特開 2023-77977 散乱体、照明装置および散乱体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023077977

(43)【公開日】2023-06-06

(54)【発明の名称】散乱体、照明装置および散乱体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/02 20060101AFI20230530BHJP

   F21V 3/00 20150101ALI20230530BHJP

   F21V 3/06 20180101ALI20230530BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20230530BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20230530BHJP

【ＦＩ】

G02B5/02 C

F21V3/00 100

F21V3/00 320

F21V3/00 510

F21V3/06 110

F21Y115:10

F21Y115:30

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021191508

(22)【出願日】2021-11-25

(71)【出願人】

【識別番号】504261077

【氏名又は名称】大学共同利用機関法人自然科学研究機構

(71)【出願人】

【識別番号】504139662

【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 泰司

(74)【代理人】

【識別番号】100181593

【弁理士】

【氏名又は名称】庄野 寿晃

(74)【代理人】

【識別番号】100165489

【弁理士】

【氏名又は名称】榊原 靖

(72)【発明者】

【氏名】安原 亮

(72)【発明者】

【氏名】梶田 信

【テーマコード（参考）】

2H042

【Ｆターム（参考）】

2H042BA01

2H042BA15

(57)【要約】

【課題】耐熱性に優れる散乱体、照明装置および散乱体の製造方法を提供する。
【解決手段】散乱体２０は、基板２１に直接または他の層を介して形成され、繊維がランダムからみ合う綿毛状のＦｕｚｚ構造を有する散乱層２２を備える。照明装置は、散乱体２０と、散乱体２０に光を出射する発光体１０と、を備える。散乱体２０の製造方法は、基板２１に直接または他の層を介して形成された金属膜にプラズマを照射するプラズマ照射工程と、プラズマ照射工程でプラズマが照射された金属膜を酸化する酸化工程と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板に直接または他の層を介して形成され、繊維がランダムからみ合う綿毛状のＦｕｚｚ構造を有する散乱層を備える、
ことを特徴とする散乱体。

【請求項2】

前記散乱層は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の太さの前記繊維を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の散乱体。

【請求項3】

前記散乱層は、２００ｎｍ以上の厚みを有する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の散乱体。

【請求項4】

前記散乱層は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲で自己相似な凹凸を有し、２より大きいフラクタル次元を有するフラクタル構造を有する、
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の散乱体。

【請求項5】

前記散乱層は、酸化金属を含む前記繊維を有する、
ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の散乱体。

【請求項6】

前記基板は、サファイア基板、石英ガラス基板、光学ガラス基板またはダイヤモンド基板のうち何れかを含む、
ことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の散乱体。

【請求項7】

前記散乱層は、二次元結晶を含む、
ことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の散乱体。

【請求項8】

請求項１から７の何れか１項に記載の散乱体と、
前記散乱体に光を出射する発光体と、
を備える、ことを特徴とする照明装置。

【請求項9】

前記発光体は、前記散乱体が有する前記基板に形成されている、
ことを特徴とする請求項８に記載の照明装置。

【請求項10】

基板に直接または他の層を介して形成された金属膜にプラズマを照射するプラズマ照射工程と、
前記プラズマ照射工程でプラズマが照射された金属膜を酸化する酸化工程と、
を備える、ことを特徴とする散乱体の製造方法。

【請求項11】

前記プラズマ照射工程では、金属の繊維がランダムからみ合う綿毛状のＦｕｚｚ構造が形成される、
ことを特徴とする請求項１０に記載の散乱体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、散乱体、照明装置および散乱体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＬＥＤ（light emitting diode）およびレーザから放射された光は、白熱電球等と比較して、指向性が高い。このため、ＬＥＤおよびレーザを用いた照明装置が対象に均一に光を照射するためには、ＬＥＤまたはレーザから放射された光を散乱体により拡散する必要がある。

【0003】

特許文献１は、ＬＥＤと、放射に対して透過性のマトリックス材料とマトリックス材料に埋め込まれた粒子材料からなる散乱粒子とを有する散乱体と、を備える照明装置を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２０１３－５２９８４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

