(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こと。【解決手段】本発明の透光性部材としてのカバーガラス１は、透光性を有する基材１０を備え、基材１０の体表面部には、凹部２２および凸部２１をそれぞれ複数有する凹凸集合部２０が形成される。凹凸集合部２０は、ドライエッチング等によって形成される。【選択図】図４
2009186227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する基材を備え、
前記基材の体表面部には、凹部および凸部をそれぞれ複数有する凹凸集合部が形成される
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、
前記凸部は、錐状または錐台状に形成される
ことを特徴とする透光性部材。
【請求項３】
請求項１または２に記載の透光性部材において、
前記凹凸集合部の凹部の平均ピッチ、または凸部の平均ピッチは、３００ｎｍ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から３のいずれかに記載の透光性部材において、
前記凸部の平均高さは、５０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下である
ことを特徴とする透光性部材。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の透光性部材において、
前記凸部の底辺の長さに対する凸部の高さの比率は、１以上、２以下である
ことを特徴とする透光性部材。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の透光性部材において、
前記凹凸集合部の硬度は、２４５００Ｎ／ｍｍ２以上である
ことを特徴とする透光性部材。
【請求項７】
請求項１から６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、
前記凹凸集合部は、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設けられる
ことを特徴とする透光性部材。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の透光性部材において、
前記凹凸集合部の凹部および凸部は、レジストパターンをマスクとしたドライエッチングによって形成される
ことを特徴とする透光性部材。
【請求項９】
請求項１から７のいずれかに記載の透光性部材において、
前記凹凸集合部の凹部および凸部は、前記体表面部に設けられた複数の粒子をマスクとしたドライエッチングによって形成される
ことを特徴とする透光性部材。
【請求項１０】
請求項１から９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１１】
透光性を有する基材を備える透光性部材の製造方法であって、
前記基材の体表面部にレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
前記レジストパターンをマスクにドライエッチングを行うドライエッチング工程と、を備える
ことを特徴とする透光性部材の製造方法。
【請求項１２】
透光性を有する基材を備える透光性部材の製造方法であって、
前記基材の体表面部に粒子を設ける粒子配設工程と、
前記粒子をマスクにドライエッチングを行うドライエッチング工程と、を備える
ことを特徴とする透光性部材の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の透光性部材の製造方法において、
前記ドライエッチングとして、イオンミリングを行う
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層（減反射層）を形成することが知られている（特許文献１）。反射防止層は、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が反射防止層の最表層に形成されることが多い。特許文献１には、ＳｉＯ２を最表層および最下層とし、ＳｉＯ２層とＳｉ３Ｎ４層とが交互に積層された反射防止層が記載されている。
【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５２２３４Ｎ／ｍｍ２（5330kgf/mm2を換算した値。以下同様。）と高硬度であるが、ＳｉＯ２層の硬度は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（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）））。このような反射防止層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、反射防止層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、反射防止層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】
