(57)【要約】【課題】長期繰り返し使用により同時期に凸部が剥離ないし崩落することなく、入射した光を光合成に有効な波長に変換し、光取出し効率を高めた波長変換部材、並びにこの波長変換部材を用いた植物の育成方法の提供。【解決手段】本発明の波長変換部材は、光源からの入射光を入光させる光入射面と、波長変換された光を出射させる光出射面と、前記光入射面及び前記光出射面の少なくともいずれかの面を基準として形成された複数の凸部と、を有し、入射した光を植物の成長に利用可能な波長に変換する蛍光体を含有する波長変換部材であって、前記凸部は、ナノインプリント法で形成され、前記凸部の平均高さが、５μｍ未満である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの入射光を入光させる光入射面と、
波長変換された光を出射させる光出射面と、
前記光入射面及び前記光出射面の少なくともいずれかの面を基準として形成された複数の凸部と、を有し、
入射した光を植物の成長に利用可能な波長に変換する蛍光体を含有する波長変換部材であって、
前記凸部は、ナノインプリント法で形成され、
前記凸部の平均高さが、５μｍ未満であることを特徴とする波長変換部材。
【請求項２】
凸部の面積率が、前記凸部を形成した面の面積に対して３０％未満である請求項１に記載の波長変換部材。
【請求項３】
凸部の形状が、錐形状である請求項１から２のいずれかに記載の波長変換部材。
【請求項４】
凸部の高さ方向から前記凸部を形成した面に向かって垂直方向となるように切断した断面形状の頂角の平均角度が、６０°〜１２０°である請求項３に記載の波長変換部材。
【請求項５】
凸部の高さ方向から前記凸部を形成した面に向かって垂直方向となるように切断した断面形状の底角の平均角度が、３０°〜６０°である請求項３から４のいずれかに記載の波長変換部材。
【請求項６】
頂角の曲率半径が、１００μｍ以下である請求項４から５のいずれかに記載の波長変換部材。
【請求項７】
底角の曲率半径が、１００μｍ以下である請求項５から６のいずれかに記載の波長変換部材。
【請求項８】
凸部は、光出射面に有する請求項１から７のいずれかに記載の波長変換部材。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の波長変換部材を用いて植物を育成する植物の育成方法であって、前記波長変換部材における光入射面から入射された光の波長を植物の成長に利用可能な波長を有する光に波長変換させ、前記波長変換部材における光出射面から植物の育成場に光を出射させるように、前記光出射面を配することを特徴とする植物の育成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射した光を植物の成長に利用可能な波長に変換して光を出射する波長変換部材、並びにこれを用いた植物の育成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ビニールハウスなどで植物や野菜などを生育する方法が広く行われてきており、自然の影響を問わず、植物や野菜などを安定して供給することができるようになってきている。
【０００３】
ところで、植物は、光エネルギーを吸収して成長する、すなわち、光合成を行うことで成長することが知られている。一般に植物に含まれ、光エネルギーを吸収する役割を持つクロロフィルαは、４２０ｎｍ及び６６０ｎｍの近傍に光吸収のピーク波長を有し、光合成については６６０ｎｍ近傍にピーク波長を有する光が利用される。太陽等の光源からの光を直接吸収する場合、６６０ｎｍ近傍の波長以外で短波の波長領域における光は、光合成の効率が低いので、入射光を植物の成長に利用可能な波長を有する光に波長変換し、さらに、波長変換した光の光取出し効率を上げたフィルムなどが数多く提案されている。
【０００４】
例えば、紫外線で励起される蛍光剤を配合したフィルムに特定の角度を有する溝を複数設けることで、光合成に有効な波長に変換し、植物の育成に必要な光線量を冬季には増光し、夏季には減光する機能を持つフィルムが提案されている（特許文献１）。
【０００５】
また、例えば、蛍光物質を含有する部材の一方の表面に複数の微細な凸構造体を形成させることで、凸構造体を形成させた面の光取出し効率を高めたフィルムが提案されている（特許文献２）。
【０００６】
しかしながら、これらの提案は、フィルムの表面を熱転写することで溝、凸構造体を形成させているので、頂角が丸くなりやすくなり、光取出し効率が減少してしまうという問題があった。また、これらの提案のフィルムは、太陽光に長時間曝される過酷な環境下で使用するので、長期間使用していると複数の凸構造体や溝と溝の間の複数の箇所が、ほぼ同時期に剥離ないし崩落しやすくなり、光取出し効率が激減してしまう。このため、植物の育成が顕著に抑制されるという問題もあった。
【０００７】
このように、光取出し効率が高く、長期繰り返し使用により同時期に凸部が剥離ないし崩落しない波長変換部材の速やかな開発が強く求められているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１５３８６９号公報
【特許文献２】特開２００８−２０３３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、長期繰り返し使用により同時期に複数の凸部が剥離ないし崩落することなく、入射した光を光合成に有効な波長に変換し、光取出し効率を高めた波長変換部材、並びにこの波長変換部材を用いた植物の育成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】
