JPH04303555A - 管球の製造方法 - Google Patents

管球の製造方法

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JPH04303555A
JPH04303555A JP9373491A JP9373491A JPH04303555A JP H04303555 A JPH04303555 A JP H04303555A JP 9373491 A JP9373491 A JP 9373491A JP 9373491 A JP9373491 A JP 9373491A JP H04303555 A JPH04303555 A JP H04303555A
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JP
Japan
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bulb
film
metal oxide
oxide film
films
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JP9373491A
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English (en)
Inventor
Akira Kawakatsu
晃 川勝
Tsutomu Watanabe
力 渡辺
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Toshiba Lighting and Technology Corp
Original Assignee
Toshiba Lighting and Technology Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は管球の製造方法に関する
【0002】
【従来の技術】従来、円筒状バルブの表面に赤外反射膜
等の金属酸化膜,例えばTiO2 からなる高屈折率膜
とSiO2 からなる低屈折率膜とを積層した多層干渉
フィルタを形成したハロゲン電球が知られている。前記
ハロゲン電球等の管球では、近年、効率をより向上させ
るために、電球バルブとして真球状や楕円体状などの非
円筒状のものを用いることが検討されている。
【0003】ところで、前記金属酸化膜は、従来よりデ
ィップ法或いは真空蒸着法により形成されている。前記
ディップ法により非円筒状バルブの緩やかな球面に金属
酸化膜を形成する場合には、その曲率に応じて引き上げ
速度を変化させれば均一なコーティング膜を形成するこ
とが可能である。しかしながら、小型の非円筒状バルブ
の急峻な球面に金属酸化膜を形成する場合には、引き上
げ速度に膜形成が追随せずに膜厚にムラを生じる。一方
、前記真空蒸着法では、円筒状バルブの表面に均一なコ
ーティング膜を形成することが可能であるが、蒸着物質
が斜めに入射する非円筒状バルブの表面箇所のコーティ
ング膜が薄くなるために膜厚差を生じる。このため、前
記ディップ法や真空蒸着法では、非円筒状バルブの表面
に耐熱性の良好な金属酸化膜を密着性よく形成できない
という問題点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の問題
点を解決するためになされたもので、非円筒状バルブの
表面に均質かつ均一厚さの金属酸化膜を密着性よく形成
した管球を製造し得る方法を提供しようとするものであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、真空容器内で
非円筒状バルブの表面にイオンプレーティングにより金
属酸化膜を形成するに際し、前記真空容器内の酸素ガス
圧力を1.0×10−4 〜8.0×10−4 Tor
rの範囲とすることを特徴とする管球の製造方法である
【0006】前記非円筒状バルブとしては、例えば直径
10〜21mm程度の球面を有する球状や楕円体状など
のものが挙げられる。前記非円筒状バルブは、その表面
に金属酸化膜をより良好に形成させる観点から、蒸着物
質の蒸発方向に直交する方向に対して該バルブの軸方向
が0〜30°(15°±15°)の角度となるように配
