KR20230086934A

KR20230086934A - 기판

Info

Publication number: KR20230086934A
Application number: KR1020210175387A
Authority: KR
Inventors: 서한민; 박영진; 이승헌
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2021-12-09
Filing date: 2021-12-09
Publication date: 2023-06-16

Abstract

본 출원은 기재층과 상기 기재층상에 형성된 스페이서 패턴을 포함하는 기판을 제공한다. 본 출원에서는 다양한 광학 디바이스에 적용되어, 불필요한 회절(diffraction) 현상 등을 유발하지 않고, 균일하고, 우수한 광학 성능을 확보할 수 있도록 하는 기판을 제공할 수 있다. 또한, 본 출원의 상기 기판은 광학 디바이스에 적용되어서 기판과 기판간의 간격을 안정적이고 균일하게 유지할 수 있다. 본 출원에서는 또한 상기 기판을 포함하는 광학 디바이스를 제공할 수 있다.

Description

기판{Substrate}

본 출원은 기판에 대한 것이다.

대향 배치된 기판의 사이에 액정 화합물 또는 액정 화합물과 염료의 혼합물 등과 같은 광변조 물질을 배치시켜서 광의 투과율이나 색상 또는 반사도 등을 조절할 수 있도록 한 광학 디바이스는 공지이다.

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

스페이서로는 소위 볼 스페이서와 격벽 스페이서가 대표적으로 사용된다.

상기 스페이서의 형태 및 배치는 상기 광학 디바이스의 성능에 영향을 미친다. 예를 들어, 규칙적인 형태 및 배치를 가지는 스페이서는, 일부 광학 디바이스에서 불필요하고, 바람직하지 않은 회절(diffraction) 현상 등과 같은 광학적 결함을 일으키고, 이는 광학 디바이스의 시인성이나 광학 성능을 악화시킨다.

컬럼 스페이서 등을 불규칙하게 배치시켜서 상기 광학적 결함을 해소하는 방식을 생각할 수 있다. 그렇지만, 이러한 경우에는 광학 디바이스에서 기판간의 간격을 균일하게 유지하는 것이 곤란하고, 불균일한 기판간의 간격은 역시 광학적 결함을 유발할 수 있다.

또한, 위와 같은 형태의 컬럼 스페이서는, 광학 디바이스의 내구성이나 기계적 물성 등의 측면에서도 불리하며, 예를 들어 광학 디바이스를 곡선 형태로 구성하거나, 플렉서블한 디바이스를 구성하는 것에 있어서도 불리하다.

또한, 위와 같은 형태의 컬럼 스페이서는 기판과 기판간의 접착력 등을 확보하는 측면에서도 유리하지 않다.

본 출원은 기재층과 상기 기재층상에 형성된 스페이서 패턴을 포함하는 기판을 제공한다. 본 출원에서는 다양한 광학 디바이스에 적용되어, 불필요한 회절(diffraction) 현상 등을 유발하지 않고, 균일하고, 우수한 광학 성능을 확보할 수 있도록 하는 기판을 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다. 또한, 본 출원은, 상기 기판이 광학 디바이스에 적용되어서 기판과 기판간의 간격을 안정적이고 균일하게 유지할 수 있도록 하는 것을 하나의 목적으로 한다.

본 출원에서는 또한 상기 기판을 포함하는 광학 디바이스를 제공하는 것을 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 정도, 예를 들면, 약 740 내지 780 mmHg 정도의 압력을 상압으로 지칭한다.

본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 습도가 그 결과에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상압 및 상온에서 별도로 조절되지 않은 습도에서 측정한 물성이다.

본 출원은, 기판에 대한 것이다. 본 출원의 기판은 기재층 및 상기 기재층상에 존재하는 스페이서 패턴을 포함할 수 있다.

기재층으로는, 특별한 제한 없이, 예를 들면, LCD(Liquid Crystal Display)나 OLED(Organic Light Emitting Device) 등과 같은 공지의 광학 디바이스의 구성에서 기판으로 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 출원에서 상기 기재층의 두께는 특별히 제한되지 않고, 용도에 따라서 적정 범위가 선택될 수 있다.

상기 기재층상에는 스페이서 패턴이 존재한다. 본 명세서에서 용어 스페이서 패턴은, 2개 이상의 스페이서를 포함하여 형성된 스페이서들의 형태를 의미한다.

상기 스페이서 패턴에 포함되는 개별 스페이서의 형태는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 스페이서는 소위 볼 스페이서, 컬럼 스페이서 및/또는 격벽 스페이서일 수 있다.

스페이서로서, 격벽 스페이서를 적용하는 것에 의해 후술하는 바와 같은 다양한 스페이서 패턴의 구성을 통해서 광학 디바이스에서의 광학적 결함을 방지 및 해소하면서도 기판과 기판간의 간격을 보다 효과적이고, 안정적으로 목적하는 바와 같이 유지할 수 있다.

격벽 스페이서는 광학 디바이스의 내구성이나 기계적 물성 등을 확보하고, 기판과 기판간의 접착력을 확보하는 측면에서도 유리하며, 예를 들어 광학 디바이스를 곡선 형태로 구성하거나, 플렉서블한 디바이스를 구성하는 측면에서도 유리하다.

용어 격벽 스페이서는 공지된 바와 같이 격벽(partition wall) 형태의 스페이서를 의미한다.

광학 디바이스에서 우수한 광학 성능을 달성하기 위해서 상기 스페이서 패턴이 조절될 수 있다.

하나의 예시에서, 상기 스페이서 패턴은 상기 격벽 스페이서를 포함하는 패턴이고, 상기 격벽 스페이서는 비선형 라인 스페이서일 수 있다.

본 명세서에서 용어 라인 스페이서는, 상부(구체적으로 기판의 법선 방향의 상부)에서 관찰한 때에 라인인 격벽 스페이서를 의미한다.

또한, 용어 비선형 라인 스페이서는, 상기 라인 형태에서 해당 라인의 양 끝을 연결하는 직선의 길이 보다 긴 길이를 가지는 라인 스페이서를 의미한다. 이러한 비선형 라인 스페이서의 예시적인 형태는 예를 들면, 도 5에 나타나 있다.

도 5에서 라인의 양 끝을 연결하는 직선은 L1으로 표시되어 있다.

상기 비선형 라인 스페이서는, 일 예시에서 곡선 부위를 포함할 수 있다. 상기 비선형 라인 스페이서는 전체적으로 곡선으로 형성되어 있거나, 혹은 곡선 부위를 일부 포함할 수 있다. 또한, 후술하는 범위 내에서 곡률이 서로 다른 2종 이상의 곡선 부위를 포함할 수도 있다.

상기 곡선 부위의 곡률은 예를 들면, 20R 내지 90R의 범위 내에 있을 수 있다. 본 명세서에서 곡률의 단위 R은, μm를 의미한다. 즉, 예를 들어, 곡률이 20R이라는 것은, 해당 곡률이 반지름이 20 μm인 원의 휜 정도라는 것을 의미한다.

상기 곡률은 다른 예시에서 25R 이상, 30R 이상, 35R 이상, 40R 이상, 45R 이상, 50R 이상, 55R 이상, 60R 이상, 65R 이상, 70R 이상, 75R 이상, 76R 이상, 77R 이상, 78R 이상, 79R 이상 또는 80R 이상 정도이거나, 89R 이하, 88R 이하, 87R 이하, 86R 이하, 85R 이하, 84R 이하, 83R 이하, 82R 이하, 81R 이하, 80R 이하, 79R 이하, 78R 이하, 77R 이하, 76R 이하, 75R 이하, 74R 이하, 73R 이하, 72R 이하, 71R 이하, 70R 이하, 69R 이하, 68R 이하, 67R 이하, 66R 이하, 65R 이하, 64R 이하, 63R 이하, 62R 이하, 61R 이하, 60R 이하, 59R 이하, 58R 이하, 57R 이하, 56R 이하, 55R 이하, 54R 이하, 53R 이하, 52R 이하, 51R 이하 또는 50R 이하 정도일 수도 있다.

상기 비선형 라인형 스페이서는 하기 식 1을 만족할 수 있다.

[식 1]

250 ≤ L₁/X ≤ 1000

식 1에서 L₁은 상기 비선형 라인형 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선의 길이이고, X는, 상기 길이 L₁의 직선과 평행한 2개의 직선으로서, 좌측 및 우측 방향으로 가장 돌출되어 있는 상기 비선형 라인형 스페이서의 부위와 접하는 2개의 직선간의 간격이다.

상기 식 1을 확인하는 길이 L₁의 직선 및 상기 직선과 평행하며, 성가 바선형 라인 스페이서의 좌측 및 우측 방향으로 가장 돌출되어 있는 부위와 접하는 2개의 직선은 도 5에 예시적으로 표시되어 있다.

도 5에서 라인의 양 끝을 연결하는 직선은 L1으로 표시되어 있고, 상기 직선 L1과 평행하고, 스페이서의 좌측 돌출부에 접하는 직선은 LL1으로 표시되어 있으며, 상기 직선 L1과 평행하고, 스페이서의 우측 돌출부에 접하는 직선은 RL1으로 표시되어 있고, 직선 LL1과 RL1의 간격은 X로 표시되어 있다.

상기 식 1의 L₁/X는 다른 예시에서 260 이상, 270 이상, 280 이상, 290 이상, 300 이상, 310 이상 또는 320 이상 정도이거나, 950 이하, 900 이하, 850 이하, 800 이하, 750 이하, 700 이하, 650 이하, 600 이하, 550 이하, 500 이하, 490 이하, 480 이하, 460 이하, 440 이하, 420 이하, 400 이하, 380 이하, 360 이하 또는 340 이하 정도일 수도 있다.

이와 같은 형태에서 기판에 대해서 목적하는 효과를 효율적으로 달성할 수 있다.

