KR101627434B1 - Structure of generating heat - Google Patents

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KR101627434B1
KR101627434B1 KR1020140183155A KR20140183155A KR101627434B1 KR 101627434 B1 KR101627434 B1 KR 101627434B1 KR 1020140183155 A KR1020140183155 A KR 1020140183155A KR 20140183155 A KR20140183155 A KR 20140183155A KR 101627434 B1 KR101627434 B1 KR 101627434B1
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heating
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한창수
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고려대학교 산학협력단
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Abstract

A heating structure capable of controlling a heating area and a heating capacity comprises: a base divided into a transparent area and an opaque area; a transparent first heating body formed in the transparent area; a second heating body formed in a part of the opaque area; and an electrode body formed in the part of the opaque area, and provided to independently apply power to each of the first and second heating bodies.

Description

발열 구조물{STRUCTURE OF GENERATING HEAT}{STRUCTURE OF GENERATING HEAT}

본 발명은 발열 구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 영역들로 구획된 기판에 각각 개별적으로 발열체를 구비하는 발열 구조물에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heating structure, and more particularly, to a heating structure having a heating element individually on a substrate partitioned into a plurality of regions.

투명 전도성 박막을 위해 다양한 소재를 활용할 수 있는데, 전통적으로 가장 많이 사용되는 것은 ITO(Indium Tin Oxide)이며, 전도성 폴리머, 탄소나노튜브, 그래핀을 포함하는 탄소기반 소재 등이 사용될 수 있다. 이 외에도 Oxide계열의 ZnO, SnO2, In2O3, InZnO와 같은 다양한 소재들이 활용되고 있으며, 금속(예를 들어, Au. Al, Ag, Cu 등)을 사용할 수 있다. 또한 불소도핑 주석 산화물(FTO; Fluorine-doped Tin Oxide), 알루미늄 도핑 아연 산화물(AZO; Aluminum-doped Zinc Oxide)의 박막 등이 사용될 수 있다. A variety of materials can be utilized for the transparent conductive thin film. The most widely used material is ITO (Indium Tin Oxide), and carbon-based materials including conductive polymer, carbon nanotube and graphene can be used. In addition, various materials such as oxide type ZnO, SnO 2, In 2 O 3 and InZnO are utilized and metals (for example, Au, Al, Ag, Cu, etc.) can be used. In addition, fluorine-doped tin oxide (FTO), aluminum-doped zinc oxide (AZO) thin films and the like can be used.

전도성 폴리머 및 전도성 플라스틱으로는 PEDOT:PSS, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피롤 및 폴리아세틸렌과 같은 폴리머류를 기재로 한 전도성 물질이 사용될 수 있다.As the conductive polymer and the conductive plastic, a conductive material based on polymers such as PEDOT: PSS, polyaniline, polythiophene, polypyrrole and polyacetylene can be used.

또한 탄소기반의 소재로 탄소나노튜브, 그래핀을 투명기판의 내부 또는 표면에 형성하여 투명 전도성 필름에 활용할 수 있다. 또한 이러한 탄소물질에 금속, 폴리머등 다른 물질이 결합된 하이브리드 소재가 사용될 수 있다. In addition, carbon nanotubes and graphene can be formed on the inside or on the surface of a transparent substrate using a carbon-based material, and thus, can be used for a transparent conductive film. Further, a hybrid material in which other materials such as metals, polymers, etc. are bonded to the carbon material may be used.

또 다른 것으로는 주로 금속을 이용한 것으로서 Au, Ag, Al, Cu와 같이 순수한 금속을 매우 얇게 도포하는 방법으로 투명도와 전도성을 동시에 확보할 수 있다. 그러나 일반적으로 기계적 안정성, 기판에의 적용성을 고려할 때 이러한 금속을 mesh나 grating의 형태로 만드는 것이 훨씬 효과적이다. Mesh나 grating의 경우에는 전도성 물질이 있는 부분이 일부 선의 형태로 존재하기 때문에 나머지 이러한 선이 없는 부분은 빛이 투과되기에 매우 유리하다. 따라서 전체적으로 투과율을 높이면서 동시에 낮은 저항을 갖도록 하는 것이 가능하다. As another example, it is mainly made of metal, and a method of applying a very thin metal such as Au, Ag, Al, and Cu can secure transparency and conductivity at the same time. However, considering the mechanical stability and applicability to substrates, it is generally more effective to make these metals in the form of mesh or grating. In the case of a mesh or a grating, since the portion of the conductive material exists in the form of a line, the remaining portion without the line is very advantageous for light transmission. Therefore, it is possible to increase the transmittance as a whole and at the same time to have a low resistance.

