KR20110053333A - 표면상의 지문 현상을 줄이기 위한 미세구조 - Google Patents

표면상의 지문 현상을 줄이기 위한 미세구조 Download PDF

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KR20110053333A
KR20110053333A KR1020117003244A KR20117003244A KR20110053333A KR 20110053333 A KR20110053333 A KR 20110053333A KR 1020117003244 A KR1020117003244 A KR 1020117003244A KR 20117003244 A KR20117003244 A KR 20117003244A KR 20110053333 A KR20110053333 A KR 20110053333A
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로버트 펫카비치
오스트랜드 다니엘 케이. 밴
토드 비. 콕스
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유니-픽셀 디스플레이스, 인코포레이티드
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Abstract

미세구조의 다양한 형태와 패턴이, 손으로 조작함에 의해 기판 표면에서 발생하는 지문의 가시성을 줄이기 위해 제시된다. 상기 미세구조는 기판이 지문 저항성을 갖도록 하기 위해 기판의 외부 표면에 직접적으로 형성될 수도 있고, 또는 기판(예를 들어, 광 디스플레이)의 표면에 부착될 수 있는 지문 저항성 보호층을 제공하는 폴리머 시트의 표면에 형성될 수도 있다. 상기 기판의 표면상의 미세구조들의 크기, 형태, 방향, 및 분포가, 상기 미세구조의 내구성을 향상시키기 위해 및/또는 상기 기판의 특정한 용도를 위해 상기 기판에 확산면(diffusing surface)을 주기 위하여 최적화될 수 있다. 또한 투명 보호층 상의 상기 미세구조의 밀도와 분포는, 광 디스플레이의 표면에 배치되는 경우, 헤이즈(haze) 및 무아레(Moire) 현상을 줄이기 위해 최적화될 수 있다.

Description

표면상의 지문 현상을 줄이기 위한 미세구조{MICROSTRUCTURES TO REDUCE THE APPERANCE OF FINGERPRINTS ON SURFACES}
일반적으로, 본 발명은 핸들링 오염으로 인한 지문 현상을 줄이기 위해 표면에 미세구조를 제공하는 분야에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 지문의 가시성을 줄이고 핸들링하는 동안 가해지는 전단력(shear forces)을 견디기 위해 우수한 내구성을 보이는 미세구조의 다양한 형태와 분포를 제공하는 것과 관련된 것이다.
투명 기판의 표면상의 지문 및 다른 마크들은, 기판을 통과하는 빛(예를 들어, 디스플레이로부터 방출되는 이미지)을 왜곡하여 표면의 투과 성질을 광학적으로 왜곡할 수 있다. 마찬가지로, 불투명한 기판 표면에서도 지문 및 다른 마크/오염들은 표면의 반사 성질을 광학적으로 왜곡할 수 있다. 지문의 출현 또는 얼룩은, 핸들링 되거나 접촉된 표면에 전사되는 지문 기름의 결과이다. 지문은 점착된 지문 기름이 접촉된 표면에서 그대로 남아있기 때문에 눈에 보일 수 있다. 표면에 점착된 지문들에 의한 광학적 왜곡은 특히 사용자에 의해 일반적으로 쥐어지거나 조작되는 매우 다양한 장치에서 분명히 나타난다. 예를 몇 가지만 들어보면, 지문은 휴대폰의 디스플레이 스크린으로 이용되는 기판, 양방향 기기의 터치 패널(touch panels), 가전 제품(예를 들어, 냉장고 문, 스토브 레인지 등.), 및 창문의 외부 표면에서 보통 나타난다. 이러한 지문 현상 문제의 효과적인 해결책으로는 사용자(즉, 뷰어)의 눈에 지문 기름이 더 이상 보이지 않도록 점착된 지문 기름을 해산시키고, 감추는 것이 있을 수 있다.
종래의 해결책 중 하나는, 기판 표면을 클리닝 용매 및/또는 닦개(예를 들어 타올)로 깨끗이 하는 것이다. 그러나, 이 해결책은, 너무 자주 세척하거나 및/또는 닦아내야 하고 이것은 용이한 것이 아니기 때문에, 많은 분야에 사용하기에는 편리하거나 실용적이지 않다. 또 다른 해결책으로는, 편평한 표면에 친유성 또는 소유성 표면 코팅으로써 지문 기름을 끌어당기거나 밀어내는 처리가 있다. 그러나 이 처리방법은, 지문 기름이 처리된 표면 위에 여전히 보이므로 점착된 지문 기름에 충분히 영향을 줄 수 없다. 예를 들어, 터치 디스플레이 스크린 분야에서, 몇 가지 시도가 있으나 지문 얼룩 문제(fingerprint smudging problem)를 다루는 시도들은 효과가 없다. 어떤 시도는 디스플레이 표면에 코팅을 적용하는 것이다. 이 코팅은 종종 소유성 코팅이고, 이는 클리닝을 용이하게 하지만 지문 얼룩을 숨기지는 못한다. 이 시도의 또 다른 문제는 상기 코팅이 장기간에 걸친 사용으로 찢어지기 쉽다는 점이다. 더욱이 상기 코팅은 디스플레이 표면에 스크래치(scratch) 보호를 제공하지는 못한다.
다른 해결책으로는, 투명 커버 필름을 터치 디스플레이 스크린의 표면에 적용하는 것이 있다. 이 커버 필름은 스크래치로부터 디스플레이 스크린의 표면을 보호 하지만, 지문을 감추지는 못한다. 편평한 필름이 이 커버 필름으로 사용될 수 있다. 그러나 이 편평한 필름은, 점착된 지문 기름을 인간의 눈으로 인지하지 못하도록 지문을 감추지는 못한다. 이러한 편평한 필름의 한 가지 예( Zagg Inc.로부터 구입가능한 "Invisi-Shield")는 이하 도 27 및 도 28을 참조하여 설명된다. 만약 이 편평한 필름이 친유성 코팅으로 처리된 표면인 경우에 이 편평한 필름은, 단순히 지문을 희미하게 할 뿐 여전히 지문은 보이게 되고, 이 흐릿하고 편평한 필름을 통하여 그 뒤의 이미지를 보게 한다. 친유성 표면(기름을 끌어들이는)은 효과적으로 지문 저항을 방지하지 못하고, 단지 지문 기름을 분산시키고, 물 및 지문 얼룩과 섞인 다른 성분들을 분산시키지는 못한다. 그 결과 얼룩들과 다른 오염요소들이 여전히 눈에 보이게 된다. 만약 상기 편평한 필름이 소유성 코팅을 사용하면, 지문 기름이 방울 형태로 모이게 되고 여전히 지문 기름은 명확히 눈에 보이게 남아 있게 된다. 표면을 소유성으로 만들기 위해 사용되는 플루오로화합물(fluorochemical) 표면 처리법은, 액체의 접촉각을 크게 만드는 매카니즘을 제공하는 경향이 있어서, 전해지는 바에 의하면 지문 방지성이 있다고 한다. 그러나 실제로, 상기 플루오로화합물 표면 처리법은 클리닝은 쉽게 해주지만 여전히 지문 기름이 눈에 보이기 때문에 지문에 강한 성질은 없다. 더욱이 코팅의 굴절률 때문에, 상기 코팅이 실제로 지문 얼룩을 강조하도록 유리/플라스틱의 굴절률에 부조화가 발생할 수 있다. 또한, 불화(fluohnated) 폴리머는 적용하기에 너무 비싸다. 더욱이, 친유성 및 소유성 코팅은, 사용에 의해 쉽게 찢어지는 경향이 있어서 구매 후 상황을 고려해 보면 적용되기 힘들다. 또 다른 커버 필름으로 사용되는 것으로, 매트(matte) 피니시(finish) 필름이 있다. 그러나 이 매트 피니시 필름은, 지문을 적절하게 감추지 못하고, 기본 디스플레이로부터 상기 피니시 필름을 통하여 투과되는 광 이미지를 줄이는 확산면을 만들어 광학적 성능을 떨어뜨린다. 또한 이 확산면으로부터 반사되는 헤이즈(haze)가 증가한다. 매트 피니시 필름의 한가지 예(Power Support로부터 구입 가능한"anti-glare film")는 이하 도 25 및 도 26 을 참조하여 설명된다. 매트 피니시 필름을 사용하는 해결책은, 지문을 감추기 위해 마이크론 사이즈의 불투명 충전재(filler)를 부가하여 울퉁불퉁한 표면(예를 들어, 피크 투 밸리(pick to valley) 또는 Rt=5.7 마이크론)을 제공하는 것이다. 그러나 매트 피니시 필름은 지문 저항성이 부족하다고 판명되었다. 더욱이, 상기 불투명 충전재는 투과 및 반사 광을 바람직하지 않게 산란시켜 필름을 통하여 보이는 이미지의 가시성을 떨어뜨리는 헤이즈를 필름에 발생케 한다.
기판의 표면에 점착된 지문에 의해 야기되는 광학적 왜곡 문제는 적절한 해결책이 없었고, 유리, 플라스틱, 또는 금속을 포함하는 다양한 기판에서 계속하여 문제가 된다.
본 발명에 의하면, 지문 저항성 기판에서, 상기 지문 저항성 기판의 외부 표면에 형성된 복수의 굽은 세장형 미세구조(curved elongated microstructures) 및 상기 복수의 굽은 세장형 미세구조의 인접한 미세구조 사이의 간극 영역(interstitial area)을 포함하고, 상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 각각은, 편평한 상부 표면 및 수직 또는 수직에 가까운 측벽을 가지고, 상기 인접한 미세구조 사이의 간극 영역은 리세스 영역이고, 상기 리세스 영역의 전체에서 유체의 이동이 가능하도록 구성된, 지문 저항성 기판이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따르는, 기판의 상부 표면에 분포되어 있는 복수의 미세구조를 가지는 기판 일부의 단면개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따르는, 기판의 표면 위에 부착되는 보호층(보호 시트/필름)의 상부 표면에 분포되어 있는 복수의 미세구조를 가지는 기판 일부의 단면개략도이다.
도 3a 내지 3f는 본 발명의 실시예에 따르는, 미세구조의 기하학적 구조의 몇 가지 예를 도시한다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따르는, 기판의 상부 표면에 분포되어 있는 복수의 원기둥 모양의 미세구조를 가지는 기판 일부의 평면개략도이다.
도 4b는 도 4a에서 도시한 기판 일부의 단면개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따르는, 단일 방향으로 분포되어 있는 복수의 피라미드형 각뿔대 모양의 미세구조를 가지는 기판 일부의 평면개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따르는, 실질적으로 무작위 방향으로 분포되어 있는 복수의 피라미드형 각뿔대 모양의 미세구조를 가지는 기판 일부의 평면개략도이다.
도 7a은 본 발명의 실시예에 따르는, 복수의 패턴들이 다양한 방향으로 분포되어 있는 복수의 직선모양의 세장형 미세구조를 가지는 기판 일부의 평면개략도이다.
도 7b는 도 7a에서 도시된 미세구조의 한가지 패턴에 대한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따르는, 몇 가지 다른 패턴내에서 서로 다른 방향으로 분포되어 있는 복수의 직선모양의 세장형 미세구조를 가지는 기판 일부의 평면개략도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따르는, 선형 스타버스트(starburst) 패턴으로 서로 다른 방향으로 분포되어 있는 복수의 직선모양의 세장형 미세구조를 가지는 기판 일부의 평면개략도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따르는, 굽은 스타버스트 패턴으로 서로 다른 방향으로 분포되어 있는 복수의 굽은 세장형 미세구조를 가지는 기판 일부의 평면개략도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따르는, 굽은 스타버스트의 또 다른 패턴으로 서로 다른 방향으로 분포되어 있는 복수의 굽은 세장형 미세구조를 가지는 기판 일부의 평면개략도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따르는, 굽은 스타버스트의 또 다른 패턴으로 서로 다른 방향, 크기, 및 간격으로 분포되어 있는 복수의 굽은 세장형 미세구조를 가지는 기판 일부의 평면개략도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따르는, 동심의 깨진 링 모양의 패턴으로 동심 방향으로 분포되어 있는 복수의 굽은 세장형 미세구조를 가지는 기판 일부의 평면개략도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따르는, 동심의 깨진 링 모양의 또 다른 패턴으로 동심 방향으로 분포되어 있는 복수의 굽은 세장형 미세구조를 가지는 기판 일부의 평면개략도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따르는, 육방정계 형태로 밀집 분포되어 동심의 링 모양의 패턴으로 분포되어 있는 복수의 굽은 세장형 미세구조를 가지는 기판 일부의 평면개략도이다.
도 16은 염색체 모양의 패턴으로 서로 다른 방향으로 분포되어 있는 복수의 굽은 세장형 미세구조를 가지는 기판 일부의 상 평면개략도이되, 상기 미세구조는 길이가 동일하고 단부가 사각형 형태이다.
도 17은 핫도그(hot-dog) 모양의 패턴으로 서로 다른 방향으로 분포되어 있는 복수의 굽은 세장형 미세구조를 가지는 기판 일부의 상 평면개략도로서, 상기 미세구조는 길이가 두 종류이고(bimodel population) 단부가 라운드 형태이다.
도 18a는 본 발명의 실시예에 따르는, 보호층에 형성된 이형 집단인 핫도그 모양의 세장형 미세구조의 전자 현미경 사진이다.
도 18b는 도 18a에서 도시된 전자 현미경 사진의 일부 구간에 대한 확대도 이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따르는, 보호층에 형성된 길이가 한 종류인 핫도그 모양의 세장형 미세구조의 전자 현미경 사진이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따르는, 보호층에 형성된 굽은 세장형 리세스 미세구조의 전자 현미경 사진이다.
