(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-02-14
(54)【発明の名称】可変型加熱装置
(51)【国際特許分類】
H05B 3/74 20060101AFI20240206BHJP
F24C 7/04 20210101ALI20240206BHJP
【FI】
H05B3/74
F24C7/04 A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023548340
(86)(22)【出願日】2022-02-10
(85)【翻訳文提出日】2023-10-04
(86)【国際出願番号】 KR2022002014
(87)【国際公開番号】W WO2022173234
(87)【国際公開日】2022-08-18
(31)【優先権主張番号】10-2021-0019317
(32)【優先日】2021-02-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】519313150
【氏名又は名称】グラフェン・スクエア・インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】ソン・チェ・パク
(72)【発明者】
【氏名】クアンチュン・チュオン
【テーマコード(参考)】
3K092
3L087
【Fターム(参考)】
3K092PP01
3K092PP03
3K092QB15
3K092QB32
3K092RF03
3K092RF17
3L087AA02
3L087AC01
3L087CC04
(57)【要約】
本発明は、加熱部位が透明で、食べ物が調理される過程を容易に確認することができ、変形が可能で、マルチ機能を行うことができる可変型加熱装置を提供可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1透明発熱体を含む第1透明加熱部と、
第2透明発熱体を含む第2透明加熱部と、
前記第1透明加熱部と前記第2透明加熱部との間に備えられるフォールディング部と、を含む可変型加熱装置。
【請求項2】
前記第1透明発熱体および前記第2透明発熱体は、グラフェン薄膜である、請求項1に記載の可変型加熱装置。
【請求項3】
前記グラフェン薄膜は、単一または複数のグラフェン層を含むものである、請求項2に記載の可変型加熱装置。
【請求項4】
前記グラフェン薄膜は、ドーパントでドープされたものである、請求項2に記載の可変型加熱装置。
【請求項5】
前記第1透明加熱部は、前記第1透明発熱体が備えられる第1透明基材と、前記第1透明発熱体を挟んで前記第1透明基材に対向する第2透明基材と、を含み、
前記第2透明加熱部は、前記第2透明発熱体が備えられる第3透明基材と、前記第2透明発熱体を挟んで前記第3透明基材に対向する第4透明基材と、を含み、
前記第1透明基材および第2透明基材は密封されて、前記第1透明基材および第2透明基材の間にエアギャップが形成され、
前記第3透明基材および第4透明基材は密封されて、前記第3透明基材および第4透明基材の間にエアギャップが形成されるものである、請求項1に記載の可変型加熱装置。
【請求項6】
前記第1透明加熱部は、前記第1透明基材および第2透明基材の間に備えられて、前記第1透明基材および第2透明基材を密封する第1スペーサを含み、
前記第2透明加熱部は、前記第3透明基材および第4透明基材の間に備えられて、前記第3透明基材および第4透明基材を密封する第2スペーサを含むものである、請求項5に記載の可変型加熱装置。
【請求項7】
前記エアギャップは、不活性気体を含むものである、請求項5に記載の可変型加熱装置。
【請求項8】
前記第1透明加熱部は、前記第1透明発熱体に連結される電極をさらに含み、
前記第2透明加熱部は、前記第2透明発熱体に連結される電極をさらに含むものである、請求項5に記載の可変型加熱装置。
【請求項9】
前記フォールディング部は、前記第1透明加熱部と前記第2透明加熱部に対して脱付着可能である、請求項1に記載の可変型加熱装置。
【請求項10】
透明柔軟基材をさらに含み、
前記透明柔軟基材は、前記第1透明加熱部が備えられる第1透明加熱領域と、前記第2透明加熱部が備えられる第2透明加熱領域と、前記第1透明加熱部と前記第2透明加熱部との間に位置するフォールディング領域と、を含み、
前記フォールディング部は、前記フォールディング領域に対応する前記透明柔軟基材の部分である、請求項1に記載の可変型加熱装置。
【請求項11】
前記第1透明発熱体に連結されて前記第1透明発熱体の発熱程度を制御する第1温度制御部と、
前記第2透明発熱体に連結されて前記第2透明発熱体の発熱程度を制御する第2温度制御部と、をさらに含むものである、請求項1に記載の可変型加熱装置。
【請求項12】
前記第1透明発熱体に連結されて前記第1透明発熱体の駆動時間を制御する第1駆動時間制御部と、
前記第2透明発熱体に連結されて前記第2透明発熱体の駆動時間を制御する第2駆動時間制御部と、をさらに含むものである、請求項1に記載の可変型加熱装置。
【請求項13】
前記第1透明発熱体に連結されて前記第1透明発熱体の温度および駆動時間を含む駆動情報を表示する第1ディスプレイ部と、
前記第2透明発熱体に連結されて前記第2透明発熱体の温度および駆動時間を含む駆動情報を表示する第2ディスプレイ部と、をさらに含むものである、請求項1に記載の可変型加熱装置。
【請求項14】
前記第1ディスプレイ部および第2ディスプレイ部それぞれは、透明発熱体の温度に応じて色を変化させる発光素子を含むものである、請求項13に記載の可変型加熱装置。
【請求項15】
前記第1透明加熱部および前記第2透明加熱部の少なくとも1つは、映像を出力する映像ディスプレイ部をさらに含むものである、請求項1に記載の可変型加熱装置。
【請求項16】
前記第1透明加熱部は、前記第1透明発熱体が備えられる第1透明基材と、前記第1透明発熱体に連結される電極と、をさらに含み、
前記第2透明加熱部は、前記第2透明発熱体が備えられる第2透明基材と、前記第2透明発熱体に連結される電極と、をさらに含むものである、請求項1に記載の可変型加熱装置。
【請求項17】
前記第1透明加熱部は、前記第1透明発熱体と前記第1透明基材との間に備えられる第1透明補助層をさらに含み、
前記第2透明加熱部は、前記第2透明発熱体と前記第2透明基材との間に備えられる第2透明補助層をさらに含むものである、請求項16に記載の可変型加熱装置。
【請求項18】
前記第1透明加熱部は、前記第1透明発熱体上に備えられる第1透明保護層をさらに含み、
前記第2透明加熱部は、前記第2透明発熱体上に備えられる第2透明保護層をさらに含むものである、請求項1に記載の可変型加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書は、2021年2月10日付で韓国特許庁に提出された韓国特許出願第10-2021-0019317号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本発明に組み込まれる。
【0002】
本発明は、可変型加熱装置に関し、具体的には、加熱部位が透明に形成され、変形可能な加熱装置に関する。
【背景技術】
【0003】
最近、単身世帯の増加に伴い、マルチ機能を備えたりサイズがコンパクトなキッチン家電製品の需要が増加している。特に、加熱調理器具に関連して、ガスレンジを用いる場合にガスが引火して発生する有害性ガスの問題、ガス漏れなどの問題により、電気を用いて食べ物を調理できる調理器具への関心が大きくなっている。
【0004】
一般的に、電気を用いて食べ物を加熱する調理器具は不透明で、食べ物が調理される過程を確認しにくく、衛生的に管理しにくい問題があった。
【0005】
そこで、食べ物が調理される過程を容易に確認することができ、衛生的な管理が可能であり、マルチ機能を備えている加熱調理器具の開発が必要なのが現状である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明が解決しようとする課題は、加熱部位が透明で、対象体が加熱される過程を容易に確認することができ、変形が可能で、マルチ機能を行うことができる可変型加熱装置を提供することである。
【0007】
ただし、本発明が解決しようとする課題は上述した課題に制限されず、言及されていないさらに他の課題は下記の記載から当業者に明確に理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一実施態様は、第1透明発熱体を含む第1透明加熱部と、第2透明発熱体を含む第2透明加熱部と、前記第1透明加熱部と前記第2透明加熱部との間に備えられるフォールディング部と、を含む可変型加熱装置を提供する。
【発明の効果】
【0009】
本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置は、対象体を加熱する部位が透明で、対象体が加熱される過程を容易に確認することができる。
【0010】
本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置は、対象体を加熱する部位が透明で、衛生的な管理が容易になる。
【0011】
本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置は、フォールディング部を介して変形が可能で、多様な対象体を容易に加熱できるという利点がある。
【0012】
本発明の効果は上述した効果に限定されるものではなく、言及されていない効果は本願明細書および添付した図面から当業者に明確に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【
図1A】本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置がフォールディングされた状態を概略的に示す図である。
【
図1B】可変型加熱装置が展開された状態を概略的に示す図である。
【
図2A】本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置の平面図を概略的に示す図である。
【
図2B】
図2AにおけるA-B線に沿った可変型加熱装置の断面図を概略的に示す図である。
【
図2C】
図2AにおけるC-D線に沿った可変型加熱装置の断面図を概略的に示す図である。
【
図3A】本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置の平面図を概略的に示す図である。
【
図3B】
図3AにおけるA-B線に沿った可変型加熱装置の断面図を概略的に示す図である。
【
図4A】本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置のフォールディング部が脱着された状態を概略的に示す図である。
【
図4B】本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置のフォールディング部が変形して第1透明加熱部と第2透明加熱部との間の距離が調節されることを示す図である。
【
図5A】本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置の平面図を概略的に示す図である。
【
図5B】
図5AにおけるA-B線に沿った可変型加熱装置の断面図を概略的に示す図である。
【
図6A】本発明の一実施態様に係る制御部、温度表示部、駆動時間制御部および発光素子が備えられた可変型加熱装置の平面図を概略的に示す図である。
【
図6B】本発明の一実施態様に係る制御部、温度表示部、駆動時間制御部および映像ディスプレイ部が備えられた可変型加熱装置の平面図を概略的に示す図である。
【
図7A】本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置に含まれる電極を示す図である。
【
図7B】本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置に含まれる電極を示す図である。
【
図7C】本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置に含まれる電極を示す図である。
【
図7D】本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置に含まれる電極を示す図である。
【
図8A】本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置がフォールディングされた状態を概略的に示す図である。
【
図8B】可変型加熱装置が展開された状態を概略的に示す図である。
【
