RU51281U1

RU51281U1 - PROTECTIVE OPTICAL TRANSPARENCY ELECTROMAGNETIC SCREEN

Info

Publication number: RU51281U1
Application number: RU2005105663/22U
Authority: RU
Inventors: Валерий Андреевич Попов; Борис Борисович Мешков; Виктор Александрович Бублик; Дмитрий Николаевич Ершов
Original assignee: Валерий Андреевич Попов; Борис Борисович Мешков; Виктор Александрович Бублик; Дмитрий Николаевич Ершов
Priority date: 2005-03-01
Filing date: 2005-03-01
Publication date: 2006-01-27

Abstract

Полезная модель относится к области разработки средств защиты от побочного электромагнитного излучения (ЭМИ) и наводок индикаторных приборов различного назначения, в частности, к созданию защитных электромагнитных экранов, выполненных из стекла с напыленным электропроводным покрытием на основе оксида индия, которые могут найти применение в электронике и в других областях промышленности. Защитный оптически прозрачный электромагнитный экран для индикаторных устройств, в частности для мониторов, включает стекло, содержащее оптически прозрачное электропроводное покрытие на основе оксида индия, которое получено способом магнетронного распыления и осаждения на предварительно нагретую подложку в вакууме и выполнено толщиной 100-200 нм, с удельным электросопротивлением не более 10 Ом/см², с коэффициентом пропускания света в видимой части спектра более 80% и с коэффициентом ослабления побочных электромагнитных излучений не менее 40 дБ.The utility model relates to the field of development of means of protection against side electromagnetic radiation (EMR) and pick-ups of indicator devices for various purposes, in particular, to the creation of protective electromagnetic screens made of glass with a sprayed conductive coating based on indium oxide, which can be used in electronics and in other areas of industry. The protective optically transparent electromagnetic screen for display devices, in particular for monitors, includes glass containing an optically transparent conductive coating based on indium oxide, which is obtained by magnetron sputtering and deposition on a preheated substrate in vacuum and made with a thickness of 100-200 nm, with a specific electrical resistance of not more than 10 Ohm / cm ² , with a transmittance of light in the visible part of the spectrum of more than 80% and with a coefficient of attenuation of secondary electromagnetic radiation not less than e 40 dB.

Description

Полезная модель относится к области разработки средств защиты от побочного электромагнитного излучения (ЭМИ) и наводок индикаторных приборов различного назначения, в частности, к созданию защитных электромагнитных экранов, выполненных из стекла с напыленным электропроводным покрытием на основе оксида индия, которые могут найти применение в электронике и в других областях промышленности. Область применения изобретения определяется функциональными свойствами наносимой на стекло пленки, полученной методом вакуумного напыления, обладающей прозрачностью, электропроводностью, высокой механической прочностью и стойкостью к воздействию агрессивных сред.The utility model relates to the field of development of means of protection against side electromagnetic radiation (EMR) and pick-ups of indicator devices for various purposes, in particular, to the creation of protective electromagnetic screens made of glass with a sprayed conductive coating based on indium oxide, which can be used in electronics and in other areas of industry. The scope of the invention is determined by the functional properties of the film deposited on glass, obtained by vacuum deposition, which has transparency, electrical conductivity, high mechanical strength and resistance to aggressive environments.

Известно использование в этих целях оксидных покрытий, в частности пленок из оксида олова и оксида индия, прозрачных в видимом диапазоне спектра и отражающих инфракрасные лучи. Кроме того, указанные окислы с нарушенной стехиометрией при недостатке кислорода обладают электропроводностью, образуя на поверхности изделия электропроводящие, прозрачные покрытия.It is known to use for these purposes oxide coatings, in particular films of tin oxide and indium oxide, which are transparent in the visible spectral range and reflect infrared rays. In addition, these oxides with impaired stoichiometry with a lack of oxygen have electrical conductivity, forming electrically conductive, transparent coatings on the surface of the product.

Одним из основных применений стекла с нанесенной пленкой из In₂O₃ является использование его в качестве электромагнитного экрана для индикаторных устройств, в частности компьютерных мониторов.One of the main applications of glass coated with a film of In ₂ O ₃ is its use as an electromagnetic screen for display devices, in particular computer monitors.