【００１０】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞  光源からの入射光を入光させる光入射面と、波長変換された光を出射させる光出射面と、前記光入射面及び前記光出射面の少なくともいずれかの面を基準として形成された複数の凸部と、を有し、入射した光を植物の成長に利用可能な波長に変換する蛍光体を含有する波長変換部材であって、前記凸部は、ナノインプリント法で形成され、前記凸部の平均高さが、５μｍ未満であることを特徴とする波長変換部材である。
＜２＞  凸部の面積率が、前記凸部を形成した面の面積に対して３０％未満である前記＜１＞に記載の波長変換部材である。
＜３＞  凸部の形状が、錐形状である前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の波長変換部材である。
＜４＞  凸部の高さ方向から前記凸部を形成した面に向かって垂直方向となるように切断した断面形状の頂角の平均角度が、６０°〜１２０°である前記＜３＞に記載の波長変換部材である。
＜５＞  凸部の高さ方向から前記凸部を形成した面に向かって垂直方向となるように切断した断面形状の底角の平均角度が、３０°〜６０°である前記＜３＞から＜４＞のいずれかに記載の波長変換部材である。
＜６＞  頂角の曲率半径が、１００μｍ以下である前記＜４＞から＜５＞のいずれかに記載の波長変換部材である。
＜７＞  底角の曲率半径が、１００μｍ以下である前記＜５＞から＜６＞のいずれかに記載の波長変換部材である。
＜８＞  凸部は、光出射面に有する前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の波長変換部材である。
＜９＞  前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の波長変換部材を用いて植物を育成する植物の育成方法であって、前記波長変換部材における光入射面から入射された光の波長を植物の成長に利用可能な波長を有する光に波長変換させ、前記波長変換部材における光出射面から植物の育成場に光を出射させるように、前記光出射面を配することを特徴とする植物の育成方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、本発明は、長期繰り返し使用により同時期に複数の凸部が剥離ないし崩落することなく、入射した光を光合成に有効な波長に変換し、光取出し効率を高めた波長変換部材、並びにこの波長変換部材を用いた植物の育成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の波長変換部材の一例を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の波長変換部材の別実施形態の一例を示す斜視図である。
【図３】図３は、図１のＡ−Ａ’の一部の拡大断面図である。
【図４】図４は、実施例と比較例の光入射面における波長と、波長変換された光出射面から出射される光の波長との関係、及び光入射面から入射される光の光量と、光出射面から出射される光の光量との関係の一例を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、実施例１の小松菜の育成状況の一例を示した写真である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、比較例３の小松菜の育成状況の一例を示した写真である。
【図６】図６は、光入射部における波長と、波長変換された光出射部から出射される光の波長との関係、及び光入射部から入射される光の光量と、光出射部から出射される光の光量との関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（波長変換部材）
本発明の波長変換部材は、光入射面と、光出射面と、凸部とを有し、必要に応じて、その他の部材を有する。
【００１４】
前記波長変換部材の形状としては、特に制限はなく、使用目的に応じて適宜変更することができ、例えば、長方形状、正方形状、円状等が挙げられるが、低コストで加工が容易であることから長方形状が好ましい。
また、前記波長変換部材としては、特に制限はなく、前記光入射面と、前記凸部と、前記光出射面とが、それぞれ別部材により形成されていてもよいが、低コストで製造可能な観点から、一連の部材から形成されることが好ましい。本明細書では、前記一連の部材を単に部材と称することがある。前記部材としては、フィルム、シート、平板であってもよい。
【００１５】
前記波長変換部材における部材の形成材料としては、透明であり、ある程度の強度を有するものであれば、特に制限はなく、例えば、樹脂、ガラス等が挙げられる。これらの中でも、柔軟性があり、軽量であることから、樹脂が好ましい。
【００１６】
