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錐多様体の変形と3次元多様体のトポロジー

本研究は研究代表者および分担者がこれまで関連分野で得た知見を基盤に,総合的見地から錐多様体の変形理論を整備し,3次元多様体のトポロジーの研究へ応用することを目指した.乎成10年7月東京工業大学において開催したワークショップ「Cone-manifolds and hyperbolic geometry」は,本研究の起点である.このワークショップは当時までの関連研究をまとめたもので,双曲錐構造の変形論の魅力と威力を深く再確認する機会となった.さらに,話題が集中したDehn手術理論の幾何学的理解という課題を大きな刺激と捉え,2年という期間に,錐多様体の変形と3次元多様体のトポロジーの,ゲージ理論,写像類群,崩壊理論,クライン群論,量子不変量などとの有機的結ぴ付きを重視した研究を,研究打ち合わせ,研究集会などを活用し展開した.また,いくつかの集会の講演の予稿資料を冊子として印刷し,研究資料として関連機関および研究者に配布した.平成12年1月には研究集会「3次元多様体の幾何的トポロジー」を東京工業大学で開催し,錐多様体の変形理論を含めた幾何学的手法による3次元多様体論の過去2年間の研究成果を総括し,研究の進むべき方向を模索した.ここ数年一つの多様体が許容する様々な側面の相互の結び付き,あるいは相互作用を見いだす研究が進み,3次元多様体の幾何構造に関わる研究も新たな段階に入っている.こうした現状にあって,本研究は,個性の表現がますます複雑に絡む将来に向け,背後にある数理的原理を探るのに幾何学的手法が重要になることを明確にできたと考えている.本研究は研究代表者および分担者がこれまで関連分野で得た知見を基盤に,総合的見地から錐多様体の変形理論を整備し,3次元多様体のトポロジーの研究へ応用することを目指した.乎成10年7月東京工業大学において開催したワークショップ「Cone-manifolds and hyperbolic geometry」は,本研究の起点である.このワークショップは当時までの関連研究をまとめたもので,双曲錐構造の変形論の魅力と威力を深く再確認する機会となった.さらに,話題が集中したDehn手術理論の幾何学的理解という課題を大きな刺激と捉え,2年という期間に,錐多様体の変形と3次元多様体のトポロジーの,ゲージ理論,写像類群,崩壊理論,クライン群論,量子不変量などとの有機的結ぴ付きを重視した研究を,研究打ち合わせ,研究集会などを活用し展開した.また,いくつかの集会の講演の予稿資料を冊子として印刷し,研究資料として関連機関および研究者に配布した.平成12年1月には研究集会「3次元多様体の幾何的トポロジー」を東京工業大学で開催し,錐多様体の変形理論を含めた幾何学的手法による3次元多様体論の過去2年間の研究成果を総括し,研究の進むべき方向を模索した.ここ数年一つの多様体が許容する様々な側面の相互の結び付き,あるいは相互作用を見いだす研究が進み,3次元多様体の幾何構造に関わる研究も新たな段階に入っている.こうした現状にあって,本研究は,個性の表現がますます複雑に絡む将来に向け,背後にある数理的原理を探るのに幾何学的手法が重要になることを明確にできたと考えている.7月にワークショップを開催し,錐多様体の変形と3次元多様体のトポロジーに関するレビューと先端研究発表を行い,現在の課題をまとめた.レビューではこれまでの成果をもとに,山口らのリーマン多様体の崩壊理論と平行して,かつてThurstonおよび吉田が試みた3次元双曲錐多様体の変形のGromov-Hausdorff収束による崩壊現象の解析方法を,かなり詳細に整備し,理論の基礎に据えた.発表された先端研究の多くはデーン手術というキーワードで結びついた.とくに作間が穴空きトーラス群について,山下が重み付き配置空間について,また数人の研究協力者が様々な設定で,双曲錐構造の変形の限界(すなわち崩壊現象)を扱い,変形理論の全体像を推し量る材料を提供した.一方安定状況である変形道が錐角で決まるという剛体性については,すでに得られているHodgson-Kerckhoffの局所剛体性と代表者の大域剛体性の角度条件の妥当性が複数の研究で扱われ,錐角2π以上における非剛体現象を表す例が挙げられるなど,事情の複雑さを再考させられることになった.錐構造の変形と3次元多様体のトポロジーを結びつけるこれらの研究は,特異集合の近傍であるバナナ領域を解析することにより得られるという共通点があった.手法は多岐にわたったが,解析的および幾何的な手法をより充実させ次への展開を図ることが大きな課題として残った.また12月には計算機支援の現状を認識するため関連研究者に研究協力を求め研究集会を開催し,グラフィックスの有用性を確認した.とくに研究協力者和田昌昭(奈良女子大学)による穴空きトーラス群の双曲

構造可視化プログラムは,本研究には不可欠なツールであり開発の継続を要請した.本研究は,昨年度7月東京工業大学において開催したワークショップ「Cone-manifolds and hyperbolic geometry」を起点としている.当時までの関連研究をまとめ,双曲錐構造の変形論の魅力と威力を深く再確認する機会となったこのワークショップでは,Dehn手術理論の幾何学的理解という課題に話題が集中した.それを大きな刺激と捉え,今年度はとくに3次元多様体のトポロジーの研究への応用に重点をおき,ゲージ理論,写像類群,崩壊理論,クライン群論,量子不変量などとの有機的結び付きを重視した研究を,研究打ち合わせ,研究集会などを通し広く展開した.とくに本年度6月には伊豆長岡で「Pennerによる普遍タイヒミュラー空間の理論とその周辺」と題する研究会を開催,リーマン面の研究と3次元トポロジーとの結び付きの深さを再考する機会とし,講演の予稿資料を冊子として印刷し研究資料として関連機関および研究者に配布した.また1月には研究集会「3次元多様体の幾何的トポロジー」を東京工業大学で開催し,錐多様体の変形理論を含めた幾何的手法による3次元多様体論の過去2年間の研究成果を総括し,研究の進むべき方向を模索した.ここ数年一つの多様体が許容する様々な側面の相互の結び付き,あるいは相互作用を見いだす研究が進み,3次元多様体の幾何構造に関わる研究も新たな段階に入っている.こうした現状にあって,本研究は個性の表現がますます複雑に絡む将来に向け,背後にある数理的原理を幾何的手法で探るための重要な課題を明確にできたと考えている.
極微量の水素検知機能をもつ動的反応過程観察装置の開発研究

