TW201532315A - 紫外線發光裝置 - Google Patents

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TW201532315A
TW201532315A TW103144656A TW103144656A TW201532315A TW 201532315 A TW201532315 A TW 201532315A TW 103144656 A TW103144656 A TW 103144656A TW 103144656 A TW103144656 A TW 103144656A TW 201532315 A TW201532315 A TW 201532315A
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Yuichi Kuwahara
Keisuke Abe
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Asahi Glass Co Ltd
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Abstract

本發明之紫外線發光裝置(20)包含：發光元件(24)，其發出峰值波長處於400nm以下之紫外線之光；及透光性構件(10)，其遠離發光元件(24)進行配置；透光性構件(10)包含：透光性構件本體(12)，其具有第1面及與第1面相反側之第2面，且於峰值波長下之透過率為88%以上；及無機物膜(14)，其設置於透光性構件本體(12)之第1面及第2面且具有孔隙；且透光性構件(10)係以使來自發光元件(24)之紫外線透過無機物膜(14)之方式進行配置。

Description

紫外線發光裝置
本發明係關於一種紫外線發光裝置。
伴隨著半導體發光元件之高亮度化、高輸出化，作為曝光裝置、殺菌裝置等所使用之紫外線燈(高壓水銀燈、低壓水銀燈、金屬鹵素燈、氙氣燈等)之代替品，正不斷將包含半導體發光元件之紫外線發光裝置實用化。
作為紫外線發光裝置，例如已知有紫外線發光裝置100，其如圖8所示般包含：基板102，其形成有凹部；發光元件104，其安裝於基板102之凹部之底面；及透光性構件108，其以隔著凹部內之空隙即空氣層106而遠離發光元件104並將基板102之凹部之開口密封方式進行設置(參照專利文獻1、2)。
對構成紫外線發光裝置之各構件要求對紫外線之耐性。因此，作為基板之材料，通常可使用陶瓷，作為透光性構件之材料，通常可使用玻璃。又，於通常之可見光線發光裝置中，於凹部內填充有樹脂，但於紫外線發光裝置中，樹脂因紫外線而劣化，因此凹部內不填充樹脂而設為空氣層。
於將基板之凹部內設為空氣層之紫外線發光裝置中，透光性構件之兩面成為玻璃與空氣之界面。因玻璃與空氣之折射率差較大，故而自空氣層側入射至透光性構件之紫外線之反射、及自透光性構件出射至紫外線發光裝置之外部之紫外線之反射變大。又，於使用通常之 鈉鈣玻璃、即所謂青板玻璃作為透光性構件之情形時，透光性構件之紫外線之吸收變多。根據上述內容，先前之透光性構件有紫外線之提取效率較低之問題，並且，紫外線發光裝置有所出射之紫外線之強度不充分之問題。
又，於使用通常之鈉鈣玻璃作為透光性構件之情形時，有透光性構件因紫外線而變質，自紫外線發光裝置出射之紫外線之強度隨時間經過而降低之問題。
再者，提出有於可見光線發光裝置中，於透光性構件之單面或兩面藉由蒸鍍而形成無機材料之單層膜或多層膜，從而抑制可見光線之反射，抑制牛頓環之產生(專利文獻3)。然而，無機材料之單層膜或多層膜係為了抑制可見光線之反射而設計，而未必能夠抑制紫外線之反射。又，該透光性構件並未考慮對紫外線之耐性。因此，即便將可見光線發光裝置之透光性構件直接用作紫外線發光裝置之透光性構件，亦無法解決上述課題。
又，提出有於透光性構件本體之表面形成有具有孔隙之無機物膜的低反射透光性構件(專利文獻4、5)。然而，關於該透光性構件，與其說是假定用於太陽電池用覆蓋玻璃、顯示器、汽車玻璃、窗玻璃等者、即抑制可見光線之反射者，不如說是要求不使紫外線透過者。
又，該透光性構件並未考慮對紫外線之耐性。因此，即便將該透光性構件直接用作紫外線發光裝置之透光性構件，亦無法解決上述課題。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2007-305703號公報
[專利文獻2]國際公開第2011/013581號
[專利文獻3]日本專利特開2008-053231號公報
[專利文獻4]國際公開第2006/129408號
[專利文獻5]國際公開第2010/018852號
本發明提供一種所出射之紫外線之強度較高，且該強度不易隨時間經過而降低之紫外線發光裝置。
本發明之紫外線發光裝置包含：發光元件，其發出峰值波長處於400nm以下之紫外線之光；及透光性構件，其遠離上述發光元件進行配置；上述透光性構件包含：透光性構件本體，其具有第1面及與第1面相反側之第2面，且於上述峰值波長下之透過率為88%以上；及無機物膜，其設置於上述透光性構件本體之第1面及第2面之一面或兩面且具有孔隙；且上述透光性構件係以使來自上述發光元件之紫外線透過上述無機物膜之方式進行配置。
