷，其中所述预定载荷模拟在用户使用所述部件期间对所述部件施加的载荷，并且所述预定位置是通过对所述部件的结构分析来限定的，以使得当施加所述预定载荷时在所述部件的接合处产生最大应力；以及检查器，被配置为检查所述被测部件以判定所述被测部件是否可接受。
Description
技术领域
本发明总地涉及测试，具体而言涉及用于测试面板的接合强度(joint strength)的测试系统和方法。
背景技术
诸如用于膝上型计算机的触摸板之类的传感器面板通常是利用膜或液体形式的粘合物由若干个平坦且薄的构件接合而成的层压组合件。层压过程通常是不可逆的；无法拆开结构来检查粘着接合处的质量。类似地，许多这种面板结构是不透明的和/或由妨碍从外部利用光学或其他方法(X射线等等)检查接合处的材料构成。在正常使用时粘着接合处的失效(脱层)会导致产品故障的应用中，需要一种检查粘着接合处的质量的方法。
可以对组装的面板执行各种牵拉和剥落测试来总地评估接合强度。然而，这些测试通常是破坏性的，因此无法用于欲装运到客户的面板上。另外，在许多情况下，很难把牵拉强度与正常或极端使用情况下面板的所需强度关联起来，因为载荷(load)条件没有充分地代表使用条件。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种测试系统，包括：测试机，被配置为向被测部件上的多个预定位置施加预定载荷，其中所述预定载荷模拟在用户使用所述部件期间对所述部件施加的载荷，并且所述预定位置是通过对所述部件的结构分析来限定的，以使得当施加所述预定载荷时在所述部件的接合处产生最大应力；以及检查器，被配置为检查所述被测部件以判定所述被测部件是否可接受。
根据本发明的另一方面，提供了一种测试方法，包括：向被测部件上的多个预定位置施加预定载荷，其中所述预定载荷模拟在用户使用所述部件期间对所述部件施加的载荷，并且所述预定位置是通过对所述部件的结构分析来限定的，以使得当施加所述预定载荷时在所述部件的接合处产生最大应力；以及检查所述被测部件以判定所述被测部件是否可接受。
附图说明
通过联系附图阅读以下详细描述可更好地理解本发明的上述和其他特征和优点，附图中相同或相似的标号用于指代相同或相似的元件，其中：
图1示出了根据本发明实施例用于测试面板的接合强度的测试系统；
图2A更详细示出了被测面板；
图2B更详细示出了支撑固定装置；
图3是示出根据本发明实施例用于测试面板接合强度的方法的流程图；
图4示意性地示出了安放在支撑固定装置上的面板的示例；
图5示意性地示出了对面板施加测试载荷；
图6示出了面板上的预定位置的示例；并且
图7示出了面板上的预定位置的另一示例。
具体实施方式
这里提供了测试系统和方法，该测试系统和方法模拟在部件(例如触摸敏感面板，比如触摸板)将被安装到的更大产品(例如膝上型计算机)的寿命期间用户可能向该面板施加的最坏情况载荷，并且确认面板具有足够的强度来抵御这些载荷而不会发生持续的损坏。由于面板被嵌入到产品内，只暴露出一面，并且载荷是在操作和使用期间施加的，所以载荷主要是压缩力和弯曲。用户施加的载荷可能是正常使用期间故意的，例如触摸面板运动、开关激活等等，或者是无意的，例如用拇指或手紧握着举起该更大产品，按压面板等等。本发明的测试系统和方法因此被设计来模拟在这种正常和极端情形下用户施加的载荷，以确认面板具有足够的接合强度来耐受这些载荷。
图1示出了根据本发明实施例用于测试面板的接合强度的测试系统1。如图1所示，系统1包括测试机11、检查器12和支撑固定装置13。系统1可就被测面板14的接合强度对其进行测试。
测试机11可以向被测面板14上的预定位置施加预定的载荷。载荷值是通过对面板要被安装到的产品和被测面板的用户研究以及可靠性寿命加速分析来限定的。载荷位置是通过对面板的结构性分析来限定的，以便对粘着接合处产生最严重的应力。从而，少量的载荷位置即可评估面板组合件的整体强度。
在垂直加载系统中，可使用重物来施加载荷。或者也可利用弹簧、气缸或其他手段在任何方向上施加载荷。
测试机11还可控制施加载荷的速率。速率控制可通过凸轮、气动装置、电机控制器或其他手段来提供。
在本发明的一实施例中，测试机11可以是单轴测试机。
在本发明的一实施例中，测试机11可包括具有不同直径的一个或多个冲头(plunger)。每个冲头形成测试机11的加载尖端，并且载荷可经由冲头之一被施加到面板上。为了模拟用户施加的载荷，可以选择冲头的大小、形状和材料属性来模拟人类手指。
