JP2009048148A - 周期性を有する凹凸構造体を形成した基材を用いた偏光子 - Google Patents
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Abstract
【課題】
フォトニック結晶を作製するために多層成膜する過程において、多層膜の形状が基材に十分に追随し、設計通りの光学特性を実現するための基材の構造を規定し、偏光子を提供する。
【解決手段】
平板状基板に周期性を有する凹凸構造体を形成した基材であって、前記凹凸構造体の主成分がＳｉＯ２であり、前記平板状基板の平面方向に平行に、互いに直交するｘ軸、ｙ軸をとり、平面方向に垂直にｚ軸をとる場合に、ｘ軸方向には凹凸構造が周期性を有し、ｙ軸方向には凹凸構造が一様であり、前記周期性の周期間隔が８０〜４５０ｎｍであり、凹凸構造のz軸方向の高さが、前記周期間隔に対して、０．２５〜０．７５倍の範囲であり、前記高さのばらつきが、前記高さの平均ｈに対して、０．１４ｈ以下であることを特徴とする基材を用いた偏光子。
【選択図】 図１
Description
本発明は、多層周期凹凸構造を有するフォトニック結晶構造体である偏光子に関する。
フォトニック結晶は、光の波長程度の周期で屈折率を変化させた構造体で、それにより光の特性を意図的に変えることができる。フォトニック結晶に光を入射させたときに得られる特性の一つとして偏光特性が挙げられ、その性質を利用したものとして偏光子がある。偏光子は特定の伝播方向の光のみを透過させる素子で、液晶ディスプレイなどに使用されている。
フォトニック結晶を作製する手段の一つとして、スパッタリングによる成膜とバイアスエッチングを組み合わせた自己クローニング法と呼ばれる方法がある（特許文献１）。この方法では、基材に屈折率の異なる材料を交互に積層することで、２次元または３次元の多層周期凹凸構造体を作製することができる。この方法でフォトニック結晶を作製する場合、成膜時に凹凸形状を追随させる周期性を有する凹凸構造体を形成した基材が必要となる。その基材を作製する手段としてはフォトリソグラフィ技術とエッチング技術が用いられる。
またインプリント技術により樹脂の凹凸形状層を平板状基板表面に作製することで基材の周期凹凸構造を形成する手法がある（特許文献２）。これは金型に樹脂を流し込み、硬化、離型することで、平板状基板表面に樹脂の凹凸構造を作製する技術で、金型からの転写を繰り返し行うことにより、加工コスト、加工時間を抑えることができる。
特開２００１−８３３２１号公報
特開２０００−１３１５２２号公報
従来の技術では、設計値どおりの光学特性を有する偏光子を作製することは、多層周期構造体を作製するための理想的な基材の形状が不明であるために困難であった。特に基材に多層成膜する過程で形状が十分に追随しないことが光学特性を劣化させる主要因となっていた。設計値どおりの光学特性を有するフォトニック結晶の作製を可能とする好適な凹凸形状を有する基材が望まれていた。
本発明は、基材上に、屈折率の互いに異なる２種類以上の層で形成される多層膜を備えるフォトニック結晶構造体において、平板状基板に周期性を有する凹凸構造体を形成した基材であって、前記凹凸構造体の主成分がＳｉＯ２であり、前記平板状基板の平面方向に平行に、互いに直交するｘ軸、ｙ軸をとり、平面方向に垂直にｚ軸をとる場合に、ｘ軸方向には凹凸構造が周期性を有し、ｙ軸方向には凹凸構造が一様であり、前記周期性の周期間隔が８０〜４５０ｎｍであり、凹凸構造のｚ軸方向の高さが、前記周期間隔に対して、０．２５〜０．７５倍の範囲であり、前記高さのばらつきが、前記高さの平均ｈに対して、０．１４ｈ以下である基材を用いることを特徴とする偏光子である。この特徴により、基材上に屈折率の互いに異なる２種類以上の層で形成される多層膜を備えるフォトニック結晶構造体の作成において、多層成膜する際の形状劣化を抑え、設計値どおりの光学特性を有する偏光子を作製することが可能となる。
また本発明は、前記ｘ軸とｚ軸で形成されるｘｚ断面の形状が、周期性を有する三角形状であることを特徴とする前記基材を用いた偏光子である。この特徴により、異なる２種類以上の層からなるフォトニック結晶構造体を形成する際に、損失なく正確な三角形状の層を積層され、設計どおりの光学特性を得ることが可能になる。
さらにまた本発明は、前記凹凸構造体の凹部から前記平板状基板表面までの距離が、前記ｈに対して、４ｈ以下、かつ５００ｎｍ以下であることを特徴とする前記基材を用いた偏光子である。この特徴により、凹凸形状のｚ方向の歪みを最小限に抑えることができ、また、凹凸形状の高さのばらつきの発生を容易に０．１４ｈ以内に抑制することが可能になる。
