JP2023154469A

JP2023154469A - 電子機器

Info

Publication number: JP2023154469A
Application number: JP2022063766A
Authority: JP
Inventors: 遼河鈴木; Ryoga Suzuki
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2022-04-07
Filing date: 2022-04-07
Publication date: 2023-10-20
Also published as: WO2023195335A1

Abstract

【課題】電気エネルギーの変換を連続的に行いながら検出対象の検出を行う電子機器を提供する。【解決手段】表示入力装置１は、陽電極２０と、陰電極２２と、陽電極２０及び陰電極２２間に流れる電流の電気エネルギーを他のエネルギーに変換する変換部と、陰電極２２に流れる電流を制限電流値ＩＬＩＭに制限する電流制限部４と、第１の電流ＩＡを生成し、陽電極２０に供給する第１の電流生成部６と、陽電極２０を充電させるために第１の電流ＩＡの電圧より大きい電圧を有する第２の電流ＩＢを生成し、第１の電流ＩＡに第２の電流ＩＢを重畳して陽電極２０に供給する第２の電流生成部７と、第１の電流ＩＡに重畳する第２の電流ＩＢを制御し、変換部による電気エネルギーの変換と並行して陽電極２０の電圧を計測した計測結果に基づいて操作指９の接近又は接触を判定する制御部８と、を備えて概略構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器に関する。

従来の技術として、発光機能とタッチ検出機能を有するパッシブマトリックス型有機エレクトロルミネッセンスディスプレイが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このパッシブマトリックス型有機エレクトロルミネッセンスディスプレイは、複数のカソードと、複数のアノードと、カーソドとアノードとに挟まれ、発光層を含む有機機能層ユニットと、を有する有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子を備えている。パッシブマトリックス型有機エレクトロルミネッセンスディスプレイは、カソードとアノードがタッチ検出電極として機能し、有機ＥＬ素子の発光期間と、タッチ検出電極によるタッチ検出期間が時間的に分離、つまり発光期間とタッチ検出期間とが交互に切り替わるように構成されている。

特開２０２０－０３０８８４号公報

この従来のパッシブマトリックス型有機エレクトロルミネッセンスディスプレイは、発光期間とタッチ検出期間とが交互に切り替わるので、切り替わらない場合と比べて、発光期間が短くなって輝度が低下すると共に、タッチ検出期間が短くなってタッチ操作の検出精度が低下する問題がある。また例えば、有機機能層が電気エネルギーを光エネルギー以外のエネルギーに変換する場合、電気エネルギーの変換期間とタッチ検出期間とが交互に切り替わり、電気エネルギーの変換が断続的に行われる問題がある。

従って本発明の目的は、電気エネルギーの変換を連続的に行いながら検出対象の検出を行う電子機器を提供することにある。

本発明の一態様は、検出対象が接近又は接触する操作入力面の下方に配置された陽電極と、陽電極と電気的に接続される陰電極と、陽電極と陰電極の間に電気的に接続され、陽電極及び陰電極間に流れる電流の電気エネルギーを他のエネルギーに変換する変換部と、陰電極に電気的に接続され、陽電極及び変換部を介して陰電極に流れる電流を制限電流値に制限する電流制限部と、陽電極と電気的に接続され、変換部の電気エネルギーとなる第１の電流を生成し、陽電極に供給する第１の電流生成部と、陽電極と電気的に接続され、陽電極を充電させるために第１の電流の電圧より大きい電圧を有する第２の電流を生成し、第１の電流に第２の電流を重畳して陽電極に供給する第２の電流生成部と、第２の電流生成部を制御して第１の電流に重畳する第２の電流を制御し、変換部による電気エネルギーの変換と並行して陽電極の電圧を計測した計測結果に基づいて検出対象の接近又は接触を判定する制御部と、を備えた電子機器を提供する。

