KR20230038240A - 상위 상승된 표면 및 하위 상승된 표면 및 하위 상승된 표면 상에 배치된 고 굴절률 물질을 갖는 저굴절률 기판을 포함하는 경면 반사율을 감소시키기 위한 텍스처링된 영역 - Google Patents
상위 상승된 표면 및 하위 상승된 표면 및 하위 상승된 표면 상에 배치된 고 굴절률 물질을 갖는 저굴절률 기판을 포함하는 경면 반사율을 감소시키기 위한 텍스처링된 영역 Download PDFInfo
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Abstract
디스플레이이 물품용 기판은 (a) 1차 표면; 및 (b) 1차 표면의 적어도 일부 상의 텍스처링된 영역을 포함하며, 상기 텍스처링된 영역은: (i) 텍스처링된 영역 아래에 배치되고 기판을 통해 연장되는 베이스-평면에 평행한 상위 평균 높이에 있는 하나 이상의 상위 표면; (ii) 상기 상위 평균 높이보다 작은 베이스-평면에 평행한 하위 평균 높이에 있는 하나 이상의 하위 표면; 및 (iii) 상기 하위 평균 높이에 있는 하나 이상의 하위 표면의 각각에 배치된 고-굴절률 물질을 포함하고, 상기 고-굴절률 물질은 하위 평균 높이 보다는 크지만 상기 상위 평균 높이보다는 작은 베이스-평면에 평행한 중간 평균 높이에 있는 하나 이상의 중간 표면을 형성하며, 상기 고-굴절률 물질은 기판의 굴절률보다 큰 굴절률을 포함한다.
Description
본 출원은 2021년 7월 9일자에 출원된 미국 가 특허출원 제63/049,843호의 우선권을 주장하고, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 공동 소유 및 양도된, 출원된 "표면 산란을 증가시키는 표면 거칠기를 부여하는 1차 표면 특색(features) 및 2차 표면 특색을 갖는 텍스처링된 영역을 포함하는 디스플레이 물품용 눈부심-방지 기판(ANTI-GLARE SUBSTRATE FOR A DISPLAY ARTICLE INCLUDING A TEXTURED REGION WITH PRIMARY SURFACE FEATURES AND SECONDARY SURFACE FEATURES IMPARTING A SURFACE ROUGHNESS THAT INCREASES SURFACE SCATTERING)"라는 명칭의 미국 특허 출원 제 (D31038/32632)호; 출원된 "타원형 주변부 또는 그 세그먼트를 갖는 표면 특색을 포함하는 경면 반사를 감소시키기 위한 기판의 텍스처링된 영역 및 그의 제조 방법(TEXTURED REGION OF A SUBSTRATE TO REDUCE SPECULAR REFLECTANCE INCORPORATING SURFACE FEATURES WITH AN ELLIPTICAL PERIMETER OR SEGMENTS THEREOF, AND METHOD OF MAKING THE SAME)"라는 명칭의 미국 특허 출원 제 (D32630/32632)호; 출원된 "회절성, 눈부심방지 표면 및 얇고, 내구성이 뛰어난 반사방지 코팅을 갖는 디스플레이 물품(DISPLAY ARTICLES WITH DIFFRACTIVE, ANTIGLARE SURFACES AND THIN, DURABLE ANTIREFLECTION COATINGS)"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제 (D32647)호, 및 출원된 "회절성, 눈부심방지 표면 및 얇고, 내구성이 뛰어난 반사방지 코팅을 갖는 디스플레이 물품(DISPLAY ARTICLES WITH DIFFRACTIVE, ANTIGLARE SURFACES AND THIN, DURABLE ANTIREFLECTION COATINGS)"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제 (D32623)호에 관한 것이지만, 이의 우선권을 주장하지는 않는다. 전술한 각각의 미국 특허 출원, 간행물 및 특허 문서의 전체 개시는 참고로 여기에 혼입된다.
본 개시는 디스플레이 물품용 기판에 관한 것이이고, 여기서 상기 기판은 상위 상승된 표면 및 하위 상승된 표면을 갖는 저굴절률 기판 및 하위 상승된 표면 상에 배치된 고굴절률 물질을 포함하는 경면 반사율을 감소시키기 위한 텍스처링된 영역을 포함한다.
가시광선에 투명한 기판은 디스플레이 물품의 디스플레이를 덮는 데 사용된다. 이러한 디스플레이 물품은 스마트폰, 태블릿, 텔레비전, 컴퓨터 모니터 등을 포함한다. 디스플레이는 보통 액정 디스플레이, 유기 발광 다이오드 등이다. 기판은 디스플레이를 보호하는 반면, 기판의 투명도는 장치의 사용자가 디스플레이를 볼 수 있도록 한다.
주변 광을 반사하는, 특히 경면 반사를 하는 기판은 사용자가 기판을 통해 디스플레이를 보는 능력을 감소시킨다. 이 맥락에서 경면 반사는 기판에서 멀리로 주변 광의 거울과 같은 반사이다. 예를 들어, 기판은 장치 주변 환경에서 객체에 의해 반사되거나 방출되는 가시광선을 반사할 수 있다. 기판에서 반사되는 가시 광선은 기판을 통해 사용자의 눈에 전송되는 디스플레이로부터의 빛의 콘트라스트를 감소시킨다. 몇몇 시야각에서는, 디스플레이가 방출하는 가시 광선을 보는 대신에, 사용자는 경면 정반사된 이미지를 본다. 따라서, 기판으로부터 가시 주변 광의 경면 반사를 감소시키려는 시도가 이루어졌다.
기판의 반사하는 표면을 텍스처링함으로써 기판으로부터의 경면 반사를 감소시키려는 시도가 이루어졌다. 결과하는 표면은 때때로 "눈부심방지 표면"으로 지칭된다. 예를 들어, 기판 표면에 대한 샌드블라스팅 및 액체 에칭은 표면을 텍스처링할 수 있으며, 이는 일반적으로 표면이 경면 반사보다는 확산적으로 주변 광을 반사하게 한다. 확산 반사는 일반적으로 표면이 여전히 동일한 강도의 주변 광을 반사하나, 반사 표면의 텍스쳐가 반사 시 빛을 산란시키는 것을 의미한다. 확산 반사가 많을수록, 디스플레이가 방출하는 가시 광선을 보는 사용자의 능력을 덜 간섭한다.
이러한 텍스처링 방법(즉, 샌드블라스팅 및 액체 에칭)은 표면에 부정확하고(imprecise) 반복 불가능한 기하학적 구조를 갖는 특색을 생성한다(상기 특색은 텍스쳐를 제공한다). 샌드블라스팅 또는 액체 에칭을 통해 형성된 하나의 기판의 텍스처링된 표면의 기하학적 구조는 샌드블라스팅 또는 액체 에칭을 통해 형성된 또 다른 기판의 텍스처링된 표면의 기하학적 구조와 결코 정확히 동일할 수 없다. 일반적으로, 기판의 텍스처링된 표면의 표면 거칠기(즉, Ra)의 정량화만이 텍스처링의 반복 가능한 목표이다.
"눈부심방지" 표면의 품질을 판단하는 다양한 계량적 분석(metrics)이 존재한다. 이러한 계량적 분석은 (1) 이미지의 선명도(distinctness-of-image), (2) 픽셀 전력 편차, (3) 겉보기 모아레 간섭 무늬, (4) 투과 헤이즈, (5) 경면 반사 반사 감소, 및 (6) 반사 색상 아티팩트(artifact)를 포함한다. 반사된 이미지의 선명도(distinctness-of-reflected-image)라고 더 적절하게 지칭될 수 있는, 이미지의 선명도(Distinctness-of-image)는 표면에서 반사되는 이미지가 얼마나 선명하게(distinct) 나타나는지에 대한 척도이다. 이미지의 선명도가 낮을수록, 텍스처링된 표면이 경면 반사보다는 난반사(diffusely reflecting)를 많이 한다. 표면 특색은 디스플레이의 다양한 픽셀을 확대하여, 사용자가 보는 이미지를 왜곡시킬 수 있다. "스파클"이라높이 지칭되는 픽셀 전력 편차는 이러한 효과를 정량화한 것이다. 픽셀 전력 편차가 낮을수록 좋다. 모아레 간섭 무늬는 대규모 간섭 패턴이며, 보이는 경우, 사용자가 보는 이미지를 왜곡한다. 바람직하게는, 텍스쳐링된 표면은 뚜렷한 모아레 간섭 무늬를 생성하지 않는다. 투과 헤이즈는 기판을 투과할 때 디스플레이가 방출하는 가시 광선을 텍스처링된 표면이 얼마나 확산시키는지를 측정한 것이다. 투과 헤이즈가 클수록, 디스플레이가 덜 선명하게(sharp) 나타난다(즉, 겉보기 해상도가 낮아짐). 경면 반사 감소는 눈부심 방지 표면이 기본 비-눈부심방지 유리 기판과 비교하여 주변 광의 경면 반사를 얼마나 잘 감소시키는지를 측정한 것이다. 기준선(baseline)과 비교하여 경면 반사의 감소가 클수록 더 좋다. 반사 색상 아티팩트는, 텍스처링된 표면이 파장의 함수로서 반사 시 빛을 회절시키는 경우, 일종의 색수차이고, 즉, 반사된 빛은, 상대적으로 확산되지만, 색상별로 분할되어 나타난다. 텍스처링된 표면이 생산하는 반사된 색상 아티팩트가 적을수록 더 좋다. 이들 속성 중 일부는 아래에서 더 자세히 논의된다.
특정 표면 거칠기를 목표로 하는 것만으로는 이러한 계량적 분석(metrics)의 모두를 동시에 최적화할 수 없다. 샌드블라스팅 또는 액체 에칭이 생산하는 상대적으로 높은 표면 거칠기는 경면 반사를 난반사로 적절하게 변환할 수 있다. 그러나, 높은 표면 거칠기는 추가로 높은 투과 헤이즈 및 픽셀 전력 편차를 생성할 수 있다. 상대적으로 낮은 표면 거칠기는, 투과 헤이즈를 감소시키는 한편, 경면 반사를 난반사로 충분히 변환시키지 못할 수 있어, 텍스처링의 "눈부심방지" 목적에 어긋날 수 있다.
따라서, 기판의 텍스처링된 영역을 제공하기 위한 새로운 접근법이 필요하며, 하나는 기판으로부터 기판으로(from substrate-to-substrate) 재생산 가능한 것이고, 하나는 텍스처링된 표면이 "눈부심방지"(예를 들어, 낮은 이미지의 선명도, 낮은 경면 반사)가 되도록 경면 반사보다는 충분히 확산적으로 주변 광을 반사하게 하지만, 동시에 또한 낮은 픽셀 전력 편차, 낮은 투과 헤이즈, 및 낮은 반사 색상 아티팩트를 제공하는 것이다.
본 개시는 많은 원하는 눈부심 방지 성능 계량적 분석을 동시에 제공하는 새로운 접근법을 제공한다. 텍스처링된 영역은, 표면 특색이 에칭되거나 그렇지 않으면 기판에 형성될 때와 같이, 2개의 별개의 평균 높이에서 표면을 제공하는 기판을 포함하는 기판의 1차 표면에 형성된다. 고-굴절률 물질은 그때 두 개의 별개의 평균 높이 중 하위에 있는 기판의 표면에 증착되지만, 고-굴절률 물질은 기판의 두 가지 별개의 평균 높이 중 상위에 도달하지는 않는다. 표면 특색은 무작위로 배치될 수 있지만, 기판으로부터 기판으로 재현할 수 있도록 구체적으로 배치될 수 있다. 표면 특색은 원하는 광학 결과를 제공하도록 조정할 수 있는 특성(characteristic) 치수를 가질 수 있다. 고-굴절률 물질의 존재는 일반적으로 픽셀 전력 편차를 줄이고, 표면 특색의 존재는 반사 시 빛을 효과적으로 산란시켜 낮은 경면 반사를 결과한다.
본 개시의 제1 관점에 따르면, 디스플레이 물품용 기판으로서, 상기 기판은: (a) 1차 표면; 및 상기 1차 표면의 적어도 일부 상에 텍스처링된 영역을 포함하고, 상기 텍스처링된 영역은: (i) 텍스처링된 영역 아래에 배치되고 기판을 통해 연장되는 베이스-평면(base-plane)에 평행한 상위(higher) 평균 높이에 있는 하나 이상의 상위 표면; (ii) 상기 상위 평균 높이보다 작은 베이스-평면에 평행한 하위(lower) 평균 높이에 있는 하나 이상의 하위 표면; 및 (iii) 상기 하위 평균 높이에 있는 하나 이상의 하위 표면의 각각에 배치된 고-굴절률 물질을 포함하고, 상기 고-굴절률 물질은 하위 평균 높이 보다는 크지만 상기 상위 평균 높이보다는 작은 베이스-평면에 평행한 중간 평균 높이에 있는 하나 이상의 중간 표면을 형성하며, 상기 고-굴절률 물질은 기판의 또는 하나 이상의 상위 표면을 제공하는 저-굴절률 물질의 굴절률보다 큰 굴절률을 포함한다.
본 개시의 제2 관점에 따르면, 제1 관점의 기판에서, (i) 상기 고-굴절률 물질의 중간 평균 높이는 100 nm 내지 190 nm 범위 내의 거리만큼 하나 이상의 상위 표면의 상위 평균 높이보다 작고; (ii) 상기 하나 이상의 하위 표면의 하위 평균 높이는 220 nm 내지 370 nm 범위 내의 거리만큼 하나 이상의 상위 표면의 상위 평균 높이보다 작으며; 및 (iii) 상기 고-굴절률 물질의 중간 평균 높이는 100 nm 내지 200 nm 범위 내의 거리만큼 하나 이상의 하위 표면의 하위 평균 높이보다 크다.
본 개시의 제3 관점에 따르면, 제1 내지 제2 관점 중 어느 하나의 기판에서, (i) 상기 기판 또는 저-굴절률 물질의 굴절률은 1.4 내지 1.6의 범위 내이고; 및 (ii) 상기 고-굴절률 물질의 굴절률은 1.6 내지 2.3 범위 내이다.
본 개시의 제4 관점에 따르면, 제1 내지 제3 관점 중 어느 하나의 기판에서, 상기 고-굴절률 재료는, (i) 베이스-평면에 평행하고 (ii) 고-굴절률 물질을 통해 연장되는, 평면의 구역의 22% 내지 49%를 차지하고, 상기 구역은 텍스처링된 영역에 의해 제한(bound)된다.
본 개시의 제5 관점에 따르면, 제1 내지 제4 관점 중 어느 하나의 기판에서, 상기 기판은 유리 기판 또는 유리-세라믹 기판을 포함한다.
