ゼロ・ゼロ複屈折ポリマー Zero–Zero-Birefringence Polymer http://kpri.keio.ac.jp/ 液晶ディスプレイの基本構造と複屈折 ＜液晶ディスプレイ（LCD）の基本構造＞ ＜光学ポリマー材料の特徴＞ 偏光板 長所 軽量 安価 優れた成形加工性 ガラス基板 カラーフィルタ 短所 複屈折による画質劣化 LCD内部の偏光状態が乱れ，光漏れ（コントラスト比 の低下）の要因となる． 複屈折媒体 バック 液晶セル ライト x 光漏れ x y 前面板 y 位相差フィルム 入射偏光 偏光板保護フィルム 位相差 出射偏光 高画質LCDの実現には，複屈折を生じないポリマー材料が求められる． LCDは様々な光学機能をもつポリマー部材で構成されている． ゼロ・ゼロ複屈折ポリマー ＜複屈折の起源＞ ＜ゼロ･ゼロ複屈折ポリマーの設計＞ 配向複屈折 ポリマー主鎖の配向にともない，モノマーユニットのもつ分極率異 方性がマクロに現れることで生じる複屈折． n⊥ モノマーユニットの 分極率楕円体 負の分極率異方性 固有複屈折 ： Dn0 = Dn0A × Dnor = n// – n⊥ = Δ n0・ f Δ n0： 固有複屈折 f ： 配向度 光弾性複屈折 n⊥ 光漏れ Dnph = n// – n⊥ = C・ σ C ：光弾性定数 σ ： 応力 ＜射出成形品の複屈折＞ 直交ニコル 通常のポリマーフィルムでは， 複屈折による光漏れ・色むら が観察される（写真左）． 90o 2 mm 35 mm gradient 3o 32.5 g 100 ＜押出成形フィルム＞ 押出成形フィルムの観察（右） 位相差 (nm) 0 + CC × g 100 生産効率の高い溶融押出法へ利用してLCD用光学フィルムを製造 することで，高画質なLCDを低価格で実現できると期待される． ゼロ・ゼロ複屈折ポリマー 10 b 100 + Dn0C × [1] A. Tagaya, Y. Koike, et al. Macromolecules, 39, 3019-3023 (2006) 汎用的なポリマー材料は射出成形時に複屈折が生じる．ゼロ･ゼロ 複屈折ポリマーは両複屈折が精度よく消去されているため，複屈折 に起因する光漏れが観察されない． 35 mm + CB × b 100 上記の連立方程式を条件Dn0 = C = 0 の下で解くことで，２種類の 複屈折を同時にゼロにしたゼロ･ゼロ複屈折ポリマーを作製した． これまで困難だった射出・押出成形法に応用できると期待される． n// PMMA a 100 + Dn0B × ゼロ･ゼロ複屈折ポリマーP(MMA/TFEMA/BzMA=52:42:6(wt%))[1] 応力の印加・解放 複屈折 Dnoh = 0 光弾性定数 ： C = CA × a 100 共重合組成比 ： a + b + g = 100 (wt%) ポリマーが弾性変形し，応力が印加された際に生じる複屈折． 直交ニコル （２枚の偏光板透過軸が直交） ポリマーの分極率楕円体 （光学的等方性を有する） 共重合体の複屈折制御（３元連立方程式） 配向状態 複屈折 Dnor = 0 モノマーユニットの分極率楕円体 正の分極率異方性 n// 熱延伸など ランダム状態 分極率異方性の異なるモノマーの共重合により，ポリマー鎖内で 異方性を打ち消すことで，複屈折をゼロにする（ランダム共重合法）． 位相差 (nm) 0 ゼロ･ゼロ複屈折ポリマーで は，光漏れが生じず，「黒」が 観察される（写真右）． 2.5 成形温度: 220 oC 65 5 平均位相差 = 43.7(nm) 平均位相差 = 0.4(nm) 直交ニコル FIRST 慶應義塾大学・小池プロジェクト 通常の ゼロ・ゼロ複屈折 ポリマーフィルム ポリマーフィルム
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