WO2023106826A1 - 기판 - Google Patents

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WO2023106826A1
WO2023106826A1 PCT/KR2022/019793 KR2022019793W WO2023106826A1 WO 2023106826 A1 WO2023106826 A1 WO 2023106826A1 KR 2022019793 W KR2022019793 W KR 2022019793W WO 2023106826 A1 WO2023106826 A1 WO 2023106826A1
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WO
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closed
spacer
substrate
line
pattern
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PCT/KR2022/019793
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English (en)
French (fr)
Inventor
서한민
박영진
이승헌
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LG Chem Ltd
Original Assignee
LG Chem Ltd
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Publication date
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Priority to EP22904655.2A priority patent/EP4446807A4/en
Priority to CN202280080152.XA priority patent/CN118435113A/zh
Priority to JP2024532582A priority patent/JP7790004B2/ja
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1339—Gaskets; Spacers; Sealing of cells
    • G02F1/13394—Gaskets; Spacers; Sealing of cells spacers regularly patterned on the cell subtrate, e.g. walls, pillars
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1339—Gaskets; Spacers; Sealing of cells
    • G02F1/13398—Spacer materials; Spacer properties

Definitions

  • This application relates to substrates and their uses.
  • An optical device configured to adjust light transmittance, color, and/or reflectivity of light by disposing a light modulating material such as a liquid crystal compound or a mixture of a liquid crystal compound and a dye between two opposed substrates is known.
  • a so-called spacer is placed between the substrates to maintain a distance between the substrates.
  • spacer so-called ball spacers and bulkhead spacers are typically used.
  • the shape and placement of the spacer affects the performance of the optical device.
  • spacers having regular shapes and arrangements cause optical defects such as diffraction in some optical devices, which deteriorates optical performance such as visibility of the optical devices.
  • a method of solving the optical defect by irregularly arranging column spacers or the like may be considered. However, in this case, it is difficult to maintain uniform spacing between the substrates in the optical device. Non-uniform spacing between substrates also causes optical defects.
  • the ball or column spacer is disadvantageous in terms of durability or mechanical properties of the optical device, and is also disadvantageous in configuring the optical device in a curved shape or configuring a flexible device.
  • the ball or column spacer is not advantageous in terms of securing adhesion between the substrates and the like.
  • the present application provides a substrate including a spacer pattern.
  • it is applied to various optical devices to provide a substrate that can maintain a uniform and stable distance between substrates while maximally securing an active area without causing optical defects, including diffraction, etc. The purpose.
  • the present application also aims to provide an optical device including the substrate.
  • the corresponding physical property is a physical property measured at room temperature unless otherwise specified.
  • room temperature is a natural temperature that is not heated or cooled, and is usually a 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 corresponding physical property is a physical property measured at normal pressure unless otherwise specified.
  • the term normal pressure refers to a natural temperature that is not pressurized or reduced, and usually refers to a pressure of about 1 atm, for example, about 740 mmg to 780 mmHg.
  • the corresponding physical property is a physical property measured at normal pressure and room temperature at humidity that is not separately controlled.
  • the substrate of the present application may include a base layer and a spacer pattern present on the base layer.
  • the spacer pattern by controlling the shape of the spacer pattern, it is possible to provide a substrate that has no optical defects such as diffraction and can maintain a uniform and stable distance between substrates while maximizing the active area of the optical device.
  • Whether or not the substrate exhibits an optical defect such as diffraction can be confirmed through light emitting diode (LED) transmission light analysis of the substrate.
  • LED light emitting diode
  • a circular LED light source having a diameter (diameter) of about 3 mm is used to transmit light having a wavelength of 550 nm through the substrate, and then the transmitted light is received by a camera to obtain an image, and the image is captured. After converting to a black and white image, it is performed on the white image of the black and white image.
  • the back image is a black and white image obtained by irradiating and transmitting the LED light having a wavelength of 550 nm to the substrate at a distance of 30 cm, and receiving the light transmitted through the substrate with a camera at a distance of 30 cm from the substrate. It is an image obtained by converting to . A method of obtaining such a bag image is described in detail in the embodiment section.
  • the substrate may exhibit appropriate lengths of horizontal lines, vertical lines, and left and right diagonal lines of a white image of a black and white image of transmitted light of the 550 nm wavelength LED light.
  • the horizontal line, the vertical line, and the left and right diagonal lines intersect at one point, and the angle between the lines may be equal to 45 degrees.
  • one point where the horizontal line, vertical line, and left and right diagonal lines intersect may be the center point of the bag image.
  • the center point is a point at which four parts appearing when the bag image is divided into only the horizontal and vertical lines have substantially the same area, and the angle formed by the horizontal and vertical lines is 90 degrees.
  • the length is the number of pixels of a portion where a back image in the camera receiving the transmitted light is present, and is dimensionless.
  • the standard deviation of the lengths of horizontal lines, vertical lines, and left and right diagonal lines of the bag image may be within a predetermined range.
  • the upper limit of the standard deviation may be about 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5 or 3, and the lower limit thereof may be on the order of 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 or 45.
  • the standard deviation is less than or equal to or less than any one of the upper limits described above, or less than or less than any one of the upper limits described above and greater than or equal to any one of the lower limits described above. Or it may be within a range that is greater than.
  • the average or average value referred to in this specification is an arithmetic average value unless otherwise specified.
  • an average (arithmetic mean) of the lengths of horizontal lines, vertical lines, and left and right diagonal lines of the bag image may be within a predetermined range.
  • the lower limit of the average of the lengths may be 200, 220, 240, 260, 280, or 300
  • the upper limit may be 600, 580, 560, 540, 520, 500, 480, 460, 440, 420 , 400, 380, 360, 340, 320, 300, 280, 260 or 250 or so.
  • the average of the lengths is less than or less than any one of the upper limits recited, or greater than or equal to any one of the lower limits recited, or greater than or equal to any one of the lower limits recited, or the upper limit of any one of the upper limits recited It may be less than or less than , and may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • the diffraction area ratio of the bag image may be within a predetermined range.
  • the diffraction area ratio is the ratio (100 ⁇ A1/A2) of the area A1 of the back image obtained by receiving the LED light transmitted through the substrate in the analysis to the area A2 of the back image of the LED light.
  • the area A2 of the back image of the LED light refers to a back image when an image obtained by directly receiving the LED light with the camera without passing through the substrate is converted into a black and white image.
  • the upper limit of the diffraction area ratio (100 ⁇ A1 / A2) may be about 300%, 280%, 260%, 240%, 220%, 200%, 180%, 160%, 140%, 120% or 115%, , the lower limit may be about 100%, 110%, 120%, 130%, 140%, 150% or 160%.
  • the diffraction area ratio is equal to or less than any one of the upper limits described above, or greater than or equal to any one of the lower limits described above, or more than any one of the upper limits described above, or any one of the upper limits described above. It may be less than or less than , and may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • the lower limit of may be about 0.43, 0.44, 0.45, 0.46, 0.47, 0.48, 0.49, 0.5, 0.51, 0.52, 0.53 or 0.54, and the upper limit is 10, 8, 6, 4, 2, 1, 0.9, 0.8 , may be on the order of 0.7, 0.6, 0.5 or 0.45.
  • the unit of the ratio (A/L) is %.
  • the ratio is less than or less than any one of the upper limits described above, or less than or less than any one of the upper limits described above, while being equal to or greater than or equal to the lower limit of any one of the lower limits described above. may be within the range of excess.
  • the substrate When the substrate exhibits the above characteristics, it can be evaluated that the substrate does not exhibit optical defects such as diffraction.
  • Such a substrate can be provided through control of the spacer pattern.
  • spacer pattern refers to a formation form of spacers that is confirmed when observing the surface of the base layer on which spacers are formed.
  • the pattern of these spacers may be formed by two or more spacers that are distinct from each other, or may be formed by one spacer.
  • the type of spacer forming the spacer pattern is not particularly limited.
  • the spacers may be so-called ball spacers, column spacers, and/or bulkhead spacers.
  • the bulkhead spacer is also advantageous in terms of securing durability and mechanical properties of the optical device and securing adhesion between substrates, and for example, it is advantageous in terms of configuring an optical device in a curved shape or configuring a flexible device. .
  • partition wall spacer means a spacer in the form of a partition wall.
  • the spacer pattern can be adjusted to achieve good optical performance in the optical device.
  • the spacer pattern according to the first aspect of the present application may include a non-linear line spacer.
  • the nonlinear line spacer may be the barrier rib spacer.
  • line spacer refers to a barrier rib spacer that exhibits a line shape when observed from above (specifically, observing the surface of the substrate layer on which the spacer pattern is formed along the normal direction of the surface).
  • non-linear line spacer means a line spacer whose actual length is longer than the length of a straight line connecting both ends of a corresponding line in the line form.
  • An exemplary form of such a non-linear line spacer is shown in FIG. 1, for example.
  • a straight line connecting both ends of the line spacer is indicated by a dotted line of L1.
  • the nonlinear line spacer may include a curved portion.
  • the nonlinear line spacer may be entirely formed in a curve or may include a portion of a curved portion.
  • the nonlinear line spacer may include two or more types of curved portions having different curvatures.
  • a curved portion of the nonlinear line spacer may have a curvature within a predetermined range.
  • the lower limit of the curvature is 0R, 5R, 10R, 15R, 20R, 25R, 30R, 35R, 40R, 45R, 50R, 55R, 60R, 65R, 70R, 75R, 76R, 77R, 78R, 79R or 80R
  • the upper limit is 100R, 95R, 90R, 89R, 88R, 87R, 86R, 85R, 84R, 83R, 82R, 81R, 80R, 79R, 78R, 77R, 76R, 75R, 74R, 73R, 72R , 71R, 70R, 69R, 68R, 67R, 66R, 65R, 64R, 63R, 62R, 61R, 60R, 59R, 58R, 57R, 56R, 55R, 54R, 53
  • the curvature is less than or less than any one of the upper limits described above, or greater than or greater than any one of the lower limits described above, or less than or equal to any one of the upper limits described above. or less than, but may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • the unit of curvature R means ⁇ m. That is, for example, that the curvature is 20R means that the curvature is the degree of bending of a circle having a radius of 20 ⁇ m.
  • L 1 /X of Equation 1 below may be within a predetermined range.
  • L 1 is the length of a straight line connecting both ends of the nonlinear line spacer
  • X is two straight lines parallel to the straight line having the length L 1
  • the nonlinear line protrudes most in the left and right directions. It is the distance between two straight lines that touch the spacer site.
  • L 1 and X have the same unit, and if the unit is the same, there is no limitation on the type of the unit.
  • a straight line of length L 1 confirming Equation 1 and two straight lines parallel to the straight line and contacting the most protruding parts in the left and right directions of the barbed wire spacer are exemplarily indicated by dotted lines in FIG. .
  • a straight line connecting both ends of the line spacer is indicated by a dotted line of L1 and is parallel to the straight line L1
  • a straight line tangent to the left protrusion of the spacer is indicated by a dotted line of LL1 and is parallel to the straight line L1
  • the straight line tangent to the right protrusion of the spacer is indicated by the dotted line of RL1
  • the distance between the straight lines LL1 and RL1 is indicated by X.
  • the lower limit of L 1 /X in Equation 1 may be 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310 or 320, and the upper limit may be 1000, 950, 900, 850, 800, 750, 700, 650, It may be 600, 550, 500, 490, 480, 460, 440, 420, 400, 380, 360 or 340 degrees.
  • the L 1 /X is less than or equal to any one of the upper limits described above, or greater than or equal to any one of the lower limits described above, or more than any one of the lower limits described above, or any one of the upper limits described above. It may be less than or equal to the upper limit, but may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • the lower limit of the interval (X in Equation 1) may be about 10 ⁇ m, 15 ⁇ m, 20 ⁇ m, 25 ⁇ m, 30 ⁇ m, 35 ⁇ m, 40 ⁇ m, 45 ⁇ m, 50 ⁇ m or 55 ⁇ m, and the upper limit is 200 ⁇ m, 190 ⁇ m, 180 ⁇ m, 170 ⁇ m, or 160 ⁇ m.
  • the interval X is equal to or less than any one of the upper limits set forth above, or greater than or equal to any one of the lower limits set forth above, or greater than or equal to any one of the lower limits set forth above, or any one of the upper limits set forth above. It may be less than or equal to the upper limit, but may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • the value of the interval (X in Equation 1) may be an average value. That is, when the spacer pattern includes a plurality of nonlinear line spacers, the entire distance (X in Equation 1) of the plurality of nonlinear line spacers is within the above-described numerical range, or the plurality of nonlinear line spacers The average value of the entire interval (X in Equation 1) of may be within the above-described numerical range.
  • mean or mean value as referred to herein refers to the known arithmetic mean.
  • the upper limit of the standard deviation of the intervals may be 5, 4.5, 4, 3.5, 2.5 or 2, and the lower limit may be 0, 0.5, 1, 1.5 or can be 2
  • the standard deviation is equal to or less than any one of the upper limits recited, or greater than or equal to or greater than any one of the lower limits recited, or greater than or equal to any one of the upper limits recited. It may be less than or equal to, and may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • the standard deviation is defined as described above.
  • the pitch between the nonlinear line spacers is the pitch between straight lines (straight lines of length L 1 in Equation 1) connecting both ends of the nonlinear line spacers, which is exemplarily illustrated in FIG. 2 .
  • the pitch is indicated by P. If the straight lines connecting both ends of the nonlinear line spacer are not parallel to each other, the average of the shortest distance (S) and the longest distance (L) between the straight lines, that is, (S + L) / 2 may be defined as the pitch. there is.
  • the lower limit of the pitch may be about 100 ⁇ m, 150 ⁇ m, 200 ⁇ m, 250 ⁇ m, 300 ⁇ m, or 350 ⁇ m, and the upper limit thereof may be about 600 ⁇ m, 550 ⁇ m, 500 ⁇ m, 450 ⁇ m, or 400 ⁇ m.
  • the pitch is equal to or less than any one of the upper limits described above, or more than or greater than any one of the lower limits described above, or less than or equal to any one of the upper limits described above. or less than, but may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • a desired effect can be efficiently achieved by configuring the spacer pattern with the above-shaped nonlinear line spacer.
  • FIG. 3 A design method of the nonlinear line spacer will be described with reference to the drawings. This will be described with reference to FIG. 3 .
  • a so-called honeycomb shape in which regular hexagons are regularly arranged is first designed as shown in FIG. 3(a). At this time, the length of one side of the regular hexagon may be determined in consideration of a desired pitch. Then, the shape shown in (b) of FIG. 3 is designed by removing sides from the regular hexagon so that a line shape is generated.
  • each point of the line shape is moved to have a predetermined degree of irregularity.
  • the movement of each dot is indicated by a dotted line arrow.
  • FIG. 4 shows a straight line connecting only two adjacent points among the points belonging to one line among the respective points of the line shape of FIG. omitted and marked.
  • the length of the straight line connecting the two points is P
  • the dot is moved by setting a program so that the one dot can move randomly within the area.
  • a circular area having a radius of 0.5P which is 0.5 times the length P, is set, and the point moves to an arbitrary point within the area.
  • the point is defined as being moved to have an irregularity of 100%. That is, the degree of irregularity is determined according to the length of the radius of the set circle area. Specifically, if the length of the radius of the circular area is kP (where P is the length of a straight line connecting the two points), the irregularity is calculated as 100 ⁇ (kP)/(0.5P).
  • k is an arbitrary number determined according to the length of the radius. For example, if the radius is 1/4 times the straight line length P, the k becomes 0.25, and if it is 1/2 times the straight line length P, the k becomes 0.5.
  • the nonlinear line spacer can be designed by moving all points belonging to one line to have a predetermined degree of irregularity and connecting the moved lines again.
  • the lower limit of the irregularity is about 5%, about 10%, about 15%, about 20%, about 25%, about 30%, about 35%, about 40%, about 45%, about 50%, about 55% , about 60%, about 65%, about 70%, about 75%, about 80%, about 85% or about 90%, and the upper limit is about 95%, about 90%, about 85%, about 80% %, 75% or 70%.
  • the degree of irregularity is less than or equal to or less than any one of the upper limits set forth above, or greater than or greater than any one of the lower limits set forth above, or greater than or equal to any one of the upper limits set forth above. It may be less than or equal to, and may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • the effect of suppressing optical defects such as the diffraction phenomenon tends to increase.
  • the irregularity becomes excessively large according to the spacer pattern, the efficiency of maintaining the spacing between the substrates by the spacer pattern decreases, and the substrate or the substrate or the Appearance defects of the optical device to which the substrate is applied may occur. Therefore, an appropriate degree of irregularity can be selected according to the pattern of the spacer.
  • curvature may be given to adjacent points and straight lines connecting the points along with the movement of the points, and such curvature may also be performed to have a predetermined degree of irregularity.
  • the meaning of giving a curvature to a straight line to have a predetermined degree of irregularity is as follows. First, set the lower limit of curvature to 0R and the upper limit to 100R in the program. After that, the curvature may be given by setting a program so that an arbitrary curvature is given to the straight line between the lower limit (0R) and the designated upper limit by designating the irregularity and setting the designated irregularity as an upper limit.
  • the lower limit of the curvature is set to 0R and the upper limit of the curvature is set to 80R within the range of 0R to 100R, and the curvature of any value is arbitrarily within the range of 0R to 80R Curve the straight line to have
  • a range of irregularities giving the curvature may also be selected according to the purpose.
  • the lower limit of the irregularity is 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 76%, It may be about 77%, 78%, 79% or 80%, and the upper limit is 89%, 88%, 87%, 86%, 85%, 84%, 83%, 82%, 81%, 80%, 75%. %, 70%, 65%, 60% or 55%.
  • the degree of irregularity is less than or equal to or less than any one of the upper limits set forth above, or greater than or greater than any one of the lower limits set forth above, or greater than or equal to any one of the upper limits set forth above. It may be less than or equal to, and may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • a means for designing the spacers in the above manner is not particularly limited, and a known random number coordinate program such as Minitab, CAD, MATLAB, STELLA, or an Excel random number coordinate program may be used.
  • the spacer pattern including the nonlinear line spacer may further include a bridge connecting adjacent nonlinear line spacers among the plurality of nonlinear line spacers.
  • the bridge also corresponds to the barrier rib line spacer.
  • a line spacer having the shortest length among the three line spacers may be defined as a bridge.
  • FIGS. 5 and 6 The pattern of this type of spacer is shown in FIGS. 5 and 6 .
  • One or more bridges may exist.
  • Equation 2 G1 is the distance between adjacent bridges (specifically, the distance between adjacent bridges among bridges existing within the distance between two adjacent nonlinear line spacers, unit mm), and L 1 represents both ends of the nonlinear line spacer. It is the length of the connecting straight line (same as L 1 in Equation 1 (unit: mm)).
  • Equation 2 the method for obtaining the distance G 1 between bridges is the same as the method for obtaining the pitch between nonlinear line spacers. That is, a pitch between straight lines connecting both ends of the bridge may be defined as the interval.
  • the number of bridges may be adjusted so that a of Equation 3 below is within a predetermined range.
  • Equation 3 L1 is the length (unit: mm) of a straight line connecting both ends of the nonlinear line spacer or its average value (unit: mm), m is the number of the nonlinear line spacers, and n is the number of bridges.
  • the lower limit of a that satisfies Expression 3 may be 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, or 18, and the upper limit may be 20, 18, 16, 14, 12, 10, It can be as many as 8, 6, 5, 4 or 3.
  • a is less than or less than any one of the upper limits described above, or greater than or greater than any one of the lower limits described above, or less than or equal to any one of the upper limits described above or less than, but may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • the bridge may exist so that b in Equation 4 below satisfies a predetermined range.
  • Equation 4 G 1 is the distance between adjacent bridges among a plurality of bridges, and L 1 is the length (unit: mm) of a straight line connecting both ends of the nonlinear line spacer or its average value (unit: mm).
  • the lower limit of b that satisfies Expression 4 may be 0.001, 0.005, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04 or 0.045, and the upper limit may be 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1, 0.09, 0.08, 0.07, 0.06, 0.05 , may be on the order of 0.04, 0.03, 0.02 or 0.015.
  • b is less than or equal to or less than any one of the upper limits described above, or greater than or greater than any one of the lower limits described above, or less than or equal to any one of the upper limits described above or less than, but may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • Equation 4 the method for obtaining the distance G 1 between bridges is the same as in Equation 2.
  • the number of bridges may be adjusted so that f of Equation 5 below is within a predetermined range.
  • L 1 is the length (unit: mm) of a straight line connecting both ends of the nonlinear line spacer or its average value (unit: mm)
  • m is the number of the nonlinear line spacers
  • n is the number of bridges.
  • the lower limit of f that satisfies Expression 5 may be about 0.01, 0.05, 0.1, 0.5, 1, 1.5, 2, or 2.5, and the upper limit may be about 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, or 3. there is.
  • f is less than or less than any one of the upper limits described above, or greater than or greater than any one of the lower limits described above, or less than or equal to any one of the upper limits described above or less than, but may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • the bridge may have a straight shape or a curved shape having a curvature, and may include a curved portion and a straight portion.
  • the lower limit of the curvature (eg, maximum curvature) of the curved portion or curved portion is 20R, 25R, 30R, 35R, 40R, 45R, 50R, 55R, 60R .
  • the curvature (eg, maximum curvature) is less than or equal to any one of the upper limits described above, or greater than or equal to any one of the lower limits described above, or greater than or equal to any one of the lower limits described above, or the upper limit described above. It may be less than or less than the upper limit of any one of the above, and may be within the range of more than or more than any one of the lower limits described above.
  • a spacer pattern in which bridges are formed can also be designed in the above-described manner, and exemplary details thereof are described in the embodiments of the present specification.
  • the spacer pattern according to the second aspect of the present application may include a plurality of line spacers, and the plurality of line spacers may cross each other to form one or more closed figures.
  • the plurality of line spacers may cross each other to form a net shape, and thus the closed figure may be formed.
  • the closed figure may be formed in one or a plurality of two or more.
  • the line spacers intersecting to form a closed or net shape may be the nonlinear line spacers of the first aspect described above or may be line spacers of a different type from the above.
  • FIGS. 7 to 10 Spacer patterns of this type are illustrated in FIGS. 7 to 10 and the like.
  • the pattern of Fig. 7 is a form in which the nonlinear line spacers of the first aspect are crossed.
  • the line spacer may have a curved shape at the intersection of at least some of the intersections of the plurality of line spacers forming the closed figure (condition 1). Examples of this type of spacer pattern are shown in FIGS. 8 and 10 and the like.
  • the line spacer may have a curved shape at all of the intersection points, or may have a curved shape at at least some of the intersection points.
  • the lower limit of the ratio of the number of vertices at which the line spacer forms a curve among all vertices (intersections) of one of the closed figures may be about 5%, 15%, 20%, or 23%.
  • the upper limit may be about 100%, 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, 40%, 30% or 20%.
