JP2014181404A - サファイア基板のための積層コーティング - Google Patents

Abstract

【課題】電子装置のウインドウとして使用するためにその下の基板を強化するコーティングを提供する。
【解決手段】サファイアコンポーネントの積層コーティングについて開示する。サファイアコンポーネントは、サファイア部材の表面に接着された１つ以上のアルミナ層を含む。少なくとも第１のアルミナ層がサファイア部材の表面に接着されて、表面の全ての欠陥部を埋め、ダメージからの分離も行う新規な層を形成する。
【選択図】図８

Description

本発明は、一般的に、基板上の表面コーティングに関する。より詳細には、本発明は、移動電話及びコンピューティング装置のような電子装置のウインドウとして使用するためにその下の基板を強化するコーティングに関する。

コランダムとは、酸化アルミニウムの結晶形態で、種々の異なる色で見つかり、それらは、ほとんど、一般的にサファイアと称される。サファイアは、モーススケールで９．０の硬度をもつ硬くて強い材料であり、従って、ほぼ全ての他の鉱物にかき傷を作ることができる。その脆い性質のために、環境との相互作用により小さな欠陥が生じた結果として急激な強度低下を受け易い。それ故、サファイア部品は、工場を出るときには非常に信頼性が高いが、時間が経ち、使用された後は、小さなダメージの蓄積により信頼性が低下することになる。

更に、欠陥のない部品を製造することは、正に挑戦である。脆い材料の強度は、表面におけるかき傷の分布により制限される。一貫性のない又は不充分な表面仕上げは、非常に弱い部分を招く。ガラスは、それらかき傷の影響を最少にするように著しい深さまで化学的に強化されるが、サファイアのような非常に硬い材料では、同様のプロセスを容易に利用できない。例えば、サファイアの硬度は、従来の処理技術が実施されるときに、材料の切削及び研磨を困難で且つ時間のかかるものにする。更に、カッターのような従来の処理工具は、サファイアに使用したときには比較的急速な摩耗を経験する。これは、サファイア部品を表面仕上げするときに資源の需要を更に高める。

更に、サファイアとガラス、ガラスとプラスチック、サファイアとプラスチック、等の異なる材料から形成された部品を装置に使用すると、サファイアの高い反射度のために、横に並んだコンポーネントの光学的見掛けの相違を招く。反射度の相違が特に強い２つの材料の間では、その影響が非常に顕著になる。

サファイアの表面を強化するシステムをここに開示する。ここに述べる種々の実施形態は、複数の表面欠陥を伴う第１表面及び第２表面を有するサファイア基板を包含する。第１表面には、１つ以上のアルミナ層が堆積される。更に、基板の第２表面は、アルミナで形成された第２層に接着する。第１層には、追加層が接着される。追加層及び第１層は、異なる物理的特性を含む。サファイア基板の第１表面には、複数の層が接着され、及び／又はサファイア基板の第２表面には、複数の層が接着される。第１層の材料（例えば、アルミナ）は、モースで測定された第１硬度を有する。同様に、追加層の材料（例えば、アルミナ）は、モースで測定された第２硬度を有する。第１硬度及び第２硬度は、異なる。例えば、第２層は、第１層より硬い。

種々の実施形態によれば、追加層は、種々の材料を含む。例えば、追加層は、ポリマーマトリクスであって、そのポリマーマトリクス内には硬質ブロックが懸架されている。その硬質ブロックは、ポリマーマトリクス内で深さ及び／又は横方向に偏向するように構成される。ポリマーマトリクス及び硬質ブロックは、屈折率が一致する。別の例では、追加層は、第１層より屈折率が低い反射防止コーティングである。

種々の実施形態によれば、サファイア基板表面は、プレコンディショニングされる。例えば、少なくとも第１表面又は第２表面は、イオンインプランテーションによって生じるアモルファス表面であり、サファイア基板の元の結晶表面がアモルファス表面へと変換される。

サファイア表面を強化する方法をここに開示する。種々の実施形態によれば、この方法は、上面及び下面を有するサファイア基板を得ることを含む。サファイア基板の上面及び下面の少なくとも一方がプレコンディショニングされる。サファイア基板には第１材料が堆積されて、第１層を形成する。第１層は、サファイア基板とは異なる少なくとも１つの材料特性を有する。

第１層に第２材料が堆積されて、第２層を形成する。第２層は、第１層及び／又はサファイア基板とは異なる少なくとも１つの材料特性を有する。ある実施形態では、第１材料及び第２材料は、アルミナである。又、ある実施形態では、第２材料は、その構造形態が、第１材料の構造形態より低い屈折率を有する。

ある実施形態において、第１材料は、第１プロセスによって堆積される。第２材料は、第１プロセスによって堆積されるが、プロセス条件のセットが異なる。第２材料は、第１材料の構造形態より硬い構造形態で第２材料を堆積する第２プロセスにより堆積される。

第１材料、第２材料及びサファイア基板は、第１材料及び第２材料を堆積する前に加熱される。第１材料、第２材料及びサファイア基板は、堆積の後に冷却されて、サファイア基板の熱膨張の差で第１材料及び第２材料を圧縮できるようにする。

一実施形態により硬化基板をウインドウとして使用する装置を示す。 一実施形態により図１ａの装置ウインドウのウインドウ部分を示す。 一実施形態により図１ｂの断面線Ａ−Ａに沿って見た第１層を有する基板の断面概略図である。 一実施形態により図１ｂの断面線Ａ−Ａに沿って見た第１層と第２層との間の基板の断面概略図である。 一実施形態により図１ｂの断面線Ａ−Ａに沿って見た第１層及び追加層をもつ基板の断面概略図である。 一実施形態により図１ｂの断面線Ａ−Ａに沿って見た第１層及び追加層をもつ基板の断面概略図で、基板が第１層と第２層との間に存在する場合を示す。 一実施形態により図１ｂの断面線Ａ−Ａに沿って見た第１層及び追加層をもつ基板の断面概略図である。 一実施形態により図１ｂの断面線Ａ−Ａに沿って見た第１層及び追加層をもつ基板の断面概略図である。 一実施形態により基板に表面処理を施すための表面処理装置の概略図である。 一実施形態により基板を強化する方法を示すフローチャートである。

多数の消費者向け装置及びそれ以外の装置は、サファイアのようなハード材料から形成されたカバー、ウインドウ及び／又は表面を使用している。ここに述べるように、種々の実施形態によれば、カバー、ウインドウ及び／又は表面には、１つ以上の有利なコーティングの１つ以上の層が施される。１つ以上の層は、ここに述べるように、強度、保護又は他の性能改善を与えるように特に選択される。例えば、アルミナコーティングの層がサファイア基板に堆積されて、サファイア基板に強度及び／又は保護の増加を与える。

