JP7286951B2

JP7286951B2 - 車両用窓ガラス及びアンテナ

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Publication number: JP7286951B2
Application number: JP2018216002A
Authority: JP
Inventors: 聡史船津
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2018-11-16
Publication date: 2023-06-06
Anticipated expiration: 2038-11-16
Also published as: JP2019140669A

Description

本発明は、車両用窓ガラス及びアンテナに関する。

従来、アンテナ素子とそのアンテナ素子に接続される内部電極とが２枚のガラス板の間に設けられるとともに、その内部電極に対向する外部電極が一方のガラス板の表面上に設けられるアンテナが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなアンテナでは、２枚のガラス板の間に挟まれるアンテナ素子からの受信信号は、内部電極と外部電極との間の容量結合を介して、外部電極から取り出される。

特開２０１１－１１４４０４号公報

しかしながら、周波数が比較的低いＡＭ放送の周波数帯の電波を２枚のガラス板の間のアンテナ素子で受信し、受信して得られる信号を、容量結合を介して外部電極から取り出す場合、容量結合での結合ロスが大きく、十分な受信感度が得られないことがある。

そこで、本開示は、ＡＭ放送の周波数帯の電波を受信して得られる信号を、容量結合を介して取り出す場合、十分な受信感度が得られる車両用窓ガラス及びアンテナを提供する。

本開示は、
ガラス板と、
前記ガラス板に対向する側の第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面とを有する誘電体と、
前記ガラス板と前記第１の面との間に設けられる第１の電極と、
前記第１の電極との間に前記誘電体を挟むように前記第２の面の側に設けられる第２の電極と、
前記ガラス板と前記第１の面との間に設けられる導電膜と、
前記第１の電極に接続されるアンテナ素子とを備え、
前記導電膜は、ヒータ又は熱線反射膜を含み、
前記アンテナ素子は、ＡＭ放送の周波数帯の電波を少なくとも受信し、
前記導電膜は、前記アンテナ素子の周りの導体部分が除去された格子領域を含み、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の結合容量をＣ_ｃ、前記アンテナ素子のアンテナ容量をＣ_ａ、前記第２の電極に接続されるアンプの入力容量をＣ_ｉ、前記Ｃ_ｃを無限大にしたときの前記第２の電極からの出力電圧の値に比べてｘデシベル低い値をν_ｘｄＢ、前記アンテナ素子の受信電圧をν_ａとするとき、
前記ｘは、３．０以下であり、
前記Ｃ_ｃは、式（１）を満たす、車両用窓ガラスを提供する。

また、本開示は、
第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面とを有する誘電体と、
前記第１の面の側に又は前記誘電体の内部に設けられる第１の電極と、
前記第１の電極との間に前記誘電体の少なくとも一部を挟むように前記第２の面の側に設けられる第２の電極と、
前記第１の面の側に又は前記誘電体の内部に設けられる導電膜と、
前記第１の電極に接続されるアンテナ素子とを備え、
前記導電膜は、ヒータ又は熱線反射膜を含み、
前記アンテナ素子は、ＡＭ放送の周波数帯の電波を少なくとも受信し、
前記導電膜は、前記アンテナ素子の周りの導体部分が除去された格子領域を含み、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の結合容量をＣ_ｃ、前記アンテナ素子のアンテナ容量をＣ_ａ、前記第２の電極に接続されるアンプの入力容量をＣ_ｉ、前記Ｃ_ｃを無限大にしたときの前記第２の電極からの出力電圧の値に比べてｘデシベル低い値をν_ｘｄＢ、前記アンテナ素子の受信電圧をν_ａとするとき、前記ｘは３．０以下であり、
前記Ｃ_ｃは、式（１）を満たす、アンテナを提供する。

