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TWI754116B - 用於製備基板的方法 - Google Patents

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TWI754116B
TWI754116B TW107141840A TW107141840A TWI754116B TW I754116 B TWI754116 B TW I754116B TW 107141840 A TW107141840 A TW 107141840A TW 107141840 A TW107141840 A TW 107141840A TW I754116 B TWI754116 B TW I754116B
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microns
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李濬行
李淵槿
金正斗
徐漢珉
宋哲沃
裵南錫
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南韓商Ｌｇ化學股份有限公司
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Abstract

本申請案是關於一種用於製備基板的方法。本申請案的用 於製備基板的方法可根據所需胞元間隙均一地形成具有一高度的間隔物且亦可自由地控制間隔物的高度。

Description

用於製備基板的方法
本申請案主張2017年11月24日申請的韓國專利申請案第10-2017-0158103號的優先權益，所述申請案的全部揭露內容以引用的方式併入本文中。
本申請案是關於一種用於製備基板的方法。
已知一種能夠藉由將液晶化合物或類似者安置在彼此相對安置的兩個基板之間來調節透光率或顏色的光學裝置。舉例而言，專利文獻1已揭露所謂的應用液晶主體及二向色染料客體的混合物的主客胞元(guest host cell，GH cell)。在此裝置中，所謂的間隔物(spacer)位於上述兩個基板之間以維持基板之間的間距(spacing)。
通常已使用所謂的球狀(或珠粒)間隔物及柱狀間隔物作為間隔物。柱狀間隔物為固定於基板上的形式，其通常藉由曝光及顯影感光樹脂而形成。舉例而言，如圖1中所示出，在基板基底層(10)上形成感光樹脂層(20)後，藉由通過光(箭頭)經由遮罩(30)來照射間隔物且接著移除曝光部分或未曝光部分的方法而在基板基底層(10)上形成間隔物(40)。
{先前技術文獻}
{專利文獻}
專利文獻1：歐洲專利公開案第0022311號
本申請案是關於一種用於製備基板(例如包括間隔物的基板)的方法。
本申請案的一個目標為提供一種用於製備基板的方法，其中可均一地形成間隔物以在製造元件時維持均一胞元間隙且亦可取決於目的而自由控制胞元間隙的範圍。
本申請案是關於一種用於製備基板的方法，包括曝光及顯影形成於基板基底層的表面上的感光樹脂組成物層以製備間隔物的步驟，其中形成於所述基板基底層的所述表面上的所述感光樹脂組成物層包括感光樹脂及珠粒。
10:基板基底層
20、50:感光樹脂組成物層
30:遮罩
40:間隔物
501:珠粒
圖1為繪示已知間隔物製備方法的圖式。
圖2為繪示用於製備本申請案的間隔物的例示性方法的圖式。
圖3為形成於實例中的間隔物的照片。
圖4為繪示量測形成於實例中的間隔物的高度的點的圖式。
技術解決方案
本申請案的用於製備基板的方法包括曝光及顯影形成於基板基底層的表面上的感光樹脂組成物層以製備間隔物的步驟。
在本申請案的製備方法中，包括感光樹脂及珠粒的感光樹脂組成物層是用作上述曝光及顯影製程中的感光樹脂組成物層。在一個實例中，如圖2中所示意性地示出，待經由遮罩(30)曝光的基板基底層(10)上的感光樹脂組成物層(50)可包括珠粒(501)以及感光樹脂。藉由以此方式應用珠粒，可在感光樹脂組成物層的曝光及顯影製程期間均一地維持整個感光樹脂組成物層區域的高度。因此，根據本申請案的用於製備基板的方法可在基板基底層上形成具有均一高度的間隔物。另外，藉由控制珠粒的尺寸及/或比率，可根據所需胞元間隙來自由控制間隔物的尺寸(高度)，且即使製備具有較高高度的間隔物，亦可製備具有均一高度的間隔物。存在於感光樹脂層中的珠粒可在曝光製程後的顯影製程中移除，或可留存在間隔物中。