본 개시의 제6 관점에 따르면, 디스플레이 물품용 기판으로서, 상기 기판은: (I) 1차 표면; 및 (II) 상기 1차 표면의 적어도 일부 상에 텍스처링된 영역을 포함하고, 상기 텍스처링된 영역은: (a) 텍스처링된 영역 아래에 배치되고 기판을 통해 연장되는 베이스-평면에 평행한 상위 평균 높이에 있는 하나 이상의 상위 표면; (b) 상기 상위 평균 높이보다 작은 베이스-평면에 평행한 하위 평균 높이에 있는 하나 이상의 하위 표면; (c) 상기 1차 표면에서 주변 부분으로부터 돌출(projecting)하거나 주변 부분 내에 배치되는 표면 특색으로서, (i) 표면 특색은 하나 이상의 상위 표면 또는 하나 이상의 하위 표면 중 어느 하나를 제공하고, (ii) 주변 부분은, 표면 특색이 제공하지 않는, 하나 이상의 상위 표면 또는 하나 이상의 하위 표면 중 다른 하나를 제공하는, 표면 특색; 및 (d) 상기 하위 평균 높이에 있는 하나 이상의 하위 표면 상에 배치된 고-굴절률 물질로서, 상기 고-굴절률 물질은 (i) 상기 기판 또는 상기 하나 이상의 상위 표면을 제공하는 저-굴절률 물질의 굴절률보다 큰 굴절률 및 (ii) 상위 평균 높이와 하위 평균 높이 사이에 있는 베이스-평면에 평행한 중간 평균 높이에 있는 하나 이상의 중간 표면을 포함하는, 고-굴절률 물질을 포함한다.
본 개시의 제7 관점에 따르면, 제6 관점의 기판에서, (i) 상기 표면 특색은 주변 부분 내에 배치되고; 및 (ii) 상기 고-굴절률 물질은 하위 평균 높이에 있는 표면 특색에 의해 제공되는 하나 이상의 하위 표면 상의 각각의 표면 특색 내에 배치된다.
본 개시의 제8 관점에 따르면, 제6 내지 제7 관점 중 어느 하나의 기판에서, 상기 고-굴절률 물질의 중간 평균 높이는 120 nm 내지 190 nm 범위 내의 거리만큼 하나 이상의 상위 표면의 상위 평균 높이보다 작다.
본 개시의 제9 관점에 따르면, 제6 내지 제8 관점 중 어느 하나의 기판에서, 상위 하위 평균 높이는 220 nm 내지 370 nm 범위 내의 거리만큼 상위 평균 높이보다 작다.
본 개시의 제10 관점에 따르면, 제6 내지 제9 관점 중 어느 하나의 기판에서, 상기 고-굴절률 물질의 중간 평균 높이는 100 nm 내지 200 nm 범위 내의 거리만큼 하나 이상의 하위 표면의 하위 평균 높이보다 크다.
본 개시의 제11 관점에 따르면, 제6 내지 제10 관점 중 어느 하나의 기판에서, 상기 기판 또는 저-굴절률 물질의 굴절률은 1.4 내지 1.6 범위 내에 있다.
본 개시의 제12 관점에 따르면, 제6 내지 제11 관점 중 어느 하나의 기판에서, 상기 고-굴절률 물질의 굴절률은 1.6 내지 2.3 범위 내에 있다.
본 개시의 제13 관점에 따르면, 제6 내지 제12 관점 중 어느 하나의 기판에서, (i) 각각의 표면 특색은 베이스-평면에 평핸한 둘레를 갖고; 및 (ii) 각각의 표면 특색의 둘레는 원형 또는 타원형이다.
본 개시의 제14 관점에 따르면, 제6 내지 제12 관점 중 어느 하나의 기판에서, (i) 각각의 표면 특색은 베이스-평면에 평행한 둘레를 갖고; 및 (ii) 각각의 표면 특색의 둘레는 5μm 내지 200μm 범위 내의 가장 긴 치수를 갖는다
본 개시의 제15 관점에 따르면, 제6 내지 제14 관점 중 어느 하나의 기판에서, 상기 표면 특색의 배열은 반복되지 않고, 대신 무작위 분포를 반영(reflect)한다.
본 개시의 제16 관점에 따르면, 제6 내지 제14 관점 중 어느 하나의 기판에서, 상기 표면 특색은 각각의 표면 특색을 분리하는 최소 중심-대-중심을 갖는 무작위 분포로 배열된다.
본 개시의 제17 관점에 따르면, 제6 내지 제16 관점 중 어느 하나의 기판에서, 상기 고-굴절률 물질은 AlNx, SiOxNy, 또는 SiNx를 포함한다.
본 개시의 제18 관점에 따르면, 제6 내지 제17 관점 중 어느 하나의 기판에서, 상기 고-굴절률 물질은, (i) 베이스-평면에 평행하고 (ii) 고-굴절률 물질을 통해 연장되는, 평면의 구역의 22% 내지 49%를 차지하며, 상기 구역은 텍스처링된 영역에 의해 제한된다.
본 개시의 제19 관점에 따르면, 제6 내지 제18 관점 중 어느 하나의 기판에서, 상기 기판은 유리 기판 또는 유리-세라믹 기판을 포함한다.
본 개시의 제20 관점에 따르면, 제6 내지 제19 관점 중 어느 하나의 기판에서, (i) 상기 텍스처링된 영역은 1.2% 내지 2.1% 범위 내의 픽셀 파워 편차를 나타내고; (ii) 상기 텍스처링된 영역은 1.5% 내지 2.5% 범위 내의 투과 헤이즈를 나타내며; (iii) 상기 텍스처링된 영역은 0.5% 내지 1.75%의 경면 반사율을 나타내고; 및 (iv) 상기 텍스처링된 영역은 25% 내지 85%의 이미지의 선명도(distinctness-of-image)를 나타낸다.
본 개시의 제21 관점에 따르면, 디스플레이 물품용 기판의 텍스처링된 영역을 형성하는 방법으로서, 상기 방법은: (a) 각각의 표면 특색의 미리결정된 위치지정에 따라 기판의 1차 표면에서 주변 부분으로부터 돌출(projecting)하거나 주변 부분 내에 배치된 표면 특색을 형성하여, 텍스처링된 영역을 형성하는 단계로서, 여기서 (i) 텍스처링된 영역의 하나 이상의 상위 표면은 텍스처링된 영역 아래에 배치되고 기판을 통해 연장되는 베이스-평면에 평행한 상위 평균 높이에 위치하고, (ii) 텍스처링된 영역의 하나 이상의 하위 표면은 상위 평균 높이보다 낮은 베이스-평면에 평행한 하위 평균 높이에 위치하며, (iii) 표면 특색은 하나 이상의 상위 표면 또는 하나 이상의 하위 표면을 제공하고, 및 (iv) 주변 부분은 하나 이상의 상위 표면 또는 하나 이상의 하위 표면 중, 표면 특색이 제공하지 않는, 다른 하나를 제공하는, 텍스처링된 영역을 형성하는 단계; 및 (b) 하위 평균 높이에 있는 하나 이상의 하위 표면을 제공하는 표면 특색 또는 주변 부분에 고-굴절률 물질을 침착시키는 단계로서, 고-굴절률 물질은 (i) 기판의 굴절률보다 큰 굴절률, 및 (ii) 상위 평균 높이와 하위 평균 높이 사이에 있는 베이스-평면에 평행한 중간 평균 높이에 있는 하나 이상의 중간 표면을 포함하는, 고-굴절률 물질을 침착시키는 단계를 포함한다.
본 개시의 제22 관점에 따르면, 제21 관점의 방법은: 간격 분포 알고리즘을 사용하여 각각의 표면 특색의 위치지정를 결정하여, 각각의 표면 특색의 미리결정된 위치지정을 설정하는, 각각의 표면 특색의 위치지정을 결정하는 단계를 더욱 포함한다.
본 개시의 제23 관점에 따르면, 제22 관점의 방법은: (i) 표면 특색이 표면 특색의 미리결정된 위치지정에 따라 형성되는 곳에서 에칭을 방지하거나 또는 (ii) 표면 특색이 표면 특색의 미리결정된 위치지정에 따라 형성되는 곳에서만 에칭을 허용하는, 1차 표면 상에 에칭 마스크 배치하는 단계를 더욱 포함하고, 여기서, 표면 특색을 형성하는 것은, 에칭 마스크가 기판의 1차 표면 상에 배치되는 동안, 적어도 기판의 1차 표면을 에칭제와 접촉시키는 것을 포함한다.
본 개시의 제24 관점에 따르면, 제23 관점의 방법에서, 에칭 마스크가 1차 표면에 배치되는 동안 및 표면 특색이 형성된 후에, 고-굴절률 물질이 침착된다.
본 개시의 제25 관점에 따르면, 제24 관점의 방법은: 고-굴절률 물질이 침착된 후, 에칭 마스크를 제거하는 단계를 더욱 포함한다.
도면에서:
도 1은 외부 환경으로부터 방출된 빛으로부터 경면 반사율을 감소시키기 위해 텍스처링된 영역을 갖는 기판을 예시하는, 본 개시의 디스플레이 물품의 사시도이다.
도 2는 실시예 2A 내지 2G에 관한 광학 프로파일로미터 스캔이고, 또한 베이스-평면으로부터 상위 평균 높이에 있는 하나 이상의 표면 및 표면 특색 내에 침착된 고-굴절률 물질로서, 고-굴절률 물질은 베이스-평면으로부터의 중간 평균 높이에서 표면을 형성하는 고-굴절률 물질을 포함하는 텍스처링된 영역의 구현예를 일반적으로 예시한다.
도 3a는 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 통해 얻어진 단면의 정면도이고, 상위 평균 높이에 존재하는 표면, 베이스-평면으로부터 하위 평균 높이에 존재하는 표면, 및 하위 평균 높이에 존재하는 표면 상에 배치된 고-굴절률 물질을 제공하는 기판을 예시하며, 고-굴절률 물질은 상위 평균 높이와 하위 평균 높이 사이의 중간 평균 높이에 있다.
도 3b는 도 3b와 동일한 도면이나, 표면 특색이 기판의 주변 부분 내에 배치되지 않고(도 3a에서와 같이), 주변 부분으로부터 돌출되며, 고-굴절률 물질이 주변 부분 상에 배치되는 시나리오를 예시한다.
도 4는 육각형성(hexagonality)의 계산에 관한 도해이다.
도 5는 도 1의 텍스처링된 영역의 구현예를 형성하는 방법의 개략적인 순서도이고, 표면 특색의 위치를 결정하는 단계, 결정된 위치에서 표면 특색의 형성을 실행하기 위해 기판 상에 에칭 마스크를 배치하는 단계, 에칭 마스크가 기판 상에 있는 동안 에칭을 통해 표면 특색을 형성하는 단계, 에칭 마스크가 여전히 기판 상에 있는 동안 기판 상에 고-굴절률 물질을 침착시키는 단계, 및 그 다음에 에칭 마스크를 제거하는 단계를 예시한다.
도 6a는 트렌치 깊이(즉, 상위 평균 높이와 하위 평균 높이 사이의 거리)의 함수로서 기판의 텍스처링된 영역을 통해 투과된 빛의 회절 효율을 예시하는 비교예 1A에 관한 그래프이다.
도 6b는 트렌치 깊이의 함수로서 기판의 텍스처링된 영역에서 반사된 빛의 회절 효율을 예시하는 비교예 1A에 관한 그래프이다.
도 7a는 실시예 1B에 관한 그래프로서, 트렌치 깊이의 함수로서 기판의 텍스처링된 영역을 통해 투과된 빛의 회절 효율을 예시한다.
도 7b는 실시예 1B에 관한 그래프로서, 트렌치 깊이의 함수로서 기판의 텍스처링된 영역에서 반사된 빛의 회절 효율을 예시한다.
도 7c는 실시예 1B에 관한 그래프로서, 기판의 필-분율(fill-fraction)(즉, 기판이 차지하는 텍스처링된 영역의 고-굴절률 물질을 통한 평면의 백분율)의 함수로서 기판의 텍스처링된 영역을 통과하는 투과된 빛의 회절 효율을 예시한다.
도 7d는 실시예 1B에 관한 그래프로서, 기판의 필-분율(즉, 기판이 차지하는 텍스처링된 영역의 고-굴절률 물질을 통과하는 평면의 백분율)의 함수로서 기판의 텍스처링된 영역에서 반사된 빛의 회절 효율을 예시한다.
도 7e는 실시예 1B에 관한 그래프로서, 입사광의 각도의 함수로서 기판의 텍스처링된 영역을 통한 투과된 빛의 회절 효율을 예시한다.
도 7f는 실시예 1B에 관한 그래프로서, 입사광의 각도의 함수로서 기판의 텍스처링된 영역을 벗어난 반사된 빛의 회절 효율을 예시한다.
도 8은 간격 분포 알고리즘(spacing distribution algorithm)을 통해 (텍스처링된 영역의 후속적으로 형성된 표면 특색의 배치를 할당하기 위해) 구역 안으로 무작위로 배치된 객체의 중심 간 거리(center-to-center distance)를 예시하는, 실시예 2A-2G에 관한 히스토그램이다.
도 9는 또 다른 간격 분포 알고리즘을 통해 (텍스처링된 영역의 후속적으로 형성된 표면 특색의 배치를 할당하기 위해) 구역 안으로 무작위로 배치된 객체의 중심 간 거리를 예시하는, 실시예 3A-3D에 관한 히스토그램이다.
도 1은 외부 환경으로부터 방출된 빛으로부터 경면 반사율을 감소시키기 위해 텍스처링된 영역을 갖는 기판을 예시하는, 본 개시의 디스플레이 물품의 사시도이다.
도 2는 실시예 2A 내지 2G에 관한 광학 프로파일로미터 스캔이고, 또한 베이스-평면으로부터 상위 평균 높이에 있는 하나 이상의 표면 및 표면 특색 내에 침착된 고-굴절률 물질로서, 고-굴절률 물질은 베이스-평면으로부터의 중간 평균 높이에서 표면을 형성하는 고-굴절률 물질을 포함하는 텍스처링된 영역의 구현예를 일반적으로 예시한다.
도 3a는 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 통해 얻어진 단면의 정면도이고, 상위 평균 높이에 존재하는 표면, 베이스-평면으로부터 하위 평균 높이에 존재하는 표면, 및 하위 평균 높이에 존재하는 표면 상에 배치된 고-굴절률 물질을 제공하는 기판을 예시하며, 고-굴절률 물질은 상위 평균 높이와 하위 평균 높이 사이의 중간 평균 높이에 있다.
