WO2019103533A1 - 기판의 제조 방법 - Google Patents

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WO2019103533A1
WO2019103533A1 PCT/KR2018/014542 KR2018014542W WO2019103533A1 WO 2019103533 A1 WO2019103533 A1 WO 2019103533A1 KR 2018014542 W KR2018014542 W KR 2018014542W WO 2019103533 A1 WO2019103533 A1 WO 2019103533A1
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photosensitive resin
layer
resin composition
substrate
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PCT/KR2018/014542
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이준행
이연근
김정두
서한민
송철옥
배남석
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주식회사 엘지화학
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    • G02F1/13398—Spacer materials; Spacer properties

Definitions

  • the present application relates to a method of manufacturing 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.
  • so-called spacers are disposed between the substrates in order to maintain the distance between the two substrates.
  • the spacer As the spacer, a so-called ball (or bead) spacer and a column spacer are typically used.
  • the column spacer is a fixed form on a substrate and is generally formed by exposing and developing a photosensitive resin. 1, the spacer 40 may be formed by forming a photosensitive resin layer 20 on the substrate base layer 10, irradiating light (arrow) via the mask 30, Is formed on the substrate base layer 10 in such a manner as to remove the exposed or unexposed portions.
  • Patent Document 1 European Patent Publication No. 0022311
  • the present application relates to a method of manufacturing a substrate including a substrate, for example, a spacer.
  • the present application provides a method of manufacturing a substrate which can uniformly form spacers to maintain a uniform cell gap at the time of manufacturing a device and can freely control the cell gap range according to purposes The purpose is to do one thing.
  • a manufacturing method of a substrate of the present application includes a step of exposing and developing a photosensitive resin composition layer formed on the surface of a substrate base layer to produce a spacer.
  • a layer of a photosensitive resin composition containing a photosensitive resin and beads is used as the photosensitive resin composition layer in the above exposure and development processes.
  • the photosensitive resin composition layer 50 on the substrate base layer 10 exposed through the mask 30 may contain beads 501 together with the photosensitive resin have.
  • the height of the entire photosensitive resin composition layer region can be uniformly maintained during the exposure and development of the photosensitive resin composition layer.
  • the method of manufacturing a substrate according to the present application can form a spacer of a uniform height on a substrate base layer.
  • the size (height) of the spacer can be freely controlled according to a desired cell gap, and even if a spacer having a high height is manufactured, .
  • the beads present in the photosensitive resin layer may be removed in the subsequent developing step in the exposure step, or may remain in the spacer.
  • the substrate base layer any substrate layer used in a substrate in a configuration of a known optical device such as, for example, a liquid crystal display (LCD) can be applied without particular limitation.
  • the substrate 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.
  • the substrate base layer to which the present application is applied other elements required for driving the optical device may be formed in addition to the photosensitive resin composition layer.
  • These elements are variously known, and typically include an electrode layer or a light-shielding layer.
  • the electrode layer and the light shielding layer may be formed, for example, between the base layer and the photosensitive resin composition layer.
  • the electrode layer a known material can be applied.
  • 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,
  • An oxide material such as ZnO, SnO 2 or In 2 O 3 , a metal nitrides such as gallium nitride, metal serenides such as zinc serenide, 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 method of forming the photosensitive resin composition layer on the substrate base layer as described above is not particularly limited.
  • a coating liquid formed by blending known additives in a photosensitive resin, such as is performed in a general column spacer manufacturing process is coated on a substrate base layer to an appropriate thickness, and a coating liquid containing beads in the coating liquid is used To form the photosensitive resin composition layer.
  • the kind of the photosensitive resin which can be applied at this time is not particularly limited, and a known photosensitive resin may be used.
  • materials of a type that is cured by irradiation with light such as ultraviolet rays are used, examples of which include an epoxy resin, an acrylic resin, an oxetane resin, or a thiol-resin (a thiol- And the like) are known, but the kinds of materials applicable in the present application are not limited to the above.
  • photosensitive resin in the present application may include monomer or oligomer components that can be cured or crosslinked into a resin component by light irradiation or the like as well as a component itself in a resin form.
