(57)【要約】【課題】蛍光の取り出し効率が高い光源ユニットを提供する。【解決手段】本発明の光源ユニット１０は、励起光を発する光源１１と、前記励起光が励起光入射面１２ａから入射されて所定波長帯域光を生ずる蛍光体１２とを備え、蛍光体１２の励起光入射面１２ａから蛍光を射出するものであり、蛍光体１２の励起光入射面１２ａに、蛍光体１２とは異なる材質からなる、複数の凹凸が形成された凹凸構造層１３を有し、凹凸構造層１３は直線透過率が７５％以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を発する光源と、前記励起光が励起光入射面から入射されて所定波長帯域光を生ずる蛍光体とを備え、前記蛍光体の前記励起光入射面から蛍光を射出する光源ユニットであって、
前記蛍光体の励起光入射面に、前記蛍光体とは異なる材質からなる、複数の凹凸が形成された凹凸構造層を有し、該凹凸構造層は、式（１）で定義される直線透過率Ｔが７５％以上であることを特徴とする光源ユニット。
直線透過率Ｔ（％）＝（ＩＸ／Ｉ１）×１００  （１）
Ｉ１：光源から凹凸構造層に向けて照射した直線状の光Ｑ１の光量
ＩＸ：凹凸構造層を透過した、前記光Ｑ１の延長線上の光ＱＸの光量
【請求項２】
前記凹凸構造層が、ＳｉＯＮ，酸化ケイ素，窒化珪素よりなる群から選ばれる少なくとも１種のケイ素化合物により形成されている、請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項３】
前記凹凸の最頻ピッチが２５〜５００ｎｍ且つアスペクト比が０．５以上の凹凸が形成されている、請求項１又は２に記載の光源ユニット。
【請求項４】
前記凹凸構造層の屈折率が蛍光体の屈折率±０．１０以内である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光源ユニット。
【請求項５】
前記凹凸における凸部の形状は、円錐状、紡錘状、円錐台状、紡錘台状から選ばれる１種または２種類以上の複合形状である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光源ユニット。
【請求項６】
前記凹凸は、隣接する７つの凸部の中心点が正六角形の６つの頂点と対角線の交点となる位置関係で連続して整列しているエリアを複数備え、該複数のエリアの面積、形状及び格子方位がランダムである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光源ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体を用いる光源ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光体を用いる光源ユニットとして、特許文献１に記載された光源装置が提案されている。特許文献１に記載の光源装置では、光源と蛍光体層とが空間的に離されて配置されており、光源から発した励起光を蛍光体層に入射させ、蛍光体層の励起光が入射する側の面から反射方式によって、少なくとも蛍光を取り出すようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１２９１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の光源装置では、蛍光の取り出し効率が不充分であり、蛍光体に照射した励起光のエネルギーに対して射出する蛍光の強度が高いとはいえなかった。
本発明は、表面での反射率が低く、且つ励起光のエネルギーに対して射出する蛍光の強度が高い光源ユニット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】
【０００５】
本発明は、以下の態様を有する。
［１］励起光を発する光源と、前記励起光が励起光入射面から入射されて所定波長帯域光を生ずる蛍光体とを備え、前記蛍光体の前記励起光入射面から蛍光を射出する光源ユニットであって、前記蛍光体の励起光入射面に、前記蛍光体とは異なる材質からなる、複数の凹凸が形成された凹凸構造層を有し、該凹凸構造層は、式（１）で定義される直線透過率Ｔが７５％以上であることを特徴とする光源ユニット。
直線透過率Ｔ（％）＝（ＩＸ／Ｉ１）×１００  （１）
Ｉ１：光源から凹凸構造層に向けて照射した直線状の光Ｑ１の光量
ＩＸ：凹凸構造層を透過した、前記光Ｑ１の延長線上の光ＱＸの光量
［２］前記凹凸構造層が、ＳｉＯＮ，酸化ケイ素，窒化珪素よりなる群から選ばれる少なくとも１種のケイ素化合物により形成されている、［１］に記載の光源ユニット。
［３］前記凹凸の最頻ピッチが２５〜５００ｎｍ且つアスペクト比が０．５以上の凹凸が形成されている、［１］又は［２］に記載の光源ユニット。
［４］前記凹凸構造層の屈折率が蛍光体の屈折率±０．１０以内である、［１］〜［３］のいずれか一項に記載の光源ユニット。
［５］前記凹凸における凸部の形状は、円錐状、紡錘状、円錐台状、紡錘台状から選ばれる１種または２種類以上の複合形状である、［１］〜［４］のいずれか一項に記載の光源ユニット。
［６］前記凹凸は、隣接する７つの凸部の中心点が正六角形の６つの頂点と対角線の交点となる位置関係で連続して整列しているエリアを複数備え、該複数のエリアの面積、形状及び格子方位がランダムである、［１］〜［５］のいずれか一項に記載の光源ユニット。
【０００６】
上記光源ユニットは、例えば、以下の光源ユニットの製造方法によって製造することができる。
すなわち、光源ユニットの製造方法は、励起光が入射された際に蛍光を発する蛍光体の励起光入射面に無機膜を製膜する製膜工程と、前記無機膜の上にマスクを被覆するマスク被覆工程と、前記マスクで被覆された無機膜をドライエッチングして凹凸構造層を形成する凹凸形成工程と、励起光が励起光入射面から入射するように前記凹凸構造層の近傍に設置する光源設置工程とを有する方法である。光源ユニットにおいて取り出す光の波長が可視光領域である場合には、前記凹凸構造層における凹凸の最頻ピッチが２５〜５００ｎｍ且つアスペクト比が０．５以上になるように、マスクのパターン及びドライエッチング条件を選択することが好ましい。
また、この光源ユニットの製造方法におけるマスク被覆工程は、コロイダルリソグラフィー法等で単粒子膜をマスクとすることが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の光源ユニットは、表面での反射率が低く、且つ励起光のエネルギーに対して射出する蛍光の強度が高いものである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の光源ユニットの一実施形態を模式的に示す断面図である。
【図２】直線透過率の測定について説明する模式図である。
