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マルチメデイア時代の透明樹脂


 21世紀の世界は、情報のデジタル化やモバイル機器などの急速な普及により、インターネット情報伝送量が驚異的に増大するため、大容量情報を高速で送受信、表示、記録できる光エレクトロニクス技術の役割がますます重要になってきています。例えば、

(1) 高速、大容量通信の可能なアクセス系〜家庭内光ファイバネットワーク
(2) 高精細化、動画表示の可能なフラットパネルディスプレイ
(3) 高密度記録を可能にするDVD光ディスクなどが活発に検討されています。

 従来、これらの情報機器の光学材料としてガラスが用いられてきましたが、最近では成形性、軽量化、コストの点で優れた透明樹脂が使用され、これらの機器の高性能化と低コスト化に貢献することが期待されています。  本書は、マルチメデイア通信時代に向けた最近の光通信、情報表示、記録装置の動きと、それに合わせた透明樹脂の高性能化、応用状況を詳述しました。

   □体裁 A4判 305ページ
   □価格 本体68,000円+消費税
   □送料 弊社負担
   □発行 2002年7月


章 目 次

第1章 透明性プラスチック材料の光学特性と高性能化の動向
第2章 光通信と透明樹脂
第3章 ディスプレイと透明樹脂
第4章 情報記録と透明樹脂

詳 細 目 次

はじめに

第1章 透明性プラスチック材料の光学特性と高性能化の動向
1.1 透明樹脂の光学特性 1
1.1.1 透明性 1
(1) 光の反射 2
(2) 光の吸収 3
(3) 光の散乱損失 4
(4) 光を効率的に通すポリマーの条件 4
1.1.2 屈折率と分散特性 5
(1) 屈折率 5
(2) 分散特性 6
1.1.3 複屈折性 7
(1) 配向複屈折と応力複屈折 7
(2) 低複屈折率化と材料 9
1.1.4 屈折率の環境による変化 9
(1) 温度による影響 9
(2) 湿度による影響 10
1.2 透明プラスチック材料の開発動向 10
1.2.1 透明プラスチック材料と要求される課題 10
1.2.2 汎用樹脂の展開 12
(1) ポリメチルメタクリレート(PMMA: polymethyl methacrylate) 12
A. PMMAの特徴 13
  (1) 透明性 13
  (2) 複屈折率特性 13
B. 環境特性の向上 14
  (1) 耐熱性 14
  (2) 低吸水化 15
C. PMMAの応用 15
  (1) LCDへの応用 15
  (2) PDP前面板 16
  (3) 光ディスク 16
(2) ポリカーボネート樹脂(PC: Polycarbonate) 16
A. PCの特徴 16
  (1) 光学・機械的特性 16
  (2) 吸湿性 17
B. PC材料の課題と解決 17
  (1) 流動性の向上 17
  (2) 複屈折の低減 17
C. PCの応用 18
  (1) 光ディスク 18
(3) ポリスチレン樹脂(PS) 18
(4) スチレン・アクリロニトリル樹脂(SAN) 18
1.2.3 脂環式樹脂(COP)の展開 19
(1) シクロオレフィン樹脂「ZEONEX」、「ZEONOR」(日本ゼオン) 20
A. ゼオネックスの特徴と応用 20
  (1) 光学特性 21
  (2) 熱特性 22
  (3) 一般特性 22
  (4) 成形性 22
  (5) 応用分野 22
B. ゼオノアの特徴と応用 23
  (1) 高透過率 (2)機械的強度 (3)水蒸気バリヤー性
(4)低比重 (5)耐熱性 (6) 加工性 (7)応用分野
 
