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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-08-01
(45)【発行日】2022-08-09
(54)【発明の名称】基板
(51)【国際特許分類】
G02F 1/1339 20060101AFI20220802BHJP
G02F 1/1335 20060101ALI20220802BHJP
G09F 9/30 20060101ALI20220802BHJP
【ＦＩ】
G02F1/1339 500
G02F1/1335 500
G09F9/30 320
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2020503734
(86)(22)【出願日】2018-08-14
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-10-08
(86)【国際出願番号】 KR2018009329
(87)【国際公開番号】W WO2019035636
(87)【国際公開日】2019-02-21
【審査請求日】2020-01-30
(31)【優先権主張番号】10-2017-0104654
(32)【優先日】2017-08-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】500239823
【氏名又は名称】エルジー・ケム・リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】ソン、チョル オク
(72)【発明者】
【氏名】リー、スン ホン
(72)【発明者】
【氏名】ファン、ジ ヨン
(72)【発明者】
【氏名】セオ、ハン ミン
(72)【発明者】
【氏名】バエ、ナム ソク
(72)【発明者】
【氏名】パク、ジン ウー
(72)【発明者】
【氏名】ユ、ジュン スン
【審査官】岩村 貴
(56)【参考文献】
【文献】特開平０６－０５９２２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－０９５１９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００５／０１４０８５８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００５－０９２１５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－１４７５１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０２－１４４５２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－１７１８０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０２６０４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１７４４１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０６８３８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２０４７４５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００２－３３３６３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－１５４２０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００４－５１９８６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－３５４４３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－０６６４６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１３／１３７１７６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平１０－１４２６１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－１８０８６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－０４９５７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－０９８５５９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｆ １／１３
Ｇ０２Ｆ １／１３３９
Ｇ０９Ｆ ９／３０
Ｇ０３Ｆ １／００
Ｇ０３Ｆ ７／００
Ｈ０１Ｌ ２１／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材層；前記基材層上に形成された黒色層；
前記黒色層上に形成されたコラムスペーサ；及び
前記黒色層と前記基材層との間に含まれる電極層を含み、
前記黒色層と前記電極層とは、お互いに接しており、
前記黒色層は、物理的延性値が０．５５以上である金属の金属層、物理的延性値が０．５５以上である金属の金属酸化物層、物理的延性値が０．５５以上である金属の金属窒化物層及び物理的延性値が０．５５以上である金属の金属酸窒化物層のうち２種以上の積層構造を有し、
前記基材層の前記コラムスペーサが形成された面に下記の剥離テストで測定したスペーサの消失率が１５％以下であり、
前記剥離テストが、剥離力が約３．７２Ｎ／１０ｍｍ～４．１６Ｎ／１０ｍｍレベルの粘着テープを、基材層のスペーサが形成されている面に付着させ、この付着の後に前記粘着テープを剥離することで行われる、
基板。
【請求項2】
基材層は、フレキシブル基材層である、請求項１に記載の基板。
【請求項3】
黒色層の面積（Ｂ）とコラムスペーサの底部の面積（Ｔ）の割合（Ｔ／Ｂ）は、０．５～１．５の範囲内である、請求項１または２に記載の基板。
【請求項4】
前記電極層は、前記基材層とも接している、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の基板。
【請求項5】
黒色層は、前記金属層である第１層と
前記金属酸化物層、前記金属窒化物層又は前記金属酸窒化物層である第２層
を含む
多層構造である、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の基板。
【請求項6】
黒色層は、前記金属層である第１層の両側に前記金属酸化物層、前記金属窒化物層又は前記金属酸窒化物層である第２層を含む多層構造である、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の基板。
【請求項7】
スペーサは、上部に半球部を有する半球型スペーサである、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の基板。
【請求項8】
基材層；前記基材層上に形成された黒色層及び
前記黒色層上に形成された光硬化型樹脂層
を含む
積層体の前記光硬化型樹脂層に遮光層が含まれたインプリンティングマスクを圧着しながら前記インプリンティングマスク上から前記光硬化型樹脂層に光を照射する過程を含み、
上記過程で遮光層が含まれたインプリンティングマスクの圧着速度を０．３ｍｐｍ以上に制御し、
前記光の光量を３００ｍＪ／ｃｍ２以上に制御し、
光の照射後に樹脂層を現像し、
樹脂層の現象後に黒色層をエッチングする工程
をさらに含む、
表面にスペーサが形成された、
基板の製造方法。
【請求項9】
遮光層が含まれたインプリンティングマスクは、一面に凹部が形成されている光透過性の本体及び
前記本体の凹部が形成されていない部分に存在する遮光膜
を含む、
請求項８に記載の基板の製造方法。
【請求項10】
遮光層が含まれたインプリンティングマスクの圧着は、ロールインプリンティング方式で行われる、請求項８または請求項９に記載の基板の製造方法。
【請求項11】
樹脂層の現像工程と黒色層のエッチング工程との間に熱処理工程を行わない、請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載の基板の製造方法。
【請求項12】
請求項１～請求項７のうちいずれか１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、２０１７年８月１８日に出願された大韓民国特許出願第１０－２０１７－０１０４６５４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。
本出願は、２０１７年８月１８日に出願された大韓民国特許出願第１０－２０１７－０１０４６５４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、基板及びその製造方法に関する。
本出願は、基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0003】
対向配置された基板の間に液晶化合物を含む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するようにした光学デバイスは公知のものである。
【0004】
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。
【0005】
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上記基板の間に位置する。
【0006】
