JP2015139058A - 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、電流を調整する第１半導体スイッチ５１１と、第１半導体スイッチ５１１に電圧を印加する第１電源部５１２とを備え、前記複数のＬＥＤを駆動する発光部駆動回路５１において、第２電源部５１５を更に備え、第２電源部５１５から出力される電圧、及び、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て、ＬＥＤに電流が流れ始める際、第１電源部５１２から出力される電圧が第１半導体スイッチ５１１に印加されることを制限する。
【選択図】図４

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、電流を調整する第１半導体スイッチと、該第１半導体スイッチに電圧を印加する電源とを備え、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１０は従来のＬＥＤアレイ駆動回路を説明する回路図であり、図１１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１０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より印加される電圧が全て印加されるので、電流制限用ＦＥＴがオン状態である。

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１１に示したように、スパイク電流が発生するので（図１１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が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、複数の発光体のうち、選択された何れかの発光体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、前記電流のオンオフ制御を行う第１半導体スイッチと、該第１半導体スイッチに電圧を印加する第１電源部と、前記第１半導体スイッチ及び前記検出抵抗の接続点に一端が接続された第１抵抗と、前記第１抵抗の他端と一端が接続された第２抵抗と、前記第２抵抗の他端に接続され、出力電圧を変更することにより前記電流の制御を行う第２電源部と、前記第１半導体スイッチと、前記第１抵抗及び第２抵抗の接続点との間に設けられた第２半導体スイッチとを備え、前記第２電源部は、何れかの発光体が選択される前に、第１電圧を出力し、何れかの発光体が選択された後に、第１電圧より低い第２電圧を出力することにより、前記発光体に電流が流れ始める際、前記第１電源部が出力する電圧が前記第１半導体スイッチに印加されることを制限して、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、複数の発光体のうち、選択された何れかの発光体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、前記電流のオンオフ制御を行う第１半導体スイッチと、該第１半導体スイッチに電圧を印加する第１電源部と、前記第１半導体スイッチ及び前記検出抵抗の接続点に一端が接続された第１抵抗と、前記第１抵抗の他端と一端が接続された第２抵抗と、前記第２抵抗の他端に接続され、出力電圧を変更することにより前記電流の制御を行う第２電源部と、前記第１半導体スイッチと、前記第１抵抗及び第２抵抗の接続点との間に設けられた第２半導体スイッチとを備え、前記第２電源部は、何れかの発光体が選択される前に、第１電圧を出力し、何れかの発光体が選択された後に、第１電圧より低い第２電圧を出力することを特徴とする。

本発明に係る駆動回路は、前記第１電圧は、前記第２半導体スイッチをオンにする閾値電圧より高い電圧であり、前記第２電圧は、該閾値より低い電圧であることを特徴とする。

本発明に係る駆動回路は、前記第２電源部は、ラダー回路を用いることを特徴とする。

本発明に係る駆動回路は、前記第２抵抗の他端側に接続されたバッファアンプ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電源部は、前記第１電圧を出力する第１定電圧源と、前記第２電圧を出力する第２定電圧源とを備え、前記第１定電圧源又は第２定電圧源の何れかを選択的に出力するように構成されていることを特徴とする。

本発明に係る駆動回路は、前記第２抵抗の一端側に接続されたコンデンサを備え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、前記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、該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における、第２電源部の構成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図である。 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。 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，・・・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。電流が流れると、シャント抵抗５１８に電圧が発生し、発生し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が接続されている。また、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電源部５１２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の間には第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、出力電圧を変えることができるように構成されている。

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。

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における、第２電源部５１５の構成を説明する回路図である。第２電源部５１５は、いわゆるラダー抵抗回路によるＤＡＣ（デジタル／アナログ変換器）を用いて、出力電圧を変更できるように構成されている。以下、ラダー抵抗回路によるＤＡＣを、ラダーＤＡＣという。また、説明の便宜上、該ラダーＤＡＣが３ビットである場合を例として説明するが、これに限るものでなく、８ビットであってもよく１０ビットであっても良い。