  • the ratio is less than or equal to or less than any one of the upper limits set forth above, or greater than or equal to or greater than any one of the lower limits set forth above, or less than or equal to any one of the upper limits set forth above. or less than, but may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • Each of the closed figures formed from the spacer pattern shown in FIG. 8 has four vertices (intersection points of line spacers), and a line spacer contacting at one vertex has a curved shape (ie, the ratio is 25%).
  • the upper limit of the curvature of the curved shape may be about 70R, 65R, 60R, 55R, or 50R, and the lower limit thereof may be about 30R, 35R, 40R, 45R, or 50R.
  • the curvature is less than or less than any one of the upper limits described above, or greater than or greater than any one of the lower limits described above, or less than or equal to any one of the upper limits described above. or less than, but may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • the length of the line spacer connecting at least some adjacent intersection points among the intersection points of the plurality of line spacers may be longer than the length of a straight line connecting the adjacent intersection points ( condition 2). That is, it may have a relationship of (length of line spacer connecting adjacent intersection points) > (length of an imaginary straight line connecting the adjacent intersection points).
  • FIGS. 7, 8, and 10 Examples of spacer patterns of this type are shown in FIGS. 7, 8, and 10, and the like.
  • adjacent vertices (intersection points) of each closed figure are indicated by V1 and V2, and a virtual straight line connecting the intersection points V1 and V2 is indicated by a dotted line.
  • the length of a line spacer connecting adjacent intersection points is longer than the length of an imaginary straight line connecting the adjacent intersection points.
  • the line spacers connecting adjacent intersection points in the spacer pattern may have a curved shape.
  • the curvature of the curved shape is adjusted according to the purpose and is not particularly limited.
  • the upper limit of the curvature may be about 95R, 90R, 85R, 80R, 75R, 70R, 65R, 60R, 55R or 50R, and the lower limit thereof is 5R, 10R, 15R, 20R, 25R, 30R, 35R. , 40R, 45R, 50R, 55R, 60R, 65R, 70R, 75R, 80R, 85R or 90R.
  • the curvature is less than or less than any one of the upper limits described above, or greater than or greater than any one of the lower limits described above, or less than or equal to any one of the upper limits described above. or less than, but may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • a design method described later is applied.
  • the closed figure may satisfy Equation 6 below (condition 3). In another embodiment, in a spacer pattern including the closed figure, the closed figure may not satisfy Equation 6 below (condition 4).
  • Equation 6 A is an interior angle of the closed figure formed by three adjacent intersection points among the intersection points forming the closed figure, and n is the number of intersection points forming the closed figure.
  • Equation 6 the interior angle of the closed figure formed by three adjacent intersections among the intersections forming the closed figure is the interior angle obtained by connecting the three intersections with straight lines.
  • Equation 6 If the closed shape satisfies Equation 6, it means that the figure formed by connecting the vertices constituting the closed shape with a straight line is not a regular polygon (in the case of a quadrangle, it means that it is not a square or rectangle), and Equation 6 is not satisfied, it means that a figure formed by connecting vertices constituting the closed figure with a straight line is a regular polygon.
  • Equation 6 (a) of FIG. 12 is a case in which the closed diagram does not satisfy Equation 6, and (b) is a case in which Equation 6 is satisfied.
  • the lower limit of the interior angle is 10 degrees, 20 degrees, 30 degrees, 40 degrees, 50 degrees, 60 degrees, 70 degrees, 80 degrees, 90 degrees, and 100 degrees.
  • the Cabinet is equal to or less than any one of the upper limits set forth above, or greater than or equal to or greater than any one of the lower limits set forth above, or less than or equal to any one of the upper limits set forth above. or less than, but may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • the spacer pattern including the closed figure may satisfy at least one of conditions 1 to 4 above.
  • the spacer pattern may satisfy at least condition 1 above.
  • the spacer pattern satisfying condition 1 may additionally satisfy condition 2, if necessary.
  • the spacer pattern may satisfy at least Condition 3 above.
  • the spacer pattern that satisfies condition 3 may additionally satisfy condition 2, if necessary.
  • the spacer pattern may satisfy Conditions 1 and 2 above.
  • An aspect that satisfies conditions 1 and 2 above may further satisfy condition 3 or 4 above.
  • An aspect satisfying conditions 1 to 3 is illustrated in FIG. 10
  • an aspect satisfying conditions 1 , 2 and 4 is illustrated in FIG. 8 .
  • the spacer pattern may satisfy at least condition 3, and this aspect is illustrated in FIGS. 9 and 10 .
  • the spacer pattern may satisfy at least conditions 2 and 4, and this aspect is illustrated in FIG. 7 .
  • opposite sides among sides of the closed figure may be curved in the same direction (condition 5).
  • condition 5 This case is usually the case where the number of intersection points is an even number, but is not limited thereto.
  • the desired effect can be more appropriately satisfied by designing an aspect satisfying the conditions 1 and 2, particularly an aspect satisfying the conditions 1, 2 and 4 as described above.
  • a difference in curvature between curved line spacers formed by opposite sides bent in the same direction may be within an appropriate range.
  • the difference in curvature is an absolute value of a value calculated in the manner of 100 ⁇ (R1-R2)/R2 when the curvature of one of the facing spacers is R1 and the curvature of the other is R2.
  • the upper limit of the absolute value of the difference in curvature may be about 5%, 4.5%, 4%, 3.5%, 3%, 2.5%, 2%, 1.5%, 1% or 0.5%, and the upper limit is 0%. may be of a degree.
  • the absolute value of the difference is equal to or less than any one of the upper limits recited, or greater than or equal to any one of the lower limits recited, or greater than or equal to any one of the lower limits recited, or any one of the upper limits recited. It may be less than or equal to the upper limit, but may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • the upper limit of the standard deviation of the straight line distance between vertices constituting the sides of the single closed figure may be about 2, 1.5, 1, 0.5, 0.1, or 0.05, and the lower limit may be 0. .
  • the absolute value of the standard deviation is equal to or less than any one of the upper limits described above, or greater than or equal to any one of the lower limits described above, or greater than or equal to any one of the lower limits described above, or any one of the upper limits described above. It may be less than or equal to one upper limit, and may be within a range of more than or more than any one of the lower limits described above.
  • the line spacers connecting adjacent intersection points in the spacer pattern may have a curved shape.
  • the curvature of the curved shape is adjusted according to the purpose and is not particularly limited.
  • the upper limit of the curvature may be about 70R, 65R, 60R, 55R, or 50R, and the lower limit thereof may be about 30R, 35R, 40R, 45R, or 50R.
  • the curvature is less than or less than any one of the upper limits described above, or greater than or greater than any one of the lower limits described above, or less than or equal to any one of the upper limits described above. or less than, but may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • the curved line spacer may have one center of curvature, or may have a curved shape forming the center of curvature in the same direction with respect to the line spacer.
  • the line spacer has one center of curvature means a case where the degree of curvature of the line spacer is constant between the adjacent vertices and only one center of curvature is formed.
  • the case of FIG. 13(a) is a case of having the above-mentioned one curvature.
  • two centers of curvature formed by different bending directions of the line spacer between the adjacent vertices are formed on the left and right axes of the line spacer, respectively.
  • the lower limit of the number of intersection points (ie, vertices of the closed figure) forming a single closed figure in the net shape is three , 4, 5 or 6, and the upper limit may be 10, 9, 8, 7, 6, 5 or 4.
  • the number of intersection points (i.e., vertices of a closed diagram) is less than or equal to any one of the upper limits described above, or greater than or equal to any one of the lower limits described above, or It may be less than or less than any one of the upper limits, and may be within a range of more than or more than any one of the lower limits described above.
  • the lower limit of the distance between adjacent intersection points is 100 ⁇ m and 150 ⁇ m , 200 ⁇ m, 250 ⁇ m, 300 ⁇ m or 350 ⁇ m may be about, the upper limit is, 1000 ⁇ m, 950 ⁇ m, 900 ⁇ m, 850 ⁇ m, 800 ⁇ m, 750 ⁇ m, 700 ⁇ m, 650 ⁇ m, 600 ⁇ m, 550 ⁇ m, 500 ⁇ m, 450 ⁇ m, 400 ⁇ m or 350 ⁇ m.
  • the interval is less than or less than any one of the upper limits described above, or is greater than or more than any one of the lower limits described above, or is less than or equal to any one of the upper limits described above. or less than, but may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • a spacer pattern including a closed figure it may be formed to have a predetermined area relationship with the closed figure (condition 6).
  • the lower limit of the average area of the closed shape of the spacer pattern is 0.01 mm 2 , 0.05 mm 2 , 0.1 mm 2 , 0.15 mm 2 , 0.2 mm 2 , 0.25 mm 2 , 0.3 mm 2 , 0.35 mm 2 , 0.4 mm 2 , 0.45 mm 2 , 0.5 mm 2 , 0.55 mm 2 , 0.6 mm 2 , 0.65 mm 2 , 0.7 mm 2 , 0.75 mm 2 , 0.8 mm 2 or 0.85 mm 2 , and the upper limit is, 2 mm 2 , 1.9 mm 2 , 1.8 mm 2 , 1.7 mm 2 , 1.6 mm 2 , 1.5 mm 2 , 1.4 mm 2 , 1.3 mm 2 , 1.2 mm 2 , 1.1 mm 2 , 1 mm 2 , 0.95 mm 2 , 0.9 mm 2 , 0.85 mm 2 , 0.8 mm 2 ,
  • the average of the areas is less than or less than any one of the upper limits described above, or greater than or equal to any one of the lower limits described above, or greater than or equal to any one of the lower limits described above, or It may be less than or less than , and may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • the average of the areas is an arithmetic average of the areas of all closed figures included in the spacer pattern. When the spacer pattern is formed according to the design method described below, the arithmetic mean of the area of some of the closed shapes randomly selected from among the closed shapes existing in the pattern by the spacer pattern formation logic is calculated as the area of all the closed shapes. It can be replaced by an arithmetic average value.
  • the spacer pattern formed by the design method described below includes at least 10,000 or more closed figures
  • 1% (100) of the closed figures are randomly selected and the arithmetic mean of the area of each closed figure is selected. If is obtained, it can be replaced with the arithmetic average value of the area of the entire closed figure.
  • the upper limit of the standard deviation of the areas of the closed figures is 4, 3.5, 3, 2.5, 2, 1.5, 1, 0.8, 0.6, 0.4, 0.2, 0.1, 0.08, It may be about 0.06 or 0.04, and the lower limit may be about 0, 0.01, 0.03, 0.05, 0.07, 0.09, 0.1 or 0.15.
  • the standard deviation is equal to or less than any one of the upper limits recited, or greater than or equal to or greater than any one of the lower limits recited, or greater than or equal to any one of the upper limits recited. It may be less than or equal to, and may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • the average value (arithmetic mean) of the areas of 9 adjacent closed figures among the closed figures included in the pattern may be adjusted within a certain range.
  • the 9 adjacent closed figures are an arbitrary closed figure (central closed figure) selected from the spacer pattern and 8 closed figures directly surrounding the closed figure. In the above, directly surrounding the closed figure means a case where no other closed figure exists between the eight closed figures and the central closed figure.
  • FIG. 14 is an example of a spacer pattern including closed figures in a net shape formed by line spacers crossing each other, and each closed figure in the pattern is sequentially numbered.
  • the nine closed diagrams selected in this way are: 1, 2, 3, 11, 12, 13, 21, 22, and 23 closed diagrams; It is a closed figure of 16, 25, 26 and 27 or a closed figure of 8, 9, 10, 18, 19, 20, 28, 29 and 30.
  • the lower limit of the average area of the nine adjacent closed figures is 0.01 mm 2 , 0.05 mm 2 , 0.1 mm 2 , 0.15 mm 2 , 0.2 mm 2 , 0.25 mm 2 , 0.3 mm 2 , 0.35 mm 2 , 0.4 mm 2 , 0.45 mm 2 , 0.5 mm 2 , 0.55 mm 2 , 0.6 mm 2 , 0.65 mm 2 , 0.7 mm 2 , 0.75 mm 2 , 0.8 mm 2 or 0.85 mm 2 , and the upper limit is 2 mm 2 , 1.9 mm 2 , 1.8 mm 2 , 1.7 mm 2 , 1.6 mm 2, 1.5 mm 2, 1.4 mm 2 , 1.3 mm 2 , 1.2 mm 2 , 1.1 mm 2 , 1 mm 2 , 0.95 mm 2 , 0.9 mm 2 , 0.85 mm 2 , 0.8 mm 2 , 0.75 mm 2 , 0.7 mm 2
  • the average of the areas is less than or less than any one of the upper limits described above, or greater than or equal to any one of the lower limits described above, or greater than or equal to any one of the lower limits described above, or It may be less than or less than , and may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • the upper limit of the standard deviation of the nine adjacent closed shape lungs may be about 4, 3.5, 3, 2.5, 2, 1.5, 1, 0.8, 0.6, 0.4, 0.2, 0.1, 0.08, 0.06 or 0.04, and the lower limit thereof may be on the order of 0, 0.01, 0.03, 0.05, 0.07, 0.09, 0.1 or 0.15.
  • the standard deviation is equal to or less than any one of the upper limits recited, or greater than or equal to or greater than any one of the lower limits recited, or greater than or equal to any one of the upper limits recited. It may be less than or equal to, and may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • the lower limit of the ratio (B/A) of the average area (B) of all closed figures to the average (A) area of the 9 adjacent closed figures is 0.5, 0.7, 0.9 Or it may be 0.95, and the upper limit may be about 1.5, 1.4, 1.3, 1.2, 1.1 or 1.05.
  • the ratio is less than or equal to or less than any one of the upper limits set forth above, or greater than or equal to or greater than any one of the lower limits set forth above, or less than or equal to any one of the upper limits set forth above. or less than, but may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • the spacer pattern that satisfies Condition 6 may be a spacer pattern that satisfies any one or two or more of Conditions 1 to 5 above.
  • a spacer pattern including the closed figure may be designed in the following manner.
  • a pattern as shown in FIG. 15 is formed with a straight line spacer, and curvature is given to the side of each closed figure of the pattern while giving the aforementioned irregularity.
  • a desired pattern can be formed by curving the sides. At this time, the degree of irregularity is determined in consideration of the desired curvature.
  • FIG. 16 The pattern on the left of FIG. 16 is the pattern of FIG. 15, and the pattern on the right is an example of applying curvature to each side of the pattern.
  • the direction in which the sides are bent by applying the curvature is indicated by an arrow in FIG. 16 .
  • this process based on one vertex, both sides connected to that vertex are bent in the same direction, and at this time, if the same curvature is given, a pattern in which the line spacer curves at the above-mentioned vertex can also be obtained, but the curve is given
  • the method of doing this is not limited thereto.
  • the spacer pattern shown in FIG. 7 can be designed by designing two nonlinear line spacer patterns shown in FIGS. 1 and 2 and then crossing the two patterns with each other.
  • An actual photograph of a line spacer designed in the manner shown in FIGS. 1 and 2 is shown in FIG. 17 .
  • each vertex of the rectangle of the pattern is given the aforementioned irregularity (the method illustrated in FIG. 4).
  • a desired pattern can be formed.
  • the lower bound on the degree of irregularity given in this case is about 5%, about 10%, about 15%, about 20%, about 25%, about 30%, about 35%, about 40%, about 45%, about 50%, It may be about 55%, about 60%, about 65%, about 70%, about 75%, about 80%, about 85% or about 90%, the upper limit being about 95%, about 90%, about 85% , about 80%, about 75% or about 70%.
  • the degree of irregularity is less than or equal to or less than any one of the upper limits set forth above, or greater than or greater than any one of the lower limits set forth above, or greater than or equal to any one of the upper limits set forth above.
  • a so-called honeycomb pattern is designed in which regular hexagonal closed figures are regularly arranged, and the sides of each single closed figure of the regular hexagonal shape are selected as described above.
  • the pattern may be formed by curving in a manner that gives an irregularity of .
  • the initial shape is illustrated as a regular hexagon in the above, the shape does not necessarily have to be a regular hexagon, and other shapes such as a regular triangle, a square, or a regular pentagon may also be applied.
  • each vertex of the hexagon may also be moved by applying the aforementioned irregularity along with the irregularity for curvature.
  • 19 is an example of such a design method. In FIG. 19, movement of a vertex is indicated by a dotted arrow, and curvature is indicated by a solid arrow.
  • the lower limit of the irregularity for the curving is about 5%, about 10%, about 15%, about 20%, about 25%, about 30%, about 35%, about 40%, about 45%, about 50% , about 55%, about 60%, about 65%, about 70%, about 75%, about 80%, about 85% or about 90%, and the upper limit is about 95%, about 90%, about 85% %, about 80%, about 75% or about 70%.
  • the degree of irregularity is less than or equal to or less than any one of the upper limits set forth above, or greater than or greater than any one of the lower limits set forth above, or greater than or equal to any one of the upper limits set forth above. It may be less than or equal to, and may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • the lower limit of the irregularity given for the movement of the vertex is about 5%, about 10%, about 15%, about 20%, about 25%, about 30%, about 35%, about 40%, about 45%, about 50%, about 55%, about 60%, about 65%, about 70%, about 75%, about 80%, about 85% or about 90%, the upper limit is about 95%, about 90%, It may be about 85%, about 80%, about 75% or about 70%.
  • the degree of irregularity is less than or equal to or less than any one of the upper limits set forth above, or greater than or greater than any one of the lower limits set forth above, or greater than or equal to any one of the upper limits set forth above. It may be less than or equal to, and may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • the line width and height of the line spacers forming the spacer patterns are controlled according to the purpose and are not particularly limited.
  • the lower limit of the height of the line spacer may be about 0.5 ⁇ m, 1 ⁇ m, 1.5 ⁇ m, 2 ⁇ m, 2.5 ⁇ m, 3 ⁇ m, 3.5 ⁇ m, 4 ⁇ m, 4.5 ⁇ m, 5 ⁇ m, 5.5 ⁇ m, or 6 ⁇ m.
  • the upper limit may be about 100 ⁇ m, 90 ⁇ m, 80 ⁇ m, 70 ⁇ m, 60 ⁇ m, 50 ⁇ m, 40 ⁇ m, 30 ⁇ m, 20 ⁇ m or 10 ⁇ m.
  • the height is less than or equal to or less than any one of the upper limits described above, or greater than or greater than any one of the lower limits described above, or less than or equal to any one of the upper limits described above less than, but may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • the lower limit of the line width of the line spacer may be about 2 ⁇ m, 4 ⁇ m, 6 ⁇ m, 8 ⁇ m, 10 ⁇ m, 12 ⁇ m, or 14 ⁇ m
  • the upper limit may be about 200 ⁇ m, 180 ⁇ m, 160 ⁇ m, It may be on the order of 140 ⁇ m, 120 ⁇ m, 100 ⁇ m, 80 ⁇ m, 60 ⁇ m, 40 ⁇ m or 20 ⁇ m.
  • the line width is less than or less than any one of the upper limits described above, or more than or more than any one of the lower limits described above, or less than or equal to any one of the upper limits described above. or less than, but may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • All of the spacer patterns formed on the base layer in the substrate of the present application may be the spacer patterns of the first aspect or the second aspect, or at least a part of the spacer patterns may be the spacer patterns of the first or second aspect.
  • the lower limit of the ratio of the area of the spacer pattern of the first or second aspect to the total area occupied by the spacer pattern formed on the base layer is 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, It may be about 75%, 80%, 85%, 90% or 95%, and the upper limit may be about 100%.
  • the ratio is less than or equal to or less than any one of the upper limits set forth above, or greater than or equal to or greater than any one of the lower limits set forth above, or less than or equal to any one of the upper limits set forth above. or less than, but may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • the above spacer pattern of the present application can maintain a uniform and stable distance between substrates without causing the optical defect while maximizing the active area of the optical device.
  • the active region generally means a portion of the entire area of the base layer on which the spacer pattern is not formed. Since a light modulating material such as a liquid crystal material is present in this portion, a region in which the light modulating material such as the liquid crystal material is present without the spacer pattern in the optical device may be the active region.
  • the lower limit of the ratio of the area occupied by the spacer pattern to the area of the entire substrate (substrate layer) in the substrate of the present application is 0.5%, 1%, 1.5%, 2%, 2.5%, 3%, 3.5%, It may be about 4%, 4.5%, 5%, 5.5%, 6%, 6.5%, 7%, 7.5%, 8%, 8.5%, 9%, 9.5% or 10%, and the upper limit is 50%, 45 %, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15% or 10%.
  • the ratio is less than or equal to or less than any one of the upper limits set forth above, or greater than or equal to or greater than any one of the lower limits set forth above, or less than or equal to any one of the upper limits set forth above. or less than, but may be within a range that is greater than or greater than any one of the lower limits described above.
  • This area may also be referred to as an aperture ratio in this specification.
  • the spacer pattern on the substrate of the present application may be any one of the above-described patterns or a combination of two or more types, and other types of spacers or other types of spacer patterns may also be present on the substrate as long as the occupied area is achieved.
  • the spacer pattern may include a ball spacer together with the barrier rib spacer.
  • the ball spacer may be attached to the barrier rib spacer or may be embedded therein.
  • the ball spacer is a circular spacer in a conventional sense known in the art.
  • the spacer pattern of the above type can be manufactured in a manner described below, thereby forming a spacer pattern exhibiting excellent dimensional uniformity and adhesion to the substrate layer at the same time.
  • the ball spacer does not correspond to the essential components of the present application.
  • the spacer pattern may be manufactured by applying, for example, a conventional binder used for manufacturing a barrier rib-shaped spacer.
  • Spacers in the form of barrier ribs are usually prepared by pattern exposure of a binder in which an ultraviolet curable compound is mixed with an initiator that initiates curing of the compound as a photosensitive binder. These materials can also be applied in this application.
  • the cured product of the UV curable compound may form the barrier rib.
  • the specific type of the UV-curable 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 from which bulkheads can be fabricated are known in the industry.
  • the type of the ball spacer is not particularly limited, and an appropriate type may be selected and used from known ball spacers.
  • the range of the specific average particle diameter of the ball spacer is not particularly limited, and may have an average particle diameter within a range satisfying the above-mentioned ratio range according to the size of the barrier rib.
  • the spacer pattern described above may be a black pattern or a transparent pattern.
  • the term transparent referred to in this specification refers to a case in which transmittance is at least a certain level or higher.
  • the term transparent means that the transmittance is approximately 70% or more, 75% or more, 80% or more, 85% or more or 90% or more.
  • the upper limit of the transmittance in the transparent state is not particularly limited, and may be, for example, about 100% or less or about 99% or less.
  • the transmittance is transmittance for visible light, and may be, for example, transmittance for any one of wavelengths within a range of about 380 nm to 700 nm, or average transmittance for all lights within the range.
  • black spacer pattern may refer to a pattern whose optical density is measured within a range of 1.5 to 4.
  • a layer including the same components as the spacer pattern may be formed by, for example, coating, deposition, or plating. At this time, the thickness of the formed layer may be about 12 ⁇ m.
