(57)【要約】【課題】反射防止機能を備え、かつ硬度が十分に高く耐傷性が確保された透光性部材、時計、および透光性部材の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の透光性部材１は、透光性を有する基材１０を備え、基材１０の体表面部における少なくとも一部には、反射防止機能を有する反射防止層１１が形成され、反射防止層は、Ｆ、Ｂ、Ｈ、およびＳｉから選択された少なくとも１種であって基材１０に注入されたイオンを含む。前記イオンの注入前における基材１０の体表面部の屈折率は１．６２を超え、反射防止層１１の屈折率は１．６２以下である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する基材を備える透光性部材であって、
前記基材の体表面部における少なくとも一部には、反射防止機能を有する反射防止層が形成され、
前記反射防止層は、Ｆ、Ｂ、Ｈ、およびＳｉから選択された少なくともいずれかのイオンが前記基材表面に注入されてなり、
前記イオンの注入前における前記基材の体表面部の屈折率が１．６２を超え、
前記反射防止層の屈折率が１．６２以下である
ことを特徴とする透光性部材。
【請求項２】
請求項１に記載の透光性部材において、
前記基材における前記イオンの濃度は、前記反射防止層の内部に最大値を有する
ことを特徴とする透光性部材。
【請求項３】
請求項２に記載の透光性部材において、
前記イオンの濃度が最大値を示す前記基材の体表面からの深さは、３０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下である
ことを特徴とする透光性部材。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の透光性部材において、
前記イオンが注入された前記体表面部の表面硬度は、２４５００Ｎ／ｍｍ２以上である
ことを特徴とする透光性部材。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の透光性部材において、
前記イオンが注入された前記体表面部の表面硬度は、前記イオンの注入前における前記基材の硬度よりも大きい
ことを特徴とする透光性部材。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の透光性部材において、
前記透光性部材は、カバー部材とされ、
前記反射防止層は、前記カバー部材の内側の部分および外側の部分のうち、少なくとも外側の部分に形成される
ことを特徴とする透光性部材。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の透光性部材において、
前記基材には、電場で加速された前記イオンが前記基材に注入される
ことを特徴とする透光性部材。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の透光性部材を備え、
前記透光性部材は、時計体を収容するケースに設けられる
ことを特徴とする時計。
【請求項９】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の透光性部材の製造方法であって、
Ｆ、Ｂ、Ｈ、およびＳｉから選択された少なくとも１種を含む原料ガスから、イオンを発生させるイオン化工程と、
イオン加速装置により、前記基材表面に前記イオンを注入するイオン注入工程と、を備える
ことを特徴とする透光性部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カバーガラスなどの透光性部材、時計、および透光性部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、時刻表示などの視認性を高めるため、カバーガラス（風防）と呼ばれる透光性部材に反射防止膜（減反射膜）を形成することが知られている（特許文献１）。反射防止膜は、屈折率の異なる無機膜が数層〜数十層積層されて構成されることが一般的であり、カバーガラスのように高い硬度が求められる場合には、光透過率が高いうえ低屈折率でかつ比較的硬度が高いＳｉＯ２が反射防止膜の最表層に成膜されることが多い。特許文献１には、ＳｉＯ２を最表層および最下層とし、ＳｉＯ２膜とＳｉ３Ｎ４膜とが交互に積層された反射防止膜が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７１４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、カバーガラスに多用されるサファイア基板の硬度はＩＳＯ１４５７７準拠の測定値で約５２２６９Ｎ／ｍｍ２（５３３０ｋｇｆ／ｍｍ２を換算した値。