电容式多点触控专利信息分析

电容式多点触控专利信息分析

石海霞,刘钰薇

国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心，成都 610213

摘要：多点触控技术是一种自然、友好的人机交互方式，本文以专利数据为分析样本，总结了电容式多点触控各个分支的技术路线演进，对电容式多点触控包括专利申请量、技术原创国以及主要申请人进行了分析，为相关产业及研究的发展方向提供参考。

关键词：电容式; 多点触控;专利分析

Patent Analysis of Capacitive Multi-touch

Haixia SHI  Yuwei LIU

(Patent Examination Cooperation Sichuan Center, State Intellectual Property Office, Chengdu Sichuan 610213)

Abstract：Multi-touch is a kind of natural and friendly man-machine interaction mode. In this paper, the patent data is used as analysis sample, and the evolution route of each branch of the capacitive multi-touch technology is summarized. The patent applications, the original country of the technology and the main applicants of capacitive multi-touch technology is studied and analyzed. We except that, this paper would provide some suggestions for the research and industry development of capacitive multi-touch technology.

Key words：capacitive；multi-touch；patent analysis

0、引言

目前，由于设备体积的限定，移动终端都是通过触摸屏来收集触控数据实现多点触控手势识别[1]。触摸屏按其技术原理可分为五类：电阻式、电容式、矢量压力传感式、红外线式和表面声波式，目前研究和应用较多的触控技术主要基于电容方式，与其相关的专利申请量也较大[2]。投射电容式多点触控是利用生物导电特性引起的电容变化来判断手指的位置和指令。基于电容方式实现的多点触控技术包括多个触控手势识别和多个触控位置识别[3]。

1．多点触控技术分解和技术演进

1.1技术分解

电容式多点触控技术目前有两种：多个触控手势识别和多个触控位置识别。其技术分解分支可参见图1。

图1 电容式多点触控技术分解图

1.2 技术演进

随着技术的不断进步，上述电容式多点触控技术各分支均呈现了不同程度、不同阶段的发展和演化，其演进路线如下：

图2 电容式多点触控技术演进

1.2.1电容式多点触控手势识别的技术演进

如图2所示，开始了基于电容的多点触摸检测的研究发展。1999年的专利申请EP06016857A打开了基于电容的多点触摸检测研究的闸门。苹果公司在二零零五年提出的"多点触摸屏"，公开编号是CN101243382A，可以同时跟踪多种接触点，让多点触摸的手势识别变为可能。但是，用来实现更高级手势的方式仍然存在缺陷。为克服此缺点，触点手势应用而生。文献CN103365595A公开涉及触点手势，该文献公开了涉及处理跟踪板装置的原始数据的系统与方案，使多点触点手势技术更加深入。文献CN101609383A为指点手势的先例。文献CN101681234A速度/位置模式转换涉及能够由传感器面板探测以从位置控制模式转换到运动连续模式的姿态。美国专利US20140218372A智能数字辅助设备为用户呈现了关于指点手势最友好智能界面。随着用户对更便捷人机交互方式的需求，涉及自然手势的专利WO2010002487A1能基本满足用户的需求。为了能够容易地适应于计算设备上所有应用程序的几乎所有情况或模式，专利CN102135858A可解决现有自然手势的缺陷。

1.2.2 电容式多点触控位置识别的技术演进

由于电容式多点触控位置识别比手势识别需要更多的后续处理程序，因此，提供一种具有识别不同接触位置功能的投影式电容触控装置，乃为业界急待解决的问题。专利CN101339480A公开了一种投影式电容触控装置，可识别两个不同位置。专利CN101976139A公开了一种具有侦测多点触控功能系统及方法，可侦测两点或多点。专利CN101763203A能够准确而快速的判断出多手指碰触后的实际位置点。CN101510137A可以比较准确地定位手指的位置。而当前触摸屏的分辨率已经不断提升，并且投射电容式触摸屏边缘的感应电极呈半个菱形块，使用修改后的公式可以得到比较好的计算精度，如敦泰科技2010年申请的专利CN101847069A。CN101799733A公开了一种侦测多点触碰的方法，使其在三维空间中侦测多点触碰的位置坐标。

