PETフィルムの配向の2層構造に関する確認実験

2015.02
王子計測機器株式会社
ＰＥＴフィルムの配向の２層構造に関する確認実験
● はじめに
逐次２軸延伸ＰＥＴフィルムの光学特性については、これまで偏光透過率の入射角依存性の
特異現象や、直線偏光を入射したときの旋光性の発現を確認してきました。その後、直線偏光
入射時の透過光の偏光状態の実測値を解析した結果、それらの現象はＰＥＴフィルムの配向の
２層構造に起因するという結論に至りました。しかし、その結論はシミュレーションによって
得た結果であり、実測によって確かめたものではありません。
ここでは、位相差の相減現象を利用して２層の内の１層の位相差を打ち消すように別のフィ
ルムを積層することにより、ＰＥＴフィルムの配向の２層構造を確認する実験を行いましたの
で、その結果を報告します。
● 使用した装置と試料
装置：楕円偏光測定装置
ＫＯＢＲＡ－ＷＰＲ
使用ソフト：位相差測定用ＲＥソフト（面内位相差測定、波長分散特性）
楕円偏光測定用ＰＲソフト（テストモード）
試料：表１の逐次２軸延伸ＰＥＴフィルムを使用
表１実験に使用した試料
記号
厚さ（μｍ）
面内位相差（ｎｍ）
ｐｅｔ_Ａ
１２５
４９２４
ｐｅｔ_Ｂ
１５
２６５
※
位相差値は波長５９０ｎｍでの値
● 実験方法
ｐｅｔ_Ａの配向を２層分離し、その内の１層分の位相差とほぼ同じ位相差を持つ別のＰＥＴ
フィルムを準備して、ｐｅｔ_Ａの１層とｐｅｔ_Ｂの位相差が打ち消し合うように積層したも
のについて評価することを考え、以下の手順で実験を行いました。
１）ＰＲソフトでｐｅｔ_Ａに直線偏光を入射したときの透過光の偏光状態を試料の表裏
について測定する
２）１）の測定結果から配向の２層分離解析をする
３）２）の２層分離解析結果の位相差の小さい層の位相差とほぼ同じ位相差のＰＥＴフィ
ルムを見つける（⇒ｐｅｔ_Ｂ）
４）２）の解析結果のｐｅｔ_Ａの位相差の小さい層の遅相軸とｐｅｔ_Ｂの遅相軸が直交
するように積層したものについて、ＲＥソフトで位相差の波長分散特性およびＰＲソフ
トで直線偏光入射時の透過光の偏光状態を実測する
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● 測定結果
１）ｐｅｔ_Ａの直線偏光入射時の透過光の偏光状態
最初にＲＥソフトを用いて、ｐｅｔ_Ａの位相差と遅相軸方位を調べると、４９２４ｎｍおよ
び－４２．６°でした。この状態で、試料を傾斜試料台にセットし、表と裏それぞれの条件で
方位０°の直線偏光を入射したときの透過光の偏光状態を測定すると図１のようになります。
図１は、６波長の測定点の近似直線が入射直線偏光の点ＰＯＬを通らないことより、配向の２
層構造がある場合の特徴を示しています。
(nm)
◆450
◆500
◆550
◆590
◆630
◆750
ＰＯＬ
◆表
◇裏
図１ｐｅｔ_Ａに直線偏光を入射したときの透過光の偏光状態（ポアンカレ球赤道面）
２）ｐｅｔ_Ａの配向の２層分離
１）の測定値をもとにして、配向の２層分離解析を行うと表２の結果を得ます。２層の位相
差の合計４８９２ｎｍは、表１の面内位相差４９２４ｎｍより３２ｎｍ小さいですがほぼ良い
一致と言えます。また、２層の遅相軸のなす角度は４．６°となります。
表２ｐｅｔ_Ａの配向の２層分離結果
位相差（ｎｍ）
遅相軸方位（°）
上側
２６６
－４３．０
下側
４６２６
－３８．４
３）ｐｅｔ_Ｂの位相差
表２の上側の層の位相差２６６ｎｍに近い位相差を持つＰＥＴフィルムを探すと、ｔ１５μ
ｍの幅５ｍ余りのから切り出した試料の中で、ほぼ中央部のものが２６５ｎｍであり、これを
ｐｅｔ_Ｂとして傾斜試料台にセットしました。
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４）（ｐｅｔ_Ａ＋ｐｅｔ_Ｂ）の測定
ｐｅｔ_Ｂを、その遅相軸が表２の上側の層の遅相軸－４３°と直交になる方位、４７°にな
るようにセットして、ＲＥソフトを用いて図２（ａ）の測定系で位相差の波長分散特性を測定
すると図３のようになります。図３（ｂ）を見ると、
（ｐｅｔ_Ａ＋ｐｅｔ_Ｂ）の波長５９０ｎ
ｍの位相差値は４６５８ｎｍで、表２の下側の層の位相差値４６２６ｎｍに近い値ですが、こ
れは元より２枚のフィルムを相減状態になるように積層した結果であるので当然と言えます。
（ａ）平行ニコル回転法
（ｂ）回転検光子法
図２実験に用いた測定系の図
（ａ）ｐｅｔ_Ａのとき
（ｂ）
（ｐｅｔ_Ａ＋ｐｅｔ_Ｂ）のとき
図３位相差の波長分散特性測定結果
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また、ＰＲソフトを用いて図２（ｂ）の測定系で直線偏光入射時の透過光の偏光状態を測定
すると図４のようになります。図４を見ると、
（ｐｅｔ_Ａ＋ｐｅｔ_Ｂ）の６波長の点の近似直
線はほぼ入射直線偏光の点ＰＯＬを通り、配向の２層構造の影響が少なくなり、ほぼ１層のフ
ィルムと見做せることが分かります。
ＰＯＬ
(nm)
◆450
◆500
◆550
◆590
◆630
◆750
◆ ｐｅｔ_Ａ
◇ ｐｅｔ_Ａ＋ｐｅｔ_Ｂ
図４ｐｅｔ_Ａおよび（ｐｅｔ_Ａ＋ｐｅｔ_Ｂ）に直線偏光を入射したときの透過光の偏光状態
（ポアンカレ球赤道面）
さらに、図４の◇の点の測定値をもとに、バンドパスフィルタの半値幅１０ｎｍを考慮に入
れて、層構造を持たない１枚のＰＥＴフィルムに直線偏光が入射したと仮定したときの位相差
値を計算すると、４６９３ｎｍの解を得ます。このときの、実測値と計算値の比較は図５のよ
うになり、実測値が高位相差フィルムであることや２層構造フィルムと別の１枚のフィルムの
積層であるという複雑な要因を持つことを考えると、実測値と計算値はよい一致であると言え
ます。
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POL
◆　計算
◇　実測
図５（ｐｅｔ_Ａ＋ｐｅｔ_Ｂ）を１層のＰＥＴフィルムと仮定したときの透過光の偏光状態の計算結果
● おわりに
以上の実験結果、特に図４の（ｐｅｔ_Ａ＋ｐｅｔ_Ｂ）の測定点の近似直線がほぼ点ＰＯＬ
を通る結果になったことより、ｐｅｔ_Ｂによってｐｅｔ_Ａの１層分の位相差が打ち消された
と考えてよく、逐次２軸延伸ＰＥＴフィルムの配向の２層構造を裏付ける実験結果と言えます。
以上
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