TW201538028A - 加熱元件及其製造方法以及車輛用窗 - Google Patents

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Abstract

本說明書提供一種加熱元件，加熱元件包含：黏著膜；以及導電加熱圖案，設置於黏著膜的至少一個表面上且具有10微米或小於10微米的線高度；且本說明書提供一種用於製造加熱元件的方法。

Description

加熱元件及其製造方法
本申請案主張2013年11月29日向韓國智慧財產局申請的韓國專利申請案第10-2013-0147153號的優先權以及權利，此專利申請案的全部內容以引用方式併入本文中。
本揭露內容是關於一種加熱元件以及一種用於製造加熱元件的方法。
當在車輛的外部與內部之間存在溫度差(temperature difference)時，濕氣或冰霜會形成於車輛的窗上。可使用加熱玻璃(heating glass)以便解決此問題。加熱玻璃使用如下概念：藉由將加熱線薄片(heating line sheet)附接至玻璃表面或將加熱線(heating line)直接地形成於玻璃表面上且將電力(electric power)施加至加熱線的兩個端子而自加熱線產生熱，且藉此增加玻璃表面的溫度。
特定言之，用於將加熱提供至車輛前窗(vehicle front window)同時具有極佳光學性質(optical property)的方法主要被劃分成兩種類型。
第一方法為在整個窗表面上形成透明導電薄膜(transparent conductive thin film)。形成透明導電薄膜的方法包含一種藉由使用諸如ITO的透明導電氧化物膜(transparent conductive oxide film)或藉由形成薄金屬層(thin metal layer)且接著在金屬層上方以及下方使用透明絕緣膜(transparent insulation film)來增加透明度的方法。此方法所具有的優點在於可形成光學上優良導電膜(optically superior conductive film)，然而，所存在的缺點在於歸因於相對高電阻而在低電壓下可能不會獲得適當加熱值。
第二方法可使用一種使用金屬圖案(metal pattern)或金屬線且藉由使不具有圖案或線的區域最大化來增加透明度的方法。使用此方法的典型產品包含藉由將鎢絲(tungsten wire)***至用於接合車輛前窗的聚乙烯醇縮丁醛膜(PVB film)而生產的加熱玻璃。在此狀況下，所使用的鎢絲的直徑為18微米或大於18微米，且可獲得能夠在低電壓下保證足夠加熱值的電導率，然而，所存在的缺點在於歸因於鎢線的相對高厚度而可覺察到鎢線。為了克服此問題，可經由印刷製程(printing process)而將金屬圖案形成於聚對苯二甲酸乙二酯膜(PET film)上，或在將金屬層附接於聚對苯二甲酸乙二酯膜上之後經由光微影製程(photolithography process)而形成金屬圖案。可藉由在兩個聚乙烯醇縮丁醛膜之間***形成有金屬圖案的聚對苯二甲酸乙二酯膜且接著經歷玻璃接合製程(glass bonding process)來生產能夠加 熱的加熱產品。然而，所存在的缺點在於：聚對苯二甲酸乙二酯膜***於兩個聚乙烯醇縮丁醛膜之間，且因此，歸因於聚對苯二甲酸乙二酯膜與聚乙烯醇縮丁醛膜之間的折射率差(refractive index difference)而可能在通過車窗所看到的物體中存在失真。
本說明書描述一種加熱元件以及一種用於製造加熱元件的方法。
本發明的一個實施例提供一種加熱元件，所述加熱元件包含：黏著膜(adhesive film)；以及導電加熱圖案(conductive heating pattern)，設置於黏著膜的至少一個表面上且具有10微米或小於10微米的線高度(line height)。
本發明的另一實施例提供一種加熱元件，所述加熱元件包含：黏著膜；導電加熱圖案，設置於黏著膜的至少一個表面上且具有10微米或小於10微米的線高度；以及保護膜(protective film)，設置於黏著膜的具備導電加熱圖案的表面以及與黏著膜的具備導電加熱圖案的表面相對的表面中的至少一個表面上。
本發明的又一實施例提供一種加熱元件，所述加熱元件包含：黏著膜；導電加熱圖案，設置於黏著膜的至少一個表面上且具有10微米或小於10微米的線高度；第一透明基板(transparent substrate)，設置於黏著膜的具備導電加熱圖案的表面上；以及第 二透明基板，設置於與黏著膜的具備導電加熱圖案的表面相對的表面上。
加熱元件可更包含設置於黏著膜的具備導電加熱圖案的表面上的額外黏著膜。
加熱元件可更包含設置於導電加熱圖案的兩個末端處的匯流條(bus bar)。此外，加熱元件可更包含連接至匯流條的電力單元(power unit)。
本發明的又一實施例提供一種用於製造加熱元件的方法，此方法包含在黏著膜的至少一個表面上形成具有10微米或小於10微米的線高度的導電加熱圖案。
