Конструкции экранов

Способы снижения уровней излучений, воздействующих на человека, разрабатываются в следующих направлениях:

- создание малоизлучающих видеодисплейных терминалов;  - применение внешних экранов и других средств защиты.

Переход на технику отображения без использования электронно-лучевых трубок.

Электромагнитное излучение, излучаемое с поверхности и через поверхность экрана электронно-лучевой трубки, может быть частично экранировано с помощью проводящего покрытия, наносимого на внутреннюю или внешнюю поверхность предохранительного стекла; или же с помощью дополнительного защитного фильтра, который располагается перед экраном.

Выбор материала экрана зависит от остаточного электромагнитного излучения в требуемом диапазоне частот, уровня яркости экрана электронно-лучевой трубки и требований по психофизическим параметрам и восприятию изображения.

При разработке защитных экранов-фильтров особое внимание уделяют следующим их параметрам:

•  прозрачность и электромагнитное экранирование;  •  долговечность;

Конструктивно просветные электромагнитные экраны могут выполняться в виде:

•  тонких пленок, одна из которых является токопроводящей, нанесенных на лицевую сторону поверхности электронно-лучевой трубки;  •  тонкопленочного полимерного материала с токопроводящим покрытием;  •  силикатного стекла с токопроводящим покрытием;  •  комбинированного стеклополимерного материала с токопроводящим покрытием (например, изготавливаются из окрашенного (затемненного) пластика. Частично улучшаются визуальные характеристики изображения на экране: снижается количество бликов, повышается контрастность, но непрочность материала приводит к быстрому накоплению повреждений и помутнению поверхности);  •  металлической сетки, заключенной между силикатными стеклами, на одной из внутренних сторон которой нанесена монопроводящая пленка (минус этой сетки - возникновение т.н. «муара», приводящего к значительному перенапряжению зрения пользователя);  •  одной металлической сетки, пропаянной по контуру облицовочной рамки;  •  металлизированной полиэфирной сетки, выступающей как самостоятельно, так и расположенной внутри диэлектрического склеивающего материала (полиуретан, поливинилбутироль, каучук кремнийорганический, бисалил карбонат диэтилен гликоля);  •  поляроидных фильтров.

В зависимости от требуемой эффективности экранирования просветного электромагнитного экрана количество токопроводящих слоев в нем (из одного материала или нескольких) варьируется от одного до пяти, причем лицевая поверхность может иметь или не иметь антибликовое покрытие.

Основными проблемами разработки сеточных металлических экранов являются:

•  подбор оптимальных размеров «смотрового окна»;  •  нанесение антибликовых покрытий на экран;  •  расположение нитей сетки относительно растра электронно - лучевой трубки;  •  способы крепления сетки в оправе экрана.

Первая проблема связана с решением таких частных задач, как эффективность экранирования просветного электромагнитного экрана от электромагнитного излучения электронно-лучевой трубки, способность электромагнитного экрана снимать электростатическое поле с экрана электронно-лучевой трубки, снижение деионизации воздуха в зоне дыхания оператора, влияние электромагнитного экрана на разрешающую способность изображения, изменение координат цветности и контраста изображения и т.д.

Исследование второй проблемы связано с решением задач отработки способов нанесения покрытий на поверхности защитного экрана с целью уменьшения интегрального коэффициента отражения (для увеличения яркостного контраста изображения) и нанесения антибликовых покрытий на стеклянную подложку защитного экрана.

Третья проблема возникает при наложении двух или нескольких дискретных структур на поверхность экрана электронно-лучевой трубки, что приводит к появлению муара на изображении. Глаз человека воспринимает муаровые волны при достаточно заметной их интенсивности и сравнительно большом периоде их повторения (от 2 до 20 строк растра электронно-лучевой трубки), что часто встречается на практике.

Параметры исследованных просветных электромагнитных экранов

№	Краткая характеристика  экрана	Коэффициент пропускания, %	Шаг сетки, мкм	Толщина нити, мкм	Материал нити
1	Металлическая сетка, натянутая на рамку	30	96	40	БрОФ6 S -0,4
2	Металлическая сетка, натянутая на рамку	35	160	60	Л80
3	Металлическая сетка, натянутая на рамку	63	155	30	БрОФ6 S -0,4
4	Металлическая сетка, расположенная между двумя стеклянными пластинами; толщина панели 7 мм	50	157	40	БрОФ6 S -0,4
5	Сетка из полиэфирной нити с токопроводящим и антиотражающим покрытием SunFlex (Англия)	45	107	61	-

На рис. показана зависимость затухания электромагнитного излучения (S_Е) от частоты (f) при использовании различных типов электромагнитных экранов.

