(57)【要約】【課題】透明導電膜に所望の特性をもたらす観点から有利なヒータを提供する。【解決手段】ヒータ（１ａ）は、基板（１０）と、透明導電膜（２０）である発熱体（２０）と、中間層（３０）と、少なくとも一対の給電用電極（４０）とを備える。中間層（３０）は、基板（１０）と透明導電膜（２０）との間に配置され、基板（１０）よりも透明導電膜（２０）の近くに位置している第一主面（３１）を有する。一対の給電用電極（４０）は、透明導電膜（２０）に接触している。中間層（３０）は、硬化物をなす有機高分子（３２）と、硬化物に分散しているシリカ又は金属酸化物の粒子（３４）とを含有している。透明導電膜（２０）の表面において、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２０１３に定められた算術平均粗さＲａが７．０ｎｍ以下である。【選択図】図１
2020167047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
発熱体である透明導電膜と、
前記基板と前記透明導電膜との間に配置され、前記基板よりも前記透明導電膜の近くに位置している第一主面を有する中間層と、
前記透明導電膜に電気的に接続されている少なくとも一対の給電用電極と、を備え、
前記中間層は、硬化物をなす有機高分子と、前記硬化物に分散している無機物粒子とを含有し、
前記透明導電膜の表面において、日本工業規格（ＪＩＳ）  Ｂ  ０６０１：２０１３に定められた算術平均粗さＲａが７．０ｎｍ以下である、
ヒータ。
【請求項２】
前記無機物粒子は、シリカ及び金属酸化物の少なくとも１つを含む、請求項１に記載のヒータ。
【請求項３】
前記中間層の厚みは、０．５〜８．０μｍである、請求項１又は２に記載のヒータ。
【請求項４】
前記中間層における前記無機物粒子の含有量は、重量基準で２．０〜９０％である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒータ。
【請求項５】
前記無機物粒子は、４〜５０００ｎｍの平均粒径を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒータ。
【請求項６】
前記中間層の厚み方向における前記第一主面と前記透明導電膜との間の距離が５００ｎｍ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒータ。
【請求項７】
前記透明導電膜は、多結晶体である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のヒータ。
【請求項８】
前記透明導電膜は、３．５×１０-4Ω・ｃｍ以下の比抵抗を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のヒータ。
【請求項９】
Ｈａｌｌ効果測定によって決定される前記透明導電膜のキャリア密度は、８．０×１０20ｃｍ-3以上である、請求項１〜８のいずれか１項に記載のヒータ。
【請求項１０】
Ｈａｌｌ効果測定によって決定される前記透明導電膜のＨａｌｌ移動度は、１４ｃｍ2／（Ｖ・ｓ）以上である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のヒータ。
【請求項１１】
前記透明導電膜は、酸化インジウムを主成分として含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のヒータ。
【請求項１２】
前記一対の給電用電極は、１．０μｍ以上の厚みを有する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、透明かつ導電性を有する膜を備えたヒータが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、プラスチック基板と、表面硬化膜層と、透明電導性薄膜層と、一対の金属電極とを備えた発熱性透明体が記載されている。表面硬化膜層は、プラスチック基板の少なくとも一端面上に形成されている。透明電導性薄膜層は、表面硬化膜層の上に形成され、可視光線に対して透明であるとともに電気伝導性を有する。一対の金属電極は、透明電導性薄膜層の周端部に対向して設けられている。表面硬化膜層は、例えば、多官能アクリレートよりなる塗料、メラミン化合物よりなる塗料、若しくはオルガノシロキサン系塗料を硬化させること又はメトキシシラン系モノマーのプラズマ重合によって形成されている。
【０００４】
特許文献２には、樹脂基板と、透明導電膜と、一対の電極と、電源とを備えた発熱性樹脂基板が記載されている。透明導電膜は、樹脂基板の表面に形成され電力の供給を受けて発熱する。樹脂基板と透明導電膜の間には、両者の熱伸縮差を吸収する緩衝層が設けられている。緩衝層は、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ニオブ、及び窒化ケイ素からなる群より選択される１又は２以上の化合物で形成されている。樹脂基板の表面にはコート層が形成されてもよく、コート層の材料として、オルガノポリシロキサン樹脂を主成分とするシリコーン樹脂に無機酸化物微粒子を添加したものが使用されうる。
【０００５】