置し、かつ自転させると共に公転させることが望ましい
。なお、前記角度が30°を越えるとバルブトップやバ
ルブ封止部付近の膜厚が厚くなり過ぎたり、或いは薄く
なり過ぎる恐れがある。
【0007】前記酸素ガスの圧力を限定した理由は、そ
の圧力を1.0×10−4 Torr未満にするとイオ
ン化された蒸着物質と酸素ガス分子との衝突が小さくな
るため蒸着物質の拡散が不十分となって非円筒状バルブ
表面への付き回りが悪化する。一方、その圧力が8.0
×10−4 Torrを越えると非円筒状バルブ表面の
膜が結晶化し易くなるため透過率の低下を招く。
【0008】前記金属酸化膜としては、二酸化チタン(
TiO2 )膜、二酸化珪素(SiO2 )膜、Ta2
 O5 膜、ZrO2 膜などを挙げることができる。 例えば、前記金属酸化膜により多層干渉フィルタを作製
する場合には、高屈折率膜としてのTiO2 膜と低屈
折率膜としてのSiO2 膜とを積層する。また、前記
高屈折率膜としてはTa2 O5 膜等を、前記低屈折
率膜としてはZrO2 膜等を用いることもできる。
【0009】前記イオンプレーティングにおける蒸着物
質をイオン化させる方法としては、特に制限はないが、
例えば高周波励起方式によるものや中空陰極放電方式に
よるもの等が挙げられる。
【0010】前記イオンプレーティングにより金属酸化
膜を形成する際には、酸素イオンビームの照射によるア
シストを行なうことが望ましい。この場合、前記アシス
トによる効果をより十分に発揮させる観点から、非円筒
状バルブ表面に蒸着物質が斜めに入射するのを防止する
ための遮蔽板を設けることが望ましい。
【0011】
【作用】本発明の製造方法によれば、非円筒状バルブの
表面に1.0×10−4 〜8.0×10−4 Tor
rの酸素ガス圧力下のイオンプレーティングにより金属
酸化膜を形成することによって、前記非円筒状バルブの
表面に均質かつ均一厚さの金属酸化膜を密着性よく形成
した管球を製造できる。
【0012】即ち、前記イオンプレーティングでは、蒸
着物質がイオン化して加速されるため従来の真空蒸着と
比べて高密度でピンホールの少ない密着性に優れた金属
酸化膜を形成できる。また、前記イオンプレーティング
では、形成する膜のモルフォロジー(膜質)を良くする
ために酸素ガス圧を低めることが望ましいが、一方、蒸
着物質の付き回りを良くして膜厚を均一にするために酸
素ガス圧をある程度高める必要がある。本発明では、イ
オンプレーティングを前記特定圧力の酸素ガス中で行な
うことにより、付き回り良く、かつ密着性や膜質等に優
れた金属酸化膜を形成できる。このため、前記非円筒状
バルブの表面に例えば高屈折率及び低屈折率の金属酸化
膜を前記方法により積層することによって、光透過特性
,光反射特性等に優れた多層干渉フィルタを形成できる
【0013】更に、前記イオンプレーティングにより金
属酸化膜を形成する際、酸素イオンビームの照射による
アシストを行なうことによって、前記金属酸化膜の緻密
化,酸素欠陥の除去,及び応力緩和などの改善ができる
。このため、前記アシストを例えば高屈折率膜(例えば
二酸化チタン膜)に対して施すことによって、屈折率が
より高められた高屈折率膜を備えた多層干渉フィルタを
形成できる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。 実施例1 図1は、実施例1の管球の製造に用いられるイオンプレ
ーティング装置を示す説明図である。
【0015】即ち、図中の1は、真空容器である。前記
真空容器1の底部には、酸素ガスを供給するための第1
の配管2が連結され、かつ前記配管2には第1のバルブ
3が介装されている。前記真空容器1の底部には、アル
ゴンガスを供給するための第2の配管4が連結され、か
つ前記配管4には第2のバルブ5が介装されている。前
記真空容器1の上部には、ヒータ6が取り付けられてい
る。前記真空容器1内の底部付近には、蒸着物質を電子
銃からの電子ビームの照射により蒸発させるためのルツ
ボ7が配置されている。前記ルツボ7の上方には、蒸発
した蒸着物質を励起させてイオン化させるためのラセン
状のRFコイル8が配置されている。前記RFコイル8
には、マッチングボックス9を介して高周波発振器10
が接続されている。前記RFコイル8の上方には、非円
