(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナ基層を有する基板と、
前記基板上の遷移層であって、前記遷移層がアルミナ及びシリカを含む遷移層と、
前記遷移層上のポリマーベースの表面コーティングであって、前記ポリマーベースの表面コーティングが前記アルミナに比べ、優先的に前記シリカと結合するコーティングと
を含む構成要素。
【請求項２】
前記アルミナ基層が単結晶のサファイアを含む、請求項１に記載の構成要素。
【請求項３】
前記遷移層が、前記アルミナ基層における５０％以上のアルミナ含有量から前記ポリマーベースの表面コーティングにおける５０％以上のシリカの含有量に連続的に遷移する組成を有する、請求項１に記載の構成要素。
【請求項４】
前記遷移層が、前記アルミナ基層との第１の界面において９０〜１００％のアルミナ含有量と前記ポリマーベースとの第２の界面において９０〜１００％のシリカ含有量を有する、請求項１に記載の構成要素。
【請求項５】
前記遷移層が一定のシリカ含有量を有する表面層を画定し、前記表面コーティングが前記表面層の前記シリカと優先的に結合する、請求項１に記載の構成要素。
【請求項６】
前記表面層が１００％のシリカ又はシリカガラスを含む、請求項５に記載の構成要素。
【請求項７】
前記ポリマーベースの表面コーティングが疎水性コーティングを含む、請求項１に記載の構成要素。
【請求項８】
請求項１に記載の前記構成要素を備えるポータブル電子デバイス。
【請求項９】
前記構成要素がウィンドウに含まれており、前記ポリマーベースの表面コーティングが前記ウィンドウの外面上に提供される、請求項８に記載のポータブル電子デバイス。
【請求項１０】
前記ウィンドウ内またはその下方に設けられたタッチスクリーンを更に備える、請求項９に記載のポータブル電子デバイス。
【請求項１１】
ポータブル電子デバイスのためのウィンドウであって、前記ウィンドウが、
サファイアガラス基層を有する基板と、
前記サファイアガラス基層上の遷移層であって、前記遷移層がアルミナ及びシリカを含む遷移層と、
前記遷移層上のポリマーベースの表面コーティングであって、前記ポリマーベースの表面コーティングが前記アルミナに比べ、優先的に前記シリカと結合する撥油性表面コーティングと
を含むウィンドウ。
【請求項１２】
前記遷移層が前記基層における少なくとも９０％のアルミナから前記ポリマーベースの表面コーティングにおける少なくとも５０％のシリカ又はシリカガラスへ遷移する、請求項１１に記載のウィンドウ。
【請求項１３】
前記遷移層が前記ポリマーベースの表面コーティングにおける少なくとも９０％のシリカ又はシリカガラスへ遷移する、請求項１２に記載のウィンドウ。
【請求項１４】
前記ポリマーベースの表面コーティングがシリカに優先的に結合する末端基を含む、請求項１１に記載のウィンドウ。
【請求項１５】
前記ウィンドウ内に提供されるタッチスクリーンを更に備え、前記ポリマーベースの表面コーティングが前記タッチスクリーンの外面上に提供される、請求項１１に記載のウィンドウ。
【請求項１６】
アルミナ基層を有する基板を提供することと、
前記サファイア基板上の遷移層であって、前記遷移層がアルミナ及びシリカを含む遷移層を形成することと、
前記遷移層上のポリマーベースの表面コーティングであって、前記ポリマーベースの表面コーティングが前記アルミナに比べ、優先的に前記シリカと結合する表面コーティングを形成することと
を含む方法。
【請求項１７】
