JP6172265B2

JP6172265B2 - 車両用窓ガラス及びアンテナ

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Publication number: JP6172265B2
Application number: JP2015508701A
Authority: JP
Inventors: 加賀谷　修; 修加賀谷; 井川　耕司; 耕司井川
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2034-03-27
Also published as: US20160006112A1; CN105075009A; EP2980919B1; WO2014157535A1; CN105075009B; EP2980919A1; JPWO2014157535A1; US9755300B2; EP2980919A4

Description

本発明は、スロットを有するアンテナ及び該アンテナを備えた車両用窓ガラスに関する。

車両用窓ガラスに導電膜が設けられ、該導電膜にスロットを形成させてアンテナとして機能させる車両用窓ガラスが知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に開示されたアンテナは、一対の電極がガラス板を挟んで導電膜に対向して設けられ、一対の電極を導電膜に投影すると、導電膜に形成されたスロットが一対の電極に挟まれるように配置され、一対の電極と導電膜とを容量結合させる構成を有している。特許文献１により、車両用窓ガラスに導電膜が形成されることで従来の線状導体アンテナを設置するスペースがないような場合でも所望の電波を受信できる。

国際公開第２０１１／００４８７７号

しかしながら、車両用窓ガラスに設置されるアンテナは、様々な環境に対応できるような高いアンテナ利得を有することが求められており、特許文献１のような導電膜を利用したアンテナにおいても、さらなるアンテナ利得の向上が求められている。本発明は、高いアンテナ利得を有する、アンテナ及びアンテナを備えた車両用窓ガラスの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、ガラス板と、誘電体と、前記ガラス板と前記誘電体との間に設けられた電熱膜とを備え、前記電熱膜は、導電膜と、前記導電膜よりも低抵抗の帯状電極とを備え、前記帯状電極は、前記導電膜の外縁の少なくとも対向する二辺に沿って配置され且つ前記導電膜と直流的に接続され、前記導電膜が前記帯状電極を介して通電可能に構成される車両用窓ガラスであって、前記誘電体を挟んで前記電熱膜に対向して配置された一対の電極と、前記一対の電極に平面視で挟まれるように少なくとも一部が前記帯状電極に形成されたスロットとを有するアンテナを備え、前記スロットの一端が、前記電熱膜の外縁で開放する開放端であることを特徴とする車両用窓ガラスを提供するものである。

また、上記目的を達成するため、本発明は、誘電体と、導電膜と前記導電膜の外縁の少なくとも対向する二辺に設けられ且つ前記導電膜よりも低抵抗の帯状電極とを備える電熱膜と、前記誘電体を挟んで前記電熱膜に対向して配置された一対の電極と、前記一対の電極に平面視で挟まれるように少なくとも一部が前記帯状電極に形成されたスロットとを備え、前記スロットの一端が、前記電熱膜の外縁で開放する開放端であることを特徴とするアンテナを提供するものである。

本発明によれば、高いアンテナ利得を有するアンテナ及びアンテナを備えた車両用窓ガラスを提供することができる。

車両用窓ガラスの平面図車両用窓ガラスの断面図車両用窓ガラスの断面図車両用窓ガラスの断面図車両用窓ガラスの断面図車両用窓ガラスの断面図車両用窓ガラス及びアンテナの分解図車両搭載状態での車両用窓ガラスの一部を拡大した平面図車両搭載状態での車両用窓ガラスの一部を拡大した平面図車両搭載状態での車両用窓ガラスの一部を拡大した平面図車両搭載状態での車両用窓ガラスの一部を拡大した平面図車両搭載状態での車両用窓ガラスの一部を拡大した平面図車両搭載状態での車両用窓ガラスの一部を拡大した平面図車両搭載状態での車両用窓ガラスの一部を拡大した平面図車両搭載状態での車両用窓ガラスの一部を拡大した平面図（比較例）アンテナの形態別のアンテナ利得の測定結果車両搭載状態での車両用窓ガラスの一部を拡大した平面図（比較例）アンテナの形態別のアンテナ利得の測定結果

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の説明を行う。なお、形態を説明するための図面において、方向について特に記載のない場合には図面上での方向をいうものとし、各図面の基準の方向は、記号、数字の方向に対応する。また、平行、直角などの方向は、本発明の効果を損なわない程度のズレを許容するものである。また、本発明が適用可能な窓ガラスとして、例えば、車両の前部に取り付けられるフロントガラス、車両の後部に取り付けられるリヤガラス、車両の側部に取り付けられるサイドガラス、車両の天井部に取り付けられるルーフガラスなどが挙げられる。

図１は、本発明の一実施形態である車両用の窓ガラス１００の平面図である。窓ガラス１００は、第１のガラス板１１と、誘電体としての第２のガラス板１２と、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２との間に設けられた電熱膜５０とを備えている。電熱膜５０は、導電膜１３と、導電膜１３の外縁の少なくとも対向する二辺に沿って配置され且つ導電膜１３に直流的に接続された一対の帯状電極であるバスバー２６，２７とを備えている。また、窓ガラス１００は、電熱膜５０（導電膜１３と一対のバスバー２６，２７との少なくとも一方）に対向して第２のガラス板１２を挟んで配置された一対の電極１６，１７と、一対の電極１６，１７に平面視で挟まれるように少なくとも一部が片方のバスバー２６に形成されたスロット２３とを有するアンテナ１を備えている。なお、図１は、電熱膜５０が第１のガラス板１１を介して透けて見えている状態を示している。

第１のガラス板１１は、透明又は半透明な板状の誘電体である。窓ガラス１００は、第１のガラス板１１と第２のガラス板１２とを中間膜を介して貼り合わせた合わせガラスである。窓ガラス１００は、複数のガラス板を貼り合わせた合わせガラスに限らず、一枚のガラス板と、誘電体と、一枚のガラス板と誘電体との間に設けられた電熱膜とを備えた窓ガラスであってもよい。

