(57)【要約】ディスプレイに関連する鏡面反射ならびに拡散反射および指紋は、反射防止（ＡＲ）コーティング、自己組織化単分子層（ＳＡＭ）コーティング、および入射光を選択的に曲げるまたは回折させるための微細構造と、のうちのいずれかまたは全部の使用により、低減される。
2014519048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記基板の表面の少なくとも１部分を被覆する反射防止（ＡＲ）コーティングと、
前記ＡＲコーティング上に提供された自己組織化単分子層（ＳＡＭ）と、
を含む、ディスプレイ構造。
【請求項２】
前記ＡＲコーティングは誘電体コーティングを含む、請求項１に記載の膜。
【請求項３】
前記ＡＲコーティングは無機誘電体コーティングを含む、請求項１に記載の膜。
【請求項４】
前記ＡＲコーティングは有機誘電体コーティングを含む、請求項１に記載の膜。
【請求項５】
前記ＡＲコーティングはフルオロポリマーを含む、請求項１に記載の膜。
【請求項６】
前記ＡＲコーティングは複数層を含む、請求項１に記載の膜。
【請求項７】
前記複数層のうちの少なくとも１つは酸化物を含み、前記複数層のうちの他の１つはフッ化物を含む、請求項６に記載の膜。
【請求項８】
前記ＡＲコーティングは金属酸化物ナノ粒子の水性コロイド分散体を含む、請求項１に記載の膜。
【請求項９】
前記表面は微細構造を含む、請求項１に記載の膜。
【請求項１０】
反射防止（ＡＲ）コーティングを透明基板上に堆積することと、
自己組織化単分子層（ＳＡＭ）を前記ＡＲコーティング上に提供することと、
を含む、ディスプレイ構造の製造方法。
【請求項１１】
前記ＡＲコーティングを堆積することは化学蒸着法を適用することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＳＡＭを提供することは、ＡＲコーティングを有する前記膜基板をＳＡＭ溶液中でディップコーティングし、次いで前記膜基板を加熱することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＳＡＭを提供することは、ＡＲコーティングを有する前記膜基板を気相蒸着チャンバ内に配置し前記ＡＲコーティングを有する膜基板を液体ベースのＳＡＭ溶液でコーティングすることを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＡＲコーティングを堆積することは、金属酸化物ナノ粒子懸濁液を前記膜基板上に流延し次いで前記膜基板を加熱することを含み、前記ＳＡＭを提供することはＳＡＭ溶液を前記ＡＲコーティング上に流延し次いで前記基板膜を加熱することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
透明基板と、
前記基板上に提供された複数の透明微細構造と、
前記微細構造上方の反射防止（ＡＲ）コーティングと、
を含む、ディスプレイ構造。
【請求項１６】
前記ＡＲコーティング上に提供された自己組織化単分子層（ＳＡＭ）をさらに含む、請求項１５に記載のディスプレイ構造。
【請求項１７】
前記ＡＲコーティングは誘電体コーティングを含む、請求項１５に記載のディスプレイ構造。
【請求項１８】
前記ＡＲコーティングは無機誘電体コーティングを含む、請求項１５に記載のディスプレイ構造。
【請求項１９】
前記ＡＲコーティングは有機誘電体コーティングを含む、請求項１５に記載のディスプレイ構造。
【請求項２０】
前記ＡＲコーティングはフルオロポリマーを含む、請求項１５に記載のディスプレイ構造。
【請求項２１】
前記ＡＲコーティングは複数層を含む、請求項１５に記載のディスプレイ構造。
【請求項２２】
前記複数層のうちの少なくとも１つは酸化物を含み、前記複数層のうちの他の１つはフッ化物を含む、請求項２１に記載のディスプレイ構造。
【請求項２３】
前記ＡＲコーティングは金属酸化物ナノ粒子の水性コロイド分散体を含む、請求項１５に記載のディスプレイ構造。
【請求項２４】
透明基板と、
前記基板上に提供された複数の透明微細構造と、
を含み、
前記微細構造の全部は、前記基板上で共通の方向に指向された、
ディスプレイ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ディスプレイは多様な用途において用いられる。動作時にタッチ感知性を示すディスプレイも、ますます一般的となりつつある。ゲーム装置、音楽再生装置、タブレットコンピュータ、飛行機内のスクリーンコントロールパネル、および他の装置の好適なヒューマンインターフェースとしてタッチスクリーンを使用することは増加しつつある。ディスプレイスクリーン（タッチ感知性または非タッチ感知性のいずれであったとしても）上における環境光の入射角に応じて、過度のグレアが発生し、それによりスクリーン上に表示される情報の視認が困難となり得る。鏡面反射および拡散反射はある表示および使用に対して特に問題となり得る。例えば航空電子工学ディスプレイにおいては、低いコントラスト比および強いグレアは、飛行機のコクピットはしばしば太陽からの光または雲からの散乱光が視認性を妨害する環境にあるため、問題となり得る。さらに、タッチスクリーン上における情報視認性は、ユーザがスクリーンをタッチすることによる指紋により妨害され得る。非タッチ感知性のディスプレイスクリーンでさえも、依然として、ユーザの指紋により損なわれ得る。さらに、ディスプレイ（タッチ感知性および非タッチ感知性の両方）において、グレアおよび指紋は問題となり得る。
