JP2015138340A - 駆動回路及びタッチパネル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光体へ一気に大きな電流が流れてスパイク電流が発生することを未然に防止できる駆動回路及びタッチパネル装置を提供する。
【解決手段】複数のＬＥＤの何れかに流れる電流を検出するシャント抵抗５１８と、ＬＥＤ及びシャント抵抗５１８の間に接続され、印加される電圧に応じて流れる電流を調整する第１半導体スイッチ５１１とを備え、前記複数のＬＥＤを駆動する駆動回路５１において、ディスチャージ信号に応じて、第１半導体スイッチ５１１に電圧を印加し又は遮断するインバーター回路５２０Ａ、５２０Ｂと、シャント抵抗５１８に流れる電流に応じて第１半導体スイッチ５１１に印加される電圧を変える第２半導体スイッチ５１４とを備え、ＬＥＤに電流が流れ始める際、第１半導体スイッチ５１１に対する電圧の印加を制限しておく。
【選択図】図９

Description

本発明は、複数の発光体の何れかに流れる電流を検出する検出抵抗と、前記発光体及び検出抵抗の間に接続され、印加される電圧に応じて流れる電流を調整する第１半導体スイッチとを備え、前記複数の発光体を駆動する駆動回路及び該駆動回路を備えるタッチパネル装置に関する。

近年、いわゆる電子ホワイトボードが広く普及されている。該電子ホワイトボードで使用される座標入力、座標検知方法としては、種々の方式が提案されているが、その一つとして赤外線を用いた赤外線遮断方式がある。

斯かる赤外線遮断方式の電子ホワイトボードにおいては、表示部の縦方向の１辺及び横方向の１辺に赤外線の光を発光する多数のＬＥＤを各々１列に等間隔で配列している。また、ＬＥＤの列と対向する辺に受光素子（フォトトランジスタ）をＬＥＤの列（ＬＥＤアレイ）と同じ間隔で１列に配列している。対向するＬＥＤと受光素子の対を順次走査して、Ｘ方向（横）とＹ方向（縦）について遮断物による赤外線の遮断の有無を検出し、遮断物の位置を入力位置として認識するものである（例えば、特許文献１参照）。

また、このような赤外線遮断方式の電子ホワイトボードには、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、バイポーラトランジスタ等によるセレクト回路を用いたＬＥＤアレイが使われている。該ＬＥＤアレイの駆動には定電圧回路が使われているが、ＬＥＤのばらつきにより発光輝度が一定とならない。そこで、定電流回路が使用されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−２０２２７号公報 特開２０１３−６２２８８号公報

しかしながら、特許文献１及び２に開示されている技術では、ＬＥＤのパルス駆動を行うと、ＬＥＤ点灯直後にスパイク電流が流れる（オーバーシュート）欠点を有しており、ＬＥＤ光源の信頼性、寿命が低下するという問題を生じる。

図１１は従来のＬＥＤアレイ駆動回路を説明する回路図であり、図１２は従来のＬＥＤアレイ駆動回路におけるスパイク電流の発生を説明する説明図である。

図１１に示す従来のＬＥＤアレイ駆動回路は、複数のＬＥＤ０，ＬＥＤ１，・・・を順次走査する。複数のＬＥＤ０，ＬＥＤ１，・・・は、各々ＦＥＴ０，ＦＥＴ１，・・・に接続されており、ＦＥＴ０，ＦＥＴ１，・・・は、電流制限用ＦＥＴを介して、シャント抵抗に接続されている。

より詳しくは、複数のＬＥＤ０，ＬＥＤ１，・・・はＦＥＴ０，ＦＥＴ１，・・・のドレインに接続されており、ＦＥＴ０，ＦＥＴ１，・・・のソースは電流制限用ＦＥＴのドレインと接続されている。ＦＥＴ０，ＦＥＴ１，・・・は、ゲートに入力されるセレクト信号に応じて、ＬＥＤを電流制限用ＦＥＴに接続させる。

電流制限用ＦＥＴのソースにはシャント抵抗の一端が接続されており、シャント抵抗の他端はＧＮＤ（グランド）に接続されている。電流制限用ＦＥＴは、ゲートに印加される電圧に応じてシャント抵抗側に流れる電流を調整し、シャント抵抗にてＬＥＤに流れる電流を検出できる。

電流制限用ＦＥＴのゲートには、該ゲートに電圧を印加するゲート電圧回路が接続されている。また、電流制限用ＦＥＴのゲート及びシャント抵抗の間にはゲート電圧制御用トランジスタ（以下、単にトランジスタという）が接続されている。

すなわち、ゲート電圧回路及び電流制限用ＦＥＴのゲートの間には、前記トランジスタのコレクタが接続され、トランジスタのエミッタはＧＮＤに接続され、トランジスタのベースはシャント抵抗の一端に接続されている。

このような、定電流回路を使用する従来のＬＥＤアレイ駆動回路では、電流をオンする瞬間に定電流制御が効かない構造になっている。

すなわち、従来のＬＥＤアレイ駆動回路においては、何れかのＬＥＤが選択され、点灯する直前は、前記トランジスタがオフ状態であり、電流制限用ＦＥＴのゲートにゲート電圧回路の電圧が全て印加されるので、電流制限用ＦＥＴがオン状態となっている。

従って、例えば、セレクト信号に応じてＦＥＴ０がＬＥＤ０を電流制限用ＦＥＴに接続させる瞬間、一気に電流が流れることから、図１２に示したように、スパイク電流が発生するので（図１２の楕円部分参照）、当該ＬＥＤが破壊されるおそれがある。

