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用于降低镜面反射率的包含具有较高标高表面与较低标高表面的低折射率基材和安置在较低标高表面上的高折射率材料的纹理化区域的制作方法

用于降低镜面反射率的包含具有较高标高表面与较低标高表面的低折射率基材和安置在较低标高表面上的高折射率材料的纹理化区域
1.优先权主张
2.本技术主张2020年7月9日提交的美国临时申请第63/049,843号的优先权权益，该临时申请案以引用方式整体并入本文中。
3.相关申请的交叉引用
4.本技术涉及以下所共同拥有并转让的专利申请，但并不主张这些专利申请的优先权：提交于___且名称为“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”的系列号为__________(d31038/32632)的美国专利申请；提交于____且名称为“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”的系列号为__________(d32630/32632)的美国专利申请；提交于_______且名称为“display articles with diffractive,antiglare surfaces and thin,durable antireflection coatings”的系列号为__________(d32647)的美国专利申请；提交于_____________且名称为“display articles with diffractive,antiglare surfaces and thin,durable antireflection coatings”的系列号为______(d32623)的美国专利申请。前述美国专利申请、公开及专利文件中的每一者的全部公开内容以引用方式并入本文中。
技术领域
5.本公开涉及用于显示制品的基材，其中该基材包括用于降低镜面反射率的纹理化区域，该纹理化区域包括具有较高标高表面与较低标高表面的低折射率基材以及安置在较低标高表面上的高折射率材料。

背景技术：

6.对可见光透明的基材被用于覆盖显示制品的显示器。此类显示制品包括智能手机、平板电脑、电视、电脑显示器及类似物。显示器通常是液晶显示器、有机发光二极管等其他显示器。基材保护显示器，同时基材的透明性允许装置的使用者观看显示器。
7.反射周围光，尤其是具有镜面反射的基材降低了使用者通过基材观看显示器的能力。镜面反射在这种情况中是从基材离开的周围光像镜面一样反射。例如，基材可将自物体反射或由物体发出的可见光反射至装置周围的环境中。自基材反射的可见光降低了自显示器穿过基材传输至使用者的眼睛的光的对比度。在一些视角下，使用者看见的是镜面反射的图像，而非显示器发射的可见光。因此，已尝试减少可见周围光自基材的镜面反射。
8.已尝试藉由将基材的反射表面纹理化来减少自基材的镜面反射。所得表面有时称
为“防眩表面”。例如，对基材的表面进行喷砂及液体蚀刻可将表面纹理化，这通常致使表面漫反射而非镜面反射周围光。漫反射通常意指表面仍反射相同强度的周围光，但反射表面的纹理在反射时散射光。漫反射愈多，对使用者看见显示器发出的可见光的能力的干扰就愈小。
9.此类纹理化方法(即，喷砂及液体蚀刻)在表面上产生具有不精确及不可重复几何形状的特征(该特征提供纹理)。经由喷砂或液体蚀刻形成的一个基材的纹理化表面的几何形状永远不可能与经由喷砂或液体蚀刻形成的另一个基材的纹理化表面的几何形状完全相同。通常，只有对基材的纹理化表面的表面粗糙度(即，ra)的量化是纹理化的可重复目标。
10.存在用来判断“防眩”表面的品质的多个度量。这些度量包括：(1)图像清晰度，(2)像素功率偏差，(3)明显的莫尔干涉条纹(moir
é
interference fringes)，(4)透射雾度，(5)镜面反射减少及(6)反射彩伪影。图像清晰度，更恰当地可以称为反射图像清晰度，是对自表面反射的图像呈现的清晰度程度的量度。图像清晰度愈低，纹理化表面漫反射而非镜面反射就愈多。表面特征可放大显示器的各种像素，这使使用者观看的图像失真。像素功率偏差，亦称为“闪烁”，是对此种效应的量化。像素功率偏差愈低愈好。莫尔干涉条纹是大规模干涉图案，该等干涉图案若可见，则使使用者看见的图像失真。优选地，纹理化表面不产生明显的莫尔干涉条纹。透射雾度是显示器发射的可见光透射穿过基材时，纹理化表面漫射多少该可见光的量度。透射雾度愈大，显示器呈现的锐度就愈小(即，降低的表观分辨率)。镜面反射减少是相比于基线非防眩玻璃基材，防眩表面减少周围光的镜面反射的效果的量度。与基线相比，镜面反射减少愈大愈好。反射彩伪影是一种差，其中纹理化表面在反射时随着波长变化而衍射光，这意味着反射光虽然相对漫射，但看起来是按彩分割的。纹理化表面产生的反射彩伪影愈少愈好。在下面更详细地讨论这些属性中的一些。
11.仅以特定表面粗糙度为目标不能同时优化这些度量中的全部。喷砂或液体蚀刻产生的相对高的表面粗糙度可能足以将镜面反射转化成漫反射。然而，高表面粗糙度可另外产生高透射雾度及像素功率偏差。相对低的表面粗糙度虽然降低了透射雾度，但可能无法将镜面反射充分转化成漫反射——使纹理化的“防眩”目的不能达成。
12.因此，需要一种提供基材的纹理化区域的新方法——在基材之间可再现的方法且致使纹理化表面充分漫反射而非镜面反射周围光以便达成“防眩”(例如，低图像清晰度、低镜面反射)但同时亦给予低像素功率偏差、低透射雾度及低反射彩伪影的方法。

技术实现要素：

13.本公开提供一种同时给予许多期望的防眩性能度量的新方法。在基材的主表面处形成纹理化区域，这包括在两个不同平均标高处提供表面的基材，例如当表面特征被蚀刻或以其他方式形成到基材中时。然后将高折射率材料沉积至基材的位于所述两个不同平均标高中的较低者处的表面上，但不至于使高折射率材料达到基材的所述两个不同平均标高中的较高者。可随机但特定地放置表面特征以允许基材之间的再现性。表面特征可具有可调的以提供期望的光学结果的特征尺寸。高折射率材料的存在通常降低像素功率偏差，且表面特征的存在在反射时有效地散射光，从而导致低镜面反射。
14.根据本公开的第一方面，一种用于显示制品的基材，该基材包含：(a)主表面；及
(b)位于该主表面的至少一部分上的纹理化区域，该纹理化区域包含：(i)位于较高平均标高处的一或多个较高表面，该较高平均标高平行于基平面，该基平面安置于该纹理化区域下方且延伸穿过该基材；(ii)位于较低平均标高处的一或多个较低表面，该较低平均标高平行于该基平面，该较低平均标高小于该较高平均标高；及(iii)高折射率材料，该高折射率材料安置于位于该较低平均标高处的一或多个较低表面的每一者上，该高折射率材料形成位于中间平均标高处的一或多个中间表面，该中间平均标高平行于该基平面，该中间平均标高大于该较低平均标高但小于该较高平均标高，该高折射率材料包含折射率，该折射率大于提供该一或多个较高表面的基材或低折射率材料的折射率。
15.根据本公开的第二方面，如第一方面所述的基材，其中(i)高折射率材料的中间平均标高比该一或多个较高表面的较高平均标高小100nm至190nm的距离；(ii)该一或多个较低表面的较低平均标高比该一或多个较高表面的较高平均标高小220nm至370nm的距离；且(iii)该高折射率材料的中间平均标高比该一或多个较低表面的较低平均标高大100nm至200nm的距离。
16.根据本公开的第三方面，如第一至第二方面中任一方面所述的基材，其中(i)基材或低折射率材料的折射率在1.4至1.6的范围内；且(ii)该高折射率材料的折射率在1.6至2.3的范围内。
17.根据本公开的第四方面，如第一至第三方面中任一方面所述的基材，其中该高折射率材料占据某平面的区域的22％至49％，该平面(i)平行于基平面且(ii)延伸穿过该高折射率材料，该区域由该纹理化区域界定。
18.根据本公开的第五方面，如第一至第四方面中任一方面所述的基材，其中该基材包含玻璃基材或玻璃陶瓷基材。
19.根据本公开的第六方面，一种用于显示制品的基材，该基材包含：(i)主表面；及(ii)位于该主表面的至少一部分上的纹理化区域，该纹理化区域包含：(a)位于较高平均标高处的一或多个较高表面，该较高平均标高平行于基平面，该基平面安置于该纹理化区域下方且延伸穿过该基材；(b)位于较低平均标高处的一或多个较低表面，该较低平均标高平行于该基平面，该较低平均标高小于该较高平均标高；(c)表面特征，该表面特征自位于主表面处的围绕部分突起或安置于该围绕部分内，其中(i)该等表面特征提供下述中的任一种：该一或多个较高表面或该一或多个较低表面，(ii)该围绕部分提供该一或多个较高表面或该一或多个较低表面中的另一者，以表面特征不提供的为准；及(d)高折射率材料，其安置于位于较低平均标高处的一或多个较低表面上，该高折射率材料包含(i)折射率，该折射率大于提供该一或多个较高表面的该基材或低折射率材料的折射率，及(ii)位于中间平均标高处的一或多个中间表面，该中间平均标高平行于该基平面，该中间平均标高介于该较高平均标高与该较低平均标高之间。