図9A】本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置の平面図を概略的に示す図である。
【
図9B】
図9AにおけるA-B線に沿った可変型加熱装置の断面図を概略的に示す図である。
【
図10A】本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置の平面図を概略的に示す図である。
【
図10B】
図10AにおけるA-B線に沿った可変型加熱装置の断面図を概略的に示す図である。
【
図10C】
図10AにおけるC-D線に沿った可変型加熱装置の断面図を概略的に示す図である。
【
図11】本発明の一実施態様に係る透明補助層が備えられた可変型加熱装置の断面図を概略的に示す図である。
【
図12A】本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置のフォールディング部が付着した状態を概略的に示す図である。
【
図12B】本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置のフォールディング部が脱着された状態を概略的に示す図である。
【
図13A】本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置のフォールディング部が変形して第1透明加熱部と第2透明加熱部との間の距離が調節されることを示す図である。
【
図13B】本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置のフォールディング部が変形して第1透明加熱部と第2透明加熱部との間の距離が調節されることを示す図である。
【
図14A】本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置の平面図を概略的に示す図である。
【
図14B】
図14AにおけるA-B線に沿った可変型加熱装置の断面図を概略的に示す図である。
【
図15A】本発明の一実施態様に係る透明保護層が備えられた可変型加熱装置の断面図を概略的に示す図である。
【
図15B】本発明の一実施態様に係る透明保護層が備えられた可変型加熱装置の断面図を概略的に示す図である。
【
図16】本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置の断面図を示す図である。
【
図17】本発明の一実施態様に係る透明基材のガラス上に補助電極として格子縞状の銀(Ag)電極が形成されたことを撮影したイメージである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明の一実施態様は、第1透明発熱体を含む第1透明加熱部と、第2透明発熱体を含む第2透明加熱部と、前記第1透明加熱部と前記第2透明加熱部との間に備えられるフォールディング部と、を含む可変型加熱装置を提供する。
【0015】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明発熱体および前記第2透明発熱体は、グラフェン薄膜であってもよい。
【0016】
本発明の一実施態様によれば、前記グラフェン薄膜は、単一または複数のグラフェン層を含むことができる。
【0017】
本発明の一実施態様によれば、前記グラフェン薄膜は、ドーパントでドープされたものであってもよい。
【0018】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明加熱部は、前記第1透明発熱体が備えられる第1透明基材と、前記第1透明発熱体を挟んで前記第1透明基材に対向する第2透明基材と、を含み、前記第2透明加熱部は、前記第2透明発熱体が備えられる第3透明基材と、前記第2透明発熱体を挟んで前記第3透明基材に対向する第4透明基材と、を含み、前記第1透明基材および第2透明基材は密封されて、前記第1透明基材および第2透明基材の間にエアギャップが形成され、前記第3透明基材および第4透明基材は密封されて、前記第3透明基材および第4透明基材の間にエアギャップが形成される。
【0019】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明加熱部は、前記第1透明基材および第2透明基材の間に備えられて、前記第1透明基材および第2透明基材を密封する第1スペーサを含み、前記第2透明加熱部は、前記第3透明基材および第4透明基材の間に備えられて、前記第3透明基材および第4透明基材を密封する第2スペーサを含むことができる。
【0020】
本発明の一実施態様によれば、前記エアギャップは、不活性気体を含むことができる。
【0021】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明加熱部は、前記第1透明発熱体に連結される電極をさらに含み、前記第2透明加熱部は、前記第2透明発熱体に連結される電極をさらに含むことができる。
【0022】
本発明の一実施態様によれば、前記フォールディング部は、前記第1透明加熱部と前記第2透明加熱部に対して脱付着可能である。
【0023】
本発明の一実施態様によれば、前記可変型加熱装置は、透明柔軟基材をさらに含み、前記透明柔軟基材は、前記第1透明加熱部が備えられる第1透明加熱領域と、前記第2透明加熱部が備えられる第2透明加熱領域と、前記第1透明加熱部と前記第2透明加熱部との間に位置するフォールディング領域と、を含み、前記フォールディング部は、前記フォールディング領域に対応する前記透明柔軟基材の部分であってもよい。
【0024】
本発明の一実施態様によれば、前記可変型加熱装置は、前記第1透明発熱体に連結されて前記第1透明発熱体の発熱程度を制御する第1温度制御部と、前記第2透明発熱体に連結されて前記第2透明発熱体の発熱程度を制御する第2温度制御部と、をさらに含むことができる。
【0025】
本発明の一実施態様によれば、前記可変型加熱装置は、前記第1透明発熱体に連結されて前記第1透明発熱体の駆動時間を制御する第1駆動時間制御部と、前記第2透明発熱体に連結されて前記第2透明発熱体の駆動時間を制御する第2駆動時間制御部と、をさらに含むことができる。
【0026】
本発明の一実施態様によれば、前記可変型加熱装置は、前記第1透明発熱体に連結されて前記第1透明発熱体の温度および駆動時間を含む駆動情報を表示する第1ディスプレイ部と、前記第2透明発熱体に連結されて前記第2透明発熱体の温度および駆動時間を含む駆動情報を表示する第2ディスプレイ部と、をさらに含むことができる。
【0027】
本発明の一実施態様によれば、前記第1ディスプレイ部および第2ディスプレイ部それぞれは、透明発熱体の温度に応じて色を変化させる発光素子を含むことができる。
【0028】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明加熱部および前記第2透明加熱部の少なくとも1つは、映像を出力する映像ディスプレイ部をさらに含むことができる。
【0029】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明加熱部は、前記第1透明発熱体が備えられる第1透明基材と、前記第1透明発熱体に連結される電極と、をさらに含み、前記第2透明加熱部は、前記第2透明発熱体が備えられる第2透明基材と、前記第2透明発熱体に連結される電極と、をさらに含むことができる。
【0030】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明加熱部は、前記第1透明発熱体と前記第1透明基材との間に備えられる第1透明補助層をさらに含み、前記第2透明加熱部は、前記第2透明発熱体と前記第2透明基材との間に備えられる第2透明補助層をさらに含むことができる。
【0031】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明加熱部は、前記第1透明発熱体上に備えられる第1透明保護層をさらに含み、前記第2透明加熱部は、前記第2透明発熱体上に備えられる第2透明保護層をさらに含むことができる。
【0032】
[実施例]
本明細書において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。
【0033】
本明細書において、ある部材が他の部材「上に」位置しているとする時、これは、ある部材が他の部材に接している場合のみならず、2つの部材の間にさらに他の部材が存在する場合も含む。
【0034】
本明細書において、用語「~するステップ」および「~のステップ」は、「~のためのステップ」を意味しない。
【0035】
本明細書において、「グラフェン層」という用語は、複数の炭素原子が互いに共有結合で連結されてポリサイクリック芳香族分子を形成するグラフェンが膜またはシート形状を形成したものであって、前記共有結合で連結された炭素原子は、基本繰り返し単位として6員環を形成するが、5員環および/または7員環をさらに含むことも可能である。したがって、前記「グラフェン層」は、互いに共有結合した炭素原子(通常、sp2結合)の単一層として示される。前記「グラフェン層」は、多様な構造を有することができ、このような構造は、グラフェン内に含まれる5員環および/または7員環の含有量に応じて異なる。前記「グラフェン層」は、上述のようなグラフェンの単一層からなるが、これらがいくつか互いに積層されて複数層を形成することも可能であり、最大100nmまでの厚さを形成することができる。
【0036】
本明細書において、「透明加熱部」は、第1透明加熱部および第2透明加熱部を一括して称するものであり、「透明発熱体」は、第1透明発熱体および第2透明発熱体を一括して称するものであり、「透明基材」は、第1透明基材および第2透明基材を一括して称するものであり、「透明補助層」は、第1透明補助層および第2透明補助層を一括して称するものであり、「透明保護層」は、第1透明保護層および第2透明保護層を一括して称するものであってもよい。
【0037】
以下、添付した図面を参照して、本発明を実施するための具体的な内容を詳細に説明する。
【0038】
図1Aは、本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置がフォールディングされた状態を概略的に示す図であり、
図1Bは、可変型加熱装置が展開された状態を概略的に示す図である。
図1Aおよび
図1Bは、可変型加熱装置の構成を概略的に示す図であり、説明の便宜のために、後述するスペーサ、電極などの構成を省略して示した。
【0039】
本発明の一実施態様は、第1透明発熱体を含む第1透明加熱部と、第2透明発熱体を含む第2透明加熱部と、前記第1透明加熱部と前記第2透明加熱部との間に備えられるフォールディング部と、を含む可変型加熱装置を提供する。
【0040】
本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置は、対象体を加熱する部位が透明で、対象体が加熱される過程を容易に確認することができ、衛生的な管理が容易になる。また、前記可変型加熱装置は、フォールディング部を介して変形が可能で、多様な対象体を容易に加熱できるという利点がある。
【0041】
図1Aおよび
図1Bを参照すれば、前記可変型加熱装置100は、第1透明加熱部110と、第2透明加熱部120と、フォールディング部130と、を含む。この時、フォールディング部130は、第1透明加熱部110と第2透明加熱部120との間に備えられる。
図1Aに示されるように、フォールディング部130を介して、第1透明加熱部110と第2透明加熱部120とが互いに対向するように、可変型加熱装置100はフォールディングされる。
図1Bに示されるように、フォールディング部130を介して、第1透明加熱部110と第2透明加熱部120とが可変型加熱装置100の備えられる場所(例えば、地面)と水平となるように、可変型加熱装置100は展開される。すなわち、前記可変型加熱装置100は、フォールディング型加熱装置であってもよい。
【0042】
図1Aおよび
図1Bを参照すれば、フォールディング部130を介して、第1透明加熱部110の第1透明発熱体111と、第2透明加熱部120の第2透明発熱体121と、は互いに0°以上180゜の角度をなすことができる。
【0043】
本発明の一実施態様によれば、前記可変型加熱装置は、フォールディング部を介して変形可能で、多様な種類の対象を加熱させることができる。例えば、前記可変型加熱装置は、食べ物の調理のための加熱装置であってもよい。具体的には、前記可変型加熱装置がフォールディングされた状態では、トースター機のような役割を果たしてパンを焼くことができ、肉などを焼くこともできる。すなわち、前記可変型加熱装置は、可変型透明トースター機であってもよい。また、前記可変型加熱装置は、フォールディングされた状態または展開された状態で、豚肉、牛肉などの肉類、サバ、サワラなどの魚類、ホウレンソウ、白菜、チンゲンサイなどの野菜、ピザ、ギョウザなどの加工食品などを調理することができる。ただし、前記可変型加熱装置を用いて調理できる対象の種類を前記記載のものに限定するわけではない。