도 21은 기판 상부 표면에 분포된 복수의 미세구조를 가지는 기판의 제조를 위한 시스템의 예를 도시한 것이다.
도 22는 종래기술과 본 발명의 지문 저항성 및 다른 특성을 비교한 테이블이다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따르는, 복수의 미세구조를 가지는 기판에 의해 제공되는 지문 저항성의 예를 나타낸 것이다.
도 24는 복수의 미세구조를 가지는 기판의 다른 실시예에 의해 제공되는 지문 저항성의 예를 나타낸 것으로서, 도 24의 미세구조의 밀도는 도 23보다 작다.
도 25는 종래 기술인, 실질적으로 매트 피니시(matte finish)를 가지고 있는 표면 필름을 현미경으로 본 디지털 이미지를 나타낸 것이다.
도 26은 종래 기술인, 실질적으로 매트 피니시를 가지고 있는 표면 필름에 의해 제공되는 지문 저항성을 나타낸다.
도 27은 또 다른 종래 기술인, 실질적으로 매끄러운 표면을 가지는 표면 필름을 현미경으로 본 디지털 이미지를 나타낸 것이다.
도 28은 또 다른 종래 기술인, 실질적으로 매끄러운 표면을 가지는 표면 필름에 의해 제공되는 지문 저항성의 예를 나타낸다.
도 29는 본 발명의 지문 저항성 필름이 광 디스플레이에 적용된 경우 및 적용되지 않은 경우, 측정된 밝기 데이터에 관한 두 개의 테이블을 나타낸 것이다.
도 30은 소정의 미세구조의 높이에서, 미세구조의 밀도의 함수로서 헤이즈의 플랏의 예를 나타낸 것이다.
본 발명의 하나 이상의 실시예가 이하 기재되어 있다. 이 기재된 실시예들은, 오직 본 발명의 한 예일 뿐이다. 게다가 이 전형적인 실시예들의 설명을 간단히 하기 위해, 실제 구현의 모든 특징은 상세한 설명에 기재되어 있지 않을 수도 있다. 모든 실제 구현의 개발에 있어서(어떠한 공학적 또는 디자인적 프로젝트에 따라), 무수히 많은 구현-구체적인 결정은 개발자의 구체적인 목표를 달성할 수 있도록 만들어져야 한다는 점은 매우 중요하다. 개발자의 구체적인 목표는, 예를 들어 시스템 관련 및 비지니스 관련 제약사항일 수 있고, 한 구현에서 다른 구현에 이르기까지 다양할 수 있을 것이다. 더욱이, 그러한 개발의 노력은 복잡하고 시간을 많이 소비할 수 있다는 점이 인정되어야 하지만, 본 명세서의 개시된 내용을 습득한 당업자에게는 디자인, 가공 및 제조의 통상의 고정일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 일반적으로 핸들링하는 동안 표면에 점착된 지문의 기름과 다른 오염물질의 가시성을 줄이기 위해 기판 표면에 복수의 미세구조를 제공한다. 일 실시예에 있어서, 도 1에 나타나있듯이 복수의 미세구조(102)는 광학적 디스플레이의 외부 표면, 난로의 상부 표면, 혹은 냉장고 문의 외부 표면과 같은 기판 표면에 지문 저항성을 제공하기 위하여 기판(101)의 표면 상에 직접 형성되어 있다. 복수의 미세구조(102)는 기판 표면의 돌출 부분을 가리킨다. 복수의 미세구조로 구성된 기판 표면은, 일반적인 핸들링에 노출되는 기판(101)의 외부 표면일 수 있다. 또 다른 실시예로 미세구조(202)는, 지문 저항성 보호층(203)을 제공하는 투명한 또는 반투명한 유리 혹은 폴리머 시트(즉, 필름)를 포함하는 기판의 제1 표면 상에 형성될 수 있다. 이하 보호층으로 지칭되는 투명 혹은 반투명의 지문 저항성 보호층(203)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 보호층(203)의 제2 표면(즉, 비교적 매끄럽고 편평한 면)을 기판(201)의 표면 상에 위치시킴으로써 기판(201)의 표면에 부착될 수 있다. 보호층(203)은, 효과적으로 기판이 지문 저항성을 가지게 하기 위해 필연적으로 어떠한 기판(예를들면, 투명한 유리, 폴리머, 혹은 불투명한 금속)의 표면 상에 부착되거나 위치된다. 몇몇 실시예에서는, 미세구조가, 긁힘 저항성의 향상을 제공하기 위해 동일한 형상의 단단한 코팅으로 덮여 있기도 하다.
본 발명의 실시예는, 기판의 구체적인 활용에 있어서 예상되는 사용법 및/또는 요구되는 내구성(예상되는 전단력의 노출)의 측면에서 최적화된 지문 저항성 표면을 제공하도록, 미세구조들의 다양한 미세구조 형태와 분포를 그 기판의 표면에 제공한다. 몇몇 실시예에서는, 기판 또는 보호층의 외부표면이, 점착된 지문 기름의 퍼짐을 증가시키기 위해서, 약 25에서 35dynes/cm2 범위의 표면 에너지를 가질 수 있다. 더욱이 몇몇 실시예에서는 보호층상의 미세구조의 밀도와 분포는, 보호층이 광학용 디스플레이의 표면상 혹은 다른 이미지 생성 표면 상에 부착되었을 때, 헤이즈 및 무아레 현상을 최소화하도록 최적화되었다.
미세구조는 본질적으로, 대체로 편평한 상부표면(302)을 가진 임의의 기하학적 형태를 가진다. 도 3a-3f를 참조하면, 적합한 미세구조의 기하학적 형태의 보기들은 원기둥(3a), 피라미드형 각뿔대(3b), 원뿔대(3c), 복합포물선(3d), 복합타원형, 폴리오브젝트(polyobject), 또는 입체로 된 원뿔 곡선 회전체를 포함한다. 피라미드형 각뿔대의 기하학적 형태는, 대체로 평면인 측면(304)을 포함하고, 예를 들어 도 3b에서 도시하였듯이 6개의 측면을 포함할 수 있으며, 미세구조 주변에 인접한 또 다른 미세구조를 가진다. 주의할 점은 피라미드형 각뿔대가 특정 개수의 측면으로 제한되지 않고, 다른 기하학적 형태도 이용될 수 있다는 점이다. 예를 들어, 피라미드형 각뿔대는 삼각형 모양의 편평한 상부 표면으로 3개의 측면을 가지거나 도 5 및 6에서 도시한 것과 같이 사각형 모양의 편평한 상부 표면으로 4개의 측면을 가질 수 있다. 게다가, 미세구조는 대체로 편평한 상부 표면(302)을 가지고 선형 또는 굽은 모양의 측면을 가지는 가늘고 긴 형태가 바람직할 수 있다. 이러한 가늘고 긴 형태를 이하 "세장형 미세구조"라고 한다. 세장형 미세구조 형태의 보기로, 측면(304)이 곧거나 또는 선형인 "사각형"(도 3e) 및 측면(304)이 미세구조의 길이(I) 차원이 휘도록 굽은 모양인 "굽은-사각형"(도 3f)이 있다. 본 명세서에서, 상기 세장형 미세구조 형태는, 길이(I) 치수가 너비(W) 치수보다 더 큰 미세구조로 정한다. 따라서 다양한 미세구조 각각의 편평한 상부 표면(302)은 본질적으로 임의의 선형 또는 굽은 형태를 가지고, 예를 들어 도 3a, 도 3c, 및 도 3d에서 도시된 것과 같이 원 모양의 표면; 도 3b에서 도시된 것과 같이 6각형 모양의 표면; 도 3e에서 도시된 것과 같이 사각형 모양의 표면; 및 도 3f에서 도시된 것과 같이 굽은 모양의 표면과 같은 다각형 기하학적 모양을 가질 수 있다. 더욱이, 편평한 상부 표면(302)은 미세구조의 하부 표면 또는 기판의 면과 평행일 수 있다. 이러한 미세구조는 인간의 눈으로 직접 보이지는 않지만, 미세구조가 존재하는지 판별하기 위해서 현미경으로 관측할 수 있다.
미세구조는 수직의 측면(304)을 가질 수 있고, 도 3a, 3e, 및 3f에서 도시한 것과 같이 측면의 높이(h) 차원은 대체로 미세구조의 너비(w) 차원과 직각을 이룬다.(즉 θ값이 약 90도이다.) 다르게는 도 3b, 3c, 및 3d에서 도시한 것과 같이, 미세구조가 수직이 아닌 측면(304)을 가진다.(필름의 평면과 너비 차원에 대해 수직이 아니다) 상기 수직이 아닌 측면은, 미세구조의 측면에서 반사되는 주변 광 및 미세구조를 통과하는 투과 광의 산란을 야기하는 확산면을 미세구조의 측면에 제공한다. 따라서, 수직의 측면을 가진 미세구조는, 빛의 광학적 왜곡을 원하지 않는 경우에, 기판이나 보호층에 지문 저항성을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 반면에 수직이 아닌 측면을 가진 미세구조는, 매트 또는 확산면을 원하는 경우에, 기판이나 보호층에 지문 저항성을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
미세구조는 약 1마이크론에서 약 25마이크론 범위의 높이(h)를 가지고, 더 바람직하게는 약 3마이크론에서 약 10마이크론범위의 높이를 가진다. 상기 미세구조의 높이는, 예상되는 특정 오염 물질 및 그 특정 오염 물질의 양의 측면에서 특정한 용도에 따라 최적화될 수 있다. 예를 들어, 매끄러운 표면 위에 눌린 지문은 보통 3마이크론에서 6마이크론 두께의 범위(즉, 3마이크론에서 6마이크론의 높이를 가지는 지문)로 기름 마크를 남긴다. 지문으로 인한 이미지의 왜곡을 최소화하면서 효과적으로 기름을 흩뜨리거나 재분배하기 위해, 적절한 미세구조의 배열이, 약 3마이크론에서 약 10마이크론와 유사한 범위로 표면 토폴로지(topology)(피크 투 벨리 값 또는 Rt)를 제공하기 위해 기판 표면에 제조된다.
다른 측면으로, 미세구조의 기하학적 형태는 필수적인 전단내구력을 가지도록 최적화될 수 있다. 예를 들어, 터치-스크린 디스플레이에 사용하는 경우, 터치 스크린(즉, 기판) 또는 터치 스크린에 부착되는 보호층 상의 복수의 미세구조는 터치 스크린과 사용자의 상호작용으로 인한 손가락 접촉 및 마찰을 당하게 된다. 핸들링 동안 복수의 미세구조 상부 표면에 작용하는 손가락 접촉 및 마찰은, 하나 이상의 미세구조의 전단내구력을 초과하는 외부 전단력이 가해지고 결국 그 하나 이상의 미세구조가 파괴되어 기판이 마모된다. 미세구조의 전단내구력 및 내구성을 증가시키기 위해서, 다양한 미세구조의 기하학적 형태는 로우 프로파일(low profile)의 형태를 가진다. 즉 상기 미세구조의 너비가 높이와 같거나 더 크다. 엄밀히 말해서, 미세구조의 치수는 너비 대 높이(즉, w:h)의 비가 약 1에서 13의 범위(즉, 1:1에서 13:1)를 가지고, 더 바람직하게는 약 2에서 10의 범위를 가진다. 너비가 여러 개의 값을 가지는 미세구조에서(즉, 도 3b, 3c, 및 3d에서 도시한 것과 같이 높이에 따라 너비 값이 변하는 경우), 비를 결정함에 있어서 참조 되는 너비는, 미세구조의 가장 큰 너비로 한다.(즉, 하부 표면에서의 너비)
로우 프로파일에 덧붙여, 세장형 미세구조(도 3e 및 3f)의 가늘고 긴 특징, 즉 I가 w보다 큰 것은 핸들링 도중 미세구조의 내구성을 더욱 증가시킨다. 본질적으로 같은 길이와 너비 치수를 가지는 미세구조(예를 들어, 도 3a 내지 3d에서 나타낸 미세구조)의 접촉 면(즉 I*w)과 비교하여 보면 세장형 미세구조(즉 I>w)는, 미세구조가 형성되거나 연결되는 기판 또는 보호층과의 접촉 면(I*w)의 증가로 인해 증가한 내구성을 보인다. 개개의 세장형 미세구조의 접촉 면이 증가하는 것은, 이롭게도 미세구조의 전단내구력을 증가시킨다. 따라서, 세장형 미세구조가 핸들링 동안에 발생할 수 있는 높은 전단력의 작용에 대하여 잘 견디도록 한다. 세장형 미세구조 각각의 적절한 길이는, 약 10마이크론에서 약 250마이크론의 범위가 될 수 있고, 더 바람직하게는 약 35마이크론에서 약 100마이크론의 범위가 된다.
