JP2015121739A - カバーガラスおよび時計 - Google Patents
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Abstract
【課題】光の反射を抑制して視認性を向上できるカバーガラスおよび時計を提供すること。【解決手段】サファイアを材料とするカバーガラス１５０であって、カバーガラス１５０の表面１５１および裏面の少なくとも一方の面には、反射防止構造を構成する複数の凹部１５２が設けられ、凹部１５２の深さＨ１は、８０ｎｍ以上、１１０ｎｍ以下である。また、凹部１５２の深さＨ１は、９０ｎｍ以上、１０５ｎｍ以下であることが、より好ましい。【選択図】図２
Description
本発明は、カバーガラスおよび時計に関する。
従来、自動車等の乗り物における各種メーター等の表示部を覆う透明基材において、表示部の視認性を向上させるため、反射防止構造が設けられていることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の透明基材は、ポリエチレン等の材料で構成されている。そして、透明基材には、深さが１５０ｎｍ〜１５００ｎｍの凹部が複数設けられており、この複数の凹部によって反射防止構造が構成されている。この反射防止構造によれば、例えば、透明基材の表面に反射防止膜を設けた反射防止構造や、透明基材に複数の凸部を設けた反射防止構造と比べて、耐傷性を向上できる。
特許文献１の透明基材は、ポリエチレン等の材料で構成されている。そして、透明基材には、深さが１５０ｎｍ〜１５００ｎｍの凹部が複数設けられており、この複数の凹部によって反射防止構造が構成されている。この反射防止構造によれば、例えば、透明基材の表面に反射防止膜を設けた反射防止構造や、透明基材に複数の凸部を設けた反射防止構造と比べて、耐傷性を向上できる。
ところで、腕時計や懐中時計等の時計では、サファイアを材料とするカバーガラスが用いられている。そして、カバーガラスに、反射防止構造を設けることが要望されている。
しかしながら、このようなサファイアを材料とするカバーガラスに、特許文献１の反射防止構造を適用することはできなかった。
しかしながら、このようなサファイアを材料とするカバーガラスに、特許文献１の反射防止構造を適用することはできなかった。
本発明の目的は、光の反射を抑制して視認性を向上できるカバーガラスおよび時計を提供することにある。
本発明のカバーガラスは、サファイアを材料とするカバーガラスであって、前記カバーガラスの表面および裏面の少なくとも一方の面には、反射防止構造を構成する複数の凹部が設けられ、前記凹部の深さは、８０ｎｍ以上、１１０ｎｍ以下であることを特徴とする。
本発明によれば、サファイアを材料とするカバーガラスであっても、複数の凹部を反射防止構造として機能させることができる。これにより、カバーガラスを例えば時計に用いた場合、表示時刻の視認性を向上できる。
本発明のカバーガラスにおいて、前記凹部の深さは、９０ｎｍ以上、１０５ｎｍ以下であることが好ましい。
本発明によれば、カバーガラスの視感反射率を、０．６％以下とすることが可能となり、カバーガラスを例えば時計に用いた場合、表示時刻の視認性をさらに向上できる。視感反射率とは、後述するように、人間が視覚で感じる反射率を数値化したものである。
本発明によれば、カバーガラスの視感反射率を、０．６％以下とすることが可能となり、カバーガラスを例えば時計に用いた場合、表示時刻の視認性をさらに向上できる。視感反射率とは、後述するように、人間が視覚で感じる反射率を数値化したものである。
本発明のカバーガラスにおいて、前記凹部内には、屈折率が１．４以下である防汚剤が充填されていることが好ましい。
本発明では、凹部内に防汚剤が充填されているため、凹部内に異物が入り込むことを防止できる。これにより、カバーガラスの透明性を向上でき、カバーガラスを例えば時計に用いた場合、表示時刻の視認性をさらに向上できる。
また、本発明では、防汚剤の屈折率は、１．４以下であるため、防汚剤の存在によりカバーガラスの視感反射率が大きく増大することを抑制できる。
本発明では、凹部内に防汚剤が充填されているため、凹部内に異物が入り込むことを防止できる。これにより、カバーガラスの透明性を向上でき、カバーガラスを例えば時計に用いた場合、表示時刻の視認性をさらに向上できる。
また、本発明では、防汚剤の屈折率は、１．４以下であるため、防汚剤の存在によりカバーガラスの視感反射率が大きく増大することを抑制できる。
本発明のカバーガラスにおいて、前記防汚剤の材料は、フッ素含有有機ケイ素化合物であることが好ましい。
本発明によれば、カバーガラスの表面を滑りやすくでき、耐傷性を向上できる。
本発明によれば、カバーガラスの表面を滑りやすくでき、耐傷性を向上できる。
本発明のカバーガラスにおいて、前記カバーガラスの厚さ方向から見た平面視において、前記凹部は正六角形であり、前記平面視において前記凹部の対向する辺の間隔は、１００ｎｍ以上、３００ｎｍ以下であり、前記平面視における前記凹部の中心点同士の間隔は、１３０ｎｍ以上、３１０ｎｍ以下であることが好ましい。
