JP6946615B2 - 粒子の塗布方法 - Google Patents

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Description

本出願は、粒子の塗布方法、光学フィルムおよび能動型液晶デバイスの製造方法に関する。
本出願は、２０１６年６月７日付けの韓国特許出願第１０−２０１６−００７０５６４および２０１７年６月７日付けの韓国特許出願第１０−２０１７−００７０５６１に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は、本明細書の一部として含まれる。
スペーサー（Ｓｐａｃｅｒ）は、液晶表示素子において均一な画面を得るために薄膜トランジスター基板とカラーフィルター基板との間隔、すなわちセルギャップを一定に維持する役目をする（特許文献１：韓国特許公開第２０１２−００８２３１０号）。
前記スペーサーとしてボールスペーサーを使用する場合、フィルム上に配光膜と混合してコーティングする方法を用いて、コラムスペーサーを使用する方法に比べて工程が簡単であり、費用が安い長所があるが、前記スペーサーを均一に分散するように塗布しにくい問題がある。このような問題点を解決するための方法が要求されている。
本出願は、基材上に粒子の形状を維持しながら均一に塗布して固着させることができる粒子の塗布方法、前記方法により製造された粒子の分散度に優れた光学フィルム、および前記方法を利用することによって、製造工程が単純であり、重力不良を防止しつつセルギャップを均一に維持できる能動型液晶デバイスの製造方法を提供する。
本出願は、粒子の塗布方法に関する。前記粒子の塗布方法は、例えば、基材上に粒子の形状を維持しながら均一に塗布して固着させることができる方法であってもよい。
例示的な粒子の塗布方法は、基材上にコーティング組成物をコーティングした後、乾燥および硬化する工程を含む。前記基材は、表面粗さＲａが３ｎｍ〜１００ｎｍの基材であってもよい。前記コーティング組成物は、マイクロ粒子、硬化性樹脂および溶媒を含み、前記コーティング組成物は、前記基材上にコーティングした後、乾燥および硬化することができる。
本出願の粒子の塗布方法は、表面粗さＲａが３ｎｍ〜１００ｎｍの基材上に、マイクロ粒子、硬化性樹脂および溶媒を含むコーティング組成物をコーティングした後、乾燥および硬化する工程を含むことによって、前記基材上に粒子の形状を維持しながら均一に塗布して固着させることができる。
図１は、基材上に粒子の塗布方法を説明するために例示的に示す図である。図１は、表面粗さＲａが３ｎｍ〜１００ｎｍの基材１００上にコーティング組成物２００がコーティングされた状態を例示的に示す。本明細書で用語「表面粗さＲａが３ｎｍ〜１００ｎｍの基材」は、例えば、前述した範囲を満たす表面粗さを有する基材を意味し、後述する方法により前述した範囲を満たす表面粗さを人為的に形成した基材を意味する。
前記基材の表面粗さの下限は、３ｎｍ以上、４ｎｍ以上または５ｎｍ以上であってもよい。前記基材の表面粗さがあまりにも小さい場合、マイクロ粒子の形状を維持しながら均一に塗布することが難しいことがある。具体的に表面粗さがあまりにも小さい基材にマイクロ粒子を塗布する場合、溶媒が乾燥される過程でマイクロ粒子が互いに結合するようになり、相対的に多い量を塗布する場合にのみ、セルギャップを一定に維持することができ、粒子塊によりサイズが大きくなって視認される問題がある。
前記基材の表面粗さの上限は、１００ｎｍ以下、７５ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、２５ｎｍ以下、２０ｎｍ以下または１６ｎｍ以下であってもよい。前記基材の表面粗さがあまりにも大きい場合、２以上のマイクロ粒子間の平面に不均一が非常に大きいため、前記マイクロ粒子が目視で視認され得る。この場合、前記マイクロ粒子を能動型液晶デバイスのセルギャップ維持のために使用する場合、能動型液晶デバイスの光学性能を低下させることができる。例えば、能動型液晶デバイスのセルギャップが３μｍである場合、屈折率異方性が０．１の液晶を使用すると、３００ｎｍの位相差を有することができる。ところが、前記基材の表面粗さが１００ｎｍを超過する場合、前記マイクロ粒子の位置によって１０ｎｍの位相差を有するようになる。したがって、前記基材の表面粗さが基材面の部分に沿って少しでも不均一になれば、目視にて視認される問題が発生し得る。
前記表面粗さＲａが３ｎｍ〜１００ｎｍの基材は、下記の（ａ）〜（ｄ）のうちいずれか一つの工程で製造され得る。
（ａ）基材上にナノ粒子、硬化性樹脂および溶媒を含む組成物をコーティングした後、乾燥および硬化する工程と；
（ｂ）基材をモールドに押し付ける工程と；
（ｃ）平坦な基材を部分侵食可能な溶媒を利用して侵食させる工程と；
（ｄ）平坦な基材に物理的な力を加える工程。