도 3b는 도 3b와 동일한 도면이나, 표면 특색이 기판의 주변 부분 내에 배치되지 않고(도 3a에서와 같이), 주변 부분으로부터 돌출되며, 고-굴절률 물질이 주변 부분 상에 배치되는 시나리오를 예시한다.
도 4는 육각형성(hexagonality)의 계산에 관한 도해이다.
도 5는 도 1의 텍스처링된 영역의 구현예를 형성하는 방법의 개략적인 순서도이고, 표면 특색의 위치를 결정하는 단계, 결정된 위치에서 표면 특색의 형성을 실행하기 위해 기판 상에 에칭 마스크를 배치하는 단계, 에칭 마스크가 기판 상에 있는 동안 에칭을 통해 표면 특색을 형성하는 단계, 에칭 마스크가 여전히 기판 상에 있는 동안 기판 상에 고-굴절률 물질을 침착시키는 단계, 및 그 다음에 에칭 마스크를 제거하는 단계를 예시한다.
도 6a는 트렌치 깊이(즉, 상위 평균 높이와 하위 평균 높이 사이의 거리)의 함수로서 기판의 텍스처링된 영역을 통해 투과된 빛의 회절 효율을 예시하는 비교예 1A에 관한 그래프이다.
도 6b는 트렌치 깊이의 함수로서 기판의 텍스처링된 영역에서 반사된 빛의 회절 효율을 예시하는 비교예 1A에 관한 그래프이다.
도 7a는 실시예 1B에 관한 그래프로서, 트렌치 깊이의 함수로서 기판의 텍스처링된 영역을 통해 투과된 빛의 회절 효율을 예시한다.
도 7b는 실시예 1B에 관한 그래프로서, 트렌치 깊이의 함수로서 기판의 텍스처링된 영역에서 반사된 빛의 회절 효율을 예시한다.
도 7c는 실시예 1B에 관한 그래프로서, 기판의 필-분율(fill-fraction)(즉, 기판이 차지하는 텍스처링된 영역의 고-굴절률 물질을 통한 평면의 백분율)의 함수로서 기판의 텍스처링된 영역을 통과하는 투과된 빛의 회절 효율을 예시한다.
도 7d는 실시예 1B에 관한 그래프로서, 기판의 필-분율(즉, 기판이 차지하는 텍스처링된 영역의 고-굴절률 물질을 통과하는 평면의 백분율)의 함수로서 기판의 텍스처링된 영역에서 반사된 빛의 회절 효율을 예시한다.
도 7e는 실시예 1B에 관한 그래프로서, 입사광의 각도의 함수로서 기판의 텍스처링된 영역을 통한 투과된 빛의 회절 효율을 예시한다.
도 7f는 실시예 1B에 관한 그래프로서, 입사광의 각도의 함수로서 기판의 텍스처링된 영역을 벗어난 반사된 빛의 회절 효율을 예시한다.
도 8은 간격 분포 알고리즘(spacing distribution algorithm)을 통해 (텍스처링된 영역의 후속적으로 형성된 표면 특색의 배치를 할당하기 위해) 구역 안으로 무작위로 배치된 객체의 중심 간 거리(center-to-center distance)를 예시하는, 실시예 2A-2G에 관한 히스토그램이다.
도 9는 또 다른 간격 분포 알고리즘을 통해 (텍스처링된 영역의 후속적으로 형성된 표면 특색의 배치를 할당하기 위해) 구역 안으로 무작위로 배치된 객체의 중심 간 거리를 예시하는, 실시예 3A-3D에 관한 히스토그램이다.
이제 도 1을 참조하면, 디스플레이 물품(10)은 기판(12)을 포함한다. 구현예에서, 디스플레이 물품(10)은 기판(12)이 결합되는 하우징(14) 및 하우징(14) 내의 디스플레이(16)를 더욱 포함한다. 이러한 구현예에서, 기판(12)은 적어도 부분적으로 디스플레이(16)를 덮어서, 디스플레이(16)가 방출하는 빛이 기판(12)을 통해 투과하도록 한다.
기판(12)은 1차 표면(18), 1차 표면(18) 상에서 한정된 텍스처링된 영역(20), 및 1차 표면(18)이 부분적으로 경계를 이루는(bound) 두께(22)를 포함한다. 1차 표면(18)은 일반적으로, 디스플레이 물품(10)을 둘러싸고 디스플레이(16)로부터 떨어져 있는, 외부 환경(24)을 향한다. 디스플레이(16)는 기판(12)의 두께(22)를 통하여, 1차 표면(18) 밖으로, 및 외부 환경(24) 안으로 투과하는 가시광선을 방출한다.
이제 도 2 내지 도 3b를 참조하면, 구현예에서, 텍스처링된 영역(20)은, 외부 환경(24)을 향하고 상위 평균 높이(28)에 있는, 하나 이상의 상위 표면(26)을 포함한다. 베이스-평면(30)은 텍스처링된 영역(20) 아래의 기판(12)을 통해 연장된다. 상위 평균 높이(28)는 베이스-평면(28)에 평행하다. 베이스-평면(30)은 개념적 기준점을 제공하며, 구조적 특색은 아니다. 각각의 하나 이상의 상위 표면(26)은 제조 능력 내에서 대략 하위 평균 높이(28)에 위치한다.
텍스처링된 영역은, 외부 환경(24)을 향하고 하위 평균 높이(34)에 있는, 하나 이상의 하위 표면(32)을 더욱 포함한다. 하위 평균 높이(34)는 베이스-평면(28)에 평행하고, 상위 평균 높이(28)보다 작다. 따라서 "상위(Higher)" 및 "하위(lower)"는 베이스-평면(28)으로부터 서로에 대한 상대적인 높이를 나타내는 용어이다. 하나 이상의 하위 표면(32)의 각각은 제조 능력 내에서 대략 하위 평균 높이(34)에 위치한다.
기판(12) 또는 기판(12) 상에 배치된 저-굴절률 물질은 텍스처링된 영역(20)의 하나 이상의 상위 표면(26)을 제공한다. 이러한 구현예에서, 하나 이상의 상위 표면(26)을 제공하는 기판(12) 또는 저-굴절률 물질 중 어느 것이든 1.4, 1.5, 1.6, 또는 1.4 내지 1.6 범위 내의 굴절률을 갖는다. 구현예에서, 기판(12)이 하나 이상의 상위 표면(26)을 제공하는지 여부에 관계없이, 기판(12)은 1.4, 1.5, 1.6 또는 1.4 내지 1.6 범위 내의 굴절률을 갖는다. 본 개시의 목적을 위해, 굴절률에 대한 임의의 특정 값은 589 nm의 파장에 대해서 및 25℃의 온도에서의 것이다.
텍스처링된 영역(20)은 고-굴절률 물질(36)을 더욱 포함한다. 구현예들에서, 고-굴절률 물질(36)은 기판(12)의 조성과 다른 조성을 갖는다. 고-굴절률 물질(36)은 하위 평균 높이(34)에 있는 텍스처링된 영역(20)의 하나 이상의 하위 표면(32)의 각각에 배치된다. 고-굴절률 물질(36)은, 외부 환경(24)을 향하고 베이스-평면(30)에 평행한 중간 평균 높이(40)에 있는, 하나 이상의 중간 표면(38)을 형성한다. 하나 이상의 중간 표면(38)의 각각은, 제조 능력 내에서, 대략 중간 평균 높이(40)에 위치한다.
고-굴절률 물질(36)은 굴절률을 갖는다. 고-굴절률 물질(36)의 굴절률은 기판(12)의 굴절률보다 크다. 구현예들에서, 고-굴절률 물질(36)의 굴절률은 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.01, 2.02, 2.03, 2.04, 2.05, 2.06, 2.07, 2.08, 2.09, 2.1, 2.2, 2.3, 또는 이들 값 중 어느 두 개에 의해 제한되는 범위(예를 들어, 1.6 내지 2.3, 1.8 내지 2.2, 1.9 내지 2.1 등)이다. 구현예들에서, 고-굴절률 물질은 SiuAlvOxNy, Ta2O5, Nb2O5, AlNx, Si3N4, AlOxNy, SiOxNy, SiNx, SiNx:Hy, HfO2, TiO2, ZrO2, Y2O3, Al2O3, MoO3 및 다이아몬드-형 탄소이거나 이를 포함한다. 구현예들에서, 고-굴절률 물질은 AlNx, SiOxNy, 또는 SiNx이거나 이를 포함한다. 구현예들에서, 고-굴절률 물질은 AlNx이거나 이를 포함한다. 본 개시에서 "AlNx" "AlOxNy," "SiOxNy," 및 "SiNx" 물질을 참조하면, 아래 첨자는 당업자가 특정 아래 첨자 값을 지정하지 않고 이들 물질을 물질의 부류로서 참조할 수 있게 한다. 산소와 질소 비율은 단순반복 실험을 통해 조정되어 고-굴절률 물질의 굴절률을 조정할 수 있다. Si3N4에 가까운 조성을 갖는 SiNx는, 필름 굴절률이 높은(예를 들어, 1.8 또는 1.9보다 큰) 것이 바람직한, 구현예들에 대해 선호될 수 있다. AlN에 가까운 조성을 가진 AlNx는 유사한 높은 굴절률을 가진 필름에 대해서 또한 선호될 수 있다. 산소 또는 수소의 소수 분율(Minority fractions)(예를 들어, 0-20 원자%)은 또한 유사한 높은 굴절률(index) 범위를 달성하면서 이들 물질에 혼입될 수 있다.
고-굴절률 물질(36)의 하나 이상의 중간 표면(38)의 중간 평균 높이(40)는 텍스처링된 영역(20)의 하나 이상의 하위 표면(32)의 하위 평균 높이(34)보다 크지만, 텍스처링된 영역(20)의 하나 이상의 상위 표면(26)의 상위 평균 높이(28)보다 작다. 요약하면, 중간 평균 높이(40)는 상위 평균 높이(28)와 하위 평균 높이(34) 사이에 있다.
텍스처링된 영역(20)의 하나 이상의 상위 표면(26)의 상위 평균 높이(28)는 텍스처링된 영역(20)의 하나 이상의 하위 표면(32)의 하위 평균 높이(34)보다 거리(42)만큼 크다. 본 개시는 거리(42)를 "트렌치 깊이"(나중에 논의되는 "에어 트렌치 깊이"와 혼동되서는 않됨)로 지칭할 수 있다. 구현예에서, 거리(42)는 220nm, 230nm, 240nm, 250nm, 260 nm, 270 nm, 280 nm, 290 nm, 300 nm, 310 nm, 320 nm, 330 nm, 340 nm, 350 nm, 360nm, 또는 370 nm, 또는 이들 값 중 임의의 2개에 의해 제한되는 임의의 범위(예를 들어, 250 nm 내지 350 nm, 270 nm 내지 330 nm, 220 nm 내지 370 nm, 등)이다.
고-굴절률 물질(36)의 중간 평균 높이(40)는 텍스처링된 영역(20)의 하나 이상의 하위 표면(32)의 하위 평균 높이(34)보다 거리(44)만큼 더 크다. 거리(44)는 하나 이상의 하위 표면(32) 상에 침착된 고-굴절률 물질(36)의 "높이" 또는 "두께"로 지칭될 수 있다. 구현예들에서, 거리(44)는 100 nm, 110 nm, 120 nm, 130 nm, 140 nm, 150 nm, 160 nm, 170 nm, 180 nm, 190 nm, 또는 200 nm, 또는 이들 값 중 임의의 2개에 의해 제한된 임의의 범위 (예를 들어, 100 nm 내지 200 nm, 120 nm 내지 180 nm 등) 내이다.
고-굴절률 물질(36)의 중간 평균 높이(40)는 텍스처링된 영역(20)의 하나 이상의 상위 표면(26)의 상위 평균 높이(28)보다 거리(46)만큼 작다. 이 거리(46)는 여기에서 "에어 트렌치 깊이(air trench depth)"로 지칭될 수 있다. 구현예들에서, 거리(46)는 100 nm, 110 nm, 120 nm, 125 nm, 130 nm, 140 nm, 150 nm, 160 nm, 170 nm, 180 nm, 또는 190 nm이거나, 또는 이들 값 중 임의의 2개에 의해 제한된 임의의 범위(예를 들어, 120 nm 내지 190 nm, 125 nm 내지 190 nm, 130 nm 내지 180 nm, 100 nm 내지 190 nm, 등) 내이다. 참고하십시오. 도 3a 및 3Bb 축척이 아니라는 것을 참고한다.
고-굴절률 물질(36)은 (i) 베이스-평면(30)에 평행하고 (ii) 고-굴절률 물질(36)을 통해 연장되는 평면(50)의 구역(48)의 백분율을 차지한다. 구역(48)은 텍스처링된 영역(20)에 의해 경계(bound)가 정해진다. 다시 말하면, 구역(48)은 텍스처링된 영역(20)을 넘어 측방향으로 연장하지 않는다. 고-굴절률 물질(36)이 차지하는 평면(50)의 구역(48)의 백분율은 여기에서 고-굴절률 물질(36)의 "필-분율(fill-fraction)"로 지칭될 수 있다. 구현예들에서, 고-굴절률 물질(36)의 필-분율은 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, 30%, 31%, 32%, 33%, 34%, 35%, 36%, 37%, 38%, 39%, 40%, 41%, 42%, 43%, 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 또는 49%, 또는 이들 값 중 임의의 2개에 의해 제한된 임의의 범위(예를 들어, 44% 내지 45%, 22% 내지 49%, 등)일 수 있다. 백퍼센트(100%)에서 고-굴절률 물질(36)의 필-분율을 뺀 값은 기판(12) 또는 고-굴절률 물질(36)보다 낮은 굴절률을 갖는 기판(12) 상에 침착된 저-굴절률 물질의 필-분율이다.
고-굴절률 재료의 필-분율이 22% 내지 49%일 때, 경면 반사율 및 1차 회절 피크의 강도가 최소화되는 것으로 믿어진다. 기판(12) 또는 저굴절률 물질의 굴절률보다 높은 굴절률을 갖는 고-굴절률 물질(36)는 좀더 반사적이다. 따라서, 반사 시 상쇄 간섭을 최대화하기 위해, 고-굴절률 물질(36)은 주변 광을 반사하는 1차 표면(18)에서 텍스처링된 영역(20)의 절반 미만을 나타내야 한다. 주변광을 반사하는 1차 표면(18)에서 텍스처링된 영역(20)의 절반보다 큰 부분은 기판(12)이거나 낮은 굴절률을 갖는 저-굴절률 물질이어야 반사율이 더 높은 고-굴절률 물질(36)과 균형을 이룬다.