特許文献３には、光透過性導電性フィルムを備えた透明面状発熱体が記載されている。光透過性導電性フィルムは、光透過性支持層、ハードコート層、下地層、及び光透過性導電層を備えている。ハードコート層は、光透過性支持層の少なくとも一方の面に、直接又は一以上の他の層を介して配置されている。下地層は、ハードコート層の光透過性支持層とは反対側の面に隣接して配置されている。光透過性導電層は、下地層に隣接して配置されている。下地層は、ケイ素単体を含有する。ハードコート層は、好ましくはポリウレタンを含有し、屈折率を調整する目的等でさらにシリカ等の無機物の微粒子を含有していてもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−２１４１８３号公報
【特許文献２】特開２００８−４１３４３号公報
【特許文献３】特開２０１４−１８６９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の技術において、表面硬化膜層は無機物粒子を含有しておらず、特許文献１には、表面硬化膜層に無機物粒子を含有させてプラスチック基板に対する透明電導性薄膜層の密着性を高めることは記載されていない。特許文献２に記載の発熱性樹脂基板のコート層及び特許文献３に記載の透明面状発熱体のハードコート層は、無機物の粒子を含有していてもよいが、特許文献２及び３において、透明導電膜の表面状態については具体的に検討されていない。特許文献２及び３によれば、基板と透明導電膜との間の中間層に無機微粒子を含有させて基板に対する透明導電膜の密着性を高める場合に有利な透明導電膜の表面状態についてさらに検討する余地がある。
【０００８】
このような事情を踏まえて、本発明は、基板と透明導電膜との間に無機物粒子を含有する中間層が存在する場合に、基板に対する透明導電膜の密着性を高め、透明導電膜に所望の特性をもたらす観点から有利なヒータを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、
基板と、
発熱体である透明導電膜と、
前記基板と前記透明導電膜との間に配置され、前記基板よりも前記透明導電膜の近くに位置している第一主面を有する中間層と、
前記透明導電膜に電気的に接続されている少なくとも一対の給電用電極と、を備え、
前記中間層は、硬化物をなす有機高分子と、前記硬化物に分散している無機物粒子とを含有し、
前記透明導電膜の表面において、日本工業規格（ＪＩＳ）  Ｂ  ０６０１：２０１３に定められた算術平均粗さＲａが７．０ｎｍ以下である、
ヒータを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
上記のヒータの中間層は、基板に対する透明導電膜の密着性を高め、透明導電膜に所望の特性をもたらす観点から有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明に係るヒータの一例を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明に係るヒータの別の一例を示す断面図である。
【図３】図３は、ヒータ付物品の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明者らは、発熱体である透明導電膜を備えたヒータについて検討を重ね、下記の新たな知見に基づいて本発明に係るヒータを案出した。
【００１３】
基板の上に発熱体である透明導電膜を形成してヒータを作製する場合、ヒータの機械的強度を高めるために基板と透明導電膜との間に硬化物をなす有機高分子を含有している中間層を配置することが考えられる。この場合、透明導電膜の密着性向上の観点から、無機物粒子を中間層に含有させることが考えられる。無機物粒子と透明導電膜との化学的な相互作用又は無機物粒子と透明導電膜との間に存在する物質と無機物粒子との化学的な相互作用により、透明導電膜の密着性が向上すると考えられる。加えて、無機物粒子の働きにより所定の表面粗さで透明導電膜の表面が形成されると、透明導電膜と透明導電膜に接する層との接触面積が大きくなり、透明導電膜の密着性がより向上しやすいと考えられる。一方、本発明者らの検討によれば、透明導電膜の表面における算術平均粗さＲａが透明導電膜の特性に影響を与えることが判明した。そこで、本発明者らは、多大な試行錯誤を重ね、透明導電膜に所望の特性をもたらすのに有利なヒータを案出した。
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、下記の説明は、本発明を例示的に説明するものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるわけではない。なお、本明細書において、「所定の波長λpの光に対して透明である」とは、典型的には、波長λpの光の透過率が６０％以上であることを意味する。
【００１５】
