JP2020021663A - ヒータ及びヒータ付物品 - Google Patents

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Abstract

【課題】一対の給電用電極が透明導電性酸化物層に電気的に接続しているとともに、高い発熱量の発揮及び発熱体における発熱量の空間的な偏りの抑制の観点から有利なヒータを提供する。
【解決手段】ヒータ（１ａ）は、基板（１０）と、透明導電性酸化物層（２０）と、第一給電用電極（３１）と、第二給電用電極（３２）とを備える。第一給電用電極（３１）と第二給電用電極（３２）との間における透明導電性酸化物層（２０）の電気抵抗に対する、第一給電用電極（３１）の特定方向における電気抵抗及び第二給電用電極（３２）の特定方向における電気抵抗の和の比が、４５％以下である。透明導電性酸化物層（２０）は、２０〜２５０ｎｍの厚みを有し、かつ、１．４〜３．０×１０-4Ω・ｃｍの比抵抗を有する材料によって形成されている。
【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、ヒータ及びヒータ付物品に関する。
従来、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電性酸化物の薄膜を用いた面状のヒータが知られている。
例えば、特許文献１には、可撓性を有するフィルム状の基板、ＩＴＯ等の材料の単一層で構成された透明薄膜導電層、及び２本のバー電極を備えたヒータパネルが記載されている。このヒータパネルにおいて、透明薄膜導電層は基板の表面に付着している。２本のバー電極は、透明薄膜導電層上に配置されている。バー電極は、スクリーン印刷等の印刷によって形成されており、印刷可能な導電性インクがバー電極の形成に適している。有用な導電性インクは、エポキシ樹脂のバインダー中に銀粒子を備えている。
特許文献２には、透明基板、透明導電性薄膜、及び電極を有する透明面状ヒータが記載されている。透明基板の材料として、ポリエステル樹脂等の高分子樹脂が使用されている。透明導電性薄膜は、金属薄膜又は半導体薄膜であり、半導体薄膜の材料は、Ｉｎ2Ｏ3、ＳｎＯ2、又はＩＴＯでありうる。電極は、透明導電性薄膜の両端部に形成されている。電極は、導電性樹脂層と、導電性金属箔とを備えている。印刷又は塗工によって透明導電性薄膜の上に導電性樹脂層が形成される。この導電性樹脂層の上に導電性金属箔が設けられている。導電性金属箔の上に導電性樹脂層がさらに重ねられている。
米国特許第４９５２７８３号明細書 特開平４−２８９６８５号公報
特許文献１及び２に記載のヒータの電極は、ヒータの発熱量を高め、かつ、発熱体における発熱量の空間的な偏りを抑制する観点から改良の余地を有する。
このような事情を踏まえて、本発明は、一対の給電用電極が透明導電性酸化物層に電気的に接続されているとともに、高い発熱量の発揮及び発熱体における発熱量の空間的な偏りの抑制の観点から有利なヒータを提供する。
本発明は、
基板と、
前記基板上に配置された透明導電性酸化物層と、
前記透明導電性酸化物層に電気的に接続され、特定方向に延びている第一給電用電極と、
前記透明導電性酸化物層に電気的に接続され、前記第一給電用電極から離れて前記特定方向に延びている第二給電用電極と、を備え、
前記第一給電用電極と前記第二給電用電極との間における前記透明導電性酸化物層の電気抵抗に対する、前記第一給電用電極の前記特定方向における電気抵抗及び前記第二給電用電極の前記特定方向における電気抵抗の和の比が、４５％以下であり、
前記透明導電性酸化物層は、２０〜２５０ｎｍの厚みを有し、かつ、１．４×１０-4〜３．０×１０-4Ω・ｃｍの比抵抗を有する材料によって形成されている、
ヒータを提供する。
上記のヒータは、第一給電用電極及び第二給電用電極が透明導電性酸化物層に電気的に接続されているものの、高い発熱量の発揮及び発熱体における発熱量の空間的な偏りの抑制の観点から有利である。
図１Ａは、本発明に係るヒータの一例を示す平面図である。 図１Ｂは、図１ＡのIB-IB線に沿ったヒータの断面図である。 図２は、本発明に係るヒータの別の一例を示す断面図である。 図３は、本発明に係るヒータ付物品の一例を示す断面図である。