Любой монитор, в том числе и TFT (LCD) монитор имеет побочное электромагнитное излучение. Это излучение не только вредно с медицинской точки зрения для оператора, но может содержать информационные признаки, позволяющие дистанционно считывать информацию с монитора. Для защиты Any monitor, including a TFT (LCD) monitor, has spurious electromagnetic radiation. This radiation is not only harmful from the medical point of view for the operator, but may contain information signs that allow remote reading of information from the monitor. For guard

от таких побочных излучений применяют специальные экраны и поглотители. Однако защитить лицевую часть монитора очень сложно, т.к. оператор должен видеть изображение на экране ярко, без искажения цвета и размеров. Использование металлических сеток дает муар, который не позволяет разглядеть на экране мелкие детали изображения, например мелкий шрифт. К тому же муар очень утомляет глаза оператора. Использование стекол с проводящим оптически прозрачным покрытием решает проблему экранирования ЭМИ для мониторов, индикаторных устройств. Пленочное покрытие на подобных стеклах должно обладать низким удельным сопротивлением, высокой прозрачностью, высоким коэффициентом ослабления побочных излучений и высокой прочностью сцепления с подложкой. Благодаря своим свойствам для этой цели часто используют покрытия, содержащие оксид индия.from such spurious emissions, special screens and absorbers are used. However, protecting the front of the monitor is very difficult, because the operator should see the image on the screen brightly, without distortion of color and size. The use of metal grids gives a moire that does not allow you to see small details of the image on the screen, such as a fine print. In addition, the moire is very tiring operator's eyes. The use of glasses with a conductive optically transparent coating solves the problem of shielding EMR for monitors, display devices. The film coating on such glasses should have a low resistivity, high transparency, a high attenuation coefficient of spurious emissions, and high adhesion to the substrate. Due to their properties, coatings containing indium oxide are often used for this purpose.

Так, известны стекла с покрытием для изготовления дисплеев, содержащие в качестве покрытия оксид индия (JP 2001-270740 А1, опубл. 02.10.2001).Thus, coated glasses are known for the manufacture of displays containing indium oxide as a coating (JP 2001-270740 A1, publ. 02.10.2001).

Покрытие, используемое в указанном патенте, снимает статическое напряжение с экрана монитора, но его электросопротивление достаточно велико и оно не решает проблему защиты от электромагнитного излучения (ЭМИ). Кроме того, при получении покрытия используется высокая температура термической обработки на уровне 550°С, что не позволяет применять упрочненное стекло. Таким образом, экран недостаточно защищен и от механических воздействий.The coating used in this patent removes static voltage from the monitor screen, but its electrical resistance is large enough and it does not solve the problem of protection against electromagnetic radiation (EMP). In addition, upon receipt of the coating, a high heat treatment temperature of 550 ° C is used, which does not allow the use of toughened glass. Thus, the screen is not sufficiently protected from mechanical influences.

Создание полезной модели направлено на решение задачи по изготовлению изделия, в частности, защитного электромагнитного экрана из стекла, содержащего оптически прозрачное покрытие, обладающее высокой электропроводностью, высокой механической прочностью и стойкостью к воздействию агрессивных сред, пригодного для использования в электронике.The creation of a utility model is aimed at solving the problem of manufacturing a product, in particular, a protective electromagnetic screen made of glass containing an optically transparent coating with high electrical conductivity, high mechanical strength, and resistance to aggressive environments, suitable for use in electronics.

Техническим результатом от использования полезной модели является получение электромагнитного экрана с удельным электросопротивлением The technical result from the use of a utility model is to obtain an electromagnetic screen with electrical resistivity

покрытия на стеклянной подложке не более 10 Ом/см², с коэффициентом пропускания света в видимой части спектра не менее 80% и с коэффициентом ослабления побочных электромагнитных излучений не менее 40 дБ.coatings on a glass substrate of not more than 10 Ohm / cm ² , with a transmittance of light in the visible part of the spectrum of not less than 80% and with a coefficient of attenuation of spurious electromagnetic radiation of not less than 40 dB.

Сущность полезной модели заключается в том, что заявленный защитный оптически прозрачный электромагнитный экран для индикаторных устройств, в частности для мониторов, включает стекло, содержащее оптически прозрачное электропроводное покрытие на основе оксида индия, полученное способом магнетронного распыления и осаждения на предварительно нагретую подложку вакууме и выполнено толщиной 100-200 нм, предпочтительно 150 нм, с удельным электросопротивлением не более 10 Ом/см², с коэффициентом пропускания света в видимой части спектра более 80% и с коэффициентом ослабления побочных электромагнитных излучений не менее 40 дБ.The essence of the utility model lies in the fact that the claimed protective optically transparent electromagnetic screen for display devices, in particular for monitors, includes glass containing an optically transparent conductive coating based on indium oxide, obtained by magnetron sputtering and deposition on a preheated vacuum substrate and is made thick 100-200 nm, preferably 150 nm, with a specific electrical resistance of not more than 10 Ohm / cm ² , with a transmittance of light in the visible part of the spectrum of more than 80% and with a coefficient of attenuation of spurious electromagnetic radiation of at least 40 dB.

