中間評価報告書（案）概要 - 新エネルギー・産業技術総合開発機構

第 21 回研究評価委員会
資料 4-2-1
「低損失オプティカル新機能部材技術開発」
中間評価報告書（案）概要
目
次
（頁）
分科会委員名簿・・・・・・・・・・・・
１
プロジェクト概要・・・・・・・・・・・
２
評価概要(案)・・・・・・・・・・・・・
６
評点結果・・・・・・・・・・・・・・・
１２
独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構 研究評価委員会
「低損失オプティカル新機能部材技術開発」
（中間評価）
分科会委員名簿
（平成２０年１１月現在）
氏名
分科会長
分科会長
代理
うめだ
梅田
やまもと
山本
かねこ
金子
なかじま
中島
ながた
委員
永田
はらだ
原田
所属、肩書き
のりひろ
倫弘
まなぶ
学
ふたお
双男
くにお
邦雄
りゅういち
隆一
まもる
衛
ほり
ひろかず
堀
裕和
国立大学法人東京農工大学
共生科学技術研究院
大学院
先端機械システム部門
学校法人東京理科大学
電子応用工学科 教授
教授
基礎工学部
国立大学法人新潟大学 大学院
工学部 電気電子工学科 教授
セイコーインスツル株式会社
センター長
自然科学研究科長
研究開発センター
アンカー・ビジネス・システムズ株式会社
代表取締役社長
株式会社日経 BP 社
日経ものづくり
編集長
国立大学法人山梨大学 大学院
医学工学総合研究部 教授
敬称略、五十音順
事務局：独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
研究評価広報部
1
2
3
4
｢低損失オプティカル新機能部材技術開発」
プロジェクト全体の研究開発実施体制
（独）新エネルギー・産業技術総合開発機構
プロジェクトリーダー
指示・協議
・東京大学大学院
工学系研究科
委託
大津元一 教授
（財）光産業技術振興協会
①基盤技術研究開発
（１）ナノ構造部材数値解析シミュレーション技術
参加企業：コニカミノルタオプト、日立、リコー
（２）ナノ構造部材作製技術
参加企業：東芝、日立、日立マクセル、パイオニア、リコー
（３）ナノ構造部材評価技術
参加企業：東芝、日立
（４）ナノ構造部材オプティカル新機能応用技術
参加企業：コニカミノルタオプト、東芝、日立、パイオニア
②ナノ構造を用いた偏光部材研究開発
（１）ナノ構造を用いた偏光制御部材設計技術
参加企業：コニカミノルタオプト、日立マクセル、リコー
（２）ナノ構造を用いた偏光制御部材作製技術
参加企業：コニカミノルタオプト、日立マクセル、リコー
【共同実施研究】
東京大学
研究項目：テーマ①（１）、（２）、（３）、（４）
東京工業大学
研究項目：テーマ①（３）、（４）
東京工業高等専門学校
研究項目：テーマ①（４）
5
｢低損失オプティカル新機能部材技術開発」
（中間評価）
評価概要（案）
１．総 論
１）総合評価
事業全体にわたり、IT イノベーション、エネルギーイノベーション、ナノテ
ク・部材イノベーションの全ての点において、きわめて先進的かつ産業的波及
効果の大きい独創的研究開発が、適切なマネージメントのもとに推進されてい
る。全体として、中間目標は、ほぼ達成されており、偏光素子の光学損失が原
理的に 50%を超えているなど世界初もしくは世界最高水準の成果を得ているこ
とから、最終段階で予想以上の成果をあげる事業となることが期待される。
近接場光を応用したデバイス作製技術は、基礎科学的側面と、加工技術、作
成技術、計測評価技術の開発が密接かつ広範囲な連携のもとではじめて実現さ
れる分野であり、企業単独でなされる技術ではない。その意味で産学連携で実
行される本事業は、NEDO 事業として妥当であり、実用化及び事業化の見通し
に関しても、大いに期待される。
実用化、事業化は多くの周辺技術の開発も伴うものであり、かつ市場開拓も
必要となる。本事業の液晶プロジェクターの実用化の見通しについて、現状の
世界の技術力の延長線上にあると想定する分析はやや甘く、今後、本事業の成
果が活用され得る応用分野への革新的な着想が期待される。
２）今後に対する提言
本事業の実用化主体である偏光制御部材の研究開発は、今後の実用化、事業
化の可否をより精査できる技術成果を求め、適宜、加速資金も含め、技術の可
