公告/发布日期:2007/04/23

mile米乐m6官网 利用纳米粒子的减反射镜片的量产技术的开发

-使用纳米结构模具以低成本制造高性能镜片-

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  • 使用金属纳米粒子,我们创建了具有纳米结构的镜片模具,可提供抗反射功能。
  • 纳米结构可以添加到形状复杂或大面积的模具中。
  • 该技术使得以低成本供应防反射镜片、液晶面板、汽车仪表板等成为可能。

摘要

 产业技术综合研究所【会长:吉川博之】(以下简称“AIST”) 近场光学应用工程研究中心【研究中心主任:富永淳二】 超级透镜技术研究团队:研究员栗原一马、中野隆 研究团队负责人是伊藤光学株式会社【社长:伊藤博】(以下简称“伊藤光学工业”),通过与东海精密工业株式会社(以下简称“东海精密工业”)的合作,我们成功开发了使用金属纳米粒子的透镜的量产技术,该技术通过纳米结构提供防反射功能。

 所开发的具有防反射功能的镜片制造技术,使用仅在真空工艺中形成的纳米粒子作为掩模,并使用蚀刻方法来制造附着有纳米结构的模具。即使在形状复杂的模具表面上,也可以制造出具有防反射功能的纳米结构。此外,使用该技术制造的模具可用于注塑成型,从而可以批量生产高性能镜片。

 通过使用该技术,生产过程中将消除传统上为镜片赋予防反射功能所需的多层镀膜工序,因此预计镜片的单价将进一步下降。此外,传统方法无法实现的小曲率半径等高性能镜头也有望得到应用,近来需求不断增加的小型相机和配备相机的移动电话也有望得到应用。

 样品产品将在 4 月 25 日至 27 日在 Pacifico Yokohama 举办的“2007 年镜头设计与制造展览会”的 SIM Optical Co, Ltd 展位上展出。

注塑产品照片   平模注塑产品照片
注塑产品


发展的社会背景

 近年来,利用纳米级微结构独特现象的新器件得到了积极开发。例如,可以将小于光波长的纳米尺寸结构放置在光学器件的表面以减少光反射抗反射纳米结构,用纳米结构图案人为控制光的方向光子晶体,已经提出了各种应用,例如内置于其他光学元件表面的四分之一波片。

其中,抗反射结构可以比传统技术在更宽的角度范围和更宽的波长范围内降低反射率,因此有望应用于更高效率的太阳能电池、更高亮度的显示器、更高性能的光学透镜等。还有望应用于小曲率半径的透镜和非球面透镜等光学元件,而传统的多层镀膜技术在这些领域性能较差,无法实现足够的抗反射。

 为了创建这种纳米级的精细结构,通常需要一种称为光刻的绘制精细图案的技术,到目前为止,还需要真空紫外光等短波长光(光学光刻法,干涉曝光)和电子束(电子束光刻法)的方法。然而,由于这些光刻设备极其昂贵,因此它们成为生产多种产品和小批量的光学透镜行业中成本高的原因。特别是,在抗反射结构的生产中,需要能够以更低的成本制造的技术,这使得传统的光刻技术难以应用。因此,需要一种低成本、简单且不需要特殊且昂贵的设备的用于生产具有纳米结构的减反射镜片的模具的技术。

研究历史

AIST 是蓝光是啊HD_DVD之后,我们正在进行下一代高密度光盘的研发。同时,我们也一直将光盘研发的成果应用到其他产业领域。产学研和伊藤光学一直在进行联合研究,相信通过将产研在光盘开发中获得的精细纳米颗粒形成技术与伊东光学和东海精密工业的模具制造和成型技术相结合,将有可能开发出一种无需使用特殊设备即可轻松、低成本生产的纳米级微结构防反射透镜的新量产技术。

研究内容

 所开发的减反射镜片生产技术使用仅在真空工艺中形成的金属纳米粒子(图1)作为蚀刻掩模来制造具有纳米结构的模具。因此,即使在具有复杂形状的模具表面上,也可以创建提供抗反射功能的纳米结构。另外,注塑的模具材料,使大规模生产成为可能。图2显示了具有抗反射纳米结构的模具的制造方法。使用真空装置在镜片模具的表面上形成纳米颗粒。此后,使用所形成的纳米颗粒作为蚀刻掩模来生产纳米结构,并且生产具有抗反射功能的透镜模具。使用具有抗反射纳米结构的制造透镜模具进行注射成型,或铸造成型,可以批量生产高性能镜头。