Защитный экран может быть выполнен с более низким удельным электросопротивлением величиной до 3 Ом/см² и менее.The protective screen can be made with a lower electrical resistivity of up to 3 Ohm / cm ² or less.

Защитный экран изготавливают с оптически прозрачным электропроводное покрытие на основе оксида индия, размещенным на внешней стороне экрана, что дополнительно повышает прочность и износостойкость экрана монитора, в частности от царапания.The protective screen is made with an optically transparent conductive coating based on indium oxide, placed on the outside of the screen, which further increases the strength and durability of the monitor screen, in particular from scratching.

Защитный экран выполнен с возможностью прогрева монитора при эксплуатации в холодных климатических условиях. Ряд индикаторных устройств (ЖКИ например) не работают, либо имеют большую инерционность, при отрицательных температурах. Использование подогреваемого стекла, имеющего электропроводное покрытие, позволит решить эту проблему.The protective screen is made with the possibility of warming up the monitor during operation in cold climatic conditions. A number of indicator devices (LCDs for example) do not work, or have a large inertia at low temperatures. The use of heated glass having an electrically conductive coating will solve this problem.

Полезная модель иллюстрируется фигурами 1 и 2 и примером.The utility model is illustrated by figures 1 and 2 and an example.

На фиг.1 - показано размещение стекла с покрытием в качестве защитного экрана перед индикаторным прибором.Figure 1 - shows the placement of coated glass as a protective screen in front of the indicator device.

На фиг.2 - показано размещение стекла с покрытием в качестве защитного экрана перед монитором с TFT матрицей.Figure 2 - shows the placement of coated glass as a protective screen in front of a monitor with a TFT matrix.

Пример.Example.

Для изготовления защитного оптически прозрачного электромагнитного экран для мониторов, использовали полированное стекло с покрытием на основе 1пг0з размером 255×330×2,5 мм. Оптический коэффициент пропускания стекла был получен на уровне 85%.To fabricate a protective optically transparent electromagnetic screen for monitors, we used polished glass with a coating based on 1pg0z measuring 255 × 330 × 2.5 mm. The optical transmittance of the glass was obtained at 85%.

Размещение стекла с покрытием в качестве защитного экрана перед монитором показано на фиг.1 и 2.The placement of coated glass as a protective screen in front of the monitor is shown in FIGS. 1 and 2.

Малая толщина стекла 2,5 мм (мах) позволяет устанавливать его в штатные крепления TFT матрицы, (как показано на фиг 2).The small glass thickness of 2.5 mm (max) allows you to install it in the standard mount TFT matrix, (as shown in Fig 2).

Установлено, что оптимальным с точки зрения компромисса между прозрачностью и защитными экранирующими свойствами является пленочное покрытие на основе оксида индия с удельным сопротивлением от 2-3 Ом/см² до 10-12 Ом/см². При этом сохраняется высокая прозрачность стекла более 80%, а коэффициент ослабления побочных излучений достигает 40 дБ и более. При этом получено удовлетворительное сопротивление перехода защитный экран (стекло с покрытием) - корпус.It has been established that, from the point of view of a compromise between transparency and protective shielding properties, a film coating based on indium oxide with a specific resistance of 2–3 Ω / cm ² to 10–12 Ω / cm ^{2 is} optimal. At the same time, high transparency of the glass remains more than 80%, and the attenuation coefficient of spurious emissions reaches 40 dB or more. At the same time, a satisfactory transition resistance was obtained for the protective shield (coated glass) - the case.

Для нанесения покрытия использовалась вакуумная установка, которая включает вакуумную камеру объемом 24 м³ и два магнетронных распылителя с размером мишени 1300×100 мм. В камере расположены инфракрасные нагреватели, механизм перемещения распылителя, а также контрольно измерительная аппаратура. Мишень выполнена из сплава на основе индия, содержащего 95 мас.% индия и 5 мас.% олова. Магнетроны установлены с возможностью перемещения параллельно подложке. Система насосов обеспечивает откачку воздуха из камеры до давления (2÷4)×10^-5 мм. Hg. В качестве рабочей среды при напылении покрытия применяется смесь газов 20% кислорода и 80% аргона особой чистоты. Давление рабочего газа устанавливается равным (1÷3)×10^-3 мм.рт.ст. На магнетрон подается напряжение 310-320 В устанавливается ток разряда 6,4-6,6 А (2,1 кВт). Включают перемещение магнетрона со скоростью 0,015 м/с, и производят напыление окислов индия и олова. Окислы появляются в процессе напыления из-за окисления кислородом рабочей атмосферы. Процесс контролируется по двум параметрам For coating, a vacuum installation was used, which includes a vacuum chamber with a volume of 24 m ³ and two magnetron sprays with a target size of 1300 × 100 mm. The chamber contains infrared heaters, a mechanism for moving the atomizer, as well as instrumentation. The target is made of an alloy based on indium containing 95 wt.% Indium and 5 wt.% Tin. Magnetrons are mounted to move parallel to the substrate. The pump system provides the pumping of air from the chamber to a pressure of (2 ÷ 4) × 10 ^-5 mm. Hg. A mixture of 20% oxygen and 80% high purity argon gas is used as the working medium during coating spraying. The working gas pressure is set equal to (1 ÷ 3) × 10 ^-3 mm Hg. A voltage of 310-320 V is supplied to the magnetron. A discharge current of 6.4-6.6 A (2.1 kW) is set. The magnetron is switched on at a speed of 0.015 m / s, and indium and tin oxides are sprayed. Oxides appear during the deposition process due to oxidation by oxygen of the working atmosphere. The process is controlled by two parameters

