JP4832366B2 - 透明アンテナ - Google Patents

Description

本発明は、光学的に透明なアンテナに関するものである。このアンテナを使用することにより、美観を損なうことなく、アンテナを無線機器や無線端末の表面、あるいはディスプレー窓の上に設置することができる。本発明の透明アンテナは、設置場所が限られる小型無線機器にアンテナが設置できるようになるだけでなく、機器の表面にアンテナを設置することにより、機器内部にある電子部品からアンテナを遠ざけることができ、アンテナに与える影響を小さくすることができるため、アンテナの設計を容易にすることができる。

従来、透明アンテナとしては、色々な方式のものが提案されており、例えば、金属を格子状にしたもの（例えば、非特許文献１参照）、極めて薄い金属を使ったもの（例えば、特許文献１参照）、透明電極を使ったもの（例えば、非特許文献２〜６、特許文献２〜５参照）などが挙げられる。
また、非特許文献２〜６に開示された透明電極としては、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）薄膜が用いられている。
Ｍ．Ｓ．Ｗｕ ａｎｄ Ｋ．Ｉｔｏ， "Ｍｅｓｈｅｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ａｎｔｅｎｎａｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｏｎ ａ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ，"ＩＥＩＣＥ Ｔｒａｎｓ．，ｖｏｌ．Ｅ−７４，ｎｏ．５，ｐｐ．１２７７−１２８２，１９９１． 特許第３６８２４８０号公報 Ｃ−Ｆ．Ｈｕａｎｇ ａｎｄ Ｌ．Ｃｈｅｎ，"Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｐｒｉｎｔｅｄ−ｏｎ−ｄｉｓｐｌａｙ ａｎｔｅｎｎａ ｆｏｒ ｍｏｂｉｌｅ ｔｅｒｍｉｎａｌｓ，"Ｅｌｅｃｔ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．３８，２０，ｐｐ．１１６２−１１６３，２００２． Ｋ．Ｏｓｈｉｍａ，Ｎ．Ｋｉｄｅｒａ，Ｋ．Ｎｉｗａｎｏ，Ｋ．Ｉｋａｗａ，Ｒ．Ｓｏｎｏｄａ，ａｎｄ Ｓ．Ｋａｗａｓａｋｉ，"Ｕｓｅ ｏｆ ａ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｏｎ ａ ｇｌａｓｓ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｉｎ ａｃｔｉｖｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ａｎｔｅｎｎａ ａｒｒａｙｓ ｗｉｔｈ ｄｏｕｂｌｅ ｓｔｒｏｎｇ ｃｏｕｐｌｉｎｇ，"ＩＥＥＥ ＭＴＴ−Ｓ Ｉｎｔ．Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｓｙｍｐ．Ｄｉｇ．，ｐｐ．１５６９−１５７２，２００２． Ｒ．Ｎ．Ｓｉｍｏｎｓ ａｎｄ Ｒ．Ｑ．Ｌｅｅ，"Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ｐａｔｃｈ ａｎｔｅｎｎａ，" ＩＥＥＥ ＡＰ−Ｓ Ｉｎｔ．Ｓｙｍｐ．，ｐｐ．２１００−２１０３，１９９７． Ｍ．Ｏｕｔａｌｅｂ，Ｊ．Ｐｉｎｅｌ，Ｍ．Ｄｒｉｓｓｉ，ａｎｄ Ｏ．Ｂｏｎｎａｕｄ，"Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｐｌａｎａｒ ａｎｔｅｎｎａ ｗｉｔｈ ｒｆ−ｓｐｕｔｔｅｒｅｄ ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ ｆｉｌｍｓ，" Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｎｄ Ｏｐｔ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．２４，ｎｏ．１，ｐｐ．３−７，２０００． Ｃ．Ｍｉａｓ，Ｃ．Ｔｓａｋｏｎａｓ，Ｎ．Ｐｒｏｕｎｔｚｏｓ，Ｄ．Ｃ．Ｋｏｕｔｓｏｇｅｏｇｉｓ，Ｓ．Ｃ．Ｌｉｅｗ，Ｃ．Ｏｓｗａｌｄ，Ｒ．Ｒａｎｓｏｎ，Ｗ．Ｍ．Ｃｒａｎｔｏｎ，ａｎｄ Ｃ．Ｂ．Ｔｈｏｍａｓ，"Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ａｎｔｅｎｎａ，"ＩＥＥ Ｃｏｌｌｏｑｕｉｕｍ ｏｎ Ａｎｔｅｎｎａｓ ｆｏｒ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｓ，ｐｐ．８／１−８／６，２０００． 米国特許第５８７２５４２号明細書 特開２００１−２６７８３６号公報 特開２００３−２８０８１５号公報 特開２００６−２８６２４４号公報