因此，测试机11实际上取代了用户的手指，并且可具有任何适当的配置。
检查器12包括光学相机和测量系统，用以测量(量化)组装的面板的面板挠曲(deflection)和层间间隙。在面板上进行这些测量的位置是根据面板的几何形态和如前所述的结构分析来选择的。检查器12可用于测量面板挠曲(即在被加载时结构的运动)、层分离间隙以及对照预定接受标准的功能性能(即被测装置是否能够符合根据产品性能要求而设置的预设标准)。挠曲、层间隙和功能检查标准是由现有面板性能标准加上对已知的好面板和坏面板的测量来限定的，其中应用了适当的设计裕量。
支撑固定装置13是固定被测面板14的组合件，并且用于在被测面板14被测试机11测试时支撑被测面板14。在本发明的一实施例中，支撑固定装置13是针对每种面板类型特别设计的。当被安放在固定装置上时，面板以与其在其要安装到的产品系统中时类似的方式被支撑。
在简单配置中，支撑固定装置13可包括一块板和布置在该板的特定位置上的若干个支撑腿。这些支撑腿用于确保用于支撑被测面板的下表面的接触平面。
在本发明的特定实施例中，被测面板14可包括如图1所示的三层。更具体而言，被测面板14可具有如图2A所示的构造。如图2A所示，面板14可包括覆盖玻璃(cover glass，CG)141、触摸传感器142以及加固件(stiffener)143。触摸传感器142可以是印刷电路板(PCB)。此外，在加固件143内可以有一个或多个螺孔144。
在被测结构是图2A所示的面板的特定实施例中，支撑固定装置13可具有如图2B所示的相应的构造。如图2B所示，支撑固定装置13包括用于支撑面板的下表面的三条支撑腿131。这三条支撑腿中的两条被定位在加固件143内的螺孔144附近。这些支撑腿可被定位成不会搁在毛刺或与螺孔相关联的其他凸起特征上。然而，本发明并不限于此。正如本领域的技术人员可以明白的，支撑腿的数目和位置可根据具体实现来适当选择。支撑固定装置13还可包括板132，并且支撑腿131被安附于板132上的特定位置。
注意，虽然在此实施例中被测部件被例示为敏感面板，但本发明并不限于此。本领域的技术人员可以明白，被测部件可以是出于任何目的而要测试其接合强度的任何零件、部件、模块、组合件、元件或任何其他结构。
如上所述的测试系统1是结合产品的开发来开发的。在产品的开发期间，限定了面板14的几何形态和安放点。相应地，限定了支撑固定装置13的几何形态。然后，确定产品使用期间的典型和最坏情况用户载荷，并且相应地限定在测试系统中施加的测试载荷。接下来，确定产品使用期间产生最大接合应力的载荷位置，并且相应地限定测试载荷位置。此外，为产品确定在施加载荷时面板挠曲和层间间隙的可接受水平，并且相应地限定测试机中的检查位置和接受标准。
现在将参考图3-5来描述根据本发明一实施例用于测试面板的接合强度的方法。
图3是示出根据本发明实施例用于测试面板接合强度的方法的流程图。
在该方法开始之前，可以检查该被测面板14是否存在视觉缺陷及其功能性能如何，以防止测试期间由于缺陷而发生面板故障。
另外，在测试期间，测试环境可被控制在预定限度内，以使得产品对载荷的响应可与预期行为关联起来。
如图3所示，该方法开始于步骤S11，在该步骤中，被测面板14被安放到支撑固定装置13上。可用手或真空笔将面板14安放到支撑固定装置13上。安放在支撑固定装置上的面板的示例在图4中示意性地示出。
在一实施例中，在面板被安放到固定装置上之前，可以用清洁的布擦拭面板和固定装置以去除任何残屑。
在步骤S12中，通过测试机11向被测面板14上的多个预定位置按顺序施加测试载荷。图5示意性地示出了对面板施加测试载荷，并且图6和图7示出了面板上的预定位置的示例。
在可与步骤S12同时执行或在步骤S12之后执行的步骤S13中，检查器12在指定位置处检查面板损坏情况。面板损坏可包括覆盖玻璃破裂、面板层完全分离、功能或美观方面的质量降低，等等。
在步骤S14中，检查器12测量面板的挠曲和/或间隙。挠曲和间隙可包括根据结构分析得到的预定限度之内或超出该预定限度的结构形变。
然后，在步骤S15中，检查器12将面板响应与接受标准相比较，以判定是要接受还是丢弃面板。
另外，在测试后可以检查被测面板14是否有视觉缺陷及其功能性能如何，以确认就美观而言的可接受性和确认没有由于测试而发生面板故障。
如果在测试期间或之后发生以下状况中的任何一种，则面板发生了故障：
