KR20170043585A - 전자기 간섭 실딩 광학 편광자를 위한 시스템들, 장치, 및 방법들 - Google Patents

전자기 간섭 실딩 광학 편광자를 위한 시스템들, 장치, 및 방법들 Download PDF

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KR20170043585A
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케빈 엘. 커닝햄
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명의 실시예들은 실딩 및 반사성 광학 편광자를 위한 시스템들, 장치, 및 방법들을 제공한다. 편광자는 광학적으로 반사성이고 전기적으로 전도성인 라인들의 미세 와이어 어레이; 및 광학적으로 반사성이고 전기적으로 전도성인 라인들의 성긴 그리드를 포함한다. 미세 와이어 어레이 및 성긴 그리드는 서로 전기적으로 커플링되고, 접지 단자에 전기적으로 커플링된다. 다수의 부가적인 양상들이 개시된다.

Description

전자기 간섭 실딩 광학 편광자를 위한 시스템들, 장치, 및 방법들{SYSTEMS, APPARATUS, AND METHODS FOR AN ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE SHIELDING OPTICAL POLARIZER}
[0001] 본원은 2014년 8월 14일자로 출원되고, 발명의 명칭이 "전자기 간섭 실딩 광학 편광자를 위한 시스템들, 장치, 및 방법들"인 미국 가출원 번호 제62/037,412호를 우선권으로 주장하며, 상기 미국 가출원은 모든 목적을 위해 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
[0002] 본 발명은 광학 편광자들에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 전자기 간섭(EMI, electromagnetic interference) 실딩을 제공하는 광학 편광자들을 위한 시스템들, 장치 및 방법들에 관한 것이다.
[0003] 기존의 액정 디스플레이(LCD, liquid crystal display)들은 교차된(예를 들어, 서로에 대해 90도 회전된) 편광의 2개의 광학 편광자들 사이에 액정(LC, liquid crystal)들을 배치함으로써 광을 변조한다. 광자가 데카르트 공간을 통하여 교차된 광학 편광자들의 쌍을 향해 이동하는 것을 고려해 본다. 광자가 x-축을 따라 편광되고 z-축을 따라 전파되는 경우, 편광자가 x-축을 따라 정렬(align)되면, 광자는 제 1 광학 편광자를 통과할 것이다. 이 광자가 y-축을 따라 정렬된 제 2의 교차된 편광자에 도달할 때, 광자는 편광자의 타입에 따라 흡수되거나 반사될 것이다. 원칙적으로, 광은 교차된 편광자들을 통과하게 되지 않을 것이다. 그러나, 편광자들 사이에 배치된 LC 재료의 배향은 광자들의 편광을 회전시켜, 광이 스택을 통과하도록 허용할 수 있다. 회전량은 LCD 내에 제조된 박막 트랜지스터(TFT, thin-film transistor)들에 의해 제어되는 전계에 의해 결정된다.
[0004] 기존의 광학 편광자들은 흡수성(absorptive)이다. 예를 들어, LCD의 백라이트에 의해 생성된 비편광된 광의 50% 초과가 제 1 편광자에 의해서만 흡수된다. 이러한 어레인지먼트(arrangement)들은 필수적으로 광을 소비하여, 에너지를 제 1 편광자 내의 열로 변환하고, 따라서 비효율적이다.
[0005] 중성의 정도, 투과된 컬러의 레벨, 반사된 복사선(radiation)의 레벨, 및 바람직하지 않은 근적외선 및 전자기 간섭(EMI) 복사선의 투과 레벨들과 같은 디스플레이들의 성능 특징들을 조정하기 위해 광학 필터들(편광자들 이외의)이 사용된다. 가시 광선, 적외선을 수정하고, 컬러를 조정하고, 반사를 감소시킬 수 있으며, 서로로부터의 (디스플레이를 포함하는) 디바이스 내의 다양한 전자 부품들 사이에 EMI 복사선 실딩을 제공할 수 있는, EMI 실딩을 갖는 그러한 필터들이 개발되었다. 통상적으로, 별도의 EMI 실딩 막(예를 들어, 투명한 도전성 메쉬 구성을 갖는 막)과 함께 복수의 상이한 광학 필터 막들이 디바이스의 최종적인 원하는 시각적 출력을 생성하는데 사용되어 왔다. 이들 광학 필터들 중 일부는 EMI 실딩을 또한 제공하면서, 필터들의 광학적 성능 특징들을 조정하기 위해 교번하는(alternating) 컨덕터들 및 유전체들의 간섭 스택들(예를 들어, 파브리-페로(Fabry-Perot))을 이용하였다. 이 스택들의 컨덕터들은 대개 별개의 금속 층들이며 유전체들은 대개 금속 산화물 층들이다. 금속 산화물 층들은 높은 제조 비용들을 초래할 수 있는 매우 느린 증착 속도를 가질 수 있다. 원하는 성능 특징들을 얻기 위해 전자 디바이스들에서 복수의 광학 필터들을 사용하는 것은, 비용을 증가시키고, 디바이스들의 부피를 크게 하고, 원하는 이미지들의 전송에 상당한 손실을 야기할 수 있다.
