特開 2022-70754 電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022070754

(43)【公開日】2022-05-13

(54)【発明の名称】電子機器

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20220506BHJP

   C01B 13/11 20060101ALI20220506BHJP

   H05H 1/24 20060101ALI20220506BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20220506BHJP

【ＦＩ】

G06F3/041 422

C01B13/11 G

H05H1/24

G06F3/041 480

G06F3/044 124

【審査請求】未請求

【請求項の数】21

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020179996

(22)【出願日】2020-10-27

(71)【出願人】

【識別番号】520272868

【氏名又は名称】武漢天馬微電子有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110001678

【氏名又は名称】特許業務法人藤央特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 哲史

(72)【発明者】

【氏名】芳賀 浩史

(72)【発明者】

【氏名】杉本 大輔

【テーマコード（参考）】

2G084

4G042

【Ｆターム（参考）】

2G084AA14

2G084BB24

2G084CC19

2G084CC20

2G084CC34

2G084DD15

2G084HH05

2G084HH32

2G084HH56

4G042AA07

4G042CA01

4G042CB24

4G042CC04

4G042CC10

4G042CE04

(57)【要約】      （修正有）

【課題】画像が観察される面や人体が接触する面を衛生に保つ電子機器を提供する。
【解決手段】電子機器は、透明絶縁基板３１０の一方の面に設けられた透明なＸ電極２０１及びＹ電極２０２と、Ｘ電極とＹ電極とを電気的に絶縁する絶縁膜２０３、３１２と、を有し、表示媒体の画像を示す面を覆う電極基板１０１と、電極基板１０１に接続され、Ｘ電極及びＹ電極に電圧を印加して当該電極間に電界を発生させる駆動回路と、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

透明絶縁基板の一方の面に設けられた透明な第１電極および第２電極と、前記第１電極と前記第２電極とを電気的に絶縁する絶縁膜と、を有し、表示媒体の画像を示す面を覆うように構成される電極基板と、
前記電極基板に接続され、前記第１電極および前記第２電極に電圧を印加して当該電極間に電界を発生させる駆動回路と、
を有することを特徴とする電子機器。

【請求項2】

請求項１に記載の電子機器であって、
前記第１電極と前記第２電極とは、前記透明絶縁基板上の同一層に互いの端縁を対向させて配置される、
ことを特徴とする電子機器。

【請求項3】

請求項１に記載の電子機器であって、
前記透明絶縁基板上に、前記第２電極、前記絶縁膜、前記第１電極の順に積層して配置され、
前記第１電極の端縁の少なくとも一部は、平面視で前記第２電極の領域内に存在する、
ことを特徴とする電子機器。

【請求項4】

請求項１から３のいずれかに記載の電子機器であって、
前記電極基板は、前記駆動回路からの印加電圧に応じて、前記電極基板上にオゾンを発生する、
ことを特徴とする電子機器。

【請求項5】

請求項４に記載の電子機器であって、
前記電極基板上の電界強度のピーク値が空気の絶縁破壊電界強度以上である、
ことを特徴とする電子機器。

【請求項6】

請求項５に記載の電子機器であって、
前記絶縁膜にかかる電界強度のピーク値が前記絶縁膜の絶縁破壊電界強度よりも小さい、
ことを特徴とする電子機器。

【請求項7】

請求項１に記載の電子機器であって、
第１接続部で接続された複数の特定形状の前記第１電極が第１方向に配列された第１電極群が、第２方向に互いに平行に延在し、
第２接続部で接続された複数の特定形状の前記第２電極が前記第２方向に配列された第２電極群が、前記第１方向に互いに平行に延在し、
前記第１電極群と前記第２電極群とは前記第１接続部および前記第２接続部で前記絶縁膜を介して積層されている、
ことを特徴とする電子機器。

【請求項8】

請求項７に記載の電子機器であって、
前記第１電極または前記第２電極のうち一方の電極の前記特定形状は、前記一方の電極の内部から外側に向かって突出した第１凸部分を有する形状であり、
前記第１電極または第２電極のうち他方の電極の前記特定形状は、前記第１凸部分の周囲を前記絶縁膜を介して覆う第１凹部分を有する形状である、
ことを特徴とする電子機器。

【請求項9】

請求項１に記載の電子機器であって、
前記電極基板の表面で生体を感知して信号を出力する検出部と、
前記検出部からの信号に基づいて、前記駆動回路を制御する制御回路と、
を有し、
前記制御回路は、前記検出部からの信号がない場合に、前記第１電極と前記第２電極の間に電圧を印加し、
前記電極基板は、前記駆動回路からの印加電圧に応じて、前記電極基板上にオゾンを発生する、
ことを特徴とする電子機器。

【請求項10】

透明絶縁基板の一方の面に設けられた透明な第１電極および第２電極と、前記第１電極と前記第２電極とを電気的に絶縁する第１絶縁膜と、を有する電極基板と、
画像を示す表示面が前記電極基板に覆われた表示媒体と、
前記電極基板に接続され、前記第１電極および前記第２電極に電圧を印加してオゾン発生源として駆動する第１駆動回路と、
前記電極基板に接続され、前記第１電極および前記第２電極に電圧を印加してタッチセンサとして駆動する第２駆動回路と、
前記第１駆動回路と前記第２駆動回路とを切り替える選択回路と、
を有することを特徴とする電子機器。

