(57)【要約】  【課題】  携帯型静電気除去具において、静電気によって液晶表示器が破壊されにくい液晶表示器接続方法を安価に実現する。【解決手段】  極小プリント基板に液晶保護素子を搭載し、プリント基板の入力電極と液晶表示器の位置を調整する事により、静電気放電時の衝撃を和らげる為の高抵抗体のもつ抵抗分を、プリント基板の入力電極と液晶表示器の入力端子間に持たせる事により、液晶に流れる静電気の量を調節し、液晶表示器の破壊を防ぐ。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材料からなる中空ケースより露出する様に液晶表示器を設け、前記中空ケースに静電気入力電極及び静電気出力電極を隔離して配置し、該静電気入力電極と、前記液晶表示器の入力端子の間に、前記静電気入力電極より入力された静電気を減衰させる為の高抵抗体を、前記液晶表示器の入力端子と接続し、前記静電気出力電極と、前記液晶表示器の出力端子間には、出力する静電気を流す為の導電体を設け、更に静電気除去具内には、プリント基板上に形成された静電気の入力電極と静電気の出力電極に接続された液晶保護素子をプリント基板上に設け、該プリント基板に設けた液晶保護素子に接続された入力電極と出力電極を、前記液晶表示器の入力端子と出力端子に接続する静電気除去具であって、前記プリント基板に設けた液晶保護素子に接続された入力電極は、前記液晶表示器の入力端子よりも静電気入力電極より見て、先に高抵抗体に接する様に、静電気入力電極側に張り出す様に拡張し、拡張した部分を利用して、静電気入力電極から入力された静電気が、液晶保護素子へ多く流れる様にしたことを特徴とする静電気除去具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯型静電気除去具の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーペット等が敷いてあるオフィス、ホテルなどで部屋の出入りの際、ドアノブなどに手を触れた瞬間に静電気によるシビレ、電撃を受けることがある。特に冬季の乾燥期に多い。
【０００３】
これは、カーペットを敷いてある床上を歩くことにより靴、スリッパとカーペットとの摩擦により人体に静電気が帯電することに起因するものであり、ドアノブなどの導体に手を触れたとき人体からドアノブへ静電気が放電するため生じる衝撃である。静電気放電は特に金属性で、しかもドア、ドアフレーム、窓フレーム等の様に表面積が大きいものに触れたとき発生し易く、一般に人体が２ｋｖ以上に帯電すると静電気によるシビレ、電撃を感じることが知られている。
【０００４】
人体から金属などの導体に静電気放電が一瞬に生じるとシビレ、電撃の原因となるため、シビレ、電撃の防止方法としては静電気の放電時間を高抵抗体を介することで長くする方法が採用されている。この従来の方法を採用した静電気除去具は、放電電極と静電気入力電極との間に１メガオーム以上の高抵抗体を結合した構成となっている。高抵抗体には、通常電子回路に使用されるカーボン抵抗、セメント抵抗、ホーロー抵抗等の他、フェノール樹脂等にカーボン、金属粉等の導電材料を添加して、印刷する抵抗膜、ポリエチレン、ウレタン、ゴム等の樹脂材料に導電材料を添加して導電性を持たせた導電性樹脂、また、それ等導電性樹脂を発泡させたスポンジ抵抗等も使用される。
【０００５】
この静電気除去具を使用するに当っては、静電気除去具の静電気入力電極を手で持ち、静電気放電電極をドアノブ等の金属に接触させる。この時、静電気は人体より高抵抗体を介してドアノブ等に流れるが、静電気は高抵抗体をゆっくり流れるのでシビレ、電撃を感じない。
【０００６】
ここで、高抵抗体と直列に、液晶表示器を接続すると、静電気は液晶表示器内を通過して静電気放電電極に至るが、液晶表示器は２枚の電極を平行に持つ構造になっている為に静電容量を持っており、少量の静電気が、液晶表示器の電極に残る。この少量残った静電気が液晶表示器の電極を耐電状態にさせるが、静電気放電電極に接続された側の液晶表示器内の電極は接地された状態になる為、静電気入力電極側に接続された帯電した液晶表示器の電極との間に電界が発生する。液晶表示器内の液晶分子は、電極から発生した電界に沿って配列する為、液晶は点灯状態になる。点灯状態は、液晶表示器内の電極に帯電した静電気が、液晶表示器の持つ内部抵抗や、空気中を通って電極間を移動する事により平衡状態になったり、使用者が接地状態になる等して、二枚の液晶表示器内の電極の電位差が平衡状態になるまで持続する。