種々の実施形態によれば、図１ａは、ハード基板をウインドウとして使用する装置を示す。「ハード」基板とは、一般的にかき傷に耐えるものか、又は特に、未処理形態の同じ材料よりかき傷に耐えるように処理されたものをいう。例えば、サファイア及びアルミナは、Ａ₂ｌＯ₃の同じ化学的組成である。しかしながら、構造上の相違に基づき、アルミナは、モース硬度９のサファイアに比して硬度が若干低い。

サファイアは、種々の形態のアルミナのように、ハードな材料とみなされる。従って、「ソフト」及び「ハード」という語は、相対的に使用されることを理解されたい。例えば、アルミナは、サファイアよりソフトである。同様に、ある形態のアルミナは、別の形態のアルミナよりハードである。

装置１００は、ハード基板をカバー、ウインドウ及び／又は表面として使用する種々の装置のいずれかである。種々の例において、装置１００は、移動電話、タブレットコンピュータ、ノートブックコンピュータ、計器ウインドウ、機器スクリーン、等の電子装置を含む。更に、装置１００は、同様のハードウインドウを使用する機械式時計のような非電子装置も含む。

装置１００は、外周（例えば、縁）の全部又は一部にベゼル１０４をもつカバー１０２を備え、ベゼル１０４は、カバー１０２を装置１００に固定する仕方でハウジング１６に結合可能である。用途によっては、ベゼル１０４及びハウジング１０６は、これに限定されないが、ポリマー材料（例えば、プラスチック）、金属（例えば、アルミニウム、スチール、等）、アモルファスガラス材料、複合材料、及びその組み合わせを含む種々の異なる材料で形成される。カバー１０２は、装置１００のディスプレイを見るために種々のコンポーネントを含む。特に、カバー１０２は、ウインドウ１１０を有する。図１ｂに示すウインドウ１１０は、カバー１０２のコンポーネントをダメージから保護するために設けられたサファイア基板である。このウインドウ１１０の種々の実施例及び実施形態についてここに述べる。

種々の実施形態によれば、ウインドウ１１０は、種々の異なる材料のいずれかで製造される。それら材料は、透明なポリマー、アモルファスガラス、及び／又は透明な結晶材料を含む。ウインドウ１１０は、一般的に、多数の非常にハードな半透明の材料から形成される。例えば、非常にハードな半透明の材料は、サファイアを含む。サファイアの固有の強度は、アモルファスガラスより高いが、化学的強化がアモルファスガラスに及ぼすのと同様に、機械的な整形の後に顕著な強度改善を与えるための充分に確立されたプロセスはない。サファイアの欠陥は、典型的に、応力のもとで表面欠陥が伝播することにより推進される。

サファイア保護基板を有する装置１００の一貫した過度な使用は、表面に欠陥を生じさせる。基板への環境的ダメージがなくても、基板は、無傷で製造されることはおそらくなく、従って、表面欠陥が生じ易い。欠陥は、部品の強度を急激に低下させ、従って、基板の品質を改善するために厚い基板及び／又は多くの表面仕上げプロセスが使用されるが、それらは、実質的に、製造コストを高める。基板の表面に理想的な仕上げを与えるに必要な製造ステップを減少することによりコストの節約を果たすことができる。又、基板の厚みを減少することで、著しいコスト節約となる。

種々の実施形態によれば、表面欠陥の影響を減少するために表面にコーティングが施される。コーティングを施すことで、表面欠陥が埋められる。又、コーティングを施すことで、実質的に欠陥のない均一な外面も与える有益な層をサファイア基板の表面に形成することができる。均一な表面を与えることで、基板は、使用中の高い応力に耐えることができる。第１のコーティングは、表面欠陥に対処するが、複数のコーティングは、付加的な利益を与える。

ここに使用する、基板に施される１つ以上のコーティングの複合物は、「スタック」とも称される。１つ以上のコーティングを施すことは、スタックに対して付加的な特性も与える。第１のコーティングの下及び／又は上に隣接して付加的なコーティングを施すことで、付加的な利益も与えられる。１つ以上の基板表面に１つ以上のコーティングを施すことにより基板の種々の特性を得ることができる。多くの実施形態において、これは、元の基板の性能を犠牲にせずに得ることができる。

上述したように、サファイア基板２００は、表面に欠陥部２０２及び２０４を有する。同様であるがよりソフトな材料（例えば、アルミナ）のコーティングをサファイアに施すことは反直観的であるが、そのようなコーティングは、サファイア基板を強化する。例えば、サファイア基板２００が引っ張り応力を受けると、欠陥部が引き離されて破壊を生じさせる。しかしながら、コーティングは、欠陥部２０２及び２０４が張力のもとで引き離される量を制限し、最終的に、基板２００の付加的なクラック発生を制限するので有益である。種々の実施形態によれば、コーティングは、欠陥部（例えば、欠陥部２０２／２０４）を膨張させてサファイア基板の破壊を生じさせる表面の歪をコントロールするのに適した層を形成する。基板表面の欠陥部をシールすることで、表面上の最も弱い点が減少され、及び／又は排除される。欠陥部をシールすることは、力が欠陥部に直接衝撃を及ぼして付加的なダメージを招くことを防止する上で有益である。均一な層を生成することで、破壊的な外力と欠陥部の応力集中部との間にバリアが形成される。バリアは、衝撃力を分散させる効果を有し、欠陥部の局所的応力を制限する。種々の実施形態では、オキシ窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）がコーティングとして使用されるが、他の実施形態では、アルミナが使用され、更に別の実施形態では、それら２つの組み合わせが使用される。

種々の実施形態によれば、コーティングは、犠牲的なコーティングとして施される。即ち、コーティングで形成される層は、犠牲的な表面である。より詳細には、ソフトな表面（例えば、モーススケールで低硬度の材料の表面）は、ハードな表面（例えば、サファイアのようにモーススケールで高硬度の材料の表面）が受けるダメージ（例えば、浅い深さに達するダメージ）を受けない。あまり脆さのない表面は、より脆い表面が受けるダメージ（例えば、浅い深さに達するダメージ）を受けない。コーティング層のダメージが少ないことは、嵩のある基板の破壊へと膨張し得る欠陥部が少ないことである。潜在的にダメージを生じるように表面と接触するのに応答して、保護層はダメージを吸収し、それ故、基板は高い強度を維持することができる。種々の実施形態によれば、ＳｉＯＮ及び／又はアルミナは、保護層を形成するための有用な材料である。