前記遷移層が物理的又は化学的により形成される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記遷移層を形成することが、前記アルミナ基層における５０％以上のアルミナ含有量から前記ポリマーベースの表面コーティングにおける５０％以上のシリカの含有量に遷移することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記遷移層を形成することが、前記アルミナ基層との第１の界面における１００％のアルミナから前記ポリマーベースの表面コーティングとの第２の界面における１００％のシリカ又はシリカガラスへの遷移を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
遷移層を形成することが、一定のシリカ含有量を有する表面層形成することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本ＰＣＴ（特許協力条約）特許出願は、２０１２年９月２１日に出願され、「Ｏｌｅｏｐｈｏｂｉｃ  Ｃｏａｔｉｎｇ  ｏｎ  Ｓａｐｐｈｉｒｅ」と題する米国仮特許出願第６１／７０４，２７５号に対する優先権を主張するもので、この内容全体を参照によって本明細書に引用したものとする。
【０００２】
本出願の主題は、全般的に基板上の表面コーティングに関する。より詳細には、本出願は、携帯電話及びポータブルコンピューティングデバイスが挙げられるが、これらに限定されない、電子デバイスのウィンドウとして使用する基板上の撥油性コーティング及び他の表面コーティングに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
電子デバイスには、例えば、ディスプレイ、トラックパッド、キーボード及びこれらの組み合わせに組み込まれたものとして、広範で様々なタッチセンシティブ入力表面が含まれ得る。しかし、使用の際、特に、情報がタッチセンシティブ表面（例えば、タッチセンシティブディスプレイ）にも表示される場合、油及び他の付着物が外観及び性能に影響し得る。
【０００４】
この問題に対処するために、いくつかの異なる表面処理が、基板設計及び望ましい組成に応じて、利用できる。しかし、様々な表面処理は更に、様々な性能基準を提示し得るもので、必ずしも、すべての表面処理がすべての基板材料に適合するわけではない。したがって、表面処理の問題は、特に、広範で様々な環境条件及び操作要求の影響を受けるタッチセンシティブ表面に関しては、いくつかの異なる設計課題を生じさせる。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書で記述される種々の実施形態は、アルミナ基層、アルミナ及びシリカを含む遷移層、並びに優先的にシリカに結合する表面コーティングを有する基板を含んだ構成要素を包含している。基層は、単結晶のサファイアを含み得る。遷移層は、基層における約１００％のアルミナから実質的に連続的に遷移し、表面コーティングにおいて実質的なシリカ含有率を含む、又は表面コーティングにおいて約１００％のシリカ若しくはシリカガラスになり得る。
【０００６】
表面層は、例えば、実質的に１００％のシリカ又はシリカガラスの、実質的なシリカ含有率を以って遷移層上に形成され得て、表面コーティングは撥油性であり得る。ポータブル電子デバイスはコーティングされた構成要素を備え、ポータブルデバイスはウィンドウを含み、撥油性コーティングはウィンドウの外面上に提供され、更にウィンドウにはタッチスクリーンを含み得る。
【０００７】
更なる実施形態では、ポータブル電子デバイスのウィンドウはサファイアガラス基層、サファイアガラス基層上のアルミナ及びシリカの遷移層、並びに撥油性コーティングを有する基板を含み得る。撥油性コーティングは、アルミナと比較して、シリカに優先的に結合する。
【０００８】
遷移層は基層における少なくとも９０％のアルミナから撥油性コーティングにおける少なくとも５０％のシリカ若しくはシリカガラス、又はコーティングにおける少なくとも９０％のシリカ若しくはシリカガラスへ遷移し得る。撥油性コーティングは更にアルキルシラン及びパーフルオロ化末端基も含み得て、タッチスクリーンはウィンドウ内に提供され得て、タッチスクリーンの外面上に撥油性コーティングを伴っている。