舉例而言，作為基板基底層，可在無特定侷限性的情況下應用用於諸如液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)的已知光學裝置的組態中的基板中的任何基底層。舉例而言，基板基底層可為無機基底層或有機基底層。玻璃基底層或類似者可經例示作為無機基底層，且各種塑膠薄膜或類似者可經例示作為有機基底層。塑膠膜可藉由以下例示：三乙醯纖維素(triacetyl cellulose，TAC)膜；諸如降冰片烯衍生物的環烯共聚物(cycloolefin copolymer，COP)膜；諸如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methyl methacrylate)， PMMA)的丙烯酸系膜；聚碳酸酯(polycarbonate，PC)膜；諸如聚乙烯(polyethylene，PE)或聚丙烯(polypropylene，PP)的聚烯烴膜；聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)膜；二乙醯基纖維素(diacetyl cellulose，DAC)膜；聚丙烯酸酯(polyacrylate，Pac)膜；聚醚碸(polyether sulfone，PES)膜；聚醚醚酮(polyetheretherketone，PEEK)膜；聚苯碸(polyphenylsulfone，PPS)膜、聚醚醯亞胺(polyetherimide，PEI)膜；聚萘二甲酸乙二酯(polyethylenemaphthatate，PEN)膜；聚對苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephtalate，PET)膜；聚醯亞胺(polyimide，PI)膜；聚碸(polysulfone，PSF)膜或聚芳酯(polyarylate，PAR)膜，以及類似者，但不限於此。
在本申請案的基板中，基底層的厚度亦不受特定限制，其中可取決於應用而選擇適當的範圍。
在本申請案中，除了感光樹脂組成物層外，所需用於驅動光學裝置的其他元件亦可形成於所應用的基板基底層上。這些元件是公知的，且通常有電極層或光屏蔽層及類似者。電極層或光屏蔽層可形成於(例如)基底層與感光樹脂組成物層之間。作為所述電極層，可應用已知材料。舉例而言，電極層可包括金屬合金、導電化合物或其兩種或超過兩種的混合物。此類材料可藉由以下例示：金屬，諸如金、CuI；氧化物材料，諸如氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide，IZO)、氧化鋅錫(zinc tin oxide，ZTO)、摻雜有鋁或銦的鋅氧化物、氧化鎂銦、氧化鎳鎢、ZnO、SnO2或In2O3；金屬氮化物，諸如氮化鎵；金屬硒化物，諸如硒化鋅；金屬硫化物，諸如硫化鋅；或類似者。透明的正電洞 注入電極層亦可藉由使用Au、Ag或Cu的金屬薄膜及類似者與具有高折射率的透明材料(諸如ZnS、TiO2或ITO)的層合物形成。
電極層可藉由諸如氣相沈積、濺鍍、化學氣相沈積或電化學手段的任何手段形成。亦可以已知方式在無任何特定限制的情況下圖案化電極層，且所述電極層可例如經由已知微影術或使用蔽蔭遮罩或類似者的製程加以圖案化。
作為光屏蔽層，亦可應用已知材料，且例如所述層可藉由以下例示：一般應用的金屬層、金屬氧化物層、金屬氮化物層或金屬氮氧化物層、或含有有機顏料及/或無機顏料的層以及類似者。
在此類基板基底層上形成感光樹脂組成物層的方法不受特定限制。在本申請案中，如同一般的柱狀間隔物製造製程中所執行者，可藉由必要時將已知添加劑摻合在感光樹脂中所形成的塗佈液體以適當厚度塗佈於基板基底層上來形成感光樹脂組成物層，但在所述塗佈液體中使用含有珠粒的塗佈液體。
