(57)【要約】  本出願では、優れた寸法精密度及び密着性を有するスペーサが形成されている基板及びそのような基板を効果的に製造できる方法を提供することができる。
2021534442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材層及び前記基材層上に形成されている複数のコラムスペーサを含み、
前記複数のコラムスペーサのうち少なくとも一部のコラムスペーサには、ボールスペーサが付着又は埋め込まれている、基板。
【請求項２】
前記コラムスペーサの光学密度（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）が１．１〜４の範囲内である、請求項１に記載の基板。
【請求項３】
前記コラムスペーサは、顔料又は染料を含む、請求項１または２に記載の基板。
【請求項４】
前記コラムスペーサは、金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物、カーボンブラック、黒鉛、アゾ系顔料、フタロシアニン顔料又は炭素系物質を含む、請求項１から３の何れか一項に記載の基板。
【請求項５】
前記基材層は、無機基材層又は有機基材層である、請求項１から４の何れか一項に記載の基板。
【請求項６】
前記基材層と前記コラムスペーサとの間に電極層がさらに存在し、前記コラムスペーサは、前記電極層に接している、請求項１から５の何れか一項に記載の基板。
【請求項７】
前記ボールスペーサが付着又は埋め込まれているコラムスペーサの数（Ａ）及びボールスペーサが付着及び埋め込まれていないコラムスペーサの個数（Ｂ）の割合（Ａ／Ｂ）が０．０１〜１０の範囲内にある、請求項１から６の何れか一項に記載の基板。
【請求項８】
前記コラムスペーサの高さの平均値が２μｍ〜５０μｍの範囲内にある、請求項１から７の何れか一項に記載の基板。
【請求項９】
前記コラムスペーサの高さの標準偏差が０．０５μｍ〜０．３μｍの範囲内にある、請求項１から８の何れか一項に記載の基板。
【請求項１０】
前記コラムスペーサの直径の平均値が４μｍ〜６０μｍの範囲内にある、請求項１から９の何れか一項に記載の基板。
【請求項１１】
前記コラムスペーサの直径の標準偏差が０．３μｍ〜１．５μｍの範囲内にある、請求項１から１０の何れか一項に記載の基板。
【請求項１２】
前記コラムスペーサの直径の平均値（Ｔ）とボールスペーサの平均粒径（Ｄ）の割合（Ｔ／Ｄ）が１を超過する、請求項１から１１の何れか一項に記載の基板。
【請求項１３】
前記ボールスペーサの粒径の標準偏差が０．８μｍ以下である、請求項１から１２の何れか一項に記載の基板。
【請求項１４】
表面に存在する前記コラムスペーサおよび前記ボールスペーサの面積が全体表面面積を基準として０．５％〜２０％の範囲内である、請求項１から１３の何れか一項に記載の基板。
【請求項１５】
前記基材層の前記コラムスペーサが形成された面に付着された保護用粘着フィルムをさらに含む、請求項１から１４の何れか一項に記載の基板。
【請求項１６】
基材層上に形成されたコラムスペーサ用硬化性組成物の層であって、ボールスペーサ及びバインダーを含む硬化性組成物の層に遮光マスクを密着させた状態で光を照射するステップを含む請求項１から１５の何れか一項に記載の基板の製造方法。
【請求項１７】
硬化性組成物は、バインダー１００重量部に対して１重量部超過のボールスペーサを含む、請求項１６に記載の基板の製造方法。
【請求項１８】
請求項１から１５の何れか一項に記載の基板及び前記基板と対向配置されており、前記基板のスペーサにより前記基板との間隔が維持された第２基板を含む、光学デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互引用
本出願は、２０１８年１１月１９日に出願された大韓民国特許出願第１０−２０１８−０１４２９７１号に基づく優先権の利益を主張し、該当大韓民国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として組み込まれる。
【０００２】
技術分野
本出願は、基板に関する。
【背景技術】
【０００３】
対向配置された基板の間に液晶化合物又は液晶化合物と染料の混合物などのような光変調物質を配置して、光の透過率や色相又は反射度などを調節できるようにした光学デバイスは公知のものである。例えば、特許文献１は、液晶ホスト（ｌｉｑｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｈｏｓｔ）と二色性染料ゲスト（ｄｉｃｈｒｏｉｃ  ｄｙｅ  ｇｕｅｓｔ）の混合物を適用した、いわゆるＧＨセル（Ｇｕｅｓｔ  ｈｏｓｔ  ｃｅｌｌ）を開示している。
【０００４】
このような装置では、基板の間の間隔を維持するために、いわゆるスペーサが前記基板の間に位置する。
【０００５】
スペーサとしては、いわゆるボールスペーサとコラムスペーサが代表的に用いられる。コラムスペーサは、基板上に固着化された形態であって、一般的に感光性樹脂を露光及び現像して形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ヨーロッパ特許公開公報第００２２３１１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本出願は、基板を提供する。本出願では、基材層の表面にコラムスペーサが形成されている基板であって、前記コラムスペーサが前記基材層に優れた密着力で付着されており、コラムスペーサの高さ及び直径が均一に制御された基板及びその製造方法を提供することを一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書で言及する物性のうち測定温度がその結果に影響を及ぼす場合には、特に異に規定しない限り、該当物性は常温で測定した物性である。用語「常温」は、加温したり減温しない自然そのままの温度であって、通常、約１０℃〜３０℃の範囲内の一つの温度、又は約２３℃又は約２５℃程度である。また、本明細書で特に異に言及しない限り、温度の単位は、「℃」である。
【０００９】
本明細書で言及する物性のうち測定圧力がその結果に影響を及ぼす場合には、特に異に規定しない限り、該当物性は常圧で測定した物性である。用語「常圧」は、加圧したり減圧しない自然そのままの圧力であって、通常、約１気圧程度を常圧と指称する。
【００１０】
本出願の基板は、基材層及び前記基材層上に存在するスペーサを含む。
【００１１】
基材層としては、特に制限はなく、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）のような公知の光学デバイスの構成において基板に用いられる任意の基材層が適用され得る。例えば、基材層は、無機基材層であるか有機基材層であってもよい。無機基材層としては、ガラス（ｇｌａｓｓ）基材層などが例示され得、有機基材層としては、多様なプラスチックフィルムなどが例示され得る。プラスチックフィルムとしては、ＴＡＣ（ｔｒｉａｃｅｔｙｌ  ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）フィルム；ノルボルネン誘導体などのＣＯＰ（ｃｙｃｌｏ  ｏｌｅｆｉｎ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）フィルム；ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）などのアクリルフィルム；ＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）フィルム；ＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）又はＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）などのポリオレフィンフィルム；ＰＶＡ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ）フィルム；ＤＡＣ（ｄｉａｃｅｔｙｌ  ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）フィルム；Ｐａｃ（Ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）フィルム；ＰＥＳ（ｐｏｌｙ  ｅｔｈｅｒ  ｓｕｌｆｏｎｅ）フィルム；ＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎ）フィルム；ＰＰＳ（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｓｕｌｆｏｎｅ）フィルム；ＰＥＩ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）フィルム；ＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｍａｐｈｔｈａｔｌａｔｅ）フィルム；ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）フィルム；ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）フィルム；ＰＳＦ（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ）フィルム又はＰＡＲ（ｐｏｌｙａｒｙｌａｔｅ）フィルムなどが例示され得るが、これに制限されるものではない。