金属纳米粒子的照片
图1 金属纳米颗粒
  抗反射纳米结构镜片模具制造流程图

图2 具有减反射纳米结构的镜片模具的制造过程

 图3显示了所生产的具有抗反射纳米结构的模具。该技术可以在凸曲面和凹曲面上制作纳米结构,并且可以确认可以实现具有防反射功能的透镜模具。另外,使用该模具制造的注射成型品如图2所示。如图。图4(a)表示使用平模的注射成型。图4(b)示出了使用透镜模具的注射成型。比较具有防反射纳米结构的成型产品和不具有防反射纳米结构的产品(见图4(a)),可以看出,传统产品强烈反射荧光灯发出的光,导致难以看清底座上的文字(图4(a)右),而具有防反射纳米结构的注塑产品(图4(a)左)抑制了光的反射,使底座上的文字更容易看清。此外,可以看出,具有防反射纳米结构的注塑透镜(图4(b))抑制了光反射,更容易看清下面的文字。进一步地,图。图5示出了直径为Φ50mm的铸造成型透镜的示例。可以确认,与注射成型品同样地获得了防反射功能。可以看出,这项发达的技术很容易大面积应用。图6显示了测量成型产品的光学特性的示例。反射率降低,同时透射率提高。基于这些发现,新开发的技术,即使用金属纳米粒子的纳米结构制造方法,能够仅使用真空工艺将抗反射纳米结构直接制造到模具中,并且能够用于注塑成型。模制产品还表现出必要的光学性能。这不仅消除了传统工艺中必不可少的抗反射多层涂层的制造工艺,而且还可以仅使用注塑成型来生产类似的光学透镜,从而有望实现更低的价格和更高的功能。

 这样一来,具有防反射功能的透镜、液晶面板、汽车仪表板等的低成本量产成为可能,我们相信可以以低成本为汽车产业添加防反射性能,例如日本擅长的显示器和数码相机用透镜,同时我们也可以为国际竞争激烈的产品开发领域做出贡献。

具有抗反射纳米结构的模具照片
图3 具有抗反射纳米结构的模具左:凸,右:凹

平模注塑产品照片
(a)
  镜片模具注塑产品照片
(b)
图4通过注射成型方法生产的成型产品的示例
(a) 平板模具注塑产品 (b) 镜片模具注塑产品

通过铸造法制造的Φ50mm透镜成型品的实例照片
图5 使用铸造法制造Φ50mm透镜成型品的示例

开发成型品1的光学特性图   开发成型品2的光学特性图
图6 开发的成型品的光学特性

未来计划

 使用新开发的模具的塑料模制产品的样品预计于2007年夏天开始发货。此外,目前正在开发玻璃冲压模具。

 此外,我们希望推进这项技术,为高性能、低成本制造技术的复兴做出贡献。



术语解释

◆抗反射纳米结构
一种可以使用周期小于波长的纳米结构来降低光反射率的结构。由于可以在宽入射角和宽波长范围内降低反射率,因此有望应用于太阳能电池、显示器和透镜等光学部件。[返回来源]
◆光子晶体
是人工控制光的发射和传播等光学功能的新材料,是一种具有与光的波长相当的周期性折射率分布的人造晶体。根据图案的配置,在晶体中形成称为光子带隙的部分,其中特定波长范围内的光不传播。目前正在研究利用光子带隙特性来控制晶体内部的光,而光在光子带隙特性中本质上是不可能存在的。光子晶体作为可用作超小型光导电路的材料或作为提高激光器和传感器基材等发光器件性能的材料而受到广泛关注。[返回来源]
◆光学光刻法
一种主要用于半导体器件制造的图案绘制方法。通常,使用称为掩模的金属板来减小电路的尺寸并将其转移到半导体基板上。目前,采用这种方法制造线宽为60 nm的器件,但它需要特殊且非常昂贵的光源和使用电子束光刻绘制的掩模,使其极其昂贵。[返回来源]
◆电子束光刻法
使用电子束直接绘制电路图案等的方法。由于它使用电子束,因此可以绘制纳米尺寸的图案。[返回来源]
蓝光 高清_DVD
继 DVD 后的下一代光盘标准。[返回来源]
◆注塑
通过施加压力(称为注射压力,10至3000kgf/c)将软化的塑料填充到模具中来成型塑料的方法。[返回来源]
◆铸造成型
一种成型方法,其中将溶解在溶液中的塑料材料倒入模具中并固化以形成塑料。[返回来源]

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