此時，同樣地，可應用的感光樹脂的種類不受特定限制，其中可使用已知感光樹脂。大體而言，使用藉由光(諸如紫外線)照射固化的材料類型，且作為其實例，環氧樹脂、丙烯酸系樹脂、氧雜環丁烷樹脂或硫醇烯樹脂(使用硫醇化合物及乙烯化合物的硫醇烯反應的樹脂)以及類似者為已知的，但可應用於本申請案的材料的種類不限於此。
另一方面，在本申請案中，術語感光樹脂的範圍可包含可藉由光照射或其類似者固化或交聯而成為樹脂組分的單體或寡聚物組分，以及樹脂形式中的組分自身。
感光樹脂組成物層中的感光樹脂的比率不受特定限制。 在一個實例中，感光樹脂組成物中的感光樹脂的比率可為約50重量%或大於50重量%、55重量%或大於55重量%、60重量%或大於60重量%、65重量%或大於65重量%、70重量%或大於70重量%、75重量%或大於75重量%、80重量%或大於80重量%、85重量%或大於85重量%、或90重量%或大於90重量%，等等。比率的上限不受特定限制，例如感光樹脂的比率可為小於約100重量%、95重量%或小於95重量%、或90重量%或小於90重量%，等等。
珠粒和感光樹脂一起包含於感光樹脂組成物層中。藉由應用珠粒，具有均一高度的間隔物可取決於所需高度而容易地製造。
欲包含的珠粒的形狀不受特定限制。亦即，只要可在取決於本申請案的目的之曝光製程及顯影製程及類似者期間均一地維持感光樹脂組成物層或間隔物的高度，可應用具有各種形狀的所有珠粒。
舉例而言，珠粒可具有球形形狀、柱狀形狀、多角形形狀或非晶形形狀，其中在柱狀形狀的情況下，亦可使用圓柱形狀、橢圓柱形狀或諸如方柱形狀的多角柱形狀及類似者。
珠粒的尺寸可藉由根據所需胞元間隙的間隔物的高度來決定。
在一個實例中，珠粒可具有在約1微米至50微米範圍內的尺寸。當珠粒為球形形狀時，所述尺寸可為粒徑；當珠粒為柱狀形狀時，所述尺寸可為高度；且當珠粒為多角形形狀或其他形狀時，所述尺寸可為最大尺寸或最小尺寸。
在另一實例中，珠粒的尺寸可為2微米或大於2微米、2.5微米或大於2.5微米、3微米或大於3微米、3.5微米或大於3.5微米、4微米或大於4微米、4.5微米或大於4.5微米、5微米或大於5微米、5.5微米或大於5.5微米、6微米或大於6微米、6.5微米或大於6.5微米、7微米或大於7微米、7.5微米或大於7.5微米、8微米或大於8微米、8.5微米或大於8.5微米、9微米或大於9微米、9.5微米或大於9.5微米、或10微米或大於10微米，或可為45微米或小於45微米、40微米或小於40微米、35微米或小於35微米、30微米或小於30微米、25微米或小於25微米、20微米或小於20微米、或15微米或小於15微米，但此尺寸可取決於目的而改變。自形成具有均一高度的間隔物的角度來看，待添加至感光樹脂組成物層的珠粒可能需要具有均一尺寸分佈。
應用於本申請案中的珠粒的材料不受特定限制，且可使用已知有機珠粒或無機珠粒。舉例而言，可使用聚合材料珠粒，諸如丙烯酸系珠粒、矽酮珠粒、胺基甲酸酯珠粒、聚苯乙烯珠粒或環氧樹脂珠粒；或無機珠粒，諸如二氧化矽珠粒、滑石珠粒或沸石珠粒。
感光樹脂組成物層可包括相對於100重量份感光樹脂的0.01重量份至10重量份珠粒。此時，所添加珠粒的比率可取決於目的而改變，可考慮例如根據間隔物的所需高度的高度均一性以及類似者來調節。
感光樹脂組成物層可包括除了感光樹脂及珠粒以外的其他已知組分。此時，可含有的組分包含例如交聯劑、起始劑、顏料、界面活性劑、調平劑以及類似者，但不限於此。在上述組分中，例 如當取決於目的而需要形成黑色間隔物時，可包含顏料。
此類感光樹脂組成物層的厚度不受特定限制，其可取決於目的而經調節。舉例而言，組成物層的厚度可在約1微米至50微米的範圍內。
在另一實例中，厚度可為2微米或大於2微米、2.5微米或大於2.5微米、3微米或大於3微米、3.5微米或大於3.5微米、4微米或大於4微米、4.5微米或大於4.5微米、5微米或大於5微米、5.5微米或大於5.5微米、6微米或大於6微米、6.5微米或大於6.5微米、7微米或大於7微米、7.5微米或大於7.5微米、8微米或大於8微米、8.5微米或大於8.5微米、9微米或大於9微米、9.5微米或大於9.5微米、或10微米或大於10微米，或可為45微米或小於45微米、40微米或小於40微米、35微米或小於35微米、30微米或小於30微米、25微米或小於25微米、20微米或小於20微米、或15微米或小於15微米，但此尺寸可取決於目的而改變。
