JP2009099275A - セグメントｅｌスイッチ駆動制御回路、セグメントｅｌスイッチ駆動制御回路を備えたエレクトロルミネッセンス及びエレクトロルミネッセンス・エレメント - Google Patents

Abstract

【課題】複数のセグメントを有し、そのセグメント単位に独立して発光する新規な駆動回路を備えたエレクトロルミネッセンスの提供に関する。
【解決手段】本発明のエレクトロルミネッセンスは、複数のセグメント単位で発光する発光素子を備え、複数のキー構成を備えたキーボードのキーボードマトリックス回路の各交点に一つずつフォト・トライアック等の発光素子点灯回路を設け、各交点の発光素子点灯回路に発光素子をセグメント単位に接続し、キーボード上の特定のキーが押されたことをキーボードマトリックス回路の入出力を監視しているマイクロコンピュータにより検知する回路構成の線路と複数の発光素子の内の特定の発光素子セグメントの点滅制御を行う回路構成の線路とが同一の線路により達成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のセグメントを有し、そのセグメント単位に独立して発光する新規な駆動回路、及びその駆動回路を備えたエレクトロルミネッセンス（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、以下単に「ＥＬ」と称す）に関する。さらに、本発明は、複数のセグメントから成る発光素子及びその駆動制御回路をスイッチング回路と一体化して構成したエレクトロルミネッセンス・エレメント、及びそのエレクトロルミネッセンス・エレメントを筐体に貼り付けた電気機器に関する。

ＥＬに関して、インターネット上で使用可能なフリー百科事典『ウィキペディア（Ｗｉｋｉｐｅｄｉａ）』（ｈｔｔｐ：／／ｊａ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／）によると、以下のように解説している。
エレクトロルミネセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ；ＥＬ）とは、主に半導体中において、電界を印加することによって得られるルミネセンスを指す。注入型と真性に区別される。
注入型ＥＬは、電界によって電子と正孔を注入し、その再結合によって発光をさせるものである。一方真性ＥＬは、電界によって加速した電子が何らかの発光中心に衝突し、その発光中心が励起されて発光するものである。
なお発光物が有機物か無機物かで区別され、前者は有機ＥＬ、後者は無機ＥＬと呼ばれる。

本発明は、無機ＥＬを対象として開発したものであるが、特に無機ＥＬに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で有機ＥＬにも適用可能なものである。

ＥＬは薄型タイプの光源として有効で、さまざまな製品を薄型にすることを可能にしてきた。つまり、面発光を利用することにより既存製品の厚みを薄くすることが可能となったものである。既存製品の厚みを薄くした代表例は携帯電話だと言える。携帯電話では、ＥＬはスイッチ用光源として採用されている。
また、ＥＬは、従来光源を持たなかった製品にも採用されており、自動車のナンバープレートや交通標識などに採用されている。これは、ＥＬが従来の光源よりも軽量であることが採用を可能にしている。
このように、ＥＬの他の特徴は、形状を自由に設計することが可能であり、色の選択も自由であり、採用する製品側の希望に沿うよう設計することができるものである。また、ＥＫは発熱せず、折り曲げることはできないが、通常の使用であれば割れない等の特徴から設計の自由度を上げている。

このような特徴を備えたＥＬは、面発光であるので発光面全体から均一な光が得られ、薄型・軽量であるので携帯型の製品などの光源として最適である。また、消費電力が小さく、均一で薄い面光源で、発熱しない事からデザイン照明や電子機器のバックライトとして普及してきた。また最近では、艶色性やデザイン性に優れ、耐久性が高く、低コストで生産できる事から、携帯電話のキースイッチ照明としてのフレキシブル型ＥＬの需要が健在化している。

このような薄型のＥＬの製造方法は印刷で製造可能なものであり、例えば、非特許文献１にその製造方法の概要が記載されている。

ＥＬを用途と特徴から分類すれば、（１）モノクロ液晶のバックライト、船舶メーター、屋外看板、道路標識などの照光に用いられる、背面電極にアルミニウムを使用し、防湿フィルムにてラミネートした高耐湿、高寿命タイプのパッケージタイプのＥＬ（０．７ｍｍ〜）、（２）ＩＣカード読取機（簡易設置型）、ナンバープレート、自動車サイドステップ、電子辞書などの薄型機器のモノクロ液晶バックライトなどに用いられる、ＩＴＯフィルムをベースの印刷工法にて製作する薄型タイプのフレキシブルタイプのＥＬ（０．３ｍｍ〜）、（３）携帯電話、携帯端末、リモコンなどのキースイッチ照光などに用いられる、有機材料を使用し、超薄型でメカニカルストレスに優れたタイプのＥＬ、スイッチ用として均一で見易い照光、クリック感触と打鍵耐久性を有するＥＬ（０．１ｍｍ〜）のようになる。
そして、携帯電話用キースイッチに用いられるＥＬの一般的な層構造は、保護フィルム、発光層、絶縁層、背面電極、レジスト層、電極の順に構成されており、現在では全体でも１００μｍ以下の厚みである。