【0044】
また、前記可変型加熱装置が展開された状態では、ホットトレイ(hot tray)のような役割を果たして食べ物を調理したり、または調理された食べ物を保温することができる。したがって、前記可変型加熱装置は、フォールディングによりマルチ機能を実現することができる。また、前記可変型加熱装置は、フォールディングされた状態で収納または保管が可能で、保管および運搬の容易性がある。
【0045】
本発明の一実施態様によれば、前記可変型加熱装置は、対象体を800℃以下の温度に加熱することができる。具体的には、前記可変型加熱装置が対象体を加熱する温度は、700℃以下、600℃以下、500℃以下、400℃以下、300℃以下、200℃以下、100℃以下、または50℃以下であってもよい。また、前記可変型加熱装置が対象体を加熱する温度は、35℃以上、50℃以上、75℃以上、100℃以上、200℃以上、300℃以上、400℃以上、500℃以上、600℃以上、または700℃以上であってもよい。前述した対象体を加熱する温度は、前記第1および第2透明加熱部が加熱される温度であってもよい。後述のように、前記第1透明加熱部(第1透明発熱体)が加熱される温度は、第1温度制御部により制御が可能であり、前記第2透明加熱部(第2透明発熱体)が加熱される温度は、第2温度制御部により制御が可能である。
【0046】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明加熱部および前記第2透明加熱部は透明である。すなわち、前記第1および第2透明加熱部に当接して加熱される対象の加熱程度、状態などをリアルタイムに確認できるという利点がある。また、前記第1および第2透明加熱部は透明であるため、第1および第2透明加熱部に付いた異物の存在の確認が容易で、衛生的な管理が可能という利点がある。
【0047】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明発熱体および前記第2透明発熱体は、グラフェン薄膜であってもよい。前記第1および第2透明発熱体として、グラフェンのほかに他の素材を使用してもよいが、グラフェンの優れた透明性および発熱特性を考慮して、以下、第1および第2透明発熱体としてグラフェンを使用する実施態様を重点に説明する。
【0048】
本発明の一実施態様によれば、化学気相蒸着法を利用してグラフェンを合成して、第1透明発熱体および第2透明発熱体を製造することができる。前記グラフェンを形成する方法は、当業界にてグラフェンを合成する方法を制限なく採用して使用可能である。例えば、後述する第1透明基材および第3透明基材を加熱し、水素ガスと炭化ソースを供給して、第1透明基材および第3透明基材上にグラフェンを合成させることができる。前記炭化ソースは、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、エタン、エチレン、エタノール、アセチレン、プロパン、ブタン、ブタジエン、ペンタン、ペンテン、シクロペンタジエン、ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、およびトルエンの少なくとも1つを含むことができるが、前記炭化ソースの種類を限定するものではない。
【0049】
本発明の一実施態様によれば、前記化学気相蒸着法は、700℃以上の温度で行われる。具体的には、前記化学気相蒸着法は、750℃以上の温度、800℃以上の温度、850℃以上の温度、900℃以上の温度、または1,000℃以上の温度で行われる。また、前記化学気相蒸着法は、2,000℃以下の温度、1,900℃以下の温度、1,800℃以下の温度、1,700℃以下の温度、1,600℃以下の温度、または1,500℃以下の温度で行われる。前記化学気相蒸着法が行われる温度が前述した範囲内の場合、前記グラフェンが安定的に形成され、合成されるグラフェンの結晶性に優れることができる。
【0050】
本発明の一実施態様によれば、前記グラフェン薄膜は、単一または複数のグラフェン層を含むことができる。具体的には、前記グラフェン薄膜は、1層以上5層以下、2層以上5層以下、3層以上5層以下、1層以上3層以下、または2層以上3層以下のグラフェン層を含むことができる。前記グラフェン薄膜に含まれる前記グラフェン層の数が前述した範囲内の場合、前記グラフェン薄膜の表面抵抗を減少させて、グラフェン薄膜の最大温度、発熱効率および放熱特性を向上させることができる。すなわち、前記第1および第2透明発熱体は、対象を効果的に加熱させることができると同時に、第1および第2透明発熱体の厚さを効果的に減少させることができる。これにより、前記可変型加熱装置の厚さおよび重量を減少させ、加熱効率を向上させることができるという利点がある。一方、前記可変型加熱装置が用いられる用途に応じて、前記グラフェン薄膜に含まれるグラフェン層の数は5層以上に調節されてもよい。
【0051】
本発明の一実施態様によれば、前記グラフェン薄膜は、ドーパントでドープされたものであってもよい。ドープ処理されたグラフェンを使用することにより、第1および第2透明発熱体の発熱効率を増加させることができる。具体的には、前記ドーパントは、有機系ドーパントまたは無機系ドーパントを含むことができる。前記ドーパントは、イオン性液体、イオン性気体、酸類化合物、有機分子系化合物、およびこれらの組み合わせからなる群より選択されるものを含んでもよいが、これに制限されるわけではない。例えば、前記ドーパントは、NO2BF4、NOBF4、NO2SbF6、HCl、H2PO4、H3CCOOH、H2SO4、HNO3、PVDF、ナフィオン(Nafion)、AuCl3、SOCl2、Br2、CH3NO2、ジクロロジシアノキノン、オキソン、ジミリストイルホスファチジルイノシトール、トリフルオロメタンスルホンイミド、およびこれらの組み合わせからなる群より選択されるものを含んでもよいが、これに制限されるわけではない。
【0052】
本発明の一実施態様によれば、前記グラフェン薄膜の単位面積による抵抗値は、0.01Ω/cm2以上5Ω/cm2以下、0.02Ω/cm2以上5Ω/cm2以下、0.05Ω/cm2以上5Ω/cm2以下、0.1Ω/cm2以上5Ω/cm2以下、0.5Ω/cm2以上5Ω/cm2以下、1Ω/cm2以上5Ω/cm2以下、2Ω/cm2以上5Ω/cm2以下、3Ω/cm2以上5Ω/cm2以下、4Ω/cm2以上5Ω/cm2以下、0.01Ω/cm2以上1Ω/cm2以下、0.02Ω/cm2以上1Ω/cm2以下、0.05Ω/cm2以上1Ω/cm2以下、0.1Ω/cm2以上1Ω/cm2以下、または0.5Ω/cm2以上1Ω/cm2以下であってもよい。
【0053】
前記グラフェン薄膜の単位面積による抵抗値が前述した範囲内の場合、前記グラフェン薄膜の発熱効率を効果的に向上させることができる。これにより、前記可変型加熱装置は、対象体を効果的に加熱することができる。また、前記グラフェン薄膜の単位面積による抵抗値を前述した範囲に調節することにより、前記グラフェン薄膜が備えられる透明基材の厚さを減少させて、前記可変型加熱装置の厚さをより薄く実現することもできる。
【0054】
例えば、前記グラフェン薄膜の大きさは、100cm2以上2,500cm2以下であってもよい。具体的には、前記グラフェン薄膜の大きさは、10cm×10cm以上40cm×60cmであってもよい。また、前記グラフェン薄膜が1層のグラフェン層を含む場合、前記グラフェン薄膜は、前述した大きさでの面積が200Ω以上400Ω以下であってもよい。前記グラフェン薄膜が2層のグラフェン層を含む場合、前記グラフェン薄膜は、前述した大きさでの面積が150Ω以上300Ω以下であってもよい。前記グラフェン薄膜が3層のグラフェン層を含む場合、前記グラフェン薄膜は、前述した大きさでの面積が100Ω以上200Ω以下であってもよい。前記グラフェン薄膜が4層のグラフェン層を含む場合、前記グラフェン薄膜は、前述した大きさでの面積が80Ω以上150Ω以下であってもよい。前記グラフェン薄膜が5層のグラフェン層を含む場合、前記グラフェン薄膜は、前述した大きさでの面積が60Ω以上100Ω以下であってもよい。
【0055】
本発明の一実施態様によれば、前記グラフェン薄膜の厚さは、0.35nm以上2.0nm以下であってもよい。例えば、前記グラフェン薄膜が単一(1層)のグラフェン層を含む場合、前記グラフェン薄膜の厚さは、0.35nmであってもよい。また、前記グラフェン薄膜が5層のグラフェン層を含む場合、前記グラフェン薄膜の厚さは、1.75nmであってもよい。前記グラフェン薄膜の厚さが前述した範囲内の場合、前記透明発熱体の発熱効率が増加しかつ、前記可変型加熱装置の製造費用を低減させることができる。
【0056】
図2Aは、本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置の平面図を概略的に示す図であり、
図2Bは、
図2AにおけるA-B線に沿った可変型加熱装置の断面図を概略的に示す図であり、
図2Cは、
図2AにおけるC-D線に沿った可変型加熱装置の断面図を概略的に示す図である。
【0057】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明加熱部は、前記第1透明発熱体が備えられる第1透明基材と、前記第1透明発熱体を挟んで前記第1透明基材に対向する第2透明基材と、を含み、前記第2透明加熱部は、前記第2透明発熱体が備えられる第3透明基材と、前記第2透明発熱体を挟んで前記第3透明基材に対向する第4透明基材と、を含み、前記第1透明基材および第2透明基材は密封されて、前記第1透明基材および第2透明基材の間にエアギャップが形成され、前記第3透明基材および第4透明基材は密封されて、前記第3透明基材および第4透明基材の間にエアギャップが形成される。
【0058】
図2A~
図2Cを参照すれば、第1透明基材112の一面上に第1透明発熱体111が備えられ、第2透明基材113は、第1透明発熱体111を挟んで、第1透明基材112に対向して離隔した状態で備えられる。すなわち、第1透明基材112と第2透明基材113との間にはエアギャップAGが形成され、エアギャップAG内に第1透明発熱体111が位置することができる。また、第3透明基材122の一面上に第2透明発熱体121が備えられ、第4透明基材123は、第2透明発熱体121を挟んで、第3透明基材122に対向して離隔した状態で備えられる。すなわち、第3透明基材122と第4透明基材123との間にはエアギャップAGが形成され、エアギャップAG内に第2透明発熱体121が位置することができる。
【0059】
前記第1透明発熱体が備えられた前記第1透明基材と前記第2透明発熱体が備えられた前記第3透明基材は、対象体を加熱する部分(加熱部分)に相当し、第2透明基材と第4透明基材は、対象体を加熱しない部分(非加熱部分)に相当することができる。この時、前記第1透明基材および前記第2透明基材の間にエアギャップを形成し、前記第3透明基材および前記第4透明基材の間にエアギャップを形成することにより、前記第1および第2透明発熱体から発散する熱は、前記第1および第3透明基材を介して対象体を効果的に加熱すると同時に、第2および第4透明基材に熱が放出されることを効果的に抑制することができる。これにより、前記可変型加熱装置の使用安定性をより向上させることができる。
【0060】
本発明の一実施態様によれば、前記第1~第4透明基材として、当業界にて使用される基材のうち所定の強度を有し透明のものを用いることができる。例えば、前記第1透明基材~第4透明基材は、ガラスまたは高分子フィルムであってもよい。この時、前記ガラスは、物理的および/または化学的に強化されたものを用いることができる。前記高分子フィルムは、PET(Polyethylene Terephthalate)、PMMA[poly(methyl methacrylate)]、PVDF[Poly(viniylidine flouride)]およびPANI(polyaniline)の少なくとも1つを含むことができるが、前記高分子フィルムの種類を限定するものではない。
【0061】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明基材と前記第2透明基材との厚さの比は、1:0.1~1:10であってもよい。具体的には、
図2Aおよび