さらにまた本発明は、前記凹凸構造体が、金属アルコキシド硬化物を主成分とすることを特徴とする前記基材を用いた偏光子である。この特徴により、前記基材をインプリントプロセスで容易に作成することができる。
本発明によれば、欠陥の少ない多層周期凹凸構造体を作製することが基材の周期凹凸形状を規定することによって可能となり、設計どおりの光学特性を有するフォトニック結晶の作製が可能となる。
本発明を実施するための最良の形態を示す。
本発明の基材の周期凹凸構造体は平板状基板表面に形成される。平板状基板に平行で互いに直交するｘ軸とｙ軸を取り、基板表面に直交するようにｚ軸を取ったとき、平板状基板表面には、ｙ軸に平行でｘ軸方向に一定周期をもつ直線状の凹凸構造体が形成される。その凹凸周期は８０ｎｍ以上であることが好ましい。これは周期が８０ｎｍより小さくなると、リソグラフィ技術によって形状を描画すること事体が困難になるためである。また、インプリントプロセスを用いて作製しようとした場合には８０ｎｍ以下であると転写性の面で十分な形状確保が困難になると考えられる。
一方、周期が大きくなるとそれに伴って十分な凹凸高さが必要になるが、凹凸高さが大きくなると膜厚、形状そのものの制御が困難になることから、周期は４５０ｎｍ以下に抑える必要がある。以上のことから凹凸周期は８０〜４５０ｎｍの範囲が好ましいが、１２０〜３００ｎｍの範囲であるとさらに良く、１４０〜２５０ｎｍの範囲であれば最も理想的である。
凹凸形状の高さは周期に対して０．２倍以上であることが望ましく、より正確に多層周期凹凸構造体を作製するためには周期に対して０．２５倍以上の高さが必要である。これは周期に対する凹凸形状の高さが低い場合には多層成膜していく過程において、十分な形状追随がなされずに徐々に凹凸が平坦になってしまうためである。
一方、周期に対して高さが大きいものは、成膜時に形状の歪みが生じやすくなるため、凹凸形状の高さは周期に対して０．７５倍までに抑える必要がある。以上のことから凹凸形状の高さは周期に対して０．２５〜０．７５倍であることが必要であるが、０．３〜０．６倍の範囲に入っているとより好ましく、０．３５〜０．５倍の範囲に入っているとさらに好ましい。この場合の高さはＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により測定を行って得られた高さの平均を用いて表したものである。その測定方法は以下の通りである。
基材をｘｚ平面で切断し、その断面の凹凸形状をＳＥＭにより観察してその高さを測定する。その際、隣り合う凹部最底部と凸部最頂点部の高さの差を求め、得られた差について少なくとも２０以上の連続する凹凸形状の高さデータをとって平均化し、その箇所近傍の凹凸形状の高さと定義する。
フォトニック結晶を作製するための基材を作製する際に重要なこととして、凹凸構造の高さばらつきを抑えることが挙げられる。高さが均一でない場合には、高さが十分でない場合と同様に多層成膜時に周期構造の乱れや平坦化が発生する。ここで、高さを求めるときに使用した２次元ｘｚ平面データから、凹凸高さｈをそれぞれ隣り合う凹部底部と凸部頂点部の差から求めたときに、その標準偏差をばらつきと定義する。このばらつきは少なくとも２０以上の連続する凹凸形状の高さデータから求める。このばらつきを０．１４ｈ以下に抑えたときに成膜後に欠陥の発生を十分に抑えることができる。部分的に０．１４ｈを超えるばらつきのある箇所とない箇所が混在している場合には、多層成膜時にばらつきのある箇所に欠陥が生じる。このばらつきは０．１ｈ以下であるとさらに好ましく、０．０８ｈ以下であることがよりいっそう好ましい。
スパッタ成膜とバイアスエッチングを組み合わせて多層成膜した周期凹凸構造体のｘｚ平面で切断した断面は、三角形が連続した形状となる。基材の周期凹凸構造が三角形状でない場合にも、成膜過程で変形、整形されて三角形状となる。基材の凹凸周期を成膜時に追随させるためには、基材の断面形状は三角形状（図１）、矩形（図２）、台形形状、サインカーブ形状のいずれかもしくはそれに類似した形状が好ましい。例えば矩形形状の基材に多層成膜した場合には、形成される各層の断面形状は成膜過程において徐々に矩形から三角形状へと変形する。しかし設計どおりの光学特性を得るためには、損失なく正確な三角形状を成膜過程において積層する必要があるため、基材の周期凹凸形状は三角形状が連続したものであることが最も好ましい。
