JP2003514746A - 基材上にｄｌｃを含む疎水性コーティング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 基材は、ダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）の形態である高四面体型の無定形炭素を含む。ある実施形態では、上記コーティングは、その疎水性が増加するように基材に蒸着（deposit）される（例えば、結果として、コーティングは少なくとも約１００°の初期接触角θを有するように；および／または約２０．２ｍＮ／ｍを超えない表面エネルギーを有するように）。ある実施形態では、上記コーティングは、少なくとも約１０ＧＰａ、より好ましくは約２０〜８０ＧＰａの平均硬度を有するように蒸着される。

Description

【発明の詳細な説明】

本明細書には、１９９９年３月３日にファイリングされたＵ．Ｓ．特許申請０
９／３０３，５４８の一部の続き（continuation-in-part：ＣＩＰ）であり、上
記特許を参照して組み込んだ内容が開示されている。

【０００１】 （基材上のＤＬＣを含む疎水性コーティング） 本発明は、ガラス、プラスチック等の基材上に（直接的に、あるいは間接的に
）形成されたダイヤモンド様炭素（diamond-like carbon：ＤＬＣ）を含む疎水
性コーティング、及び、その製造方法に関する。上記コーティングは、一実施の
形態中にて、プラズマイオンビーム蒸着を利用することにより、基材上に蒸着す
る。

【０００２】 （発明の背景） 自動車の窓（例えば、バックガラス（backlites）、サイドウインドウ、フロ
ントガラス）として用いられる場合等の多くの異なった環境にて、ガラス表面上
に保持される水と同様に、ガラスを含む従来のソーダ（soda）は、ナトリウム（
Ｎａ）がガラス内部から拡散する、あるいは、ガラス内部に残留する（leaves）
場合に生じる環境腐食（environmental corrosion）の影響を受けやすい。水は
、自動車の窓に保持され、あるいは集められたとき、ある環境下では、水が凍る
（例えば、氷を形成する）。また、フロントガラス上に保持された水が多ければ
多いほど、高出力のワイパーモータ、及び／又は、ワイパーブレード（wiper bl
ade(s)）が必要とされる。

【０００３】 上記の観点から、（i）水及び／又は泥をはじくことができるコートされた物
品（例えばコートされたガラス基材や、コートされたプラスチック基材）及びそ
の製造方法、（ii）コーティングが、目に見える汚れ／腐食が形成される可能性
を低減するように、ガラスを含むコートされたソーダ、及び／又は、（iii）ひ
っかき傷や損傷等に幾分か耐性のある窓、ガラス、又はプラスチック基材に対す
る保護疎水性コーティング、の技術が必要とされていることは明らかである。

【０００４】 ガラス上にダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）コーティングを備えたものが知られ
ている。例えば、Ｕ．Ｓ．特許５，６３７，３５３では、ＤＬＣがガラス上に適
用されることが記載されている。あいにく、’３５３特許のＤＬＣは、効果的な
疎水性コーティングではなく、及び／又は、多くの例にて、ガラス上の泥を最小
限にするためにも効果的ではない。

【０００５】 VisserらによるＵ．Ｓ．特許５，９００，３４２には、電子写真素子上のフッ
素化されたＤＬＣ層が開示されている。最も外側の表面に含まれるフッ素成分は
、原子パーセントにて約２５〜６５％から、乾式複写（xerographic）トナーを
より簡単に除去するための低い表面エネルギーを供給する程度までである。あい
にく、’３４２特許に示されている層を含むＤＬＣは、自動車部品等のガラス基
材上にて使用する場合には、あまりにも柔らかすぎる。ｓｐ³Ｃ−Ｃ結合の明ら
かな欠如、及び／又は、Ｓｉ−Ｏ結合の明らかな欠如が、上記の柔らかさをもた
らしていると考えられる。また、太陽、雨、湿度、塵、フロントガラスのワイパ
ーや、通常の環境に継続的にさらされることにより、’３４２特許のＤＬＣ層は
劣化し、あるいは、該ＤＬＣ層が時間経過とともに急速に削り取られる。

【０００６】 従って、環境に対する耐性を備えるために、十分な硬さや耐久性を有し、さら
に、なお一層の十分な疎水性特性を示す層を含むＤＬＣを得る技術が必要とされ
ている。

【０００７】 上述した技術に必要とされるもの、及び／又は、以下に示す開示内容にて与え
られることにより当業者には即座に明らかである他の必要なもののいずれか、又
はすべてを満たすことが、本発明の異なる実施形態の目的である。

【０００８】 （発明の要約） 本発明の目的は、水をはじく又は水をはね返すことができる耐久性のあるコー
トされた物品を提供することである（例えば、自動車のフロントガラス、自動車
のバックガラス、自動車のサイドウインドウ、建築窓等）。

【０００９】 本発明の他の目的は、以下に示すコートされた基材を提供することである。す
なわち、コーティングがｓｐ³炭素−炭素結合を有し、かつ、ぬれ性（wettabili
ty）Ｗが、水に関しては、約２３ｍＮ／ｍ以下、より好ましくは約２１ｍＮ／ｍ
以下、最も好ましくは約２０ｍＮ／ｍ以下であるコートされた基材を提供するこ
とである。ここで、上記Ｗは、単位面積あたりのジュール（ｍＪ／ｍ²）によっ
ても説明され、かつ、測定され得る。

【００１０】 本発明の他の目的は、以下に示すコートされた基材を提供することである。す
なわち、コーティングがｓｐ³炭素−炭素結合を有し、かつ、表面エネルギーＹ_c が、約２０．２ｍＮ／ｍ以下であり、より好ましくは約１９．５ｍＮ／ｍ以下で
あり、最も好ましくは約１８ｍＮ／ｍ以下であるコートされた基材を提供するこ
とである。

【００１１】 本発明の他の目的は、以下に示すコートされた基材を提供することである。す
なわち、コーティングを含むＤＬＣが最初の（環境テスト、こすり（rubbing）
テスト、酸テスト、ＵＶテスト等にさらされる前の）水接触角θが少なくとも約
１００度であり、より好ましくは、少なくとも約１１０度であり、さらに好まし
くは、少なくとも約１１５度であり、最も好ましくは、少なくとも１２５度であ
るコートされた基材を提供することである。

【００１２】 本発明の他の目的は、以下に示す基材に対するコーティングを提供することで
ある。すなわち、コーティングの結合の少なくとも約１５％（より好ましくは、
少なくとも約２５％であり、最も好ましくは、少なくとも約３０％である）が、
ｓｐ³炭素−炭素（Ｃ−Ｃ）結合であるコーティングを提供することである。ま
た、上記コーティングは、コーティングの全体の厚さ、又はコーティングの薄い
層の領域のみのどちらかを考慮して、原子パーセントにて、少なくとも約５％の
ケイ素（Ｓｉ）原子（より好ましくは、少なくとも約１５％のＳｉであり、最も
好ましくは、少なくとも約２０％のＳｉである）を含み、少なくとも約５％の酸
素（Ｏ）原子（より好ましくは、少なくとも約１５％であり、最も好ましくは、
少なくとも約２０％である）を含み、少なくとも約５％の水素（Ｈ）原子（より
好ましくは、少なくとも約１０％であり、最も好ましくは、少なくとも約１５％
である）を含んでいる。一実施形態では、Ｈ原子の割合が増加して、コーティン
グの最も外側の表面近くにＨ原子が含まれる。一実施形態では、コーティングは
、おおよそ同量のＣ原子とＳｉ原子とを有している。

【００１３】 本発明の他の目的は、以下に示すガラス基材に対するコーティングを提供する
ことである。すなわち、上記コーティングは、ｓｐ³炭素−炭素（Ｃ−Ｃ）結合
数が、ｓｐ²炭素−炭素（Ｃ−Ｃ）結合数よりも多くなっている。このような実
施形態では、コーティングは、ｓｐ²炭素−炭素（Ｃ−Ｃ）結合を含む必要はな
い。

【００１４】 本発明の他の目的は、ＤＬＣコーティングが、ＨＦ、硝酸（nitric）、水酸化
ナトリウム等の酸からガラスを保護するコートされたガラス物品を提供すること
である（コーティングは、化学的には、実質的に不活性である）。

【００１５】 本発明の他の目的は、耐侵食性を有するコートされたガラス物品を提供するこ
とである。

【００１６】 本発明の他の目的は、以下に示す基材上のＤＬＣコーティングを提供すること
である。すなわち、異なる領域、又は、異なる密度及び異なる割合にてｓｐ³炭
素−炭素結合を有する層を含んでいるコーティングを提供することである。ｓｐ ³ 炭素−炭素結合とｓｐ²炭素−炭素結合との割合は、異なった層あるいはコーテ
ィングの異なる領域にて異なったものとなる。このように、組成が変化している
コーティングは、蒸着（deposition）工程にて用いられたイオンエネルギーの変
化によって連続的に形成され、その結果、下方の基材に直接隣接しているＤＬＣ
コーティングの境界（interfacial）領域／境界層にて、コーティング中のスト
レス（stresses）が減少する。従って、ＤＬＣコーティングは、内部に、与えら
れた密度、及び与えられた割合のｓｐ³炭素−炭素結合を有する境界層と、高密
度のｓｐ³炭素−炭素（Ｃ−Ｃ）結合を有するコーティングの中間部分（mid-sec
tion）に最も近い（proximate）他の層領域とを有している。最も外側の層領域
は、コーティングの表面にて、ドープ処理（例えば、Ｓｉ，Ｏ及び／又はＦの添
加）される（doped）。その結果、上記コーティングの表面領域は、接触角が増
加し、表面エネルギーの分散成分（dispersive component）が減少するように密
度が低下し（less dense）、コーティングの疎水性特性が改善される。

