JP2017210071A - 車両用窓ガラス - Google Patents

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Abstract

【課題】視界を確保でき、且つ、アンテナの機能を備える、車両用窓ガラスを提供すること。【解決手段】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するための帯状電極とを有し、前記帯状電極は、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、車両用窓ガラスであって、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を特徴とする、車両用窓ガラス。【選択図】図１

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するための帯状電極とを有し、
前記帯状電極は、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、車両用窓ガラスであって、
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、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１００００ｍｍ２以下）内で、２５ｍｍ２以上であることが好ましく、２００ｍｍ２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、３００ｍｍ２以上であることが好ましい。面積Ｓが２５ｍｍ２未満あるいは２００ｍｍ２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２００ｍｍ２以上、好ましくは３００ｍｍ２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ε０（≒８．８５×１０−１２［Ｆ／ｍ］）、第２のガラス板１２（誘電体）の比誘電率をεｒ、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＝ε０×εｒ×Ｓ÷ｄ
で表される。
εｒを７．０とし、ｄを２ｍｍとすると、面積Ｓが２５ｍｍ２、２００ｍｍ２、３００ｍｍ２、２５００ｍｍ２、１００００ｍｍ２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２００ｍｍ２（静電容量Ｃが６ｐＦに相当）以上、より好ましくは３００ｍｍ２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２００ｍｍ２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２００ｍｍ２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６００ｍｍ２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６００ｍｍ２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６００ｍｍ２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 (9)

  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するための帯状電極とを有し、
    前記帯状電極は、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、車両用窓ガラスであって、
    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、車両用窓ガラス。
  2. 前記端子部は、前記帯状電極との間に前記誘電体を挟んで前記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、２５ｍｍ２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５のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
  8. 前記帯状電極は、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。
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