上述透光性構件本體之厚度較佳為0.1~4.0mm。
上述無機物膜之物理膜厚較佳為13~117nm。
上述無機物膜較佳為於上述峰值波長下之折射率為1.04~1.48。
上述透光性構件之霧度較佳為1.0%以下。
上述無機物膜較佳為包含複數個中空SiO2粒子且於上述中空SiO2粒子內及上述中空SiO2粒子間具有孔隙之二氧化矽膜。
上述無機物膜較佳為包含複數個鏈狀實心SiO2粒子且於上述鏈狀實心SiO2粒子間具有孔隙之二氧化矽膜。
上述無機物膜較佳為於包含SiO2之基質中具有複數個獨立之孔隙之二氧化矽膜。
較佳為上述峰值波長下之上述無機物膜之折射率na、與上述峰值波長下之上述透光性構件本體之折射率ns滿足下式(1)之關係，且上述無機物膜之物理膜厚ta(nm)、上述峰值波長λ(nm)、及上述峰值波長 下之上述無機物膜之折射率na滿足下式(2)之關係。
本發明之紫外線發光裝置之所出射之紫外線之強度較高，且該強度不易隨時間經過而降低。
10‧‧‧透光性構件
12‧‧‧透光性構件本體
14‧‧‧無機物膜
14a‧‧‧二氧化矽膜
14b‧‧‧二氧化矽膜
14c‧‧‧二氧化矽膜
16‧‧‧中空SiO2粒子
18‧‧‧鏈狀實心SiO2粒子
20‧‧‧紫外線發光裝置
22‧‧‧基板
24‧‧‧發光元件
26‧‧‧空氣層
100‧‧‧紫外線發光裝置
102‧‧‧基板
104‧‧‧發光元件
106‧‧‧空氣層
108‧‧‧透光性構件
圖1係表示本發明之紫外線發光裝置之一例之剖面圖。
圖2係表示透光性構件之一例之剖面圖。
圖3係表示具有孔隙之無機物膜之一例之放大剖面圖。
圖4係表示具有孔隙之無機物膜之另一例之放大剖面圖。
圖5係表示具有孔隙之無機物膜之另一例之放大剖面圖。
圖6係表示實施例中之紫外線發光裝置用透光性構件之透射光譜之圖。
圖7係表示實施例中之紫外線發光裝置用透光性構件於波長365nm下之透過率之入射角依存性的圖。
圖8係表示先前之紫外線發光裝置之一例之剖面圖。
以下用語之定義適用於整個本說明書及專利申請範圍。
所謂「透光性」，意指可透過紫外線及可見光線。
所謂「峰值波長」，意指對應於光譜之最大功率值之波長。
<紫外線發光裝置>
本發明之紫外線發光裝置包含：發光元件，其發出峰值波長處於400nm以下之紫外線之光；及透光性構件，其以隔著空隙即空氣層而遠離發光元件，且使來自發光元件之紫外線透過下述無機物膜之方式配置。
圖1係表示本發明之紫外線發光裝置之一實施形態之剖面圖。紫外線發光裝置20包含：基板22，其形成有凹部；發光元件24，其安裝於基板22之凹部之底面；及透光性構件10，其以隔著凹部內之空隙即空氣層26而遠離發光元件24並將基板22之凹部之開口密封之方式，且以使來自發光元件24之紫外線透過設置於透光性構件本體12之第1主表面及第2主表面之2片無機物膜14之方式設置。
(透光性構件)
透光性構件包含：透光性構件本體，其具有第1面及與第1面相反側之第2面，且於峰值波長下之透過率為88%以上；及無機物膜，其設置於透光性構件本體之第1面及第2面之一面或兩面且具有孔隙。
圖2係表示本發明之透光性構件之一實施形態之剖面圖。透光性構件10包含：平板狀之透光性構件本體12，其具有第1主表面及與第1主表面相對之第2主表面；及無機物膜14，其設置於透光性構件本體12之第1主表面及第2主表面且具有孔隙。
作為透光性構件，較佳為自發光元件發光之紫外線之峰值波長下之透過率為92%以上。若該透過率為92%以上，則透光性構件之紫外線之吸收變少，使紫外線之提取效率變高。該透過率之上限為100%。
紫外線透過率係藉由分光光度計進行測定。
透光性構件之霧度較佳為1%以下，更佳為0.5%以下。若透光性構件之霧度為1%以下，則紫外線透過率變高，使紫外線之提取效率變高。又，於如下述般製造紫外線發光裝置時藉由雷射照射而將基板 與透光性構件密封之情形時，不易使雷射發生散射。透光性構件之霧度之下限為0%。
霧度係依據JIS K 7105-1981進行測定。
(透光性構件本體)
作為透光性構件本體之材料，較佳為即便長時間暴露於紫外線下亦不易變質者，更佳為玻璃。作為玻璃，可列舉：鈉鈣玻璃、硼矽酸玻璃、鋁矽酸鹽玻璃、無鹼玻璃等。作為鈉鈣玻璃，就紫外線透過率較高之方面而言，較佳為鐵分較少即所謂白板玻璃。又，透光性構件本體亦可為化學強化玻璃。
作為透光性構件本體，使用自發光元件發光之紫外線之峰值波長下之透過率為88%以上者。若該透過率為88%以上，則透光性構件本體之紫外線之吸收減少，透光性構件本體不易因紫外線而變質。又，透光性構件本體之紫外線之吸收減少，使紫外線之提取效率變高。該透過率之上限為100%。
紫外線透過率係藉由分光光度計進行測定。
透光性構件本體之霧度較佳為1%以下，更佳為0.5%以下。若透光性構件本體之霧度為1%以下，則紫外線透過率變高，使紫外線之提取效率變高。又，於如下述般製造紫外線發光裝置時藉由雷射照射而將基板與透光性構件密封之情形時，不易使雷射發生散射。透光性構件本體之霧度之下限為0%。
