指紋耐性ガラス基板
疎水性、疎油性、粒状または液体物質の抗粘着性または付着性、指紋に対する耐性、耐久性、および透明性（すなわち、ヘイズ＜１０％）を含む研究された性質を有する少なくとも１つの表面を有するガラス基板が開示されている。その表面は、接触角の減少および水と皮脂の内の少なくとも一方を含む液滴の固定を防ぐ凹部形状を共に有する少なくとも一組の位相幾何学的特徴を備える。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、２００９年５月６日に出願された米国仮特許出願第６１／１７５９０９号の恩恵を主張する、２００９年１１月２４日に出願された米国特許出願第１２／６２５０２０号に優先権を主張する、２０１０年４月２０日に出願された米国特許出願第１２／７６３６４９号に優先権を主張するものである。本出願はまた、２００９年５月６日に出願された米国仮特許出願第６１／１７５９０９号の恩恵を主張する、２００９年１１月２４日に出願された米国特許出願第１２／６２５０２０号にも優先権を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、指紋耐性ガラス基板に関する。
【背景技術】
【０００３】
タッチスクリーン用途のための表面の需要が次第に増えてきた。美的観点と技術的観点の両方から、指紋の付着または汚れに耐性であるタッチスクリーン表面が望ましい。手持ち式電子装置に関する用途について、ユーザ・インタラクティブの表面の一般要件としては、高い透過率、低いヘイズ、指紋付着に対する耐性、反復使用に対する堅牢性、および非毒性が挙げられる。指紋耐性表面は、ユーザの指で触られたときに、水と油両方の付着に対して耐性でなければならない。そのような表面の湿潤特徴は、表面が疎水性かつ疎油性(oleophobic)であるようなものである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
以下に限られないが、疎水性（すなわち、水の接触角＞９０°）、疎油性（すなわち、油の接触角＞９０°）、指紋内に見られる粒状または液体物質の抗粘着性または付着性、耐久性、および透明性（すなわち、ヘイズ＜１０％）を含む研究した性質を持つ表面を少なくとも１つ有するガラス基板が提供される。このガラス基板は、疎水性および疎油性を提供する少なくとも一組の位相幾何学的特徴を有する。
【０００５】
したがって、本開示の第１の態様は、光学的に透明であり、指紋耐性である少なくとも１つの表面を有するガラス基板を提供することである。このガラス基板は、機械的および化学的磨耗に対して耐性である。本開示の第２の態様は、疎水性および疎油性である少なくとも１つの表面を有するガラス基板を提供することである。この少なくとも１つの表面は、ある平均寸法の少なくとも一組の位相幾何学的特徴を含み、その位相幾何学的特徴は、共に、水と皮脂の内の少なくとも一方を含む液滴の接触角の減少を防ぐ凹部(re-entrant)形状を有する。
【０００６】
本開示の第３の態様は、疎水性であり疎油性である少なくとも１つの表面を有するガラス基板を製造する方法を提供することである。この方法は、ガラス基板を提供し、そのガラス基板の少なくとも１つの表面上に少なくとも一組の位相幾何学的特徴を形成する各工程を有してなる。この少なくとも一組の位相幾何学的特徴は、ある平均寸法の位相幾何学的特徴を有し、ここで、位相幾何学的特徴は、水と皮脂の内の少なくとも一方を含む液滴の接触角の減少を防ぐ凹部形状を共に有する。
【０００７】
これらと他の態様、利点、および顕著な特徴は、以下の詳細な説明、添付の図面、および添付の特許請求の範囲から明白になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（ａ）粗い固体表面上の流体液滴の湿潤挙動のウェンゼル(Wenzel)モデルを表す説明図、（ｂ）粗い固体表面上の流体液滴の湿潤挙動のカシー・バクスター(Cassie-Baxter)モデルを表す説明図
【図２】多重レベルの表面的特徴を有するガラス基板の説明図
【図３】１μｍ超の寸法を有する表面的特徴の原子間力顕微鏡画像
【図４】（ａ）エッチング前のスパッタリングされたＳｎＯ2膜の柱状構造の断面図、（ｂ）エッチング前のスパッタリングされたＳｎＯ2膜の柱状構造の平面図、（ｃ）５分間に亘る濃ＨＣｌによるエッチング後のスパッタリングされたＳｎＯ2膜の柱状構造の平面図
【図５】（ａ）エッチング前のスパッタリングされたＺｎＯ膜の柱状構造の平面図、（ｂ）１５秒間に亘る０．１ＭのＨＣｌによるエッチング後のスパッタリングされたＺｎＯ膜の柱状構造の平面図、（ｃ）１５秒間に亘る０．１ＭのＨＣｌによるエッチング後のスパッタリングされたＺｎＯ膜の柱状構造の平面図
【図６】（ａ）指紋の固定(pinning)部位として働く第２の表面的特徴間隙の説明図、（ｂ）（ａ）に示された第２の表面的特徴間隙における指紋の固定を最小にするために形成されたテフロン（登録商標）カスプ(cusps)の説明図
【図７】粗さ因子の関数としての予測される固液面積比をプロットしたグラフ
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の説明において、図面に示されたいくつかの図に亘り、同様の参照文字は、同様のまたは対応する部品を示す。別記しない限り、「上側」、「下側」、「外方」、「内方」などの用語は、便宜上の単語であり、制限用語として考えるべきではないことが理解されよう。その上、ある群が、複数の要素およびその組合せの群の内の少なくとも１つを含むと記載されているときはいつでも、その群は、個別にまたは互いの組合せのいずれかで、列記されたそれらの要素のいくつを含む、から実質的になる、またはからなるものであってよいことが理解されよう。同様に、ある群が、複数の要素およびその組合せの群の内の少なくとも１つからなると記載されているときはいつでも、その群は、個別にまたは互いの組合せのいずれかで、列記されたそれらの要素のいくつからなるものであってよいことが理解されよう。別記しない限り、値の範囲は、列記されたときに、その範囲の上限と下限の両方を含む。
【００１０】
概して図面を参照すると、図示は、特定の実施の形態を説明する目的のためであり、本開示または添付の特許請求の範囲をそれに制限することを意図するものではないことが理解されよう。図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、図面のある特徴および視野は、明白さと簡潔さのために、縮尺または構造図で誇張されているであろう。
【００１１】
指紋を阻害するまたははじく物品の主要特徴は、その物品の表面が、そのような指紋を含む液体に対して非湿潤性（すなわち、液滴と表面との間の接触角（ＣＡ）が９０°超である）でなければならないことである。ここに用いたように、「抗指紋性」、「抗指紋」および「指紋耐性」という用語は、人の指紋に見られる流体および他の物質の付着に対する表面の耐性；そのような流体および物質に対する表面の非湿潤性特徴；表面上の人の指紋の最小化、隠蔽、またぼかし；およびそれらの組合せを称する。指紋は、皮脂（例えば、分泌された皮膚の油、脂肪、および垢）、死んだ脂肪生成細胞の残骸、および水性成分の全てを含む。そのような物質の組合せおよび／または混合物はここで、「指紋物質」とも称される。したがって、抗指紋表面は、ユーザの指に触られたときに、水と油両方の付着に対して耐性でなければならない。ある実施の形態において、人の指から、ここに記載されたガラス基板の指紋耐性表面に付着する指紋物質の量は、人の指が触れる毎に０．０２ｍｇ未満である。別の実施の形態において、そのような物質が、触れる毎に０．０１ｍｇ未満しか付着しない。さらに別の実施の形態において、そのような物質が、触れる毎に０．００５ｍｇ未満しか付着しない。触れる毎に付着する液滴により被覆される指紋耐性表面の面積は、人の指が接触したガラス基板の表面の総面積の２０％未満、ある実施の形態において、１０％未満である。そのような表面の湿潤特徴は、その表面が疎水性（すなわち、水とガラス基板との間の接触角（ＣＡ）が９０°超である）であり、疎油性（すなわち、油とガラス基板との間の接触角（ＣＡ）が９０°超である）であるようなものである。
【００１２】
表面粗さ（例えば、凸部、凹部、溝、細孔、くぼみ、間隙など）の存在により、所定の流体と平らな基板との間の接触角が変わり得、それはしばしば、「蓮の葉」または「蓮」効果と称される。Quere（Ann. Rev. Mater. Res. 2008, vol. 38, pp. 71-99）により記載されているように、粗い固体表面上での液体の湿潤挙動は、ウェンゼル（低接触角）モデルまたはカシー・バクスター（高接触角）モデルのいずれかにより説明できる。図１（ａ）に図示されるウェンゼルモデルにおいて、粗い固体表面１１０上の流体液滴１２０は、粗い固体表面１１０上の、必ずしも以下に限られないが、くぼみ、穴、溝、細孔、間隙などを含み得る自由空間１１４に入り、ある場合には、粗い表面１１０に「固定(pinned)」される。ウェンゼルモデルでは、滑らかな表面（図示せず）に対する粗い固体表面１１０の境界面積の増加を考慮し、滑らかな表面が疎水性である場合、そのような表面を粗くすると、その疎水性がさらに増加するであろうと予測される。逆に、滑らかな表面が親水性である場合、ウェンゼルモデルでは、そのような表面を粗くすると、その親水性挙動がさらに増加すると予測される。ウェンゼルモデルとは対照的に、カシー・バクスターモデル（図１（ｂ）に図示されている）では、粗面化は常に、滑らかな固体表面が親水性であるか疎水性であるかにかかわらず、流体液滴１２０の接触角θYを増加させると予測される。カシー・バクスターモデルは、ガスポケット１３０が粗い固体表面１１０の自由空間１１４に形成され、粗い固体表面１１０上の流体液滴１２０の下に捕捉され、それゆえ、接触角θYの減少と、粗い固体表面１１０上への流体液滴１２０の固定を防ぐ場合を説明している。流体液滴１２０の固定を防ぐことに加え、ガスポケット１３０の存在により、液滴１２０の接触角θYも増加する。流体液滴１２０に印加される、人の指により印加される圧力などの圧力により、流体液滴１２０が自由空間１１４に入り、粗い固体表面上に固定される、すなわち、流体液滴１２０がカシー・バクスター状態（図１（ｂ））からウェンゼル状態（図１（ａ））に移行する。抗指紋表面は、所定の流体と接触したときに、蓮の葉効果を与え、ガスポケットは、粗い固体表面上の流体液滴の下に捕捉され、流体液滴の固定が防がれる、カシー・バクスター状態に液滴を維持し、接触角θYの減少および圧力が流体液滴に印加されたときの、ウェンゼル状態への移行をある程度防ぐかまたは遅らせる。
【００１３】
表面の疎水性および疎油性も固体基板の表面エネルギーγSVに関連する。表面の流体液滴との接触角θYは、式：
により定義され、ここで、θYは平らな表面に関する接触角（ヤングの接触角(Young's contact angle)としても知られている）であり、γSVは固体の表面エネルギーであり、γSLは液体と固体との間の界面エネルギーであり、γLVは液体の表面張力である。θY＞９０°とするために、ｃｏｓθYは負であり、そのため、表面エネルギーγSVをγSL未満の値に制限しなければならない。液体と固体との間の界面エネルギーγSLは一般に知られておらず、接触角θYは、固体の表面エネルギーγSVを最小にし、疎水性および／または疎油性を達成するために、９０°超（すなわち、ｃｏｓθY＜０）に通常は増加させられる。例えば、「テフロン」（ポリテトラフルオロエタン）などのフッ化材料を含む従来の非湿潤性の粗くないまたは滑らかな表面は、１８ダイン／ｃｍほど低い表面エネルギーを有する。「テフロン」表面は、オレイン酸（γSV〜３２ダイン／ｃｍ）などの通常研究される油は「テフロン」上で約８０°の接触角を示すので、疎油性ではない。
【００１４】
疎水性および疎油性である抗指紋表面は、低い表面エネルギーを有する粗面を作製することによって達成できる。したがって、指紋耐性表面を有し、機械的および化学的磨耗に対して耐性性である、光学的に透明なガラス物品または基板（別記しない限り、「ガラス物品」および「ガラス基板」という用語は、同等の用語であり、ここでは交換可能に使用される）が提供される。ガラス基板は、様々な態様において、以下に限られないが、疎水性および疎油性を含む研究した特性を有する少なくとも１つの表面を有する。抗指紋、粒状物質の抗粘着性または付着性、機械的および化学的耐久性、透明性（例えば、ヘイズ＜１０％）などを含む他の性質も、様々な実施の形態において提供される。これらの属性は、基板の少なくとも１つの表面に、水、皮脂、指紋物質の内の少なくとも１つを含む液滴の接触角の減少を防ぐ凹部形状を共に有する少なくとも一組の位相幾何学的特徴を与えることによって達成される。ある実施の形態において、少なくとも一組の位相幾何学的特徴は、約５０ｎｍから約１μｍまでの範囲の平均寸法を有する。ある実施の形態において、先に列記された属性は、ガラス基板の表面に、以下に限られないが、隆起、凸部、凹部、くぼみ、間隙などを含む複数の異なる組またはレベルの位相幾何学的特徴を与えることによって達成される。一組またはレベルの位相幾何学的特徴における位相幾何学的特徴は、他の組またはレベルにおける位相幾何学的特徴の平均寸法とは異なる平均寸法を有する。位相幾何学的特徴の組は、共に、接触角θYの減少および水と皮脂の内の少なくとも一方を含む液滴の固定を防ぐ凹部形状を形成する。
【００１５】