  • the proportion of the photosensitive resin in the photosensitive resin composition layer is not particularly limited. In one example, the proportion of the photosensitive resin in the photosensitive resin composition is about 50 wt% or more, 55 wt% or more, 60 wt% or more, 65 wt% or more, 70 wt% or more, 75 wt% or more, 85% by weight or more, or 90% by weight or more.
  • the upper limit of the ratio is not particularly limited. For example, the ratio of the photosensitive resin may be less than about 100% by weight, 95% by weight or 90% by weight or less.
  • a bead is contained in the photosensitive resin composition layer together with the above photosensitive resin. By applying the beads, spacers of uniform height can be easily manufactured along the desired height.
  • the shape of the beads is not particularly limited. That is, if the height of the photosensitive resin composition layer or the spacer can be uniformly maintained during the exposure and development processes according to the purpose of the present application, all the beads of various shapes can be applied.
  • the bead may have a spherical shape, a columnar shape, a polygonal shape, or an amorphous shape.
  • the bead may be a columnar shape, a polygonal column shape such as an elliptical column shape or a square column shape.
  • the size of the beads can be determined by the height of the spacer according to the desired cell gap.
  • the bead comprises: And may have a size within the range of about 1 [mu] m to 50 [mu] m.
  • the size may be a particle diameter when the bead is a spherical shape, a height thereof when a bead is a columnar shape, a maximum or a small size when a bead is a polygonal shape or the like.
  • the size of the beads may be 2 ⁇ or more, 2.5 ⁇ or more, 3 ⁇ or more, 3.5 ⁇ or more, 4 ⁇ or more, 4.5 ⁇ or more, 5 ⁇ or more, 5.5 ⁇ or more, 6 ⁇ or more, Or more, 45 ⁇ ⁇ or less, 40 ⁇ ⁇ or less, 35 ⁇ ⁇ or less, 30 ⁇ ⁇ or less, 25 ⁇ or less, 20 ⁇ ⁇ or less, Or 15 mu m or less, but this size can be changed according to purposes.
  • the beads to be added to the photosensitive resin composition layer from the viewpoint of forming a spacer having a uniform height may be required to have a uniform size distribution.
  • the material of the bead used in the present application is not particularly limited, and known organic or inorganic beads can be used.
  • beads of polymeric materials such as acrylic beads, silicon beads, urethane beads, polystyrene beads or epoxy beads, or inorganic beads such as silica beads, talc beads or zeolite beads can be used.
  • the photosensitive resin composition layer may include 0.01 to 10 parts by weight of beads relative to 100 parts by weight of the photosensitive resin.
  • the ratio of the beads added at this time can be changed according to the purpose, and can be adjusted in consideration of, for example, the height uniformity along the height of the desired spacer.
  • the photosensitive resin composition layer may contain other components known in addition to the photosensitive resin and the bead.
  • the components that may be contained in this case include, but are not limited to, crosslinking agents, initiators, pigments, surfactants, and leveling agents.
  • the dye may be included, for example, when formation of a black spacer is required depending on the purpose.
  • the thickness of the above-mentioned photosensitive resin composition layer is not particularly limited and can be adjusted according to the purpose.
  • the thickness of the composition layer may be in the range of about 1 [mu] m to 50 [mu] m.
  • the thickness may be, for example, at least 2 ⁇ , at least 2.5 ⁇ , at least 3 ⁇ , at least 3.5 ⁇ , at least 4 ⁇ , at least 4.5 ⁇ , at least 5 ⁇ , at least 5.5 ⁇ , at least 6 ⁇ , , Not more than 45 ⁇ ⁇ , not more than 40 ⁇ ⁇ , not more than 35 ⁇ ⁇ , not more than 30 ⁇ ⁇ , not more than 25 ⁇ ⁇ , not more than 20 ⁇ ⁇ Or 15 mu m or less, but this size can be changed according to the purpose.
  • the manufacturing method of the present application includes a step of exposing a photosensitive resin composition layer containing the above-mentioned components.
  • the exposure process is not particularly limited and may be performed according to a known method, for example, a method of exposing by irradiating ultraviolet rays.
  • the exposure step may be performed by irradiating the composition layer 50 with light via a mask 30, as shown exemplarily in Fig.