このように多くの用途に用いられるＥＬの製品適用年の一例を年代順に上げれば、１９８１年 カメラ用フラッシュ、１９８５年 コピー機、１９８６年 露出計、１９８７年 自動車用エンブレム、１９８８年 ハンディーターミナル、１９８９年 計測器、１９９０年 時計、１９９２年 交通標識、１９９４年 ページャー、１９９６年 自動車ステップガイド、１９９８年 ＰＤＡ、２０００年 携帯電話ＬＣＤバックライト、２００１年 自動車ナンバープレート、２００２年 内視鏡用コントラーラ、２００３年 ＲＦＩＤスキャナー、２００６年 携帯電話用キースイッチのように多くの分野での使用されている。

このようなＥＬの用途において、ＥＬの発光部分をセグメント構成にして、夫々を発光させることは知られており、そのための工夫も様々にされている。例えば、特許文献１（特開２０００−２５２０５９号公報）には以下のように記載されている。
ＥＬパネルは蛍光体層の一方に透明電極層、他方に背面電極層を設け、これらの両電極に電圧を印加することにより発光を行っている。このＥＬパネルの透明電極層には、通常１本の供電部が配置されており、これにリードが接続され、リードを介して外部電源と接続される。一方、背面電極層は表示を行う形状に合わせて、複数のセグメントに分割されている。さらに背面電極層の複数のセグメントには、それぞれに供電部が設けられ、さらに供電部にはリードが接続され、リードを介して外部電源と接続される。

しかしながら、これでは、ＥＬパネルを複数のセグメントに分割した上で夫々のセグメントを発光させることは可能であるが、複数のセグメントを独立して別々に発光させることはできない。

これに対して、特許文献２（特表２００５−５０５８０２号公報）には、ディスプレイパネルはマトリック状に配置された多数の発光セルを有し、発光セルには少なくとも１つの駆動回路が設けられており、各セルの発光素子駆動回路を構成するカレントミラー回路は、基準電流源を駆動する１次側トランジスタと発光素子を駆動する２次側トランジスタを所定のパルス信号で切り換える操作によって、各セルにおけるペアトランジスタ間のミラー比のバラツキを均一化する技術が開示されている。

また、特許文献３（特表２００５−５０３５８８号公報）には、表示パネルはマトリクス状に配置された複数の発光素子を有し、この表示パネルに用いられる駆動装置は、各発光素子間の輝度のバラツキを少なくすることができ、クロック信号によりキャパシタの充放電を行い、かかる放電電流を利用して発光素子を駆動するパルス供給回路を形成し、表示パネルを構成する各々の発光素子の駆動電流の大きさをＴＦＴ回路のトランジスタ素子に依らず、主にパルス供給回路の駆動電源電圧やクロック周波数など表示パネルの外部から正確に決定することのできる要因によって定める技術が開示されている。

さらに、フォト・トライアックの用途にとして、燃焼装置等に用いるモータ等の交流負荷の位相制御装置に関して特許文献４（特開平５−２８４７６７号公報）が知られており、フォト・トライアックカプラのフォトダイオードに流れる電流を断続化してフォトダイオードの長寿命化を図ることに関して特許文献５（特開平７−２５３８２０号公報）が知られている。

各文献は以下のとおりである。
印刷で製造できる無機ＥＬ 寿命と色で有機ＥＬに挑戦 ＭＩＴ発のベンチャー企業が開発（日経エレクトロニクス ２００７．３．２６） 特開２０００−２５２０５９号公報 特表２００５−５０５８０２号公報 特表２００５−５０３５８８号公報 特開平５−２８４７６７号公報 特開平７−２５３８２０号公報

本発明が解決しようとする課題は、複数のセグメントを、そのセグメント単位に独立して発光する新規な駆動回路を提供することであり、そのような駆動回路を備えたＥＬを提供することである。また、本発明は、そのようなセグメントＥＬをエレメントとしてのパーツで提供できるようにし、それによって各種の電気機器の筐体に貼り付けて簡単に操作できる操作パネルを供えた電気機器を提供するものである。