導電膜１３は、透明又は半透明な導電性の膜である。電熱膜５０は、導電膜１３が一対のバスバー２６，２７を介して通電できるように構成されている。導電膜１３は、例えば、一対のバスバー２６，２７間に印加された電圧により導電膜１３に電流が流れることにより、窓ガラス１００を加熱させて、窓ガラス１００の融雪、融氷、防曇などを行うことを可能にする導体である。

導電膜１３は、第１のガラス板１１の車室内側の表面に積層されて設けられてもよい。窓ガラス１００が合わせガラスの場合、合わせガラスに構成される第１のガラス板１１と第２のガラス板１２との間に挟まれて配置されてもよいし、中間膜と一方のガラス板との間に挟まれて配置されてもよい。

導電膜１３は、導電材料（例えば銀等）を、スパッタ法等によって、ガラス板の表面に蒸着処理されてコーティング形成された形態でもよい。または、ガラス板とは別部品である樹脂フィルム（例えば、ポリエチレンテレフタラートなど）の表面に蒸着処理されてコーティング形成された形態でもよい。また、導電材料には、例えば、酸化亜鉛系膜（例えば、ガリウムを含有する酸化亜鉛膜（ＧＺＯ膜）、ＩＴＯ（インジウムと錫の複合酸化物）、金、銅などが使用されてもよい。

導電膜１３の外縁である膜縁１３ａ〜１３ｄは、第１のガラス板１１の外縁であるガラス縁１１ａ〜１１ｄから第１のガラス板１１の面内方向に所定距離だけオフセットされた場所に位置している。また、膜縁１３ａ〜１３ｄは、ガラス縁１１ａ〜１１ｄに対してオフセットされなくてもよく、導電膜１３は、膜縁１３ａ〜１３ｄがガラス縁１１ａ〜１１ｄと同じ位置に揃うように設置されてもよい。膜縁１３ａ〜１３ｄは、電熱膜５０の外縁であってもよい。

導電膜１３は車両用窓ガラスと相似形を有していてよい。車両用窓ガラスは通常台形を有しており、導電膜１３も同様に台形を有している。ただし、これに限定されず、三角形、四角形などの多角形であってよい。また、導電膜１３の角部は円弧で形成されていてよい。

一対のバスバー２６，２７は、導電膜１３の外縁の対向する二辺に沿って配置され、導電膜１３に直流的に接続された一対の帯状電極である。一対のバスバー２６，２７は、導電膜１３よりも低抵抗の材料からなる、導電膜１３の両端に配置された電極である。図１の形態例では、バスバー２６が、窓ガラス１００の車両搭載状態でルーフ側となる膜縁１３ａに沿って延在するように設置され、バスバー２７が、窓ガラス１００の車両搭載状態でシャシー側となる膜縁１３ｃに沿って延在するように設置されている。

また、図１には、一対のバスバー２６，２７が、車両用窓ガラス１００を平面視で見たときに導電膜１３に重なるように配置された形態例が示されている。しかしながら、一対のバスバー２６，２７は、導電膜１３に直流的に接続されていれば、導電膜１３に必ずしも重なっていなくてもよい。また、図１には、一対のバスバー２６，２７のガラス縁側の外縁であるバスバー縁２６ａ，２７ａが膜縁１３ａ，１３ｃと同じ位置に揃った形態例が示されているが、一対のバスバー２６，２７の外縁は導電膜１３の外縁に対してずれていてもよい。例えば、バスバー２６は、バスバー２６の窓ガラス内面方向側の縁（バスバー２６の内縁）が導電膜１３の膜縁１３ａと同じ位置に揃うように、配置されてもよい。

一対のバスバー２６，２７は、第１のガラス板１１の車室内側の表面に積層されて設けられてもよい。窓ガラス１００が合わせガラスの場合、合わせガラスに構成される第１のガラス板１１と第２のガラス板１２との間に挟まれて配置されてもよいし、中間膜と一方のガラス板との間に挟まれて配置されてもよい。一対のバスバー２６，２７は、導電膜１３と同じ層に配置されてもよいし、補助部材を介して導電膜１３との直流的接続が確保できれば異なる層に配置されてもよい。

導電膜１３に電流を流すための電圧を一対のバスバー２６，２７間に印加するため、窓ガラス１００の車両搭載状態では、例えば、一方のバスバー２６には、電源部４２が直流的に接続され、もう一方のバスバー２７には、グランド部４３が直流的に接続される。電源部４２は、例えば、バッテリ等の直流電源の正極であり、グランド部４３は、バッテリ等の直流電源の負極や車体フレーム（ボディアース）である。逆に、電源部４２がバスバー２７に接続され、且つ、グランド部４３がバスバー２６に接続されてもよい。

一対のバスバー２６，２７と電源部４２及びグランド部４３との電気的な接続構造は、特に限定されない。例えば、一対のバスバー２６，２７が合わせガラスの内部に積層されている場合、合わせガラスの外縁部から引き出された銅箔等の電極取り出し部を介して、一対のバスバー２６，２７は、電源部４２及びグランド部４３に電気的に接続される。または、合わせガラスの一方のガラス板の一部を切り欠いて露出した一対のバスバー２６，２７に、電源部４２及びグランド部４３が電気的に接続されてもよい。

一対のバスバー２６，２７（特に、スロット２３の少なくとも一部が形成されたバスバー２６）は、導電膜１３よりも低いシート抵抗（表面抵抗率、面抵抗率とも呼ばれ、単位はΩ）を有する、電熱膜５０のための電極である。一対のバスバー２６，２７には、例えば、導電膜１３よりも低いシート抵抗を有する、銅、銀などの金属箔や薄膜が使用される。

アンテナ１は、一対の電極１６，１７と、スロット２３とを有するアンテナであり、電極１６，１７を介して給電される。アンテナ１は、２つの電極１６，１７を給電部とする双極タイプのアンテナである。

