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公開番号2025135397
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-18
出願番号2024033223
出願日2024-03-05
発明の名称メタサーフェス反射体、投影装置、ニアアイウェアラブル装置、及びメタサーフェス反射体の製造方法
出願人TDK株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 1/02 20060101AFI20250910BHJP(光学)
要約【課題】反射特性の劣化を抑制すること。
【解決手段】メタサーフェス反射体は、第1方向に積層された第1金属層及び第2金属層と、第1方向において、第1金属層及び第2金属層の間に設けられた誘電体層と、第2金属層を覆う保護層と、を備え、誘電体層は、第2金属層が設けられる主面を有し、メタサーフェス反射体は、主面に沿った第2方向、及び主面に沿うとともに第2方向と交差する第3方向に配列された複数の単位領域に区分され、第2金属層は、複数の単位領域のうちの全部又は一部の単位領域のそれぞれに設けられた金属ユニットを含み、保護層は、第2金属層を構成する金属よりも大きい標準電極電位を有する金属で構成され、保護層は、金属ユニットの頂面を覆う第1部分と、金属ユニットの側面を覆う第2部分と、を含む。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
メタサーフェス反射体であって、
第１方向に積層された第１金属層及び第２金属層と、
前記第１方向において、前記第１金属層及び前記第２金属層の間に設けられた誘電体層と、
前記第２金属層を覆う保護層と、
を備え、
前記誘電体層は、前記第２金属層が設けられる主面を有し、
前記メタサーフェス反射体は、前記主面に沿った第２方向、及び前記主面に沿うとともに前記第２方向と交差する第３方向に配列された複数の単位領域に区分され、
前記第２金属層は、前記複数の単位領域のうちの全部又は一部の単位領域のそれぞれに設けられた金属ユニットを含み、
前記保護層は、前記第２金属層を構成する金属よりも大きい標準電極電位を有する金属で構成され、
前記金属ユニットは、前記第１方向において前記誘電体層と向かい合う底面と、前記第１方向において前記底面と反対側に設けられた頂面と、前記頂面と前記底面とを連結する側面と、を有し、
前記保護層は、前記頂面を覆う第１部分と、前記側面を覆う第２部分と、を含む、メタサーフェス反射体。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記保護層の厚さは、前記第２金属層の前記第１方向における長さ及び前記保護層の前記厚さの合計の２０％以下である、請求項１に記載のメタサーフェス反射体。
【請求項３】
前記金属ユニットは、前記第１方向から見て台形形状を有する金属体である、請求項１又は請求項２に記載のメタサーフェス反射体。
【請求項４】
前記金属体の前記第２方向における長さは、５００ｎｍ以上２５００ｎｍ以下であり、
前記金属体の前記第１方向における長さは、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、
前記金属体の短辺の長さは、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、
前記金属体の長辺の長さは、前記短辺の長さよりも大きく、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である、請求項３に記載のメタサーフェス反射体。
【請求項５】
前記保護層は、金、ルテニウム、及びイリジウムからなる組から選択された少なくとも１つの元素を含む金属で構成される、請求項１又は請求項２に記載のメタサーフェス反射体。
【請求項６】
前記第２金属層は、銀、アルミニウム、及び銅からなる組から選択された少なくとも１つの元素を含む金属で構成される、請求項１又は請求項２に記載のメタサーフェス反射体。
【請求項７】
前記誘電体層は、可視光領域において透明な材料で構成される、請求項１又は請求項２に記載のメタサーフェス反射体。
【請求項８】
前記誘電体層は、シリコン酸化物、チタン酸化物、マグネシウム酸化物、及びアルミニウム酸化物からなる組から選択された１つの化合物で構成される、請求項７に記載のメタサーフェス反射体。
【請求項９】
前記誘電体層の前記第１方向における長さは、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、
前記第１金属層の前記第１方向における長さは、５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である、請求項１又は請求項２に記載のメタサーフェス反射体。
【請求項１０】
前記第２部分の厚さは、前記第１方向において、前記誘電体層から離れるにつれて薄くなる、請求項１又は請求項２に記載のメタサーフェス反射体。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、メタサーフェス反射体、投影装置、ニアアイウェアラブル装置、及びメタサーフェス反射体の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
メタサーフェス技術を用いた反射体が知られている。例えば、特許文献１には、画像源と、画像源に光学的に結合されたナノ構造面を含むコンバイナと、を備えるニアアイディスプレイアセンブリが記載されている。ナノ構造面の単位セルは、ベース層、誘電層、及びメタ原子層がその順に積層されることによって構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許出願公開第２０１８／０１１３３１０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のニアアイディスプレイアセンブリにおいては、メタ原子層が露出している。メタ原子層として銀及びアルミニウムなどの金属層が用いられる場合、金属層が空気に曝されることにより金属層が酸化又は硫化することがある。この場合、光学特性に変化が生じ、反射特性が劣化するおそれがある。
【０００５】
本開示は、反射特性の劣化を抑制可能なメタサーフェス反射体、投影装置、ニアアイウェアラブル装置、及びメタサーフェス反射体の製造方法を説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一側面に係るメタサーフェス反射体は、第１方向に積層された第１金属層及び第２金属層と、第１方向において、第１金属層及び第２金属層の間に設けられた誘電体層と、第２金属層を覆う保護層と、を備える。誘電体層は、第２金属層が設けられる主面を有する。メタサーフェス反射体は、主面に沿った第２方向、及び主面に沿うとともに第２方向と交差する第３方向に配列された複数の単位領域に区分される。第２金属層は、複数の単位領域のうちの全部又は一部の単位領域のそれぞれに設けられた金属ユニットを含む。保護層は、第２金属層を構成する金属よりも大きい標準電極電位を有する金属で構成される。金属ユニットは、第１方向において誘電体層と向かい合う底面と、第１方向において底面と反対側に設けられた頂面と、頂面と底面とを連結する側面と、を有する。保護層は、頂面を覆う第１部分と、側面を覆う第２部分と、を含む。
【０００７】
このメタサーフェス反射体においては、保護層が金属ユニットの頂面及び側面を覆う。このため、メタサーフェス反射体の使用時において金属ユニットの頂面及び側面が空気に曝されないので、金属ユニットが酸化及び硫化される可能性が低減される。さらに、保護層は、第２金属層を構成する金属よりも大きい標準電極電位を有する金属で構成されているので、保護層は第２金属層よりも酸化及び硫化されにくい。したがって、上記メタサーフェス反射体においては、光学特性に変化が生じにくい。その結果、反射特性の劣化を抑制することが可能となる。
【０００８】
保護層の厚さは、第２金属層の第１方向における長さ及び保護層の厚さの合計の２０％以下であってもよい。この場合、メタサーフェス反射体の反射特性に与える影響を抑えつつ、保護層を設けることができる。したがって、反射特性の劣化を更に抑制することが可能となる。
【０００９】
金属ユニットは、第１方向から見て台形形状を有する金属体であってもよい。この場合、金属ユニットが複数の金属体から構成される場合と比較して、金属ユニットの構造を単純化することができる。したがって、メタサーフェス反射体の製造を容易化することが可能となる。
【００１０】
金属体の第２方向における長さは、５００ｎｍ以上２５００ｎｍ以下であってもよい。金属体の第１方向における長さは、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。金属体の短辺の長さは、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であってもよい。金属体の長辺の長さは、短辺の長さよりも大きくてもよく、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であってもよい。この場合、可視光に対して反射効率を高めることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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