JP2005188059A - 電磁遮蔽パネル - Google Patents

Abstract

【課題】
建物内の電算機システム等が電磁波ノイズに対して誤動作をしない電磁遮蔽性能、すなわち１０〜２０dＢの電磁遮蔽性能を有し、透過率が高い電磁遮蔽パネルを提供する。
【解決手段】
透明導電膜が、透明板状板から順に、酸化物膜とアルミニウムを主成分とする金属膜とを交互に、ｎが１〜１０の範囲でｎ回繰り返して形成され、最上層膜が酸化物膜でなり、該透明導電膜の面積抵抗が３０〜３００Ω／□である。金属膜には、銅，マグネシウム，マンガン，鉄，ケイ素、亜鉛、クロムの中から選ばれる１つ以上を１０ｗｔ％以下で含む、アルミニウムを主成分とする金属でなる金属膜を用いる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インテリジェントビルの開口部や間仕切りなどに装着される電磁遮蔽パネルに関する。

近年、ＯＡや通信分野などに代表されるように、電磁波を用いる電子機器・電子装置が多用され、不可欠となっている。それら電子機器・電子装置類が発生する電磁波によって他の電子機器に誤動作を生じ、あるいは、ノイズを発生するケースが多くなっている。特に、高度情報化時代においては、建物の開口部に用いられる窓ガラスから侵入する電磁波が、建物内のコンピューターや通信機器を誤作動させたり、ノイズを発生させたりする。また、逆に、建物内の電子機器から発生する電磁波が、窓ガラスから建物の外に出て行き、建物外部の電子機器等の誤動作やノイズの原因になっている。さらに、建物の外に漏れる電磁波によって、盗聴される危険性がある。

建物内の電算機システムの外部電磁波による誤動作や、外部に対する盗聴を防止するために、３０ｄＢ以上の電磁遮蔽性能が必要とされている。このため、建物の窓に電磁遮蔽性能を付与する多くの提案がなされている。例えば、特許文献１において、２枚の板ガラスの少なくとも一方の板ガラスには導電膜を備え、このような板ガラスを中間膜で接着し合せた電磁遮蔽ガラスが提案されている。

特許文献２においては、２枚のガラスを対向配置し、２枚のガラスで形成される空気層側に透明導電フイルムを設ける電磁遮蔽パネルが提案されている。また、特許文献３において、複層ガラスの空気層側のガラス面に透明導電膜を形成したものが開示されている。

また、特許文献４、特許文献５および特許文献６には、金属網あるいは透明導電膜をガラスの間に挿入した電磁遮蔽パネルが開示されている。金属網あるいは透明導電膜を２枚のガラスの間に設けるのは、金属網あるいは透明導電膜を物理的あるいは化学的に保護するためである。近年、通信における周波数が２０ＧＨｚ程度までの高周波域になると、透明導電膜の電気抵抗を下げるため金属膜が用いられているので、湿気などによる透明導電膜の変質を防ぐため、透明導電膜を設けた透明板状体は、合わせガラスの間や、あるいは複層ガラスの空気層側に配置することが重要である。
他方、ノイズ源の電磁波の強度は最大レベルが１４０ｄＢであり、建物壁面においては、ノイズ源の電磁波の強度は減衰して１２０ｄＢ程度となる。
建物内の電算機システムの誤動作は、装置の誤動作の許容レベルまでにノイズ元の電波強度を低減させればよく、電磁波ノイズに対する誤動作をしない許容レベルは、汎用コンピューターで１１０〜１２０ｄＢ、パーソナルコンピューターで１３０ｄＢ程度である。従って、電磁遮蔽性能が１０〜２０ｄＢあれば、電磁遮蔽パネルとして使用することができる。

この範囲の電磁遮蔽性能を有する発明としては、特開２００３−１５２３８７にＴｉＯ／Ｃｒ／ＳｎＯ、ＴｉＯ／ステンレス鋼／ＳｎＯ，ステンレス鋼／ＴｉＮ、ステンレス鋼／ＴｉＯ、ＴｉＮ／ＴｉＯの多層膜、またはＴｉＮの単層膜について開示されているが、可視光透過率が３０％以下と低く、窓ガラスの採光性に乏しく、また室外の景色が見難いので、開口部に使用するには満足できるものではなかった。