상기에서 상기 비선형 라인형 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선(식 1의 길이 L₁의 직선)과 평행한 2개의 직선으로서, 상기 비선형 라인형 스페이서의 좌측 및 우측 방향으로 가장 돌출되어 있는 부위와 접하는 2개의 직선간의 간격(식 1의 X)은 10μm 내지 200μm 의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 간격은, 다른 예시에서 15μm 이상, 20μm 이상, 25μm 이상, 30μm 이상, 35μm 이상, 40μm 이상, 45μm 이상, 50μm 이상 또는 55μm 이상이거나, 190 μm 이하, 180 μm 이하, 170 μm 이하, 160 μm 이하, 150 μm 이하, 140 μm 이하, 130 μm 이하, 120 μm 이하, 110μm 이하, 100μm 이하, 95μm 이하, 90μm 이하, 85μm 이하, 80μm 이하, 75μm 이하, 70μm 이하 또는 65μm 이하 정도일 수도 있다.

상기에서 상기 비선형 라인형 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선(식 1의 길이 L₁의 직선)과 평행한 2개의 직선으로서, 상기 비선형 라인형 스페이서의 좌측 및 우측 방향으로 가장 돌출되어 있는 부위와 접하는 2개의 직선간의 간격(식 1의 X)의 값은 평균값일 수 있다. 즉, 스페이서의 패턴이 복수의 비선형 라인 스페이서를 포함할 경우에, 상기 복수의 비선형 라인 스페이서의 전체의 상기 간격(식 1의 X)이 상기 기술한 수치 범위 내이거나, 혹은 상기 복수의 비선형 라인 스페이서의 전체의 상기 간격(식 1의 X)의 평균값이 상기 기술한 수치 범위 내일 수 있다.

본 명세서에서 언급하는 용어 평균 또는 평균값은 공지된 산술 평균을 의미한다.

상기 수치 범위가 평균값일 경우에 상기 간격(식 1의 X)들의 표준 편차는 5 이하 정도일 수 있다.

상기 표준 편차는 다른 예시에서 4.5 이하, 4 이하, 3.5 이하, 2.5 이하 또는 2 이하이거나, 0 이상, 0.5 이상, 1 이상, 1.5 이상 또는 2 이상일 수 있다.

본 명세서 용어 표준 편차는 특별히 달리 규정하지 않는 한, 다음과 같은 방식으로 계산한 값이다.

예를 들어, n개의 수치가 존재한다면, 우선 각 수치와 산술 평균의 차이의 제곱을 합산한 후에 합산한 값을 (n-1)로 나눈 후에 다시 그 제곱근(square root)을 취하여 해당 값을 표준 편차로 규정한다. 예를 들어, 5, 6, 10 및 15의 표준 편차는 다음과 같이 구한다. 상기 값의 산술 평균은 9이고, 따라서 각 수치와 산술 평균의 차이의 제곱을 합산한 값으로서 62(=(5-9)²+(6-9)²+(10-9)²+(15-9)²)를 구한다. 이어서 62를 3(=n-1)으로 나눈 값(약 20.7)의 제곱근을 취하여, 해당 제곱근인 4.5를 표준 편차로 정의할 수 있다.

상기 비선형 스페이서들이 스페이서 패턴에 포함되는 경우에 그들간의 피치는 목적에 따라 적정 범위로 설계될 수 있다. 예를 들면, 상기 피치는 약 100 μm 내지 600 μm의 범위 내일 수 있다. 본 명세서에서 비선형 라인 스페이서들간의 피치는, 비선형 라인형 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선(식 1의 길이 L₁의 직선)들간 피치이고, 이는 도 6에 예시적으로 설명되어 있다.도 6에서 피치는 P로 표시되어 있다. 상기 비선형 라인형 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선이 서로 평행하지 않은 경우에는, 그 직선간의 최단 거리(S)와 최장 거리의 평균(L), 즉 (S+L)/2를 피치로 규정할 수 있다.

상기 피치는 다른 예시에서 150 μm 이상, 200 μm 이상, 250 μm 이상, 300 μm 이상 또는 350 μm 이상 정도이거나, 550 μm 이하, 500 μm 이하, 450 μm 이하 또는 400 μm 이하 정도일 수도 있다.

위와 같은 형태의 비선형 라인형 스페이서로 스페이서 패턴을 구성함으로써 목적하는 효과를 효율적으로 달성할 수 있다.

상기 비선형 라인형 스페이서는 다음의 방식으로 설계할 수 있다.

도 4를 참조하여 설명하면, 상기 비선형 라인형 스페이서를 설계하기 위해서 우선 도 4의 좌측에 나타난 바와 같이 정육각형이 규칙적으로 배치된 소위 허니컴 형태를 설계한다. 이 때 상기 정육각형의 한변의 길이는 목적하는 피치 등을 고려하여 정해질 수 있다. 그 후 라인 형태가 발생하도록 상기 정육각형에서 변을 제거하여 도 4의 우측에 나타난 바와 같은 형태를 설계한다.

그 후 상기 라인 형태의 각 점들(도 4의 라인 형태에서 점선 원으로 표시된 점들, 다른 스페이서에 대해서도 동일하게 적용)을 소정 불규칙도를 가지도록 이동시킨다.

상기에서 소정 불규칙도를 가지도록 이동시킨다는 것을 도 24를 참조하여 설명한다.

도 24는, 도 4의 우측의 라인 형태의 각 점들(도 4의 라인 형태에서 점선 원으로 표시된 점들) 중 하나의 라인에 속하는 점들 중에서 인접하는 2개의 점만을 그 점을 연결하는 직선을 생략하고 표시한 것이다. 상기 2개의 점을 연결하는 직선의 길이를 P라고 할 때에 하나의 점이 존재하는 지점을 기준으로 상기 길이 P의 0.5배의 길이에 대하여 일정 비율이 되는 길이의 반지름을 가지는 원 영역을 지정하고, 그 영역 내에서 상기 하나의 점이 무작위적으로 이동할 수 있도록 프로그램을 셋팅하여 상기 점을 이동시킨다. 예를 들어, 도 24에서는 상기 길이 P의 0.5배의 길이인 0.5P의 길이의 반지름을 가지는 원 영역을 설정하고, 그 영역 내의 임의의 지점으로 상기 점이 이동하는 형태를 모식적으로 보여주고 있다.

이와 같이 0.5P의 길이의 반지름을 가지도록 설정된 원 영역 내에서 점이 이동하는 경우에 상기 점은 100%의 불규칙도를 가지도록 이동한 것으로 정의한다.

즉, 상기 불규칙도는 상기 설정된 원 영역의 반지름의 길이에 따라서 정해진다. 구체적으로 상기 원 영역의 반지름의 길이를 kP(이 때 P는 상기 2개의 점을 연결하는 직선의 길이)라고 하면, 불규칙도는 100×(kP)/(0.5P)로 계산된다.

상기 kP에서 k는 상기 반지름의 길이에 따라서 정해지는 임의의 수이다. 예를 들어, 상기 반지름의 상기 직선 길이 P의 1/4배라면, 상기 k는 0.25가 되고, 상기 직선 길이 P의 1/2배라면, 상기 k는 0.5가 된다.

위와 같은 방식으로 한 라인에 속하는 모든 점을 소정 불규칙도를 가지도록 이동시키고, 이동된 선들을 다시 연결하는 것에 의해 상기 비선형 라인 스페이서를 설계할 수 있다.

이 때 상기 불규칙도는 목적에 따라 제어되는 것으로 구체적인 범위는 한정되지 않지만, 예를 들면, 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, 약 65% 이상, 약 70% 이상, 약 75% 이상, 약 80% 이상, 약 85% 이상 또는 약 90% 이상 정도일 수 있다. 또한 상기 불규칙도는 일 예시에서 약 95% 이하, 약 90% 이하, 약 85% 이하, 약 80% 이하, 75% 이하 또는 70% 이하 정도일 수 있다.

비선형 라인 스페이서를 설계하는 과정에서 상기 점들의 이동과 함께 인접하는 점과 점을 연결하는 직선에 곡률을 부여할 수도 있으며, 이러한 곡률도 소정 불규칙도를 가지도록 수행될 수 있다. 직선에 곡률을 소정 불규칙도를 가지도록 부여한다는 것의 의미는 다음과 같다. 우선 프로그램에 곡률의 하한을 0R로 하고, 상한을 100R로 셋팅한다. 그 후, 불규칙도를 부여하는데, 이 때 부여된 불규칙도의 범위를 상한으로 하여 하한(0R)과 상기 상한의 사이에서 임의의 곡률이 상기 직선에 부여되도록 프로그램을 셋팅하여 상기 곡률을 부여할 수 있다. 예를 들어, 80%의 불규칙도로 곡률을 부여하면, 곡률의 하한을 0R로 하고, 곡률의 상한을 100R으로 한 후에 0R 내지 80R의 범위 내에서 임의로 어느 한 값의 곡률을 가지도록 직선을 곡선화한다.

상기 곡률을 부여하는 불규칙도의 범위도 목적에 따라 선택될 수 있으며, 예를 들면, 20% 내지 90%의 범위 내의 불규칙도를 가지도록 곡률이 부여될 수 있다. 상기 불규칙도는, 다른 예시에서 25% 이상, 30% 이상, 35% 이상, 40% 이상, 45% 이상, 50% 이상, 55% 이상, 60% 이상, 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 76% 이상, 77% 이상, 78% 이상, 79% 이상 또는 80% 이상 정도이거나, 89% 이하, 88% 이하, 87% 이하, 86% 이하, 85% 이하, 84% 이하, 83% 이하, 82% 이하, 81% 이하, 80% 이하, 75% 이하, 70% 이하, 65% 이하, 60% 이하 또는 55% 이하 정도일 수도 있다.

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

하나의 예시에서 상기 비선형 라인 스페이서를 포함하는 스페이서 패턴은, 상기 복수의 비선형 라인 스페이서들 중 인접하는 비선형 라인형 스페이서를 연결하는 브릿지를 추가로 포함할 수 있다. 상기 브릿지 역시 격벽 라인 스페이서에 해당한다.

이러한 형태의 스페이서의 패턴은, 도 8 및 도 9에 나타나 있다.

상기 브릿지는 적어도 하나 이상 존재하거나, 혹은 복수 존재할 수 있다.

상기 브릿지가 복수 존재하는 경우에는 예를 들면, 하기 식 2를 만족하도록 존재할 수 있다.