多数の組の表面的特徴を有するガラス基板表面の例の断面図が図２に示されている。図２に示された表面構造は、接触角θYの減少および表面間隙内の流体液滴の入り込みまたは「固定」に抵抗し、それゆえ、疎水性、疎油性、抗付着性、および抗指紋特性を与える。さらに、図２に示された表面構造は、ある尺度の蓮の葉効果を与えられるタイプの表面の非限定的例として働く。疎水性／疎油性表面２００は、第１の表面的特徴２１０、第２の表面的特徴２２０、および第３の表面的特徴２３０を含む。
【００１６】
第１の表面的特徴２１０は、複数の凸部２１２および凹部２１４を含む。第１の表面的特徴２１０は、図２に示される表面的特徴の最大の長さ規模を有し、ここで、位相幾何学的特徴（ここでは、凸部２１２および凹部２１４）が、ある実施の形態において、２μｍ以下の第１の平均寸法を有する。ある実施の形態において、第１の表面的特徴２１０の位相幾何学的特徴の平均寸法は、約５０ｎｍから約３００ｎｍまでの範囲にある。他の実施の形態において、第１の表面的特徴２１０の位相幾何学的特徴の平均寸法は、約１μｍから約５０μｍまでの範囲にある。別の実施の形態において、第１の表面的特徴２１０の位相幾何学的特徴の平均寸法は、約１μｍから約１０μｍまでの範囲にある。第１の表面的特徴２１０は、ある実施の形態において、以下に限られないが、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、セリア、Ａｌ2Ｏ3、ジルコニアなどのどのようなエッチング可能な無機酸化物を含んでも差し支えない。
【００１７】
第２のまたは中間の長さ規模の表面的特徴２２０は、第１の表面的特徴２１０上に重ねられている。第２の表面的特徴２２０は、粗面上の流体液滴１２０のカシー・バクスター状態（図１（ｂ））からウェンゼル状態（図１（ａ））への移行を防ぐまたは遅くする凹部形状を提供する。カシー・バクスター状態において、流体液滴１２０は、第１の表面的特徴２１０を構成する凸部２１２の上に載っている。第２の表面的特徴２２０の特徴構造は、第１の表面的特徴２１０から、ガラス基板２００の面から角度ａ（「凹部角度」とも称される）で突出し、凸部２１２の間の凹部２１４により形成された自由空間中への流体液滴１２０の侵入をなくとも部分的に阻み、それゆえ、ガラス基板２００の表面のウェンゼル状態（図１（ａ））への移行を防ぐかまたは遅くする。
【００１８】
図２に示されるように、第２の表面的特徴２２０は、第１の表面的特徴２１０のより大きな凹部の表面上に凹部を備え得る。第２の表面的特徴２２０における位相幾何学的特徴の平均寸法は、第１の表面的特徴２１０の平均寸法よりも小さく、ある実施の形態において、約１ｎｍから約１μｍまでの範囲にある。他の実施の形態において、第２の表面的特徴２２０の平均寸法は、約１ｎｍから約５０ｎｍまでの範囲にある。ある実施の形態において、第２の表面的特徴２２０は、金属、または以下に限られないが、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、セリア、Ａｌ2Ｏ3、ジルコニアなどの任意のエッチング可能な無機酸化物を含む。
【００１９】
第３のまたは最小の長さ規模の表面的特徴２３０は、化学結合の規模（約０．７オングストロームから約３オングストロームまで（７０〜３００ｐｍ）の範囲）の位相幾何学的特徴を有する。第３の表面的特徴２３０は、蝋状であり、低い表面エネルギー誘導部分を有する。ある実施の形態において、第３の表面的特徴２３０は、第１と第２の表面的特徴２１０，２２０の表面の少なくとも一部分を被覆し、以下に限られないが、「テフロン」または以下に限られないが、Dow Corning 2604、2624、2634、DK Optool DSX、Shinetsu OPTRON、ヘプタデカフルオロシラン(Gelest)、FluoroSyl(Cytonix)などの他の市販のフルオロポリマーまたはフルオロシランなどの、低表面エネルギーポリマーまたはオリゴマーを含むコーティングである。圧力（例えば、指により印加される圧力）の印加の際に、第２の表面的特徴２２０内の間隙内に液滴１２０が固定されるのを防ぐために、凹部間隙または堀でカスプ２３０を形成するように第３の表面的特徴２３０を調整して、固定を最小にし、それゆえ、追加の効果的な凹部妨害形状を提供する。
【００２０】
第１と第２の長さ規模の表面的特徴は、規則正しい、乱れた、「自己アフィン」またはフラクタル、もしくはそれらの任意の組合せであって差し支えない。位相幾何学的テキスチャーの実際の位相幾何学および／または微細構造の性質にかかわらず、物品の表面が指紋耐性、疎油性、および／または超疎油性であるためには、特定の平均形状条件を満たす必要がある。
【００２１】
疎油性について、式：
【数１】
【００２２】
にしたがって、基板の表面粗さ比（ｒf）および固液面積比（ｆ）の間で、上の要件を満たさなければならない。
【００２３】
したがって、超疎油性（接触角≧１５０°）について、基板の表面粗さ比（ｒf）および固液面積比（ｆ）の間で、以下の要件を満たさなければならない：
【数２】
【００２４】
中間レベルの疎油性−例えば、１２５°超の接触角について、基板の表面粗さ比（ｒf）および固液面積比（ｆ）の間で、以下の要件を満たさなければならない：
【数３】
【００２５】
指紋耐性表面を達成するのに必要な、固液面積比（ｆ）と粗さ因子ｒfとの間の関係が、図７にプロットされている。物品が最小の指紋耐性を有するためには、テキスチャーは、座標（ｆ，ｒf）が図７におけるＣＡ＝９０°の曲線の下にあるべきである。表面が、超疎油性挙動および／または極めて高い指紋耐性を示すためには、基板の表面上のテキスチャーは、ｆ対ｒfの座標が、図７に示されたＣＡ＝１５０°の曲線の下の区域に入るようなものである必要がある。ここに記載されたガラス基板の指紋耐性表面は、式（１）に表される関係により定義されるテキスチャーを有する。別の実施の形態において、テキスチャーは、式（２）により表される関係により定義され、第３の実施の形態において、テキスチャーは、式（３）により表される関係により定義される。
【００２６】
光学的透明性の目的で、テキスチャーの長さ規模は、選択した範囲内に制限されるべきである。この長さ規模の制限は、指紋の液滴が、ほぼ２〜５μｍ程度の平均直径を有する有限サイズ分布を有するという事実のために生じる。ここに記載された抗指紋表面および基板において、テキスチャーは、１ｎｍと２μｍの間の二乗平均平方根（ＲＭＳ）の振幅を有する。ある実施の形態において、テキスチャーのＲＭＳ振幅は、１ｎｍと５００ｎｍの間にあり、別の実施の形態において、１ｎｍと３００ｎｍの間にある。テキスチャーは、１ｎｍと１０ｎｍの間の自己相関長さ規模を有する。ある実施の形態において、自己相関は、１ｎｍと１μｍの間にあり、別の実施の形態において、１ｎｍと５００ｎｍの間にある。
【００２７】
液体メニスカス、特に油メニスカスが、隣接する隆起部間の空間に入るのを止めるであろう負のラプラス圧力を生じるために、第２の表面的特徴のテキスチャーの少なくとも１０％が、９０°未満、ある実施の形態において、７５°未満の配向角（図２の角度ａ）を有する。
【００２８】
ある実施の形態において、ガラス基板は、２つの主面を有する平らなまたは三次元シートである。そのガラス基板の少なくとも１つの主面は、ここに記載したような複数の異なる組またはレベルの位相幾何学的特徴を有する。ある実施の形態において、基板の両方の主面が、複数のレベルの表面的特徴を有する。他の実施の形態において、ガラス基板の１つの主面がそのような特徴を有する。
【００２９】
疎水性であり疎油性である表面を有するガラス基板を製造する方法も提供される。この方法は、表面を有するガラス基板を提供し、このガラス基板の少なくとも１つの表面に、ある平均寸法の位相幾何学的特徴を有する少なくとも一組の位相幾何学的特徴を形成する各工程を有してなる。これらの位相幾何学的特徴は、共に、水と皮脂の内の少なくとも一方を含む液滴の接触角の減少を防ぐ凹部形状を有する。ある実施の形態において、複数の組の位相幾何学的特徴が基板の表面に形成される。複数の組の各々は、他の組の位相幾何学的特徴の平均寸法とは異なる平均寸法の位相幾何学的特徴を有する。それらの組の位相幾何学的特徴は、共に、接触角θYの減少および水と皮脂の内の少なくとも一方を含む液滴の固定を防ぐ凹部形状を有する。
【００３０】
様々な実施の形態において、複数の組の位相幾何学的特徴は、先に記載した、第１の表面的特徴２１０，第２の表面的特徴２２０、および第３の表面的特徴２３０の内の少なくとも１つを含む。
【００３１】
ある実施の形態において、第１の表面的特徴２１０は、ガラス基板２００の表面をサンドブラストすることによって形成することができる。ある非限定的例において、ガラス基板２００の表面は、所望の粗さパラメータを達成するために異なる時間に亘り５０μｍのアルミナグリットでサンドブラストされる。次いで、サンドブラストされた表面を、ここに記載した堆積法により無機酸化物で被覆して、第１の表面的特徴２１０を達成する。
【００３２】
別の実施の形態において、第１の表面的特徴２１０は、当該技術分野に公知の物理的または化学気相成長法を使用して、ガラス基板２００の表面に、シャドーマスクを通じて酸化物薄膜を堆積させることによって形成される。ある実施の形態において、シャドーマスクは、ガラス基板の表面に配置される。次いで、マスクを通じてガラス基板にＺｎＯをスパッタリングして、マスクの特徴構造を模倣した第１の表面的特徴２１０を得る。スパッタリングされたＺｎＯ表面の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）画像である図３が、第１の表面的特徴２１０の特徴構造を示している。そのような特徴構造は、約５０ｎｍの高さａおよび約５５μｍのピッチまたは間隔ｂを有する２５μｍの直径の「隆起部」２１２を含む。
【００３３】
第２の表面的特徴２２０は、当該技術分野に公知のそれらの物理（例えば、スパッタリング、蒸着、レーザアブレーションなど）または化学（例えば、ＣＶＤ、プラズマ支援または助長ＣＶＤなど）気相成長法を使用して形成できる。ある実施の形態において、第２の表面的特徴２２０は、スパッタリングされた金属酸化物薄膜をエッチングすることにより、または蒸着した金属膜を陽極酸化することにより、形成される。スパッタリングパラメータ（例えば、スパッタリング圧および基板温度）は、所望の表面的特徴を製造するためにエッチング挙動に相関させることができる。その内容をここに全て引用する、L.Kluth等の改良ソーントン(Thornton)モデル（“Modified Thornton Model for Magnetron Sputtered Zinc Oxide: Film Structure and Etching Behavior,” Thin Solid Films, 2003, vol. 442, pp. 80-85）には、スパッタリングパラメータ（スパッタリング圧およびガラス基板温度）間の相関関係、構造的膜特性、およびガラス基板上のＲＦスパッタリングされた膜のエッチング挙動が記載されている。スパッタリング条件を適切に調節して、スパッタリングされた柱状または粒状形態(morphology)を選択し形成し、この形態は後でエッチングされる。
【００３４】
図４（ａ）〜（ｃ）および図５（ａ）〜（ｃ）は、第２の表面的特徴２２０の１０〜１００ｎｍの表面特徴構造がどのようにエッチングにより形成されるかの２つの例を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。図４および５に示された個々の表面特徴構造は、約１０および５００ｎｍの間の寸法を有する。図４（ａ）〜（ｃ）は、柱状構造を有するスパッタリングされたＳｎＯ2膜上で５分間に亘り濃ＨＣｌを使用した強力なエッチングの効果を示している。図４は、エッチング前のＳｎＯ2膜の柱状構造４１０の断面図（図４（ａ））および平面図（図４（ｂ））のＳＥＭ画像を含む。エッチングして、所望のレベルの粗さを達成し、第２の表面的特徴４２０を製造した後のＳｎＯ2膜の平面図の顕微鏡画像が図４（ｃ）に示されている。
【００３５】
図５（ａ）〜（ｃ）は、図４（ａ）においてＳｎＯ2膜について示されたものと類似の柱状構造を有する、スパッタリングされたＺｎＯ膜への穏やかなエッチングの効果を示している。図５（ａ）は、エッチング前のＺｎＯ膜の柱状構造５１０の平面図であり、図５（ｂ）および５（ｃ）は、第２の表面的特徴５２０を製造するために０．１ＭのＨＣｌにより、それぞれ、１５秒間および４５秒間に亘りエッチングした後の、スパッタリングされたＺｎＯ膜の柱状構造の平面図である。ＺｎＯ膜の粗さは、エッチング時間が増加するにつれて増加した。
【００３６】
第３の表面的特徴は、以下に限られないが、ここに先に記載したフルオロポリマーまたはフルオロシランなどの、低表面エネルギーポリマーまたはオリゴマーを含む。第３の表面的特徴は、第１と第２の表面的特徴の層の形成後に形成される。第３の表面的特徴を構成するオリゴマーまたはポリマーは、スパッタリング、溶射被覆、回転塗布、浸漬被覆などによって、ガラス基板２００の表面に堆積される。
【００３７】
「テフロン」は、アルミノケイ酸アルカリガラスの表面に、それらの表面がイオン交換されているか否かにかかわらず、よく付着し、スパッタリングが容易である。「テフロン」堆積速度は、アルゴンスパッタリング（５０Ｗ、１〜５ミリトルの条件）について、約７ｎｍ／分ほど速い。スパッタリングされた「テフロン」は、Ｏ2プラズマ（５〜１５分、２００Ｗ）で処理したときに、疎水性の変化をほとんど示さない。水の接触角は、約１００°を超えなかった。しかしながら、スパッタリングされた「テフロン」のＯ2プラズマ処理により、疎油性の閾値が２０°から６０°に増加する。
