WO2023105971A1 - 透明フィルムヒーター - Google Patents
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Abstract
【課題】 均一な温度分布の透明フィルムヒーターを提供する。 【解決手段】 本発明の透明フィルムヒーター1は、透明なフィルム基材2と、フィルム基材2の一方の面に帯状に形成され、対向して配置された一対の電極3,4と、一対の電極3,4の間に、一対の電極3,4と電気的に接続されるように、面状に形成された透明導電膜からなる発熱体5と、一対の電極3,4の同じ側の一端に、直接又は引き回し配16,17線を介して、それぞれ電気的に接続された端子6,7と、を備えている。発熱体5が、一対の電極3,4の端子6,7との接続側である一端から他端に向かう方向において、複数の導電領域5a,5b,5c,5dに分割されたパターンを有し、複数の導電領域が、いずれの導電領域においても(電極間の電位差V)×(面内経路長L)/(面内幅W)の値が等しくなっている。
Description
本発明は、均一な温度分布の透明フィルムヒーターに関する。
従来、この種の透明フィルムヒーターは、 透明なフィルム基材と、フィルム基材の一方の面に帯状に形成され、対向して配置された一対の電極と、一対の電極の間に、一対の電極と電気的に接続されるように、面状に形成された透明導電膜からなる発熱体と、一対の電極の同じ側の一端にそれぞれ電気的に接続された端子と、を備えている。
端子間に電流を流すことによって、透明な発熱体に流れる電流のジュール熱が発生し、透明な発熱体が発熱する。
端子間に電流を流すことによって、透明な発熱体に流れる電流のジュール熱が発生し、透明な発熱体が発熱する。
しかし、透明フィルムヒーターが大面積化して一対の電極が長くなった場合、ヒーターの全面にわたり温度分布が均一なものが得られなくなる。
そこで、特許文献1では、発熱体を複数に分割する透明フィルムヒーターの提案が開示されている。
すなわち、ポリエステルフィルムのような透明なフィルム基材が所望の形状、例えば長方形に形成され、このフィルム基材の一方の面の全面にわたって金あるいは酸化インジウムなど蒸着によって透明導電膜が形成される。この透明導電膜の一対の対向側縁、この場合にはそのフィルム基材の長手方向に沿う両側縁にこれに沿って例えば、銀ペーストの塗布による電極が形成されている。透明導電膜のうち、一対の電極の間に面状に形成された部分が透明な発熱体である。発熱体は、スリットによって三等分されている。このように発熱体を分割することにより、ヒーターが大面積であっても均一な温度分布が得られる。
すなわち、ポリエステルフィルムのような透明なフィルム基材が所望の形状、例えば長方形に形成され、このフィルム基材の一方の面の全面にわたって金あるいは酸化インジウムなど蒸着によって透明導電膜が形成される。この透明導電膜の一対の対向側縁、この場合にはそのフィルム基材の長手方向に沿う両側縁にこれに沿って例えば、銀ペーストの塗布による電極が形成されている。透明導電膜のうち、一対の電極の間に面状に形成された部分が透明な発熱体である。発熱体は、スリットによって三等分されている。このように発熱体を分割することにより、ヒーターが大面積であっても均一な温度分布が得られる。
ところで、一対の電極の一端には、直接又は引き回し配線を介して、それぞれ端子が電気的に接続される。端子からの外部への取出し位置や配線スペースを考えると、一対の電極と各端子との接続は、一対の電極の同じ側の一端とするのが好ましい。
しかしながら、そのように端子を接続する場合、発熱体を複数に等分割しても、それだけでは十分に均一な温度分布とは言えなかった。
しかしながら、そのように端子を接続する場合、発熱体を複数に等分割しても、それだけでは十分に均一な温度分布とは言えなかった。
したがって、本発明は、上記の課題を解決し、均一な温度分布の透明フィルムヒーターを提供することを目的としている。
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明に係る透明フィルムヒーターは、フィルム基材、一対の電極、発熱体および端子を備えている。
フィルム基材は、透明なものである。一対の電極は、フィルム基材の一方の面に帯状に形成され、対向して配置されている。発熱体は、一対の電極の間に面状に形成された透明導電膜からなり、一対の電極と電気的に接続されるように配置されている。端子は、一対の電極の同じ側の一端に、直接又は引き回し配線を介して、それぞれ電気的に接続されている。また、発熱体は、一対の電極の端子との接続側である一端から他端に向かう方向において、複数の導電領域に分割されたパターンを有している。さらに、複数の導電領域は、いずれの導電領域においても(電極間の電位差V)×(面内経路長L)/(面内幅W)の値が等しくなっている。
