WO2024225142A1 - 電磁波反射構造体 - Google Patents

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WO2024225142A1
WO2024225142A1 PCT/JP2024/015320 JP2024015320W WO2024225142A1 WO 2024225142 A1 WO2024225142 A1 WO 2024225142A1 JP 2024015320 W JP2024015320 W JP 2024015320W WO 2024225142 A1 WO2024225142 A1 WO 2024225142A1
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WO
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electromagnetic wave
conductive parts
wave reflecting
reflecting structure
conductive
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PCT/JP2024/015320
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English (en)
French (fr)
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拓哉 松浦
知浩 福浦
泰広 関口
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Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields

Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic wave reflecting structure.
  • Patent Document 1 describes a reflective film that uses multiple conductive linear bodies that have a periodic uneven shape in a planar view, specifically, curved in a sinusoidal waveform.
  • the multiple conductive linear bodies have periodic unevenness in the in-plane direction of the reflective film.
  • Patent Document 2 describes a radio wave absorber that uses an electromagnetic wave reflective layer that has multiple reflective surfaces that are inclined at a predetermined angle with respect to the surface of the substrate.
  • the reflective surface can be seen as a single band-shaped body that has periodic unevenness in the thickness direction of the electromagnetic wave reflective layer, and the electromagnetic wave reflective layer with this reflective surface is provided on the surface of the substrate.
  • the present invention was made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to provide an electromagnetic wave reflecting structure capable of achieving high reflectance for electromagnetic waves in a specified high frequency band.
  • the electromagnetic wave reflecting structure of the present invention is made of a conductive material and comprises a plurality of linear or band-shaped conductive parts having periodic irregularities along a first direction, the conductive parts being arranged in order along a second direction perpendicular to the first direction, and a support base part supporting the conductive parts, and the height direction of the periodic irregularities of the conductive parts is aligned along a third direction perpendicular to the first direction and the second direction.
  • each conductive portion having periodic irregularities exhibits a magnetic response to the magnetic field of the incident electromagnetic wave that is the same as or similar to that of a plurality of split ring resonators arranged periodically along the first direction. Therefore, each conductive portion can be considered to constitute a plurality of pseudo split ring resonators arranged periodically along the first direction. And, since such conductive portions are arranged in order along the second direction, the plurality of conductive portions can be considered to constitute a plurality of pseudo split ring resonators arranged along a plane defined by the first direction and the second direction. The relative positional relationship of these plurality of pseudo split ring resonators is maintained by the support substrate portion.
  • the height direction of the periodic irregularities of the plurality of conductive portions is along the third direction, when an electromagnetic wave is incident on the electromagnetic wave reflecting structure so as to intersect with the plane defined by the first direction and the second direction, at least a part of the oscillating magnetic field of the electromagnetic wave penetrates the ring of the pseudo split ring resonator and generates a current in the ring.
  • the frequency band of the electromagnetic waves reflected by the electromagnetic wave reflecting structure may be 1 GHz to 300 GHz, and preferably 20 GHz to 40 GHz.
  • each of the multiple conductive parts can be made of metal. This causes a strong LC resonance in the pseudo split ring resonator, making it possible to particularly increase the reflectance of the electromagnetic wave reflecting structure.
  • the periods of the periodic unevenness of the multiple conductive parts are substantially the same, and the phase difference between the periods of two adjacent conductive parts of the multiple conductive parts can be less than 90°. This causes strong LC resonance throughout the multiple pseudo split ring resonators, thereby increasing the reflectance of the electromagnetic wave reflecting structure.
  • the bending angle of the periodic unevenness of at least some of the conductive parts among the plurality of conductive parts can be 0.1 radians or more and 1.0 radians or less. This causes a strong LC resonance in the pseudo split ring resonator, so that the reflectance of the electromagnetic wave reflecting structure can be particularly increased.
  • the thickness of at least some of the conductive parts among the plurality of conductive parts can be 0.0003 mm or more. This allows a strong LC resonance to occur in the pseudo split ring resonator, thereby making it possible to particularly increase the reflectance of the electromagnetic wave reflecting structure.
  • the conductive parts among the plurality of conductive parts can be spaced apart from adjacent conductive parts by 1.35 mm or more and 6.2 mm or less along the second direction. This makes it easier for LC resonance to occur in the pseudo split ring resonator due to electromagnetic waves with frequencies near 30 GHz, making it easier to particularly increase the reflectance for electromagnetic waves in the high frequency band near 30 GHz.
  • the width along the second direction of at least some of the multiple conductive parts can be 0.45 mm or more and 1.4 mm or less. This makes it easier for LC resonance to occur in the pseudo split ring resonator with electromagnetic waves of frequencies around 30 GHz, making it easier to particularly increase the reflectance for electromagnetic waves in the high frequency band around 30 GHz.
  • the present invention provides an electromagnetic wave reflecting structure that can achieve high reflectance for electromagnetic waves in a specified high frequency band.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an electromagnetic wave reflecting structure according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a side view of the electromagnetic wave reflecting structure according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of the electromagnetic wave reflecting structure according to the embodiment.
  • 13 is a diagram illustrating an embodiment in which the phases of the periods of periodic concaves and convexes along the X-axis direction are different in a plurality of conductive portions;
  • FIG. FIG. 1 is a table showing the preparation methods, structural parameters, materials, and measured property values of Examples 1 to 14.
  • FIG. 1 is a diagram showing frequency dependence of transmittance based on the measurement results of Examples 1 and 2.
  • FIG. 1 is a diagram showing frequency dependence of transmittance based on the measurement results of Examples 1, 3, and 4.
  • FIG. 1 is a diagram showing the thickness of silver constituting the conductive portion and the minimum transmittance value (dB) based on the measurement results of Examples 1, 12, 5, and 6.
  • FIG. 13 is a diagram showing frequency dependence of reflectance based on the measurement results of Examples 7, 13, 8, and 10.
  • FIG. 13 is a diagram showing frequency dependence of reflectance based on the measurement results of Examples 8 and 9.
  • FIG. 13 is a diagram showing frequency dependence of reflectance based on the measurement results of Examples 8, 11, and 14.
  • 11 is a diagram showing preferred ranges of structural parameters of a plurality of conductive parts for each target characteristic value of an electromagnetic wave reflecting structure.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an electromagnetic wave reflecting structure according to this embodiment
  • FIG. 2 is a side view of the electromagnetic wave reflecting structure according to this embodiment
  • FIG. 3 is a plan view of the electromagnetic wave reflecting structure according to this embodiment.
  • a Cartesian coordinate system C consisting of an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis is shown.
  • the electromagnetic wave reflecting structure 1 includes a plurality of conductive parts 3 and a support substrate part 5.
  • the support substrate part 5 is indicated by a two-dot chain line.
  • Each of the plurality of conductive parts 3 is made of a conductive material, and is a linear element having periodic irregularities along the X-axis direction, which is a first direction.
  • the plurality of conductive parts 3 are arranged in sequence at approximately equal intervals along the Z-axis direction, which is a second direction.
  • the height direction of the periodic irregularities of each conductive part 3, i.e., the direction of the irregularities, is along the Y-axis direction, which is a third direction.
  • each conductive part 3 have a shape in which a linear member extending in the X-axis direction is periodically bent alternately in the positive Y-axis direction and the negative Y-axis direction along the X-axis direction.
  • the angle between the height direction of the periodic unevenness of each conductive portion 3 and the Y-axis direction is 20 degrees or less, the height direction of the periodic unevenness of each conductive portion 3 can be considered to be along the Y-axis direction.
  • the angle is preferably 10 degrees or less, more preferably 5 degrees or less, even more preferably 3 degrees or less, and even more preferably 1 degree or less.
  • the conductive materials constituting the plurality of conductive parts 3 may be materials each having electrical conductivity.
  • the conductivity of the conductive material is preferably 1.0 ⁇ 10 S/cm or more, more preferably 1 ⁇ 10 2 S/cm or more, even more preferably 1 ⁇ 10 4 S/cm or more, and even more preferably 1 ⁇ 10 5 S/cm or more.
  • Examples of conductive materials constituting the conductive parts 3 that may have such conductivity include metals such as copper, silver, aluminum, gold, nickel, iron, tin, tungsten, and molybdenum, alloys containing any of these metals, carbon materials such as carbon nanotubes and fullerene-based materials, conductive polymers such as I2-doped polyacetylene, and charge transfer complexes (TTF-TCNQ).
