JP2021502610A - ブラック隔壁パターンフィルムおよびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

本出願の一実施態様に係るブラック隔壁パターンフィルムは、透明基板と、前記透明基板上に備えられた電極層と、前記電極層上に備えられたブラック隔壁パターンと、前記電極層上のブラック隔壁パターンが備えられていない領域に備えられたブラックＵＶ硬化型樹脂層とを含む。

Description

本出願は、２０１８年３月２７日付で韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１８−００３４９７５号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本明細書に組み込まれる。
本出願は、ブラック隔壁パターンフィルムおよびその製造方法に関する。
電気泳動式透過度可変フィルムは外部から流入する光の透過と遮断が容易で、建築用スマートウィンドウ、自動車用サンルーフ、および透明ディスプレイの遮光フィルムとして活用可能である。
下記の図１は従来技術であって、遮光モードと透過モードで駆動される電気泳動式透過度可変フィルムの駆動原理を示す図である。
下記の図１において、一般的に、遮光モードから透過モードに切り替えるためには、金属電極パターンに正電圧を印加して、相対的に電極幅が狭い金属電極パターンに負電荷を帯びるナノ粒子を集中させることで透過モードに切り替えられる。
しかし、電気泳動方式の透過度可変フィルムにおいて、金属電極パターンおよび透明基板の間の距離を維持するために用いるボールスペーサによって視認性が増加する問題が発生する。
本出願は、ブラック隔壁パターンフィルムおよびその製造方法を提供しようとする。
本出願の一実施態様は、
透明基板と、
前記透明基板上に備えられた電極層と、
前記電極層上に備えられたブラック隔壁パターンと、
前記電極層上のブラック隔壁パターンが備えられていない領域に備えられたブラックＵＶ硬化型樹脂層と、
を含むブラック隔壁パターンフィルムを提供する。
また、本出願の他の実施態様は、
透明基板上に電極層を形成するステップと、
前記電極層上にブラックＵＶ硬化型樹脂組成物を塗布するステップと、
前記塗布されたブラックＵＶ硬化型樹脂組成物上にインプリンティングモールドで圧着（ｐｒｅｓｓｉｎｇ）させた後、前記ブラックＵＶ硬化型樹脂組成物を硬化させるステップと、
前記インプリンティングモールドを除去するステップと、
を含む前記ブラック隔壁パターンフィルムの製造方法を提供する。
さらに、本出願の他の実施態様は、前記ブラック隔壁パターンフィルムを含む透過度可変フィルムを提供する。
本出願の一実施態様によれば、ブラック隔壁パターンを含むことにより、電気泳動方式のスマートウィンドウに適用時、遮光モードで透過度が増加する問題を防止することができる。
また、本出願の一実施態様によれば、インプリンティング工程を用いてブラック隔壁パターンフィルムを製造可能なため、ブラック隔壁パターンフィルムの製造工程を単純化することができ、所望の線幅を有するブラック隔壁パターンを形成することができる。
従来の透過度可変フィルムを概略的に示す図である。 本出願の一実施態様に係るブラック隔壁パターンフィルムを概略的に示す図である。 本出願の一実施態様に係るブラック隔壁パターンフィルムの製造方法を概略的に示す図である。 本出願の一実施態様に係るインプリンティングモールドの製造方法を概略的に示す図である。 本出願の一実施態様であって、ブラック隔壁パターンフィルムの顕微鏡透過モードのイメージを示す図である。 本出願の一実施態様であって、ブラック隔壁パターンフィルムのＳＥＭイメージを示す図である。
以下、本出願について詳細に説明する。