光学デバイスが具現する状態によって、スペーサを暗色化しなければならない場合がある。スペーサを暗色化する方法としては、基材層上に黒色層を形成し、その上にスペーサを形成して、基材層側又はその上部から観察したとき、スペーサが黒色に見えるようにする方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】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】
【0008】
本出願は、基板及びその製造方法を提供する。本出願は、適切な暗色化が確保された状態でスペーサと基材層及び／又はスペーサと黒色層との間の優れた密着性が確保された基板を提供することを目的とし、上記のような基板を異物発生などの副作用なしに簡単で且つ効果的に製造することができる方法を提供することをまた別の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
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、特に別途に規定しない限り、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℃の範囲内のある温度、又は約２３℃又は約２５℃程度の温度である。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。
【0010】
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。
【0011】
本出願は、基板及びその製造方法に関するもので、一つの例示で、前記基板は、基材層及び前記基材層上に存在するスペーサを含み、前記スペーサと基材層との間に黒色層をさらに含む構造を有することができる。図１及び図２は、本出願の例示的な基板であって、基材層１０上に前記スペーサ２０が存在する場合を示す図である。
【0012】
本出願の基板で前記スペーサは、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、電極層や前記黒色層）に対して優れた付着力を示す。
【0013】
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テストを行って測定した前記スペーサの消失率は、１５％以下程度であってもよい。前記剥離テストは、剥離力が約３．７２Ｎ／１０ｍｍ～４．１６Ｎ／１０ｍｍレベルの粘着テープを付着し、前記基材層のスペーサが形成された面に付着した後に剥離する。前記粘着テープとしては、ニチバンテープ（Ｎｉｃｈｉｂａｎ Ｔａｐｅ）ＣＴ－２４として公知にされたテープを用いることができる。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することで前記剥離テストを行うことができる。前記剥離テストを行っ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。
【0014】
本出願の基板構造の場合、黒色層の存在などによりスペーサ材料の硬化率の調節が容易ではない。したがって、上のように優れた密着力のスペーサの形成は非常に難しい。しかし、本出願の後述する製造方法によると、暗色化が効果的に行われた状態で上述した優れた密着性が確保される。
【0015】
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し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る。
【0016】
基材層としては、特に制限はなく、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できる。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。
【0017】
一つの例示で、前記基材層は、いわゆるフレキシブル基材層であってもよい。本出願の場合、フレキシブル基材層に対しても後述する黒色層をクラック（ｃｒａｃｋ）などの欠陥なしに効果的に形成することができ、基材層が適用用途などによってベンディング（ｂｅｎｄｉｎｇ）される場合にも黒色層の耐久性が確保され得る。フレキシブル基材層の具体的な種類は特に制限されず、前述した基材層のうち主にプラスチックフィルムや、薄膜ガラス（ｔｈｉｎ ｇｌａｓｓ）のような非常に薄い無機基材などもフレキシブル基材層として用いられる。
【0018】
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できる。
【0019】
基材層上にはスペーサが存在する。前記スペーサは、前記基材層に固定されていてもよい。このような場合に、前記スペーサは、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の他の層上に固定されていてもよい。前記他の層の種類には、光学デバイスの駆動に必要な公知の層が含まれ、例えば、後述する電極層や黒色層などが例示され得る。
【0020】
本出願の基板の一つの例示では、前記スペーサは透明コラムスペーサであってもよく、前記透明コラムスペーサの下部に黒色層が形成されていてもよい。
【0021】
上記で透明スペーサとは、可視光領域のうち少なくともいずれか一つの波長領域又はその全体波長領域の光に対する透過率が、５０％以上、５５％以上、６０％以上、６５％以上、７０％以上、７５％以上、８０％以上、８５％以上又は９０％以上である場合を意味し、このような場合に前記透過率の上限は特に制限されない。上記のような透明コラムスペーサは、透明な樹脂を用いて後述する方式で形成することができる。通常、可視光領域は、約３８０ｎｍ～７２０ｎｍであり、一つの例示で、前記透過率は、約５５０ｎｍの波長で測定することができる。
【0022】
本出願で前記コラムスペーサの形態は特に制限されず、例えば、円柱型や三角、四角、五角又は六角柱型のような多角柱型や、後述する半球型、メッシュ型又はその他の形態が全て適用され得る。図１は、四角柱型のスペーサ２０が適用された断面図であり、図２は、半球型スペーサ２０が適用された断面図である。
【0023】
本出願で前記透明コラムスペーサの下部、すなわち、前記透明コラムスペーサと基材層との間に黒色層が存在する。
【0024】
本明細書で用語「上部」は、基材層で前記基材層上に形成されたスペーサに向かう方向を意味し、「下部」は、前記上部の反対方向を意味する。また、上記で黒色層は、光学密度（ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ）が約１～６程度である層を意味し得る。前記黒色層は、基板の上部及び下部のうちいずれか一つの方向から観察したときに前記光学密度を示すことができ、場合によっては、上部及び下部の両側から観察したときに前記光学密度を示すことができる。前記光学密度は、前記黒色層の透過率（ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ、単位：％）を測定した後、それを光学密度の数式（光学密度＝－ｌｏｇ１０（Ｔ）、Ｔは、前記透過率）に代入して求めることができる。光学密度は、他の例示で、約１．５以上、２以上、２．５以上、３以上、３．５以上、４以上又は４．５以上程度であってもよく、約５．５以下又は５以下程度であってもよい。
【0025】
図３は、半球型、円柱型、四角柱型又はメッシュ型スペーサの上部又は下部に黒色層が形成された場合を示す模式図である。
【0026】
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。したがって、場合によっては、前記スペーサが存在する領域をブラック化する必要がある。そのために、例えば、スペーサ自体をブラックにする方法、例えば、ブラック樹脂を用いてコラムスペーサを製作する方法を考慮することができるが、このような場合には、ブラック樹脂自体が光を吸収するようになって硬化工程が難しくなるので、高段差のスペーサを製作することが難しい。しかし、上記のような構造の導入を通じて高段差に形成されるとともに光学デバイスの駆動時に非活性領域による光学特性の低下を防止する基板を形成することができる。また、後述する方式により前記構造を形成すると、前述した優れた密着性を有する基板の製造も可能である。
【0027】
例えば、前記スペーサの高さは、１μｍ～５０μｍの範囲内にあってもよい。前記高さは、他の例示で、３μｍ以上、５μｍ以上、７μｍ以上、９μｍ以上、１１μｍ以上、１３μｍ以上、１５μｍ以上、１７μｍ以上、１９μｍ以上、２１μｍ以上、２３μｍ以上、２５μｍ以上又は２７μｍ以上であってもよく、４８μｍ以下、４６μｍ以下、４４μｍ以下、４２μｍ以下、４０μｍ以下、３８μｍ以下、３６μｍ以下、３４μｍ以下、３２μｍ以下、３０μｍ以下、２８μｍ以下又は２６μｍ以下であってもよい。
【0028】
前記黒色層は、黒色を具現することができる多様な素材を用いて形成できる。例えば、前記黒色層は、金属層、金属酸化物層、金属窒化物層又は金属酸窒化物層であるか、顔料又は染料を含む層であってもよい。
【0029】
黒色層の具体的な素材は特に制限されず、例えば、Ｎｉ、Ｖ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ又はＣｕなどの金属、前記金属のうち２種以上を含む合金金属、前記金属の酸化物、窒化物又は酸窒化物などが用いられ、黒色を具現することができる多様な顔料又は染料も用いることができる。
【0030】