前記基材は、基材フィルムを含むことができる。前記基材フィルムの種類としては、特に限定されず、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリテトラフルオロエチレン（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ポリブテン（ｐｏｌｙｂｕｔｅｎｅ）、ポリブタジエン（ｐｏｌｙｂｕｔａｄｉｅｎｅ）、塩化ビニル共重合体（ｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ポリウレタン（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）、エチレン−ビニルアセテート（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）、エチレン−プロピレン共重合体（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｅｔｈｙｌ ａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、エチレン−アクリル酸メチル共重合体（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｍｅｔｈｙｌ ａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）およびポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）よりなる群から選ばれた一つが使用できる。
前記基材は、前記基材フィルム上に形成された導電性層をさらに含むことができる。例えば、前記基材は、前記基材フィルムの表面粗さを前記（ａ）〜（ｄ）のうちいずれか一つの工程で３ｎｍ〜１００ｎｍに直接調節して製造するか、前記基材は、導電性層に直接表面粗さを調節して製造するか、または前記基材は、前記基材フィルムの表面粗さを前記（ａ）〜（ｄ）のうちいずれか一つの工程で３ｎｍ〜１００ｎｍに調節した後、導電性層を形成して製造することができる。
一例示で、前記表面粗さＲａが３ｎｍ〜１００ｎｍの基材は、ａ）基材上にナノ粒子および硬化性樹脂を含む硬化性組成物をコーティングした後、乾燥および硬化する工程により製造され得る。
図２は、一実施例による表面粗さを人為的に形成した基材を例示的に示す図である。図２は、基材フィルム１１０上にナノ粒子１２１、硬化性樹脂１２２および溶媒を含む組成物がコーティングされたコーティング層１２０を含む基材１００を例示的に示す。
本明細書で、「ナノ」は、ナノメートル（ｎｍ）単位のサイズを意味し、例えば、１ｎｍ〜１，０００ｎｍ未満のサイズを意味するが、これに限らない。また、本明細書で用語「ナノ粒子」は、ナノメートル（ｎｍ）単位の平均粒径を有する粒子を意味し、例えば、１ｎｍ〜１，０００ｎｍ未満の平均粒径を有する粒子を意味するが、これに限らない。
前記ナノ粒子は、硬化性樹脂内に分散した状態に存在し得る。例えば、前記ナノ粒子は、前記硬化性樹脂内に硬化性樹脂１００重量部に対して０．１重量部〜２０重量部で含まれ得、０．１重量部〜１０重量部、０．１重量部〜５重量部または１重量部〜３重量部で含まれ得る。前記ナノ粒子が前述した範囲内に硬化性組成物内に含まれることによって、基材上に優れた表面粗さを有することができ、前記基材上にマイクロ粒子を均一に塗布し、能動型液晶デバイスのセルギャップを均一に形成することができる。
前記ナノ粒子の種類としては、高分子系、炭素系、金属系、複合材料系および酸化物系よりなる群から選ばれた一つ以上の粒子が使用できるが、これに限らない。
前記ナノ粒子の粒径は、本出願の目的を考慮して適宜選択され得る。例えば、前記ナノ粒子の粒径は、１ｎｍ〜１０００ｎｍ未満であってもよい。前記ナノ粒子の粒径の下限は、前述した範囲内で１０ｎｍ以上または１００ｎｍ以上であってもよく、前記ナノ粒子の粒径の上限は、前述した範囲内で８００ｎｍ以下または６００ｎｍ以下であってもよい。
前記硬化性樹脂は、紫外線により硬化する樹脂を意味し、前記硬化性樹脂は、アクリレート系官能基を含むものであってもよい。例えば、前記硬化性樹脂としては、反応性アクリレートオリゴマー（ｒｅａｃｔｉｖｅ ａｃｒｙｌａｔｅ ｏｌｉｇｏｍｅｒ）、多官能性アクリレート単量体（ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ａｃｒｙｌａｔｅ ｍｏｎｏｍｅｒ）またはこれらの混合物が使用できる。一例示で、前記反応性アクリレートオリゴマーとしては、ウレタンアクリレートオリゴマー（ｕｒｅｔｈａｎｅ ａｃｒｙｌａｔｅ ｏｌｉｇｏｍｅｒ）、エポキシアクリレートオリゴマー（ｅｐｏｘｙ ａｃｒｙｌａｔｅ ｏｌｉｇｏｍｅｒ）、ポリエステルアクリレート（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリエーテルアクリレート（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ ａｃｒｙｌａｔｅ）またはこれらの混合物が使用できる。