更に、サファイア基板の表面に施されるＳｉＯＮ及び／又はアルミナは、内部圧縮応力を有していて、アルミナ層を強化すると共に、圧縮力をサファイア表面に与えて、欠陥部の歪及び破壊を制限する。接着及び／又は堆積プロセスを通してアルミナ層に内部圧縮応力が加えられる。コーティングプロセスの間に、サファイア基板の表面にイオンを衝突させて、ＳｉＯＮ又はアルミナを基板２００に接着させる。衝突イオン・対・ＳｉＯＮ又はアルミナの比のようなコーティングパラメータを変化させることで、高い内部圧縮応力を層に与えることができる。又、内部圧縮応力は、ＳｉＯＮ又はアルミナ層とサファイア基板との間の熱膨張係数の差によって加えられる。例えば、ＳｉＯＮ又はアルミナとサファイア基板は、ＳｉＯＮ／アルミナを堆積する前に加熱される。材料を堆積した後に、サファイア基板とＳｉＯＮ又はアルミナは、一緒に冷却される。コーティング材料に対するサファイア基板の熱膨張の差のため、コーティング材料がサファイアの表面を圧縮するようにさせ、その結果、サファイア表面層に著しい圧縮応力が生じる。コーティング材料層の組成及びプロセス条件に基づいて、逆の効果を得て、高い応力のＳｉＯＮ及び／又はアルミナコーティングを形成することもできる。

更に、充分に高い熱をコーティング材料に加えると、ＳｉＯＮ、アルミナ、又はその組み合わせに関わらず、コーティング材料の再結晶化を生じさせる。一般的に、これらのコーティング材料は、サファイア基板に膜として施され、その膜は、典型的に、基板に堆積されるときにはアモルファスである。膜を加熱すると、膜がアニールされ、従って、アモルファスの膜から多結晶が形成される。このように、コーティング材料を再結晶化することにより、コーティングの全体的強度、並びにかき傷、クラック及び衝撃関連破壊に対する耐性が高められる。

種々の実施形態によれば、１つ以上の層の各々は、互いに（又は少なくとも隣接する層で）異なるものであり、従って、直接隣接する層又は基板では得られない特性を与える。その相違は、例えば、材料、化学的構造、厚み、堆積プロセス、等へと拡張される。各異なるコーティングは、若干異なる物理的特性を与える。例えば、コーティングは、異なる強度、硬度、親和性、光学特性（反射防止性、色透過性、等を含む）、等を有する。

上述したように、図２を参照すれば、基板２００の１つ以上の表面には１つ以上の層が施される。これら１つ以上の層は、いかなる枚数が基板２００に施されてもよい。種々の実施形態によれば、図２の基板概略断面図に示すように、単一の第１層２１０が基板２００の上面２０６に直接接着される。

種々の実施形態によれば、図３に示すように、単一の第２層３００が基板２００の下面２０８に直接接着される。層を互いに「直接」接着することは、例えば、上述したイオン衝突により達成される。一般的に、この形態での層の直接接着は、層と層との間の個別の化学的接着を必要とせず、使用もしない。

図３は、第２層３００及び第１層２１０の両方が基板２００に接着されることを示しているが、各層が別々に使用されてもよいことに注意されたい。例えば、第１層２１０は、第２層３００を伴わずに基板２００に接着されてもよい（図２に示すように）。種々の例において、第２層３００は、第１層２１０を伴わずに、基板２００に接着されてもよい。第２層３００は、第１層２１０に関して述べたように、同じ又は同様の材料でよい。更に、第２層３００は、第１層２１０及び／又は他の層に関して述べるように、同じ又は同様に構成され、及び／又は同様の機能を遂行してもよい。

種々の実施形態によれば、図４の基板概略断面図に示すように、２つ以上の層が、基板２００の上面２０６に接着される。例えば、第１層２１０は、基板２００の上面２０６に直接接着され、そして第１層２１０に追加層４００が接着される。種々の実施形態によれば、図５の基板概略断面図に示すように、複数の層（例えば、第１層２１０及び追加層４００）が基板２００の上面２０６に接着される。又、１つ以上の層３００が基板２００の下面２０８に接着される。ここに述べる種々の層は、特定の組み合わせ、向き、厚み又は数がここに述べられるかどうかに関わらず、任意の組み合わせ、向き、厚み又は数で基板２００に接着される。例えば、上層２１０及びその物理的サイズ、材料、化学的構造、厚み、堆積プロセス、等を参照するときには、同じ特性が第１層２１０のみに適用されてもよいし、或いは同じ特性が、ここに述べるか又は述べない任意の組み合わせ、向き及び／又は数で、追加層４００、層３００、或いは層２１０に加えて及び／又は層２１０に代わってここに特に述べない他の層に適用されてもよい。

ここに述べる各層は、種々の異なる材料及び／又はプロセスから形成される。例えば、第１層２１０は、種々の異なる材料から形成される。一実施形態において、第１層２１０は、アモルファスアルミナコーティング又はＳｉＯＮコーティングである。言及のし易さ及び読み易さのために、アルミナコーティング、膜、層、等を言及するときは、ＳｉＯＮ膜、コーティング、層、等、並びにアルミナ及びＳｉＯＮの組み合わせを包含するものとする。アルミナコーティングは、アモルファスアルミナとサファイアとの間の材料類似性のためにサファイア基板２００に直接隣接する層が両方ともＡｌ₂Ｏ₃であるときに有用である。種々の異なる物理的特性をもつアルミナの種々の異なる形態が堆積されて層を形成する。従って、異なる構造的又は組成的形態のアルミナ（例えば、ドーピングで形成される）を堆積して、例えば、異なる構造的及び／又は組成的形態の間に異なる硬度を達成するか、又は、例えば、異なる構造的及び／又は組成的形態の間に異なる光学特性を達成することにより、異なる物理的特性が達成される。アルミナ特性の変化は、異なる形態のアルミナを異なる層に堆積できるようにする。例えば、第１層２１０は、第１のアルミナ構造体であり、そして追加層４００は、第２のアルミナ構造体である。種々の実施形態において、第１層２１０の第１アルミナ構造体は、追加層４００の第２アルミナ構造体よりソフトである。種々の実施形態において、第１層２１０の第１アルミナ構造体は、追加層４００の第２アルミナ構造体よりハードである。