【図３】凹凸構造層と高屈折率ガラス板との界面の反射率の測定について説明する模式図である。
【図４】図１の光源ユニットを構成する凹凸構造層を示す拡大断面図である。
【図５】図１の光源ユニットを構成する凹凸構造層を示す拡大平面図である。
【図６】図１の光源ユニットの製造方法の説明図であって、（ａ）はマスク被覆工程後、マスクの隙間をエッチングガスが通り抜けて無機膜の表面に到達し、その部分に溝が形成された状態、（ｂ）は凹凸形成工程の途中、（ｃ）は凹凸形成工程後の状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の光源ユニットの一実施形態を示す。
図１に、本実施形態の光源ユニットを示す。本実施形態の光源ユニット１０は、光源１１と、板状の蛍光体１２と、蛍光体１２の一面である励起光入射面１２ａに設けられた凹凸構造層１３と、反射部材１４とを備える。
【００１０】
（光源）
光源１１は、励起光を発生させるものであり、例えば、発光ダイオード、レーザー、ハロゲンランプなどが挙げられるが、本発明の効果を発揮可能な光源であれば、必ずしもこれらに限定されるものではない。
【００１１】
（蛍光体）
蛍光体１２は、光源１１から励起光が入射された際に、蛍光分子が励起光により光励起して励起状態となり、輻射過程を経て基底状態に戻るに伴い、所定波長帯域の蛍光やりん光などを生じるものである。
蛍光体１２を構成する材料としては、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２のガーネット構造結晶体に、発光に寄与する元素が賦活剤として添加されたもの（以下、「ＹＡＧ」という。）が挙げられる。賦活剤としては、ネオジム（Ｎｄ）、エルビウム（Ｅｒ）、ユウロビウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）等が挙げられる。賦活剤の元素の含有量は、蛍光体として使用可能になる範囲であれば特に限定されない。
ＹＡＧ以外の材料としては、例えば、ＣａＡｌＳｉＮ３、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８、ＫＳｉＦ６、ＫＴｉＦ６、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４、Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２、（Ｌｕ，Ｙ）３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ３（Ｇａ，Ａｌ）５Ｏ１２、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２、ＣａＳｃ２Ｏ４、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８等を用いることができる。
蛍光体の形状は特に制限されず、例えば、角柱状（例えば、三角柱状、四角柱状等）であってもよい。
【００１２】
（凹凸構造層）
凹凸構造層１３は、蛍光体１２とは異なる材質からなり、光出射側の面が凹凸面１３ａとされた層である。本実施形態では、多数の円錐形の凸部Ｅｎ（ｎは１以上の整数）を有している。
凹凸構造層１３の材質としては、蛍光体１２と屈折率が同等な物質が使用される。ここで、「蛍光体と屈折率が同等」とは、蛍光体の屈折率に対して±０．１の範囲内のことである。蛍光体が、Ｎｄ添加ＹＡＧの場合、Ｎｄ添加ＹＡＧの屈折率が１．８であるため、「蛍光体と屈折率が同等」とは、屈折率が１．７〜１．９の範囲内のことである。凹凸構造層１３の材質の屈折率が蛍光体１２と異なると、蛍光体１２と凹凸構造層１３との界面にて蛍光が屈折するため、光取り出し効率が低下するおそれがある。
蛍光体がＹＡＧである場合には、屈折率が同等の物質としては、容易に製膜できることから、ＳｉＯＮ，酸化ケイ素，窒化ケイ素よりなる群から選ばれる少なくとも１種のケイ素化合物が好ましい。
【００１３】
凹凸構造層１３は、直線透過率が７５％以上であり、８５％以上であることが好ましく、９５％以上であることがより好ましい。凹凸構造層１３の直線透過率が前記下限値未満であると、光拡散性が高くなり、スポット径の小さな光を取出しにくくなる。蛍光やりん光を生じさせる光源ユニットにおいては、スポット径が大きいものは好ましくない。
【００１４】
直線透過率は、下記式（１）により定義される。
直線透過率Ｔ（％）＝（ＩＸ／Ｉ１）×１００  （１）
Ｉ１：光源から凹凸構造層に向けて照射した直線状の光Ｑ１の光量
ＩＸ：凹凸構造層を透過した、前記光Ｑ１の延長線上の光ＱＸの光量
ここで、光量は、輝度（ｃｄ／ｃｍ２）のことである。
上記の式（１）を用いて凹凸構造層１３の直線透過率Ｔを求める場合には、蛍光体１２から凹凸構造層１３を剥離する必要がある。
しかし、蛍光体１２から凹凸構造層１３のみを剥離させ、凹凸構造層１３の直線透過率を測定することは容易ではないし、凹凸構造層１３のみを形成することはできない。そこで、蛍光体１２の代わりに高屈折率ガラス板の一方の面に凹凸構造層１３と同一の凹凸構造層（厚さは１００μｍ以下とする。）を形成し、これにより得た積層体を直線透過率測定用試験体として使用する。凹凸構造層１３を透過し且つ凹凸構造層１３から出射する直前の光ＱＸの光量ＩＸを直接測定することはできないので、図２に示すように、高屈折率ガラス板２０から出射した光Ｑ３の光量Ｉ３を測定する。
光量Ｉ３から直線透過率Ｔが求められるよう、高屈折率ガラス板２０と凹凸構造層１３との界面での反射率α１と、高屈折率ガラス板２０と空気との界面での反射率α２と、高屈折率ガラス板２０の光吸収率βとを利用し、式（１）を変形する。反射率α１、反射率α２及び光吸収率βの測定方法については後述するが、これらの数値は、百分率に換算していない比率である。
式（１）の変形について、以下に具体的に示す。
凹凸構造層１３の内部を透過して高屈折率ガラス板２０との界面に到達した光Ｑｘの一部は、高屈折率ガラス板２０と高屈折率ガラス板２０との界面にて反射される。そのため、凹凸構造層１３の内部を透過した光ＱＸの光量ＩＸは、下記式（２）に示すように、凹凸構造層１３から出射し、高屈折率ガラス板２０に入射した光Ｑ２の光量Ｉ２と、高屈折率ガラス板２０と高屈折率ガラス板２０との界面にて反射した反射光Ｑｂの光量Ｉｂとの合計と等しい。
ＩＸ＝Ｉ２＋Ｉｂ  （２）
反射光Ｑｂの光量Ｉｂは、下記式（３）で表される。
Ｉｂ＝｛α１／（１−α１）｝×Ｉ２  （３）
高屈折率ガラス板２０では光の吸収が起こるため、高屈折率ガラス板２０に入射した光Ｑ２が高屈折率ガラス板２０を透過すると、空気との界面に到達した際の光Ｑ２’ の光量Ｉ２’は、下記式（４）となる。
Ｉ２’＝Ｉ２×｛１−β｝  （４）