【０００９】
方法の実施形態では、タッチスクリーンウィンドウのサファイア基板が実質的に単結晶の基層で提供される。アルミナ及びシリカの遷移層並びに表面コーティングは基板上に形成され、ここで、表面コーティングはアルミナと比較して、優先的にシリカと結合する。
【００１０】
遷移層は、サファイア基板上へのアルミナ及びシリカの蒸着によって形成され得、サファイア基板における実質的に１００％のアルミナから、表面コーティングにおける５０％を超えるシリカ若しくはシリカガラス、又は表面コーティングにおける実質的に１００％のシリカ若しくはシリカガラスに遷移し得る。表面コーティングは、アルミナと比較して、優先的にシリカに結合する末端基を有する撥油性コーティングとして形成され得る。加えて、サファイア基板はイオン注入によって圧縮され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】表面処理を有する電子デバイスの斜視図である。
【図２Ａ】処理された表面を有する基板の概略断面図である。
【図２Ｂ】アルミナ／シリカ遷移層及び撥油性コーティングを伴うサファイア若しくはサファイアガラスの実施形態における、基板の概略断面図である。
【図３】表面処理を施すためのシステムの概略図である。
【図４】基板をコーティングするための方法のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、撥油性コーティング又は他の表面処理が施された少なくとも１つの表面を有する、例えば、携帯電話、タブレットコンピュータ、又は他のポータブルデバイス１００などの電子デバイス１００の斜視図である。例えば、電子デバイス１００には、端部の全部又は一部の周囲にベゼル１０４を伴うウィンドウ１０２を含むことができ、ここで、ベゼル１０４は、ウィンドウ１０６をポータブルデバイス１００に固定する仕方で筐体１０２に結合可能である。
【００１３】
適用先に応じて、ベゼル１０４及び筐体１０６は、プラスチック及び他のポリマー材料、アルミニウム、鋼鉄及び他の金属、アモルファスガラス材料、複合材料、並びにこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない、種々の様々な材料から形成され得る。ウィンドウ１０２は、例えば、透明プラスチック若しくはポリマー材料、透明なアモルファスガラス材料、又は、サファイア若しくはサファイアガラスなどの透明な結晶材料などの、好適な透明又は半透明材料から形成される。
【００１４】
タッチセンシティブスクリーン又は外面１０８を伴う他の構成要素が、例えば、図１で図示されるように、ウィンドウ１０２の内又は下に、デバイス１００に組み込まれ得る。この特定の実施形態では、デバイス１００ベゼル１０４が、デバイス１００上に表示される仮想オブジェクトを操作したり、タッチを検出したりするなどにより、ユーザ入力を認識するように構成された、タッチセンシティブ層をウィンドウ１０２の下に組み込んでいる。
【００１５】
表面１０８上での油及び他の付着物を少なくするために、撥油性処理又は他のコーティング１１０が施され得る。コーティング１１０には更に、例えば、撥油性ポリマー材料、光学コーティング、耐擦傷性コーティング、及びこれらの組み合わせなどの好適な撥油性又は他の特性を有する広範で様々な材料も含み得る。
【００１６】