例えば、第２電源部５１５は、ＩＯポートＲＢ０〜２の各々に、２ｋΩの抵抗の一端が接続されており、ＲＢ２に接続されている２ｋΩの抵抗とＲＢ１に接続されている２ｋΩの抵抗の他端、ＲＢ１に接続されている２ｋΩの抵抗とＲＢ０に接続されている２ｋΩの抵抗の他端には、１ｋΩの抵抗が各々接続されている。また、ＲＢ０に接続されている２ｋΩの抵抗及び１ｋΩの抵抗の接続点には２ｋΩの抵抗の一端が接続され、該２ｋΩの抵抗の他端はＧＮＤに接続されている。

このようなラダー抵抗回路を有する第２電源部５１５は、ＩＯポートＲＢ０〜２を介して３ビットのデジタル信号が入力され、これらのデジタル信号の組み合わせを、０から７までの１０進数で表すことができる。すなわち、第２電源部５１５における最大出力電圧を、８等分して、選択的に出力する制御が可能である。

例えば、第２電源部５１５における最大出力電圧が５Ｖである場合は、０Ｖ〜４．３７５Ｖの範囲において、各々０．６２５Ｖの差を有する８つの電圧値を選択的に出力することができる。また、ＩＯポートの数（ビット）を増やすことにより、斯かる差を小さくし、より細かい制御が可能である。

このような構成を有する第２電源部５１５は、例えば、制御部１によってＩＯポートＲＢ０〜２へのデジタル信号出力が行われ、抵抗による分圧だけで所定のアナログ電圧が出力できるので、高速応答が可能であり、第２半導体スイッチ５１４のベースに印加される電圧を滑らかに、かつ短時間内に減少又は上昇させることができる。

以上のように、制御部１によって第２電源部５１５から出力される電圧（Ｖｄａｃ）が制御され、第２半導体スイッチ５１４のベースに印加される電圧が、第２半導体スイッチ５１４をオンにする閾値以上となる場合、第２半導体スイッチ５１４がオンとなり、第１電源部５１２から出力される電圧は第２半導体スイッチ５１４を介してＧＮＤに落とされる。

一方、第２半導体スイッチ５１４のベースに印加される電圧が、前記閾値以下となる場合は、第２半導体スイッチ５１４がオフとなり、第１電源部５１２から出力される電圧が第１半導体スイッチ５１１のゲートに印加され、第１半導体スイッチ５１１のドレインからソースに電流が流れる。

また、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、セレクト信号により何れかのＦＥＴ（ＦＥＴ０，ＦＥＴ１，・・・の何れか）がオンになるまで、第２半導体スイッチ５１４のベースに前記閾値以上の電圧が印加され、第１半導体スイッチ５１１のゲートに印加される電圧は０Ｖとなるように構成されている。

以上のように、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

従って、上述した同様の方法によって、第２電源部５１５から出力される電圧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。

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の受光強度を同様にする必要がある。従って、第２電源部５１５の出力電圧を制御することにより、タッチパネル装置の縦方向及び横方向に配置する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することにより、ＬＥＤの受光強度が同じとなるようにすることができる。

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、電流を一定に調整する。

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２半導体スイッチ５１４がオンになると、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２半導体スイッチ５１４がオフになると、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、出力電圧を変えることができる第２電源部５１５を備えている。第２電源部５１５は、何れかのＦＥＴがオンになるまで第２半導体スイッチ５１４をオン状態にしておき、セレクト信号により何れかのＦＥＴがオンになった後に、第２半導体スイッチ５１４をオフさせて、第１半導体スイッチ５１１のゲートに対する、第１電源部５１２から出力される電圧の印加を許可するように構成されている。

図６（Ａ）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図である。

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、第２半導体スイッチ５１４をオフにするために、制御部１が第２電源部５１５の制御を行う。

