JP2010243161A - Manufacturing method of translucent member, translucent member and timepiece - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、時計用カバーガラス等に用いられる透光性部材の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a translucent member used for a watch cover glass or the like.
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を形成することが知られている。この反射防止層は、屈折率の異なる無機物層が数層〜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成膜されることが多い。例えば、時計用カバーガラスの表面に、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を形成する技術が開示されている(特許文献1参照)。また、酸化ケイ素(SiO2)からなる層を最表層とし、窒化ケイ素からなる層を時計用カバーガラスの表面に形成してなる時計用風防ガラスも開示されている(特許文献2参照)。 Conventionally, in order to improve visibility such as time display, it is known to form an antireflection layer on a translucent member called a cover glass (windshield). This antireflection layer is generally composed of several to tens of layers of inorganic layers having different refractive indexes. When high hardness is required like a cover glass, the light transmittance is low. SiO 2 having a high refractive index and a relatively high hardness is often formed on the outermost layer of the antireflection layer. For example, a technique for forming an antireflection layer in which SiO 2 is the outermost layer and the lowermost layer and SiO 2 layers and Si 3 N 4 layers are alternately laminated is disclosed on the surface of a watch cover glass (patent) Reference 1). Further, a windshield glass for a watch formed by forming a layer made of silicon oxide (SiO 2 ) as the outermost layer and forming a layer made of silicon nitride on the surface of the watch cover glass is also disclosed (see Patent Document 2).
ところで、SiO2層とSi3N4層が交互に積層された反射防止層を設けてなる従来の腕時計は、日常生活程度の使用でカバーガラス表面に深い傷が付くことが多かった。しかしながら、その理由は必ずしも明確ではなく、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かった。このため、SiO2を最表層とする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。 By the way, the conventional wristwatch provided with the antireflection layer in which the SiO 2 layer and the Si 3 N 4 layer are alternately laminated often has a deep scratch on the surface of the cover glass when used for daily life. However, the reason is not necessarily clear, and it has been difficult to form the antireflection layer on the outer surface of the cover glass. For this reason, the location where the antireflection layer having SiO 2 as the outermost layer is formed is substantially limited to the inner surface of the cover glass.
そこで、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の製造方法、透光性部材、およびその透光性部材を備えた時計を提供することにある Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a translucent member having an antireflection function and having a sufficiently high hardness and ensuring scratch resistance, a translucent member, and a timepiece including the translucent member. Is to provide
本発明者は、上述した反射防止層の耐傷性が十分ではない理由が、反射防止層を形成する際のスパッタリング工程にあることを見出した。従来のスパッタリング工程では、シリコンターゲットによるリアクティブスパッタが汎用されている。その際、同一のシリコンターゲットを用いて雰囲気ガスや電圧を変え、高屈折率層(窒化ケイ素層)と低屈折率層(酸化ケイ素層)の双方を形成することが一般的である。ところが、酸化ケイ素膜を形成する際の含酸素雰囲気ガスによりシリコンターゲットが変質してしまうことが判明した。すなわち、変質したシリコンターゲットを使用して高屈折率層(窒化ケイ素層)を形成していたため、窒化ケイ素層の密度や屈折率が十分に高くならなかったのである。結果として、窒化ケイ素層の硬度も上がらず、結果的に反射防止層の耐傷性が低いものとなっていた。本発明は、以上の知見をもとに完成されたものである。 The present inventor has found that the reason why the scratch resistance of the antireflection layer described above is not sufficient is the sputtering process when the antireflection layer is formed. In the conventional sputtering process, reactive sputtering using a silicon target is widely used. At that time, it is common to form both a high refractive index layer (silicon nitride layer) and a low refractive index layer (silicon oxide layer) by changing the atmospheric gas and voltage using the same silicon target. However, it has been found that the silicon target is altered by the oxygen-containing atmospheric gas when forming the silicon oxide film. That is, since the high refractive index layer (silicon nitride layer) was formed using the altered silicon target, the density and refractive index of the silicon nitride layer were not sufficiently increased. As a result, the hardness of the silicon nitride layer did not increase, and as a result, the scratch resistance of the antireflection layer was low. The present invention has been completed based on the above findings.