一実施形態では、撥油性材料又は他のコーティングは表面１０８に、例えば、この全体が参照によって本明細書に引用したものとする、２０１１年２月１０日に出願された、Ｗｅｂｅｒ及びＭａｔｓｕｙｕｋｉによる「ＤＩＲＥＣＴ  ＬＩＱＵＩＤ  ＶＡＰＯＲＩＺＡＴＩＯＮ  ＦＯＲ  ＯＬＥＯＰＨＯＢＩＣ  ＣＯＡＴＩＮＧＳ」米国特許出願第１３／０２４，９６４号に記述されたような液体蒸着によって形成される。代替として、撥油性材料及び他の好適なコーティングは、化学蒸着、物理蒸着、電気化学的技術、噴霧、浸漬、スパッタリング、光学コーティングプロセス、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない他のプロセスによって堆積され得る。
【００１７】
これらの適用先のそれぞれにおいて、コーティング材料の結合は一般的に、撥油性層を施すために使用されるコーティングプロセスだけではなく、ウィンドウ１０２及びベゼル１０４の材料で表されるような、基板組成に依存する。例えば、電子デバイスに関して、コーティングは、石英ガラス及び鉛ガラスを含む、ケイ酸塩（シリカ又はシリコンベースの）ガラス材料と比較して、並びに他の非サファイア及び非酸化アルミニウムベースの基板材料と比較して、サファイア、サファイアガラス、及び他の酸化アルミニウムベースの材料とは異なるように結合し得る。この問題に対処するには、ウィンドウ１０２又はベゼル１０４を形成する基板が、以下で記述されるように、遷移層を含んでもよい。
【００１８】
図２Ａは、撥油性コーティング又は他の表面処理１１０を伴う基板２００の概略断面図である。基板２００は遷移層２０４及び表面層２０６を伴う基層２０２から形成され、そこに表面処理１１０が施されている。
【００１９】
特定の１つの適用先では、基層２０２は、例えば、酸化アルミニウム又はアルミナ（Ａｌ2Ｏ3又はα−Ａｌ2Ｏ3）材料などのサファイア又はサファイアガラス材料から形成される。好適なサファイア材料は天然に見つかり得るが、基層２０２も、例えば、酸化アルミニウムを焼結及び溶融し、熱間等方圧加圧を行い、結果として得られる多結晶製品を処理して、実質的なに単結晶のサファイア基層２０２を形成すること、などによって、合成サファイア材料から形成され得る。このような基層２０２を形成するための好適な方法には更に、ベルヌーイ法、チョクラルスキー法、フラックス法、並びにこれらの変形及び組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
【００２０】
代替として、基層２０２は、例えば、薄膜堆積、焼結、蒸着、又は他のプロセスによって、アモルファス酸化アルミニウム、透明なアルミナ、又は他のサファイアに似た材料から形成され得る。これらの例では、基層２０２は更に、透明度及び硬度の選択された組み合わせを提供するために、アモルファス及び多結晶構成要素の組み合わせを含み得る。
【００２１】
遷移層２０４は基層材料と他の構成要素との組み合わせ、例えば、アルミナと、シリカ若しくはシリカガラスの組み合わせ、から形成される。基層２０２が、例えば、サファイア、サファイアガラス又は別のアルミナベースの材料から形成される場合、遷移層２０４は、基層２０４から表面層（又は表面界面）２０６への円滑又は連続的な材料組成の遷移を提供するために、アルミナ及びシリカの組み合わせから形成され得る。
【００２２】
遷移層２０４の表面２０６は更に、これらの割合のいずれかでアルミナ及びシリカ材料の両方を含む、実質的に、２構成要素型組成を有し得る。代替として、表面層２０６は、実質的にアルミナを含有せず（例えば、１０％未満、５％未満、２％未満、又は１％未満）、シリカガラスなど、実質的に１００％シリカベースの材料から形成され得る。これらのオプションは、基板２００に、基層２０２、遷移層２０４、及び表面層２０６全体で様々な硬度及び結合特性の組み合わせを提供し、これは、様々な電子デバイス及び他の適用先のために選択され得る。
【００２３】