  • metals such as copper, silver, aluminum, gold, nickel, iron, tin, tungsten, and molybdenum, alloys containing any of these metals, carbon materials such as carbon nanotubes and fullerene-based materials, conductive polymers such as I2-doped polyacetylene, and charge transfer complexes (TTF-TCNQ).
  • the conductive material constituting the multiple conductive parts 3 may be a polymeric material in which multiple metal particles are dispersed.
  • the multiple metal particles may be present in a dispersed state in the polymeric material, or may be present as aggregates in the polymeric material.
  • the metal particles may be composed of at least one metal selected from the group consisting of copper, silver, aluminum, gold, nickel, iron, tin, tungsten, and molybdenum and/or at least one alloy containing the at least one metal.
  • the particle diameter of the metal particles may be, for example, 10 nm or more and 100 ⁇ m or less.
  • the shape of the metal particles may be, for example, spherical, cubic, flat, polyhedral, strip-like, etc.
  • the polymeric material may be, for example, at least one resin selected from the group consisting of (meth)acrylic resins, styrene resins, vinyl resins, polyolefin resins, polyester resins, polyurethane resins, polyamide resins, polycarbonate resins, epoxy resins, and silicone resins.
  • the supporting substrate 5 supports the conductive parts 3 so as to maintain the relative positional relationship of the conductive parts 3. In this embodiment, such support is achieved by embedding the conductive parts 3 entirely within the supporting substrate 5.
  • the electromagnetic wave reflecting structure 1 is a plate-like member having a thickness direction in the Y-axis direction and a substantially flat front surface 5S and back surface 5R extending along the XZ plane defined by the X-axis and Z-axis.
  • the supporting substrate 5 defines the external shape of such an electromagnetic wave reflecting structure 1.
  • the support substrate 5 is made of an organic material such as acrylic, polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), fluorinated polyimide, polypropylene, cycloolefin copolymer (COC), cycloolefin polymer (COP), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyimide, etc. Therefore, the support substrate 5 can be easily formed to have a conformal shape with respect to the conductive portion 3, i.e., a shape that follows the shape of the conductive portion 3, so that the support substrate 5 can stably support a plurality of conductive portions 3.
  • organic material such as acrylic, polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), fluorinated polyimide, polypropylene, cycloolefin copolymer (COC), cycloolefin polymer (COP), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyimide, etc. Therefore, the support substrate 5 can be easily formed to have a conformal shape with
  • the support substrate 5 is preferably made of an organic material with a low dielectric constant such as polypropylene, cycloolefin copolymer (COC), cycloolefin polymer (COP), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyimide, etc.
  • the support base material 5 is made of an organic material with high transmittance to visible light, such as acrylic, polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), or fluorinated polyimide.
  • the support substrate 5 may also be made of a material other than an organic material, for example a glass material such as soda glass, or a low dielectric constant oxide material such as alumina.
  • each conductive portion 3 when viewed from the positive direction of the Z axis, each conductive portion 3 has a sinusoidal shape with a period of 3 ⁇ along the X axis direction as the periodic unevenness.
  • Each conductive portion 3 also has a bending angle 3 ⁇ , which is a structural parameter related to the degree of bending of the periodic unevenness.
  • the bending angle 3 ⁇ is defined as the angle formed by an imaginary line 3B that passes through a center point 3N in the Y axis direction and extends parallel to the X axis, and an imaginary line 3Q that extends from a peak point 3P in the Y axis direction to the center point 3N, in one period of each conductive portion 3.
  • each conductive portion 3 has a bending height 3H, which is a structural parameter related to the degree of the magnitude of the periodic unevenness.
  • the bending height 3H is defined as the length in the Y-axis direction from the peak point in the positive Y-axis direction to the peak point in the negative Y-axis direction in one period of each conductive portion 3, as viewed from the positive Z-axis direction.
  • each conductive portion 3 has a thickness 3T.
  • the thickness 3T is defined as the length in a direction perpendicular to the extension direction of each portion of each conductive portion 3, as viewed from the positive Z-axis direction.
  • the shape of the cross section perpendicular to the extension direction of each conductive portion 3 is not particularly limited, and can be, for example, a circle, an ellipse, or a rectangle.
  • the periodic unevenness of the multiple conductive parts 3 has the same period 3 ⁇ . Furthermore, the phase of the period of the periodic unevenness along the X-axis direction is the same in the multiple conductive parts 3. That is, the phase difference of the period of the periodic unevenness along the X-axis direction in the multiple conductive parts 3 is 0 degrees. Therefore, as shown in Figure 1, the peak line A3 passing through the peak point on the negative side of the Y-axis of each conductive part 3 and the closest peak point of the adjacent conductive part 3 forms a straight line along the Z-axis direction.
  • each of the conductive portions 3 when viewed from the negative Y-axis direction, each of the conductive portions 3 is spaced apart from adjacent conductive portions 3 by a distance S3 along the Z-axis direction. Each conductive portion 3 has a width 3W along the Z-axis direction.
  • each conductive portion 3 exhibits a magnetic response to the magnetic field of the incident electromagnetic wave that is the same as or similar to that of multiple split ring resonators arranged periodically along the X-axis direction.
  • a split ring resonator is a resonator that forms a series circuit of a coil and a capacitor by providing a gap in a ring portion made of a conductive material, and has a coil capacitance C and a capacitor inductance L that are determined by the material and shape.
  • each conductive portion 3 can be considered to constitute a plurality of pseudo split ring resonators arranged periodically along the X-axis direction. More specifically, each conductive portion 3 can be considered to constitute a pseudo split ring resonator with a gap on the positive Y-axis side and a pseudo split ring resonator with a gap on the negative Y-axis side, arranged periodically and alternately along the X-axis direction.
  • the conductive parts 3 are arranged in sequence along the Z-axis direction, so that the conductive parts 3 can be considered to constitute a plurality of pseudo split ring resonators arranged along the XZ plane defined by the X-axis direction and the Z-axis direction.
  • the height direction of the periodic unevenness of the conductive parts 3 is along the Y-axis direction. Therefore, for example, when an electromagnetic wave EM having an oscillating electric field and an oscillating magnetic field as shown in FIG.
  • the electromagnetic wave reflecting structure 1 is incident on the electromagnetic wave reflecting structure 1 so as to intersect with the XZ plane, that is, when the electromagnetic wave EM is incident on the electromagnetic wave reflecting structure 1 so as to intersect with the surface 5S of the electromagnetic wave reflecting structure 1, if the height direction of the periodic unevenness of the conductive parts 3 is along the XZ plane defined by the X-axis direction and the Z-axis direction, the oscillating magnetic field of the electromagnetic wave EM does not penetrate the ring of the pseudo split ring resonator, whereas at least a part of the oscillating magnetic field of the electromagnetic wave EM actually penetrates the ring of the pseudo split ring resonator and generates a current in the ring.
  • the electromagnetic wave reflecting structure 1 when electromagnetic waves EM of a predetermined high frequency are incident on the electromagnetic wave reflecting structure 1 in this manner, LC resonance occurs in each pseudo split ring resonator, restricting the intrusion of the electromagnetic waves EM and reflecting the electromagnetic waves EM. Since the unevenness of each conductive portion 3 is periodically arranged, the resonance frequencies generated in each pseudo split ring resonator are the same or close to each other. Therefore, the electromagnetic wave reflecting structure 1 of this embodiment exhibits a high reflectance to electromagnetic waves in a high frequency band including such high frequencies. The relative positional relationship of these multiple pseudo split ring resonators is maintained by the support substrate portion 5.
  • the frequency band of the electromagnetic waves EM reflected by the electromagnetic wave reflecting structure 1 may be 1 GHz to 300 GHz, and preferably 20 GHz to 40 GHz. It is preferable that the electromagnetic wave reflecting structure 1 selectively reflects electromagnetic waves EM in a predetermined frequency band, for example, the above-mentioned frequency band of 1 GHz to 300 GHz, preferably 20 GHz to 40 GHz.
  • the transmittance of the electromagnetic wave reflecting structure 1 for electromagnetic waves other than the frequency band is sufficiently higher than the transmittance for electromagnetic waves EM in the frequency band, so that the electromagnetic wave reflecting structure 1 sufficiently transmits electromagnetic waves other than the frequency band.
  • each of the multiple conductive parts 3 is made of a metal.
  • the period 3 ⁇ of the periodic unevenness of the multiple conductive parts 3 is the same, and the phase of the period of the periodic unevenness along the X-axis direction is the same in the multiple conductive parts 3. This causes a particularly strong LC resonance to occur in the entire multiple pseudo split ring resonators, making it possible to particularly increase the reflectance of the electromagnetic wave reflecting structure 1.