本発明によれば、電気エネルギーの変換を連続的に行いながら検出対象の検出を行うことができる。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、表示入力装置の一例を示す図であり、図１（ｃ）は、表示入力装置のブロック図の一例である。図２は、表示入力装置の第２の電流がＬｏの際の動作の一例を示す図である。図３は、表示入力装置の第２の電流がＨｉの際の動作の一例を示す図である。図４は、表示入力装置の第２の電流がＨｉからＬｏに移行する際の動作の一例を示す図である。図５は、表示入力装置の動作の一例を示すフローチャートである。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係る電子機器は、検出対象が接近又は接触する操作入力面の下方に配置された陽電極と、陽電極と電気的に接続される陰電極と、陽電極と陰電極の間に電気的に接続され、陽電極及び陰電極間に流れる電流の電気エネルギーを他のエネルギーに変換する変換部と、陰電極に電気的に接続され、陽電極及び変換部を介して陰電極に流れる電流を制限電流値に制限する電流制限部と、陽電極と電気的に接続され、変換部の電気エネルギーとなる第１の電流を生成し、陽電極に供給する第１の電流生成部と、陽電極と電気的に接続され、陽電極を充電させるために第１の電流の電圧より大きい電圧を有する第２の電流を生成し、第１の電流に第２の電流を重畳して陽電極に供給する第２の電流生成部と、第２の電流生成部を制御して第１の電流に重畳する第２の電流を制御し、変換部による電気エネルギーの変換と並行して陽電極の電圧を計測した計測結果に基づいて検出対象の接近又は接触を判定する制御部と、を備えて概略構成されている。

この電子機器は、変換部に常に電流が供給されるので、電気エネルギーの変換期間と検出期間とを交互に行う場合と比べて、電気エネルギーの変換を連続的に行いながら検出対象の検出を行うことができる。

[実施の形態]
（表示入力装置１の概要）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、実施の形態に係る表示入力装置の一例を示す図であり、図１（ｃ）は、表示入力装置のブロック図の一例である。図２は、実施の形態に係る表示入力装置の第２の電流がＬｏの際の動作の一例を示す図である。図３は、実施の形態に係る表示入力装置の第２の電流がＨｉの際の動作の一例を示す図である。図４は、実施の形態に係る表示入力装置の第２の電流がＨｉからＬｏに移行する際の動作の一例を示す図である。

図２～図４は、制御信号Ｓ_２、第２の電流Ｉ_Ｂ、第１の電流Ｉ_Ａ＋第２の電流Ｉ_Ｂ（ＩＡ＋ＩＢ）、電流Ｉ_Ｃ、電流Ｉ_Ｄ及び計測電圧Ｖの簡易的なグラフを図示している。制御信号Ｓ２のグラフは、横軸が時間、縦軸が電圧値である。第２の電流Ｉ_Ｂ、第１の電流Ｉ_Ａ＋第２の電流Ｉ_Ｂ、電流Ｉ_Ｃ及び電流Ｉ_Ｄのグラフは、横軸が時間、縦軸が電流値である。計測電圧Ｖのグラフは、横軸が時間、縦軸が電圧値である。

なお以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率や形状は、実際の比率や形状とは異なる場合がある。また図１（ｃ）～図４では、主な信号、情報や電流などの流れを矢印で示している。さらに数値範囲などを示す「Ａ～Ｂ」は、Ａ以上Ｂ以下の意味で用いるものとする。

電子機器としての表示入力装置１は、一例として、車両に搭載されている。この表示入力装置１は、一例として、図１（ａ）に示すように、後述する複数の有機ＥＬ素子２を有し、車両の車載装置の表示部として車載装置に関する表示画像１０を表示する表示部の機能と、表示画像１０として表示されたアイコン１１に対する操作入力を受け付ける機能と、を備えている。この表示入力装置１は、一例として、図１（ｃ）に示すように、表示させる画像の情報である表示画像情報Ｓ_１に基づいて表示画像１０を表示する機能を有している。

操作入力とは、例えば、検出対象としての操作指９による、操作入力面３０に対する接近又は接触によるタッチ操作などである。なお操作入力面３０に対する接近とは、検出対象の感度が高い際、検出対象が操作入力面３０に接触する前のフローティング状態で検出することを示している。また本実施の形態では、検出対象は、ユーザの操作指９とするがこれに限定されず、スタイラスペンなどの検出可能なものであっても良い。

車載装置は、一例として、車両全体の設定や自動運転機能の制御を行う車両制御装置、車室内の温度を調整する空調装置、現在地の地図や目的地までの誘導を行うナビゲーション装置、シートの位置や傾きなどを制御するシート装置、音楽や映像を再生する音楽及び映像再生装置などである。