【００１２】
本出願の基板で前記基材層の厚さも特に制限されず、用途に応じて適正範囲が選択され得る。
【００１３】
前記基材層上には、複数のスペーサが存在する。前記スペーサは、コラムスペーサであってもよい。コラムスペーサの意味は業界に公知された通りであり、例えば、前記コラムスペーサは、柱状として前記基材層に固定されているスペーサであってもよい。上記で「スペーサが基材層に固定されている」とは、前記スペーサが前記基材層に直接接して固定されているか、あるいは基材層とスペーサとの間に他の層が存在する場合に、該当他の層上にスペーサが固定されている場合を含む。上記で他の層の種類には、光学デバイスの駆動に必要な公知の層が含まれ、例えば、後述する電極層などが例示され得る。
【００１４】
例えば、前記基板は、前記基材層とコラムスペーサとの間に電極層がさらに存在し、前記スペーサが前記電極層に接している構造を有することができる。
【００１５】
また、コラムスペーサの柱状は特に制限されず、例えば、楕円形柱状、円柱状、四角柱状、三角柱状、その他多角形柱状及び不規則な形態の柱状も含まれる。
【００１６】
本出願の前記コラムスペーサは、後述する特定の方式で形成されたものであって、特定の形態を有し、優れた寸法均一性を有し、基材層との密着性に優れる。
【００１７】
すなわち、一つの例示で、前記基板で基材層上には、複数のコラムスペーサが存在するが、そのうち少なくとも一部のコラムスペーサには、いわゆるボールスペーサが付着及び／又は埋め込まれている。上記でボールスペーサは、業界に公知された通常的な意味の円形スペーサである。前記コラムスペーサに付着されているボールスペーサは、その一部が前記コラムスペーサに挿入された状態で前記コラムスペーサに付着されていてもよい。
【００１８】
また、前記コラムスペーサに埋め込まれたボールスペーサは、前記コラムスペーサの内部に完全に埋め込まれているか、上記付着と類似に少なくとも一部が埋め込まれている形態であってもよい。
【００１９】
図１は、基材層１００上に形成された複数のコラムスペーサ２０１を含む基板の側面模式図であり、図面のように、本出願で前記コラムスペーサ２０１のうち少なくとも一部には、ボールスペーサ２０２が付着又は埋め込まれている形態である。前記ボールスペーサは、ブラックボールスペーサであってもよい。このような形態の基板は、後述する方式で製作することができ、それによって、優れた寸法均一性と基材層に対する密着性を有するコラムスペーサを形成することができる。図１では、基材層１００上に直接スペーサ２０１、２０２が形成されている形態が示されたが、図２のように、前記基材層１００とスペーサ２０１、２０２との間には、電極層などの他の層３００がさらに存在し、前記スペーサ２０１、２０２は、前記他の層３００と接していてもよい。
【００２０】
上記構造の基板で、前記ボールスペーサが付着及び／又は埋め込まれているコラムスペーサの数（Ａ）及びボールスペーサが付着及び埋め込まれていないコラムスペーサの個数（Ｂ）の割合（Ａ／Ｂ）は、０．０１〜１０の範囲内であってもよい。前記割合は、他の例示で、約０．０５以上、約０．１以上、約０．１５以上、約０．２以上、約０．２１以上、約０．２２以上又は約０．２３以上であるか、約９以下、約８以下、約７以下、約６以下、約５以下、約４以下、約３以下、約２以下、約１．９以下、約１．８以下、約１．７以下又は約１．６以下程度であってもよい。上記のような範囲内で目的とする寸法均一性と密着性、開口率などを示すコラムスペーサを製造することができ、この割合は、後述する製造工程で硬化性組成物内のバインダー及びボールスペーサの割合を調節して制御することができる。
【００２１】
上記のようなコラムスペーサは、目的に応じて適切な範囲の寸法を有することができ、その範囲は特に制限されない。
【００２２】
例えば、前記複数のコラムスペーサの高さの平均値は、約２μｍ〜５０μｍの範囲内であってもよい。前記平均値は、他の例示で、３μｍ以上程度、４μｍ以上程度、５μｍ以上程度、６μｍ以上程度、７μｍ以上程度、８μｍ以上程度、９μｍ以上程度、１０μｍ以上程度、１１μｍ以上程度又は１２μｍ以上程度であるか、４５μｍ以下程度、４０μｍ以下程度、３５μｍ以下程度、３０μｍ以下程度、２５μｍ以下程度、２０μｍ以下程度、１９μｍ以下程度、１８μｍ以下程度、１７μｍ以下程度、１６μｍ以下程度、１５μｍ以下程度、１４μｍ以下程度又は１３μｍ以下程度であってもよい。
【００２３】
前記複数のコラムスペーサの直径の平均値は、４μｍ〜６０μｍの範囲内であってもよい。前記平均値は、他の例示で、６μｍ以上程度、８μｍ以上程度、１０μｍ以上程度、１２μｍ以上程度、１４μｍ以上程度、１６μｍ以上程度、１８μｍ以上程度、２０μｍ以上程度、２２μｍ以上程度又は２４μｍ以上程度であるか、５８μｍ以下程度、５６μｍ以下程度、５４μｍ以下程度、５２μｍ以下程度、５０μｍ以下程度、４８μｍ以下程度又は４６μｍ以下程度であってもよい。
【００２４】
上記でコラムスペーサの直径は、コラムスペーサの断面が楕円形である場合には、その長軸又は短軸の長さ、円形である場合には、その直径、その他多角形であるか不規則な形状である場合には、測定される寸法のうち最も大きい寸法又は最も小さい寸法又はその平均値であってもよい。
【００２５】
上のようなコラムスペーサは、優れた寸法均一性を有することができる。例えば、前記複数のコラムスペーサの高さの標準偏差は、０．０５μｍ〜０．３μｍの範囲内にあってもよい。本明細書で言及する標準偏差（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）は、分散の正の平方根で決まる数値である。前記標準偏差は、他の例示で、０．０６μｍ以上程度、０．０７μｍ以上程度、０．０８μｍ以上程度、０．０９μｍ以上程度、０．１μｍ以上程度又は０．１１μｍ以上程度であるか、０．２９μｍ以下程度、０．２８μｍ以下程度、０．２７μｍ以下程度、０．２６μｍ以下程度、０．２５μｍ以下程度、０．２４μｍ以下程度、０．２３μｍ以下程度、０．２２μｍ以下程度、０．２１μｍ以下程度又は０．２μｍ以下程度であってもよい。前記複数のコラムスペーサの直径の標準偏差は、０．３μｍ〜１．５μｍの範囲内にあってもよい。前記標準偏差は、他の例示で、０．３１μｍ以上程度、０．３２μｍ以上程度、０．３３μｍ以上程度、０．３４μｍ以上程度、０．３５μｍ以上程度、０．３６μｍ以上程度、０．３７μｍ以上程度、０．３８μｍ以上程度、０．３９μｍ以上程度、０．４μｍ以上程度、０．４１μｍ以上程度、０．４２μｍ以上程度、０．４３μｍ以上程度、０．４４μｍ以上程度、０．４５μｍ以上程度又は０．４６μｍ以上程度であるか、１．４μｍ以下程度、１．３μｍ以下程度、１．２μｍ以下程度、１．１μｍ以下程度、１μｍ以下程度又は０．９μｍ以下程度であってもよい。前記標準偏差（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）は、分散の正の平方根で決まる数値である。
【００２６】
上記のようなコラムスペーサは、例えば、コラムスペーサなどを製作することに用いる通常的なバインダーを適用して製造することができる。通常、コラムスペーサは、感光性バインダーであって、紫外線硬化型化合物を前記化合物の硬化を開始させる開始剤などと混合したバインダーをパターン露光して製造する。本出願でもこのような材料が適用され得る。このような場合に、前記紫外線硬化型化合物の硬化物が前記コラムスペーサを形成することができる。紫外線硬化型化合物の具体的な種類は特に制限されず、例えば、アクリレート系列の高分子材料又はエポキシ系列の高分子などが用いられ得るが、これに制限されるものではない。業界では、コラムスペーサを製作することができる多様な種類のバインダーが知られている。
【００２７】
本出願の基板に適用されるスペーサのうちボールスペーサの種類は特に制限されず、公知のボールスペーサのうち適切な種類が選択されて用いられ得る。一つの例示で、目的とする寸法精密度、付着力及び／又は開口率などを考慮して、前記ボールスペーサとしては、コラムスペーサとの寸法関係が所定範囲にあるものを適用することができる。
【００２８】
例えば、ボールスペーサとしては、前記コラムスペーサの高さの平均値（Ｈ）と前記ボールスペーサの平均粒径（Ｄ）の割合（Ｈ／Ｄ）が１を超過するものを用いることができる。前記割合（Ｈ／Ｄ）は、他の例示で、１．２以下程度、１．１以下程度、１．０９以下程度、１．０８以下程度、１．０７以下程度、１．０６以程度、１．０５以下程度、１．０４以下程度、１．０３以下程度、１．０２以下程度又は１．０１以下程度であってもよい。前記割合（Ｈ／Ｄ）の上限は特に制限されるものではないが、上述した範囲内でよりセルギャップ（ｃｅｌｌ  ｇａｐ）を安定的に維持できる効果がある。
