WO2020105977A1 - 기판 - Google Patents

기판

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WO2020105977A1
WO2020105977A1 PCT/KR2019/015720 KR2019015720W WO2020105977A1 WO 2020105977 A1 WO2020105977 A1 WO 2020105977A1 KR 2019015720 W KR2019015720 W KR 2019015720W WO 2020105977 A1 WO2020105977 A1 WO 2020105977A1
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WO
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less
spacer
spacers
substrate
column
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PCT/KR2019/015720
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English (en)
French (fr)
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송철옥
서한민
배남석
한재성
이승헌
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주식회사 엘지화학
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Publication date
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Priority to JP2021506318A priority patent/JP2021534442A/ja
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    • G02F2202/04—Materials and properties dye

Definitions

  • This application relates to a substrate.
  • Optical devices are known in which a light-modulating material such as a liquid crystal compound or a mixture of liquid crystal compounds and dyes is disposed between opposing substrates to control light transmittance, color, or reflectivity.
  • a light-modulating material such as a liquid crystal compound or a mixture of liquid crystal compounds and dyes
  • Patent Document 1 discloses a so-called GH cell (Guest host cell) to which a mixture of a liquid crystal host and a dichroic dye guest is applied.
  • spacers are positioned between the substrates to maintain the spacing between the substrates.
  • the column spacer is formed on a substrate and is generally formed by exposing and developing a photosensitive resin.
  • Patent Document 1 European Patent Publication No. 0022311
  • This application provides a substrate.
  • a substrate in which a column spacer is formed on the surface of a substrate layer, the column spacer is attached to the substrate layer with excellent adhesion, and a substrate having a uniformly controlled height and diameter of the column spacer and a method for manufacturing the same are provided. Do it for one purpose.
  • the property is a property measured at room temperature.
  • room temperature is an intact temperature that is either warmed or unheated, usually one temperature in the range of about 10 ° C to 30 ° C or about 23 ° C or about 25 ° C.
  • the unit of temperature is ° C.
  • the property is a property measured at normal pressure.
  • atmospheric pressure is a natural temperature at which pressure is not applied or decompressed, and usually refers to a pressure of about 1 atmosphere.
  • the substrate of the present application includes a base layer and a spacer present on the base layer.
  • the base layer any base layer used for the substrate in the construction of a known optical device such as, for example, a liquid crystal display (LCD), can be applied without particular limitation.
  • the base layer may be an inorganic base layer or an organic base layer.
  • the inorganic base layer a glass base layer or the like can be exemplified, and as the organic base layer, various plastic films or the like can be exemplified.
  • a triacetyl cellulose (TAC) film As a plastic film, a triacetyl cellulose (TAC) film; COP (cyclo olefin copolymer) films such as norbornene derivatives; Acrylic film such as PMMA (poly (methyl methacrylate); PC (polycarbonate) film; Polyolefin film such as PE (polyethylene) or PP (polypropylene); PVA (polyvinyl alcohol) film; DAC (diacetyl cellulose) film; Pac (Polyacrylate) Film; PES (poly ether sulfone) film; PEEK (polyetheretherketon) film; PPS (polyphenylsulfone) film, PEI (polyetherimide) film; PEN (polyethylenemaphthatlate) film; PET (polyethyleneterephtalate) film; PI (polyimide) film; PSF (polysulfone) Films or polyarylate (PAR
  • the thickness of the substrate layer in the substrate of the present application is also not particularly limited, and an appropriate range may be selected according to the application.
  • the spacer may be a column spacer.
  • the meaning of the column spacer is the same as that known in the art, for example, the column spacer may be a spacer fixed to the base layer in a column shape.
  • the spacer when the spacer is fixed to the base layer, when the spacer is directly fixed to the base layer, or when another layer exists between the base layer and the spacer, the spacer is fixed on the other layer. It includes.
  • other types of layers include well-known layers required for driving the optical device, and, for example, an electrode layer to be described later may be exemplified.
  • the substrate may have a structure in which an electrode layer is additionally present between the base layer and the column spacer, and the spacer is in contact with the electrode layer.
  • the column shape of the column spacer is not particularly limited, and, for example, an oval column shape, a column shape, a square column shape, a triangular column shape, and other polygonal column shapes and irregular shape column shapes are also included.
  • the column spacer of the present application is formed in a specific manner to be described later, has a specific shape, has excellent dimensional uniformity, and has excellent adhesion to a base layer.
  • a plurality of column spacers are present on the substrate layer in the substrate, and so-called ball spacers are attached and / or embedded in at least some of the column spacers.
  • the ball spacer is a circular spacer of a conventional meaning known in the art.
  • the ball spacer attached to the column spacer may be attached to the column spacer while a part thereof is inserted into the column spacer.
  • the buried ball spacer of the column spacer may be completely buried inside the column spacer, or at least partially buried similar to the attachment.
  • 1 is a schematic side view of a substrate including a plurality of column spacers 201 formed on a base layer 100, and a ball spacer 202 is attached to at least some of the column spacers 201 in the present application as shown in the drawing. Or it is a buried form.
  • the ball spacer may be a black ball spacer.
  • the substrate of this type can be produced in the manner described below, whereby a column spacer having excellent dimensional uniformity and adhesion to the substrate layer can be formed.
  • spacers 201 and 202 are formed directly on the substrate layer 100. However, as shown in FIG. 2, between the substrate layer 100 and the spacers 201 and 202, another electrode layer or the like is shown.
  • a layer 300 is additionally present, and the spacers 201 and 202 may be in contact with the other layer 300.
  • the ratio (A / B) of the number (A) of column spacers to which the ball spacers are attached and / or embedded in the substrate of the structure and the number (B) of column spacers to which the ball spacers are not attached and embedded is 0.01 to It can be in the range of 10. In other examples, the ratio is about 0.05 or more, about 0.1 or more, about 0.15 or more, about 0.2 or more, about 0.21 or more, about 0.22 or more, or about 0.23 or more, or about 9 or less, about 8 or less, about 7 or less, about 6 or less , About 5 or less, about 4 or less, about 3 or less, about 2 or less, about 1.9 or less, about 1.8 or less, about 1.7 or less, or about 1.6 or less.
  • a column spacer that exhibits desired dimensional uniformity, adhesion, and aperture ratio can be prepared, and this ratio can be controlled by adjusting the ratio of the binder and ball spacer in the curable composition in a manufacturing process described later. .
  • the column spacer as described above may have an appropriate range of dimensions depending on the purpose, and the range is not particularly limited.
  • the average value of the heights of the plurality of column spacers may range from approximately 2 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the average value is 3 ⁇ m or more, 4 ⁇ m or more, 5 ⁇ m or more, 6 ⁇ m or more, 7 ⁇ m or more, 8 ⁇ m or more, 9 ⁇ m or more, 10 ⁇ m or more, 11 ⁇ m or more Or 12 ⁇ m or more, 45 ⁇ m or less, 40 ⁇ m or less, 35 ⁇ m or less, 30 ⁇ m or less, 25 ⁇ m or less, 20 ⁇ m or less, 19 ⁇ m or less, 18 ⁇ m or less, 17 ⁇ m or less
  • the degree may be 16 ⁇ m or less, 15 ⁇ m or less, 14 ⁇ m or less, or 13 ⁇ m or less.
  • the average value of the diameters of the plurality of column spacers may be in the range of 4 ⁇ m to 60 ⁇ m. In other examples, the average value is 6 ⁇ m or more, 8 ⁇ m or more, 10 ⁇ m or more, 12 ⁇ m or more, 14 ⁇ m or more, 16 ⁇ m or more, 18 ⁇ m or more, 20 ⁇ m or more, 22 ⁇ m or more Alternatively, it may be about 24 ⁇ m or more, about 58 ⁇ m or less, about 56 ⁇ m or less, about 54 ⁇ m or less, about 52 ⁇ m or less, about 50 ⁇ m or less, about 48 ⁇ m or less, or about 46 ⁇ m or less.
  • the diameter of the column spacer is the length of the major axis or the minor axis when the cross section of the column spacer is oval, the diameter of the column if it is circular, or the largest or smallest dimension among the measured dimensions in the case of other polygonal or irregular shapes. Or it may be the average value.
  • the column spacer as described above may have excellent dimensional uniformity.
  • the standard deviation of the height of the plurality of column spacers may be in the range of 0.05 ⁇ m to 0.3 ⁇ m.
  • the standard deviation referred to in the present specification is the standard deviation, which is a value determined by the square root of the amount of variance.
  • the standard deviation is 0.06 ⁇ m or more, 0.07 ⁇ m or more, 0.08 ⁇ m or more, 0.09 ⁇ m or more, 0.1 ⁇ m or more, or 0.11 ⁇ m or more, 0.29 ⁇ m or less, 0.28 ⁇ m or less, 0.27 ⁇ m It may be less than or equal to, about 0.26 ⁇ m or less, about 0.25 ⁇ m or less, about 0.24 ⁇ m or less, about 0.23 ⁇ m or less, about 0.22 ⁇ m or less, about 0.21 ⁇ m or less, or about 0.2 ⁇ m or less.
  • the standard deviation of the diameter of the plurality of column spacers may be in the range of 0.3 ⁇ m to 1.5 ⁇ m.
  • the standard deviation is 0.31 ⁇ m or more, 0.32 ⁇ m or more, 0.33 ⁇ m or more, 0.34 ⁇ m or more, 0.35 ⁇ m or more, 0.36 ⁇ m or more, 0.37 ⁇ m or more, 0.38 ⁇ m or more, 0.39 ⁇ m or more Precision, 0.4 ⁇ m or more, 0.41 ⁇ m or more, 0.42 ⁇ m or more, 0.43 ⁇ m or more, 0.44 ⁇ m or more, 0.45 ⁇ m or more, or 0.46 ⁇ m or more, 1.4 ⁇ m or less, 1.3 ⁇ m or less, 1.2 ⁇ m It may be less than or equal to about 1.1 ⁇ m, less than or equal to 1 ⁇ m, or less than or equal to 0.9 ⁇ m.
  • the standard deviation is a value determined by the square root of the amount of variance.
  • the column spacers as described above may be manufactured by applying a conventional binder used to manufacture, for example, column spacers.
  • the column spacer is a photosensitive binder, and is prepared by pattern exposure of a binder in which an ultraviolet curable compound is mixed with an initiator that initiates curing of the compound. This material can also be applied in this application.
  • the cured product of the ultraviolet curable compound may form the column spacer.
  • the specific type of the ultraviolet curing compound is not particularly limited, and for example, an acrylate-based polymer material or an epoxy-based polymer may be used, but is not limited thereto.
  • Various types of binders are known in the industry to produce column spacers.
  • the type of ball spacer among spacers applied to the substrate of the present application is not particularly limited, and an appropriate type may be selected from known ball spacers and used.
  • the ball spacer may have a dimensional relationship with a column spacer in a predetermined range.
  • a ratio (H / D) of an average value (H) of the height of the column spacer and an average particle diameter (D) of the ball spacer may be greater than one.
  • the ratio (H / D) in other examples is about 1.2 or less, about 1.1 or less, about 1.09 or less, about 1.08 or less, about 1.07 or less, about 1.06 or less, about 1.05 or less, about 1.04 or less, about 1.03 or less, about 1.02 or less Or 1.01 or less.
  • the upper limit of the ratio (H / D) is not particularly limited, but has an effect of stably maintaining a cell gap than in the above-described range.
  • a ratio (T / D) of an average value (T) of the diameter of the column spacer and an average particle diameter (D) of the ball spacer may be greater than one.
  • the ratio (T / D) is, in another example, about 1.2 or more, 1.4 or more, 1.6 or more, 1.8 or more, 2 or more, 2.2 or more, 2.4 or more, or 2.6 or more, or 5 or less, 4.8 Less or less, 4.6 or less, 4.4 or less, 4.2 or less, 4 or less, 3.8 or less, 3.6 or less, 3.4 or less, 3.2 or less, 3 or less, 2.8 or less, 2.6 or less, 2.4 or less Or it may be about 2.2 or less. Under these upper limits, the appearance of the pattern of the spacer can be better maintained.
  • the target spacers can be effectively formed by applying the ball spacers in the above range in consideration of the target dimensions of the column spacers and proceeding the manufacturing method described below.
  • the range of the specific average particle diameter of the ball spacer is not particularly limited, and may have an average particle diameter in a range that satisfies the ratio range according to the dimensions of the column spacer.
  • the plurality of ball spacers included in the substrate may have a standard deviation of particle diameter of 0.8 ⁇ m or less.
  • the standard deviation is 0.7 ⁇ m or less, 0.6 ⁇ m or less, or 0.5 ⁇ m or less, or 0 ⁇ m or more, 0 ⁇ m or more, 0.1 ⁇ m or more, 0.2 ⁇ m or more, 0.3 ⁇ m or more, or 0.4 ⁇ m It can be over.
  • a plurality of ball spacers included in the substrate may have a particle size CV (Coefficient of Variation) of about 8% or less.
  • the CV value is a value defined by a standard deviation of the particle diameter of 100 x ball spacers / average particle diameter of ball spacers. In other examples, the CV value is approximately 7% or less, 6% or less, or 5% or less, or 0% or more, 0% or more, 1% or more, 2% or more, 3% or more, or 4 % Or more.
  • the occupied area of the spacer (ball spacer and column spacer) on the substrate layer is not particularly limited, and may be selected in consideration of the intended use of the substrate. For example, based on the total area of the surface of the substrate layer, the ratio of the area of the spacers (ball spacer and column spacer) present on the surface of the substrate layer may be in the range of approximately 0.5% to 20%.
  • the column spacer may be a black spacer.
  • the column spacer may be a black column spacer, and in this case, the ball spacer may also be a black ball spacer.
  • Black ball spacers are variously known, and in the present application, all of these known ball spacers can be applied.
  • a black ball spacer for example, a spacer in which the entire ball spacer is made of black or a black ball spacer coated with black on the outside of the ball, etc. are known.
  • As the coating material carbon black or carbon nanotube (CNT) or Carbon-based materials such as graphene or various known dyes or pigments are applied.
  • black spacer may mean a spacer whose optical density is measured within a range of 1.1 to 4.
  • a layer containing the same component as the black spacer may be formed by, for example, coating, vapor deposition, or plating.
