CN102129215A - 钟表用玻璃罩和钟表 - Google Patents

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Abstract

本发明提供表盘或表针的视觉辨认性以及太阳能电池的发电效率优良的钟表用玻璃罩和钟表。钟表用玻璃罩(10)用于配设有太阳能电池(18)的钟表(1)，并覆盖太阳能电池(18)，其特征在于，在玻璃罩(10)的至少单面形成有反射防止层，设基于反射防止层的反射率曲线中的表现出最小反射率的波长为x nm，太阳能电池(18)的最大灵敏度波长为y nm，最大视觉灵敏度波长为z nm时，满足下述式(1)，并且视觉反射率为0.6％以下，f(x，y，z)≤40 …(1)其中，f(x，y，z)示出x、y、z内最大值与最小值之差的绝对值，z＝550。

Description

钟表用玻璃罩和钟表
技术领域
本发明涉及钟表用玻璃罩和钟表。
背景技术
近年来，利用不需要更换电池的带太阳能电池的钟表。带太阳能电池的钟表在表盘或基板上配设有太阳能电池，并通过玻璃罩覆盖太阳能电池。
在这种带太阳能电池的钟表中，不仅期望提高表盘或表针的视觉辨认性，还期望提高太阳能电池的发电效率。
为了提高视觉辨认性而具有反射防止膜的钟表用玻璃罩例如记载在专利文献1中，在玻璃基础材料中具有使最表层的SiO2膜含有氮的反射防止膜。
【专利文献1】日本特开2004-198354号公报
但是，即使将专利文献1中记载的具有反射防止层的钟表用玻璃罩用作带太阳能电池的钟表的玻璃罩，也难以共同满足表盘或表针的视觉辨认性以及太阳能电池的发电效率。
发明内容
本发明的目的在于，提供表盘或表针的视觉辨认性以及太阳能电池的发电效率优良的钟表用玻璃罩以及具有该钟表用玻璃罩的钟表。
本发明人发现，当钟表用玻璃罩的反射防止层的最小反射率的波长、视觉最大灵敏度的波长、太阳能电池的最大灵敏度波长之差过大时，表盘或表针的视觉辨认性以及太阳能电池的发电效率不充分。例如，在使用再现了专利文献1中记载的反射防止层的结构的钟表用玻璃罩时，表盘或表针的视觉辨认性以及太阳能电池的发电效率不充分，该反射防止层的最小反射率的波长为650nm(参照图3)，可知该波长相对于人类的视觉最大灵敏度的波长即550nm、以及非晶硅太阳能电池的最大灵敏度波长即520nm，分别存在100nm左右的差异。
这里，反射率曲线是表示可见光区域的各波长的反射率的曲线，也称为反射谱。并且，表现出最小反射率的波长(最小反射率波长)是在反射率曲线中反射率表现出最小值时的波长。但是，在存在多个极小值的情况下，将反射率为2％的与波长轴平行的直线相交而得到的2点之间的中心波长视为表现出所述最小反射率的波长。进而，太阳能电池的最大灵敏度波长是灵敏度最大时的波长。
而且，本发明人发现，通过在钟表用玻璃罩上形成该波长差在规定范围内的反射防止膜，由此，表盘或表针的视觉辨认性以及太阳能电池的发电效率提高。
本发明是根据以上见解而完成的。
本发明的钟表用玻璃罩用于配设有太阳能电池的钟表，并覆盖所述太阳能电池，其特征在于，在所述钟表用玻璃罩的至少两面形成有反射防止层，设基于所述反射防止层的反射率曲线中的表现出最小反射率的波长为x nm，太阳能电池的最大灵敏度波长为y nm，最大视觉灵敏度波长为z nm时，满足下述式(1)，并且视觉反射率为0.6％以下，
f(x，y，z)≤40…(1)
其中，f(x，y，z)表示x、y、z内最大值与最小值之差的绝对值，z＝550。