一対の電極１６，１７は、電熱膜５０（導電膜１３とバスバー２６の少なくとも一方）に対向して誘電体としての第２のガラス板１２を挟んで配置された給電部である。図１の第１のガラス板１１と第２のガラス板１２とが重なって構成されているため、電極１６，１７が、第２のガラス板１２の表面（図１の紙面奥側の表面）に設置され、第２のガラス板１２を挟んで導電膜１３とバスバー２６の両方に対向している形態例が示されている。電極１６，１７と電熱膜５０との間に誘電体としての第２のガラス板１２が挟まれているため、電極１６，１７は、第２のガラス板１２を介して、電熱膜５０と容量的に結合する。

スロット２３は、窓ガラス１００を平面視で見たときに一対の電極１６，１７に挟まれるように少なくとも一部がバスバー２６に形成される。図１には、スロット２３がバスバー２６及び導電膜１３の両方に形成された形態例が示されている。なお、「スロットが一対の電極に挟まれる」とは、窓ガラスを平面視で見たときに、一対の電極のうちいずれか一方の電極がスロットに重複する位置に配置されることを含んだ意味である。この場合、スロットと重複した電極の一部が、スロットに対してもう一方の電極が位置する側とは反対側のバスバー２６に重複していればよい。

スロット２３は、バスバー２６に少なくとも一部が形成されたバスバースロット部（帯状電極スロット部）３１を有し、バスバースロット部３１は、バスバー２６を除去した又はバスバーを形成させていない細長い部位である。さらに、スロット２３は、導電膜１３に少なくとも一部が形成された導電膜スロット部３２を有し、導電膜スロット部３２は、導電膜１３を除去した又は導電膜を形成させていない細長い部位である。バスバースロット部３１及び導電膜スロット部３２は、図１の場合、導電膜１３の面内方向に直線的に延在し、互いに連通するスロット部である。

バスバースロット部３１は、金属箔から構成される場合はバスバー２６をカッターで切断することで形成してもよいし、コーティングによって形成させた場合はバスバー２６にレーザーを照射してバスバー２６を除去することで形成してもよい。また、バスバー２６をコーティングや印刷などで形成する際にマスキングなどによりスロット部分に予めバスバーを形成しないことで形成してもよい。同様に、導電膜スロット部３２は、導電膜１３にレーザーを照射して導電膜１３を除去することで形成してもよいし、導電膜１３を形成する際にマスキングなどによりスロット部分に予め導電膜を形成しないことで形成してもよい。後述する他のスロットも同様に形成できる。

スロット２３は、電熱膜５０の外縁で開放する開放端２４をスロット２３の一端に有している。図１の場合、バスバー２６は導電膜１３に重ねて配置されバスバー縁２６ａの位置が膜縁１３ａと一致しているため、開放端２４が、膜縁１３ａとバスバー縁２６ａの両方で開放している。また、図１には、スロット２３が、一端の開放端２４とは反対側の他端として、導電膜１３内で閉じた先端部２５を有する形態例が示されている。

このような構成によれば、スロット２３に沿って励起した電流が導電膜１３及びバスバー２６上に流れるため、電熱膜５０（導電膜１３とバスバー２６の少なくとも一方）に容量的に結合可能な一対の電極１６，１７に給電することで、本構成は、アンテナとして機能できる。そして、スロット２３は、導電膜１３よりも低抵抗のバスバー２６に少なくとも一部が形成されているため、電流がスロット２３に沿って励起しやすくなる。これにより、スロットが導電膜１３のみに形成されたアンテナに比べて、アンテナ利得を向上させることができる。

図１の場合、アンテナ１の設置位置は、車両のルーフ側の車体開口端の左右方向の中央に配置されている。このように配置されることはアンテナ利得が向上するため好ましい。なお、本発明のアンテナの設置位置は左右方向中央に限定されず、ピラー側にシフトさせてもよい。

図２〜６は、本発明の実施形態に係る窓ガラスが有する積層形態のバリエーションを示したものである。図２〜６では、電熱膜５０は、ガラス板１１と誘電体（ガラス板１２又は誘電体基板３３）との間に配置されている。一対の電極１６，１７の一部又は全部は、積層方向から見て、電熱膜５０に重なるように配置されている。なお、図２〜６では、バスバー２６は導電膜１３と重なる部分を有していないが、導電膜１３とバスバー２６が重なって接続していてもよい。

図２〜６の場合、ガラス板１１とガラス板１２との間に、電熱膜５０と中間膜１４（又は、中間膜１４Ａ，１４Ｂ）が配置されている。図２は、ガラス板１１のガラス板１２に対向している対向面に接した中間膜１４Ａとガラス板１２のガラス板１１と対向した対向面に接する中間膜１４Ｂとの間に、フィルム状の導電膜１３が挟まれた形態である。フィルム状の導電膜１３は、フィルムに導電膜１３が蒸着処理されることによって導電膜１３がコーティングされた形態であってもよい。図３は、ガラス板１２のガラス板１１に対向している対向面に、導電膜１３が蒸着処理されることによって、ガラス板１２に導電膜１３がコーティングされた形態である。図４は、ガラス板１１のガラス板１２に対向している対向面に、導電膜１３が蒸着処理されることによって、ガラス板１１に導電膜１３がコーティングされた形態である。

また、図５，６に示されるように、本発明の実施形態に係る車両用窓ガラスは、合わせガラスでなくてもよい。この場合、誘電体はガラス板１１と同じ大きさでなくてもよく、一対の電極１６，１７を形成できる程度の大きさの誘電体基板などでよい。図５，６の場合、ガラス板１１と誘電体基板３３の間に、導電膜１３が配置されている。図５は、ガラス板１１の誘電体基板３３に対向している対向面に、導電膜１３が蒸着処理されることによって、ガラス板１１に導電膜１３がコーティングされた形態である。導電膜１３と誘電体基板３３とは、接着層３８によって接着される。図６は、ガラス板１１の誘電体基板３３に対向している対向面に、導電膜１３が接着層３８Ａによって接着された形態である。導電膜１３と誘電体基板３３とは、接着層３８Ｂによって接着される。誘電体基板３３は樹脂製基板であり、一対の電極１６，１７が設けられている。誘電体基板３３は、一対の電極１６，１７がプリントされた樹脂製のプリント基板（例えば、ＦＲ４に銅箔を取り付けたガラスエポキシ基板）であってもよい。

