JP4808947B2 - UV light filter - Google Patents
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本発明は、可視光に対して透明なガラス基板上に照射される紫外光を遮光する紫外光フィルタに関するものである。 The present invention relates to an ultraviolet light filter that blocks ultraviolet light irradiated on a glass substrate transparent to visible light.
従来より、ビルや自動車などの窓ガラスあるいはメガネには外部自然光中等に含まれる紫外光を遮光するための紫外光フィルタが用いられている。また、美術館や博物館などにおいて美術品や陳列品の展示物は、展示物を本来の自然色のまま見せるためおよび紫外光や赤外光によって展示物が劣化しないような照明が要求され、高演色性でかつ紫外光による退色劣化のない特別なランプや照明器具が用いられてきている。 Conventionally, ultraviolet filters for shielding ultraviolet light contained in external natural light or the like have been used for window glass or glasses for buildings and automobiles. In addition, exhibitions of art and display items in museums and museums require high color rendering in order to display the exhibits in their original natural colors and to prevent the exhibits from being deteriorated by ultraviolet or infrared light. Special lamps and lighting fixtures that are free from fading deterioration due to ultraviolet light have been used.
これら紫外光の遮光手段としては、ガラス組成中に紫外光を吸収する元素を混入した紫外光カットガラスを用いる方法や、互いに異なる屈折率を有する物質からなる誘電体薄膜を交互に積層して多重干渉膜を形成する方法等が提案されている。また、可視光に対して透明性を有し、かつ紫外光の遮断作用のある薄膜を形成する方法も知られている。これらのうちで、量産作業性、経済性、遮光特性等を勘案すると、後者の紫外光遮光性薄膜を形成する方法が最も効果的であり、ガラス板やランプのガラスバルブの表面に酸化亜鉛を主体とする紫外光を遮断する薄膜やフィルムを被覆することが行われている(例えば、特許文献1参照)。 These ultraviolet light shielding means include a method of using an ultraviolet light cut glass in which an element that absorbs ultraviolet light is mixed in the glass composition, or multiple dielectric thin films made of substances having different refractive indexes. A method for forming an interference film has been proposed. Also known is a method of forming a thin film that is transparent to visible light and has an ultraviolet light blocking action. Of these, the latter method of forming an ultraviolet light-shielding thin film is the most effective when considering mass production workability, economy, light-shielding properties, etc. Zinc oxide is applied to the surface of the glass bulb of a glass plate or lamp. A thin film or a film that blocks ultraviolet light as a main component is coated (for example, see Patent Document 1).
ところで、特に近年において、上記従来の紫外光の遮光手段と比較して、可視光に対してより透明度が高く、かつ紫外光をより効果的に遮断することができる紫外光フィルタが望まれている。 By the way, particularly in recent years, an ultraviolet filter that has higher transparency to visible light and can block ultraviolet light more effectively than the conventional ultraviolet light shielding means is desired. .
しかしながら、かかる高性能の紫外光フィルタを、より安価でしかも容易に作製することができなかったため、実際にそれを実用化するまでに超えるべき障壁が依然として高かった。 However, since such a high-performance ultraviolet filter could not be easily produced at a lower cost, the barriers to be overcome before practical use were still high.
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、可視光に対してより透明度が高く、かつ紫外光をより効果的に遮断することができる紫外光フィルタにつき、特に製造容易性と製造コストを大幅に改善可能な紫外光フィルタを提供することにある。 Therefore, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and its object is to have higher transparency with respect to visible light and to more effectively block ultraviolet light. It is an object of the present invention to provide an ultraviolet filter capable of greatly improving the ease of manufacturing and the manufacturing cost.
本発明者は、上述した課題を解決するために、可視光に対して透明なガラス基板上に照射される紫外光を遮光する紫外光フィルタにつき、かかるガラス基板内にCuClからなる量子ドットを含めることにより、可視光を効率よく透過させつつ、より効果的に紫外光を遮光することができる紫外光フィルタを発明した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor includes a quantum dot made of CuCl in such a glass substrate for an ultraviolet filter that blocks ultraviolet light irradiated on a glass substrate transparent to visible light. Thus, the inventors have invented an ultraviolet light filter capable of effectively blocking ultraviolet light while efficiently transmitting visible light.