本発明は、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、前記基材の表面の少なくとも一部に反射防止層を形成するスパッタリング工程を備え、前記スパッタリング工程が、窒化ケイ素からなる高屈折率層と、酸化ケイ素からなる低屈折率層とを交互に積層する工程であり、前記スパッタリング工程において、窒化ケイ素からなる高屈折率層を形成するためのシリコンターゲット1と、酸化ケイ素からなる低屈折率層を形成するためのシリコンターゲット2とを別個に使用することを特徴とする。
ここで、透光性部材としては、例えば、時計用カバー部材や計器用カバー部材あるいは眼鏡レンズ等の硬質で透明な部材が挙げられる。透光性部材の基材としては、サファイアガラス、石英ガラス、およびソーダガラス等が挙げられる。
The present invention is a method for producing a translucent member comprising a substrate having translucency, comprising a sputtering step of forming an antireflection layer on at least a part of the surface of the substrate, the sputtering step comprising: A step of alternately stacking a high refractive index layer made of silicon nitride and a low refractive index layer made of silicon oxide, and in the sputtering step, a silicon target 1 for forming a high refractive index layer made of silicon nitride; The silicon target 2 for forming a low refractive index layer made of silicon oxide is used separately.
Here, examples of the translucent member include a hard and transparent member such as a watch cover member, an instrument cover member, or a spectacle lens. Examples of the base material of the translucent member include sapphire glass, quartz glass, and soda glass.
本発明の透光性部材の製造方法によれば、窒化ケイ素からなる高屈折率層を形成するためのシリコンターゲット1と、酸化ケイ素からなる低屈折率層を形成するためのシリコンターゲット2とを別個に使用している。すなわち、低屈折率層形成用のシリコンターゲット2を高屈折率層形成用に使用することがない。したがって、シリコンターゲット1が変質することもなく、窒化ケイ素からなる高屈折率層の密度および硬度を十分に高くでき、結果的に反射防止層の耐傷性を一段と高めることが可能となる。また、窒化ケイ素膜の屈折率も低下することがないので、正確な光学設計が可能となる。 According to the method for producing a translucent member of the present invention, a silicon target 1 for forming a high refractive index layer made of silicon nitride and a silicon target 2 for forming a low refractive index layer made of silicon oxide are obtained. Used separately. That is, the silicon target 2 for forming the low refractive index layer is not used for forming the high refractive index layer. Therefore, the silicon target 1 is not altered, and the density and hardness of the high refractive index layer made of silicon nitride can be sufficiently increased. As a result, the scratch resistance of the antireflection layer can be further enhanced. In addition, since the refractive index of the silicon nitride film does not decrease, an accurate optical design is possible.
本発明では、前記反射防止層は、その最表面から150nmの深さまでの範囲における窒化ケイ素の含有量が30〜50vol%であることが好ましい。
この構成の発明によれば、所定の反射防止層が基材上に形成され、反射防止層の最表面から150nmの深さまでの範囲における窒化ケイ素の含有量が30vol%以上であるので、より硬度の高い反射防止層を基材上に形成できる。また、最表面から150nmの深さまでの範囲における窒化ケイ素の含有量が50vol%以下であるので、反射防止効果にも優れている。前記反射防止層の最表面から150nmの深さまでの範囲における窒化ケイ素の含有量が40〜50vol%であると、反射防止効果を維持したまま、反射防止層の耐傷性をさらに向上させることが可能となるのでより好ましい。
また、酸化ケイ素からなる最表層の層厚は70〜110nmであることが好ましく、さらに好ましくは75〜105nmである。また、最表層に隣接する窒化ケイ素層の層厚は50〜115nmであることが好ましく、より好ましくは55〜110nmである。これらの各層の層厚が前記した範囲をはずれると反射防止層の反射率が高くなる傾向にある。
In the present invention, the antireflection layer preferably has a silicon nitride content of 30 to 50 vol% in a range from the outermost surface to a depth of 150 nm.