本発明者らは、透明導電性酸化物層を備えたヒータについて検討を重ね、下記の新たな知見に基づいて本発明に係るヒータを案出した。
特許文献１に記載のヒータにおける電極は導電性インクを用いて形成されており、この電極の長さ方向における電気抵抗は金属材料でできた電極に比べると高いと考えられる。特許文献１に記載のヒータにおいて、電極の長さ方向の端部が電源に接続されている。電極の長さ方向における電気抵抗が比較的高いので、電源に接続された電極の端部の近くの透明薄膜導電層の部位を流れる電流の大きさと、電源に接続された電極の端部から離れた透明薄膜導電層の部位を流れる電流の大きさとの差が大きいと考えられる。その結果、電源に接続された電極の端部の近くの透明薄膜導電層の部位における発熱量と、電源に接続された電極の端部から離れた透明薄膜導電層の部位における発熱量との差が大きく、ヒータの発熱量に空間的な偏りが発生する。加えて、導電性インクを用いて電極を形成する場合、回路全体の電気抵抗が大きくなりやすく、ヒータの発熱量を高めにくいと考えられる。また、導電性インクを用いて形成された電極は、剥がれやすいと考えられる。特許文献２に記載の技術によれば、導電性金属箔によって電極の長さ方向における電気抵抗が低減されていると考えられる。しかし、特許文献２に記載のヒータの電極は導電性樹脂層をも備えているので、特許文献２に記載の技術は、電極の長さ方向における電気抵抗をさらに低減する余地を有する。
従来の透明導電性酸化物層のみで発熱体の電気抵抗を低減しようとすると、透明導電性酸化物層の厚みをかなり大きくしなければならない。大きな厚みを有する透明導電性酸化物層ではクラックが発生しやすい。
そこで、本発明者らは、一対の給電用電極が透明導電性酸化物層に電気的に接続されていても、高い発熱量を発揮でき、かつ、発熱体における発熱量の空間的な偏りを抑制できるヒータを開発すべく日夜検討を重ねた。多大な試行錯誤を重ねた結果、透明導電性酸化物層の作製条件を抜本的に見直すことにより、透明導電性酸化物層をなす材料の比抵抗を低減することに成功し、透明導電性酸化物層の厚みを小さく抑えつつ発熱体の電気抵抗を低減できた。加えて、このような透明導電性酸化物層の使用を前提に、発熱量の空間的な偏りを抑制する観点から望ましい電極の電気抵抗と透明導電性酸化物層の電気抵抗との関係について検討した。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、下記の説明は、本発明を例示的に説明するものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるわけではない。
図１Ａ及び図１Ｂに示す通り、ヒータ１ａは、基板１０と、透明導電性酸化物層２０と、第一給電用電極３１と、第二給電用電極３２とを備えている。透明導電性酸化物層２０は、基板１０上に配置されている。基板１０は、典型的には、透明導電性酸化物層２０の主面２１（第一主面）に接触している。ヒータ１ａにおいて、透明導電性酸化物層２０が発熱体として機能する。第一給電用電極３１は、透明導電性酸化物層２０に電気的に接続されており、特定方向に延びている。第一給電用電極３１は特定方向において最大寸法を示す細長い形状を有する。第二給電用電極３２は、透明導電性酸化物層２０に電気的に接続されており、第一給電用電極３１から離れて特定方向に延びている。換言すると、第二主面２２において、第二給電用電極３２は、第一給電用電極３１と平行に延びている。第二給電用電極３２は特定方向において最大寸法を示す細長い形状を有する。第一給電用電極３１と第二給電用電極３２との間における透明導電性酸化物層２０の電気抵抗ＲHに対する、第一給電用電極３１の特定方向における電気抵抗Ｒe1と第二給電用電極３２の特定方向における電気抵抗Ｒe2との和（Ｒe1＋Ｒe2）の比（Ｒe1＋Ｒe2）／ＲHが、４５％以下である。加えて、透明導電性酸化物層２０は、２０〜２５０ｎｍの厚みを有し、かつ、１．４×１０-4〜３．０×１０-4Ω・ｃｍの比抵抗を有する材料によって形成されている。