より詳しくは、ＬＥＤ０が点灯を開始する瞬間には、電流制限用ＦＥＴが全開（電流制限用ＦＥＴのドレイン及びソースが導通状態）であり、大きな電流が流れる。かつ、バイポーラトランジスタの特性上、斯かる電流がシャント抵抗に流れてトランジスタオンになるまでにタイムラグがあるため、ＬＥＤ０にはある程度の時間、スパイク電流が流れることになる。このスパイク電流がＬＥＤの定格を超えるとダメージを与える。しかし、上述した特許文献１及び特許文献２に係る技術では、このような問題を解決出来ない。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の発光体の何れかに流れる電流を検出する検出抵抗と、前記発光体及び検出抵抗の間に接続され、印加される電圧に応じて流れる電流を調整する第１半導体スイッチとを備え、前記複数の発光体を駆動する駆動回路において、特定信号に応じて、前記第１半導体スイッチに対する電圧の印加を許可又は遮断する第１スイッチと、前記検出抵抗に流れる電流に応じて前記第１半導体スイッチに印加される電圧を変える第２半導体スイッチとを備え、発光体に電流が流れ始める際、前記第１半導体スイッチに対する電圧の印加を制限しておくことにより、発光体へ一気に大きな電流が流れてスパイク電流が発生することを未然に防止できる駆動回路及びタッチパネル装置を提供することにある。

本発明に係る駆動回路は、複数の発光体の何れかに流れる電流を検出する検出抵抗と、前記発光体及び検出抵抗の間に接続され、印加される電圧に応じて流れる電流を調整する第１半導体スイッチとを備え、前記複数の発光体を駆動する駆動回路において、特定信号に応じて、前記第１半導体スイッチに対する電圧の印加を許可又は遮断する第１スイッチと、前記検出抵抗に流れる電流に応じて前記第１半導体スイッチに印加される電圧を変える第２半導体スイッチとを備えることを特徴とする。

本発明に係る駆動回路は、前記第２半導体スイッチは、コレクタが前記第１半導体スイッチ及び第１スイッチの間に接続されたバイポーラトランジスタであり、該バイポーラトランジスタのベースは第１抵抗を介して前記検出抵抗に接続され、該第１抵抗及び前記バイポーラトランジスタのベースの間に一端が接続された第２抵抗と、該第２抵抗の他端と接続され、前記発光体に流れる電流を制御する第２電源部とを備えることを特徴とする。

本発明に係る駆動回路は、前記第１スイッチはインバーター回路で構成されていることを特徴とする。

本発明に係る駆動回路は、前記第１半導体スイッチは、ゲートが前記バイポーラトランジスタのコレクタと接続されたＦＥＴであって、該ＦＥＴのゲート及びバイポーラトランジスタのコレクタの間に接続された第３抵抗を備えることを特徴とする。

本発明に係る駆動回路は、各発光体及び前記第１半導体スイッチの間に接続され、該複数の発光体のうち何れかを選択する信号に応じて選択された発光体を前記第１半導体スイッチに接続する第２スイッチを備え、該第２スイッチにより、前記選択された発光体を前記第１半導体スイッチに接続した後、前記第１スイッチにより前記第１半導体スイッチに対する電圧の印加が許可されるように構成されていることを特徴とする。

本発明に係るタッチパネル装置は、前述の発明の何れか一つに記載の駆動回路と、該駆動回路によって駆動される発光体とを備え、該発光体が発する光を遮光する遮光物の位置を検出することにより、座標入力を受け付けることを特徴とする。

本発明によれば、発光体に電流が流れ始める際、前記第１半導体スイッチに対する電圧の印加を制限しておくことにより、発光体へ一気に大きな電流が流れてスパイク電流が発生することを未然に防止できる。

本発明に係る光学式タッチパネル装置の外観を示す模式図である。 本発明に係る光学式タッチパネル装置の要部構成を示す機能ブロック図である。 本発明の光学式タッチパネル装置に係る発光部及び受光部の構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る光学式タッチパネル装置における、発光部を駆動する発光部駆動回路を説明する回路図である。 本発明の実施の形態１に係る光学式タッチパネル装置の発光部駆動回路におけるシーケンスを示すグラフである。 本発明の実施の形態２に係る光学式タッチパネル装置における、発光部を駆動する発光部駆動回路を説明する回路図である。 本発明の実施の形態３に係る光学式タッチパネル装置における、発光部を駆動する発光部駆動回路を説明する回路図である。 本発明の実施の形態４に係る光学式タッチパネル装置における、発光部を駆動する発光部駆動回路を説明する回路図である。 本発明の実施の形態４に係る光学式タッチパネル装置における、発光部を駆動する発光部駆動回路の他例を説明する回路図である。 本発明の実施の形態５に係る光学式タッチパネル装置における、発光部を駆動する発光部駆動回路を説明する回路図である。 従来のＬＥＤアレイ駆動回路を説明する回路図である。 従来のＬＥＤアレイ駆動回路におけるスパイク電流の発生を説明する説明図である。

以下に、本発明の実施の形態に係るタッチパネル及び駆動回路を、いわゆる赤外線遮光方式の遮光式タッチパネルの機能を有する光学式タッチパネル装置及び該光学式タッチパネル装置が有する発光部駆動回路に適用した場合を例として、図面に基づいて詳述する。

（実施の形態１）
図１は本発明に係る光学式タッチパネル装置１００の外観を示す模式図である。光学式タッチパネル装置１００においては、光学式タッチパネルがディスプレイを覆うように取り付けられており、該ディスプレイの表示面１０１を指、ペン等（遮光物）でタッチすると、斯かる遮光物がタッチした位置を表す情報が前記光学式タッチパネルからＵＳＢケーブルを介して接続されたＰＣに送出する。また、該ＰＣからは映像信号がＨＤＭＩ（登録商標）ケーブルを介して前記ディスプレイに出力される。