本発明の透光性部材は、透光性を有する基材を備え、前記基材の体表面部には、凹部および凸部をそれぞれ複数有する凹凸集合部が形成されることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る凹凸集合部では凹部および凸部が混在しており、凹凸集合部の屈折率は、基材および空気の体積比に基づく平均とみなされる。このため、凹凸集合部の凹部の底部よりも深い部分（基材深部）における基材の屈折率に比べて、凹凸集合部の屈折率は小さくなる。このように空気と基材深部との間に凹凸集合部が介在することで基材と空気との屈折率の差が小さくなり、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。すなわち、凹凸集合部は反射防止層として機能する。
ここで、凹凸集合部は、基材の体表面部に形成された凹凸状の基材の一部分であり、基材自体であるので、基材の体表面に反射防止膜が成膜されるような場合とは異なり、基材の体表面部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。
【０００８】
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。
なお、透光性部材の材質としては、サファイア、石英ガラス、ソーダガラス等が挙げられる。
【０００９】
本発明の透光性部材において、前記凹凸集合部の凹部の平均ピッチ、または凸部の平均ピッチは、３００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１０】
この発明では、凹部の平均ピッチまたは凸部の平均ピッチが３００ｎｍ以下である程、凹部および凸部が非常に微細に形成されていることにより、可視光の波長以下のピッチを持つナノ構造が形成される。このナノ構造では、凹凸集合部の屈折率を凹凸集合部における空気と基材との体積比率に基づく平均とみなすことができる。このような微細な凹凸集合部の形成によって反射防止機能をより確実に得ることが可能となる。
ここで、平均ピッチが３００ｎｍを超えて凸部の配置状態が疎となったり、凸部および凹部のそれぞれの平面寸法が大き過ぎる場合には、反射光の光強度が大きくなるなどの問題が生じ易くなる。
【００１１】
本発明の透光性部材において、前記凹凸集合部の凸部は、錐状または錐台状に形成されることが好ましい。
なお、錐状には円錐状や角錐状が含まれ、錐台状には、円錐台状や角錐台状が含まれる。
【００１２】
この発明では、凸部の形状から、凹凸集合部における空気に対する基材の体積比率が凸部の先端部を含む基材の最表層部で最小となるため、凹凸集合部の屈折率は凸部の先端部で最小となる。ここで、空気と基材との界面における屈折率の差が小さいほど反射光の光強度を小さくできるので、凹凸集合部の屈折率が基材の最表層部で最小であることにより、反射防止効果をより高くできる。
【００１３】
また、凸部の底部から凸部の先端部に向かって空気に対する基材の体積比率が次第に小さくなるため、微視的には凹凸集合部の内部において、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本発明によって簡易にかつ安価に得られる。
【００１４】
本発明の透光性部材において、前記凸部の平均高さは、５０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
本発明によれば、凸部の平均高さが適切であることにより、構造的な強度を確保しつつ、反射防止機能をより確実に得ることが可能となる。
ここで、凸部の平均高さが５０ｎｍ未満の場合には、凹凸集合部の内部において、反射防止機能に寄与する実効的な屈折率を有する層が形成されないため、反射防止機能を確実に得ることが難しくなる。
一方、凸部の平均高さが２００ｎｍを超え、かつ凸部の幅が狭い場合には、構造的な強度を確保することが難しくなるので、外部からの衝撃等により凹凸集合部が損傷するおそれがある。また、凸部の平均高さが２００ｎｍを超え、かつ凸部の平面寸法が大きい場合には、反射光の強度が大きくなるなどの問題が生じ易くなる。
【００１６】
本発明の透光性部材において、前記凸部の底辺の長さに対する凸部の高さの比率は、１以上、２以下であることが好ましい。
【００１７】
本発明によれば、底辺の長さに対する高さの比率が適切であることにより、構造的な強度を確保しつつ、反射防止機能をより確実に得ることが可能となる。以下では、凸部の底辺の長さに対する凸部の高さの比率のことを凸部アスペクト比と言うことがある。
ここで、前記比率が１未満の場合には、凸部の高さが低過ぎるか、高くても凸部のピッチが大き過ぎるため、反射防止機能を確実に得ることが難しくなる。
一方、前記比率が２を超え、凸部が急峻過ぎる場合には、構造的な強度を確保することが難しくなる。
【００１８】
以上により、凸部の平均ピッチ（凹部の平均ピッチ）が小さく、かつ構造的な強度を確保できる範囲で凸部の平均高さが高く、凸部の形状が急峻な場合に、反射防止機能をより一層確実に得ることができる。すなわち、微細な凸部が急峻でかつ密集して形成された場合に最大の反射防止効果が得られる。
【００１９】
本発明の透光性部材において、前記凹凸集合部の硬度は、２４５００Ｎ／ｍｍ２（約2500kgf/mm2）以上であることが好ましい。
【００２０】