  • the optical density of the layer having a thickness of about 12 ⁇ m formed of the same components is in the above-mentioned range, or the optical density of the actual spacer pattern is in the above-mentioned range, or A case where a value obtained by converting the optical density of a layer having a thickness of about 12 ⁇ m in consideration of the actual thickness of the black spacer pattern is within the above range may be included.
  • a component capable of realizing black is added to the above-described material (eg, the above-described binder, etc.) that is typically applied to form a spacer.
  • a component capable of realizing black eg, the above-described binder, etc.
  • the spacer pattern may include a pigment or dye capable of darkening, and specifically, metal oxide, metal nitride, metal oxynitride, carbon black, graphite, azo-based pigment, phthalocyanine pigment, or carbon-based material.
  • metal oxide, metal nitride, metal oxynitride, carbon black, graphite, azo-based pigment, phthalocyanine pigment, or carbon-based material can include
  • chromium oxide (CrxOy, etc.) or copper oxide (CuxOy, etc.) may be exemplified as the metal oxide
  • aluminum oxynitride (AlxOyNz, etc.) may be exemplified as the metal oxynitride. It can be, but is not limited thereto.
  • carbon-based material porous carbon such as carbon nanotubes (CNT), graphene, and activated carbon may be exemplified, but is not limited thereto.
  • the black spacer pattern may be produced by mixing the material (eg, carbon-based material) with the above-described binder and then curing it, or applying the material itself to deposition or plating in an appropriate manner.
  • material eg, carbon-based material
  • the types of pigments or dyes that can be used in this application are not limited to the above, and appropriate types may be selected according to the desired darkening (optical density), etc., and the ratio may also be selected in consideration of the darkening, etc. .
  • the substrate layer of the substrate any substrate layer used as a substrate in a known optical device configuration such as, for example, a liquid crystal display (LCD) or an organic light emitting device (OLED) may be applied without particular limitation.
  • the base layer may be an inorganic base layer or an organic base layer.
  • a glass substrate layer may be exemplified as the inorganic substrate layer, and various plastic films may be exemplified as the organic substrate layer.
  • plastic film examples include TAC (triacetyl cellulose) film; COP (cyclo olefin copolymer) films such as norbornene derivatives; Acrylic film such as poly(methyl methacrylate) (PMMA); polycarbonate (PC) film; polyolefin film such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP); polyvinyl alcohol (PVA) film; diacetyl cellulose (DAC) film; polyacrylate (Pac) film; polyether sulfone (PES) film; polyetheretherketon (PEEK) film; polyphenylsulfone (PPS) film, polyetherimide (PEI) film; polyethylenemaphthatlate (PEN) film; polyethyleneterephtalate (PET) film; polyimide (PI) film; polysulfone (PSF)
  • TAC triacetyl cellulose
  • COP cyclo olefin copolymer
  • Acrylic film such as poly(methyl methacrylate) (P
  • the thickness of the substrate layer is not particularly limited, and an appropriate range may be selected according to the purpose.
  • 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 pattern. These elements are known in various ways, and representative examples include an electrode layer and the like. In one example, the substrate may further include an electrode layer between the base layer and the spacer pattern. As the electrode layer, a known material can be applied. For example, the electrode layer may include a metal alloy, an electrically conductive compound, or a mixture of two or more of the above.
  • These 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 selenide such as zinc selenide, a metal sulfide such as zinc sulfide, and the like can be exemplified.
  • the transparent hole-injecting electrode layer can also be formed using, for example, a laminate of a metal thin film such as Au, Ag or Cu and a high refractive transparent material such as ZnS, TiO 2 or ITO.
  • the electrode layer may 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 particular limitation, and may be patterned through, for example, a known photolithography process or a process using a shadow mask.
  • the substrate of the present application may further include an alignment layer present on the base layer and the spacer pattern.
  • Another exemplary substrate of the present application includes a base layer; the spacer pattern present on the base layer; and an alignment layer formed on the base layer and the spacer pattern.
  • the type of alignment layer formed on the substrate layer and the spacer pattern is not particularly limited, and a known alignment layer, for example, a known rubbing alignment layer or a photo-alignment layer may be applied.
  • a method of forming the alignment layer on the substrate layer and the spacer pattern and performing alignment treatment thereon also follows a known method.
  • the substrate may include a protective film as an additional component.
  • the substrate may further include a protective adhesive film attached to the surface of the base layer on which the spacer pattern is formed.
  • a known protective adhesive film may be used as the adhesive film without particular limitation.
  • the substrate of the present application as described above can be applied to an optical device to secure uniform and excellent optical performance without causing unnecessary diffraction.
  • This application also relates to an optical device formed using the substrate.
  • An exemplary optical device of the present application may include the substrate and a second substrate disposed opposite to the substrate and maintaining a distance from the substrate by a spacer of the substrate.
  • a light modulation layer may be present in a gap between the two substrates.
  • the term light modulation layer may include all types of known layers capable of changing at least one characteristic among characteristics such as polarization state, transmittance, color tone and reflectance of incident light according to a purpose.
  • the light modulation layer is a layer containing a liquid crystal material and is a liquid crystal layer that is switched between a diffusion mode and a transmission mode by on-off of a voltage, for example, a vertical electric field or a horizontal electric field, or , a liquid crystal layer that switches between a transmission mode and a blocking mode, or a liquid crystal layer that switches between a transmission mode and a color mode, or a liquid crystal layer that switches between color modes of different colors.
  • a voltage for example, a vertical electric field or a horizontal electric field, or , a liquid crystal layer that switches between a transmission mode and a blocking mode, or a liquid crystal layer that switches between a transmission mode and a color mode, or a liquid crystal layer that switches between color modes of different colors.
  • Light modulation layers capable of performing the above functions, for example, liquid crystal layers, are variously known.
  • a liquid crystal layer used in a conventional liquid crystal display may be used.
  • the light modulation layer includes various types of so-called guest host liquid crystal layers, polymer dispersed liquid crystal layers, pixel-isolated liquid crystal layers, and floating liquid crystal layers. It may be a suspended particle device or an electrochromic display.
  • the polymer dispersed liquid crystal layer is a higher level concept including so-called PILC (pixel isolated liquid crystal), PDLC (polymer dispersed liquid crystal), PNLC (Polymer Network Liquid Crystal) or PSLC (Polymer Stablized Liquid Crystal), etc. .
  • the polymer dispersed liquid crystal layer (PDLC) may include, for example, a polymer network and a liquid crystal region including a liquid crystal compound dispersed in a phase-separated state from the polymer network.
  • the implementation method or form of the light modulation layer as described above is not particularly limited, and a known method may be adopted without limitation according to the purpose.
  • the optical device may further include additional known functional layers, such as a polarization layer, a hard coating layer, and/or an antireflection layer, if necessary.
  • additional known functional layers such as a polarization layer, a hard coating layer, and/or an antireflection layer, if necessary.
  • the present application provides a substrate including a spacer pattern.
  • the present application it is applied to various optical devices, and it is possible to provide a substrate capable of maintaining a uniform and stable distance between substrates while maximally securing an active area without causing optical defects including diffraction.
  • the present application may also provide an optical device including the substrate.
  • FIG. 1 and 2 are diagrams of exemplary spacer patterns of the present application.
  • FIG. 3 is an exemplary diagram illustrating a process of forming the spacer pattern of FIG. 17 .
  • FIG. 4 is an exemplary diagram for explaining a process of forming a spacer pattern of the present application.
  • 5 to 7 are views of exemplary spacer patterns of the present application.
  • FIG. 8 is a diagram of an exemplary spacer pattern of the present application.
  • FIG. 9 is a diagram of an exemplary spacer pattern of the present application.
  • FIG. 10 is a diagram of an exemplary spacer pattern of the present application.
  • 11 is an exemplary diagram for explaining a spacer pattern that satisfies Condition 2.
  • FIG. 14 is an exemplary diagram for explaining a process of calculating the area of a closed figure of an exemplary spacer pattern of the present application.
  • 15 is a view of a spacer pattern of a comparative example.
  • 16 is an example of a curving process for forming a spacer pattern.
  • 17 is a diagram of an exemplary spacer pattern of the present application.
  • FIG. 18 is an exemplary diagram for explaining a process of forming the spacer pattern of FIG. 10 .
  • 19 is an exemplary diagram for explaining a process of forming a spacer pattern.
  • 20 is a schematic view for explaining a diffraction test performed on a substrate of the present application.
  • 21 is a diagram showing a method of measuring the size of a diffraction pattern of a bag image.
  • 22 is a diagram of a spacer pattern of a comparative example.
  • FIG. 23 is a diagram of a spacer pattern of a comparative example.
  • Diffraction patterns were analyzed for each of the substrates (substrate layer/indium tin oxide (ITO) electrode layer/spacer pattern structure) prepared in Example or Comparative Example. Analysis of the diffraction pattern was performed on a substrate having a horizontal and vertical length of 100 mm, respectively.
  • substrates substrate layer/indium tin oxide (ITO) electrode layer/spacer pattern structure
  • a circular LED light source 100 and a camera 200 capable of receiving light from the light source are disposed at intervals of about 60 cm.
  • the substrate 10 was placed between the light source 100 and the camera 200 .
  • the substrate 10 was disposed to have a distance of 30 cm from each of the light source 100 and the camera 200 .
  • the light source 100 is disposed to radiate light to the center (center of gravity) of the substrate 10, and the camera 200 is configured so that the light emitted from the light source 100 is directly incident when the substrate 10 is not present. placed where possible.
  • the substrate 10 is disposed so that the surface on which the spacers are formed faces the direction of the light source 100 .
  • the light source 100 is an LED (Light Emitting Diode) light source 100 that emits light having a wavelength of about 550 nm, and has a circular shape with a diameter of about 3 mm.
  • LED Light Emitting Diode
  • the shooting mode of the camera 200 was set to a landscape mode.
  • the recorded image (image to be analyzed) was changed to a black and white image using the Image J program (ImageJ bundled with 64-bit Java 1.8.0_172).
  • the Threshold function of the Image J program was used. In the absence of the substrate, light was irradiated with the LED light source 100 of FIG. 20 and the image received by the camera 200 was changed to a black and white image, and the back image was used as a reference image. When the reference image was changed, the automatically designated threshold value through the Threshold function of the Image J program was input in the same way when analyzing other images.
  • the horizontal line L1 and the vertical line L2 and the angle formed by the horizontal line L1 and the vertical line L2 (90 degrees) ) was designated as two diagonal lines (L3 and L4) in the direction of bisecting, and the length of the pixels of the bag image was obtained along each line, and the area of the bag image was also obtained.
  • FIG. 21 schematically shows the black-and-white image.
  • a portion indicated by B is a black area of the black-and-white image
  • a portion indicated by W is a white area (white image).
  • the pixel length of the bag image is the number of pixels in the portion where the bag image exists, and is dimensionless. That is, the pixel lengths of the horizontal line L1, the vertical line L2, and the diagonal lines L3 and L4 are the number of pixels of the area occupied by the horizontal line L1, the vertical line L2, and the diagonal lines L3 and L4, respectively. am.
  • the length of the horizontal line L1 is the length of a line passing through the center of the bag image in the vertical direction of the black and white image
  • the length of the vertical line L2 is the length of the line passing through the center of the bag image in the horizontal direction of the black and white image.
  • the point (central point) at which the horizontal line L1 and the vertical line L2 intersect is a position where the four areas of the bag image divided by the horizontal line L1 and the vertical line L2 can have substantially the same area as each other.
  • the left and right diagonal lines L3 and L4 pass through the center point of the bag image and form 45 degrees with the vertical line L2 and the horizontal line L1, respectively. That is, the directions of the horizontal line L1, the vertical line L2, and the diagonal lines L3 and L4 form an angle of 45 degrees to each other.
  • the reference image is a back image obtained by irradiating light with the LED light source 100 in the absence of the substrate 10 and changing the image received by the camera 200 into a black and white image
  • the image The area of is the area A2 of the back image of the black and white image of the LED light in this specification.
  • the area A1 of the back image in the black-and-white image obtained by transmitting LED light through the substrate that is, the analysis target image when the area A2 of the back image, which is the reference image, is viewed as 100% (light source area
  • the relative area ratio (unit: %)) was described, and their ratio (A1/A2) was also described.
  • the optical density is a result of measurement in the following manner.
  • a curable composition for spacer pattern production is applied on the transparent layer of the laminate in which a transparent layer (ITO (indium tin oxide) layer) is formed on a transparent PET (poly (ethylene terephthalate)) base film, and ultraviolet rays are irradiated (wavelength: about 365 nm, UV irradiation amount: 2,200 mJ/cm 2 to 4,400 mJ/cm 2 ) to form a layer having a thickness of about 6 ⁇ m by curing.
  • the thickness is a value measured using Optical Profiler measuring equipment (manufacturer: Nano System, trade name: Nano View-E1000).
  • transmittance and optical density of the formed layer are measured using a measuring device (manufacturer: x-rite, trade name: 341C).
  • the height of the spacer described below was confirmed using a measuring device (Optical Profiler, Nano System Co., Nano View-E1000).
  • the line width of the spacer was confirmed using an optical microscope (Olympus BX 51).
  • the net pattern of the spacer as shown in FIG. 8 was designed in the following way. First, a net pattern of a spacer having the form shown in FIG. 15 was formed.
  • the shape of the pattern in FIG. 15 is a pattern formed by crossing straight line patterns arranged at regular intervals, and each single closed quadrangle is a square pattern with a side length of about 350 ⁇ m. Subsequently, each side of the square, which is the closed figure, was changed into a curve having a curvature of about 50R.
  • the design of the spacer was performed using Minitab, a random number coordinate program, and the same program was used in all examples below.
  • the aperture ratio of the finally formed spacer pattern was about 8%.
  • the distance between each vertex of the finally formed closed figure was the same as the side of the square.
  • a curable composition for producing a spacer pattern was prepared in the following manner.
  • a binder commonly used in the manufacture of column spacers the composition was prepared by mixing a ball spacer with a binder containing an ultraviolet curable acrylate compound, a polymerization initiator, and a dispersant.
  • a black ball spacer having an average particle diameter of about 6 ⁇ m was used as the ball spacer.
  • the ball spacer was mixed in an amount of about 2.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder (the total weight of the acrylate compound, initiator, dispersant, etc.).
  • the ball spacer is a black ball spacer, and carbon black, as a darkening material, is mixed in the curable composition in an amount of about 3.5% by weight.
  • OD optical density
  • the ball spacer was about 0.9 based on a thickness of about 6 ⁇ m.
  • About 2 mL to 3 mL of the composition is dropped on the electrode layer of a uniaxially stretched poly(ethylene terephthalate) (PET) film having an amorphous indium tin oxide (ITO) electrode layer formed on the surface, and ultraviolet rays are applied through a mask.
  • PET uniaxially stretched poly(ethylene terephthalate)
  • ITO amorphous indium tin oxide
  • the uncured curable composition was removed (developed) to form a spacer pattern as shown in FIG. 3 .
  • the formed spacer pattern had the same shape as designed, and had a line width of about 15 ⁇ m and a height of about 6 ⁇ m. Also, the aperture ratio (percentage of the area occupied by the spacer pattern relative to the total area of the substrate) was about 8%.
  • An optical device was manufactured in a known manner using the prepared substrate. Specifically, an optical device was manufactured by injecting a liquid crystal material into a spacer pattern of the substrate, and attaching a second substrate to the spacer pattern of the substrate facing the substrate. In this optical device, the distance between the two substrates was stably maintained, and appearance defects due to non-uniformity of the distance between the substrates were not observed.
  • a substrate was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a spacer pattern in which linear line spacers were regularly arranged at intervals of about 350 ⁇ m was formed.
  • the line width, height, and aperture ratio of the line spacer were the same as in Example 1.
  • An optical device was manufactured in the same manner as in Example 1 using the substrate of Comparative Example 1. In the fabricated optical device, the distance between the two substrates was stably maintained, and appearance defects due to non-uniformity of the distance between the substrates were not observed.
  • the pattern of FIG. 17 was designed in the following way. 17 is a photograph of the spacer pattern with an optical microscope (magnification: x10).
  • a so-called honeycomb shape in which regular hexagons are regularly arranged was designed. At this time, the length of one side of the regular hexagon was set to about 350 ⁇ m.
  • a line spacer pattern was formed by removing sides from the regular hexagon.
  • each point of the formed line spacer (movement illustrated by the dotted line arrow in FIG. 3(c), the same applies to other spacers) is moved with an irregularity of 90%, and also connecting adjacent points among the points Curvature was given to the line with an irregularity of about 80% to change it into a curve (curve exemplified by a solid arrow in FIG. 3(c)).
  • Moving the points with 90% irregularity in the above means that, when the length of a straight line connecting adjacent points in one line spacer is P, each of the two points forming the straight line length P is the center of the circle, This means that after setting a circle area having a radius of 90% (0.45P) compared to 0.5P, which is 0.5 times the length P, the point is moved to an arbitrary point in the area within the set circle.
  • the curvature given with an irregularity of 80% above means that the lower limit of the curvature is 0R and the upper limit of the curvature is 100R, and then a straight line is curved to have a curvature of any value within the range of 0R to 80R. it means pissed off
  • the length L 1 of the straight line connecting both ends of the nonlinear line spacer of FIG. 17 was in the range of about 18 mm to 22 mm, and the average was It was about 20 mm.
  • the distance between the two straight lines contacting the most protruding parts in the left and right directions of the spacer was about 58 ⁇ m to 65 ⁇ m, the average was about 61 ⁇ m, and the standard deviation was about 2.
  • the pitch between straight lines connecting both ends of each of the plurality of nonlinear line spacers was about 350 ⁇ m.
  • the pattern including the designed nonlinear line spacer was crossed at an angle of about 90 degrees to form a net pattern as shown in FIG. 7 .
  • the number of closed figures existing in the net shape when formed in this way was about 10,000, and when 100 closed figures were selected from among them and the area was calculated, the average value of the area was about 0.195 mm 2 , and the standard deviation was It was about 0.031.
  • 100 closed figures were selected to have a square shape with 10 closed figures horizontally and 10 closed figures vertically (see FIG. 14).
  • the formed closed figures are numbered in the same manner as in FIG. 27 closed shapes, 8, 9, 10, 18, 19, 20, 28, 29, and 30 closed shapes were selected, and a total of 9 closed shapes were selected and checked by their area.
  • the average value was about 0.191 mm 2
  • the standard deviation was about 0.040.
  • a spacer pattern was formed in the same manner as in Example 1, except that a mask having openings having the same shape as the designed spacer pattern was used as the photomask.
  • the formed spacer pattern had the same shape as designed, and had a line width of about 15 ⁇ m and a height of about 6 ⁇ m.
  • the aperture ratio (percentage of the area occupied by the spacer pattern relative to the total area of the substrate) was about 8%.
  • An optical device was manufactured in the same manner as in Example 1 using the manufactured substrate. In the fabricated optical device, the distance between the two substrates was stably maintained, and appearance defects due to non-uniformity of the distance between the substrates were not observed.
  • the net pattern of the spacer as shown in FIG. 9 was designed in the following way. First, a net pattern of a spacer having a shape as shown in FIG. 15 was formed.
  • the shape is a pattern formed by crossing straight line patterns arranged at regular intervals, and is a square pattern in which each rectangle, which is a single closed figure, has a side length of about 350 ⁇ m. After that, a pattern was formed by moving each vertex of the quadrangle, which is a single closed figure, with an irregularity of 70%.
  • moving the points with an irregularity of 70% means that when the length of the straight line connecting each of the vertices (in this embodiment, the length of the side of the square) is P, each of the two vertices forming the straight line length P
  • the point was moved to an arbitrary point in the area within the set circle.
  • the number of closed figures existing in the net shape when formed in this way was about 10,000, and when 100 closed figures were selected from among them and the area was calculated, the average value of the area was about 0.192 mm 2 , and the standard deviation was about It was about 0.14.
  • 100 closed figures were selected to have a square shape with 10 closed figures horizontally and 10 closed figures vertically (see FIG. 14).
  • the formed closed figures are numbered in the manner shown in FIG. 14, and the closed figures of 1, 2, 3, 11, 12, 13, 21, 22 and 23, 4, 5, 6, 14, 15, 16, 25, 26 and 27 closed shapes, 8, 9, 10, 18, 19, 20, 28, 29, and 30 closed shapes were selected, and a total of 9 closed shapes were selected and checked by their area.
  • the average value was about 0.190 mm 2
  • the standard deviation was about 0.171.
  • the average value of the side length of each closed figure finally formed in the pattern was about 350 ⁇ m.
  • a spacer pattern was formed in the same manner as in Example 1, except that a mask having openings having the same shape as the designed spacer pattern was used as the photomask.
  • the formed spacer pattern had the same shape as designed, and had a line width of about 15 ⁇ m and a height of about 6 ⁇ m.
  • the aperture ratio (percentage of the area occupied by the spacer pattern relative to the total area of the substrate) was about 8%.
  • An optical device was manufactured in the same manner as in Example 1 using the manufactured substrate. In the fabricated optical device, the distance between the two substrates was stably maintained, and appearance defects due to non-uniformity of the distance between the substrates were not observed.
  • a substrate was prepared in the same manner as in Example 1.
  • the line width, height, and aperture ratio of the line spacer were the same as in Example 2.
  • a substrate was formed in the same manner as in Example 1, except that the net-shaped spacer pattern of FIG. 15 applied to form the spacer pattern in Example 1 was applied.
  • the length of one side of the square, which is a single closed figure, is the same as in Example 1.
  • An optical device was manufactured in the same manner as in Example 1 using the substrate. In the fabricated optical device, the distance between the two substrates was stably maintained, and appearance defects due to non-uniformity of the distance between the substrates were not observed.
  • the net pattern of the spacer as shown in FIG. 10 was designed in the following way. First, a net pattern of a spacer having a shape as shown in FIG. 18 was formed.
  • the regular hexagon is a so-called honeycomb pattern in which closed shapes are regularly arranged, and each hexagon, which is a single closed shape, is a square pattern with a side length of about 350 ⁇ m.
  • moving the points with an irregularity of 70% means that when the length of the straight line connecting each of the vertices (in this embodiment, the length of the side of the hexagon) is P, each of the two vertices forming the straight line length P After setting a circle area having a radius of 70% of the length (0.35P) compared to the length 0.5P, which is 0.5 times the length P, with the center of the circle set, the point was moved to an arbitrary point in the area within the set circle. means (see Figure 4)
  • the curvature of the sides of the hexagon was performed by applying a curvature to an irregularity of about 80%. That is, first setting the curvature within the range of 0R to 100R, then setting the lower limit of the curvature to 0R and the upper limit of the curvature to 80R within the range, arbitrarily any one within the range of 0R to 80R
  • Each side of the hexagon was curved to have a value of curvature.
  • the bending direction of each side of the hexagon was set to be selected arbitrarily.
  • the number of closed figures existing in the net shape when formed in this way was about 10,000, and when 100 closed figures were selected from among them and the area was calculated, the average value of the area was about 0.306 mm 2 , and the standard deviation was It was about 0.0899.