According to the invention of this configuration, the predetermined antireflection layer is formed on the base material, and the silicon nitride content in the range from the outermost surface of the antireflection layer to a depth of 150 nm is 30 vol% or more. High antireflection layer can be formed on the substrate. Further, since the silicon nitride content in the range from the outermost surface to a depth of 150 nm is 50 vol% or less, the antireflection effect is also excellent. When the content of silicon nitride in the range from the outermost surface of the antireflection layer to a depth of 150 nm is 40 to 50 vol%, it is possible to further improve the scratch resistance of the antireflection layer while maintaining the antireflection effect. Therefore, it is more preferable.
Moreover, the layer thickness of the outermost layer made of silicon oxide is preferably 70 to 110 nm, more preferably 75 to 105 nm. The layer thickness of the silicon nitride layer adjacent to the outermost layer is preferably 50 to 115 nm, more preferably 55 to 110 nm. When the thickness of each of these layers is out of the above range, the reflectance of the antireflection layer tends to increase.
本発明では、該透光性部材の表面硬度が、24000N/mm2以上であることが好ましい。ここで、表面硬度は、ナノインデンターを使用して求められる(ISO14577に準拠)。試験荷重は1.225mNである。
この構成の発明によれば、該透光性部材の表面硬度が、24000N/mm2以上であるので、十分な耐傷性を発揮することができ、例えば、時計用のカバーガラスとして優れている。また、該透光性部材の表面硬度が、30000N/mm2以上であるとさらに優れた耐傷性を発揮することができる。
In this invention, it is preferable that the surface hardness of this translucent member is 24000 N / mm < 2 > or more. Here, the surface hardness is determined using a nanoindenter (based on ISO14577). The test load is 1.225 mN.
According to the invention of this configuration, since the surface hardness of the translucent member is 24000 N / mm 2 or more, sufficient scratch resistance can be exhibited, and for example, it is excellent as a cover glass for a watch. Further, when the surface hardness of the translucent member is 30000 N / mm 2 or more, further excellent scratch resistance can be exhibited.
本発明の透光性部材は、上述のいずれかに記載された透光性部材の製造方法により製造されたことを特徴とする。
本発明の透光性部材によれば、上述のいずれかに記載された透光性部材の製造方法により製造されているので、優れた反射防止機能と耐傷性とを併せ持つ透光性部材を提供することができる。
The translucent member of the present invention is manufactured by the method for manufacturing a translucent member described in any of the above.
According to the translucent member of the present invention, since the translucent member is manufactured by the method for manufacturing a translucent member described above, a translucent member having both an excellent antireflection function and scratch resistance is provided. can do.
本発明では、該透光性部材は、カバー部材とされ、前記反射防止層が、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形成されたことが好ましい。
この構成の発明によれば、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反射防止層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。
In the present invention, the translucent member is preferably a cover member, and the antireflection layer is preferably formed on at least the outer portion of the inner portion and the outer portion of the cover member.
According to the invention of this configuration, since reflection of light incident from the outside of the cover member can be prevented on the incident side, the reflection is better than when the antireflection layer is formed on the exit side portion inside the cover member. Preventive effect is obtained.
本発明の時計は、前記した透光性部材を備え、前記透光性部材が、時計体を収容するケースに設けられたことを特徴とする。
本発明の時計によれば、前述の透光性部材を備えることにより、前述と同様な作用および効果を享受できる。なお、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。
The timepiece of the present invention includes the above-described translucent member, and the translucent member is provided in a case that accommodates the timepiece.
