JPH0566884A - 複合スイツチモジユール及びダイナミツクスキヤン制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機械スイッチとＬＥＤなどの発光表示素子の
マトリックス構造を簡略化し、制御回路の部品点数を減
少させ機器の信頼性を向上させることを目的とする。 【構成】 ＬＥＤ１０２を駆動するか、機械スイッチ１
０８による制御を行うかを、制御切り替え端子１１４へ
の制御信号によりトランジスタ１０７により選択され
る。ＬＥＤ１０２の駆動は行制御入出力端子１１２及び
列制御入力端子１１３を入力としてトランジスタ１０
３，１０４により構成される論理積回路により制御され
る。機械スイッチ１０８の動作出力はトランジスタ１１
０により行制御入出力端子１１２に出力される。このよ
うに構成された複合スイッチモジュールを複数用いたマ
トリックスダイナミックスキャン制御回路の構成が大幅
に簡略化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ボタン電話機のような
複数のスイッチと、そのスイッチに対応する複数の発光
ダイオード（以降ＬＥＤと記す）などによる発光表示素
子とを必要とする機器のスイッチと表示器とそれらをダ
イナミックにスキャンしながら各々のスイッチ情報の入
力を行うとともに、ＬＥＤの点灯制御を行うに必要な複
合スイッチモジュールとそれを用いたダイナミックスキ
ャン制御回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報機器の普及が一般家庭にも広
くおよんでいる。そのため、その構成の簡略化と情報性
向上が要望されている。従来のスイッチとＬＥＤを配し
たダイナミックスキャン制御回路について同様な改善が
進められている。従来のこのダイナミックスキャン制御
回路例を図５に示す。

【０００３】図５において、ＬＥＤのマトリックス及び
機械スイッチのマトリックス構成は４×４の構成をとっ
ている。表示用のＬＥＤ５０１から５１６のアノード側
は行ごとにＬＥＤの輝度を設定する電流制限抵抗５５３
から５５２を介し、ＬＥＤへの十分な駆動電流を供給で
きるようなエミッタフォロワー型に接続されたトランジ
スタ５４９から５５２にそれぞれ接続している。一方先
のＬＥＤ５０１から５１６の列を等しくするそれぞれの
カソードは、エミッタ接地されたトランジスタ５６５か
ら５６８のコレクタに接続している。そしてトランジス
タ５６５から５６８のそれぞれのベースはマイクロコン
ピュータ５８１の出力端子である、第１行ＬＥＤ用行制
御端子５６９，第２行ＬＥＤ用行制御端子５７０，第３
行ＬＥＤ用行制御端子５７１，第４行ＬＥＤ用行制御端
子５７２にそれぞれ接続する。

【０００４】機械スイッチ５１７から５３２はそれぞ
れ、逆バイアス防止ダイオード５３３から５４８を介し
て、マトリックスを構成している。逆バイアス防止ダイ
オード５３３から５４８の同列のカソードは互いに接続
され、それぞれ先のトランジスタ５６５から５６８に接
続している。一方、同行の機械スイッチの一端は互いに
接続され、マイクロコンピュータ５８１の入力端子であ
る、第１行機械スイッチ用行制御端子５７３，第２行機
械スイッチ用行制御端子５７４，第３行機械スイッチ用
行制御端子５７５，第４行機械スイッチ用行制御端子５
７６にそれぞれ接続する。そして、それら制御端子の各
々にプルアップ用のバイアス抵抗５５７から５６０が接
続されており、先の機械スイッチ５１７から５３２に入
力がなければ、それぞれの行制御端子５７３から５７６
は常時ハイレベル（以降Ｈと略す）状態である。一方、
先のトランジスタ５６５から５６８のベースはベース電
流を制限する電流制限抵抗５６１から５６４を介し、マ
イクロコンピュータ５８１の第１列列制御端子５７７，
第２列列制御端子５７８，第３列列制御端子５７９，第
４列列制御端子５８０に接続される。

【０００５】次に図６と図７を用いて動作の説明を行
う。マトリックス上のＬＥＤ，機械スイッチの状態を示
しており図６の位置６０１から６０５の部分のＬＥＤが
点灯しており、その他のＬＥＤは全て消灯している。ま
た、一方、機械スイッチの位置６０６から６１０の５つ
が導通（以下ＯＮと記す）しており、他の機械スイッチ
は全て遮断（以下ＯＦＦと記す）である。