こうして、液晶表示器が表示状態になる事によって、使用者は除電がなされた事を知る事が出来る。
除電した事を示す液晶表示器には、静電気による破壊を防ぐ為に保護素子が並列に接続される。
保護素子は、静電気が液晶表示器内に大量に流れ込むと、液晶表示器内の電極間で火花放電を生じ、これにより、電極の破損、熱による気泡の発生等による、液晶表示器自体の破壊の可能性がある為に使用される物で、バリスタ、アレスタ、ツェナーダイオード等のサージアブソーバーの他、シリコンダイオード等も使用可能である。但し、人体に帯電する静電気は正負双方存在する為、保護素子も、双極性で有る必要がある。また、携帯型静電気除去
具で有る為に小型である必要があり、体積の大きな素子や、ラジアルリード、アキシャル
リードの素子は適さず、小型な面実装タイプの素子が適している。
液晶表示器は、ガラス基材で構成されており、ガラス上に形成されたITO等の透明電極で外部との接点を設けている。このガラス上の透明電極と、前記保護素子と高抵抗体を接続する手段が必要となる。通常、液晶表示器を電子回路と接続する方法としては、ガラスを挟んで固定する機構を備えた金属製のピンで、透明電極が形成された部分に接触するようにガラス基材に固定し、ピンを電子回路が形成されたプリント基板に半田付けする方法。弾性を持つ異方性導電ゴムを、液晶表示器の透明電極とプリント基板上の電極の間に挟み込む事で接触させる方法。FPC等のフレキシブル素材のケーブルを液晶表示器にヒートシール等で接着する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2005-243558
【特許文献２】特許登録第4431738号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
携帯型静電気除去具に使用される液晶表示器接続方法としては、まず前記ピン接続方式が上げられる。図１、図２に示す液晶表示器１は、ピン２を用いてプリント基板３に半田付けで接続され、プリント基板３上には、静電気放電時の衝撃を和らげる為の高抵抗体４、前記液晶保護素子５が搭載される。
この方式では、液晶表示器１、高抵抗体４、液晶保護素子５がプリントパターンによって接続される為に安定した接続が得られ、全ての素子がプリント基板３上に固定されるので、携帯型静電気除去具本体の組み立て性が上がる利点がある。しかし、その一方で、液晶表示器１を接続する為のピン２、プリント基板３等の部品代が高価であり、また、それ等の半田付けの費用が発生する為に製造価格が上がってしまうと言う問題があった。
【０００９】
製造価格を抑える方法として、前記異方性導電ゴムを使用した方法を応用した液晶表示器接続方法がある。本来は、プリント基板と液晶表示器との間に異方性導電ゴムを挟むのであるが、異方性導電ゴムの代わりに、携帯型静電気除去具の構成部品である高抵抗体６をそのまま代用する。図３は、高抵抗体６を異方性導電ゴムの代用とした静電気除去具の構成図、図４は、図３を左側面から見た図である。異方性導電ゴムを使用した液晶表示器接続方法では、接触する相手は、通常はプリント基板であるが、液晶表示器１に送る静電気は、高抵抗体６に接続された静電気入力電極７から送られるため、接続すべき相手は液晶保護素子５のみとなる。そのため、プリント基板は使用せずに、液晶保護素子５の端子を直接高抵抗体６に押し当てる事で接触させる。
このような構造にすることにより、ピン、プリント基板を使用しない最小構成となり、また高抵抗体６は、既製の高抵抗素材をカットする事で製造可能な為、安価に製造できる。
【００１０】
ただし、いくつかの問題を持つ。第一の問題点は、プリント基板を使用した構成と違い、すべての部品が固定されずに存在するうえ、特に液晶保護素子５は小型で有る為に扱い難い。その為、携帯型静電気除去具本体の組み立て性が悪く、電気的な接触も半田付けに比べ不確実である。