また、基材の凹凸形状が三角形状であることは、その基材をインプリントプロセスによって作製する場合にも好ましい。その理由として、三角形状であれば転写する際に型の凹部深くまで材料が十分に入り込みやすいこと、また三角形状の表面は離型の際に基板平坦面に対して斜め方向に生じる負荷に強いことが挙げられる。基材の断面形状を三角形状に形成することによって、インプリントプロセスによって基材を作製する際の高さのばらつきの発生を０．１４ｈ以内に抑制することが可能になる。
基材の周期凹凸形状の凹部から平板状基板表面までの距離は４ｈ以下かつ５００ｎｍ以下に抑えられていることが好ましい。これは膜の厚みが薄いほど、ｚ方向における凹凸形状の歪みを最小限に抑えることができるからである。また、基材の周期凹凸形状の凹部から平板基板表面までの距離を上記範囲内に抑えることにより、凹凸形状の高さのばらつきの発生を０．１４ｈ以内に抑制することが容易になる。
基材をインプリントプロセスで作製する際に用いる材料は、金属アルコキシド硬化物が好ましい。金属アルコキシド硬化物からなる凹凸構造体は、金属アルコキシド含有液を用いたインプリントプロセスにより作製される。その方法は以下の通りである。
（１）平板状基板表面に金属アルコキシド含有液を塗布する工程
（２）金属アルコキシド含有液塗布基板に成形型を押し当てる工程
（３）成形型を押し当てた状態で金属アルコキシド含有液塗布基板を加熱して金属アルコ
キシド含有液を硬化し、成形型から形状の転写を行う工程
（４）金属アルコキシド硬化物層が形成された平板基板を成形型から引き剥がす工程
（５）金属アルコキシド硬化物層が形成された平板基板を加熱焼成する工程
この材料を用いることで低温でも容易にＳｉＯ２を主成分とする周期凹凸形状を形成した基材を作製することができる。作製した基材は耐熱性に優れているため成膜時にも形状が歪むことなく形状追随性のよい多層成膜構造体の作製が可能となる。
（１）平板状基板表面に金属アルコキシド含有液を塗布する工程
（２）金属アルコキシド含有液塗布基板に成形型を押し当てる工程
（３）成形型を押し当てた状態で金属アルコキシド含有液塗布基板を加熱して金属アルコ
キシド含有液を硬化し、成形型から形状の転写を行う工程
（４）金属アルコキシド硬化物層が形成された平板基板を成形型から引き剥がす工程
（５）金属アルコキシド硬化物層が形成された平板基板を加熱焼成する工程
この材料を用いることで低温でも容易にＳｉＯ２を主成分とする周期凹凸形状を形成した基材を作製することができる。作製した基材は耐熱性に優れているため成膜時にも形状が歪むことなく形状追随性のよい多層成膜構造体の作製が可能となる。
金属アルコキシド含有液を塗布する工程においては、その塗布量の制御が重要になる。金属アルコキシド含有液の塗布量は、同材料塗布基板をそのまま焼成した際に得られる膜厚が、５００ｎｍ以下であるようにすることが好ましい。これは、膜厚が５００ｎｍを超えると、インプリントする際のゲル化反応により揮発した水分が凹凸形状表面に残って、成膜時に異常成長の原因となるような欠陥を発生させるためである。また成形型を押し当てて作製した周期凹凸構造の形状凹部から平板状基板表面までの距離が５００ｎｍ以下であれば、金属アルコキシド硬化膜の厚み分布を均一にすることができる。
塗布膜厚が薄すぎる場合には、基板と型の凸部が直接に接触して形状に歪みが生じたり、型の凹部に金属アルコキシド材料が十分に入り込まないなどの問題が発生することがある。そのため、塗布膜厚は５０ｎｍ以上あることが好ましい。
前記範囲内の塗布膜厚であれば、結果として作製する周期凹凸構造の高さのばらつきを減らすことができる。さらに高さのばらつきを減らすためには、基材の周期凹凸形状の凹部から平板状基板表面までの距離が４ｈ以内に抑えられていることが好ましい。
以下に本発明の具体的な実施例を示す。
周期２００ｎｍで凹凸形状の高さが７７ｎｍ、断面形状が三角形状である凹凸構造体を成形型として用意した。メチルトリエトキシシランとテトラエトキシラン、エタノール、酸水溶液を混合させた溶液を作製し、スピンコーティングにより平板状基板上に塗布を行った。その際の塗布量は、そのまま１６０℃で焼成した際に９０ｎｍの膜厚みになるような条件であった。次にその塗布基板上に上記成形型を２．５５ＭＰａ（２６ｋｇ／ｃｍ２）の圧力で押し当てた。その後、温度を６０℃に３０分間保持して材料を硬化させ、離型を行い、３００℃で３０分間焼成を行った。その結果得られた基材の周期凹凸形状は高さが７４ｎｍで高さのばらつきは６ｎｍ、凹凸形状凹部から基板表面までの距離は４５ｎｍであった。