能性見極めを加速すべきと考える。
基礎研究主体の光論理ゲートの研究開発は、目標設定、実用化・市場化の設
定から判断してやや異質であるので、より短期的展望と長期的展望に立った事
業展開を意識し、常に進め方を見直すとともに今後の新技術の新たな発見や展
開を期待したい。
本事業の目標達成によってなされる革新的部材技術の確立は、きわめて先進
的かつ産業的波及効果が大きく、未来社会の求める方向にあると考えられるた
め、さらに将来展開する点を視野に入れた、次世代の科学技術および産業形成
の促進手法を、本事業の枠にとらわれず、検討するべきであろう。
6
２．各 論
１）事業の位置付け・必要性について
本事業は、IT イノベーション、エネルギーイノベーション、ナノテク・部材
イノベーションのすべてのプログラムの目標達成に寄与しており、世界に先駆
けた重要な取組みである。新機能偏光部材に変革をもたらす新規構造の開発を
目的とし、我国が先導的役割を果たしてきた世界最先端の近接場光の科学技術
とナノ領域の物質加工・操作・計測評価技術を融合し、その科学技術基盤の整
備から実用素子の作成手法に至る幅広い研究を総合し、産学官がプロジェクト
チームを編成して推進している本事業は、NEDO 事業として妥当である。
内外の技術開発動向、国際競争力の状況等から見て、本事業の成果は、情報
通信機器、ディスプレイ、半導体、ストレージ等、広範囲に適用できる可能性
が高いので、投じた予算との比較において十分な効果が期待できる。
しかしながら、市場への浸透を狙うには、産業界とのフランクなディスカッ
ションを通して、市場動向を常に把握し、本技術の応用分野とそのハードルの
高さ等を深堀する必要が認められる。
本事業は、先進的かつインパクトの大きいものであるため、本事業の成果が
期待されるのみでなく、さらにその先の展開を視野に入れて推進すべきである
と考えられる。
２）研究開発マネジメントについて
新時代に要求される省エネや高機能の要求について、基礎科学的側面も十分
に評価し、また産業レベルでの技術展開とその発展性まで検討したうえで事業
が推進されている。偏光部材等の諸性能のみならず、その設計・製作・評価に
関する必要な要素技術を取り上げ、現在の技術を上回る戦略的で具体的かつ定
量的な開発目標を掲げ、さらに達成度の適切な指標を明確にした上で、要素技
術間の関係と順序を適切に検討し、妥当なスケジュールのもとに、研究開発が
進められている。
わが国の近接場光学分野を先導する第一人者であるプロジェクトリーダーは、
開発事業を推進する力量を有しており、民間の技術力を統合し、事業の進捗状
況の点検および管理を極めて適切に行っている。本プロジェクトは、大学と産
業界とから、最適な実施者が選定され、光協会において役割分担を明確にする
ことで、適切な実施体制になっている。情勢変化に対しても基礎研究と試作技
術の進捗に応じて、タイムリーな計画の見直しと加速資金の投入を行うなど機
敏に対応している。
一方、実用化には市場開拓など、技術開発以外にも多くの要素が必要とされ
ることから、NEDO プロジェクトとして、最終的にどのような成果を上げるの
かを明確にする必要がある。
7
３）研究開発成果について
本事業の中間目標は、ほぼ達成されている。最終的に達成すべき目標につい
ても、課題解決の方針が明確であり、妥当な道筋が示されていることから、か
なりの高さの水準で達成されると予想される。
シミュレーションにおいて透過率６０%を超える偏光子構造を明らかにして
いること、ナノ構造の製作や評価のための新規なナノプローブの提案などの成
果は、世界初あるいは世界最高水準である。液晶パネルなどの将来的な進歩に
大きく貢献できる可能性と新たな技術領域の開拓を期待できる。
論理ゲート素子の分野では、将来的に新たな市場開拓があり得る技術として
多くの成果が得られていると評価できる。知的財産権の取り扱いや、開発した
シミュレーション・ソフトウエアの外販計画などについても、技術の保護・保
全に十分に配慮した形となっている。
今後、実用化を目指すには、単なる機能確認以上の技術開発が求められ、量
産技術、歩留まり、あるいはコストなどの評価が必要である。従って、実用化
に向けたマイルストーンと課題を明らかにすべきである。
４）実用化、事業化の見通しについて