本発明によれば、カバーガラスの視感反射率を２．２％以下に抑えることができ、カバーガラスを例えば時計に用いた場合、表示時刻の視認性をさらに向上できる。
本発明によれば、カバーガラスの視感反射率を２．２％以下に抑えることができ、カバーガラスを例えば時計に用いた場合、表示時刻の視認性をさらに向上できる。
または、本発明のカバーガラスにおいて、前記カバーガラスの厚さ方向から見た平面視において、前記凹部は円形であり、前記平面視における前記凹部の直径は、１００ｎｍ以上、３００ｎｍ以下であり、前記平面視における前記凹部の中心点同士の間隔は、１３０ｎｍ以上、３１０ｎｍ以下であることが好ましい。
本発明によっても、カバーガラスの視感反射率を２．２％以下に抑えることができ、カバーガラスを例えば時計に用いた場合、表示時刻の視認性をさらに向上できる。
本発明によっても、カバーガラスの視感反射率を２．２％以下に抑えることができ、カバーガラスを例えば時計に用いた場合、表示時刻の視認性をさらに向上できる。
本発明は、屈折率が１．７以上、１．８以下のカバーガラスであって、前記カバーガラスの表面および裏面の少なくとも一方の面には、反射防止構造を構成する複数の凹部が設けられ、前記凹部の深さは、８０ｎｍ以上、１１０ｎｍ以下であることを特徴とする。
このカバーガラスにおいても、サファイアを材料とする上記のカバーガラスと同様に、複数の凹部を反射防止構造として機能させることができる。これにより、カバーガラスを例えば時計に用いた場合、表示時刻の視認性を向上できる。
本発明の時計は、上記のカバーガラスを備えることが好ましい。
この時計においても、上記のカバーガラスと同様に、複数の凹部を反射防止構造として機能させることができる。これにより、表示時刻の視認性を向上できる。
この時計においても、上記のカバーガラスと同様に、複数の凹部を反射防止構造として機能させることができる。これにより、表示時刻の視認性を向上できる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［ＧＰＳ付き腕時計の構成］
図１は、本発明に係る時計であるＧＰＳ（Global Positioning System）時刻修正装置付き腕時計（以下、ＧＰＳ付き腕時計と称す）１を示す概略断面図である。
図１に示すように、ＧＰＳ付き腕時計１は、文字板２および指針３からなる時刻表示部を備える。指針３は、秒針、分針、時針等を備えて構成される。
そして、ＧＰＳ付き腕時計１は、地球の上空を所定の軌道で周回している複数のＧＰＳ衛星からの衛星信号を受信して衛星時刻情報を取得し、内部時刻情報を修正できるように構成されている。
また、ＧＰＳ付き腕時計１には、外部操作用のリュウズ６やボタン（図示せず）が設けられている。
［ＧＰＳ付き腕時計の構成］
図１は、本発明に係る時計であるＧＰＳ（Global Positioning System）時刻修正装置付き腕時計（以下、ＧＰＳ付き腕時計と称す）１を示す概略断面図である。
図１に示すように、ＧＰＳ付き腕時計１は、文字板２および指針３からなる時刻表示部を備える。指針３は、秒針、分針、時針等を備えて構成される。
そして、ＧＰＳ付き腕時計１は、地球の上空を所定の軌道で周回している複数のＧＰＳ衛星からの衛星信号を受信して衛星時刻情報を取得し、内部時刻情報を修正できるように構成されている。
また、ＧＰＳ付き腕時計１には、外部操作用のリュウズ６やボタン（図示せず）が設けられている。
ＧＰＳ付き腕時計１は、指針３を駆動するムーブメント１１０と、ムーブメント１１０を収容するケース１０とを備えている。
ケース１０は、円筒状の外装ケース１０１と、この外装ケース１０１の一方の開口を塞ぐ裏蓋１０２とを備えている。ケース１０内には、外装ケース１０１の他方の開口に開口面１０３を有するキャビティ１０４が形成され、このキャビティ１０４にムーブメント１１０が収容される。
ムーブメント１１０は、前述した指針３による時刻表示を行うとともにＧＰＳ衛星からの信号受信を行うためのものであり、時刻表示およびＧＰＳ機能を処理する回路素子（ＩＣなど）が実装された回路基板２５、指針３を駆動するステップモータおよび歯車列を含む駆動機構１９、これらに電力を供給する二次電池２４を備えている。
回路基板２５に実装された回路素子としては、ＧＰＳ衛星から受信した信号を処理する受信部１８、駆動機構１９の制御を行う制御部２０が含まれている。
ケース１０は、円筒状の外装ケース１０１と、この外装ケース１０１の一方の開口を塞ぐ裏蓋１０２とを備えている。ケース１０内には、外装ケース１０１の他方の開口に開口面１０３を有するキャビティ１０４が形成され、このキャビティ１０４にムーブメント１１０が収容される。
ムーブメント１１０は、前述した指針３による時刻表示を行うとともにＧＰＳ衛星からの信号受信を行うためのものであり、時刻表示およびＧＰＳ機能を処理する回路素子（ＩＣなど）が実装された回路基板２５、指針３を駆動するステップモータおよび歯車列を含む駆動機構１９、これらに電力を供給する二次電池２４を備えている。
