WO2019004767A1 - 기판 - Google Patents

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WO2019004767A1
WO2019004767A1 PCT/KR2018/007390 KR2018007390W WO2019004767A1 WO 2019004767 A1 WO2019004767 A1 WO 2019004767A1 KR 2018007390 W KR2018007390 W KR 2018007390W WO 2019004767 A1 WO2019004767 A1 WO 2019004767A1
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less
spacer
substrate
spacers
hemispherical
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PCT/KR2018/007390
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English (en)
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서한민
황지영
송철옥
배남석
이승헌
오동현
유정선
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주식회사 엘지화학
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Publication of WO2019004767A1 publication Critical patent/WO2019004767A1/ko
Priority to US16/722,916 priority patent/US11493807B2/en

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    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/13378—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation

Definitions

  • the present application is directed to a substrate.
  • Patent Document 1 discloses a so-called GH cell (Guest host cell) applying a mixture of a liquid crystal host (liqid crystal host) and a dichroic dye guest.
  • spacers are located between the substrates to maintain the spacing between the two substrates.
  • Patent Document 1 European Patent Publication No. 0022311
  • the present application provides a substrate, for example, a substrate including a spacer or a substrate on which an alignment film is formed on a spacer of the substrate.
  • the substrate of the present application comprises a base layer and a spacer present on the base layer.
  • the substrate layer any substrate layer used in a substrate in a configuration of a known optical device such as, for example, an LCD (Liquid Crystal Display) can be applied without particular limitation.
  • the substrate layer may be an inorganic substrate layer or an organic substrate layer.
  • the inorganic base layer a glass base layer and the like can be exemplified.
  • the organic base layer various plastic films and the like can be exemplified.
  • Plastic films include TAC (triacetyl cellulose) film; Cycloolefin copolymer (COP) films such as norbornene derivatives; Polyacrylate films such as PMMA (poly (methyl methacrylate), polycarbonate films, polyolefin films such as PE (polyethylene) or PP (polypropylene), polyvinyl alcohol films, DAC (diacetyl cellulose)
  • a polyether sulfone (PES) film, a polyetheretherketone (PES) film, a polyphenylsulfone (PPS) film, a polyetherimide (PEI) film, a polyethylenemaphthatate (PEN) film, a polyethyleneterephtalate (PET) Film or PAR (polyarylate) film, and the like can be exemplified, but are not limited thereto.
  • the thickness of the substrate layer in the substrate of the present application is not particularly limited, and an appropriate range may be selected depending on the application.
  • Spacers are present on the base layer.
  • the spacer may be fixed to the substrate layer.
  • the spacer may be fixed directly in contact with the substrate layer, or may be fixed on the other layer if there is another layer between the substrate layer and the spacer.
  • the kind of the other layer includes a known layer necessary for driving the optical device, and for example, an electrode layer or a light-shielding layer described later can be exemplified.
  • the spacer may be a hemispherical spacer having at least a hemispherical portion formed thereon.
  • hemispherical portion in the present application may mean a portion of a spacer including a curved shape in which the trajectory of the cross section has a predetermined curvature.
  • the trajectory of the cross section of the hemispherical portion may include a curved portion in which the center of curvature exists inside the cross section trajectory.
  • the hemispherical portion may have a maximum curvature of a cross-sectional locus of 2,000 mm < -1 > or less.
  • the curvature is a numerical value representing the degree of curvature of a line, and is defined as an inverse number of a radius of curvature which is a radius of a contact point at a predetermined point of the curve. In the case of a straight line, the curvature is zero, and as the curvature increases, the curve bends further.
  • the degree of curvature of the hemispherical portion is controlled so that the maximum curvature of the cross-sectional locus of the hemispherical portion is 2,000 mm < -1 > or less so that uniform alignment treatment can be performed even when the alignment treatment of the alignment layer is performed on the hemispherical portion.
  • the section for confirming the cross-sectional locus of the hemispherical portion may be any arbitrary plane for the base layer.
  • the maximum curvature may mean the largest curvature among the curvatures for all the contact sources that can be obtained on the cross-sectional locus of the hemispherical portion.
  • the end face of said hemispherical locus may not include a portion bent to a curvature greater than about 2,000 mm -1.
  • the maximum curvature is In another example 1,800 mm -1 or less, 1,600 mm -1 or less, 1,400 mm -1 or less, 1,200 mm -1 or less, 1,000 mm -1 or less, 900 mm -1 or less, 950 mm -1 or less, 850 mm -1 or less, 800 mm -1 or less, 750 mm -1 or less, 700 mm -1 or less, 650 mm -1 or less, 600 mm -1 or less, 550 mm -1 or less, 500 mm -1 or less, 450 mm - 1 or less, 400 mm -1 or less, 350 mm -1 or less, 300 mm -1 or less, 250 mm -1 or less, 200 mm -1 or 150 mm -1 or less.
  • the maximum curvature may be at least 5 mm -1, at least 10 mm -1, at least 15 mm -1, at least 20 mm -1, at least 25 mm -1, at least 30 mm -1, at least 35 mm -1 , At least 40 mm -1, at least 45 mm -1, or at least 50 mm -1 .
  • the cross-sectional locus of the hemispherical portion may or may not include a portion having a curvature of zero, that is, a linear portion.
  • FIG. 1 is an example of a cross section of a hemispherical portion that does not include a portion having a curvature of 0
  • FIG. 2 is an example of a cross section of a hemispherical portion including a portion having a curvature of zero.
  • the spacer includes at least the hemispherical portion as described above.
  • the term top refers to the direction from the base layer toward the spacer formed on the base layer, and the bottom refers to the opposite direction of the top.
  • the spacer may be formed in various shapes as long as it includes the hemispherical portion.
  • the hemispherical spacer may have a shape in which the hemisphere is directly formed on the surface of the base layer 100 as shown in FIG. 1 or 2, or a columnar spacer including the hemisphere as shown in FIG. 3 or 4, Lt; / RTI >
  • the hemispherical portion of the hemispherical spacer may not include a portion whose cross-sectional locus has a curvature of 0 as shown in Fig. 1 or Fig. 3, or the cross-sectional locus of the hemispherical spacer may have a curvature of 0 (A flat surface at the top).
  • the hemispherical portion of the same shape as that of the hemispherical portion of the spacer of Fig. 1 or 3 is referred to as a hemispherical portion, and the hemispherical portion of the spacer of Fig. 1 or 3, The portion can be referred to as a flat hemispherical portion.
  • H2 is the height of the hemispherical portion
  • R is the radius of curvature of the hemispherical portion
  • W1 is the length (width) of the flat surface of the flat hemispherical portion
  • W2 is the width of the spacer
  • H1 is the width Min < / RTI >
  • the hemispherical portion may be a complete hemispherical shape or an approximately hemispherical shape.
  • the complete hemispherical shape is a hemispherical shape that satisfies the following relational expression 1
  • the approximate hemispherical shape can be a hemispherical shape that satisfies any of the following relational expressions 2 to 4.
  • the hemispherical section may have a shape in which the cross-sectional shape satisfies any one of the following relational formulas (1) to (4).
  • a is the horizontal length of the hemispherical section measured at the center of the imaginary contact circle of the hemispherical section
  • b is the vertical length of the hemispherical section measured at the center of the virtual contact circle of the hemispherical section
  • the radius of curvature in the relational expressions 1 to 4 corresponds to the length indicated by R in Figs.
  • the virtual contact circle may mean a contact circle having the largest radius of curvature among a plurality of imaginary contact radii in contact with the curved line forming the hemispherical portion.
  • a contact circle having the largest radius of curvature among a plurality of imaginary contact radii at arbitrary points of the curved line is expressed by the relational expressions 1 to 4
  • the horizontal length is a length measured in a direction parallel to the base layer surface (100 in Figs. 1 to 4) at the center point of the virtual contact circle, (100 in Figs. 1 to 4).
  • a is the distance from the center of the virtual contact circle of the hemispherical section in the horizontal direction to the point where the hemispherical portion measured ends.
  • the horizontal length may be a length measured from the center of the virtual contact circle in the rightward direction and two lengths measured in the leftward direction.
  • the a applied in the relational expressions 1 to 4 is a short length of the two lengths Length. 1 and 3, the horizontal length a is a value corresponding to 1/2 of the width W2 of the spacer. 2 and 4, the value (2a + W1) obtained by adding the length (width) W1 of the flat portion to twice the horizontal length (a) may correspond to the width W2 of the spacer.
  • b is the distance from the center of the virtual contact circle of the hemispherical cross section to the point where the hemispherical portion first contacts with the hemisphere portion in the vertical direction.
  • This vertical length (b) can be generally the same as the height of the hemispherical portion, for example, the length denoted by H2 in Figs.
  • Fig. 5 shows a case in which the curved line of the hemispherical portion of the hemispherical portion satisfying the relational expression 1 has a complete circle curve, that is, a curve having the same virtual contact circle.
  • a tapered portion may be formed at a lower portion of the spacer, for example, at a lower portion contacting the base layer side, the curved portion having a curvature center on the outer surface of the cross section.
  • the dimensions of the spacer of the above-described type are not particularly limited, and can be suitably selected in consideration of, for example, the cell gap of the desired optical device, the aperture ratio, and the like.
  • the height of the hemispherical portion may be in the range of 1 ⁇ to 20 ⁇ .
