(57)【要約】【課題】  サファイアを基材とし、優れた視認性を得ることができるとともに、基材から剥離しにくく、耐傷性に優れた反射防止膜を備えた時計用カバーガラスを提供する。【解決手段】  サファイアを基板に使用した時計用カバーガラスであって、前記基板の表面に、基板側を第１層として、第１、第３および第５層がＳｉＯ2からなり、第２および第４層がＴａ2Ｏ5からなる光透過膜層が積層されてなる反射防止膜が設けられていることを特徴とする。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サファイアを基板に使用した時計用カバーガラスであって、
前記基板の表面に、基板側を第１層として、第１、第３および第５層がＳｉＯ2からなり、第２および第４層がＴａ2Ｏ5からなる光透過膜層が積層されてなる反射防止膜が設けられていることを特徴とする時計用カバーガラス。
【請求項２】
基準波長をλとしたときの、前記第１〜第５層の光透過膜層の光学的膜厚を各々Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５とするとき、
Ｄ１＝（０．１１〜０．４９）×λ／４
Ｄ２＝（０．３３〜０．４９）×λ／４
Ｄ３＝（０．２５〜０．４１）×λ／４
Ｄ４＝（１．９９〜２．６５）×λ／４
Ｄ５＝（０．８０〜１．１２）×λ／４
であることを特徴とする請求項１記載の時計用カバーガラス。
【請求項３】
基準波長をλとしたときの、前記第１〜第５層の光透過膜層の光学的膜厚を各々Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５とするとき、
Ｄ１＝（１．７５〜２．３６）×λ／４
Ｄ２＝（０．４２〜０．６９）×λ／４
Ｄ３＝（０．０９〜０．２５）×λ／４
Ｄ４＝（０．９３〜１．４２）×λ／４
Ｄ５＝（０．８５〜１．１２）×λ／４
であることを特徴とする請求項１記載の時計用カバーガラス。
【請求項４】
可視光領域における反射防止膜の透過率の低下が、前記反射防止膜の耐摩耗試験の前後で０．５％以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の時計用カバーガラス。                                               
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は時計用カバーガラスに関し、より詳細には視認性および耐傷性にすぐれた時計用カバーガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
時計用カバーガラスは時計の文字盤や指針を視認するために、ガラス等の透明体によって形成され、見栄えをよくするためにその表面にいろいろなカットを施したり、着色したりして提供されているものもある。時計用カバーガラスには主としてガラスが使用されるが、高級品ではサファイアを基材に使用したものがある（たとえば、特許文献１参照）。サファイアは硬度が高く、傷つきにくいことから、腕時計用のカバーガラスとして好適であるとともに、見栄えも優れているという利点がある。
【特許文献１】特開平６−３３７２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように、サファイアからなる時計用カバーガラスは傷つきにくく、文字盤等の視認性においても優れているが、カバーガラスの表面に反射防止膜を設けることによって、可視域におけるカバーガラスの反射率を抑え、サファイアを基材とする時計用カバーガラスを用いた時計の視認性をさらに向上させることが検討されている。反射防止膜は光学フィルター、レンズ、光学窓、眼鏡といった光学部品に広く利用されており、用途に応じて種々の特性を備えた反射防止膜が使用されている。
時計用カバーガラスに使用する反射防止膜は、視認性が問題となることから可視域での反射率が十分に小さく、また、腕時計は異物に当たったり擦れたりしやすいから、傷つきにくく、カバーガラスの基材から剥離しにくいといった特性が求められる。
【０００４】
本発明は、基材の表面に反射防止膜を設けた時計用カバーガラスに関するものであり、とくにサファイアを基材とし、基材の表面に反射防止膜を設けることによって優れた視認性を得ることができるとともに、傷つきにくく、基材から剥離しにくい反射防止膜を備えた時計用カバーガラスを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、サファイアを基板に使用した時計用カバーガラスであって、前記基板の表面に、基板側を第１層として、第１、第３および第５層がＳｉＯ2からなり、第２および第４層がＴａ2Ｏ5からなる光透過膜層が積層されてなる反射防止膜が設けられていることを特徴とする。
