JP2005302553A - 透光性フレキシブルヒータ - Google Patents

Abstract

【課題】 表面において均一な発熱量が得られ、そして比較的に製造コストの低い透光性のフレキシブルヒータを提供すること。
【解決手段】 光透過率が８０％以上の樹脂フィルム、樹脂フィルム上に互いにスペース領域を隔てて配置された複数本の薄膜状金属線、そして樹脂フィルム上に配置され、前記薄膜状金属線の各々の各両端に電気的に接続している一対の電極端子を含み、上記薄膜状金属線が幅が５乃至１００μｍの非透光性金属線であって、かつ上記複数本の薄膜状金属線と各金属線間のスペース領域から構成される発熱領域の光透過率が７０％以上である透光性フレキシブルヒータ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、低温における液晶表示装置の誤表示を防止するために有利に用いることができる透光性のフレキシブルヒータに関する。

液晶表示装置は、その液晶セル内の液晶分子の配向を制御して文字や画像などの情報を表示する装置である。液晶表示装置は、例えば、寒冷地や冷凍庫内などの低温の環境においては、その液晶セル内の液晶分子の動きが抑制されるために、正しい文字や画像を表示できない場合がある。

一般に、このような低温における液晶表示装置の誤表示を防止するため、液晶セルの前面（もしくは背面）には薄型のヒータが取り付けられる。このヒータは、液晶セルの表示を視認できるように透明とされる。透明なヒータはまた、ガラスや鏡などの表面に取り付けられ、これらの表面における結露の発生を低減するためにも用いられる。

透明ヒータは、一般に、透明基板、この透明基板上に互いにスペース領域を隔てて配置された複数本の薄膜状透明導電線、そしてこの薄膜状透明導電線の各々の各両端に電気的に接続する一対の電極端子などから構成される。透明導電線は、例えば、錫ドープ酸化インジウムなどの透明導電性材料から形成される。

透明ヒータは、その一対の電極端子間に電気エネルギーを付与すると透明導電線のそれぞれに電流が流れ、そして各々の透明導電線において電気エネルギーがジュール熱に変換されて発熱するものである。

特許文献１においては、上記の複数本の透明導電線を備えた透明ヒータは、その透明導電線のパターンが視認されるという問題点が指摘されている。この特許文献１には、透明基板上に、膜厚の厚い領域と薄い領域とを有する透明導電膜を配置し、そしてこの透明導電膜の両端に一対の電極端子を付設することにより、視認性に優れ、そして表面における発熱分布が均一な透明ヒータが得られるとの記載がある。

特許文献２には、上記の複数本の透明導電線上に透明保護層と防蝕層とを付設することにより、耐久性に優れた透明ヒータが得られるとの記載がある。

特許文献３には、上記の複数本の透明導電線を選択的に一対の電極端子に接続することにより、表面における発熱分布が均一な透明ヒータが得られるとの記載がある。例えば、放熱により生じるヒータ周縁部と中央部との温度差を小さくするためには、ヒータ中央部において一対の電極端子と接続する透明導電線の本数を減らして中央部における発熱量を減少させる。
特開平３−１７２８２０号 特開平９−３０６６４７号 特開平５−９３９０３号

従来の透明ヒータは、例えば、錫ドープ酸化インジウムに代表される透明導電性材料が用いられているために透明性に優れ、その表面において有る程度は均一な発熱分布が得られる。しかしながら、透明導電性材料（例えば、錫ドープ酸化インジウム）は、一般に銅などの金属材料と比較して高価な材料である。このためヒータの製造コストが高いという問題点がある。

従って、本発明の目的は、表面において均一な発熱量が得られ、そして比較的に製造コストの低い透光性のフレキシブルヒータを提供することにある。

本発明は、光透過率が８０％以上の樹脂フィルム、樹脂フィルム上に互いにスペース領域を隔てて配置された複数本の薄膜状金属線、そして樹脂フィルム上に配置され、前記薄膜状金属線の各々の各両端に電気的に接続している一対の電極端子を含み、上記薄膜状金属線が幅が５乃至１００μｍの非透光性金属線であって、かつ上記複数本の薄膜状金属線と各金属線間のスペース領域から構成される発熱領域の光透過率が７０％以上である透光性フレキシブルヒータにある。