  • each bending angle 3 ⁇ of the periodic unevenness of at least some of the multiple conductive parts 3 is 0.1 radians or more and 1.0 radians or less, and it is more preferable that each bending angle 3 ⁇ of the periodic unevenness of all of the multiple conductive parts 3 is 0.1 radians or more and 1.0 radians or less. It is more preferable that each bending angle 3 ⁇ is 0.2 radians or more, and it is particularly preferable that it is 0.4 radians or more. As a result, a strong LC resonance occurs in the pseudo split ring resonator, and the reflectance of the electromagnetic wave reflecting structure 1 can be particularly large.
  • the thickness 3T of at least a part of the conductive parts 3 among the plurality of conductive parts 3 is preferably 0.0003 mm or more, more preferably 0.0008 mm or more, and particularly preferably 0.0022 mm or more.
  • the thickness 3T of all of the plurality of conductive parts 3 is more preferably 0.0003 mm or more, more preferably 0.0008 mm or more, and particularly preferably 0.0022 mm or more.
  • the thickness 3T of at least a part of the conductive parts 3 among the plurality of conductive parts 3 is preferably 1.5 mm or less, and more preferably 1.5 mm or less. As a result, it becomes easy to maintain the gap portion of the pseudo split ring resonator necessary to obtain sufficient resonance strength.
  • the distance S3 between at least some of the conductive parts 3 and adjacent conductive parts 3 along the Z-axis direction can be 1.35 mm or more and 6.2 mm or less, and in particular, the distance S3 between all of the conductive parts 3 and adjacent conductive parts 3 along the Z-axis direction can be 1.35 mm or more and 6.2 mm or less.
  • the distance S3 may be 2.00 mm or more, preferably 4.00 mm or more, and more preferably 6.00 mm or more.
  • the width 3W along the Z-axis direction of at least some of the multiple conductive parts 3 can be 0.45 mm or more and 1.4 mm or less, and in particular the width 3W along the Z-axis direction of all of the multiple conductive parts 3 can be 0.45 mm or more and 1.4 mm or less.
  • the period 3 ⁇ of the periodic unevenness of the multiple conductive parts 3 is the same, and the phase of the period of the periodic unevenness along the X-axis direction is the same in the multiple conductive parts 3 (see Figures 1 and 2), but the phase of the period of the periodic unevenness along the X-axis direction may be different in the multiple conductive parts 3.
  • FIG. 4 is a diagram showing a modified example in which the phase of the periodic unevenness in the X-axis direction differs in the multiple conductive parts 3.
  • the shape of one conductive part 3A of the multiple conductive parts 3 as viewed from the positive direction of the Z-axis is shown by a solid line
  • the shape of one conductive part 3B adjacent to conductive part 3A among the multiple conductive parts 3 is shown by a dashed line.
  • the period of the periodic unevenness along the X-axis direction in the conductive portion 3A and the conductive portion 3B is shifted by 3 ⁇ .
  • the magnitude of this 3 ⁇ is less than 1/4 of the period 3 ⁇ . That is, the phase difference of the period of the periodic unevenness along the X-axis direction in the conductive portion 3A and the conductive portion 3B is less than 90°.
  • This relationship is satisfied between all two adjacent conductive portions 3 in the multiple conductive portions 3.
  • strong LC resonance occurs throughout the multiple pseudo split ring resonators, so that the reflectance of the electromagnetic wave reflection structure 1 can be increased.
  • the phase difference is less than 90°, and more preferably approximately 0 degrees (as in the case of the basic embodiment described above).
  • the multiple conductive parts 3 are linear elements, but they may also have a band-like shape with the Z-axis direction as the width direction.
  • the distance S3 between two adjacent pairs of conductive parts 3 along the Z-axis direction is the same for all pairs, i.e., the multiple conductive parts 3 are arranged at equal intervals along the Z-axis direction (see FIG. 3), but some or all of the multiple conductive parts 3 may be arranged at different intervals along the Z-axis direction.
  • the entirety of the multiple conductive parts 3 is embedded in the support substrate 5 (see FIG. 1), but only a portion of the multiple conductive parts 3 may be embedded in the support substrate 5.
  • a portion of the multiple conductive parts 3 in the negative Y-axis direction may be located outside the surface 5S of the support substrate 5, and the remaining portions of the multiple conductive parts 3 may be embedded in the support substrate 5.
  • the portion of the multiple conductive parts 3 and the support substrate 5 define the external shape of the electromagnetic wave reflecting structure 1.
  • the concave portions i.e., the portions of each conductive portion 3 that constitute the above-mentioned "pseudo split ring resonator with a gap on the positive Y-axis side
  • convex portions i.e., the portions of each conductive portion 3 that constitute the above-mentioned "pseudo split ring resonator with a gap on the negative Y-axis side
  • the periodic unevenness of each conductive portion 3 are preferably embedded in the support substrate 5, and more preferably embedded in the support substrate 5.
  • the concave portions and the convex portions are covered with different materials, they will be covered with media having different dielectric constants, and there is a possibility that a shift will occur in the resonant frequency of the resonance generated by the concave portions and the convex portions.
  • the concave portions and the convex portions in the above-mentioned form, it is possible to prevent or suppress such a shift in the resonant frequency.
  • each conductive portion 3 when viewed from the positive direction of the Z axis, has a sinusoidal shape with a period of 3 ⁇ along the X axis direction as a periodic unevenness (see Figure 2), but the periodic unevenness may have other shapes, for example, a periodic rectangular unevenness shape.
  • Figure 5 is a diagram showing the creation methods, structural parameters, materials, and measured characteristic values of Examples 1 to 14.
  • the "bending height,” “bending angle,” “bending period,” “line width,” “line thickness,” “line spacing,” and “phase difference” in Figure 5 correspond to the “bending height 3H” (see Figure 2), “bending angle 3 ⁇ ” (see Figure 2), “period 3 ⁇ ” (see Figure 2), “width 3W” (see Figure 3), “thickness 3T” (see Figure 2), “distance S3” (see Figure 3), and “phase difference corresponding to 3 ⁇ ” (see Figure 4) in the above embodiment, respectively.
  • the inventors of the present application created electromagnetic wave reflecting structures by sputtering as Examples 1 to 6 and 12. Specifically, an acrylic resin plate was created by a 3D printer, the surface of which had multiple uneven depressions extending in a first direction, the shapes of which correspond to the multiple conductive parts 3 of the above embodiment and the shapes of which correspond to the structural parameters shown in FIG. 5. A mask was then formed on the areas of the surface of the acrylic resin plate where the multiple uneven depressions were not formed, and a silver film was formed in the uneven depressions by sputtering, thereby forming multiple conductive parts made of silver. In this way, the electromagnetic wave reflecting structures of Examples 1 to 6 and 12, which have multiple conductive parts made of silver and a support substrate part made of acrylic resin, were created.
  • the inventors of the present application created electromagnetic wave reflecting structures in Examples 7 to 11, 13, and 14 by embedding metal wires.
  • an acrylic resin plate was created in the same manner as in Examples 1 to 6 and 12. Then, metal wires were embedded in the multiple recesses of the unevenness of the acrylic resin plate.
  • the wires used in Examples 7 and 13 were made of silver
  • the wires used in Examples 8, 10, 11, and 14 were made of copper
  • the wires used in Example 9 were made of aluminum.
  • electromagnetic wave reflecting structures according to Examples 7 to 11, 13, and 14 were created, each having multiple conductive parts made of silver, copper, or aluminum and a supporting substrate part made of acrylic resin.
  • the S parameters were measured using electromagnetic waves from 18 GHz to 100 GHz by the free space method, and the transmittance and reflectance for the electromagnetic waves were evaluated.
  • Figure 6 is a diagram showing the frequency dependence of transmittance based on the measurement results of Examples 1 and 2.
  • the electromagnetic wave reflecting structure of Example 1 had a peak reflectance (minimum transmittance) when the electromagnetic wave frequency was about 26 GHz, and the half-value width of the peak was 2.29 GHz.
  • the electromagnetic wave reflecting structure of Example 2 had a peak reflectance (minimum transmittance) when the electromagnetic wave frequency was about 30 GHz, and the half-value width of the peak was 1.99 GHz.
  • a comparison of Examples 1 and 2 showed that when the shape of the periodic unevenness of the conductive portion was reduced in size while maintaining a similar shape, the frequency at which the reflectance peaked shifted to the higher frequency side.
