JPH03208253A - Light interference membrane and tube bulb using same - Google Patents

Light interference membrane and tube bulb using same

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JPH03208253A
JPH03208253A JP386890A JP386890A JPH03208253A JP H03208253 A JPH03208253 A JP H03208253A JP 386890 A JP386890 A JP 386890A JP 386890 A JP386890 A JP 386890A JP H03208253 A JPH03208253 A JP H03208253A
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JP
Japan
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refractive index
titanium oxide
less
film
high refractive
Prior art date
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Application number
JP386890A
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Japanese (ja)
Inventor
Akiko Saito
明子 斉藤
Akira Kawakatsu
晃 川勝
Yoji Yuge
弓削 洋二
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Toshiba Lighting and Technology Corp
Original Assignee
Toshiba Lighting and Technology Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Lighting and Technology Corp filed Critical Toshiba Lighting and Technology Corp
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Publication of JPH03208253A publication Critical patent/JPH03208253A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve the refractive index, the transmission factor, and the mechanical strength, by making the crystal particle diameter and the porosity in the membranous thickness direction of titanium oxide, in a light interference membrane which is formed of a membrane including crystals of an anatase or a rutile of titanium oxide, or both of them, less than a specific value. CONSTITUTION:A visible light transmitting infrared-ray reflecting membrane 8 to be a light interference membrane is composed as a dielectric multilayer membrane by laminating a high refractive index layer 81 which consists of TiO2, and a low refractive index layer 82 which consists of SiO2. The TiO2 in the layer 81 is made into a crystalline formation of anatases or rutiles, or mixing both crystals, and the crystal particle diameter of the TiO2 is regulated to be less than 1400Angstrom , and the porosity of the TiO2 layer in the membranous thickness direction is regulated to be less than 30%. As a result, clearances between the crystal particles are reduced, the refractive index and the transmission factor are increased, and the contact areas of crystal particles each other are increased so as to improve the mechanical strength.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) 本発明は、酸化チタンのアナターゼまたはルチルあるい
はこれら両者の結晶系からなる高屈折率層の光干渉膜お
よびこれを用いた管球に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Purpose of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention provides an optical interference film with a high refractive index layer made of anatase or rutile of titanium oxide, or a crystal system of both of these, and an optical interference film using the same. Regarding tubes.

(従来の技術) 例えばハロゲン電球は、石英ガラスからなるバルブにフ
ィラメントを収容し、このバルブ内にハロゲンガスを封
入して構成されている。
(Prior Art) For example, a halogen light bulb is constructed by housing a filament in a bulb made of quartz glass and sealing halogen gas inside the bulb.

最近、この種ハロゲン電球のランプ効率を向上させるた
め、バルブの内外いづれかの表面に、酸化チタン( T
 i O 2 )と酸化ケイ素( S r O 2 )
の誘電体多層膜からなる光干渉膜を形成したランプが提
案されている。
Recently, in order to improve the lamp efficiency of this type of halogen bulb, titanium oxide (T
iO2) and silicon oxide (SrO2)
A lamp in which an optical interference film made of a dielectric multilayer film is formed has been proposed.

このような光干渉膜は例えば可視光透過赤外線反射膜と
して作用し、フィラメントから放出される可視光を透過
するが、赤外線はこの光干渉膜、すなわちこの赤外線反
射膜で反射し、この反射された赤外線をフィラメントに
戻し、これによりフィラメントを再加熱してランプ効率
を15〜35%も向上させることが可能になる。
Such a light interference film acts, for example, as a visible light transmitting infrared reflective film and transmits the visible light emitted from the filament, but the infrared rays are reflected by this light interference film, that is, this infrared reflective film, and the reflected Infrared radiation is directed back into the filament, allowing it to be reheated and increase lamp efficiency by as much as 15-35%.

上記可視光透過赤外線反射膜として機能する光干渉膜は
、高屈折率の金属酸化物と低屈折率の金属酸化物とを交
互に重層し、例えば合計9〜12層の多層膜として構成
されているもので、上記高屈折率の金属酸化物として透
過率および屈折率などの光学的特性に優れかつ耐熱性に
も優れた酸化チタン(T i O2)が用いられ、また
低屈折率の金属酸化物として光学的特性および耐熱性に
優れた酸化ケイ素(5102)が使用されている。
The optical interference film that functions as the visible light transmitting infrared reflecting film is configured as a multilayer film of, for example, a total of 9 to 12 layers, in which metal oxides with a high refractive index and metal oxides with a low refractive index are alternately layered. As the metal oxide with a high refractive index, titanium oxide (T i O2), which has excellent optical properties such as transmittance and refractive index and has excellent heat resistance, is used, and metal oxides with a low refractive index are used. Silicon oxide (5102), which has excellent optical properties and heat resistance, is used as a material.

一方、上記のような光干渉膜は、高屈折率の金属酸化物
と低屈折率の金属酸化物との組み合わせを選択すること
により、上記赤外線反射機能のほかに、不必要な光を反
射させ、必要な光のみを選択的に透過させる光干渉フィ
ルターとして使用することもできる。
On the other hand, by selecting a combination of a metal oxide with a high refractive index and a metal oxide with a low refractive index, the optical interference film described above has the ability to not only reflect the infrared rays described above but also reflect unnecessary light. It can also be used as an optical interference filter that selectively transmits only necessary light.

