JP4430330B2 - 紫外線励起により発光する発光ガラス生産方法および発光デバイス、並びに該発光デバイスの利用法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学的、機械的安定性に優れているとともに、強い発光を示す酸化物ガラス、およびその利用法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｅｕ（ユウロピウム）、Ｔｂ（テルビウム）等の希土類を用いた蛍光体材料は、すでにランプ、ブラウン管等に実用化されている。上記蛍光体材料は、担体上に、希土類原子を含む粉末状の蛍光体を塗布する方法、またはゾルゲル法により蛍光体を担体上にコートする方法等により生産されている（特許文献１、非特許文献１および非特許文献２参照）。すなわち、上記蛍光体材料は、蛍光体により表面をコートする方法により生産されているため、表面的な蛍光しか得られない。
【０００３】
しかし、高輝度のランプ、ディスプレイ、または短波長レーザーの調整等に用いるために、透過性があり、なおかつバルク成形できる蛍光体材料が求められている。このような蛍光体材料には、安定な酸化物ガラスを用いることが好ましい。しかし、従来の酸化物ガラス中では、発光中心である希土類原子等と酸化物ガラス母体との結合が強いため、非輻射遷移を起こしやすく、強い発光を呈する発光ガラスは得られなかった。
【０００４】
この問題を解決するため、フッ化物ガラス、オキシフッ化物ガラスを利用した蛍光ガラス（特許文献２および特許文献３参照）が開発されている。また、希土類を多量に含ませた酸化物ガラスを生産する方法も開示されている（特許文献４参照）。
【０００５】
また、その他の発光ガラスの生産方法として、多孔質酸化物ガラス（バイコールガラス）にイオン（非特許文献３および非特許文献４参照）、または半導体微粒子をドープする方法（特許文献５および非特許文献５〜７参照）が開示されている。
【０００６】
また、上記発光ガラスを利用した照明器具や蛍光材料を利用した照明器具がいくつか知られている。蛍光材料と紫外線ランプ（例えば、ブラックライト等）とを利用した照明技術としては、蛍光塗料を塗布した板に紫外線を照射して、表示装置として利用する技術（特許文献６）、紫外線によって発光する蛍光体とブラックライトを用いたサイン装置（特許文献７）が開示されている。さらにフッ化物ガラスとブラックライトとを利用した、透明性の高い平面発光照明器具が知られている（特許文献８）。
【０００７】
さらに、水槽等を内側から照らす水中照明器具が知られているが、従来の水中照明器具としては、給電（送電）コードを水中に通している器具、または電磁誘導を利用している防水照明器具や防水ランプを点灯させる照明器具が知られている（特許文献９）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２７０７３３号公報（公開日 平成１３年１０月２日）
【０００９】
【特許文献２】
特開平８−１３３７８０号公報（公開日 平成８年５月２８日）
【００１０】
【特許文献３】
特開平９−２０２６４２号公報（公開日 平成９年８月５日）
【００１１】
【特許文献４】
特開平１０−１６７７５５号公報（公開日 平成１０年６月２３日）
【００１２】
【特許文献５】
米国特許第６，２１１，５２６号明細書
【００１３】
【特許文献６】
特開２００１−２９０４４７号公報（公開日 平成１３年１０月１９日）
【００１４】
【特許文献７】
特開平１０−３３３６１９号公報（公開日 平成１０年１２月１８日）
【００１５】
【特許文献８】
特開平１１−２８３４１５号公報（公開日 平成１１年１０月１５日）
【００１６】
【特許文献９】
特開２００２−２５１９０１号公報（公開日 平成１４年９月６日）
【００１７】
【非特許文献１】
M. Nogami and Y. Abe著、「Enhanced emission from Eu2+ ions in sol-gel derived Al2O3-SiO2 glasses.」、Appl. Phys. Lett., 69(25) 3776 (1996)、American Institute of Physics発行、（発行日1996年12月16日）
【００１８】
【非特許文献２】
M. Nogami著、「Fluorescence properties of Eu-doped GeO2-SiO2 glass heated under an H2 atmosphere.」、J. Luminescence, 92, 329 (2001)、Elsevier Science発行、（発行日2001年4月）
【００１９】
【非特許文献３】
H. Mack, R. Reisfeld and D. Avnir著、「Fluorescence of rate earth ions adsorbed on porous vycor glass.」、Chem. Phys. Lett. Vol.99, No.3, 238 (1983)、Elsevier Science発行、（発行日1983年8月5日）
【００２０】
【非特許文献４】
R. Reisfeld, N. Manor and D. Avnir著、「Transparent high surface area porous supports as new materials for luminescent solar concentrators.」、Solar Energy Materials, 8, 399 (1983)、North-Holland Publishing Company発行、（発行日1983年）
【００２１】
【非特許文献５】
A.L. Huston, B.L. Justus and T.L. Johnson著、「Fiber-optic-coupled, laser heated thermoluminescence dosimeter for remote radiation sensing.」、Appl. Phys. Lett., 68(24), 3377 (1996)、American Institute of Physics発行、（発行日1996年6月10日）
【００２２】
【非特許文献６】
B.L. Justus and A.L. Huston著、「Ultraviolet dosimetry using thermoluminescence of semiconductor-doped Vycor glass.」、Appl. Phys. Lett., 67(9), 1179 (1995)、American Institute of Physics発行、（発行日1995年8月28日）
【００２３】
【非特許文献７】
B.L. Justus, A.L. Huston and T.L. Johnson著、「Laser-heated radiation dosimetry using transparent thermoluminescent glass.」、Appl. Phys. Lett., 68(1), 1 (1996)、American Institute of Physics発行、（発行日1996年1月1日）
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来のフッ化物ガラスまたはオキシフッ化物ガラスを利用した蛍光ガラスは、耐熱性および化学的耐久性が悪いだけでなく、機械的強度も低いという問題がある。このため、上記従来の蛍光ガラスでは、大型のガラス板等の作製が困難であり、大気中、特に屋外で長期にわたって使用することが難しかった。また、フッ化物等は環境に対しても悪影響を及ぼす等問題が多い。
【００２５】
また、希土類を多量に含む酸化物ガラスは、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度は優れているが、希土類を多く含むため価格が非常に高くなるという問題がある。
【００２６】
さらに、従来の多孔質酸化物ガラスにイオンや半導体微粒子をドープする方法で得られた発光ガラスでは、発光強度の大きい蛍光が得られないという問題点がある。例えば、上記従来の発光ガラスに対して、数ワット程度の紫外線ランプを用いて紫外線を照射した場合、目視で発光が十分に確認できる程度の強い蛍光は得られない。
【００２７】
また、高価な希土類原子以外の金属原子、すなわち、より安価な金属原子を利用した発光ガラスは、いずれも発光強度が弱く、十分に強い発光を示すものは存在しなかった。
【００２８】
また、従来の照明装置に使用している有機蛍光塗料は、化学的耐久性に欠けるため、屋外での長期使用に適さないという問題があり、上記有機蛍光塗料を用いた照明装置は、短期的利用の看板や屋内での利用に限られているという問題がある。
【００２９】
さらに、フッ化物ガラスを利用した照明装置は、上述のとおり、環境に対して問題が多く、屋外での長期間使用する場合、安定性に欠けるという問題がある。
【００３０】
また、従来の水中照明器具では、見栄えが悪いだけでなく、さらに、送電コードが破損した場合には漏電の危険性が存在するという問題がある。
【００３１】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度が優れているとともに、紫外線等の照射により強い発光を呈する発光ガラスを生産する方法および該発光ガラス、並びに該発光ガラスの利用法を提供することにある。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、後述するように、廃ガラス等を利用し作製した多孔質ガラス（多孔質シリカガラス）にＣｕ等の金属化合物を含浸させ、その後、大気中または還元雰囲気中にて焼成を行うことにより酸化物ガラスを得た。そして、上記酸化物ガラスについて詳細な検討を行った結果、上記酸化物ガラスは、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度が優れているとともに、金属原子を多量に含まないにも関わらず、強い発光を呈することを独自に見出し、これらの知見に基づき本発明を完成させるに至った。
【００３３】
すなわち、本発明に係る発光ガラス生産方法は、上記の課題を解決するために、多孔質ガラスに、周期表４Ａ族、５Ａ族、６Ａ族、７Ａ族、８族、１Ｂ族、２Ｂ族、４Ｂ族に属する原子から選ばれる少なくとも１種の金属原子を吸着させる第１工程と、上記第１工程により得られた金属原子含有吸着多孔質ガラスを大気中あるいは還元雰囲気中にて焼成させる第２工程とを有することを特徴としている。
【００３４】
上記方法にて生産された発光ガラスは、紫外領域の光の照射により励起され、強い蛍光を発するものである。すなわち、上記発光ガラスは、紫外線を可視域の光へ高効率に変換することができるものである。さらに、上記発光ガラスは、ガラス母体が酸化物ガラスであるため、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度も優れている。したがって、上記の構成によれば、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度が優れているとともに、強い発光を呈する酸化物ガラスを容易に生産することができる。さらに、本発明では、希土類原子より安価な金属原子を利用しているため、発光強度の強い発光ガラスを低コストで生産することができる。
【００３５】
また、上記発光ガラスは、ガラス母体が多量のシリカを含むため、母ガラスの紫外線透過率が高く、より短波長の光で励起できるだけでなく、紫外線照射による欠陥も発生し難いという利点を有する。また、上記発光ガラスは、Ｃｕ等の金属を多量に含ませなくても強力に発光するため、コストを低減することも可能である。なお、本発明でいう周期表とは、長周期型の元素周期表をいう。
【００３６】
また、本発明に係る発光ガラス生産方法では、上記金属原子が、周期表４Ａ族、５Ａ族、６Ａ族、７Ａ族、８族、１Ｂ族、２Ｂ族、４Ｂ族に属する原子のうち、周期表第４周期、または第５周期に属する原子から選ばれる少なくとも１種の金属原子であることが好ましい。
【００３７】
さらには、上記金属原子が、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、およびＳｎから選ばれる少なくとも１種の原子であることが好ましい。
【００３８】
上記の原子であれば、一層強力に発光する発光ガラスを容易に生産することができる。
【００３９】
また、本発明に係る発光ガラス生産方法は、上記第１工程は、上記金属原子を有する化合物を含む溶液に多孔質ガラスを含浸させる工程であることが好ましい。
【００４０】
上記の構成によれば、Ｃｕ等の金属原子を有する化合物を容易に多孔質ガラスにしみ込ませることができる。したがって、容易に耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度が優れているとともに、強い発光を呈する酸化物ガラスを生産することができる。
【００４１】
また、本発明に係る発光ガラス生産方法は、上記第２工程における焼成温度は、９００℃以上であることが好ましい。
【００４２】
上記の構成によれば、金属原子を吸着させた多孔質ガラスを十分に焼結することができる。このため、確実に耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度が優れているとともに、強い発光を呈する酸化物ガラスを生産することができる。
【００４３】