【０００６】以上のような状態のＬＥＤマトリックスと
機械スイッチマトリックスをダイナミックスキャン制御
すると図７のように、各列制御端子により選択された列
において、制御信号を出力する。例えば第１行目であれ
ば、位置６０１及び６０３のＬＥＤを点灯させるために
第１行と第３行のＬＥＤ用行制御端子に“Ｈ”（図７に
示す期間Ｔ７０１とＴ７０３の両タイミング）を出力
し、その他のＬＥＤに対してはローレベル（以降Ｌと略
す）を出力する。同じく第１列目の機械スイッチについ
ては位置６０６と６０８の機械スイッチによる入力情報
は、第１行と第３行の機械スイッチ用行制御端子に
“Ｌ”（図７に示す期間Ｔ７０６とＴ７０８の両タイミ
ング）として現れる。

【０００７】以上と同様に他の列制御タイミングにおい
ても図６，図７に示す動作が行われる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな、従来の構成では、複数のＬＥＤと複数の機械スイ
ッチのマトリックスをそれぞれ構成する必要があり、マ
イクロコンピュータからの行制御端子と列制御端子が数
多く必要であり、また一方では、大電流を消費するＬＥ
Ｄに対して駆動用のトランジスタが行制御端子及び列制
御端子上に構成行数プラス構成列数分必要であり、機器
を設計する上において入出力制御線数の多いマイクロコ
ンピュータを使用せざるを得ないことと、駆動用のトラ
ンジスタの必要性から搭載部品点数の増大を招くなどの
問題があった。

【０００９】本発明は上記課題に留意し、発光表示素子
と機械スイッチが複合された複合スイッチモジュール
と、それを用いた部品点数の少ない信頼性の高いダイナ
ミックスキャン制御回路を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、発光表示素子と機械スイッチを複合した複合スイッ
チモジュールにおいて、発光表示素子の駆動手段の動作
と機械スイッチの動作のいずれかを有効とする選択を行
う第１の制御端子を有する選択スイッチ手段と、この選
択スイッチ手段が発光表示素子の駆動手段の動作を有効
とするとき発光表示素子が発光するように制御する論理
積出力を得る第２，第３の制御端子を有する論理積演算
手段とを具備し、選択スイッチ手段が機械スイッチの動
作を有効となる選択がされたとき機械スイッチによる動
作による出力信号が第２，第３の制御端子のいずれかに
出力される出力手段を有するものである。さらにこの複
合スイッチモジュールを複数用い、マトリックス状に配
置して操作表示盤を構成する場合のダイナミックスキャ
ン制御回路である。

【００１１】

【作用】上記構成の本発明の複合スイッチモジュール及
びそれを用いたダイナミックスキャン制御回路は、選択
スイッチ選択手段の第１の制御端子に制御切り替え用の
信号を入力することによる切り替えで、ＬＥＤなどの発
光表示素子の表示制御機能と、機械スイッチによる制御
機能を同時に実現するものである。とくに発光表示素子
の表示制御を行う場合に第２，第３の制御端子を用いて
論理積制御をするとともに、この第２，第３制御端子に
接続された出力手段により機械スイッチによる制御を行
う場合にその制御出力を第２，第３制御端子のいずれか
の制御端子から得ることができるので、構成が簡単な信
頼性の高い複合スイッチモジュール及びそれを用いたダ
イナミックスキャン制御回路が実現できる。

【００１２】

【実施例】以下、図１から図４までを用い、本発明の一
実施例による複合スイッチモジュールとそれを用いたダ
イナミックスキャン制御回路の説明を行う。図１の１０
０は今回の発明における、複合スイッチモジュールであ
る。

