KR910008483B1 - 빛간섭막 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

빛간섭막

제1도는 본 발명의 한 구체적 실시의 빛간섭막을 가진 할로겐 전구의 측단면도.

제2도는 제1도에 나타난 할로겐 전구에 부착된 빛간섭막의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 할로겐 전구 13 : 발브

15 : 봉지부 17 : 호일

19 : 필라멘트 23 : 금속캡

25 : 빛간섭막 31 : 고굴절율층

33 : 저굴절율층

본 발명은 고굴절율층과 저굴절율층을 번갈아 적층하여 되어있고 일반적으로 전구에 사용되는 층 사이의 박리가 되지 않는 빛간섭막에 관한것이다.

실제적으로 빛간섭막은 두 개의 다른 종류가 사용되고 있으며 그중 하나는 적외선을 반사하고 가시광선을 투과하고 다른 하나는 가시광선을 반사하고 적외선을 투과한다.

방사되는 빛에서 적외선의 양을 줄일 수 있는 할로겐 전구는 최근에 알려져 있다.

할로겐 전구는 텅스텐코일 필라멘트가 중심선을 따라 배치되어 있는 직선형의 발브를 포함하며 발브의 내부 및 외부 표면중 적어도 한표면에는 빛간섭막이 있다.

빛간섭막은 코일 필라멘트로부터 방사되는 빛중 가시광선을 투과하고 적외선을 반사하기 때문에 빛간섭막에 의해 반사된 적외선이 필라멘트로 되돌아와서 필라멘트를 가열하게 되어 할로겐 전구에서 고발광효율을 얻게 된다.

상기 언급된 빛간섭막은 산화티나늄 등으로 된 고굴절율증과 실리카등으로 된 저굴절율층이 10-15층 번갈아 발브에 중첩되어져 있기 때문에 예를 들어 필라멘트같은 광원으로부터 빛이 고굴절율층 및 저굴절율층을 통과할 때 빛의 간섭이 일어난다.

특정파장 범위의 빛은 각굴절율층의 두께를 조절함으로써 투과되거나 반사될 수 있다.

그러한 빛간섭막에 있어서 고굴절율층 및 저굴절율층의 수가 많을수록 빛간섭막의 반사율이 증가하지만 빛간섭막의 균열 또는 층사이의 박리가 일어난다.

특히 상기 언급된 할로겐 전구의 발브온도가 전구의 작동도중에 높기 때문에 할로겐 전구의 발브에 부착된 빛간섭막에서 균열 또는 층간 박리가 일어난다.

이러한 균열이나 박리를 방지하기 위하여 고굴절율층 및 저굴절율층의 수를 줄이게 되므로 상기 언급된 할로겐 전구의 빛간섭막에서 원하는 빛특성을 얻을 수 있다.

빛간섭막의 균열 또는 층사이의 박리의 문제점을 해결하기 위한또 다른 방법이 본출원의 출원자에게 양도되고 발명의 명칭이 "간섭막을 가진 전구"인 미합중국 특허 제4,701,663호 및 역시 본출원자에게 양도되고 발명의 명칭이 "빛간섭막을 가진 전구"이며 일본 특허 공개 제 105357/87호에 해당하는 미합중국 특허출원 제 925,388/87호에 기술되어 있다.

상기 언급된 선행기술에서는 고굴절율층이 산화티타늄, 산화탄타륨 및 산화지르코늄중 적어도 하나를 주성분으로 포함하며 저굴절율층은 실리카를 주성분으로 포함한다.

저굴절율층은 또한 고굴절율층과 저굴절율층 사이의 열팽창율의 차이로 인해 야기되는 각 굴절율층의 뒤틀림을 완화 시키기 위하여 인 및 봉소로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 포함한다. (미합중국 특허 제 4,701,663호)

고굴절율층은 인, 붕소, 비소, 안티몬, 주석, 아연, 납, 칼륨, 니켈 및 고발트로부터 선택된 첨가제를 포함하여 저굴절율층은 인 및 붕소로부터 선택된 하나이상의 첨가제를 포함한다. (미합중국 특허출원 제 925,388/86호)

따라서 두 층 사이의 열팽창의 차이로 인해 야기되는 균열이 방지될 수 있지만 빛간섭막의 고굴절율층 및 저굴절율층 사이의 박리의 방지에도 충분하지 못하다.

