觸控屏專利技術(shù)分析

郭曉冰　張　良　蔡世君　陳雨露

（國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作河南中心，河南　鄭州　45000）

觸控屏專利技術(shù)分析

郭曉冰張良蔡世君陳雨露

（國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作河南中心，河南鄭州45000）

觸控屏技術(shù)因具有堅(jiān)固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間、易于交流等優(yōu)點(diǎn)，得到了大眾的認(rèn)可。隨著觸控屏技術(shù)的廣泛應(yīng)用和多元化發(fā)展，對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的研究也逐漸深入?；诖耍瑢?duì)觸控屏技術(shù)進(jìn)行了研究，并從專利技術(shù)角度介紹了觸控屏的技術(shù)分支。

觸控屏；觸摸屏；專利技術(shù)

1　觸控屏技術(shù)概述

隨著觸控屏技術(shù)的日益發(fā)展，該技術(shù)已成了繼鍵盤、鼠標(biāo)、手寫板、語音輸入后最為普通且百姓所易接受的計(jì)算機(jī)輸入方式，用這種技術(shù)，用戶只要用手指輕輕觸碰顯示裝置上的圖符或文字即可實(shí)現(xiàn)主機(jī)操作，從而使人機(jī)交互變得更直截了當(dāng)，極大地方便了用戶。觸控屏又稱為觸控面板，是個(gè)可接收觸頭等輸入訊號(hào)的感應(yīng)式液晶顯示裝置，當(dāng)接觸了面板上的圖形按鈕時(shí)，面板上的觸覺反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編程的程式驅(qū)動(dòng)各種連結(jié)裝置，可用以取代機(jī)械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫面制造出生動(dòng)的影音效果。目前，根據(jù)感應(yīng)原理，觸控屏技術(shù)大致可分為幾類：電阻式觸控屏［1］、電容式觸控屏［2］、聲波式觸控屏、電磁式觸控屏、振波感應(yīng)式觸控屏及紅外線光學(xué)式觸控屏等。下面介紹觸控屏的技術(shù)分支及其具有代表性的專利申請(qǐng)。

2　觸控屏技術(shù)專利分析

2.1電阻式觸控屏

電阻式觸控屏的主要部分是一塊與顯示器表面非常配合的電阻薄膜屏，在強(qiáng)化玻璃表面分別涂上兩層OTI透明氧化金屬導(dǎo)電層，然后利用壓力感應(yīng)進(jìn)行控制。關(guān)于電阻式觸控屏的國內(nèi)專利申請(qǐng)?jiān)?0世紀(jì)80-90年代少之又少，直至1995年后才陸續(xù)增多。專利文件CN2521659Y于2002年公開了一種電阻式大尺寸觸摸屏，包括基層和設(shè)置在其外表面的內(nèi)導(dǎo)電層、防刮塑料層和設(shè)置在其內(nèi)表面的外導(dǎo)電層以及設(shè)置在內(nèi)外導(dǎo)電層之間的隔離點(diǎn)，觸摸屏的上下兩層均由多層導(dǎo)電膜相互搭接而成，并在左右邊緣設(shè)置呈直線狀且相互連接的垂直方向的電極，在上下邊緣設(shè)置水平方向的電極，進(jìn)而提高了大尺寸觸摸屏的實(shí)際使用效果。

專利文件CN102662552A于2012年公開了一種電阻式觸摸面板，包括透明ITO薄膜層和透明玻璃層，ITO薄膜層被多條蝕刻線切割成寬度均勻長度連續(xù)的ITO彎折曲線條，連接在正負(fù)電極間，玻璃層包括靠近ITO薄膜層形成的ITO涂層和環(huán)繞ITO涂層電接觸的輸出總線；與正負(fù)電極連接的電源輸出電壓時(shí)，在ITO彎折曲線條不同長度的位置處分壓產(chǎn)生的電壓值與一坐標(biāo)系的坐標(biāo)一一對(duì)應(yīng)，當(dāng)觸摸面板被按壓使ITO薄膜層與玻璃層接觸時(shí)，ITO涂層從ITO彎折曲線條獲得按壓位置的電壓值，由輸出總線輸出。該設(shè)計(jì)的ITO薄膜層被切割成寬度均勻、長度連續(xù)的ITO彎折曲線條，通過玻璃層的輸出總線輸出被按壓點(diǎn)的電壓值，以解決玻璃層損壞而無法使用觸摸屏的問題。