筒状バルブである球状バルブ11が配置される。前記球
状バルブ11は、イオン化された蒸着物質の蒸発方向に
直交する方向に対して該バルブ11の軸方向が0〜30
°の角度θとなるように、かつ矢印A方向に自転すると
共に矢印B方向に公転するように配置されている。また
、前記球状バルブ11は、可変直流電源12の負極側に
接続されている。
【0016】上述したイオンプレーティング装置を用い
て以下に示す条件で、図3に示す12V−50W型ラン
プ13における直径12mmの球状バルブ11表面に高
屈折率膜としてのTiO2 膜と低屈折率膜としてのS
iO2 膜とを交互に積層した12層の干渉フィルタ(
赤外反射膜;中心カット波長約1.1μm)を形成する
ことにより管球を製造した。 蒸着物質:TiO2 粉末、SiO2 粉末真空容器1
内の酸素ガス分圧:1.0×10−4 〜8.0×10
−4 Torr RFコイル8に印加する高周波:13.56MHz、1
00〜1000W 球状バルブ11の表面温度:300℃ こうして得られた電球について、図3に示す球状バルブ
11の軸に対して平行する表面11a上に形成された干
渉フィルタの光透過特性,光反射特性を調べた。その結
果を図4に示す。また、同図3に示す球状バルブ11の
軸に対して角度45°となる表面11b上に形成された
干渉フィルタの光透過特性,光反射特性を調べた。その
結果を図5に示す。
【0017】図4,図5から明らかなように球状バルブ
11の軸に対して平行する表面11a上の干渉フィルタ
と、球状バルブ11の軸に対して角度45°となる表面
11b上の干渉フィルタとは、ほぼ一致した光透過特性
,光反射特性を示す。従って、前記球状バルブ11の表
面には、均質かつ均一厚さの干渉フィルタが形成されて
いることがわかる。
【0018】なお、参照例として真空容器1内の酸素ガ
ス圧を1.0×10−5 〜3.0×10−3 Tor
rの範囲内で変化させて干渉フィルタを形成した管球に
ついて、バルブ中央(バルブ軸に平行する表面)の可視
光透過率、及びバルブ全体の可視光透過率をそれぞれ酸
素ガス圧1.0×10−4 Torrの透過率を基準に
して求めた。その結果を図6に示す。
【0019】図6から明らかなように真空容器1内の酸
素ガス圧が1.0×10−4 Torr未満になるとバ
ルブ全体の可視光透過効率が低下する。これは、バルブ
中央以外のバルブ表面への蒸着物質の付き回りが悪化し
たことによるものである。一方、酸素ガス圧が8.0×
10−4 Torrを越えるとバルブ中央の可視光透過
効率と共にバルブ全体の可視光透過効率も低下する。こ
れは、バルブ表面に形成された膜(TiO2 膜,Si
O2 膜)が結晶化したことによるものである。従って
、真空容器1内の酸素ガス圧は、1.0×10−4 〜
8.0×10−4 Torrの範囲内が最適であること
がわかる。 実施例2 図2(a)は、実施例2の管球の製造に用いられるイオ
ンプレーティング装置を示す説明図である。図2(b)
は、同図(a)の球状バルブの近傍に設けた遮蔽板を示
す説明図である。かかるイオンプレーティング装置は、
実施例1のイオンプレーティング装置に更に酸素イオン
ビームの照射によるアシストを行なうためのカウフマン
型イオンガン14、及びニュートライザー15を取り付
けた構造になっている。また、球状バルブ11の近傍に
は、球状バルブ11表面に蒸着物質が斜めに入射するの
を防止するための遮蔽板16が設けられている。
【0020】上述したイオンプレーティング装置を用い
て実施例1と同様な条件で、球状バルブ11表面に高屈
折率膜としてのTiO2 膜と低屈折率膜としてのSi
O2 膜とを交互に積層した12層の干渉フィルタ(赤
外反射膜;中心カット波長約1.1μm)を形成するこ
とにより管球を製造した。なお、TiO2 膜を形成す
る際には、カウフマン型イオンガン15によって酸素イ
オンビームの照射によるアシストを行なった。 比較例1 圧力1.0×10−4 Torr、温度300℃の条件
下での真空蒸着によって高屈折率膜としてのTiO2 
膜と低屈折率膜としてのSiO2 膜とを交互に積層し
た12層の干渉フィルタを形成することにより実施例1
と同じ構成の管球を製造した。
【0021】実施例2及び比較例1の電球について、T