【００２９】
例えば、前記ボールスペーサとしては、前記コラムスペーサの直径の平均値（Ｔ）とボールスペーサの平均粒径（Ｄ）の割合（Ｔ／Ｄ）が１を超過するものを用いることができる。前記割合（Ｔ／Ｄ）は、他の例示で、１．２以上程度、１．４以上程度、１．６以上程度、１．８以上程度、２以上程度、２．２以上程度、２．４以上程度又は２．６以上程度であるか、５以下程度、４．８以下程度、４．６以下程度、４．４以下程度、４．２以下程度、４以下程度、３．８以下程度、３．６以下程度、３．４以下程度、３．２以下程度、３以下程度、２．８以下程度、２．６以下程度、２．４以下程度又は２．２以下程度であってもよい。このような上限範囲下でスペーサのパターンの外観をより優秀に維持することができる。
【００３０】
コラムスペーサの目的寸法を考慮して前記範囲のボールスペーサを適用して後述する製造方法を進行することで、目的とするスペーサを効果的に形成することができる。
【００３１】
ボールスペーサの具体的な平均粒径の範囲は特に制限されず、コラムスペーサの寸法によって前記割合範囲を満足するようにする範囲で平均粒径を有することができる。
【００３２】
基板に含まれる複数のボールスペーサは、粒径の標準偏差が０．８μｍ以下であってもよい。前記標準偏差は、他の例示で、０．７μｍ以下程度、０．６μｍ以下程度又は０．５μｍ以下程度であるか、０μｍ以上程度、０μｍ超過程度、０．１μｍ以上程度、０．２μｍ以上程度、０．３μｍ以上程度又は０．４μｍ以上程度であってもよい。このようなボールスペーサを適用することで、目的とする形態のスペーサを効果的に形成することができる。
【００３３】
基板に含まれる複数のボールスペーサは、粒径のＣＶ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）値が約８％以下程度であってもよい。上記ＣＶ値は、１００×ボールスペーサ粒径の標準偏差／ボールスペーサの平均粒径で定義される値である。このＣＶ値は、他の例示で、約７％以下程度、６％以下程度又は５％以下程度であるか、０％以上程度、０％超過程度、１％以上程度、２％以上程度、３％以上程度又は４％以上程度であってもよい。このようなボールスペーサを適用することで、目的とする形態のスペーサを効果的に形成することができる。
【００３４】
基材層上で前記スペーサ（ボールスペーサ及びコラムスペーサ）の占有面積は特に制限されず、目的とする基板の用途などを考慮して選択され得る。例えば、前記基材層の表面の全体面積を基準として、前記基材層の表面に存在するスペーサ（ボールスペーサ及びコラムスペーサ）の面積の割合は、約０．５％〜２０％の範囲内であってもよい。
【００３５】
前記コラムスペーサは、ブラックスペーサであってもよい。例えば、前記コラムスペーサは、ブラックコラムスペーサであってもよく、このような場合に、前記ボールスペーサもブラックボールスペーサが適用され得る。ブラックボールスペーサは、多様に公知されており、本出願ではこのような公知のボールスペーサを全て適用することができる。ブラックボールスペーサとしては、例えば、ボールスペーサ全体がブラックになったスペーサやボールの外部にブラックがコーティングされたブラックボールスペーサなどが知られており、上記でコーティング材料としては、カーボンブラックやＣＮＴ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏ  Ｔｕｂｅ）やグラフェンなどの炭素系材料あるいは多様な公知の染料乃至顔料などが適用される。通常、ブラックスペーサの場合、形成過程でスペーサに含まれている暗色化物質により寸法精密度の確保が難しく、基材層に対する密着性の確保も容易ではないが、本出願では、優れた寸法精密度及び密着性を有するスペーサを形成することができる。本出願で用語「ブラックスペーサ」は、その光学密度（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）が１．１〜４の範囲内に測定されるスペーサを意味することができる。前記光学密度は、前記ブラックスペーサに対する透過率（ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ、単位：％）又はそれと同一な成分を含む層の透過率（ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ、単位：％）を測定した後、これを光学密度の数式（光学密度＝−ｌｏｇ１０（Ｔ）、Ｔは、前記透過率）に代入して取得することができる。上記でブラックスペーサと同一な成分を含む層は、例えば、コーティング、蒸着又はメッキなどの方式で形成することができる。このとき、上記形成される層の厚さは、前記ブラックスペーサの高さと同一であるか、あるいは約１２μｍ程度であってもよい。例えば、前記ブラックスペーサの範疇には、それと同一な成分で形成される前記厚さ約１２μｍ程度の層の光学密度が上記言及した範囲にあるか、実際のブラックスペーサの光学密度が上記範囲にあるか、前記厚さ約１２μｍ程度の層の光学密度を実際のブラックスペーサの厚さを考慮して換算した数値が上記範囲にある場合が含まれ得る。このような光学密度は、例えば、下記実施例のスペーサの光学密度を評価する方法によって取得することができる。このような光学密度は、他の例示で、約３．８以下、約３．６以下、約３．４以下、約３．２以下、約３以下、約２．８以下、約２．６以下、約２．４以下、約２．２以下又は約２以下であるか、１．２以上、１．４以上又は１．６以上であってもよい。
【００３６】
光の透過率、色相及び／又は反射度を調節することができる光学デバイスにおいてスペーサが存在する領域は光学的に非活性領域になるが、本出願では、上記言及された光学密度のブラックスペーサの適用を通じてデバイスの駆動時に光漏れなどの発生を防止し、均一な光学性能を確保することができる。
【００３７】
上記のようなブラックスペーサは、例えば、通常的にコラムスペーサを製作する材料（例えば、上述したバインダーなど）にブラックを具現することができる成分（暗色化材料）を追加して製作することができる。
【００３８】
したがって、前記コラムスペーサ又はボールスペーサは、暗色化が可能な顔料又は染料などを含むことができ、具体的には、金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物、カーボンブラック、黒鉛、アゾ系顔料、フタロシアニン顔料又は炭素系物質などを含むことができる。上記で適用できる暗色化材料として、金属酸化物としては、クロム酸化物（ＣｒｘＯｙなど）又は銅酸化物（ＣｕｘＯｙなど）などが例示され得、金属酸窒化物としては、アルミニウム酸窒化物（ＡｌｘＯｙＮｚなど）などが例示され得るが、これに制限されるものではない。また、前記炭素系物質としては、炭素ナノチューブ（ＣＮＴ）、グラフェン、活性炭（ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｃａｒｂｏｎ）のような多孔性炭素などが例示され得るが、これに制限されるものではない。
【００３９】
例えば、上記材料（例えば、炭素系材料）を上述したバインダーに配合した後に硬化させるか、適切な方式で材料自体を蒸着又はメッキなどに適用することで、前記ブラックスペーサを製作することができる。
【００４０】
本出願で用いられる顔料又は染料などの種類は上記に制限されず、目的とする暗色化（光学密度）などによって適正種類が選択され得、そのスペーサ内での割合も上記暗色化などを考慮して選択することができる。
【００４１】
前記複数のコラムスペーサは、基材層上に規則的に配置されているか、不規則的に配置されていてもよい。具体的に、前記基材層上の複数のスペーサは、互いの間のピッチが実質的に同一になるように規則的に配置されているか、複数のコラムスペーサのうち少なくとも一部が互いに相異なっているピッチを有するように不規則に配置されていてもよい。
【００４２】
上記で用語「ピッチ」は、前記複数のスペーサのうち一部を内部に他のスペーサが存在しない状態の閉図形を形成するように選択したときに、上記閉図形の辺の長さで定義され得る。また、特に異に規定しない限り、ピッチの単位は、「μｍ」である。
【００４３】
上記形成される閉図形は、三角形、四角形又は六角形であってもよい。すなわち、複数のスペーサのうち任意に３個のスペーサを選択してそれらを互いに連結したときには、前記三角形が形成され、４個のスペーサを選択してそれらを互いに連結したときは、前記四角形が形成され、６個のスペーサを選択してそれらを互いに連結したときは、前記六角形が形成される。
【００４４】