According to the timepiece of the present invention, by providing the above-described translucent member, it is possible to enjoy the same operations and effects as described above. In addition, a translucent member is provided in a case as a cover glass (windshield), for example.
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を簡易かつ容易に製造することができる。また、この透光性部材をカバーガラスとして備えた時計を提供できる。 According to the present invention, a translucent member having both an antireflection function and scratch resistance can be easily and easily manufactured. Moreover, the timepiece provided with this translucent member as a cover glass can be provided.
以下、本発明の一実施形態を詳細に説明する。本実施形態の透光性部材は、時計用カバーガラス(以下、単に「カバーガラス」ともいう。)であり、図1には、透光性部材10の断面図が示されている。図1において、透光性部材10は、透明な基材11と、その上に形成された反射防止層12とを備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail. The translucent member of the present embodiment is a watch cover glass (hereinafter, also simply referred to as “cover glass”), and FIG. 1 shows a cross-sectional view of the
〔基材11の材質〕
基材11の材質は無機酸化物であり、例えばサファイアガラス、石英ガラス、ソーダガラス等が挙げられる。時計用カバーガラスの材質としては、硬度や透明性の観点より特にサファイアガラスが好ましい。
[Material of Substrate 11]
The material of the
〔反射防止層12の構成〕
反射防止層12は、基材11の上に形成され、屈折率の異なる無機薄膜を交互に積層して得られる多層膜である。図1に示す透光性部材10では、反射防止層12は、12A(高屈折率層)、12B(低屈折率層)、12C(高屈折率層)、12D(低屈折率層)の4層から構成されている。
ここで、高屈折率層12A、12Cは、窒化ケイ素(SiNx)により形成され、低屈折率層12B、12Dは酸化ケイ素(SiO2)により形成されている。また、反射防止層12の最表面から150nmの深さまでの範囲における窒化ケイ素の含有量が30〜50vol%となっている。透光性部材10の表面硬度は、ナノインデンターを使用したISO14577準拠の測定値で24000N/mm2以上である。
[Configuration of Antireflection Layer 12]
The
Here, the high refractive index layers 12A and 12C are formed of silicon nitride (SiNx), and the low refractive index layers 12B and 12D are formed of silicon oxide (SiO 2 ). The silicon nitride content in the range from the outermost surface of the
また、酸化ケイ素からなる最表層(低屈折率層12D)の層厚は70〜110nmであることが好ましく、さらに好ましくは75〜105nmである。また、最表層に隣接する窒化ケイ素層(高屈折率層12C)の層厚は50〜115nmであることが好ましく、より好ましくは55〜110nmである。前記した層厚の範囲をはずれると反射防止層の反射率が高くなる傾向にある。
なお、反射防止層12は、4層である必要はなく、5層以上でもよい。反射防止効果を高める観点からは積層数が多い方が好ましい。ただし、あまり積層数が多くなると、透光性の観点より問題が生ずるおそれもあるので、好ましくは9層までの範囲である。
The layer thickness of the outermost layer (low
The
〔反射防止層12の形成工程〕
基材11の表面に上述した反射防止層12を形成する際には、スパッタリング法が用いられる。スパッタリング法としては、無機薄膜形成の際に用いられる通常の方法が適用できるが、本実施形態ではスパッタリングターゲットとしてシリコンターゲットを用いる。また、スパッタリング工程においては、窒化ケイ素からなる高屈折率層12A、12Cを形成するためのシリコンターゲット1と、酸化ケイ素からなる低屈折率層12B、12Dを形成するためのシリコンターゲット2とを別個に使用する。
基材11の上に前記した4層からなる反射防止層12が形成されることにより、透光性部材10が製造される。
[Formation process of antireflection layer 12]
When forming the above-mentioned