-面板在载荷下发生了超过预定限度的弯曲；
-在载荷下面板层之间出现了超过预定限度的间隙；
-任何面板层的脱离；
-任何面板元件的破裂；
-任何其他测试后美观性损坏(未能符合就美观而言的外观标准)；或者
-任何其他测试后功能损坏(未能符合功能测试标准)。
下面将更详细描述本发明的测试过程的更具体示例。
本发明的测试系统和方法可应用在包括工程产品开发和制造在内的不同环境中。可应用本发明的测试系统和方法的一个具体示例是工程可靠性测试，工程可靠性测试可在制造平台上以采样的形式使用，即用在从组装平台取得并测试质量的一小部分面板上。
工程可靠性测试包括以上概括描述的本发明的测试方法的步骤S11至S15。下面将参考图6和表I来更详细描述工程可靠性测试的步骤S12-S15。
如图6所示，在工程可靠性测试中，在面板上预先确定了由图6中的小圆圈指示并编号为1-9的九个位置。
| 阶段1 | 阶段2 | 阶段3 | |
| 位置号码 | 1至9 | 5 | 7，8，9 |
| 冲头直径 | 20毫米 | 100毫米 | 20毫米 |
| 加载速率 | 75毫米/分钟 | 75毫米/分钟 | 75毫米/分钟 |
| 停留时间 | 5秒 | 5秒 | 0秒 |
| 载荷 | 100牛顿 | 500牛顿 | 100牛顿 |
| 重复次数 | 3次/位置 | 3次 | 1300次/位置 |
表I
在面板14被安放在支撑固定装置13上之后，在阶段1中，将20毫米冲头组装到测试机11中。
然后，该20毫米冲头在位置1处以75毫米/分钟的速率施加100牛顿的载荷。该载荷被保持5秒，并且在该载荷被保持的同时，检查器12在位置1处检查面板损坏情况并测量面板层间隙。然后解除载荷。这个过程对于位置1重复总共三次。
对于面板上的所有位置1-9重复上述步骤。
然后，在阶段2中，将100毫米冲头组装到测试机11中取代20毫米冲头。
接下来，在位置5处以75毫米/分钟的速率施加500牛顿的载荷。该载荷被保持5秒，并且在该载荷被保持的同时，检查器12在位置5处检查面板损坏情况并测量面板层间隙。然后解除载荷。这个过程对于位置5重复总共三次。
然后，在阶段3中，再次将20毫米冲头组装到测试机11中替换100毫米冲头。
接下来，在位置9处以75毫米/分钟的速率施加100牛顿的载荷。一旦达到100牛顿载荷，则立即解除该载荷。这个过程对于位置9重复总共1300次。然后，检查器12在位置9处检查面板损坏情况并测量面板层间隙。
对于位置8和7也重复上述步骤。
如上所述，图6和表I中限定的载荷位置和测试过程是针对工程可靠性测试设计的。工程可靠性测试是一种较为深入的设计质量测试，其被应用到少量的被测部件，持续较长的一段时间，旨在代表面板在包含其的较大产品的寿命期中可能遇到的偶然和反复的应力。然而，如果要在装运给客户之前向每个制造出的部件应用可靠性测试，则可能是不现实的。因此，作为可应用本发明的测试系统和方法的另一具体示例，提出了一种应用到一种产品类型的每个制造出的部件的制造质量测试。制造质量测试使用工程选择的最少载荷位置来使最短检查周期时间中的缺陷检测覆盖范围最大化。通过工程分析限定了数目较少的一组载荷值、位置和周期，以用快得多的测试和检查来实现相同的质量测量(每个面板少于一分钟，而不是数小时)。从而测试过程可以更迅速且更高效。
制造质量测试的载荷位置在图7中示出。如图7所示，在面板上预先确定了图7中的小圆圈和字母A、B和C指示的三个位置。位置A与图6中所示的位置1相同，位置B与图6中所示的位置3相同，并且位置C与图6中所示的位置8相比向面板中心偏移一个较小的量。在测试过程期间，每次向三个测试位置中的一个施加载荷，并且每个位置仅被施加载荷一次，持续时间例如为5秒钟。三个测试载荷位置是通过工程分析来选择的，以在测试期间在面板中形成最坏情况应力，从而提供一种高效的测试策略。更具体而言，这三个点是根据结构分析来选择的，以使面板上每个支撑点附近的应力最大化。通过结构分析和实验，确认了这些位置A、B和C可以对面板产生最高的逼真的用户应用机械测试应力，而不会使组合件上的应力过大。
制造质量测试也包括以上概括描述的本发明的测试方法的步骤S11至S15。然而，在应用测试载荷的步骤S12中，每次向三个测试位置之一施加载荷，并且每个位置仅被施加载荷一次，持续时间例如为5秒钟，如上所述。