【請求項11】

請求項１０に記載の電子機器であって、
前記電極基板上の電界強度のピーク値が空気の絶縁破壊電界強度以上である、
ことを特徴とする電子機器。

【請求項12】

請求項１０に記載の電子機器であって、
前記第２駆動回路は、前記第１電極および前記第２電極に前記電極基板にオゾンを発生させない電圧を印加する、
ことを特徴とする電子機器。

【請求項13】

請求項１０に記載の電子機器であって、
前記電極基板の接触面で触覚を提示可能に駆動する第３駆動回路を有し、
前記第１駆動回路、前記第２駆動回路、または前記第３駆動回路を選択する選択回路を有する、
ことを特徴とする電子機器。

【請求項14】

請求項１３に記載の電子機器であって、
第１接続部で接続された複数の矩形状の前記第１電極が第１方向に配列された第１電極群が、第２方向に互いに平行に延在し、
第２接続部で接続された複数の特定形状の前記第２電極が前記第２方向に配列された第２電極群が、前記第１方向に互いに平行に延在し、
前記第１電極群と前記第２電極群とは前記第１接続部および前記第２接続部で前記第１絶縁膜を介して積層され、
前記第３駆動回路は、前記各第１電極群のうち外部から入力された対象領域に該当する特定の第１電極群に対して第１周波数の電圧信号を印加し、前記各第２電極群のうち前記対象領域に該当する特定の第２電極群に対して第２周波数の電圧信号を印加し、前記第１周波数および前記第２周波数の差の絶対値によって前記対象領域に電気的なうなり振動を発生させる、
ことを特徴とする電子機器。

【請求項15】

請求項１に記載の電子機器であって、
前記第１電極および前記第２電極の組み合わせは、前記電極基板に複数配列されており、
前記駆動回路は、前記複数の組み合わせのうちの一部の組み合わせを駆動する、
ことを特徴とする電子機器。

【請求項16】

請求項１５に記載の電子機器であって、
前記駆動回路は、前記複数の組み合わせのうち第１組み合わせと第２組み合わせとを異なるタイミングで駆動する、
ことを特徴とする電子機器。

【請求項17】

請求項１６に記載の電子機器であって、
前記駆動回路は、前記複数の組み合わせの中で、前記第１電極および前記第２電極のうち一方の電極を所定の走査方向に駆動する、
ことを特徴とする電子機器。

【請求項18】

請求項１３に記載の電子機器であって、
前記第１絶縁膜上に配置され、互いに電気的に独立した複数の浮遊電極と、
前記複数の浮遊電極を覆う第２絶縁膜と、
を有することを特徴とする電子機器。

【請求項19】

透明絶縁基板の一方の面に設けられた透明な第１電極および第２電極と、前記第１電極と前記第２電極とを電気的に絶縁する絶縁膜と、を有する電極基板と、
前記電極基板に接続され、前記第１電極および前記第２電極に電圧を印加してオゾン発生源として駆動する第１駆動回路と、
前記電極基板に接続され、前記第１電極および前記第２電極に電圧を印加してタッチセンサとして駆動する第２駆動回路と、
前記第１駆動回路と前記第２駆動回路とを切り替える選択回路と、
を有することを特徴とする電子機器。

【請求項20】

請求項１９に記載の電子機器であって、
制御対象に接続され、前記選択回路の選択制御と前記制御対象の制御とを実行する制御回路を有し、
前記制御回路は、前記第２駆動回路により前記タッチセンサとして駆動される前記電極基板から生体の接触を検出した検出信号が出力された場合、前記制御対象を制御する、
をことを特徴とする電子機器。

【請求項21】

請求項２０に記載の電子機器であって、
前記制御回路は、前記タッチセンサの不使用時間帯に前記第１駆動回路に切り替え、前記不使用時間帯が経過すると前記第２駆動回路に切り替えるように前記選択回路を制御する、
ことを特徴とする電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１は、プラズマ放電を生じさせる交流高電圧による絶縁破壊を抑制する放電素子およびその製造方法を開示する。この放電素子は、絶縁基板と、電極と、絶縁膜と、を備えている。絶縁基板は、耐熱ガラスまたはセラミックスにより形成されている。電極は、絶縁基板上に形成され、交流高電圧が印加される。絶縁膜は、電極を被覆する。また、絶縁基板の電極と対向する表面側の放電開始電圧が、絶縁膜の電極と対向する表面側の放電開始電圧よりも低くなるように、絶縁基板および絶縁膜が形成されている。

【0003】

また、この放電素子において、オゾンを生成するときには、パッド３Ｐ１とパッド３Ｐ２に、外部電源を接続して交流高電圧を印加する。この放電素子では、放電開始電圧が、絶縁膜側の表面よりも絶縁基板側の表面の方が低くなるように構成されている。そのため、外部電源から印加する交流高電圧を徐々に上げていくと、絶縁基板側の表面で放電が開始されてプラズマが発生する。このプラズマにより、空気中の酸素が分解・結合してオゾンが生成される（下記特許文献１の段落［００３１］）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４‐１８６９００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

表示装置や触覚提示装置のように人体が接触し得る電子機器について、人体が接触し得る箇所の殺菌を行うには、殺菌スプレーや、オゾン発生器のような殺菌装置を別途用意する必要がある。また、従来のオゾン発生源は、その形状のため、または、電極に用いられる金属により透過率が低い。したがって、当該オゾン発生源を上述した電子機器の人体が接触し得る箇所に取り付けることは困難である。