20.根据本公开的第七方面，如第六方面所述的基材，其中(i)该表面特征安置于该围绕部分内；且(ii)该高折射率材料安置于每个表面特征内，位于由在较低平均标高处的表面特征提供的该一或多个较低表面上。
21.根据本公开的第八方面，如第六至第七方面中任一方面所述的基材，其中该高折射率材料的中间平均标高比该一或多个较高表面的较高平均标高小120nm至190nm的距离。
22.根据本公开的第九方面，如第六至第八方面中任一方面所述的基材，其中该较低
平均标高比该较高平均标高小220nm至370nm的距离。
23.根据本公开的第十方面，如第六至第九方面中任一方面所述的基材，其中该高折射率材料的中间平均标高比该一或多个较低表面的较低平均标高大100nm至200nm的距离。
24.根据本公开的第十一方面，如第六至第十方面中任一方面所述的基材，其中基材或低折射率材料的折射率在1.4至1.6的范围内。
25.根据本公开的第十二方面，如第六至第十一方面中任一方面所述的基材，其中高折射率材料的折射率在1.6至2.3的范围内。
26.根据本公开的第十三方面，如第六至第十二方面中任一方面所述的基材，其中(i)每个表面特征具有平行于该基平面的周界；且(ii)每个表面特征的周界是圆形或椭圆的。
27.根据本公开的第十四方面，如第六至第十二方面中任一方面所述的基材，其中(i)每个表面特征具有平行于该基平面的周界；且(ii)每个表面特征的周界具有在5μm至200μm的范围内的最长尺寸。
28.根据本公开的第十五方面，如第六至第十四方面中任一方面所述的基材，其中该表面特征的配置不重复而是反映随机分布。
29.根据本公开的第十六方面，如第六至第十四方面中任一方面所述的基材，其中该表面特征以随机分布配置，并且最小中心到中心距离分离该表面特征中的每一者。
30.根据本公开的第十七方面，如第六至第十六方面中任一方面所述的基材，其中该高折射率材料包含aln
x
、sio
x
ny或sin
x
。
31.根据本公开的第十八方面，如第六至第十七方面中任一方面所述的基材，其中该高折射率材料占据某平面的区域的22％至49％，该平面(i)平行于该基平面且(ii)延伸穿过该高折射率材料，该区域由该纹理化区域界定。
32.根据本公开的第十九方面，如第六至第十八方面中任一方面所述的基材，其中该基材包含玻璃基材或玻璃陶瓷基材。
33.根据本公开的第二十方面，如第六至第十九方面中任一方面所述的基材，其中(i)该纹理化区域展现出在1.2％至2.1％的范围内的像素功率偏差；(ii)该纹理化区域展现出在1.5％至2.5％的范围内的透射雾度；(iii)该纹理化区域展现出0.5％至1.75％的镜面反射率；且(iv)该纹理化区域展现出25％至85％的图像清晰度。
34.根据本公开的第二十一方面，一种形成用于显示制品的基材的纹理化区域的方法，该方法包含：(a)根据每个表面特征的预定位置形成自位于基材的主表面处的围绕部分突起或安置于该围绕部分内的表面特征，从而形成纹理化区域，其中(i)该纹理化区域的一或多个较高表面位于较高平均标高处，该较高平均标高平行于基平面，该基平面安置于该纹理化区域下方且延伸穿过该基材，(ii)该纹理化区域的一或多个较低表面位于较低平均标高处，该较低平均标高平行于该基平面，该较低平均标高小于该较高平均标高，(iii)该表面特征提供下述中的任一种：该一或多个较高表面或者该一或多个较低表面，且(iv)该围绕部分提供该一或多个较高表面或者该一或多个较低表面中的另一者，以表面特征不提供的为准；及(b)将高折射率材料沉积于提供位于该较低平均标高处的该一或多个较低表面的该表面特征或该围绕部分中的任意一者上，该高折射率材料包含(i)折射率，该折射率大于该基材的折射率，及(ii)位于中间平均标高处的一或多个中间表面，该中间平均标高平行于该基平面，该中间平均标高介于该较高平均标高与该较低平均标高之间。
35.根据本公开的第二十二方面，如第二十一方面所述的方法，进一步包含：利用间距分布算法来确定每个表面特征的位置，从而确立每个表面特征的预定位置。
36.根据本公开的第二十三方面，如第二十二方面所述的方法，进一步包含：将蚀刻掩模安置于该主表面上，该蚀刻掩模或者(i)防止对根据表面特征的预定位置要形成表面特征的地方进行蚀刻或者(ii)仅允许对根据表面特征的预定位置要形成表面特征的地方进行蚀刻；其中，形成该表面特征包含在该蚀刻掩模安置于该基材的主表面上时，使蚀刻剂至少与该基材的主表面接触。
37.根据本公开的第二十四方面，如第二十三方面所述的方法，其中该高折射率材料是在该蚀刻掩模安置于该主表面上时且在该表面特征已形成之后沉积。
38.根据本公开的第二十五方面，如第二十四方面所述的方法，进一步包含：在该高折射率材料已沉积之后去除该蚀刻掩模。
附图说明
39.在附图中：
40.图1是本公开的显示制品的透视图，该透视图例示出具有用于降低外部环境发出的光的镜面反射率的纹理化区域的基材；
41.图2是光学轮廓仪扫描，其与实施例2a-2g有关且亦总体上例示了纹理化区域的实施方式，该纹理化区域包含位于距基平面较高平均标高处的一或多个表面及安置于表面特征内的高折射率材料，该高折射率材料形成位于距基平面中间平均标高处的表面；
42.图3a是穿过图2的线iii-iii截取的剖面的立视图，该立视图例示的基材提供了位于较高平均标高处的表面、位于距基平面较低平均标高处的表面及安置于较低平均标高处的表面上的高折射率材料，该高折射率材料提供了位于较高平均标高与较低较高平均标高之间的中间平均标高处的表面；
43.图3b是与图3a相同的视图，但例示出表面特征不是安置于基材的围绕部分内(如图3a那样)而是自围绕部分突起且高折射率材料安置于围绕部分上的情景；
44.图4是关于六角百分比的计算的例示图；
45.图5是形成图1的纹理化区域的实施方式的方法的示意图，该示意图例示出以下步骤：确定表面特征的位置，将蚀刻掩模放置于基材上以实现在所确定位置处形成表面特征，在蚀刻掩模位于基材上时经由蚀刻形成表面特征，在蚀刻掩模仍位于基材上时将高折射率材料沉积至基材上，然后去除蚀刻掩模。
46.图6a是与比较例1a有关的图表，该图表例示出穿过基材的纹理化区域的透射光的衍射效率根据沟槽深度(即，较高平均标高与较低平均标高之间的距离)而变化的情况；
47.图6b是与比较例1a有关的图表，该图表例示出自基材的纹理化区域反射的光的衍射效率根据沟槽深度而变化的情况；
48.图7a是与实施例1b有关的图表，该图表例示出穿过基材的纹理化区域的透射光的衍射效率根据沟槽深度而变化的情况；
49.图7b是与实施例1b有关的图表，该图表例示出自基材的纹理化区域反射的光的衍射效率根据沟槽深度而变化的情况；
50.图7c是与实施例1b有关的图表，该图表例示出穿过基材的纹理化区域的透射光的
衍射效率根据基材的填充分数(即，基材所占据的穿过纹理化区域的高折射率材料的平面的百分比)而变化的情况；
51.图7d是与实施例1b有关的图表，该图表例示出自基材的纹理化区域反射的光的衍射效率根据基材的填充分数(即，基材所占据的穿过纹理化区域的高折射率材料的平面的百分比)而变化的情况；
52.图7e是与实施例1b有关的图表，该图表例示出穿过基材的纹理化区域的透射光的衍射效率根据入射光角度而变化的情况；
53.图7f是与实施例1b有关的图表，该图表例示出自基材的纹理化区域反射的光的衍射效率根据入射光角度而变化的情况；
54.图8是与实施例2a-2g有关的直方图，该直方图例示出经由间距分布算法随机放置至一区域(以便分配随后形成的纹理化区域的表面特征的放置)中的物体的中心到中心距离；且
55.图9是与实施例3a-3d有关的直方图，该直方图例示出经由另一个间距分布算法随机放置至一区域(以便分配随后形成的纹理化区域的表面特征的放置)中的物体的中心到中心距离。
具体实施方式
56.现在参考图1，显示制品10包括基材12。在实施方式中，显示制品10进一步包括外壳14，基材12连接至该外壳14；及位于外壳14内的显示器16。在此类实施方式中，基材12至少部分地覆盖显示器16，使得显示器16发出的光透射穿过基材12。
57.基材12包括主表面18，限定在主表面18上的纹理化区域20及主表面18部分界定的厚度22。主表面18总体面向包围显示制品10的外部环境24且背向显示器16。显示器16发出可见光，该可见光透射穿过基材12的厚度22，离开主表面18并进入外部环境24中。
58.现在参考图2-3b，在实施方式中，纹理化区域20包括面向外部环境24且位于较高平均标高28处的一或多个较高表面26。基平面30在纹理化区域20下方延伸穿过基材12。较高平均标高28平行于基平面28。基平面30提供概念参考点且不是结构特征。在制造能力之内，一或多个较高表面26中的每一者位于近似较高平均标高28处。
59.纹理化区域进一步包括面向外部环境24且位于较低平均标高34处的一或多个较低表面32。较低平均标高34平行于基平面28，且小于较高平均标高28。因此，“较高”及“较低”因此是指示相对于彼此距基平面28的相对标高。在制造能力之内，一或多个较低表面32中的每一个位于近似较低平均标高34处。