概して、アルミナ及びシリカ若しくはシリカガラスの相対的な濃度は、質量又は体積ベースで定義され得る。加えて、種々の清澄剤及び他の加工用構成要素と共に、他の材料も存在し得る。例えば、サファイア又はアルミナ構成要素には、鉄、チタン、クロム、銅、マグネシウム及び他の金属が存在し、シリカガラス構成要素にはソーダ、石灰、又はドロマイトが存在し得る。
【００２４】
概して、サファイア材料の使用は、シリカベースのガラス及び他の材料に比べて、実質的に硬度が増した基板２００を提供する。例えば、サファイアガラスの実質的に単結晶の形態は、ビッカーススケールで最大約２０００ポイント（約１９．６ＧＰａ）又はビッカーススケールで約１８００〜２３００ポイント（約２７．７〜２２．５ＧＰａ）の範囲の硬度を有し得る。代替として、アルミナ又はサファイアガラスの焼結した多結晶形態は、結晶粒のサイズに応じて、ビッカーススケールで約１２００〜２０００ポイント（約１１．８〜１９．６ＧＰａ）のビッカース硬度を有し得、溶融されたアモルファス形態は、ビッカーススケールで約１０００〜１２００ポイント（約９．８〜１１．８ＧＰａ）の硬度を有し得る。
【００２５】
これは、組成によるが、シリカベースのガラス材料における、ビッカーススケールで約５００〜７００ポイント（約４．９〜６．９ＧＰａ）の標準的な範囲と比べ得る。例えば、高シリカガラス（例えば、７０％以下のシリカ）は、ビッカーススケールで最大６４０〜７００ポイント（約６．３〜６．９ＧＰａ）までの範囲であり得、鉛ガラスは、約１８〜４０％の酸化鉛含有量に基づき、ビッカーススケールで約５００〜５６０ポイント（約４．９〜５．５ＧＰａ）からの範囲であり得る。
【００２６】
したがって、サファイア及びアルミナベースの材料は、電子装置のディスプレイ及びタッチスクリーン用途に適用可能であるように、増大した耐擦傷性及び耐衝撃性に対してより大きな硬度及び強度を提供する。しかし、同時に、撥油性コーティング及び他のポリマーベースの表面処理１１０は、アルミナ及びシリカベースの基板２００への様々な化学結合プロセスの影響を受け、これら様々な結合特性は性能に影響し得る。
【００２７】
摩耗テストでは、例えば、いくつかのコーティング及び表面処理１１０は、サファイアガラス及び他のアルミナベースの基層２０２に施されるとき、コーティングがより多数の研磨サイクル（例えば、３００サイクル以上）まで摩耗を示さない場合があるシリカガラスに比べ、より少ない数の研磨サイクル（例えば、３００サイクル未満）で摩耗を示す。加えて、シリカ表面層２０６に施された表面処理１１０は更に、例えば、急激なサファイア／ケイ酸塩又はアルミナ／シリカ遷移に沿った分離のために、遷移層２０４が存在しないとき、実質的により少ない数のサイクルで摩耗を示し得る（例えば、１５０〜１７０サイクル未満）。
【００２８】
これらの問題に対処するために、基層２０２と表面層２０６の間に実質的に、連続的な又は不連続さのより少ない遷移を作成し、向上した結合及び硬度特性の組み合わせを提供するために遷移層２０４が提供されている。例えば、遷移層２０４は、基板２００の基層２０２上にアルミナ及びシリカ（又はシリカガラス）の混合物をスパッタリングすることによって提供され得、ここで、組成は基層２０２での実質的に１００％のアルミナ（又はアモルファスサファイア）から表面層２０６での実質的に１００％のシリカ（又はシリカガラス）に変化する。
【００２９】
代替として、遷移層２０４の組成は、上記及び下記の記述のとおりに変化し得る。電子ビーム及び物理蒸着、電子ビーム蒸着、イオン注入、並びに粒子蒸着が挙げられるが、これらに限定されない他の堆積及び表面処理プロセスも使用され得る。
【００３０】
図２Ｂは、撥油性コーティング１１０を伴うサファイア又はサファイアガラスの実施形態での、基板２００の概略断面図である。この特定の構成では、基層２０２は実質的に単結晶のサファイア又はサファイアガラス材料から形成され、アルミナ／シリカ遷移層２０４は撥油性コーティング１１０を伴う表面層２０６を含んでいる。