C. 新規低複屈折グレード「ゼオネックス330」 25
(2) 脂環式ポリオレフィン樹脂「ARTON」(JSR) 26
A. ARTONの特徴 27
B. ARTONの応用 27
  (1) 光学レンズ 27
  (2) 光ディスク 27
  (3) 光ファイバー 28
  (4) 光学フィルム 28
(3) 環状ポリオレフィン樹脂「アペル」(三井化学) 29
A. アペルの特徴 29
B. アペルの光学用途への応用 30
(4) 脂環式アクリル樹脂「オプトレッツOZ-1000シリーズ」(日立化成) 31
A. オプトレッツの特徴 31
B. オプトレッツの応用 31
C. インデン/スチレン系新規低複屈折光学用樹脂 31
1.2.4 その他の新規透明樹脂 32
(1) ポリエステル(polyester)樹脂 32
A. 新規ポリアリレート(PAR)樹脂「MFシリーズ」(ユニチカ) 32
  (1) MF-2000の特徴 32
  (2) MF-2000の応用 33
B. 非晶性ポリエステル樹脂「O-PET」(鐘紡) 34
  (1) O-PETの特徴 34
  (2) O-PETの応用 35
(2) 非晶フッ素系樹脂 35
A. 特徴 36
B. 応用 36
(3) 可とう性の改良された熱硬化性透明樹脂フィルム「リゴライト」(昭和高分子) 36
A. ビニルエステル樹脂の特徴 37
B. リゴライトの特徴と用途 37
1.3 透明樹脂の特許出願動向 38
1.3.1 透明樹脂の種類と改質目的 47
1.3.2 透明樹脂材料の公開特許詳細 48
(1) 色相および 耐熱性が改良された芳香族ポリカーボネート樹脂組成物(特開2001-329156) 49
(2) 透明性耐熱性樹脂および製造方法(特開2001-233919) 50
(3) ポリマーアロイ及びその製造方法(特開2001-247774) 51
(4) 高透明・低誘電性熱可塑性ポリイミドの製造に有用な芳香族ジアミノ化合物(特開2001-011051) 51
(5) フッ素樹脂の屈折率制御(特開2001-123034) 53
(6) 光学ウレタン樹脂およびその樹脂からなるプラスチックレンズ(特開2001-114861) 54
(7) ゴム変形アクリル樹脂の改良(特開2001-114844) 54
(8) 硬化性オキセタン組成物の製造方法(特開2001-200049) 55
(9) ポリアリレート/ポリイミド透明樹脂組成物(特開2001-040192) 56
(10) 難燃性ポリカーボネート樹脂(特許3129374) 56
(11) プラスチック系光ファイバ材料(特許3130165) 58
(12) ゴム(特許3151481) 59

