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技術 紫外光フィルタ

出願人 国立研究開発法人科学技術振興機構株式会社光コム
発明者 大津元一川添忠興梠元伸
出願日 2004年9月7日 (15年3ヶ月経過) 出願番号 2004-259849
公開日 2006年3月23日 (13年8ヶ月経過) 公開番号 2006-078569
状態 特許登録済
技術分野 光学フィルタ ナノ構造物
主要キーワード 連続帯 多重干渉膜 陳列品 遮光性薄膜 自然色 尖鋭化 遮断作用 単一電子
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2006年3月23日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

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、特に製造容易性製造コストを大幅に改善する。

解決手段

可視光に対して透明なガラス基板11上に照射される紫外光を遮光する紫外光フィルタ1につき、かかるガラス基板11内にCuClからなる量子ドット31を離散的に含める。

概要

背景

従来より、ビル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、美術館博物館などにおいて美術品陳列品展示物は、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照明器具が用いられてきている。

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主体とする紫外光を遮断する薄膜やフィルム被覆することが行われている(例えば、特許文献1参照)。

特開平1−245201号公報

概要

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、特に製造容易性製造コストを大幅に改善する。 可視光に対して透明なガラス基板11上に照射される紫外光を遮光する紫外光フィルタ1につき、かかるガラス基板11内にCuClからなる量子ドット31を離散的に含める。

目的

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。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

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離散的に含められてなることを特徴とする紫外光フィルタ。

請求項2

上記量子ドットは、上記ガラス基板内において1015個/cm3以上の割合で含められてなることを特徴とする請求項1記載の紫外光フィルタ。

技術分野

0001

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遮光する紫外光フィルタに関するものである。

背景技術

0002

従来より、ビル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、美術館博物館などにおいて美術品陳列品展示物は、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照明器具が用いられてきている。

0003

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主体とする紫外光を遮断する薄膜やフィルム被覆することが行われている(例えば、特許文献1参照)。

0004

特開平1−245201号公報

発明が解決しようとする課題

0005

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。

0006

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。

0007

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。

課題を解決するための手段

0008

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離散的に含めることにより、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。

0009

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、ガラス基板は、CuClからなる量子ドットが離散的に含められてなる。

発明の効果

0010

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が離散的に含めることにより、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。

発明を実施するための最良の形態

0011

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。

0012

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。

0013

ガラス基板11は、GaAsCdS、ZnSe、ZnS等をドープしたガラス等で構成されている。

0014

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。

0015

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。

0016

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。

0017

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。

0018

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。

0019

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。

0020

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。

0021

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。

0022

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。

0023

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。

0024

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。

0025

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。

図面の簡単な説明

0026

本発明を適用した紫外光フィルタの構成につき説明するための図である。
本発明を適用した紫外光フィルタの動作につき説明するための図である。
量子ドット内のエネルギー準位につき説明するための図である。
紫外光フィルタ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す図である。

符号の説明

0027

1紫外光フィルタ、11ガラス基板、31 量子ドット

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