図７は、図２の場合の窓ガラス１００及びアンテナ１を分解して模式的に示した図である。図７において、例えば、矢印ＡＡの指す方向が、車内側であり、矢印ＢＢの指す方向が、車外側である。

窓ガラス１００は、車外側に配置される第１のガラス板であるガラス板１１と車内側に配置される第２のガラス板であるガラス板１２とを中間膜１４Ａ，１４Ｂを介して貼り合わせて形成された合わせガラスである。図７は、窓ガラス１００の一部の構成要素を、ガラス板１１（又は、ガラス板１２）の表面の法線方向に分離して示している。また、図７は、窓ガラス１００の一部として、導電膜１３及びバスバー２６を備える電熱膜５０と、アンテナ１とを示している。

ガラス板１１，１２は、透明な板状の誘電体である。ガラス板１１，１２のいずれか一方又は両方が半透明でもよい。図７に示される窓ガラス１００では、ガラス板１１とガラス板１２は同じ大きさである。ガラス板１１の外周のガラス縁１１ａ〜１１ｄとガラス板１２の外周のガラス縁１２ａ〜１２ｄとは、ガラス板１２と導電膜１３とガラス板１１とが積層する方向（以下、「積層方向」という）から見たときに形状が一致している。

ガラス板１１とガラス板１２との間には、中間膜１４Ａ，１４Ｂが配置される。ガラス板１１とガラス板１２は、中間膜１４Ａ，１４Ｂによって接合される。中間膜１４Ａ，１４Ｂは、例えば、熱可塑性のポリビニルブチラールである。中間膜１４Ａ，１４Ｂの比誘電率εｒは、合わせガラスの一般的な中間膜の比誘電率である２．８以上３．０以下が適用できる。

アンテナ１は、誘電体としてのガラス板１２と、スロット２３が形成されたバスバー２６及び導電膜１３を備える電熱膜５０と、ガラス板１２を挟んで電熱膜５０に対向して配置された一対の電極１６，１７と、スロット２３とを備えた双極タイプのアンテナである。なお、アンテナ１に構成される誘電体には、中間膜１４Ａ，１４Ｂを含んでいてもよい。

導電膜１３は、例えばフィルム状のポリエチレンテレフタラート等の樹脂フィルム１５の表面に形成された導電性の膜である。または、導電膜１３は、導電材料、例えば銀等をスパッタ法等によってガラス板１１の表面又はガラス板１２の表面に成膜（膜形成）されてもよい。

一対の電極１６，１７は、誘電体としてのガラス板１２を挟んで電熱膜５０に対向して配置された給電部である。一対の電極１６，１７と電熱膜５０との間に誘電体が挟まれている。そのため、一方の電極１６は、ガラス板１２を介して、電極１６が電熱膜５０に投影された領域である投影領域２１と容量的に結合し、もう一方の電極１７は、ガラス板１２を介して、電極１７が電熱膜５０に投影された領域である投影領域２２と容量的に結合する。投影領域２１，２２は、導電膜１３とバスバー２６の少なくとも一方に含まれる導体部位である。

一対の電極１６，１７が、ガラス板１２を挟んで導電膜１３の配置位置に対して反対側に配置されている。電極１６は、積層方向から電極１６を投影したときの電極１６の投影領域２１がバスバー２６のバスバー縁２６ａよりも内側に位置するように、ガラス板１２の車内側の面に露出して配置されている。ガラス板１２の車内側の面とは、ガラス板１２の導電膜１３に対向している面に対して反対側の面である。電極１７も同様である。

電極１６と電極１７は、スロット２３の長手方向に対して直交する方向であって、且つガラス板１２の面に平行な方向に並んで配置されている。なお、電極１６と電極１７の位置関係はこれに限定されない。例えば、一対の電極１６，１７は、積層方向から見たときに、スロット２３が電極１６と電極１７に挟まれた中間部からオフセットするように配置されてもよい。一対の電極１６，１７の一部又は全部が、積層方向から見たときに、スロット２３に重なってもよい。また、一対の電極１６，１７が膜縁１３ａの近傍でなく、スロット２３に沿って導電膜１３の面内方向に位置してもよい。

スロット２３及び一対の電極１６，１７の形態（形状，寸法など）は、アンテナ１が受信すべき周波数帯の電波を受信するために必要なアンテナ利得の要求値を満たすように設定されていればよい。例えば、アンテナ１が受信すべき周波数帯が地上デジタルテレビ放送帯４７０〜７１０ＭＨｚの場合、地上デジタルテレビ放送帯４７０〜７１０ＭＨｚの電波の受信に適するように、スロット２３及び一対の電極１６，１７は形成される。

スロット２３及び一対の電極１６，１７の窓ガラス上の配置位置は、アンテナ１が受信すべき周波数帯の電波の受信に適した位置であれば、特に限定されない。例えば、本態様のアンテナは、車両用窓ガラスの取り付け部位である車体フランジの近傍に配置される。ルーフ側の車体フランジの端部の近傍に配置されると、インピーダンスマッチングが取りやすい点及び放電効率向上の点で、好適である。また、ピラー側の車体フランジの端部に近づくように、車幅方向の中央部から右方又は左方に移動した位置に配置されてもよい。また、シャシー側の車体フランジの端部の近傍に配置されてもよい。

スロット２３の長手方向は、電熱膜５０の外縁から離れる方向、例えば、車体フランジの端部の辺に直交する方向に一致する。しかしながら、スロット２３の長手方向は、車体フランジの端部（又は、導電膜１３の膜縁１３ａとバスバー２６のバスバー縁２６ａの少なくとも一方）の辺に対して必ずしも直交していなくてもよく、その辺に対するスロット２３の長手方向の角度が、５°以上９０°未満であってもよい。