  • the height may be 2 ⁇ or more, 3 ⁇ or more, 4 ⁇ or more, 5 ⁇ or more, 6 ⁇ or more, 7 ⁇ or more, 8 ⁇ or more, 9 ⁇ or more, 10 ⁇ or 11 ⁇ or more in another example.
  • the height may also be 19 ⁇ m or less, 18 ⁇ m or less, 17 ⁇ m or less, 16 ⁇ m or less, 15 ⁇ m or less, 14 ⁇ m or less, 13 ⁇ m or less, 12 ⁇ m or less or 11 ⁇ m or less in other examples.
  • the width of the hemispherical portion may be in the range of 2 ⁇ to 40 ⁇ .
  • the width may be 4 ⁇ or more, 6 ⁇ or more, 8 ⁇ or more, 10 ⁇ or more, 12 ⁇ or more, 14 ⁇ or more, 16 ⁇ or more, 18 ⁇ or more, 20 ⁇ or 22 ⁇ or more in other examples.
  • the width may be 38 ⁇ m or less, 36 ⁇ m or less, 34 ⁇ m or less, 32 ⁇ m or less, 30 ⁇ m or less, 28 ⁇ m or less, 26 ⁇ m or less, 24 ⁇ m or less or 22 ⁇ m or less in other examples.
  • the height of the spacer is the same as the height of the hemispherical portion when the spacer has the shape as shown in Fig. 1 or 2.
  • the height of the hemispherical portion plus the height H1 of the column It can be a number.
  • the height may be in the range of 1 [mu] m to 50 [mu] m in one example.
  • the height may be 3 ⁇ or more, 5 ⁇ or more, 7 ⁇ or more, 9 ⁇ or more, 11 ⁇ or more, 13 ⁇ or more, 15 ⁇ or more, 17 ⁇ or more, 19 ⁇ or more, 21 ⁇ or more, Mu m or more or 27 mu m or more.
  • the height may be 48 ⁇ or less, 46 ⁇ or less, 44 ⁇ or less, 42 ⁇ or less, 40 ⁇ or less, 38 ⁇ or less, 36 ⁇ or less, 34 ⁇ or less, 32 ⁇ or less, 30 ⁇ or less, Mu m or less.
  • the hemispherical spacer or the hemispherical column spacer as described above, it is possible to uniformly perform the alignment treatment even on the alignment film formed on the spacer, maintain a uniform cell gap, The performance of the device can be maintained excellent.
  • the spacer can be formed using a known material.
  • the spacer may be formed by including an ultraviolet curable resin.
  • the ultraviolet curable resin can form the spacer.
  • the specific kind of ultraviolet curable compound that can be used for forming the spacer is not particularly limited, and for example, an acrylate-based polymer material or an epoxy-based polymer may be used, but the present invention is not limited thereto.
  • the method of manufacturing the spacer of the above-mentioned type by applying the above-mentioned materials in the present application is not particularly limited.
  • the spacer may be manufactured by applying an imprinting method.
  • the spacer may be manufactured by applying an imprinting mask as schematically shown in FIG.
  • the mask shown in Fig. 11 has a concave hemispherical shape 9011 formed on one surface of a main body 901 having a light transmitting property, for example, ultraviolet ray transmitting property, and the surface of the main body 901 on which the hemispherical shape 9011 is formed Shielding film 902 is formed at a portion where the hemispherical shape is not formed. If necessary, the surface of the main body 901 on which the light-shielding film 902 is formed may be subjected to appropriate mold releasing treatment.
  • FIG. 1 An exemplary process for fabricating the spacer using a mask of this type is shown in FIG.
  • a layer 200 of an ultraviolet curable compound is formed on the surface of the base material layer 100 and the mask 900 is pressed on the layer 200 as shown in Fig.
  • the layer 200 of the compound is cured by irradiating ultraviolet rays or the like from above the mask 900, the compound is cured according to the hemispherical shape formed in the mask 900 to form a spacer.
  • the spacer may then be formed in a fixed form on the substrate layer 100 by removing the mask 900 and removing the uncured compound.
  • the target hemispherical or hemispherical columnar spacer can be manufactured by adjusting the amount of ultraviolet light, the degree of squeezing of the mask, and / or the hemispherical shape of the mask 900 irradiated in the above process.
  • the substrate of the present application may include, in addition to the substrate layer and the spacer, other elements required for driving the optical device. These elements are variously known, and typically include an electrode layer or a light-shielding layer. In one example, the substrate may further include an electrode layer and / or a light shielding layer between the base layer and the spacer. As the electrode layer, a known material can be applied. For example, the electrode layer may comprise a metal alloy, an electrically conductive compound, or a mixture of two or more thereof.
  • metal such as gold, CuI, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), zinc tin oxide (ZTO), zinc oxide doped with aluminum or indium, magnesium indium oxide, nickel tungsten oxide, Metal oxides such as ZnO, SnO 2 or In 2 O 3 , metal serrides such as gallium nitride and zinc selenide, and metal sulfides such as zinc sulfide.
  • the transparent positive hole injecting electrode layer can also be formed using a metal thin film of Au, Ag or Cu and a laminate of a transparent material of high refractive index such as ZnS, TiO 2 or ITO.
  • the electrode layer can be formed by any means such as vapor deposition, sputtering, chemical vapor deposition or electrochemical means. Patterning of the electrode layer is also possible in a known manner without any particular limitation, and may be patterned through a process using, for example, a known photolithography or a shadow mask.
  • a known material may be used as the light-shielding layer.
  • a commonly used metal layer a metal oxide layer, a metal nitride layer or a metal oxynitride layer, a layer containing an organic pigment and / or an inorganic pigment, .
  • the substrate of the present application may further include an alignment layer present on the substrate layer and the spacer.
  • another exemplary substrate of the present application comprises a substrate layer; A spacer present on the base layer; And an alignment layer formed on the base layer and the spacer.
  • the kind of the alignment layer formed on the base layer and the spacer is not particularly limited, and a well-known alignment film, for example, a well-known rubbing alignment film or a photo alignment film can be applied.
  • the method of forming the alignment film on the base layer and the spacer and performing the alignment treatment thereon is also in accordance with a known method.
  • the alignment layer is formed on the spacer of the specific shape as described above, it can also have a unique shape.
  • the shape of the orientation film may have a shape that follows the shape of the spacer existing in the lower portion.
  • 13 is a diagram schematically showing the cross-sectional locus of the alignment film.
  • Fig. 13 shows an example of the cross-sectional shape of the alignment film formed on the spacer, in which the upper portion has a hemispherical shape with a center of curvature formed inside the cross-section while having a predetermined width W3 and a height H3.
  • the alignment film may also include the hemispherical portion described above.
  • the hemispherical portion may have a maximum curvature of the cross-sectional locus of 2,000 mm < -1 > or less as in the case of the spacer.
  • the maximum curvature is In another example 1,800 mm -1 or less, 1,600 mm -1 or less, 1,400 mm -1 or less, 1,200 mm -1 or less, 1,000 mm -1 or less, 900 mm -1 or less, 950 mm -1 or less, 850 mm -1 or less, 800 mm -1 or less, 750 mm -1 or less, 700 mm -1 or less, 650 mm -1 or less, 600 mm -1 or less, 550 mm -1 or less, 500 mm -1 or less, 450 mm - 1 or less, 400 mm -1 or less, 350 mm -1 or less, 300 mm -1 or less, 250 mm -1 or less, 200 mm -1 or 150 mm -1 or less.
  • the maximum curvature may be at least 5 mm -1, at least 10 mm -1, at least 15 mm -1, at least 20 mm -1, at least 25 mm -1, at least 30 mm -1, at least 35 mm -1 , At least 40 mm -1, at least 45 mm -1, or at least 50 mm -1 .
  • the cross-sectional locus of the hemispherical portion of the alignment film may or may not include a portion having a curvature of zero, that is, a linear portion.
  • the height or width of the alignment layer formed on the spacer as described above is not particularly limited as long as it is determined according to the height and width of the spacer existing therebelow and the thickness of the formed alignment layer.
  • the height of the hemispherical portion may be in the range of 1 ⁇ to 50 ⁇ .
  • the height may be 2 ⁇ or more, 3 ⁇ or more, 4 ⁇ or more, 5 ⁇ or more, 6 ⁇ or more, 7 ⁇ or more, 8 ⁇ or more, 9 ⁇ or more, 10 ⁇ or 11 ⁇ or more in another example.
  • the height is not more than 48 ⁇ m, not more than 46 ⁇ m, not more than 44 ⁇ m, not more than 42 ⁇ m, not more than 40 ⁇ m, not more than 38 ⁇ m, not more than 36 ⁇ m, not more than 34 ⁇ m, not more than 32 ⁇ m, Less than or equal to 26 ⁇ , less than or equal to 24 ⁇ , less than or equal to 22 ⁇ , less than or equal to 19 ⁇ , less than or equal to 18 ⁇ , less than or equal to 17 ⁇ , less than or equal to 16 ⁇ , less than or equal to 15 ⁇ , less than or equal to 14 ⁇ , less than or equal to 13 ⁇ , less than or equal to 12.
  • the width of the hemispherical portion may be in the range of 1 ⁇ to 80 ⁇ .