回路基板２５に実装された回路素子としては、ＧＰＳ衛星から受信した信号を処理する受信部１８、駆動機構１９の制御を行う制御部２０が含まれている。
ＧＰＳ付き腕時計１は、キャビティ１０４の開口面１０３には、ソーラーパネル支持基板１２０が配置され、このソーラーパネル支持基板１２０の表面側に、ソーラーパネル１２０Ａおよび文字板２が設けられている。
また、ソーラーパネル支持基板１２０の表面側には、ソーラーパネル１２０Ａが固定され、カバーガラス１５０側から入射する光により発電が実施される。発電により得られる電力は、適宜二次電池２４に蓄電される。
さらに、ソーラーパネル１２０Ａの表面には、文字板２が張られている。ここで、文字板２およびソーラーパネル１２０Ａは、各々の外周径がダイヤルリング１４０の内周径に合わせて形成され、各々の外周はダイヤルリング１４０の内周に隙間なく密着され、ソーラーパネル支持基板１２０が外部から視認されることはない。
文字板２は、例えばポリカーボネートなどの非導電性の合成樹脂材料にて形成され、透光性を有し、ソーラーパネル１２０Ａへの入射光の透過を妨げることがない。
そして、前述した指針３は、文字板２の表面側に配置され、ムーブメント１１０はソーラーパネル支持基板１２０の裏面側に配置される。
また、ソーラーパネル支持基板１２０の表面側には、ソーラーパネル１２０Ａが固定され、カバーガラス１５０側から入射する光により発電が実施される。発電により得られる電力は、適宜二次電池２４に蓄電される。
さらに、ソーラーパネル１２０Ａの表面には、文字板２が張られている。ここで、文字板２およびソーラーパネル１２０Ａは、各々の外周径がダイヤルリング１４０の内周径に合わせて形成され、各々の外周はダイヤルリング１４０の内周に隙間なく密着され、ソーラーパネル支持基板１２０が外部から視認されることはない。
文字板２は、例えばポリカーボネートなどの非導電性の合成樹脂材料にて形成され、透光性を有し、ソーラーパネル１２０Ａへの入射光の透過を妨げることがない。
そして、前述した指針３は、文字板２の表面側に配置され、ムーブメント１１０はソーラーパネル支持基板１２０の裏面側に配置される。
ＧＰＳ付き腕時計１は、ソーラーパネル支持基板１２０の外周に沿って配置されたＧＰＳアンテナ１１を備えている。
ＧＰＳアンテナ１１は、前述したＧＰＳ衛星からの信号を受信するものであり、ソーラーパネル支持基板１２０の表面側に配置され、ソーラーパネル支持基板１２０の外周縁と、ＧＰＳアンテナ１１の外周縁とが略一致する状態に形成されている。
ＧＰＳ付き腕時計１は、ＧＰＳアンテナ１１を収容するダイヤルリング１４０を備えている。
ダイヤルリング１４０は、外周径が文字板２に一致した円環状に形成され、外周にＧＰＳアンテナ１１を収容する凹みを有する。ダイヤルリング１４０は、内周が文字板２へと向かう傾斜面（円錐面）とされ、この傾斜面には６０分割で指示目盛が印刷されている。
ＧＰＳアンテナ１１は、前述したＧＰＳ衛星からの信号を受信するものであり、ソーラーパネル支持基板１２０の表面側に配置され、ソーラーパネル支持基板１２０の外周縁と、ＧＰＳアンテナ１１の外周縁とが略一致する状態に形成されている。
ＧＰＳ付き腕時計１は、ＧＰＳアンテナ１１を収容するダイヤルリング１４０を備えている。
ダイヤルリング１４０は、外周径が文字板２に一致した円環状に形成され、外周にＧＰＳアンテナ１１を収容する凹みを有する。ダイヤルリング１４０は、内周が文字板２へと向かう傾斜面（円錐面）とされ、この傾斜面には６０分割で指示目盛が印刷されている。
［カバーガラスの構成］
カバーガラス１５０は、文字板２の表面側および指針３を覆って配置されている。
図２は、カバーガラス１５０の一部を拡大した断面図である。図３は、カバーガラス１５０の一部を拡大した正面図である。
カバーガラス１５０の材料は、サファイア（屈折率：１．７以上、１．８以下）である。
カバーガラス１５０は、例えば板状のガラスを切削・研磨などすることにより、カバーガラスの厚み方向から見た平面視（以下、カバーガラス平面視と称す）において中央に位置する中央部１５０Ａ、および、中央部１５０Ａの周辺に位置し、中央部１５０Ａの外周縁に沿って設けられる筒状の周辺部１５０Ｂを備えた器状に加工することで製造される。
図１に示すように、カバーガラス１５０は、外装ケース１０１に圧入により嵌め込まれる。カバーガラス１５０の中央部１５０Ａは、カバーガラス平面視において文字板２と重なる部分である。
カバーガラス１５０は、文字板２の表面側および指針３を覆って配置されている。
図２は、カバーガラス１５０の一部を拡大した断面図である。図３は、カバーガラス１５０の一部を拡大した正面図である。
カバーガラス１５０の材料は、サファイア（屈折率：１．７以上、１．８以下）である。
カバーガラス１５０は、例えば板状のガラスを切削・研磨などすることにより、カバーガラスの厚み方向から見た平面視（以下、カバーガラス平面視と称す）において中央に位置する中央部１５０Ａ、および、中央部１５０Ａの周辺に位置し、中央部１５０Ａの外周縁に沿って設けられる筒状の周辺部１５０Ｂを備えた器状に加工することで製造される。
