(57)【要約】少なくとも部分的に光吸収被覆が設けられる光透過基板が開示されている。前記被覆はゾル・ゲル母材に含まれる銀又は金の粒子を有する。赤色における透過率を改善し、銀及び金の粒子の量を減らすために、前記被覆に青色吸収化合物が付加される。更に、光源を収容する光透過ランプ容器を有する電気ランプが開示されている。前記ランプ容器は上記の光透過基板を有する。更に、光吸収被覆が開示されている。
2006502436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも部分的に光吸収被覆が設けられる光透過基板であって、前記被覆がゾル・ゲル母材に含まれる銀及び／又は金の粒子を有し、前記被覆に青色吸収化合物が付加される光透過基板。
【請求項２】
前記青色吸収化合物が付加的な層の中にあることを特徴とする請求項１に記載の光透過基板。
【請求項３】
前記青色吸収化合物が前記基板の中にあることを特徴とする請求項１に記載の光透過基板。
【請求項４】
前記青色吸収化合物が無機化合物を有することを特徴とする請求項１に記載の光透過基板。
【請求項５】
前記無機化合物が、Fe2O3、一般式Zn(1-x)Fe(2+x)O4を持つZnFe2O4などの化合物、又はV2O5を有することを特徴とする請求項４に記載の光透過基板。
【請求項６】
光源を収容する光透過ランプ容器を有し、前記ランプ容器が請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光透過基板を有する電気ランプ。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光吸収被覆。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも部分的に光吸収被覆(light-absorbing coating)が設けられ、前記被覆が、ゾル・ゲル母材(sol-gel matrix)に含まれる銀及び／又は金の粒子を有する光透過基板(light-transmitting substrate)に関する。更に、本発明は、光源を収容する光透過ランプ容器を有する電気ランプであって、前記ランプ容器が上記の光透過基板を有する電気ランプに関する。更に、本発明は、前記光吸収被覆自体に関する。
【背景技術】
【０００２】
光吸収被覆が設けられる光透過基板は、一般的な照明用途のための（白熱）ランプの上又は前の着色層として用いられ得る。前記基板は、例えば、平坦な又は平坦でない形状のガラス片で作成された着色フィルタを有してもよく、前記着色フィルタはランプによって生成される光の経路中に配置されるよう指定される。このような装置は屋外照明においてよく用いられる。光透過基板の別の例は、電気ランプの光源を覆って配置されるランプ容器である。このような電気ランプは、主に、乗り物における表示ランプとして、例えば自動車の赤い尾灯及びブレーキ灯における赤色光源として用いられる。前記電気ランプは、交通信号灯においても用いられ得る。
【０００３】
一般の有機又は無機の顔料と比べて特に銀又は金などの金属の粒子を用いることの主な利点は、熱変色の挙動がないことである。更に、粒子の極めて小さなサイズのために散漫散乱が非常に小さい。
【０００４】
金属粒子がより高い屈折率を持つ誘電体中に埋め込まれる場合に金属粒子の光吸収はより長い波長の方にシフトされるので金及び銀などの金属のナノ粒子を含む被覆材料の色の見え(color appearance)は調整され得る。例えば、金の粒子の場合は、SiO2母材に含まれる場合に吸収ピークは520nm（緑）であり、TiO2母材に含まれる場合に吸収ピークは620nm（赤）である。適当な金属及びマトリックス材料を選ぶことで特定の色を得ることが出来る。
【０００５】
ゾル・ゲル母材に含まれる銀又は金を有する被覆は例えば米国特許出願公開公報第US-A-5,731,091号から既知である。
【０００６】
しかしながら、前記被覆の重要な不利な点は、適当なマトリックス材料に埋め込まれた金及び銀の粒子がとりわけスペクトルの黄緑色部分において強く吸収することである。これは、スペクトルの青色部分及び赤色部分において透過する被覆をもたらす。青色の透過を十分に低減し、赤色透過被覆(red-transmitting coating)を得るためには、大量の金及び銀の粒子が必要とされる。これはコスト的に不利な点であることは明らかであろう。更に、前記被覆の青色の透過の低減は、赤色の吸収も低減させ、斯くして、ランプの有効光出力を低減させる。銀を有する被覆の場合、主な不利な点は、約11%未満である赤色被覆の低い透過率である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、序文による光透過基板であって、上記の不利な点が除去される光透過基板を提供することを目的とする。更に、本発明は、上記の不利な点を示さない被覆を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的のため、本発明は、前記被覆に青色吸収化合物(blue-absorbing compound)が付加されることを特徴とする序文による光透過基板を提供する。