【0006】

本発明は、画像が観察される面や人体が接触する面を衛生に保つことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本願において開示される発明の第１の側面となる電子機器は、透明絶縁基板の一方の面に設けられた透明な第１電極および第２電極と、前記第１電極と前記第２電極とを電気的に絶縁する第１絶縁膜と、を有し、表示媒体の画像を示す面を覆うように構成される電極基板と、前記電極基板に接続され、前記第１電極および前記第２電極に電圧を印加して当該電極間に電界を発生させる駆動回路と、を有することを特徴とする。

【0008】

本願において開示される発明の第２の側面となる電子機器は、透明絶縁基板の一方の面に設けられた透明な第１電極および第２電極と、前記第１電極と前記第２電極とを電気的に絶縁する第１絶縁膜と、を有する電極基板と、画像を示す表示面が前記電極基板に覆われた表示媒体と、前記電極基板に接続され、前記第１電極および前記第２電極に電圧を印加してオゾン発生源として駆動する第１駆動回路と、前記電極基板に接続され、前記第１電極および前記第２電極に電圧を印加してタッチセンサとして駆動する第２駆動回路と、前記第１駆動回路と前記第２駆動回路とを切り替える選択回路と、を有することを特徴とする。

【0009】

本願において開示される発明の第３の側面となる電子機器は、透明絶縁基板の一方の面に設けられた透明な第１電極および第２電極と、前記第１電極と前記第２電極とを電気的に絶縁する第１絶縁膜と、を有する電極基板と、前記電極基板に接続され、前記第１電極および前記第２電極に電圧を印加してオゾン発生源として駆動する第１駆動回路と、前記電極基板に接続され、前記第１電極および前記第２電極に電圧を印加してタッチセンサとして駆動する第２駆動回路と、前記第１駆動回路と前記第２駆動回路とを切り替える選択回路と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明の代表的な実施の形態によれば、画像が観察される面や人体が接触する面を衛生に保つことができる。前述した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、実施例１にかかる電子機器を示す図である。

【図2】図２は、電極基板の構造を示す図である。

【図3】図３は、オゾン発生原理を示す説明図である。

【図4】図４は、電極基板に電圧を印加したとき、発生する電界をシミュレーションしたモデルの説明図である。

【図5】図５は、注目領域内の電界強度分布を示すヒートマップである。

【図6】図６は、図４のシミュレーション結果から観察位置付近の電界強度を分析した結果１の説明図である。

【図7】図７は、図４のシミュレーション結果から観察位置付近の電界強度を分析した結果２を示す説明図である。

【図8】図８は、図４のシミュレーション結果から観察位置付近の電界強度を分析した結果３を示す説明図である。

【図9】図９は、電極形状の変形例を示す説明図である。

【図10】図１０は、積層電極の構造を示す概念図である。

【図11】図１１は、実施例２にかかる電子機器の構成例を示すブロック図である。

【図12】図１２は、実施例３にかかる電子機器の構成例を示すブロック図である。

【図13】図１３は、実施例３にかかる電子機器の一例を示す斜視図である。

【図14】図１４は、実施例４にかかる電子機器の構成例を示すブロック図である。

【図15】図１５は、実施例５にかかる電子機器の走査例を示す説明図である。

【図16】図１６は、実施例６にかかる電子機器を示す説明図である。

【図17】図１７は、実施例６にかかる電子機器の構成例を示すブロック図である。

【図18】図１８は、実施例７にかかる電子機器を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、実施例１～実施例７にかかる電子機器について説明する。実施例１～実施例７にかかる電子機器は、例えば、タッチセンサ、表示装置、表示パネルおよび触覚提示装置に適用可能である。また、以下に示す説明において、寸法、電圧、電界強度などの数値や材料は一例であり、実施可能な範囲であれば他の数値および他の材料でもよい。

【実施例0013】

図１は、実施例１にかかる電子機器を示す図であり、（Ａ）は構成例を示すブロック図、（Ｂ）は構造を示す斜視図である。実施例１において、電子機器１００Ａは、例えば、液晶や有機ＥＬ等を用いた表示装置や写真等を収容して表示する表示パネルに適用可能である。電子機器１００Ａは、電極基板１０１と、駆動回路１０２と、制御回路１０３と、表示媒体１０４とを有する。電極基板１０１は、対向する２つの電極を１組以上有する基板であり、所定の電圧印加によりオゾンを発生する基板である。

【0014】

図２は、電極基板１０１の構造を示す図である。図２（Ａ）は、電極基板１０１の平面視図を示している。図２（Ｂ）は、当該平面視図（Ａ）における部分拡大図を示している。図２（Ｃ）は、当該部分拡大図（Ｂ）のＡ－Ａ´断面図を示している。電極基板１０１は、透明な支持基板３１０上に、Ｘ電極２０１と、Ｙ電極２０２と、絶縁膜２０３と、を有する。

【0015】

なお、図２（Ａ）および（Ｂ）では、Ｘ電極２０１およびその配線を点線で示し、Ｙ電極２０２およびその配線を実線で示す。Ｘ電極２０１およびＹ電極２０２は、透明電極であり、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：インジウムスズ酸化物）を用いて形成することができる。これらＸ電極２０１およびＹ電極２０２の平面形状は、例えば、四角形（菱形や矩形）である。