このような赤外線反射膜およびは光選択光干膜において
は、光学的特性の一層の向上が求められている。光学的
特性を向上させるには、高屈折率層と低屈折率層との屈
折率差を大きくすればよいことが知られており、したが
って光学的特性を向上させるため上記高屈折率の光干渉
膜として機能する酸化チタン( T i0 2 )膜の
所望波長の屈折率および透過率を高めることが望まれる
Further improvements in optical properties are required for such infrared reflective films and photoselective photosensitive films. It is known that in order to improve optical properties, it is sufficient to increase the refractive index difference between a high refractive index layer and a low refractive index layer. It is desired to increase the refractive index and transmittance of a titanium oxide (T i0 2 ) film that functions as a film at a desired wavelength.

従来における酸化チタン( T 1 0 2 )からな
る高屈折率層は、主成分が非品質であり、これに酸化チ
タンのアナターゼ結晶が一部混在された結晶系をなして
いた。
The conventional high refractive index layer made of titanium oxide (T 1 0 2 ) had a non-quality main component and had a crystal system in which anatase crystals of titanium oxide were partially mixed.

しかしながら、このような高屈折率層では、屈折率およ
び透過率の向上を大きく望めない不具合がある。
However, such a high refractive index layer has a problem in that it cannot be expected to significantly improve the refractive index and transmittance.

そこで、本発明者等は種々の検討や実験を繰り返して研
究した結果、高屈折率層を酸化チタン( T i O 
2 )のアナターゼまたはルチルあるいはこれら両者の
結晶系を有する薄膜で形成すれば耐熱性が得られ、かつ
多層化しても剥離性を低下させることなく、屈折率およ
び透過率を向上させることができることを見出だした。
Therefore, as a result of repeated research and various studies and experiments, the present inventors made the high refractive index layer by using titanium oxide (T i O
2) Heat resistance can be obtained by forming a thin film having crystal systems of anatase, rutile, or both, and refractive index and transmittance can be improved without deteriorating releasability even when multilayered. I found a headline.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、アナターゼまたはルチルあるいはこれら
両者の結晶系の酸化チタンからなる薄膜は、結晶粒構造
をもちやすく、結晶粒相互の集合で被膜を形成すること
になるので、微視的に見れば結晶粒相互間に隙間が生じ
やすく、この隙間により光が拡散されて可視光の透過率
が低くなる場合があり、また結晶粒相互の接触面積が小
さくなって剥れ易くなり、多層化ができなくなる場合も
ある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, thin films made of titanium oxide in the anatase, rutile, or both crystal systems tend to have a crystal grain structure, and the film is formed by aggregation of crystal grains. Microscopically, gaps tend to form between crystal grains, and these gaps can diffuse light and reduce the transmittance of visible light, and the contact area between crystal grains becomes smaller, making them easier to peel off. In some cases, multi-layering may not be possible.

本発明においては、屈折率および透過率が高くなるとと
もに、機械的強度(非剥離性)が向上する光干渉膜およ
びこれを用いた管球を提供しようとするものである。
The present invention aims to provide an optical interference film that has high refractive index and transmittance and improved mechanical strength (non-peelability), and a tube using the same.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の1番目は、光を透過または反射する基体の表面
に形成され酸化チタンのアナターゼまたはルチルあるい
はこれら両者の結晶系を有する薄膜により形成された光
干渉膜において、上記酸化チタンの結晶粒径を1400
入以下とし、かつ膜厚方向の気孔率を30%以下にした
ことを特徴とする。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The first aspect of the present invention is a thin film formed on the surface of a substrate that transmits or reflects light and having a crystal system of anatase or rutile of titanium oxide or both of these. In the optical interference film obtained, the crystal grain size of the titanium oxide was set to 1400.
The porosity in the film thickness direction is 30% or less.

本発明の2番目は、光を透過または反射する基体の表面
に高屈折率の金属酸化物と低屈折率の金属酸化物とを交
互に重層して形成され、上記高屈折率の金属酸化物層は
酸化チタンのアナターゼまたはルチルあるいはこれら両
者の結晶系を有する薄膜により形成された光干渉膜にお
いて、上記酸化チタンからなる高屈折率層は、結晶粒径
を1400λ以下とし、かつ膜厚方向の気孔率を30%
以下にしたことを特徴とする。
The second aspect of the present invention is formed by alternately layering a high refractive index metal oxide and a low refractive index metal oxide on the surface of a substrate that transmits or reflects light, and the high refractive index metal oxide In an optical interference film in which the layer is formed of a thin film having a crystal system of titanium oxide anatase or rutile or both, the high refractive index layer made of titanium oxide has a crystal grain size of 1400λ or less and 30% porosity
It is characterized by the following.

本発明の3番目は、透光性バルブの表面に酸化チタンの
アナターゼまたはルチルあるいはこれら両者の結晶系を
有する薄膜により形成された光干渉膜を備えた管球にお
いて、上記酸化チタンの結晶粒径を1400λ以下とし
、かつ膜厚方向の気孔率を30%以下にしたことを特徴
とする。
The third aspect of the present invention is a light-transmitting bulb having an optical interference film formed of a thin film having an anatase or rutile crystal system of titanium oxide or both on the surface of the light-transmitting bulb. is 1400λ or less, and the porosity in the film thickness direction is 30% or less.