目的に応じて、前記黒色層は、断層構造であるか多層構造であってもよい。一つの例示で、工程の効率性を確保すると共に目的とする暗色化を達成することができるようにするために、前記黒色層は多層構造であってもよい。例えば、前記黒色層は、金属層である第１層と金属酸化物層、金属窒化物層又は金属酸窒化物層である第２層を含む２層構造又は前記第１層の両側に前記第２層が形成されている３層構造の多層構造であってもよい。前記第２層は、一つの例示で、金属酸窒化物層であってもよい。図４及び図５は、上記のような第１層３０１と第２層３０２が形成された３層構造の黒色層が形成された基板の例示である。このような多層構造では、前記第１層と第２層が示す固有の屈折率、透過特性及び／又は反射特性が互いに連携されて適切な暗色化が達成され得、特に、上記言及した３層以上の多層構造の場合、黒色層の両面で適切な暗色化が達成され得る。前記第１層及び第２層で用いられる金属、金属酸化物、金属窒化物及び／又は金属酸窒化物の具体的な種類は特に制限されず、例えば、上記言及された材料のうち適切な種類が選択できる。一つの例示では、前記第２層は、前記第１層で適用されたものと同一の金属を含む酸化物、窒化物又は酸窒化物を有することができる。
【0031】
上記のようなスペーサと黒色層は、上部又は下部から観察したときに互いに重畳されていてもよい。
【0032】
前記黒色層は、前記スペーサの底部と同一であるかそれより小さい面積を有することができる。すなわち、例えば、黒色層は、実質的にスペーサが存在する面積内でのみ存在することができる。例えば、前記黒色層の面積（Ｂ）と前記スペーサの底部の面積（Ｔ）の割合（Ｔ／Ｂ）は、０．５～１．５の範囲内であってもよい。上記割合（Ｔ／Ｂ）は、他の例示で、約０．５５以上、約０．６以上、約０．６５以上、約０．７以上、約０．７５以上、約０．８以上、約０．８５以上、約０．９以上又は約０．９５以上であってもよい。また、上記割合（Ｔ／Ｂ）は、他の例示で、約１．４５以下、約１．４以下、約１．３５以下、約１．３以下、約１．２５以下、約１．２以下、約１．１５以下、約１．１以下又は約１．０５以下であってもよい。このような配置によりスペーサの基板に対する適切な付着力を確保すると共に、光学デバイスの駆動時に光漏れなどが誘発されることを適切に防止することができる。
【0033】
上記のような黒色層は、目的とする段差及び暗色化などを考慮して適切な厚さを有することができる。例えば、前記黒色層の厚さは、３０ｎｍ～５０００ｎｍの範囲内にあってもよい。また、黒色層が多層構造に形成される場合の各層の厚さも目的とする段差及び／又は暗色化などを考慮して選択することができる。例えば、上記言及した多層構造で第１層及び第２層は、それぞれ３０ｎｍ～２００ｎｍの範囲内で厚さを有することができる。
【0034】
一つの例示で、前記黒色層は、物理的延性（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ）値が０．６以上である素材を基盤として形成され得る。本明細書で用語「物理的延性値」は、素材別に業界で公知にされた値であり、材料のポアソン比（Ｐｏｉｓｓｏｎ ｒａｔｉｏ）（ｖ）を基盤とする数式Ａ及び数式Ｂを通じて求められる値である。物理的延性値は、０～１の範囲内の値を有し、１に近いほど延性のある特性を有することを意味する。
【0035】
［数式Ａ］
【数1】
【0036】
数式Ａで、ｖは、材料のポアソン比である。
【0037】
［数式Ｂ］
【数2】
【0038】
数式Ｂで、Ｄは、物理的延性値であり、ｘは、数式
から求められる値であり、上記でκは、数式Ａから求められる値である。
【数3】
【0039】
前記黒色層は、前記物理的延性（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ）値が０．５５以上である素材を含んでいてもよく、前記素材は、例えば、金属であってもよい。上記のような素材を適用することで黒色層の形成過程や基板が用途に応じてベンディングされる場合などにおいて、クラックが発生したり、その他の欠点（Ｄｅｆｅｃｔ）が発生する問題を解決することができる。前記物理的延性値は、他の例示で、約１以下、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以下又は約０．６５以下程度であってもよく、約０．６以上であってもよい。このような素材としては、例えば、金（Ａｕ、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ：約０．９３）、鉛（Ｐｂ、ｌｅａｄ、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ：約０．９３）、ニオビウム（Ｎｂ、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ：約０．８２）、パラジウム（Ｐｄ、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ：約０．８０）、白金（Ｐｔ、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ：約０．７６）、銀（Ａｇ、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ：約０．７３）、バナジウム（Ｖ、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ：約０．７３）、スズ（Ｓｎ、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ：約０．６９）、アルミニウム（Ａｌ、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ：約０．６５）又は銅（Ｃｕ、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ：約０．６２）などが例示され得るが、これに制限されるものではない。
【0040】
本明細書で上述した黒色層と関連した内容は、前記物理的延性値が０．６以上である素材を用いて同一に適用することができる。
【0041】
例えば、金属層、金属酸化物層、金属窒化物層及び／又は金属酸窒化物層は、前記物理的延性値が０．６以上である金属を用いて形成することができ、単層であるか多層であるか、厚さ、その他の形態などについての内容も同一に適用することができる。
【0042】
黒色層と共に形成されるスペーサの形態は、上述したように特に制限されない。
【0043】
一つの例示で、前記スペーサは、少なくとも上部には半球部が形成されている半球型スペーサであってもよい。このような半球部を有するスペーサを適用することで、前記スペーサが形成された基材層に配向膜を形成した後にラビング配向又は光配向などの配向処理を進める場合にも前記スペーサによる段差の影響なしにスペーサが存在する領域でも均一な配向処理が可能になる。
【0044】
本出願で用語「半球部」は、その断面の軌跡が所定の曲率を有する曲線形態を含むスペーサの部位を意味し得る。また、前記半球部の断面の軌跡は、少なくとも曲率中心が前記断面軌跡の内部に存在する曲線部位を含んでいてもよい。
【0045】
一つの例示で、前記半球部は、その断面軌跡の最大曲率が２，０００ｍｍ－１以下であってもよい。公知にされたように、曲率は、線の曲がっている程度を表する数値であり、該当曲線の所定の地点の接触円の半径である曲率半径の逆数で定義される。直線の場合、曲率は０であり、曲率が大きいほど曲線はさらに曲がって存在する。
【0046】
前記半球部の断面軌跡の最大曲率が２，０００ｍｍ－１以下になるように半球部が曲がっている程度を制御することで、該当半球部の上部で配向膜の配向処理が行われる場合にも均一な配向処理が進められ得る。上記で半球部の断面軌跡を確認する断面は、前記基材層に対する任意の法平面であってもよい。また、最大曲率は、前記半球部の断面軌跡上で求められる全ての接触円に対する曲率のうち最も大きい曲率を意味し得る。言い替えると、前記半球部の断面軌跡は、曲率が２，０００ｍｍ－１を超過する程度に曲がった部位を含まないこともある。
【0047】
最大曲率は、他の例示で、１，８００ｍｍ－１以下、１，６００ｍｍ－１以下、１，４００ｍｍ－１以下、１，２００ｍｍ－１以下、１，０００ｍｍ－１以下、９００ｍｍ－１以下、９５０ｍｍ－１以下、８５０ｍｍ－１以下、８００ｍｍ－１以下、７５０ｍｍ－１以下、７００ｍｍ－１以下、６５０ｍｍ－１以下、６００ｍｍ－１以下、５５０ｍｍ－１以下、５００ｍｍ－１以下、４５０ｍｍ－１以下、４００ｍｍ－１以下、３５０ｍｍ－１以下、３００ｍｍ－１以下、２５０ｍｍ－１以下、２００ｍｍ－１以下又は１５０ｍｍ－１以下程度であってもよい。前記最大曲率は、他の例示で、５ｍｍ－１以上、１０ｍｍ－１以上、１５ｍｍ－１以上、２０ｍｍ－１以上、２５ｍｍ－１以上、３０ｍｍ－１以上、３５ｍｍ－１以上、４０ｍｍ－１以上、４５ｍｍ－１以上又は５０ｍｍ－１以上であってもよい。
【0048】
前記半球部の断面軌跡は、曲率が０である部位、すなわち、直線形態の部位を含んでもよく、含まなくてもよい。
【0049】
【0050】
前記スペーサは、上記のような半球部を少なくとも上部に含んでいてもよい。スペーサは、前記半球部を含む限り多様な形態に形成できる。例えば、前記半球型スペーサは、図８又は図９に示したように、基材層１００の表面上に前記半球部が直接形成された形態であるか、図１０又は図１１に示したように、上部に前記半球部を含む柱形態のスペーサであってもよい。
【0051】
前記半球型スペーサの半球部は、図８又は図１０に示したように、その断面軌跡が曲率が０である部位を含まないものであってもよく、又は図９や図１１に示したように、その断面軌跡が曲率が０である部位（頂上部の平らな面）を含んでいてもよい。以下、明細書では、便宜上図８又は図１０のスペーサの半球部のような形態の半球部を「通常半球部」と称し、図９又は図１１のスペーサの半球部のように上部に平らな面が形成されている形態の半球部を「扁平半球部」と称することができる。
【0052】
図８～図１１で、Ｈ２は、半球部の高さであり、Ｒは、半球部の曲率半径であり、Ｗ１は、扁平半球部の平らな面の長さ（幅）であり、Ｗ２は、スペーサの幅であり、Ｈ１は、スペーサの全体高さから半球部の高さＨ２を引いた値である。
【0053】
前記半球部は、完全な半球形態であるかあるいは大略的に半球形態を有するものであり得る。完全な半球形態は、後述する関係式１を満足する半球形態であり、大略的な半球形態は、下記関係式２～４のうちいずれか一つを満足する半球形態であり得る。