【0016】

図１に戻り、駆動回路１０２は、所定の電圧をＸ電極２０１およびＹ電極２０２に印加することにより、電極基板１０１をオゾン発生源として駆動する。この電圧印加により、電極基板１０１の表面１０１ａにオゾンが発生するため、電極基板１０１の表面１０１ａが殺菌される。

【0017】

制御回路１０３は、駆動回路１０２による電圧印加を制御する。具体的には、例えば、制御回路１０３は、センサ（不図示）や人の操作のような外部入力に応じて、駆動回路１０２に、電極基板１０１への電圧印加を指示したり、電極基板１０１への電圧印加の停止を指示したりする。

【0018】

図１（Ｂ）に示すように、表示媒体１０４の画像を示す面は、電極基板１０１に覆われている。表示媒体１０４は、メニュー表や写真のように印刷された画像（手書きでもよい）が表示された媒体（第１表示媒体）でもよく、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置のように表示媒体１０４自身が画像を表示する媒体（第２表示媒体）でもよい。

【0019】

なお、先述のように、Ｘ電極２０１およびＹ電極２０２は透明電極である。そして、表示媒体１０４は、例えば、電極基板１０１と背面板１０５との間に挿入される。これにより、画像は表面１０１ａから観察可能になる。なお、背面板１０５に替えて電極基板１０１を用いることにより、電子機器１００Ａの両面でオゾンを発生させることができる。

【0020】

次に、電極基板１０１の詳細を説明する。図２（Ａ）において、Ｘ電極２０１の配線およびＹ電極２０２の配線は、それぞれ端子３０１、３０２に接続される。端子３０１、３０２は駆動回路１０２（図１参照）に接続される。

【0021】

Ｘ電極２０１およびＹ電極２０２の形状は、例えば、四角形（菱形や矩形）である。Ｘ電極２０１は、第１接続部であるブリッジ電極３１１Ｘ（図２（Ｂ）参照）を介して、ｘ方向に数珠状に連結されている。すなわち、Ｘ電極２０１がｘ方向に配列される。このように、電気的にｘ方向に接続されたＸ電極をＸ電極群と呼ぶ。ｘ方向に数珠状に連結されたＸ電極群は、ｙ方向に、例えば、２［ｍｍ］の間隔で配置されている。各Ｘ電極群は、ｙ方向に互いに平行に延在する。

【0022】

Ｙ電極２０２は、第２接続部であるブリッジ電極３１１Ｙ（図２（Ｂ）参照）を介して、ｙ方向に数珠状に連結されている。すなわち、Ｙ電極２０２がｙ方向に配列される。このように、電気的にＹ方向に接続されたＹ電極をＹ電極群と呼ぶ。ｙ方向に数珠状に連結されたＹ電極群は、ｘ方向に、例えば、２［ｍｍ］の間隔で配置されている。各Ｙ電極群は、ｘ方向に互いに平行に延在する。

【0023】

Ｘ電極群とＹ電極群とは、平面視した時に、第１接続部（ブリッジ電極３１１Ｘ）と第２接続部（ブリッジ電極３１１Ｙ）が絶縁膜２０３を介して重なりあうように形成されている。図２（Ｃ）に示すように、ブリッジ電極３１１Ｘとブリッジ電極３１１Ｙは、絶縁膜２０３によって絶縁される。換言すれば、Ｘ電極群とＹ電極群とは、絶縁膜２０３を介して立体交差するように構成される。また、Ｘ電極２０１とＹ電極２０２とは、平面視した時に、重ならないように形成されている。すなわち、Ｘ電極２０１とＹ電極２０２とが、平面視した時に隣り合う形状となっている。

【0024】

次に、図２（Ｃ）を用いて製造手順を説明する。支持基板３１０は、例えば、ガラス基板のような透明絶縁基板である。まず、支持基板３１０の第１面３１０ａ上に、ブリッジ電極３１１ＸをＩＴＯのような透明導電膜によって形成する。次いで、ブリッジ電極３１１Ｘの上に絶縁膜２０３を、例えば、ＳｉＮ（シリコン窒化膜）等により形成する。

【0025】

絶縁膜２０３は、ブリッジ電極３１１ＸとＹ電極２０２及びブリッジ電極３１１Ｙとを絶縁するようにブリッジ電極３１１Ｘを覆い、かつ、ブリッジ電極３１１ＸとＸ電極２０１とが接触するように、ブリッジ電極３１１Ｘを覆わないような形状に形成される。次いで、Ｘ電極２０１、Ｙ電極２０２、ブリッジ電極３１１Ｙ、配線および端子３０１，３０２を、透明導電膜によって一括して形成する。最後に絶縁膜３１２を、例えば、ＳｉＮ（シリコン窒化膜）等により成膜し、端子３０１、３０２にコンタクトホールを形成する。

【0026】

上記のように構成した電極基板１０１の端子３０１、３０２に電圧を印加することによって、Ｘ電極群とＹ電極群の間に電界が発生する。発生した電界強度が空気の絶縁破壊レベルを超えると放電によりオゾンが発生する。絶縁膜３１２上におけるオゾンが発生する場所は、例えば、領域３２１に示すようなＸ電極２０１とＹ電極２０２との間である単層電極間、あるいは、領域３２２に示すような絶縁膜２０３を介するブリッジ電極３１１Ｘとブリッジ電極３１１Ｙの間である積層電極間である。