  • the type and pattern of the mask used in this process there is no particular limitation on the type and pattern of the mask used in this process, and a well-known mask used for manufacturing the column spacer can be used, and the pattern can also be determined according to the pattern of the desired spacer.
  • light is irradiated at a position spaced a certain distance from the photosensitive resin composition layer 50 of the mask 30, but in some cases, the exposure process may proceed in a state where the mask is in contact with the composition layer.
  • the intensity or wavelength of the light to be exposed is not particularly limited and can be controlled according to the type of the photosensitive resin applied.
  • the developing step may be performed after the exposure step.
  • the developing step is a step of selectively removing exposed portions or unexposed portions of the photosensitive resin composition layer.
  • the spacer thus formed may include a photosensitive resin, and may further include beads in the photosensitive resin.
  • This developing process can be performed according to a known method, and can be performed, for example, by treating the substrate with an appropriate developer depending on the type of the photosensitive resin used.
  • the method of manufacturing a substrate of the present application may further include the step of forming an alignment film on a substrate base layer including a spacer formed subsequently to the above process.
  • the kind of the alignment film to be formed and the method for forming the alignment film are not particularly limited and a known alignment film such as a known rubbing alignment film or photo alignment film may be formed in a known manner. That is, 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 fabrication of such a substrate may be performed in a roll-to-roll fashion.
  • the formation of the photosensitive resin composition layer, the exposure and development process, and the like can be carried out while releasing and moving the substrate base layer wound on the roll such as the roll of the roll.
  • the substrate base layer can be wound on the winding roll, and the movement path of the base layer can be controlled by a guide roll or the like.
  • the method for carrying out the roll-to-roll process is not particularly limited and can be carried out according to a known method.
  • 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 method of manufacturing a substrate of the present application can uniformly form a spacer having a height according to a desired cell gap and freely control the height of the spacer.
  • 1 is a view showing a known spacer manufacturing method.
  • FIG. 2 is a view showing a method of manufacturing an exemplary spacer of the present application.
  • Figure 3 is a photograph of a spacer formed in an embodiment.
  • FIG 4 is a view showing a point where the height of the spacer formed in the embodiment is measured.
  • a crystalline ITO (Indium Tin Oxide) electrode layer was formed on a square polyethylene terephthalate (PET) layer (100 in Fig. 10) having a diagonal length of 55 inches as a substrate base layer, and spacers were formed thereon.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the spacer may be a photosensitive resin composition
  • a photosensitive resin composition comprising a mixture containing a conventional ultraviolet curable acrylate series binder (trimethylolpropane tricarylate monomer and isobornyl acrylate monomer as main components, (A spherical acrylic bead which is a mixture of polystyrene and polymethyl methacrylate) having a size (particle diameter) of about 10 ⁇ was added to a mixture (UV resin) of an initiator (a mixture of Darocur TPO and Darocur 1173 from Ciba) At a ratio of about 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the UV resin.
  • a conventional ultraviolet curable acrylate series binder trimethylolpropane tricarylate monomer and isobornyl acrylate monomer as main components
  • a spherical acrylic bead which is a mixture of polystyrene and polymethyl methacrylate
  • an initiator a mixture of Darocur TPO
  • the composition was coated on the ITO electrode layer of the PET substrate layer to a thickness of about 10 mu m, and the composition was cured by irradiating ultraviolet rays in a state where a light-shielding pattern mask was in contact with the composition layer. Thereafter, the uncured photosensitive resin composition layer was removed (developed) using IPA (isopropyl alcohol) to form a spacer.
  • IPA isopropyl alcohol
  • the height was measured using a 3D laser scanning microscope (Keyence, VK-X210, X1,000 magnification) and is shown in Table 1 below.
  • Each point shown in Fig. 4 is three points selected from the middle, right axis and left side respectively at approximately equal intervals on the surface of the PET base layer.
  • a spacer was prepared in the same manner as in Example 1 except that a photosensitive resin composition not containing beads was used and the size at each point was measured and shown in Table 1 below.