また表示入力装置１は、一例として、図１（ｂ）に示すように、タッチ操作によって予め定められた機能がオン状態とオフ状態とに切り替わるスイッチであっても良い。この表示入力装置１は、意匠１２を有し、有機ＥＬ素子２を照明として使用することにより、操作入力面３０に意匠１２を表示する。この意匠１２は、一例として、操作入力面３０に形成された遮光膜をレーザなどで除去して形成される。なお意匠１２は、タッチ操作を受け付ける場所が複数の場合、その場所に応じて複数設けられる。

表示入力装置１は、図１（ｃ）に示すように、操作指９が接近又は接触する操作入力面３０の下方に配置された陽電極２０と、陽電極２０と電気的に接続される陰電極２２と、陽電極２０と陰電極２２の間に電気的に接続され、陽電極２０及び陰電極２２間に流れる電流の電気エネルギーを他のエネルギーに変換する変換部と、陰電極２２に電気的に接続され、陽電極２０及び変換部を介して陰電極２２に流れる電流を制限電流値Ｉ_ＬＩＭに制限する電流制限部４と、陽電極２０と電気的に接続され、変換部の電気エネルギーとなる第１の電流Ｉ_Ａを生成し、陽電極２０に供給する第１の電流生成部６と、陽電極２０と電気的に接続され、陽電極２０を充電させるために第１の電流Ｉ_Ａの電圧より大きい電圧を有する第２の電流Ｉ_Ｂを生成し、第１の電流Ｉ_Ａに第２の電流Ｉ_Ｂを重畳して陽電極２０に供給する第２の電流生成部７と、第２の電流生成部７を制御して第１の電流Ｉ_Ａに重畳する第２の電流Ｉ_Ｂを制御し、変換部による電気エネルギーの変換と並行して陽電極２０の電圧を計測した計測結果に基づいて操作指９の接近又は接触を判定する制御部８と、を備えて概略構成されている。

本実施の形態の変換部は、一例として、電気エネルギーを光エネルギーに変換する有機ＥＬ層２１である。なお変換部は、有機ＥＬ層２１に限定されず、有機ＥＬ層２１とは別の構成で電気エネルギーを光エネルギーに変換するものであっても良いし、電気エネルギーを熱エネルギーや機械エネルギーなどに変換するものであっても良い。一例として、変換部は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する電熱線などであっても良い。また一例として、変換部は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換するモータなどであっても良い。

表示入力装置１は、常に電気エネルギーを光エネルギーに変換しつつ操作指９のタッチ操作を検出するため、主に以下に記載する方法を採用している。

・有機ＥＬ素子２に電流を流している間に電極ＧＮＤ間容量１５（タッチ容量１５０及び寄生容量１５１）のみ限定して充電する方法について
表示入力装置１は、有機ＥＬ素子２に流れる電流を制限した状態で、制限以上の電流を有機ＥＬ素子２に供給し、電極ＧＮＤ間容量１５を充電する。
表示入力装置１は、有機ＥＬ素子２の発光用の通電とタッチ操作の検出用の充電が同時に成立する。

・常時有機ＥＬ素子２に通電する方法、及びタッチ操作検出後の充電された電荷の放電方法について
表示入力装置１は、パルス電流である第２の電流Ｉ_Ｂを生成する第２の電流生成部７と、この第２の電流Ｉ_Ｂの最大電圧より低い電圧を有する第１の電流Ｉ_Ａを生成する第１の電流生成部６と、を並列して接続することで、第２の電流Ｉ_ＢがＬｏの時、第１の電流生成部６から第１の電流Ｉ_Ａが有機ＥＬ素子２に流れる。
表示入力装置１は、第２の電流Ｉ_ＢがＨｉからＬｏに切り替わった直後、電極ＧＮＤ間容量１５に充電された電荷が有機ＥＬ素子２に流れ、有機ＥＬ素子２の陽電極２０と陰電極２２の間の電圧が第１の電流生成部６から流れこむ電圧まで降下することで、電極ＧＮＤ間容量１５に充電された電荷を放電する。