つまり、本発明は、本願発明者等が既に出願したフレキシブル型ＥＬ（特開２００５−１９０８９３号公報）の持つ低コスト生産性と耐久性に加えて、単なるキー照明としてのＥＬの活用法から、パイロットランプに代えてＥＬをセグメント単位に独立して点滅駆動できるように構成したことによって、セグメントＥＬとキースイッチやタッチスイッチを一体にして組合せる事を可能とし、家電品や自動車機器などの超薄型の表示・操作パネルとして広く活用できる事に着目して、研究・開発と用途開拓を始めた中から生まれたものである。現在の多くの情報機器や家電装置においては、表示・操作パネルも複雑化し高度化しており、操作方法が分かり易いとは言えず、ユーザフレンドリーでマニュアルを必要としない簡単で分かり易い操作パネルの需要が健在化しており、本発明はそれに答えるものである。

本発明のセグメントＥＬスイッチ駆動制御回路は、複数のセグメント単位で発光する発光素子を備え、複数のキー構成を備えたキーボードのキーボードマトリックス回路の各交点に一つずつフォト・トライアック等の発光素子点灯回路を設けて、複数の発光素子の内の特定の発光素子セグメントの点滅制御を行うように構成したことを特徴とする。

本発明のＥＬは、複数のセグメント単位で発光する発光素子を備え、複数のキー構成を備えたキーボードのキーボードマトリックス回路の各交点に一つずつフォト・トライアック等の発光素子点灯回路を設けて、前記複数の発光素子の内の特定の発光素子セグメントの点滅制御を行うように構成したことを特徴とする。

また、本発明のＥＬは、複数のセグメント単位で発光する発光素子を備え、複数のキー構成を備えたキーボードのキーボードマトリックス回路の各交点に一つずつフォト・トライアック等の発光素子点灯回路を設け、各交点の前記発光素子点灯回路に前記発光素子をセグメント単位に接続し、前記キーボード上の特定のキーが押されたことが前記キーボードマトリックス回路の入出力を監視しているマイクロコンピュータにより検知された際には、前記複数の発光素子の内の特定の発光素子セグメントの点滅制御を行うように構成したことを特徴とする。

また、本発明のＥＬは、複数のセグメント単位で発光する発光素子を備え、複数のキー構成を備えたキーボードのキーボードマトリックス回路の各交点に一つずつフォト・トライアック等の発光素子点灯回路を設け、各交点の前記発光素子点灯回路に前記発光素子をセグメント単位に接続し、前記キーボード上の特定のキーが押されたことを前記キーボードマトリックス回路の入出力を監視しているマイクロコンピュータにより検知する回路構成の線路と前記複数の発光素子の内の特定の発光素子セグメントの点滅制御を行う回路構成の線路とが同一の線路により達成したことを特徴とする。

また、本発明のＥＬは、複数のセグメント単位で発光する発光素子を備え、複数のキー構成を備えたキーボードのキーボードマトリックス回路の各交点に一つずつフォト・トライアック等の発光素子点灯回路を設け、各交点の発光素子点灯回路に発光素子をセグメント単位に接続し、前記キーボード上の特定のキーが押されたことが前記キーボードマトリックス回路の入出力を監視しているマイクロコンピュータにより検知された際には、前記複数の発光素子の内の特定の発光素子セグメントの点滅制御を行うように構成し、前記キーボードマトリックス回路のスキャンニングの際に、各キーボードが押されたことを確認するスキャンニングの期間と各セグメント単位の発光素子の点灯制御の期間とを別の期間でシリアルに制御して、セグメント単位の発光素子の点滅制御を行うように構成したことを特徴とする。

また、本発明のＥＬエレメントは、複数のセグメント単位で発光する発光素子を備え、複数のキー構成を備えたキーボードのキーボードマトリックス回路の各交点に一つずつフォト・トライアック等の発光素子点灯回路を設けて、前記複数の発光素子の内の特定の発光素子セグメントの点滅制御を行うように構成し、前記複数のセグメントから成る発光素子及びその駆動制御回路をスイッチング回路と一体化して構成したことを特徴とする。

さらに、本発明の電気機器は、エレクトロルミネッセンス・エレメントを筐体に貼り付けたことを特徴とする。

本発明は、複数のキー構成を備えたキーボードのキーボードマトリックス回路の各交点に一つずつフォト・トライアック等の発光素子点灯回路を設けて、前記複数の発光素子の内の特定の発光素子セグメントの点滅制御を行う構成により、ＥＬをセグメント単位に自由に点滅制御するという従来のＥＬにはなかった格別な効果を奏するものである。

さらに、本発明は、キーボード上の特定のキーが押されたことがキーボードマトリックス回路の入出力を監視しているマイクロコンピュータにより検知し、特定の発光素子セグメントの点滅制御を行う構成により、小型で薄型のＥＬを提供できるという効果を奏するものである。