[0006] 따라서, 디스플레이들의 비용 및 벌크를 증가시키지 않고, 효율적으로 광학 편광을 제공하고 EMI 실딩을 제공하기 위한 향상된 시스템들, 장치 및 방법들이 필요하다.
[0007] 몇몇 실시예들에서, 본 발명은 액정 디스플레이 시스템을 제공한다. LCD 시스템은, 제 1 실딩 반사성 광학 편광자; 제 1 실딩 반사성 광학 편광자 근처에 배치된 컬러 필터; 컬러 필터 근처에 배치된 액정 층 및 박막 트랜지스터; 액정 층 및 박막 트랜지스터 근처에 배치된 제 2 실딩 반사성 광학 편광자; 및 광 소스, 디퓨저, 및 백 리플렉터를 포함하는 백라이트 어셈블리를 포함하며, 백라이트 어셈블리는 제 2 실딩 반사성 광학 편광자 근처에 배치된다.
[0008] 몇몇 다른 실시예들에서, 본 발명은 실딩 및 반사성 광학 편광자 장치를 제공한다. 편광자 장치는, 광학적으로 반사성이고 전기적으로 전도성인 라인들의 미세 와이어 어레이; 및 광학적으로 반사성이고 전기적으로 전도성인 라인들의 성긴 그리드를 포함한다. 미세 와이어 어레이 및 성긴 그리드는 서로 전기적으로 커플링되고, 접지 단자에 전기적으로 커플링된다.
[0009] 또 다른 실시예들에서, 본 발명은 편광자 장치를 제조하기 위한 방법을 제공한다. 방법은, 기판 상에 미세 와이어 어레이를 형성하는 단계 ― 미세 와이어 어레이는 전도성 및 반사성 라인들을 포함함 ―; 미세 와이어 어레이 상에 성긴 그리드를 형성하는 단계 ― 성긴 그리드는 전도성 및 반사성 라인들을 포함함 ―; 및 미세 와이어 어레이 및 성긴 그리드를 접지 단자에 전기적으로 커플링시키는 단계를 포함한다.
[0010] 본 발명의 또 다른 피처들, 양상들 및 장점들은 본 발명을 실행하기 위하여 고려된 최선의 모드를 포함하는 복수의 예시적인 실시예들 및 구현예들을 예시함으로써, 다음의 상세한 설명, 첨부된 청구 범위들 및 첨부 도면들로부터 더욱 완전하게 명백해질 것이다. 본 발명의 실시예들은 또한 다른 및 상이한 애플리케이션들이 가능할 수 있으며, 몇몇 세부사항들은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 관점들에서 수정될 수 있다. 따라서, 도면들 및 설명들은 본질적으로 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 제한적인 것으로 간주되어서는 안된다. 도면들은 반드시 축적에 따라 도시되지는 않는다. 설명은 청구범위들의 사상 및 범위 내에 있는 모든 수정들, 등가물들 및 대안들을 커버하도록 의도된다.
[0011] 도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 액정 디스플레이(LCD) 시스템을 도시하는 개략적 블록도이다.
[0012] 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 센서 층들을 포함하는 대안적인 예시적 LCD 시스템을 도시하는 개략적 블록도이다.
[0013] 도 3a-3e는 본 발명의 실시예들에 따른 전자기 간섭(EMI) 실딩 광학 편광자 장치를 제조하기 위한 예시적인 프로세스 단계들을 예시한다.
[0014] 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 EMI 실딩 광학 편광자 장치를 제조하는 제 1 예시적 방법을 예시하는 흐름도이다.
[0015] 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 와이어 그리드 편광자(wire grid polarizer)를 통한 광 투과가 와이어들의 높이 및 광의 파장에 기반하여 변하는 것을 예시하는 그래프이다.
[0016] 도 6a 내지 6c는 본 발명의 실시예들에 따른 EMI 실딩 광학 편광자 장치를 제조하는 제 2 예시적 방법을 예시한다.
[0017] 본 발명의 실시예들은 전자기 간섭(EMI) 실딩 광학 편광자를 위한 시스템들, 장치 및 방법들을 제공한다. 상기 언급된 바와 같이, 종래의 편광자들은 흡수성이다. LCD의 백라이트에 의해 생성된 약 50%의 광은 제 1 편광자(예를 들어, 백라이트와 LC/TFT 층들 사이의 편광자)에 의해 흡수된다. 대조적으로, 본 발명의 실시예들의 편광자들은 반사성이다. 반사 편광자(통상적으로 종래의 편광자에 흡수될)와 반대의 편광을 갖는 광자들은 백라이트와 하부 편광자 사이에 있는 확산판으로 다시 반사된다. 백라이트의 백 리플렉터(back reflector)는 광의 편광을 스크램블(scramble)하는 산광기를 통해 다시 광을 "재반사(re-reflect)"하여, 이 재반사된 광의 약 50%가 제 1 편광자를 통과할 것이다. 재반사된 광의 나머지 약 50%는 다시 제 1 편광자에서 반사되고, 그후 백 리플렉터에서 반사되고, 산광기를 통해 다시 편광자로 반사되어, 약 50%가 통과되고 약 50%는 반사될 것이다. 사실상 모든 광이 올바른 편광을 가진 편광자를 통과할 때까지 이 광의 재활용은 반복된다. 그렇지 않으면 흡수될 종래의 "재활용" 방법들은 LCD 시스템들에 추가 비용 및 두께를 부가하는 비싼 부가 층들(예를 들어, 3M 코퍼레이션으로부터 입수가능한 Vikuiti™ 반사 편광자 막들(DBEF))을 사용한다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 추가적인 비용 및 스택 두께를 도입하지 않으면서, LCD의 에너지 효율을 상당히 개선한다.
