觸控面板領(lǐng)域?qū)＠麘B(tài)勢(shì)淺析

文/陶媛媛 連鵬飛 孫劍鋒/工業(yè)和信息化部電子知識(shí)產(chǎn)權(quán)中心

觸控面板領(lǐng)域?qū)＠麘B(tài)勢(shì)淺析

文/陶媛媛 連鵬飛 孫劍鋒/工業(yè)和信息化部電子知識(shí)產(chǎn)權(quán)中心

當(dāng)今社會(huì)觸控面板的使用愈發(fā)廣泛，而這一領(lǐng)域的專利量也隨之大幅增加。本文針對(duì)觸控面板技術(shù)的發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀、市場(chǎng)分布進(jìn)行調(diào)查；對(duì)中國(guó)、美國(guó)、歐專局等主要國(guó)家及地區(qū)觸控面板專利進(jìn)行檢索、篩選、整理和分類；結(jié)合資訊，本文對(duì)觸控面板領(lǐng)域?qū)＠M(jìn)行了一系列分析，并得出相關(guān)結(jié)論。

觸控面板；專利；電容式；紅外式

引言

當(dāng)今社會(huì)隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，使用觸控面板來(lái)輸入信息的方式與日俱增。上世紀(jì)70年代美國(guó)軍方首次將觸控面板（Touch Panel）技術(shù)應(yīng)用于軍事用途，此后，該項(xiàng)技術(shù)逐漸轉(zhuǎn)向民用。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及，新一代觸控技術(shù)和產(chǎn)品相繼出現(xiàn)，其堅(jiān)固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間、易于交流等許多優(yōu)點(diǎn)得到大眾的認(rèn)同。利用這項(xiàng)技術(shù)，用戶只需用手指輕輕地觸碰觸控面板就能實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)的操作，從而使人機(jī)交互更為直截了當(dāng)。

觸控面板可以用來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鼠標(biāo)或鍵盤進(jìn)行信息輸入。操作時(shí)，只需用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸控面板，系統(tǒng)便會(huì)根據(jù)手指觸摸圖標(biāo)或菜單的位置來(lái)進(jìn)行定位，并傳達(dá)輸入信息，隨后在背后的顯示屏上做出反饋。

本文從技術(shù)原理角度對(duì)觸控面板進(jìn)行分類，將其分為六個(gè)基本種類：電阻式觸控面板、電容式觸控面板、紅外式觸控面板、光學(xué)式觸控面板、聲波式觸控面板和電磁式觸控面板。其中，本文中的光學(xué)式觸控面板是指除紅外式觸控面板以外的光學(xué)式觸控面板技術(shù)。根據(jù)該分類依據(jù)對(duì)觸控面板領(lǐng)域?qū)＠M(jìn)行分類并展開以下分析。

專利態(tài)勢(shì)分析

圖1 各國(guó)及地區(qū)觸控面板領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)分布及年度變化趨勢(shì)

觸控面板產(chǎn)品的研究和開發(fā)始于60年代的美國(guó)，而該技術(shù)的成熟和壯大主要應(yīng)歸功于日本的業(yè)者，尤其在70年代倍受關(guān)注的人機(jī)對(duì)話系統(tǒng)即是對(duì)觸控面板技術(shù)的極佳運(yùn)用。隨著運(yùn)用的不斷普及，日本業(yè)者開發(fā)出適合量產(chǎn)化的觸控面板生產(chǎn)工藝，并逐步控制了全球80％以上的觸控面板生產(chǎn)能力。為了控制觸控面板的生產(chǎn)技術(shù)，日本業(yè)者一直堅(jiān)持觸控面板技術(shù)不轉(zhuǎn)移的策略。直到90年代，韓國(guó)和臺(tái)灣的廠商才先后在觸控面板的工藝攻關(guān)上有所突破，開始在觸控面板市場(chǎng)上有了一席之地，但他們的量產(chǎn)能力和技術(shù)水準(zhǔn)都還和日本業(yè)者有著較大的差距。由圖1可以看出，美國(guó)、日本和歐洲地區(qū)的專利申請(qǐng)開始較早，在1993-1999年間這三個(gè)國(guó)家和地區(qū)的年專利申請(qǐng)量發(fā)展較為平穩(wěn)，日本地區(qū)的專利申請(qǐng)量高于其他國(guó)家和地區(qū)，在早期形成了良好的專利積累。這一期間，韓國(guó)地區(qū)的專利申請(qǐng)量幾乎可以忽略，中國(guó)地區(qū)沒有專利申請(qǐng)。2000-2005年間，較之前平穩(wěn)的發(fā)展，美國(guó)地區(qū)的專利申請(qǐng)開始出現(xiàn)緩慢的上升。日本的專利申請(qǐng)依舊維持在與之前相同的水平。歐洲地區(qū)和韓國(guó)地區(qū)的專利申請(qǐng)量較之前增多。這三個(gè)國(guó)家和地區(qū)的專利申請(qǐng)量都不具有明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)。而中國(guó)地區(qū)基本沒有專利申請(qǐng)。從2006年開始，各個(gè)國(guó)家和地區(qū)都出現(xiàn)了不同程度的增長(zhǎng)。美國(guó)和中國(guó)的專利申請(qǐng)量漲勢(shì)最為迅猛，而且在2012年達(dá)到的專利申請(qǐng)量峰值也相差無(wú)幾。日本地區(qū)專利申請(qǐng)?jiān)鲩L(zhǎng)趨勢(shì)與美國(guó)、中國(guó)類似，增幅略小。而韓國(guó)和歐洲地區(qū)的專利都是2010年達(dá)到峰值，隨后都呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