本出願において、「透明」は、可視光線領域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）で約８０％以上の透過率特性を有することを意味する。
通常、電気泳動方式の透過度可変フィルムを製造するためには、透明電極フィルムと金属パターン電極フィルムの使用が必須である。また、２枚の電極フィルムの間に（−）帯電したカーボンブラック粒子分散溶液のような電気泳動物質を注液するためにはセルギャップ（ｃｅｌｌ ｇａｐ）の維持が必要であり、そのために、ボールスペーサ、カラムスペーサパターン、または隔壁パターンの具備が求められていた。従来の透過度可変フィルムを下記の図１に概略的に示した。
前記隔壁パターンの製造時、感光性樹脂組成物を用いたフォトリソグラフィ工程を適用する場合には、広い面積に均一な線幅の隔壁パターンを実現するのに限界がある。これは、フォトマスクと感光性樹脂組成物層の露光ギャップの均一性および感光性樹脂組成物層の塗布の均一性に起因する。
また、前記隔壁パターンの製造時、透明隔壁パターンを適用する場合には、スマートウィンドウに適用時、遮光モードで透過度が増加する問題が発生しうる。このような問題は、透明隔壁パターン部での光漏れ現象によって発生しうる。
さらに、フォトリソグラフィ工程を用いてブラック隔壁パターンを製造する場合には、ブラック感光性樹脂組成物の高い光学密度によって露光エネルギーが下部まで伝達されないことによって隔壁パターンが実現されないことがある。また、これを解決するために露光エネルギーを過度に照射する場合には、隔壁パターンの線幅が大きく増加する問題が発生しうる。
そこで、本出願では、前述した問題点などを解決できるブラック隔壁パターンフィルムおよびその製造方法を提供しようとする。
本出願の一実施態様に係るブラック隔壁パターンフィルムは、透明基板と、前記透明基板上に備えられた電極層と、前記電極層上に備えられたブラック隔壁パターンと、前記電極層上のブラック隔壁パターンが備えられていない領域に備えられたブラックＵＶ硬化型樹脂層とを含む。
本出願において、前記透明基板は、透明性、表面平滑性、取扱容易性および防水性に優れたガラス基材または透明プラスチック基材になってもよいが、これに限定されず、電子素子に通常用いられる透明基材であれば制限はない。具体的には、前記透明基材としては、ガラス；ウレタン樹脂；ポリイミド樹脂；ポリエステル樹脂；（メタ）アクリレート系高分子樹脂；ポリエチレンまたはポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂などからなるものになってもよい。
本出願において、前記電極層は、透明導電性酸化物を含むことができる。より具体的には、前記電極層は、インジウム酸化物、亜鉛酸化物、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、およびインジウム亜鉛スズ酸化物のうちの１種以上を含むことができるが、これのみに限定されるものではない。
前記電極層の面抵抗は、遮光モードの切り替え時、帯電粒子の再分散特性を確保するために、２００Ω／ｓｑ以下であることが好ましい。
本出願において、前記ブラック隔壁パターンの線高さは５μｍ以上であってもよく、線幅は３０μｍ以下であってもよい。また、前記ブラック隔壁パターンの線高さは５μｍ〜５０μｍであってもよく、線幅は５μｍ〜３０μｍであってもよい。前記ブラック隔壁パターンの線高さが５μｍ未満の場合には、透明電極と金属電極パターン基板との距離が減少することにより、遮光モードで１％以下の透過度を確保するためには、分散液内に（−）帯電したナノ粒子の含有量が過度に増加して、透過度可変素子の駆動時、前記（−）帯電したナノ粒子の分散特性が低下する問題が発生しうる。また、前記ブラック隔壁パターンの線高さが５０μｍを超える場合には、透明電極と金属電極パターン基板との距離が増加して駆動速度が低下することがある。