(57)【要約】本願は、本発明に従ったコーティングによってガラス（１）の耐久性を高める方法に係る。当該方法は、厚さが５ナノメートルを下回る少なくとも１つの層（４，５，６）を有するコーティングでガラス（１）をコーティングする段階を有し、該コーティングは、少なくとも１つの要素の化合物を有する。本願はまた、本発明に従ったコーティングを有するガラス製品は、厚さが５ナノメートルを下回る少なくとも１つの層（４，５，６）を有するコーティングでガラス（１）をコーティングすることによって製造される。本願はまた、本発明に従ったコーティングを有するガラス製品に係り、５０ナノメートルを下回るガラス（１）の表面のレベルにおける幅を有するスクラッチ（２）を有する。該コーティングは、ガラス（１）の耐久性を高めるよう表面スクラッチ（２）の内側に実質的に一致して存在する。
2011505316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーティングによってガラスの耐久性を高める方法であって、
厚さが５ナノメートルを下回る少なくとも１つの層を有するコーティングでガラスをコーティングする段階、
を有し、
該コーティングは、少なくとも１つの要素の化合物を有する、
方法。
【請求項２】
前記ガラスをコーティングする段階は、前記ガラスの基板の表面と前駆体との間において交互に反復する表面反応によって前記コーティングを形成するよう、少なくとも２つの前駆体に対して１度に１つの前駆体に前記ガラスを交互に暴露することによって前記ガラスをコーティングする段階を有する、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ガラスをコーティングする段階は、原子層蒸着によって５ナノメートルを下回る厚さを備える薄い層によって前記ガラスをコーティングするよう、実質的に自己限定的である表面反応を交互に反復することによって、前記ガラスをコーティングする段階を有する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記ガラスをコーティングする段階は、前記ガラスの前記表面上の小さなスクラッチに基本的に一致してコーティングする段階を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項５】
前記ガラスをコーティングする段階は、前記ガラスの軟化温度を下回る温度において前記ガラスをコーティングする段階を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項６】
前記ガラスをコーティングする段階は、１０００ナノメートルを下回る総厚さを備えるコーティングで前記ガラスをコーティングする段階を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項７】
前記ガラスをコーティングする段階は、１００ナノメートルを下回る総厚さを備えるコーティングで前記ガラスをコーティングする段階を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項８】
前記ガラスをコーティングする段階は、少なくとも１つの要素の酸化物を有するコーティングで前記ガラスをコーティングする段階を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項９】
前記ガラスをコーティングする段階は、アルミニウム、ジルコニウム、亜鉛、ケイ素、及びチタニウムの群から選択される要素の酸化物を有するコーティングで前記ガラスをコーティングする段階を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項１０】
前記ガラスをコーティングする段階は、少なくとも１つの要素の窒化物を有するコーティングで前記ガラスをコーティングする段階を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項１１】
前記ガラスをコーティングする段階は、ホウ素、ケイ素、及びアルミニウムの群から選択される要素の窒化物を有するコーティングで前記ガラスをコーティングする段階を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項１２】
前記ガラスをコーティングする段階は、３ミリメートルを下回る厚さを備えるガラスをコーティングする段階を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項１３】