하지만, ITO의 경우에는 대략 표면저항을 제조조건에 따라 수 Ω/o에서 수천 Ω/sq 까지 변화시켜가며 제조하는 것이 가능하지만 수 Ω/o까지 낮추기 위해서는 많은 비용과 까다로운 공정이 필요하다. 또한 유연성(Flexibility)나 충격에 대한 안정성이 낮은 문제점이 있다. 또한 탄소나노튜브, 그래핀, 전도성 폴리머의 경우에는 대체적으로 투명도를 희생하지 않고는 표면저항을 수십 Ω/sq대로 낮추는 것이 매우 어렵다. 금속 그리드의 경우에는 매우 낮은 저항대를 형성하는 것이 가능하지만 눈에 보이지 않도록 하기 위해 대면적에 매우 작은 선폭을 제작하는 것이 어렵다. 특히 이와 같이 만들더라도 단자(Terminal) 저항을 1 Ω대 이하로 낮추는 것은 매우 어렵다.However, in the case of ITO, it is possible to fabricate the surface resistance by changing the surface resistance from several ohms / o to several ohms / sq depending on the manufacturing conditions, but in order to lower the resistance to several ohms / o, Also, there is a problem in that flexibility and stability against impact are low. In the case of carbon nanotubes, graphenes, and conductive polymers, it is very difficult to lower the surface resistance to several tens of ohms / sq, generally without sacrificing transparency. In the case of a metal grid, it is possible to form very low resistance zones, but it is difficult to produce very small line widths in large areas in order to be invisible. In particular, it is very difficult to reduce the terminal resistance to 1 Ω or less even if it is made like this.

나아가, 상기 발열 구조물이 차량에 적용될 경우, 와이퍼를 선택적으로 가열하기 위하여 가열 영역을 조절하거나 그 가열의 목적이 방빙(deicing) 또는 서리제거(defogging)와 같이 요구되는 가열 용량이 서로 다른 경우와 같이 가열 영역 및 가열 용량을 조절할 필요가 있다.Furthermore, when the heating structure is applied to a vehicle, it is possible to control the heating area to selectively heat the wiper, or to adjust the heating area such that the heating purpose is different from the heating capacity required, such as deicing or defogging It is necessary to adjust the heating area and heating capacity.

본 발명의 일 목적은 가열 영역 및 가열 용량을 조절할 수 있는 발열 구조물을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a heating structure capable of adjusting a heating area and a heating capacity.

본 발명의 실시예들에 따른 발열 구조물은, 투명 영역 및 비투명 영역으로 구획된 베이스, 상기 투명 영역에 형성되며 투명한 제1 발열체, 상기 비투명 영역의 일부에 형성된 제2 발열체 및 상기 비투명 영역의 일부에 형성되며, 상기 제1 및 제2 발열체들 각각에 독립적으로 전원을 인가할 수 있도록 구비된 전극체를 포함한다.According to embodiments of the present invention, there is provided a heating structure including a base divided into a transparent region and a non-transparent region, a first heating element formed on the transparent region and transparent, a second heating element formed on a part of the non-transparent region, And an electrode body that is formed on a part of the first and second heating elements so as to independently apply power to the first and second heating elements.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전극체는 상기 제1 및 제2 발열체들 각각을 병렬적으로 연결시킬 수 있도록 구비될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the electrode assembly may be provided to connect each of the first and second heating elements in parallel.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 비투명 영역은 상기 베이스의 가장 자리를 따라 정의되며, 상기 전극체는, 상호 대향하도록 구비된 제1 메인 전극 라인 및 제2 메인 전극 라인, 상기 제1 메인 라인으로부터 상기 제2 메인 전극 라인을 향하고 상기 제2 메인 라인으로부터 상기 제1 메인 전극 라인을 향하여 각각 분기되며, 상기 제1 발열체와 전기적으로 연결된 제1 보조 전극 라인들 및 상기 제1 발열체와 독립되며, 상기 제2 발열체와 전기적으로 연결된 제2 보조 전극 라인들을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the non-transparent region is defined along an edge of the base, and the electrode body includes a first main electrode line and a second main electrode line provided to face each other, The first auxiliary electrode lines being branched from the first main electrode line toward the second main electrode line and branching from the second main line toward the first main electrode line, the first auxiliary electrode lines being electrically connected to the first heating element, And second auxiliary electrode lines electrically connected to the second heating element.