図２は本発明に係る光学式タッチパネル装置１００の要部構成を示す機能ブロック図である。

光学式タッチパネル装置１００は、複数の発光素子（発光体）を含んでなる発光部５と、複数の受光素子を含んでなる受光部４とを備えている。発光部５はＬＥＤ制御部３に接続され、ＬＥＤ制御部３は制御部１に接続されている。また受光部４はセンサ制御部２に接続され、センサ制御部２は制御部１に接続されている。更に受光部４はＡ／Ｄコンバータ６に接続され、Ａ／Ｄコンバータ６は制御部１に接続されている。

制御部１（ＣＰＵ）は、発光素子と受光素子の制御を行う駆動制御部１１と、受光素子から取得される情報から前記ディスプレイ上の遮光物の位置（座標）を算出する座標算出部１２と、多点入力に対応する場合、各遮光物の位置を管理する遮光物管理部１３からなる。

また、図示しないが、制御部１は、光学式タッチパネル装置１００の動作に必要な制御プログラムを記憶するメモリ、及び演算に伴う一時的なデータを記憶するメモリ等も有する。

インターフェース部７は、制御部１で算出した座標情報を前記ＰＣへ送出する。インターフェース部７は、例えば、前記ＰＣと光学式タッチパネル装置１００とのインターフェースに用いられるＵＳＢを有する。

図３は本発明の光学式タッチパネル装置１００に係る発光部５及び受光部４の構成を示す模式図である。矩形状のディスプレイの表示面１０１の一辺の縁に沿って、複数の発光素子が並んで配置されている。前記発光素子は、赤外光を発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）である。図３中には、各発光素子が発光する赤外光の光路を破線で示している。前記発光素子は表示面１０１のＸ軸とＹ軸方向に、すなわち、図中、表示面１０１の上方及び左方の一辺に配置され、かつ複数の発光素子は、発光する赤外光の光路が表示面１０１に沿って互いに平行になるように配置されている。

発光部５は、前記複数の発光素子を含んでなる。また、発光部５は、図示しないマルチプレクサを含んでおり、発光素子の夫々は該マルチプレクサに接続されている。

このように、複数の発光素子が配置された表示面１０１の辺に対向する辺の縁に沿って、複数の受光素子が並んで配置されている。前記発光素子は表示面１０１のＸ軸とＹ軸方向に、すなわち、図中、表示面１０１の下方及び右方の一辺に配置されている。受光素子は、赤外光を受光するフォトダイオードである。前記発光素子の夫々には、受光素子の何れか一つが対向している。例えば、一の発光素子が発光した赤外光は、一の受光素子で受光され、他の受光素子では受光されない。

受光部４は、前記複数の受光素子を含んでなる。また、受光部４は、図示しないマルチプレクサを含んでおり、受光素子の夫々はマルチプレクサに接続されている。

制御部１は、複数の発光素子を順次スキャンするための信号をＬＥＤ制御部３へ出力し、複数の受光素子を順次スキャンするための信号をセンサ制御部２へ出力する。

ＬＥＤ制御部３は、制御部１からの信号に応じて、前記複数の発光素子の内の何れかの発光素子を選択する信号を発光部５へ出力する。また、センサ制御部２は、制御部１からの信号に応じて、前記複数の受光素子の内で、選択された発光素子に対向する受光素子を選択する信号を受光部４へ出力する。選択された発光素子は、赤外光を発光し、選択された受光素子は、赤外光を受光し、受光した赤外光の強度を電圧値で示す強度信号をＡ／Ｄコンバータ６へ出力する。Ａ／Ｄコンバータ６は、受光素子からの強度信号を例えば８ビットのデジタル信号へ変換し、変換後の強度信号を制御部１へ出力する。制御部１は、全ての受光素子からの強度信号を取得するように、各受光素子からの強度信号を取得するための処理を順次繰り返す。例えば、制御部１は、Ｘ軸方向に配列された発光素子を一端から順次発光させて対向する受光素子から強度信号を取得し、次に、Ｙ軸方向に配列された発光素子を一端から順次発光させて対向する受光素子から強度信号を取得する。

制御部１は、各受光素子から取得した強度信号から、各受光素子での受光量を計算する。ある受光素子での受光量が、予め定められている閾値を超過している場合は、制御部１は、当該受光素子が受光する赤外光の光路は遮断されていないと判定する。ある受光素子での受光量が、予め定められている閾値以下である場合は、制御部１は、当該受光素子が受光する赤外光の光路が遮断されていると判定する。このようにして、制御部１は、受光する赤外光の光路が遮断されている受光素子を特定する。座標算出部１２は、特定した受光素子の位置から、前記ディスプレイの表示面１０１上の遮光物の座標を算出する処理を行う。

図４は本発明の実施の形態１に係る光学式タッチパネル装置１００における、発光部５を駆動する発光部駆動回路５１を説明する回路図である。発光部駆動回路５１（駆動回路）は、定電流回路であり、複数のＬＥＤ０，ＬＥＤ１，・・・を駆動する。複数のＬＥＤ０，ＬＥＤ１，・・・は、各々ＦＥＴ０，ＦＥＴ１，・・・（第２スイッチ）に接続されており、ＦＥＴ０，ＦＥＴ１，・・・は、第１半導体スイッチ５１１を介して、シャント抵抗（検出抵抗）５１８に接続されている。

第１半導体スイッチ５１１は、例えば、Ｎチャンネル又はＰチャンネルのＦＥＴである。以下においては、説明の便宜上、第１半導体スイッチ５１１がＮチャンネルＦＥＴである場合を例として説明する。