図１に示すように、カバーガラス１５０は、外装ケース１０１に圧入により嵌め込まれる。カバーガラス１５０の中央部１５０Ａは、カバーガラス平面視において文字板２と重なる部分である。
カバーガラス１５０の表面１５１には、図２、図３に示されるように、表面１５１に開口を有する凹部１５２が複数設けられている。複数の凹部１５２は、すべて同じ形状を有している。複数の凹部１５２は、反射防止構造を構成している。
凹部１５２の深さＨ１（図２）は、８０ｎｍ以上、１１０ｎｍ以下の範囲で設定されている。さらに好ましくは、深さＨ１は、９０ｎｍ以上、１０５ｎｍ以下の範囲で設定されているのがよい。本実施形態では、深さＨ１は、１００ｎｍである。
図３に示されるように、凹部１５２は、カバーガラス平面視において、形状が正六角形であり、隣り合う凹部１５２の中心点１５２Ａを結んだ仮想線により正三角形が構成されるように、等間隔で配置されている。
凹部１５２のカバーガラス平面視における対向する辺の間隔Ｄ１は、１００ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の範囲で設定されている。また、隣り合う凹部１５２のカバーガラス平面視における最小の間隔Ｄ２は、１０ｎｍ以上、９５ｎｍ以下の範囲で設定されている。また、凹部１５２のカバーガラス平面視における中心点１５２Ａ同士の間隔Ｄ３は、１３０ｎｍ以上、３１０ｎｍ以下の範囲で設定されている。なお、間隔Ｄ１，Ｄ２は、凹部１５２におけるカバーガラス１５０の表面１５１と同じ高さの辺を基準として規定される間隔である。
凹部１５２の深さＨ１（図２）は、８０ｎｍ以上、１１０ｎｍ以下の範囲で設定されている。さらに好ましくは、深さＨ１は、９０ｎｍ以上、１０５ｎｍ以下の範囲で設定されているのがよい。本実施形態では、深さＨ１は、１００ｎｍである。
図３に示されるように、凹部１５２は、カバーガラス平面視において、形状が正六角形であり、隣り合う凹部１５２の中心点１５２Ａを結んだ仮想線により正三角形が構成されるように、等間隔で配置されている。
凹部１５２のカバーガラス平面視における対向する辺の間隔Ｄ１は、１００ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の範囲で設定されている。また、隣り合う凹部１５２のカバーガラス平面視における最小の間隔Ｄ２は、１０ｎｍ以上、９５ｎｍ以下の範囲で設定されている。また、凹部１５２のカバーガラス平面視における中心点１５２Ａ同士の間隔Ｄ３は、１３０ｎｍ以上、３１０ｎｍ以下の範囲で設定されている。なお、間隔Ｄ１，Ｄ２は、凹部１５２におけるカバーガラス１５０の表面１５１と同じ高さの辺を基準として規定される間隔である。
図２に示されるように、防汚剤１６０は、凹部１５２内に充填されている。防汚剤１６０の表面１６１は、カバーガラス１５０の表面１５１と略同一平面に位置している。
防汚剤１６０には、カバーガラス１５０の表面１５１を滑り易くし、かつ、屈折率が１．４以下となる材料が用いられる。このような材料として、本実施形態では、フッ素含有有機ケイ素化合物が用いられている。フッ素含有有機ケイ素化合物としては、アルコキシシラン化合物や、パーフルオロエーテル化合物を例示できる。なお、本実施形態では、防汚剤１６０の屈折率は、１．２７である。
防汚剤１６０には、カバーガラス１５０の表面１５１を滑り易くし、かつ、屈折率が１．４以下となる材料が用いられる。このような材料として、本実施形態では、フッ素含有有機ケイ素化合物が用いられている。フッ素含有有機ケイ素化合物としては、アルコキシシラン化合物や、パーフルオロエーテル化合物を例示できる。なお、本実施形態では、防汚剤１６０の屈折率は、１．２７である。
［カバーガラスの製造方法］
［カバーガラスの前処理］
カバーガラス１５０を、１２０℃の熱硫酸に１０分間浸漬する。次に、カバーガラス１５０を純水で洗浄し、オーブンにより１２０℃で３０分間加熱して乾燥させる。そして、カバーガラス１５０を、スパッタリング装置の処理室に収容し、処理室の温度を１２０℃、圧力を１０−６Ｔｏｒｒ（１３３×１０−６Ｐａ）とする。
次に、処理室にＡｒガスを導入し、処理室の圧力を０．８ｍＴｏｒｒ（１０６．４ｍＰａ）とし、逆スパッタリングを行って、カバーガラス１５０の表面１５１をクリーニングする。
［カバーガラスの前処理］
カバーガラス１５０を、１２０℃の熱硫酸に１０分間浸漬する。次に、カバーガラス１５０を純水で洗浄し、オーブンにより１２０℃で３０分間加熱して乾燥させる。そして、カバーガラス１５０を、スパッタリング装置の処理室に収容し、処理室の温度を１２０℃、圧力を１０−６Ｔｏｒｒ（１３３×１０−６Ｐａ）とする。
次に、処理室にＡｒガスを導入し、処理室の圧力を０．８ｍＴｏｒｒ（１０６．４ｍＰａ）とし、逆スパッタリングを行って、カバーガラス１５０の表面１５１をクリーニングする。
［エッチングマスクの形成］