【００１７】 本発明の他の目的は、疎水性特性を有するコーティングを以下のように製造す
ることである。すなわち、コーティングを含むＤＬＣの蒸着の間、下方に位置す
るガラス基材の温度を約２００℃より低くする。この温度は、約１５０℃より低
いことが好ましくは、約８０℃より低いことが最も好ましい。これにより、一実
施形態にて、蒸着工程の間のグラファイト化（graphitization）を低減し、同時
に、基材上にすでにある低Ｅコーティング（low-E coatings）に対する硬度の低
下（detempering）、及び／又は、損傷を低減する。

【００１８】 一般的に言えば、本発明は、以下に示すコートされた物品を提供することによ
り、上述した必要性あるいは目的のいずれか又はすべてを満たす。すなわち、コ
ートされた物品は、基材（例えば、ガラスやプラスチック）と、上記基材上に備
えられたダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）と含み、かつ、ｓｐ³炭素−炭素結合を
含むコーティングとを有し、上記コーティングは、水滴との初期接触角θが少な
くとも約１００度であり、平均の硬度が少なくとも約１０ＧＰａである。

【００１９】 本発明は、さらに、以下に示すコートされたガラス物品を提供することにより
、上述した必要性あるいは目的のいずれか又はすべてを満たす。すなわち、コー
トされたガラス物品は、ガラス基材と、上記ガラス基材上に備えられたダイヤモ
ンド様炭素（ＤＬＣ）を含むコーティングとを有し、上記コーティングの最も外
側の５Åは、原子パーセントにて少なくとも約５０％のＨを含んでいる。

【００２０】 本発明は、さらに、以下に示すコートされたガラス物品を提供することにより
、上述した必要性あるいは目的のいずれか又はすべてを満たす。すなわち、コー
トされたガラス物品は、重量を基準にして、約６０〜８０％のＳｉＯ₂、約１０
〜２０％のＮａ₂Ｏ、約０〜１６％のＣａＯ、約０〜１０％のＫ₂Ｏ、約０〜１０
％のＭｇＯ、約０〜５％のＡｌ₂Ｏ₃を含むガラス基材と、前記ガラス基材上に、
ダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）及びｓｐ³炭素−炭素結合を含む疎水性コーティ
ングとを有し、上記疎水性コーティングは、固着性の水滴との初期接触角θが少
なくとも１００度であり、平均の硬度が少なくとも約１０ＧＰａである。

【００２１】 本発明は、さらに、以下に示すコートされた物品の製造方法を提供することに
より、上述した必要性あるいは目的のいずれか又はすべてを満たす。すなわち、
上記製造方法は、基材を提供する工程と、該基材上に、ｓｐ²炭素−炭素結合よ
り多くのｓｐ³炭素−炭素結合を有する高四面体型（highly tetrahedral）の無
定形炭素（ta−Ｃ）包含コーティングを、ta−Ｃ包含コーティングが少なくとも
約１００度の初期接触角を有するように蒸着する工程とを含んでいる。

【００２２】 一実施形態では、上記製造方法は、コーティングの表面エネルギーを低減する
ために、最も外側の表面に最も近いコーティング内に少なくともＨ原子が含まれ
るようにコーティングの最も外側の表面をプラズマ処理する。

【００２３】 本発明は、添付の図面を参照することによって、ある実施の形態について説明
される。

【００２４】 （本発明における特定の実施形態の詳細な説明） ここで、添付の図面をより詳細に参照し、同じ参照番号は、添付の図面を通し
て同じ要素を示す。

【００２５】 図１は、本発明の実施形態にかかるコートされた物品の横断面図であり、少な
くとも一つのダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）包含保護コーティング３が、基材１
に直接に備えられている。基材１は、ガラスやプラスチックなどであり得る。図
１の実施形態におけるＤＬＣ包含コーティング３は、高四面体型の無定形炭素（
ｔａ−Ｃ）を含んだ少なくとも一つの層を含んでいる。コーティング３は、疎水
性（即ち、以下に述べるように、高い水接触角θ及び／又は低い表面エネルギー
により特徴付けられる）の機能を果たす。ある実施形態においては、コーティン
グ３は、約５０−１，０００Åの厚さであれば良いが、１００−５００Åの厚さ
であればより好ましく、１５０−２００Åの厚さであれば最も好ましい。

【００２６】 ある実施形態において、疎水性コーティング３は、その厚みの大部分において
ｓｐ³炭素−炭素結合がおおよそ一定に分布をしている。そのため、コーティン
グの大部分は、おおよそ同じ密度である。他のより好ましい実施形態として、疎
水性コーティング３は、基材１との境界面近傍におけるｓｐ³炭素−炭素結合を
含むパーセンテージがより少なく、最も外側の表面に対するコーティングの厚み
を通じてｓｐ³炭素−炭素結合のパーセンテージ又は比が増加している。このよ
うに、コーティング３は、直接隣接した基材１に接する層を少なくとも一つ含ん
でおり、この接する層は、ＤＬＣ包含コーティング３の中間部よりもｓｐ³炭素
−炭素結合の密度がより小さく、またパーセンテージがより少ない。一般に、ｓ
ｐ³炭素−炭素結合のネットワークは、コーティング中で周りの他の原子（例え
ば、珪素原子、酸素原子、フッ素原子及び／又は水素原子）を保持する機能を果
たしている。ある実施形態においては、ｓｐ²炭素−炭素結合の数は、これらの
タイプの結合は、本質的に親水性であり、水などを引きつける場合、コーティン
グの厚み全体を通じて約２５％を超えないことが望ましく、約１０％を超えない
ことがより好ましく、０−５％であることが最も好ましい。このように、より好
ましい実施形態としては、コーティング３にある炭素−炭素結合の少なくとも約
５０％（より好ましくは少なくとも約７５％、最も好ましくは少なくとも約９０
％）は、ｓｐ³炭素−炭素結合タイプである。

【００２７】 コーティング３中のｓｐ³炭素−炭素結合の存在が、コーティングの密度及び
硬度を増加させ、それによって、自動車環境においても申し分のない機能を可能
にさせる。ある実施形態においては、コーティング３の薄い層部分または代わり
のコーティング３の全体の厚さを考慮に入れて、コーティングまたはコーティン
グの層部分における結合の少なくとも約１５％（より好ましくは少なくとも２５
％、最も好ましくは少なくとも３０％）は、ｓｐ³炭素−炭素（Ｃ−Ｃ）結合（
ｓｐ²炭素−炭素結合に対立して）である。コーティングは、異なる実施形態で
ｓｐ²炭素―炭素結合を含んでいても含まななくともよい。（そうであれば、最
も多くのｓｐ²炭素−炭素結合が、下にある基材と接するコーティングの部分に
供給されるかもしれない。） コーティング３の疎水性を改良するために、異なる実施形態として炭素（Ｃ）
より他の原子が異なる量でコーティングに供給される。例えば、本発明ののある
実施形態においてコーティング３（全体のコーティングの厚さ、またはその１０
Å厚さの層部分のみを考慮して）は、ｓｐ³炭素−炭素結合の炭素原子に加えて
、原子のパーセンテージとして、少なくとも約５％の珪素（Ｓｉ）原子（少なく
とも約１５％のＳｉであることがより好ましく、少なくとも約２０％のＳｉであ
ることが最も好ましい）と、少なくとも約５％の酸素（Ｏ）原子（少なくとも約
１５％のＯであることがより好ましく、少なくとも約２０％のＯであることが最
も好ましい）と、少なくとも約５％の水素（Ｈ）原子（少なくとも約１０％のＨ
であることが好ましく、少なくとも約１５％のＨであることが最も好ましい）と
を含んでいる。ある好ましい実施の形態としては、コーティング３のＣ原子及び
Ｓｉ原子の原子のパーセンテージが、ほぼ等しいことである。任意であるが、コ
ーティング３は、コーティングの疎水性をさらに高めるために、約０−１０％（
原子のパーセンテージで）のフッ素（Ｆ）（約０−５％のＦであればより好まし
い）を含んでも良い。

【００２８】 ある実施形態において、疎水性コーティング３の最も外側の薄い層部もまたよ
り大きなパーセンテージのＨ原子を含んでおり、このＨ原子は、コーティングの
表面における極性結合の数を減らすために後のコーティングに対してプラズマイ
オンビーム処理により堆積される（depositeｄ）。これにより、表面エネルギー
の極性成分を減らすことによってコーディングの疎水性を改良している。例えば
、ある実施形態におけるコーティング３の最も外側にある５Åの層は少なくとも
約１０％のＨ原子を含んでおり、少なくとも約２５％のＨ原子を含んでいること
がより好ましく、少なくとも約５０％のＨ原子を含んでいることが最も好ましい
。このコーティング３の表面近傍におけるより高濃度又は高パーセンテージのＨ
原子は、図１から３においてコーティングの表面近傍により集中している点によ
って示されている。コーティングの表面近傍におけるこれらＨ原子の堆積によっ
て、より不活性又は非極性のコーティング面となる。コーティングの表面近傍に
おけるＨ原子の堆積は、この領域におけるｓｐ²又はグラファイトのＣ−Ｃ結合
からエッチングされる傾向にあることが注目される。このことは、コーティング
の表面近傍におけるＨを増加させ、また、この最も外側の５Åの層部でのコーテ
ィング密度を減少させる。

