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JP6743486B2 - 車両用窓ガラス - Google Patents

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Description

本発明は、車両用窓ガラスに関する。
従来、ガラス板と導電膜とを備えた車両用窓ガラスにおいて、ガラス板の外縁と導電膜の外縁との間に、導電膜に給電するためのバスバーが設けられた、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)。また、ガラス板と導電膜とを備えた車両用窓ガラスにおいて、ガラス板の外縁と導電膜の外縁との間にアンテナが設けられた、車両用窓ガラスが知られている(例えば、特許文献2を参照)。
特開2003−211956号公報 特開2012−23603号公報
特許文献1に開示された車両用窓ガラスのように、導電膜に直流電圧を印加するための帯状電極の外縁と、ガラス板の外縁との間には、スペースが存在する場合がある。このスペースにアンテナを設ける場合、アンテナの大きさによっては当該スペースを広げる必要がある。しかし、当該スペースが広がると、帯状電極がガラス板の内側に(つまり、ガラス板の外縁から離れる方向に)移動するので、車両用窓ガラスを通しての視界が帯状電極によって遮られて狭くなるおそれがある。
そこで、本発明の一様態は、視界を確保でき、且つ、アンテナの機能を備える、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、本発明の一態様では、
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配置された導電体とを備え、
前記導電体は、導電膜と、前記導電膜に直流電圧を印加して前記ガラス板を加熱するための一対の帯状電極とを有し、
前記一対の帯状電極のうちの一方の帯状電極は、前記導電膜に接触する第1部分と、前記一方の帯状電極と前記導電膜の外縁との間に隙間を空けて前記ガラス板の平面視で前記導電膜の外縁と前記ガラス板の外縁との間に位置する第2部分とを有し、
前記一方の帯状電極の前記第2部分をアンテナ導体として伝送線路に電気的に接続するための端子部を備える、車両用窓ガラスが提供される。
本態様によれば、前記帯状電極を伝送線路に電気的に接続するための端子部を備えることにより、前記導電膜の外縁との間に隙間を空けて位置する前記帯状電極をアンテナ導体としてそのまま利用することが可能になる。したがって、前記帯状電極の外縁と前記ガラス板の外縁との間にアンテナ導体を新たに設けなくても、アンテナの機能を車両用窓ガラスに持たせることができる。また、前記帯状電極の外縁と前記ガラス板の外縁との間のスペースを広げなくてもよいので、車両用窓ガラスを通しての視界が帯状電極によって遮られる度合いが小さくなり、当該視界を容易に確保することができる。
車両用窓ガラスの構成の一例を示す平面図である。 車両用窓ガラスの構成の一例を部分的に示す平面図である。 車両用窓ガラスの構成の他の一例を部分的に示す平面図である。 車両用窓ガラスの断面の一例を部分的に示す断面図である。 車両用窓ガラスの断面の他の一例を部分的に示す断面図である。 車両用窓ガラスの断面の他の一例を部分的に示す断面図である。 車両用窓ガラスのコンピュータ上のモデルの一例を示す図である。 伝送線路に電気的に接続される電極が帯状電極に重複する面積と、アンテナ利得との関係をシミュレーションした結果の一例を示す図である。 伝送線路に電気的に接続される電極の面積が小さいときのS11の実測結果の一例を示す図である。 伝送線路に電気的に接続される電極が小さいときのアンテナ利得の実測結果の一例を示す図である。 伝送線路に電気的に接続される電極の面積が大きいときのS11の実測結果の一例を示す図である。 伝送線路に電気的に接続される電極が大きいときのアンテナ利得の実測結果の一例を示す図である。 伝送線路に電気的に接続される電極が大きいときのアンテナ利得の実測結果の一例を示す図である。 車両用窓ガラスの構成の他の一例を示す平面図である。
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が挙げられる。なお、窓ガラスは、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でもよい。
図1は、一実施形態に係る窓ガラス101の構成の一例を平面視で示す平面図である。窓ガラス101は、第1のガラス板11と、第2のガラス板12と、導電体13と、端子部40とを備える。窓ガラス101は、車両用窓ガラスの一例、具体的にはフロントガラスの一例である。図1は、第1のガラス板11と第2のガラス板12とが重なっている状態を示し、導電体13が第2のガラス板12を介して透けて見えている状態を示す。