さらに、本発明は、キーボード上の特定のキーが押されたことをキーボードマトリックス回路の入出力を監視しているマイクロコンピュータにより検知する回路構成の線路と複数の発光素子の内の特定の発光素子セグメントの点滅制御を行う回路構成の線路とを同一の線路で構成することにより、それぞれを別々の回路で構成する必要がないものである。

さらに、本発明は、各キーボードが押されたことを確認するスキャンニングの期間と各セグメント単位の発光素子の点灯制御の期間とを別の期間でシリアルに制御して、セグメント単位の発光素子の点滅制御を行うように構成したことにより、マイクロコンピュータによりＥＬをセグメント単位に自由に点滅制御できるものである。

また、本発明は、複数のセグメント単位で発光する発光素子を備え、複数のキー構成を備えたキーボードのキーボードマトリックス回路の各交点に一つずつフォト・トライアック等の発光素子点灯回路を設けて、前記複数の発光素子の内の特定の発光素子セグメントの点滅制御を行うように構成し、前記複数のセグメントから成る発光素子及びその駆動制御回路をスイッチング回路と一体化してＥＬエレメントを構成したことにより、従来のパイロットランプとスイッチの組合せとは異なり、筐体の型加工が大幅に簡素化でき、電子基板やＬＥＤ、スイッチなどの個別部品が一体化できる事から、大幅な型代の削減と部品・加工工程の大幅な削減が可能である。

以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。図１は本発明のＥＬの駆動回路の構成の概要を示す回路図であり、図２はその動作を説明するために一つのＥＬセグメントのみを抜き出して描いた回路図である。

図１において、１０，１１，１２，１３はＥＬの発光素子群、２０，２１，２２，２３は交流電源制御素子群、３０，３１，３２，３３はスイッチ素子群、４０はＣＰＵインターフェース、６０は交流のインバータ電源である。図１に示したＥＬ駆動回路は、発光素子群が複数の発光素子（ＥＬセグメント）１０，１１，１２，１３・・・から成り、夫々のＥＬセグメントに対して、交流電源制御素子群及びスイッチ素子群は、複数のフォト・トライアック２０，２１，２２，２３・・・、及び複数のキースイッチ３０，３１，３２，３３・・・を備えている。夫々のＥＬセグメント１０，１１，１２，１３・・・は、ＣＰＵインターフェース４０からの制御によってインバータ電源６０からの電源を制御することにより点滅される。

ＣＰＵインターフェース４０は、公知のキーマトリックス・スキャン回路を備えており、入出力ポート側にプルアップ抵抗の構成を備えている。インバータ電源６０は全てのＥＬセグメント１０，１１，１２，１３・・・に対して共通に設けられている。インバータ電源６０から供給される交流電源は１００Ｖ、４００Ｈｚである。

図１のＥＬの点滅制御及びキースイッチスキャン回路は、格子状に接続されたキーボード回路上のキースイッチ（これについては周知の構成であるので、詳細の説明はしない）に対して、フォト・トライアック（交流を制御するための公知のフォトカプラであるので、特にその詳細の説明はしない）２０，２１，２２，２３・・・の発光素子側を並列接続し、受光素子側を交流インバータ電源６０とＥＬセグメント１０，１１，１２，１３・・・に直列接続した回路構成になっており、キーボード上の特定のキーが押されたことをキーボードマトリックス回路の入出力を監視しているマイクロコンピュータにより検知する回路構成の線路と複数のＥＬセグメントの内の特定のＥＬセグメントの点滅制御を行う回路構成の線路とが同一の線路により達成されるように、キーボード回路上にＥＬの点滅回路を重ねた構成になっている。

図１に示された実施例の回路の動作を、図２の一つのＥＬセグメントのみを抜き出して描いた回路図によって説明する。今、マイクロコンピュータに、キースイッチ３０を押した際にＥＬセグメント１０を点灯させるというプログラムが設定されているとして、その際の動作を説明する。

まず、図１及び図２を用いて、本発明の駆動回路の動作の概略を説明する。ＥＬの点滅制御はインバータ電源で生成した交流電源のゼロクロス点をＣＰＵの割り込みとして、このタイミングでＣＰＵの出力ポート（Ｏ１〜Ｏ４）からフォト・トライアックの受光部のアノード側に対してＨｉ信号を出力する。また、同様にＣＰＵの入出力ポート（Ｉ１〜Ｉ４）からフォト・トライアックの受光部のカソード側に対してＬｏｗ信号を出力しフォトトラアックをオンする。フォト・トライアックのターンオン保持特性を利用して、この割り込みのタイミングの時だけフォト・トライアックの制御をするだけでＥＬの点灯／点滅／消灯を制御することができる。このように、ＥＬの点滅制御にはほとんど時間が掛からないので、この空き時間にキースイッチスキャンを実効する。キースイッチスキャンは、ＣＰＵの出力ポート（Ｏ１〜Ｏ４）から順次Ｌｏｗ信号を出力して入出力ポート（Ｉ１〜Ｉ４）でスイッチが押されていればＬｏｗ、スイッチが押されていなければＨｉを検出することができる。このように、ＥＬとキースイッチが同一配線上に存在するがそれぞれ制御が独立しているので、あるスイッチ入力を検出して、ある特定のＥＬを点灯させるといったような制御を行うことができる。