【発明の概要】
【０００２】
可視指紋を回避し清掃を容易なものとするために十分な表面エネルギを達成する一方で、環境光からのディスプレイスクリーン上における第１表面（すなわち、ユーザに対面するディスプレイ構造の表面）の鏡面反射および拡散反射を低減させるための様々な実施形態が本明細書において開示される。本発明の実施形態は、（１）微細構造化された光学表面上における表面エネルギを管理するために自己組織化単分子層（ＳＡＭ）コーティングまたは他の表面処理とともに反射防止（ＡＲ）コーティングを使用することと、（２）対象とならない方向に入射光を選択的に曲げるまたは回折させるために光学的微細構造を使用することと、（３）表面エネルギを管理する表面処理とともに、回折光学的微細構造と反射防止コーティングとの組み合わせを使用することと、を含む。
【０００３】
例えば、ディスプレイ構造は、透明基板と、基板の表面の少なくとも１部分を被覆する反射防止（ＡＲ）コーティングと、ＡＲコーティング上に提供された自己組織化単分子層（ＳＡＭ）と、を備える。
【０００４】
他の実施形態はディスプレイ構造の製造方法を対象とする。係る方法は、ＡＲコーティングを透明基板上に堆積することと、ＳＡＭをＡＲコーティング上に提供することと、を含む。
【０００５】
さらに他の実施形態は、透明基板と、透明基板上に提供された複数の透明微細構造と、微細構造上のＡＲコーティングと、を備えるディスプレイ構造を対象とする。
【０００６】
さらに、いくつかの実施形態は、透明基板と、透明基板上に提供された複数の透明微細構造と、を備え、透明微細構造の全部は透明基板上で同一方向に指向される、ディスプレイ構造を対象とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の代表的な実施形態を詳細に説明するために、ここで添付の図面を参照する。
【０００８】
【図１】反射防止（ＡＲ）コーティングが提供された基板を示す図である。
【図２】ＡＲコーティングおよび自己組織化単分子層（ＳＡＭ）が提供された基板を示す図である。
【図３−６】ＳＡＭレイヤをＡＲコーティング上に形成する方法の様々な実施形態を示す図である。
【図７】微細構造が基板上に提供された実施形態を示す図である。
【図８】座標系を定める図である。
【図９Ａ−９Ｃ】微細構造が入射光源に対して異なる角度にある、様々な基板を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
表記および命名
特定の用語は、以下の説明および請求項を通して、特定のシステム構成要素を指すために用いられる。当業者が理解するように、企業は構成要素を異なる名称で呼称し得る。この文献は、名称上は異なるが機能上は同一である構成要素を区別することを意図するものではない。以下の説明および請求項において、「〜を含む」および「〜を備える」という用語は、非限定的な方法で用いられ、したがって「〜を含むがこれらに限定されない」を意味するものとして解釈されるべきである。
【００１０】
「タッチスクリーン」および「タッチ感知性ディスプレイ」という用語は、「ディスプレイ」、「ディスプレイスクリーン」、および「ディスプレイスクリーン」という用語と同様に、同義語である。
【００１１】
「ディスプレイ構造」という用語は、ディスプレイスクリーンの一部分であるかまたはディスプレイスクリーンに取り付けられるよう適応された任意種類の構造を指す。ディスプレイ構造は、ディスプレイスクリーン自体の外側表面、ディスプレイスクリーンに取り付けられるよう適応されたカバープレート、またはディスプレイに取り付けられるよう適応された接着膜を含み得る。ディスプレイ構造は本明細書に記載される様々な特徴（例えばＡＲコーティング、ＳＡＭコーティング、微細構造、その他）を含む。
【００１２】
「基板」および「膜」という用語は同義語である。
【００１３】
以下の説明は本発明の様々な実施形態に向けられたものである。これらの実施形態のうち１つまたは複数が好適であり得るが、開示される実施形態は、請求項を含む本開示の範囲を限定するものであるとして、解釈または別様に使用されるべきではない。加えて、当業者は、以下の説明が広範な用途を有すること、および任意の実施形態の討論が、その実施形態の例示のみを意図し、且つ、請求項を含む本開示の範囲がその実施形態に限定されることを暗示することを意図するものではないこと、を理解するであろう。
【００１４】
概要
可視指紋を回避し清掃を容易なものとするために十分な表面エネルギを達成する一方で環境光からのディスプレイスクリーン上における第１表面（すなわち、ユーザに対面するディスプレイ構造の表面）の鏡面反射および拡散反射を低減させるための様々な実施形態が本明細書において開示される。概要として、本発明の実施形態は、（１）微細構造化された光学表面上における表面エネルギを管理するために自己組織化単分子層（ＳＡＭ）コーティングまたは他の表面処理とともに表面処理反射防止（ＡＲ）コーティングを使用することと、（２）対象とならない方向に入射光を選択的に曲げるまたは回折させるために光学的微細構造を使用することと、（３）表面エネルギを管理する表面処理とともに、回折光学的微細構造と反射防止コーティングとの組み合わせを使用することと、を含む。
