触控面板领域专利态势浅析

文/陶媛媛 连鹏飞 孙剑锋/工业和信息化部电子知识产权中心

触控面板领域专利态势浅析

文/陶媛媛 连鹏飞 孙剑锋/工业和信息化部电子知识产权中心

当今社会触控面板的使用愈发广泛，而这一领域的专利量也随之大幅增加。本文针对触控面板技术的发展历程、研究现状、市场分布进行调查；对中国、美国、欧专局等主要国家及地区触控面板专利进行检索、筛选、整理和分类；结合资讯，本文对触控面板领域专利进行了一系列分析，并得出相关结论。

触控面板；专利；电容式；红外式

引言

当今社会随着经济和科技的发展，使用触控面板来输入信息的方式与日俱增。上世纪70年代美国军方首次将触控面板（Touch Panel）技术应用于军事用途，此后，该项技术逐渐转向民用。随着网络技术的发展和互联网应用的普及，新一代触控技术和产品相继出现，其坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点得到大众的认同。利用这项技术，用户只需用手指轻轻地触碰触控面板就能实现对主机的操作，从而使人机交互更为直截了当。

触控面板可以用来代替传统的鼠标或键盘进行信息输入。操作时，只需用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触控面板，系统便会根据手指触摸图标或菜单的位置来进行定位，并传达输入信息，随后在背后的显示屏上做出反馈。

本文从技术原理角度对触控面板进行分类，将其分为六个基本种类：电阻式触控面板、电容式触控面板、红外式触控面板、光学式触控面板、声波式触控面板和电磁式触控面板。其中，本文中的光学式触控面板是指除红外式触控面板以外的光学式触控面板技术。根据该分类依据对触控面板领域专利进行分类并展开以下分析。

专利态势分析

图1 各国及地区触控面板领域专利申请分布及年度变化趋势

触控面板产品的研究和开发始于60年代的美国，而该技术的成熟和壮大主要应归功于日本的业者，尤其在70年代倍受关注的人机对话系统即是对触控面板技术的极佳运用。随着运用的不断普及，日本业者开发出适合量产化的触控面板生产工艺，并逐步控制了全球80％以上的触控面板生产能力。为了控制触控面板的生产技术，日本业者一直坚持触控面板技术不转移的策略。直到90年代，韩国和台湾的厂商才先后在触控面板的工艺攻关上有所突破，开始在触控面板市场上有了一席之地，但他们的量产能力和技术水准都还和日本业者有着较大的差距。由图1可以看出，美国、日本和欧洲地区的专利申请开始较早，在1993-1999年间这三个国家和地区的年专利申请量发展较为平稳，日本地区的专利申请量高于其他国家和地区，在早期形成了良好的专利积累。这一期间，韩国地区的专利申请量几乎可以忽略，中国地区没有专利申请。2000-2005年间，较之前平稳的发展，美国地区的专利申请开始出现缓慢的上升。日本的专利申请依旧维持在与之前相同的水平。欧洲地区和韩国地区的专利申请量较之前增多。这三个国家和地区的专利申请量都不具有明显的增长趋势。而中国地区基本没有专利申请。从2006年开始，各个国家和地区都出现了不同程度的增长。美国和中国的专利申请量涨势最为迅猛，而且在2012年达到的专利申请量峰值也相差无几。日本地区专利申请增长趋势与美国、中国类似，增幅略小。而韩国和欧洲地区的专利都是2010年达到峰值，随后都呈现下降趋势。

经过对触控面板领域内全球专利进行检索、筛选、分类，最终得到专利44,870件。从整体上来看，美国地区受理的申请量最大，为13,813件，约占全球申请总量的31％。日本地区的专利受理量排在第二，为11,414件，约占25％。中国地区的专利受理量为9,027件，位列第三，约占20％。韩国和欧洲的专利受理总量均不超过6,000件。

电容式触控面板在反应速度、精准度等方面更具优势，在消费领域占据优势地位，更高的灵敏度、更好的抗干扰性以及更轻更薄都是其主要发展方向。

分类趋势解读

图2 电阻式和电容式触控面板专利发展态势

从电阻式触控面板和电容式触控面板的专利申请发展趋势可以看出，这两种技术呈现更替态势（如图2所示）。电阻式和电容式均发展历史悠久，而早期（1993-2005年）电阻式由于其价格优势更受工控领域的重视，因此其专利申请量较电容式略有优势。随着触控面板进入到消费领域，尤其是移动终端领域后，电阻式和电容式的专利申请量均出现了迅猛的增长。从专利申请总量和增长持续时间可看出，电容式在近年来逐渐超越电阻式，电容式年专利申请量更大，增长趋势持续到2012年，而电阻式从2010年开始专利申请量持续下跌。

