TWI713878B - 基板 - Google Patents

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李承憲
黃智泳
徐漢珉
裵南錫
朴鎭宇
柳正善
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Abstract

本申請案提供一種基板及一種用於製造所述基板的方法。本申請案可以以具有包含依序形成的基底層、黑色層以及間隔物的結構的基板的形式提供一種間隔物與基底層或黑色層的黏附性極佳並確保適當暗化特性的基板，且亦可提供一種能夠在不進行諸如熱處理的單獨處理的情況下有效地製造此類基板而無不良效應、諸如出現雜質的製造方法。

Description

基板
本申請案主張基於2017年8月18日申請的韓國專利申請案第10-2017-0104654號的優先權，所述申請案的揭露內容以全文引用的方式併入本文中。
本申請案是有關於一種基板及一種用於製造所述基板的方法。
已知一種能夠藉由在彼此相對設置的基板之間設置包括液晶化合物的光調變材料來調整光透射率或顏色或反射率的光學裝置。
舉例而言，專利文獻1揭露應用液晶主體及二向色染料客體的混合物的所謂的主客單元(GH單元)。
在此類裝置中，所謂的間隔物位於基板之間以維持基板之間的間隔。
在一些情況下，取決於實施光學裝置的狀況，可能需要使間隔物暗化。至於用於使間隔物暗化的方法，存在以下方法：當黑色層形成於基底層上且間隔物形成於所述黑色層上時，當在基底層側或頂部觀查時，間隔物呈現黑色。
<先前技術文獻> <專利文獻>
專利文獻1：歐洲專利公開案第0022311號
本申請案提供一種基板及一種用於製造所述基板的方法。本申請案的目的在於提供一種在確保適當暗化的狀態下確保間隔物與基底層及/或間隔物與黑色層之間的良好黏附力的基板，且另一目的在於提供一種能夠簡單且有效地製造此類基板而無不良效應，諸如出現雜質。
在本說明書中所提及的物理特性中，除非另外說明，否則當量測溫度影響結果時，相關物理特性為在室溫下量測的物理特性。術語室溫為未經加熱或冷卻的自然溫度，所述溫度可為例如10℃至30℃範圍內的任何溫度，或約23℃或約25℃左右。此外，除非本文中另外說明，否則溫度的單位為℃。
在本說明書中所提及的物理特性中，除非另外說明，否則當量測壓力影響結果時，相關物理特性為在常壓下量測的物理特性。術語常壓為未經加壓或減壓的自然壓力，其中通常約1atm被稱為常壓。
本申請案是有關於一種基板及一種用於製造所述基板的方法，且在一個實例中，所述基板可具有包括基底層及存在於基底層上的間隔物且亦包括間隔物層與基底層之間的黑色層的結構。 圖1及圖2為示出作為本申請案的例示性基板，間隔物(20)存在於基底層(10)上的情況的圖式。
在本申請案的基板中，間隔物展現與間隔物所接觸到的基底層或基底層的元件(例如電極層或黑色層)的極佳黏附力。
舉例而言，藉由在其上形成有間隔物的基底層的表面上執行剝離測試來量測的間隔物的損失率可為小於或等於約15%左右。剝離測試藉由將剝離力在約3.72牛頓/10毫米至4.16牛頓/10毫米的等級下的壓敏黏著膠帶黏附於其上形成有間隔物的基底層的表面上且隨後將其剝離來執行。可使用被稱為米其邦膠帶CT-24(Nichiban Tape CT-24)的膠帶來作為壓敏黏著膠帶。米其邦膠帶具有約3.72牛頓/10毫米至4.16牛頓/10毫米的等級的剝離力，如根據JIS Z 1522標準以180度的剝離角度所量測。剝離測試可藉由以寬24毫米且長40毫米的矩形黏附面積將米其邦膠帶CT-24黏附至其上形成有間隔物的基底層的表面且隨後以約30毫米/秒的剝離速率及約180度的剝離角度在縱向方向上剝離米其邦膠帶CT-24來執行。藉由執行剝離測試量測的間隔物的損失率可為小於或等於15%、小於或等於13%、小於或等於11%、小於或等於9%、小於或等於8%、小於或等於7%、小於或等於6%、小於或等於5%、小於或等於4%、小於或等於3%、小於或等於2%、小於或等於1%、或小於或等於0.5%。在本文中，損失率可為在剝離壓敏黏著膠帶之後已經損失的間隔物的數目相對於存在於黏附面積內的所有間隔物的數目的百分比。取決於所應用的用途，通常10,000個至40,000個間隔物可存在於以上黏附面積中，其中此等間隔物之中將損失的間隔物的比率可維持在以上範圍內。
在本申請案的基板結構的情況下，因存在黑色層或類似層，間隔物材料的固化速率不容易控制，且因此極難以形成具有如上的極佳黏著力的間隔物。然而，根據下文將描述的本申請案的製造方法，可在有效執行暗化的狀態下確保如上文所描述的極佳黏附性。
在間隔物展現這樣的黏附性的情況下，即使配向薄膜形成於表面上且進行諸如摩擦的配向處理，亦可穩定地維持間隔物，使得最終可製造具有極佳效能的產品。另外，其上形成有間隔物的基板可維持在保護性壓敏黏著劑薄膜黏附於其上形成有間隔物的表面的狀態下，直至其應用於實際產品為止，其中在此類結構中，即使在壓敏黏著劑薄膜剝離時，圖案亦可沒有損失而穩定地維持。
在諸如液晶顯示器(liquid crystal display；LCD)的已知光學裝置的構型中的基板中使用的任何基底層可應用來作為基底層，而無特別限制。舉例而言，基底層可為無機基底層或有機基底層。玻璃基底層或類似物可例示作為無機基底層，以及各種塑膠薄膜或類似物可例示作為有機基底層。塑膠薄膜可藉由以下例示：三乙醯纖維素(triacetyl cellulose；TAC)薄膜；諸如降冰片烯衍生物的環烯共聚物(cycloolefin copolymer；COP)薄膜；諸如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methyl methacrylate)；PMMA)的丙烯酸薄膜；聚碳酸酯(polycarbonate；PC)薄膜；諸如聚乙烯(polyethylene；PE)或聚丙烯(polypropylene；PP)的聚烯烴薄膜；聚乙烯醇(polyvinyl alcohol；PVA)薄膜；二乙醯基纖維素(diacetyl cellulose；DAC)薄膜；聚丙烯酸酯(polyacrylate；Pac)薄膜；聚醚碸(polyether sulfone；PES)薄膜；聚醚醚酮(polyetheretherketone；PEEK)薄 膜；聚苯碸(polyphenylsulfone；PPS)薄膜、聚醚醯亞胺(polyetherimide；PEI)薄膜；聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate；PEN)薄膜；聚對苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephtalate；PET)薄膜；聚醯亞胺(polyimide；PI)薄膜；聚碸(polysulfone；PSF)薄膜或聚芳酯(polyarylate；PAR)薄膜，及其類似物，但不限於此。
在一個實例中，基底層可為所謂的可撓性基底層。在本申請案中，下文將描述的黑色層亦可有效地形成於可撓性基底層上而無諸如裂縫的缺陷，且即使在基底層根據應用或類似原因而彎曲時，亦可確保黑色層的耐久性。可撓性基底層的具體種類不受特別限制，且在上文所描述的基底層之中，塑膠薄膜或諸如薄玻璃的極薄無機基底材料可主要用作可撓性基底層。
在本申請案的基板中，基底層的厚度亦不受特別限制，其中可取決於應用而選擇適當的範圍。
間隔物存在於基底層上。間隔物可固定至基底層。在此情況下，間隔物可與基底層直接接觸而固定，或若基底層與間隔物之間存在其他層，則其可固定於相關的其他層上。此類其他層包含已知的驅動光學裝置所需的層，及舉例而言，可例示下文描述的電極層或黑色層及類似物。
在本申請案的基板的一個實例中，間隔物可為透明的柱狀間隔物，且黑色層可形成於透明的柱狀間隔物的底部上。
在本文中，間隔物為透明的這一事實意謂具有可見光區域中的至少一個波長範圍或整個波長範圍的光的透射率大於或等於50%、大於或等於55%、大於或等於60%、大於或等於65%、 大於或等於70%、大於或等於75%、大於或等於80%、大於或等於85%、或大於或等於90%的情況，且在此情況下，透射率的上限不受特別限制。如上的透明柱狀間隔物可使用透明樹脂藉由下文將描述的方法形成。通常，可見光區域在大約380奈米至720奈米的範圍內，且在一個實例中，可在大約550奈米的波長下量測透射率。