第一給電用電極３１及び第二給電用電極３２には、ヒータ１ａを電源に電気的に接続するための配線（図示省略）が取り付けられている。この配線の取り付け位置は、ヒータ１ａに所望の電力を供給できる限り特に限定されない。この配線は、第一給電用電極３１及び第二給電用電極３２の厚み方向において同じサイドに取り付けられていてもよいし、異なるサイドに取り付けられていてもよい。例えば、この配線は、第一給電用電極３１の特定方向における端部３１ｅ及び第二給電用電極３２の特定方向における端部３２ｅに取り付けられる。端部３１ｅ及び端部３２ｅは、特定方向においてヒータ１ａの同じサイドに位置している。端部３１ｅ及び端部３２ｅは、特定方向においてヒータ１ａの異なるサイドに位置していてもよい。
上記の通り、透明導電性酸化物層２０は、低い比抵抗を有する材料によって形成されているので、ヒータ１ａが高い発熱量を発揮できる。加えて、透明導電性酸化物層２０の厚みが２０〜２５０ｎｍと小さいながら、ヒータ１ａが高い発熱量を発揮できる。なお、透明導電性酸化物層２０の厚みが２０〜２５０ｎｍと小さいと、透明導電性酸化物層２０においてクラックが発生しにくい。（Ｒe1＋Ｒe2）／ＲHが４５％以下であるので、Ｒe1＋Ｒe2がＲHに比べて小さく、発熱体における発熱量の空間的な偏りを抑制できる。（Ｒe1＋Ｒe2）／ＲHは、３５％以下であってもよく、２５％以下であってもよい。
透明導電性酸化物層２０は、１．５〜２．９×１０-4Ω・ｃｍの比抵抗を有する材料によって形成されていてもよく、１．６〜２．８×１０-4Ω・ｃｍの比抵抗を有する材料によって形成されていてもよい。
透明導電性酸化物層２０の厚みは、３０〜２３０ｎｍであってもよく、４０〜２００ｎｍであってもよい。
例えば、第一給電用電極３１をなす材料は４×１０-5Ω・ｍ以下の比抵抗を有し、かつ、第二給電用電極３２をなす材料は４×１０-5Ω・ｍ以下の比抵抗を有する。このことは、（Ｒe1＋Ｒe2）／ＲHが４５％以下という関係を満たす観点から有利である。第一給電用電極３１をなす材料は８×１０-6Ω・ｍ以下の比抵抗を有していてもよく、第一給電用電極３１をなす材料は６×１０-6Ω・ｍ以下の比抵抗を有していてもよい。第二給電用電極３２をなす材料は８×１０-6Ω・ｍ以下の比抵抗を有していてもよく、第二給電用電極３２をなす材料は６×１０-6Ω・ｍ以下の比抵抗を有していてもよい。
例えば、第一給電用電極３１をなす材料は金属材料であり、かつ、第二給電用電極３２をなす材料は金属材料である。このことは、（Ｒe1＋Ｒe2）／ＲHが４５％以下という関係を満たす観点から有利である。金属材料は、銅等の単体の金属又はステンレス鋼等の合金でありうる。第一給電用電極３１及び第二給電用電極３２のそれぞれは、単一の金属材料で形成されていてもよいし、複数の金属材料で形成されていてもよい。
例えば、第一給電用電極３１は１μｍ以上の厚みを有し、かつ、第二給電用電極３２は１μｍ以上の厚みを有する。このことは、（Ｒe1＋Ｒe2）／ＲHが４５％以下という関係を満たす観点から有利である。また、ヒータ１ａを高い昇温速度で動作させる場合に、第一給電用電極３１及び第二給電用電極３２が破壊しにくい。なお、この給電用電極３０の厚みは、タッチパネル等の表示デバイスに使用される透明導電性フィルムに形成される電極の厚みに比べると格段に大きい。第一給電用電極３１の厚みは、２μｍ以上であってもよく、３μｍ以上であってもよく、５μｍ以上であってもよい。第一給電用電極３１の厚みは、例えば２００μｍ以下であってもよく、１５０μｍであってもよく、１００μｍ以下であってもよい。第二給電用電極３１の厚みは、２μｍ以上であってもよく、３μｍ以上であってもよく、５μｍ以上であってもよい。第二給電用電極３２の厚みは、例えば２００μｍ以下であってもよく、１５０μｍ以下であってもよく、１００μｍ以下であってもよい。
透明導電性酸化物層２０をなす材料は、例えば、インジウム酸化物を主成分として含んでいる。本明細書において、「主成分」とは質量基準で最も多く含まれている成分を意味する。透明導電性酸化物層２０をなす材料は、望ましくはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）である。ＩＴＯにおける酸化スズの含有率は、例えば４〜１４質量％であり、望ましくは５〜１３質量％である。透明導電性酸化物層２０をなすＩＴＯは、望ましくは、多結晶構造を有する。このことは、透明導電性酸化物層２０の比抵抗を低く保つ観点から有利である。