1.2.3 电容式多点触控材料的技术演进

专利CN1942853A公开的“多点触摸屏”检测面板上同时发生的不同位置的多点触摸，此时的结构多为双面ITO。CN101271373A使用双路X、Y轴电极引出线的方式，可以有效地减小感测电极电阻对信号的衰减的影响。CN102955633A提供一种仅有单层ITO，能实现多点触摸检测。CN103092417A通过在感应电极和驱动电极之间填充悬浮块，以增加电容补偿，有利于侦测碰触点的位置。CN103235671A实现了石墨烯电容触摸屏的多点触控功能。CN106371670A能够实现多点触控感应，同时还能实现多点压力感应。纳米银具有银优良的导电性，同时由于其纳米级别的尺寸效应，使得其具有优异的透光性与耐曲挠性，因此可用作为优选地替代ITO作为触控电极材料。专利CN103713772A采用整体印刷导电银浆，对导电银浆进行激光蚀刻以形成银浆搭桥线路的方式，有效防止银浆搭桥线路加工难易断裂的问题。专利CN105204673A的触控面板在上层靠近触控面板采用ITO的第一电极层，远离触控面板采用纳米银线电极层，如此可以实现更好的导电效果。

2．电容式多点触控专利分析

本节主要针对电容式多点触控相关专利申请的数据分析，包括申请量趋势、技术原创国分布和主要申请人。

2.1 专利申请量趋势

如图3所示，国外电容式多点触控技术大致分为三个阶段，各阶段的划分以专利申请总量的趋势变化为节点。

图3 专利申请量趋势

在2004年之前，电容式多点触控技术有一定的萌芽。在2004年到2007年之间该技术持续增长，2007年到2008年有一定的回落。在2008年到2015年之间为该技术的快速增长阶段，从2008年开始，由于苹果公司申请了大量专利，关于多点触控手势识别的申请量增幅较大。2015年之后，由于电容式多点触控技术日趋成熟，技术发展进入瓶颈阶段，专利申请量明显减少，很多企业在电容式多点触控方面正在寻求新的发展方向。在中国和全球范围内的基于电容式多点触控技术的专利申请数量对比可知，在中国范围的相关申请明显晚于全球，但从2011年开始，趋势基本一致，历经稳定增长，快速增长后，经历2013年的拐点后进入回落期。

2.2 技术原创国分布

图4 技术原创国

基于电容式多点触控技术专利申请量排名前五的原创国如图4所示。从图可以看出，该技术的原创国中美国居首，韩国、中国台湾、日本对于该技术也有不错的发展，而中国虽然起步较晚，但最终在多点触控技术中也占有一席之地。

2.3 主要申请人

如图5所示，多点触控技术的国外专利申请量排名比较中，靠前的专利申请人为三星、微软、苹果等，多点触控的核心技术最初由这些公司开发，其基础专利和核心专利都由这些公司掌握。作为移动互联时代的领军公司，苹果公司在2007年推出了具有划时代意义的iPhone手机，并把多点触控技术成功地应用其上。另一个巨头是微软，在移动互联时代，微软公司同样很早就投入研究，在多点触控领域拥有一系列的基础专利。

图5 多点触控国外主要申请人

如图6所示多点触控技术的国内专利申请量排名，其中敦泰和欧菲公司排名比较靠前，而京东方和比亚迪这种国内知名大公司排名靠后的主要原因在于，京东方主要研发领域为显示，比亚迪主要研发领域为汽车，说明多点触控技术已经在显示器和汽车领域有较大发展。

图6 多点触控国内主要申请人                           

3、总结

本文主要对电容式多点触控技术分支进行了技术路线分析，对电容式多点触控包括专利申请量、技术原创国以及主要申请人进行了分析。经过分析对比发现，核心技术专利仍聚集在国外，国内企业虽然在电容式多点触控技术领域有一定的涉足，但高价值专利数量不多，还需进一步提高学习。

参考文献：

[1]迟健男, 王志良, 谢秀贞，等. 多点触摸人机交互技术综述[J]. 智能系统学报，2011，6(1)：28-37.

[2]李文生, 邓春健, 吕燚. 基于触摸显示屏的人机交互手势分析[J]. 液晶与显示，2011，26(2)：194-199.

[3]宋学瑞, 蔡子裕, 段青青. 触摸屏数据处理算法[J]. 计算机工程，2008，34(23)：255-257.