本発明の透光性フレキシブルヒータの好ましい態様は、下記の通りである。
（１）薄膜状金属線の幅が６０μｍ以下である。
（２）薄膜状金属線が、銅、銀もしくはアルミニウムから形成されている。
（３）薄膜状金属線と電極端子とが同一の金属材料から形成されている。
（４）薄膜状金属線が樹脂フィルム上に気相成長法、印刷法もしくは転写法で形成されている。
（５）薄膜状金属線を覆う透明絶縁膜を備える。

なお、本明細書において、「光透過率」とは白色光の透過率を意味する。

本発明の透光性フレキシブルヒータは、幅が５乃至１００μｍの金属線を発熱体として用いるため、その表面において均一な発熱量が得られ、そして比較的に低いコストで製造することができる。

本発明の透光性フレキシブルヒータを、添付の図面を用いて説明する。図１は、本発明の透光性フレキシブルヒータの構成例を示す平面図であり、そして図２は、図１に記入した切断線Ｉ−Ｉ線に沿って切断した透光性フレキシブルヒータの断面図である。

図１の透光性フレキシブルヒータ１０は、光透過率が８０％以上の樹脂フィルム１１、樹脂フィルム１１の上に互いにスペース領域を隔てて配置された複数本の薄膜状金属線１３、そして樹脂フィルム１１の上に配置され、薄膜状金属線１３の各々の各両端に電気的に接続している一対の電極端子１２ａ、１２ｂなどから構成されている。そして本発明の透光性フレキシブルヒータ１０は、その薄膜状金属線１３が幅が５乃至１００μｍの非透光性金属線であって、かつ複数本の薄膜状金属線１３と各金属線１３の間のスペース領域から構成される発熱領域の光透過率が７０％以上であることを主な特徴とする。なお、図１において、薄膜状金属線１３は、その幅が非常に狭いために直線で示した。

樹脂フィルム１１としては、光透過率が８０％を示す樹脂フィルムが用いられる。樹脂フィルムの代表例としては、ポリエステルフィルム（特にポリエチレンテレフタレートフィルム）及びポリカーボネートフィルムが挙げられる。

樹脂フィルム１１の厚みは、５０乃至３００μｍの範囲にあることが好ましい。これにより透光性フレキシブルヒータ１０は、優れた可撓性を示すようになる。このような構成の透光性フレキシブルヒータは、例えば、接着剤や粘着剤を用いて液晶セルなどの表面に容易に貼り付けることができる。また透光性フレキシブルヒータを、例えば、ローラなどを用いて貼り付けることにより、液晶セルとヒータとの間に閉じこめられる気泡の量を低減することができる。

樹脂フィルム１１の上に配置される一対の電極端子１２ａ、１２ｂは、例えば、銅、銀もしくはアルミニウムなどの金属材料から形成される。電極端子１２ａ、１２ｂのそれぞれは、金属材料以外の導電性を示す材料から形成してもよい。

樹脂フィルム１１の上に配置される複数本の薄膜状金属線１３は、例えば、銅、銀もしくはアルミニウムなどの金属材料から形成された、幅が５乃至１００μｍ（好ましくは５乃至６０μｍ）の非透光性の金属線である。樹脂フィルム１１の上に幅が５乃至１００μｍの範囲にある金属線１３を互いにスペース領域を隔てて複数本配置することにより、複数本の薄膜状金属線１３と各金属線１３の間のスペース領域から構成される発熱領域の光透過率を７０％以上に設定することができる。なお、図１の透光性フレキシブルヒータ１０の発熱領域は、図１に示す幅Ｗ、そして長さＤの矩形の領域を意味する。

