JP2009522202A - Ｕｖ光をブロックする無機材料を用いたｕｖブロック膜を備えた光学ディフューザ - Google Patents
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Abstract
【課題】 機械的強度を有し、ガラス基板の熱強化処理に伴う高温に絶えうる耐熱性を有する、耐熱性ＵＶ膜を備え、相当量のＵＶ光をブロックできるディフューザを提供すること。
【解決手段】 相当量の紫外（ＵＶ）光をブロックできるディフューザが、照明系に提供されている。本発明の所定の実施例において、ディフューザは、相当量のＵＶ光をブロックする１つ以上のＵＶ膜を支持するガラス基板を備え、もってディフューザを通過しうるＵＶ光の量を低減する。所定の実施例において、膜は、フリット母材中に無機粒子を有し、その結果、膜が可視光を拡散すると共にＵＶ光をブロックすることともなる。
【選択図】 図１
【解決手段】 相当量の紫外（ＵＶ）光をブロックできるディフューザが、照明系に提供されている。本発明の所定の実施例において、ディフューザは、相当量のＵＶ光をブロックする１つ以上のＵＶ膜を支持するガラス基板を備え、もってディフューザを通過しうるＵＶ光の量を低減する。所定の実施例において、膜は、フリット母材中に無機粒子を有し、その結果、膜が可視光を拡散すると共にＵＶ光をブロックすることともなる。
【選択図】 図１
Description
本発明は、光学機器に使用されるディフューザに関する。所定の実施例において、ディフューザは、拡散機能と相当量の紫外（ＵＶ）光をブロックする膜との両方を有する。本発明の所定の実施例において、無機物のＵＶブロック材料がフリット母材中に混合されてＵＶブロック膜をなすのでもよい。
従来、ディフューザは知られている。ディフューザは光を広げるように散乱し、若しくは広げ、又はその両方を行い、多くの異なる光学応用、例えば限定的でない例としての、腕時計、投射システム、ディスプレイ、コンピュータ画面、外科装置、光通信システム、光センサ、ファイバ光学システム、顕微鏡照明系、光導波路等において、使用される。紫外（ＵＶ）光は、ディフューザが使用される上記の１種類又は複数種類の装置を故障させうる。しかしながら、不幸にも、従来のディフューザは、上記の１種類又は複数種類の装置を故障させうる紫外（ＵＶ）光を充分にはブロックしない。
したがって、従来、ディフューザとして機能すると共に相当量のＵＶ光をブロックできるディフューザへの需要があることが理解されていた。
また、耐熱性がなくてガラス基板の熱強化処理に伴う高温に耐えることができない、所定の機物のＵＶ膜（実質的に有機物のＵＶブロッカを有する）は好ましくないことが理解されていた。特に、そのような有機物のＵＶブロッカは、高温において分解することも起こる。そのような無機物のＵＶ膜は機械的強度も弱く、歩留まりが低下しやすい。さらに、ディユーザ又はその上の有機物の膜が長時間にわたって高い動作温度下におかれる所定の応用において、有機物を主成分とする膜は変質しやすい。
それゆえ、従来、機械的強度を有し、ガラス基板の熱強化処理に伴う高温（例えば約５８０〜８００℃）に絶えうる耐熱性を有する、耐熱性ＵＶ膜に対する需要もあることが理解される。
ＵＶ光の相当量を阻止可能なディフューザが、照明系内に供給される。本発明の所定の実施例において、ディフューザはＵＶ光の相当量をブロックしてディフューザを通過しうるＵＶ光の相当量を低下させる１つ以上のＵＶ膜を支持するガラス基板を備える。さらに、ＵＶブロック膜は光の拡散機能をも実現するのでもよい。
本発明の所定の実施例において、ディフューザはその上にＵＶ膜を有するガラス基板を備える。さらに、ＵＶ膜がガラス基板の一方の面に設けられ、拡散膜が他方の面に設けられるのでもよい。他の実施例においては、単一の膜がＵＶ光をブロックする機能と光を拡散する機能との両方を備える。
００７１
本発明の他の実施例において、ディフューザが光を拡散する（例えば、エッチング等によって粗く加工された）面を有し、ＵＶ膜がガラス基板の粗い面の反対側の広い面上に設けられている。ＵＶ膜は、相当量のＵＶ光をブロックするように機能する。
００７１
本発明の他の実施例において、ディフューザが光を拡散する（例えば、エッチング等によって粗く加工された）面を有し、ＵＶ膜がガラス基板の粗い面の反対側の広い面上に設けられている。ＵＶ膜は、相当量のＵＶ光をブロックするように機能する。
本発明の所定の実施例において、ＵＶ膜の形成は、フリットなどのガラス等の高温加工可能なガラス母材中にＵＶブロッカ（例えば、ＵＶ吸収材料）を混入することに基づく。ガラス母材中に使用されうる耐熱性のＵＶブロッカの一例はCe、Bi、Ti、Sn及びSbのうちの１つ以上の酸化物を含む。驚くことに、フリット等のガラス母材中への無機物のＵＶブロッカの使用は、高い機械的強度及び耐熱性を有し、大幅な劣化を伴うこと無しにガラス基板に高温処理を施しうる膜が得られることがわかった。所定の実施例において、ＵＶ膜は、ＵＶブロック特性又は透過率特性における大幅な劣化を与えること無しに、ガラス基板に熱強化処理（例えば、約５８０〜８００℃）に伴う高温に耐えうる。