  • the width may be 2 ⁇ or more, 3 ⁇ or more, 4 ⁇ or more, 6 ⁇ or more, 8 ⁇ or more, 10 ⁇ or more, 12 ⁇ or more, 14 ⁇ or more, 16 ⁇ or more, 18 ⁇ or more, Or more.
  • the width is not more than 78 ⁇ m, not more than 76 ⁇ m, not more than 74 ⁇ m, not more than 72 ⁇ m, not more than 70 ⁇ m, not more than 68 ⁇ m, not more than 66 ⁇ m, not more than 64 ⁇ m, 45 ⁇ m or less, 44 ⁇ m or less, 42 ⁇ m or less, 40 ⁇ m or less, 38 ⁇ m or less, 36 ⁇ m or less, 34 ⁇ m or less, 32 ⁇ m or less Or less, 30 mu m or less, 28 mu m or less, 26 mu m or less, 24 mu m or less, or 22 mu m or less.
  • alignment treatment of the alignment film formed on the spacer by adjusting the shape of the spacer to a specific shape can be performed uniformly without being influenced by the step difference of the spacer.
  • the shape of the alignment layer can be further controlled.
  • the cross-section of the alignment film may be a curved line in which the center of curvature is formed on the outer side of the cross-section, as shown in Figs. 13 and 14, the region facing upward from a point of contact with the base layer in the cross-
  • This shape can be formed, for example, in accordance with the shape of the spacer and the formation conditions of the orientation film.
  • the base layer may include a plurality of spacers by including the same or different spacers, including hemispherical spacers as mentioned above. Such a plurality of spacers may be disposed on the base layer at the same time with predetermined regularity and irregularity. Specifically, at least a part of the plurality of spacers on the base layer is irregular in terms of being arranged so as to have mutually different pitches, but it may be regular in terms of being arranged with substantially the same density between regions determined according to a predetermined rule .
  • At least some of the spacers disposed on the substrate layer may be arranged to have different pitches from one another.
  • pitch can be defined as the length of the side of the closed figure when a part of the plurality of spacers is selected so as to form a closed figure in which no other spacer is present therein. Unless otherwise specified, the unit of the pitch is ⁇ .
  • the formed figure to be formed may be triangular, square or hexagonal. That is, when three arbitrary spacers among a plurality of spacers are selected and connected to each other, the triangle is formed. When the four spacers are selected and connected to each other, the square is formed, and the six spacers are selected, When connected, the hexagon is formed.
  • Fig. 15 is an example of a quadrilateral which is a closed figure formed by arbitrarily selecting four spacers among the spacers (black dots) existing on the base layer and connecting them with imaginary lines (dotted lines). However, in the case where spacers are formed so that other spacers are present in the inside as shown in FIG. 16, for example, as shown in FIG. 16, It is excluded at the time of decision.
  • the ratio (%) of the number of sides having the same length among the sides of the triangle, quadrangle, or hexagon, which is the closed figure formed as described above (100 x (number of sides of the same length) 100 ⁇ (number of sides of the same length) / 4 in the case of hexagonal, and 100 ⁇ (number of sides of the same length) / 6 in the case of a hexagon can be 85% or less.
  • the ratio may be 84% or less, 80% or less, 76% or less, 67% or less, 55% or 40% or less.
  • the lower limit of the ratio is not particularly limited. That is, in some cases, since the lengths of all sides of the closed diagram may not be the same, the lower limit of the ratio may be 0%.
  • the arrangement of the spacers of the present application is irregular in that at least some of them have different pitches, but this irregularity is controlled under a certain regularity.
  • the regularity described above may mean that the arrangement density of the spacers is substantially close to each other in a certain region.
  • the normal pitch of the plurality of irregularly arranged spacers is P
  • a plurality of square regions having a length of one side of 10P on the surface of the substrate layer are arbitrarily selected.
  • the standard deviation of the number of spacers is 2 or less.
  • Fig. 17 is a diagram exemplarily showing a case where four square regions (dotted rectangle regions) having a length of one side of the above 10P are arbitrarily selected.
  • normal pitch means that a plurality of spacers arranged on the base layer in an irregular manner are arranged so that virtually all of the spacers are arranged at the same pitch in consideration of the number of the spacers and the area of the base layer, Means the distance between the centers of the spacers.
  • the standard deviation is a numerical value indicating the scattering degree of the number of the spacers, and is a numerical value determined by the square root of the amount of dispersion.
  • a standard deviation of the number of spacers existing in the region after designating at least two or more of the square regions is arbitrarily set on the surface on which the spacer of the base layer is formed, its standard deviation is 2 or less.
  • the standard deviation may be 1.5 or less, 1 or less, or 0.5 or less in other examples.
  • the lower limit of the standard deviation means that the desired regularity is achieved as the numerical value is lower, so that the lower limit is not particularly limited and may be zero, for example.
  • the number of the rectangular areas specified above is not particularly limited as long as the number of the rectangular areas is two or more, in an example, the rectangular areas are arbitrarily selected so as not to overlap each other on the surface of the base layer, At least about 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, or at least 90% of the total area of the substrate layer have.
  • the range of the normal pitch P forming one side of the arbitrary rectangular area is not particularly limited as long as it can be determined by the number of spacers present on the base layer and the area of the base layer as described above, In the range of about 100 mu m to 1,000 mu m.
  • the average number of spacers present in the randomly selected square regions as described above may be, for example, about 80 to about 150.
  • the average number may be 82 or more, 84 or more, 86 or more, 88 or more, 90 or more, 92 or more, 94 or more, 96 or 98 or more.
  • the average number is 148 or less, 146 or less, 144 or less, 142 or less, 140 or less, 138 or less, 136 or less, 134 or less, 132 or less, 130 or less, 128 Or less, 126 or less, 124 or less, 122 or less, 120 or less, 118 or less, 116 or less, 114 or less, or 112 or less.
  • the ratio SD / A of the average number A of the spacers to the standard deviation SD mentioned above may be 0.1 or less. In other examples, the ratio may be 0.09 or less, 0.08 or less, 0.07 or less, 0.06 or less, 0.05 or less, 0.04 or less, or 0.03 or less.
  • the average number (A) and the ratio (SD / A) may be changed depending on the case.
  • the transmittance, the cell gap, and / or the uniformity of the cell gap required in the device to which the substrate is applied The above values may be changed.
  • the standard deviation of the number of the spacers in each unit region may be 2 or less.
  • the standard deviation thereof is 2 or less.
  • the shape of each divided unit area is not particularly limited as long as the unit areas are divided so as to have the same area, but may be, for example, a triangular, square, or hexagonal area.
  • the standard deviation in the above state may be 1.5 or less, 1 or less, or 0.5 or less in other examples, and the lower limit thereof is not particularly limited as described above, and may be 0, for example.
  • the number of unit regions is not particularly limited, but in one example, the base layer may be divided into two or more, four or more, six or more, eight or more, or ten or more regions having the same area.
  • the average number of the spacers existing in the area is 0 to 4 It can be in range.
  • the average number may be 3.5 or less, 3 or less, 2.5 or less, 2 or less, or 1.5 or less in other examples.
  • the average number may also be greater than or equal to 0.5 in other examples.
  • the number of square regions having a normal pitch P of one side arbitrarily specified is not particularly limited as long as the number of square regions is two or more.
  • the square regions are arbitrarily selected so as not to overlap each other on the surface of the base layer,
  • the area occupied by the randomly selected area is at least about 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, or at least 90% Or more.
  • the total density of the plurality of spacers can be adjusted so that the ratio of the area occupied by the spacers to the entire area of the base layer is about 50% or less. In another example, less than or equal to about 45%, less than or equal to about 40%, less than or equal to about 35%, less than or equal to about 30%, less than or equal to about 25%, less than or equal to about 20%, less than or equal to about 15%, less than or equal to about 10% , Not more than 9%, not more than 8.5%, not more than 8%, not more than 7.5%, not more than 7%, not more than 6.5%, not more than 6%, not more than 5.5%, not more than 5%, not more than 4.5% Or less, 2.5% or less, 2% or less, or 1.5% or less. In another example, the ratio may be about 0.1% or more, 0.2% or more, 0.3% or more, 0.4% or more, 0.5% or more, 0.6% or more, 0.7% or more, 0.8% or more, 0.9% or more or 0.95% or more.
  • the spacers are formed so as to maintain the uniform cell gap between the substrates, while ensuring uniform optical characteristics without causing so- can do.
  • the above numerical values can be changed when necessary, for example, the numerical values can be changed in consideration of the transmittance, the cell gap, and / or the uniformity of the cell gap required in the device to which the substrate is applied .
  • the plurality of spacers may be arranged such that the spacing normal distribution diagram represents a predetermined shape.
  • the spacing normal distribution diagram is a distribution diagram showing the pitch between the spacers as the X-axis and the ratio of the spacers having the corresponding pitches as the Y-axis among all the spacers, wherein the ratio of the spacers was 1 It is the ratio that is obtained when.
  • the pitch in the description related to the above-described spacing normal distribution is the length of the side in a triangle, square, or hexagon, which is the above-mentioned closed shape.
  • the distribution diagram can be obtained by using a known random number coordinate program, for example, a CAD, MATLAB or STELLA random number coordinate program or the like.
  • the plurality of spacers may be arranged such that the half height area in the distribution diagram is in the range of 0.4 to 0.95.
  • the half height area may be 0.6 or more, 0.7 or more, or 0.85 or more in other examples.