霧度係依據JIS K 7105-1981進行測定。
透光性構件本體之形狀可列舉：板狀、膜狀等。於板狀之情形時，並不限於平板狀，亦可整個面或局部具有曲率。
透光性構件本體之厚度較佳為0.1~4.0mm。若透光性構件本體之厚度為0.1mm以上，則強度變充分，操作性良好。若透光性構件本體之厚度為4.0mm以下，則紫外線透過率變高，使紫外線之提取效率 變高。
(無機物膜)
無機物膜係具有孔隙之膜。藉由使無機物膜具有孔隙，而自發光元件發光之紫外線之峰值波長下之無機物膜之折射率降低，可將紫外線之反射抑制為較低。又，物質之折射率具有光波長依存性，尤其是於紫外線波長區域明顯增加。另一方面，空氣之折射率之波長依存性較少，即便於紫外線區域折射率亦大致為1。因此，具有孔隙之膜與不具有孔隙之膜相比，紫外線波長區域之低折射率化變得更容易。
就紫外線之提取效率變高之方面而言，無機物膜較佳為設置於透光性構件本體之第1面及第2面之兩面。
就可將紫外線之反射抑制為較低之方面而言，自發光元件發光之紫外線之峰值波長下之無機物膜之折射率na較佳為滿足下式(1)之關係。
其中，ns係自發光元件發光之紫外線之峰值波長下之透光性構件本體之折射率。
折射率係根據實測之無機物膜之物理膜厚與實測之無機物膜之反射光譜並藉由計算而求出。
於紫外線波長區域，通常之透光性構件之ns為1.30~1.90，因此na之值較佳為1.04以上且1.48以下。
無機物膜之物理膜厚較佳為以自發光元件發光之紫外線之峰值波長下之反射率成為最小值之方式進行調整。
即，無機物膜之物理膜厚ta(nm)較佳為滿足下式(2)之關係。
其中，λ係自發光元件發光之紫外線之峰值波長(nm)，na係自發光元件發光之紫外線之峰值波長下之無機物膜之折射率。
無機物膜之物理膜厚ta係於透光性構件之剖面之掃描式電子顯微鏡圖像中測定100處之無機物膜之物理膜厚，並將該等進行平均而獲得之值。
自發光元件發光之紫外線之峰值波長範圍通常為200~400nm，因此物理膜厚較佳為13nm以上且117nm以下。
無機物膜之自發光元件發光之紫外線之峰值波長下之反射率較佳為6.0%以下，更佳為2.0%以下。
紫外線反射率係藉由分光光度計進行測定。
無機物膜之霧度較佳為1%以下，更佳為0.5%以下。若透光性構件本體之霧度為1%以下，則紫外線透過率變高，使紫外線之提取效率變高。又，於如下述般製造紫外線發光裝置時藉由雷射照射而將基板與透光性構件密封之情形時，不易使雷射發生散射。無機物膜之霧度之下限為0%。
霧度係依據JIS K 7105-1981進行測定。
作為無機物膜，就折射率較低之方面而言，較佳為二氧化矽膜、氧化鋁膜、氟化鎂膜、氟化鈣膜等，更佳為二氧化矽膜。
作為具有孔隙之二氧化矽膜，例如可列舉：下述二氧化矽膜(a)~(c)。
(a)如圖3所示之形成於透光性構件本體12之表面之二氧化矽膜 14a，該二氧化矽膜14a包含複數個中空SiO2粒子16，且於中空SiO2粒子16內及中空SiO2粒子16間具有孔隙。中空SiO2粒子16於二氧化矽膜14a中所占之比率通常為10體積%以上，較佳為30體積%以上。
(b)如圖4所示之形成於透光性構件本體12之表面之二氧化矽膜14b，該二氧化矽膜14b包含複數個鏈狀實心SiO2粒子18，且於鏈狀實心SiO2粒子18間具有孔隙。鏈狀實心SiO2粒子18於二氧化矽膜14b中所占之比率通常為10體積%以上，較佳為30體積%以上。
(c)如圖5所示之形成於透光性構件本體12之表面之二氧化矽膜14c，該二氧化矽膜14c於包含SiO2之基質中具有複數個獨立之孔隙。SiO2於二氧化矽膜14c之基質中所占之比率通常為10體積%以上，較佳為20體積%以上。
二氧化矽膜(a)：
二氧化矽膜(a)例如可藉由將包含中空SiO2粒子、分散介質、及視需要之基質前驅物、其他添加劑等之無機物膜形成用組合物(I)塗佈於透光性構件本體之表面，並進行乾燥而形成。
中空SiO2粒子亦可為2~10個一次粒子集合而成之非球形狀之凝集體粒子。
作為一次粒子之形狀，可列舉：球狀、棒狀、紡錘形、柱狀、管狀、片狀等。中空SiO2粒子亦可為2種以上形狀之一次粒子之混合物。
中空SiO2粒子之平均一次粒徑較佳為5~100nm。
中空SiO2粒子於分散介質中之平均凝集粒徑較佳為60~400nm，更佳為60~200nm。若平均凝集粒徑為60nm以上，則可獲得彩度較低之二氧化矽膜。若平均凝集粒徑為400nm以下，則二氧化矽膜之透明性變得充分。
一次粒子之外殼之厚度較佳為1~20nm且為平均一次粒徑之1/5 ~1/3。若外殼之厚度為1nm以上且為平均一次粒徑之1/5以上，則可保持中空形狀。若外殼之厚度為20nm以下且為平均一次粒徑之1/3以下，則二氧化矽膜之透明性變得充分。