具体的には、制御部１は、以下の制御を行う。セレクト信号により何れかのＦＥＴをオンにする前に、第２電源部５１５から出力される電圧ＶｄａｃをＶ１に設定する。Ｖ１は、選択されたＬＥＤに流れる電流を制御する際に第２電源部５１５から出力される電圧Ｖ２よりも高い電圧値である。
セレクト信号により何れかのＦＥＴがオンにされる前は、ＬＥＤに電流は流れていないので、Ｖｓｈは０Ｖである。すなわち、第２電源部５１５から出力される電圧Ｖ１は、第１抵抗５１７、第２抵抗５１６により分圧され、分圧された電圧が第２半導体スイッチ５１４のベースに印加される。上述の分圧された電圧により第２半導体スイッチ５１４がオンになるように、第１抵抗５１７、第２抵抗５１６各々の抵抗値に基づいてＶ１を設定しておく。今、第２半導体スイッチ５１４はオンになっているので、第１電源部５１２から出力される電圧は第２半導体スイッチ５１４を介してＧＮＤに落とされる。
次に、セレクト信号により何れかのＦＥＴがオンにされた後、第２電源部５１５から出力される電圧ＶｄａｃをＶ１からＶ２に向けて減少させる。

セレクト信号により何れかのＦＥＴがオンになったとき、上述したように、第２半導体スイッチ５１４がオン状態であるので、第１半導体スイッチ５１１のゲートに印加される電圧は０Ｖであり、第１半導体スイッチ５１１のドレイン及びソース間に電流は流れていない。

ここで、第２電源部５１５から出力される電圧ＶｄａｃをＶ１からＶ２に向けて減少させて行き、第２半導体スイッチ５１４のベースに印加される電圧が閾値（例えば、０．６Ｖ）以下に達し、第２半導体スイッチ５１４がオフ状態になると、第１半導体スイッチ５１１のゲートに電圧が印加される。第２半導体スイッチ５１４がオフ状態になるまで、また、第１半導体スイッチ５１１のドレイン及びソース間に電流が流れるまでの電圧値になるまでにはいくらかの時間が必要である。このような遅延効果は、第２半導体スイッチの寄生容量（入力容量）の作用によるものと考えられる。

上述の遅延効果、及び、第２電源部５１５の出力電圧の制御によってＬＥＤに流れる電流が徐々に上昇するので（図６（Ａ）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。

（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、第２電源部の構成にて相違する。

図７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、実施の形態１と同様、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、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電源部５１２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、第１抵抗５１７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の接続点には、第２抵抗５１６の一端が接続されており、第２抵抗５１６の他端には第２電源部５１５Ａが接続されている。

第２電源部５１５Ａは、２つの定電圧源５１５１，５１５２を有しており、何れかの定電圧源を第２抵抗５１６の他端側に接続するためのスイッチを更に有している。このスイッチは、例えば、アナログスイッチＩＣで構成される。制御部１により何れかのＦＥＴをオンにする選択がなされると、アナログスイッチＩＣにより、定電圧源５１５１、５１５２の切り替え制御が行われる。

定電圧源５１５１から出力される電圧（Ｖ１）は、Ｖ１＞＞Ｖｄｉｖの関係にあり、第２電源部５１５ＡからＶ１が出力されている場合は、第２半導体スイッチ５１４のベースに印加される電圧は前記閾値以上となり、第２半導体スイッチ５１４がオンとなる。（図６参照）

一方、定電圧源５１５２から出力される電圧（Ｖ２）は、Ｖ１より小さく、第２電源部５１５ＡからＶ２が出力されている場合は、第２半導体スイッチ５１４のベースに印加される電圧は前記閾値以下となり、第２半導体スイッチ５１４はオフ状態になり、第１電源部５１２から出力される電圧が第１半導体スイッチ５１１のゲートに印加される。

また、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、セレクト信号により何れかのＦＥＴがオンになるまで、第２電源部５１５ＡからＶ１が出力されて、第２半導体スイッチ５１４のベースに前記閾値以上の電圧が印加され、第１半導体スイッチ５１１のゲートに印加される電圧は０Ｖとなるように構成されている。

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。以下、詳しく説明する。

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においては、発光部駆動回路５１が第２電源部５１５Ａ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２電源部５１５Ａが前記切替スイッチの接続を定電圧源５１５１から定電圧源５１５２に切り替える。従って、セレクト信号により何れかのＦＥＴがオンになった後に、第２半導体スイッチ５１４がオフになり、第１半導体スイッチ５１１のゲートに対して第１電源部５１２から出力される電圧が印加される。