さらに本発明の4番目は、透光性バルブの表面に高屈折
率の金属酸化物と低屈折率の金属酸化物とを交互に重層
して光干渉膜を形成し、上記高屈折率の金属酸化物層は
酸化チタンのアナターゼまたはルチルあるいはこれら両
者の結晶系を有する薄膜により形成した管球において、
上記酸化チタンからなる高屈折率層は、結晶粒径を14
00λ以下とし、かつ膜厚方向の気孔率を30%以下に
したことを特徴とする。
Furthermore, the fourth aspect of the present invention is to form an optical interference film by alternately layering a metal oxide with a high refractive index and a metal oxide with a low refractive index on the surface of a light-transmitting bulb. In a tube where the oxide layer is formed of a thin film having a crystal system of titanium oxide anatase or rutile, or both of these,
The high refractive index layer made of titanium oxide has a crystal grain size of 14
00λ or less, and the porosity in the film thickness direction is 30% or less.

(作用) 上記のいづれの発明も、酸化チタンの薄膜をルチルまた
はアナターゼあるいはこれら両者の結晶系としたから屈
折率および透過率を向上させることができ、特に酸化チ
タンの結晶粒径を1400J以下にするとともに、膜厚
方向の気孔率を30%以下にしたから透過率が向上し、
かつ膜の結着力が大きくなり剥離が防止される。
(Function) In each of the above inventions, the refractive index and transmittance can be improved because the thin film of titanium oxide is made of rutile or anatase or both crystal systems, and in particular, the crystal grain size of titanium oxide can be reduced to 1400 J or less. At the same time, since the porosity in the film thickness direction was reduced to 30% or less, the transmittance improved,
Moreover, the binding force of the film is increased and peeling is prevented.

(実施例) 以下本発明について、第1図ないし第4図に示す一実施
例にもとづき説明する。
(Example) The present invention will be described below based on an example shown in FIGS. 1 to 4.

図はスタジオ用ハロゲン電球を示し、1は透明な石英ガ
ラスからなるバルブであり、直管形をなしている。
The figure shows a halogen light bulb for studio use, and numeral 1 is a bulb made of transparent quartz glass, which is in the shape of a straight tube.

バルブ1の両端部には圧潰封止部2、2が形成され、こ
れら封止部2、2にはモリブデンなどからなる金属箔導
体3、3が封着されている。これら金属箔導体3、3に
は、内部導入線4、4が接続されており、これら内部導
入線4、4間にはタングステンなどからなるフィラメン
ト5が架設されている。フィラメント5は、複数のアン
カー6.,.によりバルブ1の軸線上に位置されるよう
に保持されている。
Crush sealing parts 2, 2 are formed at both ends of the bulb 1, and metal foil conductors 3, 3 made of molybdenum or the like are sealed to these sealing parts 2, 2. Internal lead-in wires 4, 4 are connected to these metal foil conductors 3, 3, and a filament 5 made of tungsten or the like is installed between these internal lead-in wires 4, 4. The filament 5 has a plurality of anchors 6. 、. is held so as to be positioned on the axis of the valve 1.

上記金属箔導体3、3には外部導入線7、7が接続され
ており、これら外部導入線7、7は電源に接続されるよ
うになっている。
External lead-in wires 7, 7 are connected to the metal foil conductors 3, 3, and these external lead-in wires 7, 7 are connected to a power source.

そして、バルブ1内には所定圧の例えばクリブトンガス
と、ハロゲンが封入されている。
The valve 1 is filled with, for example, Krybton gas and halogen at a predetermined pressure.

このようなバルブ1の外面には光干渉膜が形成されてい
る。本実施例の光干渉膜は可視光透過赤外線反射膜8で
あり、この可視光透過赤外線反射膜8は、第2図に示す
ように、高屈折率層81と低屈折率層82を交互に重層
し、例えば合計9〜12層の誘電体多層膜として構成さ
れている。
An optical interference film is formed on the outer surface of such a bulb 1. The optical interference film of this embodiment is a visible light transmitting infrared reflective film 8, and this visible light transmitting infrared reflective film 8 has high refractive index layers 81 and low refractive index layers 82 alternately, as shown in FIG. The dielectric multilayer film is composed of, for example, 9 to 12 layers in total.

高屈折率層81は酸化チタン(T f 02 )により
形戊されているとともに、低屈折率層82は酸化ケイ素
(Si02)により形成されている。
The high refractive index layer 81 is formed of titanium oxide (T f 02 ), and the low refractive index layer 82 is formed of silicon oxide (Si02).

上記高屈折率層81の酸化チタンは、アナターゼまたは
ルチルあるいはこれら両者が混在した結晶形態をなして
おり、かつこの酸化チタンの結A粒径は100〜140
0λとされており、平均粒径は500〜1000λとな
っている。
The titanium oxide of the high refractive index layer 81 has a crystalline form of anatase or rutile, or a mixture of both, and the A grain size of this titanium oxide is 100 to 140.
0λ, and the average particle size is 500 to 1000λ.