【００２９】 それゆえに、本発明におけるある好ましい実施形態において、全体あるいはい
くつかが１０Åの厚い層部であるコーティング３は（例えば、コーティングの中
間部付近が１０Åの厚い部分）、原子のパーセンテージとして、約１５−８０％
の炭素（Ｃ）（ほとんどがｓｐ³結合による）と、約５−４５％の酸素（Ｏ）と
、約５−４５％の珪素（Ｓｉ）と、約０−３０％の水素（Ｈ）と、約０−１０％
のフッ素（Ｆ）とを含んでいる。コーティング３の最も外側の５Åの層部分は、
原子のパーセンテージとして、約５−６０％の炭素（Ｃ）（ほとんどがｓｐ³結
合による）と、約０−４０％の酸素（Ｏ）と、約０−４０％の珪素（Ｓｉ）と、
約１０−６０％の水素（Ｈ）と、約０−１０％のフッ素（Ｆ）とを含んでいる。
上記記載によると、追加のＨは、表面エネルギーを減少させるために、主にＣを
犠牲にして、層３の最も外側の部分に供給されている。コーティング３の中間付
近にある１０Åの厚さの層部の例としては以下のとおり、原子のパーセンテージ
として、３５％のＣ、３０％のＳｉ、１５％のＨ、２０％のＯである。コーティ
ング３の最も外側にある５Åの層部の例としては以下のとおり、原子のパーセン
テージとして、２０％のＣ、１５％のＳｉ、５０％のＨ、１５％のＯである。任
意であるが、ある好ましい実施形態として、約０−５％のＦもまたこの最も外側
にある５Å厚の層部に供給しても良い。コーティング内のＳｉ原子、Ｈ原子、Ｏ
原子及びＦ原子の多くはｓｐ³結合によって多くの炭素原子と接続されているこ
とが注目される。このように、相当数のＳｉ−Ｏ結合、Ｃ−Ｃ ｓｐ³結合、Ｓ
ｉ−Ｃ ｓｐ³結合、およびＣ−Ｈ ｓｐ³結合は存在する。ある実施形態におい
ては、Ｓｉ−Ｏ結合は炭素に起因するいくつかの電荷を相殺する傾向にあり、こ
れにより表面エネルギーが減少する。Ｏの存在もまた密度を減少させ、表面エネ
ルギーの分散成分を減少させる。これらの例はこの例のみの目的のためであり、
他を限定するものではない。

【００３０】 ある好ましい実施形態において、コーティング３は少なくとも約１０ＧＰａの
平均硬度を有し、より好ましくは少なくとも約２０ＧＰａの硬度を、最も好まし
くは約２０−５０ＧＰａの硬度を有している。このような硬度は傷や溶媒等に対
する抵抗性を与える。コーティング３及び／又は層５の硬度と密度は以下に述べ
られた、蒸着装置又はプロセスにおけるイオンエネルギーを変化させることによ
り調整されている。

【００３１】 図２は、本発明のもう一つの実施形態によるコートされた物品の横断面図であ
り、基材１（例えば、ガラス）と、図１の実施形態に関して上記に記載の疎水性
ＤＬＣ包含コーティング３と、これらの間に挟まれた中間生成物ＤＬＣ包含層５
とを含んでいる。この実施形態において、層５中の結合の少なくとも約３５％が
ｓｐ³Ｃ−Ｃタイプとなっており、少なくとも約７０％であればより好ましく、
少なくとも約８０％であれば最も好ましい。出願番号０９／３０３，５４８（こ
こで参考として援用される）に記載されているＤＬＣ包含層のいくつかは、層５
として使用されている。効果としては、層５はある実施形態においてコートされ
た物品の腐食を減少させる機能を果たし（例えば、基材がナトリウムを含むとき
、あるいは基材がソーダ−ライム−シリカガラスのとき）、一方で、上のコーテ
ィング３は疎水性の機能を与える。

【００３２】 図３による実施形態では、低−Ｅ又は他のコーティング７が基材１と疎水性Ｄ
ＬＣ包含コーティング３との間に設けられる。しかしながら、図３の実施形態で
は依然としてコーティング３は基材１上にある。"上に（on）"という語は、ここ
では基材１がＤＬＣコーティング３又はそのどれかの層部を、他の層（例えば５
や７）がそれらの間にあるかどうかにかかわらず、支えているという意味である
。このように、保護コーティング３は図１に示すように基材１上に直接設けられ
ても良いし、図２又は３に示すように低−Ｅあるいは他のコーティング５をそれ
らの間に有する基材１上に設けられていても良い。さらに他の実施形態として、
低―Ｅのコーティング７が図２の実施形態における疎水性コーティング３とＤＬ
Ｃ層５との間に設けられてもよい。

【００３３】 低−Ｅあるいは他のコーティング７として使用している例示のコーティング（
これらのコーティングの全て又はいくつかの部分において）は、米国特許番号５
，８３７，１０８、５，８００，９３３、５，７７０，３２１、５，５５７，４
６２、５，５１４，４７６、５，４２５，８６１、５，３４４，７１８、５，３
７６，４５５、５，２９８，０４８、５，２４２，５６０、５，２２９，１９４
、５，１８８，８８７、および４，９６０，６４５のいずれかに示されているか
、及び／又は記載されており、ここでこれらは参考として援用される。シリコン
オキサイドコーティング及び／又はシリコンニトライドコーティングもまたコー
ティング７として使用されている。

【００３４】 以下により詳細に記載するように、高四面体型の無定形炭素（ｔａ−Ｃ）はｓ
ｐ³炭素−炭素結合を形成しており、特殊なダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）の形
状をしている。ｓｐ³結合の量はラマンフィンガープリント法（Raman fingerpri
nting）及び／又は電子エネルギー損失分光法（electron energy loss spectros
copy）の使用によって測定される。多量のｓｐ³結合が層の密度を増加させるこ
とよって、強度が増し、コートされた物品の表面へのソーダの拡散を減少させる
。しかしながら、ある実施形態において、Ｈ原紙がコーティングの疎水性を改良
するために供給されるので、コーティング３の中間領域よりもコーティングの最
も外側にある層部におけるそのような結合のパーセンテージが小さくなる。

【００３５】 単純化するために、図４は、コーティング３又は層５における四面体型若しく
はｓｐ³状態（即ち、炭素と炭素がｓｐ³のダイヤモンド様結合を形成する能力が
ある）にあるＣ原子の軌道を説明している。図５は、ｓｐ²Ｃ軌道の例であり、
図６は、炭素原子のｓｐ混成の例である。図４と５に示された角度が、例のため
のみの目的であって、限定されず、本発明の異なる実施形態において変更され得
ることは、当業者に理解され得る。このように、図４に関して例えば、本発明の
ある実施形態において、Ｃ−Ｃｓｐ³結合における軌道は約１００−１２０度離
れている。図５の角度は同様に変化し得る。

【００３６】 ある実施形態において、コーティング３は可視光線に対して少なくとも約７５
％透明であるか、少なくとも約７５％の可視光線を透過することができるもので
あり、少なくとも約８５％であることがより好ましく、少なくとも約９５％であ
ることが最も好ましい。

【００３７】 基材１がガラスのときは、約１．５から５．０ｍｍの厚さであり、より好まし
くは約２．３から４．８ｍｍの厚さであり、最も好ましくは約３．７から４．８
ｍｍの厚さである。このように、ｔａ−Ｃ包含コーティング３及び／又は層５は
、コートされた物品の表面に達して汚れや腐食の原因となるソーダの量を減少さ
せる。ある実施形態において、基材１は、重量ベースで、約６０−８０％のＳｉ
Ｏ₂と、約１０−２０％のＮａ₂Ｏと、約０−１６％のＣａＯと、約０−１０％の
Ｋ₂Ｏと、約０−１０％のＭｇＯと、約０−５％のＡｌ₂Ｏ₃とを含んでいる。他
のある実施形態において、基材１はソーダライムシリカガラスであってもよく、
重量ベースで、約６６−７５％のＳｉＯ₂と、約１０−２０％のＮａ₂Ｏと、約５
−１５％のＣａＯと、約０−５％のＭｇＯと、約０−５％のＡｌ₂Ｏ₃と、約０−
５％のＫ₂Ｏとを含んでいる。最も好ましくは、基材１はソーダライムシリカガ
ラスであり、重量で、約７０−７４％のＳｉＯ₂と、約１２−１６％のＮａ₂Ｏと
、約７−１２％のＣａＯと、約３．５から４．５％のＭｇＯと、約０から２．０
％のＡｌ₂Ｏ₃と、約０−５％のＫ₂Ｏと、約０．０８から０．１５％の酸化鉄を
含む。上記いずれかの実施形態に関するソーダライムシリカガラスは、立法フィ
ート当たり約１５０から１６０ポンド（好ましくは約１５６）の密度であり、約
６，５００から７，５００ｐｓｉ（好ましくは約７，０００ｐｓｉ）の平均短期
曲げ強さ（average short term bending strength）であり、約０．２０Ｂｔｕ
／ｌｂＦの比熱（摂氏０−１００度）であり、おおよそ華氏１３３０から１３４
５度の軟化点であり、約０．５２から０．５７Ｂｔｕ／ｈｒｆｔＦの熱伝導率で
あり、おおよそ華氏４．７から５．０×１０^-6度の膨張係数（室内温度は摂氏３
５０度）である。ある実施形態において、米国特許番号５，２１４，００８又は
特許番号５，８７７，１０３により開示されており、ここでおのおのは参考とし
て援用されるいずれかのガラスは、基材１に使用されている。ミシガン州アーバ
ンヒルズのガーディアンインダストリー社から入手可能なソーダライムシリカフ
ロートガラスもまた、基材１として使用されている。

【００３８】 このように前述したガラス基材１は、ある実施形態においてガラスに適切な着
色剤を供給した場合、例えば、緑色や青色や灰色となる。

【００３９】 本発明の他のある実施形態において、基材１はホウケイ酸ガラス、又は実質的
に透明なプラスチックでできている。ホウケイ酸の実施形態においては、基材１
は、約７５−８５％のＳｉＯ₂と、約０−５％のＮａ₂Ｏと、約０から４％のＡｌ ₂ Ｏ₃と、約０−５％のＫ₂Ｏと、約８−１５％のＢ₂Ｏ₃と、約０−５％のＬｉ₂Ｏ
とを含んでいる。

【００４０】 更なる実施形態として、自動車の窓（例えば、フロントガラスやサイドウイン
ドウ）は、プラスチック基材に貼り合わされたいずれかのガラス基材を含み、こ
のような窓の外側表面に設けられる図１から３のいずれかの実施形態のコーティ
ングと、基材１を作るために組み合わせる。他の実施形態において、窓（例えば
、自動車のフロントガラス、住宅の窓、商業用建築物の窓、自動車のサイドウイ
ンドウ、真空ＩＧの窓、自動車のバックライト又はリアガラス等）としての使用
や他の似たような環境での使用のために、基材１は上記で言及した互いに貼り合
わされたガラス材料の第１及び第２のガラスシートを含んでいる。