【０００６】
また、基準波長をλとしたときの、前記第１〜第５層の光透過膜層の光学的膜厚を各々Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５とするとき、Ｄ１＝（０．１１〜０．４９）×λ／４、Ｄ２＝（０．３３〜０．４９）×λ／４、Ｄ３＝（０．２５〜０．４１）×λ／４、Ｄ４＝（１．９９〜２．６５）×λ／４、Ｄ５＝（０．８０〜１．１２）×λ／４としたもの、また、基準波長をλとしたときの、前記第１〜第５層の光透過膜層の光学的膜厚を各々Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５とするとき、Ｄ１＝（１．７５〜２．３６）×λ／４、Ｄ２＝（０．４２〜０．６９）×λ／４、Ｄ３＝（０．０９〜０．２５）×λ／４、Ｄ４＝（０．９３〜１．４２）×λ／４、Ｄ５＝（０．８５〜１．１２）×λ／４としたものが好適に用いられる。
また、可視光領域における反射防止膜の透過率の低下が、前記反射防止膜の耐摩耗試験の前後で０．５％以下であるものが時計用カバーガラスとして好適に用いられる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る時計用カバーガラスは、サファイアの基材の表面に、第１、第３および第５層がＳｉＯ2からなり、第２および第４層がＴａ2Ｏ5からなる光透過膜層を積層した反射防止膜を設けたことにより、サファイアの特性を損なうことなく、視認性をさらに向上させることができ、また、前記反射防止膜は耐傷性に優れ、サファイアとの密着性が良好であることから、好適な時計用カバーガラスとして提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明に係る時計用カバーガラスの一実施形態の構成を示す説明図である。本実施形態の時計用カバーガラスは、サファイアからなる基材１０の表面に、ＳｉＯ2からなる光透過層と、Ｔａ2Ｏ5からなる光透過層を、交互に積層した５層構造からなる反射防止膜２０を設けたことを特徴とする。時計用カバーガラスでは、基材１０の両面に反射防止膜２０を設けるが、図１では、基材１０の一方の面に反射防止膜２０を設けた状態を説明的に示している。
【０００９】
本発明に係る反射防止膜２０は、図１に示すように、基材１０の表面側を第１層として、第１、３および５層がＳｉＯ2からなる光透過層であり、第２および４層がＴａ2Ｏ5からなる光透過層によって形成されている。すなわち、基材１０の表面に被着する第１層がＳｉＯ2からなり、反射防止膜２０の最外層もＳｉＯ2からなる。このように、第１層と最外層がＳｉＯ2によって形成されることによって、反射防止膜２０の剥離強度が向上し、耐傷性の高い反射防止膜として得ることができる。
【００１０】
時計用カバーガラスは、その特性上、まず、可視域における視認性が問題であり、実用上、反射防止膜は可視域での反射率が２％以下となるように設計する必要がある。
本実施形態の反射防止膜は５層構造からなるものであり、反射防止膜の反射率が可視域で２％以下となるように設計するためには、第１層から第５層までの各層の光学的膜厚（使用波長における屈折率×幾何学的膜厚）を設計することによってなされる。
【００１１】
本発明は、この反射防止膜２０の第１層から第５層の光学的膜厚（Ｄ１〜Ｄ５）を、基準波長をλとして、Ｄ１＝（０．１１〜０．４９）×λ／４、Ｄ２＝（０．３３〜０．４９）×λ／４、Ｄ３＝（０．２５〜０．４１）×λ／４、Ｄ４＝（１．９９〜２．６５）×λ／４、Ｄ５＝（０．８０〜１．１２）×λ／４としたこと、あるいは、基準波長をλとして、Ｄ１＝（１．７５〜２．３６）×λ／４、Ｄ２＝（０．４２〜０．６９）×λ／４、Ｄ３＝（０．０９〜０．２５）×λ／４、Ｄ４＝（０．９３〜１．４２）×λ／４、Ｄ５＝（０．８５〜１．１２）×λ／４としたことを特徴とする。
【００１２】
なお、Ｄ１〜Ｄ５の値（光学的膜厚）が上記のように所定範囲で選択可能である意味は、第１層から第５層の各層について、その光学的膜厚の中心値を各層での基準の膜厚としたときに、特定の一層以外の層については基準の膜厚で固定しておき、特定の一層の膜厚を変えたときに、反射防止膜全体の反射率が２％以下となる範囲をその特定の一層の許容範囲として、層ごとに許容範囲を求めたものである。