在本申請案中，柱狀間隔物的形狀不受特別限制，且舉例而言，圓柱狀、諸如三角柱狀、四角柱狀、五角柱狀或六角柱狀的多角柱狀或在下文描述的半球狀、網格形狀或其他形狀皆可適用。圖1為應用四角柱狀間隔物(20)的橫截面圖，且圖2為應用半球形間隔物(20)的橫截面圖。
在本申請案中，黑色層存在於透明柱狀間隔物的底部上，亦即在透明柱狀間隔物與基底層之間。
在本說明書中，術語頂部意謂自基底層朝向形成於基底層上的間隔物的方向，且底部意謂頂部的相對方向。在本文中，黑色層亦可意謂光密度為約1至6左右的層。在以基板的頂部及底部中的任一方向觀測時，黑色層亦可展現所述光密度，且在一些情況下，在以頂部及底部側兩者觀測時，其可展現所述光密度。所述光密度可藉由量測黑色層的透射率(單位：%)且隨後將其代入至光密度方程式(光密度=-log10(T)，其中T為透射率)中來獲得。在另一實例中，光密度可為大於或等於約1.5、大於或等於2、大於或等於2.5、大於或等於3、大於或等於3.5、大於或等於4、或大於或等於4.5左右，或可為小於或等於約5.5、或小於或等於5左右。
圖3為示出黑色層形成於半球形、圓柱形、矩形柱狀或網格形間隔物的上部或下部部分上的情況的示意圖。
在能夠調整光透射率、顏色及/或反射率的光學裝置中，存在間隔物的區域變成光學非活性區。因此，在一些情況下，需要使存在間隔物的區域變黑。為此，舉例而言，可考慮使間隔物自身變黑的方法，諸如使用黑色樹脂製造柱狀間隔物的方法，但在此情況下，由於黑色樹脂自身吸光，使得固化過程並不容易，因此不容易製造高步階間隔物。然而，引入這樣的結構可形成一種在以高步階形成的同時於驅動光學裝置時阻止光學特性因非活性區域而降級的基板。另外，當所述結構藉由下文將描述的方法形成時，亦可能製造如上文所描述的具有極佳黏附性的基板。
舉例而言，間隔物可具有在1微米至50微米的範圍內的高度。在另一實例中，所述高度可為大於或等於3微米、大於或等於5微米、大於或等於7微米、大於或等於9微米、大於或等於11微米、大於或等於13微米、大於或等於15微米、大於或等於17微米、大於或等於19微米、大於或等於21微米、大於或等於23微米、大於或等於25微米、或大於或等於27微米，且亦可為小於或等於48微米、小於或等於46微米、小於或等於44微米、小於或等於42微米、小於或等於40微米、小於或等於38微米、小於或等於36微米、小於或等於34微米、小於或等於32微米、小於或等於30微米、小於或等於28微米、或小於或等於26微米。
黑色層可使用能夠實現黑色的各種材料形成。舉例而言，黑色層可為金屬層、金屬氧化物層、金屬氮化物層或金屬氮氧化物 層，或可為含有顏料或染料的層。
黑色層的具體材料不受特別限制，且舉例而言，可使用金屬(諸如Ni、V、W、Ta、Mo、Nb、Ti、Fe、Cr、Co、Al或Cu)、含有所述金屬中的兩者或更多者的合金金屬、所述金屬的氧化物、氮化物或氮氧化物以及類似物，且亦可使用能夠實現黑色的各種顏料或染料。
視用途而定，黑色層可具有單層結構或多層結構。在一個實例中，黑色層可具有多層結構以在確保製程效率的同時達成所需暗化。舉例而言，黑色層可具有為兩層結構或三層結構的多層結構，所述兩層結構包括為金屬層的第一層及為金屬氧化物層、金屬氮化物層或金屬氮氧化物層的第二層，在所述三層結構中，第二層形成於第一層的兩側上。在一個實例中，第二層可為金屬氮氧化物層。圖4及圖5為其上形成有具有三層結構的黑色層的基板的實例，其中第一層(301)及第二層(302)如上形成於基板上。在此類多層結構中，第一層及第二層的固有折射率、透射特性及/或反射特性可彼此相關聯以實現適當暗化，且特定而言，在具有大於或等於三個層的上文提及的多層結構的情況下，可在黑色層的兩側上達成適當暗化。用於第一層及第二層中的金屬、金屬氧化物、金屬氮化物及/或金屬氮氧化物的具體種類不受特別限制，且舉例而言，可選擇上文提及的材料之中的適合種類。在一個實例中，第二層可具有含有與第一層中所應用的相同的金屬的氧化物、氮化物或氮氧化物。
當自頂部或底部觀察時，如上的間隔物及黑色層可彼此重疊。
黑色層的面積可等於或小於間隔物的底部的面積。亦即，舉例而言，黑色層可實質上僅存在於存在間隔物的區域內。舉例而言，黑色層的面積(B)與間隔物的底部的面積(T)的比(T/B)可在0.5至1.5的範圍內。在另一實例中，所述比(T/B)可為大於或等於約0.55、大於或等於約0.6、大於或等於約0.65、大於或等於約0.7、大於或等於約0.75、大於或等於約0.8、大於或等於約0.85、大於或等於約0.9、或大於或等於約0.95。而且，在另一實例中，所述比(T/B)可為小於或等於約1.45、小於或等於約1.4、小於或等於約1.35、小於或等於約1.3、小於或等於約1.25、小於或等於約1.2、小於或等於約1.15、小於或等於約1.1、或小於或等於約1.05。在此排列中，可適當地防止在驅動光學裝置時引起光洩漏或類似缺陷，同時確保間隔物與基板的足夠黏附力。
考慮到所需步階及暗化以及類似因素，這樣的黑色層可具有適當厚度。舉例而言，黑色層的厚度可在30奈米至5000奈米的範圍內。在以多層結構形成黑色層的情況下，亦可考慮到所需步階及/或暗化以及類似因素來選擇每一層的厚度。舉例而言，在上文提及的多層結構中，第一層及第二層中的每一者可具有在30奈米至200奈米的範圍內的厚度。
在一個實例中，黑色層可基於物理延性值大於或等於0.6的材料形成。在本說明書中，術語物理延性值為行業中根據材料已知的值，其為基於材料的泊松比(v)經由以下方程式A及B所獲得的值。物理延性值具有在0至1的範圍內的值，此意謂值越接近1，材料越具延性特性。
[方程式A]
Figure 107128706-A0305-02-0012-1
在方程式A中，v為材料的泊松比。
[方程式B]D=3x 2-2x 3
在方程式B中，D為物理延性值，x為藉由方程式x=(1-κ)2所獲得的值，且κ為方程式A中所獲得的值。
黑色層可包括物理延性值大於或等於0.55的材料，其中所述材料可為例如金屬。藉由應用此類材料，可解決在形成黑色層的製程中或在基板取決於應用或類似原因彎曲的情況下出現裂縫或出現其他缺陷的問題。在另一實例中，物理延性值亦可為小於或等於約1、小於或等於約0.95、小於或等於約0.9、小於或等於約0.85、小於或等於約0.8、小於或等於約0.75、小於或等於約0.7、或小於或等於約0.65左右，且亦可為大於或等於約0.6。這樣的材料可例示為：例如金(Au，物理延性：約0.93)、鉛(Pb，物理延性：約0.93)、鈮(Nb，物理延性：約0.82)、鈀(Pd，物理延性：約0.80)、鉑(Pt，物理延性：約0.76)、銀(Ag，物理延性：約0.73)、釩(V，物理延性：約0.73)、錫(Sn，物理延性：約0.69)、鋁(Al，物理延性：約0.65)或銅(Cu，物理延性：約0.62)及類似物，但不限於此。
使用物理延性值大於或等於0.6的材料，本文中已描述的與黑色層相關之內容可同樣適用。
舉例而言，金屬層、金屬氧化物層、金屬氮化物層及/或金屬氮氧化物層可使用物理延性值大於或等於0.6的金屬形成，且關於為單層抑或多層、厚度、其他形式及類似物的內容同樣亦可適 用。
與黑色層一起形成的間隔物的形狀不受特別限制，如上文所描述。
在一個實例中，間隔物可為半球形間隔物，且半球形部分至少形成於頂部上。藉由應用具有此類半球形部分的間隔物，即使當在配向薄膜形成於其上形成有間隔物的基底層上之後執行諸如摩擦定向或光定向的定向處理時，均勻定向處理可甚至在間隔物存在的區域中執行，而不會影響間隔物的步階。
在本申請案中，術語「半球形部分」可意謂間隔物的包含其中橫截面的軌線具有預定曲率的弧狀的部分。此外，半球形部分的橫截面的軌線可包含曲率的中心存在於橫截面軌線內部的弧形部分。
在一個實例中，半球形部分的橫截面軌線的最大曲率可為小於或等於2,000毫米-1。如吾人所知，曲率為表示線的曲度的數值，定義為曲率半徑的倒數，所述曲率半徑為相關曲線的預定點處的相切圓的半徑。就直線而言，曲率為0，且曲率越大，曲線的弧度越大。