特開昭６４−５０９９号報 実開昭６０−１８３４９７号報 実開平３−８３９９６号報 特開昭６２−１１２８８６号報 特開平１−１７１２９７号報 特開２０００−１１９０４７号報 特開２００３−１５２３８７号報

建物内の電算機システム等が電磁波ノイズに対して誤動作をしない電磁遮蔽性能、すなわち１０〜２０dＢの電磁遮蔽性能を有し、透過率が高い電磁遮蔽パネルを提供するものである。

本発明の電磁遮蔽パネルは、透明板状体に透明導電膜を形成して電磁遮蔽を行う電磁遮蔽パネルにおいて、透明導電膜が、透明板状板から順に、酸化物膜とアルミニウムを主成分とする金属膜とを交互に、ｎが１〜１０の範囲でｎ回繰り返して形成され、最上層膜が酸化物膜でなり、該透明導電膜の面積抵抗が３０〜３００Ω／□であることを特徴とする電磁遮蔽パネルである。

また、前述の電磁遮蔽パネルにおいて、金属膜が、銅，マグネシウム，マンガン，鉄，ケイ素、亜鉛、クロムの中から選ばれる１つ以上を１０ｗｔ％以下で含む、アルミニウムを主成分とする金属でなる金属膜であることを特徴とする電磁遮蔽パネルである。

また、前述の電磁遮蔽パネルにおいて、酸化物膜が、酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタン、酸化ケイ素、ＩＴＯ、酸化アルミニウム、酸化ニオブ、酸化タンタルの中から選ばれる１つ以上選択された酸化物でなる酸化物膜、あるいは、亜鉛、錫、チタン、ケイ素、アルミニウム、ニオブ、タンタルの中から選ばれる２つ以上の合金の酸化物でなる酸化物膜であることを特徴とする電磁遮蔽パネルである。
また、前述の電磁遮蔽パネルにおいて、可視光透過率が３０％以上であることを特徴とする電磁遮蔽パネルである。

本発明の電磁遮蔽パネルは、建物内外の電気製品から発生する電磁波を遮蔽し、建物内部のコンピューターの誤動作を防ぐための、簡単な構成の電磁遮蔽パネルを提供する。

本発明の電磁遮蔽パネルは、図１に示すように、透明板状体１に透明導電膜２を形成した構成でなる電磁遮蔽パネルである。

透明板状体１には、透明な板ガラスや、アクリルあるいはポリカーボネートなどの透明な樹脂板を使用することが好ましい。

透明板状体１に形成する透明導電膜２は、図２に示すような多層膜であり、透明板状板１から順に、酸化物膜３とアルミニウムを主成分とする金属膜４とを交互に、ｎが１〜１０の範囲でｎ回繰り返して形成され、最上層膜が酸化物膜３でなる透明導電膜である。

電磁遮蔽性能を２０ｄＢ以上とするためには、透明導電膜２の面積抵抗を３００Ω／□以下、望ましくは１００Ω／□以下にすることが好ましい。

酸化物膜３と金属膜４との繰り返しを多くすれば、透明導電膜２の面積抵抗が小さくなり、電磁遮蔽性能が良くなるが、可視光透過率が悪くなる。このため、酸化物膜３と金属膜４との繰り返し数は、１０回程度が限界であり、好ましくは２〜５回程である。そのようにして得られる透明導電膜２は、面積抵抗が３０Ω／□程度であり、可視光透過率が３０％程度となる。
透明導電膜２の金属膜４には、銅，マグネシウム，マンガン，鉄，ケイ素、亜鉛、クロムの中から選ばれる１つ以上を１０ｗｔ％以下で含む、アルミニウムを主成分とする金属を用いることが好ましい。

アルミニウムを主成分とする金属でなる金属膜４には、１００ｗｔ％のアルミニウムを用いることが、抵抗値が最も低い透明導電膜が得られるので、望ましい。

しかし、電磁遮蔽膜パネルを建築用の単板ガラスとして用いる場合には、一般的にはＪＩＳ Ｒ ３２２１で規定される試験に合格させる必要があるが、１００ｗｔ％のアルミニウムでは、これらの試験の内、耐磨耗性については、合格するものの一般的に建築用の膜として用いられているチタンやステンレス等と比較すると強度が十分とはいえない。
そこで、１００ｗｔ％のアルミニウムを用いる金属膜の、耐磨耗性強度の弱点を補足するため、１０ｗｔ％以下の銅，マグネシウム，マンガン，鉄，ケイ素、亜鉛、クロム等を含んだアルミニウム合金を用いることが好ましい。