  • Figure 7 is a diagram showing the frequency dependence of transmittance based on the measurement results of Examples 1, 3, and 4.
  • Figure 8 shows the relationship between the thickness of the silver constituting the conductive part and the minimum transmittance value (dB) based on the measurement results of Examples 1, 12, 5, and 6.
  • the resonance peak intensity was less than -30 dB. Comparing the measurement results of Examples 1, 12, 5, and 6, it was found that as the conductive part becomes thicker, the minimum transmittance value (dB) becomes smaller, i.e., the reflectance becomes larger.
  • Figure 9 is a diagram showing the frequency dependence of reflectance based on the measurement results of Examples 7, 13, 8, and 10. Comparing the measurement results of Examples 7, 13, 8, and 10, it was found that as the line spacing (distance S3 in the embodiment) becomes smaller, the peak value of reflectance increases and the frequency at which the reflectance peaks shifts to the higher frequency side.
  • Figure 10 shows the frequency dependence of reflectance based on the measurement results of Examples 8 and 9. Comparing the measurement results of Examples 8 and 9, it was found that the reflectance of an electromagnetic wave reflecting structure whose conductive portion is made of aluminum is greater than the reflectance of an electromagnetic wave reflecting structure whose conductive portion is made of copper.
  • Figure 11 shows the frequency dependence of reflectance based on the measurement results of Examples 8, 11, and 14. Comparing the measurement results of Examples 8, 11, and 14, it was found that in multiple conductive parts, the smaller the phase difference in the period of the periodic unevenness of two adjacent conductive parts, the greater the reflectance.
  • Figure 12 is a diagram showing the preferred ranges of structural parameters of multiple conductive parts for each target characteristic value (target frequency, target half-width, and target reflectivity) of the electromagnetic wave reflecting structure, determined based on the above measurement results of Examples 1 to 14 and theoretical considerations.
  • the "target frequency” in Figure 12 is the target value of the frequency at which the reflectivity peaks in the electromagnetic wave frequency dependence of the reflectivity
  • the "target half-width” is the target value of the half-width of the peak of the reflectivity
  • the “target reflectivity” is the target value of the reflectivity at the peak of the reflectivity.
  • the lower limit of the "bending angle” was determined based on the measurement results of Examples 1, 3 and 4 shown in Figure 7
  • the lower limit of the "line thickness” was determined based on the measurement results of Examples 1, 12, 5 and 6 shown in Figure 8
  • the lower limit of the "line spacing” was determined based on the measurement results of Examples 7, 13, 8 and 10 shown in Figure 9
  • the upper limit of the "periodic deviation” was determined based on the measurement results of Examples 8, 11 and 14 shown in Figure 11.
  • the lower and upper limits of the other structural parameters were determined to correspond to the range in which the desired characteristics are expected to be obtained, based on the value in parentheses that is considered to be the most preferable.
  • the structural parameters of electromagnetic wave reflecting structures with target frequencies other than 30 GHz i.e., electromagnetic wave reflecting structures with target frequencies of 2.7 to 5.4 GHz, 37 to 43.5 GHz, 76 to 78 GHz, 92 to 114 GHz, and 130 to 174 GHz, were determined based on the ratio between those target frequencies and a frequency of 30 GHz by expanding or contracting the preferred numerical range of the structural parameters determined for an electromagnetic wave reflecting structure with a target frequency of 30 GHz, where the preferred range is considered to change based on the ratio.
  • the electromagnetic wave reflecting structure of the present disclosure has the following configuration.