つまり、図２において、キースイッチ３０が押されると、キースイッチ３０の接点は閉じる。ここで出力ポート（ＯＵＴ）の一番目の端子Ｏ１からプラスの信号を出すと、出力ポート（ＯＵＴ）の一番目の端子Ｏ１からキースイッチ３０を通して電流が流れ、その立ち上がりを入力ポート（ＩＮ）で所定のスキャンニングタイムで見ていれば、キースイッチ３０が押されたことが検出できる。

一方、図２において、フォト・トライアック２０と交流インバータ電源６０とＥＬセグメント１０とが直列で接続された回路を抜き出して、ＥＬセグメント１０を点灯させる動作の説明をする。

フォト・トライアックは、交流信号をＯＮ・ＯＦＦするための素子であり、本発明においてはフォト・トライアックを利用したが、特にフォト・トライアックに限定されるものではない。図３（Ａ）に示すように、本発明では、インバータ電源６０から、例えば１００Ｖ、４００Ｈｚ（１周期２．５ｍｓｅｃ）の交流電源が供給されており、その交流電源のゼロクロスのポイント（ａ）で、フォト・トライアック２０の入力側のＬＥＤにパルスを出してやれば受光側のトライアックが半周期（１．２５ｍｓｅｃ）の期間はオンし、それに繋がったＥＬセグメント１０は点灯することになる。しかしながら、ＥＬは電流が供給され続けないと点灯を連続させることができない。そこで、インバータ電源６０からの交流の次のゼロクロスのポイント（ｂ）で、次のパルスを出してやればフォト・トライアック２１の受光側のトライアックを次の半周期（１．２５ｍｓｅｃ）の期間もオンさせることが可能となる。

このように、図３（Ａ）図に示す如く、インバータ電源の負荷電圧がゼロクロス電圧以下のポイントでフォト・トライアックの入力側ＬＥＤに対してパルス信号を出力することにより受光側のトライアックをオンさせることができる。この動作を、セグメント単位で、インバータ電源のゼロクロスのポイントで毎回制御を行うことで、各セグメントＥＬの点灯、点滅、消灯を制御することが可能となる。

次に、キースイッチ４０のスキャンニングとフォト・トライアック２０の点滅制御との関係を説明する必要がある。そのためには、それら二つの動作は同一のスキャンニングマトリックス回路により構成されているために、キーボードマトリックス回路のスキャンニングの際に、各キーボードが押されたことを確認するスキャンニングの期間と各セグメント単位の発光素子の点灯制御の期間とを別の期間でシリアルに制御して、セグメント単位の発光素子の点滅制御を行うように構成する必要がある。それを説明しているものが、図３（Ｂ）図である。本実施例では、インバータ電源６０からの交流電源は１００Ｖ、４００Ｈｚ（１周期２．５ｍｓｅｃ）であるので、その半周期の十分短い時間をＥＬセグメントの点滅制御期間とし、残りの時間を各キーボードのスキャンニング期間とするものである。

つまり、ＥＬの点滅制御はインバータ電源で生成した交流電源のゼロクロス点をＣＰＵの割り込みとして、このタイミングでＣＰＵの出力ポート（Ｏ１〜Ｏ４）からフォト・トライアックの受光部のアノード側に対してＨｉ信号を出力する。また、同様にＣＰＵの入出力ポート（Ｉ１〜Ｉ４）からフォト・トライアックの受光部のカソード側に対してＬｏｗ信号を出力しフォトトラアックをオンする。前述したように、フォト・トライアックのターンオン保持特性を利用して、この割り込みのタイミングの時だけフォト・トライアックの制御をするだけでＥＬの点灯／点滅／消灯を制御することができる。このように、ＥＬの点滅制御にはほとんど時間が掛からないので、この空き時間にキースイッチスキャンを実効することが可能である。キースイッチスキャンは、ＣＰＵの出力ポート（Ｏ１〜Ｏ４）から順次Ｌｏｗ信号を出力して入出力ポート（Ｉ１〜Ｉ４）でスイッチが押されていればＬｏｗ、スイッチが押されていなければＨｉを検出することができる。このように、ＥＬとキースイッチが同一配線上に存在するがそれぞれ制御が独立しているので、あるスイッチ入力を検出して、ある特定のＥＬを点灯させるといったような制御を行うことができる。