以下同様）と高硬度であるが、ＳｉＯ２膜の硬度はＩＳＯ１４５７７準拠の測定値で約１３７００Ｎ／ｍｍ２〜約１９６００Ｎ／ｍｍ２程度と、耐傷性を確保するのに十分な硬度とは言い難い（ＥＢ蒸着によるＳｉＯ２層は約１３７００Ｎ／ｍｍ２（１４００ｋｇｆ／ｍｍ２）、スパッタによるＳｉＯ２層は約１９６００Ｎ／ｍｍ２（２０００ｋｇｆ／ｍｍ２））。また、このような反射防止膜をカバーガラスの外側の面に形成すると、外部からの衝撃等で膜が剥離するなどして光透過率が低下し、時刻表示等の視認性が低下するおそれがあるため、反射防止膜をカバーガラスの外側の面に形成することは難しい。このため、ＳｉＯ２を最表層とする反射防止膜が形成される箇所は、実質、カバーガラスの内側の面に限定されていた。すなわち、耐傷性が要求される部分への反射防止層の形成が難しかった。
【０００５】
以上に鑑みて、本発明の目的は、反射防止機能を備え、かつ硬度が十分に高く耐傷性が確保された透光性部材、時計、および透光性部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、透光性を有する基材を備える透光性部材であって、前記基材の体表面部における少なくとも一部には、反射防止機能を有する反射防止層が形成され、前記反射防止層は、Ｆ、Ｂ、Ｈ、およびＳｉから選択された少なくともいずれかのイオンが前記基材表面に注入されてなり、前記イオンの注入前における前記基材の体表面部の屈折率が１．６２を超え、前記反射防止層の屈折率が１．６２以下であることを特徴とする。
【０００７】
ここで、本発明に係る反射防止層は、注入された前記イオンが基材において存在する部分を言い、基材の体表面から基材の内部に亘って所定深さで形成された層状の領域である。前記イオンの存在により、反射防止層における屈折率は基材における反射防止層以外の部分における屈折率（１．６２を超える）よりも小さく１．６２以下である。なお、基材における反射防止層以外の部分とは、イオン非注入部である。
透光性部材の材質としては、サファイアガラス（以下、単に「サファイア」ともいう。）、石英ガラス、ソーダガラス等が挙げられる。
【０００８】
この発明では、基材に注入された前記イオンを含んで反射防止層が形成される。ここで、基材にイオンが注入されることで形成された反射防止層の屈折率は、基材における反射防止層以外の部分（イオン非注入部）の屈折率よりも小さい。このため、基材と空気との屈折率の差を小さくでき、これによって光透過率を増大させることが可能となるので、反射率を低減することが可能となる。
この発明によれば、反射防止層の最表層部の屈折率が、基材における反射防止層以外の部分における屈折率（１．６２を超える）よりも小さく１．６２以下であるので、これによって基材と空気との界面における屈折率の差が小さくなるため、良好な反射防止効果が得られる。また、反射防止層の最表層部の屈折率と、基材における反射防止層以外の部分における屈折率との屈折率差は、０．１以上であることが反射防止効果の点で好ましい。
本発明の反射防止層は、基材の体表面から基材内部に亘って形成され、基材の一部を構成するため、基材の体表面に反射防止膜が成膜される場合とは異なり、基材表面の硬度が基材自体の硬度となる。つまり、基材の硬度を維持して透光性部材が設けられる製品の実用に十分な硬度を確保しつつ、基材に反射防止機能を付与することが可能となる。すなわち、耐傷性と反射防止機能とを併せ持つ透光性部材を実現できる。本発明に係る反射防止層は耐傷性を有するため、本発明の透光性部材をカバー部材として使用する場合にそのカバー部材の外側の部分に反射防止機能を付与することが可能となる。
【０００９】
そして、本発明の透光性部材が機器の情報表示部のカバー部材として設けられる場合には、透光性部材の反射防止機能によって情報の視認性が向上する。この視認性は、透光性部材の耐傷性によって長期に亘り維持される。
【００１０】
本発明の透光性部材において、前記基材における前記イオンの濃度は、前記反射防止層の内部に最大値を有することが好ましい。
この発明によれば、イオン濃度が反射防止層の最表層部よりも反射防止層の内部に最大値を持ち、そこからあらためて最下層部に向かって次第に小さくなる。すなわち、基材の体表面（深さゼロ）からの所定深さに濃度のピークを持つようにイオンが分布していることを意味する。このようなイオン濃度分布を持たせることで、基材の表面をできるだけもとの状態に保ちながら反射防止層を形成できる。例えば、イオン注入により反射防止層の屈折率低減に寄与したとしても、同時に基材表面の硬度が低下してしまう場合において、イオン濃度のピーク位置を深くすることで、基材表面の硬度を維持することが可能となる。