本開示によれば、ＡＭ放送の周波数帯の電波を受信して得られる信号を、容量結合を介して取り出す場合、十分な受信感度が得られる。

第１の実施形態における車両用窓ガラスの一構成例を示す分解斜視図である。第１の実施形態における車両用窓ガラスの一構成例を示す断面図である。第２の実施形態における車両用窓ガラスの一構成例を示す断面図である。第３の実施形態における車両用窓ガラスの一構成例を示す断面図である。第４の実施形態における車両用窓ガラスの一構成例を示す断面図である。第５の実施形態における車両用窓ガラスの一構成例を示す断面図である。第６の実施形態における車両用窓ガラスの一構成例を示す断面図である。アンテナからアンプまでの等価回路の一例を示す図である。結合ロスが３．０ｄＢとなる、アンプの入力容量と結合容量との関係を測定したシミュレーション結果の一例を示す図である。結合ロスが２．０ｄＢとなる、アンプの入力容量と結合容量との関係を測定したシミュレーション結果の一例を示す図である。結合ロスが１．０ｄＢとなる、アンプの入力容量と結合容量との関係を測定したシミュレーション結果の一例を示す図である。結合ロスが０．５ｄＢとなる、アンプの入力容量と結合容量との関係を測定したシミュレーション結果の一例を示す図である。容量結合部の２つの電極が平面視で重複する形態を示す図である。結合容量Ｃ_ｃが５４ｐＦとなるときの、電極形状毎の各部の寸法をシミュレーションした結果の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。なお、各形態において、平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向には、本発明の効果を損なわない程度のずれが許容される。また、アンテナ素子の角部の形状は、直角に限られず、弓状に丸みを帯びてもよい。また、本発明が適用可能な車両用窓ガラスとして、車両の後部に取り付けられるリアガラスが好適である。しかしながら、本発明が適用可能な車両用窓ガラスは、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でもよい。

また、各形態において、Ｘ軸に平行な方向（Ｘ軸方向）、Ｙ軸に平行な方向（Ｙ軸方向）、Ｚ軸に平行な方向（Ｚ軸方向）は、それぞれ、ガラス板の左右方向（横方向）、ガラス板の上下方向（縦方向）、ガラス板の表面に直角な方向（法線方向とも称する）を表す。Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向は、互いに直交する。

図１は、第１の実施形態における車両用窓ガラスの一構成例を示す分解斜視図である。図１において、Ｚ軸方向の正側は、車外側を表し、Ｚ軸方向の負側は、車内側を表す。窓ガラス１００は、車外側に配置されるガラス板１０と、車内側に配置されるガラス板２０とが、中間膜４０を介して貼り合わされる合わせガラスの構造を有する。図１は、窓ガラス１００の構成要素を、ガラス板１０又はガラス板２０の表面の法線方向に分離して示している。

窓ガラス１００は、車外側に配置されるガラス板１０と、車内側に配置されるガラス板２０と、合わせガラスの内部に配置される内部電極３１及びアンテナ素子７１と、合わせガラスの車内側の外面に配置される外部電極３２とを備える。

ガラス板１０及びガラス板２０は、透明な板状の誘電体である。ガラス板１０及びガラス板２０のいずれか一方又は両方は、半透明でもよい。ガラス板１０は、第１のガラス板の一例であり、ガラス板２０は、第２のガラス板の一例である。

ガラス板１０は、板面１１と、Ｚ軸方向において板面１１とは反対側の板面１２とを有する。板面１１は、車内側の表面を表し、板面１２は、車外側の表面を表す。特に、板面１２は、合わせガラスの車外側の外面に相当する。

ガラス板２０は、ガラス板１０の板面１１に対向する側の板面２１と、Ｚ軸方向において板面２１とは反対側の板面２２とを有する。板面２１は、車外側の表面を表し、板面２２は、車内側の表面を表す。特に、板面２２は、合わせガラスの車内側の外面に相当する。

中間膜４０は、ガラス板１０とガラス板２０との間に介在する透明又は半透明な誘電体である。ガラス板１０とガラス板２０とは、中間膜４０によって接合される。中間膜４０は、例えば、熱可塑性のポリビニルブチラールが挙げられる。なお、中間膜４０の比誘電率は、２．８以上３．５以下が好ましい。

内部電極３１は、ガラス板１０の板面１１とガラス板２０の板面２１との間に設けられる導体である。内部電極３１は、第１の電極の一例である。本実施形態での内部電極３１は、車幅方向となるＸ軸方向を長手方向とし所定の幅を有する直線部分を有し、ガラス板２０の一方の側縁の側から他方の側縁の側に向けてガラス板２０のＹ軸方向の上縁に沿って延在する。また、本実施形態において、内部電極３１は、ガラス板２０の板面２１に接触して形成されている。

外部電極３２は、誘電体であるガラス板２０を内部電極３１との間に挟むように、ガラス板２０の板面２２の側に設けられる導体である。外部電極３２は、第２の電極の一例である。本実施形態での外部電極３２は、車幅方向となるＸ軸方向を長手方向とし所定の幅を有する直線部分を有し、ガラス板２０の一方の側縁の側から他方の側縁の側に向けてガラス板２０のＹ軸方向の上縁に沿って延在する。また、本実施形態において、外部電極３２は、ガラス板２０の板面２２に接触して形成されている。なお、「上縁に沿って延在する」とは、上縁に接する形態でも、上縁から離れた形態でもよい。

アンテナ素子７１は、ガラス板１０の板面１１とガラス板２０の板面２１との間に設けられ、内部電極３１に接続される導体である。アンテナ素子７１は、ＡＭ放送の周波数帯（例えば、５００ｋＨｚ以上１８００ｋＨｚ以下）の電波を少なくとも受信するように、その形状及び寸法は設計されている。アンテナ素子７１は、ＡＭ放送の周波数帯（例えば、５００ｋＨｚ以上１８００ｋＨｚ以下）の電波を少なくとも受信するように形成されていれば、その形状及び寸法は、図１の形態に限られない。