しかしながら、前述した従来技術には、次のような問題がある。
非特許文献１に開示された格子状金属を用いたアンテナは、部分的にせよ可視光を遮るし、特許文献１に開示された金属膜を使用したアンテナの場合も、金属膜を薄くしても可視光の透過率がかなり低くなるので、いずれの場合も小型無線機器の表面に設置することが外観上難しいという問題がある。

一方、ＩＴＯ薄膜は、可視光を透過し透明であるが、抵抗率が高いため、大きな抵抗値をもつ。非特許文献２〜５、特許文献２〜４に開示されているアンテナは、放射素子の抵抗が大きいため、利得が低く、実用的ではない。また、非特許文献２〜５、特許文献２〜４には、透明アンテナにおける抵抗値による利得・放射効率の低下や、透明度と利得・放射効率との関係が明らかにされていない。その上、非特許文献４，５、特許文献２〜４に開示されているアンテナは、給電ラインと直接接続しているため、給電ラインに透明材料を使用した場合、使用された伝送路の損失によって、アンテナの利得が低減する。また、給電ラインに銅などの金属を使用した場合、美観を損なうことになる。さらに、非特許文献６、特許文献５に開示されているアンテナは、ダイポール形状であるため、形状の制限により利得が低い。

本発明は、前記事情に鑑みてなされ、十分な透明度及び十分な放射特性を有する透明アンテナを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、誘電体基板および該誘電体基板の一方の面上に成膜され、放射素子をなす透明導電膜からなる透明部材と、基板および該基板の一方の面上に成膜されたマイクロストリップライン、および、前記基板の一方の面とは反対の面上に成膜されたグラウンドからなる給電部材とを備え、前記基板の一方の面に、前記誘電体基板の一方の面とは反対の面が接合されて、前記透明部材が前記給電部材に積層され、前記誘電体基板の一方の面側から見て、前記透明導電膜と前記マイクロストリップラインが対向している透明アンテナであって、前記透明導電膜は、３５０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視光波長領域において光を透過でき、１００ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの周波数帯において電磁波を放射することを特徴とする透明アンテナを提供する。

本発明の透明アンテナにおいて、前記透明導電膜は、スズドープ酸化インジウム薄膜からなることが好ましい。

本発明の透明アンテナにおいて、前記透明導電膜は、フッ素ドープ酸化スズ薄膜からなることが好ましい。

本発明の透明アンテナにおいて、前記透明導電膜が透明な誘電体基板上に成膜されたことが好ましい。

本発明の透明アンテナにおいて、前記透明導電膜が透明でない誘電体基板上に成膜されたことが好ましい。

本発明の透明アンテナにおいて、前記透明導電膜は、膜厚が１００ｎｍ以上、前記可視光波長領域における透過率が６０％以上、シート抵抗が２０Ω／□以下であることが好ましい。

本発明の透明アンテナにおいて、前記透明導電膜は、膜厚が１００ｎｍ以上、前記可視光波長領域における透過率が４０％以上、シート抵抗が５Ω／□以下であることが好ましい。

本発明の透明アンテナにおいて、前記透明導電膜はスズドープ酸化インジウム薄膜からなり、前記誘電体基板上に前記透明導電膜が成膜された状態での前記可視光波長領域における透過率が３０％であることが好ましい。

本発明の透明アンテナにおいて、前記透明導電膜はフッ素ドープ酸化スズ薄膜からなり、前記誘電体基板上に前記透明導電膜が成膜された状態での前記可視光波長領域における透過率が３０％以上であることが好ましい。

本発明の透明アンテナにおいて、０．８ＧＨｚ〜１２ＧＨｚにおいて、同じ寸法の金属薄膜を用いて作製したアンテナに比べて、利得の低下が６ｄＢ以下であり、放射効率が２０％以上であることが好ましい。

本発明の透明アンテナにおいて、ＧＰＳ帯における電圧定在波比が２以下であることが好ましい。

本発明の透明アンテナにおいて、前記給電部材は、比誘電率ε _ｒ 、誘電損失正接ｔａｎδが、１＜ε _ｒ ＜１１、ｔａｎδ＜０．００３の関係を満たす基板を備えたことが好ましい。

本発明の透明アンテナにおいて、前記透明部材は、比誘電率ε _ｒ 、誘電損失正接ｔａｎδが、ε _ｒ ＜５、ｔａｎδ＜０．００６の関係を満たす透明な誘電体基板を備えたことが好ましい。

本発明の透明アンテナにおいて、前記放射素子の幅ｗ _ｐ 、長さＬ _ｐ 、光速を使用周波数で除して算出された波長λ _０ が、０．２ｗ _ｐ ≦Ｌ _ｐ ≦２．０ｗ _ｐ 、０．１５λ _０ ≦ｗ _ｐ ≦０．２６λ _０ の関係を満たしていることが好ましい。
ここで、使用周波数は、個々のアンテナ特有のパラメータである。

