(57)【要約】【課題】ナノワイヤーグリッド偏光子及びそれを採用した液晶ディスプレイ装置を提供する。【解決手段】可視光領域の入射光のうち、第１偏光は透過し、第２偏光は反射するナノワイヤーグリッド偏光子１００において、誘電体層と、誘電体層の内部にナノワイヤーが互いに平行に離隔されて周期的に配列された複数個のナノワイヤーアレイ層１２１、１２２、１２３、１２４と、を備え、複数個のナノワイヤーアレイ層１２１、１２２、１２３、１２４が互いに離隔されるように積層される。【選択図】図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光領域の入射光のうち、第１偏光は透過し、第２偏光は反射するナノワイヤーグリッド偏光子において、
誘電体層と、
前記誘電体層の内部にナノワイヤーが互いに平行に離隔されて周期的に配列された複数個のナノワイヤーアレイ層と、を備え、
前記複数個のナノワイヤーアレイ層が互いに離隔されるように積層されたことを特徴とするナノワイヤーグリッド偏光子。
【請求項２】
前記ナノワイヤーは、金属で形成されたことを特徴とする請求項１に記載のナノワイヤーグリッド偏光子。
【請求項３】
前記ナノワイヤーは、アルミニウム、銀、金、銅、ニッケルのうちいずれか一つで形成されたことを特徴とする請求項２に記載のナノワイヤーグリッド偏光子。
【請求項４】
前記ナノワイヤーは、円形、楕円形または四角形の断面形状を有することを特徴とする請求項１に記載のナノワイヤーグリッド偏光子。
【請求項５】
前記ナノワイヤーグリッド偏光子をナノワイヤーの長手方向に対して垂直にカットした断面から見るとき、前記ナノワイヤーは、周期的な三角格子状または四角格子状に配列されることを特徴とする請求項１に記載のナノワイヤーグリッド偏光子。
【請求項６】
前記ナノワイヤーの直径と配列間隔距離との比は、０．４から０．７の範囲を有することを特徴とする請求項１に記載のナノワイヤーグリッド偏光子。
【請求項７】
前記複数個のナノワイヤーアレイ層のうち、最下層にあるナノワイヤーの下端から最上層にあるナノワイヤーの上端までの距離は、９６から４００ｎｍの範囲を有することを特徴とする請求項１に記載のナノワイヤーグリッド偏光子。
【請求項８】
可視光領域の入射光のうち、第１偏光は透過し、第２偏光は反射するナノワイヤーグリッド偏光子において、
基板と、
前記基板上に配列され、ワイヤーコアと前記ワイヤーコアを取り囲んだシェルとを有するコア−シェルナノワイヤーが平行かつ周期的に配列された複数個のナノワイヤーアレイ層と、を備え、
前記複数個のナノワイヤーアレイ層が積層されたことを特徴とするナノワイヤーグリッド偏光子。
【請求項９】
前記ワイヤーコアは、金属で形成されたことを特徴とする請求項８に記載のナノワイヤーグリッド偏光子。
【請求項１０】
前記ナノワイヤーは、アルミニウム、銀、金、銅、ニッケルのうちいずれか一つで形成されたことを特徴とする請求項９に記載のナノワイヤーグリッド偏光子。
【請求項１１】
前記シェルは、誘電体で形成されたことを特徴とする請求項８に記載のナノワイヤーグリッド偏光子。
【請求項１２】
前記ワイヤーコアの直径とナノワイヤーの直径との比は、０．４から０．７の範囲を有することを特徴とする請求項８に記載のナノワイヤーグリッド偏光子。
【請求項１３】
前記複数個のナノワイヤーアレイ層のうち、最下層にあるナノワイヤーのコアの下端から最上層にあるナノワイヤーのコアの上端までの距離は、９６から４００ｎｍの範囲を有することを特徴とする請求項８に記載のナノワイヤーグリッド偏光子。
【請求項１４】
前記ナノワイヤーグリッド偏光子をナノワイヤーの長手方向に対して垂直にカットした断面から見るとき、前記ナノワイヤーは、周期的な三角格子状または四角格子状に配列されることを特徴とする請求項８に記載のナノワイヤーグリッド偏光子。
【請求項１５】
前記ナノワイヤーは、円形、楕円形または四角形の断面形状を有することを特徴とする請求項８に記載のナノワイヤーグリッド偏光子。
【請求項１６】
光を照射するバックライトユニットと、
前記バックライトユニットからの光のうち、第１偏光は透過させ、第２偏光は反射させるナノワイヤーグリッド偏光子と、