【００１３】発光表示素子としてのＬＥＤ１０２のアノ
ードは電源端子１１１に接続され、電源端子１１１は、
ＬＥＤ１０２の駆動電流を決定するモジュール外部の制
限抵抗１１６を介して、電源に接続される。一方ＬＥＤ
１０２のカソードは、トランジスタ１０３のコレクタに
接続される。トランジスタ１０３のベースはベース電流
を制限する電流制限抵抗１０１を介して行制御入出力端
子１１２に接続し、外部でバイアス抵抗１１７により電
源電位にバイアスされる。また、トランジスタ１０３の
エミッタは、別のトランジスタ１０４のコレクタに接続
される。トランジスタ１０４のベースはベース電流を制
限する電流制限抵抗１０５を介して列制御入力端子１１
３に接続する。また、トランジスタ１０４のエミッタ
は、トランジスタ１０７のコレクタに接続される。この
トランジスタ１０３，１０４の直列回路は、行制御入出
力端子１１２及び列制御入力端子１１３を入力とする論
理積演算手段として動作する。

【００１４】トランジスタ１０７のベースはベース電流
を制限する電流制限抵抗１０６を介して制御切り替え入
力端子１１４に接続し、トランジスタ１０７のエミッタ
は接地端子１１５に接続され、モジュール外部で接地さ
れる。このトランジスタ１０７は制御切り替え入力端子
１１４に入力される制御信号により、選択スイッチ手段
として動作する。

【００１５】機械スイッチ１０８の一端は、行制御入出
力端子１１２に接続され、他端はトランジスタ１１０の
コレクタに対する逆バイアス防止ダイオード１０９のア
ノードに接続し、このカソードはトランジスタ１１０の
コレクタに接続される。トランジスタ１１０のベースは
先に説明したトランジスタ１０４のベースに接続し、電
流制限抵抗１０５をベース電流制限に共用する。また、
トランジスタ１１０のエミッタは制御切り替え入力端子
１１４に接続する。このトランジスタ１１０が機械スイ
ッチ１０８の動作の出力手段として構成され、行制御入
出力端子１１２に出力信号が現れる。また先の行制御入
出力端子１１２と列制御入力端子１１３及び制御切り替
え端子１１４はそれぞれ、機器を制御するマイクロコン
ピュータ１１８の行制御端子１１９，列制御端子１２０
及び制御切り替え端子１２１にそれぞれ接続される。

【００１６】ここで逆バイアス防止ダイオード１０９の
働きは、トランジスタ１１０のエミッタが“Ｈ”レベル
で、列制御入力端子１１３が接続されたマイクロコンピ
ュータ１１８の列制御端子１２０が“Ｈ”レベルでかつ
行制御入出力端子１１２が接続された行制御端子１１９
が“Ｌ”レベル状態のとき、機械スイッチ１０８がＯＮ
した場合にトランジスタ１１０の逆トランジスタ特性に
より、マイクロコンピュータ１１８の制御切り替え端子
１２１からトランジスタ１１０のエミッタ及びコレクタ
を経由して、行制御端子１１９へ過大な電流が流れる現
象を防止するものである。

【００１７】以上のように構成された複合スイッチモジ
ュールの動作は、ＬＥＤ１０２を点灯させる場合は、制
御切り替え端子１２１の出力レベルを“Ｈ”とし、トラ
ンジスタ１０７をＯＮ状態とする。一方トランジスタ１
１０のエミッタも“Ｈ”となるため、もはやトランジス
タ１１０はベースの入力レベルの如何に関わらずＯＮと
はなり得なくなりそのコレクタに接続される機械スイッ
チ１０８は、カットＯＦＦ状態となる。次に列選択状態
で列制御端子１２０がレベル“Ｈ”を出力すると、トラ
ンジスタ１０４がＯＮ状態になる。次にＬＥＤ駆動の行
制御端子１１９が“Ｈ”レベルを出力すると、トランジ
スタ１０３がＯＮし、トランジスタ１０３，１０４，１
０７を経由し、ＬＥＤ１０２に電流が流れ、点灯する。