前記樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選定することができ、例えば、ポリスチレン、スチレン・メチルメタクリレート共重合体、（メタ）アクリル樹脂、ポリメチルペンテン、アリルグリコールカーボネート樹脂、スピラン樹脂、アモルファスポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアリレート、ポリサルホン、ポリアリルサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ジアリルフタレート、フッ素樹脂、ポリエステルカーボネート、ノルボルネン系樹脂（ＡＲＴＯＮ）、脂環式アクリル樹脂（オプトレッツ）、シリコーン樹脂、アクリルゴム、シリコーンゴムなどの透明材料が挙げられ、これらの１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、透明性、屈折率等の光学特性、加工性などの面から、ポリスチレン、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ＰＥＴ、スチレン−（メタ）アクリル共重合体（ＭＳポリマー）などが好ましい。
【００１７】
前記波長変換部材のヘイズとしては、１０％以下が好ましく、２％以下がより好ましく、０．５％以下が特に好ましい。
前記ヘイズが１０％を超えると、入射光を制御して採光する集光効率や導光効率が著しく低下することがある。
ここで、前記「ヘイズ」とは、曇り度合いの値を指し、例えば、ＪＩＳ  ７１０５に準拠したヘイズメータ（型番：ＨＺ−１、スガ試験機（株）製）等の測定装置により評価される値である。
【００１８】
−蛍光体−
前記波長変換部材は、蛍光体を含有し、該蛍光体は、前記入射光を吸収して植物の成長に利用可能な波長を有する光に波長変換する。
【００１９】
例えば、光合成において、植物に含まれ光エネルギーを吸収する役割を持つクロロフィルは、種々の種類があるが、４００ｎｍ〜５００ｎｍの領域と６００ｎｍ〜７５０ｎｍの領域の波長の光をより多く吸収することが多いことが知られている。このため、６００ｎｍ〜７５０ｎｍ付近で発光する蛍光体を波長変換部材に含有させることで、光入射面から入射した光を６００ｎｍ〜７５０ｎｍ付近の波長に光電エネルギーを波長変換し、光出射面から波長変換した光を出射させることができ、効果的に光合成を促進させることができる。即ち、蛍光体を波長変換部材に含ませることで、特定の波長の光を光出射面から出射させることができる。
【００２０】
前記蛍光体における波長変換としては、特に制限はないが、前記蛍光体が吸収する光のピーク波長をλ１（ｎｍ）とし、前記波長変換された光のピーク波長をλ２としたとき、λ１＜λ２の関係を有することが好ましい。
例えば、図６に示すように、前記太陽等を光源とする入射光は、植物における光合成に必要な光の波長よりも短波長側にピーク波長を有し、この入射光に対して吸収効率が高く、波長変換される光がより長波長側にピーク波長を有すると、植物における光合成に必要な光の波長にピーク波長を有し、効率的な植物の育成をすることができる。
更に、前記λ１（ｎｍ）としては、３００ｎｍ〜７００ｎｍが好ましく、前記λ２（ｎｍ）としては、４００ｎｍ〜１，０００ｎｍが好ましい。
【００２１】
前記蛍光体としては、必要とする波長を増強させることができれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＤＣＭ、ＤＭＥＴＣＩ、ＤＯＣＩ、ＤＯＤＣＩ、ＤＱＯＣＩ、ＤＱＴＣＩ、ＨＩＤＣＩ等の蛍光化合物、インドレニン、クマリン、クレジルバイオレット、シアニン、フルオレセイン、マラカイトグリーン、ナイルブルー、オキサジン、ペリレン化合物、フェノキサゾン、フェニルアラニン、フタロシアニン、ピナシアニン、ポルフィン、プロフラビン、ピリジン、ピロメテン、ローダミン、リボフラビン、スチルベン、スチリル化合物、スルホローダミン、ウラニンなどが挙げられる。これらの中でも、ペリレン化合物が好ましく、該ペリレン化合物としては、蛍光発光するものであれば特に制限はなく、例えば、ペリレン、ペリレンレッド、ペリレンオレンジなどが挙げられる。
【００２２】
前記蛍光体としては、例えば下記のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【化１】
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【化２】
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【化３】
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【化４】
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【化５】
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【化６】
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【化７】
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【化８】
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【化９】
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【化１０】
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【化１１】
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【化１２】
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【００２３】