コーティングを有するガラス製品であって、
３００ナノメートルを下回るガラスの表面のレベルにおける幅を有する表面スクラッチを有し、
前記コーティングは、前記ガラスの耐久性を高めるよう前記表面スクラッチの内側に実質的に一致してよう存在する、
ことを特徴とするガラス製品。
【請求項１４】
１００ナノメートルを下回る前記ガラスの表面のレベルにおける幅を有する表面スクラッチを有し、
前記コーティングは、前記ガラスの耐久性を高めるよう前記表面スクラッチの内側に実質的に一致して存在する、
ことを特徴とする請求項１３記載のガラス製品。
【請求項１５】
前記コーティングは、表面スクラッチの先端における曲率半径を増大させる、
ことを特徴とする請求項１３又は１４記載のガラス製品。
【請求項１６】
コーティングを有するガラス製品であって、
当該ガラス製品は、厚さが５ナノメートルを下回る少なくとも１つの層を有するコーティングでガラスをコーティングすることによって製造され、
前記コーティングは、前記ガラスの耐久性を高めるよう、少なくとも１つの要素の化合物を有する、
ガラス製品。
【請求項１７】
当該ガラス製品は、原子層蒸着によって５ナノメートルを下回る厚さを備える薄い層によって前記ガラスをコーティングするよう、前記ガラスの基板の表面と前駆体との間における実質的に自己制限的である表面反応を交互に反復することによってコーティングを形成するために少なくとも２つの前駆体に対して１度に１つの前駆体に前記ガラスを交互に暴露して前記ガラスをコーティングすることによって製造される、
ことを特徴とする請求項１３乃至１６のうちいずれか一項記載のガラス製品。
【請求項１８】
前記コーティングは、少なくとも１つの要素の酸化物を有する、
ことを特徴とする請求項１３乃至１７のうちいずれか一項記載のガラス製品。
【請求項１９】
前記コーティングは、少なくとも１つの要素の窒化物を有する、
ことを特徴とする請求項１３乃至１８のうちいずれか一項記載のガラス製品
【請求項２０】
ガラスの耐久性を高めるための請求項１記載の方法の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コーティング技術に係る。本発明は特に、ガラス製品、及びガラス製品の耐久性を高める方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
ガラス製品の特性に大きな影響を与える要因は、製品におけるガラスの厚さである。ガラス製品が経済的又は実用的であるようにするよう、製品が可能な限り軽量であることがしばしば必須であり、即ち製品におけるガラス壁の厚さは、可能な限り薄くあるべきである。薄く平面的なガラスに対する需要は、例えばディスプレイ、太陽電池、及び相当する他の製品の製造において、高まっている。したがって、特には薄いガラス製品の耐久性であるガラス製品の耐久性を高める方法は、必要とされている。
【０００３】
ガラスの表面上の小さなスクラッチ（擦り傷）は、高い耐久性を有するガラスが作られようとする際にガラスの特性を大きく害し得る。かかる小さなスクラッチは、スクラッチの先端における応力がクラック（ひび割れ）がスクラッチの先端から始まってガラス製品にわたって急速に広がるレベルを越え得るため、ガラスの耐久性を低下させる。スクラッチ（即ちクラック）の先端における応力は、先端の曲率半径が低減する（即ちスクラッチがより鋭くなる）につれて高まる。応力はまた、スクラッチの深さが増大するにつれて高まる。この場合の深さとは、ガラスの表面に対して垂直である方向におけるスクラッチの深さとして定義付けられる。
【０００４】
スクラッチの先端における最大許容応力は、次の式（１）を使用して予測され得る。
【０００５】
【数１】
2011505316.tif 000003
該式（１）において、σａは破砕（fracture）に対して加えられる応力であり、Ｅは弾性係数であり、γｓは特定の表面エネルギであり、ａはクラック長さの半分である。また、
【数２】
2011505316.tif 000004
において、ｂは楕円孔に対する半分の短軸と同等であり、故にρはクラック先端の曲率半径である。スクラッチの先端における応力が前出の式（１）の値σａを越えるとき、ガラスは破砕する。
【０００６】
薄いガラス製品は容易に破損する。故に、ガラス製品の耐久性を高めることは、技術的及び経済的に大きな課題である。従来、平面的なガラスの耐久性は、熱強化（熱的焼き戻し、thermal  tempering）によって高められてきた。熱強化とは即ち、約６５０℃の温度までガラスを加熱して、そのガラスを急速に冷却することであり、ガラスの表面が圧縮応力を加えられる、ことである。しかしながらこの方法は、約２−３ｍｍを下回る厚さを有する薄いガラスには適していない。