図１に示す通り、ヒータ１ａは、基板１０と、発熱体である透明導電膜２０と、中間層３０と、少なくとも一対の給電用電極４０とを備えている。中間層３０は、基板１０と透明導電膜２０との間に配置されている。中間層３０は、第一主面３１を有する。第一主面３１は、基板１０よりも透明導電膜２０の近くに位置している。少なくとも一対の給電用電極４０は、透明導電膜２０に電気的に接続されている。一対の給電用電極４０は、電源（図示省略）に接続されうる。本明細書において、一対の給電用電極４０は、正極及び負極の対を意味する。一対の給電用電極４０の一方が正極として作用する場合、一対の給電用電極４０の他方が負極として作用する。電源からの電力が一対の給電用電極４０によって発熱体である透明導電膜２０に供給され、透明導電膜２０が発熱する。透明導電膜２０の表面２０ａにおいて、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２０１３に定められた算術平均粗さＲａが７．０ｎｍ以下である。中間層３０は、有機高分子３２と、無機物粒子３４とを含有している。有機高分子３２は硬化物をなしている。硬化物において、有機高分子３２は架橋していてもよいし、架橋していなくてもよい。有機高分子３２が架橋することなく集合することによっても硬化物が形成されうる。無機物粒子３４は、硬化物に分散している。本明細書において、「平均粒径」は、メジアン径（Ｄ５０)を指す。メジアン径とは、その値より大きい粒径を持つ粒子の個数と、その値より小さい粒径を持つ粒子の個数とが等しくなるような粒径のことである。
【００１６】
中間層３０が無機物粒子３４を含有していることにより、透明導電膜２０の密着性が高まる。加えて、透明導電膜２０の表面２０ａにおける算術平均粗さＲａが７．０ｎｍ以下であることによって、透明導電膜２０をなす材料が適切な状態になり、透明導電膜２０が所望の特性を有する。例えば、透明導電膜２０の比抵抗が低くなりやすい。透明導電膜２０の比抵抗が低いことは、透明導電膜２０の厚みが小さくてもヒータ１ａの発熱量を高く保つ観点から有利である。透明導電膜２０の厚みが小さければ透明導電膜２０にクラックが発生しにくい。
【００１７】
透明導電膜２０の表面２０ａにおける算術平均粗さＲａの下限は特に限定されないが、例えば、０．０５ｎｍ以上である。透明導電膜２０における算術平均粗さＲａは、望ましくは０．１〜５．５ｎｍであり、より望ましくは０．２〜４．５ｎｍである。
【００１８】
基板１０は、例えば、可視光又は近赤外光等の所定の波長の光に対して透明性を有する。基板１０は、例えば、有機高分子でできている。基板１０は、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、及び芳香族ポリアミドからなる群から選ばれる少なくとも１つでできている。
【００１９】
基板１０の厚みは、特定の厚みに制限されないが、良好な透明性、良好な強度、及び取り扱い易さの観点から、例えば、１０〜２００μｍである。基板１０の厚みは、２０〜１８０μｍであってもよく、３０〜１６０μｍであってもよい。
【００２０】
中間層３０において硬化物をなす有機高分子３２は、特に制限されない。中間層３０において、有機高分子３２は無機物粒子３４を結着させるバインダーとしての役割を果たしている。有機高分子３２は、例えば、可視光又は近赤外光等の所定の波長の光に対して透明性を有する。有機高分子は、活性エネルギー線硬化性樹脂であってもよいし、それ以外の樹脂であってもよい。活性エネルギー線硬化性樹脂として、ウレタンアクリレート及びエポキシアクリレート等の（メタ）アクリル系紫外線硬化樹脂が挙げられる。また、活性エネルギー線硬化性樹脂以外の樹脂として、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、及びシロキサン系ポリマーが挙げられる。
【００２１】
無機物粒子３４に含まれる無機物は特に限定されない。無機物は、金属、金属酸化物、又はシリカでありうる。無機物粒子３４は、望ましくは、シリカ及び金属酸化物の少なくとも１つを含む。この場合、透明導電膜２０の密着性を高めることができるとともに、中間層３０が可視光又は近赤外光等の所定の波長の光に対して透明性を有しやすい。
【００２２】
中間層３０の厚みは、例えば、０．５〜８μｍである。これにより、ヒータ１ａの機械的強度を高めることができるとともに、ヒータ１ａの厚みを小さくできる。
【００２３】
無機物粒子３４の平均粒径は、透明導電膜２０の表面２０ａにおける算術平均粗さＲａが上記の範囲である限り特に制限されないが、例えば４〜５０００ｎｍである。無機物粒子３４の平均粒径は、望ましくは６〜３０００ｎｍであり、より望ましくは８〜２０００ｎｍである。
【００２４】
無機物粒子３４が金属酸化物の粒子である場合、金属酸化物は、例えば、ジルコニア、チタニア、又はアルミナでありうる。
【００２５】
中間層３０における無機物粒子３４の含有量は、例えば、重量基準で２．０〜９０％である。このことは、透明導電膜２０の表面２０ａにおける算術平均粗さＲａを上記の範囲に調整する観点から有利である。中間層３０における無機物粒子３４の含有量は、望ましくは、重量基準で３．０〜８５％であり、より望ましくは、重量基準で５.０〜８０％である。中間層３０における無機物粒子３４の含有量は、１０％以上であってもよく、望ましくは１５％以上であり、より望ましくは２０％以上である。
【００２６】
例えば、中間層３０の厚み方向における第一主面３１と透明導電膜２０との間の距離は、５００ｎｍ以下である。この場合、無機物粒子３４が透明導電膜２０の近くに存在し、無機物粒子３４の化学的な作用により透明導電膜２０の密着性がより確実に高まる。透明導電膜２０と中間層３０との間には、金属酸化物等の無機物によって形成された層が存在していてもよい。このような層は、例えば、透明導電膜２０を形成するための下地となりうる。この場合、透明導電膜２０の密着性がより高くなりやすい。中間層３０の厚み方向における第一主面３１と透明導電膜２０との間の距離は、例えば、４００ｎｍ以下であってもよく、３００ｎｍ以下であってもよく、２００ｎｍ以下でありうる。