固体表面と水素の相互作用の研究は極めて重要である。超LSIのマイクロ化と高品質化に伴い、超清浄化のシリコン基盤とその上のナノスケ-ルのデバイスの構築が必要とされている。その方法の一つに水素終端化によるシリコン原子の安定化をはかって、過渡の酸化を防止したり、良好なエピタキシャル成長膜の達成を目的としたものがある。ところが、水素終端化の定量的確認の無いまま経験的にプロセスは行われている。それは現在までに固体の表面上に存在する水素を検知する表面分析装置が市販されていないからである。本研究では微量の水素でも高感度に検知できるシステムの開発とその応用研究を目的として実施した。電子励起イオン脱離法による水素イオンの脱離現象を利用して、水素の高感度検知、定量化の可能性について研究を行った。測定系、電子回路、コンピュ-タ-ソフトに大幅な改良を加えて所期の目的に合う装置の開発に成功した。本装置を使用して、シリコン上の水素の吸着特性の変化と電子回折の実験から表面に水素化物が形成され表面の再配列構造が乱れていくことが対応して観察され水素の導入量に対する信号強度が正常に得られている事が確認された。Si(100)面のフラット面(±0.5゚)と微傾斜面(4゚)では,水素吸着に対するプロトンのイ-ルドは、500ラングミュア(L)以上の水素吸着に対して大きく異なり、ステップ面の影響が観察された。分子状の水素を吸着させた時はプロトンのイ-ルドは露出量に対して直線的に増加し、分子状水素による構造変化は観察されなかった。脱離するプロトンの運動エネルギ-分布曲線の測定と表面状態の違いによるプロトンのしきい値測定から、シリコン上に吸着した水素の脱離の機構はオ-ジェ電子過程を含んだ励起と、価電子内で励起された表面励起子に関係したものであることが判ったが詳細は現在解析中である。固体表面に存在する水素の適当な検知法がないまま水素に関する研究が増加している現状で,高感度の水素検知器を試作して実用化するのが本研究の目的である.手法としては電子励起イオン脱離法(ESD)を採用するが,これは脱離するイオンのイ-ルドが低いためにダイナミックな測定のネックであった。本研究では,励起電子ビ-ムをパルス化して,脱離するイオンを検知立体角の大きいマイクロチャンネルプレ-トを使用して増幅し,パルスカウントして,高感度,高速の測定を達成した.まず固体表面に水が吸着した際に生じる水素イオンのイ-ルドは大きく,確実に検知されていることが確認された.純粋の水素を導入したときは実際に吸着していないのか,単に検知されないのかが確かでない.そこで水素導入後,昇温脱離法で表面吸着量を確認し水素イオンの検知を行った.金属や半導体への水素吸着を室温で行って所期の目的が達成されていることを確認した.さらに水素導入中の動的な測定や,段階的に吸着量を増加していく過程での水素イオンの検出に成功した.結果として,1.Si(111)面よりはSi(100)面の方が水素の吸着量は少なく,2.Si(100)面よりは数度傾斜した面の方が吸着量が大きいなどの事実が判明した.3.水素吸着による表面の腐食の進行もRHEEDで確認された.

4.従来,半導体の表面は安定で残留ガスの影響を受けにくいとされてきたが本装置により10^<-10>Torrの超高真空中でも,水その他の水素化物の吸着が進行していることが明らかになった.今後の課題として,検知立体角を更に大きくして,脱離イオンの角度分布を観察して吸着の様式をミクロに研究できるよにうすること,水素の吸着後,酸化やエピタキシ-成長に及ぼすシリコンのダングリングボンドの終端化の効果を確認し定量関係を示すこと,および計測系を改良して高速化を計ることである.現在までに固体の表面上に存在する水素を検知する表面分析装置は市販されていない。しかしながら、固定表面と水素の相互作用の研究は極めて重要である。超LSIのマイクロデバイスの高品質化に伴い、超清浄化のシリコン基盤が必要とされている。その方法の一つは水素終端化によるシリコン原子の安定化をはかって目的を達しようとすものである。ところが、水素の吸着の実態も,どの程度清浄であるかも判らないままに経験的にプロセスは行われている。本研究では微量の水素でも高感度に検知できるシステムの開発とその応用研究を目的として実施した。電子励起イオン脱離法による動的観察法の成果としてシリコン単結晶に原子状水素を吸着させることで吸着特性の変化とRHEEDによる観察から表面に水素化物が形成され表面の再配列構造が乱れていくことが判った。これは,Si(111)面よりはSi(100)の方が著しく、また水素の吸着量が大きかった。繰り返し実験を行った結果、Si(100)面のフラット面(+0.5°)と微傾斜面(4°)では,水素吸着に対するプロトンのイ-ルドは、500ラングミュア(L)以上の水素吸着に対して大きく異なり、ステップ面の影響が生じているものと思われる。これが分子状の水素を吸着させた時はプロトンのイ-ルドは露出量に対して直線的に増加し、しかもRHEEDの観察によると分子状の水素は表面原子に急速な腐食を生じさせないと見えて、表面の原子配列の構造変化を伴わない。脱離するプロトンの運動エネルギ-分布曲線の測定から、エネルギ-分布は、2eV,4eVおよび7eV付近にピ-クを持っていることが判る。表面状態の違いに応じてプロトンのしきい値は、21eV30eVの間で変化した。エネルギ-分布としきい値からシリコン上に吸着した水素の脱離の機構が判明するはずであるが目下解析中である。
経口感作されたCD4陽性小腸上皮内リンパ球と全身免疫応答との相互作用の解明