本発明の所定の実施例に係るディフューザは、適切な各光学応用、例えば限定的でない例としての、腕時計、投射システム、ディスプレイのバックライト、コンピュータ画面、外科装置、光通信システム、光センサ、ファイバ光学システム、顕微鏡の照明系、光導波路等での照明系において使用されるのでもよい。
本発明の所定の実施例において、少なくとも可視光と紫外（ＵＶ）光を含む光を放射する光源と、光源からの光を受光するように配置され、光源から受光した可視光を拡散するディフューザと、を備え、ディフューザがＵＶブロック膜を支持するガラス基板を備えてディフューザが約２０％未満のＴuv（ＵＶ透過率）を有し、ＵＶブロック膜がガラスフリット内にCe、Zn、Bi、Ti、Sn及びSbのうちの１つ以上の無機酸化物を有する、照明系が提供される。
本発明の所定の実施例において、ＵＶブロック膜が、Ce、Bi、Ti、Sn及びSbのうちの１つ以上の酸化物を重量比で約０．１〜１０％有する。
本発明の所定の実施例において、ＵＶブロック膜を支持するガラス基板を備えた光学ディフューザであって、ディフューザが約２０％未満のＴuv（ＵＶ透過率）を有し、ＵＶブロック膜がＵＶ光の相当量をブロックする少なくとも１つの無機金属酸化物を有し、少なくとも１つの無機金属酸化物がフリット内に供給されているものが、照明系における使用のために、供給されている。
以下、いくつかの図面を通して同様の部分を同様の符号で示す図面を特に、参照する。
本発明は、光学装置／システム用の照明系における使用のためのディフューザに関する。ディフューザは、ディフューザとしての機能しかつ相当量のＵＶ光をブロックするディフューザが提供されている。本発明の所定の実施例において、ディフューザは、ＵＶ光の相当量をブロックする１つ以上のＵＶ膜１０を支持するガラス基板を備え、もって、ディフューザを通過しうるＵＶ光の相当量を低下させる。ディフューザが相当量のＵＶ光をブロックするため、ディフューザを通過し光学装置の活性領域に入るＵＶ光の量が減らされ、もってＵＶ光によって光学装置に加えられうる故障の量が減らされる。例えば、ＵＶ光は所定の物質を劣化させやすく、もってここに記載の１種類又は複数種類の光学装置の寿命を縮める。本発明の所定の実施例に係るディフューザは、それゆえ、可視光領域／帯での適切な透過率を保持しつつＵＶ光の相当量をブロックすることを提供する。
本発明の所定の実施例に係るディフューザは、適切な各光学応用、例えば限定的でない例としての、腕時計、投射システム、ディスプレイ（例えば、液晶ディスプレイ）のバックライト、コンピュータ画面、外科装置、光通信システム、光センサ、ファイバ光学システム、顕微鏡の照明系、光導波路等において、使用されるのでもよい。本発明の所定の実施例において、ディフューザは、ＵＶ光の相当量をブロック（反射及び／又は救急）し、かつ片面又は両面からの照り返しを低減するように機能可能なガラスベースの製品である。所定の実施例において、ディフューザは、ランバート型又は疑ランバート型のディフューザとして作用するのでもよい。
従来、プラスチック製のディフューザが、知られている。しかしながら、プラスチックを主成分とするディフューザは、上記の１種類又は複数種類の光学装置に伴う高温（例えば、高い動作温度）に影響されやすい。その結果、本発明の所定の限定的でない実施例において、ディフューザは、より耐久性が強く高温応用に耐え、ＵＶ光の露光によって劣化しないガラス基板１を備える。
本発明の所定の実施例において、ＵＶ膜１０の形成は、フリットなどのガラス等の高温加工可能なガラス母材中にＵＶブロッカ（例えば、ＵＶ吸収物質）の混入に基づく。ガラス母材中に使用されうる耐熱性ＵＶブロッカの一例は、Ce、Zn、Bi、Ti、Sn及びSbのうちの１つ以上の無機酸化物を有する。驚くことに、フリット等のガラス母材中にそのような無機物のＵＶブロッカを使用することが、高い機械的強度及び耐熱性を有しかつ大きな劣化なしにガラス基板に熱強化処理を施すことができることとなることがわかった。所定の実施例において、ＵＶ膜は、ＵＶ光のブロック特性又は等価特性を大幅に劣化させることなしに、ガラス基板の熱強化処理に伴う高温（例えば、約５８０〜８００℃）に耐えうる。