車両に対する窓ガラスの取り付け角度は、インピーダンスマッチングが取りやすい点及び放射効率の観点で、水平面（地平面）に対し、１５〜９０°、特には、３０〜９０°が好ましい。

図８は、図１に示した窓ガラス１００の一部を拡大した平面図であって、窓ガラス１００が車両に搭載された状態を示したものである。窓ガラス１００は、第１のガラス板１１のガラス縁１１ａが重なるように車体開口端４１に取り付けられる。車体開口端４１は、窓ガラス１００が取り付けられる車体部位であり、例えば、車体に形成された窓枠のフランジ部である。

アンテナ１のアンテナ利得を効果的に増大させるには、スロット２３が、窓ガラス１００が車体開口端４１に取り付けられたときに車体開口端４１に沿う方向に対して直交するように設けられるとよい。

アンテナ１は、車両のルーフ側の車体開口端４１の近傍に配置されることが、アンテナ利得向上の点で好ましいが、車両のルーフ側とは異なる車体開口端（例えば、ピラー側の車体開口端、シャシー側の車体開口端など）の近傍に配置されてもよい。

図８の場合、スロット２３は、バスバー２６に形成されたバスバースロット部３１と導電膜１３に形成された導電膜スロット部３２とで構成され、導電膜１３の面内方向に直線的に延在し、互いに連通するスロット部である。

アンテナ１が受信する電波の所定の周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０とし、スロット２３が設けられた面におけるガラス波長短縮率をｋとし、λ_ｇ＝ｋ・λ_０とする。なお、ガラス波長短縮率ｋは、例えば一枚のガラス板に導電膜が形成されている場合は約０．６４であり、二枚のガラス板が中間膜を介して積層された合わせガラスであり、導電膜が中間膜に接する面に形成されている場合は約０．５である。この場合、スロット２３の開放端２４からのスロット長Ｌ１１が、（１／１０）・λ_ｇ以上（１／２）・λ_ｇ以下であることが好ましく、（１／８）・λ_ｇ以上（１／４）・λ_ｇ以下であることが更に好ましい。図８の場合、スロット２３の開放端２４からのスロット長Ｌ１１は、開放端２４から先端部２５までの最短経路の距離であり、スロット２３の長手方向における長さに相当する。これにより、アンテナ利得を効果的に上げることができる。

例えば、アンテナ１が受信すべき周波数帯が地上デジタルテレビ放送帯４７０〜７１０ＭＨｚの場合、スロット２３の開放端２４からのスロット長Ｌ１１が、２５ｍｍ以上１３０ｍｍ以下であることが好ましく、３０ｍｍ以上６５ｍｍ以下であることが更に好ましい。これにより、アンテナ利得を効果的に上げることができる。

また、スロット２３のスロット幅Ｌ１２は、０．０１ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、地上デジタルテレビ放送帯４７０〜７１０ＭＨｚにおけるアンテナ利得を効果的に上げることができる。図３の場合、スロット幅Ｌ１２は、スロット２３の長手方向と直交する方向におけるスロット２３の幅である。

例えば、電極１７を信号線側の電極とし、電極１６をアース線側の電極とした場合、電極１７は、車体側に搭載された信号処理装置（例えば、アンプなど）に結線された信号線に導通可能に接続され、電極１６は、車体側のグランド部位に結線された接地線に導通可能に接続される。車体側のグランド部位として、例えば、ボディーアース、電極１７に接続される信号線が結線される信号処理装置のグランドなどが挙げられる。なお、電極１７をアース線側の電極とし、電極１６を信号線側の電極としてもよい。

アンテナ１に構成されるスロット２３に沿って励起した電流による電波の受信信号は、一対の電極１６，１７に通電可能に接続された導電性部材を介して、車両に搭載された信号処理装置に伝達される。この導電性部材として、ＡＶ線や同軸ケーブルなどの給電線が用いられるとよい。

アンテナ１に一対の電極１６，１７を介して給電するための給電線として、同軸ケーブルを用いる場合には、例えば、同軸ケーブルの内部導体を電極１７に電気的に接続し、同軸ケーブルの外部導体を電極１６に接続すればよい。また、信号処理装置に接続されている導線等の導電性部材と一対の電極１６，１７とを電気的に接続するためのコネクタを、電極１６，１７に実装する構成を採用してもよい。このようなコネクタによって、同軸ケーブルの内部導体を電極１７に取り付けることが容易になるとともに、同軸ケーブルの外部導体を電極１６に取り付けることが容易になる。さらに、一対の電極１６，１７に突起状の導電性部材を設置し、窓ガラス１００が取り付けられる車体のフランジ部に設けられた給電部にその突起状の導電性部材が接触、嵌合するような構成としてもよい。

一対の電極１６，１７の形状、及び各電極の間隔は、上記の導電性部材又はコネクタの実装面の形状や、それらの実装面の間隔を考慮して決めるとよい。例えば、正方形、略正方形、長方形、略長方形などの方形状や多角形状が実装上好ましい。なお、円、略円、楕円、略楕円などの円状でもよい。

また、一対の電極１６，１７は、例えば、銀ペースト等の、導電性金属を含有するペーストを、ガラス板１２の車内側表面にプリントし、焼付けて形成される。しかし、この形成方法に限定されず、銅等の導電性物質からなる、線状体又は箔状体を、ガラス板１２の車内側表面に形成してもよく、ガラス板１２に接着剤等により貼付してもよい。

また、一対の電極１６，１７を車外側から見えなくするために、電極１６，１７とガラス板１１との間に、ガラス板１１の面に形成される隠蔽膜を設けてもよい。隠蔽膜は黒色セラミックス膜等の焼成体であるセラミックスが挙げられる。この場合、窓ガラスの車外側から見ると、隠蔽膜により隠蔽膜上に設けられている一対の電極１６，１７及びアンテナ１の一部が車外から見えなくなり、デザインの優れた窓ガラスとなる。