前記ブラック隔壁パターンの線高さに応じて電極間のセルギャップ（Ｃｅｌｌ Ｇａｐ）が決定可能である。より具体的には、セルギャップ（Ｃｅｌｌ Ｇａｐ）が小さい場合、遮光特性確保のために遮光分散液の濃度が上昇し、過度な帯電粒子の濃度上昇は分散安定性を阻害することがある。また、セルギャップ（Ｃｅｌｌ Ｇａｐ）が大きい場合、透明電極と金属パターンとの間で形成される電場の強度が減少し、帯電粒子と金属パターンとの距離が増加することにより、電気泳動特性（粒子の移動速度）が低下することがある。
前記ブラック隔壁パターンの透過率は５％以下であってもよい。また、前記ブラック隔壁パターンの透過率は０〜５％であってもよい。前記ブラック隔壁パターンの透過率が５％を超える場合には、遮光モードでブラック隔壁パターンが視認される問題が発生しうる。現在開発中の電気泳動方式の透過度可変フィルムの場合には、遮光モード（遮光分散液が分散した状態）での透過度は１％〜５％水準であり、もし、ブラック隔壁パターンの透過率がこれより高い場合、隔壁部での光漏れ現象が視認されうる。
前記ブラック隔壁パターンの線間間隔は１００μｍ〜１，０００μｍであってもよい。前記ブラック隔壁パターンの線間間隔が１００μｍ未満の場合には、隔壁パターン領域の面積の増加によって透過度可変範囲が減少し、前記ブラック隔壁パターンの線間間隔が１，０００μｍを超える場合には、電気泳動素子の均一なセルギャップの維持が難しいことがある。ブラック隔壁パターンが存在する領域は透過度可変現象が起こらず、よって、同一の線幅でブラック隔壁パターンの線間距離が近すぎる場合には、透過度可変領域の面積が減少する。逆に、線間間隔が大きすぎる場合には、透明電極基板と金属パターン基板とを貼り合わせる過程で基板（フィルム）の変形が発生することにより、気泡発生およびセルギャップ（Ｃｅｌｌ Ｇａｐ）の均一性が低下することがある。
本出願において、前記透過率は、ガラス基板にブラック隔壁パターンの線高さと同一の厚さにブラックＵＶ硬化型樹脂層を全面に形成した後、スペクトロフォトメータ（ＳＰＥＣＴＲＯＰＨＯＴＯＭＥＴＥＲ、ＳｏｌｉｄＳｐｅｃ‐３７００、島津製作所）を用いて測定することができる。
本出願において、前記ブラックＵＶ硬化型樹脂層の厚さは１μｍ以下であってもよく、透過率は８０％以上であってもよい。また、前記ブラックＵＶ硬化型樹脂層の厚さは０超過１μｍ以下であってもよく、透過率は８０％以上１００％未満であってもよい。前記ブラックＵＶ硬化型樹脂層の厚さが１μｍを超える場合には、透明電極と金属電極パターンとの間の電場の形成を阻害して電気泳動素子の駆動特性が低下する問題が発生しうる。また、前記ブラックＵＶ硬化型樹脂層の透過率が８０％未満の場合には、透過モードでの透過率が減少することにより、電気泳動素子の透過度可変範囲が減少する問題が発生しうる。
本出願において、前記ブラック隔壁パターンおよびブラックＵＶ硬化型樹脂層は、ブラックＵＶ硬化型樹脂組成物から形成され、前記ブラックＵＶ硬化型樹脂組成物は、アクリル系モノマー、アクリル系オリゴマー、光開始剤、ブラック顔料、およびブラック染料のうちの１種以上を含むことができるが、これのみに限定されるものではない。
本出願において、前記ブラック隔壁パターンおよびブラックＵＶ硬化型樹脂層は、前記電極層上にブラックＵＶ硬化型樹脂組成物を塗布した後、インプリンティング工程によって同時に形成される。すなわち、前記ブラック隔壁パターンおよびブラックＵＶ硬化型樹脂層は、同一の材料を含むことができる。
本出願の一実施態様に係るブラック隔壁パターンフィルムを下記の図２に概略的に示した。下記の図２のように、本出願の一実施態様に係るブラック隔壁パターンフィルムは、透明基板７０と、前記透明基板７０上に備えられた電極層８０と、前記電極層８０上に備えられたブラック隔壁パターン９０と、前記電極層８０上のブラック隔壁パターン９０が備えられていない領域に備えられたブラックＵＶ硬化型樹脂層１００とを含む。