여기서, 상기 제2 보조 전극 라인들 중 어느 하나는 상기 제2 메인 전극 라인과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 보조 전극 라인들 중 나머지 하나는 상기 제1 메인 전극 라인에 스위치를 통하여 전기적으로 연결될 수 있다.Here, one of the second auxiliary electrode lines may be electrically connected to the second main electrode line, and the other of the second auxiliary electrode lines may be electrically connected to the first main electrode line through a switch have.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 발열체는 탄소나노튜브, 그래핀, 금속 산화물, 금속 나노와이어, 금속 메쉬 및 금속 그리드가 포함된 투명 발열체가 이루는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하고, 상기 제2 발열체는 불투명한 금속 소재로 이루어질 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first heating element includes at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, graphenes, metal oxides, metal nanowires, metal meshes, and transparent heating elements including a metal grid, The second heating element may be made of an opaque metal material.

본 발명의 실시예들에 따른 발열 구체는 시인성이 요구되는 투명 영역에서는 매우 투명하고, 상기 투명 영역을 제외한 비투명 영역에서는 저항이나 발열 영역을 조절하기 위해 별도로 전극이 연결되어 있다. 따라서, 가열 영역을 독립적으로 조절해서 일부 영역만 가열할 수 있으며, 나아가 제1 및 제2 발열체들이 상호 병렬적으로 연결됨으로써 전체 저항이 감소되어 가열 용량이 증대될 수 있다. 따라서 이를 이용하면 기존의 투명 전도성 필름에 비해 투명도를 희생하지 않고 고정된 전압에 대해 높은 입력전력을 가할 수 있는 장점이 있다. The heat generating spheres according to the embodiments of the present invention are very transparent in a transparent region requiring visibility, and electrodes are separately connected in a non-transparent region except for the transparent region to control a resistance or a heat generating region. Therefore, only a part of the area can be heated independently by adjusting the heating area, and furthermore, the first and second heating elements are connected in parallel to each other, so that the total resistance can be reduced and the heating capacity can be increased. Therefore, it is advantageous that high input power can be applied to a fixed voltage without sacrificing transparency as compared with a conventional transparent conductive film.

도 1a는 본 발명의 실시예들에 따른 발열 구조물을 설명하기 위한 평면도이다.
도 1b는 도 1의 발열 구조물을 설명하기 위한 회로도이다.
도 2는 도 1의 베이스를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예들에 따른 발열 구조물을 설명하기 위한 평면도이다.
도 3b는 도 1의 발열 구조물을 설명하기 위한 회로도이다.FIG. 1A is a plan view illustrating a heating structure according to embodiments of the present invention. FIG.
1B is a circuit diagram for explaining the heating structure of FIG.
Fig. 2 is a plan view for explaining the base of Fig. 1. Fig.
3A is a plan view for explaining a heating structure according to embodiments of the present invention.
3B is a circuit diagram for explaining the heating structure of FIG.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 있어서, 대상물들의 크기와 양은 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대 또는 축소하여 도시한 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. In the accompanying drawings, the sizes and the quantities of objects are shown enlarged or reduced from the actual size for the sake of clarity of the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprise", "comprising", and the like are intended to specify that there is a feature, step, function, element, or combination of features disclosed in the specification, Quot; or " an " or < / RTI > combinations thereof.

한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
On the other hand, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

도 1a는 본 발명의 실시예들에 따른 발열 구조물을 설명하기 위한 평면도이다. 도 1b는 도 1의 발열 구조물을 설명하기 위한 회로도이다. 도 2는 도 1의 베이스를 설명하기 위한 평면도이다.FIG. 1A is a plan view illustrating a heating structure according to embodiments of the present invention. FIG. 1B is a circuit diagram for explaining the heating structure of FIG. Fig. 2 is a plan view for explaining the base of Fig. 1. Fig.

도 1a 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 발열 구조물(100)은 베이스(101), 제1 발열체(110), 제2 발열체(120) 및 전극체(130)를 포함한다. 상기 발열 구조물(100)은 복수의 영역들로 구분된 베이스(101) 상에 각각 배치된 제1 및 제2 발열체들(110, 120)을 포함함으로써 영역별로 발열 구동이 가능할 수 있다.1A to 2, a heating structure 100 according to embodiments of the present invention includes a base 101, a first heating element 110, a second heating element 120, and an electrode body 130 . The heat generating structure 100 includes first and second heat generating elements 110 and 120 disposed on a base 101 divided into a plurality of regions so that heat can be driven for each region.