[식 2]

0 mm < G₁ ≤ 0.4 × L₁

식 2에서 G1은 인접하는 브릿지간의 간격(구체적으로는 인접하는 2개의 비선형 라인 스페이서의 간격 내에 존재하는 브릿지 중에서 인접하는 브릿지의 간격, 단위 mm)이고, L₁은, 비선형 라인형 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선의 길이(식 1의 L₁과 동일)이다.

상기 식 2에서 브릿지 간의 간격 G1을 구하는 방식은 비선형 라인 스페이서간의 피치를 구하는 방식과 동일하다. 즉, 상기 브릿지의 양끝을 잇는 직선간의 피치를 상기 간격으로 규정할 수 있다.

또한, 상기 브릿지가 존재하는 경우(예를 들면, 식 2를 만족하도록 브릿지가 존재하는 경우)에 해당 브릿지의 개수는 하기 식 3을 만족하도록 조절될 수 있다.

[식 3]

L₁ × (m-1) = a × n

식 3에서 L1은 상기 비선형 라인형 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선의 길이(단위: mm) 또는 그의 평균값(단위: mm)이고, m은 상기 비선형 라인형 스페이서의 수이며, n은 브릿지의 수이고, a는 2 내지 20의 범위 내의 수이다.

하나의 예시에서 상기 식 3의 a는 3 이상, 4 이상, 5 이상, 6 이상, 8 이상, 10 이상, 12 이상, 14 이상, 16 이상 또는 18 이상이거나, 18 이하, 16 이하, 14 이하, 12 이하, 10 이하, 8 이하, 6 이하, 5 이하, 4 이하 또는 3 이하 정도일 수도 있다.

다른 예시에서 상기 브릿지가 복수 존재하는 경우에는 예를 들면, 하기 식 4를 만족하도록 존재할 수도 있다.

[식 4]

0 mm < G₁ ≤ b × L₁

식 4에서 G₁은 복수의 브릿지 중 인접하는 브릿지간의 간격이고, L₁은, 비선형 라인형 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선의 길이(단위: mm) 또는 그 평균값(단위: mm)이며, b는 0.001 내지 0.5의 범위 내의 수이다.

식 4에서 브릿지 간의 간격 G₁을 구하는 방식은 식 2의 경우와 동일하다.

또한, 상기 브릿지가 존재하는 경우(예를 들면, 식 4를 만족하도록 브릿지가 존재하는 경우)에 해당 브릿지의 개수는 하기 식 5를 만족하도록 조절될 수 있다.

[식 5]

L₁ × (m-1) = f × n

식 5에서 L₁은 상기 비선형 라인형 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선의 길이(단위: mm) 또는 그의 평균값(단위: mm)이고, m은 상기 비선형 라인형 스페이서의 수이며, n은 브릿지의 수이고, f는 0.01 내지 10의 범위 내의 수이다.

식 5에서 f는 다른 예시에서 0.05 이상, 0.1 이상, 0.5 이상, 1 이상, 1.5 이상, 2 이상 또는 2.5 이상이거나, 9 이하, 8 이하, 7 이하, 6 이하, 5 이하, 4 이하 또는 3 이하 정도일 수도 있다.

상기와 같은 규칙에 따라서 브릿지를 배치하는 것에 의해서 목적하는 기판의 성능을 확보할 수 있다.

상기 브릿지는 직선 형태이거나, 혹은 곡률을 가지는 곡선 형태일 수 있으며, 곡선 부위와 직선 부위를 포함하는 형태일 수도 있다.

브릿지가 곡선 형태이거나, 곡선 부위를 포함하는 경우에 상기 곡선 형태 또는 곡선 부위의 곡률(예를 들면, 최대 곡률)은, 약 20R 내지 90R의 범위 내일 수 있다. 상기 곡률은 다른 예시에서 25R 이상, 30R 이상, 35R 이상, 40R 이상, 45R 이상, 50R 이상, 55R 이상, 60R 이상, 65R 이상, 70R 이상, 75R 이상, 80R 이상 또는 85R 이상 정도이거나, 85R 이하, 80R 이하, 75R 이하, 70R 이하, 65R 이하, 60R 이하, 55R 이하, 50R 이하, 45R 이하, 40R 이하, 35R 이하, 30R 이하 또는 25R 이하 정도일 수도 있다.

위와 같은 형태로 브릿지가 형성된 스페이서 패턴도 전술한 방식으로 설계할 수 있으며, 그 예시적인 내용은 본 명세서의 실시예에 기재되어 있다.

다른 예시에서 상기 스페이서 패턴은, 네트 형태를 이루도록 서로 교차하고 있는 복수의 라인형 스페이서를 포함할 수 있다.

이러한 형태의 스페이서 패턴은 도 10, 도 15, 도 17, 도 19 및 21 등에 예시되어 있다.

라인형 스페이서가 서로 교차하면서 네트 형태를 이루는 경우에 해당 스페이서 패턴은, 상기 도면에 나타난 바와 같이 라인형 스페이서로 형성되는 폐도형을 포함할 수 있다.

이러한 경우에 상기 폐도형을 구성하는 복수의 라인형 스페이서들의 교차점 중 적어도 일부의 교차점에서 상기 라인형 스페이서는 곡선 형태일 수 있다. 이러한 형태의 스페이서 패턴의 예시는 도 15나 도 21 등에 나타나 있다.

상기의 경우, 상기 복수의 라인형 스페이서들의 교차점 중 적어도 일부의 인접 교차점들을 연결하는 상기 라인형 스페이서의 길이는 상기 인접 교차점들을 연결하는 직선의 길이보다 길 수 있다. 즉, (인접 교차점을 연결하고 있는 라인형 스페이서의 길이) > (상기 인접 교차점을 연결하는 직선의 길이)의 관계를 가질 수 있다.

이러한 형태의 스페이서 패턴의 예시는 도 10, 도 15, 도 17, 도 21 등에 나타나 있다.

또한, 상기의 경우, 상기 폐도형은 하기 식 6을 만족하는 방식으로 형성될 수 있다.

[식 6]

A ≠ 180×(n-2)/n

식 6에서 A는, 네트 형태에서 단일의 폐도형을 이루는 교차점 중 인접하는 3개의 교차점에 의해서 형성되는 상기 폐도형의 내각이고, n은 상기 단일의 폐도형을 이루는 교차점의 수이다.

상기와 같은 패턴에서 상기 교차점에 의해 폐도형이 형성되는 경우에 상기 폐도형의 면적은 약 0.01 mm² 내지 2 mm² 정도의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 면적은, 다른 예시에서 0.05 mm² 이상, 0.1 mm² 이상, 0.15 mm² 이상, 0.2 mm² 이상, 0.25 mm² 이상, 0.3 mm² 이상, 0.35 mm² 이상, 0.4 mm² 이상, 0.45 mm² 이상, 0.5 mm² 이상, 0.55 mm² 이상, 0.6 mm² 이상, 0.65 mm² 이상, 0.7 mm² 이상, 0.75 mm² 이상, 0.8 mm² 이상 또는 0.85 mm² 이상 정도이거나, 1.9 mm² 이하, 1.8 mm² 이하, 1.7 mm² 이하, 1.6 mm² 이하, 1.5 mm² 이하, 1.4 mm² 이하, 1.3 mm² 이하, 1.2 mm² 이하, 1.1 mm² 이하, 1 mm² 이하, 0.95 mm² 이하, 0.9 mm² 이하, 0.85 mm² 이하, 0.8 mm² 이하, 0.75 mm² 이하 또는 0.7 mm² 이하 정도일 수도 있다.

상기 패턴에서 폐도형이 복수 형성되는 경우에, 상기 복수의 폐도형 각각이 상기 범위 내의 면적을 가지거나, 혹은 상기 복수의 폐도형 중 적어도 일부가 상기 범위 내의 면적을 가지거나, 혹은 상기 복수의 폐도형의 면적의 평균값이 상기 범위 내일 수 있다.

하나의 예시에서 상기 면적이 상기 폐도형의 면적들의 평균값인 경우에 상기 네트 형태에 존재하는 폐도형들의 면적의 표준 편차는 10 이하, 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, 1.5 이하, 1 이하, 0.8 이하, 0.6 이하, 0.4 이하, 0.2 이하, 0.1 이하, 0.08 이하, 0.06 이하 또는 0.04 이하 정도이거나, 0 이상, 0.01 이상, 0.03 이상, 0.05 이상, 0.07 이상, 0.09 이상, 0.1 이상 또는 0.15 이상 정도일 수도 있다.

상기 패턴에서 상기 네트 형태에 존재하는 임의의 하나의 폐도형과 상기 폐도형을 직접 둘러싸고 있는 8개의 폐도형을 선택하고, 선택된 9개의 폐도형의 면적을 확인할 경우에 상기 9개의 폐도형의 면적의 평균값은 상기 기술한 범위 내에 있을 수 있으며, 표준 편차 역시 상기 기술한 범위 내에 있을 수 있다.

상기 9개의 폐도형을 선택하는 방식을 도 23을 참조로 설명하면, 예를 들면, 도 23에서 넘버링되어 있는 폐도형 중에 상기 방식으로 선택된 9개의 폐도형은, 1, 2, 3, 11, 12, 13, 21, 22 및 23의 폐도형, 4, 5, 6, 14, 15, 16, 25, 26 및 27의 폐도형 또는 8, 9, 10, 18, 19, 20, 28, 29 및 30의 폐도형이다.

본 명세서에서 상기 폐도형을 포함하는 스페이서 패턴에서 인접 교차점간의 간격(예를 들면, 폐도형의 변을 이루는 2개의 교차점간의 간격)은 100μm 내지 1000 μm의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 간격은 다른 예시에서 150μm 이상, 200μm 이상, 250μm 이상, 300μm 이상 또는 350μm 이상 정도이거나, 950μm 이하, 900μm 이하, 850μm 이하, 800μm 이하, 750μm 이하, 700μm 이하, 650μm 이하, 600μm 이하, 550μm 이하, 500μm 이하, 450μm 이하, 400μm 이하 또는 350μm 이하 정도일 수도 있다.

이하에서는 우선 상기 형태의 스페이서 패턴의 구체예들에 대해서 설명한다.