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。
【００２１】
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、前記凹凸集合部は、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設けられることが好ましい。
【００２２】
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凹凸集合部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高い耐傷性が要求されるカバーガラスの外側の部分に凹凸集合部が形成されることで、耐傷性確保の意義を大きくできる。
【００２３】
本発明の透光性部材において、前記凹凸集合部の凹部および凸部は、レジストパターンをマスクとしたドライエッチングによって形成されることが好ましい。
【００２４】
この発明によれば、フォトマスク等の使用によって高精度なレジストパターンが形成されることと、ドライエッチングは微細加工に適し、かつ凹部の深さ（凸部の高さ）の制御が容易であることにより、任意の平均ピッチ、任意の平均高さ、および任意の前記比率で凹凸集合部を容易に形成することが可能となる。これにより、反射防止機能をより確実に得ることができる。
【００２５】
本発明の透光性部材において、前記凹凸集合部の凹部および凸部は、前記体表面部に設けられた複数の粒子をマスクとしたドライエッチングによって形成されることが好ましい。
【００２６】
この発明では、粒子と粒子との間の空隙を介して基材の体表面部がエッチングされることで、凹凸集合部が形成される。本発明によれば、微細な粒子を使用することにより、微細な凹凸集合部の形成が可能となる。これにより、レジストを使用する場合と比べて高価な装置が必要となることなく、安価に製造できる。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
本発明の透光性部材の製造方法は、透光性を有する基材を備える透光性部材の製造方法であって、前記基材の体表面部にレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、前記レジストパターンをマスクにドライエッチングを行うドライエッチング工程と、を備えることを特徴とする。
【００３０】
この発明によれば、前述の透光性部材に係る発明と同様に、凹凸集合部は基材自体であり、基材の体表面部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実現できる。
また、フォトマスク等の使用によって高精度なレジストパターンが形成されることと、ドライエッチングは微細加工に適し、かつ凹部の深さ（凸部の高さ）の制御が容易であることにより、任意の平均ピッチ、任意の平均高さ、および任意の前記比率で凹凸集合部を容易に形成することが可能となる。これにより、反射防止機能をより確実に得ることができる。
【００３１】
本発明の透光性部材の製造方法は、透光性を有する基材を備える透光性部材の製造方法であって、前記基材の体表面部に粒子を設ける粒子配設工程と、前記粒子をマスクにドライエッチングを行うドライエッチング工程と、を備えることを特徴とする。
【００３２】
この発明によれば、前述の透光性部材に係る発明と同様に、凹凸集合部は基材自体であり、基材の体表面部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実現できる。
また、微細な粒子を使用することによって微細な凹凸集合部の形成が可能となるため、レジストを使用する場合と比べて高価な装置が必要となることなく、安価に製造できる。
【００３３】
本発明の透光性部材の製造方法において、前記ドライエッチングとして、イオンミリングを行うことが好ましい。
【００３４】
この発明では、電圧印加によって加速したイオンの基材体表面部への衝突によって基材が削られることにより、凹凸集合部が形成される。このようなイオンミリングにより、サファイア等の高硬度な基材であっても他のドライエッチングと比べて深くて幅が狭い凹部が形成される。このため、前述した平均ピッチ、平均高さ、および凸部アスペクト比の凹凸集合部を容易に形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００３５】
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】
【００３６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
〔１．カバーガラスの構成〕
図１は、本実施形態の透光性部材としてのカバーガラス１を備えた腕時計を示す。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から形成される。基材１０の屈折率は１．７６９である。また、基材１０の体表面部の硬度は、ナノインデンターを使用したＩＳＯ１４５７７準拠の測定値で約５２２６９Ｎ／ｍｍ２（5330kgf/mm2）である。
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。
【００３７】