【００３１】
遷移層２０４の組成は、適用先に応じて変化する。例えば、遷移層２０４は、基層２０２での約５０％以上のアルミナ含有量から表面層２０６での５０％を超えるシリカ又はシリカガラスの含有量へ、例えば、約８０〜９０％又は約９０〜１００％のアルミナ含有量から約８０〜９０％又は約９０〜１００％のシリカ又はシリカガラス含有量へ遷移し得る。代替として、アルミナ及びシリカ（又はシリカガラス）の相対的割合は、基層２０２及び表面層２０６での望ましい結合及び硬度特性に応じ、いずれかの順序（つまり、アルミナ／シリカ又はシリカ／アルミナ）のこれらの範囲の間で、例えば、約３０％／７０％、約４０％／６０％、約５０％／５０％、約６０％／４０％、又は約７０％／３０％の比率で変化し得る。
【００３２】
いくつかの実施形態では、表面層２０６は実質的に均一の組成を有し得る。例えば、表面層２０６は、実質的に１００％のシリカ若しくはシリカガラスの厚さを伴う遷移層２０４を提供し得るか、又は表面層２０６は、上記組成比率のいずれか、若しくはそれらの間の別の値で、実質的に均一に混合したシリカ若しくはシリカガラス及びアルミナ組成物の厚さを伴う遷移層２０４を提供し得る。代替として、表面層２０６は、無くするか、又は遷移層２０４とは異なる、分離した層として提供され得る。
【００３３】
いずれかの表面層２０６（Ｔ2）を含む、遷移層２０４（Ｔ1）全体の厚さも、適用先に応じて変化する。概して、遷移層２０４が、例えば１０％を超える、又は５０％を超える実質的なシリカ含有量を有する場合、基板２００の外側（上部）表面付近の硬度を増大させる、又は、ひっかき傷が見えないようにするために、厚さＴ1は比較的に小さな値を有するように選択され得、厚さＴ2はほんのわずかでよい。
【００３４】
例えば、遷移層２０４の厚さＴ1は約１０〜５０ｎｍ、約１０〜７０ｎｍ、若しくは約１０〜１００ｎｍ、又は約１００ｎｍ未満、約７０ｎｍ未満、若しくは約５０ｎｍ未満とし得る。これらの設計では、表面層２０６の厚さＴ2は１０ｎｍ未満であるか、又は表面層２０６は、表面層２０６が遷移層２０４の外面（上部）界面で定義されるも同然であるような実質的に単分子層であり、ここで、表面処理１１０が施される。代替として、表面層２０６が実質的に厚さを有さなくてもよく、又は表面層２０４が無くてもよい。
【００３５】
追加の実施形態では、表面処理又はコーティング層１１０を遷移層２０４及び表面層２０６の１つ又は両方と組み合わせて施すことができ、その結果、表面層２０６は、上述のとおり、撥油性コーティング（又は他の表面処理１１０）及びシリカ又はケイ酸塩／アルミナ層の両方を含む薄い界面を提供する。これらの適用先では、表面処理層１１０の構成要素は、基板２００の表面、例えば、表面層２０６の空隙、亀裂、若しくは空間、遷移層２０４、又は両方に広がり得る。
【００３６】
イオン注入技術も、基板２００の性能を向上させるために活用され得る。イオン注入プロセスでは、基板２００の表面に、イオン、例えば、Ｎ＋（窒素）イオンを衝突させ、欠陥伝搬に対する抵抗向上のために、厚さが最大約６００ｎｍ以上の圧縮応力層を提供する。このような層は、例えば、基層２０２、遷移層２０４、表面層２０６、又はこれらの組み合わせに提供され得る。
【００３７】
図３は、上述のとおり、例えば、電子デバイス１００の基板２００に施される表面処理装置２０７の概略図である。この特定の例では、堆積システム２０７に、種々のコーティング材料２０８（例えば、シリカ、アルミナ、及び撥油性材料又は他の表面処理剤）を伴う１つ以上のリザーバ２１０が含まれる。不活性ガス２１２（例えば、アルゴン又は窒素）は、リザーバ２１０内の酸化、ウェッティング、及び汚染を低減させるために、パージ又は加圧送り管２１４を通してガス源２１６から供給され得る。