また、本発明に係る発光ガラス生産方法は、上記第１工程は、さらに、多孔質ガラスに増感剤を吸着させる工程を有することが好ましい。
【００４４】
上記の構成によれば、焼成とともにＣｕイオン等の金属イオンの価数制御を行うことができる。このため、より強く蛍光を発する発光ガラスを生産することができる。
【００４５】
また、本発明に係る発光ガラス生産方法は、さらに、上記第２工程の焼成後に得られる発光ガラスを、焼成後、急速に冷却させる工程を有することが好ましい。
【００４６】
上記の構成によれば、マトリックス（酸化物ガラス母体）と金属原子とが反応することを防ぐことができる。このため、より強い蛍光を発する発光ガラスを生産することができる。
【００４７】
また、本発明に係る発光ガラスは、上記の課題を解決するために、上記のいずれかの発光ガラス生産方法により生産されることを特徴としている。
【００４８】
本発明に係る発光ガラスは、紫外領域の光の照射により励起され、強い蛍光を発するものである。すなわち、上記発光ガラスは、紫外線を可視域の光へ高効率に変換することができるものである。さらに、上記発光ガラスは、ガラス母体が酸化物ガラスであるため、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度も優れている。また、上記発光ガラスは、ガラス母体が多量のシリカを含むため、母ガラスの紫外線透過率が高く、より短波長の光で励起できるだけでなく、紫外線照射による欠陥も発生し難いという利点を有する。また、上記発光ガラスは低価格で生産可能である。
【００４９】
また、本発明に係る照明装置は、上記の課題を解決するために、上記の発光ガラスと紫外線光源を備えていることを特徴としている。
【００５０】
本発明に係る発光ガラスは、上述のように、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度に優れており、さらに透明性が高いため、短波長の光で励起できるだけでなく、紫外線照射による欠陥も発生し難いという利点を有する。また、上記発光ガラスは、希土類原子を使用していないため、より低価格で生産可能であるという利点を有する。
【００５１】
このため、本発明に係る照明装置は、環境に対して悪影響の少なく、屋外においても長期間安定な照明器具として利用可能である。さらに、本照明装置は、昼間は環境を損ねない透明なガラスとして、夜間は、例えば、ブラックライト等の光源を利用した照明器具として利用することができ、夜間の危険箇所表示や、人に快適な印象を与える看板等に利用可能である。また、上記照明装置は、高価な希土類原子を使用していないため、低価格で生産可能である。
【００５２】
また、本発明に係る水中照明装置は、上記の課題を解決するために、上記の発光ガラスと紫外線光源を備えていることを特徴としている。
【００５３】
上記発光ガラスは、後述する実施例に示すように、水中でも紫外線を照射されることにより発光する。このため、本発明の照明装置によれば、例えば、水の外から、または水中において紫外線を発光ガラスに照射するだけで、発光強度の強い水中照明装置として使用することができる。かかる水中照明装置は、送電コード等を必要としないため、水中においても漏電の危険性も無く、美感を損ねることも無いという利点がある。なお、照明装置としての利点は、上述のとおりである。
【００５４】
また、本発明に係る照明装置において、上記照明装置は、さらに光ファイバーを備えており、上記光ファイバーの一方の端部は上記紫外線光源と接続されており、上記光ファイバーのもう一方の端部は上記発光ガラスの近傍に設けられていることが好ましい。
【００５５】
上記の構成によれば、上記紫外線光源から照射される紫外線は、上記光ファイバーを介して、上記発光ガラス近傍から上記発光ガラスに対して照射される。すなわち、光ファイバーによって、照明部分（発光ガラス）の近傍まで、紫外線を導入することができる。このため、本発明に係る照明装置は、例えば、水槽の外部のような、照明部分（発光ガラス）と離れた位置から、照明部分（発光ガラス）に対して紫外線を照射する場合よりも、より一層発光強度の強い照明装置として利用することができる。さらに、光ファイバーを介して紫外線を導入しており、送電コードが必要ないため、漏電の危険性もなく、美感の優れた水中照明装置としても利用可能である。
【００５６】
また、本発明に係る照明方法は、上記の課題を解決するために、上記の発光ガラスと紫外線光源とを利用することを特徴としている。
【００５７】
上記の方法は、環境に対して悪影響が少なく、屋外においても長期間安定な照明方法として利用可能であり、夜間の危険箇所表示方法や、人に快適な印象を与える照明方法等としてだけでなく、水中照明方法としても利用可能である。
【００５８】
また、本発明に係るディスプレイ装置は、上記の課題を解決するために、上記の発光ガラスを備えていることを特徴としている。
【００５９】
上記の構成により、発光ガラスの発光および透明性を利用することができるため、透過配置での利用や、３次元立体（３Ｄ）的な表示能を有するディスプレイ装置を得ることができる。
【００６０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る発光ガラス生産方法および発光ガラスに関する実施の一形態について以下に説明する。なお、本発明はこれに限られるものではない。
【００６１】
（１）発光ガラス生産方法
本発明に係る発光ガラス生産方法は、多孔質ガラスに金属原子を吸着させる第１工程と、上記第１工程により得られた金属原子吸着多孔質ガラスを、大気中または還元雰囲気中にて焼成させる第２工程とを有するものであればよい。以下に、本発明の発光ガラス生産方法における各工程、材料、生成物等について詳細に説明する。
【００６２】
（１−１）第１工程
本発明の発光ガラス生産方法における第１工程にて用いられる多孔質ガラスは、比較的孔径の小さいものであることが好ましい。これは、孔径がマトリックスに閉じ込められる程度に、焼成によって小さくなっている必要があると考えられるためである。
【００６３】
また、上記多孔質ガラスは、シリカを主成分とするガラスであればよく、含まれる各原子の化学組成等は特に限定されるものではない。また、この多孔質ガラスの作製方法は従来公知の方法が利用できる。例えば、後述の実施例に示すように、市販の廃ガラスに所定の割合のＳｉ、Ｏ、Ｂ、Ｎａ、およびＡｌを含む化合物をそれぞれ加えて高温溶融させた後、冷却成形し、高温の酸で処理を行うことにより作製することができるが、この方法に限定されるものではない。
【００６４】
上記多孔質ガラスに金属原子を吸着させる工程は、上記多孔質ガラスの表面および孔中に金属原子（金属イオンを含む。本発明において全て同じ。）または金属原子を含む化合物を吸着させる工程であればよい。具体的には、例えば、金属原子または金属原子を有する化合物を含む溶液に上記多孔質ガラスを含浸させる方法、または金属原子または金属原子を有する化合物を含む溶液を上記多孔質ガラスに塗布する方法等を挙げることができる。なお、上記溶液の溶媒は、水であってもよいし、水以外の有機溶媒であってもよく特に限定されるものではない。また、多孔質ガラスに吸着させる金属原子または金属原子を有する化合物の量は適宜設定できる。
【００６５】
また、上記多孔質ガラスに金属原子または金属原子を有する化合物を吸着させる際の条件、例えば、上記多孔質ガラスを上記溶液に含浸させる時間、温度、回数、溶液の量、溶液のｐＨ等、および、上記多孔質ガラスに上記溶液を塗布する回数等は適宜設定することができ、特に限定されるものではない。
【００６６】
また、上記多孔質ガラスに金属原子または金属原子を有する化合物を吸着させた後、一旦これを乾燥させて、再び金属原子または金属原子を有する化合物を吸着させることもできる。すなわち、第１工程の途中に乾燥工程をいれてもよいし、上記金属原子等を吸着させる工程と乾燥工程とを複数回繰り返すことも可能である。これにより、多孔質ガラスに金属原子または金属原子を有する化合物を確実に吸着させることができ、濃度消光を防ぎ、より発光強度の強い発光ガラスを生産することができる。
【００６７】
上記金属原子としては、周期表４Ａ族、５Ａ族、６Ａ族、７Ａ族、８族、１Ｂ族、２Ｂ族、４Ｂ族に属する原子から選ばれる少なくとも１種の金属原子であることが好ましい。
【００６８】
周期表４Ａ族に属する原子としては、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）が挙げられる。また、周期表５Ａ族に属する原子としては、Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）が挙げられる。また、周期表６Ａ族に属する原子としては、Ｃｒ（クロム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）が挙げられる。また、周期表７Ａ族に属する原子としては、Ｍｎ（マンガン）、Ｔｃ（テクネチウム）、Ｒｅ（レニウム）が挙げられる。また、周期表８族に属する原子としては、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｉｒ（イルジウム）、Ｐｔ（白金）が挙げられる。また、周期表１Ｂ族に属する原子としては、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）が挙げられる。また、周期表２Ｂ族に属する原子としては、Ｚｎ（亜鉛）、Ｃｄ（カドミウム）、Ｈｇ（水銀）が挙げられる。また、周期表４Ｂ族に属する原子としては、Ｓｉ（ケイ素）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｓｎ（スズ）、Ｐｂ（鉛）が挙げられる。なお、本発明でいう上記金属原子には、金属イオンを含むものとする。
【００６９】
上記周期表４Ａ族、５Ａ族、６Ａ族、７Ａ族、８族、１Ｂ族、２Ｂ族、４Ｂ族に属する原子のうちでも、周期表第４周期、または第５周期に属する原子から選ばれる少なくとも１種の金属原子であることが好ましい。
【００７０】
さらには、上記金属原子とは、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、およびＳｎから選ばれる少なくとも１種の原子であることが好ましい。
【００７１】
上記の原子であれば、発光強度の強い発光ガラスを容易に生産できるためである。なお、上記の金属原子を単独で用いてもよいし、複数の金属原子を組み合わせて使用してもよいことは、いうまでもない。
【００７２】
また、上記金属原子を有する化合物としては、Ｃｕ等をはじめとした上記金属原子を有する化合物が挙げられる。具体的には、例えば、上記金属原子を含む硝酸塩、酸化物、塩化物、炭酸塩、硫酸塩、有機金属塩等の化合物およびこれら化合物の水和物等の従来公知の化合物を挙げることができ、特に限定されるものではない。
【００７３】
また、本発明の発光ガラス生産方法における第１工程は、さらに、多孔質ガラスに増感剤を吸着させる工程を有していてもよい。
【００７４】
上記多孔質ガラスに増感剤を吸着させる工程は、例えば、多孔質ガラスの表面および孔中に増感剤を吸着させる工程であればよく、特に限定されるものではない。具体的には、例えば、後述する実施例に示すように、増感剤を含む溶液に多孔質ガラスを含浸させる方法や、その他に増感剤を含む溶液を多孔質ガラスに塗布する方法等を挙げることができる。上記溶液の溶媒も水、または有機溶媒等といった従来公知のものが使用できる。また、多孔質ガラスに増感剤を吸着させる工程は複数回行われてもよい。これにより、容易に増感剤を多孔質ガラスにしみ込ませることができ、より強く発光する発光ガラスを生産することができる。
【００７５】
また、上記増感剤は、酸化物ガラス（シリカ）と組成の異なる化合物（例えば、酸化物等）であればよく、特に限定されるものではない。具体的には、例えば、Ａｌ（アルミニウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｎ（スズ）、およびＭｇ（マグネシウム）等の原子のうち、少なくとも１種が含まれる化合物が挙げられる。これらの化合物としては、上記原子を含む硝酸塩、酸化物、塩化物、硫酸塩、または炭酸塩等の化合物等およびこれら化合物の水和物等の従来公知の化合物を挙げることができる。
【００７６】
また、多孔質ガラスに吸着させる増感剤の量は適宜設定でき、特に限定されるものではない。
【００７７】
また、多孔質ガラスに増感剤を吸着させる工程は、多孔質ガラスに金属原子を吸着させる工程の前後どの段階で行ってもよく、さらに、金属原子と増感剤とを多孔質ガラスに吸着させる工程を同時に行ってもよい。また、多孔質ガラスに金属原子を吸着させる工程と多孔質ガラスに増感剤を吸着させる工程との間に乾燥工程がはっていてもよいし、これら２つの吸着工程と乾燥工程とを複数回繰り返すこともできる。
【００７８】
すなわち、上記増感剤を多孔質ガラスに吸着させる工程は、以下に述べる第２工程における焼成の前であれば、どの段階で行われてもよく、回数等の条件も適宜設定可能である。
【００７９】
（１−２）第２工程
本発明の発光ガラス生産方法における第２工程は、上記第１工程で得られた金属原子吸着多孔質ガラスを、大気中または還元雰囲気中にて焼成させる工程であればよく、具体的な焼成方法等については特に限定されるものではない。例えば、還元雰囲気中にて焼成させる方法としては、後述する実施例に示すように、カーボンを入れたアルミナるつぼ中で焼成する方法等が挙げられる。