  • 100 closed figures were selected to have a square shape with 10 closed figures horizontally and 10 closed figures vertically (see FIG. 14).
  • the formed closed figures are numbered in the same manner as in FIG. 27 closed shapes, 8, 9, 10, 18, 19, 20, 28, 29, and 30 closed shapes were selected, and a total of 9 closed shapes were selected and checked by their area.
  • the average value was about 0.314mm 2
  • the standard deviation was about 0.093.
  • a spacer pattern was formed in the same manner as in Example 1, except that a mask having openings having the same shape as the designed spacer pattern was used as the photomask.
  • the formed spacer pattern had the same shape as designed, and had a line width of about 15 ⁇ m and a height of about 6 ⁇ m.
  • the aperture ratio (percentage of the area occupied by the spacer pattern relative to the total area of the substrate) was about 8%.
  • An optical device was manufactured in the same manner as in Example 1 using the manufactured substrate. In the fabricated optical device, the distance between the two substrates was stably maintained, and appearance defects due to non-uniformity of the distance between the substrates were not observed.
  • a substrate was formed in the same manner as in Example 4, except that a honeycomb-shaped spacer pattern, as shown in FIG. 18, applied to form the spacer pattern in Example 4 was applied.
  • the length of one side of the regular hexagon which is a single closed figure, is the same as in Example 4.
  • An optical device was manufactured in the same manner as in Example 1 using the manufactured substrate. In the fabricated optical device, the distance between the two substrates was stably maintained, and appearance defects due to non-uniformity of the distance between the substrates were not observed.
  • FIGS. 28 to 31 are images for Comparative Examples 1 to 4, respectively.
  • the image on the left is an image before black-and-white conversion
  • the image on the right is an image after black-and-white conversion.
  • a spacer pattern was designed in the same manner as in Example 3. However, when moving each vertex of a quadrangle, which is a single closed figure in the net pattern of the spacer, the irregularity was set to 100%. Therefore, in this case, when the length of the straight line connecting the vertices of the closed figure (in this embodiment, the length of the side of the square) is P, each of the two vertices forming the straight line length P is set as the center of the circle. , means that after setting a circular area having a radius of length (0.5P) that is 0.5 times the length P, the point is moved to an arbitrary point in the area within the set circle.
  • 0.5P radius of length
  • the number of closed figures existing in the net shape when formed in this way was about 10,000, and when the area was calculated by selecting 100 closed figures among them, the average value of the area was about 0.181 mm 2 , and the standard deviation was about It was about 5.
  • 100 closed figures were selected to have a square shape with 10 closed figures horizontally and 10 closed figures vertically (see FIG. 14).
  • the formed closed figures are numbered in the manner shown in FIG. 14, and the closed figures of 1, 2, 3, 11, 12, 13, 21, 22 and 23, 4, 5, 6, 14, 15, 16, 25, 26 and 27 closed shapes, 8, 9, 10, 18, 19, 20, 28, 29, and 30 closed shapes were selected, and a total of 9 closed shapes were selected and checked by their area.
  • the average value was about 0.25 mm 2
  • the standard deviation was about 4.5.
  • a spacer pattern was formed in the same manner as in Example 1, except that a mask having openings having the same shape as the designed spacer pattern was used as the photomask.
  • the formed spacer pattern had the same shape as designed, and had a line width of about 15 ⁇ m and a height of about 6 ⁇ m.
  • An optical device was manufactured in the same manner as in Example 1 using the manufactured substrate. In the case of the optical device manufactured in this way, the distance between the two substrates is not stably maintained due to the excessively large irregularity of the spacer pattern, and different distances are formed for each area, and accordingly, the non-uniformity of the distance between the substrates when observing the appearance, etc.
  • a spacer pattern was designed in the same manner as in Example 4. However, when moving each vertex of a hexagon, which is a single closed figure, in the net pattern of the spacer, the irregularity was designated as 100%. Therefore, in this case, when the length of the straight line connecting the vertices of the closed figure (in this embodiment, the length of the side of the square) is P, each of the two vertices forming the straight line length P is set as the center of the circle. , means that after setting a circular area having a radius of length (0.5P) that is 0.5 times the length P, the point is moved to an arbitrary point in the area within the set circle.
  • 0.5P radius of length
  • the number of closed figures existing in the net shape when formed in this way was about 10,000, and when 100 closed figures were selected from among them and the area was calculated, the average value of the area was about 0.456 mm 2 , and the standard deviation was about It was around 5.5.
  • 100 closed figures were selected to have a square shape with 10 closed figures horizontally and 10 closed figures vertically (see FIG. 14).
  • the formed closed figures are numbered in the manner shown in FIG. 14, and the closed figures of 1, 2, 3, 11, 12, 13, 21, 22 and 23, 4, 5, 6, 14, 15, 16, 25, 26 and 27 closed shapes, 8, 9, 10, 18, 19, 20, 28, 29, and 30 closed shapes were selected, and a total of 9 closed shapes were selected and checked by their area.
  • the average value was about 0.214 mm 2
  • the standard deviation was about 5.
  • a spacer pattern was formed in the same manner as in Example 1, except that a mask having openings having the same shape as the designed spacer pattern was used as the photomask.
  • the formed spacer pattern had the same shape as designed, and had a line width of about 15 ⁇ m and a height of about 6 ⁇ m.
  • An optical device was manufactured in the same manner as in Example 1 using the manufactured substrate. In the case of the optical device manufactured in this way, the distance between the two substrates is not stably maintained due to the excessively large irregularity of the spacer pattern, and different distances are formed for each area, and accordingly, the non-uniformity of the distance between the substrates when observing the appearance, etc.

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Abstract

본 출원은 스페이서 패턴을 포함하는 기판을 제공한다. 본 출원에서는 다양한 광학 디바이스에 적용되어, 회절(diffraction) 현상 등을 포함한 광학적 결함을 유발하지 않고, 활성 영역을 최대한 확보하면서도 균일하고, 안정적으로 기판간의 간격을 유지할 수 있는 기판을 제공할 수 있다. 본 출원에서는 또한 상기 기판을 포함하는 광학 디바이스를 제공할 수 있다.

Description

기판
본 출원은 2021년 12월 9일자 대한민국 특허 출원 제10-2021-0175388호, 제10-2021-0175390호 및 제10-2021-0175391호와 2022년 12월 6일자 대한민국 특허 출원 제10-2022-0169064호, 제10-2022-0169063호 및 제10-2022-0169062호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 출원은 기판 및 그 용도에 대한 것이다.
대향 배치된 2개의 기판의 사이에 액정 화합물 또는 액정 화합물과 염료의 혼합물 등과 같은 광변조 물질을 배치시켜서 광의 투과율이나 색상 및/또는 반사도 등을 조절할 수 있도록 구성된 광학 디바이스는 공지이다. 이러한 장치에서는 기판 사이의 간격을 유지하기 위해서 소위 스페이서가 상기 기판의 사이에 위치한다.
스페이서로는 소위 볼 스페이서와 격벽 스페이서가 대표적으로 사용된다.
상기 스페이서의 형태 및 배치는 상기 광학 디바이스의 성능에 영향을 미친다. 예를 들어, 규칙적인 형태 및 배치를 가지는 스페이서는, 일부 광학 디바이스에서 회절(diffraction) 현상 등과 같은 광학적 결함을 일으키고, 이는 광학 디바이스의 시인성 등의 광학 성능을 악화시킨다.
컬럼 스페이서 등을 불규칙하게 배치시켜서 상기 광학적 결함을 해소하는 방식을 생각할 수 있다. 그렇지만, 이러한 경우에는 광학 디바이스에서 기판간의 간격을 균일하게 유지하는 것이 곤란하다. 불균일한 기판간의 간격은 역시 광학적 결함을 유발한다.
또한, 볼 또는 컬럼 스페이서는, 광학 디바이스의 내구성이나 기계적 물성 등의 측면에서도 불리하고, 광학 디바이스를 곡선 형태로 구성하거나, 플렉서블한 디바이스를 구성하는 것에 있어서도 불리하다.
또한, 볼 또는 컬럼 스페이서는 기판과 기판간의 접착력 등을 확보하는 측면에서도 유리하지 않다.
본 출원은 스페이서 패턴을 포함하는 기판을 제공한다. 본 출원에서는 다양한 광학 디바이스에 적용되어, 회절(diffraction) 현상 등을 포함한 광학적 결함을 유발하지 않고, 활성 영역을 최대한 확보하면서도 균일하고, 안정적으로 기판간의 간격을 유지할 수 있는 기판을 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.
본 출원에서는 또한 상기 기판을 포함하는 광학 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 온도가 그 결과에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상온에서 측정한 물성이다. 용어 상온은 가온되거나 감온되지 않은 자연 그대로의 온도로서, 통상 약 10℃ 내지 30℃의 범위 내의 한 온도 또는 약 23℃ 또는 약 25℃ 정도이다. 또한, 본 명세서에서 특별히 달리 언급하지 않는 한, 온도의 단위는 ℃이다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 압력이 그 결과에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상압에서 측정한 물성이다. 용어 상압은 가압되거나 감압되지 않은 자연 그대로의 온도로서, 통상 약 1 기압 정도, 예를 들면, 약 740 mmg 내지 780 mmHg 정도의 압력을 상압으로 지칭한다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 습도가 그 결과에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상압 및 상온에서 별도로 조절되지 않은 습도에서 측정한 물성이다.
본 출원은, 기판에 대한 것이다. 본 출원의 기판은 기재층 및 상기 기재층상에 존재하는 스페이서 패턴을 포함할 수 있다.
본 출원에서는 상기 스페이서 패턴의 형태를 제어하는 것에 의해서 회절 현상 등의 광학적 결함이 없고, 광학 디바이스의 활성 영역을 최대한 확보하면서도 균일하고, 안정적으로 기판간의 간격을 유지할 수 있는 기판을 제공할 수 있다.
상기 기판이 회절 현상 등의 광학적 결함을 나타내는지 여부는, 상기 기판에 대한 LED(Light Emitting Diode) 투과광 분석을 통해서 확인할 수 있다. 상기 투과광 분석은, 지름(직경)이 약 3mm 수준인 원형 LED 광원을 사용하여, 550 nm의 파장의 광을 상기 기판에 투과시킨 후에 상기 투과된 광을 카메라로 수광하여 이미지를 얻고, 이 이미지를 흑백 이미지로 변환한 후에 상기 흑백 이미지의 백 이미지에 대해서 수행한다. 상기 백 이미지는, 상기 550 nm의 파장의 LED 광을 상기 기판에 30 cm 떨어진 거리에서 조사하여 투과시키고, 상기 기판을 투과한 광을 상기 기판에서 30 cm 떨어진 거리에서 카메라로 수광한 이미지를 흑백 이미지로 변환하여 얻은 이미지이다. 이러한 백 이미지를 얻는 방식은 실시예 항목에 자세히 기술한다.
상기 기판은, 상기 550 nm 파장의 LED 광의 투과광의 흑백 이미지의 백 이미지의 가로선, 세로선 및 좌우 대각선의 길이가 적정한 특성을 나타낼 수 있다. 상기 가로선, 세로선 및 좌우 대각선은 하나의 점에서 교차하고, 선간의 각도는 45도로 동일할 수 있다 또한, 상기 가로선, 세로선 및 좌우 대각선이 교차하는 하나의 점은 상기 백 이미지의 중심점일 수 있다. 중심점은 백 이미지를 상기 가로선과 세로선만으로 분할하였을 때에 나타나는 4개의 부분이 서로 실질적으로 동일한 면적으로 가지도록 하는 점이고, 상기에서 가로선과 세로선이 이루는 각도는 90도이다. 또한, 상기 길이는, 상기 투과광을 수광한 카메라에서의 백 이미지가 존재하는 부분의 픽셀의 수이고, 이는 무차원이다.
예를 들면, 상기 백 이미지의 가로선, 세로선 및 좌우 대각선의 길이의 표준 편차가 소정 범위 내일 수 있다. 예를 들면, 상기 표준 편차의 상한은, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5 또는 3 정도일 수 있고, 그 하한은, 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 또는 45 정도일 수도 있다. 상기 표준 편차는, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
본 명세서 용어 표준 편차는 특별히 달리 규정하지 않는 한, 다음과 같은 방식으로 계산한 값이다. 예를 들어, n개의 수치가 존재한다면, 우선 각 수치와 산술 평균의 차이의 제곱을 합산한다. 이어서 상기 합산값을 값을 (n-1)로 나눈 후, 그 값의 제곱근(square root)을 표준 편차로 규정한다. 예를 들어, 5, 6, 10 및 15의 표준 편차는 다음과 같이 구한다. 상기 값의 산술 평균은 9이고, 따라서 각 수치와 산술 평균의 차이의 제곱을 합산한 값으로서 62(=(5-9)2+(6-9)2+(10-9)2+(15-9)2)를 구한다. 이어서 62를 3(=n-1)으로 나눈 값(약 20.7)의 제곱근을 취하여, 해당 제곱근인 4.5를 표준 편차로 정의할 수 있다.
본 명세서에서 언급하는 평균 또는 평균값은 특별히 달리 규정하지 않는 한 산술 평균값이다.
상기 분석에서 상기 백 이미지의 가로선, 세로선 및 좌우 대각선의 길이의 평균(산술 평균)이 소정 범위 내에 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 길이의 평균의 하한은, 200, 220, 240, 260, 280 또는 300 정도일 수 있고, 그 상한은, 600, 580, 560, 540, 520, 500, 480, 460, 440, 420, 400, 380, 360, 340, 320, 300, 280, 260 또는 250 정도일 수 있다. 상기 길이의 평균은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
상기 분석에서 상기 백 이미지의 회절 면적 비율이 소정 범위 내일 수 있다. 상기에서 회절 면적 비율은, 상기 분석에서 기판을 투과한 LED 광을 수광하여 얻어진 백 이미지의 면적(A1)의 상기 LED 광의 백 이미지의 면적(A2)에 대한 비율(100×A1/A2)이다. 상기 LED 광의 백 이미지의 면적(A2)은, 상기 LED 광을 상기 기판을 투과시키지 않고, 직접 상기 카메라로 수광하여 얻어진 이미지를 흑백 이미지로 변환하였을 때의 백 이미지를 의미한다.
상기 회절 면적 비율(100×A1/A2)의 상한은, 300%, 280%, 260%, 240%, 220%, 200%, 180%, 160%, 140%, 120% 또는 115% 정도일 수 있고, 그 하한은, 100%, 110%, 120%, 130%, 140%, 150% 또는 160% 정도일 수 있다. 상기 회절 면적 비율은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
상기 분석에서 상기 회절 면적 비율(100×A1/A2)(A)의 상기 LED 투과광의 백 이미지의 가로선, 세로선 및 좌우 대각선의 길이의 평균(산술 평균)(L)에 대한 비율(A/L)의 하한은, 0.43, 0.44, 0.45, 0.46, 0.47, 0.48, 0.49, 0.5, 0.51, 0.52, 0.53 또는 0.54 정도일 수 있고, 그 상한은, 10, 8, 6, 4, 2, 1, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5 또는 0.45 정도일 수 있다. 상기 비율(A/L)의 단위는 %이다. 상기 비율은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
기판이 상기와 같은 특성을 나타내는 경우에 해당 기판은, 회절 현상 등의 광학적 결함을 나타내지 않는 것으로 평가할 수 있다. 이러한 기판은, 스페이서 패턴의 제어를 통해서 제공할 수 있다.
상기 기판에서 상기 기재층상에는 스페이서 패턴이 존재한다. 용어 스페이서 패턴은, 상기 기재층의 스페이서가 형성된 면을 관찰하였을 때에 확인되는 스페이서의 형성 형태를 의미한다. 이러한 스페이서의 패턴은 서로 구별되는 2개 이상의 스페이서에 의해서 형성될 수도 있고, 하나의 스페이서에 의해서 형성될 수도 있다.
상기 스페이서 패턴을 형성하는 스페이서의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 스페이서는 소위 볼 스페이서, 컬럼 스페이서 및/또는 격벽 스페이서일 수 있다.
스페이서로서, 격벽 스페이서를 적용하는 것에 의해 후술하는 바와 같은 다양한 스페이서 패턴의 구성을 통해서 광학 디바이스에서의 광학적 결함을 방지 및 해소하면서도 기판과 기판간의 간격을 보다 효과적이고, 안정적으로 목적하는 바와 같이 유지할 수 있다.
격벽 스페이서는 광학 디바이스의 내구성이나 기계적 물성 등을 확보하고, 기판과 기판간의 접착력을 확보하는 측면에서도 유리하며, 예를 들어 광학 디바이스를 곡선 형태로 구성하거나, 플렉서블한 디바이스를 구성하는 측면에서도 유리하다.
용어 격벽 스페이서는 공지된 바와 같이 격벽(partition wall) 형태의 스페이서를 의미한다.
광학 디바이스에서 우수한 광학 성능을 달성하기 위해서 상기 스페이서 패턴이 조절될 수 있다.
본 출원의 제 1 태양에 따른 스페이서 패턴은, 비선형 라인 스페이서를 포함할 수 있다. 이러한 비선형 라인 스페이서는, 상기 격벽 스페이서일 수 있다.
용어 라인 스페이서는, 상부에서 관찰(구체적으로 스페이서 패턴이 형성된 기재층의 표면을 상기 표면의 법선 방향을 따라서 관찰)한 때에 라인 형상을 나타내는 격벽 스페이서를 의미한다.
용어 비선형 라인 스페이서는, 상기 라인 형태에서 해당 라인의 양 끝을 연결하는 직선의 길이 보다 실제의 길이가 긴 라인 스페이서를 의미한다. 이러한 비선형 라인 스페이서의 예시적인 형태는 예를 들면, 도 1에 나타나 있다.
도 1에서 라인 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선은 L1의 점선으로 표시되어 있다.
상기 비선형 라인 스페이서는, 곡선 부위를 포함할 수 있다. 상기 비선형 라인 스페이서는 전체적으로 곡선으로 형성되어 있거나, 혹은 곡선 부위를 일부 포함할 수 있다.
상기 비선형 라인 스페이서는, 곡률이 서로 다른 2종 이상의 곡선 부위를 포함할 수도 있다.
상기 비선형 라인 스페이서의 곡선 부위는, 소정 범위의 곡률은 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 곡률의 하한은, 0R, 5R, 10R, 15R, 20R, 25R, 30R, 35R, 40R, 45R, 50R, 55R, 60R, 65R, 70R, 75R, 76R, 77R, 78R, 79R 또는 80R 정도일 수 있고, 그 상한은, 100R, 95R, 90R, 89R, 88R, 87R, 86R, 85R, 84R, 83R, 82R, 81R, 80R, 79R, 78R, 77R, 76R, 75R, 74R, 73R, 72R, 71R, 70R, 69R, 68R, 67R, 66R, 65R, 64R, 63R, 62R, 61R, 60R, 59R, 58R, 57R, 56R, 55R, 54R, 53R, 52R, 51R, 50R, 45R, 40R, 35R, 30R, 25R, 20R, 15R, 10R 또는 5R 정도일 수도 있다. 상기 곡률은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다. 본 명세서에서 곡률의 단위 R은, μm를 의미한다. 즉, 예를 들어, 곡률이 20R이라는 것은, 해당 곡률이 반지름이 20 μm인 원의 휜 정도라는 것을 의미한다.
상기 비선형 라인 스페이서는 하기 식 1의 L1/X가 소정 범위 내일 수 있다.
[식 1]
L1/X
식 1에서 L1은 상기 비선형 라인 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선의 길이이고, X는, 상기 길이 L1의 직선과 평행한 2개의 직선으로서, 좌측 및 우측 방향으로 가장 돌출되어 있는 상기 비선형 라인 스페이서의 부위와 접하는 2개의 직선간의 간격이다. 상기 식 1에서 L1 및 X는 동일한 단위를 가지며, 단위가 동일하다면, 그 단위의 종류에는 제한이 없다.
식 1을 확인하는 길이 L1의 직선 및 상기 직선과 평행하며, 성가 바선형 라인 스페이서의 좌측 및 우측 방향으로 가장 돌출되어 있는 부위와 접하는 2개의 직선은 도 1에 점선으로 예시적으로 표시되어 있다.
도 1에서 라인 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선은 L1의 점선으로 표시되어 있고, 상기 직선 L1과 평행하고, 스페이서의 좌측 돌출부에 접하는 직선은 LL1의 점선으로 표시되어 있으며, 상기 직선 L1과 평행하고, 스페이서의 우측 돌출부에 접하는 직선은 RL1의 점선으로 표시되어 있고, 직선 LL1과 RL1의 간격은 X로 표시되어 있다.
식 1의 L1/X의 하한은, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310 또는 320 정도일 수 있고, 그 상한은, 1000, 950, 900, 850, 800, 750, 700, 650, 600, 550, 500, 490, 480, 460, 440, 420, 400, 380, 360 또는 340 정도일 수도 있다. 상기 L1/X는, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
상기 비선형 라인 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선(식 1의 길이 L1의 직선)과 평행한 2개의 직선으로서, 상기 비선형 라인 스페이서의 좌측 및 우측 방향으로 가장 돌출되어 있는 부위와 접하는 2개의 직선간의 간격(식 1의 X)의 하한은, 10μm, 15μm, 20μm, 25μm, 30μm, 35μm, 40μm, 45μm, 50μm 또는 55μm 정도일 수 있고, 그 상한은, 200μm, 190 μm, 180 μm, 170 μm, 160 μm, 150 μm, 140 μm, 130 μm, 120 μm, 110μm, 100μm, 95μm, 90μm, 85μm, 80μm, 75μm, 70μm 또는 65μm 정도일 수도 있다. 상기 간격(X)은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
상기 비선형 라인 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선(식 1의 길이 L1의 직선)과 평행한 2개의 직선으로서, 상기 비선형 라인 스페이서의 좌측 및 우측 방향으로 가장 돌출되어 있는 부위와 접하는 2개의 직선간의 간격(식 1의 X)의 값은 평균값일 수 있다. 즉, 스페이서의 패턴이 복수의 비선형 라인 스페이서를 포함할 경우에, 상기 복수의 비선형 라인 스페이서의 전체의 상기 간격(식 1의 X)이 상기 기술한 수치 범위 내이거나, 혹은 상기 복수의 비선형 라인 스페이서의 전체의 상기 간격(식 1의 X)의 평균값이 상기 기술한 수치 범위 내일 수 있다.
본 명세서에서 언급하는 용어 평균 또는 평균값은 공지된 산술 평균을 의미한다.
상기 수치 범위가 평균값일 경우에 상기 간격(식 1의 X)들의 표준 편차의 상한은, 5, 4.5, 4, 3.5, 2.5 또는 2 정도일 수 있고, 그 하한은, 0, 0.5, 1, 1.5 또는 2일 수 있다. 상기 표준 편차는, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다. 상기에서 표준 편차의 정의는 전술한 바와 같다.