OVA特異的TCRを発現するDO11.10マウスに低濃度OVAを2週間断続的に経口投与し、IELの磯能を確認したところ、IELは免疫抑制能を持つが、経口感作により減弱することを示した。本年度はIELを分画し、経口感作による免疫抑制能変化の機構解析を行った。1)各IELs画分の抗原特異的増殖とサイトカイン産生を観察した。2)特異抗原刺激したDO11.10マウスの脾臓細胞をresponder、IELsの各画分をactivatorとした共培養において、抗原特異的増殖とサイトカイン産生の検討を行った。3,脾臓細胞の抗原特異的応答においてSP-IELs添加は細胞増殖とIL-2,IL-4産生を抑制するが、DP-IELs添加はIL-5産生を亢進することが示唆された。5,DP-IELsには免疫抑制能はないが、他の免疫細胞のIL-5産生を亢進し、その活性は経口感作により増強された。<考察>経口感作によりSP-IELsにおいて制御性T細胞と考えられるCD25陽性画分が減少する(昨年度報告)ことにより感作SP-IELsの抑制機能の低下につながると考えられた。またSP-IELsとDP-IELsはその抗原応答性、機能とも大きく異なり、経口感作によって増大したDP-IELsもSP-IELsが再分化したものではなく、全く異なるlineageの細胞であることが強く示唆された。OVA特異的TCRトランスジェニックマウスであるDO11.10にOVAを断続的に低濃度の抗原を飲水により経口投与し、2週間後のIELの抗原特異的応答、抗TCRγδ抗体で刺激した応答においてコントロール群と比較を行った。抗原特異的応答はD011.10由来IEL(0.5×10^5 cells/well)に抗原提示細胞としてマイトマイシンC処理した脾臓細胞(5×10^5 cells/well)、OVA 40μMを添加した。細胞増殖は70時間後に、BrdUを培養中に添加、2時間後に細胞を回収し、BrDU化学発光ELISAで測定した。また培養24時間後の培養上清でIL-2、48時間後の培養上清でIL-4,5、72時間後の培養上清でIL-10,IFN-γをELISAで測定した。その結果、経口抗原投与群では脾臓細胞は抗原特異的増殖が亢進する傾向であったが、IELにおいては抑制される傾向が見られた。また抗原特異的サイトカイン産生では、経口抗原投与群において抗原特異的IL-2,IL-4の産生が抑制される傾向が見られた。その一方でIL-5、IL-10、IFN-γの産生量はコントロール群と経口抗原投与群において差異が観察されなかった。またTh1/2の指標としてIFN-γ/IL4を算出したが、経口抗原投与群とコントロール群で有意な差は観られなかった。またプレートコートした抗mouse TCR γδ抗体(UC7-13D5)(0,1,5,10μg/ml)による刺激において同様の検討を行ったが、細胞増殖とサイトカイン産生は全く観察できなかった。IELにおいてはallelic exclusionが不完全であることが知られており、TCRαβ遺伝子の導入でγδ-IELが何らかの機能不全を起こしている可能性が考えられた。来年度は抗γδ抗体を別の種類のものに代えて、確認を行う予定である。OVA特異的TCR導入マウスであるDO11.10にOVAを低濃度抗原を断続的に経口投与し、2週間後のIELの機能変化についてコントロール群と各種比較を行った。昨年度では、経口抗原投与群のIELは抗原特異的な細胞増殖とIL-2産生が抑制されたが、IFN-g産生は変化がなかったことを報告した。本年度は引き続きIELの食餌感作による生理機能変化とその機構解析を行った。<実験方法>IELsの抗原特異的応答はDO11.10由来IELに抗原提示細胞としてマイトマイシンC処理した脾臓細胞と抗原OVA 40mMを添加した。細胞増殖は培養開始70時間後にBrDU化学発光ELISAで、IL-2,IFN-g産生はそれぞれ培養24時間後、72時間後の培養上清をELISAで測定した。DO11.10マウスの脾臓細胞をresponder、IELsをactivatorとした共培養実験は、OVA 10mMで培養し、抗原特異的増殖とサイトカイン産生についての検討を行った。<結果と考察>IELsを脾臓細胞と共培養して抗原特異的応答の変化を観察したところ、IELsの細胞数依存的に脾臓細胞増殖の抑制とIL-2,4,10の産生抑制が見られた。この抑制能は経口感作IELsにおいて減少していた。またMACSによる分画で、IELのCD4陽性画分がIL-2とIFN-gの主産生源であること、食餌抗原感作によってそれらの産生能が低下することを見いだしたが、IFN-gの産生はCD8陽性画分においては亢進していた。

よってIFN-gの産生が経口感作群で低下しないのはこの画分による補償効果が原因と考えられたまた、経口感作によってIELsのCD25陽性画分が減少していた。CD4CD8両陽性画分は末梢の免疫系では制御性T細胞と考えられており、経口感作によるこれらの減少が、感作IELの抑制活性の低下につながっていると考えられた。OVA特異的TCRを発現するDO11.10マウスに低濃度OVAを2週間断続的に経口投与し、IELの磯能を確認したところ、IELは免疫抑制能を持つが、経口感作により減弱することを示した。本年度はIELを分画し、経口感作による免疫抑制能変化の機構解析を行った。1)各IELs画分の抗原特異的増殖とサイトカイン産生を観察した。2)特異抗原刺激したDO11.10マウスの脾臓細胞をresponder、IELsの各画分をactivatorとした共培養において、抗原特異的増殖とサイトカイン産生の検討を行った。3,脾臓細胞の抗原特異的応答においてSP-IELs添加は細胞増殖とIL-2,IL-4産生を抑制するが、DP-IELs添加はIL-5産生を亢進することが示唆された。5,DP-IELsには免疫抑制能はないが、他の免疫細胞のIL-5産生を亢進し、その活性は経口感作により増強された。<考察>経口感作によりSP-IELsにおいて制御性T細胞と考えられるCD25陽性画分が減少する(昨年度報告)ことにより感作SP-IELsの抑制機能の低下につながると考えられた。またSP-IELsとDP-IELsはその抗原応答性、機能とも大きく異なり、経口感作によって増大したDP-IELsもSP-IELsが再分化したものではなく、全く異なるlineageの細胞であることが強く示唆された。
癌に伴う心機能および摂食代謝障害におけるミクログリアを介した脳内炎症の役割の解明

癌の進行に伴う心機能障害やカヘキシーの機序は不明であり有効な治療法が確立されていない。癌は全身慢性炎症の病態として知られる。脳内の免疫細胞であるミクログリアは、全身の炎症により脳内炎症を引き起こし、循環中枢および摂食代謝中枢に影響を与えうる。本研究では、癌においてミクログリアを介した脳内炎症が循環中枢・摂食代謝中枢に影響し心機能障害やカヘキシーを引き起こすかを明らかにする。Wistar Hannoverラットの腹腔内に癌細胞株AH-130 cellを移植し、癌モデル動物を作成する。薬理学的にミクログリアを消去し、癌に伴う循環・摂食中枢の変化や心機能障害、カヘキシーの変化を解析する。
匂い誘発性鎮痛の中枢神経回路メカニズム