次に、Ｃｒをターゲットとして、Ａｒガスの流量：１０．０ｓｃｃｍ（１０．０ｃｍ３／ｍｉｎ，１ａｔｍ，０℃）、スパッタリングパワー：１．５ｋＷの条件でスパッタリングを行い、カバーガラス１５０の表面１５１に、１５０ｎｍの膜厚のＣｒ膜を形成する。
次に、Ｃｒ膜が形成された表面１５１上にＥＢ（Electron Beam）用フォトレジストを塗布して乾燥させる。そして、ＥＢフォトレジストに対してＥＢ露光および現像を行い、図３に示される凹部１５２に対応したパターンを形成する。そして、このパターンをマスクとして、硝酸第二セリウムアンモンでＣｒ膜をエッチングする。これにより、凹部１５２に対応したＣｒ膜のエッチングマスクが形成される。
次に、Ｃｒをターゲットとして、Ａｒガスの流量：１０．０ｓｃｃｍ（１０．０ｃｍ３／ｍｉｎ，１ａｔｍ，０℃）、スパッタリングパワー：１．５ｋＷの条件でスパッタリングを行い、カバーガラス１５０の表面１５１に、１５０ｎｍの膜厚のＣｒ膜を形成する。
次に、Ｃｒ膜が形成された表面１５１上にＥＢ（Electron Beam）用フォトレジストを塗布して乾燥させる。そして、ＥＢフォトレジストに対してＥＢ露光および現像を行い、図３に示される凹部１５２に対応したパターンを形成する。そして、このパターンをマスクとして、硝酸第二セリウムアンモンでＣｒ膜をエッチングする。これにより、凹部１５２に対応したＣｒ膜のエッチングマスクが形成される。
［カバーガラスのエッチング］
次に、Ｃｒ膜のエッチングマスクを用いて、塩素系のガスにより、カバーガラス１５０に対して反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）を行い、図２、図３に示されるようにカバーガラス１５０に凹部１５２を形成する。その後、熱硫酸洗浄を行ってＥＢ用フォトレジストを除去し、さらに、硝酸第二セリウムアンモンを用いて、Ｃｒ膜のエッチングマスクを除去する。
次に、Ｃｒ膜のエッチングマスクを用いて、塩素系のガスにより、カバーガラス１５０に対して反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）を行い、図２、図３に示されるようにカバーガラス１５０に凹部１５２を形成する。その後、熱硫酸洗浄を行ってＥＢ用フォトレジストを除去し、さらに、硝酸第二セリウムアンモンを用いて、Ｃｒ膜のエッチングマスクを除去する。
［防汚剤の形成］
凹部１５２が形成されたカバーガラス１５０を、フッ素含有ケイ素化合物を有機溶剤に溶解させた液体に１分間浸漬し、取り出して自然乾燥させる。その後、１００℃の温度で２０分乾燥させる。これにより、凹部１５２内に防汚剤１６０が形成される。なお、カバーガラス１５０の表面１５１に付着した余分な防汚剤１６０は、アセトンを染み込ませた不織布でワイプ除去する。
凹部１５２が形成されたカバーガラス１５０を、フッ素含有ケイ素化合物を有機溶剤に溶解させた液体に１分間浸漬し、取り出して自然乾燥させる。その後、１００℃の温度で２０分乾燥させる。これにより、凹部１５２内に防汚剤１６０が形成される。なお、カバーガラス１５０の表面１５１に付着した余分な防汚剤１６０は、アセトンを染み込ませた不織布でワイプ除去する。
［評価結果１］
表１は、間隔Ｄ１〜Ｄ３、深さＨ１をそれぞれ変えて凹部１５２を形成した場合の、各カバーガラス１５０の視感反射率と、耐傷試験でのヘイズ（曇り度）とを計測した結果である。
表１は、間隔Ｄ１〜Ｄ３、深さＨ１をそれぞれ変えて凹部１５２を形成した場合の、各カバーガラス１５０の視感反射率と、耐傷試験でのヘイズ（曇り度）とを計測した結果である。
視感反射率について説明する。光に対する人間の視覚の感度は、可視光の波長領域の中央付近で最も高く、そこから可視光の波長領域の外縁に向かうにつれて徐々に低くなる。このため、可視光の波長領域の中央付近での反射率が高ければ、可視光の波長領域の外縁付近での反射率が低くても、人間が視覚で感じる反射率は高くなる。一方、可視光の波長領域の中央付近での反射率が低ければ、可視光の波長領域の外縁付近での反射率が高くても、人間が視覚で感じる反射率は低くなる。このように、人間が視覚で感じる反射率は、実際の反射率とは異なる。そして、この人間が視覚で感じる反射率を数値化したものが視感反射率である。
視感反射率は、次のようにして算出できる。すなわち、機械で計測した波長毎の反射率に対して、その波長の光を人間が視覚で感じる感度を掛けることで、波長毎の人間が視覚で感じる反射率を算出する。そして、算出した波長毎の人間が視覚で感じる反射率の平均値を算出することで、視感反射率を求めることができる。
視感反射率は、次のようにして算出できる。すなわち、機械で計測した波長毎の反射率に対して、その波長の光を人間が視覚で感じる感度を掛けることで、波長毎の人間が視覚で感じる反射率を算出する。そして、算出した波長毎の人間が視覚で感じる反射率の平均値を算出することで、視感反射率を求めることができる。
図４は、カバーガラス１５０に対して、機械で計測した波長毎の反射率の一例を示す図である。