【００４１】 前述した材料の基材１が少なくとも図１から３の実施形態によるＤＬＣコーテ
ィング３にコートされている場合、得られるコートされた物品はある実施形態に
おける以下の特徴点を有する。約６０％（より好ましくは約７０％より大きく、
最も好ましくは約８０％より大きい）より大きい可視光線透過率（Ｉｌｌ．Ａ）
と、約３８％より小さいＵＶ（紫外線）透過率と、約４５％より小さい全太陽光
線透過率と、約３５％（より好ましくは約２５％より小さく、最も好ましくは約
２１％より小さい）より小さいＩＲ（赤外線）透過率である。可視光線、「全太
陽光線」、紫外線及び赤外線伝導性測定技術は、特許番号５，８００，９３３お
よび’００８特許に記載されており、ここで参考として援用される。

【００４２】 上記実施形態の何れかにおけるコーティング３の疎水性（能）は、接触角θ、
表面エネルギーＹ、およびぬれ性又は粘着エネルギーＷの作用である。コーティ
ング３の表面エネルギーＹは、接触角θ（接触角θは図１１−１２で説明してい
る）の測定することで計算される。図１２に示すように水のような液体の定着し
た滴３１がコーティング上にある。滴３１と下にあるコーティング３１との間に
接触角θが現れ、接触点における３相間の界面張力に依存する角度と定義される
。一般に、コーティング３の表面エネルギーＹ_Cは、極性と分散の成分を加える
ことによって次のとおり決定できる。Ｙ_C＝Ｙ_CP＋Ｙ_CD、Ｙ_CPはコーティングの
極性の成分でありＹ_CDはコーティングの分散の成分である。表面エネルギーの極
性の成分は主に双極子を基本とする表面の相互作用を表し、一方で、分散の成分
は、例えば、ファンデルワールス力などの電気的相互作用を基本として表す。一
般的に言ってコーティング３の表面エネルギーＹＣが低いほど、コーティングの
疎水性がより低くなり、接触角θがより高くなる。

【００４３】 粘着エネルギー（又はぬれ性）Ｗはコーティングとその上の水のような液体と
の間、の極性同士または分散力同士の相互作用であると理解できる。Ｙ^Pは液体
の張力とコーティング／基材の張力との極性アスペクトの結果である。一方、Ｙ ^D は液体張力とコーティング／基材張力との分散力の結果である。言い換えると
、Ｙ^P＝Ｙ_LP＊Ｙ_CP；Ｙ^D＝Ｙ_LD＊Ｙ_CDであり、Ｙ_LPは液体（例えば、水）の極性
アスペクトであり、Ｙ_CPはコーティング３の極性アスペクトである。Ｙ_LDは液体
（例えば、水）の分散アスペクトであり、Ｙ_CDはコーティング３の分散アスペク
トである。ここで、粘着エネルギー（又は効果的な相互作用エネルギー）Ｗは、
拡張された（extended）Fowkes方程式を用いて次式により決定される。W=[Y_LP*Y _CP ]^1/2+[Y_LD*Y_CD]^1/2=Y_L(1+cosθ)。Ｙ_Lは液体張力でありθは接触角である。２
つの材料（例えばコーティング３とその上の水）のＷはコーティングがどれほど
疎水性であるかのぬれ性を示す大きさである。

【００４４】 水に関するコーティング３の疎水性の程度を分析すると、水のＹ_LPは５１ｍＮ
／ｍであり、Ｙ_LDは２２ｍＮ／ｍであることが注目される。本発明のある実施形
態において、コーティング３の表面エネルギーの極性アスペクトＹ_CPはおおよそ
０から０．２（より好ましくは０と０．１の間で変化可能若しくは調和可能）で
あり、コーティング３の表面エネルギーの分散アスペクトＹ_CDはおおよそ１６−
２２ｍＮ／ｍ（より好ましくはおおよそ１６−２０ｍＮ／ｍ）である。

【００４５】 上記挙げた数を使用すると、本発明のある実施形態によれば、コーティング３
の表面エネルギーＹ_Cは、約２０．２ｍｎ／ｍ未満又はイコールであり、より好
ましくは約１９．５ｍＮ／ｍ未満又はイコールであり、最も好ましくは約１８．
０ｍＮ／ｍ未満又はイコールである。水とコーティング３との間の粘着エネルギ
ーＷは、約２５ｍＮ／ｍ未満であり、より好ましくは約２３ｍＮ／ｍ未満であり
、さらにより好ましくは約２０ｍＮ／ｍ未満であり、最も好ましくは約１９ｍＮ
／ｍである。粘着エネルギーＷとコーティング３の表面エネルギーＹ_Cのこれら
の低い値、達成可能な高い初期接触角θは、本発明の異なる実施形態によるコー
ティング３の改良された疎水性を説明している。

【００４６】 上に定着した水滴３１をのせた従来のガラス基材１の初期接触角θは、図１１
にて説明されているように、典型的には約２２−２４度である。このように、従
来のガラス基材はあまり疎水性ではない。例えば図１２に示すように、基材１上
へのコーティング３の供給により、接触角θを上記角度まで増加させる。それに
より物品の疎水性が改良させる。09/303,548の表の記載によると、ｔａ−ＣＤＬ
Ｃ層の接触角θは、典型的には約５から５０度である。しかしながら、ＤＬＣ包
含コーティング３の構造は、コーティング３と水滴（即ち、水の定着した滴（se
ssile drop）３１）との間の初期接触角θを増加させることができる。ある実施
形態では、少なくとも約１００度、より好ましくは少なくとも約１１０度、さら
に好ましくは少なくとも約１１５度、最も好ましくは約１２５まで増加させるこ
とができる。これによりＤＬＣ包含材料の疎水性が改良される。「初期」接触角
θは、太陽や雨や湿気などの環境状態に最初にさらされることを意味する。

【００４７】 図８に示すように、ガラス基材１の表面には、そこに明確はごく小さな裂け目
または微小割れ目を有していることが注目される。これらの裂け目は、特に水が
しみ出たり結合を破壊したりする時に、大きさのオーダーによってガラスを弱く
する。本発明のある実施形態におけるもう一つの有利な点は、無定形炭素原子及
び／又はＤＬＣ包含コーティング３（又はＤＬＣ包含層５）のネットワークがこ
れらの小さな裂け目に充満したり集まったりすることである。その理由は、炭素
原子が小さいサイズ（例えば、原子半径を１００ｐｍ未満であり、より好ましく
は約８０ｐｍ未満であり、最も好ましくは約７６．７ｐｍである）であり、また
、イオンエネルギーが２００から１，０００ｅＶ、より好ましくは約４００−５
００ｅＶであり、そして運動量（momentum）であるためである。これにより、ガ
ラス１の機械的強度が増加する。図８に示すようにガラス表面には時々約０．４
ｎｍから１ｎｍの幅のナノクラックスができる。これらのナノクラックスにある
炭素原子の不活性な性質とサイズにより、水が裂け目の先端１４で結合を攻撃し
たりガラスを弱化したりするのを防ぐ。炭素原子は、そのサイズやエネルギーの
ために、これらの裂け目の先端１４に隣接した場所に集まる。これらの裂け目の
先端１４は、典型的には、ガラス基材表面の下約０．５から５０ｎｍにある。

【００４８】 図９〜１０は、典型的な、線形あるいは直接イオンビームソース２５を示して
いる。上記イオンビームソース２５は、コーティング３や層５の蒸着、基材のク
リーニング、あるいは本発明の異なる実施形態によれば、ＤＬＣ包含コーティン
グの表面プラズマ処理として使用される。イオンビームソース２５は、ガス/電
力注入口２６、アノード２７、接地されたカソード磁石部２８、磁石極２９、お
よび絶縁体３０を含んでいる。ある実施形態では、３ｋＶの直流電源が、ソース
２５のために使用される。線形ソースイオン蒸着は、厚さ、および化学量論に関
してコーティング３の蒸着を実質的に均一にする。

【００４９】 イオンビームソース２５は、公知のグリッドレスイオンソースデザイン（grid
less ion source design）に基づいている。線形ソースは、線形の覆い（該線形
の覆いはカソードであり接地されている）から成り立っており、該線形の覆いの
内部には、同心アノード（該同心アノードは陽電位である）が横たわっている。
上記カソード-アノードの幾何図形的配列、および磁場３３によって、接近した
ドリフト状態（close drift condition）が生じる。磁場の相対的配置によって
、さらに、アノード層が生じる。該アノード層は、電子放出がなくても線形のイ
オンビームソースが作動するようにする。アノード層イオンソースはまた、反応
性モード（例えば酸素および窒素とともに）作動する。ソースは、図９〜１０に
示すように、レースのトラックの形をした金属ハウジングを有している。中空ハ
ウジングは、基底電位である。アノード電極は、カソード体（電気的に絶縁され
ている）内に配置されており、スリットのちょうど下に位置している。アノード
は３,０００ボルトで高い陽電位に接続されている。ある実施形態では、両電極
は、水で冷やされている。供給原料ガスは、アノードとカソードとの間の溝を通
して供給される。線形のイオンソースはまた、迷路システム（labyrinth system
）を含んでいる。該迷路システムは、前駆体ガス（例えばＴＭＳ（すなわち（Ｃ
Ｈ₃）₄Ｓｉあるいはテトラメチルシラン）とＯ₂との混合気体；あるいは３ＭＳ
（すなわち（ＣＨ₃）₃Ｓｉ−Ｈ）とＯ₂）の混合気体を、該迷路システムの長さ
に沿って、均等に分配する。該迷路システムによって、前記前駆体ガスは、アノ
ード-カソードの間の内部空間に超音波的に拡大する。ＴＭＳと３ＭＳは、ダウ
ケミカルからを商業的に入手可能である。電気的エネルギーは、さらにガスをク
ラックすることで、ソース内にプラズマを発生させる。イオンは、電圧Ｖｃ-ａ
で、ｅＶｃ-ａ/２オーダーのエネルギーで発射される。スリットから出てくるイ
オンビームは、縦方向にはおおよそ均一であり、横方向にはガウス的な形を有し
ている。典型的なイオン３４を図１０に示す。１メートルの長さのソースが作ら
れることになるが、本発明の異なる実施形態では、ソースの長さは異なるものと
する。最終的に、図１０に示す電極層３５が回路を完成させ、それによってイオ
ンビームソースは正しく機能することができる。