藉由控制半球形部分的彎曲程度使得半球形部分的橫截面軌線的最大曲率小於或等於2,000毫米-1，即使當在半球形部分的頂部處執行配向薄膜的定向處理時亦可執行均勻定向處理。在本文中，用於確認半球形部分的橫截面軌線的橫截面可為基底層的任何法平面。另外，最大曲率可意謂可在半球形部分的橫截面軌線上獲得的全部相切圓的曲率之中的最大曲率。換言之，半球形部分的橫截面軌線可能不包含曲率超過2,000毫米-1的此程度的彎曲 部分。
在另一實例中，最大曲率可為小於或等於1,800毫米-1、小於或等於1,600毫米-1、小於或等於1,400毫米-1、小於或等於1,200毫米-1、小於或等於1,000毫米-1、小於或等於900毫米-1、小於或等於950毫米-1、小於或等於800毫米-1、小於或等於750毫米-1、小於或等於700毫米-1、小於或等於650毫米-1、小於或等於600毫米-1、小於或等於550毫米-1、小於或等於500毫米-1、小於或等於450毫米-1、小於或等於400毫米-1、小於或等於350毫米-1、小於或等於300毫米-1、小於或等於250毫米-1、小於或等於200毫米-1、或小於或等於150毫米-1左右。在另一實例中，最大曲率可為大於或等於5毫米-1、大於或等於10毫米-1、大於或等於15毫米-1、大於或等於20毫米-1、大於或等於25毫米-1、大於或等於30毫米-1、大於或等於40毫米-1、大於或等於45毫米-1、或大於或等於50毫米-1。
半球形部分的橫截面軌線可能包含或可能不包含具有0曲率的部分，亦即，線性部分。
舉例而言，圖8為並不包含具有0曲率的部分的半球形部分的橫截面軌線的實例，以及圖9為包含具有0曲率的部分的半球形部分的橫截面軌線的實例。
間隔物可包括至少在頂部的如上半球形部分。間隔物可以各種形狀形成，只要其包括半球形部分即可。舉例而言，半球形間隔物可為半球形部分直接形成於基底層(100)的表面上的形狀，如圖8或圖9中所示，或可為在頂部處包含半球形部分的柱狀間隔物，如圖10或圖11中所示。
在半球形間隔物的半球形部分中，橫截面軌線可能不包含具有0曲率的部分，如圖8或圖10中所示，或橫截面軌線亦可包含具有0曲率的部分(頂部上的平坦表面)，如圖9或圖11中所示。在下文中，為方便起見，與圖8或圖10中的間隔物的半球形部分的形狀相同的半球形部分可被稱為普通半球形部分，以及具有平坦表面形成於頂部上的形狀的半球形部分，如圖9或圖11中的間隔物的半球形部分可被稱為平坦半球形部分。
在圖8至圖11中，H2為半球形部分的高度，R為半球形部分的曲率半徑，W1為平坦半球形部分的平坦表面的長度(寬度)，W2為間隔物的寬度，H1為藉由自間隔物的總高度減去半球形部分的高度(H2)所獲得的值。
半球形部分可為完整半球狀或可為具有近似半球狀的一個半球狀。完整半球狀可為滿足下文將描述的關係表達式1的半球狀，以及近似半球狀可為滿足下文關係表達式2至關係表達式4中的任一者的半球狀。
半球形部分可具有橫截面形狀滿足下文關係表達式1至關係表達式4中的任一者的形狀。
[關係表達式1]a=b=R
[關係表達式2]a≠b=R或b≠a=R
[關係表達式3]a=b<R
[關係表達式4] a≠b<R
在關係表達式1至關係表達式4中，a為在半球形部分區段的虛擬相切圓的圓心處量測的半球形部分區段的水平長度，b為在半球形部分區段的虛擬相切圓的圓心處測量的半球形部分區段的垂直長度，以及R為半球形部分區段的虛擬相切圓的曲率半徑。
關係表達式1至關係表達式4中的曲率半徑對應於圖8至圖11中由R指示的長度。
在關係表達式1至關係表達式4中，虛擬相切圓可意謂與形成半球形部分的曲線相切的多個虛擬相切圓之中的具有最大曲率半徑的相切圓。
若半球形部分為如圖8及圖10中所示的普通半球形部分，則半球形部分整體的橫截面為曲線，且因此與相關曲線的任何點相切的多個虛擬相切圓之中的具有最大曲率半徑的相切圓可為如關係表達式1至關係表達式4所提及的相切圓。另外，若半球形部分為如圖9及圖11中所示的平坦半球形部分，則與除半球形部分區段中的頂部上的平直線之外的兩側曲線的任何點相切的多個虛擬相切圓之中的具有最大曲率半徑的相切圓成為如關係表達式1至關係表達式4中所提及的虛擬相切圓。
在關係表達式1至關係表達式4中，水平長度為在虛擬相切圓的中心點處在與基底層表面(圖8至圖11中的圖式元件符號100)水平的方向上所量測的長度，以及垂直長度為在與基底層表面(圖8至圖11中的圖式元件符號100)垂直的方向上所量測的長度。
在關係表達式1至關係表達式4中，a為如以水平方向行 進時量測的自半球形部分區段的虛擬相切圓的圓心至半球形部分封端的點的長度。此水平長度可具有兩個長度，如以向右方向行進時量測的距離虛擬相切圓的圓心的長度以及以向左方向行進時量測的長度，其中關係表達式1至關係表達式4中所應用的長度意謂兩個長度中的較短長度。在具有圖8及圖10的形狀的半球形部分的情況下，水平長度(a)為對應於間隔物的寬度(W2)的1/2的值。而且，在圖9及圖11的情況下，藉由將平坦部分的長度(寬度)(W1)與兩倍的水平長度(a)相加獲得的值(2a+W1)可對應於間隔物的寬度(W2)。
在關係表達式1至關係表達式4中，b為以垂直方向行進時自半球形部分區段的虛擬相切圓的圓心至半球形部分首先相交的點的長度。通常，此垂直長度(b)可能與半球形部分的高度(例如，在圖8至圖11中由符號H2指示的長度)大致相同。
圖12為滿足以上關係表達式1的半球形部分的橫截面弧狀，示出半球形部分的曲線具有完整圓形曲線(亦即，與虛擬相切圓的曲線一致)的情況。
而且，圖13至圖17示出滿足關係表達式2至關係表達式4中的任一者的半球形部分的近似弧狀。
可於間隔物的底部，例如接觸基底層側的底部形成楔形部分，在所述楔形部分中，橫截面軌線為曲率中心形成於橫截面外部的弧狀。藉由此形式，根據本申請案的間隔物的特定形狀的極佳效應，例如均勻定向處理或類似者的達成可經進一步改善。
具有與以上相同的形狀的間隔物的尺寸不受特別限制，可考慮到例如所需光學裝置的單元間隙或孔隙比及類似因素適當 地選擇所述尺寸。
舉例而言，半球形部分的高度(圖8至圖11中的H2)可在1微米至20微米的範圍內。在另一實例中，高度可為大於或等於2微米、大於或等於3微米、大於或等於4微米、大於或等於5微米、大於或等於6微米、大於或等於7微米、大於或等於8微米、大於或等於9微米、大於或等於10微米、或大於或等於11微米。在另一實例中，高度亦可為小於或等於19微米、小於或等於18微米、小於或等於17微米、小於或等於16微米、小於或等於15微米、小於或等於14微米、小於或等於13微米、小於或等於12微米、或小於或等於11微米。
另外，半球形部分的寬度(圖8至圖11中的W2)可在2微米至40微米的範圍內。在另一實例中，寬度可為大於或等於4微米、大於或等於6微米、大於或等於8微米、大於或等於10微米、大於或等於12微米、大於或等於14微米、大於或等於16微米、大於或等於18微米、大於或等於20微米、或大於或等於22微米。在另一實例中，寬度可為小於或等於38微米、小於或等於36微米、小於或等於34微米、小於或等於32微米、小於或等於30微米、小於或等於28微米、小於或等於26微米、小於或等於24微米、或小於或等於22微米。
當間隔物具有如圖8或圖9中所示的形狀時，間隔物的高度可與半球形部分的高度相同，且當間隔物具有如圖10及圖11中所示的形狀時，其可為藉由柱狀部分的高度(H1)加上半球形部分的高度獲得的值。在一個實例中，所述高度可在1微米至50微米的範圍內。
在另一實例中，高度可為大於或等於3微米、大於或等於5微米、大於或等於7微米、大於或等於9微米、大於或等於11微米、大於或等於13微米、大於或等於15微米、大於或等於17微米、大於或等於19微米、大於或等於21微米、大於或等於23微米、大於或等於25微米、或大於或等於27微米。在另一實例中，高度可為小於或等於48微米、小於或等於46微米、小於或等於44微米、小於或等於42微米、小於或等於40微米、小於或等於38微米、小於或等於36微米、小於或等於34微米、小於或等於32微米、小於或等於30微米、小於或等於28微米、或小於或等於26微米。
藉由如上控制半球形間隔物或半球形柱狀間隔物的尺寸，即使關於形成於間隔物的頂部上的配向薄膜亦可執行均勻定向處理且可維持均勻單元間隙，且因此當基板已經應用於生產光學裝置時，相關裝置的效能可得到極好地維持。