図１は、本発明の実施例に係るディフューザＤの断面図である。図１に示された実施例のディフューザＤは、ガラス基板１、ＵＶブロック膜１０、及び拡散膜２０を備える。ガラス基板１は、本発明の実施例によれば、苛性ソーダ−消石灰−シリカ系を母材とするガラス基板であってもよく、熱処理（例えば、熱強化処理）は施されていてもいなくともよい。各膜１０、２０は、本発明の異なる実施例において、１つ又は複数の層を有するのでもよい。図１に示された実施例において、ＵＶブロック膜１０は照明系の１つ以上の光源からの入射光中のＵＶ光の相当量をブロックするように機能し、拡散膜２０は入射光がガラス基板１を通過するときに実質的に広げ又は拡散させる。ＵＶブロック膜１０と拡散膜２０のそれぞれは相当量の可視光（例えば、それぞれ約２５％未満、より好ましくはそれぞれ約１０％）をブロックせず、可視光の透過率はディフューザによって維持され又は保持される。所定の実施例において、選択的な拡散膜２０は、拡散のためのフリット混合物を有する膜でも、可視光を拡散するために固溶した又は樹脂中に分散した複数の粒子（例えば、TiO2、Al2O3、SiO2等）を有する膜であってもよい。図１に図示された実施例において、ＵＶ膜１０と拡散膜２０とは、ガラス基板１の広くて対向する面上に設けられる。所定の実施例において、膜２０が省略されＵＶ膜１０はＵＶ光のブロック機能に加えて光の拡散機能を実現するための拡散粒子を有するのでもよい。
図２は本発明の他の実施例に係るディフューザＤの断面図であり、図１に示された実施例と同様に、図２のディフューザはガラス基板１とＵＶブロック膜１０を備える。しかしながら、図２に示された実施例においては、ガラス基板１の少なくとも１つの広い面が光を散乱する効果を奏するように粗く加工されている。図２に示された実施例において、ガラス基板１のＵＶブロック膜１０の下の面は、可視光を散乱／広げるために粗く加工された面Ｒとなり、製品がディフューザとして機能できるようになっている。ガラス基板１の面を粗くする加工は、適切な各方法、例えば限定的でない例としての、フッ酸を主成分とする溶液を用いてのガラスのエッチング（ＨＦでエッチングされたガラス）、ガラスの研磨、又はガラス面をエッチングするためのいずれかの他の技術等を用いて行うことができる。入射光は、ガラスとその上の膜と空気との間の粗い領域に沿った屈折率の差のため、粗い面Ｒによって拡散される。本実施例において、ガラス１及び／又は膜１０の粗い面Ｒは、可視光を拡散する機能を提供し、ＵＶ膜１０は相当量のＵＶ光をブロックする機能を提供する。膜１０は、所定の実施例において、光の拡散機能を実現するのでもよい。
図３は、本発明の更なる他の実施例に係るディフューザＤの断面図である。図１に示された実施例と同様に、図３に示されたディフューザはガラス基板１とＵＶブロック膜１０を備える。しかしながら、図３に示された実施例において、ガラス基板の少なくとも１つの広い面は、粗く加工されて光を散乱−拡散する効果を奏するように粗くされている。図３に示された実施例において、ガラス基板１の前方の面Ｒ（即ち、照明系の光源から最も離れた面）は、可視光を散乱し又は広げる粗い面Ｒを提供するように粗く加工され、製品がディフューザとして機能できる。ガラス基板１の表面を粗くする加工は、適切な各方法、例えば限定的でない例としての、フッ酸を主成分とする溶液を用いたエッチング（ＨＦによってエッチングされたガラス）、ガラスの研磨、又はガラスをエッチングするための他の何れかの技術を用いて実現されるのでもよい。入射光は、ガラスとその上の膜と空気との間の粗い面に沿った屈折率の差の貯め、粗い面Ｒによって拡散される。図３に示された実施例において、ＵＶ膜１０は、ガラス基板の粗い面Ｒと対向する面上に設けられている。本実施例において、ガラス１の粗い面Ｒは可視光を拡散する機能を提供し、ＵＶ膜１０はＵＶ光の相当量をブロックする機能を提供する。図３に図示された実施例は粗く加工された前方の面と上にＵＶブロック膜１０を有するガラス基板の背面とを図示するが、本発明は、ＵＶブロック膜１０と粗い面Ｒとの配置が本発明の他の実施例において反転可能であるように、このようには限定されない。換言すれば、他の実施例において、ガラス基板の背面が粗く加工され、ＵＶ膜１０がガラス基板１の前方の面上に設けられるのでもよい。
図５は、本発明の更なる他の実施例に係るディフューザＤの断面図である。図５に示された実施例において、膜１０はＵＶ光をブロックする機能と可視光を拡散する機能との両方を提供する。換言すれば、拡散機能とＵＶ光をブロックする機能との両方は、本実施例において同一の膜１０によって実現されている。言い換えると、本実施例におけるＵＶ膜１０は、ＵＶ膜がディフューザとしても作用するように変更された。これは、粒子状の充填物質、例えば、シリカ、アンモニア及び／又はチタニアを、膜１０を通過する可視光を反射しもって広げ又は散乱するように作用する粒子状充填物質を有するＵＶ膜１０内に供給することによって達成されるのでもよい。所定の実施例において、シリカ、アンモニア及びチタニアのうちの１種類以上の粒子とＵＶ及び／又はＩＲ（赤外）ブロッカ等の電磁波を吸収する添加物とが適合するバインダ母材中で混合され、得られた膜に、可視光の有効な散乱体と有害なＵＶ光及び／又はＩＲ光のブロッカとが与えられるのでもよい。所定の実施例において、同一の粒子が、膜１０内でＵＶ光をブロックすると共に光を拡散するようにも機能するのでもよい。また、膜１０上に微細パターンを印刷して、拡散膜の代わりに又は付加して、照り返し防止膜として機能するようにするのでもよい。光のディフューザとＵＶブロッカとの両方として機能する図５に示された実施例の膜が、所定の例において、ここに記載の他の実施例における何れかと組み合わされて使用されるのでもよい。