また、前記多官能性アクリレート単量体としては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ｄｉｐｅｎｔａｅｒｙｔｈｒｉｔｏｌ ｈｅｘａａｃｒｙｌａｔｅ）、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタアクリレート（ｄｉｐｅｎｔａｅｒｙｔｈｒｉｔｏｌ ｐｅｎｔａａｃｒｙｌａｔｅ）、ペンタエリスリトールテトラアクリレート（ｐｅｎｔａｅｒｙｔｈｒｉｔｏｌ ｔｅｔｒａａｃｒｙｌａｔｅ）、ペンタエリスリトールトリアクリレート（ｐｅｎｔａｅｒｙｔｈｒｉｔｏｌ ｔｒｉａｃｒｙｌａｔｅ）、トリメチレンプロピルトリアクリレート（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｐｒｏｐｙｌ ｔｒｉａｃｒｙｌａｔｅ）、プロポキシレイティドグリセロールトリアクリレート、トリメチルプロパンエトキシトリアクリレート、１、６−ヘキサンジオールジアクリレート、プロポキシレイティドグリセロールトリアクリレート（ｐｒｏｐｏｘｙｌａｔｅｄ ｇｌｙｃｅｒｏｌ ｔｒｉａｃｒｙｌａｔｅ）、トリプロピレングリコールジアクリレート（ｔｒｉｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｄｉａｃｒｙｌａｔｅ）、エチレングリコールジアクリレート（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｄｉａｃｒｙｌａｔｅ）またはこれらの混合物が使用できる。
前記硬化性樹脂は、光配向性樹脂を含むことができる。本明細書で用語「光配向性樹脂」は、例えば、光照射による光異性化反応、光分解反応または光二量化反応により配向され、液晶配向性を示す化合物を意味する。例えば、光配向性樹脂は、偏光された紫外線照射による光二量化反応を通じて液晶配向性を示す樹脂であってもよい。
本明細書で用語「液晶配向性」は、配光膜、光配向性樹脂または前記樹脂の反応物と隣接する液晶分子、液晶化合物またはその前駆体を所定の方向に配向させることができる性質を意味する。
前記光配向性樹脂は、この分野において多様に公知にされている樹脂が使用できるが、これに限らない。前記光配向性樹脂としては、例えば、ポリアミド、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリアミド酸およびポリシンナメートよりなる群から選ばれた一つ以上が使用できる。
本明細書で用語「硬化性樹脂の層」は、例えば、前記基材フィルム上にナノ粒子および硬化性樹脂を含む組成物をコーティングした後、乾燥および硬化する工程で、前記コーティングされた組成物のうちナノ粒子のサイズを除いた硬化性樹脂の厚さだけを示す層を意味する。前記硬化性樹脂１２２の層厚さは、５０ｎｍ〜５００ｎｍであってもよい。前記硬化性樹脂の層厚さの上限は、前述した範囲内で４００ｎｍ以下または３００ｎｍ以下であってもよく、前記硬化性樹脂の層厚さの下限は、１００ｎｍ以上または２００ｎｍ以上であってもよい。前記硬化性樹脂の層厚さが前述した範囲を満たすことによって、前記ナノ粒子の粒径が前記硬化性樹脂の層厚さより大きい数値を有し、基材の表面粗さを形成することができる。
前記組成物のコーティング方法としては、公知のコーティング方法が使用でき、例えば、スピンコーティング、バーコーティング、ロールコーティング、グラビアコーティング、ブレードコーティングなどの方法が使用できる。前記方法を通じて、前記基材フィルム上に組成物をコーティングして基材を形成した後、前記コーティングされた組成物を約５０℃〜１００℃温度のオーブンで約１分〜３分間乾燥し、紫外線を照射し、前記組成物を硬化させることができる。前記紫外線照射は、これに限定されるものはなく、例えば、紫外線照射装置（ｆｕｓｉｏｎ ｌａｍｐ、Ｄ ｂｕｌｂ）を利用して１０ｍＷ／ｃｍ２〜５００ｍＷ／ｃｍ２程度の紫外線を照射して行われ得る。
他の一例示で、前記表面粗さＲａが３ｎｍ〜１００ｎｍの基材は、（ｂ）基材をモールドに押し付ける工程により製造され得る。例えば、前記表面粗さは、基材フィルム上に成形可能な硬化性樹脂を塗布し、前述した範囲の表面粗さを形成できるパターンを有するモールドと結合した後、圧力を加えることによって形成され得る。
他の一例示で、前記表面粗さＲａが３ｎｍ〜１００ｎｍの基材は、（ｃ）平坦な基材を部分侵食可能な溶媒を利用して部分侵食させる工程により製造され得る。例えば、前記表面粗さは、基材フィルムまたは追加のコーティング層に対して溶解度がある溶媒を前記基材フィルムまたは追加コーティング層にコーティングした後に乾燥することによって形成され得る。
他の一例示で、前記表面粗さＲａが３ｎｍ〜１００ｎｍの基材は、（ｄ）平坦な基材に物理的な力を加える工程により製造され得る。例えば、前記表面粗さは、基材フィルム上に成形可能な硬化性樹脂を塗布した後、前述した範囲の表面粗さを形成するように圧力を加えることによって形成され得る。
本明細書で、「マイクロ」は、マイクロメートル（μｍ）単位のサイズを意味し、例えば、１μｍ〜１，０００μｍ未満のサイズを意味するが、これに限らない。また、本明細書で用語「マイクロ粒子」は、マイクロメートル（μｍ）単位の平均粒径を有する粒子を意味し、例えば、１μｍ〜１，０００μｍ未満の平均粒径を有する粒子を意味するが、これに限らない。
前記マイクロ粒子は、前記基材に固着した状態に分散して存在し得る。本明細書で用語「固着」は、物のようなものがしっかりとくっついていることを意味する。前記マイクロ粒子は、前記（ａ）〜（ｄ）のうちいずれか一つの方法で表面粗さＲａが形成された基材上に固着された状態で分散し、能動型液晶デバイスのセルギャップを均一に形成する機能をすることができる。