【００２７】
図１に示す通り、透明導電膜２０は第一主面３１に接触していてもよい。このような場合でも、透明導電膜２０の表面２０ａの算術平均粗さＲａが上記の範囲に調整されていることにより、透明導電膜２０が所望の特性を有しやすい。この場合、例えば、第一主面３１において無機物粒子３４の少なくとも一部が部分的に露出している。このため、無機物粒子３４の少なくとも一部が透明導電膜２０に接触している。これにより、無機物粒子３４の透明導電膜２０との化学的な相互作用が高まり、透明導電膜２０の密着性がより高まりやすい。
【００２８】
透明導電膜２０は、例えば、３．５×１０-4Ω・ｃｍ以下の比抵抗を有する。これにより、透明導電膜２０の厚みが小さくてもヒータ１ａの発熱量を高く保つことができる。透明導電膜２０は、望ましくは３．０×１０-4Ω・ｃｍ以下の比抵抗を有し、より望ましくは２．５×１０-4Ω・ｃｍ以下の比抵抗を有する。透明導電膜２０は、例えば、１．４×１０-4Ω・ｃｍ以上の比抵抗を有する。
【００２９】
透明導電膜２０は、例えば、多結晶体である。このことは、透明導電膜２０に所望の特性をもたらすために有利である。例えば、透明導電膜２０が多結晶体であると、透明導電膜２０の比抵抗が低くなりやすい。
【００３０】
例えば、Ｈａｌｌ効果測定によって決定される透明導電膜２０のキャリア密度は、８．０×１０20ｃｍ-3以上である。このことは、透明導電膜２０の比抵抗を低くする観点から有利である。透明導電膜２０のキャリア密度は、望ましくは９．０×１０20ｃｍ-3以上であり、より望ましくは１．０×１０21ｃｍ-3以上である。透明導電膜２０のキャリア密度は、例えば２．０×１０21ｃｍ-3以下であり、１.８×１０21ｃｍ-3以下であってもよく、１.５×１０21ｃｍ-3以下であってもよい。Ｈａｌｌ効果測定は、例えば、van der Pauw法に従ってなされる。
【００３１】
例えば、Ｈａｌｌ効果測定によって決定される透明導電膜２０のＨａｌｌ移動度は、１４ｃｍ2／（Ｖ・ｓ）以上である。このことは、透明導電膜２０の比抵抗を低くする観点から有利である。透明導電膜２０のＨａｌｌ移動度は、望ましくは１６ｃｍ2／（Ｖ・ｓ）以上であり、より望ましくは１８ｃｍ2／（Ｖ・ｓ）以上である。
【００３２】
透明導電膜２０のＨａｌｌ移動度は、例えば３０ｃｍ2／（Ｖ・ｓ）以下であり、望ましくは２７ｃｍ2／（Ｖ・ｓ）以下であり、より望ましくは２５ｃｍ2／（Ｖ・ｓ）以下である。
【００３３】
透明導電膜２０は、例えば、酸化インジウムを主成分として含んでいる。このことは、透明導電膜２０に所望の特性をもたらす観点から有利である。例えば、透明導電膜２０が酸化インジウムを主成分として含んでいると、透明導電膜２０の比抵抗が低くなりやすい。本明細書において、「主成分」とは重量基準で最も多く含まれている成分を意味する。
【００３４】
透明導電膜２０をなす材料は、望ましくはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）である。この場合、ＩＴＯにおける酸化スズの含有率は、例えば４〜１４重量％であり、望ましくは５〜１３重量％である。透明導電膜２０をなすＩＴＯは、望ましくは、多結晶構造を有する。このことは、透明導電膜２０の比抵抗を低くする保つ観点から有利である。
【００３５】
透明導電膜２０の厚みは、例えば２０〜２００ｎｍである。これにより、ヒータ１ａが良好な昇温性能を発揮できるとともに透明導電膜２０においてクラックが発生しにくい。透明導電膜２０の厚みは、望ましくは２５〜１８０ｎｍであり、より望ましくは２７〜１７０ｎｍである。
【００３６】
例えば、一対の給電用電極４０は１μｍ以上の厚みを有する。これにより、ヒータ１ａを高い昇温速度で動作させる場合に、一対の給電用電極４０が破壊しにくい。なお、この一対の給電用電極４０の厚みは、タッチパネル等の表示デバイスに使用される透明導電性フィルムに形成される電極の厚みに比べると格段に大きい。給電用電極４０の厚みは、２μｍ以上であってもよく、３μｍ以上であってもよく、５μｍ以上であってもよい。第一給電用電極４０の厚みは、例えば５ｍｍ以下であり、１ｍｍ以下であってもよく、７００μｍ以下であってもよい。
【００３７】
中間層３０は、例えば、有機高分子３２又は有機高分子３２の前駆体と、無機物粒子３４とを含有しているコーティング液を基板１０の主面に塗布して塗膜を形成し、その塗膜を硬化させることによって形成できる。コーティング液は、例えば、無機物粒子３４の分散液に、有機高分子３２又は有機高分子３２の前駆体を添加して撹拌することによって調整できる。コーティング液は、必要に応じて、架橋剤、重合開始剤、及び界面活性剤等の添加剤を含有している。塗膜を硬化させる場合に、例えば、塗膜が所定の条件で加熱される。塗膜を硬化させる場合に、塗膜に紫外線等の活エネルギー線が所定の条件で照射されてもよい。必要に応じて中間層３０の表面には、透明導電膜２０を形成するための下地となる層が形成されてもよい。この下地は、例えば、金属酸化物等の無機物の層でありうる。