【０００７】
薄いガラスは、特許文献ＧＢ１２２３７７５（特許文献１）（日本板硝子株式会社、Nippon  Sheet  Glass  Co.,  Ltd.,、公開日１９７１年３月３日）中に開示される方法によって高められてきた。この方法では、ガラスは溶融硝酸カリウムに浸漬され、ガラスの表面は、ナトリウムを有するガラスと硝酸カリウム浴におけるカリウムとの間におけるナトリウム／イオン交換反応により圧縮応力を加えられる。該方法は、スクラッチに対して向けられる応力を低減するが、スクラッチの先端における曲率半径を増大させず、またスクラッチの深さ又は長さを低減することもない。該方法は、石英ガラス等であるナトリウムを有さないガラスの耐久性を高めるためには適切ではない。
【０００８】
特許出願番号ＰＣＴ／ＥＰ８８／００５１９（特許文献２）（
［外１］
2011505316.tif 000005
社、公開日１９８８年１２月１５日）は、ゾル・ゲル法によってガラスをコーティングすることによってガラス製品の耐久性を高める方法を開示する。コーティングは、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ及びＺｒの群から選択される少なくとも１つの要素を有する。この種類のゾル・ゲルコーティングは、ガラスの表面を圧縮応力下に置くが、該方法において利用される液相前駆体は、ガラスの表面上の小さなスクラッチに浸透することができない。したがって、先端において小さな曲率半径を有する小さく且つ場合によっては深いスクラッチは、ゾル・ゲルコーティングでは事実上コーティングされないままであり、スクラッチの上方にキャップを形成するのみである。
【０００９】
特許出願ＵＳ２００６／００９３８３３  Ａ１（特許文献３）（Dirk  Meyer外、公開日２００６年５月４日）は、耐久性を高められた石英ガラスから作られる構成要素を開示する。耐久性の増大は、ガラスとの部分融合層を形成する、結晶ケイ酸アルミニウムコーティングに基づく。この融合層は、濃度又は構造勾配のいずれかを備える。該構成要素の製造は、コーティングとガラスとの間において融合層を形成するようアニーリングを必要とする。特許文献３においては開示されていないが、ガラス上のスクラッチの先端の深さ、長さ、及び曲率半径は、可能な場合はアニーリングの結果として変わり得る。しかしながらアニーリングは、ガラスの光学特性を変更及び低下させ得るため、ガラスの耐久性を高めるには望ましい方法ではない。上述された文献において報告されたガラスの耐久性における増大は、主として結晶コーティングのより小さな係数の熱膨張によって引き起こされるものである。
【００１０】
ガラスの耐久性は、ガラス製品がガスバーナーで加熱されるファイア・ポリッシュを行なうことによって高められ得る、ことは当業者にとって既知である。ガラスの表面上でガスバーナーの火炎から吸収される熱は、ガラスの軟化を引き起こし、ガラスの表面上の小さなスクラッチがより小さくされ得るか、あるいは閉じられ得る。しかしながら、ファイア・ポリッシュをすることは、特にはディスプレイ等において使用されるような薄いガラスの場合において、ガラスの光学特性の低下に容易に繋がり得る。
【００１１】
ガラスの軟化温度は、ガラスの動的粘度の対数（基数は１０）が１３．４である温度である。ソーダ石灰ガラスに対する軟化温度は、４８０℃乃至５５０℃の範囲にあり、ホウケイ酸ガラスでは５３０℃乃至６００℃の範囲、ケイ酸アルミニウムガラスでは７００℃乃至８００℃の範囲、石英ガラスでは１１００℃乃至１２００℃の範囲にある（N.P.  Bansal及び  R.H.  Doremus著、「Handbook  of  Glass  Properties」、（１９８６）  Academic  Press,  Inc.社、オーランド在、第１４−１５頁及び第２２３−２２６頁）（非特許文献１）。より高温における際とは異なり、軟化温度及び軟化温度を下回る温度においては、ガラスの構造はガラスへと「ロック」され、変わらない。ガラス材料におけるスクラッチを直す（除去する）よう、例えばファイア・ポリッシュ技術において、軟化温度を大幅に上回る温度が必要とされる。
【００１２】