また、高屈折率ガラス板２０を透過して空気との界面に到達した光Ｑ２’ の一部は、高屈折率ガラス板２０と空気との界面にて反射される。そのため、高屈折率ガラス板２０の内部を透過した光Ｑ２’の光量Ｉ２’は、下記式（５）に示すように、高屈折率ガラス板２０から出射した光Ｑ３の光量Ｉ３と、高屈折率ガラス板２０と空気との界面における反射光Ｑｃの光量Ｉｃの合計に等しい。
Ｉ２’＝Ｉ３＋Ｉｃ  （５）
反射光Ｑｃの光量Ｉｃは、下記式（６）で表される。
Ｉｃ＝｛α２／（１−α２）｝×Ｉ３  （６）
上記の式（２）〜（６）を利用し、式（１）を変形すると、下記式（７）となる。
Ｐ＝（Ｉ３／Ｉ１）×｛１／（１−α１）｝×｛１／（１−α２）｝×｛１／（１−β）｝×１００  （７）
この式（７）によれば、高屈折率ガラス板２０から出射した光の光量Ｉ３から直線透過率を求めることができる。
光Ｑ３の光量Ｉ３は、具体的には、以下のように測定する。
試験体の厚み方向に対して平行に光が透過するように、コリメーターを用いて光源３０から直線状に発した波長λで光量Ｉ１の光Ｑ１を、一方の面から凹凸構造層１３に入射させる。高屈折率ガラス板２０から出射した光Ｑ３の光量Ｉ３を、前記光Ｑ１の延長線上に配置させた光検知器４０を用いて測定する。
上記式（７）より波長λにおける凹凸構造層１３の直線透過率Ｔλ（％）を求める。波長４００〜８００ｎｍの範囲の複数の波長λにて直線透過率Ｔλを求め、波長４００〜８００ｎｍでの平均の直線透過率Ｔを求める。
【００１５】
高屈折率ガラス板２０と凹凸構造層１３との界面での反射率α１は、前記試験体全体の反射率を測定し、反射率α２及び高屈折率ガラス板の光吸収率βを利用することにより求められる。
前記試験体において、図３に示すように、凹凸構造層１３の凹凸面１３ａに吸光テープ５０を貼着し、凹凸構造層１３の凹凸面１３ａにおける反射を抑制しておく。
分光光度計の光源から高屈折率ガラス板２０に向けて光量Ｉ４の光Ｑ４を発し、試験体全体から反射して戻ってきた光ＱＤの光量ＩＤを測定する。
高屈折率ガラス板２０と凹凸構造層１３との界面での反射率α１は、下記式（８）で表される。
α１＝ＩＢ’／Ｉ５’    （８）
ここで、Ｉ５’は、高屈折率ガラス板２０を透過し、凹凸構造層１３と高屈折率ガラス板２０との界面に到達した光Ｑ５’の光量である。ＩＢ’は、光Ｑ５’が、凹凸構造層１３と高屈折率ガラス板２０との界面にて反射し、再び高屈折率ガラス板２０を通る反射光ＱＢ’の光量である。
高屈折率ガラス板２０では光の吸収が起こるため、高屈折率ガラス板２０を透過して凹凸構造層１３との界面に到達した光Ｑ５’ の光量Ｉ５’は、下記式（９）となる。
Ｉ５’＝Ｉ５×（１−β）  （９）
ここで、Ｉ５は、高屈折率ガラス板２０に入射した光Ｑ５の光量である。Ｉ５は、下記式（１０）で表される。
Ｉ５＝Ｉ４×（１−α２）  （１０）
また、反射光ＱＢ’が高屈折率ガラス板２０内を透過する際には、光の一部が吸収されるため、空気との界面に到達した反射光ＱＢ”の光量ＩＢ”は、下記式（１１）で表される。
ＩＢ”＝ＩＢ’×（１−β）  （１１）
また、高屈折率ガラス板２０から空気中に出射した反射光ＱＢの光量ＩＢは、下記式（１２）で表される。なお、高屈折率ガラス板２０の内部では、反射が２回以上起きるが、２回目以降の反射光の光量は光量ＩＢ’の１％未満となるため、無視できる。
ＩＢ＝ＩＢ”×（１−α２）  （１２）
試験体から反射して戻ってきた光ＱＤの光量ＩＤは、高屈折率ガラス板２０と空気との界面にて反射し、空気中に出射した反射光ＱＡの光量ＩＡと、高屈折率ガラス板２０から空気中に出射した反射光ＱＢの光量ＩＢの合計と等しい。なお、凹凸構造層１３に入射した光Ｑ６は、吸光テープ５０に到達すると、吸収されるため、凹凸構造層１３と吸光テープ５０との界面での反射は無視できる。
したがって、試験体全体の反射率αは、下記式（１３）で表される。
α＝（ＩＡ＋ＩＢ）／Ｉ４  （１３）
また、反射光ＱＡの光量ＩＡは、下記式（１４）で表される。
ＩＡ＝Ｉ４×α２  （１４）
上記の式（９）〜（１４）を利用し、式（８）を変形すると、下記式（１５）となる。
α１＝（α−α２）／｛（１−α２）２×（１−β）２｝  （１５）
したがって、試験体全体の反射率αを、分光光度計を用いて測定し、高屈折率ガラス板２０と空気との界面での反射率α２、高屈折率ガラス板２０の光吸収率βを利用することにより、高屈折率ガラス板２０と凹凸構造層１３との界面での反射率α１を求めることができる。
なお、反射率α１も、波長４００〜８００ｎｍの範囲の複数の波長λにて測定した測定値の平均値である。
【００１６】
高屈折率ガラス板と空気との界面での反射率α２は、高屈折率ガラス板と分光光度計を用いて、以下のように求める。
凹凸構造層が積層されていない高屈折率ガラス板の片面に吸光テープを貼着し、高屈折率ガラス板と空気との反射を抑制したものを試験体とする。
分光光度計の光源から、高屈折率ガラス板の、吸光テープが貼着されていない面に、光量Ｉ７の光Ｑ７を、入射角が５°となるように発する。高屈折率ガラス板から反射した光Ｑ８の光量Ｉ８を分光光度計により測定する。そして、反射率α２を、下記式（１６）より求める。
α２＝Ｉ８／Ｉ７    （１６）
なお、反射率α２も、波長４００〜８００ｎｍの範囲の複数の波長λにて測定した測定値の平均値である。
【００１７】
高屈折率ガラス板の光吸収率βは、高屈折率ガラス板と分光光度計を用いて、以下のように求める。
凹凸構造層が積層されていない厚さ１ｍｍの高屈折率ガラス板の片面に向けて、分光光度計の光源から光量Ｉ９の光Ｑ９を発する。高屈折率ガラス板を透過した光Ｑ１０の光量Ｉ１０を、光検知器を用いて測定する。このとき、光Ｑ９の光量Ｉ９よりＱ１０の光量Ｉ１０は減少する。その減少量は、下記式（１７）に示すように、ガラス板の両面における反射及びガラス板内部の吸収の二つの成分に分けられる。
Ｉ９−Ｉ１０＝界面にて反射された光量+β（ガラス厚み１ｍｍ）  （１７）
次に、凹凸構造層が積層されていない厚さ５ｍｍの高屈折率ガラス板を用いて、上記と同様な実験を行なう。すなわち、分光光度計の光源から光量Ｉ９’の光Ｑ９’を発し、厚み５ｍｍの高屈折率ガラス板を透過した光Ｑ１０’の光量Ｉ１０’を、光検知器を用いて測定する。このとき、下記式（１８）が得られる。
Ｉ９’−Ｉ１０’＝界面にて反射された光量+β（ガラス厚み５ｍｍ）  （１８）
界面で反射された光量はガラスの厚みとは関係がない。また、高屈折率ガラスの光吸収率βは厚みと正比例関係であるため、下記式（１９）となる。
β（ガラス厚み５ｍｍ）＝β（ガラス厚み１ｍｍ）×５  （１９）
上記式（１７）〜（１９）により、β（高屈折率ガラス厚み１ｍｍ）の値は、下記式（２０）で求められる。
β＝｛（Ｉ１０’−Ｉ９’）−（Ｉ１０−Ｉ９）｝／４  （２０）