구현예들에서, 텍스처링된 영역(20)은 표면 특색(52)을 포함한다. 구현예들에서, 표면 특색(52)은 1차 표면(18)에서 텍스처링된 영역(20)의 주변 부분(54)으로부터 돌출한다. 이러한 표면 특색(52)은 기둥(pillar), 리지(ridge) 등의 형태를 갖는다. 구현예들에서, 표면 특색(52)은 주변 부분(54) 내에 배치(즉, 안에 설정)된다. 이러한 표면 특색(52)은 주변 부분(54)로부터 기판(12) 또는저-굴절률 물질의 두께(22) 안으로 블라인드-구멍(blind-hole), 채널, 또는 메사(mesa)의 형태를 갖는다. 구현예들에서, 표면 특색(52) 중 일부는 주변 부분(54) 내에 배치되고, 표면 특색(52) 중 일부는 주변 부분(54)으로부터 돌출한다. 구현예들에서, 주변 부분(54)은 표면 특색(52)을 연속적으로 둘러싼다.
표면 특색(52) 또는 주변 부분(surrounding portion)(54) 중 어느 하나는 상위 평균 높이(28)에 있는 하나 이상의 상위 표면(26)을 제공하는 반면, 표면 특색(52) 및 주변 부분(54) 중 다른 하나는 하위 평균 높이(34)에 있는 하나 이상의 하위 표면(32)를 제공한다. 표면 특색(52)이 주변 부분(54)으로부터 돌출할 때(도 3a 참조), 표면 특색(52)은 상위 평균 높이(28)에 있는 하나 이상의 상위 표면(26)을 제공한다. 그러한 경우에, 주변 부분(54)은 하위 평균 높이(34)에 있는 하나 이상의 하위 표면(32)을 제공한다. 표면 특색(52)이 주변 부분(54) 내에 배치될 때(도 3b 참조), 주변 부분(54)은 상위 평균 높이(28)에 있는 하나 이상의 상위 표면(26)을 제공한다. 이러한 경우에 표면 특색(52)은 하위 평균 높이(34)에 있는 하나 이상의 하위 표면(32)을 제공한다.
고-굴절률 물질(36)은 표면 특색(52) 또는 주변 부분(64)이든 하위 평균 높이(34)에 있는 하나 이상의 하위 표면(32)을 제공하는 쪽에 배치된다. 표면 특색(52)이 주변 부분(54) 내에 배치되는 구현예들에서, 고-굴절률 물질(36)은 표면 특색(52) 내에, 표면 특색(52)이 제공하는 하위 평균 높이(34)에 있는 하나 이상의 하위 표면(32) 상에 배치된다. 표면 특색(52)이 주변 부분(54)으로부터 돌출하는 구현예들에서, 고-굴절률 물질(36)은 표면 특색들(52) 사이에, 주변 부분(54)이 제공하는 하위 평균 높이(34)에 있는 하나 이상의 하위 표면(32) 상에 배치된다. 고-굴절률 물질(36)이 주변 부분(54) 상에 배치되고 주변 부분(54)이 연속적인 구현예들에서, 고-굴절률 물질(36)은, 외부 환경(24)을 향하여 고-굴절률 물질(36)을 통해 돌출하는 표면 특색(52) 주위에서 연속적인, 하나의 표면 중간체(38)를 형성할 수 있다.
구현예들에서, 상위 평균 높이(28)에 있는 하나 이상의 상위 표면(26)은 평면형이다. 구현예들에서, 하위 평균 높이(34)에 있는 하나 이상의 하위 표면(32)은 평면형이다. 다른 구현예들에서, 하나 이상의 하위 표면(32)은 볼록하거나 오목하다. 구현예들에서, 하나 이상의 하위 표면(32) 중 일부는 오목한 반면, 하나 이상의 하위 표면(32) 중 다른 것은 볼록하다.
상위 평균 높이(28)에 있는 하나 이상의 상위 표면(26)과 하위 평균 높이(34)에 있는 하나 이상의 하위 표면(32)을 제공하는 텍스처링된 영역(20)은 반사된 주변 광의 제어된 산란을 야기하는 회절 구조이다. 반사된 주변 광의 산란은 경면 반사율과 이미지의 선명도를 낮춘다. 기판(12) 또는 기판(12) 상의 저-굴절률 물질의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는 고-굴절률 물질(36)은, 추가로 나타내는 바와 같이, 텍스처링된 영역(20)을(예를 들어, 디스플레이 (16)으로부터) 통한 광학 투과율을 향상시키며, 이는 고-굴절률 물질(36) 없이 텍스처링된 영역(20)만 활용된 경우에 비해 투과 헤이즈 및 픽셀 전력 편차를 낮춘다.
구현예들에서, 표면 특색(52)은 무작위 분포로 배열된다. 다시 말하면, 이들 구현예들에서, 표면 특색(52)은 패턴으로 배열되지 않는다. 그러나, 다른 구현예들에서, 표면 특색(52)은 육각형으로 배열되는 것과 같은 패턴으로 배열된다. 텍스처링된 영역(20)은, 표면 특색(52)이 패턴으로 배열될 때, 주변 광을 반사시 모아레 무늬 간섭 패턴을 생성할 수 있다. 또한, 표면 특색(52)를 패턴으로 배열하지 않는 것은 산란된 주변 광의 파장 의존성을 줄일 수 있다. 따라서, 일부 적용에 대해, 패턴으로 표면 특색(52)을 배열하는 것을 피하는 것이 유리할 수 있다.
도 4를 참조하면. 무작위성의 하나의 척도는 표면 특색(52)의 육각형성(hexagonality)의 정도이다. 육각형성은 구역에서 객체의 배열이 육각형 격자를 형성하는 데 얼마나 가까운지를 국부적으로 정량화하기 위한 계량적 분석(metric)이다. 구역에서 각각의 객체는 중앙점을 갖는다. 구역에서 각각의 중심점에 대해, 그 중심점에서의 육각형성(H)은, 아래 방정식에 따라, 임의적인(arbitrary) 축에 대한 6개의 가장 가까운 이웃의 각도를 사용하여 계산된다.
변수(
)는 6개의 가장 가까운 이웃의 각도를 나타낸다. 육각형 격자에서 이들 6개의 각도는 모두 60도(π/3 라디안)만큰 차이가 나므로, 6개의 피가수(summand)의 지수는 2π 라디안만큼 다르고, 합계에서 6개의 복소수는 모두 동일하다. 이 경우, 
, 완벽한 육각형 격자이다. 구역 내의 각각의 중심점은 H에 대해 그의 유일한 값을 갖는다. 구역 내의 H에 대한 모든 값의 평균은 육각형 격자로부터 배열의 편차를 나타낸다. H의 모든 값의 평균이 1로부터 멀어질수록, 배열은 더욱 무작위적이다.
각각의 표면 특색(52)은 베이스-평면(30)에 평행한 둘레(56)를 갖는다. 구현예들에서, 각각의 표면(52)의 둘레(56)는 동일한 형상을 갖는다. 예를 들어, 도 2에 예시된 것과 같은 구현예들에서, 각각의 표면 특색(52)의 둘레(56)는 원형이다. 구현예들에서, 각각의 표면 특색(52)의 둘레(56)는 타원형이다. 구현예들에서, 각각의 표면 특색(52)의 둘레(56)는 육각형 또는 다각형이다. 구현예들에서, 표면 특색(52)의 둘레(56)는 2개 이상의 형상 중 하나이다(예를 들어, 일부는 타원형이고 일부는 원형이다).
각각의 표면 특색(52)의 둘레(56)는 가장 긴 치수(58)를 갖는다. 둘레(52)가 원형이면, 가장 긴 치수(58)는 둘레(56)의 직경이다. 둘레(56)가 육각형이면, 가장 긴 치수(58)는 장축(긴 대각선)이다. 기타 등등, 이와 같다. 구현예들에서, 각각의 표면 특색(52)의 둘레(56)의 가장 긴 치수(58)는 5 μm, 10 μm, 20 μm, 30 μm, 40 μm, 50 μm, 60 μm, 70 μm, 80 μm, 90 μm, 100 μm, 110 μm, 120 μm, 130 μm, 140 μm, 150 μm, 160 μm, 170 μm, 180 μm, 190 μm, 또는 200 μm, 또는 이들 값 중 어느 2개에 의해 제한된 어느 범위(예를 들어, 5 μm 내지 200 μm, 20 μm 내지 100 μm, 80 μm 내지 120 μm, 30 μm 내지 70 μm, 25 μm 내지 75 μm, 기타 등등)이다.
구현예들에서, 최소 중심 간 거리(60)는 표면 특징들(52)을 분리한다. 예를 들어, 최소 중심 간 거리(60)가 100㎛이면, 하나의 표면 특색(52)의 중심은 다른 인접한 표면 특색(52)의 중심으로부터 100 ㎛ 또는 100 ㎛보다 크게 그러나 100 ㎛보다 작지 않은 만큼 분리될 수 있다. 구현예들, 최소 중심간 거리(60)는 5 μm, 10 μm, 20 μm, 30 μm, 40 μm, 50 μm, 60 μm, 70 μm, 80 μm, 90 μm, 100 μm, 110 μm, 120 μm, 또는 130 μm, 또는 이들 값 중 어느 2개에 의해 제한된 어느 범위(예를 들어, 30 μm 내지 70 μm, 40 μm 내지 80 μm, 5 μm 내지 100 μm, 20 μm 내지 90 μm, 30 μm 내지 80 μm, 등)일 수 있다.
기판(12) 또는 기판(12) 상의 저굴절률 물질의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는 고-굴절률 물질(36)은 텍스처링된 영역(20)이 생성하는 픽셀 전력 편차를 낮추고, 이는 최소 중심간 간격(60)을, 고-굴절률 물질(36)이 혼입되지 않은 경우보다, 더 크게 할 수 있다. 게다가, 고-굴절률 물질(36)의 혼입은 표면 특색(52)이, 고-굴절률 물질(36) 없이 실현 가능한 것보다, 더 긴 가장 긴 치수(58)를 갖도록 허용한다. 이것은 여러 가지 이유로 유리하다. 첫째, 표면 특색(52)의 가장 긴 치수(58)가 길수록, 표면 특색(52) 및 따라서 텍스처링된 영역(20)을 제조하는 것이 더 쉬워진다. 고-굴절률 물질(36)의 혼입으로, 잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄, 또는 그라비어 오프셋 인쇄와 같은 저비용 방법을 사용하여 텍스처링된 영역(20)을 제조할 수 있다. 둘째, 표면 특색(52)의 둘레(56)의 가장 긴 치수(58)가 길수록, 텍스처링된 영역(20)이 생성하는 투과 헤이즈는 더 적다. 그러나, 표면 특색(52)의 가장 긴 치수(58)에는 실질적인 한계가 있는데, 왜냐하면, 가장 긴 치수(58)가 충분히 길면, 표면 특색(52)이 사람의 눈에 보일 수 있게 되기 때문이며, 이는 바람직하지 않을 수 있다.
세 번째로, 표면 특색(52)의 둘레(56)의 가장 긴 치수(58)가 충분히 길 때, 표면 특색(52)은, 경면 각도(specular angle)으로부터 거의 0.3도를 포함하는, 좁은 각도 범위에서 더 높은 강도의 반사된 광을 산란시킨다. 이는 텍스처링된 영역(20)이 더 높은 픽셀 전력 편차를 생성하게 한다. 게다가, 이는 더 적은 반사된 색상 아티팩트(artifact)를 결과하는데, 왜냐하면, 반사된 광은 사람의 눈이 색상들 사이를 구별할 수 있을 만큼 충분히 넓은 각도 범위에 걸쳐 분산되지 않기 때문이다. 예를 들어, 광의 450 nm 파장 부분과 광의 650 nm 파장 부분에 대한 피크 산란 각도들 사이의 각도 분리(angular separation)는 0.4도 미만, 0.3도 미만, 또는 심지어 0.2도 미만일 수 있다. 서로 다른 파장들 사이의 더 작은 각도 분리가 선호되는데, 왜냐하면, 사람의 눈은 매우 작은 각도 분리를 분해하기 어렵기 때문에, 산란된 빛의 더 적은 색상이 파장들 사이의 작은 각도 산란 분리로 관찰자에게 보일 수 있기 때문이다.
구현예들에서, 기판(12)은 유리 또는 유리-세라믹을 포함한다. 구현예들에서, 기판(12)은 약 40 mol% 내지 80 mol% 실리카 및 하나 이상의 다른 구성분, 예를 들어, 알루미나, 산화칼슘, 산화나트륨, 산화붕소 등의 잔량을 갖는 다중-성분 유리 조성물이다. 일부 구현에서, 기판(12)의 벌크 조성은 알루미노실리케이트 유리, 보로실리케이트 유리 및 포스포실리케이트 유리로 이루어진 군으로부터 선택된다. 다른 구현예에서, 기판(12)의 벌크 조성은 알루미노실리케이트 유리, 보로실리케이트 유리, 포스포실리케이트 유리, 소다 석회 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리 및 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 추가 구현에서, 기판(12)은 세라믹 성분 및 약 90 중량% 이상의 유리 성분을 포함하는 유리-세라믹 물질을 포함하지만 이에 제한되지 않는 유리-계 기판이다. 디스플레이 물품(10)의 다른 구현에서, 기판(12)은 텍스처링된 영역(20)의 발달 및 유지에 적합한 내구성 및 기계적 특성을 갖는 중합체 물질일 수 있다. 다른 구현예들에서, 기판(12)은 사파이어와 같은 단결정 구조이거나 이를 포함한다.
구현예들에서, 기판(12)은 알루미나, 적어도 하나의 알칼리 금속, 및 일부 들에서는 50 mol% 초과의 SiO2, 다른 구현예들에서는 적어도 58 mol% SiO2, 또 다른 구현예들에서, 적어도 60 mol% SiO2를 포함하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함하는 벌크 조성물을 갖고, 여기서 비율 (Al2O3 (mol%) + B2O3 (mol%)) /Σ알칼리 금속 개질제 (mol%) > 1이며, 여기서 개질제는 알칼리 금속 산화물이다. 특정 구현예에서, 이 유리는 약 58 mol% 내지 약 72 mol% SiO2; 약 9 mol% 내지 약 17 mol% Al2O3; 약 2 mol% 내지 약 12 mol% B2O3; 약 8 mol% 내지 약 16 mol% Na2O; 및 0 mol% 내지 약 4 mol% K2O를 포함하거나, 이들로 필수적으로 이루어지거나, 또는 이루어지고, 여기서 비율 (Al2O3 (mol%) + B2O3 (mol%)) / Σ알칼리 금속 개질제 (mol%) > 1이며, 여기서 개질제는 알칼리 금속 산화물이다.
