JPH10239519A - 位相差板及びそれを用いた偏光素子 - Google Patents

位相差板及びそれを用いた偏光素子

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JPH10239519A
JPH10239519A JP9041193A JP4119397A JPH10239519A JP H10239519 A JPH10239519 A JP H10239519A JP 9041193 A JP9041193 A JP 9041193A JP 4119397 A JP4119397 A JP 4119397A JP H10239519 A JPH10239519 A JP H10239519A
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retardation plate
phase difference
wavelength
polymer
light
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JP9041193A
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Hisashi Ito
寿 伊東
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学素子、偏光素子、光分析装置、光計測装
置や光学実験等で、直線偏光、円偏光、楕円偏光を作り
出す際に可視光波長域で一様な位相差を発生させる広帯
域波長板として有利な位相差板を得る。 【解決手段】 複屈折率Δnの波長分散値α(α=Δn
(450nm)/Δn(650nm))の関係がαA
αBであり、位相差Rの関係がRA>RBであるフィルム
またはシートの遅相軸が互いに直行する方位に積層し、
波長分散値αが1より小さい積層型位相差板を得ること
で、可視光域の全ての波長に対応してほぼ一様な位相差
を発生させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光学素子、偏光素
子、光分析装置、光計測装置や光学実験等で、直線偏
光、円偏光、楕円偏光を作り出す際に可視光波長域で一
様な位相差を発生させる広帯域波長板として有利な位相
差板に関する。
【0002】
【従来の技術】位相差板は、方解石、雲母、水晶などの
無機材料から構成される薄板や固有複屈折性の高いポリ
マーフィルムを延伸処理することにより得られる。この
位相差板の活用例として直線偏光を円偏光に変換する1
/4波長板(以下1/4λ板と略す)や直線偏光の偏光
振動面を90°変換する1/2波長板(以下1/2λ板
と略す)がある。
【0003】これらの位相差板は単色光の場合は光線波
長の1/4λまたは1/2λの位相差に調整されるが、
可視光域の光線が混在している合成波である白色光の場
合は、位相差板を構成する材料の位相差の波長分散性か
ら各波長での偏光状態の分布が生じ有色の偏光に変換さ
れる。また、波長板の場合材料の波長分散性から適用さ
れる波長に合わせて調整した位相差板を用意する必要が
あるので、波長ごとの波長板が必要になってくる。つま
り、従来の位相差板では利用する光線波長ごとに波長板
を用意するためコスト高になることや、白色光への適用
が不適である等の問題が生じていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、可視
光の全ての波長における光学的位相差が、波長によらず
一様な位相差を発生するような波長分散性を有する位相
差板を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の位相差板は、前
記の解決しようとする課題を達成するために、複屈折率
Δnの波長分散値α(α=Δn(450nm)/Δn
(650nm))の関係がαA<αBであるA及びBポリ
マーからなるフィルムまたはシートを積層した位相差板
において、各ポリマーの位相差Rの関係がRA>RBであ
り、各ポリマーの遅相軸が直行する方位に積層してお
り、波長分散値αが1より小さいことを特徴とする。
【0006】また、各ポリマーよりなるフィルムまたは
シートを接着層面内の位相差が5nm以下の接着層を介
して積層していることを特徴とする。
【0007】また、各ポリマーよりなるフィルムまたは
シートを液晶組成物を少なくとも1種類以上有した接着
層を介して積層していることを特徴とする。
【0008】また、複屈折率Δnの波長分散値α(α=
Δn(450nm)/Δn(650nm))の関係がα
A<αBであるA及びBポリマーからなるフィルムまたは
シートを積層した位相差板において、Aポリマーがポリ
プロピレン、ポリメタクリル酸メチル、エチレン−ビニ
ルアルコール共重合体、アモルファスポリオレフィン、
トリアセテート、ジアセテート、ポリビニルアルコール
からなる群から選ばれる少なくとも1種類であることを
特徴とする。
【0009】また、複屈折率Δnの波長分散値α(α=
Δn(450nm)/Δn(650nm))の関係がα
A<αBであるA及びBポリマーからなるフィルムまたは
シートを積層した位相差板において、Bポリマーがポリ
スチレン、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリサ
ルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、
ポリイミド、ポリフッ化ビニリデンからなる群から選ば
れる少なくとも1種類であることを特徴とする。
【0010】また、位相差Rが(RA−RB)=λ/4に
