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公開番号2025099217
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2023215694
出願日2023-12-21
発明の名称メタサーフェス構造、及び、モールド
出願人TOPPANホールディングス株式会社
代理人個人,個人
主分類G02B 3/00 20060101AFI20250626BHJP(光学)
要約【課題】ナノピラーの形成不良を抑制することによって、入射した光の状態をより正確に制御可能なメタサーフェス構造、及び、当該メタサーフェス構造を転写するためのモールドを提供する。
【解決手段】メタレンズ30のメタサーフェス構造は、基板31の支持面31S上に配置された複数のナノピラー32を備える。複数のナノピラー32は、第1領域30Aに配置される複数の第1ナノピラー33と、第1領域30Aを囲む環状の第2領域30Bに配置される複数の第2ナノピラー34と、を含む。各第1ナノピラー33は、支持面31S内で当該第1ナノピラー33が配置された位置に応じて、特定波長を有する光の位相をシフトさせる。
【選択図】図10
特許請求の範囲【請求項１】
基板の支持面上に配置された複数のナノピラーを備えるメタサーフェス構造であって、
前記複数のナノピラーは、第１領域に配置される複数の第１ナノピラーと、前記第１領域を囲む環状の第２領域に配置される複数の第２ナノピラーと、を含み、
各第１ナノピラーは、前記支持面内で当該第１ナノピラーが配置された位置に応じて、特定波長を有する光の位相をシフトさせる
メタサーフェス構造。
続きを表示（約 820 文字）【請求項２】
前記第１領域において、単位面積あたりに前記第１ナノピラーが占める面積の割合を第１パターン密度とし、
前記第２領域において、単位面積あたりに前記第２ナノピラーが占める面積の割合を第２パターン密度としたときに、
前記第１パターン密度に対する前記第２パターン密度の割合が０．５以上２．０以下である
請求項１に記載のメタサーフェス構造。
【請求項３】
前記第２ナノピラーでは、高さ方向において、実効屈折率が変化する
請求項１または２に記載のメタサーフェス構造。
【請求項４】
前記第１ナノピラーは、直方体状を有する
請求項３に記載のメタサーフェス構造。
【請求項５】
各第１ナノピラーにおける前記光の位相シフト量は、前記複数の第１ナノピラーがレンズとして機能するように規定されている
請求項１または２に記載のメタサーフェス構造。
【請求項６】
前記第１領域における前記第１ナノピラーの第１平均体積に対する前記第２領域における前記第２ナノピラーの第２平均体積の割合は、０．５以上２．０以下である
請求項１または２に記載のメタサーフェス構造。
【請求項７】
前記第２ナノピラーの幅は、前記第１ナノピラーの幅よりも大きい
請求項１に記載のメタサーフェス構造。
【請求項８】
請求項１に記載のメタサーフェス構造における前記複数のナノピラーを前記基板に転写するための複数のナノホールを備え、
前記複数のナノホールは、
第３領域に配置され、前記複数の第１ナノピラーを前記基板に転写するための複数の第１ナノホールと、
前記第３領域を囲む環状の第４領域に配置され、前記複数の第２ナノピラーを前記基板に転写するための複数の第２ナノホールと、を含む
モールド。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、メタサーフェス構造、及び、メタサーフェス構造を形成するためのモールドに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、光の波長よりも微細なナノピラーを有するメタサーフェスへの関心が高まっている。メタサーフェスの一例は、複数のナノピラーを備える（例えば、特許文献１を参照）。ナノピラーは、所定の波長の光を透過する誘電体である。メタサーフェスでは、ナノピラーの材料、サイズ、配向等を調整することで、例えば、メタサーフェスに入射した光の位相や振幅、あるいはメタサーフェスによって分離される偏光等の状態を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－３７５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
メタサーフェスを用いて光の状態をより正確に制御する観点から、メタサーフェスの製造プロセスにおいて、ナノピラーの形成不良の抑制が求められている。言い換えれば、ナノピラーの形成不良を抑制することによって、メタサーフェスに入射した光の状態をより正確に制御することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するためのメタサーフェス構造は、基板の支持面上に配置された複数のナノピラーを備えるメタサーフェス構造であって、前記複数のナノピラーは、第１領域に配置される複数の第１ナノピラーと、前記第１領域を囲む環状の第２領域に配置される複数の第２ナノピラーと、を含み、各第１ナノピラーは、前記支持面内で当該第１ナノピラーが配置された位置に応じて、特定波長を有する光の位相をシフトさせる。
【０００６】
基板にナノピラーを形成する際には、形成対象のナノピラーの周囲におけるナノピラーの密度を指すパターン密度が小さくなると、ナノピラーの形成不良が生じ易くなる。仮に第２領域の第２ナノピラーが形成されない場合、第１領域の外縁近傍ではパターン密度が小さくなる。その結果、第１領域の外縁近傍では第１ナノピラーの形成不良が生じ易くなる。この点、上記構成によれば、第２領域に配置された第２ナノピラーによって、第１領域の外縁近傍におけるパターン密度の急激な変化に伴う第１ナノピラーの形成不良を抑制できる。これにより、複数の第１ナノピラーに入射した光の状態をより精度よく制御できる。
【０００７】
上記メタサーフェス構造において、前記第１領域において、単位面積あたりに前記第１ナノピラーが占める面積の割合を第１パターン密度とし、前記第２領域において、単位面積あたりに前記第２ナノピラーが占める面積の割合を第２パターン密度としたときに、前記第１パターン密度に対する前記第２パターン密度の割合が０．５以上２．０以下であることが好ましい。上記構成によれば、第２領域に配置された第２ナノピラーによって、第１領域の外縁近傍におけるパターン密度の急激な変化を好適に抑制できる。
【０００８】
上記メタサーフェス構造において、前記第２ナノピラーでは、高さ方向において、実効屈折率が変化することが好ましい。上記構成によれば、第２ナノピラーの実効屈折率が高さ方向において変化することで、入射した光の反射や屈折を極めて小さくするモスアイ構造として機能する。これにより、第１領域から外れた光が第２ナノピラーで反射または屈折することで迷光となることを防ぐことができる。
【０００９】
上記メタサーフェス構造において、前記第１ナノピラーは、直方体状を有することが好ましい。仮に、第１ナノピラーの高さ方向において、実効屈折率に分布がある場合、第１ナノピラーに入射した光が透過しづらくなる可能性がある。この点、第１ナノピラーが直方体状であれば、高さ方向において、均一な実効屈折率を有することから、第１ナノピラーの形状が入射光の透過性に影響を与えることを防止できる。
【００１０】
上記メタサーフェス構造において、各第１ナノピラーにおける前記光の位相シフト量は、前記複数の第１ナノピラーがレンズとして機能するように規定されていることが好ましい。上記構成によれば、例えば、メタサーフェス構造を備える構造体を、複数のナノピラーに入射した光を一点に集光するメタレンズとして機能させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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