図１の透光性フレキシブルヒータ１０の発熱領域の光透過率は、下記のようにして設定することができる。樹脂フィルム１１の光透過率をＴ₁ 、発熱領域の面積をＳ₀ 、そして発熱領域のうち複数本の金属線１３で覆われた面積をＳ₁ とした場合、発熱領域の透過率Ｔは、下記の式（Ｉ）により定まる。
式（Ｉ） Ｔ［％］＝Ｔ₁［％］×（Ｓ₀−Ｓ₁／Ｓ₀）

例えば、樹脂フィルム１１としてポリエチレンテレフタレートフィルムを用いる場合、その透過率（Ｔ₁ ）は約９０％である。このため、発熱領域の透過率を７０％に設定するには、発熱領域の約２０％が複数本の金属線１３で覆われるように、金属線１３のパターンを設計すればよい。このようにして、非透光性の金属線１３を用いた場合にも、透光性に優れるフレキシブルヒータを提供することができる。そしてこの透光性フレキシブルヒータ１０は、透明導電性材料が用いられていないために、比較的に低いコストで製造することができる。

さらに図１の透光性フレキシブルヒータ１０は、その表面において均一な発熱量が得られる。これは、ヒータが備える各々の金属線１３にて発生した熱が、金属線１３の幅が非常に狭いために電極端子１２ａ、１２ｂに伝わり難いためと理解される。このように、幅が５乃至１００μｍの金属線を用いることにより、表面において均一な発熱量が得られ、そして比較的に製造コストの低い透光性のフレキシブルヒータが得られる。

本発明の透光性フレキシブルヒータに、透明導電線ではなく金属線を用いる理由は、以下の通りである。一般に、透明導電線を形成するための透明導電性材料の抵抗率は、金属材料の抵抗率よりも大きい。例えば、透明導電性材料として代表的な錫ドープ酸化インジウムの抵抗率は約１０^-4Ωｃｍであり、金属材料として代表的な銅の抵抗率は約１０^-6Ωｃｍである。このため透明導電性材料から形成された幅の狭い透明導電線は抵抗値が大きくなりすぎて、発熱のために大きな電気エネルギーが必要とされるからである。また、錫ドープ酸化インジウムは、その組成によって抵抗率の値が変動し易い材料であることが知られている。従って、薄膜状の透明導電線の抵抗率を均一にするためには、その成膜条件を厳密に調節する必要がある。一方、本発明においては金属材料を用いるために、抵抗率が均一な薄膜状の金属線を容易に形成することができる。すなわち本発明においては、所定の抵抗値（発熱量に対応する）を示すヒータを安定に供給することができる。

透光性フレキシブルヒータは、その薄膜状金属線を覆う透明絶縁膜を備えていることが好ましい。透明絶縁膜は、ヒータの表面に、例えば、水などの導電性の材料が接触して金属線が互いに電気的に短絡することを防止する。透明絶縁膜はまた、ヒータの表面を保護して耐傷性を向上させたり、あるいは金属線の腐食を防止したりする機能も有する。透明絶縁膜は、例えば、透明なレジスト材料を薄膜状に塗布そして硬化させる、あるいは樹脂フィルムをラミネートするなどして形成することができる。図１の透光性フレキシブルヒータ１０の透明絶縁膜１５としては、粘着剤付きのポリエチレンテレフタレートフィルムが用いられている。

透光性フレキシブルヒータの各々の電極端子の表面は、導電性の保護膜により覆われていることが好ましい。これにより、電極端子の酸化や腐食などを防止することができる。導電性保護膜の例としては、カーボン薄膜、及び金、ニッケルもしくは半田などの耐腐蝕性に優れる金属材料から形成された薄膜が挙げられる。カーボン薄膜の形成方法の代表例としては、スクリーン印刷法が挙げられる。そして金属薄膜の形成方法の代表例としては、メッキ法、及び真空蒸着法やスパッタ法などの気相成長法が挙げられる。