そして、上記酸化チタンの高屈折率層81は結晶粒の集
合体によって形成されているため、各結晶粒間に隙間が
発生し、この隙間が大きくなると光が拡散して透過率が
低下し、しかも結晶粒間の接触面積が小さくなるので剥
離を生じ易くなる心配がある。これを防止するため、膜
厚方向の断面で見た場合の酸化チタン層の気孔率ρが3
0%以下となるように規制してある。
Since the high refractive index layer 81 of titanium oxide is formed by an aggregate of crystal grains, gaps are generated between each crystal grain, and when this gap becomes large, light is diffused and the transmittance decreases. Moreover, since the contact area between crystal grains becomes smaller, there is a concern that peeling may easily occur. To prevent this, the porosity ρ of the titanium oxide layer when viewed in the cross section in the film thickness direction is set to 3.
It is regulated to be 0% or less.

ここで気孔率ρを定義すれば、気孔率ρとは酸化チタン
層を任意の部分で膜厚方向に切断した断面における酸化
チタン層が占める断面積Bと、酸化チタン層中で発生し
た空隙部分(基体と酸化チタン層との間の空隙も含む)
の断面積Aとの比(A/ (A+B))をいう。
If we define the porosity ρ here, the porosity ρ is the cross-sectional area B occupied by the titanium oxide layer in a cross section of the titanium oxide layer cut in the film thickness direction at an arbitrary part, and the voids generated in the titanium oxide layer. (Including voids between the substrate and the titanium oxide layer)
It refers to the ratio of the cross-sectional area A to (A/(A+B)).

このように気孔率ρを低くするためには、酸化チタンの
結晶粒の大きさと結晶粒の形状が関与し、結晶の粒径を
100〜1400λとし、かつ結晶粒の形状は丸みを帯
びた球または球に近い多角形であることが好ましい。こ
のようにすると、空間が埋まるので、光透過率が向上し
、しかも結晶粒間の接触面積が大きくなるので剥離し難
くなる。
In order to lower the porosity ρ in this way, the size and shape of the crystal grains of titanium oxide are involved. Or it is preferably a polygon close to a sphere. In this case, since the space is filled, the light transmittance is improved, and the contact area between the crystal grains is increased, making it difficult to peel off.

このような可視光透過赤外線反射膜8は以下の方法によ
り作ることができる。
Such a visible light transmitting infrared reflecting film 8 can be made by the following method.

すなわち、通常、赤外線反射膜8のコーティング方法と
しては、真空蒸着注、CVD法、スパッタリング法、有
機金属浸漬焼成法などがある。これらのうち有機金属浸
漬焼成広はバルブを有機金属化合物溶液に浸漬し、一定
速度で引上げ、これを乾燥、焼成するれば形成されるの
で工程が少なく、容易に形成することができる。
That is, the coating method for the infrared reflective film 8 usually includes vacuum evaporation, CVD, sputtering, organometallic immersion firing, and the like. Among these, organometallic immersion-fired bulbs are formed by immersing the bulb in an organometallic compound solution, pulling it up at a constant speed, drying it, and baking it, so it can be easily formed with fewer steps.

この有機金属浸漬焼成法を用いた具体例を以下に説明す
る。
A specific example using this organometallic immersion and firing method will be described below.

有機金属溶渣として、例えばチタンアルコキシドとグリ
コールとの反応生成物を含有する有機溶剤溶液からなる
酸化チタン薄膜形或用組成物を用いる。さらに詳述する
と、上記チタンアルコ午シドは、例えばテトラメトキシ
チタン、テトラエトキシチタン、テトライソプロボキシ
チタン等のモノマー またはこれらのモノマーを部分加
水分解縮重合して得られるポリマー もしくはこれらモ
ノマーとポリマーの混合物が使用され、またグリコール
としては例えばジエチレングリコール等のアルキレング
リコールが用いられる。
As the organometallic solution, for example, a composition in the form of a titanium oxide thin film is used, which is composed of an organic solvent solution containing a reaction product of titanium alkoxide and glycol. More specifically, the titanium alkoxide is a monomer such as tetramethoxytitanium, tetraethoxytitanium, or tetraisoproboxytitanium, or a polymer obtained by partially hydrolyzing and polycondensing these monomers, or a combination of these monomers and a polymer. Mixtures are used and the glycols used are, for example, alkylene glycols such as diethylene glycol.

そして、チタン含有量を2〜3%としたテトライソブロ
ピルチタネートを主成分とするチタン化合物を酢酸エス
テルに混合した溶戒を粘度が約1.Ocpsに調整して
所定の恒温、恒湿の雰囲気に置く。
Then, Fukai, which is a mixture of acetic acid ester and a titanium compound mainly composed of tetraisopropyl titanate with a titanium content of 2 to 3%, was prepared with a viscosity of about 1.5%. Adjust to Ocps and place in a predetermined constant temperature and humidity atmosphere.