Зависимость затухания электромагнитного излучения (S_Е) от частоты (f)  при использовании различных типов электромагнитных экранов. 

У всех указанных сеточных металлических материалов эффективность экранирования не уменьшается с увеличением частоты, как это происходит у сетки с полиэфирными нитями, а остается практически на высоком уровне. Лучшими экранирующими свойствами обладает сетка №1 с меньшим коэффициентом пропускания. Однако недостатком, и довольно значительным, является ее низкое светопропускание, приводящее к сильному понижению яркости экрана электронно-лучевой трубки.

По сравнению с экранами из силикатного стекла с токопроводящим покрытием на основе SnO₂, у которых эффективность по электрической составляющей резко падает из-за уменьшения толщины скин-слоя, сеточные металлические экраны имеют больше преимуществ.

Деионизирующий эффект работающего видеомонитора частично устраняется установкой перед экраном электронно-лучевой трубки защитного экрана с заземленным контуром. При этом экран создает как бы защитный заслон для воздушной среды в зоне дыхания оператора. Таким образом, установленный перед экраном видеомонитора защитный экран позволяет эффективно решать задачу защиты оператора персонального компьютера от электромагнитного излучения экрана электронно-лучевой трубки.

Что касается способов крепления и уменьшения количества отрицательных ионов в зоне дыхания оператора, то упомяну о следующем. Один сотрудник предприятия «Циклон-тест» сконструировал экран, который крепился специальным резиновым кожухом с металлическими порошковыми включениями так, что не оставалось вообще никакого зазора между поверхностью монитора и защитного экрана. А в стандартных конструкциях защитных экранов в зазоры поле затягивает отрицательные ионы.

Сравнительные характеристики монитора IBM с фильтрами и без них

Характеристика	Монитор IBM 8518	Монитор  IBM 8518  с фильтром 3М  типа AF 200 L	Монитор  IBM 8518 с фильтром 3М  типа PF 400 L
Рентгеновское излучение, мкР/ч	< 100	< 100	< 100
Электростатический потенциал, кВ	16	В пределах + 0,5	В пределах + 0,5
Переменное электрическое поле, В/м, в полосе частот 5 Гц…2 кГц: на расстоянии 30 см, на расстоянии 50 см	27,1 10,8	< 10 10	< 10 10
Переменное электрическое поле, В/м, в полосе частот 2 кГц…400 кГц: на расстоянии 30 см, на расстоянии 50 см	7,0 2,9	1,1 < 1	1,0 < 1
Переменное магнитное поле, нТл в полосе частот 5 Гц…2 кГц: на расстоянии 30 см, на расстоянии 50 см	< 200 ---	< 200 ---	< 200 ---
Переменное магнитное поле, нТл, в полосе частот 2 кГц…400 кГц: на расстоянии 30 см на расстоянии 50 см	< 200 < 10	< 200 < 10	< 200 < 10

Это позволяет использовать более дешевые мониторы и продолжать эксплуатировать уже имеющиеся видеодисплейные терминалы с высоким уровнем электромагнитных излучений. Но следует учитывать, что защитный экран приводит к изменению картины электромагнитного поля, что может привести к возникновению недопустимых значений напряженности электромагнитного излучения на соседних рабочих местах. Применение защитных фильтров, как отмечалось выше, может значительно улучшить многие визуальные параметры дисплеев, но, кроме этого, защитить пользователя от электростатического и переменного электромагнитного излучения. Эффективным оказывается применение фильтров новых конструкций с дополнительным экранированием боковых сторон дисплеев, а также использование разработанных в России поглощающих устройств.

Распределение электрического переменного и электростатического полей  персонального компьютера ( а - в диапазоне частот 5 Гц - 2 кГц; б - в диапазоне частот  2 - 400 кГц; в - электростатическое поле) по нормам ГОСТ Р 50948-96 и MPR II (1),  без защитного фильтра, с высококачественным плоским защитным фильтром (2),  с фильтром DEFENDER ABSOLUT (3), с фильтром DEFENDER ABSOLUT (4) и  устройством POWERCUT (5).