前記ナノワイヤーグリッド偏光子を通過した光を利用して映像を形成する液晶パネルと、を備え、
前記ナノワイヤーグリッド偏光子は、可視光領域の入射光のうち、第１偏光は透過し、第２偏光は反射し、
誘電体層と、
前記誘電体層の内部にナノワイヤーが互いに平行に離隔されて周期的に配列された複数個のナノワイヤーアレイ層と、を備え、
前記複数個のナノワイヤーアレイ層が互いに離隔されるように積層されたことを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
【請求項１７】
前記ナノワイヤーは、金属で形成されたことを特徴とする請求項１６に記載の液晶ディスプレイ装置。
【請求項１８】
前記ナノワイヤーは、アルミニウム、銀、金、銅、ニッケルのうちいずれか一つで形成されたことを特徴とする請求項１７に記載の液晶ディスプレイ装置。
【請求項１９】
前記ナノワイヤーアレイ層の周辺は、誘電体で満たされたことを特徴とする請求項１６に記載の液晶ディスプレイ装置。
【請求項２０】
前記ナノワイヤーグリッド偏光子をナノワイヤーの長手方向に対して垂直にカットした断面から見るとき、前記ナノワイヤーは、周期的な三角格子状または四角格子状に配列されることを特徴とする請求項１６に記載の液晶ディスプレイ装置。
【請求項２１】
前記ナノワイヤーの直径と配列間隔距離との比は、０．４から０．７の範囲を有することを特徴とする請求項１６に記載の液晶ディスプレイ装置。
【請求項２２】
前記複数個のワイヤーアレイ層のうち、最下層にあるナノワイヤーの下端から最上層にあるナノワイヤーの上端までの距離は、９６から４００ｎｍの範囲を有することを特徴とする請求項１６に記載の液晶ディスプレイ装置。
【請求項２３】
光を照射するバックライトユニットと、
前記バックライトユニットからの光のうち、第１偏光は透過させ、第２偏光は反射させるナノワイヤーグリッド偏光子と、
前記ナノワイヤーグリッド偏光子を通過した光を利用して映像を形成する液晶パネルと、を備え、
前記ナノワイヤーグリッド偏光子は、可視光領域の入射光のうち、第１偏光は透過し、第２偏光は反射し、
基板と、
前記基板上に配列されたものであって、ワイヤーコアと前記ワイヤーコアを取り囲んだシェルとを有するコア−シェルナノワイヤーが平行かつ周期的に配列された複数個のナノワイヤーアレイ層と、を備え、
前記複数個のナノワイヤーアレイ層が積層されたことを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
【請求項２４】
前記ワイヤーコアは、金属で形成されたことを特徴とする請求項２３に記載の液晶ディスプレイ装置。
【請求項２５】
前記ナノワイヤーは、アルミニウム、銀、金、銅、ニッケルのうちいずれか一つで形成されたことを特徴とする請求項２４に記載の液晶ディスプレイ装置。
【請求項２６】
前記シェルは、誘電体で形成されたことを特徴とする請求項２３に記載の液晶ディスプレイ装置。
【請求項２７】
前記ワイヤーコアの直径とナノワイヤーの直径との比は、０．４から０．７の範囲を有することを特徴とする請求項２３に記載の液晶ディスプレイ装置。
【請求項２８】
前記複数個のナノワイヤーアレイ層のうち、最下層にあるナノワイヤーのコアの下端から最上層にあるナノワイヤーのコアの上端までの距離は、９６から４００ｎｍの範囲を有することを特徴とする請求項２３に記載の液晶ディスプレイ装置。
【請求項２９】
前記ナノワイヤーグリッド偏光子をナノワイヤーの長手方向に対して垂直にカットした断面から見るとき、前記ナノワイヤーが周期的な三角格子状または四角格子状に配列されることを特徴とする請求項２３に記載の液晶ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無偏光の光が入射するとき、一つの偏光は透過し、他の偏光は反射するワイヤーグリッド偏光子に係り、光効率及び明暗比が優秀であり、大面積の製作及び大量生産が可能なナノワイヤーを利用したナノワイヤーグリッド偏光子及びそれを採用した液晶ディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの応用分野で光源から発光された光を便利に制御するために、光の偏光特性を利用する。例えば、液晶パネルを利用した液晶ディスプレイ装置の場合、液晶パネルは、液晶分子が直線偏光の偏光方向を変化させることによって光を通過または遮断するシャッタ機能を行うので、一方向に直線偏光された光のみを使用する。しかし、一般的に光源から提供される光は、無偏光の光であるので、液晶ディスプレイ装置に偏光板が備えられる。かかる偏光板として、ワイヤーグリッド偏光子（Ｗｉｒｅ  Ｇｒｉｄ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ：ＷＧＰ）が使われる。