【００１５】
前述の特徴のいずれかを有する本明細書に記載されるディスプレイ構造は、ディスプレイスクリーンの１部分であるかまたはディスプレイスクリーンに取り付けられる。ディスプレイスクリーンは、フラットパネルディスプレイ（液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のＦＰＤ）、有機発光ディスプレイ（ＯＬＥＤ）、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ディスプレイ、その他等の種類のディスプレイを含み得る。ディスプレイスクリーンはタッチ感知性であってもよく、または非タッチ感知性であってもよい。ディスプレイ構造は、接着膜、カバープレート、ディスプレイ自体の外側表面を含み得る。
【００１６】
ＡＲコーティング
いくつかの実施形態ではＡＲコーティングが用いられる。係る実施形態において、ＡＲコーティングは１つまたは複数のＡＲレイヤを含み得る。ＡＲコーティングは、無機誘電体コーティング、有機固体コーティング、ナノ粒子ベースのコーティング、その他のスタックを含み得る。適切に設計された反射防止コーティングを用いることにより、鏡面反射および拡散反射は顕著に低減され得、したがって、特に光が非法線方向から発せられる場合に、高い環境光状態におけるディスプレイのコントラスト比および画質が実質的に改善される。
【００１７】
様々な実施形態によれば、特に環境光が強い状態下で第１表面の鏡面反射および拡散反射を低減し反射を拡散し、それによりディスプレイのコントラスト比および画質を改善するために、１つまたは複数の種類のＡＲコーティングがディスプレイ構造上に提供される。図１は、ＡＲコーティング１０４が加えられた基板１０２を備えるディスプレイ構造１００を示す。基板は、接着膜、カバープレート、またはディスプレイスクリーン自体の外側表面を含み得る。
【００１８】
ディスプレイ領域においては、頂表面（閲覧者に最も近接する表面）の鏡面反射および拡散反射は、特に環境光が強い状態下でコントラスト比を決定することにおいて頂表面が重要な役割を果たすため、しばしば最も大きい関心の対象となる。透過型ＬＣＤパネルのコントラスト比が、強力な太陽光下では、約200:1から10:1未満に低下することはまれではない（例えば正午においてランベルト面から反射される表面輝度は30,000ニトである）。係る強力な太陽光条件の結果として、表示される画像は色あせたものとなってしまうであろう。垂直角度にある空気中の平坦表面の表面反射は、R=(n-1)2/(n+1)2として計算される。ただし式中、nは表面の屈折率である。1.5の屈折率を有するガラス基板に対して、第１表面の鏡面反射は約4％である。
【００１９】
無機ＡＲコーティング
基板に適用されるＡＲコーティング１０４は無機コーティングを含み得る。薄膜コーティングまたは干渉コーティングとも呼称される無機誘電体ＡＲコーティングは、基板上に堆積された透明誘電物質の薄い（通常はミクロン未満）の層を含む。係る無機誘電体コーティングの機能は、複数の光学的界面からの光学的干渉を通して、表面の反射特性および透過特性を改変することである。係る無機誘電体コーティングは、例えばガラス基板上、プラスチック基板上、滑らかなポリマー表面（光学的に研磨された）上で用いられ得る。無機誘電体コーティングは、真空蒸着、電子ビーム蒸着、イオン支援蒸着（ＩＡＤ）、イオンビームスパッタ（ＩＢＳ）、分子ビームエピタキシ（ＭＢＥ）、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、エッチング、その他により堆積される。干渉誘電体コーティングは、反射率および透過率を管理するために、光学表面に対して用いられる。
【００２０】
いくつかの実施形態において単一のＡＲ層が用いられ、一方、他の実施形態において誘電体層のスタックが用いられる。誘電体のスタックにおいて、スタックは、好適には、高屈折率と低屈折率とが交代する状態で堆積された層を含む。結果的に生成される誘電体のスタックは、特定の帯域幅内における望ましい反射率および透過率を達成する。誘電体のスタックに対して好適である物質は、SiO2、TiO2、Al2O3、およびTa2O5等の酸化物と、MgF2、LaF3、およびAlF3等のフッ化物と、を含む。例えば、４層のＡＲコーティングスタックは鏡面反射を4.1％から0.61％に低下させる。
【００２１】
有機ＡＲコーティング
いくつかの実施形態において、ＡＲコーティング１０４は、フッ素化エチレンプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルコキシ、およびエチレンテトラフルオロエチレン等のフルオロポリマー系列に属する低屈折率（n-1.33〜1.4）の有機ポリマー材料を含む。これらのコーティングは、好適には、波長の約1/4の厚さである。係る有機ＡＲコーティングは、強力な接着剤を用いて比較的低コストで広いエリア上に好都合に加えられ得る。
【００２２】