本發明的又一實施例提供一種用於製造加熱元件的方法，此方法包含：在黏著膜的至少一個表面上熱接合具有10微米或小於10微米的厚度的金屬膜；以及藉由使金屬膜圖案化來形成導電加熱圖案。
本發明的又一實施例提供一種用於製造加熱元件的方法，此方法包含：在金屬層上形成具有10微米或小於10微米的厚度的金屬電鍍圖案(metal plating pattern)；層壓具備金屬電鍍圖案的金屬層與黏著膜，使得金屬電鍍圖案與黏著膜接觸；以及自金屬電鍍圖案移除金屬層。
根據本說明書中描述的實施例，可在無透明基板的情況下將導電加熱圖案形成於黏著膜上。因此，將導電加熱圖案直接地形成於黏著膜上，且除了兩個透明基板之間的黏著膜以外不會另外使用膜，且因此，可防止由這些膜之間的折射率差造成的視 圖失真(view distortion)。此外，當使用僅一個黏著膜時，所存在的優點在於：加熱元件製造製程簡單，製造成本低，以及可形成薄加熱元件。同時，根據本說明書的一些實施例的加熱元件可更包含設置於黏著膜的具備導電加熱圖案的表面上的額外黏著膜，且在此狀況下，可防止由折射率差造成的視圖失真現象以及接合製程中的氣泡移除問題。
圖1說明根據本說明書中描述的一個實施例的加熱元件中的層壓式結構(laminated structure)。
圖2說明根據本說明書中描述的另一實施例的加熱元件中的層壓式結構。
圖3說明根據本說明書中描述的又一實施例的加熱元件中的層壓式結構。
圖4說明根據本說明書中描述的又一實施例的加熱元件中的層壓式結構。
圖5說明根據本說明書中描述的一個實施例的用於製造加熱元件的製程。
圖6說明根據本說明書中描述的另一實施例的用於製造加熱元件的製程。
圖7說明根據本說明書中描述的又一實施例的用於製造加熱元件的製程。
圖8展示在實例1中製備的加熱元件的導電加熱圖案形式的 照片。
圖9展示在實例2中製備的加熱元件的導電加熱圖案形式的照片。
圖10展示在實例3中製備的加熱元件的導電加熱圖案形式的照片。
圖11展示在實例4中製備的加熱元件的導電加熱圖案形式的照片。
在下文中，將更詳細地描述本發明。
根據本發明的一個實施例的加熱元件包含：黏著膜；以及導電加熱圖案，設置於黏著膜的至少一個表面上且具有10微米或小於10微米的線高度。
在本說明書中，導電加熱圖案的線高度意謂自與黏著膜接觸的表面至與此表面相對的表面的距離。
圖1說明加熱元件的層壓式結構。在本領域中已使用一種在透明基板上形成導電加熱圖案的方法，然而，根據本發明，可在無透明基板的情況下將導電加熱圖案直接地形成於黏著膜上。
在黏著膜的至少一個表面上形成具有10微米或小於10微米的厚度的金屬膜之後，經由使用諸如蝕刻製程(etching process)的方法使金屬膜圖案化，可形成根據本發明的一個實施例的加熱元件。在金屬層上形成具有10微米或小於10微米的厚度的金屬電鍍層(metal plating layer)之後，經由將結果轉印於黏 著膜上，可完成金屬膜的形成。替代地，在金屬層上形成具有10微米或小於10微米的厚度的金屬電鍍圖案之後，經由將金屬電鍍圖案轉印於黏著膜上，可形成根據本發明的一個實施例的加熱元件。
黏著膜意謂在高於熱接合製程(thermal bonding process)中使用的製程溫度(process temperature)的溫度下具有黏著性質。舉例而言，在本領域中，黏著膜意謂在用於製造加熱元件的熱接合製程中具有與透明基板黏著的黏著性質。熱接合製程的壓力、溫度以及時間取決於黏著膜的類型而不同，然而，舉例而言，可在選自介於130℃與150℃之間的範圍的溫度下進行熱接合製程，且可在必要時施加壓力。聚乙烯醇縮丁醛(polyvinylbutyral，PVB)、乙烯乙酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate，EVA)、聚胺基甲酸酯(polyurethane，PU)、聚烯烴(polyolefin，PO)以及類似者可用作黏著膜的材料，然而，材料並不限於這些實例。
黏著膜在高於熱接合製程中使用的製程溫度的溫度下具有黏著性質，且因此，稍後在與透明基板的接合中無需額外黏著膜。在諸如上述溫度的高溫度下具有黏著性質的黏著膜具有玻璃轉化溫度(glass transition temperature)低的膜材料，因此，此膜可能變形或損害為不良形式。本發明可形成可使用待稍後描述的電鍍方法(plating method)而在低溫度下形成的導電加熱圖案，且因此，可提供包含在熱接合製程中具有黏著性質的黏著膜的加熱元件。
在本發明的一個實施例中，藉由使用電鍍方法來形成具 有10微米或小於10微米的厚度的金屬電鍍層或金屬電鍍圖案而形成獨立式金屬膜(freestanding metal film)，且可藉由將結果轉印於黏著膜上而形成加熱元件。本說明書中的獨立式金屬膜意謂與黏著膜分離地形成的金屬膜，且此形成可在形成對應於導電加熱圖案的圖案之前或之後。在獨立式金屬膜意謂在形成圖案之後的狀況下，獨立式金屬膜可用以具有與導電加熱圖案的意義相同的意義。可經由使黏著膜以及獨立式金屬膜穿過加熱軋輥(heating roll)的層壓製程(lamination process)而進行至黏著膜的轉印。用於加熱軋輥的溫度可選自[黏著膜的玻璃轉化溫度-10℃]或更高的溫度或者[與透明基板接合的接合製程中使用的溫度]或更小的溫度內。[與透明基板接合的接合製程中使用的溫度]可為選自(例如)130℃至150℃的範圍的溫度。在本文中，可在必要時將恆定壓力施加於軋輥之間。