図2Bを参照すれば、前記第1透明基材112の厚さd41と前記第2透明基材113の厚さd42との比は、1:0.1~1:8、1:0.1~1:6、1:1~1:4、1:0.1~1:4、1:0.1~1:2、1:1~1:8、1:1~1:6、または1:1~1:3であってもよい。より具体的には、前記第1透明基材と前記第2透明基材との厚さの比は、1:2~1:10、1:2~1:8、1:2~1:6、または1:2~1:4であってもよい。前記第1透明基材と前記第2透明基材との厚さの比が前述した範囲内の場合、前記第1透明発熱体から生成された熱は、前記第1透明基材を介して対象体に効果的に伝達されて効果的に加熱することができ、前記第2透明基材を介して外部に熱が発散することを抑制して可変型加熱装置の使用安定性を向上させることができる。好ましくは、前記第2透明基材の厚さが、前記第1透明基材の厚さより厚い。
【0062】
また、前記第3透明基材と前記第4透明基材との厚さの比は、1:0.1~1:10であってもよい。具体的には、
図2Aおよび
図2Cを参照すれば、前記第3透明基材122の厚さd41と前記第4透明基材123の厚さd42との比は、1:0.1~1:8、1:0.1~1:6、1:1~1:4、1:0.1~1:4、1:0.1~1:2、1:1~1:8、1:1~1:6、または1:1~1:3であってもよい。より具体的には、前記第3透明基材と前記第4透明基材との厚さの比は、1:2~1:10、1:2~1:8、1:2~1:6、または1:2~1:4であってもよい。前記第3透明基材と前記第4透明基材との厚さの比が前述した範囲内の場合、前記第2透明発熱体から生成された熱は、前記第3透明基材を介して対象体に効果的に伝達されて効果的に加熱することができ、前記第4透明基材を介して外部に熱が発散することを抑制して可変型加熱装置の使用安定性を向上させることができる。好ましくは、前記第4透明基材の厚さが、前記第3透明基材の厚さより厚い。
【0063】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明基材~前記第4透明基材それぞれの厚さは、0.5mm以上5mm以下であってもよい。具体的には、前記第1透明基材~前記第4透明基材それぞれの厚さは、0.5mm以上4.5mm以下、0.5mm以上4mm以下、0.5mm以上3.5mm以下、または0.5mm以上3mm以下であってもよい。前記第1透明基材~前記第4透明基材それぞれの厚さが前述した範囲内の場合、前記可変型加熱装置は、対象体を効果的に加熱することができ、使用安定性を増大させることができ、前記可変型加熱装置の総厚さおよび重量を効果的に低減して使用容易性を向上させることができる。
【0064】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明発熱体の厚さと前記第1透明基材の厚さとの比は、1:0.1×10
6~1:10×10
6であってもよい。具体的には、
図2Aおよび
図2Bを参照すれば、前記第1透明発熱体111に含まれるグラフェン薄膜と前記第1透明基材112との厚さd41の比は、1:0.1×10
6~1:10×10
6、1:0.2×10
6~1:9×10
6、1:0.5×10
6~1:8.5×10
6、1:1×10
6~1:7×10
6、1:2.5×10
6~1:5.5×10
6、1:0.2×10
6~1:2.5×10
6、1:0.25×10
6~1:2×10
6、1:5×10
6~1:10×10
6、または1:7.5×10
6~1:10×10
6であってもよい。前記第1透明発熱体の厚さと前記第1透明基材の厚さとの比が前述した範囲内の場合、前記第1透明発熱体から生成された熱は、前記第1透明基材に容易に伝達されて、対象体を効果的に加熱することができる。
【0065】
また、前記第2透明発熱体の厚さと前記第3透明基材の厚さとの比は、1:0.1×10
6~1:10×10
6であってもよい。具体的には、
図2Aおよび
図2Cを参照すれば、前記第2透明発熱体121に含まれるグラフェン薄膜と前記第3透明基材122との厚さd41の比は、1:0.1×10
6~1:10×10
6、1:0.2×10
6~1:9×10
6、1:0.5×10
6~1:8.5×10
6、1:1×10
6~1:7×10
6、1:2.5×10
6~1:5.5×10
6、1:0.2×10
6~1:2.5×10
6、1:0.25×10
6~1:2×10
6、1:5×10
6~1:10×10
6、または1:7.5×10
6~1:10×10
6であってもよい。前記第2透明発熱体の厚さと前記第3透明基材の厚さとの比が前述した範囲内の場合、前記第2透明発熱体から生成された熱は、前記第3透明基材に容易に伝達されて、対象体を効果的に加熱することができる。
【0066】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明加熱部は、前記第1透明基材および第2透明基材の間に備えられて、前記第1透明基材および第2透明基材を密封する第1スペーサを含み、前記第2透明加熱部は、前記第3透明基材および第4透明基材の間に備えられて、前記第3透明基材および第4透明基材を密封する第2スペーサを含むことができる。
【0067】
図2A~
図2Cを参照すれば、第1スペーサ191は、第1透明基材112および第2透明基材113の間に備えられて、第1透明基材112および第2透明基材113を密封させて、第1透明基材112および第2透明基材113の間にエアギャップAGを形成することができる。また、第2スペーサ192は、第3透明基材122および第4透明基材123の間に備えられて、第3透明基材122および第4透明基材123を密封させて、第3透明基材122および第4透明基材123の間にエアギャップAGを形成することができる。
【0068】
前記第1スペーサは、第1透明基材および第2透明基材の外郭部に備えられて、第1透明発熱体を取り囲む形態で備えられ、前記第2スペーサは、第3透明基材および第4透明基材の外郭部に備えられて、第2透明発熱体を取り囲む形態で備えられる。前記第1スペーサおよび第2スペーサは、当業界にて使用されるスペーサを用いることができ、例えば、シリコンゴムを用いることができる。ただし、前記第1スペーサおよび第2スペーサの材質を限定するものではない。
【0069】
本発明の一実施態様によれば、前記第1スペーサおよび第2スペーサそれぞれは、厚さが1mm以上10mm以下、2.5mm以上7.5mm以下、4mm以上6mm以下、1mm以上6mm以下、2mm以上4mm以下、5mm以上10mm以下、または6.5mm以上8.5mm以下であってもよい。
図2A~
図2Cを参照すれば、前記第1スペーサ191および第2スペーサ192の厚さが前述した範囲内の場合、前記第1透明基材112と第2透明基材113との間、第3透明基材122と第4透明基材123との間に安定的にエアギャップを形成することができる。これにより、前記第1および第2透明発熱体から発生した熱が前記第2透明基材および第4透明基材に伝達されることを効果的に抑制して、前記可変型加熱装置の使用安定性を増大させることができる。
【0070】
本発明の一実施態様によれば、前記第2透明基材の厚さと前記第1スペーサの厚さとの比は、1:0.2~1:25であってもよい。具体的には、
図2Aおよび
図2Bを参照すれば、前記第2透明基材113の厚さd42と第1スペーサ191の厚さd43との比は、1:0.3~1:20、1:1~1:15、1:3~1:10、1:5~1:7、1:0.2~1:10、1:1~1:7.5、1:3~1:5、1:10~1:25、または1:15~1:20であってもよい。前記第2透明基材の厚さと前記第1スペーサの厚さとの比を前述した範囲に調節することにより、前記第1透明発熱体から発生した熱が前記第2透明基材に伝達されることを効果的に抑制して、前記可変型加熱装置の使用安定性を増大させることができる。また、前記第1スペーサの厚さを調節することにより、前記第2透明基材の厚さを制御して、前記可変型加熱装置の総厚さ、重量などを容易に調節することができる。
【0071】
また、前記第4透明基材の厚さと前記第2スペーサの厚さとの比は、1:0.2~1:25であってもよい。具体的には、
図2Aおよび
図2Cを参照すれば、前記第4透明基材123の厚さd42と第2スペーサ192の厚さd43との比は、1:0.3~1:20、1:1~1:15、1:3~1:10、1:5~1:7、1:0.2~1:10、1:1~1:7.5、1:3~1:5、1:10~1:25、または1:15~1:20であってもよい。前記第4透明基材の厚さと前記第2スペーサの厚さとの比を前述した範囲に調節することにより、前記第2透明発熱体から発生した熱が前記第4透明基材に伝達されることを効果的に抑制して、前記可変型加熱装置の使用安定性を増大させることができる。さらに、前記第2スペーサの厚さを調節することにより、前記第4透明基材の厚さを制御して、前記可変型加熱装置の総厚さ、重量などを容易に調節することができる。
【0072】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明発熱体の厚さと前記第1スペーサの厚さとの比は、1:0.5×10
6~1:30×10
6であってもよい。具体的には、
図2Aおよび
図2Bを参照すれば、前記第1透明発熱体111に含まれるグラフェン薄膜と前記第1スペーサ191との厚さd43の比は、1:0.5×10
6~1:25×10
6、1:0.2×10
6~1:20×10
6、1:0.5×10
6~1:15×10
6、1:1×10
6~1:10×10
6、1:2.5×10
6~1:7.5×10
6、1:0.5×10
6~1:10×10
6、1:1×10
6~1:7×10
6、または1:2×10
6~1:6×10
6であってもよい。前記第1透明発熱体の厚さと前記第1スペーサの厚さとの比が前述した範囲内の場合、前記第1透明発熱体と前記第2透明基材との間の距離が適切に調節されて、前記第1透明発熱体から生成された熱は、前記第1透明基材に容易に伝達されると同時に、前記第2透明基材に熱が伝達されることを効果的に抑制することができる。
【0073】
また、前記第2透明発熱体の厚さと前記第2スペーサの厚さとの比は、1:0.5×10
6~1:30×10
6であってもよい。具体的には、
図2Aおよび
図2Cを参照すれば、前記第2透明発熱体121に含まれるグラフェン薄膜と前記第2スペーサ192との厚さd43の比は、1:0.5×10
6~1:25×10
6、1:0.2×10
6~1:20×10
6、1:0.5×10
6~1:15×10
6、1:1×10
6~1:10×10
6、1:2.5×10
6~1:7.5×10
6、1:0.5×10
6~1:10×10
6、1:1×10
6~1:7×10
6、または1:2×10
6~1:6×10
6であってもよい。前記第2透明発熱体の厚さと前記第2スペーサの厚さとの比が前述した範囲内の場合、前記第2透明発熱体と前記第4透明基材との間の距離が適切に調節されて、前記第2透明発熱体から生成された熱は、前記第3透明基材に容易に伝達されると同時に、前記第4透明基材に熱が伝達されることを効果的に抑制することができる。
【0074】
本発明の一実施態様によれば、前記エアギャップは、不活性気体を含むことができる。具体的には、前記第1透明基材と第2透明基材との間に形成されたエアギャップ、前記第3透明基材と第4透明基材との間に形成されたエアギャップは、窒素、アルゴンおよびヘリウムの少なくとも1つの不活性気体を含むことができる。より具体的には、前記第1透明基材および第2透明基材の間、第3透明基材および第4透明基材の間は、窒素、アルゴンおよびヘリウムの少なくとも1つの不活性気体で満たされてエアギャップを形成することができる。前記エアギャップに不活性気体が含まれることにより、前記第1および第2透明発熱体に含まれるグラフェン薄膜が酸化されるのを防止して、前記可変型加熱装置の長期信頼性および耐久性を向上させることができる。
【0075】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明加熱部は、前記第1透明発熱体に連結される電極をさらに含み、前記第2透明加熱部は、前記第2透明発熱体に連結される電極をさらに含むことができる。具体的には、前記第1透明加熱部は、前記第1透明発熱体に連結される一対の電極を含み、前記第2透明加熱部は、前記第2透明発熱体に連結される一対の電極を含むことができる。この時、前記電極は、前記透明発熱体の末端、透明発熱体の上部、または透明発熱体の下部に備えられる。ただし、前記透明発熱体に備えられる電極の位置は、設計によって多様に変更可能である。
【0076】
図2A~
図2Cには、第1透明加熱部110に含まれる一対の電極141a、141bが第1透明発熱体111の両末端に備えられ、第2透明加熱部120に含まれる一対の電極142a、142bが第2透明発熱体121の両末端に備えられた本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置を示す図である。一方、
図2A~
