觸控技術論文

　　隨著現代經濟的發展，觸控技術在實現人機互換的過程中佔據著越來越重要的作用。這是小編為大家整理的，僅供參考!

　　篇一

　　淺析觸控面板技術趨勢

　　摘要：本文從觸控感測器和保護玻璃的角度系統闡述了觸控技術演化動態，OGS和GF將長期並存且將逐步取代GG方案;新型導電材料如石墨烯的出現使得柔性觸控變為現實，塑料材質Cover lens的不斷進步將進一步降低觸控模組的重量。

　　Abstract： In this paper， the touch technology evolution trend was expounded systematically from the angle of the touch sensors and protection glass. OGS & GF will coexist in a long period and will replace the GG project gradually. The emergency of the new type of conductive materials such as graphite makes the flexible touch into reality. The continuous improvement of the plastic material will further reduce the weight of the touch module.

　　關鍵詞：觸控感測器;OGS;GF;ITO;Cover Lens

　　Key words： touch sensor;OGS;GF;ITO;Cover Lens

　　中圖分類號：F416.6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311***2013***32-0293-02

　　作者簡介：陳玲玲***1977-***，女，山東平邑人，碩士，講師，蘇州經貿職業技術學院機電系教師。

　　0 引言

　　隨著Apple iphone問世引爆觸控風潮，目前投射電容觸控屏已經主導市場，包括膝上型電腦，平板電腦、手機以及其它的應用終端。然而隨著螢幕尺寸的放大以及處理晶片效能提升，系統耗電量逐漸提高，為了維持產品電池續航力以及持續朝輕薄化發展，終端品牌、觸控面板與TFT面板大廠已從觸控螢幕結構的輕薄化，著手開發新觸控技術以及材料，本文就各種技術動態展開分析，以期掌握觸控技術發展的脈絡。

　　1 三大技術趨勢[1，2，6]

　　投射電容觸控屏就結構而言可以分為On cell***外掛式***以及In cell ***內建式***兩大型別，現階段以On cell為主，In cell在成本、良率以及產能上尚不成熟。另從成本分析的角度來看，典型的觸控模組中，觸控感測器佔40%;保護玻璃佔30%，觸控IC佔15%，電路板和其它材料佔15%，本文將從成本佔比最高的觸控感測器以及保護玻璃來系統闡述觸控業者的技術努力和革新。

　　1.1 趨勢之一：觸控感測器載體由薄膜式取代玻

　　璃式[2，4，7]

　　近年來，在蘋果iPhone以及iPad產品的帶動下，GG雙片玻璃***上為保護玻璃，下為觸控玻璃***方案率先量產，而GF***Glass/Film***比GG厚度減少0.4毫米且成本較低，也一直參與競爭。GG方案在減薄和降低成本的推動下，觸控屏廠商如TPK等推出了單片玻璃解決方案，簡稱OGS***One Glass Solution***即把觸控玻璃***Sensor***與保護玻璃***Cover Lens***整合在一起，在保護玻璃內側鍍上ITO導電層，直接在保護玻璃上進行鍍膜和光刻，這樣可以節省一片玻璃和一次貼合，從而可將觸控式螢幕做的更薄。美中不足的是對於OGS製程而言，先將大片玻璃化學強化後再進行鍍膜、蝕刻、異性切割以及二次強化的製程，強化玻璃切割良率和邊緣強度備受考驗。與OGS不同，GF方案可以保全保護玻璃的強度。蘋果在新一代的iPad mini中採用全新的單片雙層ITO薄膜式結構***Glass/DITO Film或GF2***，以薄膜式觸控感測器取代玻璃式觸控感測器，以期同時改善厚度和重量。Microsoft推出的Surface平板機產品，同樣以薄膜式感測器為基礎的單片單層結構***G1F***品外，Microsoft推出的Surface平板機產品，採用同樣以薄膜式感測器為基礎的單片單層結構***G1F***。因此在終端客戶減重的要求之下，不管是OGS還是GF觸控對GG雙片玻璃式觸控模組形成取代之勢。