  • a plurality of linear or strip-shaped conductive parts made of a conductive material and having periodic unevenness along a first direction, the conductive parts being sequentially arranged along a second direction perpendicular to the first direction;
  • each of the plurality of conductive parts is made of a metal.
  • the periods of the periodic unevenness of the plurality of conductive portions are substantially the same as one another,
  • Electromagnetic wave reflecting structure 3... Conductive part, 5... Support base material part.

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Abstract

本発明の電磁波反射構造体１は、導電性材料からなり、第１の方向に沿って周期的な凹凸を有する線状又は帯状の複数の導電部３であって、第１の方向と直交する第２の方向に沿って順に配置された複数の導電部３と、複数の導電部３を支持する支持基材部５と、を備える。複数の導電部３の周期的な凹凸の高さ方向は、第１の方向及び第２の方向に直交する第３の方向に沿っている。

Description

電磁波反射構造体
　本発明は、電磁波反射構造体に関する。
　データ通信の高速大容量化に伴い、使用される電磁波が高周波数化している。高周波数の電磁波は、直進性が高く、損失性媒質となるものが多いことから、遮蔽物によって通信の品質が低下したり通信が不可能となったりするエリアが生じやすい。このような問題を解決するために、高周波数の電磁波を反射する機能を有する反射構造体を適切な位置に配置することによって、電磁波を当該反射構造体で反射させて、そのようなエリアに伝搬させる方法がある。
　下記特許文献１には、平面視で、周期的な凹凸形状、具体的には正弦波の波形状に湾曲した複数の導電性線状体を利用した反射フィルムが記載されている。当該複数の導電性線状体は、反射フィルムの面内方向に周期的に凹凸している。また、下記特許文献２には、基材の表面に対して所定角度に傾斜した複数の反射面を有する電磁波反射層を利用した電波吸収体が記載されている。この反射面は、電磁波反射層の厚さ方向に周期的に凹凸している単一の帯状体と見ることができ、この反射面を有する電磁波反射層は、基材の面上に設けられている。
特開２０２０－３８８７８ 特開平８－１８１４８４
　上述の特許文献１、２に記載されているような従来の電磁波を反射するための構造体は、電磁波の反射のために周期的に屈曲した凹凸形状を有する導電性線状体又は帯状体を利用しているが、所定の高周波帯域の電磁波の反射率を十分に高くすることが困難であった。
　本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、所定の高周波帯の電磁波に対する高い反射率を実現することが可能な電磁波反射構造体を提供することを目的とする。
　上述の課題を解決するため、本発明に係る電磁波反射構造体は、導電性材料からなり、第１の方向に沿って周期的な凹凸を有する線状又は帯状の複数の導電部であって、第１の方向と直交する第２の方向に沿って順に配置された複数の導電部と、上記複数の導電部を支持する支持基材部と、を備え、上記複数の導電部の上記周期的な凹凸の高さ方向は、第１の方向及び第２の方向に直交する第３の方向に沿っている。
　本発明に係る電磁波反射構造体では、周期的な凹凸を有する各導電部は、入射した電磁波の磁場に対して、第１の方向に沿って周期的に配置された複数の分割リング共振器と同様又は類似の磁気応答を示す。そのため、各導電部は、第１の方向に沿って周期的に配置された複数の疑似分割リング共振器を構成しているとみなすことができる。そして、そのような導電部が第２の方向に沿って順に配置されているため、複数の導電部は、第１方向と第２方向によって規定される平面に沿って配置された複数の疑似分割リング共振器を構成するとみなすことができる。これらの複数の疑似分割リング共振器は、支持基材部によって、相対的な位置関係が維持される。そして、複数の導電部の周期的な凹凸の高さ方向は、第３の方向に沿っているため、電磁波が、第１方向と第２方向によって規定される平面に交差するように電磁波反射構造体に入射すると、当該電磁波の振動磁場の少なくとも一部は、上記疑似分割リング共振器のリングを貫き、当該リングに電流を発生する。
　そのため、所定の高周波数の電磁波がそのように電磁波反射構造体に入射すると、上記疑似分割リング共振器においてＬＣ共振が生じ、当該電磁波の侵入を制限して当該電磁波を反射するようになる。そのため、電磁波反射構造体は、そのような高周波数を含む高周波数帯の電磁波に対して大きな反射率を示す。電磁波反射構造体が反射する当該電磁波の周波数帯は、１ＧＨｚ～３００ＧＨｚであってよく、２０ＧＨｚ～４０ＧＨｚが好ましい。
　さらに、本発明に係る電磁波反射構造体では、複数の導電部が、それぞれ金属からなることができる。これにより、上記疑似分割リング共振器において強いＬＣ共振が生じるため、電磁波反射構造体の上記反射率を特に大きくすることができる。
　さらに、本発明に係る電磁波反射構造体では、複数の導電部の周期的な凹凸の周期が互いに略同一であり、複数の導電部の隣り合う２つの導電部の当該周期の位相差が、９０°未満であることができる。これにより、複数の疑似分割リング共振器全体において強いＬＣ共振が生じるため、電磁波反射構造体の上記反射率を大きくすることができる。
　さらに、本発明に係る電磁波反射構造体では、複数の導電部のうちの少なくとも一部の導電部の周期的な凹凸の各屈曲角度が、０．１ラジアン以上、１．０ラジアン以下であることができる。これにより、上記疑似分割リング共振器において強いＬＣ共振が生じるため、電磁波反射構造体の上記反射率を特に大きくすることができる。
　さらに、本発明に係る電磁波反射構造体では、前記複数の導電部のうちの少なくとも一部の導電部の厚さが、０．０００３ｍｍ以上であることができる。これにより、上記疑似分割リング共振器において強いＬＣ共振が生じるため、電磁波反射構造体の上記反射率を特に大きくすることができる。
　さらに、本発明に係る電磁波反射構造体では、複数の導電部のうちの少なくとも一部の導電部は、隣り合う導電部と第２の方向に沿って１．３５ｍｍ以上、６．２ｍｍ以下離間していることができる。これにより、３０ＧＨｚ近傍の周波数の電磁波によって上記疑似分割リング共振器においてＬＣ共振が生じ易くすることができるため、３０ＧＨｚ近傍の高周波数帯の電磁波に対する反射率を特に大きくし易くなる。
　さらに、本発明に係る電磁波反射構造体では、複数の導電部のうちの少なくとも一部の導電部の第２の方向に沿った幅が、０．４５ｍｍ以上、１．４ｍｍ以下であることができる。これにより、３０ＧＨｚ近傍の周波数の電磁波によって上記疑似分割リング共振器においてＬＣ共振が生じ易くすることができるため、３０ＧＨｚ近傍の高周波数帯の電磁波に対する反射率を特に大きくし易くなる。
　本発明によれば、所定の高周波帯の電磁波に対する高い反射率を実現することが可能な電磁波反射構造体が提供される。
実施形態に係る電磁波反射構造体を示す斜視図である。 実施形態に係る電磁波反射構造体の側面図である。 実施形態に係る電磁波反射構造体の平面図である。 複数の導電部において、Ｘ軸方向に沿って周期的な凹凸の周期の位相が異なっている態様を模式的に示す図である。 実施例１～１４の作成方法、構造パラメーター、材質、及び測定した特性値を示す図である。 実施例１、２の測定結果に基づく、透過率の周波数依存性を示す図である。 実施例１、３、４の測定結果に基づく、透過率の周波数依存性を示す図である。 実施例１、１２、５、６の測定結果に基づく、導電部を構成する銀の厚さと、極小となる透過率の値（ｄＢ）を示す図である。 実施例７、１３、８、１０の測定結果に基づく、反射率の周波数依存性を示す図である。 実施例８、９の測定結果に基づく、反射率の周波数依存性を示す図である。 実施例８、１１、１４の測定結果に基づく、反射率の周波数依存性を示す図である。 電磁波反射構造体の目標とする特性値ごとの、複数の導電部の構造パラメーターの好ましい範囲を示す図である。
　以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、各図面において、可能な場合には同一要素には同一符号を用いる。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
　図１は、本実施形態に係る電磁波反射構造体を示す斜視図であり、図２は、本実施形態に係る電磁波反射構造体の側面図であり、図３は、本実施形態に係る電磁波反射構造体の平面図である。図１及び必要に応じて以降の図においては、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸から構成される直交座標系Ｃが示されている。