すなわち、複数のＬＥＤ０，ＬＥＤ１，・・・の各々は、対応するＦＥＴ０，ＦＥＴ１，・・・各々のドレインに接続されており、ＦＥＴ０，ＦＥＴ１，・・・各々のソースは第１半導体スイッチ５１１のドレインと接続されている。ＦＥＴ０，ＦＥＴ１，・・・は、例えば、ＬＥＤ制御部３に接続されており、ＬＥＤ制御部３から各々のゲートに入力されるセレクト信号に応じて、対応するＬＥＤを第１半導体スイッチ５１１に接続させる。

第１半導体スイッチ５１１のソースにはシャント抵抗５１８の一端が接続されており、シャント抵抗５１８の他端はＧＮＤに接続されている。第１半導体スイッチ５１１は、ゲートに印加される電圧に応じて、ドレインからソースに流れる電流を調整する。また、電流が流れると、シャント抵抗５１８に電圧が発生し、生じた電圧を検出することにより当該ＬＥＤに流れる電流を求めることができる。

第１半導体スイッチ５１１のゲートには、該ゲートに電圧を印加する第１電源部５１２が、第１スイッチ５１３を介して接続されている。第１スイッチ５１３は、例えば、Ｎチャンネル又はＰチャンネルのＦＥＴであり、以下においては、第１スイッチ５１３がＮチャンネルＦＥＴであるものとする。

第１スイッチ５１３は、ドレインが第１半導体スイッチ５１１のゲート及び第１電源部５１２の間に接続されており、エミッタがＧＮＤに接続されている。第１スイッチ５１３のゲートは、例えば、制御部１に接続されており、制御部１から出力されるディスチャージ信号（特定信号）に応じて、第１半導体スイッチ５１１のゲートとＧＮＤ間を導通状態と非導通状態とに切り替えるよう制御される。

ディスチャージ信号がｈｉｇｈ（ハイ）の場合、第１スイッチ５１３により、第１半導体スイッチ５１１のゲートとＧＮＤが導通状態となり、第１電源部５１２からの電圧は第１半導体スイッチ５１１のゲートに印加されない。ディスチャージ信号がｌｏｗ（ロー）になると、第１スイッチ５１３は非導通状態となるので、第１電源部５１２から所定の電圧が第１半導体スイッチ５１１のゲートに印加される。

また、第１半導体スイッチ５１１のゲート及び第１スイッチ５１３の間には、第２半導体スイッチ５１４が接続されている。

第２半導体スイッチ５１４は、ＮＰＮ型又はＰＮＰ型のバイポーラトランジスタであり、後述するように、第１半導体スイッチ５１１のゲートに印加される電圧を制御する。以下においては、説明の便宜上、第２半導体スイッチ５１４がＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである場合を例として説明する。

より詳しくは、第１スイッチ５１３のドレイン及び第１半導体スイッチ５１１のゲートの間には、第２半導体スイッチ５１４のコレクタが接続され、第２半導体スイッチ５１４のエミッタはＧＮＤに接続されている。また、第２半導体スイッチ５１４のベースは第１抵抗５１７（Ｒ１）を介してシャント抵抗５１８の一端に接続されている。

また、第２半導体スイッチ５１４のベース及び第１抵抗５１７の接続部には第２抵抗５１６（Ｒ２）の一端が接続されている。第２抵抗５１６の他端には、ＬＥＤに流れる電流を制御する第２電源部５１５が接続されている。

第１抵抗５１７及び第２抵抗５１６は分圧抵抗である。例えば、シャント抵抗５１８に電流が流れておらず、シャント抵抗５１８に係る電圧Ｖｓｈが０Ｖである場合、第２半導体スイッチ５１４のベースには、第２電源部５１５の出力電圧が分圧されたＶｄｉｖが印加されるように構成されている。

すなわち、本発明の実施の形態１に係る光学式タッチパネル装置１００における発光部駆動回路５１は定電流回路であり、前記Ｖｄｉｖ及びＶｓｈは下式の関係を有している。
Ｖｄｉｖ＝｛Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）｝・Ｖｄａｃ＋｛Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）｝・Ｖｓｈ
ここで、Ｖｄａｃは第２電源部５１５から出力される電圧である。

本発明の実施の形態１に係る光学式タッチパネル装置１００における発光部駆動回路５１は、以上のような構成を有することから、上述したように、セレクト信号に応じてＬＥＤが点灯する瞬間、一気に大きな電流が流れてスパイク電流が発生する問題に対応することができる。以下、詳しく説明する。

発光部駆動回路５１においては、以下のようなシーケンスを実行することにより、電流を調整する。

セレクト信号により何れかのＦＥＴがオンになり、第１半導体スイッチ５１１がオンになった場合、ＬＥＤ電源からシャント抵抗５１８に電流が流れ始めるので、シャント抵抗５１８に係る電圧Ｖｓｈが上昇する（以下、ステップ１という）。この際、上述した式により、Ｖｓｈの上昇に比例してＶｄｉｖが上昇するので、第２半導体スイッチ５１４のベースに印加される電圧が上昇する（以下、ステップ２という）。

これにより、第１半導体スイッチ５１１のゲートに印加される電圧が減少するので、第１半導体スイッチ５１１のドレイン及びソース間を流れる電流が減少し、Ｖｓｈが減少する（以下、ステップ３という）。

この際、上述した式により、Ｖｓｈの減少に比例してＶｄｉｖが減少するので、第２半導体スイッチ５１４のベースに印加される電圧が減少する（以下、ステップ４という）。

これにより、第１半導体スイッチ５１１のゲートに印加される電圧が上昇するので、第１半導体スイッチ５１１のドレイン及びソース間を流れる電流が上昇し、再びＶｓｈが上昇する（ステップ１）。