더욱이, 굽은 세장형 미세구조(도 3f)의 굽은 방향성은(도 10 내지 도 20에서 도시된), 미세구조의 굴곡 덕분에 가해지는 전단력(핸들링 동안 마주치게 되는)이 너비 및 길이 차원을 따라 분산되도록 단일의 미세구조의 방향을 변화시키는 것을 가능하게 하여 내구성을 매우 증가시킨다. 미세구조의 상대적으로 작은(현미경으로 볼 수밖에 없는) 크기 때문에, 손가락이 복수의 미세구조 상부 표면을 미끄러지듯이 지나가는 경우, 상기 손가락은 미세구조 중 하나에 대해서는 한쪽 방향으로(예를 들면 직선) 미끄러지듯이 지나가게 된다고 추정할 수 있고 따라서 하나의 방향으로 전단력이 적용된다. 세장형 미세구조(즉 I가 w보다 큰)의 상대적인 물리적 치수 때문에, 세장형 미세구조는 길이 방향을 따라서 가장 큰 내구성을 가지고 너비 방향을 따라서 가장 작은 내구성을 가진다. 따라서, 너비 방향을 따라서 작용하는 전단력이 재료 파괴의 중심이 될 것이고, 미세구조가 파괴되거나 기판이 닳을 수 있다. 이러한 파괴는, 세장형 선형 미세구조(예를 들어, 도 3e 및 도 7 내지 9)의 너비 방향을 따라서 측면에 작용하는 충분히 큰 전단력(예를 들어, 미세구조의 측면에 수직 방향으로 작용하는 전단력)으로 발생할 수 있다. 반면에, 굽은 세장형 미세구조의 측면(즉, 굽은 측면)에 작용하는 같은 크기의 전단력은, 필연적으로 굽은 세장형 미세구조(예를 들어, 도 3f 및 도 10 내지 20)의 너비 방향 및 길이 방향에 걸쳐 분산된다. 이러한 전단력의 분산은, 굽은 세장형 미세구조의 재료 파괴에 요구되는 전단내구력을 증가시킨다 . 따라서, 굽은 세장형 미세구조(예를 들어, 도 10 내지 20에서 도시된 것과 같은)는 핸들링으로 인해 발생하는 전단력에 특히 잘 견디는 내구성을 가진다. 미세구조에 로우 프로파일의 특징, 세장형 길이 치수 및 굽은 세장형 길이 치수의 굽은 방향성을 제공하는 것은, 상대적으로 약한 기계적 내구성 재료, 예를 들어 폴리머 재료(예를 들어, PET, 아크릴산염 등.)로 만들어진 미세구조의 전단내구력을 강화시키는데 특히 유용하다.
기판은 본질적으로 그 기판이나 보호층의 표면에 복수의 미세구조(예를 들어, 원기둥, 피라미드형 각뿔대, 사각형, 또는 굽은 세장형 미세구조)를 형성하기 위해 가공 될 수 있는 임의의 재료를 포함할 수 있다. 적합한 기판 재료에는 유리, 금속, 및 폴리머가 포함된다. 복수의 미세구조는 기존의 가공 기술에 의해 기판의 표면 위에 또는 안에 형성될 수 있다. 예를 들어, 유리 기판의 편평한 표면은, 복수의 미세구조가 기판의 표면에 형성되어 남아 있도록 유리 재료를 제거하기 위해 에칭되고 패턴화될 수 있다. 다른 예로, 금속 기판의 표면은, 기판의 표면에 미세구조를 형성하기 위해 에칭되거나 엠보스 가공되거나 스탬프 가공될 수 있다. 또 다른 예로, 기판상의 폴리머 재료가, 몰딩되거나 화학선의 복사로 큐어되거나(cured by actinic radiation) 열처리에 의해 형성되거나 엠보스 가공되거나 절제가공되거나(ablated) 에칭되거나 그 외 여러가지 폴리머 처리 기술에 의해 기판의 표면에 미세구조를 형성할 수 있다. 마찬가지로, 폴리머 보호층(예를 들어, 폴리머 시트 또는 필름)이, 몰딩되거나 화학선의 복사로 큐어되거나 열처리에 의해 형성되거나 엠보스 가공되거나 절제가공되거나 에칭되거나 그 외 여러가지 폴리머 처리 기술에 의해 보호층의 표면에 미세구조를 형성할 수 있다.
따라서, 기판의 표면 위에 또는 안에 형성된 복수의 미세구조는 기판의 재료와 같은 재료로 이루어질 수도 있다. 즉, 투명 또는 반투명 기판(예를 들어, 광학적으로 깨끗한 유리 또는 플라스틱 기판 또는 광학적으로 깨끗한 폴리머 보호층)상에 형성된 복수의 미세구조는, 기판 표면의 투과 성질을 유지하는 투명/반투명 미세구조일 수 있다. 유사하게, 불투명한 기판(예를 들어, 불투명 플라스틱, 유리 또는 금속 기판)상에 형성된 복수의 미세구조는, 기판 표면의 반사 성질을 유지하는 불투명 미세구조일 수 있다.
미세구조(400)는, 도 4a 및 4b에서 도시한 것과 같이, 기판(401)의 통상적인 핸들링 동안 기판(401)의 표면 위에 전형적으로 점착되는 외부 마크 또는 오염 물질(예를 들어, 지문으로부터의 기름)로 인한 이미지 왜곡을 줄인다. 미세구조(400)의 대체로 편평한 상부 표면(402)은 조작자/사용자와 접촉하고 사용자가 터치하는 미세구조의 선단(끝 부분)이다. 복수의 미세구조(400)는, 미세구조의 편평한 상부 표면(402) 위에 점착된 외부 마크 물질을 부수고 기판의 다른 영역으로 재분배함으로써 외부 마크 물질의 가시성 및 빛의 왜곡(투과 또는 반사)을 줄인다. 구체적으로, 미세구조(400) 각각의 공간적으로 떨어져있는 관계는, 외부 마크를 부수고 모세관 현상을 통해 외부 마크 물질의 재분배를 허용하거나 촉진하는 표면 지형을 제공한다. 이러한 표면 지형은, 인접한 미세구조 사이에 있는 간극 리세스 영역(404)(또한 "벨리" 또는 "통로"라고 한다)에 의해 둘러싸인 복수의 미세구조(400)를 포함하되, 리세스 영역은 그 리세스 영역으로 이동해오는 외부 마크 물질을 수용한다. 리세스 영역의 존재와 인접한 미세구조의 근접은 모세관 현상으로 외부 마크가 리세스 영역으로 재분배되도록 한다. 리세스 영역(404)은 도 4a에서 도시된 것과 같이, 리세스 영역(404)으로 이동한 외부 마크 물질을 수용하기 위해 연속되어 있고(또는 연속된 리세스 영역) 충분한 크기를 가질 수 있다(즉, 리세스되 표면 영역이 충분한 크기를 갖는다). 마크 물질의 재분배는, 처음에 외부 마크 물질이 점착되었던 미세구조의 편평한 상부 표면(402) 위에 상대적으로 적은 양의 외부 마크 물질을 남긴다. 그 결과, 편평한 상부 표면(402) 및 리세스 영역(404)을 통하여 투과되는 빛이 기판(401)을 보고 있는 사용자에게 왜곡 없이 도달하도록 한다. 단일의 연속된 리세스 영역(404)(도 4a에서 도시된 것과 같이)은, 외부 마크를 표면의 전체 리세스 영역으로 재분배하는 것을 도와주고 광학적 왜곡을 야기하는 외부 물질의 축적을 최소화한다. 더욱이, 단일의 연속된 리세스 영역(404)은 더 많은 양의 외부 물질을 수용할 수 있다. 한 가지 예로, 복수의 미세구조의 편평한 상부 표면(402) 위에 점착된 지문으로부터의 기름은, 미세구조 사이의 리세스된 영역(404)로 이동하고, 이로 인해 처음에 지문이 점착되었던 편평한 상부 표면(402)에 남아 있는 지문 기름의 양이 감소한다. 미세구조의 편평한 상부 표면(402)에 지문 기름의 양이 감소하는 것 및 리세스 영역(404) 도처에 기름이 퍼지는 것은, 기판의 표면에서 반사되거나 통과하는 빛의 왜곡을 줄이고, 지문의 가시성을 최소화한다.
더욱이 미세구조는 바람직하게는 약 2마이크론에서 약 120마이크론 범위의 너비를 가지고, 더 바람직하게는 약 10마이크론에서 50마이크론범위의 너비를 가진다. 약 2마이크론보다 작은 너비를 가지는 미세구조 또한 지문 저항성을 보이지만, 대체로 개개의 미세구조는, 조작자의 접촉 동안 복수의 미세구조의 편평한 상부 표면에서의 손가락의 미끄러짐으로 인한 전단력을 견딜 수 있는 충분한 내구성이 없다. 약 120마이크론보다 큰 너비에서, 복수의 미세구조의 편평한 상부 표면에 점착된 지문 기름은, 너무 긴 경향이 있어서 기판의 리세스 영역으로 이동할 수가 없다. 즉, 약 120마이크론를 초과하는 너비를 가진 미세구조의 편평한 상부 표면 위에 점착된 지문 물질을 재분배하는 과정에서, 인접한 미세구조 사이의 모세관 현상이, 점착된 지문이 리세스 영역으로 충분히 빠져나가지 못하도록 악화 된다. 10마이크론에서 50마이크론 범위의 너비는 더욱 바람직하다. 왜냐하면 대부분의 기판 재료에서 미세구조의 너비가 약 10마이크론보다 큰 것은 손가락 접촉(마찰)으로 인한 전단력에 견딜 수 있는 충분한 내구성을 제공한다. 그리고 미세구조의 너비가 약 50마이크론보다 작은 것은 사람의 눈으로 감지되거나 인지되기 어렵고, 미세구조의 표면 특징이 사용자에게 인지되지 않는 것이 바람직한 경우에, 선호될 수 있다.
도 22를 참조하면, 배경기술 부분에서 언급한 종래 기술에 대해 본 발명의 미세구조 기판 또는 보호층의 이점 및 장점을 비교한 테이블이 있다. 쉽게 알 수 있듯이, 지문 저항성 및 우수한 광학적 성능을 제공하는 것뿐만 아니라 본 발명의 실시예는 또한 종래 기술에 비해 상당히 뛰어난 여러 다른 이점 및 장점을 제공한다.
전술한 기름의 이동은 "웨팅(wetting)" 또는 "스프레딩(spreading)"으로 나타낼 수 있고, 웨팅은 기판(또는 보호층)의 표면 에너지를 변화시킴으로써 더 증가시킬 수 있다. 기판의 웨팅은 대체로 작은 표면 에너지를 가진 표면보다 큰 표면 에너지를 가진 표면에서 더 쉽게 발생하기 때문에, 기판 또는 보호층의 표면 에너지는 점착된 외부 마킹 물질의 표면 에너지보다 크거나 혹은 비슷한 표면 에너지로 변화 될 수 있다. 일 예에서, 지문 기름을 포함하는 외부 마킹과 기판의 표면의 상대적인 표면 에너지가, 아크릴 산염(acrylate)을 포함하는 폴리머 보호층의 표면을 통해 지문 기름이 스프레딩 되는 것을 촉진하도록 최적화될 수 있다. 보호층의 표면 에너지는 지문 기름의 표면 에너지보다 크거나 동일하다. 지문 오일은 약 29-33dynes/cm2의 표면 장력(즉, 표면 에너지)를 가지고, 반면에 아크릴 산염 보호층의 표면 에너지는 약 30-35dynes/cm2이다. 비슷한 크기의 표면 에너지는, 지문 기름이 처음에 지문으로서 점착된 위치로부터 빠르게 웨팅 및 스프레딩이 되도록 한다. 지문 기름의 표면 에너지보다 크거나 같은 표면 에너지를 가지는 보호층을 제공하는 재료를 부분적으로 사용하여, 보호층을 형성하는 것은, 점착된 기름이 보호층의(즉, 기판) 리세스 영역 도처로 또는 리세스 영역으로 재분배되는 것을 용이하게 한다. 몇 가지 실시예에서, 아크릴 산염보다 더 큰 표면 에너지를 가지는 다른 재료가 보호층 또는 기판을 형성하는 데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 기판 또는 보호층의 표면은, 표면 에너지를 높이고 지문 기름의 웨팅을 증가시키기 위해 친유성 재료(예를 들어, 기상 증착법에 의한)로 코팅되거나 처리될 수 있다.
상술한 결과와 마찬가지로, 본 발명의 실시예는, 처음에 외부 마크 물질이 쌓이는 미세구조의 상부 표면 상에 외부 마크 물질이 축적되는 것을 어렵게 한다. 미세구조의 편평한 상부 표면 상에 남아 있는 외부 마크 물질의 양을 줄이는 것은, 사람의 눈으로 외부 마크가 인지되기 어렵게 하고, 투과하고 반사된 빛이 왜곡 없이 사용자에게 도달하도록 한다. 예를 들어, 지문 기름을 이미지 디스플레이를 덮고 있는 보호층(필름)의 리세스 영역 도처에 스프레딩 함으로써, 광학적 왜곡을 일으키는, 애초에 점착되어 있던 지문 기름의 응축 및 덩어리가, 빨리 리세스 영역으로 분산되고, 그 아래의 이미지로부터 나온 빛이 투명한/반투명한 미세구조의 편평한 상부 표면 및 리세스 영역을 통하여 왜곡없이 통과할 수 있다. 다른 예에서, 불투명한 기판의 복수의 미세구조 위에 점착된 지문이, 리세스 영역으로 빠르게 분산되고, 따라서 빛이 상기 불투명한 기판의 편평한 상부 표면 및 상기 리세스 영역을 왜곡 없이 반사하고 이로 인해 사람의 눈으로 지문을 지각할 수 없게 한다. 더욱이, 연속적인 핸들링 동안 발생할 수 있는 마찰 현상 또한, 미세구조 사이의 간극 리세스 영역으로 기름을 재분배하는 경향이 있다.
유리 및 금속 기판 재료와 비교해서, 전형적으로 폴리머 기판 또는 폴리머 보호층의 낮은 경도로 인한 폴리머 기판의 표면 위의 폴리머 미세구조의 내구성(예를 들어, 전단내구력)을 증가시키기 위해 세장형 미세구조를 사용하는 것이 바람직하다. 굽은 모양의 세장형 미세구조의 사용하고 기판 표면상의 개개의 미세구조의 방향을 변화시킴으로써, 내구성을 더 증가시킬 수 있다.