作為分散介質，可列舉：水、醇類(甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、二丙酮醇等)、酮類(丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮等)、醚類(四氫呋喃、1,4-二烷等)、溶纖素類(甲基溶纖素、乙基溶纖素等)、酯類(乙酸甲酯、乙酸乙酯等)、二醇醚類(乙二醇單烷基醚等)、含氮化合物(N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基亞碸、N-甲基吡咯啶酮等)、含硫化合物(二甲基亞碸等)等。關於基質前驅物為烷氧基矽烷或其水解物之情形時之分散介質，因烷氧基矽烷之水解必需水，故而上述分散介質必須含有水。
藉由使無機物膜形成用組合物(I)含有下述基質前驅物，可提高二氧化矽膜之硬度。基質前驅物之固形物成分量較佳為中空SiO2粒子之總固形物成分量之0.1~10倍。若為0.1倍以上，則二氧化矽膜之硬度變得充分。若為10倍以下，則可使二氧化矽膜之折射率降低。
無機物膜形成用組合物(I)之固形物成分濃度較佳為0.1~50質量%。若固形物成分濃度為0.1質量%以上，則可形成充分之膜厚之二氧化矽膜。若固形物成分濃度為50質量%以下，則無機物膜形成用組合物(I)之穩定性變得良好。
作為塗佈方法，可列舉：刷塗、滾筒塗佈、手塗、毛刷塗佈、利用各種印刷方式之塗佈、淋幕式塗佈、棒式塗佈、模具塗佈、凹版塗佈、微凹版塗佈、反向塗佈、輥塗、流塗、噴塗、旋轉塗佈、浸漬塗佈等。
塗佈溫度較佳為10~100℃，更佳為20~80℃。
作為乾燥方法，可列舉公知之方法。
為了提高二氧化矽膜之機械強度，於乾燥後亦可視需要進行加 熱、或照射紫外線、電子束等。加熱溫度較佳為60~700℃。
二氧化矽膜(b)：
二氧化矽膜(b)例如可藉由將包含鏈狀實心SiO2粒子、萜烯衍生物、分散介質、及視需要之基質前驅物、其他添加劑等之無機物膜形成用組合物(II)塗佈於透光性構件本體之表面，並進行乾燥而形成。
雖原因並未明確，但若使用無機物膜形成用組合物(II)形成二氧化矽膜(b)，則於二氧化矽膜中之鏈狀實心SiO2粒子之周圍選擇性地形成孔隙，因此藉由該孔隙，使二氧化矽膜之折射率充分降低。
鏈狀實心SiO2粒子係實心SiO2粒子鏈狀地連結而成之粒子。
鏈狀實心SiO2粒子之平均凝集粒徑較佳為1~1000nm，更佳為3~500nm，進而較佳為5~300nm。若鏈狀實心SiO2粒子之平均凝集粒徑為1nm以上，則二氧化矽膜之折射率充分降低。若鏈狀實心SiO2粒子之平均凝集粒徑為1000nm以下，則可將二氧化矽膜之霧度抑制為較低。
鏈狀實心SiO2粒子之平均凝集粒徑係於分散介質中之平均凝集粒徑，且利用動態光散射法進行測定。
所謂萜烯，意指以異戊二烯(C5H8)為結構單元之(C5H8)n(其中，n為1以上之整數)之組成之烴。所謂萜烯衍生物，意指由萜烯衍生之具有官能基之萜烯類。本發明中之萜烯衍生物亦包含使不飽和度不同者。
作為萜烯衍生物，就將二氧化矽膜之折射率抑制為較低之方面而言，較佳為分子中具有羥基及/或羰基之萜烯衍生物，更佳為分子中具有選自由羥基、醛基(-CHO)、酮基(-C(=O)-)、酯鍵(-C(=O)O-)、羧基(-COOH)所組成之群中之1種以上之萜烯衍生物，進而較佳為分子中具有選自由羥基、醛基及酮基所組成之群中之1種以上之萜烯衍生物。
作為萜烯衍生物，可列舉：萜烯醇(α-松脂醇、萜品烯4-醇、L-薄荷腦、(±)香茅醇、桃金孃烯醇(myrtenol)、龍腦、橙花醇、菌綠烯醇、植醇等)、萜烯醛(檸檬醛、β-環檸檬醛、紫蘇醛等)、萜烯酮((±)樟腦、β-紫羅蘭酮等)、萜烯羧酸(香茅酸、松香酸等)、萜烯酯(乙酸松油酯、乙酸薄荷酯等)等。
萜烯衍生物可單獨使用1種，亦可併用2種以上。
關於萜烯衍生物之量，相對於無機物膜形成用組合物(II)之固形物成分1質量份，較佳為0.1~20質量份，更佳為0.7~20質量份。若萜烯衍生物為0.1質量份以上，則二氧化矽膜之折射率充分降低。若萜烯衍生物為20質量份以下，則二氧化矽膜之外觀變得良好。
作為分散介質(其中，將萜烯衍生物除外)，可列舉：水、醇類、酮類、醚類、溶纖素類、酯類、二醇醚類、含氮化合物、含硫化合物等。關於基質前驅物為烷氧基矽烷或其水解物之情形時之分散介質，因烷氧基矽烷之水解必需水，故而上述分散介質必須含有水。
分散介質較佳為根據透光性構件本體或基質前驅物而適當進行選擇。
可藉由使無機物膜形成用組合物(II)含有下述基質前驅物而提高二氧化矽膜之硬度。
鏈狀實心SiO2粒子與基質前驅物之質量比(鏈狀實心SiO2粒子/基質前驅物)較佳為9/1~1/9，更佳為7/3~3/7。若鏈狀實心SiO2粒子/基質前驅物為9/1以下，則二氧化矽膜與透光性構件本體之密接性充分變高。若鏈狀實心SiO2粒子/基質前驅物為1/9以上，則二氧化矽膜之折射率充分降低。
於旋轉塗佈法之情形時之無機物膜形成用組合物(II)之固形物成分濃度較佳為0.1~10質量%，更佳為0.3~5質量%。若固形物成分濃度為0.1質量%以上，則塗佈效率變得良好。若固形物成分濃度為10質 量%以下，則可抑制無機物膜形成用組合物(II)之浪費。