このようなステップ１〜ステップ４を繰り返すシーケンスにより、発光部駆動回路５１は、ＬＥＤに流れる電流を一定にする。

しかし、このようなシーケンスの実行による電流調整が開始されるまで、すなわち、第２半導体スイッチ５１４がオンになるまでにはタイムラグがある。また、従来においては、上述したように、第１半導体スイッチ５１１が既にオン状態であるので、セレクト信号により何れかのＦＥＴがオンになった直後、ＬＥＤにスパイク電流が流れる問題が生じる。

これに対して、本発明の実施の形態１に係る光学式タッチパネル装置１００においては、発光部駆動回路５１が第１スイッチ５１３を有している。第１スイッチ５１３はセレクト信号により何れかのＦＥＴがオンになった後にオフとなって、第１半導体スイッチ５１１のゲートに対する電圧の印加を許可するように構成されている。

図５は本発明の実施の形態１に係る光学式タッチパネル装置１００の発光部駆動回路５１におけるシーケンスを示すグラフである。

上述したように、発光部駆動回路５１においては、セレクト信号により何れかのＦＥＴがオンになってから始めて、制御部１が第１スイッチ５１３をオフにする旨のディスチャージ信号（ｌｏｗ）を出力するので、セレクト信号により何れかのＦＥＴがオンになった瞬間は、第１半導体スイッチ５１１のゲートの電圧は０Ｖであり、ドレイン及びソース間を電流が流れない。

ここで、第１スイッチ５１３及び第１半導体スイッチ５１１は何れも、ＦＥＴであり、第１スイッチ５１３が入力されたディスチャージ信号（ｌｏｗ）に応じてオフになるまではいくらの時間が必要である。前記ディスチャージ信号がｌｏｗになると、第１電源部５１２から所定の電圧が、第１半導体スイッチ５１１のゲートに印加される。このとき、第１半導体スイッチ５１１のドレイン及びソース間に所定の電流が流れるまでの電圧値になるまでは更にいくらかの時間が必要である。

このような遅延効果によってＬＥＤに流れる電流が徐々に上昇するので（図５の楕円部参照）、本発明の実施の形態１に係る発光部駆動回路５１においては、第１半導体スイッチ５１１がオンになった直後にスパイク電流が発生することを防止できる。また、斯かる遅延効果が生じている間に、上述したような、電流調整のシーケンスが開始されるので、スパイク電流を防止しつつ、ＬＥＤの電流を一定に保つことができる。

なお、本発明は以上の記載に限定されるものでない。上述したように、発光部駆動回路５１が分圧抵抗を有しているので、例えば、第２電源部５１５として、ＤＡＣ（デジタル／アナログ変換器）を用いて、Ｖｄａｃを調整することにより、ＬＥＤを流れる電流を変更できるように構成されている。ＤＡＣは、例えば、ラダー回路で構成される。

すなわち、上述した式から分かるように、Ｖｄａｃ及びＶｓｈは反比例関係にある。換言すれば、シャント抵抗５１８が一定であるので、Ｖｄａｃが上昇した場合、ＬＥＤを流れる電流が減少し、Ｖｄａｃが減少した場合、ＬＥＤを流れる電流が上昇する。

タッチパネル装置は、縦方向と横方向の長さが異なる場合が多く、このような場合においても、縦方向のＬＥＤと横方向のＬＥＤの受光強度を同じにする必要がある。従って、第２電源部５１５としてＤＡＣを用いて電圧を制御することにより、タッチパネル装置の縦方向、横方向に配置するＬＥＤ駆動回路の構成を共通とした場合でも、縦方向に配置するＬＥＤと横方向に配置するＬＥＤとの駆動電流の値を各々調整し、受光素子で検出されるＬＥＤの受光強度が同じとなるようにすることができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る光学式タッチパネル装置１００においては、発光部駆動回路５１の構成が、実施の形態１における発光部駆動回路５１と略同じであるが、分圧回路（分圧抵抗）を省略した構成である。

図６は本発明の実施の形態２に係る光学式タッチパネル装置１００における、発光部５を駆動する発光部駆動回路５１を説明する回路図である。

実施の形態２に係る発光部駆動回路５１においては、第１半導体スイッチ５１１のゲート及び第１スイッチ５１３の間には、第２半導体スイッチ５１４が接続されている。第２半導体スイッチ５１４は、例えば、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであり、第１半導体スイッチ５１１のゲートに印加される電圧を制御する。

より詳しくは、第１スイッチ５１３のドレイン及び第１半導体スイッチ５１１のゲートの間には、第２半導体スイッチ５１４のコレクタが接続されており、第２半導体スイッチ５１４のエミッタはＧＮＤに接続されている。また、第２半導体スイッチ５１４のベースはシャント抵抗５１８の一端に接続されている。

本発明の実施の形態２に係る光学式タッチパネル装置１００における発光部駆動回路５１は、以上のような構成を有することから、上述したように、セレクト信号に応じてＬＥＤが点灯する瞬間、一気に大きな電流が流れてスパイク電流が発生する問題に対応することができる。

すなわち、本発明の実施の形態２に係る光学式タッチパネル装置１００においても、発光部駆動回路５１が第１スイッチ５１３を有しており、第１スイッチ５１３はセレクト信号により何れかのＦＥＴがオンになった後にオフとなって、第１半導体スイッチ５１１のゲートに対する電圧の印加を許可するように構成されている。

また、実施の形態１にて説明したように、実施の形態２においても、遅延効果により、第１半導体スイッチ５１１のゲートに電圧が印加されて、第１半導体スイッチ５１１のドレイン及びソース間に所定の電流が流れるまでの電圧値になるまではいくらかの時間が必要である。これによって、ＬＥＤに流れる電流が徐々に上昇するので（図５の楕円部参照）、本発明の実施の形態２に係る発光部駆動回路５１においても、第１半導体スイッチ５１１がオンになった直後にスパイク電流が発生することを防止できる。