また、本出願の一実施態様に係るブラック隔壁パターンフィルムの製造方法は、透明基板上に電極層を形成するステップと、前記電極層上にブラックＵＶ硬化型樹脂組成物を塗布するステップと、前記塗布されたブラックＵＶ硬化型樹脂組成物上にインプリンティングモールドで圧着（ｐｒｅｓｓｉｎｇ）させた後、前記ブラックＵＶ硬化型樹脂組成物を硬化させるステップと、前記インプリンティングモールドを除去するステップとを含む。
本出願の一実施態様に係るブラック隔壁パターンフィルムの製造方法を下記の図３に概略的に示した。下記の図３のように、本出願の一実施態様に係るブラック隔壁パターンフィルムの製造方法は、透明基板７０上に電極層８０を形成するステップと、前記電極層８０上にブラックＵＶ硬化型樹脂組成物１１０を塗布するステップと、前記塗布されたブラックＵＶ硬化型樹脂組成物１１０上にインプリンティングモールド１２０で圧着（ｐｒｅｓｓｉｎｇ）させた後、前記ブラックＵＶ硬化型樹脂組成物１１０を硬化させるステップと、前記インプリンティングモールド１２０を除去するステップとを含む。
本出願において、前記透明基板上に電極層を形成するステップは、当技術分野で知られた方法を利用することができる。より具体的には、前記透明基板上に電極層を形成するステップは、蒸着工程などを用いることができるが、これのみに限定されるものではない。
本出願の一実施態様に係るインプリンティングモールドの製造方法を下記の図４に概略的に示した。より具体的には、前記インプリンティングモールドは、透明基材１３０上にドライフィルムレジスト１４０を形成するステップと、前記ドライフィルムレジスト１４０を露光および現像してパターンを形成するステップと、前記透明基材およびパターン上に離型層（ｒｅｌｅａｓｅ ｌａｙｅｒ）１５０を形成するステップとを含む製造方法で製造できるが、これのみに限定されるものではない。
前記離型層は、フッ素系およびシリコーン系離型材料が混合された形態の層を導入することができ、前記離型層の厚さは１００ｎｍ以下であることが好ましいが、これのみに限定されるものではない。前記離型層を形成する方法は、ウェットコーティング（ｗｅｔ ｃｏａｔｉｎｇ）方法、気相蒸着方法などがあり、段差を有する表面に均一な離型層を導入するためには、気相蒸着方法が有利である。
また、本出願の一実施態様は、前記ブラック隔壁パターンフィルムを含む透過度可変フィルムを提供する。
本出願の一実施態様に係る透過度可変フィルムは、前述したブラック隔壁パターンフィルムを含むことを除けば、当技術分野で知られた材料および方法を用いて形成することができる。
例えば、前記透過度可変フィルムは、前記ブラック隔壁パターンフィルム上に第２電極パターンが備えられた第２透明基板が備えられる。前記ブラック隔壁パターンフィルムの電極層と前記第２電極パターンとの間には、（−）帯電したナノ粒子を含む。
前記（−）帯電したナノ粒子は、カーボンブラックナノ粒子であってもよいが、これのみに限定されるものではない。
前記透過度可変フィルムは、前述したような透過度可変フィルムを用意した後、前記ブラック隔壁パターンフィルムの電極層と第２電極パターンとの間に（−）帯電したナノ粒子が分散した溶液を注入する方法などを用いて製造することができるが、これのみに限定されるものではない。
本出願において、前記透過度可変フィルムは、電気泳動方式で駆動できる。本出願の一実施態様に係る透過度可変フィルムがＯＦＦモードの場合には、透過度が減少し、電極層および第２電極パターンに電圧が印加されたＯＮモードの場合には、電気泳動現象によって（−）帯電したナノ粒子が（＋）電極の金属パターンに密集して透過度が増加できる。