60.基材12或安置于基材12上的低折射率材料提供了纹理化区域20的一或多个较高表面26。在此类实施方式中，提供一或多个较高表面26的基材12或低折射率材料中的任意一者具有1.4、1.5、1.6或在1.4至1.6范围内的折射率。在实施方式中，基材12，不管基材12是否提供一或多个较高表面26，都具有1.4、1.5、1.6或在1.4至1.6范围内的折射率。出于本公开的目的，折射率的任何特定值是针对589nm的波长及25℃的温度。
61.纹理化区域20进一步包含高折射率材料36。在实施方式中，高折射率材料36具有与基材12的组成物不同的组成物。高折射率材料36安置于纹理化区域20的位于较低平均标高34处的一或多个较低表面32中的每一个上。高折射率材料36形成一或多个中间表面38，
该一或多个中间表面38面向外部环境24且位于平行于基平面30的中间平均标高40处。在制造能力之内，一或多个中间表面38中的每一个位于近似中间平均标高40处。
62.高折射率材料36具有折射率。高折射率材料36的折射率大于基材12的折射率。在实施方式中，高折射率材料36的折射率为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或在由这些值中的任何两个限定的任何范围(例如，1.6至2.3、1.8至2.2、1.9至2.1等)内。在实施方式中，高折射率材料是或包含siual
vox
ny、ta2o5、nb2o5、aln
x
、si3n4、alo
x
ny、sio
x
ny、sin
x
、sin
x
:hy、hfo2、tio2、zro2、y2o3、al2o3、moo3及类金刚石碳。在实施方式中，高折射率材料是或包含aln
x
、sio
x
ny或sin
x
。在实施方式中，高折射率材料是或包含aln
x
。关于本公开中的“aln
x”、“alo
xny”、“sio
xny”及“sin
x”材料，下标允许本领域普通技术人员在不指定特定下标值的情况下将这些材料称为一类材料。氧氮比率可经由用于调节高折射率材料的折射率的常规实验来调整。对于需要高的膜折射率(例如，大于1.8或1.9)的实施方式，具有接近si3n4的组成物的sin
x
可以是优选的。对于具有相似高折射率的膜，具有接近aln的组成物的aln
x
亦可以是优选的。少量分数的氧或氢(例如0-20原子％)亦可并入这些材料中，同时达成相似的高折射率范围。
63.高折射率材料36的一或多个中间表面38的中间平均标高40大于纹理化区域20的一或多个较低表面32的较低平均标高34，但小于纹理化区域20的一或多个较高表面26的较高平均标高28。简言之，中间平均标高40位于较高平均标高28与较低平均标高34之间。
64.纹理化区域20的一或多个较高表面26的较高平均标高28比纹理化区域20的一或多个较低表面32的较低平均标高34大距离42。本公开可将距离42称为“沟槽深度”(不要与稍后讨论的“空气沟槽深度”混淆)。在实施方式中，距离42为220nm、230nm、240nm、250nm、260nm、270nm、280nm、290nm、300nm、310nm、320nm、330nm、340nm、350nm、360nm、或370nm或由这些值中的任何两个限定的任何范围(例如，250nm至350nm、270nm至330nm、220nm至370nm等)。
65.高折射率材料36的中间平均标高40比纹理化区域20的一或多个较低表面32的较低平均标高34大距离44。距离44可称为高折射率材料36在一或多个较低表面32上沉积的“高度”或“厚度”。在实施方式中，距离44为100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm或200nm或在由之些值中的任何两个限定的任何范围(例如，100nm至200nm、120nm至180nm等)内。
66.高折射率材料36的中间平均标高40比纹理化区域20的一或多个较高表面26的较高平均标高28小距离46。此距离46可能在本文中称为“空气沟槽深度”。在实施方式中，距离46为100nm、110nm、120nm、125nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、或190nm或在由这些值中的任何两个限定的任何范围(例如，120nm至190nm、125nm至190nm、130nm至180nm、100nm至190nm等)内。注意，图3a及图3b并未按比例绘制。
67.高折射率材料36占据平面50的区域48的一定百分比，该平面50(i)平行于基平面30且(ii)延伸穿过高折射率材料36。区域48由纹理化区域20界定。换言之，区域48没有侧向延伸超过纹理化区域20。高折射率材料36所占据的平面50的区域48的百分比在本文中可称为高折射率材料36的“填充分数”。在实施方式中，高折射率材料36的填充分数为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％、或49％或在由这些值中的
任何两个限定的任何范围(例如，44％至45％、22％至49％等等)内。百分之百(100％)减去高折射率材料36的填充分数是基材12或沉积于基材12上与高折射率材料36相比具有较低折射率的低折射率材料的填充分数。
68.据信，当高折射率材料的填充分数为22％至49％时，则镜面反射率及第一级衍射峰的强度被最小化。折射率比基材12或低折射率材料的折射率高的高折射率材料36反射性更强。因此，为了使反射时的相消干涉最大化，高折射率材料36应占反射周围光的主表面18处的纹理化区域20的小于一半。反射周围光的主表面18处的纹理化区域20的大于一半应是具有较低折射率以平衡反射性更强的高折射率材料36的基材12或低折射率材料。
69.在实施方式中，纹理化区域20包括表面特征52。在实施方式中，表面特征52自主表面18处的纹理化区域20的围绕部分54突起。此类表面特征52采用柱、脊及类似物的形式。在实施方式中，表面特征52安置于围绕部分54内(即，设置于围绕部分54中)。此类表面特征52采用自围绕部分54深入基材12或低折射率材料的厚度22中的盲孔、通道或台面的形式。在实施方式中，表面特征52中的一些安置于围绕部分54内，而表面特征52中的一些自围绕部分54突起。在实施方式中，围绕部分54邻接地围绕表面特征52。
70.表面特征52或围绕部分54中的任一者提供位于较高平均标高28处的一或多个较高表面26，而表面特征52及围绕部分54中的另一者提供位于较低平均标高34处的一或多个较低表面32。当表面特征52自围绕部分54突起(参见图3a)时，表面特征52提供位于较高平均标高28处的一或多个较高表面26。在此类情况下，围绕部分54提供位于较低平均标高34处的一或多个较低表面32。当表面特征52是安置于围绕部分54内(参见图3b)时，围绕部分54提供位于较高平均标高28处的一或多个较高表面26。在此类情况下，表面特征52提供位于较低平均标高34处的一或多个较低表面32。
71.高折射率材料36安置于提供位于较低平均标高34处的一或多个较低表面32的表面特征52或围绕部分64中的任意一者上。在表面特征52安置于围绕部分54内的实施方式中，高折射率材料36在表面特征52所提供的位于较低平均标高34处的一或多个较低表面32上，安置于表面特征52内。在表面特征52自围绕部分54突起的实施方式中，高折射率材料36在围绕部分54所提供的位于较低平均标高34处的一或多个较低表面32上，安置于表面特征52之间。在高折射率材料36是安置于围绕部分54上且围绕部分54是邻接的实施方式中，高折射率材料36可形成一个表面中间体38，该表面中间体38围绕且邻接穿过高折射率材料36朝向外部环境24突起的表面特征52。
72.在实施方式中，位于较高平均标高28处的一或多个较高表面26是平面的。在实施方式中，位于较低平均标高34处的一或多个较低表面32是平面的。在其他实施方式中，一或多个较低表面32是凸形或凹形的。在实施方式中，一或多个较低表面32中的一些是凹形的，而一或多个较低表面32中的另一些是凸形的。
73.提供位于较高平均标高28处的一或多个较高表面26及位于较低平均标高34处的一或多个较低表面32的纹理化区域20是引起反射的周围光受控散射的衍射结构。反射的周围光的散射降低了镜面反射率及图像清晰度。如将进一步展示的，所具有的折射率大于基材12或基材12上的低折射率材料的折射率的高折射率材料36改进了穿过纹理化区域20(诸如来自显示器16)的光透射，与仅利用纹理化区域20而不利用高折射率材料36的情况相比，这降低了透射雾度及像素功率偏差。
74.在实施方式中，表面特征52以随机分布配置。换言之，在这些实施方式中，表面特征52不是以图案配置的。然而，在其他实施方式中，表面特征52是以图案配置的，诸如六角形配置。在表面特征52以图案配置时，纹理化区域20在反射周围光时可产生莫尔条纹干涉图案。另外，不是以图案配置表面特征52可降低散射的周围光的波长相依性。因此，对于一些应用，避免以图案配置表面特征52可以是有益的。
