CN110770646A - 基板 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及其上形成有特定类型的间隔物的基板、包括形成在所述间隔物上的配向膜的基板、以及使用这样的基板的光学装置。在本申请中，通过控制形成在基板上的间隔物的形状，即使当在顶部上形成配向膜并进行取向处理时，也可以进行均匀的取向处理而不受间隔物的段差等的任何影响，由此可以提供能够提供具有优异光学性能的装置的基板等。

Description

基板
技术领域
本申请要求基于在2017年6月30日提交的韩国专利申请第10-2017-0083496号的优先权权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
本申请涉及基板。
背景技术
已知能够通过在彼此相对设置的两个基板之间设置液晶化合物、或液晶化合物和染料的混合物等来调整透光率或颜色的光学装置。例如，专利文献1公开了应用液晶主体和二色性染料客体的混合物的所谓的GH单元(guest host cell，宾主单元)。
在这样的装置中，所谓的间隔物位于两个基板之间以保持基板之间的间隔。
<现有技术文献>
<专利文献>
专利文献1：欧洲专利公开第0022311号
发明内容
技术问题
本申请提供了基板，例如，包括间隔物的基板或其上在基板的间隔物上形成有配向膜的基板。
技术方案
本申请的基板包括基础层和存在于基础层上的间隔物。
作为基础层，例如，可以没有特别限制地应用在已知光学装置例如LCD(液晶显示器)的配置中的基板中使用的任何基础层。例如，基础层可以为无机基础层或有机基础层。作为无机基础层，可以例示玻璃基础层等，作为有机基础层，可以例示各种塑料膜等。塑料膜可以由TAC(三乙酰纤维素)膜；COP(环烯烃共聚物)膜，例如降冰片烯衍生物；丙烯酸类膜，例如PMMA(聚(甲基丙烯酸甲酯))；PC(聚碳酸酯)膜；聚烯烃膜，例如PE(聚乙烯)或PP(聚丙烯)；PVA(聚乙烯醇)膜；DAC(二乙酰纤维素)膜；Pac(聚丙烯酸酯)膜；PES(聚醚砜)膜；PEEK(聚醚醚酮)膜；PPS(聚苯砜)膜；PEI(聚醚酰亚胺)膜；PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)膜；PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜；PI(聚酰亚胺)膜；PSF(聚砜)膜或PAR(聚芳酯)膜等来例示，但不限于此。
在本申请的基板中，基础层的厚度也没有特别限制，其中可以根据应用来选择适当的范围。
在基础层上存在间隔物。间隔物可以被固定至基础层。在这种情况下，间隔物可以被固定成与基础层直接接触，或者如果在基础层与间隔物之间存在其他层，则间隔物可以被固定在相关的其他层上。其他层的种类包括驱动光学装置所需的已知层，并且例如，可以例示以下描述的电极层或遮光层等。
间隔物可以为至少在顶部上形成半球形部分的半球形间隔物。通过应用具有这样的半球形部分的间隔物，即使当在其上形成有间隔物的基础层上形成配向膜之后进行取向处理例如摩擦取向或光取向时，即使在其中存在间隔物的区域中，也可以进行均匀的取向处理而不受间隔物的段差(step)的影响。因此，应用本申请的基板的光学装置可以表现出均匀的光学性能。
在本申请中，术语半球形部分可以意指包括其中截面的轨迹具有预定曲率的弯曲形状的间隔物的一部分。此外，半球形部分的截面的轨迹可以包括其中曲率中心存在于截面轨迹内部的弯曲部。
在一个实例中，半球形部分的截面轨迹的最大曲率可以为2,000mm-1或更小。已知的是，曲率是表示线的弯曲程度的数值，其被定义为作为在相关曲线的预定点处的接触圆的半径的曲率半径的倒数。在直线的情况下，曲率为0，并且曲率越大，存在越弯曲的曲线。
通过控制半球形部分的弯曲程度使得半球形部分的截面轨迹的最大曲率为2,000mm-1或更小，即使当在半球形部分的顶部处进行配向膜的取向处理时也可以进行均匀的取向处理。在此，用于确定半球形部分的截面轨迹的截面可以为基础层的任何法向平面。此外，最大曲率可以意指可以在半球形部分的截面轨迹上获得的所有接触圆的曲率中的最大曲率。换言之，半球形部分的截面轨迹可以不包括使得曲率超过2,000mm-1的程度的弯曲部分。
在另一个实例中，最大曲率可以为1,800mm-1或更小、1,600mm-1或更小、1,400mm-1或更小、1,200mm-1或更小、1,000mm-1或更小、900mm-1或更小、950mm-1或更小、850mm-1或更小、800mm-1或更小、750mm-1或更小、700mm-1或更小、650mm-1或更小、600mm-1或更小、550mm-1或更小、500mm-1或更小、450mm-1或更小、400mm-1或更小、350mm-1或更小、300mm-1或更小、250mm-1或更小、200mm-1或更小、或者大约150mm-1或更小。在另一个实例中，最大曲率可以为5mm-1或更大、10mm-1或更大、15mm-1或更大、20mm-1或更大、25mm-1或更大、30mm-1或更大、35mm-1或更大、40mm-1或更大、45mm-1或更大、或者50mm-1或更大。