【0054】
前記半球部は、その断面形態が下記関係式１～４のうちいずれか一つを満足する形態であり得る。
【0055】
［関係式１］
ａ＝ｂ＝Ｒ
ａ＝ｂ＝Ｒ
【0056】
［関係式２］
ａ≠ｂ＝Ｒ ｏｒ ｂ≠ａ＝Ｒ
ａ≠ｂ＝Ｒ ｏｒ ｂ≠ａ＝Ｒ
【0057】
［関係式３］
ａ＝ｂ＜Ｒ
ａ＝ｂ＜Ｒ
【0058】
［関係式４］
ａ≠ｂ＜Ｒ
ａ≠ｂ＜Ｒ
【0059】
関係式１～４で、ａは、半球部断面の仮想接触円の中心で測定した半球部断面の水平長さであり、ｂは、半球部断面の仮想接触円の中心で測定した半球部断面の垂直長さであり、Ｒは、半球部断面の仮想接触円の曲率半径である。
【0060】
【0061】
関係式１～４で、仮想接触円は、半球部を形成する曲線に接する複数の仮想の接触円のうち最も曲率半径が大きい接触円を意味し得る。
【0062】
半球部が図８及び図１０に示したような通常半球部である場合、半球部全体の断面が曲線であるので、該当曲線の任意の地点である複数の仮想の接触円のうち最も曲率半径が大きい接触円が関係式１～４で意味する仮想接触円である。また、半球部が図９及び図１１に示したように半球部である場合、半球部断面のうち上部の平らな線を除外した両側曲線の任意の地点である複数の仮想の接触円のうち最も曲率半径が大きい接触円が関係式１～４で意味する仮想接触円になる。
【0063】
関係式１～４で、水平長さは、前記仮想接触円の中心点から基材層の表面（図８～図１１の符号１００）と水平方向に測定した長さであり、垂直長さは、前記仮想接触円の中心点から基材層の表面（図８～図１１の符号１００）と垂直方向に測定した長さである。
【0064】
関係式１～４で、ａは、半球部断面の前記仮想接触円の中心から水平方向に進行しながら測定した半球部が終わる地点までの長さである。このような水平長さは、前記仮想接触円の中心から右側方向に進行しながら測定される長さと左側方向に進行しながら測定される２個の長さがあり、関係式１～４で適用されるａは、前記２個の長さのうち短い長さを意味する。図８及び図１０の形態の半球部の場合、前記水平長さ（ａ）は、スペーサの幅Ｗ２の１／２に対応する数値である。また、図９及び図１１のような場合に、前記水平長さ（ａ）の２倍に扁平部の長さ（幅）Ｗ１を加えた数値（２ａ＋Ｗ１）がスペーサの幅Ｗ２に対応し得る。
【0065】
関係式１～４で、ｂは、半球部断面の前記仮想接触円の中心から垂直方向に上部に進行しながら半球部と最初に会う地点までの長さである。このような垂直長さ（ｂ）は、通常的に半球部の高さ、例えば、図８～図１１において符号Ｈ２で表示される長さとほぼ同じであってもよい。
【0066】
図１２は、前記関係式１を満足する半球部の断面曲線の形態であって、半球部の曲線が完全な円の曲線、すなわち、前記仮想接触円と一致する曲線を有する場合を示す。
【0067】
【0068】
前記スペーサの下部、例えば、前記基材層側と接触する下部には、その断面軌跡が曲率中心が前記断面の外部に形成される曲線形態であるテーパー部が形成されていてもよい。このような形態によって、本出願のスペーサの特有の形状による優れた効果、例えば、均一な配向処理の達成などが一層向上し得る。
【0069】
上記のような形態のスペーサの寸法は特に制限されず、例えば、目的とする光学デバイスのセルギャップ（ｃｅｌｌ ｇａｐ）や、開口率などを考慮して適切に選択され得る。
【0070】
例えば、前記半球部の高さ（図８～図１１でのＨ２）は、１μｍ～２０μｍの範囲内にあってもよい。前記高さは、他の例示で、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以上又は１１μｍ以上であってもよい。前記高さは、また他の例示で、１９μｍ以下、１８μｍ以下、１７μｍ以下、１６μｍ以下、１５μｍ以下、１４μｍ以下、１３μｍ以下、１２μｍ以下又は１１μｍ以下であってもよい。
【0071】
また、前記半球部の幅（図８～図１１でのＷ２）は、２μｍ～４０μｍの範囲内にあってもよい。前記幅は、他の例示で、４μｍ以上、６μｍ以上、８μｍ以上、１０μｍ以上、１２μｍ以上、１４μｍ以上、１６μｍ以上、１８μｍ以上、２０μｍ以上又は２２μｍ以上であってもよい。前記幅は、他の例示で、３８μｍ以下、３６μｍ以下、３４μｍ以下、３２μｍ以下、３０μｍ以下、２８μｍ以下、２６μｍ以下、２４μｍ以下又は２２μｍ以上であってもよい。
【0072】
前記スペーサの高さは、スペーサが図８又は図９のような形態である場合に、上述した半球部の高さと同一であり、図１０及び図１１のような形態である場合、前記半球部の高さに柱部の高さＨ１を加えた数値であってもよい。前記高さは、一つの例示で、１μｍ～５０μｍの範囲内にあってもよい。
【0073】
前記高さは、他の例示で、３μｍ以上、５μｍ以上、７μｍ以上、９μｍ以上、１１μｍ以上、１３μｍ以上、１５μｍ以上、１７μｍ以上、１９μｍ以上、２１μｍ以上、２３μｍ以上、２５μｍ以上又は２７μｍ以上であってもよい。前記高さは、他の例示で、４８μｍ以下、４６μｍ以下、４４μｍ以下、４２μｍ以下、４０μｍ以下、３８μｍ以下、３６μｍ以下、３４μｍ以下、３２μｍ以下、３０μｍ以下、２８μｍ以下又は２６μｍ以下であってもよい。
【0074】
上記のように半球型スペーサ又は半球柱型スペーサの寸法を制御することで、スペーサの上部に形成された配向膜に対しても均一な配向処理が可能であり、均一なセルギャップの維持が可能であるので、前記基板が光学デバイスの製造に適用されたときに該当デバイスの性能を優れて維持することができる。
【0075】
前記スペーサは、例えば、上述したように透明樹脂を用いて形成することができる。一つの例示で、前記スペーサは、透明な紫外線硬化型樹脂を含んで形成してもよい。例えば、後述するインプリンティング方式で前記紫外線硬化型化合物の形状を目的とする形態を形成することができる状態に維持した状態で硬化して形成することができ、このような場合に、前記紫外線硬化型化合物の硬化体である紫外線硬化型樹脂が前記スペーサを形成することができる。スペーサの形成に用いられ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るが、これに制限されるものではない。
【0076】
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んでいてもよい。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。図６は、図１の構造の基板で黒色層３０と基材層１０との間に電極層４０が形成された構造の例示であり、図７は、図２の構造の基板で黒色層３０と基材層１０との間に電極層４０が形成された構造の例示である。
【0077】
図面のように前記基板は、前記基材層と前記スペーサとの間に電極層をさらに含んでいてもよい。電極層としては、公知の素材が適用できる。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んでいてもよい。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。
【0078】
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できる。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。
【0079】
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んでいてもよい。
【0080】
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んでいてもよい。
【0081】
前記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。また、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できる。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。
【0082】
前記基材層は、上記で言及したような半球型スペーサを含み、それと同一であるか異なるスペーサを含むことで、複数のスペーサを含むことができる。このような複数のスペーサは、前記基材層上で所定の規則性と不規則性を同時に有しつつ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のうち少なくとも一部は互いに異なるピッチを有するように配置されているという側面では不規則な配置であるが、所定の規則によって定められた領域の間では実質的に同一の密度を有しつつ配置されるという側面では規則的である。
【0083】
すなわち、一つの例示で、前記基材層上に配置されるスペーサの少なくとも一部は互いに異なるピッチを有するように配置できる。
【0084】
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、前記閉図形の辺の長さで定義できる。また、特に異に規定しない限り、ピッチの単位は、「μｍ」である。
【0085】
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。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ので、例えば、内部に他のスペーサが存在するようにスペーサが選択される場合は前記ピッチの決定時に除外される。
【0086】
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、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。
【0087】
上記のように本出願のスペーサの配置は、その少なくとも一部が互いに異なるピッチを有している点で不規則的であるが、このような不規則性は一定の規則性下で制御される。上記で規則性は、スペーサの配置密度が一定領域の間では実質的に近接することを意味し得る。