図９〜１４は、アンテナ１とは形態の異なる他のアンテナのバリエーションを示したものである。これらの形態でも、アンテナ利得を増大できる。

図９のアンテナ２の場合、バスバー２６は、幅広領域２９と、幅広領域２９よりも幅が狭い領域（幅狭領域２８）とを有している。スロット２３のバスバー２６に形成されたバスバースロット部３１は、幅広領域２９に形成される。スロット２３を幅広領域２９に少なくとも形成することによって、スロット２３の周りで接する低抵抗部分が図８の場合に比べて広がるため、スロット２３に沿って電流が励起しやすく、アンテナ２のアンテナ利得が向上する。

図１０のアンテナ３の場合、スロット２３は、導電膜１３に形成されずに、バスバー２６の幅広領域２９のみに形成された溝部である。スロット２３は、全体がバスバー２６内のみに形成されている。これにより、スロット２３の周りで接する低抵抗部分が更に広がるため、スロット２３に沿って電流が励起しやすく、アンテナ３のアンテナ利得が向上する。また、バスバー２６がスロット２３で分割されないため、バスバー２６の電源部への接続が一か所に集約できる。

図１１のアンテナ４は、スロット２３の近傍にスロット２３とは接続しない独立スロット６１，６２，６３を備えている。独立スロット６１，６２はバスバー２６のみに形成されており、独立スロット６３は、導電膜１３のみに形成されている。独立スロット６１，６２は、スロット２３に接続されずに別に設けられており、電熱膜５０の外縁においても開放されないように、バスバー２６を線状に除去した部位である。図１１の場合、独立スロット６１，６２は、スロット２３の長手方向に対して直交するように配置されているが、スロット２３の長手方向に平行になるように配置されてもよい。独立スロット６３は、スロット２３に接続されずに別に設けられており、電熱膜５０の外縁においても開放されないように、導電膜１３を線状に除去した部位である。図１１の場合、独立スロット６３は、スロット２３の長手方向に平行になるように配置されているが、スロット２３の長手方向に対して直交するように配置されてもよい。このような独立スロットにより、スロット２３の広帯域化が可能になる。

図１２のアンテナ５の場合、スロット７３は、全体がバスバー２６内のみに形成されている。また、スロット７３は電熱膜５０の外縁から離れる方向に延伸する主スロット部７７と電熱膜５０の外縁と平行な平行スロット部７８とでＬ字状に形成されている。スロット７３の一端が、バスバー２６のバスバー縁２６ａで開放する開放端７４であり、スロット７３のもう一方の一端が、いずれの端部でも開放されずにバスバー２６内で閉じた先端部７５である。スロット７３がＬ字状のスロットを有することによって、導電膜１３の面内方向へのスロット長を短くできるため、アンテナ５の背丈を低くすることが可能であり、窓ガラスの見栄えが向上する。また、バスバー２６がスロット７３で分割されないため、バスバー２６の電源部への接続が一か所に集約できる。

また、図１２には、導電膜１３の膜縁１３ａが、バスバー２６の領域のうちスロット７３が形成された領域のバスバー縁２６ａに対して、ガラス縁１１ａとは反対側に後退した形態例が示されている。幅Ｌ３２，Ｌ３５，Ｌ３６が、バスバー２６と導電膜１３が重なっている部分の幅に相当する。

図１３のアンテナ６は、スロット形状は図１２の場合と同じであるが、バスバー２６の領域のうちスロット７３が形成された領域のバスバー縁２６ａが、導電膜１３の膜縁１３ａに対してガラス縁１１ａ寄りに凸状に形成されている形態を有している。幅Ｌ３７が、バスバー２６と導電膜１３が重なっている部分の幅に相当する。

図１４のアンテナ７の場合、スロット７３は、図１２の場合に対して、さらに、平行スロット部７８と接続する副スロット部７９を備えている。副スロット部７９は、電熱膜５０の外縁で開放する端部である開放端７６を有している。スロット７３は、主スロット部７７と平行スロット部７８と副スロット部７９とでＦ字状に形成されている。スロット７３の一端が、バスバー２６のバスバー縁２６ａで開放する開放端７４であり、スロット７３のもう一方の一端が、いずれの端部でも開放されずにバスバー２６内で閉じた先端部７５である。スロット７３は、開放端７４から先端部７５までのスロット経路上に、スロット７３の形状がＦ字状になるように、バスバー縁２６ａで開放する副スロット部７９を有している。スロット７３がＦ字状のスロットを有することによって、導電膜１３の面内方向へのスロット長を短くできるため、アンテナ７の背丈を低くすることが可能であり、窓ガラスの見栄えが向上する。また、バスバー２６がスロット７３で分割されないため、バスバー２６の電源部への接続が一か所に集約できる。

なお、Ｌ字状スロットやＦ字状スロットに限らず、例えばメアンダ状スロットでも、窓ガラスの見栄えの向上が可能である。

以上、車両用窓ガラス及びアンテナを実施形態例により説明したが、本発明は上記の実施形態例に限定されるものではない。他の実施形態例の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。

例えば図１において、導電膜１３は、バスバー２６，２７間に取り付けられたセンサが、バスバー２６，２７間の電圧、電流又は抵抗などの変化をモニターすることによって、窓ガラス１００の割れを検出することを可能にする導体でもよく、その用途は限定されない。

また、バスバー２６は、窓ガラス１００が車両に搭載されたときに車幅方向の一方の側となる膜縁１３ｂに沿って配置されてもよいし、バスバー２７は、窓ガラス１００が車両に搭載されたときに車幅方向の他方の側となる膜縁１３ｄに沿って配置されてもよい。

また、スロット２３の先端部２５がバスバー２６に形成され、スロット２３の開放端２４側の根元部が導電膜１３に形成されてもよい。また、スロット２３の先端部２５及び開放端２４側の根元部が導電膜１３に形成され、先端部２５と根元部との間におけるスロット２３の中間部がバスバー２６に形成されてもよい。

