(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の給電線と、
所定の光学的透過率を有するフィルム状の絶縁基材の一方の面上に所定の光学的透過率を有する導電材を備え、前記導電材を内側にして前記給電線の一端を挟み込むように前記絶縁基材と共に折り曲げられることによって前記給電線と電気的に接続するアンテナ素子と、
を具備し、
前記アンテナ素子は、折り曲げられることによって前記導電材同士が所定の範囲重なる重なり部を有し、
前記導電材は、周期的な幾何学パターン構造を有し、
前記幾何学パターンは、前記重なり部の重ね合わされる両面のパターンが一致すると共に、前記給電線と接続する部分における前記幾何学パターンのパターン密度が高く、前記給電線と接続する部分から離れるに従って前記パターン密度が低くなるように形成された、
アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム状のアンテナ素子を用いたアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車輌のガラス、店舗や事務所等のガラスに貼り付けられ、視界やデザイン性を損なわないアンテナ装置として、非導電性の透明フィルム上に透明導電材でアンテナ素子を形成することが提案されている。この透明フィルム上に形成された透明導電材は、耐熱性の低さからハンダ付けによる接続ができない。そのため、透明導電材と、金属導体である給電線との給電構造が検討されている。
【０００３】
このようなハンダ付け以外の給電構造として、例えば、特許文献１に開示のアンテナ装置が提案されている。図１は、特許文献１に開示のアンテナ装置の構成を示す図であり、図１（ａ）はアンテナ本体１０と、結合装置１１及び給電線１２とが二分された状態を示す平面図であり、図１（ｂ）は、窓ガラス１７に実装された状態のアンテナ本体１０及び結合装置１１の断面図を示している。
【０００４】
アンテナ本体１０は、アンテナ素子保持シート１３上にアンテナ素子１４が形成され、アンテナ素子の接続端子１５ａ及び１５ｂが備えられている。結合装置１１は内部に低雑音増幅器等が実装される配線基板１８が備えられており、配線基板１８の一方が給電線１２と接続され、もう一方が結合装置１１の接続端子１６ａ及び１６ｂと接続される。給電装置１１の接続端子１６ａ及び１６ｂは弾性導体部材で形成されておりバネ構造となっている。
【０００５】
アンテナ本体１０の接続端子１５ａ及び１５ｂと、結合装置１１の接続端子１６ａと１６ｂが重なるように硬質の窓ガラス１７に配置し、共に窓ガラス１７と接着剤等により貼り合わせ固定する。これにより、結合装置１１の接続端子１６ａ及び１６ｂがバネ構造によって押し当てられ、これらが物理的に接触して導通状態となる。
【０００６】
また、他の給電構造として、例えば、特許文献２に開示のアンテナ装置が提案されている。図２は、特許文献２に開示のアンテナ装置の構成を示す図である。アンテナ装置２０は、フィルム２１上に形成されたアンテナパターン２２と給電線２３を、給電端子板２４を介して硬質カバー２５と硬質の表面当板２６と裏面当板２７で挟み込み、ねじ２８による圧接で電気的に導通させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１９６３２７号公報
【特許文献２】特開昭６３−２５４８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に開示のアンテナ装置は、透明導電材が形成される透明フィルムを硬質ガラスに貼り付け、アンテナ素子の接続端子を固定することが前提であること、また、給電線及び配線基板を介した接続端子を固定するための結合装置やバネ形状の接続端子等の多くの部品を必要とする。これらのことから、構成が複雑となり、また、給電部が大きく小型化できないという問題がある。また、アンテナ素子の接続端子と結合装置の接続端子の接触において、接続端子の片面のみが接触面となるため、接触抵抗を低減できないという問題がある。
【０００９】