第1のガラス板11及び第2のガラス板12は、透明又は半透明な板状の誘電体である。窓ガラス101は、車外側に配置される第1のガラス板11と車内側に配置される第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。
なお、本実施形態の車両用窓ガラスは、複数のガラス板を貼り合わせた合わせガラスに限られず、例えば、一枚のガラス板と、板状の誘電体と、当該一枚のガラス板と当該板状の誘電体との間に配置された導電体とを備えるものでもよい。
導電体13は、第1のガラス板11と第2のガラス板12との間に平面状に広がるように配置された導電体の一例である。
導電体13は、例えば、第1のガラス板11の車室内側の表面又は第2のガラス板12の車室外側の表面(主面)に積層されて設けられる。導電体13は、窓ガラス101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。
導電体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、導電体13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。
導電体13の外縁の少なくとも一部は、第1のガラス板11の外縁であるガラス縁11a〜11dに対して、第1のガラス板11の内側に向かってオフセットされているが、ガラス縁11a〜11dに揃っていてもよい。導電体13は、上外縁13aと、右外縁13bと、下外縁13cと、左外縁13dとを有する。導電体13には、上外縁13aに対して凹んだ凹部41が設けられている。なお、導電体13の形状は、図示の形態に限られない。
導電体13は、上バスバー26と、上バスバー26に対向している下バスバー27と、上バスバー26の右端部に接続されている右バスバー24と、上バスバー26の左端部に接続されている左バスバー25と、導電膜51とを備える。上バスバー26と、下バスバー27と、右バスバー24と、左バスバー25とは、それぞれ、導電膜51に直流電圧を印加するための帯状電極の一例である。
上バスバー26は、導電体13の上外縁13aに設けられた上側帯状電極の一例である。上バスバー26は、上外縁13aに沿って横方向に延在し、導電膜51の上外縁に電気的に接触する。
下バスバー27は、導電体13の下外縁13cに設けられた下側帯状電極の一例である。下バスバー27は、下外縁13cに沿って横方向に延在し、導電膜51の下外縁に電気的に接触する。
右バスバー24は、導電膜51の右外縁51bとの間に隙間28を空けて第1のガラス板11の平面視で導電膜51の右外縁51bと第1のガラス板11の右外縁11bとの間に位置する右側帯状電極の一例である。右外縁11bは、第1のガラス板11の一方の側方外縁である。右バスバー24は、導電膜51の一方の側方外縁である右外縁51bに沿って隙間28を空けて縦方向に延在する第1の側方帯状電極である。右バスバー24は、導電膜51の右下角部(下バスバー27の右側端部)に電気的に接触せずに、導電膜51の右上角部(上バスバー26の右側端部)に電気的に接触する。
左バスバー25は、導電膜51の左外縁51dとの間に隙間30を空けて第1のガラス板11の平面視で導電膜51の左外縁51dと第1のガラス板11の左外縁11dとの間に位置する左側帯状電極の一例である。左外縁11dは、第1のガラス板11の他方の側方外縁である。左バスバー25は、導電膜51の他方の側方外縁である左外縁51dに沿って隙間30を空けて縦方向に延在する第2の側方帯状電極である。左バスバー26は、導電膜51の左下角部(下バスバー27の左側端部)に電気的に接触せずに、導電膜51の左上角部(上バスバー26の左側端部)に電気的に接触する。
なお、第1のガラス板11の平面視とは、図1が示す視点での平面視を表し、窓ガラス101の平面視と同義である。
導電膜51は、透明又は半透明な導電性の膜である。導電膜51は、例えば、直流電圧が一対のバスバー26,27間に印加されることにより電流が導電膜51に流れることによって、窓ガラス101を加熱させて、窓ガラス101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51の用途は、これに限られない。
導電膜51に電流を流すための直流電圧を一対のバスバー26,27間に印加するため、上バスバー26に電気的に接続される右バスバー24及び左バスバー25には、直流電圧の負電位側が接続され、下バスバー27には、直流電圧の高電位側が接続される。これにより、導電膜51に直流電圧を印加することができる。
例えば、窓ガラス101が車両に搭載された状態では、下バスバー27には、車載の電源部が電気的に接続され、右バスバー24及び左バスバー25には、車両上のグランド部が電気的に接続される。電源部は、例えば、バッテリ等の直流電源の正極であり、グランド部は、例えば、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、導電膜51に直流電圧を印加するため、右バスバー24及び左バスバー25には、直流電圧の高電位側が接続され、下バスバー27には、直流電圧の低電位側が接続されてもよい。例えば、右バスバー24及び左バスバー25には、電源部が電気的に接続され、下バスバー27には、グランド部が電気的に接続される。