第二の問題は、使用する液晶保護素子５は小型な為、その接点端子８の間隔が狭い。対する液晶表示器１の透明電極９は、高抵抗体６との確実な接触が必要であり、且つ、静電気が流れる時に発生する熱による透明電極９自身の破損を防ぐ為、ある程度の面積が必要になる。その為、液晶表示器１と液晶保護素子５を向かい合わせて設置すると、液晶保護素子５の入出力の接点端子８の間隔より、液晶表示器１の透明電極９間隔の方が幅広となる。すると、両者を接続している高抵抗体６の抵抗と比較して液晶表示器１の透明電極９の抵抗が無視できるほどに低い為、静電気入力電極７から見て、液晶表示器１の透明電極９の端より、液晶保護素子５の接点端子８の間に存在する高抵抗体６の抵抗分１０だけ、液晶保護素子５への抵抗が発生してしまう。すると、液晶保護素子１に流れる静電気が減少し、保護機能が弱くなる為、強力な静電気が入力された場合に、液晶表示器１が破壊されてしまう可能性があった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
絶縁材料からなる中空ケースより露出する様に液晶表示器を設け、前記中空ケースに静電気入力電極及び静電気出力電極を隔離して配置し、該静電気入力電極と、前記液晶表示器の入力端子の間に、前記静電気入力電極より入力された静電気を減衰させる為の高抵抗体を、前記液晶表示器の入力端子と接続し、前記静電気出力電極と、前記液晶表示器の出力端子間には、出力する静電気を流す為の導電体を設け、更に静電気除去具内には、プリント基板上に形成された静電気の入力電極と静電気の出力電極に接続された液晶保護素子をプリント基板上に設け、該プリント基板に設けた液晶保護素子に接続された入力電極と出力電極を、前記液晶表示器の入力端子と出力端子に接続する静電気除去具であって、前記プリント基板に設けた液晶保護素子に接続された入力電極は、前記液晶表示器の入力端子よりも静電気入力電極より見て、先に高抵抗体に接する様に、静電気入力電極側に張り出す様に拡張し、拡張した部分を利用して、静電気入力電極から入力された静電気が、液晶保護素子へ多く流れる様にした静電気除去具を提案するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による液晶表示器接続方法により、強力な静電気により破壊されない携帯型静電気除去具を安価に実現する事が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ピンとプリント基板を使用した携帯型静電気除去具の液晶接続方法
【図２】図１の側面図
【図３】高抵抗体を異方性導電ゴムの代用とした、携帯型静電気除去具の液晶接続方法
【図４】図３の液晶接続部を左方から見た側面図
【図５】本発明の全体を示すブロック図
【図６】図５のプリント基板を左方にずらして、プリントパターンを表面に出した図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を添付図面を参照して説明する。図５は、本発明の一実施例を示すブロック図である。図６は、図５で隠れているプリント基板を左方にずらして表現した図である。参照符号１１は絶縁材料からなる中空のケース１１である。このケース１１の両端には導電性材料からなる静電気入力電極１２及び静電気出力電極１３が隔離して取り付けられている。前記中空のケース１１の中空部内には、前記静電気入力電極１２と静電気出力電極１３との間に高抵抗体１４、液晶表示器１５、導電体１６が順に直列に配置されている。この高抵抗体１４は、静電気の放電時に、放電時間を長くする事により、放電時の衝撃を和らげる為の抵抗である。静電気放電表示の為の液晶表示器１５が配置されている。液晶表示器１５は、表示面をケース１１から露出させるか、又はケース１１自体を透明材料とする等して外部から視認出来る構造とする。導電体１６は、液晶表示器１５と静電気出力電極１３を接続する形で設置される。液晶表示器１５と並列に、液晶保護素子１７を搭載したプリント基板１８が接続される。
【００１５】
前記中空のケース１１は汎用性樹脂などの絶縁材料で形成されている。汎用性樹脂の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリスチレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニール、ポリエポキシ、ポリアクリロニトリル、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリルニトリル−スチレン共重合体などの熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂が挙げられる。中空のケース１１は、これらの樹脂を射出成形、プレス成形などの方法によって任意に形状を成形することができる。