図２は、基材１０の前面部１０Ａを示す斜視図である。前面部１０Ａには、凸部２１および凹部２２をそれぞれ多数有する凹凸集合部２０が形成される。
【００３８】
〔２．カバーガラスの製造方法〕
図３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、カバーガラス１の前面部１０Ａにレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程（図３（Ａ））と、レジストパターンをマスクにドライエッチングを行って前面部１０Ａに凹凸集合部２０を形成するドライエッチング工程（図３（Ｂ））と、レジスト除去工程（図３（Ｃ））とを備える。
なお、図３（Ａ）〜（Ｃ）は、基材１０、レジストパターン８０のそれぞれの端面を模式的に示す。
【００３９】
図３（Ａ）に示したレジストパターン形成工程を行う前に、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。
【００４０】
図３（Ａ）のレジストパターン配設工程では、基材１０の前面部１０Ａにレジストを塗布した後、フォトマスクを使用して露光処理を行い、続いて現像処理を行う。これによってレジストパターン８０が形成される。ここで、レジストパターン８０は、フォトマスク等を使用して高精度にパターニングされる。このレジストパターン８０には、凹凸集合部２０の凹部２２の平均ピッチよりも小さい直径の孔８１が略等間隔に形成される。
なお、必要に応じて、露光処理前の加熱処理や、現像処理後の加熱処理を行う。
【００４１】
次に、図３（Ｂ）に示したドライエッチング工程を実施する。ドライエッチング処理としてはイオンミリングを行う。このイオンミリングでは、レジストパターン８０をマスクとして基材１０の前面部１０ＡにイオンビームＢを照射する。イオンビームＢがレジストパターン８０の孔８１を介して基材表面に照射されることにより、基材表面にイオンが衝突して基材表面を削る。このようにして削られた部分が凹部２２となり、凹部２２と凹部２２との間に円錐状の凸部２１が形成される。
ここで、イオンの加速電圧やイオンビームＢの入射角、イオン種、照射時間、および基材１０の温度等に応じて、凸部２１の平均ピッチ、凸部２１の平均高さ，凸部アスペクト比が変わる。
【００４２】
図３（Ｂ）のイオンミリングの後、レジスト除去工程を実施し、基材１０からレジストパターン８０を剥離する（図３（Ｃ））。本実施形態では、１２０℃の熱硫酸中によって基材１０を１０分間洗浄することによってレジストを剥離し、純粋で３０分間リンスした後、１２０℃に設定した大気中オーブンで３０分間乾燥させる。これにより、図３（Ｃ）に示すように、微細な凸部２１および凹部２２が密集した凹凸集合部２０が形成される。
【００４３】
ここで、イオンミリング処理後も基材１０の体表面部の硬度は維持される。凹凸集合部２０が形成された後における基材１０の体表面部の硬度は、ナノインデンターを使用したＩＳＯ１４５７７準拠の測定値で約５２２６９Ｎ／ｍｍ２（5330kgf/mm2）である。
【００４４】
〔３．凹凸集合部の構成〕
図４は、凹凸集合部２０が形成された前面部１０Ａを示す断面図である。この図４と、前掲の図２とを参照して凹凸集合部２０の構成を説明する。
基材１０は、凹凸集合部２０と、凹部２２の底部よりも深い部分である基材深部２５とを有して構成される。
【００４５】
凹凸集合部２０の凸部２１および凹部２２はそれぞれ、前面部１０Ａの略全面に略等間隔で形成される。前述のイオンミリングにより、エッチング深さを他のドライエッチングよりも深くできるので、ピッチが小さくても深い凹部２２が形成される。これにより、アスペクト比が大きく急峻かつ微細な凸部２１が密集した状態で形成される。
凸部２１の平均ピッチＰ（凹部２２のピッチに等しい）は、本実施形態では３００ｎｍ以下である。また、凸部２１の平均の高さＨは、５０ｎｍ〜２００ｎｍである。
凸部２１の底辺の長さＬに対する高さＨの比率、すなわち高さＨ／長さＬ（凸部アスペクト比）は、１以上、２以下である。
【００４６】
図５は、凹凸集合部２０の模式図である。円錐状の凸部２１の底部２１１に平行な複数の平面で仕切られた複数の領域を仮定すると、空気に対する基材１０の体積比率は、凸部２１の底部２１１を含む領域から先端部２１２を含む領域に向かって次第に小さくなる。このような空気と基材１０との体積比率から、凹凸集合部２０の屈折率は底部２１１を含む領域で最大（屈折率Ｒ１）であって、先端部２１２を含む領域で最小（屈折率Ｒ２）となる。なお、基材深部２５の屈折率Ｒ０は、１．７６９である。
【００４７】
ここで、図５の平行な複数の直線は、凹凸集合部２０が有する光学層を模式的に示す。微細な凸部２１が急峻で密集して形成されることにより、可視光の波長以下のピッチおよび高さを持つナノ構造が形成される。このため、凹凸集合部２０は、微視的には、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を有するものと想定できる。各光学層の屈折率は、各光学層における基材１０と空気との体積比率に基づく空気の屈折率「１」と基材１０の屈折率「１．７６９」との平均に相当する。
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。すなわち、凹凸集合部２０は高性能な反射防止層として機能する。