本発明の透明アンテナにおいて、前記透明導電膜が、誘電体筐体をもつ無線機器の表面、または、表示ディスプレーの内外面の一方または両方に成膜されたことが好ましい。

本発明の透明アンテナにおいて、前記透明導電膜が、誘電体筐体をもつ無線機器の表面、または、表示ディスプレーの内外面の一方または両方に成膜され、かつ該透明導電膜を挟み込む誘電体基板が積層された構造を有することが好ましい。

本発明の透明アンテナは、可視光の領域で透明性を持ち、電磁波を放射することができる。本発明のアンテナは、シート抵抗が低く、透明性が高いＩＴＯ薄膜を使用し、さらにアンテナの形状を最適に設計することにより、十分な透明度を持ちながら、十分な放射特性を持たせることが可能となる。
また、ＦＴＯ薄膜を使用すると、希少金属のインジウムの使用を避けることができ、コストを下げることができる。
本発明の透明アンテナは、透明で目立つことがなく、窓ガラスに設置することができ、室内アンテナや車載アンテナとして利用できる。また、年々小型化される無線端末の表面やディスプレー上に装着することができ、アンテナの設置場所を確保できるだけでなく、アンテナの設計を容易にすることができる。
本発明のアンテナを使用することにより、透過率が７０％以上を保ちながら、アンテナ利得の低下を１ｄＢ以下、放射効率を８０％以上にすることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
本発明の透明アンテナは、透明部材を備え、透明部材は、３５０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視光波長領域において光を透過でき、１００ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの周波数帯において電磁波を放射する透明導電膜からなる放射素子を備えたことを特徴とする。

本発明の好ましい実施形態において、前記透明導電膜としては、シート抵抗が１Ω／□〜２０Ω／□の範囲であり、かつ透過率（波長５５０ｎｍ）が６０％以上となるスズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）薄膜を使用することが好ましい。
また、コストが安いフッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）薄膜を使用することもできる。この場合、ＦＴＯ薄膜としては、シート抵抗が１Ω／□〜５Ω／□の範囲であり、かつ透過率（波長５５０ｎｍ）が４０％以上のもの、あるいは、シート抵抗が５Ω／□〜２０Ω／□の範囲であり、かつ透過率（波長５５０ｎｍ）が８０％以上のものを使用することが好ましい。

本実施形態において、放射素子となる透明導電膜に使用するＩＴＯ薄膜およびＦＴＯ薄膜の波長５５０ｎｍで示す透過率を図１に示す。
ＩＴＯ薄膜は、シート抵抗が０．６Ω／□からあり、透過率６０％以上である。また、ＦＴＯ薄膜は、シート抵抗が１Ω／□からあり、透過率が４０％である。

また、図２はシート抵抗がそれぞれ１．６Ω／□、１５．５Ω／□となるＩＴＯ薄膜とＦＴＯ薄膜の透過率の波長依存性を示すグラフである。透過率の急激な変動は、膜厚の干渉によるものである。

これらの透明導電膜を用いて、透明アンテナとして、図３、４に示すパッチアンテナを基礎検討用に使用した。アンテナ放射素子の抵抗を考慮し、有限要素法（Ｒ．Ｆ．Ｈａｒｒｉｎｇｔｏｎ，Ｆｉｅｌｄ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ ｂｙ ｍｏｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ，ＩＥＥＥ ＰＲＥＳＳ，１９９３参照）を用いて解析を行った。
図３、４に示すパッチアンテナでは、アンテナの特性を低減しないように、給電系として電磁結合のマイクロストリップライン結合を使用した。したがって、直接励起用のマイクロストリップラインの損失による利得の低減および不要放射の発生を避けることが可能になる。

図３に示すパッチアンテナ１０は、誘電体基板１１、および、その一方の面１１ａ上に成膜され、放射素子をなす透明導電膜１２からなる透明部材１３と、基板１４、その一方の面１４ａ上に成膜されたマイクロストリップライン１５、および、基板１４の一方の面１４ａとは反対の面（他方の面）上に成膜されたグラウンド１６からなる給電部材１７とから構成されている。
また、基板１４の一方の面１４ａに、誘電体基板１１の一方の面１１ａとは反対の面（他方の面）が接合されて、透明部材１３が給電部材１７に積層されている。
そして、誘電体基板１１の一方の面１１ａ側から見て、透明導電膜１２とマイクロストリップライン１５が対向している。

誘電体基板１１としては、ガラス基板、樹脂基板、プレキシガラス基板などからなる透明な基板が挙げられる。
基板１４としては、ポリテトラフルオロエチレン基板、ガラス基板などからなる透明または不透明な基板が挙げられる。
マイクロストリップライン１５としては、銅、アルミニウム、金などの金属からなる金属薄膜が挙げられる。
グラウンド１６としては、銅、アルミニウム、金などの金属からなる金属薄膜が挙げられる。