【００５０】 図１３は、本発明の図１〜２の実施形態による、コートされた物品の製造につ
いての組み立て（assembly）を示している；上記組み立ては、第１、第２および
第３線形のイオンビームソース６１,６２,および６３をそれぞれ含んでいる。こ
れら３つのイオンビームソースは、図９〜１０に示すタイプのうちの１つ、ある
いは他のイオンビームソース（例えば、ビームソース上でフィルターされた（fi
ltered）アークタイプ）である。コンベア６４は、組み立てを通して、あるソー
スから次のソースへと基材を動かすように機能する。

【００５１】 図１、９、１０、１２および１３には、基材１の上にコーティング３を蒸着す
る典型的な方法が描かれている。該方法は、単に例示を目的とした方法にすぎな
い。

【００５２】 ガラス基材１の上にコーティング３が形成される前に、基材１の最上表面は、
まず、線形あるいは直線のイオンビームソース６１によって、クリーニングされ
ていることが好ましい。例えばアルゴン（Ａｒ）ガス、あるいはＡｒ/Ｏ₂（ある
いはＣＦ₄プラズマ）の混合気体におけるグロー放電を、ソース６１によって、
基材表面上の不純物を除去するのに用いてもよい。上記のような相互作用は本質
的に物理化学的である。このクリーニングによって、基材表面上にはフリーラジ
カルが作り出される。続いて、上記フリーラジカルは、他の単量体（モノマー）
と反応し、特殊な特性を備えた基材表面となる。このときに用いられる電力は、
約１００〜３００ワットである。基材１はまた、例えば、基材のスパッタクリー
ニングにより、実際にコーティング４を蒸着する前にクリーニングされてもよい
；このとき、約８００〜１２００ｅＶのイオンエネルギー、より好ましくは約１
,０００ｅＶのエネルギーの酸素および/または炭素原子を用いる。

【００５３】 クリーニング後、第２のイオンビームソース６２を介して、線形イオンビーム
蒸着技術を用いた蒸着過程が行なわれる；このとき、図１３に示すように、コン
ベア６４は、クリーニングされた基材１を、第１のソース６１から第２のソース
６２の位置の下へと移動させる。イオンビームソース６２は、次のようにして、
ｔａ-Ｃ/ＳｉＯ（あるいはまたの実施形態では、ｔａ-Ｃ/ＳｉＯ：Ｆ）コーティ
ング３を基材１上に蒸着するよう機能する。より好ましい実施形態では、コーテ
ィング３中のＣとＳｉとの割合は、およそ１：１（すなわち、１：１プラス/マ
イナス約２０％）である。しかしながら、他のより好ましい実施形態（例えば、
下記のＸＰＳ分析サンプル番号１〜３）では、コーティング３中のＣとＳｉとの
割合は約１：１〜４：１である。ドーパントガスは、約７０度Ｃ（引火(flashin
g)点未満であるとよい）に保たれた前駆体モノマー（例えばＴＭＳあるいは３Ｍ
Ｓ）を通したキャリアーガス（例えばＣ₂Ｈ₂）を沸騰させて（bubbling）発生さ
せる。ある実施形態では、アセチレン供給原料ガス（Ｃ₂Ｈ₂）は、ポリマー化を
防止する、あるいはポリマー化を最小限にする/あるいは減少させるために用い
られる。これによって、イオンは基材１、あるいは他の表面に浸入し、これらの
表面内にわずかに埋め込まれ、それによって、コーティング３原子は、基材１（
あるいは成長コーティングの表面）と混合し、そこで数原子層となる。あるいは
他の実施形態では、ドーパントガスはモノマーを加熱、あるいは加温（例えば約
２５〜３０度Ｃ）して発生させる。これによって発生する蒸気が、マスフローコ
ントローラーを通って、イオンビームソースへと通じる；これによればＣ₂Ｈ₂は
必要でない。実際のガスの流れは、約７０度Ｃに加熱されたマスフローコントロ
ーラー（ＭＦＣ）によって制御される。酸素（Ｏ₂）ガスは、独立してＭＦＣを
通って流れる。ある実施形態では、おおよそ実質的に等しいモルパーセントのＣ
、およびＳｉからなる対象は、約２０ＭＰａで平衡となって圧縮されている。基
材１の温度は、室温である；約１０００Ｗのアーク電力が使用される；前駆体ガ
スの流れは、約２５ｓｃｃｍである；ベース圧力は約１０^-6Ｔｏｒｒであり、ヘ
キスト（Hoescht）タイプの炭素電極が用いられる。コーティング３は、満足い
く水の反発力および/またはソーダ拡散（soda diffusion）の抑制を達成するた
めに、ピンホールがないことが好ましい。

【００５４】 コーティング３のＣ−Ｃｓｐ³結合は、基材１に達する前、あるいは基材上の
コーティング、あるいは層成長に達する前に、前もって決定された範囲のイオン
エネルギーを有していることが好ましい。大部分のコーティング３にとって最も
望ましいイオンエネルギー窓は、１炭素イオンあたり、約１００〜２００ｅＶ（
好ましくは約１００〜１５０ｅＶ）である。このエネルギー範囲では、コーティ
ング３（および層５）中の炭素はダイヤモンドに匹敵し、ｓｐ³Ｃ−Ｃ結合はコ
ーティング３中で形成する。しかしながら、１００〜１５０ｅＶで蒸着されたと
きには、ｔａ-Ｃ中で圧縮応力は大きくなる。上記応力は、１０ＧＰａの高圧力
に達し、多くの基材からの部分的層剥離を引き起こし得る。これらの応力は、約
２００〜１,０００ｅＶの範囲で、蒸着過程におけるイオンエネルギーを増やす
ことにより、制御され、減少されることが見出されている。プラズマイオンビー
ムソースによれば、イオンエネルギーを、広領域の蒸着に利用される産業プロセ
スにおける異なる範囲内で制御することができる。無定形炭素の圧縮応力は、こ
のように２００〜１,０００ｅＶの高イオンエネルギー範囲で著しく減少する。

【００５５】 高い応力は、図１の実施形態において、ガラス基材１の表面に直接接触する境
界連結部では望ましくない（そして、図２の実施形態において、層５の薄い境界
連結層部は望ましくない）。このように、例えば、まずは、１〜４０％の厚さ（
好ましくは、まずは１〜２０％であり、より好ましくはまずは５〜１０％の厚さ
である）のコーティング３（あるいは層５）が、基材１の上に、２００〜１,０
００ｅＶ、より好ましくは、約４００〜５００ｅＶの高い非-応力エネルギーレ
ベルを用いることで蒸着される。そして、このコーティング３の初期の境界連結
層が成長した後、イオン蒸着過程のイオンエネルギーは（蒸着が続く間、敏速に
、あるいは徐々に）、約１００〜２００ｅＶ、好ましくは約１００〜１５０ｅＶ
に減少し、コーティング３（あるいは層５）の残りを成長させる。

【００５６】 このように、ある実施形態では、蒸着過程におけるイオンエネルギーの調整の
ために、図１〜３のＤＬＣ包含コーティング３は、異なる層部分では、異なる密
度を有し、異なるｓｐ³Ｃ−Ｃ結合の割合を有している（イオンエネルギーが低
いほど、ｓｐ³Ｃ−Ｃ結合は増え、密度は高くなる）。

【００５７】 ある実施形態では、直接イオンビーム蒸着技術が好まれる一方で、異なる実施
形態では他の蒸着法も用いられる。例えば、フィルターカソード真空アークイオ
ンビーム技術（filtered cathordic vacuum arc ion beam technique）は、コー
ティング３および/または層５を蒸着するのに用いられる。また、ある実施形態
では、ＣＨ₄は、先に述べたＣ₂Ｈ₂ガスの代わりに、あるいはＣ₂Ｈ₂ガスと組み
合わせることで、供給原料ガスとして蒸着過程の間使用される。あるいはまた、
米国特許第５,８５８,４７７号に開示されているような蒸着法を用いて、コーテ
ィング３および/または層５を蒸着してもよく、ここで、米国特許第５,８５８,
４７７号は参考として援用される。

【００５８】 本発明におけるまたの実施形態では、第２のソース６２では、ｔａ-Ｃ：Ｓｉ
Ｏ：Ｆコーティング３を、ｔａ-Ｃ：ＳｉＯコーティングの代わりに、基材１の
上に蒸着してもよい。ｎ、ｋ、およびTauc光学バンドギャップは、Ｆおよび/ま
たはＨを有するコーティング３のバルクをドーピングすることで調整されて（ta
ilored）もよい；ここで"ｎ"は屈折率であり、"ｋ"は吸収係数である。ガラスの
屈折率ｎは、おおよそ１．５である。ある実施形態では、コーティング３の屈折
率ｎは、コーティングされた物品の透過率がよく、反射が最小となるよう、下に
あるガラス基材１の屈折率に近いことが望ましい。また、ある実施形態では、"
ｋ"の値は、透過率がよくなるように低いことが望ましい。ある実施形態では、
コーティング３の屈折率は、約１．４〜２．０であり、より好ましくは、約１．
７５より大きくないことであり、さらに好ましくは、約１．５〜１．７である。
コーティングの屈折率ｎはまた、ドーピングガスとしてＣＦ₄を用いるか、ある
いはＣＦ₆を用いるかで変わってくる。わずか約５％の原子のフッ素化であるこ
とが好ましい。下記の表は、原子Ｆの、ｎおよびｋの変化を示している。