匂い分子X誘発性鎮痛が「嗅覚入力」により発現するかを検証するため、嗅覚遮断モデルマウスにおける匂い誘発性鎮痛を調べた。その結果、嗅覚遮断マウスでは匂い誘発性鎮痛が消失していた。従って匂い分子X誘発性鎮痛は確かに嗅覚入力により惹起することが明らかになった。さらにこの鎮痛は匂い刺激後少なくとも5分間持続することが明らかになった。また、匂い誘発性鎮痛はオピオイド受容体阻害薬により消失することから、匂い誘発性鎮痛にはオピオイド受容体を介した内在性鎮痛回路が関与することが明らかになった。香気誘発性鎮痛の「嗅覚入力」依存性の確認に関して、嗅覚失調マウスを用いて研究を行った。当初計画ではCNG2欠損マウス(先天性嗅覚失調マウス)を用いる予定であったが研究費の充足率が不十分であったため、3-methyl indole(3-MI)による薬理学的嗅上皮破壊マウスによる実験へ変更した。嗅上皮破壊マウスで香気誘発性鎮痛をアッセイした所、鎮痛効果は完全に消失していた。嗅球破壊マウスにおける香気誘発性鎮痛の消失とあわせると、odorant-X暴露による鎮痛効果は、確かに嗅覚入力に依存していることが明らかになった。次に、香気誘発性鎮痛の持続時間を調べるため、香気の短時間暴露(5分間)による鎮痛効果を検証した。ホルマリンテスト直前の5分間のodorant-X暴露を行うと、ホルマリン性疼痛行動の第一相は有意に減弱したが、第二相では有意な変化は観察されなかった。次にホルマリンテスト第二相発現直前の5分間odorant-X香気に暴露した所、その直後の10分間のみ著明な疼痛行動の減弱が観察された。これらの結果から1odorant-Xの短時間(5分間)暴露でも有意な鎮痛効果が得られること2odorant-X短時間暴露ではおよそ10分間鎮痛効果が持続すること3ホルマリン性疼痛の第一相、第二相の両相に対して著明な鎮痛効果があることが明らかになった。これらの結果の一部は第9回欧州神経科学学会、第37回日本神経科学学会、第92回日本生理学会で発表した。また、現在論文投稿中である。平成27年度において、まず匂い誘発性鎮痛に対する中枢性オピオイドシステムの関与をホットプレートテストにより検証した。予備実験で匂い誘発性鎮痛を最も効率的に検出できるホットプレート温度を検証したところ、54.5°C設定で匂い誘発性鎮痛効果が最大になることが判明したため、54.5°Cをホットプレートの設定温度とした。コントロール実験として生理食塩水を腹腔内投与したマウスでは、54.5°C設定のホットプレートテストにおいて、匂い分子X香気暴露により疼痛行動潜時が有意に延長していた(p = 0.0083,独立2群t検定)。一方、μオピオイド受容体拮抗薬であるナロキソン塩酸塩を事前に腹腔内投与したマウスでは匂い分子X香気暴露による疼痛行動潜時の有意な変化は観察されなかった(p = 0.1639、独立2群t検定)。これらの結果から、匂い分子X香気誘発性鎮痛にはμオピオイド受容体を介した内在性鎮痛機構が関与することが明らかになった。また、匂い分子X香気誘発性鎮痛に関与する脳内部位を検証するため、匂い分子X香気暴露群と無臭香気暴露群で脳内の神経活性化マーカー蛋白質(c-Fos)の発現分布を免疫組織化学法を用いて比較した所、匂い分子X香気暴露により視床下部背内側核でc-Fos蛋白質の発現が著明に上昇する一方、一方視床室傍核、視床下部室傍核、中脳水道灰白質外側部、中脳水道灰白質外腹側部では発現の著明な減少が観察された。これらの結果から匂い分子X香気暴露により特定の脳領域の活性が変化し鎮痛効果が発現することが明らかになった。これらの結果は第93回日本生理学会及び第45回米国神経科学学会で発表した。また現在これらの内容をまとめ論文を投稿・改訂作業中である。当初予定していたCNG2欠損マウスを用いた実験が不可能となったが、代替手段として嗅上皮破壊マウスによる嗅覚入力依存性の検証を行えた。また香気誘発性鎮痛の持続時間に関しても、短時間暴露実験により持続時間に関する重要な知見を得ることができた。感覚生理学現在のセットアップを用いて、香気誘発性鎮痛の濃度依存性について検証する。また香気誘発性鎮痛の脳内基盤について、c-Fos発現を指標に検証を開始しており、下行性抑制系回路に含まれるいくつかの神経核及び嗅皮質、連合皮質でodorant-X刺激により特異的な活性化が見られている。今後これらの領域の微小機能破壊実験を行い、香気誘発性鎮痛の責任領域を明らかにしている予定である。
風荷重を受ける構造物の減衰モデルの提案

建築物を設計する場合、対象とする応答レベルに応じた正確な減衰の評価が重要となる。しかし建築物の減衰性能は高い不確実性を有し、特に使用性限界から安全性限界に至るまでの幅広い応答レベルが含まれる耐風設計においては、構造設計の信頼性を低下させる大きな原因となっている。しかし、理論的に減衰性能を導くことは難しく、大きなばらつきを持つ実測データに頼るしか方法がないのが現状である。本研究では、歴史的背景、減衰評価に関する方法論の体系化、研究の意義等を確認し、進むべき研究の方向づけを行った。さらに、建物の減衰性能のモデル化に関連して、Stick-Slip機構の有効性に着目し、これに基づく研究を精査した。また本研究で構築したモデルにおいて、実験的に得られた減衰性能の振幅依存性と、構築した数学モデルとが良く対応することを示した。せん断型1自由度系の鋼製フレームに1つのStick-Slip要素を加えた物理的な建物モデルを対象とした自由振動実験を行い、その基本的特性を検討した。実際の建築物はひとつのStick-Slip要素だけでは表現しきれないため、複数のStick-SIip要素を設置した実験を行ない、モデル化の妥当性を確認した。Stick-Slip要素では応答振幅の増大と共に一旦減衰性能が上昇し、ある振幅レベルから今度は低下する性質を持つ。この事実は、Stick-Slip要素が建築物の構造減衰の数学モデルとして適用できることを示している。次に、より一般的な多自由度系建物の減衰定数を導出する枠組みを、Stick-Slip要素に基づいて提案した。構築した数学モデルと減衰定数の評価式の妥当性をさらに検証すべく、実物大の1層建物試験体による振動台実験を行った。以上、建築物の構造減衰および固有振動数の応答振幅による変化特性を、Stick-Slip機構を用いた数学モデルで表し、導かれた減衰評価式による詳細な吟味、実験室レベルでの物理モデルによる振動実験、実物大試験体による振動台実験、実建物による計測データなどを基にして、その妥当性を明らかにした。減衰性能は風荷重に対する建物の応答を決定付けるために最も重要なパラメータのひとつであり、このパラメータを正確に把握しないことは構造設計に対する信頼性の低下に直接つながるものである。風荷重作用下の構造物の減衰はいかに構造物自体が弾性領域に収まっていても、例えば非構造壁と構造部材の間に生じるStick-Slip摩擦により発生することが考えられる。この摩擦の構造体に対する影響を完全弾塑性バネでモデル化することが可能であるが、いままでにそのような減衰を評価した研究例はない。その代わりに二種類の減衰が用いられている。ひとつめは振幅の変化に対して減衰が一定値を取ると仮定し、もうひとつは振幅の増大に伴って減衰が増大し最大値に達するというものである。本研究ではStick-Slip摩擦の基本的な特性を明らかにするために単純な1自由度の振動系に1つのStick-Slip要素を組み入れたときの挙動をシミュレートする。これによりひとつのStick-Slip要素が構造物の減衰性能に与える理論的な式を導き出す。さらにはそれを用いて異なる確率分布を有する種々のレベルの外力が作用する複数のStick-Slip要素を内包するシステムの減衰についての理論式に発展させる。理論式の妥当性の検証のためには第一に、複数のStick-Slip要素を組み込んだシステムに対する数値解析結果と算出された減衰の振幅依存性を比較し、第二に論理的な乱数を伴った擬似乱数を数値的に発生させて比較する。次に理論的表記と5種類の異なる確率分布など種々のパラメータにおいて検討を行った。その全ての結果が構造物の応答振幅が増えるほどに減衰定数が高くなる結果を示した。そのうちのいくつかのケースでは増大がゆるんで一定値に漸近する様子が見られる。またそれら全てのケースにおいて最大値を迎えたのちには再度減衰が小さくなる結果が得られた。本研究では以上示してきたような新たな構造物の、耐風設計を行うに必要となる減衰定数のモデル化を行う方法の提案である。