このパッチアンテナ１０において、誘電体基板１１は、その比誘電率ε_ｒと誘電損失正接ｔａｎδが、ε_ｒ＜５、ｔａｎδ＜０．００６の関係を満たしていることが好ましい。
また、基板１４は、その比誘電率ε_ｒと誘電損失正接ｔａｎδが、１＜ε_ｒ＜１１、ｔａｎδ＜０．００３の関係を満たしていることが好ましい。
さらに、放射素子をなす透明導電膜１２の幅ｗ_ｐ、長さＬ_ｐ、光速を使用周波数で除して算出された波長λ_０が、０．２ｗ_ｐ≦Ｌ_ｐ≦２．０ｗ_ｐ、０．１５λ_０≦ｗ_ｐ≦０．２６λ_０の関係を満たしていることが好ましい。ここで、使用周波数は、個々のアンテナ特有のパラメータである。

このパッチアンテナ１０では、透明部材１３と給電部材１７を結合することにより、マイクロストリップライン１５を備えた給電部材１７が、誘電法則を含めたＭａｘｗｅｌｌの方式と一致する電磁結合によって、電磁エネルギーを放つ。
また、マイクロストリップライン１５の幅を変えることにより、伝送線路の特性インピーダンスである５０Ω整合を取ることができる。また、マイクロストリップライン１５の長さを変えることにより、アンテナの整合を調整することができる。

一方、透明導電膜１２の長さ（主偏波に対して）を変えることにより、アンテナの共振を調整する。
また、透明導電膜１２の幅を変えることにより、アンテナの整合を調整する。

このパッチアンテナ１０は、誘電体基板１１上に透明導電膜１２が成膜された状態での上記の可視光波長領域における透過率が３０％以上であることが好ましい。
また、このパッチアンテナ１０は、０．８ＧＨｚ〜１２ＧＨｚにおいて、同じ寸法の金属薄膜を用いて作製したアンテナに比べて、利得の低下が６ｄＢ以下であり、放射効率が２０％以上であることが好ましい。

図４に示すパッチアンテナ２０は、誘電体基板２１、および、その一方の面２１ａ上に成膜され、放射素子をなす透明導電膜２２からなる透明部材２３と、基板２４、その他方の面２４ａ上に成膜されたマイクロストリップライン２５、基板２４の他方の面２４ａとは反対の面（一方の面）上に成膜されたグラウンド２６、および、グラウンド２６に設けられたスロット２７からなる給電部材２８とから構成されている。
また、スロット２７は、グラウンド２６に設けられた細長い溝状の穴であり、このスロット２７において基板２４の一方の面が露出している。また、グラウンド２６の表面側から見て、このスロット２７はマイクロストリップライン２５と対向している。
さらに、基板２４の一方の面に、誘電体基板２１の一方の面２１ａとは反対の面（他方の面）が接合されて、透明部材２３が給電部材２８に積層されている。すなわち、透明部材２３と給電部材２８が、スロット２７を設けたグラウンド２６を介して接合されている。
そして、誘電体基板２１の一方の面２１ａ側から見て、透明導電膜２２とスロット２７が対向し、結果として、透明導電膜２２とマイクロストリップライン２５が対向している。

誘電体基板２１としては、上記の誘電体基板１１と同様のものが用いられる。
基板２４としては、上記の基板１４と同様のものが用いられる。
マイクロストリップライン２５としては、上記のマイクロストリップライン１５と同様のものが挙げられる。
グラウンド２６としては、上記のグラウンド１６と同様のものが挙げられる。

このパッチアンテナ２０において、誘電体基板２１は、その比誘電率ε_ｒと誘電損失正接ｔａｎδが、ε_ｒ＜５、ｔａｎδ＜０．００６の関係を満たしていることが好ましい。
また、基板２４は、その比誘電率ε_ｒと誘電損失正接ｔａｎδが、１＜ε_ｒ＜１１、ｔａｎδ＜０．００３の関係を満たしていることが好ましい。
また、放射素子をなす透明導電膜２２の幅ｗ_ｐ、長さＬ_ｐ、光速を使用周波数で除して算出された波長λ_０が、０．２ｗ_ｐ≦Ｌ_ｐ≦２．０ｗ_ｐ、０．１５λ_０≦ｗ_ｐ≦０．２６λ_０の関係を満たしていることが好ましい。
さらに、スロット２７の幅ｗ_ｓｌ、長さＬ_ｓｌ、光速を使用周波数で除して算出された波長λ_０が、０．００２５λ_０≦Ｌ_ｓｌ≦０．１５λ_０、Ｌ_ｓｌ／３０≦ｗ_ｓｌ≦Ｌ_ｓｌ／２の関係を満たしていることが好ましい。