【０００３】
ＷＧＰは、基板に金属ワイヤーが周期的かつ平行に配列されているが、通常的なＷＧＰ構造の斜視図及び断面図を図１Ａ及び図１Ｂにそれぞれ示す。前記構造で配列された金属ワイヤーの配列間隔距離が入射光の波長より短ければ、回折が起きないために偏光子として作動が可能である。具体的に、ＷＧＰは、電場が金属ワイヤーに垂直な偏光（第１偏光）は透過し、平行な偏光（第２偏光）は反射する。
【０００４】
ＷＧＰは、一つの偏光は透過し、他の偏光は反射する特性により、液晶ディスプレイ装置に使われる。ＷＧＰは、理論的には、第１偏光を１００％透過し、第２偏光を１００％反射するが、実際には、第１偏光の一部を反射させ、第２偏光の一部を透過させる。ＷＧＰの第１偏光の透過率をＴ、第２偏光の反射率をＲ、第１偏光の透過率を第２偏光の透過率で分けた値をＣＲとするとき、Ｔ、Ｒは、液晶ディスプレイの光効率の尺度となり、ＣＲは、明暗比のような画質に関連した尺度となる。それらのＴ，Ｒ，ＣＲが高いほど、優秀な性能のディスプレイを具現できる。
【０００５】
通常的に液晶ディスプレイ装置に使われる吸収型偏光板は、光源から供給される無偏光の光のうち、一つの偏光の光は透過し、他の偏光の光は吸収する。したがって、少なくとも半分の光量が損失されて光利用効率が低下する。そして、透過すべき光まで吸収する場合に、光損失がさらに増加する。一方、ＷＧＰは、透過してはならない偏光を吸収せずに光源に戻すことによって再使用を図る。かかる動作は、吸収型偏光板の使用に比べて光利用効率を向上させると予想される。
【０００６】
ＷＧＰは、図１Ａに示したように、透明な基板１０、基板１０上に平行に配列された金属ワイヤー１５を備える。図１Ｂは、ＷＧＰの動作を説明するためのものであって、無偏光の光がＷＧＰに入射されれば、第１偏光はワイヤー１５を通過し、第２偏光はワイヤー１５で反射される。
【０００７】
ＷＧＰが実際のシステムに使われる時には、微細な線幅の金属ワイヤーの腐食防止及び物理的な衝撃に対する保護のために、ＷＧＰの金属ワイヤーは、空気に露出されないように、図２に示したようにワイヤー１５の周囲が誘電体２０で取り囲まれた構造を有しうる。ここで、ワイヤーグリッドの配列間隔距離をｐ、ワイヤーの幅をｗ、ワイヤーの厚さをｔ、入射光の入射角をθとする。金属ワイヤー１５は、アルミニウムで形成され、誘電体２０と基板１０との屈折率は１．５であり、ｐ＝１００ｎｍ、ｗ＝５０ｎｍ、ｔ＝１２０ｎｍであるとき、光の入射角θに対する光効率Ｅｆｆを入射波長＝４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍに対して図３Ａに示した。光効率Ｅｆｆのさらに具体的な説明は後述する。そして、第１偏光の透過率を第２偏光の透過率で分けた明暗比ＣＲを図３Ｂにそれぞれ示した。ここで適用したアルミニウムの屈折率は、下記の表１の通りである。
【０００８】
【表１】
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【０００９】