第2章 光通信と透明樹脂
2.1 活性化するアクセスネットワーク市場 62
2.1.1 多様なブロードバンドサービス 62
2.1.2 本命FTTH市場 63
2.1.3 始まったFTTH本格競争 64
2.2 光通信とプラスチック光ファイバ 65
2.2.1 光ファイバの種類 66
(1) 材質による分類 66
(2) 伝送方法による分類 67
(3) 光ファイバメーカー動向 67
(4) 光ファイバの生産状況 68
2.2.2 SI型POFの動向 68
(1) SI型POFの基本特性 69
A. 構造 69
B. 特徴 69
C. 製法 70
(2) SI型POFの低伝送損失化 70
(3) SI型POFの帯域特性の向上 72
(4) SI型POFの耐熱性向上 73
A. ポリカーボネート系プラスチック光ファイバ 74
B. ノルボルネン系プラスチック光ファイバ 74
C. 変性ポリカーボネートコア光ファイバ 75
D. アクリル共重合コア光ファイバ 75
2.2.3 GI型POFの伝送特性の向上 76
(1) GI型POFの製法 76
(2) PMMA系GI型POFの伝送損失特性 76
(3) PMMA系GI型POFの耐熱性の向上 77
(4) PMMA系GI型POFの長期安定性・信頼性の向上 77
(5) GI型POFの伝送帯域特性と材料分散 78
2.2.4 プラスチック光ファイバの通信ネットワークシステムへの応用 80
(1) 自動車内LAN 80
A. POFによる情報系ネットワーク化 81
B. 情報系ネットワーク国際標準化の動き 82
C. 自動車内LAN 用POFへの要求 83
(2) デジタルホームネットワーク 83
A. ホームネットワークの種類 83
B. IEEE1394 83
C. IEEE1394によるデジタル統合ホームネットワーク 84
(3) ホームネットワーク用POF 85
A. 次世代情報家電のホームネットワークの実証実験 85
B. PMMA系SI-POFの低NA化 86
C. マルチコアPOF 87
D. S400(400Mbps)規格対応のマルチレイヤ光ファイバ「Eska-Miu」(三菱レイヨン) 88
E. POFを用いた波長多重LAN(Local Area Network) 89
(4) オフィスLANとLAN対応光ファイバー 90
A. PFポリマー系GI型POF の高速伝送性 91
B. 全フッ素GI型POF「ルキナ」(旭硝子) 91
2.3 光通信と高分子光導波路の応用 93
2.3.1 WDM技術を用いた伝送容量拡大の最近の研究動向 94
(1) 現行のWDM伝送方式とその容量の限界 95
(2) さらなる大容量化のための技術革新 96
A. 新しい波長域の開拓 97
B. 3波長帯のWDM伝送技術 98
C. 周波数利用効率の向上 99
D. 10.9Tbps超大容量WDM伝送実験 99
2.3.2 WDM及びフォトニックネットワークと光部品 100
(1) フォトニックネットワークの特徴 100
(2) 平面光波回路(PLC)デバイス 101
A. 石英系PLC 102
B. 高分子系PLC 102
(3) 合分波器の種類と特長 103
(4) アレイ導波路回折格子(Arrayed waveguide grating: AWG)フィルタ 104
A. 高密度波長多重用AWG 104
B. メトロポリタン系中・短距離ネットワーク用小型AWG 105
C. 高分子AWG波長可変フィルタ 105
(5) 分岐・挿入型WDMネットワークシステムとAdd/Drop装置 106
A. AWG型Add/Dropフィルタ 107
B. Braggグレーティングフィルタ 108
(6) WDMネットワークと光スイッチ 109
A. 電気クロスコネクトと光クロスコネクト 109
B. 光スイッチの種類と特徴 110
C. MEMS型光スイッチ 111
D. バブル・スイッチ 112
  (1) アジレント社のバブルスイッチ 112
  (2) NTTの熱毛管現象を利用した光導波路スイッチ 112
E. 石英系マッハツェンダー干渉計型大規模光スイッチ 114
  (1) PLC型光スイッチの基本構成 114
  (2) 1×16スイッチ(NTT) 115
  (3) ノンブロッキング型16×16スイッチ(NTT) 116
F. ポリマー導波路を用いた光スイッチ 117
  (1) Y分岐型光スイッチ 117
  (2) 光クロスコネクトシステムに適用可能なY分岐型ポリマー光スイッチ(特開平9-304797) 118
  (3) 跳ね橋型光スイッチ(三菱電機) 120
G. その他のポリマー光スイッチ 122
  (1) 光スイッチとその製造方法(特許第3071916号) 123
  (2) 光スイッチ素子(特許第3094519号) 123
  (3) 導波路型光非線形素子(特開平06-123898) 124
2.3.3 光加入者システムONU用双方向伝送モジュール 125
(1) 低速系ONU用双方向伝送モジュール 126
(2) ATM-PDS用光モジュール 127
(3) フッ素化ポリイミドを用いたONU(日立化成) 127
2.3.4 光インタコネクションの現状 129
(1) ボード間並列光インターコネクションモジュールの開発動向 130
(2) ポリマ導波路のボード間並列光インターコネクションへの利用例 132
A. 並列光インターコネクションモジュール「ParaBIT-1」(NTT) 132
B. フレキシブル導波路フィルムを用いたボード間光インターコネクション(NTT) 134
C. 光シートバス(富士ゼロックス) 135
(3) チップ間光インタコネクションの開発動向 138
A. チップ間光配線の実用化に向けての課題 138
B. LSIチップ間光配線技術の例 139
  (1) 平板型回折光学素子を用いたLSIチップ間光配線技術(沖電気工業) 139
  (2) マイクロレンズ用いた光入出力パッケージ(NTT) 140
  (3) 光電変換機能付きインターポーザ(ASET) 141
(4) 光導波路フィルムの作製法 142
A. 成形加工による光導波路作製 143
B. 剥離層法を用いた光導波路作製 144
  (1) PMMA光導波路の作製 144
  (2) ポリイミド光導波路の作製 145