The
ここで、前記したスパッタリングを行う際には、基材11を100℃以上に加熱する加熱工程を備えることが、反射防止層の硬度や密着性の向上の観点より好ましい。
また、反射防止層12をスパッタリングにより形成する前に、基材11に対して表面の付着物を除去する逆スパッタリング工程を備えると、基材11の表面を清浄にすることができるので、基材11と反射防止層12との密着性向上の観点より好ましい。
Here, when performing the above-described sputtering, it is preferable from the viewpoint of improving the hardness and adhesion of the antireflection layer, to include a heating step of heating the
In addition, before the
〔時計の構成〕
図2に、透光性部材10を備えた時計の断面図を示す。
図2に示すように、本実施形態の時計100において、透光性部材10は、時計体(ムーブメント)103を収容するケース104に、カバーガラス102として設けられる。ケース104には裏蓋105が設けられている。
ここで、本実施形態のカバーガラス102の体表面部は、前面部102A、後面部102B、および側面部102Cからなる。前面部102Aは、カバーガラス102の外側の部分に相当する。後面部102Bは、カバーガラス102の内側の部分に相当し、文字板106および指針107に対向する。
本実施形態においては、カバーガラス102の前面部102Aに、前述の反射防止層12が位置している。
[Clock structure]
FIG. 2 shows a cross-sectional view of a timepiece including the
As shown in FIG. 2, in the
Here, the body surface portion of the
In the present embodiment, the above-described
上述の実施形態によれば以下の効果を奏する。
(1)透光性部材10は、透光性を有する基材11と、反射防止層12とを含んで構成されている。そして、反射防止層12を形成するスパッタリング工程において、窒化ケイ素からなる高屈折率層12A、12Cを形成するためのシリコンターゲット1と、酸化ケイ素からなる低屈折率層12B、12Dを形成するためのシリコンターゲット2とが別個に使用されている。それ故、低屈折率層形成用のシリコンターゲット2を高屈折率形成用に使用することがない。したがって、シリコンターゲット1が変質することもなく、窒化ケイ素からなる高屈折率層12A、12Cの密度および硬度を十分に高くでき、結果的に反射防止層の耐傷性を一段と高めることが可能となる。また、高屈折率層12A、12Cの屈折率も低下することがないので、正確な光学設計が可能となる。
According to the above-described embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The
(2)反射防止層12は、高屈折率層12A、12Cと低屈折率層12B、12Dとが交互に積層されて形成されており、反射防止層12の最表面から150nmの深さまでの範囲における窒化ケイ素の含有量が30vol%以上となっている。従って、反射防止層12の表面が非常に硬度の高い層となる。また、反射防止層12の最表面から150nmの深さまでの範囲における窒化ケイ素の含有量が50vol%以下であるので、反射防止効果にも優れている。また、反射防止層12の最表面から150nmの深さまでの範囲における窒化ケイ素の含有量が40vol%以上であると、反射防止効果を維持したまま、反射防止層の耐傷性をさらに向上させることが可能となる。
(2) The
(3)透光性部材10の表面硬度は、24000N/mm2以上であるので、十分な耐傷性を発揮することができ、腕時計や携帯情報機器などに適用した場合に十分な耐擦傷性が得られる。また、表面硬度が、30000N/mm2以上であるとさらに優れた耐傷性を発揮することができる。
(3) Since the surface hardness of the
(4)時計100において、透光性部材10が、カバーガラス102としてケース104に設けられているので、透光性部材10の反射防止機能によって情報の視認性が向上する。さらに、カバーガラス102が耐傷性にも優れているので、長期間にわたってカバーガラス102自体の透明性および反射防止性を維持できる。
(4) In the
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。
前記実施形態では、透光性部材10の製造方法が時計の風防としてのカバーガラス102の製造に適用された例を示した。しかし、本発明の製造方法が適用される透光性部材は、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、この透光性部材の製造方法として本発明を適用できる。
なお、透光性部材の基材としては、高硬度のサファイアガラスが好適であるが、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。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications can be made within a range in which the object of the present invention can be achieved.
