KR102068304B1

KR102068304B1 - 기판

Info

Publication number: KR102068304B1
Application number: KR1020180087288A
Authority: KR
Inventors: 서한민; 황지영; 최현; 이승헌; 오동현; 유정선; 송철옥; 배남석
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2018-07-26
Publication date: 2020-02-24
Also published as: JP2020529041A; CN111033372A; EP3660583A4; US20200150478A1; EP3660583A1; KR20190013583A; CN111033372B; TW201921706A; US11467452B2; TWI684287B; JP7119278B2

Abstract

본 출원은 특정 배치 상태로 스페이서가 배치되어 있는 기판 및 그러한 기판을 사용한 광학 디바이스에 대한 것이다. 본 출원에서는 기판상에 복수의 스페이서들이 소정 규칙에 따라서 불규칙적으로 배치되도록 하여, 상기 스페이서가 광학 디바이스의 구성 시에 균일한 셀갭을 유지하도록 하면서, 모와레 현상 등을 유발하지 않고, 전체적으로 균일한 광학 특성이 확보되도록 할 있다.

Description

기판{Substrate}

본 출원은 2017년 7월 27일자 제출된 대한민국 특허출원 제10-2017-0095464호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 대한민국 특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.

본 출원은 기판에 대한 것이다.

2개의 기판의 사이에 광변조층을 배치시켜서 광의 투과율 또는 색상 등을 조절할 수 있는 광학 디바이스는 공지이다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는 액정 호스트(liqid crystal host)와 이색성 염료 게스트(dichroic dye guest)의 혼합물을 적용한 소위 GH셀(Guest host cell)이 알려져 있다.

이러한 장치에서는 상기 2개의 기판 사이의 간격을 유지하기 위해서 소위 스페이서가 상기 기판의 사이에 위치한다.

특허문헌 1: 유럽 특허공개공보 제0022311호

본 출원은 기판, 예를 들면, 스페이서를 포함하는 기판에 대한 것이다. 본 출원에서는 기판상의 스페이서가 소정의 규칙성과 불규칙성을 동시에 가지면서 불규칙적으로 배치되도록 하여, 소위 모와레(moire) 현상 등이 발생하지 않고, 전 영역에서 균일한 광학 특성을 나타내는 광학 디바이스를 제공할 있는 기판을 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.

본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 온도가 그 결과에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상온에서 측정한 물성이다. 용어 상온은 가온되거나 감온되지 않은 자연 그대로의 온도로서, 통상 약 10℃ 내지 30℃의 범위 내의 한 온도 또는 약 23℃ 또는 약 25℃ 정도이다. 또한, 본 명세서에서 특별히 달리 언급하지 않는 한, 온도의 단위는 ℃이다.

본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 압력이 그 결과에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상압에서 측정한 물성이다. 용어 상압은 가압되거나 감압되지 않은 자연 그대로의 온도로서, 통상 약 1 기압 정도를 상압으로 지칭한다.

본 출원의 기판은, 기재층 및 상기 기재층상에 존재하는 스페이서를 포함한다.

기재층으로는, 특별한 제한 없이, 예를 들면, LCD(Liquid Crystal Display)와 같은 공지의 광학 디바이스의 구성에서 기판에 사용되는 임의의 기재층이 적용될 수 있다. 예를 들면, 기재층은 무기 기재층이거나 유기 기재층일 수 있다. 무기 기재층으로는 글라스(glass) 기재층 등이 예시될 수 있고, 유기 기재층으로는, 다양한 플라스틱 필름 등이 예시될 수 있다. 플라스틱 필름으로는 TAC(triacetyl cellulose) 필름; 노르보르넨 유도체 등의 COP(cyclo olefin copolymer) 필름; PMMA(poly(methyl methacrylate) 등의 아크릴 필름; PC(polycarbonate) 필름; PE(polyethylene) 또는 PP(polypropylene) 등의 폴리올레핀 필름; PVA(polyvinyl alcohol) 필름; DAC(diacetyl cellulose) 필름; Pac(Polyacrylate) 필름; PES(poly ether sulfone) 필름; PEEK(polyetheretherketon) 필름; PPS(polyphenylsulfone) 필름, PEI(polyetherimide) 필름; PEN(polyethylenemaphthatlate) 필름; PET(polyethyleneterephtalate) 필름; PI(polyimide) 필름; PSF(polysulfone) 필름 또는 PAR(polyarylate) 필름 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 출원의 기판에서 상기 기재층의 두께도 특별히 제한되지 않고, 용도에 따라서 적정 범위가 선택될 수 있다.

본 출원의 기판에서 상기 기재층상에는 복수의 스페이서가 존재한다. 상기 스페이서는 상기 기재층에 고정되어 있을 수 있다. 이러한 경우에 스페이서는 상기 기재층에 직접 접하여 고정되어 있거나, 혹은 기재층과 스페이서의 사이에 다른 층이 존재하는 경우에 해당 다른층상에 고정되어 있을 수 있다. 상기 다른 층의 종류에는 광학 디바이스의 구동에 필요한 공지의 층이 포함되고, 예를 들면, 후술하는 전극층이 있다.

상기 복수의 스페이서들은 상기 기재층상에서 소정의 규칙성과 불규칙성을 동시에 가지면서 배치되어 있다. 구체적으로 상기 기재층상의 복수의 스페이서 중에서 적어도 일부는 서로 상이한 피치를 가지도록 배치되어 있다는 측면에서는 불규칙한 배치이지만, 소정 규칙에 따라 정해진 영역간에서는 실질적으로 동일한 밀도를 가지면서 배치된다는 측면에서는 규칙적이다.

상기와 같이 본 출원의 기판에서 상기 기재층상에 배치되는 스페이서의 적어도 일부는 서로 상이한 피치를 가지도록 배치된다.

상기에서 용어 피치는, 상기 복수의 스페이서들 중 일부를 내부에 다른 스페이서가 존재하지 않는 상태의 폐도형을 형성하도록 선택하였을 때에 상기 폐도형의 변의 길이로 정의될 수 있다. 또한, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 피치의 단위는 ㎛이다.

일 예시에서 상기 폐도형의 변의 길이는 최대 600 μm 정도일 수 있다. 상기 폐도형의 변의 길이 중 최대 길이는 다른 예시에서 약 550 μm 이하, 약 500 μm 이하, 약 450 μm 이하 또는 약 400 μm 이하이거나, 약 300 μm 이상, 350 μm 이상 또는 400 μm 이상일 수 있다.

또한, 상기 폐도형의 변의 길이들 중에서 최소 길이는 약 10 μm 이상일 수 있다. 상기 폐도형의 변의 길이 중 최소 길이는 다른 예시에서 약 100 μm 이하, 약 90 μm 이하, 약 80 μm 이하, 70 μm 이하 또는 약 65 μm 이하이거나, 약 20 μm 이상, 30 μm 이상 또는 40 μm 이상일 수 있다.

상기와 같은 간격 배치를 통해서 본 출원의 기판이 제품에 적용되었을 때에 소자의 셀갭(cell gap)이 안정적으로 유지되고, 얼룩 등의 외관 불량이 발생하게 되는 것을 방지할 수 있다.

상기 최대 또는 최소 길이는, 공지의 난수 좌표 프로그램, 예를 들면, CAD, MATLAB 또는 STELLA 난수 좌표 프로그램 등을 사용하여 구할 수 있다.