【００３８】
スパッタリングされた「テフロン」の低表面エネルギーの表面を含む第３の表面的特徴の非限定的例が、図６（ａ）および（ｂ）に示されている。図６（ａ）および（ｂ）は、指紋成分の固定が凹部妨害形状によりどのように緩和されるかを示している。指紋の吸着成分が、指の圧が印加される際に、第２の表面的特徴における間隙６１０（図６（ａ））中に分散し、固定されるのを防ぐために、「テフロン」をスパッタリングするための堆積条件が、凹部間隙（堀）壁７１０にカスプ６２０（図６（ｂ））を形成してこの間隙内または堀の壁への固定を最小にするように調整され、それゆえ、安価で効果的な凹部妨害形状を提供する。これは、その下で堆積中の平均自由通路が小さくなる、当該技術分野に公知のスパッタリング条件を使用することによって行われる。その上、ガラス基板の表面は、表面移動を減少させるように冷却される。
【００３９】
ある実施の形態において、ここに記載されたガラス基板は透明であり、その基板および抗指紋表面を通る、７０％超の透過率を有する。ある実施の形態において、基板および抗指紋表面を通る透過率は、８０％超、他の実施の形態において、９０％超である。
【００４０】
ここに用いたように、「ヘイズ」および「透過ヘイズ」という用語は、その内容をここに全て引用する、ＡＳＴＭ手法Ｄ１００３にしたがう±４．０°の尖った円錐の外側に散乱される透過光のパーセントを称する。光学的に滑らかな表面について、透過ヘイズは一般にゼロに近い。記載されたガラス基板の抗指紋表面は、約８０％未満のヘイズを有する。第２の実施の形態において、防眩表面は、５０％未満のヘイズを有し、第３の実施の形態において、抗指紋表面の透過ヘイズは１０％未満である。
【００４１】
ここに用いたように、「光沢」という用語は、その内容をここに全て引用する、ＡＳＴＭ手法Ｄ５２３にしたがう基準（例えば、認定黒色ガラス基準などの）に校正された鏡面反射率の測定を称する。ここに記載されたガラス基板の抗指紋表面は、６０％超の光沢（すなわち、基準に対してサンプルから鏡面反射した光の量が６０）を有する。
【００４２】
ここに記載された異なる表面的特徴の組合せは、ある実施の形態において、ガラス基板の表面に、布地または例えば、人の指などの他の手段により擦られたときに、もしくは酸または塩基による攻撃などの化学的磨耗に曝露されたときに向上した耐久性を与える。被覆耐久性（クロック耐性(Crock Resistance)とも呼ばれる）は、被覆されたガラスサンプルの、生地による繰り返しの擦りに耐える能力を称する。クロック耐性試験は、衣服や布地とタッチスクリーン装置との間の物理的接触を模倣し、そのような処理後の被覆の耐久性を決定することを意味する。
【００４３】
クロックメータ(Crockmeter)は、そのような擦りに曝された表面のクロック耐性を決定するために使用される標準機器である。クロックメータは、ガラススライドを、加重アームの端部に取り付けられた擦り端または指との直接接触に曝す。クロックメータに備えられた標準的指は、１５ｍｍの直径の中実アクリルロッドである。標準的なクロッキング生地の綺麗な小片をこのアクリル指に取り付ける。次いで、指を９００ｇの圧力でサンプル上に載せ、耐久性／クロック耐性における変化を観察するために、サンプルに渡ってアームを前後に繰り返し動かす。ここに記載された試験に使用されるクロックメータは、６０ｒｐｍの均一なストローク速度を提供する電動式モデルである。クロックメータ試験は、“Standard Test Method for Determination of Abrasion and Smudge Resistance of Images Produced from Business Copy Products.”と題するＡＳＴＭ試験手法Ｆ１３１９−９４に記載されている。
【００４４】
ここに記載された被覆および表面のクロック耐性または耐久性は、１つの拭き動作が擦り端または指の２ストロークまたは１サイクルと定義される、ＡＳＴＭ試験手法Ｆ１３１９−９４により定義された特定の数の拭き動作後の光学的（例えば、ヘイズまたは透過率）または化学的（例えば、水および／または油の接触角）測定により決定される。ある実施の形態において、基板のここに記載された指紋耐性表面上の油の接触角は、５０拭き動作後に初期値の２０％以内である。ある実施の形態において、指紋耐性表面上の油の接触角は、１０００拭き動作後に初期値の２０％以内であり、ある実施の形態において、指紋耐性表面上の油の接触角は、５０００拭き動作後に初期値の２０％以内である。同様に、基板の表面上の水の接触角は、５０拭き動作後に初期値の２０％以内のままである。他の実施の形態において、基板の表面上の水の接触角は、１０００拭き動作後に初期値の２０％以内のままであり、他の実施の形態において、基板の表面上の水の接触角は、５０００拭き動作後に初期値の２０％以内のままである。ここに記載された抗指紋表面は、そのような反復の拭き動作後に低レベルのヘイズのままでもある。ある実施の形態において、ガラス基板は、ＡＳＴＭ試験手法Ｆ１３１９−９４により定義されるように、少なくとも１００の拭き動作後に１０％未満のヘイズを有する。
【００４５】
ここに先に記載した接触角（θY）はしばしば、抗指紋の疎油性および疎水性を評価するための測定基準として使用される。先に論じたように、接触角は、親水性および／または親油性指紋成分と、ガラス基板の研究した表面との間の湿潤程度の尺度である。湿潤性が低いほど（すなわち、接触角が大きいほど）、表面への付着性が弱くなる。抗指紋および抗付着性について、接触角は、ある実施の形態において、親油性物質および親水性物質の両方について９０°超である。
【００４６】
ある非限定的例において、水の（親水性）およびオレイン酸の（親油性）接触角を、ここに記載された表面的特徴を持つ表面を有するアルミノケイ酸アルカリガラスのサンプル上で測定した。各ガラス表面を、ＺｎＯスパッタリングのために、最初に各ガラス表面に５分間に亘り２００ワットでＯ2プラズマによるプラズマ処理を施すことによって調製した。次いで、１ミリトルのアルゴンチャンバ内で５０ワットのＲＦ出力を使用して、６０分間に亘りＺｎＯ標的をスパッタリングすることによって、ＺｎＯをガラス表面上に堆積させた。このサンプルを０．０５ＭのＨＣｌ中で１５、３０、４５または９０秒間に亘りエッチングし、次いで、水およびオレイン酸についての接触角を測定した。次いで、サンプルをＥＺ−Ｃｌｅａｎ（商標）（Dow Corning DC2604）を含むフルオロシラン溶液中で浸漬被覆し、次いで、別の接触角の測定を行った。各サンプルについての水とオレイン酸の接触角が表１に列記されている。表１に示されるように、テキスチャー付きサンプルをＥＺ−Ｃｌｅａｎで被覆する前に測定した親水性接触角（表１の「ＥＺ−ｃｌｅａｎなし」）は、約１５°（サンプルＤ）からわずかに３０°未満（サンプルＩ）までに及び、低い。ＥＺ−ｃｌｅａｎ中の浸漬被覆後（表１の「ＥＺ−ｃｌｅａｎあり」）に、各サンプルの親水性接触角は、疎水性に関する９０°の閾値より大きい値まで相当増加し、約１３１°から１３９°までの範囲にあった。同様に、各サンプルについて測定したオレイン酸の接触角は、疎油性挙動に関する閾値を超え、約９３°から約９６°に及んだ。ここに記載された多重の表面的特徴（ＥＺ−ｃｌｅａｎにより提供された第３の表面的特徴を含む）を有する表面が設けられたガラス表面は、表１に示された接触角測定の結果により証拠付けられるように、疎水性および疎油性の両方の挙動を示す。
【表１】
【００４７】
ある実施の形態において、ガラス物品は、ソーダ石灰ガラスを含む、から実質的になる、またはからなる。別の実施の形態において、ガラス物品は、以下に限られないが、アルミノケイ酸アルカリガラスなどの、ダウンドローできる任意のガラスを含む、から実質的になる、またはからなる。ある実施の形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、６０〜７２モル％のＳｉＯ2、９〜１６モル％のＡｌ2Ｏ3、５〜１２モル％のＢ2Ｏ3、８〜１６モル％のＮａ2Ｏ、および０〜４モル％のＫ2Ｏを含み、から実質的になり、またはからなり、ここで、
【００４８】
アルカリ金属改質剤はアルカリ金属酸化物である。別の実施の形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、６１〜７５モル％のＳｉＯ2、７〜１５モル％のＡｌ2Ｏ3、０〜１２モル％のＢ2Ｏ3、９〜２１モル％のＮａ2Ｏ、０〜４モル％のＫ2Ｏ、０〜７モル％のＭｇＯ、および０〜３モル％のＣａＯを含む、から実質的になる、またはからなる。さらに別の実施の形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、６０〜７０モル％のＳｉＯ2、６〜１４モル％のＡｌ2Ｏ3、０〜１５モル％のＢ2Ｏ3、０〜１５モル％のＬｉ2Ｏ、０〜２０モル％のＮａ2Ｏ、０〜１０モル％のＫ2Ｏ、０〜８モル％のＭｇＯ、０〜１０モル％のＣａＯ、０〜５モル％のＺｒＯ2、０〜１モル％のＳｎＯ2、０〜１モル％のＣｅＯ2、５０ｐｐｍ未満のＡｓ2Ｏ3、および５０ｐｐｍ未満のＳｂ2Ｏ3を含み、から実質的になり、またはからなり、１２モル％≦Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ≦２０モル％、および０モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ≦１０モル％。さらに別の実施の形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、６４〜６８モル％のＳｉＯ2、１２〜１６モル％のＮａ2Ｏ、８〜１２モル％のＡｌ2Ｏ3、０〜３モル％のＢ2Ｏ3、２〜５モル％のＫ2Ｏ、４〜６モル％のＭｇＯ、および０〜５モル％のＣａＯを含み、から実質的になり、またはからなり、ここで、６６モル％≦ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3＋ＣａＯ≦６９モル％、Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＋Ｂ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＞１０モル％、５モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ≦８モル％、（Ｎａ2Ｏ＋Ｂ2Ｏ3）−Ａｌ2Ｏ3≦２モル％、２モル％≦Ｎａ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3≦６モル％、および４モル％≦（Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）−Ａｌ2Ｏ3≦１０モル％。第３の実施の形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、５０〜８０質量％のＳｉＯ2、２〜２０質量％のＡｌ2Ｏ3、０〜１５質量％のＢ2Ｏ3、１〜２０質量％のＮａ2Ｏ、０〜１０質量％のＬｉ2Ｏ、０〜１０質量％のＫ2Ｏ、および０〜５質量％の（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）、０〜３質量％の（ＳｒＯ＋ＢａＯ）、および０〜５質量％の（ＺｒＯ2＋ＴｉＯ2）を含み、から実質的になり、またはからなり、ここで、０≦（Ｌｉ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）／Ｎａ2Ｏ≦０．５。
【００４９】
ある特別な実施の形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、組成：６６．７モル％のＳｉＯ2、１０．５モル％のＡｌ2Ｏ3、０．６４モル％のＢ2Ｏ3、１３．８モル％のＮａ2Ｏ、２．０６モル％のＫ2Ｏ、５．５０モル％のＭｇＯ、０．４６モル％のＣａＯ、０．０１モル％のＺｒＯ2、０．３４モル％のＡｓ2Ｏ3、および０．００７モル％のＦｅ2Ｏ3を有する。別の特別な実施の形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、組成：６６．４モル％のＳｉＯ2、１０．３モル％のＡｌ2Ｏ3、０．６０モル％のＢ2Ｏ3、４．０モル％のＮａ2Ｏ、２．１０モル％のＫ2Ｏ、５．７６モル％のＭｇＯ、０．５８モル％のＣａＯ、０．０１モル％のＺｒＯ2、０．２１モル％のＳｎＯ2、および０．００７モル％のＦｅ2Ｏ3を有する。
【００５０】
アルミノケイ酸アルカリガラスは、ある実施の形態において、リチウムを実質的に含まないのに対し、他の実施の形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、ヒ素、アンチモン、およびバリウムの内の少なくとも１つを実質的に含まない。ある実施の形態において、ガラス物品は、以下に限られないが、フュージョンドロー、スロットドロー、リドローなどの当該技術分野に公知の方法を使用して、ダウンドローされる。
【００５１】