Ｈａｌｌ効果測定によって決定される透明導電性酸化物層２０のキャリア密度は、例えば６．０×１０20ｃｍ-3以上である。Ｈａｌｌ効果測定は、例えば、van der Pauw法に従ってなされる。透明導電性酸化物層２０のキャリア密度がこのように高いと、透明導電性酸化物層２０をなす材料の比抵抗を上記の範囲に調節しやすい。このため、ヒータ１ａが高い発熱量を発揮しやすい。
透明導電性酸化物層２０のキャリア密度は、望ましくは７．０×１０20ｃｍ-3以上であり、より望ましくは７．５×１０20ｃｍ-3以上である。透明導電性酸化物層２０のキャリア密度は、例えば、１６×１０20ｃｍ-3以下である。
ヒータ１ａにおいて、透明導電性酸化物層２０のＨａｌｌ移動度は、例えば１５ｃｍ2／（Ｖ・ｓ）以上である。これにより、透明導電性酸化物層２０をなす材料の比抵抗を上記の範囲に調節しやすい。このため、ヒータ１ａが高い発熱量を発揮しやすい。
透明導電性酸化物層２０のＨａｌｌ移動度は、望ましくは１０ｃｍ2／（Ｖ・ｓ）以上であり、より望ましくは１２ｃｍ2／（Ｖ・ｓ）以上である。透明導電性酸化物層２０のＨａｌｌ移動度は、例えば、５０ｃｍ2／（Ｖ・ｓ）以下である。
基板１０は、例えば、可撓性を有している。この場合、基板１０の材料は可撓性を有する限り特に限定されないが、基板１０は、例えば、有機高分子でできている。基板１０は、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、及び芳香族ポリアミドからなる群から選ばれる少なくとも１つでできている。基板１０は、可撓性を有する薄板ガラスであってもよい。
基板１０の厚みは、特定の厚みに制限されないが、良好な透明性、良好な強度、及び取り扱い易さの観点から、例えば、１０〜２００μｍである。基板１０の厚みは、１５〜１８０μｍであってもよく、２０〜１６０μｍであってもよい。
基板１０は、ハードコート層、応力緩和層、又は光学調整層等の機能層を備えていてもよい。これらの機能層は、例えば、透明導電性酸化物層２０と接触する基板１０の一方の主面をなしている。これらの機能層は、透明導電性酸化物層２０の下地でありうる。
透明導電性酸化物層２０は、特に限定されないが、例えば、酸化インジウムを主成分として含有しているターゲット材を用いてスパッタリングを行い、基板１０の一方の主面にターゲット材に由来する薄膜を形成することにより得られる。望ましくは、高磁場ＤＣマグネトロンスパッタ法によって、基板１０の一方の主面にターゲット材に由来する薄膜が形成される。この場合、低温で透明導電性酸化物層２０を形成できる。このため、例えば、基板１０の耐熱温度が高くなくても、基板１０に透明導電性酸化物層２０を形成できる。加えて、透明導電性酸化物層２０の中に欠陥が発生しにくく、透明導電性酸化物層２０の内部応力が低くなりやすい。また、スパッタリングの条件を調整することによって、透明導電性酸化物層２０として望ましい薄膜を形成しやすい。例えば、高磁場ＤＣマグネトロンスパッタ法においてターゲット材の表面での水平磁場を所定の大きさに調整することによって、透明導電性酸化物層２０のＨａｌｌ移動度が高まり、比抵抗の観点で所望の透明導電性酸化物層２０が得られやすい。
基板１０の一方の主面に形成された薄膜は、必要に応じて、アニール処理される。例えば、１２０℃〜１５０℃の大気中に、薄膜を１時間〜３時間置いてアニール処理がなされる。これにより、薄膜の結晶化が促され、多結晶体でできた透明導電性酸化物層２０が有利に形成される。アニール処理時の薄膜の環境の温度及びアニール処理の時間が上記の範囲あれば、基板１０の耐熱温度が高くなくてもよく、基板１０の材料として有機高分子を使用できる。加えて、透明導電性酸化物層２０の中に欠陥が発生しにくく、透明導電性酸化物層２０の内部応力が低くなりやすい。アニール処理の条件を調整することにより、比抵抗の観点で所望の透明導電性酸化物層２０が得られやすい。例えば、アニール処理時の酸素供給量を所定の範囲に制限することにより、高いキャリア密度を有する多結晶体の透明導電性酸化物層が得られやすく、透明導電性酸化物層２０の比抵抗を所望の範囲に調整しやすい。
