JP2005516248A - 光吸収性被膜が設けられた光透過性基板 - Google Patents
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Abstract
光吸収性被膜が少なくとも部分的に設けられた光透過性基板を開示する。この光吸収性被膜は、ゾルゲルマトリックス中に入れた光吸収性粒子を有する。光吸収性粒子は銀又は金又はこれらの混合物を有し、光吸収性被膜は更に、ジメチルアミノシランを有する。更に、光源を収容する光透過性ランプ容器を有する電気ランプを開示する。このランプ容器は上述した光透過性基板を有する。光透過性基板に被着すべき光吸収性被膜を調整する方法と、光吸収性被膜を光透過性基板に被着する方法とをも開示する。
Description
本発明は、ゾルゲルマトリックス中に入れられている光吸収性粒子を有する光吸収性被膜が少なくとも部分的に用いられている光透過性基板に関するものである。本発明は更に、光源を収容する光透過性ランプ容器であって上述した光透過性基板を有するこの光透過性ランプ容器を有する電気ランプにも関するものである。本発明は更に、光透過性基板に被着すべき光吸収性被膜を製造する方法、及び光透過性基板に光吸収性被膜を被着する方法にも関するものである。
光吸収性被膜が設けられた光透過性基板は、一般的な照明目的の（白熱）ランプ上の又はその前方のカラー層として用いることができる。光透過性基板は、例えば、平坦としうる又は平坦としない一片のガラスより成るカラーフィルタを有することができ、このカラーフィルタは、ランプから発生される光の軌道中に配置されるように設計されている。光透過性基板の他の例は、電気ランプの光源を覆って配置するランプ容器である。このようなランプは、主としてビークルの表示ランプ、例えば、表示器の琥珀色光源又は自動車の制動灯の赤色光源として用いられる。光吸収性被膜により色温度を高めたこのようなランプの他の例は、ビークルの前照灯として用いることもできる。このランプは交通信号灯に用いることもできる。
頭書に記載した光透過性基板を有するランプ容器を具える電気ランプは本願人に係わる国際公開パンフレットＷＯ01/20641に記載されており、既知である。
この国際公開パンフレットＷＯ01/20641による光透過性基板には、光学的に透明で、非散乱性で、光吸収性の被膜が設けられており、この被膜においてはゾルゲルマトリックスに顔料が入れられており、この被膜は４００℃までの温度に耐えうるようになっている。
電気ランプの寿命中、所望の光学特性や、所望の熱安定性を有する光吸収性被膜を製造するには、無機の顔料を用いるのが好ましい。顔料は特に、酸化鉄、リンをドーピングした酸化鉄、亜鉛‐鉄酸化物、アルミン酸コバルト、酸化ネオジム、バナジウム酸ビスマス、ジルコニウム‐プラセオジミウムシリケート及びこれらの任意の混合物から成る群から選択する。酸化鉄（Fe2 Ｏ3 ）は橙色顔料であり、ＰをドーピングしたFe2 Ｏ3 は橙色‐赤色顔料である。亜鉛‐鉄酸化物、例えばZnFe2 Ｏ4 又はZnＯ‐ZnFe2 Ｏ4 は黄色顔料である。（Ｐをドーピングした）Fe2 Ｏ3 とZnFe2 Ｏ4 とを混合することにより、濃い橙色の顔料が得られる。アルミン酸コバルト（CoAl2 Ｏ4 ）と酸化ネオジム（Ne2 Ｏ5 ）とは青色顔料である。プッチャー石とも称するバナジウム酸ビスマス（BiＶＯ4 ）は黄色‐緑色顔料である。ジルコニウム‐プラセオジミウムシリケートは黄色顔料である。
上述した無機の顔料は高温度で変色しないが、これらはしばしば、ランプが高温度で点灯している場合にルーメン出力を減少させるサーモクロミック効果を有する傾向にある。
本発明の目的は、上述した欠点を回避することにある。更に、本発明の目的は、高温度において安定で、サーモクロミック効果を呈しない、透明な赤色、黄色及び青色被膜を形成することにある。
この目的のために、本発明によれば、頭書に記載した光透過性基板において、光吸収性被膜の光吸収性粒子が銀又は金又はこれらの混合物を有し、光吸収性被膜が更に、ジメチルアミノシランを有していることを特徴とする。
ジメチルアミノシランの存在下でゾルゲルマトリックス中に銀又は金を用いることにより、サーモクロミック効果を呈さない、透明で高温度に安定な被膜を得ることができる。ジメチルアミノシランは安定剤として作用し、粒子寸法の調整に役立つ。
被膜の光最大吸収位置はゾルゲルマトリックスの屈折率により調整しうる。屈折率が約１．４６のＭＴＭＳ／ＴＥＯＳ（メチルトリメトキシシラン／テトラエトキシシラン）では、黄色の銀含有被膜を形成しうる。TiＯ2 中に、又はTiＯ2 ／ＭＴＭＳの混合物中に銀を入れたものを用いて琥珀色を形成することができ、TiＯ2 マトリックスの屈折率を高めることにより赤色をも形成しうる。ＭＴＭＳ／ＴＥＯＳ中に金を含有させた被膜は赤色である。TiＯ2 マトリックス中に金を含有させた被膜は、青色である。