そのようなアルミノケイ酸アルカリガラスの非限定的例が、２００７年７月３１日に出願された、“Down-Drawable, Chemically Strengthened Glass for Cover Plate,”と題するAdam J. Ellison等による米国特許出願第１１／８８８２１３号、これは、２００７年５月２２日に出願され、同じ題名を有する米国仮特許出願第６０／９３０８０８号からの優先権を主張する；２００８年１１月２５日に出願された、“Glasses Having Improved Toughness and Scratch Resistance,”と題する、Matthew J. Dejneka等による米国特許出願第１２／２７７５７３号、これは、２００７年１１月２９日に出願された、同じ題名を有する米国仮特許出願第６１／００４６７７号からの優先権を主張する；２００９年２月２５日に出願された、“Fining Agents for Silicate Glasses,”と題する、Matthew J. Dejneka等による米国特許出願第１２／３９２５７７号、これは、２００８年２月２６日に出願された、同じ題名を有する米国仮特許出願第６１／０６７１３０号からの優先権を主張する；２００９年２月２６日に出願された、“Ion-Exchanged, Fast Cooled Glasses,”と題する、Matthew J. Dejneka等による米国特許出願第１２／３９３２４１号、これは、２００８年２月２９日に出願された、同じ題名を有する米国仮特許出願第６１／０６７７３２号からの優先権を主張する；２００９年８月７日に出願された、“Strengthened Glass Articles and Methods of Making,”と題する、Kristen L. Barefoot等による米国特許出願第１２／５３７３９３号、これは、２００８年８月８日に出願された、“Chemically Tempered Cover Glass,”と題する米国仮特許出願第６１／０８７３２４号からの優先権を主張する；２００９年８月２１日に出願された、“Crack and Scratch Resistant Glass and Enclosures Made Therefrom,”と題する、Kristen L. Barefoot等による米国仮特許出願第６１／２３５７６７号；２００９年８月２１日に出願された、“Zircon Compatible Glasses for Down Draw,”と題するMatthew J. Dejneka等による米国仮特許出願第６１／２３５７６２号に記載されており、これらの内容を全てここに引用する。
【００５２】
ガラス物品または基板は、ここに記載された粗いガラス基板表面を形成する前に、化学的または熱的に強化されている。ある実施の形態において、ガラス物品は、ガラスの「親板」から切断または分割される前か後のいずれかに強化される。強化されたガラス物品は、第１の表面と第２の表面から、各表面下にある深さの層まで延在する強化表面層を有する。その強化表面層は圧縮圧力下にあるのに対し、ガラス物品の中央領域は、ガラス内の力を釣り合わせるように、張力下、または引張応力下にある。熱的強化（ここでは、「熱的焼き戻し(thermal tempering)」とも称される）において、ガラス物品は、ガラスの歪み点より高いが、ガラスの軟化点より低い温度に加熱され、歪み点より低い温度まで急冷されて、ガラスの表面に強化層が形成される。別の実施の形態において、ガラス物品は、イオン交換として知られているプロセスによって化学的に強化できる。このプロセスにおいて、ガラスの表面層中のイオンは、同じ原子価または酸化状態を有するより大きいイオンにより置き換えられる、すなわち交換される。ガラス物品がアルミノケイ酸アルカリガラスを含む、から実質的になる、またはからなる、それらの実施の形態において、ガラスの表面層中のイオンおよびより大きいイオンは、Ｌｉ+（ガラス中に存在する場合）、Ｎａ+、Ｋ+、Ｒｂ+およびＣｓ+などの一価のアルカリ金属陽イオンである。あるいは、表面層中の一価の陽イオンは、Ａｇ+などの、アルカリ金属陽イオン以外の一価の陽イオンにより置き換えられてもよい。
【００５３】
イオン交換プロセスは、一般に、ガラス物品を、ガラス中のより小さいイオンと交換すべきより大きいイオンを含有する溶融塩浴中に浸漬する工程を有してなる。以下に限られないが、浴の組成と温度、浸漬時間、塩浴（または複数の浴）中のガラスの浸漬の回数、多数の塩浴の使用、アニールや洗浄などの追加の工程を含むイオン交換プロセスに関するパラメータは、一般に、ガラスの組成および強化操作により達成すべきガラスの圧縮応力と層の所望の深さにより決定されることが当業者には認識されるであろう。一例として、アルカリ金属含有ガラスのイオン交換は、以下に限られないが、より大きいアルカリ金属イオンの硝酸塩、硫酸塩、および塩化物などの塩を含有する少なくとも１つの溶融塩浴中の浸漬により行われるであろう。溶融塩浴の温度は、一般に、約３８０℃から約４５０℃の範囲にあるのに対し、浸漬時間は、約１５分間から約１６時間までに及ぶ。しかしながら、ここに記載されたものと異なる温度および浸漬時間を使用してもよい。そのようなイオン交換処理により、一般に、約２００ＭＰａから約８００ＭＰａに及ぶ圧縮応力および約１００ＭＰａ未満の中央張力を有する、約１０μｍから少なくとも５０μｍに及ぶ層の深さを有する強化されたアルミノケイ酸アルカリガラスが得られる。
【００５４】
イオン交換プロセスの非限定的例が、先に挙げた米国特許出願および仮特許出願に与えられている。ガラスが多数のイオン交換浴中に浸漬され、浸漬の間に洗浄および／またはアニール工程が行われる、イオン交換プロセスの追加の非限定的例例が、ガラスが、多数の連続したイオン交換処理において、異なる濃度の塩浴中の浸漬により強化される、２００９年７月１０日に出願され、“Glass with Compressive Surface for Consumer Applications,”と題する、Douglas C. Allan等による米国特許出願第１２／５００６５０号、これは、２００８年７月１１日に出願され、同じ題名を有する米国仮特許出願第６１／０７９９９５号からの優先権を主張する；およびガラスが、流出イオンにより希釈された第１の浴中のイオン交換により強化され、その後、第１の浴とは異なるより低い流出イオン濃度を有する第２の浴に浸漬される、２００９年７月２８日に出願された、“Dual Stage Ion Exchange for Chemical Strengthening of Glass,”と題する、Christopher M. Lee等による米国特許出願第１２／５１０５９９号、これは、２００８年７月２９日に出願され、同じ題名を有する米国仮特許第６１／０８４３９８号からの優先権を主張する；に記載されている。米国特許出願第１２／５００６５０号および同第１２／５１０５９９号の内容を全てここに引用する。
【００５５】
記載されたガラス基板は、以下に限られないが、電話、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤなどの手持ち式通信およびエンターテイメント装置のような、ディスプレイおよびタッチ用途のための保護カバーとして、また情報関連端末（ＩＴ）（例えば、ポータブルまたはラップトップコンピュータ）装置のためのディスプレイスクリーンとして、並びに他の用途において、使用することができる。
【００５６】
説明の目的で典型的な実施の形態を述べてきたが、先の説明は、本開示の範囲または添付の特許請求の範囲への制限と考えるべきではない。したがって、本開示の精神および範囲または特許請求の範囲から逸脱せずに、様々な改変、適用、および変更が当業者に考えられるであろう。
【符号の説明】
【００５７】
１１０ 粗い固体表面
１１４ 自由空間
１２０ 流体液滴
１３０ ガスポケット
２００ 疎水性／疎油性表面
２１０ 第１の表面的特徴
２１２ 凸部
２１４ 凹部
２２０，４２０，５２０ 第２の表面的特徴
２３０ 第３の表面的特徴
４１０，５１０ 柱状構造
【図１（ａ）】
【図１（ｂ）】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、２００９年５月６日に出願された米国仮特許出願第６１／１７５９０９号の恩恵を主張する、２００９年１１月２４日に出願された米国特許出願第１２／６２５０２０号に優先権を主張する、２０１０年４月２０日に出願された米国特許出願第１２／７６３６４９号に優先権を主張するものである。本出願はまた、２００９年５月６日に出願された米国仮特許出願第６１／１７５９０９号の恩恵を主張する、２００９年１１月２４日に出願された米国特許出願第１２／６２５０２０号にも優先権を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、指紋耐性ガラス基板に関する。
【背景技術】
【０００３】
タッチスクリーン用途のための表面の需要が次第に増えてきた。美的観点と技術的観点の両方から、指紋の付着または汚れに耐性であるタッチスクリーン表面が望ましい。手持ち式電子装置に関する用途について、ユーザ・インタラクティブの表面の一般要件としては、高い透過率、低いヘイズ、指紋付着に対する耐性、反復使用に対する堅牢性、および非毒性が挙げられる。指紋耐性表面は、ユーザの指で触られたときに、水と油両方の付着に対して耐性でなければならない。そのような表面の湿潤特徴は、表面が疎水性かつ疎油性(oleophobic)であるようなものである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
以下に限られないが、疎水性（すなわち、水の接触角＞９０°）、疎油性（すなわち、油の接触角＞９０°）、指紋内に見られる粒状または液体物質の抗粘着性または付着性、耐久性、および透明性（すなわち、ヘイズ＜１０％）を含む研究した性質を持つ表面を少なくとも１つ有するガラス基板が提供される。このガラス基板は、疎水性および疎油性を提供する少なくとも一組の位相幾何学的特徴を有する。
【０００５】
したがって、本開示の第１の態様は、光学的に透明であり、指紋耐性である少なくとも１つの表面を有するガラス基板を提供することである。このガラス基板は、機械的および化学的磨耗に対して耐性である。本開示の第２の態様は、疎水性および疎油性である少なくとも１つの表面を有するガラス基板を提供することである。この少なくとも１つの表面は、ある平均寸法の少なくとも一組の位相幾何学的特徴を含み、その位相幾何学的特徴は、共に、水と皮脂の内の少なくとも一方を含む液滴の接触角の減少を防ぐ凹部(re-entrant)形状を有する。
【０００６】
本開示の第３の態様は、疎水性であり疎油性である少なくとも１つの表面を有するガラス基板を製造する方法を提供することである。この方法は、ガラス基板を提供し、そのガラス基板の少なくとも１つの表面上に少なくとも一組の位相幾何学的特徴を形成する各工程を有してなる。この少なくとも一組の位相幾何学的特徴は、ある平均寸法の位相幾何学的特徴を有し、ここで、位相幾何学的特徴は、水と皮脂の内の少なくとも一方を含む液滴の接触角の減少を防ぐ凹部形状を共に有する。
【０００７】
これらと他の態様、利点、および顕著な特徴は、以下の詳細な説明、添付の図面、および添付の特許請求の範囲から明白になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（ａ）粗い固体表面上の流体液滴の湿潤挙動のウェンゼル(Wenzel)モデルを表す説明図、（ｂ）粗い固体表面上の流体液滴の湿潤挙動のカシー・バクスター(Cassie-Baxter)モデルを表す説明図
【図２】多重レベルの表面的特徴を有するガラス基板の説明図
【図３】１μｍ超の寸法を有する表面的特徴の原子間力顕微鏡画像
【図４】（ａ）エッチング前のスパッタリングされたＳｎＯ2膜の柱状構造の断面図、（ｂ）エッチング前のスパッタリングされたＳｎＯ2膜の柱状構造の平面図、（ｃ）５分間に亘る濃ＨＣｌによるエッチング後のスパッタリングされたＳｎＯ2膜の柱状構造の平面図
【図５】（ａ）エッチング前のスパッタリングされたＺｎＯ膜の柱状構造の平面図、（ｂ）１５秒間に亘る０．１ＭのＨＣｌによるエッチング後のスパッタリングされたＺｎＯ膜の柱状構造の平面図、（ｃ）１５秒間に亘る０．１ＭのＨＣｌによるエッチング後のスパッタリングされたＺｎＯ膜の柱状構造の平面図
【図６】（ａ）指紋の固定(pinning)部位として働く第２の表面的特徴間隙の説明図、（ｂ）（ａ）に示された第２の表面的特徴間隙における指紋の固定を最小にするために形成されたテフロン（登録商標）カスプ(cusps)の説明図
【図７】粗さ因子の関数としての予測される固液面積比をプロットしたグラフ
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の説明において、図面に示されたいくつかの図に亘り、同様の参照文字は、同様のまたは対応する部品を示す。別記しない限り、「上側」、「下側」、「外方」、「内方」などの用語は、便宜上の単語であり、制限用語として考えるべきではないことが理解されよう。その上、ある群が、複数の要素およびその組合せの群の内の少なくとも１つを含むと記載されているときはいつでも、その群は、個別にまたは互いの組合せのいずれかで、列記されたそれらの要素のいくつを含む、から実質的になる、またはからなるものであってよいことが理解されよう。同様に、ある群が、複数の要素およびその組合せの群の内の少なくとも１つからなると記載されているときはいつでも、その群は、個別にまたは互いの組合せのいずれかで、列記されたそれらの要素のいくつからなるものであってよいことが理解されよう。別記しない限り、値の範囲は、列記されたときに、その範囲の上限と下限の両方を含む。
【００１０】
