特開 2023-6588 面状発熱体、光学装置、および面状発熱体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023006588

(43)【公開日】2023-01-18

(54)【発明の名称】面状発熱体、光学装置、および面状発熱体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/20 20060101AFI20230111BHJP

   H05B 3/86 20060101ALI20230111BHJP

【ＦＩ】

H05B3/20 312

H05B3/86

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021109269

(22)【出願日】2021-06-30

(71)【出願人】

【識別番号】000220033

【氏名又は名称】東京コスモス電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】梶 真志

(72)【発明者】

【氏名】西川 将史

【テーマコード（参考）】

3K034

【Ｆターム（参考）】

3K034AA07

3K034AA15

3K034BB13

3K034BC14

3K034JA01

3K034JA07

(57)【要約】

【課題】透明電極の温度制御をより簡単に実現することができる面状発熱体、光学装置、および面状発熱体の製造方法を提供すること。
【解決手段】面状発熱体は、通電により発熱する透明電極が第１面に設けられた絶縁シートと、第１面の裏面である第２面に設けられ、透明電極と直列に接続されたＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子と、透明電極上において互いに離間して設けられた第１電極および第２電極と、を有する。透明電極は、その厚みと同じ深さを備えた溝部を境界として電気的に絶縁する第１領域、第２領域、および第３領域を含む。第１電極の一端は第１領域に設けられ、第１電極の他端は第３領域に設けられる。第２電極の一端は第２領域に設けられ、第２電極の他端は第３領域に設けられる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

通電により発熱する透明電極が第１面に設けられた絶縁シートと、
前記第１面の裏面である第２面に設けられ、前記透明電極と直列に接続されたＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子と、
前記透明電極上において互いに離間して設けられた第１電極および第２電極と、を有し、
前記透明電極は、前記透明電極の厚みと同じ深さを備えた溝部を境界として電気的に絶縁する第１領域、第２領域、および第３領域を含み、
前記第１電極の一端は前記第１領域に設けられ、前記第１電極の他端は前記第３領域に設けられ、
前記第２電極の一端は前記第２領域に設けられ、前記第２電極の他端は前記第３領域に設けられる、
面状発熱体。

【請求項2】

前記透明電極と前記ＰＴＣ素子は、前記絶縁シートを貫通して設けられる端子を介して接続されている、
請求項１に記載の面状発熱体。

【請求項3】

前記ＰＴＣ素子は、前記第１面における前記第３領域の位置に対応するように、前記第２面に設けられている、
請求項１または２に記載の面状発熱体。

【請求項4】

前記溝部は、
レーザ加工、または、金型を用いたハーフカットにより形成される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の面状発熱体。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載の面状発熱体を備えた光学装置。

【請求項6】

通電により発熱する透明電極を絶縁シートの第１面に設け、
前記第１面の裏面である第２面にＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子を設け、前記ＰＴＣ素子と前記透明電極とを直列に接続し、
前記透明電極において、前記透明電極の厚みと同じ深さを備えた溝部を形成することにより、前記溝部を境界として電気的に絶縁する第１領域、第２領域、および第３領域を形成し、
前記透明電極上において互いに離間する第１電極および第２電極を設け、
前記第１電極の一端を前記第１領域に設け、前記第１電極の他端を前記第３領域に設け、
前記第２電極の一端を前記第２領域に設け、前記第２電極の他端を前記第３領域に設ける、
面状発熱体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、面状発熱体、光学装置、および面状発熱体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、通電により発熱する透明電極（透明導電膜と言ってもよい）を備えた面状発熱体が知られている。この面状発熱体は、例えば、自動車のガラス窓に取り付けられ、透明電極の発熱により、ガラス窓における凍結や曇りを抑制することができる（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６６０７１２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来では、透明電極自体に温度制御機能が備わっていないため、面状発熱体の外部に設けられた制御用デバイス（例えば、サーミスタやサーモスタット等）を用いて、透明電極の温度を制御する必要があった。