調整された1/4λ板であることを特徴とする。
【0011】また、位相差Rが(RA−RB)=λ/2に
調整された1/2λ板であることを特徴とする。
【0012】また、非偏光光の一部分を互いに偏光面が
直交する2つの偏光に分割する部分と、2つの偏光の内
1つの偏光面を変化させて偏光面の変化しない偏光の偏
光面と一致させる変調部を有している偏光素子におい
て、変調部として本発明の位相差板を用いると良い。
【0013】また、非偏光光を偏光に変換する単位が、
連続的に加工されたシート状偏光素子であって、前記単
位が、前記非偏光光の一部分を互いに偏光面が直交する
反射光及び透過光に分割する部分と、前記反射光の偏光
面を変化させて透過光の偏光面と一致させる変調部を有
しているシート状偏光素子において、変調部として本発
明の位相差板を用いると良い。
【0014】また、キューブ型偏光ビームスプリッター
と、該偏光ビームスプリッターの反射光側の出射面に1
/4波長板を挟むように組み合わせて張り合わせられた
光反射板と、反射板と該偏光ビームスプリッターを挟ん
で張り合わせられた少なくとも2つ以上の直角プリズム
からなる偏光素子において、1/4波長板として本発明
の位相差板を用いると良い。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の位相差板に白色光の直線
偏光が入射すると、複屈折率Δnの波長分散値α(α=
Δn(450nm)/Δn(650nm))の関係がα
A<αBであるA及びBポリマーからなるフィルムまたは
シートの遅相軸が直行するように積層されているため
に、波長分散性の小さいαAの特性を有する材料より生
じる光学的位位相差は、波長分散性の大きいαBの特性
を有する材料により生じる位相差に打ち消される。この
時、波長分散性の大きいαBの特性を有する材料により
位相差が打ち消されるために、短波長で生じる位相差ほ
ど打ち消される位相差量が大きい。
【0016】また、各ポリマーから成るフィルムまたは
シートの位相差の関係がRA>RBであるため、出射さ
れる位相差は短波長ほど小さな位相差を有する偏光とし
て出射される。つまり、本発明の位相差板によって、入
射する光線波長が短波長ほど小さな位相差を生じ、入射
する光線波長が長波長ほど大きな位相差を生じる。よっ
て、本発明による位相差板の波長分散特性は長波長ほど
単調増加する傾向を示し、可視光の全ての波長における
光学的位相差が、波長によらず一様になるような波長分
散性を本発明の位相差板が有するので、白色光として入
射した偏光も可視光域で一様な位相差を生じ白色偏光と
して得ることができる。
【0017】
【実施例】次に、実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものでは
ない。本発明の位相差板の光学的物性は次の方法により
測定した。 (1)位相差及び遅相軸 オリンパス光学(株)製偏光顕微鏡BH2とベレックコ
ンペンセーターを用い、波長550nmでの光学的位相
差及び遅相軸を測定した。 (2)波長分散値 大塚電子(株)製RETS−6000を用いて400nm
から780nmの波長範囲の光学的位相差を測定した。
【0018】(実施例) ポリエチレン−ビニルアルコ
ール共重合体(クラレ社製EF-F、以下、EVOHと略
す)を熱変形温度以上の雰囲気温度の180℃で一軸延
伸し、550nmの光線に対し550nmの位相差に調
整した。延伸EVOHフィルムは遅相軸が延伸方向に一
致し、波長分散値αは1.004であった。
【0019】ポリエーテルスルホン(住友ヘ゛―クライト社製
FS-1300、以下、PESと略す)をガラス転移点以上の
雰囲気温度の240℃で一軸延伸し、550nmの光線
に対し275nmの位相差に調整した。延伸PESフィ
ルムは遅相軸が延伸方向に一致し、波長分散値αは1.
230であった。
【0020】延伸処理したEVOHフィルムとPESフ
ィルムの遅相軸を互いに直行させて積層貼り合わせした
位相差板を作製した。積層位相差板の位相差は550n
mの光線に対し275nmであり、波長分散値は0.8
09であった。
【0021】400nmから780nmの波長範囲の光
学的位相差を測定した結果、本発明によるEVOH/P
ES積層型の位相差板から作製した1/2λ板の光学的
機能は、450nmから650nmの波長範囲において
10%以下の位相差ずれであり、良好な1/2λ機能を
示した。
【0022】偏光子と検光子の間に本発明の位相差板を
挿入して、偏光子と検光子が平行ニコルに配列された場
合の透過光強度と偏光子と検光子がクロスニコルに配列
された場合の透過高強度を測定することで、本発明によ
り1/2波長に調整されるように作製した位相差板の偏
光変換機能を400nmから780nmの波長範囲で測
定した。直線偏光の偏光面が1/2λ板により90°変
換された直線偏光に変換される効率は、本発明による位
相差板により450nmから650nmの波長範囲で9
8%以上であり、良好な1/2λ機能を示した。
【0023】(比較例) ポリカーボネート(ロンザ社
製Pokalon、以下、PCと略す)を熱変形温度以上の雰
囲気温度の175℃で一軸延伸し、550nmの光線に
対し275nmの位相差に調整した。延伸PCフィルム
は遅相軸が延伸方向に一致し、波長分散値αは1.09
8であった。
【0024】400nmから780nmの波長範囲の光
学的位相差を測定した結果、延伸PCフィルムの位相差
板から作製した1/2λ板の光学的機能は、450nm
から650nmの波長範囲において28%の位相差ずれ
であり、1/2λ機能が大きく低下した。
【0025】偏光子と検光子の間にPC位相差板を挿入
して、偏光子と検光子が平行ニコルに配列された場合の