半球形部分的截面轨迹可以包括或可以不包括曲率为0的部分，即线性部分。
例如，图1是不包括曲率为0的部分的半球形部分的截面轨迹的一个实例，图2是包括曲率为0的部分的半球形部分的截面轨迹的一个实例。
间隔物包括至少在顶部处的如上所述的半球形部分。在本说明书中，术语顶部意指从基础层朝向形成在基础层上的间隔物的方向，底部意指顶部的相反方向。
间隔物可以以各种形状形成，只要其包括半球形部分即可。例如，半球形间隔物可以为其中半球形部分直接形成在基础层(100)的表面上的形状，如图1或2所示，或者可以为包括在顶部处的半球形部分的柱状间隔物，如图3或4所示。
此外，在半球形间隔物的半球形部分中，截面轨迹可以不包括曲率为0的部分，如图1或图3所示，或者截面轨迹还可以包括曲率为0的部分(在顶部上的平坦表面)，如图2或图4所示。在下文中，为了方便起见，与图1或图3中的间隔物的半球形部分相同的形状的半球形部分可以称作通常半球形部分，而具有如图2或图4中的间隔物的半球形部分那样的其中在顶部上形成平坦表面的形状的半球形部分可以称作平坦半球形部分。
在图1至图4中，H2为半球形部分的高度，R为半球形部分的曲率半径，W1为平坦半球形部分的平坦表面的长度(宽度)，W2为间隔物的宽度，H1为通过从间隔物的总高度中减去半球形部分的高度(H2)而获得的值。
半球形部分可以为完整的半球形，或者可以为具有近似半球形的半球形部分。完整的半球形可以为满足以下将描述的关系表达式1的半球形，近似半球形可以为满足以下关系表达式2至4中的任一者的半球形。
半球形部分可以具有其中截面形状满足以下关系表达式1至4中的任一者的形状。
[关系表达式1]
a＝b＝R
[关系表达式2]
a≠b＝R或b≠a＝R
[关系表达式3]
a＝b＜R
[关系表达式4]
a≠b＜R
在关系表达式1至4中，a为在半球形部分截面的虚拟接触圆的中心处测量的半球形部分截面的水平长度，b为在半球形部分截面的虚拟接触圆的中心处测量的半球形部分截面的垂直长度，R为半球形部分截面的虚拟接触圆的曲率半径。
关系表达式1至4中的曲率半径对应于图1至图4中由R表示的长度。
在关系表达式1至4中，虚拟接触圆可以意指与形成半球形部分的曲线接触的多个虚拟接触圆中具有最大曲率半径的接触圆。
如果半球形部分为如图1和图3所示的通常半球形部分，则半球形部分的截面整体上是曲线，并因此与相关曲线的任意点接触的多个虚拟接触圆中具有最大曲率半径的接触圆可以为如关系表达式1至4中提到的接触圆。此外，如果半球形部分为如图2和图4所示的平坦半球形部分，则与半球形部分截面中除顶部上的平坦线之外的两侧曲线的任意点接触的多个虚拟接触圆中具有最大曲率半径的接触圆成为如关系表达式1至4中提到的虚拟接触圆。
在关系表达式1至4中，水平长度为在虚拟接触圆的中心点处在与基础层表面(图1至图4中的附图标记100)水平的方向上测量的长度，以及垂直长度为在与基础层表面(图1至图4中的附图标记100)垂直的方向上测量的长度。
因此，在关系表达式1至4中，a为从半球形部分截面的虚拟接触圆的中心到在水平方向上行进的同时所测量的半球形部分终止的点的长度。该水平长度可以具有这样的两个长度：在向右方向上行进的同时所测量的距离虚拟接触圆的中心的长度和在向左方向上行进的同时测量的长度，其中关系表达式1至4中应用的a意指两个长度中的短长度。在具有图1和3的形状的半球形部分的情况下，水平长度(a)为对应于间隔物的宽度(W2)的1/2的值。此外，在图2和4的情况下，通过将平坦部分的长度(宽度)(W1)与水平长度(a)的两倍相加而获得的值(2a+W1)可以对应于间隔物的宽度(W2)。
在关系表达式1至4中，b为从半球形部分截面的虚拟接触圆的中心到在垂直方向上行进的同时首先遇到半球形部分的点的长度。通常，该垂直长度(b)可以与半球形部分的高度(例如，图1至4中由符号H2表示的长度)大致相同。
图5是满足以上关系表达式1的半球形部分的截面曲线形状，其示出了半球形部分的曲线具有完整的圆曲线，即与虚拟接触圆重合的曲线的情况。
另外，图6至10示出了满足关系表达式2至4中的任一者的半球形部分的近似曲线形状。
可以在间隔物的底部，例如，接触基础层侧的底部处形成其中截面轨迹为曲率中心形成在截面外部的弯曲形状的渐缩部分。通过这种形式，可以进一步提高根据本申请的间隔物的特定形状的优异效果，例如，实现均匀的取向处理等。
具有与上述相同的形状的间隔物的尺寸没有特别限制，其可以考虑到例如期望的光学装置的单元间隙或开口率等来适当地选择。
例如，半球形部分的高度(图1至图4中的H2)可以在1μm至20μm的范围内。在另一个实例中，高度可以为2μm或更大、3μm或更大、4μm或更大、5μm或更大、6μm或更大、7μm或更大、8μm或更大、9μm或更大、10μm或更大、或者11μm或更大。在另一个实例中，高度也可以为19μm或更小、18μm或更小、17μm或更小、16μm或更小、15μm或更小、14μm或更小、13μm或更小、12μm或更小、或者11μm或更小。