상기 베이스(101)는 투명 영역(103) 및 비투명 영역(105)으로 구획된다. 상기 투명 영역(103)은 운전자 또는 작동자 등과 같은 사용자의 시야가 확보되어야 하는 영역에 해당한다. 예를 들면, 상기 발열 구조물(100)이 차량용 윈도우로 적용될 경우, 상기 투명 영역(103)은 운전자의 시야가 확보될 수 있는 가시 윈도우(visible window)에 해당하는 영역일 수 있다.The base 101 is divided into a transparent region 103 and a non-transparent region 105. The transparent area 103 corresponds to an area where a user's field of view such as a driver or an operator should be secured. For example, when the heating structure 100 is applied to a vehicle window, the transparent region 103 may be a region corresponding to a visible window from which the driver's view can be secured.

상기 비투명 영역(105)은 상기 사용자의 시야가 확보되어야 할 필요가 없는 영역에 해당한다. 예를 들면, 상기 발열 구조물(100)이 차량용 윈도우로 적용될 경우, 상기 비투명 영역(105)은 운전자의 시야가 확보될 수 있는 와이퍼 존(wiper zone)에 해당하는 영역일 수 있다.The non-transparent area 105 corresponds to an area in which the view of the user need not be secured. For example, when the heating structure 100 is applied to a vehicle window, the non-transparent region 105 may be a region corresponding to a wiper zone where a driver's view can be secured.

상기 투명 영역(103)은 상기 베이스(101)의 중심부에 해당할 수 있으며, 상기 비투명 영역(105)은 상기 베이스(101)의 가장 자리를 따라 형성된 주변부에 해당할 수 있다. The transparent region 103 may correspond to a central portion of the base 101 and the non-transparent region 105 may correspond to a peripheral portion formed along an edge of the base 101.

상기 베이스(101)는 광학적으로 투명 기판을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 베이스(101)는 쿼츠(quartz)와 같은 유리기판, 폴리이미드, 폴리카보나이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리디메틸실록산(PDMS) 폴리에틸렌(PE)와 같은 폴리머 기판, 금속산화물박막 기판을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 베이스는 30 % 이상의 광투과도를 가질 수 있다.The base 101 may comprise an optically transparent substrate. For example, the base 101 may be a glass substrate such as quartz, a polymer substrate such as polyimide, polycarbonate, polyethylene terephthalate (PET), polydimethylsiloxane (PDMS) polyethylene (PE) Substrate. In this case, the base may have a light transmittance of 30% or more.

상기 제1 발열체(110)는 상기 투명 영역(103)에 형성된다. 예를 들면 상기 제1 발열체(110)는 ITO, 탄소나노튜브, 그래핀, 전도성 폴리머, 금속 나노와이어, 금속 메쉬, 금속 그리드, 전도성 산화물 등으로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 제1 발열체(110)는 상대적으로 우수한 광투과도를 가질 수 있다.The first heating element 110 is formed in the transparent region 103. For example, the first heating element 110 may be formed of ITO, carbon nanotube, graphene, conductive polymer, metal nanowire, metal mesh, metal grid, conductive oxide, or the like. Accordingly, the first heating element 110 may have a relatively good light transmittance.

상기 제1 발열체(110)는 Sputtering, spin coating, 그라비아 인쇄, Transfer, Spray coating, Slit coating. Dip coating을 포함하는 다양한 코팅 방법에 의해 투명한 베이스(101) 위에 도포할 수 있다. The first heating element 110 may be formed by sputtering, spin coating, gravure printing, transfer, spray coating, or slit coating. Can be applied over the transparent base 101 by various coating methods including dip coating.

또한 낮은 필 팩터(Fill factor)를 가지는 메쉬 또는 그리드 패턴을 갖는 제1 발열체(110)를 형성하기 위해서는 optical lithography, e-beam lithography, nanoimprint, interference lithography, laser sintering/ablation과 같은 다양한 방법이 사용될 수 있다. 특히 대면적에 낮은 가격으로 1um이하의 선폭을 가지는 패턴을 만들기 위해서는 optical lithography, nanoimprint, interference lithography 등이 사용될 수 있다. Various methods such as optical lithography, e-beam lithography, nanoimprint, interference lithography, and laser sintering / ablation can be used to form the first heating element 110 having a mesh or grid pattern having a low fill factor have. In particular, optical lithography, nanoimprint, interference lithography, etc. can be used to produce a pattern having a line width of 1um or less at a low cost on a large area.

상기의 구조를 제작하는데 있어서 하나의 물질만을 이용하여 패턴구조를 만들고 이를 단자전극에 연결되도록 제작할 수 있다. 예를 들어 실버(Ag) 물질 하나로 전체의 패턴을 제작하는 것이 가능하다. In fabricating the above structure, a pattern structure may be formed using only one material and connected to the terminal electrode. For example, it is possible to fabricate a whole pattern with one silver (Ag) material.