ポリマーは、好適には、例えば熱または紫外線（ＵＶ）放射を加えることにより硬化され、それによりフルオロポリマー成分を捕捉する半相互貫入ネットワークが形成される。特定の有機溶媒中で可溶であるため、いくつかの実施形態において、未硬化のブレンドの溶液は、コーティングの作成および架橋可能な膜の流延のために用いられる。これらのコーティングは光学的に透明、堅牢であり、ガラス、ポリマー膜、金属、結晶基板、その他を含む反射性基板に対して強い接着性を示す。非晶質フルオロポリマー等の異なるポリマーブレンド、または非フッ素化アクリルモノマーを有するフッ素含有アクリルモノマーに由来するある架橋可能なターポリマーは、屈折率が基板の屈折率の平方根付近である場合、反射防止のために用いられる。炭素およびフッ素を含有する非晶質フルオロポリマーと、水素および酸素と、に基づいて、それらは1.33の屈折率を示し得る。
【００２３】
ナノ粒子
他の実施形態は、金属酸化物ナノ粒子の水性のコロイド分散体を使用する基板上の反射防止膜または膜スタックを含む。無機誘電体コーティングに要求される堆積プロセスとは異なり、水性ナノ粒子に基づく光学的コーティングは、コスト効率が高いスピンコーティング技術、ディップコーティング技術、またはスプレーコーティング技術を用いて基板上に設けられ得る。スピンコーティングは、金属酸化物ナノ粒子が水性コロイド溶液に装填する状態で、100nm未満の膜を均等に堆積する方法を提供する。係る膜は反射防止スタックをプラスチック基板上に備え得る。焼成、ＵＶ硬化、または熱硬化等の１つまたは複数のコーティング後プロセスが、異なる種類の溶液および樹脂に応じて用いられ得る。スピンコーティングに関して、膜の厚さは、ナノ粒子の装填、スピンオフ速度、および溶液粘度により制御され得る。使用される粒子は、例えば、シリカ、二酸化シリコン、セリア、二酸化セリウム、および他の係る物質を含む。平均粒子直径は10〜20nmの範囲であり得る。なお、粒子直径は、可視光線領域における光を分散させないよう十分小さい値である。特に、膜の屈折率は、シリカナノ粒子を用いた場合1.45〜1.54の範囲内に、およびセリアナノ粒子を用いた場合1.54〜1.95の範囲内に、調節され得る。
【００２４】
テフロン（登録商標）ベースのＡＲ表面加工されたコーティングは、コロイド状シリカがその基材の全体にわたって分散された状態の熱硬化性オルガノシロキサンベースのシステムである。無機（鉱物）コロイド状シリカを有機（プラスチック）シロキサン樹脂に添加することにより有機レンズ基板の物理的特性および機械的特性を無機ＡＲスタックに結合させ、それにより比較的弾力的なレンズ基板と脆性が高い反射防止スタックとの間の化学的間隙が埋められることとなるコーティングが生成される。
【００２５】
単一層のナノ粒子は第１表面からの鏡面反射を、目的波長に対して約4％から約0.5％に低下させ得、簡単な２層反射防止スタックは鏡面反射を約4％から約0.3％に低下させ得る。可視波長範囲全域にわたり、約2％の反射は容易に達成可能であり、1％未満の反射は複数層コーティングに対して達成される。
【００２６】
微細構造化された表面（以下に説明する）上で、この方法は反射防止目的のためのコンフォーマルコーティングを提供する。なお、その性能は、ゾル−ゲルベースの技術の性能に匹敵し得るかまたは係る技術よりも優れ得る。
【００２７】
表面エネルギ管理
いくつかの実施形態において、膜の表面エネルギは、目的とする指紋耐性、スクラッチ耐性、強度、および接着を達成するために、様々なコーティングを加えることにより改変される。例えば反射防止コーティングが加えられたことにより表面エネルギが指紋耐性目的のための最適範囲（水接触角がおよそ60度〜120度の範囲）から低下した場合に、これらの表面エネルギ管理コーティングが用いられ得る。光学的反射仕様が満足される一方で反射防止コーティングが表面エネルギを著しく変化させることがない（例えばフルオロポリマーコンフォーマルコーティング）場合には、これらの表面エネルギ制御コーティングは不必要となるであろう。表面エネルギ管理が示される場合、例えば自己組織化単分子層（ＳＡＭ）コーティングが加えられ得る。
【００２８】
自己組織化単分子層（ＳＡＭ）コーティング
ＳＡＭコーティングは、分子の一方端すなわち「先端基」が基板に対して特定の親和性を示す両親媒性分子の組織化された層である。図２はＳＡＭ１０６を示す。図示のように、ＳＡＭ１０６の先端基１０８はＡＲコーティング１０４に付着する。ＳＡＭは尾部も備え、この尾部は末端部において官能基１１０を有する。
【００２９】
ＳＡＭは、親水性の「先端基」を蒸気相または液相から基板上に化学吸着した後に疎水性の「尾部基」を低速で２次元組織化することにより生成される。最初、吸着質分子は、分子の乱雑な凝集体を形成するかまたは「横臥相（lying down phase）」を形成し、数時間の時間的期間にわたって基板表面上に結晶構造または半結晶構造を形成し始める。親水性の「先端基」は基板上に結集し、その一方、疎水性の尾部基は基板から遠位に結集する。最も密に密集した分子のエリアは、基板の表面が単一の単分子層により覆われるまで、凝集および成長する。吸着質分子は、基板の表面エネルギを低下させるので、容易に吸着し、「先端基」の強力な化学吸着により安定的である。これらの結合はラングミュア−ブロジェット膜の物理吸着結合よりも安定的である単分子層を形成する。単分子層は、ファンデルワールスの相互作用により密に密集し、それによりそれ自体の自由エネルギが減少する。
【００３０】