　図１～図３に示すように、本実施形態に係る電磁波反射構造体１は、複数の導電部３と、支持基材部５を備える。図１では、支持基材部５は二点鎖線で示されている。複数の導電部３は、それぞれ導電性材料からなり、第１の方向であるＸ軸方向に沿って周期的な凹凸を有する線状の要素である。複数の導電部３は、第２の方向であるＺ軸方向に沿って順に略等間隔で配置されている。各導電部３の周期的な凹凸の高さ方向、即ち凹凸する方向は、第３の方向であるＹ軸方向に沿っている。即ち、各導電部３の周期的な凹凸は、Ｘ軸方向に延びる線状の部材が、Ｘ軸方向に沿って、Ｙ軸正方向とＹ軸負方向に交互に周期的に屈曲した形状を有する。
　ここで、各導電部３の周期的な凹凸の高さ方向とＹ軸方向とが成す角度が２０度以下であれば、各導電部３の周期的な凹凸の高さ方向がＹ軸方向に沿っていると見做すことができる。後述のように電磁波反射構造体１に入射した電磁波ＥＭの振動磁場の少なくとも一部が、疑似分割リング共振器のリングを貫き易くなる観点から、当該角度は１０度以下であることが好ましく、５度以下であることがさらに好ましく、３度以下であることがさらに好ましく、１度以下であることがさらに、好ましい。
　複数の導電部３を構成する導電性材料は、それぞれ電気伝導性を有する材料であればよい。当該導電性材料の導電率（電気伝導率）が高いほど、後述の電磁波反射構造体１の電磁波ＥＭに対する反射率を高くすることができる。その観点から、当該導電性材料の導電率は、１．０×１０Ｓ／ｃｍ以上であることが好ましく、１×１０２Ｓ／ｃｍ以上であることがより好ましく、１×１０４Ｓ／ｃｍ以上であることがさらに好ましく、１×１０５Ｓ／ｃｍ以上であることがさらに好ましい。このような導電率を有し得る導電部３を構成する導電性材料として、例えば、銅、銀、アルミニウム、金、ニッケル、鉄、スズ、タングステン、モリブデン等の金属、これらの金属のいずれかを含む合金、カーボンナノチューブ及びフラーレン系材料等のカーボン材料、Ｉ２ドープポリアセチレン等の導電性高分子、及び電荷移動錯体（ＴＴＦ－ＴＣＮＱ）を挙げることができる。
　また、複数の導電部３を構成する導電性材料は、複数の金属粒子が分散された高分子材であってよい。当該複数の金属粒子は、当該高分子材中で離散して存在してもよいし、当該高分子材中で凝集して凝集体として存在してもよい。当該金属粒子は、例えば、銅、銀、アルミニウム、金、ニッケル、鉄、スズ、タングステン、及びモリブデンからなる群から選択される少なくとも１種の金属及び／又は、当該少なくとも１種の金属を含む少なくとも１種の合金で構成されていてよい。当該金属粒子の粒径は、例えば、１０ｎｍ以上１００μｍ以下であってよい。当該金属粒子の形状は、例えば、球状、立方体状、平板状、多面体状、帯状等であってよい。例えば、当該金属粒子として、平均直径１００ｎｍ、平均長さ１０μｍの銀ワイヤーを用いることができる。当該高分子材は、例えば、（メタ）アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、及びシリコーン系樹脂からなる群から選択される少なくとも１種の樹脂であってよい。
　支持基材部５は、複数の導電部３の相対的な位置関係を維持するように複数の導電部３を支持する。本実施形態では、複数の導電部３の全体が支持基材部５内に埋め込まれることによって、そのような支持が実現されている。本実施形態では、電磁波反射構造体１は、Ｙ軸方向を厚さ方向とし、Ｘ軸及びＺ軸によって規定されるＸＺ面に沿って延びる略平坦な表面５Ｓ及び裏面５Ｒを有する板状の部材である。支持基材部５は、そのような電磁波反射構造体１の外形形状を規定している。
　支持基材部５は、例えばアクリル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、フッ素化ポリイミド、ポリプロピレン、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリイミド等の有機材料で構成されている。そのため、支持基材部５を導電部３に対してコンフォーマルな形状、即ち、導電部３の形状に追随した形状を有するように容易に形成することが可能なため、支持基材部５によって複数の導電部３を安定して支持することができる。支持基材部５は、高周波帯の電磁波の吸収率を低下させる観点、及び、高周波帯の電磁波に対する支持基材部５の表面での反射率を大きくする観点から、ポリプロピレン、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリイミド等の低誘電率の有機材料で構成されていることが好ましい。また、電磁波反射構造体１を通した視認性を確保する観点から、支持基材部５は、アクリル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、フッ素化ポリイミド等の可視光に対する透過率の高い有機材料で構成されていることが好ましい。
　また、支持基材部５は、有機材料以外の材料、例えばソ―ダガラス等のガラス材料、アルミナ等の低誘電率酸化物材料で構成されていてもよい。
　図２に示すように、Ｚ軸正方向から見て、各導電部３は、上記周期的な凹凸として、Ｘ軸方向に沿った、周期３λの正弦波状の形状を有する。また、各導電部３は、周期的な凹凸の屈曲の程度に関連する構造パラメーターである屈曲角度３θを有する。屈曲角度３θは、Ｚ軸正方向から見て、各導電部３の１周期分の部分において、Ｙ軸方向の中央点３Ｎを通りＸ軸と平行に伸びる仮想線３Ｂと、Ｙ軸方向のピーク点３Ｐから中央点３Ｎに伸びる仮想線３Ｑとが成す角度として定義される。
　また、各導電部３は、周期的な凹凸の大きさの程度に関連する構造パラメーターである屈曲高さ３Ｈを有する。屈曲高さ３Ｈは、Ｚ軸正方向から見て、各導電部３の１周期分の部分において、Ｙ軸正方向のピーク点からＹ軸負方向のピーク点までのＹ軸方向の長さとして定義される。また、各導電部３は、厚さ３Ｔを有する。厚さ３Ｔは、Ｚ軸正方向から見て、各導電部３の各部分における延在方向と直交する方向の長さとして定義される。各導電部３の延在方向に垂直な断面の形状は特に制限されず、例えば、円形、楕円形、矩形であることができる。
　図１及び図２に示すように、複数の導電部３の周期的な凹凸は、互いに同一の周期３λを有する。さらに、複数の導電部３において、Ｘ軸方向に沿って周期的な凹凸の周期の位相が同一となっている。即ち、複数の導電部３において、Ｘ軸方向に沿った周期的な凹凸の周期の位相差は、０度となっている。そのため、図１に示すように、各導電部３のＹ軸負側のピーク点と、隣接する導電部３の最近接のピーク点を通るピーク線Ａ３は、Ｚ軸方向に沿った直線となる。
　また、図３に示すように、Ｙ軸負方向から見て、複数の導電部３はそれぞれ、隣接する導電部３とＺ軸方向に沿って距離Ｓ３だけ互いに離間している。また、各導電部３は、Ｚ軸方向に沿った幅３Ｗを有している。
　上述のような本実施形態に係る電磁波反射構造体１では、各導電部３の周期的な凹凸は、入射した電磁波の磁場に対して、Ｘ軸方向に沿って周期的に配置された複数の分割リング共振器と同様又は類似の磁気応答を示す。分割リング共振器とは、導電性材料からなるリング部に、ギャップを設けることでコイルとコンデンサの直列回路を構成する共振器であり、その材質及び形状によって決まるコイルのキャパシタンスＣとコンデンサのインダクタンスＬを有する。
　そのため、各導電部３は、Ｘ軸方向に沿って、周期的に配置された複数の疑似分割リング共振器を構成しているとみなすことができる。より具体的には、各導電部３は、Ｘ軸方向に沿って周期的に交互に設けられた、Ｙ軸正方向側にギャップが設けられた疑似分割リング共振器と、Ｙ軸負方向側にギャップが設けられた疑似分割リング共振器とを構成しているとみなすことができる。
　そして、そのような導電部３がＺ軸方向に沿って順に配置されているため、複数の導電部３は、Ｘ軸方向とＺ軸方向によって規定されるＸＺ平面に沿って配置された複数の疑似分割リング共振器を構成するとみなすことができる。そして、複数の導電部３の周期的な凹凸の高さ方向は、Ｙ軸方向に沿っている。そのため、例えば図１に示すような振動電界と振動磁界を有する電磁波ＥＭが、ＸＺ平面に交差するように電磁波反射構造体１に入射すると、即ち、電磁波ＥＭが電磁波反射構造体１の表面５Ｓに交差するように電磁波反射構造体１に入射すると、仮に複数の導電部３の周期的な凹凸の高さ方向がＸ軸方向とＺ軸方向によって規定されるＸＺ平面に沿った方向である場合には、電磁波ＥＭの振動磁場は上記疑似分割リング共振器のリングを貫かないのに対して、実際には電磁波ＥＭの振動磁場の少なくとも一部は、上記疑似分割リング共振器のリングを貫き、当該リングに電流を発生する。
　そのため、所定の高周波数の電磁波ＥＭがそのように電磁波反射構造体１に入射すると、各疑似分割リング共振器においてＬＣ共振が生じ、電磁波ＥＭの侵入を制限して電磁波ＥＭを反射するようになる。そして、各導電部３の凹凸は周期的に設けられているため、各疑似分割リング共振器において生じる共振周波数は互いに同一となるか近接する。そのため、本実施形態の電磁波反射構造体１は、そのような高周波数を含む高周波数帯の電磁波に対して大きな反射率を示す。そして、これらの複数の疑似分割リング共振器は、支持基材部５によって、相対的な位置関係が維持される。そのため、そのような支持基材部が無い場合と比較して、上述のような大きな反射率を示す効果が安定して発揮される。電磁波反射構造体１が反射する電磁波ＥＭの周波数帯は、１ＧＨｚ～３００ＧＨｚであってよく、２０ＧＨｚ～４０ＧＨｚが好ましい。電磁波反射構造体１は、所定の周波数帯、例えば上記１ＧＨｚ～３００ＧＨｚ、好ましくは２０ＧＨｚ～４０ＧＨｚの周波数帯の電磁波ＥＭを選択的に反射することが好ましい。即ち、電磁波反射構造体１は、当該周波数帯以外の電磁波を十分に透過させるように、電磁波反射構造体１の当該周波数帯以外の電磁波に対する透過率が、当該周波数帯の電磁波ＥＭに対する透過率よりも十分に高いことが好ましい。