75.参考图4，对随机性的一个量度是表面特征52的六角百分比程度。六角百分比是用于局部量化区域中物体的配置与形成六角点阵的接近程度的度量。区域中的每个物体具有中心点。对于区域中的每个中心点，该中心点处的六角百分比h根据下面的方程式，使用该中心点的六个最邻近的中心点相对于任意轴的角度来计算。
[0076][0077]
变量αk表示六个最近邻的中心点的角度。关于六角点阵，这些六个角度全部相差60度(π/3弧度)，因此这六个被加数的指数相差2π弧度，且求和中的六个复数全部相同。在该情况下，h＝1，完美的六角点阵。该区域内的每个中心点具有其唯一h值。该区域内的所有h值的均值表示配置与六角点阵的偏差。所有h值的均值离1愈远，配置就愈随机。
[0078]
每个表面特征52具有平行于基平面30的周长56。在实施方式中，每个表面52的周长56具有相同形状。例如，在实施方式中，例如图2所例示的这些实施方式，每个表面特征52的周界56是圆形的。在实施方式中，每个表面特征52的周界56是椭圆的。在实施方式中，每个表面特征52的周界56是六角形或多边形的。在实施方式中，表面特征52的周界56是二或更多个形状中的一个(例如，一些是椭圆形的，而一些是圆形的)。
[0079]
每个表面特征52的周长56具有最长尺寸58。若周界52是圆形的，则最长尺寸58是周界56的直径。若周界56是六角形的，则最长尺寸58是长轴(长对角线)。以此类推。在实施方式中，每个表面特征52的周界56的最长尺寸58为5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm、或200μm或在由这些值中的任何两个限定的任何范围(例如，5μm至200μm、20μm至100μm、80μm至120μm、30μm至70μm、25μm至75μm等)内。
[0080]
在实施方式中，最小中心到中心距离60将表面特征52分隔。例如，若最小中心到中心距离60为100μm，则一个表面特征52的中心可与另一个相邻表面特征52的中心分隔100μm或多于100μm，但不少于100μm。在实施方式中，最小中心到中心距离60为5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、或130μm或在由这些值中的任何两个限定的任何范围(例如，30μm至70μm、40μm至80μm、5μm至100μm、20μm至90μm、30μm至80μm等)内。
[0081]
所具有的折射率大于基材12或基材12上的低折射率材料的折射率的高折射率材料36降低了纹理化区域20产生的像素功率偏差，这允许最小中心到中心间距60大于原本在没有并入高折射率材料36的情况下可能的间距。另外，高折射率材料36的并入允许表面特征52具有比原本在没有高折射率材料36的情况下可行的更长的最长尺寸58。由于若干原因，这是有益的。第一，表面特征52的最长尺寸58愈长，制造表面特征52及因此制造纹理化区域20就愈容易。在并入高折射率材料36的情况下，可利用诸如喷墨印刷、丝网印刷或凹版胶印的低成本方法来制造纹理化区域20。第二，表面特征52的周界56的最长尺寸58愈长，纹
理化区域20产生的透射雾度愈小。然而，表面特征52的最长尺寸58存在实际限制，因为若最长尺寸58足够长，则表面特征52变得对人眼可见，这可能是不合需的。
[0082]
第三，当表面特征52的周界56的最长尺寸58足够长时，表面特征52在与镜面角度成窄的角度范围(包括接近0.3度)内散射更高强度的反射光。这导致纹理化区域20产生较高像素功率偏差。另外，这导致较少反射彩伪影，因为反射光在允许人眼在彩之间进行区分的足够宽的角度范围中不散射。例如，光的450nm波长部分及光的650nm波长部分的峰值散射角度之间的角间距可小于0.4度、小于0.3度或甚至小于0.2度。不同波长之间的较小的角间距是优选的，因为人眼难以分辨极小的角间距，因此，在波长之间的小的散射角间距的情况下，观察者可见的散射光的彩较少。
[0083]
在实施方式中，基材12包含玻璃或玻璃陶瓷。在实施方式中，基材12是多组分玻璃组成物，该多组分玻璃组成物具有约40mol％(摩尔％)至80mol％二氧化硅及作为余量的一或多种其他成分，例如，氧化铝、氧化钙、氧化钠、氧化硼等。在一些实施方案中，基材12的本体组成物选自下组：铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃及磷硅酸盐玻璃。在其他实施方案中，基材12的本体组成物选自下组：铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃及碱性铝硼硅酸盐玻璃。在另外的实施方案中，基材12是玻璃基基材，包括但不限于包含约90重量％或更大的玻璃组分以及陶瓷组分的玻璃陶瓷材料。在显示制品10的其他实施方案中，基材12可以是聚合物材料，具有适合于纹理化区域20的开发及保持的耐久性及机械特性。在其他实施方式中，基材12是或包含单晶结构，诸如蓝宝石。
[0084]
在实施方式中，基材12具有包含碱性铝硅酸盐玻璃的本体组成物，该碱性铝硅酸盐玻璃包含氧化铝、至少一种碱金属及在一些实施方式中大于50mol％的sio2、在其他实施方式中至少58mol％的sio2、且在再一些实施方式中至少60mol％的sio2，其中比率(al2o3(mol％)+b2o3(mol％))/∑碱金属改性剂(mol％)＞1，其中改性剂是碱金属氧化物。在具体的实施方式中，此玻璃包含以下、基本上由以下组成或由以下组成：约58mol％至约72mol％的sio2；约9mol％至约17mol％的al2o3；约2mol％至约12mol％的b2o3；约8mol％至约16mol％的na2o；及0mol％至约4mol％的k2o，其中比率(al2o3(mol％)+b2o3(mol％))/∑碱金属改性剂(mol％)＞1，其中该改性剂是碱金属氧化物。
[0085]
在实施方式中，基材12具有包含碱性铝硅酸盐玻璃的本体组成物，该碱性铝硅酸盐玻璃包含以下、基本上由以下组成或由以下组成：约61mol％至约75mol％的sio2；约7mol％至约15mol％的al2o3；0mol％至约12mol％的b2o3；约9mol％至约21mol％的na2o；0mol％至约4mol％的k2o；0mol％至约7mol％的mgo；及0mol％至约3mol％的cao。
[0086]
在实施方式中，基材12具有包含碱性铝硅酸盐玻璃的本体组成物，该碱性铝硅酸盐玻璃包含以下、基本上由以下组成或由以下组成：约60mol％至约70mol％的sio2；约6mol％至约14mol％的al2o3；0mol％至约15mol％的b2o3；0mol％至约15mol％的li2o；0mol％至约20mol％的na2o；0mol％至约10mol％的k2o；0mol％至约8mol％的mgo；0mol％至约10mol％的cao；0mol％至约5mol％的zro2；0mol％至约1mol％的sno2；0mol％至约1mol％的ceo2；小于约50ppm as2o3；及小于约50ppm sb2o3；其中12mol％≦li2o+na2o+k2o≦20mol％且0mol％≦mgo+ca≦10mol％。
[0087]
在实施方式中，基材12具有包含碱性铝硅酸盐玻璃的本体组成物，该碱性铝硅酸盐玻璃包含以下、基本上由以下组成或由以下组成：约64mol％至约68mol％的sio2；约
12mol％至约16mol％的na2o；约8mol％至约12mol％的al2o3；0mol％至约3mol％的b2o3；2mol％至约5mol％的k2o；4mol％至约6mol％的mgo；及0mol％至约5mol％的cao，其中：66mol％≦sio2+b2o3+cao≦69mol％；na2o+k2o+b2o3+mgo+cao+sro＞10mol％；5mol％≦mgo+cao+sro≦8mol％；(na2o+b2o3)—al2o3≦2mol％；2mol％≦na2o—al2o3≦6mol％；且4mol％≦(na2o+k2o)—al2o3≦10mol％。
[0088]
在实施方式中，基材12具有包含sio2、al2o3、p2o5及至少一种碱金属氧化物(r2o)的本体组成物，其中0.75＞[(p2o5(mol％)+r2o(mol％))/m2o3(mol％)]≦1.2，其中m2o3＝al2o3+b2o3。在实施方式中，[(p2o5(mol％)+r2o(mol％))/m2o3(mol％)]＝1，在实施方式中，玻璃不包含b2o3，且m2o3＝al2o3。在实施方式中，基材12包含：约40mol％至约70mol％的sio2；0mol％至约28mol％的b2o3；约0mol％至约28mol％的al2o3；约1mol％至约14mol％的p2o5；及约12mol％至约16mol％的r2o。在一些实施方式中，玻璃基材包含：约40mol％至约64mol％的sio2；0mol％至约8mol％的b2o3；约16mol％至约28mol％的al2o3；约2mol％至约12mol％的p2o5；及约12mol％至约16mol％的r2o。基材12可进一步包含至少一种碱土金属氧化物，诸如但不限于mgo或cao。