この際、上述したように、第１半導体スイッチ５１１のゲートに印加されている電圧は０Ｖである。従って、実施の形態２においても、実施の形態１にて説明した遅延効果により、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６（Ｂ）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発生するスパイク電流を防止できる。

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。

以上のように、実施の形態２に係る発光部駆動回路５１は、ラダー抵抗回路の代わりに、定電圧源を用いる構成を有することから、制御用ポートが１つで済み、制御を単純（簡易）にすることができる。また、定電圧源は出力インピーダンスが高いので、ラダー抵抗回路のように、バッファアンプを用いる必要がない。

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２における発光部駆動回路５１と略同じであるが、コンデンサを更に備えている。

図８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。

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では、第２抵抗５１６及び第２半導体スイッチ５１４のベースの間にコンデンサ５１３の一端が接続されており、コンデンサ５１３の他端はＧＮＤに接続されている。他の構成については、実施の形態２と同様であり、説明を省略する。

このような構成によって、第２抵抗５１６はコンデンサ５１３と共にローパスフィルタを形成するので、第２半導体スイッチ５１４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２半導体スイッチ５１４における応答がより緩やかになる。

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、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は、実施の形態２に係る光学式タッチパネル装置１００と同様、セレクト信号により何れかのＦＥＴがオンになった後に、第２電源部５１５Ａが前記切替スイッチの接続を定電圧源５１５１から定電圧源５１５２に切り替える。この際、第１半導体スイッチ５１１のゲートにかかっている電圧は０Ｖであるので、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３に係る光学式タッチパネル装置１００においては、第２抵抗５１６及びコンデンサ５１３がローパスフィルタを形成して、第２半導体スイッチ５１４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。これによって、第２半導体スイッチ５１４における応答がより緩やかになり、これに応じて、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に流れ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。従って、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、以上の説明においては、実施の形態３に係る発光部駆動回路５１が第２電源部５１５Ａを備える場合を例として説明したが、これに限るものでなく、第２電源部５１５を備えるように構成しても良い。

実施の形態１又は２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１における発光部駆動回路５１と略同じであるが、バッファアンプを更に有している。

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を説明する回路図である。

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では、第２抵抗５１６及び第２電源部５１５の間にバッファアンプ５１９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。

バッファアンプ５１９は、第２電源部５１５の出力インピーダンスを下げる。これによって、第２電源部５１５の出力インピーダンスによるＶｄｉｖの低下を防ぐことができる。

また、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、実施の形態１に係る発光部駆動回路５１と同様の構成を有しているので、実施の形態１に係る発光部駆動回路５１と同様の作用により、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、詳しい説明を省略する。

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。

また、以上の記載に限るものでなく、実施の形態３と同様、第２抵抗５１６及び第２半導体スイッチ５１４のベースの間にコンデンサ５１３を更に接続しても良い。

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、複数の発光体のうち、選択された何れかの発光体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、前記電流のオンオフ制御を行う第１半導体スイッチ５１１と、該第１半導体スイッチ５１１に電圧を印加する第１電源部５１２と、前記第１半導体スイッチ５１１及び前記検出抵抗５１８の接続点に一端が接続された第１抵抗５１７と、前記第１抵抗５１７の他端と一端が接続された第２抵抗５１６と、前記第２抵抗５１６の他端に接続され、出力電圧を変更することにより前記電流の制御を行う第２電源部５１５，５１５Ａと、前記第１半導体スイッチ５１１と、前記第１抵抗５１７及び第２抵抗５１６の接続点との間に設けられた第２半導体スイッチとを備え、前記第２電源部５１５，５１５Ａは、何れかの発光体が選択される前に、第１電圧を出力し、何れかの発光体が選択された後に、第１電圧より低い第２電圧を出力することを特徴とする。