なお、発熱体の形状は、長方形や台形であってもよい。
また、複数の導電領域は、一対の電極の端子との接続側である一端から離れるにつれて次第に形成面積Sが大きくなっていてもよい。
フィルム基材は、透明なものである。一対の電極は、フィルム基材の一方の面に帯状に形成され、対向して配置されている。発熱体は、一対の電極の間に面状に形成された透明導電膜からなり、一対の電極と電気的に接続されるように配置されている。端子は、一対の電極の同じ側の一端に、直接又は引き回し配線を介して、それぞれ電気的に接続されている。また、発熱体は、一対の電極の端子との接続側である一端から他端に向かう方向において、複数の導電領域に分割されたパターンを有している。さらに、複数の導電領域は、いずれの導電領域においても(電極間の電位差V)×(面内経路長L)/(面内幅W)の値が等しくなっている。
なお、発熱体の形状は、長方形や台形であってもよい。
また、複数の導電領域は、一対の電極の端子との接続側である一端から離れるにつれて次第に形成面積Sが大きくなっていてもよい。
複数の導電領域の間で比較すると、一対の電極の同じ側であって端子と接続される一端から離れるにつれて、電極間の電位差Vが小さくなってしまう。しかし、上記構成により、複数の導電領域は、(電極間の電位差V)×(面内経路長L)/(面内幅W)の値が等しいので、各導電領域での電力量が等しくなる。つまり、(面内経路長L)/(面内幅W)が大きいほど抵抗値が小さく、電位差に対して導電領域内の通電電流が大きくなるので、これにより導電領域の間の電位差の違いを補正する。その結果、各導電領域における発熱量はどこでも同じとなる。
また、発熱体は、上記した複数の導電領域よりも端子側に、さらに一対の電極間を結ぶミアンダ回路領域を複数並べてなる分割されたパターンを有し、複数のミアンダ回路領域が、端子側ほど回路長が長くなるように形成されていてもよい。
端子側に複数のミアンダ回路領域を設けることにより、面内幅Wを調整した分割によるだけの発熱体の形状設計では面内幅Wが狭くなり過ぎて生じる断線リスクを回避することができる。すなわち、複数のミアンダ回路領域においては、回路長(図示例で破線矢印間の回路長L1、回路長L2)を調整することにより、端子からの距離による電位差の違いを補正することができる。
また、発熱体は、上記した複数の導電領域よりも端子側に、さらに一対の電極間を結ぶミアンダ回路領域を複数並べてなる分割されたパターンを有し、複数のミアンダ回路領域が、端子側ほど回路長が長くなるように形成されていてもよい。
端子側に複数のミアンダ回路領域を設けることにより、面内幅Wを調整した分割によるだけの発熱体の形状設計では面内幅Wが狭くなり過ぎて生じる断線リスクを回避することができる。すなわち、複数のミアンダ回路領域においては、回路長(図示例で破線矢印間の回路長L1、回路長L2)を調整することにより、端子からの距離による電位差の違いを補正することができる。
本発明では、均一な温度分布の透明フィルムヒーターを得ることができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を示して説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右などの位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。また、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はその実施の形態のみに限定されるものではない。
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係わる透明フィルムヒーターの一例を示す平面図である。
図1は、本発明の第1実施形態に係わる透明フィルムヒーターの一例を示す平面図である。
第1実施形態に係わる透明フィルムヒーター1は、図1に示すように、フィルム基材2と、フィルム基材2の一方の面に形成された一対の電極3,4、発熱体5および端子6,7とを備えている。
(フィルム基材)
フィルム基材2は、形状が長方形で透明なものである。
透明なフィルム基材2としては、発熱体5の発熱に対して耐熱性を持つ材料であればよく、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)などのポリエステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリイミド、アラミド、ポリメチルメタアクリレート(PMMA)、ポリアセテート、ポリ-4-メチルペンテン-1ポリアクリロニトリル系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリフェニレンオキサイド系樹脂、ポリスチレン、ノルボルネン系ポリマー、ポリパラバン酸などのホモポリマーまたはコポリマーからなるものが挙げられる。