第3章 ディスプレイと透明樹脂
3.1 発展するフラットパネルディスプレイの市場と今後の方向 149
3.1.1 大型ディスプレイ市場 150
(1) 家庭用TV市場 151
(2) モニタ市場 153
3.1.2 中小型ディスプレイ市場 154
3.1.3 21世紀のディスプレイ 156
3.2 大型PDP-TVの開発動向 157
3.2.1 PDP各社の取り組み事業戦略 158
(1) FHP(富士通日立プラズマディスプレイ) 158
(2) パイオニア 158
(3) NEC 159
(4) 松下電器 160
3.3 大型液晶ディスプレイの開発動向 160
3.3.1 モニタ向け LCDディスプレイの開発動向 161
(1) TN-モードTFT-LCDの視野角依存性 162
(2) 広視野角化技術 162
A. 液晶配向分割法 162
B. 画素配向分割法 163
C. ASM(Axial Symmetric Micro-cell)法 164
D. IPS(In Plane Switching: 横電界)方式 165
E. MVA方式(Multi-domain Vertically Alignment)方式 167
F. OCB (Optically Compensated Birefringence)方式 169
G. 強誘電性液晶(FLC: Ferroelectric Liquid Crystal)方式 170
H. 反強誘電性液晶(AFLC: Anti-Ferroelectric Liquid)方式 171
(3) 高精細化技術 172
A. モニター向けTFT液晶パネルの高精細・大画面化の状況 173
  (1) サイズ別出荷比率 173
  (2) 解像度別出荷比率 173
B. 高開口率技術 175
  (1) TFT構造の改善による画素面積の拡大 175
  (2) CFonTFT 175
  (3) バスラインの細線化 176
  (4) 浮遊容量低減による微細化技術 176
C. 低温ポリシリコンTFT技術によるシステム・オン・パネル 177
3.3.2 液晶TVの開発動向 177
(1) 液晶TVの画質 178
(2) TFT液晶の応答性の改善 178
(3) 各社の取り組み 179
A. CPAモードを用いたASV-LCD(シャープ) 180
B. ブリンクバックライト方式を用いたスーパーIPS・TFT液晶の動画表示(日立) 182
3.4 中小型ディスプレイの開発動向 184
3.4.1 携帯電話端末向けパネルの開発方向 184
(1) TFD、a-SiTFTは低消費電力化 185
(2) 低温p-SiTFTは機能内蔵化 185
3.4.2 携帯端末用反射型カラーTFT-LCDの開発と実用化状況 185
(1) 反射型カラーLCDに求められている課題 186
(2) 反射型カラーLCDの技術 186
A. 偏光板1枚型の反射型カラーLCD 187
  (1) 前方散乱フィルムを用いたTN反射型カラーLCD 187
  (2) マイクロ反射電極方式のTN反射型カラーLCD 188
(3) 携帯電話端末パネルの夜間視認性の向上 190
A. 反射型LCD用フロントライト 190
B. 透過型/反射型複合LCD 191
C. 反射型か半透過型か 192
3.4.3 低温多結晶Si-TFTの開発動向 192
(1) 低温ポリシリコンTFTの特長と構成 193
(2) 低温ポリシリコンTFTの現状と高性能化 194
A. LTPS高性能化への課題 195
B. ELA法での高移動化への試み 196
C. 連続発振固体レーザを用いた新結晶化技術 197
  (1) スループットの改善(富士通研究所) 198
  (2) 擬似単結晶Si-TFT技術(日立製作所) 198
(3) 低温ポリシリコンTFT-LCDに関する各社の製品動向 199
A. 携帯電話向けSRAM内蔵の反射型低温ポリシリコンTFT-LCD(東芝) 199
B. 曲面表示が可能な大画面TFT液晶ディスプレイ(東芝) 200
C. システム液晶を用いた新しい携帯電話端末(シャープ) 200
3.4.4 有機ELの開発動向 202
(1) 素子構造 202
(2) 発光材料および発光効率の向上 203
A. 低分子系の発光材料 204
B. 高分子系発光材料 205
C. 化学ドーピング 207
D. 透明素子 208
(3) 駆動方式 208
(4) 各社のパネル開発状況 209
A. Top emission構造の大画面13インチ有機EL(ソニー) 210
(5) 有機ELの課題 212
A. 消費電力 212
B. 寿命 212
C. フルカラー化 213
3.4.5 電子ペーパーの開発動向 213
(1) 表示手法 の種類と特徴 214
(2) 電気泳動型ディスプレイ 215
A. 電気泳動型マイクロカプセルディスプレイ(E.ink) 215