金属膜の膜厚は、３０〜３００Ω／□の面積抵抗を得るために、４ｎｍ以上、２０ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以下であることが好ましい。

酸化物膜３には、特定するものではないが、酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタン、酸化ケイ素、ＩＴＯ、酸化アルミニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル等でなる、単層膜あるいは多層膜を用いることができる。

酸化物膜３には、屈折率（ｎ＝５５０ｎｍ）が１．４〜２．５の範囲内であり、吸収（ｎ＝５５０ｎｍ）については０．５以下であり透明度が高い、酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタン、酸化ケイ素、ＩＴＯ、酸化アルミニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル等の酸化物が高透過率を得る上では望ましい。特に、最上層の酸化物膜は、酸化錫、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化チタン等が膜強度および耐酸・アルカリ性能が良好であり、好ましく、また、透明板状体に、アルカリを含有するソーダライムガラス等を用いる場合は、ガラス面からアルカリ成分の侵入を防ぐために酸化ケイ素が望ましい。

また酸化物膜はこれらの、単層膜あるいは多層膜を用いることができる。
さらに、亜鉛、錫、チタン、ケイ素、アルミニウム、ニオブ、タンタルの中から選ばれる２つ以上の合金の酸化物を用いて酸化物膜３としてもよい。

酸化物膜３の膜厚については、特定するものではないが、透明導電膜の可視光透過率や色調に合わせて、変更することができる。
酸化物膜の厚みは、１０ｎｍ未満あるいは７０ｎｍを超える膜厚にすると、干渉等の影響で反射率が増加するので、可視光透過率を３０％以上とするために、１０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲にすることが望ましい。

前述した透明導電膜２を形成する手段としては、特定するものではないが、物理蒸着法（スパッタリング法、真空蒸着法など）や化学蒸着法を選択して用いることができる。

本発明の電磁遮蔽パネルに用いる透明導電膜２は、電磁遮蔽性能が３０ｄＢ以上の透明導電膜に比べると、透明導電膜の厚みが薄くなり、可視光透過率が大きく、製造費も少なくなる等の好ましい結果を得ることとなる。

図３は、窓枠１２に嵌め込まれた電磁遮蔽パネルの要部断面図である。透明導電膜２の面積抵抗が１００Ω／□を超える場合は、枠１２はアルミニウム製やステンレス鋼製等の金属で製作された導電性の枠を用い、さらに、透明導電膜２と枠１２とを導通させることが好ましい。

透明導電膜２の面積抵抗が１００Ω／□以下である場合は、透明導電膜２と枠１２とを導通させなくても２０ｄＢ程度の電磁遮蔽性能が達成できるので、透明導電膜２と枠１２とを導通させずに電磁遮蔽パネルとして用いることが可能である。

透明導電膜２と枠１２との導通には、シーリング材１１とバックアップ材１３の一方あるいは両方に導通性を有するものを用いる。

導電性を有するバックアップ材１３として、金属網や金属フィルムをパイプ状にしたものが使用でき、導電性を有するシーリング材１１として、金属やカーボン等の導電性材料の粉体をポリサルファイド系接着剤やシリコーン系接着剤に混入せしめたものが使用できる。

透明導電膜２と枠体１２との導通を向上させるために、図４に示すように、透明導電膜２を形成した透明板状体１の辺部を導電性被膜９で囲繞することが好ましい。

導電性被膜材９は、銅、アルミニウム、ステンレス鋼、亜鉛およびスズメッキ鋼、などの金属のフィルムあるいはテープを用いることができる。また前記の金属フィルムあるいはテープに、カーボンまたはニッケルなどの粉体を含有させた導電性の粘着剤を積層したもの、あるいは絶縁性粘着剤を部分的に積層したもの、さらに前記金属テープに多数の穴をあけて絶縁性粘着剤を積層したものなどを使用することができる。
なお、本発明の透明導電膜は、耐久性がよく、透明板状体に成膜した、単板のままで使用が可能である。

