JP4333912B2 - 電磁波遮蔽用スクリーン - Google Patents
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Description
この発明は、光（可視光）透過性が良好で、可視光反射率が低い織物形態の電磁波（無線周波）遮蔽用スクリーンに関するものである。
電磁波遮蔽用スクリーンとして光透過性を備えたメッシュ状の織物形態のものが知られている。例えば、特開平11-195892号公報には、軟鉄線やステンレス鋼線のような細い金属線を経糸および緯糸に用いた多孔状の薄地織物からなり、この薄地織物の少なくとも片側部分を導電性カーボンからなる物理蒸着膜で被覆し、この導電性カーボンからなる物理蒸着膜表面の可視光反射率を10％以下としたもの、並びに上記の金属線に代えて合成繊維モノフィラメントからなる芯線を、導電性を備えた合金、例えば銅・ニッケル合金やステンレス鋼からなる物理蒸着膜で被覆したものを用いたものが開示されている。
特開平11-195892号公報
しかしながら、軟鉄線やステンレス鋼線等の金属線を経糸、緯糸に用いた場合は、金属線の剛性が大きく、一度屈曲すると元に戻らないために広い幅での製織が困難であり、そのため大型プラズマディスプレイに使用することが可能な電磁波遮蔽用スクリーンは得られなかった。一方、合成繊維モノフィラメントからなる芯線を合金の物理蒸着膜で被覆したものを経糸、緯糸に用いたものは、製織後にスパッタ蒸着を行なうことにより、２ｍ以上の広い幅に製織できる反面、芯線が延伸された合成繊維であって、乾熱収縮率（150℃×10分）が10％以上と大きいため、物理蒸着時に織物温度が80〜120℃に上昇することで経糸と緯糸に熱収縮が生じ、スクリーンに皺ができるという問題があった。
この発明は、経糸、緯糸に金属線よりも柔軟な導電性粒子含有樹脂からなるモノフィラメントを用いることにより、幅２ｍ以上の広幅に製織することを可能にし、かつ耐熱性に優れ、熱収縮や皺の発生しないメッシュ状の電磁波遮蔽用スクリーンを得ようとするものである。
この発明に係る電磁波遮蔽用スクリーンは、経糸および緯糸が導電性を備えたモノフィラメントからなるメッシュ状薄地織物の少なくとも片面が導電性カーボンからなる物理蒸着膜で被覆されたメッシュ状の電磁波遮蔽用スクリーンにおいて、上記のモノフィラメントが導電性粒子を含有する合成樹脂からなる芯鞘型複合フィラメントであって、その芯成分が導電性粒子含有量０の合成樹脂又は上記導電性粒子含有量の比較的少ない合成樹脂からなり、その鞘成分が導電性粒子含有量の比較的多い合成樹脂からなり、上記薄地織物の少なくとも片面が金属からなる物理蒸着膜で被覆され、この金属からなる物理蒸着膜が更に上記の導電性カーボンからなる物理蒸着膜で被覆されていることを特徴とする。
上記メッシュ状の電磁波遮蔽用スクリーンは、上記の芯鞘型複合フィラメントを経糸と緯糸に用いてメッシュ状の薄地織物を製織し、得られた薄地織物の少なくとも片面に金属を物理蒸着して上記の経糸、緯糸の片側を金属の物理蒸着膜で被覆し、続いてこの金属の物理蒸着膜側に導電性カーボンを物理蒸着して上記金属の物理蒸着膜を導電性カーボンの物理蒸着膜で被覆することによって製造することができる。なお、上記の薄地織物には、金属の物理蒸着に先立ち、常法にしたがって精錬、乾燥、熱固定を行なうことができる。
したがって、製織は、導電性粒子を含有する合成樹脂からなる芯鞘型複合フィラメントを経糸、緯糸に用いて行なうことができ、この芯鞘型複合フィラメントは、その芯成分が導電性粒子含有量０の合成樹脂又は上記導電性粒子含有量の比較的少ない合成樹脂からなり、金属線に比べて柔軟であり、しかも強度に優れるため、製織中に屈曲が生じても、緊張により容易に元の直線状に戻って製織が容易となり、そのため幅２ｍ以上の織物が製織可能となる。また、上記の芯鞘型複合フィラメントは、芯成分および鞘成分のうち特に鞘成分の導電性粒子含有量が大きくて耐熱性に優れており、熱収縮率を低く抑えることができる。特に導電性粒子として導電性カーボンを用いる場合は、熱収縮率が6％以下と小さいため、物理蒸着に際して熱収縮や皺の生じることがない。