フィルム基材2は、形状が長方形で透明なものである。
透明なフィルム基材2としては、発熱体5の発熱に対して耐熱性を持つ材料であればよく、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)などのポリエステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリイミド、アラミド、ポリメチルメタアクリレート(PMMA)、ポリアセテート、ポリ-4-メチルペンテン-1ポリアクリロニトリル系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリフェニレンオキサイド系樹脂、ポリスチレン、ノルボルネン系ポリマー、ポリパラバン酸などのホモポリマーまたはコポリマーからなるものが挙げられる。
(電極)
一対の電極3,4は、フィルム基材2の平行な長辺に沿って帯状に形成され、対向して配置されている。図1に示す例では、一対の電極3,4は直線に延びる等幅の帯状である。
電極3,4としては、導電性を有する材料であればよく、例えば、銀や銅などの金属粉やカーボンブラックなどの炭素を単独または混合物で樹脂に混合した導電性ペーストが挙げられる。また、銅箔やニッケル箔などの金属箔を用いてもよい。また、ニッケル、銅など、通常めっき可能な金属からなる金属めっき層を用いてもよい。そして、これらを単独あるいは積層または混合層として使用し、電極とすることができる。また、これらを多層にして使用してもよい。
一対の電極3,4は、フィルム基材2の平行な長辺に沿って帯状に形成され、対向して配置されている。図1に示す例では、一対の電極3,4は直線に延びる等幅の帯状である。
電極3,4としては、導電性を有する材料であればよく、例えば、銀や銅などの金属粉やカーボンブラックなどの炭素を単独または混合物で樹脂に混合した導電性ペーストが挙げられる。また、銅箔やニッケル箔などの金属箔を用いてもよい。また、ニッケル、銅など、通常めっき可能な金属からなる金属めっき層を用いてもよい。そして、これらを単独あるいは積層または混合層として使用し、電極とすることができる。また、これらを多層にして使用してもよい。
(発熱体)
発熱体5は、一対の電極3,4の間に面状に形成された透明導電膜からなり、一対の電極3,4と電気的に接続されるように配置されている。
図1に示す例では、一対の電極3,4が長方形状をしたフィルム基材2の平行な長辺に沿って帯状に形成されているので、一対の電極3,4の間に形成された発熱体5の形状も長方形である。また、発熱体5は、透明な面状材料であるため、配線見えの問題がない。
発熱体5を構成する透明導電膜としては、例えば、酸化インジウム、酸化スズ、ITO(酸化インジウム・スズ)、IZO(酸化インジウム・亜鉛)、ITZO(酸化インジウム・亜鉛・スズ)、AZO(酸化亜鉛・アンチモン)、AIZO(酸化インジウム・亜鉛・アンチモン)などの薄膜が挙げられる。
これらの透明導電膜に一対の電極3,4を用いて電流を流すことにより、透明導電膜は発熱する。
発熱体5は、一対の電極3,4の間に面状に形成された透明導電膜からなり、一対の電極3,4と電気的に接続されるように配置されている。
図1に示す例では、一対の電極3,4が長方形状をしたフィルム基材2の平行な長辺に沿って帯状に形成されているので、一対の電極3,4の間に形成された発熱体5の形状も長方形である。また、発熱体5は、透明な面状材料であるため、配線見えの問題がない。
発熱体5を構成する透明導電膜としては、例えば、酸化インジウム、酸化スズ、ITO(酸化インジウム・スズ)、IZO(酸化インジウム・亜鉛)、ITZO(酸化インジウム・亜鉛・スズ)、AZO(酸化亜鉛・アンチモン)、AIZO(酸化インジウム・亜鉛・アンチモン)などの薄膜が挙げられる。
これらの透明導電膜に一対の電極3,4を用いて電流を流すことにより、透明導電膜は発熱する。
透明導電膜の厚さは、0.005~0.1μmとするのが好ましい。0.005μmに満たないと、ヒーター内部の抵抗値が大きくなり、数十ボルトでは十分な発熱ができなくなる。また、0.1μmを超えると、ヒーター内部の抵抗値が低すぎるため、電極側の配線に発熱が集中し、均一発熱ができなくなる。より好ましくは、0.02~0.04μmmである。
(端子)
端子5,6は、一対の電極3,4の同じ側の一端に、引き回し配線16,17を介して、それぞれ電気的に接続されている。
図1に示す例では、端子5,6は、長方形状をしたフィルム基材2の平行な短辺のうち一方の中央付近に形成されており、引き回し配線16,17の一端として構成されている。