【００１１】
また、本発明のように基材の体表面からの深さに応じてイオン濃度が異なること、微視的には反射防止層の内部において、屈折率が互いに異なる複数の光学層が形成されたものと想定できる。これらの光学層により、屈折率が異なる多層構造の反射防止層を形成することなく、広範囲な波長および広範囲な入射角の光に対応した反射防止効果が得られる。そして、このような反射防止効果が本発明によって簡易にかつ安価に得られる。
【００１２】
本発明の透光性部材において、前記イオンの濃度が最大値を示す前記基材の体表面からの深さは、３０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下であることが好ましい。
本発明のようにイオンが基材のある程度深い位置にまで、しかも高濃度に注入されることにより、微視的には反射防止層の内部で、反射防止機能に寄与する実効的な屈折率を有し、屈折率が互いに異なる多数の層が形成される。このような多層構造により、より広範囲な波長およびより広範囲な入射角の光に対応した反射防止効果が得られる。
ここで、本発明のように前記深さ（イオン注入ピーク深さ）が３０ｎｍ〜１５０ｎｍであることにより、可視光領域略全体に亘って良好に反射率を低減できる。これにより、透光性部材の無色透明化を図ることができる。
なお、前記イオン注入ピーク深さが３０ｎｍ未満の場合には、特に青の帯域における反射率が大きくなるおそれがある。また、前記イオン注入ピーク深さが１５０ｎｍを超えた場合には、特に赤の帯域における反射率が大きくなるおそれがある。
【００１３】
本発明の透光性部材において、前記イオンが注入された前記体表面部の表面硬度は、２４５００Ｎ／ｍｍ２（約２５００ｋｇｆ／ｍｍ２）以上であることが好ましい。
【００１４】
この発明によれば、携帯される腕時計、懐中時計などの時計や、携帯情報機器などの実用に十分な耐傷性が得られる。
ここで、前記表面硬度は、ＩＳＯ１４５７７に準拠した方法で測定された値である。この測定には、圧子と、圧子への荷重を制御する荷重制御機構と、圧子の変位を検出するセンサとを有するナノインデンターが使用される。
【００１５】
本発明の透光性部材において、前記イオンが注入された前記体表面部の表面硬度は、前記イオンの注入前における前記基材の硬度よりも大きいことが好ましい。
【００１６】
この発明では、イオンが注入された前記体表面部の表面硬度が、前記イオンの注入前における前記基材の硬度よりも大きい。これにより、透光性部材の耐傷性をより一層向上させることができる。例えば、イオン注入により基材の体表面部の圧縮応力を増大させることで、基材の表面硬度をイオン注入前の硬度よりも大きくすることができる。
【００１７】
本発明の透光性部材において、前記透光性部材は、カバー部材とされ、前記反射防止層は、前記カバー部材の内側の部分および外側の部分のうち、少なくとも外側の部分に形成されることが好ましい。
【００１８】
本発明によれば、カバー部材の外側から入射する光の反射を入射側で防止できるため、カバー部材の内側である射出側の部分に反射防止層が形成された場合よりも良好な反射防止効果が得られる。
また、外部に露出するためより高い耐傷性が要求されるカバー部材の外側の部分に反射防止層が形成されることで、耐傷性確保の意義を大きくできる。
【００１９】
本発明の透光性部材において、前記基材には、電場で加速された前記イオンが前記基材に注入されることが好ましい。
ここで、イオンを電場で加速する方法（装置）としては、半導体用として汎用的に用いられるイオン注入装置が好ましく適用できる。このようなイオン注入装置は、元素のイオンを発生させるチャンバー、イオンを高エネルギーまで電気的に加速する加速器、対象となる物質（ターゲット）にイオンを打ち込むチャンバーから成り立っている。イオンの加速エネルギーは１０〜５００ＫｅＶの範囲とすることが好ましい。１〜１０ＫｅＶの範囲でも使用することは可能である、イオンが表面数ｎｍ程度のところで停止してしまうので、本発明においては、あまり実用的ではない。
なお、サファイア等の基材は絶縁体であるため、基材の近傍に導体を配置し、この導体を電極として電圧を印加することにより、基材への電荷印加が可能となる。
【００２０】