一つの例示で、前記閉図形の辺の長さ（ピッチ）は、最大６００μｍ程度であってもよい。前記閉図形の辺の長さのうち最大長さは、他の例示で、約５５０μｍ以下、約５００μｍ以下、約４５０μｍ以下、約４００μｍ以下、約３５０μｍ以下又は約３００μｍ以下であるか、約５０μｍ以上又は約１００μｍ以上であってもよい。
【００４５】
規則的な配置では、前記閉図形の辺の長さ（ピッチ）は、実質的に互いに同一である。一方、不規則な配置の場合、前記閉図形の辺の長さのうち最小長さは、約１０μｍ以上であってもよい。前記閉図形の辺の長さのうち最小長さは、他の例示で、約１００μｍ以下、約９０μｍ以下、約８０μｍ以下、７０μｍ以下又は約６５μｍ以下であるか、約２０μｍ以上、３０μｍ以上又は４０μｍ以上であってもよい。
【００４６】
上記形成される閉図形は、三角形、四角形又は六角形であってもよい。すなわち、複数のスペーサのうち任意に３個のスペーサを選択してそれらを互いに連結したときには、前記三角形が形成され、４個のスペーサを選択してそれらを互いに連結したときは、前記四角形が形成され、６個のスペーサを選択してそれらを互いに連結したときは、前記六角形が形成される。
【００４７】
スペーサの配置が規則的な場合には、前記閉図形である三角形、四角形又は六角形の各辺の長さは実質的に同一であり、不規則な配置の場合には、少なくとも一つの辺の長さが異なる。
【００４８】
以下では、スペーサの配置が不規則な場合に対して説明する。図３は、基材層上に存在するスペーサ（黒い点）が不規則に配置された場合に、前記スペーサのうち任意に４個のスペーサを選択し、それらを仮想の線（点線）で連結して形成した閉図形である四角形の例示である。ただし、前記ピッチを決定するときに形成される前記閉図形は、その内部にスペーサが存在しないように形成されるものである。したがって、例えば、図４のように、内部に他のスペーサが存在するようにスペーサが形成される場合は、前記ピッチの決定時に除外される。
【００４９】
一つの例示で、上記のように形成された閉図形である三角形、四角形又は六角形の辺のうち同一の長さを有する辺の数の割合（％）（三角形の場合に１００×（同一長さの辺の数）／３、四角形の場合に１００×（同一長さの辺の数）／４、六角形の場合に１００×（同一長さの辺の数）／６）は、８５％以下であってもよい。前記割合は、他の例示で、８４％以下、８０％以下、７６％以下、６７％以下、５５％以下又は４０％以下であってもよい。前記割合の下限は特に制限されない。すなわち、場合によっては、前記閉図形の全ての辺の長さが同一であるとは限らないので、前記割合の下限は、０％であってもよい。
【００５０】
上記のようにスペーサが不規則に配置される場合に、スペーサの配置密度は、一定領域間では実質的に近接することができる。
【００５１】
例えば、上記不規則的に配置された複数のスペーサの正常ピッチをＰとすれば、前記基材層の表面で１０Ｐを一辺の長さとする正方形領域を任意に２個以上複数選択したときに、各正方形領域内に存在するスペーサの個数の標準偏差は２以下であってもよい。
【００５２】
図５は、上記１０Ｐを一辺の長さとする正方形領域（図５の点線四角形領域）が４個任意に選択された場合を例示的に示す図である。上記で用語「正常ピッチ」は、実際は不規則的に基材層上に配置されている複数のスペーサを前記スペーサの個数と前記基材層の面積を考慮して仮想的に全てのスペーサが同一のピッチで配置されるように位置させた状態で隣接するスペーサの中心間の距離を意味する。このような正常ピッチは、規則的に配置されたスペーサのピッチであってもよい。
【００５３】
上記で言及した全てのスペーサが同一ピッチを有するように配置された仮想の状態を確認する方式は公知にされており、例えば、ＣＡＤ、ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）、ＳＴＥＬＬＡ又はエクセル（Ｅｘｃｅｌ）などのような乱数座標発生プログラムを用いて達成することができる。前記標準偏差（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）は、スペーサ個数の散布度を示す数値であり、分散の正の平方根により定められる数値である。
【００５４】
基材層のスペーサが形成された表面に任意に前記四角形領域を少なくとも２個以上複数指定した後、その領域内に存在するスペーサの個数の標準偏差を求めたときに、その標準偏差は２以下であってもよい。前記標準偏差は、他の例示で、１．５以下、１以下又は０．５以下であってもよい。また、前記標準偏差の下限は特に制限されず、例えば、０であってもよい。
【００５５】
上記で指定される四角形領域の数は、２個以上である限り、特に制限されるものではないが、一つの例示で、前記四角形領域が基材層の表面上で互いに重ならないように任意に選択し、その任意に選択された領域が占める面積が前記基材層の全体面積の約１０％以上、２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上又は９０％以上になるようにする個数で選択され得る。前記任意の四角形領域の一辺を形成する正常ピッチ（Ｐ）の範囲は、上述したように基材層上に存在するスペーサの個数と該当基材層の面積により決定できるものであって、特に制限されず、通常的に５０μｍ〜１，０００μｍの範囲内であってもよい。前記正常ピッチ（Ｐ）は、他の例示で、約６０μｍ以上、７０μｍ以上、８０μｍ以上、９０μｍ以上、１００μｍ以上又は１１０μｍ以上であってもよく、約９００μｍ以下、８００μｍ以下、７００μｍ以下、６００μｍ以下、５００μｍ以下、４００μｍ以下、３００μｍ以下、２００μｍ以下又は１５０μｍ以下であってもよい。
【００５６】
上記のように任意に選択された正方形領域内に存在するスペーサの平均個数は、例えば、約８０個〜１５０個程度であってもよい。前記平均個数は、他の例示で、８２個以上、８４個以上、８６個以上、８８個以上、９０個以上、９２個以上、９４個以上、９６個以上又は９８個以上であってもよい。また、他の例示で、前記平均個数は、１４８個以下、１４６個以下、１４４個以下、１４２個以下、１４０個以下、１３８個以下、１３６個以下、１３４個以下、１３２個以下、１３０個以下、１２８個以下、１２６個以下、１２４個以下、１２２個以下、１２０個以下、１１８個以下、１１６個以下、１１４個以下又は１１２個以下であってもよい。
【００５７】
前記スペーサの平均個数（Ａ）と上記言及した標準偏差（ＳＤ）の割合（ＳＤ／Ａ）は、０．１以下であってもよい。前記割合は、他の例示で、０．０９以下、０．０８以下、０．０７以下、０．０６以下、０．０５以下、０．０４以下、０．０３以下、０．０２以下又は０．０１以下であってもよい。また、前記割合（ＳＤ／Ａ）は、０以上又は約０．００５以上程度であってもよい。
【００５８】
前記平均個数（Ａ）や割合（ＳＤ／Ａ）は、場合に応じて変更され得、例えば、前記基板が適用されるデバイスから要求される透過率、セルギャップ（ｃｅｌｌ  ｇａｐ）及び／又はセルギャップの均一度などを考慮して前記数値は変更され得る。
【００５９】
上記で複数のスペーサの全体密度は、基材層の全面積に対してスペーサが占める面積の割合が、約５０％以下になるように調節され得る。前記割合は、他の例示で、約４５％以下、約４０％以下、約３５％以下、約３０％以下、約２５％以下、約２０％以下、約１５％以下、約１０％以下、約９．５％以下、９％以下、８．５％以下、８％以下、７．５％以下、７％以下、６．５％以下、６％以下、５．５％以下、５％以下、４．５％以下、４％以下、３．５％以下、３％以下、２．５％以下、２％以下又は１．５％以下であってもよい。他の例示で、前記割合は、約０．１％以上、０．２％以上、０．３％以上、０．４％以上、０．５％以上、０．６％以上、０．７％以上、０．８％以上、０．９％以上又は０．９５％以上であってもよい。
【００６０】
前記各数値は、必要な場合に変更され得、例えば、前記基板が適用されるデバイスから要求される透過率、セルギャップ（ｃｅｌｌ  ｇａｐ）及び／又はセルギャップの均一度などを考慮して前記数値は変更され得る。
【００６１】
前記複数のスペーサは、そのスペーシング正規分布図が所定の形態を示すように配置され得る。
【００６２】
上記でスペーシング正規分布図は、スペーサ間のピッチをＸ軸とし、全体スペーサのうち該当ピッチを有するスペーサの割合をＹ軸として図示した分布図であり、このとき、スペーサの割合は、全体スペーサの数を１としたときに求められる割合である。
【００６３】
このような分布図の例示は、図６に示されている。また、本明細書で前記スペーシング正規分布図と関連した説明でのピッチは、上記言及した閉図形である三角形、四角形又は六角形での辺の長さである。
【００６４】
前記分布図は、公知の乱数座標プログラム、例えば、ＣＡＤ、ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）又はＳＴＥＬＬＡ乱数座標プログラムなどを用いて取得することができる。
【００６５】