특히 상기 층 사이의 박리는 온도가 비교적 낮은 반사거울을 가진 전구에 부착된 디클로익 막에도 역시 생기기 때문에 각 굴절율층을 원하는 수로 적층시키는 것이 어렵다.

따라서 본 발명의 목적은 고굴절율층과 저굴절율층을 소정의 층수로 서로 번갈아 적층된 빛간섭막의 층사이의 박리를 방지하는 것이며 상기 목적을 달성하기 위하여 빛간섭막은 산화티타늄 및 산화탄타륨으로 부터 선택된 하나이상의 금속산화물을 가진 고굴절율층과, 실리카를 포함하여 고굴절율층 위에 형성된 저굴절율층을 포함하고 있으며 고굴절율층은 저굴절율층 보다 더 높은 굴절율을 가지고 있다.

저굴절율층은 고굴절율층에 있는 것과 같은 하나이상의 금속산화물을 포함하고 있고 고굴절율층 및 저굴절율층은 각각 인 및 붕소로 구성된 그룹으로 부터 선택된 하나이상의 첨가제를 포함할 수 있다.

본 발명이 바람직한 구체적 실시가 첨부도면과 관련하여 더욱 상세히 설명될 것이다.

이 구체적 실시에서 본 발명은 기 공지된 할로겐 전구에 적용되었다.

할로겐 전구(11)는 석영유리 또는 아미노실리케이트 유리로 만들어진 직선형의 발브(13)를 포함하고 있고 발브(13)는 고내열성을 가지고 있으며 발브(13)의 한쪽 단부는 밀폐되고 발브(13) 다른쪽 단부는 끼어져 봉지부(15)를 형성한다.

한쌍의 볼리브텐호일(17)이 봉지부(15)에 배치되어 있고 발광물질로 작용하는 코일로 된 필라멘트(19)가 발브(13)의 중심선을 따라 배치되어 있으며 코일로된 필라멘트(19)의 각 단부는 한쌍의 내부도선(21)을 통하여 각 호일(17)에 각각 연결되어 있다.

발브(13)의 봉지부(15)는 금속캡(23)에 고정되어 있고 아르곤 같은 불활성개스 및 소정의 양의 할로겐의 발브(13)에 채워지고 빛간섭막(25)의 외부표면 및 내부표면중의 적어도 어느 하나 형성되어 있다.

상기 언급된 빛간섭막(25)은 추후 설명될 것이다.

제2도에서 나타낸 것처럼 고굴절율층(31)이 발브(13)의 표면(빛투과 베이스)상에 형성되어 있고 저굴절율층(33)이 고굴절율층(31)위에 형성되어 있다.

고굴절율층(31)과 저굴절율층(33)은 소정의 수 예를 들어 15-21층으로 번갈이 적측되어 있다.

각 굴절율층의 두께는 빛간섭에 의해 가시광선을 투과하고 적외선을 반사하는 소정의 값으로 조정된다.

고굴절율층(31)은 주성분인 산화티타늄 및 산화탄타륨으로 부터 선택된 하나이상의 금속산화물과 소정의 양의 인 및/또는 붕소를 포함하여 층을 균일하게 형성하고 저굴절율층(33)은 주성분인 실리카 및 소정이 양의 인 및/또는 붕소를 포함하여 저굴절율층(33)을 균일하게 형성한다.

또한 저굴절율층(33)은 고굴절율층(31)의 주성분과 같은 티타늄 및 탄타륨으로 부터 선택된 하나이상의 금속산화물을 포함한다.

고굴절율층(31)이 산화티타늄을 포함하면 저굴절율층(33)은 적어도 산화티타늄을 포함하여야 하며 또한 산화탄타륨이 고굴절율층(31)에서 주성분으로 선택되면, 저굴절율층(33)은 적어도 산와탄타륨을 포함하여야 한다.

고굴절율층(31)과 저굴절율층(33)을 포함하는 상기 언급된 빛간섭막(25)은 다음 공정에 의해 할로겐 전구(11)상에 형성된다.

첫번째 공정에서 할로겐 전구(11)의 발브(13)를 소정의 깊이의 티타늄액에 침지시키며 한편 티타늄액은 티탄 알콕사이드 같은 유리 티타늄 화합물인 인 및/또는 붕소와 함께 알콜용매에 용해하여 얻어진다.