このパッチアンテナ２０では、透明部材２３と給電部材２８を結合することにより、マイクロストリップライン２５を備えた給電部材２８が、誘電法則を含めたＭａｘｗｅｌｌの方式と一致する電磁結合によって、電磁エネルギーを放つ。
また、マイクロストリップライン２５の幅を変えることにより、伝送線路の特性インピーダンスである５０Ω整合を取ることができる。また、マイクロストリップライン２５の長さを変えることにより、アンテナの整合を調整することができる。

一方、透明導電膜２２の長さ（主偏波に対して）を変えることにより、アンテナの共振を調整する。
また、透明導電膜２２の幅を変えることにより、アンテナの整合を調整する。

また、スロット２７の寸法（幅、長さ）を変えることにより、透明導電膜２２とマイクロストリップライン２５の電磁結合を調整する。

このパッチアンテナ２０は、誘電体基板２１上に透明導電膜２２が成膜された状態での上記の可視光波長領域における透過率が３０％以上であることが好ましい。
また、このパッチアンテナ２０は、０．８ＧＨｚ〜１２ＧＨｚにおいて、同じ寸法の金属薄膜を用いて作製したアンテナに比べて、利得の低下が６ｄＢ以下であり、放射効率が２０％以上であることが好ましい。

「実施例１」
図３に示すように、透明導電膜１２の形状を正方形とし、１５７５．４２ＭＨｚ中心（ＧＰＳ帯）への応用を目的とするマイクロストリップライン給電を用いたパッチアンテナ１０の放射特性を測定した。
表１に測定に用いた各パラメータを示す。

表１に示すパラメータを用いて、パッチアンテナ１０の放射特性を算出した。
図５は、Ｓパラメータを示すグラフである。この図５より、このパッチアンテナ１０は、破線で示す目的とするＧＰＳ周波数の１５７５．４２ＭＨｚに共振することが分かった。
なお、この実施例１では、比較のために、放射素子を銅薄膜で形成したパッチアンテナの特性を示す。

図６は、アンテナの整合状態を示すグラフである。この図６より、ＩＴＯ薄膜からなる透明導電膜１２は、抵抗Ｒ_ｉｎが５５．７Ω、リアクタンスＸ_ｉｎが２０．３Ωであることが分かった。

図７、８は、１．５７５ＧＨｚにおけるパッチアンテナ１０の放射特性を示すグラフである。
アンテナの放射特性を、Ｓパラメータの一番落ちている値の周波数で示す。
図７はφ＝０°、θ＝９０°における垂直面内指向性を表し、図８はφ＝９０°、θ＝９０°における水平面内指向性を表す。
また、これら図７、８より、パッチアンテナ１０のピーク利得が約４．２ｄＢｉであることが分かった。
さらに、ＩＴＯ薄膜からなる透明導電膜１２と、銅薄膜からなる放射素子とを比較すると、透明導電膜１２のピーク利得が０．７ｄＢ低減することが分かった。
なお、半値幅はそれぞれ、ＩＴＯ薄膜の半値幅ＨＰＢＷ_ＩＴＯ＝８６°、銅薄膜の半値幅ＨＰＢＷ_{ｃｏｐｐｅｒ}＝８５°であった。
また、計算により、透明導電膜１２からなる放射素子を備えたパッチアンテナ１０の放射効率は６２％となり、銅薄膜からなる放射素子を備えたパッチアンテナに比べて、放射効率が２７％低減することが分かった。

「実施例２」
図９は、実施例２のパッチアンテナを示す概略図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
図９において、図３に示したパッチアンテナ１０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ３０では、透明導電膜３１の形状を円形とした。
このパッチアンテナ３０について、表１に示すパラメータおよび透明導電膜３１の半径ｒ_ｐ＝２４．７ｍｍを用いて、放射特性（利得減、放射効率）を算出した。
その結果、実施例１とほぼ同じ結果が得られた。