即ち、本発明を適用した紫外光フィルタは、可視光に対して透明なガラス基板上に照射される紫外光を遮光する紫外光フィルタにおいて、上記ガラス基板は、CuClからなる量子ドットが含められてなり、上記量子ドットに紫外光が照射された場合に、連続帯において存在する下位のエネルギー準位にある励起子をより上位のエネルギー準位へ励起させ、励起された励起子が上記下位のエネルギー準位より更に下位に存在しているエネルギー準位へ遷移することに伴って、照射された紫外光とは異なる波長の出力光を放出させることを特徴とする。 That is, the ultraviolet filter to which the present invention is applied is an ultraviolet filter that blocks ultraviolet light irradiated on a glass substrate transparent to visible light, and the glass substrate includes quantum dots made of CuCl. It will, when the ultraviolet light is irradiated to the quantum dots, is excited to a higher energy level of excitons in the energy level of the lower present in the continuous band, the energy excited excitons of the lower It is characterized in that output light having a wavelength different from that of the irradiated ultraviolet light is emitted in accordance with the transition to the energy level existing below the level .
本発明では、可視光に対して透明なガラス基板上に照射される紫外光を遮光する紫外光フィルタにつき、かかるガラス基板内にCuClからなる量子ドットを含めることにより、可視光を効率よく透過させつつ、より効果的に紫外光を遮光する。 In the present invention, an ultraviolet light filter that blocks ultraviolet light irradiated on a glass substrate transparent to visible light can efficiently transmit visible light by including quantum dots made of CuCl in the glass substrate. Meanwhile, the ultraviolet light is shielded more effectively.
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明は、図1に示すような紫外光フィルタ1に適用される。この紫外光フィルタは、図1に示すように、大小様々な量子ドット31が離散的に分散されて含められてなるガラス基板11とを備えている。
The present invention is applied to an ultraviolet filter 1 as shown in FIG. As shown in FIG. 1, the ultraviolet filter includes a
ガラス基板11は、GaAsやCdS、ZnSe、ZnS等をドープしたガラス等で構成されている。
The
量子ドット31は、CuCl等の材料系で構成され、励起子を三次元的に閉じ込めることにより形成される離散的なエネルギー準位に基づき、単一電子(励起子)を制御する。以下の説明においては、量子ドット31を構成する材料系としてCuClを用いる場合を例に挙げて説明をする。これら量子ドット31では、励起子の閉じ込め系によりキャリアのエネルギー準位が離散的になり、状態密度をデルタ関数的に尖鋭化させることができる。また、この量子ドット31におけるエネルギー準位は、下位において比較的離散的に存在しているが、上位になるにつれて連続して存在することとなり、次第に帯状になる。
The
このような量子ドット31に対して、例えば可視光の波長並びに紫外光の波長を含む光を照射すると、例えば図2に示すように、可視光のみが透過し、紫外光のみが吸収されるいわゆる紫外光フィルタとして機能することになる。
When such
量子ドット31に紫外光が照射された場合には、例えば図3に示すように、連続帯において存在する下位のエネルギー準位にある励起子をより上位のエネルギー準位へ励起させることができる。この励起された励起子は、次第にエネルギー失い、その後下位の離散的に存在しているエネルギー準位へ遷移するとともに出力光を放出する。この出力光の波長は、照射された紫外光の波長とは異なるため、この量子ドット31により吸収された紫外光は、波長の異なる出力光に変換されることになる。このため、この量子ドット31が分散されてなるガラス基板11は、紫外光をカットすることができる。
When the
なお、この量子ドット31を含むガラス基板11に紫外光が照射されたときに、かかる紫外光を量子ドット31により吸収させることにより熱エネルギーを発生させるようにしてもよい。かかるケースにおいても同様に紫外光をカットすることができることから、いわゆる紫外光フィルタとして機能させることも可能となる。
Note that when the
これに対して、量子ドット31を含むガラス基板11に対して可視光が照射された場合には、かかる可視光に基づいて励起子が励起することはない。その結果、可視光はそのままガラス基板11を透過することになる。
On the other hand, when visible light is irradiated to the
即ち、本発明を適用した紫外光フィルタ1は、量子ドット31につき、紫外光の波長の光が照射されたときに励起子が励起されるとともに、可視光の波長の光が照射されたときに励起子が励起されないようなエネルギー準位となるように構成しておくことにより、紫外光のみを選択的に吸収し、可視光のみを選択的に透過し得る紫外光フィルタ1として構成することが可能となる。
That is, in the ultraviolet filter 1 to which the present invention is applied, when the
図4は、かかる紫外光フィルタ1に対して照射される光の波長に対する透過率の関係を示している。 FIG. 4 shows the relationship of the transmittance with respect to the wavelength of the light applied to the ultraviolet filter 1.
