JPH01245201A - 紫外線カットフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、紫外線を特異的にカットする紫外線カツト
フィルタに関する。

〔従来の技術〕

従来、水銀灯等を用いた照明器具のカバーガラスやメガ
ネ用レンズ、ビルの窓ガラス等において、ランプ光や自
然光中に含まれる紫外線から人体（特に目）および被照
射物を保護するため、紫外線カツトフィルタが用いられ
ている。とりわけ最近では、照明の光源として、高輝度
化のためにＨＱＩランプ（高輝度放電灯；Ｈ：水銀灯、
Ｑ：高圧放電灯、Ｉ：ヨウ化物混合放電灯）が使用され
るようになっているが、このＨＱＩランプにおいても、
使用時に発せられる紫外線をカットし、被照射物の変色
、変質等を防ぐ働きをする紫外線カツトフィルタが必要
とされている。

このような紫外線カントフィルタとしては、従来、以下
のようなものが用いられてきた。

■　紫外線カツトガラス ガラス組成中にＣｅ、Ｖ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｔｉ等の紫外線
を吸収する元素を混入させたもの。たとえば、Ｃｅ０ｚ
　、　　Ｖｇ　Ｏｓ　、　　Ｆ　ｅｘ　Ｏｘ　、　　Ｐ
　ｂＯ、Ｔｉ０ｚ等の紫外線吸収剤をガラス組成に添加
し、溶融、成形することにより作製される。

■　紫外線カツト多層干渉膜（多重干渉膜）第２図にみ
るように、ガラス等の透明基材１表面に、互いに屈折率
の異なる２種類の物質（たとえば、金属酸化物；　Ｔｉ
０ｚ、ＳｔＯ□等）からなる誘電体薄膜（光学的厚さλ
／４）３および４が交互に何層も積層されてなるもの。

■　紫外線吸収剤含有塗膜 透明性のある塗料中に有機または無機の紫外線吸収剤を
分散させたものを、基材に塗布してなるもの。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記の従来技術には、いずれも一長一短
があって、それぞれに下記のような問題点が残されてい
た。

はじめに、上記■の紫外線カツトガラスでは、ガラス自
体の組成を変えなければならないためコストが高くつく
、という問題がある。さらに、この紫外線カツトガラス
作製中に、ガラス内に不純物やゴミ等が混入することが
多（、その結果、たとえばこれを照明器具に使用した場
合には、ランプの熱による熱衝撃でガラスが自爆してし
まう恐れがある。また、上記のような紫外線吸収元素（
あるいは紫外線吸収剤）が含まれているために、可視光
線の吸収が生じてガラス生地が着色し、可視光域の透過
率が低下してしまう。

■の紫外線カツト多層干渉膜（第２図）は、近年、多用
されるようになってきたものであるが、第１に、基材表
面に凹凸があるものには、この多層膜を形成できない、
あるいは、形成できても効果が得られない、という問題
がある。すなわち、この多層干渉膜の場合は、積層され
た各層の膜厚が所定の値から少しでも外れると、可視域
の透過率低下あるいは紫外域のカット率の低下につなが
ってしまうため、厳密に所定の膜厚のものを均一に積層
する必要がある。ところが、基材表面に凹凸があると、
たとえば膜形成に有機金属浸漬焼成法（ディッピング法
）を採用した場合、目部分に塗料が溜まって所定の膜厚
を付けることができなかったり、また物理的蒸着法を採
用した場合は、表面凹凸に応じて膜厚にバラツキが生じ
たり、あるいは凹凸が陰になって、蒸着物質が付着する
部分としない部分ができてしまったりするため、所期の
効果が得られなくなってしまうのである。第２には、膜
作製のための物理的または化学的蒸着法等を実施する際
の設備コストが高いことから、製造コストも高価になっ
てしまうことに加え、多層干渉膜にするための積層が相
当数必要であって、工数がかかる、という難点がある。

加えて、異種の薄膜を交互に積層するため、互いの膨張
率の違いから、耐熱衝撃性に劣り、積層膜にクランクが
生じやすい、という問題もある。

■の紫外線吸収剤含有塗膜には、分散される紫外線吸収
剤として有機系のものが用いられることが多いが、この
有機系の吸収剤は、使用に伴って光源等の熱あるいは紫
外線により劣化して、紫外線吸収作用を失ってしまう、
という問題を有している。他方、無機系の紫外線吸収剤
は、可視光にも大きな不透過ピークがある（つまり、膜
が着色している）ことから、実用的でない。

以上の事情に鑑み、この発明は、可視光領域の光透過率
は高いが紫外線の透過率は極めて低く、かつ、耐熱衝撃
性、耐候性等に優れ、基材の表面性状等にも制約を受け
ない紫外線カツトフィルタを安価に提供するこ上を課題
とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、この発明にかかる紫外線カン
トフィルタは、透明基材の少なくとも片面に、酸化亜鉛
からなる薄膜が設けられている。