概して図面を参照すると、図示は、特定の実施の形態を説明する目的のためであり、本開示または添付の特許請求の範囲をそれに制限することを意図するものではないことが理解されよう。図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、図面のある特徴および視野は、明白さと簡潔さのために、縮尺または構造図で誇張されているであろう。
【００１１】
指紋を阻害するまたははじく物品の主要特徴は、その物品の表面が、そのような指紋を含む液体に対して非湿潤性（すなわち、液滴と表面との間の接触角（ＣＡ）が９０°超である）でなければならないことである。ここに用いたように、「抗指紋性」、「抗指紋」および「指紋耐性」という用語は、人の指紋に見られる流体および他の物質の付着に対する表面の耐性；そのような流体および物質に対する表面の非湿潤性特徴；表面上の人の指紋の最小化、隠蔽、またぼかし；およびそれらの組合せを称する。指紋は、皮脂（例えば、分泌された皮膚の油、脂肪、および垢）、死んだ脂肪生成細胞の残骸、および水性成分の全てを含む。そのような物質の組合せおよび／または混合物はここで、「指紋物質」とも称される。したがって、抗指紋表面は、ユーザの指に触られたときに、水と油両方の付着に対して耐性でなければならない。ある実施の形態において、人の指から、ここに記載されたガラス基板の指紋耐性表面に付着する指紋物質の量は、人の指が触れる毎に０．０２ｍｇ未満である。別の実施の形態において、そのような物質が、触れる毎に０．０１ｍｇ未満しか付着しない。さらに別の実施の形態において、そのような物質が、触れる毎に０．００５ｍｇ未満しか付着しない。触れる毎に付着する液滴により被覆される指紋耐性表面の面積は、人の指が接触したガラス基板の表面の総面積の２０％未満、ある実施の形態において、１０％未満である。そのような表面の湿潤特徴は、その表面が疎水性（すなわち、水とガラス基板との間の接触角（ＣＡ）が９０°超である）であり、疎油性（すなわち、油とガラス基板との間の接触角（ＣＡ）が９０°超である）であるようなものである。
【００１２】
表面粗さ（例えば、凸部、凹部、溝、細孔、くぼみ、間隙など）の存在により、所定の流体と平らな基板との間の接触角が変わり得、それはしばしば、「蓮の葉」または「蓮」効果と称される。Quere（Ann. Rev. Mater. Res. 2008, vol. 38, pp. 71-99）により記載されているように、粗い固体表面上での液体の湿潤挙動は、ウェンゼル（低接触角）モデルまたはカシー・バクスター（高接触角）モデルのいずれかにより説明できる。図１（ａ）に図示されるウェンゼルモデルにおいて、粗い固体表面１１０上の流体液滴１２０は、粗い固体表面１１０上の、必ずしも以下に限られないが、くぼみ、穴、溝、細孔、間隙などを含み得る自由空間１１４に入り、ある場合には、粗い表面１１０に「固定(pinned)」される。ウェンゼルモデルでは、滑らかな表面（図示せず）に対する粗い固体表面１１０の境界面積の増加を考慮し、滑らかな表面が疎水性である場合、そのような表面を粗くすると、その疎水性がさらに増加するであろうと予測される。逆に、滑らかな表面が親水性である場合、ウェンゼルモデルでは、そのような表面を粗くすると、その親水性挙動がさらに増加すると予測される。ウェンゼルモデルとは対照的に、カシー・バクスターモデル（図１（ｂ）に図示されている）では、粗面化は常に、滑らかな固体表面が親水性であるか疎水性であるかにかかわらず、流体液滴１２０の接触角θYを増加させると予測される。カシー・バクスターモデルは、ガスポケット１３０が粗い固体表面１１０の自由空間１１４に形成され、粗い固体表面１１０上の流体液滴１２０の下に捕捉され、それゆえ、接触角θYの減少と、粗い固体表面１１０上への流体液滴１２０の固定を防ぐ場合を説明している。流体液滴１２０の固定を防ぐことに加え、ガスポケット１３０の存在により、液滴１２０の接触角θYも増加する。流体液滴１２０に印加される、人の指により印加される圧力などの圧力により、流体液滴１２０が自由空間１１４に入り、粗い固体表面上に固定される、すなわち、流体液滴１２０がカシー・バクスター状態（図１（ｂ））からウェンゼル状態（図１（ａ））に移行する。抗指紋表面は、所定の流体と接触したときに、蓮の葉効果を与え、ガスポケットは、粗い固体表面上の流体液滴の下に捕捉され、流体液滴の固定が防がれる、カシー・バクスター状態に液滴を維持し、接触角θYの減少および圧力が流体液滴に印加されたときの、ウェンゼル状態への移行をある程度防ぐかまたは遅らせる。
【００１３】
表面の疎水性および疎油性も固体基板の表面エネルギーγSVに関連する。表面の流体液滴との接触角θYは、式：
により定義され、ここで、θYは平らな表面に関する接触角（ヤングの接触角(Young's contact angle)としても知られている）であり、γSVは固体の表面エネルギーであり、γSLは液体と固体との間の界面エネルギーであり、γLVは液体の表面張力である。θY＞９０°とするために、ｃｏｓθYは負であり、そのため、表面エネルギーγSVをγSL未満の値に制限しなければならない。液体と固体との間の界面エネルギーγSLは一般に知られておらず、接触角θYは、固体の表面エネルギーγSVを最小にし、疎水性および／または疎油性を達成するために、９０°超（すなわち、ｃｏｓθY＜０）に通常は増加させられる。例えば、「テフロン」（ポリテトラフルオロエタン）などのフッ化材料を含む従来の非湿潤性の粗くないまたは滑らかな表面は、１８ダイン／ｃｍほど低い表面エネルギーを有する。「テフロン」表面は、オレイン酸（γSV〜３２ダイン／ｃｍ）などの通常研究される油は「テフロン」上で約８０°の接触角を示すので、疎油性ではない。
【００１４】
疎水性および疎油性である抗指紋表面は、低い表面エネルギーを有する粗面を作製することによって達成できる。したがって、指紋耐性表面を有し、機械的および化学的磨耗に対して耐性性である、光学的に透明なガラス物品または基板（別記しない限り、「ガラス物品」および「ガラス基板」という用語は、同等の用語であり、ここでは交換可能に使用される）が提供される。ガラス基板は、様々な態様において、以下に限られないが、疎水性および疎油性を含む研究した特性を有する少なくとも１つの表面を有する。抗指紋、粒状物質の抗粘着性または付着性、機械的および化学的耐久性、透明性（例えば、ヘイズ＜１０％）などを含む他の性質も、様々な実施の形態において提供される。これらの属性は、基板の少なくとも１つの表面に、水、皮脂、指紋物質の内の少なくとも１つを含む液滴の接触角の減少を防ぐ凹部形状を共に有する少なくとも一組の位相幾何学的特徴を与えることによって達成される。ある実施の形態において、少なくとも一組の位相幾何学的特徴は、約５０ｎｍから約１μｍまでの範囲の平均寸法を有する。ある実施の形態において、先に列記された属性は、ガラス基板の表面に、以下に限られないが、隆起、凸部、凹部、くぼみ、間隙などを含む複数の異なる組またはレベルの位相幾何学的特徴を与えることによって達成される。一組またはレベルの位相幾何学的特徴における位相幾何学的特徴は、他の組またはレベルにおける位相幾何学的特徴の平均寸法とは異なる平均寸法を有する。位相幾何学的特徴の組は、共に、接触角θYの減少および水と皮脂の内の少なくとも一方を含む液滴の固定を防ぐ凹部形状を形成する。
【００１５】
多数の組の表面的特徴を有するガラス基板表面の例の断面図が図２に示されている。図２に示された表面構造は、接触角θYの減少および表面間隙内の流体液滴の入り込みまたは「固定」に抵抗し、それゆえ、疎水性、疎油性、抗付着性、および抗指紋特性を与える。さらに、図２に示された表面構造は、ある尺度の蓮の葉効果を与えられるタイプの表面の非限定的例として働く。疎水性／疎油性表面２００は、第１の表面的特徴２１０、第２の表面的特徴２２０、および第３の表面的特徴２３０を含む。
【００１６】
第１の表面的特徴２１０は、複数の凸部２１２および凹部２１４を含む。第１の表面的特徴２１０は、図２に示される表面的特徴の最大の長さ規模を有し、ここで、位相幾何学的特徴（ここでは、凸部２１２および凹部２１４）が、ある実施の形態において、２μｍ以下の第１の平均寸法を有する。ある実施の形態において、第１の表面的特徴２１０の位相幾何学的特徴の平均寸法は、約５０ｎｍから約３００ｎｍまでの範囲にある。他の実施の形態において、第１の表面的特徴２１０の位相幾何学的特徴の平均寸法は、約１μｍから約５０μｍまでの範囲にある。別の実施の形態において、第１の表面的特徴２１０の位相幾何学的特徴の平均寸法は、約１μｍから約１０μｍまでの範囲にある。第１の表面的特徴２１０は、ある実施の形態において、以下に限られないが、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、セリア、Ａｌ2Ｏ3、ジルコニアなどのどのようなエッチング可能な無機酸化物を含んでも差し支えない。
【００１７】
第２のまたは中間の長さ規模の表面的特徴２２０は、第１の表面的特徴２１０上に重ねられている。第２の表面的特徴２２０は、粗面上の流体液滴１２０のカシー・バクスター状態（図１（ｂ））からウェンゼル状態（図１（ａ））への移行を防ぐまたは遅くする凹部形状を提供する。カシー・バクスター状態において、流体液滴１２０は、第１の表面的特徴２１０を構成する凸部２１２の上に載っている。第２の表面的特徴２２０の特徴構造は、第１の表面的特徴２１０から、ガラス基板２００の面から角度ａ（「凹部角度」とも称される）で突出し、凸部２１２の間の凹部２１４により形成された自由空間中への流体液滴１２０の侵入をなくとも部分的に阻み、それゆえ、ガラス基板２００の表面のウェンゼル状態（図１（ａ））への移行を防ぐかまたは遅くする。
【００１８】
図２に示されるように、第２の表面的特徴２２０は、第１の表面的特徴２１０のより大きな凹部の表面上に凹部を備え得る。第２の表面的特徴２２０における位相幾何学的特徴の平均寸法は、第１の表面的特徴２１０の平均寸法よりも小さく、ある実施の形態において、約１ｎｍから約１μｍまでの範囲にある。他の実施の形態において、第２の表面的特徴２２０の平均寸法は、約１ｎｍから約５０ｎｍまでの範囲にある。ある実施の形態において、第２の表面的特徴２２０は、金属、または以下に限られないが、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、セリア、Ａｌ2Ｏ3、ジルコニアなどの任意のエッチング可能な無機酸化物を含む。
【００１９】
第３のまたは最小の長さ規模の表面的特徴２３０は、化学結合の規模（約０．７オングストロームから約３オングストロームまで（７０〜３００ｐｍ）の範囲）の位相幾何学的特徴を有する。第３の表面的特徴２３０は、蝋状であり、低い表面エネルギー誘導部分を有する。ある実施の形態において、第３の表面的特徴２３０は、第１と第２の表面的特徴２１０，２２０の表面の少なくとも一部分を被覆し、以下に限られないが、「テフロン」または以下に限られないが、Dow Corning 2604、2624、2634、DK Optool DSX、Shinetsu OPTRON、ヘプタデカフルオロシラン(Gelest)、FluoroSyl(Cytonix)などの他の市販のフルオロポリマーまたはフルオロシランなどの、低表面エネルギーポリマーまたはオリゴマーを含むコーティングである。圧力（例えば、指により印加される圧力）の印加の際に、第２の表面的特徴２２０内の間隙内に液滴１２０が固定されるのを防ぐために、凹部間隙または堀でカスプ２３０を形成するように第３の表面的特徴２３０を調整して、固定を最小にし、それゆえ、追加の効果的な凹部妨害形状を提供する。
【００２０】
第１と第２の長さ規模の表面的特徴は、規則正しい、乱れた、「自己アフィン」またはフラクタル、もしくはそれらの任意の組合せであって差し支えない。位相幾何学的テキスチャーの実際の位相幾何学および／または微細構造の性質にかかわらず、物品の表面が指紋耐性、疎油性、および／または超疎油性であるためには、特定の平均形状条件を満たす必要がある。
【００２１】
疎油性について、式：
【数１】
【００２２】
にしたがって、基板の表面粗さ比（ｒf）および固液面積比（ｆ）の間で、上の要件を満たさなければならない。
【００２３】
したがって、超疎油性（接触角≧１５０°）について、基板の表面粗さ比（ｒf）および固液面積比（ｆ）の間で、以下の要件を満たさなければならない：
【数２】
【００２４】
中間レベルの疎油性−例えば、１２５°超の接触角について、基板の表面粗さ比（ｒf）および固液面積比（ｆ）の間で、以下の要件を満たさなければならない：
【数３】
【００２５】
指紋耐性表面を達成するのに必要な、固液面積比（ｆ）と粗さ因子ｒfとの間の関係が、図７にプロットされている。物品が最小の指紋耐性を有するためには、テキスチャーは、座標（ｆ，ｒf）が図７におけるＣＡ＝９０°の曲線の下にあるべきである。表面が、超疎油性挙動および／または極めて高い指紋耐性を示すためには、基板の表面上のテキスチャーは、ｆ対ｒfの座標が、図７に示されたＣＡ＝１５０°の曲線の下の区域に入るようなものである必要がある。ここに記載されたガラス基板の指紋耐性表面は、式（１）に表される関係により定義されるテキスチャーを有する。別の実施の形態において、テキスチャーは、式（２）により表される関係により定義され、第３の実施の形態において、テキスチャーは、式（３）により表される関係により定義される。
【００２６】