このように、ＥＬの点灯を制御するためには、図３（Ｂ）のように、ＰｏｒｔＡからＨｉ信号を出力しているタイミングでＰｏｒｔＢからＬｏｗ信号を出力することにより、ＥＬの点灯を制御することができる。また、ＰｏｒｔＡからＬｏｗ信号を出力しているタイミングでＰｏｒｔＢを入力ポートに設定することでスイッチがＯＮの時はＬｏｗ、ＯＦＦの時はＨｉをＰｏｒｔＢで検出することができる。

図１及び図２の回路図では、キーボード上の特定のキーが押されたことをキーボードマトリックス回路の入出力を監視しているマイクロコンピュータにより検知する回路構成の線路と複数のＥＬセグメントの内の特定のＥＬセグメントの点滅制御を行う回路構成の線路とが同一の線路により達成されているので、その回路構成により達成される二つの操作、つまり、各キーボードが押されたことを確認するスキャンニングと各セグメント単位の発光素子の点灯制御とが関連性を持っていなければならない（例えば、キースイッチ３０が押されたらＥＬセグメント１０が点灯する）ようにも理解されがちであるが、これら二つの動作は全く関係なく操作することが可能なものである。

図４において、ＥＬセグメント１０を点灯させる際の操作を説明する。図４に示すように、点灯すべきＥＬセグメント１０のマトリックス構成のＰｏｒｔＡからＨｉ信号を出力し、ＰｏｒｔＢからＬｏｗ信号を出力する。これにより、ォト・トライアック２０の入力側ＬＥＤに電流が流れる回路が構成される。このように、ＰｏｒｔＡからＨｉ信号、ＰｏｒｔＢからＬｏｗ信号を出力しない限り、フォト・トライアック２０の入力側ＬＥＤに給電することができないため、単にスイッチ３０のＯＮ／ＯＦＦではＥＬセグメントの点灯を制御することができない回路構成になっている。また、スイッチと直列に大きな値の抵抗Ｒｓｗを配置することでＥＬセグメント１０の点灯制御時にスイッチ３０を押下しても、スイッチ３０側に流れる電流を抑制しフォト・トライアック２０の入力側ＬＥＤに安定して電流を供給できるのでスイッチ３０のＯＮ／ＯＦＦの影響を受けずＥＬセグメント１０の点灯制御を行うことが可能である。

以上の回路構成を備え、二つの操作の制御期間を分けることにより、一つの回路構成により、キーボードが押されたことを確認するスキャンニングと各セグメント単位の発光素子の点灯制御とを別々に制御することが可能となるものである。つまり、押されたキースイッチと同一線路上に配置されたＥＬセグメントを点滅制御することも可能であるし、押されたキースイッチとは同一線路上に配置されていない別のＥＬセグメントを点滅制御することも可能である。勿論、キースイッチＯＮ／ＯＦＦとは全く関係なく、マイコンでのプログラミングにより任意のＥＬセグメントを点滅制御することも可能である。

つまり、複数のキースイッチに対応して、位置的には各々の複数のキースイッチの下に一つずつのＥＬセグメントを配置しておけば、特定のキースイッチが押されたら、その下に配置してあるＥＬセグメントを点灯させて、押したキースイッチが何であるかをユーザに分からしめることも可能であるし、特定のキースイッチが押されたら、次に操作すべきキースイッチの下に配置してあるＥＬセグメントを点滅させて、ユーザによる次の操作のガイダンスに用いてもよいし、キースイッチの操作とは全く関係なく、例えば、時間により或いは操作モードにより、ユーザに注意を喚起すべきキースイッチの下に配置してあるＥＬセグメントを点滅させても良い。このように自由な、制御動作が一つの回路構成により達成できるものである。

このように、キーボードが押されたことを確認するスキャンニングと各セグメント単位の発光素子の点灯制御とを時分割で別々に制御するためには、本発明の最適な実施例としては、二つの制御動作を同一の線路上で達成できる構成のものを説明しているが、次善の策としては、図５に示すように、その二つの制御動作を夫々達成する回路構成を別々に形成しても良い。

図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ＰｏｒｔＡにフォト・トライアック群２０，２１，２２、ＰｏｒｔＢにスイッチ群３０，３１，３２を別々に接続して、各ＥＬセグメント１０，１１，１２の点灯消灯を制御する場合はＰｏｒｔＡから各ＥＬセグメント１０，１１，１２に対応するフォト・トライアック２０，２１，２２の入力側ＬＥＤに対してＨｉ信号を出力することで点灯させ、Ｌｏｗ信号を出力することで消灯させることができる。また、ＰｏｒｔＢに接続した各スイッチ３０，３１，３２はスイッチＯＦＦ時にＨｉを検出、スイッチＯＮ時にＬｏｗを検出することができる。これらのＰｏｒｔＡとＰｏｒｔＢの制御を時分割で行うことで同一配線上にスイッチとフォト・トライアックを接続した回路と同等の機能が得られる。

