JP6049217B2 - 防眩表面を有する透明ガラス基板 - Google Patents

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本願は２０１１年５月２７日に出願された米国仮出願第６１／４９０，６７８号明細書の、特許法第１１９条に基づく優先権の利益を主張し、同仮出願の内容に依拠するものであり、その全体を参照によって本願に援用する。

本願は、防眩特性を有する透明基板に関する。より詳しくは、本願は防眩表面を有する透明ガラス基板に関する。

防眩表面は、ＬＣＤスクリーンまたはＯＬＥＤ等の表示装置の分野において、環境光の鏡面反射を回避または削減するためにしばしば使用される。このような防眩表面は一般に、幾分かの粗さをつけることによって形成され、その表面により反射される光をある角度にわたって拡散させる。表示装置の分野で使用される防眩表面は一般に、被覆または構築されたポリマフィルム（偏光フィルムであることが多い）を含み、これはＬＣＤまたはＯＬＥＤを形成する前面ガラスシートの表面に直接積層される。

このような防眩表面を通して見える画像には、表面の過剰な粗さまたは粗面を形成するための特徴物の形状によって、ランダムノイズが発生することがある。こうしたノイズは一般に、「スパークル（ｓｐａｒｋｌｅ）」と呼ばれ、ピクセルパワー偏差（ＰＰＤ：ｐｉｘｅｌ ｐｏｗｅｒ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）と呼ばれる数値によって特徴付けることができる。これに加えて、防眩表面の粗さはほかにも、画像解像度の劣化または黒色画像コントラストの低下等の画像アーチファクトを発生させる可能性がある。

本願は、スパークルおよび、伝送画像の劣化を極小化する防眩表面を有する透明ガラス基板を提供する。伝送画像に対するマイナスの影響を極小化しながら、映り込み像の防眩のため有利なぼかし効果を保持する各種の防眩表面のパラメータと表示装置の組み合わせを提案する。防眩表面は、ＲＭＳ振幅が少なくとも約８０ｎｍの粗面部を有する。防眩表面はまた、粗面ではない、すなわち平坦な部分も含んでいてよい。防眩表面のうち粗くされた割合（粗面部）は少なくとも０．９であり、表面のうち粗くされていない割合は約０．１０未満である。防眩表面のピクセルパワー偏差は約７％未満である。

したがって、本願の１つの態様は、防眩表面を有する透明ガラス基板を提供することである。この防眩表面は粗面を含む。粗面は、ＲＭＳ振幅が少なくとも８０ｎｍ、カットオフ周波数が約［１／（０．０８１×ＲＭＳ）］未満であり、カットオフ周波数はマイクロメートルで表され、ＲＭＳは粗面のＲＭＳ振幅をナノメートルで表したものである。

本願の他の態様は、表示装置組立体を提供することである。表示装置組立体は、ピクセル化表示装置であって、あるピクセルピッチを有する複数のピクセルを含むピクセル化表示装置と、防眩表面を有する透明ガラス基板と、を含む。透明ガラス基板は、ピクセル化表示装置の前に配置され、ピクセル化表示装置から所定の距離だけ離間される。防眩表面は、透明ガラス基板の、ピクセル化表示装置とは反対にある。防眩表面は粗面を有する。粗面は、ＲＭＳ振幅が少なくとも８０ｎｍ、カットオフ周波数が［（２８０／Ｐ）×（０．０９８×ＲＭＳ−５．５５）］であり、ＰはピクセルピッチＰをマイクロメートルで表したもの、ＲＭＳは粗面のＲＭＳ振幅をナノメートルで表したものである。

上記およびその他の態様、利点、明確な特徴は、以下の詳細な説明、添付の図面、付属の特許請求項から明らかとなるであろう。

防眩表面を有する透明基板の断面概略図である。 ＲＭＳ波面単位（ＲＭＳ ｗａｖｅ ｕｎｉｔｓ）に関する鏡面反射減衰率のグラフである。 不均質および均質面の、ＲＭＳ粗さ振幅に関する鏡面反射振幅のグラフである。 均質粗面の干渉計画像である。 図４ａに示される均質粗面の断面形状である。 不均質粗面の干渉計画像である。 図４ｃに示される不均質粗面の断面形状である。 防眩表面を有する基板を通して小さな光源によって照明されるピクセル化表示装置の概略図である。 反射のエネルギー角度分布の半値全幅（ＦＷＨＭ）に関する、観察者の目が拡散円錐内に入る可能性のグラフである。 粗さカットオフ周期に関する、パーセントで表した曇度と拡散エネルギー分布のＦＷＨＭのグラフである。 粗さのＲＭＳ振幅に関するカットオフ周期のグラフである。 粗さカットオフ周期に関する、ナイキスト周波数において計算された変調伝達係数（ＭＴＦ）の漸進的変化のグラフである。 ＲＭＳ粗さ振幅に関するカットオフ周期のグラフである。 粗さ周期に関するスパークル振幅のグラフである。

以下の説明において、同様の参照記号は、複数の図面において示されるいくつかの図を通じて、同様または対応する部品を指す。また、特に断りがない限り、「上」、「下」、「外側」、「内側」等の用語は便宜上の単語であり、限定的な用語とはならないと理解するべきである。これに加えて、ある集合が、複数の要素およびそれらの組み合わせの集合の中の少なくとも１つを含むと記載されている場合は常に、その集合が、明記されたそれらの要素をいくつでも、単独か、相互に組み合わせるかを問わず、含み、基本的にそれらから構成され、またはそれらから構成されていてもよいと理解する。同様に、ある集合が、複数の要素またはそれらの組み合わせの集合の中の少なくとも１つからなると記載されている場合は常に、その集合が、明記されたそれらの要素のいくつから、単独か、相互に組み合わせるかを問わず、構成されていてもよいと理解する。特に断りがないかぎり、数値の範囲が明示されているときは、それがその範囲の上限と下限の両方およびそれらの間の小範囲を含む。本明細書において使用されている場合、不定冠詞（ａ、ａｎ）とそれに対応する定冠詞（ｔｈｅ）は、特に断りがない限り、「少なくとも１つ」または「１つまたは複数の」を意味する。