光学的透明性の目的で、テキスチャーの長さ規模は、選択した範囲内に制限されるべきである。この長さ規模の制限は、指紋の液滴が、ほぼ２〜５μｍ程度の平均直径を有する有限サイズ分布を有するという事実のために生じる。ここに記載された抗指紋表面および基板において、テキスチャーは、１ｎｍと２μｍの間の二乗平均平方根（ＲＭＳ）の振幅を有する。ある実施の形態において、テキスチャーのＲＭＳ振幅は、１ｎｍと５００ｎｍの間にあり、別の実施の形態において、１ｎｍと３００ｎｍの間にある。テキスチャーは、１ｎｍと１０ｎｍの間の自己相関長さ規模を有する。ある実施の形態において、自己相関は、１ｎｍと１μｍの間にあり、別の実施の形態において、１ｎｍと５００ｎｍの間にある。
【００２７】
液体メニスカス、特に油メニスカスが、隣接する隆起部間の空間に入るのを止めるであろう負のラプラス圧力を生じるために、第２の表面的特徴のテキスチャーの少なくとも１０％が、９０°未満、ある実施の形態において、７５°未満の配向角（図２の角度ａ）を有する。
【００２８】
ある実施の形態において、ガラス基板は、２つの主面を有する平らなまたは三次元シートである。そのガラス基板の少なくとも１つの主面は、ここに記載したような複数の異なる組またはレベルの位相幾何学的特徴を有する。ある実施の形態において、基板の両方の主面が、複数のレベルの表面的特徴を有する。他の実施の形態において、ガラス基板の１つの主面がそのような特徴を有する。
【００２９】
疎水性であり疎油性である表面を有するガラス基板を製造する方法も提供される。この方法は、表面を有するガラス基板を提供し、このガラス基板の少なくとも１つの表面に、ある平均寸法の位相幾何学的特徴を有する少なくとも一組の位相幾何学的特徴を形成する各工程を有してなる。これらの位相幾何学的特徴は、共に、水と皮脂の内の少なくとも一方を含む液滴の接触角の減少を防ぐ凹部形状を有する。ある実施の形態において、複数の組の位相幾何学的特徴が基板の表面に形成される。複数の組の各々は、他の組の位相幾何学的特徴の平均寸法とは異なる平均寸法の位相幾何学的特徴を有する。それらの組の位相幾何学的特徴は、共に、接触角θYの減少および水と皮脂の内の少なくとも一方を含む液滴の固定を防ぐ凹部形状を有する。
【００３０】
様々な実施の形態において、複数の組の位相幾何学的特徴は、先に記載した、第１の表面的特徴２１０，第２の表面的特徴２２０、および第３の表面的特徴２３０の内の少なくとも１つを含む。
【００３１】
ある実施の形態において、第１の表面的特徴２１０は、ガラス基板２００の表面をサンドブラストすることによって形成することができる。ある非限定的例において、ガラス基板２００の表面は、所望の粗さパラメータを達成するために異なる時間に亘り５０μｍのアルミナグリットでサンドブラストされる。次いで、サンドブラストされた表面を、ここに記載した堆積法により無機酸化物で被覆して、第１の表面的特徴２１０を達成する。
【００３２】
別の実施の形態において、第１の表面的特徴２１０は、当該技術分野に公知の物理的または化学気相成長法を使用して、ガラス基板２００の表面に、シャドーマスクを通じて酸化物薄膜を堆積させることによって形成される。ある実施の形態において、シャドーマスクは、ガラス基板の表面に配置される。次いで、マスクを通じてガラス基板にＺｎＯをスパッタリングして、マスクの特徴構造を模倣した第１の表面的特徴２１０を得る。スパッタリングされたＺｎＯ表面の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）画像である図３が、第１の表面的特徴２１０の特徴構造を示している。そのような特徴構造は、約５０ｎｍの高さａおよび約５５μｍのピッチまたは間隔ｂを有する２５μｍの直径の「隆起部」２１２を含む。
【００３３】
第２の表面的特徴２２０は、当該技術分野に公知のそれらの物理（例えば、スパッタリング、蒸着、レーザアブレーションなど）または化学（例えば、ＣＶＤ、プラズマ支援または助長ＣＶＤなど）気相成長法を使用して形成できる。ある実施の形態において、第２の表面的特徴２２０は、スパッタリングされた金属酸化物薄膜をエッチングすることにより、または蒸着した金属膜を陽極酸化することにより、形成される。スパッタリングパラメータ（例えば、スパッタリング圧および基板温度）は、所望の表面的特徴を製造するためにエッチング挙動に相関させることができる。その内容をここに全て引用する、L.Kluth等の改良ソーントン(Thornton)モデル（“Modified Thornton Model for Magnetron Sputtered Zinc Oxide: Film Structure and Etching Behavior,” Thin Solid Films, 2003, vol. 442, pp. 80-85）には、スパッタリングパラメータ（スパッタリング圧およびガラス基板温度）間の相関関係、構造的膜特性、およびガラス基板上のＲＦスパッタリングされた膜のエッチング挙動が記載されている。スパッタリング条件を適切に調節して、スパッタリングされた柱状または粒状形態(morphology)を選択し形成し、この形態は後でエッチングされる。
【００３４】
図４（ａ）〜（ｃ）および図５（ａ）〜（ｃ）は、第２の表面的特徴２２０の１０〜１００ｎｍの表面特徴構造がどのようにエッチングにより形成されるかの２つの例を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。図４および５に示された個々の表面特徴構造は、約１０および５００ｎｍの間の寸法を有する。図４（ａ）〜（ｃ）は、柱状構造を有するスパッタリングされたＳｎＯ2膜上で５分間に亘り濃ＨＣｌを使用した強力なエッチングの効果を示している。図４は、エッチング前のＳｎＯ2膜の柱状構造４１０の断面図（図４（ａ））および平面図（図４（ｂ））のＳＥＭ画像を含む。エッチングして、所望のレベルの粗さを達成し、第２の表面的特徴４２０を製造した後のＳｎＯ2膜の平面図の顕微鏡画像が図４（ｃ）に示されている。
【００３５】
図５（ａ）〜（ｃ）は、図４（ａ）においてＳｎＯ2膜について示されたものと類似の柱状構造を有する、スパッタリングされたＺｎＯ膜への穏やかなエッチングの効果を示している。図５（ａ）は、エッチング前のＺｎＯ膜の柱状構造５１０の平面図であり、図５（ｂ）および５（ｃ）は、第２の表面的特徴５２０を製造するために０．１ＭのＨＣｌにより、それぞれ、１５秒間および４５秒間に亘りエッチングした後の、スパッタリングされたＺｎＯ膜の柱状構造の平面図である。ＺｎＯ膜の粗さは、エッチング時間が増加するにつれて増加した。
【００３６】
第３の表面的特徴は、以下に限られないが、ここに先に記載したフルオロポリマーまたはフルオロシランなどの、低表面エネルギーポリマーまたはオリゴマーを含む。第３の表面的特徴は、第１と第２の表面的特徴の層の形成後に形成される。第３の表面的特徴を構成するオリゴマーまたはポリマーは、スパッタリング、溶射被覆、回転塗布、浸漬被覆などによって、ガラス基板２００の表面に堆積される。
【００３７】
「テフロン」は、アルミノケイ酸アルカリガラスの表面に、それらの表面がイオン交換されているか否かにかかわらず、よく付着し、スパッタリングが容易である。「テフロン」堆積速度は、アルゴンスパッタリング（５０Ｗ、１〜５ミリトルの条件）について、約７ｎｍ／分ほど速い。スパッタリングされた「テフロン」は、Ｏ2プラズマ（５〜１５分、２００Ｗ）で処理したときに、疎水性の変化をほとんど示さない。水の接触角は、約１００°を超えなかった。しかしながら、スパッタリングされた「テフロン」のＯ2プラズマ処理により、疎油性の閾値が２０°から６０°に増加する。
【００３８】
スパッタリングされた「テフロン」の低表面エネルギーの表面を含む第３の表面的特徴の非限定的例が、図６（ａ）および（ｂ）に示されている。図６（ａ）および（ｂ）は、指紋成分の固定が凹部妨害形状によりどのように緩和されるかを示している。指紋の吸着成分が、指の圧が印加される際に、第２の表面的特徴における間隙６１０（図６（ａ））中に分散し、固定されるのを防ぐために、「テフロン」をスパッタリングするための堆積条件が、凹部間隙（堀）壁７１０にカスプ６２０（図６（ｂ））を形成してこの間隙内または堀の壁への固定を最小にするように調整され、それゆえ、安価で効果的な凹部妨害形状を提供する。これは、その下で堆積中の平均自由通路が小さくなる、当該技術分野に公知のスパッタリング条件を使用することによって行われる。その上、ガラス基板の表面は、表面移動を減少させるように冷却される。
【００３９】
ある実施の形態において、ここに記載されたガラス基板は透明であり、その基板および抗指紋表面を通る、７０％超の透過率を有する。ある実施の形態において、基板および抗指紋表面を通る透過率は、８０％超、他の実施の形態において、９０％超である。
【００４０】
ここに用いたように、「ヘイズ」および「透過ヘイズ」という用語は、その内容をここに全て引用する、ＡＳＴＭ手法Ｄ１００３にしたがう±４．０°の尖った円錐の外側に散乱される透過光のパーセントを称する。光学的に滑らかな表面について、透過ヘイズは一般にゼロに近い。記載されたガラス基板の抗指紋表面は、約８０％未満のヘイズを有する。第２の実施の形態において、防眩表面は、５０％未満のヘイズを有し、第３の実施の形態において、抗指紋表面の透過ヘイズは１０％未満である。
【００４１】
ここに用いたように、「光沢」という用語は、その内容をここに全て引用する、ＡＳＴＭ手法Ｄ５２３にしたがう基準（例えば、認定黒色ガラス基準などの）に校正された鏡面反射率の測定を称する。ここに記載されたガラス基板の抗指紋表面は、６０％超の光沢（すなわち、基準に対してサンプルから鏡面反射した光の量が６０）を有する。
【００４２】
ここに記載された異なる表面的特徴の組合せは、ある実施の形態において、ガラス基板の表面に、布地または例えば、人の指などの他の手段により擦られたときに、もしくは酸または塩基による攻撃などの化学的磨耗に曝露されたときに向上した耐久性を与える。被覆耐久性（クロック耐性(Crock Resistance)とも呼ばれる）は、被覆されたガラスサンプルの、生地による繰り返しの擦りに耐える能力を称する。クロック耐性試験は、衣服や布地とタッチスクリーン装置との間の物理的接触を模倣し、そのような処理後の被覆の耐久性を決定することを意味する。
【００４３】
クロックメータ(Crockmeter)は、そのような擦りに曝された表面のクロック耐性を決定するために使用される標準機器である。クロックメータは、ガラススライドを、加重アームの端部に取り付けられた擦り端または指との直接接触に曝す。クロックメータに備えられた標準的指は、１５ｍｍの直径の中実アクリルロッドである。標準的なクロッキング生地の綺麗な小片をこのアクリル指に取り付ける。次いで、指を９００ｇの圧力でサンプル上に載せ、耐久性／クロック耐性における変化を観察するために、サンプルに渡ってアームを前後に繰り返し動かす。ここに記載された試験に使用されるクロックメータは、６０ｒｐｍの均一なストローク速度を提供する電動式モデルである。クロックメータ試験は、“Standard Test Method for Determination of Abrasion and Smudge Resistance of Images Produced from Business Copy Products.”と題するＡＳＴＭ試験手法Ｆ１３１９−９４に記載されている。
【００４４】
ここに記載された被覆および表面のクロック耐性または耐久性は、１つの拭き動作が擦り端または指の２ストロークまたは１サイクルと定義される、ＡＳＴＭ試験手法Ｆ１３１９−９４により定義された特定の数の拭き動作後の光学的（例えば、ヘイズまたは透過率）または化学的（例えば、水および／または油の接触角）測定により決定される。ある実施の形態において、基板のここに記載された指紋耐性表面上の油の接触角は、５０拭き動作後に初期値の２０％以内である。ある実施の形態において、指紋耐性表面上の油の接触角は、１０００拭き動作後に初期値の２０％以内であり、ある実施の形態において、指紋耐性表面上の油の接触角は、５０００拭き動作後に初期値の２０％以内である。同様に、基板の表面上の水の接触角は、５０拭き動作後に初期値の２０％以内のままである。他の実施の形態において、基板の表面上の水の接触角は、１０００拭き動作後に初期値の２０％以内のままであり、他の実施の形態において、基板の表面上の水の接触角は、５０００拭き動作後に初期値の２０％以内のままである。ここに記載された抗指紋表面は、そのような反復の拭き動作後に低レベルのヘイズのままでもある。ある実施の形態において、ガラス基板は、ＡＳＴＭ試験手法Ｆ１３１９−９４により定義されるように、少なくとも１００の拭き動作後に１０％未満のヘイズを有する。
【００４５】
ここに先に記載した接触角（θY）はしばしば、抗指紋の疎油性および疎水性を評価するための測定基準として使用される。先に論じたように、接触角は、親水性および／または親油性指紋成分と、ガラス基板の研究した表面との間の湿潤程度の尺度である。湿潤性が低いほど（すなわち、接触角が大きいほど）、表面への付着性が弱くなる。抗指紋および抗付着性について、接触角は、ある実施の形態において、親油性物質および親水性物質の両方について９０°超である。
【００４６】