また、上記特許文献２に開示のアンテナ装置は、硬質のカバー、表面当板及び裏面当板で給電端子板を介してアンテナ素子と給電線を挟み込む構造であるため、部品点数が多く、構成が複雑となり、また、給電部が大きく小型化できないという問題がある。また、アンテナ素子と給電線の接続において、特許文献１と同様、片面のみが接触面となるため、接触抵抗を低減できないという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、フィルム状のアンテナ素子と給電部との接続における接触抵抗を低減し、小型で簡易な構成のアンテナ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のアンテナ装置は、導電性の給電線と、所定の光学的透過率を有するフィルム状の絶縁基材の一方の面上に所定の光学的透過率を有する導電材を備え、前記導電材を内側にして前記給電線の一端を挟み込むように前記絶縁基材と共に折り曲げられることによって前記給電線と電気的に接続するアンテナ素子と、を具備し、前記アンテナ素子は、折り曲げられることによって前記導電材同士が所定の範囲重なる重なり部を有し、前記導電材は、周期的な幾何学パターン構造を有し、前記幾何学パターンは、前記重なり部の重ね合わされる両面のパターンが一致すると共に、前記給電線と接続する部分における前記幾何学パターンのパターン密度が高く、前記給電線と接続する部分から離れるに従って前記パターン密度が低くなるように形成された構成を採る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、フィルム状のアンテナ素子と給電部との接続における接触抵抗を低減し、小型で簡易な構成のアンテナ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】特許文献１に開示のアンテナ装置の構成を示す図
【図２】特許文献２に開示のアンテナ装置の構成を示す図
【図３】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す図
【図４】図３に記載のＡ矢視図
【図５】給電線断面が平型の場合を示す図
【図６】本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す図
【図７】本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の構成を示す図
【図８】図７に示す非透明金属導体の構成を示す図
【図９】本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、実施の形態において、共通する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
（実施の形態１）
図３は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置１００の構成を示す図である。アンテナ装置１００は、例えば、９０％の光学的透過率を有する絶縁基材である非導電性の透明フィルム１０１と、透明フィルム１０１上に、例えば、８０％の光学的透過率を有する導電材である透明導電材１０２で形成されるアンテナ素子１０３と、非透明で導電性の給電線１０４とを備える。
【００１６】
透明フィルム１０１と透明導電材１０２は、方形ダイポールアンテナを構成するアンテナ素子１０３の一辺の一部において、透明導電材１０２を内側にして給電線１０４の端部を挟み込むように折り曲げられ、圧接される。
【００１７】
図４は、図３に記載のＡ矢視図を示す。透明導電材１０２は、折り曲げられたことにより、互いが電気的に接続する幅ｗ１の重なり部１０５を有する。重なり部１０５と、透明導電材１０２及び給電線１０４が接触する接触面１０６には、導電性の接着剤が塗布され、給電線１０４と透明導電材１０２とは電気的に接続されると共に、機械的に固定される。
【００１８】
図４に示すように、給電線１０４の形状が円筒形である場合、給電線断面における円周のほぼ全域が接触することになる。この結果、給電線断面の円周の一部が接触する場合に比べて、アンテナ素子１０３と給電線１０４とが接触する接触面１０６の面積を大きくすることができため、接触抵抗を低減することができる。これにより、アンテナの放射効率を向上させることができ、高いアンテナ性能を得ることができる。
【００１９】
なお、給電線断面が、例えば、図５に示すような平型である場合も同様に、接触面１０６を２面にすることができるため、接触抵抗を低減することができる。
【００２０】
また、アンテナ電流は一般的に給電部近傍が最も高くなるため、給電部の抵抗値を下げることによりアンテナ性能を改善することができる。
【００２１】