【００５９】 Ｆ％ ｎ＠５４３ｎｍ ｋ＠５４３ｎｍ Ｅｇ（ｅＶ） ０ ２．２ ０．０２ ２．０ １．５ １．７５ ０．００７ ２．９ ３．０ １．６５ ０．０００１ ３．７ このように、フッ素化は、ｎおよびｋを独立して調和するように提供され、基
材１の所望の光学特性に適合するように調和され、透過率等を改善する。フッ素
化はまた、炭素マトリクス内のグラファイト的（gfaphtic）なｓｐ²部分を除去
し、その結果、大部分のｓｐ³リッチにした炭素マトリクスを残す。

【００６０】 第３のイオンソース６３は任意である。本発明のある実施形態において、コー
ティング３の疎水性は、他のソース６３、あるいは、ＤＬＣ包含コーティング３
の主な部分が蒸着された後に、プラズマ処理あるいは接ぎ方法（grafting proce
dure）を用いることでさらに高められる。この第３のソース６３を用いる技術は
、最も外部の表面にある、ある極性の官能基を除去し、これによって、表面の化
学的反応性（すなわち、表面エネルギーの低下）が、コーティング３のバルクが
そのままあるいは実質的に影響されないまま変わる。コンベアが第２のソース６
２の位置から、第３のソース６３の下の位置へと、ＤＬＣコートされた基材を移
動した後、ソース６３によるプラズマ処理によって、水素（Ｈ）原子は、コーテ
ィング３の最も外部の表面へと導かれる。これにより、コーティングの表面は、
実質的には無極性となり、残りのコーティング３よりも密度が低くなる。これら
Ｈ原子は、Ｈ₂、あるいはＡｒＨ₂供給原料ガスが、ソース６３によってＣ₂Ｈ₂ガ
スの代わりに用いられるために導入される。このように、第３のソース６３は、
Ｃ原子あるいはＳｉ原子のかなりの量を蒸着しない；しかし、その代わりに、ｔ
ａ−Ｃ：ＳｉＯコーティングの最も外部の表面に、Ｈ原子を加えることで、表面
の疎水性特性を改善する処理を行なう。

【００６１】 このプラズマ処理はまた、他の滑らかな表面を粗くするように機能する。Ｈ₂
供給原料ガスは好ましくはイオンビームソース６３であり、コーティング３の表
面を粗くしたくないときには、イオンビームソース６３内はＨ₂供給原料ガスで
あることが望ましい。その一方で、表面を粗くする実施形態では、イオンビーム
ソース６３内はＡｒＨ₂供給原料ガスであることが好ましい。さらに、少なくと
も１００ÅのＲＭＳ粗さの光条（striation）過程を与えるために、ＣＦ₄ＲＦ誘
導プラズマが用いられる。

【００６２】 本発明のある実施形態によって実行される例によれば、コーティング３の水と
の接触角θは、下記に示すように、表面が粗さとともに大きくなる。

【００６３】 サンプル番号 粗さ ＲＭＳ（Å） 接触角θ １ ５ １０１° ２ ３０ １０９° ３ １２０ １１７° 本発明のあるいはまたの実施形態では、第３のソース６３は、表面エネルギー
を減少させるために、（さらにＨ原子に加えて、あるいはＨ原子の代わりに）Ｆ
原子を、コーティング３の最も外部の５Å層部分に導くために用いられてもよい
。フッ素化はわずか約５％（原子パーセント）であることが好ましい。

【００６４】 本発明の異なる実施形態によれば、コーティング３は次の特徴を有している： 約０．０２〜０．１５の摩擦係数；良好な磨耗抵抗；約２．５〜３．０ｇ/ｃ
ｍ²の平均密度；ガスおよびイオンの透過バリア；約０．５ｎｍ以下の表面の粗
さ；酸、アルカリ、溶媒、塩、および水に対する不活性な反応性；腐食抵抗；変
化可能、あるいは調和可能な表面張力；約２．０〜３.７ｅＶの調和可能な光学
バンドギャップ；１０μｍで少なくとも約８５％の赤外線（ＩＲ）透過；３５０
ｎｍで約３０％未満の紫外線の透過率；５５０ｎｍ[ｎ＝１．６〜２．３；ｋ＝
０．０００１〜０．１]での調和可能な屈折率；４．５ＧＨｚでの誘電率；少な
くとも約１０¹⁰Ω/ｃｍのドープされていない電気的抵抗；１０ｋＨｚで約１１
、そして１００ＭＨｚで約４の、誘電率；約１０⁶（Ｖｃｍ^-1）の電気的破壊強
度；約９×１０^-6/Ｃの熱による膨張係数；そして約０．１Ｗｃｍ Ｋの熱伝導
率である。

【００６５】 図１３を参考にすれば、本発明のある好ましい実施形態では、３つの分離した
イオンビームソース６１〜６３が、図１〜２のいずれかの実施形態によるコーテ
ィングされた物品を作るために使用されている。しかしながら、他の実施形態で
は、単一のイオンビームソース（線形、曲線など）が、クリーニング工程、ＤＬ
Ｃ包含コーティング３の蒸着工程、およびコーティングの最も外部の表面領域に
Ｈおよび/またはＦ原子を導くためのプラズマ表面処理を実行するために用いら
れる。この実施形態において、供給原料ガスは、このような各プロセス間で変化
され得る。

【００６６】 （サンプル番号１〜３のさらなる実施例） さらなる実施例として、本発明における異なる実施形態にしたがい、３つのコ
ーティングされた物品を製造し、それらについて、次のようにして試験した。

【００６７】 サンプル番号１〜３は、それぞれ、本発明の実施形態にしたがい、内部にテト
ラメチルシラン（ＴＭＳ）とＯ₂ガスとが導入された線形のイオンビームを用い
てガラス上に蒸着したコーティング３を含んでいる。サンプルのコーティング３
はすべて、おおよそ厚さが約７５０Åである。低エネルギー電子フラッド（floo
d）ガンが、化学分析のために、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって実施され
たスペクトル分析をシャープにするために使用された。コーティング３のＸＰＳ
分析では、高エネルギーＸ線フォトン（単色の）がコーティング３の表面に影響
を与える。表面から電子が取り出され、それらの電子のエネルギー、およびそれ
ら電子の数（カウント）を測定した。上記の測定から電子結合エネルギーを導く
ことができる。結合エネルギーから、元素のフィンガープリント法（elemental
fingerprinting）、元素の相対量、元素の化学的状態（すなわちどのように結合
しているか）；という３つのことを決めることができる。ＸＰＳ分析（例えば図
１４〜１５を参照）で用いられる構成は、単色のＸ線ソース、電子エネルギー分
析器、および電子フラッドガンを含むことで、サンプルのチャージアップを防止
している；そしてイオンソースはクリーニングおよび深さ形（depth profile）
のために使用される。光電子は、全ＸＰＳ場から同時に集められ、エネルギー分
析器の前後でレンズを組み合わせることで、エネルギーは取り除かれ（filtered
）、チャンネルプレート（channnel plate）となる。その結果、実時間像では平
行な像となる。サンプル番号１〜３を作り、ＸＰＳで分析した。サンプル番号１
〜３は、サンプルが、以下の化学元素を原子パーセントで含んでいるということ
を示している。（下記の表ではＨを省略している）。

【００６８】 サンプル番号 Ｃ Ｏ Ｓｉ Ｆ １ ５４．６％ ２３．７％ ２０．５％ １．２％ ２ ４５．７％ ２１．７％ ３２．７％ ０％ ３ ５９．５％ ２２．７％ １７．８％ ０％ 測定が困難なことから、ＨはＸＰＳ分析では省略している。したがって、これ
らの結果では、コーティングサンプル番号１〜３に存在するＨ原子は考慮されて
いない。例えば、仮に、サンプル番号１が原子パーセントで９％のＨを含んでい
たとすれば、上記の表に挙げた元素Ｃ、Ｏ、ＳｉおよびＦの量は減少するため、
すべての５つの原子パーセントは合計で１００％になる。

【００６９】 図１４〜１５は、サンプル番号１の、実際のＸＰＳ分析を示している。図１４
のグラフにおいて、結合エネルギーがおよそ５３０〜５３５ｅＶのところにある
大きなこぶ（ハンプ）は、コーティング３に近い大部分のＳｉ−ＯおよびＣ−Ｏ
結合は、四面体型、あるいはｓｐ³型であることを示している。（すなわち、こ
れらの元素の四面体結合は、特別な結合エネルギーである。）図１５のグラフの
、結合エネルギーがおおよそ２８２〜２８８ｅＶの大きなハンプ７０は、コーテ
ィング３に近いＣ−ＣおよびＣ−Ｈ結合は、四面体型、あるいはｓｐ³型である
ことを示している。（すなわち、これら元素ＣおよびＨの四面体結合は、特別な
結合エネルギーである。）図１５のハンプ７２は、コーティング３のＣ＝Ｏ結合
を説明している。ハンプ７３は、コーティング３のＣ−Ｏ結合を説明している。
大きなハンプ７０は、コーティング３は、Ｃ原子がＨ原子と四面体型、あるいは
ｓｐ³型結合をしているように、Ｃ原子が、少なくとも他の３つのＣ原子と結合
した結合を含んでいることを示している。

【００７０】 本発明の理解を助けるために、ここでは一般的に、炭素（Ｃ）について検討す
る。

【００７１】 炭素は、全３次元空間において、直線的な共有結合に基づく構造を形成するこ
とができる。炭素の６つの電子のうちの２つの電子が、１ｓ殻にある。これら２
つの電子は結合には参加しない。一方で、２ｓおよび２ｐの残る４つの電子は近
隣の原子と化学結合をする。炭素原子の２ｓおよび３つの２ｐ電子軌道は、３通
りの異なる方法で混成となる。これにより、炭素はいくつかの同素体として存在
する。すなわち、ダイヤモンド、グラファイト、およびフラーレン、そして過多
（plethora）の非結晶形である。