하나의 예시에서 상기 스페이서 패턴은, 네트 형태를 이루도록 서로 교차하고 있는 복수의 라인형 스페이서를 포함하는 경우에 상기 복수의 라인형 스페이서들의 교차점 중 적어도 일부의 교차점에서 상기 라인형 스페이서가 곡선 형태일 수 있다. 이러한 형태의 스페이서 패턴은 도 15에 예시적으로 나타나 있다.

도 15에 나타나 있는 스페이서 패턴에서 형성되는 폐도형은 각각 4개의 꼭지점(라인 스페이서의 교차점)을 가지며, 그 중 1개의 꼭지점에서 접하는 라인형 스페이서는 곡선 형태이다.

이러한 경우에 상기 곡선 형태의 곡률은 목적에 따라 조절되는 것으로 특별한 제한은 없으나, 예를 들면, 약 70R 이하일 수 있다. 상기 곡률은 다른 예시에서 65R 이하, 60R 이하, 55R 이하 또는 50R 이하 정도이거나, 30R 이상, 35R 이상, 40R 이상, 45R 이상 또는 50R 이상 정도일 수 있다. 상기 곡률은 목적에 따라서 추가로 조절될 수도 있다.

상기 스페이서의 패턴에서 인접 교차점을 연결하는 라인형 스페이서, 즉 상기 폐도형의 변을 이루는 라인형 스페이서는 곡선 형태일 수 있다. 이러한 경우에 상기 곡선 형태의 곡률은 목적에 따라 조절되는 것으로 특별한 제한은 없으나, 예를 들면, 약 70R 이하일 수 있다. 상기 곡률은 다른 예시에서 65R 이하, 60R 이하, 55R 이하 또는 50R 이하 정도이거나, 30R 이상, 35R 이상, 40R 이상, 45R 이상 또는 50R 이상 정도일 수 있다. 상기 곡률은 목적에 따라서 추가로 조절될 수도 있다.

상기 패턴에서 상기 네트 형태에서 단일의 폐도형을 이루는 교차점(즉, 폐도형의 꼭지점)의 수는 3개 내지 10개의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 교차점의 수는 다른 예시에서 4개 이상이거나, 9개 이하, 8개 이하, 7개 이하, 6개 이하, 5개 이하 또는 4개 이하 정도일 수도 있다.

하나의 예시에서 상기 형태에서 상기 인접 교차점에 의해서 형성되는 폐도형의 변 중 마주보는 변은 같은 방향으로 휘어져 있을 수 있다. 이러한 경우는 통상 상기 교차점의 수가 짝수인 경우지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기의 경우, 상기 같은 방향으로 휘어진 마주보는 변이 형성하는 곡선 형태의 라인형 스페이서간의 곡률의 차이는 5% 이하 정도일 수도 있다. 상기 곡률의 차이는 상기 마주보는 스페이서 중 어느 하나의 곡률을 R1으로 하고, 다른 하나의 곡률을 R2로 한 경우에 100×(R1-R2)/R2의 방식으로 계산된 값의 절대값이다. 이러한 곡률의 차이는 다른 예시에서 4.5% 이하, 4% 이하, 3.5% 이하, 3% 이하, 2.5% 이하, 2% 이하, 1.5% 이하, 1% 이하 또는 0.5% 이하 정도이거나, 0% 이상 정도일 수 있다.

상기 단일의 폐도형의 변을 이루는 꼭지점간의 직선 거리의 표준 편차는 2 이하 정도일 수 있다. 상기 표준 편차는 다른 예시에서 1.5 이하, 1 이하, 0.5 이하, 0.1 이하 또는 0.05 이하 정도일 수도 있다. 이러한 경우에 상기 표준 편차의 하한은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 상기 표준 편차는 0 이상 또는 0 초과일 수 있다.

이러한 형태를 구성하는 것에 의해서 목적하는 효과를 보다 유리하게 확보할 수 있다.

상기 형태의 스페이서 패턴에서 상기 네트 형태의 폐도형의 면적은 0.01 mm² 내지 2 mm²의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 면적은, 다른 예시에서 0.05 mm² 이상, 0.1 mm² 이상, 0.15 mm² 이상, 0.2 mm² 이상, 0.25 mm² 이상, 0.3 mm² 이상, 0.35 mm² 이상, 0.4 mm² 이상, 0.45 mm² 이상, 0.5 mm² 이상, 0.55 mm² 이상, 0.6 mm² 이상, 0.65 mm² 이상, 0.7 mm² 이상, 0.75 mm² 이상, 0.8 mm² 이상 또는 0.85 mm² 이상 정도이거나, 1.9 mm² 이하, 1.8 mm² 이하, 1.7 mm² 이하, 1.6 mm² 이하, 1.5 mm² 이하, 1.4 mm² 이하, 1.3 mm² 이하, 1.2 mm² 이하, 1.1 mm² 이하, 1 mm² 이하, 0.95 mm² 이하, 0.9 mm² 이하, 0.85 mm² 이하, 0.8 mm² 이하, 0.75 mm² 이하 또는 0.7 mm² 이하 정도일 수도 있다. 상기 폐도형이 복수 존재하는 경우에, 상기 복수의 폐도형들이 모두 상기 범위 내의 면적을 가지거나, 혹은 상기 복수의 폐도형들의 면적의 평균값이 상기 범위 내에 있을 수 있다.

하나의 예시에서 상기 면적이 상기 폐도형의 면적의 평균값인 경우에 상기 네트 형태에 존재하는 폐도형들의 면적의 표준 편차는 10 이하, 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, 1.5 이하, 1 이하, 0.8 이하, 0.6 이하, 0.4 이하, 0.2 이하, 0.1 이하, 0.08 이하, 0.06 이하 또는 0.04 이하 정도이거나, 0 이상, 0.01 이상, 0.03 이상, 0.05 이상, 0.07 이상, 0.09 이상, 0.1 이상 또는 0.15 이상 정도일 수도 있다.

상기 스페이서 패턴에서 인접 교차점간의 간격(즉, 폐도형의 변을 이루는 인접 교차점간의 직선 거리)은 100μm 내지 1000 μm의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 간격은 다른 예시에서 150μm 이상, 200μm 이상, 250μm 이상, 300μm 이상 또는 350μm 이상 정도이거나, 950μm 이하, 900μm 이하, 850μm 이하, 800μm 이하, 750μm 이하, 700μm 이하, 650μm 이하, 600μm 이하, 550μm 이하, 500μm 이하, 450μm 이하, 400μm 이하 또는 350μm 이하 정도일 수도 있다.

상기와 같은 형태의 스페이서 패턴을 설계하는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 도 15에 나타난 패턴을 형성하기 위해서는, 먼저 직선형 라인 스페이서로 도 16에 나타난 바와 같은 패턴을 형성하고, 해당 패턴의 각 폐도형의 변에 전술한 불규칙도를 주면서 곡률을 부여하는 방식으로 상기 변을 곡선화함으로써 원하는 패턴을 형성할 수 있다. 이 때 불규칙도는 목적하는 곡률을 감안하여 결정된다.

다른 예시에서 상기 네트 형태를 이루도록 서로 교차하고 있는 복수의 라인형 스페이서를 포함하는 스페이서 패턴에서 상기 복수의 라인형 스페이서들의 교차점 중 적어도 일부의 인접 교차점들을 연결하는 상기 라인형 스페이서가 상기 인접 교차점들을 연결하는 직선의 길이보다 긴 길이를 가질 수 있다. 이러한 형태의 스페이서 패턴은 도 17에 예시적으로 나타나 있다.

이러한 스페이서 패턴은, 예를 들면, 도 3에 나타난 있는 비선형 라인형 스페이서의 패턴들을 2개 설계한 후에 설계된 2개의 패턴을 서로 크로스시켜서 설계할 수 있다.

도 17에 예시적으로 나타난 바와 같이, 이러한 패턴에서도 상기 교차점에 의해서 폐도형이 형성된다. 이러한 경우에 상기 패턴에서 상기 네트 형태에서 단일의 폐도형을 이루는 교차점(즉, 폐도형의 꼭지점)의 수는 3개 내지 10개의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 교차점의 수는 다른 예시에서 4개 이상이거나, 9개 이하, 8개 이하, 7개 이하, 6개 이하, 5개 이하 또는 4개 이하 정도일 수도 있다.

상기 패턴에서 형성되는 각 폐도형은, 약 0.01 mm² 내지 2 mm² 정도의 면적을 가질 수 있다. 상기 면적은, 다른 예시에서 0.05 mm² 이상, 0.1 mm² 이상, 0.15 mm² 이상, 0.2 mm² 이상, 0.25 mm² 이상, 0.3 mm² 이상, 0.35 mm² 이상, 0.4 mm² 이상, 0.45 mm² 이상, 0.5 mm² 이상, 0.55 mm² 이상, 0.6 mm² 이상, 0.65 mm² 이상, 0.7 mm² 이상, 0.75 mm² 이상, 0.8 mm² 이상 또는 0.85 mm² 이상 정도이거나, 1.9 mm² 이하, 1.8 mm² 이하, 1.7 mm² 이하, 1.6 mm² 이하, 1.5 mm² 이하, 1.4 mm² 이하, 1.3 mm² 이하, 1.2 mm² 이하, 1.1 mm² 이하, 1 mm² 이하, 0.95 mm² 이하, 0.9 mm² 이하, 0.85 mm² 이하, 0.8 mm² 이하, 0.75 mm² 이하 또는 0.7 mm² 이하 정도일 수도 있다.

상기 패턴에서 폐도형이 복수 형성되는 경우에, 상기 복수의 폐도형 각각이 상기 범위 내의 면적을 가지거나, 혹은 상기 복수의 폐도형의 면적의 평균값이 상기 범위 내일 수 있다.

하나의 예시에서 상기 면적이 상기 폐도형의 평균값인 경우에 상기 네트 형태에 존재하는 폐도형들의 면적의 표준 편차는 10 이하, 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, 1.5 이하, 1 이하, 0.8 이하, 0.6 이하, 0.4 이하, 0.2 이하, 0.1 이하, 0.08 이하, 0.06 이하 또는 0.04 이하 정도이거나, 0 이상, 0.01 이상, 0.03 이상, 0.05 이상, 0.07 이상, 0.09 이상, 0.1 이상 또는 0.15 이상 정도일 수도 있다.

