触摸屏与触摸屏控制器制造技术

本公开涉及触摸屏与触摸屏控制器。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。

【技术实现步骤摘要】
触摸屏与触摸屏控制器
本公开总体上涉及在柔性显示器中使用的触摸屏与触摸屏控制器。
技术介绍
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。
技术实现思路
一方面，本公开提供了一种触摸屏，包括：主电源；显示器，所述显示器电耦合至所述主电源；读取线阵列，所述读取线阵列覆盖在所述显示器上；传输线阵列，所述传输线阵列覆盖在所述显示器上，所述传输线在横向于所述读取线的方向的方向上延伸，所述传输线和所述读取线在它们彼此重叠的位置创建电容结；一对输出缓冲器，所述一对输出缓冲器耦合至所述传输线中的每一条传输线，所述一对中的第一输出缓冲器耦合至所述主电源，并且所述一对中的第二输出缓冲器耦合至中间电压电源，所述一对输出缓冲器控制在耦合至所述一对输出缓冲器的所述传输线的所述电容结中的一个或多个电容结中所存储的电荷量。在一个实施例中，该触摸屏进一步包括：能量回收轨道，所述能量回收轨道可选择地使所述传输线彼此耦合；以及感应级，所述感应级具有感应线圈，所述感应级耦合至所述能量回收轨道。在一个实施例中，所述感应级进一步包括将存储在所述感应线圈中的能量传输至所述中间电压电源的第一个二极管/开关对。在一个实施例中，所述感应级进一步包括将存储在所述中间电压电源中的能量传输至所述感应线圈的第二个二极管/开关对。在一个实施例中，所述感应线圈是可以结合所述线圈的不同匝数以便改变能量回收率的可变感应线圈。在一个实施例中，所述电源来源于移动设备的电池。在一个实施例中，所述显示器是柔性显示器。另一方面，提供了一种触摸屏控制器，包括：多个负载电容器，所述多个负载电容器耦合至触摸屏；多条驱动线，所述多条驱动线被配置成用于传输驱动信号以便驱动所述多个负载电容器中的所选负载电容器；以及一对输出缓冲器，所述一对输出缓冲器与所述驱动线中的每一条驱动线相关联，第一输出缓冲器耦合至主电源，并且第二输出缓冲器耦合至比所述主电源提供更少功率的中间电压电源。在一个实施例中，该触摸屏控制器进一步包括：能量回收轨道；以及多个开关，所述多个开关经由所述能量回收轨道将所述负载电容器耦合至电感器。在一个实施例中，该触摸屏控制器进一步包括在所述电感器与所述中间电压电源之间耦合的开关，所述开关用于：当第一开关闭合时，将功率从所述中间电压电源引导至所述电感器；以及当第二开关闭合时，将功率从所述电感器引导至所述中间电压电源。在一个实施例中，所述第一开关和所述第二开关中的至少一个开关是复合开关。在一个实施例中，所述第一开关和所述第二开关中的至少一个开关是同步控制开关。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。图4B是图4A中所示出的触摸面板电路的时序图。图4C和图4D是电路示意图，展示了图4A中所示出的传统电荷共享电路的操作。图5A是使用具有单个保持电容器的传统驱动方案实现的触摸面板电路的示意图。图5B和图5C是电路示意图，展示了图5A中所示出的触摸面板电路的操作。图6A是根据本文中所描述的实施例的使用双电压驱动方案实现的触摸面板电路的示意图。图6B是图6A中所示出的触摸面板电路的时序图。图7A是根据本文中所描述的实施例的使用双电源和能量回收实现的触摸面板电路的示意图。图7B是针对图7A中所示出的触摸面板电路的作为时间的函数的电压和电流的图示。图8A是根据本文中所描述的实施例的针对图5A、5B中所示出的电路的考虑沿着电流路径的寄生电阻的作为时间的函数的电压和电流的图示。图8B是参考图，示出了在共振期间流过传统R-L-C阻尼网络的电流。图9是根据本文中所描述的实施例的针对使用能量回收实现的电路的作为时间的函数的电压和电流的曲线图。图10是示意电路图，示出了根据本文中所描述的实施例的触摸面板的四个典型输出缓冲器，其中，使用双电源驱动技术和能量回收两者。图11A至图11E是相比于如本文中所描述的各种驱动电路的切换操作的一系列电压曲线图。具体实施方式在以下描述中，列出了某些特定细节以便提供所公开的主题的各个方面的透彻理解。然而，可以在没有这些特定细节的情况下实践所公开的主题。在一些实例中，为了避免模糊对本公开的其他方面的描述，没有详细地描述包括本文中所公开的主题的实施例的众所周知的半导体工艺结构和方法。贯穿本说明书和所附权利要求书，“包括”一词及其变体(如，“包括(comprises)”和“包括(comprising)”)将以一种开放式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种触摸屏，其特征在于，包括：主电源；显示器，所述显示器电耦合至所述主电源；读取线阵列，所述读取线阵列覆盖在所述显示器上；传输线阵列，所述传输线阵列覆盖在所述显示器上，所述传输线在横向于所述读取线的方向的方向上延伸，所述传输线和所述读取线在它们彼此重叠的位置创建电容结；一对输出缓冲器，所述一对输出缓冲器耦合至所述传输线中的每一条传输线，所述一对中的第一输出缓冲器耦合至所述主电源，并且所述一对中的第二输出缓冲器耦合至中间电压电源，所述一对输出缓冲器控制在耦合至所述一对输出缓冲器的所述传输线的所述电容结中的一个或多个电容结中所存储的电荷量。

【技术特征摘要】
2016.06.30 US 15/199,3321.一种触摸屏，其特征在于，包括：主电源；显示器，所述显示器电耦合至所述主电源；读取线阵列，所述读取线阵列覆盖在所述显示器上；传输线阵列，所述传输线阵列覆盖在所述显示器上，所述传输线在横向于所述读取线的方向的方向上延伸，所述传输线和所述读取线在它们彼此重叠的位置创建电容结；一对输出缓冲器，所述一对输出缓冲器耦合至所述传输线中的每一条传输线，所述一对中的第一输出缓冲器耦合至所述主电源，并且所述一对中的第二输出缓冲器耦合至中间电压电源，所述一对输出缓冲器控制在耦合至所述一对输出缓冲器的所述传输线的所述电容结中的一个或多个电容结中所存储的电荷量。2.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，进一步包括：能量回收轨道，所述能量回收轨道可选择地使所述传输线彼此耦合；以及感应级，所述感应级具有感应线圈，所述感应级耦合至所述能量回收轨道。3.如权利要求2所述的触摸屏，其特征在于，所述感应级进一步包括将存储在所述感应线圈中的能量传输至所述中间电压电源的第一个二极管/开关对。4.如权利要求3所述的触摸屏，其特征在于，所述感应级进一步包括将存储在所述中间电压电源中的能量传输至所述感应线圈的第二个二极管/开关对。5.如权利要求2所述的触摸屏，其特征在于，所述感应线圈是可...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·格唐，
申请(专利权)人：意法半导体亚太私人有限公司，
类型：新型
国别省市：新加坡,SG