前記マイクロ粒子の種類としては、高分子系、炭素系、複合材料系および酸化物系よりなる群から選ばれた一つ以上が使用できる。
前記マイクロ粒子の粒径は、本出願の目的を考慮して適宜選択され得る。例えば、前記マイクロ粒子の粒径は、１μｍ〜１００μｍ未満、３μｍ〜８０μｍ、５μｍ〜５０μｍまたは８μｍ〜３０μｍであってもよい。前記マイクロ粒子が前述した範囲内の粒径を有することによって、前記基材に固着した状態に分散して存在し得る。
前記マイクロ粒子の粒径があまりにも小さい場合、液晶デバイスのボールスペーサーとして使用する場合、セルギャップがあまりにも小さくなり、これによる光学フィルムの変形によって目的する液晶デバイスのセルギャップ（ｇａｐ）を具現することが難しいことがある。前記光学フィルムの変形を最小化するために、より多くのマイクロ粒子を塗布する場合、液晶デバイスの透過度を低下させる問題が発生し得る。また、前記マイクロ粒子の粒径があまりにも小さい場合、後述する能動型液晶デバイスにおいて配光膜が占める量があまりにも多いため、粒子の形状をそのまま維持することが難しいことがある。これにより、前記マイクロ粒子を通じて能動型液晶デバイスのセルギャップを維持することが難しいことがある。また、前記配光膜がマイクロ粒子を固着させる役目をするが、前記問題を解決するために配光膜の量を減らすと、外部要因により前記マイクロ粒子が容易に脱離する問題が発生し得る。また、前記マイクロ粒子の粒径があまりにも大きい場合、前記マイクロ粒子を均一に分散した状態に塗布するとしても、前記マイクロ粒子が目視にて視認されることによって、液晶デバイスとしての光学性能を低下させることができる。
前記マイクロ粒子の密度は、０．６１ｇ／ｃｍ３〜２．１ｇ／ｃｍ３であり、前記マイクロ粒子の密度は、溶媒の密度より大きくてもよい。例えば、前記マイクロ粒子の密度の下限は、０．７ｇ／ｃｍ３以上、０．８ｇ／ｃｍ３以上または０．９ｇ／ｃｍ３以上であってもよく、前記マイクロ粒子の密度の上限は、１．５ｇ／ｃｍ３以下であってもよい。前記マイクロ粒子は、前述した範囲内の密度を有し、溶媒の密度より大きいため、前記基材上にマイクロ粒子、硬化性樹脂および溶媒を含むコーティング組成物をコーティングした後に乾燥する過程で、基材表面に沈降する速度が速くなって、前記基材の表面粗さによる立体障害効果が発揮され得る。
一例示で、前記マイクロ粒子の密度と溶媒の密度との差は、０．０１ｇ／ｃｍ３〜０．６０ｇ／ｃｍ３であってもよく、０．０５ｇ／ｃｍ３〜０．５０ｇ／ｃｍ３、０．１０ｇ／ｃｍ３〜０．４０ｇ／ｃｍ３または０．１５ｇ／ｃｍ３〜０．３０ｇ／ｃｍ３であってもよい。
前記溶媒の密度は、０．６ｇ／ｃｍ３〜１．５ｇ／ｃｍ３であってもよく、０．７ｇ／ｃｍ３〜１．３ｇ／ｃｍ３、０．８ｇ／ｃｍ３〜１．１ｇ／ｃｍ３または０．９ｇ／ｃｍ３〜１．０ｇ／ｃｍ３であってもよい。前記溶媒は、前述した範囲内の密度を有し、マイクロ粒子の密度より小さいため、前記基材上にマイクロ粒子、硬化性組成物および溶媒を含むコーティング組成物をコーティングした後、乾燥および硬化する過程で、基材表面に沈降する速度が速くなって、前記基材の表面粗さによる立体障害効果が発揮され得る。
前記基材上にマイクロ粒子、硬化性樹脂および溶媒を含むコーティング組成物をコーティングした後、溶媒の蒸発が起こることができる。この際、基材表面の粗さが立体的障害として作用し、溶媒の流動によって前記マイクロ粒子が移動することを防ぐことができる。例えば、前記溶媒は、沸点が４０℃〜２５０℃であってもよく、６０℃〜２００℃または８０℃〜１５０℃であってもよい。
前記溶媒の種類としては、前述したマイクロ粒子の密度より小さいものが使用でき、例えば、ｎ−ヘキサン（ｎｏｒｍａｌ ｈｅｘａｎｅ）、ヘプタン（ｈｅｐｔａｎｅ）、オクタン（ｏｃｔａｎｅ）等の脂肪族系；ベンゼン（ｂｅｚｅｎｅ）、トルエン（ｔｏｌｕｅｎｅ）、キシレン（ｘｙｌｅｎｅ）等のアロマティック系；ジクロロメタン（ｄｉｃｈｌｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ）、トリクロロメタン（ｔｒｉｃｈｌｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ）、テトラクロロメタン（ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ）等の塩素系；エタノール（ｅｔｈａｎｏｌ）、イソプロパノール（ｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌ）、ブタノール（ｂｕｔａｎｏｌ）等のアルコール系；エチルアセテート（ｅｔｈｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）、プロピルアセテート（ｐｒｏｐｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ、ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ ａｃｅｔａｔｅ）等のエステル系；メチルエチルケトン（ＭＥＫ、ｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｙｌ ｋｅｔｏｎｅ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ、ｍｅｔｈｙｌ ｉｓｏｂｕｔｙｌ ｋｅｔｏｎｅ）、シクロヘキサノン（ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｏｎｅ）、シクロペンタノン（ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｎｏｎｅ）等のケトン系；およびテトラヒドロフラン（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）、石油エーテル（ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｅｔｈｅｒ）、１、２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ、１、２−ｄｉｍｅｔｈｏｘｙ ｅｔｈａｎｅ）、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ｄｉｇｌｙｍｅ、ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ）等のエーテル系よりなる群から選ばれた一つ以上が使用できる。
前記基材上にマイクロ粒子、硬化性樹脂および溶媒を含むコーティング組成物をコーティングした後、乾燥および硬化する過程で、前記コーティング組成物のコーティング厚さは、１０ｎｍ〜１０００ｎｍであってもよく、３０ｎｍ〜８００ｎｍ、５０ｎｍ〜５００ｎｍまたは８０ｎｍ〜３００ｎｍであってもよい。前記コーティング組成物のコーティング厚さが前述した範囲を満たすことによって、前記基材上に粒子の形状を維持しながら均一に塗布して固着させることができ、これにより、後述する粒子の分散度に優れた光学フィルムを製造することができ、また、前記光学フィルムを含む能動型液晶デバイスのセルギャップを均一に形成することができ、製造過程の単純化および重力不良を防止することができる。
前記コーティング組成物のコーティング方法としては、公知のコーティング方法が使用でき、例えば、スピンコーティング、バーコーティング、ロールコーティング、グラビアコーティング、ブレードコーティングなどの方法が使用できる。前記方法を通じて、前記基材上にコーティング組成物をコーティングした後、前記コーティングされたコーティング組成物を温度約８０℃〜１３０℃のオーブンで約１分〜３分間乾燥した後、紫外線を照射して前記コーティング組成物を硬化させることができる。前記紫外線照射は、これに限定されるものではなく、例えば、紫外線照射装置（ｆｕｓｉｏｎ ｌａｍｐ、Ｄ ｂｕｌｂ）を利用して１０ｍＷ／ｃｍ２〜５００ｍＷ／ｃｍ２程度の紫外線を照射して行われ得る。
前記コーティング組成物は、溶媒１００重量部に対して０．１重量部〜１０重量部でマイクロ粒子を含むことができる。具体的に、前記マイクロ粒子の含量の下限は、前述した範囲内で溶媒１００重量部に対して０．５重量部以上または０．１重量部以上であってもよく、前記マイクロ粒子の含量の上限は、前述した範囲内で８重量部以下または５重量部以下であっもよい。前記コーティング組成物が前述した範囲内にマイクロ粒子を含むことによって、前記マイクロ粒子が基材上に均一に塗布され、能動型液晶デバイスのセルギャップを均一に形成することができ、製造過程の単純化および重力不良を防止することができる。
また、本出願は、光学フィルムに関する。前記光学フィルムは、例えば、前述した粒子の塗布方法で製造された光学フィルムに関する。したがって、後述する光学フィルムに対する具体的な事項は、前記粒子の塗布方法で記述した内容が同一に適用され得る。前記方法により製造された光学フィルムは、優れた粒子の分散度を有することができる。
前記光学フィルムは、表面粗さＲａが３ｎｍ〜１００ｎｍの基材と、前記基材上に塗布されたマイクロ粒子とを含む。この際、前記マイクロ粒子は、分散度が０．５〜２であってもよい。前記マイクロ粒子の分散度は、前述した範囲内で０．５５〜１．８０、０．６０〜１．５０、０．６５〜１．３０または０．７０〜１．００であってもよい。前記マイクロ粒子が前述した範囲内の分散度を有することによって、前記光学フィルムを含む能動型液晶デバイスのセルギャップを均一に形成することができ、前記マイクロ粒子は、前記基材に固着して分散した状態に存在し、製造過程の単純化および重力不良を防止することができる。
また、本出願は、能動型液晶デバイスの製造方法に関する。前記製造方法は、例えば、前述した粒子の塗布方法を利用した能動型液晶デバイスの製造方法に関する。したがって、後述する能動型液晶デバイスの製造方法に関する具体的な事項は、前記粒子の塗布方法にて記述した内容が同一に適用され得る。前記方法により製造された能動型液晶デバイスは、製造工程が単純であり、重力不良を防止しつつセルギャップを均一に維持することができる。
前記能動型液晶デバイスの製造方法は、表面粗さＲａが３ｎｍ〜１００ｎｍの下部基材上にマイクロ粒子、光配向性樹脂および溶媒を含むコーティング組成物をコーティングした後、乾燥および硬化して光配向膜を形成する工程と、前記光配向膜上に液晶層を形成する工程とを含むことができる。
本明細書で能動型デバイスは、作動のためにエネルギー源を必要とし、現在と過去の入力信号の機能を出力する装置を意味する。