전술한 설계 방식에 따라서 실질적으로 규칙적인 폐도형이 상기 패턴에 포함되는 경우에 상기 패턴에 존재하는 폐도형 중에서 임의적으로 선택된 일부의 폐도형에 대한 면적을 확인하는 방식으로 패턴 내의 전체 폐도형의 면적을 갈음할 수 있다.

예를 들면, 상기의 경우, 상기 네트 형태에 존재하는 임의의 하나의 폐도형과 상기 폐도형을 직접 둘러싸고 있는 8개의 폐도형을 선택하고, 선택된 9개의 폐도형의 면적을 확인할 경우에 상기 9개의 폐도형의 면적의 평균값은 상기 기술한 범위 내에 있을 수 있으며, 표준 편차 역시 상기 기술한 범위 내에 있을 수 있다.

상기 9개의 폐도형을 선택하는 방식을 도 18을 참조로 설명하면, 예를 들면, 도 18에서 넘버링되어 있는 폐도형 중에 상기 방식으로 선택된 9개의 폐도형은, 1, 2, 3, 11, 12, 13, 21, 22 및 23의 폐도형, 4, 5, 6, 14, 15, 16, 25, 26 및 27의 폐도형 또는 8, 9, 10, 18, 19, 20, 28, 29 및 30의 폐도형이다.

상기 스페이서 패턴에서 인접 교차점간의 간격(예를 들면, 폐도형의 변을 이루는 2개의 교차점간의 직선 거리)은 100μm 내지 1000 μm의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 간격은 다른 예시에서 150μm 이상, 200μm 이상, 250μm 이상, 300μm 이상 또는 350μm 이상 정도이거나, 950μm 이하, 900μm 이하, 850μm 이하, 800μm 이하, 750μm 이하, 700μm 이하, 650μm 이하, 600μm 이하, 550μm 이하, 500μm 이하, 450μm 이하, 400μm 이하 또는 350μm 이하 정도일 수도 있다.

다른 예시에서 상기 네트 형태를 이루도록 서로 교차하고 있는 복수의 라인형 스페이서를 포함하는 스페이서 패턴은 하기 식 6을 만족하도록 형성되어 있을 수 있다.

[식 6]

A ≠ 180×(n-2)/n

스페이서 패턴의 폐도형은 상기 식 6을 만족한다는 것은 상기 폐도형이 정사각형, 정오각형, 정육각형 등과 같은 정다각형이 아니라는 것을 의미한다. 이러한 경우에 상기 폐도형의 변을 이루는 라인형 스페이서는 직선 형태일 수 있다. 이러한 형태의 스페이서 패턴은 도 19에 예시적으로 나타나 있다.

상기 스페이서 패턴은 다음의 방식으로 설계할 수 있다. 우선 도 16과 같이 규칙적으로 정사각형을 포함하는 패턴을 형성한 후에 상기 패턴의 정사각형의 각 꼭지점들을 전술한 불규칙도를 주는 방식으로 이동시켜서 패턴을 재구성함으로써 목적하는 패턴을 형성할 수 있다.

이러한 경우에 주어지는 불규칙도는 목적에 따라 정해지는 것으로 특별히 제한되지는 않는다. 하나의 예시에서 상기 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, 약 65% 이상, 약 70% 이상, 약 75% 이상, 약 80% 이상, 약 85% 이상 또는 약 90% 이상 정도일 수 있다. 또한 상기 불규칙도는 일 예시에서 약 95% 이하, 약 90% 이하, 약 85% 이하, 약 80% 이하, 약 75% 이하 또는 약 70% 이하 정도일 수 있다.

상기 식 6에서 A의 범위는 상기 가해지는 불규칙도에 의해 정해지는 것으로 특별히 제한되는 것은 아니지만, 통상 10도 내지 200도의 범위 내에 있을 수 있다.

도 19에 예시적으로 나타난 바와 같이, 이러한 패턴에서도 상기 교차점에 의해서 폐도형이 형성된다. 이러한 경우에 상기 패턴에서 상기 네트 형태에서 단일의 폐도형을 이루는 교차점(즉, 폐도형의 꼭지점)의 수는 3개 내지 10개의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 교차점의 수는 다른 예시에서 4개 이상이거나, 9개 이하, 8개 이하, 7개 이하, 6개 이하, 5개 이하 또는 4개 이하 또는 3개 이하 정도일 수도 있다.

상기 9개의 폐도형을 선택하는 방식을 도 20을 참조로 설명하면, 예를 들면, 도 20에서 넘버링되어 있는 폐도형 중에 상기 방식으로 선택된 9개의 폐도형은, 1, 2, 3, 11, 12, 13, 21, 22 및 23의 폐도형, 4, 5, 6, 14, 15, 16, 25, 26 및 27의 폐도형 또는 8, 9, 10, 18, 19, 20, 28, 29 및 30의 폐도형이다.

다른 예시에서 상기 네트 형태를 이루도록 서로 교차하고 있는 복수의 라인형 스페이서를 포함하는 스페이서 패턴에서 상기 네트 형태에 존재하는 단일의 폐도형을 이루는 교차점의 수가 4개 내지 8개의 범위 내이며, 이 경우 상기 폐도형을 이루는 교차점 중 적어도 일부의 인접하는 교차점을 연결하는 상기 라인형 스페이서는 곡선 형태를 가질 수 있다.

이러한 형태의 스페이서 패턴은 도 21에 예시적으로 나타나 있다.

상기 형태의 스페이서 패턴은 다음의 방식으로 설계할 수 있다. 우선 도 22에 나타난 바와 같이 정육각형 형태의 폐도형이 규칙적으로 배치된 소위 허니컴 패턴을 설계하고, 상기 정육각형 형태의 각 단일 폐도형의 변을 전술한 임의의 불규칙도를 주는 방식으로 곡선화하여 상기 패턴을 형성할 수 있다. 상기에서 최초 형태를 정육각형으로 예시하였으나, 그 형태가 반드시 정육각형이여야 하는 것은 아니고, 정삼각형, 정사각형 또는 정오각형 등 다른 형태도 적용될 수 있다.

또한 상기의 경우에 주어지는 불규칙도는 목적에 따라 정해지는 것으로 특별히 제한되지는 않는다. 하나의 예시에서 상기 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, 약 65% 이상, 약 70% 이상, 약 75% 이상, 약 80% 이상, 약 85% 이상 또는 약 90% 이상 정도일 수 있다. 또한 상기 불규칙도는 일 예시에서 약 95% 이하, 약 90% 이하, 약 85% 이하, 약 80% 이하, 약 75% 이하 또는 약 70% 이하 정도일 수 있다.

이러한 경우에 상기 폐도형은 하기 식 6을 만족할 수 있다.

[식 6]

A ≠ 180×(n-2)/n

상기 식 6에서 단일의 폐도형을 이루는 교차점 중 인접하는 3개의 교차점에 의해서 형성되는 폐도형의 내각은 상기 3개의 교차점을 직선으로 연결한 상태에서 구해지는 내각이다.

또한 상기의 경우 폐도형을 이루는 교차점 중 적어도 일부의 인접하는 교차점을 연결하는 상기 라인형 스페이서의 곡선 형태의 곡률은 전술한 곡률 부여 시의 불규칙도에 따라 결정되는 것으로서, 예를 들면, 상기 곡률은, 약 5R 이상, 약 10R 이상, 약 15R 이상, 약 20R 이상, 약 25R 이상, 약 30R 이상, 약 35R 이상, 약 40R 이상, 약 45R 이상, 약 50R 이상, 약 55R 이상, 약 60R 이상, 약 65R 이상, 약 70R 이상, 약 75R 이상, 약 80R 이상, 약 85R 이상 또는 약 90R 이상 정도일 수 있다. 또한 상기 곡률은 일 예시에서 약 95R 이하, 약 90R 이하, 약 85R 이하, 약 80R 이하, 약 75R 이하, 약 70R 이하, 약 65 R 이하, 약 60 R 이하, 약 55 R 이하 또는 약 50 R 이하 정도일 수도 있다.

상기 기술한 스페이서 패턴을 형성하는 라인 스페이서의 선폭과 높이는 목적에 따라서 제어되는 것으로서 특별히 제한되는 것은 아니다.

예를 들면, 상기 라인형 스페이서의 높이는 대략 0.5 μm 내지 100 μm의 범위 내일 수 있다. 상기 높이는 다른 예시에서 1 μm 이상, 1.5 μm 이상, 2 μm 이상, 2.5 μm 이상, 3 μm 이상, 3.5 μm 이상, 4 μm 이상, 4.5 μm 이상, 5 μm 이상, 5.5 μm 이상 또는 6 μm 이상이거나, 90 μm 이하, 80 μm 이하, 70 μm 이하, 60 μm 이하, 50 μm 이하, 40 μm 이하, 30 μm 이하, 20 μm 이하 또는 10 μm 이하 정도일 수도 있다.

또한, 상기 격벽의 선폭은, 목적에 따라 정해지는 것이지만, 예를 들면, 약 2 μm 내지 200 μm의 범위 내일 수 있다. 상기 선폭는 다른 예시에서 4 μm 이상, 6 μm 이상, 8 μm 이상, 10 μm 이상, 12 μm 이상 또는 14 μm 이상 정도이거나, 180 μm 이하, 160 μm 이하, 140 μm 이하, 120 μm 이하, 100 μm 이하, 80 μm 이하, 60 μm 이하, 40 μm 이하 또는 20 μm 이하 정도일 수도 있다.

본 출원의 기판에서 상기 기술한 스페이서 패턴이 차지하는 면적은 전체 기판의 면적 대비 약 0.5 내지 50% 정도일 수 있다. 상기 면적은 다른 예시에서 1% 이상, 1.5% 이상, 2% 이상, 2.5% 이상, 3% 이상, 3.5% 이상, 4% 이상, 4.5% 이상, 5% 이상, 5.5% 이상, 6% 이상, 6.5% 이상, 7% 이상, 7.5% 이상, 8% 이상, 8.5% 이상, 9% 이상, 9.5% 이상 또는 10% 이상 정도이거나, 45% 이하, 40% 이하, 35% 이하, 30% 이하, 25% 이하, 20% 이하, 15% 이하 또는 10% 이하 정도일 수 있다. 상기 면적은 본 명세서에서 개구율이라고 부를 수도 있다.