図面全体および特に図１を参照すると、図は具体的な実施形態を説明するためのものであり、開示または付属の特許請求項をこれらに限定しようは意図されていないことがわかるであろう。図面は必ずしも正しい縮尺で描かれておらず、図面の特定の特徴や特定の図は、明瞭さと簡潔さのために強調され、または概略的に示されている場合がある。

前述のように、防眩表面は一般に被覆または構築されたポリマフィルムを含み、これはＬＣＤやＯＬＥＤの前面ガラスシートの表面に直接積層される。このような防眩用のポリマコーティングに用いられるパラメータと工程は必ずしも、保護的な防眩カバーガラスまたは基板のパラメータと同じとは限らず、これは、保護的なカバーガラスまたは基板上の防眩表面は一般に、その表示装置の画像形成面から、より大きな光学距離だけ離して設置されるからである。

したがって本明細書では、防眩表面を有する透明ガラス基板を提供し、記載する。透明ガラス基板１００（本明細書では、「ガラス基板」または「基板」ともいう）の断面図が図１に概略的に示されている。基板１００は、防眩表面１１０と、防眩表面１１０と反対の第二の表面１２０と、を有する。防眩表面１１０は、基板と一体でも、基板１００の表面上に独立型フィルムまたは堆積層として形成されてもよい。

透明ガラス基板１００の防眩表面１１０の基本的な目的は、ガラス基板１００を通して見たときのカバーバラスおよび／または、たとえばＬＣＤ表示装置等のピクセル化表示装置のフレネル反射を除去することである。防眩表面１１０はフレネル反射を、その表示装置における物体の画像をぼやけさせる拡散反射に置き換える。したがって、防眩表面１１０の粗さ振幅は、鏡面フレネル反射を除去するのに十分に高い。実質的にランダムな表面では、鏡面反射の減衰率は粗さのＲＭＳ振幅のみに依存し、粗さの形状への有意な依存性はない。減衰率は、次式で示される。
Ｒ＝Ｒ０ｅｘｐ（−（２Πδ・Δｎ・ｃｏｓ（θ）／λ）２）
式中、δは粗さのＲＭＳ振幅、θはその表面への波長λの光の入射角、ｎは屈折率であり、反射ではΔｎ＝２、透過ではΔｎ＝１−ｎとなる。

フーリエ光学に基づくモデルを適用して、垂直入射（すなわち、θ＝０）での鏡面反射減衰率を求めることができる。図２は、２πの倍数で表されるＲＭＳ波形単位に関する鏡面反射減衰率のグラフである。減衰率を、正弦波状の粗さ（図２のａ）とランダム表面粗さ（図２のｂ）について、および近似式を使って（ｃ）計算した。図２に示される減衰率に基づけば、鏡面反射を除去するためには、δΔｎ／λ＝＞０．３であり、粗さのＲＭＳ振幅δは約８０ｎｍより大きい。

より大きい入射角での鏡面反射を除去するには、上記の関係はδ・ｃｏｓ（θ）となる。たとえば、最大６０°までの照明角度の鏡面反射を除去するために、粗さのＲＭＳ振幅δを約１６０ｎｍより大きくするべきである。防眩表面にとって「理想的な」ＲＭＳ粗さは用途によって異なる場合がある。たとえば、ほとんどの場合に垂直入射で見るコンピュータスクリーン用の防眩表面の粗さは約８０ｎｍのオーダでありえ、これに対して、大きい角度で見ることもある携帯型電子機器やテレビの防眩表面のＲＭＳ粗さは、約１６０ｎｍ程度でありうる。

したがって、防眩表面１１０は、少なくとも約８０ｎｍのＲＭＳ振幅を有する粗面部１１２（図１）を含む。ＲＭＳ粗さ振幅または「粗さ振幅」は、次式で示される。

式中、Ｒ（ｘ，ｙ）は粗さ関数、Ｓは積分計算が行われる表面である。粗面部１１２は、透明ガラス基板１００の表面を直接、または酸またはアルカリレジストマスクを通じて化学的にエッチングすることによって形成してもよい。

防眩表面１１０の形成に使用される工程に応じて、表面は、場合により、ＡＧ用の粗い特徴物によって必ずしも完全に覆われていなくてもよく、すなわち、防眩表面は均質でない。たとえば、透明ガラス基板の表面をその表面上に成膜されたマスクを通じてエッチングすると、表面上の、マスクの開口部がある位置に穴が形成される。その結果、表面のかなりの部分がエッチングされないこともあり（すなわち、「エッチングなし」または「非粗面」）、防眩表面１１０の、実質的に平坦な領域１１４ができる。防眩表面１１０の粗さはしたがって、いくつかの例において、均質に分布されない。

図３に、フーリエ光学に基づくモデルを適用する場合の粗さのＲＭＳ振幅δに関する鏡面反射の振幅を、不均質表面（図３のａ）と均質表面（図３のｂ）について示す。均質表面について計算された鏡面反射（図３のｂ）はゼロまで減少するが、不均質表面について計算された鏡面反射（図３のａ）はゼロ以外の数値で飽和する。非被覆比（ｕｎｃｏｖｅｒａｇｅ ｒａｔｉｏ）率（τ）は、防眩表面のうち、防眩特徴物によって被覆されていない表面部（すなわち、非粗面、すなわち平坦表面）を含む割合である。鏡面反射が飽和する数値は非被覆比率τの二乗に等しい。非被覆比τは、鏡面反射を約１％以下とするために、約０．１未満であるべきである。