구현예들에서, 기판(12)은 약 61 mol% 내지 약 75 mol% SiO2; 약 7 mol% 내지 약 15 mol% Al2O3; 0 mol% 내지 약 12 mol% B2O3; 약 9 mol% 내지 약 21 mol% Na2O; 0 mol% 내지 약 4 mol% K2O; 0 mol% 내지 약 7 mol% MgO; 및 0 mol% 내지 약 3 mol% CaO를 포함하거나, 이들로 필수적으로 이루어지거나, 또는 이루어진 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함하는 벌크 조성물을 갖는다.
구현예들에서, 기판(12)은 약 60 mol% 내지 약 70 mol% SiO2; 약 6 mol% 내지 약 14 mol% Al2O3; 0 mol% 내지 약 15 mol% B2O3; 0 mol% 내지 약 15 mol% Li2O; 0 mol% 내지 약 20 mol% Na2O; 0 mol% 내지 약 10 mol% K2O; 0 mol% 내지 약 8 mol% MgO; 0 mol% 내지 약 10 mol% CaO; 0 mol% 내지 약 5 mol% ZrO2; 0 mol% 내지 약 1 mol% SnO2; 0 mol% 내지 약 1 mol% CeO2; less than about 약 50 ppm 미만의 As2O3; and less than about및 약 50 ppm 미만의 Sb2O3;를 포함하거나, 이들로 필수적으로 이루어지거나, 또는 이루어진 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함하는 벌크 조성물을 갖고, 여기서 12 mol%≤Li2O+Na2O+K2O≤20 mol% 및 0 mol%≤MgO+Ca≤10 mol%이다.
구현예들에서, 기판(12)은 약 64 mol% 내지 약 68 mol% SiO2; 약 12 mol% 내지 약 16 mol% Na2O; 약 8 mol% 내지 약 12 mol% Al2O3; 0 mol% 내지 약 3 mol% B2O3; 약 2 mol% 내지 약 5 mol% K2O; 약 4 mol% 내지 약 6 mol% MgO; 및 0 mol% 내지 약 5 mol% CaO를 포함하거나, 이들로 필수적으로 이루어지거나, 또는 이루어진 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함하는 벌크 조성물을 갖고, 여기서 66 mol%
SiO2+B2O3+CaO
69 mol%; Na2O+K2O+B2O3+MgO+CaO+SrO>10 mol%; 5 mol%≤MgO+CaO+SrO≤8 mol%; (Na2O+B2O3)-Al2O3≤2 mol%; 2 mol%≤Na2O-Al2O3≤6 mol%; 및 4 mol%≤(Na2O+K2O)≤Al2O3≤10 mol%이다.
구현예들에서, 기판(12)은 SiO2, Al2O3, P2O5, 및 적어도 하나의 알칼리 금속 산화물(R2O)을 포함하는 벌크 조성을 가지며, 여기서 0.75>[(P2O5 (mol%)+R2O (mol%))/M2O3 (mol%)]≤1.2, 여기서 M2O3=Al2O3 +B2O3이다. 구현예들에서, [(P2O5 (mol%)+R2O (mol%))/M2O3 (mol%)]=1이고, 구현예들에서 유리는 B2O3를 포함하지 않으며, M2O3=Al2O3이다. 기판(12)은, 구현예들에서: 약 40 내지 약 70 mol% SiO2; 0 내지 약 28 mol% B2O3; 약 0 내지 약 28 mol% Al2O3; 약 1 내지 약 14 mol% P2O5; 및 약 12 내지 약 16 mol% R2O를 포함한다. 일부 구현예들에서, 유리 기판은 약 40 내지 약 64 mol% SiO2; 0 내지 약 8 mol% B2O3; 약 16 내지 약 28 mol% Al2O3; 약 2 내지 약 12 mol% P2O5; 및 약 12 내지 약 16 mol% R2O를 포함한다. 기판(12)은 MgO 또는 CaO와 같은 적어도 하나의 알칼리 토금속 산화물을 더욱 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
몇몇 구현예들에서, 기판(12)은 실질적으로 리튬이 없는 벌크 조성을 갖고; 즉, 유리는 1 mol% 미만의 Li2O 및, 다른 구현예들에서, 0.1 mol% 미만의 Li2O 및, 다른 구현예들에서, 0.01 mol% Li2O, 및 또 다른 구현예들에서, 0 mol% Li2O를 포함한다. 몇몇 구현예들에서, 이러한 유리는 비소, 안티몬 및 바륨 중 적어도 하나가 없고; 즉, 유리는 1 mol% 미만 및, 다른 구현예들에서, 0.1 mol% 미만, 및 또 다른 구현예들에서, 0 mol%의 As2O3, Sb2O3, 및/또는 BaO를 포함한다.
구현예들에서, 기판(12)은 Corning® Eagle XG® 유리, Corning® Gorilla® 유리, Corning® Gorilla® 유리 2, Corning® Gorilla® 유리 3, Corning® Gorilla® 유리 4, 또는 Corning® Gorilla® 유리 5와 같은 유리 조성을 포함하거나, 본질적으로 이루어지거나, 이루어진 벌크 조성을 갖는다.
구현예들에서, 기판(12)은 당업계에 공지된 화학적 또는 열적 수단에 의해 강화되는 이온- 교환가능한 유리 조성물을 갖는다. 구현예들에서, 기판(12)은 이온 교환에 의해 화학적으로 강화된다. 그 공정에서, 기판(12)의 1차 표면(18)에서 또는 그 부근에서 금속 이온은 기판(12)에서의 금속 이온과 동일한 원자가를 갖는 더 큰 금속 이온으로 교환된다. 교환은 일반적으로 기판(12)을 이온 교환 매질, 예를 들어, 더 큰 금속 이온을 포함하는 용융 염욕과 접촉시킴으로써 수행된다. 금속 이온은 전형적으로 예를 들어 알칼리 금속 이온과 같은 1가 금속 이온이다. 하나의 비-제한적 예에서, 이온 교환에 의해 나트륨 이온을 함유하는 기판(12)의 화학적 강화는 질산칼륨(KNO3) 등과 같은 용융 칼륨 염을 포함하는 이온 교환 욕에 기판(12)을 침지함으로써 달성된다. 하나의 특정 구현예에서, 1차 표면(18)과 인접한 기판(12)의 표면층의 이온 및 더 큰 이온은 Li+(유리에 존재할 때), Na+, K+, Rb+, 및 Cs+와 같은, 1가 알칼리 금속 양이온이다. 대안적으로, 기판(12)의 표면층의 1가 양이온은 Ag+ 등과 같은 알칼리 금속 양이온 이외의 1가 양이온으로 대체될 수 있다.
이러한 구현예들에서, 이온 교환 공정에서 더 큰 금속 이온에 의해 작은 금속 이온의 대체는 기판(12)에서 1차 표면(18)으로부터 압축 응력 하에 있는 깊이("층의 깊이"라고 지칭됨)까지 연장되는 압축 응력 영역을 생성한다. 기판(12)의 이러한 압축 응력은 기판(12) 내부의 인장 응력("중심 장력"이라고도 함)에 의해 균형을 이룬다. 몇몇 구현예들에서, 여기에 기재된 기판(12)의 1차 표면(18)은, 이온 교환에 의해 강화될 때, 적어도 350 MPa의 압축 응력을 갖고, 압축 응력 하에 있는 영역은 1차 표면(18) 아래의 두께(22) 안으로 적어도 15μm의 깊이, 즉, 층의 깊이까지 연장된다.
이온 교환 공정은 전형적으로 유리 내의 더 작은 이온과 교환될 더 큰 이온을 함유하는 용융 염 욕에 기판(12)을 침지함으로써 수행된다. 욕 조성 및 온도, 침지 시간, 염 욕(또는 욕)에서 유리의 침지 횟수, 다중 염욕의 사용, 어닐링, 세척 등과 같은 추가 단계를 포함하지만 이에 제한되지 않는 이온 교환 공정에 대한 매개변수는 유리의 조성 및 강화 작업의 결과로서 유리의 원하는 층의 깊이 및 압축 응력에 의해 일반적으로 결정된다는 것으로 당업에게 이해될 것이다. 예로서, 알칼리 금속-함유 유리의 이온 교환은 더 큰 알칼리 금속 이온의 질산염, 황산염 및 염화물과 같은 염을 함유하지만, 이에 제한되지는 않는, 적어도 하나의 용융 욕에 침지함으로써 달성될 수 있다. 용융 염 욕의 온도는 전형적으로 약 380℃ 내지 약 450℃ 범위인 한편, 침지 시간은 약 15분 내지 약 16시간 범위이다. 그러나, 위에서 설명한 것과 다른 온도 및 침지 시간이 또한 사용될 수 있다. 이러한 이온 교환 처리는, 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성을 갖는 기판(12)과 함께 사용될 때, 약 200 MPa부터 약 800 MPa까지 범위의 압축 응력, 및 약 100 MPa 미만의 중심 장력과 함께 약 10 ㎛부터 적어도 50 ㎛까지 범위의 깊이(층의 깊이)를 갖는 압축 응력 영역을 결과한다.
기판(12)의 텍스처링된 영역(20)을 생성하기 위해 사용될 수 있는 에칭 공정은 이온 교환 공정 동안 더 큰 알칼리 금속 이온에 의해 달리 대체될 알칼리 금속 이온을 기판(12)으로부터 제거할 수 있기 때문에, 텍스처링된 영역(20)의 형성 및 발달 후에 디스플레이 물품(10)에서 압축 응력 영역을 발달시키는 것이 선호된다.
구현예들에서, 텍스처링된 영역(20)은 픽셀 전력 편차(pixel power deviation, "PPD")를 나타낸다. "스파클을 결정하기 위한 장치 및 방법(Apparatus and Method for Determining Sparkle)"이라는 명칭의 미국 특허 제9,411,180호에 기재된 PPD 값을 얻기 위해 사용되는 측정 시스템 및 이미지 처리 계산의 세부 사항 및 PPD 측정과 관련된 핵심적인 부분은, 전부 참조로서 여기에 혼입된다. 또한, 달리 언급되지 않는 한, SMS-1000 시스템(Display-Messtechnik & Systeme GmbH & Co. KG)이 본 개시의 PPD 측정치를 생성하고 평가하는데 사용된다. PPD 측정 시스템은: 복수의 픽셀(예를 들어, Lenovo Z50 140 ppi 랩탑)을 포함하는 픽셀화된 소스, 여기서 복수의 픽셀의 각각은 참조 인덱스 i 및 j를 갖고; 및 픽셀화된 소스로부터 발생하는 광경로를 따라 광학적으로 배치된 이미징 시스템을 포함한다. 이미징 시스템은: 광학 경로를 따라 배치되고 제2 복수의 픽셀을 포함하는 픽셀화된 민감한 구역을 갖는 이미징 장치, 여기서 제2 복수의 픽셀의 각각은 인덱스 m 및 n으로 참조되는, 이미징 장치; 및 픽셀화된 소스와 이미징 장치 사이의 광학 경로 상에 배치된 다이어프램을 포함하며, 여기서 다이어프램은 픽셀화된 소스에서 발생하는 이미지에 대해 조정 가능한 수집 각도를 갖는다. 이미지 처리 계산은: 투명 샘플의 픽셀화된 이미지를 획득하는 단계, 픽셀화된 이미지는 복수의 픽셀을 포함하고; 픽셀화된 이미지에서 인접한 픽셀들 사이의 경계를 결정하는 단계; 픽셀화된 이미지에서 각각의 소스 픽셀에 대한 통합된 에너지를 얻기 위해 경계 내에서 통합하는 단계; 및 각각의 소스 픽셀에 대한 통합된 에너지의 표준 편차를 계산하는 단계를 포함하며, 여기서 표준 편차는 픽셀당 전력 분산이다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 모든 PPD 값, 속성 및 한계는 140 인치당 픽셀(pixels per inch, PPI)의 픽셀 밀도를 갖는 디스플레이 장치를 사용하는 테스트 설정으로 계산되고 평가된다. 구현예들에서, 디스플레이 물품(10)은 1.2%, 1.3%, 1.4%, 1.5%, 1.6%, 1.7%, 1.8%, 1.9%, 2.0%, 2.1%, 또는 이들 값 중 어느 2개에 의해 한정된 어느 범위(예를 들어, 1.2% 내지 2.1% 등)에서 PPD를 나타낸다. 구현예들에서, 텍스처링된 영역(20)은 4% 미만, 3% 미만, 2.5% 미만, 2.1% 미만, 2.0% 미만, 1.75% 미만, 또는 심지어 1.5% 미만의 PPD를 나타낸다.
이러한 낮은 픽셀 전력 편차 값을 생성하는 본 개시의 텍스처링된 영역(20)은 디스플레이 물품(10)의 디스플레이(16)가 정상 해상도보다 더 높을 수 있음을 의미한다. 이전 단락에서 언급한 바와 같이, 픽셀 전력 편차 값은 140 인치당 픽셀("ppi")의 해상도를 가진 업계-표준 디스플레이로 결정된다. 본 개시의 텍스처링된 영역(20)은 낮은 픽셀 전력 편차로 그러한 해상도를 전송(transmit)할 수 있다. 따라서, 디스플레이(16)의 해상도가 증가될 수 있다. 구현예들에서, 디스플레이 물품(10)의 디스플레이(16)는 140 ppi 내지 300 ppi 범위 내의 해상도와 같은 140 ppi보다 큰 해상도를 갖는다.
구현예들에서, 텍스처링된 영역(20)은 이미지의 선명도(distinctness-of-image, "DOI")를 나타낸다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "DOI"는 100*(RS- R0.3°)/RS와 같고, 여기서 RS는 텍스처링된 영역(20)으로 향하는 입사광(법선으로부터 20°에서)으로부터 측정된 경면 반사율이고, R0.3은 경면 반사 플럭스,RS,로부터 0.3°에서 동일한 입사광으로부터 측정된 반사 플럭스이다. 달리 언급되지 않는 한, 본 개시에서 보고된 DOI 값 및 측정은, "Standard Test Method for Instrumental Measurement of Distinctness-of-Image (DOI) Gloss of Coated Surfaces using a Rhopoint IQ Gloss Haze & DOI Meter"(Rhopoint Instruments Ltd.)라는 명칭의 ASTM D5767-18에 따라 얻어진다. 또한, DOI 측정은 기판(12)의 후면(1차 표면(18)과 반대 측면)이 흡수체(absorber)에 결합되어 후면에서 반사를 제거하는 동안 수행되었다. 따라서, 여기서 DOI 값은 "결합된" 또는 "제1-표면(first-surface)" 값이다. 구현예들에서, 텍스처링된 영역(20)은 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 또는 85%, 또는 이들 값 중 어느 2개에 의해 한정된 어느 범위(예를 들어, 25% 내지 85% 등) 내의 이미지의 선명도("DOI")를 나타낸다. 구현예들에서, 텍스처링된 영역(20)은 90% 미만, 80% 미만, 70% 미만, 60% 미만, 50% 미만, 40% 미만, 35% 미만, 또는 심지어 30% 미만의 이미지의 선명도를 나탄낸다.