本発明によれば、前記第２電源部は、何れかの発光体が選択される前に、第１電圧を出力し、何れかの発光体が選択された後に、第１電圧より低い第２電圧を出力することにより、前記発光体に電流が流れ始める際、前記第１電源部が出力する電圧が前記第１半導体スイッチに印加されることを制限して、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１電圧は、前記第２半導体スイッチをオンにする閾値電圧より高い電圧であり、前記第２電圧は、該閾値より低い電圧であることを特徴とする。

本発明によれば、前記第２電源部が、前記閾値電圧より高い第１電圧、及び、該閾値より低い第２電圧を出力し、これに応じて、前記第２半導体スイッチがオンオフされることにより、前記発光体に電流が流れ始める際、前記第１電源部が出力する電圧が前記第１半導体スイッチに印加されることを防止することができる。

本発明の実施態様３においては、前記第２電源部５１５，５１５Ａは、ラダー回路を用いることを特徴とする。

本発明によれば、前記第２電源部がラダー回路を有することから、抵抗による分圧だけで所定のアナログ電圧が出力できるので、高速応答ができ、第２半導体スイッチのベースに印加される電圧を滑らかにし、かつ短時間内に減少又は上昇させることができる。

本発明の実施態様４においては、前記第２抵抗５１６の他端側に接続されたバッファアンプ５１９を備えることを特徴とする。

本発明によれば、前記バッファアンプが前記第２電圧部の出力インピーダンスを下げて、可変電圧部の出力インピーダンスにより第２半導体スイッチに印加される電圧が低下することを防ぐことができる。

本発明の実施態様５においては、前記第２電源部５１５，５１５Ａは、前記第１電圧を出力する第１定電圧源５１５１と、前記第２電圧を出力する第２定電圧源５１５２とを備え、前記第１定電圧源又は第２定電圧源の何れかを選択的に出力す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、前記第２電源部が第１定電圧源又は第２定電圧源からの電圧を選択的に出力し、これに応じて、前記第２半導体スイッチがオンオフされることにより、前記発光体に電流が流れ始める際、前記第１電源部が出力する電圧が前記第１半導体スイッチに印加されることを防止することができる。

本発明の実施態様６においては、前記第２抵抗５１６の一端側に接続されたコンデンサ５１３を備えることを特徴とする。

本発明によれば、前記第２抵抗及びコンデンサがローパスフィルタを形成して、前記第２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し、該第２半導体スイッチにおける応答を緩やかにすることができる。

本発明の実施態様７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
５１２ 第１電源部
５１３ コンデンサ
５１４ 第２半導体スイッチ
５１５，５１５Ａ 第２電源部
５１６ 第２抵抗
５１７ 第１抵抗
５１８ シャント抵抗
５１９ バッファアンプ

Claims (7)

1. 複数の発光体のうち、選択された何れかの発光体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、前記電流のオンオフ制御を行う第１半導体スイッチと、
   該第１半導体スイッチに電圧を印加する第１電源部と、
   前記第１半導体スイッチ及び前記検出抵抗の接続点に一端が接続された第１抵抗と、
   前記第１抵抗の他端と一端が接続された第２抵抗と、
   前記第２抵抗の他端に接続され、出力電圧を変更することにより前記電流の制御を行う第２電源部と、
   前記第１半導体スイッチと、前記第１抵抗及び第２抵抗の接続点との間に設けられた第２半導体スイッチとを備え、
   前記第２電源部は、何れかの発光体が選択される前に、第１電圧を出力し、何れかの発光体が選択された後に、第１電圧より低い第２電圧を出力することを特徴とする駆動回路。
2. 前記第１電圧は、前記第２半導体スイッチをオンにする閾値電圧より高い電圧であり、前記第２電圧は、該閾値より低い電圧であ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２電源部は、ラダー回路を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動回路。
4. 前記第２抵抗の他端側に接続されたバッファアンプを備えることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の駆動回路。
5. 前記第２電源部は、前記第１電圧を出力する第１定電圧源と、前記第２電圧を出力する第２定電圧源とを備え、前記第１定電圧源又は第２定電圧源の何れかを選択的に出力するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動回路。
6. 前記第２抵抗の一端側に接続されたコンデンサを備えることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の駆動回路。
7. 請求項１から６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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