DE3632622A1

DE3632622A1 - Uhrglas mit beugungsgitter

Info

Publication number: DE3632622A1
Application number: DE19863632622
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Yamazaki; Nobuo Ito; Masaaki Sato; Shigeo Tanabe
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1985-09-26
Filing date: 1986-09-25
Publication date: 1987-04-02
Also published as: JPS6271884A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Uhrglas mit optischem oder Beugungsgitter und besonders ein Uhrglas mit Beugungsgitter, das mit hoher Produktivität herstellbar ist und sehr dekorative und ästhetische Effekte zeigt.

In den letzten Jahren wird bei Kleinuhren, besonders Armbanduhren und Taschenuhren, mehr und mehr eine dekorative oder ästhetische Gestaltung verlangt, so daß sie als ein persönliches Schmuckstück dienen können. In diesem Zusammenhang ist es bekannt, Uhrgläser, also die Deckgläser von Uhren, in bestimmten Bereichen der Oberfläche mit einem Beugungsgitter zu versehen, so daß das Uhrglas durch die Interferenz von einfallendem und reflektiertem Licht sehr schöne irisierende Farben zeigt. Beispielsweise lehrt das japanische Patent Kokai 50-2 977 ein Verfahren zur Herstellung eines Beugungsgitters auf der Unterseite eines Uhrglases im Flächenbereich eines gewünschten Musters durch ein photolithographisches Verfahren. So wird die Oberfläche eines Uhrglases mit einem Photoresist-Material beschichtet und durch eine Photomaske belichtet, die ein aus Linien und Zwischenräumen bestehendes Strichmuster aufweist, das als Beugungsgitter dienen kann, worauf entwickelt wird, um eine dem Muster entsprechende Photoresist-Schicht zu bilden, und dann mit einer Ätzlösung, wie Fluorwasserstoffsäure, geätzt wird, um die Glasoberfläche selbst mit Linien zu gravieren, so daß sie als ein Beugungsgitter dienen kann.

Die oben beschriebene direkte Ätzung der Uhrglasoberfläche ist mit mehreren Schwierigkeiten und Nachteilen verbunden. Das Beugungsgitter wird nämlich von einer großen Zahl feiner Kerben gebildet, die in den Glaskörper eingraviert sind, so daß die mechanische Festigkeit des Uhrglases notwendigerweise in diesem Ausmaß verringert wird. Wenn das Uhrglas getempert wird, um die mechanische Festigkeit zu steigern, wird insbesondere eine gespannte Schicht auf der Oberfläche des Uhrglases gebildet, so daß selbst eine winzige Gravur in einem Bereich der Glasoberfläche das empfindliche Gleichgewicht im Spannungszustand der Oberfläche unheilbar zerstören kann, so daß die Gefahr des Glasbruchs besteht, wenn auf das Uhrglas eine sonst vernachlässigbar kleine Kraft in einer bestimmten Richtung einwirkt., Außerdem hat die direkte Ätzung der Glasoberfläche den Nachteil, daß wenn das einmal gebildete Beugungsgitter keinen annehmbaren Endzustand aufweist, eine Korrektur des Beugungsgitters kaum vorgenommen werden kann, so daß das Uhrglas als ganzes als ein unbrauchbares Produkt verworfen werden muß.

Beschreibung der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neues Uhrglas mit Beugungsgitter zu schaffen, das nicht die oben beschriebenen Schwierigkeiten und Nachteile der bekannten Uhrgläser mit Beugungsgitter aufweist, die durch direkte Ätzung der Glasoberfläche hergestellt sind.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Uhrglas mit Beugungsgitter, das ein durchsichtiges Uhrglas und eine auf einer der Flächen (Seiten) desselben aus einem Metall oder Metalloxid gebildete Überzugsschicht aufweist, die in einem aus Linien und Zwischenräumen bestehenden Strichmuster das Beugungsgitter bildet. Besonders sollte die Überzugsschicht selbst eine Lichtdurchlässigkeit im Bereich von 20% bis 80% haben, und das Beugungsgitter sollte aus Gitterlinien und Zwischenräumen zwischen diesen bestehen, die jede eine Breite im Bereich von 1 µm bis 7 µm haben.