根据本发明，钟表用玻璃罩的反射防止膜的最小反射率的波长、视觉最大灵敏度的波长、以及太阳能电池的最大灵敏度波长之差满足上述式(1)，由此，相对于视觉最大灵敏度的波长(人类的视觉灵敏度的最大波长为550nm)，钟表用玻璃罩的反射防止膜的最小反射率的波长以及太阳能电池的最大灵敏度波长彼此收敛于40nm以下的差异，并且，视觉反射率为0.6％以下，所以，能够提高表盘或表针的视觉辨认性以及太阳能电池的发电效率。
另外，视觉反射率是通过视觉度对可见光区域的各波长的反射率进行校正并平均后的反射率的值。
在本发明中，优选将反射率为2％的与波长轴平行的直线与所述反射率曲线相交而得到的2点之间的中心波长视为所述表现出最小反射率的波长。
根据本发明，在反射率曲线具有2个以上的极小值的情况下，如本发明那样将该中心波长视为最小反射率波长，如果满足上述式(1)且视觉反射率为0.6％以下，则能够提高表盘或表针的视觉辨认性以及太阳能电池的发电效率。
进而，在本发明中，优选所述反射防止层是高折射率层和低折射率层交替层叠而成的无机多层膜。
根据本发明，形成有高折射率层和低折射率层交替层叠而成的反射防止层，所以，能够减小反射率，提高反射防止效果。进而，通过增减层叠数，由此，易于控制反射防止效果或光线透射率。
而且，在本发明中，优选所述高折射率层由氮化硅构成，所述低折射率层由氧化硅构成。
根据本发明，由氮化硅构成的高折射率层和由氧化硅构成的低折射率层交替层叠来构成反射防止层，所以，能够提高反射防止效果和耐损伤性。
本发明的钟表的特征在于，该钟表具有上述本发明的钟表用玻璃罩。
根据本发明，能够提供表盘或表针的视觉辨认性以及太阳能电池的发电效率优良的钟表。
根据本发明，能够提供表盘或表针的视觉辨认性以及太阳能电池的发电效率优良的钟表用玻璃罩以及具有该钟表用玻璃罩的钟表。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的玻璃罩的剖面的示意图。
图2是具有本实施方式的玻璃罩的钟表的剖面图。
图3是示出现有技术中的钟表用玻璃罩的反射防止膜的反射率曲线的图。
标号说明
1：钟表；10：玻璃罩；11：基础材料；12：反射防止层；12A、12C、12E：低折射率层；12B、12D：高折射率层；10A：前面部；10B：后面部；10C：侧面部；14：壳体；15：背盖；16：表盘；17：表针；18：太阳能电池；18a：受光面。
具体实施方式
图1是示出本发明的一个实施方式的钟表用玻璃罩10(以下为玻璃罩10)的剖面的示意图。玻璃罩10具有透明的基础材料11和在该基础材料11上形成的反射防止层12。
[基础材料11的材质]
基础材料11的材质是无机氧化物，例如可列举蓝宝石玻璃、石英玻璃、钠玻璃等。作为玻璃罩10的材质，从硬度和透明性的观点出发，特别优选蓝宝石玻璃。
[反射防止层12的结构]
反射防止层12形成在基础材料11上，是交替层叠折射率不同的无机薄膜而得到的多层膜。在图1所示的玻璃罩10中，反射防止层12由从基础材料11侧起依次层叠有12A(低折射率层)、12B(高折射率层)、12C(低折射率层)、12D(高折射率层)、12E(低折射率层)的5层构成。这里，在基础材料11的两面分别各形成5层。
这里，高折射率层12B、12D由氮化硅(SiNx)形成，低折射率层12A、12C、12E由氧化硅(SiO2)形成。
通过光学设计模拟等适当设定反射防止层的层叠结构(材料、层数、层叠顺序、各层的折射率)，由此，能够得到具有期望的最小反射率波长和视觉反射率的反射防止层。
使用分光光度计来测定反射防止层12的反射率，描绘反射率曲线。而且，设在该反射率曲线中表现出最小反射率时的波长为最小反射率波长。另外，在反射率曲线具有2个以上的极小值的情况下，将反射率为2％的与波长轴平行的直线与反射率曲线相交而得到的2点之间的中心波长视为最小反射率波长。