【００４８】
なお、図５の平行な複数の直線が示す光学層は一例である。光学層の数、各光学層の厚み等を設定することで、光学設計シミュレーションなどによって反射率を求められる。
【００４９】
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。
【００５０】
上述したような凹凸集合部２０により、カバーガラス１の外側から基材１０に入射する光の反射が防止されるので、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、凹凸集合部２０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て透過率が低下するなどの問題が生じない。
【００５１】
〔４．本実施形態による効果〕
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の体表面部に形成され、反射防止層として機能する凹凸集合部２０は基材１０の一部分であるため、基材１０の体表面部の硬度が基材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。
【００５２】
（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。
【００５３】
（３）凹凸集合部２０において可視光の波長以下のピッチを持つナノ構造が形成されることにより、凹凸集合部２０の屈折率を凹凸集合部２０における空気と基材１０との体積比率に基づく平均とみなすことができる。このような微細な凹凸集合部２０の形成によって反射防止機能をより確実に得ることが可能となる。
【００５４】
（４）凹凸集合部２０の凸部２１が円錐状に形成されており、凹凸集合部２０における屈折率が凹凸集合部２０の最表層部で最小となるため、反射防止効果をより高くできる。
また、凸部２１が円錐状に形成されることで、微視的には凹凸集合部２０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凹凸集合部２０によって簡易にかつ安価に得られる。
【００５５】
（５）凸部２１の平均高さが５０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下であることにより、構造的な強度を確保しつつ、反射防止機能をより確実に得ることが可能となる。
【００５６】
（６）凸部アスペクト比が１以上、２以下であることにより、構造的な強度を確保しつつ、反射防止機能をより確実に得ることが可能となる。
【００５７】
（７）基材１０の前面部１０Ａの硬度が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。
【００５８】
（８）カバーガラス１の前面部１０Ａに形成された凹凸集合部２０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、良好な反射防止効果が得られる。
【００５９】
（９）ドライエッチングの中でも特に微細加工に適したイオンミリングを行うことにより、前述した平均ピッチＨ、平均高さＨ、および凸部アスペクト比（Ｈ／Ｌ）の凹凸集合部２０を容易に形成することが可能となる。
【００６０】
（１０）レジストパターン８０をマスクとしたドライエッチングによって凹凸集合部２０が形成されることにより、任意の平均ピッチＰ、任意の平均高さＨ、および任意の凸部アスペクト比（Ｈ／Ｌ）で凹凸集合部２０を容易に形成することが可能となる。
【００６１】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について図６を参照して説明する。本実施形態では、第１実施形態とは異なる方法で凹凸集合部２０が形成される。この点を除いて、本実施形態のカバーガラスは、第１実施形態のカバーガラス１と同様に形成される。
【００６２】
図６は、本実施形態のカバーガラス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、カバーガラス１の前面部１０Ａに微粒子９０を設ける粒子配設工程（図６（Ａ））と、微粒子９０をマスクにドライエッチングを行って前面部１０Ａに凹凸集合部２０を形成するドライエッチング工程（図６（Ｂ））と、微粒子除去工程（図６（Ｃ））とを備える。
なお、図６（Ａ）〜（Ｃ）は、基材１０、微粒子９０のそれぞれの端面を模式的に示す。
【００６３】
図６（Ａ）に示した粒子配設工程を行う前に、例えば第１実施形態と同様の方法で基材１０を洗浄する。
【００６４】
図６（Ａ）の粒子配設工程では、微粒子９０を分散させたイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）溶液を基材１０の前面部１０Ａに噴霧し、乾燥させる。
本実施形態の微粒子９０は、Ａｕにより形成されるが、その他の金属、セラミック、樹脂等の任意の材料で形成された微粒子を使用でき、微粒子の材質に制限はない。
ここで、微粒子９０には、凹凸集合部２０の凹部２２の平均ピッチよりも小さい粒径のものが使用される。微粒子９０の粒径は、５０ｎｍ以上、８０ｎｍ以下であることが好ましい。本実施形態の微粒子９０の平均粒径は約６０ｎｍである。
【００６５】