引き回し配線16,17は、長方形をしたフィルム基材2の端子5,6を有する短辺に沿って形成されている。引き回し配線16,17としては、導電性を有する材料であればよく、電極3,4と同様の材料の中から選ぶことができる。なお、引き回し配線16,17と電極3,4とは同一材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
端子5,6は、一対の電極3,4の同じ側の一端に、引き回し配線16,17を介して、それぞれ電気的に接続されている。
図1に示す例では、端子5,6は、長方形状をしたフィルム基材2の平行な短辺のうち一方の中央付近に形成されており、引き回し配線16,17の一端として構成されている。
引き回し配線16,17は、長方形をしたフィルム基材2の端子5,6を有する短辺に沿って形成されている。引き回し配線16,17としては、導電性を有する材料であればよく、電極3,4と同様の材料の中から選ぶことができる。なお、引き回し配線16,17と電極3,4とは同一材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
(分割パターン)
また、発熱体5は、一対の電極3,4の端子との接続側である一端から他端に向かう方向において、4つの導電領域5a,5b,5c,5dに分割されたパターンを有している。
図1に示す例では、一対の電極3,4と垂直方向に延びて貫通するスリット8a,8b,8cによって発熱体5が完全に断絶され、長方形状をした4つの導電領域5a,5b,5c,5dとして一列に並んでいる。
また、発熱体5は、一対の電極3,4の端子との接続側である一端から他端に向かう方向において、4つの導電領域5a,5b,5c,5dに分割されたパターンを有している。
図1に示す例では、一対の電極3,4と垂直方向に延びて貫通するスリット8a,8b,8cによって発熱体5が完全に断絶され、長方形状をした4つの導電領域5a,5b,5c,5dとして一列に並んでいる。
スリット8a,8b,8cの幅は、隣接する導電領域間の導通を阻害して各々の導電領域の中で絶縁できる程度に導電領域5a,5b,5c,5dの間を離せればよく、例えば、0.01~5.0mmである。0.01mmに満たないと、スリット間が十分に絶縁されずショートし局所的な発熱を引き起こす可能性がある。また、スリット領域では導電領域からの熱伝導でのみ発熱するので、500μmを超えると、十分に熱伝導されないため導電領域5a,5b,5c,5dとスリット8a,8b,8cとで温度差が生じ、その結果、ヒーターの全面にわたり温度分布が不均一となる。また、発熱体5の分割パターンがパターン見えしてしまう。好ましくは、スリット8a,8b,8cの幅が0.01~0.5mmである。
さらに、4つの長方形状の導電領域5a,5b,5c,5dは、いずれの導電領域においても(電極間の電位差V)×(面内経路長L)/(面内幅W)の値が等しくなっている。
例えば、一対の電極3,4の端子6,7との接続側である一端に最も近い導電領域5aにおける電力量は、電位差V1×面内経路長L/面内幅W1である。逆に、一対の電極3,4の他端に最も近い導電領域5dにおける電力量は、電位差V2×面内経路長L/面内幅W2である。これらが等しい。他の導電領域5b,5cも同様である。その結果、各導電領域における発熱量はどこでも同じとなる。
例えば、一対の電極3,4の端子6,7との接続側である一端に最も近い導電領域5aにおける電力量は、電位差V1×面内経路長L/面内幅W1である。逆に、一対の電極3,4の他端に最も近い導電領域5dにおける電力量は、電位差V2×面内経路長L/面内幅W2である。これらが等しい。他の導電領域5b,5cも同様である。その結果、各導電領域における発熱量はどこでも同じとなる。
なお、図1に示す例では、複数の導電領域5a,5b,5cは、一対の電極3,4の端子6,7との接続側である一端から離れるにつれて次第に形成面積Sが大きくなっている。一対の電極3,4の端子6,7との接続側である一端に最も近い導電領域5aにおける形成面積をS1、逆に、一対の電極3,4の他端に最も近い導電領域5dにおける形成面積をS2とすると、S2>S1である。他の導電領域5b,5cの形成面積は、その間の面積となる。面積Sが大きいと領域内抵抗値が下がるので、電位差が小さくなる端子遠方領域での電流を大きくして、電力量を均一にできまる。
[第2実施形態]
図2は、本発明の第2実施形態に係わる透明フィルムヒーターの一例を示す平面図である。
図2は、本発明の第2実施形態に係わる透明フィルムヒーターの一例を示す平面図である。
第2実施形態に係わる透明フィルムヒーター1は、第1実施形態と同様に、フィルム基材2と、フィルム基材2の一方の面に形成された一対の電極3,4、発熱体5および端子6,7とを備えている(図2参照)。
(フィルム基材)
フィルム基材2は、第1実施形態と異なり、形状が台形である。
透明なフィルム基材2としては、やはり発熱体5の発熱に対して耐熱性を持つ材料であればよく、第1実施形態にて列挙したものと同様の材料を用いることができる。