したがって、防眩表面１１０は不均質であってもよく、さらに、非粗面、すなわち実質的な平坦表面部１１４を含んでいてもよい。平坦表面部１１４の存在は一般に、ガラス基板１００の表面を、マスクを通じてエッチングすることによって得られる。図４ａと４ｂは均質な粗い防眩表面の、それぞれ画像と断面形状のグラフである。図４ｃと４ｄは、ガラス基板の表面を、マスクを通じてエッチングすることによって得られる防眩表面の、それぞれ画像と断面形状のグラフである。図４ｃと４ｄに示される不均質な防眩表面は、各々の最小表面積が約１μｍ^２のエッチングされていない、実質的な平坦表面部１１４のほか、粗面部１１２を含む。いくつかの実施形態において、非被覆比率τ、すなわち防眩表面１１０のうち平坦表面部１１４を含む割合は約０．１未満であり、すなわち、平坦表面部１１４は防眩表面１１０の約１０％未満で、粗面が防眩表面１１０の残りを含む。いくつかの実施形態において、非被覆比率τは約０．２未満である。

防眩表面１１０の粗さのＲＭＳ振幅δを、鏡面反射を排除するための適正な数値に設定した後、防眩表面１１０を透過する光が反射して散乱する理想的な拡散角度を決定する。透明ガラス基板１００と防眩表面１１０からの反射において見たときの、ピクセル化表示装置の周辺の物体の映り込み像をできるだけぼかすために、防眩表面の拡散角度を最大とする。これを実現するには、防眩表面１１０のＲＭＳ粗さ振幅と周波数成分をできるだけ大きくするべきである。しかしながら、粗さ振幅と周波数成分は、ピクセル化表示装置上で見られる画像を劣化させないように、他の検討事項に照らしてバランスを取るべきである。

通常の環境では、ピクセル化表示装置は、非常に明るく、小さい光源、たとえば、電球と、電球から発せられる光を拡散させる非常に大型の光源、たとえば周囲の白い壁により照明される室内で見られる。このような光源が極端に明るいことから、室内の点状光源からの直接反射と観察者の目による捕捉を回避するべきである。図５は、ピクセル化表示装置１４０のスクリーンが、小さい光源５１０によって、防眩表面１１０を有する基板１００からの反射において照明される状況を示している。光５１２は、開口角θの円錐５１４へと散乱する。観察者の目５２０が円錐５１４の外（図５の位置ａ）にあると、観察者には光源５１０が見えない。観察者の目５２０が円錐５１４の中（図５の位置ｂ）にあると、観察者には光源５１０が見える。

光源５１０がピクセル化表示装置１４０の周囲でランダムに分散していると仮定すると、反射において光源５１０が見える可能性は、角度θの増大に伴って高くなる。この可能性Ｐは、第一次近似においてＰ（θ）＝ｓｉｎ^２θで示される。防眩表面１１０の最大散乱角は、ａ）散乱について、略ガウス型のエネルギー角度分布と仮定し、ｂ）拡散円錐５１４を１／ｅ^２の値で定義し、ｃ）ピクセル化表示装置の周囲に光源５１０がランダムに分散していると仮定し、ｄ）観察者の目５２０がその拡散円錐の中にある可能性を計算することによって計算できる。

一実施形態において、反射の中のエネルギー角度分布の半値全幅（ＦＷＨＭ）は約７°未満であり、他の実施形態では、約７．５°未満である。図６は、観察者の目５２０が拡散円錐５１４の中にある可能性を、度で表されるＦＷＨＭに関して示したグラフである。図６のグラフのデータに基づけば、可能性を１％未満にするには、拡散エネルギー角度分布のＦＷＨＭを約７．５°未満とするべきである。あるいは、反射エネルギーの約２５％未満の反射エネルギー角度分布の一次元（断面）スライスは、７．５°の外にあるべきである。これは、ガウス分布の場合のＦＷＨＭの状態と等しいが、それが非ガウス分布についても関連性があるという点で、より一般的である。非ガウス分布に対してより堅牢である別の代替案では、反射エネルギーの約５％未満の反射エネルギー角度分布の一次元（断面）スライスが１２．５°の円錐の外にあるべきである（１２．５°はおよそ７．５°のＦＷＨＭに対応する１／ｅ^２の角度である）。

反射の拡散角度は２つのパラメータ、すなわち粗さのＲＭＳ振幅と、粗さのパワースペクトル密度が１／ｅ^２未満に下がる周波数と定義されるカットオフ周波数の関数である。図７は、ＲＭＳ振幅が２５０ｎｍで一定であるときの粗さのカットオフ周波数に関する、パーセントで表される曇度（線１、左側の軸）と拡散エネルギー分布のＦＷＨＭ（線２、右側の軸）のグラフである。この特定の粗さ振幅の場合、ＦＷＨＭを約７．５°（図７の線ａ）未満とするためには、カットオフ周波数を約１／１８マイクロメートル^−１（１８μｍのカットオフ周期（図７の点ｂ）に対応）未満とするべきである。本明細書において、「曇度」という用語は、約±２．５°の開口角の円錐の外に散乱した透過光のパーセンテージを指し、これは、“Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｈａｚｅ ａｎｄ Ｌｕｍｉｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｐｌａｓｔｉｃｓ”と題するＡＳＴＭ手順Ｄ１００３によるもので、同規格の内容の全体を参照によって本願に援用する。いくつかの実施形態において、本明細書に記載の透明基板と防眩表面の、ＡＳＴＭ手順Ｄ１００３に従って測定した透過曇度は約２０％未満であり、他の実施形態では約５％未満である。

反射におけるエネルギー角度分布のＦＷＨＭのカットオフ周波数への依存性もまた、カットオフ周期によって表現でき、周期（１／ｖ）は周波数ｖの逆数と定義される。図８では、カットオフ周期が粗さのＲＭＳ振幅に関するグラフで示されている。反射におけるエネルギー角度分布のＦＷＨＭが約７°未満または、いくつかの実施形態では約７．５°未満という条件はしたがって、いくつかの実施形態において約１／（０．０８１ＲＭＳ）未満のカットオフ周波数により表すことができ、ＲＭＳはｎｍで表され、カットオフ周波数はマイクロメートル^−１で表される。