此外，半球形部分的宽度(图1至图4中的W2)可以在2μm至40μm的范围内。在另一个实例中，宽度可以为4μm或更大、6μm或更大、8μm或更大、10μm或更大、12μm或更大、14μm或更大、16μm或更大、18μm或更大、20μm或更大、或者22μm或更大。在另一个实例中，宽度可以为38μm或更小、36μm或更小、34μm或更小、32μm或更小、30μm或更小、28μm或更小、26μm或更小、24μm或更小、或者22μm或更小。
当间隔物具有如图1或图2所示的形状时，间隔物的高度可以与半球形部分的高度相同，而当间隔物具有如图3和图4所示的形状时，高度可以为通过将柱状部分的高度(H1)与半球形部分的高度相加而获得的值。在一个实例中，高度可以在1μm至50μm的范围内。
在另一个实例中，高度可以为3μm或更大、5μm或更大、7μm或更大、9μm或更大、11μm或更大、13μm或更大、15μm或更大、17μm或更大、19μm或更大、21μm或更大、23μm或更大、25μm或更大、或者27μm或更大。在另一个实例中，高度可以为48μm或更小、46μm或更小、44μm或更小、42μm或更小、40μm或更小、38μm或更小、36μm或更小、34μm或更小、32μm或更小、30μm或更小、28μm或更小、或者26μm或更小。
通过控制如上所述的半球形间隔物或半球形柱状间隔物的尺寸，即使对于形成在间隔物顶部上的配向膜，也可以进行均匀的取向处理，并且可以保持均匀的单元间隙，并因此当将基板应用于生产光学装置时，可以优异地保持相关装置的性能。
可以使用已知的材料来形成间隔物。在一个实例中，间隔物可以通过包含可紫外固化的树脂来形成。例如，其可以通过使处于这样的状态的可紫外固化的化合物固化来形成：其中可紫外固化的化合物的形状被保持在能够通过以下将描述的压印法形成期望形状的状态，其中作为可紫外固化的化合物的固化产物的可紫外固化的树脂可以形成间隔物。可以用于形成间隔物的可紫外固化的化合物的具体种类没有特别限制，并且例如，可以使用基于丙烯酸酯的聚合物材料或基于环氧的聚合物等，但不限于此。
在本申请中，通过应用这样的材料来生产上述类型的间隔物的方式没有特别限制。例如，可以通过应用压印法来制造间隔物。
例如，可以通过应用如图11示意性示出的压印掩模来制造间隔物。图11的掩模具有这样的形式：在透光(例如，透射紫外线)的主体(901)的一个表面上形成凹形半球形(9011)，以及在主体(901)的其上形成有半球形(9011)的表面上未形成半球形的部分上形成遮光膜(902)。如有必要，可以使主体(901)的其上形成有遮光膜(902)的表面经受适当的脱模处理。
图12示出了使用具有与上述相同的形状的掩模来生产间隔物的示例性方法。如图12所示，首先在基础层(100)的表面上形成可紫外固化的化合物的层(200)，并将掩模(900)压制在层(200)上。然后，如果通过用紫外光等照射掩模(900)的顶部来使化合物的层(200)固化，则根据形成在掩模(900)上的半球形来使化合物固化以形成间隔物。然后，通过移除掩模(900)并除去未固化的化合物，可以以固定在基础层(100)上的形式来形成间隔物。
可以通过在上述过程中调整待照射的紫外光的量、掩模的压制程度和/或掩模(900)的半球形等来制造期望的半球形间隔物或半球形柱状间隔物。
除了基础层和间隔物之外，本申请的基板还可以包括驱动光学装置所需的其他元件。这些元件是各种已知的，并且通常有电极层或遮光层等。在一个实例中，基板还可以包括在基础层与间隔物之间的电极层和/或遮光层。作为电极层，可以应用已知的材料。例如，电极层可以包括金属合金、导电化合物、或者其两者或更多者的混合物。这样的材料可以由金属例如金，CuI，氧化物材料例如ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化铟锌)、ZTO(氧化锌锡)、掺杂有铝或铟的氧化锌、氧化镁铟、氧化镍钨、ZnO、SnO2或In2O3，金属氮化物例如氮化镓，金属硒化物例如硒化锌，金属硫化物例如硫化锌等来例示。透明正空穴注入电极层还可以通过使用Au、Ag或Cu等的金属薄膜与具有高折射率的透明材料例如ZnS、TiO2或ITO的层合体来形成。
电极层可以通过任何方式例如气相沉积、溅射、化学气相沉积或电化学方式来形成。电极层的图案化以已知方式也是可能的而没有任何特别限制，并且电极层可以例如通过已知的光刻法或使用荫罩等的方法来图案化。
作为遮光层，也可以应用已知的材料，并且例如，可以例示通常应用的金属层、金属氧化物层、金属氮化物层或金属氧氮化物层、或者包含有机颜料和/或无机颜料的层。
本申请的基板还可以包括存在于基础层和间隔物上的配向膜。
因此，本申请的另一个示例性基板可以包括基础层；存在于基础层上的间隔物；以及形成在基础层和间隔物上的配向膜。
在此，基础层和间隔物的细节如上所述。
此外，形成在基础层和间隔物上的配向膜的种类没有特别限制，其中可以应用已知的配向膜，例如，已知的摩擦配向膜或光配向膜。
在基础层和间隔物上形成配向膜并在其上进行取向处理的方法也是根据已知的方法。