상기 형성되는 폐도형은 삼각형, 사각형 또는 육각형일 수 있다. 즉, 복수의 스페이서들 중 임의로 3개의 스페이서들을 선택하여 그들을 서로 연결하였을 때에는 상기 삼각형이 형성되고, 4개의 스페이서들을 선택하여 그들을 서로 연결하였을 때는 상기 사각형이 형성되며, 6개의 스페이서들을 선택하여 그들을 서로 연결하였을 때는 상기 육각형이 형성된다.

도 1은, 기재층상에 존재하는 스페이서들(검은 점) 중 임의로 4개의 스페이서들을 선택하고, 그들을 가상의 선(점선)으로 연결하여 형성한 폐도형인 사각형의 예시이다. 다만, 상기 피치를 결정하는 때에 형성되는 상기 폐도형은 그 내부에 스페이서가 존재하지 않도록 형성되는 것이다. 따라서, 예를 들면, 도 2와 같이 내부에 다른 스페이서가 존재하도록 스페이서들이 형성되는 경우는 상기 피치의 결정 시에 제외된다.

하나의 예시에서 상기와 같이 형성된 폐도형인 삼각형, 사각형 또는 육각형의 변 중에서 동일한 길이를 가지는 변의 수의 비율(%)(삼각형인 경우에 100×(동일 길이의 변의 수)/3, 사각형인 경우에 100×(동일 길이의 변의 수)/4, 육각형인 경우에 100×(동일 길이의 변의 수)/6)은, 85% 이하일 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 84% 이하, 80% 이하, 76% 이하, 67% 이하, 55% 이하 또는 40% 이하일 수 있다. 상기 비율의 하한은 특별히 제한되지 않는다. 즉, 경우에 따라서는 상기 폐도형의 모든 변의 길이가 다 동일하지 않을 수 있기 때문에 상기 비율의 하한은 0%일 수 있다.

상기와 같이 본 출원의 스페이서들의 배치는 그 적어도 일부가 서로 다른 피치를 가지고 있다는 점에서 불규칙적이나, 이러한 불규칙성은 일정한 규칙성 하에서 제어된다. 상기에서 규칙성은 스페이서의 배치 밀도가 일정 영역간에서는 실질적으로 근접하는 것을 의미할 수 있다.

예를 들면, 상기 불규칙적으로 배치된 복수의 스페이서들의 정상 피치를 P라고 하면, 상기 기재층의 표면에서 10P를 한 변의 길이로 하는 정사각형 영역을 임의로 2개 이상 복수 선택하였을 때에 각 정사각형 영역 내에 존재하는 스페이서들의 개수의 표준 편차는 2 이하이다.

도 3은, 상기 10P를 한 변의 길이로 하는 정사각형 영역(도 3의 점선 사각형 영역)이 4개 임의로 선택된 경우를 예시적으로 보여주는 도면이다.

상기에서 용어 정상 피치는, 실제로는 불규칙적으로 기재층상에 배치되어 있는 복수의 스페이서들을 상기 스페이서들의 개수와 상기 기재층의 면적을 고려하여 가상적으로 모든 스페이서들이 동일한 피치로 배치되도록 위치시킨 상태에서 인접하는 스페이서들의 중심간의 거리를 의미한다.

상기 언급된 모든 스페이서들이 동일 피치를 가지도록 배치된 가상의 상태를 확인하는 방식은 공지이며, 예를 들면, CAD, MATLAB, STELLA 또는 엑셀(Excel) 등과 같은 난수 좌표 발생 프로그램을 사용하여 달성할 수 있다.

상기 표준 편차(standard deviation)는, 스페이서 개수의 산포도를 나타내는 수치이고, 분산의 양의 제곱근으로 정해지는 수치이다.

즉, 기재층의 스페이서가 형성된 표면에 임의로 상기 사각형 영역을 적어도 2개 이상 복수 지정한 후에 그 영역 내에 존재하는 스페이서의 개수들의 표준 편차를 구하였을 때에 그 표준 편차는 2 이하이다. 상기 표준 편차는 다른 예시에서 1.5 이하, 1 이하 또는 0.5 이하일 수 있다. 또한, 상기 표준 편차는 그 수치가 낮을수록 목적하는 규칙성이 달성된 것을 의미하기 때문에 그 하한은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 0일 수 있다.

상기에서 지정되는 사각형 영역의 수는 2개 이상인 한 특별히 제한되는 것은 아니지만, 일 예시에서 상기 사각형 영역이 기재층의 표면상에서 서로 겹쳐지지 않도록 임의로 선택되되, 그 임의로 선택된 영역이 차지하는 면적이 상기 기재층의 전체 면적의 약 10% 이상, 20% 이상, 30% 이상, 40% 이상, 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상 또는 90% 이상이 되도록 하는 개수로 선택될 수 있다.

상기 임의의 사각형 영역의 한 변을 형성하는 정상 피치(P)의 범위는 전술한 것처럼 기재층상에 존재하는 스페이서들의 개수와 해당 기재층의 면적에 의해 결정될 수 있는 것으로 특별히 제한되지 않으며, 통상적으로 50㎛ 내지 1,000㎛의 범위 내일 수 있다. 상기 정상 피치(P)는 다른 예시에서 약 60㎛ 이상, 70㎛ 이상, 80㎛ 이상, 90㎛ 이상, 100㎛ 이상 또는 110㎛ 이상일 수 있고, 약 900㎛ 이하, 800㎛ 이하, 700㎛ 이하, 600㎛ 이하, 500㎛ 이하, 400㎛ 이하, 300㎛ 이하, 200㎛ 이하 또는 150㎛ 이하일 수도 있다.

특별히 제한되는 것은 아니지만, 상기와 같이 임의로 선택된 정사각형 영역들 내에 존재하는 스페이서들의 평균 개수는 예를 들면, 약 80개 내지 150개 정도일 수 있다. 상기 평균 개수는 다른 예시에서 82개 이상, 84개 이상, 86개 이상, 88개 이상, 90개 이상, 92개 이상, 94개 이상, 96개 이상 또는 98개 이상일 수 있다. 또한 다른 예시에서 상기 평균 개수는 148개 이하, 146개 이하, 144개 이하, 142개 이하, 140개 이하, 138개 이하, 136개 이하, 134개 이하, 132개 이하, 130개 이하, 128개 이하, 126개 이하, 124개 이하, 122개 이하, 120개 이하, 118개 이하, 116개 이하, 114개 이하 또는 112개 이하일 수 있다.

상기 스페이서들의 평균 개수(A)와 상기 언급한 표준 편차(SD)의 비율(SD/A)은, 0.1 이하일 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 0.09 이하, 0.08 이하, 0.07 이하, 0.06 이하, 0.05 이하, 0.04 이하, 0.03 이하, 0.02 이하 또는 0.01 이하일 수 있다. 또한, 상기 비율(SD/A)은, 0 이상 또는 약 0.005 이상 정도일 수도 있다.

상기 평균 개수(A)나 비율(SD/A)은, 경우에 따라 변경될 수 있는데, 예를 들면, 상기 기판이 적용되는 디바이스에서 요구되는 투과율, 셀갭(cell gap) 및/또는 셀갭의 균일도 등을 고려하여 상기 수치는 변경될 수 있다.