Die Erfindung wird weiter erläutert durch die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die sich auf die beigefügte Zeichnung bezieht. Hierin zeigen:

Fig. 1 einen Teil eines Querschnitts des erfindungsgemäßen Uhrglases mit Beugungsgitter;

Fig. 2 eine Draufsicht des Uhrglases mit Beugungsgitter, das in den Flächenbereichen in Form der Buchstaben A und B ausgebildet ist;

Fig. 3 einen Teil eines Querschnitts des erfindungsgemäßen Uhrglases mit Beugungsgitter, das mit einer Abdeckschicht aus Farbtinte bedeckt ist;

Fig. 4 einen ähnlichen Querschnitt mit einer über dem Beugungsgitter gebildeten Abdeckschicht aus einem aus der Dampfphase abgeschiedenen dünnen Metallfilm;

Fig. 5 einen Teil eines Querschnitts des erfindungsgemäßen Uhrglases, das auf der dem Beugungsgitter gegenüberliegenden Seite des Uhrglases mit einem dünnen darauf abgeschiedenen Metallfilm versehen ist.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Uhrglas mit Beugungsgitter mit weiteren Einzelheiten mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die Fig. 1 und 2 zeigen ein solches Uhrglas mit Beugungsgitter teilweise im Querschnitt und in einer Draufsicht. Das in Fig. 2 gezeigte durchsichtige Uhrglas 1 weist Flächenbereiche 3 in Form von beispielsweise Buchstaben A und B auf, und Beugungsgitter 2 sind in diesen Flächenbereichen an der Unterseite oder unteren Fläche des Uhrglases, d. h. der dem Zifferblatt der Uhr gegenüberliegenden Fläche erfindungsgemäß ausgebildet. Fig. 1 zeigt einen vergrößerten Querschnitt eines solchen Uhrglases längs der Linie, die senkrecht zur Laufrichtung des Strichmusters des Beugungsgitters 2 in Fig. 2 verläuft, und das durchsichtige Uhrglas 1 ist auf einer Fläche mit einem Strichmuster des Beugungsgitters 2 versehen, das aus parallel verlaufenden Gitterlinien 2 a und Zwischenräumen 2 b zwischen diesen besteht.

Die parallelen Gitterlinien 2 a auf der Unterseite des Uhrglases 1 sind aus einem Metall, wie Chrom, Gold, Nickel und dergleichen, oder aus einem Metalloxid, wie Chromoxid, Indiumoxid und dergleichen gebildet. Ein solches Strichmuster aus Linien und Zwischenräumen kann hergestellt werden durch Methoden der Bedampfung und anschließende photolithographische Ätzung. So wird zuerst eine gleichmäßige Überzugsschicht aus dem Material, z. B. Chromoxid, auf der Unterseite (unteren Fläche) des Deckglases 1 nach der Methode der PVD-Dampfabscheidung im Vakuum in einer Dicke von z. B. 52 nm gebildet. Danach wird auf dieser Schicht eine Photoresist-Schicht gebildet, indem man die Oberfläche unter Verwendung einer Schleuderapparatur oder dergleichen mit einer Lösung des Photoresistmaterials beschichtet, und die Photoresist-Schicht wird durch eine Photomaske belichtet, die ein Strichmuster von Linien und Zwischenräumen aufweist, worauf entwickelt wird, um die Photoresist-Schicht in den unbelichteten Bereichen zu entfernen, wobei angenommen wird, daß das Photoresist-Material vom negativ arbeitenden Typ ist. Die unter der so gemusterten Photoresist-Schicht liegende Schicht von Chromoxid wird dann chemisch geätzt, so daß die Chromoxidschicht strichweise graviert wird zu einem aus Linien und Zwischenräumen bestehenden Strichmuster 2, das aus den parallel verlaufenden Gitterlinien 2 a und dazwischen liegenden Zwischenräumen 2 b besteht. Schließlich wird die gemusterte Photoresist-Schicht mittels einer dafür geeigneten Abbeizlösung entfernt. Die Breiten jeder Gitterlinie 2 a und jedes Zwischenraumes 2 b sollten sorgfältig ausgewählt werden, um die günstigste ästhetische Wirkung durch das Irisieren des Interferenzlichtes zu erhalten, wie unten angegeben.

Die Musterbereiche 3, die gebildet werden, indem man auf der Unterseite des Deckglases 1 das Beugungsgitter 2 ausbildet, zeigen sehr brillantes und schönes Irisieren unter einfallendem Licht, welches durch die Zwischenräume 2 b gebeugt wird, die als feine Schlitze wirken, und mit Interferenz reflektiert wird, so daß das Uhrglas mit einem wesentlich gesteigerten dekorativen Effekt versehen ist. Zum Unterschied zu üblichen Uhrgläsern mit Beugungsgitter, die durch direkte Ätzung der Glasoberfläche als solche gebildet sind, ist die mechanische Festigkeit des erfindungsgemäßen Uhrglases durch das Beugungsgitter 2 niemals verringert, so daß dieser Nachteil der bekannten Produkte beseitigt ist. Wenn die Ausbildung des Musters des Beugungsgitters unbefriedigend ist, kann außerdem die Chromoxidschicht leicht auf chemischem Wege entfernt werden, so daß das so gereinigte Uhrglas 1 wiedergewonnen und mit der nächsten Charge zur Bildung der Überzugsschicht aus Chromoxid erneut behandelt werden kann, was einen offensichtlichen wirtschaftlichen Vorteil bedeutet.