また、上記のように織物を構成する経糸、緯糸が導電性粒子を含有する芯鞘型複合フィラメントであって、特に鞘成分の導電性粒子含有量が大きく、かつ少なくとも片面が金属の物理蒸着膜で被覆されているため、電磁波遮蔽性に優れている。そして、上記の織物がメッシュ状の薄地織物であるため、光線透過率が良好であり、かつ上記金属蒸着膜が導電性カーボンの蒸着膜で被覆されていて外観が黒色であるため、上記メッシュ状の電磁波遮蔽用スクリーンをディスプレイの画面に取付けた際、画面が明るく、見易くなる。
この発明で用いる芯鞘型複合フィラメントは、前記のとおり、その芯成分が導電性粒子含有量０の合成樹脂又は上記導電性粒子含有量の比較的少ない合成樹脂からなり、その鞘成分が導電性粒子含有量の比較的多い合成樹脂からなるものである。ここで、合成樹脂としては、繊維形成性の熱可塑性樹脂であれば任意であり、ポリエステル、ポリアミド、アクリル等が例示されるが、特にポリアミドが紡糸の容易な点で好ましい。そして、複合紡糸法によって、上記の芯鞘型複合フィラメントが製造されるが、その直径は30〜100μｍが好ましい。この直径が30μｍ未満では製造困難であり、100μｍを超えると、太過ぎて光線透過率が低下し、画面が見難くなる。なお、芯成分と鞘成分には異なる種類の樹脂を用いてもよいが、親和性および熱収縮性の点からは同じ合成樹脂が好適に使用される。
上記の合成樹脂に含有する導電性粒子としては、銀、銅、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウム、チタン等の金属や導電性カーボンが例示される。特に樹脂との親和性や比重、価格の点からは導電性カーボンが好ましい。
上記の導電性粒子として導電性カーボンを用いる場合、上記の芯鞘型複合フィラメントを構成する芯成分の導電性カーボン含有量は0〜10重量％が好ましく、10重量％を超えると強度が不足し、製織が困難になる。また、鞘成分の導電性カーボン含有量は30〜60重量％が好ましく、30重量％未満では導電性が不足し、複合フィラメントの電気抵抗が5×106 Ω/cm以下になって所望の導電性が得られず、また耐熱性が不足して物理蒸着の際に熱収縮が生じ、かつ可視光線吸収率が不足してディスプレイ画面が見難くなり、反対に60重量％を超えると樹脂の流動性が低下して紡糸が困難になる。そして、芯鞘型複合フィラメントに対する芯成分の重量比は50〜90％が好ましく、50％未満では複合フィラメントとしての強度が不足し、反対に90％を超えると、複合フィラメントとしての導電性および耐熱性が不十分となる。
上記の芯鞘型複合フィラメントは、前記のように30〜100μｍの太さに製造されてメッシュ状薄地織物の経糸および緯糸に用いられ、所望の幅の平織に製織されるが、薄地織物のメッシュ数は80〜150が好ましく、80メッシュ未満では製織が困難になり、かつ電磁波遮蔽性が不足し、150メッシュを超えると、可視光透過率が不足してディスプレイ画面が暗くなり、視認性が低下する。なお、上記の芯鞘型複合フィラメントは、物理蒸着前の乾熱収縮率が0.1〜5％となるように熱固定されていることが好ましく、これによって後記の物理蒸着時に生じる上記複合フィラメントの熱収縮が一層低下する。そして、この熱固定処理は、製織後の油脂分除去のための精錬に続く乾燥で行うのが有利であり、その際の温度は50〜200℃が好ましい。