【0027】

図３は、オゾン発生原理を示す説明図である。図３（Ａ）は、図２（Ｂ）に示した単層電極間の電界発生領域３２１でのオゾン発生原理を示し、図３（Ｂ）は、図２（Ｃ）に示した積層電極間の電界発生領域３２２でのオゾン発生原理を示す。信号電源４０１は、Ｘ電極２０１に電圧を印加する交流電源であり、信号電源４０２は、Ｙ電極２０２に電圧を印加する交流電源である。

【0028】

例えば、信号電源４０１の出力をＧＮＤとし、信号電源４０２の出力を所定の交流電圧とする。この場合、図３（Ａ）の単層電極間ではＸ電極２０１とＹ電極２０２との電位差により電界４１０が発生し、図３（Ｂ）の積層電極間ではブリッジ電極３１１Ｘとブリッジ電極３１１Ｙとの電位差により電界４２０が発生する。絶縁膜３１２上の空気中における電界４１０、４２０の電界強度が所定値に達すると空気の絶縁破壊が起こる。空気の絶縁破壊が起こると無声放電が生じ、オゾンが発生する。

【0029】

図４は、電極基板１０１に電圧を印加したとき、発生する電界をシミュレーションしたモデルの説明図である。図４のモデルは、図３にオゾン発生原理を示した電極基板１０１の積層構造を簡略化した３次元モデルである。図４においてｚ方向は電極基板１０１の平面に垂直となる方向であり、ｘ方向はＸ電極２０１とブリッジ電極３１１Ｘが接続する方向であり、ｙ方向はＹ電極２０２とブリッジ電極３１１Ｙが接続する方向である。

【0030】

図４（Ａ）は、単層電極間の電界発生領域３２１の３次元シミュレーションモデルのｘｚ断面を示す。すなわち、図４（Ａ）では、図３（Ａ）の電界発生領域３２１を包含する３次元領域を簡略化した３次元モデルを示している。図４（Ｂ）は、積層電極間の電界発生領域３２２の３次元のシミュレーションモデルのｘｚ断面を示す。すなわち、図４（Ｂ）では、図３（Ｂ）の電界発生領域３２２を包含する３次元領域を簡略化した３次元モデルを示している。単層電極間の電界発生領域３２１の３次元のシミュレーションモデルを単層電極モデルＭ１と称し、積層電極間の電界発生領域３２２の３次元のシミュレーションモデルを積層電極モデルＭ２と称す。

【0031】

単層電極モデルＭ１および積層電極モデルＭ２のいずれについても、空気、絶縁膜３１２、および支持基板３１０のそれぞれの比誘電率、厚さ、および単位は、表４００に示す通りである。Ｘ電極２０１、Ｙ電極２０２、絶縁膜３１２の厚さは、図４中に示すとおりである。単層電極モデルＭ１のＸ電極２０１とＹ電極２０２の間隔、及び、積層電極モデルＭ２のＸ電極２０１とおよびブリッジ電極３１１Ｙの間隔を１０ｕｍとし、各電極の幅は計算量の便宜上３５ｕｍとした。また、図示しないが、単層電極モデルＭ１および積層電極モデルＭ２は、ｙ方向に奥行きを有する３次元モデルである。

【0032】

Ｘ電極２０１およびブリッジ電極３１１Ｘの印加電圧をＶ１とし、Ｙ電極２０２およびブリッジ電極３１１Ｙの印加電圧をＶ２とする。印加電圧Ｖ１をＧＮＤに設定し、印加電圧Ｖ２を１５［Ｖ］、３０［Ｖ］、１５０［Ｖ］、６００［Ｖ］とし、各３次元モデル（Ｍ１，Ｍ２）の内部に発生する電界強度のシミュレーションを実行した。結果については、各モデルｙ方向の中心点のｘｚ面において、上述の１０ｕｍ間隔の電極を中心とした注目領域５０１、５０２で発生する電界分布を解析の対象とした。

【0033】

図５は、注目領域内の電界強度分布を示すヒートマップである。ヒートマップ５１１，５１２は、１５［Ｖ］、３０［Ｖ］、１５０［Ｖ］、６００［Ｖ］のいずれかの値の電圧Ｖ２の条件（たとえば、Ｖ２＝１５）下における電界強度分布を俯瞰的に可視化したデータであり、注目領域５０１内、５０２内の電界強度を示す。

【0034】

ヒートマップ５１１，５１２において、電界強度は濃淡で表現され、色が濃いほど高電界である。図５（Ａ）に示す注目領域５０１内では、Ｘ電極２０１とＹ電極２０２との間でＸ電極２０１およびＹ電極２０２の向かい合う端部２０１ａ，２０２ａに近いほど電界強度が高くなり、当該端部２０１ａ，２０２ａで電界強度のピーク値（最大値）５１１ａ，５１１ｂをとる。

【0035】

一方、図５（Ｂ）に示す注目領域５０２内では、Ｘ電極２０１に対向するブリッジ電極３１１Ｙの端部３１１Ｙａに近いほど電界強度が高くなり、当該端部３１１Ｙａで電界強度のピーク値（最大値）５１２ａをとる。また、ヒートマップ５１１、５１２からわかるように、空気層の電界強度は支持基板３１０から離れるほど低くなる。