Die Überzugsschicht aus Chromoxid kann selbstverständlich durch eine Schicht aus anderen Metalloxiden, wie Indiumoxid, oder Metallen, wie Chrom, Gold, Nickel und dergleichen ersetzt werden. Die Methode der Bildung der Überzugsschicht des Metalls oder Metalloxids ist nicht besonders begrenzt und umfaßt die oben erwähnte Bedampfung sowie Zerstäuben im Vakuum, Ionenbeschichtung und dergleichen. Das aus Linien und Zwischenräumen bestehende Muster der Überzugsschicht aus einem Metall oder Metalloxid, also das Beugungsgitter, kann falls gewünscht auf der Oberseite (der oberen Fläche) des Uhrglases ausgebildet werden.

Die Dicke der abgeschiedenen Überzugsschicht eines Metalls oder Metalloxids sollte so sein, daß ihre Lichtdurchlässigkeit im Bereich von 20% bis 80% liegt, um den besten dekorativen Effekt zu erhalten, und aus praktischen Gründen. Wenn die Lichtdurchlässigkeit der Schicht kleiner als 20% ist, ist das Zifferblatt unter dem Uhrglas schlecht sichtbar und erkennbar, so daß Unbequemlichkeiten im praktischen Gebrauch der Uhr auftreten. Wenn die Lichtdurchlässigkeit der Schicht andererseite größer als 80% ist, kann das Irisieren des Beugungsgitters etwas verringert sein, so daß ein Verlust an Brillanz und Glitzern eintritt. Außerdem wird die Leistung und Wirkung des Beugungsgitters stark beeinflußt durch die Breiten der Gitterlinien und der Zwischenräume zwischen diesen, welche das Gitter bilden. In dieser Hinsicht haben ausgedehnte Untersuchungen der Erfinder gezeigt, daß die höchste ästhetische Wirkung des Irisierens erhalten wird, wenn die Breite jeder Linie 2 a und jedes Zwischenraums 2 b jeweils im Bereich von 1 µm bis 7 µm liegt. Wenn die eine, die anderen oder beide Breiten von Linienbreite und Zwischenraumbreite auf über 7 µm erhöht werden, wird der hervortretende Charakter des Irisierens durch das Beugungsgitter verringert, so daß der ästhetische Wert verlorengeht. Wenn andererseits die Linienbreite und/oder Zwischenraumbreite kleiner als 1 µm sind, wird die Produktivität der Herstellung des Beugungsgitters durch Photolithographie wegen der übermäßigen Feinheit stark verringert, so daß die Produkte für Massenproduktion nicht mehr geeignet sind, obgleich die ästhetische Wirkung der Irisierens in gewissem Ausmaß weiter gesteigert werden kann. Demgemäß erhält man die besten Ergebnisse durch geeignete Auswahl und Kombination des Materials für die Überzugsschicht, der Dicke derselben oder deren Lichtdurchlässigkeit und der Breite der Gitterlinien und Zwischenräume, welche das Beugungsgitter bilden und welche in den oben erwähnten Bereichen liegen sollten. Die folgende Tabelle 1 zeigt die erforderliche Dicke der aus Chromoxid oder Chrommetall bestehenden Überzugsschicht, um eine Lichtdurchlässigkeit von 20%, 50% oder 80% zu erhalten.

Tabelle 1

Lichtdurchlässigkeit20% 50% 80%
Schichtdicke
Chromoxid120 nm 52 nm 10 nm Chrom(metall) < nm 12 nm 2 nm

Fig. 3 zeigt eine weiter verbesserte Abwandlung des erfindungsgemäßen Uhrglasesmit Beugungsgitter, wobei das Beugungsgitter 2 auf der Unterseite des Uhrdeckglases 1 in der gleichen Weise wie oben beschrieben gebildet und das Beugungsgitter 2 weiter mit einer farbigen Tinte beschichtet ist, um eine Abdeckschicht 4 zu bilden. Wenn die Abdeckschicht 4 das Beugungsgitter 2 bedeckt, wird der dekorative Effekt des Irisierens durch das Beugungsgitter weiter verschönert durch die Harmonie des Irisierens an sich und den Farbton der Abdeckfarbe. Es sei bemerkt, daß die Flächenbereiche, wo die Abdeckschicht vorgesehen ist, nicht mit der Musterfläche des Beugungsgitters übereinstimmen muß, sondern nur einen Teil des Beugungsgitters oder eine Fläche, welche das Beugungsgitter umfaßt und sich darüber hinaus erstreckt, umfassen kann, je nach Wunsch, um eine weitere Möglichkeit der Variation in der ästhetischen Gestaltung (im Design) zu erhalten.