【００１８】一方機械スイッチ１０８のＯＮ／ＯＦＦ状
態を入力する場合は、先の制御切り替え端子１２１を
“Ｌ”レベルとし、先のＬＥＤドライブ用のトランジス
タ１０７をＯＦＦする。このトランジスタ１０７がＯＦ
Ｆすると、そのコレクタに接続するトランジスタ１０４
及びトランジスタ１０３のエミッタ電流が流れなくなる
ために、これらトランジスタのベース入力レベルの如何
に関わらず、ＬＥＤ１０２は点灯しない。ところで、ト
ランジスタ１１０は、エミッタ接地状態となるために、
列選択状態において、列制御端子１２０が“Ｈ”レベル
を出力することによりトランジスタ１１０にベース電流
が流れ、トランジスタ１１０は飽和状態になる。このよ
うな状態において、マイクロコンピュータ１１８は前も
って、行制御端子１１９の端子モードをマイクロコンピ
ュータ１１８内部で入力モードに切り替えておく必要が
ある。この入力モードでは、バイアス抵抗１１７が効果
的に働き、機械スイッチ１０８がＯＦＦ状態である場
合、行制御端子１１９を“Ｈ”レベルに保つ。このとき
機械スイッチ１０８が押され、ＯＮ状態になっていると
トランジスタ１１０のコレクタ出力レベルの“Ｌ”が逆
バイアス防止ダイオード１０９を順方向にバイアスし、
行制御端子１１９上に“Ｌ”レベルを出力する。

【００１９】図２は、以上説明したように構成された図
１の複合スイッチモジュール１００を４行、４列のマト
リックス状に配置したダイナミックスキャン回路を示し
ている。２０１から２１６はそれぞれ図１で説明した複
合スイッチモジュール１００と同等のものである。同行
に位置する複合スイッチモジュールの図１の電源端子１
１１に相当する端子は互いに接続され、ＬＥＤの輝度を
決定する電流を制限する電流制限抵抗２１７から２２０
を介して電源にそれぞれ接続される。また、同様に同行
に位置する図１の行制御入出力端子１１２に相当する端
子も互いに接続され、制御手段としてのマイクロコンピ
ュータ２３４の第１行行制御端子２２５，第２行行制御
端子２２６，第３行行制御端子２２７及び第４行行制御
端子２２８にそれぞれ接続され行制御手段として構成さ
れる。そうして、マイクロコンピュータ２３４の各々の
行制御端子には、電源電位にバイアスを加えるバイアス
抵抗２２１から２２４がそれぞれ接続される。

【００２０】一方、同列に位置する複合スイッチモジュ
ールの図１の列制御入力端子１２０に相当する端子は互
いに接続され、先のマイクロコンピュータ２３４の第１
列列制御端子２２９，第２列列制御端子２３０，第３列
列制御端子２３１及び第４列列制御端子２３２にそれぞ
れ接続され列制御手段として構成される。また、マトリ
ックス上の全複合スイッチモジュールの図１の制御切り
替え入力端子１２１に相当する端子は互いに接続され、
マイクロコンピュータ２３４の制御切り替え端子２３３
に接続され、制御切り替え手段として構成される。図１
の接地端子１１５に相当する端子もまた全て接地され
る。

【００２１】図３と図４を用いて制御の説明を行う。図
３のマトリックス上の位置３０１から３０５はＬＥＤが
点灯している部分を示しており、位置３０６から３１０
は機械スイッチがＯＮしている部分を示している。以上
のようにＬＥＤを点灯させ機械スイッチのＯＮ／ＯＦＦ
状態を読み取る制御は、図４に示す期間Ｔ４０１からＴ
４１０のタイミングが相当する。

【００２２】まず、第１列目が第１列列制御端子２２９
により選択された場合、制御切り替え端子２３３が
“Ｈ”レベルの場合ＬＥＤ制御状態となり行制御端子の
第１行２２５から第４行２２８までは、マイクロコンピ
ュータ２３４にて内部的に出力モード状態に設定され
る。このとき、ＬＥＤを点灯すべき第１行行制御端子２
２５と第３行行制御端子２２７の出力を“Ｈ”レベル
（図４の期間Ｔ４０１とＴ４０３が対応）にし、他の行
を“Ｌ”レベルにする。次に機械スイッチの状態を入力
るために制御切り替え端子２３３を“Ｌ”レベルにする
と同時に制御手段としてのマイクロコンピュータ２３４
は内部的に行制御端子を全て入力モードにセットする。
この場合、機械スイッチのＯＮしていない行は、バイア
ス抵抗により電源電位にプルアップされているが、機械
スイッチがＯＮしている部分（図４の期間Ｔ４０６とＴ
４０８に対応）では“Ｌ”レベルが現れている。