実際の自動車用窓ガラスに取り付けられたアンテナの形態別のアンテナ利得の実測結果について示す。なお、アンテナ利得の測定時の積層構成は、実験の便宜上、図７に示した形態において、導電膜１３が形成された樹脂フィルム１５をガラス板１１の外側表面に形成された構成である。

アンテナ利得は、アンテナが形成された自動車用窓ガラスを、ターンテーブル上の自動車の窓枠に水平面に対してスロット部分が約２５°傾けた状態で組みつけて実測された。電極１７に同軸ケーブルの内部導体が接続されるように、また電極１６に同軸ケーブルの外部導体が接続されるようにコネクタが取り付けられていて、電極１６，１７は同軸ケーブルを介してネットワークアナライザに接続された。水平方向から窓ガラスに対して全方向から電波が照射されるように、ターンテーブルを回転させた。

アンテナ利得の測定は、ターンテーブルの中心に、アンテナが形成された自動車用窓ガラスを組みつけた自動車の車両中心をセットして、自動車を３６０°回転させて行った。アンテナ利得のデータは、回転角度１°毎に、地上デジタルテレビ放送帯４７０〜７１０ＭＨｚの周波数範囲において６ＭＨｚ毎に測定された。電波の発信位置とアンテナ導体との仰角は略水平方向（地面と平行な面を仰角＝０°、天頂方向を仰角＝９０°とする場合、仰角＝０°の方向）で測定した。

＜例１＞
図１５は、上掲の特許文献１のアンテナ１０１が形成された自動車用窓ガラスが車両に搭載された状態での平面図を示したものである。図１５の形態の測定時、図１と同一寸法の窓ガラスを使用し、図１５のスロット２３の位置が図１のスロット２３の位置に一致するように配置した。図１５のアンテナ１０１は、図８の形態に対してバスバー２６が設けられていない形態を有するものである。

図１６は、水平偏波の電波を照射したときの、アンテナ１，２，１０１の形態別のアンテナ利得の実測データから、アンテナ１０１のアンテナ利得が０ｄＢとなるようにアンテナ１，２それぞれのアンテナ利得についてアンテナ１０１との差を示したグラフである。「アンテナ１０１」は、図１５の形態を表す。「アンテナ１」は、図８の形態を表す。「アンテナ２」は、図９の形態を表す。

図１６に示した４７０〜７１０ＭＨｚの周波数範囲において６ＭＨｚ毎に測定されたアンテナ利得差について、その平均値は、単位をｄＢとすると、
アンテナ１：０．６４（水平偏波）
アンテナ２：０．８２（水平偏波）
と、算出された。これによれば、バスバー２６を設けることによって、アンテナ利得が０．６４ｄＢ上昇し、幅広領域２９を設けることによって、さらに０．１８ｄＢ上昇し、アンテナ利得が向上していることがわかる。

なお、図１６において、アンテナ利得の測定時の図８，９，１５の各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ１１：５２
Ｌ１２：１０
Ｌ１３：２１
Ｌ１４：１０
Ｌ１５：８
Ｌ１６（スロット２３を挟んだ一対の幅広領域２９ともに）：２０
Ｌ１７（スロット２３を挟んだ一対の幅広領域２９ともに）：２０
Ｌ５１：１１６６
Ｌ５２：１１０４
Ｌ５３：１４００
Ｌ５４：１４００
Ｌ５５：１２８５
Ｌ５６：１４０２
Ｌ５７：８０２
Ｌ５８：６９３
Ｌ５９：６５０
Ｌ６０：７５７
とした。なお、電極１６，１７の形状は、一辺が２０ｍｍの正方形とし、電極１６，１７間の距離は、１０ｍｍとし、導電膜１３のシート抵抗は、１．０Ωとした。

＜例２＞
図１７は、アンテナ１０２が形成された自動車用窓ガラスが車両に搭載された状態での平面図を示したものである。図１７の形態の測定時、図１と同一寸法の窓ガラスを使用し、図１７の開放端７４の位置が図１の開放端２４の位置に一致するように配置した。図１７のアンテナ１０２は、図１２の形態に対してバスバー２６が設けられていない形態を有するものである。

図１８は、水平偏波の電波を照射したときの、アンテナ５，１０１，１０２の形態別のアンテナ利得の実測データから、アンテナ１０１のアンテナ利得が０ｄＢとなるようにアンテナ５，１０２それぞれのアンテナ利得についてアンテナ１０１との差を示したグラフである。「アンテナ１０１」は、図１５の形態を表す。「アンテナ５」は、図１２の形態を表す。「アンテナ１０２」は、図１７の形態を表す。

図１８に示した４７０〜７１０ＭＨｚの周波数範囲において６ＭＨｚ毎に測定されたアンテナ利得について、その平均値は、単位をｄＢとすると、
アンテナ５：０．０９（水平偏波）
アンテナ１０２：−２．３２（水平偏波）
と、算出された。これによれば、図１５のアンテナ１０１を図１７のアンテナ１０２のように背丈を低くすることによって、アンテナ利得が低下したとしても、図１２のアンテナ５のようにバスバー２６を設けることによって、その低下分を相殺できることがわかる。

なお、図１８において、アンテナ利得の測定時の図１２，１５，１７の各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ２１：１０
Ｌ２２：５０
Ｌ２３：１８
Ｌ２４：３
Ｌ３１：８
Ｌ３２：５
Ｌ３３：３０
Ｌ３４：３００
Ｌ３５：１０
Ｌ３６：１０
とした。なお、図１と共通する箇所については、上記の＜例１＞の場合と同一である。また、電極１６，１７間の距離は、１０ｍｍとし、導電膜１３のシート抵抗は、１．０Ωとした。また、電極１６，１７の形状は、図７，１２の場合、一辺が１４ｍｍの正方形とし、図１０の場合、一辺が２０ｍｍの正方形とした。