然而，配向膜可以形成在如上所述的特定类型的间隔物上以同样具有独特的形状。这样的配向膜的形状可以具有遵循存在于底部的间隔物的形状的形状。图13是示意性地示出配向膜的截面轨迹的图。图13是形成在间隔物上的配向膜的截面形状的一个实例，其中顶部示出了其中在具有预定的宽度(W3)和高度(H3)的同时曲率中心形成在截面内侧上的半球形。
例如，配向膜还可以包括在顶部上的上述半球形部分。在这种情况下，半球形部分的截面轨迹的最大曲率可以为2,000mm-1或更小。在另一个实例中，最大曲率可以为1,800mm-1或更小、1,600mm-1或更小、1,400mm-1或更小、1,200mm-1或更小、1,000mm-1或更小、900mm-1或更小、950mm-1或更小、850mm-1或更小、800mm-1或更小、750mm-1或更小、700mm-1或更小、650mm-1或更小、600mm-1或更小、550mm-1或更小、500mm-1或更小、450mm-1或更小、400mm-1或更小、350mm-1或更小、300mm-1或更小、250mm-1或更小、200mm-1或更小、或者150mm-1或更小左右。在另一个实例中，最大曲率可以为5mm-1或更大、10mm-1或更大、15mm-1或更大、20mm-1或更大、25mm-1或更大、30mm-1或更大、35mm-1或更大、40mm-1或更大、45mm-1或更大、或者50mm-1或更大。
配向膜的半球形部分的截面轨迹可以包括或可以不包括曲率为0的部分，即线性部分。
形成在如上所述的间隔物上的配向膜的高度和宽度也根据存在于底部上的间隔物的高度和宽度以及形成的配向膜的厚度等来确定，其没有特别限制。
例如，半球形部分的高度(图13中的H3)可以在1μm至50μm的范围内。在另一个实例中，高度可以为2μm或更大、3μm或更大、4μm或更大、5μm或更大、6μm或更大、7μm或更大、8μm或更大、9μm或更大、10μm或更大、或者11μm或更大。在另一个实例中，高度也可以为48μm或更小、46μm或更小、44μm或更小、42μm或更小、40μm或更小、38μm或更小、36μm或更小、34μm或更小、32μm或更小、30μm或更小、28μm或更小、26μm或更小、24μm或更小、22μm或更小、19μm或更小、18μm或更小、17μm或更小、16μm或更小、15μm或更小、14μm或更小、13μm或更小、12μm或更小、或者11μm或更小。
另外，半球形部分的宽度(图13中的W3)可以在1μm至80μm的范围内。在另一个实例中，宽度可以为2μm或更大、3μm或更大、4μm或更大、6μm或更大、8μm或更大、10μm或更大、12μm或更大、14μm或更大、16μm或更大、18μm或更大、20μm或更大、或者22μm或更大。在另一个实例中，宽度可以为78μm或更小、76μm或更小、74μm或更小、72μm或更小、70μm或更小、68μm或更小、66μm或更小、64μm或更小、62μm或更小、60μm或更小、58μm或更小、56μm或更小、54μm或更小、52μm或更小、50μm或更小、48μm或更小、46μm或更小、44μm或更小、42μm或更小、40μm或更小、38μm或更小、36μm或更小、34μm或更小、32μm或更小、30μm或更小、28μm或更小、26μm或更小、24μm或更小、或者22μm或更小。
如上所述，在本申请的基板的情况下，通过将间隔物的形状调整至独特的形状，可以均匀地进行形成在间隔物上的配向膜的取向处理而不受间隔物的段差的影响。
为了使这种效果最大化，还可以控制配向膜的形状。
例如，如在图13和图14中示出了配向膜的截面，配向膜的截面中从与基板层接触的点朝上的区域可以为其中曲率中心形成在截面外部的曲线形状。该形状可以例如根据间隔物的形状和配向膜的形成条件来形成。因此，即使当在配向膜上进行取向处理例如摩擦处理时，也可以进行不受间隔物的段差影响的均匀的取向处理。
基础层可以通过包括相同或不同的间隔物(包括如上所述的半球形间隔物)来包括复数个间隔物。这样的复数个间隔物可以在同时具有预定的规则性和不规则性的同时设置在基础层上。具体地，基础层上的复数个间隔物中的至少一部分在排列成具有彼此不同的间距方面可以是处于不规则的排列，但是在根据预定规则确定的区域之间以基本上相同的密度排列方面可以是规则的。
即，在一个实例中，设置在基础层上的间隔物中的至少一部分可以设置成具有彼此不同的间距。
在此，当选择复数个间隔物中的一部分以形成处于其中不存在其他间隔物的状态的闭合图形时，术语间距可以被定义为闭合图形的边的长度。此外，除非另有说明，否则间距的单位为μm。
由此形成的闭合图形可以为三角形、四边形或六边形。即，当任选地选择复数个间隔物中的三个间隔物并将其彼此连接时，形成三角形；当选择四个间隔物并将其彼此连接时，形成四边形；当选择六个间隔物并连接时，形成六边形。
图15是四边形的一个实例，所述四边形是通过任选地选择存在于基础层上的间隔物(黑点)中的四个间隔物并通过假想线(虚线)将它们连接而形成的闭合图形。然而，在确定间距时，由此形成的闭合图形形成为使得其中不存在间隔物。因此，例如，在间隔物形成为使得其中存在另一间隔物的情况下，如图16所示，当确定间距时将它们排除。