[0018] 비효율성뿐 아니라, 종래의 LCD는 LCD 내에 함께 집적되는 다양한 디바이스들 사이의 전기적 노이즈를 겪는다. 가장 주목할만한 것은 LCD의 표면(터치 패널) 상에서 터치를 감지하는데 사용되는 전기 회로들과 액정들(LC)의 배향을 제어하는 LCD 내의 회로들(예를 들어, 박막 트랜지스터(TFT) 어레이) 사이의 전기적 노이즈이다. 또한 백라이트를 제어하는 것들(예를 들어, 로컬 디밍(local dimming)), 디스플레이에 내장될(built into) 수 있는 다른 센서들과 연관되는 것들(예를 들어, 압력, 온도, 광 센서들), 및 디스플레이와 직접 관련되지 않는 디바이스 내의 다른 회로들을 포함하는 수개의 다른 회로들에 의해 생성된 전기적 노이즈를 가질 수 있다. 또한, 사용자들에게 디스플레이하기 위해 시뮬레이팅된 촉각 피드백을 제공하는 햅틱(haptic) 디바이스들과 같은 더 새로운 기술들은 간섭 노이즈를 또한 생성할 수 있는 LC 제어 회로들에 인접한 회로부(circuitry)를 포함한다. 이러한 노이즈 소스들은 LCD의 디자인을 제한하고, 센서들의 감도를 약화시키며, LCD들을 사용하는 디바이스들의 동작을 방해할 수 있다.
[0019] 또한, 본 발명의 실시예들의 반사 편광자들은 또한 이들 다양한 회로들이 생성할 수 있는 전자기 노이즈의 실딩을 제공한다. 전기적으로 접지되는 도전성 와이어 그리드(예를 들어, 평행한 미세 도전성 와이어들의 어레이를 포함함)를 사용함으로써, 반사 편광자들은 액정 배향을 제어하는 LCD 내의 회로들과, 예를 들어 터치 센서들, 압력 센서들, 온도 센서들, 광 센서들 및 다른 센서들을 포함할 수 있는 모든 다른 외부 회로들 뿐 아니라 사이에 전기 실딩 층을 제공한다 백라이팅 및 LC 제어 회로부에 근접한 다른 디바이스들(예를 들어, 햅틱 디바이스들)을 제어하는 회로들 사이에 전기적 실딩의 층을 제공한다. 몇몇 실시예들에서, 반사 및 도전성 편광자는 주변 경계가 접지되는 각각의 와이어에 연결된 도전성 주변 경계에 의해 둘러싸일 수 있다.
[0020] 가시광 편광자로서 기능하기 위해, 도전성 평행 라인들은 가늘고 가깝게 이격되어 있다. 예를 들어, 사람의 눈이 분간할 수 있는 가장 짧은 파장인 400 nm 광을 편광시키기 위해, 편광자는 하나의 파장 내에 있도록 이격된 수개의(예를 들어, 3개 또는 그 초과의) 라인들을 가질 것이다. 예를 들어, 약 60nm 내지 약 130nm의 라인 피치(line pitch) 및 약 10nm 내지 약 30nm의 라인 폭을 갖는 미세 와이어 어레이가 사용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 약 100nm의 피치 및 약 20nm의 라인 폭을 갖는 어레이 라인들이 사용될 수 있다. 다른 피치들 및 라인 폭들이 사용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 광학 리소그래피 기법들은 막 또는 유리 기판 상에 근접하게 이격된 도전성 라인들을 생성하는데 사용될 수 있고, 다른 실시예들에서는 임프린트 리소그래피 기법들이 이용될 수 있다.