噴塗法之情形之無機物膜形成用組合物(II)之固形物成分濃度較佳為0.1~10質量%，更佳為0.1~5質量%。若固形物成分濃度為0.1質量%以上，則塗佈效率變得良好。若固形物成分濃度為10質量%以下，則可抑制無機物膜形成用組合物(II)之浪費。
所謂無機物膜形成用組合物(II)之固形物成分，意指鏈狀實心SiO2粒子及基質前驅物(其中，於烷氧基矽烷之情形時為SiO2換算固形物成分濃度)之合計。
作為塗佈方法，可列舉與形成二氧化矽膜(a)時之塗佈方法相同之方法。
作為乾燥方法，可列舉公知之方法。
為了提高二氧化矽膜之機械強度，於乾燥後亦可視需要進行加熱、或照射紫外線、電子束等。加熱溫度較佳為60~700℃。
二氧化矽膜(c)：
二氧化矽膜(c)例如可藉由將包含下述基質前驅物、可自基質中去除之粒子(以下，亦記作孔隙形成用粒子)、分散介質、及視需要之其他添加劑等之無機物膜形成用組合物(III)塗佈於透光性構件本體之表面，並進行熱處理而形成。
若孔隙形成用粒子可藉由熱處理去除，則藉由該熱處理而將孔隙形成用粒子去除從而形成孔隙。具體而言，於孔隙形成用粒子係由熱分解性材料(例如熱分解性之有機聚合物等)構成之情形時，將形成基質時之熱處理溫度設為熱分解性材料之熱分解溫度以上之溫度，藉此孔隙形成用粒子氣化並通過基質中之微細之細孔向基質外釋出而形成孔隙。亦可於較該熱分解溫度低之溫度下進行用以形成基質之熱處理，成膜後，再次於熱分解溫度以上之溫度下進行熱處理。
於藉由熱處理而未去除孔隙形成用粒子之情形時，在藉由熱處 理形成基質前、或形成基質後，進行適合構成孔隙形成用粒子之材料之去除處理，藉此可形成孔隙。
關於基質前驅物之含量，於無機物膜形成用組合物(III)(100質量%)中，以SiO2換算固形物成分濃度計較佳為0.2~20質量%，更佳為0.5~15質量%。若基質前驅物之含量為0.2質量%以上，則水解聚縮合反應充分進行。若基質前驅物之含量為20質量%以下，則容易控制水解聚縮合反應，長期保存性良好。
再者，SiO2換算固形物成分係無機物膜形成用組合物(III)中所含有之基質前驅物之全部Si轉化為SiO2時之固形物成分。
孔隙形成用粒子係可自基質中去除之粒子，例如可列舉：可藉由熱處理去除之粒子、可藉由電漿處理去除之粒子、可藉由溶劑浸漬而去除之粒子、可藉由酸或鹼浸漬而去除之粒子、可藉由光照射而去除之粒子等。
作為可藉由熱處理去除之粒子，可列舉包含熱分解性材料或熱昇華性材料之粒子。
熱分解性材料之熱分解溫度較佳為100~800℃，更佳為200~700℃。
作為熱分解性材料，例如可列舉：碳、有機聚合物、界面活性劑膠束等。就經時穩定性之方面而言，較佳為碳或有機聚合物。
再者，碳於空氣中之熱分解溫度為500℃左右。有機聚合物於空氣中之熱分解溫度亦根據有機聚合物之種類或分子量而不同，通常為200~600℃左右。有機聚合物之熱分解溫度可藉由示差熱-熱重量同步測定(TG-DTA)進行測定。
可藉由熱處理去除之粒子亦可為由不會被熱處理去除之SiO2等無機氧化物被覆之芯-殼粒子。若外殼之厚度較厚，則容易於二氧化矽膜之表面形成由粒子所致之凹凸，從而耐磨耗性容易變得不足或容易 附著污垢，因此外殼之厚度較佳為5nm以下。就使二氧化矽膜之折射率充分降低之觀點而言，更佳為不含有無法藉由加熱而去除之成分。
作為有機聚合物，較佳為選自由(甲基)丙烯酸系單體、苯乙烯系單體、二烯系單體、醯亞胺系單體、醯胺系單體所組成之群(以下，亦記作特定單體群)中之單體之均聚物或共聚物。
作為有機聚合物，除特定單體群之均聚物或共聚物以外，亦可使用聚乙二醇、聚丙二醇、聚異丁二醇、聚環氧乙烷-聚環氧丙烷之二嵌段聚合物、聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷之三嵌段聚合物、聚乙烯醇、聚矽氧等。
就可於將基質前驅物製成基質時之熱處理之同時將孔隙形成用粒子去除，使製造步驟簡單之方面而言，孔隙形成用粒子較佳為包含熱分解性材料。就熱分解溫度之方面而言，較佳為包含碳或有機聚合物。即，孔隙形成用粒子較佳為碳粒子或有機聚合物粒子。
孔隙形成用粒子之平均一次粒徑較佳為20~130nm，更佳為30~130nm，進而較佳為30~100nm。
孔隙形成用粒子可單獨使用1種，亦可併用2種以上。
孔隙形成用粒子之含量較佳為基質前驅物之SiO2換算之含量與孔隙形成用粒子之含量之質量比(基質前驅物/孔隙形成用粒子)成為0.3~4.0之範圍內的量，更佳為上述質量比成為0.5~3.0之範圍內之量。若基質前驅物/孔隙形成用粒子為4.0以下，則二氧化矽膜中之空隙率充分變高，二氧化矽膜之折射率充分降低。若基質前驅物/孔隙形成用粒子為0.3以上，則二氧化矽膜中之空隙率不會變得過高而耐久性優異。
分散介質係將基質前驅物溶解且將孔隙形成用粒子進行分散之液體，可為由單一之液體構成者，亦可為將2種以上之液體混合而成之混合液。關於基質前驅物為烷氧基矽烷或其水解物之情形時之分散 介質，因烷氧基矽烷之水解必需水，故而上述分散介質必須含有水。
亦可將水與其他液體併用。作為其他液體，例如可列舉：醇類、酮類、醚類、溶纖素類、酯類、二醇醚類、含氮化合物、含硫化合物等。
其他液體中，作為基質前驅物之溶劑，較佳為醇類，尤佳為甲醇、乙醇。