在一个实例中，作为由此形成的闭合图形的三角形、四边形或六边形的边中具有相同长度的边的数量的比率(％)(在三角形的情况下为100×(相同长度的边的数量)/3，在四边形的情况下为100×(相同长度的边的数量)/4，以及在六边形的情况下为100×(相同长度的边的数量)/6)可以为85％或更小。在另一个实例中，该比率可以为84％或更小、80％或更小、76％或更小、67％或更小、55％或更小、或者40％或更小。该比率的下限没有特别限制。即，在一些情况下，由于闭合图形的所有边的长度可能不相同，因此该比率的下限可以为0％。
如上所述，本申请的间隔物的排列是不规则的，因为其至少一部分具有不同的间距，但是这样的不规则性在一定的规则性下被控制。在此，规则性可以意指间隔物的排列密度在某些区域之间基本上彼此接近。
例如，如果复数个不规则排列的间隔物的标准间距为P，则当在基础层的表面上任选地选择具有10P作为一条边长度的两个或更多个正方形区域时，存在于每个正方形区域中的间隔物的数量的标准偏差为2或更小。
图17是示例性地示出任选地选择具有10P作为一条边长度的四个正方形区域(虚线矩形区域)的情况的图。
在此，术语标准间距意指在如下状态下的相邻间隔物的中心之间的距离：其中实际上，考虑到间隔物的数量和基础层的面积，不规则地设置在基础层上的复数个间隔物被放置成使得所有间隔物实际上都以相同的间距来设置。
确认其中所有上述间隔物被设置成具有相同间距的虚拟状态的方式是已知的，这可以通过使用随机数生成程序例如如CAD、MATLAB、STELLA或Excel来实现。
此外，标准偏差是表示间隔物的数量的分散程度的数值，其是通过离差的正平方根确定的数值。
即，当在基础层的其上形成有间隔物的表面上任选地指定至少两个或更多个矩形区域，然后获得存在于所述区域中的间隔物的数量的标准偏差时，标准偏差为2或更小。在另一个实例中，标准偏差可以为1.5或更小、1或更小、或者0.5或更小。此外，标准偏差意味着数值越低，越实现期望的规则性，因此下限没有特别限制，例如，其可以为0。
另外，在此，指定的矩形区域的数量没有特别限制，只要其为2或更大即可，但是在一个实例中，其可以被选择为任选地选择矩形区域以便不在基础层的表面上彼此重叠的数量，条件是任选地选择的区域所占据的面积为基础层的总面积的约10％或更大、20％或更大、30％或更大、40％或更大、50％或更大、60％或更大、70％或更大、80％或更大、或者90％或更大。
此外，如上所述，形成任意矩形区域的一条边的标准间距(P)的范围可以由存在于基础层上的间隔物的数量和相关基础层的面积来确定，其没有特别限制，并且通常，其可以在100μm至1,000μm的范围内确定。
虽然没有特别限制，但是存在于如上所述的任选地选择的正方形区域中的间隔物的平均数量可以为例如约80至150左右。在另一个实例中，平均数量可以为82或更大、84或更大、86或更大、88或更大、90或更大、92或更大、94或更大、96或更大、或者98或更大。另外，在另一个实例中，平均数量可以为148或更小、146或更小、144或更小、142或更小、140或更小、138或更小、136或更小、134或更小、132或更小、130或更小、128或更小、126或更小、124或更小、122或更小、120或更小、118或更小、116或更小、114或更小、或者112或更小。
另外，间隔物的平均数量(A)与上述标准偏差(SD)之比(SD/A)可以为0.1或更小。在另一个实例中，该比例可以为0.09或更小、0.08或更小、0.07或更小、0.06或更小、0.05或更小、0.04或更小、或者0.03或更小。
平均数量(A)或比例(SD/A)可以任选地改变，并且例如，可以考虑到透射率、单元间隙和/或应用基板的装置中所需的单元间隙的均匀性等来改变数值。
在另一个实例中，当基础层的其上形成有不规则设置的间隔物的表面被分为具有相同面积的两个或更多个区域时，每个单位区域中的间隔物的数量的标准偏差可以为2或更小。
在此，标准偏差的含义及其具体实例如上所述。
即，在所述实例中，当将基础层分为具有相同面积的至少两个区域并获得存在于每个分割的单位区域中的间隔物的数量的标准偏差时，其标准偏差为2或更小。在这种情况下，每个分割的单位区域的形状没有特别限制，只要相关的单位区域被分成具有相同的面积即可，但是其可以为例如三角形、正方形、或六边形区域。此外，在另一个实例中，在上述状态下的标准偏差可以为1.5或更小、1或更小、或者0.5或更小，并且其下限没有特别限制，如上所述，例如，下限可以为0。
在此，单位区域的数量没有特别限制，但是在一个实例中，基础层可以被分为两个或更多个、四个或更多个、六个或更多个、八个或更多个、或者十个或更多个具有相同面积的区域。在此，由于其意味着分割区域的数量越多，间隔物的密度保持得越均匀，因此分割区域的数量的上限没有特别限制。
当在其上设置有复数个间隔物以同时具有规则性和不规则性的基板上选择具有P(其为标准间距)作为一条边的虚拟正方形区域时，存在于相关区域中的间隔物的平均数量可以在0至4的范围内。在另一个实例中，平均数量可以为3.5或更小、3或更小、2.5或更小、2或更小、或者1.5或更小。另外，在另一个实例中，平均数量可以为0.5或更大。在此，其一条边的长度被任选地指定为标准间距(P)的正方形区域的数量没有特别限制，只要其为两个或更多个即可，但是在一个实例中，其可以被选择为任选地选择正方形区域以便不在基础层的表面上彼此重叠的数量，条件是任选地选择的区域所占据的面积为基础层的总面积的约10％或更大、20％或更大、30％或更大、40％或更大、50％或更大、60％或更大、70％或更大、80％或更大、或者90％或更大。