  • the thickness of the formed layer may be the same as the height of the black spacer, or may be about 12 ⁇ m.
  • the optical density of the layer of about 12 ⁇ m in thickness formed of the same component is in the above-mentioned range, or the optical density of the actual black spacer is in the above range, or the It may include a case in which the numerical value calculated by considering the optical density of the layer having a thickness of about 12 ⁇ m in consideration of the thickness of the actual black spacer is within the above range.
  • optical density can be obtained, for example, according to a method for evaluating the optical density of the spacer of the following examples.
  • the optical density is about 3.8 or less, about 3.6 or less, about 3.4 or less, about 3.2 or less, about 3 or less, about 2.8 or less, about 2.6 or less, about 2.4 or less, about 2.2 or less, or about 2 or less, or 1.2 or more , 1.4 or more or 1.6 or more.
  • an area in which a spacer is present is an optically inactive area.
  • light leakage or the like occurs when the device is driven through the application of the above-mentioned optical density black spacer. It is possible to prevent occurrence and secure uniform optical performance.
  • the black spacer as described above can be produced by adding, for example, a component (darkening material) capable of implementing black to a material (for example, the above-described binder) for manufacturing a column spacer.
  • a component for example, a component (darkening material) capable of implementing black
  • a material for example, the above-described binder
  • the column spacer or the ball spacer may include a pigment or dye capable of darkening, and specifically, metal oxide, metal nitride, metal oxynitride, carbon black, graphite, azo pigment, phthalocyanine pigment or carbon based Materials and the like.
  • a darkening material that can be applied in the above, as the metal oxide, chromium oxide (CrxOy, etc.) or copper oxide (CuxOy, etc.) can be exemplified, and aluminum oxynitride (AlxOyNz, etc.) is exemplified as the metal oxynitride. It can be, but is not limited to.
  • carbon-based material carbon nanotubes (CNT), graphene, porous carbon such as activated carbon, etc. may be exemplified, but is not limited thereto.
  • the black spacer can be produced by blending the material (ex. Carbon-based material) with the above-described binder and then curing or applying the material itself in an appropriate manner such as vapor deposition or plating.
  • the type of pigment or dye that can be used in the present application is not limited to the above, and an appropriate type can be selected according to the desired darkening (optical density), etc., and the ratio in the spacer also takes into account the darkening, etc. Can be selected.
  • the plurality of column spacers may be regularly arranged on the substrate layer or irregularly arranged. Specifically, the plurality of spacers on the substrate layer may be regularly arranged such that the pitches of each other are substantially the same, or may be irregularly arranged such that at least some of the plurality of column spacers have different pitches from each other.
  • pitch may be defined as the length of the side of the closed figure when some of the plurality of spacers are selected to form a closed figure in which no other spacer is present therein.
  • the unit of pitch is ⁇ m.
  • the closed figure formed may be triangular, square or hexagonal. That is, when three spacers are arbitrarily selected from a plurality of spacers and connected to each other, the triangle is formed, and when four spacers are selected and connected to each other, the square is formed, and when six spacers are selected, they are selected from each other. When connected, the hexagon is formed.
  • the length (pitch) of the side of the closed figure may be up to about 600 ⁇ m.
  • the maximum length of the lengths of the sides of the closed figure is, in another example, about 550 ⁇ m or less, about 500 ⁇ m or less, about 450 ⁇ m or less, about 400 ⁇ m or less, about 350 ⁇ m or less or about 300 ⁇ m or less, or about 50 ⁇ m or more or about It may be 100 ⁇ m or more.
  • the length (pitch) of the sides of the closed figure is substantially the same.
  • the minimum length among the lengths of the sides of the closed figure may be about 10 ⁇ m or more.
  • the minimum length of the lengths of the sides of the pulmonary diagram may be about 100 ⁇ m or less, about 90 ⁇ m or less, about 80 ⁇ m or less, 70 ⁇ m or less, or about 65 ⁇ m or less, or about 20 ⁇ m or more, 30 ⁇ m or more, or 40 ⁇ m or more in other examples Can be.
  • the closed figure formed may be triangular, square or hexagonal. That is, when three spacers are arbitrarily selected from a plurality of spacers and connected to each other, the triangle is formed, and when four spacers are selected and connected to each other, the square is formed, and when six spacers are selected, they are selected from each other. When connected, the hexagon is formed.
  • each side of the closed triangle, square or hexagon is substantially the same, and in the case of irregular arrangement, the length of at least one side is different.
  • FIG. 3 is a closed-closed square formed by randomly selecting four spacers among the spacers when the spacers (black dots) present on the substrate layer are irregularly arranged and connecting them with virtual lines (dotted lines).
  • the closed figure formed when determining the pitch is formed so that there is no spacer therein. Therefore, for example, when the spacers are formed such that another spacer exists therein as shown in FIG. 4, it is excluded in determining the pitch.
  • the ratio of the number of sides having the same length among the sides of a triangular, square, or hexagon which is a closed figure formed as described above (%) (100 ⁇ (number of sides of the same length) / 3, and square, in the case of a triangle To 100 ⁇ (the number of sides of the same length) / 4, in the case of a hexagon 100 ⁇ (the number of sides of the same length) / 6), 85% or less.
  • the ratio may be 84% or less, 80% or less, 76% or less, 67% or less, 55% or less, 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 figure may not be the same, the lower limit of the ratio may be 0%.
  • the arrangement density of the spacers may be substantially close between certain regions.
  • the normal pitch of the irregularly arranged plurality of spacers is P
  • the standard deviation of the number of spacers may be 2 or less.
  • FIG. 5 is a diagram exemplarily showing a case in which four square regions (dashed square regions in FIG. 5) having the 10P as one side length are randomly selected.
  • the term normal pitch is adjacent in a state where virtually all spacers are positioned to be arranged at the same pitch in consideration of the number of spacers and the area of the substrate layer, which are actually irregularly arranged on the substrate layer. It means the distance between the centers of the spacers.
  • This normal pitch may be the pitch of regularly arranged spacers.
  • the standard deviation may be 2 or less when the standard deviation of the number of spacers present in the area is determined after at least two or more of the rectangular areas are arbitrarily designated on the surface on which the spacer of the base layer is formed.
  • 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 is not particularly limited, and may be, for example, 0.
  • the number of the rectangular regions designated above is not particularly limited as long as it is two or more, but in one example, the rectangular regions are randomly selected so as not to overlap each other on the surface of the base layer, and the area occupied by the randomly selected regions is the base layer It can be selected as a number to be about 10% or more, 20% or more, 30% or more, 40% or more, 50% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, or 90% or more of the total area of.
  • the range of the normal pitch P forming one side of the arbitrary rectangular area is not particularly limited 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, and is generally 50 It may be in the range of ⁇ m to 1,000 ⁇ m.
  • the normal pitch P may be about 60 ⁇ m or more, 70 ⁇ m or more, 80 ⁇ m or more, 90 ⁇ m or more, 100 ⁇ m or more, or 110 ⁇ m or more, about 900 ⁇ m or less, 800 ⁇ m or less, 700 ⁇ m or less, It may be 600 ⁇ m or less, 500 ⁇ m or less, 400 ⁇ m or less, 300 ⁇ m or less, 200 ⁇ m or less, or 150 ⁇ m or less.
  • the average number of spacers present in the randomly selected square regions as described above may be, for example, about 80 to 150. In other examples, 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 more, or 98 or more. In another example, the average number of 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 It may be 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 and the aforementioned standard deviation (SD) 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, 0.03 or less, 0.02 or less, or 0.01 or less. In addition, the ratio (SD / A) may be about 0 or more or about 0.005 or more.
  • the average number (A) or ratio (SD / A) may be changed in some cases, for example, transmittance required in a device to which the substrate is applied, cell gap and / or uniformity of the cell gap, etc. Taking into account the above values may be changed.
  • the overall density of the plurality of spacers may be adjusted so that the ratio of the area occupied by the spacers to the total area of the base layer is about 50% or less.
  • the ratio is about 45% or less, about 40% or less, about 35% or less, about 30% or less, about 25% or less, about 20% or less, about 15% or less, about 10% or less, about 9.5% or less , 9% or less, 8.5% or less, 8% or less, 7.5% or less, 7% or less, 6.5% or less, 6% or less, 5.5% or less, 5% or less, 4.5% or less, 4% or less, 3.5% or less, 3 % Or less, 2.5% or less, 2% or less, or 1.5% or less.
  • 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.
  • Each of the above values may be changed if necessary, for example, in consideration of transmittance, cell gap and / or uniformity of the cell gap required in a device to which the substrate is applied, the above values may be changed. .
  • the plurality of spacers may be arranged such that the spacing normal distribution shows a predetermined shape.
  • the normal distribution of spacing is a distribution diagram showing the pitch between spacers as the X-axis, and the ratio of spacers having a corresponding pitch among the entire spacers as the Y-axis, wherein the ratio of the spacers is assumed to be 1 of the total spacers. It is the ratio that is obtained when done.
  • the pitch in the description related to the spacing normal distribution in the present specification is the length of the side in the above-mentioned closed-close triangle, square or hexagon.
  • the distribution chart can be obtained using a known random number coordinate program, for example, CAD, MATLAB, or STELLA random number coordinate program.
  • the plurality of spacers may be arranged such that a half height area in the distribution diagram is within a range of 0.4 to 0.95.
  • the half-height area may be 0.45 or more, 0.5 or more, 0.55 or more, 0.6 or more, 0.65 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 other examples.
  • the plurality of spacers may be arranged such that a ratio (FWHM / Pm) of a half height width (FWHM) and an 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 other examples.
  • 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 in other examples, About 0.5 or less, about 0.45 or less, or about 0.4 or less.
  • the average pitch Pm mentioned above is formed by the spacers selected when at least 80%, 85%, 90%, or 95% or more of the spacers are selected to form the above-mentioned closed figure triangle, square, or hexagon. It is the average of the length of each side of a triangle, square or hexagon. Further, in the above, the spacers are selected such that the formed triangle, square or hexagon do not share the vertices with each other.
  • the plurality of spacers may be arranged such that the half height width (FWHM) in the distribution diagram is within a range of 0.5 ⁇ m to 1,000 ⁇ m.
  • the half height width (FWHM) is about 1 ⁇ m or more, 2 ⁇ m or more, 3 ⁇ m or more, 4 ⁇ m or more, 5 ⁇ m or more, 6 ⁇ m or more, 7 ⁇ m or more, 8 ⁇ m or more, 9 ⁇ m or more, and 10 ⁇ m.
  • the half height width is about 900 ⁇ m or less, 800 ⁇ m or less, 700 ⁇ m or less, 600 ⁇ m or less, 500 ⁇ m or less, 400 ⁇ m or less, 300 ⁇ m or less, 200 ⁇ m or less, 150 ⁇ m or less, 100 ⁇ m 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 0.006 or more 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, about 0.01 or more, or about 0.015 or more.
  • 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, or about 0.09 in other examples. 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 Since a plurality of spacers are arranged to have a regular distribution of spacing in the above-described form, when the optical device is implemented through the substrate, the spacers maintain a uniform cell gap between the substrates and do not cause a so-called Moire phenomenon. Instead, it is possible to ensure uniform optical properties.
  • a step of rearranging the spacers to have irregularities is performed starting from a normal arrangement state.
  • the regular arrangement state described above is a state in which a plurality of spacers are arranged to form an equilateral triangle, square, or regular hexagon having the same length of all sides on the base layer. 7 is an example in which spacers are arranged to form the square. The length P of one side of the square in this state may be equal to the above-described normal pitch.
  • FIG. 4 schematically shows a shape in which a circular region having a radius (0.5P) of 50% of the length P is set, and the spacer moves to an arbitrary point in the region.
  • the above arrangement can be achieved by applying the above movement to at least 80%, 85%, 90%, 95%, or 100% (all spacers) spacers.
  • the ratio of the radius P of the original area to the length P may be defined as irregularity.
  • the irregularity is about 50%.
  • the irregularity in the design method is about 5% or more, about 10% or more, about 15% or more, about 20% or more, about 25% or more, about 30% or more, about 35% or more, about 40% or more , About 45% or more, about 50% or more, about 55% or more, about 60% or more, or about 65% or more.
  • the irregularity may be about 95% or less, about 90% or less, about 85% or less, or about 80% or less in one example.
  • the above-described irregular arrangement can be achieved by designing the arrangement of the spacers in the above manner and forming the spacers according to the designed arrangement.
  • the steady state starts from a square is illustrated as an example, but the steady state may be another shape such as an equilateral triangle or a regular hexagon, and in this case, the above-described arrangement can 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, CAD, MATLAB, STELLA or Excel random number coordinate program may be used.
  • a mask or the like having a pattern according to the design can be manufactured, and the spacer as described above can be implemented using the mask.
  • the substrate of the present application may include other elements required for driving the optical device in addition to the base layer and the spacer. These elements are known in various ways, and representatively there are electrode layers and the like.
  • the substrate may further include an electrode layer 300 between the base layer 100 and the spacers 201 and 202 as shown in FIG. 2.
  • the electrode layer a known material can be applied.
  • the electrode layer may include a metal alloy, an electrically conductive compound, or a mixture of two or more of the above.
  • Such materials include metals 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 nitride such as gallium nitride, a metal serenide such as zinc serenide, a metal sulfide such as zinc sulfide, or the like can be exemplified.
  • the transparent hole-injectable electrode layer can also be formed by using a metal thin film such as Au, Ag, or Cu, and a laminate of high-refractive transparent materials 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.
  • the patterning of the electrode layer is also possible in a known manner without particular limitation, and may be patterned, for example, through a process using a known photolithography or shadow mask.
  • the substrate of the present application may further include an alignment layer present on the base layer and the spacer.
  • another exemplary substrate of the present application includes a substrate layer; A spacer present on the substrate layer; And an alignment layer formed on the base layer and the spacer.
  • the type of the alignment layer formed on the base layer and the spacer is not particularly limited, and a known alignment layer, for example, a known rubbing alignment layer or a photo-alignment layer may be applied.
  • the method of forming the alignment layer on the base layer and the spacer and performing an alignment treatment thereon also follows a known method.