一つの例示で、前記複数のスペーサは、前記分布図での半分の高さ面積が０．４〜０．９５の範囲内になるように配置され得る。前記半分の高さ面積は、他の例示で、０．４５以上、０．５以上、０．５５以上、０．６以上、０．６５以上、０．７以上又は０．８５以上であってもよい。また、前記半分の高さ面積は、他の例示では、０．９以下、０．８５以下、０．８以下、０．７５以下、０．７以下、０．６５以下、０．６以下、０．５５以下又は０．５以下であってもよい。
【００６６】
前記複数のスペーサは、前記分布図での半分の高さ幅（ＦＷＨＭ）と平均ピッチ（Ｐｍ）の比（ＦＷＨＭ／Ｐｍ）が１以下になるように配置され得る。前記比（ＦＷＨＭ／Ｐｍ）は、他の例示で、０．０５以上、０．１以上、０．１１以上、０．１２以上又は０．１３以上であってもよい。また、前記比（ＦＷＨＭ／Ｐｍ）は、他の例示では、約０．９５以下、約０．９以下、約０．８５以下、約０．８以下、約０．７５以下、約０．７以下、約０．６５以下、約０．６以下、約０．５５以下、約０．５以下、約０．４５以下又は約０．４以下であってもよい。
【００６７】
上記で言及する平均ピッチ（Ｐｍ）は、上述した閉図形である三角形、四角形又は六角形を形成するように少なくとも８０％以上、８５％以上、９０％以上又は９５％以上のスペーサを選択したときに選択されたスペーサにより形成される三角形、四角形又は六角形の各辺の長さの平均である。また、上記でスペーサは、形成された三角形、四角形又は六角形が互いに頂点は共有しないように選択される。
【００６８】
前記複数のスペーサは、前記分布図での半分の高さ幅（ＦＷＨＭ）が０．５μｍ〜１，０００μｍの範囲内にあるように配置され得る。前記半分の高さ幅（ＦＷＨＭ）は、他の例示で、約１μｍ以上、２μｍ以上、３μｍ以上、４μｍ以上、５μｍ以上、６μｍ以上、７μｍ以上、８μｍ以上、９μｍ以上、１０μｍ以上、１１μｍ以上、１２μｍ以上、１３μｍ以上、１４μｍ以上、１５μｍ以上、１６μｍ以上、１７μｍ以上、１８μｍ以上、１９μｍ以上、２０μｍ以上、２１μｍ以上、２２μｍ以上、２３μｍ以上又は２４μｍ以上、２７μｍ以上、３０μｍ以上、３５μｍ以上、４０μｍ以上、４５μｍ以上又は５０μｍ以上であってもよい。他の例示で、前記半分の高さ幅（ＦＷＨＭ）は、約９００μｍ以下、８００μｍ以下、７００μｍ以下、６００μｍ以下、５００μｍ以下、４００μｍ以下、３００μｍ以下、２００μｍ以下、１５０μｍ以下、１００μｍ以下、９０μｍ以下、８０μｍ以下、７０μｍ以下、６０μｍ以下、５０μｍ以下、４０μｍ以下又は３０μｍ以下であってもよい。
【００６９】
前記複数のスペーサは、前記スペーシング正規分布図の最大高さ（Ｆｍａｘ）が０．００６以上であり、１未満になるように配置され得る。前記最大高さ（Ｆｍａｘ）は、他の例示で、約０．００７以上、約０．００８以上、約０．００９以上又は約０．００９５以上、約０．０１以上又は約０．０１５以上であってもよい。また、前記最大高さ（Ｆｍａｘ）は、他の例示で、約０．９以下、約０．８以下、約０．７以下、約０．６以下、約０．５以下、約０．４以下、約０．３以下、約０．２以下、約０．１以下、約０．０９以下、約０．０８以下、約０．０７以下、約０．０６以下、約０．０５以下、約０．０４以下、約０．０３以下又は約０．０２以下であってもよい。
【００７０】
複数のスペーサが上記のような形態のスペーシング正規分布図を有するように配置されることで、前記基板を通じて光学デバイスを具現したときに、スペーサが基板間のピッチ（ｃｅｌｌ  ｇａｐ）を均一に維持するとともに、いわゆるモアレ現像を誘発せず、均一な光学特性が確保されるようにすることができる。
【００７１】
複数のスペーサが上記のような不規則な配置を有する場合に、それを定義するために不規則度という概念が導入される。以下、上記のような形態のスペーサの配置を設計するための方法を説明する。
【００７２】
上記言及されたスペーサの配置を達成するためには、正常配置状態から出発して不規則性を有するようにスペーサを再配置するステップを行う。上記で正常配置状態は、上述した規則的な配置状態であって、複数のスペーサが基材層上で全ての辺の長さが同一の正三角形、正方形又は正六角形を形成するように配置された状態である。図７は、一つの例示であって、スペーサが前記正方形を形成するように配置された状態である。この状態での正方形の一辺の長さＰは、上述した正常ピッチと同一であり得る。上記のような配置状態で一つのスペーサが存在する地点を基準として上記の一辺の長さＰに対して一定割合になる長さの半径を有する円領域を指定し、その領域内で上記一つのスペーサが無作為的に移動するようにプログラムをセッティングする。例えば、図７は、前記長さＰに対して５０％の長さ（０．５Ｐ）の半径を有する円領域を設定し、その領域内の任意の地点に前記スペーサが移動する形態を模式的に示している。上記のような移動を少なくとも８０％以上、８５％以上、９０％以上、９５％以上又は１００％（全てのスペーサ）のスペーサに適用して上述した配置を達成することができる。
【００７３】
上記のような設計方式で、前記円領域の半径となる長さＰに対する割合が不規則度と定義され得る。例えば、図７に示した場合において不規則度は、約５０％である。
【００７４】
一つの例示で、前記設計方式での不規則度は、約５％以上、約１０％以上、約１５％以上、約２０％以上、約２５％以上、約３０％以上、約３５％以上、約４０％以上、約４５％以上、約５０％以上、約５５％以上、約６０％以上又は約６５％以上であってもよい。前記不規則度は、一つの例示で、約９５％以下、約９０％以下、約８５％以下又は約８０％以下であってもよい。
【００７５】
上記のような方式でスペーサの配置を設計し、設計された配置によってスペーサを形成することで、上述した不規則な配置を達成することができる。
【００７６】
上記では正常状態が正方形から出発する場合を例示したが、前記正常状態は、正三角形又は正六角形など他の図形であってもよく、その場合にも上述した配置が達成され得る。
【００７７】
上記のような方式でスペーサの配置を設計する手段は特に制限されず、公知の乱数座標プログラム、例えば、ＣＡＤ、ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）、ＳＴＥＬＬＡ又はＥｘｃｅｌ乱数座標プログラムなどを用いることができる。
【００７８】
例えば、上記のような方式で、まず、スペーサの配置を設計した後に該当設計によるパターンを有するマスクなどを製造し、該当マスクを用いて上記のようなスペーサを具現することができる。
【００７９】
本出願の基板は、前記基材層とスペーサに追加して光学デバイスの駆動に要求される他の要素を含むことができる。このような要素は多様に公知にされており、代表的には電極層などがある。一つの例示で、前記基板は、図２に示したように、前記基材層１００と前記スペーサ２０１、２０２との間に電極層３００をさらに含むことができる。 電極層としては、公知の素材が適用され得る。例えば、電極層は、金属合金、電気伝導性化合物又は上記のうち２種以上の混合物を含むことができる。このような材料としては、金などの金属、ＣｕＩ、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、ＺＴＯ（Ｚｉｎｃ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、アルミニウム又はインジウムがドーピングされた亜鉛オキサイド、マグネシウムインジウムオキサイド、ニッケルタングステンオキサイド、ＺｎＯ、ＳｎＯ２又はＩｎ２Ｏ３などの酸化物材料や、ガリウムナイトライドのような金属ナイトライド、セレン化亜鉛などのような金属セレン化物、亜鉛スルフィドのような金属スルフィドなどが例示され得る。また、透明な正孔注入性電極層は、Ａｕ、Ａｇ又はＣｕなどの金属薄膜とＺｎＳ、ＴｉＯ２又はＩＴＯなどのような高屈折の透明物質の積層体などを用いても形成することができる。
【００８０】
電極層は、蒸着、スパッタリング、化学蒸着又は電気化学的手段などの任意の手段で形成され得る。電極層のパターン化も特に制限なしに公知の方式で可能であり、例えば、公知にされたフォトリソグラフィーやシャドーマスクなどを用いた工程を通じてパターン化してもよい。
【００８１】
また、本出願の基板は、前記基材層とスペーサ上に存在する配向膜をさらに含むことができる。
【００８２】
したがって、他の例示的な本出願の基板は、基材層；前記基材層上に存在するスペーサ；及び前記基材層とスペーサ上に形成された配向膜を含むことができる。
【００８３】
上記で基材層とスペーサに対する具体的な内容は上述した通りである。
【００８４】
前記基材層とスペーサ上に形成される配向膜の種類も特に制限されず、公知の配向膜、例えば、公知のラビング配向膜又は光配向膜が適用され得る。
【００８５】
前記配向膜を基材層とスペーサ上に形成し、それに対する配向処理を行う方式も公知の方式による。
【００８６】
本出願の前記スペーサは、前記基材層あるいは前記スペーサが接している基材層の要素（例えば、前記電極層）に対して優れた付着力を示す。
【００８７】