本実施形態では、微粒子９０を含むＩＰＡ溶液が噴霧された基材１０をオーブンで加熱して乾燥させる。これにより、基材１０の表面に溶液成分が固着し、微粒子９０が基材１０の表面に略均一に配置される。なお、図６（Ａ）では微粒子９０が基材表面の平面方向や高さ方向に重ならずに付着しているが、微粒子９０が平面方向や高さ方向に重なる場合もあり、溶液中の微粒子９０の濃度や噴霧量に応じて微粒子９０の基材表面への付着状態は変わる。基材表面に設けられた微粒子９０と微粒子９０との間には空隙Ｓが形成され、このような微粒子９０はドライエッチングのマスクとして機能する。
【００６６】
次に、図６（Ｂ）に示したドライエッチング工程において、イオンミリングを行う。本実施形態では、微粒子９０をマスクとして基材１０の前面部１０ＡにイオンビームＢを照射する。イオンビームＢが微粒子９０間の空隙Ｓを介して基材表面に照射されることにより、基材表面にイオンが衝突して基材表面を削る。このようにして削られた部分が凹部２２となり、凹部２２と凹部２２との間に円錐状の凸部２１が形成される。
【００６７】
図６（Ｂ）のイオンミリングの後、微粒子除去工程を実施して基材１０から微粒子９０を除去する（図６（Ｃ））。本実施形態では、ヨウ化カリウム（ＫＩ）の１０質量％水溶液に基材１０を１０分間浸漬することにより、Ａｕをエッチングする。これにより、微粒子９０が基材１０から除去される。
以上により、図６（Ｃ）に示すように、微細な凹凸集合部２０が形成される。
【００６８】
本実施形態によれば、第１実施形態で述べた（１）〜（９）と同様の効果に加え、次のような効果が得られる。
（１１）基材１０の表面に微粒子９０を配置することによってドライエッチングのマスクが形成されるので、レジストパターンの形成を不要にできる。これによって露光装置などの高価な装置が不要となるため、カバーガラスを安価に製造できる。
【００６９】
〔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。
【００７０】
本発明に係るドライエッチングとしては、前述したイオンミリングのほか、反応性ガスエッチング、反応性イオンエッチング、反応性イオンビームエッチング、および反応性レーザービームエッチングなどが挙げられる。
【００７１】
前記各実施形態では、カバーガラス１の体表面部の一部、すなわち前面部１０Ａのみに凹凸集合部２０が形成されていたが、カバーガラス１の前面部１０Ａ、後面部１０Ｂ、および側面部１０Ｃの全体に凹凸集合部を形成してもよい。ここで、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、カバーガラスの反射防止性能をより一層高くできる。
【００７２】
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１）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。
【００７３】
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、イオンミリング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。
【００７４】
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。本発明に係る凹凸集合部は、透光性部材の基材において耐傷性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１】
【００７５】
以下に説明する実施例１、２ではそれぞれ、前記実施形態と同様にサファイア製の基材を使用し、基材の体表面部に凹凸集合部を形成することによってカバーガラスを製造した。
実施例１では、第１実施形態と同様の方法で基材を洗浄した後、第１実施形態と同様にレジストパターンをマスクとしたイオンミリングを実施し、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。
【００７６】
〔レジストパターン形成〕
レジストパターン形成工程では、スピナーに基材をセットし、フォトレジスト（シプレイ社製  １４００−１７）をスピンコートにより塗布する。スピナーは５０００rpmで回転させる。スピンコートによる塗布が済んだら、露光前に基材を加熱処理（プレベーク）する。このプレベークでは、９５℃に設定した大気中オーブンで１０分間加熱する。このようにプレベークされた基材にフォトマスクをセットし、高圧ＵＶランプで紫外線を６秒間照射してレジストを露光する。その後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）の２．３６％水溶液に基材を３０秒間浸漬して現像し、基材を純水で１０分間リンスした後、加熱処理（ポストベーク）を行う。このポストベークでは、１２０℃に設定した大気中オーブンで３０分間加熱する。
【００７７】
〔イオンミリング〕
次に、イオンミリング装置を使用して基材の前面部にイオンビームを照射する。処理条件を下記に示す。
装置        ：  ＧＡＴＡＮ社製イオンミリング装置  Model ６００Ｎ
イオンビーム：  Ａｒ＋
加速電圧    ：  ２ｋV
入射角      ：  １５°（基材の法線に対するイオンビームの傾斜角度）