普遍地可使用輥軋方法(rolling method)或電鍍方法來形成呈獨立式膜的形式的金屬膜。然而，難以使用輥軋方法來形成具有10微米或小於10微米的厚度的均一薄膜，因此，當形成導電加熱圖案時，可能不會在使用藉由輥軋方法而製備的金屬膜時獲得具有10微米或小於10微米的線高度的圖案。然而，在本發明中，使用藉由待稍後描述的電鍍方法而形成的獨立式金屬膜，且因此，可形成具有10微米或小於10微米的線高度的導電加熱圖案。
在使用將金屬薄膜直接地形成於黏著膜上的方法而非使用將呈獨立式膜的形式的金屬形式(metal form)熔合於黏著膜上的方法的狀況下，當黏著膜暴露至超過黏著膜與透明基板之間 的接合製程中使用的溫度的溫度時，均一金屬薄膜可能難以形成於黏著膜上。舉例而言，當使用真空沈積製程(vacuum deposition process)而形成具有300奈米或大於300奈米的厚度的薄膜時，可向黏著膜給出熱應力(thermal stress)，且當溫度臨時增加至黏著膜的玻璃轉化溫度或更高的溫度時，可能使黏著膜變形。特定言之，當在膜輥軋製程期間使黏著膜變形時，均一金屬薄膜難以形成於黏著膜上。
然而，如上文所描述，本發明使用如下方法：藉由使用電鍍方法在金屬層上形成具有10微米或小於10微米的厚度的金屬電鍍圖案或金屬電鍍層而形成獨立式金屬膜，且將結果轉印至黏著膜上，且因此，可形成具有均一厚度的導電加熱圖案，同時防止黏著膜變形。
根據本發明的一個實施例，黏著膜的厚度為190微米至2,000微米。當黏著膜的厚度為190微米或大於190微米時，可稍後獲得與透明基板黏著的足夠黏著強度，同時穩定地支撐導電加熱圖案。即使當黏著膜的厚度為2,000微米或小於2,000微米時，仍如上文所描述而獲得足夠支撐與黏著性質，因此，可防止不必要的厚度增加。
根據本發明的一個實施例，黏著膜的玻璃轉化溫度(Tg)為55℃至90℃。即使在黏著膜具有此低玻璃轉化溫度(Tg)的狀況下，仍可使用待稍後描述的方法來形成導電加熱圖案，而不會在接合製程中損害黏著性質或不會非故意地使此膜變形或損害。
根據本發明的一個實施例，當黏著膜以及獨立式金屬膜在必要時在[黏著膜的玻璃轉化溫度-10℃]或更大的溫度或者[與 透明基板接合的接合製程中使用的溫度]或更小的溫度下穿過加熱軋輥而被層壓時，黏著膜與金屬膜之間的黏著強度合適地具有250克力/吋或大於250克力/吋的值。黏著強度可使用在300毫米/分鐘的條件下使用質構儀設備(texture analyzer apparatus)(MHK貿易公司)來量測90°的剝離強度的值。當黏著強度具有小於250克力/吋的值時，在使金屬膜圖案化的製程期間可能發生剝離。當黏著強度在上述製程中具有小於250克力/吋的值時，可藉由在獨立式金屬膜或黏著膜上形成黏著改良層(adhesion improvement layer)或經由電漿處置(plasma treatment)來改良黏著強度。
根據本發明的一個實施例，當黏著膜以及獨立式金屬膜在必要時在[黏著膜的玻璃轉化溫度-10℃]或更高的溫度或者[與透明基板接合的接合製程中使用的溫度]或更小的溫度下穿過加熱軋輥而被層壓時，與黏著膜以及金屬膜在小於[黏著膜的玻璃轉化溫度-10℃]的溫度下被層壓時相比較，黏著膜與獨立式金屬膜的接觸面積增加。此是歸因於如下事實：當製備黏著膜/金屬膜的複合膜時，在必要時在[黏著膜的玻璃轉化溫度-10℃]或更高的溫度或者[與透明基板接合的接合製程中的溫度]或更小的溫度(例如，150℃或小於150℃)下進行穿過加熱軋輥的層壓，且因此，黏著膜表面的與獨立式金屬膜接觸的部分熔融，且因此，且導電加熱圖案與黏著膜之間的黏著面積增加，此情形相應地導致黏著強度增加。因此，在根據本發明的一個實例的加熱元件中，與黏著膜以及導電加熱圖案在小於[黏著膜的玻璃轉化溫度-10℃]的溫度下被層壓時相比較，黏著膜與導電加熱圖案的接觸面積可增加。
根據本發明的一個實施例，導電加熱圖案的線高度為10 微米或小於10微米。當導電加熱圖案的厚度大於10微米時，所存在的缺點在於：金屬感知(metal awareness)因由金屬圖案的側邊造成的光反射而增加。根據本發明的一個實施例，導電加熱圖案的線高度在0.3微米至10微米的範圍內。根據本發明的一個實施例，導電加熱圖案的線高度在0.5微米至5微米的範圍內。