[0089]
在一些实施方式中，基材12具有基本上不含锂的本体组成物；即，玻璃包含小于1mol％的li2o，在另一些实施方式中包含小于0.1mol％的li2o，在另一些实施方式中包含0.01mol％li2o，在另一些实施方式中0mol％的li2o。在一些实施方式中，此类玻璃不含砷、锑及钡中的至少一者；即，玻璃包含小于1mol％的as2o3、sb2o3及/或bao，在另一些实施方式中包含小于0.1mol％的as2o3、sb2o3及/或bao，在另一些实施方式中包含0mol％的as2o3、sb2o3及/或bao。
[0090]
在实施方式中，基材12具有包含玻璃组成物、基本上由玻璃组成物组成或由玻璃组成物组成的本体组成物，该玻璃组成物例如玻璃、玻璃、玻璃2、玻璃3、玻璃4或玻璃5。
[0091]
在实施方式中，基材12具有藉由本领域已知的化学手段或热手段强化的可离子交换的玻璃组成物。在实施方式中，基材12藉由离子交换化学强化。在该过程中，基材12的主表面18处或附近的金属离子被交换成与基材12中的金属离子具有相同价的较大金属离子。交换通常藉由使基材12与离子交换介质(诸如例如含有较大金属离子的熔盐浴)接触来进行。金属离子通常是单价金属离子，诸如例如碱金属离子。在一个非限制性实例中，藉由离子交换化学强化含有钠离子的基材12是藉由将基材12浸入包含熔融钾盐(例如硝酸钾(kno3)等)的离子交换浴中来完成。在一个具体的实施方式中，基材12的与主表面18邻接的表面层中的离子以及较大离子是单价碱金属阳离子，例如li
+
(当存在于玻璃中时)、na
+
、k
+
、rb
+
及cs
+
。替代地，基材12的表面层中的单价阳离子可用碱金属阳离子之外的单价阳离子诸如ag
+
或类似者替换。
[0092]
在此类实施方式中，在离子交换过程中用较大金属离子替换小金属离子在基材12中创建了自主表面18延伸至一定深度(称为“层深度”)的处于压缩应力下的压缩应力区域。基材12的此压缩应力被基材12内部中的拉伸应力(亦称为“中心张力”)平衡。在一些实施方式中，当藉由离子交换强化时，本文所描述的基材12的主表面18具有至少350mpa的压缩应
力，且处于压缩应力下的区域延伸至在主表面18下方深入厚度22中的至少15μm的深度，即，层深度。
[0093]
离子交换过程通常藉由将基材12浸入含有待与玻璃中的较小离子交换的较大离子的熔盐浴中来进行。本领域技术人员应了解，离子交换过程的参数通常由玻璃的组成及所期望的层深度及作为强化操作的结果的玻璃的压缩应力决定，该参数包括但不限于浴组成及温度、浸入时间、玻璃在盐浴(或多个浴)中的浸入次数、多种盐浴的使用、诸如退火、洗涤的附加步骤等。举例而言，含碱金属玻璃的离子交换可藉由浸入至少一个含有盐的熔融浴中来达成，该盐诸如但不限于较大碱金属离子的硝酸盐、硫酸盐及氯化物。熔融盐浴的温度通常在自约380℃至多达约450℃的范围内，而浸入时间的范围为自约15分钟至多达约16小时。然而，亦可使用不同于上述这些温度及浸入时间的温度及浸入时间。此类离子交换处理与具有碱性铝硅酸盐玻璃组成物的基材12一起采用时产生了压缩应力区域，该压缩应力区域具有范围自约10μm至多达至少50μm的深度(层深度)与范围自约200mpa至多达约800mpa的压缩应力及小于约100mpa的中心张力。
[0094]
蚀刻过程可用来创建基材12的纹理化区域20，由于该蚀刻制程可自基材12去除原本将在离子交换过程期间被较大碱金属离子替换的碱金属离子，因此优选在纹理化区域20形成及开发之后，在显示制品10中形成压缩应力区域。
[0095]
在实施方式中，纹理化区域20展现出像素功率偏差(“ppd”)。用于获得ppd值的测量系统及图像处理计算的细节描述于名称为“apparatus and method for determining sparkle”(用于确定闪烁的设备和方法)的美国专利第9,411,180号中，且该专利的与ppd测量相关的突出部分以引用方式整体并入本文中。此外，除非另外指出，否则采用sms-1000系统(display-messtechnik&systeme公司)来产生及评估本公开的ppd测量值。ppd测量系统包括：包含多个像素的像素化源(例如，lenovo(联想)z50 140ppi笔记本电脑)，其中该多个像素中的每一个具有参考索引i及j；及沿着源自像素化源的光路光学安置的成像系统。该成像系统包括：沿着光路安置且具有像素化敏感区的成像装置，该像素化敏感区包含第二多个像素，其中该第二多个像素中的每一个用索引m及n参考；及安置于像素化源与成像装置之间的光路上的膜片，其中该膜片针对源自像素化源的图像具有可调收集角。图像处理计算包括：获取透明样品的像素化图像，该像素化图像包含多个像素；确定像素化图像中相邻像素之间的边界；在边界内进行积分以获得像素化图像中每个源像素的积分能量；及计算每个源像素的积分能量的标准偏差，其中该标准偏差是每像素散的功率。如本文所用，所有ppd值、属性及极限是利用测试装置进行计算及评估，该测试装置采用像素密度为每英寸像素(ppi)是140的显示装置。在实施方式中，显示制品10所展现的ppd为1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％、2.1％或在由这些值中的任何两个限定的任何范围(例如，1.2％至2.1％等)内。在实施方式中，纹理化区域20所展现的ppd小于4％、小于3％、小于2.5％、小于2.1％、小于2.0％、小于1.75％或甚至小于1.5％。
[0096]
本公开的纹理化区域20产生此种低像素功率偏差意味着显示制品10的显示器16可具有高于正常的分辨率。如前述段落所提及，像素功率偏差值是利用具有140像素/英寸(“ppi”)分辨率的行业标准显示器来确定。本公开的纹理化区域20可传输具有低像素功率偏差的这种分辨率。因此，显示器16的分辨率可增加。在实施方式中，显示制品10的显示器16具有大于140ppi的分辨率，诸如在140ppi至300ppi范围内的分辨率。
[0097]
在实施方式中，纹理化区域20展现出图像清晰度(“doi”)。如本文所用，“doi”等于100*(r
s-r
0.3
°
)/rs，其中rs是自引导到纹理化区域20上的入射光(在与法线成20
°
下)测量的镜面反射率通量，且r
0.3
是自0.3
°
下的相同入射光根据镜面反射率通量rs测量的反射率通量。除非另外指出，否则本公开所报告的doi值及测量值是根据名称为“standard test method for instrumental measurement of distinctness-of-image(doi)gloss of coated surfaces using arhopoint iq gloss haze&doi meter”[用rhopoint(罗伯特)iq光泽度雾度&doi计对涂覆表面进行图像清晰度(doi)光泽度的仪器测量的标准测试方法][罗伯特仪器有限公司(rhopoint instruments ltd.)]的astm d5767-18来获得。另外，doi测量值是在基材12的背表面(与主表面18相对的一侧)耦合至吸收体以去除离开背表面的反射时进行的。因此，doi值在这里是“耦合”或“第一表面”值。在实施方式中，纹理化区域20所展现的图像清晰度(“doi”)为25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、或85％或在由这些值中的任何两个限定的任何范围(例如，25％至85％等)内。在实施方式中，纹理化区域20所展现的图像清晰度小于90％、小于80％、小于70％、小于60％、小于50％、小于40％、小于35％或甚至小于30％。
[0098]
在实施方式中，纹理化区域20展现出透射雾度。本文中所用的术语“透射雾度”是指根据标题为“sandard test method for haze and luminous transmittance of transparent plastics”(透明塑料的雾度和光透射率的标准测试方法)的astm d1003，在约
±
2.5
°
的角锥以外散射的透射光的百分数，所述文献的全部内容通过引用纳入本文。在实例中，透射雾度是使用byk gardner(毕克公司)的haze-gard plus仪器来测量，且入射光是在垂直入射(零度)下并使用积分球检测器系统来测量。注意，尽管astm d1003的标题是指塑胶，但该标准亦适用于包含玻璃材料的基材。对于光学平滑表面，透射雾度通常接近于零。在实施方式中，纹理化区域20所展现的透射雾度为1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、或2.5％或在由这些值中的任何两个限定的任何范围(例如，1.5％至2.5％等)内。在实施方式中，纹理化区域20所展现的透射雾度小于20％、小于10％、小于5％、小于3％、小于2.5％或甚至小于2.0％。
