觸控面板領域專利態勢淺析

文/陶媛媛 連鵬飛 孫劍鋒/工業和信息化部電子知識產權中心

觸控面板領域專利態勢淺析

文/陶媛媛 連鵬飛 孫劍鋒/工業和信息化部電子知識產權中心

當今社會觸控面板的使用愈發廣泛，而這一領域的專利量也隨之大幅增加。本文針對觸控面板技術的發展歷程、研究現狀、市場分布進行調查；對中國、美國、歐專局等主要國家及地區觸控面板專利進行檢索、篩選、整理和分類；結合資訊，本文對觸控面板領域專利進行了一系列分析，并得出相關結論。

觸控面板；專利；電容式；紅外式

引言

當今社會隨著經濟和科技的發展，使用觸控面板來輸入信息的方式與日俱增。上世紀70年代美國軍方首次將觸控面板（Touch Panel）技術應用于軍事用途，此后，該項技術逐漸轉向民用。隨著網絡技術的發展和互聯網應用的普及，新一代觸控技術和產品相繼出現，其堅固耐用、反應速度快、節省空間、易于交流等許多優點得到大眾的認同。利用這項技術，用戶只需用手指輕輕地觸碰觸控面板就能實現對主機的操作，從而使人機交互更為直截了當。

觸控面板可以用來代替傳統的鼠標或鍵盤進行信息輸入。操作時，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，系統便會根據手指觸摸圖標或菜單的位置來進行定位，并傳達輸入信息，隨后在背后的顯示屏上做出反饋。

本文從技術原理角度對觸控面板進行分類，將其分為六個基本種類：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，本文中的光學式觸控面板是指除紅外式觸控面板以外的光學式觸控面板技術。根據該分類依據對觸控面板領域專利進行分類并展開以下分析。

專利態勢分析

圖1 各國及地區觸控面板領域專利申請分布及年度變化趨勢

觸控面板產品的研究和開發始于60年代的美國，而該技術的成熟和壯大主要應歸功于日本的業者，尤其在70年代倍受關注的人機對話系統即是對觸控面板技術的極佳運用。隨著運用的不斷普及，日本業者開發出適合量產化的觸控面板生產工藝，并逐步控制了全球80％以上的觸控面板生產能力。為了控制觸控面板的生產技術，日本業者一直堅持觸控面板技術不轉移的策略。直到90年代，韓國和臺灣的廠商才先后在觸控面板的工藝攻關上有所突破，開始在觸控面板市場上有了一席之地，但他們的量產能力和技術水準都還和日本業者有著較大的差距。由圖1可以看出，美國、日本和歐洲地區的專利申請開始較早，在1993-1999年間這三個國家和地區的年專利申請量發展較為平穩，日本地區的專利申請量高于其他國家和地區，在早期形成了良好的專利積累。這一期間，韓國地區的專利申請量幾乎可以忽略，中國地區沒有專利申請。2000-2005年間，較之前平穩的發展，美國地區的專利申請開始出現緩慢的上升。日本的專利申請依舊維持在與之前相同的水平。歐洲地區和韓國地區的專利申請量較之前增多。這三個國家和地區的專利申請量都不具有明顯的增長趨勢。而中國地區基本沒有專利申請。從2006年開始，各個國家和地區都出現了不同程度的增長。美國和中國的專利申請量漲勢最為迅猛，而且在2012年達到的專利申請量峰值也相差無幾。日本地區專利申請增長趨勢與美國、中國類似，增幅略小。而韓國和歐洲地區的專利都是2010年達到峰值，隨后都呈現下降趨勢。

經過對觸控面板領域內全球專利進行檢索、篩選、分類，最終得到專利44,870件。從整體上來看，美國地區受理的申請量最大，為13,813件，約占全球申請總量的31％。日本地區的專利受理量排在第二，為11,414件，約占25％。中國地區的專利受理量為9,027件，位列第三，約占20％。韓國和歐洲的專利受理總量均不超過6,000件。

電容式觸控面板在反應速度、精準度等方面更具優勢，在消費領域占據優勢地位，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展方向。

分類趨勢解讀

圖2 電阻式和電容式觸控面板專利發展態勢

從電阻式觸控面板和電容式觸控面板的專利申請發展趨勢可以看出，這兩種技術呈現更替態勢（如圖2所示）。電阻式和電容式均發展歷史悠久，而早期（1993-2005年）電阻式由于其價格優勢更受工控領域的重視，因此其專利申請量較電容式略有優勢。隨著觸控面板進入到消費領域，尤其是移動終端領域后，電阻式和電容式的專利申請量均出現了迅猛的增長。從專利申請總量和增長持續時間可看出，電容式在近年來逐漸超越電阻式，電容式年專利申請量更大，增長趨勢持續到2012年，而電阻式從2010年開始專利申請量持續下跌。