この図4によれば、可視領域の波長の光については、透過率が高く、紫外領域の波長の光については透過率がほぼ0に近い傾向が見られる。特に可視領域と紫外領域の境界付近(390nm付近)においては、透過率が急峻に変化することが分かる。これは、可視光並びに紫外光につき、この可視領域と紫外領域の境界付近にある場合においても、より高い精度でこれを分離して透過させ、或いは吸収することができる。また、この紫外光フィルタ1においては、紫外領域に関しては透過率を限りなく0に近づけることができ、可視領域においては、透過率を1付近まで向上させることが可能となることから、従来の紫外光の遮光手段と比較して、可視光に対してより透明度が高く、かつ紫外光をより効果的に遮光することができる。 According to FIG. 4, the light having a wavelength in the visible region has a high transmittance, and the light having a wavelength in the ultraviolet region tends to be nearly zero. In particular, it can be seen that the transmittance changes sharply in the vicinity of the boundary between the visible region and the ultraviolet region (near 390 nm). This is because visible light and ultraviolet light can be separated and transmitted or absorbed with higher accuracy even in the vicinity of the boundary between the visible region and the ultraviolet region. In the ultraviolet filter 1, the transmittance in the ultraviolet region can be as close to 0 as possible, and in the visible region, it is possible to improve the transmittance to near 1; Compared with light blocking means, it is more transparent to visible light and can block UV light more effectively.
さらに、本発明では、量子ドット31をガラス基板11内に離散的に含めるだけで容易に紫外光フィルタ1として仕上げることができることから、従来の高性能紫外光フィルタと比較して、より安価でしかも容易に作製することができ、実用化をより促進させることも可能となる。
Furthermore, in the present invention, since the
なお本発明では、量子ドット31を、ガラス基板11内において1015個/cm3以上の割合で含めることにより、量子ドット31をガラス基板11へ分散させることによる白濁化をより防ぎつつ、紫外光を効率的にカットすることができる。
In the present invention, the
また、本発明では、量子ドット31をガラス基板11内に離散的に含めるだけで容易に紫外光フィルタ1として仕上げることができることから、ガラス基板11を板厚100μm程度まで薄くすることも可能となり、製品としての用途を拡大させることができる。
In the present invention, since the
さらに本発明では、ガラス基板11を可視光に対して透明な組成で構成することにより、量子ドット31をガラス基板11へ分散させることによる白濁化をより防ぎつつ、紫外光を効率的にカットすることができる。
Furthermore, in the present invention, by configuring the
1 紫外光フィルタ、11 ガラス基板、31 量子ドット
1 UV filter, 11 glass substrate, 31 quantum dots
Claims (1)
上記ガラス基板は、CuClからなる量子ドットが含められてなり、
上記量子ドットに紫外光が照射された場合に、連続帯において存在する下位のエネルギー準位にある励起子をより上位のエネルギー準位へ励起させ、励起された励起子が上記下位のエネルギー準位より更に下位に存在しているエネルギー準位へ遷移することに伴って、照射された紫外光とは異なる波長の出力光を放出させること
を特徴とする紫外光フィルタ。 In an ultraviolet light filter that blocks ultraviolet light irradiated on a glass substrate transparent to visible light,
The glass substrate includes quantum dots made of CuCl,
When the quantum dot is irradiated with ultraviolet light, excitons in lower energy levels existing in the continuous band are excited to higher energy levels, and the excited excitons are in the lower energy level. more further with to transition to an energy level which is present in the lower, ultraviolet light filters, characterized in that to emit the output light of a wavelength different from that of the irradiated ultraviolet light.
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