MEMS技術を用いた可変サブ波長格子カラーフィルタの開発

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21810013
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: マイクロ・ナノデバイス
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 高橋 一浩 豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 助教 (90549346)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• キーワード: NEMS / MEMS / サブ波長格子 / ナノフォトニクス / CMOS集積回路 / 静電アクチュエータ / 構造色

研究概要

本研究ではサブ波長格子に機械的変位を加えることにより,反射・透過光の波長を変調する新規な可変カラーフィルタを提案している.格子を駆動するためのMEMS (Micro Electro Mechanical Systems)アクチュエータの構造設計および解析,サブ波長格子の光学設計,半導体微細加工技術を用いてデバイス作製を行った.提案する構造では,高速応答,低消費電力,および高いフィルファクタが期待できる.シリコンウェハ上にサブ波長格子に静電駆動方式のNEMSアクチュエータを一体化したデバイスを作製し,構造色の発生を確認した.初期状態では黄色を示していたフィルタが,電圧供給によって格子間のギャップが変化し,緑色の反射光が得られた.さらに,カラーフィルタを駆動する集積回路の機能融合も検討し,一体化したデバイスにおいて駆動回路の動作を実証した.

研究成果

• [雑誌論文] Multi-Physics Analysis for Micro Electromechanical Systems Based on Electrical Circuit Simulator (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Mita, S.Maruyama, Y.Yi, K.Takahashi, H.Fujita, H.Toshiyoshi
  • 雑誌名: IEEJ Trans.on Electrical and Electronic Engineering vol.6, no.3 ページ: 180-189
• [学会発表] Monolithic Integration of NEMS Tunable Color Filter and LSI Driver Circuits (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Honma, H.Miyao, K.Takahashi, M.Futagawa, F.Dasai, M.Ishida, K.Sawada
  • 学会等名: Proc.16th Int.Conf. on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (TRANSDUCERS'11)
  • 発表場所: Beijing, China, to be oral presented.
  • 年月日: 20110605-20110609
• [学会発表] A Tunable Color Filter Using Sub-micron Grating Integrated with Electrostatic Actuator Mechanism (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Miyao, K.Takahashi, M.Ishida, K.Sawada
  • 学会等名: 219th ECS Meeting
  • 発表場所: Montreal, Canada, to be oral presented.
  • 年月日: 20110501-20110506
• [学会発表] Parylene Covered Selective Area HF Vapor Release For Silicon Photonic Wire Waveguides (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Higo, K.Takahashi, M.Nakada, H.Fujita, H.Toshiyoshi, Y.Nakano
  • 学会等名: Proc.5th Asia-Pacific Conference on Transducers and Micro-Nano Technology p.168.
  • 発表場所: Perth, Australia
  • 年月日: 20100706-20100709
• [学会発表] A CMOS Compatible Low Temperature Process for Photonic Crystal MEMS Scanner (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Takahashi, I.W.Jung, A.Higo, Y.Mita, H.Fujita, H.Toshiyoshi, O.Solgaard
  • 学会等名: Proc.IEEE/LEOS Int.Conf.on Optical MEMS and Nanophotonics 2009 pp.77-78.
  • 発表場所: Clearwater Beach, Florida, USA
  • 年月日: 20090817-20090820
• [学会発表] A Novel Parylene/Al/Parylene Sandwitch Protection Mask for HF Vapor Release for Micro Electro Mechanical Systems (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Higo, K.Takahashi, H.Fujita, Y.Nakano, H.Toshiyoshi
  • 学会等名: Proc.15th Int.Conf.on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (TRANSDUCERS'09) pp.196-199.
  • 発表場所: Denver, Colorado, USA
  • 年月日: 20090621-20090625
• [学会発表] A MEMS Digital Mirror Array Integrated with High-Voltage Level-Shifter (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Maruyama, K.Takahashi, H.Fujita, H.Toshiyoshi
  • 学会等名: Proc.15th Int.Conf.on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (TRANSDUCERS'09) pp.2314-2317.
  • 発表場所: Denver, Colorado, USA
  • 年月日: 20090621-20090625
• [学会発表] A wafer-level system integration technology for flexible pseudo-SOC incorporates MEMS-CMOS heterogeneous devices
  • 著者名/発表者名: H.Yamada, Y.Onozuka, A.Iida, K.Itaya, H.Funaki, K.Takahashi, H.Toshiyoshi
  • 学会等名: Proc.IEEE Components, Packaging, and Manufacturing Technology Symposium Japan 1-3.
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 00000824-00000826
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.int.ee.tut.ac.jp/icg/
• [産業財産権] サブ波長格子及び表示装置 (2009)
  • 発明者名: 高橋一浩, 宮尾肇, 澤田和明
  • 権利者名: 豊橋技術科学大学
  • 産業財産権番号: 特許,特願2009-253409
  • 出願年月日: 2009-11-04