例えば、アンテナ素子７１は、ＡＭ放送の周波数帯を含むＭＦ（Medium Frequency）帯の電波の受信に適するように形成される。あるいは、アンテナ素子７１は、ＭＦ帯とＨＦ（High Frequency）帯との両方の電波を受信する共用のアンテナ素子として形成されてもよい。なお、ＭＦ帯は、３００ｋＨｚ以上３ＭＨｚ以下の周波数帯を表す。ＨＦ帯は、３ＭＨｚ以上３０ＭＨｚ以下の周波数帯を表し、ＳＷ（Short Wave）帯とも称される。また、アンテナ素子７１は、ＭＦ帯の電波と、ＦＭ放送波と、ＤＡＢ（Digital Audio Broadcast）の放送波と、地上デジタルテレビ放送波とのうち、少なくとも１つの電波を受信する共用のアンテナ素子として形成されてもよい。

図１は、アンテナ素子７１が、ガラス板１０とガラス板２０との間に配置される導電膜５０に形成される形態を示す。図１の実施形態では、導電膜５０は、中間膜４０とガラス板２０との間に配置される透明又は半透明な導体であり、例えば、Ａｇ膜などの金属膜、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）膜などの金属酸化膜、または導電性微粒子を含む樹脂膜や、複数種類の膜を積層したものが挙げられる。導電膜５０は、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂フィルムに蒸着処理等でコーティングされたものでもよい。

図１の実施形態では、導電膜５０のうち、アンテナ素子７１となる導体部分の周りが除去される。これにより、アンテナ素子７１となる導体部分が導電膜５０として残るので、アンテナ素子７１が導電膜５０によって形成される。つまり、図１の実施形態では、導電膜５０は、アンテナ素子７１を含むことを意味する。格子部５６は、導電膜５０のうち、アンテナ素子７１となる導体部分の周りが除去され電気的に高抵抗化された領域を表す。

導電膜５０には、例えば、ヒータ５５が形成されている。ヒータ５５は、直流電圧が一対のバスバー５１，５２間に印加されることで窓ガラス１００を加熱させて、窓ガラス１００の融雪、融氷、防曇が可能となる。例えば、バスバー５１は、フラットワイヤ５３を介して直流電源の負極に接続され、バスバー５２は、フラットワイヤ５４を介して直流電源の正極に接続される。あるいは、導電膜５０は、車外から到来する熱線を反射する導電性の熱線反射膜でもよいが、導電膜５０の用途は、これらに限られない。

導電膜５０には、アンテナ素子７１以外のアンテナ素子が少なくとも一つ以上形成されてもよい。例えば図１には、アンテナ素子７１以外に、アンテナ素子７２，７３が示されている。つまり、図１の実施形態では、導電膜５０は、アンテナ素子７２，７３を含むことを意味する。アンテナ素子７２，７３は、それぞれ、周波数がＨＦ帯よりも高い周波数帯の電波を受信するように形成されている。周波数がＨＦ帯よりも高い周波数帯の電波として、例えば、地上デジタルテレビ放送波、ＤＡＢ（Digital Audio Broadcast）の放送波、ＦＭ放送波などが挙げられる。

図１の実施形態では、アンテナ素子７１は、内部電極３１に接続され、アンテナ素子７２は、内部電極３４に接続され、アンテナ素子７３は、内部電極３６に接続されている。内部電極３１，３４，３６は、それぞれ、導電膜５０によって形成された部位でもよい。その場合、導電膜５０は、内部電極３１，３４，３６を含むことを意味する。しかしながら、内部電極３１，３４，３６のうち少なくとも一つは、導電膜５０とは別の導体により形成された部位でもよい。同様に、図１の実施形態では、アンテナ素子７１，７２，７３は、それぞれ、導電膜５０によって形成された部位であるが、アンテナ素子７１，７２，７３のうち少なくとも一つは、導電膜５０とは別の導体により形成された部位でもよい。

上記した別の導体として、例えば、アンテナ素子７１，７２，７３のうち少なくとも一つは、導電性金属を含有するペースト（例えば、銀ペースト等）を、ガラス板２０の板面２１（又は、ガラス板１０の板面１１）にプリントして焼き付けることによって形成されてもよい。内部電極３１，３４，３６のいずれかについても同様である。あるいは、アンテナ素子７１，７２，７３のうち少なくとも一つは、ガラス板２０とガラス板１０との間に封入されるワイヤーによって形成されてもよい。