種々の実施形態によれば、基板２００に施される１つ以上の層は、種々の厚みで施される。図５に示すように、第１層２１０は、厚みがＴＨ１であり、追加層４００は、厚みがＴＨ２であり、下部層３００は、厚みがＴＨ３であり、そして基板２００は、厚みがＴＨ０である。種々の例において、上部層２１０の厚みＴＨ１は、基板２００の厚みＴＨ０より小さい。更に、ＴＨ１は、２−４μｍ、２μｍ未満、又は４μｍより大きい層として施される。種々の例において、ＴＨ１、ＴＨ２及びＴＨ３は、異なる厚みである。更に、ＴＨ１、ＴＨ２及びＴＨ３は、同じ厚みでもよい。更に別の実施形態では、ＴＨ１が最も厚い層であり、ＴＨ２が最も厚い層であり、又はＴＨ３が最も厚い層である。異なる厚みの前記例は、それに限定されるものではなく、単なる例示に過ぎない。当業者であれば、この説明に基づき、種々の厚みが単一層又は複数の層に適用されてもよく、従って、それら実施形態は、ここに述べる例示的な層に対して特定の厚み方向に限定されないことが理解されるであろう。

厚みの適用は、特定の特性を得るように変更されてもよい。種々の実施形態によれば、図５に示すように、下部層３００（基板２００の下面に施される）の厚みＴＨ３は、第１層２１０の厚みＴＨ１より薄くてもよい。別の例では、逆のことも言え、上面２０６の厚みＴＨ１が下面２０８の厚みＴＨ３より薄くてもよい。種々の層をこのように非対称的に施すことは、基板２００の上面２０６が基板２００の下面２０８とは異なる仕方で使用されるときに有益である（例えば、上面２０６が環境と実質的に相互作用する）（例えば、下面２０８が装置１００の内部を向く）。従って、下面２０８は、装置の通常の使用に応答して、あまり衝撃を受けず、それ故、受けるダメージが少ない。従って、薄いコーティングでも、下面２０８に施されるときの厚いコーティングと同様に有益である。それでも、コーティングは、下面２０８において有益である。というのは、上述したように、基板は、かき傷がない状態で製造されることはありそうもなく、従って、おそらく表面欠陥が存在するからである。更に、第２層３００のような強化層を施すのと引き換えに下面２０８に理想的な仕上げを与えるに必要な製造ステップを減少することによりコスト節約を果たすことができる。

図５に示したように、サファイア基板２００の上下に層を非対称的に施すことは、サファイア基板２００を歪ませることに注意されたい。種々の実施形態によれば、サファイア基板の下面に高圧縮性の層を施すと、基板の下面が圧縮状態に置かれることにより基板の下面をより強くする。これは、サファイア基板の上面及び下面のコーティング厚みが異なることにより生じ得る全体的な部品の歪みを減少することができる。

移動電話及びラップトップのような電子装置は、サファイア基板の下に横たわるか又はそれに隣接する多数の層を既に有している。例えば、タッチ感知ディスプレイ回路は、サファイア基板の表面の下、基板内、又は表面の上に成層される。タッチ感知スクリーン（又は他のコンポーネント）は、装置１００に合体され、例えば、カバー１０２内又はその下に合体される。種々の実施形態によれば、下部層３００は、サファイア基板２００の下面２０８に直接施され、次いで、下部層３００に対してタッチ感知コンポーネントが成層される。種々の実施形態によれば、下部層３００は、下面２０８に対して成層されたタッチ感知コンポーネントに施されてもよい。

上述したように、第１層２１０は、１つ以上の追加層４００と組み合わせて基板２００に施され、基板の複合体がスタックの合成作用から利益を得られるようにしてもよい。例えば、ソフトなアルミナ又はＳｉＯＮを使用して第１層２１０を形成することで、基板２００との界面が形成されて、表面欠陥部２０２及び２０４の著しい歪を制限し、最終的に基板２００の付加的なクラックを防止すると共に、犠牲的な層を与えて、付加的な欠陥部が基板２００の表面２０６に形成されるのを防止する。

種々の実施形態において、第１層２１０は、サファイア基板２００上に保護層として構成されたアルミナ又はＳｉＯＮのソフトな形態である（例えば、層材料は、モーススケールで７又はその近辺から９未満までの硬度を有する）。同様に、下面３００も、サファイア基板２００の上に保護層として構成されたアルミナ及び／又はＳｉＯＮのソフトな形態である。しかしながら、アルミナ及び／又はＳｉＯＮは、スタックの光学特性、強度特性、及び／又は硬度特性を変化させ得るので、追加層４００は、下部層２１０の否定的作用を減少するように選択される。

追加層４００は、種々の材料のいずれで形成されてもよいし、又は種々の特性のいずれを有してもよい。例えば、追加層４００の特性は、改善された耐久性、改善された透明性及び／又は改善された反射防止性能を含む。複数の層又はコーティングは、強化及び耐久性向上作用を保存しながら、透明な光学性能又は反射防止性能を与えるように実施される。更に、コーティングは、信頼性を改善するように選択され、その厚み及び構造は、衝撃事象又はハードな材料の相互作用に耐えられるという目標により推進される。バルク強度改善を与えるために著しいレベルの応力がコーティングに与えられる。

種々の実施形態によれば、図４−５に示したように、追加層４００である最も外側の層は、第１層２１０に比して、よりハードな表面を含む。第１層２１０がアルミナ又はＳｉＯＮのソフトな形態として選択されたときには、環境との界面をなすハードな外側層を与えるように構成された追加層４００を追加するのが有益である。種々の実施形態において、追加層４００は、第１層２１０よりハードとなるように特別に処理されたアルミナ又はＳｉＯＮである。

他の利益に加えて又はそのままで、サファイア基板を通して見ることのできる電子スクリーンの性能を改善するために層が形成されてもよい。例えば、反射防止（ＡＲ）コーティングが施されて、反射防止層が形成される。種々の実施形態によれば、ＡＲコーティングは、窒化シリコン（Ｓｉ₃Ｎ₄）及び二酸化シリカ（ＳｉＯ₂）のような材料をしばしば含む典型的な耐久性ＡＲコーティングでなくてもよいことに注意されたい。むしろ、ＡＲコーティングは、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）のようなサファイア基板と同様の材料を含む。しかしながら、他の実施形態では、ＡＲコーティングは、ＳｉＯ₂、ＳｉＯＮ、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）、窒化シリコン（Ｓｉ₃Ｎ₄）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化ハフニウム（ＨＦＯ₂）、水素化カーボン（ＤＬＣ）、及び／又は酸化ニオブ（Ｎｂ_xＯ）から形成される。