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Abstract

본 출원은 기판의 제조 방법에 관한 것이다. 본 출원의 기판의 제조 방법은 목적하는 셀갭(cell gap)에 따른 높이를 가지는 스페이서를 균일하게 형성할 수 있고, 상기 스페이서의 높이도 자유롭게 제어할 수 있다.

Description

기판의 제조 방법
본 출원은 2017년 11월 24일에 대한민국 특허청에 제출된 특허출원 제10-2017-0158103호의 출원일의 이익을 주장하고, 그 내용 전부는 본 출원에 포함된다.
본 출원은 기판의 제조 방법에 한 것이다.
대향 배치된 2개의 기판의 사이에 액정 화합물 등을 배치시켜서 광의 투과율이나 색상을 조절할 수 있는 광학 디바이스는 공지이다. 예를 들면, 특허문헌 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, 상기한 2개의 기판 사이의 간격을 유지하기 위해서 소위 스페이서가 상기 기판의 사이에 위치한다.
스페이서로는 소위 볼(또는 비드) 스페이서와 컬럼 스페이서가 대표적으로 사용된다. 컬럼 스페이서는 기판 상에 고착화된 형태로서, 일반적으로 감광성 수지를 노광 및 현상하여 형성하고 있다. 스페이서(40)는 예를 들면, 도 1에 나타난 것처럼, 기판 기재층(10)상에 감광성 수지층(20)을 형성한 후에, 마스크(30)를 매개로 광(화살표)을 조사한 다음, 노광된 부위 또는 노광되지 않은 부위를 제거하는 방식으로 기판 기재층(10)상에 형성된다.
{선행기술문헌}
{특허문헌}
특허문헌 1: 유럽 특허공개공보 제0022311호
본 출원은 기판, 예를 들면, 스페이서를 포함하는 기판의 제조 방법에 대한 것이다.
본 출원은 스페이서가 균일하게 형성되어 소자의 제작 시에 균일한 셀갭(cell gap)의 유지가 가능하게 하고, 셀갭(cell gap)의 범위도 목적에 따라 자유롭게 제어할 수 있는 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.
본 출원의 기판의 제조 방법은, 기판 기재층의 표면에 형성된 감광성 수지 조성물층을 노광 및 현상하여 스페이서를 제조하는 단계를 포함한다.
본 출원의 제조 방법에서는 상기 노광 및 현상 과정에서 상기 감광성 수지 조성물층으로서 감광성 수지와 비드를 포함하는 감광성 수지 조성물의 층을 사용한다. 일 예시에서 도 2에 모식적으로 나타난 바와 같이, 마스크(30)를 매개로 노광되는 기판 기재층(10)상의 감광성 수지 조성물층(50)은, 감광성 수지와 함께 비드(501)를 포함할 수 있다. 이와 같이 비드를 적용하는 것에 의해서, 상기 감광성 수지 조성물층의 노광 및 현상 과정에서 전체 감광성 수지 조성물층 영역의 높이를 균일하게 유지할 수 있다. 그 결과 본 출원에 따른 기판의 제조 방법은 균일한 높이의 스페이서를 기판 기재층상에 형성할 수 있다. 또한, 비드의 크기 및/또는 비율 등을 조절함으로써 목적하는 셀갭(cell gap)에 따라 스페이서의 크기(높이)도 자유롭게 제어할 수 있고, 설령 높은 높이의 스페이서를 제조하는 경우에도 그 높이가 균일하도록 제조될 수도 있다. 상기 감광성 수지층에 존재하는 비드는, 노광 공정에서 이어지는 현상 공정에서 제거되거나, 혹은 스페이서 내에 잔존하고 있을 수 있다.