- электрическому сопротивлению и по светопропусканию. Датчики измерителя сопротивления размещают на образце - свидетеле. Он размещается в непосредственной близости от подложки и проходит все стадии обработки, как и основная подложка. Критерий для завершения напыления переходного слоя - это его сопротивление на уровне 200÷600 Ом/см², а светопропускание - 87%. Проводят термообработку при температуре от 200 до 250°С до создания переходного слоя. Критерием появления такого слоя является остановка изменения электрического сопротивления (ΔR=0). Переходный слой представляет собой поликристаллическую структуру и обеспечивает переход от аморфной структуры подложки к поликристаллической структуре токопроводящей пленки покрытия. На сформированный переходный слой наносится следующий слой покрытия толщиной 20-50 нм, что необходимо для роста кристаллической фазы в пленке при последующей термообработке. Причем количество циклов (напыление+термообработка) выбирается в зависимости от требуемых параметров электропроводности и светопропускания. Чем больше слоев в покрытии - тем лучше его проводимость, но меньше светопропускание, При термообработке основных слоев критерий готовности слоя тот же, что и при термообработке переходного слоя. Последовательное выполнение трех циклов «напыление+термообработка» позволяет обеспечить величину удельного электросопротивления покрытия ρ=9 Ом/см при светопропускании 81%.- electrical resistance and light transmission. The sensors of the resistance meter are placed on the sample - witness. It is located in the immediate vicinity of the substrate and goes through all stages of processing, as well as the main substrate. The criterion for completing the deposition of the transition layer is its resistance at the level of 200 ÷ 600 Ohm / cm ² , and the light transmission is 87%. Heat treatment is carried out at a temperature of 200 to 250 ° C until a transition layer is created. The criterion for the appearance of such a layer is to stop the change in electrical resistance (ΔR = 0). The transition layer is a polycrystalline structure and provides a transition from the amorphous structure of the substrate to the polycrystalline structure of the conductive coating film. The next coating layer with a thickness of 20-50 nm is applied to the formed transition layer, which is necessary for the growth of the crystalline phase in the film during subsequent heat treatment. Moreover, the number of cycles (spraying + heat treatment) is selected depending on the required parameters of electrical conductivity and light transmission. The more layers in the coating, the better its conductivity, but less light transmission. When heat-treating the main layers, the criterion of layer readiness is the same as when heat-treating the transition layer. The sequential execution of three cycles of “spraying + heat treatment” allows us to ensure the value of the electrical resistivity of the coating ρ = 9 Ohm / cm with a light transmission of 81%.

Claims

1. A protective optically transparent electromagnetic screen for display devices, in particular for monitors, consisting of glass and an optically transparent conductive coating based on indium oxide, characterized in that the coating is obtained by magnetron sputtering and deposition on a heated glass substrate and is made in a thickness of 100-200 nm , with a specific electrical resistance of not more than 10 Ohm / cm ² , with a transmittance of light in the visible part of the spectrum of more than 80% and with an attenuation coefficient of spurious electromagnetic radiation of at least 40 dB.

2. The protective screen according to claim 1, characterized in that it contains an optically transparent conductive coating based on indium oxide with a thickness of 150 nm.

3. The protective screen according to claim 1, characterized in that it contains an optically transparent conductive coating based on indium oxide with a specific electrical resistance of less than 3 Ohm / cm ² .

4. The protective screen according to claim 1, characterized in that it contains an optically transparent conductive coating based on indium oxide, located on the outside of the screen.

5. The protective screen according to claim 1, characterized in that it is made with the possibility of heating the monitor during operation in cold climatic conditions.