図３Ａ及び図３Ｂを参照すれば、入射角０から６０°の範囲に対してＥｆｆ＞０．６３及びＣＲ＞２６００の効果が表れる。しかし、かかる構造のＷＧＰを製作するとき、線形ワイヤーパターンを光の波長より短い周期で形成するが、例えば可視光領域に対してＷＧＰが動作するためには、パターンの周期が２００ｎｍより短ければならない。かかる微細パターンの形成は、一般的に電子ビームリソグラフィまたはナノインプリントリソグラフィを通じて行われる。しかし、かかる製作方法によっては、製作できるサイズが最大８インチ×８インチほどであるので、大面積の製作及び大量生産が困難であるという短所がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、前記した問題点を解決するためのものであって、ナノワイヤーを利用して大面積の製作及び大量生産が可能であり、光効率及び明暗比が優秀なナノワイヤーグリッド偏光子を提供するところにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、ナノワイヤーグリッド偏光子を備えて、光効率及び明暗比が優秀であり、生産性が向上した液晶ディスプレイ装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、可視光領域の入射光のうち、第１偏光は透過し、第２偏光は反射するワイヤーグリッド偏光子において、誘電体層と、前記誘電体層の内部にナノワイヤーが互いに平行に離隔されて周期的に配列された複数個のナノワイヤーアレイ層と、を備え、前記複数のナノワイヤーアレイ層が互いに離隔されるように積層されたことを特徴とするナノワイヤーグリッド偏光子を提供する。
【００１３】
前記ナノワイヤーは、金属で形成される。
【００１４】
前記ナノワイヤーは、アルミニウム、銀、金、銅、ニッケルのうちいずれか一つで形成される。
【００１５】
前記ナノワイヤーは、円形、楕円形または四角形の断面形状を有する。
【００１６】
前記目的を達成するために、可視光領域の入射光のうち、第１偏光は透過し、第２偏光は反射するナノワイヤーグリッド偏光子において、基板と、前記基板上に配列されたものであって、ワイヤーコアと前記ワイヤーコアを取り囲んだシェルとを有するコア−シェルナノワイヤーが平行かつ周期的に配列された複数個のナノワイヤーアレイ層と、を備え、前記複数個のナノワイヤーアレイ層が積層されたことを特徴とするナノワイヤーグリッド偏光子を提供する。
【００１７】
前記シェルは、誘電体で形成される。
【００１８】
前記コアの直径とナノワイヤーの直径との比は、０．４から０．７の範囲を有する。
【００１９】
前記複数層のワイヤーアレイ層のうち、最下層にあるナノワイヤーのコアの下端から最上層にあるナノワイヤーのコアの上端までの距離は、９６から４００ｎｍの範囲を有する。
【００２０】
前記ナノワイヤーグリッド偏光子をナノワイヤーの長手方向に対して垂直にカットした断面から見るとき、前記ナノワイヤーが周期的な三角格子状または四角格子状に配列される。
【００２１】
前記他の目的を達成するために、光を照射するバックライトユニットと、前記バックライトユニットからの光のうち、第１偏光は透過させ、第２偏光は反射させるナノワイヤーグリッド偏光子と、前記ナノワイヤーグリッド偏光子を通過した光を利用して映像を形成する液晶パネルと、を備え、前記ナノワイヤーグリッド偏光子は、可視光領域の入射光のうち、第１偏光は透過し、第２偏光は反射し、誘電体層と、前記誘電体層の内部にナノワイヤーが互いに平行に離隔されて周期的に配列された複数個のナノワイヤーアレイ層と、を備え、前記複数のナノワイヤーアレイ層が互いに離隔されるように積層された液晶ディスプレイ装置を提供する。
【００２２】
前記他の目的を達成するために、光を照射するバックライトユニットと、前記バックライトユニットからの光のうち、第１偏光は透過させ、第２偏光は反射させるナノワイヤーグリッド偏光子と、前記ナノワイヤーグリッド偏光子を通過した光を利用して映像を形成する液晶パネルと、を備え、前記ナノワイヤーグリッド偏光子は、可視光領域の入射光のうち第１偏光は透過し、第２偏光は反射し、基板と、前記基板上に配列されたものであって、ワイヤーコアと前記ワイヤーコアを取り囲んだシェルとを有するコア−シェルナノワイヤーが平行かつ周期的に配列された複数個のナノワイヤーアレイ層と、を備え、前記複数個のナノワイヤーアレイ層が積層されたことを特徴とする液晶ディスプレイ装置を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によるナノワイヤーグリッド偏光子は、大量生産が可能なナノワイヤーを利用して製作されるので、生産性が向上する。そして、ナノワイヤーが周期的に配列されたナノワイヤーアレイ層を複数層積層することによって、優秀な光効率及び明暗比が得られる。
