簡単、低コスト、無色透明な、 高屈折率ポリマー材料

熊本大学 大学院 自然科学研究科

　　　教授　伊原 博隆　　　研究員　神徳 啓邦

Kumamoto University

Simple and low-cost method for fabrication of high refractive index polymer

HOeNICSP

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Kumamoto Univ.

本発明技術に関する知的財産権

発明の名称：　金属塩と高分子との複合体及び　その複合体からなるフィルム

出願番号： 特願2012-137177

発明者： 伊原　博隆、神徳　啓邦

出願人： 熊本大学

初公開

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従来技術について

【金属酸化物微粒子複合法】 TiO2やZrO2等の高屈折率の金属酸化物微粒

子（数nm~数十nm）をポリマー中に分散させ

て屈折率を高める手法

【高屈折原子導入法】 原子屈折の高い硫黄や、ハロゲン、芳香環等

をポリマーに導入し、屈折率を高める手法

《特徴・問題点》 !  微粒子の含有量によって屈折率を調節可能!  微粒子の調製、均質分散に難あり（白化要因）!  微粒子の調製コストにより高コスト化!  バルクポリマーに限定あり

《特徴・問題点》 !  均一で透明な材料の調製が可能!  ポリマーの設計・合成に制限!  屈折率の調節が困難!  高コスト

微粒子（ナノサイズ） （TiO2、ZrO2）

汎用ポリマー

均一分散

高屈折率ポリマー 高屈折率ポリマー 高屈折率元素含有ポリマー （参照元：Sigma Aldrich®）

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本発明の特徴・長所

【本発明技術の概要】 　汎用性高分子と金属塩を混ぜるだけで調製する複合ポリマー

【本技術の特徴】

!  高分子材、金属塩ともに安価な材料!  混ぜて塗るだけの簡単なプロセスで作製!  様々な基板（ガラス、石英、ポリマー）上に成膜可能!  高分子材と金属塩の混合比によって屈折率を精密に調整可能!  可視領域の透過率にほぼ影響を与えないため、無色かつ透明性の維持が容易

金属塩溶液 ポリマー溶液

＋

金属塩とポリマー 複合溶液

混合 キャスト

高屈折率ポリマーシート

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低コストかつ、簡単なプロセス

①  ポリマー（粉末）と金属塩A（粉末）を有機溶媒に溶かし、無色透明溶液を調製。②  ２つの溶液を混ぜあわせ、無色透明の混合溶液を調製。③  混合溶液を基板上にキャストして乾燥させ、高屈折率フィルムを作製。

PMMA （粉末）

❸塗布製膜

金属塩A （粉末）

❶溶解

❶溶解

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複合フィルムの透明性について

可視領域で高い透過率（透明性）を維持 　ガラス基板上に塗布製膜した金属塩含有PMMAフィルム（厚さ：約５μｍ）の透過スペクトル

PMMA単独フィルム 屈折率：1.489

金属塩A（71 wt%） 含有PMMAフィルム 屈折率：1.663

金属塩A（80 wt%） 含有PMMAフィルム 屈折率：1.73（理論値）

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理論屈折率と実測値および適応可能範囲

実測値 （1.663）

PMMA／金属塩A複合フィルム

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熱安定性と熱安定化

PMMA／金属塩複合フィルム （金属塩A含有量：64 wt%）

220 ˚C 10 min

220 ˚C 10 min

PMMA／金属塩複合フィルム （金属塩A含有量：75 wt%）

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おまけ

厚さ4 mm程度に成型した複合ポリマー （金属塩含有量：80 wt%）

PETフィルムに成膜した複合ポリマー （金属塩含有量：88 wt%）

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おまけ

少量の添加物により粘性が増加した複合ポリマー溶液 （金属塩含有量：80 wt%）

左の複合ポリマー溶液からガラス板上に キャスト・乾燥させて作製したファイバー

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本発明の特徴と従来技術との比較

　 本発明技術従来技術

　 高屈折原子導入法 微粒子複合法

技術概要金属塩とポリマーを 溶液中で混ぜる

屈折率の高い原子を ポリマーに導入する

高屈折率の金属酸化物微粒子をポリマー中に複合させる

高屈折因子 金属塩 硫黄やハロゲン、芳香環 ＴｉＯ２やＺｒＯ２微粒子

屈折率制御 簡単 困難 普通

透明性 高い 高い低い

（粒子の凝集が原因）

材料コスト※低い

（数十円／g）高い

（数万円／g）高い

（数万円／g）

特殊な技術 不要必要

（ポリマー合成）必要

（ナノ粒子調製、分散技術）

※1 市販材料を用いて作製する場合の材料コスト（独自試算）

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想定される用途

【光取り出し層】

　ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、半導体レーザー

【反射防止（ＡＲ）膜】

　ディスプレイ、太陽光発電、光学フィルター

　

【多層反射膜】

　分光フィルター、バンドパスフィルター

【マイクロレンズアレイ】

　ＣＣＤ、Ｃ－ＭＯＳセンサー

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企業の皆様への期待

" 基礎研究からジョイントする共同研究

" 屈折率やその他光学特性の評価を中心に連携する共同研究

" 材料開発を主目的とする共同研究

" 用途開発を主目的とする共同研究

" PHOENICSセンターとの共同研究

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問い合わせ先

熊本大学 研究コーディネーター 松浦 佳子Phone 096-342-3145 FAX 096-342-3239 E-mail y-matsuura@jimu.kumamoto-u.ac.jp

熊本大学 イノベーション推進機構　産学連携部門 准教授 緒方 智成 Phone 096-342-3967 FAX 096-342-3239 E-mail t_ogata@kumamoto-u.ac.jp