기판 또는 보호층의 표면상의 미세구조의 적절한 밀도는, 사용자와 기판의 표면 사이의 평균적인 시각 거리 및 해당 응용 분야와 같은 요인들을 고려하여 최적화될 수 있다. 미세구조의 돌출 표면(즉, 복수의 미세구조의 편평한 상부 표면)은, 기판의 전체의 편평한 표면 영역(즉, 기판의 리세스 표면 영역과 미세구조의 리세스 표면 영역)의 약 5%에서 45% 범위가 바람직하다. 약 5%보다 작은 미세구조의 밀도는, 기판의 지문 저항성을 잃는 경향이 있고 특히 미세구조가 짧은(예를 들어, h<10마이크론) 경우에 지문 저항성을 잃는다. 즉, 미세구조가 너무 떨어져 있어서 인접한 미세구조 사이의 모세관 현상이 약화 되고, 이로써 지문 저항성이 줄어든다. 비교적 작은 표면 영역(즉, 돌출 표면 영역)으로 지문 저항성을 유지하기 위해서, 후술하겠지만, 미세구조는 높이가 커야한다(예를 들어 h>마이크론). 반면에 약 45%보다 밀도가 큰 경우에, 과잉의 미세구조는 필름의 지문 저항성에 현저하게 기여하지는 못하고, 동시에 리세스 영역의 표면 영역이 불필요하게 줄어든다. 더욱이, 45%보다 큰 미세구조의 밀도는, 미세구조 사이의 필수 불가결한 좁은 공간으로 인해 제조 또는 가공 하는 것이 점점 더 복잡해 진다. 45%의 밀도 한계는, 기판이나 보호층에 허용할 수 없는 양의 헤이즈를 도입하지 않도록 하기 위해 투명한/반투명한 기판 또는 보호층 위에 복수의 미세구조를 형성하는 경우 유용하다. 투명한 기판(또는 보호층)의 헤이즈는 복수의 미세구조의 측면의 면적에 비례하여 증가한다. 이미지로부터의 빛이 기판을 통과할 때, 미세구조의 측면은 그 측면에 부딪힌 빛을 산란시키는 경향이 있다. 이러한 산란된 빛은 다시 리 다이렉티드(re-directed) 빛이 되고, 리 다이렉티드 빛은 조작자/뷰어에 의해 인지되는 빛의 손실된 양이고 전달된 헤이즈로서 측정되거나 정량화할 수 있다. 산란 된 빛은, 또한 바람직하지 않게 기판(또는 보호층)이 맑지 않고 희끄무레하게 보이게 한다. 바람직한 밀도의 범위는 대체로 이격 거리(d)와 관련 있는데, 이 이격 거리는 두 개의 인접한 미세구조의 가장 가까운 거리이고, 바람직하게는 약 2마이크론에서 약 120마이크론 범위이며, 더 바람직하게는 약 10마이크론 에서 약 50마이크론이다.
미세구조의 밀도를 최적화하는 것은 또한 미세구조의 높이와 연관되어 있음에 주목해야 한다. 대체로, 상대적으로 높은 미세구조에 대해서는, 상대적으로 낮은 밀도의 형상체가, 충분한 지문 저항성을 제공하기 위해 이용되고, 반면에 상대적으로 낮은 미세구조에 대해서, 상대적으로 높은 밀도의 형상체가, 충분한 지문 저항성을 제공하기 위해 이용된다. 예를 들어, 8마이크론의 높이를 가지는 미세구조를 위해 15%의 밀도를 가지는 미세구조가 충분한 지문 저항성을 제공하고, 25%를 초과하면 투명한 기판(또는 보호층)에 많은 양의 헤이즈를 야기할 수 있다. 대조적으로, 4마이크론의 높이를 가지는 미세구조(상기 8마이크론 높이를 가지는 미세구조와 길이 및 너비 치수가 동일)를 위해 20%의 밀도를 가지는 미세구조가 충분한 지문 저항성을 제공하기 위해 이용되고, 30%를 초과하면 투명한 기판 또는 보호층에 많은 양의 헤이즈를 야기할 수 있다. 다시 말해서, 낮은 밀도의 미세구조(예를 들어, 15% 밀도)에서는 상대적으로 높은 미세구조가, 상대적으로 낮은 미세구조와 비교한 경우보다 지문 저항성을 더 제공한다. 또한, 투명한 기판에 응용하는 경우, 상대적으로 높은 미세구조는, 낮은 미세구조와 비교해서, 측면 면적(높이*길이)의 증가로 인해 낮은 밀도에서 투명한 기판 또는 보호층에 허용할 수 없는 양의 헤이즈를 도입할 수 있다. 따라서, 5% 내지 45%의 밀도 범위 내에서, 미세구조의 밀도는 원하는 용도 및 특정한 미세구조의 기하학적 형태에 대해 최적화될 수 있을 것이다.
투명한 기판에 응용하는 경우, 미세구조의 측면 면적(즉 미세구조의 높이*길이) 및 복수의 미세구조의 밀도는, 허용할 수 없는 양의 헤이즈를 도입하지 않도록 제어되는 파라미터이다. 기판 또는 보호층 위의 미세구조의 존재로 인한 산란 된 빛(예를 들어, 헤이즈)은, 주어진 미세구조의 기하학적 형태에서 미세구조의 가장 적합한 밀도를 결정하기 위해서 측정될 수 있다. 더욱이, 둘 이상의 층을 사용하는 구현예에서, 예를 들어 기판 또는 보호층이 둘 이상의 층을 포함하는 경우, 헤이즈는 다층(multi-layered) 기판에서의 둘 이상의 층들의 굴절률을 실질적으로 매칭함으로써 줄일 수 있다.
미세구조의 분포는, 도 1, 2, 및 4-6에서 도시한 것과 같이, 인접한 미세구조 사이에서 일정한 중점 사이의 거리(a)를 가지는 미세구조들이 규칙적으로 분포된 형태 일 수 있다. 유사하게, 미세구조는 도 7-11 및 13-15에서 도시한 것과 같이, 하나 이상의 패턴으로 규칙적인 분포를 가지면서 기판의 표면에 분포될 수 있다. 하나의 패턴이란 기판의 표면의 미세구조의 반복되는 배열을 의미한다. 기판(또는 보호층) 위에 형성되는 미세구조는, 도 12에서 도시된 것과 같이, 특정한 사용을 위한 기판의 투과 및 반사 표면 특성을 최적화하기 위해, 복수의 방향 패턴, 복수의 크기 패턴, 및 이들의 조합으로 배치될 수 있다. 다른 측면에서, 반복되는 자연적 패턴은, 기판의 표면 위에 미세구조의 제조를 용이하게 할 수 있다. 미세구조의 패턴 하나의 크기는(즉, 패턴의 길이 및 넓이), 본질적으로 어떠한 크기도 될 수 있다. 그러나, 투과하는 성질의 미세구조들이 하나 이상의 패턴을 포함하는 투명한 보호층의 경우에, 그 보호층은 광을 방출하는 기판상에(예를 들어, 광 디스플레이 또는 휴대폰의 터치스크린 판넬) 부착되고, 미세구조의 패턴의 크기 및 분포는, 무아레 현상과 같은 간섭 현상을 피하기 위해, 그 아래의 광-방출 기판에 존재할 수 있는 다른 패턴(예를 들어, 픽셀 크기)의 치수(즉, 크기 및 분포)에 대하여 유용하게 최적화될 수 있다.
다르게는, 미세구조의 분포 또는 미세구조의 패턴은, 기판상에 무작위 또는 거의(실질적으로) 무작위 방식으로 배치될 수 있다. 도 16-19에 도시된 바와 같이, 무작위로 분포된 미세구조는, 보호층이 이미지를 생성하는 기판(예를 들어, 광 디스플레이)의 표면에 부착되는 경우에 무아레 패턴의 현상을 방지하기 위해 유용하다. 무작위로 분포된 미세구조가 요구되는 응용에서, 상대적으로 작은 길이의 세장형 미세구조가, 긴 세장형 미세구조보다 무작위적 분포로 분포되기 쉬운 경향이 있고, 특히 약 15% 이상의 밀도를 가지는 미세구조에서 더욱 그러하다. 따라서, 무작위적 분포를 용이하게 하기 위한 세장형 미세구조의 길이는, 약 35마이크론에서 약 100마이크론의 범위이고, 더 바람직하게는, 약 35마이크론에서 약 75마이크론의 범위이다.
도 4는, 기판의(또는 보호층의)(401) 맨 윗 표면 위에 형성된, 규칙적으로 분포된 원기둥-형태의 미세구조(400)(도 3a 참조) 포함하는 기판의(또는 보호층의) 부분 평면도이다. 여기에 도시된 예들 각각은 보호층에서도 동등하게 적용될 수 있음을 주목해야 한다. 원기둥-형태의 미세구조(400)는, 기판의 통상적인 핸들링 동안에 원기둥-형태의 미세구조의 편평한 상부 표면(402) 위에 점착된 외부 마크(예를 들어, 지문으로부터의 기름)로 인한 빛의 왜곡(투과 또는 반사)을 줄임으로써 외부 마크의 현상을 감춘다. 원기둥-형태의 미세구조(400)는, 이미 언급했듯이 알려진 임의의 가공 기술(예를 들어, 패턴화, 에칭, 엠보스, 몰딩 등)에 의해서든 기판(401)의 맨 윗 표면 내에 형성될 수 있다. 도 4b에 도시된 기판의 단면도에서, 인접한 미세구조 사이의 이격 거리(d)는, 약 2마이크론에서 약 120마이크론의 범위를 가지고, 바람직하게는 약 10마이크론에서 약 50마이크론의 범위를 가진다. 한 가지 예에서, 유리 기판의 편평한 표면은, 원기둥-형태의 미세구조(400)가 기판(401)의 표면 상에 형성되고 남아있도록 유리 재료를 제거하기 위해 에칭되고 패턴화될 수 있다. 다른 예에서, 금속 기판(예를 들어, 금속 시트)의 편평한 표면은, 기판(401)의 표면 상에 원기둥-형태의 미세구조(400)를 형성하기 위해 에칭되거나 엠보스 가공되거나 스템프 가공될 수 있다. 또 다른 예에서, 폴리머 기판(또는 시트/필름)은, 기판(401)의 표면 상에 원기둥-형태의 미세구조(400)를 형성하기 위해 몰딩, 열처리에 의한 형성, 엠보스 가공, 절제 가공, 에칭, 또는 여기서 언급한 것과 같은 그 외 여러가지 폴리머 가공 기술의 임의의 조합으로 처리될 수 있다. 개개의 미세구조의 공간적으로 떨어져 있는 관계는, 외부 마크 물질을 파괴하거나 리세스 영역(404)으로 재분배하는 것을 촉진하고 가능하게 하는 표면 토폴로지를 제공하고 따라서, 외부 마크 물질의 가시성을 최소화한다.
도 5는, 기판 또는 보호층의(501) 맨 윗 표면 위에 형성된 규칙적으로 분포된 피라미드형 각뿔대 형태의 미세구조(500)를 포함하는 기판의 일부 평면도이다. 미세구조(500)는, 도 5에서 도시된 것과 같이, 일정한 미세구조의 방향을 가지는, 규칙적인 분포의 미세구조, 또는 도 6에서 도시된 것과 같이, 실질적으로 무작위 방향(회전 방향)을 가지는, 규칙적인 분포의 미세구조(600)를 포함할 수 있다. 복수의 피라미드형 각뿔대 형태의 미세구조(600)에서 여러 방향 또는 실질적으로 무작위 방향을 도입하는 것은, 기판(601)의 표면에 광 확산면(예를 들어, 매트 피니시)을 제공하는 것이 바람직한 경우에 이용될 수 있을 것이다. 다시 말해서, 피라미드형 각뿔대(600)의 다양한 방향(실질적으로 무작위)은, 다수의 상이한 각도로 된 측면에 의해 입사 또는 투사 광이 보다 넓은 범위의 방향으로 반사되게 하고, 따라서 높은 비율의 확산 반사(diffuse reflection)를 제공한다. 예를 들어, 불투명한 기판에 각뿔대 형태의 미세구조를 형성하는 것은, 지문을 감추고 또한 투명기판에 바람직한 확산면 또는 매트 표면을 제공할 수도 있다. 불투명 기판의 한가지 예로는, 냉장고 문의 외부 표면으로 사용될 수 있는 금속 기판이 있다. 도 5 및 6의 상기 각뿔대 형태의 미세구조는, 기판의 통상적인 핸들링 동안에 각뿔대 형태의 미세구조의 편평한 상부 표면 위에 쌓이는 외부 마크(예를 들어, 지문으로부터의 기름)로 인한 빛의 왜곡(투과 또는 반사)을 줄임으로써 외부 마크의 현상을 감춘다. 각뿔대 형태의 미세구조는, 알려진 임의의 가공 기술(예를 들어, 패턴화, 에칭, 엠보스, 및 몰딩, 등)에 의해 기판의 맨 윗 표면 내에 형성될 수 있다. 개개의 미세구조의 공간적으로 떨어져 있는 관계는, 외부 마크 물질을 부수거나 리세스 영역(504, 604)으로 재분배하는 것을 촉진하고 가능하게 하는 표면 토폴리지를 제공하고 따라서, 외부 마크 물질의 가시성을 최소화한다.