第一給電用電極３１及び第二給電用電極３２は、例えば、以下の様に作製される。透明導電性酸化物層２０の第二主面２２の一部を覆うようにマスキングフィルムを配置する。透明導電性酸化物層２０の第二主面２２上に別のフィルムが積層されている場合には、そのフィルムの上にマスキングフィルムを配置してもよい。この状態で、化学気相成長法（ＣＶＤ）及び物理気相成長法（ＰＶＤ）等のドライプロセス又はメッキ法等のウェットプロセスにより、透明導電性酸化物層２０の露出部及びマスキングフィルム上に１μｍ以上の金属膜を形成する。その後、マスキングフィルムを取り除くことにより、透明導電性酸化物層２０の露出部上に金属膜が残り、第一給電用電極３１及び第二給電用電極３２を形成できる。また、ＣＶＤ及びＰＶＤ等のドライプロセス又はメッキ法等のウェットプロセスにより、透明導電性酸化物層２０の第二主面２２上に１μｍ以上の金属膜を形成し、その後、不要な金属膜をエッチングにより除去して、第一給電用電極３１及び第二給電用電極３２を形成してもよい。
ヒータ１ａは、様々な観点から変更可能である。例えば、ヒータ１ａは、図２に示すヒータ１ｂのように変更されてもよい。ヒータ１ｂは、特に説明する場合を除き、ヒータ１ａと同様に構成されている。ヒータ１ａの構成要素と同一又は対応するヒータ１ｂの構成要素には、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。ヒータ１ａに関する説明は、技術的に矛盾しない限り、ヒータ１ｂにも当てはまる。
図２に示す通り、ヒータ１ｂは、保護層４０を備えている。保護層４０は、透明導電性酸化物層２０の第一主面２１よりも第二主面２２に近い位置に配置されている。保護層４０は、例えば、所定の保護フィルムと、保護フィルムを透明導電性酸化物層２０の第二主面２２に貼り付ける粘着剤層とを備えている。透明導電性酸化物層２０をなす材料の靭性は典型的には低い。このため、保護層４０によって透明導電性酸化物層２０が保護され、ヒータ１ｂが高い耐衝撃性を有する。保護層４０における保護フィルムの材料は、特に限定されないが、例えば、フッ素樹脂、シリコーン、アクリル樹脂、及びポリエステル等の合成樹脂である。保護フィルムの厚みは、特に制限されないが、例えば２０〜２００μｍである。これにより、ヒータ１ｂが良好な耐衝撃性を有しつつヒータ１ｂの厚みが大きくなりすぎることを防止できる。粘着剤層は、例えば、アクリル系粘着剤等の公知の粘着剤によって形成されている。
ヒータ１ａを用いてヒータ付物品を作製できる。例えば、図３に示す通り、ヒータ付物品２は、成形体５０と、粘着層６０と、ヒータ１ａとを備えている。成形体５０は、被着面５１を有する。成形体５０は、金属材料又は合成樹脂で形成されている。粘着層６０は、被着面５１に接触している。接着層６０は、例えば、アクリル系粘着剤等の公知の粘着剤によって形成されている。ヒータ１ａは、粘着層６０に接触しているともに粘着層６０によって成形体５０に取り付けられている。
粘着層６０は、例えば、ヒータ１ａの基板１０の透明導電性酸化物層２０と接触している主面と反対側の主面に予め形成されていてもよい。この場合、粘着層６０と被着面５１とを対向させてヒータ１ａを成形体５０に押し付けることによって、ヒータ１ａを成形体５０に取り付けることができる。また、粘着層６０はセパレータ（図示省略）によって覆われていてもよい。この場合、ヒータ１ａを成形体５０に取り付けるときに、セパレータが剥離されて粘着層６０が露出する。セパレータ６０は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル樹脂製のフィルムである。
ヒータ１ａは、例えば、近赤外線を用いた処理をなす装置において、この近赤外線の光路上に配置される。この装置は、例えば、近赤外線を用いて、センシング又は通信等の所定の処理を行う。成形体５０は、例えば、このような装置の筐体を構成する。
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。まず、実施例及び比較例に関する評価方法及び測定方法について説明する。