ある非限定的例において、水の（親水性）およびオレイン酸の（親油性）接触角を、ここに記載された表面的特徴を持つ表面を有するアルミノケイ酸アルカリガラスのサンプル上で測定した。各ガラス表面を、ＺｎＯスパッタリングのために、最初に各ガラス表面に５分間に亘り２００ワットでＯ2プラズマによるプラズマ処理を施すことによって調製した。次いで、１ミリトルのアルゴンチャンバ内で５０ワットのＲＦ出力を使用して、６０分間に亘りＺｎＯ標的をスパッタリングすることによって、ＺｎＯをガラス表面上に堆積させた。このサンプルを０．０５ＭのＨＣｌ中で１５、３０、４５または９０秒間に亘りエッチングし、次いで、水およびオレイン酸についての接触角を測定した。次いで、サンプルをＥＺ−Ｃｌｅａｎ（商標）（Dow Corning DC2604）を含むフルオロシラン溶液中で浸漬被覆し、次いで、別の接触角の測定を行った。各サンプルについての水とオレイン酸の接触角が表１に列記されている。表１に示されるように、テキスチャー付きサンプルをＥＺ−Ｃｌｅａｎで被覆する前に測定した親水性接触角（表１の「ＥＺ−ｃｌｅａｎなし」）は、約１５°（サンプルＤ）からわずかに３０°未満（サンプルＩ）までに及び、低い。ＥＺ−ｃｌｅａｎ中の浸漬被覆後（表１の「ＥＺ−ｃｌｅａｎあり」）に、各サンプルの親水性接触角は、疎水性に関する９０°の閾値より大きい値まで相当増加し、約１３１°から１３９°までの範囲にあった。同様に、各サンプルについて測定したオレイン酸の接触角は、疎油性挙動に関する閾値を超え、約９３°から約９６°に及んだ。ここに記載された多重の表面的特徴（ＥＺ−ｃｌｅａｎにより提供された第３の表面的特徴を含む）を有する表面が設けられたガラス表面は、表１に示された接触角測定の結果により証拠付けられるように、疎水性および疎油性の両方の挙動を示す。
【表１】
【００４７】
ある実施の形態において、ガラス物品は、ソーダ石灰ガラスを含む、から実質的になる、またはからなる。別の実施の形態において、ガラス物品は、以下に限られないが、アルミノケイ酸アルカリガラスなどの、ダウンドローできる任意のガラスを含む、から実質的になる、またはからなる。ある実施の形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、６０〜７２モル％のＳｉＯ2、９〜１６モル％のＡｌ2Ｏ3、５〜１２モル％のＢ2Ｏ3、８〜１６モル％のＮａ2Ｏ、および０〜４モル％のＫ2Ｏを含み、から実質的になり、またはからなり、ここで、
【００４８】
アルカリ金属改質剤はアルカリ金属酸化物である。別の実施の形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、６１〜７５モル％のＳｉＯ2、７〜１５モル％のＡｌ2Ｏ3、０〜１２モル％のＢ2Ｏ3、９〜２１モル％のＮａ2Ｏ、０〜４モル％のＫ2Ｏ、０〜７モル％のＭｇＯ、および０〜３モル％のＣａＯを含む、から実質的になる、またはからなる。さらに別の実施の形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、６０〜７０モル％のＳｉＯ2、６〜１４モル％のＡｌ2Ｏ3、０〜１５モル％のＢ2Ｏ3、０〜１５モル％のＬｉ2Ｏ、０〜２０モル％のＮａ2Ｏ、０〜１０モル％のＫ2Ｏ、０〜８モル％のＭｇＯ、０〜１０モル％のＣａＯ、０〜５モル％のＺｒＯ2、０〜１モル％のＳｎＯ2、０〜１モル％のＣｅＯ2、５０ｐｐｍ未満のＡｓ2Ｏ3、および５０ｐｐｍ未満のＳｂ2Ｏ3を含み、から実質的になり、またはからなり、１２モル％≦Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ≦２０モル％、および０モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ≦１０モル％。さらに別の実施の形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、６４〜６８モル％のＳｉＯ2、１２〜１６モル％のＮａ2Ｏ、８〜１２モル％のＡｌ2Ｏ3、０〜３モル％のＢ2Ｏ3、２〜５モル％のＫ2Ｏ、４〜６モル％のＭｇＯ、および０〜５モル％のＣａＯを含み、から実質的になり、またはからなり、ここで、６６モル％≦ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3＋ＣａＯ≦６９モル％、Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＋Ｂ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＞１０モル％、５モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ≦８モル％、（Ｎａ2Ｏ＋Ｂ2Ｏ3）−Ａｌ2Ｏ3≦２モル％、２モル％≦Ｎａ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3≦６モル％、および４モル％≦（Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）−Ａｌ2Ｏ3≦１０モル％。第３の実施の形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、５０〜８０質量％のＳｉＯ2、２〜２０質量％のＡｌ2Ｏ3、０〜１５質量％のＢ2Ｏ3、１〜２０質量％のＮａ2Ｏ、０〜１０質量％のＬｉ2Ｏ、０〜１０質量％のＫ2Ｏ、および０〜５質量％の（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）、０〜３質量％の（ＳｒＯ＋ＢａＯ）、および０〜５質量％の（ＺｒＯ2＋ＴｉＯ2）を含み、から実質的になり、またはからなり、ここで、０≦（Ｌｉ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）／Ｎａ2Ｏ≦０．５。
【００４９】
ある特別な実施の形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、組成：６６．７モル％のＳｉＯ2、１０．５モル％のＡｌ2Ｏ3、０．６４モル％のＢ2Ｏ3、１３．８モル％のＮａ2Ｏ、２．０６モル％のＫ2Ｏ、５．５０モル％のＭｇＯ、０．４６モル％のＣａＯ、０．０１モル％のＺｒＯ2、０．３４モル％のＡｓ2Ｏ3、および０．００７モル％のＦｅ2Ｏ3を有する。別の特別な実施の形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、組成：６６．４モル％のＳｉＯ2、１０．３モル％のＡｌ2Ｏ3、０．６０モル％のＢ2Ｏ3、４．０モル％のＮａ2Ｏ、２．１０モル％のＫ2Ｏ、５．７６モル％のＭｇＯ、０．５８モル％のＣａＯ、０．０１モル％のＺｒＯ2、０．２１モル％のＳｎＯ2、および０．００７モル％のＦｅ2Ｏ3を有する。
【００５０】
アルミノケイ酸アルカリガラスは、ある実施の形態において、リチウムを実質的に含まないのに対し、他の実施の形態において、アルミノケイ酸アルカリガラスは、ヒ素、アンチモン、およびバリウムの内の少なくとも１つを実質的に含まない。ある実施の形態において、ガラス物品は、以下に限られないが、フュージョンドロー、スロットドロー、リドローなどの当該技術分野に公知の方法を使用して、ダウンドローされる。
【００５１】
そのようなアルミノケイ酸アルカリガラスの非限定的例が、２００７年７月３１日に出願された、“Down-Drawable, Chemically Strengthened Glass for Cover Plate,”と題するAdam J. Ellison等による米国特許出願第１１／８８８２１３号、これは、２００７年５月２２日に出願され、同じ題名を有する米国仮特許出願第６０／９３０８０８号からの優先権を主張する；２００８年１１月２５日に出願された、“Glasses Having Improved Toughness and Scratch Resistance,”と題する、Matthew J. Dejneka等による米国特許出願第１２／２７７５７３号、これは、２００７年１１月２９日に出願された、同じ題名を有する米国仮特許出願第６１／００４６７７号からの優先権を主張する；２００９年２月２５日に出願された、“Fining Agents for Silicate Glasses,”と題する、Matthew J. Dejneka等による米国特許出願第１２／３９２５７７号、これは、２００８年２月２６日に出願された、同じ題名を有する米国仮特許出願第６１／０６７１３０号からの優先権を主張する；２００９年２月２６日に出願された、“Ion-Exchanged, Fast Cooled Glasses,”と題する、Matthew J. Dejneka等による米国特許出願第１２／３９３２４１号、これは、２００８年２月２９日に出願された、同じ題名を有する米国仮特許出願第６１／０６７７３２号からの優先権を主張する；２００９年８月７日に出願された、“Strengthened Glass Articles and Methods of Making,”と題する、Kristen L. Barefoot等による米国特許出願第１２／５３７３９３号、これは、２００８年８月８日に出願された、“Chemically Tempered Cover Glass,”と題する米国仮特許出願第６１／０８７３２４号からの優先権を主張する；２００９年８月２１日に出願された、“Crack and Scratch Resistant Glass and Enclosures Made Therefrom,”と題する、Kristen L. Barefoot等による米国仮特許出願第６１／２３５７６７号；２００９年８月２１日に出願された、“Zircon Compatible Glasses for Down Draw,”と題するMatthew J. Dejneka等による米国仮特許出願第６１／２３５７６２号に記載されており、これらの内容を全てここに引用する。
【００５２】
ガラス物品または基板は、ここに記載された粗いガラス基板表面を形成する前に、化学的または熱的に強化されている。ある実施の形態において、ガラス物品は、ガラスの「親板」から切断または分割される前か後のいずれかに強化される。強化されたガラス物品は、第１の表面と第２の表面から、各表面下にある深さの層まで延在する強化表面層を有する。その強化表面層は圧縮圧力下にあるのに対し、ガラス物品の中央領域は、ガラス内の力を釣り合わせるように、張力下、または引張応力下にある。熱的強化（ここでは、「熱的焼き戻し(thermal tempering)」とも称される）において、ガラス物品は、ガラスの歪み点より高いが、ガラスの軟化点より低い温度に加熱され、歪み点より低い温度まで急冷されて、ガラスの表面に強化層が形成される。別の実施の形態において、ガラス物品は、イオン交換として知られているプロセスによって化学的に強化できる。このプロセスにおいて、ガラスの表面層中のイオンは、同じ原子価または酸化状態を有するより大きいイオンにより置き換えられる、すなわち交換される。ガラス物品がアルミノケイ酸アルカリガラスを含む、から実質的になる、またはからなる、それらの実施の形態において、ガラスの表面層中のイオンおよびより大きいイオンは、Ｌｉ+（ガラス中に存在する場合）、Ｎａ+、Ｋ+、Ｒｂ+およびＣｓ+などの一価のアルカリ金属陽イオンである。あるいは、表面層中の一価の陽イオンは、Ａｇ+などの、アルカリ金属陽イオン以外の一価の陽イオンにより置き換えられてもよい。
【００５３】
イオン交換プロセスは、一般に、ガラス物品を、ガラス中のより小さいイオンと交換すべきより大きいイオンを含有する溶融塩浴中に浸漬する工程を有してなる。以下に限られないが、浴の組成と温度、浸漬時間、塩浴（または複数の浴）中のガラスの浸漬の回数、多数の塩浴の使用、アニールや洗浄などの追加の工程を含むイオン交換プロセスに関するパラメータは、一般に、ガラスの組成および強化操作により達成すべきガラスの圧縮応力と層の所望の深さにより決定されることが当業者には認識されるであろう。一例として、アルカリ金属含有ガラスのイオン交換は、以下に限られないが、より大きいアルカリ金属イオンの硝酸塩、硫酸塩、および塩化物などの塩を含有する少なくとも１つの溶融塩浴中の浸漬により行われるであろう。溶融塩浴の温度は、一般に、約３８０℃から約４５０℃の範囲にあるのに対し、浸漬時間は、約１５分間から約１６時間までに及ぶ。しかしながら、ここに記載されたものと異なる温度および浸漬時間を使用してもよい。そのようなイオン交換処理により、一般に、約２００ＭＰａから約８００ＭＰａに及ぶ圧縮応力および約１００ＭＰａ未満の中央張力を有する、約１０μｍから少なくとも５０μｍに及ぶ層の深さを有する強化されたアルミノケイ酸アルカリガラスが得られる。
【００５４】
イオン交換プロセスの非限定的例が、先に挙げた米国特許出願および仮特許出願に与えられている。ガラスが多数のイオン交換浴中に浸漬され、浸漬の間に洗浄および／またはアニール工程が行われる、イオン交換プロセスの追加の非限定的例例が、ガラスが、多数の連続したイオン交換処理において、異なる濃度の塩浴中の浸漬により強化される、２００９年７月１０日に出願され、“Glass with Compressive Surface for Consumer Applications,”と題する、Douglas C. Allan等による米国特許出願第１２／５００６５０号、これは、２００８年７月１１日に出願され、同じ題名を有する米国仮特許出願第６１／０７９９９５号からの優先権を主張する；およびガラスが、流出イオンにより希釈された第１の浴中のイオン交換により強化され、その後、第１の浴とは異なるより低い流出イオン濃度を有する第２の浴に浸漬される、２００９年７月２８日に出願された、“Dual Stage Ion Exchange for Chemical Strengthening of Glass,”と題する、Christopher M. Lee等による米国特許出願第１２／５１０５９９号、これは、２００８年７月２９日に出願され、同じ題名を有する米国仮特許第６１／０８４３９８号からの優先権を主張する；に記載されている。米国特許出願第１２／５００６５０号および同第１２／５１０５９９号の内容を全てここに引用する。