상기 기판 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, 기판 기재층은 무기 기재층이거나 유기 기재층일 수 있다. 무기 기재층으로는 글라스(glass) 기재층 등이 예시될 수 있고, 유기 기재층으로는, 다양한 플라스틱 필름 등이 예시될 수 있다. 플라스틱 필름으로는 TAC(triacetyl cellulose) 필름; 노르보르넨 유도체 등의 COP(cyclo olefin copolymer) 필름; PMMA(poly(methyl methacrylate) 등의 아크릴 필름; PC(polycarbonate) 필름; PE(polyethylene) 또는 PP(polypropylene) 등의 폴리올레핀 필름; PVA(polyvinyl alcohol) 필름; DAC(diacetyl cellulose) 필름; Pac(Polyacrylate) 필름; PES(poly ether sulfone) 필름; PEEK(polyetheretherketon) 필름; PPS(polyphenylsulfone) 필름, PEI(polyetherimide) 필름; PEN(polyethylenemaphthatlate) 필름; PET(polyethyleneterephtalate) 필름; PI(polyimide) 필름; PSF(polysulfone) 필름 또는 PAR(polyarylate) 필름 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 기판에서 상기 기재층의 두께도 특별히 제한되지 않고, 용도에 따라서 적정 범위가 선택될 수 있다.
본 출원에서 적용되는 상기 기판 기재층에는, 상기 감광성 수지 조성물층에 추가로 광학 디바이스의 구동에 요구되는 다른 요소가 형성되어 있을 수도 있다. 이러한 요소는 다양하게 공지되어 있으며, 대표적으로는 전극층 또는 차광층 등이 있다. 상기 전극층이나 차광층은, 예를 들면, 상기 기재층과 감광성 수지 조성물층의 사이에 형성되어 있을 수 잇다. 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.
상기와 같은 기판 기재층상에 감광성 수지 조성물층을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 본 출원에서는 일반적인 컬럼 스페이서의 제조 공정에서 수행되는 것과 같이 감광성 수지에 필요한 경우에 공지의 첨가제를 배합하여 형성한 코팅액을 기판 기재층상에 적절한 두께로 코팅하되, 상기 코팅액 내에 비드를 배합한 코팅액을 사용하여 상기 감광성 수지 조성물층을 형성할 수 있다.
이 때 적용될 수 있는 감광성 수지의 종류도 특별히 제한되지 않으며, 공지의 감광성 수지가 사용될 수 있다. 일반적으로 자외선 등의 광의 조사에 의해 경화되는 유형의 소재가 사용되며, 그 예에는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 옥세탄 수지 또는 싸이올-엔 수지(싸이올과 비닐계 화합물의 싸이올-엔 반응을 이용한 수지) 등이 알려져 있으나, 본 출원에서 적용할 수 있는 재료의 종류가 상기에 제한되는 것은 아니다.
한편, 본 출원에서 용어 감광성 수지의 범위에는 그 자체가 수지 형태인 성분은 물론, 광의 조사 등에 의해 경화 내지 가교되어서 수지 성분으로 될 수 있는 단량체 내지는 올리고머 성분도 포함될 수 있다.
감광성 수지 조성물층 내에서 상기 감광성 수지의 비율은 특별히 제한되지 않는다. 일 예시에서 감광성 수지 조성물 내의 상기 감광성 수지의 비율은, 약 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상 또는 90 중량% 이상 정도일 수 있다. 상기 비율의 상한도 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 상기 감광성 수지의 비율은 약 100 중량% 미만, 95 중량% 이하 또는 90 중량% 이하 정도일 수 있다.
감광성 수지 조성물층 내에는 상기 감광성 수지와 함께 비드(bead)가 포함되어 있다. 비드의 적용을 통해 균일한 높이의 스페이서를 목적하는 높이에 따라서 용이하게 제조할 수 있다.
상기 포함되는 비드의 형태는 특별히 제한되지 않는다. 즉, 본 출원의 목적에 따라서 노광 및 현상 과정 등에서 감광성 수지 조성물층 내지는 스페이서의 높이를 균일하게 유지할 수 있다면, 다양한 형상의 비드를 모두 적용할 수 있다.
예를 들면, 상기 비드는, 구형, 기둥형, 다각형 또는 무정형의 형태를 가질 수 있으며, 상기에서 기둥형의 경우, 원기둥형, 타원 기둥형이나 사각 기둥형 등의 다각 기둥형 등도 사용될 수 있다.
비드의 크기는 목적하는 셀갭(cell gap)에 따른 스페이서의 높이에 따라 정해질 수 있다.