[0099]
在实施方式中，纹理化区域20所展现的镜面反射率为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％或在由这些值中的任何两个限定的任何范围(例如，0.5％至1.75％等)内。镜面反射率在本文中是使用“rhopoint(罗伯特)iq光泽度雾度&doi计”(罗伯特仪器有限公司)在20度反射入射角下且在基材12的背表面耦合至吸收体以去除背表面反射时确定的。此仪器报告的值是以光泽度单位(gloss unit，gu)为单位，针对在20度入射角下具有4.91％已知主表面反射率值和1.567折射率的黑玻璃对照样品归一化为100gu的值。因此，这里所提及的镜面反射率值表示根据方程式藉由将仪器产生的值乘以0.0491来将仪器产生的值转换为绝对第一表面镜面反射率(百分比)。
[0100]
在实施方式中，纹理化区域20在自约400nm至约800nm范围内的光波长区间内所展现的透射率为85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、或95％或在由这些值中的任何两个限定的任何范围(例如，85％至95％、90％至92％等)内。如本文所用，术语“透射率”定义为在给定波长范围内透射穿过基材12并离开纹理化区域20的入射光功率的百分比。在实例中，透射率是使用byk gardner公司的haze-gard plus仪器，使用在垂直
入射(0度)下的入射光及积分球检测器系统来测量。所报告的透射率是所有输出角度的总透射率。
[0101]
在实施方式中，纹理化区域20同时展现出：(i)在1.2％至2.1％范围内的像素功率偏差，(ii)在1.5％至2.5％范围内的透射雾度，(iii)0.5％至1.75％的镜面反射率，及(iv)25％至85％的图像清晰度。
[0102]
现在参考图5，本文中描述了形成纹理化区域20的方法100。在步骤102处，方法100包括：根据每个表面特征52的预定位置，在基材12的主表面18处形成自围绕部分突起或安置于围绕部分内的表面特征52。在步骤104处，方法100进一步包括：在提供位于较低平均标高34处的一或多个较低表面32的表面特征52或围绕部分54上沉积高折射率材料36。将在下面进一步讨论步骤102及104。
[0103]
在实施方式中，在步骤106处，方法100进一步包括：利用间距分布算法来确定每个表面特征52的位置。结果是以上所提及的每个表面特征52的预定位置。此步骤106在将表面特征52形成至基材12中的步骤102之前执行。示例性间距分布算法包括泊松(poisson)盘取样、最大-最小间距及硬球分布。间距分布算法根据分隔每个物体108的最小中心到中心距离112将物体108(表示表面特征52，或者可自其推导出表面特征52的放置)放置在可匹配表面特征52所要的最小中心到中心距离60的区域110上。
[0104]
泊松盘取样将第一物体108(圆形，具有匹配表面特征52所要的最长尺寸58的直径)插入区域48中。然后算法将第二物体108插入区域48内，将中心放置在区域48内的随机点处。若第二物体108的放置满足距第一物体108的最小中心到中心距离112，则第二物体108保留在区域48中。算法然后重复此过程，直至不再有此类物体180可放置在满足最小中心到中心距离112的区域110内为止。结果是物体108的随机分布但特定的放置。
[0105]
最大-最小间距演算法之所以如此命名是因为它试图将点分布的最小最近邻中心到中心距离112(即，在这里区域的物体是点)最大化。因为最大-最小间距算法迭代地进行，将每个物体108移动至离任何近邻物更远的另一个地方，所以该算法通常不能达成完美的六角点阵。该算法产生具有相对高的平均六角百分比程度、通常超过90％的随机分布。
[0106]
硬球分布算法是在有限温度下执行的分子动力学模拟。特定而言，它是lammps分子动力学模拟器(https://www.lammps.org/，最后访问是在2021年6月26日)。结果是物体108在区域110中随机但特定的放置，不同于六角点阵。然而，同样地，与由泊松盘算法产生的相比，六角百分比程度更高。
[0107]
在任何情况下，物体108在区域110中的位置因此变成随后形成至基材12中的每个表面特征52的预定位置，或自物体108在区域110中的位置推导出的每个表面特征52的预定位置。
[0108]
在实施方式中，在步骤114处，方法100进一步包括：将蚀刻掩模116安置于基材12的主表面18上。形成表面特征52的后续步骤102包括在蚀刻掩模116安置于基材12的主表面18上时用蚀刻剂118接触基材12。
[0109]
在实施方式中，蚀刻掩模116在基材12上形成为间距分布算法将物体108放置在上面的区域110的迭加正片或迭加负片。换言之，在实施方式中，蚀刻掩模116经形成为匹配物体108在基材12的主表面18上的放置，在此种情况下，蚀刻掩模116防止后续蚀刻待根据表面特征52的预定位置形成表面特征52的位置。在此类情况下，由蚀刻步骤102产生的表面特
征52自围绕部分54突起。在其他实施方式(诸如图4所例示)中，蚀刻掩模116形成为物体108放置在区域110上的负片，从而防止蚀刻围绕部分54待存在的位置且仅允许蚀刻表面特征52待存在的位置(即，物体放置在区域中的位置)。
[0110]
在实施方式中，蚀刻剂118包括及硝酸中的一或多者。在实施方式中，蚀刻剂118包括及硝酸二者。可在蚀刻掩模116位于基材12上时将蚀刻剂118喷洒至基材12上。具有蚀刻掩模116的基材12可浸渍于含有蚀刻剂118的容器120中。在实施方式中，蚀刻剂118接触基材12所持续的时间段为10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、或60秒、或在由这些值中的任何两个限定的任何范围(例如，10秒至60秒等)内。在该时间段结束之后，在去离子水中冲洗基材12并进行干燥。蚀刻剂118接触基材12的时间段愈长，蚀刻剂118蚀刻到基材12中愈深，且因此基材12的位于较高平均标高28处的一或多个较高表面26与基材12的位于较低平均标高34处的一或多个较低表面32之间的距离42愈大。
[0111]
如所提及，在步骤104处，方法100包括：将高折射率材料36沉积于表面特征52或围绕部分54上。在实施方式中，在步骤102期间形成表面特征52之后，在蚀刻掩模116仍安置于基材12上时沉积高折射率材料36。在沉积高折射率材料36的同时将蚀刻掩模116保持在基材12上有助于确保仅在需要的位置沉积高折射率材料36，诸如仅沉积于基材12的位于较低平均标高34处的一或多个较低表面32上，无论这些较低表面32是由表面特征52还是由围绕部分54提供，而不是沉积至位于较高平均标高28处的一或多个较高表面26上。可利用诸如真空沉积技术之类的各种沉积方法，例如化学气相沉积(例如，等离子体增强化学气相沉积、低压化学气相沉积、常压化学气相沉积、等离子体增强常压化学气相沉积)、物理气相沉积(例如，反应性溅射或非反应性溅射、或激光烧蚀)、热蒸发或电子束蒸发及/或原子层沉积来沉积高折射率材料36。在实施方式中，使用反应性溅射来沉积高折射率材料36。
[0112]
在实施方式中，在步骤122处，方法100进一步包括：在步骤104处已沉积高折射率材料36之后去除蚀刻掩模116。视蚀刻掩模116的组成物而定，有机溶剂，例如丙酮或异丙醇可自基材12去除蚀刻掩模116。
[0113]
在变化形式中，在步骤114之前，在基材12的主表面18上沉积低折射率材料的膜。然后在基材12上在低折射率材料的上方安置蚀刻掩模116。然后在步骤102处，藉由在蚀刻掩模116安置于低折射率材料上时用蚀刻剂118接触低折射率材料来形成表面特征52。方法100的其余部分然后如上所解释地进行。
[0114]
实施例
[0115]
比较例1a—对于实施例1，利用商品软件包gsolver(grating solver开发公司，美国犹他州萨拉托加斯普林斯市)将本公开的纹理化区域的实施方式建模为衍射光栅。将基材建模为具有围绕部分，该围绕部分提供位于较高平均标高处的表面，然后将线性通道(作为表面特征)安置于围绕部分内，该线性通道提供位于低于较高平均标高的较低平均标高处的表面。线性通道具有20μm的中心到中心间距(光栅周期)。模型假定周围光具有550nm的单波长。假定基材是具有1.518折射率的玻璃。将具有1.892较高折射率的高折射率材料，具体是sio
x
ny添加于位于较低平均标高处的线性通道的表面上以获得50％的填充分数。因此，高折射率材料提供全部位于中间平均标高处的表面，该中间平均标高介于基材的较高平均标高与较低平均标高之间。将空气沟槽深度(基材的较高平均标高、沉积于线性通道内的高折射率材料的中间平均标高之间的距离)设置为220nm。然后将该沟槽深度(基材的较高平