電極ＧＮＤ間容量１５は、図２に示すように、陽電極２０からＧＮＤ間の静電容量を示し、操作指９を介してＧＮＤと有機ＥＬ素子２との間に生じるタッチ容量１５０と、ＧＮＤと陽電極２０の間に不可避的に生じる寄生容量１５１と、を含んでいる。この電極ＧＮＤ間容量１５は、有機ＥＬ素子２の素子容量２１２以外の静電容量を包括するものである。ここで陽電極２０の電圧とは、電極ＧＮＤ間容量１５に基づく電圧である。

（有機ＥＬ素子２の構成）
表示入力装置１は、複数の有機ＥＬ素子２を備えている。この有機ＥＬ素子２は、図１（ｃ）に示すように、陽電極２０と、有機ＥＬ層２１と、陰電極２２と、を備え、保護部３によって保護されている。

陽電極２０は、一例として、透明電極であり、ＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム：Indium Tin Oxide）を用いて板形状に形成されている。

有機ＥＬ層２１は、ホール輸送層、発光層及び電子注入層などが積層され、陽電極２０と陰電極２２とに挟まれている。この有機ＥＬ層２１は、陽電極２０と陰電極２２間に流れる電流Ｉ_Ｄによって発光し、光２１１を陽電極２０及び保護部３を介して出力する。

図１（ｃ）では、有機ＥＬ層２１の発光機能を発光素子２１０で示し、有機ＥＬ層２１の寄生容量成分を素子容量２１２として表している。

陰電極２２は、例えば、銅やアルミニウムなどを用いた導電性金属や導電性合金によって板形状に形成されている。陰電極２２は、複数の有機ＥＬ素子２ごとに設けられている。この陰電極２２は、図１（ｃ）に示すように、接地回路５と電気的に接続されている。

（保護部３の構成）
保護部３は、一例として、ポリカーボネートなどの透明樹脂やガラスなどによって板形状に形成されている。保護部３は、表面が操作入力面３０となっている。また保護部３の裏面３１側には、複数の有機ＥＬ素子２が配置されている。

（電流制限部４の構成）
電流制限部４は、陰電極２２と接地回路５の間に電気的に接続されている。電流制限部４は、予め定められた制限電流値Ｉ_ＬＩＭ以上の電流を流さないように構成されている。

（接地回路５の構成）
接地回路５は、表示入力装置１の電位の基準を定める回路として構成されている。

（第１の電流生成部６の構成）
第１の電流生成部６は、制御部８と陽電極２０の間のノード１７を介して有機ＥＬ素子２と電気的に接続されている。第１の電流生成部６は、少なくとも制限電流値Ｉ_ＬＩＭ以上の電流値を有する第１の電流Ｉ_Ａを陽電極２０に供給するように構成されている。この第１の電流生成部６は、図２に示すように、定電圧源６０と、電流調整用の抵抗６１と、電流の流れる方向を定めるダイオード６２と、を備えて構成されている。

定電圧源６０は、図２に示すように、定電圧ＬＶを生成する。第１の電流生成部６は、電流制限部４によって定められた制限電流値Ｉ_ＬＩＭに基づいて第１の電流Ｉ_Ａを出力する。この定電圧ＬＶは、一例として、８Ｖである。

（第２の電流生成部７の構成）
第２の電流生成部７は、制御部８と陽電極２０の間であって、ノード１６を介して有機ＥＬ素子２と電気的に接続されている。なお第２の電流生成部７は、第１の電流生成部６よりも制御部８側、つまり制御部８とノード１７の間に接続されても良いし、有機ＥＬ素子２とノード１７の間に接続されても良い。

第２の電流生成部７は、制御部８の制御によって電圧値が高い第１の状態としてのＨｉとＨｉより電圧値が低い第２の状態としてのＬｏを有するパルス電流である第２の電流Ｉ_Ｂを生成するように構成されている。制御部８は、第２の電流Ｉ_ＢがＨｉにある場合に計測された陽電極２０の電圧Ｖ_２と制限電流値Ｉ_ＬＩＭを有する電流Ｉ_Ｄの電圧Ｖ_１との差分が予め定められたしきい値８２以上に小さい場合、操作指９の接近又は接触がなされたと判定する。なお後述するように電圧Ｖ_１は、オフセット電圧としてフィルタ部８０によって取り除かれるので、実質的に電圧計測部８１が計測する電圧Ｖ_２としきい値８２とが比較される。