ガラスの耐久性を高めるための従来技術の方法に関連付けられる問題は、かかる方法が、ガラスの光学的品質を妥協することなく、小さなスクラッチの深さ又は長さを低減させることをできず、あるいはかかるスクラッチの先端の曲率半径を増大させることができない、という点である。先行技術は、ガラスの軟化温度を下回る温度においてスクラッチの深さ又は長さを低減すること、又はガラスの耐久性の増大がスクラッチの先端の曲率半径を増大させることに基づく方法を開示していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】ＧＢ１２２３７７５
【特許文献２】ＰＣＴ／ＥＰ８８／００５１９
【特許文献３】ＵＳ２００６／００９３８３３  Ａ１
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】N.P.  Bansal及び  R.H.  Doremus著、「Handbook  of  Glass  Properties」、（１９８６）  Academic  Press,  Inc.社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、耐久性が高められた新しい種類のガラス製品、及びガラス製品の耐久性を高める方法を提供することによって、先行技術が有する前述された技術的問題を低減させる、ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に従った方法は、独立請求項１において示されるものによって特徴付けられる。
【００１７】
本発明に従った製品は、独立請求項１３において示されるものによって特徴付けられる。
【００１８】
本発明に従った製品は、独立請求項１６において示されるものによって特徴付けられる。
【００１９】
本発明に従った使用法は、独立請求項２０において示されるものによって特徴付けられる。
【００２０】
本発明によれば、コーティングによってガラスの耐久性を高める方法は、厚さが５ナノメートル（ｎｍ）である少なくとも１つの層を有するコーティングでガラスをコーティングする段階を有し、該コーティングは、少なくとも１つの要素を有する化合物を有する。
【００２１】
本発明によれば、コーティングを有するガラス製品は、３００ナノメートルを下回るガラス表面のレベルにおける幅を有する表面スクラッチを有し、該コーティングは、ガラスの耐久性を高めるよう表面スクラッチの内側に実質的に一致して（共形に、conformally）存在する。
【００２２】
本発明によれば、コーティングを有するガラス製品は、厚さが５ナノメートルを下回る少なくとも１つの層を有するコーティングでガラスをコーティングすることによって製造され、該コーティングは、ガラスの耐久性を高めるよう少なくとも１つの要素の化合物を有する。
【００２３】
本発明の方法は、ガラスの耐久性を高めるよう使用される。
【００２４】
ガラスが本発明に従った方法でコーティングされるとき、コーティングを作るために利用される５ｎｍを下回る厚さを有する１つ（又は複数）の薄い層の材料は、ガラスの表面上のスクラッチの鋭い先端へと実質的に一致して浸透し得る。このことは、スクラッチの深さ及び長さの低減をもたらし得、更にはスクラッチの先端、即ち終点における曲率半径の増大を引き起こし得る。かかる要因は、場合によってはガラスの耐久性における驚くべき測定増大に寄与し得る。対照的に、先行技術による方法は、５ｎｍを下回る厚さを有する薄い層を用いない。例えば先行技術の方法に関連付けられる層の厚さにより、材料は、表面スクラッチの鋭い先端上へと浸透することができない。本願において、層とは、所定のコーティング方法及び所定の一連の工程パラメータを有して達成可能である最小の厚さを備える蒸着物（deposit）を意味するものとして理解されるべきである。
【００２５】
本発明に従った製品は、相当するコーティングされていない製品と比較して増大された曲げ強度を保有する。曲げ強度における増大は、小さな表面スクラッチの内側で実質的に一致して存在するコーティングからもたらされ得る。
【００２６】
本発明に従った一実施例によれば、ガラスをコーティングする段階は、ガラス基板の表面と前駆体との間の表面反応を交互に反複することによってコーティングを形成するよう、少なくとも２つの前駆体に対して一度に１つの前駆体にガラスを交互に暴露する（exposure）ことによってガラスをコーティングする段階を有する。
【００２７】
本発明の一実施例によれば、ガラスをコーティングする段階は、原子層蒸着によって５ナノメートルを下回る厚さを備える薄い層によってガラスをコーティングするよう、実質的に自己限定的（self-limiting）表面反応を交互に反復することによって、ガラスをコーティングする段階を有する。