先端基１０８は、湿潤特性および界面特性を改変するために先端が官能基化され（すなわち−OH基、−NH3基、または−COOH基、PHO(OH)2基が加えられ）得るアルキル鎖に接続される。適切な基板は、先端基と反応するよう、選択される。基板は、シリコンおよび金属等の平坦表面であってもよく、またはナノ粒子等の湾曲表面であってもよい。
【００３１】
アルカンチオールは、ＳＡＭ１０６を実現するために用いられ得る。アルカンチオールは、アルキル鎖と、骨格としての(C-C)”鎖と、尾部基と、S-H先端基とを有する分子である。アルカンチオールは、好適には、金（Au）等の貴金属基板上で用いられる。なぜなら、これらの金属に対して硫黄が強い親和性を有するからである。アルカンチオールベースのＳＡＭは、リソグラフィによりパターン形成が容易である。なお、これは、ナノ電気機械システムにおける用途に対して有用な特徴である。加えて、アルカンチオールベースのＳＡＭは過酷な化学洗浄処理に対する耐性を有し得る。
【００３２】
他の種類のＳＡＭはアルキルシランを用いる。アルキルシランはｎ−オクタデシルシランおよびオクタデシルトリヒドロキシシラン等の非金属酸化物表面上で用いられ得る。
【００３３】
ＳＡＭ層の他の実施形態はホスホネートに基づく。反応性のスルホン酸と混合するホスホネートベースのＳＡＭは、強力且つ安定な金属リン結合により、表面と反応する。尾部は表面から離間する方向に突出し、化学的機能性（非粘着性、粘着性、その他）に対して選択される。ホスホネートベースのＳＡＭ（ＳＡＭＰ）は、構造的に調整されたホスホン酸を利用することにより、金属、金属酸化物、ガラス、セラミック、粒子、半導体、さらにはいくつかのポリマー表面さえも、コーティングすることが可能である。ＳＡＭＰは基板表面に共有結合する。この永続的な化学結合は環境条件下で極めて安定的である。
【００３４】
有機金属（ＯＭ）も、表面金属、金属酸化物、ガラス、セラミック、粒子、半導体、およびポリマー表面を活性化するために用いられ得る。ＯＭは基板表面に共有結合する。この永続的な化学結合は環境条件下で極めて安定的であり、他のコーティングの接着に対する化学アンカーとして機能する。
【００３５】
ＳＡＭを使用するさらに他の実施形態は、プラスチックを含む多くの表面に対して反応性を示す金属中心（metallic center）を有する遷移金属錯体（ＴＭＣ）と、有機錯体と、を含む。
【００３６】
ＳＡＭコーティングは、薄塗、噴霧、インクジェット印刷、フェルトチップマーカ、ディップコーティングにより、様々な産業上のコーティング処理のうちのいずれかを用いて、好都合に加えられることが可能である。ＴＭＣは、表面金属、金属酸化物、ガラス、セラミック、粒子、半導体、およびポリマー表面をコーティングし得る。ＴＭＣは基板表面に化学的に結合し、永続的コーティングまたは一時的コーティングとして設計され得る。
【００３７】
ＳＡＭは蒸着、電子ビーム物理気相成長、スパッタ蒸着、陰極アーク蒸着等の物理気相成長を通して、ならびにディップコーティングによる液相反応、溶液注型法スピンコーティング、スロットダイコーティングに引き続いて熱、放射による硬化後処理を用いることにより、蒸気相により加えられ得る。
【００３８】
図３〜図６は、基板上にＡＲコーティングおよびＳＡＭコーティングを加えることによりディスプレイ構造１００を形成する様々な方法を示す。図３において、複数層誘電体を含むＡＲコーティングは化学気相蒸着法を用いて基板上に堆積される（１５２）。１５４において、次いで基板は1％濃度のＳＡＭ溶液中でディップコーティングされる。なお、この濃度は所望により変更可能である。１５６において、次いで基板は例えば摂氏100度で15分間加熱／焼成される。なお、温度および焼成時間は所望により変更可能である。
【００３９】
図４において、第１ステップ１５２は図３の場合と同一である。すなわち、複数層誘電体を含むＡＲコーティングは化学気相蒸着法を用いて形成される。１６０において、基板は気相蒸着チャンバ内に置かれ、１６２において３０分間、膜は液体ベースのＳＡＭでコーティングされる。なお、この時間は所望より変更可能である。
【００４０】
図５は、金属酸化物ナノ粒子が基板上で溶液注型される（１７０）方法の実施形態を示す。１７２において、次いで基板は1％ＳＡＭ溶液中で溶液注型され、次いで摂氏100度で短期間、例えば２分間、加熱される（１７４）。なお、ＳＡＭ濃度、温度、および時間は所望により変更可能である。
【００４１】
図６は、第１ステップ１５２が図３および図４に関して上記で説明したのと同一である、方法を示す。１８０において、この方法は、噴霧することおよび／またはＳＡＭ塗布ペンを用いて擦ることにより、ＳＡＭ溶液を加えることを含む。１８２において、基板は空気乾燥することが許可される。１８４において、次いで基板は、脱イオン化（ＤＩ）水／ＩＰＡ溶液中でリンスされるか、または柔らかいマイクロファイバクロスで擦られることにより余剰ＳＡＭが除去される。
【００４２】
プラズマ表面処理