第２の電流生成部７は、図２に示すように、定電圧源７０と、定電流部７１と、パルス電流を生成するためのスイッチ部７２と、電流の流れる方向を定めるダイオード７３と、を備えて構成されている。

定電圧源７０は、図２に示すように、定電圧ＨＶを生成する。この定電圧ＨＶは、一例として、１０Ｖである。定電流部７１は、定電流として第２の電流Ｉ_Ｂを生成する。

スイッチ部７２は、制御部８と電気的に接続され、制御部８から出力される制御信号Ｓ_２に基づいてＯＮとＯＦＦを切り替える。第２の電流生成部７は、図２及び図３に示すように、スイッチ部７２がＯＮである場合、電流値Ｉ_ＰＬＳの第２の電流Ｉ_Ｂが陽電極２０に供給され、スイッチ部７２がＯＦＦである場合、第２の電流Ｉ_Ｂの供給が停止される。

従って第２の電流生成部７は、スイッチ部７２のＯＮとＯＦＦによってパルス電流である第２の電流Ｉ_Ｂを生成する。図２～図４に示す第２の電流Ｉ_Ｂのグラフは、縦軸が電流値、横軸が時間である。

（制御部８の構成）
制御部８は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部８が動作するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。また制御部８は、その内部にクロック信号を生成する手段を有し、このクロック信号に基づいて動作を行う。

制御部８は、陽電極２０の電圧を計測する際のノイズをフィルタするハイパスフィルタを含むフィルタ部８０と、フィルタ部８０を介して陽電極２０の電圧を計測する電圧計測部８１と、を備えている。なお変形例としてフィルタ部８０と電圧計測部８１は、回路として制御部８の外に設けられても良い。

制御部８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フィルタ部８０及び電圧計測部８１が集積化されたＩＣ（Integrated Circuit）とされている。

制御部８は、電極ＧＮＤ間容量１５を充電し、電位の変化からタッチ操作の有無を判定する、自己容量方式のタッチ検出を行うように構成されている。

制御部８は、第２の電流Ｉ_Ｂをパルス電流とするため、制御信号Ｓ_２によって第２の電流生成部７のスイッチ部７２を周期的にＯＮ、ＯＦＦするように構成されている。

電圧計測部８１は、陽電極２０を介して電極ＧＮＤ間容量１５に基づく電圧を測定する。電圧Ｖ_１は、電流制限部４において制限電流値Ｉ_ＬＩＭに制限された際の電圧である。また電圧Ｖ_２は、タッチ操作がなく、第１の電流Ｉ_Ａと第２の電流Ｉ_Ｂが陽電極２０に供給された際の電圧である。従って電圧計測部８１は、理想的には、電圧Ｖ_１より小さい電圧、及び電圧Ｖ_２より大きい電圧を計測する必要がない。

ここでタッチ操作の有無により変化する電圧は、電流Ｉ_ＢがＨｉの間の電圧上昇量（＝Ｖ_２-Ｖ_１）であるため、電圧計測部８１に計測される計測電圧Ｖに、Ｖ_２を入力した場合、オフセット電圧となる電圧Ｖ_１分だけタッチ検出時の感度が低下する。電圧計測部８１は、一例として、ＡＤＣ（Analog to digital converter）であり、入力されたアナログ電圧を決められたｂｉｔ数の分解能でデジタル数値化するように構成されている。従ってタッチ操作の有無によって変化する電圧は、上記のように、電流Ｉ_ＢがＨｉの間の電圧上昇量であるので、分解能を高めるためには電圧上昇量のみを電圧計測部８１に入力できるのが理想的である。しかし、電圧計測部８１の分解能は、計測電圧Ｖに電圧Ｖ_２をそのまま入力すると電圧上昇量（＝Ｖ_２-Ｖ_１）に対してオフセット電圧Ｖ_１分低下することになる。そのため、電圧計測部８１は、ハイパスフィルタでオフセット電圧である電圧Ｖ_１を取り除いた電圧を計測するように構成されている。なお分解能は、一例として、１０ｂｉｔである。