상기 제2 발열체는(120) 상기 비투명 영역(105)에 형성된다. 예를 들면, 상기 제2 발명체(120)는 라인 형태로 이루어질 수 있다. 또한 상기 비투명 영역(105)이 상기 베이스(101)의 상부 가장자리 및 하부 가장자리에 위치할 경우, 상기 제2 발열체(120)는 상기 상부 가장자리 및 하부 가장자리에 각각 형성될 수 있다. 이로써 상기 제2 발열체(120)가 대칭 형태를 가질 수 있다. The second heat generating element 120 is formed in the non-transparent region 105. For example, the second inventive body 120 may have a line shape. When the non-transparent region 105 is located on the upper and lower edges of the base 101, the second heating element 120 may be formed on the upper and lower edges, respectively. Thus, the second heating element 120 may have a symmetrical shape.

상기 제2 발열체(120)는 금속으로 이루어질 수 있다. 이로써 상기 제2 발열체(120)는 광학적으로 비투명한 특성을 가질 수 있다. The second heating element 120 may be made of metal. Thus, the second heating element 120 may have optically non-transparent characteristics.

이와 다르게, 상기 제2 발열체(120)는 ITO, 탄소나노튜브, 그래핀, 전도성 폴리머, 금속 나노와이어, 금속 메쉬, 금속 그리드, 전도성 산화물 등으로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 제2 발열체(120) 또한 상대적으로 우수한 광투과도를 가질 수 있다.Alternatively, the second heating element 120 may be formed of ITO, a carbon nanotube, a graphene, a conductive polymer, a metal nanowire, a metal mesh, a metal grid, or a conductive oxide. Therefore, the second heating element 120 may also have relatively good light transmittance.

상기 제2 발열체(120)는 Sputtering, spin coating, 그라비아 인쇄, Transfer, Spray coating, Slit coating. Dip coating을 포함하는 다양한 코팅 방법에 의해 투명한 베이스((101)) 위에 도포할 수 있다. The second heating element 120 may be formed by sputtering, spin coating, gravure printing, transfer, spray coating, or slit coating. (101) by a variety of coating methods including dip coating.

또한 낮은 필 팩터(Fill factor)를 가지는 메쉬 또는 그리드 패턴을 갖는 제2 발열체(120)를 형성하기 위해서는 optical lithography, e-beam lithography, nanoimprint, interference lithography, laser sintering/ablation과 같은 다양한 방법이 사용될 수 있다. 특히 대면적에 낮은 가격으로 1um이하의 선폭을 가지는 패턴을 만들기 위해서는 optical lithography, nanoimprint, interference lithography 등이 사용될 수 있다. Various methods such as optical lithography, e-beam lithography, nanoimprint, interference lithography, and laser sintering / ablation may be used to form the second heating element 120 having a mesh or grid pattern having a low fill factor have. In particular, optical lithography, nanoimprint, interference lithography, etc. can be used to produce a pattern having a line width of 1um or less at a low cost on a large area.

상기 전극체(130)는 상기 비투명 영역(105)의 일부에 형성된다. 상기 전극체는 상기 제1 및 제2 발열체들(110, 120) 각각에 독립적으로 전원을 인가할 수 있도록 구비된다.The electrode body 130 is formed in a part of the non-transparent region 105. The electrode assembly is provided to independently apply power to each of the first and second heating elements 110 and 120.

예를 들면, 상기 전극체(130)는, 제1 메인 전극 라인(131), 제2 메인 전극 라인(133), 제1 보조 전극 라인들(136) 및 제2 보조 전극 라인들(138)을 포함한다. For example, the electrode assembly 130 may include a first main electrode line 131, a second main electrode line 133, first auxiliary electrode lines 136, and second auxiliary electrode lines 138 .

상기 제1 및 제2 메인 전극 라인들(131, 133)은 상호 대향하도록 구비된다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 메인 전극 라인들(131. 133)은 상기 베이스의 가장 자리 단축을 따라 형성될 수 있다. The first and second main electrode lines 131 and 133 are disposed to face each other. For example, the first and second main electrode lines 131, 133 may be formed along the shortest axis of the base.

상기 제1 보조 전극 라인들(136) 중 어느 하나((136a))는 상기 제1 메인 전극 라인(131)으로부터 상기 제2 메인 전극 라인(133)을 향하여 분기된다. 상기 제1 보조 전극 라인들(136) 중 나머지 하나(136b)는 상기 제2 메인 라인(133)으로부터 상기 제1 메인 전극 라인(131)을 향하여 분기된다. 상기 제1 보조 전극 라인들(136a, 136b) 각각은 상기 베이스의 가장 자리 장축을 따라 형성될 수 있다. 상기 제1 보조 전극 라인들(136a, 136b) 각각은 상기 제1 발열체와 전기적으로 연결된다. One of the first auxiliary electrode lines 136 is branched from the first main electrode line 131 toward the second main electrode line 133. The other one of the first auxiliary electrode lines 136 is branched from the second main line 133 toward the first main electrode line 131. Each of the first auxiliary electrode lines 136a and 136b may be formed along the long axis of the base. Each of the first auxiliary electrode lines 136a and 136b is electrically connected to the first heating element.