画像解像度は、防眩表面によって劣化または低減されるべきではない。防眩表面が画像を劣化させる程度は、ピクセル化表示装置を製造できる最大限の空間周波数（ナイキスト周波数と呼ばれ、ピクセルピッチの２倍（×２）の逆数である）を考慮し、その周波数での防眩表面に関わる変調伝達関数（ＭＴＦ）の劣化を計算することによって定量化できる。ナイキスト周波数で計算されるＭＴＦの漸進的変化が図９において、粗のカットオフ周波数に関するグラフで示されている。この具体的なケースで行った仮定としては、ピクセルピッチが２８０μｍであること、ＬＣＤ表示装置のスタック全厚（ピクセルから防眩表面までの光学距離）が３ｍｍであること、等がある。防眩表面の粗さのＲＭＳ振幅は２５０ｎｍで一定とした。図９のグラフに示されるデータに基づけば、本明細書に記載の防眩表面は、ＦＷＨＭを７．５°とするため、またはＭＴＦの劣化を１％とするためには、カットオフ周波数を１／１８マイクロメートル^−１未満に（またはカットオフ周期を１８μｍ（図９の点ａ）より大きく）するべきである。光学距離はたとえば、その光軸に沿って動かすことが可能な顕微鏡を使って測定できる。顕微鏡はまず、粗面の画像の焦点が合う地点である第一の距離に調節する。次に、顕微鏡を、ピクセルの画像の焦点が合う地点である第二の距離に焦点を合わせる。光学距離は、第一の距離と第二の距離の差である。

ナイキスト周波数でのＭＴＦの劣化１％に対応する最大カットオフ周波数また、粗さのＲＭＳ振幅の関数としても計算できる。たとえば図１０は、カットオフ周波数を１／（０．０８１ＲＭＳ）より低くするべきであるという制限を満たすのに必要な最小カットオフ周期（図１０のａ）と、ピクセルピッチが２８０μｍで一定の場合のナイキストの状態（図１０のｂ）を示している。図１０に示される結果は、カットオフ周期がピクセルピッチに反比例するという事実から、他のピクセルピッチにも拡張できる。したがって、本明細書に記載の基板と防眩表面の、マイクロメートルで表されるカットオフ周期は、（２８０／Ｐｉｘｅｌ）・（０．０９８ＲＭＳ−５．５５）より大きく、ＰｉｘｅｌはＬＣＤのピクセルピッチ（マイクロメートルで表される）、ＲＭＳは粗さのＲＭＳ振幅で、ｎｍで表される。カットオフ周期、ピクセルピッチＰ、ＲＭＳ振幅の間の上記の関係は、光学距離が３ｍｍである場合のみ有効である。第一次近似において、最大カットオフ周期は光学距離に比例すると予想される。より一般には、マイクロメートルで表されるカットオフ周期は、（２８０／Ｐｉｘｅｌ）・（０．０９８ＲＭＳ−５．５５）・Ｄ／３より大きく、Ｄはｍｍで表される光学距離である。

防眩表面の空間周波数が比較的低い場合、粗さは、「スパークル」と呼ばれる画像アーチファクトを発生させる複数のレンズのように機能し始める。表示装置の「スパークル」または「眩目」は一般に、ピクセル化表示システム、たとえばＬＣＤ、ＯＬＥＤ、タッチクリーンまたはその他に防眩または光散乱面を組み込んだ場合に起こりうる、概して望ましくない副作用であり、種類と発生源は、投射またはレーザシステムで観察され、特徴付けられる「スパークル」または「スペックル」の種類とは異なる。スパークルは、表示装置の非常に微細な粒子感であり、表示装置の視野角の変化と共に粒子のパターンにシフトが生じるように見えることがある。表示装置のスパークルは、略ピクセル程度の大きさの明るい、および暗いスポット、または色付のスポットと説明することができる。

本明細書において使用される、「ピクセルパワー偏差」と「ＰＰＤ」という用語は、表示装置スパークルの定量的測定値を指す。ＰＰＤは、以下の手順に従って行われる表示装置のピクセルの画像分析によって計算される。各ＬＣＤピクセルの周囲にマス目を描く。次に、各マス目内の全パワーをＣＣＤカメラのデータから計算し、各ピクセルの全パワーとして割り当てる。それゆえ、各ＬＣＤピクセルの全パワーが一連の数字となり、これについての平均および標準偏差を計算する。ＰＰＤ値は、ピクセル当たりの全パワーの標準偏差をピクセル当たりの平均出力では割ったもの（×１００）と定義される。アイカメラによって各ＬＣＤピクセルから収集される全パワーを測定し、全ピクセルパワー標準偏差（ＰＰＤ）を、一般に３０×３０のＬＣＤピクセルを含む測定領域にわたって計算する。

ＰＰＤを得るために用いられる測定システムと画像処理計算の詳細は、Ｊａｃｑｕｅｓ Ｇｏｌｌｉｅｒらが２０１１年２月２８に出願した、“Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ｓｐａｒｋｌｅ”と題する米国仮特許出願第６１／４４７，２８５号明細書に記載されており、その内容の全体を参照によって本願に援用する。測定システムは、複数のピクセルを含むピクセル化ソース（ｐｉｘｅｌａｔｅｄ ｓｏｕｒｃｅ）であって、複数のピクセルの各々が添え字ｉとｊで示されるピクセル化ソースと、ピクセル化ソースを起点とする光路に沿って光学的に配置された画像形成システムと、を含む。画像形成システムは、光軸に沿って配置され、第二の複数のピクセルであって、各々がｍとｎの添え字で示される第二の複数のピクセルを含むピクセル化感知領域を有する画像形成装置と、ピクセル化ソースと画像形成装置の間の光軸上に配置された隔膜であって、ピクセル化ソースから発生する画像に合わせて調整可能な集光角度を有する隔膜と、を含む。画像処理計算は、透明サンプルのピクセル化画像を取得するステップであって、ピクセル化画像が複数のピクセルを含むようなステップと、ピクセル化画像内の隣接ピクセル間の境界を決めるステップと、境界内で積分を行って、ピクセル化画像内の各ソースピクセルについての積分エネルギーを取得するステップと、各ソースピクセルの積分エネルギーの標準偏差を計算するステップであって、標準偏差がピクセル当たりのパワーのばらつきであるようなステップと、を含む。