「実施例３」
図１０は、実施例３のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図１０において、図３に示したパッチアンテナ１０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ４０では、透明導電膜４１の形状を長方形とした。
このパッチアンテナ４０は、実施例１のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例４」
図１１は、実施例４のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図１１において、図３に示したパッチアンテナ１０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ５０では、透明導電膜５１の形状を楕円形とした。
このパッチアンテナ５０は、実施例１のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例５」
図１２は、実施例５のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図１２において、図３に示したパッチアンテナ１０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ６０では、透明導電膜６１の形状を三角形とした。
このパッチアンテナ６０は、実施例１のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例６」
図１３は、実施例６のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図１３において、図３に示したパッチアンテナ１０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ７０では、透明導電膜７１の形状を円環形とした。
このパッチアンテナ７０は、実施例１のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例７」
図１４は、実施例７のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図１４において、図３に示したパッチアンテナ１０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ８０では、透明導電膜８１の形状を五角形とした。
このパッチアンテナ８０は、実施例１のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例８」
図１５は、実施例８のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図１５において、図３に示したパッチアンテナ１０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ９０では、透明導電膜９１の形状を六角形とした。
このパッチアンテナ９０は、実施例１のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例９」
図１６は、実施例９のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図１６において、図３に示したパッチアンテナ１０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ１００では、透明導電膜１０１の形状をＨ字型とした。
このパッチアンテナ１００は、実施例１のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例１０」
図１７は、実施例１０のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図１７において、図３に示したパッチアンテナ１０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ１１０では、透明導電膜１１１の形状をＵ字型とした。
このパッチアンテナ１１０は、実施例１のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例１１」
図１８は、実施例１１のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図１８において、図３に示したパッチアンテナ１０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ１２０では、透明導電膜１２１の形状をＬ字型とした。
このパッチアンテナ１２０は、実施例１のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例１２」
図１９は、実施例１２のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図１９において、図３に示したパッチアンテナ１０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ１３０では、透明導電膜１３１の形状を十字型とした。
このパッチアンテナ１３０は、実施例１のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例１３」
図２０は、実施例１３のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図２０において、図３に示したパッチアンテナ１０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ１４０では、透明導電膜１４１の形状をＴ字型とした。
このパッチアンテナ１４０は、実施例１のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例１４」
図２１は、実施例１４のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図２１において、図３に示したパッチアンテナ１０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ１５０では、透明導電膜１４１の形状を台形とした。
このパッチアンテナ１５０は、実施例１のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例１５」
図４に示すように、透明導電膜２２の形状を正方形とし、１５７５．４２ＭＨｚ中心（ＧＰＳ帯）への応用を目的とするマイクロストリップライン給電を用いたパッチアンテナ２０の放射特性を測定した。
表２に測定に用いた各パラメータを示す。

表２に示すパラメータを用いて、パッチアンテナ２０の放射特性を算出した。
図２２は、Ｓパラメータを示すグラフである。この図２２より、このパッチアンテナ２０は、破線で示す目的とするＧＰＳ周波数の１５７５．４２ＭＨｚに共振することが分かった。
なお、この実施例１５では、比較のために、放射素子を銅薄膜で形成したパッチアンテナの特性を示す。

図２３は、アンテナの整合状態を示すグラフである。この図２３より、ＩＴＯ薄膜からなる透明導電膜２２は、抵抗Ｒ_ｉｎが５９．６Ω、リアクタンスＸ_ｉｎが２．２Ωであることが分かった。

図２４、２５は、１．５７５ＧＨｚにおけるパッチアンテナ２０の放射特性を示すグラフである。
アンテナの放射特性を、Ｓパラメータの一番落ちている値の周波数で示す。
図２４はφ＝０°、θ＝９０°における垂直面内指向性を表し、図２５はφ＝９０°、θ＝９０°における水平面内指向性を表す。
また、これら図２４、２５より、パッチアンテナ２０のピーク利得が約２ｄＢｉであることが分かった。
さらに、ＩＴＯ薄膜からなる透明導電膜２２と、銅薄膜からなる放射素子とを比較すると、透明導電膜２２のピーク利得が１．７ｄＢ低減することが分かった。
なお、半値幅はそれぞれ、ＩＴＯ薄膜の半値幅ＨＰＢＷ_ＩＴＯ＝９０°、銅薄膜の半値幅ＨＰＢＷ_{ｃｏｐｐｅｒ}＝８９°であった。
また、計算により、透明導電膜２２からなる放射素子を備えたパッチアンテナ２０の放射効率は３４．６％となり、銅薄膜からなる放射素子を備えたパッチアンテナに比べて、放射効率が１６％低減することが分かった。

「実施例１６」
図２６は、実施例１６のパッチアンテナを示す概略図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
図２６において、図４に示したパッチアンテナ２０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ１６０では、透明導電膜１６１の形状を円形とした。
このパッチアンテナ１６０について、表２に示すパラメータおよび透明導電膜１６１の半径ｒ_ｐ＝２４．２ｍｍを用いて、放射特性（利得減、放射効率）を算出した。
その結果、実施例１５とほぼ同じ結果が得られた。