[0021] 또한, 몇몇 실시예들에서, 미세 와이어 어레이 외에, 미세 와이어 어레이와 함께(예를 들어, 그 위에 놓이거나 또는 그와 통합되는) 반사성 도전성 라인들의 제 2의 더 성긴(coarser) 그리드가 막 또는 기판 상에 형성될 수 있다. 더 성긴 그리드는 픽셀들의 발광부들, 예를 들어, 블랙 매트릭스 및 TFT들과 직접 정렬되지 않는 디스플레이의 영역들과 매칭 및 정렬되도록 패터닝될 수 있다. 이것은 광의 EMI 실딩 및 반사를 더욱 향상시킨다. 특히, 블랙 매트릭스 및 TFT들을 통과하는 광은 바람직하지 않은데, 이는 이들 영역이 어두운 회색으로 나타나, LCD 상의 이미지에 매력적인 외관을 제공하지 않을 것이기 때문이다. 또한, 이 광 누출이 LCD에 걸쳐 변화하는 경우, 이미지에 대한 수용할 수 없는 가시적 왜곡이 있을 수 있다. 더 성긴 그리드를 블랙 매트릭스 및 TFT들과 정렬되도록 위치설정함으로써, 이 광 누출은 최소화되고, 블랙 매트릭스의 어두움(darkness) 및 농도(consistency)는 향상된다. 또한, 편광자가 블랙 매트릭스의 영역에서 반사를 제공하고 이들 구역들을 통한 광량이 감소되기 때문에, 블랙 매트릭스의 품질은 감소될 수 있고 그리고/또는 블랙 매트릭스 구역의 흡수 층들은 불필요할 수 있다. 이러한 이점은 본 발명의 실시예들에 따른 LCD 시스템들의 비용을 더욱 감소시킬 수 있다.
[0022] 몇몇 실시예들에서, (예를 들어, 편광 기능 및 실딩을 제공하는) 블랙 매트릭스 및 TFT들과 정렬된 반사성 도전성 라인들의 미세 어레이, 및 (예를 들어, 실딩폐 기능 및 반사 기능 양자 모두를 향상시키는) 블랙 매트릭스 및 TFT들과 정렬된 반사성 도전성 라인들의 더 성긴 그리드 모두는 상이한 라인 폭들 및 피치들을 갖는 하나의 그리드로서 동시에 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 미세 어레이 및 성긴 그리드는 개별적으로, 그러나 동일한 막 층 상에 형성될 수 있다. 이러한 제 2 방법은 제조를 단순화할 수 있는데, 이는 LC들에 대해 미세 어레이를 정렬하기 위한 공차가 넓고, 성긴 그리드를 정렬하기 위한 공차가 더 좁지만 더 큰 관련 영역으로 인해 여전히 비교적 넓기 때문이다. 두 경우 모두, 미세 어레이 및 성긴 그리드의 조합은, 노이즈 보호가 향상된 더욱 에너지 효율적이고 더 얇은 LCD를 가능하게 하는 EMI 실딩 반사 편광자를 초래한다.
[0023] 몇몇 실시예들에서, (예를 들어, 편광 기능 및 실딩을 제공하는) 반사성 도전성 라인들의 미세 어레이는 통과되는 광의 파장(예를 들어, 컬러)에 기반하여 라인들의 높이, 폭 및 피치를 조정함으로써 각각의 컬러 픽셀에 대한 최대 광 투과율를 위해 최적화될 수 있다. 다시 말해, 라인들이 통과하는 픽셀 컬러들에 기반하여, 기판으로부터의 도전성 라인들의 높이, 피치에 관한 라인들의 폭 및/또는 라인들의 피치를 변화시킴으로써, 편광자를 통해 투과된 광량은 최적화될 수 있다. 다양한 높이, 폭 및/또는 피치를 갖는 이 미세 어레이 구조는, 반투명 임프린트 구조 상에 증착된 금속 층의 에치 백(etch back)이 적절한 위치들에서 상이한 높이들을 갖는 미세 어레이를 생성하도록, 각각의 상이한 컬러 영역마다 상이한 임프린트 패턴을 가짐으로써 임프린트 리소그래피를 사용하여 제조될 수 있다.
[0024] 이제 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 단순화된 예시적인 LCD 시스템(100)이 도시된다. 시스템(100)은 2개의 편광자들(예를 들어, 상부 편광자(106) 및 하부 편광자(108)) 사이에 2개의 유리 기판들(예를 들어, 상부 유리 기판(102) 및 하부 유리 기판(104))을 포함한다. 유리 기판들(102, 104) 사이에는 블랙 매트릭스(116) 내의 픽셀들(112) 및 TFT들(114)을 포함하는 컬러 필터 아래에 액정들(110)이 배치된다. 스페이서(118)는 컬러 필터 및 상부 유리 기판(102)을 지지하고 하부 유리 기판(104)으로부터 분리하는데 사용된다. 시일(120)은 액정들(110)을 둘러싸고 있다. 광은 도광판(126), 프리즘 시트(128) 및 산광기(130)를 통해 광을 통과시키는 백 리플렉터(124)를 조명하는 LED들 또는 CCFL 램프 튜브들(122)을 포함할 수 있는 백라이트에 의해 제공된다. 몇몇 실시예들에서, LCD 시스템(100)은 액정들(110) 위에 정렬 막(132)을 포함할 수 있다. 액정들(110) 아래의 행 전극들(134)의 층 및 액정들(110) 위의 열 전극들(136)의 층이 또한 포함된다. 몇몇 실시예들에서, LCD 시스템(100)은 열 전극들(136) 위에 오버코트 막(138)을 포함할 수 있다.