다른 예시에서 상기 불규칙적으로 배치된 스페이서가 형성되어 있는 기재층의 표면을 동일 면적을 가지는 2개 이상의 영역으로 분할하였을 때, 각 단위 영역 내에 상기 스페이서의 개수의 표준 편차가 2 이하일 수 있다.

상기에서 표준 편차의 의미와 그 구체적인 예시들은 상기 기술한 바와 같다.

즉, 상기 예시에서는, 기재층을 동일 면적을 가지는 적어도 2개 이상의 영역으로 분할하고, 분할된 각 단위 영역 내에 존재하는 스페이서의 개수들의 표준 편차를 구하였을 때에 그 표준 편차는 2 이하이다. 이러한 경우에 분할된 각 단위 영역의 형태는 해당 단위 영역들이 동일한 면적을 가지도록 분할되는 한 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 삼각, 사각 또는 육각형 영역일 수 있다. 또한, 상기 상태에서 표준 편차는 다른 예시에서 1.5 이하, 1 이하 또는 0.5 이하이거나, 0 이상, 0.5 이상, 1 이상 또는 1.5 이상일 수 있다.

상기에서 단위 영역의 개수는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 일 예시에서 상기 기재층은 동일 면적을 가지는 2개 이상, 4개 이상, 6개 이상, 8개 이상 또는 10개 이상의 영역으로 분할될 수 있다. 상기에서 분할되는 영역의 수가 많을수록 스페이서의 밀도가 보다 균일하게 유지되는 것을 의미하기 때문에 분할 영역의 개수의 상한은 특별히 제한되지 않는다.

상기와 같이 규칙성과 불규칙성을 동시에 가지도록 복수의 스페이서들이 배치되어 있는 기판상에서 상기 정상 피치인 P를 한변으로 하는 가상의 정사각형 영역을 선택하였을 때에 해당 영역 내에 존재하는 스페이서의 평균 개수는 0 내지 4의 범위 내일 수 있다. 상기 평균 개수는, 다른 예시에서 3.5 이하, 3 이하, 2.5 이하, 2 이하 또는 1.5 이하일 수 있다. 상기 평균 개수는 또한 다른 예시에서 0.5 이상일 수 있다. 상기에서 임의로 지정되는 한변의 길이가 정상 피치(P)인 정사각형 영역의 수는 2개 이상인 한 특별히 제한되는 것은 아니지만, 일 예시에서 상기 정사각형 영역이 기재층의 표면상에서 서로 겹쳐지지 않도록 임의로 선택되되, 그 임의로 선택된 영역이 차지하는 면적이 상기 기재층의 전체 면적의 약 10% 이상, 20% 이상, 30% 이상, 40% 이상, 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상 또는 90% 이상이 되도록 하는 개수로 선택될 수 있다.

상기 복수의 스페이서들의 전체 밀도는 기재층의 전 면적 대비 스페이서들이 차지하는 면적의 비율이 약 50% 이하가 되도록 조절될 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 약 45% 이하, 약 40% 이하, 약 35% 이하, 약 30% 이하, 약 25% 이하, 약 20% 이하, 약 15% 이하, 약 10% 이하, 약 9.5% 이하, 9% 이하, 8.5% 이하, 8% 이하, 7.5% 이하, 7% 이하, 6.5% 이하, 6% 이하, 5.5% 이하, 5% 이하, 4.5% 이하, 4% 이하, 3.5% 이하, 3% 이하, 2.5% 이하, 2% 이하 또는 1.5% 이하일 수 있다. 다른 예시에서 상기 비율은 약 0.1% 이상, 0.2% 이상, 0.3% 이상, 0.4% 이상, 0.5% 이상, 0.6% 이상, 0.7% 이상, 0.8% 이상, 0.9% 이상 또는 0.95% 이상일 수 있다.

위와 같은 형태로 복수의 스페이서들이 기재층상에 배치됨으로 해서 광학 디바이스를 구현하였을 때에 스페이서들이 기판간의 피치(cell gap)을 균일하게 유지하면서도 소위 모와레 현상을 유발시키지 않고, 균일한 광학 특성이 확보되도록 할 수 있다.

상기 각 수치들은, 필요한 경우에 변경될 수 있는데, 예를 들면, 상기 기판이 적용되는 디바이스에서 요구되는 투과율, 셀갭(cell gap) 및/또는 셀갭의 균일도 등을 고려하여 상기 수치는 변경될 수 있다.

상기 복수의 스페이서들은 그 스페이싱 정규 분포도가 소정 형태를 나타내도록 배치될 수 있다.

상기에서 스페이싱 정규 분포도는, 스페이서간의 피치를 X축으로 하고, 전체 스페이서 중에서 해당 피치를 가지는 스페이서의 비율을 Y축으로 하여 도시한 분포도이고, 이 때 스페이서의 비율은 전체 스페이서의 수를 1로 가정하였을 때에 구해지는 비율이다.

이러한 분포도의 예시는 도 4에 나타나 있다. 또한 본 명세서에서 상기 스페이싱 정규 분포도와 관련된 설명에서의 피치는, 상기 언급한 폐도형인 삼각형, 사각형 또는 육각형에서의 변의 길이이다.

상기 분포도는, 공지의 난수 좌표 프로그램, 예를 들면, CAD, MATLAB 또는 STELLA 난수 좌표 프로그램 등을 사용하여 구할 수 있다.

일 예시에서 상기 복수의 스페이서들은 상기 분포도에서의 반 높이 면적이 0.4 내지 0.95의 범위 내가 되도록 배치될 수 있다. 상기 반 높이 면적은 다른 예시에서 0.45 이상, 0.5 이상, 0.55 이상, 0.6 이상, 0.65 이상, 0.7 이상 또는 0.85 이상일 수 있다. 또한, 상기 반 높이 면적은 다른 예시에서는 0.9 이하, 0.85 이하, 0.8 이하, 0.75 이하, 0.7 이하, 0.65 이하, 0.6 이하, 0.55 이하 또는 0.5 이하일 수 있다.

상기 복수의 스페이서들은, 상기 분포도에서의 반높이폭(FWHM)과 평균 피치(Pm)의 비(FWHM/Pm)가 1 이하가 되도록 배치될 수 있다. 상기 비(FWHM/Pm)는, 다른 예시에서 0.05 이상, 0.1 이상, 0.11 이상, 0.12 이상 또는 0.13 이상일 수 있다. 또한, 상기 비(FWHM/Pm)는, 다른 예시에서는 약 0.95 이하, 약 0.9 이하, 약 0.85 이하, 약 0.8 이하, 약 0.75 이하, 약 0.7 이하, 약 0.65 이하, 약 0.6 이하, 약 0.55 이하, 약 0.5 이하, 약 0.45 이하 또는 약 0.4 이하일 수 있다.

상기에서 말하는 평균 피치(Pm)는, 전술한 폐도형인 삼각형, 사각형 또는 육각형을 형성하도록 적어도 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상 또는 95% 이상의 스페이서들을 선택하였을 때에 선택된 스페이서들에 의해 형성되는 삼각형, 사각형 또는 육각형의 각 변의 길이의 평균이다. 또한, 상기에서 스페이서들은 형성된 삼각형, 사각형 또는 육각형이 서로 꼭지점은 공유하지 않도록 선택된다.