【００１３】
（第１の実施例）
表１は、反射防止膜の第１の設計例を示す。
【表１】
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なお、各層の屈折率は、波長５１０ｎｍにおける屈折率を示す。反射防止膜は、サファイア基材にプラズマアシスト法によって成膜して形成した。
【００１４】
図２は表１に示す反射防止膜の、λ＝５１０ｎｍとしたときの特性図を示す。図２からわかるように、第１の実施例の反射防止膜を設けた時計用カバーガラスは、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視域において、反射率（Ｒ）がフラットな特性を有しており、とくに波長４００ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲では反射率０．５％以下となって、反射率がきわめて小さく抑えられている。この反射防止膜は可視域において、すぐれた反射防止特性を有するものである。
【００１５】
（第２の実施例）
表２は、反射防止膜の第２の設計例を示す。
【表２】
2005274527.tif 000004
【００１６】
図３は、表２に示す反射防止膜のλ＝５１０ｎｍとしたときの特性図を示す。
この実施例の反射防止膜の場合も、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視域において、反射率（Ｒ）が１％以下となり、可視域において反射率が２％以下という時計用カバーガラスとしての特性を十分に満足するものとなっている。
【００１７】
（第３の実施例）
表３は、反射防止膜の第３の設計例を示す。この設計例は、表１に示す設計例で、第５層の光学的膜厚を１．１２×λ／４として設計した例である。
【表３】
2005274527.tif 000005
【００１８】
図４は、表３に示す反射防止膜のλ＝５１０ｎｍとしたときの特性図を示す。この実施例の反射防止膜も、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視域で、反射率２％以下をほぼ満足している。
【００１９】
（第４の実施例）
表４は、反射防止膜の第４の設計例を示す。この設計例は、表１に示す設計例で、第５層の光学的膜厚を０．８０×λ／４として設計した例である。
【表４】
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【００２０】
図５は、表４に示す反射防止膜について、λ＝５１０ｎｍとしたときの特性図を示す。この実施例の反射防止膜も、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視域で、反射率２％以下をほぼ満足している。
【００２１】
（第５の実施例）
表５は、反射防止膜の第５の設計例を示す。この設計例は、表２に示す設計例で、第５層の光学的膜厚を１．１２×λ／４として設計した例である。
【表５】
2005274527.tif 000007
【００２２】
図６は、表５に示す反射防止膜のλ＝５１０ｎｍとしたときの特性図を示す。この実施例の反射防止膜も、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視域で、反射率２％以下をほぼ満足している。
【００２３】
（第６の実施例）
表６は、反射防止膜の第６の設計例を示す。この設計例は、表２に示す設計例で、第５層の光学的膜厚を０．８５×λ／４として設計した例である。
【表６】
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【００２４】
図７は、表６に示す反射防止膜のλ＝５１０ｎｍとしたときの特性図を示す。この実施例の反射防止膜も、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視域で、反射率２％以下をほぼ満足している。
【００２５】
（耐傷性試験）
時計用カバーガラスは異物に接触して擦れやすいことから、時計用カバーガラスの耐傷性は、時計の視認性を保持し、時計の見栄えを維持する上できわめて重要である。とくに基材の表面に反射防止膜を設けた時計用カバーガラスの場合は、反射防止膜の耐傷性が時計用カバーガラスの品質、特性に直接影響を及ぼすから、反射防止膜の耐傷性は品質上、きわめて重要な特性となる。