根據本發明的一個實施例，導電加熱圖案是運用金屬而形成。可藉由熱接合將使用電鍍方法而形成的金屬膜轉印於黏著膜上且如上文所描述而使金屬膜圖案化來形成具有10微米或小於10微米的線高度的導電加熱圖案，或可在金屬層上形成金屬電鍍圖案且接著將結果轉印於黏著膜上之後形成具有10微米或小於10微米的線高度的導電加熱圖案。在使用當形成導電加熱圖案時伴隨有諸如真空沈積方法(vacuum deposition method)的高溫製程(high temperature process)的方法的狀況下，膜可歸因於沈積製程期間產生的熱而被非故意地變形或損害。當膜被非故意地變形或損害時，在使用輥軋製程方面存在限制。
如上文所描述，與使用包含黏合劑樹脂(binder resin)的糊狀物而運用印刷方法(printing method)來形成導電加熱圖案相比較，當使用電鍍方法來形成導電加熱圖案時可獲得金屬自身的比電阻位準(specific resistance level)的電導率。在(例如)使用金屬糊狀物的狀況下，與所使用的金屬的比電阻相比較，獲得3倍至10倍的比電阻，然而，藉由使用電鍍方法，可將比電阻的增加控制為小於兩倍。
根據本發明的一個實施例，導電加熱圖案是由使用電鍍方法而形成的獨立式金屬膜形成，因此可包含用於金屬電鍍的觸 媒。能夠使用的觸媒包含含有鎳、鉻、鈀或鉑的觸媒，然而，觸媒並不限於此情形。
在將晶種層(seed layer)形成於黏著膜上之後經由電鍍製程而形成導電加熱圖案的狀況下，可能不會獲得均一金屬膜層，因此，如上文所描述，在考慮導電加熱圖案的厚度均一性的情況下，使用一種使用電鍍方法來製備獨立式金屬膜且接著使用熱接合方法將結果轉印於黏著膜上的方法是較佳的。
使用運用電鍍方法而製備的獨立式金屬膜的方法如下。
根據一個實例，可使用一種方法來製造根據本發明的加熱元件，此方法包含：在黏著膜的至少一個表面上熱接合具有10微米或小於10微米的厚度的金屬膜；以及藉由使金屬膜圖案化來形成導電加熱圖案。
在黏著膜的至少一個表面上熱接合具有10微米或小於10微米的厚度的金屬膜的操作可包含：在金屬層上形成金屬電鍍層；層壓具備金屬電鍍層的金屬層與黏著膜，使得金屬電鍍層與黏著膜接觸；以及自金屬電鍍層移除金屬層。可使用金屬層作為用於形成金屬電鍍層的支撐層(support layer)。
作為使金屬膜圖案化的操作，在金屬膜上形成蝕刻保護圖案之後，藉由移除未被覆蓋有蝕刻保護圖案(etching protective pattern)的金屬膜，可形成具有10微米或小於10微米的線高度的導電加熱圖案。
用作支撐層的金屬層在其材料以及其厚度方面並不受到限制，只要金屬層能夠用作金屬電鍍層的支撐層即可。舉例而言，金屬層可使用與金屬電鍍層的材料相同的材料。
可藉由使用光微影方法(photolithography method)的選擇性曝光以及顯影來形成蝕刻保護層圖案，或可使用印刷方法來直接地形成蝕刻保護層圖案。凹版印刷方法(gravure printing method)、平版印刷(offset printing)以及類似者可用作印刷方法，然而，印刷方法並不限於此情形。
可在形成金屬圖案之後經由剝除製程(stripping process)而移除蝕刻保護層，或可不移除蝕刻保護層且蝕刻保護層保持於金屬圖案上。
圖5中說明根據一個實例的用於製造加熱元件的方法。根據圖5，將諸如銅膜的金屬膜熱接合於諸如聚乙烯醇縮丁醛膜的黏著膜上，且使用印刷製程或微影製程而將蝕刻保護層圖案形成於金屬膜上，蝕刻金屬膜，且接著移除蝕刻保護層圖案。隨後，將第一透明基板以及第二透明基板層壓於兩個表面上。可在必要時附接保護膜而非透明基板。儘管圖5中未圖示，但可將金屬層作為支撐層而設置於與金屬膜被熱接合的表面相對的表面上，且可在層壓透明基板之前移除金屬層。
根據另一實例，可使用一種方法來製造根據本發明的加熱元件，此方法包含：在金屬層上形成具有10微米或小於10微米的厚度的金屬電鍍圖案；層壓具備金屬電鍍圖案的金屬層與黏著膜，使得金屬電鍍圖案與黏著膜接觸；以及自金屬電鍍圖案移除金屬層。在本文中，對於金屬層，可應用在上述實例中進行的描述。
舉例而言，在金屬層上形成具有10微米或小於10微米的厚度的金屬電鍍圖案的操作可包含：在金屬層上形成具有10微 米或小於10微米的厚度的金屬電鍍層；以及藉由使金屬電鍍層圖案化來形成金屬電鍍圖案。在金屬電鍍層上形成蝕刻保護層圖案之後，藉由移除未由蝕刻保護層圖案覆蓋的金屬電鍍層，可進行藉由使金屬電鍍層圖案化來形成金屬電鍍圖案的操作。在本文中，對於蝕刻保護層，可應用在上述實例中進行的描述。當移除未由蝕刻保護層覆蓋的金屬電鍍層時，可使金屬層上的金屬電鍍層藉由調整諸如蝕刻速度(etching speed)或蝕刻時間(etching time)的條件而移除。
圖6中說明根據一個實例的用於製造加熱元件的方法。根據圖6，藉由以下操作來形成金屬電鍍圖案：在金屬層上形成金屬電鍍層，在金屬電鍍層上形成蝕刻保護層圖案，且接著移除未由蝕刻保護層圖案覆蓋的金屬電鍍層。隨後，將形成於金屬層上的金屬電鍍圖案熱接合於黏著膜上，移除金屬層，且將第一透明基板以及第二透明基板層壓於兩個表面上。可在必要時附接保護膜而非透明基板。