この溶液に、予めエチルアルコールで洗浄したバルブ1
を浸漬し、これを例えば30c■/sinの速度で溶戒
から引上げてバルブ1の外面にチタン化合物溶戒を付着
させ、これを乾燥させる。
Add valve 1, which has been previously cleaned with ethyl alcohol, to this solution.
The titanium compound Fukai is immersed in the valve 1, and the titanium compound Fukai is deposited on the outer surface of the bulb 1 by being pulled up from the Fukai at a speed of, for example, 30 c/sin, and then dried.

次ぎに、このバルブ1を900℃で約10分間焼成する
ことにより、上記バルブ1の外面に塗布されたチタン化
合物を酸化チタンに転化させる。
Next, this bulb 1 is fired at 900° C. for about 10 minutes to convert the titanium compound applied to the outer surface of the bulb 1 into titanium oxide.

これにより酸化チタン( T 1 0 2)からなる高
屈折率層81が形成される。
As a result, a high refractive index layer 81 made of titanium oxide (T 1 0 2) is formed.

次キに、アルコキシシランなどの有機ケイ素化合物に水
を反応させてアルコキシシラン縮合体溶液を作り、これ
に添加剤を加え、所定の濃度と粘度を有するシリコン液
を作る。
Next, water is reacted with an organosilicon compound such as alkoxysilane to form an alkoxysilane condensate solution, and additives are added to this to form a silicone liquid having a predetermined concentration and viscosity.

上記高屈折率層81を形成したバルブ1を上記シリコン
液に浸漬し、これを所定の速度で引上げてバルブ1の外
面にシリコン液を付着させる。このバルブ1を乾燥後、
所定の温度で焼成することにより、酸化ケイ素(S f
 O, )からなる低屈折率層82が形成される。
The bulb 1 on which the high refractive index layer 81 has been formed is immersed in the silicone liquid and pulled up at a predetermined speed to adhere the silicone liquid to the outer surface of the bulb 1 . After drying this bulb 1,
By firing at a predetermined temperature, silicon oxide (S f
A low refractive index layer 82 made of O, ) is formed.

このような工程を交互に複数回繰り返すことにより、高
屈折率層81と低屈折率層82が交互に重層された多層
構造の可視光透過赤外線反射膜8が形成される。
By repeating such steps alternately a plurality of times, a visible light transmitting infrared reflective film 8 having a multilayer structure in which high refractive index layers 81 and low refractive index layers 82 are alternately layered is formed.

しかして、高屈折率層81は、上記チタン化合物を塗布
して900℃で約10分間焼成した場合に、酸化チタン
がルチルまたはアナターゼの結晶形態となり、しかも酸
化チタンの結晶粒径は最大1400λにとどまり、平均
粒径が500〜1000入となる。
Therefore, when the high refractive index layer 81 is coated with the titanium compound and fired at 900°C for about 10 minutes, the titanium oxide becomes a rutile or anatase crystal, and the crystal grain size of the titanium oxide reaches a maximum of 1400λ. The average particle size is 500 to 1000 particles.

この結晶構造を第3図および第4図に示す。This crystal structure is shown in FIGS. 3 and 4.

このようなハロゲン電球の作用を説明する。The function of such a halogen light bulb will be explained.

このランプを点灯すると、フィラメント6が発光し、こ
の光はバルブ1壁を透過し、可視光透過赤外線反射膜8
に入る。この人射光のうち、赤外線は可視光透過赤外線
反射膜8で反射されフィラメント6に戻される。このた
めフィラメント6は上記反射された赤外線で再び加熱さ
れることになるので、消費電力は少なくてすみ、発光効
率が向上する。
When this lamp is turned on, the filament 6 emits light, this light passes through the wall of the bulb 1, and the visible light transmitting infrared reflective film 8
to go into. Of this human light, infrared rays are reflected by the visible light transmitting infrared reflecting film 8 and returned to the filament 6. Therefore, the filament 6 is heated again by the reflected infrared rays, so power consumption is reduced and luminous efficiency is improved.

また、可視光はこの可視光透過赤外線反射膜8を透過し
て外部に放出される。
Further, visible light passes through this visible light transmitting infrared reflecting film 8 and is emitted to the outside.

この場合、本発明に係わる酸化チタン ( T iO 2 )からなる高屈折率層81は、アナ
タゼまたはルチルあるいはこれらが混合した結晶形態と
なっており、しかも酸化チタンの結晶粒径は最大140
0入であり、平均粒径500〜1000λとなっている
。そして、第4図に示す膜厚方向の断面写真からも判る
ように、酸化チタン層の気孔率ρは約10%と低くなっ
ており、空間が埋まって結晶粒の充填割合が高くなって
おり、このため光透過率および屈折率が向上し、しかも
結晶粒間の接触面積が大きくなるので機械的強度(非剥
離性)が向上する。
In this case, the high refractive index layer 81 made of titanium oxide (TiO 2 ) according to the present invention has a crystal form of anatase, rutile, or a mixture thereof, and the crystal grain size of titanium oxide is at most 140
0, and the average particle size is 500 to 1000λ. As can be seen from the cross-sectional photograph in the film thickness direction shown in Figure 4, the porosity ρ of the titanium oxide layer is as low as about 10%, and the spaces are filled and the filling ratio of crystal grains is high. Therefore, the light transmittance and refractive index are improved, and the contact area between the crystal grains is increased, so that the mechanical strength (non-peelability) is improved.

