JPS6025854B2 - 表示素子駆動回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は発光表示素子の駆動回路に関するものである。

テレビジョンやェレベータ等の各種機械・装置において
は、各種の動作状態を表示するための表示装置が数多く
用いられている。従来の表示装置としては例えば第１図
（ａは正面図、ｂは側面図）に示すごとく、押ボタンス
イッチで、そのボタン頭部が発光するものがある。

すなわち第１図において、ボタン１をスイッチ本体２の
方へ押し込むことによってスイッチがオン又はオフにな
る。そしてこの動作に連動して発光ダイオード３（又は
電球等）が点灯し、その光がボタン１を構成している透
明プラスティック内を通過してボタン１の前面から放射
し、あたかもボタン１の頭部が発光しているように見え
るものである。なお第１図の４は配線用の端子である。
上記のごとき押ボタン式表示装置においては【ィ｝構造
が複雑であること、‘ロー発光部を大面積にすることが
難しく、かつ装置の奥行きが大きくなる、し一パネルに
取付けるには取付け孔が必要であり、同一平面内に多数
取付けに〈し、等の欠点がある。上記の欠点を改善した
装置として第２図（ａは正面図、ｂは側面図及び回路図
）に示すごとき静電容量変化検出型センサを有した表示
装置がある。すなわち第２図において、表示部を兼ねた
センサパネル５と接地面との間の容量変化（例えば人間
がセンサパネル５の前面に接触したことによる容量変化
）を検出回路７で検出し、その信号によってスイッチン
グ回路８をオン・オフすることにより、発光ダイオード
６（又は電球）を点滅させ、センサパネル５を介して前
方へ光を放射するものである。なお第２図において９は
電源である。上記のごとき静電容量変化検出型の表示装
置は現在、ェレベータ等に広く用いられているが、この
装置の場合も大面積表示は難しくまた電球等の取付けが
必要なため奥行きも大きくなるので実装上に問題がある
。本発明は上記のごとき従来技術の欠点を解消し薄型で
大面積表示が可能であり、かつ実装の容易な表示装置を
実現するための表示素子駆動回路を提供することを目的
とする。

本発明の要点は、表示素子兼センサとして薄型表示素子
（ェレクトロルミネッセンス素子、液晶表示素子、ェレ
クトロクロミック素子等）を用い該素子の対抗電極（又
は並置された電極）を容量検出型のセンサとして使用し
た場合に生ずる問題点を特殊な駆動回路によって解決し
たことにある。

以下、まず薄型表示素子の電極を直接センサとして使用
した場合の問題点についてェレクトロルミネッセンス素
子（以下ＥＬ素子と略記する）を例として説明する。

第３図はＥＬ素子駆動回路の一例図である。

第３図において、１ ０は人体がＥＬ素子１ ４の電極
とパネルを介して接触したときの静電容量（電極と指と
の間の静電容量で数ｐＦ程度）、１１は人体のインピー
ダンス（５０〜６０ＨＺでは１０のインピーダンスに比
して十分に小さな値である）１２は人体に誘起されるハ
ムノィズ、１３はスイッチング素子、１４はＥＬ素子、
１５はＥＬ素子駆動用のＡＣ電源である。第３図の回路
は、人体がパネルを介してＥＬ素子１４の電極に接触し
たときに生ずるＰ点の電圧変化を検出し（検出回路は図
示を省略）、それによってスイッチング素子１３をオン
にすることにより、ＡＣ電源１５からＥＬ素子１ ４に
電流１５′が流れて発光するものである。

しかし、ＥＬ素子１４は電極間に誘電体層をサンドイッ
チ横造したものであり、電極間の静電容量は１００岬Ｆ
／の程度もある。これに対して人体がパネルを介して電
極に接触したときの静電容量（前記の１０）はせし、ぜ
し、数ｐＦにすぎないので、Ｐ点の電圧変化は非常に小
さいものになる。

例えば第４図は第３図の等価回路であり、乙ｏ，Ｚ，．
，Ｚ，３，ＺＭはそれぞれ１０，１１，１３，１４のイ
ンピーダンス（ただしＺ，３はスイッチング素子１３の
電極間容量で３ｐＦ程度）であり、Ｖ。

は人体のハムノイズである。第４図において、５０ＨＺ
におけるＰの電圧Ｖｐは、Ｚ１３乙４ Ｖｐ＝乙３乙４十（Ｚ，３十Ｚ，４）く乙。

十２，．）Ｖ。ニ１仇ｈＶとなる。したがって検出回路
は１仇ｈＶ程度の変化を検出することが必要となるが、
各素子のバラッキや雑音等を考慮すると１仇ｈＶ程度の
極小レベルの変化を検知することは困難であり、実用化
出来なかった。