アンテナ素子７１が接続される内部電極３１の少なくとも一部は、ガラス板２０を挟んで外部電極３２と対向している。外部電極３２には、アンプ６０の第１の入力部が接続されている。したがって、アンテナ素子７１で受信して得られる信号は、内部電極３１と外部電極３２との間の容量結合を介してアンプ６０の第１の入力部に入力される。

同様に、アンテナ素子７２が接続される内部電極３４の少なくとも一部は、ガラス板２０を挟んで外部電極３３と対向している。外部電極３３には、アンプ６０の第２の入力部が接続されている。したがって、アンテナ素子７２で受信して得られる信号は、内部電極３４と外部電極３３との間の容量結合を介してアンプ６０の第２の入力部に入力される。

同様に、アンテナ素子７３が接続される内部電極３６の少なくとも一部は、ガラス板２０を挟んで外部電極３５と対向している。外部電極３５には、アンプ６１の入力部が接続されている。したがって、アンテナ素子７３で受信して得られる信号は、内部電極３６と外部電極３５との間の容量結合を介してアンプ６１の入力部に入力される。

また、ガラス板１０は、可視光を遮光する遮光膜１３を備えてもよい。遮光膜１３は、ガラス板１０の外周縁部に設けられている。遮光膜１３は、内部電極３１と外部電極３２との少なくとも一方と、ガラス板１０の厚さ方向で重複する。遮光膜１３の具体例として、黒色セラミックス膜等のセラミックスが挙げられる。内部電極、外部電極、アンテナ素子及びバスバーのうち、ガラス板１０の平面視で遮光膜１３と重複する部分が存在する場合、窓ガラス１００を車外側から見ると、その重複する部分が視認しにくくなるので、窓ガラス１００や車両のデザイン性が向上する。とくに、後述するように、内部電極３１と外部電極３２は比較的大きな面積であるので、遮光膜１３は、内部電極３１と外部電極３２のうち少なくとも一方と重複すればよく、内部電極３１と外部電極３２のうち面積が大きい方と重複すれば好ましく、両方と重複すればより好ましい。内部電極３１と外部電極３２のうち面積が大きい方の面積は、１６７５ｍｍ^２以上であればよく、１６８２ｍｍ^２以上が好ましく、１７０５ｍｍ^２以上がより好ましく、１８６３ｍｍ^２以上がさらに好ましい。

図２～７は、本実施形態におけるアンテナ７０が設けられる車両用窓ガラスの積層形態のバリエーションを示したものである。図２は、図１に示される形態の断面図に相当する。

図２～４では、アンテナ素子７１及び内部電極３１は、ガラス板１０とガラス板２０との間に配置されている。内部電極３１と外部電極３２は、ガラス板２０の厚さ方向（Ｚ軸方向）での平面視で、ガラス板２０を介して互いに重複するように配置されている。また、アンテナ素子７１及び内部電極３１は、ガラス板１０とガラス板２０との間に配置される中間膜４０に接触している。

内部電極３１と外部電極３２とが互いに重複する面積の比率（後述する「比率Ｓ」）は、その数値が大きい方が、重複部分からの電極の露出（はみ出し）を小さくできたり、遮光膜１３と重複しやすくできたり、結合ロスを抑制できたりするので好ましい。後述するシミュレーション結果では、所定の面積を有する電極の条件下で、内部電極３１と外部電極３２のうち大きい方の電極の面積を基準としたときの、重なりの比率（後述する「比率Ｓ」）は、結合ロスを抑えるため１．５％以上が好ましい。また、内部電極３１と外部電極３２との間の結合ロスの抑制に加え、上記のように電極の露出（はみ出し）を抑えるには、重なりの比率（後述する「比率Ｓ」）は、１０％以上が好ましく、４０％以上がより好ましく、７０％以上がさらに好ましい。

図２は、アンテナ素子７１及び内部電極３１がガラス板２０の板面２１に形成される形態を示す。例えば、ガラス板２０の板面２１に蒸着処理をすることにより板面２１にコーティングされた導電膜として、アンテナ素子７１及び内部電極３１が形成される。

図３は、アンテナ素子７１及び内部電極３１がガラス板１０の板面１１に形成される形態を示す。例えば、ガラス板１０の板面１１に蒸着処理をすることにより板面１１にコーティングされた導電膜として、アンテナ素子７１及び内部電極３１が形成される。図３のように、内部電極３１と外部電極３２との間には、ガラス板２０だけでなく、中間膜４０が存在してもよい。