본 출원의 기판상의 스페이서 패턴은 상기 기술한 패턴 중 어느 일종이거나 2종 이상의 조합일 수 있으며, 상기 점유 면적이 달성되는 한 다른 종류의 스페이서나 다른 형태의 스페이서 패턴도 기판상에 존재할 수 있다.

하나의 예시에서 상기 스페이서 패턴은 상기 격벽 스페이서와 함께 볼 스페이서를 포함할 수 있다. 이러한 볼 스페이서는 상기 격벽 스페이서에 부착되어 있거나, 혹은 그 내부에 매립되어 있을 수 있다. 상기 볼 스페이서는 업계에 공지된 통상적인 의미의 원형 스페이서이다.

상기와 같은 형태의 스페이서 패턴은 후술하는 방식으로 제작할 수 있고, 이에 의해 우수한 치수 균일성과 기재층에 대한 밀착성을 동시에 나타내는 스페이서 패턴을 형성할 수 있다. 다만, 상기 볼 스페이서는 본 출원의 필수 구성요소에는 해당하지 않는다.

상기 스페이서 패턴은, 예를 들면, 격벽 형태의 스페이서를 제작하는 것에 사용하는 통상적인 바인더를 적용하여 제조할 수 있다. 통상 격벽 형태의 스페이서는, 감광성 바인더로서, 자외선 경화형 화합물을 상기 화합물의 경화를 개시시키는 개시제 등과 혼합한 바인더를 패턴 노광하여 제조한다. 본 출원에서도 이러한 재료가 적용될 수 있다. 이러한 경우에 상기 자외선 경화형 화합물의 경화물이 상기 격벽을 형성할 수 있다. 자외선 경화형 화합물의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 아크릴레이트 계열 고분자 재료 또는 에폭시 계열의 고분자 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 업계에서는 격벽을 제작할 수 있는 다양한 종류의 바인더가 알려져 있다.

본 출원에서 볼 스페이서가 적용되는 경우에 그 볼 스페이서의 종류는 특별히 제한되지 않고, 공지의 볼 스페이서 중에서 적절한 종류가 선택되어 사용될 수 있다.

볼 스페이서의 구체적인 평균 입경의 범위는 특별히 제한되지 않고, 격벽의 치수에 따라 전술한 비율 범위를 만족하도록 하는 범위에서 평균 입경을 가질 수 있다.

상기 기술한 스페이서 패턴은 블랙 패턴이거나, 투명 패턴일 수 있다.

본 명세서에서 언급하는 용어 투명은, 적어도 일정 수준 이상의 투과율을 가지는 경우를 의미한다. 예를 들면, 용어 투명은, 투과율이 대략 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상 또는 90% 이상인 경우를 의미한다. 상기 투명 상태의 투과율의 상한은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 약 100% 이하 또는 약 99% 이하 정도일 수 있다. 상기 투과율은 가시광에 대한 투과율이고, 예를 들면, 약 380 nm 내지 700 nm의 범위 내의 파장 중 어느 한 파장에 대한 투과율이거나, 상기 범위 내의 광 전체에 대한 평균 투과율일 수 있다.

또한, 본 명세서에서 사용하는 용어 블랙 스페이서 패턴은, 그 광학 밀도(Optical Density)가 1.5 내지 4의 범위 내로 측정되는 패턴을 의미할 수 있다. 상기 광학 밀도는, 상기 스페이서 패턴에 대한 투과율(transmittance, 단위: %) 또는 그와 동일한 성분을 포함하는 층의 투과율(transmittance, 단위: %)을 측정한 후에 이를 광학 밀도의 수식(광학 밀도= -log10(T), T는 상기 투과율)에 대입하여 구할 수 있다. 상기에서 스페이서 패턴과 동일한 성분을 포함하는 층은, 예를 들면, 코팅, 증착 또는 도금 등의 방식으로 형성할 수 있다. 이 때, 상기 형성되는 층의 두께는, 약 12㎛ 정도일 수 있다. 예를 들면, 블랙 스페이서 패턴의 범주에는, 그와 동일한 성분으로 형성되는 상기 두께 약 12㎛ 정도의 층의 광학 밀도가 상기 언급한 범위에 있거나, 실제 스페이서 패턴의 광학 밀도가 상기 범위에 있거나, 상기 두께 약 12㎛ 정도의 층의 광학 밀도를 실제 블랙 스페이서 패턴의 두께를 감안하여 환산한 수치가 상기 범위에 있는 경우가 포함될 수 있다.

블랙 또는 투명 스페이서 패턴을 형성할 수 있는 재료는 다양하게 공지되어 있고, 본 출원에서는 이러한 공지의 재료를 모두 적용할 수 있다..

예를 들면, 상기 블랙 스페이서 패턴은, 예를 들면, 통상적으로 스페이서의 형성에 적용되는 상기 기술한 재료(예를 들면, 전술한 바인더 등)에 블랙을 구현할 수 있는 성분(암색화 재료)을 추가하여 제작할 수 있다.

따라서, 상기 스페이서 패턴은, 암색화가 가능한 안료 또는 염료 등을 포함할 수 있으며, 구체적으로는 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물, 카본 블랙, 흑연, 아조계 안료, 프탈로시아닌 안료 또는 탄소계 물질 등을 포함할 수 있다. 상기에서 적용될 수 있는 암색화 재료로서, 금속 산화물로는, 크롬 산화물(CrxOy 등) 또는 구리 산화물(CuxOy 등) 등이 예시될 수 있으며, 금속 산질화물로는 알루미늄 산질화물(AlxOyNz 등) 등이 예시될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 탄소계 물질로는, 탄소 나노튜브(CNT), 그래핀, 활성탄(activated carbon)과 같은 다공성 탄소 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

예를 들면, 상기 재료(ex. 탄소계 재료)를 전술한 바인더에 배합한 후에 경화시키거나, 적절한 방식으로 재료 자체를 증착 또는 도금 등에 적용함으로써 상기 블랙 스페이서 패턴을 제작할 수 있다.

본 출원에서 사용할 수 있는 안료 또는 염료 등의 종류는 상기에 제한되지 않으며, 목적하는 암색화(광학 밀도) 등에 따라 적정 종류가 선택될 수 있고, 그 비율도 상기 암색화 등을 고려하여 선택할 수 있다.

본 출원의 기판은, 상기 기재층과 스페이서 패턴에 추가로 광학 디바이스의 구동에 요구되는 다른 요소를 포함할 수 있다. 이러한 요소는 다양하게 공지되어 있으며, 대표적으로는 전극층 등이 있다. 일 예시에서 상기 기판은, 상기 기재층과 상기 스페이서 패턴의 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 스페이서 패턴상에 존재하는 배향막을 추가로 포함할 수 있다.

따라서, 다른 예시적인 본 출원의 기판은, 기재층; 상기 기재층상에 존재하는 상기 스페이서 패턴; 및 상기 기재층과 스페이서 패턴상에 형성된 배향막을 포함할 수 있다.

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

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

일 예시에서 상기 기판은, 추가 구성으로서 보호 필름을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 기판은, 상기 기재층의 스페이서 패턴이 형성된 면에 부착된 보호용 점착 필름을 추가로 포함할 수 있다. 상기와 같은 구성에서 점착 필름으로는 특별한 제한 없이 공지의 보호용 점착 필름이 사용될 수 있다.

상기와 같은 본 출원의 기판은, 광학 디바이스에 적용되어서 불필요한 회절(diffraction) 현상 등을 유발하지 않고, 균일하고, 우수한 광학 성능을 확보할 수 있다.

예를 들면, 상기 기판은, 상기 기판에 550 nm 파장의 LED 광을 투과시켜서 얻은 흑백 이미지의 백 이미지의 가로선, 세로선 및 좌우 대각선의 길이의 표준 편차가 80 이하일 수 있다.

상기 가로선, 세로선 및 좌우 대간선은 하나의 점에서 교차하고, 선간의 각도는 45도로 동일할 수 있다.

또한, 상기에서 가로선, 세로선 및 좌우 대각선이 교차하는 하나의 점은 상기 백 이미지의 중심점일 수 있다. 중심점은 백 이미지를 상기 가로선과 세로선만으로 분할하였을 때에 나타나는 4개의 부분이 서로 실질적으로 동일한 면적으로 가지도록 하는 점이고, 상기에서 가로선과 세로선이 이루는 각도는 90도이다.

상기 백 이미지는, 일 예시에서 550 nm의 파장의 LED 광을 상기 기판에 30 cm 떨어진 거리에서 조사한 후에 상기 기판에서 30 cm 떨어진 거리에서 얻은 상기 기판을 투과한 상기 LED 광의 흑백 이미지의 백 이미지에 해당하고, 이러한 백 이미지를 얻는 방식은 실시예의 회절 패턴 분석 항목에 자세히 기술한다. 상기 표준 편차는, 다른 예시에서 75 이하, 70 이하, 65 이하, 60 이하, 55 이하, 50 이하, 45 이하, 40 이하, 35 이하, 30 이하, 25 이하, 20 이하, 15 이하, 10 이하 또는 5 이하 정도일 수 있다. 상기 표준 편차는 다른 예시에서 0 이상, 0 초과, 5 이상, 10 이상, 15 이상, 20 이상, 25 이상, 30 이상, 35 이상, 40 이상 또는 45 이상 정도일 수도 있다.

또한, 상기 기판은 상기 기판에 550 nm 파장의 LED 광을 투과시켜서 얻은 흑백 이미지의 백 이미지의 면적(A1)의 상기 LED 광의 흑백 이미지의 백 이미지의 면적(A2)에 대한 비율(A1/A2)이 3 이하일 수 있다. 상기 이미지를 얻는 방식에 대해서도 실시예의 회절 패턴 분석 항목에서 자세히 기술한다.