「実施例１７」
図２７は、実施例１７のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図２７において、図４に示したパッチアンテナ２０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ１７０では、透明導電膜１７１の形状を長方形とした。
このパッチアンテナ１７０は、実施例１５のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例１８」
図２８は、実施例１８のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図２８において、図４に示したパッチアンテナ２０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ１８０では、透明導電膜１８１の形状を楕円形とした。
このパッチアンテナ１８０は、実施例１５のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例１９」
図２９は、実施例１９のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図２９において、図４に示したパッチアンテナ２０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ１９０では、透明導電膜１９１の形状を三角形とした。
このパッチアンテナ１９０は、実施例１５のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例２０」
図３０は、実施例２０のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図３０において、図４に示したパッチアンテナ２０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ２００では、透明導電膜２０１の形状を円環形とした。
このパッチアンテナ２００は、実施例１５のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例２１」
図３１は、実施例２１のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図３１において、図４に示したパッチアンテナ２０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ２１０では、透明導電膜２１１の形状を五角形とした。
このパッチアンテナ２１０は、実施例１５のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例２２」
図３２は、実施例２２のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図３２において、図４に示したパッチアンテナ２０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ２２０では、透明導電膜２２１の形状を六角形とした。
このパッチアンテナ２２０は、実施例１５のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例２３」
図３３は、実施例２３のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図３３において、図４に示したパッチアンテナ２０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ２３０では、透明導電膜２３１の形状をＨ字型とした。
このパッチアンテナ２３０は、実施例１５のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例２４」
図３４は、実施例２４のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図３４において、図４に示したパッチアンテナ２０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ２４０では、透明導電膜２４１の形状をＵ字型とした。
このパッチアンテナ２４０は、実施例１５のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例２５」
図３５は、実施例２５のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図３５において、図４に示したパッチアンテナ２０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ２５０では、透明導電膜２５１の形状をＬ字型とした。
このパッチアンテナ２５０は、実施例１５のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例２６」
図３６は、実施例２６のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図３６において、図４に示したパッチアンテナ２０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ２６０では、透明導電膜２６１の形状を十字型とした。
このパッチアンテナ２６０は、実施例１５のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例２７」
図３７は、実施例２７のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図３７において、図４に示したパッチアンテナ２０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ２７０では、透明導電膜２７１の形状をＴ字型とした。
このパッチアンテナ２７０は、実施例１５のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例２８」
図３８は、実施例２８のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図３８において、図４に示したパッチアンテナ２０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ２８０では、透明導電膜２８１の形状を台形とした。
このパッチアンテナ２８０は、実施例１５のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例２９」
図３９は、実施例２９のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図３９において、図４に示したパッチアンテナ２０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ２９０では、スロット２９１の形状を楕円形とした。
このパッチアンテナ２９０は、実施例１５のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例３０」
図４０は、実施例３０のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図４０において、図４に示したパッチアンテナ２０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ３００では、スロット３０１の形状を菱形とした。
このパッチアンテナ３００は、実施例１５のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例３１」
図４１は、実施例３１のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図４１において、図４に示したパッチアンテナ２０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ３１０では、スロット３１１の形状を亜鈴形とした。
このパッチアンテナ３１０は、実施例１５のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例３２」
図４２は、実施例３２のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図４２において、図４に示したパッチアンテナ２０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ３２０では、スロット３２１の形状をＨ字型とした。
このパッチアンテナ３２０は、実施例１５のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例３３」
図４３は、実施例３３のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図４３において、図４に示したパッチアンテナ２０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ３３０では、スロット３３１の形状をボウタイ型とした。
このパッチアンテナ３３０は、実施例１５のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例３４」
図４４は、実施例３４のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図４４において、図４に示したパッチアンテナ２０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ３４０では、スロット３４１の形状をＵ字型とした。
このパッチアンテナ３４０は、実施例１５のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

「実施例３５」
図４５は、実施例３５のパッチアンテナを示す概略斜視図である。
図４５において、図４に示したパッチアンテナ２０の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
このパッチアンテナ３５０では、スロット３５１の形状を十時字型とした。
このパッチアンテナ３５０は、実施例１５のパッチアンテナ１０とほぼ同等の放射特性（利得減、放射効率）を示した。

本発明の透明アンテナに用いられるＩＴＯ薄膜とＦＴＯ薄膜の波長５５０ｎｍにおける透過率とシート抵抗との関係を示すグラフである。 本発明の透明アンテナに用いられるＩＴＯ薄膜とＦＴＯ薄膜の透過率の波長依存性を示すグラフである。 本発明の透明アンテナの一例としてパッチアンテナを示す概略図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。 本発明の透明アンテナの他の例としてパッチアンテナを示す概略図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。 本発明の実施例１の透明アンテナのＳパラメータを示すグラフである。 本発明の実施例１の透明アンテナの整合状態を示すグラフである。 本発明の実施例１の透明アンテナの放射特性を示すグラフである。 本発明の実施例１の透明アンテナの放射特性を示すグラフである。 本発明の実施例２の透明アンテナを示す概略図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。 本発明の実施例３の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例４の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例５の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例６の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例７の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例８の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例９の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例１０の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例１１の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例１２の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例１３の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例１４の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例１５の透明アンテナのＳパラメータを示すグラフである。 本発明の実施例１５の透明アンテナの整合状態を示すグラフである。 本発明の実施例１５の透明アンテナの放射特性を示すグラフである。 本発明の実施例１５の透明アンテナの放射特性を示すグラフである。 本発明の実施例１６の透明アンテナを示す概略図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。 本発明の実施例１７の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例１８の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例１９の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例２０の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例２１の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例２２の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例２３の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例２４の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例２５の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例２６の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例２７の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例２８の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例２９の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例３０の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例３１の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例３２の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例３３の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例３４の透明アンテナを示す概略斜視図である。 本発明の実施例３５の透明アンテナを示す概略斜視図である。