図2Cに示されたものとは異なり、電極が透明発熱体の下部に備えられる場合、透明基材/電極/透明発熱体/透明基材の積層順序を有することができる。また、電極が透明発熱体の上部に備えられる場合、透明基材/透明発熱体/電極/透明基材の積層順序を有することができる。一方、前記電極が前記透明発熱体の上部または下部上に備えられる場合、前記透明発熱体は、透明基材の一面の全体面積においてスペーサの備えられた領域を除いた面積全体上に備えられてもよい。
【0077】
前記電極の材料は、当業界にて通常使用されるものを用いることができる。また、前記電極は、微細構造にパターニングされて形成される。
【0078】
図2A~
図2Cを参照すれば、A-B線およびC-D線が第1透明発熱体111および第2透明発熱体121の長軸方向に相当することができ、A-B線およびC-D線に直交する方向が第1透明発熱体111および第2透明発熱体121の短軸方向に相当することができる。すなわち、前記電極141a、141b、142a、142bは、第1および第2透明発熱体111、121の短軸方向に沿って、第1および第2透明発熱体111、121の両末端で連続して備えられる。
【0079】
図3Aは、本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置の平面図を概略的に示す図であり、
図3Bは、
図3AにおけるA-B線に沿った可変型加熱装置の断面図を概略的に示す図である。
図3Aおよび
図3Bを参照すれば、A-B線の方向が第1透明発熱体111および第2透明発熱体121の短軸方向に相当することができ、A-B線に直交する方向が第1透明発熱体111および第2透明発熱体121の長軸方向に相当することができる。
【0080】
本発明の一実施態様によれば、前記電極は、前記透明加熱部の長軸方向に沿って備えられる。
図3Aおよび
図3Bを参照すれば、前記電極141a、141b、142a、142bは、第1および第2透明発熱体111、121の長軸方向に沿って、第1および第2透明発熱体111、121の両末端で連続して備えられる。電極が透明発熱体の長軸方向に沿って連続して備えられることにより、前記透明発熱体の発熱効率および放熱効率が向上できる。
【0081】
本発明の一実施態様によれば、前記電極は、透明電極である。透明電極を用いることにより、透明加熱部の透明性をより確保することができる。
【0082】
例えば、前記電極は、ITO(Indium Tin Oxide)、グラフェン、または炭素ナノチューブ(carbon nanotube、CNT)を含む透明電極であってもよい。この時、前記電極がグラフェンを含む場合、電極形成のためのグラフェンの微細パターン構造を形成してグラフェン電極を形成した後、グラフェン層を転写することにより、前記透明発熱体をグラフェン一体型に製造することができる。
【0083】
一方、前記電極として、透明電極ではない、微細な大きさのパターン構造を有する電極を用いることにより、使用者に視認されないようにして透明加熱部の透明性を確保することもできる。
【0084】
本発明の一実施態様によれば、透明発熱体(グラフェン層)上に微細パターン構造の電極を形成することにより、前記透明発熱体の全面に高効率の均一な熱を発生させることができる。例えば、前記電極は、前記グラフェン層の上部および/または下部に微細パターン構造に形成されて複数の電極が直列または並列に連結可能であり、この場合、発熱量が増加できる。
【0085】
前記微細パターン構造の電極を含む透明発熱体は、マスク工程により電極を微細パターンに形成した後、前記形成された電極の微細パターン上に透明発熱体として作用するグラフェン層を形成することができる。あるいは、透明基材の一面に透明発熱体として作用するグラフェン層を先に形成し、前記グラフェン層上に電極として作用する微細パターンのグラフェンフィルムを形成することも可能である。
【0086】
本発明の一実施態様によれば、前記透明加熱部は、前記透明基材上に備えられる金属層をさらに含むことができる。すなわち、前記第1透明加熱部は、第1透明基材と第1透明発熱体との間に備えられる第1金属層を含むことができ、前記第2透明加熱部は、第2透明基材と第2透明発熱体との間に備えられる第2金属層を含むことができる。
【0087】
前記金属層は、前記透明基材の全面または一部の領域上に備えられる。前記金属層は、少ない数のグラフェン層が前記透明基材上に転写されても両電極の間に電流をより容易に流れるようにして発熱効率および放熱効率を向上させることができ、表面積を増加させ、表面抵抗(またはシート抵抗)を減少させてより高い熱を発生させ、発生した熱がより速やかに放出できる。
【0088】
前記金属層130は、Ni、Co、Fe、Pt、Au、Al、Cr、Cu、Mg、Mn、Mo、Rh、Si、Ta、Ti、W、U、V、Zr、黄銅(brass)、青銅(bronze)、白銅、ステンレススチール(stainless steel)およびGeからなるグループより選択された1つ以上の金属または合金を含むものであってもよいが、これに制限されるわけではない。
【0089】
また、前記透明基材上に前記金属層が形成されている場合、前記金属層は、前記グラフェン層形成のための触媒の役割を果たすことができ、前記金属層が形成された透明基材上に炭素ソースを含む反応ガスおよび熱を提供して反応させてグラフェン層を直接的に形成することにより、別の転写過程なしに透明発熱体を製造することもできる。
【0090】
本発明の一実施態様によれば、前記透明基材上に前記透明発熱体(グラフェン)を形成する方法は下記の通りである。
【0091】
まず、透明基材を用意し、前記透明基材の一面にグラフェン層を形成する。前記透明基材上に前記グラフェン層を形成するために、他の基板上で形成されたグラフェン層を前記透明基材上に転写するか、前述したように前記透明基材上に金属層が形成されている場合には、前記透明基材上の金属層に直接グラフェン層を形成することができる。
【0092】
例えば、金属触媒上で炭素ソースを含む反応ガスおよび熱を提供して反応させることで形成されたグラフェン層を前記透明基材の一面に転写することにより、前記透明基材上にグラフェン層(透明発熱体)を形成することができる。前記炭素ソースは、例えば、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、エタン、エチレン、エタノール、アセチレン、プロパン、ブタン、ブタジエン、ペンタン、ペンテン、シクロペンタジエン、ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエンなどのような炭素ソースを気相として供給しながら、例えば、300℃~2000℃の温度に熱処理すれば、前記炭素ソースに存在する炭素成分が結合して六角形の板状構造を形成しながらグラフェン層が成長する。前記金属触媒層は、基材上にグラフェンフィルムの成長を容易にするために形成され、前記金属触媒層の材料は特別な制限なく使用可能である。例えば、前記金属触媒層は、Ni、Co、Fe、Pt、Au、Al、Cr、Cu、Mg、Mn、Mo、Rh、Si、Ta、Ti、W、U、V、Zr、黄銅(brass)、青銅(bronze)、白銅、ステンレススチール(stainless steel)およびGeからなるグループより選択された1つ以上の金属または合金であってもよい。また、前記金属触媒層の厚さは特に制限されず、薄膜または厚膜であってもよい。前記グラフェン層を形成する方法は、当業界にてグラフェン成長のために通常使用する方法を特別な制限なく使用可能であり、例えば、化学気相蒸着法を用いることができるが、これに制限されるわけではない。前記化学気相蒸着法は、高温化学気相蒸着(Rapid Thermal Chemical Vapour Deposition;RTCVD)、誘導結合プラズマ化学気相蒸着(Inductively Coupled Plasma-Chemical Vapor Deposition;ICP-CVD)、低圧化学気相蒸着(Low Pressure Chemical Vapor Deposition;LPCVD)、常圧化学気相蒸着(Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition;APCVD)、金属有機化学気相蒸着(Metal Organic Chemical Vapor Deposition;MOCVD)、およびプラズマ化学気相蒸着(Plasma-enhanced chemical vapor deposition;PECVD)を含むことができるが、これに制限されるわけではない。
【0093】
前記グラフェン層を成長させる工程は、常圧、低圧または真空下で行うことが可能である。例えば、常圧条件下で前記工程を行う場合、ヘリウム(He)などをキャリアガスとして用いることにより、高温で重いアルゴン(Ar)との衝突によって引き起こされるグラフェンの損傷(damage)を最小化させることができる。また、常圧条件下で前記工程を行う場合、低費用で簡単な工程によって大面積グラフェンフィルムを製造できるという利点がある。また、前記工程が低圧または真空条件で行われる場合、水素(H2)を雰囲気ガスとして用い、温度を上げながら処理すれば、金属触媒の酸化された表面を還元させることにより、高品質のグラフェンを合成することができる。前述した方法によって形成されるグラフェン層は、横方向および/または縦方向の長さが約1mm以上~約1000mに達する大面積であってもよい。また、前記グラフェンフィルムは、欠陥がほとんどない均質な構造を有する。前述した方法によって製造されるグラフェン層は、グラフェンの単一層または複数層を含むことができる。非制限的な例として、前記グラフェンフィルムの厚さは、1層~100層の範囲で調節することができる。
【0094】
以後、前記グラフェン層は、多様な工程によって透明基材上に転写可能である。前記転写方法は、グラフェン層を基板上に転写してコーティングさせるために、当業界にて通常用いられる方法であれば制限なく使用可能であり、例えば、乾式工程、湿式工程、スプレー工程、ロールツーロール工程を用いることができる。
【0095】
前記ロールツーロール工程による転写方法は、大面積グラフェン層の転写方法として有用に使用可能であり、例えば、透明発熱体としてグラフェン層を形成するために、前記ロールツーロール工程によって大面積グラフェン層を前記透明基材(後述する透明柔軟基材)などに転写することができる。また、前記電極がグラフェンを含む透明電極の場合、前記ロールツーロール工程を用いてグラフェン層を前記透明基材上に転写してグラフェン電極微細パターンを自由に形成することができる。
【0096】
前記ロールツーロール工程による転写方法は、グラフェンが形成されている柔軟性基板および前記グラフェン上に接触した目的基板を転写ローラ(transfer roller)でローリングして前記グラフェンフィルムを前記目的基板上に転写させることを含むが、より詳しくは、3ステップを含むことができる。前記3ステップは、グラフェン成長支持体上に形成されたグラフェンと、前記グラフェン上に接触した柔軟性基板とを、接着ローラ(roller)の第1ローラでローリングすることにより、グラフェン成長支持体-グラフェンフィルム-柔軟性基板の積層体を形成し;前記積層体を第2ローラを用いてエッチング溶液内に含浸されて通過させることにより、前記グラフェン成長支持体をエッチングして前記グラフェンフィルムを前記柔軟性基板上に転写し;前記グラフェンフィルムが転写された柔軟性基板および前記グラフェンフィルム上に接触した目的基板を転写ローラ(transfer roller)の第3ローラでローリングして前記グラフェンフィルムを前記目的基板上に転写させることを含むことができる。
【0097】
最後に、前記グラフェン層を前記透明基材上に転写して形成した後は、前記グラフェン層の両末端または前記グラフェン層の上部および/または下部に電極を形成することができる。
【0098】
本発明の一実施態様によれば、前記フォールディング部は、前記第1透明加熱部と前記第2透明加熱部とを連結し、第1透明加熱部に対して前記第2透明加熱部を移動させることができる構成であって、当業界にて用いられるものを制限なく使用可能である。例えば、前記フォールディング部は、前記第1および第2透明加熱部とヒンジ結合して、第1透明加熱部に対して前記第2透明加熱部をヒンジ移動させることができる。また、前記フォールディング部は、伸縮性のあるゴムなどの素材で形成されて、前記フォールディング部の伸縮性により前記可変型加熱装置がフォールディングされる。
【0099】
図4Aは、本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置のフォールディング部が脱着された状態を概略的に示す図である。
【0100】
本発明の一実施態様によれば、前記フォールディング部は、前記第1透明加熱部と前記第2透明加熱部に対して脱付着可能である。