この発明によれば、イオンを発生させ、基材への電荷印加によってイオンを基材に注入することにより、前述したような反射防止層の内部においてイオン濃度が最大となるイオン分布や、前記イオン注入ピーク深さを容易に制御できる。すなわち、本発明によれば、加熱によるイオン拡散処理などの他の方法によるイオン注入処理と比べて、イオンをより深い注入ピーク深さで高濃度に注入することが可能となる。
また、本発明の手法により、基材の平面方向において均一にイオンを注入することが可能となる。
【００２１】
本発明の時計は、前述の透光性部材を備え、前記透光性部材は、時計体を収容するケースに設けられることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、前述の透光性部材を備えることにより、前述と同様の作用および効果を享受できる。ここで、透光性部材は、例えばカバーガラス（風防）としてケースに設けられる。
【００２３】
本発明の透光性部材の製造方法は、上述したいずれかの透光性部材の製造方法であって、Ｆ、Ｂ、Ｈ、およびＳｉから選択された少なくとも１種を含む原料ガスから、イオンを発生させるイオン化工程と、イオン加速装置により、前記基材表面に前記イオンを注入するイオン注入工程と、を備えることを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、前述の透光性部材を製造する際に、反射防止層が基材の一部を構成し、基材の体表面の硬度が基材自体の硬度となるため、耐傷性と反射防止機能とを併せ持つ透光性部材を容易に実現できる。
また、所定の原料からイオンを発生させ、基材への電荷印加によってイオンを基材に注入することにより、前述したような反射防止層の内部においてイオン濃度が最大となるようなイオン分布や、前述したイオン注入ピーク深さを容易に制御できる。さらに、本発明によれば、加熱によるイオン拡散処理などの他の方法によるイオン注入処理と比べて、イオンをより深い注入深さで高濃度に注入することが可能となる。また、本発明により、基材の平面方向において均一にイオンを注入することもが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
このような本発明によれば、反射防止機能と耐傷性とを併せ持つ透光性部材、これを備えた時計、および透光性部材の製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
〔１．イオン注入装置の構成〕
図１は、透光性部材としてのカバーガラス１を加工するイオン注入装置２の概略を模式的に示したものである。この注入装置２は、半導体用として汎用的に使用されるイオン注入装置であり、原料ガスから所定のイオンを発生させるイオン化室２１と、イオンを加速する加速器室２２と、加速されたイオンが注入される基材１０を載置するターゲット室２３とを含んで構成される。
【００２７】
イオン化室２１では、Ｆ、Ｂ、Ｈ、およびＳｉから選択された少なくとも１種を含む原料ガスから所定の元素イオンが生成する。この元素イオンは、導管部２２１を通って加速管２２２に導入され、加速管２２２の高電圧によって加速された元素イオンは、導管部２２３を通って、ターゲット室２３内の基材１０に注入される。
【００２８】
〔２．カバーガラスの製造方法〕
図２は、本実施形態のカバーガラス１の製造方法に係る各工程を示す。本実施形態の製造方法は、原料ガスからイオンを発生させるイオン化工程Ｓ１と、イオンをカバーガラス１の基材に注入するイオン注入工程Ｓ２とを備える。
【００２９】
なお、工程Ｓ１および工程Ｓ２によってイオン注入処理を行う前に、基材１０を洗浄する。本実施形態では、基材１０を１２０℃の熱硫酸中に１０分間浸漬し、純水でよくリンスした後、１２０°に設定した大気中オーブンで３０分間乾燥することによって基材１０を洗浄する。
【００３０】
イオン化工程Ｓ１では、イオン化室２１内を例えば、４×１０−4Ｐａまで減圧したうえで、原料ガスをイオン化室２１内に導入する。そして、イオン化室２１内のガス圧を例えば２．４Ｐａとした状態で、図示しない高周波電源からの高周波パルス（本実施形態では１３．５６ＭＨｚ）を印加する。これによりイオン化室２１内で気体放電によってプラズマが発生し、使用した原料ガスに応じてＦ、Ｂ、Ｈ、およびＳｉの少なくともいずれかの種類の正イオンが発生する。
【００３１】
ここで、原料ガスは、次の通り、注入するイオン種に応じて適宜決められる。
Ｆイオンを注入する場合には、例えばＣＦ４またはＦ２を原料ガスとして使用できる。
Ｂイオンを注入する場合には、例えばＢＦ３またはＢＨ３を原料ガスとして使用できる。
Ｈイオンを注入する場合には、例えばＨ２を原料ガスとして使用できる。