In the said embodiment, the example in which the manufacturing method of the
In addition, as a base material of a translucent member, high-hardness sapphire glass is suitable, but use of quartz glass, soda glass, or the like may also be considered.
本発明の製造方法で得られた透光性部材は、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、デジタルカメラ、プリンター、ダイビングコンピューター、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。本発明に係る反射防止層は、透光性部材の基材において硬度確保、反射防止機能および耐擦傷性が要求される任意の箇所に形成される。
The translucent member obtained by the manufacturing method of the present invention is not limited to a cover member used for a watch, but is a mobile phone, a portable information device, a measuring device, a digital camera, a printer, a diving computer, a pulse meter, and other devices Can be suitably used as a cover member for an information display section.
The translucent member of the present invention is not limited to the cover member. The antireflection layer according to the present invention is formed at any location where hardness, antireflection function and scratch resistance are required in the base material of the translucent member.
以下に、実施例および比較例により、本発明をより詳細に説明する。具体的には、時計用カバーガラスの基材として一般的なサファイアガラスを用い、その表面に所定の反射防止層を形成した後、各種の評価を行った。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples and comparative examples. Specifically, general sapphire glass was used as a base material for a watch cover glass, a predetermined antireflection layer was formed on the surface, and various evaluations were performed.
〔実施例1、比較例1〕
(基材の前処理)
サファイアガラスを120℃の熱濃硫酸に10分間浸漬した後、純水でよく洗浄し、120℃に設定されたオーブンで、大気中30分間乾燥した。次に、このサファイアガラスをスパッタ装置内部に載置した後、120℃に加熱しながら装置内部を10−6Torrの圧力とした。続いて、装置内にArガスを導入し、0.8mTorrで逆スパッタしてサファイアガラス表面をクリーニングした。
[Example 1, Comparative Example 1]
(Pretreatment of substrate)
After sapphire glass was immersed in hot concentrated sulfuric acid at 120 ° C. for 10 minutes, it was thoroughly washed with pure water and dried in the atmosphere for 30 minutes in an oven set at 120 ° C. Next, after this sapphire glass was placed inside the sputtering apparatus, the inside of the apparatus was brought to a pressure of 10 −6 Torr while heating to 120 ° C. Subsequently, Ar gas was introduced into the apparatus, and the surface of the sapphire glass was cleaned by reverse sputtering at 0.8 mTorr.
(反射防止層形成工程)
シリコンをターゲットとし、以下の条件でリアクティブスパッタリングを行い、高屈折率層と低屈折率層からなる反射防止層(4層)を、サファイアガラス製基材の表面に形成した。ここで、実施例1では、高屈折率層形成用のシリコンターゲット1と低屈折率形成用のシリコンターゲット2とは別個のものを使用し、比較例1では、同じシリコンターゲットを用いた。それ以外のスパッタリング条件は、実施例1および比較例1ともに同一である。
高屈折率層:窒化ケイ素(SiNx)
Arガス:270sccm
窒素ガス:100sccm
ガス圧 :0.60Pa
スパッタリングパワー:2.5kW
低屈折率層:酸化ケイ素(SiO2)
Arガス:85sccm
02ガス:50sccm
ガス圧 :0.20Pa
スパッタリングパワー:2.5KW
反射防止層の具体的構成は、実施例1および比較例1とも以下の通りである。
SiO2(88nm)/SiNx(91nm)/SiO2(12nm)/SiNx(27nm)//基材
(Antireflection layer forming process)
Using silicon as a target, reactive sputtering was performed under the following conditions to form an antireflection layer (four layers) composed of a high refractive index layer and a low refractive index layer on the surface of the sapphire glass substrate. Here, in Example 1, the silicon target 1 for forming the high refractive index layer and the silicon target 2 for forming the low refractive index were used separately, and in Comparative Example 1, the same silicon target was used. Other sputtering conditions are the same in both Example 1 and Comparative Example 1.