所定の実施例において、１種類以上の蛍光物質がここに記載の各実施例のＵＶ膜１０に添加されるのでもよい。これらは、ＵＶ光を吸収して可視光を再放出するように選択され、もって照明系の効率を高めるのでもよい。
上記の各実施例において使用されうるＵＶブロック膜１０の例が、以下に記載される。
所定の実施例において、ＵＶブロック膜１０は、フリット（例示的なフリットは、オハイオ州所在のフェロ・コーポレーション（Ferro Corporation）社から入手可能なFerro frit 20-8099である。）などのガラス等の高温加工可能なガラス母材、中に供給された１種類又は複数種類のＵＶブロッカからなる又は含む。フリットと混合されうる耐熱性のＵＶブロッカの例は、Ce、Zn、Bi、Ti、Sn及びSbのうちの１種類又は複数種類の無機酸化物を含む。所定の実施例において、ＵＶ膜１０は、ＵＶブロッカ（例えば、Ce、Zn、Bi、Ti、Sn及びSbのうちの１種類又は複数種類の酸化物）を、約０．０５〜１５％、好ましくは約０．１〜１０％、より好ましくは約０．１〜５％、最も好ましくは約０．２〜３％含む。ＵＶブロッカは、所定の実施例において水中等における分散体して（例えば、コロイド等）供給されるのでもされなくともよい。上記の１種類又は複数種類のＵＶブロッカがフリット母材中に供給されて、本発明の所定の実施例に係るＵＶ膜１０を形成するのでもよい。さらに、所定の実施例において、ＵＶ膜１０は、少なくとも約８０％、好ましくは少なくとも約８５％、より好ましくは少なくとも約９０％、そして可能性として少なくとも約９５％及び約９７％、含まれる。
所定の実施例において、少なくともガラス基板１とＵＶブロック膜１０とを備えるディフューザＤは、約２０％未満、好ましくは約１０％未満、より好ましくは約５％未満、そしてしばしば約３％未満又は約２％未満、のＴuv（ＵＶ光の透過率）を有する。
本発明の所定の実施例において、ＵＶブロック膜１０は、これに到達して通過するＵＶ光（３００〜３８０ｎｍ）の、少なくとも約５０％、好ましくは少なくとも約７０％を阻止し、より好ましくはこれに到達して通過するＵＶ光の少なくとも約８０％を阻止し、そして、最も好ましくはこれに到達して通過するＵＶ光の少なくとも約９０％（又は、少なくとも約９５％）を阻止する。換言すれば、ＵＶブロック膜１０は、好ましくはＵＶ光（即ち、３００〜３８０ｎｍ）の少なくとも約５０％、より好ましくはＵＶ光の少なくとも約７０％、さらに好ましくは少なくとも約８０％、さらに好ましくは少なくとも約９０％、最も好ましくはＵＶ光の少なくとも約９５％をブロックする。ＵＶブロック膜１０は、例えば限定的でない例として、そのようなＵＶ光の反射、そのようなＵＶ光の吸収、及び／又は、そのようなＵＶ光の相当量を別の種類の輻射（例えば、ＩＲ）及び／又は同様なものへの変換、によってＵＶ光（３００〜３８０ｎｍ）をブロックするのでもよい。
所定の実施例において、ディフューザＤは、少なくとも約３５％、より好ましくは少なくとも約５０％、さらに好ましくは少なくとも約６０％、そしてしばしば少なくとも約７０％、の可視光の透過率を有する。
本発明の所定の実施例において、ＵＶブロック膜１０は、赤外（ＩＲ）光と紫外（ＵＶ）光との両方をブロックする特性を有するコロイド状導電性酸化物を有するものであっても含むのでもよい。本発明の所定の実施例において、ＵＶブロック膜１０として、シリカ部材、亜鉛アンチモン及びＵＶブロック物質を含む実質的に透明な複合酸化物膜が設けられ、もって膜が形成（例えば、ゾル法を介した膜形成）後にＩＲ光とＵＶ光との両方の相当量をブロックする。本発明の所定の実施例において、ＵＶ光とＩＲ光とをブロックする膜は、ナノ粒子状のセリウム酸化物及び亜鉛アンチモン化合物とシリコン酸化物（例えば、SiO2）とのそれぞれを有する。そのような膜は、ＵＶ光とＩＲ光との両方のブロックに効果的であり、また、所定の実施例における１時間又は２時間にわたる実質的な加熱（例えば、約４００〜４５０℃への）後に透過率波長特性が実質的に変化せずに保持される程度に、高温に対する耐熱性を有する。所定の実施例において、成膜物は、波長２３００ｎｍで１０％未満の透過率を有する。