図４は、アンテナ素子７１及び内部電極３１が、中間膜４１と中間膜４２との間に位置する形態を示す。中間膜４１は、中間膜４０が有する第１の層の一例であり、中間膜４２は、中間膜４０が有する第２の層の一例である。例えば、ガラス板１０の板面１１に接する中間膜４１とガラス板２０の板面２１に接する中間膜４２との間に挟まれる導電膜に、アンテナ素子７１及び内部電極３１が形成されている。図４のように、内部電極３１と外部電極３２との間には、ガラス板２０だけでなく、中間膜４２が存在してもよい。

また、図５～７に示されるように、本開示に係る車両用窓ガラスは、合わせガラスに限らない。この場合、内部電極３１と外部電極３２との間に存在する誘電体は、厚さ方向（Ｚ軸方向）での平面視でガラス板１０と同じ大きさでなくてもよく、外部電極３２を少なくとも形成できる程度の大きさの誘電体基板や誘電体フィルムなどであればよい。

図５～７では、アンテナ素子７１及び内部電極３１は、ガラス板１０と誘電体基板２３との間に配置されている。内部電極３１と外部電極３２は、誘電体基板２３の厚さ方向（Ｚ軸方向）での平面視で、誘電体基板２３を介して互いに重複するように配置されている。誘電体基板２３は、例えば、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）であり、誘電体フィルムと置換された形態でもよい。

図５は、アンテナ素子７１及び内部電極３１がガラス板１０の板面１１に形成される形態を示す。例えば、ガラス板１０の板面１１に蒸着処理をすることにより板面１１にコーティングされた導電膜として、アンテナ素子７１及び内部電極３１が形成される。誘電体基板２３の板面２２には、外部電極３２が設けられている。外部電極３２が内部電極３１と対向するように、誘電体基板２３は、アンテナ素子７１及び内部電極３１が形成される導電膜に接着層４３によって接着される。

図６は、アンテナ素子７１及び内部電極３１がガラス板１０の板面１１に形成される形態を示す。例えば、アンテナ素子７１及び内部電極３１が形成される導電膜が、板面１１に接着層４３ａによって接着される。誘電体基板２３の板面２２には、外部電極３２が設けられている。外部電極３２が内部電極３１と対向するように、誘電体基板２３は、アンテナ素子７１及び内部電極３１が形成される導電膜に接着層４３ｂによって接着される。

図７は、アンテナ７０の構成要素である誘電体基板２３がガラス板１０の板面１１に接着層４３によって接着される形態を示す。アンテナ７０は、アンテナ素子７１と内部電極３１と外部電極３２とが形成された誘電体基板２３を備える。例えば、誘電体基板２３は、アンテナ素子７１及び内部電極３１が形成された板面２１と、内部電極３１との間に誘電体基板２３の少なくとも一部の誘電体部分を挟むように外部電極３２が形成された板面２２とを有する。アンテナ素子７１と内部電極３１との少なくとも一方は、誘電体基板２３の内部に埋め込まれた形態で設けられてもよい。

このように、本実施形態におけるアンテナ７０及び窓ガラス１００では、アンテナ素子７１が接続される内部電極３１の少なくとも一部は、誘電体（ガラス板や誘電体基板など）を挟んで外部電極３２と対向している。よって、アンテナ素子７１で受信して得られる信号は、内部電極３１と外部電極３２との間の容量結合を介して外部電極３２から取り出される。外部電極３２から取り出される信号は、外部電極３２に導通可能に接続された導電性部材を介して、アンプ６０（図１参照）の（第１の）入力部に伝達される。この導電性部材の具体例として、ＡＶ線や同軸ケーブルなどの給電線が挙げられる。

給電線として同軸ケーブルが使用される場合、同軸ケーブルの芯線（内部導体）は、外部電極３２に接続され、同軸ケーブルの外部導体は、車体等のグランドに接続される。また、アンプ６０を外部電極３２に接続されるためのコネクタが使用されてもよく、当該コネクタは、例えば、外部電極３２に実装される。コネクタにアンプ６０が搭載されていてもよい。

このように、アンテナ素子７１で受信して得られる信号は、内部電極３１と外部電極３２との間の容量結合を介して外部電極３２から取り出される。外部電極３２には、アンプ６０の（第１の）入力部が直接又は間接的に接続される。アンプ６０は、外部電極３２から取り出される信号を増幅し、増幅した信号を、車両に搭載される不図示の信号処理回路に出力する。

ここで、アンテナ素子７１からアンプ６０までの等価回路は、図８に示されるような回路で表すことができる。図８において、内部電極３１と外部電極３２との間の結合容量をＣ_ｃ、アンテナ素子７１のアンテナ容量をＣ_ａ、外部電極３２に接続されるアンプ６０の入力容量をＣ_ｉとする。また、結合容量Ｃ_ｃを無限大にしたときの外部電極３２からの出力電圧Ｖの値に比べてｘデシベル低い値をν_ｘｄＢ、アンテナ素子７１の受信電圧をν_ａとする。ただし、ｘは３．０以下である。このとき、Ｃ_ｃが下記の式（１）を満たすことにより、内部電極３１と外部電極３２との間の容量結合での結合ロスがｘデシベル以下になる。