以下、実施例を通じて本明細書に記載の実施態様を例示する。しかし、以下の実施例によって上記の実施態様の範囲が限定されることを意図しない。
＜実施例＞
＜実施例１＞
１）インプリンティングモールドの作製
２５０μｍの透明ＰＥＴフィルム上に、２５μｍの厚さのＤＦＲ（Ｄｒｙ Ｆｉｌｍ Ｒｅｓｉｓｔ）を温度１１０℃、速度１．３ｍｐｍ（ｍｅｔｅｒ ｐｅｒ ｍｉｎ）、圧力０．４ＭＰａの条件でロール貼り合わせした。３６５ｎｍ波長の平行光露光機を用いて１５０ｍＪ／ｃｍ２の露光エネルギーを選択的に照射した（フォト工程）。１ｗｔ％Ｎａ２ＣＯ３現像液を用いて、前記露光済みのＤＦＲ貼り合わせフィルムを温度３０℃、スプレー圧力０．２ＭＰａの条件で９０秒間スプレー現像して、掘り込み部の線幅が２５μｍ、深さが２５μｍのＤＦＲパターンフィルムを作製した。
前記ＤＦＲパターンフィルム上に、気相蒸着方法を用いてフッ素系およびシリコーン系離型材料が混合された形態の離型層を１００ｎｍの厚さに形成してインプリンティングモールドを完成した。
２）透明ＵＶ硬化型樹脂組成物の製造
下記表１の組成で透明ＵＶ硬化型樹脂組成物を製造した。
３）ブラックＵＶ硬化型樹脂組成物の製造
前記透明ＵＶ硬化型樹脂組成物８０重量部にブラックミルベース（１００ｎｍの粒径を有するカーボンブラック２０重量部、分散剤４重量部、トリメチロールプロパントリアクリレート７６重量部）２０重量部を混合してブラックＵＶ硬化型樹脂組成物を製造した。
４）ブラック隔壁パターンフィルムの製造
面抵抗が１５０Ω／ｓｑのＩＴＯフィルムの上部に前記ブラックＵＶ硬化型樹脂組成物を塗布した後、前記インプリンティングモールドを圧力０．５ＭＰａ、速度０．１ｍｐｍでロールプレスした。前記積層体の上部から、３６５ｎｍ波長のＵＶ硬化機を用いて１Ｊ／ｃｍ２の露光エネルギーを照射した後、インプリンティングモールドをＩＴＯフィルムから分離してブラック隔壁パターンが備えられているＩＴＯフィルムを製造した。
前記インプリンティング工程により製造されたブラック隔壁パターンの線幅は２５μｍであり、線高さは２５μｍであり、ブラック隔壁パターンが備えられていない領域のブラックＵＶ硬化型樹脂層の厚さは０．５μｍであった。
前記ブラック隔壁パターンの透過率は３％であり、ブラック隔壁パターンが備えられていないブラックＵＶ硬化型樹脂層の透過率は９２％である。
前記透過率は、ガラス基板にブラック隔壁パターンまたはブラックＵＶ硬化型樹脂層の線高さと同一の厚さにブラックＵＶ硬化型樹脂層を全面に形成した後、スペクトロフォトメータ（ＳＰＥＣＴＲＯＰＨＯＴＯＭＥＴＥＲ、ＳｏｌｉｄＳｐｅｃ‐３７００、島津製作所）を用いて測定した。
前記実施例１のブラック隔壁パターンフィルムの顕微鏡透過モードのイメージを下記の図５に示し、ブラック隔壁パターンフィルムのＳＥＭイメージを下記の図６に示した。
＜比較例１＞
面抵抗が１５０Ω／ｓｑのＩＴＯフィルムの上部に透明ＵＶ硬化型樹脂を塗布した後、前記インプリンティングモールドを圧力０．５ＭＰａ、速度０．１ｍｐｍでロールプレスした。前記積層体の上部から、３６５ｎｍ波長のＵＶ硬化機を用いて１Ｊ／ｃｍ２の露光エネルギーを照射した後、インプリンティングモールドをＩＴＯフィルムから分離して透明隔壁パターンが備えられているＩＴＯフィルムを製造した。
前記インプリンティング工程により製造された透明隔壁パターンの線幅は２５μｍであり、線高さは２５μｍであり、透明隔壁パターンが備えられていない領域の透明ＵＶ硬化型樹脂層の厚さは０．５μｍであった。
前記透明隔壁パターンの透過率は８５％であり、透明隔壁パターンが備えられていない透明ＵＶ硬化型樹脂層の透過率は９５％であった。
前記結果のように、本出願の一実施態様によれば、ブラック隔壁パターンを含むことにより、電気泳動方式のスマートウィンドウに適用時、遮光モードで透過度が増加する問題を防止することができる。