均标高与较低平均标高之间的距离)自约220nm变化至超过700nm，且相应地调整沉积于通道内的高折射率材料的高度以保持220nm空气沟槽深度。模型然后根据沟槽深度(及因此还根据经添加以保持220nm空气沟槽深度的高折射率材料的高度)的变化，计算第0至第5衍射级的透射穿过建模的纹理化区域的光的衍射效率(图6a)及自建模的纹理化区域反射的光的衍射效率(图6b)二者。在图6a及图6b处分别再现了透射光及反射光的建模结果。
[0116]
图6a处再现的建模结果表明，为了将穿过基材离开纹理化区域的透射率最大化，基材的沟槽深度应为520nm(0.52μm)。因此，向线性通道添加的sio
x
ny高折射率材料的高度应为300nm以保持220nm空气沟槽深度。不幸的是，如图6b处再现的建模结果所表明，基材的520nm沟槽深度不能完全降低镜面反射率(第0级是镜面反射率)。
[0117]
实施例1b—实施例1b是与比较例1a相似的建模实施例。然而，实施例1b没有像比较例1a那样固定空气沟槽深度并改变基材的沟槽深度。而是，实施例1b将基材的空气沟槽深度与sio
x
ny高折射率材料的高度与空气沟槽深度的深度比率固定为3/1.6/1.4。模型确定透射光(图7a)和反射光(图7b)的根据基材的改变的沟槽深度变化的衍射效率。实施例1b的模型参数在其他方面与比较例1a相同，包括sio
x
ny高折射率材料的50％填充分数。
[0118]
图7a处的图表显示，不管基材的沟槽深度如何，穿过基材离开纹理化区域的第0级(镜面，不是衍射)透射率都保持为高。衍射透射率(第1级及更高)极接近于零。这是因为上述比率3/1.6/1.4接近于透明漫射器的理想比率。图7b处的图表显示，随着基材的沟槽深度变化，镜面反射率(第0级)及散射反射率(第1级及更高)变化明显。当基材的沟槽深度为约0.10μm及0.50μm时，镜面反射率达到峰值，从而使得基材的这些沟槽深度不是优选的。然而，当基材的沟槽深度介于0.22μm与0.37μm之间时，镜面反射率最小化。第1级的衍射反射率另外在约0.30μm处最小化。使用以上所提及的比率，当基材的沟槽深度介于0.22μm与0.37μm之间时，则sio
x
ny高折射率材料的高度为0.12μm至0.20μm且空气沟槽深度为0.10μm至0.20μm。使用该模型的一个示例性目标是0.32μm的基材的沟槽深度、0.17μm的安置于表面特征内的sio
x
ny高折射率材料的高度及0.15μm的空气沟槽深度。此模型进一步说明，藉由适当的设计，与非纹理化平坦玻璃相比，本文所揭示的纹理化区域可将镜面反射率抑制5倍或甚至10倍或更多。
[0119]
现在参考图7c及图7d，模型然后确定根据sio
x
ny高折射率材料的不同填充分数(100％减去低折射率基材的填充分数)而变化的透射的衍射效率(图7c)及反射的衍射效率(图7d)二者。模型假定基材的沟槽深度为0.32μm，安置于表面特征内的sio
x
ny高折射率材料的高度为0.17μm及空气沟槽深度为0.15μm。对于该模型，仍假设20μm的中心到中心距离及550nm的波长。图7c的图表表明，根据模型，对于所有考虑的填充分数，镜面透射率高且透射散射低。这是因为基材的沟槽深度，安置于表面特征内的sio
x
ny高折射率材料的高度以及空气沟槽深度已经按照透明漫射器标准优化。图7d的图表表明，根据模型，52％至62％的基材(低折射率)的填充分数范围将镜面反射(第0级)最小化。这对应于38％至48％的sio
x
ny高折射率材料的填充分数范围。在一些应用中，优化设计可以不会仅以抑制镜面反射(第0级)为目标，而是可以寻求将镜面反射率的强度最小化，同时亦将一或多个较高反射衍射级(第1级、第2级等)的强度最小化。在需要将所有反射衍射级的强度最小化的应用中，低折射率基材或低折射率材料的填充分数可高达75％或者可为自约55％至约78％。这对应于25％或自约22％至约45％的高折射率材料(例如sio
x
ny)的填充分数。
[0120]
现在参考图7e及图7f，模型确定反射率(图7e)及透射率(图7f)根据入射光角度而变化的情况，以获得以下建模最佳参数：sio
x
ny高折射率材料的45％的填充分数，0.32μm的基材的沟槽深度，0.17μm的sio
x
ny高折射率材料高度及0.15μm的空气沟槽深度。如图7e的图表所表明，此种纹理化区域经建模以对自0度至约40度的所有光入射角产生小于1％的镜面反射率(第一表面)。如图7f的图表所表明，此种纹理化区域经建模以对自0度至约40度的所有光入射角透射超过90％的入射光。
[0121]
实施例2a至2g—对于实施例2a至2g，利用硬球间距分布算法(lammps)来确定待放置至基材的主表面18上的每个表面特征的位置。硬球间距分布算法以填充指定的区域使得所放置的物体(圆形物)占据区域的50％为目标。这将转化为沉积于基材上的高折射率材料具有目标为50％的填充分数。圆形物具有50μm直径及60μm的最小中心到中心间距。更具体而言，使用软件，最初将表示物体(及因此表示所要的表面特征)的“分子”气体放置于二维六角点阵上以将填充分数固定于50％。然后将气体加热并使其在二维中随机化。分子被赋予推斥硬球势以保持60μm的最小中心到中心间距。如图2的图表所阐述的那样放置区域内的所得物体。所得物体具有0.49平均六角百分比，这指示与六角点阵有大的偏差及因此高度随机化但特定的放置。图8再现的图表是直方图，展示出放置于区域内的全体物体的填充分数根据离最近邻物体的实际中心到中心间距而变化的情况。
[0122]
然后在玻璃基材的七个样品上形成蚀刻掩模，根据硬球间距分布算法迭加物体的放置。每个样品的蚀刻掩模被构造成允许在硬球间距分布算法将物体定位于区域内的位置处蚀刻到基材中，但拒绝在物体所在位置之外蚀刻到基材中。然后用蚀刻剂接触具有蚀刻掩模的所有七个样品的基材。每个样品与蚀刻剂接触持续不同时间段，从而允许产生提供不同沟槽深度的表面特征。蚀刻剂形成安置于围绕部分内的表面特征，其中该表面特征定位于算法将物体放置于区域内所在的整个纹理化区域中。然后留出两个样品作为实施例2f及2g以作为比较例。
[0123]
在蚀刻之后，将蚀刻掩模保持于剩余的实施例2a-2e的样品的基材上。将与基材(～1.51)相比具有更高折射率(～2.1)的高折射率材料，具体是aln，沉积至表面特征中的每一个的表面上。一些样品的沉积时间有所不同，导致所沉积的高折射率材料的高度不同。然后自样品中的每一个的基材去除蚀刻掩模。由于制造过程步骤以及沉积期间的少量影蔽，高折射率材料aln的填充分数在40％至49％的范围内。
[0124]
然后对表示实施例2a至2g的所有样品进行各种光学测量。具体而言，测量像素功率偏差(“ppd”)、透射率(“trans.”)、透射雾度(“haze”)、图像清晰度(“doi”)及镜面反射率(“spec.ref.”)。每个样品的结果以及沉积于每个表面特征内的aln高折射率材料的高度和空气沟槽深度阐述于下表1中。实施例2f及2g的“空气沟槽深度”的数字意指位于表面特征处的基材与位于围绕部分处的基材之间的标高差，这是因为实施例2f及2g是比较例且没有将aln高折射率材料沉积至表面特征中。图2处再现的光学轮廓仪扫描属是将aln高折射率材料沉积于表面特征内之后的实施例2c。
[0125][0126]
对表1所阐述的数据的分析显示，与实施例2f及2g二者相比，在实施例2a至2e的表面特征中并入高折射率材料造成像素功率偏差大大降低，而不会以在很大程度上不利地影响其他测量的光学特性。实施例2b及2c特别说明了测量的光学特性的有益组合——具体而言，小于1.5的像素功率偏差、大于92％的透射率、低于2％的透射雾度、小于50％的图像清晰度及低于0.85％的镜面反射率。使用其他方法很难或不可能达成这些值的组合，尤其是在表面特征具有约50μm最长尺寸的情况下，这样的表面特征比表面特征具有较小最长尺寸的情况更容易制造。
[0127]
实施例3a至3d—对于实施例3a至3d，利用实施泊松盘取样之间距分布算法来确定待放置至基材的主表面上的每个表面特征的位置。该算法以填充指定的区域使得所放置的物体(圆形物)占据区域的36％为目标。这将转化为沉积于表面特征内的高折射率材料具有目标为36％的填充分数。圆形物具有50μm直径及60μm的最小中心到中心间距。算法放置在区域内的圆形具有0.41的六角百分比h，该六角百分比较低且被认为是高度随机化的。图9处再现的图表是直方图，展示出放置于区域内的全体物体的填充分数根据离最近邻的物体的实际中心到中心间距而变化的情况。
[0128]
然后在玻璃基材的四个样品上形成蚀刻掩模，根据硬球间距分布算法迭加物体的放置。每个样品的蚀刻掩模被构造成允许在硬球间距分布算法将物体定位于区域内的位置处蚀刻到基材中，但拒绝在物体所在位置之外蚀刻到基材中。然后用蚀刻剂接触具有蚀刻掩模的所有四个样品的基材。蚀刻剂形成安置于围绕部分内的表面特征，其中该表面特征定位于算法将物体放置于区域内所在的整个纹理化区域中。然后留出两个样品作为实施例3c及3d以作为比较例。
