方宗豹:面向新型显示的微纳光学制造技术

方宗豹:面向新型显示的微纳光学制造技术
2017年11月14日 18:22 新浪科技
苏大维格光电事业部总经理方宗豹苏大维格光电事业部总经理方宗豹

  新浪科技讯 11月14日下午消息,BOE(京东方)全球创新伙伴大会·2017今日开幕。显示器件论坛上,苏大维格光电事业部总经理方宗豹发表以《面向新型显示的微纳光学制造技术》为题的演讲。

  以下为方宗豹演讲实录:

  各位领导各位专家,我来自苏州苏大维格股份有限公司的方宗豹,我们在微纳技术有自己的特色,我今天的题目是面向新型显示的微纳光学显示技术,从三个方面介绍。

  第一微纳光学制造技术的背景和区别于目前行业内传统技术的特点。

  第二技术介绍,就成熟产品和产品方向做介绍。

  第三是应用。

  微纳光学技术有结构光、导光等一系列材料和器件研发产业化应用,典型的是在极大面积,比如说65寸米级做跨尺度的,从几十纳米到几十微米任何非周期性的3D结构的微结构设计制造。要求极高调控精度,如我左边这幅图显示的,在著名的企业院校,对微纳产品方面有迫切的需求。传统的工艺方式是超精密切削加工,数控的金刚石车床,半导体方法是针对小于一百纳米的,我们在开发显示行业,需要的微米级的结构。需要迫切解决一个技术手段,就是如何实现结构尺寸在50纳米到50微米,深度在50纳米到10微米的复杂微纳结构产品,这是需要思考的。

  我们苏大维格针对这个需求,开发了一种基于数字化的微纳3D制造技术,后面会有一些详细的特色介绍,目前看来在行业是破坏性的创新。

  我们在这种微纳光学制造的技术,总体是结合激光光刻+微纳米压印做成新型显示材料器件。我们发明了两种,一种是五维度的纳米光刻技术和微纳灰度光刻直写技术,我们最终是以实现产业应用为目的。

  我介绍一下五维结构光场调控的方法,全息光场需要很精细的结构,动画里面显示的,我们创新是通过在图像上移动衍射器件,形成不同的周期结构,通过改变元器件方向会改变不同的结构取向,这个图后面我们也介绍了全息光场3D显示的想法。

  另一个技术是行业应用需求比较多的灰度3D直写技术和系统装备,取代了传统的灰度模板方式,用灰度数字模板和数字光场叠加曝光的方式,解决跨尺度的光能叠加与曝光技术难题,效率比传统提高一个量级。

  右边非常复杂的多台阶微结构和下方在照明上有需求的结构。如果是背光膜片行业,一般是一维的结构,我们可以做成圆形和椭圆形,能改变光的分布。

  在柔性微纳米压印系统方面,我们做了非常有特点的产品,利用共振腔薄膜彩色的方法,实现了产品批量化的解决方案。

  刚才提到纳米压印和转印技术,我们做到行业内最薄0.3的PC纳米压印的导光板,在UV转印方面,实现了免溶剂型的工艺,现有技术存在非常大的环保问题,为我们克服了。

  在围绕增材制造和工艺创新,我们结合了深纹直写纳米压印和填充的方式,实现了65寸的60点多点触控薄膜和触控屏。利用深纹直写+纳米压印和电机生长方式实现了柔性的金属网格材料,可以利用于触控。

  在其他的产品上,我们也做了很多尝试,在开发技术过程中,除了做研究,产品设计、模具开发、量产工艺等都是公司自己开发的。

  主要应用方面:在成熟光电产品,有导光膜和导光板,还有直写系统,在清华北大应用比较多。超级智能信息交互终端60点65寸。下一步在北京实行的新能源车牌上用的我们的技术。

  我下面介绍新技术方向研究集体状况,第一是京东方CTO介绍的,我印象比较深的是要自然真实,相当于真正的3D技术。即透过玻璃窗和一个介质看到真实的产品,我们也是利用了这个概念,把整个物体发射光线,作为4D的数据,有一个三维的矢量加上一个强度信息。

  利用纳米结构调制光强、位相,LCD调制明暗,两者结合形成光场,屏幕上象素光栅取向与周期都不同,每组亚象素光栅对应不同视角的图象。分辨率也要突破人眼的分辨率,我们没有办法分辨它,需要新的应用驱动新技术的发展。

  这是我们做的3D显示方案,优点是没有视觉疲劳,可以实现运动视差,可以做成水平方向和2维方向,垂直方向比较少。

  这是受限于设备问题,只显示了几幅图,左边我们在放视频的时候截图的一桢,可以看到鱼相对背景的位置有所改变。

  这是做的32寸的光场显示技术,感兴趣可以看一下视频。我们用杯子做了一个参照,不同的视角,可以看到模型的右手基本是不同的显示。

  我们在精密镂空金属掩模做了初步研究,离实现量产有距离。这是我们用电极生长发做的适合800分辨率的OLED图形,最小开口5微米,厚度5到15微米。

  刚才有微软的同仁介绍了AR全息光波的显示方案,我们也根据微软的方案,纳米波导镜片,做了一些初步的研究,以hololens为例,波导透明全息镜片的要求,要变周期变取向的结构,周期精度小于1纳米,精度小于0.2度的要求,制作要求还是非常严苛的,右下角的图是允许的公差范围,水平方向是周期误差状况。左边的图是30纳米精度成像效果,中间是控制在1纳米精度的成像效果。

  这是AR纳米镜片的成像结果,在结构光生成器件里,以前是以全息的基础做光学设计,现在微软的主要产品上,X-box的体感游戏感应器是深度效应,关键核心器件是比较难以加工的结构光的器件。

  我介绍一下苏大维格集团,2012年深圳创业板上市,有显示照明、触控、新材料、发光材料等不同事业部。研发团队有30多人,有博士10人,硕士20人,学科带头人陈林森先生是集团的董事长,是很多项目专家,包括国家重大仪器专项和863重大项目。

  现在流行喊口号,我们借用一句话“不忘初心方得始终”谢谢大家。

方宗豹微纳光学
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