種々の実施形態によれば、最も外側の層は、反射防止（ＡＲ）コーティングを含む。サファイアと空気との間の屈折率の差は大きく、これは、ある照明条件においてサファイアの表面に望ましからぬ反射を出現させる。アルミナと空気との間の屈折率の差も若干大きく、ある実施形態の最も上の表面がアルミナコーティングから形成されたときには同様の問題を経験する。空気とサファイアの屈折率の不一致を減少するために、コーティング２１０に追加コーティングを追加して、反射防止特性を与える。

それとは別に、アルミナ及び／又はＳｉＯＮの多層スタックを使用して、隣接層の屈折率間の不一致を最少にし又は減少することができる。例えば、異なる硬度（従って、異なる屈折率）を有する複数の層がサファイア基板に堆積され、第１層の後にそのような各層又は膜がその下の層に堆積される。層／膜は、サファイア基板と最も外側の層との間の屈折率の差が２つの隣接層間の差より大きくても、２つの隣接層間の屈折率が比較的小さなデルタ内に入るように選択される。このようにして、光学的なアーティファクトが減少され、又は排除される。

又、第１層２１０は、層のスタックのある属性を除去又は調整するように調整される。例えば、スタックを通る光学特性は、光の透過に対して否定的な作用を有する。従って、スタックは、見たときに、着色され、色合いがあり、及び／又はかすんで見える。これを補償するために、スタックのある層、例えば、サファイア基板２００に最も近い層は、否定的な作用を除去するように変更される。従って、種々の実施形態によれば、下部層２１０は、色ずれを補償するように選択された材料（例えば、典型的な反射防止材料コーティング）を含む。第１層２１０を使用して、スタックを通る光学的特性、及び光の透過に対する作用をコントロールすることは、強化層としての第１層２１０の効能に影響する。従って、追加層４００が追加され、この追加層４００は、強化層として使用するのに適した材料から形成される。層４００は、例えば、アルミナ又はＳｉＯＮである。

種々の実施形態によれば、それらの層のいずれかは、更に、その層全体にわたり特性、構造上の特徴及び／又は材料の勾配を有する。例えば、アルミナ及び／又はＳｉＯＮは、アルミナ材料を堆積する仕方を連続的に変更することにより特性の勾配を有する。種々の例において、層は、ある材料から別の材料へ移行する。そのような構造が、２０１２年９月２１に出願された“Oleophobic Coating On Sapphire”と題する米国プロビジョナル特許出願第６１／７０４，２７５号（参考としてここに援用する）に開示されている。より詳細には、層は、アルミナ又はＳｉＯＮからシリカへの材料の勾配が層内に生じている。この種の層は、親和性材料を実施形態に組み込むときに使用される。例えば、第１層２１０は、アルミナ又はＳｉＯＮからシリカへの勾配層であり、そして追加層４００は、親和性材料である。

ここに述べる層と同様に、複合材料が層として使用される。種々の実施形態によれば、図６ａに示すように、外部層６００は、ポリマーマトリクス６２０の形態をとり、複数のハードなブロック６１０がポリマーマトリクス６２０内に懸架されている。ある実施形態では、複数のハードなブロック６１０は、マトリクスの表面において１つの行を形成する。それとは別に又はそれに加えて、複数のハードなブロック６１０は、複数の重畳する行を形成する。複数のハードなブロック６１０は、ポリマーマトリクス６２０の深さ方向へ及びポリマーマトリクス６２０内で横方向に偏向するように構成される。ブロック６１０とマトリクス６２０との間の目に見える顕著な不連続部を防止するため、マトリクス及びブロックは、一致又はほぼ一致する屈折率を有する。

この構造の効果は、表面として施されるときに、外部層６００は、ハードなブロック６１０の強度、感触及び／又は硬度特性を与えるが、ポリマーマトリクス６２０の柔軟性も有することである。ポリマーマトリクス６２０にハードなブロック６１０の多数の行を設けることで、多数の用途において基板として、例えば、電子コンピューティング装置のカバーガラスに置き換わるものとして、使用するに充分な剛性（及び他の機械的特性）を有する層が生成される。ブロックは、サファイア基板の小さな断片、アルミナ又はＳｉＯＮ堆積物の塊、等で形成される。

ポリマーマトリクスにおいてサファイア、アルミナ、ＳｉＯＮ、等のブロックを整列するのに加えて、セグメント化された基板が種々の他の形態で設けられる。例えば、図６ｂに示すように、外部層６５０は、層が堆積される基板に対してサブ層が垂直となるように堆積された材料から形成される。例えば、層６５０は、複数の垂直のサブ層６６０及び６７０を含む。これら垂直のサブ層を含ませることで、欠陥部、クラック又は破壊部が水平に伝播することを防止する。

ここに述べる種々の層は、種々の仕方で基板２００に施される。全体を通じて述べるように、種々の例では、第１層２１０、第２層３００、及び追加層４００は、アルミナ又はＳｉＯＮ層である。この層は、多数の異なる技術により適当な接着剤で付着される。例えば、それらの技術は、層に対して若干異なる構造を各々形成するプラズマエンハンスト化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、イオンビーム支援の堆積（ＩＢＡＤ）、物理的蒸着（ＰＶＤ）、及び／又は化学的蒸着（ＣＶＤ）を含む。異なる構造は、最終部品の硬度、強度、及び／又は光学特性に影響を及ぼす。コーティング材料の堆積は、大気圧、基板及びチャンバーの温度、付加的なエネルギーイオンの圧力、存在、比、形式及びエネルギー、施されるコーティング材料の堆積速度及び条件を含む特定の条件と共に、プロセスにより変化し、それらは、全て、種々の材料特性に影響する最終構造、組成及び密度に貢献する。