도 7a는, 세장형 미세구조의 몇 가지 패턴을 포함하는 기판의 일부 평면도이되, 각각의 패턴은 기판 또는 보호층(701)의 맨 윗 표면 상에 형성된 다양한 방향을 가지는 복수의 사각형 형태의 미세구조(700)(즉, 세장형 미세구조)를 가진다. 복수의 사각형 형태의 미세구조(700)의 다양한 방향 또는 실질적으로 무작위 방향의 도입은, 보호층이 광 디스플레이 상에 부착될 때 무아레 현상의 발생을 방지하는 것이 바람직한 경우에, 투명 보호층에 형성된 사각형 형태의 미세구조를 분포시키기 위해 이용될 수 있다. 다르게는, 실질적으로 무작위 방향은, 불투명 기판에 보다 균일한 광 확산면을 제공하는 것이 바람직한 경우에, 불투명 기판에 형성된 사각형 형태의 미세구조를 분포시키기 위해 이용될 수 있다. 다시 말해서, 사각형 형태의 미세구조(700)의 다양한 방향은, 다수의 상이한 각도로 된 측면에 의해 입사 광이 보다 넓은 범위의 방향으로 반사되게 하고, 따라서 높은 비율의 확산 반사(diffuse reflection)를 투명 기판에 제공한다. 도 7a의 사각형 형태의 미세구조(700)는, 기판의 통상적인 핸들링 동안에 사각형 형태의 미세구조(700)의 편평한 상부 표면 위에 쌓이는 외부 마크(예를 들어, 지문으로부터의 기름)로 인한 빛의 왜곡(투과 또는 반사)을 줄임으로써 외부 마크의 현상을 감춘다. 사각형 형태의 미세구조(700)는, 알려진 임의의 가공 기술(예를 들어, 패턴화, 에칭, 엠보스 및 몰딩 등)에 의해 기판(701)의 맨 윗 표면 내에 형성될 수 있다. 개개의 미세구조의 공간적으로 떨어져 있는 관계는, 외부 마크 물질을 부수거나 리세스 영역(704)으로 재분배하는 것을 촉진하고 가능하게 하는 표면 토폴로지를 제공하고 따라서, 외부 마크 물질의 가시성을 최소화한다.
도 7b는, 도 7a에서 도시한 사각형 형태의 미세구조(700)의 한가지 패턴에 대한 단면 개략도이다. 도 7b를 참조하면, 인접한 사각형 형태의 미세구조(700) 사이의 적절한 이격 거리(d)(705)는, 약 2마이크론에서 약 120마이크론의 범위이고, 바람직하게는 약 10마이크론에서 약 50마이크론의 범위이다. 한 가지 예를 들어보면, 복수의 사각형 형태의 세장형 미세구조 각각은, 6마이크론의 높이(h)(707) 및 11마이크론의 너비(w)(706)를 가지고 인접한 미세구조 사이의 가변의 이격 거리(d)(705)는 약 10마이크론에서 약 50마이크론의 범위를 가진다.
도 8은, 미세구조의 몇 가지 패턴을 포함하는 기판을 도시하되, 각각의 패턴은 기판 또는 보호층(801)의 맨 윗 표면 상에 형성된 다양한 방향을 가진 복수의 사각형 형태의 미세구조(800)(즉, 세장형 미세구조)를 가진다. 한 가지 패턴 내에서 복수의 사각형 형태의 미세구조(800)의 다양한 방향의 도입은, 광 디스플레이 상에 부착되는 보호층을 위해 무아레 현상의 발생을 방지하는 것이 바람직한 경우에, 투명 보호층에 형성된 미세구조를 분포시키기 위해 이용될 수 있다. 다르게는, 미세구조의 다양한 방향은, 불투명 기판에 보다 균일한 광 확산면을 제공하는 것이 바람직한 경우에, 불투명 기판에 형성된 미세구조를 분포시키기 위해 이용될 수 있다. 도 8의 사각형 형태의 미세구조(800)는, 기판(801)의 통상적인 핸들링 동안에 상기 사각형 형태의 미세구조(800)의 편평한 상부 표면 위에 쌓이는 외부 마크(예를 들어, 지문으로부터의 기름)로 인한 빛의 왜곡(투과 또는 반사)을 줄임으로써 외부 마크의 현상을 감춘다. 사각형 형태의 미세구조(800)는, 알려진 임의의 가공 기술(예를 들어, 패턴화, 에칭, 엠보스, 및 몰딩 등)에 의해 기판(801)의 맨 윗 표면 내에 형성될 수 있다. 개개의 사각형 형태의 미세구조(800)의 공간적으로 떨어져 있는 관계는, 외부 마크 물질을 부수거나 리세스 영역(804)으로 재분배하는 것을 촉진하고 가능하게 하는 표면 토폴로지를 제공하고 따라서, 외부 마크 물질의 가시성을 최소화한다.
도 9는, 기판 또는 보호층(901)의 맨 윗 표면 상에 형성된 복수의 사각형 형태의 세장형 미세구조(900)의 다른 예를 도시한 것이되, 도 9에서 도시된 표면 패턴의 반복되는 단위는, '선형 스타버스트(staburst)'라고 한다. 선형 스타버스트 패턴은, 중앙 점(903)으로부터(즉, 단위의 중앙) 발산하는 선형 사각형 형태의 미세구조(900)을 가지되, 중앙 점(903)에 대하여 360도로 확장하는 다양한 방향을 가진다. 복수의 사각형 형태의 미세구조(900)의 다양한 방향의 도입은, 광 디스플레이 상에 부착되는 보호층을 위해 무아레 현상의 발생을 방지하는 것이 바람직한 경우에, 투명 보호층에 형성된 미세구조를 분포시키기 위해 이용될 수 있다. 다르게는, 미세구조의 많은 다양한 방향은, 불투명 기판에 보다 균일한 광 확산면을 제공하는 것이 바람직한 경우에, 불투명 기판에 형성된 미세구조를 분포시키기 위해 이용될 수 있다. 도 9의 사각형 형태의 미세구조(900)는, 기판(901)의 통상적인 핸들링 동안에 사각형 형태의 미세구조(900)의 편평한 상부 표면 위에 점착된 외부 마크(예를 들어, 지문으로부터의 기름)로 인한 빛의 왜곡(투과 또는 반사)을 줄임으로써 외부 마크의 현상을 감춘다. 사각형 형태의 미세구조(900)는, 알려진 임의의 가공 기술(예를 들어, 패턴화, 에칭, 엠보스, 및 몰딩 등)에 의해 기판(901)의 맨 윗 표면 안에 형성될 수 있다. 개개의 미세구조(900)의 공간적으로 떨어져 있는 관계는, 외부 마크 물질을 부수거나 리세스 영역(904)으로 재분배하는 것을 촉진하고 가능하게 하는 표면 토폴로지를 제공하고 따라서, 외부 마크 물질의 가시성을 최소화한다.
도 10은, 기판 또는 보호층(1001)의 맨 윗 표면 상에 형성된 복수의 굽은 세장형 미세구조(1000)의 일 예를 도시한 것이되, 도 10에 도시된 표면 패턴의 반복되는 단위는, '굽은 스타버스트(staburst)'라고 한다. 굽은 스타버스트 패턴은, 중앙 점(1003)으로부터(즉, 단위의 중앙) 발산하고 굽은 방향을 보이는 굽은-사각형 형태의 미세구조(1000)를 가지되, 중앙 점(1003)에 대하여 360도로 확장하는 다양한 방향을 가진다. 이러한 굽은 스타버스트 패턴은, 복수의 굽은 세장형 미세구조(1000)의 360도 분포 및 사각형 미세구조의 굽은 방향성에 의해 도입되는 매우 많은 방향성을 제공한다. 한 가지 패턴 내에서 복수의 굽은 사각형 미세구조(1000)의 매우 다양한 방향의 도입은, 광 디스플레이 상에 부착되는 보호층을 위해 무아레 현상의 발생을 방지하는 것이 바람직한 경우에, 투명 보호층에 형성된 미세구조를 분포시키기 위해 이용될 수 있다. 다르게는, 미세구조의 많은 다양한 방향은, 불투명 기판에 보다 균일한 광 확산면을 제공하는 것이 바람직한 경우에, 불투명 기판에 형성된 미세구조를 분포시키기 위해 이용될 수 있다. 더욱이, 굽은 세장형 미세구조(1000)의 굽은 방향성은, 미세구조에 적용되는 전단력이 굽은 세장형 미세구조(1000)의 너비 및 길이 차원을 따라서 분배되도록 하나의 미세구조(1000)에 다양한 방향성을 도입함으로써 내구성을 더 증가시킨다. 도 10의 굽은 사각형 형태의 미세구조(1000)는, 기판(1001)의 통상적인 핸들링 동안에 굽은 사각형 형태의 미세구조(1000)의 굽어 있고 편평한 상부 표면 위에 쌓이는 외부 마크(예를 들어, 지문으로부터의 기름)로 인한 빛의 왜곡(투과 또는 반사)을 줄임으로써 외부 마크의 현상을 감춘다. 굽은 사각형 형태의 미세구조(1000)는, 알려진 임의의 가공 기술(예를 들어, 패턴화, 에칭, 엠보스, 및 몰딩 등)에 의해 기판의 맨 윗 표면 내에 형성될 수 있다. 개개의 미세구조(1000)의 공간적으로 떨어져 있는 관계는, 외부 마크 물질을 부수거나 리세스 영역으로 재분배하는 것을 촉진하고 가능하게 하는 표면 지형을 제공하고 따라서, 외부 마크 물질의 가시성을 최소화한다.
도 11은 굽은 스타버스트 패턴의 다른 실시예를 도시한 것이다. 도 10과 비교하면, 도 11에서 도시된 굽은 스타버스트 패턴은, 중앙 점(1103)으로부터(즉, 단위의 중앙으로부터) 발산하는 굽은-사각형 형태의 미세구조(1100)를 추가적으로 더 가지고, 중앙 점(1103)에 대하여 360도로 확장하는 다양한 방향을 가진다. 한 가지 패턴 내에서 복수의 사각형 미세구조(1100)의 더 많은 방향의 도입은, 복수의 사각형 미세구조가 광 디스플레이 상에 부착되는 투명한 기판에 형성되는 경우 무아레 현상을 더 줄이기 위해 또는 사각형 미세구조가 불투명 기판에 형성되는 경우에, 보다 균일한 광 확산면을 제공하기 위해 이용될 수 있다. 또 다른 측면에서, 추가된 굽은 사각형 형태의 미세구조는, 한 가지 패턴 내에서 인접한 미세구조 사이의 저 작은 범위의 이격 거리(d)를 제공하기 위해 이용될 수 있다.
도 12는, 굽은 스타버스트 패턴의 다른 실시예를 도시한 것이다. 도 11과 비교하면, 도 12에서 도시된 굽은 스타버스트 패턴은, 중앙 점(1203)에 대하여 다양한 방향으로(실질적으로 무작위 방향으로) 분포되어 있다. 더욱이, 굽은 스타버스트 패턴은, 다양한 패턴 사이즈로 배치될 수 있는데, 예를 들면, 도 12에서 도시한 바와 같이 상부 열에서 바닥 열로 갈수록 패턴 크기가 증가하는 것이다. 더욱이 인접한 패턴 사이의 공간은 기판의 표면상을 가로질러 가변 될 수 있다. 패턴의 다양한 방향, 크기, 및 이격의(또는 몇 가지 패턴의) 도입은, 광 디스플레이 상에 부착된 보호층을 위해 무아레 현상을 방지하는 것이 바람직한 경우에, 투명한 보호층에 형성되는 미세구조를 분포시키는데 이용될 수 있다. 다르게는, 다양한 패턴 방향, 크기, 및 공간은, 불투명 기판에 보다 균일한 광 확산면을 제공하는 것이 바람직한 경우에, 불투명 기판에 형성된 미세구조를 분포시키기 위해 이용될 수 있다.
도 13은, 기판 또는 보호층(1301)의 맨 윗 표면 상에 형성된 복수의 굽은 세장형 미세구조(1300)의 다른 예를 도시한 것이되, 도 13에서 도시된 표면 패턴의 반복되는 단위는, “깨진-링” 동심 패턴이라고 한다. 깨진 링 동심 패턴은, 공통의 중앙 점(1303)(즉, 단위의 중앙)을 가지는, 굽은 방향을 가진, 굽은-사각형 형태의 미세구조(1300)을 가지고, 중앙 점(1303)에 대하여 360도로 확장하는 형태를 가진다. 한 가지 패턴 내에서 360도로 확장되는 많은 방향성의 도입은, 광 디스플레이 상에 배치되는 보호층을 위해 무아레 현상의 발생을 방지하는 것이 바람직한 경우에, 투명 보호층에 형성된 미세구조를 분포시키기 위해 이용될 수 있다. 다르게는, 미세구조의 많은 방향성은, 불투명 기판에 보다 균일한 광 확산면을 제공하는 것이 바람직한 경우에, 불투명 기판에 형성된 미세구조를 분포시키기 위해 이용될 수 있다. 더욱이, 상기 세장형 미세구조(1300)의 굽은 방향성은, 미세구조에 적용되는 전단력이 굽은 세장형 미세구조(1300)의 너비 및 길이 차원을 따라서 분배되도록 하나의 미세구조(1300)에 다양한 방향성을 도입함으로써 내구성을 더 증가시킨다. 도 13의 굽은 사각형 형태의 미세구조(1300)는, 기판(1301)의 통상적인 핸들링 동안에 굽은 사각형 형태의 미세구조(1300)의 굽어 있고 편평한 상부 표면 위에 점착된 외부 마크(예를 들어, 지문으로부터의 기름)로 인한 빛의 왜곡(투과 또는 반사)을 줄임으로써 외부 마크의 현상을 감춘다. 미세구조는, 알려진 임의의 가공 기술(예를 들어, 패턴화, 에칭, 엠보스, 및 몰딩 등)에 의해 기판(1301)의 맨 윗 표면 안에 형성될 수 있다. 개개의 미세구조의 공간적으로 떨어져 있는 관계는, 외부 마크 물질을 파괴하거나 리세스 영역(1304)으로 재분배하는 것을 촉진하고 가능하게 하는 표면 토폴로지를 제공하고 따라서, 외부 마크 물질의 가시성을 최소화한다.