구현예들에서, 텍스처링된 영역(20)은 투과 헤이즈를 나타낸다. 여기에서 사용된 바와 같은, "투과 헤이즈(transmission haze)"라는 용어는 "Standard Test Method for Haze and Luminous Transmittance of Transparent Plastics"라는 명칭의 ASTM D1003에 따라 약 ±2.5°의 원뿔(angular cone) 외부에 산란된 투과된 빛의 백분율을 지칭하며, 이들의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다. 실시예에서, 투과 헤이즈는 BYK Gardner Haze-Gard Plus를 사용하고, 입사광은 수직 입사(0 도)에 있었으며, 적분 구 검출기 시스템을 사용하여 측정되었다. ASTM D1003의 명칭은 플라스틱을 지칭하지만, 상기 표준은 유리 물질을 포함하는 기판에도 적용되고 있다는 것을 주목한다. 광학적으로 매끄러운 표면의 경우, 투과 헤이즈는 일반적으로 0에 근접한다. 구현예들에서, 텍스처링된 영역(20)은 1.5%, 1.6%, 1.7%, 1.8%, 1.9%, 2.0%, 2.1%, 2.2%, 2.3%, 2.4%, 또는 2.5%, 또는 85%, 또는 이들 값 중 어느 2개에 의해 한정된 어느 범위 (예를 들어, 1.5% 내지 2.5%, 등) 내의 투과 헤이즈를 나타낸다. 구현예들에서, 텍스처링된 영역(20)은 20% 미만, 10% 미만, 5% 미만, 3% 미만, 2.5% 미만, 또는 2.0% 미만의 투과 헤이즈를 나타낸다.
구현예들에서, 텍스처링된 영역(20)은 0.5%, 0.6%, 0.7%, 0.8%, 0.9%, 1.0%, 1.1%, 1.2%, 1.3%, 1.4%, 1.5%, 1.6%, 1.7%, 1.75%, 또는 이들 값 중 어느 2개에 의해 한정된 어느 범위 (예를 들어, 0.5% 내지 1.75%, 등)의 경면 반사율을 나타낸다. 여기에서 경면 반사율은 20도의 반사된 입사각으로 Rhopoint IQ Gloss Haze & DOI Meter" (Rhopoint Instruments Ltd.)를 사용하여 결정된 한편, 기판(12)의 후면은 흡수체에 결합되어 후면 반사율을 제거한다. 이 기기가 보고하는 값은 광택 단위(GU)로, 20도의 입사각에서 1.567의 굴절률 및 4.91%의 알려진 1차 표면 반사율을 갖는 흑색 유리 제어 샘플에 대해 100 GU의 값으로 정규화된 것이다. 따라서, 여기에서 언급된 경면 반사율 값은, 기기에서 생성된 값에 0.0491을 곱하여 공식에 따라 (백분율로) 기기가 생성한 값을 절대적인 제1-표면 경면 반사율로 변환한 것을 나타낸다.
구현예들에서, 텍스처링된 영역(20)은 약 400 nm 내지 약 800 nm 범위의 광학 파장 범위에 걸쳐 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 또는 95%, 또는 이들 값 중 어느 2개에 의해 한정된 어느 범위 (예를 들어, 85% 내지 95%, 90% 내지 92%, 등)의 투과율을 나타낸다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "투과율(transmittance)"이라는 용어는 기판(12)을 통해서 및 텍스처링된 영역(20) 밖으로 투과되는 주어진 파장 범위 내에서 입사 광학 파워의 백분율로 정의된다. 실시예에서의 투과율은 BYK Gardner Haze-Gard Plus를 사용하고, 수직 입사(0도)에서 입사광을 사용하며, 및 적분 구 검출기 시스템을 사용하여 측정되었다. 보고된 투과율은 모든 출력 각도에 대한 총 투과율이다.
구현예들에서, 텍스처링된 영역(20)은 동시에 (i) 1.2% 내지 2.1% 범위 내의 픽셀 전력 편차, (ii) 1.5% 내지 2.5% 범위 내의 투과 헤이즈, (iii) 0.5% 내지 1.75%의 경면 반사율, 및 (iv) 25% 내지 85%의 이미지의 선명도를 나타낸다.
이제 도 5를 참조하면, 텍스처링된 영역(20)을 형성하는 방법(100)이 기재된다. 단계(102)에서, 방법(100)은 각각의 표면 특색(52)의 미리 결정된 위치지정에 따라 기판(12)의 1차 표면(18)에서 주변 부분으로부터 돌출하거나 주변 부분 내에 배치되는 표면 특색(52)을 형성하는 단계를 포함한다. 단계(104)에서, 방법(100)은 표면 특색(52) 또는 주변 부분(54) 상에 고-굴절률 물질(36)을 침착하는 단계를 더욱 포함하며, 이는 하위 평균 높이(34)에 있는 하나 이상의 하위 표면(32)을 제공한다. 단계(102 및 104)는 아래에서 더 논의될 것이다.
구현예들에서, 단계(106)에서, 방법(100)은 간격 분포 알고리즘을 이용하여 각각의 표면 특색(52)의 위치지정을 결정하는 단계를 더욱 포함한다. 그 결과는 전술한 각각의 표면 특색(52)의 미리결정된 위치지정이다. 이 단계(106)는 기판(12) 안에 표면 특색(52)을 형성하는 단계(102) 전에 수행된다. 대표적인 간격 분포 알고리즘은 포아송 디스크 샘플링, 최대-최소 간격, 및 강체-구(hard-sphere) 분포를 포함한다. 간격 분포 알고리즘은 각각의 객체(108)를 분리하는 최소 중심간 거리(112)에 따라 구역(110) 상에 객체(108)(표면 특색(52)을 대표하거나, 이로부터 표면 특색(52)의 배치가 파생될 수 있음)를 배치하고, 이는 표면 특색(52)에 대해 원하는 최소 중심간 거리(60)를 일치시킬 수 있다.
푸아송 디스크 샘플링은 구역(48)에 제1 객체(108)(표면 특색(52)에 대해 원하는 가장 긴 치수(58)와 일치하는 직경을 갖는, 원형)를 삽입한다. 그 다음, 알고리즘은 구역(48) 내에 제2 객체(108)를 삽입하여, 구역(48) 내의 무작위 지점에 중심을 배치한다. 제2 객체(108)의 배치가 제1 객체(108)로부터 최소 중심간 거리(112)를 만족하면, 제2 객체(108)는 구역(48)에 남아있는다. 그 다음에, 알고리즘은, 이러한 객체(180)가 최소 중심 간 거리(112)를 만족하는 구역(110) 내에 더 이상 배치될 수 없을 때까지, 이 프로세스를 반복한다. 결과는 객체(108)의 무작위 분포이지만, 특정 배치이다.
최대-최소 간격 알고리즘은 점 분포의 최소 가장 가까운-이웃하는 중심간 거리(112)를 최대화하려고 시도하기 때문에, 그렇게 이름이 붙여진다(즉, 여기에서 구역의 객체가 점이다). 그것은, 각각의 객체(108)를 어느 이웃으로부터 더 멀리 있는 다른 장소로 이동시키면서, 반복적으로 진행하기 때문에, 알고리즘은 일반적으로 완벽한 육각형 격자를 달성하지 못한다. 그것은, 종종 90%를 초과하는, 상대적으로 높은 정도의 평균 육각형성을 갖는 무작위 분포를 생성한다.
강체-구 분포 알고리즘은 유한한 온도에서 수행된 분자 동역학 시뮬레이션이다. 특히, 이것은 LAMMPS 분자 동역학 시뮬레이터(LAMMPS Molecular Dynamics Simulator)(https://www.lammps.org/, 2021년 6월 26일 마지막 방문)이다. 그 결과는, 육각형 격자와는 다른 구역(110)에 있는 객체(108)의 무작위적이지만 특정한 배치이다. 그러나, 다시, 포아송 디스크 알고리즘로부터 결과보다 더 높은 육각형성이 있다.
아무튼, 구역(110)에서 객체(108)의 위치지정은, 따라서, 후속하여 기판(12)안으로 형성되는 각각의 표면 특색(52)의 미리결정된 위치지정이 되거나, 또는 각각의 표면 특색(52)의 미리결정된 위치지정은 구역(110)에서 객체(108)의 위치지정으로터 유래된다.
구현예들에서, 단계(114)에서, 방법(100)은 기판(12)의 1차 표면(18) 상에 에칭 마스크(116)를 배치하는 단계를 더욱 포함한다. 표면 특색(52)을 형성하는 후속 단계(102)는, 에칭 마스크(116)가 기판(12)의 1차 표면(18) 상에 배치되는 동안, 에칭제(118)와 기판(12)을 접촉시키는 것을 포함한다.
구현예들에서, 에칭 마스크(116)는 간격 분포 알고리즘이 객체(108)를 배치한 구역(110)의 중첩된 포지티브 또는 중첩된 네거티브로서 기판(12) 상에 형성된다. 다시 말해서, 구현예들에서, 에칭 마스크(116)는 기판(12)의 1차 표면(18) 상의 객체(108)의 배치와 일치하도록 형성되며, 이 경우에 에칭 마스크(116)는, 표면 특색(52)이 표면 특색(52)의 미리결정된 위치지정에 따라 형성되는 곳에서 후속적인 에칭을 방지한다. 그러한 경우에, 에칭 단계(102)로부터 생성된 표면 특색(52)은 주변 부분(54)으로부터 돌출한다. 다른 구현예들(도 4에 예시된 것과 같은)에서, 에칭 마스크(116)는 구역(110) 상의 객체(108) 배치의 네거티브로서 형성되어, 주변 부분(54)이 있어야 하는 곳에서 에칭을 방지하고, 오직 표면 특색(52)이 있어야 하는 곳(즉, 객체가 구역에 배치된 곳)에서만 에칭을 허용한다.
구현예들에서, 에칭제(118)는 플루오르화수소산 및 질산 중 하나 이상을 포함한다. 구현예들에서, 에칭제(118)는 플루오르화수소산 및 질산을 모두 포함한다. 에칭제(118)는, 에칭 마스크(116)가 기판(12) 상에 있는 동안, 기판(12) 상에 분무될 수 있다. 에칭 마스크(116)를 갖는 기판(12)은 에칭제(118)를 함유하는 용기(120)에 담길(dip) 수 있다. 구현예들에서, 에칭제(118)는 10초, 20초, 30초, 40초, 50초 또는 60초, 또는 이들 값 중 어느 2개에 의해 한정된 어느 범위(예를 들어, 10 초 내지 60 초 등)의 기간 동안, 기판(12)과 접촉한다. 기간이 종료된 후, 기판(12)은 탈이온수로 린스되고 건조된다. 에징제(118)가 기판(12)과 접촉하는 기간이 길수록, 에칭제(118)가 기판(12) 내로 더 깊게 에칭되고, 따라서 상위 평균 높이(28)에 있는 기판(12)의 하나 이상의 상위 표면(26)과 하위 평균 높이(34)에 있는 기판(12)의 하나 이상의 하위 표면(32) 사이의 거리(42)는 더 커진다.
언급한 바와 같이, 단계(104)에서, 방법(100)은 표면 특색(52) 또는 주변 부분(54) 상에 고-굴절률 물질(36)을 침착하는 단계를 포함한다. 구현예들에서, 표면 특색(52)이 단계(102) 동안 형성된 후에 에칭 마스크(116)가 기판(12) 상에 여전히 배치되는 동안, 고-굴절률 물질(36)은 침착된다. 고-굴절률 물질(36)을 침착하는 동안, 기판(12) 상에 에칭 마스크(116)를 유지하는 것은, 고-굴절률 물질(36)이 하위 평균 높이(34)에 있는 기판(12)의 하나 이상의 하위 표면(32)만에서와 같이 원하는 곳에만 침착되고, 그것들이 표면 특색(52) 또는 주변 부분(54)에 의해 제공되든지 간에, 상위 평균 높이(28)에 있는 하나 이상의 상위 표면(26) 상으로 침착되지 않는 것을 보장하는 것을 돕는다. 진공 침착 기술과 같은 다양한 침착 방법, 예를 들어 화학 기상 침착(예를 들어, 플라즈마 강화 화학 기상 침착, 저압 화학 기상 침착, 대기압 화학 기상 침착, 및 플라즈마 강화 대기압 화학 기상 침착), 물리 기상 침착(예를 들어, 반응성 또는 비반응성 스퍼터링 또는 레이저 제거), 열적 또는 전자빔 증발 및/또는 원자층 침착이 고-굴절률 물질(36)을 침착하기 위해 이용될 수 있다. 구현예들에서, 반응성 스퍼터링은 고-굴절률 물질(36)을 침착하는 데 사용된다.
구현예들에서, 단계(122)에서, 방법(100)은, 고-굴절률 물질(36)이 단계(104)에서 침착된 후에, 에칭 마스크(116)를 제거하는 단계를 더욱 포함한다. 에칭 마스크(116)의 조성에 따라, 아세톤 또는 이소프로필 알코올과 같은 유기 용매가 기판(12)으로부터 에칭 마스크(116)를 제거할 수 있다.
변형예에서, 단계(114) 전에, 저-굴절률 물질의 필름이 기판(12)의 1차 표면(18) 상에 침착된다. 그 다음에, 에칭 마스크(116)는 저-굴절률 물질 위의 기판(12) 상에 배치된다. 그 다음에, 단계(102)에서, 에칭 마스크(116)가 저-굴절률 물질 상에 배치되는 동안, 표면 특색(52)이 저-굴절률 물질을 에칭제(118)와 접촉시킴으로써 형성된다. 방법(100)의 나머지는 위에서 설명한 바와 같이 진행한다.