【0036】

図６は、図４のシミュレーション結果から観察位置付近の電界強度を分析した結果１の説明図である。図６は、図５のように俯瞰的に示した電界強度分布ではなく、Ｙ電極２０２およびブリッジ電極３１１Ｙの印加電圧Ｖ２＝６００Ｖとしたときの空気と絶縁膜３１２の界面を観察位置とした場合の電界強度分布を示す。

【0037】

図６（Ａ）は単層電極モデルＭ１（注目領域５０１内）の結果１を示し、図６（Ｂ）は積層電極モデルＭ２（注目領域５０２内）の結果１を示す。グラフ６０１，６０２は、絶縁膜３１２の界面における空気層の電界強度の電圧Ｖ２の依存性を示す。グラフ６０１，６０２の縦軸は、絶縁膜３１２の界面における空気層の電界強度［ＭＶ／ｍ］である。横軸は、注目領域５０１、５０２と対応したｘ方向の位置であり、横軸座標の１．５Ｅ－０５が、モデルＭ１，Ｍ２のｘ方向における中心位置である。

【0038】

すなわち、（Ａ）において、横軸座標の１．０Ｅ－０５がＸ電極２０１の端部２０１ａの位置に対応し、横軸座標の２．０Ｅ－０５がＹ電極２０２の端部２０２ａの位置に対応し、その間隔は１０［μｍ］である（図７、図８も同様）。同様に、（Ｂ）において、横軸座標の１．０Ｅ－０５がＸ電極２０１の端部２０１ａの位置に対応し、横軸座標の２．０Ｅ－０５がブリッジ電極３１１Ｙの端部３１１Ｙａの位置に対応し、その間隔は１０［μｍ］である（図７、図８も同様）。

【0039】

グラフ６０１，６０２の点線は、空気の絶縁破壊が発生する電界強度（３［ＭＶ／ｍ］）である。電界強度が３［ＭＶ／ｍ］以上になると、電極基板１０１上にオゾンが発生する。グラフ６０１，６０２に示したように、Ｙ電極２０２およびブリッジ電極３１１Ｙの印加電圧Ｖ２を高くするほど、電界強度も高くなる。各グラフ６０１，６０２より、Ｖ２＝６００Ｖでは、絶縁膜３１２の界面における空気層の電界強度は３［ＭＶ／ｍ］より十分高く、オゾンが発生することがわかる。

【0040】

図７は、図４のシミュレーション結果から観察位置付近の電界強度を分析した結果２を示す説明図である。図７は、Ｙ電極２０２およびブリッジ電極３１１Ｙの印加電圧Ｖ２＝６００Ｖとしたときの絶縁膜３１２の界面から距離ΔＺ離れた空気層の位置を観察位置とした場合の空気層の電界強度分布を示す。図７（Ａ）は単層電極モデルＭ１（注目領域５０１内）の結果２を示し、図７（Ｂ）は積層電極モデルＭ２（注目領域５０２内）の結果２を示す。

【0041】

グラフ７０１，７０２は、空気層の電界強度の絶縁膜３１２の界面からの距離ΔＺ（観察位置）の依存性を示す。縦軸は電界強度［ＭＶ／ｍ］であり、横軸は、グラフ６０１、６０２と同じく、注目領域５０１，５０２と対応したｘ方向の位置であり、横軸座標の１．５Ｅ－５が、モデルＭ１，Ｍ２のｘ方向における中心位置である。点線は、空気の絶縁破壊が発生する電界強度（３［ＭＶ／ｍ］）である。電界強度が３［ＭＶ／ｍ］以上になると、電極基板１０１上にオゾンが発生する。

【0042】

グラフ７０１，７０２からわかるように、単層電極モデルＭ１と積層電極モデルＭ２のいずれにおいても、空気層の電界強度は、絶縁膜３１２の界面から離れるほど低くなるが、ΔＺ＝１０μｍにおいても３［ＭＶ/ｍ］を十分に上回っている。つまり、電極基板１０１上にオゾンを発生させることが可能であることを示している。

【0043】

図８は、図４のシミュレーション結果から観察位置付近の電界強度を分析した結果３を示す説明図である。図８は、Ｙ電極２０２およびブリッジ電極３１１Ｙの印加電圧Ｖ２＝６００Ｖとしたときの絶縁膜３１２内部の電界強度分布を示す。

【0044】

図８（Ａ）は単層電極モデルＭ１（注目領域５０１内）の結果３を示し、図８（Ｂ）は積層電極モデルＭ２（注目領域５０２内）の結果３を示す。図８（Ａ）の観察位置は、Ｘ電極２０１およびＹ電極２０２と絶縁膜３１２との界面であり、図８（Ｂ）の観察位置は、Ｘ電極２０１およびブリッジ電極３１１Ｙのブリッジ電極３１１Ｘに対向する面と絶縁膜３１２との界面である。

【0045】

グラフ８０１，８０２は、観察位置において絶縁膜３１２にかかる電界強度の分布を示す。縦軸は、電界強度［ＭＶ／ｍ］であり、横軸は、ｘ方向における注目領域５０１，５０２と対応した位置であり、横軸座標の１．５Ｅ－０５が、モデルＭ１，Ｍ２のｘ方向における中心位置である。