図3Bを参照すれば、フォールディング部130が第1透明加熱部110および第2透明加熱部120に付着して、可変型加熱装置が提供される。これに対し、
図3Bおよび
図4Aを参照すれば、フォールディング部130が第1透明加熱部110および第2透明加熱部120から脱着されることにより、第1透明加熱部と第2透明加熱部とが分離できる。これにより、第1透明加熱部と第2透明加熱部を別途に用いることができる。すなわち、使用者は、対象体の大きさ、対象体の種類を考慮してフォールディング部を脱付着することにより、可変型加熱装置として用いたり、または2つの加熱装置として用いることができる。
【0101】
図4Bは、本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置のフォールディング部が変形して第1透明加熱部と第2透明加熱部との間の距離が調節されることを示す図である。
【0102】
本発明の一実施態様によれば、前記フォールディング部は、前記第1透明加熱部と前記第2透明加熱部との間を調節することができる。
図1Aのように前記可変型加熱装置100をフォールディング状態で用いる場合、対象体の厚さに応じてフォールディング部130を調節することにより、前記第1透明加熱部110と第2透明加熱部120との間に加熱対象体を容易に備えることができる。例えば、フォールディングされた状態の前記可変型加熱装置をトースター機として用いる場合、焼こうとするパンの厚さに応じて前記フォールディング部を変形させて、前記第1透明加熱部と前記第2透明加熱部との間にパンを容易に位置させて焼くことができる。
【0103】
また、
図1Bのように前記可変型加熱装置100を広げた状態で用いる場合、第1透明加熱部110と第2透明加熱部120との間の距離を調節して、使用者の作業便宜性を向上させることができる。
【0104】
前記フォールディング部は、前記第1加熱部と第2加熱部との間の距離を調節することができるもので、当業界にて2物体を連結すると同時に、その距離を調節できる構成を制限なく使用可能である。例えば、
図3Bおよび
図4Bに示されるように、前記フォールディング部130は、2段折り畳み式で構成されて、前記第1透明加熱部110と第2透明加熱部120との間の距離を調節することができる。
【0105】
図5Aは、本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置の平面図を概略的に示す図であり、
図5Bは、
図5AにおけるA-B線に沿った可変型加熱装置の断面図を概略的に示す図である。
【0106】
本発明の一実施態様によれば、前記可変型加熱装置は、透明柔軟基材をさらに含み、前記透明柔軟基材は、前記第1透明加熱部が備えられる第1透明加熱領域と、前記第2透明加熱部が備えられる第2透明加熱領域と、前記第1透明加熱部と前記第2透明加熱部との間に位置するフォールディング領域と、を含み、前記フォールディング部は、前記フォールディング領域に対応する前記透明柔軟基材の部分であってもよい。
【0107】
本発明の一実施態様によれば、前記可変型加熱装置は、透明柔軟基材を含むことができる。
図5Aおよび
図5Bを参照すれば、前記可変型加熱装置100は、1つの透明柔軟基材150と、その一面上に備えられた第1透明加熱部110および第2透明加熱部120と、を含む。
【0108】
図5Aおよび
図5Bを参照すれば、前記透明柔軟基材150は、前記第1透明加熱部110が備えられる第1透明加熱領域HZ1と、前記第2透明加熱部120が備えられる第2透明加熱領域HZ2と、前記第1透明加熱部110と前記第2透明加熱部120との間に位置するフォールディング領域FZと、を含み、前記フォールディング部は、前記フォールディング領域FZに対応する前記透明柔軟基材150の部分であってもよい。透明柔軟基材50のフォールディング領域FZ上に電極141a、142aが備えられる。
【0109】
本発明の一実施態様によれば、前記第1および第2透明加熱部が備えられる基材として柔軟性を有する透明基材を用いて、前記可変型加熱装置をフォールディングするための別の構成を省略することができる。すなわち、前記第1および第2透明加熱部が備えられていない前記透明柔軟基材の部分をフォールディング部として活用することができる。
【0110】
前記透明柔軟基材として透明かつフレキシブルな基材を用いることができる。例えば、前記透明柔軟基材は、ポリイミドフィルム、ポリエステルフィルムなどを用いることができるが、前記透明柔軟基材の種類を限定するものではない。
【0111】
図6Aは、本発明の一実施態様に係る制御部、温度表示部、駆動時間制御部および発光素子が備えられた可変型加熱装置の平面図を概略的に示す図であり、
図6Bは、本発明の一実施態様に係る制御部、温度表示部、駆動時間制御部および映像ディスプレイ部が備えられた可変型加熱装置の平面図を概略的に示す図である。
図6Aおよび
図6Bには、説明の便宜のために、第1透明加熱部に含まれる第1透明発熱体、電極の構成を省略して示し、第2透明加熱部に含まれる第2透明発熱体、電極の構成を省略して示した。
【0112】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明発熱体に連結されて前記第1透明発熱体の発熱程度を制御する第1温度制御部と、前記第2透明発熱体に連結されて前記第2透明発熱体の発熱程度を制御する第2温度制御部と、をさらに含むことができる。
【0113】
図6Aおよび
図6Bを参照すれば、第1透明加熱部110の表面上に第1温度制御部161が備えられ、第2透明加熱部120の表面上に第2温度制御部162が備えられる。前記第1および第2温度制御部161、162は、当業界にて加熱装置の駆動温度を調節する構成を制限なく採用して使用可能である。
【0114】
前記第1温度制御部は、前記第1透明発熱体に連結されてその駆動温度を制御し、前記第2温度制御部は、前記第2透明発熱体に連結されてその駆動温度を制御することができる。すなわち、前記第1および第2透明発熱体の駆動温度は、独立して制御可能である。
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明発熱体に連結されて前記第1透明発熱体の温度および駆動時間を含む駆動情報を表示する第1ディスプレイ部と、前記第2透明発熱体に連結されて前記第2透明発熱体の温度および駆動時間を含む駆動情報を表示する第2ディスプレイ部と、をさらに含むことができる。
図6Aおよび
図6Bを参照すれば、第1透明加熱部110に第1ディスプレイ部171が備えられ、第2透明加熱部120に第2ディスプレイ部172が備えられる。
【0115】
前記ディスプレイ部は、前記透明発熱体に連結されて前記透明発熱体の駆動情報を使用者に表示することができ、当業界にて使用されるディスプレイ素子を用いることができる。特に、前記ディスプレイ部として透明ディスプレイ素子を用いることにより、前記透明加熱部の透明性を確保することができる。
【0116】
前記可変型加熱装置は、前記透明発熱体に連結されて前記透明発熱体の温度を測定する温度センサ部をさらに含むことができ、前記ディスプレイ部は、前記温度センサ部に連動して、透明発熱体の温度を表示することができる。前記ディスプレイ部で表示される透明発熱体の温度は、数字、ゲージ、色相などで使用者に温度情報を表示可能な多様な形態で示される。
【0117】
本発明の一実施態様によれば、前記第1ディスプレイ部および第2ディスプレイ部それぞれは、透明発熱体の温度に応じて色を変化させる発光素子を含むことができる。
図6Aを参照すれば、前記第1および第2透明加熱部110、120の両末端に発光素子(LED)が備えられる。前記発光素子は、当業界にて使用される発光素子を用いることができ、例えば、OLED素子を用いることができる。
【0118】
前記発光素子は、前記温度センサ部に連動して、前記透明発熱体の温度に応じて異なる色を発現させることができる。例えば、透明発熱体の温度が低い場合には、前記発光素子は青色の光が発光し、透明発熱体の温度がある程度上昇した場合には、前記発光素子は緑色の光が発光し、前記透明発熱体の温度が高くなった場合には、前記発光素子は赤色の光が発光するように設定される。
【0119】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明発熱体に連結されて前記第1透明発熱体の駆動時間を制御する第1駆動時間制御部と、前記第2透明発熱体に連結されて前記第2透明発熱体の駆動時間を制御する第2駆動時間制御部と、をさらに含むことができる。
図6Aおよび
図6Bを参照すれば、第1透明加熱部110に第1駆動時間制御部181が備えられ、第2透明加熱部120に第2駆動時間制御部182が備えられる。前記駆動時間制御部により前記透明発熱体の駆動時間を予め設定することができ、設定される時間は前記ディスプレイ部を通して表示できる。
【0120】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明加熱部および前記第2透明加熱部の少なくとも1つは、映像を出力する映像ディスプレイ部をさらに含むことができる。
図6Bを参照すれば、第1透明加熱部110は、第1映像ディスプレイ部173aを含み、第2透明加熱部120は、第2映像ディスプレイ部173bを含むことができる。
【0121】
前記映像ディスプレイ部は、使用者が予め設定した映像を出力することができる。例えば、前記映像ディスプレイ部は、自然景観、特定ビル、焚き火、火鉢などの多様な映像を出力することができる。特に、前記映像ディスプレイ部として透明ディスプレイ素子を用いることにより、前記透明加熱部の透明性を確保することができる。前記第1透明加熱部に前記映像ディスプレイ部が備えられる場合、前記第1透明基材と第2透明基材との間に形成されたエアギャップ空間に前記映像ディスプレイ部が備えられる。例えば、前記映像ディスプレイ部は、前記第2透明基材上に備えられて、前記第1透明発熱体に対向して位置することができる。
【0122】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明加熱部は、前記第1透明発熱体上に備えられる第1透明成形部を含むことができ、前記第2透明加熱部は、前記第2透明発熱体上に備えられる第2透明成形部を含むことができる。前記透明成形部は、加熱対象体を所定の形状に成形できる部材であってもよい。例えば、前記第1および第2透明成形部は、ワッフル形状のフィルム、タイ焼き形状のフィルムなどであってもよい。前記第1および第2透明成形部を用いて、前記第1および第2透明加熱部により加熱される対象体の形態を成形することができる。前記第1および第2透明成形部は、前記第1および第2透明加熱部に対して脱付着が可能である。前記第1および第2透明成形部は、透明で熱伝導性に優れた素材で実現できる。
【0123】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明加熱部および前記第2透明加熱部の光透過度は、50%以上99%以下であってもよい。具体的には、前記第1および第2透明加熱部の光透過度は、60%以上99%以下、70%以上99%以下、80%以上95%以下、または85%以上90%以下であってもよい。この時、前記第1および第2透明加熱部の光透過度は、550nmの波長で測定したものであってもよい。したがって、前記第1および第2透明加熱部は、優れた光透過度を有していて、前記第1および第2透明加熱部により加熱される対象の状態を容易に確認することができる。
【0124】
図7A~
図7Dは、本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置に含まれる電極を示す図である。具体的には、
図7A~
図7Dは、第1透明加熱部を重点に示す図であり、第2透明加熱部も
図7A~
図7Dに示した電極構造と同一の構造を含むことができる。一方、本発明の一実施態様に係る電極の形態が
図7A~
図7Dに限定されるものではない。
【0125】
図7Aは、第1電極141a、第2電極141b、第1補助電極141cおよび第2補助電極141dと第1透明発熱体111を含む第1透明加熱部110の平面図を示す図であり、
図7Bは、
図7Aにて円で表示された領域の拡大図であり、
図7Cは、第2補助電極141dを拡大した図であり、
図7Dは、第1透明基材112上に備えられた第1および第2補助電極141c、141dの形態を示す図である。
【0126】
図7Aを参照すれば、第1透明加熱部110の長辺d3の長さは、200mm以上400mm以下であってもよく、第1透明加熱部110の短辺d2の長さは、150mm以上350mm以下であってもよい。前記第1透明加熱部110の長辺d3と短辺d2の長さが前述した範囲内の場合、前記可変型加熱装置の携帯性および保管性に優れることができる。ただし、前記第1透明加熱部の長辺と短辺の長さは、使用しようとする用途に応じて前記範囲と異なって設定されてもよい。