2.2電容式觸控屏

電容式觸控屏則主要是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作，在玻璃表面貼上一層透明的金屬導(dǎo)電物質(zhì)，當(dāng)有導(dǎo)電物體接觸時(shí)，就會(huì)改變觸點(diǎn)的電容，從而探測(cè)出觸碰的位置。與該技術(shù)相關(guān)的比較早期的申請(qǐng)，如專利文件CN1672119由3M創(chuàng)新有限公司于2005年公開了一種觸控屏，該觸控屏包括薄的介質(zhì)薄膜，其第一表面粘結(jié)在電容式傳感器電路，第二表面作為觸摸表面取向；薄膜介質(zhì)保護(hù)層包括可由各種厚度大約為或小于0.030英寸的各種材料，設(shè)置在電容式觸摸傳感器電路上，薄膜允許所產(chǎn)生的觸摸更加接近于電容式觸摸傳感器電路，于是可響應(yīng)觸摸產(chǎn)生更強(qiáng)的信號(hào)。其中，電容式觸摸傳感器排列成能夠通過在背景信號(hào)上增加由觸摸所產(chǎn)生的信號(hào)獲得更高精度的觸摸位置的分辨率，由此提高該觸控屏的靈敏度，允許在薄的介質(zhì)層上添加第二保護(hù)層，而不會(huì)妨礙隨觸摸的檢測(cè)，可以只替換可去除層而不再是整個(gè)觸摸傳感器。

2.3聲波式觸控屏

聲波式觸控屏包括表面聲波式觸控屏和彎曲聲波式觸控屏。表面聲波屏利用聲波進(jìn)行定位，手指觸碰面板時(shí)吸收一部分聲波能，導(dǎo)致聲波衰減，從而根據(jù)傳感器偵測(cè)到的衰減點(diǎn)計(jì)算觸點(diǎn)的位置。彎曲聲波式觸控屏利用聲音脈沖進(jìn)行識(shí)別，手指觸碰面板產(chǎn)生聲波脈沖，傳感器探測(cè)聲波頻率，通過與存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)頻率進(jìn)行對(duì)比確定觸點(diǎn)位置。

專利文件CN102609155A于2012年公開了一種雙觸摸面表面聲波觸摸屏，該觸摸屏包括基板、發(fā)射條紋陣列、接收條紋陣列、接收換能器和發(fā)射換能器，基板表面包括第一觸摸面、第二觸摸面和傳輸面，發(fā)射條紋陣列、接收條紋陣列、接收換能器和發(fā)射換能器均設(shè)在同一個(gè)觸摸面上，第一觸摸面與第二觸摸面相對(duì)設(shè)置，傳輸面分別連接第一觸摸面和第二觸摸面；該發(fā)明無需設(shè)計(jì)復(fù)雜的前框組件來遮擋條紋陣列和換能器等，實(shí)現(xiàn)了聲波觸摸屏的無邊框設(shè)計(jì)。

2.4電磁式觸控屏

電磁式觸控屏，需要使用電磁筆在面板上滑動(dòng)，通過計(jì)算該電磁筆的滑動(dòng)軌跡獲得觸點(diǎn)。該技術(shù)主要分為被動(dòng)式和主動(dòng)式，被動(dòng)式的電磁筆不需裝電池而有共振電路，數(shù)位板經(jīng)由天線發(fā)射交流的電磁場(chǎng)，電磁筆接收交流電磁場(chǎng)的能量并儲(chǔ)存起來，接著由電磁筆發(fā)射電磁信號(hào)回?cái)?shù)位板；主動(dòng)式則是電磁筆需要置入電池發(fā)送信號(hào)。

2015年，三星電子株式會(huì)社于在CN104620204A專利文件中公開了一種觸摸輸入裝置，該裝置包括被配置為被具有磁性的輸入工具如觸控筆觸摸的第一面板、可產(chǎn)生磁場(chǎng)的第二面板、控制單元，其中在輸入工具觸摸第一面板時(shí)，控制第二面板在第二面板中的與第一面板的被觸摸的位置相關(guān)的部分中產(chǎn)生磁場(chǎng)，且第一面板包括保護(hù)面板、顯示面板、電阻（R）型觸摸屏和電容（C）型觸摸屏中的至少一個(gè)。該裝置能夠有效地提供對(duì)用戶的觸摸輸入的反饋，以向用戶提供預(yù)定書寫感覺。