作為另一實例，在金屬層上形成具有10微米或小於10微米的厚度的金屬電鍍圖案的操作可包含：在金屬層上形成絕緣圖案(insulation pattern)；以及在未由金屬層的絕緣圖案覆蓋的表面上形成具有10微米或小於10微米的厚度的金屬電鍍圖案。在本文中，可在與黏著膜進行層壓之前或在自金屬電鍍圖案移除金屬層之後移除絕緣圖案。
絕緣圖案是用於形成金屬電鍍圖案，且可使用選自本領域中所知的材料的材料，只要材料不違反本發明的目的即可。
圖7中說明根據一個實例的用於製造加熱元件的方法。 根據圖7，將絕緣圖案形成於金屬層上，將金屬電鍍圖案形成於金屬層的不具備絕緣圖案的表面上，移除絕緣圖案，且熱接合黏著膜。隨後，移除金屬層，且將第一透明基板以及第二透明基板層壓於兩個表面上。可在必要時附接保護膜而非透明基板。
用於製造加熱元件的方法可更包含：在導電加熱圖案的兩個末端處形成匯流條；以及形成連接至匯流條的電力單元。
根據本發明的一個實施例，導電加熱圖案的線高度的變化小於20%，且較佳地小於10%。
在必要時，在將金屬電鍍層或金屬電鍍圖案層壓於黏著膜上之前，可將底塗層(primer layer)或黏性層(cohesive layer)形成於金屬電鍍層或金屬電鍍圖案上，或形成於黏著膜上。與黏著膜黏著的黏著性質可由底塗層或黏性層改良。底塗層愈薄，則愈佳，且舉例而言，厚度小於10微米，且較佳地小於1微米。作為底塗層的材料，可使用矽酮系列材料(silicone series material)或諸如丙烯酸胺基甲酸酯(urethane acrylate)的丙烯酸酯系列材料(acrylate series material)。
在必要時，可在諸如金屬電鍍層或金屬電鍍圖案的金屬膜上或在黏著膜上進行電漿處置，以便改良黏著性質。
根據本發明的一個實施例，底塗層或黏性層可設置於導電加熱圖案與黏著膜的界面處。
根據本發明的一個實施例，導電加熱圖案可運用導熱材料(thermally conductive material)而形成。舉例而言，導電加熱圖案可運用金屬絲(metal wire)而形成。具體言之，加熱圖案較佳地包含具有極佳熱導率(thermal conductivity)的金屬。加熱圖 案材料的比電阻值有利地大於或等於1微歐姆公分，且小於或等於200微歐姆公分。加熱圖案材料的特定實例可包含銅、銀、鋁以及類似者。作為導電加熱圖案的材料，廉價且具有極佳電導率的銅是最佳的。
加熱圖案可包含以直線、曲線、Z形或其組合而形成的金屬絲圖案。加熱圖案可包含規則圖案、不規則圖案或其組合。
加熱圖案的總孔徑比(aperture ratio)較佳地為90%或大於90%。
根據本發明的一個實施例，加熱圖案的線寬度(line width)為40微米或小於40微米，且尤其為0.1微米至40微米或小於40微米。加熱圖案線(heating pattern line)之間的距離為50微米至30毫米。
根據本發明的另一實施例，提供一種加熱元件，根據上述實施例，加熱元件更包含設置於加熱元件的黏著膜的具備導電加熱圖案的表面上的額外黏著膜。在圖2中，一種加熱元件包含：第一黏著膜；導電加熱圖案，設置於黏著膜的至少一個表面上且具有10微米或小於10微米的線高度；以及第二黏著膜，設置於第一黏著膜的具備導電加熱圖案的表面上。在本領域中，將導電加熱圖案形成於諸如聚對苯二甲酸乙二酯膜的塑膠膜(plastic film)上，且為了將結果附接至諸如透明玻璃的基板，將黏著膜附接於兩個表面上。然而，根據本發明的實施例，在無塑膠膜的情況下在黏著膜上直接地使用導電加熱圖案，因此，無需使用諸如聚對苯二甲酸乙二酯膜的塑膠膜，且因此，可防止由黏著膜與塑膠模之間的折射率差造成的視圖失真現象。此外，當將保護膜或 透明基板接合至加熱元件的兩側時，可能難以在諸如壓紋區域(embossed area)的非平坦區域(non-even area)根本不存在於加熱元件的表面上時進行氣泡移除。然而，在使用如上文所描述的具有包含第一黏著膜以及第二黏著膜的結構的加熱元件的狀況下，可使上述困難氣泡移除的問題變得容易。對於額外黏著膜，可應用在本說明書中進行的關於黏著膜的描述。此外，兩個黏著膜可運用相同類型或不同類型的材料而形成。此外，兩個黏著膜的厚度在必要時可彼此相同或彼此不同。
根據本發明的另一實施例，提供一種加熱元件，加熱元件包含：黏著膜；導電加熱圖案，設置於黏著膜的至少一者上且具有10微米或小於10微米的線高度；保護膜，設置於黏著膜的具備導電加熱圖案的表面以及與黏著膜的具備導電加熱圖案的表面相對的表面中的至少一個表面上。在圖3中，說明包含兩個保護膜的加熱元件的層壓式結構。
如上文所描述，在本發明中，可在無基板的情況下在黏著膜上直接地製備導電加熱圖案，因此，取決於依據製程的要求或最終使用應用的形式，加熱元件可被形成有附接至加熱元件的待稍後移除的保護膜而不附接透明基板。作為保護膜的類型，可使用本領域中所知的保護膜。
根據本發明的另一實施例，一種加熱元件包含：黏著膜；導電加熱圖案，設置於黏著膜的至少一個表面上且具有10微米或小於10微米的線高度；第一透明基板，設置於黏著膜的具備導電加熱圖案的表面上；以及第二透明基板，設置於與黏著膜的具備導電加熱圖案的表面相對的表面上。在圖4中，說明包含兩 個透明基板的加熱元件的層壓式結構。