本発明の所定の実施例において、ゾル法を用いて形成された膜は、その約１５〜５０％をなすセリウム酸化物（より好ましくは約２０〜４５％、最も好ましくは約３０〜４０％）、その約３０〜７０％をなす亜鉛アンチモン化合物（より好ましくは約３５〜６５％、最も好ましくは約４０〜５５％）、その約５〜３５％をなすシリコン酸化物（より好ましくは約１０〜３０％、最も好ましくは約１２〜２５％）を有する。ゾル法で形成された膜中のそのような物質のこれらの量は、ＵＶ光とＩＲ光との両方を阻止するのに効果的な膜を提供し、高温に対しても耐熱性をゆすることも判明した。また、アンチモン酸化物の分散体がアンチモン酸化物のゾルである場合、所定の実施例に係る膜をなすこともある無水の導電性亜鉛アンチモン化合物は、まず、アンチモン酸化物のゾルと亜鉛化合物とを混合し、次に乾燥させた後３００〜６８０℃で混合物を焼成して作製可能である。所定の実施例において使用可能な亜鉛化合物は、亜鉛水酸化物、亜鉛酸化物、亜鉛の無機酸塩及び亜鉛の有機酸塩によって構成されるグループから選択された少なくとも１種類の亜鉛化合物である。亜鉛の無機酸塩は、炭酸亜鉛、ベーシック炭酸亜鉛（ZnCO3・2Zn(OH)2・H2O）、硝酸亜鉛、塩化亜鉛、硫酸亜鉛等を含む。亜鉛の有機酸塩は、蟻酸亜鉛、酢酸亜鉛、シュウ酸亜鉛等を含む。これらの亜鉛化合物は、工業薬品として市場におかれているものであってもよい。亜鉛水酸化物及び亜鉛酸化物が使用される場合、これらは１００ｎｍ以下の平均粒径を有するものであることが好ましい。特に、焼成において蒸発する酸を含む塩、例えば炭酸塩、有機酸塩、が好ましい。それらは、単独で又はそれらの２種類以上の混合で使用されるのでもよい。使用可能なコロイド状アンチモン酸化物は、１００ｎｍ以下の平均粒径を有するアンチモン酸化物であり、５酸化２アンチモンのゾル、１３酸化６アンチモンのゾル、コロイド状３酸化２アンチモン等を含む。５酸化２アンチモンは、既知の方法、例えば、３酸化２アンチモンが酸化される方法、アルカリアンチモン化合物がイオン交換樹脂でアルカリが除かれる方法、ナトリウムアンチモン化合物（MSbOx、Mはアリカリ金属。）が酸で処理される方法、及び／又は同様の方法によって作製されうる。１３酸化６アンチモンのゾルは３酸化２アンチモンが酸化される方法で作製され、４酸化２アンチモン水酸化物が３酸化２アンチモンが酸化される方法によって作製されるのでもよい。
図４は、上記（例えば、図１〜図３及び図５のそれぞれを参照。）のディフューザＤ又は以下に記載の例における各ディフューザが、液晶ディスプレイ等のディスプレイの照明系内に使用される、本発明の実施例を示す図である。照明系は、平行光化（コリメートされた）された又はされていない光をディフューザＤに向けて出射する光源５０を備える。光源５０からの光はディフューザＤへの入射光と考えられる。光源５０からの光は、可視光とＵＶ光との両方を含み、ＩＲ光をも含みうる。ディフューザＤ（図１〜図３及び図５を参照。）は、光源５０からの可視光を散乱し又は広げると共に、光源５０からのＵＶ光の相当量をブロックする。それゆえ、ディフューザＤからディスプレイパネル５２に向かう光は、ＵＶ光成分が低下し、事実上拡散されている。
本発明の所定の実施例において、ＵＶブロック膜１０は、約１〜１５μｍ、より好ましくは約１〜１０μｍ、最も好ましくは約２〜８μｍの膜厚を有する。
例１〜例１３
例１〜例１３
例１〜例１３は、例示のためのものであり限定するものではない。例１〜例１３のそれぞれにおいて、ＵＶブロック膜１０は平らなガラス基板上に形成された。図６は、例１〜例１３の膜の作製条件等を示す。図６において、「Frit 99」はFerro 20-8099ガラスフリットを意味し、「厚さ」は膜１０の厚さを意味する。
例１は、図５に図示されたディフューザに関する。例１のディフューザは以下のように作製された。混合原料は、Ferro 20-8099フリット（ガラスフリット）が重量比で９９％、ニアコル（Nyaclo）社から得られた粒径１０〜２０ｎｍの酸化セリウム（CeO2）粒子（ニアコル・ナノ・セリア）のコロイドが重量比で１％、となるように混合されて作製された。ニアコル社は、酸化セリウムの粒子を水中に分散させたもの（即ち、コロイド）を提供する。酸化セリウムは、ＵＶブロッカとして作用する。ＵＶブロック膜は、スクリーン印刷技術を用いて、メッシュ寸法１４０のスクリーンを使用し、厚さ３ｍｍのガラス基板１上に形成された。成膜されたガラス基板は、次に約６２５℃で約５分熱処理され、もって耐擦傷性を有しＵＶ光をブロックし、光を拡散する膜１０をその上に有するガラス基板１を備え熱強化されたディフューザを提供する。熱強化ガラス基板１とＵＶブロック／拡散膜１０を備えた例１のディフューザＤの透過率波長特性は図７に曲線（Ｂ）によって示され、ディフューザは約２．３％のＴuvと約３８．５％のＴvisとを有する。比較のため、図７における曲線（Ａ）は、ガラス基板とFerro 20-8099フリットのみからなり（膜内にＵＶブロッカを含まず）同一の条件で作製された膜とを備える比較例としてのディフューザを図示する。例１（図７の曲線（Ｂ））のディフューザは、比較例（図７の曲線（Ａ））に比較して、ＵＶ波長領域（即ち、３００〜３８０ｎｍ）において、非常に良好な（低い）透過率を有していた。さらに、膜内に酸化セリウムを含有しない比較例のディフューザは、約２２．３％のＴuvと約５７．３％のＴvisとを有していた。