【0005】

本開示の一態様の目的は、透明電極の温度制御をより簡単に実現することができる面状発熱体、光学装置、および面状発熱体の製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る面状発熱体は、通電により発熱する透明電極が第１面に設けられた絶縁シートと、前記第１面の裏面である第２面に設けられ、前記透明電極と直列に接続されたＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子と、前記透明電極上において互いに離間して設けられた第１電極および第２電極と、を有し、前記透明電極は、前記透明電極の厚みと同じ深さを備えた溝部を境界として電気的に絶縁する第１領域、第２領域、および第３領域を含み、前記第１電極の一端は前記第１領域に設けられ、前記第１電極の他端は前記第３領域に設けられ、前記第２電極の一端は前記第２領域に設けられ、前記第２電極の他端は前記第３領域に設けられる。

【0007】

本開示の一態様に係る光学装置は、本開示の一態様に係る面状発熱体を備える。

【0008】

本開示の一態様に係る面状発熱体の製造方法は、通電により発熱する透明電極を絶縁シートの第１面に設け、前記第１面の裏面である第２面にＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子を設け、前記ＰＴＣ素子と前記透明電極とを直列に接続し、前記透明電極において、前記透明電極の厚みと同じ深さを備えた溝部を形成することにより、前記溝部を境界として電気的に絶縁する第１領域、第２領域、および第３領域を形成し、前記透明電極上において互いに離間する第１電極および第２電極を設け、前記第１電極の一端を前記第１領域に設け、前記第１電極の他端を前記第３領域に設け、前記第２電極の一端を前記第２領域に設け、前記第２電極の他端を前記第３領域に設ける。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、透明電極の温度制御をより簡単に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の実施の形態に係る面状発熱体の分解斜視図

【図2】本開示の実施の形態に係る絶縁シートの第１面側(レーザ加工前)を示す正面図

【図3】本開示の実施の形態に係る絶縁シートの第１面側(レーザ加工後)を示す正面図

【図4】本開示の実施の形態に係る絶縁シートの第１面側(両面テープ取付前)を示す正面図

【図5】本開示の実施の形態に係る絶縁シートの第２面側(保護フィルム取付前)を示す正面図

【図6】本開示の実施の形態に係る絶縁シートの第２面側(保護フィルム取付後)を示す正面図

【図7】本開示の実施の形態に係る絶縁シートの第２面に設けられる電極を示す正面図

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の実施の形態に係る面状発熱体１００について、図１～図７を参照しながら説明する。なお、各図において共通する構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は適宜省略する。

【0012】

図１は、面状発熱体１００の分解斜視図である。

【0013】

図１に示すように、面状発熱体１００は、両面テープ１、電極２、３、絶縁シート６、電極７、ＰＴＣ素子８、９、端子１０、１１、１２、保護フィルム１３を有する。

【0014】

絶縁シート６の第１面の加工方法について、図２～図４を用いて説明する。

【0015】

絶縁シート６の第１面は、例えば図１に示した面であり、以下では、単に「第１面」ともいう。また、以下では、絶縁シート６の第１面の裏面を、「第２面」という。

【0016】

図２～図４は、絶縁シート６の第１面側を示す正面図である。図２は、第１面に対してレーザ加工が実行される前の状態を示している。図３は、第１面に対してレーザ加工が実行された後の状態を示している。図４は、図３に示した第１面において図１に示した電極２、３が設けられた状態（図１に示した両面テープ１が取り付けられる前の状態）を示している。

【0017】

絶縁シート６は、電気的な絶縁性を有するシート状の透明部材である。まず、図２に示すように、絶縁シート６の第１面の全体には、通電により発熱する透明電極Ａが設けられる。

【0018】

次に、図２に示した透明電極Ａに対して、例えばレーザ加工が行われる。これにより、図３に示すように、溝部６ａ、６ｂ、６ｃが形成される。なお、溝部６ａ、６ｂ、６ｃは、例えば、金型を用いたハーフカットにより形成されてもよい。レーザ加工、および、金型を用いたハーフカットについては公知の技術を用いることができる。

【0019】

溝部６ａ、６ｂは、縦方向（絶縁シート６の短辺方向。以下同様）に沿って、絶縁シート６の上端から下端にかけて設けられている。

【0020】

溝部６ｃは、横方向（絶縁シート６の長辺方向。以下同様）に沿って、絶縁シート６の右端から溝部６ｂにかけて設けられている。

【0021】

溝部６ａ～６ｃそれぞれの深さは、透明電極Ａの厚みと同じである。

【0022】

上述した溝部６ａ、６ｂ、６ｃの形成により、透明電極Ａは、図３に示すように、第１領域２１、第２領域２２、第３領域２３、第４領域２４に分割される。

【0023】

第１領域２１と第２領域２２とは、溝部６ｃを境界として電気的に絶縁している。第１領域２１と第３領域２３とは、溝部６ｂを境界として電気的に絶縁している。第２領域２２と第３領域２３とは、溝部６ｂを境界として電気的に絶縁している。第３領域２３と第４領域２４とは、溝部６ａを境界として電気的に絶縁している。