次にバイアススパッタリング法により上記の周期凹凸構造を有する基材に成膜を行い、４５０〜５００ｎｍの波長範囲において偏光子としての機能を有する多層周期凹凸構造体（フォトニック結晶）の作製を試みた。ＳｉＯ２ターゲットとＴａターゲットを用い、Ａｒガス雰囲気中でＳｉＯ２膜とＴａ２Ｏ５膜を交互に成膜した。その成膜においては、４５０ｎｍ〜５００ｎｍの波長範囲でＴＭ偏光が９０％以上透過し、ＴＥ偏光は膜表面で反射し０．５％以下の透過率になるように設計した結果から求めた必要膜総数を積層した。ここで、電界が溝に垂直に振動する偏光をＴＭ偏光、電界が溝に平行に振動する偏光をＴＥ偏光とする。成膜の結果得られた多層周期凹凸構造体は、ＳＥＭ観察によりその表面で正確な周期構造が保たれていることが確認された。その光学特性は、４５０〜５００ｎｍの波長範囲においてＴＭ偏光の透過率が９２．６％、ＴＥ偏光の透過率が０．１０％であった。これは偏光子としての機能を有することを示すものであり、この多層周期凹凸構造体がフォトニック結晶として機能するための構造を有することを示すものと考えられる。これらの結果から、基材の周期凹凸構造の高さ、高さのばらつき、凹凸形状凹部から基板表面までの距離について請求項の条件を満たしている場合には周期構造の乱れが少なく、光学特性を十分に満たした多層凹凸周期構造体である偏光子を作製可能であることが確認された。
周期が２００ｎｍ、凹凸の高さ６２ｎｍ、高さのばらつき７ｎｍ、凹凸形状凹部から基板表面までの距離１８０ｎｍ、断面形状が三角形状の周期凹凸構造を形成した基材に実施例１と同様の条件で膜総数を変更して多層成膜を行ったところ、その光学特性はＴＭ偏光の透過率が９１．４％、ＴＥ偏光の透過率が０．１４％であった。これは偏光子としての機能を有しフォトニック結晶として十分な機能を満たしていると考えられる。この結果からも下地周期凹凸構造体が請求項の条件を満たしている場合には周期構造の乱れが少なく、光学特性を十分に満たした多層凹凸周期構造体である偏光子を作製可能であることが確認された。
周期が１４０ｎｍ、凹凸の高さ５３ｎｍ、高さのばらつき６ｎｍ、凹凸形状凹部から基板表面までの距離４５ｎｍ、断面形状が三角形状の周期凹凸構造を形成した基材に実施例１と同様の条件で膜総数を変更して多層成膜を行ったところ、その光学特性はＴＭ偏光の透過率が９１．７％、ＴＥ偏光の透過率が０．１１％であった。これは偏光子としての機能を有することを示すものであり、この多層周期凹凸構造体がフォトニック結晶として機能するための構造を有することを示すものと考えられる。この結果からも下地周期凹凸構造体が請求項の条件を満たしている場合には周期構造の乱れが少なく、光学特性を十分に満たした多層凹凸周期構造体である偏光子を作製可能であることが確認された。
周期が１４０ｎｍ、凹凸の高さ８１ｎｍ、高さのばらつき９ｎｍ、凹凸形状凹部から基板表面までの距離２０ｎｍ、断面形状が矩形の周期凹凸構造を形成した基材に実施例１と同様の条件で膜総数を変更して多層成膜を行ったところ、その光学特性はＴＭ偏光の透過率が８６．５％、ＴＥ偏光の透過率が０．１１％であった。これは偏光子としての機能を有することを示すものであり、この多層周期凹凸構造体がフォトニック結晶として機能するための構造を有することを示すものと考えられる。この結果からも下地周期凹凸構造体が請求項の条件を満たしている場合には周期構造の乱れが少なく、光学特性を十分に満たした多層凹凸周期構造体である偏光子を作製可能であることが確認された。
周期が２４０ｎｍ、凹凸の高さ６８ｎｍ、高さのばらつき８ｎｍ、凹凸形状凹部から基板表面までの距離１１０ｎｍ、断面形状が三角形状の周期凹凸構造を形成した基材に実施例１と同様の条件で膜総数を変更して多層成膜を行ったところ、その光学特性はＴＭ偏光の透過率が９０．４％、ＴＥ偏光の透過率が０．１％であった。これは偏光子としての機能を有することを示すものであり、この多層周期凹凸構造体がフォトニック結晶として機能するための構造を有することを示すものと考えられる。この結果からも下地周期凹凸構造体が請求項の条件を満たしている場合には周期構造の乱れが少なく、光学特性を十分に満たした多層凹凸周期構造体である偏光子を作製可能であることが確認された。