各バスバーと電源部又はグランド部との電気的な接続構造は、特に限定されない。例えば、各バスバー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、各バスバーは、電源部又はグランド部に電気的に接続される。または、合わせガラスの表面から露出した各バスバーに、電源部又はグランド部が電気的に接続されてもよい。
図1には、電極取り出し部24a,25a,27a,27bが例示されている。電極取り出し部24aは、右バスバー24の下端部から延びる導体である。電極取り出し部25aは、左バスバー25の下端部から延びる導体である。電極取り出し部27aは、下バスバー27の左側部分から延びる導体である。電極取り出し部27bは、下バスバー27の右側部分から延びる導体である。
窓ガラス101は、導電体13の外縁部の一部又は全部を隠蔽する隠蔽膜60を備えてもよい。隠蔽膜60は、導電体13と第1のガラス板11との間に配置される。これにより、窓ガラス101を車外側から平面視で見ると、隠蔽膜60に重なる部分が見え難くなるので、窓ガラス101のデザイン性が向上する。隠蔽膜60は、例えば、第1のガラス板11の表面に形成されるセラミックスである。隠蔽膜60の具体例として、黒色セラミックス膜等の焼成体が挙げられる。
隠蔽膜60は、窓ガラス101の平面視で、隠蔽縁61とガラス縁11a〜11dとの間に形成される。隠蔽縁61は、隠蔽膜60の膜縁である。図1の場合、隠蔽膜60は、上バスバー26、下バスバー27、導電膜51の上縁及び下縁を隠蔽する。
窓ガラス101は、右バスバー24を伝送線路に電気的に接続するための端子部40を備える。端子部40は、右バスバー24に励起した高周波電流を取り出して伝送線路に出力できる。このような端子部40を備えることにより、導電膜51の右外縁51bとの間に隙間28を空けて位置する右バスバー24をアンテナ導体としてそのまま利用することが可能になる。したがって、導電体13の右外縁13bと第1のガラス板11の右外縁11bとの間にアンテナ導体を新たに設けなくても、アンテナの機能を窓ガラス101に持たせることができる。また、導電体13の右外縁13bと第1のガラス板11の右外縁11bとの間のスペースを広げなくてもよいので、窓ガラス101を通しての乗員の視界が右バスバー24によって遮られる度合いが小さくなり、当該視界を容易に確保することができる。また、当該スペースを広げることによる導電膜51の面積縮小を回避し、導電膜51の面積を容易に確保することができる。したがって、導電膜51が窓ガラス101を加熱できる面積を容易に確保することができる。
同様に、窓ガラス101は、左バスバー25を伝送線路に電気的に接続するための端子部40を備えてもよい。これにより、導電膜51の左外縁51dとの間に隙間30を空けて位置する左バスバー25をアンテナ導体としてそのまま利用することが可能になる。したがって、右バスバー24と同様に、窓ガラス101を通しての乗員の視界や導電膜51の面積を容易に確保することができる。
右バスバー24と左バスバー25の両方をアンテナ導体として利用することにより、例えば、右バスバー24と左バスバー25とによって構成されるアンテナを、マルチバンドアンテナ、ダイバーシティアンテナ又はMIMO(Multi‐Input Multi‐Output)アンテナとして利用することができる。
端子部40に電気的に接続される伝送線路の具体例として、同軸ケーブル、マイクロストリップライン、ストリップライン、グランドプレーン付きコプレーナウェーブガイド(信号線の形成される導体面とは反対側の表面にグランドプレーンが配置されたコプレーナウェーブガイド)、コプレーナストリップラインなどが挙げられる。伝送線路の一端は、端子部40に接続され、伝送線路の他端は、受信機に接続される。
図1では、端子部40は、右バスバー24の縦方向の中央部よりも上側に位置するが、これに限られない。端子部40は、端子部40に接続される伝送線路の長さや受信機の搭載位置などを考慮して、右バスバー24の近傍に配置される。
実施例では、L16は、230mmであり、L24は、690mmである。L16は、右バスバー24の上端部から端子部40までの直線距離を表し、L24は、右バスバー24の上端部から下バスバー27の延長線までの直線距離を表す。右バスバー24の上端部は、窓ガラス101が取り付けられる車両の窓枠の上側フランジ端にほぼ重なり、下バスバー27の延長線は、当該窓枠の下側フランジ端にほぼ重なる。
また、右バスバー24及び左バスバー25に、直流電圧の負電位側(例えば、グランド部)が接続されることが好ましい。これにより、電源部が発する高周波ノイズが、アンテナ導体として機能する右バスバー24及び左バスバー25に伝搬することを抑制することができる。