本申請案的製備方法包括曝光含有此類組分的感光樹脂組成物層的製程。此時，曝光製程不受特定限制且可根據已知方法，例如藉由紫外線照射來曝光的方法執行。
舉例而言，如圖2中所說明性示出，曝光步驟可藉由利用光經由遮罩(30)照射組成物層(50)來執行。
此製程中應用的遮罩的類型及圖案並無特定限制，且可使用用於製造柱狀間隔物的熟知遮罩，且圖案亦可根據間隔物的所需圖案來決定。
在圖式中，遮罩(30)是在其與感光樹脂組成物層(50) 間隔達一定距離的位置被光照射，但在一些情況下，曝光製程亦可在遮罩接觸組成物層的狀態下執行。
另外，待曝光的光的強度或波長不受特定限制，其可取決於所應用感光樹脂的類型來控制。
在本申請案的製備方法中，可在曝光製程後執行顯影製程。顯影製程為將感光樹脂組成物層的曝光區域或未曝光區域選擇性地移除的製程。由此形成的間隔物亦可包括感光樹脂，且亦可更包括感光樹脂中的珠粒。此顯影製程可根據已知方法執行，且例如可取決於所使用的所用感光樹脂的類型而藉由以適合的顯影劑處理所述基板來執行。
同樣，在上述製程後，本申請案的用於製備基板的方法可更包括在包括經形成間隔物的基板基底層上形成配向膜的步驟。
此時，待形成的配向膜的種類及其形成方法不受特別限制，且可以已知方式形成已知配向膜，例如已知摩擦配向膜或光配向膜。亦即，在基底層及間隔物上形成配向膜及在其上執行定向處理的方法亦遵循已知方法。
在一個實例中，可藉由輥對輥方法(roll-to-roll method)執行此類基板的製備。在此方法中，可在捲繞在輥(諸如捲繞輥)上的所述基板基底層脫離並移動的同時，執行感光樹脂組成物層的形成、曝光及顯影製程及類似者。在此製程後，所述基板基底層可捲繞於捲繞輥上，其中可藉由導輥或其類似者控制基底層的移動路徑。特定言之，用於進行卷軸式製程的方法不受特定限制，其可根據已知方法執行。
本申請案亦是關於一種使用此類基板形成的光學裝置。
本申請案的例示性光學裝置可包括所述基板以及第二基板，所述第二基板與所述基板相對設置且藉由所述基板中的間隔物與所述基板維持間隙。
在光學裝置中，光調變層可存在於兩個基板之間的間隙中。在本申請案中，術語光調變層可包含所有已知類型的能夠取決於用途改變諸如偏光狀態、透射率、色調及入射光反射率的特性之中的至少一個特性的層。
舉例而言，光調變層為包括液晶材料的層，其可為藉由電壓的開關(例如豎直電場或水平電場)在漫射模式與透射模式之間切換的液晶層、在透明模式與阻斷模式之間切換的液晶層、在透明模式與色彩模式之間切換的液晶層、或在不同色彩的色彩模式之間切換的液晶層。
能夠執行如上動作的光調變層(例如液晶層)為公知的。作為一個例示性光調變層，可使用典型液晶顯示器中使用的液晶層。在另一實例中，光調變層亦可為各種類型的所謂的主客液晶層、聚合物分散型液晶層、像素隔離型液晶層、懸浮粒子裝置或電致變色裝置以及類似者。
聚合物分散型液晶(polymer dispersed liquid crystal，PDLC)層為上位概念，其包含像素隔離型液晶(pixel isolated liquid crystal，PILC)、聚合物分散型液晶(polymer dispersed liquid crystal，PDLC)、聚合物網絡液晶(polymer network liquid crystal，PNLC)或聚合物穩定型液晶(polymer stabilized liquid crystal，PSLC)以及類似者。聚合物分散型液晶(PDLC)層可包括例如液晶區，所述液晶區含有聚合物網絡及和聚合物網絡以相位分離狀 態分散的液晶化合物。
光調變層的實施方式或形式不受特別限制，且可取決於目的採用任何已知方法而無任何限制。
另外，必要時，光學裝置可更包括額外已知功能層，諸如偏光層、硬塗層及/或抗反射層。
有利效果
用於製備本申請案的基板的方法可根據所需胞元間隙均一地形成具有一高度的間隔物且亦可自由地控制間隔物的高度。
在下文中，本申請案將藉助於實例具體地描述，但本申請案的範疇不受以下實例限制。
實例1.