【００８０】
また、焼成温度は、９００℃以上で行うことが好ましい。後述する実施例に示すように、９００℃より低い温度で焼成した場合は、十分な発光を呈する酸化物ガラスを得られないためである。これは、９００℃以上で焼成を行うことにより、Ｃｕ等の金属原子が吸着している多孔質ガラスの孔径および表面状態をコントロールすることができるからである。
【００８１】
なお、焼成温度の上限としては、１６００℃であることが好ましい。これ以上の温度で焼成した場合、基質のガラスが軟化してしまうためである。
【００８２】
また、焼成を行う時間、温度を上昇させる速度等は適宜設定することができ、特に限定されるものではない。
【００８３】
また、上記焼成後に得られた酸化物ガラスを急速に冷却する工程を含むことが好ましい。焼成を長時間行った場合、または焼成後に急冷を行わなかった場合は、マトリックス（酸化物ガラス母体）とＣｕ等の金属原子とが反応してしまい、蛍光が弱くなってしまうことがわかっているためである。なお、急冷する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、一定温度の恒温槽内で冷却する方法、大気中に放置する方法等が挙げられる。また、冷却時間、冷却速度等は、適宜設定可能である。
【００８４】
（２）発光ガラス
本発明に係る発光ガラスは、上記の方法により生産される発光ガラスであればよく、化学組成も、少なくとも、Ｓｉ（ケイ素）、Ｏ（酸素）、およびＣｕ等の金属原子を含んでいればよく、特に限定されるものではない。
【００８５】
また、本発明に係る発光ガラスは、後述する実施例に示すように、紫外領域の光の照射により励起され、強い蛍光を発するものである。すなわち、本発明に係る発光ガラスは、紫外線またはＸ線を可視域の光へ高効率に変換することができるものであると換言できる。さらに、本発明に係る発光ガラスは、ガラス母体が安定な酸化物ガラスであるため、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度も優れている。
【００８６】
また、本発明に係る発光ガラスは、ガラス母体が多量のシリカを含むため、母ガラスの紫外線透過率が高く、より短波長の光で励起できるという利点がある。さらに、紫外線照射による欠陥も発生し難いという利点を有する。さらに、Ｃｕ等の金属原子を多量に含ませなくても強力に発光するため、コストを低減することも可能である。
【００８７】
具体的には、後述する実施例に示すように、例えば、金属原子としてＣｕを用いて、還元雰囲気中で１１００℃にて焼成を行うことにより得られた発光ガラスは、紫外光励起によって発光強度の大きい発光を呈した（図１参照）。
【００８８】
また、金属原子としてＳｎを用いて、還元雰囲気中で１１００℃にて焼成を行うことにより得られた発光ガラスは、紫外光励起によって発光強度の大きい発光を呈した（図２参照）。
【００８９】
また、金属原子としてＭｎを用いて、大気中で１１００℃にて焼成を行った場合、得られた発光ガラスは、紫外光励起により、発光強度の大きい発光を呈した（図３参照）。
【００９０】
また、金属原子としてＶを用いて、大気中で１１００℃にて焼成を行った場合、得られた発光ガラスは、紫外光励起により、発光強度の大きい発光を呈した（図４参照）。また、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、およびＡｇを吸着させた発光ガラスは、紫外線を照射することにより発光した。
【００９１】
また、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｍｎ、またはＶを吸着させた多孔質ガラスに、さらに増感剤としてＡｌ（ＮＯ3）3を吸着させた後に焼成し得られた発光ガラスは、より強い発光を示した。これは、増感剤が上記金属原子とともに存在している場合、高温焼成することにより増感剤は、酸化物となり、金属原子からの蛍光を強くする効果を有する。このため、金属原子と増感剤とを吸着させた多孔質ガラスを焼成させて得られた発光ガラスは、紫外光励起によって、より強い発光を呈すると考えられる。
【００９２】
これらの結果から、本発明に係る発光ガラス生産方法によれば、増感剤の存在下または非存在下にて、Ｃｕ等の金属原子が吸着した多孔質ガラスを十分に焼成することによって、Ｃｕイオン等の金属イオンとガラス界面との制御を適切に行うことができるといえる。
【００９３】
また、還元環境下にて焼成を行うことにより、本発明に係る発光ガラスでは、Ｃｕイオン等の金属イオンとガラスの界面との状態が通常の酸化物ガラスとは異なる状態になっていると考えられるが、詳細については、現在検討中である。
【００９４】
さらに、後述する実施例に示すように、本発明に係る発光ガラスは、バーナーで加温しながらでも強く発光する。また、加温した湯中でも強く発光する。このことから、上記発光ガラスは、高温環境下の空気中、水中のいずれの環境でもでも強く発光し、優れた耐熱性と発光性を併せ持つといえる。勿論、上記発光ガラスは、高温環境下でなくとも強く発光することはいうまでもない。
【００９５】
本発明に係る発光ガラスは、上述したような優れた機能を有している。このため、例えば、エキシマレーザー等の光軸調整等に使用可能である。さらに、ランプ用蛍光管、蛍光ファイバー、ディスプレイ、ＬＣＤのバックライト、または表示装置等に利用可能である。
【００９６】
さらに、本発明に係る発光ガラスは、製造条件を適宜変更することにより、例えば、チューブ、板、ファイバー等といった種々の形状に成形することが可能である。具体的には、例えば、多孔質ガラスを製造する際、後述する実施例に示すように、一旦高温溶融させる工程がある。この高温溶融させた後、種々の形状の金型に流し込み冷却させて成形することにより、所望の形状の多孔質ガラスを製造できる。したがって、上記種々の形状の多孔質ガラスを用いることによって、チューブ、板、ファイバー等といった種々の形状の発光ガラスを生産することができる。
【００９７】
（３）本発明に係る発光ガラスの利用法
本発明に係る発光ガラスは、紫外線またはＸ（エックス）線等により励起され、可視域の光を発光するものであり、さらに耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度も優れている。また、本発明に係る発光ガラスは、短波長の光により励起され、紫外線照射による欠陥も発生し難いという利点を有する。さらに、生産コストも低くすむ。
【００９８】
このため、上記発光ガラスを利用して、優れた照明装置を作製することができる。すなわち、本発明に係る照明装置は、上記発光ガラスと紫外線光源とを備えていればよく、その他の構成としては、従来公知の照明装置の種々の構成を有していてもよく、特に限定されるものではない。また、本発明に係る照明装置は、上記発光ガラスを利用していればよいとも換言できる。
【００９９】
また、本発明でいう「紫外線光源」としては、いわゆるＸ線または紫外線と呼ばれる波長範囲の電磁波を上記発光ガラスに対して照射し、上記発光ガラスを発光させることができるものであればよく、紫外線の強度、ワット（Ｗ）数等は適宜設定でき、特に限定されるものではない。具体的には、例えば、従来公知の市販のブラックライトや紫外線ランプ等が挙げられる。
【０１００】
また、本発明に係る照明装置は、水中でも使用可能である。これは、後述する実施例に示すように、上記発光ガラスが水中でも紫外線を受けることにより、発光するためである。
【０１０１】
また、本発明に係る照明装置は、さらに光ファイバーを備えており、上記光ファイバーの一方の端部は上記紫外線光源と接続されており、上記光ファイバーのもう一方の端部は上記発光ガラスの近傍に設けられていることが好ましい。上記の構成によれば、例えば、水中に発光ガラスが配置され、水の外に紫外線光源が配置される場合でも、光ファイバーを介することにより、水中の発光ガラスの近傍から紫外線を発光ガラスに対して照射することができる。光ファイバーは、送電コードと異なり通電していないため、漏電の危険性も無く、また発光ガラス、光ファイバー、紫外線光源といった必要最小限の部材によって照明装置が構成されているため、照明装置の美感を損なうことも無いという利点がある。なお、ここでいう「近傍」とは、例えば、発光ガラスと光ファイバーの端部とが接する距離〜発光ガラスと光ファイバーの端部との距離が３０ｃｍ離れている距離の範囲内であることが好ましい。発光ガラスと光ファイバーの端部との距離が上記範囲以上離れてしまうと、光ファイバーを用いて発光ガラスの近くまで紫外線を導入する意義が薄れてしまうためである。
【０１０２】
以下に、本実施の形態に係る照明装置１の具体的な構成について、図５に基づき説明するが、本発明に係る照明装置はこの構成に限られるものではない。
【０１０３】
図５に示すように、本実施の形態に係る照明装置１は、基材２と、上記発光ガラス３と、ブラックライト４とを備えている。発光ガラス３とブラックライト４とは、基材２上に設けられている。発光ガラス３は、照明部材として機能し、ブラックライト４は、紫外線光源として機能する。
【０１０４】
基材２は、発光ガラス３の発光を阻害しないものであればよく、例えば、金属、ガラス、塀、岩、木材、コンクリート、プラスチック等の従来公知の基材が利用可能であり、特に限定されるものではない。また、発光ガラス３は、本発明に係る発光ガラスをそのまま用いてもよいし、上記本発明に係る発光ガラスと基材（例えば、ガラス、金属、岩等）とを接続させて用いてもよい。
【０１０５】
また、発光ガラス３およびブラックライト４を基材２に設ける手段も、留め具等により物理的に固定する方法や接着剤により接着させる方法等のように、従来公知の物理的、化学的な接続方法、接着方法等を利用することができ、特に限定されるものではない。また、ブラックライト４を、基材２に設けず、基材２から適宜離れた位置に設けて、発光ガラス３に紫外線を照射する構成であってもよい。
【０１０６】
上記の照明装置１によれば、昼間は周囲の環境を損ねない透明なガラスとして、夜間はブラックライト４を利用した照明器具として、屋外でも長期間安定して利用することができる。したがって、上記照明装置１は、例えば、夜間の危険箇所の表示、人に快適な印象を与えるような看板等への利用が可能である。
【０１０７】
また、上記発光ガラスは、後述する実施例に示すように、水中においても発光するため、水中照明装置としても使用可能である。
【０１０８】
水中でも利用可能な、本実施の形態に係る照明装置１０、および照明装置２０の具体的な構成について、図６および図７に基づき説明するが、本発明に係る照明装置はこの構成に限られるものではない。
【０１０９】
図６に示すように、照明装置１０は、発光ガラス１３と、紫外線ランプ１４とを備えている。発光ガラス１３は水中に配置され、紫外線ランプ１４は、水の外部に設けられる。発光ガラス１３は、上記と同様に、本発明に係る発光ガラスをそのまま用いてもよいし、上記本発明に係る発光ガラスと基材（例えば、ガラス、金属、岩等）とを接続させて用いてもよい。紫外線ランプ１４と発光ガラス１３との距離は、紫外線ランプ１４から照射された紫外線によって、発光ガラス１３が発光できる程度の距離であればよく、紫外線ランプ１４の照射強度等に応じて適宜設定可能である。
【０１１０】
上記照明装置１０によれば、水の外部から紫外線ランプ１４を発光ガラス１３に対して照射することにより、発光ガラス１３が水中で発光する。このため、上記照明装置１０は、従来の水中照明装置のように送電の必要性が無いため、漏電の危険性が無く、さらに少ない部材から構成されるため、美感を損なうこともないという利点がある。
【０１１１】
また、照明装置２０は、図７に示すように、発光ガラス２３と紫外線ファイバー２６とを備えている。紫外線ファイバー２６は、光ファイバー２５の一方の端部と紫外線ランプ２４とが接続されている構成である。また、発光ガラス２３は水中に配置され、紫外線ランプ２４は水の外に配置されており、光ファイバー２５は水の外部から水中まで延在しており、光ファイバー２５のもう一方の端部は、発光ガラス２３の近傍に設けられている。
【０１１２】
上記発光ガラス２３は、本発明に係る発光ガラスをそのまま用いてもよいし、上記本発明に係る発光ガラスと基材（例えば、ガラス、金属、岩等）とを接続させて用いてもよい。また、上記紫外線ファイバー２６としては、例えば、照明部分である発光ガラス２３と紫外線ランプ２４とが離れた位置に存在する場合、上記紫外線ランプ２４と光ファイバー２５とを接続させることにより、光ファイバー２５を介して紫外線を発光ガラス２３近傍に導入することができるものであればよく、特に限定されるものではない。具体的には、図７に示すように、ライトガイドとして機能する従来公知の光ファイバー２５の一方の端部と紫外線光源として機能する紫外線ランプ２４とが接続して設けられており、紫外線ランプ２４から照射された紫外線が光ファイバー２５中を通過し、光ファイバー２５のもう一方の端部より、発光ガラス２３に対して近傍から照射されるものを挙げることができる。上記の紫外線ファイバー２６は、送電（通電）の必要性が無いため水中にも設置でき、事実上、紫外線光源を発光ガラス２３の近傍に設けることが可能となる。
【０１１３】
したがって、上記照明装置２０によれば、紫外線ファイバー２６によって、発光ガラス２３に対して近傍から紫外線を照射することができる。このため、上記照明装置２０は、発光強度が強くなる。また、水中には、発光ガラス２３および光ファイバー２５のみ存在すれば、照明装置として機能でき、多くの部材が必要ないため、美感の優れた水中照明器具として利用することができる。さらに、送電の必要性が無いため、漏電の危険性も無い。