【0127】
図7Aを参照すれば、第1透明基材112の短辺d2と第1透明発熱体111の幅d4との長さの比は、1:0.5~1:0.9であってもよい。第1透明基材112の短辺d2と第1透明発熱体111の幅d4との長さの比が前述した範囲内の場合、前記第1透明加熱部110は、対象体を効果的に加熱することができる。前記第1透明発熱体111の幅d4は、130mm以上180mm以下であってもよい。
【0128】
図7A~
図7Dを参照すれば、第1透明基材112上に第1および第2補助電極141c、141dが備えられ、第1および第2補助電極141c、141d上に第1透明発熱体111、第1および第2電極141a、141bが備えられる。これに対し、第1透明基材112上に第1透明発熱体111、第1および第2電極141a、141bが備えられ、第1透明発熱体111、第1および第2電極141a、141b上に第1および第2補助電極141c、141dが備えられてもよい。
【0129】
図17は、本発明の一実施態様に係る透明基材のガラス上に補助電極として格子縞状の銀(Ag)電極が形成されたことを撮影したイメージである。
【0130】
本発明の一実施態様によれば、前記第1および第2補助電極は、梯子形状、または格子形状で備えられる。
【0131】
本発明の一実施態様によれば、前記第1補助電極および前記第2補助電極それぞれの長さあたりの抵抗値は、0.001Ω/cm以上4Ω/cm以下、0.003Ω/cm以上3.5Ω/cm以下、0.01Ω/cm以上3Ω/cm以下、0.05Ω/cm以上2.5Ω/cm以下、0.1Ω/cm以上2Ω/cm以下、0.1Ω/cm以上2Ω/cm以下、0.1Ω/cm以上1.5Ω/cm以下、または0.1Ω/cm以上1Ω/cm以下であってもよい。例えば、前記第1補助電極(第2補助電極)30cmを基準として、抵抗値は、0.1Ω以上100Ω以下、1Ω以上80Ω以下、2Ω以上50Ω以下、または3Ω以上30Ω以下であってもよい。
【0132】
前記第1補助電極および前記第2補助電極それぞれの抵抗値が前述した範囲内の場合、第1透明発熱体が第1補助電極を介して第1電極に連結され、第1透明発熱体が第2補助電極を介して第2電極に連結されることにより、前記第1透明発熱体に電流を効率的に認可可能で、前記第1透明発熱体の発熱効率が向上できる。
【0133】
前記第1補助電極および前記第2補助電極それぞれの高さ(または厚さ)は、10nm以上3μm以下、または100nm以上3μm以下であってもよい。前記第1補助電極および前記第2補助電極それぞれの高さが前述した範囲内の場合、前記第1透明発熱体に電流を効率的に認可可能で、前記第1透明発熱体の発熱効率が向上できる。
【0134】
前記第1補助電極および前記第2補助電極は、当業界にて使用される電極物質を用いて製造可能であり、例えば、銀(Ag)を用いて、前記第1補助電極および前記第2補助電極を製造することができる。また、前記第1電極および前記第2電極は、当業界にて使用される電極物質を用いて製造可能であり、例えば、銅(Cu)を用いて、前記第1電極および前記第2電極を製造することができる。
【0135】
本発明の一実施態様によれば、前記第1電極および前記第2電極それぞれの長さあたりの抵抗値は、0.01Ω/cm以上2Ω/cm以下、0.05Ω/cm以上1.5Ω/cm以下、または0.1Ω/cm以上1Ω/cm以下であってもよい。例えば、前記第1電極(第2電極)30cmを基準として、抵抗値は、0.1Ω以上10Ω以下であってもよい。前記第1電極および前記第2電極それぞれの抵抗値が前述した範囲内の場合、前記第1透明発熱体に電流を効率的に認可可能で、前記第1透明発熱体の発熱効率が向上できる。また、前記第1電極および前記第2電極それぞれの高さ(または厚さ)は、0.5μm以上3μm以下であってもよい。前記第1電極および前記第2電極それぞれの高さが前述した範囲内の場合、前記第1透明発熱体に電流を効率的に認可可能で、前記第1透明発熱体の発熱効率が向上できる。
【0136】
図7A~
図7Dを参照すれば、第1透明発熱体111は、第1および第2補助電極141c、141dの間に備えられ、第1透明発熱体111は、第1および第2補助電極141c、141dと重なって備えられる。一方、第1透明発熱体111は、第1および第2電極141a、141bと離隔して備えられる。すなわち、第1電極141aは、第1補助電極141cを介して第1透明発熱体111に連結され、第2電極141bは、第2補助電極141dを介して第1透明発熱体111に連結される。
【0137】
前記のように、第1透明発熱体が第1補助電極を介して第1電極に連結され、第1透明発熱体が第2補助電極を介して第2電極に連結されることにより、前記第1透明発熱体に電流を効率的に認可可能で、前記第1透明発熱体の発熱効率が向上できる。
【0138】
図7A~
図7Dを参照すれば、第1透明基材112の末端と第2電極141bとが離隔した距離d11は、3mm以上10mm以下であってもよい。当該距離d11は、前記第1スペーサの幅と同一であってもよい。また、第1透明基材112の短辺d2と前記距離d11との長さの比は、1:0.01~1:0.05であってもよい。第1透明基材112の末端と第2補助電極141dとが離隔した距離d12は、3mm以上10mm以下であってもよい。また、第1透明基材112の短辺d2と前記距離d12との長さの比は、1:0.01~1:0.05であってもよい。第1透明基材112の末端に遠く位置した第2電極141bの末端と第1透明基材112の末端に隣接して位置した第2補助電極141dの末端との間の距離d13は、3mm以上10mm以下であってもよい。さらに、第1透明基材112の短辺d2と前記距離d13との長さの比は、1:0.01~1:0.05であってもよい。第1透明発熱体111と第2電極141bとが離隔した距離d14は、3mm以上10mm以下であってもよい。また、第1透明基材112の短辺d2と前記距離d14との長さの比は、1:0.01~1:0.05であってもよい。第1透明基材112の末端に遠く位置した第2補助電極141dの末端と第1透明発熱体111との間の距離d15は、3mm以上10mm以下であってもよい。なお、第1透明基材112の短辺d2と前記距離d15との長さの比は、1:0.01~1:0.05であってもよい。
【0139】
前記距離d11~d15の長さが前述した範囲内の場合、前記第1透明発熱体に電流を効果的に認可することができる。また、前記距離d11~d15それぞれと第1透明基材の短辺との間の長さの比が前述した範囲内の場合、前記第1透明発熱体に電流を効果的に認可することができる。前記距離d11~d15の長さは、互いに同一または異なっていてもよい。一方、前記距離d11~d15の長さは、可変型加熱装置の用途に応じて、前述した範囲以外の長さに調節されてもよい。
【0140】
図7Cを参照すれば、第2補助電極141dは、梯子形状を有することができる。ただし、第2補助電極141dの形態を限定するものではない。
図7A~
図7Cを参照すれば、第2補助電極141dにおける距離d21は、2mm以上5mm以下であってもよい。また、第1透明基材112の長辺d3と前記距離d21との長さの比は、1:0.01~1:0.03であってもよい。第2補助電極141dにおける距離d22は、1mm以上5mm以下であってもよい。さらに、第1透明基材112の長辺d3と前記距離d22との長さの比は、1:0.005~1:0.02であってもよい。第2補助電極141dにおける距離d23は、7mm以上20mm以下であってもよい。また、第1透明基材112の短辺d2と前記距離d23との長さの比は、1:0.005~1:0.02であってもよい。第2補助電極141dにおける距離d24は、2mm以上5mm以下であってもよい。なお、第1透明基材112の短辺d2と前記距離d24との長さの比は、1:0.01~1:0.03であってもよい。
【0141】
図7A~
図7Dを参照すれば、第1および第2補助電極141c、141dは、第1透明基材112の長辺d3方向に沿って連続して備えられる。前記第1および第2補助電極141c、141dを形成するために、第1透明基材112上に電極形成用インクをプリンティングすることができる。例えば、第1透明基材112上に銀(Ag)を含むインクをプリンティングすることができる。具体的には、銀ナノ粒子を含むインクを用いることができる。また、第1および第2電極141a、141bとして銅電極を用いることができる。
図7Dにて第1透明基材112の末端と第1補助電極141cの末端とが離隔した距離d32は、第1透明基材112の末端と第2補助電極141dの末端とが離隔した距離d31と同一であってもよい。この時、第1透明基材112の末端と第2補助電極141dの末端とが離隔した距離d31は、前記
図7Bにて距離d11とd12とを合わせた値と同一である。
【0142】
本発明の一実施態様によれば、前記可変型加熱装置は、追加の透明加熱部および追加のフォールディング部をさらに含むことができる。例えば、前記可変型加熱装置は、第1透明加熱部と、第2透明加熱部と、第3透明加熱部と、を含み、前記第1透明加熱部と第2透明加熱部との間に備えられる第1フォールディング部と、第2透明加熱部と第3透明加熱部との間に備えられる第2フォールディング部と、を含むことができる。この場合、前記可変型加熱装置は、「Z」状に変形が可能であり、第1透明加熱部、第2透明加熱部および第3透明加熱部が重なるようにフォールディングされる。また、前記可変型加熱装置は、第1透明加熱部と、第2透明加熱部と、第3透明加熱部と、第4透明加熱部と、を含み、前記第1透明加熱部と第2透明加熱部との間に備えられる第1フォールディング部と、第2透明加熱部と第3透明加熱部との間に備えられる第2フォールディング部と、第3透明加熱部と第4透明加熱部との間に備えられる第3フォールディング部と、を含むことができる。この場合、前記可変型加熱装置は、「W」状に変形が可能であり、第1透明加熱部、第2透明加熱部、第3透明加熱部および第4透明加熱部が重なるようにフォールディングされる。
【0143】
本発明の一実施態様によれば、第1加熱部は、下記のような方法で製造可能であり、第2加熱部も、同様の方法で製造可能である。ただし、前記第1加熱部を製造する方法がこれに限定されるものではない。
【0144】
まず、前述した方法でTRT(Thermal Release Tape)上に1層のグラフェン層を合成し、TRT上に合成されたグラフェン層が透明基材のガラスと接するようにラミネーションして転写し、150℃の温度で1分間ガラス/グラフェン層/TRT積層体を熱処理した後、TRTを剥離することができる。これにより、ガラスにグラフェン層を備えることができる。一方、ガラス上に複数のグラフェン層を形成しようとする場合、前記の方法を繰り返してガラス上に複層のグラフェン層を備えることができる。
以後、グラフェン層が備えられたガラスをエンジェットシルバー電極印刷装置に位置させ、銀(Ag)を含むインクを出力して、設定された厚さおよび長さを有する形態を出力することができる。以後、200℃で30分~1時間インクを硬化させて、第1および第2補助電極を形成させることができる。以後、銅箔を付着して、第1および第2電極を製造することができる。これにより、透明基材のガラス、透明発熱体のグラフェン層、電極と補助電極とが備えられた加熱部を製造することができる。
【0145】
以後、加熱部のガラスの縁部分にシリコンパッキンを整列し、新しいガラスをシリコンパッキン上に位置させてサンドイッチ構造を作り、不活性気体を充填させた後にシーリング処理して、最終的に加熱部を製造することができる。シーリング処理は、接着剤または接着フィルム(絶縁接着フィルム、またはPI接着フィルムなど)を用いることができる。
【0146】
一方、前述した方法によりガラス上に銀電極(第1および第2補助電極)を形成し、前述した方法を用いて銀電極が形成されたガラス上にグラフェン層を転写させることができる。以後、銀電極の端に沿って銅箔を付着することができる。以後、前記と同様の方法で、シーリング処理して加熱部を製造することもできる。
【0147】
図8Aは、本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置がフォールディングされた状態を概略的に示す図であり、
図8Bは、可変型加熱装置が展開された状態を概略的に示す図である。
【0148】
以下、本実施態様が上記の実施態様に比べて異なる点を中心に説明し、説明を省略した部分は上記の内容に代える。これは、以下に後述する実施態様について同一であることを明らかにする。
【0149】
図8Aおよび