引用文献１に記載の散乱体は、樹脂中に散乱粒子を分散させる方法で作製されている。樹脂により作製された散乱体は、耐熱性が低く、ＬＥＤの高出力化に伴い、散乱体の温度上昇による熱破壊や、屈折率変化に伴う散乱特性の変化が問題となっている。

【0006】

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、耐熱性に優れる散乱体、照明装置および散乱体の製造方法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】

【0007】

本発明の目的を達成するため、本発明に係る散乱体の一態様は、
基板に直接または他の層を介して形成され、繊維がランダムからみ合う綿毛状のＦｕｚｚ構造を有する散乱層を備える、
ことを特徴とする。

【0008】

本発明の目的を達成するため、本発明に係る照明装置の一態様は、
前記散乱体と、
前記散乱体に光を出射する発光体と、
を備える、ことを特徴とする。

【0009】

本発明の目的を達成するため、本発明に係る散乱体の製造方法の一態様は、
基板に直接または他の層を介して形成された金属膜にプラズマを照射するプラズマ照射工程と、
前記プラズマ照射工程でプラズマが照射された金属膜を酸化する酸化工程と、
を備える、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、耐熱性に優れる散乱体、照明装置および散乱体の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態に係る照明装置を示す図である。

【図2】実施の形態に係る散乱体を製造する線形プラズマ装置を示す図である。

【図3】実施の形態に係る散乱体の製造工程を示すフローチャートである。

【図4】（Ａ）および（Ｂ）は、実施の形態に係る散乱体の製造工程を説明する図である。

【図5】変形例に係る散乱体を示す図である。

【図6】変形例に係る照明装置を示す図である。

【図7】実施例に係る散乱体の散乱層を示す図である。

【図8】図７のＶＩＩＩ部分の拡大図である。

【図9】実施例に係る散乱体および比較例に係る基板の散乱特性を測定する測定装置を示す図である。

【図10】実施例に係る散乱体および比較例に係る基板の波長毎の透過率を示す図である。

【図11】実施例に係る散乱体の散乱特性を測定する測定装置を示す図である。

【図12】実施例に係る散乱体の距離毎の透過率を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明を実施するための形態に係る照明装置、散乱体および散乱体の製造方法について図面を参照しながら説明する。

【0013】

実施の形態に係る照明装置１は、図１に示すように、発光体１０と、散乱体２０と、を備える。照明装置１は、発光体１０から出射された光を散乱体２０で散乱することで、照明対象に均一に光を照射することができる。

【0014】

発光体１０は、電極１１ａ、１１ｂを有し、紫外領域、可視領域または赤外領域の光を出射するものである。発光体１０は、紫外領域、可視領域または赤外領域の光を発光するものであれば限定されず、ＬＥＤ（light emitting diode）またはレーザ（LASER：Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）発信器を含む。ＬＥＤとしては、ＧａＮ系ＬＥＤ、アルミニウムガリウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）系ＬＥＤ、ガリウムヒ素リン（ＧａＡｓＰ）系ＬＥＤ、インジウム窒化ガリウム（ＩｎＧａＮ）系ＬＥＤ、窒化ガリウム（ＧａＮ）系ＬＥＤ、アルミニウム窒化ガリウム（ＡｌＧａＮ）系ＬＥＤ等を用いることができる。レーザ発信器としては、ＬＤ（Laser Diode）、ファイバーレーザ、マイクロチップレーザなどを用いることができる。

【0015】

散乱体２０は、基板２１と、基板２１に形成された散乱層２２と、を備える。

【0016】

基板２１は、発光体１０から出射された光の波長域で透明であればよく、ガラス基板、サファイア基板、ダイヤモンド基板などを含む。ガラス基板は、石英ガラス基板、光学ガラス基板を含む。基板２１は、発光体１０から出射された光により発生した熱を冷却できるように、熱伝導率が高いことが好ましい。また、基板２１は、製造工程で加熱されるため、耐熱性に優れたものが好ましい。このため、基板２１として、サファイア基板、ダイヤモンド基板を用いることが好ましい。