本発明は、人体の接触による共振周波数の変化を検出す
るように構成することにより、上記の問題を解決したも
のである。

以下、図面に基づいて詳細に説明する。第５図は本発明
に用いるＥＬ素子の一例の正面図、第６図は第５図のＡ
−Ａ′断面図である。

第５図及び第６図において、まず透明なガラス基板１
６（例えば４０×４仇肋）片面に１山０３ネサ膜（例え
ば膜厚２０００△、シート抵抗１５００／地）を形成し
、次にエッチングによって所定のパタンを残してネサ膜
を取除くことにより電極１７を形成する。次にェレクト
ロルミネッセンス用蛍光体印刷ペーストを用いてスクリ
ーン印刷することにより、表示層１８を形成する。なえ
表示層１８の膜厚は、１０ｒｍ以下になると絶縁耐圧が
不足し、４０山ｍ以上になると十分な発光を得るのに高
電圧を要するので、１０〜４０仏ｍ程度にすることが望
ましい。次にアルミニウム蒸着により対向電極１９を形
成する。

上記の素子は電極１７，１９間に交流又は方形波電界を
印加することによって発光する。次に、検出回路の原理
について説明する。

第７図は検出回路の原理図である。

第７図において、コイル２０，ＥＬ素子２２、コイル２
１及びコンデンサ２３は共振回路を構成している。また
ＥＬ素子２２の電極（Ｂ点）にパネルを介して人体が接
触したときの容量を２４で示す。第８図は上記の共振回
路において、Ａ点に印加した信号のＢ点における帯域特
性図であり、曲線２５，２６，２７は、それぞれ容量２
４が０．３ｐＦ，８ｐＦの場合の特性を示す。

第８図から判るように容量２４が０のときには８ＭＨＺ
以上まで見られない共振の山が、３ｐＦ及び５ｐＦの場
合にはＩＭＨＺ以下で発生している。

この大きな変化を利用することによってセンサを構成す
ることが出来る。なお、第７図のコイル２１を省略した
場合の特性は、第９図に示すごとく、容量２４の変化に
対して帯域特性が全く変化しない。またコイル２０を省
略した場合の特性も第１０図に示すごとく、容量２４の
変化に対して帯城特性が全く変化しない。一方、スイッ
チング素子１３と並列に接続したコンデンサ２３を省略
した場合には、第１１図に示すごとく、コイル２０，２
１とスイッチング素子１３の電極間容量とによる共振点
２８がコイル２０，２１と容量２４とによる共振点２９
の掻く近傍に生ずるため、センサ機能に問題を生じやす
い。

したがってＥＬ素子２２の容量より十分小さく、かつス
イッチング素子１３の電極間容量より十分大きな容量２
４をスイッチング素子１３と並列に接続する必要がある
。なお、容量２４の大きさをＥＬ素子２２の容量と同程
度にした場合には、スイッチング素子１３がオフの場合
にも、両者の容量比で分割された電界がＥＬ素子２２に
印加され、ＥＬ素子２２がわずかに点灯することがある
。もちろんスイッチング素子１３がオンになればＥＬ素
子２２に完全に点灯する。次に実施例に基づいて説明す
る。

第１２図は本発明の一実施例のブロック図である。

第１２図において、３０は第７図に示す共振回路、３１
は発振回路、３２は狭帯域バンドパスフィルタ、３３は
検波回路である。

なお狭帯域バンドパスフィルタ３２の通過帯域は、容量
２４による共振点（第８図の例では１び〜１び日２）付
近の範囲に設定する。次に動作について説明する。

まず人体がＥＬ素子の電極に接触していないときは、共
振回路３０と発振回路３１で構成された発振器の発振周
波数は、第８図から判るように低い帯城（１びＨＺ以下
）にあり、狭帯域バンドパスフィルタ３２の通過帯域外
にある。

そのため検波回路３３には入力がなく、したがって出力
もない。次に人体がＥＬ素子の電極に接触すると、共振
回路３０の共振周波数が変化し、発振回路３１の発振周
波数が狭帯城バンドパスフイルタ３２の通過帯域内に入
る。

そのため検波回路３３が出力を送出する。この世力によ
って第７図のスイッチング素子１３を制御することによ
り、ＥＬ素子を点灯させることが出釆る。なおＥＬ素子
と人体の接触の状態（例えば指を強く押し付けて容量が
大きくなった場合等）によっては、第７図の容量２４が
大きくなりすぎて、発振周波数が通過帯域からはずれる
こともあり得るが、その場合でも接触の初期には必ず容
量２４が小さい時間があり、検波回路３３はそのときに
出力を送出するので、検波回路３３の後にフリツプフロ
ツプ回路等を接続することによって記憶することが出来
る。

次に、第１３図は本発明の第２の実施例図である。

第１３図の回路は、共振回路３０と発振回３１との間に
、狭帯域バンド３２を挿入したものであり、人体がＥＬ
素子に接触したときにのみ発振するように構成したもの
である。その他の動作は第１２図と同様である。次に、
第４図は本発明の第３の実施例図である。

第１４図の回路は、ＥＬ素子駆動用電源３５と直列にセ
ンサ用発振器３４を綾続し、人体の接触の有無による共
振回路３０の共振出力の変化を検出するように構成した
ものである。