발브(13)가 소정의 속도로 티타늄액으로 부터 잡아당겨서 티타늄액이 소정의 두께로 발브(13)의 외부에 입혀지게 되며 티타늄액이 입혀진 발브(13)가 건조후 공기중에서 500-600℃에서 10분간 소성한다.

그렇게 되어 유기티타늄 화합물 및 인 및/또는 붕소의 다른 화합물이 분해되어 주성분인 산화티타늄과 인 및/또는 붕소같은 다른 금속산화물을 포함하는 고굴절율층 (31)이 발브(13)의 외부 표면에 형성된다.

두번째 공정에서는 고굴절율층(31)이 부착되어 있는 발브(13)가 실리콘액에 침지되며, 실리콘액은 다음과 같은 방법으로 얻어진다.

알콕시 실란같은 유리실리콘 화합물이 물과 반응할 때 알콕시 실란이 응축된 용매가 생성되며 실리콘액은 소정양의 유기티타늄 화합물, 인 및/또는 붕소를 알콕시실란이 응축된 용매와 함께 알콜용매에 용해함으로써 얻어진다.

발브(13)가 산정된 속도로 실리콘 액체로부터 잡아당겨져서 실리콘액이 발브(13)의 표면에 부착된 고굴절율층(31)에 소정의 두께로 입혀진다.

실리콘액이 입혀진 발브(13)는 건조후에 공기중에서 500-600℃로 10분동안 소성되어져서 유기실리콘 화합물 및 인 및/또는 붕소같은 다른 화합물이 분해되기 때문에 주성분인 실리카와, 티타늄, 인 및/또는 붕소의 금속화합물을 포함하는 저굴절율층 (33)이 발브(13)에 형성된 고굴절율층(31)에 부착된다.

상기 기술된 공정이 반복되어져서 제1도에 나타낸 바와 같은 발브(13)상에 원하는 광특성을 가지는 빛간섭막(25)이 형성된다.

각 굴절율층의 두께는 티타늄액 및 실리콘액이 밀도 및 점도를 각각 원하는 수준으로 조절함으로써 각각 조정될 수 있다.

각 굴절율층의 두께는 대상빛의 파장의 ¼入정도이다. 적외선 반사막일 경우, 각 층의 광학막 두께는 적외선 방사 에너지의 피크파장을 1μ 근방으로 하면 약 0.2μ-0.3μ 정도가 된다.

상기 기술된 바와 같이 상기 언급된 공정에 의해 얻어지는 할로겐 전구(11)에서, 필라멘트(19)에서 발광된 빛에서 가시 광선은 빛간섭막(25)를 통하여 투과되고 적외선은 빛간섭막(25)에 의하여 반사된다.

광필름막(25)에 의해 반사된 적외선은 필라멘트(19)를 가열하여 필라멘트 (19)의 발광효율이 높아지기 때문에 상기 기술된 할로겐전구(11)는 고효율을 가지게 되며 소량의 적외선을 포함한 빛을 발광한다.

일반적으로 고굴절율층과 저굴절율층 사이의 열팽창 계수는 서로 크게 다르며 또한 할로겐전구(11)의 발브(13)는 작동 동안에 극히 고온으로 가열된다.

그러나 상기 구체적 실시에서는 고굴절율층(31) 및 저굴절율층(33)이 인 및/또는 붕소를 포함하기 때문에 각층의 열팽층 계수의 차이로 인한 고굴절율층(31) 및 저굴절율층(33)사이의 뒤틀림이 완화되고 빛간섭막(25)의 균열이 방지될 수 있다.

또한 저굴절율층(33)의 실리카가 고굴절율층(31)에서와 같은 성분인 티타늄을포함하기 때문에 고굴절율층(31)이 티타늄 원자가 저굴절율층이 소성될 때 산소원자와 함께 저굴절율층(33)의 티타늄 원자와 화학적으로 결합하게 되어 고굴절율층 및 저굴절율층 사이의 접착력이 향상된다.

할로겐 전구(11)가 고온하에서 장시간 동안 작동하더라도 빛간섭막(25)의 층간 박리가 방지되는데 이는 고굴절율층과 저굴절율층 사이의 접착력이 각층에서의 뒤틀림에 의해 야기되는 고굴절율 및 저굴절율 사이의 뒤틀림보다 크기 때문이다.

하기 표는 저굴절율층(33)의 실리카에 첨가된 산화티타늄의 양(wt%)이 제1도에 나타낸 할로겐전구(11)에서 변할 때 빛간섭막(25)의 층간 박리 실험결과는 나타낸다.