以上より、制御部８は、オフセット電圧となる電圧Ｖ_１を取り除くためのハイパスフィルタを有するフィルタ部８０を備えている。なお変形例としてフィルタ部８０は、さらに電圧Ｖ_２以上の信号を通さないようにハイカットフィルタを備えても良い。

制御部８は、電圧計測部８１が計測する電圧Ｖ_２が予め定められたしきい値８２よりも小さい場合、タッチ操作がなされたと判定する。制御部８は、タッチ操作が検出された際、タッチ操作が検出された位置などの情報である操作情報Ｓ_３を生成して電気的に接続された車載装置に出力する。

以下では、第２の電流Ｉ_ＢのＬｏ、Ｈｉ及びＨｉからＬｏの表示入力装置１の動作について説明する。図２～図４では、制御信号Ｓ_２、第２の電流Ｉ_Ｂ、重畳された第１の電流Ｉ_Ａと第２の電流Ｉ_Ｂ、電流Ｉ_Ｃ、電流Ｉ_Ｄ、及び計測された計測電圧Ｖの現在のグラフの値を黒点で示している。

・第２の電流Ｉ_ＢがＬｏの場合
制御部８は、制御信号Ｓ_２を出力してスイッチ部７２をＯＦＦにして陽電極２０への第２の電流Ｉ_Ｂの供給を停止する。スイッチ部７２がＯＦＦになることにより、第２の電流Ｉ_Ｂは、図２に示すように、ゼロとなる。

第１の電流Ｉ_Ａは、常に陽電極２０に供給されている。従って第１の電流Ｉ_Ａ＋第２の電流Ｉ_Ｂ（Ｉ_Ａ＋Ｉ_Ｂ）は、図２に点線で示すように、第１の電流Ｉ_Ａのみとなる。この第１の電流Ｉ_Ａは、制限電流値Ｉ_ＬＩＭ分の電流Ｉ_Ｄが陽電極２０、有機ＥＬ層２１、陰電極２２及び電流制限部４を介して接地回路５に流れる。なお第１の電流Ｉ_Ａの電流値が制限電流値Ｉ_ＬＩＭである場合、第１の電流Ｉ_Ａが電流Ｉ_Ｄとなる。

電極ＧＮＤ間容量１５は、電流値Ｉ_ＰＬＳから有機ＥＬ素子２に流れた制限電流値Ｉ_ＬＩＭを引いた電流Ｉ_Ｃが流れる。しかし電流Ｉ_Ｃは、第１の電流Ｉ_Ａが有機ＥＬ素子２に流れ、第２の電流Ｉ_Ｂがゼロであるので、電流値Ｉ_ＰＬＳがゼロとなり、ゼロとなる。つまり電極ＧＮＤ間容量１５は、充電されない。

従って第２の電流Ｉ_ＢがＬｏの際、電圧計測部８１は、電圧Ｖ_１を計測する。

・第２の電流Ｉ_ＢがＨｉの場合
制御部８は、制御信号Ｓ_２を出力してスイッチ部７２をＯＦＦからＯＮにして陽電極２０に第２の電流Ｉ_Ｂを供給する。スイッチ部７２がＯＮになることにより、第２の電流Ｉ_Ｂは、図３に示すように、ＬｏからＨｉとなり電流値がゼロから電流値Ｉ_ＰＬＳとなる。

第２の電流Ｉ_ＢがＬｏからＨｉに切り替わる際、第２の電流生成部７は、有機ＥＬ素子２に第２の電流Ｉ_Ｂを流そうとするものの電流制限部４によって制限される。つまり有機ＥＬ素子２には、電流Ｉ_Ｄが流れているが制限を超えた余剰の電流の電荷は、図３に点線で示すように、電極ＧＮＤ間容量１５に充電され、陽電極２０の電位が上昇し始める。陽電極２０の電位は、図３の計測電圧Ｖのグラフに示すように、電極ＧＮＤ間容量１５の大きさに関連する傾きで上昇し続ける。