  • the spacer of the present application exhibits excellent adhesion to elements of the base layer or the base layer in contact with the spacer (for example, the electrode layer).
  • a pressure-sensitive adhesive tape having a peel strength of approximately 3.72 N / 10 mm to 4.16 N / 10 mm is attached to the surface of the spacer on which the spacer is formed, and even when peeled, the pattern of the spacer is not substantially lost.
  • the adhesive tape may be, for example, a tape known as Nichiban Tape CT-24.
  • the nichiban tape has a peel force of approximately 3.72 N / 10 mm to 4.16 N / 10 mm measured at a peel angle of 180 degrees according to JIS Z 1522 standard.
  • the nichiban tape CT-24 After attaching the nichiban tape CT-24 to the surface of the base layer on which the spacer is formed, the nichiban tape CT-24 is about 30 mm / s after attaching a rectangular shape with an attachment area of 24 mm and a length of 40 mm.
  • the peel rate of the spacers measured by peeling in the longitudinal direction at a peeling rate of about 180 ° and a peeling angle of about 180 ° is 15% or less, 13% or less, 11% or less, 9% or less, 8% or less, 7% or less, 6% or less, It may be 5% or less, 4% or less, 3% or less, 2% or less, 1% or less, or 0.5% or less.
  • the loss rate may be a percentage of the number of spacers lost after peeling the adhesive tape relative to the number of all spacers present in the adhesion area. Although different depending on the application, there may be about 10,000 to 40,000 spacers within the above-mentioned attachment area, and the proportion of spacers lost among these spacers may be maintained in the above range.
  • a darkening material such as a dye or pigment is included in order to satisfy the optical density described above. Since the hardening rate of the spacer material is inhibited by such a darkening material, the formation of a spacer having excellent adhesion as described above is very it's difficult. However, in the present application, even when a black spacer is applied, excellent adhesion can be secured.
  • the spacer When the spacer exhibits such adhesiveness, an alignment film is formed on its surface, and even when an alignment process such as rubbing is performed, the spacer can be stably maintained, so that a product with excellent performance can be finally produced.
  • the substrate on which the spacer is formed can be maintained in a state where a protective adhesive film is attached to the surface on which the spacer is formed until it is applied to the actual product. Can be.
  • the substrate may include a protective film as a further configuration.
  • the substrate may further include a protective adhesive film attached to a surface on which the spacer of the base layer is formed.
  • a known protective adhesive film may be used without particular limitation.
  • the present application also relates to a method for manufacturing the substrate.
  • the manufacturing method may include the step of irradiating light in a state in which a light shielding mask is in close contact with a layer of a curable composition for a column spacer formed on a substrate layer.
  • the curable composition may include a binder and a ball spacer.
  • the binder means a material forming the above-described column spacer.
  • a common binder used for producing a column spacer or the like may be used that includes an acrylate-based or epoxy-based UV-curable compound and an initiator. Other ingredients of may also be included.
  • the ball spacer one having a standard deviation of the above-mentioned particle diameter while having an average value of a height and an average diameter of the desired column spacer and an average particle diameter satisfying the above-described ratio can be used.
  • the manufacturing method is a method of manufacturing a column spacer comprising the step of irradiating light in a state in which a light shielding mask is in close contact with a layer of the curable composition for a column spacer formed on a substrate layer, in which case the curable composition includes a binder and a ball. Spacers may be included.
  • the ratio (H / D) of the average value (H) of the height of the column spacers to be formed and the average particle diameter (D) of the ball spacers may exceed 1.
  • the ratio (T / D) of the average value (T) of the diameter of the column spacer and the average particle diameter (D) of the ball spacer may exceed 1.
  • the ratio (H / D) is as described above, in other examples, about 1.2 or less, about 1.1 or less, about 1.09 or less, about 1.08 or less, about 1.07 or less, about 1.06 or less, about 1.05 or less, about 1.04 or less, 1.03 It may be less than or equal to about 1.02, or less than or equal to 1.01.
  • the ratio (T / D) is, as described above, in another example, about 1.2 or more, 1.4 or more, 1.6 or more, 1.8 or more, 2 or more, 2.2 or more, 2.4 or more, or 2.6 or more, 5 or less, 4.8 or less, 4.6 or less, 4.4 or less, 4.2 or less, 4 or less, 3.8 or less, 3.6 or less, 3.4 or less, 3.2 or less, 3 or less, 2.8 or less, 2.6 or less
  • the degree may be about 2.4 or less or 2.2 or less.
  • the ball spacer may have a standard deviation of particle diameter of 0.8 ⁇ m or less.
  • the standard deviation is 0.7 ⁇ m or less, 0.6 ⁇ m or less, or 0.5 ⁇ m or less, or 0 ⁇ m or more, 0 ⁇ m or more, 0.1 ⁇ m or more, 0.2 ⁇ m or more, 0.3 ⁇ m or more, or 0.4 ⁇ m It can be over.
  • the curable composition may include more than 1 part by weight of a ball spacer compared to 100 parts by weight of the aforementioned binder.
  • the ratio may be at least about 1.1 parts by weight, at least about 1.2 parts by weight, at least about 1.3 parts by weight, at least about 1.4 parts by weight, or at least 1.5 parts by weight, or less than about 10 parts by weight, about 9 parts by weight or less, about 8 It may be less than or equal to about 7 parts by weight, less than or equal to about 6 parts by weight, or less than or equal to about 5.5 parts by weight.
  • the weight of the binder which is the basis of the weight ratio of the ball spacer is the weight of the components excluding the ball spacer included in the curable composition.
  • the curable composition may further include the aforementioned darkening material, and in this case, the ball spacer may also be a black ball spacer.
  • a general mask may be used as a light blocking mask applied in the above process.
  • the pattern of the light blocking layer 902 is formed on one surface of the light transmissive body 901, for example, as illustrated in FIG. 8, and the light blocking layer 902 and the surface of the body 901 A release layer 903 may be formed.
  • the light blocking layer 902 may be formed on the main body 901 in a predetermined pattern, and the shape of the pattern may be determined in consideration of the shape and / or arrangement of a desired spacer.
  • the shading mask of this type is variously known, and all of these known masks can be applied in the above method.
  • the curable composition may be cured by irradiating light through the mask while the masks 901, 902, and 903 are in close contact with the layer 1000 of the curable composition formed on the base layer 100.
  • an electrode layer may be formed between the base layer 100 and the layer 1000 of the curable composition.
  • the state of the light to be irradiated for example, the wavelength, the amount of light, the intensity, etc. is not particularly limited, and may be determined according to the desired degree of curing and the type of the curable composition.
  • a so-called developing process of removing the uncured curable composition after irradiation of the light may be performed, and such a method may be performed in a known manner.
  • the substrate may be manufactured through such a process.
  • the present application also relates to an optical device formed using the above substrate.
  • the exemplary optical device of the present application may include the substrate and a second substrate that is disposed opposite to the substrate and is spaced apart from the substrate by a spacer of the substrate.
  • a light modulation layer may be present in a gap between two substrates.
  • the term light modulation layer may include all known types of layers capable of changing at least one property among characteristics such as polarization state, transmittance, color tone, and reflectance of the incident light according to the purpose.
  • the light modulation layer is a layer containing a liquid crystal material, or is a liquid crystal layer that is switched between a diffusion mode and a transmission mode by voltage, for example, on-off of a vertical electric field or a horizontal electric field.
  • a liquid crystal layer that is switched between a transmission mode and a blocking mode or a liquid crystal layer that is switched between a transmission mode and a color mode, or a liquid crystal layer that switches between different color modes.
  • a light-modulating layer capable of performing the above-described operation for example, a liquid crystal layer
  • a liquid crystal layer is variously known.
  • the light modulating layer may be various types of so-called Guest Host Liquid Crystal Layer, Polymer Dispersed Liquid Crystal, Pixel-isolated Liquid Crystal, and floating. It may be a particle device (Suspended Particle Deivice) or an electrochromic display (Electrochromic device).
  • the polymer dispersed liquid crystal layer is a higher concept including so-called pixel isolated liquid crystal (PILC), polymer dispersed liquid crystal (PDLC), polymer network liquid crystal (PNLC), or polymer stabilized liquid crystal (PSLC).
  • PILC pixel isolated liquid crystal
  • PDLC polymer dispersed liquid crystal
  • PNLC polymer network liquid crystal
  • PSLC polymer stabilized liquid crystal
  • the polymer dispersed liquid crystal layer (PDLC) may include, for example, a liquid crystal region including a polymer network and a liquid crystal compound dispersed in a phase-separated state from the polymer network.
  • the method or form of implementation of the light modulation layer is not particularly limited, and a known method may be adopted without limitation according to the purpose.
  • the optical device may further include an additional known functional layer, for example, a polarizing layer, a hard coating layer and / or an antireflection layer, if necessary.
  • an additional known functional layer for example, a polarizing layer, a hard coating layer and / or an antireflection layer, if necessary.
  • 1 and 2 is a schematic view of the form of the substrate of the present application.
  • 3 to 7 are views for explaining the arrangement of spacers in the substrate of the present application.
  • FIG. 8 is a schematic view of a shading mask applied in the manufacturing method of the present application.
  • FIG 9 is a view exemplarily showing one state of the manufacturing process of the substrate of the present application.
  • 16 to 20 are photographs after the adhesion test of the spacers was performed on the substrates of Examples 1 to 5, respectively.
  • a curable composition for manufacturing a column spacer is applied to the transparent layer of a laminate in which a transparent layer (indium tin oxide (ITO) layer) is formed on a transparent PET (poly (ethylene terephthalate)) base film and irradiated with ultraviolet rays ( Wavelength: about 365 nm, ultraviolet radiation dose: 2,200 to 4,400 mJ / cm 2 ) to cure to form a layer having a thickness of about 12 ⁇ m.
  • the thickness is a value measured using an optical profiler measurement device (manufacturer: Nano System, brand name: Nano View-E1000).
  • the height of the spacer described below was confirmed using a measuring device (Optical profiler, Nano System, Nano View-E1000).
  • the diameter of the spacer was confirmed using an optical microscope (Olympus BX 51).
  • the standard deviation for each of the heights and diameters was determined as the square root of the amount of variance for each average (standard deviation was obtained for spacers present in an area of 300 mm in width and height, and approximately 50). To 250 spacers).
  • the curable composition used for spacer formation was prepared in the following manner.
  • the composition was prepared by mixing a black ball spacer and a darkening material in a binder (including an ultraviolet curable acrylate compound, a polymerization initiator, and a dispersant) commonly used in the production of column spacers.
  • a binder including an ultraviolet curable acrylate compound, a polymerization initiator, and a dispersant
  • an average particle diameter is about 11.5 ⁇ m
  • a coefficient of variation (CV) of 4 a block ball spacer having a standard deviation of the particle diameter of about 0.46 ⁇ m (manufacturer: Sekisui Chemical, trade name: KBN 5115) was used.
  • the black ball spacer was blended at about 2.5 parts by weight relative to 100 parts by weight of the binder weight (total weight of acrylate compound, initiator, and dispersant).
  • carbon black was blended in the material at a ratio of approximately 3% by weight.
  • the optical density (OD: Optical Density) of the prepared composition was approximately 1.9 as a result of confirming in the aforementioned manner.
  • About 2 to 3 mL of the composition was dropped onto the electrode layer of a uniaxially stretched PET (poly (ethylene terephthalate)) base film having an amorphous ITO (Indium Tin Oxide) electrode layer formed on the surface, and the drop was added with a mask.
  • the mixture was compressed, and the curable composition layer was cured by irradiating ultraviolet rays toward the mask while forming a laminate including a base layer, an electrode layer, a curable composition layer, and a mask (ultraviolet radiation dose: 19,800 mJ / cm 2 ) .
  • the pattern of the light-blocking layer 902 is formed such that areas in which a circular light-blocking layer is not formed (diameter: about 20 ⁇ m) are regularly arranged to form a triangular closed figure having substantially the same length of each side mentioned above. At this time, the length (pitch) of each side of the triangle was about 150 ⁇ m.
  • the uncured curable composition was removed (developed) to form a spacer.
  • 10 and 11 are photographs of the surface of the substrate on which the spacers manufactured in the above manner are formed.
  • the spacer includes a column spacer to which a black ball spacer is attached, a column spacer to which a black ball spacer is embedded, and a column spacer to which a black ball spacer is not attached.
  • the ratio (A: B) of the number (A) of column spacers to which the black ball spacers were attached and buried and the number of column spacers (B) to which the black ball spacers were not attached and buried was approximately 3: 5.
  • the height of the column spacer was approximately 11.7 ⁇ m to 12.3 ⁇ m, with an average of about 12 ⁇ m, and a diameter of approximately 30 ⁇ m to 40 ⁇ m, with an average of approximately 34 ⁇ m.
  • the ratio of the area where the spacer is present on the surface of the substrate was about 3.6% to 7%.
  • the standard deviation of the height of the column spacers was about 0.16 ⁇ m, and the standard deviation of the diameter was about 0.74 ⁇ m.
  • a spacer-formed substrate was prepared in the same manner as in Example 1, except that the diameter of the circular portion in which the light shielding layer was not formed in the mask was about 20 ⁇ m, and the spacing of the circular portions was changed to about 250 ⁇ m.
  • 12 is a photograph of the surface of the substrate on which the spacers manufactured in the above manner are formed. As shown in the figure, the spacer includes a column spacer to which a black ball spacer is attached and / or embedded, and a column spacer to which a black ball spacer is not attached.
  • the ratio (A: B) of the number (A) of column spacers to which the black ball spacers are attached and buried and the number of column spacers (B) to which the black ball spacers are not attached and buried is approximately 7:18.
  • the height of the column spacer was about 11.9 ⁇ m to 12.3 ⁇ m, the average was about 12.1 ⁇ m, and the diameter was about 27 ⁇ m to 32 ⁇ m, and the average was about 30 ⁇ m.
  • the ratio of the area where the spacer is present on the surface of the substrate was approximately 1% to 2%.
  • the standard deviation of the height of the column spacers was about 0.15 ⁇ m, and the standard deviation of the diameter was about 0.75 ⁇ m.
  • the ratio of carbon black was adjusted to be about 2% by weight, and a substrate having a spacer was formed in the same manner as in Example 1, except that the optical density of the cured layer was about 1.3. . 13 is a photograph of the surface of the substrate on which the spacers manufactured in the above manner are formed.