도 14는 상기 깨진 링 동심 패턴의 다른 실시예를 도시한 것이다. 도 13과 비교하면, 도 14에서 도시된 깨진 링 동심 패턴은, 중앙 점(1403)으로부터 발산하는 굽은 세장형 미세구조(1400)를 가지되, 실질적으로 완전한 링 동심을 형성하지 않는 미세구조는 포함하지 않는다. 개개의 미세구조의 공간적으로 떨어져 있는 관계는, 외부 마크 물질을 파괴하거나 리세스 영역(1404)으로 재분배하는 것을 촉진하고 가능하게 하는 표면 토폴로지를 제공하고 따라서, 외부 마크 물질의 가시성을 최소화한다.
도 15는, 동심 패턴의 다른 실시예를 도시한 것이다. 도 13 및 14과 비교하면, 도 15에서 도시된 동심 패턴은, 중앙 점(1503)으로부터 발산하고 연속하는(즉, 깨지지 않은) 링 동심 형태의 미세구조(1500)를 가지되, 이 동심 패턴은 6방 정계로 근접하여 꽉 찬 분포로 기판(1501)상에 분포된다. 이 동심 패턴은, 공통의 중앙 점(1503)(즉, 단위의 중앙)을 가지는 굽은 방향으로 링 형태의 미세구조들을 가지고, 이 중앙 점(1503)에 대하여 360도로 확장된다. 한 가지 패턴 내에서 복수의 굽은-사각형 미세구조(1500)의 모든 방향의(즉, 360도) 도입은, 복수의 굽은-사각형 미세구조가 광 디스플레이 상에 배치되는 투명한 기판에 형성되는 경우 무아레 현상을 더 줄이기 위해, 또는 굽은-사각형 미세구조가 불투명 기판에 형성되는 경우에 보다 균일한 광 확산면을 제공하기 위해 이용될 수 있다. 더욱이, 굽은 사각형 미세구조를 근접하여 꽉 찬 구성으로 배치하는 것은, 복수의 굽은-사각형 미세구조가 광 디스플레이 상에 배치되는 투명한 기판에 형성되는 경우 무아레 현상을 더 줄이기 위해 또는 굽은-사각형 미세구조가 불투명 기판에 형성되는 경우에, 보다 균일한 광 확산면을 제공하기 위해 이용될 수 있다.
도 16은, 기판 또는 보호층(1601)의 맨 윗 표면 상에 형성된 복수의 굽은 세장형 미세구조(1600)를 도시한 것이되, 도 16에서 도시된 표면 패턴은, “염색체” 패턴이라고 한다. 염색체 패턴은, 실질적으로 무작위 분포로 굽은 사각형 형태의 미세구조(1600)를 가진다. 어떤 실시예에서는, 굽은 사각형 형태의 미세구조(1600)는, 둘 이상의 이웃하는 미세구조와 그룹으로서 형성될 수 있다. 염색체 패턴에서 그룹으로 형성하는 것 및 실질적으로 무작위 분포의 도입은, 광 디스플레이 상에 배치되는 보호층을 위해 무아레 현상의 발생을 방지하는 것이 바람직한 경우에, 투명 보호층에 형성된 미세구조를 분포시키기 위해 이용될 수 있다. 다르게는, 무작위 분포 및 미세구조의 굽은 방향성은, 불투명 기판에 보다 균일한 광 확산면을 제공하는 것이 바람직한 경우에, 불투명 기판에 형성된 미세구조를 분포시키기 위해 이용될 수 있다. 도 16의 굽은-사각형 형태의 미세구조(1600)는, 기판(1601)의 통상적인 핸들링 동안에 굽은 사각형 형태의 미세구조(1600)의 굽어 있고 편평한 상부 표면 위에 점착된 외부 마크(예를 들어, 지문으로부터의 기름)로 인한 빛의 왜곡(투과 또는 반사)을 줄임으로써 외부 마크의 현상을 감춘다. 굽은-사각형 형태의 미세구조(1600)는, 알려진 임의의 가공 기술(예를 들어, 패턴화, 에칭, 엠보스, 및 몰딩 등)에 의해 기판(1601)의 맨 윗 표면 안에 형성될 수 있다. 개개의 굽은 세장형 미세구조(1600)의 공간적으로 떨어져 있는 관계는, 외부 마크 물질을 파괴하거나 리세스 영역(1604)으로 재분배하는 것을 촉진하고 가능하게 하는 표면 토폴로지를 제공하고 따라서, 외부 마크 물질의 가시성을 최소화한다.
도 17은, 미세구조의 이형 집단을 활용한 복수의 굽은 세장형 미세구조의 다른 실시예를 도시한 것이되, 도 17에서 도시된 미세구조는, “핫-도그” 형태의 미세구조라고 한다. 굽은 방향성을 가지는 상기 핫-도그 형태의 미세구조(1700)는, 실질적으로 무작위 분포로 기판(1701)의 표면 상에 분포된다. 어떤 실시예에서는, 주어진 밀도에 대해, 일정한 크기를 가지는 짧은 구조(예를 들어, 길이*너비*높이가 45*15*4*마이크론)의 집단이, 긴 구조(예를 들어, 길이*너비*높이가 75*15*4마이크론)보다 실질적으로 무작위 분포로 분포시키기 쉬울 수 있고, 특히 세장형 미세구조의 밀도가 15%를 초과하는 경우 더욱 그러하다. 짧은 구조의 세장형 미세구조를 도입한 미세구조의 이형 집단(두 개의 다른 미세구조의 크기, 본 발명에서는 단지 하나 또는 두 개의 크기의 사용으로 한정하지 않는다)은, 실질적으로 무아레 현상을 방지하기 위한 목적으로 미세구조의 무작위 분포를 용이하게 하기 위해 이용될 수 있다. 무작위의 굽은 세장형 미세구조(1700)의 도입은, 굽은 세장형 미세구조가 광 디스플레이 상에 배치되는 투명한 기판에 형성되는 경우에, 무아레 현상을 방지하기 위해 또는 굽은 세장형 미세구조가 불투명 기판에 형성되는 경우에, 보다 균일한 광 확산면을 제공하기 위해 이용될 수 있다. 도 17의 굽은 세장형 미세구조(1700)는, 기판(1701)의 통상적인 핸들링 동안에 굽은 세장형 미세구조(1700)의 굽어 있고 편평한 상부 표면 위에 점착된 외부 마크(예를 들어, 지문으로부터의 기름)로 인한 빛의 왜곡(투과 또는 반사)을 줄임으로써 외부 마크의 현상을 감춘다. 개개의 굽은 세장형 미세구조(1700)의 공간적으로 떨어져 있는 관계는, 외부 마크 물질을 파괴하거나 리세스 영역(1704)으로 재분배하는 것을 촉진하고 가능하게 하는 표면 토폴로지를 제공하고 따라서, 외부 마크 물질의 가시성을 최소화한다.
굽은 세장형 미세구조(1700)는, 알려진 임의의 가공 기술(예를 들어, 패턴화, 에칭, 엠보스, 및 몰딩 등)에 의해 기판(1701)의 맨 윗 표면 안에 형성될 수 있다. 도시된 예에서, 굽은 세장형 미세구조(1700)는, 둥근 단부를 가진다. 몇몇 제조 기술에서, 둥근 단부를 가지는 미세구조를 형성하는 것은, 네모진 단부(예를 들어, 도 16에서 도시한 염색체 패턴의 굽은 세장형 미세구조(1600)에 의해 도시된 바와 같이)를 가진 미세구조를 제조하는 것과 비교했을 때, 기판 또는 보호층 위에 세장형 미세구조의 제조를 향상시킬 수 있다. 도 18a는, 길이*너비*높이가 45*15*4마이크론인 복수의 짧은 핫-도그 형태의 미세구조(1806) 및 길이*너비*높이가 75*15*4마이크론인 복수의 긴 핫-도그 형태의 미세구조(1808)를 포함하는 핫-도그 형태의 미세구조의 이형 집단에 대한 전자 현미경 사진이다. 도시된 바와 같이, 핫-도그 형태의 구조의 이형 집단은, 무작위 분포로 투명한 보호층(1801)의 표면 상에 분포된다. 투명한 보호층(1081) 안에 형성된 핫-도그 형태의 미세구조(1806, 1808)의 상기 무작위 분포는, 보호층이 광 디스플레이 상에 배치되는 경우에, 무아레 현상을 방지한다. 도 18b는, 도 18a에서 도시한 전자 현미경 사진의 일 부분에 대한 확대도 이다. 확대도는, 핫-도그 형태의 미세구조(1808)의 둥근 단부 및 수직 측면을 명확히 도시한다.
도 19는, 핫-도그 형태의 미세구조(1900)의 단일 집단(즉, 일정한 크기를 가진 집단)을 활용한 굽은 세장형 미세구조의 다른 예를 도시한 전자 현미경 사진이다. 핫-도그 형태의 미세구조(1900)는, 길이*너비*높이가 45*15*4마이크론이고 실질적으로 무작위 분포로 기판(1901)의 표면 상에 분포되어 있다. 45마이크론 길이의 상대적으로 짧은 세장형 미세구조로서, 핫-도그 형태의 미세구조(1900)는, 약 45% 이상의 미세구조의 밀도를 위해 기판(1900) 또는 보호층의 표면에 실질적으로 무작위 분포로 상대적으로 쉽게 분포된다.
앞선 많은 예에서, 미세구조는, 대체로 기본 표면에서 바깥으로 돌출되는 구조로서(예를 들어, 편평한 평면 위로 솟아있는 고원) 도시되었다. 그러나 다른 구현예에서는, 미세구조가, 반대로 형성될 수 있다. 예를 들어, 미세구조는, 실질적으로 편평한 표면에서 날카롭게 오목한 곳(예를 들어, 평면 안쪽으로 파진 도랑)으로 정의되어 형성될 수 있다. 이 오목한 곳은, 실질적으로 솟아 있는 미세구조와 유사한 치수로 형성될 수 있다. 예를 들어, 미세구조 각각의 적합한 깊이는, 약 1마이크론에서 약 25마이크론 사이의 범위이고, 더 바람직하게는 약 3마이크론에서 약 10마이크론 사이의 범위일 수 있다. 미세구조 각각의 적합한 너비는, 약 2마이크론에서 약120마이크론 사이의 범위이고, 더 바람직하게는 약 10마이크론에서 약 50마이크론 사이의 범위일 수 있다. 미세구조 각각의 너비 대 높이의 적합한 비는, 약 1에서 약 13의 범위일 수 있다. 미세구조 각각의 적합한 길이는, 약 10마이크론에서 약250마이크론 사이의 범위이고, 더 바람직하게는 약 35마이크론에서 약 100마이크론 사이의 범위일 수 있다. 두 개의 인접한 미세구조의 가장 가까운 부분 사이의 거리는(d)(즉, 이격 거리), 약 2마이크론에서 약120마이크론 사이의 범위이고, 더 바람직하게는 약 10마이크론에서 약 50마이크론 사이의 범위일 수 있다. 오목한 표면 토폴로지의 표면 면적의 적합한 비율은, 전체 편평한 표면 면적(즉, 오목하거나 리세스 된 편평한 표면 면적과 리세스된 미세구조 주변의 솟아 있는 편평한 표면 면적을 합한)의 약 5%에서 약 45%의 범위이다. 일 예를 들면, 복수의 사각형 형태의 미세구조 각각은, 6마이크론의 깊이, 11마이크론의 너비, 및 약 10마이크론에서 약 50마이크론의 범위로 인접한 미세구조 사이의 다양한 이격 거리(d)를 가진다. 도 20은, 기판(2001)의 맨 윗 표면에 형성된 굽은 스타버스트 패턴(도 11에서 도시된 것을 참조하면)으로 리세스된 굽은 세장형 미세구조(2000)에 대한 전자 현미경 사진이다.
도 21은, 기판(2102)의 맨 윗 표면 상에 분포된 복수의 미세구조(예를 들어, 도 1 내지 20에서 도시된 미세구조)를 가지는 기판(2102) 제조를 위한 롤 투 롤 엠보스 시스템(roll to roll embossing system)(2100)에대한 일 예를 도시한 것이다. 어떤 구현예에 있어서, 이 시스템(2100)은, 실질적으로 연속적인 공정으로 보호층 또는 마이크로패턴의(micropatterned) 기판의 세장형 시트 또는 롤을 제조하기 위해 사용될 수 있다.
이 시스템(2100)은, 코팅 모듈(2110), 건조 모듈(2120), 및 엠보스 모듈(2130)을 포함한다. 코팅 모듈(2110)은, 패턴화되지 않은 기판(2102)(폴리에틸렌 테레프탈염산(terephthalate) 필름(PET))의 롤(2112)을 받는다. 어떤 실시예에서, 패턴화되지 않은 기판(2102)의 롤(2102)은, 코팅을 위해, 패턴화되지 않은 기판(2102)의 다른 공급 형태로서 대체될 수 있다. 예를 들어, 패턴화되지 않은 기판(2102)이, 편평한 시트로서 공급될 수도 있고, 이러한 시트 공급 매카니즘이 구현될 수 있다. 다른 예로는, 패턴화되지 않은 기판(2102)이, 연속된(fanfold) 형태(예를 들어, 컴퓨터 용지)로서 공급될 수 있고, 기판(2102)은 지그재그 패턴을 형성하기 위해 주기적으로 접혀진 실질적으로 편평한 시트로서 주어진다.
코팅 모듈(2110)은, 기판(2102)에 적용되는 수지(2114)(예를 들어, 자외선 보호용 아크릴산염)의 공급을 포함한다. 어떤 구현예에서는, 기판(2102)이, 수지(2114)의 적용 이전에 세척될 수 있다. 수지(2114)는, 다양한 방식으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 기판(2102)은, 수지(2114)의 바스(bath)에 담기거나 통과되어 코팅될 수 있다. 다른 구현예에서, 수지(2114)는, 기판(2102)상에 뿌려지거나(sprayed) 롤되거나(rolled) 브러쉬되거나(brushed) 다른 방식으로 점착될 수 있다.