【0017】

散乱層２２は、基板２１に形成され、発光体１０から出射された光を散乱する層である。散乱層２２の厚みＴ１は、発光体１０から出射された光を散乱できる厚みであればよく、好ましくは、２００ｎｍ以上、より好ましくは、３００ｎｍ以上、さらに好ましくは、５００ｎｍ以上の厚みを有する。これらの厚みを有することで、光を散乱することが可能である。散乱層２２の厚みＴ１は、大きいほど、より長波長の光を散乱することができる。また、散乱層２２の厚みＴ１の上限値は、特に限定されないが、例えば、２０００ｎｍである。

【0018】

また、散乱層２２は、繊維がランダムからみ合う綿毛状のＦｕｚｚ構造を有する。散乱層２２の一例としては、後述する実施例で作成された図６および図７に示す形状を有する。また、散乱層２２は、好ましくは、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の太さの繊維を含む。また、散乱層２２は、好ましくは、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲で自己相似な凹凸を有し、２より大きいフラクタル次元を有するフラクタル構造を有する。フラクタル次元は、好ましくは、２．１以上２．９以下である。散乱層２２を透過した光は、繊維の表面に乱反射され、また、繊維を透過した光が屈折することにより散乱されると考えられる。散乱層２２は、自己相似な凹凸を有し、特定の長さを有さないため、特定の波長の光の干渉が発生せず、紫外領域、可視領域または赤外領域の光を良好に散乱することが可能である。また、散乱層２２の繊維は、透過率を高めるため、発光体１０から放射される光の波長域で透明であることが好ましい。また、散乱層２２の繊維は、金属酸化物を含むことで、耐熱性を有することができる。散乱層２２の繊維は、好ましくは、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化チタン、酸化鉄、酸化ニッケル、のうち何れかを含む。

【0019】

つぎに、上記構成を有する散乱体２０を製造する線形プラズマ装置１００について説明する。

【0020】

線形プラズマ装置１００は、金属膜が成膜されている基板２１にＨｅなどのプラズマを照射して、基板２１に繊維状のナノ構造を形成するものである。金属膜は、プラズマ照射により、金属の繊維がランダムからみ合う綿毛状のＦｕｚｚ構造が形成されるものであれば特に限定されないが、例えば、タングステン、モリブデン、チタン、鉄、ニッケルなどを含む。

【0021】

線形プラズマ装置１００は、図２に示すように、真空槽１１０と、基板ホルダ１２０と、温度計１３０と、プラズマ生成部１４０と、磁場発生部１５０と、真空ポンプ１６０と、を備える。

【0022】

真空槽１１０は、基板２１を保持する基板ホルダ１２０等を格納する密閉された空間を形成するものである。

【0023】

基板ホルダ１２０は、真空槽１１０内に配置され、金属膜が成膜された基板２１を保持するものである。

【0024】

温度計１３０は、基板ホルダ１２０に保持された基板２１の表面温度を測定する放射温度計である。

【0025】

プラズマ生成部１４０は、ＬａＢ_６カソードを備え、ＤＣ（Direct Current）アーク放電を使用してＨｅなどのプラズマを定常状態で生成するものである。基板ホルダ１２０とプラズマ生成部１４０との距離Ｄ１は、例えば、１．５ｍである。プラズマ生成部１４０が生成するＨｅのプラズマの電子密度は、例えば１×１０^１９ｍ^－３であり、プラズマ温度は５ｅＶである。

【0026】

磁場発生部１５０は、プラズマ生成部１４０で生成されたＨｅなどのプラズマを磁場により、基板ホルダ１２０に保持された基板２１に照射するものである。基板２１に照射されるＨｅフルエンスは、例えば、１～２０×１０^２５ｍ^－２であり、プラズマの入射イオンエネルギーは、例えば、５０ｅＶである。

【0027】

真空ポンプ１６０は、真空槽１１０内の空気を排出するためのものである。真空ポンプ１６０は、真空槽１１０内の圧力を１×１０^－３Ｐａ以下に減圧する。なお、プラズマ生成時には、ヘリウムガス等が導入されるので、真空槽１１０内は１Ｐａ程度のガス圧になる。

【0028】

つぎに、上記構成を有する散乱体２０の製造工程について説明する。

【0029】

散乱体２０の製造工程は、図３に示すように、成膜工程（ステップＳ１０１）と、プラズマ照射工程（ステップＳ１０２）と、酸化工程（ステップＳ１０３）と、を備える。

【0030】

成膜工程（ステップＳ１０１）では、図４（Ａ）に示すように、基板２１に金属膜２３を成膜する。基板２１として、好ましくは、サファイア基板またはダイヤモンド基板を用いる。金属膜２３の成膜方法は、特に限定されないが、好ましくは、スパッタ法または蒸着法である。金属膜２３は、メッキによって成膜されてもよい。金属膜２３としては、プラズマ照射により、金属の繊維がランダムからみ合う綿毛状のＦｕｚｚ構造が形成されるものであれば特に限定されないが、例えば、タングステン、モリブデン、チタン、鉄、ニッケルなどを含む。金属膜２３の厚みは、好ましくは、５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。なお、基板２１は、金属膜２３を形成する前に洗浄したものを用いることが好ましい。洗浄液としては、例えば、アセトン、メタノールおよび脱イオン水を用いるとよい。

【0031】

プラズマ照射工程（ステップＳ１０２）では、成膜工程（ステップＳ１０１）で金属膜２３が成膜された基板２１に線形プラズマ装置１００を用いてＨｅなどのプラズマを照射する。例えば、基板２１に照射されるＨｅフルエンスは、１～２０×１０^２５ｍ^－２であり、プラズマの入射イオンエネルギーは、５０ｅＶであり、真空槽１１０内の圧力は、１×１０^－３Ｐａである。入射イオンエネルギーは基板２１のバイアスを変えることによって制御さる。プラズマが照射されると、基板２１の表面温度は、主にプラズマの電子密度によって制御される。例えば、金属膜２３がタングステンである場合、基板２１の表面温度は、好ましくは、１０００Ｋ～２０００Ｋに加熱される。金属膜２３がモリブデンである場合、基板２１の表面温度は、好ましくは、８５０Ｋ～１０５０Ｋに加熱される。Ｈｅのプラズマの照射時間は、好ましくは、５分以上１時間以下であり、より好ましくは、１０分以上３０分以下である。Ｈｅのプラズマが基板２１に照射されることで、Ｈｅの気泡の形成と成長によって金属膜２３にナノメートルスケールの形態変化がもたらされる。基板２１に形成された金属膜２３には、最初にピンホールと突起が表面に形成され、続いて金属の繊維がランダムからみ合う綿毛状のＦｕｚｚ構造が形成される。これにより、図４（Ｂ）に示すように、金属の繊維がランダムからみ合う綿毛状のＦｕｚｚ構造が形成された金属膜２４が、基板２１に形成される。

【0032】

酸化工程（ステップＳ１０３）では、プラズマ照射工程（ステップＳ１０２）でＨｅなどのプラズマが照射され、金属の繊維がランダムからみ合う綿毛状のＦｕｚｚ構造が形成された金属膜２４を酸化する。具体的には、化学処理または酸素雰囲気中または大気中を含む酸化雰囲気中で加熱する酸化処理を実施する。大気中で加熱する場合の酸化処理の温度は、金属膜２４を酸化できる温度であればよく、好ましくは、５００℃以上７００℃以下である。加熱処理の時間は、好ましくは、１時間以上２４時間以下であり、より好ましくは３時間以上１２時間以下である。酸化処理を実施することで、基板２１に成膜された金属の繊維が酸化し、発光体１０から放射される光の波長域で透明である酸化金属の繊維がランダムからみ合う綿毛状のＦｕｚｚ構造に変化する。これにより、図１に示すように、酸化金属の繊維がランダムからみ合う綿毛状のＦｕｚｚ構造が形成された散乱層２２が、基板２１に形成される。

【0033】

以上のように、本実施の形態の照明装置１、散乱体２０および散乱体２０の製造方法によれば、繊維がランダムからみ合う綿毛状のＦｕｚｚ構造を有する散乱層２２を備えることで、耐熱性に優れる散乱体２０を得ることができる。また、散乱層２２は、２００ｎｍ～５００ｎｍ程度でも効果を発揮することができるため、小型化が容易である。このため、小型もしくは微小領域で散乱光が必要な用途、高出力光で散乱光が必要な用途で使用することが可能である。また、散乱体２０は、フラクタル構造を有するため、ＬＥＤまたはレーザからの指向性が高い光を均一化し、光のコヒーレンシー（可干渉性）を低下させる光学素子として機能することができる。このため、干渉により解像度が低下するために、干渉性を下げる必要性が高い高性能な顕微鏡の照明に用いることが可能である。これに対して、従来の光散乱体は、樹脂中にマイクロ粒子を分散させる等の手法で作成されている。樹脂による光散乱体は、耐熱性が低く、高出力光の入力には用いることができないという問題がある。また散乱効率が低いため、体積が大きく、小型化に限界がある。

