公告/发布日期:2020/11/24

mile米乐官方网站 开发出一种结合了世界最高水平的广角低反射和防雾性能的光学元件

- 为复杂形状透镜、液晶面板、汽车仪表板等增透膜的高功能性做出贡献-

积分

  • 实现全球最高水平的入射角60度,远远超过传统防反射45度的极限
  • 以前难以维持的无机亲水膜的防雾性能持续时间得到显着改善
  • 大面积3D纳米模具量产线建成并投产

摘要

8255_8415蛾眼结构具有世界最高水平的低反射特性防雾具有两种效果纳米结构

新开发的技术创造了一种抗反射纳米结构,具有与蛾眼结构相同的功能注塑使用8689_8832|制造,并使用新开发的自成型柱状膜形成技术在纳米结构内部形成柱状结构。这使得在广泛的入射角范围内实现世界最高水平的低反射特性成为可能。 (与蛾眼膜相比,入射角60度时的反射率降低至1/7。)此外,与蛾眼膜相比,该技术可以将反射率降低至1/7。无机亲水膜超亲水发现可以长时间维持该状态并且可以发挥防雾功能。由于这些特性,它可以应用于需要高可视性和防雾性能的大面积曲面汽车面板。曲率半径的应用到小型超广角镜头等物联网有望为技术做出贡献。

东亚电气工业公司的大面积纳米凹凸模具技术也获得了AIST的许可,并已开始运营约50cm见方的大面积三维纳米结构模具的量产线。开始销售大面积纳米结构模具和成型产品。

此外,这项研究的结果将于 12 月 2 日至 4 日在幕张展览馆(千叶市)举办的高性能薄膜展览会上的东亚电气工业展位 (20-41) 展出。

图

具有世界最高水平的广角范围低反射特性的面板


发展的社会背景

近年来,许多汽车和家用电器都配备了显示面板和传感器,为了迎接下一代物联网,这些组件需要具有高性能。例如,高清液晶面板开始应用于汽车仪表板和中控台面板,带有光学镜头的显示器开始应用于平视显示器,但这些显示面板必须在白天和夜间都具有出色的可视性。因此,需要在面板表面导入在宽波长范围、宽入射角具有防反射功能的光学部件。此外,为了支持物联网技术,需要具有优异耐环境性的传感器镜头,还需要具有除防反射之外的多种功能的组件,例如保持防雾功能。蛾眼结构作为一种新的防反射技术而受到关注,该技术可以以较低的制造成本生产具有传统制造方法无法获得的宽波长带和宽入射角范围的防反射光学部件。蛾眼结构已经在液晶电视、单镜头反光相机等中得到实际应用,但随着光学部件变得更加复杂,人们希望进一步提高抗反射性能。

 

研究历史

自 2007 年以来,AIST 一直与伊藤光学工业株式会社集团合作,通过将光盘开发中获得的微细纳米颗粒形成技术与模具制造技术和成型技术相结合,开发一种新的大规模生产技术,用于具有纳米级微结构的减反射透镜,该技术可以低成本且无需使用特殊设备轻松生产。2007 年 4 月 23 日 AIST 新闻稿),一直致力于开发量产技术和原型制作业务。目前,相关行业正在多方考虑,克服所需材料性能、可容纳的成型产品尺寸、资本投资等诸多障碍,努力将产品推向市场。另一方面,在汽车行业拥有强大销售渠道的东亚电气工业正在与产业技术研究院进行共同研究,推进满足企业需求的研究开发。为了满足这些需求,我们致力于提高具有防反射功能的光学元件的功能。

 

研究内容

新开发的自成型柱状成膜技术是真空沉积成膜过程中无机材料颗粒的变化平均自由程图1的底部显示了当进行常规成膜和自成型柱状成膜时注射成型的抗反射纳米结构的表面的扫描电子显微镜(SEM)图像。在一般的成膜中,无机材料的平坦薄膜沉积在纳米结构的表面上,而在自形成柱状成膜中,无机材料的柱状结构在纳米结构的内部自形成。

图1

一般成膜使用自成型柱状成膜技术时

图1一般薄膜沉积技术和自成型柱状薄膜沉积技术概述(上)和沉积表面的SEM图像(下)