High refractive index layer: silicon nitride (SiNx)
Ar gas: 270sccm
Nitrogen gas: 100 sccm
Gas pressure: 0.60 Pa
Sputtering power: 2.5 kW
Low refractive index layer: silicon oxide (SiO 2 )
Ar gas: 85sccm
0 2 Gas: 50sccm
Gas pressure: 0.20 Pa
Sputtering power: 2.5KW
The specific configuration of the antireflection layer is as follows in both Example 1 and Comparative Example 1.
SiO 2 (88 nm) / SiNx (91 nm) / SiO 2 (12 nm) / SiNx (27 nm) // Base material
〔評価項目および評価方法〕
前記で得られた各基材に対し、以下の評価を行い、結果を表1に示した。なお、サファイアガラス単体についても参考例として示した。
(1)反射率(%)
基材表面に対して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。
[Evaluation items and methods]
The following evaluation was performed on each of the substrates obtained above, and the results are shown in Table 1. A single sapphire glass is also shown as a reference example.
(1) Reflectance (%)
The reflectance of standard light incident on the substrate surface at an incident angle of 90 ° is obtained, and this reflectance is multiplied by the luminous sensitivity at an incident angle of 90 ° at each wavelength in the visible light region. It calculated based on the integrated value.
(2)落砂試験前後の光線透過率差(△T%)
まず、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。そして、水平面から1mの高さより、防汚層に向かって砂を落下させる。この後、カバーガラスを洗浄し、試験前におけるカバーガラスの光線透過率と、試験後におけるカバーガラスの光線透過率との差△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。
(2) Light transmittance difference before and after the sandfall test (△ T%)
First, the following sandfall test is performed. The cover glass is arranged at an inclination angle of 45 ° with respect to the horizontal plane. At this time, the cover glass is arranged so that the side on which the antireflection layer is formed becomes the upper surface side. Then, the sand is dropped toward the antifouling layer from a height of 1 m from the horizontal plane. Thereafter, the cover glass was washed, and the difficulty of scratching was evaluated based on the difference ΔT% between the light transmittance of the cover glass before the test and the light transmittance of the cover glass after the test.
Here, the sand used is a carborundum produced by pulverizing and classifying black silicon carbide ingot and green silicon carbide ingot. In this test, 800 cm 3 of Carborundum # 24 having a center particle size of 600 to 850 μm was used.
(3)表面硬度(N/mm2)
ナノインデンターを使用して、試験荷重1.225mNにおける、基材の反射防止層側の表面硬度を測定した(ISO14577に準拠)。
(3) Surface hardness (N / mm 2 )
Using a nanoindenter, the surface hardness of the antireflection layer side of the substrate at a test load of 1.225 mN was measured (based on ISO14577).
〔評価結果〕
落砂試験前後の光線透過率差(△T%)は、実用上の耐傷性の観点より2%以下が望まれる。表1に示す結果より、反射防止層最表面から150nmの深さの範囲における窒化ケイ素(SiNx)の割合(占有率)を30質量%以上とすることで、実施例1および比較例1ともに落砂試験前後の光線透過率差(△T%)を2%以下にできることがわかる。ただし、実施例1では、1.50%であるのに対し、比較例1では1.70%とかなり差が生じている。表面硬度にも差があり、光線透過率差(△T%)の結果を裏付けている。
一方、反射率については、実施例1では0.40%であるのに対し、比較例1では0.51%とかなり大きい値を示している。
〔Evaluation results〕
The light transmittance difference (ΔT%) before and after the sandfall test is desirably 2% or less from the viewpoint of practical scratch resistance. From the results shown in Table 1, the ratio (occupancy) of silicon nitride (SiNx) in the depth range of 150 nm from the outermost surface of the antireflection layer is set to 30% by mass or more. It can be seen that the light transmittance difference (ΔT%) before and after the sand test can be reduced to 2% or less. However, in Example 1, it is 1.50%, but in Comparative Example 1, a considerable difference is 1.70%. There is also a difference in surface hardness, confirming the result of light transmittance difference (ΔT%).