  • the half height area may be 0.9 or less, 0.85 or less, 0.8 or less, 0.75 or less, 0.7 or less, 0.65 or less, 0.6 or less, 0.55 or less or 0.5 or less in another example.
  • the plurality of spacers may be arranged such that the ratio (FWHM / Pm) of the half height width (FWHM) to the average pitch (Pm) in the distribution diagram is 1 or less.
  • the ratio (FWHM / Pm) may be 0.05 or more, 0.1 or more, 0.11 or more, 0.12 or more, or 0.13 or more in another example.
  • the ratio FWHM / Pm is about 0.95 or less, about 0.9 or less, about 0.85 or less, about 0.8 or less, about 0.75 or less, about 0.7 or less, about 0.65 or less, about 0.6 or less, about 0.55 or less, About 0.5 or less, about 0.45 or less, or about 0.4 or less.
  • the average pitch Pm is defined by the spacers selected when at least 80%, at least 85%, at least 90% or at least 95% of the spacers are selected to form the triangular, square or hexagonal shape as described above. Is the average of the length of each side of a triangle, square, or hexagon. Also, in the above, the spacers are selected such that the triangles, squares or hexagons formed do not share vertices with each other.
  • the plurality of spacers may be arranged such that the half height width (FWHM) in the above distribution diagram is in the range of 0.5 mu m to 1,000 mu m.
  • the half height width FWHM may be at least about 1 ⁇ , at least 2 ⁇ , at least 3 ⁇ , at least 4 ⁇ , at least 5 ⁇ , at least 6 ⁇ , at least 7 ⁇ , at least 8 ⁇ , 15 mu m or more, 16 mu m or more, 17 mu m or more, 18 mu m or more, 19 mu m or more, 20 mu m or more, 21 mu m or more, 22 mu m or more, 23 mu m or more, or 24 mu m or more.
  • the half height width is about 900 ⁇ ⁇ , 800 ⁇ ⁇ , 700 ⁇ ⁇ , 600 ⁇ ⁇ , 500 ⁇ ⁇ , 400 ⁇ ⁇ , 300 ⁇ ⁇ , 200 ⁇ ⁇ , Or less, 90 ⁇ m or less, 80 ⁇ m or less, 70 ⁇ m or less, 60 ⁇ m or less, 50 ⁇ m or less, 40 ⁇ m or less, or 30 ⁇ m or less.
  • the plurality of spacers may be arranged such that the maximum height (Fmax) of the spacing normal distribution is at least 0.006 and less than 1.
  • the maximum height Fmax may be about 0.007 or more, about 0.008 or more, about 0.009 or more, or about 0.0095 or more in other examples.
  • the maximum height Fmax is about 0.9 or less, about 0.8 or less, about 0.7 or less, about 0.6 or less, about 0.5 or less, about 0.4 or less, about 0.3 or less, about 0.2 or less, about 0.1 or less, About 0.08 or less, about 0.07 or less, about 0.06 or less, about 0.05 or less, about 0.04 or less, about 0.03 or less, or about 0.02 or less.
  • the spacers When a plurality of spacers are arranged to have a spacing normal distribution of the above-described type, when the optical device is implemented through the substrate, the spacers maintain a uniform cell gap between the substrates while causing a so- So that uniform optical characteristics can be ensured.
  • the normal arrangement state is a state in which a plurality of spacers are arranged on the base layer so as to form an equilateral triangle, a square, or a regular hexagon having the same length on all sides.
  • 19 is a state in which spacers are arranged to form the square as an example.
  • the length P of one side of the square in this state may be equal to the normal pitch mentioned above.
  • a circle area having a radius having a length proportional to the length P of one side is designated on the basis of a point where one spacer exists, and the one spacer is randomly
  • the program is set to move to For example, FIG.
  • FIG. 19 schematically shows a form in which a circle area having a radius of 0.5% of a length of 50% of the length P is set and the spacer moves to an arbitrary point in the area.
  • the above arrangement can be achieved by applying the above movement to spacers of at least 80%, 85%, 90%, 95% or 100% (all spacers).
  • the ratio to the length P which is the radius of the original area
  • the ratio to the length P can be defined to be irregular.
  • the irregularity degree is about 50%.
  • the irregularity in the design scheme is at least about 5%, at least about 10%, at least about 15%, at least about 20%, at least about 25%, at least about 30%, at least about 35% , About 45% or more, about 50% or more, about 55% or more, about 60% or more, or about 65% or more. In one example, the irregularity may be about 95% or less, about 90% or less, about 85% or less, or about 80% or less.
  • the steady state starts from a square.
  • the steady state may be another shape such as an equilateral triangle or a regular hexagon. In this case, the above arrangement can also be achieved.
  • the means for designing the arrangement of the spacers in the above manner is not particularly limited, and a known random number coordinate program, for example, a CAD, MATLAB, STELLA or Excel random number coordinate program can be used.
  • a mask having a pattern according to the design may be manufactured, and the spacer may be implemented by applying the mask to the lithography or imprinting method described above have.
  • the present application is also directed to an optical device formed using such a substrate.
  • An exemplary optical device of the present application may include a second substrate opposing the substrate and the substrate and spaced apart from the substrate by a spacer of the substrate.
  • a light-modulating layer may be present in an interval between the two substrates.
  • the term optical modulation layer in the present application may include all known types of layers capable of changing at least one of the characteristics such as the polarization state, transmittance, color tone, and reflectance of the incident light according to purposes.
  • the light modulating layer may be a liquid crystal layer that is switched between a diffusion mode and a transmissive mode by on-off of a voltage, for example, a vertical electric field or a horizontal electric field, A liquid crystal layer switched between a transmissive mode and a cut-off mode, a liquid crystal layer switched between a transmissive mode and a color mode, or a liquid crystal layer switching between color modes of different colors.
  • a light modulating layer for example, a liquid crystal layer, capable of performing the above-described actions is variously known.
  • a liquid crystal layer used in a typical liquid crystal display.
  • the light modulating layer may include various types of so-called guest host liquid crystal layers, polymer dispersed liquid crystals, pixel-isolated liquid crystals, A particle device (Suspended Particle Deivice) or an electrochromic device.
  • the polymer dispersed liquid crystal layer is a superordinate concept including a pixel isolated liquid crystal (PILC), a polymer dispersed liquid crystal (PDLC), a polymer network liquid crystal (PNLC), a polymer stabilized liquid crystal .
  • the polymer dispersed liquid crystal layer (PDLC) may include, for example, a polymer network and a liquid crystal region containing a liquid crystal compound that is dispersed in a state of being phase-separated from the polymer network.
  • optical modulation layer is not particularly limited, and any known method may be employed without any limitations depending on the purpose.
  • the optical device may further include additional known functional layers such as a polarizing layer, a hard coating layer, and / or an antireflection layer, if necessary.
  • additional known functional layers such as a polarizing layer, a hard coating layer, and / or an antireflection layer, if necessary.
  • the present application is directed to a substrate on which a specific type of spacer is formed, a substrate comprising an orientation film formed on the spacer, and an optical device using such a substrate.
  • a substrate on which a specific type of spacer is formed a substrate comprising an orientation film formed on the spacer, and an optical device using such a substrate.
  • by controlling the shape of the spacer formed on the substrate even when the alignment film is formed on the alignment film and the alignment treatment is performed on the alignment film, uniform alignment treatment can be performed without being affected by the step difference of the spacer, A substrate or the like capable of providing a device can be provided.
  • 1 to 4 are schematic views of the shape of the spacer of the present application.
  • 5 to 10 are views for explaining the shape of the spacer of the present application.
  • FIG. 11 is a view showing the shape of a mask which can be used for manufacturing the spacer of the present application according to an example.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of a process of fabricating a spacer using the mask shown in FIG.
  • FIG. 13 and 14 are schematic diagrams of the cross section of the alignment film formed on the spacer.
  • 15 to 17 are views for explaining the pitch between the spacers.
  • 18 is an illustration of a distribution diagram of spacers.
  • 19 is a diagram for explaining a method of implementing the irregularity degree.
  • Fig. 20 and 22 are photographs showing the shape of the spacer manufactured in the embodiment, and Fig. 21 is a photograph showing the case where an alignment film is formed on the spacer in Fig.
  • 23 to 25 are diagrams comparing the performance of the device of Example 7 and Comparative Example 1.
  • a concave portion 9011 is formed in a PET (poly (ethylene terephthalate)) body 901, and a light-shielding layer (AlO x N y) is formed on a surface on which the concave portion 9011 is not formed. (902) and then forming a release layer on the light-shielding layer (902) and the recess (9011).
  • the concave portion was formed in a hemispherical shape having a width of approximately 24 ⁇ to 26 ⁇ and approximately 9 ⁇ to 10 ⁇ .
  • the concave portion was formed such that the arrangement of the spacers was such that the degree of irregularity described in FIG. 19 was about 70%.
  • a crystalline ITO (Indium Tin Oxide) electrode layer was formed on a PC (polycarbonate) base layer (100 in FIG. 10), and a light shielding layer was formed thereon with a known material. Subsequently, about 2 to 3 mL of a mixture (UV resin) of a conventional ultraviolet curing type acrylate-based binder and an initiator used for manufacturing a column space was dropped on the light-shielding layer of the substrate layer. The mixture is then pressed with the imprinting mask to form a laminate including a base layer, an electrode layer, a light-shielding layer, a UV resin layer, and an imprinting mask layer, and the UV resin layer is cured . Through such a process, the condensing effect of the lens by the concave pattern of the mask 900 can be obtained, and the degree of curing of the cured portion can be increased.