[0025] 상기 설명된 바와 같이, 종래의 비반사 편광자에 의해 흡수되었을 광은 하부 편광자(108)를 통과하지 않는 임의의 광을 다시 반사킴으로써 재사용된다. 또한, 상부 편광자(106)를 통과하지 않은 광은 상부 편광자(106)에 의해 다시 반사되어, 재사용된다.
[0026] 도 2는 렌즈(202)와 상부 편광자(206) 사이에 센서(204)(예를 들어, 터치 센서, 온도 센서, 햅틱 디바이스 등 중 하나 이상)를 갖는 렌즈(202)를 포함하는 대안적인 LCD 시스템(200)의 일부를 도시한다. 상부 편광자(206) 아래에는 컬러 필터(208) 및 TFT 층(210)(예를 들어, TFT 어레이, LC들, 전극들 등)이 배치된다. TFT 층(210) 아래에는, 백라이트 어셈블리(214)와 TFT 층(210) 사이에 하부 편광자(212)가 배치된다. 본 발명의 실시예들에 따라, 센서(204)에 의해 발생된 EMI 노이즈는, 반사 광학 편광자인 것에 더하여 접지된 도전성 EMI 실드인 상부 편광자(206)에 의해 TFT 층(210)에 도달하는 것이 차단된다.
[0027] 도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시예들에 따른 EMI 실딩 반사 광학 편광자를 구성하는 예시적인 시퀀스를 도시한다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 미세 와이어 어레이(300A)는 기판 또는 박막 상에 형성된다. 미세 와이어 어레이(300A)는 규칙적인 평행 도전성 반사 라인들로 전체 기판을 커버한다. 상기 언급된 바와 같이, 가시광 편광자로서 기능하기 위해, 도전성 평행 라인들은 가늘고 가깝게 이격되어 있다. 예를 들어, >400 nm 광을 편광시키기 위해, 편광자는 하나의 파장 내에 있도록 이격된 수개의(예를 들어, 3개 또는 그 초과의) 라인들을 가질 것이다. 예를 들어, 약 60nm 내지 약 130nm의 라인 피치(line pitch) 및 약 10nm 내지 약 30nm의 라인 폭을 갖는 미세 와이어 어레이가 사용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 약 100nm의 피치 및 약 20nm의 라인 폭을 갖는 어레이 라인들이 사용될 수 있다. 다른 피치들 및 라인 폭들이 사용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 광학 리소그래피 기법들은 막 또는 유리 기판 상에 근접하게 이격된 도전성 라인들을 생성하는데 사용될 수 있고, 다른 실시예들에서는 임프린트 리소그래피 기법들이 이용될 수 있다.
[0028] 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 미세 와이어 어레이(300A)는 나노 임프린트 리소그래피를 사용하여 먼저 막 또는 유리 기판 상에 임프린트를 생성함으로써 제조될 수 있다. 그 후, 임프린트는 예를 들어 알루미늄 또는 다른 금속의 물리적 기상 증착(PVD, physical vapor deposition)을 사용하여 채워진다. 몇몇 실시예들에서, 임프린트된 기판 상에 얇은 투명 산화물을 먼저 증착한 다음, 임프린트를 도전성 및 반사성 금속으로 채우는 데 광학적 이점들이 있다. 산화물은 또한 PVD를 사용하여 증착될 수 있다. 그 후, 여분의 금속은 에칭 제거되어, 미세 와이어 어레이(300A)가 될 임프린트된 구역들 내에 금속만을 남길 수 있다.
[0029] 대안적 실시예에서, 미세 와이어 어레이(300A)는 먼저 PVD를 통해 블랭킷 금속(예를 들어, 알루미늄 또는 다른 반사 금속) 층을 증착함으로써 제조될 수 있다. 그 후, 임프린트 층이 금속층 상에 증착된다. 다음으로, 임프린트 템플릿의 패턴이 임프린트 층으로 임프린트되고, 임프린트 층은 활성화 에너지(예를 들어, UV 광, 열, e-빔 등)로 경화된다. 경화된 임프린트 층의 임프린트된 패턴은 비교적 깊은데(예를 들어, 경화 된 물질의 얇은 층), 여기서 아래 놓인 금속 층은 제거되고, 금속이 남아있는 곳에서 비교적 얕다(예를 들어, 경화된 재료의 더 두꺼운 층). 경화된 재료는 그 후 미세 와이어 어레이(300A)만이 남을 때까지, 경화된 재료 및 금속 모두가 (예를 들어, 진공 반응성 이온 에칭(RIE, reactive ion etch) 또는 습식 에칭 기법들을 사용하여) 후속 에칭되는 에칭 단계에서 마스크로서 사용된다.