陽電極２０の電位が第１の電流生成部６の第１の電流Ｉ_Ａの電圧以上となると、第１の電流生成部６から第１の電流Ｉ_Ａが流れなくなる。つまり第２の電流Ｉ_ＢがＬｏの際、第１の電流Ｉ_Ａの電流値が制限電流値Ｉ_ＬＩＭになり、電流Ｉ_Ｄとして有機ＥＬ素子２に流れる。また第２の電流Ｉ_ＢがＨｉの際、第２の電流Ｉ_Ｂの一部が電流Ｉ_Ｄとして有機ＥＬ素子２に流れると共に、電極ＧＮＤ間容量１５を充電する。

そのため、第２の電流Ｉ_ＢがＨｉに切り替わると、第１の電流Ｉ_Ａ＋第２の電流Ｉ_Ｂ（Ｉ_Ａ＋Ｉ_Ｂ）は、図３に示すように、電流値Ｉ_ＰＬＳとなる。この際、電圧計測部８１は、陽電極２０の計測電圧Ｖとして電圧Ｖ_２を計測する。

ここでタッチ操作がなされている場合、電圧計測部８１は、ピーク時の電圧Ｖ_２より低い電圧Ｖ_２（＞Ｖ_１）を計測する。制御部８は、計測された電圧Ｖ_２としきい値８２と比較してタッチ操作の有無を判定する。

・第２の電流Ｉ_ＢがＨｉからＬｏに切り替わる場合
制御部８は、制御信号Ｓ_２を出力してスイッチ部７２をＯＦＦにして陽電極２０への第２の電流Ｉ_Ｂの供給を停止する。スイッチ部７２がＯＦＦになることにより、第２の電流Ｉ_Ｂは、図４に示すように、ＨｉからＬｏに切り替わる。

電極ＧＮＤ間容量１５に充電された電荷は、図４に点線で示すように、有機ＥＬ素子２に流れ、充電された電荷に基づく電位が低下し始める。この電位が第１の電流生成部６の電圧付近まで下降した後、再度第１の電流生成部６から第１の電流Ｉ_Ａが流れ始め、電流制限部４により制限される制限電流値Ｉ_ＬＩＭまで上昇する。

表示入力装置１は、第２の電流Ｉ_ＢがＨｉからＬｏに切り替わることにより、電極ＧＮＤ間容量１５に充電した電荷を、有機ＥＬ素子２を介して接地回路５に流し、放電することができる。

以下に、本実施の形態の表示入力装置１の動作の一例について図５のフローチャートに従って説明する。表示入力装置１は、電源が投入された際、第２の電流Ｉ_ＢがＬｏであるものとしている。

（動作）
表示入力装置１の制御部８は、電源が投入されると、第１の電流生成部６をＯＮにして第１の電流Ｉ_Ａを陽電極２０に供給する（Ｓｔｅｐ１）。

制御部８は、時間の計測を開始し、第２の電流Ｉ_ＢをＬｏからＨｉに切り替えるか否かを判定する。制御部８は、ステップ２の「Ｙｅｓ」が成立する、つまり第２の電流Ｉ_ＢをＬｏからＨｉに切り替えるタイミングになると（Ｓｔｅｐ２：Ｙｅｓ）、制御信号Ｓ_２をスイッチ部７２に出力し、スイッチ部７２をＯＦＦからＯＮに切り替えて第２の電流Ｉ_ＢをＬｏからＨｉに切り替える（Ｓｔｅｐ３）。

制御部８は、第２の電流Ｉ_ＢがＨｉからＬｏに切り替り、電極ＧＮＤ間容量１５を充電するのに十分な時間として定められた一定時間が経過するか監視する。制御部８は、ステップ４の「Ｙｅｓ」が成立する、つまり一定時間が経過した場合（Ｓｔｅｐ４：Ｙｅｓ）、電圧計測部８１を制御して計測電圧Ｖを取得する（Ｓｔｅｐ５）。

制御部８は、計測電圧Ｖを取得した後、制御信号Ｓ_２をスイッチ部７２に出力し、スイッチ部７２をＯＮからＯＦＦに切り替えて第２の電流Ｉ_ＢをＨｉからＬｏに切り替える（Ｓｔｅｐ６）。

制御部８は、電圧計測部８１の計測結果に基づいてタッチ操作の有無を判定する。制御部８は、タッチ操作が検出された場合（Ｓｔｅｐ７：Ｙｅｓ）、判定したタッチ操作に基づいて操作情報Ｓ_３を電気的に接続された車載装置に出力し（Ｓｔｅｐ８）、ステップ２に処理を進める。