上記のメッシュ状薄地織物は、その少なくとも片面にスパッタ蒸着やイオンプレーティング等の物理蒸着が行なわれ、前記縦糸および緯糸の少なくとも片側部分が金属の物理蒸着膜で被覆される。用いる金属は、任意であるが、特に銅は導電性に優れる点で好ましく、またニッケルは耐久性および透磁性に優れる点で好ましい。上記の銅およびニッケルは、その一方のみを蒸着してもよいが、両方を用い、銅の蒸着膜に重ねてニッケルの蒸着膜を設けることもでき、この場合は銅蒸着膜の酸化をニッケル蒸着膜で防ぐことができる。そして、上記物理蒸着膜の厚みは500〜5000ｎｍが好ましく、厚みが過小の場合は導電性が不足し、過大の場合は不経済となる。なお、上記の物理蒸着に際しては、直前に予備乾燥を行って上記複合フィラメントの水分率を極力低下させ、好ましくは１％以下とし、これによって物理蒸着に用いる密閉ケーシングの減圧を容易にすることが好ましい。
この発明では、上記金属の物理蒸着膜の上に重ねて導電性カーボンの物理蒸着膜が設けられる。すなわち、メッシュ状薄地織物の片面に金属を物理蒸着した場合は、この織物の同じ側に導電性カーボンが物理蒸着され、上記薄地織物の両側に金属を物理蒸着した場合は、両側に導電性カーボンが物理蒸着され、金属の物理蒸着膜が導電性カーボンの物理蒸着膜で被覆される。この場合、導電性カーボンの物理蒸着膜の厚みは、織物の表面側において20〜100ｎｍが好ましく、この厚みが20ｎｍ未満では金属膜が透けて見え、反対に100ｎｍを超えると不経済となる。ただし、上記金属およびカーボンの蒸着膜の厚みは、いずれも経糸、緯糸の円形断面に対して全周均一とならず、織物面側で最大となり、隣の糸に面する側がほぼゼロの最小となり、そのため蒸着後の糸の断面形状は織物面に対して垂直方向を長軸とし、隣糸に面する方向を短軸とする楕円形となり、開口率が蒸着前と同程度となる。
上記の導電性カーボンを蒸着して得られた電磁波遮蔽用スクリーンにおいて、そのメッシュ数は、前記のとおり、好ましくは80〜150に設定される。そして、その可視光透過率は60％以上が好ましく、60％に達しない場合はディスプレイの画像が暗くなって見難くなる。
この発明に係る電磁波遮蔽用スクリーンは、導電性粒子を含有する合成樹脂からなる芯鞘型複合フィラメントを経糸、緯糸に用いて製織により作ることができるので、幅２ｍ以上の大型ディスプレイに対応することができる。そして、上記の経糸および緯糸は耐熱性に優れ、かつ熱収縮率が小さいため、物理蒸着に際して熱収縮や皺の生じることがない。また、上記の経糸および緯糸は、特に鞘成分の導電性粒子含有量が大きく、かつ少なくとも片面が金属の物理蒸着膜で被覆されているため、電磁波遮蔽性に優れている。
また、上記の織物がメッシュ状の薄地織物であるため、光線透過率が良好であり、しかも上記金属蒸着膜が導電性カーボンの蒸着膜で被覆されていて経糸および緯糸の表裏両面が黒色となり、可視光反射率が小さいため、上記メッシュ状の電磁波遮蔽用スクリーンをディスプレイの画面に取付けた際、画面が明るく、見易くなる。特に請求項２に係る発明は、製造が容易で、かつ比重および価格の面で有利であり、また請求項３に係る発明は、製造が一層容易となり、また請求項４に係る発明は、芯鞘型複合フィラメントの熱収縮率が一層低下し、また請求項５に係る発明は、電磁波遮蔽性が一層向上する。
合成樹脂としてポリアミド、好ましくはナイロン６もしくはナイロン６６を用い、その溶融状態で導電性カーボンを混合し、その混合率が10重量％以下の低率混合樹脂と30〜60重量％の高率混合樹脂とを用意し、低率混合樹脂を芯成分とし、高率混合樹脂を鞘成分とする芯鞘型複合フィラメントを製造する。ただし、芯鞘型複合フィラメントの直径は30〜100μｍに設定し、芯成分の全体に対する成分比率は50〜90重量％に設定する。