【0046】

本シミュレーションにおいて、単層電極モデルＭ１（注目領域５０１内）における電界強度は、Ｘ電極２０１，Ｙ電極２０２間の間隔および印加電圧Ｖ２－Ｖ１の値により決まる。また、積層電極モデルＭ２（注目領域５０２内）における電界強度は、ブリッジ電極３１１Ｘ，３１１Ｙ間の絶縁膜３１２の厚さおよび印加電圧Ｖ２－Ｖ１の値により決まる。

【0047】

グラフ８０１，８０２からわかるように、絶縁膜３１２にかかる電界強度は、単層電極モデルＭ１よりも積層電極モデルＭ２の方が大きくなっている。そして、積層電極モデルＭ２における電界強度は、本シミュレーションの条件下（|Ｖ２－Ｖ１|＝６００Ｖ、絶縁膜厚０．０３μｍ）では７００［ＭＶ/ｍ］を下回っている。従って、例えば、絶縁破壊の電界強度が８００［ＭＶ/ｍ］のＳｉＮ（シリコン窒化膜）を絶縁膜３１２に用いれば、絶縁破壊が発生せず、オゾンを発生することが可能である。また、さらに絶縁破壊電界強度が高い絶縁膜、例えば、ＳｉＯ２（シリコン酸化膜）や、ＳｉＮとＳｉＯ２の積層構造を適用することも可能である。

【0048】

図９は、電極形状の変形例を示す説明図である。本変形例のＸ電極９０１およびＹ電極９０２は、図２（Ａ）に示す四角形に比べて頂点数および辺数が多い形状となっている。具体的には、たとえば、Ｘ電極９０１は、矩形状の中心部９１０と、中心部９１０から中心部９１０の辺に沿って突出する４本の第１突出部９１１と、第１突出部９１１の突出方向に直交する方向に各第１突出部９１１の中途部から突出する４本の第２突出部９１２と、を有する。Ｙ電極９０２も同様に、矩形状の中心部９２０と、中心部９２０から中心部９２０の辺に沿って突出する４本の第３突出部９２１と、第３突出部９２１の突出方向に直交する方向に各第３突出部９２１の中途部から突出する４本の第４突出部９２２と、を有する。

【0049】

Ｘ電極９０１は、例えば、Ｘ電極９０１およびＹ電極９０２が隣接する領域９４０において、中心部９１０の辺９１０ａと、当該辺９１０ａに直交する第１突出部９１１の辺９１１ｃと、当該辺９１１ｃに対向する第２突出部９１２の辺９２２ｂと、により、凹部９４１を形成する。凹部９４１には、Ｙ電極９０２の第３突出部９２１が配置される。この第３突出部９２１の辺９２１ａ～９２１ｃと凹部９４１を構成する辺９１０ａ，９１１ｃ，９１２ｃとが対向するため、四角形のＸ電極２０１に比べて、単層電極間の電界発生領域３２１が増加する。

【0050】

Ｙ電極９０２も同様に、例えば、Ｘ電極９０１およびＹ電極９０２が隣接する領域９３０において、中心部９２０の辺９２０ａと、当該辺９２０ａに直交する第３突出部９２１の辺９２１ｃと、当該辺９２１ｃに対向する第４突出部９２２の辺９２２ｂと、により、凹部９３１を形成する。凹部９３１には、Ｘ電極９０１の第１突出部９１１が配置される。この第１突出部９１１の辺９１１ａ～９１１ｃと凹部９３１を構成する辺９２０ａ，９２１ｃ，９２２ｃとが対向するため、四角形のＹ電極２０２に比べて、単層電極間の電界発生領域３２１が増加する。

【0051】

また、例えば、２つのＸ電極９０１と２つのＹ電極９０２とが隣接しあう領域９５０において、Ｘ電極９０１の各々は、Ｘ電極９０１の第２突出部９１２の先端辺９１２ａが一方のＹ電極９０２の第４突出部９２２の側辺９２２ｃと対向し、側辺９１２ｃが一方のＹ電極９０２の第３突出部９２１の側辺９２２ｃと対向し、側辺９１２ｂが他方のＹ電極９０２の第３突出部９２１の先端辺９２２ａと対向するように配置される。このため、四角形のＸ電極２０１に比べて、単層電極間の電界発生領域３２１が増加する。

【0052】

同様に、領域９５０において、Ｙ電極９０２の各々は、Ｙ電極９０２の第４突出部９２２の先端辺９２２ａが一方のＸ電極９０１の第２突出部９１２の側辺９１２ｃと対向し、側辺９２２ｃが一方のＸ電極９０１の第１突出部９１１の側辺９１２ｃと対向し、側辺９２２ｂが他方のＸ電極９０１の第１突出部９１１の先端辺９１２ａと対向するように配置される。このため、四角形のＹ電極２０２に比べて、単層電極間の電界発生領域３２１が増加する。このように、領域９３０，９４０，９５０において、単層電極間の電界発生領域３２１が増加するため、オゾン発生領域の拡大を図ることができる。

【0053】

また、電極形状は、図２および図９に示した形状に限らず、さらに別の形状であってもよい。単層電極の構造において、二つの電極間距離を狭めれば、発生する電界強度が大きくなり、オゾン発生に必要な電圧を下げることができる。つまり、低電力化が可能となる。しかしながら、単層電極の構造は、電極間距離を狭めるほど、同層の電極間ショートを防ぐために高い加工精度が要求されることになる。このため、加工の容易性から、低電力化には、例えば領域３２２のような積層電極の構造が望ましい。