周期が２４０ｎｍ、凹凸の高さ８９ｎｍ、高さのばらつき８ｎｍ、下地構造体の凹凸形状凹部から基板表面までの距離３５ｎｍ、断面形状が三角形状の周期凹凸構造を形成した基材に実施例１と同様の条件で膜総数を変更して多層成膜を行ったところ、その光学特性はＴＭ偏光の透過率が９２．１％、ＴＥ偏光の透過率が０．１０％であった。これは偏光子としての機能を有することを示すものであり、この多層周期凹凸構造体がフォトニック結晶として機能するための構造を有することを示すものと考えられる。この結果からも下地周期凹凸構造体が請求項の条件を満たしている場合には周期構造の乱れが少なく、光学特性を十分に満たした多層凹凸周期構造体である偏光子を作製可能であることが確認された。
周期が４００ｎｍ、凹凸の高さ１１５ｎｍ、高さのばらつき１４ｎｍ、凹凸形状凹部から基板表面までの距離２３０ｎｍ、断面形状が三角形状の周期凹凸構造を形成した基材に実施例１と同様の条件で膜総数を変更して多層成膜を行ったところ、その光学特性はＴＭ偏光の透過率が８７．７％、ＴＥ偏光の透過率が０．０８％であった。これは偏光子としての機能を有することを示すものであり、この多層周期凹凸構造体がフォトニック結晶として機能するための構造を有することを示すものと考えられる。この結果からも下地周期凹凸構造体が請求項の条件を満たしている場合には周期構造の乱れが少なく、光学特性を十分に満たした多層凹凸周期構造体である偏光子を作製可能であることが確認された。
（比較例１）
周期が２００ｎｍ、凹凸の高さ５８ｎｍ、高さのばらつき１２ｎｍ、凹凸形状凹部から基板表面までの距離２９０ｎｍ、断面形状が三角形状の周期凹凸構造を形成した基材に実施例１と同様の条件で膜総数を変更して多層成膜を行ったところその光学特性はＴＭ偏光の透過率が８０．１％と低く、またＴＥ偏光の透過率は０．１１％であった。これは下地周期凹凸構造の凹部から平板状基板表面までの距離が凹凸高さ平均ｈに対して４ｈ以上になってしまったために下地周期凹凸構造体の凹凸高さばらつきが１２ｎｍに増大したことが原因と考えられる。この結果から、凹凸高さばらつきは多層成膜時の形状追随性に大きな影響を与えており、本発明の寸法構造の条件を満たさない範囲では多層成膜時に欠陥が発生して光学特性が低下することが確認された。
周期が２００ｎｍ、凹凸の高さ５８ｎｍ、高さのばらつき１２ｎｍ、凹凸形状凹部から基板表面までの距離２９０ｎｍ、断面形状が三角形状の周期凹凸構造を形成した基材に実施例１と同様の条件で膜総数を変更して多層成膜を行ったところその光学特性はＴＭ偏光の透過率が８０．１％と低く、またＴＥ偏光の透過率は０．１１％であった。これは下地周期凹凸構造の凹部から平板状基板表面までの距離が凹凸高さ平均ｈに対して４ｈ以上になってしまったために下地周期凹凸構造体の凹凸高さばらつきが１２ｎｍに増大したことが原因と考えられる。この結果から、凹凸高さばらつきは多層成膜時の形状追随性に大きな影響を与えており、本発明の寸法構造の条件を満たさない範囲では多層成膜時に欠陥が発生して光学特性が低下することが確認された。
（比較例２）
周期が２００ｎｍ、凹凸の高さ３７ｎｍ、高さのばらつき７ｎｍ、凹凸形状凹部から基板表面までの距離５５ｎｍ、断面形状が三角形状の周期凹凸構造を形成した基材に実施例１と同様の条件で膜総数を変更して多層成膜を行ったところその光学特性はＴＭ偏光の透過率が９０．５％であったが、ＴＥ偏光の透過率は６２．３％と非常に高くなってしまった。これは下地周期凹凸構造体の周期凹凸構造の凹凸高さが３８ｎｍと小さかったことが原因と考えられる。この結果から、凹凸高さばらつきは多層成膜時の形状追随性に大きな影響を与えており、本発明の寸法構造の条件を満たさない範囲では多層成膜時に欠陥が発生して光学特性が低下することが確認された。
周期が２００ｎｍ、凹凸の高さ３７ｎｍ、高さのばらつき７ｎｍ、凹凸形状凹部から基板表面までの距離５５ｎｍ、断面形状が三角形状の周期凹凸構造を形成した基材に実施例１と同様の条件で膜総数を変更して多層成膜を行ったところその光学特性はＴＭ偏光の透過率が９０．５％であったが、ＴＥ偏光の透過率は６２．３％と非常に高くなってしまった。これは下地周期凹凸構造体の周期凹凸構造の凹凸高さが３８ｎｍと小さかったことが原因と考えられる。この結果から、凹凸高さばらつきは多層成膜時の形状追随性に大きな影響を与えており、本発明の寸法構造の条件を満たさない範囲では多層成膜時に欠陥が発生して光学特性が低下することが確認された。
（比較例３）