【００３８】
透明導電膜２０は、例えば、スパッタリングによって形成される。透明導電膜２０は、望ましくは、所定のターゲット材を用いてスパッタリングを行い、中間層３０の第一主面３１の上にターゲット材に由来する薄膜を形成することにより得られる。より望ましくは、高磁場ＤＣマグネトロンスパッタ法によって、第一主面３１の上にターゲット材に由来する薄膜が形成される。この場合、低温で透明導電膜２０を形成できる。このため、例えば、基板１０の耐熱温度が高くなくても、第一主面３１の上に透明導電膜２０を形成できる。加えて、透明導電膜２０の中に欠陥が発生しにくく、透明導電膜２０の内部応力が低くなりやすい。また、スパッタリングの条件を調整することによって、透明導電膜２０として望ましい薄膜を形成しやすい。例えば、高磁場ＤＣマグネトロンスパッタ法においてターゲット材の表面での水平磁場を所定の大きさに調整することによって、透明導電膜２０のＨａｌｌ移動度が高まり、比抵抗の観点で所望の透明導電膜２０が得られやすい。
【００３９】
中間層３０の第一主面３１の上に形成された薄膜は、必要に応じて、アニール処理される。例えば、１２０℃〜１５０℃の大気中に、薄膜を１時間〜３時間置いてアニール処理がなされる。これにより、薄膜の結晶化が促され、多結晶体である透明導電膜２０が有利に形成される。アニール処理時の薄膜の環境の温度及びアニール処理の時間が上記の範囲あれば、基板１０の耐熱温度は高くなくてもよく、基板１０の材料として有機高分子を使用できる。加えて、透明導電膜２０の中に欠陥が発生しにくく、透明導電膜２０の内部応力が低くなりやすい。アニール処理の条件を調整することにより、比抵抗の観点で所望の透明導電膜２０が得られやすい。例えば、アニール処理時の酸素供給量を所定の範囲に制限することにより、高いキャリア密度を有する多結晶の透明導電膜が得られやすく、透明導電膜２０の比抵抗を所望の範囲に調整しやすい。
【００４０】
透明導電膜２０は、スパッタリングではなく、真空蒸着又はイオンプレーティング等の方法によって形成されていてもよい。
【００４１】
一対の給電用電極４０は、例えば、以下の様に形成される。化学気相成長法（ＣＶＤ）及び物理気相成長法（ＰＶＤ）等のドライプロセス又はメッキ法により、透明導電膜２０の主面上にシード層を形成する。次に、給電用電極４０を形成すべきでないシード層の上に、マスキングフィルムが配置される。マスキングフィルムは、レジストをシード層の上に積層し、その後露光及び現像のプロセスを経て作製されうる。その後、メッキ法等のウェットプロセスによってマスキングフィルムが配置されていない部分に１μｍ以上の金属膜を形成する。次に、シード層上に配置したマスキングフィルムを除去するとともに、レジストを用いて形成されるマスキングフィルムで給電用電極４０をなすべき金属膜を覆う。次に、エッチングにより露出しているシード層を除去する。その後、マスキングフィルムを取り除くことにより、一対の給電用電極４０を形成できる。一対の給電用電極４０は、以下の様に形成してもよい。まず、上記の様に、透明導電膜２０の主面上にシード層を形成する。その後、ＣＶＤ及びＰＶＤ等のドライプロセス又はメッキ法等のウェットプロセスにより、透明導電膜２０の主面上に１μｍ以上の金属膜を形成する。次に、レジストを用いて形成されるマスキングフィルムで給電用電極４０をなすべき金属膜の一部を覆う。その後、不要な金属膜をエッチングにより除去し、マスキングフィルムを取り除く。これにより、一対の給電用電極４０が形成される。さらに、導電性インクを透明導電膜２０の主面上に所定のパターンで塗布し、塗布した導電性インクを硬化させることによって給電用電極４０を形成してもよい。給電用電極４０は、ディスペンサーによる塗布及びスクリーン印刷等の塗布方法によって導電性ペーストを透明導電膜２０の主面上に所定のパターンで塗布し、塗布した導電性ペーストを硬化させることによって形成されてもよい。導電性ペーストは、典型的には、銀等の導電性材料のフィラーを含有している。給電用電極４０は、半田ペーストを用いて形成してもよい。
【００４２】
ヒータ１ａは、様々な観点から変更可能である。例えば、ヒータ１ａは、図２に示すヒータ１ｂのように変更されてもよい。ヒータ１ｂは、特に説明する場合を除き、ヒータ１ａと同様に構成されている。ヒータ１ａの構成要素と同一又は対応するヒータ１ｂの構成要素には、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。ヒータ１ａに関する説明は、技術的に矛盾しない限り、ヒータ１ｂにも当てはまる。
【００４３】
図２に示す通り、ヒータ１ｂは、保護層５０を備えている。保護層５０は、保護層５０と中間層３０との間に透明導電膜２０が位置するように配置されている。保護層５０は、例えば、所定の保護フィルムと、保護フィルムを透明導電膜２０に貼り付ける粘着剤層とを備えている。透明導電膜２０をなす材料の靭性は典型的には低い。このため、保護層５０によって透明導電膜２０が保護され、ヒータ１ｂは高い耐衝撃性を有する。保護層５０における保護フィルムの材料は、特に限定されないが、例えば、フッ素樹脂、シリコーン、アクリル樹脂、及びポリエステル等の合成樹脂である。保護フィルムの厚みは、特に制限されないが、例えば２０〜２００μｍである。これにより、ヒータ１ｂが良好な耐衝撃性を有しつつヒータ１ｂの厚みが大きくなりすぎることを防止できる。粘着剤層は、例えば、アクリル系粘着剤等の公知の粘着剤によって形成されている。例えば、保護フィルム自体が粘着性を有する場合には、保護フィルムのみによって保護層５０が形成されていてもよい。