ＳＡＭコーティングよりもむしろ静止摩擦防止用途のためのプラズマ処理が、ディスプレイ構造１００の表面エネルギを改変するためにも用いられ得る。セラミックベースのＡＲコーティングの目的表面エネルギ要件を満足するために、特定のC-Fx/H/SFxベースの化学反応も利用され得る。表面改変は、架橋による表面フリクショナリゼーションまたは重合によりなされる。フッ素化シランベースのモノマーから形成された静止摩擦防止コーティングは、指紋耐性膜における表面エネルギを低下させるために加えられ得る。静止摩擦防止コーティングは、指紋耐性膜の微細構造化された表面（以下を参照）上の自己組織化単分子層であり、微細構造と比較すると比較的薄く、構造間の谷部によく収まり、したがって、埃、粒子等の外部物質に対する吸引を防ぐ。
【００４３】
基板
上述のように、ＳＡＭコーティング１０６は、それ自体が基板１０２に加えられたものであるＡＲコーティング１０４の上部に加えられ得る。基板は、ガラス、ポリマー基板、成形挿入物（mold insert）、その他等の様々な表面のうちのいずれかであり得る。好適な重合体基板は、アクリル樹脂と、非晶質ＰＥＴと、ＰＥＴＧと、ポリウレタンと、セルロースアセテートと、ポリエチレン、ポリ（イソブテン）、ポリ（イソプレン）、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）、ポリプロピレン、エチレンプロピレンコポリマー、エチレン−プロピレン−ヘキサジエンコポリマー、およびエチレン−ビニルアセテートコポリマー等のポリオレフィンと、ポリ（スチレン）、ポリ（２−メチルスチレン）、約２０モルパーセント未満のアクリロニトリルを有するスチレン−アクリロニトリルコポリマー、およびスチレン−２，２，３，３，−テトラフルオロプロピルメタクリラートコポリマー等のスチレンポリマーと、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）、クロロトリフルオロエチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー、ポリ（ヘキサフルオロプロピレン）、ポリ（テトラフルオロエチレン）、テトラフルオロエチレン−エチレンコポリマー、ポリ（トリフルオロエチレン）、ポリ（ビニルフルオリド）、およびポリ（ビニリデンフルオリド）等のハロゲン化炭化水素コポリマーと、ポリ（ビニルブチレート）、ポリ（ビニルデカノエート）、ポリ（ビニルドデカノアート）、ポリ（ビニルヘキサデカノアート）、ポリ（ビニルヘキサノアート）、ポリ（ビニルプロピオナート）、ポリ（ビニルオクタノエート）、ポリ（ヘプタフルオロイソプロポキシエチレン）、ポリ（ヘプタフルオロイソプロポキシプロピレン）、およびポリ（メタアクリロニトリル）等のビニルポリマーと、ポリ（ｎ−ブチルアセテート）、ポリ（エチルアクリレート）、ポリ（１−クロロジフルオロメチル）テトラフルオロエチルアクリレート、ポリジ（クロロフルオロメチル）フルオロメチルアクリラート、ポリ（１，１−ジヒドロヘプタフルオロブチルアクリレート）、ポリ（１，１−ジヒドロペンタフルオロイソプロピルアクリレート）、ポリ（１，１−ジヒドロペンタデカフルオロオクチルアクリレート）、ポリ（ヘプタフルオロイソプロピルアクリレート）、ポリ５−（ヘプタフルオロイソプロポキシ）ペンチルアクリレート、ポリ１１−（ヘプタフルオロイソプロポキシ）ウンデシルアクリレート、ポリム２−（ヘプタフルオロプロポキシ）エチルアクリレート、およびポリ（ノナフルオロイソブチルアクリレート）等のアクリル樹脂ポリマーと、ポリ（ベンジルメタクリラート）、ポリ（ｎ−ブチルメタクリラート）、ポリ（イソブチルメタクリラート）、ポリ（ｔ−ブチルメタクリラート）、ポリ（ｔ−ブチルアミノエチルメタクリラート）、ポリ（ドデシルメタクリラート）、ポリ（エチルメタクリラート）、ポリ（２−エチルヘキシルメタクリラート）、ポリ（ｎ−ヘキシルメタクリラート）、ポリ（フェニルメタクリラート）、ポリ（ｎ−プロピルメタクリラート）、ポリ（オクタデシルメタクリラート）、ポリ（１，１−ジヒドロペンタデカフルオロオクチルメタクリラート）、ポリ（ヘプタフルオロイソプロピルメタクリラート）、ポ���（ヘプタデカフルオロオクチルメタクリラート）、ポリ（１−ヒドロテトラフルオロエチルメタクリラート）、ポリ（１，１−ジヒドロテトラフルオロプロピルメタクリラート）、ポリ（１−ヒドロヘキサフルオロイソプロピルメタクリラート）、およびポリ（ｔ−ノナフルオロブチルメタクリラート）等のメタアクリル酸ポリマーと、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（ブチレンテレフタレート）、およびポリ（エチレンテレナフタレート）等のポリエステルと、を含む。
【００４４】
微細構造化表面
いくつかの実施形態によれば、基板は複数の「微細構造」を含む。図７は、断面形状が略正方形である長尺微細構造２０２を有する指紋耐性ディスプレイ構造２００の１つの代表的な実施形態を示す（なお、断面形状は正方形以外であってもよい）。微細構造２０２は基板３０５（例えば膜）上に提供されるかまたは基板３０５上に形成され、基板３０５の長さの大部分に沿って（３０１により示される方向に）延長する。各微細構造２０２は一対の対向する略垂直な側端部３０９と頂表面３０７とにより画成される。また、チャネル３１１（すなわち谷部または凹陥部エリア）が隣接する微細構造２０２同士の間に提供または形成される。指紋流体がチャネル３１１に移行し、それにより指紋が阻害および「隠蔽」されることとなる。図示のように、微細構造２０２の大部分または全部が同一方向に指向されている。微細構造は、ガラス、ポリマー材料（例えばアクリレート、ウレタン、ＰＥＴ、その他）等の任意の好適な材料から形成され得る。いくつかの実施形態において、微細構造はわずかに湾曲したホットドッグ形状で形成され、担持体膜表面の上方に上げられる。