なお、光吸収率βも、波長４００〜８００ｎｍの範囲の複数の波長λにて測定した測定値の平均値である。
【００１８】
取り出す光の波長が可視光領域である場合、凹凸構造層１３の凹凸の最頻ピッチＰは２５〜５００ｎｍであることが好ましく、５０〜３８０ｎｍであることがさらに好ましい。最頻ピッチＰが前記上限値を超えると、光取り出し効率が低下する傾向にあり、前記下限値未満であると、凹凸の形成が困難になる。
凹凸における凸部Ｅｎの最頻ピッチＰは、具体的には次のようにして求められる。
まず、凹凸面１３ａにおける無作為に選択された領域で、一辺が最頻ピッチＰの３０〜４０倍の正方形の領域について、ＡＦＭイメージを得る。例えば、最頻ピッチが３００ｎｍ程度の場合、９μｍ×９μｍ〜１２μｍ×１２μｍの領域のイメージを得る。そして、このイメージをフーリエ変換により波形分離し、ＦＦＴ像（高速フーリエ変換像）を得る。ついで、ＦＦＴ像のプロファイルにおける０次ピークから１次ピークまでの距離を求める。こうして求められた距離の逆数がこの領域における最頻ピッチＰである。このような処理を無作為に選択された合計２５カ所以上の同面積の領域について同様に行い、各領域における最頻ピッチを求める。こうして得られた２５カ所以上の領域における最頻ピッチＰ１〜Ｐ２５の平均値が最頻ピッチＰである。なお、この際、各領域同士は、少なくとも１ｍｍ離れて選択されることが好ましく、より好ましくは５ｍｍ〜１ｃｍ離れて選択される。
【００１９】
凹凸における凸部Ｅｎのアスペクト比は０．５以上であることが好ましく、１．０以上であることがより好ましく、２．０以上であることがさらに好ましい。アスペクト比が前記下限値未満であると、光取り出し効率が低下することがある。
ここで、アスペクト比は、最頻高さＨ／最頻ピッチＰで求められる値である。
最頻高さＨは、具体的には次のようにして求められる。
まず、ＡＦＭイメージから、任意の方向と位置における長さ１ｍｍの線に沿った図４のような断面を得る。この断面の凸部Ｅｎが３０個以上含まれる任意の部分を抽出し、その中に含まれる各凸部Ｅｎについて、その頂点の高さと、当該凸部Ｅｎに隣接する凸部Ｅｎとの間の平坦部における最も低い位置の高さとの差を求め、得られた値を有効桁数２桁で丸め各凸部Ｅｎの高さとし、その最頻値を最頻高さＨとする。
光取り出し効率がより高くなる点では、凸部Ｅｎのアスペクト比は０．５以上であると共に凹凸の最頻ピッチＰが２５〜５００ｎｍであることが好ましい。
【００２０】
凹凸構造層１３の凹凸面１３ａは、図５に示すように複数のエリアＣ１〜Ｃｎを有する。各エリアＣ１〜Ｃｎは、隣接する７つの凸部の中心点が正六角形の６つの頂点と対角線の交点となる位置関係で連続して整列している領域である。なお、図５では、各凸部の中心点の位置を、便宜上、その中心点を中心とする円ｕで示している。
隣接する７つの凸部の中心点が正六角形の６つの頂点と対角線の交点となる位置関係とは、具体的には、以下の条件を満たす関係をいう。
まず、１つの中心点ｔ１（図４参照）から、隣接する中心点ｔ２の方向に長さが最頻ピッチＰと等しい長さの線分Ｌ１を引く。次いで中心点ｔ１から、線分Ｌ１に対して、６０゜、１２０゜、１８０゜、２４０゜、３００゜の各方向に、最頻ピッチＰと等しい長さの線分Ｌ２〜Ｌ６を引く。中心点ｔ１に隣接する６つの中心点が、中心点ｔ１と反対側における各線分Ｌ１〜Ｌ６の終点から、各々最頻ピッチＰの１５％以内の範囲にあれば、これら７つの中心点は、正六角形の６つの頂点と対角線の交点となる位置関係にある。
【００２１】
各エリアＣ１〜Ｃｎの最頻面積Ｑ（各エリア面積の最頻値）は、以下の範囲であることが好ましい。
最頻ピッチＰが５００ｎｍ未満の時、１０ｍｍ×１０ｍｍのＡＦＭイメージ測定範囲内における最頻面積Ｑは、０．０２６μｍ２〜６．５ｍｍ２であることが好ましい。
最頻ピッチＰが５００ｎｍ以上１μｍ未満の時、１０ｍｍ×１０ｍｍのＡＦＭイメージ測定範囲内における最頻面積Ｑは、０．６５μｍ２〜２６ｍｍ２であることが好ましい。
最頻ピッチＰが１μｍ以上の時、５０ｍｍ×５０ｍｍのＡＦＭイメージ測定範囲内における最頻面積Ｑは、２．６μｍ２〜６５０ｍｍ２であることが好ましい。
最頻面積Ｑが好ましい範囲内であれば、光のカラーシフトを抑制しやすい。
【００２２】
また、各エリアＣ１〜Ｃｎは、図５に示すように、面積、形状及び結晶方位（粒子配列がつくる六方格子の方位）がランダムである。各エリアＣ１〜Ｃｎの面積、形状及び結晶方位がランダムであることにより、回折光の面内放射角度を平均化して指向性を低減でき、カラーシフトを抑制できる。
面積のランダム性の度合いは、具体的には、以下の条件を満たすことが好ましい。
まず、ひとつのエリアの境界線が外接する最大面積の楕円を描き、その楕円を下記式（α）で表す。
Ｘ２／ａ２＋Ｙ２／ｂ２＝１・・・・・・（α）
最頻ピッチＰが５００ｎｍ未満の時、１０ｍｍ×１０ｍｍのＡＦＭイメージ測定範囲内におけるπａｂの標準偏差は、０．０８μｍ２以上であることが好ましい。
最頻ピッチＰが５００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の時、１０ｍｍ×１０ｍｍのＡＦＭイメージ測定範囲内におけるπａｂの標準偏差は、１．９５μｍ２以上であることが好ましい。
最頻ピッチＰが１０００ｎｍ以上の時、５０ｍｍ×５０ｍｍのＡＦＭイメージ測定範囲内におけるπａｂの標準偏差は、８．５８μｍ２以上であることが好ましい。
πａｂの標準偏差が好ましい範囲内であれば、回折光の平均化の効果が優れる。
【００２３】
また、各エリアＣ１〜Ｃｎの形状のランダム性の度合いは、具体的には、前記式（α）におけるａとｂの比、ａ／ｂの標準偏差が０．１以上であることが好ましい。
また各エリアＣ１〜Ｃｎの結晶方位のランダム性は、具体的には、以下の条件を満たすことが好ましい。
まず、任意のエリア（Ｉ）における任意の隣接する２つの凸部の中心点を結ぶ直線Ｋ０を画く。次に、該エリア（Ｉ）に隣接する１つのエリア（II）を選択し、そのエリア（II）における任意の凸部と、その凸部に隣接する６つの凸部の中心点を結ぶ６本の直線Ｋ１〜Ｋ６を画く。直線Ｋ１〜Ｋ６が、直線Ｋ０に対して、いずれも３度以上異なる角度である場合、エリア（Ｉ）とエリア（II）との結晶方位が異なる、と定義する。
エリア（Ｉ）に隣接するエリアの内、結晶方位がエリア（Ｉ）の結晶方位と異なるエリアが２以上存在することが好ましく、３以上存在することが好ましく、５以上存在することがさらに好ましい。
【００２４】
上記のようなランダム配置とするためには、後述する製造方法において、マスクのパターンが前記配置となるように設計すればよい。
【００２５】
反射部材１４は、可視光を反射可能な部材であり、蛍光体１２の、凹凸構造層１３が設けられていない面に配置されている。反射部材１４の具体例としては、反射層としてのアルミニウム層を有するシートまたは板、金属のシートまたは板が挙げられる。