[0030] 도 3b는 예시를 목적으로 미세 와이어 어레이(300A)로부터 분리된 성긴 그리드(300B)를 도시한다. 성긴 그리드(300B)는 블랙 매트릭스 픽셀 웰(well)들 및 TFT들과 동일한 패턴을 갖는다(예를 들어, TFT 영역들은 각각의 픽셀 웰의 하부 코너들에서 정사각 형상이다). 몇몇 실시예들에서, 성긴 그리드(300B)는 미세 와이어 어레이(300A)와 별도로 패터닝될 수 있다. 예를 들어, 미세 와이어 어레이(300A)가 형성된 후, 포토리소그래피를 사용하여 미세 와이어 어레이(300A)의 상단 상에 성긴 그리드(300B)가 형성될 수 있다. 대안적으로, 성긴 그리드(300B)가 형성될 수 있고, 그 후 미세 와이어 어레이(300A)가 성긴 그리드 상에 형성될 수 있다. 다른 대안적 실시예에서, 미세 와이어 어레이(300A) 및 성긴 그리드(300B)는 두 개의 분리된 층들 상에 형성될 수 있다. 상기 언급된 바와 같이, 미세 와이어 어레이(300A)와 성긴 그리드(300B)를 별도로 형성하는 것은 제조를 단순화 할 수 있는데, 이는 미세 와이어 어레이가 특정 LCD 시스템의 픽셀 패턴과 독립적인 반면 성긴 그리드(300B)가 픽셀 패턴에 특정되기 때문이다. 또한, 몇몇 실시예들에서, 미세 와이어 어레이(300A)를 임프린트하고 성긴 그리드(300B)에 대해 포토리소그래피를 사용하는 것이 더 쉬울 수 있는데, 이는 패터닝의 성긴 그리드(300B) 부분의 분해능이 정확할 필요가 없기 때문이다. 또 다른 실시예에서, 미세 와이어 어레이(300A) 및 성긴 그리드(300B) 모두는 임프린트 리소그래피를 사용하여 동시에 형성될 수 있다.
[0031] 어떤 대안적인 방법이 사용되는지와 무관하게, 결과적인 실딩 편광자 패턴(300C)이 도 3c에 도시된다. 최적의 접지를 제공하기 위해, 실딩 편광자 패턴(300C)의 도전성 라인들은 도 3d에 도시된 바와 같이 EMI 실딩 반사 광학 편광자(300D)를 생성하기 위해 패턴의 주변부에서 접지 프레임에 결합되고 그 접지 프레임에 의해 둘러싸인다. 도 3e는 TFT/LC 층 상에 배치되고 정렬된 EMI 실딩 반사 광학 편광자(300D)를 갖는 LCD 시스템(300E)의 상면도를 도시한다.
[0032] 이제 도 4를 참조하면, EMI 실딩 반사 광학 편광자를 제조하는 예시적인 방법(400)을 도시하는 흐름도가 제공된다. 여기에 제시된 방법(400)의 엘리먼트들의 순서는 방법(400)을 특정 순서로 제한하려고 의도된 것이 아니다. 다른 순서들도 가능하다. 미세 와이어 어레이가 박막 또는 기판 상에 형성된다(402). 미세 와이어 어레이는 가시광의 편광자로서 기능하도록 일정하게 이격된 도전성 및 반사성 라인들을 포함한다. 동시에, 이전에 또는 이후에, 성긴 그리드가 미세 와이어 어레이(404)와 함께 또는 미세 와이어 어레이(404) 상에 형성된다. 성긴 그리드는 광을 통과시키지 않는 LCD의 영역들과 매칭되도록 패터닝된다. 즉, 성긴 그리드는 LCD의 블랙 매트릭스 및 TFT의 패턴과 매칭된다. 성긴 그리드의 라인들은 또한 도전성이고 반사성일 뿐 아니라, 미세 와이어 어레이의 라인들에 전기적으로 결합된다. 미세 와이어 어레이 및 성긴 그리드는 접지 단자(406)에 전기적으로 결합되고, 미세 와이어 어레이 및 성긴 그리드는 LCD 시스템(408)의 컬러 필터 및 액정들과 정렬된다.
[0033] 도 5는 와이어 그리드 편광자를 통한 광 투과가 와이어의 높이 및 광의 파장에 기반하여 간섭 현상으로 인해 변화하는 것을 예시하는 그래프(500)이다. 예로서, 50 nm 내지 300 nm로 변화하는 높이를 갖는 3개의 상이한 파장의 광(예를 들어, 450 nm(청색), 550 nm(녹색), 및 650 nm(적색))이 편광자들을 통해 지향되었다. 그래프(500)에 도시된 바와 같이, 약 140 nm의 높이를 갖는 편광자는 450 nm 파장 광의 최대 양을 투과시키고; 약 180nm의 높이를 갖는 편광자는 550nm 파장 광의 최대 양을 투과시키고; 약 220nm의 높이를 갖는 편광자는 650nm의 파장 광의 최대 양을 투과시킨 것으로 밝혀졌다. 따라서, 라인들이 배치되는 서브-픽셀 컬러에 기반하여 미세 어레이 라인들의 높이를 변화시킴으로써, 서브-픽셀의 광의 최적의 투과가 달성될 수 있다. 도전성 라인들의 피치 및 폭은 또한 개별적으로 또는 높이와 조합하여 변화되어, 최적의 투과를 달성할 수 있음을 주목한다.