可以调整复数个间隔物的整个密度使得相对于基础层的总面积，间隔物所占据的面积的比率为约50％或更小。在另一个实例中，该比率可以为约45％或更小、约40％或更小、约35％或更小、约30％或更小、约25％或更小、约20％或更小、约15％或更小、约10％或更小、约9.5％或更小、9％或更小、8.5％或更小、8％或更小、7.5％或更小、7％或更小、6.5％或更小、6％或更小、5.5％或更小、5％或更小、4.5％或更小、4％或更小、3.5％或更小、3％或更小、2.5％或更小、2％或更小、或者1.5％或更小。在另一个实例中，该比率可以为约0.1％或更大、0.2％或更大、0.3％或更大、0.4％或更大、0.5％或更大、0.6％或更大、0.7％或更大、0.8％或更大、0.9％或更大、或者0.95％或更大。
当通过以上述形式在基础层上设置复数个间隔物来实现光学装置时，在间隔物在基板之间保持均匀的间距(单元间隙)的同时，可以在不引起所谓的莫尔(moire)现象的情况下确保均匀的光学特性。
如有必要，可以改变各个数值，并且例如，可以考虑到透射率、单元间隙和/或应用基板的装置中所需的单元间隙的均匀性等来改变数值。
复数个间隔物可以布置成使得其间隔正态分布图表示预定的形状。
在此，间隔正态分布图是示出了作为X轴的间隔物之间的间距和作为Y轴的所有间隔物中具有相关间距的间隔物的比率的分布图，其中间隔物的比率是当整个间隔物的数量为1时获得的比率。
图18示出了这样的分布图的一个实例。此外，本文中与间隔正态分布图有关的描述中的间距为作为上述闭合图形的三角形、四边形或六边形中的边的长度。
分布图可以使用已知的随机数坐标程序，例如，CAD、MATLAB或STELLA随机数坐标程序等来获得。
在一个实例中，复数个间隔物可以设置成使得分布图中的半高面积在0.4至0.95的范围内。在另一个实例中，半高面积可以为0.6或更大、0.7或更大、或者0.85或更大。另外，在另一个实例中，半高面积可以为0.9或更小、0.85或更小、0.8或更小、0.75或更小、0.7或更小、0.65或更小、0.6或更小、0.55或更小、或者0.5或更小。
复数个间隔物可以布置成使得在分布图中半高宽(FWHM)与平均间距(Pm)的比例(FWHM/Pm)为1或更小。在另一个实例中，该比例(FWHM/Pm)可以为0.05或更大、0.1或更大、0.11或更大、0.12或更大、或者0.13或更大。此外，在另一个实例中，该比例(FWHM/Pm)为约0.95或更小、约0.9或更小、约0.85或更小、约0.8或更小、约0.75或更小、约0.7或更小、约0.65或更小、约0.6或更小、约0.55或更小、约0.5或更小、约0.45或更小、或者约0.4或更小。
当选择至少80％或更多、85％或更多、90％或更多、或者95％或更多的间隔物以形成作为上述闭合图形的三角形、四边形或六边形时，上述平均间距(Pm)为由所选择的间隔物形成的三角形、四边形或六边形的各条边的长度的平均值。在此，还选择间隔物使得形成的三角形、四边形或六边形相对于彼此不共用顶点。
复数个间隔物可以设置成使得分布图中的半高宽(FWHM)在0.5μm至1,000μm的范围内。在另一个实例中，半高宽(FWHM)可以为约1μm或更大、2μm或更大、3μm或更大、4μm或更大、5μm或更大、6μm或更大、7μm或更大、8μm或更大、9μm或更大、10μm或更大、11μm或更大、12μm或更大、13μm或更大、14μm或更大、15μm或更大、16μm或更大、17μm或更大、18μm或更大、19μm或更大、20μm或更大、21μm或更大、22μm或更大、23μm或更大、或者24μm或更大。在另一个实例中，半高宽(FWHM)可以为约900μm或更小、800μm或更小、700μm或更小、600μm或更小、500μm或更小、400μm或更小、300μm或更小、200μm或更小、150μm或更小、100μm或更小、90μm或更小、80μm或更小、70μm或更小、60μm或更小、50μm或更小、40μm或更小、或者30μm或更小。
复数个间隔物可以设置成使得间隔正态分布图的最大高度(F最大)为0.006或更大且小于1。在另一个实例中，最大高度(F最大)可以为约0.007或更大、约0.008或更大、约0.009或更大、或者约0.0095或更大。另外，在另一个实例中，最大高度(F最大)可以为约0.9或更小、约0.8或更小、约0.7或更小、约0.6或更小、约0.5或更小、约0.4或更小、约0.3或更小、约0.2或更小、约0.1或更小、约0.09或更小、约0.08或更小、约0.07或更小、约0.06或更小、约0.05或更小、约0.04或更小、约0.03或更小、或者约0.02或更小。