フィルム基材2は、第1実施形態と異なり、形状が台形である。
透明なフィルム基材2としては、やはり発熱体5の発熱に対して耐熱性を持つ材料であればよく、第1実施形態にて列挙したものと同様の材料を用いることができる。
(電極)
一対の電極3,4は、台形状をしたフィルム基材2の左右一対の脚辺に沿って帯状に形成され、対向して配置されている。図2に示す例でも、一対の電極3,4は直線に延びる等幅の帯状である。
電極3,4としては、やはり導電性を有する材料であればよく、第1実施形態にて列挙したものと同様の材料を用いることができる。
一対の電極3,4は、台形状をしたフィルム基材2の左右一対の脚辺に沿って帯状に形成され、対向して配置されている。図2に示す例でも、一対の電極3,4は直線に延びる等幅の帯状である。
電極3,4としては、やはり導電性を有する材料であればよく、第1実施形態にて列挙したものと同様の材料を用いることができる。
(発熱体)
発熱体5は、一対の電極3,4の間に面状に形成された透明導電膜からなり、一対の電極3,4と電気的に接続されるように配置されている。
図2に示す例では、一対の電極3,4が台形状をしたフィルム基材2の脚辺に沿って帯状に形成されているので、一対の電極3,4の間に形成された発熱体5の形状も台形である。また、発熱体5は、透明な面状材料であるため、配線見えの問題がない。
発熱体5を構成する透明導電膜としては、第1実施形態にて列挙したものと同様の材料を用いることができる。また、透明導電膜の厚さについても、第1実施形態と同様である。
発熱体5は、一対の電極3,4の間に面状に形成された透明導電膜からなり、一対の電極3,4と電気的に接続されるように配置されている。
図2に示す例では、一対の電極3,4が台形状をしたフィルム基材2の脚辺に沿って帯状に形成されているので、一対の電極3,4の間に形成された発熱体5の形状も台形である。また、発熱体5は、透明な面状材料であるため、配線見えの問題がない。
発熱体5を構成する透明導電膜としては、第1実施形態にて列挙したものと同様の材料を用いることができる。また、透明導電膜の厚さについても、第1実施形態と同様である。
(端子)
端子5,6は、一対の電極3,4の同じ側の一端に、引き回し配線を介しすることなく、それぞれ直接形成されている。
図2に示す例では、端子5,6は、台形状をした発熱体5の上辺側の一端に構成されている。
端子5,6は、一対の電極3,4の同じ側の一端に、引き回し配線を介しすることなく、それぞれ直接形成されている。
図2に示す例では、端子5,6は、台形状をした発熱体5の上辺側の一端に構成されている。
(分割パターン)
また、発熱体5は、一対の電極3,4の端子5,6側である一端から他端に向かう方向において、4つの導電領域5a,5b,5c,5dに分割されたパターンを有している。
図2に示す例では、発熱体5の上辺及び底辺と平行方向に延びて貫通するスリット8a,8b,8cによって発熱体5が完全に断絶され、台形状をした4つの導電領域5a,5b,5c,5dとして一列に並んでいる。
スリット8a,8b,8cの幅は、第1実施形態と同様であってよい。
また、発熱体5は、一対の電極3,4の端子5,6側である一端から他端に向かう方向において、4つの導電領域5a,5b,5c,5dに分割されたパターンを有している。
図2に示す例では、発熱体5の上辺及び底辺と平行方向に延びて貫通するスリット8a,8b,8cによって発熱体5が完全に断絶され、台形状をした4つの導電領域5a,5b,5c,5dとして一列に並んでいる。
スリット8a,8b,8cの幅は、第1実施形態と同様であってよい。
さらに、4つの台形状の導電領域5a,5b,5c,5dは、いずれの導電領域においても(電極間の電位差V)×(面内経路長L)/(面内幅W)の値が等しくなっている。
例えば、一対の電極3,4の端子6,7との接続側である一端に最も近い導電領域5aにおける電力量は、電位差V1×面内経路長L/面内幅W1である。逆に、一対の電極3,4の他端に最も近い導電領域5dにおける電力量は、電位差V2×面内経路長L/面内幅W2である。これらが等しい。
ここで、本実施形態における面内経路長Lは、導電領域5a,5b,5c,5dが台形状であるので、導電領域5aでは(上辺の長さL1a+底辺の長さL1b )/2である。また、面内経路長Lは、導電領域5dでは(上辺の長さL2a+底辺の長さL2b )/2である。
他の導電領域5b,5cも同様である。その結果、各導電領域における発熱量はどこでも同じとなる。
例えば、一対の電極3,4の端子6,7との接続側である一端に最も近い導電領域5aにおける電力量は、電位差V1×面内経路長L/面内幅W1である。逆に、一対の電極3,4の他端に最も近い導電領域5dにおける電力量は、電位差V2×面内経路長L/面内幅W2である。これらが等しい。