  • UV resin ultraviolet curing type acrylate-based binder and an initiator used for manufacturing a column space
  • the uncured UV resin layer 200 is removed (developed), and the light shielding layer at the site where the uncured UV resin layer is removed is removed (etched) to form a semi-spherical shape on the ITO electrode layer and the shielding layer of the PC substrate layer Thereby forming spacers.
  • FIG. 20 shows a photograph of a hemispherical spacer manufactured in the above manner.
  • the hemispherical spacer shown in FIG. 20 had a hemispherical cross-section with a height of about 10 ⁇ m, a width of about 25 ⁇ m, and a maximum curvature of about 80 mm -1 . Further, the total height of the spacer was about 12 ⁇ to 13 ⁇ , and the width was about 25 ⁇ .
  • a conventional polyimide rubbing alignment film was coated on a substrate layer having a spacer as shown in Fig. 20, and rubbed to form an alignment film.
  • 21 is a view of an orientation film formed on the spacer as described above, and has a width of about 29 ⁇ and a height of about 11.5 ⁇ .
  • a hemispherical spacer was prepared in the same manner as in Example 1 except that the hemispherical spacer having five different heights of all the spacers was prepared by controlling the degree of squeezing of the imprinting mask.
  • the performance was compared using the substrate on which the alignment film prepared in Example 1 was formed and the substrate to which the conventional ball spacer as the spacer was applied.
  • the other conditions are the same except that the spacer and the ball spacer prepared in Example 1 are used as the spacer and the ball spacer, respectively.
  • FIG. 23 shows the result of evaluating the light leakage in the light shielding state when the substrate of Example 1 was applied
  • FIG. 24 shows the results of evaluating light leakage in the light shielding state of the device using the substrate to which the ball spacer was applied (Comparative Example 1) Results. 23 and 24, it can be confirmed that the generation of light leakage is suppressed by the uniform alignment treatment in the case of this embodiment.
  • Example 25 shows the results of evaluating the initial transmittance, the driving haze, the contrast ratio, and the image visibility of the device (CS, Example 7) to which the substrate of Example 1 was applied and the device (Ball (Comparative Example 1) , And it can be seen that the case of Example 7 shows better performance.

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Abstract

본 출원은 특정 형태의 스페이서가 형성되 기판, 상기 스페이서상에 형성된 배향막을 포함하는 기판 및 그러한 기판을 사용한 광학 디바이스에 대한 것이다. 본 출원에서는 기판상에 형성되는 스페이서의 형태를 제어함으로서, 그 상부에 배향막을 형성하고 배향 처리를 하는 경우에도 스페이서의 단차 등에 의한 영향 없이 균일한 배향 처리가 가능하고, 그에 따라 우수한 광학 성능의 광학 디바이스를 제공할 수 있는 기판 등이 제공될 수 있다.

Description

기판
본 출원은 2017년 6월 30일자 제출된 대한민국 특허출원 제10-2017-0083496호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 대한민국 특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 출원은 기판에 대한 것이다.
대향 배치된 2개의 기판의 사이에 액정 화합물, 또는 액정 화합물과 염료의 혼합물 등을 배치시켜서 광의 투과율이나 색상을 조절할 수 있도록 한 광학 디바이스는 공지이다. 예를 들면, 특허 문헌 1은 액정 호스트(liqid crystal host)와 이색성 염료 게스트(dichroic dye guest)의 혼합물을 적용한 소위 GH셀(Guest host cell)을 개시하고 있다.
이러한 장치에서는 상기 2개의 기판 사이의 간격을 유지하기 위해서 소위 스페이서가 상기 기판의 사이에 위치한다.
<선행기술문헌>
<특허문헌>
특허문헌 1: 유럽 특허공개공보 제0022311호
본 출원은 기판, 예를 들면, 스페이서를 포함하는 기판 또는 상기 기판의 스페이서상에 배향막이 형성된 기판을 제공한다.
본 출원의 기판은, 기재층 및 상기 기재층상에 존재하는 스페이서를 포함한다.
상기 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.
상기 기재층상에는 스페이서가 존재한다. 상기 스페이서는 상기 기재층에 고정되어 있을 수 있다. 이러한 경우에 상기 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 전극층이나 차광층 등이 예시될 수 있다.
상기 스페이서는, 적어도 상부에는 반구부가 형성되어 있는 반구형 스페이서일 수 있다. 이러한 반구부를 가지는 스페이서를 적용함으로써, 상기 스페이서가 형성된 기재층에 배향막을 형성한 후에 러빙 배향 또는 광배향 등의 배향 처리를 진행하는 경우에도 상기 스페이서에 의한 단차의 영향 없이 스페이서가 존재하는 영역에서도 균일한 배향 처리가 가능하게 된다. 이에 따라 본 출원의 기판을 적용한 광학 디바이스는 균일한 광학 성능을 나타낼 수 있다.
본 출원에서 용어 반구부는, 그 단면의 궤적이 소정 곡률을 가지는 곡선 형태를 포함하는 스페이서의 부위를 의미할 수 있다. 또한, 상기 반구부의 단면의 궤적은 적어도 곡률 중심이 상기 단면 궤적의 내부에 존재하는 곡선 부위를 포함할 수 있다.
일 예시에서 상기 반구부는, 그 단면 궤적의 최대 곡률이 2,000 mm-1 이하일 수 있다. 공지된 것과 같이 곡률은 선의 굽은 정도를 표현하는 수치이고, 해당 곡선의 소정의 지점의 접촉원의 반경인 곡률 반경의 역수로 정의된다. 직선의 경우, 곡률은 0이며, 곡률이 클수록 곡선은 더 굽어서 존재한다.
상기 반구부의 단면 궤적의 최대 곡률이 2,000 mm-1 이하가 되도록 반구부의 굽은 정도를 제어함으로 해서 해당 반구부의 상부에서 배향막의 배향 처리가 수행되는 경우에도 균일한 배향 처리가 진행될 수 있다. 상기에서 반구부의 단면 궤적을 확인하는 단면은, 상기 기재층에 대한 임의의 법평면일 수 있다. 또한, 최대 곡률은, 상기 반구부의 단면 궤적상에서 구해질 수 있는 모든 접촉원에 대한 곡률 중에서 가장 큰 곡률을 의미할 수 있다. 다시 말해서, 상기 반구부의 단면 궤적은 곡률이 2,000 mm-1를 초과할 정도로 굽어진 부위를 포함하지 않을 수 있다.
상기 최대 곡률은 다른 예시에서 1,800 mm-1 이하, 1,600 mm-1 이하, 1,400 mm-1 이하, 1,200 mm-1 이하, 1,000 mm-1 이하, 900 mm-1 이하, 950 mm-1 이하, 850 mm-1 이하, 800 mm-1 이하, 750 mm-1 이하, 700 mm-1 이하, 650 mm-1 이하, 600 mm-1 이하, 550 mm-1 이하, 500 mm-1 이하, 450 mm-1 이하, 400 mm-1 이하, 350 mm-1 이하, 300 mm-1 이하, 250 mm-1 이하, 200 mm-1 이하 또는 150 mm-1 이하 정도일 수 있다. 상기 최대 곡률은, 다른 예시에서 5 mm-1 이상, 10 mm-1 이상, 15 mm-1 이상, 20 mm-1 이상, 25 mm-1 이상, 30 mm-1 이상, 35 mm-1 이상, 40 mm-1 이상, 45 mm-1 이상 또는 50 mm-1 이상일 수 있다.
상기 반구부의 단면 궤적은 곡률이 0인 부위, 즉 직선 형태의 부위를 포함하거나, 포함하지 않을 수 있다.
예를 들면, 도 1은 상기 곡률이 0인 부위를 포함하지 않는 반구부의 단면 궤적의 예시이고, 도 2는 곡률이 0인 부위를 포함하는 반구부의 단면 궤적의 예시이다.
상기 스페이서는 상기와 같은 반구부를 적어도 상부에 포함한다. 본 명세서에서 용어 상부는, 기재층에서 상기 기재층상에 형성된 스페이서를 향하는 방향을 의미하고, 하부는 상기 상부의 반대 방향을 의미한다.
스페이서는 상기 반구부를 포함하는 한, 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 반구형 스페이서는, 도 1 또는 2에 나타난 것처럼 기재층(100) 표면상에 상기 반구부가 직접 형성된 형태이거나, 도 3 또는 4에 나타난 것처럼 상부에 상기 반구부를 포함하는 기둥 형태의 스페이서일 수 있다.
또한, 상기 반구형 스페이서의 반구부는, 도 1 또는 도 3에 나타난 바와 같이 그 단면 궤적이 곡률이 0인 부위를 포함하지 않을 수 있으며, 또는 도 2나 도 4에 나타난 것처럼 그 단면 궤적이 곡률이 0인 부위(정상부에 평편한 면)를 포함하는 것일 수도 있다. 이하, 명세서에서는, 편의상 도 1 또는 3의 스페이서의 반구부와 같은 형태의 반구부를 통상 반구부로 호칭하고, 도 2 또는 4의 스페이서의 반구부와 같이 상부에 평편한 면이 형성되어 있는 형태의 반구부를 평편 반구부라고 호칭할 수 있다.