符号の説明

１０，２０・・・パッチアンテナ、１１，２１・・・誘電体基板、１２，２２・・・透明導電膜、１３，２３・・・透明部材、１４，２４・・・基板、１５，２５・・・マイクロストリップライン、１６，２６・・・グラウンド、１７，２８・・・給電部材、２７・・・スロット。

Claims (16)

1. 誘電体基板および該誘電体基板の一方の面上に成膜され、放射素子をなす透明導電膜からなる透明部材と、基板および該基板の一方の面上に成膜されたマイクロストリップライン、および、前記基板の一方の面とは反対の面上に成膜されたグラウンドからなる給電部材とを備え、前記基板の一方の面に、前記誘電体基板の一方の面とは反対の面が接合されて、前記透明部材が前記給電部材に積層され、前記誘電体基板の一方の面側から見て、前記透明導電膜と前記マイクロストリップラインが対向している透明アンテナであって、
   前記透明導電膜は、３５０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視光波長領域において光を透過でき、１００ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの周波数帯において電磁波を放射することを特徴とする透明アンテナ。
2. 前記透明導電膜は、スズドープ酸化インジウム薄膜からなることを特徴とする請求項１に記載の透明アンテナ。
3. 前記透明導電膜は、フッ素ドープ酸化スズ薄膜からなることを特徴とする請求項１に記載の透明アンテナ。
4. 前記透明導電膜が透明な誘電体基板上に成膜されたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の透明アンテナ。
5. 前記透明導電膜が透明でない誘電体基板上に成膜されたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の透明アンテナ。
6. 前記透明導電膜は、膜厚が１００ｎｍ以上、前記可視光波長領域における透過率が６０％以上、シート抵抗が２０Ω／□以下であることを特徴とする請求項１、２、４、５のいずれか１項に記載の透明アンテナ。
7. 前記透明導電膜は、膜厚が１００ｎｍ以上、前記可視光波長領域における透過率が４０％以上、シート抵抗が５Ω／□以下であることを特徴とする請求項１、３、４、５のいずれか１項に記載の透明アンテナ。
8. 前記透明導電膜はスズドープ酸化インジウム薄膜からなり、前記誘電体基板上に前記透明導電膜が成膜された状態での前記可視光波長領域における透過率が３０％であることを特徴とする請求項１、２、４、６のいずれか１項に記載の透明アンテナ。
9. 前記透明導電膜はフッ素ドープ酸化スズ薄膜からなり、前記誘電体基板上に前記透明導電膜が成膜された状態での前記可視光波長領域における透過率が３０％以上であることを特徴とする請求項１、３、４、６のいずれか１項に記載の透明アンテナ。
10. ０．８ＧＨｚ〜１２ＧＨｚにおいて、同じ寸法の金属薄膜を用いて作製したアンテナに比べて、利得の低下が６ｄＢ以下であり、放射効率が２０％以上であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の透明アンテナ。
11. ＧＰＳ帯における電圧定在波比が２以下であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の透明アンテナ。
12. 前記給電部材は、比誘電率ε_ｒ、誘電損失正接ｔａｎδが、１＜ε_ｒ＜１１、ｔａｎδ＜０．００３の関係を満たす基板を備えたことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の透明アンテナ。
13. 前記透明部材は、比誘電率ε_ｒ、誘電損失正接ｔａｎδが、ε_ｒ＜５、ｔａｎδ＜０．００６の関係を満たす透明な誘電体基板を備えたことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の透明アンテナ。
14. 前記放射素子の幅ｗ_ｐ、長さＬ_ｐ、光速を使用周波数で除して算出された波長λ_０が、０．２ｗ_ｐ≦Ｌ_ｐ≦２．０ｗ_ｐ、０．１５λ_０≦ｗ_ｐ≦０．２６λ_０の関係を満たしていることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の透明アンテナ。
15. 前記透明導電膜が、誘電体筐体をもつ無線機器の表面、または、表示ディスプレーの内外面の一方または両方に成膜されたことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の透明アンテナ。
16. 前記透明導電膜が、誘電体筐体をもつ無線機器の表面、または、表示ディスプレーの内外面の一方または両方に成膜され、かつ該透明導電膜を挟み込む誘電体基板が積層された構造を有することを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の透明アンテナ。

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