［厚み測定］
Ｘ線回折装置（リガク社製、製品名：ＲＩＮＴ２２００）を用いて、Ｘ線反射率法によって、各実施例及び各比較例に係るヒータの透明導電性酸化物層（発熱体）の厚みを測定した。結果を表１に示す。また、Ｘ線回折装置を用いて、透明導電性酸化物層に対するＸ線回折パターンを得た。Ｘ線としてはＣｕＫα線を用いた。各実施例において、得られたＸ線回折パターンから透明導電性酸化物層（発熱体）が多結晶構造であることが確認された。また、触針式表面形状測定器（ＵＬＶＡＣ社製、製品名：Ｄｅｋｔａｋ８）を用いて、各実施例及び各比較例に係るヒータの給電用電極の端部の高さを計測して、各実施例及び各比較例に係るヒータの給電用電極の厚みを測定した。結果を表１に示す。
［シート抵抗、比抵抗、及び電気抵抗］
非接触式抵抗測定装置（ナプソン社製、製品名：ＮＣ−８０ＭＡＰ）を用いて、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｚ ２３１６−１：２０１４に準拠して、渦電流測定法によって各実施例及び各比較例に係るヒータの透明導電性酸化物層（発熱体）のシート抵抗を測定した。結果を表１に示す。加えて、厚み測定により得られた透明導電性酸化物層（発熱体）の厚みと、透明導電性酸化物層（発熱体）のシート抵抗との積を求めて、各実施例及び各比較例に係るヒータの透明導電性酸化物層（発熱体）の比抵抗を決定した。結果を表１に示す。なお、表１における、給電用電極の比抵抗は文献又は仕様書の記載に基づいた値である。給電用電極の電極の寸法及び比抵抗から一対の給電用電極の長さ方向における電気抵抗の和（Ｒe1＋Ｒe2）を求めた。結果を表２に示す。加えて、透明導電性酸化物層のシート抵抗と一対の給電用電極間の距離から一対の給電用電極の間における透明導電性酸化物層の電気抵抗ＲHを求めた。結果を表２に示す。
[Ｈａｌｌ効果測定]
Ｈａｌｌ効果測定装置（東陽テクニカ社製、製品名：ResiTest 8400）を用いて、各実施例及び各比較例に係るヒータの透明導電性酸化物層（発熱体）について、van der Pauw法に従ってＨａｌｌ効果測定を行った。Ｈａｌｌ効果測定の結果から、各実施例及び各比較例に係るヒータの透明導電性酸化物層（発熱体）のキャリア密度を求めた。結果を表１に示す。
［ヒータ特性］
菊水電子工業社製の直流定電圧電源を用いて、各実施例及び各比較例に係るヒータの一対の給電用電極に１２Ｖの電圧を印加して、ヒータの透明導電性酸化物層（発熱体）に電流を流す通電試験を行った。ヒータを電源に接続するための配線は、給電用電極の長さ方向における同一サイドの端部に取り付けた。通電試験の期間中に、フリアーシステムズ社製のサーモグラフィを用いて、透明導電性酸化物層（発熱体）の表面温度を測定し、昇温速度を算出した。面内の昇温速度の最高値及び最低値の結果を表２に示す。
［耐クラック性］
透明導電性酸化物層が形成されたフィルムを２ｃｍ×１０ｃｍの矩形状に切り取り、耐クラック性を評価するための試験片を作製した。この試験片を長さ方向に直径２５ｍｍのステンレス製の丸棒に透明導電性酸化物層が外側になるように巻きつけ、試験片の両端に１１２．５ｇの重りを取り付け、重りを垂らした状態を３０秒間保った。その後、透明導電性酸化物層におけるクラック発生の有無を目視により確認した。結果を表２に示す。
＜実施例１＞
１００μｍの厚みを有するポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）のフィルム（帝人フィルムソリューション社製、製品名：テオネックス）の一方の主面上に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）（酸化スズの含有率：１０重量％）をターゲット材として用いて、当該ターゲット材の表面での水平磁場の磁束密度が１００ｍＴ（ミリテスラ）の高磁場であり、不活性ガスが存在する状態において、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、ＩＴＯ膜を形成した。ＩＴＯ膜を形成した後のＰＥＮフィルムを、１５０℃の大気中に３時間置いて、加熱アニール処理を行った。これにより、ＩＴＯを結晶化させ、透明導電性酸化物層を形成した。透明導電性酸化物層の厚みは５０ｎｍであった。