また、端子部40は、縦方向に延在する右バスバー24及び左バスバー25に伝送線路を電気的に接続するので、垂直偏波の電波の受信に有利である。
端子部40は、図1の場合、右バスバー24との間に第2のガラス板12を挟んで右バスバー24と対向する平面状電極16(以下、単に「電極16」と称する)を有する。電極16に伝送線路が電気的に接続される。電極16は、右バスバー24との間に第2のガラス板12(誘電体)を挟んで右バスバー24と対向するので、右バスバー24と容量的に結合(静電結合)する。よって、電極16に電気的に接続される伝送線路は、右バスバー24に静電結合によって電気的に接続される。
アンテナ導体として機能する右バスバー24は、電極16を介して給電される。右バスバー24は、例えば、電極16を一つの電極として備える単極タイプのモノポールアンテナとして機能する。左バスバー25の場合も同様である。同軸ケーブル等の伝送線路の信号線は、電極16に電気的に接続され、同軸ケーブル等の伝送線路のグランド線は、車体フレーム(グランド部)に電気的に接続される。
図1において、バスバー及び電極の形態(形状,寸法など)は、バスバー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、バスバーが受信すべき周波数帯が地上デジタルテレビ放送帯470〜770MHzの場合、地上デジタルテレビ放送帯470〜770MHzの電波の受信に適するように、バスバー等は形成される。
バスバーに電極16を介して給電するための給電線(伝送線路)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が電極16に電気的に接続され、同軸ケーブルの外部導体が車体フレーム(グランド部)に電気的に接続される。また、同軸ケーブル等の伝送線路と電極16とを電気的に接続するためのコネクタを、電極16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、伝送線路の信号線を電極16に取り付けることが容易になる。さらに、電極16に突起状の導電性部材(伝送線路の一例)を設置し、窓ガラスが取り付けられる車体のフランジ部に設けられた給電箇所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。
電極16の形状は、上記の導電性部材又はコネクタの実装面の形状などを考慮して決められる。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、電極16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、第2のガラス板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、第2のガラス板12の車内側表面に形成してもよく、第2のガラス板12に接着剤等により貼付してもよい。
図2は、窓ガラス101の構成の一例を部分的に示す平面図である。図2は、右バスバー24を拡大して示す。以下の説明は、左バスバー25に援用可能である。
右バスバー24は、右バスバー24の導体部分の切り欠きであって開放端を有さないスロット24cを有してもよいし、右バスバー24の横方向の幅が第1のガラス板11の右外縁11bに向かって拡幅した拡幅部24bを有してもよい。スロット24c又は拡幅部24bが設けられることにより、アンテナ導体として機能する右バスバー24の共振周波数の調整が可能になる。
電極16は、第1のガラス板11の平面視で導電膜51に重複しないことが好ましい。電極16が第1のガラス板11の平面視で導電膜51に重複する場合、電極16と導電膜51との静電結合が強くなり、電極16と右バスバー24との静電結合が弱くなるので、アンテナ導体として機能する右バスバー24のアンテナ利得が低下するおそれがある。したがって、電極16が第1のガラス板11の平面視で導電膜51に重複しないように配置されることによって、当該アンテナ利得の低下を抑制することができる。なお、当該アンテナ利得の低下が許容される範囲であれば、電極16の一部のみが、第1のガラス板11の平面視で導電膜51に重複してもよい。
電極16が第1のガラス板11の平面視で右バスバー24と重複する面積(以下、面積Sと称する)は、第1のガラス板11の外縁からはみ出さない範囲(例えば、面積Sの上限が10000mm以下)内で、25mm以上であることが好ましく、200mm以上であることがより好ましい。より好ましくは、面積Sは、当該範囲内で、300mm以上であることが好ましい。面積Sが25mm未満あるいは200mm未満でも、右バスバー24の形状によっては、地上デジタルテレビ放送の周波数帯で十分なアンテナ利得が得られる。一方、面積Sが200mm以上、好ましくは300mm以上であることにより、地上デジタルテレビ放送の周波数帯のアンテナ利得だけでなく、デジタルオーディオ放送(Digital Audio Broadcasting:DAB)のband III(バンド3)の周波数帯のアンテナ利得も向上する。地上デジタルテレビ放送の周波数帯は、470〜770MHzである。バンド3の周波数帯は、174〜240MHzである。