[0129]
在蚀刻之后，将蚀刻掩模保持在剩余的实施例3a至3b的样品的基材上。藉由反应性溅射将与基材(～1.51)相比具有更高折射率(～2.1)的高折射率材料，具体是aln，沉积于表面特征中的每一个内。然后自每个样品的基材去除蚀刻掩模。由于制造过程步骤以及沉积期间的少量影蔽，aln高折射率材料的填充分数在30％至35％的范围内。
[0130]
然后对表示实施例3a至3d的所有样品进行各种光学测量。具体而言，测量像素功率偏差(“ppd”)、透射率(“trans.”)、透射雾度(“haze”)、图像清晰度(“doi”)及镜面反射率(“spec.ref.”)。每个样品的结果以及沉积于每个表面特征内的aln高折射率材料的高度及
空气沟槽深度阐述于下表2中。实施例3c及3d的“空气沟槽深度”的数字意指表面特征相对于围绕部分的深度(因为没有添加aln)。
[0131][0132][0133]
对表2所阐述的数据的分析显示，与实施例3c及3d二者相比，在实施例3a至3b的表面特征中并入高折射率材料造成像素功率偏差大大降低，而不会在很大程度上不利地影响其他测量光学特性。实施例3a及3b的小于85％的图像清晰度值表明镜面反射受到抑制。

技术特征：

1.一种用于显示制品的基材，所述基材包含：主表面；及位于主表面的至少一部分上的纹理化区域，所述纹理化区域包含：位于较高平均标高处的一或多个较高表面，所述较高平均标高平行于基平面，所述基平面安置于纹理化区域下方且延伸穿过基材；位于较低平均标高处的一或多个较低表面，所述较低平均标高平行于基平面，所述较低平均标高小于所述较高平均标高；及高折射率材料，所述高折射率材料安置于位于较低平均标高处的一或多个较低表面的每一者上，所述高折射率材料形成位于中间平均标高处的一或多个中间表面，所述中间平均标高平行于基平面，所述中间平均标高大于所述较低平均标高但小于所述较高平均标高，所述高折射率材料包含折射率，所述折射率大于提供所述一或多个较高表面的基材或低折射率材料的折射率。2.如权利要求1所述的基材，其中高折射率材料的中间平均标高比所述一或多个较高表面的较高平均标高小100nm至190nm的距离；所述一或多个较低表面的较低平均标高比所述一或多个较高表面的较高平均标高小220nm至370nm的距离；且所述高折射率材料的中间平均标高比所述一或多个较低表面的较低平均标高大100nm至200nm的距离。3.根据权利要求1-2中任一项所述的基材，其中基材或低折射率材料的折射率在1.4至1.6的范围内；且高折射率材料的折射率在1.6至2.3的范围内。4.根据权利要求1-3中任一项所述的基材，其中高折射率材料占据一平面的区域的22％至49％，所述平面(i)平行于基平面且(ii)延伸穿过所述高折射率材料，所述区域由所述纹理化区域界定。5.根据权利要求1-4中任一项所述的基材，其中所述基材包含玻璃基材或玻璃陶瓷基材。6.一种用于显示制品的基材，所述基材包含：主表面；及位于所述主表面的至少一部分上的纹理化区域，所述纹理化区域包含：位于较高平均标高处的一或多个较高表面，所述较高平均标高平行于基平面，所述基平面安置于所述纹理化区域下方且延伸穿过所述基材；位于较低平均标高处的一或多个较低表面，所述较低平均标高平行于所述基平面，所述较低平均标高小于所述较高平均标高；表面特征，所述表面特征从位于主表面处的围绕部分突起或安置于所述围绕部分内，其中(i)所述表面特征提供下述中的任一种：所述一或多个较高表面或者所述一或多个较低表面，(ii)所述围绕部分提供所述一或多个较高表面或者所述一或多个较低表面中的另一者，以表面特征不提供的为准；及高折射率材料，其安置于位于较低平均标高处的一或多个较低表面上，所述高折射率
材料包含(i)折射率，所述折射率大于提供所述一或多个较高表面的基材或低折射率材料的折射率，及(ii)位于中间平均标高处的一或多个中间表面，所述中间平均标高平行于所述基平面，所述中间平均标高在所述较高平均标高与所述较低平均标高之间。7.根据权利要求6所述的基材，其中所述表面特征安置于所述围绕部分内；且所述高折射率材料安置于每个表面特征内，位于由在较低平均标高处的表面特征提供的所述一或多个较低表面上。8.根据权利要求6-7中任一项所述的基材，其中所述高折射率材料的中间平均标高比所述一或多个较高表面的较高平均标高小120nm至190nm的距离。9.根据权利要求6-8中任一项所述的基材，其中所述较低平均标高比所述较高平均标高小220nm至370nm的距离。10.根据权利要求6-9中任一项所述的基材，其中所述高折射率材料的中间平均标高比所述一或多个较低表面的较低平均标高大100nm至200nm的距离。11.根据权利要求6-10中任一项所述的基材，其中基材或低折射率材料的折射率在1.4至1.6的范围内。12.根据权利要求6-11中任一项所述的基材，其中高折射率材料的折射率在1.6至2.3的范围内。13.根据权利要求6-12中任一项所述的基材，其中每个表面特征具有平行于所述基平面的周界；且每个表面特征的周界是圆形或椭圆的。14.根据权利要求6-12中任一项所述的基材，其中每个表面特征具有平行于所述基平面的周界；且每个表面特征的周界具有在5μm至200μm的范围内的最长尺寸。15.根据权利要求6-14中任一项所述的基材，其中所述表面特征的配置不重复而是反映随机分布。16.根据权利要求6-14中任一项所述的基材，其中所述表面特征以随机分布配置，并且最小中心到中心距离分离所述表面特征中的每一者。17.根据权利要求6-16中任一项所述的基材，其中所述高折射率材料包含aln
x
、sio
x
n
y
或sin
x
。18.根据权利要求6-17中任一项所述的基材，其中所述高折射率材料占据一平面的区域的22％至49％，所述平面(i)平行于所述基平面且(ii)延伸穿过所述高折射率材料，所述区域由所述纹理化区域界定。19.根据权利要求6-18中任一项所述的基材，其中所述基材包含玻璃基材或玻璃陶瓷基材。20.根据权利要求6-19中任一项所述的基材，其中所述纹理化区域展现出在1.2％至2.1％的范围内的像素功率偏差；
所述纹理化区域展现出在1.5％至2.5％的范围内的透射雾度；所述纹理化区域展现出0.5％至1.75％的镜面反射率；且所述纹理化区域展现出25％至85％的图像清晰度。21.一种形成用于显示制品的基材的纹理化区域的方法，所述方法包含：根据每个表面特征的预定位置形成自位于基材的主表面处的围绕部分突起或安置于所述围绕部分内的表面特征，从而形成纹理化区域，其中(i)所述纹理化区域的一或多个较高表面位于较高平均标高处，所述较高平均标高平行于基平面，所述基平面安置于所述纹理化区域下方且延伸穿过所述基材，(ii)所述纹理化区域的一或多个较低表面位于较低平均标高处，所述较低平均标高平行于所述基平面，所述较低平均标高小于所述较高平均标高，(iii)所述表面特征提供下述中的任一种：所述一或多个较高表面或者所述一或多个较低表面，且(iv)所述围绕部分提供所述一或多个较高表面或者所述一或多个较低表面中的另一者，以表面特征不提供的为准；及将高折射率材料沉积于提供位于所述较低平均标高处的所述一或多个较低表面的所述表面特征或所述围绕部分中的任意一者上，所述高折射率材料包含(i)折射率，所述折射率大于所述基材的折射率，及(ii)位于中间平均标高处的一或多个中间表面，所述中间平均标高平行于所述基平面，所述中间平均标高介于所述较高平均标高与所述较低平均标高之间。22.根据权利要求21所述的方法，进一步包含：利用间距分布算法来确定每个表面特征的位置，从而确立每个表面特征的预定位置。23.根据权利要求22所述的方法，进一步包含：将蚀刻掩模安置于所述主表面上，所述蚀刻掩模或者(i)防止对将根据表面特征的预定位置形成表面特征的地方进行蚀刻或者(ii)仅允许对将根据表面特征的预定位置形成表面特征的地方进行蚀刻；其中，形成所述表面特征包含在所述蚀刻掩模安置于所述基材的主表面上时，使蚀刻剂至少与所述基材的主表面接触。24.根据权利要求23所述的方法，其中所述高折射率材料是在所述蚀刻掩模安置于所述主表面上时且在所述表面特征已形成之后沉积。25.根据权利要求24所述的方法，进一步包含：在所述高折射率材料已沉积之后去除所述蚀刻掩模。

技术总结

一种用于显示制品的基材，该基材包含：(a)主表面；及(b)位于该主表面的至少一部分上的纹理化区域，该纹理化区域包含：(i)位于较高平均标高处的一或多个较高表面，该较高平均标高平行于基平面，该基平面安置于该纹理化区域下方且延伸穿过该基材；(ii)位于较低平均标高处的一或多个较低表面，该较低平均标高平行于该基平面，该较低平均标高小于该较高平均标高；及(iii)高折射率材料，该高折射率材料安置于位于该较低平均标高处的一或多个较低表面的每一者上，该高折射率材料形成位于中间平均标高处的一或多个中间表面，该中间平均标高平行于该基平面，该中间平均标高大于该较低平均标高但小于该较高平均标高，该高折射率材料包含折射率，该折射率大于基材的折射率。该折射率大于基材的折射率。该折射率大于基材的折射率。