5分でわかる！　偏光板の構造と原理をやさしく解説

偏光板（へんこうばん）というモノをご存じでしょうか？

サングラスやリモコンや電卓の液晶画面、スマホやTVなど

意外と偏光板は多く使われている身近なモノです。

偏光板の機能

偏光板の機能は、ブラインドをイメージしてください。

光はいろいろな方向の波が混じった光の波の集合体です。

ブラインド（偏光板）を使うことで、特定の方向の光だけを通すことができます。

偏光板の機能はブラインドのように不要な光をカットしてくれる機能があります。

下図のように光は縦波と横波の２方向だけの波が混じっているとします。（実際は全方向３６０°の波があります）

このような２方向の波が混じっている光を偏光板に通すと１方向の光が偏光板に遮断されて、偏光板から出てくる光は１方向のみの波の光になります。

偏光板は一部の方向の波しか通せません。

では？どのようにして偏光板は一部の波だけを通しているのでしょうか？

偏光板の構造

偏光板の構造は、偏光層（PVA層）を２枚の保護層（TAC層）でサンドイッチした構造になっています。

偏光層の作り方と偏光メカニズム

偏光層は、PVA（ポリビニルアルコール）というプラスチックで作られています。

このPVA樹脂は、多くの家庭で使っています。

ほとんどの洗濯ノリはPVAを水で溶かしたものです

洗濯ノリに使われていることからも、わかるようにPVAはとても水に溶けやすい性質があります。

偏光層は洗濯ノリ（水とPVAを混ぜてドロドロになった溶液）にヨウ素分子を混ぜて作ります。

ドロドロのPVA水の中で、ヨウ素分子はバラバラの方向を向いていますが、

乾燥させながら引っ張ることで、全てのヨウ素分子が同じ方向を向きます。

この状態のまま乾燥させると偏光板の出来上がりです。

ヨウ素分子と同じ向きの光（可視光線）の波がぶつかると、ヨウ素分子が共振（振動して）して光の波を吸収（熱エネルギーに変換）します。

ヨウ素分子に吸収される光の波はヨウ素分子と同じ方向の波だけなので、その他の向きの光の波は偏光層を透過します。

保護層の役割り

偏光層は水に溶けやすいPVAが主成分なので、湿気が多い環境ではPVAは吸湿してドロドロになってしまいます。

PVAが吸湿してドロドロになると同じ方向を向いていたヨウ素分子がバラバラの向きになってしまい偏光機能が消失します。

偏光層は水や湿気から保護してあげる必要があるのです。

保護層とは

偏光層（PVA層）をサンドイッチしている２枚の保護層（TAC層）は水に弱い偏光層を水から守る役割りがあります。

保護層はTAC（トリアセチルセルロース）と呼ばれるプラスチックでできています。

TACはPVAよりは水に耐性がありますが、高温多湿の環境などに長時間放置するとTAC層は加水分解してセルロースと酢酸に分解します。

このようにTAC層が分解すると酢酸ができることから、とても酸っぱい匂いがします。

TAC層が分解して酸っぱくなるので、ビネガー（酢）シンドロームと言われています。

まとめ

如何でしたか？

偏光板について解説しました。

偏光板サングラスには、通常のサングラスと比べて以下のような特有のメリットがあります：

1. 眩しさの軽減: 偏光板サングラスは、特に水面や道路などで発生する反射光をカットするため、眩しさを大幅に軽減します。通常のサングラスは一般的に光の量を減少させるだけなので、反射光には対処しきれません。
2. 視界の向上: 偏光板サングラスは、色やコントラストを鮮明にし、より自然でクリアな視界を提供します。特にアウトドアでの活動や運転時に、周囲の景色や物体がはっきりと見えるようになります。
3. 目の疲れ軽減: 反射光がカットされることで、目の疲れが軽減されます。長時間の使用でも快適に過ごせるのは大きなメリットです。

一方、偏光板ではないサングラスは、通常の光を減少させることで眩しさを抑えるため、一般的な使用には適しています。ただし、反射光や特定の方向からの眩しさには効果が限定されるため、偏光板サングラスのような視界のクリアさや快適さは得られにくいです。

どちらを選ぶかは、使用目的や環境によりますが、特に眩しさや反射光が気になる場合は、偏光板サングラスが非常に有効です。