【0024】

次に、図３に示した第１面に対して、導電部としての電極２、３が設けられる。図４に示すように、電極２と電極３は、互いに離間して設けられる。

【0025】

電極２（第１電極の一例）は、第１面の上方部分において、横方向に延伸して設けられている。電極２の一端は、第１領域２１上に設けられており、電極２の他端は、第３領域２３上に設けられている。電極２における横方向への延伸部分は、第３領域２３と導通している。

【0026】

電極３（第２電極の一例）は、一部分が第１面の下端において横方向に延伸して設けられ、一部分が第１面の右端部分において縦方向に延伸して設けられている。電極３の一端は、第２領域２２上に設けられており、電極３の他端は、第３領域２３上に設けられている。電極３における横方向への延伸部分は、第３領域２３と導通している。

【0027】

図４に示す端子１０～１２については後述する。なお、図４に示す点線は、図１、図６に示す保護フィルム１３の下端部分を示している。

【0028】

図４に示した絶縁シート６の第１面には、その全体を被覆するように、図１に示した両面テープ１が取り付けられる。両面テープ１は、両面に粘着力を有する透明部材である。

【0029】

図５、図６は、絶縁シート６の第２面側を示す正面図である。図５は、図１に示した保護フィルム１３が取り付けられる前の状態を示している。図６は、図１に示した保護フィルム１３が取り付けられた後の状態を示している。

【0030】

図５に示すように、絶縁シート６の第２面側の上方部分には、導電部としての電極７と、電流制御部としてのＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子８、９とが設けられている。なお、ＰＴＣ素子は、ＰＴＣ抵抗体と言ってもよい。

【0031】

電極７の形状を図７に示す。図７に示すように、電極７は、櫛歯形状部１４、１５と、端部１６、１７とを有する。

【0032】

櫛歯形状部１４にはＰＴＣ素子８が設けられ、櫛歯形状部１５にはＰＴＣ素子９が設けられる（図５参照）。

【0033】

ＰＴＣ素子８、９は、図４に示した透明電極Ａ(具体的には、第３領域２３)の裏面側に設けられている。すなわち、ＰＴＣ素子８、９は、第１面における透明電極Ａ（具体的には、第３領域２３）の位置に対応するように、第２面に設けられていると言える。

【0034】

また、端部１６には端子１０が取り付けられ、端部１７には端子１２が取り付けられる（図５参照）。

【0035】

端子１０～１２は、絶縁シート６の第１面側と第２面側とを導通させるための導電部材である。

【0036】

端子１０は、電極７、絶縁シート６（第４領域２４を含む）を貫通して設けられている。端子１０の第２面側（図５、図６参照）には、図示しないリード線が接続される。

【0037】

端子１１は、絶縁シート６（第１領域２１を含む）、電極２を貫通して設けられている。端子１１は、電極２（具体的には、第１領域２１に位置する電極２の一端）と導通する。端子１１の第２面側（図５、図６参照）には、図示しないリード線が接続される。

【0038】

端子１２は、電極７、絶縁シート６（第２領域２２を含む）、電極３を貫通して設けられている。電極３（具体的には、第２領域２２に位置する電極３の一端）と電極７（具体的には、図７に示した端部１７）とは、端子１２を介して導通する。

【0039】

図５に示した絶縁シート６の第２面には、電極７およびＰＴＣ素子８、９を被覆するように、図１に示した保護フィルム１３が取り付けられる（図６参照）。

【0040】

保護フィルム１３は、非透明部材である。保護フィルム１３には、端子１０～１２それぞれの取付位置に対応するように、開口部（符号略）が設けられている。これにより、保護フィルム１３を第２面に取り付けた場合、図６に示すように、端子１０～１２は、各開口部から露出する。

【0041】

上述のように構成された面状発熱体１００における電流の流れについて、説明する。なお、ここでは、電流の入力端が端子１１であり、電流の出力端が端子１０である場合を例に挙げて、説明する。