ジメチルアミノシランの利点は、このジメチルアミノシランはゾルゲル縮合反応をそれほど強く促進させないのに対し、他のアミノシランはゾルゲル縮合反応をあまりにも強く促進させてしまうということである。許容しうるポットライフ（可使時間）を有する被膜液はジメチルアミノシランを用いることにより形成しうる。
更に、光吸収性被膜にジメチルアミノシランを用いることにより、この被膜を約３５０℃の温度で硬化させることができるようになる。この温度は、この被膜に匹敵しうるがジメチルアミノシランを含まない被膜の硬化温度よりもかなり低い温度である。硬化温度がこのように低くなることにより、基板特性があまり限定されなくなるという利点が得られるようになる。例えば、被膜を石英ガラスのみではなく通常のソーダ石灰ガラスにも被着させることができ、基板として単純な種類のランプガラスを用いることもできる。
本発明により硬化温度が低くなることに加えた追加の利点は、銀を用いた場合に、光吸収ピークは銀に対して極めて先鋭になるということである。その結果、被膜層の色が明るくなる。
比較を行うために、アミノシランが存在しているゾルゲルマトリックスに銀又は金を加えたものを有する被膜が開示されている米国特許第 5,731,091号明細書を参照する。この米国特許明細書で用いられている特定のアミノシランは、３‐アミノプロピルトリエトキシシラン及び３‐３‐（アミノエチルアミノ）プロピルトリエトキシシランである。この米国特許第 5,731,091号明細書による被膜は５００℃の温度で硬化する。このように硬化温度が高いと、本発明の上述した利点が得られないこと明らかである。更に、この米国特許第 5,731,091号明細書には、銀を用いた場合に得られる黄色みがかった茶色の被膜が開示されている。このような明るくない色は光吸収ピークが先鋭でないことによるものである。
使用するジメチルアミノシランは、（Ｎ，Ｎ‐ジメチルアミノプロピル）トリメトキシシラン又は（Ｎ，Ｎ‐ジメチルアミノプロピル）トリエトキシシランのようなジメチルアミノプロピルトリアルコキシシランを有するのが有利である。
基板は、特定の適用分野に応じて、特定の組成を有しうる。好適例では、基板がガラス基板を有する。
本発明は、光源を収容する光透過性のランプ容器を有する電気ランプにも関するものであり、このランプ容器が上述した光透過性の基板を有する。
上述したところから明らかなようにこのランプはビークルの表示ランプとして用いるのに適している。
更に本発明は、上述した光透過性基板に被着すべき光吸収性被膜の製造方法であって、少なくとも、
ゾルゲル処理に課せられるシラン化合物又はチタン化合物を有する加水分解混合物を調製する工程と、
アルコール含有液に銀塩又は金塩を溶解し、ジメチルアミノシランを添加する工程と、
加水分解混合物と銀塩又は金塩溶液とを混合する工程と
を有する製造方法を提供する。
ゾルゲル処理に課せられるシラン化合物又はチタン化合物を有する加水分解混合物を調製する工程と、
アルコール含有液に銀塩又は金塩を溶解し、ジメチルアミノシランを添加する工程と、
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を有する製造方法を提供する。
銀粒子又は金粒子を導入するのに、SiＯ2 及びTiＯ2 の双方のマトリックスを用いることができる。
本発明は、更に、上述した光透過性基板に光吸収性基板を被着する方法であって、
本発明による上述した方法により得た光吸収性被膜を光透過性基板に被着する工程と、
光吸収性被膜を３００℃〜３９５℃の範囲内の温度で硬化させる工程と
を有する方法に関するものである。
本発明による上述した方法により得た光吸収性被膜を光透過性基板に被着する工程と、
光吸収性被膜を３００℃〜３９５℃の範囲内の温度で硬化させる工程と
を有する方法に関するものである。
本発明による光吸収性被膜自体は、硬化しうる温度を約３５０℃のように低くしうるという点で従来のものと相違する。本発明による被膜を基板に被着して上述した温度範囲で硬化させると、サーモクロミック効果を呈さない安定な透明被膜が得られる。ジメチルアミノシランが存在するという事実の為に、約３５０℃のような低い硬化温度で充分となるものである。
この点も、６００〜９００℃のような高い硬化温度を述べている国際公開パンフレットＷＯ98/18736の教示と相違するものである。この国際公開パンフレットＷＯ98/18736の教示は、光吸収性粒子が入れられているマトリックスがゾルゲルマトリックスを有していないという点で本発明のものと相違する。この国際公開パンフレットには、ジメチルアミノシランが存在しているゾルゲルマトリックス中に銀又は金を組み合わせることが開示されていない。
本発明による被膜が銀を有する場合には、硬化を還元性雰囲気中で行う。
次に、被膜を調製し、この被膜を基板に被着する以下の製造例に基づき本発明を説明する。