【００２３】以上のように列制御端子２２９から２３２
により選択され、且つ制御切り替え端子２３３の切り替
えと行制御端子２２５から２２８の入出力モード切り替
えにより、各々の列制御タイミングにおいてＬＥＤの点
灯制御と機械スイッチの情報入力が可能となる。また図
１のトランジスタや逆バイアス防止ダイオード，ＬＥＤ
及び抵抗類は、全て同一のシリコンウエハーの上に形成
することが可能であり、このようにすることにより、回
路の信頼性をより向上することが可能になるだけでな
く、量産化に向くコストパフォーマンスの高い構成とな
ることは明白な事実である。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように本発明
は、ＬＥＤなどの発光表示素子と機械スイッチを複合し
た複合スイッチモジュールにおいて、発光表示素子の駆
動と機械スイッチの制御を選択する機能を設けることに
よりボタン電話機などのスイッチ及び表示マトリックス
回路をこの複合スイッチモジュールを用いて形成した時
に、その制御体であるマイクロコンピュータとの結線が
簡略化されるだけでなく、ＬＥＤを駆動するためのトラ
ンジスタなどを別途用意する必要がなく、機器の部品点
数を大幅に削減し、回路構成を簡略化し、機器の信頼性
を大幅に向上させることが可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における複合スイッチモジュ
ールの構成を示す回路図

【図２】同実施例の複合スイッチモジュールを用いたダ
イナミックスキャン制御回路の構成を示すブロック図

【図３】同実施例のダイナミックスキャン制御回路上の
ＬＥＤ及び機械スイッチの状態を示す状態図

【図４】同実施例の各制御端子の制御信号を示すタイミ
ングチャート

【図５】従来のダイナミックスキャン制御回路の構成例
を示す回路図

【図６】同従来のダイナミックスキャン制御回路上のＬ
ＥＤ及び機械スイッチの状態を示す状態図

【図７】同従来のダイナミックスキャン制御回路の制御
端子の制御信号を示すタイミングチャート

【符号の説明】

１００ 複合スイッチモジュール １０２ ＬＥＤ １０３，１０４，１０７，１１０ トランジスタ １０８ 機械スイッチ １０９ 逆バイアス防止ダイオード １１２ 行制御入出力端子 １１３ 列制御入力端子 １１４ 制御切り替え端子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光表示素子と、機械スイッチと、前記発
   光表示素子を発光させる駆動手段と、前記駆動手段か前
   記機械スイッチのいずれかの動作を選択的に有効とする
   第１の制御端子を有する選択スイッチ手段と、前記選択
   スイッチ手段により前記駆動手段の動作が有効となる選
   択がされたとき前記駆動手段により前記発光表示素子が
   発光されるように制御する論理積出力を得る第２，第３
   の制御端子を有する論理積演算手段とを具備し、前記選
   択スイッチ手段により前記機械スイッチの動作が有効と
   なる選択がされたとき、前記機械スイッチの動作による
   出力信号が前記第２，第３の制御端子のいずれかに出力
   される出力手段を有する複合スイッチモジュール。
2. 【請求項２】マトリックス状に配置された複数の請求項
   １記載の複合スイッチモジュールと、前記複合スイッチ
   モジュールのそれぞれの第１の制御端子がまとめて接続
   された制御切り替え手段と、前記複合スイッチモジュー
   ルの第２，第３の制御端子のいずれかが列ごとにまとめ
   て接続された列制御手段と、前記第２，第３の制御端子
   で前記列制御手段に接続されていない制御端子が行ごと
   にまとめて接続された行制御手段とを具備し、前記制御
   切り替え手段により前記複合スイッチモジュールの駆動
   手段の動作を有効とする選択制御がされたとき前記列制
   御手段と前記行制御手段によるダイナミックスキャン制
   御による発光表示素子の点灯制御を行い、前記制御切り
   替え手段により前記複合スイッチモジュールの機械スイ
   ッチの動作を有効とする選択制御がされたとき前記列制
   御手段によるダイナミックスキャン制御により該当する
   列の前記複合スイッチモジュールの前記行制御手段に接
   続された制御端子に前記機械スイッチの動作による出力
   信号を得るようにする制御手段を有するダイナミックス
   キャン制御回路。