根據本發明的一個實施例，第一透明基板與導電加熱圖案彼此接觸，且第二透明基板與黏著膜彼此接觸。
第一透明基板以及第二透明基板較佳地具有50%或高於50%的可見光透射率(visible light transmittance)，且較佳地為75%或高於75%的可見光透射率。具體言之，可使用玻璃作為透明基板，或可使用塑膠基板或塑膠膜。
作為塑膠基板或塑膠膜，可使用本領域中所知的材料，且舉例而言，諸如以下各者的具有80%或大於80%的可見光透射率的膜是較佳的：聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚醚碸(PES)、聚碳酸酯(PC)以及乙醯賽璐珞(acetyl celluloid)。塑膠膜的厚度較佳地為12.5微米至500微米，且更佳地為30微米至250微米。
取決於應用，透明基板可具有形成彎曲表面的形狀。
根據本發明的另一實施例，加熱元件更包含彼此相對的一對匯流條，以便將電施加至導電加熱圖案。
根據本發明的另一實施例，可提供黑色圖案以便遮蔽匯流條。舉例而言，可使用含有氧化鈷的糊狀物來印刷黑色圖案。在本文中，絲網印刷(screen printing)適合作為印刷方法，且可將厚度設定為10微米至100微米。加熱圖案以及匯流條可各自在形成黑色圖案之前或之後被形成。
根據本發明的另一實施例，加熱元件為車輛用窗(window for vehicle)。
根據本發明的另一實施例，加熱元件為車輛用前窗 (front window for vehicle)。
根據本發明的加熱元件可連接至電力以用於加熱，且在本文中，熱值可為100瓦特/平方公尺至1000瓦特/平方公尺，且較佳地為200瓦特至700瓦特。根據本發明的加熱元件在諸如30伏特或小於30伏特且較佳地為20伏特或小於20伏特的低電壓下具有極佳加熱效率，因此，可有利地用於車輛以及類似者中。加熱元件中的電阻為2歐姆/平方或小於2歐姆/平方，較佳地為1歐姆/平方或小於1歐姆/平方，且更佳地為0.5歐姆/平方或小於0.5歐姆/平方。在本文中，所獲得的電阻值具有與表面電阻的意義相同的意義。
根據本發明的一個實施例，用於製造加熱元件的方法可更包含：將第一保護膜黏著於黏著膜的被形成有導電加熱圖案的表面上；以及將第二保護膜黏著於與黏著膜的被形成有導電加熱圖案的表面相對的表面上。第一保護膜以及第二保護膜的黏著可同時地或逐次地進行。
根據本發明的一個實施例，用於製造加熱元件的方法可更包含：將第一透明基板層壓於黏著膜的被形成有導電加熱圖案的表面上；以及將第二透明基板層壓於與黏著膜的被形成有導電加熱圖案的表面相對的表面上。層壓第一透明基板的操作以及層壓第二透明基板的操作可同時地或逐次地進行。
層壓第一透明基板以及第二透明基板與具備導電加熱圖案的黏著膜的製程可進行如下。
藉由以下操作來進行第一接合：將被形成有導電加熱圖案的黏著膜***於兩個透明基板之間，且藉由將結果置放於真空 袋中且縮減壓力來增加溫度或使用加熱軋輥來增加溫度而移除空氣。在本文中，壓力、溫度以及時間取決於黏著膜的類型而不同，然而，在正常情況下，溫度可在300托至700托的壓力下自室溫逐漸地升高至100℃。在本文中，時間較佳地被設定為小於1小時。在第一接合之後預接合的層壓式本體經歷在熱壓器(autoclave)中藉由熱壓處理製程(autoclaving process)而進行的第二接合製程，在熱壓處理製程中，使溫度升高，同時施加壓力。儘管取決於黏著膜的類型而變化，但第二接合可在140巴或大於140巴的壓力以及130℃至150℃的溫度下進行歷時1小時至3小時且較佳地歷時2小時，且接著使結果緩慢地冷卻。
在另一特定實施例中，可與真空層壓機設備(vacuum laminator apparatus)一起使用單步驟接合方法，而非使用上述雙步驟接合製程。可藉由使溫度逐漸地增加直至80℃至150℃且在緩慢地冷卻的同時減壓直至100℃(約5毫巴)且接著此後加壓(約1000毫巴)來進行接合。
在下文中，將參考特定實例來更詳細地描述本發明。
實例1
使用膜而使銅電鍍層面向聚乙烯醇縮丁醛膜，在此膜中，具有2微米的厚度的銅電鍍層形成於具有18微米的厚度的銅膜上，且在接近80℃(聚乙烯醇縮丁醛的玻璃轉化溫度(Tg))的70℃至150℃下層壓結果。隨後，移除具有18微米的厚度的銅膜，且接著使用反向平版印刷製程(reverse offset printing process)而將具有酚醛清漆樹脂(novolac resin)作為主要組份的蝕刻保護層圖案形成於銅膜上。在60℃至70℃下另外乾燥結果歷時5分鐘 之後，藉由經由蝕刻製程來蝕刻銅的暴露部分而將銅圖案形成於聚乙烯醇縮丁醛膜上。在本文中，銅圖案的線寬度為1微米至10微米，然而，銅線寬度可取決於所使用的實驗條件以及印刷板而變化。圖8中展示已製備的加熱元件的銅圖案。經由此實例而識別出，可製造一種加熱元件，加熱元件包含具有10微米或小於10微米的線高度的金屬圖案作為導電加熱圖案。