iO2 膜とSiO2 膜の屈折率、及び発光効率(ク
リア)を求めた。その結果を前述した実施例1と共に下
記表1に示す。 表1                         実
施例1    実施例2    比較例1      
          TiO2 膜の屈折率     
 2.30    2.40    2.20    
            SiO2 膜の屈折率   
 1.46〜1.47  1.46〜1.47    
1.49                発光効率(
lm/W)  18.7    19.6    16
.1    表1から明らかなように実施例1の電球は
、比較例1と比べて高屈折率膜としてのTiO2 膜の
屈折率が高く、かつ低屈折率膜としてのSiO2膜の屈
折率が低くなっており、多層干渉フィルターとしての特
性が改善されている。このため、発光効率も比較例1と
比べて約16%向上している。また、実施例2のランプ
は、高屈折率膜としてのTiO2 膜の屈折率が実施例
1よりも高くなっている。このため、発光効率も比較例
1と比べて約22%向上している。これは、酸素イオン
ビームの照射によるアシストによってTiO2 膜の緻
密化,酸素欠陥の除去,応力緩和などが改善され、しか
も遮蔽板によって球状バルブ表面に蒸着物質が斜めに入
射するのを防止しているため前記特性のTiO2 膜の
みが形成されていることによるものである。
【0022】更に、実施例2及び比較例1の電球につい
て、定格電圧(V)110%の条件下で点灯し、点灯時
間に対するカット波長の変化量を求めた。その結果を前
述した実施例1と共に図7に示す。
【0023】図7から明らかなように実施例2の電球は
、実施例1及び比較例1と比べてカット波長の変化量が
小さいことがわかる。これは、イオンプレーティングに
よりTiO2 膜を形成する際に酸素イオンビームの照
射によるアシストを行なっているため、高温での変化の
少ない耐熱性等に優れた干渉フィルタが得られているこ
とによるものである。
【0024】
【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば非円
筒状バルブの表面に均質かつ均一厚さの金属酸化膜を密
着性よく形成でき、ひいては高発光効率のハロゲン電球
などの管球を製造し得る方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の管球の製造に用いたイオンプレーテ
ィング装置を示す説明図
【図2】実施例2の管球の製造に用いたイオンプレーテ
ィング装置を示す説明図
【図3】実施例1の管球の製造に用いたランプを示す説
明図
【図4】実施例1の管球におけるバルブ軸に対して平行
するバルブ表面上の干渉フィルタの光透過率及び光反射
率を示す特性図
【図5】実施例1の管球におけるバルブ軸に対して角度
45°となるバルブ表面上の干渉フィルタの光透過率及
び光反射率を示す特性図
【図6】真空容器内の酸素ガス圧に対するバルブ中央の
可視光透過率及びバルブ全体の可視光透過率を示す特性
【図7】実施例1,2及び比較例1の管球における点灯
時間に対するカット波長の変化量を示す特性図
【符号の説明】
1…真空容器、8…RFコイル、10…高周波発振器、
11…非円筒状バルブ(球状バルブ)、12…可変直流
電源、13…ランプ、14…イオンガン、16…遮蔽板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  真空容器内で非円筒状バルブの表面に
    イオンプレーティングにより金属酸化膜を形成するに際
    し、前記真空容器内の酸素ガス圧力を1.0×10−4
     〜8.0×10−4 Torrの範囲とすることを特
    徴とする管球の製造方法。
  2. 【請求項2】  非円筒状バルブの表面にイオンプレー
    ティングにより金属酸化膜を形成する際、酸素イオンビ
    ームの照射を行なうことを特徴とする請求項1記載の管
    球の製造方法。
JP9373491A 1991-03-30 1991-03-30 管球の製造方法 Pending JPH04303555A (ja)

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