將結晶氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)電極層形成於具有55吋對角線長度的方形聚對苯二甲酸伸乙酯(polyethylene terephthalate，PET)基底層(圖1中的10)上作為基板基底層，且間隔物形成於其上。間隔物是使用將相對於100重量份UV樹脂為約2重量份的比率的具有約10微米尺寸(粒徑)的有機珠粒(如同聚苯乙烯及聚甲基丙烯酸甲酯的混合物的球形丙烯酸珠粒)或類似者與習知UV固化丙烯酸酯系列黏合劑(包括三羥甲基丙烷三丙烯酸酯單體及丙烯酸異冰片酯單體的混合物作為主要組分)的混合物(UV樹脂)混合獲得的感光樹脂組成物作為感光樹脂組成物來形成。將組成物以大約10微米左右的厚度塗佈於PET基底層的ITO電極層上，且在光屏蔽圖案遮罩接觸組成物層的狀態下，藉由利用紫外線照射所述組成物來將其固化。此後，使用異丙醇(isopropyl alcohol，IPA)將未固化感光樹脂組成物層移除(顯 影)，以形成間隔物。圖3為由此形成的間隔物的照片。在由此形成的間隔物中，量測如圖4中所示出的點(L1至L3、C1至C3以及R1至R3)處形成的間隔物的高度。高度是使用3D雷射掃描顯微鏡(基恩士(Keyence)，VK-X210，X 1,000放大率)來量測的，且繪示於下表1中。圖4中所示出的個別點是在PET基底層的表面上以大約相等的間隔分別選自中間、右側以及左側的三個點。
比較例1.
除使用不含珠粒的感光樹脂組成物外，間隔物是以與實例1中相同的方式製備，且每一點的尺寸經量測且繪示於下表1中。
Figure 107141840-A0305-02-0013-1
10:基板基底層
30:遮罩
50:感光樹脂組成物層
501:珠粒

Claims (8)

  1. 一種用於製備基板的方法，包括：曝光及顯影形成於基板基底層的表面上的感光樹脂組成物層以製備柱狀間隔物的步驟，其中形成於所述基板基底層的所述表面上的所述感光樹脂組成物層包括感光樹脂及珠粒，其中所述曝光步驟包括利用光經由遮罩照射所述感光樹脂組成物層的步驟，其中所述曝光步驟是在所述遮罩接觸所述感光樹脂組成物層的狀態下執行，其中所述珠粒的尺寸在1微米至50微米的範圍內，其中所述珠粒是丙烯酸系珠粒、矽酮珠粒、胺基甲酸酯珠粒、環氧樹脂珠粒或聚苯乙烯珠粒，其中所述感光樹脂組成物層包括相對於100重量份所述感光樹脂為0.01重量份至10重量份的所述珠粒，且其中所述柱狀間隔物使用包括所述感光樹脂及所述珠粒的所述感光樹脂組成物層而形成。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的用於製備基板的方法，其中所述感光樹脂是環氧樹脂、丙烯酸系樹脂、氧雜環丁烷樹脂、或硫醇烯樹脂。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的用於製備基板的方法，其中所述珠粒具有球形形狀、柱狀形狀、多角形形狀或非晶形形狀。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的用於製備基板的方法，其中電極層形成於所述基板基底層與所述感光樹脂組成物層之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的用於製備基板的方法，其中光屏蔽層形成於所述基板基底層與所述感光樹脂組成物層之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的用於製備基板的方法，其中所述感光樹脂組成物層更包括顏料。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的用於製備基板的方法，其中所述方法是藉由輥對輥製程執行。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的用於製備基板的方法，該方法進一步執行在所述製備所述柱狀間隔物之後形成配向膜的步驟。
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