實例2
使用膜而將具有酚醛清漆樹脂作為主要組份的蝕刻保護層圖案形成於2微米的銅電鍍層上，在此膜中，具有2微米的厚度的銅電鍍層形成於具有18微米的厚度的銅箔上。在140℃下乾燥結果歷時5分鐘。接著，關於具有2微米的厚度的銅電鍍層，藉由使用具有2.5微米/分鐘至4微米/分鐘的銅蝕刻速率的蝕刻製程進行蝕刻歷時30秒至48秒來蝕刻未被覆蓋有蝕刻保護層的部分，且隨後，使用有機胺基剝離液體(organic amine-based peeling liquid)來移除剩餘蝕刻保護層，且因此形成具有2微米的線高度的銅圖案。此後，將聚乙烯醇縮丁醛膜層壓於玻璃上，且在使銅圖案面向聚乙烯醇縮丁醛膜之後在120℃下進行層壓。隨後，移除具有18微米的厚度的銅箔，且因此，將具有2微米的線高度的銅圖案形成於聚乙烯醇縮丁醛膜上，且圖9中展示此情形。在本文中，銅圖案的線寬度以及間距分別為33.5微米以及200微米，且表面電阻為大約0.17歐姆/平方。
實例3
以與實例1中的方式相同的方式製造加熱元件，惟如下情形除外：將丙烯醯基黏性層塗佈於聚乙烯醇縮丁醛上，且在形 成蝕刻保護層圖案之後的乾燥條件為在115℃下歷時3分鐘，而非在60℃至70℃下歷時5分鐘，且層壓結果與玻璃。在本文中，銅圖案的線寬度為1微米至10微米，然而，銅線寬度可取決於所使用的實驗條件以及印刷板而變化。圖10中展示已製備的加熱元件的銅圖案。經由此實例而識別出，可製造一種加熱元件，加熱元件包含具有10微米或小於10微米的線高度的金屬圖案作為導電加熱圖案。
實例4
使用膜而使銅電鍍層面向乙烯乙酸乙烯酯膜，在此膜中，具有2微米的厚度的銅電鍍層形成於具有18微米的厚度的銅箔上，且在90℃下層壓結果。隨後，移除具有18微米的厚度的銅膜，且接著使用反向平版印刷製程而將具有酚醛清漆樹脂作為主要組份的蝕刻保護層圖案形成於銅膜上。在60℃至70℃下另外乾燥結果歷時5分鐘之後，藉由經由蝕刻製程來蝕刻銅的暴露部分且使用剝離液體來移除蝕刻保護層而將銅圖案形成於乙烯乙酸乙烯酯膜上。此後，層壓結果與玻璃以製造加熱元件。在本文中，銅圖案的線寬度為1微米至10微米，然而，銅線寬度可取決於所使用的實驗條件以及印刷板而變化。圖11中展示已製備的加熱元件的銅圖案以及光學性質。經由此實例而識別出，可製造一種加熱元件，加熱元件包含具有10微米或小於10微米的線高度的金屬圖案作為導電加熱圖案。
以下表1中展示根據實例4而製造的透明加熱元件與無金屬圖案的參考相比較的物理性質。
[表1]

Claims (28)

  1. 一種加熱元件，包括：黏著膜；以及導電加熱圖案，設置於所述黏著膜的至少一個表面上且具有10微米或小於10微米的線高度。
  2. 一種加熱元件，包括：黏著膜；導電加熱圖案，設置於所述黏著膜的至少一個表面上且具有10微米或小於10微米的線高度；以及保護膜，設置於所述黏著膜的具備所述導電加熱圖案的表面以及與所述黏著膜的具備所述導電加熱圖案的表面相對的表面中的至少一個表面上。
  3. 一種加熱元件，包括：黏著膜；導電加熱圖案，設置於所述黏著膜的至少一個表面上且具有10微米或小於10微米的線高度；第一透明基板，設置於所述黏著膜的具備所述導電加熱圖案的表面上；以及第二透明基板，設置於與所述黏著膜的具備所述導電加熱圖案的表面相對的表面上。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的加熱元件，更包括設置於所述黏著膜的具備所述導電加熱圖案的表面上的額外黏著膜。
  5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的加熱元 件，其中所述黏著膜的厚度為190微米至2,000微米。
  6. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的加熱元件，其中所述黏著膜的玻璃轉化溫度(Tg)為55℃至90℃。
  7. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的加熱元件，其中所述黏著膜的材料包含聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚胺基甲酸酯(PU)或聚烯烴(PO)。
  8. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的加熱元件，其中與當所述黏著膜以及所述導電加熱圖案在小於[黏著膜的玻璃轉化溫度-10℃]的溫度下被層壓時相比較，所述黏著膜與所述導電加熱圖案的接觸面積增加。
  9. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的加熱元件，其中與形成所述導電加熱圖案的金屬的比電阻相比較，所述導電加熱圖案的比電阻為兩倍或小於兩倍。