次に、透明導電性酸化物層が形成されたＰＥＮフィルムを短冊状に切り出し、互いに対向して延びている透明導電性酸化物層の一対の端部が露出するようにマスキングフィルムで透明導電性酸化物層の一部を覆った。一対の端部のそれぞれは２ｍｍの幅を有していた。この状態で、透明導電性酸化物層及びマスキングフィルムの上に、１００ｎｍの厚みを有するＣｕ薄膜をＤＣマグネトロンスパッタ法により形成した。さらに、Ｃｕ薄膜に対して、湿式めっき処理を行い、Ｃｕ膜の厚みを２０μｍまで増加させた。その後、マスキングフィルムを除去して、透明導電性酸化物層の一対の端部に相当する部分に一対の給電用電極（第一給電用電極及び第二給電用電極）を形成した。このようにして、実施例１に係るヒータを得た。各給電用電極と透明導電性酸化物層との接触面の長さは６０ｍｍであり、一対の給電用電極間の距離は２０ｍｍであった。
＜実施例２＞
各給電用電極と透明導電性酸化物層との接触面の長さが１００ｍｍとなるように、透明導電性酸化物層が形成されたＰＥＮフィルムの切り出し及び給電用電極の作製の条件を調整した以外は、実施例１と同様にして実施例２に係るヒータを作製した。
＜実施例３＞
各給電用電極と透明導電性酸化物層との接触面の長さが５００ｍｍとなるように、透明導電性酸化物層が形成されたＰＥＮフィルムの切り出し及び給電用電極の作製の条件を調整した以外は、実施例１と同様にして実施例３に係るヒータを作製した。
＜実施例４＞
下記の点以外は実施例１と同様にして実施例４に係るヒータを作製した。透明導電性酸化物層の厚みが２００ｎｍになるようにＩＴＯ膜を形成するためのＤＣマグネトロンスパッタ法の条件を調整した。各給電用電極と透明導電性酸化物層との接触面の長さが１００ｍｍとなるように、かつ、一対の給電用電極間の距離が１００ｍｍとなるように透明導電性酸化物層が形成されたＰＥＮフィルムの切り出し及び給電用電極の作製の条件を調整した。
＜実施例５＞
下記の点以外は実施例１と同様にして実施例５に係るヒータを作製した。透明導電性酸化物層の厚みが３５ｎｍになるようにＩＴＯ膜を形成するためのＤＣマグネトロンスパッタ法の条件を調整した。各給電用電極と透明導電性酸化物層との接触面の長さが１００ｍｍとなるように、透明導電性酸化物層が形成されたＰＥＮフィルムの切り出し及び給電用電極の作製の条件を調整した。
＜実施例６＞
下記の点以外は実施例１と同様にして実施例６に係るヒータを作製した。透明導電性酸化物層の厚みが１２０ｎｍになるようにＩＴＯ膜を形成するためのＤＣマグネトロンスパッタ法の条件を調整した。各給電用電極と透明導電性酸化物層との接触面の長さが１００ｍｍとなるように、透明導電性酸化物層が形成されたＰＥＮフィルムの切り出し及び給電用電極の作製の条件を調整した。
＜実施例７＞
給電用電極がニッケル製となるように給電用電極の作製条件を調整した以外は、実施例２と同様にして実施例７に係るヒータを作製した。
＜実施例８＞
給電用電極がＳｎＰｂ（スズ鉛）合金となるように給電用電極の作製条件を調整した以外は、実施例２と同様にして実施例７に係るヒータを作製した。
＜実施例９＞
給電用電極の厚みが２μｍとなるように給電用電極の作製条件を調整した以外は、実施例２と同様にして実施例９に係るヒータを作製した。
＜比較例１＞
下記の点以外は、実施例１と同様にして比較例１に係るヒータを作製した。透明導電性酸化物層が形成されたＰＥＮフィルムを短冊状に切り出し、互いに対向して延びている透明導電性酸化物層の一対の端部に、銀粒子が分散しているペースト（藤倉化成社製、製品名：DOTITED-500）を塗布して固化させ、２０μｍの厚みを有する一対の給電用電極を形成した。各給電用電極と透明導電性酸化物層との接触面の長さは１００ｍｍであり、一対の給電用電極間の距離は２０ｍｍであった。
＜比較例２＞
下記の点以外は、実施例１と同様にして比較例２に係るヒータを作製した。透明導電性酸化物層をなす材料（ＩＴＯ）の比抵抗が８．０×１０-4Ω・ｃｍとなるように、透明導電性酸化物層の作製条件を調整した。具体的には、加熱アニール処理を行わずに、非晶質ＩＴＯで透明導電性酸化物層を形成した。加えて、各給電用電極と透明導電性酸化物層との接触面の長さが１００ｍｍとなるように、透明導電性酸化物層が形成されたＰＥＮフィルムの切り出し及び給電用電極の作製の条件を調整した。
