液晶の複屈折について

質問

液晶の複屈折について勉強しています。全方位光が液晶分子を通過する際、液晶分子の長軸と短軸の屈折率が異なるため透過光は常光と異常光に分かれますよね。ここまでは理解しました。

では、長軸あるいは短軸のどちらか一方に平行な直線偏光が分子を通過する際はどうなるのでしょうか。この場合も常光と異常光に分かれるのでしょうか。それとも、長軸に平行な直線偏光が入った場合は異常光のみが出て、短軸に平行な直線偏光が入った場合は常光のみが出るのでしょうか。

答えの分かる方がおりましたらお願い致します。

回答No.2

paddler

> 長軸あるいは短軸のどちらか一方に平行な直線偏光が分子を通過する際はどうなるのでしょうか。

液晶分子１つだけに着目すれば、複屈折によって２つに分かれることはありません。そのままの直線偏光状態で透過します。

ここまではNo.1さんと同じなのですが、実は、液晶表示パネルで使われている原理は、

　　「複屈折効果」ではなく「旋光性」

なのです。（下記URLの既出質問にもあります。）

液晶表示パネルでは、２枚のガラス板の間にサンドイッチ（普通の液晶表示パネルの構造ですね）されています。ガラス板の内面にある工夫を施してやると、ガラス板に接触している液晶分子を特定の方向に並ばせることができます。よく使われているのは、ガラス内面にポリイミドなどの膜（配向膜と呼びます）を付け、その膜に一定方向に直線上のキズをたくさん付ける（ラビングと呼びます）のです。そうすると、液晶分子の長軸がこのキズ方向に並んでくれます。

下のガラス板から上のガラス板までの間の液晶分子の長軸が（ガラス板に平行で）全て同じ方向を向いていれば、パネルの片側からその配向方向に平行または直交する直線偏光を入れてやると、その光はそのままで透過してきます。ところが、下のガラス板のキズ方向と上のガラス板のキズ方向を平行でなく、90度とかねじれた関係にしておくと、ガラス板間の液晶は下から上に向かって連続的にねじれて並ぶ（ネマチック液晶という種類の液晶をこのように配向させたものをツイストネマチック液晶と呼びます）ようになります。このとき下のガラス板に接した液晶の長軸方向に平行な直線偏光を入れてやると、液晶のねじれに従って入射光の偏光状態も回転し、上のガラス板から出てくるときには液晶分子のねじれ角の分だけ偏光方向が回転した直線偏光となって出てきます。ただし、この時パネルの上下から電界をかけてやると、液晶分子を長軸が電界に沿って"立つ"ように強制的に並ばせることができ、偏光方向の回転が起こりません。

上下のガラス板に透明電極を付けてこの間の電界をON/OFFすることによって液晶分子の配列を上記の「ねじれ」⇔「立って並ぶ」の間で制御し、２枚のガラス板の上下をさらに２枚の偏光フィルタではさんで、透過光のON/OFFができるようにしたものが、「液晶表示パネル」です。
照明光の入射側の偏光フィルタはその側に接する液晶分子の配向方向と平行（または直交）にしておきます。これが平行や直交でなくある角度が付いていると、液晶層通過後に反対側から出てくる光は複屈折効果が加味されて楕円偏光になってしまいます。

このように液晶表示パネルでは、「複屈折効果」ではなく「旋光性」の方が使われています。

参考URL：

http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=733628

回答No.1

mac_res

その通りです。
この原理を応用して、LCDはあらかじめ直線偏光した光を液晶に入射出させ、印加電圧により軸方向を変化させることで明暗を生じさせているのです。