ここで、本実施形態における面内経路長Lは、導電領域5a,5b,5c,5dが台形状であるので、導電領域5aでは(上辺の長さL1a+底辺の長さL1b )/2である。また、面内経路長Lは、導電領域5dでは(上辺の長さL2a+底辺の長さL2b )/2である。
他の導電領域5b,5cも同様である。その結果、各導電領域における発熱量はどこでも同じとなる。
なお、図2に示す例でも、複数の導電領域5a,5b,5cは、一対の電極3,4の端子6,7との接続側である一端から離れるにつれて次第に形成面積Sが大きくなっている。一対の電極3,4の端子6,7との接続側である一端に最も近い導電領域5aにおける形成面積をS1、逆に、一対の電極3,4の他端に最も近い導電領域5dにおける形成面積をS2とすると、S2>S1である。他の導電領域5b,5cの形成面積は、その間の面積となる。
[変化例]
第1、第2実施形態では、フィルム基材2の形状がそれぞれ長方形(図1参照)、台形(図2参照)である例が示されているが、本発明の透明フィルムヒーター1は、これに限定されない。フィルム基材2の形状は、長方形、台形以外の任意の形状とすることができる。
第1、第2実施形態では、フィルム基材2の形状がそれぞれ長方形(図1参照)、台形(図2参照)である例が示されているが、本発明の透明フィルムヒーター1は、これに限定されない。フィルム基材2の形状は、長方形、台形以外の任意の形状とすることができる。
第1、第2実施形態では、フィルム基材2の形状と発熱体5の形状とが類似している例が示されているが、本発明の透明フィルムヒーター1は、これに限定されない。例えば、図3に示すように、長方形状のフィルム基材2に対して、台形状の発熱体5を形成することができる。
第1、第2実施形態では、発熱体5の形状がそれぞれ長方形(図1参照)、台形(図2参照)である例が示されているが、本発明の透明フィルムヒーター1は、これに限定されない。発熱体5の形状は、長方形、台形以外の任意の形状とすることができる。
また、第1、第2実施形態では、発熱体5が4つの導電領域5a,5b,5c,5dに分割されている例(図1、図2参照)が示されているが、本発明の透明フィルムヒーター1は、これに限定されない。例えば、発熱体5が3又は5以上の任意の数の導電領域に分割されていてもよい。
また、本発明の透明フィルムヒーター1は、フィルム基材2、一対の電極3,4、発熱体5及び引き回し配線16,17が、端子6,7を除いて透明保護層9で被覆されていてもよい。図4は、第1実施形態の透明フィルムヒーター1の上に透明保護層9を被覆した例を示す断面図である。なお、図4は、一対の電極3,4に平行で端子6上を通る切断線で切断したものであり、透明保護層9の断面の背後に破線で示す電極3が隠れている。
透明保護層9としては、例えば、公知のUV硬化型、電子線硬化型または熱硬化型のレジストインキを塗布硬化させたものや、透明樹脂フィルムを貼合してなるものなどが挙げられる。また、射出成型用金型内にて成形同時で一体化する透明樹脂成形品であってもよい。
透明保護層9としては、例えば、公知のUV硬化型、電子線硬化型または熱硬化型のレジストインキを塗布硬化させたものや、透明樹脂フィルムを貼合してなるものなどが挙げられる。また、射出成型用金型内にて成形同時で一体化する透明樹脂成形品であってもよい。
また、第1、第2実施形態では、スリット8a,8b,8cによって発熱体5が完全に断絶されていた(図1、図2参照)が、本発明の透明フィルムヒーター1は、これに限定されない。例えば、図5に示すように、スリット8a,8b,8cの両端が、一対の電極3,4に到達せずに、一対の電極3,4近傍に留まって、発熱体5がおおよそ断絶されているだけでもよい。
また、図6に示すように、スリット8a,8b,8cの一端のみが一対の電極3,4の一方に到達していてもよい。なお、スリットの到達する電極は、全てのスリットで共通でなくてもよい。
また、図6に示すように、スリット8a,8b,8cの一端のみが一対の電極3,4の一方に到達していてもよい。なお、スリットの到達する電極は、全てのスリットで共通でなくてもよい。
また、本発明の透明フィルムヒーター1は、発熱体5がスリット以外の欠損部によって分割されていてもよい。
また、第1、第2実施形態では、発熱体5が分割されてなる導電領域5a,5b,5c,5dが、一対の電極3,4の端子6,7との接続側である一端から離れるにつれて次第に形成面積Sが大きくなっている(図1、図2参照)が、本発明の透明フィルムヒーター1は、これに限定されない。例えば、一部の隣り合う導電領域どうしが、等しい形成面積Sであってもよい。
[第3実施形態]
図7は、本発明の第3実施形態に係わる透明フィルムヒーターの一例を示す平面図である。
図7は、本発明の第3実施形態に係わる透明フィルムヒーターの一例を示す平面図である。
(分割パターン)