【００３８】
設計によって、リザーバ２１０は、リザーバ２１０から供給システム２２０へ材料２０８を配送するように構成されるように、１つ以上の配送管２２２によって真空チャンバ２１８に結合されている。供給システム２２０は、基板２００、例えば、図１に関連して上述したとおり、電子デバイス１００のウィンドウ１０２又はベゼル１０４の外側表面１０８への堆積のために、材料２０８を気化又は堆積ユニット２２６に材料を方向づけるために、配管、ポンプ、バルブ、及び他の構成要素の好適な組み合わせを活用する。
【００３９】
図３の特定な構成では、堆積ユニット２２６は、物理又は化学蒸着（ＣＶＤ又はＰＶＤ）構成要素の形で提供される。代替として、例えば、スパッタリング、電子ビーム堆積若しくは電子ビーム蒸着、又はこのようなプロセスの組み合わせによって基板２００を処理するために、他のプロセス及び構成要素が活用され得る。
【００４０】
概して、供給システム２２０及び堆積ユニット２２６は、図２Ａ及び図２Ｂに関連して上述されたとおり、特定の順序及び組み合わせで、基板２００上に選択された量の材料（例えば、シリカ、シリカガラス、アルミナ、撥油性材料及び他の表面処理剤）を堆積するために制御される。
【００４１】
撥油性成分及び他のコーティング材料などのいくつかの材料２０８は、希釈剤又は溶剤と組み合わせて、例えば１０％から１００％へ濃縮して提供され得、このような材料はディップコーティング又は他の直接塗布プロセスによって施され得る。代替として、シリカ、シリカガラス、及びアルミナなどの固形材料２０８も、リザーバ２１０及び他の外部構成要素無しで、１つ以上の供給システム２２０又は堆積ユニット２２６内に提供され得る。
【００４２】
いくつかの実施形態では、表面処理システム２０７は更に、チャンバ２１８を真空チャンバ又は他の物理蒸着環境のセミカルとして動作させるために、圧力、温度、及び湿度を制御する。表面処理システム２０７は更に、表面コーティングプロセスの特定の温度を、例えば、約１００Ｃと約１５０Ｃの間、又は約１００Ｃと約１７０Ｃの間に維持し得る。空気も、チャンバ２１８から抜去する前に、基板２００を制御されたプロセスで雰囲気に暴露するため、コーティングプロセスの間又は後のいずれかに、チャンバ２１８内に提供され得る。
【００４３】
図４は、図１、図２Ａ、図２Ｂ，及び図３に関連して記述されたとおり、例えば、電子デバイス１００で使用するための基板２００などの基板をコーティングするための方法３００のブロック図である。方法３００には、基板の準備（ステップ３０２）、基板上での遷移層の形成（ステップ３０４）、及び基板上での表面処理又はコーティングの形成（ステップ３０６）から選択された１つ以上のステップが含まれる。適用先に応じて、表面コーティングは遷移層上に直接、又は表面層を含む遷移層上（ステップ３０８）に提供され得る。
【００４４】
基板の準備（ステップ３０２）には、例えば、水又は化学溶剤を使用した清浄及び他の表面準備ステップ、熱処理、研磨、並びに、図２Ａ及び図２Ｂで示されたように、基板２００の基層２０２上で行われる他の表面準備プロセスを含み得る。特定の一実施形態では、基板は実質的に単結晶の（例えば、合成）サファイアから形成され、これは、例えば、図１で示されているような、ベゼル１０４、ウィンドウ１０２、又は携帯電話若しくは他のポータブル電子デバイス１００の他の構成要素のための合成サファイアブランクなどの、特定の適用先のためのサイズにカットされ得る。
【００４５】
代替として、例えば、アモルファス又は多結晶アルミナ構成要素を含む、異なるサファイア、サファイアガラス又はアルミナ基板が活用され得る。基板の準備は更に、上述のとおり、例えば、基層の表面の研磨後、又は遷移層及びいずれかの表面層の形成後に、イオン注入を含み得る。