【0088】
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四角形領域を任意に２個以上複数選択したときに、各正四角形領域内に存在するスペーサの個数の標準偏差は２以下である。
【0089】
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。
【0090】
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、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。
【0091】
また、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。
【0092】
すなわち、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以下である。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、前記標準偏差は、その数値が低いほど目的とする規則性が達成されたことを意味するため、その下限は特に制限されず、例えば、０であってもよい。
【0093】
また、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できる。
【0094】
また、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のであって、特に制限されず、通常的に約１００μｍ～１，０００μｍの範囲内で決定できる。
【0095】
特に制限されるわけではないが、上記のように任意に選択された正四角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。
【0096】
また、前記スペーサの平均個数（Ａ）と上記で言及した標準偏差（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以下又は０．０３以下であってもよい。
【0097】
前記平均個数（Ａ）や割合（ＳＤ／Ａ）は、場合に応じて変更でき、例えば、前記基板が適用されるデバイスで要求される透過率、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できる。
【0098】
他の例示で、前記不規則的に配置されたスペーサが形成されている基材層の表面を同一面積を有する２個以上の領域に分割したとき、各単位領域内に前記スペーサの個数の標準偏差が２以下であってもよい。
【0099】
上記で標準偏差の意味とその具体的な例示は上述した通りである。
【0100】
すなわち、上記例示では、基材層を同一面積を有する少なくとも２個以上の領域に分割し、分割された各単位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以下である。このような場合に、分割された各単位領域の形態は、該当単位領域が同一の面積を有するように分割される限り特に制限されず、例えば、三角、四角又は六角形領域であってもよい。また、上記状態で標準偏差は、他の例示で、１．５以下、１以下又は０．５以下であってもよく、その下限は、上述したように特に制限されず、例えば、０であってもよい。
【0101】
上記で単位領域の個数は特に制限されるわけではないが、一つの例示で、前記基材層は、同一面積を有する２個以上、４個以上、６個以上、８個以上又は１０個以上の領域に分割できる。上記で分割される領域の数が多いほどスペーサの密度がより均一に維持されることを意味するため、分割領域の個数の上限は特別に制限されない。
【0102】
上記のように規則性と不規則性を同時に有するように複数のスペーサが配置されている基板上で前記正常ピッチであるＰを一辺とする仮想の正四角形領域を選択したときに、該当領域内に存在するスペーサの平均個数は、０～４の範囲内であってもよい。前記平均個数は、他の例示で、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。前記平均個数は、また他の例示で、０．５以上であってもよい。上記で任意に指定される一辺の長さが正常ピッチ（Ｐ）である正四角形領域の数は、２個以上である限り、特に制限されるわけではないが、一つの例示で、前記正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できる。
【0103】
前記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できる。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。
【0104】
上記のような形態で複数のスペーサが基材層上に配置されることで、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共に、いわゆるモアレ現象を誘発せず、均一な光学特性が確保できる。
【0105】
前記各数値は、必要な場合に変更でき、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できる。
【0106】
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。
【0107】
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。
【0108】
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、上記で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。
【0109】
前記分布図は、公知の乱数座標プログラム、例えば、ＣＡＤ、ＭＡＴＬＡＢ又はＳＴＥＬＬＡ乱数座標プログラムなどを用いて求めることができる。
【0110】
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、０．６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。
【0111】
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。
【0112】
前記で言及する平均ピッチ（Ｐｍ）は、上記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。
【0113】
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。
【0114】
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、約０．００７以上、約０．００８以上、約０．００９以上又は約０．００９５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。
【0115】
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共に、いわゆるモアレ現象を誘発せず、均一な光学特性が確保されるようにすることができる。
【0116】
複数のスペーサが上記のように不規則性と規則性を同時に有するように配置され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。
【0117】
上記で言及した規則性と不規則性を同時に有する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。
【0118】
上記で正常配置状態は、複数のスペーサが基材層上における全ての辺の長さが同一の正三角形、正四角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１８は、一つの例示として、スペーサが前記正四角形を形成するように配置された状態である。この状態での正四角形の一辺の長さＰは、上述した正常ピッチと同一である。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１８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。
【0119】
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。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。
【0120】
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、上述した不規則性と規則性を同時に有する配置を達成することができる。
【0121】
また、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できる。
【0122】
また、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、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。
【0123】
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、該当マスクを上述したリソグラフィー又はインプリンティング方式などに適用して上記のようなスペーサを具現することができる。
【0124】
前記基板は、遮光層が含まれたインプリンティングマスクを用いた光の照射、未硬化樹脂層の現像及び黒色層のエッチングなどの過程を通じて製造することができる。このような方式を適用することで、簡単な工程で異物発生などの副作用なしに密着性に優れた目的とする構造の基板を製造することができる。
【0125】