当通过在其上设置复数个间隔物以具有呈这样的形式的间隔正态分布图来实现光学装置时，在间隔物在基板之间保持均匀的间距(单元间隙)的同时，可以在不引起所谓的莫尔现象的情况下确保均匀的光学特性。
对于待设置成同时具有如上所述的不规则性和规则性的复数个间隔物引入不规则度的概念。在下文中，将描述用于设计具有这样的形式的间隔物的排列的方法。
为了实现同时具有上述规则性和不规则性的间隔物的排列，执行从正常排列状态开始并且将间隔物重新定位以具有不规则性的步骤。
在此，正常排列状态是这样的状态：其中在基础层上设置复数个间隔物使得可以形成其中所有边都具有相同长度的正三角形、正方形或正六边形。图19是其中设置间隔物以形成正方形作为一个实例的状态。在该状态下的正方形的一条边的长度P可以等于上述标准间距。在这样的排列状态下，基于存在一个间隔物的点指定半径为与一条边的长度P成比例的长度的圆形区域，并且设定程序使得一个间隔物可以在该区域中随机地移动。例如，图19示意性地示出了这样的形式：其中设定半径为相对于长度P的50％长度(0.5P)的圆形区域，并且间隔物在该区域中移动至任意点。可以通过将这样的移动应用于至少80％或更多、85％或更多、90％或更多、95％或更多、或者100％(所有间隔物)的间隔物来实现上述排列。
在这样的设计方法中，成为圆形区域的半径的长度P的比率可以被定义为不规则度。例如，在图19所示的情况下，不规则度为约50％。
在一个实例中，设计方式中的不规则度可以为约5％或更大、约10％或更大、约15％或更大、约20％或更大、约25％或更大、约30％或更大、约35％或更大、约40％或更大、约45％或更大、约50％或更大、约55％或更大、约60％或更大、或者约65％或更大。在一个实例中，不规则度可以为约95％或更小、约90％或更小、约85％或更小、或者约80％或更小。
同时具有上述不规则性和规则性的排列可以通过以与上述相同的方式设计间隔物的排列并根据设计的排列形成间隔物来实现。
另外，在此，虽然例示了正常状态从正方形开始的情况，但是正常状态可以为其他图形，例如正三角形或正六边形，并且在这种情况下，也可以实现上述排列。
此外，用于以与上述相同的方式设计间隔物的排列的方式没有特别限制，并且可以使用已知的随机数坐标程序，例如如CAD、MATLAB、STELLA或Excel随机数坐标程序。
例如，在首先以与上述相同的方式设计间隔物的排列之后，可以制造具有根据相关设计等的图案的掩模，并且可以通过将相关掩模应用于上述光刻或压印法等来实现这样的间隔物。
本申请还涉及使用这样的基板形成的光学装置。
本申请的示例性光学装置可以包括基板和第二基板，第二基板与该基板相对设置且通过该基板中的间隔物保持与该基板的间隙。
在光学装置中，光调制层可以存在于两个基板之间的间隙中。在本申请中，术语光调制层可以包括能够根据目的改变入射光的诸如偏振状态、透射率、色调和反射率的特性中的至少一个特性的所有已知类型的层。
例如，光调制层为包含液晶材料的层，其可以为通过电压(例如，垂直电场或水平电场)的通断而在漫射模式与透明模式之间切换的液晶层、在透明模式与阻挡模式之间切换的液晶层、在透明模式与颜色模式之间切换的液晶层、或者在不同颜色的颜色模式之间切换的液晶层。
能够执行如上所述的动作的光调制层例如液晶层是各种已知的。作为一个示例性的光调制层，可以使用用于典型的液晶显示器的液晶层。在另一个实例中，光调制层还可以为各种类型的所谓的宾主液晶层、聚合物分散型液晶层、像素隔离型液晶层、悬浮颗粒装置或电致变色装置等。
聚合物分散型液晶层(PDLC)为包括PILC(像素隔离型液晶)、PDLC(聚合物分散型液晶)、PNLC(聚合物网络液晶)或PSLC(聚合物稳定的液晶)等的上位概念。聚合物分散型液晶层(PDLC)可以包括例如包含聚合物网络和以与聚合物网络相分离的状态分散的液晶化合物的液晶区域。
光调制层的实施方式或形式没有特别限制，并且可以根据目的没有任何限制地采用任何已知的方法。
此外，如有必要，光学装置还可以包括额外的已知功能层，例如偏振层、硬涂层和/或抗反射层。
有益效果
本申请涉及其上形成有特定类型的间隔物的基板、包括形成在间隔物上的配向膜的基板、以及使用这样的基板的光学装置。在本申请中，通过控制形成在基板上的间隔物的形状，即使当在顶部上形成配向膜并进行取向处理时，也可以进行均匀的取向处理而不受间隔物的段差等的任何影响，由此可以提供能够提供具有优异光学性能的装置的基板等。
附图说明
图1至4是本申请的间隔物的形式的示意图。
图5至10是用于说明本申请的间隔物的形式的图。
图11是示出根据一个实例的可以用于制造本申请的间隔物的掩模的形状的图。
图12是使用图11所示的掩模制造间隔物的过程的示意图。
图13和14是形成在间隔物上的配向膜的截面的示意图。
图15至17是用于说明间隔物之间的间距的图。
图18是间隔物的分布图的一个实例。
图19是用于说明实现不规则度的方法的图。
图20和22是示出实施例中制造的间隔物的形状的照片，图21是示出在图20的间隔物上形成配向膜的情况的照片。
图23至图25是比较实施例7和比较例1的装置的性能的图。
具体实施方式
在下文中，将通过实施例具体描述本申请，但是本申请的范围不受以下实施例的限制。
实施例1.