도 1 내지 4에서 H2는 반구부의 높이이고, R은 반구부의 곡률 반경이며, W1은 평편 반구부의 평편한 면의 길이(폭)이며, W2는 스페이서의 폭이고, H1은 스페이서의 전체 높이에서 반구부의 높이(H2)를 뺀 값이다.
상기 반구부는 완전한 반구 형태이거나 혹은 대략적으로 반구 형태를 가지는 것일 수 있다. 완전한 반구 형태는 후술하는 관계식 1을 만족하는 반구 형태이고, 대략적인 반구 형태는 하기 관계식 2 내지 4 중 어느 하나를 만족하는 반구 형태일 수 있다.
상기 반구부는 그 단면 형태가 하기 관계식 1 내지 4 중 어느 하나를 만족하는 형태일 수 있다.
[관계식 1]
a = b = R
[관계식 2]
a ≠ b = R or b≠a = R
[관계식 3]
a = b < R
[관계식 4]
a ≠ b < R
관계식 1 내지 4에서 a는 반구부 단면의 가상 접촉원의 중심에서 측정한 반구부 단면의 수평 길이이고, b는 반구부 단면의 가상 접촉원의 중심에서 측정한 반구부 단면의 수직 길이며, R은 반구부 단면의 가상 접촉원의 곡률 반경이다.
관계식 1 내지 4에서의 곡률 반경은 도 1 내지 4의 R로 표시되어 있는 길이에 대응한다.
관계식 1 내지 4에서 가상 접촉원은, 반구부를 형성하는 곡선에 접하는 복수의 가상의 접촉원 중에서 가장 곡률 반경이 큰 접촉원을 의미할 수 있다.
반구부가 도 1 및 3에 나타난 것과 같은 통상 반구부라면, 반구부 전체의 단면이 곡선이기 때문에 해당 곡선의 임의의 지점하는 복수의 가상의 접촉원 중에서 가장 곡률 반경이 큰 접촉원이 관계식 1 내지 4에서 말하는 가상 접촉원일 수 있다. 또한, 반구부가 도 2 및 4에 나타난 것과 같이 평편 반구부라면, 반구부 단면 중에서 상부의 평편한 선을 제외한 양측 곡선의 임의의 지점하는 복수의 가상의 접촉원 중에서 가장 곡률 반경이 큰 접촉원이 관계식 1 내지 4에서 말하는 가상 접촉원이 된다.
관계식 1 내지 4에서 수평 길이는, 상기 가상 접촉원의 중심점에서 기재층 표면(도 1 내지 4의 부호 100)과 수평한 방향으로 측정한 길이고, 수직 길이는 상기 가상 접촉원의 중심점에서 기재층 표면(도 1 내지 4의 부호 100)과 수직한 방향으로 측정한 길이다.
따라서, 관계식 1 내지 4에서 a는 반구부 단면의 상기 가상 접촉원의 중심에서부터 수평 방향으로 진행하면서 측정한 반구부가 종료되는 지점까지의 길이다. 이러한 수평 길이는 상기 가상 접촉원의 중심에서 우측 방향으로 진행하면서 측정되는 길이와 좌측 방향으로 진행하면서 측정되는 2개의 길이가 있을 수 있는데, 관계식 1 내지 4에서 적용되는 a는 상기 2개의 길이 중에서 짧은 길이를 의미한다. 도 1 및 3의 형태의 반구부의 경우 상기 수평 길이(a)는 스페이서의 폭(W2)의 1/2에 대응하는 수치이다. 또한, 도 2 및 4와 같은 경우에 상기 수평 길이(a)의 2배에 평편부의 길이(폭)(W1)를 더한 수치(2a+W1)가 스페이서의 폭(W2)에 대응할 수 있다.
관계식 1 내지 4에서 b는 반구부 단면의 상기 가상 접촉원의 중심에서부터 수직 방향으로 상부로 진행하면서 반구부와 최초로 만나는 지점까지의 길이다. 이러한 수직 길이(b)는 통상적으로 반구부의 높이, 예를 들면, 도 1 내지 4에서 부호 H2로 표시되는 길이와 대략 동일할 수 있다.
도 5는, 상기 관계식 1을 만족하는 반구부의 단면 곡선의 형태로서 반구부의 곡선이 완전한 원의 곡선, 즉 상기 가상 접촉원과 일치하는 곡선을 가지는 경우를 나타낸다.
또한, 도 6 내지 10은 관계식 2 내지 4 중 어느 하나를 만족하는 대략적인 반구부의 곡선 형태를 나타낸다.
상기 스페이서의 하부, 예를 들면, 상기 기재층측과 접촉하는 하부에는 그 단면 궤적이 곡률 중심이 상기 단면의 외부에 형성되는 곡선 형태인 테이퍼부가 형성되어 있을 수 있다. 이러한 형태에 의해 본 출원의 스페이서의 특유의 형상에 따른 우수한 효과, 예를 들면, 균일한 배향 처리의 달성 등이 보다 향상될 수 있다.
상기와 같은 형태의 스페이서의 치수는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 목적하는 광학 디바이스의 셀갭(cell gap)이나, 개구율 등을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다.
예를 들면, 상기 반구부의 높이(도 1 내지 4에서의 H2)는 1㎛ 내지 20㎛의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 높이는 다른 예시에서 2㎛ 이상, 3㎛ 이상, 4㎛ 이상, 5㎛ 이상, 6㎛ 이상, 7㎛ 이상, 8㎛ 이상, 9㎛ 이상, 10㎛ 이상 또는 11㎛ 이상일 수 있다. 상기 높이는 또한 다른 예시에서 19㎛ 이하, 18㎛ 이하, 17㎛ 이하, 16㎛ 이하, 15㎛ 이하, 14㎛ 이하, 13㎛ 이하, 12㎛ 이하 또는 11㎛ 이하일 수 있다.
또한, 상기 반구부의 폭(도 1 내지 4에서의 W2)은, 2㎛ 내지 40㎛의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 폭은 다른 예시에서 4㎛ 이상, 6㎛ 이상, 8㎛ 이상, 10㎛ 이상, 12㎛ 이상, 14㎛ 이상, 16㎛ 이상, 18㎛ 이상, 20㎛ 이상 또는 22㎛ 이상일 수 있다. 상기 폭은 다른 예시에서 38㎛ 이하, 36㎛ 이하, 34㎛ 이하, 32㎛ 이하, 30㎛ 이하, 28㎛ 이하, 26㎛ 이하, 24㎛ 이하 또는 22㎛ 이하일 수 있다.
상기 스페이서의 높이는, 스페이서가 도 1 또는 2와 같은 형태인 경우에 상기 기술한 반구부의 높이와 동일하고, 도 3 및 4와 같은 형태의 경우, 상기 반구부의 높이에 기둥부의 높이(H1)를 더한 수치일 수 있다. 상기 높이는 일 예시에서 1㎛ 내지 50㎛의 범위 내에 있을 수 있다.
상기 높이는 다른 예시에서 3㎛ 이상, 5㎛ 이상, 7㎛ 이상, 9㎛ 이상, 11㎛ 이상, 13㎛ 이상, 15㎛ 이상, 17㎛ 이상, 19㎛ 이상, 21㎛ 이상, 23㎛ 이상, 25㎛ 이상 또는 27㎛ 이상일 수 있다. 상기 높이는 다른 예시에서 48㎛ 이하, 46㎛ 이하, 44㎛ 이하, 42㎛ 이하, 40㎛ 이하, 38㎛ 이하, 36㎛ 이하, 34㎛ 이하, 32㎛ 이하, 30㎛ 이하, 28㎛ 이하 또는 26㎛ 이하일 수 있다.
상기와 같이 반구형 스페이서 또는 반구 기둥형 스페이서의 치수를 제어함으로써, 스페이서 상부에 형성된 배향막에 대해서도 균일한 배향 처리가 가능하고, 균일한 셀갭의 유지가 가능하여, 상기 기판이 광학 디바이스의 제조에 적용되었을 때에 해당 디바이스의 성능을 우수하게 유지할 수 있다.
상기 스페이서는, 공지의 소재를 사용하여 형성할 수 있다. 일 예시에서 상기 스페이서는, 자외선 경화형 수지를 포함하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 후술하는 임프린팅 방식으로 자외선 경화형 화합물의 형상을 목적하는 형태를 형성할 수 있는 상태로 유지한 상태에서 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 계열 고분자 재료 또는 에폭시 계열의 고분자 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원에서 상기와 같은 재료를 적용하여 전술한 형태의 스페이서를 제조하는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 스페이서는 임프린팅 방식을 적용하여 제조할 수 있다.
예를 들면, 도 11에 모식적으로 나타난 바와 같은 임프린팅 마스크를 적용하여 상기 스페이서를 제조할 수 있다. 도 11의 마스크는 광투과성, 예를 들면 자외선 투과성의 본체(901)의 일 표면에 오목한 반구 형상(9011)이 형성되어 있고, 상기 반구 형상(9011)이 형성되어 있는 본체(901)의 표면에서 반구 형상이 형성되어 있지 않은 부분에는 차광막(902)이 형성되어 있는 형태이다. 필요한 경우에 상기 차광막(902)이 형성되어 있는 본체(901)의 표면에는 적절한 이형 처리가 되어 있을 수 있다.