　　1.2 趨勢之二：新型導電材料應運而生[4，5，6]

　　現行的觸控感測器是由ITO薄膜蝕刻而成，但銦是稀有金屬，價格昂貴。ZnO基薄膜使用Zn，產量遠高於In，成本相對低，而且其效能已可與ITO相比擬，類似的還有AZO***鋁摻雜氧化鋅***ITO薄膜在過度彎曲時容易破裂而無法應用於印刷技術，高分子導電材料能夠克服這一劣勢。受關注度最高的是PEDOT***聚乙撐二氧噻吩***，普利司通***Bridgestone***曾在2009年釋出的柔性電子紙試製品上就採用了PEDOT類高分子。碳奈米管材料作為一維奈米材料，重量輕，六邊形結構連線完美，具有許多異常的力學、電學和化學效能，包括奈米Ag線技術、石墨烯薄膜等等。目前在奈米Ag線技術較成熟的以美商康世醫療 ***Carestream Advanced Materials***的FLEXX透明導電薄膜為主，具備高撓曲性、低阻值、高透光率等優勢，能作為取代ITO導體材料。還有一些廠商嘗試利用奈米印刷技術將Ag絲在薄膜上印刷圖案來作為透明電極使用，這些廠商包括大日本印刷和富士膠片，預計2013下半年，採用奈米銀線薄膜材料的G/F/F式觸控面板即可匯入量產，初期將先應用於智慧手機之觸控面板，預計至2014年，將可望應用於一體機。韓國三星集團聯合一些科研機構在2010年用石墨烯薄膜製做了30英寸的柔性透明電極。中國常州二維碳素科技公司的研發團隊率先成功地將石墨烯薄膜應用於手機電容式觸控式螢幕，並實現石墨烯觸控式螢幕手機小批量生產，柔韌性、透光效能良好的石墨烯觸控式螢幕可以替代現行的ITO觸控式螢幕，成本降低約30%左右。　　1.3 趨勢之三：Cover Lens塑料將替代玻璃[2，3，7]

　　一般而言，玻璃材料的硬度、剛性較塑料高，可抵抗因擠壓而造成的變形、破裂等問題，且較耐刮，但塑料材料卻比玻璃材料更耐衝擊、耐摔擊。另外，在透光性方面，玻璃材料的透光性較塑料材料佳，且塑料材料在觸控模組全貼合製程中，若固化溫度偏高，或長時間使用後，易產生黃化、白霧化的現象。現階段中高階觸控面板採用強化玻璃為材質的Cover Lens，強化玻璃以康寧***Corning***的Gorilla Glass與旭硝子的Dragontrail為市場主流產品，而低端產品採用硬化後的塑料材質，通常為PMMA與PC的複合材質。大量日本企業如三菱化學集團、大日本印刷等對塑料材質投入了相當的研發精力。2011年三菱化學集團旗下的日本合成化學開發出替代玻璃的ORGA塑料材料，主要是以紫外線固化樹脂***聚氨酯丙烯酸樹脂***為基材所開發出的板材，並克服過去聚碳酸酯與壓克力等樹脂薄膜透光率不佳、表面硬度低、耐熱性不佳、不耐溶劑等缺點，並在強化玻璃表現不佳的加工性與安全度部分，均有出色表現，其成本不僅較強化玻璃低，重量亦僅其1/3。由於ORGA本身具有與玻璃相同的透明性，且耐熱性在200℃以上，硬度為3H-7H的鉛筆硬度，因此，將作為智慧手機與平板機等所需之強化玻璃的替代材料。可以預判，隨著塑料材質發展，將來可將ITO觸控感測器製作在塑料Cover Lens上，這就是OPS***One Plastic Solution***觸控解決方案。

　　2 結論

　　GG 方案正受到OGS玻璃型觸控式螢幕以及GF/GFF薄膜型電容屏的雙重擠壓;OGS以低成本優勢快速崛起，尤其在觸控筆記本領域。而GF/GFF薄膜型電容觸控方案由於低成本和輕薄化優勢將長期存在。新型導電材料如石墨烯的出現使得柔性觸控變為現實，塑料材質Cover lens的不斷進步將進一步降低觸控模組的重量。多種觸控技術並存的趨勢將在中長期記憶體在。

　　參考文獻：

　　[1]中華液晶網.http：//.