【００２４】
また、本発明による液晶ディスプレイ装置は、ナノワイヤーグリッド偏光子を採用して映像を形成することによって、生産性が向上し、偏光効率が改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の一実施形態によるナノワイヤーグリッド偏光子は、ナノワイヤーが周期的かつ平行に配列されたナノワイヤーアレイ層が複数層で積層される。図４Ａから図４Ｃに示すように、本発明によるナノワイヤーグリッド偏光子１００は、誘電体１０５の内部に複数層のナノワイヤーアレイ層が周期的に配列されて構成される。図４Ａでは、第１ないし第４ナノワイヤーアレイ層１２１、１２２、１２３、１２４が積層された構造を例示した。各ナノワイヤーアレイ層１２１、１２２、１２３、１２４は、ナノワイヤー１１０が周期的かつ平行に互いに離隔されるように配列されている。ナノワイヤー１１０の配列間隔距離がｐであるとき、ｐは、入射光の波長より短く、ナノワイヤーの直径ｗは、入射波長より小さく、長さは、入射波長より長い。また、前記各ナノワイヤーアレイ層１２１、１２２、１２３、１２４は、互いに離隔されるように積層されている。
【００２６】
前記ナノワイヤー１１０は、色々な形状の断面を有し、例えば円形、楕円形または四角形などが可能である。また、ナノワイヤー１１０は、金属で形成され、例えばアルミニウム、銀、金、銅、ニッケルのうちいずれか一つで形成される。ナノワイヤーアレイ層は、図４Ｂに示したように、各層のナノワイヤーが層ごとに互いに交互に位置するように配列できる。すなわち、ナノワイヤーグリッド偏光子１００をナノワイヤー１１０の長手方向に対して垂直にカットした断面から見るとき、各ナノワイヤー１１０は、周期的な三角格子形態に配列される。または、図４Ｃに示したように、各層のナノワイヤーが縦方向に一列に配置されるように配列できる。すなわち、ナノワイヤーグリッド偏光子１００をナノワイヤー１１０の長手方向に対して垂直にカットした断面から見るとき、ナノワイヤー１１０が周期的な四角格子形態に配列される。その他にも、前記ナノワイヤーアレイ層の個数及び配列方法は多様に構成することが可能であり、具体的なナノワイヤーアレイ層の個数については後述する。
【００２７】
ナノワイヤーは、大量で生産することが可能であるので、ナノワイヤーを利用して偏光子を製作する場合、大面積の製作及び大量生産が可能であり、ナノワイヤーアレイ層を複数層で積層すれば、明暗比及び光効率が向上する。これについては、後述する具体的な実施形態を参照して説明する。
【００２８】
図５は、本発明の他の実施形態によるナノワイヤーグリッド偏光子２００を示す図面であって、コア２０３とコア２０３を取り囲んでいるシェル２０５とからなるコア−シェルナノワイヤー２１０が周期的に配列されたナノワイヤーアレイ層が複数層積層されている。前記複数層のナノワイヤーアレイ層は、例えば第１、第２、第３及び第４ナノワイヤーアレイ層２２１、２２２、２２３、２２４を備える。
【００２９】
前記コア２０３は、金属で形成され、例えばアルミニウム、銀、金、銅、ニッケルのうちいずれか一つで形成される。コア−シェルナノワイヤー２１０は、互いに接するように配列され、または一定間隔で離隔されて配列されることも可能である。前記シェル２０５は、誘電体で形成され、図４Ａ及び図４Ｂに示した構造で誘電体１０５の役割を行える。すなわち、コア２０３は、誘電体であるシェル２０５により一定間隔で離れて配列されるので、グリッド偏光子としての機能を行える。コア−シェルナノワイヤーの配列方式は、多様に可能であり、例えば最も効率的な空間活用のために、ナノワイヤーの長手方向軸に対して垂直な平面にカットした断面から見るとき、三角格子形態に配列される。または、各ナノワイヤーアレイ層を積層するとき、ナノワイヤーが各層ごとに一列に配置されるように配列することも可能である。
【００３０】
図６は、コア−シェルナノワイヤー２１０が誘電体２２０内に配列された構造を示す図面である。基板２０１上に第１から第４ナノワイヤーアレイ層２２１２２２、２２３、２２４が積層され、ナノワイヤーアレイ層の周辺が誘電体２２０で満たされる。前記誘電体２２０は、ナノワイヤーが外部に露出されて損傷されるか、または物理的な衝撃から保護するためのものである。