次に、より一般的な多自由度系建物の減衰定数を導出する枠組みを、Stick-Slip要素に基づいて提案した。構築した数学モデルと減衰定数の評価式の妥当性をさらに検証すべく、実物大の1層建物試験体による振動台実験を行った。以上、建築物の構造減衰および固有振動数の応答振幅による変化特性を、Stick-Slip機構を用いた数学モデルで表し、導かれた減衰評価式による詳細な吟味、実験室レベルでの物理モデルによる振動実験、実物大試験体による振動台実験、実建物による計測データなどを基にして、その妥当性を明らかにした。基礎的な解析モデルの構築が完了していると共に、妥当性の検証のために模型実験を計画し、2体の基本パラメータの実験模型の設計、作成、それらを用いた実験を行った。実験を行った結果改良するべき点などが見つかった。一方でデータ分析も開始している。国際会議でその成果は公表され、現在国際ジャーナルの原稿の執筆が最終段階に入っている。当初の予定に及ばなかったのは国際ジャーナルの提出のみである。これまでに最も単純なせん断系1質点モデルについて解析的に実験的に検討を進めてきた。得られた成果について国際ジャーナルで公表すると共に、今度はせん断系多質点モデルへと拡張させて、Stick-Slipモデルによる数値モデルの構築と実験的方法を用いた検証をすすめ、モデルの妥当性の証明も含めて進めていく。さらにここまで行なってきたのは、数値モデル構築のために理想化したモデルを対象としてきているが、最終的には実際に建っている建築物(中層建物および高層建物)にセンサーを設置して実測を行うことで、本モデルの妥当性、あるいは実現象との開が出た場合にはその要因の解明と数値モデルに反映させる方向性について検討を重ねていくこととする。
化学合成した量子ドットを用いる量子光学固体素子の製造技術の研究

化学合成量子ドット(QD)を用いた光量子情報回路を作製するための基盤技術を構築することを目的として、広い範囲の要素技術を検討した。光通信波長帯で発光するPbS QDをマイクロキャビティに担持させ、マイクロマシン動作によって光子放出をON/OFFできる光量子素子の試作を行った。また、SPMリソグラフィを用いてシリコン基板上にナノホールを形成し、1個のQDをトラップすることに成功した。更に、QDの3次元的構造対称性、発光波長、発光効率、均一性の制御に着目し、合成手段や合成条件の検討、及びシリカコーティングなどを行なった。また、レーザを用いてQD混入シリカガラス中に光導波路を形成することに成功した。化学合成によって製造する量子ドット(QD)を用いて光量子情報回路を作製するための基盤技術を構築することを、研究の目的としている。そのために今年度は、化学合成QDに適応したポリマーを用いた可変マイクロキャビティの製造と、QDを1個単位で位置制御するためのナノテンプレートを走査型プローブ顕微鏡(SPM)リソグラフィで作製する技術の開発を行った。以下に説明するように、共におおむね順調に研究成果が得られた。13項に示すように、関連テーマの複数の論文発表も行った。ポリマー製マイクロ・キャビティの設計をほぼ完了し、更に実際に素子を試作して光反射特性を測定した。その結果、電圧を印加することで共振波長を操作できることを確認した。更に、このマイクロキャビティの一部にQDを封入させた構造の作製にも成功した。但し、実測と設計とが必ずしも一致しなかったことと、時間が足らずにQD発光による共振波長φ操作の確認に至らなかったことが、今後の課題として残った。SPMによる陽極酸化の技法を用いて、シリコン基板表面にナノホールを任意の位置に形成し、QDをトラップする技術を検討した。陽極酸化パターンをポジ型として用いる方法とネガ型として用いる方法の2種類を充分検討した結果、ポジ型法ではQDのトラップに適した直径と深さのナノホールを実現するのは困難であるのに対し、ネガ型法では実現可能であることが分かった。更にネガ型法で作製したナノホールの3×3マトリックスに、QDをトラップさせることに成功した。その結果、今後ナノホールの直径をQD程度(5nm)まで小さくし、QD1個のトラップの実現を目指す技術的な目処が立った。今年度は引き続き、化学合成QDとポリマーを組み合わせた可変マイクロキャビティの製造と、QDを1個単位で位置制御するためのナノ・テンプレートを走査型プローブ顕微鏡(SPM)リソグラフィで作製する技術の開発を行った。おおむね順調に研究成果が得られ、テーマ関連の多くの研究発表も行った。まず、ポリマー製マイクロ・キャビティの設計・試作を実現した。電圧印加によって量子ドットの発光波長とキャビティの共振波長とのディフェージングを操作できることを確認した。更に引き続き、次に述べるシリコン基板で作製したナノ・テンプレート上でQDを1個単位で位置制御する技術との融合を視野に、シリコン/ポリマーのハイブリッド型マイクロ・キャビティの設計を開始した。また、SPMによる陽極酸化の技法を用いて、シリコン基板表面にナノホールを任意の位置に形成し、QDをトラップする技術を検討した。その結果、陽極酸化パターンをネガ型として用いる方法を発展させ、作製したナノホールにQD1個をトラップさせることに成功した。また、そのために、SPMによる酸化ラインの断面形状の制御や、Reactive Ion EtchingにおけるSi/Si02の選択比の向上を実現した。化学合成量子ドット(QD)を用いて光量子情報回路を作製するための、基盤技術を構築することを目的とした。光通信波長帯で発光するPbS QDをマイクロ・キャビティに担持させ、マイクロマシン動作によって光子放出のON/OFF制御が可能な、光量子素子の作製技術の構築を目指す。最終年度である今年度は、これまで蓄積した技術を高度化し、光素子の試作を進めた。まず、単一QDの位置制御に成功した。SPMリソグラフィを用いてシリコン基板上の任意の位置に形成したナノホールに、PbS QDを1個だけ、トラップできた。また、この基板を用いてマイクロ・キャビティ素子を実現する技術を検討した。まず、シリコン上にQD混入ポリマー層を積層したハイブリッド構造を持つマイクロ・キャビティ素子において、電圧印可で共振波長をシミュレーション通りに制御して発光波長をコントロールすることに成功した。また、QDを載せたシリコン基板上にシリコンスパッタを行うモノリシック構造の作製において、QDの発光特性をほとんど劣化させないことに成功した。