電極16と右バスバー24との間の静電容量Cは、1pF以上300pF以下、より好ましくは、6pF以上80pF以下であることが好ましい。静電容量Cが1pF未満あるいは6pF未満でも、右バスバー24の形状によっては、地上デジタルテレビ放送の周波数帯で十分なアンテナ利得が得られる。一方、静電容量Cが6pF以上、好ましくは9pF以上であることにより、地上デジタルテレビ放送の周波数帯のアンテナ利得だけでなく、バンド3の周波数帯のアンテナ利得も向上する。
なお、真空の誘電率をε(≒8.85×10−12[F/m])、第2のガラス板12(誘電体)の比誘電率をε、第2のガラス板12(誘電体)の板厚をd、電極16が第1のガラス板11の平面視で右バスバー24と重複する面積をSとすると、静電容量Cは、
C=ε×ε×S÷d
で表される。
εを7.0とし、dを2mmとすると、面積Sが25mm、200mm、300mm、2500mm、10000mmのとき、静電容量Cは、それぞれ、約1pF、約6pF、約9pF、約80pF、約300pFとなる。
電極16の全体は、図示のように、第1のガラス板11の平面視で右バスバー24に重複することが好ましい。これにより、電極16の一部が右バスバー24に重複する場合に比べて、面積Sが大きくなるので、アンテナ導体として機能する右バスバー24のアンテナ利得が向上する。また、電極16が右バスバー24から平面視ではみ出して見えないので、見栄えが向上する。
図3は、窓ガラス101の構成の他の一例を部分的に示す平面図である。図3に示されるように、上バスバー26は、右バスバー24の上端部に接続されるのではなく、右バスバー24の中間部24fに接続されてもよい。中間部24fは、隙間28を跨いで導電膜51に向かって突出する。中間部24fは、例えば、右バスバー24の電極16との対向部分から横方向に突出する。
図4〜6は、本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4〜6は、図1に示した断面A−Aにおける断面図である。図4〜6では、導電体13(導電膜51及び右バスバー24)は、第1のガラス板11と、誘電体(第2のガラス板12又は誘電体基板33)との間に配置されている。
図4及び図5の場合、第1のガラス板11と第2のガラス板12との間に、導電体13と中間膜14とが配置されている。第1のガラス板11と第2のガラス板12は、中間膜14によって接合される。中間膜14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14の比誘電率εrは、例えば、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以下である。
図4では、電極16が、第2のガラス板12の車内側表面(第1のガラス板11とは反対側の表面)にプリント形成されている。導電体13は、第2のガラス板12の第1のガラス板11側の表面に蒸着処理によりコーティングされている。電極16は、誘電体である第2のガラス板12を挟んで右バスバー24に対向する。これにより、電極16は、右バスバー24に容量的に結合するので、右バスバー24に電気的に接続される。
電極16が導電体13の右バスバー24に容量的に結合することによって、容量的に結合できない周波数帯のノイズがフィルターされるため、導電体13のノイズを抑制することができる。後述の他の積層形態(図6)についても同様である。
図4において、端子部40は、電極16と、コネクタ201とを有する。コネクタ201には、同軸ケーブル等の伝送線路の一端が接続される。伝送線路の一端がコネクタ201に接続されることにより、伝送線路の信号線が信号導線202を介して電極16に接続され、伝送線路のグランド線がグランド導線203を介して車体フランジ162に接続される。車体フランジ162は、車体フレーム(グランド部)の一部である。コネクタ201は、電極16に実装可能な構成を有してもよい。第2のガラス板12と車体フランジ162は、シール15で接着される。電極16は、見栄え向上のため、インテリアパネル29によって覆われている。
図5では、信号導線202の一部が、第1のガラス板11と第2のガラス板12との間に封入されている。右バスバー24は、信号導線202の一端202aに接続され、信号導線202を介して、窓ガラス101の外側でコネクタ201に接続される。
図6に示されるように、本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、誘電体は第1のガラス板11と同じ大きさでなくてもよく、電極16を形成できる程度の大きさの誘電体基板などでよい。図6の場合、第1のガラス板11と誘電体基板33の間に、導電体13が配置されている。