B. In-Plane型電気泳動表示(キャノン) 216
(3) 強誘電性液晶を用いたフレキシブルディスプレイ(NHK放送技術研究所) 217
(4) 高分子(ポリマー)分散型液晶表示素子 219
A. 新型ポリマーネットワーク型液晶表示素子(大日本インキ化学工業) 220
(5) プラスチック基板を用いた有機EL素子(東北パイオニア) 221
(6) 光書き込み型電子ペーパー(富士ゼロックス) 223
3.5 液晶表示装置における透明フィルムの応用 225
3.5.1 偏光板(フィルム) 225
(1) 偏光フィルムの種類と構造 226
(2) 偏光フィルムの光透過性の改善 226
A. 表面反射の防止 227
B. 吸収型偏光板の高透過率化 227
(3) 非吸収型偏光板による輝度向上技術 227
A. 輝度向上フィルム「NIPOCS」(日東電工) 228
B. 輝度向上フィルム「DBEF(II)」(住友スリーエム) 228
3.5.2 光学補償(位相差)フィルム 229
(1) 位相差板(フィルム)の役割 229
(2) 位相差フィルムによる視野角特性の最適化技術 230
(3) 位相差フィルムへの施光性の付与と波長分散特性 231
(4) 位相差(複屈折)フィルムの種類 232
A. ポリカーボネート1軸延伸フィルム 232
B. 温度補償型位相差フィルム(TCRF)(住友化学工業) 232
C. TFT・TNパネル用広視角フィルム「VACフィルム」(住友化学) 233
D. ねじれ位相差フィルム「LCフィルム」(日本石油化学工業) 233
E. 視野角拡大フィルム「NHフィルム」(日本石油化学工業) 234
F. 視野角拡大フィルム「WVフィルム」(富士写真フィルム) 235
G. 広帯域1/4λ位相差フィルム(住友化学工業) 236
H. 複屈折温度追従型位相差フィルム「ツイスター」(ポラテクノ) 237
(5) 光拡散フィルム(前方散乱フィルム) 237
A. 光制御板「ルミスティー」(住友化学工業) 238
(6) 複合機能フィルム(偏光板機能と視野角拡大機能一体化フィルム) 239
3.5.3 バックライト関連透明樹脂材料の開発動向 241
(1) バックライトシステムの構成 241
A. サイド(エッジ)ライト方式 241
B. 直下型バックライト方式 242
(2) バックライト光源 242
(3) バックライト用導光板の技術開発動向 243
A. 導光体の性能向上と低コスト化 243
B. 樹脂材料 244
C. 射出成形技術 245
  (1) 二酸化炭素を樹脂可塑剤として用いた射出成形技術「AMOTEC」(旭化成) 245
  (2) 射出圧縮成形法(日本製鋼所) 246
(4) バックライト用の拡散シート 248
A. 拡散シートの種類 248
  (1) エンボス品 249
  (2) ビーズコーティング品 249
B. 直下式バックライトの拡散シート 249
C. エッジライト用光拡散シート 249
(5) プリズムシート 250
3.5.4 プラスチック液晶ディスプレイ 251
(1) 要求特性 251
A. 階調表示 251
  (1) セルギャップの均一化 252
  (2) 液晶配向均一化 252
B. 耐熱性 252
C. 光学特性 253
D. ガスバリア性 253
  (1) 通気性対策 253
  (2) 吸湿性対策 253
E. 熱膨張 254
F. カラー化 254
(2) プラスチックLCD基板等の新しい開発 254
3.6 ディスプレイの表面処理 261
3.6.1 反射防止膜の開発動向 261
(1) CRT用反射防止膜 261
(2) LCD用反射防止膜 262
A. LCD用反射防止膜の特長 263
(3) 反射防止 (AR) 膜の材料 264
A. 単層反射防止膜材料 264
B. 多層反射防止膜 264
(4) 反射防止膜の成膜法 265
A. 乾式処理法 265
B. 湿式処理法 265
  (1) ゾルゲル法 265
  (2) 塗布法 265
(5) 湿式処理法によるARフィルムの課題と性能改善 266
A. 光学性能の向上 266
B. 表面硬度 266
C. 光の着色 267
(6) 付加機能付き低反射偏光フィルム 267
A. 帯電防止機能付き偏光フィルム 267
B. 汚染性防止機能 267
C. AR粘着フィルム 268
D. 製品および特許例 268
  (1) ウエットコーティングによる特殊低反射フィルム「ReaLook」 268
  (2) 反射防止フィルム(特開平11-311701) 268
  (3) 防眩性反射防止フィルムおよびその製造方法(特開2001-) 269
3.6.2 PDP前面板の開発動向 269
A. 表面反射防止 270
B. 近赤外線遮蔽 270
C. 電磁波遮蔽方法 271
D. 破損対策 271
E. 色フィルター機能 271