【００４４】
ヒータ１ａを用いてヒータ付物品を作製できる。例えば、図３に示す通り、ヒータ付物品２は、成形体７０と、粘着層６０と、ヒータ１ａとを備えている。成形体７０は、被着面７１を有する。成形体７０は、金属材料、ガラス、又は合成樹脂で形成されている。粘着層６０は、被着面７１に接触している。粘着層６０は、例えば、アクリル系粘着剤等の公知の粘着剤によって形成されている。ヒータ１ａは、粘着層６０に接触しているともに粘着層６０によって成形体７０に取り付けられている。
【００４５】
粘着層６０は、例えば、基板１０の中間層３０からより遠い主面に予め形成されていてもよい。この場合、粘着層６０と被着面７１とを対向させてヒータ１ａを成形体７０に押し付けることによって、ヒータ１ａを成形体７０に取り付けることができる。また、粘着層６０はセパレータ（図示省略）によって覆われていてもよい。この場合、ヒータ１ａを成形体７０に取り付けるときに、セパレータが剥離されて粘着層６０が露出する。セパレータ６０は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル樹脂製のフィルムである。
【００４６】
ヒータ１ａは、例えば、近赤外線を用いた処理をなす装置において、この近赤外線の光路上に配置される。この装置は、例えば、近赤外線を用いて、センシング又は通信等の所定の処理を行う。成形体７０は、例えば、このような装置の筐体を構成する。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。まず、実施例及び比較例に関する評価方法及び測定方法について説明する。
【００４８】
［透明導電膜の表面の算術平均粗さＲａ］
原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）（ブルカージャパン社製、製品名：ＭｕｌｔｉＭｏｄｅ ８）を用いて、ＪＩＳ  Ｒ  １６８３：２０１４に準拠して、透明導電膜の表面の形状を測定し、その測定結果から、実施例及び比較例に係るヒータの透明導電膜（発熱体）の表面において、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２０１３に定められた算術平均粗さＲａを決定した。結果を表１に示す。なお、本来中間層の表面における算術平均粗さＲａを測定することが直接的ではあるが、透明導電膜の表面における算術平均粗さＲａは中間層の表面における算術平均粗さＲａと近しい。このため、中間層の表面の形状を評価するために、透明導電膜の表面における算術平均粗さＲａを代用できる。
【００４９】
［中間層の厚みの測定］
ミクロトーム(日立ハイテクフィールディング社製、製品名：ＵＣ７)を用い、中間層を含む積層体の断面を切り出し、走査電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製、製品名：Ｓ−４８００)を用いて無作為に選んだ３個所以上で積層体の断面を観察することにより中間層の厚みを計測し、計測値を算術平均して、中間層の厚みを決定した。結果を表１に示す。
【００５０】
［透明導電膜及び給電用電極の厚みの測定］
Ｘ線回折装置（リガク社製、製品名：ＲＩＮＴ２２００）を用いて、Ｘ線反射率法によって、各実施例及び各比較例に係るヒータの透明導電膜（発熱体）の厚みを測定した。結果を表１に示す。また、Ｘ線回折装置を用いて、透明導電膜に対するＸ線回折パターンを得た。Ｘ線としてはＣｕＫα線を用いた。各実施例及び比較例において、得られたＸ線回折パターンから透明導電膜（発熱体）が多結晶構造であることが確認された。また、走査電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製、製品名：Ｓ−４８００)を用いて、各実施例及び各比較例に係るヒータの給電用電極の端部の高さを計測して、各実施例及び各比較例に係るヒータの給電用電極の厚みを測定した。結果を表１に示す。
【００５１】
［シート抵抗及び比抵抗］
非接触式抵抗測定装置（ナプソン社製、製品名：ＮＣ−８０ＭＡＰ）を用いて、ＪＩＳ  Ｚ  ２３１６−１：２０１４に準拠して、渦電流測定法によって各実施例及び各比較例に係るヒータの透明導電膜（発熱体）のシート抵抗を測定した。加えて、厚み測定により得られた透明導電膜（発熱体）の厚みと、透明導電膜（発熱体）のシート抵抗との積を求めて、各実施例及び各比較例に係るヒータの透明導電膜（発熱体）の比抵抗を決定した。結果を表１に示す。
【００５２】
[Ｈａｌｌ効果測定]
Ｈａｌｌ効果測定装置（東陽テクニカ社製、製品名：ＲｅｓｉＴｅｓｔ８４００）を用いて、各実施例及び各比較例に係るヒータの透明導電膜（発熱体）について、van der Pauw法に従ってＨａｌｌ効果測定を行った。Ｈａｌｌ効果測定の結果から、各実施例及び各比較例に係るヒータの透明導電膜（発熱体）のＨａｌｌ移動度及びキャリア密度を求めた。結果を表１に示す。
【００５３】
［通電試験］