種々の実施形態によれば、図７に示すように、表面処理装置７００は、電子装置１００の基板２００に対して表面処理を適用する。この特定の例では、堆積システム７００は、種々のコーティング材料７０８（例えば、ＳｉＯＮ、アルミナ、親和性材料、ＳｉＯ₂、ＭｇＦ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ａｌ₂Ｏ₃、ＨＦＸＯ、ＤＬＣ、ＮＢＸＯ、他の反射防止材料、及び／又は他の表面処理剤）を伴う１つ以上の貯蔵器７１０を備えている。不活性ガス７１２（例えば、アルゴン又は窒素）がガス源７１６によりパージ又は加圧流パイプ７１４を通して供給され、貯蔵器７１０内の酸化、湿気及び汚染を減少させる。設計にもよるが、貯蔵器７１０は、貯蔵器７１０から供給システム７２０へ材料７０８を配送するように構成された１つ以上の配送管７２２により真空チャンバー７１８へ結合される。供給システム７２０は、管、ポンプ、バルブ及び他のコンポーネントの適当な組み合わせを使用して、材料７０８を蒸発又は堆積ユニット７２６へ向けて、基板２００上に堆積させ、例えば、図１ａを参照して上述したように電子装置１００のウインドウ１０２又はベゼル１０４の外面１０８に堆積させる。図７の特定の構成では、堆積ユニット７２６は、ＣＶＤ又はＰＶＤコンポーネントの形態で設けられる。或いは又、例えば、スパッタリング、電子ビーム堆積又は電子ビーム蒸発、ＩＢＡＤ、ＰＥＣＶＤ、又はそのようなプロセスの組み合わせにより基板２００を処理するために、他のプロセス及びコンポーネントが使用されてもよい。

ある実施形態において、表面処理システム７００は、チャンバー７１８を真空チャンバー又は他のチャンバー或いは物理的蒸着環境として動作するために、圧力、温度及び湿度もコントロールする。又、表面処理システム７００は、表面コーティングプロセスに対して、例えば、約１００℃から約１５０℃、又は約１００℃から約１７０℃の特定の温度を維持する。チャンバー７１８内には、コーティングプロセス中又はその後に空気も供給されて、基板２００を、コントロールされたプロセスにおいて大気に露出し、その後、チャンバー７１８から除去する。

一般的に、供給システム７２０及び堆積ユニット７２６は、選択された量の材料（例えば、ＳｉＯＮ、アルミナ、シリカ、シリカガラス、親和性材料、反射防止材料、及び他の表面処理剤）を、図２から６ｂを参照して上述したように、特定の順序及び組み合わせで基板２００に堆積するようにコントロールされる。或いは又、アルミナシリカ、及びシリカガラスのような材料７０８が、１つ以上の供給システム７２０又は堆積ユニット７２６内に設けられてもよいし、貯蔵器７１０及び他の外部コンポーネント内に設けられてもよい。

種々の実施形態によれば、図８に示すように、基板２００に有益な層を施す方法は、適当な基板２００を得ることにより開始される（ステップ８００）。例えば、基板は、図１ａから７を参照して上述したように、ポータブル装置１００のウインドウとして働くように適当なサイズにカットされたサファイアのフラットな透明シートである。

基板２００の種々の表面は、良好な接着及び／又は物理的な強化のためにプレコンディショニングされる（ステップ８１０）。例えば、基板２００の表面は、種々の層に接着するようにプレコンディショニングされる。種々の例において、プレコンディショニングは、欠陥部を除去するようにサファイア表面を完全に処理し研磨することを含む。種々の例において、イオンインプランテーション技術を使用して、基板２００の性能を改善することもできる。イオンインプランテーションは、イオンインプランテーション装置に対してサファイア基板の第１表面を配向し、そしてサファイア基板の第１表面にイオンを向けてそれらイオンを第１表面の下に埋め込むことを含む。又、このプロセスは、サファイア基板を加熱して、インプランテーションされたイオンをサファイア基板のより深部層へ拡散させること、サファイア基板を冷却すること、及び少なくとも第２のインプランテーションステップを遂行して、サファイア基板の第１表面にイオンを向けて、それらのイオンを第１表面の下に埋め込むこと、の１つ以上を含む。

イオンインプランテーションプロセスでは、基板２００の表面にイオン、例えば、Ｎ＋（窒素）イオンを衝突させて、約６００ｎｍまで又はそれ以上の厚みの圧縮応力層を設け、耐欠陥伝播性を改善させる。イオンインプランテーションは、基板の表面をアモルファス化して、アモルファス層が基板の表面に良く接着できるようにする。そのような処理は、例えば、基板２００、第１層２１０、下部層３００、追加層４００、ここに述べない他の層、及び／又はその組み合わせに対して行うことができる。

第１層２１０を形成するように堆積される材料（例えば、アルミナ及び／又はＳｉＯＮ）及びサファイア基板は、材料を堆積する前に、前処理される（ステップ８１５）。例えば、前処理は、材料及びサファイア基板を（例えば、３００から５００℃の温度に）加熱することを含む。第１層を形成する材料を堆積した後に、サファイア基板及び第１層は、一緒に冷却される。第１層のＳｉＯＮ／アルミナに比してサファイア基板の熱膨張率の差は、サファイア基板が第１層を圧縮するようにさせ、ＳｉＯＮ／アルミナ層に著しい圧縮応力をもたせる。

第１層２１０は、基板２００の上部層２０６に施される（ステップ８２０）。第１層２１０は、その隣接材料（例えば、サファイア及び／又は追加層４００）に比して少なくとも１つの異なる特性を有する材料であり、その特性は、密度、強度、硬度、光学特性（例えば、屈折率）及び／又は親和性のリストから選択される。第１層２１０は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＩＢＡＤ、ＰＥＣＶＤ、スパッタリング、電子ビーム堆積、及び／又は電子ビーム蒸発のリストから選択されたプロセスの少なくとも１つを使用して、基板２００に堆積される。例えば、第１層２１０は、サファイア基板よりソフトなアルミナ又はＳｉＯＮ層である。

追加層４００が第１層２１０に施される（ステップ８３０）。追加層４００は、その隣接層（例えば、第１層２１０）とは異なる少なくとも１つの特性を有する材料であり、その特性は、密度、強度、硬度、光学特性（例えば、屈折率）及び／又は親和性のリストから選択される。例えば、追加層４００は、第１層２１０に使用される材料の特性とは異なる物理的特性を伴う第２のアルミナ又はＳｉＯＮ層である。ステップ８２０の例で述べたように、第１層２１０は、第１のアルミナ又はＳｉＯＮ層である。追加層４００は、第２のアルミナ又はＳｉＯＮ層である。第２のアルミナ又はＳｉＯＮ層は、第１層とは異なる少なくとも１つの特性を有し、例えば、第２層は、第１層より硬度が高い。

第２層３００は、基板２００の下面２０８に施される（ステップ８４０）。第２層３００は、その隣接材料（例えば、サファイア２００）とは異なる少なくとも１つの特性を有する材料であり、その特性は、密度、強度、硬度、光学特性（その一例は屈折率）及び／又は親和性のリストから選択される。例えば、第２層３００は、アルミナ又はＳｉＯＮ層である。第２層３００は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＩＢＡＤ、ＰＥＣＶＤ、スパッタリング、電子ビーム堆積、及び／又は電子ビーム蒸発のリストから選択されたプロセスの少なくとも１つを使用して、基板２００に堆積される。