図４では、可視光領域の中央付近である約５３０ｎｍ〜５８０ｎｍの波長付近で、反射率が最も低く、可視光領域の外縁付近である３８０ｎｍおよび７８０ｎｍの波長付近において、反射率が高くなっている。
図５は、光を人間が視覚で感じる波長毎の感度を示す図である。
図５では、約５３０ｎｍ〜５８０ｎｍの波長付近で、感度が最も高く、３８０ｎｍおよび７８０ｎｍの波長付近では、感度は０．０％となっている。
図６は、図４で示される波長毎の反射率に対して、図５で示される感度を掛けることで算出された、波長毎の人間が視覚で感じる反射率を示す図である。
図６に示されるように、５３０ｎｍの波長付近で、反射率が最も高く、３８０ｎｍおよび７８０ｎｍの波長付近では、反射率は０．０％となっている。なお、図６の場合、視感反射率は、０．４％となる。
図４では、可視光領域の中央付近である約５３０ｎｍ〜５８０ｎｍの波長付近で、反射率が最も低く、可視光領域の外縁付近である３８０ｎｍおよび７８０ｎｍの波長付近において、反射率が高くなっている。
図５は、光を人間が視覚で感じる波長毎の感度を示す図である。
図５では、約５３０ｎｍ〜５８０ｎｍの波長付近で、感度が最も高く、３８０ｎｍおよび７８０ｎｍの波長付近では、感度は０．０％となっている。
図６は、図４で示される波長毎の反射率に対して、図５で示される感度を掛けることで算出された、波長毎の人間が視覚で感じる反射率を示す図である。
図６に示されるように、５３０ｎｍの波長付近で、反射率が最も高く、３８０ｎｍおよび７８０ｎｍの波長付近では、反射率は０．０％となっている。なお、図６の場合、視感反射率は、０．４％となる。
耐傷試験は、次のように行った。ＣＯＬＴＳ社製ベイヤー試験機に、カバーガラス１５０と標準砂５００ｇとをセットし、６００回往復させた。そして、カバーガラス１５０のヘイズを計測した。ヘイズ（％）は、Ｔｄを拡散透過率、Ｔｔを全光線透過率としたとき、ＴｄをＴｔで割った値に１００を掛けた値である。
表１に示されるように、いずれのカバーガラス１５０も、視感反射率は、反射が気にならない２．２％以下に抑えられている。また、いずれのカバーガラス１５０も、ヘイズは０．２％以下に抑えられている。なお、カバーガラス１５０の表面１５１に、反射防止構造として凹部１５２ではなく、反射防止膜を設けた場合のヘイズは、０．３％〜０．７％である。このように、本実施形態によれば、ヘイズを大幅に低減できる。
［評価結果２］
表２は、深さＨ１を７０ｎｍ〜１２０ｎｍの範囲で変えて凹部１５２を形成した場合の、各カバーガラス１５０の視感反射率と、耐傷試験でのヘイズとを計測した結果である。ここでは、間隔Ｄ１〜Ｄ３は、視感反射率が比較的高くなる条件に設定されている。
表２は、深さＨ１を７０ｎｍ〜１２０ｎｍの範囲で変えて凹部１５２を形成した場合の、各カバーガラス１５０の視感反射率と、耐傷試験でのヘイズとを計測した結果である。ここでは、間隔Ｄ１〜Ｄ３は、視感反射率が比較的高くなる条件に設定されている。
表２に示されるように、深さＨ１が８０ｎｍ以上、１１０ｎｍ以下の場合、視感反射率は、２．２％以下となる。すなわち、深さＨ１が８０ｎｍ以上、１１０ｎｍであれば、間隔Ｄ１〜Ｄ３の条件によらずに、視感反射率を、２．２％以下に抑えることができる。
さらに、深さＨ１が９０ｎｍ以上、１０５ｎｍ以下の場合、視感反射率は、２．０％以下となる。すなわち、深さＨ１が９０ｎｍ以上、１０５ｎｍであれば、間隔Ｄ１〜Ｄ３の条件によらずに、視感反射率を、２．０％以下に抑えることができる。このことから、深さＨ１は、９０ｎｍ〜１０５ｎｍであることがより好ましい。
さらに、深さＨ１が９０ｎｍ以上、１０５ｎｍ以下の場合、視感反射率は、２．０％以下となる。すなわち、深さＨ１が９０ｎｍ以上、１０５ｎｍであれば、間隔Ｄ１〜Ｄ３の条件によらずに、視感反射率を、２．０％以下に抑えることができる。このことから、深さＨ１は、９０ｎｍ〜１０５ｎｍであることがより好ましい。
［評価結果３］
表３は、間隔Ｄ１〜Ｄ３を固定値とし、深さＨ１を８５ｎｍ〜１１０ｎｍの範囲で変えて凹部１５２を形成した場合の、各カバーガラス１５０の視感反射率と、耐傷試験でのヘイズとを計測した結果である。
表３は、間隔Ｄ１〜Ｄ３を固定値とし、深さＨ１を８５ｎｍ〜１１０ｎｍの範囲で変えて凹部１５２を形成した場合の、各カバーガラス１５０の視感反射率と、耐傷試験でのヘイズとを計測した結果である。
表３に示されるように、深さＨ１が、９０ｎｍ以上、１０５ｎｍ以下の範囲であれば、視感反射率を、０．６％以下にすることが可能となる。これは、反射防止構造として反射防止膜を用いた場合の視感反射率と同程度の値である。このことからも、深さＨ１は、９０ｎｍ〜１０５ｎｍであることがより好ましい。
［実施形態の作用効果］
カバーガラス１５０に設けられた凹部１５２の深さは、８０ｎｍ以上、１１０ｎｍ以下であるため、表１〜表３に示されるように、凹部１５２を反射防止構造として機能させることができる。これにより、表示時刻の視認性を向上できる。