상기 복수의 스페이서들은, 상기 분포도에서의 반높이폭(FWHM)이 0.5㎛ 내지 1,000㎛ 의 범위 내에 있도록 배치될 수 있다. 상기 반높이폭(FWHM)은 다른 예시에서 약 1㎛ 이상, 2㎛ 이상, 3㎛ 이상, 4㎛ 이상, 5㎛ 이상, 6㎛ 이상, 7㎛ 이상, 8㎛ 이상, 9㎛ 이상, 10㎛ 이상, 11㎛ 이상, 12㎛ 이상, 13㎛ 이상, 14㎛ 이상, 15㎛ 이상, 16㎛ 이상, 17㎛ 이상, 18㎛ 이상, 19㎛ 이상, 20㎛ 이상, 21㎛ 이상, 22㎛ 이상, 23㎛ 이상 또는 24㎛ 이상, 27㎛ 이상, 30㎛ 이상, 35㎛ 이상, 40㎛ 이상, 45㎛ 이상 또는 50㎛ 이상일 수 있다. 다른 예시에서 상기 반높이폭(FWHM)은 약 900㎛ 이하, 800㎛ 이하, 700㎛ 이하, 600㎛ 이하, 500㎛ 이하, 400㎛ 이하, 300㎛ 이하, 200㎛ 이하, 150㎛ 이하, 100㎛ 이하, 90㎛ 이하, 80㎛ 이하, 70㎛ 이하, 60㎛ 이하, 50㎛ 이하, 40㎛ 이하 또는 30㎛ 이하일 수 있다.

상기 복수의 스페이서들은, 상기 스페이싱 정규 분포도의 최대 높이(Fmax)가 0.006 이상이고, 1 미만이 되도록 배치될 수 있다. 상기 최대 높이(Fmax)는 다른 예시에서 약 0.007 이상, 약 0.008 이상, 약 0.009 이상 또는 약 0.0095 이상, 약 0.01 이상 또는 약 0.015 이상일 수 있다. 또한, 상기 최대 높이(Fmax)는 다른 예시에서 약 0.9 이하, 약 0.8 이하, 약 0.7 이하, 약 0.6 이하, 약 0.5 이하, 약 0.4 이하, 약 0.3 이하, 약 0.2 이하, 약 0.1 이하, 약 0.09 이하, 약 0.08 이하, 약 0.07 이하, 약 0.06 이하, 약 0.05 이하, 약 0.04 이하, 약 0.03 이하 또는 약 0.02 이하일 수 있다.

복수의 스페이서들이 상기와 같은 형태의 스페이싱 정규 분포도를 가지도록 배치됨으로 해서, 상기 기판을 통해 광학 디바이스를 구현하였을 때에 스페이서들이 기판간의 피치(cell gap)을 균일하게 유지하면서도 소위 모와레 현상을 유발시키지 않고, 균일한 광학 특성이 확보되도록 할 수 있다.

복수의 스페이서들이 상기와 같이 불규칙성과 규칙성을 동시에 가지도록 배치되기 위해서 불규칙도라는 개념이 도입된다. 이하, 상기와 같은 형태의 스페이서들의 배치를 설계하기 위한 방법을 설명한다.

상기 언급된 규칙성과 불규칙성을 동시에 가지는 스페이서들의 배치를 달성하기 위해서는 정상 배치 상태에서 출발하여 불규칙성을 가지도록 스페이서들을 재배치하는 단계를 수행한다.

상기에서 정상 배치 상태는, 복수의 스페이서들이 기재층상에 모든 변의 길이가 동일한 정삼각형, 정사각형 또는 정육각형을 형성할 수 있도록 배치된 상태이다. 도 5는, 일 예시로서 스페이서들이 상기 정사각형을 형성하도록 배치된 상태이다. 이 상태에서의 정사각형의 한변의 길이 P는, 전술한 정상 피치와 같을 수 있다. 상기와 같은 배치 상태에서 하나의 스페이서가 존재하는 지점을 기준으로 상기의 한변의 길이 P에 대하여 일정 비율이 되는 길이의 반지름을 가지는 원 영역을 지정하고, 그 영역 내에서 상기 하나의 스페이서가 무작위적으로 이동할 수 있도록 프로그램을 셋팅한다. 예를 들어, 도 5는 상기 길이 P 대비 50%의 길이(0.5P)의 반지름을 가지는 원 영역을 설정하고, 그 영역 내의 임의의 지점으로 상기 스페이서가 이동하는 형태를 모식적으로 보여주고 있다. 상기와 같은 이동을 적어도 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상 또는 100%(모든 스페이서)의 스페이서에 적용하여 전술한 배치를 달성할 수 있다.

상기와 같은 설계 방식에서 상기 원 영역의 반지름이 되는 길이 P에 대한 비율이 불규칙도로 정의될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 나타난 경우에 있어서 불규칙도는 약 50%이다.

일 예시에서 상기 설계 방식에서의 불규칙도는 약 5% 이상, 약 10% 이상, 약 15% 이상, 약 20% 이상, 약 25% 이상, 약 30% 이상, 약 35% 이상, 약 40% 이상, 약 45% 이상, 약 50% 이상, 약 55% 이상, 약 60% 이상 또는 약 65% 이상일 수 있다. 상기 불규칙도는 일 예시에서 약 95% 이하, 약 90% 이하, 약 85% 이하 또는 약 80% 이하일 수 있다.

상기와 같은 방식으로 스페이서의 배치를 설계하고, 설계된 배치에 따라서 스페이서를 형성함으로써 전술한 불규칙성과 규칙성을 동시에 가지는 배치를 달성할 수 있다.

상기에서는 정상 상태가 정사각형에서 출발하는 경우를 예시로 하였으나, 상기 정상 상태는 정삼각형 또는 정육각형 등 다른 도형일 수 있으며, 그 경우에도 전술한 배치가 달성될 수 있다.

상기와 같은 방식으로 스페이서들의 배치를 설계하는 수단은 특별히 제한되지 않고, 공지의 난수 좌표 프로그램, 예를 들면, CAD, MATLAB, STELLA 또는 Excel 난수 좌표 프로그램 등을 사용할 수 있다.

예를 들면, 상기와 같은 방식으로 우선 스페이서의 배치를 설계한 후에 해당 설계에 따른 패턴을 가지는 마스크 등을 제조하고, 해당 마스크를 사용한 리소그라피 또는 임프린팅 방식 등에 의해 상기와 같은 스페이서를 구현할 수 있다.

상기와 같은 스페이서의 디멘젼은 특별히 제한되지 않고, 공지의 범위 내에서 선택될 수 있다. 예를 들면, 상기 스페이서들은 바닥부의 단면적이 약 0.25 ㎛² 내지 1 mm²의 범위 내이고, 높이가 약 0.5 ㎛ 내지 1 mm 의 범위 내가 될 수 있다. 상기 바닥부 단면적은 다른 예시에서 약 0.5 ㎛²이상, 0.75 ㎛²이상, 1 ㎛² 이상, 5 ㎛² 이상, 10 ㎛² 이상, 15 ㎛² 이상 또는 20 ㎛² 이상이거나, 900000 ㎛² 이하, 800000 ㎛² 이하, 700000 ㎛² 이하, 600000 ㎛² 이하, 500000 ㎛² 이하, 400000 ㎛² 이하, 300000 ㎛² 이하, 200000 ㎛² 이하, 100000 ㎛² 이하, 90000 ㎛² 이하, 80000 ㎛² 이하, 70000 ㎛² 이하, 60000 ㎛² 이하, 50000 ㎛² 이하, 40000 ㎛² 이하, 30000 ㎛² 이하, 20000 ㎛² 이하,10000 ㎛² 이하, 9000 ㎛² 이하, 8000 ㎛² 이하, 7000 ㎛² 이하, 6000 ㎛² 이하, 5000 ㎛² 이하, 4000 ㎛² 이하, 3000 ㎛² 이하, 2000 ㎛² 이하, 1000 ㎛² 이하, 900 ㎛² 이하, 800 ㎛² 이하, 700 ㎛² 이하, 600 ㎛² 이하, 500 ㎛² 이하, 400 ㎛² 이하, 300 ㎛² 이하, 200 ㎛² 이하, 100 ㎛² 이하, 90 ㎛² 이하, 80 ㎛² 이하, 70 ㎛² 이하, 60 ㎛² 이하, 50 ㎛² 이하, 40 ㎛²이하 또는 30 ㎛²이하일 수도 있다.