〔作　　　用〕

薄膜材料として用いられる酸化亜鉛は、３８０ｎｍ以下
の紫外域の光透過率はほぼ０％であるが、可視光線の吸
収はなく、この領域の光透過率は非常に高い、という特
性を有している。したがって、この発明にかかる紫外線
カツトフィルタは、極めて高度な紫外線カツト性能（紫
外線カット率９８〜９９％以上）および可視光線透過性
能（可視光域透過率低下５％以内）を備えている。この
両特性は、基材の表面性状の影響を受けることなく、た
とえば、サンドブラスト処理等を受けた凹凸のあるガラ
ス板上においても、何ら低下することなく発揮される。

さらに、酸化亜鉛薄膜は、優れた耐熱衝撃性。

耐候性、耐久性等を有している。

〔実　施　例〕

第１図は、この発明にかかる紫外線カントフィルタの一
実施例の断面を模式的にあられしている。同図（ａ）に
みるように、この発明の紫外線カツトフィルタにおいて
、酸化亜鉛薄膜２は、ガラス等の任意の透明基材１の片
面に形成されていてもよいし、同図（ｂｌにみるように
、基材ｌの両面に形成されていてもよい。また、この酸
化亜鉛薄膜２は、単層構造であってもよいし、何層も積
層された多層構造となっていてもよい。

上記酸化亜鉛薄膜の厚みは、特に限定はされないが、充
分な紫外線カツト効果が得られるために、５００Å以上
であることが好ましい。ここで上述のように、上記薄膜
２の積層数は、１層に限定されるものではないため、た
とえば、１屓では紫外線カツト効率が低い（ｌＩ＊が薄
すぎる）場合などには、何層も積層して多層膜にして厚
みをかせぐこともできる。そして、そのようにして得ら
れた酸化亜鉛薄膜全体の厚みが５００Å以上であれば、
この発明における効果が充分に得られるのである。また
、ＩＮの膜厚は、３０００Å以下程度であることが好ま
しく、これを越えると、薄膜にクランクが生じたり、基
材との密着性が低下して剥離が起こったりする恐れがあ
る。さらに、多層構造にする場合でも、可視光線の透過
率低下を防止するために、最終的な全体の膜厚は、５ｏ
ｏｏÅ以下程度にしておくことが適切であるが、これに
限定されることはない。

なお、この発明における酸化亜鉛としては、通常゛は、
ＺｎＯ組成のものを用いることが好ましいが、これに限
定されることはな（、ＺｎｘＯ等の酸化形態の異なるも
のを併せて、または単独で用いることもできる。また、
透明基材としても、特に限定されることはなく、任意の
形状および表面性状を有する一般的な各種ガラスなどが
、自由に選択されうる。

酸化亜鉛薄膜の形成法は、何ら限定されることはなく、
電子ビーム等を用いた真空蒸着、スパッタリング、イオ
ンブレーティング等の各種物理的蒸着法（ＰＶＤ）、化
学的蒸着法（ＣＶＤ）、あるいはディッピング法などの
一般的方法により行われる。なお、上記ディッピング法
（有機金属浸漬焼成法）とは、その名のとおり、焼成に
より所望の組成（この場合は酸化亜鉛）になる化合物（
たとえば、金属アルコラード、金属アシレート。

金属キレート、金属カルボン酸塩等の有機系金属化合物
など）を含むコーティング溶液中に基材を浸漬し、それ
を一定速度で引き上げた後、基材表面に得られたコーテ
ィング溶液の膜を乾燥し、それを焼成して膜を形成する
方法である。

つぎに、さらに具体的な実施例を、比較例と併せて説明
する。

一実施例１〜６− ■　玉杯 本従横１００重■、厚さ４璽璽のソーダライムガラスを
用意し、これにサンドブラスト処理を施したもの、フン
化水素酸による表面処理（フッ酸消し）を施したもの、
および無処理のものの合計３種をそれぞれ基材とした。

また、表面粗さ計により処理基材の表面粗さを測定し、
以下の表面凹凸差（平均値）を得た。

サンドブラスト処理基材：５．０μｌ フン酸消し処理基材　　：　　１．Ｏｎ■　鼠孔ｍシ御
甑裂 つぎに、上記各基材の両面または片面に、下記の（イ）
または（ロ）の方法により酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜を形
成した（第１図参照）。

（イ）゛　真空蒸着法 Ｉ　Ｘ　１　（Ｉ’〜２　Ｘ　Ｉ　Ｏ−’Ｔｏｒｒの真
空槽中、酸化亜鉛タブレットを用いた電子ビーム蒸着法
を行って、３００℃に加熱したガラス基村上に酸化亜鉛
薄膜を形成した。

（ロ）　ディッピング法 酸化亜鉛濃度に換算して５ｗｔ％となる量のオクチル酸
亜鉛が熔解されたベンゼン溶液を調製し、ここにガラス
基材を浸漬後、一定速度で引き上げ、１００’ｃ前後で
乾燥させた。これを５００℃で焼成することにより、酸
化亜鉛薄膜を得た。