偏光素子については液晶プロジェクター、偏光素子付 LED 等の実用化を意識
した大面積化が検討され、適用可能性が示されている。現在、原理実証としての
技術見極め段階で、課題解決の方針は明示されており、今後実用化に向けての課
題の明確化が必要である。
本事業の骨格は、近接場光学の産業への展開であり、その技術の持つポテンシ
ャルから判断して、関連分野への技術的・社会的波及効果は大きなインパクトが
期待できる。例えばシミュレーション技術や計測技術、ナノ構造作製技術といっ
た基盤技術は、今後、近接場光学技術、光メモリ、新機能を備えたレンズなどを
研究・開発する際に不可欠なツールになっていくのは確実である。更に、大学と
のコラボで、近接場光関連技術に携わる人材が増え、人材育成の促進につながっ
ている。
事業化のシナリオに関しては、歩留まり、コスト等を考慮した量産技術の検
討、コストダウン、競合技術との比較、導入普及、事業化までの期間、事業化
とそれに伴う経済効果等の見通しが立っているように現時点で見えない。市場
動向からの洞察や、現実味がある半導体の露光技術にも目を向けるべきではな
いかと考える。
8
個別テーマに関する評価
個別テーマ名
成果に関する評価、実用化に関する評価、今後に対する提言
9
偏光状態の解析において、近接場光領域における電磁界分布を伝搬光領域に変換するための
解析手法の開発が重要である。遺伝的アルゴリズムを導入したシミュレーション技術を新たに
開発するなど、現状で考えられる限りにおいて最も有効な方法がとられ、解法の設定と得られ
た結果の評価も妥当である。
世界初の偏光制御素子を提案し、シミュレーションによって R，G，B の各波長領域で 75％
を大きく超える透過率が達成できそうなことを確かめた成果は評価できる。ナノ領域からファ
基盤技術研究開発
ーフィールドまでを連結したシミュレーション技術の確立は現実的であり、成果が期待でき
１）ナノ構造部材数値解析
る。得られた手法の応用展開は、本事業の素子設計指針以外に、類似問題に適用できる汎用性
シミュレーション技術
を備えており、有用である。
しかしながら、本事業の最終開発目標である透過率 75％、消光比 33dB を達成する偏光素子
の基本構造を提示するという中間目標については十分とは言えない。実験結果との整合性をは
かりシミュレーション技術の完成度を高める必要がある。微細構造を最適化する際の遺伝的ア
ルゴリズムの応用法など、シミュレーション技術として進化させられるところはまだ残ってお
り、今後も、開発を進めてほしい。
既存の微細加工技術を応用しつつ、偏光素子や光論理ゲート素子をどのような方法で形成す
るかは手探りであったが、本技術開発において、いくつかの 2 次元ナノ構造近接場偏光素子や
基盤技術研究開発
高アスペクトピラー構造を作製し、現状で 60%超のイタリック I 型構造 Al 偏光素子試作で実
２）ナノ構造部材作製技術
証し、近接場光を信号キャリアとするナノ構造新機能部材の試作を実現したことは、中間評価
として高く評価できる。さらに、新しい部材の高機能化も目指した量子ドット製作技術におい
ても、構造制御の条件を明らかにし、量子ドットを作製し、高い輝度の PL 発光を観測してお
り、進捗状況は良好である。
シミュレーション結果と試作結果の特性値がほぼ一致しているが、作製誤差等がどのように
影響を与えているのか検討が示されていない。作製要素技術とともに、構成部材についても検
討を期待する。今後、偏光制御板について、3 次元ナノ構造を検討する際は、将来、安定して
量産でき、低コスト化の可能性がある微細加工技術を中心に進めてほしい。
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ナノ構造素子の評価技術として、2 次元的なプラズモン評価法についてはラマン散乱光、発
光チップ増強効果利用により、中間目標である 100nm 程度の空間分解能を実現し、新たにナ
ノメートルオーダの分解能を有する光ナノプローブの基本構造を提案した研究成果は高く評
価できる。
上述のようにナノ構造部材に適合するより高性能の近接場光学計測のためのプローブを各
種考案し、その基本特性を評価することによって、これまでにはない特徴を明らかにするなど、