間隔物可使用例如透明樹脂形成，如上文所描述。在一個實例中，間隔物可藉由包括透明的紫外線可固化樹脂來形成。舉例而言，其可藉由在一定狀態下固化紫外線可固化化合物來形成，其中紫外線可固化化合物的形狀在能夠藉由下文將描述的壓印方法形成所需形狀的狀態下得以維持，其中為紫外線可固化化合物的固化產物的紫外線可固化樹脂可形成間隔物。可用於形成間隔物的紫外線可固化化合物的具體種類不受特別限制，且舉例而言，可使用丙烯酸酯類聚合材料或環氧化物類聚合物及類似物，但不限於此。
除基底層及間隔物以外，本申請案的基板亦可包括驅動 光學裝置所需的其他元件。此等元件是眾所周知的，且通常，存在電極層或類似物。圖6為在具有圖1的結構的基板中，電極層(40)形成於黑色層(30)與基底層(10)之間的結構的實例；且圖7為在具有圖2的結構的基板中，電極層(40)形成於黑色層(30)與基底層(10)之間的結構的實例。
如在所述圖式中，基板可更包括基底層與間隔物之間的電極層。已知材料可適用於作為所述電極層。舉例而言，電極層可包括金屬合金、導電化合物或其兩種或更多種的混合物。這樣的材料可例示為：金屬，諸如金、CuI；氧化物材料，諸如氧化銦錫(indium tin oxide；ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide；IZO)、氧化鋅錫(zinc tin oxide；ZTO)、摻雜有鋁或銦的鋅氧化物、氧化鎂銦、氧化鎳鎢、ZnO、SnO2或In2O3；金屬氮化物，諸如氮化錄；金屬硒化物，諸如硒化鋅；金屬硫化物，諸如硫化鋅；或類似物。透明的正電洞注入電極層亦可藉由使用Au、Ag或Cu的金屬薄膜及類似物與具有高折射率的透明材料(諸如ZnS、TiO2或ITO)的層合物形成。
電極層可藉由諸如氣相沈積、濺鍍、化學氣相沈積或電化學手段的任何手段形成。亦可以已知方式在無任何特別限制的情況下圖案化電極層，且所述電極層可例如經由已知光微影或一種使用蔽蔭遮罩或類似物的方法加以圖案化。
本申請案的基板可更包括存在於基底層及間隔物上的配向薄膜。
因此，本申請案的另一例示性基板可包括基底層；存在於基底層上的間隔物；以及形成於基底層及間隔物上的配向薄膜。
在本文中，基底層及間隔物的細節如上文所描述。另外，形成於基底層及間隔物上的所述配向薄膜的種類不受特別限制，其中已知配向薄膜，例如已知摩擦配向薄膜或光配向薄膜可適用。於基底層及間隔物上形成配向薄膜及在其上執行定向處理的方法亦是根據已知方法。
基底層可藉由包括相同或不同間隔物(包含如上文所提及的半球形間隔物)而包括多個間隔物。此類多個間隔物可設置在基底層上，同時具有預定規則性及不規則性。特定而言，就經排列以具有彼此不同的間距而言，基底層上的多個間隔物中的至少一部分可呈不規則排列，但就在區域之間以根據預定規則所決定的實質上相同密度排列而言可為規則的。
亦即，在一個實例中，設置於基底層上的間隔物中的至少一部分可經設置以具有彼此不同的間距。
在本文中，當已選擇多個間隔物中的一部分以在其中不存在其他間隔物的狀態下來形成閉合圖形時，術語間距可定義為閉合圖形的一側的長度。另外，除非另外說明，否則間距的單位為微米。
因此形成的閉合圖形可為三角形、四角形或六角形。亦即，當已視情況選擇多個間隔物之中的三個間隔物且使其彼此連接時，形成三角形；當已選擇四個間隔物且使其彼此連接時，形成四角形；且當已選擇六個間隔物且連接時，形成六角形。然而，當在測定間距時，因此形成的閉合圖形經形成使得其中不存在間隔物，且因此，舉例而言，在間隔物經選擇使得其中存在另一間隔物的情況下，在測定間距時排除所述間隔物。
在一個實例中，為因此形成的閉合圖形的三角形、四角形或六角形的側邊之中具有相同長度的側邊的數目的比率(%)(就三角形而言，100×(長度相同的側邊的數目)/3；就四角形而言，100×(長度相同的側邊的數目)/4；且就六角形而言，100×(長度相同的側邊的數目)/6)可為小於或等於85%。在另一實例中，所述比率可小於或等於84%、小於或等於80%、小於或等於76%、小於或等於67%、小於或等於55%、或小於或等於40%。所述比率的下限不受特別限制。亦即，在一些情況下，由於閉合圖形的全部側邊的長度可能不相同，所述比率的下限可為0%。
如上文所描述，本申請案的間隔物的排列不規則，因為其至少部分具有不同間距，但這樣的不規則性受控於某種規則性。在本文中，所述規則性可意謂間隔物的排列密度在某些區域之間實質上彼此接近。
舉例而言，若多個不規則排列的間隔物的正常間距為P，則當已在基底層的表面上視情況選擇以10P作為單側長度的兩個或更多個正方形區域時，存在於每一正方形區域中的間隔物的數目的標準偏差小於或等於2。
術語正常間距意謂在實際上不規則地設置在基底層上的多個間隔物因考慮到間隔物的數目及基底層的面積而經置放使得所有間隔物虛擬地以相同間距設置的狀態下，相鄰的間隔物的中心之間的距離。
確認全部上文提及的間隔物經設置以具有相同間距的虛擬狀態的方式是已知，其可藉由使用諸如CAD、MATLAB、STELLA或Excel的隨機數產生程式來達成。
另外，標準偏差為表示數個間隔物的分散程度的數值，其為藉由分散度的正平方根決定的數值。
亦即，當已在其上形成有間隔物的基底層的表面上視情況指定至少兩個或更多個矩形區域且隨後獲得存在於所述區域中的間隔物的數目的標準偏差時，標準偏差小於或等於2。在另一實例中，標準偏差可為小於或等於1.5、小於或等於1或小於或等於0.5。另外，標準偏差意謂數值越低，所需規則性越容易達成，且因此所述下限不受特別限制，其可為例如0。
而且，在本文中，所指定的矩形區域的數目不受特別限制，只要其大於或等於2即可，但在一個實例中，所述數目可經選擇為在基底層的表面上視情況經選擇以免彼此重疊的矩形區域的數目，其限制條件為視情況選擇的區域所佔據的面積為基底層的總面積的大於或等於約10%、大於或等於20%、大於或等於30%、大於或等於40%、大於或等於50%、大於或等於60%、大於或等於70%、大於或等於80%或大於或等於90%。
此外，形成任意矩形區域的單側的正常間距(P)的範圍可藉由存在於基底層上的間隔物的數目及相關基底層的面積決定，如上文所描述，所述間距不受特別限制，且通常，其可決定在100微米至1,000微米的範圍內。
儘管不受特別限制，但如上存在於視情況選擇的正方形區域中的間隔物的平均數目可為例如約80至150左右。在另一實例中，平均數目可為大於或等於82、大於或等於84、大於或等於86、大於或等於88、大於或等於90、大於或等於92、大於或等於94、大於或等於96、或大於或等於98。而且，在另一實例中，平 均數目可為小於或等於148、小於或等於146、小於或等於144、小於或等於142、小於或等於140、小於或等於138、小於或等於136、小於或等於134、小於或等於132、小於或等於130、小於或等於128、小於或等於126、小於或等於124、小於或等於122、小於或等於120、小於或等於118、小於或等於116、小於或等於114、或小於或等於112。
而且，間隔物的平均數目(A)與上文所提及的標準偏差(SD)的比(SD/A)可為小於或等於0.1。在另一實例中，所述比可為小於或等於0.09、小於或等於0.08、小於或等於0.07、小於或等於0.06、小於或等於0.05、小於或等於0.04、或小於或等於0.03。
可視情況改變所述平均數目(A)或所述比(SD/A)，且舉例而言，可考慮到透射率、單元間隙及/或應用基板的裝置中所需單元間隙的均勻性及類似因素而改變所述數值。
在另一實例中，當其上形成有不規則設置的間隔物的基底層的表面已劃分成兩個或更多個具有相同面積的區域時，每一單元區域中的間隔物的數目的標準偏差可為小於或等於2。
在本文中，標準偏差的含義及其特定實例如上文所描述。
亦即，在所述實例中，當基底層已劃分成至少兩個具有相同面積的區域，且已獲得存在於每一經劃分單元區域中的間隔物的數目的標準偏差時，其標準偏差小於或等於2。在此情況下，每一經劃分單元區域的形狀不受特別限制，只要相關單元區域經劃分以具有相同面積，但其可為例如三角形、正方形或六角形區域。另外，在另一實例中，以上狀態下的標準偏差可為小於或等於1.5、 小於或等於1、或小於或等於0.5，且如上文所描述，其下限值不受特別限制，可為例如0。