기판(2102)은, 건조 모듈(2120)을 통과한다. 어떤 구현예에서는, 건조 모듈(2120)은, 기판(2102)을 열 또는 자외선(UV) 복사로 노출시킴으로써, 기판(2102)에 미리 적용된 수지(2114)를 건조 또는 부분적으로 건조, 히팅, 교정하거나, 또는 다른 처리를 할 수 있다. 어떤 구현예에서는, 수지(2114)를 적어도 부분적으로 건조 또는 큐어함으로써, 수지를 기판(2102)에 접착시킬 수 있다.
기판(2102)는 엠보스 모듈(2130)을 통과한다. 엠보스 모듈(2130)은, 자외선(UV) 램프(2132) 및 엠보스 롤러(2134)를 포함한다. 어떤 구현예에 있어서, 엠보스 롤러(2134)에는, 미세구조(예를 들어, 도 1 내지 20에서 이미 도시된 미세구조)의 반전(예를 들어, 네가티브) 패턴으로 덮힌 마스터 심(shim)이 씌워져 있다. 어떤 실시예에서는, 미세구조의 반전 패턴이, 사진 석판술 공정을 이용해 형성될 수 있다. 예를 들어, 마스터 심의 기판은, 세척되고 포토 레지스트(photoresist) 물질로 코팅될 수 있고, 그런 다음 자외선에 노출되거나 베이킹(baking)되는 것에 의해 프리-큐어(pre-cured)될 수 있다. 원하는 미세구조 패턴은, 투영 이미지(projected image) 또는 광 마스크를 사용함으로써, 프리큐어된 포토 레지스트 위로 전사될 수 있다. 포토 레지스트는, 원하는 미세구조의 패턴화된 레지스트를 형성하는 표준적인 사진 석판 기술에 의해 현상(develop)(예를 들어, 에칭)될 수 있고, 이후에 패턴화된 레지스트는 포스트-큐어(post-cured)될 수 있다. 패턴화된 포토 레지스트 재료는, 표면을 도전성으로 만들기 위해 금속(예를 들어, 구리)으로 코팅될 수 있고, 그런 다음에, 니켈이 금속 코팅된 패턴화된 레지스트 위에 전기 도금될 수 있고, 결국 니켈 마스터 심을 형성한다. 니켈 마스터 심은, 기판과 분리될 수 있고, 엠보스 롤러(2134)를 형성하는 드럼에 둘러싸일 수 있다.
엠보스 롤러(2134)는, 기판 상에 코팅된 수지(2114)와 롤링 접촉하게 된다. 엠보스 롤러(2134)가 기판(2102) 위를 구를 때, 미세구조의 반전 패턴은, 수지(2114) 코팅으로 새겨진다. 상기 자외선 램프(2134)는, 상기 수지(2114)를 큐어하여 적어도 부분적으로 단단하게 만들고, 이로써, 수지(2114)로 새긴 미세구조의 패턴을 보존한다. 기판(2102)은, 보호층의 표면 상에 미세구조를 형성하기 위해 몰딩, 열처리에 의해 형성, 엠보스 가공, 에칭, 또는 그 외 여러 가지 폴리머 가공 기술 중 임의의 방식을 사용할 수 있다. 기판(2102)은, 롤(2136)에 의해 계속 진행된다. 어떤 구현예에 있어서, 롤(2136)은, 분리된 시트, 펜-폴디드 시트(fan-folded sheets), 또는 처리 후의 다른 형태의 기판(2102)을 위한 용기로 대체될 수 있다. 어떤 구현예에 있어서, 일단 기판(2102)이 가공되기 시작하면, 점착성 및 보호용 라이너(liner)가 기판(2102)의 매끄러운(예를 들어, 패턴화 되지 않은) 면으로 적용될 수 있다. 어떤 구현예에 있어서, 기판(2102)은 원하는 크기로 잘릴 수 있다. 예를 들어, 기판(2102)은, 실질적으로 광 디스플레이 이미지 표면을 덮는 조각으로 잘릴 수 있다.
이미 언급하였듯이, 보호층의 실시예들은 본질적으로, 보호층의 표면에 복수의 미세구조(예를 들어, 굽은 세장형 미세구조)를 형성하기 위해 가공될 수 있는 특정 폴리머로서 제조될 수 있다. 몇 개의 적합한 폴리머에는, 폴리에틸렌 테레프탈염산(PET), 아크릴 수지, 실리콘, 및 우레탄이 포함된다. 보호층의 재료 및 두께는, 특정 용도 및/또는 적절한 내구성을 제공하기 위해 예상되는 핸들링의 정도에 따라서 최적화될 수 있다. 일 예로, 20마이크론 두께의 아크릴 수지로 만들어진 보호층은, 몰딩 가공을 이용하여 보호층의 맨 윗 표면 상에 형성된 복수의 굽은 세장형 미세구조(예를 들어, 깨진 링 동심 패턴)에 의해 제조될 수 있다. 굽은 세장형 미세구조는, 높이가 약 4마이크론, 너비가 약 8마이크론, 인접한 미세구조 사이의 거리가 약 11마이크론 이다. 보호층의 매끄러운 면은, 터치 패드의 기능에 손실 없이 터치 패드에 지문 저항성을 제공하기 위해 휴대폰의 터치 패드, 전형적으로 투명한 유리 기판에 위치하거나 장착될 수 있다.
보호층의 제2 표면(또한 매끄러운 면으로 불리는)은, 또 다른 기판(예를 들어, 투명한 기판) 상에 배치된다. 매끄러운 면은, 사용 도중 보호층의 원하지 않는 움직임을 줄이기 위해 로우-테크(low-tack) 접착제로 부분적 코팅을 할 수 있다. 다르게는 매끄러운 면은, 투명한 기판에 접착되도록 정전기적으로 충전(charge)시킬 수 있다. 로우-테크 접착제 및 정전기적인 충전은, 설치 및 조정을 용이하게 하고, 필요한 경우(즉, 일회용의) 보호층을 쉽게 교환할 수 있게끔 한다.
핸들링의 오염 효과(예를 들어, 지문 효과)를 줄이는 표면 토폴로지를 가지는 것뿐만 아니라, 본 발명의 실시예에 따르는 보호층 및/또는 기판은, 다른 바람직한 특징을 가질 수 있다. 몇 가지 예만 들면, 프라이버시 필름(privacy films)(시야각의 감소), 광도의 증가 필름(주된 시야각으로 광 에너지를 재전송한다), 반사 방지용 필름(예를 들어, 반사방지용 필름 또는 역반사용 구조를 가지는), 긁힘 저항성 필름, 자동-세척 표면(예를 들어, 셀프-어셈블 단층(self assembled monolayer) 코팅을 이용하는), 세균 방지 필름, 및/또는 정전기 방지 필름의 특징을 가질 수 있다.
예를 들어, 폴리머 보호층 또는 기판에 견고성 또는 긁힘 저항성을 제공하기 위해서, 사파이어, 실리콘 옥사이드(예를 들어, Siθ2), 및 티타늄 옥사이드 등과 같은 견고한 입자가, 기판(또는 보호층)의 미세구조 표면에 우수한 마모 및 침식 저항성을 가지게 하기 위해서, 미세구조의 제조 과정 중 폴리머 수지에 추가될 수 있다. 견고한 입자는, 보호층(즉, 투명한 보호층)의 일부가 되는 경우 견고한 입자가 투명하도록 빛의 파장보다 더 작은(즉, 나노입자) 크기의 입자를 가진다. 미세구조가 제조되는 동안, 견고한 입자는, 보호층의 표면에 일정하게 퍼지고 이동하는 경향이 있고, 이로써 보호층의 미세구조 표면에 우수한 마모 및 침식 저항성을 가지게 한다.
다른 예를 들면, 기판 또는 보호층의 맨 윗 표면 및 복수의 미세구조상에 반사 방지 코팅을 배치함으로써, 반사 방지 또는 눈부심 방지의 특성이 기판 또는 보호층에 주어질 수 있다(즉, 복수의 미세구조 및 리세스 영역을 코팅한다). 적절한 반사 방지 코팅은, 약 1에서 약 1.35 범위의 낮은 반사율을 가지는 물질을 포함한다. 전형적인 물질로는, 약 1.3의 반사율을 가지는 불소중합체(fluoropolymers) 또는 마그네슘 플루오르화물이 있다.
다른 예를 들면, 기판 또는 보호층의 맨 윗 표면 및 복수의 미세구조상에 불화(fluohnated) 또는 염화불화(chlorofluoro) 작용성 폴리머 단층을 포함하는 셀프-어셈블 단층(SAM)을 배치함으로써, 자동 세척 표면의 특성이 기판 또는 보호층에 주어질 수 있다. 국소적인 단층을 적용하는 것은, 표면이 소수성 및 소유성을 가지도록 표면 에너지를 급격하게 증가시킨다. 소수성 및 소유성의 표면 특성은, 지문 제거를 강화시킨다. 다른 예를 들면, 자동-세척의 특성은, 보호층 또는 기판의 맨 윗 표면 및 복수의 미세구조 위에 수산기(hydrxyl), 카르복실기(carboxylic), 또는 폴리올기 단층을 포함하는 친수성의 SAM을 배치함으로써 보호층 및 기판에 주어질 수 있다. 친수성 단층은, 물이 표면에 끌어당기고 표면을 세탁하여 표면 오염물을 제거하는 물방울로 합체하도록 낮은 표면 에너지를 제공한다.
다른 예를 들면, 폴리머 보호층 또는 기판의 표면 상에 있는 미세구조의 제조 과정 동안, 폴리머 수지에 하나 이상의 살충제(biocides)를 추가함으로써, 세균 방지 표면의 특성이 폴리머 보호층 또는 기판에 주어질 수 있다. 실예가되는 살충제로는 실버 나노파티클(silver nanoparticles) 및 트리클로산(triclosan)이 있다.
다른 예를 들면, 폴리머 보호층 또는 기판의 표면 상에 있는 미세구조의 제조 과정 동안, 폴리머 수지에 하나 이상의 친수성 첨가물을 추가함으로써, 정전기 방지 표면의 특성이 폴리머 보호층 또는 기판에 주어질 수 있다. 이러한 정전기 방지 표면 특성은, 마찰 전기 충전(triboelectric charging)에 민감한 폴리머 보호층 또는 기판 재료(예를 들어, 폴리머, 유리)를 위해 특히 유용하다. 예를 들어, 정전기 전하는, 표면에 접촉하거나 표면을 핸들링 하는 동안(예를 들어, 문지르는 것), 손가락 끝에서 보호층(또는 기판)의 표면으로 전달될 수 있다. 적절한 친수성 첨가물은, 폴리에틸렌 글리콜(glyclos) 및 4기로 된 아민(quaternary amines)을 포함한다. 충분한 양의 친수성 첨가물은, 폴리머 수지의 전기적 볼륨 저항성을 약 1012ohm-cm보다 작은 볼륨 저항성을 가지고, 바람직하게는 약 109에서 1010 ohm-cm 범위를 가지도록 감소시키기 위해, 폴리머 보호층 또는 기판 안에 투입된다. 이러한 물질에 관해서, 전자는, 다른 정 전하를 분산시키기 위해 표면을 가로지르고 대량의 물질을 통해 흐를 수 있다.
도 23을 참조하면, 보호층의 일 예에 대한 지문 저항성을 테스트하기 위해, 이전에 도시된 미세구조를 가지는 기판의 시트(즉, 보호층)(2301)가, 휴대폰 디스플레이(2308)의 오른쪽 측면에 고정되어 있다. 하나의 지문이, 지문의 대략 절반 정도는 드러나 있는 디스플레이 상에, 다른 절반은 보호층(2301) 상에 배치되도록 하기 위해, 왼쪽 측면에 있는 드러난 디스플레이 및 상기 보호층(2301)에 걸쳐서 찍힌다. 결과는, 보호층(2301) 상에서 실질적으로 지문을 감지할 수 없는 것으로 나타나고 미세구조의 패턴에 의해 제공된 지문 저항성을 증명한다. 이 예에서, 보호층(2301)은, 염색체 패턴으로 실질적으로 무작위 분포를 가지는 미세구조(예를 들어, 앞서 도 16에서 설명되고 도시된 미세구조와 같은)를 이용하였다. 이번 예의 미세구조는 약 22.5%의 밀도로 주어졌고, 미세구조의 치수는 대략 120마이크론 길이, 34마이크론 너비, 및 4마이크론 높이를 가졌다.
도 24는, 다른 보호용 필름(2401)의 지문 저항성에 대한 일 예를 도시 한다. 도 23과 같이, 보호용 필름(2401)은, 휴대폰(2408)의 디스플레이의 절반(이번 예에서는, 왼쪽 측면)을 커버하기 위해 잘렸고, 지문은, 지문의 절반이 오른쪽 측면 상의 드러난 디스플레이 상에 배치되고 다른 절반은 보호층(2401) 상에 배치되도록 찍힌다. 이번 예에서의 보호층(2401)은, 약 15%의 미세구조 밀도를 가지고, 도 23의 보호층(2301)보다 지문 저항성이 떨어지는 것이 증명된다. 따라서, 4마이크론의 높이를 가지는 미세구조에서, 적절한 밀도 범위는, 약 15%에서 약 35%이고 더 바람직하게는 약 20%에서 약 30%이다.