　また、上述のように本実施形態の電磁波反射構造体１では、複数の導電部３がそれぞれ金属からなることが好ましい。複数の導電部３を構成する材料の導電率が高い程、疑似分割リング共振器において強いＬＣ共振が生じる。そのため、複数の導電部３が金属からなることによって、電磁波反射構造体１の上記反射率を特に大きくすることができる。
　さらに、上述のような本実施形態の電磁波反射構造体１では、複数の導電部３の周期的な凹凸の周期３λが互いに同一であり、複数の導電部３において、Ｘ軸方向に沿って周期的な凹凸の周期の位相が同一となっている。これにより、複数の疑似分割リング共振器全体において特に強いＬＣ共振が生じるため、電磁波反射構造体１の上記反射率を特に大きくすることができる。
　また、本実施形態の電磁波反射構造体１では、複数の導電部３のうちの少なくとも一部の導電部３の周期的な凹凸の各屈曲角度３θが、０．１ラジアン以上、１．０ラジアン以下であることが好ましく、複数の導電部３の全ての周期的な凹凸の各屈曲角度３θが、０．１ラジアン以上、１．０ラジアン以下であることがより好ましい。上記各屈曲角度３θは、０．２ラジアン以上がより好ましく、０．４ラジアン以上であることが特に好ましい。これにより、上記疑似分割リング共振器において強いＬＣ共振が生じるため、電磁波反射構造体１の上記反射率を特に大きくすることができる。
　さらに、上述のような本実施形態の電磁波反射構造体１では、複数の導電部３のうちの少なくとも一部の導電部３の上記厚さ３Ｔが、０．０００３ｍｍ以上であることが好ましく、０．０００８ｍｍ以上であることがより好ましく、０．００２２ｍｍ以上であることが特に好ましい。また、複数の導電部３の全ての上記厚さ３Ｔが、０．０００３ｍｍ以上であることがより好ましく、０．０００８ｍｍ以上であることがより好ましく、０．００２２ｍｍ以上であることが特に好ましい。これにより、上記疑似分割リング共振器において強いＬＣ共振が生じるため、電磁波反射構造体１の上記反射率を特に大きくすることができる。また、上述のような本実施形態の電磁波反射構造体１では、複数の導電部３のうちの少なくとも一部の導電部３の上記厚さ３Ｔが、１．５ｍｍ以下であることが好ましく、複数の導電部３の全ての上記厚さ３Ｔが、１．５ｍｍ以下であることがより好ましい。これにより、十分な共振強度を得るために必要な疑似分割リング共振器のギャップ部分を維持することが容易となる。
　さらに、上述のような本実施形態の電磁波反射構造体１では、複数の導電部３のうちの少なくとも一部の導電部３の、隣り合う導電部３とのＺ軸方向に沿って離間する距離Ｓ３は、１．３５ｍｍ以上、６．２ｍｍ以下とすることができ、特に複数の導電部３の全ての、隣り合う導電部３とのＺ軸方向に沿って離間する距離Ｓ３は、１．３５ｍｍ以上、６．２ｍｍ以下とすることができる。上記距離Ｓ３は、２．００ｍｍ以上であってもよく、４．００ｍｍ以上であることが好ましく、６．００ｍｍ以上であることがより好ましい。これにより、３０ＧＨｚ近傍の周波数（例えば、１ＧＨｚ～３００ＧＨｚ又は２０ＧＨｚ～４０ＧＨｚ）の電磁波によって上記疑似分割リング共振器においてＬＣ共振が生じ易くすることができるため、３０ＧＨｚ近傍の高周波数帯の電磁波に対する反射率を特に大きくし易くなる。
　さらに、上述のような本実施形態の電磁波反射構造体１では、複数の導電部３のうちの少なくとも一部の導電部３のＺ軸方向に沿った幅３Ｗが、０．４５ｍｍ以上、１．４ｍｍ以下であることができ、特に複数の導電部３の全てのＺ軸方向に沿った幅３Ｗが、０．４５ｍｍ以上、１．４ｍｍ以下であることができる。これにより、３０ＧＨｚ近傍の周波数の電磁波によって上記疑似分割リング共振器においてＬＣ共振が生じ易くすることができるため、３０ＧＨｚ近傍の高周波数帯の電磁波に対する反射率を特に大きくし易くなる。
　本発明は上述の実施形態に限定されず、様々な変形態様が可能である。
　例えば、上述の実施形態では、複数の導電部３の周期的な凹凸の周期３λが同一であり、複数の導電部３において、Ｘ軸方向に沿って周期的な凹凸の周期の位相が同一となっているが（図１、図２参照）、複数の導電部３において、Ｘ軸方向に沿って周期的な凹凸の周期の位相が異なっていてもよい。
　図４は、複数の導電部３において、Ｘ軸方向に沿って周期的な凹凸の周期の位相が異なっている変形例の態様を模式的に示す図である。図４では、図２に対応して、Ｚ軸正方向から見た複数の導電部３のうちの一つの導電部３Ａの形状を実線で模式的に示し、複数の導電部３のうち、導電部３Ａに隣接する導電部３Ｂの形状を破線で模式的に示している。
　図４に示すように、この変形例においては、導電部３Ａと導電部３Ｂにおいて、Ｘ軸方向に沿った周期的な凹凸の周期が、３φだけずれている。そして、この３φの大きさは、周期３λの１／４未満である。即ち、導電部３Ａと導電部３Ｂにおいて、Ｘ軸方向に沿った周期的な凹凸の周期の位相差が、９０°未満である。このような関係が、複数の導電部３における全ての隣接する２つの導電部３間において満たされている。これにより、複数の疑似分割リング共振器全体において強いＬＣ共振が生じるため、電磁波反射構造体１の上記反射率を大きくすることができる。また、複数の導電部３のうち、Ｘ軸方向に沿った周期的な凹凸の周期の位相差が最も大きい２つの導電部３間において、当該位相差が９０°未満であることが好ましく、（上述の基本実施形態の場合のように）略０度であることがさらに好ましい。
　また、上述の実施形態では、複数の導電部３は線状の要素であるが、Ｚ軸方向を幅方向とする帯状の形状を有していてもよい。
　また、上述の実施形態では、隣接する２つの導電部３の組が、Ｚ軸方向に沿って互いに離間する距離Ｓ３は、全ての組において同一である、即ち、複数の導電部３は、Ｚ軸方向に沿って等間隔に設けられているが（図３参照）、複数の導電部３の一部又は全部が、Ｚ軸方向に沿って異なった間隔で設けられていてもよい。
　また、上述の実施形態では、複数の導電部３の全体が支持基材部５内に埋め込まれているが（図１参照）、複数の導電部３の一部のみが支持基材部５内に埋め込まれていてもよい。例えば、複数の導電部３のうち、Ｙ軸負方向の一部が、支持基材部５の表面５Ｓの外部に位置し、複数の導電部３の残りの部分が支持基材部５内に埋め込まれていてもよい。この場合、複数の導電部３の当該一部と支持基材部５とが、電磁波反射構造体１の外形形状を規定する。このように複数の導電部３の少なくとも一部が支持基材部５内に埋め込まれているため、複数の導電部３同士の位置関係を維持したり、導電部３を板状ではなく線状又は帯状としたりすることが容易となる。また、各導電部３の周期的な凹凸の凹部（即ち、各導電部３のうち、上述の「Ｙ軸正方向側にギャップが設けられた疑似分割リング共振器」を構成する部分）及び凸部（即ち、各導電部３のうち、上述の「Ｙ軸負方向側にギャップが設けられた疑似分割リング共振器」を構成する部分）は、少なくとも一部の当該凹部及び当該凸部が支持基材部５内に埋め込まれている態様であることが好ましく、全ての当該凹部及び当該凸部が支持基材部５内に埋め込まれている態様であることがより好ましい。当該凹部及び当該凸部が互いに異なる材料によって覆われていると、それらが互いに異なる誘電率を有する媒質によって覆われることになるため、当該凹部及び当該凸部で生じる共振の共振周波数にずれが生じる可能性がある。しかし、当該凹部及び当該凸部が上記態様であることによって、そのような共振周波数のずれが生じることを、防止又は抑制することができる。
　また、上述の実施形態では、Ｚ軸正方向から見て、各導電部３は、周期的な凹凸として、Ｘ軸方向に沿った、周期３λの正弦波状の形状を有するが（図２参照）、周期的な凹凸であれば他の形状を有してもよく、例えば、周期的な矩形の凹凸形状を有してもよい。
（実施例）
　以下、本発明の効果をより一層明らかなものとするため、実施例および比較例を用いて説明する。
　本願発明者らは、実施例１～１４を作成した。図５は、実施例１～１４の作成方法、構造パラメーター、材質、及び測定した特性値を示す図である。図５の「屈曲高さ」、「屈曲角度」、「屈曲周期」、「線幅」、「線厚み」、「線間隔」、及び「位相差」は、上記実施形態における「屈曲高さ３Ｈ」（図２参照）、「屈曲角度３θ」（図２参照）、「周期３λ」（図２参照）、「幅３Ｗ」（図３参照）、「厚さ３Ｔ」（図２参照）、「距離Ｓ３」（図３参照）、及び「３φに対応する位相差」（図４参照）に、それぞれ対応する。
　本願発明者らは、実施例１～６、１２として、スパッタ法によって電磁波反射構造体を作成した。具体的には、上記実施形態の複数の導電部３に対応する形状、かつ、図５に示す構造パラメーターに対応する形状の、第１の方向に延びる複数の凹凸の窪みを表面に有するアクリル樹脂板を３Ｄプリンタで作成した。その後、当該アクリル樹脂板の表面の複数の凹凸の窪みが形成されていない領域上にマスクを形成し、当該凹凸の窪みにスパッタ法で銀を成膜することによって、銀で構成される複数の導電部を形成した。このようにして、銀で構成される複数の導電部とアクリル樹脂で構成される支持基材部を有する実施例１～６、１２に係る電磁波反射構造体を作成した。