周期１４０ｎｍ、凹凸の高さ９５ｎｍ、高さのばらつき１７ｎｍ、凹凸形状凹部から基板表面までの距離４３０ｎｍ、断面形状が三角形状の周期凹凸構造を形成した基材に実施例１と同様の条件で膜総数を変更して多層成膜を行ったところその光学特性はＴＭ偏光の透過率が７６．６％と低く、またＴＥ偏光の透過率は０．０７％であった。これは下地周期凹凸構造体の周期凹凸構造の凹凸高さばらつきが１７ｎｍと大きかったことが原因と考えられる。この結果から、凹凸高さばらつきは多層成膜時の形状追随性に大きな影響を与えており、本発明の寸法構造の条件を満たさない範囲では多層成膜時に欠陥が発生して光学特性が低下することが確認された。
周期１４０ｎｍ、凹凸の高さ９５ｎｍ、高さのばらつき１７ｎｍ、凹凸形状凹部から基板表面までの距離４３０ｎｍ、断面形状が三角形状の周期凹凸構造を形成した基材に実施例１と同様の条件で膜総数を変更して多層成膜を行ったところその光学特性はＴＭ偏光の透過率が７６．６％と低く、またＴＥ偏光の透過率は０．０７％であった。これは下地周期凹凸構造体の周期凹凸構造の凹凸高さばらつきが１７ｎｍと大きかったことが原因と考えられる。この結果から、凹凸高さばらつきは多層成膜時の形状追随性に大きな影響を与えており、本発明の寸法構造の条件を満たさない範囲では多層成膜時に欠陥が発生して光学特性が低下することが確認された。
（比較例４）
周期１４０ｎｍ、凹凸の高さ１２６ｎｍ、高さのばらつき１６ｎｍ、凹凸形状凹部から基板表面までの距離４５ｎｍ、断面形状が矩形の周期凹凸構造を形成した基材に実施例１と同様の条件で膜総数を変更して多層成膜を行ったところその光学特性はＴＭ偏光の透過率が７７．４％と低く、またＴＥ偏光の透過率は０．１２％であった。これは下地周期凹凸構造体の周期凹凸構造の凹凸高さが１２６ｎｍと凹凸周期に対して非常に大きかったことが原因と考えられる。この結果から、凹凸高さばらつきは多層成膜時の形状追随性に大きな影響を与えており、本発明の寸法構造の条件を満たさない範囲では多層成膜時に欠陥が発生して光学特性が低下することが確認された。
周期１４０ｎｍ、凹凸の高さ１２６ｎｍ、高さのばらつき１６ｎｍ、凹凸形状凹部から基板表面までの距離４５ｎｍ、断面形状が矩形の周期凹凸構造を形成した基材に実施例１と同様の条件で膜総数を変更して多層成膜を行ったところその光学特性はＴＭ偏光の透過率が７７．４％と低く、またＴＥ偏光の透過率は０．１２％であった。これは下地周期凹凸構造体の周期凹凸構造の凹凸高さが１２６ｎｍと凹凸周期に対して非常に大きかったことが原因と考えられる。この結果から、凹凸高さばらつきは多層成膜時の形状追随性に大きな影響を与えており、本発明の寸法構造の条件を満たさない範囲では多層成膜時に欠陥が発生して光学特性が低下することが確認された。
（比較例５）
周期２４０ｎｍ、凹凸の高さ８５ｎｍ、高さのばらつき２１ｎｍ、凹凸形状凹部から基板表面までの距離１７０ｎｍ、断面形状が三角形状の周期凹凸構造を形成した基材に実施例１と同様の条件で膜総数を変更して多層成膜を行ったところその光学特性はＴＭ偏光の透過率が６６．８％と低く、またＴＥ偏光の透過率は０．１２％であった。これは下地周期凹凸構造体の周期凹凸構造の凹凸高さばらつきが２１ｎｍと凹凸周期に対して非常に大きかったことが原因と考えられる。この結果から、凹凸高さばらつきは多層成膜時の形状追随性に大きな影響を与えており、本発明の寸法構造の条件を満たさない範囲では多層成膜時に欠陥が発生して光学特性が低下することが確認された。
周期２４０ｎｍ、凹凸の高さ８５ｎｍ、高さのばらつき２１ｎｍ、凹凸形状凹部から基板表面までの距離１７０ｎｍ、断面形状が三角形状の周期凹凸構造を形成した基材に実施例１と同様の条件で膜総数を変更して多層成膜を行ったところその光学特性はＴＭ偏光の透過率が６６．８％と低く、またＴＥ偏光の透過率は０．１２％であった。これは下地周期凹凸構造体の周期凹凸構造の凹凸高さばらつきが２１ｎｍと凹凸周期に対して非常に大きかったことが原因と考えられる。この結果から、凹凸高さばらつきは多層成膜時の形状追随性に大きな影響を与えており、本発明の寸法構造の条件を満たさない範囲では多層成膜時に欠陥が発生して光学特性が低下することが確認された。
（比較例６）
周期４００ｎｍ、凹凸の高さ１０３ｎｍ、高さのばらつき１８ｎｍ、凹凸形状凹部から基板表面までの距離５８５ｎｍ、断面形状が三角形状の周期凹凸構造を形成した基材に実施例１と同様の条件で膜総数を変更して多層成膜を行ったところその光学特性はＴＭ偏光の透過率が７６．４％と低く、またＴＥ偏光の透過率は０．１０％であった。これは下地周期凹凸構造の凹部から平板状基板表面までの距離が凹凸高さが５００ｎｍ以上になったことが影響し、下地周期凹凸構造体の凹凸高さばらつきが１８ｎｍまで増大したことが原因と考えられる。この結果から、凹凸高さばらつきは多層成膜時の形状追随性に大きな影響を与えており、本発明の寸法構造の条件を満たさない範囲では多層成膜時に欠陥が発生して光学特性が低下することが確認された。