このような構成により、ＥＬの点滅制御とキースイッチスキャン制御を同一配線でタイムシェアリングして使用している。また、キースイッチはＥＬの点滅用として専用に設けたスイッチではなく、ＥＬの点滅以外においても何らかの制御をするスイッチとして構成することができる。勿論、ＥＬ点滅用のスイッチとしても使用するのが可能であることは言うまでもない。

以上のように、駆動回路をセグメントＥＬとスイッチング回路とを一体化して構成することにより、電子情報機器や家電製品等の筐体に貼り付けて利用することも可能とするものである。そこで、以上の回路構成を組み込んだユニットの具体的な外観構成を説明すると、図６の通りである。また、このユニット構成の層構成は図７に示すとおりである。このように構成することにより、本発明者等は、本発明の駆動回路を最終的にはカスタムＩＣ化してＥＬと共に供給することを可能としたものである。

このような実施例においては、本発明者等が、今までに蓄積したフレキシブル型ＥＬの設計・製造技術に加えて、ＥＬ上でセグメントに分けた文字や図柄やアイコンをマイコンと親和性の高い制御回路で制御し、キー配線とＥＬ配線を共有化して、低コストで信頼性の高い制御用ＩＣと共に供給することで、低コストのマンマシンインターフェイスを可能とする最新型の表示・操作パネルを提供することが可能となったものである。

本実施例のセグメントＥＬスイッチユニットに用いられるセグメントＥＬの代表的な基本層構造は、クリック感に優れるＥＬ背面側に金属ドームＳＷを一体化した構造が望ましい。一体化したセグメントＥＬ１００は、図６に示すように、一体化セグメントＥＬ１００内に、ＥＬ駆動用ＩＣ１０１とスイッチ制御用ＩＣ１０２を組み込んでおり、それ等ＩＣを制御するＣＰＵ１０３を外部に設けている。従って、どのような電気機器に対しても、筐体にこの一体化セグメントＥＬ１００を貼り付けることによって、表示・操作パネルを提供することができるものである。

一体化セグメントＥＬ１００は、その層構成が図８に詳細に示されているように、上面より、所定の配置で所定数のキー凸部１０４、１０４、１０４・・・を形成したベースフィルム１０５、銘板或いはキー表示部から成る加飾印刷層１０６、各ＥＬセグメント単位に対して共通して給電を行う回路構成を備えた透明電極層１０７、ＥＬセグメント単位に所定の配置で所定数のセグメントからなるＥＬ蛍光体層１０８、ＥＬ蛍光体層１０８に対応した所定数で所定配置に形成された絶縁及び耐圧性向上のための誘電体層１０９、各ＥＬセグメント単位に対して独立して給電を行う背面電極層１１０、これより上の回路構成と、これより下の回路構成間での絶縁を達成するための絶縁層１１１、基板貼り付け用の接着層（粘着層）１１２、ドーム型をした所定数で所定配置に置かれた金属ドーム（メタルドーム）１１３、１１３、１１３・・・、所定のキーに対応した回路構成が印刷されたプリント基板（ＰＣＢ）１１４から成っている。この一体化セグメントＥＬ１００には、その背面電極層１１０の回路構成中に、ＥＬ駆動用回路を構成するＥＬ駆動用ＩＣ１０１と、スイッチ制御用ＩＣ１０２とが設けられている。スイッチ制御用ＩＣ１０２内には所定数のフォト・トライアックが組み込まれている。この一体化セグメントＥＬ１００からは、発光制御用ＣＰＵ１０３との接続を取るために、ゴムコネクタ（ＡＣＦ）１１５がプリント基板１１４上に設けられている。

この一体化セグメントＥＬ１００の製造工程においては、所定のキーに対応した回路構成が印刷されたプリント基板１１４のキー対応の位置にドーム型をした金属ドーム１１３、１１３、１１３・・・を配置し、粘着層１１２を形成した上に、順次、各層を印刷して形成し、最後に、キー凸部１０４、１０４、１０４・・・を形成したベースフィルム１０５を貼り合わせれば良い。このように、セグメントＥＬは銘板に加飾印刷と同様に直接印刷形成するか貼り合わせて形成することができる。また、詳細に説明することはしないが、ＥＬ発光面側にタッチパネルスイッチを貼り合わせた構造で、安価な照光タッチパネルスイッチを提供することもできる。