　本願発明者らは、実施例７～１１、１３、１４として、金属ワイヤーの埋め込みによって電磁波反射構造体を作成した。具体的には、実施例１～６、１２の場合と同様に、アクリル樹脂板を作成した。その後、アクリル樹脂板の複数の凹凸の窪みに、金属からなるワイヤーを埋め込んだ。実施例７、１３のワイヤーは、銀で構成されたものを用い、実施例８、１０、１１、１４のワイヤーは、銅で構成されたものを用い、実施例９のワイヤーは、アルミニウムで構成されたものを用いた。このようにして、銀、銅、又はアルミニウムで構成される複数の導電部とアクリル樹脂で構成される支持基材部を有する実施例７～１１、１３、１４に係る電磁波反射構造体を作成した。
　続いて、実施例１～１４について、フリースペース法によって１８ＧＨｚから１００ＧＨｚまでの電磁波を用いてＳパラメーターを測定し、当該電磁波に対する透過率・反射率を評価した。
　図６は、実施例１、２の測定結果に基づく、透過率の周波数依存性を示す図である。図６に示されるように、実施例１の電磁波反射構造体は、電磁波の周波数が２６ＧＨｚ付近で、反射率がピーク（透過率が極小）となり、そのピークの半値幅は、２．２９ＧＨｚとなった。実施例２の電磁波反射構造体は、電磁波の周波数が３０ＧＨｚ付近で、反射率がピーク（透過率が極小）となり、そのピークの半値幅は、１．９９ＧＨｚとなった。また、実施例１、２の比較から、導電部の周期的な凹凸の形状を、相似形で大きさを縮小させた場合、反射率がピークとなる周波数が高周波側にシフトすることが分かった。
　図７は、実施例１、３、４の測定結果に基づく、透過率の周波数依存性を示す図である。上述のように実施例１の電磁波反射構造体は、電磁波の周波数が２６ＧＨｚ付近で、反射率がピーク（透過率が極小）となり、そのピークの半値幅は、２．２９ＧＨｚとなった。また、図７に示されるように、実施例３の電磁波反射構造体は、電磁波の周波数が２２．５ＧＨｚ付近で、反射率がピーク（透過率が極小）となり、そのピークの半値幅は、２．５１ＧＨｚとなった。実施例４の電磁波反射構造体は、電磁波の周波数が２１ＧＨｚ付近で、反射率がピーク（透過率が極小）となり、そのピークの半値幅は、２．７９ＧＨｚとなった。また、実施例１、３、４の測定結果の比較から、屈曲角度を大きくすると、反射率のピークの値が大きくなると共に、半値幅が減少することが分かった。
　図８は、実施例１、１２、５、６の測定結果に基づく、導電部を構成する銀の厚さと、極小となる透過率の値（ｄＢ）を示す図である。実施例１、１２、５、６のいずれにおいても、共振ピーク強度は－３０ｄＢより小さい値を示した。実施例１、１２、５、６の測定結果の比較から、導電部が厚くなると、極小となる透過率の値（ｄＢ）が小さく、即ち、反射率が大きくなることが分かった。
　図９は、実施例７、１３、８、１０の測定結果に基づく、反射率の周波数依存性を示す図である。実施例７、１３、８、１０の測定結果の比較から、線間隔（実施形態における距離Ｓ３）が小さくなると、反射率のピークの値が大きくなると共に、反射率がピークとなる周波数が高周波側にシフトすることが分かった。
　図１０は、実施例８、９の測定結果に基づく、反射率の周波数依存性を示す図である。実施例８、９の測定結果の比較から、導電部をアルミニウムで構成した電磁波反射構造体の反射率は、導電部を銅で構成した電磁波反射構造体の反射率よりも大きくなることが分かった。
　図１１は、実施例８、１１、１４の測定結果に基づく、反射率の周波数依存性を示す図である。実施例８、１１、１４の測定結果の比較から、複数の導電部において、２つの隣接する導電部の周期的な凹凸の周期の位相差が小さい方が、反射率が大きくなることが分かった。
　図１２は、実施例１～１４の上記測定結果及び理論的な考察を基に決定した、電磁波反射構造体の目標とする特性値（狙い周波数、狙い半値幅、及び狙い反射率）ごとの、複数の導電部の構造パラメーターの好ましい範囲を示す図である。図１２の「狙い周波数」は、反射率の電磁波周波数依存において、反射率がピークとなる周波数の狙い値であり、「狙い半値幅」は、当該反射率のピークの半値幅の狙い値であり、「狙い反射率」は、当該反射率のピークにおける反射率の狙い値である。また、図１２の「屈曲高さ」、「屈曲角度」、「屈曲周期」、「線幅」、「線厚み」、「線間隔」、及び「周期ずれ」は、上記実施形態における「屈曲高さ３Ｈ」（図２参照）、「屈曲角度３θ」（図２参照）、「周期３λ」（図２参照）、「幅３Ｗ」（図３参照）、「厚さ３Ｔ」（図２参照）、「距離Ｓ３」（図３参照）、及び「３φに対応する位相差」（図４参照）に、それぞれ対応する。図１２では、それらの構造パラメーターの好ましい数値範囲を示しており、それぞれの数値範囲の後の括弧内の数値は、それぞれの構造パラメーターの最も好ましいと考えられる値である。
　狙い周波数が３０ＧＨｚの電磁波反射構造体における構造パラメーターについて、「屈曲角度」の下限値については、図７に示した実施例１、３、４の測定結果を基に決定し、「線厚み」の下限値については、図８に示した実施例１、１２、５、６の測定結果を基に決定し、「線間隔」の下限値については、図９に示した実施例７、１３、８、１０の測定結果を基に決定し、「周期ずれ」の上限値については、図１１に示した実施例８、１１、１４の測定結果を基に決定した。他の構造パラメーターの下限値、上限値については、括弧内の最も好ましいと考えられる値を基準として、目的とする特性が得られると考えられる範囲に対応するように決定した。狙い周波数が３０ＧＨｚ以外の電磁波反射構造体、即ち、狙い周波数が２．７～５．４ＧＨｚ、３７～４３．５ＧＨｚ、７６～７８ＧＨｚ、９２～１１４ＧＨｚ、及び１３０～１７４ＧＨｚの電磁波反射構造体における構造パラメーターについては、それらの狙い周波数と、周波数３０ＧＨｚとの比に基づいて、狙い周波数が３０ＧＨｚの電磁波反射構造体で決定した構造パラメーターの好ましい数値範囲のうち、当該比に基づいて好ましい範囲が変化すると考えられる構造パラメーターの数値範囲を拡大又は縮小することによって、決定した。
　本開示の電磁波反射構造体は、以下の構成を有する。
　［１］　導電性材料からなり、第１の方向に沿って周期的な凹凸を有する線状又は帯状の複数の導電部であって、前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って順に配置された複数の導電部と、
　前記複数の導電部を支持する支持基材部と、
を備え、
　前記複数の導電部の前記周期的な凹凸の高さ方向は、前記第１の方向及び前記第２の方向に直交する第３の方向に沿っている、電磁波反射構造体。
　［２］　前記複数の導電部が、それぞれ金属からなる、［１］に記載の電磁波反射構造体。
　［３］　前記複数の導電部の前記周期的な凹凸の周期が互いに略同一であり、
　前記複数の導電部の隣り合う２つの導電部の前記周期の位相差が、９０°未満である、［１］又は［２］に記載の電磁波反射構造体。
　［４］　前記複数の導電部のうちの少なくとも一部の導電部の前記周期的な凹凸の各屈曲角度が、０．１ラジアン以上、１．０ラジアン以下である、［１］～［３］のいずれかに記載の電磁波反射構造体。
　［５］　前記複数の導電部のうちの少なくとも一部の導電部の厚さが、０．０００３ｍｍ以上である、［１］～［４］のいずれかに記載の電磁波反射構造体。
　［６］　前記複数の導電部のうちの少なくとも一部の導電部は、隣り合う導電部と前記第２の方向に沿って１．３５ｍｍ以上、６．２ｍｍ以下離間している、［１］～［５］のいずれかに記載の電磁波反射構造体。
　［７］　前記複数の導電部のうちの少なくとも一部の導電部の第２の方向に沿った幅が、０．４５ｍｍ以上、１．４ｍｍ以下である、［１］～［６］のいずれかに記載の電磁波反射構造体。
　１…電磁波反射構造体、３…導電部、５…支持基材部。

Claims (7)

  1. 　導電性材料からなり、第１の方向に沿って周期的な凹凸を有する線状又は帯状の複数の導電部であって、前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って順に配置された複数の導電部と、
    　前記複数の導電部を支持するｓと、
    を備え、
    　前記複数の導電部の前記周期的な凹凸の高さ方向は、前記第１の方向及び前記第２の方向に直交する第３の方向に沿っている、電磁波反射構造体。
  2. 　前記複数の導電部が、それぞれ金属からなる、請求項１に記載の電磁波反射構造体。
  3. 　前記複数の導電部の前記周期的な凹凸の周期が互いに略同一であり、
    　前記複数の導電部の隣り合う２つの導電部の前記周期の位相差が、９０°未満である、請求項１又は２に記載の電磁波反射構造体。
  4. 　前記複数の導電部のうちの少なくとも一部の導電部の前記周期的な凹凸の各屈曲角度が、０．１ラジアン以上、１．０ラジアン以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載の電磁波反射構造体。
  5. 　前記複数の導電部のうちの少なくとも一部の導電部の厚さが、０．０００３ｍｍ以上である、請求項１～４のいずれか一項に記載の電磁波反射構造体。
  6. 　前記複数の導電部のうちの少なくとも一部の導電部は、隣り合う導電部と前記第２の方向に沿って１．３５ｍｍ以上、６．２ｍｍ以下離間している、請求項１～５のいずれか一項に記載の電磁波反射構造体。
  7. 　前記複数の導電部のうちの少なくとも一部の導電部の第２の方向に沿った幅が、０．４５ｍｍ以上、１．４ｍｍ以下である、請求項１～６のいずれか一項に記載の電磁波反射構造体。
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