Ｃ_ａは、アンテナ素子７１と車体等のグランドとの間の容量を表す。Ｃ_ｉは、アンプ６０の入力部と車体等のグランドとの間の入力容量を表す。"結合容量Ｃ_ｃを無限大にしたとき"とは、内部電極３１と外部電極３２とが容量結合せずに導体により直結されたときを表す。つまり、内部電極３１と外部電極３２との間の容量結合での結合ロスが零になる状態を表す。なお、以下、"内部電極３１と外部電極３２との間の容量結合での結合ロス"のこと、を単純に"結合ロス"ともいう。

Ｃ_ｃが無限大であるときが、容量結合での結合ロスがない理想的な状態である。Ｃ_ｃが大きくなるほど、容量結合での結合ロスが小さくなるので、Ｃ_ｉに印加される分圧電圧（アンプ６０に入力される電圧）の結合ロスによる低下を抑制できる。したがって、式（１）を満たすＣ_ｃに設定することにより、アンプ６０に入力される電圧の結合ロスによる低下を抑制できる。よって、ＡＭ放送の周波数帯の電波を受信して得られる信号を、容量結合を介して取り出す場合、アンプ６０に入力される電圧が確保されるので、十分な受信感度がアンプ６０で得られる。なお、結合ロスｘデシベルについて、ｘは、２．０以下が好ましく、１．０以下がより好ましく、０．５以下がさらに好ましい。

図９は、結合ロスが３．０ｄＢとなる、アンプの入力容量Ｃ_ｉと結合容量Ｃ_ｃとの関係を測定したシミュレーション結果の一例を示す図である。図１０は、結合ロスが２．０ｄＢとなる、アンプの入力容量Ｃ_ｉと結合容量Ｃ_ｃとの関係を測定したシミュレーション結果の一例を示す図である。図１１は、結合ロスが１．０ｄＢとなる、アンプの入力容量Ｃ_ｉと結合容量Ｃ_ｃとの関係を測定したシミュレーション結果の一例を示す図である。図１２は、結合ロスが０．５ｄＢとなる、アンプの入力容量Ｃ_ｉと結合容量Ｃ_ｃとの関係を測定したシミュレーション結果の一例を示す図である。図９～図１２で示される曲線は、下記の式（２）で表される。

図９で示される曲線は、ν_ｘｄＢについてｘ＝３．０の場合を表し、図１０で示される曲線は、ν_ｘｄＢについてｘ＝２．０の場合を表し、図１１で示される曲線は、式（２）内のν_ｘｄＢについてｘ＝１．０の場合を表し、図１２で示される曲線は、ν_ｘｄＢについてｘ＝０．５の場合を表す。ＡＭ放送波を受信する一般的なアンテナ素子のアンテナ容量の範囲は、２０ｐＦ以上８０ｐＦ以下であるので、図９～図１２では、Ｃ_ａは、最小値（＝２０ｐＦ）に設定した。また、一般的なアンプの入力容量の範囲は、１０ｐＦ以上８０ｐＦ以下である。

したがって、例えば図９に示されるように、入力容量Ｃ_ｉが１０ｐＦのアンプ６０を使用する場合、結合容量Ｃ_ｃが１６．２ｐＦ以上となるように設計することで、結合ロスを３．０ｄＢ以下にでき、アンプ６０での受信感度が向上できる。また、例えば図１０に示されるように、入力容量Ｃ_ｉが１０ｐＦのアンプ６０を使用する場合、結合容量Ｃ_ｃが２５．７ｐＦ以上となるように設計することで、結合ロスを２．０ｄＢ以下にでき、アンプ６０での受信感度が向上できる。また、例えば図１１に示されるように、入力容量Ｃ_ｉが１０ｐＦのアンプ６０を使用する場合、結合容量Ｃ_ｃが５４．６ｐＦ以上となるように設計することで、結合ロスを１．０ｄＢ以下にでき、アンプ６０での受信感度が向上できる。また、例えば図１２において、入力容量Ｃ_ｉが１０ｐＦのアンプ６０を使用する場合、結合容量Ｃ_ｃが１１２．５ｐＦ以上となるように設計することで、結合ロスを０．５ｄＢ以下にでき、アンプ６０での受信感度がより向上できる。

結合容量Ｃ_ｃは、誘電体の厚さ方向での平面視において、内部電極３１と外部電極３２とが重複する面積（以下、"重複面積Ａ"とも称する）が大きいほど大きくなる。したがって、重複面積Ａは、結合ロスを小さくする点で、大きい方が好ましい。しかし、ガラス板又は誘電体基板の広さの上限を考慮して、重複面積Ａの上限値を計算すると、結合容量Ｃ_ｃの上限は、３５００ｐＦ程度となる。