菊水電子工業社製の直流定電圧電源を用いて、各実施例及び各比較例に係るヒータの一対の給電用電極に１２Ｖの電圧を印加して、ヒータの透明導電膜（発熱体）に電流を流す通電試験を行った。ヒータを電源に接続するための配線は、給電用電極の長さ方向における同一サイドの端部に取り付けた。通電試験の期間中に、フリアーシステムズ社製のサーモグラフィを用いて、透明導電膜（発熱体）の表面温度を測定し、測定結果から昇温速度を求め、下記の基準に従ってヒータの昇温特性を評価した。
Ａ：昇温速度が８０℃／分以上である。
Ｘ：昇温速度が８０℃／分未満である。
【００５４】
［密着性の評価］
各実施例及び各比較例に係るヒータの透明導電膜の密着性を以下の方法によって評価した。各実施例及び各比較例に係るヒータから切り出したサンプルにおける透明導電膜の表面において同一方向に直線状に延びる６つの切込み及びその６つの切込みと直交する方向に直線状に延びる６つの切込みを形成して、格子状の切込みを形成した。切込み同士の間隔は１ｍｍであり、各切込みは、基板の表面まで貫通していた。格子状の切込みを覆うように、かつ、同一方向に直線状に延びる６つの切込みに平行な方向に沿ってテープを貼り付け、その後テープを引きはがした。テープを引きはがした後の格子状の切込みを観察し、下記の基準に従って、透明導電膜の密着性を評価した。なお、格子状の切込みの形成、テープの貼り付け、及びテープの引きはがしの条件については、ＪＩＳ Ｋ ５６００−５−６:１９９９に準拠して定めた。
Ａ：格子状の切込みにおいてどの格子の目も剥がれていない。
Ｘ：格子状の切込みにおいて１つ以上の格子の目が剥がれている。
【００５５】
＜実施例１＞
紫外線硬化型アクリル樹脂（荒川化学工業社製、製品名：オプスターＺ７５４０）及びシリカ粒子（平均粒径：１０ｎｍ）を含有している実施例１に係るコーティング液を調製した。実施例１に係るコーティング液の固形分中のシリカ粒子の含有量は、重量基準で６０％であった。
【００５６】
基板である、１２５μｍの厚みを有するポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）のフィルム（帝人フィルムソリューション社製、製品名：テオネックス）の一方の主面上に、実施例１に係るコーティング液を塗布し塗膜を形成した。この塗膜に紫外線を照射し塗膜を硬化させ、中間層を形成した。
【００５７】
酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）（酸化スズの含有率：１０重量％）をターゲット材として用いて、当該ターゲット材の表面での水平磁場の磁束密度が８０〜１５０ｍＴ（ミリテスラ）の高磁場であり、不活性ガスが存在する状態において、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、中間層の上にＩＴＯ膜を形成した。ＩＴＯ膜を形成した後のＰＥＮフィルムを、１５０℃の大気中に３時間置いて、アニール処理を行った。これにより、ＩＴＯを結晶化させ、透明導電膜を形成した。
【００５８】
次に、透明導電膜が形成されたＰＥＮフィルムを短冊状に切り出し、透明導電膜上に１００ｎｍの厚みを有するＣｕ薄膜（シード層）をＤＣマグネトロンスパッタ法により形成した。次に、Ｃｕ薄膜に対して、湿式めっき処理を行い、２０μｍの厚みを有するＣｕ膜を形成した。次に、レジストを用いて形成したマスキングフィルムでＣｕ膜の一対の端部を覆った。Ｃｕ膜の露出している部分を、エッチングにより除去した。その後、マスキングフィルムを除去して、透明導電膜の一対の端部に相当する部分に一対の給電用電極を形成した。このようにして、実施例１に係るヒータを作製した。
【００５９】
＜実施例２＞
紫外線硬化型アクリル樹脂（ＤＩＣ社製、製品名：Ｖ６８５０）及びシリカ粒子（平均粒径：１０ｎｍ）を含有している実施例２に係るコーティング液を調製した。実施例２に係るコーティング液の固形分中のシリカ粒子の含有量は、重量基準で５０％であった。実施例１に係るコーティング液の代わりに実施例２に係るコーティング液を用いた以外は、実施例１と同様にして、実施例２に係るヒータを作製した。
【００６０】
＜実施例３＞
コーティング液の固形分中のシリカ粒子の含有量を、重量基準で５３％に調整した以外は、実施例２と同様にして、実施例３に係るコーティング液を調製した。実施例１に係るコーティング液の代わりに実施例３に係るコーティング液を用いた以外は、実施例１と同様にして、実施例３に係るヒータを作製した。
【００６１】
＜実施例４＞
コーティング液の固形分中のシリカ粒子の含有量を、重量基準で５４％に調整した以外は、実施例２と同様にして、実施例４に係るコーティング液を調製した。実施例１に係るコーティング液の代わりに実施例４に係るコーティング液を用いた以外は、実施例１と同様にして、実施例４に係るヒータを作製した。
【００６２】
＜実施例５＞
コーティング液の固形分中のシリカ粒子の含有量を、重量基準で８％に調整した以外は、実施例２と同様にして、実施例５に係るコーティング液を調製した。実施例１に係るコーティング液の固形分中のシリカ粒子の含有量は、重量基準で８％であった。実施例１に係るコーティング液の代わりに実施例５に係るコーティング液を用いた以外は、実施例１と同様にして、実施例５に係るヒータを作製した。
【００６３】
＜実施例６＞