【００２８】
本発明の方法の一実施例によれば、ガラスをコーティングする段階は、ガラスの表面上の小さなスクラッチに実質的に一致してコーティングする段階を有する。かかる小さな表面スクラッチの寸法は、例えばガラス表面のレベルにおける幅等によって決められ得る。この幅は、本発明の方法の一実施例において３００ナノメートルを下回り得、本発明の他の実施例においては１００ナノメートルを下回り得る。
【００２９】
本発明の一実施例によれば、ガラス製品は、原子層蒸着によって５ナノメートルを下回る厚さを備える薄い層によってガラスをコーティングするよう、ガラス基板の表面と前駆体との間における実質的には自己限定的である表面反応を交互に反復することによってコーティングを形成するために少なくとも２つの前駆体に対して１度に１つの前駆体にガラスを交互に暴露してガラスをコーティングすることによって製造される。
【００３０】
実質的に自己限定的表面反応によって基板の表面上に分子が吸着する前駆体に対して基板、即ちガラス（より正確にはガラス基板の表面）が交互に暴露される原子層蒸着（ＡＬＤ）の種類の工程を使用してガラスがコーティングされるとき、コーティングの優れた一致性（共形性、conformality）が達成され得る。ＡＬＤ工程は、層毎での（in  layer-by-layer  fashion）コーティングの蒸着を可能にする。ＡＬＤ工程における１つの層は、１つのＡＬＤサイクル中に蒸着される。ＡＬＤサイクルという用語は、当業者には明らかであり、ＡＬＤ工程において使用される前駆体の最も短い反復パルス（交互暴露）シーケンスを意味するものとして理解されるべきである。特定のＡＬＤ工程に依存して、１つの層の厚さは、１オングストロームを下回るものから数ナノメートルまでの範囲であり得る。個別の層の小さな厚さに加えて、ＡＬＤ工程におけるコーティングの成長メカニズムは、表面反応によって律則される。このことは、先行技術において用いられるコーティング技術と比較して、表面スクラッチのより小さくより鋭い先端上へのＡＬＤコーティング材料の一致性及び浸透を更に高め、ガラスを更に強化する。
【００３１】
本発明の一実施例によれば、ガラスをコーティングする段階は、ガラスの軟化温度を下回る温度においてガラスをコーティングする段階を有する。コーティングに対してガラスの軟化温度を下回る温度を使用することによって、場合によってはガラスの軟化によって引き起こされる有害な影響は避けられ得る。かかる影響は、光学的品質の低下、及び耐久性等である機械的特性の低下を有し得る。
【００３２】
本発明の一実施例によれば、ガラスをコーティングする段階は、１０００ナノメートルを下回る総厚さを備えるコーティングでガラスをコーティングする段階を有する。本発明の他の実施例によれば、ガラスをコーティングする段階は、１００ナノメートルを下回る総厚さを備えるコーティングでガラスをコーティングする段階を有する。ガラス上に比較的薄いコーティングを使用することによって、吸収又は色変化等である光学特性は、相当するコーティングを有さないガラスと比較して比較的変わらずに維持され得る。
【００３３】
本発明の一実施例によれば、ガラスをコーティングする段階は、少なくとも１つの要素の酸化物を有するコーティングでガラスをコーティングする段階を有する。
【００３４】
本発明の他の実施例によれば、ガラスをコーティングする段階は、アルミニウム、ジルコニウム、亜鉛、ケイ素（silicon）、及びチタニウムの群から選択される要素の酸化物を有するコーティングでガラスをコーティングする段階を有する。
【００３５】
本発明の他の実施例によれば、ガラスをコーティングする段階は、少なくとも１つの要素の窒化物を有するコーティングでガラスをコーティングする段階を有する。
【００３６】
本発明の更に他の実施例によれば、ガラスをコーティングする段階は、ホウ素、ケイ素、及びアルミニウムの群から選択される要素の窒化物を有するコーティングでガラスをコーティングする段階を有する。
【００３７】
本発明の一実施例によれば、コーティングは、少なくとも１つの要素の酸化物を有する。
【００３８】
本発明の他の実施例によれば、コーティングは、少なくとも１つの窒化物を有する。
【００３９】
酸化物及び窒化物材料は、例えばＡＬＤ蒸着に対して十分適切である。更には、本発明の上述された実施例の酸化物及び窒化物の光学的品質は優れており、強吸収又は色変化等によって下にあるガラスの全体的外観が損なわれない。
【００４０】