상기 비율(A1/A2)은, 다른 예시에서 2.8 이하, 2.6 이하, 2.4 이하, 2.2 이하, 2 이하, 1.8 이하, 1.6 이하, 1.4 이하 또는 1.2 이하 정도이거나, 1 이상 또는 1 초과일 수 있다.

상기와 같은 특성을 나타내는 기판은 광학 디바이스에 적용되어 안정적인 광학 성능을 구현할 수 있으며, 이러한 특성은 전술한 스페이서 패턴을 적용하여 달성할 수 있다.

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.

상기와 같은 작용을 수행할 수 있는 광변조층, 예를 들면, 액정층은 다양하게 공지되어 있다. 하나의 예시적인 광변조층으로는 통상적인 액정 디스플레이에 사용되는 액정층의 사용이 가능하다. 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 1은 본 출원의 기판에 대해서 수행되는 회절 테스트를 모식도으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 백 이미지의 회절 패턴의 크기를 측정하는 방식을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 출원의 예시적인 스페이서 패턴에 대한 도면이다.
도 4는 도 3의 스페이서 패턴을 형성하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 5 및 6은 본 출원의 예시적인 스페이서 패턴에 대한 도면이다.
도 7은 비교예의 스페이서 패턴에 대한 도면이다.
도 8 내지 10은 본 출원의 예시적인 스페이서 패턴에 대한 도면이다.
도 11은 비교예의 스페이서 패턴에 대한 도면이다.
도 12 내지 14는, 실시예 및 비교예에 대해서 수행한 회절 테스트의 결과를 보여주는 이미지이다.
도 15는 본 출원의 예시적인 스페이서 패턴에 대한 도면이다.
도 16은 비교예의 스페이서 패턴에 대한 도면이다.
도 17은 본 출원의 예시적인 스페이서 패턴에 대한 도면이다.
도 18은 본 출원의 예시적인 스페이서 패턴의 폐도형의 면적을 계산하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 출원의 예시적인 스페이서 패턴에 대한 도면이다.
도 20은 본 출원의 예시적인 스페이서 패턴의 폐도형의 면적을 계산하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 본 출원의 예시적인 스페이서 패턴에 대한 도면이다.
도 22는 도 21의 스페이서 패턴을 형성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 본 출원의 예시적인 스페이서 패턴의 폐도형의 면적을 계산하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 본 출원의 스페이서 패턴을 형성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

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

1. 기판의 회절(diffraction) 패턴 분석

실시예 또는 비교예에서 제조된 기판(기재층/ITO 전극층/스페이서 패턴의 구조)에 대해서 회절 패턴을 분석하였다. 회절 패턴의 분석 시에는 기판을 가로 및 세로의 길이가 각각 100mm가 되도록 하여 적용하였다.

상기 분석을 진행하는 과정을 모식적으로 표시하면 도 1과 같다.

도 1과 같이 지름이 약 3 mm 정도인 원형의 LED 광원과 상기 광원으로부터의 광을 수광할 수 있는 카메라(Cannon lens)를 약 60 cm의 간격으로 배치하였다. 그 후 상기 광원과 카메라의 사이에 상기 기판을 배치하였다. 기판은 도 1에 나타난 바와 같이 광원 및 카메라 각각과 30 cm의 거리를 가지도록 배치하였다.

광원이 상기 기판의 중심(무게 중심)에 광을 조사하도록 배치하였고, 카메라는 상기 기판이 없는 경우에 광원에서 조사되는 광이 직접 입사될 수 있는 위치에 배치하였다. 또한, 기판은 스페이서가 형성된 면이 광원의 방향을 향하도록 배치하였다.

상기 광원은 약 550 nm 정도의 파장의 광을 조사하는 LED(Light Emitting Diode) 광원으로서, 직경이 약 3 mm 정도인 원형 형태였다.

카메라로는 Nikon사의 제품(제품명: COOLPIX S8200)을 사용하였다.

상기 상태에서 광원에서 기판을 향해서 광을 조사하고, 기판을 투과한 광에 의한 이미지를 카메라에 기록하였다. 이 때 카메라의 촬영 모드는 풍경 모드로 하였다.

이어서 Image J 프로그램(ImageJ bundled with 64-bit Java 1.8.0_172)을 사용하여 기록된 이미지(분석 대상 이미지)를 흑백 이미지로 변경하였다.

수광된 광을 분석하기 위해서 Image J 프로그램의 Threshold 기능을 사용하였다. 기판이 없는 상태에서 도 1의 LED 광원으로 광을 조사하여 카메라로 수광한 이미지를 흑백 이미지로 변경한 것에서의 백 이미지를 기준 이미지(Refernce image)로 하였다. 상기 기준 이미지의 변경 시에 Image J 프로그램의 Threshold 기능을 통해 자동 지정된 threshold값을 다른 이미지의 분석 시에도 동일하게 입력하였다.

얻어진 이미지(분석 대상 이미지를 흑백 이미지로 변경한 이미지)에 대해서 도 2에 나타난 바와 같이 가로선 및 세로선과 상기 가로선 및 세로선에 의해 형성되는 각도(90도)를 이등분하는 방향으로 2개의 대각선(대각선 1 및 대각선 2)을 지정하고, 각 선에 대해서 백 이미지의 픽셀의 길이를 구하고, 또한 백 이미지의 면적을 구하였다.

상기에서 백 이미지의 픽셀의 길이는, 백 이미지가 존재하는 부분의 픽셀의 수이고, 이는 무차원이다. 즉, 상기에서 가로선, 세로선 및 대각선의 픽셀 길이는 각각 상기 가로선, 세로선 및 대각선이 점유하는 영역의 픽셀의 수이다.

상기 가로선의 길이는 흑백 이미지의 수직 방향으로 상기 백 이미지의 중심을 지나는 선의 길이이고, 세로선의 길이는 흑백 이미지의 수평 방향으로 상기 백 이미지의 중심을 지나는 선의 길이이다. 상기 가로선과 세로선의 교차하는 지점(중심점)은, 상기 가로선과 세로선에 의해 분할되는 백 이미지의 4개의 영역이 서로 실질적으로 동일한 면적을 가질 수 있는 위치로 설정하였다. 또한, 상기 좌우 대각선은 상기 백 이미지의 중심점을 지나면서, 상기 세로선 및 가로선 각각과 45도를 이루는 방향이다. 즉, 상기 가로선, 세로선 및 대각선 방향은 각각 서로 45도를 이루고 있다.

위와 같은 방식으로 구해진 분석 대상 이미지의 흑백 이미지에서의 백 이미지의 면적과 기준 이미지의 백 이미지의 면적의 편차가 적을수록 회절 현상이 적다는 것을 의미한다.

상기 기술한 바와 같이, 기준 이미지는, 기판이 없는 상태에서 LED 광원으로 광을 조사하여 카메라로 수광한 이미지를 흑백 이미지로 변경하여 얻어지는 백 이미지이기 때문에, 그 이미지의 면적은 본 명세서의 LED 광의 흑백 이미지의 백 이미지의 면적(A2)이다.

하기 표에서는, 상기 기준 이미지인 백 이미지의 면적(A2)를 100%로 본 경우에의 분석 대상 이미지, 즉 기판에 LED 광을 투과시켜서 얻은 흑백 이미지에서의 백 이미지의 면적(A1)(광원 면적 대비 면적 비율(단위: %))을 기재하였으며, 그들의 비율(A1/A2)도 함께 기재하였다.

또한, 위와 같은 방식으로 구해진 분석 대상 이미지의 흑백 이미지에서의 백 이미지에 대해서 구해진 상기 4개의 선(가로, 세로, 대각선 1 및 대각선 2)의 길이의 표준 편차가 50 이하인 경우에 회절 현상이 적다고 평가할 수 있다.

2. 광학 밀도의 평가

이하에서 기재하는 광학 밀도는, 다음의 방식으로 측정한 결과이다. 투명한 PET(poly(ethylene terephthalate)) 기재 필름상에 투명층(ITO(indium tin oxide)층)이 형성된 적층체의 상기 투명층상에 스페이서 패턴 제조용 경화성 조성물을 도포하고 자외선을 조사(파장: 약 365 nm, 자외선 조사량: 2,200 내지 4,400 mJ/cm²)하여 경화시켜 두께가 6 ㎛ 정도인 층을 형성한다. 본 명세에서 두께는 Optical Profiler 측정 장비(제조사: Nano System, 상품명: Nano View-E1000)를 사용하여 측정한 값이다. 이어서 상기 형성된 층의 투과율과 광학 밀도를 측정 장비(제조사: x-rite, 상품명: 341C)를 이용하여 측정한다. 상기 측정 장비는 가시 광선 파장 범위(400 내지 700 nm) 내의 광에 대한 투과율(transmittance, 단위: %)(T)을 측정하고, 그를 통해 광학 밀도(D)를 구해주는 장비이고, 상기 광학 밀도는, 측정된 투과율(T)을 수식(광학 밀도(OD) = -log₁₀(T), T는 상기 투과율)에 대입하여 해당 두께(6 ㎛)에 대하여 구한다.

3. 격벽의 높이 및 선폭 측정

이하에서 기재하는 스페이서의 높이는 측정 장비(Optical profiler, Nano System社, Nano View-E1000)를 사용하여 확인하였다. 스페이서의 선폭은, 광학 현미경(Olympus BX 51)을 이용하여 확인하였다.

실시예 1.

스페이서 패턴의 설계

도 8과 같은 라인형 스페이서의 패턴은 다음의 방식으로 설계하였다.

우선 도 3에 나타난 바와 같은 라인형 스페이서의 패턴을 설계하였다. 도 3은 스페이서 패턴을 광학 현미경으로 촬영한 것이다(배율: x10). 상기 스페이서 패턴의 설계를 위해서 도 4에 나타난 바와 같이, 우선 정육각형이 규칙적으로 배치된 소위 허니컴 형태를 설계하였다. 이 때 상기 정육각형의 한변의 길이는 약 350 μm 정도로 설정하였다. 이어서 도 4에 나타난 바와 같이 상기 정육각형에서 변을 제거하여 라인형 스페이서의 패턴을 형성하였다.