經(jīng)過(guò)對(duì)觸控面板領(lǐng)域內(nèi)全球?qū)＠M(jìn)行檢索、篩選、分類，最終得到專利44,870件。從整體上來(lái)看，美國(guó)地區(qū)受理的申請(qǐng)量最大，為13,813件，約占全球申請(qǐng)總量的31％。日本地區(qū)的專利受理量排在第二，為11,414件，約占25％。中國(guó)地區(qū)的專利受理量為9,027件，位列第三，約占20％。韓國(guó)和歐洲的專利受理總量均不超過(guò)6,000件。

電容式觸控面板在反應(yīng)速度、精準(zhǔn)度等方面更具優(yōu)勢(shì)，在消費(fèi)領(lǐng)域占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，更高的靈敏度、更好的抗干擾性以及更輕更薄都是其主要發(fā)展方向。

分類趨勢(shì)解讀

圖2 電阻式和電容式觸控面板專利發(fā)展態(tài)勢(shì)

從電阻式觸控面板和電容式觸控面板的專利申請(qǐng)發(fā)展趨勢(shì)可以看出，這兩種技術(shù)呈現(xiàn)更替態(tài)勢(shì)（如圖2所示）。電阻式和電容式均發(fā)展歷史悠久，而早期（1993-2005年）電阻式由于其價(jià)格優(yōu)勢(shì)更受工控領(lǐng)域的重視，因此其專利申請(qǐng)量較電容式略有優(yōu)勢(shì)。隨著觸控面板進(jìn)入到消費(fèi)領(lǐng)域，尤其是移動(dòng)終端領(lǐng)域后，電阻式和電容式的專利申請(qǐng)量均出現(xiàn)了迅猛的增長(zhǎng)。從專利申請(qǐng)總量和增長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間可看出，電容式在近年來(lái)逐漸超越電阻式，電容式年專利申請(qǐng)量更大，增長(zhǎng)趨勢(shì)持續(xù)到2012年，而電阻式從2010年開始專利申請(qǐng)量持續(xù)下跌。

從電阻式和電容式的專利申請(qǐng)人更替可知，電阻式在日本地區(qū)和美國(guó)地區(qū)的早期市場(chǎng)都是被日企占據(jù)，他們的申請(qǐng)實(shí)力雄厚，而到了2007-2010年間，韓企、美企和臺(tái)企后來(lái)居上，在專利量上超越了積累已久的日企。電容式在美國(guó)地區(qū)的早期市場(chǎng)被日企和美企瓜分，2007-2010年間，日企優(yōu)勢(shì)漸弱，韓企的專利優(yōu)勢(shì)加大，而美國(guó)本土企業(yè)依然占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位。2011-2013年間，韓企將之前投入到電阻式的研究力量轉(zhuǎn)入電容式，專利優(yōu)勢(shì)更加明顯，與美企分庭抗?fàn)?，而臺(tái)灣企業(yè)的專利量略顯崛起之勢(shì)。這些專利態(tài)勢(shì)也與市場(chǎng)上電阻式和電容式的實(shí)際情況相符，2010年之前電阻式和電容式在移動(dòng)終端領(lǐng)域還可分庭抗?fàn)?，而?010年之后，隨著技術(shù)的進(jìn)步，電容式在反應(yīng)速度、精準(zhǔn)度等方面的優(yōu)勢(shì)更加凸顯，而電阻式由于其耐久性差和不能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控的軟肋，無(wú)法滿足消費(fèi)者的需求，導(dǎo)致其市場(chǎng)份額不斷被電容式所取代。在目前的市場(chǎng)中，電容式觸控面板已經(jīng)在消費(fèi)領(lǐng)域內(nèi)占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，而更高的靈敏度、更好的抗干擾性以及更輕更薄都是其主要發(fā)展方向。