本発明の一実施例によれば、ガラスをコーティングする段階は、３ミリメートルを下回る厚さを備えるガラスをコーティングする段階を有する。ガラスの曲げ強度等である本質的な耐久性は、ガラスの厚さに比例するため、本発明に従った方法が薄いガラスの耐久性において有する相対的効果は、厚いガラスに対するものより大きくなり得る。
【００４１】
本発明の一実施例に従ったガラス製品は、１００ナノメートルを下回るガラス表面のレベルにおける幅を有する表面スクラッチを有し、コーティングは、ガラスの耐久性を高めるよう表面スクラッチの内側において実質的に一致して存在する。
【００４２】
本発明の他の実施例によれば、コーティングは、表面スクラッチの先端における曲率半径を増大させる。
【００４３】
コーティングはまた、場合によっては小さなスクラッチの先端における曲率半径における増大を介して、また場合によっては該スクラッチの深さ及び長さにおける低減を介して、ガラスの耐久性を増大させることに加えて、ガラスとの化学結合を介してガラスの耐久性を高める、ことが可能である。
【００４４】
前述された本発明の実施例は、互いに組み合わせて使用され得る。複数の実施例は、本発明の更なる一実施例を形成するよう共に組み合わされ得る。本発明が関連される方法、製品、又は使用法は、前述される本発明の実施例の少なくとも１つを有し得る。
【００４５】
以下において本発明は、添付の図面を参照して典型的な実施例とともにより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１ａ】本発明の特定の実施例に従った製品の断面を概略的に示す。
【図１ｂ】本発明の特定の実施例に従った製品の断面を概略的に示す。
【図１ｃ】本発明の特定の実施例に従った製品の断面を概略的に示す。
【図１ｄ】本発明の特定の実施例に従った製品の断面を概略的に示す。
【図２】本発明の一実施例に従った方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
簡明にするよう、以下の典型的な実施例において、構成要素が繰り返して使用される場合、その参照符号は維持される。
【００４８】
図１ａ乃至１ｄは、本発明の一実施例に従った方法を使用してガラス基板１をコーティングする段階が、どのようにガラス基板１の表面における小さなスクラッチ２の先端７における曲率半径を増大させ、どのようにスクラッチ２の深さ（及び長さ）を低減させるか、を示す一連の図である。図１ａ乃至１ｄの各々における左側の図は、表面スクラッチ２の断面を示す。図１ａ乃至１ｄの各々における右側の図は、ガラス基板１の表面に沿って延在する同一のスクラッチ２（長さ及び幅等）の上面図である。左側の図から分かる通り、本発明の一実施例に従った方法はまた、スクラッチ２の下部先端３における曲率半径を増大させ得る。
【００４９】
図１ａは、コーティング工程の開始における状態を示し、図１ｄは、コーティング工程の終了における状態を示す。図２中のフローチャートは、本発明の一実施例のコーティング工程の主要な段階を示す。段階Ｓ１において、小さな表面スクラッチ２を有するガラス（ガラス基板１）は、ガラスの軟化温度を下回る温度まで加熱される。ＡＬＤ工程がコーティングを行なうよう使用される場合、酸化物又は窒化物の蒸着に対しては、一般的に１００乃至４００℃の温度が使用され得る。段階Ｓ２において、ガラスは、酸化物又は窒化物材料等を有する薄い層でコーティングされる。ガラス基板１上に蒸着される層４，５，６は、下にあるガラス基板１又は下にある前の層との化学結合を形成する。ＡＬＤ工程における各ＡＬＤサイクルは、材料の１つの層４，５，６を作る。特定のＡＬＤ工程に依存して、１つの層４，５，６の厚さは、１オングストロームを下回る厚さから数ナノメートルまでの範囲であり得る。
【００５０】
一連の図１ａ乃至２ｄにおいて、３つの層４，５，６は、ガラス基板１の表面における小さなスクラッチ２の先端７において曲率半径を増大させるよう、また、スクラッチ２の深さ（及び長さ）を低減するよう、ガラス基板１上に蒸着される。図示される例における層４，５，６は、同一の材料を有するが、個別の層が構成において異なってもよい。図示される例において、コーティングは、個別の層４，５，６を有して構成される。ガラス１は、コーティング工程の後、段階Ｓ３において室温まで冷却される。
【００５１】
＜例：  酸化アルミニウムでの平面ガラスのコーティング＞
【００５２】