그 후 형성된 라인형 스페이서의 각 점들(도 4의 가장 좌측 라인에서 점선 원으로 표시된 점들, 다른 스페이서에 대해서도 동일하게 적용)을 90%의 불규칙도로 이동시키고, 또한 상기 점들 중 인접하는 점들을 연결하는 선에 약 80%의 불규칙도로 곡률을 부여하여 곡선으로 변경하였다. 상기에서 90%의 불규칙도로 점들을 이동시킨다는 것은, 하나의 라인형 스페이서에서 인접하는 점들을 연결하는 직선의 길이가 P인 경우에 상기 직선 길이 P를 형성하는 2개의 점 각각을 원의 중심으로 하고, 상기 길이 P의 0.5배의 길이인 0.5P 대비 90%의 길이(0.45P)의 반지름을 가지는 원 영역을 설정한 후에 설정된 원내의 영역의 임의의 지점으로 상기 점을 이동시켰다는 것을 의미한다.

또한, 상기에서 80%의 불규칙도로 곡률을 부여하였다는 것은, 곡률의 하한을 0R로 하고, 곡률의 상한을 100R으로 한 후에 0R 내지 80R의 범위 내에서 임의로 어느 한 값의 곡률을 가지도록 직선을 곡선화하였다는 것을 의미한다.

상기 스페이서의 설계는 난수 좌표 프로그램인 Minitab을 이용하여 수행하였고, 이하 모든 실시예에서 동일한 프로그램을 이용하였다.

상기 설계의 결과인 도 3의 비선형 라인형 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선의 길이(L₁)은 대략 18 내지 22 mm 정도의 범위 내였고, 그 평균은 약 20 mm 수준이였다.

또한, 각각의 비선형 라인형 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선과 평행한 2개의 직선으로서 상기 스페이서의 좌측 및 우측 방향으로의 가장 돌출된 부위와 접하는 2개의 직선간의 간격은 약 58μm 내지 65 μm 수준이고, 그 평균은 약 61 μm이고, 표준 편차는 약 2 정도였다.

또한, 상기 복수이 비선형 라인형 스페이서 각각의 양 끝을 연결하는 직선들간의 피치는 약 350 μm 수준이였다.

이어서 형성된 복수의 비선형 라인형 스페이서들 중에서 인접하는 스페이서들을 브릿지가 연결하도록 하였다. 이 때 브릿지는, 각 라인형 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선의 길이(설계된 평균값 약 20 mm)를 기준으로 4 mm의 길이의 영역별로 1개의 브릿지가 임의로 형성되도록 하였다. 이 때 브릿지는 80% 정도의 불규칙도로 곡률을 부여하였다(즉, 곡률의 하한을 0R로 하고, 상한을 100R으로 한 후에 0R 내지 80R의 범위 내에서 임의로 어느 한 값의 곡률을 가지도록 직선을 곡선화).

그 결과 인접하는 비선형 라인형 스페이서의 간격 내에 평균적으로 약 5개의 브릿지가 형성되었다. 또한, 상기 인접하는 비선형 라인형 스페이서의 간격 내에 인접 브릿지간의 간격은, 약 0 mm 초과에서 7 mm의 범위 내에 있었다. 또한, 라인형 스페이서 30개당 약 55개의 브릿지가 형성되었다.

스페이서 패턴의 제조

포토마스크로서 상기 설계된 스페이서 패턴과 같은 형태의 개구부가 형성된 마스크를 사용한 것을 제외하면 실시예 1과 동일하게 스페이서 패턴을 형성하였다. 형성된 스페이서 패턴은 설계된 것과 같은 형태를 가졌고, 그 선폭은 약 15 μm 정도였고, 높이는 약 6 μm 정도였다. 또한, 개구율(기판 전체 면적 대비 스페이서 패턴의 점유 면적의 백분율)은 약 8 % 정도였다.

실시예 2.

스페이서 패턴의 설계

도 9와 같은 라인형 스페이서의 패턴은 다음의 방식으로 설계하였다.

이어서 상기 설계된 비선형 라인형 스페이서를 포함하는 패턴을 약 90도의 각도로 크로스시켜서 도 10과 같은 형태의 패턴을 형성시켰다.

이어서 도 10의 패턴에서 세로 방향으로 형성된 비선형 라인형 스페이서들 중 인접하는 비선형 라인형 스페이서들의 간격에 존재하는 스페이서 라인을 제거하여 목적하는 패턴을 형성하였다.

상기 제거는, 상기 세로 방향으로 형성된 각 라인형 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선의 길이(설계된 평균값 약 20 mm)를 기준으로 1 mm의 길이의 영역별로 1개 내지 4개의 브릿지가 잔존하도록 수행하였다.

그 결과 인접하는 비선형 라인형 스페이서의 간격 내에 브릿지가 형성되었다. 또한, 상기 인접하는 비선형 라인형 스페이서의 간격 내에 인접 브릿지간의 간격은, 약 250 μm 내지 1000 μm의 범위 내였으며, 라인형 스페이서 20개당 대략 140개 정도의 브릿지가 형성되었다.

스페이서 패턴의 제조

포토마스크로서 상기 설계된 스페이서 패턴과 같은 형태의 개구부가 형성된 마스크를 사용한 것을 제외하면 실시예 1과 동일하게 스페이서 패턴을 형성하였다. 형성된 스페이서 패턴은 설계된 것과 같은 형태를 가졌고, 그 선폭은 약 15 μm 정도였고, 높이는 약 6 μm 정도였다. 또한, 개구율(기판 전체 면적 대비 스페이서 패턴의 점유 면적의 백분율)은 약 10 % 정도였다.

비교예 1

도 11과 같이 직선 형태의 라인형 스페이서가 약 350 μm 정도의 간격으로 규칙적으로 배치되어 있고, 인접하는 라인형 스페이서의 간격을 직선 형태의 브릿지가 연결하고 있는 형태의 스페이서 패턴을 형성한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 기판을 제조하였다.

상기 라인형 스페이서의 선폭과 높이 및 개구율은 실시예 2와 동일하게 하였다.

또한, 도 11의 패턴에서는 라인형 스페이서 20개당 약 140개의 브릿지가 존재하였고, 브릿지간의 간격은 약 700 μm 정도로 동일하였다.

상기 실시예 2 및 3과 비교예 2의 회절 패턴에 대한 분석 결과를 하기 표 1에 정리하여 기재하였다.

	광원 면적 대비 면적 비율(%)	픽셀 길이(=픽셀의 수)
	광원 면적 대비 면적 비율(%)	가로선	세로선	대각선1	대각선2	표준편차
실시예1	116(A1/A2=1.16)	314	224	221	239	43.8
실시예2	121(A1/A2=1.21)	316	258	233	240	37.7
비교예1	115(A1/A2=1.15)	501	264	218	222	134.9

또한, 실시예 및 비교예에 대해서 얻은 이미지는 도 12, 도 13 및 도 14와 같다. 도 12, 도 13 및 도 14는 각각 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 대한 결과이고, 각 도면에서 좌측 이미지는 흑백 변환 전의 이미지이며, 우측 이미지는 흑백 변환 후의 이미지이다.

Claims

기재층; 및 상기 기재층상에 형성되어 있고, 복수의 비선형 라인형 스페이서와 상기 복수의 라인형 스페이서 중 인접하는 라인형 스페이서를 연결하는 브릿지부를 포함하는 스페이서 패턴을 가지는 기판.
제 1 항에 있어서, 인접하는 라인형 스페이서를 연결하는 브릿지가 복수 존재하는 기판.
제 1 항에 있어서, 하기 식 2를 만족하는 기판:
[식 2]
0 mm < G₁ ≤ 0.4 × L₁
식 2에서 G₁은 인접하는 브릿지간의 간격이고, L₁은, 비선형 라인형 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선의 길이이다.
제 3 항에 있어서, 브릿지에 의해 연결된 비선형 라인형 스페이서 및 브릿지의 수가 하기 식 3의 관계를 만족하는 기판:
[식 3]
L₁ × (m-1) = a × n
식 3에서 L₁은 상기 비선형 라인형 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선의 길이의 평균값이고, m은 상기 비선형 라인형 스페이서의 수이며, n은 브릿지의 수이고, a는 2 내지 20의 범위 내의 수이다.
제 1 항에 있어서, 하기 식 4를 만족하는 기판:
[식 4]
0 mm < G₁ ≤ b × L₁
식 4에서 G₁은 복수의 브릿지 중 인접하는 브릿지간의 간격이고, L₁은, 비선형 라인형 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선의 길이이며, b는 0.001 내지 0.5의 범위 내의 수이다.
제 5 항에 있어서, 브릿지에 의해 연결된 비선형 라인형 스페이서 및 브릿지의 수가 하기 식 5의 관계를 만족하는 기판:
[식 5]
L₁ × (m-1) = f × n
식 5에서 L₁은 상기 비선형 라인형 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선의 길이의 평균값이고, m은 상기 비선형 라인형 스페이서의 수이며, n은 브릿지의 수이고, f는 0.01 내지 10의 범위 내의 수이다.
제 1 항에 있어서, 브릿지는 곡률이 20R 내지 90R의 범위 내인 곡선 부위를 포함하는 기판.
제 1 항에 있어서, 비선형 라인형 스페이서 또는 브릿지부에는 볼 스페이서가 부착 또는 매립되어 있는 기판.
제 1 항에 있어서, 스페이서 패턴의 광학 밀도(Optical Density)가 1.1 내지 4의 범위 내인 기판.
제 1 항에 있어서, 스페이서 패턴은, 안료 또는 염료를 포함하는 기판.
제 1 항에 있어서, 기재층은 무기 기재층 또는 유기 기재층인 기판.
제 1 항에 있어서, 기재층과 스페이서 패턴의 사이에 전극층이 추가로 존재하고, 상기 스페이서 패턴은 상기 전극층에 접하고 있는 기판.
제 1 항의 기판 및 상기 기판과 대향 배치되어 있고, 상기 기판의 스페이서 패턴에 의해 상기 기판과의 간격이 유지된 제 2 기판을 포함하는 광학 디바이스.