また、本出願の一実施態様によれば、インプリンティング工程を用いてブラック隔壁パターンフィルムを製造可能なため、ブラック隔壁パターンフィルムの製造工程を単純化することができ、所望の線幅を有するブラック隔壁パターンを形成することができる。
１０：第１透明基板
２０：第２透明基板
３０：第１電極層
４０：第２電極パターン
５０：（−）帯電カーボンブラックナノ粒子
６０：ボールスペーサ
７０：透明基板
８０：電極層
９０：ブラック隔壁パターン
１００：ブラックＵＶ硬化型樹脂層
１１０：ブラックＵＶ硬化型樹脂組成物
１２０：インプリンティングモールド
１３０：透明基材
１４０：ドライフィルムレジスト
１５０：離型層

Claims (12)

  1. 透明基板と、
    前記透明基板上に備えられた電極層と、
    前記電極層上に備えられたブラック隔壁パターンと、
    前記電極層上の前記ブラック隔壁パターンが備えられていない領域に備えられたブラックＵＶ硬化型樹脂層と、
    を含むブラック隔壁パターンフィルム。
  2. 前記ブラック隔壁パターンの線高さは５μｍ以上である、請求項１に記載のブラック隔壁パターンフィルム。
  3. 前記ブラック隔壁パターンの線幅は３０μｍ以下である、請求項１または２に記載のブラック隔壁パターンフィルム。
  4. 前記ブラック隔壁パターンの透過率は５％以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のブラック隔壁パターンフィルム。
  5. 前記ブラックＵＶ硬化型樹脂層の厚さは１μｍ以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のブラック隔壁パターンフィルム。
  6. 前記ブラックＵＶ硬化型樹脂層の透過率は８０％以上である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のブラック隔壁パターンフィルム。
  7. 前記ブラック隔壁パターンおよび前記ブラックＵＶ硬化型樹脂層は、アクリル系モノマー、アクリル系オリゴマー、光開始剤、ブラック顔料、およびブラック染料のうちの１種以上を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のブラック隔壁パターンフィルム。
  8. 前記電極層は、透明導電性酸化物を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のブラック隔壁パターンフィルム。
  9. 前記透明導電性酸化物は、インジウム酸化物、亜鉛酸化物、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、およびインジウム亜鉛スズ酸化物のうちの１種以上を含む、請求項８に記載のブラック隔壁パターンフィルム。
  10. 透明基板上に電極層を形成するステップと、
    前記電極層上にブラックＵＶ硬化型樹脂組成物を塗布するステップと、
    前記塗布されたブラックＵＶ硬化型樹脂組成物上にインプリンティングモールドで圧着させた後、前記ブラックＵＶ硬化型樹脂組成物を硬化させるステップと、
    前記インプリンティングモールドを除去するステップと、
    を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載のブラック隔壁パターンフィルムの製造方法。
  11. 請求項１〜９のいずれか一項に記載のブラック隔壁パターンフィルムを含む透過度可変フィルム。
  12. 前記透過度可変フィルムは、電気泳動方式で駆動される、請求項１１に記載の透過度可変フィルム。
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