图2显示了当厚度约为30 nm(平坦基板上的膜厚度)的无机材料以常规膜和自形成柱状膜的形式沉积在注射成型的抗反射纳米结构的表面上时的光学特性。这次注射成型的抗反射纳米结构具有随机周期的凹面结构,与市售蛾眼膜的结构不同。尽管结构上存在差异,但发现其具有与市售蛾眼膜同等的低反射特性。光反射率为1%以下的入射角(表现出良好的反射特性且眩光少的角度)的范围达到约40度。另一方面,形成自形成柱状膜的抗反射纳米结构由于在纳米结构内部自形成柱状结构而在高达60度的入射角下表现出优异的低反射特性。在60度的入射角下,发现与传统蛾眼结构相比,反射减少效果为1/7,光学性能有望得到显着改善。此外,新开发的减反射纳米结构在纳米结构内部形成了亲水性无机材料的柱状结构,因此处于超亲水状态(水接触角:10摄氏度以下)可以长期保持,并且还具有防雾功能(图3)。由无机材料制成的防雾结构非常耐用,并且具有比传统用于提供防雾性能的涂层方法能够以更高产量制造的优点。这样,本次开发的技术除了在宽入射角下具有低反射率之外,还可以提供长期的防雾性能,被认为是一项可以应用于各种光学元件的技术。

新开发的技术提高了防反射功能,因此可以为镜头、液晶面板、汽车仪表板等的更高功能做出贡献。相信它将能够为竞争激烈的产品开发领域做出贡献,例如日本擅长的汽车工业的高功能部件,以及需要更高安全性和保障的物联网传感器。此外,东亚电气工业公司和伊藤光学工业公司此次以日本产业技术研究院为中介建立了合作业务关系,并结合各自迄今为止所培育的技术开发成果,决定开始与该技术相关的新业务开发。东亚电气工业公司将负责销售部门的运营。

图2

图2 取决于入射角的抗反射光学特性

图3

图3抗反射纳米结构的防雾评估和水接触角随时间的评估
(左图)防雾评价:向烧杯中注入热水并对成型样品施加蒸汽的评价结果
(右图)水接触角:使用1 µL纯水测量同一样品的接触角的结果

 

未来计划

产业技术研究院制造技术部表面功能设计组,结合半导体真空工艺技术、金属模具加工技术、微成型技术、高分子/无机材料技术等不同行业的技术,打造光学功能器件,润湿性控制·滑动属性我们将开发控制设备等表面功能设备,并努力将开发的技术与公司联系起来。此外,东亚电气工业在迄今为止培育的技术中添加了新开发的技术,并添加了迄今为止开发的技术。仿生学我们将加快产品应用的开发。


术语解释

◆蛾眼结构
一种使用周期小于光波长的纳米结构来降低光反射率的结构。由于它可以在较宽的入射角范围和较宽的波长带内降低反射率,因此有望应用于太阳能电池、显示器和透镜等光学元件。[返回来源]
◆防雾
防雾功能。通过对材料表面进行亲水和拒水处理可以赋予防雾功能。为了通过亲水处理赋予防雾功能,形成超亲水表面(水接触角为10度以下)是有效的。超亲水表面可以发挥防雾功能,因为它在水滴形成之前形成水膜。[返回来源]
◆纳米结构
周期小于光波长的结构。此处,结构间距约为 200 nm。[返回来源]
◆注塑
软化的塑料在压力下加热(称为注射压力。10至3000 kgf/cm2)并将其填充到模具中来模制塑料的方法。[返回来源]
◆无机亲水膜
由亲水性无机材料形成的膜。[返回来源]
◆超亲水
测量水接触角时,水接触角为10度以下的状态称为超亲水状态。[返回来源]
◆曲率半径
是表示曲线在曲线上某一点的弯曲程度的指标,曲率的倒数就是曲率半径。曲线上某一点附近的曲线可以用一个圆来近似,圆的半径就是该点的曲率半径;如果曲率半径大,则曲线平缓,如果曲率半径小,则曲线陡峭。[返回来源]
◆物联网化
物联网是综合各种传感器信息和图像信息,利用互联网等信息技术,将我们身边的家电、汽车等一切事物通过信息线路连接起来的技术。特别是,随着物联网的趋势,提高传感器的功能非常重要,处理图像信息、光信息等的传感器需要具有耐环境性等高级功能。[返回来源]
◆真空沉积
一种成膜方法,其中材料在真空中蒸发,然后沉积在基板上以形成膜。其优点是可以在塑料材料等低温基材上成膜,也可以形成多层膜。[返回来源]
◆平均自由程
分子和电子等粒子在不受散射源散射(碰撞)干扰的情况下可以行进的距离。[返回来源]
◆水接触角
当水滴到固体表面上时,水与固体表面之间形成的角度称为水接触角,广泛用作表面亲水性的指标。[返回参考源]
◆润湿性
当液体滴到固体表面上时,与液体的相容性由液体与固体表面之间的表面能决定。[返回参考源]
◆滑动属性
物质相互摩擦时移动的容易程度。光滑度越高,移动物质所需的力越小。[返回来源]
◆仿生学
从生物结构中汲取的功能成分,例如蛾眼的防反光特性和荷叶的超强防水性。[返回来源]

相关文章


联系我们

查询表