QDの安定化や新しい素子化の可能性を探るため、QDをシリカガラスに担持させる方法の検討も進めた。バルクガラス中にQDを担持させる方法では、量子効率の維持や発光の長寿命化を実現するためのガラスの重合手順や熱処理の条件を見出した。更に、超短パルスレーザを用いて、QD混入ガラス中に光回路を形成することに成功した。PbS QDを個々にガラスコーティングすることにも初めて成功し、その結果、化学合成QD特有の発光ブリンキング現象が抑制されること、また発光寿命が超寿命化することなどを見出した。素子化の可能性を更に探るため、位置制御技術の別形態として、シリコンテンプレートを用いてQDを3次元配列する試みも行った。QD超格子の形成を示唆する発光の長寿命化、導電率の劇的な改善などが確認できた。26年度が最終年度であるため、記入しない。半導体工学26年度が最終年度であるため、記入しない。今年度の研究計画に掲げた2点の研究題目について、項目9に述べたように一定の研究成果があがっている。その結果について、共に春の応用物理学会で研究発表を行うことができた。更に現在、これらの成果に関する論文執筆の準備を始めており、1ヶ月程度以内に投稿する予定である。またこれらの研究テーマに関連の研究成果もあがり、論文投稿を行った。今年度の研究計画には、4点のサブテーマを掲げ、研究を進めた。すなわち、1)ポリマー製素子の試作技術の向上、2)単一光子測定のための試料作製・測定技術の開発、3)量子ドットの化学合成条件の探索、4)SPMリソグラフィを用いた量子ドットの位置制御技術の検討、である。順調に成果が上がっており、本報告書に述べるように、これらの成果に関する論文発表11件、学会発表16件、特許出願2件の実績を残すことができた。研究計画はおおむね順調に進展しているため、今後も計画通り、研究を推進する。平成25年度は特に、ポリマー製素子からの単一光子の発生・制御の実現、QDの化学合成条件の探索、SPMリソグラフィを用いたQDの位置制御技術の検討に注力する予定である。研究計画はおおむね順調に進展しており、今後も計画通り研究を推進する。平成26年度は特に、内包する量子ドットの位置を制御した光子放出素子の試作、SPMリソグラフィを用いた量子ドットの位置制御技術の検討、量子ドットをシリカガラスに担持させる方法の検討、SPMリソグラフィを用いたQDの位置制御技術の検討、量子ドット発光の、時間相関測定装置による単一光子測定に注力し、研究をまとめる予定である。当初計画していた量子ドットの合成と選別における高速超遠心機が、研究の進行状況によって優先順位が下がった。その代わりに、試料の光学評価に必要な光学部品や、試料合成やデバイス試作に用いる薬品等の消耗品の不足が明らかになり、使用計画を見直す必要が生じた。繰り越した予算は、試料の光学評価に必要な光学部品や、試料合成やデバイス試作に用いる薬品等の消耗品、及び海外を含む学会発表のための旅費等に使用する。
コンピューター・ネットワークによる哲学フォーラム開設のための技術開発

哲学フォーラム計画は、パソコン通信によって共同研究を行うシステムをつくる計画である。1哲学情報を大きく4種に分類し、さらに細かく分けて14のファイルに分割した。Aテキストの或る箇所に翻訳と注釈をつけること(a)翻訳とその訂正。(b)他の文献のなかに見い出された関連情報の記録。(c)前後の文脈に考慮した解釈。B哲学の電子事典をつくること(a)ある哲学事項の解説。(b)その解説に関する補足。(c)その解説に対する異論。C書評や論文を書き、公表することDその他の研究情報の交換2ネットワークに接続するすべてのコンピュータは、上記のストラクチャに通信プロロラムを付け加えたデータベースをもつ。3データの分類作成や検索結果の保存・利用等、研究を助けるプログラムをつくる。4ネットワーカーは、このデータベースを自分の「研究ノート」として日常的に利用する。蓄積したデータのうち公開したいものをホスト局に送信する。他のネットワーカーは自分の「研究ノート」にデータを直接受信する。我々は、上記の計画を実現し、遠く離れた研究者たちが時間を全く無駄にすることなく、皆で一つの「研究ノート」を作り上げることを可能にした。今後の課題は、このシステムを普及させることである。課題1、「学内電話回線を使っての『哲学共同研究』のシュミレ-ション」本研究のテ-マは、電話回線を使ったネットワ-ク上で多数の研究者がひとつの問題を多面的に解析し、その解析結果を多面性を保ったまま立体的な構造でデ-タ閲覧できるようにすることにある。我々は、マッキントッシュ・コンピュ-タを′′HyperCard"で動かし学内電話回線上でデ-タ転送を行い、こうしたデ-タ蓄積が可能であることをたしかめた。しかし実際にこれを行っていく上での問題点も判明した。それは、ハイパ-テキスト形式でのデ-タ処理は通常デ-タベ-スより格段に時間がかかることである。高速化のためには、通常のリレ-ショナル・デ-タベ-スとハイパ-・テキストを組み合わせた利用法が必要である。我々は、′′4thDimension"をデ-タ検索・通信に使い、入出力の表示画面として′′HyperCard"を限定的に利用する方法を現在開発中である。将来哲学フォ-ラムの規模が拡大したときにはホスト局にワ-クステ-ションの利用が必要であり、これに関してはキャノン株式会社の協力が取り付けられてある。課題2、「NIFTY-SERVEの電子メ-ルを利用して、哲学研究上の情報交換を行う」商業パソコン・ネットワ-クであるニフティの電子メ-ルをフォラ-ムの通信方法として利用することは、哲学フォ-ラムが実用的に運用されるために必要なことである。実際に通信経路として利用してみて問題がなく、便利さ、通信費用とも適していることが分かった。これらの成果を踏まえ、平成4年7月からは電話回線上ネットワ-クで、八戸高専・千葉大学・都立大学・埼玉大学などのいくつかの研究室を結んで三つ程度のゼミナ-ルが開始される予定である。本研究の目的は、「NTT回線を通じたコンピュータ・ネットワークの情報交換機能を哲学の共同研究方法として活用する技術の開発」であるが、その主な技術内容は次の3点である。1.哲学研究に即したデータ交換形態の開発2.ハイパーテキストを共同思考空間として利用3.哲学研究用データベースの統一規格の開発昨年度の研究により、これらの技術開発上の問題点は次の2点であることが判明した。すなわち、コンピュータの知識を持たない哲学研究者にも容易に参加でき、且つ、各参加者の哲学的思考が阻害されない程度の円滑さを持ったシステムはいかにして構築することができるかという問題(ヒューマンインターフェースの簡便化)、および、そのシステムの内容としての共同思考空間を、参加者たちの多様な思考形態に対して、どれほど柔軟に対応し、且つ一般性を維持できるようなものとすることができるか、という問題(共同思考空間の一般性)である。これらの問題はその性格上、同時進行で解決しなければならないが、今年度は先ず、仮の共同思考空間を試作し、それをもとにシステムを構築することに全力を傾注した。その結果、4th Dimentionというハイパーデータベースソフトをもとにして独自のプログラムを作成し、ほぼ満足できる成果を得た。