【0054】

図１０は、積層電極の構造を示す概念図であり、（Ａ）は積層電極の構造の断面図を示し、（Ｂ）は積層電極の構造の平面図を示す。オゾンを発生させる電極１００１と電極１００２とは、絶縁膜１００３を介して対向する。（Ｂ）の平面図において、電極１００１のエッジ１００１ａは電極１００２の領域内に存在する。つまり、オゾン発生に好適な積層電極の構造は、図３の領域３２２に限定されるものではなく、２つの電極１００１，１００２が絶縁膜１００３を介して積層され、かつ、一方の電極１００１のエッジ１００１ａが平面視にて他方の電極１００２の領域内に存在する構造である。

【0055】

実施例１によれば、駆動回路１０２は、電極基板１０１に電圧を印加したときに発生する電界強度が、空気の絶縁破壊電界強度以上でシリコン窒化膜ＳｉＮの絶縁破壊強度未満となるように、Ｘ電極２０１およびＹ電極２０２（または、ブリッジ電極３１１Ｘおよびブリッジ電極３１１Ｙ）に電圧Ｖ１およびＶ２を印加する。これにより、絶縁膜３１２を破壊することなく、電極基板１０１の表面１０１ａにオゾンを発生させることができる。また、図９に示したように電極形状を変形することにより、オゾン発生領域が拡大するため、電極基板１０１の表面１０１ａでの殺菌処理をより短時間でおこなうことができる。

【0056】

また、実施例１の電子機器１００Ａによれば、オゾンを発生させるＸ電極２０１およびＹ電極２０２は支持基板３１０の片側である第１面３１０ａにのみ存在する。したがって、電極基板１０１の表面１０１ａを殺菌することができる。また、第１面３１０ａは、表示媒体１０４の画像が表示される表示面と対向する。したがって、電子機器１００Ａは、電極基板１０１から画像の観察が可能であり、かつ、電極基板１０１の表面１０１ａと対向する表示媒体１０４の表示面も殺菌することができる。

【実施例0057】

つぎに、実施例２について説明する。実施例２は、実施例１の制御回路１０３に人感センサを接続した構成である。実施例２では、実施例１と同一構成には同一符号を付し、その説明を省略する。

【0058】

図１１は、実施例２にかかる電子機器１００Ｂの構成例を示すブロック図である。電子機器１００Ｂは、人感センサ１１００を有する。人感センサ１１００は、制御回路１０３に接続される。人感センサ１１００は、生体を感知するセンサであり、例えば、赤外線センサを用いることができる。赤外線センサは、電極基板１０１近傍の生体から放射される赤外線を検出し、検出信号を制御回路１０３に出力する。

【0059】

制御回路１０３は、人感センサ１１００からの検出信号に基づいて、駆動回路１０２を制御する。具体的には、例えば、制御回路１０３は、人感センサ１１００からの検出信号がない場合に、オゾンが発生するようＸ電極２０１およびＹ電極２０２に電圧を印加する。一方、制御回路１０３は、人感センサ１１００からの検出信号がある場合に、Ｘ電極２０１およびＹ電極２０２に電圧を印加しない。

【0060】

このように、生体が電子機器１００Ｂの電極基板１０１近傍に存在しない場合、人感センサ１１００は制御回路１０３に当該生体の検出信号を出力せず、駆動回路１０２は、オゾンが発生するようＸ電極２０１およびＹ電極２０２に電圧を印加する。したがって、電子機器１００Ｂは、生体が電子機器１００Ｂの電極基板１０１近傍に存在しない場合に、電極基板１０１の表面１０１ａを殺菌することができる。

【0061】

一方、生体が電子機器１００Ｂの電極基板１０１近傍に接近または接触すると、人感センサ１１００が制御回路１０３に当該生体の検出信号を出力し、駆動回路１０２は、Ｘ電極２０１およびＹ電極２０２に電圧を印加しない。したがって、電子機器１００Ｂは、生体が電子機器１００Ｂの電極基板１０１近傍に存在する場合に、オゾンの発生を停止する。オゾンが人体に影響を与えない許容濃度として、例えば０．１ｐｐｍとする指標がある（「許容濃度等の勧告（２０１９年度）」、産衛誌２０１９、日本産業衛生学会）。人感センサ１１００を用いて必要な時にだけオゾンを発生させるように制御することにより、許容濃度内でオゾンを発生させ、生体への影響を回避することができる。

【0062】

なお、駆動回路１０２はオゾン発生量の異なる電極基板１０１の駆動条件を複数有し、人感センサ１１００に応じた人の有無で、駆動条件を変更してもよい。例えば、駆動回路１０２は、人感センサ１１００が人を検出した場合には、オゾン発生量が現状のオゾン発生量から低減し、人感センサ１１００が人を検出していない場合には、現状のオゾン発生量が増加するように、電極基板１０１の駆動条件を変更する。これにより、人がないときに安全に殺菌しておき、かつ、人がいるときはオゾン発生を停止させるため、安全性および殺菌効率の向上を図ることができる。

【0063】

また、人感センサ１１００が人を検出した場合には、現状のオゾン発生量がしきい値以上であれば、しきい値未満となるように、人感センサ１１００が人を検出していない場合には、現状のオゾン発生量がしきい値未満であれば、しきい値以上となるように、駆動回路１０２は、電極基板１０１の駆動条件を変更してもよい。