図１９は、上記のような基板を製造する過程を模式的に示した図である。図１９に示したように、基材層１０００の表面に黒色層２０００とスペーサを形成する未硬化樹脂層３００１を形成した状態で、その上部に遮光層が含まれたインプリンティングマスクを圧着する。遮光層が含まれたインプリンティングマスクは、図１９のように、光透過性の本体９０１の表面に遮光膜９０２がパターンに形成された形態を有することができる。上記で遮光膜９０２のパターンは、目的とするスペーサのパターン形態によって決定される。必要な場合に、前記遮光膜９０２パターンが形成された本体９０１の表面には適切な離型処理が行われていてもよい。
【0126】
このような状態で、前記遮光マスク上で前記未硬化樹脂層３００１に光を照射する。そのような照射によって、遮光マスクで遮光膜９０２が形成されていない部分の樹脂層３００１には光が照射されて硬化し、遮光膜９０２の下部にある樹脂層３００１は硬化されなくなる。図面では硬化しない部位が点で表示されている。その後、適切な方式で前記未硬化した樹脂層を除去するようになるが、この過程を現像（ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ）と言う。前記現像後、樹脂層が現像により除去された部位の黒色層を除去することで、前記構造の基板を製造することができる。
【0127】
前記過程で用いられる遮光マスクは多様であり、その一つの例示が図２０に示されている。図２０のマスクは、光透過性本体（例えば、紫外線透過性の本体）の一つの表面に凹の半球形状９０１１が形成されており、前記半球形状９０１１が形成されている表面で半球形状が形成されていない部分には、遮光膜９０２が形成されている形態である。図面のように前記半球形状９０１１は、インプリンティングマスクの本体９の一面にインプリンティングモールド９０１を形成し、そのモールド９０１に前記半球形状９０１１及び遮光膜９０２を形成して製造することができる。必要な場合に、前記遮光膜９０２が形成されている表面には適切な離型処理が行われ得る。上記で凹部９０１１の形態は、目的とするスペーサの形態によって決定されるもので、特に制限されない。図２０の例示では、前記凹部は半球形である。
【0128】
図２１は、図２０に示したマスクを用いて図１９に示した工程を進行させる例示である。まず、基材層１００の表面に紫外線硬化型などの硬化型樹脂層２００を形成し、その樹脂層２００上に前記マスク９００を圧着する。その後、前記マスク９００の上部から紫外線などを照射して前記樹脂層２００を硬化させると、マスク９００に形成された凹部９０１１の形態によって前記樹脂層が硬化してスペーサが形成され得、その後、上述した現像とエッチング工程が進行することができる。
【0129】
図１９及び図２１のように、凹部９０１１などが形成されたインプリンティングマスクを適用して圧着工程を行うと、硬化過程で硬化する樹脂層の内部に酸素など外部物質の浸透が難しくなって硬化がより効果的に行われる。
【0130】
したがって、一つの例示で、前記遮光層が含まれたインプリンティングマスクは、一面に凹部が形成されている光透過性の本体及び前記本体の凹部が形成されていない部分に存在する遮光膜を含むことができる。
【0131】
上記のようなマスクを形成するための本体及び遮光膜の材料やその製造方法は公知にされた方式によることができる。
【0132】
一般的に光学デバイスの製造過程では、上記のような方式で形成された基板のスペーサ表面上に追加して配向膜を形成するようになる。配向膜の種類は多様であるが、例えば、一般的なラビング配向膜を形成するようになると、配向膜の形成過程でラビングなどの物理的接触が基板表面に加わるようになる。この過程でスペーサと黒色層の密着力が適切に確保されないと、形成されたスペーサが前記物理的接触による外力により消失する問題点が発生する。したがって、樹脂黒色層間の密着力を高めるための追加的な処理が必要になり、一般にこのような処理としては、前記現像工程とエッチング工程の間で基板に適切な熱を加える熱処理工程がある。前記熱処理工程なしに樹脂層と黒色層間の接着力を高める方法としては、例えば、前記紫外線の照射過程で光量などを増加させて樹脂層の硬化度を高める方法を考慮することができる。しかし、本発明者らは、単純に硬化度のみを高める方法ではスペーサのパターンなどの基板上に異物が残存するようになる問題があるという点を確認した。
【0133】
しかしながら、本出願人は、上記過程でマスクの圧着速度と共に光の照射時の光量を制御することで、必要に応じて、上述した熱処理工程を省略しながらも、異物発生を防止すると共に黒色層と樹脂層間の高い接着力を確保することができるという点を確認した。
【0134】
本出願の基板の製造方法は、基材層；前記基材層上に形成された黒色層及び前記黒色層上に形成された光硬化型樹脂層を含む積層体の前記樹脂層に、遮光層が含まれたインプリンティングマスクを圧着しながら前記マスク上から前記樹脂層に光を照射する過程を含む。
【0135】
本出願の製造方法では、前記製造過程で遮光層が含まれたインプリンティングマスクの圧着速度を０．３ｍｐｍ（ｍｅｔｅｒｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）以上に制御し、前記照射光の光量を３００ｍＪ／ｃｍ２以上に制御する。このような制御を通じて本出願の目的が達成できる。
【0136】
上記でマスクの圧着速度は、黒色層上に形成された樹脂層上に遮光マスクを圧着しながら光を照射する連続工程で、遮光マスクを樹脂層上に覆って圧着する速度を制御することで達成することができる。例えば、上記工程がロールツーロール（ｒｏｌｌ ｔｏ ｒｏｌｌ）方式又はロールインプリンティング方式（ｒｏｌｌ ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ）で進められる場合、前記樹脂層の移動速度及び／又はマスクが形成されたロールの回転速度などを制御して前記圧着速度を制御することができる。本発明者らは、前記圧着速度が増加するほど樹脂層の残膜の高さが高くなり、前記高くなった残膜は、基材層の表面又は樹脂層に存在し得る異物が圧着領域の外部に容易に抜け出るようにすることを確認した。
【0137】
前記マスクの圧着速度は、その速度が速いほど前記残膜の高さ増加などにより異物の除去に役に立つのであって、その上限は特に制限されない。一般的な装備のスペックなどを考慮すると、前記速度は、例えば、約２ｍｐｍ以下、１．５ｍｐｍ以下、１ｍｐｍ以下、０．８ｍｐｍ以下、０．６ｍｐｍ以下又は０．５ｍｐｍ以下程度であってもよいが、これに制限されるものではない。
【0138】
上記のような方式でマスクを圧着しながら前記マスクを通じて前記樹脂層に光を照射することで、樹脂層を硬化することができる。このとき、照射される光の波長は、樹脂層の種類によって決定されることで、特に制限されず、一般的には、約３００～４００ｎｍ程度の波長範囲内の紫外線が適用できる。このとき、照射光の光量は、約３００ｍＪ／ｃｍ２以上に調節され得る。このような光量範囲は、上述した圧着速度と連携されて優れた黒色層に対して密着性が優れたスペーサを異物なしに形成するようにする。前記光量は、他の例示で、約３５０ｍＪ／ｃｍ２以上、約４００ｍＪ／ｃｍ２以上、約４５０ｍＪ／ｃｍ２以上、約５００ｍＪ／ｃｍ２以上、約５５０ｍＪ／ｃｍ２以上、約６００ｍＪ／ｃｍ２以上、約６５０ｍＪ／ｃｍ２以上又は約６８５ｍＪ／ｃｍ２以上程度であってもよい。前記光量は、その数値が大きいほど高い密着性の確保が可能なもので、その上限は特に制限されるわけではないが、例えば、約２，０００ｍＪ／ｃｍ２以下、約１，５００ ｍＪ／ｃｍ２以下、約１，０００ｍＪ／ｃｍ２以下、約８００ｍＪ／ｃｍ２以下又は約７５０ｍＪ／ｃｍ２以下程度であってもよい。
【0139】
本出願の製造方法では、前記のような過程に引き続き樹脂層を現像し、樹脂層の現像後に黒色層をエッチングする工程をさらに含んでいてもよい。前記樹脂層の現像過程では遮光マスクの遮光膜により照射光が遮断されて未硬化の部分が除去される。現像工程は公知の方式で行うことができ、例えば、前記現像工程は、未硬化の樹脂層を除去し得るものと知られている処理剤などを用いて行うことができ、前記処理剤としては、アミン（ＮＨ３）とヒドロキシ基（ＯＨ）を有する現像液などが知られている。上記のような現像液を用いた適切な処理を通じて現像工程を進めることができ、例えば、約２ｂａｒ以上の圧力と２０℃～５０℃の温度範囲内でスプレー現像方式で前記現像液を適用して現像工程を行うことができる。
【0140】
現像工程後にエッチング工程により黒色層が除去され得る。この過程によって樹脂層が現像により除去された部分に存在する黒色層が除去され得る。エッチング工程は公知の方式で行うことができ、例えば、基板をリン酸、窒酸及び酢酸などのエッチング液又は上記のうち２以上が混合されたエッチング液を用いて処理することで行うことができる。前記エッチング工程は、約４０℃～５０℃の温度範囲で３０秒～３０分程度行うことができるが、具体的な処理条件は変更できる。
【0141】
上述したように本出願の製造方法によると、前記樹脂層（スペーサ）と黒色層の密着性を改善するための熱処理工程などの別途の工程なしでも優れた特性の基板を製造することができる。
【0142】
これによって、本出願の製造方法では、前記現像工程と黒色層のエッチング工程との間に熱処理工程を行わないこともある。
【0143】
上記のような各工程が行われる方式は特に制限されず、前記圧着速度及び光量の制御を行うこと以外には、公知の方式によって行うことができる。
【0144】
また、上記工程で適用される基材層、黒色層及びスペーサ材料などの種類やその形態などは上述した通りである。
【0145】
さらに前記適用されるスペーサ材料としては、例えば、多様なアクリレート化合物と開始剤の混合物が用いられる。
【0146】