【００５５】
記載されたガラス基板は、以下に限られないが、電話、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤなどの手持ち式通信およびエンターテイメント装置のような、ディスプレイおよびタッチ用途のための保護カバーとして、また情報関連端末（ＩＴ）（例えば、ポータブルまたはラップトップコンピュータ）装置のためのディスプレイスクリーンとして、並びに他の用途において、使用することができる。
【００５６】
説明の目的で典型的な実施の形態を述べてきたが、先の説明は、本開示の範囲または添付の特許請求の範囲への制限と考えるべきではない。したがって、本開示の精神および範囲または特許請求の範囲から逸脱せずに、様々な改変、適用、および変更が当業者に考えられるであろう。
【符号の説明】
【００５７】
１１０ 粗い固体表面
１１４ 自由空間
１２０ 流体液滴
１３０ ガスポケット
２００ 疎水性／疎油性表面
２１０ 第１の表面的特徴
２１２ 凸部
２１４ 凹部
２２０，４２０，５２０ 第２の表面的特徴
２３０ 第３の表面的特徴
４１０，５１０ 柱状構造
【図１（ａ）】
【図１（ｂ）】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指紋耐性である表面を有するガラス基板において、光学的に透明であり、機械的および化学的磨耗に耐性であることを特徴とするガラス基板。
【請求項２】
７０％超の透過率、８０未満のヘイズ、および６０％超の６０°の角度で測定した光沢の内の少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１記載のガラス基板。
【請求項３】
前記表面が少なくとも一組の位相幾何学的特徴を含み、該少なくとも一組が、ある平均寸法の位相幾何学的特徴を有し、該位相幾何学的特徴が、共に、水と皮脂の内の少なくとも一方を含む液滴の接触角の減少を防ぐ凹部形状を有し、前記表面が固液界面比ｆを有し、前記位相幾何学的特徴が粗さ比ｒfを有し、
【数１】
であることを特徴とする請求項１または２記載のガラス基板。
【請求項４】
前記位相幾何学的特徴の少なくとも一部分が、前記表面により形成された面に対して８０°未満の角度で整合されており、該位相幾何学的特徴の二乗平均平方根が１ｎｍと２μｍの間にあることを特徴とする請求項３記載のガラス基板。
【請求項５】
前記位相幾何学的特徴が複数の組の位相幾何学的特徴を含み、該組の各々が、他の組における位相幾何学的特徴の平均寸法と異なる平均寸法の位相幾何学的特徴を有することを特徴とする請求項３または４記載のガラス基板。
【請求項６】
前記複数の組の位相幾何学的特徴が、
ａ． 第１のレベルの位相幾何学的特徴であって、該第１のレベルにおける位相幾何学的特徴が、２μｍまでの平均寸法を有し、前記表面のサンドブラストされた部分および該表面に堆積されたパターンの形成された膜の内の少なくとも一方を含み、前記パターンの形成された膜が、酸化スズ、酸化亜鉛、セリア、アルミナ、ジルコニア、およびそれらの組合せの内の少なくとも１つを含むものである第１のレベルの位相幾何学的特徴、
ｂ． 第２のレベルの位相幾何学的特徴であって、該第２のレベルにおける位相幾何学的特徴が、約１ｎｍから約１μｍまでの範囲の平均寸法を有し、エッチングされた膜を含み、該エッチングされた膜が、酸化スズ、酸化亜鉛、セリア、アルミナ、ジルコニア、およびそれらの組合せの内の少なくとも１つを含むものである第２のレベルの位相幾何学的特徴、および
ｃ． 第３のレベルの位相幾何学的特徴であって、該第３のレベルにおける位相幾何学的特徴が、約７０ｐｍから約３００ｐｍまでの範囲の平均寸法を有し、フルオロポリマーおよびフルオロシランの内の少なくとも一方を含む第３のレベルの位相幾何学的特徴、
の内の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５記載のガラス基板。
【請求項７】
アルミノケイ酸アルカリガラスおよびソーダ石灰ガラスの内の一方を含むことを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載のガラス基板。
【請求項８】
前記アルミノケイ酸アルカリガラスが、
ａ． ６０〜７２モル％のＳｉＯ2、９〜１６モル％のＡｌ2Ｏ3、５〜１２モル％のＢ2Ｏ3、８〜１６モル％のＮａ2Ｏ、および０〜４モル％のＫ2Ｏ、ここで、
アルカリ金属改質剤はアルカリ金属酸化物である；
ｂ． ６１〜７５モル％のＳｉＯ2、７〜１５モル％のＡｌ2Ｏ3、０〜１２モル％のＢ2Ｏ3、９〜２１モル％のＮａ2Ｏ、０〜４モル％のＫ2Ｏ、０〜７モル％のＭｇＯ、および０〜３モル％のＣａＯ；および
ｃ． ６０〜７０モル％のＳｉＯ2、６〜１４モル％のＡｌ2Ｏ3、０〜１５モル％のＢ2Ｏ3、０〜１５モル％のＬｉ2Ｏ、０〜２０モル％のＮａ2Ｏ、０〜１０モル％のＫ2Ｏ、０〜８モル％のＭｇＯ、０〜１０モル％のＣａＯ、０〜５モル％のＺｒＯ2、０〜１モル％のＳｎＯ2、０〜１モル％のＣｅＯ2、５０ｐｐｍ未満のＡｓ2Ｏ3、および５０ｐｐｍ未満のＳｂ2Ｏ3、ここで、１２モル％≦Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ≦２０モル％、および０モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ≦１０モル％；
の内の１つを含むことを特徴とする請求項７記載のガラス基板。
【請求項９】
指紋耐性であり、疎水性かつ疎油性である表面を有するガラス基板を製造する方法において、
ａ． 透明ガラス基板を提供する工程、および
ｂ． 前記ガラス基板の少なくとも１つの表面上に少なくとも一組の位相幾何学的特徴を形成する工程であって、該少なくとも一組は、ある平均寸法の位相幾何学的特徴を有し、該位相幾何学的特徴は、水と皮脂の内の少なくとも一方を含む液滴の接触角の減少を防ぐ凹部形状を共に有するものである工程、
を有してなる方法。
【請求項１０】
前記ガラス基板の少なくとも１つの表面上に少なくとも一組の位相幾何学的特徴を形成する工程が、該少なくとも１つの表面上の複数の組の位相幾何学的特徴を形成する工程を含み、前記複数の組の各々が、他の組における位相幾何学的特徴の平均寸法と異なる平均寸法の位相幾何学的特徴を有することを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１】
指紋耐性である表面を有するガラス基板において、光学的に透明であり、機械的および化学的磨耗に耐性であることを特徴とするガラス基板。
【請求項２】
７０％超の透過率、８０未満のヘイズ、および６０％超の６０°の角度で測定した光沢の内の少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１記載のガラス基板。
【請求項３】
前記表面が少なくとも一組の位相幾何学的特徴を含み、該少なくとも一組が、ある平均寸法の位相幾何学的特徴を有し、該位相幾何学的特徴が、共に、水と皮脂の内の少なくとも一方を含む液滴の接触角の減少を防ぐ凹部形状を有し、前記表面が固液界面比ｆを有し、前記位相幾何学的特徴が粗さ比ｒfを有し、
【数１】
であることを特徴とする請求項１または２記載のガラス基板。
【請求項４】
前記位相幾何学的特徴の少なくとも一部分が、前記表面により形成された面に対して８０°未満の角度で整合されており、該位相幾何学的特徴の二乗平均平方根が１ｎｍと２μｍの間にあることを特徴とする請求項３記載のガラス基板。
【請求項５】
前記位相幾何学的特徴が複数の組の位相幾何学的特徴を含み、該組の各々が、他の組における位相幾何学的特徴の平均寸法と異なる平均寸法の位相幾何学的特徴を有することを特徴とする請求項３または４記載のガラス基板。
【請求項６】
前記複数の組の位相幾何学的特徴が、
ａ． 第１のレベルの位相幾何学的特徴であって、該第１のレベルにおける位相幾何学的特徴が、２μｍまでの平均寸法を有し、前記表面のサンドブラストされた部分および該表面に堆積されたパターンの形成された膜の内の少なくとも一方を含み、前記パターンの形成された膜が、酸化スズ、酸化亜鉛、セリア、アルミナ、ジルコニア、およびそれらの組合せの内の少なくとも１つを含むものである第１のレベルの位相幾何学的特徴、
ｂ． 第２のレベルの位相幾何学的特徴であって、該第２のレベルにおける位相幾何学的特徴が、約１ｎｍから約１μｍまでの範囲の平均寸法を有し、エッチングされた膜を含み、該エッチングされた膜が、酸化スズ、酸化亜鉛、セリア、アルミナ、ジルコニア、およびそれらの組合せの内の少なくとも１つを含むものである第２のレベルの位相幾何学的特徴、および
ｃ． 第３のレベルの位相幾何学的特徴であって、該第３のレベルにおける位相幾何学的特徴が、約７０ｐｍから約３００ｐｍまでの範囲の平均寸法を有し、フルオロポリマーおよびフルオロシランの内の少なくとも一方を含む第３のレベルの位相幾何学的特徴、
の内の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５記載のガラス基板。
【請求項７】
アルミノケイ酸アルカリガラスおよびソーダ石灰ガラスの内の一方を含むことを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載のガラス基板。
【請求項８】
前記アルミノケイ酸アルカリガラスが、
ａ． ６０〜７２モル％のＳｉＯ2、９〜１６モル％のＡｌ2Ｏ3、５〜１２モル％のＢ2Ｏ3、８〜１６モル％のＮａ2Ｏ、および０〜４モル％のＫ2Ｏ、ここで、
アルカリ金属改質剤はアルカリ金属酸化物である；
ｂ． ６１〜７５モル％のＳｉＯ2、７〜１５モル％のＡｌ2Ｏ3、０〜１２モル％のＢ2Ｏ3、９〜２１モル％のＮａ2Ｏ、０〜４モル％のＫ2Ｏ、０〜７モル％のＭｇＯ、および０〜３モル％のＣａＯ；および
ｃ． ６０〜７０モル％のＳｉＯ2、６〜１４モル％のＡｌ2Ｏ3、０〜１５モル％のＢ2Ｏ3、０〜１５モル％のＬｉ2Ｏ、０〜２０モル％のＮａ2Ｏ、０〜１０モル％のＫ2Ｏ、０〜８モル％のＭｇＯ、０〜１０モル％のＣａＯ、０〜５モル％のＺｒＯ2、０〜１モル％のＳｎＯ2、０〜１モル％のＣｅＯ2、５０ｐｐｍ未満のＡｓ2Ｏ3、および５０ｐｐｍ未満のＳｂ2Ｏ3、ここで、１２モル％≦Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ≦２０モル％、および０モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ≦１０モル％；
の内の１つを含むことを特徴とする請求項７記載のガラス基板。
【請求項９】
指紋耐性であり、疎水性かつ疎油性である表面を有するガラス基板を製造する方法において、
ａ． 透明ガラス基板を提供する工程、および
ｂ． 前記ガラス基板の少なくとも１つの表面上に少なくとも一組の位相幾何学的特徴を形成する工程であって、該少なくとも一組は、ある平均寸法の位相幾何学的特徴を有し、該位相幾何学的特徴は、水と皮脂の内の少なくとも一方を含む液滴の接触角の減少を防ぐ凹部形状を共に有するものである工程、
を有してなる方法。
【請求項１０】
前記ガラス基板の少なくとも１つの表面上に少なくとも一組の位相幾何学的特徴を形成する工程が、該少なくとも１つの表面上の複数の組の位相幾何学的特徴を形成する工程を含み、前記複数の組の各々が、他の組における位相幾何学的特徴の平均寸法と異なる平均寸法の位相幾何学的特徴を有することを特徴とする請求項９記載の方法。
【図２】
【図３】
【図４（ａ）】
【図４（ｂ）】
【図４（ｃ）】
【図５（ａ）】
【図５（ｂ）】
【図５（ｃ）】
【図６（ａ）】
【図６（ｂ）】
【図７】
【図３】
【図４（ａ）】
【図４（ｂ）】
【図４（ｃ）】
【図５（ａ）】
【図５（ｂ）】
【図５（ｃ）】
【図６（ａ）】
【図６（ｂ）】
【図７】
【公表番号】特表２０１２−５２６０３９（Ｐ２０１２−５２６０３９Ａ）
【公表日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５０９９３３（Ｐ２０１２−５０９９３３）
【出願日】平成２２年５月５日（２０１０．５．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３３６４３
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１２９６２４
【国際公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【出願人】（３９７０６８２７４）コーニング インコーポレイテッド (1,222)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月５日（２０１０．５．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３３６４３
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１２９６２４
【国際公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【出願人】（３９７０６８２７４）コーニング インコーポレイテッド (1,222)
【Ｆターム（参考）】
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