これにより、形成した一体化セグメントＥＬは、基板上のドームスィッチに接着して一体化され、十分のキー打鍵耐久性を有しており、キー部を独立して直接照光でき、３ｍｍ程度の厚みで各種電気機器の照光スイッチボタンを実現できるものである。

本発明のＥＬの駆動回路の概要を示す回路図である。 本発明のＥＬの駆動回路の動作説明のために一つのセグメントＥＬのみを抜き出して描いた回路図である。 （Ａ）（Ｂ） 本発明のＥＬ点灯制御とスイッチ検出制御の説明図である。 本発明のＥＬ点灯制御の詳細説明図である。 （Ａ）（Ｂ） 本発明の別実施例を示す回路図である。 本発明の回路構成を組み込んだユニットの外観構成図である。 本発明のセグメントＥＬユニットの層構造を示す断面図である。 本発明のセグメントＥＬユニットの層構造を示す詳細斜視図である。

符号の説明

１０，１１，１２，１３・・・ＥＬの発光素子群（ＥＬセグメント）
２０，２１，２２，２３・・・交流電源制御素子群（フォト・トライアック）
３０，３１，３２，３３・・・スイッチ素子群（キースイッチ）
４０・・・ＣＰＵインターフェース、６０・・・交流のインバータ電源

Claims (7)

1. 複数のセグメント単位で発光する発光素子を備え、複数のキー構成を備えたキーボードのキーボードマトリックス回路の各交点に一つずつフォト・トライアック等の発光素子点灯回路を設けて、前記複数の発光素子の内の特定の発光素子セグメントの点滅制御を行うように構成したことを特徴とするセグメントＥＬスイッチ駆動制御回路。
2. 複数のセグメント単位で発光する発光素子を備え、複数のキー構成を備えたキーボードのキーボードマトリックス回路の各交点に一つずつフォト・トライアック等の発光素子点灯回路を設けて、前記複数の発光素子の内の特定の発光素子セグメントの点滅制御を行うように構成したことを特徴とするエレクトロルミネッセンス。
3. 複数のセグメント単位で発光する発光素子を備え、複数のキー構成を備えたキーボードのキーボードマトリックス回路の各交点に一つずつフォト・トライアック等の発光素子点灯回路を設け、各交点の前記発光素子点灯回路に前記発光素子をセグメント単位に接続し、前記キーボード上の特定のキーが押されたことが前記キーボードマトリックス回路の入出力を監視しているマイクロコンピュータにより検知された際には、前記複数の発光素子の内の特定の発光素子セグメントの点滅制御を行うように構成したことを特徴とするエレクトロルミネッセンス。
4. 複数のセグメント単位で発光する発光素子を備え、複数のキー構成を備えたキーボードのキーボードマトリックス回路の各交点に一つずつフォト・トライアック等の発光素子点灯回路を設け、各交点の前記発光素子点灯回路に前記発光素子をセグメント単位に接続し、前記キーボード上の特定のキーが押されたことを前記キーボードマトリックス回路の入出力を監視しているマイクロコンピュータにより検知する回路構成の線路と前記複数の発光素子の内の特定の発光素子セグメントの点滅制御を行う回路構成の線路とが同一の線路により達成されていることを特徴とするエレクトロルミネッセンス。
5. 複数のセグメント単位で発光する発光素子を備え、複数のキー構成を備えたキーボードのキーボードマトリックス回路の各交点に一つずつフォト・トライアック等の発光素子点灯回路を設け、各交点の発光素子点灯回路に発光素子をセグメント単位に接続し、前記キーボード上の特定のキーが押されたことが前記キーボードマトリックス回路の入出力を監視しているマイクロコンピュータにより検知された際には、前記複数の発光素子の内の特定の発光素子セグメントの点滅制御を行うように構成し、前記キーボードマトリックス回路のスキャンニングの際に、各キーボードが押されたことを確認するスキャンニングの期間と各セグメント単位の発光素子の点灯制御の期間とを別の期間でシリアルに制御して、セグメント単位の発光素子の点滅制御を行うように構成したことを特徴とするエレクトロルミネッセンス。
6. 複数のセグメント単位で発光する発光素子を備え、複数のキー構成を備えたキーボードのキーボードマトリックス回路の各交点に一つずつフォト・トライアック等の発光素子点灯回路を設けて、前記複数の発光素子の内の特定の発光素子セグメントの点滅制御を行うように構成し、前記複数のセグメントから成る発光素子及びその駆動制御回路をスイッチング回路と一体化して構成したことを特徴とするエレクトロルミネッセンス・エレメント。
7. 請求項６記載のエレクトロルミネッセンス・エレメントを筐体に貼り付けた電気機器。
   

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