【００７２】 ダイヤモンド結晶同素体について、四面体またはｓｐ³結合において、全ての
結合する電子はσ結合を形成する。ダイヤモンドにおける空間格子は、図４に示
すように、互いの炭素原子が、長さ０．１５４ｎｍのσ結合および１０９°５３
′の結合角度によって４つの他の炭素原子に四面体で結合している。ダイヤモン
ドが分子である（全体的に共有結合を有する）という事実と結び付けられる結合
の強度は、ダイヤモンドの独特の物理的性質（高原子密度、透明度、極度の堅さ
、例外的に高い熱伝導度、および極度に高い電気抵抗（１０¹⁶Ω・ｃｍ））を与
える。

【００７３】 グラファイトの特性は、その三角形の結合によって決定される。外側の２ｓ、
２ｐ_x、および２ｐ_y軌道は、図５に示すように、３つの同一平面上のｓｐ²軌道
を与えるように混成し、上記ｓｐ²軌道は、σ結合およびｓｐ²軌道に垂直なｐ型
Π軌道２ｐ_zを形成する。グラファイトは、０３４ｎｍの距離で互いから分離さ
れた六角形の層からなる。互いの炭素原子は、六角形平面内で０．１４２ｎｍの
長いσ結合によって他の３つに結合されている。これらの平面が弱いファンデル
ワールス結合によってともに保持されることは、なぜグラファイトがｓｐ²平面
に沿って軟らかいかということを説明する。

【００７４】 無定形炭素について、多くの長距離オーダー以外の準安定状態で炭素の分類が
ある。物質の性質は、異なる蒸着技術を使用する場合、または１つの技術内で蒸
着するパラメーターを変化させることによっても変化する。１つの末端における
物質のこの範疇において、本発明者らは、ｔａ−Ｃ（例えばコーティング３およ
び層５に包含される）をある好ましい実施形態において９０％のＣ−Ｃｓｐ³結
合を超えるほとんどダイヤモンド様であるとし、炭素の熱蒸着（evaporation）
によって製造される他のａ−Ｃ（無定形炭素）においては、グラファイトの結合
の９５％以上が優性であるとする。この点において、これらの２つの物質は、炭
素の非結晶形態の本来の相違を反映している。

【００７５】 いくつかの前記実施形態によるコートされた物品は、例えば、自動車のフロン
トガラス、自動車のバックウインドウ、自動車のサイドウインドウ、建築用ガラ
ス、ＩＧガラスユニット、住宅用または商業用ガラス等に使用され得る。

【００７６】 本発明のある実施形態において、コーティング３は、平板回転磨耗試験がＡＮ
ＳＩ Ｚ２６．１に従って行われた後、少なくとも約７０°、より好ましくは少
なくとも約８０°、およびさらにより好ましくは少なくとも約１００°の接触角
を有する。上記試験は、ホイール上においてＺ２６．１に明示された負荷で、コ
ーティング３の１０００回摩擦サイクルを利用する。この磨耗試験の他の目的は
、上記コートされた物品が摩擦に対して耐性であるかどうか（例えば、曇りが後
に４％未満であるかどうか）を判定するためである。ここで、ＡＮＳＩ２６．１
は、参照として本明細書において援用される。

【００７７】 一旦上記開示がなされると、多くの他の特徴、修正、および改良が当業者によ
り明らかになる。従って、そのような他の特徴、修正、および改良は、本発明の
一部であり、添付の特許請求の範囲によって決定され得る範囲であると見なされ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明の実施の形態に係るコートされた物品の側面断面図であり、ガ
ラス基材又はプラスチック基材上に、疎水性特性を有するコーティングを含むＤ
ＬＣが備えられている。

【図２】 図２は、本発明の他の実施の形態に係るコートされた物品の側面断面図であり
、ガラス又はプラスチックの基材上に、コーティングを含む第１のＤＬＣと第２
のＤＬＣとを備えている。

【図３】 図３は、本発明のさらに他の実施の形態に係るコートされた物品の側面断面図
であり、基材上に、低Ｅコーティング又は他のコーティングが備えられ、基材上
であって、中間にある低Ｅコーティング又は他のコーティングの最外部に、さら
に図１又は図２に示す実施の形態のいずれかのコーティングを含む疎水性ＤＬＣ
を有している。

【図４】 図４は、四面体状態の炭素のｓｐ³軌道を模式的に示している。

【図５】 図５は、ｓｐ²状態（すなわち、グラファイト）の炭素の軌道を模式的に示し
ている。

【図６】 図６は、炭素原子のｓｐ混成軌道を模式的に示している。

【図７】 図７は、下方にあるＤＬＣ層、又は、いずれかの実施形態に係る他の基材に対
してＤＬＣ層が強く結合するために、基材に入り込む、又は、ＤＬＣコーティン
グ表面に成長する炭素イオンの側面断面図である。

【図８】 図８は、本発明の実施の形態に係るコートされたガラス基材の側面断面図であ
り、少なくともコーティングのＤＬＣ結合がガラス基材の表面における裂け目に
入り込んでいることを示している。

【図９】 図９は、コーティングを含むＤＬＣを蒸着するための本発明のいずれかの実施
の形態にて用いられた線形イオンビームソースの斜視図である。

【図１０】 図１０は、図９に示す線形イオンビームソースの断面図である。

【図１１】 図１１は、ガラス基材上の滴の低接触角θを示す部分側面断面図である。

【図１２】 図１２は、図１の実施形態のコートされた物品と、該コートされた物品上の水
滴の接触角θを示す部分側面断面図である。

【図１３】 図１３は、本発明の実施の形態にかかるコートされた物品を製造する装置の概
略図である。

【図１４】 図１４は、Ｘ線光電子分光法（x-ray photo electron spectroscopy：ＸＰＳ
）によって得られた、本発明の実施の形態にかかるコートされた物品の結合エネ
ルギー（ｅＶ）に対するカウントを示すグラフである。

【図１５】 図１５は、ＸＰＳによって得られた他のｅＶ領域にて、図１４のコートされた
物品の結合エネルギー（ｅＶ）に対するカウントを示すグラフである。

【図１６】 図１６は、本発明の実施の形態に関し、波長（ｎｍ）に対する反射率（ｎ）の
指標及び吸収係数（ｋ）を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 4G059 AA01 AC16 AC22 EA09 EA11 EA13 EB03 4G062 AA01 BB03 BB05 DA06 DA07 DB01 DB02 DB03 DC01 DD01 DE01 DF01 EA01 EB04 EC01 EC02 EC03 ED01 ED02 ED03 EE01 EE02 EE03 EE04 EF01 EG01 FA01 FA10 FB01 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM01 NN33 NN40