2.5振波感應(yīng)式觸控屏

振波感應(yīng)式觸控屏采用強(qiáng)化玻璃基座，觸碰時(shí)產(chǎn)生的玻璃內(nèi)部的振動(dòng)波將傳送至感應(yīng)器，并由控制器決定觸點(diǎn)。專利文件CN102129324A于2011年公開了一種觸控裝置及其控制方法，該觸控裝置包括面板、發(fā)送天線、至少3個(gè)諧振電路、控制處理單元，其中發(fā)送天線設(shè)置在面板上，向外發(fā)送用于探測(cè)面板是否被觸壓的探測(cè)波；諧振電路也設(shè)置在面板上，感應(yīng)探測(cè)波，產(chǎn)生諧振波；控制處理單元，控制處理諧振波和諧振電路的位置信息，得到相應(yīng)的至少包括觸壓強(qiáng)度、觸壓位置在內(nèi)的觸壓信息，該裝置解決了多點(diǎn)電容觸控屏和電磁觸控屏不能實(shí)現(xiàn)用任何物體進(jìn)行觸控的問題。

2.6紅外線光學(xué)式觸控屏

紅外線光學(xué)式觸控屏是由裝在觸控屏外框上的紅外線發(fā)射與接收感測(cè)元件構(gòu)成，在面板表面形成紅外探測(cè)網(wǎng)，手指可以改變觸點(diǎn)的紅外線，進(jìn)而可被轉(zhuǎn)化成觸點(diǎn)的坐標(biāo)位置而實(shí)現(xiàn)操作的響應(yīng)；在紅外線觸控屏上，面板的四邊排布的電路板裝置有紅外發(fā)射管和紅外接收管，對(duì)應(yīng)形成橫豎交叉的紅外線矩陣。專利文件CN1433557A 于2003年公開了使用多個(gè)紅外（“IR”）發(fā)射器和接收器的一種觸摸系統(tǒng)，以及利用軸內(nèi)和偏軸檢測(cè)以更高的分辨率確定紅外發(fā)射器和接收器之間位置的一種方法，該觸摸系統(tǒng)四個(gè)邊緣中，兩個(gè)相對(duì)的邊緣分別設(shè)置一組紅外發(fā)射器或紅外接收器，每一個(gè)接收器都與對(duì)面的多個(gè)發(fā)射器中的一個(gè)對(duì)準(zhǔn)，與其他發(fā)射器不對(duì)準(zhǔn)。

3　結(jié)語

隨著觸控屏使用的普遍性越來越高，其觸控屏技術(shù)也會(huì)朝著更加專業(yè)化、立體化等多元化的方向發(fā)展，發(fā)展的同時(shí)會(huì)帶給用戶更直接、更生動(dòng)的交互體驗(yàn)。此外，隨著社會(huì)對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)注度和重視程度，有關(guān)觸控屏技術(shù)的專利申請(qǐng)也會(huì)呈繼續(xù)上升的趨勢(shì)。

Analysis of Touch Screen Patent Technology

Guo XiaobingZhang LiangCai ShijunChen Yulu
（Patent Examination Cooperation Center of the Patent Office，SIPO，Henan，Zhengzhou Henan 45000）

Touch screen technology has been recognized by the public，because of its strong and durable，fast response，space saving，easy to communicate and other advantages.With the wide use of touch screen technology and diversified development，the research of this technology is also gradually deepening.Based on this，the touch screen technology was studied，and the touch screen technology was introduced from the perspective of patent technology.

touch screen；touch screen；patent technology

TP334.3

A

1003-5168（2016）05-0080-02

2016-04-23

郭曉冰（1987-），女，碩士，專利審查員，研究方向：信息存儲(chǔ)、移動(dòng)裝置殼體領(lǐng)域?qū)＠麑彶椤?/p>

［1］陳康才，李春茂.電阻式觸控屏兩點(diǎn)觸控原理［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，2012（18）：4525-4529.

［2］Alvin Wong.電容式觸控屏［J］.電子與電腦，2011（3）：36-38.