在本文中，單元區域的數目不受特別限制，但在一個實例中，基底層可劃分成兩個或超過兩個、四個或超過四個、六個或超過六個、八個或超過八個、或十個或超過十個具有相同面積的區域。在本文中，由於經劃分區域的數目越大意謂著維持的間隔物密度越均勻，故經劃分區域的數目的上限不受特別限制。
當已在基板上選擇以正常間距P作為單側的虛擬正方形區域(多個間隔物設置於所述基板上以便同時具有規則性及不規則性)時，存在於相關區域中的間隔物的平均數目可在0至4的範圍內。在另一實例中，平均數目可為小於或等於3.5、小於或等於3、小於或等於2.5、小於或等於2、或小於或等於1.5。而且，在另一實例中，平均數目可為大於或等於0.5。在本文中，其單側長度視情況經指定為正常間距(P)的正方形區域的數目不受特別限制，只要其為兩個或更多個即可，但在一個實例中，所述數目可經選擇為在基底層的表面上視情況經選擇以免彼此重疊的正方形區域的數目，其限制條件為視情況選擇的區域所佔據的面積為基底層的總面積的大於或等於約10%、大於或等於20%、大於或等於30%、大於或等於40%、大於或等於50%、大於或等於60%、大於或等於70%、大於或等於80%或大於或等於90%。
多個間隔物的整體密度可經調節使得間隔物所佔據的面積相對於基底層的總面積的比率為小於或等於約50%。在另一實例中，所述比率可為小於或等於約45%、小於或等於約40%、小於或等於約35%、小於或等於約30%、小於或等於約25%、小於 或等於約20%、小於或等於約15%、小於或等於約10%、小於或等於約9.5%、小於或等於9%、小於或等於8.5%、小於或等於8%、小於或等於7.5%、小於或等於7%、小於或等於6.5%、小於或等於6%、小於或等於5.5%、小於或等於5%、小於或等於4.5%、小於或等於4%、小於或等於3.5%、小於或等於3%、小於或等於2.5%、小於或等於2%、或小於或等於1.5%。在另一實例中，所述比率可為大於或等於約0.1%、大於或等於0.2%、大於或等於0.3%、大於或等於0.4%、大於或等於0.5%、大於或等於0.6%、大於或等於0.7%、大於或等於0.8%、大於或等於0.9%、或大於或等於0.95%。
當已藉由以上文形式於基底層上設置多個間隔物而實施光學裝置時，可確保均勻光學特性而不造成所謂的波紋現象，同時在基板之間所述間隔物維持均勻間距(單元間隙)。
可在必要時改變個別數值，且舉例而言，可考慮到透射率、單元間隙及/或應用基板的裝置中所需單元間隙的均勻性及類似因素而改變所述數值。
多個間隔物可經排列使得其間隔常態分佈圖表示預定形狀。
在本文中，間隔常態分佈圖為示出作為X軸的間隔物之間的間距以及作為Y軸的所有間隔物之中具有相關間距的間隔物的比率的分佈圖，其中間隔物的比率為在全部間隔物的數目為1時所獲得的比率。
本說明書中與本文中之間隔常態分佈圖相關的間距為三角形、四角形或六角形中的側邊的長度，所述形狀為上文提及的閉合圖形。
所述分佈圖可藉由使用已知隨機數座標程式，例如CAD、MATLAB或STELLA隨機數座標程式或類似程式獲得。
在一個實例中，多個間隔物可經設置以使得分佈圖中的半高面積(half height area)在0.4至0.95的範圍內。在另一實例中，所述半高面積可為大於或等於0.6、大於或等於0.7、或大於或等於0.85。而且，在另一實例中，所述半高面積可為小於或等於0.9、小於或等於0.85、小於或等於0.8、小於或等於0.75、小於或等於0.7、小於或等於0.65、小於或等於0.6、小於或等於0.55、或小於或等於0.5。
多個間隔物可經排列使得分佈圖中的半高寬(half height width)(FWHM)與平均間距(Pm)的比(FWHM/Pm)小於或等於1。在另一實例中，所述比(FWHM/Pm)可為大於或等於0.05、大於或等於0.1、大於或等於0.11、大於或等於0.12、或大於或等於0.13。而且，在另一實例中，所述比(FWHM/Pm)為小於或等於約0.95、小於或等於約0.9、小於或等於約0.85、小於或等於約0.8、小於或等於約0.75、小於或等於約0.7、小於或等於約0.65、小於或等於約0.6、小於或等於約0.55、小於或等於約0.5、小於或等於約0.45、或小於或等於約0.4。
當已選擇至少80%或大於80%、大於或等於85%、大於或等於90%、或大於或等於95%的間隔物來形成為上文所描述的閉合圖形的三角形、四角形或六角形時，上文提及的平均間距(Pm)為由所選間隔物形成的三角形、四角形或六角形的個別側邊的長度的平均值。在本文中，間隔物亦經選擇使得形成的三角形、四角形或六角形彼此不會共用頂點。
多個間隔物可經設置使得分佈圖中的半高寬(FWHM)在0.5微米至1,000微米的範圍內。在另一實例中，所述半高寬(FWHM)可為約大於或等於1微米、大於或等於2微米、大於或等於3微米、大於或等於4微米、大於或等於5微米、大於或等於6微米、大於或等於7微米、大於或等於8微米、大於或等於9微米、大於或等於10微米、大於或等於11微米、大於或等於12微米、大於或等於13微米、大於或等於14微米、大於或等於15微米、大於或等於16微米、大於或等於17微米、大於或等於18微米、大於或等於19微米、大於或等於20微米、大於或等於21微米、大於或等於22微米、大於或等於23微米、或大於或等於24微米。在另一實例中，所述半高寬(FWHM)可為約小於或等於900微米、小於或等於800微米、小於或等於700微米、小於或等於600微米、小於或等於500微米、小於或等於400微米、小於或等於300微米、小於或等於200微米、小於或等於150微米、小於或等於100微米、小於或等於90微米、小於或等於80微米、小於或等於70微米、小於或等於60微米、小於或等於50微米、小於或等於40微米、或小於或等於30微米。
多個間隔物可經設置使得間隔常態分佈圖的最大高度(Fmax)為大於或等於0.006且小於1。在另一實例中，所述最大高度(Fmax)可為大於或等於約0.007、大於或等於約0.008、大於或等於約0.009、或大於或等於約0.0095。而且，在另一實例中，所述最大高度(Fmax)可為小於或等於約0.9、小於或等於約0.8、小於或等於約0.7、小於或等於約0.6、小於或等於約0.5、小於或等於約0.4、小於或等於約0.3、小於或等於約0.2、小於或等於約 0.1、小於或等於約0.09、小於或等於約0.08、小於或等於約0.07、小於或等於約0.06、小於或等於約0.05、小於或等於約0.04、小於或等於約0.03、或小於或等於約0.02。
當已藉由設置多個間隔物以便具有此類形式的間隔常態分佈圖來實施光學裝置時，可確保均勻光學特性而不造成所謂的波紋現象，同時間隔物在基板之間維持均勻間距(單元間隙)。
針對待如上設置以便同時具有不規則性及規則性的多個間隔物引入不規則度的概念。在下文中，將描述一種用於設計具有此類形式的間隔物的排列的方法。
為達成同時具有上文提及的規則性及不規則性的間隔物的排列，執行自正常排列狀態開始及重新定位間隔物以具有不規則性的步驟。
在本文中，正常排列狀態為多個間隔物經設置在基底層上以使得可形成全部側邊具有相同長度的等邊三角形、正方形或等邊六角形的狀態。圖18為間隔物經設置以形成例如正方形的狀態。在此狀態下的正方形的單側的長度P可等於上文提及的正常間距。在此類排列狀態下，基於一間隔物所存在的點指定半徑長度與單側的長度P成比例的圓形區域，且設定程式以使得所述一間隔物可在區域中隨機移動。舉例而言，圖18示意性地示出以下形式：其中設定半徑長度相對於長度P為50%(0.5P)的圓形區域，且間隔物移動至所述區域中的任何點。上文所描述的排列可藉由對至少80%或大於80%、大於或等於85%、大於或等於90%、大於或等於95%或100%(全部間隔物)的間隔物施加此類移動來達成。
在此類設計方法中，成為圓形區域的半徑的長度P的比率可定義為不規則度。在一個實例中，所述設計方式中的不規則度可為大於或等於約5%、大於或等於約10%、大於或等於約15%、大於或等於約20%、大於或等於約25%、大於或等於約30%、大於或等於約35%、大於或等於約40%、大於或等於約45%、大於或等於約50%、大於或等於約55%、大於或等於約60%、或大於或等於約65%。在一個實例中，不規則度可為小於或等於約95%、小於或等於約90%、小於或等於約85%、或小於或等於約80%。