周期４００ｎｍ、凹凸の高さ１０３ｎｍ、高さのばらつき１８ｎｍ、凹凸形状凹部から基板表面までの距離５８５ｎｍ、断面形状が三角形状の周期凹凸構造を形成した基材に実施例１と同様の条件で膜総数を変更して多層成膜を行ったところその光学特性はＴＭ偏光の透過率が７６．４％と低く、またＴＥ偏光の透過率は０．１０％であった。これは下地周期凹凸構造の凹部から平板状基板表面までの距離が凹凸高さが５００ｎｍ以上になったことが影響し、下地周期凹凸構造体の凹凸高さばらつきが１８ｎｍまで増大したことが原因と考えられる。この結果から、凹凸高さばらつきは多層成膜時の形状追随性に大きな影響を与えており、本発明の寸法構造の条件を満たさない範囲では多層成膜時に欠陥が発生して光学特性が低下することが確認された。
（比較例７）
周期が４００ｎｍ、凹凸の高さ６８ｎｍ、高さのばらつき８ｎｍ、凹凸形状凹部から基板表面までの距離９５ｎｍ、断面形状が三角形状の周期凹凸構造を形成した基材に実施例１と同様の条件で膜総数を変更して多層成膜を行ったところその光学特性はＴＭ偏光の透過率が９０．８％であったが、ＴＥ偏光の透過率は５１．６％と非常に高くなってしまった。これは下地周期凹凸構造体の周期凹凸構造の凹凸高さが６８ｎｍと周期に対して非常に小さかったことが原因と考えられる。この結果から、凹凸高さばらつきは多層成膜時の形状追随性に大きな影響を与えており、本発明の寸法構造の条件を満たさない範囲では多層成膜時に欠陥が発生して光学特性が低下することが確認された。
周期が４００ｎｍ、凹凸の高さ６８ｎｍ、高さのばらつき８ｎｍ、凹凸形状凹部から基板表面までの距離９５ｎｍ、断面形状が三角形状の周期凹凸構造を形成した基材に実施例１と同様の条件で膜総数を変更して多層成膜を行ったところその光学特性はＴＭ偏光の透過率が９０．８％であったが、ＴＥ偏光の透過率は５１．６％と非常に高くなってしまった。これは下地周期凹凸構造体の周期凹凸構造の凹凸高さが６８ｎｍと周期に対して非常に小さかったことが原因と考えられる。この結果から、凹凸高さばらつきは多層成膜時の形状追随性に大きな影響を与えており、本発明の寸法構造の条件を満たさない範囲では多層成膜時に欠陥が発生して光学特性が低下することが確認された。
以上の実施例、比較例を以下の表１にまとめて示す。表１の記載から、本発明の基材を用いることにより、設計した光学特性を示すフォトニック結晶である偏光子が作製可能であることがわかる。
１ 凹凸高さ
２ 凹部からの距離
３ 周期
４ 下地周期凹凸構造
５ 平板状基板
６ 凹凸高さ
７ 凹部からの距離
８ 周期
９ 下地周期凹凸構造
１０ 平板状基板
２ 凹部からの距離
３ 周期
４ 下地周期凹凸構造
５ 平板状基板
６ 凹凸高さ
７ 凹部からの距離
８ 周期
９ 下地周期凹凸構造
１０ 平板状基板
Claims (4)
- 基材上に、屈折率の互いに異なる２種類以上の層で形成される多層膜を備えるフォトニック結晶構造体において、平板状基板に周期性を有する凹凸構造体を形成した基材であって、前記凹凸構造体の主成分がＳｉＯ２であり、前記平板状基板の平面方向に平行に、互いに直交するｘ軸、ｙ軸をとり、平面方向に垂直にｚ軸をとる場合に、ｘ軸方向には凹凸構造が周期性を有し、ｙ軸方向には凹凸構造が一様であり、前記周期性の周期間隔が８０〜４５０ｎｍであり、凹凸構造のz軸方向の高さが、前記周期間隔に対して、０．２５〜０．７５倍の範囲であり、前記高さのばらつきが、前記高さの平均ｈに対して、０．１４ｈ以下である基材を用いることを特徴とする偏光子。
- 前記基材のｘ軸とｚ軸で形成されるｘｚ断面の形状が、周期性を有する三角形状であることを特徴とする請求項１に記載の偏光子。
- 前記凹凸構造体の凹部から前記平板状基板表面までの距離が、前記ｈに対して、４ｈ以下、かつ５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１，２のいずれかに記載の偏光子。