일 예시에서 상기 비드는. 약 1㎛ 내지 50㎛의 범위 내의 크기를 가질 수 있다. 상기 크기는, 비드가 구형인 경우에는 그 입경, 기둥형인 경우에는 그 높이, 다각형이나 기타 형태인 경우에는 가장 크거나 작은 크기일 수 있다.
상기 비드의 크기는 다른 예시에서 2㎛ 이상, 2.5㎛ 이상, 3㎛ 이상, 3.5㎛ 이상, 4㎛ 이상, 4.5㎛ 이상, 5㎛ 이상, 5.5㎛ 이상, 6㎛ 이상, 6.5㎛ 이상, 7㎛ 이상, 7.5㎛ 이상, 8㎛ 이상, 8.5㎛ 이상, 9㎛ 이상, 9.5㎛ 이상 또는 10㎛ 이상일 수 있거나, 45㎛ 이하, 40㎛ 이하, 35㎛ 이하, 30㎛ 이하, 25㎛ 이하, 20㎛ 이하 또는 15㎛ 이하일 수 있지만, 이 크기는 목적에 따라 변경될 수 있다. 균일한 높이의 스페이서를 형성하는 관점에서 감광성 수지 조성물층에 첨가되는 비드들은 균일한 크기 분포를 가지는 것이 요구될 수 있다.
본 출원에서 적용되는 비드의 재질은 특별히 제한되지 않으며, 공지의 유기 또는 무기 비드를 사용할 수 있다. 예를 들면, 아크릴 비드, 실리콘 비드, 우레탄 비드, 폴리스티렌 비드 또는 에폭시 비드 등의 고분자 소재의 비드 혹은 실리카 비드, 탈크 비드 또는 제올라이트 비드 등의 무기 비드가 사용될 수 있다.
상기 감광성 수지 조성물층은, 상기 감광성 수지 100 중량부 대비 0.01 내지 10 중량부의 비드를 포함할 수 있다. 이 때 첨가되는 비드의 비율은 목적에 따라서 변경될 수 있고, 예를 들면, 목적하는 스페이서의 높이에 따른 높이 균일도 등을 고려하여 조절될 수 있다.
감광성 수지 조성물층은, 상기 감광성 수지 및 비드에 추가로 공지의 다른 성분들을 포함할 수 있다. 이 때 포함될 수 있는 성분들로는, 예를 들면, 가교제나 개시제, 색소, 계면활성제, 레벨링제 등이 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 성분 중에서 색소는 예를 들면, 목적에 따라서 블랙 스페이서의 형성이 필요한 경우에 포함될 수 있다.
상기와 같은 감광성 수지 조성물층의 두께는, 특별히 제한되지 않고, 목적에 따라 조절될 수 있다. 예를 들면, 상기 조성물층의 두께는, 약 1㎛ 내지 50㎛의 범위 내에 있을 수 있다.
상기 두께는, 다른 예시에서 2㎛ 이상, 2.5㎛ 이상, 3㎛ 이상, 3.5㎛ 이상, 4㎛ 이상, 4.5㎛ 이상, 5㎛ 이상, 5.5㎛ 이상, 6㎛ 이상, 6.5㎛ 이상, 7㎛ 이상, 7.5㎛ 이상, 8㎛ 이상, 8.5㎛ 이상, 9㎛ 이상, 9.5㎛ 이상 또는 10㎛ 이상일 수 있거나, 45㎛ 이하, 40㎛ 이하, 35㎛ 이하, 30㎛ 이하, 25㎛ 이하, 20㎛ 이하 또는 15㎛ 이하일 수 있지만, 이 크기는 목적에 따라 변경될 수 있다.
본 출원의 제조 방법에서는 상기와 같은 성분을 포함하는 감광성 수지 조성물층을 노광하는 공정을 포함한다. 이 때 노광 공정은 특별히 제한되지 않고, 공지의 방식, 예를 들면 자외선을 조사하여 노광하는 방식에 따라 수행될 수 있다.
예를 들면, 도 2에 예시적으로 나타난 것과 같이, 상기 노광 단계는, 마스크(30)를 매개로 상기 조성물층(50)에 광을 조사하여 수행할 수 있다.