基盤技術研究開発
各種の進展が見られ、中間期の成果は順調に達成されている。今後の近接場光学の研究に広範
３）ナノ構造部材評価技術 に役立つ可能性が非常に高く、多方面に展開できる可能性を秘めており、研究開発の進展を期
待したい。
プラズモン評価法については、一長一短がある状況なので、今後、適用の可能性・方向性を
絞り込んだ上で、リソースを集中投下するような進め方もあると考える。また、カーボンナノ
チューブ利用の光ナノプローブ構造は興味ある提案であるが、実現性へ向けての提案（作製方
法など）が見受けられないので、安定性や再現性に関して、今後のマイルストーン等を含めて、
明示することを期待する。
11
本事業は、光論理ゲート素子について、最適な構造、および近接場光と伝搬光の変換素子に
関する技術開発を行うとしている。
近接場光を信号キャリアとする光論理ゲート構造を提示、試作、評価で 210Ｋでの動作確認
ができ、さらにナノとマクロの接続構造として、ナノ微粒子導波構造の基本機能実証およびス
ポットサイズ変換機構の考案とシミュレーションによる機能確認も行い、またそれらの加工技
術の研究開発を大きく進展させており、基礎開発及び原理の探究と実用性の可能性追求という
基盤技術研究開発
位置づけにおいて、事業の目標にかなう進捗状況を示している。
４）ナノ構造部材オプティ
この技術開発の進展は、ナノ構造部材による多様なオプティカル新機能を生み出し、将来は
カル新機能応用技術
広い分野での応用展開が予測される。近接場光の本来の特性を使うと言う観点からも本研究は
世界にも例のないものであり、わが国が世界をリードすると言う意味からも重要である。
しかしながら、光集積回路の実用化は、あまりにも先のことであるため、このテーマの意義
が周囲に伝わりにくい。偏光制御板の機能を改善するための基礎技術と位置付けをしなおし
て、各基本素子の研究の方向性を微修正することもあり得るか。本事業で推進していくならば、
ある一定の応用展開を見出すような努力をしたほうが良いのではないかと思われる。
具体的な素子構造において、近接場光学および電磁界理論に基づいたニアフィールドとファ
ーフィールドを結合した解析プログラムを確立し、諸特性の定量的評価を行い、計算手法の最
ナノ構造を用いた偏光制
適化、ナノ構造に有効な近似計算手法の開発、ナノとマクロを接続する構造に関わるシミュレ
御部材研究開発
ーションへの展開など、実用レベルでも信頼性を確保できる設計手法を確立し、基礎原理検証
１）ナノ構造を用いた偏光
で、位相変化量、透過率変化で、シミュレーションとの一致について設計モデルと実験の比較
制御部材設計技術
を行いその妥当性を検証していることは優れている。Italic-Ⅰ型素子で 60%超の偏光透過率が
得られており、中間目標を達成したと判断する。本テーマで得られた手法の応用展開は、本事
業の素子設計指針として有効であるとともに、類似の問題に適用できる汎用性を備えており、
有用である。
今後は、実験とのフィッティングをさらに高度化させるため、遺伝的アルゴリズムも含めた
高精度な最適化手法の検討、および特性と精度の関係を解析側から明示することが重要と考え
られる。また、最終目標の偏光透過率 75%、消光比 1:2000 へのアプローチ方法をより明確に
してほしい。
12
ナノ構造部材を作製するために開発された技術を用いて、実際に金微細パターンについて透
過率、偏光度、位相差の波長特性を測定し、設計値とほぼ同じか、類似の傾向を示す実験結果
が得られており、期待された成果の一つが得られている。独自の構造の提案やその改良と試作
素子での実証が連動しておこなわれており、最終目標達成に向けて、世界の他グループの追随
を許さない先進的研究開発事業が推進されているものと高く評価される。具体的には、Au の
ナノ構造を用いた偏光制
Italic-Ⅰ構造で 60%以上の偏光透過率を確認していることから中間目標を達成したと判断す
御部材研究開発
る。また、最終目標の透過率 75％、消光比 33dB の実現に向けても着々と手を打っており、実
２）ナノ構造を用いた偏光
現すれば産業界に対して大きなインパクトを与えるのは確実と思われる。
制御部材作製技術
しかし、目標とする消光比 33dB の達成に向けた技術開発の取り組みが明確ではない。本事