상기 제2 보조 전극 라인들(138)은 상기 제1 발열체(110)와 독립되며, 상기 제2 발열체(120)와 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 제2 발열체(120)는 비투명 영역에 형성될 경우, 상기 제2 보조 전극 라인들(138)은 상기 비투명 영역의 상부 및 하부에 각각 형성될 수 있다. The second auxiliary electrode lines 138 are independent of the first heating element 110 and are electrically connected to the second heating element 120. That is, when the second heating element 120 is formed on the non-transparent region, the second auxiliary electrode lines 138 may be formed on the upper and lower portions of the non-transparent region, respectively.

결과적으로 상기 제1 및 제2 발열체들(110, 120) 각각은 개별적으로 구동할 수 있다. 예를 들면, 상기 투명 영역(105)에 형성된 제1 발열체(110)에 전원이 인가될 경우, 상기 투명 영역(105)이 선택적으로 가열될 수 있다. 즉, 상기 발열 구조물(100)이 서리 제거 동작을 수행할 경우, 상기 투명 영역(103)에 해당하는 베이스(101)의 일부가 선택적으로 가열되어 서리가 제거될 수 있다. 반면에, 상기 비투명 영역(105)에 형성된 제2 발열체(120)에 전원이 인가될 경우, 상기 비투명 영역(105)이 선택적으로 가열될 수 있다.As a result, each of the first and second heating elements 110 and 120 can be individually driven. For example, when power is applied to the first heating element 110 formed in the transparent region 105, the transparent region 105 can be selectively heated. That is, when the heating structure 100 performs the defrosting operation, a part of the base 101 corresponding to the transparent region 103 may be selectively heated to remove the frost. On the other hand, when power is applied to the second heating element 120 formed in the non-transparent area 105, the non-transparent area 105 can be selectively heated.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 보조 전극 라인들(138) 중 어느 하나(138b)는 상기 제2 메인 전극 라인(133)과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 보조 전극 라인들 중 나머지 하나(138a)는 상기 제1 메인 전극 라인(131)에 스위치(140)를 통하여 전기적으로 연결될 수 있다. In one embodiment of the present invention, one of the second auxiliary electrode lines 138 is electrically connected to the second main electrode line 133, and the other of the second auxiliary electrode lines 138 And one end 138a may be electrically connected to the first main electrode line 131 through a switch 140. [

이로써, 상기 스위치(140)가 오프(off)될 경우, 상기 제2 보조 전극 라인들 중 나머지 하나(138a)는 상기 제1 메인 전극 라인(131)에 연결되지 않음으로써 상기 제2 발열체(120)는 구동하지 않게 된다. 따라서, 상기 제1 발열체(110)만이 선택적으로 구동함에 따라 상기 투명 영역(103)만이 가열된다. When the switch 140 is turned off, the other one of the second auxiliary electrode lines 138a is not connected to the first main electrode line 131, so that the second heating element 120, Is not driven. Accordingly, only the transparent region 103 is heated as only the first heating element 110 is selectively driven.

한편, 상기 스위치가 온(on)될 경우, 상기 제2 보조 전극 라인들 중 나머지 하나(138a)는 상기 제1 메인 전극 라인(131)에 연결되므로 상기 제1 및 제2 발열체들(110, 120) 모두가 구동함에 따라 상기 투명 영역(103) 및 비투명 영역(105) 모두가 가열될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 및 제2 발열체들(110, 120)이 상호 병렬적으로 연결될 수 있다. 전체 저항(Req)은 아래의 수학식1로 정의될 수 있다.
Meanwhile, when the switch is turned on, the other one of the second auxiliary electrode lines 138a is connected to the first main electrode line 131, so that the first and second heating elements 110 and 120 Both the transparent region 103 and the non-transparent region 105 can be heated. In this case, the first and second heating elements 110 and 120 may be connected in parallel. The total resistance Req can be defined by the following equation (1).