  10. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的加熱元件，其中所述導電加熱圖案包含電鍍觸媒。
  11. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的加熱元件，其中所述導電加熱圖案的線高度的變化為20%或小於20%。
  12. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的加熱元件，更包括設置於所述導電加熱圖案與所述黏著膜的界面處的底塗層或黏性層。
  13. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的加熱元件，更包括設置於所述導電加熱圖案的兩個末端處的匯流條。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的加熱元件，更包括連接至所述匯流條的電力單元。
  15. 一種車輛用窗，包括如申請專利範圍第1項或第2項所述的加熱元件。
  16. 一種用於製造加熱元件的方法，包含在黏著膜的至少一個表面上形成具有10微米或小於10微米的線高度的導電加熱圖案。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的用於製造加熱元件的方法，其中在所述黏著膜的至少一個表面上形成具有10微米或小於10微米的線高度的所述導電加熱圖案的操作包含：在所述黏著膜的至少一個表面上熱接合具有10微米或小於10微米的厚度的金屬膜；以及藉由使所述金屬膜圖案化來形成所述導電加熱圖案。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的用於製造加熱元件的方法，其中在所述黏著膜的至少一個表面上熱接合具有10微米或小於10微米的厚度的所述金屬膜的操作包含：在金屬層上形成金屬電鍍層；層壓具備所述金屬電鍍圖案的所述金屬層與所述黏著膜，使得所述金屬電鍍圖案與所述黏著膜接觸；以及自所述金屬電鍍圖案移除所述金屬層。
  19. 如申請專利範圍第17項所述的用於製造加熱元件的方法，其中在所述金屬膜上形成蝕刻保護層圖案之後，藉由移除未由所述蝕刻保護層圖案覆蓋的所述金屬膜，進行使所述金屬膜圖案化的操作。
  20. 如申請專利範圍第16項所述的用於製造加熱元件的方法，其中在所述黏著膜的至少一個表面上形成具有10微米或小於10微米的線高度的所述導電加熱圖案的操作包含：在金屬層上形成具有10微米或小於10微米的厚度的金屬電鍍圖案；層壓具備 所述金屬電鍍圖案的所述金屬層與所述黏著膜，使得所述金屬電鍍圖案與所述黏著膜接觸；以及自所述金屬電鍍圖案移除所述金屬層。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的用於製造加熱元件的方法，其中在所述金屬層上形成具有10微米或小於10微米的厚度的所述金屬電鍍圖案的操作包含：在所述金屬層上形成具有10微米或小於10微米的厚度的金屬電鍍層；以及藉由使所述金屬電鍍層圖案化來形成所述金屬電鍍圖案。
  22. 如申請專利範圍第21項所述的用於製造加熱元件的方法，在所述金屬電鍍層上形成蝕刻保護層圖案之後，藉由移除未由所述蝕刻保護層圖案覆蓋的所述金屬電鍍層，進行藉由使所述金屬電鍍層圖案化來形成所述金屬電鍍圖案的操作。
  23. 如申請專利範圍第20項所述的用於製造加熱元件的方法，其中在所述金屬層上形成具有10微米或小於10微米的厚度的所述金屬電鍍圖案的操作包含：在所述金屬層上形成絕緣圖案；以及在所述金屬層的未由所述絕緣圖案覆蓋的表面上形成具有10微米或小於10微米的厚度的所述金屬電鍍圖案，其中在與所述黏著膜進行層壓之前或在自所述金屬電鍍圖案移除所述金屬層之後移除所述絕緣圖案。
  24. 如申請專利範圍第18項或第20項所述的用於製造加熱元件的方法，更包括：在層壓之前，在所述黏著膜上或在所述金屬電鍍層或所述金屬電鍍圖案上形成底塗層或黏性層。
  25. 如申請專利範圍第16項所述的用於製造加熱元件的方法，更包括：將第一保護膜黏著至所述黏著膜的被形成有所述導 電加熱圖案的表面上；以及將第二保護膜黏著至與所述黏著膜的被形成有所述導電加熱圖案的表面相對的表面。
  26. 如申請專利範圍第16項所述的用於製造加熱元件的方法，更包括：將第一透明基板層壓於所述黏著膜的被形成有所述導電加熱圖案的表面上；以及將第二透明基板層壓於與所述黏著膜的被形成有所述導電加熱圖案的表面相對的表面上。
  27. 如申請專利範圍第18項或第20項所述的用於製造加熱元件的方法，其中在[所述黏著膜的玻璃轉化溫度(Tg)或更大-10℃]下使用穿過加熱軋輥的層壓製程來進行層壓。
  28. 如申請專利範圍第16項所述的用於製造加熱元件的方法，更包括：在所述導電加熱圖案的兩個末端處形成匯流條；以及形成連接至所述匯流條的電力單元。
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