【００４６】
遷移層の形成（ステップ３０４）は、図２Ａ及び２Ｂの遷移層２０４について上述されたとおり、基板の基層組成から別の材料組成への遷移を提供するために、スパッタリング、物理若しくは化学蒸着又は他の材料プロセスを含み得る。遷移層はアモルファス又は多結晶構造を有し得るので、その界面において実質的に単結晶の基層への物理的又は構造的遷移がある。
【００４７】
それにもかかわらず、適用先に応じ、材料遷移は連続的であり得、例えば、上述のとおり、基層における実質的に１００％のアルミナから、表面層における約１００％のシリカ又はシリカガラスへ実質的に連続的に遷移する。代替として、遷移層は、例えば、約１０％と約５０％の間のアルミナと約５０％から約９０％のシリカ又はシリカガラスなど、実質的に１００％アルミナの領域から表面層の１００％未満のシリカ又はシリカガラスの領域へ伸長し得る。
【００４８】
例えば、基層の実質的に１００％のアルミナから基層／遷移層界面での約９０％から約１００％のアルミナの相対濃度など、遷移層の材料組成で不連続な遷移もあり得る。代替として、遷移層では、基層で約５０％から約９０％のアルミナ、又は約１０％と約９０％の間のアルミナの濃度を有し得る。
【００４９】
表面処理の形成（ステップ３０６）は、例えば、図２Ａ及び２Ｂで示されたように、基板２００の遷移層２０４又は表面層２０６上に表面処理層１１０を提供するために、上述のとおり、物理蒸着又は他のプロセスを介して行われ得る。特定の一実施形態では、表面処理に、例えば、パーフルオロ化炭化水素末端基を伴うポリマーのパーフルオロ化炭化水素鎖などの撥油性コーティング材料を含んでいる。代替として、疎水性コーティングが施され得る。
【００５０】
これら種々の実施形態では、コーティング材料は更に、アルミナに比べ、シリカに優先的に結合する末端基も含み得る。例えば、ＯＨ変性ポリマー又はシラン材料、又はアルミナ構成要素に比べ、遷移層（又は表面層）のシリカ構成要素に優先的に結合するアルキル末端基又は他の好適な末端基が使用され得る。
【００５１】
したがって、表面コーティングは、遷移層上に直接提供されるか、又は例えば、図２Ａ及び図２Ｂで示されている表面層２０６など、遷移層の上又は一部として形成される表面層上に提供され得る（ステップ３０８）。適用先に応じて、表面層は、表面コーティングへの結合を向上させるために、実質的に１００％のシリカ又はシリカガラス層として提供され得る。代替として、表面層は、対応するアルミナ含有量を伴う、例えば、約９０％と約１００％の間のシリカ、又は約５０％と約９０％の間のシリカのような混合組成を有し得る。
【００５２】
加えて、表面層は、例えば、約１０〜２０ｎｍ又は約１０〜５０ｎｍなど、最大１０ｎｍ以上の厚さを有し得る。代替として、表面層は、例えば１０ｎｍ未満など、比較的薄くしてもよく、又表面層を無くしてもよい。適用先に応じて、表面層は更に、単分子層又は遷移層の最上面上の他の薄い層とし得る。したがって、表面コーティングは、直接遷移層に、遷移層の一部である表面層に、又は分離した表面層に施され得る。
【００５３】
本明細書の実施形態は例示的な実施形態を参照して記述されたが、特許請求された本発明の本質的な範囲及び趣旨を逸脱することなく、これらの教示を特定の材料、構造、方法、及び適用先に適合するために、種々の変更が行われたり、均等物で置換され得ることは当業者より理解されるであろう。したがって、本発明は本明細書で開示された特定の例に限定されるものではなく、添付請求項の範囲内にあたるすべての実施形態を包含するものである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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