상기 비선형 스페이서들이 스페이서 패턴에 포함되는 경우에 그들간의 피치는 목적에 따라 적정 범위로 설계될 수 있다. 상기 비선형 라인 스페이서들간의 피치는, 비선형 라인 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선(식 1의 길이 L1의 직선)들간 피치이고, 이는 도 2에 예시적으로 설명되어 있다. 도 2에서 피치는 P로 표시되어 있다. 상기 비선형 라인 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선이 서로 평행하지 않은 경우에는, 그 직선간의 최단 거리(S)와 최장 거리의 평균(L), 즉 (S+L)/2를 피치로 규정할 수 있다.
상기 피치의 하한은, 100 μm, 150 μm, 200 μm, 250 μm, 300 μm 또는 350 μm 정도일 수 있고, 그 상한은, 600 μm, 550 μm, 500 μm, 450 μm 또는 400 μm 정도일 수도 있다. 상기 피치는, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
위와 같은 형태의 비선형 라인 스페이서로 스페이서 패턴을 구성함으로써 목적하는 효과를 효율적으로 달성할 수 있다.
상기 비선형 라인 스페이서의 설계 방식을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 3을 참조하여 설명한다. 상기 비선형 라인 스페이서를 설계하기 위해서 우선 도 3의 (a)에 나타난 바와 같이 정육각형이 규칙적으로 배치된 소위 허니컴 형태를 설계한다. 이 때 상기 정육각형의 한변의 길이는 목적하는 피치 등을 고려하여 정해질 수 있다. 그 후 라인 형태가 발생하도록 상기 정육각형에서 변을 제거하여 도 3의 (b)에 나타난 바와 같은 형태를 설계한다.
도 3의 (c)에 나타난 바와 같이 상기 라인 형태의 각 점들을 소정 불규칙도를 가지도록 이동시킨다. 도 3의 (c)에서는 각 점들의 이동이 점선 화살표로 표시되어 있다.
상기에서 소정 불규칙도를 가지도록 이동시킨다는 것을 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는, 도 3의 (c)의 라인 형태의 각 점들(도 4의 라인 형태에서 점선 원으로 표시된 점들) 중 하나의 라인에 속하는 점들 중에서 인접하는 2개의 점만을 그 점들을 연결하는 직선을 생략하고 표시한 것이다. 상기 2개의 점을 연결하는 직선의 길이를 P라고 할 때에 하나의 점이 존재하는 지점을 기준으로 상기 길이 P의 0.5배의 길이에 대하여 일정 비율이 되는 길이의 반지름을 가지는 원 영역을 지정하고, 그 영역 내에서 상기 하나의 점이 무작위적으로 이동할 수 있도록 프로그램을 셋팅하여 상기 점을 이동시킨다. 예를 들어, 도 4에서는 상기 길이 P의 0.5배의 길이인 0.5P의 길이의 반지름을 가지는 원 영역을 설정하고, 그 영역 내의 임의의 지점으로 상기 점이 이동하는 형태를 모식적으로 보여주고 있다. 이 때 상기 점이 이동되는 영역인 원 영역의 반지름이 0.5P인 경우에 상기 점은 100%의 불규칙도를 가지도록 이동한 것으로 정의한다. 즉, 상기 불규칙도는 상기 설정된 원 영역의 반지름의 길이에 따라서 정해진다. 구체적으로 상기 원 영역의 반지름의 길이를 kP(이 때 P는 상기 2개의 점을 연결하는 직선의 길이)라고 하면, 불규칙도는 100×(kP)/(0.5P)로 계산된다.
상기 kP에서 k는 상기 반지름의 길이에 따라서 정해지는 임의의 수이다. 예를 들어, 상기 반지름의 상기 직선 길이 P의 1/4배라면, 상기 k는 0.25가 되고, 상기 직선 길이 P의 1/2배라면, 상기 k는 0.5가 된다.
위와 같은 방식으로 한 라인에 속하는 모든 점을 소정 불규칙도를 가지도록 이동시키고, 이동된 선들을 다시 연결하는 것에 의해 상기 비선형 라인 스페이서를 설계할 수 있다.
상기 불규칙도의 하한은, 약 5%, 약 10%, 약 15%, 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 35%, 약 40%, 약 45%, 약 50%, 약 55%, 약 60%, 약 65%, 약 70%, 약 75%, 약 80%, 약 85% 또는 약 90% 정도일 수 있고, 그 상한은, 약 95%, 약 90%, 약 85%, 약 80%, 75% 또는 70% 정도일 수 있다. 상기 불규칙도는, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다. 상기 불규칙도가 커질수록 상기 회절 현상 등의 광학적 결함을 억제하는 효과는 커지는 경향이 있지만, 스페이서 패턴에 따라서 상기 불규칙도가 지나치게 커지면, 스페이서 패턴이 기판간의 간격을 유지하는 효율은 떨어지고, 기판 또는 상기 기판이 적용된 광학 디바이스의 외관 불량이 발생할 수 있다. 따라서, 스페이서의 패턴에 따라서 적절한 불규칙도가 선택될 수 있다.
비선형 라인 스페이서를 설계하는 과정에서 상기 점들의 이동과 함께 인접하는 점과 점을 연결하는 직선에 곡률을 부여할 수도 있으며, 이러한 곡률도 소정 불규칙도를 가지도록 수행될 수 있다. 직선에 곡률을 소정 불규칙도를 가지도록 부여한다는 것의 의미는 다음과 같다. 우선 프로그램에 곡률의 하한을 0R로 하고, 상한을 100R로 셋팅한다. 그 후, 불규칙도를 지정하고, 지정된 불규칙도를 상한으로 하여, 상기 하한(0R)과 상기 지정된 상한의 사이에서 임의의 곡률이 상기 직선에 부여되도록 프로그램을 셋팅하여 상기 곡률을 부여할 수 있다. 예를 들어, 80%의 불규칙도로 곡률을 부여하면, 0R 내지 100R의 범위 내에서 곡률의 하한을 0R로 하고, 곡률의 상한을 80R으로 하여, 0R 내지 80R의 범위 내에서 임의로 어느 한 값의 곡률을 가지도록 직선을 곡선화한다.
도 3의 (c)에서는 상기 곡선화 과정이 실선 화살표로 예시되어 있다.
상기 곡률을 부여하는 불규칙도의 범위도 목적에 따라 선택될 수 있다. 예를 들면, 상기 불규칙도의 하한은, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79% 또는 80% 정도일 수 있고, 그 상한은, 89%, 88%, 87%, 86%, 85%, 84%, 83%, 82%, 81%, 80%, 75%, 70%, 65%, 60% 또는 55% 정도일 수도 있다. 상기 불규칙도는, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
위와 같은 방식으로 스페이서들을 설계하는 수단은 특별히 제한되지 않고, 공지의 난수 좌표 프로그램, 예를 들면, Minitab, CAD, MATLAB, STELLA 또는 Excel 난수 좌표 프로그램 등을 사용할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 비선형 라인 스페이서를 포함하는 스페이서 패턴은, 상기 복수의 비선형 라인 스페이서들 중 인접하는 비선형 라인 스페이서를 연결하는 브릿지를 추가로 포함할 수 있다. 상기 브릿지 역시 격벽 라인 스페이서에 해당한다. 예를 들면, 2개의 라인 스페이서를 연결하고 있는 다른 라인 스페이서가 존재하는 경우에, 상기 3개의 라인 스페이서 중에서 가장 길이가 짧은 라인 스페이서가 브릿지로 정의될 수 있다.
이러한 형태의 스페이서의 패턴은, 도 5 및 6에 나타나 있다.
상기 브릿지는 하나 이상 존재할 수 있다.
상기 브릿지가 복수 존재하는 경우에는 예를 들면, 하기 식 2를 만족하도록 존재할 수 있다.
[식 2]
0 mm < G1 ≤ 0.4 × L1
식 2에서 G1은 인접하는 브릿지간의 간격(구체적으로는 인접하는 2개의 비선형 라인 스페이서의 간격 내에 존재하는 브릿지 중에서 인접하는 브릿지의 간격, 단위 mm)이고, L1은, 비선형 라인 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선의 길이(식 1의 L1과 동일(단위: mm))이다.
식 2에서 브릿지 간의 간격 G1을 구하는 방식은 비선형 라인 스페이서간의 피치를 구하는 방식과 동일하다. 즉, 상기 브릿지의 양끝을 잇는 직선간의 피치를 상기 간격으로 규정할 수 있다.
상기 브릿지가 존재하는 경우(예를 들면, 식 2를 만족하도록 브릿지가 존재하는 경우)에 해당 브릿지의 개수는 하기 식 3의 a가 소정 범위 내가 되도록 조절될 수 있다.
[식 3]
L1 × (m-1) = a × n
식 3에서 L1은 상기 비선형 라인 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선의 길이(단위: mm) 또는 그의 평균값(단위: mm)이고, m은 상기 비선형 라인 스페이서의 수이며, n은 브릿지의 수이다.
식 3을 만족하는 a의 하한은, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16 또는 18 정도일 수 있고, 그 상한은 20, 18, 16, 14, 12, 10, 8, 6, 5, 4 또는 3 정도일 수 있다. 상기 a는, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
다른 예시에서 상기 브릿지는 하기 식 4의 b가 소정 범위를 만족하도록 존재할 수도 있다.
[식 4]
0 mm < G1 ≤ b × L1
식 4에서 G1은 복수의 브릿지 중 인접하는 브릿지간의 간격이고, L1은, 비선형 라인 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선의 길이(단위: mm) 또는 그 평균값(단위: mm)이다.
식 4를 만족하는 b의 하한은, 0.001, 0.005, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04 또는 0.045 정도일 수 있고, 그 상한은, 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1, 0.09, 0.08, 0.07, 0.06, 0.05, 0.04, 0.03, 0.02 또는 0.015 정도일 수 있다. 상기 b는, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
식 4에서 브릿지 간의 간격 G1을 구하는 방식은 식 2의 경우와 동일하다. 또한, 상기 브릿지가 존재하는 경우(예를 들면, 식 4를 만족하도록 브릿지가 존재하는 경우)에 해당 브릿지의 개수는 하기 식 5의 f가 소정 범위 내가 되도록 조절될 수 있다.
[식 5]
L1 × (m-1) = f × n
식 5에서 L1은 상기 비선형 라인 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선의 길이(단위: mm) 또는 그의 평균값(단위: mm)이고, m은 상기 비선형 라인 스페이서의 수이며, n은 브릿지의 수이다.
식 5를 만족하는 f의 하한은, 0.01, 0.05, 0.1, 0.5, 1, 1.5, 2 또는 2.5 정도일 수 있고, 그 상한은, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4 또는 3 정도일 수도 있다. 상기 f는, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
상기 규칙에 따라서 브릿지를 배치하는 것에 의해서 목적하는 기판의 성능을 확보할 수 있다.
상기 브릿지는 직선 형태이거나, 혹은 곡률을 가지는 곡선 형태일 수 있으며, 곡선 부위와 직선 부위를 포함하는 형태일 수도 있다.
브릿지가 곡선 형태이거나, 곡선 부위를 포함하는 경우에 상기 곡선 형태 또는 곡선 부위의 곡률(예를 들면, 최대 곡률)의 하한은, 20R, 25R, 30R, 35R, 40R, 45R, 50R, 55R, 60R, 65R, 70R, 75R, 80R 또는 85R 정도일 수 있고, 그 상한은 90R, 85R, 80R, 75R, 70R, 65R, 60R, 55R, 50R, 45R, 40R, 35R, 30R 또는 25R 정도일 수도 있다. 상기 곡률(예를 들면, 최대 곡률)은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
브릿지가 형성된 스페이서 패턴도 전술한 방식으로 설계할 수 있으며, 그 예시적인 내용은 본 명세서의 실시예에 기재되어 있다.
본 출원의 제 2 태양에 따른 스페이서 패턴은, 복수의 라인 스페이서를 포함하고, 상기 복수의 라인 스페이서는, 하나 이상의 폐도형이 형성되도록 서로 교차하고 있는 형태일 수도 있다. 예를 들면, 상기 복수의 라인 스페이서는, 네트 형태를 이루도록 서로 교차하고 있을 수 있고, 이에 따라 상기 폐도형이 형성될 수 있다.
이러한 스페이서 패턴에서 상기 폐도형은 하나 또는 2개 이상의 복수로 형성될 수도 있다.
이 때 상기 폐도형 내지 네트 형태를 이루도록 교차하고 있는 라인 스페이서는, 전술한 제 1 태양의 비선형 라인 스페이서일 수도 있고, 상기와는 다른 형태의 라인 스페이서일 수도 있다.
이러한 형태의 스페이서 패턴은 도 7 내지 10 등에 예시되어 있다. 상기 중에서 도 7의 패턴은 상기 제 1 태양의 비선형 라인 스페이서가 교차되어 있는 형태이다.
상기 폐도형이 형성되는 스페이서 패턴의 하나의 태양에서, 상기 폐도형을 형성하는 복수의 라인 스페이서들의 교차점 중 적어도 일부의 교차점에서 상기 라인 스페이서는 곡선 형태일 수 있다(조건 1). 이러한 형태의 스페이서 패턴의 예시는 도 8 및 도 10 등에 나타나 있다. 상기에서 라인 스페이서는 상기 교차점 모두에서 곡선 형태일 수도 있고, 상기 교차점 중 적어도 일부에서 곡선 형태일 수 있다.
예를 들면, 상기 폐도형 중 하나의 폐도형의 모든 꼭지점(교차점) 중 상기 라인 스페이서가 곡선 형태를 이루는 꼭지점의 수의 비율의 하한은, 5%, 15%, 20% 또는 23% 정도일 수 있고, 그 상한은, 100%, 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, 40%, 30% 또는 20% 정도일 수 있다. 상기 비율은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
도 8에 나타나 있는 스페이서 패턴에서 형성되는 폐도형은 각각 4개의 꼭지점(라인 스페이서의 교차점)을 가지며, 그 중 1개의 꼭지점에서 접하는 라인 스페이서는 곡선 형태이다(즉, 상기 비율이 25%).
이러한 경우에 상기 곡선 형태의 곡률의 상한은, 70R, 65R, 60R, 55R 또는 50R 정도일 수 있고, 그 하한은, 30R, 35R, 40R, 45R 또는 50R 정도일 수 있다. 상기 곡률은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
상기 폐도형이 형성되는 스페이서 패턴의 하나의 태양에서, 상기 복수의 라인 스페이서들의 교차점 중 적어도 일부의 인접 교차점들을 연결하는 상기 라인 스페이서의 길이는 상기 인접 교차점들을 연결하는 직선의 길이보다 길 수 있다(조건 2). 즉, (인접 교차점을 연결하고 있는 라인 스페이서의 길이) > (상기 인접 교차점을 연결하는 가상의 직선의 길이)의 관계를 가질 수 있다.
이러한 형태의 스페이서 패턴의 예시는 도 7, 도 8 및 도 10 등에 나타나 있다.
예를 들면, 도 11을 참조하면, 각 폐도형의 인접하는 꼭지점(교차점)이 V1 및 V2로 표시되어 있고, 상기 교차점(V1, V2)을 연결하는 가상의 직선이 점선으로 표시되어 있다. 도 11에서 인접 교차점을 연결하고 있는 라인 스페이서의 길이는 상기 인접 교차점을 연결하는 가상의 직선의 길이 보다 길다.
조건 2를 만족하는 경우의 하나의 태양으로서, 상기 스페이서의 패턴에서 인접 교차점을 연결하는 라인 스페이서, 즉 상기 폐도형의 변을 이루는 라인 스페이서는 곡선 형태일 수 있다. 이러한 경우에 상기 곡선 형태의 곡률은 목적에 따라 조절되는 것으로 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 상기 곡률의 상한은, 95R, 90R, 85R, 80R, 75R, 70R, 65R, 60R, 55R 또는 50R 정도일 수 있고, 그 하한은, 5R, 10R, 15R, 20R, 25R, 30R, 35R, 40R, 45R, 50R, 55R, 60R, 65R, 70R, 75R, 80R, 85R 또는 90R 정도일 수 있다. 상기 곡률은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다. 상기와 같이 꼭지점에 곡선 형태를 형성하기 위해서는 후술하는 설계 방식이 적용된다.
상기 폐도형을 포함하는 스페이서 패턴에서 상기 폐도형은, 하기 식 6을 만족할 수 있다(조건 3). 다른 태양에서 상기 폐도형을 포함하는 스페이서 패턴에서 상기 폐도형은, 하기 식 6을 만족하지 않을 수도 있다(조건 4).
[식 6]
A ≠ 180×(n-2)/n
식 6에서 A는, 상기 폐도형을 이루는 교차점 중 인접하는 3개의 교차점에 의해서 형성되는 상기 폐도형의 내각이고, n은 상기 폐도형을 이루는 교차점의 수이다.
식 6에서 폐도형을 이루는 교차점 중 인접하는 3개의 교차점에 의해서 형성되는 폐도형의 내각은 상기 3개의 교차점을 직선으로 연결한 상태에서 구해지는 내각이다.
폐도형이 상기 식 6을 만족하는 경우는, 상기 폐도형을 이루는 꼭지점들을 직선으로 연결하여 형성되는 도형이 정다각형이 아닌 것을 의미하고(사각형의 경우, 정사각형 또는 직사각형이 아닌 것을 의미), 상기 식 6을 만족하지 않는 경우는, 상기 폐도형을 이루는 꼭지점들을 직선으로 연결하여 형성되는 도형이 정다각형인 것을 의미한다.
예를 들어, 도 12를 참조하면, 도 12의 (a)는, 상기 폐도형이 식 6을 만족하지 않는 경우이고, (b)는 식 6을 만족하는 경우이다.
조건 3 또는 4를 만족하는 태양에서 상기 내각(식 6의 A)의 하한은, 10도, 20도, 30도, 40도, 50도, 60도, 70도, 80도, 90도, 100도, 110도, 120도, 130도, 140도, 150도, 160도, 170도, 180도 또는 190도 정도일 수 있고, 그 상한은, 200도, 190도, 180도, 170도, 160도, 150도, 140도, 130도, 120도, 110도, 100도, 90도, 80도, 70도, 60도, 50도, 40도, 30도 또는 20도 정도일 수 있다. 상기 내각은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
폐도형을 포함하는 스페이서 패턴은, 상기 조건 1 내지 4 중 적어도 하나를 만족할 수 있다.
예를 들면, 상기 스페이서 패턴은, 적어도 상기 조건 1을 만족할 수 있다. 상기 조건 1을 만족하는 스페이서 패턴은 필요에 따라서 상기 조건 2를 추가로 만족할 수 있다.
예를 들면, 상기 스페이서 패턴은, 적어도 상기 조건 3을 만족할 수 있다. 상기 조건 3을 만족하는 스페이서 패턴은 필요에 따라서 상기 조건 2를 추가로 만족할 수 있다.
예를 들면, 상기 스페이서 패턴은, 상기 조건 1 및 2를 만족할 수 있다. 상기 조건 1 및 2를 만족하는 태양은 상기 조건 3 또는 4를 추가로 만족할 수 있다. 조건 1 내지 3을 만족하는 태양은 도 10에 예시되어 있고, 조건 1, 2 및 4를 만족하는 태양은, 도 8에 예시되어 있다.
예를 들면, 상기 스페이서 패턴은, 적어도 상기 조건 3을 만족할 수 있으며, 이러한 태양은, 도 9 및 10에 예시되어 있다.
예를 들면, 상기 스페이서 패턴은, 적어도 상기 조건 2 및 4를 만족할 수 있으며, 이러한 태양은, 도 7에 예시되어 있다.
하나의 예시에서 상기 폐도형을 포함하는 스페이서 패턴(조건 1 내지 4 중 하나 이상을 만족하는 패턴)에서 상기 폐도형의 변 중 마주보는 변은 같은 방향으로 휘어져 있을 수 있다(조건 5). 이러한 경우는 통상 상기 교차점의 수가 짝수인 경우지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 특히 상기 조건 1 및 2를 만족하는 태양, 특히 상기 조건 1, 2 및 4를 만족하는 태양을 상기와 같이 설계하는 것에 의해서 목적하는 효과를 보다 적절하게 만족시킬 수 있다.
조건 5를 만족하는 경우에 상기 같은 방향으로 휘어진 마주보는 변이 형성하는 곡선 형태의 라인 스페이서간의 곡률의 차이가 적정 범위 내에 있을 수 있다. 상기 곡률의 차이는 상기 마주보는 스페이서 중 어느 하나의 곡률을 R1으로 하고, 다른 하나의 곡률을 R2로 한 경우에 100×(R1-R2)/R2의 방식으로 계산된 값의 절대값이다. 이러한 곡률의 차이의 절대값의 상한은, 5%, 4.5%, 4%, 3.5%, 3%, 2.5%, 2%, 1.5%, 1% 또는 0.5% 정도일 수 있고, 그 상한은, 0% 정도일 수 있다. 상기 차이의 절대값은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
조건 5를 만족하는 경우에 상기 단일의 폐도형의 변을 이루는 꼭지점간의 직선 거리의 표준 편차의 상한은, 2, 1.5, 1, 0.5, 0.1 또는 0.05 정도일 수 있고, 그 하한은, 0일 수 있다. 상기 표준 편차는 절대값은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
조건 5를 만족하는 경우에 상기 스페이서의 패턴에서 인접 교차점을 연결하는 라인 스페이서, 즉 상기 폐도형의 변을 이루는 라인 스페이서는 곡선 형태일 수 있다. 이러한 경우에 상기 곡선 형태의 곡률은 목적에 따라 조절되는 것으로 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 상기 곡률의 상한은, 70R, 65R, 60R, 55R 또는 50R 정도일 수 있고, 그 하한은, 30R, 35R, 40R, 45R 또는 50R 정도일 수 있다. 상기 곡률은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
위와 같은 경우에 상기 곡선 형태의 라인 스페이서는 하나의 곡률 중심을 가지거나, 또는 상기 라인 스페이서를 기준으로 같은 방향에 곡률 중심을 형성하는 곡선 형태일 수 있다.
상기에서 라인 스페이서가 하나의 곡률 중심을 가진다는 것은, 상기 인접 꼭지점의 사이에서 상기 라인 스페이서의 휘어진 정도가 일정하고, 곡률 중심도 1개만 형성되는 경우를 의미한다.
라인 스페이서가 상기 라인 스페이서를 기준으로 같은 방향에 곡률 중심을 형성하는 곡선 형태라는 것은, 상기 곡률 중심이 1개만 형성되는 경우 및 상기 인접 꼭지점의 사이에서 상기 라인 스페이서의 휘어진 정도가 일정하지 않아서 곡률 중심이 2개 이상 존재하더라도 상기 복수의 곡률 중심이 상기 라인 스페이서를 기준으로 상기 라인 스페이서의 좌측, 우축, 상부 및 하부 중 어느 하나에 모두 존재하는 경우를 의미한다.