상기와 같은 형태의 마스크를 사용하여 상기 스페이서를 제조하는 예시적인 공정이 도 12에 도시되어 있다. 도 12과 같이 우선 기재층(100)의 표면에 자외선 경화형 화합물의 층(200)을 형성하고, 그 층(200)상에 상기 마스크(900)를 압착한다. 그 후 상기 마스크(900)의 상부에서 자외선 등을 조사하여 상기 화합물의 층(200)을 경화시키면, 마스크(900)에 형성된 반구 형태에 따라서 상기 화합물이 경화되어 스페이서가 형성된다. 그 후 마스크(900)를 제거하고, 미경화된 화합물을 제거함으로써 스페이서를 기재층(100)상에 고정된 형태로 형성할 수 있다.
상기 과정에서 조사되는 자외선의 광량, 마스크의 압착 정도 및/또는 마스크(900)의 반구 형상의 형태 등을 조절함으로써 목적하는 반구형 또는 반구 기둥형 스페이서를 제조할 수 있다.
본 출원의 기판은, 상기 기재층과 스페이서에 추가로 광학 디바이스의 구동에 요구되는 다른 요소를 포함할 수 있다. 이러한 요소는 다양하게 공지되어 있으며, 대표적으로는 전극층 또는 차광층 등이 있다. 일 예시에서 상기 기판은, 상기 기재층과 상기 스페이서의 사이에 전극층 및/또는 차광층을 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.
차광층으로도 공지의 소재가 적용될 수 있고, 예를 들면, 일반적으로 적용되는 금속층, 금속 산화물층, 금속 질화물층 또는 금속 산질화물층이나, 유기 안료 및/또는 무기 안료를 포함하는 층 등이 예시될 수 있다.
본 출원의 기판은 또한 상기 기재층과 스페이서상에 존재하는 배향막을 추가로 포함할 수 있다.
따라서, 다른 예시적인 본 출원의 기판은, 기재층; 상기 기재층상에 존재하는 스페이서; 및 상기 기재층과 스페이서상에 형성된 배향막을 포함할 수 있다.
상기에서 기재층과 스페이서에 대한 구체적인 내용은 상기 기술한 바와 같다.
또한, 상기 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.
다만, 상기 배향막은 전술한 바와 같은 특유의 형태의 스페이서상에 형성됨으로써 역시 특유의 형상을 가질 수 있다. 이러한 배향막의 형상은 그 하부에 존재하는 스페이서의 형상에 추종하는 형상을 가질 수 있다. 도 13은, 상기 배향막의 단면 궤적을 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 13은, 상기 스페이서상에 형성된 배향막 단면 형태의 예시로서, 소정의 폭(W3)과 높이(H3)를 가지면서 상부가 곡률 중심이 단면 내측에 형성되는 반구 형태를 나타낸다.
예를 들면, 상기 배향막도 그 상부에 전술한 반구부를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 반구부는, 스페이서의 경우와 같이 그 단면 궤적의 최대 곡률이 2,000 mm-1 이하일 수 있다. 상기 최대 곡률은 다른 예시에서 1,800 mm-1 이하, 1,600 mm-1 이하, 1,400 mm-1 이하, 1,200 mm-1 이하, 1,000 mm-1 이하, 900 mm-1 이하, 950 mm-1 이하, 850 mm-1 이하, 800 mm-1 이하, 750 mm-1 이하, 700 mm-1 이하, 650 mm-1 이하, 600 mm-1 이하, 550 mm-1 이하, 500 mm-1 이하, 450 mm-1 이하, 400 mm-1 이하, 350 mm-1 이하, 300 mm-1 이하, 250 mm-1 이하, 200 mm-1 이하 또는 150 mm-1 이하 정도일 수 있다. 상기 최대 곡률은, 다른 예시에서 5 mm-1 이상, 10 mm-1 이상, 15 mm-1 이상, 20 mm-1 이상, 25 mm-1 이상, 30 mm-1 이상, 35 mm-1 이상, 40 mm-1 이상, 45 mm-1 이상 또는 50 mm-1 이상일 수 있다.
상기 배향막의 반구부의 단면 궤적도 곡률이 0인 부위, 즉 직선 형태의 부위를 포함하거나, 포함하지 않을 수 있다.
상기와 같은 스페이서상에 형성된 배향막의 높이 내지 폭도 그 하부에 존재하는 스페이서의 높이와 폭, 그리고 형성된 배향막의 두께 등에 따라 결정되는 것으로 특별히 제한되는 것은 아니다.
예를 들면, 상기 반구부의 높이(도 13의 H3)는 1㎛ 내지 50㎛의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 높이는 다른 예시에서 2㎛ 이상, 3㎛ 이상, 4㎛ 이상, 5㎛ 이상, 6㎛ 이상, 7㎛ 이상, 8㎛ 이상, 9㎛ 이상, 10㎛ 이상 또는 11㎛ 이상일 수 있다. 상기 높이는 또한 다른 예시에서 48㎛ 이하, 46㎛ 이하, 44㎛ 이하, 42㎛ 이하, 40㎛ 이하, 38㎛ 이하, 36㎛ 이하, 34㎛ 이하, 32㎛ 이하, 30㎛ 이하, 28㎛ 이하, 26㎛ 이하, 24㎛ 이하, 22㎛ 이하 19㎛ 이하, 18㎛ 이하, 17㎛ 이하, 16㎛ 이하, 15㎛ 이하, 14㎛ 이하, 13㎛ 이하, 12㎛ 이하 또는 11㎛ 이하일 수 있다.
또한, 상기 반구부의 폭(도 13의 W3)은, 1㎛ 내지 80㎛의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 폭은 다른 예시에서 2㎛ 이상, 3㎛ 이상, 4㎛ 이상, 6㎛ 이상, 8㎛ 이상, 10㎛ 이상, 12㎛ 이상, 14㎛ 이상, 16㎛ 이상, 18㎛ 이상, 20㎛ 이상 또는 22㎛ 이상일 수 있다. 상기 폭은 다른 예시에서 78㎛ 이하, 76㎛ 이하, 74㎛ 이하, 72㎛ 이하, 70㎛ 이하, 68㎛ 이하, 66㎛ 이하, 64㎛ 이하, 62㎛ 이하, 60㎛ 이하, 58㎛ 이하, 56㎛ 이하, 54㎛ 이하, 52㎛ 이하, 50㎛ 이하, 48㎛ 이하, 46㎛ 이하, 44㎛ 이하, 42㎛ 이하, 40㎛ 이하, 38㎛ 이하, 36㎛ 이하, 34㎛ 이하, 32㎛ 이하, 30㎛ 이하, 28㎛ 이하, 26㎛ 이하, 24㎛ 이하 또는 22㎛ 이하일 수 있다.
전술한 것과 같이 본 출원의 기판의 경우, 스페이서의 형태를 특유의 형태로 조절하는 것에 의해서 스페이서상에 형성된 배향막의 배향 처리도 스페이서의 단차의 영향을 받지 않고, 균일하게 수행될 수 있다.
이러한 효과를 극대화하기 위해서 상기 배향막의 형태가 추가로 제어될 수 있다.
예를 들면, 상기 배향막의 단면은 도 13 및 14에 나타난 것과 같이 상기 배향막 단면에서 기재층과 접하는 지점에서 상부로 향하는 영역은 곡률 중심이 상기 단면의 외측에 형성되는 곡선 형태일 수 있다. 이러한 형태는, 예를 들면, 상기 스페이서의 형태와 배향막의 형성 조건에 따라서 형성될 수 있다. 이에 의해 상기 배향막에 러빙 처리와 같은 배향 처리가 수행되는 경우에도 스페이서의 단차에 영향을 받지 않는 균일한 배향 처리가 수행될 수 있다.
상기 기재층은 상기 언급한 바와 같은 반구형 스페이서를 포함하여, 그와 동일하거나 다른 스페이서들을 포함함으로써 복수의 스페이서들을 포함할 수 있다. 이러한 복수의 스페이서들은, 상기 기재층상에서 소정의 규칙성과 불규칙성을 동시에 가지면서 배치되어 있을 수 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 규칙적일 수 있다.
즉, 하나의 예시에서 상기 기재층상에 배치되는 스페이서의 적어도 일부는 서로 상이한 피치를 가지도록 배치될 수 있다.
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.
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 15는, 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 것이어서, 예를 들면, 도 16과 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 17은, 상기 10P를 한 변의 길이로 하는 정사각형 영역(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.
또한, 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.
또한, 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.
또한, 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 약 100㎛ 내지 1,000㎛의 범위 내에서 결정될 수 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.
또한, 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 또는 0.03 이하일 수 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 이하일 수 있고, 그 하한은 전술한 것과 같이 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 0일 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 하였을 때에 구해지는 비율이다.
이러한 분포도의 예시는 도 18에 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 0.6 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㎛ 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 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 19는, 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 반경을 가지는 원 영역을 지정하고, 그 영역 내에서 상기 하나의 스페이서가 무작위적으로 이동할 수 있도록 프로그램을 셋팅한다. 예를 들어, 도 19는 상기 길이 P 대비 50%의 길이(0.5P)의 반경을 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 반경이 되는 길이 P에 대한 비율이 불규칙도로 정의될 수 있다. 예를 들어, 도 19에 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.
또한, 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.
또한, 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 전술한 리소그라피 또는 임프린팅 방식 등에 적용하여 상기와 같은 스페이서를 구현할 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.