Ｓｉイオンを注入する場合には、例えばＨＭＤＳＯ（ヘキサメチルジシロキサン）を原料ガスとして使用できる。
なお、例示を省略するが、Ｆ、Ｂ、Ｈ、およびＳｉから選択された２種以上のイオンを注入する場合の原料ガスについても、適宜決められる。
【００３２】
イオン化工程Ｓ１によりイオン化が行われたら、イオン注入工程Ｓ２を実施する。このイオン注入工程Ｓ２では、イオンの加速エネルギーを１０〜５００ＫｅＶの範囲とする。イオン化室２１で生成したイオンは、導管部２２１を拡散しながら加速管２２２に導入され、加速管２２２内部の高電圧によって加速されたイオンは、導管部２２３を通って、ターゲット室２３内の基材１０に高速で注入される。印加時間（注入時間）は、例えば５〜１０分間である。
なお、印加電圧および印加時間は、基材１０の体表面における単位面積あたりの注入イオン数を示すイオン注入量に基づいて決められる。このイオン注入量は、イオン注入状態を示す指標である。本実施形態におけるイオン注入量は、１．０Ｅ１５〜１．０Ｅ２１ｉｏｎｓ／ｃｍ２に設定される。
【００３３】
〔３．カバーガラスの構成〕
図３は、上述の製造方法により製造された本実施形態のカバーガラス１の断面を示す模式図である。図４には、カバーガラス１を備えた腕時計の断面を示す。カバーガラス１は、時計体（ムーブメント）３を収容するケース４に設けられる。ケース４には裏蓋５が設けられている。
本実施形態のカバーガラス１は、サファイア製の基材１０から形成され、上述のイオン注入処理は、基材１０の体表面部のうち前面部１０Ａに対して行われる。イオン注入処理前における基材１０の硬度は、約５２２６９Ｎ／ｍｍ２（５３３０ｋｇｆ／ｍｍ２）であり、イオン注入処理前における基材１０の屈折率は１．７６９である。
【００３４】
ここで、本実施形態の基材１０の体表面部は、前面部１０Ａ、後面部１０Ｂ、および側面部１０Ｃからなる。前面部１０Ａは、カバーガラス１の外側の部分に相当する。後面部１０Ｂは、カバーガラス１の内側の部分に相当し、文字板６および指針７に対向する。
【００３５】
基材１０の前面部１０Ａには、基材１０にイオンが注入されることによって反射防止層１１（図３）が形成されている。この反射防止層１１は、基材１０の体表面Ａから基材１０の内部に亘って所定深さで形成された層状の領域であり、基材１０に注入された状態のイオンを含む。基材１０は、この反射防止層１１と、イオンが注入されていないイオン非注入部１２とを有して構成される。
【００３６】
ここで、図３は、基材１０の体表面（深さゼロ）からの深さ（反射防止層１１の厚み方向の寸法）とイオン濃度との関係を模式的に示したものであり、反射防止層１１におけるイオン分布は、最表層部１１１から若干深い位置でイオン濃度が最大となっている。
【００３７】
また、本実施形態では、イオン濃度が最大値となる基材１０の体表面Ａからの深さ（図３のイオン注入深さ）は、３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である。本実施形態では、イオンを高電圧で加速する加速器（イオンガン）を使用するので、基材１０の深い位置にまでイオンを高濃度に注入できる。
図５は、基材１０に打ち込む元素イオンとして、Ｆ、HおよびＳiを選択した場合に、基材１０深さ方向におけるイオン濃度が具体的にどのようになるかをシミュレーションした結果を示したものである。ここで、イオン注入条件は以下の通りである。
Ｆ：印加エネルギー  ６５ＫｅＶ、注入量  １．０Ｅ１７ｉｏｎｓ／ｃｍ２
Ｈ：印加エネルギー  １０ＫｅＶ、注入量  １．０Ｅ１７ｉｏｎｓ／ｃｍ２
Ｓｉ：印加エネルギー  １０５ＫｅＶ、注入量  １．０Ｅ１７個ｉｏｎｓ／ｃｍ２
このように最表層部１１１より数十nm（０．０５〜０．１μｍ）の深さでイオン濃度が最大となるが、最表層部１１１でもある程度のイオン濃度が保たれるので、最表層部１１１における屈折率は１．６２以下となる。
そして、イオンが基材１０の深い位置にまで、しかも高濃度に注入されることにより、微視的には、反射防止層１１の内部で、反射防止機能に寄与する実効的な屈折率を有し、屈折率が互いに異なる多数の光学層が形成されるものと想定できる。このような多層構造によって光の波長や基材表面への入射角への依存性が少なくなり、可視光領域略全体に亘って反射率を良好に低減できる。
【００３８】
なお、カバーガラス１の反射率は、例えば、カバーガラス１に入射した光の強度と、カバーガラス１で反射する光の強度との割合に基づいて測定可能である。そして、標準光の反射率と視感感度とを可視光領域の各波長において掛け合わせた値の積算値に基づいて評価用の反射率を求め、この反射率を使用してカバーガラス１の光学特性を評価することが好ましい。これにより、目視の場合の反射防止性能を適切に評価できる。