図１１において、光学距離を３ｍｍで一定とした場合の、ＲＭＳ粗さ振幅が２５０ｎｍ（図１１の曲線ａ、ｂ、ｃ）と１００ｎｍ（図１１の曲線ｄ、ｅ、ｆ）の粗面のスパークル振幅が、粗さ周期に関するグラフで示されている。それぞれの粗さについて、１４０μｍ（図１１の曲線ａとｂ）、２２０μｍ（曲線ｂとｃ）、２８０μｍ（曲線ｃとｆ）のピクセルピッチでのスパークルを測定した。

図１１のグラフの曲線から、スパークル振幅を極小化できる２つの異なるカットオフ周波数が存在することがわかる。非常に低レベルのスパークルが生成される第一のカットオフ周波数は非常に低い周波数（すなわち、大きな周期）にある。２００〜３００μｍの範囲のカットオフ周期では、反射における拡散広がり角度（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ ａｎｇｌｅ）が極めて小さく、その結果得られる防眩表面では、映り込みの像がそれほどぼけない。さらに、非常に大きな空間周期では、防眩表面は粗く、凹凸のある外観であることもあり、これは「みかんの皮状」と呼ばれ、人間の目にとっては邪魔になる。

第二のカットオフ周波数は高い周波数（すなわち、短い周期）にある。約１／２５マイクロメートル^−１より高い周波数において、スパークル振幅は非常に急速に低下する。第二のカットオフ周波数／周期の範囲では、はるかに大きい角度で寄生的反射がぼける。それゆえ、いくつかの実施形態において、本明細書に記載の防眩表面の粗さカットオフ周波数は約１／５０マイクロメートル^−１より大きく、いくつかの実施形態においては、約１／２５マイクロメートル^−１より大きい。

防眩表面のパラメータは、各種の表示装置設計要素によって影響を受けうる。前述のような表示装置のピクセルサイズおよび画像面と防眩表面の間の光学距離に加えて、カバーガラスを表示装置に取り付ける方法もまた、最終的な防眩表面のパラメータに影響を与える可能性がある。一般に、上記の８０〜１６０ｎｍの範囲のＲＭＳ表面粗さは「直接接合」型表示装置の設計に最も適当であり、この場合、防眩表面を有するカバーカラス／透明ガラス基板が、光学的接着剤を使って、表示装置画像形成層の前面に直接接合される。直接接合方式によれば、ガラスの裏面からの反射が極小化される。粗さを最小にしても、スパークルが極小化される。それゆえ、防眩表面は「最小限の」受入可能なＲＭＳ粗さを有するべきであり、すなわち、ＲＭＳ粗さは装置の所期の視野角範囲で防眩表面の効果が提供されるのに十分であるべきである。カバーガラスと画像形成表示層の間に「エアギャップ」を利用する装置では、より高いレベルの粗さ（たとえば、１２０〜３００ｎｍのＲＭＳ）が必要な場合もあり、これは、ガラスの平坦な裏面（または、ガラスの裏面に形成されたフィルムの平坦な表面）によって反射が生じる可能性があり、これが、ガラスの前面の防眩表面の粗さをより高くした場合のみ拡散するからである。あるいは、防眩表面は、ガラス面に直接提供することも、またはガラスの裏面（すなわち、ガラス基板の、防眩表面とは反対の面）に取り付けられたフィルムの使用を通じて提供することもできる。エアギャップを用いる設計を表示装置組立体に含めることは、機械的または電気的理由から好ましいこともあるが、直接接合型の設計は、本明細書に記載の透明ガラス基板と表示装置組立体に最も好ましく、これは、それによって最低限の粗さレベルを有する防眩表面の使用が可能となるからであり、その結果、ある鏡面反射目標でのスパークルも極小化される。

本明細書に記載の特性を有する防眩表面は、様々なエッチング工程を使って得ることができる。このような工程の非限定的な例としては、２０１０年８月１８日にＫｒｉｓｔａ Ｌ．Ｃａｒｌｓｏｎらにより出願され、“Ｇｌａｓｓ ａｎｄ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｈａｖｉｎｇ Ａｎｔｉｇｌａｒｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ”と題する米国特許出願第１２／８５８，５４４号明細書、２０１０年９月３０日にＫｒｉｓｔａ Ｌ．Ｃａｒｌｓｏｎらにより出願され、“Ｇｌａｓｓ Ｈａｖｉｎｇ Ａｎｔｉｇｌａｒｅ Ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ”と題する米国特許出願第１２／７３０，５０２号明細書、２０１０年４月３０日にＤｉａｎｅ Ｋ．Ｇｕｉｌｆｏｙｌｅらにより出願され、“Ａｎｔｉｇｌａｒｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｒｔｉｃｌｅｓ Ｔｈｅｒｅｏｆ”と題する米国仮特許出願第６１／３２９，９３６号明細書、２０１０年８月１１日にＤｉａｎｅ Ｋ．Ｇｕｉｌｆｏｙｌｅらにより出願され、“Ａｎｔｉｇｌａｒｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｒｔｉｃｌｅｓ Ｔｈｅｒｅｏｆ”と題する米国仮特許出願第６１／３７２，６５５号明細書、２０１０年４月３０日にＪｅｆｆｒｅｙ Ｔ．Ｋｏｈｌｉらにより出願され、“Ａｎｔｉｇｌａｒｅ Ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ”と題する米国仮特許出願第６１／３２９，９５１号明細書に記載されており、これらの内容の全体を参照によって本願に援用する。