前記蛍光体の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記波長変換部材１００ｍｇに対して０．００１ｍｇ〜２０ｍｇが好ましく、０．０１ｍｇ〜１０ｍｇがより好ましく、０．１ｍｇ〜５ｍｇが特に好ましい。
前記含有量が、０．００１ｍｇ未満であると、光入射面から入射した光を効果的に波長変換することができないことがあり、２０ｍｇを超えると、形状を保つことが困難となることがあり、また、蛍光体の種類によっては、蛍光量が低下することがある。
【００２４】
＜光入射面＞
前記光入射面１１は、光源からの入射光を入光させる側の面である。
前記光源としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、太陽（自然光）、ＬＥＤ、ハロゲンランプ等の人工光源などが挙げられる。
【００２５】
前記光入射面１１としては、特に制限はないが、図１に示すように、波長変換部材の表面全体に光入射面１１を有するようにしてもよく、図２に示すように、波長変換部材表面の一部に光入射面１１を有するようにしてもよい。その中でも、図１に示すように、大面積での受光が可能という点で波長変換部材の表面全体に光入射面１１を有することが好ましい。
【００２６】
前記光入射面１１の長さとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜変更することができるが、例えば、１ｍｍ〜５，０００ｍｍが好ましく、５ｍｍ〜１，０００ｍｍがより好ましく、２０ｍｍ〜５００ｍｍが特に好ましい。
前記長さが、１ｍｍ未満であると、入射する光が少なくなりすぎることがあり、５，０００ｍｍを超えると、波長変換部材による光吸収の損失が大きくなりすぎることがある。
【００２７】
前記光入射面１１における光の屈折率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜変更することができるが、１．０５〜１．８が好ましく、１．１〜１．７５がより好ましく、１．２〜１．７が特に好ましく、１．３〜１．６５が最も好ましい。
前記屈折率が、１．０５未満であると、臨界角が大きすぎ、部材内部を伝播する光の多くが漏れてしまうことがあり、１．８を超えると、界面反射が大きく、光の部材内部への入射光量が低下しすぎることがある。前記屈折率は、エリプソメトリ法により、例えば、アッベ屈折率計（アタゴ（株）製）などを用いて測定される。
【００２８】
＜光出射面＞
前記光出射面１２は、波長変換された光を出射される側の面である。
前記光出射面１２としては、特に制限はないが、図１に示すように、光入射面の反対側の面全体に光出射面１２を有するようにしてもよく、図２に示すように、部材表面の一部に光出射面１２を有するようにしてもよい。その中でも、図１に示すように、光出射量を多くするという点で部材の表面全体に光入射面１２を有することが好ましい。
【００２９】
前記光出射面１２の長さとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜変更することができるが、例えば、１ｍｍ〜５，０００ｍｍが好ましく、５ｍｍ〜１，０００ｍｍがより好ましく、２０ｍｍ〜５００ｍｍが特に好ましい。
前記長さが、１ｍｍ未満であると、出射する光が少なくなりすぎることがあり、５，０００ｍｍを超えると、部材による光吸収の損失が大きくなりすぎることがある。
【００３０】
＜凸部＞
前記凸部１３としては、光入射面１１及び光出射面１２のいずれかに有していればよいが、光取り出し効率を向上させるという点で光出射面１２に有することが好ましい。
【００３１】
前記凸部１３の平均高さＨとしては、５μｍ未満であり、０．０１μｍ〜４．５μｍがより好ましく、０．２μｍ〜０．７μｍが特に好ましい。
前記平均高さＨが、５μｍ以上であると、長期繰り返し使用により同時期に複数の凸部１３が剥離ないし崩落しやすくなるとともにコストがかかることがあり、０．０１μｍ未満であると、光出射量が少なくなってしまうことがある。
前記平均高さは、例えば、段差計を用いて凸部１３の高さを１０点測定した平均値である。
【００３２】
図３に示すように、前記凸部１３の隣接する凸部１３の中心間の平均距離Ｐ（以下、ピッチ間隔ともいう）としては、１μｍ〜１００μｍが好ましく、２μｍ〜５０μｍがより好ましく、１μｍ〜２．５μｍが特に好ましい。
前記ピッチ間隔Ｐが、１μｍ未満であると、ピッチ間隔Ｐが密になりすぎ透過光量が低下することがあり、１００μｍを超えると、出射量が少なくなることがある。なお、ピッチ間隔は、凸部１３が形成されている部材表面を上から見たとき、各凸部の外接円を計測し、隣接する外接円の中心間の距離を１０点測定した平均値をいう。ここで、前記外接円は、例えば、光学顕微鏡を用いて測定することができる。
【００３３】
前記凸部１３の面積率としては、３０％未満が好ましく、１％〜２５％がより好ましく、５％〜２０％が特に好ましい。
前記面積率が、３０％を超えると、波長変換部材１の透明性を阻害することがあり、光の入射が減少することがある。
前記面積率とは、単位面積当たりの凸部１３全ての占有面積のことをいい、前記面積率は、例えば、顕微鏡観察で測定することができる。
【００３４】
前記凸部１３の形状としては、特に制限はなく、使用目的に応じて適宜変更することができるが、例えば、半球形状、錐形状、のこぎり状、蛇腹状、方形状などが挙げられる。
前記錐形状としては、例えば、三角錐、円錐、四角錐などが挙げられる。これらの中でも、光出射効率という点で、錐形状が好ましい。