從電阻式和電容式的專利申請人更替可知，電阻式在日本地區和美國地區的早期市場都是被日企占據，他們的申請實力雄厚，而到了2007-2010年間，韓企、美企和臺企后來居上，在專利量上超越了積累已久的日企。電容式在美國地區的早期市場被日企和美企瓜分，2007-2010年間，日企優勢漸弱，韓企的專利優勢加大，而美國本土企業依然占據優勢地位。2011-2013年間，韓企將之前投入到電阻式的研究力量轉入電容式，專利優勢更加明顯，與美企分庭抗爭，而臺灣企業的專利量略顯崛起之勢。這些專利態勢也與市場上電阻式和電容式的實際情況相符，2010年之前電阻式和電容式在移動終端領域還可分庭抗爭，而在2010年之后，隨著技術的進步，電容式在反應速度、精準度等方面的優勢更加凸顯，而電阻式由于其耐久性差和不能實現多點觸控的軟肋，無法滿足消費者的需求，導致其市場份額不斷被電容式所取代。在目前的市場中，電容式觸控面板已經在消費領域內占據優勢地位，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展方向。

在大面積觸控面板領域內，紅外式、光學式、聲波式和電磁式觸控面板的發展時間都較長。從專利態勢上來看（如圖3所示），在2005年以前，基本都處于平穩發展的狀態。隨著消費領域帶動觸控面板的全面發展，紅外式、光學式、聲波式和電磁式進入了蓬勃發展時期。從專利發展趨勢上也可看出，在2005年之后，紅外式、光學式、聲波式和電磁式的專利申請量均出現明顯上升的趨勢。而在近兩年，光學式、聲波式和電磁式均出現了下降趨勢，而紅外式依然呈現保持穩定發展。對比美、歐、日、韓四個地區的專利發展態勢可以看出，近年來紅外式、光學式、聲波式和電磁式均呈現出波動上升的趨勢，沒有哪種技術特別突出。而中國地區的專利發展趨勢可以看出，相對于其他三種技術，紅外式的上升幅度最大，上升區間持續到2012年。因此可知，國外在大面積觸控面板領域內沒有特別傾向于某種技術，各項技術均衡發展，而中國則更傾向于發展紅外式觸控面板。由于紅外式觸控面板在抗干擾性和可靠性方面的優勢使其在商用、工控領域內蓬勃發展，帶動了在華專利申請的上升。目前四邊對射、兩邊對射、全反射、反射式等多種紅外式正在不同的領域內應用，紅外式觸控面板的發展將更具多樣性。

圖3 紅外式、光學式、聲波式和電磁式觸控面板國內外專利發展態勢

中國更傾向于發展紅外式觸控面板，由于其在抗干擾性和可靠性方面的優勢使其在商用、工控領域內蓬勃發展，帶動了在華專利申請的上升。

小結

通過對觸控面板領域內專利態勢的分析，結合觸控面板技術的發展趨勢，我們得出以下結論：

1、在小屏領域內，2007-2010年間電容式觸控面板技術替代了絕大多數的電阻式觸控面板，電阻式技術頹勢已成定局；觸控面板技術發展迅速但電容式在可預見的未來仍將是小屏領域的主力，其他技術相對于電容式暫時不具有很強的競爭力；在電容式領域內，新技術新工藝不斷出現，性能指標日益提升，成本日益下降，新舊技術差異明顯。

2、在電容式觸控面板領域內，多種技術的發展和演進導致市場細分趨勢明顯；短期內中低端市場仍以OGS/GFF的結構為主，高端機型則會以In-cell/On-cell為主；不同技術路線的競爭態勢存在較大差異。

3、目前大屏觸控產品領域國內廠商成為先行者。國內廠商在產品研發、市場開拓、專利布局等多個方面積累了一定優勢，具有較好的發展勢頭，特別是在紅外觸控產品方面相較國外廠商發展突出，目前產品已經進入美歐等國外市場。

4、傳統面板廠商發力介入觸控面板業務，觸控產業上下游相互滲透、行業整合的趨勢日益明顯，產業進入競爭白熱化階段，競爭烈度、市場飽和度均大幅提高。