실시예
비교예 1A - 실시예 1의 경우, 상용 소프트웨어 패키지인, Gsolver(Grating Solver Development Company, 사라토가 스프링스, 유타, 미국)는 회절 격자로서 본 개시의 텍스처링된 영역의 구현예들을 모델링하기 위해 사용되었다. 기판은 상위 평균 높이에서 표면을 제공하는 주변 부분 및, 그 다음에, 상위 평균 높이 아래의 하위 평균 높이에서 표면을 제공하는 주변 부분 내에 배치된 선형 채널(표면 특색으로서)을 갖는 것으로 모델링되었다. 선형 채널은 20μm의 중심간 간격(격자 주기)을 가졌다. 상기 모델은 550 nm의 단일 파장을 가진 주변 광을 가정했다. 기판은 1.518의 굴절률을 갖는 유리로 가정되었다. 1.892의 더 높은 굴절률을 갖는 고-굴절률 물질, 특히 SiOxNy가 50%의 필-분율(fill-fraction)을 위해 하위 평균 높이에 있는 선형 채널의 표면 상에 추가되었다. 따라서, 고-굴절률 물질은 기판의 상위 평균 높이와 하위 평균 높이 사이의 중간 평균 높이에 있는 표면을 모두 제공하였다. 공기 트렌치 깊이(선형 채널 내에 침착된 고-굴절률 물질의 중간 평균 높이와 기판의 상위 평균 높이 사이의 거리)는 220 nm로 설정되었다. 그 다음에, 트렌치 깊이(기판의 상위 평균 높이와 하위 평균 높이 사이의 거리)는 약 220 nm부터 700 nm 이상으로 변경되었으며, 채널 내에 침착된 고-굴절률 물질의 높이는 220 nm의 공기 트렌치 깊이를 유지하기 위해 그에 따라 조정되었다. 그 다음에, 모델은 트렌치 깊이의 함수(및 따라서 또한 220 nm 공기 트렌치 깊이를 유지하기 위해 추가된 고-굴절률 물질 높이)로서 0차 내지 5차 회절 순서(order)에 대해, 모델링된 텍스처링된 영역을 통해 투과하는 빛(도 6a) 및 모델링된 텍스처링된 영역에서 반사하는 빛(도 6b)의 양쪽 모두에 대한 회절 효율을 계산하였다. 모델링된 결과는 투과된 빛 및 반사된 빛에 대해 각각 도 6a 및 6b에서 재현된다.
도 6a에서 재현된 모델링된 결과는, 텍스처링된 영역 밖으로 기판을 통한 투과율을 최대화하기 위해, 기판의 트렌치 깊이가 520 nm(0.52 ㎛)이어야 한다는 것을 보여준다. 따라서, 선형 채널에 첨가된 SiOxNy의 고-굴절률 물질의 높이는 220 nm의 공기 트렌치 깊이를 유지하기 위해 300 nm이어야 한다. 불행하게도, 도 6b에에서 재현된 모델링된 결과는, 520 nm의 기판의 트렌치 깊이는 경면 반사율을 상당히 최소화하지 않는다(0번째 순서(order)는 경면반사(specular)이다).
실시예 1B - 실시예 1B는 비교예 1A와 유사한 모델링 실시예이다. 그러나, 실시예 1B는, 비교예 1A와 같이, 공기 트렌치 깊이를 고정하지 않고, 기판의 트렌치 깊이를 변화시켰다. 오히려, 실시예 1B는 기판의 공기 트렌치 깊이의 SiOxNy 고-굴절률 물질의 높이에 대한 및 공기 트렌치 깊이에 대한 깊이의 비율을 3/1.6/1.4로 고정하였다. 모델은 기판의 다양한 트렌치 깊이의 함수로서, 투과된 빛(도 7a) 및 반사된 빛(도 7b) 모두에 대한 회절 효율을 결정하였다. 그 외에는, 실시예 1B에 대한 모델의 파라미터는 SiOxNy 고-굴절률 물질에 대한 50%의 필-분율(fill-fraction) 포함하여, 비교예 1A와 동일하였다.
도 7a에서의 그래프는, 텍스처링된 영역 밖으로 기판을 통하여 0차 순서(회절되지 않은, 경면) 투과율이, 기판의 트렌치 깊이에 관계없이, 높게 유지됨을 나타낸다. 회절된 투과율(1번째 순서 이상)은 0에 매우 가깝다. 이는 위에서 설명한 3/1.6/1.4 비율이 투명 디퓨저에 대하여 이상적인 것에 가깝기 때문이다. 도 7b의 그래프는 경면 반사율(0차) 및 산란된 반사율(1차 이상)이 기판의 트렌치 깊이가 변화함에 따라 상당히 변한다는 것을 보여준다. 경면 반사율은, 기판의 트렌치 깊이가 약 0.10 ㎛ 및 0.50 ㎛일 때 피크에 도달하며, 기판의 이러한 트렌치 깊이를 바람직하지 않게 만든다. 그러나, 기판의 트렌치 깊이가 0.22 ㎛ 내지 0.37 ㎛일 때, 경면 반사율은 최소화된다. 1차(첫번째 순서) 회절된 반사율은 약 0.30 ㎛에서 추가로 최소화된다. 위에서 언급한 비율을 사용하면, 기판의 트렌치 깊이가 0.22μm 내지 0.37μm일 때, SiOxNy 고-굴절률 물질의 높이는 0.12μm 내지 0.20μm이고, 공기 트렌치 깊이는 0.10 μm 내지 0.20 μm이다. 모델을 사용하는 대표적인 목표는 기판의 트렌치 깊이에 대해 0.32 μm, 표면 특색 내에 배치된 SiOxNy 고-굴절률 물질의 높이에 대해 0.17μm, 0.15 μm의 공기 트렌치 깊이이다. 이 모델은, 적절한 디자인으로, 여기에 개시된 바와 같은 텍스처링된 영역이 텍스처링되지 않은 평면 유리와 비교하여 5배 또는 심지어 10배 이상으로 경면 반사율을 억제할 수 있음을 추가로 예시한다.
이제 도 7c 및 7d를 참조하면, 그 다음에 모델은 SiOxNy 고-굴절률 물질의 변화하는 필-분율(100% 빼기 저 굴절률 기판의 필-분율)의 함수로서 투과(도 7c) 및 반사(도 7d) 둘 모두에 대한 회절 효율을 결정하였다. 모델은 기판의 트렌치 깊이에 대해 0.32 μm, 표면 특색 내에 배치된 SiOxNy 고-굴절률 물질의 높이에 대해 0.17 μm, 및 공기 트렌치 깊이를 가정하였다. 20 μm 중심간 거리 및 550 nm의 파장은 모델에 대한 가정으로 유지됩니다. 도 7c의 그래프는, 모델에 따라, 고려된 모든 필-분율에 대해 경면 투과율이 높고, 투과된 산란율이 낮다는 것을 보여준다. 이는 기판의 트렌치 깊이, 표면 특색 내에 배치된 SiOxNy 고-굴절률 물질의 높이, 및 공기 트렌치 깊이가 이미 투명 확산기(diffuser) 기준에 따라 최적화되었기 때문이다. 도 7d의 그래프는, 모델에 따라, 52% 내지 62%의 기판(낮은 지수)에 대한 필-분율 범위가 경면 반사(0차)를 최소화한다는 것을 보여준다. 이는 38% 내지 48%의 SiOxNy 고-굴절률 물질에 대한 필-분율 범위에 해당한다. 일부 적용에서, 최적의 설계는 억제 경면 반사(0차)만을 목표로 하지 않을 수 있고, 그러나 경면 반사의 세기를 최소화하는 것을 추구하면서, 또한 반사에서 하나 이상의 더 높은 회절된 차수(order)(1차, 2차 등)의 세기를 최소화할 수 있다. 모든 반사된 회절 차수(order)의 세기를 최소화하는 것이 바람직한 적용에서, 저 굴절률 기판 또는 저-굴절률 물질에 대한 필-분율은 75%만큼 높을 수 있거나, 약 55% 내지 약 78%일 수 있다. 이는 25% 또는 약 22% 내지 약 45%의 고-굴절률 물질(예를 들어, SiOxNy)에 대한 필-분율에 해당한다.
이제 도 7e 및 7f를 을 참조하면, 모델은, SiOxNy 고-굴절률 물질, 0.32μm의 기판의 트렌치 깊이, 0.17 μm의 SiOxNy 고-굴절률 물질 높이, 및 0.15μm의 공기 트렌치 깊이에 대한 45% 필-분율의 모델링된 최상의 파라미터에 대하여, 입사광 각도의 함수로서 반사율(도 7e) 및 투과율(도 7f)을 결정하였다. 도 7e의 그래프가 보여주는 바와 같이, 이러한 텍스처링된 영역은 0 내지 약 40도의 모든 광 입사 각도에 대해 1% 미만의 경면 반사율(제1 표면)을 생성하도록 모델링된다. 도 7f의 그래프가 보여주는 바와 같이. 이러한 텍스쳐링된 영역은 0 내지 약 40도의 모든 광 입사 각도에 대해 입사광의 90% 이상을 투과하도록 모델링된다.
실시예 2A-2G - 실시예 2A-2G의 경우, 강체 구 간격 분포 알고리즘(LAMMPS)이 이용되어 기판의 1차 표면(18) 상에 배치될 각각의 표면 특색의 위치지정을 결정하였다. 강체 구 간격 분포 알고리즘은 할당된 구역을 채우는(fill) 것을 목표로 하여, 배치된 객체가, 이는 원이었으며, 구역의 50%를 차지하도록 한다. 이것은 50%를 목표로 하는 필-분율을 갖는 기판 상에 침착된 고-굴절률 물질로 변환(translate)된다. 원은 50μm의 직경 및 60μm의 최소 중심간 간격을 가졌다. 보다 구체적으로, 소프트웨어를 사용하여, 객체(및 따라서 원하는 표면 특색)를 나타내는 "분자"의 가스는 초기에는 2차원 육각 격자 상에 배치되어 필-분율을 50%에서 고정하였다. 그 다음에, 가스는 가열되었고, 2차원에서 무작위화되었다. 분자는 60μm의 최소 중심간 간격을 유지하기 위해 척력의 강체-구 전위(potential)를 부여받았다. 구역 내에서 결과적으로 생성된 객체는 도 2의 그래프에 제시된 바와 같이 배치되었다. 결과적으로 생성된 객체는 0.49의 평균 육각형성을 가지며, 이는 육각 격자로부터 큰 편차를 나타내므로, 높은 정도의 무작위적이나 특정 배치(specific placement)를 나타낸다. 도 8에서 재현된 그래프는, 가장 가까운 이웃으로부터의 실제 중심간 간격의 함수로서 구역 내에 배치된 전체 객체의 분율(fraction)을 보여주는 히스토그램이다.
그 다음에, 에칭 마스크가 유리 기판의 7개 샘플 상에 형성되어, 강체 구 간격 분포 알고리즘에 따라 객체의 배치를 중첩(superimpose)시켰다. 각각의 샘플에 대한 에칭 마스크는, 강체 구 간격 분포 알고리즘이 구역 내에 객체를 위치시킨 곳에서 기판으로의 에칭을 허용하나, 객체가 위치된 곳 외부의 기판으로의 에칭을 거부하도록 구성되었다. 그 다음에, 에칭 마스크가 있는 7개 샘플 모두의 기판은 에칭제와 접촉되었다. 각각의 샘플은 다른 시간 간격 동안 에칭제와 접촉되어, 다양한 트렌치 깊이를 제공하는 표면 특색을 생성하게 할 수 있다. 에칭제는 주변 부분 내에 배치된 표면 특색을 형성시켰으며, 표면 특색은, 알고리즘이 구역 내에 객체를 배치한, 텍스처링된 영역 전체에 위치한다. 그 다음에, 샘플 중 2개는 비교 실시예인 실시예 2F 및 2G로 따로 확보되었다.
에칭 후, 에칭 마스크는 실시예 2A-2E의 나머지 샘플의 기판 상에 유지되었다. 기판(~1.51)보다 높은 굴절률(~2.1)을 갖는 고-굴절률 물질, 특히 AlN이 표면 특색의 각각의 표면에 침착되었다. 일부 샘플에 대한 침착 시간이 달라져서, 침착된 고-굴절률 물질의 높이가 달라졌다. 에칭 마스크는 그 후 각각의 샘플의 기판으로부터 제거되었다. 제조 공정 단계 및 침착 중 소량의 음영(shadowing)으로 인해, 고 굴절률 물질 AlN의 필 분율은 40-49% 범위이었다.
그 다음에, 실시예 2A-2G를 나타내는 모든 샘플은 다양한 광학 측정에 적용되었다. 구체적으로, 픽셀 전력 편차("PPD"), 투과율("Trans"), 투과 헤이즈("haze"), 이미지의 선명도("DOI") 및 경면 반사율("Spec. Ref.")이 측정되었다. 각각의 샘플에 대한 결과 뿐만 아니라, 각각의 표면 특색 내에 침착된 AlN 고-굴절률 물질의 공기 트렌치 깊이 및 높이는 아래 표 1에서 제시된다. "공기 트렌치 깊이"에 대한 실시예 2F 및 2G 경우에서의 숫자는, 표면 특색에서의 기판과 주변 부분에서의 기판 사이의 높이 차이를 의미하는데, 이것은 이들이 비교예이고, AlN 고-굴절률 물질이 표면 특색에 침착되지 않았기 때문이다. 도 2에서 재현된 광학 프로필로미터 스캔은, AlN 고-굴절률 물질이 표면 특색 내에 배치된 후, 실시예 2C의 것이다.
| 표 1 | |||||||
| 실시예 | 공기 트렌치 깊이 (μm) | AlN 높이 (μm) | PPD (%) | 투과율 (%) | 투과 헤이즈 (%) | DOI (%) | 경면 반사율(%) |
| 2A | 0.16 | 0.16 | 2.11 | 92.0 | 2.27 | 62 | 0.83 |
| 2B | 0.17 | 0.15 | 1.32 | 92.3 | 1.66 | 30 | 0.74 |
| 2C | 0.17 | 0.15 | 1.47 | 92.3 | 1.68 | 43 | 0.83 |
| 2D | 0.2 | 0.11 | 2.05 | 92.1 | 2.14 | 71 | 1.23 |
| 2E | 0.21 | 0.10 | 2.02 | 92.3 | 1.92 | 82 | 1.52 |
| 2F (비교예) | 0.31 | None | 6.12 | 93.2 | 2.38 | 99 | 3.58 |
| 2G (비교예) | 0.16 | None | 3.97 | 93.2 | 1.57 | 49 | 0.74 |
표 1에 제시된 데이터의 분석은, 실시예 2A-2E에 대한 표면 특색 내에 고-굴절률 물질의 혼입이 실시예 2F 및 2G 둘 모두와 비교하여 픽셀 전력 편차를 크게 감소시켰고, 중대하게 다른 측정된 광학 특성에 부정적인 영향을 미치지 않음을 보여준다. 실시예 2B 및 2C는 특히 측정된 광학 특성의 유익한 조합, 구체적으로, 1.5 미만의 픽셀 전력 편차, 92% 초과의 투과율, 2% 미만의 투과 헤이즈, 50% 미만의 이미지의 선명도, 및 0.85% 미만의 경면 반사율을 증명한다. 이들 값들의 조합은 다른 접근법을 사용하여서는 달성하기 어렵거나 불가능했으며, 특히 표면 특색이 더 작은 가장 긴 치수를 갖는 경우보다 제조하기 더 쉬운, 약 50μm의 가장 긴 치수를 갖는 표면 피처를 사용하였다.