예를 들어, 도 13의 (a)의 경우는, 상기 하나의 곡률을 가지는 경우이다. 또한 도 13의 (b)는, 상기 인접 꼭지점의 사이에서 상기 라인 스페이서의 휘어진 방향이 달라서 형성된 2개의 곡률 중심이 라인 스페이서의 좌측 및 우축에 각각 하나씩 형성된 경우이다.
이러한 형태를 구성하는 것에 의해서 목적하는 효과를 보다 유리하게 확보할 수 있다.
상기 폐도형을 포함하는 스페이서 패턴(상기 조건 1 내지 5 중 하나 이상을 만족하는 패턴)에서 상기 네트 형태에서 단일의 폐도형을 이루는 교차점(즉, 폐도형의 꼭지점)의 수의 하한은, 3개, 4개, 5개 또는 6개일 수 있고, 그 상한은, 10개, 9개, 8개, 7개, 6개, 5개 또는 4개일 수도 있다. 상기 교차점(즉, 폐도형의 꼭지점)의 수는, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
폐도형을 포함하는 스페이서 패턴(상기 조건 1 내지 5 중 하나 이상을 만족하는 패턴)에서 인접 교차점간의 간격(예를 들면, 폐도형의 변을 이루는 2개의 교차점간의 간격)의 하한은, 100μm, 150μm, 200μm, 250μm, 300μm 또는 350μm 정도일 수 있고, 그 상한은, 1000μm, 950μm, 900μm, 850μm, 800μm, 750μm, 700μm, 650μm, 600μm, 550μm, 500μm, 450μm, 400μm 또는 350μm 정도일 수 있다. 상기 간격은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
폐도형을 포함하는 스페이서 패턴에서 상기 폐도형의 소정의 면적 관계를 가지도록 형성될 수 있다(조건 6).
예를 들어, 조건 6에서 상기 스페이서 패턴의 폐도형의 면적의 평균의 하한은, 0.01 mm2, 0.05 mm2, 0.1 mm2, 0.15 mm2, 0.2 mm2, 0.25 mm2, 0.3 mm2, 0.35 mm2, 0.4 mm2, 0.45 mm2, 0.5 mm2, 0.55 mm2, 0.6 mm2, 0.65 mm2, 0.7 mm2, 0.75 mm2, 0.8 mm2 또는 0.85 mm2 정도일 수 있고, 그 상한은, 2 mm2, 1.9 mm2, 1.8 mm2, 1.7 mm2, 1.6 mm2, 1.5 mm2, 1.4 mm2, 1.3 mm2, 1.2 mm2, 1.1 mm2, 1 mm2, 0.95 mm2, 0.9 mm2, 0.85 mm2, 0.8 mm2, 0.75 mm2, 0.7 mm2, 0.65 mm2, 0.60 mm2, 0.55 mm2, 0.50 mm2, 0.45 mm2, 0.4 mm2, 0.35 mm2, 0.3 mm2, 0.25 mm2 또는 0.2 mm2 정도일 수도 있다. 상기 면적의 평균은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다. 상기 면적의 평균은, 상기 스페이서 패턴에 포함되어 있는 모든 폐도형의 면적의 산술 평균이다. 상기 스페이서 패턴이 후술하는 설계 방식에 따라서 형성되는 경우에는 스페이서 패턴의 형성 로직에 의해서 상기 패턴에 존재하는 폐도형 중에서 임의적으로 선택된 일부의 폐도형에 대한 면적의 산술 평균을 상기 전체 폐도형의 면적의 산술 평균값으로 갈음할 수 있다. 예를 들어, 후술하는 설계 방식으로 형성된 상기 스페이서 패턴이 적어도 10,000개 이상의 폐도형을 포함하는 경우에 해당 폐도형 중 1%(100개)의 폐도형을 임의로 선택하여 각 폐도형의 면적의 산술 평균을 구하면, 상기 전체 폐도형의 면적의 산술 평균값으로 갈음할 수 있다.
폐도형의 면적의 평균값이 상기 범위인 경우에 상기 폐도형들의 면적의 표준 편차의 상한은, 4, 3.5, 3, 2.5, 2, 1.5, 1, 0.8, 0.6, 0.4, 0.2, 0.1, 0.08, 0.06 또는 0.04 정도일 수 있고, 그 하한은, 0, 0.01, 0.03, 0.05, 0.07, 0.09, 0.1 또는 0.15 정도일 수도 있다. 상기 표준 편차는, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
조건 6을 만족하는 스페이서 패턴에서 상기 패턴에 포함되는 폐도형 중 인접하는 9개의 폐도형의 면적의 평균값(산술 평균)이 일정 범위로 조절될 수 있다. 상기 인접하는 9개의 폐도형은, 스페이서 패턴에서 선택된 임의의 하나의 폐도형(중심 폐도형) 및 상기 폐도형을 직접 둘러싸고 있는 8개의 폐도형이다. 상기에서 폐도형을 직접 둘러싸고 있다는 것은, 상기 8개의 폐도형과 상기 중심 폐도형의 사이에 다른 폐도형이 존재하지 않는 경우를 의미한다.
상기 인접하는 9개의 폐도형을 선택하는 방식을 도 14를 참조로 설명한다. 도 14는 서로 교차하는 라인 스페이서에 의해 형성된 네트 형태에서의 폐도형을 포함하는 스페이서 패턴의 예시이고, 상기 패턴에서 각 폐도형은 순서대로 넘버링되어 있다. 도 14에서 넘버링되어 있는 폐도형 중에 상기 방식으로 선택된 9개의 폐도형은, 1, 2, 3, 11, 12, 13, 21, 22 및 23의 폐도형, 4, 5, 6, 14, 15, 16, 25, 26 및 27의 폐도형 또는 8, 9, 10, 18, 19, 20, 28, 29 및 30의 폐도형이다.
상기 인접하는 9개의 폐도형의 면적의 평균의 하한은, 0.01 mm2, 0.05 mm2, 0.1 mm2, 0.15 mm2, 0.2 mm2, 0.25 mm2, 0.3 mm2, 0.35 mm2, 0.4 mm2, 0.45 mm2, 0.5 mm2, 0.55 mm2, 0.6 mm2, 0.65 mm2, 0.7 mm2, 0.75 mm2, 0.8 mm2 또는 0.85 mm2 정도일 수 있고, 그 상한은, 2 mm2, 1.9 mm2, 1.8 mm2, 1.7 mm2, 1.6 mm2, 1.5 mm2, 1.4 mm2, 1.3 mm2, 1.2 mm2, 1.1 mm2, 1 mm2, 0.95 mm2, 0.9 mm2, 0.85 mm2, 0.8 mm2, 0.75 mm2, 0.7 mm2, 0.65 mm2, 0.60 mm2, 0.55 mm2, 0.50 mm2, 0.45 mm2, 0.4 mm2, 0.35 mm2, 0.3 mm2, 0.25 mm2 또는 0.2 mm2 정도일 수도 있다. 상기 면적의 평균은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
상기 인접하는 9개의 폐도형폐의 표준 편차의 상한은, 4, 3.5, 3, 2.5, 2, 1.5, 1, 0.8, 0.6, 0.4, 0.2, 0.1, 0.08, 0.06 또는 0.04 정도일 수 있고, 그 하한은, 0, 0.01, 0.03, 0.05, 0.07, 0.09, 0.1 또는 0.15 정도일 수도 있다. 상기 표준 편차는, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
조건 6을 만족하는 경우에 상기 9개의 인접하는 폐도형의 면적의 평균(A)에 대한 상기 전체 폐도형의 면적의 평균(B)의 비율(B/A)의 하한은, 0.5, 0.7, 0.9 또는 0.95일 수 있고, 그 상한은, 1.5, 1.4, 1.3, 1.2, 1.1 또는 1.05 정도일 수 있다. 상기 비율은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
상기 조건 6을 만족하는 스페이서 패턴은 상기 조건 1 내지 5 중 어느 하나 또는 2개 이상을 만족하는 스페이서 패턴일 수 있다.
상기 폐도형을 포함하는 스페이서 패턴은 다음의 방식으로 설계할 수 있다.
예를 들면, 도 8에 나타난 패턴을 형성하기 위해서는, 먼저 직선형 라인 스페이서로 도 15에 나타난 바와 같은 패턴을 형성하고, 해당 패턴의 각 폐도형의 변에 전술한 불규칙도를 주면서 곡률을 부여하는 방식으로 상기 변을 곡선화함으로써 원하는 패턴을 형성할 수 있다. 이 때 불규칙도는 목적하는 곡률을 감안하여 결정된다.
이러한 과정은 도 16에 나타나 있다. 도 16의 좌측 패턴은 상기 도 15의 패턴이고, 우측 패턴을 상기 패턴의 각 변에 곡률을 부여하는 예시이다. 곡률을 부여하여 변이 휘어지는 방향은 도 16에서 화살표로 표시되어 있다. 이 과정에서 하나의 꼭지점을 기준으로 그 꼭지점에 연결되는 양 변을 동일한 방향으로 휘어지게 하고, 이 때 곡률을 동일하게 부여하면 전술한 꼭지점에서 라인 스페이서가 곡선이 패턴도 얻을 수 있지만, 곡선을 부여하는 방식이 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들면, 도 7에 나타난 스페이서 패턴은, 도 1 및 2에 나타난 비선형 라인 스페이서의 패턴들을 2개 설계한 후에 설계된 2개의 패턴을 서로 크로스시켜서 설계할 수 있다. 도 1 및 2에 나타난 방식으로 설계된 라인 스페이서의 실제 사진은, 도 17에 나타나 있다.
예를 들면, 도 9에 나타난 스페이서 패턴은, 도 15와 같이 규칙적인 사각형을 포함하는 패턴을 형성한 후에 상기 패턴의 사각형의 각 꼭지점들을 전술한 불규칙도를 주는 방식(도 4에 예시된 방식)으로 이동시켜서 패턴을 재구성함으로써 목적하는 패턴을 형성할 수 있다.
이러한 경우에 주어지는 불규칙도의 하한은, 약 5%, 약 10%, 약 15%, 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 35%, 약 40%, 약 45%, 약 50%, 약 55%, 약 60%, 약 65%, 약 70%, 약 75%, 약 80%, 약 85% 또는 약 90% 정도일 수 있고, 그 상한은, 약 95%, 약 90%, 약 85%, 약 80%, 약 75% 또는 약 70% 정도일 수 있다. 상기 불규칙도는, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다. 상기 과정에서 불규칙도를 지나치게 크게 부여하면, 상기 조건 6을 만족하는 폐도형이 형성되기 어렵다.
예를 들면, 도 10에 예시된 스페이서 패턴은, 도 18에 나타난 바와 같이 정육각형 형태의 폐도형이 규칙적으로 배치된 소위 허니컴 패턴을 설계하고, 상기 정육각형 형태의 각 단일 폐도형의 변을 전술한 임의의 불규칙도를 주는 방식으로 곡선화하여 상기 패턴을 형성할 수 있다. 상기에서 최초 형태를 정육각형으로 예시하였으나, 그 형태가 반드시 정육각형이여야 하는 것은 아니고, 정삼각형, 정사각형 또는 정오각형 등 다른 형태도 적용될 수 있다. 필요한 경우에 상기 곡선화를 위한 불규칙도와 함께 상기 육각형의 각 꼭지점도 전술한 불규칙도를 부여하여 이동시킬 수도 있다. 도 19는 이러한 설계 방식의 예시이며, 도 19에서 꼭지점의 이동은 점선 화살표로 표시되어 있고, 곡선화는 실선 화살표로 표시되어 있다.
상기 곡선화를 위한 불규칙도의 하한은, 약 5%, 약 10%, 약 15%, 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 35%, 약 40%, 약 45%, 약 50%, 약 55%, 약 60%, 약 65%, 약 70%, 약 75%, 약 80%, 약 85% 또는 약 90% 정도일 수 있고, 그 상한은, 약 95%, 약 90%, 약 85%, 약 80%, 약 75% 또는 약 70% 정도일 수 있다. 상기 불규칙도는, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
상기 꼭지점의 이동을 위해 주어지는 불규칙도의 하한은, 약 5%, 약 10%, 약 15%, 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 35%, 약 40%, 약 45%, 약 50%, 약 55%, 약 60%, 약 65%, 약 70%, 약 75%, 약 80%, 약 85% 또는 약 90% 정도일 수 있고, 그 상한은, 약 95%, 약 90%, 약 85%, 약 80%, 약 75% 또는 약 70% 정도일 수 있다. 상기 불규칙도는, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
상기 과정에서 불규칙도를 지나치게 크게 부여하면, 상기 조건 6을 만족하는 폐도형이 형성되기 어렵다.
상기 스페이서 패턴(제 1 및 제 2 태양의 패턴)을 형성하는 라인 스페이서의 선폭과 높이는 목적에 따라서 제어되는 것으로서 특별히 제한되는 것은 아니다.
예를 들면, 상기 라인 스페이서의 높이의 하한은, 0.5 μm, 1 μm, 1.5 μm, 2 μm, 2.5 μm, 3 μm, 3.5 μm, 4 μm, 4.5 μm, 5 μm, 5.5 μm 또는 6 μm 정도일 수 있고, 그 상한은, 100 μm, 90 μm, 80 μm, 70 μm, 60 μm, 50 μm, 40 μm, 30 μm, 20 μm 또는 10 μm 정도일 수 있다. 상기 높이는, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
예를 들면, 상기 라인 스페이서의 선폭의 하한은, 2 μm, 4 μm, 6 μm, 8 μm, 10 μm, 12 μm 또는 14 μm 정도일 수 있고, 그 상한은, 200 μm, 180 μm, 160 μm, 140 μm, 120 μm, 100 μm, 80 μm, 60 μm, 40 μm 또는 20 μm 정도일 수도 있다. 상기 선폭은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
본 출원의 기판에서 기재층상에 형성되는 스페이서 패턴은, 모두 상기 제 1 태양 또는 제 2 태양의 스페이서 패턴일 수 있거나, 또는 상기 스페이서 패턴의 적어도 일부가 상기 제 1 또는 제 2 태양의 스페이서 패턴일 수 있다. 예를 들면, 상기 기재층상에 형성된 스페이서 패턴이 점유하는 전체 면적 중 상기 제 1 또는 제 2 태양의 스페이서 패턴의 면적의 비율의 하한은, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% 또는 95% 정도일 수 있고, 그 상한은, 100% 정도일 수 있다. 상기 비율은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다.
본 출원의 상기와 같은 스페이서 패턴은, 광학 디바이스의 활성 영역을 최대한 확보하면서도 상기 광학적 결함을 유발하지 않으면서 기판간의 간격을 균일하고 안정적으로 유지할 수 있다.
상기에서 활성 영역이란 일반적으로 상기 기재층의 전체 면적 중에서 상기 스페이서 패턴이 형성되지 않은 부분을 의미한다. 이러한 부분에 액정 물질 등의 광변조 물질이 존재하기 때문에, 광학 디바이스에서 상기 스페이서 패턴이 존재하지 않으면서 상기 액정 물질 등의 광변조 물질이 존재하는 영역이 상기 활성 영역이 될 수 있다.
예를 들면, 본 출원의 기판에서 전체 기판(기재층)의 면적 대비 스페이서 패턴이 차지하는 면적의 비율의 하한은, 0.5%, 1%, 1.5%, 2%, 2.5%, 3%, 3.5%, 4%, 4.5%, 5%, 5.5%, 6%, 6.5%, 7%, 7.5%, 8%, 8.5%, 9%, 9.5% 또는 10% 정도일 수 있고, 그 상한은, 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15% 또는 10% 정도일 수 있다. 상기 비율은, 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이거나, 또는 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과이거나, 또는 상기 기술한 상한 중 임의의 어느 한 상한의 이하 또는 미만이면서, 상기 기술한 하한 중 임의의 어느 한 하한의 이상 또는 초과인 범위 내에 있을 수 있다. 상기 면적은 본 명세서에서 개구율이라고 부를 수도 있다.
본 출원의 기판상의 스페이서 패턴은 상기 기술한 패턴 중 어느 일종이거나 2종 이상의 조합일 수 있으며, 상기 점유 면적이 달성되는 한 다른 종류의 스페이서나 다른 형태의 스페이서 패턴도 기판상에 존재할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 스페이서 패턴은 상기 격벽 스페이서와 함께 볼 스페이서를 포함할 수 있다. 이러한 볼 스페이서는 상기 격벽 스페이서에 부착되어 있거나, 혹은 그 내부에 매립되어 있을 수 있다. 상기 볼 스페이서는 업계에 공지된 통상적인 의미의 원형 스페이서이다.
상기 형태의 스페이서 패턴은 후술하는 방식으로 제작할 수 있고, 이에 의해 우수한 치수 균일성과 기재층에 대한 밀착성을 동시에 나타내는 스페이서 패턴을 형성할 수 있다. 다만, 상기 볼 스페이서는 본 출원의 필수 구성요소에는 해당하지 않는다.
상기 스페이서 패턴은, 예를 들면, 격벽 형태의 스페이서를 제작하는 것에 사용하는 통상적인 바인더를 적용하여 제조할 수 있다. 통상 격벽 형태의 스페이서는, 감광성 바인더로서, 자외선 경화형 화합물을 상기 화합물의 경화를 개시시키는 개시제 등과 혼합한 바인더를 패턴 노광하여 제조한다. 본 출원에서도 이러한 재료가 적용될 수 있다. 이러한 경우에 상기 자외선 경화형 화합물의 경화물이 상기 격벽을 형성할 수 있다. 자외선 경화형 화합물의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 아크릴레이트 계열 고분자 재료 또는 에폭시 계열의 고분자 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 업계에서는 격벽을 제작할 수 있는 다양한 종류의 바인더가 알려져 있다.
본 출원에서 볼 스페이서가 적용되는 경우에 그 볼 스페이서의 종류는 특별히 제한되지 않고, 공지의 볼 스페이서 중에서 적절한 종류가 선택되어 사용될 수 있다.
볼 스페이서의 구체적인 평균 입경의 범위는 특별히 제한되지 않고, 격벽의 치수에 따라 전술한 비율 범위를 만족하도록 하는 범위에서 평균 입경을 가질 수 있다.
상기 기술한 스페이서 패턴은 블랙 패턴이거나, 투명 패턴일 수 있다.
본 명세서에서 언급하는 용어 투명은, 적어도 일정 수준 이상의 투과율을 가지는 경우를 의미한다. 예를 들면, 용어 투명은, 투과율이 대략 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상 또는 90% 이상인 경우를 의미한다. 상기 투명 상태의 투과율의 상한은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 약 100% 이하 또는 약 99% 이하 정도일 수 있다. 상기 투과율은 가시광에 대한 투과율이고, 예를 들면, 약 380 nm 내지 700 nm의 범위 내의 파장 중 어느 한 파장에 대한 투과율이거나, 상기 범위 내의 광 전체에 대한 평균 투과율일 수 있다.
용어 블랙 스페이서 패턴은, 그 광학 밀도(Optical Density)가 1.5 내지 4의 범위 내로 측정되는 패턴을 의미할 수 있다. 상기 광학 밀도는, 상기 스페이서 패턴에 대한 투과율(transmittance, 단위: %) 또는 그와 동일한 성분을 포함하는 층의 투과율(transmittance, 단위: %)을 측정한 후에 이를 광학 밀도의 수식(광학 밀도= -log10(T), T는 상기 투과율)에 대입하여 구할 수 있다. 상기에서 스페이서 패턴과 동일한 성분을 포함하는 층은, 예를 들면, 코팅, 증착 또는 도금 등의 방식으로 형성할 수 있다. 이 때, 상기 형성되는 층의 두께는, 약 12 μm 정도일 수 있다. 예를 들면, 블랙 스페이서 패턴의 범주에는, 그와 동일한 성분으로 형성되는 상기 두께 약 12 μm 정도의 층의 광학 밀도가 상기 언급한 범위에 있거나, 실제 스페이서 패턴의 광학 밀도가 상기 범위에 있거나, 상기 두께 약 12μm 정도의 층의 광학 밀도를 실제 블랙 스페이서 패턴의 두께를 감안하여 환산한 수치가 상기 범위에 있는 경우가 포함될 수 있다.
블랙 또는 투명 스페이서 패턴을 형성할 수 있는 재료는 다양하게 공지되어 있고, 본 출원에서는 이러한 공지의 재료를 모두 적용할 수 있다..
예를 들면, 상기 블랙 스페이서 패턴은, 예를 들면, 통상적으로 스페이서의 형성에 적용되는 상기 기술한 재료(예를 들면, 전술한 바인더 등)에 블랙을 구현할 수 있는 성분(암색화 재료)을 추가하여 제작할 수 있다.
따라서, 상기 스페이서 패턴은, 암색화가 가능한 안료 또는 염료 등을 포함할 수 있으며, 구체적으로는 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물, 카본 블랙, 흑연, 아조계 안료, 프탈로시아닌 안료 또는 탄소계 물질 등을 포함할 수 있다. 상기에서 적용될 수 있는 암색화 재료로서, 금속 산화물로는, 크롬 산화물(CrxOy 등) 또는 구리 산화물(CuxOy 등) 등이 예시될 수 있으며, 금속 산질화물로는 알루미늄 산질화물(AlxOyNz 등) 등이 예시될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 탄소계 물질로는, 탄소 나노튜브(CNT), 그래핀, 활성탄(activated carbon)과 같은 다공성 탄소 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들면, 상기 재료(ex. 탄소계 재료)를 전술한 바인더에 배합한 후에 경화시키거나, 적절한 방식으로 재료 자체를 증착 또는 도금 등에 적용함으로써 상기 블랙 스페이서 패턴을 제작할 수 있다.
본 출원에서 사용할 수 있는 안료 또는 염료 등의 종류는 상기에 제한되지 않으며, 목적하는 암색화(광학 밀도) 등에 따라 적정 종류가 선택될 수 있고, 그 비율도 상기 암색화 등을 고려하여 선택할 수 있다.
상기 기판의 기재층으로는, 특별한 제한 없이, 예를 들면, LCD(Liquid Crystal Display)나 OLED(Organic Light Emitting Device) 등과 같은 공지의 광학 디바이스의 구성에서 기판으로 사용되는 임의의 기재층이 적용될 수 있다. 예를 들면, 기재층은 무기 기재층이거나 유기 기재층일 수 있다. 무기 기재층으로는 글라스(glass) 기재층 등이 예시될 수 있고, 유기 기재층으로는, 다양한 플라스틱 필름 등이 예시될 수 있다. 플라스틱 필름으로는 TAC(triacetyl cellulose) 필름; 노르보르넨 유도체 등의 COP(cyclo olefin copolymer) 필름; PMMA(poly(methyl methacrylate) 등의 아크릴 필름; PC(polycarbonate) 필름; PE(polyethylene) 또는 PP(polypropylene) 등의 폴리올레핀 필름; PVA(polyvinyl alcohol) 필름; DAC(diacetyl cellulose) 필름; Pac(Polyacrylate) 필름; PES(poly ether sulfone) 필름; PEEK(polyetheretherketon) 필름; PPS(polyphenylsulfone) 필름, PEI(polyetherimide) 필름; PEN(polyethylenemaphthatlate) 필름; PET(polyethyleneterephtalate) 필름; PI(polyimide) 필름; PSF(polysulfone) 필름 또는 PAR(polyarylate) 필름 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원에서 상기 기재층의 두께는 특별히 제한되지 않고, 용도에 따라서 적정 범위가 선택될 수 있다.