수학식1Equation 1

Figure 112014123208319-pat00001

Figure 112014123208319-pat00001

예를 들면, 상기 제1 및 제2 발열체들(110, 120)이 일체로 직렬될 경우 상기 제1 및 제2 발열체들(110, 120)은 전체 저항값(R)을 가진다. 반면에 상기 제1 및 제2 발열체들(110, 120)이 상호 동일한 저항치를 가지도록 구분(RT=RN=R/2)되고 상호 병렬 연결된 경우, 상기 전체 저항(Req)은 각 저항값(RT=RN=R/2)의 반으로 감소된 저항값(RT/2=RN/2=R/4)을 한다. 따라서, 동일한 전압이 상기 제1 및 제2 발열체들(110, 120) 각각에 병렬적으로 인가될 경우, 동일 전압이 상기 제1 및 제2 발열체들 각각에 독립적으로 인가되는 경우와 비교할 때 전력이 두 배로 증가할 수 있으며, 동일 전압이 상기 제1 및 제2 발열체들(110, 120)이 일체로 직렬 연결된 경우와 비교할 때 전력이 네 배로 증가다. For example, when the first and second heat generating elements 110 and 120 are integrally connected in series, the first and second heat emitting elements 110 and 120 have a total resistance value R. On the other hand, when the first and second heat generating elements 110 and 120 are divided to have the same resistance value (R T = R N = R / 2) and connected in parallel to each other, and the (R T = R N = R / 2) the resistance value is decreased to a half of the (R T / 2 = R N / 2 = R / 4). Therefore, when the same voltage is applied to each of the first and second heat emitting elements 110 and 120 in parallel, the electric power is lowered when compared with the case where the same voltage is independently applied to each of the first and second heat emitting bodies And the same voltage is quadrupled when compared with the case where the first and second heat generating elements 110 and 120 are integrally connected in series.

결과적으로, 상시 스위치(140)가 온 될 경우, 상기 제1 및 제2 발열체들(110, 120)은 전체적으로 개선된 발열 용량을 가질 수 있다.
As a result, when the normally-off switch 140 is turned on, the first and second heating elements 110 and 120 may have improved overall heating capacity.

도 3a는 본 발명의 실시예들에 따른 발열 구조물을 설명하기 위한 평면도이다. 도 3b는 도 1의 발열 구조물을 설명하기 위한 회로도이다.3A is a plan view for explaining a heating structure according to embodiments of the present invention. 3B is a circuit diagram for explaining the heating structure of FIG.

본 발명의 실시예들에 따른 발열 구조물(100)은 베이스(101), 제1 발열체(110), 제2 발열체(120) 및 전극체(130)를 포함한다. 상기 발열 구조물(100)은 복수의 영역들로 구분된 베이스(101) 상에 각각 배치된 제1 및 제2 발열체들(110, 120)을 포함함으로써 영역별로 발열 구동이 가능할 수 있다.여기에 상기 발열 구조물(100)은 제1 스위치(141) 및 제2 스위치(143)를 더 포함한다. A heating structure 100 according to embodiments of the present invention includes a base 101, a first heating element 110, a second heating element 120, and an electrode body 130. The heat generating structure 100 includes first and second heat generating elements 110 and 120 disposed on a base 101 divided into a plurality of regions so that heat can be driven for each region. The exothermic structure 100 further includes a first switch 141 and a second switch 143.

상기 제1 스위치(141) 및 제2 스위치(143)는 제1 메인 전극 라인(131) 및 제2 메인 전극 라인(133)에 각각 설치된다. 상기 제1 스위치(141)는 제1 메인 전극 라인(131) 및 제2 보조 전극 라인들 중 하나 간(138a)의 상호 연결 여부를 결정하며, 제2 스위치(143)는 상기 제2 메인 전극 라인(133) 및 제2 보조 전극 라인들 중 나머지 하나(138b)를 상호 연결 여부를 결정할 수 있다. The first switch 141 and the second switch 143 are provided in the first main electrode line 131 and the second main electrode line 133, respectively. The first switch 141 determines whether the first main electrode line 131 and one of the second auxiliary electrode lines 138a are connected to each other and the second switch 143 determines whether the second main electrode line 131 is connected to the second main electrode line 131. [ (133) and the other one of the second auxiliary electrode lines (138b).