【0034】

（変形例）
上述の実施の形態では、散乱体２０の基板２１に散乱層２２が形成される例について説明した。散乱体２０は、散乱層２２を備え、光を散乱することができればよく、図５に示すように、基板２１と散乱層２２との間に中間層２５を備えてもよい。中間層２５は、光を透過するように、透明膜であることが好ましい。中間層２５は、以下のように形成される。上述した散乱体２０の製造工程のプラズマ照射工程（ステップＳ１０２）で、基板２１に成膜された金属膜２３にプラズマ照射され、金属膜２３の表面に金属の繊維がランダムからみ合う綿毛状のＦｕｚｚ構造が形成された場合、金属膜２３の一部がそのまま残る。残った金属膜２３は、酸化工程（ステップＳ１０３）で中間層２５である酸化金属膜に変化する。たとえば、散乱層２２が酸化タングステンの繊維がランダムからみ合う綿毛状のＦｕｚｚ構造を有する場合、中間層２５は、酸化タングステン層を含む。また、成膜工程（ステップＳ１０１）で金属膜２３を成膜する前に、基板２１と金属膜２３との密着性を高めるなどの目的により、中間層２５を成膜してもよい。

【0035】

上述の実施の形態では、プラズマ照射工程（ステップＳ１０２）で線形プラズマ装置１００を用いてＨｅなどのプラズマを照射する例について説明した。プラズマ照射工程（ステップＳ１０２）では、金属膜２３が成膜された基板２１にプラズマを照射することができればよく、線形プラズマ装置１００以外の構造を有するプラズマ装置を用いてもよい。例えば、プラズマ照射工程（ステップＳ１０２）で、ＲＦ（Radio Frequency）プラズマ装置またはマグネトロンスパッタ装置を用いても、散乱体２０を作成できる。また、プラズマとしては、Ｈｅ以外のＮｅなどのプラズマを用いても同様の結果が得られると考えられる。

【0036】

また、上述の実施の形態では、散乱層２２が酸化金属を含む例について説明したが、散乱層２２は、添加物をさらに含んでもよい。たとえば、添加物として、硫化イオウ等の二次元結晶を含んでもよい。このようにすることで、光の強度に対して、非線形応答する散乱層２２が得られる。この場合、散乱層２２に、基準値より弱い光が照射された場合の透過率は、基準値より強い光が照射された場合の透過率より小さい。このように、その他の添加物を含むことにより、散乱層２２が、光の散乱以外の特性を得ることができる。

【0037】

また、上述の実施の形態では、発光体１０と、散乱体２０と、を別体として備える照明装置１について説明した。照明装置１は、発光体１０と、散乱体２０と、を一体として作成されてもよい。発光体１０がサファイア基板等の基板２１に形成されている場合、図６に示すように、基板２１の表面に散乱層２２が形成され、基板２１の裏面に発光体１０が形成されてもよい。このようにすることで、より小型の照明装置１を作成することができる。

【実施例0038】

以下、散乱体２０の効果を実施例により実証した。この実施例は、本開示の一実施態様を示すものであり、本開示は何らこれらに限定されるものではない。

【0039】

まず、実施例１の散乱体２０の製造方法について説明する。

【0040】

成膜工程（ステップＳ１０１）において、ＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて、基板２１に金属膜２３としてタングステン膜を成膜した。基板２１として、１０×１０×２ｍｍのサイズの石英ガラス基板を用いた。タングステン膜の厚みは、１００ｎｍであった。なお、基板２１は、タングステン膜を形成する前に洗浄した。