【０１１４】
なお、上述した各種照明装置の構成、配置、意匠等は、上述のものに限定されるものではなく、従来公知の照明装置の構成、配置、意匠等を利用することができることはいうまでもない。例えば、上記紫外線ファイバー２６の先端部に発光ガラス２３が取り付けられており、紫外線ファイバー２６と発光ガラス２３とが一体となって構成されていてもよい。さらに、上記照明装置は、そのままでも水中で使用することが可能であるが、防水可能を施して使用することも勿論可能である。
【０１１５】
また、本発明に係る発光ガラスは、照明方法にも利用することができる。すなわち、本発明に係る照明方法は、上記発光ガラスと紫外線光源とを利用していればよく、その他の構成は特に限定されるものではない。
【０１１６】
また、上記発光ガラスを用いてディスプレイ装置を作製することができる。すなわち、本発明に係るディスプレイ装置は、上記発光ガラスを備えていればよく、その他の具体的な構成は、特に限定されるものではない。例えば、通常のＬＣＤのバックライトとして配置・利用することも可能であるし、また、通常のディスプレイ装置のディスプレイ画面前部に設けて透過配置として利用することも可能である。
【０１１７】
以上のように、本発明に係る発光ガラスを利用した照明装置または照明方法を利用することにより、例えば、透明な板材に上記発光ガラスを設けて、夜間にブラックライトを照射し発光させて人に快適な印象を与える空間を作製することも可能であるし、また、道路標識のマーカーに利用することも可能である。
【０１１８】
以下添付した図面に沿って実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。
【０１１９】
【実施例】
〔実施例１〕
市販の廃ガラスを溶融させた後、この溶融後の廃ガラス１００重量部に対して、溶融後の添加物の組成が８．８Ｎａ2Ｏ−９５Ｂ2Ｏ3−７５ＳｉＯ2−６Ａｌ2Ｏ3となるように、Ｎａ2ＣＯ3、Ｈ3ＢＯ3、ＳｉＯ2、Ａｌ（ＯＨ）3をそれぞれ添加し、１４００℃で溶融した。その後、６００℃で熱処理を行った後、９０℃、１規定の酸で処理を行い、多孔質シリカガラスを得た。
【０１２０】
この多孔質シリカガラスを、０．２ｇのＣｕＣｌ2・２Ｈ2Ｏを２５ｍｌの蒸留水に溶解させた溶液に含浸した。その後、２℃／分でゆっくり昇温し、１１００℃でカーボンを入れたアルミナるつぼ中で２時間焼成し、透明なガラスを得た。
【０１２１】
このガラスを波長２５６ｎｍの紫外線を照射し励起した場合の発光スペクトルを図１（ａ）に示す。同図に示すように、このＣｕを吸着させたガラスは、２５６ｎｍの紫外線を照射することにより、４５０ｎｍ〜５００ｎｍの領域で強く蛍光を発することがわかった。
【０１２２】
また、このガラスにおける波長４７８ｎｍの蛍光の励起光スペクトルを調べた結果を図１（ｂ）に示す。同図に示すように、このＣｕを吸着させたガラスは、波長２３０ｎｍ〜２８０ｎｍ程度までの領域の紫外線の照射により励起され、強く発光することがわかった。
【０１２３】
また、市販の６Ｗ（ワット）の殺菌用紫外線ランプ（波長２５０ｎｍ）を用いて、２ｃｍ離した場所から還元雰囲気中で焼成して得られた発光ガラスに対して紫外線を照射した場合、顕著な発光を肉眼で観察することができた。
【０１２４】
〔実施例２〕
市販の廃ガラスを溶融させた後、この溶融後の廃ガラス１００重量部に対して、溶融後の添加物の組成が８．８Ｎａ2Ｏ−９５Ｂ2Ｏ3−７５ＳｉＯ2−６Ａｌ2Ｏ3となるように、Ｎａ2ＣＯ3、Ｈ3ＢＯ3、ＳｉＯ2、Ａｌ（ＯＨ）3をそれぞれ添加し、１４００℃で溶融した。その後、６００℃で熱処理を行った後、９０℃、１規定の酸で処理を行い、多孔質シリカガラスを得た。
【０１２５】
この多孔質シリカガラスを、０．２ｇのＳｎＣｌ2・２Ｈ2Ｏを２５ｍｌの蒸留水に溶解させた溶液に含浸した。その後、２℃／分でゆっくり昇温し、１１００℃でカーボンを入れたアルミナるつぼ中で２時間焼成し、透明なガラスを得た。
【０１２６】
このガラスを波長２６４ｎｍの紫外線を照射し励起した場合の発光スペクトルを図２（ａ）に示す。同図に示すように、このＳｎを吸着させたガラスは、２６４ｎｍの紫外線を照射することにより、４００ｎｍ付近の蛍光を強く発することがわかった。
【０１２７】
また、このガラスにおける波長３９５ｎｍの蛍光の励起光スペクトルを調べた結果を図２（ｂ）に示す。同図に示すように、このＳｎを吸着させたガラスは、波長２５０ｎｍ〜２７０ｎｍ程度までの領域の紫外線の照射により励起され、強く発光することがわかった。
【０１２８】
〔実施例３〕
市販の廃ガラスを溶融させた後、この溶融後の廃ガラス１００重量部に対して、溶融後の添加物の組成が８．８Ｎａ2Ｏ−９５Ｂ2Ｏ3−７５ＳｉＯ2−６Ａｌ2Ｏ3となるように、Ｎａ2ＣＯ3、Ｈ3ＢＯ3、ＳｉＯ2、Ａｌ（ＯＨ）3をそれぞれ添加し、１４００℃で溶融した。その後、６００℃で熱処理を行った後、９０℃、１規定の酸で処理を行い、多孔質シリカガラスを得た。
【０１２９】
この多孔質シリカガラスを、２．６ｇのＭｎ（ＮＯ3）2を２５ｍｌの蒸留水に溶解させた溶液に含浸した。その後、２℃／分でゆっくり昇温し、１１００℃でカーボンを入れたアルミナるつぼ中で２時間焼成し、透明なガラスを得た。
【０１３０】
このガラスを波長３００ｎｍの紫外線を照射し励起した場合の発光スペクトルを図３（ａ）に示す。同図に示すように、このＳｎを吸着させたガラスは、３００ｎｍの紫外線を照射することにより、５５０ｎｍ〜６００ｎｍ領域で蛍光を強く発することがわかった。
【０１３１】
また、このガラスにおける波長５６８ｎｍの蛍光の励起光スペクトルを調べた結果を図３（ｂ）に示す。同図に示すように、このＳｎを吸着させたガラスは、波長２００ｎｍ〜３２０ｎｍ程度までの領域の紫外線の照射により励起され、断続的に強く発光することがわかった。
【０１３２】
〔実施例４〕
市販の廃ガラスを溶融させた後、この溶融後の廃ガラス１００重量部に対して、溶融後の添加物の組成が８．８Ｎａ2Ｏ−９５Ｂ2Ｏ3−７５ＳｉＯ2−６Ａｌ2Ｏ3となるように、Ｎａ2ＣＯ3、Ｈ3ＢＯ3、ＳｉＯ2、Ａｌ（ＯＨ）3をそれぞれ添加し、１４００℃で溶融した。その後、６００℃で熱処理を行った後、９０℃、１規定の酸で処理を行い、多孔質シリカガラスを得た。
【０１３３】
この多孔質シリカガラスを、０．７ｇのＶ（ＮＯ3）2を２５ｍｌの蒸留水に溶解させた溶液に含浸した。その後、２℃／分でゆっくり昇温し、１１００℃でカーボンを入れたアルミナるつぼ中で２時間焼成し、透明なガラスを得た。
【０１３４】
このガラスを波長３１５ｎｍの紫外線を照射し励起した場合の発光スペクトルを図４（ａ）に示す。同図に示すように、このＳｎを吸着させたガラスは、３１５ｎｍの紫外線を照射することにより、４７０ｎｍ〜５３０ｎｍ領域で蛍光を強く発することがわかった。
【０１３５】
また、このガラスにおける波長５０８ｎｍの蛍光の励起光スペクトルを調べた結果を図４（ｂ）に示す。同図に示すように、このＳｎを吸着させたガラスは、波長２４０ｎｍ〜３４０ｎｍ程度までの領域の紫外線の照射により励起され、断続的に強く発光することがわかった。
【０１３６】
また、上記金属原子以外にも、Ａｇ、Ｃｏ、またはＣｒを吸着させたガラスを作製し、紫外線を照射したところ、強い発光を示すことがわかった。
【０１３７】
また、実施例１〜４において、金属原子を吸着させた多孔質ガラスを、Ａｌ（ＮＯ3）3を溶解させた水溶液に含浸させた後、還元雰囲気中で焼成を行った場合、さらに強い発光を呈する発光ガラスを得ることができた。なお、得られた発光ガラスはいずれも外観上透明なものであった。また、しみ込ませたＡｌ（ＮＯ3）3は、焼成により硝酸塩が分解され、Ａｌ2Ｏ3になっていると思われる。
【０１３８】
〔実施例５〕
次に、発光ガラスの空気中での発光を調べた。具体的には、以下のように行った。
【０１３９】
まず、上記実施例１の方法により、Ｃｕをドープして作製した発光ガラスをバーナー上にかざし、４Ｗのブラックライト（波長：２５４ｎｍ）を照射した。そして、周囲を暗くして観察したところ、上記発光ガラスは目視で確認できる程度に明るく発光した。
【０１４０】
この結果より、上記発光ガラスは、加熱しながらでも発光可能であり、優れた耐熱性と発光性とを併せ持つことがわかった。これにより、上記発光ガラスを利用することにより、耐熱性が優れており、かつ発光強度の強い照明装置を作製できることがわかった。なお、上記実験では、バーナーに発光ガラスをかざして、空気中での発光を調べているが、勿論、加熱なしの発光も可能である。
【０１４１】
【発明の効果】
上述したように、本発明に係る発光ガラス生産方法によれば、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度が優れているとともに、強い発光を呈する発光ガラスを生産することができるという効果を奏する。さらに、本発明では、希土類原子より安価な金属原子を利用しているため、発光強度の強い発光ガラスをコストを抑えて提供できるという効果を奏する。
【０１４２】
また、本発明に係る発光ガラスは、紫外線を可視域の光へ高効率に変換することができるとともに、ガラス母体が安定な酸化物ガラスであるため、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度が優れているという効果を奏する。さらに、本発明に係る発光ガラスは、ガラス母体が多量のシリカを含むため、母ガラスの紫外線透過率が高く、より短波長の光で励起できるだけでなく、紫外線照射による欠陥も発生し難いという効果を奏する。また、本発明に係る発光ガラスは、Ｃｕ等の金属原子を多量に含ませなくても強力に発光するため、コストを低減することができるという効果を奏する。
【０１４３】
また、本発明に係る照明装置または照明方法は、上記発光ガラスを利用しているため、耐熱性、化学的耐久性、機械的強度が優れているだけでなく、環境に対して悪影響が無く、屋外でも長期間安定に使用できるという効果を奏する。また、高価な希土類原子を利用していないため、低コストで生産可能であるという効果を奏する。さらに、紫外線を照射するのみで強く発光し、送電の必要性も無いため、水中で利用しても、漏電の危険性もなく、美感の優れた照明装置として利用できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本実施の形態に係る発光ガラス（Ｃｕ含有）に対して、波長２５６ｎｍの紫外線を照射し、励起させた際に発生した蛍光スペクトルを測定した結果を示すグラフであり、（ｂ）は、上記発光ガラス（Ｃｕ含有）における波長４７８ｎｍの蛍光の励起波長依存性（励起光スペクトル）を測定した結果を示すグラフである。
【図２】（ａ）は、本実施の形態に係る発光ガラス（Ｓｎ含有）に対して、波長２６４ｎｍの紫外線を照射し、励起させた際に発生した蛍光スペクトルを測定した結果を示すグラフであり、（ｂ）は、上記発光ガラス（Ｓｎ含有）における波長３９５ｎｍの蛍光の励起波長依存性（励起光スペクトル）を測定した結果を示すグラフである。
【図３】（ａ）は、本実施の形態に係る発光ガラス（Ｍｎ含有）に対して、波長３００ｎｍの紫外線を照射し、励起させた際に発生した蛍光スペクトルを測定した結果を示すグラフであり、（ｂ）は、上記発光ガラス（Ｍｎ含有）における波長５６８ｎｍの蛍光の励起波長依存性（励起光スペクトル）を測定した結果を示すグラフである。
【図４】（ａ）は、本実施の形態に係る発光ガラス（Ｖ含有）に対して、波長３１５ｎｍの紫外線を照射し、励起させた際に発生した蛍光スペクトルを測定した結果を示すグラフであり、（ｂ）は、上記発光ガラス（Ｖ含有）における波長５０８ｎｍの蛍光の励起波長依存性（励起光スペクトル）を測定した結果を示すグラフである。
【図５】本実施の形態に係る照明装置の一例の構成を模式的に示す図である。
【図６】本実施の形態に係る照明装置のその他の例の構成を模式的に示す図である。
【図７】本実施の形態に係る照明装置のその他の例の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ 照明装置
２ 基材
３ 発光ガラス
４ ブラックライト（紫外線光源）
１０ 照明装置
１３ 発光ガラス
１４ 紫外線ランプ（紫外線光源）
２０ 照明装置
２３ 発光ガラス
２４ 紫外線ランプ（紫外線光源）
２５ 光ファイバー
２６ 紫外線ファイバー
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学的、機械的安定性に優れているとともに、強い発光を示す酸化物ガラス、およびその利用法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｅｕ（ユウロピウム）、Ｔｂ（テルビウム）等の希土類を用いた蛍光体材料は、すでにランプ、ブラウン管等に実用化されている。上記蛍光体材料は、担体上に、希土類原子を含む粉末状の蛍光体を塗布する方法、またはゾルゲル法により蛍光体を担体上にコートする方法等により生産されている（特許文献１、非特許文献１および非特許文献２参照）。すなわち、上記蛍光体材料は、蛍光体により表面をコートする方法により生産されているため、表面的な蛍光しか得られない。
【０００３】
しかし、高輝度のランプ、ディスプレイ、または短波長レーザーの調整等に用いるために、透過性があり、なおかつバルク成形できる蛍光体材料が求められている。このような蛍光体材料には、安定な酸化物ガラスを用いることが好ましい。しかし、従来の酸化物ガラス中では、発光中心である希土類原子等と酸化物ガラス母体との結合が強いため、非輻射遷移を起こしやすく、強い発光を呈する発光ガラスは得られなかった。