在大面積觸控面板領(lǐng)域內(nèi)，紅外式、光學(xué)式、聲波式和電磁式觸控面板的發(fā)展時(shí)間都較長(zhǎng)。從專利態(tài)勢(shì)上來(lái)看（如圖3所示），在2005年以前，基本都處于平穩(wěn)發(fā)展的狀態(tài)。隨著消費(fèi)領(lǐng)域帶動(dòng)觸控面板的全面發(fā)展，紅外式、光學(xué)式、聲波式和電磁式進(jìn)入了蓬勃發(fā)展時(shí)期。從專利發(fā)展趨勢(shì)上也可看出，在2005年之后，紅外式、光學(xué)式、聲波式和電磁式的專利申請(qǐng)量均出現(xiàn)明顯上升的趨勢(shì)。而在近兩年，光學(xué)式、聲波式和電磁式均出現(xiàn)了下降趨勢(shì)，而紅外式依然呈現(xiàn)保持穩(wěn)定發(fā)展。對(duì)比美、歐、日、韓四個(gè)地區(qū)的專利發(fā)展態(tài)勢(shì)可以看出，近年來(lái)紅外式、光學(xué)式、聲波式和電磁式均呈現(xiàn)出波動(dòng)上升的趨勢(shì)，沒有哪種技術(shù)特別突出。而中國(guó)地區(qū)的專利發(fā)展趨勢(shì)可以看出，相對(duì)于其他三種技術(shù)，紅外式的上升幅度最大，上升區(qū)間持續(xù)到2012年。因此可知，國(guó)外在大面積觸控面板領(lǐng)域內(nèi)沒有特別傾向于某種技術(shù)，各項(xiàng)技術(shù)均衡發(fā)展，而中國(guó)則更傾向于發(fā)展紅外式觸控面板。由于紅外式觸控面板在抗干擾性和可靠性方面的優(yōu)勢(shì)使其在商用、工控領(lǐng)域內(nèi)蓬勃發(fā)展，帶動(dòng)了在華專利申請(qǐng)的上升。目前四邊對(duì)射、兩邊對(duì)射、全反射、反射式等多種紅外式正在不同的領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用，紅外式觸控面板的發(fā)展將更具多樣性。

圖3 紅外式、光學(xué)式、聲波式和電磁式觸控面板國(guó)內(nèi)外專利發(fā)展態(tài)勢(shì)

中國(guó)更傾向于發(fā)展紅外式觸控面板，由于其在抗干擾性和可靠性方面的優(yōu)勢(shì)使其在商用、工控領(lǐng)域內(nèi)蓬勃發(fā)展，帶動(dòng)了在華專利申請(qǐng)的上升。

小結(jié)

通過(guò)對(duì)觸控面板領(lǐng)域內(nèi)專利態(tài)勢(shì)的分析，結(jié)合觸控面板技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，我們得出以下結(jié)論：

1、在小屏領(lǐng)域內(nèi)，2007-2010年間電容式觸控面板技術(shù)替代了絕大多數(shù)的電阻式觸控面板，電阻式技術(shù)頹勢(shì)已成定局；觸控面板技術(shù)發(fā)展迅速但電容式在可預(yù)見的未來(lái)仍將是小屏領(lǐng)域的主力，其他技術(shù)相對(duì)于電容式暫時(shí)不具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力；在電容式領(lǐng)域內(nèi)，新技術(shù)新工藝不斷出現(xiàn)，性能指標(biāo)日益提升，成本日益下降，新舊技術(shù)差異明顯。

2、在電容式觸控面板領(lǐng)域內(nèi)，多種技術(shù)的發(fā)展和演進(jìn)導(dǎo)致市場(chǎng)細(xì)分趨勢(shì)明顯；短期內(nèi)中低端市場(chǎng)仍以O(shè)GS/GFF的結(jié)構(gòu)為主，高端機(jī)型則會(huì)以In-cell/On-cell為主；不同技術(shù)路線的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)存在較大差異。

3、目前大屏觸控產(chǎn)品領(lǐng)域國(guó)內(nèi)廠商成為先行者。國(guó)內(nèi)廠商在產(chǎn)品研發(fā)、市場(chǎng)開拓、專利布局等多個(gè)方面積累了一定優(yōu)勢(shì)，具有較好的發(fā)展勢(shì)頭，特別是在紅外觸控產(chǎn)品方面相較國(guó)外廠商發(fā)展突出，目前產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入美歐等國(guó)外市場(chǎng)。

4、傳統(tǒng)面板廠商發(fā)力介入觸控面板業(yè)務(wù)，觸控產(chǎn)業(yè)上下游相互滲透、行業(yè)整合的趨勢(shì)日益明顯，產(chǎn)業(yè)進(jìn)入競(jìng)爭(zhēng)白熱化階段，競(jìng)爭(zhēng)烈度、市場(chǎng)飽和度均大幅提高。