【００３５】
前記凸部１３の形状が錐形状の場合、前記凸部１３の高さ方向から前記光出射面１２に向かって垂直方向となるように切断した断面形状が三角形となる。
図３に示すように断面形状が三角形の場合の頂角αの平均角度としては、６０°〜１２０°が好ましく、６５°〜１１５°がより好ましく、７０°〜１１０°が特に好ましい。
前記頂角αの平均角度が、６０°未満であると、破損しやすくなることがあり、１２０°を超えると、光出射効率が低くなりすぎることがある。前記頂角αの平均角度は、波長変換部材１を凸部１３の高さ方向から前記光出射面１２に垂直方向へ切断し、その断面形状から１０点の頂角αを測定した平均値をいう。頂角αは、例えば、光学顕微鏡を用いて測定することができる。
【００３６】
図３に示すように断面形状が三角形の場合の底角βの平均角度としては、３０°〜６０°が好ましく、３３°〜５８°がより好ましく、３５°〜５５°が特に好ましい。
前記底角βの平均角度が、３０°未満であると、光出射効率が低くなることがあり、６０°を超えると、破損しやすかったり、光出射効率が低くなることがある。前記底角βの平均角度は、波長変換部材１を凸部１３の高さ方向から前記光出射面１２に垂直方向へ切断し、その断面形状から１０点の底角βを測定した平均値をいう。底角βは、例えば、光学顕微鏡を用いて測定することができる。
【００３７】
前記頂角（頂部）の曲率半径としては、１００μｍ以下が好ましく、１μｍ〜９０μｍがより好ましく、５μｍ〜８０μｍが特に好ましい。
前記曲率半径が、１００μｍを超えると、光出射効率が低くなることがある。
前記曲率半径は、例えば、三次元計測器により測定することができる。
【００３８】
前記底角（底部）の曲率半径としては、１００μｍ以下が好ましく、１μｍ〜９０μｍがより好ましく、５μｍ〜８０μｍが特に好ましい。
前記曲率半径が、１００μｍを超えると、光出射効率が低くなることがある。
前記曲率半径は、例えば、三次元計測器により測定することができる。
【００３９】
−凸部の形成方法−
前記凸部１３の形成方法としては、特に制限はなく、例えば、切削法、ナノインプリント法、レーザ微細加工、エッチング法など目的に応じて適宜選択することができるが、同じ形状のものを均一に形成するという理由からナノインプリント法で形成させることが好ましい。
【００４０】
前記ナノインプリント法としては、予め所望の凹凸形状を備えるスタンパ（金型）で転写することで凸部１３を形成させることができる。具体的には、スタンパ原版（シリコン基板）上にフォトレジスト材料からなるフォトレジスト層をスピンコート法などで塗布し、光学系レンズでレーザ光をフォトレジスト層に集光して照射することで複数の微細孔を形成させ、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などのエッチング処理を行い、原版上に形成された複数の微細孔の深さを調整した後、フォトレジスト層を除去することで所望の凹凸形状を有するスタンパを作製する。
光を出射させる光出射面１２にナノインプリント材料からなるナノインプリント層を形成させ、このナノインプリント層を前記スタンパで押圧し、必要に応じて加熱又は光照射することで光出射面１２に凸部１３を形成させる。
【００４１】
前記フォトレジスト材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、通常の光反応を利用するフォトレジスト材料、熱反応を利用するフォトレジスト材料など挙げられるが、高精細で、凹凸周囲に細かな構造ができ、より光相互作用に高い効果を発現できる点で熱反応を利用できるフォトレジスト材料が好ましい。
前記熱反応を利用できるフォトレジスト材料としては、例えば、メチン色素（シアニン色素、ヘミシアニン色素、スチリル色素、オキソノール色素、メロシアニン色素など）、大環状色素（フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素、ポルフィリン色素など）、アゾ色素（アゾ金属キレート色素を含む）、アリリデン色素、錯体色素、クマリン色素、アゾール誘導体、トリアジン誘導体、１−アミノブタジエン誘導体、経皮酸誘導体、キノフタロン系色素などが挙げられる。
【００４２】
前記ナノインプリント材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、熱可塑性樹脂及び光硬化性樹脂の少なくともいずれかを含有するインプリントレジスト組成物などが挙げられる。
前記インプリントレジスト組成物としては、例えば、ノボラック系樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、有機ガラス樹脂、無機ガラス樹脂などが挙げられる。
【００４３】
前記フォトレジスト層の厚みとしては、スタンパの表面上に形成される凸部１３の平均高さに対して５％以上、２００％未満であることが好ましい。
前記厚みが、５％未満であると、レジスト量が不足し、所望の凸部１３を形成することができないことがある。
【００４４】
前記フォトレジスト層の厚みとしては、例えば、該フォトレジスト層を形成した光出射面１２から該フォトレジスト層を一部剥離し、剥離後の段差（高さ）をＡＦＭ装置（ＯＬＳ、オリンパス株式会社製）にて測定することができる。
【００４５】
前記インプリントレジスト組成物の粘度としては、２５℃で１ｍＰａ・ｓ〜２００ｍＰａ・ｓが好ましく、１ｍＰａ・ｓ〜１００ｍＰａ・ｓがより好ましい。