本発明の一実施例に従った方法で本発明の一実施例に従ったガラス製品を製造するよう、５０個のホウケイ酸ガラス基板１（顕微鏡ガラス）は、Ｂｅｎｅｑ  ＴＦＳ５００原子層蒸着（ＡＬＤ）反応装置（リアクタ）の反応チャンバに配置された。ガラス基板１の寸法は、２５．４ｍｍ  ×  ７６．２ｍｍ  ×  １．２ｍｍであった。ガラス基板１は、該基板を気体トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）及び液体前駆体に対して交互に暴露することによって、酸化アルミニウムでコーティングされた。実質的に不活性搬送ガスは、夫々の源から反応チャンバへと前駆体蒸気を輸送するよう利用された。ＴＭＡ及び水に対するパルス（暴露）数は、夫々１．２ｓ及び０．８ｓであった。各前駆体パルス後、パージ期間は、次の前駆体パルス（暴露）に対して、搬送ガスを有してこの前駆体から反応空間をパージするよう使用された。かかるパルス数及びパージ期間は、自己限定的表面反応を介して実質的に均等であり且つ実質的に一致する（共形である）膜成長を可能とするよう、十分に長かった。ＡＬＤ反応装置の反応チャンバの温度は、約２００℃、即ち顕微鏡ガラスに対するガラス転移（軟化）温度を大幅に下回った。
【００５３】
成長した酸化アルミニウムコーティングの総厚さは、最も一般的な（prevailing）工程状態における１８０成長サイクル（又はＡＬＤサイクル）によって得られる約２０ｎｍであった。コーティングの厚さの変化は、１つのガラス基板上で３％を下回るよう測定された。本例において使用されるＡＬＤ工程は、各ＡＬＤサイクルにおいて、約１．１オングストロームの厚さを有する層４，５，６を作った。したがって、総厚さ２０ｎｍを有する最終コーティングは、１８０のかかる薄い層４，５，６を有した。
【００５４】
コーティングされたガラスの曲げ強度は、四点曲げによって測定された。コーティングされていない基板ガラスの曲げ強度も同一の方法によって測定された。コーティングされていない基板ガラス及びコーティングされた基板ガラスに対する測定結果は、夫々次の表１及び表２において示される。
【００５５】
【表１】
2011505316.tif 000006
【００５６】
【表２】
2011505316.tif 000007
上に示された測定データは、コーティングされたガラス基板１に対する曲げ強度における増大を示す。この驚くべき結果はまた、上述の例において使用される酸化アルミニウムコーティングに加えて、他のコーティング材料を有しても得られ得る。他のコーティング材料は、例えば酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛、又は酸化チタニウム等を有し得る。該材料はたま、窒化ホウ酸、窒化ケイ素、又は窒化アルミニウム等を有するか、あるいはそれらで構成され得る。
【００５７】
当業者には明らかである通り、本発明は上述された例に制限されず、実施例は、請求項の範囲内において自由に変更され得る。
【図１ａ】
2011505316.tif 000008
【図１ｂ】
2011505316.tif 000009
【図１ｃ】
2011505316.tif 000010
【図１ｄ】
2011505316.tif 000011
【図２】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年10月2日(2009.10.2)
【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】
コーティングによってガラスの耐久性を高める方法であって、
厚さが５ナノメートルを下回る少なくとも１つの層を有するコーティングでガラスをコーティングする段階、
を有し、
前記コーティングは、前記ガラスの表面上のスクラッチに実質的に一致してコーティングされ、該コーティングは、前記ガラスの強度を高めるよう、少なくとも１つの要素の化合物を有する、
方法。
【請求項２】
前記ガラスをコーティングする段階は、前記ガラスの基板の表面と前駆体との間において交互に反復する表面反応によって前記コーティングを形成するよう、少なくとも２つの前駆体に対して１度に１つの前駆体に前記ガラスを交互に暴露することによって前記ガラスをコーティングする段階を有する、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ガラスをコーティングする段階は、原子層蒸着によって５ナノメートルを下回る厚さを備える薄い層によって前記ガラスをコーティングするよう、実質的に自己限定的である表面反応を交互に反復することによって、前記ガラスをコーティングする段階を有する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記ガラスをコーティングする段階は、前記ガラスの軟化温度を下回る温度において前記ガラスをコーティングする段階を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項５】