なお、ＬＥＤに流れる電流を一定にする調整については、実施の形態１の場合と同様、ステップ１〜ステップ４のシーケンスを繰り返すことにより、行なわれる。以下、詳しい説明を省略する。

実施の形態１と同様の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る光学式タッチパネル装置１００においては、発光部駆動回路５１の構成が、実施の形態１における発光部駆動回路５１と略同じであるが、第１電源部５１２の代わりに、インバーター回路を備えている。

図７は本発明の実施の形態３に係る光学式タッチパネル装置１００における、発光部５を駆動する発光部駆動回路５１を説明する回路図である。

第１半導体スイッチ５１１のゲートには、該ゲートに電圧を印加するインバーター回路５１９の出力側が接続されている。また、インバーター回路５１９の入力側は、例えば、制御部１に接続されている。インバーター回路５１９は、例えば、実施の形態１における第１電源部５１２の機能をなしており、制御部１が出力するディスチャージ信号に応じて、所定電圧を出力する。

更に、インバーター回路５１９の出力側には、例えば、ＮチャンネルＦＥＴである第１スイッチ５１３のドレインが接続されており、第１スイッチ５１３のソースがＧＮＤに接続されている。また、第１スイッチ５１３のゲートは、インバーター回路５１９の入力側に接続されており、制御部１から出力されるディスチャージ信号がインバーター回路５１９及び第１スイッチ５１３へ同時に入力される。従って、該ディスチャージ信号に応じて、第１半導体スイッチ５１１のゲートに所定電圧が印加される、又は、印加されないように制御される。すなわち、インバーター回路５１９は、特許請求の範囲に記載の第１スイッチに相当する。

例えば、ディスチャージ信号が「ｈｉｇｈ」である場合、インバーター回路５１９からの出力電圧は０Ｖであり、この際、第１スイッチ５１３は導通状態となる。一方、ディスチャージ信号が「ｌｏｗ」である場合、インバーター回路５１９からは所定電圧が出力され、第１スイッチ５１３は非導通状態となる。従って、インバーター回路５１９から出力された所定電圧が第１半導体スイッチ５１１のゲートに印加される。

また、第１半導体スイッチ５１１のゲート及び第１スイッチ５１３の間には、実施の形態１と同様に、第２半導体スイッチ５１４が接続されている。

本発明の実施の形態３に係る光学式タッチパネル装置１００における発光部駆動回路５１は、以上のような構成を有することから、上述したように、セレクト信号に応じてＬＥＤが点灯する瞬間、一気に大きな電流が流れてスパイク電流が発生する問題に対応することができる。

すなわち、上述したように、本発明の実施の形態３に係る光学式タッチパネル装置１００においては、ディスチャージ信号に応じて第１半導体スイッチ５１１のゲートに所定の電圧が印加される。本発明の実施の形態３に係る光学式タッチパネル装置１００においても、発光部駆動回路５１が第１スイッチ５１３を有しており、第１スイッチ５１３はセレクト信号により何れかのＦＥＴがオンになった後にオフとなって、第１半導体スイッチ５１１のゲートに対する電圧の印加を許可する。

また、実施の形態３においても、実施の形態１と同様の遅延効果により、第１半導体スイッチ５１１のゲートに電圧が印加されて、第１半導体スイッチ５１１のドレイン及びソース間に所定の電流が流れるまでの電圧値になるまではいくらかの時間が必要である。これによって、ＬＥＤに流れる電流が徐々に上昇するので（図５の楕円部参照）、本発明の実施の形態３に係る発光部駆動回路５１においても、第１半導体スイッチ５１１がオンになった直後にスパイク電流が発生することを防止できる。

なお、ＬＥＤに流れる電流を一定にする調整については、実施の形態１の場合と同様、ステップ１〜ステップ４のシーケンスを繰り返すことにより、行なわれる。また、実施の形態３においては、実施の形態１と同様に、Ｖｄａｃを調整することにより、ＬＥＤを流れる電流を変更できるように構成されている。以下、詳しい説明を省略する。

実施の形態１と同様の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る光学式タッチパネル装置１００においては、発光部駆動回路５１の構成が、実施の形態３における発光部駆動回路５１と略同じであるが、実施の形態３におけるインバーター回路５１９の代わりに、インバーター回路５１９及び第１スイッチ５１３の機能を併せ持つインバーター回路を備える。

図８は本発明の実施の形態４に係る光学式タッチパネル装置１００における、発光部５を駆動する発光部駆動回路５１を説明する回路図である。

第１半導体スイッチ５１１のゲートには、該ゲートに電圧を印加するインバーター回路５２０（第１スイッチ）が接続されている。インバーター回路５２０の出力側は第１半導体スイッチ５１１のゲートに接続されており、インバーター回路５２０の入力側は、例えば、制御部１に接続されている。インバーター回路５２０は、上述したように、実施の形態３におけるインバーター回路５１９及び第１スイッチ５１３の機能を併せ持ち、制御部１が出力するディスチャージ信号に応じて、所定電圧を出力する。

例えば、ディスチャージ信号が「ｈｉｇｈ」である場合、インバーター回路５２０からの出力電圧は０Ｖであり、ディスチャージ信号が「ｌｏｗ」である場合、インバーター回路５２０からは所定電圧が出力される。この際、インバーター回路５２０から出力された所定電圧が第１半導体スイッチ５１１のゲートに印加される。

本発明の実施の形態４に係る光学式タッチパネル装置１００における発光部駆動回路５１は、以上のような構成を有することから、上述したように、セレクト信号に応じてＬＥＤが点灯する瞬間、一気に大きな電流が流れてスパイク電流が発生する問題に対応することができる。