　　[2]觸控技術網.http：//.

　　[3]平顯時代，***104***.

　　[4]蘋果、三星、TPK、信利等公司官網.

　　[5]胡旭偉.今日印刷，2012***8***.

　　[6]國泰君安證券研究報告.

　　[7]Display Bank研究報告.

　　篇二

　　基於專利分析的多點觸控手勢識別技術研究

　　摘要：隨著現代經濟的發展，多點觸控手勢識別技術在實現人機互換的過程中佔據著越來越重要的作用。其中，通過先進的技術手段，逐漸脫離了傳統中的鍵盤、包括滑鼠等。本文主要以專利資料為分析樣本，從專利文獻的視角對多點觸控手勢識別技術的發展進行了全面的資料統計以及分析，總結了與多點觸控技術相關的國內外專利的申請趨勢本領域的主要申請人分佈以及重要技術分支。並以蘋果公司為突破口對多點觸控手勢識別技術的發展路線做了一定的分析。

　　關鍵詞：多點觸控;手勢識別;電容

　　1 多點觸控手勢識別技術概述

　　最近隨著蘋果手機等多款智慧機的興起，各種各樣的多點觸控移動終端逐漸浮出水面，在整個市場運作中佔據著越來越重要的作用。多點觸控技術的推廣，促使了移動終端使用者可以進行各式各樣的操作方法，方便、快捷。最要的是，整個過程的發展速度非常迅猛。

　　1.1 電容式觸控技術

　　移動終端都是通過觸控式螢幕來收集觸控資料進而實現多點觸控手勢識別。觸控式螢幕按其技術原理可分為五類：電阻方式光電方式電容方式聲波方式及其他方式。從產業應用和技術發展的趨勢看，目前研究和應用較多的觸控技術主要基於電容方式，與其相關的專利申請量也最大。

　　1.2 電容式多點觸控技術

　　基於電容方式實現的多點觸控技術包括手勢識別和多個觸控位置識別。手勢識別即兩個手指觸控時，可以識別到這兩個手指的運動方向，但還不能判斷出具體位置，可以進行縮放、平移、旋轉等操作。現有的基於投射電容的手勢識別通常只能區別兩個手指物件形成的手勢。

　　多點觸控位置識別可以檢測到多於兩個手指***例如雙手十個手指***同時觸控，也允許其他非手指觸控形式，其可具體確定各觸點的位置。多點觸控位置識別檢測的是X/Y方向電極之間的耦合電容的變化***即互電容變化***。另外，多點觸控位置識別和簡單的手勢識別的重要差別之一在於掃描方式不同，在多點觸控位置識別中，每行和每列交叉點都需單獨掃描檢測，掃描次數是行數和列數的乘積，而簡單手勢識別中掃描次數是行數和列數之和。

　　2 多點觸控手勢識別技術專利申請整體狀況

　　本節主要對全球的專利申請狀況的趨勢進行分析，從中得到技術發展趨勢。

　　2.1 國外的發展狀況

　　國外多點觸控手勢識別技術的專利申請趨勢，大致分為三個時期，各時期劃分以申請量增長率的變化為標準。

　　2.1.1 萌芽階段***2004年之前***

　　上世紀九十年代該項技術的發展屬於從無到有的萌芽階段。在該階段，有關多點觸控手勢識別技術的專利申請非常少。最早辛納普蒂克斯有限公司於1996年申請的“具有邊緣移動特性和動作識別的目標位置檢測器”，其公開了用於識別由一個傳導性目標在一個觸控檢測器墊所作的動作並用於游標移動的方法，在可疑的動作器件通過分析出該傳導性目標在檢測器墊上的位置，壓力和移動可以識別輕擊，拖動，推壓，延長的拖動和可變的拖動動作，並且傳送表達出現這些動作的訊號給主計算機。