誘電体基板33は、例えば樹脂製基板である。電極16が誘電体基板33に設けられている。誘電体基板33は、電極16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6は、第1のガラス板11の誘電体基板33側の表面に、導電体13が蒸着処理されることによって、第1のガラス板11に導電体13がコーティングされた形態を示す。導電体13及び第1のガラス板11と、誘電体基板33とは、接着層38によって接着される。
<実施例1>
図7は、窓ガラス101のコンピュータ上のモデルの一例を示す図である。模擬ボディ10は、窓ガラス101が取り付けられる車両のボディを模擬した完全導体を表す。模擬導電膜151は、導電膜51を模擬した完全導体である。模擬バスバー124〜127は、それぞれ、右バスバー24、左バスバー25、上バスバー26、下バスバー27を模擬した完全導体である。模擬電極取り出し部124a,125a,127a,127bは、それぞれ、電極取り出し部24a,25a,27a,27bを模擬した完全導体である。電極取り出し部24a,25a,27a,27bは、模擬ボディ10に接続されている。したがって、模擬導電膜151、模擬バスバー124〜127及び電極取り出し部24a,25a,27a,27bは、模擬ボディ10と同電位である。模擬電極116は、電極16を模擬した完全導体である。各部の積層形態は、図4と同じである。
図7において、各部の寸法は、単位をmmとすると、
L1:1950
L2:1300
L3:226
L11(電極の横幅):10
とする。また、バスバーの横幅も、L11と同じ10mmとする。また、
ガラス板の厚さ:2.0mm
ガラス板の比誘電率:7.0
1枚当たりの中間膜の厚さ:0.76mm(30ミル)
導電膜のシート抵抗:1.0[Ω]
導電膜の厚さ:0.01mm
電極の厚さ:0.01mm
とする。
このように数値設定された窓ガラスについて、FDTD法(Finite-Difference Time-Domain method)に基づく電磁界シミュレーションによって、バンド3の周波数帯170〜240MHzにおいて10Hz毎のアンテナ利得の平均値を計算する。このとき、実際のフロントガラスと同様に図7全体を水平面に対して25°傾けた状態でアンテナ利得を算出する。
図8は、模擬電極116の縦長L12を10mmから60mmまで変化させたときに、模擬電極116が模擬バスバー124に重複する面積Sとアンテナ利得との関係についてシミュレーションした結果を示す。縦軸は、バンド3の周波数帯170〜240MHzにおいて10Hz毎に測定されたアンテナ利得の平均値を表す。図8に示されるように、面積Sが200mm(静電容量Cが6pFに相当)以上、より好ましくは300mm以上(静電容量Cが9pFに相当)であると、バンド3の周波数帯のアンテナ利得が向上する。
<実施例2>
図9〜13は、窓ガラス101を実際の車両のフロント窓枠に組み付けて、アンテナ導体として機能するバスバーの反射係数S11とアンテナ利得を実測した結果の一例を示す。各部の積層形態は、図4と同じである。導電体13は、窓ガラス101に貼り付けた銅箔で模擬した。
反射係数及びアンテナ利得は、窓ガラス101をターンテーブル上の自動車の窓枠に組み付けて水平面に対して電極16の部分が約25°傾けた状態で、実測される。電極16に同軸ケーブルの内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る。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る。
アンテナ利得の測定は、ターンテーブルの中心に、窓ガラス101を組み付けた自動車の車両中心をセットして、自動車を360°回転させて行う。アンテナ利得のデータは、回転角度1°毎に、100〜230MHzの周波数範囲において1.12MHz毎に測定され、230〜900MHzの周波数範囲において2.27MHz毎に測定される。
電波の発信位置とアンテナとの仰角は、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)とする。アンテナ利得の測定では、完全無指向性アンテナを基準とし、完全無指向性アンテナのアンテナ利得が0dBiとなるように標準化する。
図9は、電極16が右バスバー24に重複する面積Sが200mmのときのS11の実測結果の一例を示す図である。図9に示されるように、地上デジタルテレビ放送の周波数帯でマッチングがとれている。
図10は、電極16が右バスバー24に重複する面積Sが200mmのときのアンテナ利得の実測結果の一例を示す図である。図10に示されるように、地上デジタルテレビ放送の周波数帯で十分なアンテナ利得が得られている。特に、垂直偏波のアンテナ利得は、水平偏波のアンテナ利得に比べて、全周波数帯で平均的に高い特性が得られる。
なお、図9及び図10の測定時の各部の寸法は、単位をmmとすると、