すなわち、上述したように、本発明の実施の形態４に係る光学式タッチパネル装置１００においては、ディスチャージ信号に応じて第１半導体スイッチ５１１のゲートに所定の電圧が印加される。本発明の実施の形態４に係る光学式タッチパネル装置１００においては、セレクト信号により何れかのＦＥＴがオンになった後に、インバーター回路５２０から第１半導体スイッチ５１１のゲートに対する電圧の印加が許可されるので、何れかのＦＥＴがオンになった瞬間は、第１半導体スイッチ５１１のゲートの電圧は０Ｖであることは変わりない。

また、実施の形態４においても、実施の形態１と同様の遅延効果により、第１半導体スイッチ５１１のゲートに電圧が印加されて、第１半導体スイッチ５１１のドレイン及びソース間に所定の電流が流れるまでの電圧値になるまではいくらかの時間が必要である。これによって、ＬＥＤに流れる電流が徐々に上昇するので（図５の楕円部参照）、本発明の実施の形態４に係る発光部駆動回路５１においても、第１半導体スイッチ５１１がオンになった直後にスパイク電流が発生することを防止できる。

なお、ＬＥＤに流れる電流を一定にする調整又は変更については、実施の形態１の場合と同様であり、詳しい説明を省略する。

本発明の実施の形態４に係る光学式タッチパネル装置１００においては、インバーター回路５２０が、インバーター回路５１９及び第１スイッチ５１３の機能を併せ持つので、回路構成を簡易にすることができる。

また、本発明は以上の記載に限るものでない。図９は本発明の実施の形態４に係る光学式タッチパネル装置１００における、発光部５を駆動する発光部駆動回路５１の他例を説明する回路図である。

図９に示したように、第１半導体スイッチ５１１のゲートには、該ゲートに電圧を印加するインバーター回路５２０Ａ及びインバーター回路５２０Ｂが並列に接続されている。また、インバーター回路５２０Ａ、５２０Ｂの出力ポートには、プッシュプルエミッタフォロアという、ＦＥＴ１個の場合よりも、電流ドライブ能力の高い回路が用いられている。インバーター回路５２０Ａ、５２０Ｂの作用はインバーター回路５２０と同じであり、詳しい説明は省略する。

このように、複数のインバーター回路が第１半導体スイッチ５１１のゲートに接続しているので、第１半導体スイッチ５１１のゲートに印加される電圧の変化を速くすることができる。

すなわち、一般にＦＥＴは、いわゆる寄生容量又は入力容量を有しており、この容量に電荷が充電された後に、ＦＥＴのゲート電圧が上昇する。従って、このように、複数のインバーター回路を用いると、入力容量の充電が速くなり、第１半導体スイッチ５１１のゲートに印加される電圧の変化が速くなって、ＬＥＤ点灯時の応答時間を短縮することができる。

また、上述した発光部駆動回路５１の他例においては、インバーター回路５２０Ａ、５２０Ｂが、インバーター回路５１９及び第１スイッチ５１３の機能を併せ持つので、回路構成を簡易にすることができる。また、第１半導体スイッチ５１１のゲート電圧をドライブ（駆動）する能力を高めることができる。更に、インバーター回路を複数並列接続することで、ドライブ能力を簡易に増すことができる。

実施の形態１と同様の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係る光学式タッチパネル装置１００においては、発光部駆動回路５１の構成が、実施の形態１における発光部駆動回路５１と略同じであるが、第１半導体スイッチ５１１のゲート側に抵抗が更に追加されている。

図１０は本発明の実施の形態５に係る光学式タッチパネル装置１００における、発光部５を駆動する発光部駆動回路５１を説明する回路図である。

第１半導体スイッチ５１１のゲート及び第２半導体スイッチ５１４のコレクタの間には第３抵抗５２１が接続されている。他の構成については、実施の形態１と同様であり、説明を省略する。

上述したように、ＦＥＴは、いわゆる寄生容量又は入力容量を有しているので、斯かる入力容量は第３抵抗５２１と共にローパスフィルタを形成し、第１半導体スイッチ５１１のゲートに印加される電圧のうち、高周波数成分を除去する。従って、第１半導体スイッチ５１１における応答がより緩やかになり、ＬＥＤにおける電流の立ち上がりを示すスルーレートを緩やかにすることができる。

本発明の実施の形態５に係る光学式タッチパネル装置１００における発光部駆動回路５１は、以上のような構成を有することから、上述したように、セレクト信号に応じてＬＥＤが点灯する瞬間、一気に大きな電流が流れてスパイク電流が発生する問題に対応することができる。

すなわち、本発明の実施の形態５に係る光学式タッチパネル装置１００は、実施の形態１に係る光学式タッチパネル装置１００と略同様な構成を有しており、セレクト信号により何れかのＦＥＴがオンになった後に、第１スイッチ５１３はオフとなって、第１半導体スイッチ５１１のゲートに対する電圧の印加が許可され、かつ、上述したような遅延効果が得られる。

更に、本発明の実施の形態５に係る光学式タッチパネル装置１００においては、第１半導体スイッチ５１１の入力容量及び第３抵抗５２１がローパスフィルタを形成して、第１半導体スイッチ５１１における応答をより緩やかにする。従って、本発明の実施の形態５に係る発光部駆動回路５１においても、第１半導体スイッチ５１１がオンになった直後にスパイク電流が発生することを防止できる。