【００３９】
イオンが注入された基材１０の前面部１０Ａの表面硬度は、ナノインデンターを使用したＩＳＯ１４５７７準拠の測定値で２４５００Ｎ／ｍｍ２（約２５００ｋｇｆ／ｍｍ２）以上である。ここで、イオン注入により基材の体表面部の圧縮応力が増すことで、表面硬度がイオン注入前よりも大きくなる。
【００４０】
上述したような反射防止層１１による反射防止機能により、カバーガラス１を通して文字板６および指針７がはっきりと視認可能となり、視認性が向上する。ここで、カバーガラス１の前面部１０Ａの表面硬度が腕時計の使用上十分な硬度（２４５００Ｎ／ｍｍ２（約２５００ｋｇｆ／ｍｍ２）以上）であるため、カバーガラス１は優れた耐傷性を有する。これにより、外部衝撃を受けた際に光学特性が変化して透過率が低下することなく、長期に亘って優れた視認性を維持できる。
なお、反射防止層１１は基材１０自体であるため、基材表面に反射防止膜が成膜される場合と異なり、外部衝撃で膜が基材から剥離し、透過率が低下するなどの問題が生じない。
【００４１】
〔４．本実施形態による効果〕
以上の本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
（１）カバーガラス１の反射防止層１１は、基材１０に注入されたイオンを含んで形成され、基材１０の一部を構成するため、反射防止層１１の硬度が基材１０自体の硬度となる。つまり、基材１０の硬度を維持して腕時計の実用に十分な硬度を確保しつつ、基材１０に反射防止機能を付与することが可能となる。これにより、耐傷性と反射防止機能とを併せ持つカバーガラス１を実現できる。
【００４２】
（２）カバーガラス１の反射防止機能により、時刻情報の視認性が向上する。この視認性は、カバーガラス１の耐傷性によって長期に亘り維持できる。
【００４３】
（３）基材１０の体表面Ａからの深さに応じてイオン濃度が異なることで、微視的には反射防止層１１の内部において、屈折率が互いに異なる複数の光学層が形成されたものと想定できるため、高価な多層構造の反射防止膜を形成することなく、広範囲な波長および広範囲な入射角の光に対応した反射防止効果が得られる。このような反射防止効果が反射防止層１１によって簡易にかつ安価に得られる。
【００４４】
（４）イオン濃度が最大となる位置（イオン注入ピーク深さ）は、反射防止層１１の最表層部１１１ではなく、基材１０の体表面Ａからの深さで、３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である。可視光領域略全体に亘って良好に反射率を低減できる。これにより、透光性部材の無色透明化を図ることができる。
（５）また、基材１０に打ち込まれたイオンの量を増やして反射防止効果をより高くできるとともに、基材１０の最表層部１１１におけるイオン濃度をあまり高くしなくても済むため、基材１０表面の物性を基材１０本来の物性とほぼ同じように保つことが可能となる。
【００４５】
（６）反射防止層１１の最表層部１１１の屈折率が１．６２以下と低く、これによって反射防止層１１の屈折率と空気の屈折率「１」との差が小さくなる。このため、良好な反射防止効果が得られる。
【００４６】
（７）基材１０の前面部１０Ａの表面硬度が２４５００Ｎ／ｍｍ２（約２５００ｋｇｆ／ｍｍ２）以上であることにより、腕時計の実用に十分な硬度が得られる。
【００４７】
（８）カバーガラス１の前面部１０Ａに形成された反射防止層１１によって、カバーガラス１の外側から基材１０に入射する光の反射を入射側で防止できる。このため、カバーガラス１の後面部１０Ｂに反射防止層が形成された場合よりも良好な反射防止効果が得られる。
【００４８】
（９）半導体用イオン注入装置を用いてイオンを基材１０に注入することにより、前述したような反射防止層１１の内部においてイオン濃度が最大となるイオン分布や、前述したイオン注入深さを容易に実現できる。すなわち、本実施形態のようなイオン注入処理によれば、加熱によるイオン拡散処理などの他の方法によるイオン注入処理と比べて、イオンをより深い注入深さで高濃度に注入することが可能となる。
また、本実施形態のイオン注入処理により、基材１０の平面方向において均一にイオンを注入することが可能となる。
【００４９】
〔本発明の変形例〕
本発明は、以上述べた実施形態には限定されず、本発明の目的を達成できる範囲で種々の改良および変形を行うことが可能である。