【００３１】
本発明によるナノワイヤーグリッド偏光子は、大量生産が可能なナノワイヤーを利用して偏光子を製作するので、生産性が向上する。さらに、コア−シェルナノワイヤーを密着させる場合には、配列間隔を調節する必要がないため、容易に偏光子を製作できるという利点がある。
【００３２】
一方、本発明によるナノワイヤーグリッド偏光子を利用して液晶ディスプレイ装置を製作できる。図７は、液晶ディスプレイ装置３００を概略的に示す図面であって、光を照射するバックライトユニット３０３と、バックライトユニット３０３から照射された光を利用して映像を形成するための液晶パネル３１５と、を備える。バックライトユニット３０３としては、液晶パネル３１５の下方に位置した光源から光を直接照射する直下型と、導光板と導光板の側面に備えられた光源とから構成される側光型とがいずれも使用可能である。前記バックライトユニット３０３と液晶パネル３１５との間には、ナノワイヤーグリッド偏光子３１０が配置される。
【００３３】
前記ナノワイヤーグリッド偏光子３１０は、図４、図５及び図６を参照して説明した構造を有し、第１偏光、例えばｐ偏光の光は透過させ、第２偏光、例えばｓ偏光の光は反射させる過程を通じて入射された光のほとんどを第１偏光（ｐ偏光）の光に出射させる。これにより、液晶パネル３１５での偏光効率を向上させる。
【００３４】
具体的に液晶ディスプレイ装置の動作を説明すれば、バックライトユニット３０３を通じて発光した無偏光の光Ｌｏがナノワイヤーグリッド偏光子３１０に入射すれば、第１偏光Ｌｐは、透過されて液晶パネルの偏光光源として使われる。一方、第２偏光Ｌｓは、反射されてバックライトユニット３０３に戻って再使用される過程を経る。ワイヤーグリッド偏光子の性能は、第１偏光の透過率Ｔｐ、第１偏光の反射率Ｒｐ、第２偏光の透過率Ｔｓ、第２偏光の反射率Ｒｓの四つの値により評価される。図７を参照して、バックライトユニット３０３で生成された光が液晶パネル３１５に有用な偏光光源に転換される効率Ｅｆｆを計算すれば、次の通りであり、これは、光効率を表す尺度である。
【００３５】
【数１】
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【００３６】
ここで、Ｒｂは、ナノワイヤーグリッド偏光子３１０で反射されてバックライトユニット３０３に戻った光が反射されて、ナノワイヤーグリッド偏光子３１０に再び入射される比率を表す。他の重要な尺度としてＴｐをＴｓで分けた値ＣＲが使われるが、これは、全体の液晶パネルの明暗比のような画質に関連した尺度である。本発明によるナノワイヤーグリッド偏光子に対して光効率Ｅｆｆと明暗比ＣＲとを知るために、図６に示したナノワイヤーグリッド偏光子に対してナノワイヤーアレイ層の個数Ｌ、配列間隔距離ｐ、ナノワイヤーの直径ｗを配列間隔距離ｐで分けた値を変化させつつ光効率と明暗比との変化を知ろうとする。
【００３７】
コア−シェルナノワイヤー２１０の金属コア２０３は、アルミニウムで形成し、シェル２０５は、屈折率が１．５である物質で形成する。基板２０１と誘電体２２０との屈折率も１．５に設定する。かかる構造は、結果的にその断面を見れば、屈折率が１．５である誘電体に金属コア２０３が三角格子形状に配列された構造（図４Ｂ参照）と同じである。かかる構造において、ｐ、ｗ／ｐ、Ｌの三つの変数を多様に変化させつつ光効率Ｅｆｆと明暗比ＣＲとを計算して、優秀な光効率と明暗比ＣＲとを表す構造を分かる。以下で第１から第５実施形態について説明し、その結果を、グラフを参照して説明する。それらの実施形態では、一般的にバックライトユニットでＲｂが０．９である点を考慮して、Ｒｂ＝０．９に仮定してＥｆｆを計算する。
【００３８】
＜第１実施形態＞
第１実施形態では、Ｌ＝３層、ｐ＝５０ｎｍ、ｗ／ｐ＝０．６である。また、複数層のナノワイヤーアレイ層のうち、最下層にあるナノワイヤーのコアの下端から最上層にあるナノワイヤーのコアの上端までの距離をｈとするとき、ｈ＝１０７ｎｍである。第１実施形態のＥｆｆ、ＣＲを図８Ａ及び図８Ｂに波長別にそれぞれ示す。入射角θが０から６０°に対して、Ｅｆｆ＞０．６３、ＣＲ＞４０００の結果が得られる。ここで、入射角θは、図６に示したようにナノワイヤーグリッド偏光子の法線に対する入射光の勾配を表す。