例えば、前記基材層の前記スペーサが形成された面に剥離力が約３．７２Ｎ／１０ｍｍ〜４．１６Ｎ／１０ｍｍレベルの粘着テープを付着し、これを剥離しても前記スペーサのパターンは実質的に消失されずに維持され得る。このとき、前記粘着テープとしては、例えば、ニチバンテープ（Ｎｉｃｈｉｂａｎ  Ｔａｐｅ）ＣＴ−２４として公知にされたテープであってもよい。前記ニチバンテープは、ＪＩＳ  Ｚ  １５２２の規格によって１８０度の剥離角度で測定した剥離力が約３．７２Ｎ／１０ｍｍ〜４．１６Ｎ／１０ｍｍレベルである。前記ニチバンテープＣＴ−２４を前記スペーサが形成された基材層の面に、幅が２４ｍｍであり、長さが４０ｍｍである長方形状の付着面積で付着した後、前記ニチバンテープＣＴ−２４を約３０ｍｍ／ｓの剥離速度及び約１８０度の剥離角度で長手方向に剥離して測定した前記スペーサの消失率は、１５％以下、１３％以下、１１％以下、９％以下、８％以下、７％以下、６％以下、５％以下、４％以下、３％以下、２％以下、１％以下又は０．５％以下であってもよい。上記で消失率は、前記付着面積内に存在する全てのスペーサの個数に対する前記粘着テープの剥離後に消失されたスペーサの個数の百分率であってもよい。適用用途によって異なるが、通常、上記のような付着面積内にはスペーサが１０，０００個〜４０，０００個程度が存在することができ、このようなスペーサのうち消失するスペーサの割合が前記範囲で維持され得る。
【００８８】
ブラックスペーサの場合、上述した光学密度を満足させるために染料や顔料などの暗色化材料を含むが、このような暗色化材料によりスペーサ材料の硬化率が阻害されるので、上のように優れた密着力のスペーサの形成はとても難しい。しかし、本出願では、ブラックスペーサを適用する場合にも上述した優れた密着性を確保することができる。
【００８９】
スペーサがこのような密着性を示す場合には、その表面に配向膜が形成され、ラビングなどの配向処理が進められる場合にも安定的にスペーサが維持されるので、最終的に優れた性能の製品の製造が可能である。また、スペーサが形成された基板は、実際製品に適用される前までスペーサが形成された表面に保護用粘着フィルムが付着された状態で維持されるが、そのような構造では粘着フィルムを剥離してもパターンが消失せずに安定的に維持され得る。
【００９０】
一つの例示で、前記基板は、追加構成として保護フィルムを含むことができる。例えば、前記基板は、前記基材層のスペーサが形成された面に付着された保護用粘着フィルムをさらに含むことができる。上記のような構成において粘着フィルムとしては、特に制限なしに公知の保護用粘着フィルムが用いられ得る。
【００９１】
また、本出願は、前記基板を製造する方法に関する。前記製造方法は、基材層上に形成されたコラムスペーサ用硬化性組成物の層に遮光マスクを密着させた状態で光を照射するステップを含むことができる。このような場合に前記硬化性組成物は、バインダー及びボールスペーサを含むことができる。上記でバインダーは、上述したコラムスペーサを形成する材料を意味する。このようにバインダー及びボールスペーサを配合した硬化性組成物の層を適用することで、遮光マスクを密着させた状態で光を照射することができ、それによって、目的とするコラムスペーサを形成することができる。このような場合に、前記バインダー及びボールスペーサに対する具体的な内容は上述した通りである。
【００９２】
したがって、前記バインダーとしては、コラムスペーサなどを製作することに用いる通常的なバインダーであって、アクリレート系列又はエポキシ系列の紫外線硬化型化合物と開始剤を含むものを用いることができ、このとき、バインダーは、必要に応じて分散剤などの他の成分も含むことができる。
【００９３】
また、前記ボールスペーサとしては、目的とするコラムスペーサの高さの平均値及び直径の平均値と上述した割合を満足する平均粒径を有するとともに、上述した粒径の標準偏差を有するものを用いることができる。
【００９４】
前記製造方法は、基材層上に形成された前記コラムスペーサ用硬化性組成物の層に遮光マスクを密着させた状態で光を照射するステップ含むコラムスペーサの製造方法であり、この場合に、前記硬化性組成物は、バインダーとボールスペーサを含むことができる。また、上記形成されるコラムスペーサの高さの平均値（Ｈ）と前記ボールスペーサの平均粒径（Ｄ）の割合（Ｈ／Ｄ）は、１を超過することができる。一方、前記コラムスペーサの直径の平均値（Ｔ）とボールスペーサの平均粒径（Ｄ）の割合（Ｔ／Ｄ）は、１を超過することができる。
【００９５】
前記割合（Ｈ／Ｄ）は、上述したように、他の例示で、１．２以下程度、１．１以下程度、１．０９以下程度、１．０８以下程度、１．０７以下程度、１．０６以下程度、１．０５以下程度、１．０４以下程度、１．０３以下程度、１．０２以下程度又は１．０１以下程度であってもよい。
【００９６】
前記割合（Ｔ／Ｄ）は、上述したように、他の例示で、１．２以上程度、１．４以上程度、１．６以上程度、１．８以上程度、２以上程度、２．２以上程度、２．４以上程度又は２．６以上程度であるか、５以下程度、４．８以下程度、４．６以下程度、４．４以下程度、４．２以下程度、４以下程度、３．８以下程度、３．６以下程度、３．４以下程度、３．２以下程度、３以下程度、２．８以下程度、２．６以下程度、２．４以下程度又は２．２以下程度であってもよい。
【００９７】
前記ボールスペーサは、粒径の標準偏差が０．８μｍ以下であってもよい。前記標準偏差は、他の例示で、０．７μｍ以下程度、０．６μｍ以下程度又は０．５μｍ以下程度であるか、０μｍ以上程度、０μｍ超過程度、０．１μｍ以上程度、０．２μｍ以上程度、０．３μｍ以上程度又は０．４μｍ以上程度であってもよい。このようなボールスペーサを適用することで、目的とする形態のスペーサを効果的に形成することができる。
【００９８】
前記ボールスペーサは、上述したように、粒径のＣＶ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）値（＝１００×ボールスペーサ粒径の標準偏差／ボールスペーサの平均粒径）が８％以下程度、７％以下程度、６％以下程度又は５％以下程度であるか、０％以上程度、０％超過程度、１％以上程度、２％以上程度、３％以上程度又は４％以上程度であってもよい。
【００９９】
上記で硬化性組成物は、上述したバインダー１００重量部に対して１重量部超過のボールスペーサを含むことができる。前記割合は、他の例示で、約１．１重量部以上、約１．２重量部以上、約１．３重量部以上、約１．４重量部以上又は１．５重量部以上であるか、約１０重量部以下、約９重量部以下、約８重量部以下、約７重量部以下、約６重量部以下又は約５．５重量部以下であってもよい。
【０１００】
このような割合下でボールスペーサを配合することで、効果的に目的とするスペーサ構造を形成することができる。また、上記でボールスペーサの重量割合の基準になるバインダーの重量は、前記硬化性組成物に含まれるボールスペーサを除外した成分の重量である。
【０１０１】
ブラックスペーサを形成する場合には、前記硬化性組成物は、上述した暗色化材料をさらに含むことができ、このような場合にボールスペーサもブラックボールスペーサであってもよい。
【０１０２】
上記過程で適用される遮光マスクとしては、一般的なマスクを適用することができる。このような遮光マスクは、例えば、図８に示したように、光透過性本体９０１の一表面に遮光層９０２のパターンが形成されており、その遮光層９０２及び本体９０１の表面に離型層９０３が形成されたものであってもよい。
【０１０３】
上記で遮光層９０２は、本体９０１上に一定なパターンで形成されていてもよく、このようなパターンの形態は、目的とするスペーサの形態及び／又は配置を考慮して決まることができる。このような形態の遮光マスクは多様に知られており、このような公知のマスクが全て上記方法で適用され得る。
【０１０４】
図９のように、基材層１００上に形成された硬化性組成物の層１０００に前記マスク９０１、９０２、９０３を密着させた状態で、前記マスクを媒介として光を照射して硬化性組成物を硬化させ得る。
【０１０５】
図面には記載していないが、前記基材層１００と硬化性組成物の層１０００との間には電極層など他の要素が形成されていてもよい。
【０１０６】
このとき、照射される光の状態、例えば、その波長や光量、強度などは特に制限されず、目的とする硬化の程度及び硬化性組成物の種類によって決まることができる。
【０１０７】
本出願の製造方法では、上記光の照射後に硬化されない硬化性組成物を除去する、いわゆる現像工程を行うことができ、このような方式は公知の方式で行われ得る。
【０１０８】
このような過程を経て前記基板が製造され得る。
【０１０９】
また、本出願は、上記のような基板を用いて形成した光学デバイスに関する。
【０１１０】
本出願の例示的な光学デバイスは、前記基板及び前記基板と対向配置されており、前記基板のスペーサにより前記基板との間隔が維持された第２基板を含むことができる。
【０１１１】
前記光学デバイスで２個の基板の間の間隔には光変調層が存在することができる。本出願で用語「光変調層」には、入射した光の偏光状態、透過率、色調及び反射率などの特性のうち少なくとも一つの特性を目的によって変化させることができる公知の全ての種類の層が含まれ得る。