상기 스페이서는, 공지의 소재 및 방식을 사용하여 형성할 수 있다. 일 예시에서 상기 스페이서는, 자외선 경화형 수지를 포함하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 스페이서는 전술한 방식으로 규치적인 불규칙성을 설계하고, 설계된 내용에 따라 디자인된 마스크를 사용한 임프린팅 또는 리소그라피 방식으로 자외선 경화형 화합물을 목적하는 배치에 따라 경화시켜서 형성할 수 있는데, 이러한 경우에 상기 자외선 경화형 화합물의 경화체인 자외선 경화형 수지가 상기 스페이서를 형성할 수 있다. 스페이서의 형성에 사용될 수 있는 자외선 경화형 화합물의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 아크릴레이트 계열의 고분자나 에폭시 계열 고분자 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 출원의 기판은, 상기 기재층과 스페이서에 추가로 광학 디바이스의 구동에 요구되는 다른 요소를 포함할 수 있다. 이러한 요소는 다양하게 공지되어 있으며, 대표적으로는 전극층이 있다. 일 예시에서 상기 기판은, 상기 기재층과 상기 스페이서의 사이에 전극층을 추가로 포함할 수 있다. 전극층으로는, 공지의 소재가 적용될 수 있다. 예를 들면, 전극층은, 금속 합금, 전기 전도성 화합물 또는 상기 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 이러한 재료로는, 금 등의 금속, CuI, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZTO(Zinc Tin Oxide), 알루미늄 또는 인듐이 도핑된 아연 옥사이드, 마그네슘 인듐 옥사이드, 니켈 텅스텐 옥사이드, ZnO, SnO₂ 또는 In₂O₃ 등의 산화물 재료나, 갈륨 니트라이드와 같은 금속 니트라이드, 아연 세레나이드 등과 같은 금속 세레나이드, 아연 설파이드와 같은 금속 설파이드 등이 예시될 수 있다. 투명한 정공 주입성 전극층은, 또한, Au, Ag 또는 Cu 등의 금속 박막과 ZnS, TiO₂ 또는 ITO 등과 같은 고굴절의 투명 물질의 적층체 등을 사용하여서도 형성할 수 있다.

전극층은, 증착, 스퍼터링, 화학 증착 또는 전기화학적 수단 등의 임의의 수단으로 형성될 수 있다. 전극층의 패턴화도 특별한 제한 없이 공지의 방식으로 가능하며, 예를 들면, 공지된 포토리소그래피나 새도우 마스크 등을 사용한 공정을 통하여 패턴화될 수도 있다.

본 출원의 기판은 또한 상기 기재층과 스페이서상에 존재하는 배향막을 추가로 포함할 수 있다.

상기에서 기재층과 스페이서상에 형성되는 배향막의 종류도 특별히 제한되지 않고, 공지의 배향막, 예를 들면, 공지의 러빙 배향막 또는 광 배향막이 적용될 수 있다.

상기 배향막을 기재층과 스페이서상에 형성하고, 그에 대한 배향 처리를 수행하는 방식도 공지의 방식에 따른다.

본 출원은 또한, 상기와 같은 기판을 사용하여 형성한 광학 디바이스에 대한 것이다.

본 출원의 예시적인 광학 디바이스는, 상기 기판 및 상기 기판과 대향 배치되어 있고, 상기 기판의 스페이서에 의해 상기 기판과의 간격이 유지된 제 2 기판을 포함할 수 있다.

상기 광학 디바이스에서 2개의 기판의 사이의 간격에는 광변조층이 존재할 수 있다. 본 출원에서 용어 광변조층에는, 입사된 광의 편광 상태, 투과율, 색조 및 반사율 등의 특성 중에서 적어도 하나의 특성을 목적에 따라 변화시킬 수 있는 공지의 모든 종류의 층이 포함될 수 있다.

예를 들면, 상기 광변조층은, 액정 물질을 포함하는 층으로서, 전압, 예를 들면 수직 전계나 수평 전계의 온오프(on-off)에 의하여 확산 모드와 투과 모드 사이에서 스위칭되는 액정층이거나, 투과 모드와 차단 모드 사이에서 스위칭되는 액정층이거나, 투과 모드와 칼라 모드에서 스위칭되는 액정층 또는 서로 다른 색의 칼라 모드 사이를 스위칭하는 액정층일 수 있다.

상기 작용을 수행할 수 있는 광변조층, 예를 들면, 액정층은 다양하게 공지되어 있다. 하나의 예시적인 광변조층으로는 통상적인 액정 디스플레이에 사용되는 액정층이 있다. 다른 예시에서, 광변조층은 다양한 형태의 소위 게스트 호스트 액정층(Guest Host Liquid Crystal Layer), 고분자 분산형 액정층(Polymer Dispersed Liquid Crystal), 화소 고립형 액정층(Pixcel-isolated Liquid Crystal), 부유 입자 디바이스(Suspended Particle Deivice) 또는 전기변색 디스플레이(Electrochromic device) 등일 수도 있다.

상기에서 고분자 분산형 액정층(PDLC)은 소위 PILC(pixel isolated liquid crystal), PDLC(polymer dispersed liquid crystal), PNLC(Polymer Network Liquid Crystal) 또는 PSLC(Polymer Stablized Liquid Crystal) 등을 포함하는 상위 개념이다. 고분자 분산형 액정층(PDLC)은, 예를 들면, 고분자 네트워크 및 상기 고분자 네트워크와 상분리된 상태로 분산되어 있는 액정 화합물을 포함하는 액정 영역을 포함할 수 있다.

상기와 같은 광변조층의 구현 방식이나 형태는 특별히 제한되지 않으며, 목적에 따라서 공지된 방식을 제한 없이 채택할 수 있다.

또한, 상기 광학 디바이스는 필요한 경우 추가적인 공지의 기능성층, 예를 들면, 편광층, 하드코팅층 및/또는 반사 방지층 등도 추가로 포함할 수 있다.