基材の冷却  ：  液体窒素（ＬＮ２）により基材を冷却
照射時間    ：  １５分間または３０分間
【００７８】
〔レジストパターン剥離〕
上記イオンミリングの後、１２０℃の熱硫酸によって基材を１０分間洗浄してレジストパターンを剥離する。この後、純水で３０分間リンスしてから１２０℃に設定した大気中オーブンで３０分間加熱し、基材を乾燥させる。以上により、凹凸集合部が形成されたカバーガラスの試料が製作される。
【００７９】
〔カバーガラスの特性評価〕
ここで、レジストパターン形成工程で使用するフォトマスクのピッチを変え、凹凸集合部のピッチが相違する複数の試料（平均ピッチ５０ｎｍ〜５００ｎｍ）を製作した。これらの試料をイオンビームの照射時間（エッチング時間）毎に、試料Ｎｏ．１〜４（表１）、試料Ｎｏ．５〜８（表２）としてそれぞれ示す。なお、図７は、試料Ｎｏ．３の凹凸集合部を示す。図７では凸部が円錐台状に形成される。図８は、試料Ｎｏ．７の凹凸集合部を示す。図８では凸部が円錐状に形成される。
【００８０】
表中の平均ピッチ、エッチング深さ、凸部アスペクト比、反射率、および硬度のそれぞれの意味を下記に示す。
平均ピッチ：凹凸集合部の凹部同士の平均ピッチ、あるいは凸部同士の平均ピッチである。
エッチング深さ：イオンミリングによって刻設された凹部の平均深さである。換言すれば、凸部の平均高さである。
凸部アスペクト比：凸部の（高さＨ／底辺の長さＬ）である。
反射率  ：基材の前面部に対して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。
硬度    ：ナノインデンターを使用して基材の前面部の硬度を測定した値であり、ＩＳＯ１４５７７に準拠する。
【００８１】
【表１】
2009186227.tif 000003
なお、表中の「Ref」は、参照用として、レジストパターン形成およびイオンミリングが行われていないサファイア製基材の反射率および硬度を示す（以下の表においても同じ）。
【００８２】
上記の表に示すように、エッチング時間が１５分間の場合、エッチング深さは５０ｎｍであり、凸部アスペクト比は「１」であった。上記の表の通り、平均ピッチが小さくなるほど反射率が小さくなる。ここで、平均ピッチが５００ｎｍである試料Ｎｏ．１の反射率は、試料Ｎｏ．２〜４の反射率と比べて劣る。
【００８３】
【表２】
2009186227.tif 000004
【００８４】
上記の表に示すように、エッチング時間が３０分間の場合、エッチング深さが１００ｎｍであり、凸部アスペクト比が「２」であった。表１と表２とを比較すると、平均ピッチが同じでも、エッチング深さおよび凸部アスペクト比が大きくなることによって反射率が顕著に小さくなることがわかる。エッチング時間３０分間で、平均ピッチが５０ｎｍの場合、反射率０．１％を達成できた。
なお、アスペクト比が「２」と大きくても、基材表面部の硬度は確保される。
【００８５】
ここで、上記の表１、表２に示すように、凹凸集合部の形成後においても、基材の硬度が維持される。上記表１、表２の試料Ｎｏ．０〜８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。
【００８６】
〔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部の傷の有無を観察した。
（その試験結果）
試料Ｎｏ．０〜８のいずれのカバーガラスについても、傷はつかなかった。
【００８７】
〔耐傷性試験２〕
次のような落砂試験を行う。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る。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△Ｔに基づいて、傷の付きづらさを評価した。
ここで、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。
【００８８】
（その試験結果）
試料Ｎｏ．０〜８のいずれのカバーガラスについても、△Ｔが０．０１％となり、耐傷性が良好であった。
【００８９】
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良好な耐傷性を有する。
【実施例２】
【００９０】
実施例２では、第１実施形態で述べた方法で基材を洗浄した後、第２実施形態と同様に微粒子をマスクとしたイオンミリングを実施し、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。
【００９１】
〔粒子の配設〕
粒子配設工程では、Ａｕ粒子を分散させたＩＰＡ溶液を基材表面に噴霧し、加熱して乾燥する。加熱は、１２０℃に設定した大気中オーブンで３０分間行う。
本実施例では、実施例１と比較して、イオンミリングに使用するマスクの形成工程を大幅に簡略化できる。
【００９２】
〔イオンミリング〕
次に、イオンミリング装置を使用して基材の前面部にイオンビームを照射する。処理条件を下記に示す。
装置        ：  ＧＡＴＡＮ社製イオンミリング装置  Model ６００Ｎ
イオンビーム：  Ａｒ＋
加速電圧    ：  ２ｋV
入射角      ：  １５°（基材の法線に対するイオンビームの傾斜角度）