なお、酸化チタン層における空隙は、存在しない方が望
ましいが、本発明者等の実験によれば、気孔率ρは数箇
所で測定した値の平均が30%以下であれば光透過率お
よび屈折率が向上し、基体に対する付着強度の点でも問
題がなかった。
Note that it is preferable that no voids exist in the titanium oxide layer, but according to experiments conducted by the present inventors, the porosity ρ is 30% or less when measured at several locations, and the light transmittance and refraction are The adhesive strength was improved, and there were no problems in terms of adhesion strength to the substrate.

上記酸化チタン(Tie2)からなる高屈折率層8]の
構造について、本発明者らが実験した結果について説明
する。
Regarding the structure of the high refractive index layer 8 made of titanium oxide (Tie2), the results of experiments conducted by the present inventors will be described.

前述したように、酸化チタン( T i 0 2 )か
らなる高屈折率層81は、上記チタン化合物を酢酸エス
テルを主成分とする有機溶媒に混合した溶液を用いて9
00℃で約10分間焼成したものであるが、この焼成温
度を種々変えてみると、結晶形態が異なり、かつ結晶粒
径も異なり、その結果透過率および屈折率が変化するこ
とが判った。
As mentioned above, the high refractive index layer 81 made of titanium oxide (T i 0 2 ) is formed using a solution of the titanium compound mixed in an organic solvent containing acetate as a main component.
It was found that when the firing temperature was varied for about 10 minutes, the crystal morphology and crystal grain size were different, resulting in changes in transmittance and refractive index.

その実験データを下記第1表に示す。The experimental data are shown in Table 1 below.

第  1  表 上記第1表から理解できるように、焼成温度を約550
℃以上としたものは、屈折率が2.1以上となり、透過
率は90%以上となって良好な光学特性が得られている
Table 1 As can be understood from Table 1 above, the firing temperature was set at approximately 550°C.
C. or higher, the refractive index is 2.1 or higher, the transmittance is 90% or higher, and good optical properties are obtained.

焼成温度の上昇と共に屈折率は漸増するが、550℃を
越えると結晶形態がアモルファスからアナターゼに変化
し、約900℃を越えるとルチルの結晶粒が多くみられ
るようになる。
The refractive index gradually increases as the firing temperature increases, but when the temperature exceeds 550°C, the crystalline form changes from amorphous to anatase, and when the temperature exceeds about 900°C, many rutile crystal grains become visible.

約550℃以下では酸化チタン( T i O 2 )
の結晶粒は電子顕微鏡(SEM)で観測されないが、焼
成温度が上昇するにしたがって結晶粒は大きくなり、こ
れに伴い屈折率は増加する。9o○℃で酸化チタンの結
晶はアナターゼおよびルチル形態になり、第3図および
第4図で示す電子顕微鏡写真のように、結晶粒の平均径
は500〜1000人で、しかも粒が揃い、角が取れた
比較的球形に近い形状となっている。
At temperatures below about 550°C, titanium oxide (T i O 2 )
Although crystal grains are not observed under an electron microscope (SEM), as the firing temperature increases, the crystal grains become larger and the refractive index increases accordingly. At 9°C, titanium oxide crystals take on anatase and rutile forms, and as shown in the electron micrographs shown in Figures 3 and 4, the average diameter of the crystal grains is 500 to 1000 grains, and the grains are even and angular. It has a relatively spherical shape.

900℃を越えると、酸化チタンの結晶粒径が1400
λを越えるようになり、結晶粒の急激な成長が生じて白
濁化がみられ、したがって透過率が極端に低下する。
When the temperature exceeds 900℃, the crystal grain size of titanium oxide decreases to 1400℃.
λ, rapid growth of crystal grains occurs and clouding is observed, resulting in an extremely low transmittance.

このようなことから、高屈折率および高透過率を得るに
は、酸化チタンの結晶は、結晶粒径が1400λ以下で
あることが要求され、さらに好ましくは500〜100
0入にすると良い。
Therefore, in order to obtain a high refractive index and high transmittance, titanium oxide crystals are required to have a crystal grain size of 1400λ or less, and more preferably 500 to 100λ.
It is better to set it to 0.

そして、結晶粒径を1400入以下にすれば、結晶粒の
大きさが比較的小さいので結晶粒間の接触面積が大きく
なり、高屈折率層81の結着力および接触力が高くなり
、剥離が少なくなる利点もある。
If the crystal grain size is set to 1400 or less, the contact area between the crystal grains will be large because the crystal grain size is relatively small, and the binding force and contact force of the high refractive index layer 81 will be high, and peeling will be prevented. There is also the advantage of being less.

なお、原材料の組成などにより結晶粒径が1400λを
超えるものが希に発生するが、特性に影響のない微小数
の場合は問題がない。
Incidentally, depending on the composition of the raw materials, etc., crystal grain sizes exceeding 1400λ rarely occur, but there is no problem if the crystal grain size is a small number that does not affect the characteristics.