其他液體中，作為孔隙形成用粒子之分散介質，亦可使用醇類、酮類、醚類、溶纖素類、酯類、二醇醚類、含氮化合物、含硫化合物等中之任一種。
於無損本發明之效果之範圍內，無機物膜形成用組合物(III)亦可含有基質前驅物、孔隙形成用粒子以外之其他成分。
作為其他成分，例如可列舉：用以使基質前驅物之反應性提高之硬化觸媒(金屬螯合物、金屬醇化物、有機錫等)等。
作為塗佈方法，可列舉與形成二氧化矽膜(a)時之塗佈方法相同之方法。
熱處理溫度只要根據透光性構件本體、孔隙形成用粒子或基質前驅物而適當決定即可。
為了將基質前驅物製成基質，只要於80℃以上之溫度下進行熱處理即可，但較佳為100℃以上，更佳為200~700℃。若熱處理溫度為80℃以上，則基質緻密化而耐久性提高。若熱處理溫度為700℃以下，則於透光性構件本體為玻璃板之情形時，可將自玻璃之鹼金屬擴散抑制為較低，因此耐濕性良好。
孔隙形成用粒子係由碳、有機聚合物等熱分解性材料構成，於藉由熱處理將孔隙形成用粒子去除之情形時，可藉由於熱分解性材料之熱分解溫度以上之溫度下進行熱處理而將孔隙形成用粒子去除。該情形時之熱處理溫度較佳為(熱分解溫度+50℃)以上，更佳為(熱分解 溫度+100℃)以上。
於藉由熱處理將孔隙形成用粒子去除之情形時，亦可於該熱處理前，在較該熱分解溫度低之溫度下進行用以將基質前驅物製成基質之熱處理。
基質前驅物：
作為基質前驅物，可列舉：烷氧基矽烷、烷氧基矽烷之水解物(溶膠凝膠二氧化矽)、該等之混合物等。
作為烷氧基矽烷，可列舉：四烷氧基矽烷(四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷等)、單烷基三烷氧基矽烷(甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷等)、二烷基二烷氧基矽烷(二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷等)、三烷基單烷氧基矽烷(三甲基甲氧基矽烷、三甲基乙氧基矽烷等)、單芳基三烷氧基矽烷(苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷等)、聚矽氧油(二甲基聚矽氧油等)等。可單獨使用該等中之任1種，亦可併用2種以上。
關於烷氧基矽烷之水解，於四烷氧基矽烷之情形時，使用烷氧基矽烷之4倍莫耳以上之水及作為觸媒之酸或鹼而進行。
(其他層)
亦可事先於透光性構件本體之表面形成1種或2種以上之功能層。
作為功能層，可列舉：底塗層、密接改善層、保護層、抗靜電層、防污層、防霧層、光觸媒層、抗菌層、蓄光層、折射率控制層、撥水層、撥油層、指紋去除層等。
作為底塗層，可列舉鹼金屬障壁層或具有寬頻帶之低折射率層之功能者。作為底塗層，較佳為藉由將包含烷氧基矽烷之水解物(溶膠凝膠二氧化矽)之底塗層形成用組合物塗佈於透光性構件本體上而形成之層。於底塗層上塗佈上述無機物膜形成用組合物之情形時，底 塗層可事先進行焙燒，亦可保持濕潤之狀態。於底塗層上塗佈無機物膜形成用組合物之情形時，塗附溫度較佳為室溫~80℃，焙燒溫度較佳為30~700℃。底塗層之膜厚較佳為10~500nm。
又，亦可於無機物膜上形成功能性層，而賦予選自抗靜電、防污、防霧、光觸媒、抗菌、蓄光、折射率控制、撥水、撥油、指紋去除等之1種或2種以上之功能。
(基板)
基板係於基板本體之表面等形成有配線(省略圖式)等者。
作為基板之材料，就對紫外線之耐性、熱導率、反射率之方面而言，較佳為陶瓷。作為陶瓷，可列舉：AlN、Al2O3、Si3N4、SiO2等。
基板之形狀並不限定於圖示例者，只要為可安裝發光元件且可於發光元件與透光性構件之間形成空氣層般之形狀即可。
(發光元件)
作為發光元件，可列舉半導體發光元件。作為半導體發光元件，可列舉：發光二極體(LED)、雷射二極體(LD)等。具體而言，可列舉峰值波長為385nm、365nm、250nm等之發光二極體。
發光元件之數量並不限定於如圖示例之1個，根據紫外線發光裝置所要求之性能等，亦可為2個以上。
(紫外線發光裝置之製造)
紫外線發光裝置可藉由於基板之凹部之底面安裝發光元件後，於包圍基板之凹部之壁部之頂部接合透光性構件而製造。
作為接合方法，例如可列舉：將包含玻璃料(粉末玻璃)及雷射吸收材之密封材料配置於基板與透光性構件之間，對密封材料照射雷射而將基板與透光性構件密封之方法；於透光性構件之周緣設置至少表面包含金屬之框材，並利用金屬接著劑將框材與基板接合之方法等。
於凹部內亦可不存在樹脂或波長轉換元件。
(作用機制)
對於以上所說明之本發明之紫外線發光裝置而言，因包含如下說明之紫外線之提取效率較高、對紫外線之耐性優異之透光性構件，故而所出射之紫外線之強度較高，且該強度不易隨時間經過而降低。
即，對於本發明中之透光性構件而言，因於透光性構件本體之第1面及第2面設置有具有孔隙之無機物膜，故而自發光元件發光之紫外線之峰值波長下之無機物膜的折射率降低，而可將紫外線之反射抑制為較低。又，透光性構件本體之自發光元件發光之紫外線之峰值波長下之透過率為88%以上，因此可將透光性構件本體之紫外線之吸收抑制為較低。根據上述內容，將透光性構件用於紫外線發光裝置時，紫外線之提取效率變高。