본 출원의 기판은, 상기 기재층과 스페이서 패턴에 추가로 광학 디바이스의 구동에 요구되는 다른 요소를 포함할 수 있다. 이러한 요소는 다양하게 공지되어 있으며, 대표적으로는 전극층 등이 있다. 일 예시에서 상기 기판은, 상기 기재층과 상기 스페이서 패턴의 사이에 전극층을 추가로 포함할 수 있다. 전극층으로는, 공지의 소재가 적용될 수 있다. 예를 들면, 전극층은, 금속 합금, 전기 전도성 화합물 또는 상기 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 이러한 재료로는, 금 등의 금속, CuI, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZTO(Zinc Tin Oxide), 알루미늄 또는 인듐이 도핑된 아연 옥사이드, 마그네슘 인듐 옥사이드, 니켈 텅스텐 옥사이드, ZnO, SnO2 또는 In2O3 등의 산화물 재료나, 갈륨 니트라이드와 같은 금속 니트라이드, 아연 세레나이드 등과 같은 금속 세레나이드, 아연 설파이드와 같은 금속 설파이드 등이 예시될 수 있다. 투명한 정공 주입성 전극층은, 또한, Au, Ag 또는 Cu 등의 금속 박막과 ZnS, TiO2 또는 ITO 등과 같은 고굴절의 투명 물질의 적층체 등을 사용하여서도 형성할 수 있다.
전극층은, 증착, 스퍼터링, 화학 증착 또는 전기화학적 수단 등의 임의의 수단으로 형성될 수 있다. 전극층의 패턴화도 특별한 제한 없이 공지의 방식으로 가능하며, 예를 들면, 공지된 포토리소그래피나 새도우 마스크 등을 사용한 공정을 통하여 패턴화될 수도 있다.
본 출원의 기판은 또한 상기 기재층과 스페이서 패턴상에 존재하는 배향막을 추가로 포함할 수 있다.
다른 예시적인 본 출원의 기판은, 기재층; 상기 기재층상에 존재하는 상기 스페이서 패턴; 및 상기 기재층과 스페이서 패턴상에 형성된 배향막을 포함할 수 있다.
상기 기재층과 스페이서 패턴상에 형성되는 배향막의 종류도 특별히 제한되지 않고, 공지의 배향막, 예를 들면, 공지의 러빙 배향막 또는 광 배향막이 적용될 수 있다.
상기 배향막을 기재층과 스페이서 패턴상에 형성하고, 그에 대한 배향 처리를 수행하는 방식도 공지의 방식에 따른다.
일 예시에서 상기 기판은, 추가 구성으로서 보호 필름을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 기판은, 상기 기재층의 스페이서 패턴이 형성된 면에 부착된 보호용 점착 필름을 추가로 포함할 수 있다. 상기와 같은 구성에서 점착 필름으로는 특별한 제한 없이 공지의 보호용 점착 필름이 사용될 수 있다.
상기와 같은 본 출원의 기판은, 광학 디바이스에 적용되어서 불필요한 회절(diffraction) 현상 등을 유발하지 않고, 균일하고, 우수한 광학 성능을 확보할 수 있다.
본 출원은 또한, 상기 기판을 사용하여 형성한 광학 디바이스에 대한 것이다.
본 출원의 예시적인 광학 디바이스는, 상기 기판 및 상기 기판과 대향 배치되어 있고, 상기 기판의 스페이서에 의해 상기 기판과의 간격이 유지된 제 2 기판을 포함할 수 있다.
상기 광학 디바이스에서 2개의 기판의 사이의 간격에는 광변조층이 존재할 수 있다. 본 출원에서 용어 광변조층에는, 입사된 광의 편광 상태, 투과율, 색조 및 반사율 등의 특성 중에서 적어도 하나의 특성을 목적에 따라 변화시킬 수 있는 공지의 모든 종류의 층이 포함될 수 있다.
예를 들면, 상기 광변조층은, 액정 물질을 포함하는 층으로서, 전압, 예를 들면 수직 전계나 수평 전계의 온오프(on-off)에 의하여 확산 모드와 투과 모드 사이에서 스위칭되는 액정층이거나, 투과 모드와 차단 모드 사이에서 스위칭되는 액정층이거나, 투과 모드와 칼라 모드에서 스위칭되는 액정층 또는 서로 다른 색의 칼라 모드 사이를 스위칭하는 액정층일 수 있다.
상기와 같은 작용을 수행할 수 있는 광변조층, 예를 들면, 액정층은 다양하게 공지되어 있다. 하나의 예시적인 광변조층으로는 통상적인 액정 디스플레이에 사용되는 액정층의 사용이 가능하다. 다른 예시에서, 광변조층은 다양한 형태의 소위 게스트 호스트 액정층(Guest Host Liquid Crystal Layer), 고분자 분산형 액정층(Polymer Dispersed Liquid Crystal), 화소 고립형 액정층(Pixcel-isolated Liquid Crystal), 부유 입자 디바이스(Suspended Particle Deivice) 또는 전기변색 디스플레이(Electrochromic device) 등일 수도 있다.
상기에서 고분자 분산형 액정층(PDLC)은 소위 PILC(pixel isolated liquid crystal), PDLC(polymer dispersed liquid crystal), PNLC(Polymer Network Liquid Crystal) 또는 PSLC(Polymer Stablized Liquid Crystal) 등을 포함하는 상위 개념이다. 고분자 분산형 액정층(PDLC)은, 예를 들면, 고분자 네트워크 및 상기 고분자 네트워크와 상분리된 상태로 분산되어 있는 액정 화합물을 포함하는 액정 영역을 포함할 수 있다.
상기와 같은 광변조층의 구현 방식이나 형태는 특별히 제한되지 않으며, 목적에 따라서 공지된 방식을 제한 없이 채택할 수 있다.
또한, 상기 광학 디바이스는 필요한 경우 추가적인 공지의 기능성층, 예를 들면, 편광층, 하드코팅층 및/또는 반사 방지층 등도 추가로 포함할 수 있다.
본 출원은 스페이서 패턴을 포함하는 기판을 제공한다.
본 출원에서는 다양한 광학 디바이스에 적용되어, 회절(diffraction) 현상 등을 포함한 광학적 결함을 유발하지 않고, 활성 영역을 최대한 확보하면서도 균일하고, 안정적으로 기판간의 간격을 유지할 수 있는 기판을 제공할 수 있다. 본 출원에서는 또한 상기 기판을 포함하는 광학 디바이스를 제공할 수 있다.
도 1 및 2는 본 출원의 예시적인 스페이서 패턴에 대한 도면이다.
도 3는 도 17의 스페이서 패턴을 형성하는 과정을 보여주는 예시적인 도면이다.
도 4는 본 출원의 스페이서 패턴을 형성하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 5 내지 7은 본 출원의 예시적인 스페이서 패턴에 대한 도면이다.
도 8은 본 출원의 예시적인 스페이서 패턴에 대한 도면이다.
도 9는 본 출원의 예시적인 스페이서 패턴에 대한 도면이다.
도 10은 본 출원의 예시적인 스페이서 패턴에 대한 도면이다.
도 11은 조건 2를 만족하는 스페이서 패턴을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 12는 조건 3 또는 4 를 만족하는 스페이서 패턴을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 13은, 조건 5의 설명을 위한 예시적인 도면이다.
도 14는 본 출원의 예시적인 스페이서 패턴의 폐도형의 면적을 계산하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 15은 비교예의 스페이서 패턴에 대한 도면이다.
도 16은, 스페이서 패턴을 형성하기 위한 곡선화 과정의 예시이다.
도 17은 본 출원의 예시적인 스페이서 패턴에 대한 도면이다.
도 18은 도 10의 스페이서 패턴을 형성하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 19는 스페이서 패턴을 형성하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 20은 본 출원의 기판에 대해서 수행되는 회절 테스트를 모식도으로 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 백 이미지의 회절 패턴의 크기를 측정하는 방식을 보여주는 도면이다.
도 22는 비교예의 스페이서 패턴에 대한 도면이다.
도 23은 비교예의 스페이서 패턴에 대한 도면이다.
도 24 내지 도 27은 실시예에 대해서 수행한 회절 테스트의 결과이다.
도 28 내지 도 31은 비교예에 대해서 수행한 회절 테스트의 결과이다.
이하 실시예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
1. 기판의 회절(diffraction) 패턴 분석(LED 광의 투과광 분석)
실시예 또는 비교예에서 제조된 기판(기재층/ITO(Indium Tin Oxide) 전극층/스페이서 패턴의 구조)에 대해서 각각 회절 패턴을 분석하였다. 회절 패턴의 분석은, 가로 및 세로의 길이가 각각 100 mm인 기판에 대해서 수행하였다.
상기 분석을 진행하는 과정을 모식적으로 표시하면 도 20과 같다.
도 20과 같이 원형 LED 광원(100)과 상기 광원으로부터의 광을 수광할 수 있는 카메라(200)를 약 60 cm의 간격으로 배치하였다. 그 후 상기 광원(100)과 카메라(200)의 사이에 상기 기판(10)을 배치하였다. 기판(10)은 도 20에 나타난 바와 같이 광원(100) 및 카메라(200) 각각에 대하여 30 cm의 거리를 가지도록 배치하였다.
광원(100)이 상기 기판(10)의 중심(무게 중심)에 광을 조사하도록 배치하였고, 카메라(200)는 상기 기판(10)이 없는 경우에 광원(100)에서 조사되는 광이 직접 입사될 수 있는 위치에 배치하였다. 또한, 기판(10)은 스페이서가 형성된 면이 광원(100)의 방향을 향하도록 배치하였다.
상기 광원(100)은 약 550 nm 정도의 파장의 광을 조사하는 LED(Light Emitting Diode) 광원(100)으로서, 직경이 약 3 mm 정도인 원형 형태였다. 카메라(200)로는 Nikon사의 제품(제품명: COOLPIX S8200)을 사용하였다.
상기 상태에서 광원(100)에서 기판(10)을 향해서 광을 조사하고, 기판(10)을 투과한 광에 의한 이미지를 카메라(200)에 기록하였다. 이 때 카메라(200)의 촬영 모드는 풍경 모드로 하였다.
Image J 프로그램(ImageJ bundled with 64-bit Java 1.8.0_172)을 사용하여 기록된 이미지(분석 대상 이미지)를 흑백 이미지로 변경하였다.
수광된 광을 분석하기 위해서 Image J 프로그램의 Threshold 기능을 사용하였다. 기판이 없는 상태에서 도 20의 LED 광원(100)으로 광을 조사하여 카메라(200)로 수광한 이미지를 흑백 이미지로 변경한 것에서의 백 이미지를 기준 이미지(Refernce image)로 하였다. 상기 기준 이미지의 변경 시에 Image J 프로그램의 Threshold 기능을 통해 자동 지정된 threshold값을 다른 이미지의 분석 시에도 동일하게 입력하였다.
얻어진 이미지(분석 대상 이미지를 흑백 이미지로 변경한 이미지)에 대해서 도 21에 나타난 바와 같이 가로선(L1) 및 세로선(L2)과 상기 가로선(L1) 및 세로선(L2)에 의해 형성되는 각도(90도)를 이등분하는 방향으로 2개의 대각선(L3 및 L4)을 지정하고, 각 선을 따라서 백 이미지의 픽셀의 길이를 구하고, 또한 백 이미지의 면적을 구하였다.
도 21은 상기 흑백 이미지를 모식적으로 표시한 것이고, 도 21에서 B로 표시된 부분은 상기 흑백 이지미의 흑색 영역이고, W로 표시된 부분은 백색 영역(백 이미지)이다.
상기 백 이미지의 픽셀의 길이는, 백 이미지가 존재하는 부분의 픽셀의 수이고, 이는 무차원이다. 즉, 상기에서 가로선(L1), 세로선(L2) 및 대각선(L3, L4)의 픽셀 길이는 각각 상기 가로선(L1), 세로선(L2) 및 대각선(L3, L4)이 점유하는 영역의 픽셀의 수이다.
상기 가로선(L1)의 길이는 흑백 이미지의 수직 방향으로 상기 백 이미지의 중심을 지나는 선의 길이이고, 세로선(L2)의 길이는 흑백 이미지의 수평 방향으로 상기 백 이미지의 중심을 지나는 선의 길이이다. 상기 가로선(L1)과 세로선(L2)이 교차하는 지점(중심점)은, 상기 가로선(L1)과 세로선(L2)에 의해 분할되는 백 이미지의 4개의 영역이 서로 실질적으로 동일한 면적을 가질 수 있는 위치로 설정하였다. 또한, 상기 좌우 대각선(L3, L4)은 상기 백 이미지의 중심점을 지나면서, 상기 세로선(L2) 및 가로선(L1) 각각과 45도를 이루는 방향이다. 즉, 상기 가로선(L1), 세로선(L2) 및 대각선(L3, L4) 방향은 각각 서로 45도를 이루고 있다.
위와 같은 방식으로 구해진 분석 대상 이미지의 흑백 이미지에서의 백 이미지의 면적과 기준 이미지의 백 이미지의 면적의 편차가 적을수록 회절 현상이 적다는 것을 의미한다.
상기 기술한 바와 같이, 기준 이미지는, 기판(10)이 없는 상태에서 LED 광원(100)으로 광을 조사하여 카메라(200)로 수광한 이미지를 흑백 이미지로 변경하여 얻어지는 백 이미지이기 때문에, 그 이미지의 면적은 본 명세서의 LED 광의 흑백 이미지의 백 이미지의 면적(A2)이다.
하기 표에서는, 상기 기준 이미지인 백 이미지의 면적(A2)를 100%로 본 경우에의 분석 대상 이미지, 즉 기판에 LED 광을 투과시켜서 얻은 흑백 이미지에서의 백 이미지의 면적(A1)(광원 면적 대비 면적 비율(단위: %))을 기재하였으며, 그들의 비율(A1/A2)도 함께 기재하였다.
위와 같은 방식으로 구해진 분석 대상 이미지의 흑백 이미지에서의 백 이미지에 대해서 구해진 상기 4개의 선(L1 내지 L4)의 길이의 표준 편차가 50 이하인 경우에 회절 현상이 적다고 평가할 수 있다.
2. 광학 밀도의 평가
광학 밀도는, 다음의 방식으로 측정한 결과이다. 투명한 PET(poly(ethylene terephthalate)) 기재 필름상에 투명층(ITO(indium tin oxide)층)이 형성된 적층체의 상기 투명층상에 스페이서 패턴 제조용 경화성 조성물을 도포하고 자외선을 조사(파장: 약 365 nm, 자외선 조사량: 2,200 mJ/cm2 내지 4,400 mJ/cm2)하여 경화시켜 두께가 6 μm 정도인 층을 형성한다. 본 명세에서 두께는 Optical Profiler 측정 장비(제조사: Nano System, 상품명: Nano View-E1000)를 사용하여 측정한 값이다. 이어서 상기 형성된 층의 투과율과 광학 밀도를 측정 장비(제조사: x-rite, 상품명: 341C)를 이용하여 측정한다. 상기 측정 장비는 가시 광선 파장 범위(400 내지 700 nm) 내의 광에 대한 투과율(transmittance, 단위: %)(T)을 측정하고, 그를 통해 광학 밀도(D)를 구해주는 장비이고, 상기 광학 밀도는, 측정된 투과율(T)을 수식(광학 밀도(OD) = -log10(T), T는 상기 투과율)에 대입하여 해당 두께(6 μm)에 대하여 구한다.
3. 격벽의 높이 및 선폭 측정
이하에서 기재하는 스페이서의 높이는 측정 장비(Optical profiler, Nano System社, Nano View-E1000)를 사용하여 확인하였다. 스페이서의 선폭은, 광학 현미경(Olympus BX 51)을 이용하여 확인하였다.
실시예 1.
스페이서 패턴의 설계
도 8과 같은 스페이서의 네트 패턴은 다음의 방식으로 설계하였다. 우선 도 15와 같은 형태의 스페이서의 네트 패턴을 형성하였다. 도 15의 패턴의 형태는, 일정한 간격으로 배치된 직선 패턴이 크로스되어 형성되는 패턴으로서, 각 단일 폐도형인 사각형이 한변의 길이가 약 350 μm 수준인 정사각형인 패턴이다. 이어서 상기 폐도형인 정사각형의 각 변을 약 50R 정도의 곡률을 가지는 곡선으로 변경하였다. 곡률 부여 시에 상기 정사각형의 마주보는 2개의 변은 같은 방향으로 휘어지도록 하였으며, 그 결과 하나의 폐도형의 하나의 꼭지점은 다른 폐도형의 꼭지점과 접하는 부분에서 곡선 형태를 가지고, 나머지 3개의 꼭지점은 다른 폐도형의 꼭지점과 접하는 부분에서 곡선 형태가 형성되지 않았다.
상기 스페이서의 설계는 난수 좌표 프로그램인 Minitab을 이용하여 수행하였고, 이하 모든 실시예에서 동일한 프로그램을 이용하였다.
설계 결과 최종적으로 형성된 스페이서 패턴의 개구율은 약 8% 정도였다. 최종적으로 형성된 폐도형의 각 꼭지점의 거리는, 상기 정사각형의 변과 같은 값이었다.
기판 등의 제조
스페이서 패턴 제조용 경화성 조성물은 다음의 방식으로 제조하였다. 컬럼 스페이서의 제조에 통상적으로 적용되는 바인더로서, 자외선 경화형 아크릴레이트 화합물, 중합 개시제 및 분산제를 포함하는 바인더에 볼 스페이서를 혼합하여 상기 조성물을 제조하였다. 이 때 볼 스페이서로는, 평균 입경이 6μm 정도인 블랙 볼 스페이서를 사용하였다. 상기 볼 스페이서는, 상기 바인더 중량(아크릴레이트 화합물, 개시제 및 분산제 등의 합계 중량) 100 중량부 대비 약 2.5 중량부로 배합하였다. 상기 볼 스페이서는 블랙 볼 스페이서이고, 상기 경화성 조성물에는 암색화 재료로서, 카본 블랙(carbon black)이 대략 3.5 중량%의 비율로 배합되어 있었다. 상기 제조된 조성물의 광학 밀도(OD: Optical Density)를 전술한 방식으로 확인한 결과 대략 6 μm의 두께를 기준으로 약 0.9 정도였다. 표면에 비결정질의 ITO(Indium Tin Oxide) 전극층이 형성된 일축 연신 PET(poly(ethylene terephthalate)) 필름의 상기 전극층상에 상기 조성물을 약 2 mL 내지 3 mL 정도 적가(dropping)하고, 마스크를 매개로 자외선을 조사하여 상기 경화성 조성물층을 경화시켰다(자외선 조사량: 14,400 mJ/cm2). 마스크로는 통상적인 포토마스크로서, 상기 설계된 스페이서 패턴과 같은 형태의 개구부가 형성된 마스크를 사용하였다.
자외선 조사 후에 미경화된 경화성 조성물을 제거(현상)하여 도 3에 나타난 바와 같은 스페이서 패턴을 형성하였다. 형성된 스페이서 패턴은 설계된 것과 같은 형태를 가졌으며, 선폭은 약 15 μm 정도였고, 높이는 약 6 μm 정도였다. 또한 개구율(기판 전체 면적 대비 스페이서 패턴의 점유 면적의 백분율)은 약 8 % 정도였다. 상기 제조된 기판을 사용하여 공지의 방식으로 광학 디바이스를 제조하였다. 구체적으로는 상기 기판의 스페이서 패턴에 액정 물질을 투입하고, 상기 기판과 대향하여 제 2 기판을 상기 기판의 스페이서 패턴상에 부착하여 광학 디바이스를 제조하였다. 이러한 광학 디바이스에서는 상기 2개의 기판간의 간격이 안정적으로 유지되었고, 상기 기판 간격의 불균일 등으로 인한 외관 불량이 관찰되지 않았다.
비교예 1
도 22와 같이 직선 형태의 라인 스페이서가 약 350 μm 정도의 간격으로 규칙적으로 배치된 형태의 스페이서 패턴을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기판을 제조하였다. 상기 라인 스페이서의 선폭과 높이 및 개구율은 실시예 1과 동일하게 하였다. 이러한 비교예 1의 기판을 사용하여 실시예 1과 같은 방식으로 광학 디바이스를 제조하였다. 제조된 광학 디바이스에서는 상기 2개의 기판간의 간격이 안정적으로 유지되었고, 상기 기판 간격의 불균일 등으로 인한 외관 불량이 관찰되지 않았다.
실시예 2.
스페이서 패턴의 설계
도 7과 같은 형태의 스페이서 패턴을 형성하기 위해서 우선 도 17과 같은 형태의 비선형 라인 스페이서의 패턴을 형성하였다.
상기 도 17의 패턴은 다음의 방식으로 설계하였다. 도 17은 스페이서 패턴을 광학 현미경으로 촬영한 것이다(배율: x10). 상기 스페이서 패턴의 설계를 위해서 도 3의 (a)에 나타난 바와 같이, 정육각형이 규칙적으로 배치된 소위 허니컴 형태를 설계하였다. 이 때 상기 정육각형의 한변의 길이는 약 350 μm 정도로 설정하였다. 이어서 도 3의 (b)에 나타난 바와 같이 상기 정육각형에서 변을 제거하여 라인 스페이서의 패턴을 형성하였다.
그 후 형성된 라인 스페이서의 각 점들(도 3의 (c)에서 점선 화살표로 예시된 이동, 다른 스페이서에 대해서도 동일하게 적용)을 90%의 불규칙도로 이동시키고, 또한 상기 점들 중 인접하는 점들을 연결하는 선에 약 80%의 불규칙도로 곡률을 부여하여 곡선으로 변경하였다(도 3의 (c)에 실선 화살표로 예시된 곡선화). 상기에서 90%의 불규칙도로 점들을 이동시킨다는 것은, 하나의 라인 스페이서에서 인접하는 점들을 연결하는 직선의 길이가 P인 경우에 상기 직선 길이 P를 형성하는 2개의 점 각각을 원의 중심으로 하고, 상기 길이 P의 0.5배의 길이인 0.5P 대비 90%의 길이(0.45P)의 반지름을 가지는 원 영역을 설정한 후에 설정된 원내의 영역의 임의의 지점으로 상기 점을 이동시켰다는 것을 의미한다.
또한 상기에서 80%의 불규칙도로 곡률을 부여하였다는 것은, 곡률의 하한을 0R로 하고, 곡률의 상한을 100R으로 한 후에 0R 내지 80R의 범위 내에서 임의로 어느 한 값의 곡률을 가지도록 직선을 곡선화하였다는 것을 의미한다.