生产如图11所示类型的压印掩模，并使用其生产半球形间隔物。根据图11所示的形式，压印掩模通过以下来生产：在PET(聚(对苯二甲酸乙二醇酯))主体(901)上形成凹形部分(9011)，在其上未形成凹形部分(9011)的表面上形成遮光层(AlOxNy)(902)，然后在遮光层(902)和凹形部分(9011)上形成离型层。此时，使凹形部分形成为宽度在约24μm至26μm和约9μm至10μm左右的范围内的半球形。此外，凹形部分形成为使得间隔物的排列为使得图19中描述的不规则度为约70％左右。
在PC(聚碳酸酯)基础层(图10中的100)上形成结晶ITO(氧化铟锡)电极层，并用已知材料在其上形成遮光层。随后，将约2mL至3mL的用于生产柱状间隔物的常规可紫外固化的丙烯酸酯粘合剂和引发剂的混合物(UV树脂)滴到基础层的遮光层上。然后，用压印掩模压制滴下的混合物，并在形成包括基础层、电极层、遮光层、UV树脂层和压印掩模层的层合体的状态下照射紫外线以使UV树脂层固化。通过这样的过程，可以获得由于掩模(900)的凹形图案导致的透镜的聚光效果，从而提高固化部分的固化程度。
此后，通过除去(显影)未固化的UV树脂层(200)并除去(蚀刻)未固化的UV树脂层被除去的部分处的遮光层来在PC基础层的ITO电极层和遮光层上形成半球形间隔物。
图20示出了以上述方式制造的半球形间隔物的照片。图20所示的半球形间隔物在半球形部分截面中具有约10μm的高度和约25μm的宽度，并且最大曲率为约80mm-1。此外，间隔物的总高度为约12μm至13μm，并且宽度为约25μm。
将常规聚酰亚胺摩擦配向膜涂覆在其上形成有如图20所示的间隔物的基础层上，并摩擦以形成配向膜。
图21是形成在如上所述的间隔物上的配向膜的图，其中宽度为约29μm且高度为约11.5μm。
实施例2至6.
以与实施例1中相同的方式生产半球形间隔物，条件是通过控制压印掩模的压制程度来生产具有不同的间隔物总高度的5个半球形间隔物。
图22是以与上述相同的方式制造的间隔物，其中从左上方到右侧的三张照片分别为总高度是9.5μm(最大曲率：约105mm-1)、10μm(最大曲率：约100mm-1)和10.5μm(最大曲率：约95mm-1)的间隔物的照片，从左下方到右侧的两张照片分别为总高度是11μm(最大曲率：约90mm-1)和12μm(最大曲率：约83mm-1)的间隔物的照片。
实施例7和比较例1.
使用实施例1中生产的其上形成有配向膜的基板和应用作为常规间隔物的球状间隔物的基板来比较性能。二者的其他条件相同，不同之处在于分别使用实施例1中生产的间隔物和球状隔离物作为间隔物。
通过以下分别生产其中通过电信号实现遮光状态和透光状态的装置：将形成有间隔物和在顶部处的配向膜的基板设置为与其他PC基板相对，然后在其间注入液晶化合物和二色性染料。图23是评估当应用实施例1的基板时在遮光状态下的漏光的结果，图24是评估使用应用球状间隔物的基板(比较例1)的装置在遮光状态下的漏光的结果。从图23和24可以确认，在本发明实施例的情况下，通过均匀的取向处理抑制了漏光的产生。
图25示出了评估应用实施例1的基板的装置(CS，实施例7)和应用球状间隔物的装置(球，比较例1)的初始透射率、驱动雾度、对比度和图像可见性的结果，其中可以看出实施例7的情况显示出更好的性能。

Claims (15)

1.一种基板，包括基础层和存在于所述基础层上的间隔物，所述间隔物为在顶部具有半球形部分的半球形间隔物。
2.根据权利要求1所述的基板，其中所述半球形部分的截面轨迹的最大曲率为2,000mm-1或更小。
3.根据权利要求2所述的基板，其中所述半球形部分的所述截面轨迹不包括曲率为0mm-1的轨迹。
4.根据权利要求1所述的基板，其中所述半球形部分的高度在1μm至20μm的范围内。
5.根据权利要求1所述的基板，其中所述半球形部分的宽度在2μm至40μm的范围内。
6.根据权利要求1所述的基板，其中所述间隔物的高度在1μm至50μm的范围内。
7.根据权利要求1所述的基板，其中在所述间隔物的底部形成其中截面轨迹为曲率中心形成在截面外部的弯曲形状的渐缩部分。
8.一种基板，包括基础层；存在于所述基础层上的间隔物；和形成在所述基础层和所述间隔物上的配向膜，
其中形成在所述间隔物上的所述配向膜的顶部具有半球形。
9.根据权利要求8所述的基板，其中所述半球形的截面轨迹的最大曲率为2,000mm-1或更小。
10.根据权利要求9所述的基板，其中所述半球形的所述截面轨迹不包括曲率为0mm-1的轨迹。
11.根据权利要求8所述的基板，其中形成在所述间隔物上的所述配向膜的高度在1μm至50μm的范围内。
12.根据权利要求8所述的基板，其中形成在所述间隔物上的所述配向膜的宽度在1μm至80μm的范围内。
13.根据权利要求1或8所述的基板，其中存在存在于所述基础层上的复数个间隔物，任选地选择所述复数个间隔物中的三个、四个或六个间隔物，条件是当选择选定的间隔物以形成作为闭合图形的三角形、四边形或六边形时，在所述闭合图形中不存在其他间隔物，所述间隔物设置成使得所述三角形、所述四边形或所述六边形中的边的长度中的至少一者不同，并且当所述复数个间隔物的标准间距为P时，在具有10P作为一条边长度的正方形区域中所述间隔物的数量的标准偏差为2或更小。
14.一种光学装置，包括根据权利要求1或8所述的基板和第二基板，所述第二基板与所述基板相对设置并且通过所述基板中的所述间隔物保持与所述基板的间隙。
15.根据权利要求14所述的光学装置，其中在所述基板之间的所述间隙中存在液晶材料。
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