得られた芯鞘型複合フィラメントを経糸および緯糸に用い、メッシュ数80〜150のメッシュ状平織物を製織し、精錬して経糸と緯糸表面の油脂分を除去し、乾燥熱固定を行なって上記経糸、緯糸の乾熱収縮率（温度150℃×10分）を0.1〜5％に設定し、さらに予備乾燥を施して縦糸、緯糸の水分率を好ましくは0.1％以下に低下させる。次いで、このメッシュ状平織物の片面に銅をスパッタ蒸着して、上記平織物の片面を形成する経糸および緯糸に銅からなる厚み500〜3000ｎｍのスパッタ蒸着膜を形成する。続いて、この銅のスパッタ蒸着面に導電性カーボンをスパッタ蒸着し、導電性カーボンからなる厚み20〜100ｎｍのスパッタ蒸着膜を形成し、この発明の電磁波遮蔽用スクリーンを得る。
上記の実施形態において、スパッタ蒸着用金属としてニッケルを用いる以外は上記同様にして耐久性に優れた電磁波遮蔽用スクリーンを得る。また、銅のスパッタ蒸着膜の上にニッケルのスパッタ蒸着膜および伝導性カーボンのスパッタ蒸着膜を順に形成することもでき、この場合は電磁波遮蔽性が一層向上する。
実施例１
ナイロン６と導電性カーボンとからなる直径50μｍの芯鞘型複合フィラメントであって、芯成分の直径が48μｍで、導電性カーボン含有量が０％、鞘成分の導電性カーボン含有量が55％の芯鞘型複合フィラメント（シエークスピア社製「RESISTAT−F901-S022」）を用意した。この芯鞘型複合フィラメントは、破断伸度が41％、電気特性（平均抵抗値）が3×105Ω/cm、温度95℃の温水に30分間浸漬したときの収縮率が5％であった。
ナイロン６と導電性カーボンとからなる直径50μｍの芯鞘型複合フィラメントであって、芯成分の直径が48μｍで、導電性カーボン含有量が０％、鞘成分の導電性カーボン含有量が55％の芯鞘型複合フィラメント（シエークスピア社製「RESISTAT−F901-S022」）を用意した。この芯鞘型複合フィラメントは、破断伸度が41％、電気特性（平均抵抗値）が3×105Ω/cm、温度95℃の温水に30分間浸漬したときの収縮率が5％であった。
上記の芯鞘型複合フィラメントを経糸および緯糸に用い、120メッシュの薄地平織物をシャットル織機で製織した。幅を2.5ｍに設定し、支障なく製織が可能であった。得られた織物に精錬、乾燥を施し、乾熱収縮率（温度150℃×10分）を1.5％に設定した。なお、精錬は、界面活性剤（一方社油脂工業株式会社製「ドライポンＢＸ-9」）およびジッガー式精錬機を用い、2g/L×60℃×30分の条件で行ない、乾燥熱固定は120℃×5分の条件で行ない、さらに温度約100℃で予備乾燥を行い、水分率を0.1％以下に低下させた。しかるのち、上記織物の片面に銅をスパッタ蒸着し、この片面を形成する経糸および緯糸を銅の蒸着膜（厚み500ｎｍ）で被覆した。この蒸着膜の電気抵抗は40Ω/cm2であり、これに対して反対側の芯鞘型複合フィラメント露出部の電気抵抗は70Ω/cm2であった。次いで、上記織物の同じ側に導電性カーボンをスパッタ蒸着し、上記銅の蒸着膜の上に重ねて厚み50ｎｍの蒸着膜を形成した。この２度のスパッタ蒸着において、薄地平織物の経糸、緯糸の収縮はなく、皺の発生もなかった。
得られた実施例１の電磁波遮蔽用スクリーンは、可視光反射率１％以下、可視光透過率65％であり、これを縦0.6ｍ、幅1.0ｍの大型プラズマディスプレイに合わせて裁断し、その前面に取付けたところ、画面が明るく見やすく、視認性が良好であり、かつ電磁波遮蔽性は30dbであった。
実施例２
上記の実施例１において、銅の蒸着膜の厚みを1000ｎｍに設定する以外は実施例１と同様にして実施例２の電磁波遮蔽用スクリーンを製作した。上記銅の蒸着膜電気抵抗は9Ω/cm2まで低下し、スクリーンとしての電磁波遮蔽性は40dbであり、その他の性能は実施例１と同様に良好であった。