又，對於本發明中之透光性構件而言，透光性構件本體之自發光元件發光之紫外線之峰值波長下之透過率為88%以上，因此透光性構件本體之紫外線之吸收減少。因此，透光性構件本體不易因紫外線而變質，透光性構件對紫外線之耐性優異。
[實施例]
以下，使用實施例對本發明進一步詳細地進行說明，但本發明並不限定於該等實施例。再者，例1~9為參考例。
(孔隙形成用粒子之平均一次粒徑)
利用水將孔隙形成用粒子分散液稀釋至固形物成分濃度0.1質量%後，於膠棉膜上進行取樣，利用穿透式電子顯微鏡(日立製作所公司製造，型號：H-9000)進行觀察，隨機選出100個粒子，將各粒子之直徑之平均值設為粒子之平均一次粒徑。
(透射光譜)
透光性構件之透射光譜係藉由分光光度計(日立高新技術公司製 造，型號：U-4100)進行測定。掃描速度設為1200nm/分鐘，作為光源，使用50W鎢鹵素燈。使樣品與積分球接觸，並將擴散之光亦作為透過光進行檢測。
(物理膜厚)
無機物膜之物理膜厚係利用掃描式電子顯微鏡對透光性構件之剖面進行觀察，並自所獲得之圖像進行測定。
(反射光譜)
無機物膜之反射光譜係藉由分光光度計(日立高新技術公司製造，型號：U-4100)進行測定。掃描速度設為1200nm/分鐘，作為光源，使用50W鎢鹵素燈。使樣品與積分球接觸，並將擴散之光亦作為反射光進行檢測。
(折射率)
折射率係根據實測之無機物膜之物理膜厚與實測之無機物膜之反射光譜並藉由計算而求出。
(霧度)
透光性構件之霧度係利用霧度測定裝置(Byk-Gardner公司製造，型名：Haze-Gard Plus)進行測定。
(透光性構件本體)
準備下述玻璃作為透光性構件本體。
鈉鈣玻璃(旭硝子公司製造，FL，厚度：2.0mm，波長365nm下之折射率ns：1.54)。
白板玻璃(SCHOTT公司製造，B270，厚度：2.0mm，波長365nm下之折射率ns：1.54)。
對各玻璃之紫外線透過率進行測定。將結果示於表1。
(基質前驅物溶液(i)之製備)
一面將改性乙醇(Japan Alcohol Trading公司製造，Solmix AP-11，將乙醇設為主劑之混合溶劑，以下相同)82.3g進行攪拌，一面向其中依序添加四甲氧基矽烷之低聚物(COLCOAT公司製造，Methyl Silicate 51，SiO2換算固形物成分濃度：51質量%)5.88g、離子交換水11.3g、10質量%硝酸水溶液0.5g，於25℃下攪拌1小時，而製備SiO2換算固形物成分濃度為3.0質量%之基質前驅物溶液(i)。
(基質前驅物溶液(ii)之製備)
一面將改性乙醇81.7g進行攪拌，一面向其中依序添加甲基三甲氧基矽烷4.1g、四甲氧基矽烷之低聚物(COLCOAT公司製造，Methyl Silicate 51，SiO2換算固形物成分濃度：51質量%)2.35g、離子交換水11.3g、10質量%硝酸水溶液0.5g，於25℃下攪拌1小時，而製備SiO2換算固形物成分濃度為3.0質量%之基質前驅物溶液(ii)。
(基質前驅物溶液(iii)之製備)
一面將改性乙醇79.9g進行攪拌，一面向其中依序添加苯基三甲氧基矽烷5.9g、四甲氧基矽烷之低聚物(COLCOAT公司製造，Methyl Silicate 51，SiO2換算固形物成分濃度：51質量%)2.35g、離子交換水11.3g、10質量%硝酸水溶液0.5g，於25℃下攪拌1小時，而製備SiO2換算固形物成分濃度為3.0質量%之基質前驅物溶液(iii)。
(孔隙形成用粒子分散液之製備)
將苯乙烯與水添加於玻璃製容器中並進行攪拌。向其中添加對苯乙烯磺酸鈉水合物並進行攪拌，從而進行乳化。向其中添加作為聚合起始劑之過氧二硫酸鉀，加熱至70℃並保持10小時，藉此合成孔隙形成用粒子，從而製備固形物成分濃度16.7質量%之孔隙形成用粒子分散液。該孔隙形成用粒子分散液中之孔隙形成用粒子之平均一次粒徑為40nm。
(例1)
一面將改性乙醇36.0g進行攪拌一面向其中添加基質前驅物溶液(ii)64.0g，而製備固形物成分濃度為1.92質量%之無機物膜形成用組合物(A)。
於旋轉塗佈機設置保持為室溫之白板玻璃，將無機物膜形成用組合物(A)滴至白板玻璃板之表面，進行旋轉塗佈，其後於大氣中、600℃下焙燒10分鐘，而獲得於單面形成有僅由基質構成之二氧化矽膜之透光性構件。將透射光譜示於圖6。
(例2)
將二氧化矽膜形成於白板玻璃之兩面，除此以外，以與例1相同之方式獲得透光性構件。將二氧化矽膜之折射率、二氧化矽膜之物理膜厚、透光性構件之波長365nm下之透過率及透光性構件之霧度示於表2。又，將透射光譜示於圖6。
(例3)
一面將改性乙醇68.5g進行攪拌一面向其中添加異丁醇10.0g、二丙酮醇5.0g、橙花醇0.5g、基質前驅物溶液(i)11.0g、鏈狀實心SiO2粒子分散液(日產化學工業公司製造，Snowtex OUP，SiO2換算固形物成分濃度：15.5質量%，平均凝集粒徑：40~100nm)5.0g，而製備固形物成分濃度為1.1質量%之無機物膜形成用組合物(B)。