図１３は、容量結合部の２つの電極が平面視で重複する形態を示す図である。図１３において、内部電極３１と外部電極３２とのうち、面積が大きい方の電極を電極１とし、面積が小さい方の電極を電極２とする。図１４は、結合容量Ｃ_ｃが５４ｐＦとなるときの、電極形状毎の各部の寸法をシミュレーションした結果の一例を示す図である。結合容量Ｃ_ｃが５４ｐＦ以上であれば、上述の通り、結合ロスを約１ｄＢ以下にできる。図１４は、図１３の電極１，２が長方形の場合（パターン＃１とパターン＃２）と正方形の場合（パターン＃３）の３種類を示す。シミュレーションの前提条件として、電極１と電極２との間の誘電体は、その厚さを１．６ｍｍとし、その比誘電率を８．０とした。電極２は、生産時のばらつきを考慮し、その外縁が電極１の外縁よりも内側に３ｍｍ小さくオフセットした形状とした。電極１の長さＬ１の最大値は、車両のリアガラスの車幅方向の最大幅を考慮し、１６００ｍｍとした。電極１の幅Ｈ１の最大値は、遮光膜１３の最大幅を考慮し、５０ｍｍとした。電極１の面積をＳ１とし、電極２の面積Ｓ２とする。

電極１が取り得る最大面積（面積Ｓ１の最大値）を８００００ｍｍ^２（＝１６００ｍｍ×５０ｍｍ）とすると、結合容量Ｃ_ｃが１６．２ｐＦ以上となる重複面積Ａは、３６６ｍｍ^２以上と計算された。これは、重複面積Ａの比率Ｓが、電極１に対して、０．４６％以上であればよいことになる。つまり、結合ロスを３．０ｄＢ以下にするには、重複面積Ａが３６６ｍｍ^２以上、あるいは、重複面積Ａの比率Ｓが電極１に対して０．４６％以上が好ましい。また、結合ロスを２．０ｄＢ以下にするには、シミュレーションによると、重複面積Ａが５８２ｍｍ^２以上、あるいは、重複面積Ａの比率Ｓが電極１に対して０．７３％以上が好ましい。結合ロスを１．０ｄＢ以下にするには、シミュレーションによると、重複面積Ａが１２２０ｍｍ^２以上、あるいは、重複面積Ａの比率Ｓが電極１に対して１．５％以上が好ましい。また、結合ロスを０．５ｄＢ以下にするには、シミュレーションによると、重複面積Ａが２５２０ｍｍ^２以上、あるいは、重複面積Ａの比率Ｓが電極１に対して３．１％以上が好ましい。

ここで、重複面積Ａが３６６ｍｍ^２で電極２の幅Ｈ２を１０ｍｍとすると、電極２の長さＬ２は、３６．６ｍｍである。したがって、結合ロスを３．０ｄＢ以下にするには、電極２は、車幅方向となる方向に３６．６ｍｍ以上の長さＬ２を有することが好ましい。また、重複面積Ａが５８２ｍｍ^２で電極２の幅Ｈ２を１０ｍｍとすると、電極２の長さＬ２は、５８．２ｍｍである。したがって、結合ロスを２．０ｄＢ以下にするには、電極２は、車幅方向となる方向に５８．２ｍｍ以上の長さＬ２を有することが好ましい。また、重複面積Ａが１２２０ｍｍ^２で電極２の幅Ｈ２を５０ｍｍとすると、電極２の長さＬ２は、２４．４ｍｍである。したがって、結合ロスを１．０ｄＢ以下にするには、電極２は、車幅方向となる方向に２４．４ｍｍ以上の長さＬ２を有することが好ましい。

以上、車両用窓ガラス及びアンテナを実施形態により説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。他の実施形態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。

１０ガラス板（第１のガラス板の一例）
１３遮光膜
２０ガラス板（第２のガラス板又は誘電体の一例）
２１板面（第１の面の一例）
２２板面（第２の面の一例）
２３誘電体基板（誘電体の一例）
３１内部電極（第１の電極の一例）
３２外部電極（第２の電極の一例）
４０中間膜
４１中間膜（第１の層の一例）
４２中間膜（第２の層の一例）
４３接着層
５０導電膜
５１，５２バスバー
５５ヒータ
５６格子部
６０，６１アンプ
７０アンテナ
７１，７２，７３アンテナ素子
１００窓ガラス