【０１１２】
例えば、前記光変調層は、液晶物質を含む層であって、電圧、例えば、垂直電界や水平電界のオン−オフ（ｏｎ−ｏｆｆ）によって拡散モードと透過モードの間でスイッチングされる液晶層であるか、透過モードと遮断モードの間でスイッチングされる液晶層であるか、透過モードとカラーモードでスイッチングされる液晶層又は互いに異なる色のカラーモードの間をスイッチングする液晶層であってもよい。
【０１１３】
上記のような作用を行うことができる光変調層、例えば、液晶層は、多様に公知にされている。一つの例示的な光変調層としては、通常的な液晶ディスプレイに用いられる液晶層の使用が可能である。他の例示で、光変調層は、多様な形態のいわゆるゲストホスト液晶層（Ｇｕｅｓｔ  Ｈｏｓｔ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｌａｙｅｒ）、高分子分散型液晶層（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）、画素孤立型液晶層（Ｐｉｘｃｅｌ−ｉｓｏｌａｔｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）、浮遊粒子デバイス（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｄｅｖｉｃｅ）又は電気変色ディスプレイ（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ  ｄｅｖｉｃｅ）などであってもよい。
【０１１４】
上記で高分子分散型液晶層（ＰＤＬＣ）は、いわゆるＰＩＬＣ（ｐｉｘｅｌ  ｉｓｏｌａｔｅｄ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ）、ＰＤＬＣ（ｐｏｌｙｍｅｒ  ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ）、ＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）又はＰＳＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）などを含む上位概念である。高分子分散型液晶層（ＰＤＬＣ）は、例えば、高分子ネットワーク及び前記高分子ネットワークと相分離された状態で分散している液晶化合物を含む液晶領域を含むことができる。
【０１１５】
上記のような光変調層の具現方式や形態は特に制限されず、目的に応じて公知にされた方式を制限なしに採択することができる。
【０１１６】
また、前記光学デバイスは、必要な場合、さらなる公知の機能性層、例えば、偏光層、ハードコーティング層及び／又は反射防止層などもさらに含むことができる。
【発明の効果】
【０１１７】
本出願では、優れた寸法精密度及び密着性を有するスペーサが形成されている基板及びそのような基板を効果的に製造できる方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本出願の基板の形態の模式図ある。
【図２】本出願の基板の形態の模式図ある。
【０１１９】
【図３】本出願の基板でスペーサの配置形態を説明するための図である。
【図４】本出願の基板でスペーサの配置形態を説明するための図である。
【図５】本出願の基板でスペーサの配置形態を説明するための図である。
【図６】本出願の基板でスペーサの配置形態を説明するための図である。
【図７】本出願の基板でスペーサの配置形態を説明するための図である。
【０１２０】
【図８】本出願の製造方法で適用される遮光マスクの模式図である。
【０１２１】
【図９】本出願の基板の製造過程の一つの状態を例示的に示す図である。
【０１２２】
【図１０】実施例１で製造されたスペーサが形成された基板の表面写真である。
【図１１】実施例１で製造されたスペーサが形成された基板の表面写真である。
【図１２】実施例２で製造されたスペーサが形成された基板の表面写真である。
【図１３】実施例３で製造されたスペーサが形成された基板の表面写真である。
【図１４】実施例４で製造されたスペーサが形成された基板の表面写真である。
【図１５】実施例５で製造されたスペーサが形成された基板の表面写真である。
【０１２３】
【図１６】実施例１の基板に対してスペーサの密着性テストを行った後の写真である。
【図１７】実施例２の基板に対してスペーサの密着性テストを行った後の写真である。
【図１８】実施例３の基板に対してスペーサの密着性テストを行った後の写真である。
【図１９】実施例４の基板に対してスペーサの密着性テストを行った後の写真である。
【図２０】実施例５の基板に対してスペーサの密着性テストを行った後の写真である。
【発明を実施するための形態】
【０１２４】
以下、実施例を通じて本出願を具体的に説明するが、本出願の範囲は、下記実施例によって制限されるわけではない。
【０１２５】
１．光学密度（ＯＤ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）の測定
【０１２６】
以下で記載する光学密度は、次の方式で測定した結果である。透明なＰＥＴ（ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ））基材フィルム上に透明層（ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）層）が形成された積層体の前記透明層上に、実施例又は比較例でコラムスペーサ製造用硬化性組成物を塗布し、紫外線を照射（波長：約３６５ｎｍ、紫外線照射量：２，２００〜４，４００ｍＪ／ｃｍ２）して硬化させて、厚さが１２μｍ程度である層を形成する。本明細で厚さは、Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｆｉｌｅｒ測定装備（製造社：Ｎａｎｏ  Ｓｙｓｔｅｍ、商品名：Ｎａｎｏ  Ｖｉｅｗ−Ｅ１０００）を用いて測定した値である。その後、上記形成された層の透過率と光学密度を測定装備（製造社：ｘ−ｒｉｔｅ、商品名：３４１Ｃ）を用いて測定する。前記測定装備は、可視光線波長範囲（４００〜７００ｎｍ）内の光に対する透過率（ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ、単位：％）（Ｔ）を測定し、それを通じて光学密度（Ｄ）を取得する装備であり、前記光学密度は、測定された透過率（Ｔ）を数式（光学密度（ＯＤ）＝−ｌｏｇ１０（Ｔ）、Ｔは、前記透過率）に代入して該当厚さ（１２μｍ）に対して取得する。
【０１２７】
２．スペーサの高さ、直径及び標準偏差の測定
【０１２８】
以下で記載するスペーサの高さは、測定装備（Ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｒｏｆｉｌｅｒ、Ｎａｎｏ  Ｓｙｓｔｅｍ社、Ｎａｎｏ  Ｖｉｅｗ−Ｅ１０００）を用いて確認した。スペーサの直径は、光学顕微鏡（Ｏｌｙｍｐｕｓ  ＢＸ  ５１）を用いて確認した。上記高さ及び直径それぞれに対する標準偏差は、それぞれの平均に対する分散の正の平方根で求めた（標準偏差は、横及び縦がそれぞれ３００ｍｍである面積内に存在するスペーサに対して求め、約５０個〜２５０個のスペーサに対して求めた）。
【０１２９】
＜実施例１＞
【０１３０】
スペーサの形成に用いられる硬化性組成物は、次の方式で製造した。コラムスペーサの製造に通常的に用いられるバインダー（紫外線硬化型アクリレート化合物、重合開始剤及び分散剤を含む）にブラックボールスペーサ及び暗色化材料を混合して前記組成物を製造した。このとき、ブラックボールスペーサとしては、平均粒径が１１．５μｍ程度であり、ＣＶ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）が４であり、粒径の標準偏差が約０．４６μｍ程度であるブラックボールスペーサ（製造社：Ｓｅｋｉｓｕｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ、商品名：ＫＢＮ  ５１１５）を用いた。前記ブラックボールスペーサは、前記バインダー重量（アクリレート化合物、開始剤及び分散剤などの合計重量）１００重量部に対して約２．５重量部で配合した。また、暗色化材料として、カーボンブラック（ｃａｒｂｏｎ  ｂｌａｃｋ）は材料内に約３重量％の割合で配合した。上記製造された組成物の光学密度（ＯＤ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）を上述した方式で確認した結果、約１．９であった。表面に非結晶質のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）電極層が形成された一軸延伸ＰＥＴ（ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ））基材フィルムの前記電極層上に、前記組成物を約２〜３ｍＬ程度滴下（ｄｒｏｐｐｉｎｇ）し、マスクで上記滴下された混合物を圧着して、基材層、電極層、硬化性組成物層及びマスクを含む積層体を形成した状態で、前記マスクに向けて紫外線を照射して前記硬化性組成物層を硬化させた（紫外線照射量：１９，８００ｍＪ／ｃｍ２）。