상기 제1 및 제2 스위치들(141, 143)이 오프 상태에서는 전압이 상기 제1 발열체(110)에만 인가되며, 상기 제1 및 제2 스위치들(141, 143)이 온 상태에서는 전압이 상호 병렬적으로 연결된 상기 제1 및 제2 발열체들(110, 120) 모두에 인가될 수 있다. 따라서, 동일한 전압이 상기 제1 및 제2 발열체들(110, 120) 각각에 병렬적으로 인가될 경우, 동일 전압이 상기 제1 및 제2 발열체들 (110, 120)각각에 개별적으로 인가되는 경우와 비교할 때 전력이 두 배로 증가할 수 있으며, 동일 전압이 상기 제1 및 제2 발열체들(110, 120)이 일체로 직렬 연결된 경우와 비교할 때 전력이 네 배로 증가다. When the first and second switches 141 and 143 are off, a voltage is applied only to the first heating element 110. When the first and second switches 141 and 143 are on, May be applied to both the first and second heating elements 110 and 120 connected in parallel. Therefore, when the same voltage is applied to each of the first and second heat emitting elements 110 and 120 in parallel, when the same voltage is separately applied to each of the first and second heat emitting bodies 110 and 120 The power may be doubled and the power may be quadrupled when compared with the case where the first and second heat generating elements 110 and 120 are integrally connected in series.

결과적으로, 상시 제1 및 제2 스위치들(141, 143)가 온 될 경우, 상기 제1 및 제2 발열체들(110, 120)은 전체적으로 개선된 발열 용량을 가질 수 있다.As a result, when the first and second switches 141 and 143 are always turned on, the first and second heating elements 110 and 120 may have improved overall heating capacity.

상술한 발열 구조물은 자동차, 선박, 항공기, 전자제품의 투명히터로서도 활용이 가능한데, 특히 낮은 전압을 사용하는 경우에 더욱 효과적으로 활용이 가능하다. The heating structure described above can also be used as a transparent heater of an automobile, a ship, an aircraft, and an electronic product. Especially, when a low voltage is used, it can be used more effectively.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.

Claims (6)

투명 영역 및 비투명 영역으로 구획된 베이스;
상기 투명 영역에 형성되며 투명한 제1 발열체;
상기 비투명 영역의 일부에 형성된 제2 발열체; 및
상기 비투명 영역의 일부에 형성되며, 상기 제1 및 제2 발열체들 각각에 독립적으로 전원을 인가할 수 있도록 구비된 전극체를 포함하고,
상기 비투명 영역은 상기 베이스의 가장 자리를 따라 정의되며,
상기 전극체는,
상호 대향하도록 구비된 제1 메인 전극 라인 및 제2 메인 전극 라인;
상기 제1 메인 라인으로부터 상기 제2 메인 전극 라인을 향하고 상기 제2 메인 라인으로부터 상기 제1 메인 전극 라인을 향하여 각각 분기되며, 상기 제1 발열체와 전기적으로 연결된 제1 보조 전극 라인들; 및
상기 제1 발열체와 독립되며, 상기 제2 발열체와 전기적으로 연결된 제2 보조 전극 라인들을 포함하고,
상기 제2 보조 전극 라인들 중 어느 하나는 상기 제2 메인 전극 라인과 전기적으로 연결되고,
상기 제2 보조 전극 라인들 중 나머지 하나는 상기 제1 메인 전극 라인에 스위치를 통하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 발열 구조물.A base partitioned into a transparent region and a non-transparent region;
A first heating element formed in the transparent region and transparent;
A second heating element formed on a part of the non-transparent region; And
And an electrode body formed on a part of the non-transparent region and capable of independently applying power to the first and second heat generating elements,
The non-transparent region is defined along an edge of the base,
Wherein the electrode body comprises:
A first main electrode line and a second main electrode line arranged to face each other;
First auxiliary electrode lines which are branched from the first main line toward the second main electrode line and branch from the second main line toward the first main electrode line and are electrically connected to the first heating element; And
And second auxiliary electrode lines which are independent of the first heating element and are electrically connected to the second heating element,
Wherein one of the second auxiliary electrode lines is electrically connected to the second main electrode line,
And the other of the second auxiliary electrode lines is electrically connected to the first main electrode line through a switch. 제1항에 있어서, 상기 전극체는 상기 제1 및 제2 발열체들 각각을 병렬적으로 연결시킬 수 있도록 구비된 것을 특징으로 하는 발열 구조물.The heating structure according to claim 1, wherein the electrode body is configured to connect the first and second heating elements in parallel. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제1 발열체는 탄소나노튜브, 그래핀, 금속 산화물, 금속 나노와이어, 금속 메쉬 및 금속 그리드가 포함된 투명 발열체가 이루는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하고,
상기 제2 발열체는 불투명한 금속 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 발열 구조물.The method according to claim 1, wherein the first heating element comprises at least one selected from the group consisting of a carbon nanotube, a graphene, a metal oxide, a metal nanowire, a metal mesh, and a transparent heating element including a metal grid,
And the second heating element is made of an opaque metal material. 제1항, 제2항 및 제5항 중 어느 하나의 발열 구조물을 포함하는 차량용 윈도우 시스템.A vehicle window system comprising a heating structure according to any one of claims 1, 2 and 5.
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