이 과정에서 적용되는 마스크의 종류 및 패턴 등은 특별한 제한이 없으며, 컬럼 스페이서의 제조에 사용되는 공지의 마스크를 사용할 수 있고, 그 패턴도 목적하는 스페이서의 패턴에 따라서 정해질 수 있다.
도면에서는 마스크(30) 감광성 수지 조성물층(50)에서 일정 거리 떨어진 위치에서 광이 조사되고 있으나, 경우에 따라서는 상기 마스크를 상기 조성물층과 접촉시킨 상태로 상기 노광 공정이 진행될 수도 있다.
또한, 노광되는 광의 세기나 파장도 특별한 제한은 없으며, 적용된 감광성 수지의 종류에 따라서 제어될 수 있다.
본 출원의 제조 방법에서는 상기 노광 공정 후에 현상 공정을 수행할 수 있다. 현상 공정은 감광성 수지 조성물층의 노광된 부위 또는 노광되지 않은 부위를 선택적으로 제거하는 공정이다. 이에 따라 형성된 스페이서는 감광성 수지를 포함할 수도 있고, 감광성 수지에 비드를 추가로 포함할 수도 있다. 이러한 현상 공정은 공지의 방식에 따라 수행할 수 있으며, 예를 들면, 사용된 감광성 수지의 종류에 따라 적절한 현상액으로 기판을 처리하여 수행할 수 있다.
본 출원의 기판의 제조 방법은, 또한, 상기 공정에 이어서 형성된 스페이서를 포함하는 기판 기재층상에 배향막을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
이 때 형성되는 배향막의 종류 및 그 형성 방법은, 특별히 제한되지 않고, 공지의 배향막, 예를 들면, 공지의 러빙 배향막 또는 광 배향막을 공지의 방식으로 형성하면 된다. 즉, 상기 배향막을 기재층과 스페이서상에 형성하고, 그에 대한 배향 처리를 수행하는 방식도 공지의 방식에 따른다.
일 예시에서 상기와 같은 기판의 제조는 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 수행될 수 있다. 이 방식에서는 권출롤 등의 롤에 감겨져 있는 상기 기판 기재층을 풀어서 이동시키면서 감광성 수지 조성물층의 형성, 노광 및 현상 공정 등을 진행할 수 있다. 상기와 같은 공정 후에 기판 기재층은 권취롤에 권취될 수 있으며, 가이드롤 등에 의해 기재층의 이동 경로가 제어될 수 있다. 구체적으로 롤투롤 공정을 진행하는 방식은 특별히 제한되지 않고, 공지의 방식에 따라 수행될 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 출원의 기판의 제조 방법은 목적하는 셀갭(cell gap)에 따른 높이를 가지는 스페이서를 균일하게 형성할 수 있고, 상기 스페이서의 높이도 자유롭게 제어할 수 있다.
도 1은 공지의 스페이서 제조 방법을 보여주는 도면이다.
도 2는, 본 출원의 예시적인 스페이서의 제조 방법을 보여주는 도면이다.
도 3은 실시예에서 형성된 스페이서의 사진이다.
도 4는, 실시예에서 형성된 스페이서의 높이를 측정한 지점을 보여주는 도면이다.
이하 실시예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1.