ある実施形態では、膜又はコーティングを使用して、２つの隣接する材料の反射度の差が減少される。一般的に、透明材料の見掛けは、２つの成分、即ち鏡面反射及び拡散反射によって決定される。鏡面反射は、典型的に、材料の外面からの反射と考えられる。鏡面反射は、一般的に、材料の屈折率の関数である。拡散反射は、透明な材料の下の裏材又は基材からの光の反射によって生じる。一例として、サファイアは、透明材料として働き、一方、サファイア材料の下面に施されたインクは、裏材として働く。

２つの材料の屈折率が異なるときには、屈折率の大きい方の材料の鏡面反射が大きくなり、これは、観察される見掛けが鏡面反射の大部分を有することを意味する。対照的に、拡散反射は、主として、表面の状態及び裏材の色により決定される。サファイアは、その屈折率が高いことから、特に反射性である。これは、サファイアを、他の装置コンポーネントと一致させるには困難な材料にする。

種々の実施形態によれば、サファイアの鏡面反射及び／又は拡散反射は、ガラス又はプラスチックのような第２材料の鏡面反射及び／又は拡散反射に比して、装置又は装置の少なくともサファイア素子に表面又はコーティングを施すことで、減少することができる。

例えば、サファイア基板と、それに隣接する異なる材料とで形成された表面をもつ装置について考える。サファイア基板の上面に第１コーティングが施される。種々の例では、第１コーティングは、アルミナ及び／又はＳｉＯＮの層である。上述したようにアルミナ及び／又はＳｉＯＮの層を施すと、反射防止コーティングとして働く。アルミナ及び／又はＳｉＯＮ層は、サファイア基板の鏡面反射及び／又は拡散反射を、装置の一部を形成する隣接材料に一致したレベルへ変更する。従って、サファイアしかコーティングされなくても、サファイアの鏡面反射及び／又は拡散反射は、装置の隣接材料に一致し、又はそれに近いものとされる。

隣接部分は、第２基板の一部分でもよいし、又はそれがサファイア基板に接着、モールド、ボンディング又は貼付される限り、同じ基板の一部分を形成してもよい。種々の実施形態において、第２基板は、サファイア基板と異なる材料でもよい。従って、アルミナのように、サファイアより鏡面反射性が低い層は、第２基板に良好に一致し、又、上述したように、比較的ハードな材料であるので、有益である。しかしながら、他のコーティングも使用できる。

ある実施形態において、上述したコーティング又は膜は、サファイアだけでなく、隣接する異なる材料にも置くことができる。例えば、ある領域ではサファイアでそして別の領域ではプラスチックで作られた裏材をもつ移動装置について考える。サファイア及びプラスチックエリアの鏡面反射及び／又は拡散反射は、異なるものであって、同じ装置の裏材に異なる光学的効果を招く。

移動装置のサファイア及びプラスチック部分の両方に均一なコーティングが施される。コーティング又は膜は、膜が施されたときに、両部分が比較的均一の鏡面反射及び／又は拡散反射を有し、従って、材料のこの特性を互いに光学的に確実に一致させるように選択される。コーティング又は膜は、一方の材料（例えば、サファイア）の反射特性を下げて他方の材料に一致させるか、或いは材料（例えば、前記プラスチック）の反射特性を上げて他方の材料（例えば、サファイア）に一致させることを理解されたい。ある実施形態では、サファイアにアルミナ又はＳｉＯＮがコーティングされているか否かに関わらず、膜又はコーティングは、アルミナ又はＳｉＯＮであって、一般的に、これが施されたガラス又はプラスチック部分の鏡面反射性を上げて、サファイア素子にほぼ一致するようにさせる。更に、そのようなコーティングは、耐かき傷性であり、ここに一般的に述べるように、コーティングされた材料に付加的な特性を与える。

反射性の一致について、以下に一般的に述べる。種々の実施形態によれば、サファイア基板が装置に施される（そのような基板の一例が図１ａ−２に示されている）。サファイア基板は、第１表面及び第２表面（例えば、図２では、上面２０６及び下面２０８）を含み、第２表面には第１の裏材が施される。例えば、図３は、下面２０８における第２層３００を示す。この層は、潜在的に、いかなる材料でもよく、例えば、層３００は、第１の裏材である。ある実施形態では、第１の裏材は、インク着色材である。第１表面に第１層が施される。第１層は、反射防止コーティングである。第１層は、例えば、アルミナ又はＳｉＯＮである。

第２基板も装置に施される。第２基板は、ボタン、ベゼル、カバー又は同様の部品のような装置の一部分である（例えば、図１ａを参照）。第２基板は、いずれの材料で形成されてもよい。例えば、その材料は、ガラス、プラスチック、アルミニウム、カーボンファイバー、又は装置に使用される他の材料である。

第２基板には色一致材料が施される。図３に示す下部層３００と同様に、第２基板の下面に着色材が施される。この着色材は、上述した第１の裏材の見掛けに一致させるために選択された色一致材料である。アルミナのような反射防止層を第２基板に施すことで、第２基板の視覚上の特性を色一致材料に適当に一致させ、そして第１基板をそのインク着色材に一致させる。第２基板には追加層も施される。例えば、第２基板の上面にアルミナが施される。これは、更に、第１基板及び第２基板の鏡面反射を一致させる。又、第２基板に対してハードな表面も与えられる。

種々の実施形態において、第２基板は、その上面に着色材が施される。例えば、第２基板は、プラスチックである。ある実施形態において、プラスチック基板は、全ての表面に着色がなされる（透明でないので）。そのような実施形態では、着色剤の上にアルミナコーティングが施される。これは、プラスチック部品の耐摩耗性を高めると共に、プラスチック部品の鏡面反射性をサファイア部品に一致又はほぼ一致させる。

以上、特定の実施形態について述べたが、それは、本発明の原理を単に例示するに過ぎない。当業者であれば、ここでの教示に鑑み前記実施形態に対する種々の変更や修正が明らかであろうから、本開示の精神及び範囲から逸脱せずにその形態及び細部に変更をなし得ることが明らかであろう。例えば、処理ステップは、別の順序又は異なる組み合わせで遂行することができる。従って、当業者であれば、ここに明確に図示し又は説明しないが、本開示の原理を実施し、ひいては、本発明の精神及び範囲内に包含される多数のシステム、構成及び方法を案出することができよう。以上の説明及び図面から、図示して説明した特定の実施形態は、単なる例示に過ぎず、そして特定の実施形態の細部を言及することは、特許請求の範囲により規定された本発明の範囲を限定するものではないことが当業者に理解されよう。