본 출원은 특정 형태의 스페이서가 형성되 기판, 상기 스페이서상에 형성된 배향막을 포함하는 기판 및 그러한 기판을 사용한 광학 디바이스에 대한 것이다. 본 출원에서는 기판상에 형성되는 스페이서의 형태를 제어함으로서, 그 상부에 배향막을 형성하고 배향 처리를 하는 경우에도 스페이서의 단차 등에 의한 영향 없이 균일한 배향 처리가 가능하고, 그에 따라 우수한 광학 성능의 광학 디바이스를 제공할 수 있는 기판 등이 제공될 수 있다.
도 1 내지 4는 본 출원의 스페이서의 형태의 모식도이다.
도 5 내지 10은, 본 출원의 스페이서의 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 예시에 따라서 본 출원의 스페이서의 제작에 사용될 수 있는 마스크의 형태를 나타내는 도면이다.
도 12는, 도 11에 나타난 마스크를 사용하여 스페이서를 제작하는 과정의 모식도이다.
도 13 및 14는, 스페이서상에 형성된 배향막의 단면의 모식도이다.
도 15 내지 17은 스페이서간의 피치를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 스페이서의 분포도의 예시이다.
도 19는 불규칙도를 구현하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 20 및 22은, 실시예에서 제조된 스페이서의 형태를 보여주는 사진이고, 도 21는 도 20의 스페이서상에 배향막이 형성된 경우를 보여주는 사진이다.
도 23 내지 25는 실시예 7 및 비교예 1의 디바이스의 성능을 비교하는 도면이다.
이하 실시예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1.
도 11에 나타난 바와 같은 형태의 임프린팅 마스크를 제조하고, 그를 사용하여 반구형 스페이서를 제조하였다. 임프린팅 마스크는 도 11에 나타난 형태에 따라서 PET(poly(ethylene terephthalate)) 본체(901)에 오목부(9011)를 형성하고, 오목부(9011)가 형성되어 있지 않은 면에 차광층(AlOxNy)(902)을 형성한 후에 상기 차광층(902)과 오목부(9011)상에 이형층을 형성하여 제조하였다. 이 때 오목부는 폭이 대략 24㎛ 내지 26㎛의 범위 내이고, 대략 9㎛ 내지 10㎛ 정도인 반구 형상으로 형성하였다. 또한, 스페이서의 배치가 도 19에 기재된 불규칙도가 약 70% 정도가 되도록 상기 오목부를 형성하였다.
PC(polycarbonate) 기재층(도 10의 100)상에 결정질의 ITO(Indium Tin Oxide) 전극층을 형성하고, 그 위에 공지의 소재로 차광층을 형성하였다. 이어서, 상기 기재층의 차광층상에 컬럼 스페이스 제조에 사용되는 통상의 자외선 경화형 아크릴레이트 계열 바인더 및 개시제의 혼합물(UV 레진)을 약 2 내지 3 mL 정도 적가(dropping)하였다. 이어서 상기 임프린팅 마스크로 상기 적가된 혼합물을 압착하여, 기재층, 전극층, 차광층, UV 레진층 및 임프린팅 마스크층을 포함하는 적층체를 형성한 상태로 자외선을 조사하여 상기 UV 레진층을 경화시켰다. 이와 같은 공정을 통해 마스크(900)의 오목부 패턴에 의한 렌즈의 집광 효과를 얻을 수 있어서 경화 부위의 경화도를 높일 수 있다.
그 후, 미경화된 UV 레진층(200)을 제거(현상)하고, 미경화된 UV 레진층이 제거된 부위의 차광층을 제거(에칭)하여, PC 기재층의 ITO 전극층 및 차광층상에 반구형 스페이서를 형성하였다.
도 20은 상기와 같은 방식으로 제조된 반구형 스페이서의 사진을 나타낸다. 도 20에 나타난 반구형 스페이서는 반구부 단면의 높이가 약 10㎛ 정도이고, 폭은 약 25㎛ 정도였으며, 최대 곡률은 약 80 mm-1 정도였다. 또한, 스페이서의 전체 높이는 약 12㎛ 내지 13㎛ 정도이고, 폭은 약 25㎛ 정도였다.
도 20에 나타난 바와 같은 스페이서가 형성된 기재층상에 통상의 폴리이미드 러빙 배향막을 도포하고, 러빙하여 배향막을 형성하였다.
도 21는 상기와 같은 스페이서상에 형성된 배향막의 도면이고, 폭은 약 29㎛ 정도이며, 높이는 약 11.5㎛ 정도이다.
실시예 2 내지 6.
실시예 1과 같은 방식으로 반구형 스페이서를 제작하되, 임프린팅 마스크의 압착 정도를 조절하여 전체 스페이서의 높이가 다른 5종의 반구형 스페이서를 추가로 제조하였다.
도 22는, 상기와 같은 방식으로 각각 제조된 스페이서로서, 좌측 상단부터 우측으로 3개의 사진은 각각 전체 높이가 각각 9.5㎛ (최대 곡률: 약 105 mm-1), 10㎛ (최대 곡률: 약 100 mm-1) 및 10.5㎛ (최대 곡률: 약 95 mm- 1)인 스페이서의 사진이고, 좌측 하단부터 우측으로 2개의 사진은 각각 전체 높이가 11㎛ (최대 곡률: 약 90 mm-1) 및 12㎛ (최대 곡률: 약 83 mm- 1)인 스페이서의 사진이다.
실시예 7 및 비교예 1.
실시예 1에서 제조한 배향막이 형성된 기판과 기존 통상의 스페이서인 볼 스페이서를 적용한 기판을 사용하여 성능을 비교하였다. 상기 양자는 스페이서로서 실시예 1에서 제조한 스페이서와 볼 스페이서를 각각 사용한 것을 제외하면 다른 조건은 동일하다.
상기 스페이서 및 그 상부에 배향막이 형성된 기판을 다른 PC 기판과 대향 배치시킨 후에 그 사이에 액정 화합물과 이색성 염료를 주입하여 전기적 신호를 통해 차광 및 투광 상태가 구현되는 디바이스를 각각 제조하였다. 도 23은 상기 실시예 1의 기판을 적용한 경우에 차광 상태에서의 빛샘을 평가한 결과이고, 도 24는 상기 볼 스페이서를 적용한 기판을 적용한 디바이스(비교예 1)의 차광 상태에서의 빛샘을 평가한 결과이다. 도 23과 24의 비교로부터, 본 실시예의 경우 균일한 배향 처리에 의해 빛샘 발생이 억제되는 것을 확인할 수 있다.
도 25는, 상기 실시예 1의 기판을 적용한 디바이스(CS, 실시예 7)와 볼 스페이서를 적용한 디바이스(Ball, 비교예 1)의 초기 투과율, 구동 Haze, Contrast Ratio 및 이미지 시인성을 평가한 결과를 나타내는데, 실시예 7의 경우가 보다 우수한 성능을 보여주고 있음을 알 수 있다.

Claims (15)

  1. 기재층 및 상기 기재층상에 존재하는 스페이서로서, 상부에 반구부를 가지는 반구형 스페이서를 포함하는 기판.
  2. 제 1 항에 있어서, 반구부의 단면 궤적의 최대 곡률이 2,000 mm-1 이하인 기판.
  3. 제 2 항에 있어서, 반구부의 단면 궤적은 곡률이 0 mm-1인 궤적을 포함하지 않는 기판.
  4. 제 1 항에 있어서, 반구부의 높이는 1㎛ 내지 20㎛의 범위 내에 있는 기판.
  5. 제 1 항에 있어서, 반구부의 폭은 2㎛ 내지 40㎛의 범위 내에 있는 기판.
  6. 제 1 항에 있어서, 스페이서의 높이가 1㎛ 내지 50㎛의 범위 내에 있는 기판.
  7. 제 1 항에 있어서, 스페이서의 하부에는 그 단면 궤적이 곡률 중심이 상기 단면의 외부에 형성되는 곡선 형태인 테이퍼부가 형성되어 있는 기판.
  8. 기재층; 상기 기재층상에 존재하는 스페이서; 및 상기 기재층과 스페이서상에 형성된 배향막을 포함하는 기판으로서,
    상기 스페이서상에 형성된 배향막의 상부가 반구 형태를 가지는 기판.
  9. 제 8 항에 있어서, 반구 형태의 단면 궤적의 최대 곡률이 2,000 mm-1 이하인 기판.
  10. 제 9 항에 있어서, 반구 형태의 단면 궤적은 곡률이 0 mm-1인 궤적을 포함하지 않는 기판.
  11. 제 8 항에 있어서, 스페이서상에 형성된 배향막의 높이가 1㎛ 내지 50㎛의 범위 내인 기판.
  12. 제 8 항에 있어서, 스페이서상에 형성된 배향막의 폭이 1㎛ 내지 80㎛의 범위 내인 기판.
  13. 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서, 기재층상에 존재하는 복수의 스페이서가 존재하고, 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 이하인 기판.
  14. 제 1 항 또는 제 8 항의 기판 및 상기 기판과 대향 배치되어 있고, 상기 기판의 스페이서에 의해 상기 기판과의 간격이 유지된 제 2 기판을 포함하는 광학 디바이스.
  15. 제 14 항에 있어서, 기판 사이의 간격에는 액정 물질이 존재하는 광학 디바이스.
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