第3実施形態に係わる透明フィルムヒーター1は、発熱体5が、第1実施形態と同様に複数の導電領域に分割されたパターンを有するとともに、これら複数の導電領域よりも端子6,7側に、さらに一対の電極間を結ぶミアンダ回路領域を複数並べてなる分割されたパターンを有している(図7参照)。
図7に示す例では、5つの長方形状をした導電領域5a,5b,5c,5d,5eが、スリット8a,8b,8c,8dによって完全に断絶され、一列に並んでいる。また、図7に示す例では、2つのミアンダ回路領域50a,50bが、スリット80によって完全に断絶され、導電領域5a,5b,5c,5d,5eと同じ方向に並んでいる。また、図7に示す例では、2つのミアンダ回路領域50a,50bのうち端子6,7から遠いミアンダ回路領域50bと、5つの長方形状をした導電領域5a,5b,5c,5d,5eのうち端子6,7に最も近い導電領域5aとは、スリット81によって完全に断絶されている。
第3実施形態に係わる透明フィルムヒーター1は、発熱体5が、第1実施形態と同様に複数の導電領域に分割されたパターンを有するとともに、これら複数の導電領域よりも端子6,7側に、さらに一対の電極間を結ぶミアンダ回路領域を複数並べてなる分割されたパターンを有している(図7参照)。
図7に示す例では、5つの長方形状をした導電領域5a,5b,5c,5d,5eが、スリット8a,8b,8c,8dによって完全に断絶され、一列に並んでいる。また、図7に示す例では、2つのミアンダ回路領域50a,50bが、スリット80によって完全に断絶され、導電領域5a,5b,5c,5d,5eと同じ方向に並んでいる。また、図7に示す例では、2つのミアンダ回路領域50a,50bのうち端子6,7から遠いミアンダ回路領域50bと、5つの長方形状をした導電領域5a,5b,5c,5d,5eのうち端子6,7に最も近い導電領域5aとは、スリット81によって完全に断絶されている。
5つの長方形状の導電領域5a,5b,5c,5d,5eは、いずれの導電領域においても(電極間の電位差V)×(面内経路長L)/(面内幅W)の値が等しくなっている。例えば、5つの長方形状の導電領域5a,5b,5c,5d,5eのうち、一対の電極3,4の端子6,7との接続側である一端に最も近い導電領域5aにおける電力量は、電位差V1×面内経路長L/面内幅W1である。逆に、一対の電極3,4の他端に最も近い導電領域5eにおける電力量は、電位差V2×面内経路長L/面内幅W2である。これらが等しい。他の導電領域5b,5c,5dも同様である。その結果、各導電領域における発熱量はどこでも同じとなる。
ところで、図7に示す例では、5つの長方形状の導電領域5a,5b,5c,5d,5eのうち一対の電極3,4の端子6,7との接続側である一端に最も近い導電領域5aでは、面内幅W1がかなり狭くなっている。これよりも面内幅Wがもっと狭くなっていくと、発熱体5を構成する透明導電膜に断線リスクが生じる。
この断線リスクを回避するため、図7に示す例では、5つの長方形状の導電領域5a,5b,5c,5d,5eの他に、さらに2つのミアンダ回路領域50a,50bを付加して発熱体5としている。
ところで、図7に示す例では、5つの長方形状の導電領域5a,5b,5c,5d,5eのうち一対の電極3,4の端子6,7との接続側である一端に最も近い導電領域5aでは、面内幅W1がかなり狭くなっている。これよりも面内幅Wがもっと狭くなっていくと、発熱体5を構成する透明導電膜に断線リスクが生じる。
この断線リスクを回避するため、図7に示す例では、5つの長方形状の導電領域5a,5b,5c,5d,5eの他に、さらに2つのミアンダ回路領域50a,50bを付加して発熱体5としている。
ミアンダ(meander)回路は、蛇行した川のような形状で形成された回路であり、回路長が調整しやすい特徴を有する。図7に示す例では、2つのミアンダ回路領域50a,50bについて、破線矢印で示す蛇行するミアンダ回路の回路長L1、回路長L2が、端子6,7側ほど長くなるように形成されていている。これにより、面内幅Wを調整した分割によるだけの発熱体5の形状設計では困難な、端子6,7からの距離による電位差の違いの補正を容易に果たすことができる。
図7に示す例では、一対の電極3,4間を結ぶ透明導電膜を蛇行させるために、一対の電極3,4と平行な切れ込み501,502,503,504を入れている。ミアンダ回路領域50aでは、図面上で右から5つ切れ込み501、図面上で左から4つの切れ込み502が、左右で互い違いになるように入れられている。また、ミアンダ回路領域50bでは、図面上で右から2つ切れ込み503、図面上で左から2つの切れ込み504が、左右で互い違いになるように入れられている。切れ込みの数が増えるほど、蛇行が多く繰り返され、ミアンダ回路の回路長が長くなる。さらに、切れ込みが深いほど、よりミアンダ回路の回路長が長くなる。
なお、左右の切れ込みは、図7に示す例では一対の電極3,4と平行に入れたが、これに限定されない。例えば、左右の切れ込みは傾斜していてもよい。