また、焼成温度を900℃以下に止めると、上記結晶径
を1400A以下にすることができると同時に、膜厚方
向の気孔率ρを30%以下とすることができ、膜層内の
空間が埋まる。つまり、気孔率ρが低くなるので、光透
過性が良くなるとともに膜厚方向に必ず結晶粒が存在す
るから結晶粒の剥れも少なくなる。
Furthermore, if the firing temperature is kept below 900°C, the crystal diameter can be made below 1400A, and at the same time, the porosity ρ in the film thickness direction can be made below 30%, which fills the spaces within the film layer. . In other words, since the porosity ρ is lowered, the light transmittance is improved, and since crystal grains are always present in the film thickness direction, peeling of the crystal grains is also reduced.

なお、上記の可視光透過赤外線反射膜8は、その高屈折
率層81が900℃を越えると酸化チタンの結晶粒が成
長して結晶粒が1400λを越えるから、点灯中におい
てもバルブ1の壁温度を900℃以下に抑制しないと、
結晶粒が成長する恐れがある。
In addition, when the high refractive index layer 81 of the visible light transmitting infrared reflective film 8 exceeds 900° C., titanium oxide crystal grains grow and the crystal grains exceed 1400 If the temperature is not kept below 900℃,
There is a risk of grain growth.

点灯中のバルブ壁温度を900℃以下にすることについ
て実験した結果を下記第2表に示す。
Table 2 below shows the results of an experiment to reduce the bulb wall temperature to 900° C. or less during lighting.

この実験は、バルブ1を加熱する前と、加熱した後とで
透過率がどのように変化するかを調べたものである。
This experiment investigated how the transmittance changes before and after heating the bulb 1.

第2表 上記第2表の結果から、上記実施例のハロゲン電球はバ
ルブ1の壁温度を900℃以下の条件で使用することが
必要となる。
Table 2 From the results shown in Table 2 above, the halogen bulb of the above example needs to be used under the condition that the wall temperature of the bulb 1 is 900° C. or lower.

なお、本発明は、上記実施例に示されたハロゲン電球に
制約されるものではない。
Note that the present invention is not limited to the halogen light bulb shown in the above embodiments.

すなわち、上記実施例のハロゲン電球は、バルブ1の外
面に酸化チタンよりなる高屈折率層81と酸化ケイ素よ
りなる低屈折率層82を交互に重層して可視光透過赤外
線反射膜8を形成した場合を説明した。これは本発明の
4番目に相当するものであるか、本発明はこれに限らず
、1番目ないし3番目の発明の場急にも適用可能である
That is, in the halogen light bulb of the above embodiment, a visible light transmitting infrared reflecting film 8 was formed by alternately layering a high refractive index layer 81 made of titanium oxide and a low refractive index layer 82 made of silicon oxide on the outer surface of the bulb 1. I explained the case. This corresponds to the fourth aspect of the present invention, but the present invention is not limited to this, and can be applied to any of the first to third aspects.

本発明における3番目は、酸化チタンによって形成され
たただ1層の光干渉膜であってもよく、この場合も酸化
チタンの薄膜は、ルチルまたはアナターゼの結晶形態を
なし、かつ酸化チタンの結晶粒径は1400λ以下であ
ることが必要であり、酸化チタンの薄膜の気孔率ρは3
0%以下を必要とする。
The third aspect of the present invention may be a single layer optical interference film formed of titanium oxide, and in this case also, the titanium oxide thin film has a rutile or anatase crystal form and titanium oxide crystal grains. The diameter must be 1400λ or less, and the porosity ρ of the titanium oxide thin film is 3
0% or less is required.

また、本発明の3番目および4番目は、ハロゲン電球に
制限されるものではなく、通常の白熱電球であってもよ
く、かつバルブの形態も片側封止タイプであってもよい
。 そして、光干渉膜は可視光透過赤外線反射膜に制限
されるものではなく、選択透過膜であってもよい。
Further, the third and fourth aspects of the present invention are not limited to halogen light bulbs, but may be ordinary incandescent light bulbs, and the shape of the bulb may also be a one-sided sealed type. The optical interference film is not limited to a visible light transmitting infrared reflecting film, but may be a selectively transmitting film.

さらに、本発明における1番目および2番目は、管球の
バルブに制約されるものではなく、第5図および第6図
に示すように、例えば板ガラス30からなる基体に酸化
チタンからなる先干渉膜3〕を形或したものであっても
よく、このような場合には光干渉膜を保護膜や紫外線吸
収膜などに適用することもできる。
Furthermore, the first and second aspects of the present invention are not limited to bulb bulbs, but as shown in FIGS. 3], and in such a case, the optical interference film can be applied to a protective film, an ultraviolet absorbing film, etc.

その他図示しないが、反射面を備えた金属よりなる基体
に上記と同様の酸化チタンからなる光干渉膜を形成した
ものなどでも実施可能である。
Although not shown, it is also possible to use a substrate made of metal with a reflective surface and an optical interference film made of titanium oxide similar to that described above formed thereon.