도 1 내지 3은 스페이서간의 피치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 스페이서의 분포도의 예시이다.
도 5는 불규칙도를 구현하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 실시예 1의 스페이서 배치를 나타내는 도면이다.
도 7은, 실시예 1의 배치로부터 확인한 분포도이다.
도 8은, 실시예 1의 스페이서 배치에서의 모아레 현상의 관찰 결과이다.
도 9는, 정상 배치 상태의 스페이서 배치에서의 모아레 현상의 관찰 결과이다.
도 10은 실시예 2의 스페이서 배치를 나타내는 도면이다.
도 11은, 실시예 2의 스페이서 배치로부터 확인한 분포도이다.
도 12은, 실시예 2의 스페이서 배치에서의 모아레 현상의 관찰 결과이다.
도 13은 실시예 3의 스페이서 배치를 나타내는 도면이다.
도 14는, 실시예 3의 스페이서 배치로부터 확인한 분포도이다.
도 15는, 실시예 3의 스페이서 배치에서의 모아레 현상의 관찰 결과이다.
도 16은, 실시예 3의 기판을 적용한 디바이스의 외관을 평가한 결과이다.
도 17은, 실시예 4의 스페이서 배치로부터 확인한 분포도이다.
도 18은, 실시예 4의 스페이서 배치에서의 모아레 현상의 관찰 결과이다.
도 19는 실시예 4의 기판을 적용한 디바이스의 외관을 평가한 결과이다.
도 20은, 비교예 1의 스페이서 배치에서의 모아레 현상의 관찰 결과이다.
도 21은 비교예 1의 기판을 적용한 디바이스의 외관을 평가한 결과이다.
도 22는, 비교예 2의 스페이서 배치에서의 모아레 현상의 관찰 결과이다.
도 23은 비교예 2의 기판을 적용한 디바이스의 외관을 평가한 결과이다.
도 24는, 비교예 3의 스페이서 배치에서의 모아레 현상의 관찰 결과이다.
도 25는 비교예 3의 기판을 적용한 디바이스의 외관을 평가한 결과이다.

이하 실시예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

실시예 1.

스페이서 배치의 설계

불규칙도가 약 10%인 스페이서 배치 패턴은 난수 좌표 발생 프로그램(CAD)을 사용하여 다음과 같은 방식으로 설계하였다. 우선 전체 면적이 약 10mm 정도인 기재층상에 100 개의 스페이서가 도 5에 나타난 것과 같이 127㎛ 일정 간격(정상피치)으로 배치되어 있는 상태를 가정하였다(정상 배치 상태). 이 때 개별 스페이서의 바닥부의 단면적은 약 27㎛ 정도이고, 높이는 약 10㎛ 정도가 되도록 하였다. 그 후 도 5와 같이 4개의 스페이서씩을 선택하여 구성한 정사각형에서 개별 스페이서들이 각 스페이서를 기준으로 상기 정상 피치의 10%의 반지름(0.1P)을 가지는 원 영역 내에서 무작위로 이동하도록 프로그램을 셋팅하여 개별 스페이서들을 이동시켜 스페이서 배치 패턴을 구성하였다. 도 6은 상기와 같이 설계된 스페이서 배치의 예시이다. 도 6에 나타난 바와 같이 상기 스페이서들의 배치에서 폐도형인 사각형이 구성되도록 4개의 스페이서를 선택하고, 각 변의 길이를 측정하였을 때에 상기 사각형의 변의 길이들 중 적어도 하나는 상이하였다. 또한, 상기 폐도형인 사각형의 모든 변의 길이 중에 최소 길이는 대략 87 ㎛ 정도이고, 최대 길이는 대략 113 ㎛ 정도였다. 또한, 상기 도 6에서 상기 정상 피치(P)의 10배(10P)의 길이를 한 변으로 하는 정사각형 영역을 상기 영역이 서로 중첩되지 않도록 12개 선택하였을 때에 각 정사각형 영역 내의 스페이서의 평균 개수는 100개였으며, 표준 편차는 약 0 정도였다. 또한, 도 6에 나타난 기재층의 표면을 동일 면적을 가지는 4 개의 사각 영역으로 분할하였을 때에 각 사각형 영역 내의 스페이서의 평균 개수는 24.1개였으며, 표준 편차는 약 1.7 정도였다. 도 7은, 상기와 같은 배치의 스페이서들의 스페이싱 정규 분포도이고, 그 분포도에서의 반 높이 면적은 약 0.71이고, 반높이폭(FWHM)은 약 14.19이며, 평균 피치(Pm)는, 약 127㎛이고, 최대 높이(Fmax)는 약 0.095이였다.

스페이서의 형성

기재층(도 10의 100)으로서 PC(polycarbonate) 필름상에 전극층으로서 결정질의 ITO(Indium Tin Oxide)층이 형성된 기재층을 사용하였다. 상기 기재층상에 통상의 컬럼 스페이서 형성 방식에 따라서 스페이서를 형성하되, 그 배치가 상기 설계된 방식을 따르도록 스페이서를 형성하여 기판을 제조하였다. 이와 같이 제조된 기판을 일반적인 시판 Monitor상에 놓고 의 방식으로 모아레 현상의 발생 여부를 평가하였다. 도 8은, 상기 방식으로 평가한 모아레 현상의 발생 여부 확인 결과이고, 도 9는 상기 언급한 정상 배치 상태에 따라 스페이서를 형성한 기판에 대해서 측정한 결과이다. 도 8 및 9의 결과로부터 스페이서의 배치 상태의 제어를 통해 모아레 현상의 발생을 억제할 수 있는 점을 확인할 수 있다.

실시예 2.

실시예 1과 동일한 방식으로 스페이서 배치를 설계하되, 불규칙도가 50%가 되도록 스페이서의 배치를 설계하였다(개별 스페이서가 정상 피치의 50%의 반지름(0.5P)을 가지는 원 영역 내에서 무작위로 이동하도록 프로그램을 셋팅하여 개별 스페이서들을 이동). 또한, 상기 폐도형인 사각형의 모든 변의 길이 중에 최소 길이는 대략 36㎛ 정도이고, 최대 길이는 대략 164㎛ 정도였다.

도 10은 상기와 같이 설계된 스페이서 배치의 예시이다. 도 10에 나타난 바와 같이 상기 스페이서들의 배치에서 폐도형인 사각형이 구성되도록 4개의 스페이서를 선택하고, 각 변의 길이를 측정하였을 때에 상기 사각형의 변의 길이들 중 적어도 하나는 상이하였다. 또한, 상기 도 10에서 상기 정상 피치(P)의 10배(10P)의 길이를 한 변으로 하는 정사각형 영역을 상기 영역이 서로 중첩되지 않도록 12개 선택하였을 때에 각 정사각형 영역 내의 스페이서의 평균 개수는 100개였으며, 표준 편차는 약 0 정도였다. 또한, 도 10에 나타난 기재층의 표면을 동일 면적을 가지는 4개의 사각 영역으로 분할하였을 때에 각 사각형 영역 내의 스페이서의 평균 개수는 24.4개였으며, 표준 편차는 약 1.2 정도였다. 도 11은, 상기와 같은 배치의 스페이서들의 스페이싱 정규 분포도이고, 그 분포도에서의 반 높이 면적은 약 0.68이고, 반높이폭(FWHM)은 약 53.58이며, 평균 피치(Pm)는, 약 127㎛이고, 최대 높이(Fmax)는 약 0.019이였다.

도 12는 상기와 같은 방식으로 형성된 기판을 사용하여 실시예 1과 동일하게 모아레 현상의 발생 여부를 평가한 결과이고, 실시예 1과 같이 모아레 현상의 발생이 억제되는 것을 확인할 수 있다.

실시예 3.