【０００４】
この問題を解決するため、フッ化物ガラス、オキシフッ化物ガラスを利用した蛍光ガラス（特許文献２および特許文献３参照）が開発されている。また、希土類を多量に含ませた酸化物ガラスを生産する方法も開示されている（特許文献４参照）。
【０００５】
また、その他の発光ガラスの生産方法として、多孔質酸化物ガラス（バイコールガラス）にイオン（非特許文献３および非特許文献４参照）、または半導体微粒子をドープする方法（特許文献５および非特許文献５〜７参照）が開示されている。
【０００６】
また、上記発光ガラスを利用した照明器具や蛍光材料を利用した照明器具がいくつか知られている。蛍光材料と紫外線ランプ（例えば、ブラックライト等）とを利用した照明技術としては、蛍光塗料を塗布した板に紫外線を照射して、表示装置として利用する技術（特許文献６）、紫外線によって発光する蛍光体とブラックライトを用いたサイン装置（特許文献７）が開示されている。さらにフッ化物ガラスとブラックライトとを利用した、透明性の高い平面発光照明器具が知られている（特許文献８）。
【０００７】
さらに、水槽等を内側から照らす水中照明器具が知られているが、従来の水中照明器具としては、給電（送電）コードを水中に通している器具、または電磁誘導を利用している防水照明器具や防水ランプを点灯させる照明器具が知られている（特許文献９）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２７０７３３号公報（公開日 平成１３年１０月２日）
【０００９】
【特許文献２】
特開平８−１３３７８０号公報（公開日 平成８年５月２８日）
【００１０】
【特許文献３】
特開平９−２０２６４２号公報（公開日 平成９年８月５日）
【００１１】
【特許文献４】
特開平１０−１６７７５５号公報（公開日 平成１０年６月２３日）
【００１２】
【特許文献５】
米国特許第６，２１１，５２６号明細書
【００１３】
【特許文献６】
特開２００１−２９０４４７号公報（公開日 平成１３年１０月１９日）
【００１４】
【特許文献７】
特開平１０−３３３６１９号公報（公開日 平成１０年１２月１８日）
【００１５】
【特許文献８】
特開平１１−２８３４１５号公報（公開日 平成１１年１０月１５日）
【００１６】
【特許文献９】
特開２００２−２５１９０１号公報（公開日 平成１４年９月６日）
【００１７】
【非特許文献１】
M. Nogami and Y. Abe著、「Enhanced emission from Eu2+ ions in sol-gel derived Al2O3-SiO2 glasses.」、Appl. Phys. Lett., 69(25) 3776 (1996)、American Institute of Physics発行、（発行日1996年12月16日）
【００１８】
【非特許文献２】
M. Nogami著、「Fluorescence properties of Eu-doped GeO2-SiO2 glass heated under an H2 atmosphere.」、J. Luminescence, 92, 329 (2001)、Elsevier Science発行、（発行日2001年4月）
【００１９】
【非特許文献３】
H. Mack, R. Reisfeld and D. Avnir著、「Fluorescence of rate earth ions adsorbed on porous vycor glass.」、Chem. Phys. Lett. Vol.99, No.3, 238 (1983)、Elsevier Science発行、（発行日1983年8月5日）
【００２０】
【非特許文献４】
R. Reisfeld, N. Manor and D. Avnir著、「Transparent high surface area porous supports as new materials for luminescent solar concentrators.」、Solar Energy Materials, 8, 399 (1983)、North-Holland Publishing Company発行、（発行日1983年）
【００２１】
【非特許文献５】
A.L. Huston, B.L. Justus and T.L. Johnson著、「Fiber-optic-coupled, laser heated thermoluminescence dosimeter for remote radiation sensing.」、Appl. Phys. Lett., 68(24), 3377 (1996)、American Institute of Physics発行、（発行日1996年6月10日）
【００２２】
【非特許文献６】
B.L. Justus and A.L. Huston著、「Ultraviolet dosimetry using thermoluminescence of semiconductor-doped Vycor glass.」、Appl. Phys. Lett., 67(9), 1179 (1995)、American Institute of Physics発行、（発行日1995年8月28日）
【００２３】
【非特許文献７】
B.L. Justus, A.L. Huston and T.L. Johnson著、「Laser-heated radiation dosimetry using transparent thermoluminescent glass.」、Appl. Phys. Lett., 68(1), 1 (1996)、American Institute of Physics発行、（発行日1996年1月1日）
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来のフッ化物ガラスまたはオキシフッ化物ガラスを利用した蛍光ガラスは、耐熱性および化学的耐久性が悪いだけでなく、機械的強度も低いという問題がある。このため、上記従来の蛍光ガラスでは、大型のガラス板等の作製が困難であり、大気中、特に屋外で長期にわたって使用することが難しかった。また、フッ化物等は環境に対しても悪影響を及ぼす等問題が多い。
【００２５】
また、希土類を多量に含む酸化物ガラスは、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度は優れているが、希土類を多く含むため価格が非常に高くなるという問題がある。
【００２６】
さらに、従来の多孔質酸化物ガラスにイオンや半導体微粒子をドープする方法で得られた発光ガラスでは、発光強度の大きい蛍光が得られないという問題点がある。例えば、上記従来の発光ガラスに対して、数ワット程度の紫外線ランプを用いて紫外線を照射した場合、目視で発光が十分に確認できる程度の強い蛍光は得られない。
【００２７】
また、高価な希土類原子以外の金属原子、すなわち、より安価な金属原子を利用した発光ガラスは、いずれも発光強度が弱く、十分に強い発光を示すものは存在しなかった。
【００２８】
また、従来の照明装置に使用している有機蛍光塗料は、化学的耐久性に欠けるため、屋外での長期使用に適さないという問題があり、上記有機蛍光塗料を用いた照明装置は、短期的利用の看板や屋内での利用に限られているという問題がある。
【００２９】
さらに、フッ化物ガラスを利用した照明装置は、上述のとおり、環境に対して問題が多く、屋外での長期間使用する場合、安定性に欠けるという問題がある。
【００３０】
また、従来の水中照明器具では、見栄えが悪いだけでなく、さらに、送電コードが破損した場合には漏電の危険性が存在するという問題がある。
【００３１】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度が優れているとともに、紫外線等の照射により強い発光を呈する発光ガラスを生産する方法および該発光ガラス、並びに該発光ガラスの利用法を提供することにある。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、後述するように、廃ガラス等を利用し作製した多孔質ガラス（多孔質シリカガラス）にＣｕ等の金属化合物を含浸させ、その後、大気中または還元雰囲気中にて焼成を行うことにより酸化物ガラスを得た。そして、上記酸化物ガラスについて詳細な検討を行った結果、上記酸化物ガラスは、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度が優れているとともに、金属原子を多量に含まないにも関わらず、強い発光を呈することを独自に見出し、これらの知見に基づき本発明を完成させるに至った。
【００３３】
すなわち、本発明に係る発光ガラス生産方法は、上記の課題を解決するために、多孔質ガラスに、周期表４Ａ族、５Ａ族、６Ａ族、７Ａ族、８族、１Ｂ族、２Ｂ族、４Ｂ族に属する原子から選ばれる少なくとも１種の金属原子を吸着させる第１工程と、上記第１工程により得られた金属原子含有吸着多孔質ガラスを大気中あるいは還元雰囲気中にて焼成させる第２工程とを有することを特徴としている。
【００３４】
上記方法にて生産された発光ガラスは、紫外領域の光の照射により励起され、強い蛍光を発するものである。すなわち、上記発光ガラスは、紫外線を可視域の光へ高効率に変換することができるものである。さらに、上記発光ガラスは、ガラス母体が酸化物ガラスであるため、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度も優れている。したがって、上記の構成によれば、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度が優れているとともに、強い発光を呈する酸化物ガラスを容易に生産することができる。さらに、本発明では、希土類原子より安価な金属原子を利用しているため、発光強度の強い発光ガラスを低コストで生産することができる。
【００３５】
また、上記発光ガラスは、ガラス母体が多量のシリカを含むため、母ガラスの紫外線透過率が高く、より短波長の光で励起できるだけでなく、紫外線照射による欠陥も発生し難いという利点を有する。また、上記発光ガラスは、Ｃｕ等の金属を多量に含ませなくても強力に発光するため、コストを低減することも可能である。なお、本発明でいう周期表とは、長周期型の元素周期表をいう。
【００３６】
また、本発明に係る発光ガラス生産方法では、上記金属原子が、周期表４Ａ族、５Ａ族、６Ａ族、７Ａ族、８族、１Ｂ族、２Ｂ族、４Ｂ族に属する原子のうち、周期表第４周期、または第５周期に属する原子から選ばれる少なくとも１種の金属原子であることが好ましい。
【００３７】
さらには、上記金属原子が、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、およびＳｎから選ばれる少なくとも１種の原子であることが好ましい。
【００３８】
上記の原子であれば、一層強力に発光する発光ガラスを容易に生産することができる。
【００３９】
また、本発明に係る発光ガラス生産方法は、上記第１工程は、上記金属原子を有する化合物を含む溶液に多孔質ガラスを含浸させる工程であることが好ましい。
【００４０】
上記の構成によれば、Ｃｕ等の金属原子を有する化合物を容易に多孔質ガラスにしみ込ませることができる。したがって、容易に耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度が優れているとともに、強い発光を呈する酸化物ガラスを生産することができる。
【００４１】
また、本発明に係る発光ガラス生産方法は、上記第２工程における焼成温度は、９００℃以上であることが好ましい。
【００４２】
上記の構成によれば、金属原子を吸着させた多孔質ガラスを十分に焼結することができる。このため、確実に耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度が優れているとともに、強い発光を呈する酸化物ガラスを生産することができる。
【００４３】
また、本発明に係る発光ガラス生産方法は、上記第１工程は、さらに、多孔質ガラスに増感剤を吸着させる工程を有することが好ましい。
【００４４】
上記の構成によれば、焼成とともにＣｕイオン等の金属イオンの価数制御を行うことができる。このため、より強く蛍光を発する発光ガラスを生産することができる。
【００４５】
また、本発明に係る発光ガラス生産方法は、さらに、上記第２工程の焼成後に得られる発光ガラスを、焼成後、急速に冷却させる工程を有することが好ましい。
【００４６】
上記の構成によれば、マトリックス（酸化物ガラス母体）と金属原子とが反応することを防ぐことができる。このため、より強い蛍光を発する発光ガラスを生産することができる。
【００４７】
また、本発明に係る発光ガラスは、上記の課題を解決するために、上記のいずれかの発光ガラス生産方法により生産されることを特徴としている。
【００４８】