例２は、図５に示されたディフューザに関する。例２のディフューザは、以下のように作製された。混合原料は、Ferro 20-8099フリット（ガラスフリット）が重量比で９９．８％、ブーラー（Buhler）社から得られた粒径２０〜４０ｎｍの酸化亜鉛（ZnO）粒子（ナノＺ）のコロイドが重量比で０．２％、となるように混合されて作製された。混合と熱処理は例１と同じであり、ガラス基板も同じ厚さであった。熱強化ガラス基板１と膜１０を備えた例２のディフューザＤの波長特性は、図７に曲線（Ｃ）によって示され、ディフューザは約２７．１％のＴuvと約５９．６％のＴvisとを有していた。比較のため、図７における曲線（Ａ）は、ガラス基板と、Ferro 20-8099フリットのみからなり（膜内にZnOを含まず）同一の条件で作製された膜とを備える比較例としてのディフューザを図示する。亜鉛酸化物を膜内に有しない比較例のディフューザは、約２２．３％のＴuvと約５７．３％のＴvisとを有する。それゆえ、例２の膜内の酸化亜鉛の粒子がＵＶ光のブロックに関していかなる改良にも繋がらなかったことが、理解されるであろう。
例３は、図５に示されたディフューザに関する。例３のディフューザＤは、以下のように作製された。混合原料は、Ferro 20-8099フリット（ガラスフリット）が重量比で９０％、エレメンティス（Elementis）社から得られた粒径２８０ｎｍのチタン酸化物（例えば、TiO2）粒子のコロイドが重量比で１０％、となるように混合されて作製された。チタン酸化物は、ＵＶブロッカとして作用する。ＵＶブロック膜は、厚さ３ｍｍのガラス基板１上に、スクリーン印刷技術を用い、メッシュ寸法１４０のスクリーンを使用して設けられた。成膜されたガラス基板は次に約６２５℃で約５分熱処理され、もって、耐擦傷性を有しＵＶ光をブロックし光を拡散する膜１０をその上に有するガラス基板を備え、熱強化されたディフューザが提供された。熱強化ガラス基板１とＵＶブロック／拡散膜１０を備えた例３のディフューザＤの波長特性は、図７に曲線（Ｄ）によって示され、ディフューザは約２．２％のＴuvと約４６．１％のＴvisとを有する。例３（図７における曲線（Ｄ））と比較例（図７における曲線（Ａ））とを比較することによって、例３のディフューザがＵＶ波長領域において比較例に比較して非常に良好な（低い）透過率を有していたことが分かる。
例４は、図５に示されたディフューザに関する。例４のディフューザは、以下のように作製された。混合原料は、Ferro 20-8099フリットが重量比で９１．９％、エレメンティス社から得られた粒径２８０ｎｍのチタン酸化物（例えば、TiO2）粒子のコロイドが重量比で約８％、アルドリッチ（Aldrich）社から得られた粒径１μｍの５酸化ニオブ粒子が重量比で０．１％となるように混合されて作製された。ＵＶブロック膜１０は、厚さ３ｍｍのガラス基板１上に形成された。混合と熱処理は、例１におけるものと同一である。熱強化ガラス基板１とＵＶブロック／拡散膜１０を備えた例４のディフューザＤの波長特性は、図８に曲線（Ａ）によって示され、ディフューザは約３．５％のＴuvと約４２．５％のＴvisとを有していた。
例５は、図５に示されたディフューザに関する。例５のディフューザＤは、以下のように作製された。例５は、５酸化ニオブがアルドリッチ社から得られた粒径１μｍのコバルト酸化物粒子によって重量比が約０．２％となるように置き換えられたことを除けば、例４におけるものと同じであった。熱強化ガラス基板１とＵＶブロック／拡散膜１０を備えた例５のディフューザＤの波長特性は、図８に曲線（Ｂ）によって示され、ディフューザは約６．５％のＴuvと約４１．３％のＴvisとを有していた。
例６は、図５に示されたディフューザに関する。例６のディフューザＤは、以下のように作製された。混合原料は、Ferro 20-8099フリットが重量比で９７．４％、ブーラー社から得られた粒径２０〜４０ｎｍの亜鉛酸化物粒子のコロイドが重量比で２％、エレメンティス社から得られた粒径２８０ｎｍのチタン酸化物粒子のコロイドが重量比で０．６％、となるように混合されて作製された。膜は、厚さ３ｍｍのガラス基板１上に形成された。混合と熱処理とについては、例１におけるものと同じであった。例６のディフューザＤの波長特性は図８に曲線（Ｃ）によって示され、ディフューザは約３７．９％のＴuvと約５９．７％のＴvisとを有していた。再び、亜鉛酸化物がＵＶ光をそれほどブロックしなかったことが分かる。