L16(図1参照):230
L24(図1参照):690
L33(図1参照):1491
L40(図1参照):825
L11(図2参照):10
L12(図2参照):20
L21(図2参照):12
隙間28(図2参照)の横幅:1
である。拡幅部24b及びスロット24c(図2参照)は、設けられてない。L33は、窓ガラスの左右方向の最大外形寸法を表す。L40は、窓ガラスの中央部における上下方向の外形寸法を表す。L21は、バスバーの横幅を表す。
図11は、電極16が右バスバー24に重複する面積Sが600mmのときのS11の実測結果の一例を示す図である。図11に示されるように、地上デジタルテレビ放送の周波数帯だけでなくバンド3の周波数帯でもマッチングがとれている。
図12は、電極16が右バスバー24に重複する面積Sが600mmのときのアンテナ利得の実測結果の一例を示す図である。図12に示されるように、地上デジタルテレビ放送の周波数帯で十分なアンテナ利得が得られている。特に、垂直偏波のアンテナ利得は、水平偏波のアンテナ利得に比べて、全周波数帯で平均的に高い特性が得られる。
図13は、電極16が右バスバー24に重複する面積Sが600mmのときのアンテナ利得の実測結果の一例を示す図である。図13に示されるように、バンド3の周波数帯で十分なアンテナ利得が得られている。特に、垂直偏波のアンテナ利得は、水平偏波のアンテナ利得に比べて、全周波数帯で平均的に高い特性が得られる。
なお、図11〜図13の測定時の各部の寸法は、単位をmmとすると、
L12(図2参照):60
である点を除いて、図9及び図10の測定時と同じである。
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。
例えば、バスバーは、導電体の上下左右の四つの外縁全てに設けられてもよいし、導電体の左右の二つの外縁のみに設けられてもよいし、導電体の上下の二つの外縁のみに設けられてもよい。また、バスバーは、導電体の上左右の三つの外縁のみに設けられてもよいし、導電体の下左右の三つの外縁のみに設けられてもよい。
例えば図1において、端子部40は、右バスバー24又は左バスバー25の縦方向の中央部に位置してもよいし、当該中央部よりも下側に位置してもよい。
例えば図2において、スロット24c及び拡幅部24bは、電極16の近傍に設けられているが、電極16から離れて設けられてもよい。拡幅部24bは、第1のガラス板11の内側(例えば図2の場合、右外縁11bとは反対側)に拡幅してもよい。
例えば、縦バスバー(右バスバー又は左バスバー)を伝送線路に電気的に端子部によって接続する形態に限られず、横バスバー(上バスバー又は下バスバー)を伝送線路に電気的に端子部によって接続する形態にも本発明は適用可能である。例えば図1において、上バスバー26と導電膜51の上縁との間に隙間を設けることによって、伝送線路に接続される上バスバー26をアンテナ導体として機能させることができる。あるいは、下バスバー27と導電膜51の下縁との間に隙間を設けることによって、伝送線路に接続される下バスバー27をアンテナ導体として機能させることができる。なお、上バスバー26又は下バスバー27と導電膜51との間に隙間を設けても、導電膜51に電圧が印加されるようにすることは勿論である。
図14は、図1に示される形態の変形例を示し、上バスバー226を伝送線路に電気的に接続するための端子部40を備える形態の一例を示す。図1では、右バスバー24と導電膜51の右外縁51bとの間に隙間28が存在し、左バスバー25と導電膜51の左外縁51dとの間に隙間30が存在するが、図14の場合、隙間28,30が存在しない。図14では、上バスバー226と導電膜51の上外縁51aとの間に隙間228が存在する。
図14において、右バスバー224は、導電膜51の右外縁に電気的に接触し、左バスバー225は、導電膜51の左外縁に電気的に接触し、下バスバー27は、導電膜51の下外縁に電気的に接触する。
上バスバー226は、導電膜51の上外縁51aとの間に隙間228を空けて第1のガラス板11の平面視で導電膜51の上外縁51aと第1のガラス板11の上外縁11aとの間に位置する上側帯状電極の一例である。上外縁11aは、第1のガラス板11の一方の上方外縁である。上バスバー226は、導電膜51の上方外縁である上外縁51aに沿って隙間228を空けて横方向に延在する。上バスバー226の一端は、右バスバー224の上側端部に電気的に接触する。端子部40については、上述の説明を援用する。
11 第1のガラス板
12 第2のガラス板
13 導電体
13a 上外縁
14 中間膜
15 シール
16 電極
24,224 右バスバー
25,225 左バスバー
26,226 上バスバー
27 下バスバー
28,30,228 隙間
29 インテリアパネル
33 誘電体基板
38 接着層
40 端子部
41 凹部
51 導電膜
60 隠蔽膜
61 隠蔽縁
101 窓ガラス
201 コネクタ
202 信号導線
203 グランド導線