前記インプリントレジスト組成物の粘度としては、例えば、超音波式粘度計などを用いて測定することができる。
【００４６】
＜その他の部材＞
前記その他の部材としては、反射層、導光部などが挙げられる。
【００４７】
−反射部−
前記光入射面１１における側面には、必要に応じて、反射部１４を有するようにしてもよい。
前記反射部１４の形成材料としては、高い反射率を有する限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、銀、アルミニウム、金、銅、マグネシウムなどの金属、高屈折率のＴｉＯ２、ＺｎＳ、シリコンなどの誘電体や半導体などが挙げられる。
【００４８】
−導光部−
図２に示すように、前記導光部１５は、前記光入射面１１と前記光出射面１２との間に配され、前記波長変換された光を前記光出射面１２に導波させるとともに、前記波長変換部材１の長さを適宜変更するものとしてなる。
【００４９】
前記導光部１５の長さとしては、特に制限はなく、使用目的に応じて適宜変更することができるが、例えば、１０ｍｍ〜１０，０００ｍｍが好ましく、１００ｍｍ〜５，０００ｍｍがより好ましく、５００ｍｍ〜２，０００ｍｍが特に好ましい。
前記長さが１０ｍｍ未満であると、導光する長さに比して、導光できる光量が少なく効率が低くなることがあり、１０，０００ｍｍを超えると、導光中の光のロスにより光量が低下することがある。
【００５０】
（植物の育成方法）
本発明の植物の育成方法は、本発明の波長変換部材を用いて植物を育成する方法であって、前記波長変換部材における前記光入射面１１から入射された光の波長を植物の成長に利用可能な波長を有する光に波長変換させ、前記波長変換部材における前記光出射面１２から植物の育成場に出射させるように、前記光出射面１２を配することとしてなる。
【００５１】
前記植物の育成場としては、特に制限はなく、野菜などを栽培するビニールハウス、微細藻類を含む藻類を育成する水域などが挙げられる。
例えば、前記野菜などを栽培するビニールハウスにおいては、波長変換部材１をビニールハウスの内面に貼付することにより、野菜などの植物が光合成を行うことのできる波長に変換された光を効率的に取り出すことができる。
【実施例】
【００５２】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００５３】
（実施例１）
＜波長変換部材の作製＞
長さ２００ｍｍ、幅２００ｍｍ及び厚みが２ｍｍであり、屈折率が１．５の蛍光アクリル板（アクリ屋社製、集光レッド）を用い、該アクリル板の一方の面を光入射面とし、他方の面を光出射面とした。
【００５４】
前記光出射面と同一形状（２００ｍｍ×２００ｍｍ）のシリコン基板上に、フォトレジスト化合物として下記構造式で表される化合物Ａ（３０ｍｇ）を２，２，３，３−テトラフルオロ−１−プロパノール  １ｍｌに溶解させ、この溶液を１，０００ｒｐｍで回転させながらスピンコート法を用いて１００ｎｍの厚さに塗布し、シリコン基板上にフォトレジスト層を形成させた。
【化１３】
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【００５５】
シリコン基板上に形成させたフォトレジスト層に対して、パルステック工業社製ＮＥＯ１０００（波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．８５）で線速５ｍ／ｓ、１４ｍＷで凹部の隣接する凹部間の最短距離のピッチ間隔が４５μｍとなり、平均高さが３μｍとなり、凹部の形状が円錐となるように複数の微細孔を形成させた。その後、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）処理を行いフォトレジスト層の形成された複数の微細孔の深さを３μｍに調整し、フォトレジスト層を２，２，３，３−テトラフルオロ−１−プロパノールで除去した。フォトレジスト層を除去してスタンパを作製した。
【００５６】
このスタンパ上に、インプリント化合物（ＰＡＫ−０１、東洋合成工業社製）を滴下し、アクリル板（アクリ屋社製、集光レッド  ２ｍｍ厚）を密着させた。このアクリル板上を前記スタンパで押圧しながらＵＶ照射機（アイグランデージ社製、ＥＣＳ−４０１ＧＸ）を用いて、コンベア速度７６０ｃｍ／分、７５ｍＪ／ｃｍ２の条件で２回照射することで光出射面表面に凸部を形成させ、実施例１の波長変換部材を作製した。
凸部の平均高さは、三次元計測器（オリンパス社製）で１０点計測し、その平均値を凸部の平均高さとし、平均高さが３μｍであった。
ピッチ間隔は、凸部の外接円を三次元計測器（オリンパス社製）で計測し、隣接する外接円の中心間の距離を１０点計測し、その平均値をピッチ間隔とし、ピッチ間隔が１２μｍであった。
凸部の断面の頂角の平均角度及び底角の平均角度を三次元計測器（オリンパス社製）で１０点計測し、その平均値を頂角の平均角度及び底角の平均角度とした。頂角の平均角度は、９０°及び底角の平均角度は、共に４５°であった。
面積率を三次元計測器（オリンパス社製）で測定したところ、２５％であった。
頂角及び底角の曲率半径を三次元計測器（オリンパス社製）で測定したところ、頂角の曲率半径は１０μｍであり、底角の曲率半径は５μｍであった。
【００５７】
（評価）
実施例１の波長変換部材の透過率と反射率の比、栽培試験及び剥離試験を以下のように評価した。結果を表１に示す。
【００５８】
＜透過率と反射率の比＞