上記の実施例１において、銅の蒸着膜の厚みを1000ｎｍに設定する以外は実施例１と同様にして実施例２の電磁波遮蔽用スクリーンを製作した。上記銅の蒸着膜電気抵抗は9Ω/cm2まで低下し、スクリーンとしての電磁波遮蔽性は40dbであり、その他の性能は実施例１と同様に良好であった。
実施例３
上記の実施例１において、銅の蒸着膜に代えて、ニッケルの蒸着膜を500ｎｍの厚みに蒸着し、その他は実施例１と同様にして実施例３の電磁波遮蔽用スクリーンを製作した。上記ニッケルの蒸着膜の電気抵抗は80Ω/cm2であり、スクリーンとしての電磁波遮蔽性は20dbであり、その他の性能は実施例１と同様に良好であった。
上記の実施例１において、銅の蒸着膜に代えて、ニッケルの蒸着膜を500ｎｍの厚みに蒸着し、その他は実施例１と同様にして実施例３の電磁波遮蔽用スクリーンを製作した。上記ニッケルの蒸着膜の電気抵抗は80Ω/cm2であり、スクリーンとしての電磁波遮蔽性は20dbであり、その他の性能は実施例１と同様に良好であった。
実施例４
上記の実施例１において、銅の蒸着膜を厚み1.5μｍに形成し、その上にニッケルの蒸着膜を厚み0.5μｍに形成し、その他は実施例１と同様にして実施例４の電磁波遮蔽用スクリーンを製作した。上記ニッケル蒸着膜の電気抵抗は1.5Ω/cm2であり、スクリーンとしての電磁波遮蔽性は40dbであり、その他の性能は実施例１と同様に良好であった。
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Claims (5)
- 経糸および緯糸が導電性を備えたモノフィラメントからなるメッシュ状薄地織物の少なくとも片面が導電性カーボンからなる物理蒸着膜で被覆されたメッシュ状の電磁波遮蔽用スクリーンにおいて、上記のモノフィラメントが導電性粒子を含有する合成樹脂からなる芯鞘型複合フィラメントであって、その芯成分が導電性粒子含有量０の合成樹脂又は上記導電性粒子含有量の比較的少ない合成樹脂からなり、その鞘成分が導電性粒子含有量の比較的多い合成樹脂からなり、上記薄地織物の少なくとも片面が金属からなる物理蒸着膜で被覆され、この金属からなる物理蒸着膜が更に上記の導電性カーボンからなる物理蒸着膜で被覆されていることを特徴とする電磁波遮蔽用スクリーン。
- 導電性粒子が導電性カーボンである請求項１に記載の電磁波遮蔽用スクリーン。
- 芯鞘型複合フィラメントの直径が30〜100μｍ、芯成分の導電性カーボン含有量が0〜10重量％、鞘成分の導電性カーボン含有量が30〜60重量％、芯鞘型複合フィラメントに対する芯成分の重量比が50〜90％である請求項２に記載の電磁波遮蔽用スクリーン。
- 芯鞘型複合フィラメントの乾熱収縮率（150℃×10分）が0.1〜５％である請求項１ないし３のいずれかに記載の電磁波遮蔽用スクリーン。
- 金属からなる物理蒸着膜が銅またはニッケルからなる物理蒸着膜である請求項１ないし４のいずれかに記載の電磁波遮蔽用スクリーン。
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2003
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| US8485902B2 (en) | 2010-02-26 | 2013-07-16 | Nintendo Co., Ltd. | Storage medium storing object controlling program, object controlling apparatus and object controlling method |
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