前記ガラスをコーティングする段階は、１０００ナノメートルを下回る総厚さを備えるコーティングで前記ガラスをコーティングする段階を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項６】
前記ガラスをコーティングする段階は、１００ナノメートルを下回る総厚さを備えるコーティングで前記ガラスをコーティングする段階を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項７】
前記ガラスをコーティングする段階は、少なくとも１つの要素の酸化物を有するコーティングで前記ガラスをコーティングする段階を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項８】
前記ガラスをコーティングする段階は、アルミニウム、ジルコニウム、亜鉛、ケイ素、及びチタニウムの群から選択される要素の酸化物を有するコーティングで前記ガラスをコーティングする段階を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項９】
前記ガラスをコーティングする段階は、少なくとも１つの要素の窒化物を有するコーティングで前記ガラスをコーティングする段階を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項１０】
前記ガラスをコーティングする段階は、ホウ素、ケイ素、及びアルミニウムの群から選択される要素の窒化物を有するコーティングで前記ガラスをコーティングする段階を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項１１】
前記ガラスをコーティングする段階は、３ミリメートルを下回る厚さを備えるガラスをコーティングする段階を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項１２】
コーティングを有するガラス製品であって、
３００ナノメートルを下回るガラスの表面のレベルにおける幅を有する表面スクラッチを有し、
前記コーティングは、厚さが５ナノメートルを下回る少なくとも１つの層を有し、該コーティングは、前記ガラスの強度を高めるよう前記表面スクラッチの内側に実質的に一致して存在する、
ことを特徴とするガラス製品。
【請求項１３】
１００ナノメートルを下回る前記ガラスの表面のレベルにおける幅を有する表面スクラッチを有する、
ことを特徴とする請求項１２記載のガラス製品。
【請求項１４】
前記コーティングは、表面スクラッチの先端における曲率半径を増大させる、
ことを特徴とする請求項１２又は１３記載のガラス製品。
【請求項１５】
コーティングを有するガラス製品であって、
当該ガラス製品は、厚さが５ナノメートルを下回る少なくとも１つの層を有するコーティングでガラスをコーティングすることによって製造され、
前記コーティングは、前記ガラスの表面上のスクラッチに実質的に一致してコーティングされ、該コーティングは、前記ガラスの強度を高めるよう、少なくとも１つの要素の化合物を有する、
ガラス製品。
【請求項１６】
当該ガラス製品は、原子層蒸着によって５ナノメートルを下回る厚さを備える薄い層によって前記ガラスをコーティングするよう、前記ガラスの基板の表面と前駆体との間における実質的に自己制限的である表面反応を交互に反復することによってコーティングを形成するために少なくとも２つの前駆体に対して１度に１つの前駆体に前記ガラスを交互に暴露して前記ガラスをコーティングすることによって製造される、
ことを特徴とする請求項１２乃至１５のうちいずれか一項記載のガラス製品。
【請求項１７】
前記コーティングは、少なくとも１つの要素の酸化物を有する、
ことを特徴とする請求項１２乃至１６のうちいずれか一項記載のガラス製品。
【請求項１８】
前記コーティングは、少なくとも１つの要素の窒化物を有する、
ことを特徴とする請求項１２乃至１７のうちいずれか一項記載のガラス製品
【請求項１９】
ガラスの耐久性を高めるための請求項１記載の方法の使用。
【国際調査報告】
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