波長変換部材透過率は、分光光度計（オーシャンフォトニクス社製、ＵＳＢ−２０００）に積分球を取り付け、波長４００〜７００ｎｍについて、波長１ｎｍ毎に蛍光放射を含めた透過率を測定した。前記波長変換部材の光入射面に垂直の方向から光を入射させ、前記波長変換部材を透過する光の強度を、前記波長変換部材を置かないブランクの値と比較した。入射光波長は５５０ｎｍを使用した。
波長変換部材の反射率は、分光光度計（オーシャンフォトニクス社製、ＵＳＢ２０００）に積分球を取り付け、波長４００〜７００ｎｍについて、波長１ｎｍ毎に反射率を測定し、入射光波長５５０ｎｍでの蛍光放射を含めた反射率を求めた。ここで、基準値として、標準白板の反射率を１００％とした。
測定した透過率と反射率をもとに、透過率と反射率の比（透過率／反射率）を算出した。
【００５９】
＜植物の育成評価＞
図５Ａに示すように、製造した波長変換部材の光出射面を内側、下部にし、植物の育成場の床面積が約４０，０００ｍｍ２（一辺２００ｍｍ）となるように波長変換部材で覆われた箱を設けた。４０粒の小松菜の種Ｎｏ．９２２７７０（サカタのタネ、ロット３５６９９２、ニュージーランド産）を培地中に埋めた。なお、培地として、バーミキュライト（カインズ社製）を使用し、ハイポニカ用肥料（協和株式会社製）を５００倍に薄めて培地中に散布したものを使用した。
光源として、エコランプ電球（ＮＩＨＯＮＹＵＳＡＣ社製、９５Ｗ形白色）を使用し、２４時間照射し続け、前記小松菜の種を培地中に埋めた日から２０日後に生育した小松菜２０本の合計重量を測定することで植物の育成を評価した。
【００６０】
＜剥離試験＞
温度８０℃、湿度８５％ＲＨの雰囲気下に実施例１の波長変換部材を載置した。３日間（７２時間）経過後、波長変換部材の凸部の状態を観察し、以下の評価基準に基づいて評価した。
〔評価基準〕
◎：凸部の剥離なし
○：凸部の剥離がほとんどなし（凸部の剥離率が凸部全体の５％未満）
△：凸部の剥離が一部ある（凸部の剥離率が凸部全体の５％以上１０％未満）
×：凸部の剥離が多く、使用に耐えない（凸部の剥離率が凸部全体の１０％以上）
【００６１】
（実施例２）
実施例１において、凸部の平均高さを３μｍから４．５μｍとし、ピッチ間隔を１２μｍから１８μｍとした以外は、実施例１と同様にして、実施例２における波長変換部材を製造した。
実施例１と同様にして、透過率と反射率の比、植物の育成評価及び剥離試験を行った。結果を表１に示す。
【００６２】
（実施例３）
実施例１において、凸部の平均高さを３μｍから０．６μｍとし、ピッチ間隔を１２μｍから２．４μｍとした以外は、実施例１と同様にして、実施例３における波長変換部材を製造した。
実施例１と同様にして、透過率と反射率の比、植物の育成評価及び剥離試験を行った。結果を表１に示す。
【００６３】
（実施例４）
実施例１において、凸部の平均高さを３μｍから０．３μｍとし、ピッチ間隔を１２μｍから１．２μｍとした以外は、実施例１と同様にして、実施例４における波長変換部材を製造した。
実施例１と同様にして、透過率と反射率の比、植物の育成評価及び剥離試験を行った。結果を表１に示す。
【００６４】
（実施例５）
実施例１において、頂角の平均角度を９０°から１１０°とし、底角の平均角度を共に４５°から共に３５°とし、ピッチ間隔を１２μｍから１７．１μｍとした以外は、実施例１と同様にして、実施例５における波長変換部材を製造した。
実施例１と同様にして、透過率と反射率の比、植物の育成評価及び剥離試験を行った。結果を表１に示す。
【００６５】
（実施例６）
実施例１において、頂角の平均角度を９０°から３０°とし、底角の平均角度を共に４５°から共に７５°とし、ピッチ間隔を１２μｍから３．２μｍとした以外は、実施例１と同様にして、実施例６における波長変換部材を製造した。
実施例１と同様にして、透過率と反射率の比、植物の育成評価及び剥離試験を行った。結果を表１に示す。
【００６６】
（実施例７）
実施例１において、底角の平均角度を共に４５°から一方を４０°、他方を５０°とし、ピッチ間隔を１２μｍから１８．３μｍとした以外は、実施例１と同様にして、実施例７における波長変換部材を製造した。
実施例１と同様にして、透過率と反射率の比、植物の育成評価及び剥離試験を行った。結果を表１に示す。
【００６７】
（実施例８）
実施例１において、面積率を２５％から３５％とし、ピッチ間隔を１２μｍから１０．２μｍにした以外は、実施例１と同様にして、実施例８における波長変換部材を製造した。
実施例１と同様にして、透過率と反射率の比、植物の育成評価及び剥離試験を行った。結果を表１に示す。
【００６８】
（実施例９）
実施例１において、頂角を４５°から１３０°とし、底角の平均角度を共に４５°から共に２５°とし、ピッチ間隔を１２μｍから２５．７μｍとした以外は、実施例１と同様にして、実施例９における波長変換部材を製造した。
実施例１と同様にして、透過率と反射率の比、植物の育成評価及び剥離試験を行った。結果を表１に示す。
【００６９】
（実施例１０）
実施例１において、頂角の平均角度を９０°から１０°とし、底角の平均角度を共に４５°から共に８５°とし、ピッチ間隔を１２μｍから１μｍとした以外は、実施例１と同様にして、実施例１０における波長変換部材を製造した。
実施例１と同様にして、透過率と反射率の比、植物の育成評価及び剥離試験を行った。結果を表１に示す。
【００７０】
（実施例１１）
実施例１において、頂角の曲率半径を１０μｍから４０μｍとした以外は、実施例１と同様にして、実施例１１における波長変換部材を製造した。
