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ナノ構造光学素子開発の最前線

  • Frontiers of Nano Structured Photonic Devices
★ ナノ構造を使った光学素子開発の最新動向を網羅!
★ ディスプレイ,映像機器,光センサー,太陽電池など広範な応用分野を網羅!
★ 材料開発と構造形成プロセスの最新動向を詳述!

商品コード: T0808

  • 監修: 西井準治・菊田久雄
  • 発行日: 2011年7月
  • 価格(税込): 71,280 円
  • 体裁: B5判,265ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0433-5

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  • 光学素子/ナノ構造光学素子/反射防止レンズ/モスアイ構造/低屈折率反射防止膜/複屈折波長板/ワイヤーグリッド偏光子/フォトニック結晶/表面プラズモン/樹脂インプリント/ガラスインプリント

刊行にあたって

 本書の出版に至ったきっかけの一つに,過去3回開催したシンポジウムがある。1回目は産業技術総合研究所の光技術シンポジウム(2006年2月),2,3回目は応用物理学会でのシンポジウム(2007年9月,2010年9月)である。微細構造素子に焦点を絞ったにも関わらず,いずれも予想を上回る参加者で,特に企業の関心が高かった。すなわち,国際的な学術研究の広がりの一方で,それらの研究成果を産業に結びつけようとする企業の実用化研究も着実に進んでいることを実感した。この流れは,デジタルスチルカメラ,ブルーレイディスクドライブ,フラットパネルディスプレイの分野で顕著であり,ここ数年の間に多くの実用化事例が報告されている。さらに,その流れは光センサーやバイオ・分析機器,さらには太陽電池などにも波及しつつある。

著者一覧

西井準治  北海道大学 電子科学研究所 教授
菊田久雄  大阪府立大学 大学院工学研究科 教授
田中康弘  パナソニック(株) AVCデバイス開発センター 主幹技師
山田和宏   パナソニック(株) AVCデバイス開発センター 主任技師
梅谷 誠   パナソニック(株) AVCデバイス開発センター 主幹技師
田村隆正   パナソニック(株) AVCデバイス開発センター 主任技師
奥野丈晴   キヤノン(株) 光学技術統括開発センター
村田 剛   (株)ニコン コアテクノロジーセンター 主任研究員
高田昭夫   ソニーケミカル&インフォメーションデバイス(株) 開発部門 材料開発2部 無機デバイス開発課 統括課長
鈴木基史   京都大学大学院 工学研究科 マイクロエンジニアリング専攻 准教授
柳下 崇   首都大学東京大学院 都市環境科学研究科 分子応用化学域 助教
近藤敏彰   (財)神奈川科学技術アカデミー 重点研究室 光機能材料グループ 研究員
益田秀樹   首都大学東京大学院 都市環境科学研究科 分子応用化学域 教授;(財)神奈川科学技術アカデミー 重点研究室 光機能材料グループ グループリーダー
魚津吉弘   三菱レイヨン(株) 横浜先端技術研究所 リサーチフェロー
浅川鋼児   (株)東芝 研究開発センター 有機材料ラボラトリー
田口登喜生  シャープ(株) ディスプレイデバイス開発本部 要素技術開発センター 表示技術開発部 主事
伊佐野太輔  キヤノン(株) 光学機器事業本部
尼子 淳   セイコーエプソン(株) 技術開発本部 コア技術開発センター 主任研究員
佐藤 尚   (株)フォトニックラティス 取締役 技師長
川嶋貴之   (株)フォトニックラティス 専務取締役
井上喜彦   (株)フォトニックラティス 取締役副社長
川上彰二郎  (株)フォトニックラティス 取締役ファウンダー
岡本隆之   (独)理化学研究所 基幹研究所 河田ナノフォトニクス研究室 先任研究員
松本健俊   大阪大学 産業科学研究所 助教
小林 光   大阪大学 産業科学研究所 教授
北村直之   (独)産業技術総合研究所 ユビキタスエネルギー研究部門 光波制御デバイスグループ 主任研究員
福味幸平   (独)産業技術総合研究所 ユビキタスエネルギー研究部門 光波制御デバイスグループ 主任研究員
髙橋雅英   大阪府立大学 大学院工学研究科 教授
福田達也   ミツエ・モールド・エンジニアリング(株) 第4グループ シニアエンジニア
平井義彦   大阪府立大学 大学院工学研究科 教授
小久保光典  東芝機械(株) ナノ加工システム事業部 ナノ加工システム技術部 部長
後藤博史   東芝機械(株) ナノ加工システム事業部 副事業部長
森登史晴   コニカミノルタオプト(株) 技術開発センター 光学開発部 係長
原田建治   北見工業大学 工学部 情報システム工学科 准教授
栗原一真  (独)産業技術総合研究所 集積マイクロシステム研究センター 研究員