실시예 1과 동일한 방식으로 스페이서 배치를 설계하되, 불규칙도가 70%가 되도록 스페이서의 배치를 설계하였다(개별 스페이서가 정상 피치의 70%의 반지름(0.7P)을 가지는 원 영역 내에서 무작위로 이동하도록 프로그램을 셋팅하여 개별 스페이서들을 이동). 또한, 상기 폐도형인 사각형의 모든 변의 길이 중에 최소 길이는 대략 11 μm 정도이고, 최대 길이는 대략 189 μm 정도였다.

도 13은 상기와 같이 설계된 스페이서 배치의 예시이다. 도 13에 나타난 바와 같이 상기 스페이서들의 배치에서 폐도형인 사각형이 구성되도록 4개의 스페이서를 선택하고, 각 변의 길이를 측정하였을 때에 상기 사각형의 변의 길이들 중 적어도 하나는 상이하였다. 또한, 상기 도 13에서 상기 정상 피치(P)의 10배(10P)의 길이를 한 변으로 하는 12정사각형 영역을 상기 영역이 서로 중첩되지 않도록 12개 선택하였을 때에 각 정사각형 영역 내의 스페이서의 평균 개수는 99.5개였으며, 표준 편차는 약 0.9 정도였다. 또한, 도 13에 나타난 기재층의 표면을 동일 면적을 가지는 4개의 사각 영역으로 분할하였을 때에 각 사각형 영역 내의 스페이서의 평균 개수는 23.1개였으며, 표준 편차는 약 1.7 정도였다. 도 14는, 상기와 같은 배치의 스페이서들의 스페이싱 정규 분포도이고, 그 분포도에서의 반 높이 면적은 약 0.64이고, 반높이폭(FWHM)은 약 77.09이며, 평균 피치(Pm)는, 약 127㎛이고, 최대 높이(Fmax)는 약 0.016 이였다.

도 15는 상기와 같은 방식으로 형성된 기판을 사용하여 실시예 1과 동일하게 모아레 현상의 발생 여부를 평가한 결과이고, 실시예 1과 같이 모아레 현상의 발생이 억제되는 것을 확인할 수 있다.

도 16은 상기 실시예 3에 대해서 실시예 1과 같은 방식으로 외관 불량의 발생 여부를 평가한 사진이다.

실시예 4.

실시예 1과 동일한 방식으로 스페이서 배치를 설계하되, 불규칙도가 70%가 되도록 스페이서의 배치를 설계하였다(개별 스페이서가 정상 피치의 70%의 반지름(0.7P)을 가지는 원 영역 내에서 무작위로 이동하도록 프로그램을 셋팅하여 개별 스페이서들을 이동). 또한, 상기 폐도형인 사각형의 모든 변의 길이 중에 최소 길이는 대략 59 μm 정도이고, 최대 길이는 대략 447 μm 정도였다.

상기와 같이 설계된 스페이서 배치는 도 13에 나타난 바와 대략 유사하였다. 즉, 도 13에 나타난 것과 같이 실시예 4의 경우도 스페이서들의 배치에서 폐도형인 사각형이 구성되도록 4개의 스페이서를 선택하고, 각 변의 길이를 측정하였을 때에 상기 사각형의 변의 길이들 중 적어도 하나는 상이하였다. 또한, 상기 도 13에서 나타난 바와 같은 형태에서 상기 정상 피치(P)의 10배(10P)의 길이를 한 변으로 하는 정사각형 영역을 상기 영역이 서로 중첩되지 않도록 12개 선택하였을 때에 각 정사각형 영역 내의 스페이서의 평균 개수는 99.5 개였으며, 표준 편차는 약 0.9 정도였다. 또한, 도 13에 나타난 기재층의 표면을 동일 면적을 가지는 4개의 사각 영역으로 분할하였을 때에 각 사각형 영역 내의 스페이서의 평균 개수는 23.1 개였으며, 표준 편차는 약 1.7 정도였다. 도 17은, 상기와 같은 배치의 스페이서들의 스페이싱 정규 분포도이고, 그 분포도에서의 반 높이 면적은 약 0.64이고, 반높이폭(FWHM)은 약 181.42이며, 평균 피치(Pm)는, 약 277㎛이고, 최대 높이(Fmax)는 약 0.0061 이였다.

도 18은 상기와 같은 방식으로 형성된 기판을 사용하여 실시예 1과 동일하게 모아레 현상의 발생 여부를 평가한 결과이고, 실시예 1과 같이 모아레 현상의 발생이 억제되는 것을 확인할 수 있다.

도 19은 상기 실시예 4에 대해서 실시예 1과 같은 방식으로 외관 불량의 발생 여부를 평가한 사진이다.

비교예 1.

실시예 1과 동일한 방식으로 스페이서 배치를 설계하되, 불규칙도가 70%가 되도록 스페이서의 배치를 설계하였다(개별 스페이서가 정상 피치의 70%의 반지름(0.7P)을 가지는 원 영역 내에서 무작위로 이동하도록 프로그램을 셋팅하여 개별 스페이서들을 이동). 또한, 상기 폐도형인 사각형의 모든 변의 길이 중에 최소 길이는 대략 89 μm 정도이고, 최대 길이는 대략 616 μm 정도였다.

상기와 같이 설계된 스페이서 배치는 도 13에 나타난 바와 대략 유사하였다. 즉, 도 13에 나타난 것과 같이 비교예 1의 경우도 스페이서들의 배치에서 폐도형인 사각형이 구성되도록 4개의 스페이서를 선택하고, 각 변의 길이를 측정하였을 때에 상기 사각형의 변의 길이들 중 적어도 하나는 상이하였다. 또한, 정상 피치(P)의 10배(10P)의 길이를 한 변으로 하는 정사각형 영역을 상기 영역이 서로 중첩되지 않도록 12개 선택하였을 때에 각 정사각형 영역 내의 스페이서의 평균 개수는 99.5 개였으며, 표준 편차는 약 0.9 정도였다. 또한, 도 13에 나타난 기재층의 표면을 동일 면적을 가지는 4개의 사각 영역으로 분할하였을 때에 각 사각형 영역 내의 스페이서의 평균 개수는 23.1 개였으며, 표준 편차는 약 1.7 정도였다.

도 20은 상기와 같은 방식으로 형성된 기판을 사용하여 실시예 1과 동일하게 모아레 현상의 발생 여부를 평가한 결과이고, 실시예 1과 같이 모아레 현상의 발생이 억제되는 것을 확인할 수 있다.

도 21은 상기 비교예 1에 대해서 실시예 1과 같은 방식으로 외관 불량의 발생 여부를 평가한 사진이고, 도면으로부터 외관의 불량이 크게 발생하는 것을 확인할 수 있다.

비교예 2.

실시예 1과 동일한 방식으로 스페이서 배치를 설계하되, 불규칙도가 70%가 되도록 스페이서의 배치를 설계하였다(개별 스페이서가 정상 피치의 70%의 반지름(0.7P)을 가지는 원 영역 내에서 무작위로 이동하도록 프로그램을 셋팅하여 개별 스페이서들을 이동). 또한, 상기 폐도형인 사각형의 모든 변의 길이 중에 최소 길이는 대략 119 μm 정도이고, 최대 길이는 대략 786 μm 정도였다.