例１‐金をＭＴＭＳ／ＴＥＯＳ中に入れる：
０．５６ｇのエタノールと、１．６３ｇのメチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）と、２．３１ｇのテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）と、０．１Ｍとした１．３ｇのＨClとを混合し、この混合物を４時間に亘り加水分解することにより、ゾルゲル加水分解混合物を形成する。この時間の後に、１．２ｇのメトキシプロパノールと、１．７ｇの水とを加える。
０．５６ｇのエタノールと、１．６３ｇのメチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）と、２．３１ｇのテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）と、０．１Ｍとした１．３ｇのＨClとを混合し、この混合物を４時間に亘り加水分解することにより、ゾルゲル加水分解混合物を形成する。この時間の後に、１．２ｇのメトキシプロパノールと、１．７ｇの水とを加える。
別途、０．３ｇのＫAuCl4 を２．２ｇのエタノール中に溶解させる。この溶解後に、アミノシランを、金対アミノシランのモル比が１：２となる量で加える。
金溶液とゾルゲル加水分解混合物とを混合することにより被膜液を調製する。次に、この被膜液をガラス基板の外面上にスピンコーティング（回転塗布）する。被膜を３５０℃の温度で３０分間硬化させ、５２０ｎｍで吸収が最大となる赤色被膜を得る。層厚は１．１μｍである。
例２‐銀をＭＴＭＳ／ＴＥＯＳ中に入れる：
銀をＭＴＭＳ／ＴＥＯＳ中に入れる場合、金塩をAgＮＯ3 に変えること以外は、例１による方法を行う。
銀をＭＴＭＳ／ＴＥＯＳ中に入れる場合、金塩をAgＮＯ3 に変えること以外は、例１による方法を行う。
AgＮＯ3 は、アミノシラン対Agのモル比が１：１となる量で、メタノール中に溶解させる。
銀溶液とゾルゲル加水分解混合物とを混合することにより被膜液を調製する。次に、この被膜液をガラス基板上にスピンコーティングする。空気中で３５０℃の温度で３０分間硬化させた後には、変換された銀は全てではなかった。Ｈ2 中で３５０℃で硬化を継続させることにより、３９４ｎｍで吸収が最大となる意図する色の黄色被膜が得られた。層厚は１．１μｍである。
本発明は上述した例に限定されないこと明らかである。特に、SiＯ2 マトリックスに対するマトリックス先駆物質としてＭＴＭＳ／ＴＥＯＳを述べたが、本発明によればこれに変えて、TiＯ2 マトリックスを適用することができるものである。
Claims (9)
- ゾルゲルマトリックス中に入れられた光吸収性粒子を有する光吸収性被膜が少なくとも部分的に設けられた光透過性基板において、光吸収性粒子が銀又は金又はこれらの混合物を有し、光吸収性被膜が更にジメチルアミノシランを有していることを特徴とする光透過性基板。
- 請求項１に記載の光透過性基板において、ジメチルアミノシランがジメチルアミノプロピルトリアルコキシシランを有することを特徴とする光透過性基板。
- 請求項１に記載の光透過性基板において、ジメチルアミノシランが（Ｎ，Ｎ‐ジメチルアミノプロピル）トリメトキシシラン又は（Ｎ，Ｎ‐ジメチルアミノプロピル）トリエトキシシランを有していることを特徴とする光透過性基板。
- 請求項１に記載の光透過性基板において、この光透過性基板がガラス基板を有していることを特徴とする光透過性基板。
- 光源を収容する光透過性ランプ容器を有する電気ランプにおいて、光透過性ランプ容器が、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光透過性基板を有する電気ランプ。
- 請求項１〜４のいずれか一項に記載の光透過性基板に被着すべき光吸収性被膜を製造する方法において、少なくとも、
ゾルゲル処理に課せられるシラン化合物又はチタン化合物を有する加水分解混合物を調製する工程と、
アルコール含有液に銀塩又は金塩を溶解し、ジメチルアミノシランを添加する工程と、
加水分解混合物と銀塩又は金塩溶液とを混合する工程と
を有する方法。 - 請求項１〜４のいずれか一項に記載の光透過性基板に光吸収性被膜を被着する方法において、
請求項６の方法により得た光吸収性被膜を光透過性基板に被着する被着工程と、
光吸収性被膜を３００℃〜３９５℃の範囲内の温度で硬化させる硬化工程と
を有する方法。 - 請求項７に記載の方法において、前記硬化工程を３５０℃の温度で行うことを特徴とする方法。
- 請求項７に記載の方法において、光吸収性被膜が銀を有するようにし、前記硬化工程を還元性雰囲気中で行うことを特徴とする方法。
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