携帯の保護シートは偏光を変化させる？

質問

携帯の液晶画面に保護シートを張ると、偏光板をまわして見ても、見えなくなる（黒くなる）ことはありません。
つまり、保護シートを貼る事によって液晶画面から出ている偏光が偏光でなくなっているのです。
どのような理由で、保護シートが偏光を偏光でなくするのか、どなたか教えていただけないでしょうか。
よろしくお願いいたします。

回答No.2

walkingdic · ベストアンサー

>私の無知のため十分理解できない部分がありますので、
ああ、すいません。液晶から出る光が偏光していることなどご存知だったので、簡単に書きすぎてしまいましたね。

もう少し砕いて話をしますと、実は液晶そのものも、この保護シートも理屈は同じです。
液晶は縦長の、いわば棒状の分子構造になっています。
それゆえ、分子の縦方向と横方向では光に対する特性が異なります。
屈折率が異なるのは、まさにこの方向性による特性の違いが原因です。
で、このように方向により違いがあることを「異方性」と呼んでいます。（反対の言葉は「等方性」です）

液晶は電界が加えられていないときでも、一方向に並んでいます。
そして電界が加わると、その方向が変化します。

ただ液晶自体が光を通したり、通さなかったりするわけではありません。
液晶に貼り付けている偏光フィルムが実際に光を遮断したり通したりしています。

つまりバックライトから出た光を液晶により光の偏光状態を変化させることでこの偏光板で遮光されるか透過させるか制御しているわけです。

少し話を戻して屈折率が方向で異なると何故偏光状態が変わるのかについて簡単に説明します。説明しやすくするために、液晶面をｘ方向、ｙ方向に分けて、ｘ，ｙ方向で屈折率が異なるとします。
ｘ方向の電場成分の光とｙ方向の電場成分の光では、屈折率が異なるので光の進む速度がとなります。そうすると、出てきた光はｘ，ｙ方向の光の合成になるのですけど、ｘとｙ方向では互いの波の位相が入ったときとことなるので、合成した電場は元の入射光の電場とは異なる方向になるのです。

この位相差の量や、元の光の電場方向により、出で来る光の偏光状態は色々変わります。一般的には楕円偏光という形になります。楕円といっても長軸、短軸の方向がどの方向になるのか、そして長軸、短軸の長さの差（楕円の程度）２つのパラメータが楕円にはあります。（あとは大きさというのがありますけどそれはとりあえずは考えなくても構いません）

たとえば、楕円の円が完全につぶれた形、つまり短軸の長さが０になる条件では直線偏光になります。このとき直線偏光の方向は元の方向とは限らず、入射した光の偏光方向等で変わるわけです。

あるいは短軸＝長軸となる条件であれば、完全な円偏光になるわけです。

さて、液晶では上記の性質をうまく利用し、液晶面側に貼り付けた偏光板を普段は光が通さないようにして、電圧をかけて分子の方向を変えることで、この屈折率の異方性を変化させ、偏光板を通すようにしているわけです。

ご質問の保護フィルムもこれと同じことが起きていると考えられます。
実際、高分子のフィルムというのは、分子が長くつながったもので出来ています。
つまり液晶と同じく棒状なわけです。

これを製造するときに引き伸ばすようにして作成すると、引き伸ばされた方向に分子がそろうわけです。
それゆえ、異方性が生じて、ご質問のような状況が生じえるわけです。

お礼

walkingdic様
このような素人にも分る親切なご説明を頂いて感激しております。
＞液晶は縦長の、いわば棒状の分子構造になっています。
＞それゆえ、分子の縦方向と横方向では光に対する特性が異なります。
＞屈折率が異なるのは、まさにこの方向性による特性の違いが原因です。
＞液晶そのものも、この保護シートも理屈は同じ
そうだったのですか。
屈折率が方向で異なると何故偏光状態が変わるのかについてのご説明も何回か読んでどうにか理解できたような気がします。
今回頂いたていねいなご回答を無駄にしないように、自分でももう少し勉強したいと思います。
ありがとうございました。

回答No.1

walkingdic

それは張った保護シートに異方性があるためでしょう。
どんな保護シートでもそうなるのかどうかはわかりません。

ただたとえばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）とか、セロハンテープなどは、製作工程でロール上に引き伸ばして巻き取り製造しています。
このような作り方をすると、その巻き取り方向と横方向で屈折率が異なる状態が生じます。

液晶から出てきた偏光は直線偏光ですが、上記のような方向により屈折率が異なるものを通り抜けると一般的には楕円偏光になります。

楕円偏光になると、偏光板を通してみても、明暗は直線偏光のようにははっきりとは出なくなります。（完全円偏光だと全く変化しなくなる）

実際に市場に出ているものを調べたわけではありませんので、あくまで推測です。

お礼

walkingdic様
専門家の方からご回答いただいて光栄です。
ご説明の通りだと思うのですが、私の無知のため十分理解できない部分がありますので、異方性、直線偏光、楕円偏光、完全円偏光などの用語をまず調べてみたいと思います。
ありがとうございました。