Claims (49)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量基準で、 約６０〜８０％のＳｉＯ₂ 約１０〜２０％のＮａ₂Ｏ 約０〜１６％のＣａＯ 約０〜１０％のＫ₂Ｏ 約０〜１０％のＭｇＯ 約０〜５％のＡｌ₂Ｏ₃ を含むガラス基材と、 上記ガラス基材上に備えられるダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）およびｓｐ³炭
   素−炭素結合を含む疎水性コーティングとを含む、コートされたガラス物品であ
   って、 上記疎水性コーティングは、少なくとも約１００°のそこに定着した水滴に対
   する初期接触角θ、および少なくとも約１０ＧＰａの平均硬度を有する、コート
   されたガラス物品。
2. 【請求項２】 上記初期接触角は、少なくとも約１１０°である、請求項１に記載のコートさ
   れたガラス物品。
3. 【請求項３】 上記初期接触角は、少なくとも約１１５°である、請求項２に記載のコートさ
   れたガラス物品。
4. 【請求項４】 上記初期接触角は、少なくとも約１２５°である、請求項２に記載のコートさ
   れたガラス物品。
5. 【請求項５】 上記コーティングは、約２０．２ｍＮ／ｍ未満または約２０．２ｍＮ／ｍに等
   しい表面エネルギーＹ_cを有する、請求項１に記載のコートされたガラス物品。
6. 【請求項６】 上記コーティングは、約１９．５ｍＮ／ｍ未満または約１９．５ｍＮ／ｍに等
   しい表面エネルギーＹ_cを有する、請求項１に記載のコートされたガラス物品。
7. 【請求項７】 上記コーティングは、約１８．０ｍＮ／ｍ未満または約１８．０ｍＮ／ｍに等
   しい表面エネルギーＹ_cを有し、上記コーティングの屈折率“ｎ”は約１．５〜
   １．７である、請求項１に記載のコートされたガラス物品。
8. 【請求項８】 上記コーティングは、上記ガラス基材と直接接触している、請求項１に記載の
   コートされたガラス物品。
9. 【請求項９】 さらに上記コーティングと上記ガラス基材との間にＤＬＣ包含層を備える、請
   求項１に記載のコートされたガラス物品。
10. 【請求項１０】 さらに上記コーティングと上記ガラス基材との間に低Ｅ層を備える、請求項１
    に記載のコートされたガラス物品。
11. 【請求項１１】 上記ガラス基材は、６６〜７５％のＳｉＯ₂、約１０〜２０％のＮａ₂Ｏ、約５
    〜１５％のＣａＯ、約０〜５％のＭｇＯ、約０〜５％のＡｌ₂Ｏ₃、約０〜５％の
    Ｋ₂Ｏを含む、ソーダライムシリカガラスである、請求項１に記載のコートされ
    たガラス物品。
12. 【請求項１２】 上記疎水性コーティングは、少なくとも約２０ＧＰａの平均硬度を有する、請
    求項１に記載のコートされたガラス物品。
13. 【請求項１３】 上記疎水性コーティングは、約２０〜８０ＧＰａの平均硬度を有する、請求項
    １に記載のコートされたガラス物品。
14. 【請求項１４】 上記疎水性コーティングは、約１００〜５００Åの厚さを有する、請求項１に
    記載のコートされたガラス物品。
15. 【請求項１５】 上記コートされたガラス物品は、以下の特性 可視光透過率（ＩＩＩ．Ａ）：＞６０％ ＵＶ透過率 ：＜３８％ ＩＲ透過率 ：＜３５％ を有する、請求項１に記載のコートされたガラス物品。
16. 【請求項１６】 上記疎水性コーティングは、上記ガラス基材に上記コーティングを強固に結合
    するために、上記ガラス基材の表面において埋め込まれたｓｐ³炭素−炭素結合
    を有する、請求項１に記載のコートされたガラス物品。
17. 【請求項１７】 上記疎水性コーティングにおける炭素−炭素結合の少なくとも約５０％は、高
    四面体型のｓｐ³炭素−炭素結合である、請求項１に記載のコートされたガラス
    物品。
18. 【請求項１８】 基材と、 上記基材上に備えられたダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）を含むコーティングで
    あって、上記コーティングは、ｓｐ³炭素−炭素結合を含むコーティングとを含
    むコートされた物品であって、 上記コーティングは、少なくとも約１００°の水滴に対する初期接触角θ、お
    よび少なくとも約１０ＧＰａの平均硬度を有する、コートされた物品。
19. 【請求項１９】 上記初期接触角は、少なくとも約１１０°であり、上記基材は実質的に可視光
    を透過する、請求項１８に記載のコートされた物品。
20. 【請求項２０】 上記基材は、ガラスおよびプラスチックのうちの１つである、請求項１８に記
    載のコートされた物品。
21. 【請求項２１】 ガラス基材と、上記ガラス基材上に備えられるダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）
    を含む疎水性コーティングを含むコートされたガラス物品であって、 上記疎水性コーティングは少なくとも１１０°の水滴に対する初期接触角θ、
    および少なくとも約１０ＧＰａの平均硬度を有する、コートされたガラス物品。
22. 【請求項２２】 上記初期接触角は、少なくとも約１１５°である、請求項２１に記載のコート
    されたガラス物品。
23. 【請求項２３】 上記初期接触角は、少なくとも約１２５°である、請求項２１に記載のコート
    されたガラス物品。
24. 【請求項２４】 上記コーティングは、約２０．２ｍＮ／ｍ未満または約２０．２ｍＮ／ｍに等
    しい表面エネルギーＹ_cを有する、請求項２１に記載のコートされたガラス物品
    。
25. 【請求項２５】 上記コーティングは、約１８．０ｍＮ／ｍ未満または約１８．０ｍＮ／ｍに等
    しい表面エネルギーＹ_cを有する、請求項２１に記載のコートされたガラス物品
    。
26. 【請求項２６】 上記疎水性コーティングは、少なくとも１つの低Ｅ層が上記基材と上記疎水性
    コーティングとの間に配置されるように、（ｉ）上記ガラス基材に対して直接接
    触している、および（ｉｉ）上記ガラス基材上にある、のうちの１つである、請
    求項２１に記載のコートされたガラス物品。
27. 【請求項２７】 上記疎水性コーティングは、約２０〜８０ＧＰａの平均硬度を有する、請求項
    ２１に記載のコートされたガラス物品。
28. 【請求項２８】 上記コートされたガラス物品は、以下の特性 可視光透過率（ＩＩＩ．Ａ）：＞６０％ ＵＶ透過率 ：＜３８％ ＩＲ透過率 ：＜３５％ を有する、請求項２７に記載のコートされたガラス物品。
29. 【請求項２９】 上記疎水性コーティングにおける炭素−炭素結合の少なくとも約５０％は、高
    四面体型のｓｐ³炭素−炭素結合である、請求項２１に記載のコートされたガラ
    ス物品。
30. 【請求項３０】 コーティング３の最外の１０Åの層部分は、約５〜６０％の炭素（Ｃ）、約０
    〜４０％の酸素（Ｏ）、約０〜４０％の珪素（Ｓｉ）、約１０〜９５％の水素（
    Ｈ）、および約０〜１０％のフッ素（Ｆ）の原子濃度を有する、請求項２１に記
    載のコートされたガラス物品。
31. 【請求項３１】 上記コーティングの少なくとも１つの１０Å厚さ層部分は、約１５〜８０％の
    炭素（Ｃ）、約５〜４５％の酸素（Ｏ）、約５〜４５％の珪素（Ｓｉ）、約０〜
    ３０％の水素（Ｈ）、および約０〜１０％のフッ素（Ｆ）の原子濃度を有する、
    請求項２１に記載のコートされたガラス物品。
32. 【請求項３２】 上記コーティグにおける炭素（Ｃ）の珪素（Ｓｉ）に対する比は、約１：１〜
    ４：１である、請求項２１に記載のコートされたガラス物品。
33. 【請求項３３】 上記コーティングの最外の５Åの層部分は、少なくとも約２５％のＨの割合で
    原子を含む、請求項２１に記載のコートされたガラス物品。
34. 【請求項３４】 ガラス基材と、 上記ガラス基材上に提供されるダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）を含む疎水性コ
    ーティングを含むコートされたガラス物品であって、 上記コーティングの最外の５Åは、少なくとも５０％のＨの原子濃度を有する
    、コートされたガラス物品。
35. 【請求項３５】 上記コーティングは、少なくとも１１０°の初期接触角θ、および少なくとも
    約１０ＧＰａの平均硬度を有する、請求項３４に記載のコートされたガラス物品
    。
36. 【請求項３６】 上記コーティングは、約１８．０ｍＮ／ｍ未満または約１８．０ｍＮ／ｍに等
    しい表面エネルギーＹ_cを有する、請求項３４に記載のコートされたガラス物品
    。
37. 【請求項３７】 コートされた物品の製造方法であって、 基材を提供する工程と、 上記基材上にｓｐ²炭素−炭素結合よりもｓｐ³炭素−炭素結合を多く有する高
    四面体型の無定形炭素（ｔａ−Ｃ）包含コーティングを、上記ｔａ−Ｃ包含コー
    ティングが少なくとも約１００°の初期接触角を有するように蒸着する工程とを
    含む方法。
38. 【請求項３８】 さらに、上記ｔａ−Ｃ包含コーティングを、上記ｔａ−Ｃ包含コーティングが
    少なくとも約１１５°の初期接触角θを有するように蒸着する工程を含む、請求
    項３６に記載の方法。
39. 【請求項３９】 さらに、上記コーティングの最外表面をプラズマ処理する工程であって、その
    最外表面に近接するコーティングに少なくともＨ原子を供給し、上記コーティン
    グの表面エネルギーを減少させる工程を含む、請求項３７に記載の方法。
40. 【請求項４０】 上記蒸着工程は、少なくともイオンビーム蒸着を用いて実行する、請求項３７
    に記載の方法。
41. 【請求項４１】 上記蒸着工程は、少なくともＨ₂およびアセチレン供給原料ガスのうちの１つ
    を用いることを含む、請求項４０に記載の方法。
42. 【請求項４２】 上記蒸着工程は、上記コーティングが異なる密度を有する異なる層部分を有す
    るように、上記蒸着工程中に約１００〜８００ｅＶの範囲内のイオンエネルギー
    を変化させる工程を含む、請求項４０に記載の方法。
43. 【請求項４３】 可視光線の少なくとも約７０％を透過する基材と、 上記基材上に提供される高四面体型の無定形炭素包含コーティングであって、
    上記コーティングは約５０〜１０００Åの厚さ、および多数のｓｐ³炭素−炭素
    結合を有するコーティングとを含む自動車の窓であって、 上記自動車の窓は、以下の光学特性 可視光透過率 ：＞７０％ ＵＶ透過率 ：＜３８％ ＩＲ透過率 ：＜３５％ を備え、 上記コーティングは、少なくとも約１００°の初期接触角を有する、自動車の
    窓。
44. 【請求項４４】 上記基材は、ソーダライムシリカガラス、ホウケイ酸ガラス、および実質的に
    透明なプラスチックのうちの１つを含み、上記コーティングは少なくとも約２.
    ４ｇｍ／ｃｍ³の平均密度を有する、請求項４３に記載の自動車の窓。
45. 【請求項４５】 ガラス基材と、 上記基材上に提供されるダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）を含む少なくとも１つ
    の疎水性コーティングを含むコートされたガラス物品であって、 上記疎水性コーティングの少なくとも１つの１０Åの厚さの層部分は、約１５
    〜８０％の炭素（Ｃ）、約５〜４５％の酸素（Ｏ）、約５〜４５％の珪素（Ｓｉ
    ）、約０〜３０％の水素（Ｈ）、および約０〜１０％のフッ素（Ｆ）の元素濃度
    を有する、コートされたガラス物品。
46. 【請求項４６】 上記コーティングの少なくとも一部における炭素（Ｃ）の珪素（Ｓｉ）に対す
    る比は、ほぼ１：１である、請求項４５に記載のコートされたガラス物品。
47. 【請求項４７】 ガラス基材と、 上記ガラス基材上に提供されるダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）を含むコーティ
    ングであって、上記コーティングは、ｓｐ^３炭素−炭素結合を含むコーティング
    とを含むコートされた物品であって、 上記コーティングは、約１．７５未満の屈折率“ｎ”を有するコートされた物
    品。
48. 【請求項４８】 上記コーティングは、Ｃ、Ｓｉ、およびＦ原子を含み、上記コーティングにお
    けるＣのＳｉに対する比が約１：１〜４：１であり得る、請求項４７に記載のコ
    ートされた物品。
49. 【請求項４９】 線形イオンビームソースを提供する工程と、 上記ソースからガラス基材にイオンビームを照射し、上記ガラス基材の上面の
    不純物を上記イオンビームによって除去する工程とを含むガラス基材の洗浄方法
    であって、 上記照射工程は、上記基材の表面におけるフリーラジカルを生成するように実
    施する、洗浄方法。