  • the spacer includes a column spacer to which a black ball spacer is attached and / or embedded, and a column spacer to which a black ball spacer is not attached and embedded.
  • the ratio (A: B) of the number (A) of column spacers to which the black ball spacers are attached and buried and the number of column spacers (B) to which the black ball spacers are not attached and buried is approximately 7:18.
  • the height of the column spacer was about 11.7 ⁇ m to 12.3 ⁇ m, the average was about 12 ⁇ m, and the diameter was about 33 ⁇ m to 40 ⁇ m, and the average was about 36 ⁇ m.
  • the ratio of the area where the spacer is present on the surface of the substrate was about 4.4% to 7%.
  • the standard deviation of the height of the column spacers was about 0.12 ⁇ m, and the standard deviation of the diameter was about 0.8 ⁇ m.
  • Example 14 is a photograph of the surface of the substrate on which the spacers manufactured in the above manner are formed.
  • the spacer includes a column spacer to which a black ball spacer is attached and / or embedded, and a column spacer to which a black ball spacer is not attached and embedded.
  • the ratio (A: B) of the number (A) of column spacers to which the black ball spacers are attached and buried and the number of column spacers (B) to which the black ball spacers are not attached and buried is approximately 19:81.
  • the height of the column spacer was about 11.8 ⁇ m to 12.2 ⁇ m, the average was about 12.1 ⁇ m, and the diameter was about 30 ⁇ m to 33 ⁇ m, and the average was about 32 ⁇ m.
  • the ratio of the area where the spacer is present on the surface of the substrate was about 3.5% to 4.5%.
  • the standard deviation of the height of the column spacers was about 0.13 ⁇ m, and the standard deviation of the diameter was about 0.46 ⁇ m.
  • Example 1 At the time of preparing the curable composition, Example 1 and except that the curable composition prepared by blending the black ball spacer to about 5 parts by weight compared to 100 parts by weight of the binder weight (total weight of acrylate compound, initiator and dispersant, etc.) Similarly, a substrate was prepared. 15 is a photograph of the surface of the substrate on which the spacers manufactured in the above manner are formed. As shown in the figure, the spacer includes a column spacer to which a black ball spacer is attached and / or embedded, and a column spacer to which a black ball spacer is not attached and embedded.
  • the ratio (A: B) of the number (A) of column spacers to which the black ball spacers are attached and buried and the number of column spacers (B) to which the black ball spacers are not attached and buried is approximately 61:39.
  • the height of the column spacer was about 11.8 ⁇ m to 12.5 ⁇ m, the average was about 12.3 ⁇ m, and the diameter was about 34 ⁇ m to 37 ⁇ m, and the average was about 32 ⁇ m.
  • the ratio of the area where the spacer is present on the surface of the substrate was about 4.5% to 5.5%.
  • the standard deviation of the height of the column spacers was about 0.2 ⁇ m, and the standard deviation of the diameter was about 0.86 ⁇ m.
  • Width of the adhesive tape (Nichiban Tape, CT-24) (peel force: 3.72 to 4.16 N / 10mm, peeling angle: 180 degrees, JIS Z 1522 standard) on the surface on which the black column spacer of the substrate prepared in Example is formed It was attached to a rectangular area of attachment area of 24 mm and approximately 40 mm in length. At the time of attachment, a load of about 200 g was applied to the adhesive tape using a roller to attach it. Thereafter, the adhesive tape was peeled in the longitudinal direction using a tensile tester at a peel rate of about 30 mm / s and a peel angle of 180 degrees. 16 to 20 are the results after performing the above evaluation for the substrates of Examples 1 to 5, respectively.
  • Example 1 As a result of the evaluation, in Example 1, 2, 4 and 5, the disappearance of the spacer hardly occurred, so that the disappearance rate was substantially 0%, and in Example 3, only a slight disappearance was observed (the disappearance rate in Example 3: about 7). %).

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Abstract

본 출원에서는 우수한 치수 정밀도 및 밀착성을 가지는 스페이서가 형성되어 있는 기판 및 그러한 기판을 효과적으로 제조할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.

Description

기판
본 출원은 2018년 11월 19일자 제출된 대한민국 특허출원 제 10-2018-0142971호에 기초하여 우선권을 주장하며, 해당 대한민국 특허출원 문헌에 개시된 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 출원은 기판에 대한 것이다.
대향 배치된 기판의 사이에 액정 화합물 또는 액정 화합물과 염료의 혼합물 등과 같은 광변조 물질을 배치시켜서 광의 투과율이나 색상 또는 반사도 등을 조절할 수 있도록 한 광학 디바이스는 공지이다. 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 기판 사이의 간격을 유지하기 위해서 소위 스페이서가 상기 기판의 사이에 위치한다.
스페이서로는 소위 볼 스페이서와 컬럼 스페이서가 대표적으로 사용된다. 컬럼 스페이서는 기판상에 고착화된 형태로서, 일반적으로 감광성 수지를 노광 및 현상하여 형성하고 있다.
특허문헌 1: 유럽 특허공개공보 제0022311호
본 출원은 기판을 제공한다. 본 출원에서는 기재층의 표면에 컬럼 스페이서가 형성되어 있는 기판으로서, 상기 컬럼 스페이서가 상기 기재층에 우수한 밀착력으로 부착되어 있고, 컬럼 스페이서의 높이 및 지름이 균일하게 제어된 기판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 온도가 그 결과에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상온에서 측정한 물성이다. 용어 상온은 가온되거나 감온되지 않은 자연 그대로의 온도로서, 통상 약 10°C 내지 30°C의 범위 내의 한 온도 또는 약 23°C 또는 약 25°C 정도이다. 또한, 본 명세서에서 특별히 달리 언급하지 않는 한, 온도의 단위는 °C이다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 압력이 그 결과에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상압에서 측정한 물성이다. 용어 상압은 가압되거나 감압되지 않은 자연 그대로의 온도로서, 통상 약 1 기압 정도를 상압으로 지칭한다.
본 출원의 기판은, 기재층 및 상기 기재층상에 존재하는 스페이서를 포함한다.
기재층으로는, 특별한 제한 없이, 예를 들면, LCD(Liquid Crystal Display)와 같은 공지의 광학 디바이스의 구성에서 기판에 사용되는 임의의 기재층이 적용될 수 있다. 예를 들면, 기재층은 무기 기재층이거나 유기 기재층일 수 있다. 무기 기재층으로는 글라스(glass) 기재층 등이 예시될 수 있고, 유기 기재층으로는, 다양한 플라스틱 필름 등이 예시될 수 있다. 플라스틱 필름으로는 TAC(triacetyl cellulose) 필름; 노르보르넨 유도체 등의 COP(cyclo olefin copolymer) 필름; PMMA(poly(methyl methacrylate) 등의 아크릴 필름; PC(polycarbonate) 필름; PE(polyethylene) 또는 PP(polypropylene) 등의 폴리올레핀 필름; PVA(polyvinyl alcohol) 필름; DAC(diacetyl cellulose) 필름; Pac(Polyacrylate) 필름; PES(poly ether sulfone) 필름; PEEK(polyetheretherketon) 필름; PPS(polyphenylsulfone) 필름, PEI(polyetherimide) 필름; PEN(polyethylenemaphthatlate) 필름; PET(polyethyleneterephtalate) 필름; PI(polyimide) 필름; PSF(polysulfone) 필름 또는 PAR(polyarylate) 필름 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 기판에서 상기 기재층의 두께도 특별히 제한되지 않고, 용도에 따라서 적정 범위가 선택될 수 있다.
상기 기재층상에는 복수의 스페이서가 존재한다. 상기 스페이서는 컬럼 스페이서일 수 있다. 컬럼 스페이서의 의미는 업계에 공지된 것과 같으며, 예를 들면, 상기 컬럼 스페이서는 기둥 형상으로서 상기 기재층에 고정되어 있는 스페이서일 수 있다. 상기에서 스페이서가 기재층에 고정되어 있다는 것은, 상기 스페이서가 상기 기재층에 직접 접하여 고정되어 있거나, 혹은 기재층과 스페이서의 사이에 다른 층이 존재하는 경우에 해당 다른층상에 스페이서가 고정되어 있는 경우를 포함한다. 상기에서 다른 층의 종류에는 광학 디바이스의 구동에 필요한 공지의 층이 포함되고, 예를 들면, 후술하는 전극층 등이 예시될 수 있다.
예를 들면, 상기 기판은, 상기 기재층과 컬럼 스페이서의 사이에 전극층이 추가로 존재하고, 상기 스페이서가 상기 전극층에 접하고 있는 구조를 가질 수 있다.
또한, 컬럼 스페이서의 기둥 형상의 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 타원형 기둥 형상, 원기둥 형상, 사각 기둥 형상, 삼각 기둥 형상, 기타 다른 다각형 기둥 형상 및 불규칙한 형태의 기둥 형상도 포함된다.
본 출원의 상기 컬럼 스페이서는, 후술하는 특정한 방식으로 형성된 것으로서 특정한 형태를 가지고, 우수한 치수 균일성을 가지며, 기재층과의 밀착성이 우수하다.
즉, 일 예시에서 상기 기판에서 기재층상에는 복수의 컬럼 스페이서가 존재하는데, 그 중에 적어도 일부의 컬럼 스페이서에는 소위 볼 스페이서가 부착 및/또는 매립되어 있다. 상기에서 볼 스페이서는 업계에 공지된 통상적인 의미의 원형 스페이서이다. 상기 컬럼 스페이서에 부착되어 있는 볼 스페이서는, 그 일부가 상기 컬럼 스페이서에 삽입된 상태로 상기 컬럼 스페이서에 부착되어 있을 수 있다.
또한, 상기 컬럼 스페이서의 매립된 볼 스페이서는 상기 컬럼 스페이서 내부에 완전하게 매립되어 있거나, 상기 부착과 유사하게 적어도 일부가 매립되어 있는 형태일 수도 있다.
도 1은 기재층(100)상에 형성된 복수의 컬럼 스페이서(201)를 포함하는 기판의 측면 모식도이고, 도면과 같이 본 출원에서 상기 컬럼 스페이서(201) 중 적어도 일부에는 볼 스페이서(202)가 부착 또는 매립되어 있는 형태이다. 상기 볼 스페이서는 블랙 볼 스페이서일 수 있다. 이와 같은 형태의 기판은 후술하는 방식으로 제작할 수 있고, 이에 의해 우수한 치수 균일성과 기재층에 대한 밀착성을 가지는 컬럼 스페이서를 형성할 수 있다. 도 1에서는 기재층(100)상에 직접 스페이서(201, 202)가 형성되어 있는 형태가 나타나 있지만, 도 2와 같이 상기 기재층(100)과 스페이서(201, 202)의 사이에는 전극층 등의 다른 층(300)이 추가로 존재하고, 상기 스페이서(201, 202)는 상기 다른 층(300)과 접하고 있을 수도 있다.
상기 구조의 기판에서 상기 볼 스페이서가 부착 및/또는 매립되어 있는 컬럼 스페이서의 수(A) 및 볼 스페이서가 부착 및 매립되어 있지 않은 컬럼 스페이서의 개수(B)의 비율(A/B)은 0.01 내지 10의 범위 내일 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 약 0.05 이상, 약 0.1 이상, 약 0.15 이상, 약 0.2 이상, 약 0.21 이상, 약 0.22 이상 또는 약 0.23 이상이거나, 약 9 이하, 약 8 이하, 약 7 이하, 약 6 이하, 약 5 이하, 약 4 이하, 약 3 이하, 약 2 이하, 약 1.9 이하, 약 1.8 이하, 약 1.7 이하 또는 약 1.6 이하 정도일 수도 있다. 상기와 같은 범위 내에서 목적하는 치수 균일성과 밀착성, 개구율 등을 나타내는 컬럼 스페이서를 제조할 수 있으며, 이 비율은, 후술하는 제조 공정에서 경화성 조성물 내의 바인더 및 볼 스페이서의 비율을 조절하여 제어할 수 있다.
상기와 같은 컬럼 스페이서는 목적에 따라서 적절한 범위의 치수를 가질 수 있고, 그 범위는 특별히 제한되지 않는다.
예를 들면, 상기 복수의 컬럼 스페이서들의 높이의 평균치는 대략 2 μm 내지 50 μm의 범위 내일 수 있다. 상기 평균치는 다른 예시에서 3 μm 이상 정도, 4 μm 이상 정도, 5 μm 이상 정도, 6 μm 이상 정도, 7 μm 이상 정도, 8 μm 이상 정도, 9 μm 이상 정도, 10 μm 이상 정도, 11 μm 이상 정도 또는 12 μm 이상 정도이거나, 45 μm 이하 정도, 40 μm 이하 정도, 35 μm 이하 정도, 30 μm 이하 정도, 25 μm 이하 정도, 20 μm 이하 정도, 19 μm 이하 정도, 18 μm 이하 정도, 17 μm 이하 정도, 16 μm 이하 정도, 15 μm 이하 정도, 14 μm 이하 정도 또는 13 μm 이하 정도일 수도 있다.
상기 복수의 컬럼 스페이서들의 지름의 평균치는 4 μm 내지 60 μm의 범위 내일 수 있다. 상기 평균치는 다른 예시에서 6 μm 이상 정도, 8 μm 이상 정도, 10 μm 이상 정도, 12 μm 이상 정도, 14 μm 이상 정도, 16 μm 이상 정도, 18 μm 이상 정도, 20 μm 이상 정도, 22 μm 이상 정도 또는 24 μm 이상 정도이거나, 58 μm 이하 정도, 56 μm 이하 정도, 54 μm 이하 정도, 52 μm 이하 정도, 50 μm 이하 정도, 48 μm 이하 정도 또는 46 μm 이하 정도일 수도 있다.
상기에서 컬럼 스페이서의 지름은, 컬럼 스페이서의 단면이 타원형인 경우에는 그 장축 또는 단축의 길이, 원형인 경우에는 그 지름, 기타 다각형이거나 불규칙한 형상인 경우에는 측정되는 치수 중에서 가장 큰 치수 또는 가장 작은 치수 또는 그 평균치일 수 있다.