本明細書で能動型液晶デバイスは、液晶層にエネルギー源を印加することによって誘発された液晶の配列変化による液晶の光学的性質を利用して入射光を変調させる機能をするデバイスを意味する。前記エネルギー源は、例えば電圧であってもよい。
前記液晶層は、本出願の目的を達成するために、この分野に多様に公知にされている液晶化合物を含むことができるが、これに限定されるものではなく、例えば、前記液晶層は、公知の液晶化合物を使用して形成され得る。
本出願の能動型液晶デバイスの製造方法は、前記液晶層上に上部基材を積層する工程をさらに含むことができる。この際、前記マイクロ粒子は、前記下部基材と上部基材との間に間隔を維持するスペーサーとして機能を行うことができる。
前記下部基材または上部基材は、基材フィルムおよび前記基材フィルム上に電極層を含むことができる。前記電極層は、本出願の目的を達成するために、この分野において多様に公知にされている電極を含むことができ、例えば、ＩＴＯを含むことができる。
本出願の粒子の塗布方法は、基材上に粒子の形状を維持しながら均一に塗布して固着させることができる。前記方法により製造された光学フィルムは、粒子の分散度に優れている。前記方法を利用した能動型液晶デバイスの製造方法は、製造工程が単純であり、重力不良を防止しつつセルギャップを均一に維持することができる。
基材上に粒子の塗布方法を説明するために例示的に示す図である。 一実施例による表面粗さを人為的に形成した基材を例示的に示す図である。 実施例１〜５で製造された基材のＡＦＭイメージを示す。 比較例１および２で製造された基材のＡＦＭイメージを示す。 実施例１〜５で製造された基材の光学顕微鏡イメージを示す。 比較例１および２で製造された基材の光学顕微鏡イメージを示す。 実施例１〜５および比較例１および２で製造された基材の粗さおよびマイクロ粒子の分散度に関するグラフを示す。
以下、本出願による実施例および本出願によらない比較例を通じて本出願をより詳細に説明するか、本出願の範囲が下記提示された実施例に限定されるものではない。
以下、実施例および比較例においての物性は、下記の方式で評価した。
１．粗さの測定
ボールスペーサー組成物がコーティングされる前に、基材に対して、ＡＦＭ（ＮＸ１０、Ｐａｒｋ ｓｙｓｔｅｍｓ社）装備を利用して、１０μｍ×１０μｍ領域においての表面粗さＲａ値を測定した。
２．分散度の評価
ボールスペーサーが固着した基材に対して、Ｏｐｔｉｃａｌ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＢＸ５１、ＯＬＹＭＰＵＳ社）を利用して、×４０倍率で基準面積（１ｍｍ２）においてのボールスペーサー個数を測定した後、結合していないボールスペーサー個数をボールスペーサーの総個数で分けた値を分散度として評価した。
実施例１
基材の製造
シクロヘキサノン（ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｏｎｅ）溶媒（Ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｏｎｅ ９９％、大井化金）に粒径が３７０ｎｍのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）粒子（ＸＸ−５２ＢＱ、ＳＥＫＩＳＵＩ社）および自社配光膜（５−ノルボルネン−２−メチル−（４−メトキシシンナメート））を混合し、ナノ粒子組成物を製造した（溶媒：ＰＭＭＡ粒子：自社配光膜の重量比率＝１００：０．１：４）。前記ナノ粒子組成物をポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、ＣＯＳＭＯＳＨＩＮＥ（登録商標）Ａ４３００ １２５μｍ、ＴＯＹＯＢＯ社）基材フィルム（横×縦＝１００ｍｍ×１００ｍｍ）上にｍａｙｅｒ ｂａｒ（＃４）を利用して約１０μｍ厚さにコーティングした。前記コーティングされた組成物を約８０℃のオーブンで約２分間乾燥した。前記乾燥した組成物に約２００ ｍＷ／ｃｍ２強さの紫外線を１０秒間照射し、硬化させて、基材を製造した。
ボールスペーサーの塗布
密度が０．９４８ｇ／ｃｍ３のシクロヘキサノン（ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｏｎｅ）溶媒（Ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｏｎｅ ９９％、大井化金）に、密度が１．１９ｇ／ｃｍ３であり、粒径が１２μｍのボールスペーサー（ＫＢＮ−５１２、ＳＥＫＩＳＵＩ社）および自社配光膜（５−ノルボルネン−２−メチル−（４−メトキシシンナメート））を添加した後、混合し、ボールスペーサー組成物を製造した（溶媒：ボールスペーサー：自社配光膜の重量比率＝１００：１：２）。前記ボールスペーサー組成物を前記製造された基材上にｍａｙｅｒ ｂａｒ （＃１０）を利用して約２５μｍ厚さにコーティングした。前記コーティングされた組成物を約１００℃のオーブンで約２分間乾燥した。前記乾燥した組成物に強さ約２００ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を１０秒間照射し、硬化させることによって、基材上にボールスペーサーを塗布した。前記ボールスペーサーは、前記基材に固着して分散した状態に塗布された。