基材の冷却  ：  液体窒素（ＬＮ２）により基材を冷却
照射時間    ：  １５分間または３０分間
【００９３】
〔粒子の剥離〕
上記イオンミリングの後、ＫＩの１０質量％水溶液に基材を１０分間浸漬してＡｕをエッチングし、Ａｕ粒子を基材から除去する。この後、純水で３０分間リンスしてから１２０℃に設定した大気中オーブンで３０分間加熱し、基材を乾燥させる。以上により、凹凸集合部が形成されたカバーガラスの試料が製作される。
【００９４】
〔カバーガラスの特性評価〕
ここで、使用する粒子の粒径を変え、凹凸集合部のピッチが相違する複数の試料（平均ピッチ５０ｎｍ〜５００ｎｍ）を製作した。これらの試料をイオンビームの照射時間（エッチング時間）毎に、試料Ｎｏ．１〜４（表３）、試料Ｎｏ．５〜８（表４）としてそれぞれ示す。
なお、表中の注入深さ、屈折率、反射率、および硬度のそれぞれの意味は、実施例１で既に述べた。
【００９５】
【表３】
2009186227.tif 000005
【００９６】
上記の表に示すように、エッチング時間１５分間の試料Ｎｏ．１〜４では、エッチング深さが５０ｎｍであり、凸部アスペクト比が「１」であった。反射率および硬度は、実施例１の試料Ｎｏ．１〜４と同様である。試料Ｎｏ．３の凹凸集合部は、図７と同様である。
【００９７】
【表４】
2009186227.tif 000006
【００９８】
上記の表に示すように、エッチング時間３０分間の試料Ｎｏ．５〜８では、エッチング深さが１００ｎｍであり、凸部アスペクト比が「２」であった。反射率および硬度は、実施例１の試料Ｎｏ．５〜８と同様である。試料Ｎｏ．７の凹凸集合部は、図８と同様である。表３と表４とを比較すると、平均ピッチが同じでも、エッチング深さおよび凸部アスペクト比が大きくなることによって反射率が顕著に小さくなることがわかる。エッチング時間３０分間で、平均ピッチが５０ｎｍの場合、反射率０．１％を達成できた。
なお、アスペクト比が「２」と大きくても、基材表面部の硬度は確保される。
【００９９】
試料Ｎｏ．０〜８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。
【０１００】
〔実施例１、２のまとめ〕
以上の実施例１、２から、凹凸集合部の平均ピッチが小さく、かつエッチング深さ（凸部の平均高さ）が大きく、凸部アスペクト比が大きい場合に、反射率を大きく低減できる。
ここで、平均ピッチは、上記実施例から、３００ｎｍ以下であることが好ましい。但し、粒子によってマスクを形成する場合には、イオンビームによって基材を削り終える前に粒子が消失してしまうことを防止するために、平均粒径が５０ｎｍ以上であることが好ましい。
エッチング深さ（凸部の平均高さ）は、５０ｎｍ以上で、かつ構造的な強度を確保可能な２００ｎｍ以下の範囲が好適である。
凸部アスペクト比は、１以上で、かつ構造的な強度を確保可能な２以下の範囲が好適である。
【０１０１】
また、イオンミリング処理後も基材表面部の硬度が維持されるので、良好な耐傷性を得ることができる。
【実施例３】
【０１０２】
次に、基材の硬度と耐傷性との関係を示す。本実施例では、硬度が相違する各基材について、実施例１で述べた耐傷性試験１、２を行った。耐傷性試験１、２の結果を次の表に示す。
【０１０３】
【表５】
2009186227.tif 000007
【０１０４】
また、図９は、基材最表層部の硬度と、△Ｔとの関係を示す。この硬度は、ナノインデンターを使用したＩＳＯ１４５７７準拠の測定値である。
上記表５および図９から、硬度が約２４５００N／ｍｍ２以上の場合に、カッターでも傷つかず、また、△Ｔが２％以下となる。このため、腕時計の実用に十分な耐傷性が確保される。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本件発明の第１実施形態に係るカバーガラスを備えた時計を示す断面図。
【図２】前記実施形態に係るカバーガラスの前面部を示す斜視図。
【図３】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４】前記実施形態に係る凹凸集合部の断面図。
【図５】前記実施形態に係る凹凸集合部の模式図。
【図６】本発明の第２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７】本発明の実施例に係る凹凸集合部の断面図。
【図８】本発明の実施例に係る凹凸集合部の断面図。
【図９】本発明の実施例に係るグラフであり、硬度と耐傷性との関係を示す。
【符号の説明】
【０１０６】
１・・・カバーガラス（透光性部材）、４・・・ケース、１０・・・基材、１０Ａ・・・前面部（体表面部）、２０・・・凹凸集合部、２１・・・凸部、２２・・・凹部、８０・・・レジストパターン、９０・・・微粒子。
【図１】
2009186227.tif 000008
【図２】
2009186227.tif 000009
【図３】
2009186227.tif 000010
【図４】
2009186227.tif 000011
【図５】
2009186227.tif 000012
【図６】
2009186227.tif 000013
【図７】
2009186227.tif 000014
【図８】
2009186227.tif 000015
【図９】
2009186227.tif 000016