위와 같은 컬럼 스페이서는 우수한 치수 균일성을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 복수의 컬럼 스페이서들의 높이의 표준 편차는 0.05 μm 내지 0.3 μm의 범위 내에 있을 수 있다. 본 명세서에서 언급하는 표준 편차는, 상기 표준 편차(standard deviation)는, 분산의 양의 제곱근으로 정해지는 수치이다. 상기 표준 편차는 다른 예시에서 0.06μm 이상 정도, 0.07μm 이상 정도, 0.08μm 이상 정도, 0.09μm 이상 정도, 0.1μm 이상 정도 또는 0.11μm 이상 정도이거나, 0.29μm 이하 정도, 0.28μm 이하 정도, 0.27μm 이하 정도, 0.26μm 이하 정도, 0.25μm 이하 정도, 0.24μm 이하 정도, 0.23μm 이하 정도, 0.22μm 이하 정도, 0.21μm 이하 정도 또는 0.2μm 이하 정도일 수도 있다. 상기 복수의 컬럼 스페이서들의 지름의 표준 편차는 0.3 μm 내지 1.5 μm의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 표준 편차는 다른 예시에서 0.31 μm 이상 정도, 0.32 μm 이상 정도, 0.33 μm 이상 정도, 0.34 μm 이상 정도, 0.35 μm 이상 정도, 0.36 μm 이상 정도, 0.37 μm 이상 정도, 0.38 μm 이상 정도, 0.39 μm 이상 정도, 0.4 μm 이상 정도, 0.41 μm 이상 정도, 0.42 μm 이상 정도, 0.43 μm 이상 정도, 0.44 μm 이상 정도, 0.45 μm 이상 정도 또는 0.46 μm 이상 정도이거나, 1.4 μm 이하 정도, 1.3 μm 이하 정도, 1.2 μm 이하 정도, 1.1 μm 이하 정도, 1 μm 이하 정도 또는 0.9 μm 이하 정도일 수도 있다. 상기 표준 편차(standard deviation)는, 분산의 양의 제곱근으로 정해지는 수치이다
상기와 같은 컬럼 스페이서들은, 예를 들면, 컬럼 스페이서 등을 제작하는 것에 사용하는 통상적인 바인더를 적용하여 제조할 수 있다. 통상 컬럼 스페이서는, 감광성 바인더로서, 자외선 경화형 화합물을 상기 화합물의 경화를 개시시키는 개시제 등과 혼합한 바인더를 패턴 노광하여 제조한다. 본 출원에서도 이러한 재료가 적용될 수 있다. 이러한 경우에 상기 자외선 경화형 화합물의 경화물이 상기 컬럼 스페이서를 형성할 수 있다. 자외선 경화형 화합물의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 아크릴레이트 계열 고분자 재료 또는 에폭시 계열의 고분자 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 업계에서는 컬럼 스페이서를 제작할 수 있는 다양한 종류의 바인더가 알려져 있다.
본 출원의 기판에 적용되는 스페이서 중에서 볼 스페이서의 종류는 특별히 제한되지 않고, 공지의 볼 스페이서 중에서 적절한 종류가 선택되어 사용될 수 있다. 일 예시에서 목적하는 치수 정밀도, 부착력 및/또는 개구율 등을 고려하여 상기 볼 스페이서로는 컬럼 스페이서와의 치수 관계가 소정 범위에 있는 것을 적용할 수 있다.
예를 들면, 볼 스페이서로는, 상기 컬럼 스페이서의 높이의 평균치(H)와 상기 볼 스페이서의 평균 입경(D)의 비율(H/D)이 1을 초과하는 것을 사용할 수 있다. 상기 비율(H/D)은 다른 예시에서 1.2 이하 정도, 1.1 이하 정도, 1.09 이하 정도, 1.08 이하 정도, 1.07 이하 정도, 1.06 이하 정도, 1.05 이하 정도, 1.04 이하 정도, 1.03 이하 정도, 1.02 이하 정도 또는 1.01 이하 정도일 수 있다. 상기 비율(H/D)의 상한은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 위에 기술한 범위 내에서 보다 셀갭(cell gap)을 안정적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.
예를 들면, 상기 볼 스페이서로는, 상기 컬럼 스페이서의 지름의 평균치(T)와 볼 스페이서의 평균 입경(D)의 비율(T/D)이 1을 초과하는 것을 사용할 수 있다. 상기 비율(T/D)은, 다른 예시에서 1.2 이상 정도, 1.4 이상 정도, 1.6 이상 정도, 1.8 이상 정도, 2 이상 정도, 2.2 이상 정도, 2.4 이상 정도 또는 2.6 이상 정도이거나, 5 이하 정도, 4.8 이하 정도, 4.6 이하 정도, 4.4 이하 정도, 4.2 이하 정도, 4 이하 정도, 3.8 이하 정도, 3.6 이하 정도, 3.4 이하 정도, 3.2 이하 정도, 3 이하 정도, 2.8 이하 정도, 2.6 이하 정도, 2.4 이하 정도 또는 2.2 이하 정도일 수도 있다. 이러한 상한 범위 하에서 스페이서의 패턴의 외관을 보다 우수하게 유지할 수 있다.
컬럼 스페이서의 목적 치수를 고려하여 상기 범위의 볼 스페이서를 적용하여 후술하는 제조 방법을 진행함으로써 목적하는 스페이서들을 효과적으로 형성할 수 있다.
볼 스페이서의 구체적인 평균 입경의 범위는 특별히 제한되지 않고, 컬럼 스페이서의 치수에 따라 상기 비율 범위를 만족하도록 하는 범위에서 평균 입경을 가질 수 있다.
기판에 포함되는 복수의 볼 스페이서는 입경의 표준 편차가 0.8μm 이하일 수 있다. 상기 표준 편차는 다른 예시에서 0.7 μm 이하 정도, 0.6 μm 이하 정도 또는 0.5 μm 이하 정도이거나, 0 μm 이상 정도, 0 μm 초과 정도, 0.1 μm 이상 정도, 0.2 μm 이상 정도, 0.3 μm 이상 정도 또는 0.4 μm 이상 정도일 수 있다. 이러한 볼 스페이서를 적용함으로써 목적하는 형태의 스페이서들을 효과적으로 형성할 수 있다.
기판에 포함되는 복수의 볼 스페이서는 입경의 CV(Coefficient of Variation)값이 대략 8% 이하 정도일 수 있다. 상기 CV값은, 100×볼 스페이서 입경의 표준 편차/볼 스페이서의 평균입경으로 정의되는 값이다. 이 CV값은 다른 예시에서 대략 7% 이하 정도, 6% 이하 정도 또는 5% 이하 정도이거나, 0% 이상 정도, 0% 초과 정도, 1% 이상 정도, 2% 이상 정도, 3% 이상 정도 또는 4% 이상 정도일 수 있다. 이러한 볼 스페이서를 적용함으로써 목적하는 형태의 스페이서들을 효과적으로 형성할 수 있다.
기재층상에서 상기 스페이서(볼 스페이서 및 컬럼 스페이서)의 점유 면적은 특별히 제한되지 않고, 목적하는 기판의 용도 등을 고려하여 선택될 수 있다. 예를 들면, 상기 기재층의 표면의 전체 면적을 기준으로 하여서, 상기 기재층의 표면에 존재하는 스페이서(볼 스페이서 및 컬럼 스페이서)의 면적의 비율은 대략 0.5% 내지 20%의 범위 내일 수 있다.
상기 컬럼 스페이서는 블랙 스페이서일 수 있다. 예를 들면, 상기 컬럼 스페이서는 블랙 컬럼 스페이서일 수 있고, 이러한 경우에 상기 볼 스페이서도 블랙 볼 스페이서가 적용될 수 있다. 블랙 볼 스페이서는 다양하게 공지되어 있고, 본 출원에서는 이러한 공지의 볼 스페이서를 모두 적용할 수 있다. 블랙 볼 스페이서로는, 예를 들면, 볼 스페이서 전체가 블랙으로 된 스페이서나 볼의 외부에 블랙이 코팅된 블랙 볼 스페이서 등이 알려져 있으며, 상기에서 코팅 재료로는 카본 블랙이나 CNT(Carbon NanoTube)나 그래핀 등의 탄소계 재료 혹은 다양한 공지의 염료 내지 안료 등이 적용된다. 통상 블랙 스페이서의 경우, 형성 과정에서 스페이서에 포함되어 있는 암색화 물질에 의해서 치수 정밀도의 확보가 어렵고, 기재층에 대한 밀착성의 확보도 쉽지 않지만, 본 출원에서는 우수한 치수 정밀도 및 밀착성을 가지는 스페이서를 형성할 수 있다. 본 출원에서 용어 블랙 스페이서는, 그 광학 밀도(Optical Density)가 1.1 내지 4의 범위 내로 측정되는 스페이서를 의미할 수 있다. 상기 광학 밀도는, 상기 블랙 스페이서에 대한 투과율(transmittance, 단위: %) 또는 그와 동일한 성분을 포함하는 층의 투과율(transmittance, 단위: %)을 측정한 후에 이를 광학 밀도의 수식(광학 밀도= -log10(T), T는 상기 투과율)에 대입하여 구할 수 있다. 상기에서 블랙 스페이서와 동일한 성분을 포함하는 층은, 예를 들면, 코팅, 증착 또는 도금 등의 방식으로 형성할 수 있다. 이 때, 상기 형성되는 층의 두께는, 상기 블랙 스페이서의 높이와 동일하거나, 혹은 약 12㎛ 정도일 수 있다. 예를 들면, 상기 블랙 스페이서의 범주에는, 그와 동일한 성분으로 형성되는 상기 두께 약 12㎛ 정도의 층의 광학 밀도가 상기 언급한 범위에 있거나, 실제 블랙 스페이서의 광학 밀도가 상기 범위에 있거나, 상기 두께 약 12㎛ 정도의 층의 광학 밀도를 실제 블랙 스페이서의 두께를 감안하여 환산한 수치가 상기 범위에 있는 경우가 포함될 수 있다. 이러한 광학 밀도는, 예를 들면, 하기 실시예의 스페이서의 광학 밀도를 평가하는 방법에 따라 구할 수 있다. 이러한 광학 밀도는 다른 예시에서 약 3.8 이하, 약 3.6 이하, 약 3.4 이하, 약 3.2 이하, 약 3 이하, 약 2.8 이하, 약 2.6 이하, 약 2.4 이하, 약 2.2 이하 또는 약 2 이하이거나, 1.2 이상, 1.4 이상 또는 1.6 이상일 수 있다.
광의 투과율, 색상 및/또는 반사도를 조절할 수 있는 광학 디바이스에서 스페이서가 존재하는 영역은 광학적으로 비활성 영역이 되는데, 본 출원에서는 상기 언급된 광학 밀도의 블랙 스페이서의 적용을 통해 디바이스 구동 시에 빛샘 등의 발생을 방지하고, 균일한 광학 성능을 확보할 수 있다.
상기와 같은 블랙 스페이서는, 예를 들면, 통상적으로 컬럼 스페이서를 제작하는 재료(예를 들면, 전술한 바인더 등)에 블랙을 구현할 수 있는 성분(암색화 재료)을 추가하여 제작할 수 있다.
따라서, 상기 컬럼 스페이서 또는 볼 스페이서는, 암색화가 가능한 안료 또는 염료 등을 포함할 수 있으며, 구체적으로는 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물, 카본 블랙, 흑연, 아조계 안료, 프탈로시아닌 안료 또는 탄소계 물질 등을 포함할 수 있다. 상기에서 적용될 수 있는 암색화 재료로서, 금속 산화물로는, 크롬 산화물(CrxOy 등) 또는 구리 산화물(CuxOy 등) 등이 예시될 수 있으며, 금속 산질화물로는 알루미늄 산질화물(AlxOyNz 등) 등이 예시될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 탄소계 물질로는, 탄소 나노튜브(CNT), 그래핀, 활성탄(activated carbon)과 같은 다공성 탄소 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들면, 상기 재료(ex. 탄소계 재료)를 전술한 바인더에 배합한 후에 경화시키거나, 적절한 방식으로 재료 자체를 증착 또는 도금 등에 적용함으로써 상기 블랙 스페이서를 제작할 수 있다.
본 출원에서 사용할 수 있는 안료 또는 염료 등의 종류는 상기에 제한되지 않으며, 목적하는 암색화(광학 밀도) 등에 따라 적정 종류가 선택될 수 있고, 그 스페이서 내에서의 비율도 상기 암색화 등을 고려하여 선택할 수 있다.
상기 복수의 컬럼 스페이서들은, 기재층상에 규칙적으로 배치되어 있거나, 불규칙적으로 배치되어 있을 수 있다. 구체적으로 상기 기재층상의 복수의 스페이서들은, 서로간의 피치가 실질적으로 동일하도록 규칙적으로 배치되어 있거나, 복수의 컬럼 스페이서들 중에서 적어도 일부가 서로 상이한 피치를 가지도록 불규칙하게 배치되어 있을 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.
일 예시에서 상기 폐도형의 변의 길이(피치)는 최대 600 μm 정도일 수 있다. 상기 폐도형의 변의 길이 중 최대 길이는 다른 예시에서 약 550 μm 이하, 약 500 μm 이하, 약 450 μm 이하, 약 400 μm 이하, 약 350 μm 이하 또는 약 300 μm 이하이거나, 약 50 μm 이상 또는 약 100 μm 이상일 수 있다.
규칙적인 배치에서는 상기 폐도형의 변의 길이(피치)는 실질적으로 서로 동일하다. 한편, 불규칙한 배치의 경우, 상기 폐도형의 변의 길이들 중에서 최소 길이는 약 10 μm 이상일 수 있다. 상기 폐도형의 변의 길이 중 최소 길이는 다른 예시에서 약 100 μm 이하, 약 90 μm 이하, 약 80 μm 이하, 70 μm 이하 또는 약 65 μm 이하이거나, 약 20 μm 이상, 30 μm 이상 또는 40 μm 이상일 수 있다.
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.
스페이서들의 배치가 규칙적인 경우에는 상기 폐도형인 삼각형, 사각형 또는 육각형의 각 변의 길이는 실질적으로 동일하고, 불규칙한 배치의 경우에는 적어도 하나의 변의 길이가 다르다.