并且，优选由氧化硅构成的最表层(低折射率层12E)的层厚为70～110nm，更优选为75～105nm。并且，优选与最表层邻接的氮化硅层(高折射率层12D)的层厚为50～115nm，更优选为55～110nm。偏离所述层厚的范围时，存在反射防止层的反射率变高的倾向。
[反射防止层12的形成工序]
在基础材料11的表面形成上述反射防止层12时，使用溅射法。作为溅射法，能够应用在形成无机薄膜时使用的通常的方法，但是，在本实施方式中，将Si作为靶(target)，在Ar气体或氮气等惰性气体氛围下进行高频溅射，形成由氮化硅构成的高折射率层12B、12D，在由氧气和Ar气体构成的混合气体氛围下进行高频溅射，形成由氧化硅构成的低折射率层12A、12C、12E。
在基础材料11上的两面分别形成由所述5层构成的反射防止层12，由此，制造玻璃罩10。
这里，根据提高反射防止层的硬度或密接性的观点，优选在进行所述溅射时，具有将基础材料11加热到100℃以上的加热工序。
并且，在通过溅射形成反射防止层12之前，具有针对基础材料11去除表面附着物的反溅射工序时，能够使基础材料11的表面清洁，所以，根据提高基础材料11与反射防止层12的密接性的观点，是优选的。
[钟表的结构]
图2示出具有玻璃罩10的钟表的剖面图。
如图2所示，在本实施方式的钟表1中，玻璃罩10设于收纳钟表体(机芯)13的壳体14。在壳体14上设有背盖15。
这里，本实施方式的玻璃罩10的体表面部由前面部10A、后面部10B和侧面部10C构成。前面部10A相当于玻璃罩10的外侧的部分。后面部10B相当于玻璃罩10的内侧的部分，与表盘16和表针17相对。
在本实施方式中，所述反射防止层12位于玻璃罩10的前面部10A和后面部10B。
如图2所示，在表盘16上装配有太阳能电池18。太阳能电池18的受光面18a与玻璃罩10的后面部10B相对。太阳能电池18的灵敏度峰值(最大灵敏度)根据太阳能电池的种类而不同。例如，非晶硅太阳能电池(a-Si太阳能电池)在可见光波长区域具有灵敏度峰值，单晶硅太阳能电池(c-Si太阳能电池)在红外波长区域具有灵敏度峰值。另外，将灵敏度峰值(最大灵敏度)中的波长称为最大灵敏度波长。
在本实施方式中，使用a-Si太阳能电池，最大灵敏度波长大约在510～530nm的范围内。
而且，在钟表1中，相对于人类眼睛感觉最强烈的光的波长即视觉最大灵敏度波长(550nm)，反射防止层12的最小反射率波长x nm和太阳能电池18的最大灵敏度波长y nm满足下述式子，并且视觉反射率为0.6％以下。
f(x，y，550)≤40    …(2)
(这里，f(x，y，550)表示x、y、550内最大值与最小值之差的绝对值。)
例如，在x＝530、y＝520的情况下，最小值为y＝520，最大值为550，所以，f(x，y，550)＝30。
根据上述实施方式，发挥以下的效果。
(1)在钟表1中，位于玻璃罩10的前面部10A和后面部10B的反射防止层12的反射率中心波长、在表盘16上装配的太阳能电池18的最大灵敏度波长、视觉最大灵敏度波长的各波长之差的关系满足上述式(2)，并且，视觉反射率为0.6％以下，所以，能够提高表盘或表针的视觉辨认性以及太阳能电池的发电效率。
(2)反射防止层12是高折射率层12B、12D和低折射率层12A、12C、12E交替层叠而成的无机多层膜，所以，来自玻璃罩10的光的反射变少，能够发挥优良的反射防止效果。
(3)高折射率层12B、12D由氮化硅构成，低折射率层12A、12C、12E由氧化硅构成，所以，能够提高反射防止效果和耐损伤性。