【０００９】
スペクトルの青色部分の光が吸収されるような青色吸収化合物を前記被覆に付加することによって、あまり大量の金又は銀の粒子を必要とせずに、赤色透過被覆が得られる。それどころか、金及び銀の量はかなり削減され得る。例えば、金の場合には、前記量は5分の1に減らされ得る。銀の場合には、例えば約2.3というより高い屈折率を持つ母材が用いられることができ、透過率を20%に上昇させるという付加的な利点がある。
【００１０】
このような青色吸収化合物は、スペクトルの青色部分の光を吸収する。斯くして、スペクトルの黄緑色部分において強く吸収する銀及び／又は金の粒子を有する光吸収被覆の場合に、青色吸収化合物の付加は、スペクトルの黄緑色部分と青色部分との両方における吸収をもたらす。斯くして、あまり大量の銀又は金の粒子を必要とせずにスペクトルの赤色部分は光を透過するままである。
【００１１】
前記青色吸収化合物は、有機化合物又は無機化合物のいずれであってもよい。一般に、590nmを超える波長における吸収が非常に少ない又はごくわずかである限り、あらゆる黄色吸収顔料が用いられ得る。前記基板、例えばガラス容器がさらされる温度もまた、有機化合物をとるか無機化合物をとるかの選択を決定する。高温の場合には無機化合物が好ましいが、低温の場合には有機化合物が有利であるかもしれない。
【００１２】
前記青色吸収化合物は光吸収被覆層に付加されてもよい。しかしながら、特定の実施例においては、前記青色吸収化合物は付加的な層の中にある。
【００１３】
このような付加的な層は、好ましくは前記光吸収被覆層に隣接する。前記付加的な層は、前記被覆の上端部、又は前記被覆と前記基板との間に付着され得る。
【００１４】
しかしながら、本発明の別の好ましい実施例においては、前記青色吸収化合物は前記基板中にある。例えば、前記青色吸収化合物は前記ランプ容器のガラス中にあってもよい。
【００１５】
前記無機化合物の好ましい例は、Fe2O3、一般式Zn(1-x)Fe(2+x)O4を持つZnFe2O4などの化合物、及びV2O5を有する。しかしながら、他の無機化合物もまた良好な結果を与え得る。例えば、青色における吸収を施すためにAu/MTMS被覆にAgが付加されてもよい。
【００１６】
上記の青色吸収化合物又は顔料は非常に良く知られている。例えば、Fe2O3それ自体は、電気ランプのランプ容器のための光吸収被覆における主要な顔料としても用いられる。酸化鉄(Fe2O3)は橙色の顔料であり、PをドープされたFe2O3は赤橙色(orange-red)の顔料である。この点について、本願出願人の名前における国際特許出願公開公報第WO 01/20641号の参照がなされる。国際特許出願公開公報第WO 01/20641号と本発明との間の重要な差異は、国際特許出願公開公報第WO 01/20641号においては、可視光の一部を吸収するための主要な顔料として無機顔料が用いられているのに対して、本発明においては、金及び銀が主要な光吸収成分であることにある。本発明においては、前記無機顔料が、特に、青色領域の光を吸収するために付加され、それによって、金及び銀の量を少なくすることを可能にする。
【００１７】
本発明はまた、光源を収容する光透過ランプ容器を有し、前記ランプ容器が上記に従う光透過基板を有する電気ランプにも関する。
【００１８】
上記のように、前記電気ランプは、乗り物における表示ランプとして、例えば自動車の赤い尾灯及びブレーキ灯における赤色光源として有利に用いられ得る。
【００１９】
更に、本発明は、上記に従う光吸収被覆に関する。
【００２０】
下記の実施例を参照して本発明のこれら及び他の特徴を説明し、明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、以下の被覆の準備及び該被覆の基板への付着の製造例によって説明される。
【００２２】
例１−MTMS/TEOS中の金
ゾル・ゲル加水分解混合物は、32.0gの水の中で4.3gのエタノールと、40.0gのメチルトリメトキシシラン(methyltrimethoxy silane)(MTMS)と、0.86gのテトラエトキシシラン(tetraethoxy silane)(TEOS)と、0.14gの0.1M酢酸とを混合し、前記混合物を48時間加水分解させることによって作成される。
【００２３】
Fe2O3分散液(dispersion)は、3gのFe2O3と、3gのDysperbyk-190と、7gの水と、10gのエタノールとを混合することによって作成される。この分散液は、ゾル・ゲル加水分解混合物及びメトキシプロパノール(methoxypropanol)に1:2:0.2の割合で付加される。結果として生じる溶液のガラス板上でのスピンコーティング又は回転するガラスエンベロープ上への吹き付け(spraying)は、約20vol%のFe2O3を含有する厚さ2μmの被覆をもたらす。
【００２４】