本発明は、例えば、地上波デジタルテレビ放送、ＵＨＦ帯のアナログテレビ放送及び米国のデジタルテレビ放送、欧州連合地域のデジタルテレビ放送又は中華人民共和国のデジタルテレビ放送を受信する自動車用のアンテナとして利用されると好適である。その他、日本のＦＭ放送帯（７６〜９０ＭＨｚ）、米国のＦＭ放送帯（８８〜１０８ＭＨｚ）、テレビＶＨＦ帯（９０〜１０８ＭＨｚ、１７０〜２２２ＭＨｚ）、車両用キーレスエントリーシステム（３００〜４５０ＭＨｚ）にも利用できる。

また、自動車電話用の８００ＭＨｚ帯（８１０〜９６０ＭＨｚ）、自動車電話用の１．５ＧＨｚ帯（１．４２９〜１．５０１ＧＨｚ）、ＧＰＳ（Global Positioning System）、人工衛星のＧＰＳ信号１５７５．４２ＭＨｚ）、ＶＩＣＳ（登録商標）（Vehicle Information and Communication System：２．５ＧＨｚ）にも利用できる。

さらに、ＥＴＣ通信（Electronic Toll Collection System：ノンストップ自動料金収受システム、路側無線装置の送信周波数：５．７９５ＧＨｚ又は５．８０５ＧＨｚ、路側無線装置の受信周波数：５．８３５ＧＨｚ又は５．８４５ＧＨｚ）、専用狭域通信（ＤＳＲＣ：Dedicated Short Range Communication、９１５ＭＨｚ帯、５．８ＧＨｚ帯、６０ＧＨｚ帯）、マイクロ波（１ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ）、ミリ波（３０〜３００ＧＨｚ）、及び、ＳＤＡＲＳ（Satellite Digital Audio Radio Service （２．３４ＧＨｚ、２．６ＧＨｚ））の通信に利用してもよい。

本国際出願は、２０１３年３月２７日に出願した日本国特許出願第２０１３−６７１９７号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１３−６７１９７号の全内容を本国際出願に援用する。

１〜７，１０１，１０２アンテナ
１１，１２ガラス板
１１ａ〜１１ｄ，１２ａ〜１２ｄガラス縁
１３導電膜
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ膜縁
１４Ａ，１４Ｂ中間膜
１５樹脂フィルム
１６，１７電極
２１，２２投影領域
２３，７３スロット
２４，７４，７６開放端
２５，７５先端部
２６，２７バスバー
２６ａ，２７ａバスバー縁
２８幅狭領域
２９幅広領域
３１バスバースロット部
３２導電膜スロット部
３３誘電体基板
４１車体開口端
４２電源部
４３グランド部
５０電熱膜
６１，６２，６３独立スロット
７７主スロット部
７８平行スロット部
７９副スロット部
１００窓ガラス

Claims

ガラス板と、誘電体と、前記ガラス板と前記誘電体との間に設けられた電熱膜とを備え、
前記電熱膜は、導電膜と、前記導電膜よりも低抵抗の帯状電極とを備え、
前記帯状電極は、前記導電膜の外縁の少なくとも対向する二辺に沿って配置され且つ前記導電膜と直流的に接続され、
前記導電膜が前記帯状電極を介して通電可能に構成される車両用窓ガラスであって、
前記誘電体を挟んで前記電熱膜に対向して配置された一対の電極と、前記一対の電極に平面視で挟まれるように少なくとも一部が前記帯状電極に形成されたスロットとを有するアンテナを備え、
前記スロットの一端が、前記電熱膜の外縁で開放する開放端であることを特徴とする車両用窓ガラス。
前記スロットは、全体が前記帯状電極内に形成される、請求項１に記載の車両用窓ガラス。
前記スロットは、少なくとも一部が前記帯状電極に形成された帯状電極スロット部と、少なくとも一部が前記導電膜に形成された導電膜スロット部とで構成され、前記帯状電極スロット部と前記導電膜スロット部とが連通して形成される、請求項１に記載の車両用窓ガラス。
前記スロットは、前記電熱膜の外縁から離れる方向に延伸する主スロット部と前記電熱膜の外縁と平行な平行スロット部とでＬ字状に形成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
前記スロットは、前記電熱膜の外縁で開放する端部を有し前記平行スロット部と接続する副スロット部をさらに備え、前記主スロット部と前記平行スロット部と前記副スロット部とでＦ字状に形成される、請求項４に記載の車両用窓ガラス。
前記アンテナが受信する電波の所定の周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０とし、前記スロットが設けられた面におけるガラス波長短縮率をｋとし、λ_ｇ＝ｋ・λ_０とすると、
前記スロットの前記開放端からのスロット長が、（１／１０）・λ_ｇ以上（１／２）・λ_ｇ以下である、請求項１から５のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
前記スロットの前記開放端からのスロット長が、２５ｍｍ以上１３０ｍｍ以下である、請求項１から５のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
前記スロットのスロット幅は、０．０１ｍｍ以上３０ｍｍ以下である、請求項１から７のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
前記アンテナは、前記スロットの近傍に前記スロットとは接続しない独立スロットを有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
前記帯状電極は、幅広領域と幅狭領域とを有し、
前記スロットは、前記幅広領域に形成された、請求項１から９のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
前記ガラス板が第１のガラス板であり、前記誘電体が第２のガラス板であり、前記第１のガラス板と前記第２のガラス板とを中間膜を介して貼り合わせて合わせガラスを形成する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
前記導電膜は、前記第１のガラス板または前記第２のガラス板の表面に形成される、請求項１１に記載の車両用窓ガラス。
前記導電膜は、樹脂フィルムに形成され、前記第１のガラス板と前記第２のガラス板の間に挟まれる、請求項１１に記載の車両用窓ガラス。
誘電体と、導電膜と前記導電膜の外縁の少なくとも対向する二辺に設けられ且つ前記導電膜よりも低抵抗の帯状電極とを備える電熱膜と、前記誘電体を挟んで前記電熱膜に対向して配置された一対の電極と、前記一対の電極に平面視で挟まれるように少なくとも一部が前記帯状電極に形成されたスロットとを備え、
前記スロットの一端が、前記電熱膜の外縁で開放する開放端であることを特徴とするアンテナ。