【００２６】
（光源ユニットの製造方法）
上記光源ユニット１０の製造方法の一実施形態について説明する。
本実施形態の製造方法は、製膜工程とマスク被覆工程と凹凸形成工程と光源配置工程とを有する。
【００２７】
［製膜工程］
製膜工程は、蛍光体１２の励起光入射面１２ａに無機膜を製膜する工程である。
製膜工程における無機膜の製膜方法としては、スパッタリングや真空蒸着等の物理気相蒸着法（ＰＶＤ法）、化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）のいずれであってもよいが、製膜性の点から、スパッタリングが好ましい。
スパッタリングによる無機膜の製膜方法としては、該製造方法によって形成する凹凸構造層１３と同じ成分のターゲットに、アルゴンガス等の不活性ガスを衝突させ、これによりターゲットから飛び出した原子を励起光入射面１２ａに堆積させる方法を適用することができる。
また、凹凸構造層１３を、ＳｉＯＮ，酸化ケイ素，窒化ケイ素よりなる群から選ばれる少なくとも１種のケイ素化合物により形成する場合には、スパッタリングの方法として、酸素及び窒素の少なくとも一方を含む雰囲気中、シリコンを含むターゲットに不活性ガスを衝突させ、これによりターゲットから飛び出したシリコンと雰囲気中の酸素及び窒素原子の少なくとも一方とを励起光入射面１２ａに堆積させることができる。この場合、雰囲気中の酸素の濃度によって、無機膜中の酸素原子含有量を調整でき、雰囲気中の窒素の濃度によって、無機膜中の窒素原子含有量を調整できる。
【００２８】
スパッタリングとしては公知のものを特に制限なく利用できるが、製膜性に優れることから、マグネトロンスパッタリングが好ましい。
スパッタリング条件としては特に制限されないが、通常は、温度を２５〜３００℃とし、絶対圧力を０．１〜１０Ｐａとする。
また、スパッタリングにおいては、無機膜の厚さが０．１〜２．０μｍとなるように、スパッタリング時間を調整する。
【００２９】
［マスク被覆工程］
マスク被覆工程は、前記無機膜の上にマスクを被覆する工程である。
本実施形態におけるマスク被覆工程は、後述するＬＢ法による粒子配列方法により単粒子膜をマスクとするマスク被覆工程であることが好ましい。
【００３０】
＜ＬＢ法による粒子配列方法＞
粒子配列方法は、いわゆるＬＢ法（ラングミュア−ブロジェット法）の考え方を利用した方法が好ましい。
具体的には、水槽内の水の液面に水よりも比重が小さい溶剤中に粒子が分散した分散液を滴下する滴下工程と、溶剤を揮発させることにより粒子からなる単粒子膜を形成する単粒子膜形成工程と、単粒子膜を基板に移し取る移行工程とを有する方法が好ましい。
この方法は、単層化の精度、操作の簡便性、大面積化への対応、再現性などを兼ね備え、例えばNature, Vol.361, 7 January, 26(1993)などに記載されている液体薄膜法や特開昭５８−１２０２５５号公報などに記載されているいわゆる粒子吸着法に比べて非常に優れ、工業生産レベルにも対応できる。
ＬＢ法による粒子配列方法について、以下に具体的に説明する。
【００３１】
・準備工程
まず、水よりも比重が小さい溶剤中に、粒子Ｍを加えて分散液を調製する。一方、水槽（トラフ）を用意し、これに、その液面上で粒子Ｍを展開させるための水（以下、下層水という場合もある。）を入れる。
粒子Ｍは、表面が疎水性であることが好ましい。また、溶剤としても疎水性のものを選択することが好ましい。疎水性の粒子Ｍ及び溶剤と下層水とを組み合わせることによって、後述するように、粒子Ｍの自己組織化が進行し、２次元的に最密充填した単粒子膜が形成される。
溶剤は、また、高い揮発性を有することも重要である。揮発性が高く疎水性である溶剤としては、クロロホルム、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、エチルエチルケトン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン、酢酸エチル、酢酸ブチルなどの１種以上からなる揮発性有機溶剤が挙げられる。
【００３２】
・滴下工程
以上説明した分散液を、下層水の液面に滴下し、粒子Ｍを下層水の液面に配置する。
滴下工程においては、下層水に滴下する分散液の粒子濃度は１〜４０質量％とすることが好ましい。また、滴下速度を０．００１〜１０ｍｌ／秒とすることが好ましい。分散液中の粒子Ｍの濃度や滴下量がこのような範囲であると、粒子が部分的にクラスター状に凝集して２層以上となる、粒子が存在しない欠陥箇所が生じる、粒子間のピッチが広がるなどの傾向が抑制され、各粒子が高精度で２次元に最密充填した単粒子膜がより得られやすい。
【００３３】
・単粒子膜形成工程
滴下工程において、分散媒である溶剤が揮発するとともに、粒子Ｍが下層水の液面上に単層で展開し、２次元的に最密充填した単粒子膜を形成することができる。
単粒子膜形成工程では、粒子Ｍの自己組織化によって単粒子膜が形成される。その原理は、粒子が集結すると、その粒子間に存在する分散媒に起因して表面張力が作用し、その結果、粒子Ｍ同士はランダムに存在するのではなく、２次元的最密充填構造を自動的に形成するというものである。このような表面張力による最密充填は、別の表現をすると横方向の毛細管力による配列化ともいえる。
特に、例えばコロイダルシリカのように、球形であって粒径の均一性も高い粒子Ｍが、水面上に浮いた状態で３つ集まり接触すると、粒子群の喫水線の合計長を最小にするように表面張力が作用し、３つの粒子Ｍは正三角形を基本とする配置で安定化する。
【００３４】
単粒子膜形成工程は、超音波照射条件下で実施することが好ましい。下層水から水面に向けて超音波を照射しながら分散液の溶剤を揮発させると、粒子Ｍの最密充填が促進され、各粒子Ｍがより高精度で２次元に最密充填した単粒子膜が得られる。この際、超音波の出力は１〜１２００Ｗが好ましく、５０〜６００Ｗがより好ましい。
また、超音波の周波数には特に制限はないが、例えば２８ｋＨｚ〜５ＭＨｚが好ましく、より好ましくは７００ｋＨｚ〜２ＭＨｚである。振動数が高すぎると、水分子のエネルギー吸収が始まり、水面から水蒸気または水滴が立ち上る現象が起きるため好ましくない。一方、振動数が低すぎると、下層水中のキャビテーション半径が大きくなり、水中に泡が発生して水面に向かって浮上してくる。このような泡が単粒子膜の下に集積すると、水面の平坦性が失われるため不都合である。
超音波照射によって水面に定常波が発生する。いずれの周波数でも出力が高すぎたり、超音波振動子と発信機のチューニング条件によって水面の波高が高くなりすぎたりすると、単粒子膜が水面波で破壊されるため注意が必要である。
【００３５】