実施例２
基材フィルムをポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、ＴＨ４６Ｈ、ＳＫＣ社、横×縦＝１００ｍｍ×１００ｍｍ）に変更したことを除いて、実施例１と同じ方式で、ボールスペーサーを塗布した。
実施例３
基材フィルムをポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、Ｕ４８、Ｔｏｒａｙ社、横×縦＝１００ｍｍ×１００ｍｍ）に変更したことを除いて、実施例１と同じ方式で、ボールスペーサーを塗布した。
実施例４
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、ＣＯＳＭＯＳＨＩＮＥ（登録商標）Ａ４３００、ＴＯＹＯＢＯ社）基材フィルム上にすぐにボールスペーサー組成物をコーティングし、乾燥および硬化したことを除いて、実施例１と同じ方式でボールスペーサーを塗布した。
実施例５
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、Ｕ４８、Ｔｏｒａｙ社）基材フィルム上にすぐにスペーサー組成物をコーティングし、乾燥および硬化したことを除いては、実施例３と同じ方式でボールスペーサーを塗布した。
比較例１
基材の製造時にポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）粒子を混合しないことを除いて、実施例１と同じ方式で、ボールスペーサーを塗布した。
比較例２
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、ＴＨ４６Ｈ、ＳＫＣ社）基材フィルム上にすぐにボールスペーサー組成物をコーティングし、乾燥および硬化したことを除いて、実施例２と同じ方式でボールスペーサーを塗布した。
Figure 0006946615
表１および図３〜図７に示されたように、本出願の表面粗さを満たす基材を使用した実施例１〜５は、本出願の表面粗さを満たさない基材を使用した比較例１および２に比べてボールスペーサーの分散度が優れていることを確認することができる。
１００ 基材
１１０ 基材フィルム
１２０ コーティング層
１２１ ナノ粒子
１２２ 光硬化性樹脂
２００ コーティング組成物

Claims (15)

  1. 表面粗さＲａが３ｎｍ〜１００ｎｍの基材上に、１μｍ〜１，０００μｍ未満の平均粒径を有するボールスペーサー、硬化性樹脂および溶媒を含むコーティング組成物をコーティングした後、乾燥および硬化する工程を含み、前記ボールスペーサーは、密度が０．６１ｇ／ｃｍ３〜２．１ｇ／ｃｍ３であり、前記ボールスペーサーの密度は、溶媒の密度より大きい、粒子の塗布方法。
  2. 前記表面粗さＲａが３ｎｍ〜１００ｎｍの基材は、下記の（ａ）〜（ｄ）のうちいずれか一つの工程で製造される、請求項１に記載の粒子の塗布方法：
    （ａ）基材上にナノ粒子、硬化性樹脂および溶媒を含む組成物をコーティングした後、乾燥および硬化する工程と、
    （ｂ）基材をモールドに押し付ける工程と、
    （ｃ）平坦な基材を部分侵食可能な溶媒を利用して侵食させる工程と、
    （ｄ）平坦な基材に物理的な力を加える工程。
  3. 前記基材は、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリテトラフルオロエチレン（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ポリブテン（ｐｏｌｙｂｕｔｅｎｅ）、ポリブタジエン（ｐｏｌｙｂｕｔａｄｉｅｎｅ）、塩化ビニル共重合体（ｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ポリウレタン（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）、エチレン−ビニルアセテート（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）、エチレン−プロピレン共重合体（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｅｔｈｙｌ ａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、エチレン−アクリル酸メチル共重合体（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｍｅｔｈｙｌ ａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）およびポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）よりなる群から選ばれた一つの基材フィルムを含む、請求項２に記載の粒子の塗布方法。
  4. 前記基材は、前記基材フィルム上に形成された導電性層をさらに含み、前記基材は、前記基材フィルムの表面粗さを前記（ａ）〜（ｄ）のうちいずれか一つの工程で３ｎｍ〜１００ｎｍに調節した後、前記基材フィルム上に導電性層を形成することによって製造される、請求項３に記載の粒子の塗布方法。