[표 1]

상기 실험에서 고굴절율층의 산화티타늄에 첨가된 인의 양은 2wt%이고 저굴절율층의 산화실리콘에 첨가된 인의 양도 역시 2wt%이다.

상기 표로부터 일 수 있는 바와 같이 저굴절율층에 첨가된 산화티타늄의 양이 증가할 때 고굴절율층 및 저굴절율층 사이의 층간 박리는 감소한다.

예를 들어 21층으로 적층되어 있을 경우 TiO₂의 양이 5wt%일때는 20층 이상에서 박리가 일어나므로 한개의 층에서만 박리가 발생하고, 3wt%일때는 17층 이상에서 박리가 일어나므로 4개의 층에서 박리가 발생하게 됩니다.

그러나 저굴절율층의 산화티타늄의 양이 증가할 때 저굴절율층의 굴절율은 증가하고 그 광특성은저하된다.

상기 언급된 실험에 따르면, 저굴절율층에 첨가되는 산화티타늄의 상한치는 15wt%이며 산화티타늄의 양이 15wt%이며 산화티타늄의 양이 15wt%이상이 되면 굴절율층의 광특성은 층간 박리문제의 개선보다 오히려 나쁘게 영향을 받게 된다.

상기 기술된 구체적 실시에서 고굴절율층의 주성분은 산화티타늄이지만 산화탄타륨 또는 산화탄타륨 및 산화탄타륨의 두성분이 주성분으로 사용될 수도 있다.

하기에 기술되는 바와 같이 저굴절율층에 첨가되는 성분은 고굴절율층의 주성분을 기초로하여 결정된다.

(1)고굴절율층의 주성분이 산화티타늄일때 저굴절율층에 첨가되는 성분은 티타늄이다.

(2) 고굴절율층의 주성분이 탄타륨일때 저굴절율층의 성분은 탄타륨이다.

(3) 고굴절율층의 주성분이 산화티타늄 및 산화탄타륨의 두성분일때 저굴절율층의 성분은 티타늄 및 탄타륨 중 하나이상이다.

저굴절율층에 티타늄 및/또는 탄타륨을 첨가하는 방법은 상기 기술된 방법에 국한되지 않고 예를 들면 2성분의 2-웨어진공증류, 2성분의 혼합물의 진공증발, 스퍼터링 또는 CVD(화학증착)법이 사용될 수도 있다.

상기 기술된 구체적 실시는 가시광선을 투과하고 적외선을 반사하는 빛간섭막에 대해 기술되었지만 본 발명은 적외선을 투과하고 가시광선을 반사하는 빛간섭막에 적용될 수도 있다.

본 발명의 빛간섭막은 예를 들어 복사기의 광원처럼 자주켜고 끄는 전구에 적용될 수도 있고 빛간섭막이 가시광선을 투과하고 적외선을 반사할 때는 금속 할라이드 램프의 외관 또는 발광관에도 적용될 수도 있다.

빛간섭막이 적외선을 투과하고 가시광선을 반사할 때는 반사형전구 또는 반사거울이 있는 전구의 반사막(디클로익 막)에도 적용될 수 있다.

특히 본 발명의 비교적 저온에서 사용되는 디클로익 막에 있어서도 층간 박리를 방지하는 효과가 있다.

본 발명은 특정의 구체적 실시에 관하여 기술되었지만 본 발명의 원리에 근거를 둔 다른 구체적 실시도 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하며 그러한 구체적 실시는 특허청구의 범위에 의해 카바될 것이다.

Claims (3)

1. 실리카를 포함하는 저굴절율층(33) 및 저굴절율층보다 높은 소정의 굴절율을 가지고 산화티타늄 및 산화탄타륨으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속산화물로 구성된 고굴절율층으로 되어 있으며, 저굴절율층은 고굴절율층에서와 같은 하나 이상의 금속산화물을 포함하며, 고굴절율층 및 저굴절율층이 소정의 층수로 서로 반갈아서 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 빛간섭막.
2. 제1항에 있어서, 고굴절율층 및 저굴절율층이 각각 인 및 붕소로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 빛간섭막.
3. 제2항에 있어서, 저굴절율층에 포함된 금속산화물의 양이 제로보다 크고 15wt% 이하인 것을 특징으로 하는 빛간섭막.

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