(4)使反射防止层12位于玻璃罩10的前面部10A和后面部10B，所以，与使反射防止层12仅位于玻璃罩10的前面部10A或后面部10B的任意一方的情况相比，能够进一步提高视觉辨认性以及太阳能电池的发电效率。
本发明不限于以上所述的实施方式，在能够实现本发明目的的范围内，能够进行各种改良和变形。
例如，在上述实施方式中，相对于基础材料11对称地形成位于玻璃罩10的前面部10A和后面部10B的反射防止层12的结构，但是不限于此，基础材料11的表面和背面的膜数、材质也可以不同。但是，基础材料11的表面侧的结构可以是从基础材料侧起依次层叠12A(低折射率层)、12B(高折射率层)、12C(低折射率层)、12D(高折射率层)、12E(低折射率层)。
并且，在上述实施方式中，如图2所示，在表盘16上的一部分装配有太阳能电池18，太阳能电池18的受光面18a与玻璃罩10的后面部10B相对，但是不限于此。例如，为了增大太阳能电池的受光面的受光面积，也可以使表盘上的几乎整个面为受光面，利用透光性部件覆盖受光面，在该透光性部件上施加图案或文字等而成为表盘，从而能够确保光透射量并提高设计性。并且，也可以构成为，在表盘的背面侧装配太阳能电池，利用设于表盘边缘附近的导光板等的导光部件将透射过玻璃罩的光引导到受光面，从而能够确保针对受光面的光照射量，并进一步提高表盘的设计性。
进而，作为透光性部件的基础材料，优选为高硬度的蓝宝石玻璃，但是，除此之外，也可以研究石英玻璃、钠玻璃等的使用。
本发明的玻璃罩不限于在钟表中使用的罩部件，也能够适当地用作具有太阳能电池的便携电话、便携信息设备、计测设备、数字照相机等各种设备中的信息显示部的罩部件。
【实施例】
下面，通过实施例和比较例更加详细地说明本发明。具体而言，作为钟表用玻璃罩的基础材料，使用一般的蓝宝石玻璃，在其表面形成规定的反射防止层后，进行各种评价。
[实施例1～33、比较例1～6]
(基础材料的预处理)
将蓝宝石玻璃在120℃的热浓硫酸中浸渍10分钟后，利用纯水清洗，利用设定为120℃的干燥箱，在大气中干燥30分钟。接着，将该蓝宝石玻璃载置在溅射装置内部后，加热到120℃，同时使装置内部成为10-6Torr的压力。接着，向装置内导入Ar气体，在0.8mTorr下进行反溅射，清洁蓝宝石玻璃表面。
(反射防止层形成工序)
将硅作为靶，在以下条件下进行反应溅射，在蓝宝石玻璃制基础材料的表面形成由高折射率层和低折射率层构成的反射防止层(4层～9层、单面或双面)。这里，作为实施例，在蓝宝石玻璃制基础材料的两面形成反射防止层，作为比较例，不在该基础材料上形成反射防止层，或者仅在单面形成反射防止层。
高折射率层和低折射率层的制膜条件如下所述。
·高折射率层：氮化硅(SiNx)
氮气：10.0sccm
氩气：10.0sccm
溅射功率：2.0kW
·低折射率层：氧化硅(SiO2)
氧气：10.0sccm
氩气：10.0sccm
溅射功率：1.5kW
并且，作为实施例1～11和比较例1～2，表1示出反射防止层的具体结构(层种类、层数、层厚)、各结构的反射防止层的视觉反射率以及最小反射率波长。进而，关于实施例1～11和比较例1～2，表1示出最小反射率波长x(nm)、太阳能电池的最大灵敏度波长y(nm)、最大视觉灵敏度波长z(nm)内的波长的最大值、最小值、以及该最大值与该最小值之差的绝对值即f(x，y，z)的值。
【表1】
Figure BDA0000044392630000081
太阳能电池的最大灵敏度波长[nm]：510
最大视觉灵敏度波长[nm]：550