米国特許出願第１２／８５８，５４４号明細書と第１２／７３０，５０２号明細書は、ガラス表面を第一のエッチング液で処理して、表面上に結晶を形成する方法を記載している。次に、表面のうち、結晶の各々に隣接する領域を所望の粗さにエッチングし、その後、ガラス表面から結晶を除去し、ガラス基板の表面の粗さを、所望の曇度と光沢を有する表面を提供するように小さくする。

非限定的な例において、米国特許出願第１２／８５８，５４４号明細書と第１２／７３０，５０２号明細書に記載の複数のステップからなる処理は、ガラス基板をフッ化水素アンモニウム（ＮＨ_４ＨＦ_２）５〜２０重量％、フッ素化または非フッ素化アルカリまたはアルカリ性土類塩（たとえば、ＮａＨＦ_２またはＣａＣｌ_２）０〜５重量％、イソプロピルアルコールまたはプロピレングリコール等の有機溶剤１０〜４０％を含む溶液、ゲルまたはペーストの第一の浴槽に浸漬するか、その他の方法でこれと接触させる第一の粗面化ステップを含む。これらの結晶を後に、水によるすすぎ、またはその後の化学的処理ステップによって除去する。所望により選択可能な第二のステップは、非フッ素化鉱酸、たとえば硫酸、塩酸、硝酸、燐酸またはその他を含む第二の溶液に浸漬させるか、またはその他の処理を行うステップを含んでいてもよい。あるいは、第二の溶液は水だけでもよい。この所望により選択可能な第二のステップは、ガラス基板から結晶を部分的または全体的に除去する役割を果たすことができる。所望により選択可能な第三のステップ（または、上記の第二のステップが省略された場合は第二のステップ）は、フッ化水素酸２〜１０重量％と鉱酸、たとえば塩酸、硫酸、硝酸、燐酸またはその他２〜３０重量％を含む酸性溶液への浸漬またはその他の処理を含んでいてもよい。所望により選択可能なこの第三のステップはまた、酸性溶液の代わりに塩基性溶液、たとえばＮａＯＨとＥＤＴＡを含む溶液での処理を含んでいてもよい。

米国仮特許出願第６１／３２９，９３６号明細書、第６１／３７２，６５５号明細書、第６１／３２９，９５１号明細書には、酸性および塩基性エッチング工程と、ガラス表面のエッチングの度合いを制御するためのポリマまたはワックスコーティング、粒子、およびその組み合わせを含むマスクの使用が記載されている。米国仮特許出願第６１／３２９，９３６号明細書と第６１／３７２，６５５号明細書には、防眩表面を生成するためのウェットエッチング方法が記載されており、その中では粒子をガラスの少なくとも１つの表面に堆積させる。成形品の、堆積した粒子を有する少なくとも１つの表面をエッチング液（たとえば、ＨＦとＨ_２ＳＯ_４を含むエッチング液）と接触させて防眩表面を形成する。堆積させる粒子はたとえば、粒径Ｄ_５０径が約０．１μｍ〜約１０μｍ、約０．１μｍ〜約５０μｍ、約１μｍ〜約１０マイクロメートル、または約１μｍ〜約５μｍであってもよい。粒子はたとえば、ガラスの表面上に、粒子の濃縮液体懸濁液を生成し、濃縮懸濁液を希釈剤で希釈し、表面を希釈懸濁液と接触させることによって堆積させてもよい。堆積させる粒子はたとえば、ガラス、複合材、セラミック、プラスチックまたは樹脂ベースの材料、これらの組み合わせまたはその他であってもよい。いくつかの実施形態において、エッチング液は、堆積した粒子の下の表面をエッチングするのに適した少なくとも１種の酸を含んでいてもよい。このようなエッチング液の非限定的な例は、上で引用した参考文献に記載されている（たとえば、ＨＦ／Ｈ_２ＳＯ_４エッチング液）。

米国仮特許出願第６１／３２９，９５１号明細書には、防眩表面を有する成形品の製造方法が記載されており、保護フィルムが成形品の少なくとも１つの面の少なくとも一部に形成される。保護フィルムを有する表面を液体エッチング液と接触させることにより、その表面を粗くする。いくつかの実施形態において、保護フィルムは孔形成ポリマ、たとえばスルホンアミドホルムアルデヒド樹脂、ニトロセルロース、アクリレートまたはアクリルモノマまたはその塩を含むポリマまたはコポリマ、ラッカ、エナメル、ワックス、これらの組み合わせまたはその他のうちの少なくとも１つであってもよい。いくつかの実施形態において、保護膜または孔形成ポリマは、どのような適当なコーティング材料、たとえば少なくとも１種のポリマ、またはポリマの組み合わせ、同様の天然または合成材料、またはその組み合わせであってもよい。耐久性がありながら、除去可能な多孔性コーティングを提供できる、適当な孔形成組成物には、これらに限定されないが、フィルム形成および孔形成特性を有するすべてのポリマまたはポリマ剤または、または同様の材料または混合物、たとえばＴＳＯ−３１００ ＤＯＤインク（Ｄｉａｇｒａｐｈ社のエタノールイソプロピルベースの噴射可能インク）、アセトンベースのｏ／ｐ−トルエンスルホンアミドホルムアルデヒド樹脂、ニトロセルロース、アクリレートポリマ、アクリレートコポリマ、ラッカ（揮発性有機化合物に溶解させたポリマ）剤、エナメル、ワックス、これらの組み合わせまたはその他がある。

いくつかの実施形態において、本明細書に記載の防眩表面は、引用し、本願に援用する参考文献の教示を組み合わせることによって形成してもよい。特定の実施形態において、防眩表面は、米国仮特許出願第６１／３２９，９３６号明細書と第６１／３７２，６５５号明細書に記載されているような透明ガラス基板の表面上への粒子の堆積と、米国仮特許出願第６１／３２９，９５１号明細書に記載されているような保護用ポリマフィルムの成膜を組み合わせて、その後、表面をエッチングして前述の防眩表面のうちの１つを形成することによって形成してもよい。