同時具有上文所描述的不規則性及規則性的排列可藉由以與上文相同的方式設計間隔物的排列並根據所述經設計排列形成間隔物來達成。
而且，在本文中，儘管已例示正常狀態自正方形開始的情況，但正常狀態可為其他圖形，諸如等邊三角形或等邊六角形，且在此情況下，亦可達成上文所描述的排列。
此外，用於以與上文相同的方式設計間隔物的排列的手段不受特別限制，且可使用已知隨機數座標程式，諸如CAD、MATLAB、STELLA或Excel隨機數座標程式。
舉例而言，在首先以與上文相同的方式設計間隔物的排列之後，可製造具有根據相關設計的圖案的遮罩及類似物，且此類間隔物可藉由將相關遮罩應用於上文所描述的微影或壓印方法及類似方法來實施。
基板可經由具有使用含有遮光層的壓印遮罩進行光照射、顯影未固化樹脂層及蝕刻黑色層以及類似操作的製程來製造。藉由應用此類方法，可藉由簡單製程製造所需結構的具有極佳黏 附性的基板而無不良效應，諸如出現雜質。
圖19為示意性地示出製造此類基板的製程的圖式。如在圖19中，在形成黑色層(2000)及未固化樹脂層(3001)以便在基底層(1000)的表面上形成間隔物的狀態下，將含有遮光層的壓印遮罩按壓於其上。如在圖19中，含有遮光層的壓印遮罩可具有以下形式：其中遮光薄膜(902)經圖案化於光透射性主體(901)的表面上。在本文中，取決於所需間隔物的圖案形狀來決定遮光薄膜(902)的圖案。必要時，可對其上形成有遮光薄膜(902)的圖案的主體(901)的表面進行適當的脫模處理。
在此狀態下，用光照射遮光遮罩上的未固化樹脂層(3001)。藉由此照射，其中遮光遮罩中未形成有遮光薄膜(902)的部分中的樹脂層(3001)經光照射及固化而形成間隔物3000，且遮光薄膜(902)下方的樹脂層(3001)未固化。在圖式中，藉由圓點指示未固化部分。之後，以適當方式移除未固化樹脂層，且此過程被稱為顯影。之後，在顯影後，可藉由移除已藉由顯影移除樹脂層的部分處的黑色層來製造具有以上結構的基板。
以上製程中可使用的遮光遮罩可變化，且其一個實例示出於圖20中。圖20的遮罩具有以下形式：凹面半球狀(9011)形成於光透射性主體(例如，紫外線透射性主體)的一個表面上，且遮光薄膜(902)形成於其上形成有半球狀(9011)的表面上的未形成有半球狀的部分上。如圖中所示，半球狀(9011)可藉由在壓印遮罩的主體(9)的一個側面上形成壓印模具(901)及在模具(901)上形成半球狀(9011)及遮光薄膜(902)來產生。必要時，可對其上形成有遮光薄膜(902)的模具(901)的表面進行適當的 脫模處理。在本文中，取決於所需間隔物的形狀來決定凹面部分(9011)的形狀，其不受特別限制。在圖20的一實例中，凹面部分具有半球狀。
圖21為使用圖20中所示的遮罩執行圖19中所示的製程的實例。諸如紫外線可固化類型的可固化樹脂層(200)首先形成於基底層(100)的表面上，且將遮罩(900)按壓於樹脂層(200)上。隨後，若藉由用紫外線或類似物照射遮罩(900)的頂部來固化樹脂層(200)，則根據形成於遮罩(900)上的凹面部分(9011)的形狀來固化樹脂層，藉此可形成間隔物，且之後可繼續上文所描述的顯影及蝕刻製程。
當藉由應用如圖19及圖21中其上形成有凹面部分(9011)或類似物的壓印遮罩來執行按壓製程時，諸如氧的雜質變得難以滲透至在固化製程中固化的樹脂層中，使得可更有效地執行固化。
因此，在一個實例中，含有遮光層的壓印遮罩可包括：光透射性主體，其一個表面上形成有凹面部分；及遮光薄膜，其存在於所述主體的未形成有凹面部分的一部分中。
用於形成此類遮罩的主體及遮光薄膜的材料以及其產生方法可遵循一已知方式。
通常，在光學裝置的製造製程中，配向薄膜另外形成於以與上文相同的方式形成的基板的間隔物表面上。存在各種配向薄膜，但舉例而言，當形成正常摩擦配向薄膜時，在配向薄膜的形成製程期間將諸如摩擦的物理接觸施加至基板表面。若在此製程中未適當地確保間隔物與黑色層之間的黏著力，則存在之前形成的 間隔物由於因物理接觸而引起的外力而損失的問題。因此，需要額外處理以增大樹脂層與黑色層之間的黏著力，且通常，此類處理包含在顯影製程與蝕刻製程之間向基板施加適當的熱的熱處理製程。至於在無熱處理製程的情況下提高樹脂層與黑色層之間的黏著力的方法，例如，可考慮在紫外線照射製程中增大光量或類似者以提高樹脂層的固化程度的方法。然而，本發明人已確認，在僅提高固化程度的方法中，存在雜質殘留在具有間隔物圖案或類似者的基板上的問題。
然而，本申請人已確認，藉由一起控制光照射時的光量及上文製程中的遮罩的按壓速度，即使在必要時省略上文所描述的熱處理製程時亦可確保黑色層與樹脂層之間的高黏著力，同時預防出現雜質。
本申請案的基板的製造方法包括將含有遮光層的壓印遮罩按壓於層合物的樹脂層上且同時用光照射遮罩上的樹脂層的製程，所述層合物包括基底層、形成於基底層上的黑色層以及形成於黑色層上的光可固化樹脂層。
在本發明的製造方法中，含有遮光層的壓印遮罩的按壓速度經控制為大於或等於0.3公尺/分鐘(mpm)，且所照射光的光量經控制為大於或等於300毫焦/平方公分。經由此控制，可達成本申請案的目的。
在本文中，可藉由在將遮光遮罩按壓於形成於黑色層上的樹脂層上且同時用光進行照射的連續製程中，控制覆蓋遮光遮罩且將其按壓至樹脂層上的速度來達成遮罩的所述按壓速度。舉例而言，若藉由卷軸式方法或滾筒壓印方法執行製程，則可藉由控 制樹脂層的移動速度及/或在其上形成遮罩的滾筒的轉速以及類似者來控制所述按壓速度。本發明人已確認，樹脂層的殘餘薄膜的高度隨著按壓速度增大而增大，且較高殘餘薄膜有助於在基底層表面或樹脂層上可能存在的雜質逸出至按壓區域的外部。
遮罩的所述按壓速度有助於藉由使殘餘薄膜的高度隨著速度提高而增大來移除雜質，其中上限不受特別限制。所述速度可為例如小於或等於約2公尺/分鐘、小於或等於1.5公尺/分鐘、小於或等於1公尺/分鐘、小於或等於0.8公尺/分鐘、小於或等於0.6公尺/分鐘、或小於或等於0.5公尺/分鐘左右，但不限於此。
樹脂層可藉由用光經由遮罩照射樹脂層，同時以與上文相同的方式按壓遮罩來固化。此時，取決於樹脂層的種類判定將照射的光的波長，而不受特別限制，且通常可應用波長範圍為約300奈米至400奈米的紫外線。此時，所照射光的光量可調整為大於或等於約300毫焦/平方公分。這樣的光量範圍可結合上文提及的按壓速度而獲得，使得可形成與優良黑色層具有極佳黏附性的間隔物而無雜質。在另一實例中，光量可為大於或等於約350毫焦/平方公分、大於或等於約400毫焦/平方公分、大於或等於約450毫焦/平方公分、大於或等於約500毫焦/平方公分、大於或等於約550毫焦/平方公分、大於或等於約600毫焦/平方公分、大於或等於約650毫焦/平方公分、或大於或等於約685毫焦/平方公分左右。光量的值越大，可確保的黏附性越大，其中上限不受特別限制，但例如其可為小於或等於約2,000毫焦/平方公分、小於或等於約1,500毫焦/平方公分、小於或等於約1,000毫焦/平方公分、小於或等於約800毫焦/平方公分、或小於或等於約750毫焦/平方 公分左右。
本申請案的製造方法可更包括在以上製程之後顯影樹脂層且在顯影樹脂層之後蝕刻黑色層的製程。在樹脂層的顯影製程中，藉由遮光遮罩的遮光薄膜遮蔽所照射的光，藉此可移除未固化部分。顯影製程可藉由已知方式執行，且舉例而言，可使用已知能夠移除未固化樹脂層的處理劑來執行顯影製程，其中作為處理劑，已知具有胺(NH3)及羥基(OH)的顯影劑。可使用如上顯影劑經由適當處理來執行顯影製程，且舉例而言，可藉由在大於或等於約2巴的壓力下及20℃至50℃的溫度範圍中以噴霧顯影方式應用顯影劑來執行顯影製程。
在顯影製程之後，可藉由蝕刻製程移除黑色層。藉由此製程，可移除已藉由顯影移除樹脂層的部分中所存在的黑色層。可藉由已知方式執行蝕刻製程，且舉例而言，可藉由用諸如磷酸、硝酸以及乙酸的蝕刻劑或與前述中的兩者或更多者混合的蝕刻劑處理基板來執行蝕刻製程。可在約40℃至50℃的溫度範圍內執行蝕刻製程30秒至30分鐘左右，但具體處理條件可改變。
如上文所描述，根據本申請案的製造方法，可在無諸如用於改良樹脂層(間隔物)與黑色層之間的黏附性的熱處理製程的單獨步驟的情況下製造具有極佳特性的基板。