また、当該導電遮蔽膜は、図５に示す複層ガラスと呼ばれる窓ガラス仕様、または、図６に示す合わせガラスと呼ばれる窓ガラス仕様にすることにより、建築や車両の開口部を電磁遮蔽窓ガラスとすることができる。
図５に示す複層ガラスは、透明板状体１に透明導電膜２を成膜した板ガラスを２枚、乾燥剤７が充填されてなるスペーサー６を用いて対向配置させ、透明板状体とスペーサー６で密閉された空気層５を形成するものである。透明導電膜２は、空気層側に配置させることが好ましい。また、透明導電膜２と窓枠との導通を図るために、透明導電成膜２が形成されている透明板状体１の辺部を、導電性被覆材９で囲繞することが好ましい。

なお、密閉した空気層５を形成するために、接着剤８にはブチルゴム形の接着剤を、また、シーリング材１０にはシリコーン系の樹脂を用いる。

図６に示す合わせガラスは、ＰＶＢフィルムあるはＥＶＡフィルムどの中間膜により透明板状体と接着させたものである。透明導電膜２は、中間膜側に位置させることが好ましく、このばあい、導電性被覆材９を用いて、透明導電膜を窓枠などに導通できるようにしておくことが望ましい。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
電磁遮蔽性能の測定は、ＭＩＬ―ＳＴＤ ２８５法（米国軍用規格）に準拠した挿入損失法で行った。

実施例１
図１に示す断面図の電磁遮蔽パネルを作製した。透明板状体には、厚み６ｍｍの板ガラスを用い、透明導電膜２はスパッタリング法で板ガラスに成膜した。膜構成および膜厚は、板ガラスから順に、ＺｎＯ（５５．０ｎｍ）、Ａｌ（４．５ｎｍ）、ＺｎＯ（２２．０ｎｍ）とした。膜厚は、面積抵抗が１７８Ω／□となるように調整した。

作製した電磁遮蔽パネルを図３に示すように、シーリング材１１，バックアップ材１３、セッティングブロック１４を用いて、枠体１２に嵌め込み、電磁遮蔽窓とした。バックアップ材１３には、ステンレス鋼の細線で出来た金網を筒状にしたものを用い、枠体１２と透明導電性膜２との導通をした。シーリング材１１にはカーボンを含有させたシリコーン系接着剤（東レ・ダウコーニング・シリコーン製ＲＴＶ：ＳＥ５０８５）を用いた。

本実施例の電磁遮蔽窓について、電磁遮蔽性能を測定したところ、０．１ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの周波数範囲において１３ｄＢの電磁遮蔽性能が得られた。

実施例２
実施例１と同じ膜構成の透明導電膜２を、透明な厚み６ｍｍのフロート板ガラスに、スパッタリング法で成膜した。成膜は、透明導電膜２の面積抵抗が５０Ω／□となる様に、膜厚を調整し、膜構成および膜厚は、板ガラスから順に、ＺｎＯ（５５．０ｎｍ）、Ａｌ（６．３ｎｍ）、ＺｎＯ（２２．０ｎｍ）とした。

実施例１と同様にして、電磁遮蔽窓を作製し、電磁遮蔽性能を測定したところ、実施例１と同様の周波数範囲で１９ｄＢであった。

実施例３
透明導電膜２の膜構成および膜厚を、ＳｎＯ_２（５５．０ｎｍ）、Ａｌ（６．３ｎｍ）、ＳｎＯ_２（２２．０ｎｍ）とした以外は全て、実施例１と同様にして電磁遮蔽窓を作製した。本実施例の透明導電膜の面積抵抗は、５０Ω／□、電磁遮蔽窓の電磁遮蔽性能は１９ｄＢであった。

実施例４
透明導電膜２の膜構成および膜厚を、ＴｉＯ_２（４７．０ｎｍ）、Ａｌ（６．３ｎｍ）、ＴｉＯ_２（１８．０ｎｍ）とした以外は全て、実施例１と同様にして電磁遮蔽窓を作製した。本実施例の透明導電膜の面積抵抗は、４７Ω／□、電磁遮蔽窓の電磁遮蔽性能は２０ｄＢであった。

実施例５
透明導電膜２の膜構成および膜厚を、ＺｎＯ（５５．０ｎｍ）、Ａｌ合金（６．３ｎｍ）、ＺｎＯ（２２．０ｎｍ）とした以外は全て、実施例１と同様にして電磁遮蔽窓を作製した。本実施例の透明導電膜の面積抵抗は、５５Ω／□、電磁遮蔽窓の電磁遮蔽性能は１８ｄＢであった。