(视觉反射率(％)的测定方法)
求出相对于基础材料表面以90°的入射角入射的标准光的反射率，根据在可见光区域的各波长中将该反射率与入射角90°时的视觉灵敏度相乘而得到的值的累计值，来计算表1所示的视觉反射率。在反射率的测定中，使用奥林巴斯制“透镜反射率测定仪器USPM-RU”。
(太阳能电池发电效率的测定)
与具有表1所示的反射防止层的蓝宝石玻璃制基础材料的背面侧相对地配设太阳能电池，从该蓝宝石玻璃制基础材料的表面侧照射光来测定发电效率。以JIS C 8907为依据来测定发电效率。
太阳能电池使用3种非晶硅型(三洋电机制AT-2600B)太阳能电池。各个太阳能电池的最大灵敏度波长为510nm、520nm、530nm。
关于具有实施例1～11和比较例1～2的反射防止层的蓝宝石玻璃制基础材料、或者不具有反射防止层的蓝宝石玻璃制基础材料，表1示出使用最大灵敏度波长为510nm的太阳能电池来测定发电效率的结果。
并且，关于实施例1～11和比较例1～2的该蓝宝石玻璃制基础材料，分别作为实施例12～22和比较例3～4，表2示出使用最大灵敏度波长为520nm的太阳能电池来测定发电效率的结果以及f(x，y，z)，同样地，分别作为实施例23～33和比较例5～6，表3示出使用最大灵敏度波长为530nm的太阳能电池来测定发电效率的结果以及f(x，y，z)。
【表2】
Figure BDA0000044392630000101
太阳能电池的最大灵敏度波长[nm]：520
最大视觉灵敏度波长[nm]：550
【表3】
Figure BDA0000044392630000111
太阳能电池的最大灵敏度波长[nm]：530
最大视觉灵敏度波长[nm]：550
[评价结果]
根据表1～3所示的实施例1～33的结果可知，以满足上述数式(1)的方式来选择太阳能电池，并且形成反射防止层，进而使视觉反射率为0.6％以下，由此，能够得到优良的视觉辨认性以及太阳能电池的发电效率。
如比较例1、3、5那样可知，在蓝宝石玻璃制基础材料上不形成反射防止层的情况下，视觉反射率大，太阳能电池的发电效率低。
并且，如比较例2、4、6那样可知，仅在蓝宝石玻璃制基础材料的单面形成反射防止层的情况下，与比较例1、3、5相比，太阳能电池的发电效率增大，但是，与实施例1～33相比，视觉反射率大，无法兼顾视觉辨认性以及太阳能电池的发电效率。

Claims (5)

1.一种钟表用玻璃罩，该钟表用玻璃罩用于配设有太阳能电池的钟表，并覆盖所述太阳能电池，其特征在于，
在所述钟表用玻璃罩的至少两面形成有反射防止层，
设基于所述反射防止层的反射率曲线上的表现出最小反射率的波长为x nm，太阳能电池的最大灵敏度波长为y nm，最大视觉灵敏度波长为z nm时，满足下述式(1)，并且视觉反射率为0.6％以下，
f(x，y，z)≤40  …(1)
其中，f(x，y，z)表示x、y、z内的最大值与最小值之差的绝对值，z＝550。
2.根据权利要求1所述的钟表用玻璃罩，其特征在于，
将反射率为2％的与波长轴平行的直线与所述反射率曲线相交而得到的2点之间的中心波长视为所述表现出最小反射率的波长。
3.根据权利要求1或2所述的钟表用玻璃罩，其特征在于，
所述反射防止层是高折射率层和低折射率层交替层叠而成的无机多层膜。
4.根据权利要求3所述的钟表用玻璃罩，其特征在于，
所述高折射率层由氮化硅构成，所述低折射率层由氧化硅构成。
5.一种钟表，其特征在于，该钟表具有权利要求1～4中的任意一项所述的钟表用玻璃罩。
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