실시예 3A-3D - 실시예 3A-3D의 경우, 포아송 디스크 샘플링을 구현하는 간격 분포 알고리즘이 사용되어 기판의 1차 표면에 배치될 각각의 표면 특색의 위치ㅈ지정을 결정하였다. 알고리즘은 할당된 구역을 채우는 것을 목표로 하여, 원(circles)인 객체는 구역의 36%를 차지하도록 배치되었다. 이는 36%를 목표로 하는 필-분율을 갖는 표면 특색 내에 침착된 고-굴절률 물질로 변환된다. 원은 50μm의 직경 및 60μm의 최소 중심간 간격을 가졌다. 알고리즘이 구역 내에 배치한 원은 0.41의 육각형성(H)을 가지며, 이는 낮은 것이고, 고도로 무작위화된 것으로 간주된다. 그래프는 Fig. 도 9는 가장 가까운 이웃으로부터의 실제 중심-중심 간격의 함수로서 영역 내에 배치된 전체 물체의 비율을 보여주는 히스토그램이다.
그 다음에, 에칭 마스크가 유리 기판의 4개 샘플 상에 형성되어, 강체 구 간격 분포 알고리즘에 따라 객체의 배치를 중첩(superimpose)시켰다. 각각의 샘플에 대한 에칭 마스크는, 강체 구 간격 분포 알고리즘이 구역 내에 객체를 위치시킨 곳에서 기판으로의 에칭을 허용하나, 객체가 위치된 곳 외부의 기판으로의 에칭을 거부하도록 구성되었다. 그 다음에, 에칭 마스크가 있는 4개 샘플 모두의 기판은 에칭제와 접촉되었다. 에칭제는 주변 부분 내에 배치된 표면 특색을 형성시켰으며, 표면 특색은, 알고리즘이 구역 내에 객체를 배치한 , 텍스처링된 영역 전체에 위치한다. 그 다음에, 샘플 중 2개는 비교 실시예인 실시예 3C 3D로 따로 확보되었다.
에칭 후, 에칭 마스크는 실시예 3A-3B의 나머지 샘플의 기판 상에 유지되었다. 기판(~1.51)보다 높은 굴절률(~2.1)을 갖는 고-굴절률 물질, 특히 AlN이 반응성 스퍼터링에 의해 각각의 표면 특색 내에 침착되었다. 그 후, 에칭 마스크는 각각의 샘플의 기판으로부터 제거되었다. 제조 공정 단계 및 침착 동안 소량의 음영으로 인해, AlN 고-굴절률 물질의 필 분율은 30-35% 범위이었다.
그 다음에, 실시예 3A-3D를 나타내는 모든 샘플은 다양한 광학 측정에 적용되었다. 구체적으로, 픽셀 전력 편차("PPD"), 투과율("Trans"), 투과 헤이즈("haze"), 이미지의 선명도("DOI") 및 경면 반사율("Spec. Ref.")이 측정되었다. 각각의 샘플에 대한 결과 뿐만 아니라, 각각의 표면 특색 내에 침착된 AlN 고-굴절률 물질의 공기 트렌치 깊이 및 높이는 아래 표 2에서 제시된다. "공기 트렌치 깊이"에 대한 실시예 3C 및 3D 경우에서의 숫자는 주변 부분에 대한 표면 특색의 깊이를 의미한다(첨가된 AlN이 없기 때문이다).
| 표 2 | |||||||
| 실시예 | 공기 트렌치 깊이(μm) | AlN 높이 (μm) | PPD (%) | 투과율(%) | 투과 헤이즈(%) | DOI (%) | 경면 반사율(%) |
| 3A | 0.16 | 0.16 | 1.91 | 90.8 | 2.34 | 82 | 1.82 |
| 3B | 0.16 | 0.16 | 1.44 | 91.1 | 2.15 | 80 | 1.67 |
| 3C (비교예) | 0.31 | None | 6.17 | 92.5 | 2.45 | 98 | 3.39 |
| 3D (비교예) | 0.16 | None | 4.95 | 93.4 | 1.09 | 60 | 0.93 |
표 2에 제시된 데이터의 분석은, 실시예 3A-3B에 대한 표면 특색 내에 고-굴절률 물질의 혼입이 실시예 3C 및 3D 둘 모두와 비교하여 픽셀 전력 편차를 크게 감소시켰고, 중대하게 다른 측정된 광학 특성에 부정적인 영향을 미치지 않음을 보여준다. 실시예 3A 및 3B에 대해 85% 미만인 이미지의 선명도 값은 경면 반사의 억제를 나타낸다.
Claims (25)
- 디스플레이 물품용 기판으로서, 상기 기판은:
1차 표면; 및
상기 1차 표면의 적어도 일부 상에 텍스처링된 영역을 포함하고, 상기 텍스처링된 영역은:
텍스처링된 영역 아래에 배치되고 기판을 통해 연장되는 베이스-평면에 평행한 상위 평균 높이에 있는 하나 이상의 상위 표면;
상기 상위 평균 높이보다 작은 베이스-평면에 평행한 하위 평균 높이에 있는 하나 이상의 하위 표면; 및
상기 하위 평균 높이에 있는 하나 이상의 하위 표면의 각각에 배치된 고-굴절률 물질로서, 상기 고-굴절률 물질은 하위 평균 높이 보다는 크지만 상위 평균 높이보다는 작은 베이스-평면에 평행한 중간 평균 높이에 있는 하나 이상의 중간 표면을 형성하며, 상기 고-굴절률 물질은 기판 또는 하나 이상의 상위 표면을 제공하는 저-굴절률 물질의 굴절률보다 큰 굴절률을 포함하는, 고-굴절률 물질을 포함하는, 기판. - 청구항 1에 있어서,
상기 고-굴절률 물질의 중간 평균 높이는 100 nm 내지 190 nm 범위 내의 거리만큼 하나 이상의 상위 표면의 상위 평균 높이보다 작고;
상기 하나 이상의 하위 표면의 하위 평균 높이는 220 nm 내지 370 nm 범위 내의 거리만큼 하나 이상의 상위 표면의 상위 평균 높이보다 작으며; 및
상기 고-굴절률 물질의 중간 평균 높이는 100 nm 내지 200 nm 범위 내의 거리만큼 하나 이상의 하위 표면의 하위 평균 높이보다 큰, 기판. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 기판 또는 저-굴절률 물질의 굴절률은 1.4 내지 1.6의 범위 내이고; 및
상기 고-굴절률 물질의 굴절률은 1.6 내지 2.3 범위 내인, 기판. - 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고-굴절률 재료는, (i) 베이스-평면에 평행하고 (ii) 고-굴절률 물질을 통해 연장되는, 평면 구역의 22% 내지 49%를 차지하고, 상기 구역은 텍스처링된 영역에 의해 제한되는, 기판. - 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 유리 기판 또는 유리-세라믹 기판을 포함하는, 기판. - 디스플레이 물품용 기판으로서, 상기 기판은:
1차 표면; 및
상기 1차 표면의 적어도 일부 상에 텍스처링된 영역을 포함하고, 상기 텍스처링된 영역은:
텍스처링된 영역 아래에 배치되고 기판을 통해 연장되는 베이스-평면에 평행한 상위 평균 높이에 있는 하나 이상의 상위 표면;
상기 상위 평균 높이보다 작은 베이스-평면에 평행한 하위 평균 높이에 있는 하나 이상의 하위 표면;
상기 1차 표면에서 주변 부분으로부터 돌출(projecting)하거나 주변 부분 내에 배치되는 표면 특색으로서, (i) 표면 특색은 하나 이상의 상위 표면 또는 하나 이상의 하위 표면 중 어느 하나를 제공하고, (ii) 주변 부분은, 표면 특색이 제공하지 않는, 하나 이상의 상위 표면 또는 하나 이상의 하위 표면 중 다른 하나를 제공하는, 표면 특색; 및
상기 하위 평균 높이에 있는 하나 이상의 하위 표면 상에 배치된 고-굴절률 물질로서, 상기 고-굴절률 물질은 (i) 상기 기판 또는 상기 하나 이상의 상위 표면을 제공하는 저-굴절률 물질의 굴절률보다 큰 굴절률 및 (ii) 상위 평균 높이와 하위 평균 높이 사이에 있는 베이스-평면에 평행한 중간 평균 높이에 있는 하나 이상의 중간 표면을 포함하는, 고-굴절률 물질을 포함하는, 기판. - 청구항 6에 있어서,
상기 표면 특색은 주변 부분 내에 배치되고; 및
상기 고-굴절률 물질은 하위 평균 높이에 있는 표면 특색에 의해 제공되는 하나 이상의 하위 표면 상의 각각의 표면 특색 내에 배치되는, 기판. - 청구항 6 또는 7에 있어서,
상기 고-굴절률 물질의 중간 평균 높이는 120 nm 내지 190 nm 범위 내의 거리만큼 하나 이상의 상위 표면의 상위 평균 높이보다 작은, 기판. - 청구항 6 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
상위 하위 평균 높이는 220 nm 내지 370 nm 범위 내의 거리만큼 상위 평균 높이보다 작은, 기판. - 청구항 6 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고-굴절률 물질의 중간 평균 높이는 100 nm 내지 200 nm 범위 내의 거리만큼 하나 이상의 하위 표면의 하위 평균 높이보다 큰, 기판. - 청구항 6 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판 또는 저-굴절률 물질의 굴절률은 1.4 내지 1.6 범위 내에 있는, 기판. - 청구항 6 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고-굴절률 물질의 굴절률은 1.6 내지 2.3 범위 내에 있는, 기판. - 청구항 6 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 표면 특색은 베이스-평면에 평핸한 둘레를 갖고; 및
각각의 표면 특색의 둘레는 원형 또는 타원형인, 기판. - 청구항 6 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 표면 특색은 베이스-평면에 평행한 둘레를 갖고; 및
각각의 표면 특색의 둘레는 5μm 내지 200μm 범위 내의 가장 긴 치수를 갖는, 기판. - 청구항 6 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표면 특색의 배열은 반복되지 않고, 대신 무작위 분포를 반영하는, 기판. - 청구항 6 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표면 특색은 각각의 표면 특색을 분리하는 최소 중심-대-중심을 갖는 무작위 분포로 배열되는, 기판. - 청구항 6 내지 16 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고-굴절률 물질은 AlNx, SiOxNy, 또는 SiNx를 포함하는, 기판. - 청구항 6 내지 17 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고-굴절률 물질은, (i) 베이스-평면에 평행하고 (ii) 고-굴절률 물질을 통해 연장되는, 평면의 구역의 22% 내지 49%를 차지하며, 상기 구역은 텍스처링된 영역에 의해 제한되는, 기판. - 청구항 6 내지 18 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 유리 기판 또는 유리-세라믹 기판을 포함하는, 기판. - 청구항 6 내지 19 중 어느 한 항에 있어서,
상기 텍스처링된 영역은 1.2% 내지 2.1% 범위 내의 픽셀 파워 편차를 나타내고;
상기 텍스처링된 영역은 1.5% 내지 2.5% 범위 내의 투과 헤이즈를 나타내며;
상기 텍스처링된 영역은 0.5% 내지 1.75%의 경면 반사율을 나타내고; 및
상기 텍스처링된 영역은 25% 내지 85%의 이미지의 선명도(distinctness-of-image)를 나타내는, 기판. - 디스플레이 물품용 기판의 텍스처링된 영역을 형성하는 방법으로서, 상기 방법은:
각각의 표면 특색의 미리결정된 위치지정에 따라 기판의 1차 표면에서 주변 부분으로부터 돌출(projecting)하거나 주변 부분 내에 배치된 표면 특색을 형성하여, 텍스처링된 영역을 형성하는 단계로서,
여기서 (i) 텍스처링된 영역의 하나 이상의 상위 표면은 텍스처링된 영역 아래에 배치되고 기판을 통해 연장되는 베이스-평면에 평행한 상위 평균 높이에 위치하고,
(ii) 텍스처링된 영역의 하나 이상의 하위 표면은 상위 평균 높이보다 낮은 베이스-평면에 평행한 하위 평균 높이에 위치하며,
(iii) 표면 특색은 하나 이상의 상위 표면 또는 하나 이상의 하위 표면을 제공하고,
(iv) 주변 부분은 하나 이상의 상위 표면 또는 하나 이상의 하위 표면 중, 표면 특색이 제공하지 않는, 다른 하나를 제공하는, 텍스처링된 영역을 형성하는 단계; 및
하위 평균 높이에 있는 하나 이상의 하위 표면을 제공하는 주변 부분 또는 표면 특색에 고-굴절률 물질을 침착시키는 단계로서, 고-굴절률 물질은 (i) 기판의 굴절률보다 큰 굴절률, 및 (ii) 상위 평균 높이와 하위 평균 높이 사이에 있는 베이스-평면에 평행한 중간 평균 높이에 있는 하나 이상의 중간 표면을 포함하는, 고-굴절률 물질을 침착시키는 단계를 포함하는, 디스플레이 물품용 기판의 텍스처링된 영역을 형성하는 방법. - 청구항 21에 있어서,
간격 분포 알고리즘을 사용하여 각각의 표면 특색의 위치지정를 결정하여, 각각의 표면 특색의 미리결정된 위치지정을 설정하는, 각각의 표면 특색의 위치지정을 결정하는 단계를 더욱 포함하는, 디스플레이 물품용 기판의 텍스처링된 영역을 형성하는 방법. - 청구항 22에 있어서,
(i) 표면 특색이 표면 특색의 미리결정된 위치지정에 따라 형성되는 곳에서 에칭을 방지하거나 또는 (ii) 표면 특색이 표면 특색의 미리결정된 위치지정에 따라 형성되는 곳에서만 에칭을 허용하는, 1차 표면 상에 에칭 마스크 배치하는 단계를 더욱 포함하고,
여기서, 표면 특색을 형성하는 것은, 에칭 마스크가 기판의 1차 표면 상에 배치되는 동안, 적어도 기판의 1차 표면을 에칭제와 접촉시키는 것을 포함하는, 디스플레이 물품용 기판의 텍스처링된 영역을 형성하는 방법. - 청구항 23에 있어서,
에칭 마스크가 1차 표면에 배치되는 동안 및 표면 특색이 형성된 후에, 고-굴절률 물질이 침착되는, 디스플레이 물품용 기판의 텍스처링된 영역을 형성하는 방법. - 청구항 24에 있어서,
고-굴절률 물질이 침착된 후, 에칭 마스크를 제거하는 단계를 더욱 포함하는, 디스플레이 물품용 기판의 텍스처링된 영역을 형성하는 방법.
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