- 前記凹凸構造体が、金属アルコキシド硬化物を主成分とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の偏光子。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2007216833A JP2009048148A (ja) | 2007-08-23 | 2007-08-23 | 周期性を有する凹凸構造体を形成した基材を用いた偏光子 |
| PCT/JP2008/063529 WO2009025153A1 (ja) | 2007-08-23 | 2008-07-28 | 周期性を有する凹凸構造体を形成した基材を用いた偏光子 |
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| JP2007216833A JP2009048148A (ja) | 2007-08-23 | 2007-08-23 | 周期性を有する凹凸構造体を形成した基材を用いた偏光子 |
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|---|---|
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000056133A (ja) * | 1998-08-07 | 2000-02-25 | Shojiro Kawakami | 偏光子とその作製方法 |
| JP2001009843A (ja) * | 1999-04-26 | 2001-01-16 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 成形型，成形型を用いたゾルゲル組成物およびゾルゲル組成物の製造方法 |
| JP2005181979A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-07-07 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 多層構造体およびその製造方法 |
| JP2007011206A (ja) * | 2005-07-04 | 2007-01-18 | Sanyo Electric Co Ltd | 素子および素子の製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005141003A (ja) * | 2003-10-01 | 2005-06-02 | Photonic Lattice Inc | 短パルス光分散特性可変素子 |
| JP4438377B2 (ja) * | 2003-10-27 | 2010-03-24 | セイコーエプソン株式会社 | 液晶表示装置、及び電子機器 |
| JP2007114375A (ja) * | 2005-10-19 | 2007-05-10 | Ricoh Opt Ind Co Ltd | 光照射装置および液晶表示装置および液晶投射装置 |
-
2007
- 2007-08-23 JP JP2007216833A patent/JP2009048148A/ja active Pending
-
2008
- 2008-07-28 WO PCT/JP2008/063529 patent/WO2009025153A1/ja not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000056133A (ja) * | 1998-08-07 | 2000-02-25 | Shojiro Kawakami | 偏光子とその作製方法 |
| JP2001009843A (ja) * | 1999-04-26 | 2001-01-16 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 成形型，成形型を用いたゾルゲル組成物およびゾルゲル組成物の製造方法 |
| JP2005181979A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-07-07 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 多層構造体およびその製造方法 |
| JP2007011206A (ja) * | 2005-07-04 | 2007-01-18 | Sanyo Electric Co Ltd | 素子および素子の製造方法 |
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