現在、そのシステムを各参加者たちに配布し、実際に共同研究を試行する準備を進めている。来年度は、その試行の結果をもとにシステムをより完全なものにすると同時に、上記2点目の問題解決に本格的に取り組む予定である。本年度の研究目標は、哲学フォーラムの実用的運用にまでこぎつけることであった。この件に関しては一応にその目標に到達した。[達成したことの主な具体的内容]1、通信プログラムの完成ホスト局と端末Userの両通信プログラムが完成し、誤動作なく全自動でデータ交換することが可能になった。2、研究支援プログラム哲学研究のために多量のデータを扱ううえで求められる諸々の機能(検索結果のリスト保存と復元、カードの分類と検索等)をほぼ完全にそろえることができた。。3、テキストデータの取り込み一般のテキストテーダを哲学フォーラム(データベース)用データへ自動的に変換するプログラムをつくった。4、哲学フォーラムの普及哲学フォーラムについて3つの学会発表において紹介を行った。また、哲学フォーラム利用のためのマニュアルとビデオをつくった。[今後に課題として残されたこと]1、本格的な運用実績をつくることプログラムとしての哲学フォーラムは、おおよその完成をみた。が、それを運用して研究業績をあげ、社会的に認知されるシステムとなるには普及活動が必要である。2、参加者が多人数になった場合の対応今回完成したシステムは、20人程度を想定したシステムである。より大規模に運用されるためには、個人研究のレベルではなく、より大きなシステムの一環として組み込まれることが必要である。
カンナダ語辞典の編纂

(1)インド国内外で、これまで編纂されたカンナダ語辞典を引き続き、収集し、編纂の様態、語彙項目の調査を行った。(3)種々の現代語テキストから、語彙入力、意味領域の検討を行った。(4)見出し語、発音、音韻、第一の品詞、文法、語義分類、第一の意味、第二の意味、参照、言語文化的情報、サンスクリット形との相関等について、引き続き、検討を行った。(5)入手可能なカンナダ文字フォントは全く互換性がなく、現在は、ASCII形式で入力を行わざるを得ないが、将来、カンナダ文字処理を行うための調査を引き続き行った。(6)特殊分野の語彙集の調査、収集を行った。(7)基礎語彙を中心に語彙文法情報の調査を行った。(1)主にインド国内で、これまでに編纂されたカンナダ語辞典を収集し、編纂の様態を調査し、語彙項目の調査を行った。(2)語纂項目、文法情報、音声、音韻、言語文化的情報等の構成の検討を行い、いくつかのマトリックスを設定した。(3)日本国内でこれまでに編纂された、アジアアフリカ諸語を対象にした基礎語彙記述の調査を行った。(4)純粋言語学的な辞典編纂以外の可能性ーNGO,NPO関係者の便宜に供することができるような辞典、語彙集ーをも検討した。(5)報告者がこれまでに採取してきた2200語の語彙を対象として、日本語の意味領域を再検討し、結果を暫定的にコンピューター入力した。(6)カンナダ語文字およびローマ字転写文字入力の処理をを行う際のコンピュータソフトウェアの調査を行った。(7)『カンナダ語読本』(家本太郎編)(東京外国語大学アジアアフリカ言語文化研究所、1998)のカンナダ語散文を基として基礎語彙を中心に、語彙文法情報の調査を行った。基本的には前年度の作業を以下の点において継続した。(1)主にインド国内で、これまで編纂されたカンナダ語を収集し、編纂の様態を調査し、語彙項目の調査を行った。(2)語彙項目、文法情報、音声、言語文化的情報の構成の検討を行い、いくつかのマトリックスを設定した。(3)日本国内でこれまでに編纂された、アジアアフリカ諸語を対象にした基礎語彙記述研究の調査を行った。(4)報告者がこれまでに収集してきた基礎語彙を対象として、日本語の意味領域を検討し、コンピューター入力を行った。(5)Dravidian Etymological Dictionary,2^<nd>.ed.に収められているカンナダ語語彙約12,000をコンピューター入力した。(6)カンナダ語散文を基本として基礎語彙の文法情報調査を行った。
格子状微粒子渦流の駆動とその動的特性

本研究では、強結合状態の微粒子の集団的渦運動に関して、不均一電界及び磁場の効果について研究を進めた。まず、プラズマ中に置かれた微小電極近傍に形成された不均一電界によって発生する電位駆動微粒子渦流の機構解明を行った。渦流の形成は微粒子集団の粒子数に依存する。数個程度の場合、微粒子集団は微小電極近傍で格子状強結合構造を形成した。10個程度になると微粒子集団は微小電極の先端部で加速され、集団的渦流を形成した。渦流の回転速度は周辺部が最大速度を持ち、中心部に向かって減速し、速度シアを持つことが分かった。速度シアの大きさは微粒子集団の半径と共に増加することが分かった。微小電極の電圧を負から正へ増加させると、微粒子は微小電極に向かって駆動され、電極を円筒状にすると円筒内部に微粒子を吸収し、回収できる。微粒子回収のための方法及び装置に関する特許を出願した。さらに磁界印加によって駆動される格子状微粒子渦流の駆動機構を明らかにした。4Tまでの磁界中における微粒子雲の集団的挙動を解析した。微粒子の磁界による集団的な回転運動と放電構造との関係を明らかにするために、密度勾配を制御するためのリング状プラズマ生成装置を開発した。リング状分割型陽極を用いプラズマ中の半径方向電位勾配を変化させることにより、回転方向が制御できることが分かった。この結果、イオンの反磁性ドリフト電流方向のイオンドラグ力が重要であることが明らかになった。微粒子の個々の運動を観測・解析するために電子シャワー法を開発し、50μm程度までの球形ガラスバルーン微粒子の浮上が可能となった。スピンを伴う回転運動の存在が観測され、外部磁界印加によるスピンの特性が明らかになった。本研究では、強結合状態の微粒子の集団的渦運動に関して、プラズマ中に置かれた微小電極近傍に形成された不均一電界によって発生する電位駆動微粒子渦流の機構解明を行った結果、次のことが明らかにされた。(1)渦流の形成は微粒子集団の粒子数に依存する。数10個になると微粒子集団は微小電極の先端部で加速され、集団的渦流を形成した。(2)渦流の回転速度は周辺部が最大速度を持ち、中心部に向かって減速し、速度シアを持つことが分かった。(3)垂直方向に厚みを持つ微粒子集団では、上層部が最も速く回転し、下層部に向かって減速し、垂直方向にも速度シアを形成していることが見出された。(4)微小電極の電圧を負から正へ増加させると、微粒子集団の回転方向が逆向きに変化することが分かった。電極先端部の電位構造が回転の駆動と関係あることが分かった。(5)印加電圧を更に正に増加すると、微粒子は微小電極に向かって衝突し始めることが分かり、電極を円筒状にすると円筒内部に微粒子を吸収回収できることが分かった。(6)電極への印加電圧と微粒子流入速度の関係が明らかにされた。磁界印加によって駆動される格子状微粒子渦流の駆動機構を明らかにした。また、単一微粒子の磁界中における挙動を明らかにした。(1)微粒子挙動を詳細に観測するための実験系を構築した。磁界は2つのヘルムホルツ型コイルによって、2kGまでの一様磁界を微粒子浮上電極と垂直に印加する。