상기와 같이 설계된 스페이서 배치는 도 13에 나타난 바와 대략 유사하였다. 즉, 도 13에 나타난 것과 같이 비교예 2의 경우도 스페이서들의 배치에서 폐도형인 사각형이 구성되도록 4개의 스페이서를 선택하고, 각 변의 길이를 측정하였을 때에 상기 사각형의 변의 길이들 중 적어도 하나는 상이하였다. 또한, 정상 피치(P)의 10배(10P)의 길이를 한 변으로 하는 정사각형 영역을 상기 영역이 서로 중첩되지 않도록 12개 선택하였을 때에 각 정사각형 영역 내의 스페이서의 평균 개수는 99.5 개였으며, 표준 편차는 약 0.9 정도였다. 또한, 도 27에 나타난 기재층의 표면을 동일 면적을 가지는 4개의 사각 영역으로 분할하였을 때에 각 사각형 영역 내의 스페이서의 평균 개수는 23.1 개였으며, 표준 편차는 약 1.7 정도였다.

도 22는 상기와 같은 방식으로 형성된 기판을 사용하여 실시예 1과 동일하게 모아레 현상의 발생 여부를 평가한 결과이고, 실시예 1과 같이 모아레 현상의 발생이 억제되는 것을 확인할 수 있다.

도 23은 상기 비교예 1에 대해서 실시예 1과 같은 방식으로 외관 불량의 발생 여부를 평가한 사진이고, 도면으로부터 외관의 불량이 크게 발생하는 것을 확인할 수 있다.

비교예 3.

실시예 1과 동일한 방식으로 스페이서 배치를 설계하되, 불규칙도가 70%가 되도록 스페이서의 배치를 설계하였다(개별 스페이서가 정상 피치의 70%의 반지름(0.7P)을 가지는 원 영역 내에서 무작위로 이동하도록 프로그램을 셋팅하여 개별 스페이서들을 이동). 또한, 상기 폐도형인 사각형의 모든 변의 길이 중에 최소 길이는 대략 134 μm 정도이고, 최대 길이는 대략 872 μm 정도였다.

상기와 같이 설계된 스페이서 배치는 도 13에 나타난 바와 대략 유사하였다. 즉, 도 13에 나타난 것과 같이 비교예 3의 경우도 스페이서들의 배치에서 폐도형인 사각형이 구성되도록 4개의 스페이서를 선택하고, 각 변의 길이를 측정하였을 때에 상기 사각형의 변의 길이들 중 적어도 하나는 상이하였다. 또한, 상기 도 31에서 상기 정상 피치(P)의 10배(10P)의 길이를 한 변으로 하는 정사각형 영역을 상기 영역이 서로 중첩되지 않도록 12개 선택하였을 때에 각 정사각형 영역 내의 스페이서의 평균 개수는 99.5 개였으며, 표준 편차는 약 0.9 정도였다. 또한, 도 31에 나타난 기재층의 표면을 동일 면적을 가지는 4개의 사각 영역으로 분할하였을 때에 각 사각형 영역 내의 스페이서의 평균 개수는 23.1 개였으며, 표준 편차는 약 1.7 정도였다.

도 24는 상기와 같은 방식으로 형성된 기판을 사용하여 실시예 1과 동일하게 모아레 현상의 발생 여부를 평가한 결과이고, 실시예 1과 같이 모아레 현상의 발생이 억제되는 것을 확인할 수 있다.

도 25는 상기 비교예 1에 대해서 실시예 1과 같은 방식으로 외관 불량의 발생 여부를 평가한 사진이고, 도면으로부터 외관의 불량이 크게 발생하는 것을 확인할 수 있다.

Claims

기재층; 및 상기 기재층상에 존재하는 복수의 스페이서를 포함하고,
상기 복수의 스페이서들 중 임의로 3개, 4개 또는 6개의 스페이서들을 선택하되, 상기 선택된 스페이서들이 내부에 다른 스페이서가 존재하지 않는 폐도형인 삼각형, 사각형 또는 육각형을 형성하도록 선택하였을 때에 상기 삼각형, 사각형 또는 육각형의 변의 길이들 중 적어도 하나가 상이하게 되도록 상기 스페이서들이 배치되어 있으며,
상기 복수의 스페이서들의 정상 피치가 P인 경우, 10P를 한변의 길이로 하는 정사각형 영역 내의 상기 스페이서의 개수들의 표준 편차가 2 이하이고,
상기 삼각형, 사각형 또는 육각형의 변의 길이 중에 최대 길이가 113 μm 이상 600 μm 이하이며, 복수의 스페이서의 스페이싱 정규 분포도의 반 높이 면적이 0.6 내지 0.75의 범위 내인 기판.
제 1 항에 있어서, 정상 피치 P가 50㎛ 내지 1,000㎛의 범위 내에 있는 기판.
제 1 항에 있어서, 상기 정사각형 영역 내에 존재하는 스페이서들의 평균 개수(A) 및 표준 편차(SD)의 비율(SD/A)이 0.1 이하인 기판.
제 3 항에 있어서, 스페이서들의 평균 개수(A)가 80개 내지 150개의 범위 내인 기판.
기재층; 및 상기 기재층상에 존재하는 복수의 스페이서를 포함하고,
상기 복수의 스페이서들 중 임의로 3개, 4개 또는 6개의 스페이서들을 선택하되, 상기 선택된 스페이서들이 내부에 다른 스페이서가 존재하지 않는 폐도형인 삼각형, 사각형 또는 육각형을 형성하도록 선택하였을 때에 상기 삼각형, 사각형 또는 육각형의 변의 길이들 중 적어도 하나가 상이하게 되도록 상기 스페이서들이 배치되어 있으며,
상기 기재층의 표면을 동일 면적을 가지는 2개 이상의 영역으로 분할하였을 때, 각 단위 영역 내에 상기 스페이서의 개수의 표준 편차가 2 이하이고,
상기 삼각형, 사각형 또는 육각형의 변의 길이 중에 최대 길이가 113 μm 이상 600 μm 이하이며, 복수의 스페이서의 스페이싱 정규 분포도의 반 높이 면적이 0.6 내지 0.75의 범위 내인 기판.
제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 기재층은 유기 기재층 또는 무기 기재층인 기판.
제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 폐도형인 삼각형, 사각형 또는 육각형에서 동일한 길이를 가지는 변의 비율이 85% 미만인 기판.
삭제
제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 복수의 스페이서의 스페이싱 정규 분포도의 반높이폭(FWHM)과 피치(P)의 비(FWHM/P)가 1 이하인 기판.
제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 복수의 스페이서의 스페이싱 정규 분포도의 반높이폭(FWHM)이 0.5㎛ 내지 1,000㎛의 범위 내에 있는 기판.
제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 복수의 스페이서의 스페이싱 정규 분포도의 최대 높이(Fmax)가 0.006 이상이고, 1 미만인 기판.
제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 기재층 표면에서 선택된 P를 한변으로 하는 가상의 정사각형 영역 내의 스페이서의 개수가 0 내지 4 의 범위 내인 기판.
제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 기재층의 전체 면적 대비 복수의 스페이서들이 차지하는 면적의 비율이 0.1% 이상 50% 이하인 기판.
제 1 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 기판 및 상기 기판과 대향 배치되어 있고, 상기 기판의 스페이서에 의해 상기 기판과의 간격이 유지된 제 2 기판을 포함하는 광학 디바이스.
제 14 항에 있어서, 기판 사이의 간격에는 액정 물질이 존재하는 광학 디바이스.