具体而言，在面板14被安放在支撑固定装置13上之后，将20毫米冲头组装到测试机11中。然后，该20毫米冲头在位置A处以75毫米/分钟的速率施加100牛顿的载荷。该载荷被保持5秒，并且在该载荷被保持的同时，检查器12在位置A处检查面板损坏情况并测量面板层间隙。然后解除载荷。
对于面板上的所有三个位置A、B和C重复上述步骤。
制造质量测试的测试参数在以下的表II中示出。
| 位置 | A、B和C |
| 冲头直径 | 20毫米 |
| 加载速率 | 75毫米/分钟 |
| 停留时间 | 5秒 |
| 载荷 | 100牛顿 |
| 重复次数 | 1次/位置 |
表II
可以看出，这种制造质量测试使我们可以用最少量的检查周期时间来经由对面板的挠曲和间隙测量找出并排除任何制造缺陷。因此，其非常迅速，从而可以被应用到所有制造出的面板，而制造过程成本负担却很小。在处理速度很关键的制造环境中这是有利的。
虽然已经描述了本发明的一些特定实施例，但是本领域的技术人员可以明白，可以对本发明进行各种修改、组合和变更，并且本发明包含了落在所附权利要求范围内的修改、组合和变更。
Claims (17)
1.一种用于测试具有面板层的显示面板的强度的测试系统，所述面板层包括覆盖玻璃、触摸传感器以及加固件，其中所述触摸传感器定位在所述覆盖玻璃与所述加固件之间，所述测试系统包括：
具有板的支撑固定装置，所述板具有从该板突出的腿，其中所述腿被配置为在指定位置处接触所述加固件的表面；
冲头，被配置为接触所述覆盖玻璃的表面并且以使所述指定位置附近的应力最大化并且模拟由用户的手指施加的载荷的方式向所述显示面板施加预定载荷；以及
检查器，被配置为在所述冲头施加所述预定载荷时检测所述面板层之间的间隙，以确定所述间隙是否超出预定限度。
2.如权利要求1所述的测试系统，其中，所述冲头在与所述覆盖玻璃的表面垂直的方向上施加所述预定载荷。
3.如权利要求1所述的测试系统，其中，所述支撑固定装置包括至少三个腿。
4.如权利要求1所述的测试系统，其中，所述冲头的尺寸、形状和材料特性被选择以模拟用户的手指。
5.如权利要求1所述的测试系统，其中，所述检查器被配置为测量所述显示面板的挠曲。
6.如权利要求1所述的测试系统，其中，所述检查器被配置为测量所述显示面板的面板挠曲。
7.如权利要求1所述的测试系统，其中，所述冲头被配置为向所述显示面板施加多个循环的载荷。
8.如权利要求1所述的测试系统，其中，所述测试系统包括阶段，每个阶段包括具有对应的腿的对应的固定装置。
9.如权利要求8所述的测试系统，其中，所述阶段被配置为在所述显示面板的不同位置处施加应力。
10.一种用于测试具有面板层的显示面板的强度的测试方法，所述面板层包括覆盖玻璃、触摸传感器以及加固件，其中所述触摸传感器定位在所述覆盖玻璃与所述加固件之间，所述方法包括：
将所述显示面板支撑在具有板的支撑固定装置上，所述板具有从该板突出的腿，其中，所述腿在指定位置处接触所述加固件的表面；
使冲头与所述覆盖玻璃的表面接触并且以使所述指定位置附近的应力最大化并且模拟由用户的手指施加的载荷的方式向所述显示面板施加预定载荷；以及
在所述冲头施加预定载荷时使用检查器检测所述面板层之间的间隙，以确定所述间隙是否超出预定限度。
11.如权利要求10所述的测试方法，其中，向所述显示面板的第一组指定位置施加第一预定载荷，并且其中，向所述显示面板的第二组指定位置施加第二预定载荷，其中所述第二预定载荷高于所述第一预定载荷。
12.如权利要求11所述的测试方法，其中，在测试系统的第一阶段向所述显示面板施加第一预定载荷，并且在所述测试系统的第二阶段向所述显示面板施加第二预定载荷。
13.如权利要求10所述的测试方法，其中，所述冲头的尺寸、形状和材料特性被选择以模拟用户的手指。
14.如权利要求10所述的测试方法，其中所述显示面板是层压的，其中，所述支撑固定装置包括至少三个腿。
15.如权利要求10所述的测试方法，其中，所述冲头在与所述覆盖玻璃的表面垂直的方向上施加所述预定载荷。
16.如权利要求10所述的测试方法，其中，施加预定载荷包括施加多个循环的预定载荷。
17.如权利要求16所述的测试方法，其中，所述预定载荷是针对所述多个循环中的每个循环的预定时间而施加的。
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2011
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