觸控屏專利技術分析

郭曉冰　張　良　蔡世君　陳雨露

（國家知識產權局專利局專利審查協作河南中心，河南　鄭州　45000）

觸控屏專利技術分析

郭曉冰張良蔡世君陳雨露

（國家知識產權局專利局專利審查協作河南中心，河南鄭州45000）

觸控屏技術因具有堅固耐用、反應速度快、節省空間、易于交流等優點，得到了大眾的認可。隨著觸控屏技術的廣泛應用和多元化發展，對該項技術的研究也逐漸深入。基于此，對觸控屏技術進行了研究，并從專利技術角度介紹了觸控屏的技術分支。

觸控屏；觸摸屏；專利技術

1　觸控屏技術概述

隨著觸控屏技術的日益發展，該技術已成了繼鍵盤、鼠標、手寫板、語音輸入后最為普通且百姓所易接受的計算機輸入方式，用這種技術，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現主機操作，從而使人機交互變得更直截了當，極大地方便了用戶。觸控屏又稱為觸控面板，是個可接收觸頭等輸入訊號的感應式液晶顯示裝置，當接觸了面板上的圖形按鈕時，面板上的觸覺反饋系統可根據預先編程的程式驅動各種連結裝置，可用以取代機械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫面制造出生動的影音效果。目前，根據感應原理，觸控屏技術大致可分為幾類：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、振波感應式觸控屏及紅外線光學式觸控屏等。下面介紹觸控屏的技術分支及其具有代表性的專利申請。

2　觸控屏技術專利分析

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，在強化玻璃表面分別涂上兩層OTI透明氧化金屬導電層，然后利用壓力感應進行控制。關于電阻式觸控屏的國內專利申請在20世紀80-90年代少之又少，直至1995年后才陸續增多。專利文件CN2521659Y于2002年公開了一種電阻式大尺寸觸摸屏，包括基層和設置在其外表面的內導電層、防刮塑料層和設置在其內表面的外導電層以及設置在內外導電層之間的隔離點，觸摸屏的上下兩層均由多層導電膜相互搭接而成，并在左右邊緣設置呈直線狀且相互連接的垂直方向的電極，在上下邊緣設置水平方向的電極，進而提高了大尺寸觸摸屏的實際使用效果。

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的ITO彎折曲線條，連接在正負電極間，玻璃層包括靠近ITO薄膜層形成的ITO涂層和環繞ITO涂層電接觸的輸出總線；與正負電極連接的電源輸出電壓時，在ITO彎折曲線條不同長度的位置處分壓產生的電壓值與一坐標系的坐標一一對應，當觸摸面板被按壓使ITO薄膜層與玻璃層接觸時，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。該設計的ITO薄膜層被切割成寬度均勻、長度連續的ITO彎折曲線條，通過玻璃層的輸出總線輸出被按壓點的電壓值，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進行工作，在玻璃表面貼上一層透明的金屬導電物質，當有導電物體接觸時，就會改變觸點的電容，從而探測出觸碰的位置。與該技術相關的比較早期的申請，如專利文件CN1672119由3M創新有限公司于2005年公開了一種觸控屏，該觸控屏包括薄的介質薄膜，其第一表面粘結在電容式傳感器電路，第二表面作為觸摸表面取向；薄膜介質保護層包括可由各種厚度大約為或小于0.030英寸的各種材料，設置在電容式觸摸傳感器電路上，薄膜允許所產生的觸摸更加接近于電容式觸摸傳感器電路，于是可響應觸摸產生更強的信號。其中，電容式觸摸傳感器排列成能夠通過在背景信號上增加由觸摸所產生的信號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，允許在薄的介質層上添加第二保護層，而不會妨礙隨觸摸的檢測，可以只替換可去除層而不再是整個觸摸傳感器。

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行定位，手指觸碰面板時吸收一部分聲波能，導致聲波衰減，從而根據傳感器偵測到的衰減點計算觸點的位置。彎曲聲波式觸控屏利用聲音脈沖進行識別，手指觸碰面板產生聲波脈沖，傳感器探測聲波頻率，通過與存儲的標準頻率進行對比確定觸點位置。

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、發射條紋陣列、接收條紋陣列、接收換能器和發射換能器，基板表面包括第一觸摸面、第二觸摸面和傳輸面，發射條紋陣列、接收條紋陣列、接收換能器和發射換能器均設在同一個觸摸面上，第一觸摸面與第二觸摸面相對設置，傳輸面分別連接第一觸摸面和第二觸摸面；該發明無需設計復雜的前框組件來遮擋條紋陣列和換能器等，實現了聲波觸摸屏的無邊框設計。

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，通過計算該電磁筆的滑動軌跡獲得觸點。該技術主要分為被動式和主動式，被動式的電磁筆不需裝電池而有共振電路，數位板經由天線發射交流的電磁場，電磁筆接收交流電磁場的能量并儲存起來，接著由電磁筆發射電磁信號回數位板；主動式則是電磁筆需要置入電池發送信號。

2015年，三星電子株式會社于在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、可產生磁場的第二面板、控制單元，其中在輸入工具觸摸第一面板時，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的部分中產生磁場，且第一面板包括保護面板、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。該裝置能夠有效地提供對用戶的觸摸輸入的反饋，以向用戶提供預定書寫感覺。

2.5振波感應式觸控屏

振波感應式觸控屏采用強化玻璃基座，觸碰時產生的玻璃內部的振動波將傳送至感應器，并由控制器決定觸點。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、發送天線、至少3個諧振電路、控制處理單元，其中發送天線設置在面板上，向外發送用于探測面板是否被觸壓的探測波；諧振電路也設置在面板上，感應探測波，產生諧振波；控制處理單元，控制處理諧振波和諧振電路的位置信息，得到相應的至少包括觸壓強度、觸壓位置在內的觸壓信息，該裝置解決了多點電容觸控屏和電磁觸控屏不能實現用任何物體進行觸控的問題。

2.6紅外線光學式觸控屏

紅外線光學式觸控屏是由裝在觸控屏外框上的紅外線發射與接收感測元件構成，在面板表面形成紅外探測網，手指可以改變觸點的紅外線，進而可被轉化成觸點的坐標位置而實現操作的響應；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射管和紅外接收管，對應形成橫豎交叉的紅外線矩陣。專利文件CN1433557A 于2003年公開了使用多個紅外（“IR”）發射器和接收器的一種觸摸系統，以及利用軸內和偏軸檢測以更高的分辨率確定紅外發射器和接收器之間位置的一種方法，該觸摸系統四個邊緣中，兩個相對的邊緣分別設置一組紅外發射器或紅外接收器，每一個接收器都與對面的多個發射器中的一個對準，與其他發射器不對準。

3　結語

隨著觸控屏使用的普遍性越來越高，其觸控屏技術也會朝著更加專業化、立體化等多元化的方向發展，發展的同時會帶給用戶更直接、更生動的交互體驗。此外，隨著社會對知識產權的關注度和重視程度，有關觸控屏技術的專利申請也會呈繼續上升的趨勢。

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、移動裝置殼體領域專利審查。

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

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