アクリレート化合物としては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ－プロピル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、ｎ－ブチル（メタ）アクリレート、ｔ－ブチル（メタ）アクリレート、ｓｅｃ－ブチル（メタ）アクリレート、ペンチル（メタ）アクリレート、２－エチルヘキシル（メタ）アクリレート、２－エチルブチル（メタ）アクリレート、ｎ－オクチル（メタ）アクリレート、イソボニル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、イソノニル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、４－ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、６－ヒドロキシヘキシル（メタ）アクリレート又は８－ヒドロキシオクチル（メタ）アクリレートなどのヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート、又は２－ヒドロキシエチレングリコール（メタ）アクリレート又は２－ヒドロキシプロピレングリコール（メタ）アクリレートなどのヒドロキシアルキレングリコール（メタ）アクリレートなどのような１官能性アクリレート及び／又は１，４－ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６－ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールアジペート（ｎｅｏｐｅｎｔｙｌｇｌｙｃｏｌ ａｄｉｐａｔｅ）ジ（メタ）アクリレート、ヒドロキシピバル酸（ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｐｉｖａｌｉｃ ａｃｉｄ）ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（ｄｉｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｎｙｌ）ジ（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性ジシクロペンテニルジ（メタ）アクリレート、エチレンオキシド変性ジ（メタ）アクリレート、ジ（メタ）アクリロキシエチルイソシアヌレート、アリル（ａｌｌｙｌ）化シクロヘキシルジ（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジメタノール（メタ）アクリレート、ジメチロールジシクロペンタンジ（メタ）アクリレート、エチレンオキシド変性ヘキサヒドロフタル酸ジ（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジメタノール（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコール変性トリメチルプロパンジ（メタ）アクリレート、アダマンタン（ａｄａｍａｎｔａｎｅ）ジ（メタ）アクリレート又は９，９－ビス［４－（２－アクリロイルオキシエトキシ）フェニル］フルオリン（ｆｌｕｏｒｉｎｅ）などのような２官能性アクリレート；トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、プロピオン酸変性ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、プロピレンオキシド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、３官能型ウレタン（メタ）アクリレート又はトリス（メタ）アクリロキシエチルイソシアヌレートなどの３官能型アクリレート；ジグリセリンテトラ（メタ）アクリレート又はペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレートなどの４官能型アクリレート；プロピオン酸変性ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレートなどの５官能型アクリレート；及びジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート又はウレタン（メタ）アクリレート（例えば、イソシアネート単量体及びトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレートの反応物）などの６官能型アクリレートなどの多官能性アクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート又はポリエーテルアクリレートなどのアクリレート化合物の１種又は２種以上の混合が用いられる。
【0147】
本出願の方式によって形成された上記のような基板は、多様な用途に適用でき、代表的な用途としては、光学デバイスの形成が例示され得る。
【0148】
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基板を含んでいてもよい。
【0149】
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。
【0150】
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－オプ（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。
【0151】
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 Ｄｅｉｖｉｃｅ）又は電気変色ディスプレイ（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ ｄｅｖｉｃｅ）などであってもよい。
【0152】
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んでいてもよい。
【0153】
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。
【0154】
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んでいてもよい。
【発明の効果】
【0155】
本出願は、基板及びその製造方法を提供する。本出願では、順次形成された基材層、黒色層及びスペーサを含む構造の基板において、前記スペーサの基材層又は黒色層に対する密着性に優れ、適合な暗色化特性が確保された基板を提供することができ、また、上記のような基板を熱処理などの別途の処理なしでも異物の発生などの副作用なしに効果的に製造することができる製造方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0156】
【図1】本出願の例示的な基板の構造を示す図ある。
【図2】本出願の例示的な基板の構造を示す図ある。
【図3】スペーサの形成形態を示す例示的な図である。
【図4】本出願の例示的な基板の構造を示す図ある。
【図5】本出願の例示的な基板の構造を示す図ある。
【図6】本出願の例示的な基板の構造を示す図ある。
【図7】本出願の例示的な基板の構造を示す図ある。
【図8】本出願のスペーサの例示的な形態の模式図である。
【図9】本出願のスペーサの例示的な形態の模式図である。
【図10】本出願のスペーサの例示的な形態の模式図である。
【図11】本出願のスペーサの例示的な形態の模式図である。
【図12】本出願のスペーサの例示的な形態を説明するための図である。
【図13】本出願のスペーサの例示的な形態を説明するための図である。
【図14】本出願のスペーサの例示的な形態を説明するための図である。
【図15】本出願のスペーサの例示的な形態を説明するための図である。
【図16】本出願のスペーサの例示的な形態を説明するための図である。
【図17】本出願のスペーサの例示的な形態を説明するための図である。
【図18】不規則度を具現する方式を説明するための図である。
【図19】本出願の基板の製造過程を模式的に表現した図である。
【図20】本出願の基板の製造過程で適用されるマスクの形態の例示である。
【図21】本出願の基板の製造過程を模式的に表現した図である。
【図22】実施例１で製造したスペーサの形態及び配置を示す図である。
【図23】実施例１で製造したスペーサに対して黒色層との密着性を評価した結果を示す図である。
【図24】実施例１で製造したスペーサに対して異物発生の有無を評価した結果を示す図である。
【図25】実施例２で製造したスペーサに対して異物発生の有無を評価した結果を示す図である。
【図26】実施例２で製造したスペーサに対して黒色層に対する密着性を評価した結果を示す図である。
【図27】実施例２で製造したスペーサ上にラビング配向膜を形成した結果を示すＯＭイメージである。
【図28】それぞれ比較例１及び比較例２で形成されたスペーサに対して密着性の有無を評価した結果を示す。
【図29】それぞれ比較例１及び比較例２で形成されたスペーサに対して密着性の有無を評価した結果を示す。
【図30】それぞれ比較例３及び比較例４で形成されたスペーサに対して異物発生の有無を評価した結果を示す。
【図31】それぞれ比較例３及び比較例４で形成されたスペーサに対して異物発生の有無を評価した結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【0157】
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。
【0158】
＜実施例１＞
図２０に示したような形態のマスクを製造し、それを用いて半球型スペーサを製造した。マスクは、図２０に示した形態によってＰＥＴ（ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ））本体９にインプリンティングモールド９０１を通じて凹部９０１１を形成し、凹部９０１１が形成されていない面に遮光膜（ＡｌＯｘＮｙ）９０２を形成した後、前記遮光膜９０２と凹部９０１１上に離型層を形成して製造した。このとき、凹部は、幅が約２４μｍ～２６μｍの範囲内であり、約９μｍ～１０μｍ程度である半球形状に形成した。また、スペーサ配置が図１８に記載された例示による不規則度が約７０％程度になるように前記凹部を形成した。