＜比較例３＞
下記の点以外は、比較例２と同様にして比較例３に係るヒータを作製した。透明導電性酸化物層の厚みが３２０ｎｍになるようにＤＣマグネトロンスパッタ法の条件を調整した。なお、３２０ｎｍの厚みを有する非晶質ＩＴＯ膜を加熱アニール処理すると、カール及びクラックが生じ、使用可能なヒータを作製できなかった。
表２に示す通り、実施例に係るヒータの通電試験の結果と、比較例１に係るヒータの通電試験の結果との対比より、（Ｒe1＋Ｒe2）／ＲHが４５％以下であることが発熱体における発熱量の空間的な偏りを抑制する観点から有利であることが示唆された。実施例に係るヒータの通電試験の結果と、比較例２に係るヒータの通電試験の結果との対比より、透明導電性酸化物層２０をなす材料が１．４〜３．０×１０-4Ω・ｃｍの比抵抗を有することがヒータの発熱量を高める観点から有利であることが示唆された。実施例に係るヒータの通電試験の結果と、比較例３に係るヒータの通電試験の結果との対比より、透明導電性酸化物層２０の厚みが２０〜２５０ｎｍの厚みを有することが、クラックの発生を防止する観点から有利であることが示唆された。
Figure 2020021663
Figure 2020021663
１ａ、１ｂ ヒータ
２ ヒータ付物品
１０ 基板
２０ 透明導電性酸化物層
２１ 第一主面
２２ 第二主面
３１ 第一給電用電極
３２ 第二給電用電極
５０ 成形体
５１ 被着面
６０ 粘着層

Claims (8)

  1. 基板と、
    前記基板上に配置された透明導電性酸化物層と、
    前記透明導電性酸化物層に電気的に接続され、特定方向に延びている第一給電用電極と、
    前記透明導電性酸化物層に電気的に接続され、前記第一給電用電極から離れて前記特定方向に延びている第二給電用電極と、を備え、
    前記第一給電用電極と前記第二給電用電極との間における前記透明導電性酸化物層の電気抵抗に対する、前記第一給電用電極の前記特定方向における電気抵抗及び前記第二給電用電極の前記特定方向における電気抵抗の和の比が、４５％以下であり、
    前記透明導電性酸化物層は、２０〜２５０ｎｍの厚みを有し、かつ、１．４〜３．０×１０-4Ω・ｃｍの比抵抗を有する材料によって形成されている、
    ヒータ。
  2. 前記第一給電用電極をなす材料は４×１０-5Ω・ｍ以下の比抵抗を有し、かつ、前記第二給電用電極をなす材料は４×１０-5Ω・ｍ以下の比抵抗を有する、請求項１に記載のヒータ。
  3. 前記第一給電用電極をなす材料は金属材料であり、かつ、前記第二給電用電極をなす材料は金属材料である、請求項１又は２に記載のヒータ。
  4. 前記第一給電用電極は１μｍ以上の厚みを有し、かつ、前記第二給電用電極は１μｍ以上の厚みを有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒータ。
  5. 前記透明導電性酸化物層をなす材料は、インジウム酸化物を主成分として含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒータ。
  6. Ｈａｌｌ効果測定によって決定される前記透明導電性酸化物層のキャリア密度は、６．０×１０20ｃｍ-3以上である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒータ。
  7. 前記基板は、可撓性を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のヒータ。
  8. 被着面を有する成形体と、
    前記被着面に接触している粘着層と、
    前記粘着層に接触しているともに前記粘着層によって前記成形体に取り付けられている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のヒータと、を備えた、
    ヒータ付物品。
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