Claims

ガラス板と、
前記ガラス板に対向する側の第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面とを有する誘電体と、
前記ガラス板と前記第１の面との間に設けられる第１の電極と、
前記第１の電極との間に前記誘電体を挟むように前記第２の面の側に設けられる第２の電極と、
前記ガラス板と前記第１の面との間に設けられる導電膜と、
前記第１の電極に接続されるアンテナ素子とを備え、
前記導電膜は、ヒータ又は熱線反射膜を含み、
前記アンテナ素子は、ＡＭ放送の周波数帯の電波を少なくとも受信し、
前記導電膜は、前記アンテナ素子の周りの導体部分が除去された格子領域を含み、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の結合容量をＣ_ｃ、前記アンテナ素子のアンテナ容量をＣ_ａ、前記第２の電極に接続されるアンプの入力容量をＣ_ｉ、前記Ｃ_ｃを無限大にしたときの前記第２の電極からの出力電圧の値に比べてｘデシベル低い値をν_ｘｄＢ、前記アンテナ素子の受信電圧をν_ａとするとき、
前記ｘは、３．０以下であり、
前記Ｃ_ｃは、式（１）を満たす、車両用窓ガラス。
前記導電膜は、透明又は半透明な導体である、請求項１に記載の車両用窓ガラス。
前記第１の電極は、第１の内部電極と第２の内部電極を含み、
前記アンテナ素子は、前記第１の内部電極に接続される第１のアンテナ素子と、前記第２の内部電極に接続される第２のアンテナ素子と、を含み、
前記第１のアンテナ素子は、ＡＭ放送の周波数帯の電波を受信し、
前記第２のアンテナ素子は、ＨＦ帯よりも高い周波数帯の電波を受信する、請求項１又は２に記載の車両用窓ガラス。
前記誘電体の厚さ方向での平面視において、前記第１の電極と前記第２の電極とが重複する面積の比率は、前記第１の電極と前記第２の電極とのうち面積が大きい方の電極の面積に対して、０．４６％以上である、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。
前記大きい方の電極の面積は、１６７５ｍｍ^２以上である、請求項４に記載の車両用窓ガラス。
前記誘電体の厚さ方向での平面視において、前記第１の電極と前記第２の電極とが重複する面積は、３６６ｍｍ^２以上である、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ｘは、１．０以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
前記ｘは、０．５以下である、請求項７に記載の車両用窓ガラス。
前記ガラス板は、前記第１の電極と前記第２の電極との少なくとも一方と、前記ガラス板の厚さ方向で重複する遮光膜を有する、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のガラス板とが中間膜を介して貼り合わされる合わせガラスの構造を有する、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。
前記第１の電極は、前記中間膜に接触する、請求項１０に記載の車両用窓ガラス。
前記中間膜は、第１の層と第２の層とを有し、
前記第２の電極は、前記第１の層と前記第２の層との間に位置する、請求項１０又は１１に記載の車両用窓ガラス。
前記第１の電極と前記第２の電極の少なくとも一方は、車幅方向となる方向を長手方向とする直線部分を有する、請求項１から１２のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
前記第１の電極と前記第２の電極とのうち面積が小さい方の電極は、車幅方向となる方向に２４．４ｍｍ以上の長さを有する、請求項１から１３のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
前記Ｃ_ｉは、１０ｐＦ以上８０ｐＦ以下である、請求項１から１４のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
前記Ｃ_ａは、２０ｐＦ以上８０ｐＦ以下である、請求項１から１５のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
前記アンテナ素子は、前記導電膜に形成された、請求項１から１６のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
前記導電膜に形成された前記アンテナ素子は、前記格子領域とは異なる部分であって前記導電膜として残る部分である、請求項１から１７のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面とを有する誘電体と、
前記第１の面の側に又は前記誘電体の内部に設けられる第１の電極と、
前記第１の電極との間に前記誘電体の少なくとも一部を挟むように前記第２の面の側に設けられる第２の電極と、
前記第１の面の側に又は前記誘電体の内部に設けられる導電膜と、
前記第１の電極に接続されるアンテナ素子とを備え、
前記導電膜は、ヒータ又は熱線反射膜を含み、
前記アンテナ素子は、ＡＭ放送の周波数帯の電波を少なくとも受信し、
前記導電膜は、前記アンテナ素子の周りの導体部分が除去された格子領域を含み、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の結合容量をＣ_ｃ、前記アンテナ素子のアンテナ容量をＣ_ａ、前記第２の電極に接続されるアンプの入力容量をＣ_ｉ、前記Ｃ_ｃを無限大にしたときの前記第２の電極からの出力電圧の値に比べてｘデシベル低い値をν_ｘｄＢ、前記アンテナ素子の受信電圧をν_ａとするとき、前記ｘは３．０以下であり、
前記Ｃ_ｃは、式（１）を満たす、アンテナ。