从电阻式和电容式的专利申请人更替可知，电阻式在日本地区和美国地区的早期市场都是被日企占据，他们的申请实力雄厚，而到了2007-2010年间，韩企、美企和台企后来居上，在专利量上超越了积累已久的日企。电容式在美国地区的早期市场被日企和美企瓜分，2007-2010年间，日企优势渐弱，韩企的专利优势加大，而美国本土企业依然占据优势地位。2011-2013年间，韩企将之前投入到电阻式的研究力量转入电容式，专利优势更加明显，与美企分庭抗争，而台湾企业的专利量略显崛起之势。这些专利态势也与市场上电阻式和电容式的实际情况相符，2010年之前电阻式和电容式在移动终端领域还可分庭抗争，而在2010年之后，随着技术的进步，电容式在反应速度、精准度等方面的优势更加凸显，而电阻式由于其耐久性差和不能实现多点触控的软肋，无法满足消费者的需求，导致其市场份额不断被电容式所取代。在目前的市场中，电容式触控面板已经在消费领域内占据优势地位，而更高的灵敏度、更好的抗干扰性以及更轻更薄都是其主要发展方向。

在大面积触控面板领域内，红外式、光学式、声波式和电磁式触控面板的发展时间都较长。从专利态势上来看（如图3所示），在2005年以前，基本都处于平稳发展的状态。随着消费领域带动触控面板的全面发展，红外式、光学式、声波式和电磁式进入了蓬勃发展时期。从专利发展趋势上也可看出，在2005年之后，红外式、光学式、声波式和电磁式的专利申请量均出现明显上升的趋势。而在近两年，光学式、声波式和电磁式均出现了下降趋势，而红外式依然呈现保持稳定发展。对比美、欧、日、韩四个地区的专利发展态势可以看出，近年来红外式、光学式、声波式和电磁式均呈现出波动上升的趋势，没有哪种技术特别突出。而中国地区的专利发展趋势可以看出，相对于其他三种技术，红外式的上升幅度最大，上升区间持续到2012年。因此可知，国外在大面积触控面板领域内没有特别倾向于某种技术，各项技术均衡发展，而中国则更倾向于发展红外式触控面板。由于红外式触控面板在抗干扰性和可靠性方面的优势使其在商用、工控领域内蓬勃发展，带动了在华专利申请的上升。目前四边对射、两边对射、全反射、反射式等多种红外式正在不同的领域内应用，红外式触控面板的发展将更具多样性。

图3 红外式、光学式、声波式和电磁式触控面板国内外专利发展态势

中国更倾向于发展红外式触控面板，由于其在抗干扰性和可靠性方面的优势使其在商用、工控领域内蓬勃发展，带动了在华专利申请的上升。

小结

通过对触控面板领域内专利态势的分析，结合触控面板技术的发展趋势，我们得出以下结论：

1、在小屏领域内，2007-2010年间电容式触控面板技术替代了绝大多数的电阻式触控面板，电阻式技术颓势已成定局；触控面板技术发展迅速但电容式在可预见的未来仍将是小屏领域的主力，其他技术相对于电容式暂时不具有很强的竞争力；在电容式领域内，新技术新工艺不断出现，性能指标日益提升，成本日益下降，新旧技术差异明显。

2、在电容式触控面板领域内，多种技术的发展和演进导致市场细分趋势明显；短期内中低端市场仍以OGS/GFF的结构为主，高端机型则会以In-cell/On-cell为主；不同技术路线的竞争态势存在较大差异。

3、目前大屏触控产品领域国内厂商成为先行者。国内厂商在产品研发、市场开拓、专利布局等多个方面积累了一定优势，具有较好的发展势头，特别是在红外触控产品方面相较国外厂商发展突出，目前产品已经进入美欧等国外市场。

4、传统面板厂商发力介入触控面板业务，触控产业上下游相互渗透、行业整合的趋势日益明显，产业进入竞争白热化阶段，竞争烈度、市场饱和度均大幅提高。