本発明に係る発光ガラスは、紫外領域の光の照射により励起され、強い蛍光を発するものである。すなわち、上記発光ガラスは、紫外線を可視域の光へ高効率に変換することができるものである。さらに、上記発光ガラスは、ガラス母体が酸化物ガラスであるため、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度も優れている。また、上記発光ガラスは、ガラス母体が多量のシリカを含むため、母ガラスの紫外線透過率が高く、より短波長の光で励起できるだけでなく、紫外線照射による欠陥も発生し難いという利点を有する。また、上記発光ガラスは低価格で生産可能である。
【００４９】
また、本発明に係る照明装置は、上記の課題を解決するために、上記の発光ガラスと紫外線光源を備えていることを特徴としている。
【００５０】
本発明に係る発光ガラスは、上述のように、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度に優れており、さらに透明性が高いため、短波長の光で励起できるだけでなく、紫外線照射による欠陥も発生し難いという利点を有する。また、上記発光ガラスは、希土類原子を使用していないため、より低価格で生産可能であるという利点を有する。
【００５１】
このため、本発明に係る照明装置は、環境に対して悪影響の少なく、屋外においても長期間安定な照明器具として利用可能である。さらに、本照明装置は、昼間は環境を損ねない透明なガラスとして、夜間は、例えば、ブラックライト等の光源を利用した照明器具として利用することができ、夜間の危険箇所表示や、人に快適な印象を与える看板等に利用可能である。また、上記照明装置は、高価な希土類原子を使用していないため、低価格で生産可能である。
【００５２】
また、本発明に係る水中照明装置は、上記の課題を解決するために、上記の発光ガラスと紫外線光源を備えていることを特徴としている。
【００５３】
上記発光ガラスは、後述する実施例に示すように、水中でも紫外線を照射されることにより発光する。このため、本発明の照明装置によれば、例えば、水の外から、または水中において紫外線を発光ガラスに照射するだけで、発光強度の強い水中照明装置として使用することができる。かかる水中照明装置は、送電コード等を必要としないため、水中においても漏電の危険性も無く、美感を損ねることも無いという利点がある。なお、照明装置としての利点は、上述のとおりである。
【００５４】
また、本発明に係る照明装置において、上記照明装置は、さらに光ファイバーを備えており、上記光ファイバーの一方の端部は上記紫外線光源と接続されており、上記光ファイバーのもう一方の端部は上記発光ガラスの近傍に設けられていることが好ましい。
【００５５】
上記の構成によれば、上記紫外線光源から照射される紫外線は、上記光ファイバーを介して、上記発光ガラス近傍から上記発光ガラスに対して照射される。すなわち、光ファイバーによって、照明部分（発光ガラス）の近傍まで、紫外線を導入することができる。このため、本発明に係る照明装置は、例えば、水槽の外部のような、照明部分（発光ガラス）と離れた位置から、照明部分（発光ガラス）に対して紫外線を照射する場合よりも、より一層発光強度の強い照明装置として利用することができる。さらに、光ファイバーを介して紫外線を導入しており、送電コードが必要ないため、漏電の危険性もなく、美感の優れた水中照明装置としても利用可能である。
【００５６】
また、本発明に係る照明方法は、上記の課題を解決するために、上記の発光ガラスと紫外線光源とを利用することを特徴としている。
【００５７】
上記の方法は、環境に対して悪影響が少なく、屋外においても長期間安定な照明方法として利用可能であり、夜間の危険箇所表示方法や、人に快適な印象を与える照明方法等としてだけでなく、水中照明方法としても利用可能である。
【００５８】
また、本発明に係るディスプレイ装置は、上記の課題を解決するために、上記の発光ガラスを備えていることを特徴としている。
【００５９】
上記の構成により、発光ガラスの発光および透明性を利用することができるため、透過配置での利用や、３次元立体（３Ｄ）的な表示能を有するディスプレイ装置を得ることができる。
【００６０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る発光ガラス生産方法および発光ガラスに関する実施の一形態について以下に説明する。なお、本発明はこれに限られるものではない。
【００６１】
（１）発光ガラス生産方法
本発明に係る発光ガラス生産方法は、多孔質ガラスに金属原子を吸着させる第１工程と、上記第１工程により得られた金属原子吸着多孔質ガラスを、大気中または還元雰囲気中にて焼成させる第２工程とを有するものであればよい。以下に、本発明の発光ガラス生産方法における各工程、材料、生成物等について詳細に説明する。
【００６２】
（１−１）第１工程
本発明の発光ガラス生産方法における第１工程にて用いられる多孔質ガラスは、比較的孔径の小さいものであることが好ましい。これは、孔径がマトリックスに閉じ込められる程度に、焼成によって小さくなっている必要があると考えられるためである。
【００６３】
また、上記多孔質ガラスは、シリカを主成分とするガラスであればよく、含まれる各原子の化学組成等は特に限定されるものではない。また、この多孔質ガラスの作製方法は従来公知の方法が利用できる。例えば、後述の実施例に示すように、市販の廃ガラスに所定の割合のＳｉ、Ｏ、Ｂ、Ｎａ、およびＡｌを含む化合物をそれぞれ加えて高温溶融させた後、冷却成形し、高温の酸で処理を行うことにより作製することができるが、この方法に限定されるものではない。
【００６４】
上記多孔質ガラスに金属原子を吸着させる工程は、上記多孔質ガラスの表面および孔中に金属原子（金属イオンを含む。本発明において全て同じ。）または金属原子を含む化合物を吸着させる工程であればよい。具体的には、例えば、金属原子または金属原子を有する化合物を含む溶液に上記多孔質ガラスを含浸させる方法、または金属原子または金属原子を有する化合物を含む溶液を上記多孔質ガラスに塗布する方法等を挙げることができる。なお、上記溶液の溶媒は、水であってもよいし、水以外の有機溶媒であってもよく特に限定されるものではない。また、多孔質ガラスに吸着させる金属原子または金属原子を有する化合物の量は適宜設定できる。
【００６５】
また、上記多孔質ガラスに金属原子または金属原子を有する化合物を吸着させる際の条件、例えば、上記多孔質ガラスを上記溶液に含浸させる時間、温度、回数、溶液の量、溶液のｐＨ等、および、上記多孔質ガラスに上記溶液を塗布する回数等は適宜設定することができ、特に限定されるものではない。
【００６６】
また、上記多孔質ガラスに金属原子または金属原子を有する化合物を吸着させた後、一旦これを乾燥させて、再び金属原子または金属原子を有する化合物を吸着させることもできる。すなわち、第１工程の途中に乾燥工程をいれてもよいし、上記金属原子等を吸着させる工程と乾燥工程とを複数回繰り返すことも可能である。これにより、多孔質ガラスに金属原子または金属原子を有する化合物を確実に吸着させることができ、濃度消光を防ぎ、より発光強度の強い発光ガラスを生産することができる。
【００６７】
上記金属原子としては、周期表４Ａ族、５Ａ族、６Ａ族、７Ａ族、８族、１Ｂ族、２Ｂ族、４Ｂ族に属する原子から選ばれる少なくとも１種の金属原子であることが好ましい。
【００６８】
周期表４Ａ族に属する原子としては、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）が挙げられる。また、周期表５Ａ族に属する原子としては、Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）が挙げられる。また、周期表６Ａ族に属する原子としては、Ｃｒ（クロム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）が挙げられる。また、周期表７Ａ族に属する原子としては、Ｍｎ（マンガン）、Ｔｃ（テクネチウム）、Ｒｅ（レニウム）が挙げられる。また、周期表８族に属する原子としては、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｉｒ（イルジウム）、Ｐｔ（白金）が挙げられる。また、周期表１Ｂ族に属する原子としては、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）が挙げられる。また、周期表２Ｂ族に属する原子としては、Ｚｎ（亜鉛）、Ｃｄ（カドミウム）、Ｈｇ（水銀）が挙げられる。また、周期表４Ｂ族に属する原子としては、Ｓｉ（ケイ素）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｓｎ（スズ）、Ｐｂ（鉛）が挙げられる。なお、本発明でいう上記金属原子には、金属イオンを含むものとする。
【００６９】
上記周期表４Ａ族、５Ａ族、６Ａ族、７Ａ族、８族、１Ｂ族、２Ｂ族、４Ｂ族に属する原子のうちでも、周期表第４周期、または第５周期に属する原子から選ばれる少なくとも１種の金属原子であることが好ましい。
【００７０】
さらには、上記金属原子とは、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、およびＳｎから選ばれる少なくとも１種の原子であることが好ましい。
【００７１】
上記の原子であれば、発光強度の強い発光ガラスを容易に生産できるためである。なお、上記の金属原子を単独で用いてもよいし、複数の金属原子を組み合わせて使用してもよいことは、いうまでもない。
【００７２】
また、上記金属原子を有する化合物としては、Ｃｕ等をはじめとした上記金属原子を有する化合物が挙げられる。具体的には、例えば、上記金属原子を含む硝酸塩、酸化物、塩化物、炭酸塩、硫酸塩、有機金属塩等の化合物およびこれら化合物の水和物等の従来公知の化合物を挙げることができ、特に限定されるものではない。
【００７３】
また、本発明の発光ガラス生産方法における第１工程は、さらに、多孔質ガラスに増感剤を吸着させる工程を有していてもよい。
【００７４】
上記多孔質ガラスに増感剤を吸着させる工程は、例えば、多孔質ガラスの表面および孔中に増感剤を吸着させる工程であればよく、特に限定されるものではない。具体的には、例えば、後述する実施例に示すように、増感剤を含む溶液に多孔質ガラスを含浸させる方法や、その他に増感剤を含む溶液を多孔質ガラスに塗布する方法等を挙げることができる。上記溶液の溶媒も水、または有機溶媒等といった従来公知のものが使用できる。また、多孔質ガラスに増感剤を吸着させる工程は複数回行われてもよい。これにより、容易に増感剤を多孔質ガラスにしみ込ませることができ、より強く発光する発光ガラスを生産することができる。
【００７５】
また、上記増感剤は、酸化物ガラス（シリカ）と組成の異なる化合物（例えば、酸化物等）であればよく、特に限定されるものではない。具体的には、例えば、Ａｌ（アルミニウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｎ（スズ）、およびＭｇ（マグネシウム）等の原子のうち、少なくとも１種が含まれる化合物が挙げられる。これらの化合物としては、上記原子を含む硝酸塩、酸化物、塩化物、硫酸塩、または炭酸塩等の化合物等およびこれら化合物の水和物等の従来公知の化合物を挙げることができる。
【００７６】
また、多孔質ガラスに吸着させる増感剤の量は適宜設定でき、特に限定されるものではない。
【００７７】
また、多孔質ガラスに増感剤を吸着させる工程は、多孔質ガラスに金属原子を吸着させる工程の前後どの段階で行ってもよく、さらに、金属原子と増感剤とを多孔質ガラスに吸着させる工程を同時に行ってもよい。また、多孔質ガラスに金属原子を吸着させる工程と多孔質ガラスに増感剤を吸着させる工程との間に乾燥工程がはっていてもよいし、これら２つの吸着工程と乾燥工程とを複数回繰り返すこともできる。
【００７８】
すなわち、上記増感剤を多孔質ガラスに吸着させる工程は、以下に述べる第２工程における焼成の前であれば、どの段階で行われてもよく、回数等の条件も適宜設定可能である。
【００７９】
（１−２）第２工程
本発明の発光ガラス生産方法における第２工程は、上記第１工程で得られた金属原子吸着多孔質ガラスを、大気中または還元雰囲気中にて焼成させる工程であればよく、具体的な焼成方法等については特に限定されるものではない。例えば、還元雰囲気中にて焼成させる方法としては、後述する実施例に示すように、カーボンを入れたアルミナるつぼ中で焼成する方法等が挙げられる。
【００８０】
また、焼成温度は、９００℃以上で行うことが好ましい。後述する実施例に示すように、９００℃より低い温度で焼成した場合は、十分な発光を呈する酸化物ガラスを得られないためである。これは、９００℃以上で焼成を行うことにより、Ｃｕ等の金属原子が吸着している多孔質ガラスの孔径および表面状態をコントロールすることができるからである。
【００８１】
なお、焼成温度の上限としては、１６００℃であることが好ましい。これ以上の温度で焼成した場合、基質のガラスが軟化してしまうためである。
【００８２】
また、焼成を行う時間、温度を上昇させる速度等は適宜設定することができ、特に限定されるものではない。
【００８３】
また、上記焼成後に得られた酸化物ガラスを急速に冷却する工程を含むことが好ましい。焼成を長時間行った場合、または焼成後に急冷を行わなかった場合は、マトリックス（酸化物ガラス母体）とＣｕ等の金属原子とが反応してしまい、蛍光が弱くなってしまうことがわかっているためである。なお、急冷する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、一定温度の恒温槽内で冷却する方法、大気中に放置する方法等が挙げられる。また、冷却時間、冷却速度等は、適宜設定可能である。