【００１６】
前記静電気入力電極１２は、金属、導電性樹脂、導電性ゴム、導電性セラミック、金属メッキされた樹脂などの導電性材料が使用できる。その体積抵抗率は１０１０オーム・センチ以下であればよい。静電気入力電極１２の形状は任意で良いが、携帯性を高める為、キーホルダやチェーン等が取り付けられる。
【００１７】
前記静電気出力電極１３は、上記静電気入力電極１２と同様に金属、導電性樹脂、導電性ゴム、導電性セラミック、金属メッキされた樹脂などの導電性材料が使用できる。更に、静電気出力電極１３としてステンレス繊維のウェブやフェルト、金属をメッキした合成繊維の織布および不織布、カーボンブラック等の導電材料を添加した合成繊維の織布および不織布、発泡性の導電性ポリエチレン樹脂、同様の発泡性の導電性ウレタン樹脂なども使用できる。静電気出力電極１３の形状は、静電気を放電しやすくするために、表面積が大きい方が好ましいので繊維状のものが好ましく、更に、先端が鋭端である方が好ましい。また、中空のケース１１に配置された静電気出力電極１３をケース１１外に一部顕出させるか、または、ケース１１に孔を設け、空気を流通させることでも静電気を空中に放電できる。ケース１１に形成する孔は静電気出力電極１３と接触しているか、又は接近していると、より速く放電できる。また、金属ドアノブ、金属ドアフレーム等の導電性の物に、ケース１１外に露出された静電気出力電極１３を直接接触させるか、又はケース１１の孔を接近させるだけでも静電気を逃がすこともできる。
【００１８】
前記高抵抗体１４は、静電気放電時間を長くして、放電時の衝撃を和らげるために用いているものである。抵抗値としては、５ＭΩ以上１ＧΩ以下程度の高抵抗が望ましく、材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリスチレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニール、ポリエポキシ、ポリアクリロニトリル、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリルニトリル−スチレン共重合体、ブチルゴム、シリコンゴムなどの熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂等にカーボン、金属粉等の導電材料を混ぜて導電性を持たせた物が使用できる。ただし、この高抵抗体１４は、硬質なガラス面に形成された透明電極と電気的に安定して接触する必要があるために、弾力性の高い素材である必要があり、ゴム状、または発泡させたスポンジ状の物が望ましい。
【００１９】
前記液晶表示器１５は、ＴＮ（Twisted Nematics）方式、反射タイプで、除電を行ったときに動作し、キャラクターや文字等を表示して除電を使用者に告知する物である。静電気を入出力する為の電極端子は、ITO等の透明導電素材で、液晶表示器を構成するガラス上に入力端子１９、出力端子２０を並べる形で形成される。それぞれの端子は、電気的接続を確実にする為に液晶表示器の外形を阻害しない程度に大きくする事が望ましいが、約2平方ミリメートル以上の面積が有れば問題は無い。入力端子１９と出力端子２０の間隔は、端子間で静電気が放電してしまうのを防ぐ為に、1ミリメートル以上を空ける事が望ましい。
液晶保護素子１７はバリスタ、アレスタ、ツェナーダイオード等のサージアブソーバーの他、シリコンダイオード等も使用可能である。但し、人体に帯電する静電気は正負双方存在する為、液晶保護素子１７も、双極性で有る必要がある。また、携帯型静電気除去具で有る為に小型である必要があり、体積の大きな素子や、ラジアルリード、アキシャルリードの素子は適さず、小型な面実装タイプの素子が適している。液晶保護素子１７は、半田付けでプリント基板１８に設置される。