使用無機物膜形成用組合物(B)代替無機物膜形成用組合物(A)， 除此以外，以與例1相同之方式獲得於單面形成有鏈狀實心SiO2粒子間具有孔隙之二氧化矽膜(b)之透光性構件。
(例4)
將二氧化矽膜(b)形成於白板玻璃之兩面，除此以外，以與例3相同之方式獲得透光性構件。將二氧化矽膜(b)之折射率、二氧化矽膜(b)之物理膜厚、透光性構件之波長365nm下之透過率及透光性構件之霧度示於表2。
(例5)
一面將改性乙醇50.5g進行攪拌，一面向其中混合基質前驅物溶液(i)16.3g、基質前驅物溶液(ii)18.0g、基質前驅物溶液(iii)12.0g、孔隙形成用粒子分散液3.2g，而製備無機物膜形成用組合物(C)。
使用無機物膜形成用組合物(C)代替無機物膜形成用組合物(A)，除此以外，以與例1相同之方式獲得於單面形成有基質中具有複數個獨立之孔隙之二氧化矽膜(c)之透光性構件。將透射光譜示於圖6，將波長365nm下之透過率之入射角依存性示於圖7。
(例6)
將二氧化矽膜(c)形成於白板玻璃之兩面，除此以外，以與例5相同之方式獲得透光性構件。將二氧化矽膜(c)之折射率、二氧化矽膜(c)之物理膜厚、透光性構件之波長365nm下之透過率及透光性構件之霧度示於表2。又，將透射光譜示於圖6，將波長365nm下之透過率之入射角依存性示於圖7。
(例7)
一面將改性乙醇74.1g進行攪拌，一面向其中添加基質前驅物溶液(i)19.2g、中空SiO2粒子分散液(日揮觸媒化成公司製造，Sururia 4110，SiO2換算固形物成分濃度：20.0質量%，平均一次粒徑：60nm)6.7g，而製備固形物成分濃度為1.9質量%之無機物膜形成用組合 物(D)。
使用無機物膜形成用組合物(D)代替無機物膜形成用組合物(A)，除此以外，以與例3相同之方式獲得於單面形成有包含中空SiO2粒子及黏合劑之二氧化矽膜(a)之透光性構件。
(例8)
將二氧化矽膜(a)形成於白板玻璃之兩面，除此以外，以與例7相同之方式獲得透光性構件。將二氧化矽膜(a)之折射率、二氧化矽膜(a)之物理膜厚、透光性構件之波長365nm下之透過率及透光性構件之霧度示於表2。
(例9)
將白板玻璃變更為鈉鈣玻璃，除此以外，以與例6相同之方式獲得透光性構件。將二氧化矽膜(c)之折射率、二氧化矽膜(c)之物理膜厚、透光性構件之波長365nm下之透過率及透光性構件之霧度示於表2。
已詳細且參照特定之實施態樣對本發明進行了說明，但從業者 明確，可於不脫離本發明之精神及範圍之情況下添加各種變更或修正。
本申請案係基於2013年12月19日提出申請之日本專利申請2013-262857者，並將其內容作為參照併入本文中。
[產業上之可利用性]
本發明之紫外線發光裝置可用作曝光裝置、殺菌裝置等所使用之紫外線燈(高壓水銀燈、低壓水銀燈、金屬鹵素燈、氙氣燈等)之代替品。
10‧‧‧透光性構件
12‧‧‧透光性構件本體
14‧‧‧無機物膜
20‧‧‧紫外線發光裝置
22‧‧‧基板
24‧‧‧發光元件
26‧‧‧空氣層

Claims (9)

  1. 一種紫外線發光裝置，其包含：發光元件，其發出峰值波長處於400nm以下之紫外線之光；及透光性構件，其遠離上述發光元件進行配置；且上述透光性構件包含：透光性構件本體，其具有第1面及與第1面相反側之第2面，且於上述峰值波長下之透過率為88%以上；及無機物膜，其設置於上述透光性構件本體之第1面及第2面之一面或兩面且具有孔隙；且上述透光性構件係以使來自上述發光元件之紫外線透過上述無機物膜之方式進行配置。
  2. 如請求項1之紫外線發光裝置，其中上述透光性構件本體之厚度為0.1~4.0mm。
  3. 如請求項1或2之紫外線發光裝置，其中上述無機物膜之物理膜厚為13~117nm。
  4. 如請求項1至3中任一項之紫外線發光裝置，其中上述無機物膜於上述峰值波長下之折射率為1.04~1.48。
  5. 如請求項1至4中任一項之紫外線發光裝置，其中上述透光性構件之霧度為1.0%以下。
  6. 如請求項1至5中任一項之紫外線發光裝置，其中上述無機物膜係包含複數個中空SiO2粒子且於上述中空SiO2粒子內及上述中空SiO2粒子間具有孔隙之二氧化矽膜。
  7. 如請求項1至5中任一項之紫外線發光裝置，其中上述無機物膜係包含複數個鏈狀實心SiO2粒子且於上述鏈狀實心SiO2粒子間具有孔隙之二氧化矽膜。
  8. 如請求項1至5中任一項之紫外線發光裝置，其中上述無機物膜係於包含SiO2之基質中具有複數個獨立之孔隙之二氧化矽膜。
  9. 如請求項1或2之紫外線發光裝置，其中上述峰值波長下之上述無機物膜之折射率na與上述峰值波長下之上述透光性構件本體之折射率ns滿足下式(1)之關係，且上述無機物膜之物理膜厚ta(nm)、上述峰值波長λ(nm)、及上述峰值波長下之上述無機物膜之折射率na滿足下式(2)之關係，
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