なお、ＬＥＤに流れる電流を一定にする調整又は変更については、実施の形態１の場合と同様であり、詳しい説明を省略する。

実施の形態１と同様の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

本発明の実施態様１においては、複数の発光体の何れかに流れる電流を検出する検出抵抗５１８と、前記発光体及び検出抵抗５１８の間に接続され、印加される電圧に応じて流れる電流を調整する第１半導体スイッチ５１１とを備え、前記複数の発光体を駆動する駆動回路５１において、特定信号に応じて、前記第１半導体スイッチ５１１に対する電圧の印加を許可又は遮断する第１スイッチ５１３と、前記検出抵抗５１８に流れる電流に応じて前記第１半導体スイッチ５１１に印加される電圧を変える第２半導体スイッチ５１４とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、発光体に電流が流れ始める際、前記第１半導体スイッチに対する電圧の印加を制限しておくことにより、発光体へ一気に大きな電流が流れてスパイク電流が発生することを未然に防止することができる。

本発明の実施態様２においては、前記第２半導体スイッチ５１４は、コレクタが前記第１半導体スイッチ５１１及び第１スイッチ５１３の間に接続されたバイポーラトランジスタであり、該バイポーラトランジスタのベースは第１抵抗５１７を介して前記検出抵抗５１８に接続され、該第１抵抗５１７及び前記バイポーラトランジスタのベースの間に一端が接続された第２抵抗５１６と、該第２抵抗５１６の他端と接続され、前記発光体に流れる電流を制御する第２電源部５１５とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、第２電源部から出力される電圧の分圧が第２半導体スイッチベースに係るので、該第２電源部を調整することにより、発光体に流れる電流を調整することができる。

本発明の実施態様３においては、前記第１スイッチ５１３はインバーター回路５２０、５２０Ａ、５２０Ｂで構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、前記インバーター回路は、前記特定信号に応じて、前記第１半導体スイッチに電圧を印加し又は遮断することができる。

本発明の実施態様４においては、前記第１半導体スイッチ５１１は、ゲートが前記バイポーラトランジスタのコレクタと接続されたＦＥＴであって、該ＦＥＴのゲート及びバイポーラトランジスタのコレクタの間に接続された第３抵抗５２１を備えることを特徴とする。

本発明によれば、前記第１半導体スイッチのゲートに接続された第３抵抗が、前記第１半導体スイッチのいわゆる入力容量と共にローパスフィルタの役割をなし、第１半導体スイッチのゲートに印加される電圧のうち、高周波数成分を除去することができる。

本発明の実施態様５においては、各発光体及び前記第１半導体スイッチ５１１の間に接続され、該複数の発光体のうち何れかを選択する信号に応じて選択された発光体を前記第１半導体スイッチ５１１に接続する第２スイッチを備え、該第２スイッチにより、前記選択された発光体を前記第１半導体スイッチ５１１に接続した後、前記第１スイッチ５１３により前記第１半導体スイッチ５１１に対する電圧の印加が許可されるように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、第２スイッチにより何れかの発光体が第１半導体スイッチに接続された後、前記第１スイッチが前記第１半導体スイッチに対する電圧の印加を許可するので、第１半導体スイッチのゲートに印加される電圧を、確実に０Ｖから上昇させることができる。

本発明の実施態様６においては、前述した何れかに記載の駆動回路５１と、該駆動回路５１によって駆動される発光体とを備え、該発光体が発する光を遮光する遮光物の位置を検出することにより、座標入力を受け付けることを特徴とする。

本発明によれば、前記駆動回路によって駆動される発光体が発する光が遮光されることにより、斯かる遮光物の位置が検出され、検出された遮光物の位置が入力された座標として認識することができる。

１ 制御部
５１ 発光部駆動回路
１００ 光学式タッチパネル装置
５１１ 第１半導体スイッチ
５１３ 第１スイッチ
５１４ 第２半導体スイッチ
５１５ 第２電源部
５１６ 第２抵抗
５１７ 第１抵抗
５１８ 検出抵抗
５１９，５２０ インバーター回路
５２１ 第３抵抗

Claims (6)

1. 複数の発光体の何れかに流れる電流を検出する検出抵抗と、前記発光体及び検出抵抗の間に接続され、印加される電圧に応じて流れる電流を調整する第１半導体スイッチとを備え、前記複数の発光体を駆動する駆動回路において、
   特定信号に応じて、前記第１半導体スイッチに対する電圧の印加を許可又は遮断する第１スイッチと、
   前記検出抵抗に流れる電流に応じて前記第１半導体スイッチに印加される電圧を変える第２半導体スイッチと
   を備えることを特徴とする駆動回路。
2. 前記第２半導体スイッチは、コレクタが前記第１半導体スイッチ及び第１スイッチの間に接続されたバイポーラトランジスタであり、
   該バイポーラトランジスタのベースは第１抵抗を介して前記検出抵抗に接続され、
   該第１抵抗及び前記バイポーラトランジスタのベースの間に一端が接続された第２抵抗と、
   該第２抵抗の他端と接続され、前記発光体に流れる電流を制御する第２電源部と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
3. 前記第１スイッチはインバーター回路で構成されていることを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の駆動回路。
4. 前記第１半導体スイッチは、ゲートが前記バイポーラトランジスタのコレクタと接続されたＦＥＴであって、
   該ＦＥＴのゲート及びバイポーラトランジスタのコレクタの間に接続された第３抵抗を備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の駆動回路。
5. 各発光体及び前記第１半導体スイッチの間に接続され、該複数の発光体のうち何れかを選択する信号に応じて選択された発光体を前記第１半導体スイッチに接続する第２スイッチを備え、
   該第２スイッチにより、前記選択された発光体を前記第１半導体スイッチに接続した後、前記第１スイッチにより前記第１半導体スイッチに対する電圧の印加が許可されるように構成されていることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の駆動回路。
6. 請求項１から５の何れかに記載の駆動回路と、
   該駆動回路によって駆動される発光体とを備え、
   該発光体が発する光を遮光する遮光物の位置を検出することにより、座標入力を受け付けることを特徴とするタッチパネル装置。
   
   
   

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