【００４５】
微細構造は画像歪曲を最小化するために略垂直側壁部を有する。全般的傾向は、微細構造の側壁エリアが増加するかまたは側壁の傾斜角が垂直から変化するにつれて、傾斜された側壁エリアは鏡面反射経路から離間するよう光を曲げる傾向があるため、拡散反射が増加し鏡面反射が減少することである。加えて、微細構造における欠陥が少ないほど、係る欠陥が散乱中心となるため、鏡面反射はより大きくなり、拡散反射はより小さくなる。
【００４６】
十分な指紋耐性を有するために、光学的微細構造２０２は様々な幾何学形状を有し得るが、その寸法は好適には特定範囲内にある。例えば、微細構造の高さ（ｈ）と幅（ｗ）とのアスペクト比は0.2:1〜4:1の範囲内に、好適には0.5:1〜2:1の範囲内にある低いプロファイルを有する微細構造は、ポリマー材料（例えばアクリレート、ウレタン、ＰＥＴ、その他）等の機械的強度が比較的小さい材料から作られた微細構造の剪断強さを高めることにおいて有益である。必要に応じて、微細構造は、強化されたスクラッチ耐性（たば３Ｈ、５Ｈ、その他）を提供するために、コンフォーマルハードコーティングにより被覆され得る。各微細構造２０２の高さ（ｈ）は3〜10umの範囲内、好適には4〜6umの範囲内にある。さらに、幅（Ｗ）は通常2〜25umの範囲内、好適には3〜10umの範囲内にある。各微細構造間のピッチ（ｄ）は通常5〜60umの範囲内、好適には5〜20umの範囲内にある。寸法が上記範囲内にある光学的微細構造は、皮膚の油分および水分が速やかにチャネル３１１内に散逸して不可視となるため、優れた指紋耐性を有し得る。
【００４７】
ディスプレイ構造は好適にはディスプレイ（例えばタッチ感知性ディスプレイ）の頂表面上に配置されるため、ディスプレイ構造も、モアレ、霞み、色分離、その他等の過度の光学的アーチファクトが導入されないよう透明であるべきである。各微細構造要素は平坦上方表面３０７と、画像が歪曲されないようディスプレイ表面に対して垂直または実質的に垂直な平坦側壁部３０９と、を有する。ディスプレイ構造２００は、好適には、二重画像および視差効果を生じさせることになるであろう空隙を排除するために、ディスプレイの頂表面に直接的に接触して配置される。
【００４８】
微細構造２０２は、好適には、その幅（ｗ）寸法によりも大きい長さ（ｌ）を有する微細構造として画成される「長尺」幾何学的形状を有する。微細構造２０２は、破断された長尺構造を備え得る。なお、この長尺構造は端と端とを接した状態で配置されしかも長さ（ｌ）と幅（ｗ）との比が少なくとも10:1である。微細構造２０２の結果的に生成されるアレイは、微細構造２０２の長さに沿った軸を有し、その軸に対する直交方向に沿って十分な光学回折が生成されるよう固定ピッチを有するであろう。
【００４９】
いくつかの実施形態において、微細構造２０２の全部は同一方向に指向され（例えば図７に示すように）、固定ピッチを有する。他の実施形態は、ピッチおよび方位に対して少量の不規則性を含む。例えば、方位およびピッチは、十分な回折効果を保持しながら望ましくないモアレ効果を低減することを支援するために、微細構造のアレイにわたり10％未満の変動を有し得る。微細構造の形状およびパターンの詳細は、反射要件、ディスプレイのレイアウト、および意図された用途の環境に応じて変動し得る。
【００５０】
図８は入射光と基板／膜１０２の方位とを定めるために用いられる座標系を示す。この座標系において、方位角（Φ）はｘ−ｙ平面内におけるｘ軸に対する方位を表し、その一方、傾斜角（e）は入射光ビームと膜の法線すなわちｚ軸との間の角度を表す。一般性を失うことなく、光は０度の方位角と傾斜角eとにより定められる方向から入射すると常に考えられる。膜の長尺回折微細構造は特定の方位角Φに指向され得る。
【００５１】
図９Ａ〜図９Ｃは、入射光が、長尺微細構造２０２の異なる方位に基づいて、異なる方向に回折される様子を示す。回折効果は、微細構造の頂表面３０７からの反射光と微細構造谷部３１１からの反射光とが相互に干渉しあうとき発生する。結果として、鏡面反射ビームはチャネルに対して直交する方向に沿って複数次に回折される。回折は、入射光ビームが周期的な微細構造に遭遇するとき、より強力となる。したがって、特定の入射ビームすなわちΦ＝１８０度方位角からの入射ビームに対して、回折は、１３５度方位角よりも９０度方位の微細構造に対してより強力となり、０度において最も弱くなる。鏡面反射および拡散反射が、９０度よりもむしろ０度方位角方向に沿ってより懸念される場合、Φは略４５度が選択され得る。
【００５２】
ＡＲおよび表面エネルギ管理を有する微細構造
いくつかの実施形態において、微細構造（構造２０２等）は、上述のように、ＡＲコーティングが提供およびコーティングされる。さらに、結果的に生成されるＡＲコーティングされた微細構造の表面エネルギは、上述のように、例えばＳＡＭ層を加えることにより、改変され得る。
【００５３】
上述の説明は、本発明の原理および様々な実施形態を例示することを意図するものである。多数の変形物および改変例は、上記の開示が完全に理解されるとき、当業者には明らかとなることであろう。以下の請求項は係る変形物および改変例の全部を含むと解釈されるべきであることが意図される。