また、凹部１５２の深さＨ１を、９０ｎｍ以上、１０５ｎｍ以下とすることで、表２に示されるように、間隔Ｄ１〜Ｄ３の条件によらずに、視感反射率を、２．０％以下に抑えることができる。また、間隔Ｄ１〜Ｄ３の条件次第では、表３に示されるように、カバーガラス１５０の視感反射率を、０．６％以下とすることが可能となる。このように、表示時刻の視認性をさらに向上できる。
カバーガラス１５０に設けられた凹部１５２の深さは、８０ｎｍ以上、１１０ｎｍ以下であるため、表１〜表３に示されるように、凹部１５２を反射防止構造として機能させることができる。これにより、表示時刻の視認性を向上できる。
また、凹部１５２の深さＨ１を、９０ｎｍ以上、１０５ｎｍ以下とすることで、表２に示されるように、間隔Ｄ１〜Ｄ３の条件によらずに、視感反射率を、２．０％以下に抑えることができる。また、間隔Ｄ１〜Ｄ３の条件次第では、表３に示されるように、カバーガラス１５０の視感反射率を、０．６％以下とすることが可能となる。このように、表示時刻の視認性をさらに向上できる。
また、凹部１５２内に防汚剤１６０が充填されているため、凹部１５２内に異物が入り込むことを防止できる。これにより、カバーガラス１５０の透明性を向上でき、表示時刻の視認性をさらに向上できる。
また、防汚剤１６０の屈折率は、１．４以下であるため、防汚剤１６０の存在によりカバーガラス１５０の視感反射率が大きく増大することを抑制できる。
また、防汚剤１６０の材料は、フッ素含有有機ケイ素化合物であるため、カバーガラス１５０の表面１５１を滑りやすくでき、耐傷性を向上できる。
また、防汚剤１６０の屈折率は、１．４以下であるため、防汚剤１６０の存在によりカバーガラス１５０の視感反射率が大きく増大することを抑制できる。
また、防汚剤１６０の材料は、フッ素含有有機ケイ素化合物であるため、カバーガラス１５０の表面１５１を滑りやすくでき、耐傷性を向上できる。
また、間隔Ｄ１は、１００ｎｍ以上、３００ｎｍ以下であり、間隔Ｄ３は、１３０ｎｍ以上、３１０ｎｍ以下であるため、表２に示されるように、カバーガラス１５０の視感反射率を、２．２％以下に抑えることができる。これにより、表示時刻の視認性をさらに向上できる。
さらに、間隔Ｄ１が１００ｎｍ以上の場合、パターンが比較的大きいため、パターンを形成する際の工程であるフォトリソグラフィー工程を比較的安価に行えるという効果もある。具体的には、光源としてＫｒＦやｉ線等を利用することができる。Ｄ３が１３０ｎｍ以上の場合も同様である。
また、Ｄ１を３００ｎｍ以下とすると、必然的にＤ３を３１０ｎｍ以下とすることができる。Ｄ３が３１０ｎｍより大きくなると、可視領域ではなくなるため、反射防止構造自体に虹色などの着色が生じる可能性があるが、Ｄ１を３００ｎｍ以下とすることにより、そのような可能性を低減することができる。
さらに、間隔Ｄ１が１００ｎｍ以上の場合、パターンが比較的大きいため、パターンを形成する際の工程であるフォトリソグラフィー工程を比較的安価に行えるという効果もある。具体的には、光源としてＫｒＦやｉ線等を利用することができる。Ｄ３が１３０ｎｍ以上の場合も同様である。
また、Ｄ１を３００ｎｍ以下とすると、必然的にＤ３を３１０ｎｍ以下とすることができる。Ｄ３が３１０ｎｍより大きくなると、可視領域ではなくなるため、反射防止構造自体に虹色などの着色が生じる可能性があるが、Ｄ１を３００ｎｍ以下とすることにより、そのような可能性を低減することができる。
カバーガラス１５０は、腕時計に用いられるため、表面１５１が擦れやすい。このため、
例えば、反射防止構造を、カバーガラス１５０の表面１５１に反射防止膜を設けることで構成した場合、反射防止膜が擦られて剥がれる可能性がある。
これに対して、本実施形態では、カバーガラス１５０に設けられた複数の凹部１５２により反射防止構造が構成されているため、膜剥がれ等の心配はない。これにより、反射防止膜を用いた反射防止構造と比べて、耐傷性を向上できる。
例えば、反射防止構造を、カバーガラス１５０の表面１５１に反射防止膜を設けることで構成した場合、反射防止膜が擦られて剥がれる可能性がある。
これに対して、本実施形態では、カバーガラス１５０に設けられた複数の凹部１５２により反射防止構造が構成されているため、膜剥がれ等の心配はない。これにより、反射防止膜を用いた反射防止構造と比べて、耐傷性を向上できる。
［他の実施形態］
なお、本発明は前記各実施形態の構成に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
例えば、前記実施形態では、カバーガラス１５０に設けられた凹部１５２は、カバーガラス平面視における形状が正六角形であったが、その他の形状であってもよい。例えば、正四角形や正八角形や円形であってもよい。
図７は、凹部１５２が円形の場合のカバーガラスの正面図を示す図である。
この場合、間隔Ｄ２，Ｄ３は、凹部１５２が正六角形の場合と同様に規定される。間隔Ｄ１は、カバーガラス平面視における凹部１５２の直径となる。
この場合も、凹部１５２が正六角形の場合と同様の効果を得ることができる。