いくつかの実施形態において、本明細書に記載の透明ガラス基板と防眩表面は、２０°での反射画像の鮮鋭性（ＤＯＩ：ｄｉｓｔｉｎｃｔｎｅｓｓ ｏｆ ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ ｉｍａｇｅ）が約９０未満である。いくつかの実施形態では、透明ガラスシートのＤＯＩは約８０未満であり、他の実施形態では、約６０未満であり、他の実施形態では約４０未満である。本明細書で使用されている、「反射画像の鮮鋭性」という用語は、“Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ Ｄｉｓｔｉｎｃｔｎｅｓｓ−ｏｆ−Ｉｍａｇｅ Ｇｌｏｓｓ ｏｆ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅｓ”と題するＡＳＴＭ手順Ｄ５７６７（ＡＳＴＭ ５７６７）の方法Ａにより定義され、その内容の全体を参照によって本願に援用する。

いくつかの実施形態において、透明ガラス基板はイオン交換ガラスを含み、当業界で知られている化学的または熱的手段のいずれかによって強化される。一実施形態において、透明ガラス基板はイオン交換によって化学的に強化される。この工程では、ガラス表面の、またはその付近の金属イオンが、ガラス内の金属イオンと同じ価数を有する、より大きな金属イオンと交換される。この交換は一般に、ガラスをイオン交換媒質、たとえば、より大きな金属イオンを含む融解塩浴等と接触させことによって行われる。金属イオンは一般に、一価金属イオン、たとえばアルカリ金属イオン等である。非限定的な一例において、ナトリウムイオンを含むガラス基板のイオン交換による化学的強化は、ガラス基板を、硝酸カリウム（ＫＮＯ_３）等の溶解カリウム塩を含むイオン交換浴の中に浸漬させることによって実現される。

イオン交換工程の中で小さい金属イオンをより大きい金属イオンと交換することによって、ガラス内に圧縮応力を受ける領域が作られ、これは表面からある深度（「層深度」という）まで延びる。透明ガラス基板の表面におけるこの圧縮応力は、ガラス基板の内部の引張応力（「中心張力」とも呼ばれる）によってバランスがとられる。いくつかの実施形態において、本明細書に記載の透明ガラス基板の表面は、イオン交換によって強化されると、少なくとも３５０ＭＰａの圧縮応力を有し、圧縮応力を受ける領域は表面の下の少なくとも１５μｍの層深度まで延びる。

いくつかの実施形態において、透明ガラス基板はソーダライムガラス、アルカリアルミノケイ酸ガラス、またはアルカリアルミノホウケイ酸ガラスを含む。一実施形態において、透明ガラス基板はアルカリアルミノケイ酸ガラスを含み、これは、アルミナ、少なくとも１種のアルカリ金属、およびいくつかの実施形態では５０モル％より多くのＳｉＯ_２、他の実施形態では少なくとも５８モル％、また別の実施形態では少なくとも６０モル％のＳｉＯ_２を含み、比は

であり、その中の改質剤はアルカリ金属酸化物である。このガラスは、特定の実施形態において、ＳｉＯ_２約５８モル％〜約７２モル％、Ａｌ_２Ｏ_３約９モル％〜約１７モル％、Ｂ_２Ｏ_３約２モル％〜約１２モル％、Ｎａ_２Ｏ約８モル％〜約１６モル％、Ｋ_２Ｏ０モル％〜約４モル％を含み、これらから実質的になり、またはこれらからなり、比は

であり、その中の改質剤はアルカリ金属酸化物である。

他の実施形態において、透明ガラス基板はアルカリアルミノケイ酸ガラスを含み、これは、ＳｉＯ_２約６１モル％〜約７５モル％、Ａｌ_２Ｏ_３約７モル％〜約１５モル％、Ｂ_２Ｏ_３０モル％〜約１２モル％、Ｎａ_２Ｏ約９モル％〜約２１モル％、Ｋ_２Ｏ０モル％〜約４モル％、ＭｇＯ０モル％〜約７モル％、ＣａＯ０モル％〜約３モル％を含み、これらから実質的になり、またはこれらからなる。

また別の実施形態において、透明ガラス基板はアルカリアルミノケイ酸ガラスを含み、これは、ＳｉＯ_２約６０モル％〜約７０モル％、Ａｌ_２Ｏ_３約６モル％〜約１４モル％、Ｂ_２Ｏ_３０モル％〜約１５モル％、Ｌｉ_２Ｏ_２０モル％〜約１５モル％、Ｎａ_２Ｏ０モル％〜約２０モル％、Ｋ_２Ｏ０モル％〜約１０モル％、ＭｇＯ０モル％〜約８モル％、ＣａＯ０モル％〜約１０モル％、ＺｒＯ_２０モル％〜約５モル％、ＳｎＯ_２０モル％〜約１モル％、ＣｅＯ_２０モル％〜約１モル％、Ａｓ_２Ｏ_３約５０ｐｐｍ未満、Ｓｂ_２Ｏ_３約５０ｐｐｍ未満を含み、これらから実質的になり、またはこれらからなり、１２モル％≦Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ≦２０モル％、０モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ≦１０モル％である。

また別の実施形態において、透明ガラス基板はアルカリアルミノケイ酸ガラスを含み、これは、ＳｉＯ_２約６４モル％〜約６８モル％、Ｎａ_２Ｏ約１２モル％〜約１６モル％、Ａｌ_２Ｏ_３約８モル％〜約１２モル％、Ｂ_２Ｏ_３０モル％〜約３モル％、Ｋ_２Ｏ約２モル％〜約５モル％、ＭｇＯ約４モル％〜約６モル％、ＣａＯ０モル％〜約５モル％を含み、これらから実質的になり、またはこれらからなり、６６モル％≦ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３＋ＣａＯ≦６９モル％、Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｂ_２Ｏ_３＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＞１０モル％、５モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ≦８モル％、（Ｎａ_２Ｏ＋Ｂ_２Ｏ_３）−Ａｌ_２Ｏ_３≦２モル％、２モル％≦Ｎａ_２Ｏ−Ａｌ_２Ｏ_３≦６モル％、４モル％≦（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）−Ａｌ_２Ｏ_３≦１０モル％である。