なお、左右の切れ込みは、図7に示す例では一対の電極3,4と平行に入れたが、これに限定されない。例えば、左右の切れ込みは傾斜していてもよい。
発熱体5を構成する長方形状の導電領域5a,5b,5c,5d,5eとミアンダ回路領域50a,50bとは透明導電膜をパターニングしてそれぞれの形状に形成する。透明導電膜の材料としては、第1実施形態にて発熱体5を構成する透明導電膜として列挙したものと同様の材料を用いることができる。また、透明導電膜の厚さについても、第1実施形態と同様である。
その他の点については、第1実施形態およびその変化例と同様であるので、説明を省略する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。また、上記実施形態に例示されたスリットの数や切れ込みの数も任意に増減して構わない。
ヘッドライトのLED化、自動運転システムの普及、ドアミラーのデジタル化自動車が急速に進化を遂げる今、雪による機能障害が大きな課題となりつつある。本発明は、車載用途に適した透明フィルムヒーターであり、フロントガラス、ドアミラー、ヘッドライトの防曇性能、赤外線センサー、レーダー、LiDARパーツのカバー、エンブレムの解氷性能を提供する。
1 透明フィルムヒーター
2 フィルム基材
3,4 電極
5 発熱体
5a,5b,5c,5d,5e 導電領域
6,7 端子
8a,8b,8c,8d,80,81 スリット
9 透明保護層
16,17 引き回し配線
50a,50b ミアンダ形状導電領域
501,502,503,504 切れ込み
2 フィルム基材
3,4 電極
5 発熱体
5a,5b,5c,5d,5e 導電領域
6,7 端子
8a,8b,8c,8d,80,81 スリット
9 透明保護層
16,17 引き回し配線
50a,50b ミアンダ形状導電領域
501,502,503,504 切れ込み
Claims (5)
- 透明なフィルム基材と、
前記フィルム基材の一方の面に帯状に形成され、対向して配置された一対の電極と、
前記一対の電極の間に、前記一対の電極と電気的に接続されるように、面状に形成された透明導電膜からなる発熱体と、
前記一対の電極の同じ側の一端に、直接又は引き回し配線を介して、それぞれ電気的に接続された端子と、を備えた透明フィルムヒーターであって、
前記発熱体が、前記一対の電極の前記端子との接続側である一端から他端に向かう方向において、複数の導電領域に分割されたパターンを有し、
前記複数の導電領域が、いずれの導電領域においても(電極間の電位差V)×(面内経路長L)/(面内幅W)の値が等しくなっている、透明フィルムヒーター。 - 前記発熱体の形状が長方形である、請求項1の透明フィルムヒーター。
- 前記発熱体の形状が台形である、請求項1の透明フィルムヒーター。
- 前記複数の導電領域が、前記一対の電極の前記端子との接続側である一端から離れるにつれて次第に形成面積Sが大きくなっている、請求項1~3のいずれかの透明フィルムヒーター。
- 前記発熱体が、前記複数の導電領域よりも前記端子側に、さらに前記一対の電極間を結ぶミアンダ回路領域を複数並べてなる分割されたパターンを有し、
前記複数のミアンダ回路領域が、前記端子側ほど回路長が長くなるように形成されている、請求項1の透明フィルムヒーター。
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---|---|---|---|
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JP2021-198946 | 2021-12-08 | ||
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60112223U (ja) * | 1983-12-29 | 1985-07-30 | 矢崎総業株式会社 | 液晶表示器用透明ヒ−タ− |
JPH0261978A (ja) * | 1988-08-26 | 1990-03-01 | Toyoda Spinning & Weaving Co Ltd | ヒータユニット |
JP2017199565A (ja) * | 2016-04-27 | 2017-11-02 | AgIC株式会社 | 面状発熱体 |
-
2022
- 2022-10-26 WO PCT/JP2022/040027 patent/WO2023105971A1/ja unknown
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS60112223U (ja) * | 1983-12-29 | 1985-07-30 | 矢崎総業株式会社 | 液晶表示器用透明ヒ−タ− |
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