業によりナノ構造素子を開発して、適正な利潤を得る市場化が可能であるか、やや疑問が残る。
プロジェクター等の実用化検討を視野に入れ、ナノ構造の大面積化として、12mm 角パターン
作製実証を行うなど、着実な成果が出ているが、どの程度のサイズまで製作できるかの見通し
がほしい。
評点結果〔プロジェクト全体〕
１．事 業 の 位 置 付 け ・必 要 性
3.0
２．研 究 開 発 マ ネ ジ メン ト
2.3
３．研 究 開 発 成 果
2.7
４．実 用 化 、事 業 化 の 見 通 し
2.1
0.0
1.0
評価項目
2.0
平均値
3.0
素点（注）
１．事業の位置付け・必要性について
3.0
A
A
A
A
A
A
A
２．研究開発マネジメントについて
2.3
B
B
A
B
B
B
A
３．研究開発成果について
2.7
A
A
A
B
B
A
A
４．実用化、事業化の見通しについて
2.1
C
A
B
A
C
B
A
（注）A=3，B=2，C=1，D=0 として事務局が数値に換算し、平均値を算出。
〈判定基準〉
(1)事業の位置付け・必要性について
(3)研究開発成果について
・非常に重要
・重要
・概ね妥当
・妥当性がない、又は失われた
・非常によい
・よい
・概ね妥当
・妥当とはいえない
→A
→B
→C
→D
(2)研究開発マネジメントについて
・非常によい
・よい
・概ね適切
・適切とはいえない
→A
→B
→C
→D
(4)実用化、事業化の見通しについて
→A
→B
→C
→D
13
・非常に明確
・明確
・概ね明確
・見通しが不明
→A
→B
→C
→D
評点結果〔個別テーマ〕
基盤技術研究開発
１）ナノ構造部材数値解析シミュレーション技術
１．研究開発成果
2.9
２．実用化、事業化の見通し
0.0
2.6
1.0
2.0
3.0
２）ナノ構造部材作製技術
１．研究開発成果
2.4
２．実用化、事業化の見通し
0.0
2.3
1.0
2.0
3.0
３）ナノ構造部材評価技術
１．研究開発成果
2.6
２．実用化、事業化の見通し
0.0
2.3
1.0
14
2.0
3.0
４）ナノ構造部材オプティカル新機能応用技術
１．研究開発成果
2.4
２．実用化、事業化の見通し
0.0
1.6
1.0
2.0
3.0
ナノ構造を用いた偏光制御部材研究開発
１）ナノ構造を用いた偏光制御部材設計技術
１．研究開発成果
2.4
2.3
２．実用化、事業化の見通し
0.0
1.0
2.0
3.0
２）ナノ構造を用いた偏光制御部材作製技術
１．研究開発成果
2.4
２．実用化、事業化の見通し
0.0
2.0
1.0
15
2.0
3.0
個別テーマ名と評価項目
平均値
基盤技術研究開発
１）ナノ構造部材数値解析シミュレーション技術
１．研究開発成果について
2.9
２．実用化、事業化の見通しについて
2.6
２）ナノ構造部材作製技術
１．研究開発成果について
2.4
２．実用化、事業化の見通しについて
2.3
３）ナノ構造部材評価技術
１．研究開発成果について
2.6
２．実用化、事業化の見通しについて
2.3
４）ナノ構造部材オプティカル新機能応用技術
１．研究開発成果について
2.4
素点（注）
A
B
A
A
A
A
A
A
B
B
A
A
A
B
B
B
A
B
A
A
B
B
B
C
B
A
A
A
B
B
A
B
A
A
A
A
A
B
B
B
B
B
C
B
A
B
A
C
A
B
B
C
B
D
A
A
２．実用化、事業化の見通しについて
1.6
ナノ構造を用いた偏光制御部材研究開発
１）ナノ構造を用いた偏光制御部材設計技術
１．研究開発成果について
2.4
B
B
A
A
B
B
２．実用化、事業化の見通しについて
2.3
B
B
A
A
B
B
２）ナノ構造を用いた偏光制御部材作製技術
１．研究開発成果について
2.4
B
B
B
A
B
A
２．実用化、事業化の見通しについて
2.0
B
B
C
B
C
A
（注）A=3，B=2，C=1，D=0 として事務局が数値に換算し、平均値を算出。
〈判定基準〉
(１)研究開発成果について
・非常によい
・よい
・概ね適切
・適切とはいえない
(２)実用化、事業化の見通しについて
→A
→B
→C
→D
16
・非常に明確
・明確
・概ね明確
・見通しが不明
→A
→B
→C
→D
A
B
A
A