【００８４】
（２）発光ガラス
本発明に係る発光ガラスは、上記の方法により生産される発光ガラスであればよく、化学組成も、少なくとも、Ｓｉ（ケイ素）、Ｏ（酸素）、およびＣｕ等の金属原子を含んでいればよく、特に限定されるものではない。
【００８５】
また、本発明に係る発光ガラスは、後述する実施例に示すように、紫外領域の光の照射により励起され、強い蛍光を発するものである。すなわち、本発明に係る発光ガラスは、紫外線またはＸ線を可視域の光へ高効率に変換することができるものであると換言できる。さらに、本発明に係る発光ガラスは、ガラス母体が安定な酸化物ガラスであるため、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度も優れている。
【００８６】
また、本発明に係る発光ガラスは、ガラス母体が多量のシリカを含むため、母ガラスの紫外線透過率が高く、より短波長の光で励起できるという利点がある。さらに、紫外線照射による欠陥も発生し難いという利点を有する。さらに、Ｃｕ等の金属原子を多量に含ませなくても強力に発光するため、コストを低減することも可能である。
【００８７】
具体的には、後述する実施例に示すように、例えば、金属原子としてＣｕを用いて、還元雰囲気中で１１００℃にて焼成を行うことにより得られた発光ガラスは、紫外光励起によって発光強度の大きい発光を呈した（図１参照）。
【００８８】
また、金属原子としてＳｎを用いて、還元雰囲気中で１１００℃にて焼成を行うことにより得られた発光ガラスは、紫外光励起によって発光強度の大きい発光を呈した（図２参照）。
【００８９】
また、金属原子としてＭｎを用いて、大気中で１１００℃にて焼成を行った場合、得られた発光ガラスは、紫外光励起により、発光強度の大きい発光を呈した（図３参照）。
【００９０】
また、金属原子としてＶを用いて、大気中で１１００℃にて焼成を行った場合、得られた発光ガラスは、紫外光励起により、発光強度の大きい発光を呈した（図４参照）。また、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、およびＡｇを吸着させた発光ガラスは、紫外線を照射することにより発光した。
【００９１】
また、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｍｎ、またはＶを吸着させた多孔質ガラスに、さらに増感剤としてＡｌ（ＮＯ3）3を吸着させた後に焼成し得られた発光ガラスは、より強い発光を示した。これは、増感剤が上記金属原子とともに存在している場合、高温焼成することにより増感剤は、酸化物となり、金属原子からの蛍光を強くする効果を有する。このため、金属原子と増感剤とを吸着させた多孔質ガラスを焼成させて得られた発光ガラスは、紫外光励起によって、より強い発光を呈すると考えられる。
【００９２】
これらの結果から、本発明に係る発光ガラス生産方法によれば、増感剤の存在下または非存在下にて、Ｃｕ等の金属原子が吸着した多孔質ガラスを十分に焼成することによって、Ｃｕイオン等の金属イオンとガラス界面との制御を適切に行うことができるといえる。
【００９３】
また、還元環境下にて焼成を行うことにより、本発明に係る発光ガラスでは、Ｃｕイオン等の金属イオンとガラスの界面との状態が通常の酸化物ガラスとは異なる状態になっていると考えられるが、詳細については、現在検討中である。
【００９４】
さらに、後述する実施例に示すように、本発明に係る発光ガラスは、バーナーで加温しながらでも強く発光する。また、加温した湯中でも強く発光する。このことから、上記発光ガラスは、高温環境下の空気中、水中のいずれの環境でもでも強く発光し、優れた耐熱性と発光性を併せ持つといえる。勿論、上記発光ガラスは、高温環境下でなくとも強く発光することはいうまでもない。
【００９５】
本発明に係る発光ガラスは、上述したような優れた機能を有している。このため、例えば、エキシマレーザー等の光軸調整等に使用可能である。さらに、ランプ用蛍光管、蛍光ファイバー、ディスプレイ、ＬＣＤのバックライト、または表示装置等に利用可能である。
【００９６】
さらに、本発明に係る発光ガラスは、製造条件を適宜変更することにより、例えば、チューブ、板、ファイバー等といった種々の形状に成形することが可能である。具体的には、例えば、多孔質ガラスを製造する際、後述する実施例に示すように、一旦高温溶融させる工程がある。この高温溶融させた後、種々の形状の金型に流し込み冷却させて成形することにより、所望の形状の多孔質ガラスを製造できる。したがって、上記種々の形状の多孔質ガラスを用いることによって、チューブ、板、ファイバー等といった種々の形状の発光ガラスを生産することができる。
【００９７】
（３）本発明に係る発光ガラスの利用法
本発明に係る発光ガラスは、紫外線またはＸ（エックス）線等により励起され、可視域の光を発光するものであり、さらに耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度も優れている。また、本発明に係る発光ガラスは、短波長の光により励起され、紫外線照射による欠陥も発生し難いという利点を有する。さらに、生産コストも低くすむ。
【００９８】
このため、上記発光ガラスを利用して、優れた照明装置を作製することができる。すなわち、本発明に係る照明装置は、上記発光ガラスと紫外線光源とを備えていればよく、その他の構成としては、従来公知の照明装置の種々の構成を有していてもよく、特に限定されるものではない。また、本発明に係る照明装置は、上記発光ガラスを利用していればよいとも換言できる。
【００９９】
また、本発明でいう「紫外線光源」としては、いわゆるＸ線または紫外線と呼ばれる波長範囲の電磁波を上記発光ガラスに対して照射し、上記発光ガラスを発光させることができるものであればよく、紫外線の強度、ワット（Ｗ）数等は適宜設定でき、特に限定されるものではない。具体的には、例えば、従来公知の市販のブラックライトや紫外線ランプ等が挙げられる。
【０１００】
また、本発明に係る照明装置は、水中でも使用可能である。これは、後述する実施例に示すように、上記発光ガラスが水中でも紫外線を受けることにより、発光するためである。
【０１０１】
また、本発明に係る照明装置は、さらに光ファイバーを備えており、上記光ファイバーの一方の端部は上記紫外線光源と接続されており、上記光ファイバーのもう一方の端部は上記発光ガラスの近傍に設けられていることが好ましい。上記の構成によれば、例えば、水中に発光ガラスが配置され、水の外に紫外線光源が配置される場合でも、光ファイバーを介することにより、水中の発光ガラスの近傍から紫外線を発光ガラスに対して照射することができる。光ファイバーは、送電コードと異なり通電していないため、漏電の危険性も無く、また発光ガラス、光ファイバー、紫外線光源といった必要最小限の部材によって照明装置が構成されているため、照明装置の美感を損なうことも無いという利点がある。なお、ここでいう「近傍」とは、例えば、発光ガラスと光ファイバーの端部とが接する距離〜発光ガラスと光ファイバーの端部との距離が３０ｃｍ離れている距離の範囲内であることが好ましい。発光ガラスと光ファイバーの端部との距離が上記範囲以上離れてしまうと、光ファイバーを用いて発光ガラスの近くまで紫外線を導入する意義が薄れてしまうためである。
【０１０２】
以下に、本実施の形態に係る照明装置１の具体的な構成について、図５に基づき説明するが、本発明に係る照明装置はこの構成に限られるものではない。
【０１０３】
図５に示すように、本実施の形態に係る照明装置１は、基材２と、上記発光ガラス３と、ブラックライト４とを備えている。発光ガラス３とブラックライト４とは、基材２上に設けられている。発光ガラス３は、照明部材として機能し、ブラックライト４は、紫外線光源として機能する。
【０１０４】
基材２は、発光ガラス３の発光を阻害しないものであればよく、例えば、金属、ガラス、塀、岩、木材、コンクリート、プラスチック等の従来公知の基材が利用可能であり、特に限定されるものではない。また、発光ガラス３は、本発明に係る発光ガラスをそのまま用いてもよいし、上記本発明に係る発光ガラスと基材（例えば、ガラス、金属、岩等）とを接続させて用いてもよい。
【０１０５】
また、発光ガラス３およびブラックライト４を基材２に設ける手段も、留め具等により物理的に固定する方法や接着剤により接着させる方法等のように、従来公知の物理的、化学的な接続方法、接着方法等を利用することができ、特に限定されるものではない。また、ブラックライト４を、基材２に設けず、基材２から適宜離れた位置に設けて、発光ガラス３に紫外線を照射する構成であってもよい。
【０１０６】
上記の照明装置１によれば、昼間は周囲の環境を損ねない透明なガラスとして、夜間はブラックライト４を利用した照明器具として、屋外でも長期間安定して利用することができる。したがって、上記照明装置１は、例えば、夜間の危険箇所の表示、人に快適な印象を与えるような看板等への利用が可能である。
【０１０７】
また、上記発光ガラスは、後述する実施例に示すように、水中においても発光するため、水中照明装置としても使用可能である。
【０１０８】
水中でも利用可能な、本実施の形態に係る照明装置１０、および照明装置２０の具体的な構成について、図６および図７に基づき説明するが、本発明に係る照明装置はこの構成に限られるものではない。
【０１０９】
図６に示すように、照明装置１０は、発光ガラス１３と、紫外線ランプ１４とを備えている。発光ガラス１３は水中に配置され、紫外線ランプ１４は、水の外部に設けられる。発光ガラス１３は、上記と同様に、本発明に係る発光ガラスをそのまま用いてもよいし、上記本発明に係る発光ガラスと基材（例えば、ガラス、金属、岩等）とを接続させて用いてもよい。紫外線ランプ１４と発光ガラス１３との距離は、紫外線ランプ１４から照射された紫外線によって、発光ガラス１３が発光できる程度の距離であればよく、紫外線ランプ１４の照射強度等に応じて適宜設定可能である。
【０１１０】
上記照明装置１０によれば、水の外部から紫外線ランプ１４を発光ガラス１３に対して照射することにより、発光ガラス１３が水中で発光する。このため、上記照明装置１０は、従来の水中照明装置のように送電の必要性が無いため、漏電の危険性が無く、さらに少ない部材から構成されるため、美感を損なうこともないという利点がある。
【０１１１】
また、照明装置２０は、図７に示すように、発光ガラス２３と紫外線ファイバー２６とを備えている。紫外線ファイバー２６は、光ファイバー２５の一方の端部と紫外線ランプ２４とが接続されている構成である。また、発光ガラス２３は水中に配置され、紫外線ランプ２４は水の外に配置されており、光ファイバー２５は水の外部から水中まで延在しており、光ファイバー２５のもう一方の端部は、発光ガラス２３の近傍に設けられている。
【０１１２】
上記発光ガラス２３は、本発明に係る発光ガラスをそのまま用いてもよいし、上記本発明に係る発光ガラスと基材（例えば、ガラス、金属、岩等）とを接続させて用いてもよい。また、上記紫外線ファイバー２６としては、例えば、照明部分である発光ガラス２３と紫外線ランプ２４とが離れた位置に存在する場合、上記紫外線ランプ２４と光ファイバー２５とを接続させることにより、光ファイバー２５を介して紫外線を発光ガラス２３近傍に導入することができるものであればよく、特に限定されるものではない。具体的には、図７に示すように、ライトガイドとして機能する従来公知の光ファイバー２５の一方の端部と紫外線光源として機能する紫外線ランプ２４とが接続して設けられており、紫外線ランプ２４から照射された紫外線が光ファイバー２５中を通過し、光ファイバー２５のもう一方の端部より、発光ガラス２３に対して近傍から照射されるものを挙げることができる。上記の紫外線ファイバー２６は、送電（通電）の必要性が無いため水中にも設置でき、事実上、紫外線光源を発光ガラス２３の近傍に設けることが可能となる。
【０１１３】
したがって、上記照明装置２０によれば、紫外線ファイバー２６によって、発光ガラス２３に対して近傍から紫外線を照射することができる。このため、上記照明装置２０は、発光強度が強くなる。また、水中には、発光ガラス２３および光ファイバー２５のみ存在すれば、照明装置として機能でき、多くの部材が必要ないため、美感の優れた水中照明器具として利用することができる。さらに、送電の必要性が無いため、漏電の危険性も無い。
【０１１４】
なお、上述した各種照明装置の構成、配置、意匠等は、上述のものに限定されるものではなく、従来公知の照明装置の構成、配置、意匠等を利用することができることはいうまでもない。例えば、上記紫外線ファイバー２６の先端部に発光ガラス２３が取り付けられており、紫外線ファイバー２６と発光ガラス２３とが一体となって構成されていてもよい。さらに、上記照明装置は、そのままでも水中で使用することが可能であるが、防水可能を施して使用することも勿論可能である。
【０１１５】
また、本発明に係る発光ガラスは、照明方法にも利用することができる。すなわち、本発明に係る照明方法は、上記発光ガラスと紫外線光源とを利用していればよく、その他の構成は特に限定されるものではない。
【０１１６】
また、上記発光ガラスを用いてディスプレイ装置を作製することができる。すなわち、本発明に係るディスプレイ装置は、上記発光ガラスを備えていればよく、その他の具体的な構成は、特に限定されるものではない。例えば、通常のＬＣＤのバックライトとして配置・利用することも可能であるし、また、通常のディスプレイ装置のディスプレイ画面前部に設けて透過配置として利用することも可能である。