実施例１に係るコーティング液の代わりに実施例５に係るコーティング液を用い、かつ、中間層の厚みが０．７μｍとなるようにコーティング液の塗布の条件を調整した以外は、実施例１と同様にして、実施例６に係るヒータを作製した。
【００６４】
＜実施例７＞
紫外線硬化型アクリル樹脂（荒川化学工業社製、製品名：オプスターＺ７５４０）及びシリカ粒子（平均粒径：５０ｎｍ）を含有している実施例７に係るコーティング液を調製した。実施例７に係るコーティング液の固形分中のシリカ粒子の含有量は、重量基準で６０％であった。実施例１に係るコーティング液の代わりに実施例７に係るコーティング液を用いた以外は、実施例１と同様にして、実施例７に係るヒータを作製した。
【００６５】
＜実施例８＞
紫外線硬化型アクリル樹脂（荒川化学工業社製、製品名：オプスターＺ７５４０）及びシリカ粒子（平均粒径：１８００ｎｍ）を含有している実施例８に係るコーティング液を調製した。実施例８に係るコーティング液の固形分中のシリカ粒子の含有量は、重量基準で３０％であった。実施例１に係るコーティング液の代わりに実施例８に係るコーティング液を用いた以外は、実施例１と同様にして、実施例８に係るヒータを作製した。
【００６６】
＜実施例９＞
紫外線硬化型アクリル樹脂（荒川化学工業社製、製品名：オプスターＺ７５４０）及びジルコニア粒子（平均粒径：１０ｎｍ）を含有している実施例９に係るコーティング液を調製した。実施例９に係るコーティング液の固形分中のシリカ粒子の含有量は、重量基準で６０％であった。実施例１に係るコーティング液の代わりに実施例９に係るコーティング液を用いた以外は、実施例１と同様にして、実施例９に係るヒータを作製した。
【００６７】
＜実施例１０＞
１２５μｍの厚みを有するＰＥＮフィルム（帝人社製、製品名：テオネックス）の代わりに、１２５μｍの厚みを有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のフィルム（三菱ケミカル社製、製品名：ダイアホイル）を用いた以外は、実施例２と同様にして、実施例１０に係るヒータを作製した。
【００６８】
＜実施例１１＞
実施例１で作製した、透明導電膜が形成されたＰＥＮフィルムを短冊状に切り出し、互いに対向して延びている透明導電膜の一対の端部が露出するようにマスキングフィルムで透明導電性酸化物層の一部を覆った。この状態で、露出した透明導電膜上にディスペンサーを用いて銀ペースト(東洋紡社製、製品名：ＤＷ−１１４Ｌ−１、比抵抗：３５μΩ・ｃｍ)を１ｍｍの幅及び６０μｍの厚みで塗布し、１５０℃の環境で３０分間乾燥させ、銀ペーストを硬化させた。その後、マスキングフィルムを除去して、透明導電膜の一対の端部に相当する部分に一対の給電用電極を形成した。このようにして、実施例１１に係るヒータを作製した。
【００６９】
＜比較例１＞
コーティング液の固形分中のシリカ粒子の含有量を、重量基準で５５％に調整した以外は、実施例２と同様にして、比較例１に係るコーティング液を調製した。実施例１に係るコーティング液の代わりに比較例１に係るコーティング液を用いた以外は、実施例１と同様にして、比較例１に係るヒータを作製した。
【００７０】
＜比較例２＞
紫外線硬化型アクリル樹脂（ＤＩＣ社製、製品名：Ｖ６８５０）を含有し、無機物粒子を含有していない比較例２に係るコーティング液を調製した。実施例１に係るコーティング液の代わりに比較例２に係るコーティング液を用いた以外は、実施例１と同様にして、比較例２に係るヒータを作製した。
【００７１】
表１に示す通り、実施例１〜１１に係るヒータは良好な昇温特性を発揮した。これに対し、比較例１に係るヒータの昇温特性は、実施例１〜１１に係るヒータに比べると劣っていた。実施例１〜１１と、比較例１とを対比すると、実施例１〜１１に係るヒータの透明導電膜の比抵抗は、比較例１に係るヒータの透明導電膜の比抵抗よりも小さかった。これにより、実施例１〜１１に係るヒータの昇温特性が、比較例１に係るヒータの昇温特性に比べて良好であったと考えられる。また、実施例１〜１１に係るヒータの透明導電膜の表面における算術平均粗さＲａは、７．０ｎｍ以下であったのに対し、比較例１に係るヒータの透明導電膜の表面における算術平均粗さＲａは、７．０ｎｍを超えていた。これにより、実施例１〜１１に係るヒータの透明導電膜の比抵抗と比較例１に係るヒータの透明導電膜の比抵抗との相違がもたらされたと考えられる。このため、透明導電膜の特性を良好にするためには、透明導電膜の表面における算術平均粗さＲａを７．０ｎｍ以下に調整することが望ましいことが示唆された。また、実施例１〜１１に係るヒータと、比較例２に係るヒータとの対比より、中間層が無機物粒子を含有していることによって、透明導電膜の密着性が高まることが示唆された。
【００７２】
【表１】
2020167047.tif 000003
【符号の説明】
【００７３】
１ａ、１ｂ    ヒータ
２            ヒータ付物品
１０          基板
２０          透明導電膜
３０          中間層
３１          第一主面
３２          有機高分子
３４          無機物粒子
４０          給電用電極
【図１】
2020167047.tif 000004
【図２】
2020167047.tif 000005
【図３】
2020167047.tif 000006