[0034] 도 6a 내지 도 6c는 다양한 도전성 라인 높이들을 갖는 실딩 반사 광학 편광자의 작은 부분의 예시적인 형성 프로세스를 예시하는 확대된 단면도들이다. 도 6a에서, 임프린트 리소그래피 또는 다른 적절한 방법을 통해 다양한 높이 구조들(604)이 상부에 형성된 투명 기판(602)의 일부가 도시된다. 다양한 높이 구조들(604)는 예를 들어 투명 레지스트 재료로 형성된다. 도시된 예시적인 실시예에서, 다양한 높이 구조들(604)은 일정한 피치(P)로 규칙적으로 이격되어 있다. 상이한 높이들(HB, HR 및 HG)은 상이한 서브 픽셀 컬러들(예를 들어, 청색, 적색 및 녹색)에 대응하는 다양한 높이 구조들(604)에 대해 선택된다. 유사하게, 상이한 서브-픽셀 컬러들에 대응하는 다양한 높이 구조들(604)에 대해 상이한 폭들(WB, WR 및 WG)이 선택된다. 피치(P), 높이들(HB, HR 및 HG), 및 폭들(WB, WR 및 WG)은 다양한 높이 구조들(604)을 통한 광 투과를 최적화하도록 선택된다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, HB는 450 nm 파장의 청색 광의 투과를 최적화(예를 들어, 최대화)하기 위해 약 140 nm이도록 선택될 수 있다; HR은 650 nm 파장의 적색 광의 투과를 최적화(예를 들어, 최대화)하기 위해 약 220 nm이도록 선택될 수 있다; 및 HG는 550 nm 파장의 녹색 광의 투과를 최적화(예를 들어, 최대화)하기 위해 약 180 nm이도록 선택될 수 있다. 유사하게, 몇몇 실시예들에서, WB는 피치(P)의 약 20 %이도록 선택될 수 있고; WR은 피치(P)의 약 49 %이도록 선택될 수 있고; 및 WG는 피치(P)의 약 38 %이도록 선택될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 피치(P)는 약 150nm이도록 선택될 수 있다. 다른 값들이 사용될 수도 있다.
[0035] 도 6b에 도시된 바와 같이, 다음에 금속(606) 증착은 실질적으로 편평한 상부 표면이 달성되도록 다양한 높이 구조(604) 및 기판(602) 위에 (예를 들어, PVD를 통해) 블랭킷된다. 금속(606)은 반사성이도록 선택되고, 알루미늄 또는 다른 금속을 포함할 수 있다. 도 6c에서, 금속(606)을 에칭한 후, 다양한 높이의 도전성 반사 라인들의 패턴이 다양한 높이 구조들(604) 사이의 트렌치들을 채운다. 예를 들어, 청색 450 nm 파장 광을 편광시키기 위한 도전성 반사 라인들(608)의 높이는 대략 HB와 동일하고; 적색 650 nm 파장 광을 편광시키기 위한 도전성 반사 라인들(610)의 높이는 HR과 대략 동일하고; 녹색 550nm 파장 광을 편광시키기 위한 도전성 반사 라인들(612)의 높이는 대략 HG와 동일하다.
[0036] 다양한 높이 구조들(604)의 폭은 금속(606)의 거의 동일한 체적이 다양한 높이 구조들(604) 사이의 트렌치들에 증착되도록 선택된다. 트렌치 내에 증착된 금속(606)의 대략 동일한 체적을 갖는 것은 에칭 프로세스가 얼마나 많은 상부 표면 영역이 에칭에 노출되는지에 따라 변화하는 속도로 금속(606)을 소모하게 한다. 다양한 높이 구조들(604)가 일정한 피치(P)로 배치되기 때문에, 다양한 높이 구조들(604)이 넓을수록 트렌치/와이어 폭들(WWB, WWR, WWG)은 더 좁아지고, 에칭에 노출되는 표면적은 더 작아지고, 트렌치/와이어 폭이 더 좁은 곳에서 에칭은 더 느리게 진행되고, 에칭이 중단될 때 결과적인 와이어 높이들은 더 높아진다. 다시 말해, 다양한 높이 구조들(604)의 폭은 최종적 와이어 높이들을 제어하는데 사용될 수 있다. 다음의 표는 위의 예시적 값들에 기반한 예시적 구성을 예시한다.
[0037]
Figure pct00001
[0038] 다음의 표는 위의 예시적 값들을 계산하기 위한 수학 공식들을 제공한다.
Figure pct00002
[0039] 반사 라인들(608, 610, 612)의 그룹들 사이에서, 더 넓고 더 짧은 금속 라인들(614)이 형성됨에 유념한다. 이들 금속 라인들은 도 3b의 성긴 그리드(300B)의 수직 라인들에 대응한다.