本実施の形態では、透明導電材１０２に幅ｗ１で互いが接触するように重なり部１０５を設けることにより、透明導電材１０２の厚みが２倍になり、透明導電材の抵抗値を１／２に低減することができる。例えば、シート抵抗値が１Ω／□（ohm per square）の透明導電材を用いて、９５０ＭＨｚの正方形ダイポールアンテナの放射効率を求めると、重なり部１０５の幅ｗ１が０ｍｍ、つまり、アンテナ素子１０３を折り曲げない場合の放射効率が−１．６ｄＢである。これに対して、重なり部１０５の幅ｗ１が４ｍｍ（０．０１３波長）の場合の放射効率は−１ｄＢとなり、０．６ｄＢの改善効果が得られる。このように、０．０１波長程度の重なり部１０５を設けることにより放射効率の大幅な改善効果が得られる。
【００２２】
このように実施の形態１によれば、透明フィルムの一面に透明導電材で形成されたアンテナ素子の一部を、透明導電材を内側にして折り曲げ、給電線の端部を挟み込む。これにより、透明導電材と給電線との接触面積を大きくすることができるため、接触抵抗を低減し、アンテナの放射効率を向上させることができる。また、透明導電材を折り曲げる際に、互いに電気的に接続するような重なり部を設けることにより、アンテナ電流密度の高い給電部近傍における透明導電材の抵抗値を低くすることができ、アンテナの放射効率を改善することができる。また、アンテナ素子及び給電線を固定するための部品を必要としないため、給電構造が簡易となり、小型化が可能となる。さらには、導電性の接着剤で給電線と透明導電材が固定されるため、透明導電材の剥がれ等に強く十分な強度を有する信頼性の高い給電が可能となる。
【００２３】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置２００の構成を示す図である。図６において、切り込み部２０１は、アンテナ素子１０３に設けられ、アンテナ素子１０３の端面からの距離Ｌの位置に切り込み幅ｗ２として形成される。アンテナ素子１０３の端面から切り込み部２０１までの距離Ｌの間にある透明フィルム１０１及び透明導電材１０２を、透明導電材１０２を内側にして給電線１０４の端部を挟み込むように折り曲げ、圧接する。
【００２４】
ここで、例えば、９５０ＭＨｚの正方形ダイポールアンテナにおいて、透明導電材のシート抵抗値を１Ω／□、距離Ｌを３２ｍｍ（０．１波長）、幅ｗ２を５ｍｍ（０．０１６波長）とする。このようにすると、切り込みを設けず、折り曲げない構成と比較して、放射効率が０．５ｄＢ向上することになる。
【００２５】
なお、図６に示す本アンテナ構成においては、幅ｗ２を大きくすると、給電点間の間隔が大きくなり、ダイポールアンテナの動作が不安定になるため、幅ｗ２は５ｍｍ以下が望ましい。また、距離Ｌについては、アンテナ電流は素子の周囲に多く分布するため、大きくするほどアンテナ性能が改善することになる。
【００２６】
このように、透明フィルム及び透明導電材の一部に切り込みを設け、給電部近傍のみを折り返す構成とした場合においても、図３に示した構成と同様に、放射効率を大きく改善することができる。また、図３に示したアンテナ素子の一辺を折り曲げる構成と比べて折り曲げ寸法を小さくできるため、折り曲げの均一性を確保することができ、安定したアンテナ性能を実現することができる。
【００２７】
このように実施の形態２によれば、透明フィルムと透明導電材で形成されたアンテナ素子の一部に切り込みを設け、切り込み部において透明導電材を内側にして折り曲げ、給電線を挟み込む。これにより、放射効率を大きく改善することができ、また、折り曲げ寸法を小さくできるため、折り曲げの均一性を確保することができ、安定したアンテナ性能を実現することができる。
【００２８】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置３００の構成を示す図である。図７において、アンテナ装置３００は、非導電性の透明フィルム１０１と、透明フィルム１０１上に形成されたアンテナ素子３０３と、非透明で導電性の給電線１０４とを備える。
【００２９】
アンテナ素子３０３は、方形ダイポールアンテナ構成とし、例えば、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、導体幅が１０μｍの極細の非透明金属導体３０７が間隔１００μｍで配列された格子状のメッシュパターンにより構成されている。このように、導体幅に対してメッシュ間隔を大きくすることにより、光学的透過率の高いアンテナ素子を構成することができる。例えば、導体の開口面積が非導体部分の開口面積の１／１０であれば、透過率は９０％となる。