因此，本申請案的製造方法可不在顯影製程與黑色層蝕刻製程之間執行熱處理製程。
執行個別製程的方式不受特別限制，且除執行對按壓速度及光量的控制外，可根據已知方式加以執行。
另外，以上製程中應用的基底層、黑色層、間隔物材料以 及類似物的類別及形狀如上文所描述。
此外，至於應用的間隔物材料，可使用例如各種丙烯酸酯化合物及起始劑的混合物。
作為丙烯酸酯化合物，可使用以下丙烯酸酯化合物中的一者或兩者或更多者的混合物：諸如單官能丙烯酸酯，諸如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸第二丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基丁酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸異辛酯、(甲基)丙烯酸異壬酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸2-羥乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥丙酯、(甲基)丙烯酸4-羥丁酯、(甲基)丙烯酸6-羥己酯或(甲基)丙烯酸8-羥辛酯以及類似物的(甲基)丙烯酸羥烷酯，或2-羥基乙二醇(甲基)丙烯酸酯或2-羥基丙二醇(甲基)丙烯酸酯以及類似物的羥基烷二醇(甲基)丙烯酸酯；及/或多官能丙烯酸酯，諸如雙官能丙烯酸酯，諸如1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇己二酸二(甲基)丙烯酸酯、羥基特戊酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸二環戊酯、己內酯改質二(甲基)丙烯酸二環戊烯酯、環氧乙烷改質二(甲基)丙烯酸酯、異氰尿酸二(甲基)丙烯醯氧基乙基酯、烯丙基化二(甲基)丙烯酸環己酯、三環癸烷二甲醇(甲基)丙烯酸酯(tricyclodecane dimethanol (meth)acrylate)、二環戊烷二(甲基)丙烯酸二羥甲酯、環氧乙烷改質六氫鄰苯二甲酸二(甲基)丙烯酸酯、三環癸烷二羥甲基(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇改質三甲 基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、金剛烷二(甲基)丙烯酸酯或9,9-雙[4-(2-丙烯醯氧基乙氧基)苯基]茀；三官能丙烯酸酯，諸如三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、丙酸改質二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇(甲基)丙烯酸酯、環氧丙烷改質三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三官能胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯或異氰尿酸參(甲基)丙烯醯氧基乙基酯；四官能丙烯酸酯，諸如雙甘油四(甲基)丙烯酸酯或季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯；五官能丙烯酸酯，諸如丙酸改質二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯；以及六官能丙烯酸酯，諸如二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己內酯改質二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯或胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯(例如異氰酸酯單體)與三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯的反應物、胺基甲酸酯丙烯酸酯、環氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯或聚醚丙烯酸酯。
藉由本申請案的方法所形成的此類基板可適用於各種應用，其中代表性應用可例示為形成光學裝置。
本申請案的例示性光學裝置可包括基板以及第二基板，所述第二基板與所述基板相對設置且藉由所述基板中的間隔物與所述基板維持間隙。
在所述光學裝置中，光調變層可存在於兩個基板之間的間隙中。在本申請案中，術語光調變層可包含所有已知類型的能夠取決於用途改變諸如偏光狀態、透射率、色調及入射光反射率的特性之中的至少一個特性的層。
舉例而言，光調變層為包括液晶材料的層，其可為藉由電壓的開關(例如垂直電場或水平電場)在漫射模式與透射模式之間切換的液晶層、在透射模式與阻斷模式之間切換的液晶層、在透明 模式與彩色模式之間切換的液晶層、或在不同顏色的彩色模式之間切換的液晶層。
能夠執行如上操作的光調變層，例如液晶層，是眾所周知的。可使用典型液晶顯示器中使用的液晶層作為一個例示性光調變層。在另一實例中，光調變層亦可為各種類型的所謂的主客液晶層、聚合物分散型液晶層、像素分離型液晶層、懸浮粒子裝置或電致變色裝置及類似物。
所述聚合物分散型液晶(polymer dispersed liquid crystal；PDLC)層為上位概念，包含像素分離型液晶(pixel isolated liquid crystal；PILC)、聚合物分散型液晶(polymer dispersed liquid crystal；PDLC)、聚合物網路液晶(polymer network liquid crystal；PNLC)或聚合物穩定型液晶(polymer stabilized liquid crystal；PSLC)及類似物。聚合物分散型液晶(PDLC)層可包括例如含有聚合物網路及以自聚合物網路相位分離狀態分散的液晶化合物的液晶區。
光調變層的實施方式或形式不受特別限制，且可取決於用途採用任何已知方法而無任何限制。
另外，必要時，所述光學裝置可更包括額外已知功能層，諸如偏光層、硬塗層及/或抗反射層。
本申請案提供一種基板及一種用於製造所述基板的方法。本申請案可以以具有包含依序形成的基底層、黑色層以及間隔物的結構的基板的形式提供一種間隔物與基底層或黑色層的黏附性極佳並確保適當暗化特性的基板，且亦可提供一種能夠在不進 行諸如熱處理的單獨處理的情況下有效地製造此類基板而無不良效應、諸如出現雜質的製造方法。
9:主體
10、100、1000:基底層
20、3000:間隔物
30、2000:黑色層
40:電極層
200:樹脂層
301:第一層
302:第二層
900:遮罩
901:光透射性主體
902:遮光薄膜
3001:未固化樹脂層
9011:凹面半球狀
a:水平長度
b:垂直長度
H1、H2:長度
P:正常間距
R:曲率半徑
W1、W2:寬度
圖1、圖2、圖4至圖7為示出本申請案的例示性基板的結構的圖式。
圖3為示出形成間隔物的形式的例示性圖。
圖8至圖11為本申請案的間隔物的例示性形式的示意圖。
圖12至圖17為說明本申請案的間隔物的例示性形式的圖式。
圖18為用於說明一種實施某一不規則度的方法的圖式。
圖19及圖21為示意性地示出製造本申請案的基板的製程的圖式。
圖20為製造本申請案的基板的製程中所應用的遮罩形狀的實例。
圖22為示出實例1中產生的間隔物的形狀及其排列的視圖。
圖23為示出評估實例1中產生的間隔物與黑色層的黏附性的結果的視圖。
圖24為示出關於實例1中產生的間隔物評估是否出現雜質的結果的視圖。
圖25為關於實例2中產生的間隔物評估是否出現雜質的結果的視圖。
圖26為示出評估實例2中產生的間隔物與黑色層的黏附性 的結果的視圖。
圖27為示出於實例2中產生的間隔物上形成摩擦配向薄膜的結果的OM影像。
圖28及圖29分別示出針對比較例1及比較例2中所形成的間隔物評估是否存在黏附性的結果。
圖30及圖31分別示出針對比較例3及比較例4中所形成的間隔物評估是否出現雜質的結果。
在下文中，本申請案將藉助於實例具體描述，但本申請案的範疇不受以下實例限制。
實例1.