■　狡夏片法…匝 作製された各サンプルの２００〜７８０ｎｍにおける分
光透過率（％）を、自記分光光度計により測定し、第３
図に示したようなチャートを得た。

これに基づき、以下のようにして、紫外線カソト率およ
び可視光線透過率を算出した。

★紫外線カット率（ＣＰ） ・第３図中のＢの面積を求める。

・　（Ａ＋Ｂ）の面積は、図にみるように、（３８０２
００）　ｎｍ　Ｘ　１００％＝　１８０００であるから
、Ａの面積は（１８０００−Ｂ）で求められる。

・したがって、紫外線カツト率ＣＰ（％）は、下記式に
より算出される。

Ｃｐ＝　（Ａ／　（Ａ＋Ｂ））ｘｌＯＯ＝　（１８００
０−Ｂ）　／　１８０ ★可視光線透過率（Ｔ） ・第３図中のＤの面積を求める。

・　（Ｃ＋　Ｄ）の面積は、図にみるように、（７８０
３８０）　ｎｍ　ｘ　１００％＝　４００００である。

・したがって、可視光線透過率Ｔ（％）は、下記式によ
り算出される。

Ｔ＝　ＣＤ／　（Ｃ＋Ｄ）　）　ｘ１００＝Ｄ／４００ さらに、上記実施例４のサンプルを用いて熱衝撃試験を
行い、耐熱衝撃性を評価した。試験は、１０分間で６０
０℃まで等速昇温し、その温度を１０分間保った後、１
０分間かけて常温にまで等速゛で冷却する、という急熱
急冷で行った。

−比較例１− 組成中にＣｅ　Ｏｔ　ｒ　Ｔ　ｔ　Ｏｚを含む紫外線カ
ツトガラス（ＳｉＯｚ：５８．４．八ＬＯ＊：　１．６
．ＣａＯ：　４．３．　ＭｇＯ：２．７．　ＮａｚＯ：
　１４．４１ＫｚＯ：　０．９．Ｃｅ０ｚ　：１６．６
　、　Ｔｉ０ｚ　：　１．１　（ｗｔ％）〕を用い、上
記実施例と同様にしてＣＰおよびＴを求めた。

一比較例２− 第２図にみるように、実施例と同様のガラス基材（無処
理）１に、真空藤着法により、ＴｉＯ□屓３と３ｉＯｚ
層４が交互に合計１２層積層された多層干渉膜（基材上
の第１層がＴｉ０＝薄膜、最上層が５ｉＯ＝薄膜、合計
膜厚１７７００人）を作製した。

このサンプルについて、上記実施例４と同様にして耐熱
衝撃性を評価した。

以上の結果を、第１表および第２表に示す。

第　　２　　表 第１表にみるように、比較例に比べて実施例では、表面
粗度の大きい基材においても、単層の酸化亜鉛薄膜によ
り、いずれも９９％以上という高度な紫外線カツト率が
達成できた。また、可視光線透過率についても、もとも
との無処理ガラス基材の同透過率が約９２％、サンドブ
ラスト処理またはフッ酸消しガラス基材のそれが約８７
％である（処理により表面凹凸が形成されると、ガラス
表面あるいはガラス内部での、光の散乱による光の逃げ
が増加するため、透過率が低下する）ことから、酸化亜
鉛薄膜における可視光線透過率は非常に高＜、透過率の
低下は５％以内であることが判明した。

さらに、第２表にみるように、実施例のサンプルは、耐
熱衝撃性にも優れていた。

〔発明の効果〕

この発明にかかる紫外線カツトフィルタは、酸化亜鉛薄
膜が単層構造であっても、従来の多層干渉膜や紫外線カ
ツトガラス等を用いたフィルタよりもさらに高度に紫外
線をカットでき、同時に可視光線の透過を妨げることも
ない。

また、基材の表面性状（凹凸）の制約を受けることがな
く、たとえば、表面凹凸のある基材に対して適用されて
も、同様に高度な紫外線カツト率および可視光線透過率
が達成される。

さらに、従来に比べ、耐熱衝撃性、耐候性、耐久性等が
向上し、熱や紫外線等による劣化のない紫外線カントフ
ィルタとなっている。

その製造についても、複雑な工程等を必要とせずに容易
であり、製造コストは安価である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂｌは、この発明にかかる紫外線
カツトフィルタの一実施例を模式的にあられす断面図、
第２図は従来の紫外線カツト多層干渉膜の一例を模式的
にあられす断面図、第３図は実施例および比較例におい
て紫外線カツト率および可視光線透過率の算出法を説明
するグラフである。 １・・・透明基材　２・・・酸化亜鉛薄膜代理人　弁理
士　　松　本　武　彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　透明基材の少なくとも片面に、酸化亜鉛からなる薄
   膜が設けられている紫外線カットフィルタ。