なおセンサ用発振器３４としては白色雑音発生器を用い
てもよい。次に、第１５図は本発明の一実施例の回路図
であり、第１３図のブロック図の具体的回路を示す。

第１５図において、共振回路３川ま第７図の回路と同一
であり、第７図と同符号は同一物を示すまたトランジス
タ、３個のコンデンサ及び３個の抵抗から構成された発
振回路３１は、共振回路３０と共に発振器を構成し、人
体がＥＬ素子２２に接触していないときは帯域外の出力
、接触しているときは帯域内の出力を送出する。

また２個のバッファ回路、３個のコイル及び３個のコン
デンサから構成された狭帯域バンドパスフィルタ３２は
、人体がＥＬ素子２２に接触したときの発振器の出力を
選択通過させる。

そしてダィオードとコンデンサで構成された検波回路３
３は、狭帯域バンドパスフィルタ３２の出力を検波し、
出力端子３６から送出する。この出力端子３６から得ら
れる出力を、例えばフリップフロッフ。

回路等を用いた処理回略３７に与え、表示素子の動作モ
ードーこ応じた処理を行ない、その結果の信号を共振回
路３０の制御入力端子３８に与えてスイッチング素子１
３を制御することにより、ＥＬ素子２２を任意の動作モ
ードで点滅させることが出来る。上記の動作モードとし
ては、例えば、｛ィ｝指を触れている間のみ点灯し、指
をはなすと消灯するもの、｛ｏ｝指を触れると点灯し、
一定時間後に消灯するもの、し一指を触れると点灯し、
指をはなしても点灯を続け、再び指を触れると消灯する
もの、等が考えられるが、そのような機能を有する処理
回路３７は、いずれもフリップフロップ回路とタイマ回
路等の公知の回路を組合せることによって容易に実現す
ることが出来る。

次に、第１ ６図は複数個のＥＬ素子を点灯させる場合
の共振回路３０の構成図である。

第１６図に示すごとく、駆動電源１５及びコイル２０‘
ま共用し、コイル２１′，２１″・・・・・・、ＥＬ素
子２２′，２２へ・・・・・、コンデンサ２３′，２３
″……、スイッチング素子１３′，１３″……を並列に
接続すればよい。

なお上記の説明においては、表示素子としてＥＬ素子を
用いた場合を例示したが、液晶素子、ェレクトロクロミ
ック素子等を用いた場合も同様に本発明を適用すること
が出来る。

以上説明したごと〈本発明によれば、薄型表示素子の電
極をセンサとして用いることが可能となるので、非常に
薄型になり、かつ取付け容易になる等、実装性が向上し
、しかもセンサの全面が発光体となるので大面積のもの
を容易に実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ従来装置の一例図、第３図
はＥＬ素子駆動回路の一例図、第４図は第３図の等価回
路図、第５図は本発明に用いる薄型表示素子の一例の正
面図、第６図は第５図のＡ−Ａ′断面図、第７図は本発
明を原理図、第８図〜第１１図は第７図の特性図、第１
２図〜第１４図はそれぞれ本発明の実施例のブロック図
、第１５図は本発明の−実施例の回路図、第１６図は複
数個のＥＬ素子を点灯する場合の回路図である。 符号の説明、１・・・・・・ボタン、２・…・・スイッ
チ本体、３・・・・・・発光ダイオード、４・・・・・
・端子、５・・・・・・センサパネル、６・・・・・・
発光ダイオード、７・・…・検出回路、８・・・・・・
スイッチング回路、９…・・・電源、１０・・・…接触
時の静電容量、１１・…・・人体の静電容量、１２……
ハムノイズ、１３・…・・スイッチング素子、１４・…
・・ＥＬ素子、１５・・・…ＡＣ電源、１５′・・・・
・・電流、１６・…・・ガラス基板、１７…・・・電極
、１８…・・・表示層、１９・・・・・・対向電極、２
０，２１…・・・コイル、２２・・・・・・ＥＬ素子、
２３……コンデンサ、２４…・・・穣触時の容量、２５
〜２７・・・・・・特性曲線、２８，２９・・・・・・
共振点、３０・・・・・・共振回路、３１・・・・・・
発振回路、３２・・・・・・狭帯域バンドパスフィルタ
、３３検波回路、３４・・・・・・センサ用発振器、３
５・・・・・・ＥＬ素子駆動用電源、３６・・・・・・
出力端子、３７…・・・処理回路、３８・・・・・・制
御入力端子。 矛ｌ図 才２図 才３図 才４図 才５図 才６図 オフ図 才８図 才９図 オー０図 オーー図 オー２図 汁ｌ３図 オー４図 オー５図 才ｌ６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スイツチング素子とコンデンサとの並列回路、第１
   のコイル、薄型表示素子、第２のコイル及び電源を直列
   に接続してなる共振回路と、人体が上記薄型表示素子の
   電極に接近又は接触したときに生ずる上記共振回路の共
   振周波数の変化を検出する検出回路と、該検出回路の出
   力に応じて所定の動作モードで上記スイツチング素子を
   開閉制御する回路とを具備することを特徴とする表示素
   子駆動回路。