以上のことに留意して超音波の周波数及び出力を適切に設定すると、形成されつつある単粒子膜を破壊することなく、効果的に粒子の最密充填を促進することができる。効果的な超音波照射を行うためには、粒子の粒径から計算される固有振動数を目安にするのが良い。しかし、粒径が例えば１００ｎｍ以下など小さな粒子になると固有振動数は非常に高くなってしまうため、計算結果のとおりの超音波振動を与えるのは困難になる。このような場合は、粒子２量体から２０量体程度までの質量に対応する固有振動を与えると仮定して計算を行うと、必要な振動数を現実的な範囲まで低減させることができる。粒子の会合体の固有振動数に対応する超音波振動を与えた場合でも、粒子の充填率向上効果は発現する。超音波の照射時間は、粒子の再配列が完了するのに十分であればよく、粒径、超音波の周波数、水温などによって所要時間が変化する。しかし通常の作成条件では１０秒間〜６０分間で行うのが好ましく、より好ましくは３分間〜３０分間である。
超音波照射によって得られる利点は粒子の最密充填化（ランダム配列を６方最密化する）の他に、ナノ粒子の分散液調製時に発生しやすい粒子の軟凝集体を破壊する効果、一度発生した点欠陥、線欠陥、または結晶転位などもある程度修復する効果がある。
【００３６】
・移行工程
移行工程は、単粒子膜形成工程により液面上に形成された単粒子膜を、ついで、単層状態のまま前記無機膜表面に移し取る工程である。
単粒子膜を前記無機膜表面に移し取る具体的な方法には特に制限はなく、例えば、前記無機膜が製膜された蛍光体を単粒子膜に対して略平行な状態に保ちつつ、上方から降下させて単粒子膜に接触させ、ともに疎水性である単粒子膜と前記無機膜との親和力により、単粒子膜を前記無機膜に移行させ、移し取る方法；単粒子膜を形成する前にあらかじめ水槽の下層水内に前記無機膜が製膜された蛍光体を略水平方向に配置しておき、単粒子膜を液面上に形成した後に液面を徐々に降下させることにより、前記無機膜が製膜された蛍光体に単粒子膜を移し取る方法などがある。
【００３７】
上記各方法によっても、特別な装置を使用せずに単粒子膜を前記無機膜表面に移し取ることができるが、より大面積の単粒子膜であっても、その２次的な最密充填状態を維持したまま前記無機膜表面に移し取りやすい点で、いわゆるＬＢトラフ法を採用することが好ましい（Journal of Materials and Chemistry, Vol.11, 3333 (2001)、Journal of Materials and Chemistry, Vol.12, 3268 (2002)など参照。）
【００３８】
・固定工程
移行工程により、前記無機膜表面に粒子Ｍの単粒子膜を移行させることができるが、移行工程の後には、移行した単粒子膜を前記無機膜表面に固定するための固定工程を行ってもよい。移行工程だけでは、後述の凹凸形成工程中に粒子Ｍが前記無機膜表面を移動してしまう可能性がある。特に、各粒子Ｍの直径が徐々に小さくなる凹凸形成工程の最終段階になると、このような可能性が大きくなる。
単粒子膜を基板に固定する固定工程を行うことによって、粒子Ｍが前記無機膜表面を移動してしまう可能性が抑えられ、より安定かつ高精度にエッチングすることができる。
【００３９】
固定工程の方法としては、バインダーを使用する方法や焼結法がある。
バインダーを使用する方法では、単粒子膜が形成された前記無機膜表面にバインダー溶液を供給して単粒子膜を構成する粒子Ｍと前記無機膜との間にこれを浸透させる。
バインダーの使用量は、単粒子膜の質量の０．００１〜０．０２倍が好ましい。このような範囲であれば、バインダーが多すぎて粒子Ｍ間にバインダーが詰まってしまい、単粒子膜の精度に悪影響を与えるという問題を生じることなく、十分に粒子を固定することができる。バインダー溶液を多く供給してしまった場合には、バインダー溶液が浸透した後に、スピンコーターを使用したり、前記無機膜を傾けたりして、バインダー溶液の余剰分を除去すればよい。
【００４０】
バインダーとしては、先に疎水化剤として例示した金属アルコキシシランや一般の有機バインダー、無機バインダーなどを使用でき、バインダー溶液が浸透した後には、バインダーの種類に応じて、適宜加熱処理を行えばよい。金属アルコキシシランをバインダーとして使用する場合には、４０〜８０℃で３〜６０分間の条件で加熱処理することが好ましい。
【００４１】
焼結法を採用する場合には、単粒子膜が形成された前記無機膜を加熱して、単粒子膜を構成している各粒子Ｍを前記無機膜に融着させればよい。加熱温度は粒子Ｍの材質、前記無機膜の材質、および前記蛍光体の材質に応じて決定すればよいが、粒径が１μｍ以下の粒子Ｍはその物質本来の融点よりも低い温度で界面反応を開始するため、比較的低温側で焼結は完了する。加熱温度が高すぎると、粒子の融着面積が大きくなり、その結果、単粒子膜の形状が変化するなど、精度に影響を与える可能性がある。
また、加熱を空気中で行うと、前記無機膜や粒子Ｍが酸化する可能性があるため、焼結法を採用する場合には、このような酸化の可能性を考慮して、Ｎ２ガスやアルゴンガス中で加熱して、酸化を防止することが好ましい。
【００４２】
［凹凸形成工程］
凹凸形成工程は、前記マスクで被覆された無機膜をドライエッチングして凹凸構造層を形成する工程である。
具体的に、凹凸形成工程では、まず、図６（ａ）に示すように、単粒子膜Ｆを構成している各粒子Ｍの隙間をエッチングガスが通り抜けて無機膜１３ｂの表面に到達し、その部分に溝が形成され、各粒子Ｍに対応する位置にそれぞれ円柱１３ｃが現れる。引き続きエッチングを続けると、各円柱１３ｃ上の粒子Ｍも徐々にエッチングされて小さくなり、同時に、無機膜１３ｂの溝もさらに深くなっていく（図６（ｂ））。そして、最終的には各粒子Ｍはエッチングにより消失し、無機膜１３ｂの片面に多数の円錐状の凸部Ｅｎが形成される（図６（ｃ））。これにより、凹凸構造層１３を形成する。
【００４３】
ドライエッチングに使用するエッチングガスとしては、例えば、Ａｒ、ＳＦ６、Ｆ２、ＣＦ４、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ６、Ｃ４Ｆ６、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ、Ｃ３Ｆ８、Ｃｌ２、ＣＣｌ４、ＳｉＣｌ４、ＢＣｌ２、ＢＣｌ３、ＢＣ２、Ｂｒ２、Ｂｒ３、ＨＢｒ、ＣＢｒＦ３、ＨＣｌ、ＣＨ４、ＮＨ３、Ｏ２、Ｈ２、Ｎ２、ＣＯ、ＣＯ２などが挙げられ、単粒子膜マスクを構成する粒子や無機膜の材質などに応じて、これらのうちの１種以上を使用できる。
【００４４】
ドライエッチングを行うエッチング装置としては、反応性イオンエッチング装置、イオンビームエッチング装置などの異方性エッチングが可能なものが使用される。エッチング装置は、最小で２０Ｗ程度のバイアス電場を発生できれば、プラズマ発生の方式、電極の構造、チャンバーの構造、高周波電源の周波数等の仕様には特に制限ない。