また、実験装置を超伝導磁石中に配置することにより、4Tまでの磁界中における微粒子雲の集団的挙動を解析できるようになった。(2)微粒子の磁界による集団的な回転運動と放電構造との関係を明らかにするために、密度勾配を制御するためのリング状プラズマ生成装置を開発した。微粒子の水平面上での集団的回転方向は、サイクロトロン運動するイオン流の方位角方向の流束に依存することが明らかになった。(3)さらに、リング状分割型陽極の電位制御によりプラズマ中の半径方向電位勾配を変化させ、サイクロトロン運動するイオンの方位角方向の運動エネルギーを変化させることにより回転方向が制御できることが分かった。(4)上記2つの結果から、イオンの反磁性ドリフト電流に起因するイオンドラグ力が微粒子雲の方位角方向の回転駆動機構として働いていることが明らかになった。(5)微粒子の個々の運動を観測・解析するために、大きな微粒子を浮上させる電子シャワー法を開発し、50μm程度までの球形ガラスバルーン微粒子の浮上が可能となった。スピンを伴う回転運動の存在が観測され、外部磁界印加によるスピン微粒子の回転軸の変化、並びに常磁性的な微粒子の性質が明らかになった。
超低消費電力・超薄型・高画質の反射形液晶ディスプレイの開発

本研究は、携帯用情報機器のディスプレイ、書換え可能な電子の紙、また、使用台数が益々膨大となるディスプレイの低消費電力化を可能にするキーデバイスとして、実用できるレベルの反射形液晶ディスプレイ(LCD)の開発を目的として行ったものである。まず最初に、筆者らが上記の要求に適した方式として提案した位相差板補償・偏光板1枚式反射形TNLCDおよびSTNLCDの表示特性と関連パラメータの関係を数値解析法で調べ、設計条件を最適化すると、これらの方式でマイクロカラーフィルタ方式によるカラー表示の前提条件である表示の明るい、高コントラスト比の無彩色表示が得られることを明らかにした。また、実際に対角9.5インチ、ドット数640x3(RGB)x480の512色カラー反射形TFT-LCDを試作し、本方式とシミュレーションの有用性を実証した。しかし、上記の反射形LCDはノーマリブラックモードであるため、高解像度化するとブラックマトリクスの面積割合が増加して表示が暗なる、文字表示の視認性が低下するなどの問題がある。そこで、本研究では、上記の反射形TNLCDに、ねじれ配向のフィルム(TN液晶層と同じ分子配向を有する液晶高分子フイルム)を付加することで、ノーマリホワイトモードの表示を可能にした新規の反射形TNLCDを考案し、この方式で設計条件を最適化すると、表示の明るい(反射率49%以上)、高コントラスト比(約56:1)の無彩色表示が実現できることを明らかにした。また、表示できる色数に制限はあるが、カラーフィルターを用いないことから明るい表示と低コスト化が期待できる複屈折色を用いる反射形カラーLCDに着目し、この方式の高精彩表示や加法混色による多色化に適したパネル構成として偏光板1枚式の反射形STNLCDを提案し、設計条件を最適化すると実用できるレベルのカラー表示特性が得られることを明らかにした。平成9年度の研究実績の概要はつぎのとおりである。(1)本課題で提案している反射板を画素電極と一体化してセル内部に設けることで偏光板を一枚に減らした構成のTN方式を用いて、実際に対角9.5インチ、ドット数640x3(RGB)X480の512色カラー反射形TFT-LCDを試作し、本方式とシミュレーションの有用性を実証した。ただし、今後更に特性改善を進めるためにはカラーフィルターや反射板の最適設計などが必要である。(2)先に提案したノーマリブラックモードの反射形TNLCDに、TN液晶層と同じ分子配列を有する液晶高分子膜を付加することで、反射形で有利なノーマリホワイトモードの表示を可能にした新規の偏光板1枚式反射形TNLCDを考案し、この方式でカラー表示の前提条件である明るい高コントラスト比の無彩色表示が実現できることを明らかにした。この成果については今後学会・論文等で発表する予定である。(3)表示できる色数に制限はあるが、カラーフィルターを用いないことから明るい表示と低コスト化が期待できることから、複屈折色を用いた反射形カラーSTNLCDについても検討した。高精細表示や加法混色による多色表示に適しているとの観点から我々が提案した偏光板1枚式の反射形STNLCDを用いることを考案し、この方式で実用できるカラー表示特性が得られることを明らかにした。この成果についても今後学会・論文発表する予定である。(4)当初の目的である偏光板1枚式の反射形TNLCDとSTNLCDの表示特性と関連パラメータの関係についてはほぼ予定どおり明らかにすることができた。1.ノーマリブラックモードの位相差板補償・偏光板1枚式反射形

TNLCDの無彩色表示特性と0°90°までの液晶ねじれ角の関係を数値解析法で詳細に調べ、ねじれを小さくするとコントラスト比は高くなるが、液晶層厚が小さくなり製造が困難になることから、先に提案した60°程度が最適であることを明らかにした。2.本研究中に考案したノーマリホワイトモードのねじれ配向液晶高分子フイルム(TNフイルム)補償・偏光板1枚式反射形TNLCDの無彩色表示特性とねじれ角および液晶(TNフイルム)と位相差板の複屈折率Δnの波長分散の関係を数値解析法で詳細に調べた。その結果、この方式のねじれ角については、コントラスト比が約25°で最大になることを除き、ほぼ上記1.と同じ結論となった。一方、後者については、△nの波長分散の小さい液晶と△nの波長分散の大きい位相差板を紹み合わせるとコントラスト比が高くなること、明状態の反射率49%、コントラスト比50:1程度のカラーフイルタ方式によるカラー表示に十分実用できる無彩色表示が得られることなどを明らかにした。3.特に、赤色の色純度と赤色を表示する電圧幅の改善を目的として、複屈折色を用いる偏光板1枚式反射形STNLCDの表示特性と位相差板の枚数および液晶と位相差板の複屈折率Δnの波長分散の関係を数値解析法で詳細に調べた。その結果、位相差板を2枚に増やしても特性は改善されないこと、電圧を変化して、無彩色とR-G-Bの3原色を表示するにはΔnの波長分散の小さい液晶を用いる必要があるが、液晶と位相差板のΔnの波長分散の組み合わせは特性改善にほとんど寄与しないとの結論に達した。