例７は、図５に示されたディフューザに関する。例７のディフューザＤは、以下のように作製された。例７は、粒径２８０ｎｍのチタニアのコロイドが重量比で０．８％となるように選択的に変えられたことを除けば、例６と同じであった。例７のディフューザＤの波長特性は図８に曲線（Ｄ）によって示され、ディフューザ（ガラスとＵＶブロック膜を備える）は約６．９％のＴuvと約４８％のＴvisとを有していた。例６と比較して、チタニアの僅かな増加がＵＶ光の透過率を大幅に改善させた（低下させた）ことが分かる。
例８は、図５に示されたディフューザに関する。例８のディフューザＤは、以下のように作製された。混合原料は、Ferro 20-8099フリットが重量比で９０％、粒径２８０ｎｍのチタン酸化物（TiO2）粒子のコロイドが重量比で約８％、デガッサ（Degussa）社から得られた粒径４〜１０μｍのシリコン酸化物（TS 100）粒子のコロイドが重量比で約０．１％、となるように混合されて作製された。ＵＶブロック膜１０は、厚さ３ｍｍのガラス基板１上に形成された。混合と熱処理は、例１におけるものと同じであった。熱強化ガラス基板１とＵＶブロック／拡散膜１０を備えた例８のディフューザＤの波長特性は図８において曲線（Ｅ）によって示され、ディフューザは約２．２％のＴuvと約４６．１％のＴvisとを有していた。
例９は、図５に示されたディフューザに関する。例９のディフューザＤは、以下のように作製された。混合原料は、Ferro 20-8099フリットが重量比で９０．３％、粒径２０〜４０ｎｍの亜鉛酸化物粒子のコロイドが重量比で約２％、粒径２８０ｎｍのチタン酸化物粒子のコロイドが重量比で７％、アルドリッチ社から得られた粒径１０μｍのアルミ酸化物粒子のコロイドが重量比で約０．７％、となるように混合されて作製された。ＵＶブロック膜１０は、厚さ３ｍｍのガラス基板１上に形成された。混合と熱処理は、例１におけるものと同じであった。熱強化ガラス基板１とＵＶブロック／拡散膜１０を備えた例９のディフューザＤの波長特性は図８に曲線（Ｆ）によって示され、ディフューザは約５．６％のＴuvと約４６．３％のＴvisとを有していた。
例１０は、メッシュ寸法１４０のスクリーンがメッシュ寸法１５８のスクリーンに代えられたことを除けば、例３におけるものと同じである。熱強化ガラス基板１とＵＶブロック／拡散膜１０を備えた例１０のディフューザＤの波長特性は図９に示され、ディフューザは約１．２％のＴuvと約４８．２％のＴvisとを有していた。図９は、異なるメッシュ寸法のスクリーンについてのものを示し、可視領域とＵＶ波長領域における透過率の結果を示す。特に、図９における曲線は、例３、例１０及び例１１についての典型例である。
例１１は、メッシュ寸法１４０のスクリーンがメッシュ寸法３８０のスクリーンに代えられたことを除けば、例３におけるものと同じである。熱強化ガラス基板１とＵＶブロック／拡散膜１０を備えた例１１のディフューザＤの波長特性は図９に示され、ディフューザは約５．２％のＴuvと約５７．４％のＴvisとを有していた。図９は、異なるメッシュ寸法のスクリーンについてのものを示し、可視領域とＵＶ波長領域における透過率の結果を示す。特に、図９における曲線は、例３、例１０及び例１１についての典型例である。図９は、メッシュ寸法が大きいほど可視光の透過率特性が高くなり、最大のメッシュ寸法が所定の領域においてより高いＵＶ光の透過率にも繋がることを示す。
例１２は、メッシュ寸法１４０のスクリーンがメッシュ寸法１５８のスクリーンに代えられたことを除けば、例９におけるものと同じである。熱強化ガラス基板１とＵＶブロック／拡散膜１０を備えた例１２のディフューザＤの波長特性は図１１（図１１におけるメッシュ寸法１５８の曲線を参照。）に示され、ディフューザは約３．９％のＴuvと約５３．６％のＴvisとを有していた。図１１は、異なるメッシュ寸法のスクリーンについてのものを示し、可視領域とＵＶ波長領域における透過率の結果を示す。特に、図１１における曲線は、例９、例１２及び例１３についての典型例である。
例１３は、メッシュ寸法１４０のスクリーンがメッシュ寸法２８０のスクリーンに代えられたことを除けば、例１２におけるものと同じである。熱強化ガラス基板１と膜１０を備えた例１３のディフューザＤの波長特性は、図１１（図１１におけるメッシュ寸法２８０の曲線を参照。）に示され、ディフューザは約９％のＴuvと約６３％のＴvisとを有していた。それゆえ、図１１は、スクリーンのメッシュ寸法が、膜１０の厚さと、フリットを９０．３％、亜鉛のコロイドを２％、チタニアのコロイドを７％、そしてアルミナ粉末を０．７％含む膜の光学特性と、に及ぼす影響を示している。
例１〜例１３の膜が光を散乱しＵＶ光中で蛍光を発する添加物を有していることを指摘しておく。
本発明は、現在、最も現実的で好ましいと考えられる実施例との関連において記載されてきたが、本発明は開示された実施例に限定されるものではなくむしろ反対に、付随の特許請求の範囲に記載の発明の概念及び範囲内に含まれる種々の改良と同様の構成とを含むことが意図されていると、理解されるべきである。