【００４５】
エッチング条件は、得ようとする凹凸のアスペクト比に応じて適宜選択すればよい。エッチング条件としては、バイアスパワー、アンテナパワー、ガスの流量と圧力、エッチング時間等が挙げられる。
【００４６】
［光源設置工程］
光源設置工程は、励起光が励起光入射面１２ａから入射するように凹凸構造層１３の近傍に光源１１を設置する工程である。このように光源１１を設置することにより、光源ユニット１０を得る。
通常は、励起光入射面１２ａに対して励起光が入射するように且つ励起光入射面１２ａの正面に位置しないように光源１１を配置して、蛍光の進行方向前方に光源１１が配置されないようにする。
【００４７】
（光源ユニットの使用方法）
上記光源ユニット１０は、例えば、以下のように使用される。
すなわち、上記光源ユニット１０では、まず、光源１１から励起光を発し、その励起光を、凹凸構造層１３を介し、励起光入射面１２ａから蛍光体１２に照射する。これにより、蛍光体１２において蛍光を生じさせることで波長変換が行われる。このように生じた蛍光は、励起光入射面１２ａから出射し、凹凸構造層１３を介して取り出される。
このような光源ユニット１０は、例えば、照明装置に組み込まれて使用される。
【００４８】
（作用効果）
上記のように、本実施形態の光源ユニット１０は、蛍光体１２の励起光入射面１２ａに凹凸構造層１３が設けられている。そのため、蛍光体１２の内部における波長変換によって発生した光が、凹凸構造層１３と空気との界面にて反射して蛍光体１２の内部に戻ることを抑制でき、表面での反射率が低下し、光の取り出し効率を向上させることができる。
また、波長変換によって生じた光が光源ユニット１０の内部に戻って散乱すると、その一部が熱となって消失するが、本実施形態では、光が光源ユニット１０の内部に戻って散乱することを抑制できるため、熱となって消失することを防ぐことができる。したがって、光の損失を抑制でき、蛍光体１２に照射した光のエネルギーに対して取り出される光の強度を充分に高くできる。
【００４９】
（他の実施形態）
なお、本発明の光源ユニットは、上記実施形態に限定されない。
凹凸は、多数の円錐状の凸部を有するものである必要はなく、例えば、凸部が、紡錘状、円錐台状、紡錘台状、角錐状等であってもよい。しかし、光取り出し効率がより高くなる点では、凸部は、円錐状、紡錘状、円錐台状、紡錘台状から選ばれる１種または２種類以上の複合形状であることが好ましい。
また、凹凸は、一方向に沿って凹凸が繰り返す波状のパターンを有するもの等であっても構わない。
本発明の主旨が実施される限りにおいて、凹凸形成工程におけるドライエッチングの際に、粒子コートによる単粒子マスクを用いなくてもよい。例えば、フォトリソグラフィにおいて通常使用されるフォトマスクを用いてフォトレジストに露光現像することでマスクのパターンニングを行なってもよい。或いは、基板にコートしたフォトレジストに２方向からコヒーレント光を露光してパターニングを行なう干渉露光法を用いてもよい。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。
＜実施例１＞
（製膜工程）
厚さ０．１５ｍｍのＹ３Ａｌ５Ｏ１２のガーネット構造結晶体の板を真空チャンバー内に導入し、シリコン含有ターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング（条件：温度２５０℃、チャンバー圧：３Ｐａ）により、前記ガーネット構造結晶体の板の片面に厚さ０．８μｍのＳｉＯＮ薄膜からなる無機膜を堆積させた。
【００５１】
（マスク被覆工程）
前記無機膜を堆積させたガーネット構造結晶体の板の無機膜面にＬＢ法を用いて以下の粒子が配列した単粒子膜を形成した。
［粒子］
材質：シリカ
形状：真球状
平均粒径：１２０ｎｍ
変動係数：６．５％
平均粒径および粒径の変動係数は、粒子動的光散乱法により求めた粒度分布ガウス曲線にフィッティングさせて得られるピークから求めた。測定器としては、動的光散乱(Dynamic Light Scattering)によって、粒径１０ｎｍ以下〜３μｍ程度の粒子を測定することができるMalvern Instruments Ltd 社製 Zetasizer Nano-ZSを使用した。
【００５２】
上記粒子の０．９１質量％の濃度でクロロホルムに分散し、水面に配列した単粒子膜の表面圧を計測する表面圧力センサーと、単粒子膜を液面に沿う方向に圧縮する可動バリアとを備えた水槽（ＬＢトラフ装置）中の液面（下層水として水を使用、水温２５℃）に滴下速度０．０１ｍｌ／秒で滴下した。なお、あらかじめ水槽の下層水中には、表面に無機膜を製膜したガーネット構造結晶体の板を浸漬しておいた。
滴下中から滴下後にかけて、超音波（出力３００Ｗ、周波数９５０ｋＨｚ）を下層水中から水面に向けて１０分間照射して粒子が２次元的に最密充填するのを促しつつ、分散液の溶剤であるクロロホルムを揮発させ、単粒子膜を形成させた。
ついで、この単粒子膜を可動バリアにより拡散圧が２５ｍＮｍ−１になるまで圧縮し、ガーネット構造結晶体の板を５ｍｍ／分の速度で引き上げ、無機膜表面に移し取った。
ついで、単粒子膜が形成された無機膜表面にバインダーとして１質量％モノメチルトリメトキシシランの加水分解液を浸透させ、その後、加水分解液の余剰分をスピンコーター（３０００ｒｐｍ）で１分間処理して除去した。その後、これを１００℃で１０分間加熱してバインダーを反応させ、片面にＳｉＯＮの薄膜とシリカ粒子からなる単粒子膜が積層されたガーネット構造結晶体の板を得た。
【００５３】
（凹凸形成工程）
上記片面にＳｉＯＮの薄膜とシリカ粒子からなる単粒子膜が積層されたガーネット構造結晶体の板に対して、ＳＦ６：ＣＨ２Ｆ２＝２５：７５〜７５：２５の混合ガスにより気相エッチングを行った。エッチング条件は、アンテナパワー１５００Ｗ、バイアスパワー５０〜３００Ｗ、ガス流量３０〜５０ｓｃｃｍ、エッチング選択比１．１〜１．５とした。
エッチングにより高さ２７６ｎｍ、ピッチ１２０ｎｍ、アスペクト比２．３の微細凹凸形状をＳｉＯＮの薄膜層の表面に形成した。これにより、凹凸構造層が設けられたガーネット構造結晶体の板（以下、「凹凸構造層付きＹＡＧ基板」ということがある。）を得た。
【００５４】
（光源ユニットの組み立て）
凹凸構造層が設けられたガーネット構造結晶体の板の凹凸構造層が積層されていない面にアルミニウムの反射板を配置した。凹凸構造層付きＹＡＧ基板に対して４５度の入射角で凹凸構造層から入射するように、波長λが４４０ｎｍの発光ダイオード光源からの光をコリメーターで調整した光学系を配置して、光源ユニットを得た。
【００５５】
＜実施例２＞