【０１３１】
基板の製造時に適用されたマスクとしては、図８に示したように、透明基材フィルム（本体）９０１であるＰＥＴ（ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ））フィルム上にパターン化された遮光層（ＡｇＸ、Ｘ＝Ｃｌ、Ｆ、Ｂｒ又はＩ）９０２と離型層９０３が順次形成された形態のマスクを用いた。上記で遮光層９０２のパターンは、上記言及した各辺の長さが実質的に同一な三角形の閉図形を形成するように円形の遮光層が形成されない領域（直径：約２０μｍ）が規則的に配置されるように形成し、このとき、前記三角形の各辺の長さ（ピッチ）は、約１５０μｍ程度にした。紫外線の照射後に未硬化された硬化性組成物を除去（現像）してスペーサを形成した。図１０及び図１１は、上記のような方式で製造されたスペーサが形成された基板の表面写真である。図面のように、前記スペーサは、ブラックボールスペーサが付着されたコラムスペーサ、ブラックボールスペーサが埋め込ま込まれたコラムスペーサとブラックボールスペーサが付着されていないコラムスペーサを含む。前記ブラックボールスペーサが付着及び埋め込まれたコラムスペーサの個数（Ａ）とブラックボールスペーサが付着及び埋め込まれていないコラムスペーサの個数（Ｂ）の割合（Ａ：Ｂ）は、約３：５程度であった。また、コラムスペーサの高さは、約１１．７μｍ〜１２．３μｍとして、平均が約１２μｍ程度であり、直径は、約３０μｍ〜４０μｍ程度として、平均は、約３４μｍ程度であった。そして、基板の表面でスペーサが存在する面積の割合は、約３．６％〜７％程度であった。上記でコラムスペーサの高さの標準偏差は、約０．１６μｍ程度であり、直径の標準偏差は、約０．７４μｍ程度であった。
【０１３２】
＜実施例２＞
【０１３３】
マスクで遮光層が形成されない円形部分の直径を約２０μｍ程度にし、前記円形部分の間隔が２５０μｍ程度になるように変更したこと以外は、実施例１と同一にスペーサが形成された基板を製造した。図１２は、上記方式で製造されたスペーサが形成された基板の表面写真である。図面のように、前記スペーサは、ブラックボールスペーサが付着及び／又は埋め込まれたコラムスペーサとブラックボールスペーサが付着されていないコラムスペーサとを含む。上記でブラックボールスペーサが付着及び埋め込まれたコラムスペーサの個数（Ａ）とブラックボールスペーサが付着及び埋め込まれていないコラムスペーサの個数（Ｂ）の割合（Ａ：Ｂ）は、約７：１８程度であった。また、コラムスペーサの高さは、約１１．９μｍ〜１２．３μｍ程度として、平均が約１２．１μｍ程度であり、直径は、約２７μｍ〜３２μｍ程度として、平均は約３０μｍ程度であった。そして、基板の表面でスペーサが存在する面積の割合は、約１％〜２％程度であった。上記でコラムスペーサの高さの標準偏差は、約０．１５μｍ程度であり、直径の標準偏差は、約０．７５μｍ程度であった。
【０１３４】
＜実施例３＞
【０１３５】
硬化性組成物の製造時に、カーボンブラックの割合が約２重量％になるように調節して硬化された層の光学密度が約１．３程度になるようにしたこと以外は、実施例１と同一にスペーサが形成された基板を製造した。図１３は、上記方式で製造されたスペーサが形成された基板の表面写真である。図面のように、前記スペーサは、ブラックボールスペーサが付着及び／又は埋め込まれたコラムスペーサとブラックボールスペーサが付着及び埋め込まれていないコラムスペーサとを含む。上記でブラックボールスペーサが付着及び埋め込まれたコラムスペーサの個数（Ａ）とブラックボールスペーサが付着及び埋め込まれていないコラムスペーサの個数（Ｂ）の割合（Ａ：Ｂ）は、約７：１８程度であった。また、コラムスペーサの高さは、約１１．７μｍ〜１２．３μｍ程度として、平均が約１２μｍ程度であり、直径は、約３３μｍ〜４０μｍ程度として、平均は約３６μｍ程度であった。そして、基板の表面でスペーサが存在する面積の割合は、約４．４％〜７％程度であった。上記でコラムスペーサの高さの標準偏差は、約０．１２μｍ程度であり、直径の標準偏差は、約０．８μｍ程度であった。
【０１３６】
＜実施例４＞
【０１３７】
硬化性組成物の製造時に、ブラックボールスペーサを、バインダー重量（アクリレート化合物、開始剤及び分散剤などの合計重量）１００重量部に対して約１．５重量部で配合して製造した硬化性組成物を用いたこと以外は、実施例１と同一に基板を製造した。図１４は、上記方式で製造されたスペーサが形成された基板の表面写真である。図面のように、前記スペーサは、ブラックボールスペーサが付着及び／又は埋め込まれたコラムスペーサとブラックボールスペーサが付着及び埋め込まれていないコラムスペーサとを含む。上記でブラックボールスペーサが付着及び埋め込まれたコラムスペーサの個数（Ａ）とブラックボールスペーサが付着及び埋め込まれていないコラムスペーサの個数（Ｂ）の割合（Ａ：Ｂ）は、約１９：８１程度であった。また、コラムスペーサの高さは、約１１．８μｍ〜１２．２μｍ程度として、平均が約１２．１μｍ程度であり、直径は、約３０μｍ〜３３μｍ程度として、平均は約３２μｍ程度であった。そして、基板の表面でスペーサが存在する面積の割合は、約３．５％〜４．５％程度であった。上記でコラムスペーサの高さの標準偏差は、約０．１３μｍ程度であり、直径の標準偏差は、約０．４６μｍ程度であった。
【０１３８】
＜実施例５＞
【０１３９】
硬化性組成物の製造時に、ブラックボールスペーサを、バインダー重量（アクリレート化合物、開始剤及び分散剤などの合計重量）１００重量部に対して約５重量部で配合して製造した硬化性組成物を用いたこと以外は、実施例１と同一に基板を製造した。図１５は、上記のような方式で製造されたスペーサが形成された基板の表面写真である。図面のように、前記スペーサは、ブラックボールスペーサが付着及び／又は埋め込まれたコラムスペーサとブラックボールスペーサが付着及び埋め込まれていないコラムスペーサとを含む。上記でブラックボールスペーサが付着及び埋め込まれたコラムスペーサの個数（Ａ）とブラックボールスペーサが付着及び埋め込まれていないコラムスペーサの個数（Ｂ）の割合（Ａ：Ｂ）は、約６１：３９程度であった。また、コラムスペーサの高さは、約１１．８μｍ〜１２．５μｍ程度として、平均が約１２．３μｍ程度であり、直径は、約３４μｍ〜３７μｍ程度として、平均は約３２μｍ程度であった。そして、基板の表面でスペーサが存在する面積の割合は、約４．５％〜５．５％程度であった。上記でコラムスペーサの高さの標準偏差は、約０．２μｍ程度であり、直径の標準偏差は、約０．８６μｍ程度であった。
【０１４０】
＜試験例１．付着力の評価＞
【０１４１】
実施例で製造された基板のブラックコラムスペーサが形成された面に粘着テープ（Ｎｉｃｈｉｂａｎ  Ｔａｐｅ、ＣＴ−２４）（剥離力：３．７２〜４．１６Ｎ／１０ｍｍ、剥離角度：１８０度、ＪＩＳ  Ｚ  １５２２規格）を、幅が約２４ｍｍであり、長さが約４０ｍｍである長方形形態の付着面積で付着した。上記付着時には、ローラーを用いて粘着テープ上に約２００ｇ程度の荷重を印加して付着した。その後、引張試験器を用いて約３０ｍｍ／ｓの剥離速度及び１８０度の剥離角度で前記粘着テープを長手方向に剥離した。図１６〜図２０は、それぞれ実施例１〜実施例５の基板に対して上記のような評価を行った後の結果である。評価結果、実施例１、２、４及び５に対しては、スペーサの消失がほとんど起きなくて消失率は実質的に０％であり、実施例３の場合、微細な消失のみが確認された（実施例３の消失率：約７％）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2021534442.tif 000009
【図８】
2021534442.tif 000010
【図９】
2021534442.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2021534442.tif 000015
【図１４】
2021534442.tif 000016
【図１５】
2021534442.tif 000017
【図１６】
2021534442.tif 000018
【図１７】
2021534442.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2021534442.tif 000021
【図２０】
2021534442.tif 000022
【国際調査報告】
2021534442.tif 000023
2021534442.tif 000024
2021534442.tif 000025
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