[發明專利]藍寶石襯底的層狀涂層

有效

• 申請號: 201410095405.8
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN104044307B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: D·N·梅默林;C·D·普雷斯特;M·羅杰斯
• 申請（專利權）人: 蘋果公司
• 主分類號: B32B9/04
• 分類號: B32B9/04;B32B33/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 馮玉清

相關技術的交叉引用

本申請主張2013年3月15日提交的美國臨時申請案第61/798,892號的優先權，該案的公開內容以全文引用的方式并入本文中。

技術領域

本申請的主題總體涉及襯底上的表面涂層。尤其是，本申請涉及強化了用作諸如移動電話和計算設備的電子設備的窗的底層襯底的涂層。

背景技術

剛玉是氧化鋁的一種結晶形式且被發現具有各種不同的顏色，其中大部分通常被稱為藍寶石。藍寶石是一種堅硬的材料，硬度為莫氏硬度表上的9.0，源于此，它能夠劃破幾乎所有其他的礦物質。由于其易碎的性質，其與環境的相互作用造成的小缺陷容易導致強度顯著下降。因此，盡管藍寶石零件在出廠時可能是非常可靠的，但是隨著時間和使用，它可能由于小損傷的積累而變得不那么可靠。

此外，生產無缺陷的零件可以是非常具有挑戰性的。脆性材料的強度受到表面上的缺陷總數的限制。不配套或不適當的表面拋光可以導致很弱的零件。玻璃在化學性質上被顯著強化來使這些缺陷的影響最小化，但對于極硬的材料（例如藍寶石），類似的工藝不是輕易可用的。例如，當實施常規加工技術時，藍寶石的硬度使切割和拋光材料既困難又費時。再者，傳統的加工工具例如刀具當用在藍寶石上時磨損較快。這進一步增大了對藍寶石零件進行表面拋光時的資源需求。

此外，由于藍寶石的反射率高，設備中使用由不同材料（例如，藍寶石和玻璃，玻璃和塑料，藍寶石和塑料，等等）形成的零件可能導致并排部件的光學外觀存在差異。在反射率方面差異特別大的兩種材料之間，這種效果可能是很明顯的。

發明內容

本文中描述了用于強化藍寶石襯底的系統。本文描述的各個實施例涵蓋一種藍寶石襯底，其具有擁有多個表面缺陷的第一表面和第二表面。在第一表面上可沉積一個或多個氧化鋁層。另外，襯底的第二表面可粘附到由氧化鋁形成的第二層。附加層可粘附到第一層。附加層和第一層可包括不同的物理性能。多個層可粘附到藍寶石襯底的第一表面，和/或多個層可粘附到藍寶石襯底的第二表面。第一層中的材料（例如氧化鋁）可具有莫氏測量的第一硬度。類似地，附加層中的材料（例如氧化鋁）可具有莫氏測量的第二硬度。第一硬度和第二硬度可以不同。例如，第二層可以比第一層硬。

根據各實施例，附加層包括多種材料。例如，附加層可以是其內懸浮有硬塊的聚合物基體。硬塊可以配置成在聚合物基體橫向和/或朝深度方向偏轉。聚合物基體和硬塊可以具有匹配的折射率。另一實施例中，附加層可以是具有比第一層小的折射率的抗反射涂層。

根據各實施例，可以對藍寶石襯底表面進行預處理。例如，至少第一表面或第二表面可以是由離子注入造成的非晶表面，該離子注入把藍寶石襯底上的原始結晶表面轉變成該非晶表面。

本文中描述了強化藍寶石襯底的方法。根據各實施例，一種方法包括獲得具有上表面和下表面的藍寶石襯底。可以對藍寶石襯底的上表面和下表面的至少一個進行預處理。可以在藍寶石襯底上沉積第一材料來形成第一層。第一層可以具有至少一種不同于藍寶石襯底的材料特性。

可以在第一層上沉積第二材料來形成第二層。第二層可以具有至少一種不同于第一層和/或藍寶石襯底的材料特性。具體實施例中， 第一材料和第二材料可以是氧化鋁。具體實施例中，第二材料可以具有一種結構形式，該結構形式具有比第一材料的結構形式更低的折射率。

一些實施例中，可以通過第一工藝來沉積第一材料。可以通過第一工藝來沉積第二材料，只是采用一組不同的工藝條件。可以通過第二工藝來沉積第二材料，第二工藝可以把第二材料沉積為具有比第一材料的結構形式更硬的結構形式。

可以在沉積第一材料和第二材料之前加熱第一材料、第二材料和藍寶石襯底。可以在沉積后冷卻第一材料、第二材料和藍寶石襯底，讓藍寶石襯底的熱膨脹差異能夠使第一材料和第二材料受壓。

附圖說明

圖1a示出了根據一個實施例的利用硬化襯底作為窗的設備。

圖1b示出了根據一個實施例的圖1a的設備窗的窗部。

圖2示出了根據一個實施例的具有第一層的襯底沿圖1b的A-A剖面線的橫剖面示意圖。

圖3示出了根據一個實施例的在第一層與第二層之間的襯底沿圖1b的A-A剖面線的橫剖面示意圖。

圖4示出了根據一個實施例的具有第一層和附加層的襯底沿圖1b的A-A剖面線的橫剖面示意圖。

圖5示出了根據一個實施例的具有第一層和附加層的襯底（且該襯底位于第一層和第二層之間）沿圖1b的A-A剖面線的橫剖面示意圖。