[发明专利]低功率触摸屏

说明书

本公开涉及低功率触摸屏。例如，双电源和能量回收技术用于采用并行驱动方案的电容式触摸面板中。双电源输出缓冲器将电容器从中间电压水平提高到高压水平。能量回收交换在电容器与电感器之间的存储能量。当这两种技术一起被使用时，电容式触摸面板驱动电路的功率损耗可以显著地降低多达大约80％。这种高效率触摸面板已经广泛应用于超薄触摸屏，包括那些适合用于移动设备和柔性显示器中的触摸屏。

技术领域

本公开总体上涉及在柔性显示器中使用的低功率触摸屏技术。

背景技术

现在许多电子设备(如智能电话、媒体播放器、游戏设备、平板计算机和电子信息亭)配备有触摸屏用户界面。触摸屏通常包括具有触摸传感器、显示器和触摸控制器的触摸面板。一些触摸控制器在触摸表面上测量图案化层之间的互电容。一些触摸控制器测量触摸屏图案与接近物体之间的自电容。当感测触摸事件时，触摸屏与下面的显示表面之间的电容被认为是不期望的。随着触摸屏变薄，电容值增加，并且对更大的不期望的电容器充电和放电所需要的功率也增加。同时，期望触摸屏变得更加敏感，并且期望它们的操作频率增加，从而使得信号可以以更快的速率传输。这些参数--针对更高敏感度的更高的电压和针对更快的报告速率的更高的频率--也都需要更多功率。再有，许多配备有触摸屏的设备是移动的、由电池供电的设备，对这些设备来说低功耗是期望的。

为了提供更有能力但消耗更少功率的触摸屏，触摸屏面板的效率已经变成当前感兴趣的话题。一种提高任何电子电路的效率的方式是减小与各种电路部件相关联的电阻。然而，在触摸屏的情况下，寻址电阻仅将该问题从系统的一部分转移到另一部分。实际上，驱动电容所需要的总功率是P＝CV²f，该功率在驱动器本身和面板中消散。可能在触摸面板中降低功率耗散，但是这样做将简单增加驱动面板的触摸控制器中的功率耗散。在美国专利号8,432,364中描述了另一种用于提高触摸屏面板的效率的技术(具体地，称为电荷共享)。通过将电荷从放电电容器回收到充电电容器来进行电荷共享。然而，当使用并行扫描时，电荷共享可能不合适。即使受益于电荷共享，但是针对先进的触摸屏显示技术仍然需要功率消耗的更加剧烈的增加。

发明内容

一种提高触摸屏效率的方法使用多电源驱动方式结合能量回收方法。可以通过采用多电源方式来减少电容驱动所需要的功率，在该多电源方式中触摸面板具有大量不同可用电压源，这些电压源可以连续地用于将电容器从初始电压充电和放电至最终电压。可以证明的是，这种充电和放电所需要的功率小于使用具有单电压源的传统方式直接将电容器充电至最终电压所需要的功率。此外，当这种多电源方式结合能量回收方案时，可以大幅度地提高系统的总效率。

具体地，使用能量回收技术连同多电源驱动方案，可以使得使用并行驱动方案实现的电容式触摸面板更加节能。通过交换在电容器与电感器之间的存储的能量来操作能量回收。当这两种技术一起使用时，用于驱动电容式触摸面板的功率损耗电路可以显著地增加多达大约80％。这种高效率触摸面板已经广泛应用于适合用于移动设备和柔性显示器中的超薄触摸屏。

附图说明

在这些附图中，相同的参考号标识相似的元件。附图中元件的大小和相对位置不一定按比例绘制。

图1A是示意图，示出了根据本文中所描述的实施例的具有简化架构的电容式触摸屏的俯视图，该简化架构包括四条示例性传输线的阵列和四条示例性读取线的阵列。

图1B是时序图，示出了施加到图1A中所示出的四条传输线的方波驱动信号。

图2是电路示意图，表示根据本文中所描述的实施例的触摸面板的示例性传输线和示例性读取线。

图3A是根据本文中所描述的实施例的对根据并行驱动方案在十个时间间隔期间驱动八条传输线的展示。

图3B是时序图，示出了针对使用传统单电源实现的触摸面板电路的作为时间的函数的驱动信号电压。

图4A是使用传统电荷共享方法实现的触摸面板电路的示意图。