Ａｌ合金は、Ｃｕが４ｗｔ％，Ｍｇが０．５ｗｔ％，Ｍｎが０．５ｗｔ％，Ａｌが９５ｗｔ％のＡｌを主成分とする合金を用いた。

実施例６
透明導電膜２の膜構成および膜厚を、ＺｎＯ（２５．０ｎｍ）、Ａｌ（５．５ｎｍ）、ＺｎＯ（８０．０ｎｍ）、Ａｌ（５．５ｎｍ）、ＺｎＯ（２５．０ｎｍ）とした以外は全て、実施例１と同様にして電磁遮蔽窓を作製した。本実施例の透明導電膜の面積抵抗は、３８Ω／□、電磁遮蔽窓の電磁遮蔽性能は２４ｄＢであった。

表１に、実施例１〜５および比較例１の、透明導電膜の膜構成、膜厚および、面積抵抗と可視光透過率を示す。実施例１〜実施例６は可視光透過率がいずれも５０％以上であり、開口部として良好な透光性を示した。

比較例１
透明導電膜２の膜構成および膜厚を、ＴｉＯ_２（１９．２）／Ｃｒ（１２．５）／ＳｎＯ_２（３５．０）とした以外は全て、実施例１と同様にして電磁遮蔽窓を作製した。本比較例は、金属膜にＣｒを用いた。本比較例の透明導電膜の面積抵抗は、５９Ω／□、電磁遮蔽窓の電磁遮蔽性能は１８ｄＢであった。本比較例は、実施例と同程度の電磁遮蔽性能が得られた。

しかし、表１に示すように、可視光透過率は２０．８％と低く、開口部に使用することが困難な透光性であった。

本発明の電磁遮蔽パネルは、建物内部のコンピューターの誤動作を防ぐための、簡単な膜構成で、単板でも使用可能な透光性のよい電磁遮蔽パネルを提供する。

透明板状体に透明導電膜を形成した電磁遮蔽パネルの断面図である。 透明導電膜の構成を示す概略断面図である。 窓枠に嵌め込まれた電磁遮蔽パネルの断面図である。 導電被覆材を設けた電磁遮蔽パネルの断面図である。 電磁遮蔽パネルを用いた複層ガラスの要部断面図である。 電磁遮蔽パネルを用いた合わせガラスの要部断面図である。

符号の説明

１ 透明板状体
２ 透明導電膜
３ 酸化物膜
４ 金属膜
５ 空気層
６ スペーサー
７ 乾燥剤
８ 接着剤
９ 導電被覆材
１０ シーリング材
１１ シーリング材
１２ 窓枠
１３ バックアップ材
１４ セッティングブロック
１５ 中間膜

Claims (5)

1. 透明板状体に透明導電膜を形成して電磁遮蔽を行う電磁遮蔽パネルにおいて、透明導電膜が、透明板状板から順に、酸化物膜とアルミニウムを主成分とする金属膜とを交互に、ｎが１〜１０の範囲でｎ回繰り返して形成され、最上層膜が酸化物膜でなり、該透明導電膜の面積抵抗が３０〜３００Ω／□であることを特徴とする電磁遮蔽パネル。
2. 金属膜が、銅，マグネシウム，マンガン，鉄，ケイ素、亜鉛、クロムの中から選ばれる１つ以上を１０ｗｔ％以下で含む、アルミニウムを主成分とする金属でなる金属膜であることを特徴とする請求項１の電磁遮蔽パネル。
3. 酸化物膜が、酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタン、酸化ケイ素、ＩＴＯ、酸化アルミニウム、酸化ニオブ、酸化タンタルの中から選ばれる１つ以上選択された酸化物でなる酸化物膜であることを特徴とする請求項１あるいは２の電磁遮蔽パネル。
4. 酸化物膜が、亜鉛、錫、チタン、ケイ素、アルミニウム、ニオブ、タンタルの中から選ばれる２つ以上の合金の酸化物でなる酸化物膜であることを特徴とする請求項１あるいは２の電磁遮蔽パネル。
5. 可視光線透過率が３０％以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電磁遮蔽パネル。