マスク被覆工程のＬＢ法に平均粒径５００ｎｍのシリカ粒子を使用し、さらに、凹凸形成工程のエッチング条件を長時間にして所定の高さの凹凸形状を得るように調整した以外は実施例１と同様にして微細凹凸を形成した。
これにより、高さ９５０ｎｍ、ピッチ５００ｎｍ、アスペクト比１．９の微細凹凸形状がＳｉＯＮの薄膜層の表面に形成された、凹凸構造層付きＹＡＧ基板を得た。
【００５６】
＜比較例１＞
実施例１の光源ユニットの組み立てにおいて、無機膜を製膜せず、微細凹凸形状も形成されていないＹ３Ａｌ５Ｏ１２のガーネット構造結晶体の板（以下、「ＹＡＧ基板」ということがある。）を、凹凸構造層付きＹＡＧ基板の代わりに用いた以外は実施例１と同様にして光源ユニットを得た。
【００５７】
＜比較例２＞
アクリル樹脂のフィルムを一軸延伸させることにより、フィルム内部に気泡を多数形成させて、厚さ１００μｍの光拡散性樹脂層を得た。この光拡散性樹脂層を、ガラスペースト接着剤によって、前記ガーネット構造結晶体の板の片面に接着した。これにより得た積層体を、凹凸構造層付きＹＡＧ基板の代わりに用いた以外は実施例１と同様にして、光源ユニットを得た。
【００５８】
（評価）
上記の各実施例１，２における凹凸構造層、比較例２における光拡散性樹脂層、比較例１のＹＡＧ基板、すなわち光入射側最表層の光学特性（屈折率、直線透過率、垂直反射率、拡散反射率）を下記の方法により測定した。測定結果を表１に示す。
【００５９】
［屈折率の測定方法］
上記基板の屈折率は、臨界角法により、島津製作所製アッベ式精密屈折計ＫＰＲ−３０Ａを使用して、測定した。
【００６０】
［直線透過率の測定方法］
［発明を実施するための形態］の欄にて記載した直線透過率の測定方法によって、凹凸構造層の直線透過率を求めた。比較例２における光拡散性樹脂層については、凹凸構造層を光拡散性樹脂層に置き換えた以外は同様にして直線透過率を求めた。
なお、高屈折率ガラス板としては、屈折率１．８のガラス板を用いた。分光光度計としては、日本分光社製Ｖ−６７０分光光度計を用いた。吸光テープとしては、テックワールド社製スーパーブラックＩＲを用いた。
【００６１】
［垂直反射率の測定方法］
ガーネット構造結晶体の板の光が入射されない面に、ガーネット構造結晶体の板と空気との界面での反射を抑制して測定精度を向上させるために、吸光テープ（テックワールド社製、スーパーブラックＩＲ）を貼り付けた。
次いで、光入射側最表層の厚み方向に対して平行に光が透過するように、コリメーターを用いて光源から直線状に発した波長λの強度Ｉ１１の光Ｑ１１を光入射側最表層に入射させた。光入射側最表層にて垂直反射して出射した光Ｑ１２の強度Ｉ１２を、光検知器を用いて測定した。（Ｉ１２／Ｉ１１）×１００の式より波長λにおける垂直反射率Ｒλ（％）を求めた。波長４００〜８００ｎｍの範囲の複数の波長λにて垂直反射率Ｒλを求め、波長４００〜８００ｎｍでの平均の垂直反射率Ｒを求めた。
【００６２】
［拡散反射率の測定方法］
ガーネット構造結晶体の板の光が入射されない面に、ガーネット構造結晶体の板と空気との界面での反射を抑制して測定精度を向上させるために、吸光テープ（テックワールド社製、スーパーブラックＩＲ）を貼り付けた。
次いで、光入射側最表層の厚み方向に対して平行に光が透過するように、コリメーターを用いて光源から直線状に発した波長λの強度Ｉ１３の光Ｑ１３を光入射側最表層に入射させた。光入射側最表層にて反射して出射した垂直反射光以外の光Ｑ１４の強度Ｉ１４を、光検知器を用いて測定した。（Ｉ１４／Ｉ１３）×１００の式より波長λにおける拡散反射率Ｓλ（％）を求めた。波長４００〜８００ｎｍの範囲の複数の波長λにて拡散反射率Ｓλを求め、波長４００〜８００ｎｍでの平均の拡散反射率Ｓを求めた。
【００６３】
［光源ユニット特性］
また、光源ユニットとしての性能を評価した。具体的には、ＹＡＧ基板に対してλ＝４４０ｎｍのレーザー光をコリメーターから入射角４５°で入射し、ＹＡＧ基板から放射される光を積分球で受光し、分光した。ＹＡＧ層内では波長５５０ｎｍへの波長変換が行われる。そのため、積分球で受光したスペクトル中には、波長５５０ｎｍのピークと波長４４０ｎｍのピークが含まれる。そのスペクトル中における、（波長５５０ｎｍのピーク強度）／（波長４４０ｎｍのピーク強度）の比率（ピーク強度比）を測定した。測定結果を表１に示す。前記ピーク強度比が大きい程、波長変換効率が高く、励起光のエネルギーに対して射出する蛍光の強度が高いことを意味する。
【００６４】
【表１】
2015046386.tif 000003
【００６５】
（評価結果）
微細凹凸構造を有するＳｉＯＮ層が表面に形成された実施例１，２の凹凸構造層付きＹＡＧ基板では、垂直反射率が低かった。これに対し、表面に凹凸構造層がない比較例１のＹＡＧ基板では、垂直反射率が高かった。
また、実施例１，２における凹凸構造層は反射防止機能を有するものであり、光拡散機能を有するものではないことに加え、ＹＡＧと屈折率が同じであり、界面での屈折が起きにくいため、直線透過率が高かった。これに対し、光拡散性樹脂層が設けられた比較例２のＹＡＧ基板では、光拡散が生じることに加え、光拡散性樹脂層の屈折率がＹＡＧの屈折率と異なり、界面での屈折が起きやすいため、直線透過率が低かった。
微細凹凸構造を有するＳｉＯＮ層が表面に形成された凹凸構造層付きＹＡＧ基板を用いた実施例１，２の光源ユニットでは、ピーク強度比が大きかった。実施例１では、凹凸構造を有するＳｉＯＮ層が形成されており、レーザー光は表面でわずかしか反射しないため、レーザー光の殆どがＹＡＧ層に到達して波長変換が行なわれ、変換効率が高いものと思われる。
これに対し、表面に凹凸構造層がないＹＡＧ基板を用いた比較例１の光源ユニットでは、ピーク強度比が１．３と低かった。比較例１では、ＹＡＧ基板の表面が平坦であるため、レーザー光が表面で多く反射され、ＹＡＧ層内部に到達する光が、実施例１，２と比べて少ないためと思われる。
光拡散性樹脂層が設けられたＹＡＧ基板を用いた比較例２の光源ユニットでは、ピーク強度比が１．７と低かった。比較例２では、光拡散性樹脂層にて光が拡散するため、ＹＡＧ層内部に到達する光が、実施例１，２と比べて少ないためと思われる。
以上のことから、表面に凹凸構造を有することによって、ＹＡＧ層内へのレーザー光の到達量を増やすことができ、光の波長変換効率が高くなることが示された。
【符号の説明】
【００６６】
１０  光源ユニット
１１  光源
１２  蛍光体
１２ａ  励起光入射面
１３  凹凸構造層
１３ａ  凹凸面
１３ｂ  無機膜
１３ｃ  円柱
１４  反射部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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