前記実施形態では、カバーガラス１の前面部１０Ａのみに反射防止層１１が形成されていたが、後面部１０Ｂにイオン注入を行って反射防止層を形成してもよい。このように後面部１０Ｂにイオン注入を行う場合には、図１中、後面部１０Ｂを加速管２２２に向けた状態で基材１０を載置する。なお、前面部１０Ａと後面部１０Ｂとの両方に反射防止層を形成することにより、カバーガラス１の反射防止性能をより一層高くできる。
【００５０】
前記実施形態では風防としてのカバーガラス１に本発明が適用された例を示したが、本発明の透光性部材は、風防としてのカバーガラスに限定されない。機械式時計などでは、裏蓋５（図４）が設けられる位置にカバー部材としての透光性部材が設けられ、この透光性部材を介して時計体の内部の機構を視認可能なシースルーバック仕様とされていることがある。このような場合、この透光性部材に本発明を適用できる。
【００５１】
なお、透光性部材の基材としては、高硬度のサファイアが好適であるが、このほか、石英ガラス、ソーダガラス等の使用も検討してよい。
ここで、石英ガラス、ソーダガラス等が使用され、サファイア等と比べて基材の硬度が低い場合でも、本発明に係るイオン注入によって基材の最表面部の硬度が大きくなるため、腕時計の実用に十分な硬度を確保できる。
【００５２】
また、本発明の透光性部材は、時計に使用されるカバー部材に限らず、携帯電話、携帯情報機器、計測機器、ディジタルカメラ、プリンタ、プロジェクタ、ダイビングコンピュータ、脈拍計等の各種機器における情報表示部のカバー部材として好適に使用できる。
なお、本発明の透光性部材は、カバー部材には限定されない。本発明に係る反射防止層は、透光性部材の基材において硬度確保と反射防止機能とが要求される任意の箇所に形成される。
【実施例】
【００５３】
以下に説明する実施例では、前記実施形態と同様にサファイア製の基材を使用し、イオン注入装置２（図１）を使用して前記実施形態と同様の方法で基材にイオンを注入することによってカバーガラスを製造した。
具体的には、前記実施形態と同様の方法で基材を洗浄した後、前記実施形態と同様にイオン化工程Ｓ１およびイオン注入工程Ｓ２を実施することにより、Ｆ、Ｂ、Ｈ、およびＳｉのいずれかのイオン種を基材に注入した。これにより、カバーガラスの外側の部分に相当する基材の前面部に反射防止層を形成した。
【００５４】
〔実施例１〕
〔カバーガラスの製造条件〕
イオン注入における条件を、イオン種ごとに表１に示す。イオン注入状態の指標としてのイオン注入量は、いずれのイオンについても１．０Ｅ１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２である。
【００５５】
〔カバーガラスの光学特性の評価〕
上記の製造条件で製造されたカバーガラスについて、光学特性の評価を行った。
下記の表１に、注入したイオン種と、イオン注入状態の指標としての注入量（イオン注入量）と、注入ピーク深さと、屈折率と、反射率と、表面硬度とをそれぞれ示す。なお、注入ピーク深さ、屈折率、反射率、および表面硬度のそれぞれの意味を下記に示す。
【００５６】
注入ピーク深さ（ｎｍ）：基材をその表面（体表面）から深さ方向に二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Secondary Ion Mass Spectrometry）で分析してイオン濃度を測定し、このイオン濃度に基づいて求めたイオン注入深さであり、イオン濃度が反射防止層の内部で最大となる基材表面からの深さである。イオン濃度は、測定分解能に応じた深さごとのイオン数から求められる。
屈折率：反射防止層の最表層部の屈折率である。
反射率（％）：基材表面に対して９０°の入射角で入射する標準光の反射率を求め、この反射率と、入射角９０°の場合の視感感度とを可視光領域の各波長において掛け合わせた値の積算値に基づいて算出した値である。
表面硬度（Ｎ／ｍｍ２）：ナノインデンターを使用して基材の体表面部の表面硬度を測定した値であり、ＩＳＯ１４５７７に準拠する。
【００５７】
【表１】
2009198449.tif 000003
なお、表中の試験Ｎｏ.０は、イオンが注入されていないサファイア製基材自体の屈折率、反射率、および表面硬度を示す（実施例２においても同じ）。
【００５８】
上記表に示すように、本実施例では前記イオン注入深さは５０ｎｍである。上記表の通り、イオン注入によって基材表面（反射防止層の最表層部）の屈折率が低下するとともに、基材の反射率が低下する。ここで、Ｆを注入した場合に低屈折率化の効果が最も大きいことがわかる。
なお、本実施例では、Ｓｉを注入した場合（試験Ｎｏ.４）の反射率が他のイオン種を注入した場合の反射率と比べてやや劣っている。
【００５９】