目次

序章 総論―ナノ構造光学素子開発の最新動向―
1 はじめに
2 最近の学術研究の動向
3 国際的な研究動向と本書との関わり
4 本書で取り上げた注目技術
5 まとめ

第1章 ナノ構造光学素子の基礎と設計
1 はじめに
2 回折波の発生条件
3 有効媒質理論
4 実効屈折率
5 有効媒質理論の有用性と限界
6 厳密な電磁場解析法
6.1 厳密結合波解析(RCWA法)
6.2 時間領域差分法(FDTD法)
7 おわりに

第2章 カメラ分野のナノ構造素子
1 ガラス成形による反射防止レンズ
1.1 はじめに
1.2 反射防止構造の形状設計
1.3 反射防止構造のモールド加工
1.4 微細構造のガラス成形
1.5 曲面への反射防止構造形成
1.5.1 曲面モールドへの電子ビーム描画による反射防止構造形成
1.5.2 レンズ成形と光学性能の評価
1.6 まとめ

2 サブ波長構造による高性能反射防止膜“SWC”
2.1 はじめに
2.2 サブ波長構造による反射防止膜の原理
2.3 製法
2.4 カメラ用レンズへの応用とその効果
2.5 おわりに

3 フッ化マグネシウムナノ粒子を用いたナノクリスタルコートの作製
3.1 開発の背景
3.2 問題解決の方策
3.3 開発の成果
3.3.1 紫外光用反射防止膜の開発
3.3.2 可視光用反射防止膜の開発
3.4 まとめ

第3章 ディスプレイ・発光素子分野のナノ構造素子
1 低反射ワイヤーグリッド偏光子
1.1 まえがき
1.2 ワイヤーグリッド偏光子
1.2.1 シミュレーションによる設計
1.2.2 グリッドパターン作製技術
1.3 低反射ワイヤーグリッド偏光子
1.3.1 微粒子による偏光効果と金属膜へのARコーティング
1.3.2 斜め成膜による吸収層形成
1.3.3 低反射ワイヤーグリッド偏光子の光学特性
1.4 まとめ

2 陽極酸化ポーラスアルミナにもとづくナノインプリント用モールドの作製と光学素子への応用
2.1 はじめに
2.2 高規則性ポーラスアルミナの作製
2.3 高規則性ポーラスアルミナをモールドとしたナノインプリント
2.4 高規則性ポーラスアルミナを用いたナノインプリント法による反射防止構造形成への応用
2.5 おわりに

3 大面積反射防止フィルム
3.1 はじめに
3.2 反射光の影響低減フィルムの現状
3.3 自己組織化現象を利用した大面積ナノオーダーの加工技術の開発
3.4 モスアイ表面賦形金型(モスアイ鋳型)の作製
3.5 モスアイフィルムの光インプリント
3.6 反射率と写り込み
3.7 大型ロール金型を用いた連続賦形
3.8 おわりに

4 発光素子の高効率化
4.1 従来照明の効率
4.2 LEDの効率向上
4.3 微細凹凸構造による光取り出し
4.4 LEDの光取り出し効率
4.5 OLEDにおける光取り出し
4.6 EPM法による微細回折構造の作製
4.7 OLEDの光取り出し効率の評価

5 大面積アンチグレア・モスアイフィルム―60インチLCDへの適用―
5.1 はじめに
5.2 モスアイ構造と反射防止効果の高性能化
5.3 アンチグレア(AG)機能の付与
5.4 モスアイフィルムの大面積化
5.5 AGモスアイフィルムのLCDへの適用
5.6 まとめ

第4章 計測・センサー・加工のためのナノ構造素子
1 微細構造光学素子と光センサー
1.1 はじめに
1.2 製造プロセス
1.3 エンコーダー用光学素子
1.4 レーザー干渉計用光学素子
1.5 その他のSWS光学素子
1.5.1 光通信波長帯域用波長板
1.5.2 青紫~紫外用波長板
1.5.3 ArF用偏光素子
1.6 おわりに

2 無反射構造を一体化した回折ビームスプリッタ
2.1 はじめに
2.2 SWSの設計と作製
2.2.1 レイアウト
2.2.2 設計
2.2.3 作製
2.3 SWS/DOEの事例
2.3.1 素子形態
2.3.2 光学性能
2.4 課題
2.4.1 光の波長
2.4.2 回折面の形状
2.5 おわりに