以下に時計用カバーガラスの耐傷性試験を行った結果について示す。耐傷性試験は、反射防止膜が形成されているサファイアからなる基材の表面を、１２μｍラッピングフィルム（＃１２００）を用いて、荷重５００ｇで１００回擦る操作を１回の試験とし、各回ごとに試験の前後で時計用カバーガラスの反射率がどの程度変化するかを測定することによって行った。
【００２６】
耐傷性試験で使用したサンプルは、上述した第１の実施例の反射防止膜を設けた時計用カバーガラス（実施例１）、サファイア基材の表面に第１層Ａｌ2Ｏ3、第２層ＺｒＯ2、第３層ＭｇＦ2からなる３層構造の反射防止膜を設けた時計用カバーガラス（比較例１）、サファイア基材の表面に第１層Ａｌ2Ｏ3、第２層ＺｒＯ2、第３層ＭｇＦ2、第４層ＺｒＯ2＋ＴｉＯ2、第５層ＭｇＦ2からなる５層構造の反射防止膜を設けた時計用カバーガラス（比較例２）、サファイア基材の表面に第１層Ａｌ2Ｏ3、第２層ＺｒＯ2、第３層Ａｌ2Ｏ3、第４層ＺｒＯ2、第５層ＭｇＦ2からなる５層構造の反射防止膜を設けた時計用カバーガラス（比較例３）、サファイア基材の表面に第１層ＺｒＯ2、第２層ＭｇＦ2からなる２層構造の反射防止膜を設けた時計用カバーガラス（比較例４）の５種である。
【００２７】
図８は、１００回ずつサンプルの表面を擦る試験を５回行い、そのつど時計用カバーガラスの初期値からの反射率の変化分を測定して、５回の平均値をグラフに表したものである。図８では、反射率の変動分が０に近いものほど、耐傷性が高いということができる。
図８からわかるように、実施例１の反射防止膜を設けた時計用カバーガラスは他の比較例１〜４のサンプルとくらべて、反射率の変動がもっとも小さく、耐傷性試験の前後で反射率は０．５％以下程度しか劣化していない。これに対して、比較例４のサンプルでは１％程度反射率が劣化しており、比較例１では２％程度反射率が劣化している。この試験結果は、実施例１のサンプルが他の比較例とくらべて耐傷性にすぐれており、時計用カバーガラスとして好適に使用できることを示している。
【００２８】
なお、本実施形態の時計用カバーガラスについては、４５０℃の加熱雰囲気下にサンプルを１５分間置いて、反射防止膜の膜状態を検査する試験を行ったが、反射防止膜の表面状態には異常が認められなかった。このことは、サファイア基板と反射防止膜との密着性が良好であることを意味するものと考えられる。サファイア基板と反射防止膜との密着性はサファイア基板を構成するＡｌと反射防止膜第１層目のＳｉＯ2を構成するＳｉとが原子構造的に近似していることによるものと考えられる。
【００２９】
以上の耐傷性試験、加熱試験の結果は、本願発明に係る時計用カバーガラスは、サファイアからなる基材の表面に被着される最下層（第１層）をＳｉＯ2とすることにより、サファイア基板との密着性を良好に保つことができ、最外層（第５層）をＳｉＯ2としたことにより、耐傷性を向上させることが可能となることから、反射防止膜による視認性を向上させる効果と合わせて、時計用カバーガラスとして好適に使用することが可能になる。
【００３０】
また、本発明に係る時計用カバーガラスの反射防止膜の積層構造においては、３層構造では透過特性が粗く必要な波長帯域内で透過率を満足しない部分が生じる問題があるのに対して、５層構造では仕様を満足した透過特性が得られることが確認され、さらに７層構造以上では透過特性はより良好であるものの、工数増による生産効率の低下や製造コスト増という問題が生じ、特性面と製造面の双方において時計用カバーガラスに適用する反射防止膜としては５層構造が最も有効な積層構造であることが実験により確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る時計用カバーガラスの反射防止膜の構成を示す説明図である。
【図２】反射防止膜の第１の実施例での特性を示すグラフである。
【図３】反射防止膜の第２の実施例での特性を示すグラフである。
【図４】反射防止膜の第３の実施例での特性を示すグラフである。
【図５】反射防止膜の第４の実施例での特性を示すグラフである。
【図６】反射防止膜の第５の実施例での特性を示すグラフである。
【図７】反射防止膜の第６の実施例での特性を示すグラフである。
【図８】時計用カバーガラスの耐傷性試験結果を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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