第4章 情報記録と透明樹脂
4.1 光ディスクの種類と特徴 275
4.1.1 光ディスクの種類 275
4.1.2 光ディスクの標準化 276
(1) 規格書 276
(2) 記録メディアのロゴ 276
4.1.3 CD 276
(1) 再生専用型光ディスク(CD-ROM: Compact Disk Read Only Memory) 278
(2) 追記型光ディスク(CD-R: Compact Disk Recordable) 278
A. 記録・再生原理 278
B. 特徴と用途 279
(3) 書き換え型光ディスク(CD-RW: Compact Disk ReWritable) 279
A. 記録・再生原理 279
B. 特徴と用途 281
(4) ハイブリッドCDR/RW 281
4.1.4 DVD 281
(1) DVD-ROM(Digital Versatile Disk Read Only Memory) 281
(2) DVD-R(Digital Versatile Disk Recordable) 282
(3) DVD-RW(Digital Versatile Disk ReWritable)/DVD+RW 283
(4) DVD-RAM(Digital Versatile Disk Random Access Memory) 283
A. .記録・再生原理 284
B. 特徴と用途 284
4.1.5 光磁気ディスク(MO: Magneto Optical Disk) 285
(1) 記録・再生原理 285
(2) 特徴と用途 286
(3) その他の光磁気ディスク 287
A. MD(Mini Disc) 287
B. iDフォト(Photo) 287
4.2 光ディスク用基板材料 288
4.2.1 光記録ディスク基板用材料の開発と課題 288
(1) 基板材料に必要な特性 289
A. 透明性 289
B. 転写性 289
C. 耐候性 289
D. 貼り合わせ性 289
E. 低複屈折性 289
(2) 基板材料の種類と特徴 290
  PMMA、PCの課題と解決 290
  高性能透明樹脂の利用 291
4.2.2 光ディスクの成形加工技術 291
(1) 成型過程で発生する複屈折の低減 291
(2) 金型、成形設備の改善 291
(3) DVD射出成形の課題と射出圧縮成形 291
A. 転写性 292
B. 機械特性 293
C. 複屈折 293

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