【００３９】
＜第２実施形態＞
第２実施形態では、Ｌ＝４層、ｐ＝６０ｎｍ、ｗ／ｐ＝０．５、ｈ＝１８６ｎｍである。第２実施形態のＥｆｆ、ＣＲを図９Ａ及び図９Ｂにそれぞれ示す。入射角が０から６０°に対して、Ｅｆｆ＞０．６４、ＣＲ＞１８０００の結果が得られる。
【００４０】
＜第３実施形態＞
第３実施形態では、Ｌ＝６層、ｐ＝４０ｎｍ、ｗ／ｐ＝０．５、ｈ＝１９３ｎｍである。第３実施形態のＥｆｆ、ＣＲを図１０Ａ及び図１０Ｂにそれぞれ示す。入射角が０から６０°に対して、Ｅｆｆ＞０．６５、ＣＲ＞５８０００の結果が得られる。
【００４１】
＜第４実施形態＞
第４実施形態では、Ｌ＝８層、ｐ＝３０ｎｍ、ｗ／ｐ＝０．５、ｈ＝１９７ｎｍである。第４実施形態のＥｆｆ、ＣＲを図１１Ａ及び図１１Ｂにそれぞれ示す。入射角が０から６０°に対して、Ｅｆｆ＞０．６５、ＣＲ＞８８０００の結果が得られる。
【００４２】
＜第５実施形態＞
第５実施形態では、Ｌ＝１２層、ｐ＝２０ｎｍ、ｗ／ｐ＝０．５、ｈ＝２００ｎｍである。第５実施形態のＥｆｆ、ＣＲを図１２Ａ及び図１２Ｂにそれぞれ示す。入射角が０ないし６０°に対して、Ｅｆｆ＞０．６５、ＣＲ＞１３００００の結果が得られる。
【００４３】
前記実施形態を総合すれば、Ｌ、ｐ、ｗを変化させるとき、Ｅｆｆ値はほとんど変化がないのに対し、ＣＲ値は、Ｌが増加し、ｐが減少するほど増加するということが分かる。図２に示した既存のワイヤーグリッド偏光子がＥｆｆ＞０．６３、ＣＲ＞２６００の効果を有するものと比較するとき、前記実施形態は、光効率はほぼ類似しているか、またはそれより高い値を有し、かつ明暗比ＣＲは非常に向上したということが分かる。ＷＧＰが優秀な性能を有するＬ、ｐ、ｗの範囲を知るために、Ｌ＝３、ｐ＝３０から８０ｎｍ、ｗ／ｐ＝０．４から０．８である場合のＥｆｆ、ＣＲを次の表２及び表３に提示する。
【００４４】
【表２】
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【００４５】
【表３】
2008262205.tif 000006
【００４６】
前記表２及び表３を参照すれば、ｗ／ｐ＝０．５から０．７であり、ｈ＞９６ｎｍの領域でＥｆｆ＞０．６、ＣＲ＞１０００の比較的優秀な性能が達成される。そして、Ｌ＝６、ｐ＝１５から８０ｍ、ｗ／ｐ＝０．３から０．７である場合のＥｆｆ、ＣＲを表４及び表５にそれぞれ表す。ここで、ｗ／ｐ＝０．４から０．６であり、ｈ＝１０７から４００ｎｍの領域でＥｆｆ＞０．６、ＣＲ＞１０００の優秀な性能が達成される。
【００４７】
【表４】
2008262205.tif 000007
【００４８】
【表５】
2008262205.tif 000008
【００４９】
前述した第１から第５実施形態の結果及び表２から表５の結果を考慮して、優秀なＥｆｆ、ＣＲを達成するために、ｗ／ｐは０．４から０．７の範囲を有し、ｈは９６から４００ｎｍの範囲を有するようにナノワイヤーグリッド偏光子を設計できる。しかし、その他にも、Ｌ、ｐ、ｗを変化させつつ所望の光効率Ｅｆｆと明暗比ＣＲとを得ることが可能である。
【００５０】
前記した実施形態は、例示的なものに過ぎないものであって、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能である。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲に記載の発明の技術的思想により決まらねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、液晶ディスプレイ装置関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１Ａ】従来の四角断面のＷＧＰの斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示したＷＧＰの断面図である。