【0041】

プラズマ照射工程（ステップＳ１０２）において、成膜工程（ステップＳ１０１）でタングステン膜が成膜された基板２１にＨｅのプラズマを照射した。プラズマの照射は、線形プラズマ装置１００であるＮＡＧＤＩＳ－ＩＩ（Nagoya University Divertor Plasma Simulator II）を用いて実施した。基板ホルダ１２０とプラズマ生成部１４０との距離Ｄ１は、１．５ｍであった。プラズマの電子密度は、１×１０^１９ｍ^－３、プラズマ温度は５ｅＶであった。基板２１に照射されるＨｅフルエンスは、２０×１０^２５ｍ^－２、プラズマの入射イオンエネルギーは、５０ｅＶであった。真空槽１１０内の圧力は、１×１０^－３Ｐａであった。これにより、基板２１の表面温度は、１４００Ｋに加熱された。Ｈｅのプラズマ照射時間は、１５分であった。Ｈｅのプラズマ照射により、タングステン繊維がランダムからみ合う綿毛状のＦｕｚｚ構造を有するタングステン層が形成された。

【0042】

酸化工程（ステップＳ１０３）において、プラズマ照射工程（ステップＳ１０２）でタングステン繊維がランダムからみ合う綿毛状のＦｕｚｚ構造を有するタングステン層が形成された基板２１を大気中で加熱処理した。加熱処理の温度は、６００℃、加熱処理の時間は、６時間であった。加熱処理を実施したことで、基板２１に成膜された、タングステン繊維がランダムからみ合う綿毛状のＦｕｚｚ構造を有するタングステン膜が酸化し、酸化タングステン（ＷＯ_３）繊維がランダムからみ合う綿毛状のＦｕｚｚ構造を有する酸化タングステン膜に変化した。これにより、酸化タングステン繊維がランダムからみ合う綿毛状のＦｕｚｚ構造を有する散乱層２２を備え、紫外線から近赤外光に透明な実施例１の散乱体２０が得られた。

【0043】

実施例１の散乱体２０の散乱層２２は、図７および図８に示すように、酸化タングステン繊維がランダムからみ合う綿毛状のＦｕｚｚ構造を有していた。また、散乱層２２は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の太さの繊維を含んでいた。散乱層２２は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲で自己相似な凹凸を有し、２より大きいフラクタル次元を有するフラクタル構造を有していた。散乱層２２の厚みは、５００ｎｍであった。

【0044】

また、比較例１の基板を作成した。具体的には、１０×１０×２ｍｍのサイズの石英ガラス基板に厚み１００ｎｍのタングステン膜を成膜したものを酸化雰囲気中で酸化させて、石英ガラス基板に酸化タングステン膜が形成された比較例１の基板を得た。

【0045】

つぎに、実施例１の散乱体２０および比較例１の基板の散乱特性を測定した。

【0046】

図９に示す測定装置２００を用いて、実施例１の散乱体２０および比較例１の基板に光を照射し、透過した光の波長毎に透過率を測定することにより散乱特性を測定した。

【0047】

測定装置２００は、光源２０１と、光度計２０２と、を備える。光源２０１は、２００ｎｍ～５０００ｎｍの光を照射するものである。光度計２０２は、実施例１の散乱体２０または比較例１の基板を透過した光の波長毎の透過率を測定するものである。光度計２０２は、光源２０１から照射される光の光軸上であり、実施例１の散乱体２０または比較例１の基板から距離Ｄ２離れた位置に配置されている。距離Ｄ２は、２００ｍｍである。

【0048】

実施例１の散乱体２０および比較例１の基板を透過した光の波長毎の透過率を図１０に示す。

【0049】

実施例１の散乱体２０では、２００ｎｍから９００ｎｍの波長域において、光度計２０２で観測された実施例１の散乱体２０を透過した光の透過率は、小さいことがわかった。これは、光源２０１から照射された２００ｎｍから９００ｎｍの波長域の光が散乱され、光軸上に配置された光度計２０２の位置に到達する光が少なくなるためである。従って、実施例１の散乱体２０は、近紫外線領域から近赤外線領域である２００ｎｍから９００ｎｍの波長域において、光源２０１から照射された光を散乱することがわかった。９００ｎｍより長波長域では、散乱層の厚みが５００ｎｍであったため、波長が長くなるにつれ、散乱されにくくなったと考えられる。このため、散乱層の厚みを大きくすると、９００ｎｍより長波長域でも、より散乱されると考えられる。