이하에서는 스페이서의 배치가 불규칙한 경우에 대해서 설명한다. 도 3은, 기재층상에 존재하는 스페이서들(검은 점)이 불규칙하게 배치된 경우에 상기 스페이서들 중 임의로 4개의 스페이서들을 선택하고, 그들을 가상의 선(점선)으로 연결하여 형성한 폐도형인 사각형의 예시이다. 다만, 상기 피치를 결정하는 때에 형성되는 상기 폐도형은 그 내부에 스페이서가 존재하지 않도록 형성되는 것이다. 따라서, 예를 들면, 도 4와 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 스페이서들이 불규칙하게 배치되는 경우에 스페이서의 배치 밀도는 일정 영역간에서는 실질적으로 근접할 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 이하일 수 있다.
도 5는, 상기 10P를 한 변의 길이로 하는 정사각형 영역(도 5의 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. 이러한 정상 피치는 규칙적으로 배치된 스페이서들의 피치일 수 있다.
상기 언급된 모든 스페이서들이 동일 피치를 가지도록 배치된 가상의 상태를 확인하는 방식은 공지이며, 예를 들면, CAD, MATLAB, STELLA 또는 엑셀(Excel) 등과 같은 난수 좌표 발생 프로그램을 사용하여 달성할 수 있다. 상기 표준 편차(standard deviation)는, 스페이서 개수의 산포도를 나타내는 수치이고, 분산의 양의 제곱근으로 정해지는 수치이다.
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 이하일 수 있다. 상기 표준 편차는 다른 예시에서 1.5 이하, 1 이하 또는 0.5 이하일 수 있다. 또한, 상기 표준 편차의 하한은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 0일 수 있다.
상기에서 지정되는 사각형 영역의 수는 2개 이상인 한 특별히 제한되는 것은 아니지만, 일 예시에서 상기 사각형 영역이 기재층의 표면상에서 서로 겹쳐지지 않도록 임의로 선택되되, 그 임의로 선택된 영역이 차지하는 면적이 상기 기재층의 전체 면적의 약 10% 이상, 20% 이상, 30% 이상, 40% 이상, 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상 또는 90% 이상이 되도록 하는 개수로 선택될 수 있다. 상기 임의의 사각형 영역의 한 변을 형성하는 정상 피치(P)의 범위는 전술한 것처럼 기재층상에 존재하는 스페이서들의 개수와 해당 기재층의 면적에 의해 결정될 수 있는 것으로 특별히 제한되지 않으며, 통상적으로 50㎛ 내지 1,000㎛의 범위 내일 수 있다. 상기 정상 피치(P)는 다른 예시에서 약 60㎛ 이상, 70㎛ 이상, 80㎛ 이상, 90㎛ 이상, 100㎛ 이상 또는 110㎛ 이상일 수 있고, 약 900㎛ 이하, 800㎛ 이하, 700㎛ 이하, 600㎛ 이하, 500㎛ 이하, 400㎛ 이하, 300㎛ 이하, 200㎛ 이하 또는 150㎛ 이하일 수도 있다.
상기와 같이 임의로 선택된 정사각형 영역들 내에 존재하는 스페이서들의 평균 개수는 예를 들면, 약 80개 내지 150개 정도일 수 있다. 상기 평균 개수는 다른 예시에서 82개 이상, 84개 이상, 86개 이상, 88개 이상, 90개 이상, 92개 이상, 94개 이상, 96개 이상 또는 98개 이상일 수 있다. 또한 다른 예시에서 상기 평균 개수는 148개 이하, 146개 이하, 144개 이하, 142개 이하, 140개 이하, 138개 이하, 136개 이하, 134개 이하, 132개 이하, 130개 이하, 128개 이하, 126개 이하, 124개 이하, 122개 이하, 120개 이하, 118개 이하, 116개 이하, 114개 이하 또는 112개 이하일 수 있다.
상기 스페이서들의 평균 개수(A)와 상기 언급한 표준 편차(SD)의 비율(SD/A)은, 0.1 이하일 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 0.09 이하, 0.08 이하, 0.07 이하, 0.06 이하, 0.05 이하, 0.04 이하, 0.03 이하, 0.02 이하 또는 0.01 이하일 수 있다. 또한, 상기 비율(SD/A)은, 0 이상 또는 약 0.005 이상 정도일 수도 있다.
상기 평균 개수(A)나 비율(SD/A)은, 경우에 따라 변경될 수 있는데, 예를 들면, 상기 기판이 적용되는 디바이스에서 요구되는 투과율, 셀갭(cell gap) 및/또는 셀갭의 균일도 등을 고려하여 상기 수치는 변경될 수 있다.
상기에서 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.
상기 각 수치들은, 필요한 경우에 변경될 수 있는데, 예를 들면, 상기 기판이 적용되는 디바이스에서 요구되는 투과율, 셀갭(cell gap) 및/또는 셀갭의 균일도 등을 고려하여 상기 수치는 변경될 수 있다.
상기 복수의 스페이서들은 그 스페이싱 정규 분포도가 소정 형태를 나타내도록 배치될 수 있다.
상기에서 스페이싱 정규 분포도는, 스페이서간의 피치를 X축으로 하고, 전체 스페이서 중에서 해당 피치를 가지는 스페이서의 비율을 Y축으로 하여 도시한 분포도이고, 이 때 스페이서의 비율은 전체 스페이서의 수를 1로 가정하였을 때에 구해지는 비율이다.
이러한 분포도의 예시는 도 6에 나타나 있다. 또한 본 명세서에서 상기 스페이싱 정규 분포도와 관련된 설명에서의 피치는, 상기 언급한 폐도형인 삼각형, 사각형 또는 육각형에서의 변의 길이이다.
상기 분포도는, 공지의 난수 좌표 프로그램, 예를 들면, CAD, MATLAB 또는 STELLA 난수 좌표 프로그램 등을 사용하여 구할 수 있다.
일 예시에서 상기 복수의 스페이서들은 상기 분포도에서의 반 높이 면적이 0.4 내지 0.95의 범위 내가 되도록 배치될 수 있다. 상기 반 높이 면적은 다른 예시에서 0.45 이상, 0.5 이상, 0.55 이상, 0.6 이상, 0.65 이상, 0.7 이상 또는 0.85 이상일 수 있다. 또한, 상기 반 높이 면적은 다른 예시에서는 0.9 이하, 0.85 이하, 0.8 이하, 0.75 이하, 0.7 이하, 0.65 이하, 0.6 이하, 0.55 이하 또는 0.5 이하일 수 있다.
상기 복수의 스페이서들은, 상기 분포도에서의 반높이폭(FWHM)과 평균 피치(Pm)의 비(FWHM/Pm)가 1 이하가 되도록 배치될 수 있다. 상기 비(FWHM/Pm)는, 다른 예시에서 0.05 이상, 0.1 이상, 0.11 이상, 0.12 이상 또는 0.13 이상일 수 있다. 또한, 상기 비(FWHM/Pm)는, 다른 예시에서는 약 0.95 이하, 약 0.9 이하, 약 0.85 이하, 약 0.8 이하, 약 0.75 이하, 약 0.7 이하, 약 0.65 이하, 약 0.6 이하, 약 0.55 이하, 약 0.5 이하, 약 0.45 이하 또는 약 0.4 이하일 수 있다.
상기에서 말하는 평균 피치(Pm)는, 전술한 폐도형인 삼각형, 사각형 또는 육각형을 형성하도록 적어도 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상 또는 95% 이상의 스페이서들을 선택하였을 때에 선택된 스페이서들에 의해 형성되는 삼각형, 사각형 또는 육각형의 각 변의 길이의 평균이다. 또한, 상기에서 스페이서들은 형성된 삼각형, 사각형 또는 육각형이 서로 꼭지점은 공유하지 않도록 선택된다.
상기 복수의 스페이서들은, 상기 분포도에서의 반높이폭(FWHM)이 0.5㎛ 내지 1,000㎛ 의 범위 내에 있도록 배치될 수 있다. 상기 반높이폭(FWHM)은 다른 예시에서 약 1㎛ 이상, 2㎛ 이상, 3㎛ 이상, 4㎛ 이상, 5㎛ 이상, 6㎛ 이상, 7㎛ 이상, 8㎛ 이상, 9㎛ 이상, 10㎛ 이상, 11㎛ 이상, 12㎛ 이상, 13㎛ 이상, 14㎛ 이상, 15㎛ 이상, 16㎛ 이상, 17㎛ 이상, 18㎛ 이상, 19㎛ 이상, 20㎛ 이상, 21㎛ 이상, 22㎛ 이상, 23㎛ 이상 또는 24㎛ 이상, 27㎛ 이상, 30㎛ 이상, 35㎛ 이상, 40㎛ 이상, 45㎛ 이상 또는 50㎛ 이상일 수 있다. 다른 예시에서 상기 반높이폭(FWHM)은 약 900㎛ 이하, 800㎛ 이하, 700㎛ 이하, 600㎛ 이하, 500㎛ 이하, 400㎛ 이하, 300㎛ 이하, 200㎛ 이하, 150㎛ 이하, 100㎛ 이하, 90㎛ 이하, 80㎛ 이하, 70㎛ 이하, 60㎛ 이하, 50㎛ 이하, 40㎛ 이하 또는 30㎛ 이하일 수 있다.
상기 복수의 스페이서들은, 상기 스페이싱 정규 분포도의 최대 높이(Fmax)가 0.006 이상이고, 1 미만이 되도록 배치될 수 있다. 상기 최대 높이(Fmax)는 다른 예시에서 약 0.007 이상, 약 0.008 이상, 약 0.009 이상 또는 약 0.0095 이상, 약 0.01 이상 또는 약 0.015 이상일 수 있다. 또한, 상기 최대 높이(Fmax)는 다른 예시에서 약 0.9 이하, 약 0.8 이하, 약 0.7 이하, 약 0.6 이하, 약 0.5 이하, 약 0.4 이하, 약 0.3 이하, 약 0.2 이하, 약 0.1 이하, 약 0.09 이하, 약 0.08 이하, 약 0.07 이하, 약 0.06 이하, 약 0.05 이하, 약 0.04 이하, 약 0.03 이하 또는 약 0.02 이하일 수 있다.
복수의 스페이서들이 상기와 같은 형태의 스페이싱 정규 분포도를 가지도록 배치됨으로 해서, 상기 기판을 통해 광학 디바이스를 구현하였을 때에 스페이서들이 기판간의 피치(cell gap)을 균일하게 유지하면서도 소위 모와레 현상을 유발시키지 않고, 균일한 광학 특성이 확보되도록 할 수 있다.
복수의 스페이서들이 상기와 같은 불규칙한 배치를 가지는 경우에 그를 정의하기 위해서 불규칙도라는 개념이 도입된다. 이하, 상기와 같은 형태의 스페이서들의 배치를 설계하기 위한 방법을 설명한다.
상기 언급된 스페이서들의 배치를 달성하기 위해서는 정상 배치 상태에서 출발하여 불규칙성을 가지도록 스페이서들을 재배치하는 단계를 수행한다. 상기에서 정상 배치 상태는, 전술한 규칙적인 배치 상태로서, 복수의 스페이서들이 기재층상에 모든 변의 길이가 동일한 정삼각형, 정사각형 또는 정육각형을 형성할 수 있도록 배치된 상태이다. 도 7은, 일 예시로서 스페이서들이 상기 정사각형을 형성하도록 배치된 상태이다. 이 상태에서의 정사각형의 한변의 길이 P는, 전술한 정상 피치와 같을 수 있다. 상기와 같은 배치 상태에서 하나의 스페이서가 존재하는 지점을 기준으로 상기의 한변의 길이 P에 대하여 일정 비율이 되는 길이의 반지름을 가지는 원 영역을 지정하고, 그 영역 내에서 상기 하나의 스페이서가 무작위적으로 이동할 수 있도록 프로그램을 셋팅한다. 예를 들어, 도 4는 상기 길이 P 대비 50%의 길이(0.5P)의 반지름을 가지는 원 영역을 설정하고, 그 영역 내의 임의의 지점으로 상기 스페이서가 이동하는 형태를 모식적으로 보여주고 있다. 상기와 같은 이동을 적어도 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상 또는 100%(모든 스페이서)의 스페이서에 적용하여 전술한 배치를 달성할 수 있다.
상기와 같은 설계 방식에서 상기 원 영역의 반지름이 되는 길이 P에 대한 비율이 불규칙도로 정의될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 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 불규칙한 배치를 달성할 수 있다.
상기에서는 정상 상태가 정사각형에서 출발하는 경우를 예시로 하였으나, 상기 정상 상태는 정삼각형 또는 정육각형 등 다른 도형일 수 있으며, 그 경우에도 전술한 배치가 달성될 수 있다.
상기와 같은 방식으로 스페이서들의 배치를 설계하는 수단은 특별히 제한되지 않고, 공지의 난수 좌표 프로그램, 예를 들면, CAD, MATLAB, STELLA 또는 Excel 난수 좌표 프로그램 등을 사용할 수 있다.
예를 들면, 상기와 같은 방식으로 우선 스페이서의 배치를 설계한 후에 해당 설계에 따른 패턴을 가지는 마스크 등을 제조하고, 해당 마스크를 사용하여 상기와 같은 스페이서를 구현할 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 등이 있다. 일 예시에서 상기 기판은, 도 2에 나타난 바와 같이 상기 기재층(100)과 상기 스페이서(201, 202)의 사이에 전극층(300)을 추가로 포함할 수 있다. 전극층으로는, 공지의 소재가 적용될 수 있다. 예를 들면, 전극층은, 금속 합금, 전기 전도성 화합물 또는 상기 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 이러한 재료로는, 금 등의 금속, CuI, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZTO(Zinc Tin Oxide), 알루미늄 또는 인듐이 도핑된 아연 옥사이드, 마그네슘 인듐 옥사이드, 니켈 텅스텐 옥사이드, ZnO, SnO2 또는 In2O3 등의 산화물 재료나, 갈륨 니트라이드와 같은 금속 니트라이드, 아연 세레나이드 등과 같은 금속 세레나이드, 아연 설파이드와 같은 금속 설파이드 등이 예시될 수 있다. 투명한 정공 주입성 전극층은, 또한, Au, Ag 또는 Cu 등의 금속 박막과 ZnS, TiO2 또는 ITO 등과 같은 고굴절의 투명 물질의 적층체 등을 사용하여서도 형성할 수 있다.