3 フォトニック結晶を用いた偏光制御と計測技術
3.1 はじめに
3.2 フォトニック結晶偏光素子
3.3 軸対称偏光ビームの生成
3.4 偏光イメージングデバイス
3.5 2次元リターダンス計測への応用
3.6 大きなリターダンスの2次元分布計測
3.7 まとめ

第5章 表面プラズモンおよび太陽電池分野のナノ構造素子
1 プラズモニックナノ構造を用いた有機EL素子
1.1 はじめに
1.2 表面プラズモンを利用した発光ダイオードからの光取り出し
1.3 表面プラズモンへのエネルギー散逸
1.4 プラズモニック結晶による光取り出し
1.4.1 RCWA法による解析
1.5 おわりに

2 シリコン太陽電池表面の反射率低減技術
2.1 はじめに
2.2 シリコン表面での光閉じ込め技術
2.2.1 アルカリエッチング
2.2.2 酸エッチング
2.2.3 ドライエッチング
2.2.4 マスクを利用したエッチング法
2.2.5 金属ナノ粒子を利用したエッチング法
2.2.6 電気化学的方法
2.2.7 VLS機構によるシリコンナノワイヤの成長
2.2.8 物理的形成方法
2.2.9 表面構造転写法
2.3 反射防止膜
2.4 今後の展開

第6章 ナノ構造光学素子を支える材料の最新動向
1 ガラス材料
1.1 はじめに
1.2 ホウ酸塩系ガラス(ホウケイ酸塩系ガラスを含む)
1.3 リン酸塩系ガラス(フツリン酸塩系ガラスを含む)
1.4 新規の低屈伏点・高屈折率ガラスの研究開発
1.5 おわりに

2 ゾル-ゲル法による無機あるいは有機―無機ハイブリッド材料
2.1 はじめに
2.2 低損失有機修飾シロキサン系ハイブリッド材料
2.3 特異な温度光学効果を持つ有機―無機ハイブリッド材料
2.4 酸塩基反応を利用した有機-無機ハイブリッド材料の合成と応用
2.4.1 リン酸と塩化ケイ素の反応性
2.4.2 有機修飾ケイリン酸系材料による再書き込み可能なホログラフィックメモリー材料
2.5 低温プロセスによる無機コーティング
2.6 まとめ

3 ガラス・金属への微細パターニング用型材
3.1 はじめに
3.2 ニッケルをベースとした電鋳モールド
3.3 ガラス状カーボンあるいはダイヤモンドライクカーボン
3.4 シリコンカーバイド
3.5 ダイヤモンドモールド
3.6 まとめ

第7章 光学素子のための構造形成プロセス
1 樹脂インプリント技術
1.1 はじめに
1.2 熱ナノインプリントとそのメカニズム
1.2.1 樹脂変形の基本
1.2.2 成型速度と樹脂特性
1.2.3 成型圧力と成型時間
1.2.4 樹脂材料とガラス材料の成型の相違
1.3 ナノインプリントによる高機能構造の作製
1.3.1 熱ナノインプリントによる高アスペクト比構造形成原理
1.3.2 ナノキャスティング法による高アスペクト比構造成型
1.3.3 リバーサルインプリントによる積層三次元構造の作製
1.4 まとめ

2 光学素子のためのナノ構造形成プロセス
2.1 はじめに
2.2 ナノインプリント
2.2.1 ナノインプリント技術
2.2.2 ナノインプリント装置とインプリント結果
2.3 おわりに

3 サブ波長構造形成のためのガラスインプリントプロセス
3.1 はじめに
3.2 構造性複屈折による位相差の発現
3.3 ガラスインプリント法による周期構造形成
3.3.1 微細周期構造を有するモールドの作製プロセス
3.3.2 ガラスインプリント法による成形プロセス
3.3.3 GCモールドを用いた周期構造の成形
3.3.4 大面積周期構造の形成
3.4 回転検光子法による位相差特性評価
3.5 SiCモールド作製と高屈折率ガラスへの周期構造形成
3.6 今後の展開(新規モールド材料の探索)
3.7 まとめ

4 コロナ放電による特殊表面処理
4.1 ホログラム記録材料とコロナ放電処理
4.2 コロナ放電処理とその一般的な用途
4.3 コロナ放電処理とその特殊な用途
4.3.1 光応答性高分子材料への表面レリーフ型回折格子の記録
4.3.2 コロナ放電による表面レリーフ型回折格子の増幅
4.3.3 コロナ放電によるガラス基板への微細構造の転写・記録
4.4 まとめ

5 大面積ナノ構造体金型の加工技術
5.1 はじめに
5.2 レーザー熱リソグラフィー法による大面積ナノ構造体金型とナノ構造による親水フィルム
5.3 金属微粒子による金型作製
5.4 おわりに
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