ここで制御部８は、ステップ７においてタッチ操作が検出されない場合（Ｓｔｅｐ７：Ｎｏ）、ステップ２に処理を進める。

（実施の形態の効果）
本実施の形態の表示入力装置１は、電気エネルギーの変換を連続的に行いながら検出対象の検出を行うことができる。具体的には、表示入力装置１は、有機ＥＬ層２１によって電気エネルギーを光エネルギーに変換しつつ検出対象の検出を行うことができるので、電気エネルギーの変換期間と検出期間とを交互に行う場合と比べて、有機ＥＬ素子２による表示や照明を連続的に行いながら検出対象の検出を行うことができる。

電気エネルギーの変換期間と検出期間とを交互に行う場合は、各期間に割り当てられる期間が半減し、輝度や検出精度が低下する。しかし表示入力装置１は、表示や照明を連続的に行いながら検出対象の検出を行うので、検出期間を長く取ることが可能となり、高輝度化や検出精度を向上させることができる。

表示入力装置１は、タッチ操作の検出のための検出電極を必要としないので、別途検出電極を設ける場合と比べて、製造工程を簡略化でき、また薄型化することができる。

表示入力装置１は、有機ＥＬ素子２から出力された光２１１をタッチ検出のための検出電極を経由せずに出力することができるので、別途検出電極を設ける場合と比べて、透過率が向上して光を効率よく利用でき、高輝度化が容易となる。

上述の実施の形態及び変形例に係る表示入力装置１は、例えば、用途に応じて、その一部が、コンピュータが実行するプログラム、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）及びＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などによって実現されても良い。

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…表示入力装置、２…有機ＥＬ素子、４…電流制限部、６…第１の電流生成部、７…第２の電流生成部、８…制御部、２０…陽電極、２１…有機ＥＬ層、２２…陰電極、３０…操作入力面、８０…フィルタ部、８１…電圧計測部

Claims

検出対象が接近又は接触する操作入力面の下方に配置された陽電極と、
前記陽電極と電気的に接続される陰電極と、
前記陽電極と前記陰電極の間に電気的に接続され、前記陽電極及び前記陰電極間に流れる電流の電気エネルギーを他のエネルギーに変換する変換部と、
前記陰電極に電気的に接続され、前記陽電極及び前記変換部を介して前記陰電極に流れる電流を制限電流値に制限する電流制限部と、
前記陽電極と電気的に接続され、前記変換部の前記電気エネルギーとなる第１の電流を生成し、前記陽電極に供給する第１の電流生成部と、
前記陽電極と電気的に接続され、前記陽電極を充電させるために前記第１の電流の電圧より大きい電圧を有する第２の電流を生成し、前記第１の電流に前記第２の電流を重畳して前記陽電極に供給する第２の電流生成部と、
前記第２の電流生成部を制御して前記第１の電流に重畳する前記第２の電流を制御し、前記変換部による前記電気エネルギーの変換と並行して前記陽電極の電圧を計測した計測結果に基づいて前記検出対象の接近又は接触を判定する制御部と、
を備えた電子機器。
前記第１の電流生成部は、少なくとも前記制限電流値以上の電流値を有する前記第１の電流を前記陽電極に供給する、
請求項１に記載の電子機器。
前記第２の電流生成部は、前記制御部の制御によって電圧値が高い第１の状態と前記第１の状態より電圧値が低い第２の状態を有するパルス電流である前記第２の電流を生成し、
前記制御部は、前記第２の電流が前記第１の状態にある場合に計測された前記陽電極の電圧と前記制限電流値を有する電流の電圧との差分が予め定められたしきい値以上に小さい場合、前記検出対象の接近又は接触がなされたと判定する、
請求項２に記載の電子機器。
前記制御部は、前記陽電極の電圧を計測する際のノイズをフィルタするハイパスフィルタを含むフィルタ部と、
前記フィルタ部を介して前記陽電極の電圧を計測する電圧計測部と、
を備える、
請求項３に記載の電子機器。
前記変換部は、前記電気エネルギーを光エネルギーに変換する有機ＥＬ層である、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子機器。