図１及び図２に示す透光性フレキシブルヒータ１０の一対の電極端子１２ａ、１２ｂの表面には、それぞれカーボンペーストをスクリーン印刷して得られる導電性保護膜１４ａ、１４ｂが備えられている。なお、透光性フレキシブルヒータに長期の耐久性が必要とされない場合には、導電性保護膜１４ａ、１４ｂを付設する必要はない。

次に、図１の透光性フレキシブルヒータ１０の製造方法を、添付の図面を参照しながら説明する。図３は、図１の透光性フレキシブルヒータの製造工程を示す断面図である。

図３（Ａ）に示すように、先ず表面に金属薄膜１２を備えた樹脂フィルム１１を用意する。金属薄膜１２を備えた樹脂フィルム１１としては、例えば、表面に銅箔が接合された樹脂フィルム、あるいは表面に真空蒸着法やスパッタ法などの気相成長法により金属薄膜が形成された樹脂フィルムを用いることができる。

次に、樹脂フィルム１１が備える金属薄膜１２を、例えば、フォトリソグラフィ法によりエッチングして、図３（Ｂ）に示すように樹脂フィルム１１の上に複数本の金属線１３と一対の電極端子１２ａ、１２ｂとを形成する。このように同一の金属材料から複数本の金属線１３と一対の電極端子１２ａ、１２ｂとを同時に形成すると、透光性フレキシブルヒータの製造工程が簡単なものとなる。

そして図３（Ｃ）に示すように、電極端子１２ａ、１２ｂのそれぞれの表面に、カーボンペーストをスクリーン印刷して導電性保護膜１４ａ、１４ｂを形成する。

最後に図３（Ｄ）に示すように、透明絶縁膜１５として粘着剤付きのポリエチレンテレフタレートフィルムをラミネートすることにより、透光性フレキシブルヒータ１０が得られる。

図３に示すヒータの製造方法においては、樹脂フィルム上の金属薄膜をエッチングすることにより金属線と一対の電極端子とを形成する場合を例として説明した。このほかにも、金属線は、例えば、銀ペーストを印刷する方法（例、スクリーン印刷）、あるいは金属薄膜を線状のパターンとして転写する方法（例、ホットスタンプ法）によって形成することもできる。

本発明の透光性フレキシブルヒータの構成例を示す平面図である。 図１に記入した切断線Ｉ−Ｉ線に沿って切断した透光性フレキシブルヒータの断面図である。 図１の透光性フレキシブルヒータの製造工程を示す断面図である。

符号の説明

１０ 透光性フレキシブルヒータ
１１ 樹脂フィルム
１２ 金属薄膜
１２ａ、１２ｂ 電極端子
１３ 薄膜状金属線
１４ａ、１４ｂ 導電性保護膜
１５ 透明絶縁膜

Claims (6)

1. 光透過率が８０％以上の樹脂フィルム、該樹脂フィルム上に互いにスペース領域を隔てて配置された複数本の薄膜状金属線、そして該樹脂フィルム上に配置され、該薄膜状金属線の各々の各両端に電気的に接続している一対の電極端子を含み、上記薄膜状金属線が幅が５乃至１００μｍの非透光性金属線であって、かつ上記複数本の薄膜状金属線と各金属線間のスペース領域から構成される発熱領域の光透過率が７０％以上である透光性フレキシブルヒータ。
2. 薄膜状金属線の幅が６０μｍ以下である請求項１に記載の透光性フレキシブルヒータ。
3. 薄膜状金属線が、銅、銀もしくはアルミニウムから形成されている請求項１もしくは２に記載の透光性フレキシブルヒータ。
4. 薄膜状金属線と電極端子とが同一の金属材料から形成されている請求項１乃至３のうちのいずれかの項に記載の透光性フレキシブルヒータ。
5. 薄膜状金属線が樹脂フィルム上に気相成長法、印刷法もしくは転写法で形成されている請求項１乃至４のうちのいずれかの項に記載の透光性フレキシブルヒータ。
6. 薄膜状金属線を覆う透明絶縁膜を備える請求項１乃至５のうちのいずれかの項に記載の透光性フレキシブルヒータ。
   

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