상기 설계의 결과인 도 17의 비선형 라인 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선의 길이(L1)(도 1의 L1에 대응하는 길이)은 대략 18 mm 내지 22 mm 정도의 범위 내였고, 그 평균은 약 20 mm 수준이였다.
또한, 각각의 비선형 라인 스페이서의 양 끝을 연결하는 직선과 평행한 2개의 직선으로서 상기 스페이서의 좌측 및 우측 방향으로의 가장 돌출된 부위와 접하는 2개의 직선간의 간격(도 1의 X에 대응하는 간격)은 약 58μm 내지 65 μm 수준이고, 그 평균은 약 61 μm이고, 표준 편차는 약 2 정도였다.
또한, 상기 복수의 비선형 라인 스페이서 각각의 양 끝을 연결하는 직선들간의 피치(도 2의 P에 대응)는 약 350 μm 수준이였다.
이어서 상기 설계된 비선형 라인 스페이서를 포함하는 패턴을 약 90도의 각도로 크로스시켜서 도 7과 같은 네트 형태의 패턴을 형성하였다. 상기 방식으로 형성하였을 때의 네트 형태에 존재하는 폐도형의 수는 약 10,000개였고, 이 중에서 100개의 폐도형을 선택하여 그 면적을 계산하였을 때에 면적의 평균값은 약 0.195 mm2 정도였고, 표준 편차는 약 0.031 정도였다. 상기에서 100개의 폐도형은 가로에 10개의 폐도형이 존재하고, 세로의 10개의 폐도형이 존재하는 사각 형태가 되도록 선택하였다(도 14 참조). 형성된 폐도형을 도 14와 같은 방식으로 넘버링하고, 1, 2, 3, 11, 12, 13, 21, 22 및 23의 폐도형, 4, 5, 6, 14, 15, 16, 25, 26 및 27의 폐도형, 8, 9, 10, 18, 19, 20, 28, 29 및 30의 폐도형을 선택하는 방식으로 모두 9개의 폐도형을 선택하여 그 면적으로 확인한 결과 평균값은 약 0.191 mm2 정도이고, 표준 편차는 약 0.040 정도였다.
기판 등의 제조
포토마스크로서 상기 설계된 스페이서 패턴과 같은 형태의 개구부가 형성된 마스크를 사용한 것을 제외하면 실시예 1과 동일하게 스페이서 패턴을 형성하였다. 형성된 스페이서 패턴은 설계된 것과 같은 형태를 가졌고, 그 선폭은 약 15 μm 정도였고, 높이는 약 6 μm 정도였다. 또한, 개구율(기판 전체 면적 대비 스페이서 패턴의 점유 면적의 백분율)은 약 8 % 정도였다. 제조된 기판을 사용하여 실시예 1과 같은 방식으로 광학 디바이스를 제조하였다. 제조된 광학 디바이스에서는 상기 2개의 기판간의 간격이 안정적으로 유지되었고, 상기 기판 간격의 불균일 등으로 인한 외관 불량이 관찰되지 않았다.
실시예 3.
스페이서 패턴의 설계
도 9와 같은 스페이서의 네트 패턴은 다음의 방식으로 설계하였다. 먼저, 도 15와 같은 형태의 스페이서의 네트 패턴을 형성하였다. 상기 형태는, 일정한 간격으로 배치된 직선 패턴이 크로스되어 형성되는 패턴으로서, 각 단일 폐도형인 사각형이 한변의 길이가 약 350 μm 수준인 정사각형인 패턴이다. 그 후 상기 단일 폐도형인 사각형의 각 꼭지점들을 70%의 불규칙도로 이동시켜서 패턴을 형성하였다. 상기에서 70%의 불규칙도로 점들을 이동시킨다는 것은, 상기 각 꼭지점들을 연결하는 직선의 길이(본 실시예의 경우, 상기 정사각형의 변의 길이)가 P인 경우에 상기 직선 길이 P를 형성하는 2개의 꼭지점 각각을 원의 중심으로 하고, 상기 길이 P의 0.5배인 길이 0.5P 대비 70%의 길이(0.35P)의 반지름을 가지는 원 영역을 설정한 후에 설정된 원내의 영역의 임의의 지점으로 상기 점을 이동시켰다는 것을 의미한다(도 4 참조).
상기 방식으로 형성하였을 때의 네트 형태에 존재하는 폐도형의 수는 약 10000개였고, 이 중에서 100개의 폐도형을 선택하여 그 면적을 계산하였을 때에 면적의 평균값은 약 0.192 mm2였으며, 표준 편차는 약 0.14 정도였다. 상기에서 100개의 폐도형은 가로에 10개의 폐도형이 존재하고, 세로의 10개의 폐도형이 존재하는 사각 형태가 되도록 선택하였다(도 14 참조). 형성된 폐도형을 도 14에 나타난 방식으로 넘버링하고, 1, 2, 3, 11, 12, 13, 21, 22 및 23의 폐도형, 4, 5, 6, 14, 15, 16, 25, 26 및 27의 폐도형, 8, 9, 10, 18, 19, 20, 28, 29 및 30의 폐도형을 선택하는 방식으로 모두 9개의 폐도형을 선택하여 그 면적으로 확인한 결과 평균값은 약 0.190 mm2 정도이고, 표준 편차는 약 0.171 정도였다. 상기 패턴에서 최종 형성된 각 폐도형의 변의 길이의 평균값은 약 350 μm 정도였다.
기판 등의 제조
포토마스크로서 상기 설계된 스페이서 패턴과 같은 형태의 개구부가 형성된 마스크를 사용한 것을 제외하면 실시예 1과 동일하게 스페이서 패턴을 형성하였다. 형성된 스페이서 패턴은 설계된 것과 같은 형태를 가졌고, 그 선폭은 약 15 μm 정도였고, 높이는 약 6 μm 정도였다. 또한, 개구율(기판 전체 면적 대비 스페이서 패턴의 점유 면적의 백분율)은 약 8% 정도였다. 제조된 기판을 사용하여 실시예 1과 같은 방식으로 광학 디바이스를 제조하였다. 제조된 광학 디바이스에서는 상기 2개의 기판간의 간격이 안정적으로 유지되었고, 상기 기판 간격의 불균일 등으로 인한 외관 불량이 관찰되지 않았다.
비교예 2
도 23와 같이 직선 형태의 라인 스페이서가 약 350 μm 정도의 간격으로 규칙적으로 배치되어 있고, 인접하는 라인 스페이서의 간격을 직선 형태의 브릿지가 연결하고 있는 형태의 스페이서 패턴을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기판을 제조하였다. 상기 라인 스페이서의 선폭과 높이 및 개구율은 실시예 2와 동일하게 하였다.
도 22의 패턴에서는 라인 스페이서 20개당 약 140개의 브릿지가 존재하였고, 브릿지간의 간격은 약 700 μm 정도로 하였다. 제조된 기판을 사용하여 실시예 1과 같은 방식으로 광학 디바이스를 제조하였다. 제조된 광학 디바이스에서는 상기 2개의 기판간의 간격이 안정적으로 유지되었고, 상기 기판 간격의 불균일 등으로 인한 외관 불량이 관찰되지 않았다.
비교예 3
실시예 1에서 스페이서 패턴을 형성하기 위해서 적용한 도 15의 형태의 네트 형태의 스페이서 패턴을 적용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기판을 형성하였다. 상기 패턴에서 단일 폐도형인 정사각형이 한변의 길이는 실시예 1의 경우와 같다. 기판을 사용하여 실시예 1과 같은 방식으로 광학 디바이스를 제조하였다. 제조된 광학 디바이스에서는 상기 2개의 기판간의 간격이 안정적으로 유지되었고, 상기 기판 간격의 불균일 등으로 인한 외관 불량이 관찰되지 않았다.
실시예 4.
스페이서 패턴의 설계
도 10과 같은 스페이서의 네트 패턴은 다음의 방식으로 설계하였다. 먼저, 도 18과 같은 형태의 스페이서의 네트 패턴을 형성하였다. 상기 형태는, 정육각형이 폐도형이 규칙적으로 배치된 소위 허니컴 패턴이고, 각 단일 폐도형인 육각형이 한변의 길이가 약 350 μm 수준인 정사각형인 패턴이다.
이어서 도 19에 나타난 바와 같이 상기 육각형의 꼭지점을 이동시키고(도 19의 점선 화살표로 예시된 이동), 동시에 상기 육각형의 변을 곡선화하였다(도 19의 실선 화살표로 예시된 곡선화). 상기 꼭지점들의 이동은 70%의 불규칙도로 수행하였다. 상기에서 70%의 불규칙도로 점들을 이동시킨다는 것은, 상기 각 꼭지점들을 연결하는 직선의 길이(본 실시예의 경우, 상기 육각형의 변의 길이)가 P인 경우에 상기 직선 길이 P를 형성하는 2개의 꼭지점 각각을 원의 중심으로 하고, 상기 길이 P의 0.5배인 길이 0.5P 대비 70%의 길이(0.35P)의 반지름을 가지는 원 영역을 설정한 후에 설정된 원내의 영역의 임의의 지점으로 상기 점을 이동시켰다는 것을 의미한다(도 4 참조)
상기 육각형의 변의 곡선화는, 약 80% 정도의 불규칙도로 곡률을 부여하여 수행하였다. 즉, 0R 내지 100R의 범위 내에서 곡률을 부여할 수 있도록 우선 셋팅하고, 다시 상기 범위 내에서 곡률의 하한을 0R로 하고, 곡률의 상한을 80R으로 하여, 0R 내지 80R의 범위 내에서 임의로 어느 한 값의 곡률을 가지도록 상기 육각형의 각 변을 곡선화하였다. 곡률 부여 시에 육각형의 각 변의 휘어지는 방향은 임의로 선택되도록 설정하였다.
상기 방식으로 형성하였을 때의 네트 형태에 존재하는 폐도형의 수는 약 10000개였고, 이 중에서 100개의 폐도형을 선택하여 그 면적을 계산하였을 때에 면적의 평균값은 약 0.306 mm2 정도였고, 표준 편차는 약 0.0899 정도였다. 상기에서 100개의 폐도형은 가로에 10개의 폐도형이 존재하고, 세로의 10개의 폐도형이 존재하는 사각 형태가 되도록 선택하였다(도 14 참조). 형성된 폐도형을 도 14와 같은 방식으로 넘버링하고, 1, 2, 3, 11, 12, 13, 21, 22 및 23의 폐도형, 4, 5, 6, 14, 15, 16, 25, 26 및 27의 폐도형, 8, 9, 10, 18, 19, 20, 28, 29 및 30의 폐도형을 선택하는 방식으로 모두 9개의 폐도형을 선택하여 그 면적으로 확인한 결과 평균값은 약 0.314mm2 정도이고, 표준 편차는 약 0.093 정도였다.
기판 등의 제조
포토마스크로서 상기 설계된 스페이서 패턴과 같은 형태의 개구부가 형성된 마스크를 사용한 것을 제외하면 실시예 1과 동일하게 스페이서 패턴을 형성하였다. 형성된 스페이서 패턴은 설계된 것과 같은 형태를 가졌고, 그 선폭은 약 15 μm 정도였고, 높이는 약 6 μm 정도였다. 또한, 개구율(기판 전체 면적 대비 스페이서 패턴의 점유 면적의 백분율)은 약 8% 정도였다. 제조된 기판을 사용하여 실시예 1과 같은 방식으로 광학 디바이스를 제조하였다. 제조된 광학 디바이스에서는 상기 2개의 기판간의 간격이 안정적으로 유지되었고, 상기 기판 간격의 불균일 등으로 인한 외관 불량이 관찰되지 않았다.
비교예 4
실시예 4에서 스페이서 패턴을 형성하기 위해서 적용한 도 18과 같은 형태의 허니컴 형태의 스페이서 패턴을 적용한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 기판을 형성하였다. 상기 패턴에서 단일 폐도형인 정육각형이 한변의 길이는 실시예 4의 경우와 같다. 제조된 기판을 사용하여 실시예 1과 같은 방식으로 광학 디바이스를 제조하였다. 제조된 광학 디바이스에서는 상기 2개의 기판간의 간격이 안정적으로 유지되었고, 상기 기판 간격의 불균일 등으로 인한 외관 불량이 관찰되지 않았다.
실시예와 비교예의 회절 패턴에 대한 분석 결과를 하기 표 1에 정리하여 기재하였다.
광원 면적 대비 면적 비율(%) 픽셀 길이(=픽셀의 수)
가로 세로 대각선1 대각선2 표준 편차
실시예1 166(A1/A2=1.66 340 340 270 276 38.8
실시예2 141(A1/A2=1.41 324 313 252 251 38.9
실시예3 115(A1/A2=1.15 278 271 252 250 13.9
실시예4 117(A1/A2=1.17 263 257 258 260 2.6
비교예1 121(A1/A2=1.21 516 200 216 216 152.8
비교예2 115(A1/A2=1.15 501 264 218 222 134.9
비교예3 129(A1/A2=1.29 391 384 217 224 96.5
비교예4 104(A1/A2=1.04 302 189 260 285 49.8
도 24 내지 도 27은 각각 실시예 1 내지 4에 대한 이미지이고, 도 28 내지 도 31은 각각 비교예 1 내지 4에 대한 이미지이다. 각각의 도면에서 좌측 이미지는 흑백 변환 전의 이미지이고, 우측 이미지는 흑백 변환 후의 이미지이다.
참고예 1.
실시예 3과 같은 방식으로 스페이서 패턴을 설계하였다. 다만, 스페이서의 네트 패턴에서 단일 폐도형인 사각형의 각 꼭지점들을 이동시킬 때에 불규칙도를 100%로 지정하였다. 따라서, 이 경우에는 상기 폐도형의 꼭지점들을 연결하는 직선의 길이(본 실시예의 경우, 상기 정사각형의 변의 길이)가 P인 경우에 상기 직선 길이 P를 형성하는 2개의 꼭지점 각각을 원의 중심으로 하고, 상기 길이 P의 0.5배인 길이(0.5P)의 반지름을 가지는 원 영역을 설정한 후에 설정된 원내의 영역의 임의의 지점으로 상기 점을 이동시켰다는 것을 의미한다. 상기 방식으로 형성하였을 때의 네트 형태에 존재하는 폐도형의 수는 약 10000개였고, 이 중에서 100개의 폐도형을 선택하여 그 면적을 계산하였을 때에 면적의 평균값은 약 0.181 mm2였으며, 표준 편차는 약 5 정도였다. 상기에서 100개의 폐도형은 가로에 10개의 폐도형이 존재하고, 세로의 10개의 폐도형이 존재하는 사각 형태가 되도록 선택하였다(도 14 참조). 형성된 폐도형을 도 14에 나타난 방식으로 넘버링하고, 1, 2, 3, 11, 12, 13, 21, 22 및 23의 폐도형, 4, 5, 6, 14, 15, 16, 25, 26 및 27의 폐도형, 8, 9, 10, 18, 19, 20, 28, 29 및 30의 폐도형을 선택하는 방식으로 모두 9개의 폐도형을 선택하여 그 면적으로 확인한 결과 평균값은 약 0.25 mm2 정도이고, 표준 편차는 약 4.5 정도였다.
포토마스크로서 상기 설계된 스페이서 패턴과 같은 형태의 개구부가 형성된 마스크를 사용한 것을 제외하면 실시예 1과 동일하게 스페이서 패턴을 형성하였다. 형성된 스페이서 패턴은 설계된 것과 같은 형태를 가졌고, 그 선폭은 약 15 μm 정도였고, 높이는 약 6 μm 정도였다. 제조된 기판을 사용하여 실시예 1과 같은 방식으로 광학 디바이스를 제조하였다. 이와 같이 제조된 광학 디바이스의 경우는, 스페이서 패턴의 지나치게 큰 불규칙성에 의해서 2개의 기판간의 간격이 안정적으로 유지되지 않고, 영역별로 다른 간격이 형성되었으며, 그에 따라 외관 관찰 시에 상기 기판 간격의 불균일 등으로 인한 외관 불량이 관찰되었다. 이러한 결과로부터 꼭지점의 이동의 불규칙도가 지나치게 커지면, 꼭지점끼리의 중복 확률 등이 높아져서 폐도형의 면적간의 표준 편차가 지나치게 커지고, 그 결과 상기 문제가 발생하는 것을 확인할 수 있다.
참고예 2.
실시예 4와 같은 방식으로 스페이서 패턴을 설계하였다. 다만, 스페이서의 네트 패턴에서 단일 폐도형인 육각형의 각 꼭지점들을 이동시킬 때에 불규칙도를 100%로 지정하였다. 따라서, 이 경우에는 상기 폐도형의 꼭지점들을 연결하는 직선의 길이(본 실시예의 경우, 상기 정사각형의 변의 길이)가 P인 경우에 상기 직선 길이 P를 형성하는 2개의 꼭지점 각각을 원의 중심으로 하고, 상기 길이 P의 0.5배인 길이(0.5P)의 반지름을 가지는 원 영역을 설정한 후에 설정된 원내의 영역의 임의의 지점으로 상기 점을 이동시켰다는 것을 의미한다. 상기 방식으로 형성하였을 때의 네트 형태에 존재하는 폐도형의 수는 약 10000개였고, 이 중에서 100개의 폐도형을 선택하여 그 면적을 계산하였을 때에 면적의 평균값은 약 0.456 mm2였으며, 표준 편차는 약 5.5 정도였다. 상기에서 100개의 폐도형은 가로에 10개의 폐도형이 존재하고, 세로의 10개의 폐도형이 존재하는 사각 형태가 되도록 선택하였다(도 14 참조). 형성된 폐도형을 도 14에 나타난 방식으로 넘버링하고, 1, 2, 3, 11, 12, 13, 21, 22 및 23의 폐도형, 4, 5, 6, 14, 15, 16, 25, 26 및 27의 폐도형, 8, 9, 10, 18, 19, 20, 28, 29 및 30의 폐도형을 선택하는 방식으로 모두 9개의 폐도형을 선택하여 그 면적으로 확인한 결과 평균값은 약 0.214 mm2 정도이고, 표준 편차는 약 5 정도였다.
포토마스크로서 상기 설계된 스페이서 패턴과 같은 형태의 개구부가 형성된 마스크를 사용한 것을 제외하면 실시예 1과 동일하게 스페이서 패턴을 형성하였다. 형성된 스페이서 패턴은 설계된 것과 같은 형태를 가졌고, 그 선폭은 약 15 μm 정도였고, 높이는 약 6 μm 정도였다. 제조된 기판을 사용하여 실시예 1과 같은 방식으로 광학 디바이스를 제조하였다. 이와 같이 제조된 광학 디바이스의 경우는, 스페이서 패턴의 지나치게 큰 불규칙성에 의해서 2개의 기판간의 간격이 안정적으로 유지되지 않고, 영역별로 다른 간격이 형성되었으며, 그에 따라 외관 관찰 시에 상기 기판 간격의 불균일 등으로 인한 외관 불량이 관찰되었다. 이러한 결과로부터 꼭지점의 이동의 불규칙도가 지나치게 커지면, 꼭지점끼리의 중복 확률 등이 높아져서 폐도형의 면적간의 표준 편차가 지나치게 커지고, 그 결과 상기 문제가 발생하는 것을 확인할 수 있다.

Claims (19)

  1. 기재층; 및 상기 기재층상에 형성되고, 복수의 폐도형을 형성하도록 서로 교차하고 있는 복수의 라인 스페이서를 포함하며,
    하기 식 1을 만족하는 기판:
    [식 1]
    A ≠ 180×(n-2)/n
    식 1에서 A는, 상기 폐도형을 이루는 교차점 중 인접하는 3개의 교차점에 의해서 형성되는 상기 폐도형의 내각이고, n은 상기 폐도형을 이루는 교차점의 수이다.
  2. 기재층; 및 상기 기재층상에 형성되고, 복수의 폐도형을 형성하도록 서로 교차하고 있는 복수의 라인 스페이서를 포함하며,
    상기 복수의 라인 스페이서의 교차점에서 라인 스페이서가 곡선 형태인 기판.
  3. 제 1 항에 있어서, 식 1의 A가 10도 내지 200도의 범위 내에 있는 기판.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 폐도형을 형성하는 교차점 중 인접하는 교차점을 연결하는 라인 스페이서는 곡선 형태인 기판.
  5. 제 4 항에 있어서, 곡선 형태의 곡률이 5R 내지 95R의 범위 내에 있는 기판.
  6. 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 폐도형을 형성하는 교차점의 수가 3개 내지 10개의 범위 내에 있는 기판.
  7. 제 2 항에 있어서, 곡선 형태의 곡률이 5R 내지 95R의 범위 내인 기판.
  8. 제 2 항 또는 제 7 항에 있어서, 인접 교차점을 연결하는 라인 스페이서는 곡선 형태인 기판.
  9. 제 8 항에 있어서, 곡선 형태의 라인 스페이서는 하나의 곡률을 가지거나, 상기 라인 스페이서를 기준으로 같은 방향에 곡률 중심을 형성하는 곡선 형태인 기판.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 인접 교차점을 연결하는 라인 스페이서의 곡률이 5R 내지 95R의 범위 내인 기판.
  11. 제 2 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 폐도형의 변을 이루는 꼭지점간의 직선 거리의 표준 편차가 2 이하인 기판.
  12. 제 2 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 네트 형태에서 단일 폐도형을 이루는 꼭지점의 수가 짝수이고, 상기 폐도형의 변 중에서 마주보는 변을 형성하는 라인 스페이서는 같은 방향으로 휘어진 곡선 형태인 기판.
  13. 제 12 항에 있어서, 폐도형의 변 중에서 마주보는 변을 형성하는 곡선 형태의 라인 스페이서의 곡률의 차이가 5% 이하인 기판.
  14. 기재층; 및 상기 기재층상에 형성되고, 복수의 폐도형을 형성하도록 서로 교차하고 있는 복수의 라인 스페이서를 포함하며,
    상기 복수의 폐도형의 면적의 평균이 0.01 mm2 내지 2 mm2의 범위 내에 있고,
    상기 폐도형의 면적의 표준 편차가 4 이하인 기판.
  15. 제 14 항에 있어서, 임의의 하나의 폐도형 및 상기 폐도형을 직접 둘러싸는 8개의 폐도형인 9개의 폐도형의 면적의 평균에 대한 복수의 폐도형의 면적의 평균의 비율이 0.5 내지 1.5의 범위 내에 있는 기판.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 임의의 하나의 폐도형과 상기 폐도형을 직접 둘러싸는 8개의 폐도형의 면적의 표준 편차가 4 이하인 기판.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 기재층과 스페이서 패턴의 사이에 전극층이 추가로 존재하고, 상기 스페이서 패턴은 상기 전극층에 접하고 있는 기판.
  18. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항의 기판 및 상기 기판과 대향 배치되어 있고, 상기 기판의 스페이서 패턴에 의해 상기 기판과의 간격이 유지된 제 2 기판을 포함하는 광학 디바이스.
  19. 제 18 항에 있어서, 기판 사이의 간격에는 액정 물질이 존재하는 광학 디바이스.
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