　　2.1.2 平穩增長階段***2004年-2006年***

　　從2004年開始，有關多點觸控手勢識別的申請量增多，蘋果公司於2005年4月26日申請的“多點觸控式螢幕”，該技術使得觸控式螢幕能夠用於識別觸控式螢幕的觸控敏感表面上不同位置處同時發生的多個觸控操作，即觸控式螢幕能夠同時跟蹤多個接觸點，這使得多點觸控手勢識別成為可能。

　　2.1.3 快速增長階段***2007年-2013年***

　　從2007年開始，有關多點觸控手勢識別的申請量大幅增多，蘋果公司還積極在三維手勢識別技術方面進行研究，第一種是利用近距離感測器和觸控式螢幕以三維形式記錄手勢;另一種是基於可以通過動作感測器進行識別的直觀物理學隱喻手勢。使用者可以在iPhone手機螢幕上整理目標檔案，然後將檔案“倒入”平板電腦之中，以實現iPhone和iPad之間的檔案傳輸。蘋果公司的專利US2007268275 A1公開了一種同步追蹤多個手指和手掌接觸的各種儀器和方法，探測手在一個接近感測、多點觸控表面的觸碰與滑動。憑藉著對直觀的手勢形狀和動作的識別和歸類，這項技術可以前所未有地在一個多用途人體工學電腦輸入裝置上整合打字、靜止、點選、滑動、三維操作以及手寫等多項功能。

　　雖然多點觸控手勢識別技術最早起源於美國，但隨著技術的發展，中國作為發展國家，也成為這個領域的後起之秀，專利申請量佔據了世界18%的份額，緊跟美國之後。此外，臺灣、歐洲、韓國，日本這些地區的多點觸控手勢識別技術也有著不錯的發展。

　　從相關資料看出蘋果公司作為一個領域的國際化的大公司，起到領頭羊的作用，而中國雖然在這個領域的專利申請量也比較大，但是可以發現較為發散，沒能像國外那樣形成強有力的大型企業，對於國內部分小型公司。

　　2.2 國內的發展狀況

　　國內多點觸控手勢識別技術的專利趨勢，大致分為兩個時期，各時期劃分以申請量增長率的變化為標準。

　　2.2.1 穩步發展***2009年之前***

　　在2009年之前多點觸控手勢識別技術在中國大陸和臺灣還屬於一個穩步發展的階段，專利申請量有一定的增長。臺灣作為這個領域的龍頭企業，義隆電子股份有限公司於2006年12月27日申請的“電容式觸控板的多物件檢測方法”，其公開了由至少一預設時間來辨別是噪音的干擾或是物件在觸控板上的操作，以正確判斷物件觸碰或離開該觸控板，進而準確地檢測各種不同手勢的操作。

　　2.2.2 快速增長階段***2009年―2013年***

　　在2009年之後多點觸控手勢識別技術進入了一個快速增長階段，專利申請量有快速增長的趨勢。其中最早涉及的標記性的文獻是比亞迪股份有限公司申請的“觸控手勢識別方法和裝置”，其公開了一種觸控板手勢識別方法，包括以下步驟：設定時間範圍和計數範圍;接收所述時間範圍內的輸出波形;計算所述輸出波形中的高電平個數;根據所述高電平個數進行各種手勢的識別判定。　　如圖1所示的是多點觸控手勢識別技術的國內專利申請和各個省份或城市的分佈情況，其中可以看出，臺灣佔據了大量的專利申請量，而深圳東莞也是這個技術領域的主要的專利申請的城市，一些新興的企業都位於這些沿海城市。查閱其申請檔案，其技術還是明顯落後於國外某些大型國際企業，如蘋果，技術的創新是國內企業需要學習也是不容忽視的地方。