【0042】

端子１１の第２面側に接続されたリード線（図示略）から端子１１に流れ込んだ電流は、まず、絶縁シート６の第１面側を流れる。具体的には、電流は、図４において、電極２、透明電極Ａ（具体的には、第３領域２３）、電極３の順に流れ、端子１２に到達する。このとき、透明電極Ａは発熱する。これにより、面状発熱体１００が取り付けられた対象物（例えば、後述する光学装置の透明部材）は加温される。

【0043】

端子１２の第１面側に達した電流は、その後、絶縁シート６の第２面側を流れる。具体的には、電流は、図５において、電極７、ＰＴＣ素子８、９を流れて、端子１０に到達する。そして、電流は、端子１０の第２面側に接続されたリード線（図示略）へ流れ出る。

【0044】

このような電流の流れから、ＰＴＣ素子８、９は、電極３、端子１２、および電極７を介して、透明電極Ａ（第３領域２３）と直列に接続されていると言うことができる。

【0045】

なお、電流の入力端および出力端をそれぞれ端子１０、１１としてもよい。その場合、電流は、上述した順とは逆に流れる。

【0046】

上述した面状発熱体１００は、図１に示した両面テープ１により、光学装置の透明部材（例えば、撮像素子の前方に設けられる保護ガラス等）に取り付けられる。光学装置としては、例えば、車両の周辺の状況を検知する車載カメラ（衝突防止カメラと言ってもよい）、建物等に取り付けられる監視カメラ、車載電子ドアミラー等が挙げられるが、これらに限定されない。なお、面状発熱体１００は、光学装置以外に設けられる透明部材（例えば、車両のガラス窓等）に取り付けられてもよい。

【0047】

以上説明したように、本実施の形態の面状発熱体１００は、通電により発熱する透明電極Ａが第１面に設けられた絶縁シート６と、第１面の裏面である第２面に設けられ、透明電極Ａと直列に接続されたＰＴＣ素子８、９と、透明電極Ａ上において互いに離間して設けられた電極２、３と、を有し、透明電極Ａは、その厚みと同じ深さを備えた溝部６ａ～６ｃを境界として電気的に絶縁する第１領域２１、第２領域２２、および第３領域２３を含み、電極２の一端は第１領域２１に設けられ、電極２の他端は第３領域２３に設けられ、電極３の一端は第２領域２２に設けられ、電極３の他端は第３領域２３に設けられることを特徴とする。

【0048】

これにより、絶縁シート６の第１面に設けられた透明電極Ａの温度の制御を、絶縁シート６の第２面に設けられたＰＴＣ素子８、９により行うことができる。すなわち、面状発熱体１００は、外部に設けられた制御用デバイス（例えば、サーミスタやサーモスタット等）を用いて、透明電極Ａにおける温度を制御する必要がないため、従来に比べて、透明電極Ａにおける温度制御をより簡単に実現することができる。

【0049】

また、本実施の形態の面状発熱体１００では、ＰＴＣ素子８、９が第１面における透明電極Ａ（例えば、第３領域２３）の位置に対応するように第２面に設けられていることを特徴とする。これにより、透明電極Ａ（例えば、第３領域２３）の温度が迅速にＰＴＣ素子８、９に伝わるため、透明電極Ａにおける温度制御をより精度良く実現することができる。

【0050】

なお、本開示は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。

【0051】

実施の形態では、２つのＰＴＣ素子８、９を設ける場合を例に挙げて説明したが、ＰＴＣ素子の数は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。複数のＰＴＣ素子を設けた場合では、安定的な温度制御を実現することができるので、より好ましい。

【0052】

また、面状発熱体１００に含まれる各構成要素の形状やサイズは、図示したものに限定されない。

【産業上の利用可能性】

【0053】

本開示の面状発熱体は、透明電極を有する面状発熱体、光学装置、および面状発熱体の製造方法に有用である。

【符号の説明】

【0054】

１ 両面テープ
２、３、７ 電極
６ 絶縁シート
６ａ、６ｂ、６ｃ 溝部
８、９ ＰＴＣ素子
１０、１１、１２ 端子
１３ 保護フィルム
１４、１５ 櫛歯形状部
１６、１７ 端部
２１ 第１領域
２２ 第２領域
２３ 第３領域
２４ 第４領域
１００ 面状発熱体
Ａ 透明電極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】