도 23 및 24에 의해 도시되고 수행된 테스트와 유사한 테스트가, 또한 두 개의 구입 가능한 상품으로 수행되었다. 한 상품은 Power Support에 의해 만들어진 필름(2551)이다. 이 상품의 포장에는 필름(2551)이 눈부심 방지 필름이고 이 필름은 얼룩 및 지문에 저항성이 있다고 기재되어 있다. 도 25에서 도시된 바와 같이 필름(2551)의 확대도는, 이 필름이 매트 피니시(matte finish) 및 실질적으로 무작위한 표면 거칠기를 가지는 것을 나타내고, 광 간섭법(interferometry)에 의한 측정으로서, 피크-투-밸리(Rt) 치수가 약 5.7 마이크론이고 평균 표면 거칠기(Ra)는 약 0.4 마이크론이다. 필름(2551)은, 도 26에서 도시된 바와 같이, 휴대폰(2608)의 디스플레이 중 절반(이번 예에서는, 오른쪽 측면)을 커버하기 위해 잘렸고, 지문은, 지문의 절반이 왼쪽 측면 상의 드러난 디스플레이 상에 배치되고 다른 절반은 필름(2551) 상에 배치되도록 찍힌다. 비록 드러난 디스플레이 표면과 비교하여 지문 상이 줄었지만, 여전히 관찰자에 의한 가시성을 가지므로, 지문 저항성이 부족하다. 더욱이, 필름(2551)안의 불투명한 마이크론-크기의 필러(2553)가, 그 아래의 휴대폰(2608)의 광 디스플레이로부터 방출된 이미지의 광학적 품질을 감소시키고 헤이즈를 야기한다.
도 27 및 28을 참조하면, 테스트된 다른 상품은 매끄러운 필름(2771)으로 "Invish-Shield"라고 불리고, Zagg, Inc.으로부터 구입 가능하다. 도 27은, 필름(2771)의 확대도를 도시하고, 광 간섭법에 의한 측정으로서, 필름은 피크-투-밸리 표면 거칠기(Rt)가 약 1.5마이크론이고 평균 표면 거칠기(Ra)는 약 0.06마이크론이다. 필름(2771)은, 도 28에서 도시된 바와 같이, 휴대폰(2808)의 디스플레이 중 절반(이번 예에서는, 오른쪽 측면)을 커버하기 위해 잘렸고, 지문은, 지문의 절반이 왼쪽 측면 상의 드러난 디스플레이 상에 배치되고 다른 절반은 필름(2771) 상에 배치되도록 찍힌다. Zagg, Inc.는 본 상품이 지문 저항성에 대한 주장은 없이 "긁힘 저항성"필름이라고 광고한다. 역시, 이 필름(2771)은 거의 지문 저항성이 없는 것으로 판명난다.
대체로, 의도적으로 매트 피니시 처리를 하고, 실질적으로 무작위 표면 거칠기가 약 5.7마이크론인 필름(예를 들어, 도 25 및 26에서 도시한 필름)은, 부족한 지문 저항성 및 광학적 성능을 보이고, 반면에 실질적으로 매끄러운 필름(예를 들어, 도 27 및 28에서 도시한 필름)은 지문에 대한 주목할 만한 저항성을 보이지 못한다. 그러나 앞서 도 23에서 도시한 예에서 나타나듯이, 본 발명의 실시예에 따르는 보호층 상의 미세구조의 도입은, 매우 우수한 지문 저항성을 보이는 표면을 결과로 보여준다.
도 29는, 밝기의 데이터에 관한 두 개의 테이블을 도시한다. 첫 번째 테이블은 휴대폰 디스플레이 상에서 바로 얻은 밝기 측정치의 집합을 포함하고, 두 번째 테이블은 같은 휴대폰 디스플레이 상에서 얻은 유사한 측정치를 포함하되, 본 발명의 실시예에 따르는 미세구조가 패턴화된 전형적인 보호층(즉, "FPR 필름")에 의해 커버되는 디스플레이 상에서 얻은 밝기를 측정한 것이다. 개시된 측정치로부터, 이번 예에서 사용된 보호층은, 단지 약 2.4%의 빛 손실을 가지고 높은 수준의 밝기 성능을 보여준다.
또 다른 실험에서, 둥근 단부를 가지며 굽은 세장형 미세구조의 이형 집단(예를 들어, 도 17 및 18a에서 도시된 바와 같이, 핫-도그 형태의 미세구조로 대략 75*15*4마이크론 및 45*15*4마이크론의 치수를 가지는 미세구조)을 가지는 보호층의 헤이즈가, 대략 420*320마이크론의 영역에 걸쳐 측정되었다. 측면 면적(예를 들어, 핫-도그 형태의 미세구조의 수직 표면 면적)의 함수로서 보호층을 통해 투과되는 헤이즈의 플롯(plot)이, 도 30에 도시된다. 주어진 높이에서(예를 들어, 이번 예에서는 대략 4마이크론), 이 플롯은, 미세구조의 밀도가 증가할수록 헤이즈의 양도 또한 증가하는 것으로 나타난다. 어떤 실시예에서는, 광 디스플레이용 보호층 위의 미세구조의 밀도는, 원하지 않는 헤이즈의 양을 보이지 않도록 제한될 수 있다.
본 발명은 다양한 변경 및 대체 형태를 잘 허용할 수 있지만, 구체적인 실시예들이 도면에서 예로 나타나고, 상세하게 설명되었다. 그러나, 본 발명은 개시된 특정 형태로 제한되는 것을 목적으로 하는 것이 아님을 이해할 필요가 있다. 오히려, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 규정된 발명의 사상 및 범위 내에서 모든 변경, 균등한 것, 및 대체를 커버한다.

Claims (40)

  1. 지문 저항성 기판에 있어서,
    상기 지문 저항성 기판의 외부 표면에 형성된 복수의 굽은 세장형 미세구조(curved elongated microstructures) 및 상기 복수의 굽은 세장형 미세구조의 인접한 미세구조 사이의 간극 영역(interstitial area)을 포함하고,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 각각은, 편평한 상부 표면 및 수직 또는 수직에 가까운 측벽을 가지고,
    상기 인접한 미세구조 사이의 간극 영역은 리세스 영역이고, 상기 리세스 영역의 전체에서 유체의 이동이 가능하도록 구성된,
    지문 저항성 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 각각은 너비보다 길이가 더 긴,
    지문 저항성 기판.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 각각은 길이 방향을 따라 굽은,
    지문 저항성 기판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 각각은 약 1마이크론에서 약 25마이크론 사이의 높이를 가지는,
    지문 저항성 기판.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 각각은 약 3마이크론에서 약 10마이크론 사이의 높이를 가지는,
    지문 저항성 기판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 각각은 약 2마이크론에서 약 120마이크론 사이의 너비를 가지는,
    지문 저항성 기판.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 각각은 약 10마이크론에서 약 50마이크론 사이의 너비를 가지는,
    지문 저항성 기판.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 각각은 약 2마이크론에서 약 120마이크론 사이의 너비를 가지는,
    지문 저항성 기판.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 각각은 약 1에서 약 13 사이의 범위의 높이에 대한 너비의 비(W:H)를 가지는,
    지문 저항성 기판.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 각각은 약 10마이크론에서 약 250마이크론 사이의 길이를 가지는,
    지문 저항성 기판.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 각각은 약 35마이크론에서 약 100마이크론 사이의 길이를 가지는,
    지문 저항성 기판.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 각각은 약 10마이크론에서 약 250마이크론 사이의 길이를 가지는,
    지문 저항성 기판.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 중 임의의 인접한 두 미세구조의 최단 부분 사이의 거리가 약 2마이크론에서 약 120마이크론 사이에 있는,
    지문 저항성 기판.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 중 상기 임의의 인접한 두 미세구조의 최단 부분 사이의 거리가 약 10마이크론에서 약 50마이크론 사이에 있는,
    지문 저항성 기판.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 중 임의의 인접한 두 미세구조의 최단 부분 사이의 거리가 약 2마이크론에서 약 120마이크론 사이에 있는,
    지문 저항성 기판.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조의 밀도는, 상기 복수의 굽은 세장형 미세구조의 상기 편평한 상부 표면이 상기 지문 저항성 기판의 외부 표면 중 편평한 표면 면적(planar surface area)의 약 5퍼센트에서 약 45퍼센트의 범위의 표면 면적을 갖도록 구성되고,
    상기 편평한 표면 면적은, 상기 편평한 상부 표면 및 상기 리세스 영역의 표면 면적의 합인,
    지문 저항성 기판.
  17. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조의 밀도는, 상기 복수의 굽은 세장형 미세구조의 상기 편평한 상부 표면이 상기 지문 저항성 기판의 외부 표면 중 편평한 표면 면적의 약 5퍼센트에서 약 45퍼센트의 범위의 표면 면적을 갖도록 구성되고,
    상기 편평한 표면 면적은, 상기 편평한 상부 표면 및 상기 리세스 영역의 표면 면적의 합인,
    지문 저항성 기판.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 지문 저항성 기판의 상기 외부 표면은 약 25dynes/cm2에서 약35dynes/cm2 사이의 표면 에너지를 가지는,
    지문 저항성 기판.
  19. 제8항에 있어서,
    상기 지문 저항성 기판의 상기 외부 표면은 약 25dynes/cm2에서 약35dynes/cm2 사이의 표면 에너지를 가지는,
    지문 저항성 기판.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 각각은 실질적으로 무작위의 방향을 가지는,
    지문 저항성 기판.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조는 실질적으로 무작위의 분포를 가지는,
    지문 저항성 기판.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 각각은 실질적으로 무작위의 방향을 가지는,
    지문 저항성 기판.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조는 실질적으로 무작위의 분포를 가지는,
    지문 저항성 기판.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 지문 저항성 기판은 투명한 유리 또는 폴리머(polymer)를 포함하는,
    지문 저항성 기판.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 지문 저항성 기판은 불투명한 재료를 포함하는,
    지문 저항성 기판.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 지문 저항성 기판은, 광 디스플레이(optical display)의 외측 표면 상에 부착되도록 구성된 폴리머 필름(polymeric film)인,
    지문 저항성 기판.
  27. 제1항에 있어서,
    상기 리세스 영역은, 상기 리세스 영역의 전체에서 유체의 이동이 가능하도록 구성된 단일의 연속된 리세스 영역인,
    지문 저항성 기판.
  28. 제8항에 있어서,
    상기 리세스 영역은, 상기 리세스 영역의 전체에서 유체의 이동이 가능하도록 구성된 단일의 연속된 리세스 영역인,
    지문 저항성 기판.
  29. 지문 저항성 시스템에 있어서,
    광 디스플레이 및 상기 광 디스플레이 기판의 외측 표면에 부착되는 지문 저항성 필름을 포함하되,
    상기 지문 저항성 필름은, 상기 지문 저항성 필름의 외부 표면에 형성된 복수의 굽은 세장형 미세구조 및 상기 복수의 굽은 세장형 미세구조의 인접한 미세구조 사이의 간극 영역을 포함하고,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 각각은, 편평한 상부 표면 및 수직 또는 수직에 가까운 측벽을 가지고,
    상기 인접한 미세구조 사이의 간극 영역은 리세스 영역이며, 상기 리세스 영역의 전체에서 유체의 이동이 가능하도록 구성된,
    지문 저항성 시스템.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 각각은 실질적으로 무작위의 방향을 가지는,
    지문 저항성 기판.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 각각은, 인간의 눈으로 무아레(Moire)를 감지할 수 없도록 충분히 실질적으로 무작위 분포를 가지는,
    지문 저항성 기판.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 리세스 영역은, 상기 리세스 영역의 전체에서 유체의 이동이 가능하도록 구성된 단일의 연속된 편평한 리세스 영역인,
    지문 저항성 기판.
  33. 지문 저항성 기판에 있어서,
    상기 지문 저항성 기판의 외부 표면에 형성된 복수의 굽은 세장형 미세구조 및 상기 복수의 굽은 세장형 미세구조의 인접한 미세구조 사이의 간극 영역을 포함하고,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 각각은, 편평한 리세스 표면 및 수직 또는 수직에 가까운 측벽을 가지고,
    상기 인접한 미세구조 사이의 간극 영역은, 상기 지문 저항성 기판의 상기 외부 표면 전체에 걸쳐서 연장되어 있는 돌출 영역(raised area)인,
    지문 저항성 기판.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 각각은 실질적으로 무작위 방향을 가지는,
    지문 저항성 기판.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조는 실질적으로 무작위의 분포를 가지는,
    지문 저항성 기판.
  36. 제33항에 있어서,
    상기 돌출 영역은 단일의 연속된 돌출 영역인,
    지문 저항성 기판.
  37. 지문 저항성 시스템으로서,
    광 디스플레이 및 광 디스플레이 기판의 바깥 표면에 부착되는 지문 저항성 필름을 포함하되,
    상기 지문 저항성 필름은, 상기 지문 저항성 필름의 외부 표면에 형성된 복수의 굽은 세장형 미세구조 및 상기 복수의 굽은 세장형 미세구조의 인접한 미세구조 사이의 간극 영역을 포함하고,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 각각은, 편평한 리세스 표면 및 수직 또는 수직에 가까운 측벽을 가지고,
    상기 인접한 미세구조 사이의 간극 영역은, 상기 지문 저항성 필름의 상기 외부 표면 전체에 걸쳐서 연장되어 있는 돌출 영역인,
    지문 저항성 시스템.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 각각은 실질적으로 무작위의 방향을 가지는,
    지문 저항성 기판.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 복수의 굽은 세장형 미세구조 각각은, 인간의 눈으로 무아레를 감지할 수 없도록 충분히 실질적으로 무작위 분포를 가지는,
    지문 저항성 기판.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 돌출 영역은 단일의 연속된 돌출 영역인,
    지문 저항성 기판.
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