他の実施形態において、透明ガラス基板は、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５、および少なくとも１種のアルカリ酸化金属（Ｒ_２Ｏ）を含み、０．７５≦［（Ｐ_２Ｏ_５（モル％）＋Ｒ_２Ｏ（モル％））／Ｍ_２Ｏ_３（モル％）］≦１．２であり、Ｍ_２Ｏ_３＝Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３である。いくつかの実施形態において、［（Ｐ_２Ｏ_５（モル％）＋Ｒ_２Ｏ（モル％））／Ｍ_２Ｏ_３（モル％）］＝１であり、いくつかの実施形態において、ガラスはＢ_２Ｏ_３を含まず、Ｍ_２Ｏ_３＝Ａｌ_２Ｏ_３である。ガラスは、いくつかの実施形態において、ＳｉＯ_２約４０〜約７０モル％、Ｂ_２Ｏ_３０〜約２８モル％、Ａｌ_２Ｏ_３約０〜約２８モル％、Ｐ_２Ｏ_５約１〜約１４モル％、Ｒ_２Ｏ約１２〜約１６モル％を含む。いくつかの実施形態において、ガラスは、ＳｉＯ_２約４０〜約６４モル％、Ｂ_２Ｏ_３０〜約８モル％、Ａｌ_２Ｏ_３約１６〜約２８モル％、Ｐ_２Ｏ_５約２〜約１２モル％、Ｒ_２Ｏ約１２〜約１６モル％を含む。ガラスはさらに、少なくとも１種のアルカリ性土類金属酸化物、たとえば、ただしこれらに限定されないが、ＭｇＯまたはＣａＯを含んでいてもよい。

いつかの実施形態において、透明ガラス基板を含むガラスにはリチウムが含まれず、すなわち、ガラスに含まれるＬｉ_２Ｏは１モル％未満であり、他の実施形態では、Ｌｉ_２Ｏは０．１モル％未満であり、他の実施形態では、ＬＩ_２Ｏはｏ０モル％である。いくつかの実施形態では、このようなガラスは、ヒ素、アンチモン、バリウムの少なくとも１つを含まず、すなわち、ガラスに含まれるＡｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、および／またはＢａＯは１モル％未満、他の実施形態では０．１モル％未満である。

一般的な実施形態を説明のために示したが、上記の説明は、本願または付属の特許請求項の範囲を限定するものとみなすべきではない。したがって、当業者は各種の改良携帯、適応形態、代替形態を当業者は想起することができ、これらも本願と付属の特許請求項の精神と範囲から逸脱しない。

Claims (10)

1. 防眩表面を有する透明ガラス基板において、前記防眩表面が、
   前記防眩表面の０．２までの割合を占める非粗面部と、前記防眩表面の残りの割合を占める粗面であって、ＲＭＳ振幅が少なくとも８０ｎｍである粗面と、
   ［１／（０．０８１・ＲＭＳ）］未満のカットオフ周波数であって、前記カットオフ周波数が、粗さのパワースペクトル密度が１／ｅ ² 未満に下がる周波数であって、マイクロメートル ^−１ で表され、ＲＭＳが前記粗面の前記ＲＭＳ振幅をナノメートルで表したものであるカットオフ周波数と、
   を含むことを特徴とする透明ガラス基板。
2. 前記防眩表面が前記透明ガラス基板と一体であることを特徴とする、請求項１に記載の透明ガラス基板。
3. 前記防眩表面が、マイクロメートルで表されるピクセルピッチＰを有する複数のピクセルを有するピクセル化表示装置の前の、ミリメートルで表される光学距離Ｄに設置されると、マイクロメートルで表されるカットオフ周期が［（２８０／Ｐ）・（０．０９８・ＲＭＳ−５．５５）・Ｄ／３］より大きいことを特徴とする、請求項１または２に記載の透明ガラス基板。
4. 前記防眩表面が、複数のピクセルを有するピクセル化表示装置の前に設置されると、ピクセルパワー偏差が７％未満であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の透明ガラス基板。
5. 前記防眩表面の反射画像の鮮鋭性が９０％未満であり、透過曇度が２０％未満であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の透明ガラス基板。
6. 前記透明ガラス基板が、アルカリアルミノケイ酸ガラスの基板であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の透明ガラス基板。
7. 表示装置組立体において、
   マイクロメートルで表されるピクセルピッチＰを有する複数のピクセルを含むピクセル化表示装置と、
   ピクセルパワー偏差が７％未満の防眩表面を有する透明ガラス基板と、
   を含み、
   前記透明ガラス基板が前記ピクセル化表示装置の前に設置され、前記ピクセル化表示装置から、ミリメートルで表される光学距離Ｄだけ離間され、前記防眩表面が前記透明ガラス基板の、前記ピクセル化表示装置に面する表面とは反対にあり、前記防眩表面が、少なくとも８０ｎｍのＲＭＳ振幅を有する粗面であって、前記粗面のマイクロメートルで表されるカットオフ周期が［（２８０／Ｐ）・（０．０９８・ＲＭＳ−５．５５）・Ｄ／３］より大きく、ＲＭＳが前記粗面の、ナノメートルで表されるＲＭＳ振幅である粗面と、前記防眩表面の０．２までの割合を占める非粗面部と、を含み、前記粗面が前記防眩表面の残りの割合を占めることを特徴とする表示装置組立体。
8. 前記防眩表面が前記透明ガラス基板と一体であることを特徴とする、請求項７に記載の表示装置組立体。
9. 前記防眩表面の画像の鮮鋭性が９０％未満であり、透過曇度が２０％未満であることを特徴とする、請求項７または８に記載の表示装置組立体。
10. 前記透明ガラス基板が、アルカリアルミノケイ酸ガラスの基板であることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか１項に記載の表示装置組立体。

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