[発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、いづれの発明も、
酸化チタン(TiO2)からなる光干渉層は、ルチルま
たはアナターゼあるいはこれらの結晶形態となっており
、しかも酸化チタンの結晶粒径は最大]. 4 0 0
λであり、膜厚方向の気孔率ρを30%以下としたので
、光透過率および屈折率が向上し、しかも結晶粒間の接
触面積が大きくなるので機械的強度(非剥離性)が向上
する。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, each invention has the following effects:
The optical interference layer made of titanium oxide (TiO2) is rutile or anatase or a crystal form thereof, and the crystal grain size of titanium oxide is the largest. 4 0 0
λ, and the porosity ρ in the film thickness direction is set to 30% or less, so the light transmittance and refractive index are improved, and the contact area between crystal grains is increased, so the mechanical strength (non-peelability) is improved. do.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図ないし第4図は本発明の一実施例を示し、第1図
はハロゲン電球の断面図、第2図はバルブ壁部の可視光
透過赤外線反射膜を示す断面図、第3図はその高屈折率
層を形成する酸化チタン層の表面の結晶構造を示す電子
顕微鏡写真、第4図は上記高屈折率層を形成する酸化チ
タン層の断面の結晶構造を示す電チ顕微鏡写真、第5図
は本発明の他の実施例を示す板ガラスの正面図、第6図
はその光干渉膜を示す断面図である。 1・・・バルブ、5・・・フィラメント、8・・・可視
光透過赤外線反射膜、81・・・高屈折率層、82・・
・低屈折率層、 30・・・板ガラス、31・・・光干渉膜。
Figures 1 to 4 show an embodiment of the present invention, with Figure 1 being a cross-sectional view of a halogen light bulb, Figure 2 being a cross-sectional view showing a visible light transmitting and infrared reflecting film on the bulb wall, and Figure 3 being a cross-sectional view of a halogen light bulb. Figure 4 is an electron micrograph showing the crystal structure of the surface of the titanium oxide layer forming the high refractive index layer. FIG. 5 is a front view of a plate glass showing another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a sectional view showing an optical interference film thereof. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Bulb, 5... Filament, 8... Visible light transmission infrared reflective film, 81... High refractive index layer, 82...
-Low refractive index layer, 30... Plate glass, 31... Optical interference film.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光を透過または反射する基体の表面に形成され酸
化チタンのアナターゼまたはルチルあるいはこれら両者
の結晶系を有する薄膜により形成された光干渉膜におい
て、 上記酸化チタンの結晶粒径を1400Å以下とし、かつ
膜厚方向の気孔率を30%以下にしたことを特徴とする
光干渉膜。
(1) In an optical interference film formed on the surface of a substrate that transmits or reflects light and having a crystal system of titanium oxide anatase or rutile, or both, the crystal grain size of the titanium oxide is 1400 Å or less. An optical interference film characterized in that the porosity in the film thickness direction is 30% or less.
(2)光を透過または反射する基体の表面に高屈折率の
金属酸化物と低屈折率の金属酸化物とを交互に重層して
形成され、上記高屈折率の金属酸化物層は酸化チタンの
アナターゼまたはルチルあるいはこれら両者の結晶系を
有する薄膜により形成された光干渉膜において、 上記酸化チタンからなる高屈折率層は、結晶粒径を14
00Å以下とし、かつ膜厚方向の気孔率を30%以下に
したことを特徴とする光干渉膜。
(2) It is formed by alternately layering a high refractive index metal oxide and a low refractive index metal oxide on the surface of a substrate that transmits or reflects light, and the high refractive index metal oxide layer is made of titanium oxide. In an optical interference film formed of a thin film having a crystal system of anatase or rutile, or both of these, the high refractive index layer made of titanium oxide has a crystal grain size of 14
00 Å or less and a porosity in the film thickness direction of 30% or less.
(3)透光性バルブの表面に酸化チタンのアナターゼま
たはルチルあるいはこれら両者の結晶系を有する薄膜に
より形成された光干渉膜を備えた管球において、 上記酸化チタンの結晶粒径を1400Å以下とし、かつ
膜厚方向の気孔率を30%以下にしたことを特徴とする
管球。
(3) In a light-transmitting bulb having an optical interference film formed of a thin film having an anatase or rutile crystal system of titanium oxide or both on the surface of the light-transmitting bulb, the crystal grain size of the titanium oxide is 1400 Å or less. and a porosity in the film thickness direction of 30% or less.
(4)透光性バルブの表面に高屈折率の金属酸化物と低
屈折率の金属酸化物とを交互に重層して光干渉膜を形成
し、上記高屈折率の金属酸化物層は酸化チタンのアナタ
ーゼまたはルチルあるいはこれら両者の結晶系を有する
薄膜により形成した管球において、 上記酸化チタンからなる高屈折率層は、結晶粒径を14
00Å以下とし、かつ膜厚方向の気孔率を30%以下に
したことを特徴とする管球。
(4) A light interference film is formed by alternately layering a metal oxide with a high refractive index and a metal oxide with a low refractive index on the surface of a light-transmitting bulb, and the metal oxide layer with a high refractive index is oxidized. In a tube formed of a thin film having a crystal system of titanium anatase or rutile, or both, the high refractive index layer made of titanium oxide has a crystal grain size of 14
00 Å or less and a porosity in the film thickness direction of 30% or less.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6458880B1 (en) 1999-10-18 2002-10-01 Noveon Ip Holdings Corp. Polyurethanes with talc crystallization promoter

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6458880B1 (en) 1999-10-18 2002-10-01 Noveon Ip Holdings Corp. Polyurethanes with talc crystallization promoter

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