１ ガラス基板
１０ ＵＶブロック膜
２０ 拡散膜
５０ 光源
５２ ディスプレイパネル
Ｄ ディフューザ
Ｒ 粗い表面
１０ ＵＶブロック膜
２０ 拡散膜
５０ 光源
５２ ディスプレイパネル
Ｄ ディフューザ
Ｒ 粗い表面
Claims (20)
- 少なくとも可視光と紫外（ＵＶ）光を含む光を放射する光源と、前記光源からの光を受光するように配置され、前記光源から受光した可視光を拡散するディフューザと、を備え、
前記ディフューザがＵＶブロック膜を支持するガラス基板を備えて前記ディフューザが約２０％未満のＴuv（ＵＶ透過率）を有し、前記ＵＶブロック膜がガラスフリット内にCe、Zn、Bi、Ti、Sn及びSbのうちの１つ以上の無機酸化物を有する、ことを特徴とする照明系。 - 前記ＵＶブロック膜が、Ce、Bi、Ti、Sn及びSbのうちの１つ以上の無機酸化物を重量比で約０．１〜１０％有する、ことを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記ＵＶブロック膜が、Ce、Bi、Ti、Sn及びSbのうちの１つ以上の無機酸化物を重量比で約０．１〜５％有する、ことを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記ＵＶブロック膜が、Ce、Bi、Ti、Sn及びSbのうちの１つ以上の無機酸化物を重量比で約１〜５％有する、ことを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記ＵＶブロック膜が、重量比でフリットを少なくも約８０％有する、ことを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記ディフューザが、約１０％未満のＴuvを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記ディフューザが、約５％未満のＴuvを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記ディフューザが、約３％未満のＴuvを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記ＵＶブロック膜が、間接的に前記ガラス基板と接触している、ことを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記ＵＶブロック膜が、熱強化処理されている、ことを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記ＵＶブロック膜が、約５〜３５％の酸化珪素と、約１０〜５０％の酸化セリウムと、約３０〜７０％の亜鉛アンチモン化合物と、ことを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記ディフューザが、波長３２５ｎｍで、１５％未満、より好ましくは１０％未満、最も好ましくは５％未満の透過率を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記ディフューザが、少なくとも約３５％の可視光の透過率を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- 前記ＵＶブロック膜が、有機材料を全く含まないか実質的に含まない、ことを特徴とする請求項１に記載の照明系。
- ＵＶブロック膜を支持するガラス基板を備えた照明系において使用される光学ディフューザであって、
前記ディフューザが約２０％未満のＴuv（ＵＶ透過率）を有し、前記ＵＶブロック膜がＵＶ光の相当量をブロックする少なくとも１つの無機金属酸化物を有し、前記少なくとも１つの無機金属酸化物がフリット内に供給されている、ことを特徴とする光学ディフューザ。 - 前記ＵＶブロック膜が、Ce、Bi、Ti、Sn及びSbのうちの１つ以上の無機酸化物を重量比で約０．１〜１０％有する、ことを特徴とする請求項１５に記載の光学ディフューザ。
- 前記ディフューザが、約５％未満のＴuvを有する、ことを特徴とする請求項１５に記載の光学ディフューザ。
- 前記ＵＶブロック膜が、熱強化処理されている、ことを特徴とする請求項１５に記載の光学ディフューザ。
- 前記ＵＶブロック膜が、（ａ）約１０〜５０％の酸化セリウムと（ｂ）約３０〜７０％の亜鉛アンチモン化合物のうちの１つ以上を有する、ことを特徴とする請求項１５に記載の光学ディフューザ。
- 前記ディフューザが、少なくとも約３５％の可視光の透過率を有する、ことを特徴とする請求項１５に記載の光学ディフューザ。
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