Claims (19)

  1. 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配置された導電体とを備え、
    前記導電体は、導電膜と、前記導電膜に直流電圧を印加して前記ガラス板を加熱するための一対の帯状電極とを有し、
    前記一対の帯状電極のうちの一方の帯状電極は、前記導電膜に接触する第1部分と、前記一方の帯状電極と前記導電膜の外縁との間に隙間を空けて前記ガラス板の平面視で前記導電膜の外縁と前記ガラス板の外縁との間に位置する第2部分とを有し、
    前記一方の帯状電極の前記第2部分をアンテナ導体として伝送線路に電気的に接続するための端子部を備える、車両用窓ガラス。
  2. 前記端子部は、前記一方の帯状電極との間に前記誘電体を挟んで前記一方の帯状電極と対向する平面状電極を有する、請求項1に記載の車両用窓ガラス。
  3. 前記平面状電極は、前記ガラス板の平面視で前記導電膜に重複しない、請求項2に記載の車両用窓ガラス。
  4. 前記平面状電極の全体は、前記ガラス板の平面視で前記一方の帯状電極に重複する、請求項2又は3に記載の車両用窓ガラス。
  5. 前記平面状電極の一部のみが、前記ガラス板の平面視で前記導電膜に重複する、請求項2に記載の車両用窓ガラス。
  6. 前記平面状電極が前記ガラス板の平面視で前記一方の帯状電極と重複する面積は、前記ガラス板の外縁からはみ出さない範囲内で、25mm以上である、請求項2から5のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
  7. 前記平面状電極と前記一方の帯状電極との間の静電容量は、1pF以上300pF以下である、請求項2から6のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
  8. 前記一方の帯状電極は、前記ガラス板の平面視で前記導電膜の側方外縁と前記ガラス板の側方外縁との間に位置する、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。
  9. 前記一方の帯状電極は、前記直流電圧の負電位側に接続される電極である、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。
  10. 前記一方の帯状電極は、前記端子部と前記一方の帯状電極との静電結合によって、前記伝送線路に電気的に接続される、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。
  11. 前記一方の帯状電極は、前記ガラス板と前記誘電体との間にある信号導線の一端に接続され、前記信号導線を介して前記誘電体の外側に接続される、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。
  12. 前記第2部分は、導体部分の切り欠きであって開放端を有さないスロットを有する、請求項1から11のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
  13. 前記第2部分は、前記第2部分の幅が外側または内側に向かって拡幅した拡幅部を有する、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。
  14. 前記一方の帯状電極は、前記隙間をそれぞれ有する右バスバー及び左バスバーを有し、
    前記一対の帯状電極のうちの他方の帯状電極は、下バスバーを有する、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。
  15. 前記右バスバーと前記左バスバーの両方は、前記アンテナ導体として利用され、
    前記両方に接続される上バスバーは、前記導電膜の上外縁に電気的に接触する、請求項14に記載の車両用窓ガラス。
  16. 前記一方の帯状電極は、前記隙間を有する上バスバーを有し、
    前記上バスバーは、前記アンテナ導体として利用され、
    前記右バスバーは、前記導電膜の右外縁に電気的に接触し、前記左バスバーは、前記導電膜の左外縁に電気的に接触する、請求項14に記載の車両用窓ガラス。
  17. 前記下バスバーは、前記導電膜の下外縁に電気的に接触する、請求項14から16のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
  18. 前記誘電体は、ガラス板である、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。
  19. 前記導電体の外縁部の一部又は全部を隠蔽する隠蔽膜を備える、請求項1から18のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
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