  5. 前記ボールスペーサーは、前記基材に固着した状態に分散する、請求項１から４のいずれか一項に記載の粒子の塗布方法。
  6. 前記ボールスペーサーは、粒径が１μｍ〜１００μｍ未満である、請求項１から５のいずれか一項に記載の粒子の塗布方法。
  7. 前記溶媒は、ｎ−ヘキサン（ｎｏｒｍａｌ ｈｅｘａｎｅ）、ヘプタン（ｈｅｐｔａｎｅ）およびオクタン（ｏｃｔａｎｅ）を含む脂肪族系；ベンゼン（ｂｅｎｚｅｎｅ）、トルエン（ｔｏｌｕｅｎｅ）およびキシレン（ｘｙｌｅｎｅ）を含む芳香族系；ジクロロメタン（ｄｉｃｈｌｏｒｏ ｍｅｔｈａｎｅ）、トリクロロメタン（ｔｒｉｃｈｌｏｒｏ ｍｅｔｈａｎｅ）およびテトラクロロメタン（ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｏ ｍｅｔｈａｎｅ）を含む塩素系；エタノール（ｅｔｈａｎｏｌ）、イソプロパノール（ｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌ）およびブタノール（ｂｕｔａｎｏｌ）を含むアルコール系；エチルアセテート（ｅｔｈｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）、プロピルアセテート（ｐｒｏｐｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）およびプロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ、ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ ａｃｅｔａｔｅ）を含むエステル系；メチルエチルケトン（ＭＥＫ、ｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｙｌ ｋｅｔｏｎｅ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ、ｍｅｔｈｙｌ ｉｓｏ−ｂｕｔｙｌ ｋｅｔｏｎｅ）、シクロヘキサノン（ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｏｎｅ）およびシクロペンタノン（ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｎｏｎｅ）を含むケトン系；およびテトラヒドロフラン（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）、石油エーテル（ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｅｔｈｅｒ）、１、２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ、１、２−ｄｉｍｅｔｈｏｘｙ ｅｔｈａｎｅ）およびジエチレングリコールジメチルエーテル（ｄｉｇｌｙｍｅ、ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ）を含むエーテル系よりなる群から選ばれた一つ以上の溶媒を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の粒子の塗布方法。
  8. 前記コーティング組成物のコーティング厚さは、１０ｎｍ〜１０００ｎｍである、請求項１から７のいずれか一項に記載の粒子の塗布方法。
  9. 前記コーティング組成物は、溶媒１００重量部に対して０．１重量部〜１０重量部で前記ボールスペーサーを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の粒子の塗布方法。
  10. 表面粗さＲａが３ｎｍ〜１００ｎｍの基材と、
    前記基材上に分散した１μｍ〜１，０００μｍ未満の平均粒径を有するボールスペーサーと、を含み、前記ボールスペーサーの分散度が０．５〜２であり、
    前記ボールスペーサーは、前記基材に固着した状態で分散している、光学フィルム。
  11. 前記ボールスペーサーの粒径は８μｍ〜３０μｍである、請求項１０に記載の光学フィルム。
  12. 前記ボールスペーサーは炭素系の材料からなる、請求項１０に記載の光学フィルム。
  13. 表面粗さＲａが３ｎｍ〜１００ｎｍの下部基材上に１μｍ〜１，０００μｍ未満の平均粒径を有するボールスペーサー、光配向性樹脂および溶媒を含むコーティング組成物をコーティングした後、乾燥および硬化し、光配向膜を形成する工程と、前記光配向膜上に液晶層を形成する工程と、を含み、前記ボールスペーサーは、密度が０．６１ｇ／ｃｍ３〜２．１ｇ／ｃｍ３であり、前記ボールスペーサーの密度は、溶媒の密度より大きい、能動型液晶デバイスの製造方法。
  14. 前記液晶層上に上部基材を積層する工程をさらに含み、前記ボールスペーサーは、前記下部基材と上部基材との間に間隔を維持するスペーサーとして機能する、請求項１３に記載の能動型液晶デバイスの製造方法。
  15. 前記下部基材または上部基材は、基材フィルムおよび前記基材フィルム上に電極層を含む、請求項１４に記載の能動型液晶デバイスの製造方法。
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