【図２】従来のワイヤーが誘電体物質により取り囲まれた形態のＷＧＰの断面図である。
【図３Ａ】図２に示したＷＧＰに入射される光の入射角による光効率を波長別に示すグラフである。
【図３Ｂ】図２に示したＷＧＰで入射光の入射角による第１偏光の透過率を第２偏光の透過率で分けた値ＣＲを入射光の波長別に示すグラフである。
【図４Ａ】本発明の望ましい一実施形態によるナノワイヤーグリッド偏光子の斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａの断面図である。
【図４Ｃ】本発明の望ましい一実施形態によるナノワイヤーグリッド偏光子でワイヤーの配列を変更した例を示す図面である。
【図５】本発明の他の実施形態によるナノワイヤーグリッド偏光子の斜視図である。
【図６】図５に示したナノワイヤーグリッド偏光子のワイヤーが誘電体により取り囲まれた形態のＷＧＰを示す図面である。
【図７】本発明の望ましい実施形態によるナノワイヤーグリッド偏光子を採用した液晶ディスプレイ装置を概略的に示す図面である。
【図８Ａ】本発明の第１実施形態によるＷＧＰに入射される光の入射角による光効率を波長別に示すグラフである。
【図８Ｂ】本発明の第１実施形態によるＷＧＰで入射光の入射角による第１偏光の透過率を第２偏光の透過率で分けた値を入射光の波長別に示すグラフである。
【図９Ａ】本発明の第２実施形態によるＷＧＰに入射される光の入射角による光効率を波長別に示すグラフである。
【図９Ｂ】本発明の第２実施形態によるＷＧＰで入射光の入射角による第１偏光の透過率を第２偏光の透過率で分けた値を入射光の波長別に示すグラフである。
【図１０Ａ】本発明の第３実施形態によるＷＧＰに入射される光の入射角による光効率を波長別に示すグラフである。
【図１０Ｂ】本発明の第３実施形態によるＷＧＰで入射光の入射角による第１偏光の透過率を第２偏光の透過率で分けた値を入射光の波長別に示すグラフである。
【図１１Ａ】本発明の第４実施形態によるＷＧＰに入射される光の入射角による光効率を波長別に示すグラフである。
【図１１Ｂ】本発明の第４実施形態によるＷＧＰで入射光の入射角による第１偏光の透過率を第２偏光の透過率で分けた値を入射光の波長別に示すグラフである。
【図１２Ａ】本発明の第５実施形態によるＷＧＰに入射される光の入射角による光効率を波長別に示す図面である。
【図１２Ｂ】本発明の第５実施形態によるＷＧＰで入射光の入射角による第１偏光の透過率を第２偏光の透過率で分けた値を入射光の波長別に示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１００  ナノワイヤーグリッド偏光子、
１０５  誘電体、
１１０  ナノワイヤー、
１２１  第１ナノワイヤーアレイ層、
１２２  第２ナノワイヤーアレイ層、
１２３  第３ナノワイヤーアレイ層、
１２４  第４ナノワイヤーアレイ層、
ｐ  ナノワイヤーの配列間隔距離、
ｗ  ナノワイヤーの直径。
【図１Ａ】
2008262205.tif 000009
【図１Ｂ】
2008262205.tif 000010
【図２】
2008262205.tif 000011
【図３Ａ】
2008262205.tif 000012
【図３Ｂ】
2008262205.tif 000013
【図４Ａ】
2008262205.tif 000014
【図４Ｂ】
2008262205.tif 000015
【図４Ｃ】
2008262205.tif 000016
【図５】
2008262205.tif 000017
【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
2008262205.tif 000020
【図８Ｂ】
2008262205.tif 000021
【図９Ａ】
2008262205.tif 000022
【図９Ｂ】
2008262205.tif 000023
【図１０Ａ】
2008262205.tif 000024
【図１０Ｂ】
2008262205.tif 000025
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
2008262205.tif 000029