【０１１７】
以上のように、本発明に係る発光ガラスを利用した照明装置または照明方法を利用することにより、例えば、透明な板材に上記発光ガラスを設けて、夜間にブラックライトを照射し発光させて人に快適な印象を与える空間を作製することも可能であるし、また、道路標識のマーカーに利用することも可能である。
【０１１８】
以下添付した図面に沿って実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。
【０１１９】
【実施例】
〔実施例１〕
市販の廃ガラスを溶融させた後、この溶融後の廃ガラス１００重量部に対して、溶融後の添加物の組成が８．８Ｎａ2Ｏ−９５Ｂ2Ｏ3−７５ＳｉＯ2−６Ａｌ2Ｏ3となるように、Ｎａ2ＣＯ3、Ｈ3ＢＯ3、ＳｉＯ2、Ａｌ（ＯＨ）3をそれぞれ添加し、１４００℃で溶融した。その後、６００℃で熱処理を行った後、９０℃、１規定の酸で処理を行い、多孔質シリカガラスを得た。
【０１２０】
この多孔質シリカガラスを、０．２ｇのＣｕＣｌ2・２Ｈ2Ｏを２５ｍｌの蒸留水に溶解させた溶液に含浸した。その後、２℃／分でゆっくり昇温し、１１００℃でカーボンを入れたアルミナるつぼ中で２時間焼成し、透明なガラスを得た。
【０１２１】
このガラスを波長２５６ｎｍの紫外線を照射し励起した場合の発光スペクトルを図１（ａ）に示す。同図に示すように、このＣｕを吸着させたガラスは、２５６ｎｍの紫外線を照射することにより、４５０ｎｍ〜５００ｎｍの領域で強く蛍光を発することがわかった。
【０１２２】
また、このガラスにおける波長４７８ｎｍの蛍光の励起光スペクトルを調べた結果を図１（ｂ）に示す。同図に示すように、このＣｕを吸着させたガラスは、波長２３０ｎｍ〜２８０ｎｍ程度までの領域の紫外線の照射により励起され、強く発光することがわかった。
【０１２３】
また、市販の６Ｗ（ワット）の殺菌用紫外線ランプ（波長２５０ｎｍ）を用いて、２ｃｍ離した場所から還元雰囲気中で焼成して得られた発光ガラスに対して紫外線を照射した場合、顕著な発光を肉眼で観察することができた。
【０１２４】
〔実施例２〕
市販の廃ガラスを溶融させた後、この溶融後の廃ガラス１００重量部に対して、溶融後の添加物の組成が８．８Ｎａ2Ｏ−９５Ｂ2Ｏ3−７５ＳｉＯ2−６Ａｌ2Ｏ3となるように、Ｎａ2ＣＯ3、Ｈ3ＢＯ3、ＳｉＯ2、Ａｌ（ＯＨ）3をそれぞれ添加し、１４００℃で溶融した。その後、６００℃で熱処理を行った後、９０℃、１規定の酸で処理を行い、多孔質シリカガラスを得た。
【０１２５】
この多孔質シリカガラスを、０．２ｇのＳｎＣｌ2・２Ｈ2Ｏを２５ｍｌの蒸留水に溶解させた溶液に含浸した。その後、２℃／分でゆっくり昇温し、１１００℃でカーボンを入れたアルミナるつぼ中で２時間焼成し、透明なガラスを得た。
【０１２６】
このガラスを波長２６４ｎｍの紫外線を照射し励起した場合の発光スペクトルを図２（ａ）に示す。同図に示すように、このＳｎを吸着させたガラスは、２６４ｎｍの紫外線を照射することにより、４００ｎｍ付近の蛍光を強く発することがわかった。
【０１２７】
また、このガラスにおける波長３９５ｎｍの蛍光の励起光スペクトルを調べた結果を図２（ｂ）に示す。同図に示すように、このＳｎを吸着させたガラスは、波長２５０ｎｍ〜２７０ｎｍ程度までの領域の紫外線の照射により励起され、強く発光することがわかった。
【０１２８】
〔実施例３〕
市販の廃ガラスを溶融させた後、この溶融後の廃ガラス１００重量部に対して、溶融後の添加物の組成が８．８Ｎａ2Ｏ−９５Ｂ2Ｏ3−７５ＳｉＯ2−６Ａｌ2Ｏ3となるように、Ｎａ2ＣＯ3、Ｈ3ＢＯ3、ＳｉＯ2、Ａｌ（ＯＨ）3をそれぞれ添加し、１４００℃で溶融した。その後、６００℃で熱処理を行った後、９０℃、１規定の酸で処理を行い、多孔質シリカガラスを得た。
【０１２９】
この多孔質シリカガラスを、２．６ｇのＭｎ（ＮＯ3）2を２５ｍｌの蒸留水に溶解させた溶液に含浸した。その後、２℃／分でゆっくり昇温し、１１００℃でカーボンを入れたアルミナるつぼ中で２時間焼成し、透明なガラスを得た。
【０１３０】
このガラスを波長３００ｎｍの紫外線を照射し励起した場合の発光スペクトルを図３（ａ）に示す。同図に示すように、このＳｎを吸着させたガラスは、３００ｎｍの紫外線を照射することにより、５５０ｎｍ〜６００ｎｍ領域で蛍光を強く発することがわかった。
【０１３１】
また、このガラスにおける波長５６８ｎｍの蛍光の励起光スペクトルを調べた結果を図３（ｂ）に示す。同図に示すように、このＳｎを吸着させたガラスは、波長２００ｎｍ〜３２０ｎｍ程度までの領域の紫外線の照射により励起され、断続的に強く発光することがわかった。
【０１３２】
〔実施例４〕
市販の廃ガラスを溶融させた後、この溶融後の廃ガラス１００重量部に対して、溶融後の添加物の組成が８．８Ｎａ2Ｏ−９５Ｂ2Ｏ3−７５ＳｉＯ2−６Ａｌ2Ｏ3となるように、Ｎａ2ＣＯ3、Ｈ3ＢＯ3、ＳｉＯ2、Ａｌ（ＯＨ）3をそれぞれ添加し、１４００℃で溶融した。その後、６００℃で熱処理を行った後、９０℃、１規定の酸で処理を行い、多孔質シリカガラスを得た。
【０１３３】
この多孔質シリカガラスを、０．７ｇのＶ（ＮＯ3）2を２５ｍｌの蒸留水に溶解させた溶液に含浸した。その後、２℃／分でゆっくり昇温し、１１００℃でカーボンを入れたアルミナるつぼ中で２時間焼成し、透明なガラスを得た。
【０１３４】
このガラスを波長３１５ｎｍの紫外線を照射し励起した場合の発光スペクトルを図４（ａ）に示す。同図に示すように、このＳｎを吸着させたガラスは、３１５ｎｍの紫外線を照射することにより、４７０ｎｍ〜５３０ｎｍ領域で蛍光を強く発することがわかった。
【０１３５】
また、このガラスにおける波長５０８ｎｍの蛍光の励起光スペクトルを調べた結果を図４（ｂ）に示す。同図に示すように、このＳｎを吸着させたガラスは、波長２４０ｎｍ〜３４０ｎｍ程度までの領域の紫外線の照射により励起され、断続的に強く発光することがわかった。
【０１３６】
また、上記金属原子以外にも、Ａｇ、Ｃｏ、またはＣｒを吸着させたガラスを作製し、紫外線を照射したところ、強い発光を示すことがわかった。
【０１３７】
また、実施例１〜４において、金属原子を吸着させた多孔質ガラスを、Ａｌ（ＮＯ3）3を溶解させた水溶液に含浸させた後、還元雰囲気中で焼成を行った場合、さらに強い発光を呈する発光ガラスを得ることができた。なお、得られた発光ガラスはいずれも外観上透明なものであった。また、しみ込ませたＡｌ（ＮＯ3）3は、焼成により硝酸塩が分解され、Ａｌ2Ｏ3になっていると思われる。
【０１３８】
〔実施例５〕
次に、発光ガラスの空気中での発光を調べた。具体的には、以下のように行った。
【０１３９】
まず、上記実施例１の方法により、Ｃｕをドープして作製した発光ガラスをバーナー上にかざし、４Ｗのブラックライト（波長：２５４ｎｍ）を照射した。そして、周囲を暗くして観察したところ、上記発光ガラスは目視で確認できる程度に明るく発光した。
【０１４０】
この結果より、上記発光ガラスは、加熱しながらでも発光可能であり、優れた耐熱性と発光性とを併せ持つことがわかった。これにより、上記発光ガラスを利用することにより、耐熱性が優れており、かつ発光強度の強い照明装置を作製できることがわかった。なお、上記実験では、バーナーに発光ガラスをかざして、空気中での発光を調べているが、勿論、加熱なしの発光も可能である。
【０１４１】
【発明の効果】
上述したように、本発明に係る発光ガラス生産方法によれば、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度が優れているとともに、強い発光を呈する発光ガラスを生産することができるという効果を奏する。さらに、本発明では、希土類原子より安価な金属原子を利用しているため、発光強度の強い発光ガラスをコストを抑えて提供できるという効果を奏する。
【０１４２】
また、本発明に係る発光ガラスは、紫外線を可視域の光へ高効率に変換することができるとともに、ガラス母体が安定な酸化物ガラスであるため、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度が優れているという効果を奏する。さらに、本発明に係る発光ガラスは、ガラス母体が多量のシリカを含むため、母ガラスの紫外線透過率が高く、より短波長の光で励起できるだけでなく、紫外線照射による欠陥も発生し難いという効果を奏する。また、本発明に係る発光ガラスは、Ｃｕ等の金属原子を多量に含ませなくても強力に発光するため、コストを低減することができるという効果を奏する。
【０１４３】
また、本発明に係る照明装置または照明方法は、上記発光ガラスを利用しているため、耐熱性、化学的耐久性、機械的強度が優れているだけでなく、環境に対して悪影響が無く、屋外でも長期間安定に使用できるという効果を奏する。また、高価な希土類原子を利用していないため、低コストで生産可能であるという効果を奏する。さらに、紫外線を照射するのみで強く発光し、送電の必要性も無いため、水中で利用しても、漏電の危険性もなく、美感の優れた照明装置として利用できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本実施の形態に係る発光ガラス（Ｃｕ含有）に対して、波長２５６ｎｍの紫外線を照射し、励起させた際に発生した蛍光スペクトルを測定した結果を示すグラフであり、（ｂ）は、上記発光ガラス（Ｃｕ含有）における波長４７８ｎｍの蛍光の励起波長依存性（励起光スペクトル）を測定した結果を示すグラフである。
【図２】（ａ）は、本実施の形態に係る発光ガラス（Ｓｎ含有）に対して、波長２６４ｎｍの紫外線を照射し、励起させた際に発生した蛍光スペクトルを測定した結果を示すグラフであり、（ｂ）は、上記発光ガラス（Ｓｎ含有）における波長３９５ｎｍの蛍光の励起波長依存性（励起光スペクトル）を測定した結果を示すグラフである。
【図３】（ａ）は、本実施の形態に係る発光ガラス（Ｍｎ含有）に対して、波長３００ｎｍの紫外線を照射し、励起させた際に発生した蛍光スペクトルを測定した結果を示すグラフであり、（ｂ）は、上記発光ガラス（Ｍｎ含有）における波長５６８ｎｍの蛍光の励起波長依存性（励起光スペクトル）を測定した結果を示すグラフである。
【図４】（ａ）は、本実施の形態に係る発光ガラス（Ｖ含有）に対して、波長３１５ｎｍの紫外線を照射し、励起させた際に発生した蛍光スペクトルを測定した結果を示すグラフであり、（ｂ）は、上記発光ガラス（Ｖ含有）における波長５０８ｎｍの蛍光の励起波長依存性（励起光スペクトル）を測定した結果を示すグラフである。
【図５】本実施の形態に係る照明装置の一例の構成を模式的に示す図である。
【図６】本実施の形態に係る照明装置のその他の例の構成を模式的に示す図である。
【図７】本実施の形態に係る照明装置のその他の例の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ 照明装置
２ 基材
３ 発光ガラス
４ ブラックライト（紫外線光源）
１０ 照明装置
１３ 発光ガラス
１４ 紫外線ランプ（紫外線光源）
２０ 照明装置
２３ 発光ガラス
２４ 紫外線ランプ（紫外線光源）
２５ 光ファイバー
２６ 紫外線ファイバー
Claims (9)
- 多孔質ガラスに、Ｃｕ，ＳｎおよびＶから選ばれる少なくとも１種の金属原子を吸着させる第１工程と、上記第１工程により得られた金属原子含有吸着多孔質ガラスを大気中あるいは還元雰囲気中にて、１１００℃以上の温度にて焼成させる第２工程とを有し、
上記第１工程は、上記金属原子を有する化合物を含む溶液に多孔質ガラスを含浸させる工程であることを特徴とする紫外線励起により発光する発光ガラス生産方法。 - 多孔質ガラスに、Ｍｎの金属原子を吸着させる第１工程と、上記第１工程により得られた金属原子含有吸着多孔質ガラスを大気中あるいは還元雰囲気中にて、１１００℃以上の温度にて焼成させる第２工程とを有し、
上記第１工程は、上記金属原子を有する化合物を含む溶液に多孔質ガラスを含浸させる工程であり、
上記第１工程は、さらに、多孔質ガラスに増感剤を吸着させる工程を有し、上記増感剤を上記第２工程における焼成によりＡｌ 2 Ｏ 3 とすることを特徴とする紫外線励起により発光する発光ガラス生産方法。 - 上記第１工程は、さらに、多孔質ガラスに増感剤を吸着させる工程を有し、上記増感剤を上記第２工程における焼成によりＡｌ 2 Ｏ 3 とすることを特徴とする請求項１に記載の紫外線励起により発光する発光ガラス生産方法。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光ガラスの生産方法により生産され得る発光ガラスを用いた紫外線励起により発光する発光デバイス。
- 請求項４に記載の発光デバイスと紫外線光源とを備えていることを特徴とする照明装置。
- 請求項４に記載の発光デバイスと紫外線光源とを備えていることを特徴とする水中照明装置。
- 上記照明装置は、さらに光ファイバーを備えており、上記光ファイバーの一方の端部は上記紫外線光源と接続されており、上記光ファイバーのもう一方の端部は上記発光デバイスの近傍に設けられていることを特徴とする請求項５または６に記載の照明装置。
- 請求項４に記載の発光デバイスと紫外線光源とを利用することを特徴とする照明方法。
- 請求項４に記載の発光デバイスを備えていることを特徴とするディスプレイ装置。
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