プリント基板１８は、ガラスエポキシ、紙エポキシ、ベークライト、アルミナ、PET等、材質を問わないが、吸湿性を持つ物は、静電気の漏れにつながる為に適さない。プリント基板１８には、液晶保護素子１７を半田付けする為のパッドの他に、静電気を入力する為の入力電極２１、出力電極２２が銅箔で形成される。それぞれの端子は、電気的接続を確実にする為に大きくする事が望ましいが、約2平方ミリメートル以上の面積が有れば問題は無い。液晶表示装置１５の入力端子１９と出力端子２０の間隔は、端子間で静電気が放電してしまうのを防ぐ為に、1ミリメートル以上を空ける事が望ましい。プリント基板１８は、液晶表示器１５の入力端子１９出力端子２０とプリント基板１８の入力電極２１出力電極２２が向かい合わせになるように設置される。この時、プリント基板１８の入力電極２１が、液晶表示器１５の入力端子よりも外側まで伸びている必要がある。プリント基板１８のプリントパターンは、銅箔で形成されており、抵抗値が０Ωに近い。その為、静電気入力電極１２より入力された静電気は、プリント基板１８の入力電極２１まで到達すると瞬時に液晶保護素子１７に到達するが、その時点で液晶表示器１５の入力端子までには、参照符号２３の分だけ抵抗が存在し、電圧の上昇が遅れる。
また、この各電極の位置関係により、液晶表示器１５と液晶保護素子１７に流れる静電気の量を調節する事が可能である。液晶表示器１５の入力端子１９より、プリント基板１８の入力電極２１が外側、に有れば有るほど、液晶保護素子１７に流れる静電気が多くなり、液晶にかかる負荷が少なくなる。ただし、極端に距離を設けてしまうと、液晶に流れる静電気が少なくなりすぎ、液晶が点灯しにくくなったり、液晶が表示する時間が短くなる。逆に、距離を短くする事により、液晶に流れる静電気が増え、液晶の表示時間を長くする事ができる。その適正距離は、高抵抗体１４の抵抗値、液晶表示器１５の持つ静電容量値、表示させるべき時間などによって異なる為、一概には言えないが、大凡数ミリメートルである。
前記導電体１６は、液晶表示器１５と静電気出力電極１３を電気的に接続する物で、導電性と弾力性を併せ持つ素材で作られる。その抵抗値は、1GΩ以下であれば良く、低抵抗であってもかまわないが、高抵抗体１４と同じ素材で作るのが、電極の接触圧を一定にする為にも望ましい。導電体１６は、液晶表示器１５の出力端子２０と、プリント基板１８の出力電極２２に挟み込まれる様に設置され、双方と電気的接触をすると同時に、静電気出力電極１３と電気的接続をする事が目的であるが、静電気出力電極１３がプリント基板１８の出力電極２２と接触可能であれば、導電体１６は静電気出力電極１３と接続する必要は無い。
【００２０】
携帯型静電気除去具の動作について説明する。静電気が前記静電気入力電極１２から入力されると、静電気は直列に接続された高抵抗体１４を通り、プリント基板１８の入力電極２１に流れる。プリント基板１８には、液晶保護素子１７が設置されており、静電気が液晶保護素子１７の持つ規定の保護電圧を超えると、液晶保護素子１７内を流れ、プリント基板１８の出力電極２２から、導電体１６を通り静電気出力電極１３から、外部に放出される。この時、静電気は高抵抗体１４を通過する為、急激な放電とはならず、使用者は放電時の衝撃を感じる事はない。ここで、高抵抗体１４には、プリント基板１８の他に液晶表示器１５も並列に接続されている。液晶表示器には、液晶保護素子よりも遅れて静電気が到達するが、液晶保護素子１７は、規定電圧以上にならねば作動しない為にタイムラグがあり、その為に液晶表示器１５にも少量の静電気が流れる。液晶表示器１５は、ほぼ絶縁体であるが、静電気の電圧が液晶表示器１５の絶縁耐圧を超えると、液晶表示器１５内部を静電気が流れ、液晶表示器１５の出力端子２０に到達し、導電体１６を通じ、静電気出力電極１３から、外部に放出される。しかしこの時、液晶表示器１５の持つ静電容量により液晶の電極間に静電気の電荷が残り、この電荷により生ずる電位差で液晶が動作する。これにより液晶表示器１５が点灯し、使用者は除電が行われたことを認識する。
【符号の説明】
【００２１】
１．液晶表示器
２．ピン
３．プリント基板
４．高抵抗体
５．液晶保護素子
６．高抵抗体
７．静電気入力電極
８．接点端子
９．透明電極
１０．抵抗分
１１．ケース
１２．静電気入力電極
１３．静電気出力電極
１４．高抵抗体
１５．液晶表示器
１６．導電体
１７．液晶保護素子
１８．プリント基板
１９．入力端子
２０．出力端子
２１．入力電極
２２．出力電極
２３．抵抗分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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