【００３０】
また、透明フィルム１０１とアンテナ素子３０３は、アンテナ素子３０３の一辺の一部を、非透明金属導体３０７を内側にして給電線１０４の端部を挟み込むように折り曲げられ、圧接される。このとき、非透明金属導体３０７は、互いが電気的に接続する重なり部３０５を有しており、重なり部３０５において、メッシュパターンが一致する、すなわち、導体同士が接触するように圧接される。メッシュパターンは周期的な幾何学パターンであるため、重なり部３０５においてパターンを一致させることが可能である。また、重なり部３０５と、非透明金属導体３０７と給電線１０４とが接触する接触面には、導電性の接着剤が塗布され、給電線１０４と非透明金属導体３０７とは電気的に接続される。
【００３１】
このように実施の形態３によれば、極細の非透明金属導体を格子状のメッシュパターンに配列し、形成されたアンテナ素子において、透明フィルムとアンテナ素子の一部を、非透明金属導体を内側にして給電線の端部を挟み込むように折り曲げ、非透明金属導体が互いに電気的に接続する重なり合う部分においてメッシュパターンを一致させる。これにより、重なり合う部分の光学的透過率の低下を抑えることができる。また、非透明金属導体と給電線との接触面積を大きくすることができるため、接触抵抗を低減し、アンテナの放射効率を向上させることができる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、透明導電材を非透明金属導体のメッシュパターンで形成したが、これに限るものではなく、ストライプなどの周期的な幾何学パターンであってもよい。
【００３３】
また、本実施の形態では、非透明金属導体の幅を１０μｍ、間隔を１００μｍとして説明したが、この構成に限らず、光学的透過率が得られる構成であればよい。
【００３４】
（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置４００の構成を示す図である。図９において、アンテナ装置４００は、非導電性の透明フィルム１０１と、透明フィルム１０１上に形成されたアンテナ素子４０３と、非透明で導電性の給電線１０４とを備える。
【００３５】
アンテナ素子４０３は、給電線１０４が接続される近傍ではメッシュパターン密度を高く設定され、給電部近傍から離れるにつれて徐々にパターン密度が低く設定された非透明金属導体３０７によって構成される。このとき、パターン密度は、例えば、線形あるいは指数関数的に低くなるように構成されるが、パターン密度変化の差異による放射効率への影響はほとんど無いため、いずれの構成においても同等のアンテナ性能が得られる。
【００３６】
このように実施の形態４によれば、非透明金属導体で形成されるメッシュパターンの密度を給電部近傍で高くすることにより、給電線と接触しやすくすることができると共に、給電線と非透明金属導体との接触面積を大きくすることができるため接触抵抗を低くできる。また、給電部から離れるにつれて徐々にメッシュパターン密度を低くすることにより、給電部近傍から光学的透過率が徐々に高くなり、透過率の局所的な変化がなくなり、給電部近傍を目立たなくすることができる。
【００３７】
なお、上記各実施の形態では、方形ダイポールアンテナ構成としたが、本発明はこれに限るものではなく、非導電性の透明フィルム上に透明導電材で形成されたアンテナ素子であればよい。
【００３８】
また、上記各実施の形態で示した構成パラメータに限らず、アンテナの放射効率が改善されるように構成パラメータを設定すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明にかかるアンテナ装置は、視界やデザイン性を損なわない効果を有し、例えば、車両、店舗等の窓ガラス等に適用される。
【符号の説明】
【００４０】
１０１  透明フィルム
１０２  透明導電材
１０３、３０３、４０３  アンテナ素子
１０４  給電線
１０５、３０５  重なり部
２０１  切り込み部
３０７  非透明金属導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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