１００：装置
１０２：カバー
１０４：ベゼル
１０６：ハウジング
１１０：ウインドウ
２００：基板
２０２、２０４：欠陥部
２０６：上面
２０８：下面
２１０：第１層
３００：第２層
４００：追加層
６００：外部層
６１０：ハードなブロック
６２０：ポリマーマトリクス
６５０：外部層
６６０、６７０：サブ層
７００：表面処理装置
７０８：コーティング材料
７１０：貯蔵器
７１４：パージ又は加圧流パイプ
７１６：ガス源
７１８：真空チャンバー
７２０：供給システム
７２２：配送管
７２６：蒸発又は堆積ユニット

Claims (25)

1. 多数の表面欠陥部をもつ第１表面及び第２表面を含むサファイア基板と、
   第１表面及び第１表面の複数の欠陥部に接着された第１層であって、アルミナ又はオキシ窒化ケイ素の一方で形成された第１層と、
   を備え、前記第１層で表面欠陥部を埋めるようにしたウインドウ。
2. 前記第２表面及び前記第２表面の複数の欠陥部に接着された第２層であって、アルミナ又はオキシ窒化ケイ素の一方で形成された第２層を更に備え、この第２層は、前記第１層の材料とは異なる硬度の材料より成る、請求項１に記載のウインドウ。
3. 前記第１層に接着された追加層を更に備え、この追加層は、前記第１層と同じ化学的組成から形成されるが、前記第１層とは異なる物理的構造を有する、請求項１に記載のウインドウ。
4. 前記第１層は、サファイア基板より硬度が低く、前記第１層の硬度は、モーススケールで７から９である、請求項１に記載のウインドウ。
5. 前記追加層はアルミナであり、前記追加層のアルミナは、その硬度がサファイアの硬度と前記第１アルミナ層の硬度との間である、請求項３に記載のウインドウ。
6. 前記追加層は、オキシ窒化ケイ素又はアルミナの一方であり、且つ前記第１アルミナ層よりソフトである、請求項３に記載のウインドウ。
7. 前記追加層は、ポリマーマトリクスであって、そのポリマーマトリクス内に複数のブロックが懸架されており、それら複数のブロックは、それに力が作用されたときにポリマーマトリクスの深さへと偏向するように構成される、請求項３に記載のウインドウ。
8. 前記追加層は、屈折率が前記第１層より小さい反射防止コーティングである、請求項３に記載のウインドウ。
9. 前記第１表面又は第１表面の少なくとも一方は、アモルファス表面であり、このアモルファス表面は、イオンインプランテーションされる、請求項１に記載のウインドウ。
10. 上面及び下面を有するサファイア基板を得る段階と、
    前記サファイア基板の上面及び下面の少なくとも一方をプレコンディショニングする段階と、
    オキシ窒化ケイ素又はアルミナの一方を第１材料として前記サファイア基板に堆積して第１層を形成する段階と、
    を含み、前記第１層は、サファイア基板とは異なる少なくとも１つの材料特性を有するようにした、方法。
11. 前記第１層に追加材料を堆積して追加層を形成する段階を更に含み、この追加層は、前記第１層とは異なる少なくとも１つの材料特性を有する、請求項１０に記載の方法。
12. サファイア基板の下面に第２材料を堆積して第２層を形成する段階を更に含み、この第２層は、サファイア基板とは異なる少なくとも１つの材料特性を有する、請求項１０に記載の方法。
13. 前記第１材料は、第１プロセスにより堆積され、
    前記第２材料は、オキシ窒化ケイ素又はアルミナの一方であって、第２プロセスにより堆積され、この第２プロセスは、前記第１プロセスにより堆積される第１材料の構造形態よりハードな構造形態で第２材料を堆積する、請求項１２に記載の方法。
14. 前記第１材料は、第１プロセスにより堆積され、
    前記第２材料は、アルミナであって、第２プロセスにより堆積され、前記第２材料は、その屈折率が前記第１材料より低い、請求項１２に記載の方法。
15. 前記追加材料は、アルミナである、請求項１１に記載の方法。
16. 前記第１材料及び追加材料を堆積する前に、前記第１材料、追加材料、及びサファイア基板を加熱する段階と、
    堆積後に、前記第１材料、追加材料、及びサファイア基板を冷却して、サファイア基板の熱膨張の差で、前記第１層の第１材料及び前記第２層の追加材料を圧縮できるようにする段階と、
    を更に含む請求項１１に記載の方法。
17. 前記第２材料は、反射防止材料である、請求項１２に記載の方法。
18. 前記サファイア基板は、イオンインプランテーションによりプレコンディショニングされる、請求項１０に記載の方法。
19. 前記第１層は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＩＢＡＤ、ＰＥＣＶＤ、スパッタリング、電子ビーム堆積、及び／又は電子ビーム蒸発のリストから選択された少なくとも１つのプロセスを使用して、サファイア基板に堆積される、請求項１０に記載の方法。
20. サファイア基板を装置に付着する段階であって、サファイア基板は、第１表面及び第２表面を含み、その第２表面に第１の裏材が付着されたものである段階と、
    第２基板を前記装置に付着する段階と、
    色一致材料を前記第２基板に付着する段階であって、色一致材料は、前記第１の裏材の見掛けに一致するように選択されたものである段階と、
    前記サファイア基板の第１表面に第１コーティングを施すことによって前記サファイア基板の屈折率を下げる段階であって、その第１コーティングは、モース硬度が３．４より高いものである段階と、
    を含む方法。
21. 前記第１の裏材は、オキシ窒化ケイ素又はアルミナの一方よりなる層である、請求項２０に記載の方法。
22. 前記第２基板の上面に第２コーティング材料を施す段階を更に含む、請求項２０に記載の方法。
23. 前記第２コーティングは、オキシ窒化ケイ素又はアルミナの一方よりなる層である、請求項２２に記載の方法。
24. 前記第２基板はガラスであり、前記色一致材料は、前記第２基板の下面に施されるインクである、請求項２０に記載の方法。
25. 前記第２基板にアルミナコーティングを施す段階であって、前記第２基板がプラスチックである段階を更に含み、
    前記色一致材料は、前記第２基板の上面に施されたプラスチック着色材であり、前記色一致材料の外側にアルミナコーティングが施される、請求項２０に記載の方法。

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