產生如圖20中所示的類型的遮罩且使用所述遮罩產生半球形間隔物。根據圖20中所示的形式，藉由經由壓印模具(901)在聚(對苯二甲酸伸乙酯)(PET)主體(9)上形成凹面部分(9011)、在未形成有凹面部分(9011)的表面上形成遮光層(AlOxNy)(902)以及隨後在遮光層(902)及凹面部分(9011)上形成離型層來產生遮罩。此時，凹面部分經形成為半球狀，所述半球狀具有大約24微米至26微米的範圍內的寬度及大約9微米至10微米左右的高度。另外，形成凹面部分使得間隔物的排列使根據圖18中所描述的實例的不規則度為約70%左右。
結晶氧化銦錫(ITO)電極層形成於聚碳酸酯(PC)基底層上，且黑色層形成於所述電極層上。
黑色層藉由分別將氮氧化鋁(AlON)、鋁(Al)以及氮氧 化鋁(AlON)沈積至約60奈米、80奈米以及60奈米左右的厚度來形成為總厚度約200奈米左右的三層結構(AlON/Al/AlON)。在本文中，鋁為物理延性值已知為大約0.62左右的金屬。
之後，將約2毫升至3毫升用於產生柱狀間隔物的習知紫外線可固化丙烯酸酯黏合劑與起始劑的混合物(UV樹脂)滴於黑色層上，且同時用壓印遮罩按壓所滴混合物，照射紫外線以固化UV樹脂層。在本文中，作為黏合劑，丙烯酸酯系黏合劑用作用於柱狀間隔物的已知黏合劑，其中使用藉由將諸如丙烯酸羥乙酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸環己酯的單官能丙烯酸酯及諸如1,6-己二醇二丙烯酸酯(HMDA)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)或季戊四醇四丙烯酸酯(PETTA)的多官能丙烯酸酯以及類似物與作為起始劑的D-1173、D-TPO、Igacure 184或類似物以85至95：15至5的重量比(丙烯酸酯化合物：起始劑)混合而獲得的黏合劑。
而且，以上製程藉由在遮罩安裝於滾筒上的狀態下所執行的滾筒壓印方法加以執行。
在以上製程中，遮罩的按壓速度經調整至約0.3公尺/分鐘，且紫外線照射藉由用波長範圍約300奈米至400奈米的紫外線以約418毫焦/平方公分的光量照射而加以執行。
此後，用具有胺(NH3)及羥基(OH)的顯影劑藉由噴霧顯影方法在壓力為約2巴且溫度為30℃的條件下移除(顯影)未固化UV樹脂層(200)，且在約40℃至50℃的溫度下使用磷酸、硝酸及乙酸的混合蝕刻劑對未固化UV樹脂層經移除的部分的黑色層進行蝕刻，持續約1分鐘，且所述部分經移除(經蝕刻)以於 PC基底層的ITO電極層及黑色層上形成半球形間隔物。
圖22示出藉由此類方法產生的半球形間隔物及其排列狀態(不規則度70%)的相片。
如上產生的間隔物與黑色層之間的黏附性藉由以下剝離測試評估。壓敏黏著膠帶(米其邦膠帶(Nichiban Tape)，CT-24)(剝離力：3.72至4.16牛頓/10毫米，剝離角度：180度，JIS Z 1522標準)以寬約24毫米且長約40毫米的矩形黏附區域形成於其上形成有間隔物的基板的表面上。在黏附時，壓敏黏著膠帶藉由使用滾筒將約200克的負荷施加於其上來黏附。此後，使用抗張測定器以約30毫米/秒的剝離速度及180度的剝離角度在縱向方向上剝離壓敏黏著膠帶。圖23為確認在剝離之後是否損失間隔物的視圖。
用光學顯微鏡(奧林巴斯BX 51；Olympus BX 51)以50倍放大率(接目鏡10倍×接物鏡5倍)進一步觀測到圖案消失並進行確認。自總黏附區域(24毫米×40毫米)選擇五個任意區域以判定所述消失，且經由平均值計算圖案的損失程度。藉由引入ASTM的橫切方法及在量測黏附力之前將100×未損失間隔物圖案的數目/完整圖案的數目設定為黏附力(圖案保持率)來評估圖案黏附力的計算，且作為評估結果，黏附力處於大於約85%的等級(圖案損失率：小於或等於15%)。圖24為確認以上製程中是否出現雜質的結果，且可自圖24確認可進行所述製程而不會出現雜質。圖案損失率為藉由自100減去圖案保持率而獲得的值。
實例2.
以與實例1中相同的方式製造間隔物，其限制條件為藉 由將按壓速度設定為約0.4公尺/分鐘左右及將光量調整至約685毫焦/平方公分左右來產生間隔物。圖25示出確認產生間隔物的製程中的雜質特性的結果，圖26為以與實例1中相同的方式確認是否損失圖案的結果，且圖27為於所製造基板上形成已知配向薄膜並在其上執行摩擦處理之後的OM影像。
可自圖25至圖27確認，根據本申請案的方法，製程期間不存在雜質，且可製造間隔物與黑色層的黏附性極佳的基板。另外，藉由與實例1中相同的剝離測試量測的基板的圖案保持率處於大於約85%的等級(圖案損失率：小於或等於15%)。
比較例1.
以相同方式製造含間隔物的基板，與實例1的製程的不同之處在於將紫外線的照射光量調整至約240毫焦/平方公分。
圖28為以與實例1中相同的方式評估如上的基板的間隔物與黑色層之間的黏附性的結果，且可自圖23及圖28的比較確認，在比較例1的情況中，未確保黏附性，且因此損失圖案。以與實例1中相同的方式量測的基板的圖案保持率處於小於或等於約65%的等級(圖案損失率：大於35%)。
比較例2.
以相同方式製造含間隔物的基板，與實例1的製程的不同之處在於將紫外線的照射光量調整至約281毫焦/平方公分。圖29為以與實例1中相同的方式評估如上的基板的間隔物與黑色層之間的黏附性的結果，且可自圖23及圖29的比較確認，在比較例2的情況中，未確保黏附性，且因此損失圖案。以與實例1中相同的方式量測的基板的圖案保持率處於小於或等於約65%的等 級(圖案損失率：大於35%)。
比較例3.
以與比較例2中相同的方式製備含間隔物的基板，不同之處在於遮罩的按壓速度經控制為約0.1公尺/分鐘左右。圖30為評估如上基板的製造製程期間是否出現雜質的結果，且可自所述結果確認出現了過多雜質。這樣的過多雜質的出現達到基板不能得以使用的等級。
比較例4.
以與比較例2中相同的方式製備含間隔物的基板，不同之處在於遮罩的按壓速度經控制為約0.2公尺/分鐘左右。圖31為評估如上基板的製造製程期間是否出現雜質的結果，且可自所述結果確認出現了過多雜質。這樣的過多雜質的出現達到基板不能得以使用的等級。
10‧‧‧基底層
20‧‧‧間隔物
30‧‧‧黑色層

Claims (12)

  1. 一種基板，包括基底層；形成於所述基底層上的黑色層；以及形成於所述黑色層上的柱狀間隔物，其中所述黑色層為多層結構，所述多層結構包括第一層及第二層，其中所述第一層為物理延性值大於或等於0.55的金屬的金屬層，其中所述第二層為物理延性值大於或等於0.55的金屬的金屬氧化物層、物理延性值大於或等於0.55的金屬的金屬氮化物層或物理延性值大於或等於0.55的金屬的金屬氮氧化物層，且其中藉由在其上形成有所述間隔物的所述基底層的表面上的剝離測試來量測的間隔物的損失率小於或等於15%。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之基板，其中所述基底層為可撓性基底層。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之基板，其中所述黑色層的面積(B)與所述柱狀間隔物的底部的面積(T)的比(T/B)在0.5至1.5的範圍內。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之基板，其中所述多層結構包括所述第一層及位在所述第一層的兩側上的所述第二層。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之基板，其中所述間隔物為在頂部具有半球形部分的半球形間隔物。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之基板，所述黑色層與所述基底層之間更包括電極層。
  7. 一種光學裝置，包括如申請專利範圍第1項至第6項 中任一項所述的基板及第二基板，所述第二基板與所述基板相對設置且藉由所述基板中的間隔物與所述基板維持間隙。
  8. 一種用於製造基板的方法，所述基板的表面上形成有間隔物，所述方法包括：在包括基底層、形成於所述基底層上的黑色層以及形成於所述黑色層上的光可固化樹脂層的層合物中，進行將包含遮光層的壓印遮罩按壓在所述樹脂層上且同時用光照射所述遮罩上的所述樹脂層的製程，其中在所述製程中，包含遮光層的所述壓印遮罩的按壓速度經控制為大於或等於0.3公尺/分鐘，且所述光的光量經控制為大於或等於300毫焦/平方公分。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之用於製造基板的方法，其中包含遮光層的所述壓印遮罩包括：光透射性主體，其一個表面上形成有凹面部分；及遮光薄膜，其存在於所述主體的未形成有所述凹面部分的部分中。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之用於製造基板的方法，其中包含遮光層的所述壓印遮罩的所述按壓是藉由滾筒壓印方法來執行的。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之用於製造基板的方法，更包括在所述光照射之後顯影所述樹脂層且在所述樹脂層顯影之後蝕刻所述黑色層的製程。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之用於製造基板的方法，其中在所述樹脂層的所述顯影製程與所述黑色層的所述蝕刻製程之間未執行熱處理製程。
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