透過光強度と偏光子と検光子がクロスニコルに配列され
た場合の透過高強度を測定することで、1/2波長に調
整されるように作製した位相差板の偏光変換機能を40
0nmから780nmの波長範囲で測定した。直線偏光
の偏光面が1/2λ板により90°変換された直線偏光
に変換される効率は、PC位相差板により450nmか
ら650nmの波長範囲で84%から99.9%の分布
が確認され、1/2λ機能の低下を示した。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の位相差板
を用いることにより、可視光域の全ての波長における光
学的位相差が光線波長によらずほぼ一様になるため、白
色偏光を容易に得られるばかりでなく、波長板を得る際
に適用光線波長ごとの波長板も必要にはならず、一枚の
波長板で全波長域に適用できる利点を備えた位相差板を
提供できる。本発明の位相差板は上記の特徴を活かし
て、偏光を必要とする各種表示素子、特に液晶表示素
子、光スイッチ、光学フィルターや、それを構成要素と
する各種光学測定機器など、広範囲の応用が可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 可視光域における位相差板の波長分散特性
【図2】 本発明の位相差板により作製した1/2波長
板の可視光域における位相差特性
【図3】 本発明の位相差板により作製した1/2波長
板の可視光域における偏光変換特性

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複屈折率 nの波長分散値α(α=Δn
    (450nm)/Δn(650nm))の関係がαA
    αBであるA及びBポリマーからなるフィルムまたはシ
    ートを積層した位相差板において、各ポリマーの位相差
    Rの関係がRA>RBであり、各ポリマーの遅相軸が直行
    する方位に積層しており、波長分散値αが1より小さい
    ことを特徴とする位相差板。
  2. 【請求項2】 各ポリマーよりなるフィルムまたはシー
    トを接着層面内の位相差が5nm以下の接着層を介して
    積層していることを特徴とする請求項1記載の位相差
    板。
  3. 【請求項3】 各ポリマーよりなるフィルムまたはシー
    トを液晶組成物を少なくとも1種類以上有した接着層を
    介して積層していることを特徴とする請求項1記載の位
    相差板。
  4. 【請求項4】 複屈折率Δnの波長分散値α(α=Δn
    (450nm)/Δn(650nm))の関係がαA
    αBであるA及びBポリマーからなるフィルムまたはシ
    ートを積層した位相差板において、Aポリマーがポリプ
    ロピレン、ポリメタクリル酸メチル、エチレン−ビニル
    アルコール共重合体、アモルファスポリオレフィン、ト
    リアセテート、ジアセテート、ポリビニルアルコールか
    らなる群から選ばれる少なくとも1種類であることを特
    徴とする請求項1、2または3記載の位相差板。
  5. 【請求項5】 複屈折率Δnの波長分散値α(α=Δn
    (450nm)/Δn(650nm))の関係がαA
    αBであるA及びBポリマーからなるフィルムまたはシ
    ートを積層した位相差板において、Bポリマーがポリス
    チレン、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリサル
    ホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポ
    リイミド、ポリフッ化ビニリデンからなる群から選ばれ
    る少なくとも1種類であることを特徴とする請求項1、
    2または3記載の位相差板。
  6. 【請求項6】 位相差Rが(RA−RB)=λ/4に調整
    された1/4λ板であることを特徴とする請求項1、
    2、3、4または5記載の位相差板。
  7. 【請求項7】 位相差Rが(RA−RB)=λ/2に調整
    された1/2λ板であることを特徴とする請求項1、
    2、3、4または5記載の位相差板。
  8. 【請求項8】 非偏光光の一部分を互いに偏光面が直交
    する2つの偏光に分割する部分と、2つの偏光の内1つ
    の偏光面を変化させて偏光面の変化しない偏光の偏光面
    と一致させる変調部を有している偏光素子において、変
    調部として請求項7記載の位相差板を有していることを
    特徴とする偏光素子。
  9. 【請求項9】 非偏光光を偏光に変換する単位が、連続
    的に加工されたシート状偏光素子であって、前記単位
    が、前記非偏光光の一部分を互いに偏光面が直交する反
    射光及び透過光に分割する部分と、前記反射光の偏光面
    を変化させて透過光の偏光面と一致させる変調部を有し
    ているシート状偏光素子において、変調部として請求項
    7記載の位相差板を有していることを特徴とするシート
    状偏光素子。
  10. 【請求項10】 キューブ型偏光ビームスプリッター
    と、該偏光ビームスプリッターの反射光側の出射面に1
    /4波長板を挟むように組み合わせて張り合わせられた
    光反射板と、反射板と該偏光ビームスプリッターを挟ん
    で張り合わせられた少なくとも2つ以上の直角プリズム
    からなる偏光素子において、1/4波長板として請求項
    6記載の位相差板を有していることを特徴とする偏光素
    子。
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