上記の表に示すように、イオン注入によって基材表面の硬度が注入前よりも大きくなる。これは、イオン注入により基材の体表面部の圧縮応力が増したためと考えられる。
次に、上記表１のＮｏ.０〜４のそれぞれのカバーガラスについて、以下に示す耐傷性試験１および耐傷性試験２を行った。
【００６０】
〔耐傷性試験１〕
文具用カッターの刃を基材の表面に垂直に当て、当該カッターに１０ｋｇの荷重をかけながら、カッターの刃を基材の表面に沿って直線的に移動させる。このようなカッターの刃の移動動作を１０回行った後、実体顕微鏡で基材表面の傷の有無を観察した。
（その試験結果）
上記表１のＮｏ.０〜４のいずれのカバーガラスについても、傷はつかなかった。
【００６１】
〔耐傷性試験２〕
次のような落砂試験を行った。水平面に対してカバーガラスを４５°の傾斜角度で配置する。この際、反射防止層が形成された側が上面側になるようにカバーガラスを配置する。このように配置したカバーガラスの反射防止層に向かって、水平面より１ｍの高さから砂を落下させた。その後、カバーガラスを洗浄し、試験前におけるカバーガラスの透過率と、試験後におけるカバーガラスの透過率との差ΔＴ（％）に基づいて、耐傷性を評価した。
なお、使用する砂の材質は、黒色炭化ケイ素インゴットおよび緑色炭化ケイ素インゴットを粉砕、分級して製造されたカーボランダムである。この試験では、中心粒径が６００〜８５０μｍのカーボランダム＃２４を８００ｃｍ３使用した。
【００６２】
（その試験結果）
上記表１のＮｏ.０〜４のいずれのカバーガラスについても、ΔＴが０．０１％となり、耐傷性は良好であった。
【００６３】
以上の耐傷性試験１および耐傷性試験２から、本実施例のカバーガラスはいずれも実用上十分な耐傷性を有することがわかる。
【００６４】
〔実施例２〕
〔カバーガラスの製造条件〕
イオン注入状態の指標としてのイオン注入量は、本実施例では１．０Ｅ１７ｉｏｎｓ／ｃｍ２である。その他の条件は、実施例１と同じである。
【００６５】
〔カバーガラスの光学特性の評価〕
上記の製造条件で製造されたカバーガラスの光学特性の評価を行った結果を、下記の表２に示す。なお、表中の注入ピーク深さ、屈折率、反射率、および表面硬度のそれぞれの意味は、実施例１で既に述べた通りである。
【００６６】
【表２】
2009198449.tif 000004
【００６７】
上記表に示すように、実施例２では実施例１に比べてイオン注入量を１００倍に増やしている。その結果、イオン注入ピーク深さは５０ｎｍであって実施例１と同じであるが、いずれのイオン種を用いた場合でも、屈折率はさらに低下しており、反射率もより低くなっている。
表１、２の結果より、屈折率が１．５８以下であると、反射率を３．０％以下にすることができ、実用上も十分な反射防止機能を発揮できる。なお、屈折率を１．５以下として、反射率を１．５％以下にすることが望ましい。
【００６８】
〔耐傷性の試験〕
上記表２のＮｏ.０〜４のそれぞれのカバーガラスについて、実施例１で述べた耐傷性試験１および耐傷性試験２を行ったところ、実施例１と同様の試験結果が得られた。本実施例のカバーガラスはいずれも、良好な耐傷性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施形態に係るイオン注入装置の概略構成を示す図。
【図２】前記実施形態のカバーガラス製造方法に係る製造工程を示す図。
【図３】前記実施形態に係るカバーガラスの断面を示す模式図。
【図４】前記実施形態に係るカバーガラスを備えた時計の断面図。
【図５】カバーガラスの基材の体表面部からの深さとイオン濃度との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００７０】
１…カバーガラス（透光性部材）、２…イオン注入装置、４…ケース、５…裏蓋、６…文字板、７…指針、１０…基材、１０Ａ…前面部、１０Ｂ…後面部、１０Ｃ…側面部、１１…反射防止層、１２…イオン非注入部、２１…イオン化室、２２…加速器室、２３…ターゲット室、１１１…最表層部、２２１…導管部、２２２…加速管、２２３…導管部、Ｓ１…イオン化工程、Ｓ２…イオン注入工程、Ａ…体表面
【図１】
2009198449.tif 000005
【図２】
2009198449.tif 000006
【図４】
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【図５】
2009198449.tif 000008
【図３】
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