Anstelle der aus einer Farbe oder Farbtinte gebildeten Abdeckschicht 4, die in Fig. 3 gezeigt ist, kann die Abdeckschicht auch aus einer aufgedampften Metallschicht 5 bestehen, wie in Fig. 4 gezeigt. Diese metallische Abdeckschicht 5 kann aus irgendeinem Metall, einschließlich Gold, Silber, Aluminium und dergleichen gebildet sein, das eine hohe Lichtreflexion zeigt. Wenn das Beugungsgitter mit einer solchen metallischen Abdeckschicht 5 versehen ist, wird die Brillanz des Irisierens durch das Beugungsgitter weiter gesteigert durch die Reflexion des Lichts an der Oberfläche der metallischen Abdeckschicht 5, so daß das erfindungsgemäße Uhrglas noch eine weiter gesteigerte dekorative Wirkung und die Möglichkeit weiterer Variationen des Designs erhält. Die metallische Abdeckschicht 5 kann nach irgendeiner der üblichen Methoden gebildet werden, einschließlich PVD-Dampfabscheidung im Vakuum, Zerstäuben im Vakuum, Ionenabscheidung und dergleichen, ohne besondere Begrenzungen. Das Metall der metallischen Abdeckschicht 5 sollte eine möglichst hohe Lichtreflexion zeigen, um den synergistischen Effekt mit dem Irisieren durch das Beugungsgitter zu erhöhen.

Statt der mit einer Farbe oder durch Metallabscheidung hergestellten, in den Fig. 3 und 4 gezeigten Abdeckschicht über dem Beugungsgitter oder zusätzlich dazu, kann gegebenenfalls eine dünne Metallschicht auf der Oberfläche des Uhrglases abgeschieden werden, welche der Oberfläche des Glases gegenüberliegt, auf der das Beugungsgitter gebildet ist, wie in Fig. 5 gezeigt. Das Uhrglas 1 ist demnach auf einer Seite mit dem Beugungsgitter 2 aus Chromoxid oder ähnlichem Material in der gleichen Weise wie oben beschrieben versehen und es wird dann eine dünne Metallschicht 6 auf der anderen Seite (Fläche) des Uhrglases 1 nach der Methode der PVD-Dampfabscheidung im Vakuum unter Verwendung eines Metalls, wie Gold, Silber und dergleichen abgeschieden. Der dünne Metallfilm 6 sollte sich gewöhnlich bis außerhalb der Bereiche erstrecken, welche dem Beugungsgitter 2 genau gegenüberliegen, obgleich das keine besondere Einschränkung bedeutet. Man kann selbstverständlich nach Wunsch die metallische Abscheidung 6 ersetzen durch eine aufgedruckte Farbschicht. Auf diese Weise kann die dekorative oder Schmuckwirkung des erfindungsgemäßen Uhrglases mit Beugungsgitter weiter gesteigert werden, mit weiterer Steigerung der Schönheit, und weiteren Möglichkeiten von Variation des Designs.

Claims

1. Uhrglas mit Beugungsgitter, dadurch gekennzeichnet, daß das durchsichtige Uhrglas (1) auf einer seiner Flächen eine Überzugsschicht aus einem Metall oder Metalloxid aufweist, welche in einem aus Linien (2 a) und Zwischenräumen (2 b) bestehenden Strichmuster das Beugungsgitter (2) bildet.

2. Uhrglas mit Beugungsgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsschicht aus einem Metall oder Metalloxid eine Lichtdurchlässigkeit im Bereich von 20% bis 80% hat und die Breite jeder Gitterlinie (2 a) und jedes Zwischenraumes (2 b) zwischen den Gitterlinien jeweils im Bereich von 1 µm bis 7 µm liegt.

3. Uhrglas mit Beugungsgitter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Überzugsschicht auf einer Fläche des Uhrglases ausgewählt ist aus der Gruppe Chromoxid, Indiumoxid, Chrom, Gold und Nickel.

4. Uhrglas mit Beugungsgitter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsschicht im Strichmuster mit einer aus einer Farbtinte gebildeten Abdeckschicht (4) bedeckt ist.

5. Uhrglas mit Beugungsgitter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsschicht im Strichmuster mit einer aus einem darauf abgeschiedenen Metall gebildeten Abdeckschicht (5) bedeckt ist.

6. Uhrglas mit Beugungsgitter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht (6) aus Farbtinte auf wenigstens einem Teil der Fläche des durchsichtigen Uhrglases (1) gebildet ist welche der Fläche gegenüberliegt, auf der die Überzugsschicht als Beugungsgitter (2) gebildet ist.

7. Uhrglas mit Beugungsgitter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine dünne Schicht aus abgeschiedenem Metall (6) auf wenigstens einem Teil der Fläche des durchsichtigen Uhrglases (1) gebildet ist, welche der Fläche gegenüberliegt, auf der die Überzugsschicht als Beugungsgitter (2) gebildet ist.