その後、25wt%の金の粒子と、7wt%のポリマと、68wt%のエタノールとを有するAu粒子分散液のうちの1gが、上記のものと同様のゾル・ゲル加水分解混合物と1対2の割合で混合される。金属粒子を安定させるために用いられるポリマは、ポリスチレン−ポリカーボネートのブロック共重合体(polystyrene-polycarbonate block copolymer)である。
【００２５】
その後、この被覆液は、Fe2O3含有被覆で覆われたガラス基板の外表面上にスピンコーティングされる。この被覆は350℃の温度で30分間硬化され、結果として赤色被覆になる。層厚は約2.8μmである。
【００２６】
Au分散液がゾル・ゲル加水分解混合物及びFe2O3含有分散液を含む混合物に直接的に付加される場合にも同様の結果が得られ得る。この場合には前記層が単一のステップで付着される。
【００２７】
例２−TEOTi中の銀
まず、例１の場合と同様に約20vol%のFe2O3を含有する厚さ2μmのシリカ層が付着される。
【００２８】
ゾル・ゲル加水分解混合物は、20gのエタノールと、3.3gのテトラエトキシチタン(tetraethoxy titane)(TEOTi)と、2.35gの0.1MのHClとを混合し、前記混合物を48時間加水分解させることによって作成される。
【００２９】
その後、17wt%の銀の粒子と、13wt%のポリマと、70wt%のエタノールとを有するAg粒子分散液のうちの1gが、エタノール中の10wt%のN-アミノプロピルトリメトキシシラン(N-aminopropyltrimethoxysilane)のうちの2.5g及びエタノールのうちの2gに付加される。この溶液は、TEOTi溶液と1対2の割合で混合される。金属粒子を安定させるのに用いられるポリマは、ポリスチレン−ポリカーボネートのブロック共重合体である。
【００３０】
被覆液は、この銀の溶液と前記ゾル・ゲル加水分解混合物とを混合することによって準備される。その後、この被覆液は、Fe2O3含有被覆で覆われたガラス基板上にスピンコーティングされ、空気中で350℃の温度で硬化される。被覆の層厚は200nmである。
【００３１】
図１は、C.I.E.色度図の一部において、Auの粒子を有する光吸収被覆が設けられた光透過基板のシミュレーションから得られた色座標を示している。赤色はx=0.665及びy=0.335によって指定される。
【００３２】
図１の左側においては、母材に金の粒子が含まれる厚さ2μmの被覆の色度(color point)が示されている。屈折率は1.46から1.90まで変化し、Au含有率は0.5vol%から3vol%まで変化する。3vol%のAu含有率においてのみ、透過される色が赤色規格(red specification)内に収まる。その場合に、約1.5の屈折率で最も高い透過率が得られる。より少量のAuしか含まない層は、赤色を生成することが出来ない。なぜなら前記層の青色領域における透過率が大きすぎるからである。
図１の右側は、光吸収被覆にFe2O3を付加することが赤色透過をどのように改善するかを示している。本発明による被覆、例えば、例１に従う被覆、即ち、約20vol%のFe2O3が付加されるAu/ゾル・ゲル被覆を用いることによって、青色の透過が事実上阻止される。この方法においては、Auを0.5vol%しか含まない1.90の屈折率を持つ層が赤色規格内に入る。前記層の屈折率が低い(n=1.5)場合には、Auの量は約2vol%に低下され得る。
【００３３】
図２は、C.I.E.色度図の一部において、銀の粒子を含有する光吸収被覆が設けられた光透過基板のシミュレーションから得られた色座標を示している。
【００３４】
如何なるFe2O3も含まない被覆、又は被覆に隣接する如何なるFe2O3層も持たない被覆は、前記規格による赤色を生成できないことが明らかに示されている。
【００３５】
しかしながら、例えば例２に従うAg含有被覆層への約20vol%のFe2O3を含む厚さ2μmのシリカ層の付加は、色度を赤色領域の方にシフトする。図２に示されているように、色度及び透過はFe2O3層の位置にあまり依存しない。
【００３６】
当業者にとっては本発明の範囲内において多くの変形が可能であることは明らかであろう。多くの別の準備方法、湿式化学法と物理堆積法(physical deposition method)との両方が可能である。更に、望ましい色度シフトをもたらすために他の青色吸収化合物の組み合わせを用いることも可能である。
【００３７】
本発明の保護範囲は本願明細書に挙げられている例に限定されない。本発明は、各新規な特徴及び特徴の各組み合わせにおいて体現される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】C.I.E.色度図の一部において、金の粒子を含有する光吸収被覆が設けられた光透過基板の色座標を示す。
【図２】C.I.E.色度図の一部において、銀の粒子を含有する光吸収被覆が設けられた光透過基板の色座標を示す。
【図１】
2006502436.tif 000003
【図２】
2006502436.tif 000004
【国際調査報告】
2006502436.tif 000005
2006502436.tif 000006
2006502436.tif 000007