図8Bを参照すれば、前記可変型加熱装置200は、第1透明加熱部210と、第2透明加熱部220と、フォールディング部230と、を含む。第1透明加熱部210は、第1透明発熱体211と、第1透明基材212と、を含み、第2透明加熱部220は、第2透明発熱体221と、第2透明基材222と、を含む。
【0150】
本実施態様は、前述した実施態様に比べて、第1および第2透明加熱部がエアギャップを含まない実施態様に相当する。
【0151】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明加熱部は、前記第1透明発熱体が備えられる第1透明基材と、前記第1透明発熱体に連結される電極と、をさらに含み、前記第2透明加熱部は、前記第2透明発熱体が備えられる第2透明基材と、前記第2透明発熱体に連結される電極と、をさらに含むことができる。
【0152】
図9Aは、本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置の平面図を概略的に示す図であり、
図9Bは、
図9AにおけるA-B線に沿った可変型加熱装置の断面図を概略的に示す図である。
【0153】
図9Aおよび
図9Bを参照すれば、第1透明基材212の上面上に第1透明発熱体211が備えられ、第2透明基材222の上面上に第2透明発熱体221が備えられる。この時、第1透明発熱体211は、第1透明基材212の一面の全部に備えられ、第1透明基材212の一面の一部に備えられてもよい。また、第2透明発熱体221は、第2透明基材222の一面の全部に備えられ、第2透明基材222の一面の一部に備えられてもよい。
【0154】
本発明の一実施態様によれば、前記電極は、前記透明加熱部の長軸方向に沿って備えられる。
図9Aおよび
図9Bを参照すれば、A-B線が第1透明発熱体211および第2透明発熱体221の短軸方向に相当することができる。すなわち、前記電極241a、241b、242a、242bは、第1および第2透明発熱体211、221の長軸方向に沿って、第1および第2透明発熱体211、221の両末端で連続して備えられる。電極が透明発熱体の長軸方向に沿って連続して備えられることにより、前記透明発熱体の発熱効率および放熱効率が向上できる。
【0155】
図10Aは、本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置の平面図を概略的に示す図であり、
図10Bは、
図10AにおけるA-B線に沿った可変型加熱装置の断面図を概略的に示す図であり、
図10Cは、
図10AにおけるC-D線に沿った可変型加熱装置の断面図を概略的に示す図である。
【0156】
図10A~
図10Cを参照すれば、A-B線およびC-D線が第1透明発熱体211および第2透明発熱体221の短軸方向に相当することができる。すなわち、前記電極241a、241b、242a、242bは、第1および第2透明発熱体211、221の短軸方向に沿って、第1および第2透明発熱体211、221の両末端で連続して備えられる。
【0157】
図11は、本発明の一実施態様に係る透明補助層が備えられた可変型加熱装置の断面図を概略的に示す図である。
【0158】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明加熱部は、前記第1透明発熱体と、前記第1透明基材上に備えられる第1透明補助層と、をさらに含み、前記第2透明加熱部は、前記第2透明発熱体と、前記第2透明基材上に備えられる第2透明補助層と、をさらに含むことができる。
図11を参照すれば、第1透明加熱部210は、第1透明基材212/第1透明補助層213/第1透明発熱体211の積層構造を有することができ、第1透明加熱部220は、第2透明基材222/第2透明補助層223/第2透明発熱体221の積層構造を有することができる。
【0159】
前記透明補助層は、前記透明基材上に前記透明発熱体を効果的に導入するために備えられる構成であってもよい。例えば、前記透明基材がガラスの場合、ガラスの表面は滑らかで、前述した方法のようにグラフェン層を前記ガラス上に転写する工程が容易でない。このため、前記ガラス上に透明補助層を導入して、前記グラフェン層を前記透明基材上により容易に導入させることができる。また、前記透明補助層は、前記透明基材と前記透明発熱体との間に備えられて、前記透明発熱体から発生した熱が前記透明基材を通して外部に放出されるのを防止して、加熱効率および使用者の作業便宜性を向上させることができる。
【0160】
前記第1および第2透明補助層として透明な高分子フィルムを用いることができる。例えば、前記透明補助層は、PETフィルム、PMMAフィルム、PVDFフィルム、およびPANIフィルムの少なくとも1つを含むことができるが、前記高分子フィルムの種類を限定するものではない。
【0161】
図12Aおよび
図12Bは、本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置のフォールディング部が付着した状態および脱着された状態を概略的に示す図である。
【0162】
前述した実施態様で説明したように、前記フォールディング部は、前記第1透明加熱部と前記第2透明加熱部について脱付着可能である。
【0163】
図13Aおよび
図13Bは、本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置のフォールディング部が変形して第1透明加熱部と第2透明加熱部との間の距離が調節されることを示す図である。
【0164】
前述した実施態様で説明したように、前記フォールディング部は、前記第1透明加熱部と前記第2透明加熱部との間を調節することができる。
【0165】
図14Aは、本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置の平面図を概略的に示す図であり、
図14Bは、
図14AにおけるA-B線に沿った可変型加熱装置の断面図を概略的に示す図である。
【0166】
本発明の一実施態様によれば、前記可変型加熱装置は、透明柔軟基材を含むことができる。
図14Aおよび
図14Bを参照すれば、前記可変型加熱装置200は、1つの透明柔軟基材250と、その一面上に備えられた第1透明加熱部210および第2透明加熱部220と、を含む。
【0167】
図14Aおよび
図14Bを参照すれば、前記透明柔軟基材250は、前記第1透明加熱部210が備えられる第1透明加熱領域HZ1と、前記第2透明加熱部220が備えられる第2透明加熱領域HZ2と、前記第1透明加熱部210と前記第2透明加熱部220との間に位置するフォールディング領域FZと、を含み、前記フォールディング部は、前記フォールディング領域FZに対応する前記透明柔軟基材250の部分であってもよい。透明柔軟基材250のフォールディング領域FZ上に電極241a、242aが備えられる。
【0168】
本発明の一実施態様によれば、前記第1および第2透明加熱部が備えられる基材として柔軟性を有する透明基材を用いて、前記可変型加熱装置をフォールディングするための別の構成を省略することができる。すなわち、前記第1および第2透明加熱部が備えられていない前記透明柔軟基材の部分をフォールディング部として活用することができる。
【0169】
図15Aおよび
図15Bは、本発明の一実施態様に係る透明保護層が備えられた可変型加熱装置の断面図を概略的に示す図である。
【0170】
本発明の一実施態様によれば、前記第1透明加熱部は、前記第1透明発熱体上に備えられる第1透明保護層をさらに含み、前記第2透明加熱部は、前記第2透明発熱体上に備えられる第2透明保護層をさらに含むことができる。
【0171】
図15Aを参照すれば、第1透明基材212上に第1透明発熱体211が備えられ、第2透明基材222上に第2透明発熱体221が備えられ、第1透明基材212および電極241a、241bをカバーするように第1透明保護層214が備えられ、第2透明基材222および電極242a、242bをカバーするように第2透明保護層224が備えられる。
【0172】
図15Bを参照すれば、透明柔軟基材250上に第1透明発熱体211と第2透明発熱体221とが備えられ、第1透明基材212および電極241a、241bをカバーするように第1透明保護層214が備えられ、第2透明基材222および電極242a、242bをカバーするように第2透明保護層224が備えられる。
【0173】
前記第1および第2透明保護層は、前記第1および第2透明発熱体および電極が加熱対象体と直接当接するのを防止して、前記第1および第2透明発熱体および電極を保護することができる。また、前記第1および第2透明保護層は、前記第1および第2透明発熱体の表面から発生した熱がすぐに放出されず周辺に均一に放出できるようにする。前記第1および第2透明保護層としてガラスまたは透明な高分子フィルムを用いることができる。例えば、第1および第2透明保護層として使用されるガラスは、機械的および/または化学的に強化されたガラスであってもよい。また、前記第1および第2透明保護層は、PETフィルム、PMMAフィルム、PVDFフィルム、およびPANIフィルムの少なくとも1つを含むことができるが、前記高分子フィルムの種類を限定するものではない。
【0174】
一方、
図15Aには示されないが、前記第1透明加熱部は、前記第1透明基材の下部に備えられる第3透明保護層を含み、前記第2透明加熱部は、前記第2透明基材の下部に第4透明保護層を含むことができる。また、
図15Bには示されないが、前記透明柔軟基材の下部には第5透明保護層が備えられる。前記第3~第5透明保護層は、前記第1および第2透明基材、前記透明柔軟基材の下部に備えられて、第1および第2透明発熱体から発生した熱が外部に放出されるのを防止して、前記可変型加熱装置の加熱効率を向上させることができ、使用者が熱によって負傷するのを防止することができる。前記第3~第5透明保護層は、ガラスまたは透明な高分子フィルムを用いることができる。例えば、第3~第5透明保護層として使用されるガラスは、機械的および/または化学的に強化されたガラスであってもよい。また、前記高分子フィルムは、PETフィルム、PMMAフィルム、PVDFフィルム、およびPANIフィルムの少なくとも1つを含むことができるが、前記高分子フィルムの種類を限定するものではない。
【0175】
図16は、本発明の一実施態様に係る可変型加熱装置の断面図を示す図である。
【0176】
図16を参照すれば、第1透明加熱部210は、第1透明基材212、第1透明補助層213、第1透明発熱体211、第3透明補助層215、および第1透明保護層214が順次に積層された構造を有することができる。また、第2透明加熱部220は、第2透明基材222、第2透明補助層223、第2透明発熱体221、第4透明補助層225、および第2透明保護層224が順次に積層された構造を有することができる。前記第3および第4透明補助層は、前述した前記第1および第2透明補助層と同一の構成であってもよい。
【0177】
例えば、第1透明加熱部210において、第1透明基材212としてガラス、第1透明補助層213としてポリイミドフィルム、第1透明発熱体211としてグラフェン、第3透明補助層215としてポリイミドフィルムおよび第1透明保護層214としてガラスを使用することができる。ただし、前記第1透明基材212、第1透明補助層213、第1透明発熱体211、第3透明補助層215および第1透明保護層214の種類を限定するものではない。
【0178】
図16を参照すれば、第1透明加熱部210および第2透明加熱部220それぞれの厚さd1は、4mm以上10mm以下であってもよい。前記第1および第2透明加熱部の厚さが前述した範囲内の場合、前記可変型加熱装置は、厚さが低減されながらも耐久性を確保することができる。
【符号の説明】
【0179】
100:可変型加熱装置
110:第1透明加熱部 120:第2透明加熱部
111:第1透明発熱体 121:第2透明発熱体
112:第1透明基材 113:第2透明基材
122:第3透明基材 123:第4透明基材
130:フォールディング部
141a、141b、142a、142b:電極
141c:第1補助電極 141d:第2補助電極
150:透明柔軟基材
161:第1温度制御部 162:第2温度制御部
171:第1ディスプレイ部 172:第2ディスプレイ部
173a、173b:映像ディスプレイ部
181:第1駆動時間制御部 182:第2駆動時間制御部
191:第1スペーサ 192:第2スペーサ
200:可変型加熱装置
210:第1透明加熱部 220:第2透明加熱部
211:第1透明発熱体 221:第2透明発熱体
212:第1透明基材 222:第2透明基材
213:第1透明補助層 223:第2透明補助層
214:第1透明保護層 224:第2透明保護層
215:第3透明補助層 225:第4透明補助層
230:フォールディング部
【国際調査報告】