기판 기재층으로 대각선의 길이가 55인치인 정사각형의 PET(polyethylene terephthalate) 기재층(도 10의 100)상에 결정질의 ITO(Indium Tin Oxide) 전극층을 형성하고, 그 위에 스페이서를 형성하였다. 스페이서는, 감광성 수지 조성물로서, 컬럼 스페이스 제조에 사용되는 통상적인 자외선 경화형 아크릴레이트 계열 바인더(트리메틸올프로판 트리아크릴레이트[trimethylolpropane tricarylate] 모노머 및 이소보닐 아크릴레이트[isobornyl acrylate] 모노머를 주성분으로 포함하는 혼합물) 및 개시제(Ciba社의 Darocur TPO 및 Darocur 1173의 혼합물)의 혼합물(UV 레진)에 크기(입경)이 약 10 ㎛ 정도인 유기 비드(폴리스티렌과 폴리메틸메타크릴레이트의 혼합물인 구형의 아크릴 비드)를 상기 UV 레진 100 중량부 대비 약 2 중량부의 비율로 혼합한 감광성 수지 조성물을 사용하여 형성하였다. 상기 조성물을 상기 PET 기재층의 ITO 전극층 상에 대략 10 ㎛ 정도의 두께로 코팅하고, 차광 패턴 마스크를 상기 조성물층에 접촉시킨 상태로 자외선을 조사하여 상기 조성물을 경화시켰다. 그 후, 미경화된 감광성 수지 조성물층을 IPA (isopropyl alcohol)을 사용하여 제거(현상)하여 스페이서를 형성하였다. 도 3은 이와 같이 형성한 스페이서의 사진이다. 이와 같이 형성된 스페이서 중에서 도 4에 나타난 바와 같은 지점(L1 내지 L3, C1 내지 C3 및 R1 내지 R3)에 형성된 스페이서의 높이를 측정하였다. 상기 높이는 3D Laser Scanning Microscope(Keyence, VK-X210, X1,000 배율)를 사용하여 측정하여 하기 표 1에 나타내였다. 도 4에 나타난 각 지점은, 상기 PET 기재층의 표면상에 대략 동일한 간격으로 중간, 우축 및 좌측 각각에서 선택된 세 개의 지점이다.
비교예 1.
비드가 포함되지 않은 감광성 수지 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 스페이서를 제조하고, 각 지점에서의 크기를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
실시예(높이 단위: ㎛) 비교예(높이 단위: ㎛)
L 지점 C 지점 R 지점 L 지점 C 지점 R 지점
1 9.7 9.8 9.7 8.0 7.6 7.4
2 9.8 9.7 9.7 8.0 8.6 8.3
3 9.9 9.8 9.8 6.9 7.3 7.3
{부호의 설명}
10: 기판 기재층
20, 50: 감광성 수지 조성물층
30: 마스크
40: 스페이서
501: 비드

Claims (13)

  1. 기판 기재층의 표면에 형성된 감광성 수지 조성물층을 노광 및 현상하여 스페이서를 제조하는 단계를 포함하는 기판의 제조 방법으로서,
    상기 기판 기재층의 표면에 형성된 감광성 수지 조성물층은, 감광성 수지 및 비드를 포함하는 기판의 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 노광 단계는, 마스크를 매개로 감광성 수지 조성물층에 광을 조사하는 단계를 포함하는 기판의 제조 방법.
  3. 제2 항에 있어서, 노광 단계는 마스크를 감광성 수지 조성물층에 접촉시킨 상태로 수행하는 기판의 제조 방법.
  4. 제1 항에 있어서, 감광성 수지는, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 옥세탄 수지 또는 싸이올-엔 수지인 기판의 제조 방법.
  5. 제1 항에 있어서, 비드는, 구형, 기둥형, 다각형 또는 무정형의 형태를 가지는 기판의 제조 방법.
  6. 제1 항에 있어서, 비드의 크기가 1㎛ 내지 50㎛의 범위 내인 기판의 제조 방법.
  7. 제1 항에 있어서, 비드는 아크릴 비드, 실리콘 비드, 실리카 비드, 탈크 비드, 우레탄 비드, 에폭시 비드, 제올라이트 비드 또는 폴리스티렌 비드인 기판의 제조 방법.
  8. 제1 항에 있어서, 감광성 수지 조성물층은, 감광성 수지 100 중량부 대비 0.01 내지 10 중량부의 비드를 포함하는 기판의 제조 방법.
  9. 제1 항에 있어서, 기판 기재층과 감광성 수지 조성물층의 사이에 전극층이 형성되어 있는 기판의 제조 방법.
  10. 제1 항에 있어서, 기판 기재층과 감광성 수지 조성물층의 사이에 차광층이 형성되어 있는 기판의 제조 방법.
  11. 제1 항에 있어서, 감광성 수지 조성물층은 색소를 추가로 포함하는 기판의 제조 방법.
  12. 제1 항에 있어서, 롤투롤 공정으로 진행되는 기판의 제조 방법.
  13. 제1 항에 있어서, 스페이서의 제조 후에 배향막을 형성하는 단계를 추가로 수행하는 기판의 제조 방법.
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