[0040] 다수의 실시예들이 이 개시물에서 설명되며, 단지 예시를 목적으로 제시된다. 설명된 실시예들은 어떤 의미로도 제한하는 것이 아니며, 제한하도록 의도되지 않는다. 현재 개시된 발명(들)은 개시물로부터 용이하게 명백한 바와 같이 다수의 실시예들에 폭넓게 적용가능하다. 본 기술분야의 당업자는 개시된 발명(들)이 구조적, 논리적, 소프트웨어적 및 전기적 수정들과 같은 다양한 수정들 및 변경들로 실시될 수 있음을 인식할 것이다. 개시된 발명(들)의 특정 피처들이 하나 이상의 특정 실시예들 및/또는 도면들을 참조하여 설명될 수 있지만, 달리 명시되지 않는 한, 그러한 피처들은 그들이 참조하여 설명되는 하나 이상의 특정 실시예들 또는 도면들에서의 사용에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다.
[0041] 전술한 설명은 발명의 예시적인 실시예들만을 개시한다. 발명의 범위 내에 포함되는 상기 개시된 장치, 시스템들 및 방법들의 수정들은 본 기술분야의 당업자들에게 쉽게 명백해질 것이다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 EMI 실딩 반사 편광자들은 본 명세서에 도시된 디스플레이들 외에 다른 타입의 디스플레이들과 함께 사용될 수 있다.
[0042] 따라서, 본 발명은 그것의 예시적인 실시예들과 관련하여 개시되었지만, 다음의 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위 내에 다른 실시예들이 포함될 수 있음을 이해해야 한다.

Claims (15)

  1. 액정 디스플레이 시스템으로서,
    제 1 실딩 반사성 광학 편광자;
    상기 제 1 실딩 반사성 광학 편광자 근처에 배치된 컬러 필터;
    상기 컬러 필터 근처에 배치된 액정 층 및 박막 트랜지스터;
    상기 액정 층 및 상기 박막 트랜지스터 근처에 배치된 제 2 실딩 반사성 광학 편광자; 및
    광 소스, 디퓨저, 및 백 리플렉터를 포함하는 백라이트 어셈블리
    를 포함하며,
    상기 백라이트 어셈블리는 상기 제 2 실딩 반사성 광학 편광자 근처에 배치되는,
    액정 디스플레이 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 실딩 반사성 광학 편광자 근처에 배치된 하나 또는 그 초과의 센서들을 더 포함하는,
    액정 디스플레이 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 실딩 반사성 광학 편광자 및 상기 제 2 실딩 반사성 광학 편광자는 반사성 및 전도성 라인들의 미세 와이어 어레이들을 포함하는,
    액정 디스플레이 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 미세 와이어 어레이들은 임프린트 리소그래피를 통해 형성되는,
    액정 디스플레이 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 미세 와이어 어레이들은 가시 광을 편광시키도록 이격되고 치수결정되는,
    액정 디스플레이 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 실딩 반사성 광학 편광자 및 상기 제 2 실딩 반사성 광학 편광자는 반사성 및 전도성 라인들의 성긴(coarse) 그리드들을 포함하는,
    액정 디스플레이 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 성긴 그리드들은 상기 컬러 필터의 패턴과 매칭하도록 패터닝되는,
    액정 디스플레이 시스템.
  8. 편광자 장치로서,
    광학적으로 반사성이고 전기적으로 전도성인 라인들의 미세 와이어 어레이; 및
    광학적으로 반사성이고 전기적으로 전도성인 라인들의 성긴 그리드
    를 포함하며,
    상기 성긴 그리드는 상기 미세 와이어 어레이에 전기적으로 커플링되는,
    편광자 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 미세 와이어 어레이 및 상기 성긴 그리드에 전기적으로 커플링된 접지 프레임을 더 포함하는,
    편광자 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 미세 와이어 어레이는 임프린트 리소그래피를 통해 형성되는,
    편광자 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 성긴 그리드는 액정 디스플레이의 컬러 필터의 패턴과 매칭하도록 패터닝되는,
    편광자 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 미세 와이어 어레이 및 상기 성긴 그리드는 단일 층에 일체형으로(integrally) 형성되는,
    편광자 장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 미세 와이어 어리에 및 상기 성긴 그리드는 층층이 형성되는,
    편광자 장치.
  14. 편광자 장치를 제조하기 위한 방법으로서,
    기판 상에 미세 와이어 어레이를 형성하는 단계 ― 상기 미세 와이어 어레이는 전도성 및 반사성 라인들을 포함함 ―;
    상기 미세 와이어 어레이 상에 성긴 그리드를 형성하는 단계 ― 상기 성긴 그리드는 전도성 및 반사성 라인들을 포함함 ―; 및
    상기 미세 와이어 어레이 및 상기 성긴 그리드를 접지 단자에 전기적으로 커플링시키는 단계
    를 포함하는,
    편광자 장치를 제조하기 위한 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 미세 와이어 어리에 및 상기 성긴 그리드를 LCD 시스템의 컬러 필터와 정렬시키는 단계를 더 포함하는,
    편광자 장치를 제조하기 위한 방법.
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