전극층은, 증착, 스퍼터링, 화학 증착 또는 전기화학적 수단 등의 임의의 수단으로 형성될 수 있다. 전극층의 패턴화도 특별한 제한 없이 공지의 방식으로 가능하며, 예를 들면, 공지된 포토리소그래피나 새도우 마스크 등을 사용한 공정을 통하여 패턴화될 수도 있다.
본 출원의 기판은 또한 상기 기재층과 스페이서상에 존재하는 배향막을 추가로 포함할 수 있다.
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.
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.
본 출원의 상기 스페이서는, 상기 기재층 혹은 상기 스페이서가 접하고 있는 기재층의 요소(예를 들면, 상기 전극층)에 대해서 우수한 부착력을 나타낸다.
예를 들면, 상기 기재층의 상기 스페이서가 형성된 면에 박리력이 대략 3.72N/10mm 내지 4.16 N/10mm 수준의 점착 테이프를 부착하고, 이를 박리하여도 상기 스페이서의 패턴은 실질적으로 소실되지 않고 유지될 수 있다. 이 때 상기 점착 테이프로는, 예를 들면, 니치반 테이프(Nichiban Tape) CT-24로 공지된 테이프일 수 있다. 상기 니치반 테이프는 JIS Z 1522 규격에 따라 180도의 박리 각도로 측정한 박리력이 대략 3.72N/10mm 내지 4.16 N/10mm 수준이다. 상기 니치반 테이프 CT-24를 상기 스페이서가 형성된 기재층의 면에 폭이 24 mm이고, 길이가 40 mm인 직사각형 형태의 부착 면적으로 부착한 후에 상기 니치반 테이프 CT-24를 약 30 mm/s의 박리 속도 및 약 180도의 박리 각도로 길이 방향으로 박리하여 측정한 상기 스페이서의 소실율은 15% 이하, 13% 이하, 11% 이하, 9% 이하, 8% 이하, 7% 이하, 6% 이하, 5% 이하, 4% 이하, 3% 이하, 2% 이하, 1% 이하 또는 0.5% 이하일 수 있다. 상기에서 소실율은 상기 부착 면적 내에 존재하는 모든 스페이서의 개수 대비 상기 점착 테이프 박리 후에 소실된 스페이서의 개수의 백분율일 수 있다. 적용 용도에 따라서 다르지만, 통상 상기와 같은 부착 면적 내에는 스페이서가 10,000개 내지 40,000개 정도 존재할 수 있는데, 이러한 스페이서 중에서 소실되는 스페이서의 비율이 상기 범위로 유지될 수 있다.
블랙 스페이서의 경우, 전술한 광학 밀도를 만족시키기 위해서 염료나 안료 등의 암색화 재료를 포함하는데, 이러한 암색화 재료로 인해서 스페이서 재료의 경화율이 저해되기 때문에 위와 같이 우수한 밀착력의 스페이서의 형성은 매우 어렵다. 그렇지만, 본 출원에서는 블랙 스페이서를 적용하는 경우에도 전술한 우수한 밀착성을 확보할 수 있다.
스페이서가 이러한 밀착성을 나타내는 경우에는, 그 표면에 배향막이 형성되고, 러빙 등의 배향 처리가 진행되는 경우에도 안정적으로 스페이서가 유지될 수 있어서 최종적으로 뛰어난 성능의 제품 제조가 가능하다. 또한, 스페이서가 형성된 기판은, 실제 제품에 적용되기 전까지 스페이서가 형성된 표면에 보호용 점착 필름이 부착된 상태로 유지될 수 있는데, 그러한 구조에서 점착 필름을 박리하여도 패턴이 소실되지 않고, 안정적으로 유지될 수 있다.
일 예시에서 상기 기판은, 추가 구성으로서 보호 필름을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 기판은, 상기 기재층의 스페이서가 형성된 면에 부착된 보호용 점착 필름을 추가로 포함할 수 있다. 상기와 같은 구성에서 점착 필름으로는 특별한 제한 없이 공지의 보호용 점착 필름이 사용될 수 있다.
본 출원은 또한 상기 기판을 제조하는 방법에 대한 것이다. 상기 제조 방법은, 상기 제조 방법은, 기재층상에 형성된 컬럼 스페이서용 경화성 조성물의 층에 차광 마스크를 밀착시킨 상태에서 광을 조사하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 경우에 상기 경화성 조성물은, 바인더 및 볼 스페이서를 포함할 수 있다. 상기에서 바인더는 전술한 컬럼 스페이서를 형성하는 재료를 의미한다. 이와 같이 바인더 및 볼 스페이서를 배합한 경화성 조성물의 층을 적용함으로써 차광 마스크를 밀착시킨 상태에서 광을 조사할 수 있고, 그에 의해 목적하는 컬럼 스페이서를 형성할 수 있다. 이러한 경우에 상기 바인더 및 볼 스페이서에 대한 구체적인 내용은 전술한 바와 같다.
따라서, 상기 바인더로는, 컬럼 스페이서 등을 제작하는 것에 사용하는 통상적인 바인더로서, 아크릴레이트 계열 또는 에폭시 계열의 자외선 경화형 화합물과 개시제를 포함하는 것을 사용할 수 있고, 이 때 바인더는 필요에 따라서 분산제 등의 다른 성분도 포함할 수 있다.
또한, 상기 볼 스페이서로는, 목적하는 컬럼 스페이서의 높이의 평균치 및 지름의 평균치와 전술한 비율을 만족하는 평균 입경을 가지면서, 전술한 입경의 표준 편차를 가지는 것을 사용할 수 있다.
상기 제조 방법은, 기재층상에 형성된 상기 컬럼 스페이서용 경화성 조성물의 층에 차광 마스크를 밀착시킨 상태에서 광을 조사하는 단계를 포함하는 컬럼 스페이서의 제조 방법이고, 이 경우에 상기 경화성 조성물은 바인더와 볼 스페이서를 포함할 수 있다. 또한, 상기 형성되는 컬럼 스페이서의 높이의 평균치(H)와 상기 볼 스페이서의 평균 입경(D)의 비율(H/D)은 1을 초과할 수 있다. 한편, 상기 컬럼 스페이서의 지름의 평균치(T)와 볼 스페이서의 평균 입경(D)의 비율(T/D)은 1을 초과할 수 있다.
상기 비율(H/D)은, 전술한 것과 같이, 다른 예시에서 1.2 이하 정도, 1.1 이하 정도, 1.09 이하 정도, 1.08 이하 정도, 1.07 이하 정도, 1.06 이하 정도, 1.05 이하 정도, 1.04 이하 정도, 1.03 이하 정도, 1.02 이하 정도 또는 1.01 이하 정도일 수도 있다.
상기 비율(T/D)은, 전술한 것과 같이, 다른 예시에서 1.2 이상 정도, 1.4 이상 정도, 1.6 이상 정도, 1.8 이상 정도, 2 이상 정도, 2.2 이상 정도, 2.4 이상 정도 또는 2.6 이상 정도이거나, 5 이하 정도, 4.8 이하 정도, 4.6 이하 정도, 4.4 이하 정도, 4.2 이하 정도, 4 이하 정도, 3.8 이하 정도, 3.6 이하 정도, 3.4 이하 정도, 3.2 이하 정도, 3 이하 정도, 2.8 이하 정도, 2.6 이하 정도, 2.4 이하 정도 또는 2.2 이하 정도일 수도 있다.
상기 볼 스페이서는 입경의 표준 편차가 0.8μm 이하일 수 있다. 상기 표준 편차는 다른 예시에서 0.7 μm 이하 정도, 0.6 μm 이하 정도 또는 0.5 μm 이하 정도이거나, 0 μm 이상 정도, 0 μm 초과 정도, 0.1 μm 이상 정도, 0.2 μm 이상 정도, 0.3 μm 이상 정도 또는 0.4 μm 이상 정도일 수 있다. 이러한 볼 스페이서를 적용함으로써 목적하는 형태의 스페이서들을 효과적으로 형성할 수 있다.
상기 볼 스페이서는, 전술한 바와 같이 입경의 CV(Coefficient of Variation)값(=100×볼 스페이서 입경의 표준 편차/볼 스페이서의 평균입경)이 8% 이하 정도, 7% 이하 정도, 6% 이하 정도 또는 5% 이하 정도이거나, 0% 이상 정도, 0% 초과 정도, 1% 이상 정도, 2% 이상 정도, 3% 이상 정도 또는 4% 이상 정도일 수도 있다.
상기에서 경화성 조성물은, 전술한 바인더 100 중량부 대비 1 중량부 초과의 볼 스페이서를 포함할 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 약 1.1 중량부 이상, 약 1.2 중량부 이상, 약 1.3 중량부 이상, 약 1.4 중량부 이상 또는 1.5 중량부 이상이거나, 약 10 중량부 이하, 약 9 중량부 이하, 약 8 중량부 이하, 약 7 중량부 이하, 약 6 중량부 이하 또는 약 5.5 중량부 이하일 수 있다.
이러한 비율 하에서 볼 스페이서를 배합함으로써, 효과적으로 목적하는 스페이서 구조를 형성할 수 있다. 또한, 상기에서 볼 스페이서의 중량 비율의 기준이 되는 바인더의 중량은, 상기 경화성 조성물에 포함되는 볼 스페이서를 제외한 성분의 중량이다.
블랙 스페이서를 형성하는 경우에는 상기 경화성 조성물은 전술한 암색화 재료를 추가로 포함할 수 있으며, 이러한 경우에 볼 스페이서도 블랙 볼 스페이서일 수 있다.
상기 과정에서 적용되는 차광 마스크로는 일반적인 마스크를 적용할 수 있다. 이러한 차광 마스크는, 예를 들면, 도 8에 나타난 것과 같이 광투과성 본체(901)의 일 표면에 차광층(902)의 패턴이 형성되어 있고, 그 차광층(902) 및 본체(901)의 표면에 이형층(903)이 형성된 것일 수 있다.
상기에서 차광층(902)은 본체(901)상에 일정한 패턴으로 형성되어 있을 수 있고, 이러한 패턴의 형태는 목적하는 스페이서의 형태 및/또는 배치를 고려하여 정해질 수 있다. 이와 같은 형태의 차광 마스크는 다양하게 알려져 있고, 이러한 공지의 마스크가 모두 상기 방법에서 적용될 수 있다.
도 9와 같이 기재층(100)상에 형성된 경화성 조성물의 층(1000)에 상기 마스크(901, 902, 903)를 밀착시킨 상태에서 상기 마스크를 매개로 광을 조사하여 경화성 조성물을 경화시킬 수 있다.
도면에는 기재되어 있지 않지만, 상기 기재층(100)과 경화성 조성물의 층(1000)의 사이에는 전극층 등 다른 요소가 형성되어 있을 수 있다.
이 때 조사되는 광의 상태, 예를 들면, 그 파장이나, 광량, 세기 등은 특별히 제한되지 않고, 목적하는 경화의 정도 및 경화성 조성물의 종류에 따라 정해질 수 있다.
본 출원의 제조 방법에서는 상기 광의 조사 후에 경화되지 않은 경화성 조성물을 제거하는 소위 현상 공정을 수행할 수 있으며, 이러한 방식은 공지의 방식으로 수행될 수 있다.
이러한 과정을 거쳐서 상기 기판이 제조될 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 출원에서는 우수한 치수 정밀도 및 밀착성을 가지는 스페이서가 형성되어 있는 기판 및 그러한 기판을 효과적으로 제조할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.
도 1 및 2는 본 출원의 기판의 형태의 모식도이다.
도 3 내지 7은 본 출원의 기판에서 스페이서의 배치 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 출원의 제조 방법에서 적용되는 차광 마스크의 모식도이다.
도 9는, 본 출원의 기판의 제조 과정의 하나의 상태를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 10 내지 15는 실시예 1 내지 5에서 제조된 스페이서가 형성된 기판의 표면 사진이다.
도 16 내지 20은 각각 실시예 1 내지 5의 기판에 대해서 스페이서의 밀착성 테스트를 수행한 후의 사진이다.
이하 실시예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
1. 광학 밀도(OD: Optical Density) 측정
이하에서 기재하는 광학 밀도는, 다음의 방식으로 측정한 결과이다. 투명한 PET(poly(ethylene terephthalate)) 기재 필름상에 투명층(ITO(indium tin oxide)층)이 형성된 적층체의 상기 투명층상에 실시예 또는 비교예에서 컬럼 스페이서 제조용 경화성 조성물을 도포하고 자외선을 조사(파장: 약 365 nm, 자외선 조사량: 2,200 내지 4,400 mJ/cm2)하여 경화시켜 두께가 12㎛ 정도인 층을 형성한다. 본 명세에서 두께는 Optical Profiler 측정 장비(제조사: Nano System, 상품명: Nano View-E1000)를 사용하여 측정한 값이다. 이어서 상기 형성된 층의 투과율과 광학 밀도를 측정 장비(제조사: x-rite, 상품명: 341C)를 이용하여 측정한다. 상기 측정 장비는 가시 광선 파장 범위(400 내지 700 nm) 내의 광에 대한 투과율(transmittance, 단위: %)(T)을 측정하고, 그를 통해 광학 밀도(D)를 구해주는 장비이고, 상기 광학 밀도는, 측정된 투과율(T)을 수식(광학 밀도(OD) = -log10(T), T는 상기 투과율)에 대입하여 해당 두께(12 ㎛)에 대하여 구한다.
2. 스페이서의 높이, 지름 및 표준 편차의 측정
이하에서 기재하는 스페이서의 높이는 측정 장비(Optical profiler, Nano System社, Nano View-E1000)를 사용하여 확인하였다. 스페이서의 지름은, 광학 현미경(Olympus BX 51)을 이용하여 확인하였다. 상기 높이 및 지름 각각에 대한 표준 편차는, 각각의 평균에 대한 분산의 양의 제곱근으로 구하였다(표준 편차는, 가로 및 세로가 각각 300 mm인 면적 내에 존재하는 스페이서에 대해서 구하였으며, 대략 50개 내지 250개의 스페이서에 대하여 구하였다).