【0050】

これに対して、比較例１の基板では、２００ｎｍから９００ｎｍの波長域において、光度計２０２で観測された比較例１の基板を透過した光の透過率は、大きいことがわかった。これは、光源２０１から照射された２００ｎｍから９００ｎｍの波長域の光が散乱されないため、光軸上に配置された光度計２０２の位置に到達する光が大きくなった。なお、光の透過率が、波長によって変動しているのは、膜厚による干渉またはタングステン膜による吸収のためである。従って、比較例１の基板は、光源２０１から照射された光を散乱できないことがわかった。

【0051】

つぎに、図１１に示す測定装置２１０を用いて、実施例１の散乱体２０にレーザ光を照射し、散乱体２０からの距離毎に透過率を測定することにより散乱特性を測定した。

【0052】

測定装置２１０は、レーザ光源２１１と、光度計２１２と、を備える。レーザ光源２１１は、Ｈｅ－Ｎｅレーザ光源であり、６３２．８ｎｍのレーザ光を照射するものである。光度計２１２は、実施例１の散乱体２０を透過した光の透過率を測定するものである。光度計２１２は、レーザ光源２１１から照射される光の光軸上に移動可能に配置され、実施例１の散乱体２０から距離Ｄ３離れた位置毎に透過率を測定する。

【0053】

実施例１の散乱体２０を透過した光の距離毎の透過率を図１２に示す。

【0054】

実施例１の散乱体２０を透過した光の透過率は、距離Ｄ３が大きくなるにつれて、小さくなっている。Ｄ３＝１０ｍｍでは、透過率が約１８％、Ｄ３＝１５ｍｍでは、透過率が約７％、Ｄ３＝２０ｍｍでは、透過率が３％、Ｄ３＝３５ｍｍでは、透過率が約１％である。透過率は、距離Ｄ３の略２乗に反比例していると考えられ、実施例１の散乱体２０が光を散乱していることが実証できた。また、実施例１の散乱体２０は、レーザ光であっても散乱できることがわかった。

【0055】

以上のように、実施例１の散乱体２０は、波長毎の透過率を測定することで、近紫外線領域から近赤外線領域である２００ｎｍから９００ｎｍの波長域において、光源２０１から照射された光を散乱することがわかった。９００ｎｍより長波長域では、散乱層の厚みが５００ｎｍであったため、波長が長くなるにつれ、散乱されにくくなったと考えられる。このため、散乱層の厚みを大きくすると、９００ｎｍより長波長域でも散乱効果を得られると考えられる。また、実施例１の散乱体２０を透過した光の透過率は、距離の略２乗に反比例していると考えられ、実施例１の散乱体２０が光を散乱していることが実証できた。また、実施例１の散乱体２０は、レーザ光であっても散乱できることがわかった。このため、レーザ光を光源とした照明装置に用いることも可能である。上述の実施例１では、散乱層が、酸化タングステンを含む場合について実証したが、散乱層は、Ｆｕｚｚ構造を有すればよく、酸化モリブデン、酸化チタン、酸化鉄、酸化ニッケルなどのＦｕｚｚ構造を有する酸化金属を含んでも同様の結果が得られると考えられる。また、上述の実施例１では、プラズマ照射工程（ステップＳ１０２）で線形プラズマ装置１００を用いてプラズマを照射する例について説明した。詳細は記載しないが、プラズマ照射工程（ステップＳ１０２）で、ＲＦプラズマ装置またはマグネトロンスパッタ装置を用いても、散乱体２０を作成できた。

【0056】

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

【符号の説明】

【0057】

１…照明装置
１０…発光体
１１ａ、１１ｂ…電極
２０…散乱体
２１…基板
２２…散乱層
２３、２４…金属膜
２５…中間層
１００…線形プラズマ装置
１１０…真空槽
１２０…基板ホルダ
１３０…温度計
１４０…プラズマ生成部
１５０…磁場発生部
１６０…真空ポンプ
２００、２１０…測定装置
２０１…光源
２０２、２１２…光度計
２１１…レーザ光源
Ｔ１…厚み
Ｄ１～Ｄ３…距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】