　　圖2為多點觸控手勢識別技術的國內及臺灣的主要申請人。可以看出，國內企業的專利申請佔領了大部分，高效申請量比較少。更有像比亞迪這種汽車行業公司也積極地參與其中，也說明了觸控領域在汽車領域發展也比較迅猛。

　　2.3 蘋果公司的相關專利申請的技術路線

　　與基於資料手套和機器視覺的手勢有所不同，移動終端領域中的觸控手勢是一個二維手勢。在移動終端多點觸控手勢識別技術中，可以將二維手勢分為：觸點手勢、指點手勢和自然手勢。

　　觸點手勢也就是觸點軌跡動作所包含的手勢含義，由於其實現較為簡單，手勢定義更加直觀，其在移動終端領域應用最為廣泛。指點手勢通過將手指操作的動作對映為手勢動作，如輕敲，滑動，或兩指分開等，從而實現對移動終端的控制和操作。自然手勢能夠通過表徵性動作來表達想法和預期的命令，與使用者的思維習慣更加接近，使用者介面更加符合自然規律，更為直觀高效，但是由於該類手勢動作定義和識別的複雜性，涉及對手勢含義的理想描述和解析，實現具有較大的困難，目前在移動終端領域中還無法完美實現，是多點觸控手勢識別技術重要的發展趨勢。

　　對於多點觸控手勢識別技術，蘋果公司掌握了大量涉及重要技術的基礎專利，同時也在不斷進行新技術的研發，其研究熱點也在一定程度上代表了該領域的發展趨勢。下面以蘋果公司為突破口，分析多點觸控手勢識別技術的發展路線。

　　圖3是蘋果公司的有關多點觸控手勢識別的相關專利申請的技術路線，其研究領域後來主要分佈在指點手勢和自然手勢的識別上。

　　其中最早涉及觸點手勢識別的標誌性文獻是CN103365595A，該文獻公開涉及用於觸敏輸入裝置的手勢，尤其是公開了一種處理觸擊輸入的方法和系統，該發明的一個方面包括從多點感測裝置讀取資料，所述資料涉及對於所述多點感應裝置的觸擊輸入，並且來自所述多點感應裝置的觸點軌跡資料，識別至少一個多點手勢。

　　最早涉及指點手勢識別的標誌性文獻是CN101609383 A，該文獻公開了一種操作電子裝置的方法，該方法包括檢測在所述電子裝置的電容型觸控敏感表面上的觸控，其中觸控姿態包括一個或多個輕敲姿態，也可以是滑動觸控，所述觸控由所述電容型觸控敏感表面的下面的一個或多個電容型觸控感測器來檢測。

　　最早涉及自然手勢識別的標誌性文獻是WO2010002487A1，該文獻公開了一種手持多功能裝置和方法。這個手持裝置檢測一系列的一個或多個手指拖拉，離開等各種複雜的手勢。

　　3 總結

　　本文以專利文獻為樣本，分析了多點觸控手勢識別技術的國內外專利申請趨勢，以及主要申請人等。並以蘋果公司為突破口分析了這一技術的發展路線。通過以上分析，使得對於該領域的歷史發展路程以及現有技術發展水平有了更進一步的認識。

　　基於如上的分析過程可以看出，從整體上分析多點觸控手勢識別技術的動態更新技術來看，在經歷了從上世紀90年代至本世紀初的幾年之間的從無到有從萌芽到飛速發展的階段之後，這些技術都逐步走向了成熟，而且在這過程中一些世界一流的企業如蘋果等均走在前列，它們的一些相關專利申請奠定了該技術領域的一些基礎，技術的創新水平較高，從它們的被引用次數中也可以間接的反映出來。與此對應，國內的相關專利申請雖然隨著近幾年的快速發展而呈現出勢頭較猛的追趕趨勢，導致國內的申請數量有了較大幅度的提升，但是在質量方面還需要提高。