実施例１と同様にして、透過率と反射率の比、植物の育成評価及び剥離試験を行った。結果を表１に示す。
【００７１】
（実施例１２）
実施例１において、底角の曲率半径を５μｍから４０μｍとした以外は、実施例１と同様にして、実施例１２における波長変換部材を製造した。
実施例１と同様にして、透過率と反射率の比、植物の育成評価及び剥離試験を行った。結果を表１に示す。
【００７２】
（実施例１３）
実施例１において、凸部の断面形状を三角形から半球状とした以外は、実施例１と同様にして、実施例１３における波長変換部材を作製した。
実施例１と同様にして、透過率と反射率の比、植物の育成評価及び剥離試験を行った。結果を表１に示す。
【００７３】
（実施例１４）
実施例１において、凸部を光入射面にも設けた以外は、実施例１と同様にして、実施例１４における波長変換部材を作製した。
実施例１と同様にして、透過率と反射率の比、植物の育成評価及び剥離試験を行った。結果を表１に示す。
【００７４】
（実施例１５）
実施例１において、頂角の平均角度を９０°から１２６°とし、底角の平均角度を共に４５°から共に２７°とした以外は、実施例１と同様にして、実施例１５における波長変換部材を作製した。
実施例１と同様にして、透過率と反射率の比、植物の育成評価及び剥離試験を行った。結果を表１に示す。
【００７５】
（比較例１）
実施例１において、凸部の平均高さを３μｍから１０μｍとし、ピッチ間隔を１２μｍから４０μｍとした以外は、実施例１と同様にして、比較例１における波長変換部材を製造した。
実施例１と同様にして、透過率と反射率の比、植物の育成評価及び剥離試験を行った。結果を表１に示す。
【００７６】
（比較例２）
実施例１において、凸部を設けなかった以外は、実施例１と同様にして、比較例２における波長変換部材を製造した。
実施例１と同様にして、透過率と反射率の比、植物の育成評価及び剥離試験を行った。結果を表１に示す。
【００７７】
（比較例３）
実施例１において、蛍光体を含有する蛍光アクリル板を、蛍光体を含有しないアクリル板に代えた以外は、実施例１と同様にして、比較例３における波長変換部材を製造した。
実施例１と同様にして、透過率と反射率の比を測定したところ、蛍光放射が含まれないので測定することができなかった。
実施例１と同様にして、植物の育成評価及び剥離試験を行った。結果を表１に示す。
【００７８】
（比較例４）
実施例１において、凸部の平均高さを３μｍから６μｍとした以外は、実施例１と同様にして、比較例４における波長変換部材を製造した。
実施例１と同様にして、透過率と反射率の比、植物の育成評価及び剥離試験を行った。結果を表１に示す。
【００７９】
【表１−１】
2011244721.tif 000016
【表１−２】
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【表１−３】
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【００８０】
表１から、実施例１〜１５における波長変換部材は、比較例１〜４における波長変換部材に対して、大幅に植物育成の促進を図れることがわかる。また、実施例１〜１５における波長変換部材は、剥離試験も良好な結果を示しており、長期繰り返し使用により同時期に凸部が剥離することがない。
【００８１】
図４から、実施例１では、光出射面において、波長ピークが約６６０ｎｍである光を出射しており、光合成に有効な光（６００ｎｍ〜７５０ｎｍ）を出射しているのに対し、比較例３では、波長ピークが約４５０ｎｍである光と波長ピークが約５５０ｎｍである光を出射しており光合成に有効な光はほとんど出射していないことがわかる。
このことは、図５Ａの実施例１の育成状況を示す写真と、図５Ｂの比較例３の育成状況を示す写真からわかるように、実施例１は、比較例３と比較して小松菜の葉の数が多く、成長が早いことからもわかる。
本発明の波長変換部材、並びにこれを用いた植物の育成方法によれば、長期繰り返し使用により同時期に凸部が剥離ないし崩落することがないので、入射した光を光合成に有効な波長に変換し、光取出し効率が激減することがないので、植物の育成が抑制されることがない。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明の波長変換部材は、長期繰り返し使用により同時期に凸部が剥離ないし崩落することがないので、長期間に亘って光を光合成可能な波長に変換し、かつ、光取出し効率が激減することがないので、様々な状況において使用することができ、例えば、植物の育成方法、太陽電池及び光電変換素子などに幅広く用いることができる。
【符号の説明】
【００８３】
１        波長変換部材
１１      光入射面
１２      光出射面
１３      凸部
１４      反射部
１５      導光部
【図６】
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【図１】
2011244721.tif 000020
【図２】
2011244721.tif 000021
【図３】
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【図４】
2011244721.tif 000023
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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