図２０に示したような形態のマスクを製造し、それを用いて半球型スペーサを製造した。マスクは、図２０に示した形態によってＰＥＴ（ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ））本体９にインプリンティングモールド９０１を通じて凹部９０１１を形成し、凹部９０１１が形成されていない面に遮光膜（ＡｌＯｘＮｙ）９０２を形成した後、前記遮光膜９０２と凹部９０１１上に離型層を形成して製造した。このとき、凹部は、幅が約２４μｍ～２６μｍの範囲内であり、約９μｍ～１０μｍ程度である半球形状に形成した。また、スペーサ配置が図１８に記載された例示による不規則度が約７０％程度になるように前記凹部を形成した。
【0159】
ＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）基材層上に結晶質のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）電極層を形成し、その上に黒色層を形成した。
【0160】
前記黒色層は、アルミニウム酸窒化物（ＡｌＯＮ）、アルミニウム（Ａｌ）及びアルミニウム酸窒化物（ＡｌＯＮ）をそれぞれ約６０ｎｍ、８０ｎｍ及び６０ｎｍ程度の厚さで蒸着して全体厚さが約２００ｎｍ程度である３層構造（ＡｌＯＮ／Ａｌ／ＡｌＯＮ）に形成した。上記でアルミニウムは、物理的延性（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ）値が約０．６２程度と知られている金属である。
【0161】
次に、前記黒色層上にコラムスペース製造に用いられる通常の紫外線硬化型アクリレート系列バインダー及び開始剤の混合物（ＵＶ樹脂）を約２～３ｍＬ程度滴下（ｄｒｏｐｐｉｎｇ）し、前記インプリンティングマスクで前記滴下された混合物を圧着しながら紫外線を照射して前記ＵＶ樹脂を硬化した。上記でバインダーとしては、公知のコラムスペーサ用バインダーであって、アクリレート系列のバインダーを用いたが、ヒドロキシエチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、メチルメタクリレートやシクロへキシルアクリレートなどの１官能アクリレートとＨＭＤＡ（１，６－ＨＥＸＡＮＥＤＩＯＬ ＤＩＡＣＲＹＬＡＴＥ）、ＴＭＰＴＡ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｏｌｐｒｏｐａｎｅ ｔｒｉａｃｒｙｌａｔｅ）や、ＰＥＴＴＡ（Ｐｅｎｔａｅｒｙｔｈｒｉｔｏｌ Ｔｅｔｒａａｃｒｙｌａｔｅ）などの多官能アクリレートなどの開始剤としては、Ｄ－１１７３、Ｄ－ＴＰＯ、Ｉｇａｃｕｒｅ １８４などと約８５～９５：１５～５の重量割合（アクリレート化合物：開始剤）で混合されているバインダーを用いた。
【0162】
また、上記過程は、前記マスクをロールに装着した状態で行うロールインプリンティング方式で行った。
【0163】
上記過程でマスクの圧着速度は、約０．３ｍｐｍ程度に調節し、紫外線の照射は、約３００～４００ｎｍの波長範囲の紫外線を約４１８ｍＪ／ｃｍ２の光量で照射した。
【0164】
その後、アミン（ＮＨ３）とヒドロキシ基（ＯＨ）を有する現像液を用い、約２ｂａｒの圧力、３０℃の条件でスプレー現像方式で未硬化のＵＶ樹脂層２００を除去（現像）し、未硬化のＵＶ樹脂層が除去された部位の黒色層をリン酸、窒酸及び酢酸の混合エッチング液を用いて約４０℃～５０℃の温度で約１分程度エッチング処理して除去（エッチング）し、ＰＣ基材層のＩＴＯ電極層及び黒色層上に半球型スペーサを形成した。
【0165】
図２２は、上記のような方式で製造された半球型スペーサ及びその配置状態（不規則度７０％）の写真を示す。
【0166】
上記のように製造されたスペーサと黒色層間の密着性は、次の剥離テストで評価した。前記基板の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。前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２３は、前記剥離後にスペーサの消失有無を確認した図である。
【0167】
パターンの消失有無は、追加で光学顕微鏡（Ｏｌｙｍｐｕｓ ＢＸ ５１）を用いて５０倍の倍率（接眼レンズ１０×対物レンズ５倍）で観察して確認した。全体付着面積（２４ｍｍ×４０ｍｍ）のうち任意の領域を５個選択して消失有無を測定し、平均値を通じてパターンの損失程度を計算した。パターン付着力の計算は、ＡＳＴＭのＣｒｏｓｓ－ｃｕｔ方法を導入し、１００×損失されないスペーサパターンの個数／付着力の測定前のスペーサ全体パターン個数を付着力（パターン維持率）として評価した。評価の結果、前記付着力は、約８５％超過のレベル（パターン消失率：１５％以下）であった。図２４は、前記過程で異物の発生有無を確認した結果であり、図２４から、異物の発生なしに工程の進行が可能である点を確認することができる。パターンの消失率は、１００から前記パターン維持率を差し引いた数値である。
【0168】
＜実施例２＞
実施例１と同じ方式でスペーサを製作するが、圧着速度を約０．４ｍｐｍ程度とし、光量を約６８５ｍＪ／ｃｍ２程度に調節してスペーサを製造した。図２５は、前記スペーサの製造過程で異物特性を確認した結果であり、図２６は、前記実施例１と同一の方式でパターンの消失有無を確認した結果であり、図２７は、前記製造された基板上に公知のラビング配向膜を形成し、ラビング処理を行った後のＯＭイメージである。
実施例１と同じ方式でスペーサを製作するが、圧着速度を約０．４ｍｐｍ程度とし、光量を約６８５ｍＪ／ｃｍ２程度に調節してスペーサを製造した。図２５は、前記スペーサの製造過程で異物特性を確認した結果であり、図２６は、前記実施例１と同一の方式でパターンの消失有無を確認した結果であり、図２７は、前記製造された基板上に公知のラビング配向膜を形成し、ラビング処理を行った後のＯＭイメージである。
【0169】
図２５～図２７から、本出願の方式によるときに工程中に異物がなく、スペーサの黒色層に対する密着性に優れた基板が製造される点を確認することができる。また、前記基板に対して実施例１と同一の剥離テストで測定したパターン維持率は、約８５％超過のレベル（パターン消失率：１５％以下）であった。
【0170】
＜比較例１＞
実施例１の過程で紫外線の照射光量を約２４０ｍＪ／ｃｍ２に調節したこと以外は、同一にスペーサが含まれた基板を製造した。
実施例１の過程で紫外線の照射光量を約２４０ｍＪ／ｃｍ２に調節したこと以外は、同一にスペーサが含まれた基板を製造した。
【0171】
図２８は、上記のような基板に対してスペーサと黒色層の密着性を実施例１と同一の方式で評価した結果である。図２３及び図２８の比較から、比較例１の場合、密着性が確保されずにパターンが消失することを確認することができる。前記基板に対して実施例１と同一に測定したパターン維持率は、約６５％以下のレベル（パターン消失率：３５％超過）であった。
【0172】
＜比較例２＞
実施例１の過程で紫外線の照射光量を約２８１ｍＪ／ｃｍ２に調節したこと以外は、同一にスペーサが含まれた基板を製造した。図２９は、上記のような基板に対してスペーサと黒色層の密着性を実施例１と同一の方式で評価した結果である。図２３及び図２９の比較から、比較例２の場合、密着性が確保されずにパターンが消失することを確認することができる。前記基板に対して実施例１と同一に測定したパターン維持率は、約６５％以下のレベル（パターン消失率：３５％超過）であった。
実施例１の過程で紫外線の照射光量を約２８１ｍＪ／ｃｍ２に調節したこと以外は、同一にスペーサが含まれた基板を製造した。図２９は、上記のような基板に対してスペーサと黒色層の密着性を実施例１と同一の方式で評価した結果である。図２３及び図２９の比較から、比較例２の場合、密着性が確保されずにパターンが消失することを確認することができる。前記基板に対して実施例１と同一に測定したパターン維持率は、約６５％以下のレベル（パターン消失率：３５％超過）であった。
【0173】
＜比較例３＞
マスクの圧着速度を約０．１ｍｐｍ程度に制御したこと以外は、比較例２と同一にスペーサが含まれた基板を製造した。図３０は、上記のような基板の製造過程での異物発生の有無を評価した結果である。その結果から、異物が過度に発生したことを確認することができる。このような過度な異物発生は基板が使用できない程度であった。
マスクの圧着速度を約０．１ｍｐｍ程度に制御したこと以外は、比較例２と同一にスペーサが含まれた基板を製造した。図３０は、上記のような基板の製造過程での異物発生の有無を評価した結果である。その結果から、異物が過度に発生したことを確認することができる。このような過度な異物発生は基板が使用できない程度であった。
【0174】
＜比較例４＞
マスクの圧着速度を約０．２ｍｐｍ程度に制御した以外は、比較例２と同一にスペーサが含まれた基板を製造した。図３１は、上記のような基板の製造過程での異物発生の有無を評価した結果である。その結果から、異物が過度に発生したことを確認することができる。このような過度な異物発生は基板が使用できない程度であった。
マスクの圧着速度を約０．２ｍｐｍ程度に制御した以外は、比較例２と同一にスペーサが含まれた基板を製造した。図３１は、上記のような基板の製造過程での異物発生の有無を評価した結果である。その結果から、異物が過度に発生したことを確認することができる。このような過度な異物発生は基板が使用できない程度であった。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22(a)】
【図22(b)】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】