【図１】
2014519048.tif 000003
【図２】
2014519048.tif 000004
【図３】
2014519048.tif 000005
【図４】
2014519048.tif 000006
【図５】
2014519048.tif 000007
【図６】
2014519048.tif 000008
【図７】
2014519048.tif 000009
【図８】
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【図９Ａ】
2014519048.tif 000011
【図９Ｂ】
2014519048.tif 000012
【図９Ｃ】
2014519048.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成26年1月8日(2014.1.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記基板の表面の少なくとも１部分を被覆する反射防止（ＡＲ）コーティングと、
前記ＡＲコーティング上に提供された自己組織化単分子層（ＳＡＭ）と、
を含む、ディスプレイ構造。
【請求項２】
前記ＡＲコーティングは誘電体コーティングを含む、請求項１に記載の膜。
【請求項３】
前記ＡＲコーティングは無機誘電体コーティングを含む、請求項１に記載の膜。
【請求項４】
前記ＡＲコーティングは有機誘電体コーティングを含む、請求項１に記載の膜。
【請求項５】
前記ＡＲコーティングはフルオロポリマーを含む、請求項１に記載の膜。
【請求項６】
前記ＡＲコーティングは複数層を含む、請求項１に記載の膜。
【請求項７】
前記複数層のうちの少なくとも１つは酸化物を含み、前記複数層のうちの他の１つはフッ化物を含む、請求項６に記載の膜。
【請求項８】
前記ＡＲコーティングは金属酸化物ナノ粒子の水性コロイド分散体を含む、請求項１に記載の膜。
【請求項９】
前記表面は微細構造を含む、請求項１に記載の膜。
【請求項１０】
反射防止（ＡＲ）コーティングを透明基板上に堆積することと、
自己組織化単分子層（ＳＡＭ）を前記ＡＲコーティング上に提供することと、
を含む、ディスプレイ構造の製造方法。
【請求項１１】
前記ＡＲコーティングを堆積することは化学蒸着法を適用することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＳＡＭを提供することは、ＡＲコーティングを有する前記膜基板をＳＡＭ溶液中でディップコーティングし、次いで前記膜基板を加熱することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＳＡＭを提供することは、ＡＲコーティングを有する前記膜基板を気相蒸着チャンバ内に配置し前記ＡＲコーティングを有する膜基板を液体ベースのＳＡＭ溶液でコーティングすることを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＡＲコーティングを堆積することは、金属酸化物ナノ粒子懸濁液を前記膜基板上に流延し次いで前記膜基板を加熱することを含み、前記ＳＡＭを提供することはＳＡＭ溶液を前記ＡＲコーティング上に流延し次いで前記基板膜を加熱することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
透明基板と、
前記基板上に提供された複数の透明微細構造と、
前記微細構造上方の反射防止（ＡＲ）コーティングと、
を含む、ディスプレイ構造。
【請求項１６】
前記ＡＲコーティング上に提供された自己組織化単分子層（ＳＡＭ）をさらに含む、請求項１５に記載のディスプレイ構造。
【請求項１７】
前記ＡＲコーティングは誘電体コーティングを含む、請求項１５に記載のディスプレイ構造。
【請求項１８】
前記ＡＲコーティングは無機誘電体コーティングを含む、請求項１５に記載のディスプレイ構造。
【請求項１９】
前記ＡＲコーティングは有機誘電体コーティングを含む、請求項１５に記載のディスプレイ構造。
【請求項２０】
前記ＡＲコーティングはフルオロポリマーを含む、請求項１５に記載のディスプレイ構造。
【請求項２１】
前記ＡＲコーティングは複数層を含む、請求項１５に記載のディスプレイ構造。
【請求項２２】
前記複数層のうちの少なくとも１つは酸化物を含み、前記複数層のうちの他の１つはフッ化物を含む、請求項２１に記載のディスプレイ構造。
【請求項２３】
前記ＡＲコーティングは金属酸化物ナノ粒子の水性コロイド分散体を含む、請求項１５に記載のディスプレイ構造。
【請求項２４】
透明基板と、
前記基板上に提供された複数の透明微細構造と、
を含み、
前記微細構造の全部は、前記基板上で共通の方向に指向された、
ディスプレイ構造。
【請求項２５】
透明基板と、
前記基板上に提供された複数の透明微細構造と、
前記微細構造上方の反射防止（ＡＲ）コーティングと、
前記ＡＲコーティングに適用される静止摩擦防止（ＡＳ）コーティングと
を含む、ディスプレイ構造。
【請求項２６】
前記ＡＳコーティングはフッ素化シランベースのモノマーを含む、請求項２５のディスプレイ構造。
【国際調査報告】
2014519048.tif 000014
2014519048.tif 000015