なお、本発明は前記各実施形態の構成に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
例えば、前記実施形態では、カバーガラス１５０に設けられた凹部１５２は、カバーガラス平面視における形状が正六角形であったが、その他の形状であってもよい。例えば、正四角形や正八角形や円形であってもよい。
図７は、凹部１５２が円形の場合のカバーガラスの正面図を示す図である。
この場合、間隔Ｄ２，Ｄ３は、凹部１５２が正六角形の場合と同様に規定される。間隔Ｄ１は、カバーガラス平面視における凹部１５２の直径となる。
この場合も、凹部１５２が正六角形の場合と同様の効果を得ることができる。
前記実施形態では、凹部１５２は、カバーガラス１５０の表面１５１に設けられていたが、カバーガラス１５０の裏面に設けられていてもよく、カバーガラス１５０の表面１５１および裏面の両方に設けられていてもよい。
前記実施形態では、カバーガラス１５０の材料にサファイアが用いられているが、屈折率が１．７以上、１．８以下であれば、他の種類のガラスやプラスチックを用いてもよい。
前記実施形態では、カバーガラス１５０は、ＧＰＳ付き腕時計に用いられているが、その他の時計や、表示部を備えた機器に用いてもよい。
前記実施形態では、カバーガラス１５０は、中央部１５０Ａおよび周辺部１５０Ｂを備えた器状に加工された形状を有しているが、その他の形状であってもよい。例えば、図８に示すように、裏面が平面で形成された形状のカバーガラス１７０を用いてもよい。カバーガラス１７０は、外装ケース１０１にベゼル１８０を介して取り付けられる。この場合、複数の凹部１５２は、カバーガラス１７０の表面に設けられていてもよいし、平面であるカバーガラス１７０の裏面に設けられていてもよいし、カバーガラス１７０の表面および裏面の両方に設けられていてもよい。
また、裏面および表面の両方が平面で形成された形状のカバーガラスを用いてもよい。この場合、複数の凹部１５２は、平面であるカバーガラスの表面に設けられていてもよいし、平面であるカバーガラスの裏面に設けられていてもよいし、カバーガラスの表面および裏面の両方に設けられていてもよい。
また、裏面および表面の両方が平面で形成された形状のカバーガラスを用いてもよい。この場合、複数の凹部１５２は、平面であるカバーガラスの表面に設けられていてもよいし、平面であるカバーガラスの裏面に設けられていてもよいし、カバーガラスの表面および裏面の両方に設けられていてもよい。
１…ＧＰＳ付き腕時計、１０…ケース、１０１…外装ケース、１０２…裏蓋、１０３…開口面、１５０…カバーガラス、１５０Ａ…中央部、１５０Ｂ…周辺部、１５１…表面、１５２…凹部、１５２Ａ…中心点、１６０…防汚剤、１６１…表面、２…文字板、３…指針。
Claims (8)
- サファイアを材料とするカバーガラスであって、
前記カバーガラスの表面および裏面の少なくとも一方の面には、反射防止構造を構成する複数の凹部が設けられ、
前記凹部の深さは、８０ｎｍ以上、１１０ｎｍ以下である
ことを特徴とするカバーガラス。 - 請求項１に記載のカバーガラスにおいて、
前記凹部の深さは、９０ｎｍ以上、１０５ｎｍ以下である
ことを特徴とするカバーガラス。 - 請求項１または請求項２に記載のカバーガラスにおいて、
前記凹部内には、屈折率が１．４以下である防汚剤が充填されている
ことを特徴とするカバーガラス。 - 請求項３に記載のカバーガラスにおいて、
前記防汚剤の材料は、フッ素含有有機ケイ素化合物である
ことを特徴とするカバーガラス。 - 請求項１から請求項４のいずれかに記載のカバーガラスにおいて、
前記カバーガラスの厚さ方向から見た平面視において、前記凹部は正六角形であり、
前記平面視において前記凹部の対向する辺の間隔は、１００ｎｍ以上、３００ｎｍ以下であり、
前記平面視における前記凹部の中心点同士の間隔は、１３０ｎｍ以上、３１０ｎｍ以下である
ことを特徴とするカバーガラス。 - 請求項１から請求項４のいずれかに記載のカバーガラスにおいて、
前記カバーガラスの厚さ方向から見た平面視において、前記凹部は円形であり、
前記平面視における前記凹部の直径は、１００ｎｍ以上、３００ｎｍ以下であり、
前記平面視における前記凹部の中心点同士の間隔は、１３０ｎｍ以上、３１０ｎｍ以下である
ことを特徴とするカバーガラス。 - 屈折率が１．７以上、１．８以下のカバーガラスであって、
前記カバーガラスの表面および裏面の少なくとも一方の面には、反射防止構造を構成する複数の凹部が設けられ、
前記凹部の深さは、８０ｎｍ以上、１１０ｎｍ以下である
ことを特徴とするカバーガラス。 - 請求項１から請求項７のいずれかに記載のカバーガラスを備えた時計。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2013
- 2013-12-25 JP JP2013266603A patent/JP2015121739A/ja active Pending
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