실시예 1.
스페이서 형성에 사용되는 경화성 조성물은 다음의 방식으로 제조하였다. 컬럼 스페이서의 제조에 통상적으로 사용되는 바인더(자외선 경화형 아크릴레이트 화합물, 중합 개시제 및 분산제를 포함)에 블랙 볼 스페이서 및 암색화 재료를 혼합하여 상기 조성물을 제조하였다. 이 때 블록 볼 스페이서로는, 평균 입경이 11.5μm 정도이고, CV(Coefficient of Variation)가 4이며, 입경의 표준 편차가 대략 0.46 μm 정도인 블록 볼 스페이서(제조사: Sekisui Chemical, 상품명: KBN 5115)를 사용하였다. 상기 블랙 볼 스페이서는, 상기 바인더 중량(아크릴레이트 화합물, 개시제 및 분산제 등의 합계 중량) 100 중량부 대비 약 2.5 중량부로 배합하였다. 또한, 암색화 재료로서, 카본 블랙(carbon black)은 재료 내에 대략 3 중량%의 비율로 배합하였다. 상기 제조된 조성물의 광학 밀도(OD: Optical Density)를 전술한 방식으로 확인한 결과 대략 1.9였다. 표면에 비결정질의 ITO(Indium Tin Oxide) 전극층이 형성된 일축 연신 PET(poly(ethylene terephthalate)) 기재 필름의 상기 전극층상에 상기 조성물을 약 2 내지 3 mL 정도 적가(dropping)하고, 마스크로 상기 적가된 혼합물을 압착하여, 기재층, 전극층, 경화성 조성물층 및 마스크를 포함하는 적층체를 형성한 상태에서 상기 마스크를 향해서 자외선을 조사하여 상기 경화성 조성물층을 경화시켰다(자외선 조사량: 19,800 mJ/cm2).
기판의 제조 시에 적용된 마스크로는, 도 8에 나타난 바와 같이 투명 기재 필름(본체)(901)인 PET(poly(ethylene terephthalate)) 필름상에 패턴화된 차광층(AgX, X=Cl, F, Br 또는 I)(902)과 이형층(903)이 순차 형성된 형태의 마스크를 사용하였다. 상기에서 차광층(902)의 패턴은, 상기 언급한 각 변의 길이가 실질적으로 동일한 삼각형의 폐도형을 형성하도록 원형의 차광층이 형성되지 않은 영역(지름: 약 20 μm)들이 규칙적으로 배치되도록 형성하였으며, 이 때 상기 삼각형의 각 변의 길이(피치)는, 대략 150μm 정도로 하였다. 자외선 조사 후에 미경화된 경화성 조성물을 제거(현상)하여 스페이서를 형성하였다. 도 10 및 11은 상기와 같은 방식으로 제조된 스페이서가 형성된 기판의 표면 사진이다. 도면과 같이 상기 스페이서는 블랙 볼 스페이서가 부착된 컬럼 스페이서, 블랙 볼 스페이서가 매립된 컬럼 스페이서와 블랙 볼 스페이서가 부착되어 있지 않은 컬럼 스페이서를 포함한다. 상기 블랙 볼 스페이서가 부착 및 매립된 컬럼 스페이서의 개수(A)와 블랙 볼 스페이서가 부착 및 매립되어 있지 않은 컬럼 스페이서의 개수(B)의 비율(A:B)은, 대략 3:5 정도였다. 또한, 컬럼 스페이서의 높이는 대략 11.7 μm 내지 12.3 μm로서 평균이 약 12 μm 정도이고, 지름은 대략 30 μm 내지 40 μm 정도로서 평균은 약 34 μm 정도였다. 그리고, 기판의 표면에서 스페이서가 존재하는 면적의 비율은 대략 3.6% 내지 7% 정도였다. 상기에서 컬럼 스페이서들의 높이의 표준 편차는 대략 0.16 μm 정도였고, 지름의 표준 편차는 대략 0.74 μm 정도였다.
실시예 2.
마스크에서 차광층이 형성되지 않은 원형 부분의 지름을 대략 20 μm 정도로 하고, 상기 원형 부분들의 간격이 250 μm 정도가 되도록 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 스페이서가 형성된 기판을 제조하였다. 도 12는 상기 방식으로 제조된 스페이서가 형성된 기판의 표면 사진이다. 도면과 같이 상기 스페이서는 블랙 볼 스페이서가 부착 및/또는 매립된 컬럼 스페이서와 블랙 볼 스페이서가 부착되어 있지 않은 컬럼 스페이서를 포함한다. 상기에서 블랙 볼 스페이서가 부착 및 매립된 컬럼 스페이서의 개수(A)와 블랙 볼 스페이서가 부착 및 매립되어 있지 않은 컬럼 스페이서의 개수(B)의 비율(A:B)은, 대략 7:18 정도였다. 또한, 컬럼 스페이서의 높이는 대략 11.9 μm 내지 12.3 μm 정도로서 평균이 약 12.1 μm 정도이고, 지름은 대략 27 μm 내지 32 μm 정도로서 평균은 약 30 μm 정도였다. 그리고, 기판의 표면에서 스페이서가 존재하는 면적의 비율은 대략 1% 내지 2% 정도였다. 상기에서 컬럼 스페이서들의 높이의 표준 편차는 대략 0.15 μm 정도였고, 지름의 표준 편차는 대략 0.75 μm 정도였다.
실시예 3.
경화성 조성물의 제조 시에 카본 블랙의 비율이 약 2 중량%가 되도록 조절하여, 경화된 층의 광학 밀도가 대략 1.3 정도가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 스페이서가 형성된 기판을 제조하였다. 도 13은 상기 방식으로 제조된 스페이서가 형성된 기판의 표면 사진이다. 도면과 같이 상기 스페이서는 블랙 볼 스페이서가 부착 및/또는 매립된 컬럼 스페이서와 블랙 볼 스페이서가 부착 및 매립되어 있지 않은 컬럼 스페이서를 포함한다. 상기에서 블랙 볼 스페이서가 부착 및 매립된 컬럼 스페이서의 개수(A)와 블랙 볼 스페이서가 부착 및 매립되어 있지 않은 컬럼 스페이서의 개수(B)의 비율(A:B)은, 대략 7:18 정도였다. 또한, 컬럼 스페이서의 높이는 대략 11.7 μm 내지 12.3 μm 정도로서 평균이 약 12 μm 정도이고, 지름은 대략 33 μm 내지 40 μm 정도로서 평균은 약 36 μm 정도였다. 그리고, 기판의 표면에서 스페이서가 존재하는 면적의 비율은 대략 4.4% 내지 7% 정도였다. 상기에서 컬럼 스페이서들의 높이의 표준 편차는 대략 0.12 μm 정도였고, 지름의 표준 편차는 대략 0.8 μm 정도였다.
실시예 4.
경화성 조성물의 제조 시에 블랙 볼 스페이서를, 바인더 중량(아크릴레이트 화합물, 개시제 및 분산제 등의 합계 중량) 100 중량부 대비 약 1.5 중량부로 배합하여 제조한 경화성 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기판을 제조하였다. 도 14는 상기 방식으로 제조된 스페이서가 형성된 기판의 표면 사진이다. 도면과 같이 상기 스페이서는 블랙 볼 스페이서가 부착 및/또는 매립된 컬럼 스페이서와 블랙 볼 스페이서가 부착 및 매립되어 있지 않은 컬럼 스페이서를 포함한다. 상기에서 블랙 볼 스페이서가 부착 및 매립된 컬럼 스페이서의 개수(A)와 블랙 볼 스페이서가 부착 및 매립되어 있지 않은 컬럼 스페이서의 개수(B)의 비율(A:B)은, 대략 19:81 정도였다. 또한, 컬럼 스페이서의 높이는 대략 11.8 μm 내지 12.2 μm 정도로서 평균이 약 12.1 μm 정도이고, 지름은 대략 30 μm 내지 33 μm 정도로서 평균은 약 32 μm 정도였다. 그리고, 기판의 표면에서 스페이서가 존재하는 면적의 비율은 대략 3.5% 내지 4.5% 정도였다. 상기에서 컬럼 스페이서들의 높이의 표준 편차는 대략 0.13 μm 정도였고, 지름의 표준 편차는 대략 0.46 μm 정도였다.
실시예 5.
경화성 조성물의 제조 시에 블랙 볼 스페이서를, 바인더 중량(아크릴레이트 화합물, 개시제 및 분산제 등의 합계 중량) 100 중량부 대비 약 5 중량부로 배합하여 제조한 경화성 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기판을 제조하였다. 도 15는 상기와 같은 방식으로 제조된 스페이서가 형성된 기판의 표면 사진이다. 도면과 같이 상기 스페이서는 블랙 볼 스페이서가 부착 및/또는 매립된 컬럼 스페이서와 블랙 볼 스페이서가 부착 및 매립되어 있지 않은 컬럼 스페이서를 포함한다. 상기에서 블랙 볼 스페이서가 부착 및 매립된 컬럼 스페이서의 개수(A)와 블랙 볼 스페이서가 부착 및 매립되어 있지 않은 컬럼 스페이서의 개수(B)의 비율(A:B)은, 대략 61:39 정도였다. 또한, 컬럼 스페이서의 높이는 대략 11.8 μm 내지 12.5 μm 정도로서 평균이 약 12.3 μm 정도이고, 지름은 대략 34 μm 내지 37 μm 정도로서 평균은 약 32 μm 정도였다. 그리고, 기판의 표면에서 스페이서가 존재하는 면적의 비율은 대략 4.5% 내지 5.5% 정도였다. 상기에서 컬럼 스페이서들의 높이의 표준 편차는 대략 0.2 μm 정도였고, 지름의 표준 편차는 대략 0.86 μm 정도였다.
시험예 1. 부착력 평가
실시예에서 제조된 기판의 블랙 컬럼 스페이서가 형성된 면에 점착 테이프(Nichiban Tape, CT-24)(박리력: 3.72 내지 4.16 N/10mm, 박리 각도: 180도, JIS Z 1522 규격)를 폭이 대략 24 mm이고, 길이가 대략 40 mm인 직사각형 형태의 부착 면적으로 부착하였다. 상기 부착 시에는 롤러를 사용하여 점착 테이프상에 약 200 g 정도의 하중을 인가하여 부착하였다. 그 후, 인장 시험기를 사용하여 약 30 mm/s의 박리 속도 및 180도의 박리 각도로 상기 점착 테이프를 길이 방향으로 박리하였다. 도 16 내지 20은 각각 실시예 1 내지 5의 기판에 대해서 상기와 같은 평가를 수행한 후의 결과이다. 평가 결과, 실시예 1, 2, 4 및 5에 대해서는 스페이서의 소실이 거의 일어나지 않아서 소실율은 실질적으로 0%였고, 실시예 3의 경우, 미세한 소실만이 확인되었다(실시예 3의 소실율: 약 7%).

Claims (18)

  1. 기재층 및 상기 기재층상에 형성되어 있는 복수의 컬럼 스페이서를 포함하고, 상기 복수의 컬럼 스페이서 중 적어도 일부의 컬럼 스페이서에는 볼 스페이서가 부착 또는 매립되어 있는 기판.
  2. 제 1 항에 있어서, 컬럼 스페이서의 광학 밀도(Optical Density)가 1.1 내지 4의 범위 내인 기판.
  3. 제 1 항에 있어서, 컬럼 스페이서는, 안료 또는 염료를 포함하는 기판.
  4. 제 1 항에 있어서, 컬럼 스페이서는, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물, 카본 블랙, 흑연, 아조계 안료, 프탈로시아닌 안료 또는 탄소계 물질을 포함하는 기판.
  5. 제 1 항에 있어서, 기재층은 무기 기재층 또는 유기 기재층인 기판.
  6. 제 1 항에 있어서, 기재층과 컬럼 스페이서의 사이에 전극층이 추가로 존재하고, 상기 스페이서는 상기 전극층에 접하고 있는 기판.
  7. 제 1 항에 있어서, 볼 스페이서가 부착 또는 매립되어 있는 컬럼 스페이서의 수(A) 및 볼 스페이서가 부착 및 매립되어 있지 않은 컬럼 스페이서의 개수(B)의 비율(A/B)이 0.01 내지 10의 범위 내에 있는 기판.
  8. 제 1 항에 있어서, 컬럼 스페이서의 높이의 평균치가 2 μm 내지 50 μm의 범위 내에 있는 기판.
  9. 제 1 항에 있어서, 컬럼 스페이서의 높이의 표준 편차가 0.05 μm 내지 0.3 μm의 범위 내에 있는 기판.
  10. 제 1 항에 있어서, 컬럼 스페이서의 지름의 평균치가 4 μm 내지 60 μm의 범위 내에 있는 기판.
  11. 제 1 항에 있어서, 컬럼 스페이서의 지름의 표준 편차가 0.3 μm 내지 1.5 μm의 범위 내에 있는 기판.
  12. 제 1 항에 있어서, 컬럼 스페이서의 지름의 평균치(T)와 볼 스페이서의 평균 입경(D)의 비율(T/D)이 1을 초과하는 기판.
  13. 제 1 항에 있어서, 볼 스페이서의 입경의 표준 편차가 0.8μm 이하인 기판.
  14. 제 1 항에 있어서, 표면에 존재하는 스페이서의 면적이 전체 표면 면적을 기준으로 0.5% 내지 20%의 범위 내인 기판.
  15. 제 1 항에 있어서, 기재층의 스페이서가 형성된 면에 부착된 보호용 점착 필름를 추가로 포함하는 기판.
  16. 기재층상에 형성된 컬럼 스페이서용 경화성 조성물의 층으로서, 볼 스페이서 및 바인더를 포함하는 경화성 조성물의 층에 차광 마스크를 밀착시킨 상태에서 광을 조사하는 단계를 포함하는 제 1 항의 기판의 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 경화성 조성물은 바인더 100 중량부 대비 1 중량부 초과의 볼 스페이서를 포함하는 기판의 제조 방법.
  18. 제 1 항의 기판 및 상기 기판과 대향 배치되어 있고, 상기 기판의 스페이서에 의해 상기 기판과의 간격이 유지된 제 2 기판을 포함하는 광학 디바이스.
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