On the other hand, the reflectance is 0.40% in Example 1, while it is 0.51% in Comparative Example 1, which is a considerably large value.
〔確認実験〕
窒化ケイ素層や酸化ケイ素層をスパッタリングにより形成する際に、シリコンターゲットとして同一のものを用いた場合と、異なるシリコンターゲットを用いた場合とで、得られる窒化ケイ素層や酸化ケイ素層の物性がどの程度異なるかについてさらに確認を行った。
具体的には、前記した実施例1による使用後のシリコンターゲット1とシリコンターゲット2を用い、個々のサファイア基材上に、表2に示すような4種の単層膜を形成した。その後、得られた単層膜の屈折率および表面硬度を測定した。なお、屈折率は、波長550nmでエリプソメーターにより測定した値である。単層膜を形成すること以外のスパッタリング条件は、実施例1と同じである。
[Confirmation experiment]
When the silicon nitride layer or silicon oxide layer is formed by sputtering, the physical properties of the silicon nitride layer or silicon oxide layer obtained are different depending on whether the same silicon target is used or a different silicon target is used. Further confirmation was made as to whether they differ to some extent.
Specifically, using the silicon target 1 and the silicon target 2 after use according to Example 1, four types of single-layer films as shown in Table 2 were formed on each sapphire substrate. Thereafter, the refractive index and surface hardness of the obtained monolayer film were measured. The refractive index is a value measured with an ellipsometer at a wavelength of 550 nm. The sputtering conditions other than the formation of the single layer film are the same as those in Example 1.
表2の結果より、同じ窒化ケイ素の単層膜(877nm厚)であっても、シリコンターゲット2を用いたものは、シリコンターゲット1を用いたものにくらべ、屈折率と表面硬度がかなり低下していることがわかる。ただし、酸化ケイ素の単層膜については、屈折率と表面硬度について、使用ターゲットによる差はほとんどない。
したがって、実施例1と比較例1における反射率、光線透過率差(△T%)および表面硬度の違いは、酸化ケイ素層形成時のターゲット材質の変化によるものと推定される。
なお、屈折率への影響から、反射防止性能に関する光学設計上も、スパッタリングターゲットは、窒化ケイ素層形成用と酸化ケイ素層形成用とで分けて使用した方がよいことがわかる。
From the results shown in Table 2, even when the same silicon nitride single layer film (877 nm thickness) is used, the refractive index and surface hardness of the silicon target 2 using the silicon target 2 are considerably lower than those using the silicon target 1. You can see that However, there is almost no difference between the refractive index and the surface hardness of the silicon oxide single layer film depending on the target used.
Therefore, the difference in reflectance, light transmittance difference (ΔT%) and surface hardness in Example 1 and Comparative Example 1 is presumed to be due to the change in the target material when the silicon oxide layer is formed.
From the influence on the refractive index, it can be seen that it is better to use the sputtering target separately for forming the silicon nitride layer and for forming the silicon oxide layer in the optical design related to the antireflection performance.
10…透光性部材、11…基材、12…反射防止層、12A,12C…高屈折率層、12B,12D…低屈折率層、100…時計、102…カバーガラス、102A…前面部、102B…後面部、102C…側面部、104…ケース、105…裏蓋、106…文字板、107…指針
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記基材の表面の少なくとも一部に反射防止層を形成するスパッタリング工程を備え、 前記スパッタリング工程が、窒化ケイ素からなる高屈折率層と、酸化ケイ素からなる低屈折率層とを交互に積層する工程であり、
前記スパッタリング工程において、
窒化ケイ素からなる高屈折率層を形成するためのシリコンターゲット1と、
酸化ケイ素からなる低屈折率層を形成するためのシリコンターゲット2とを別個に使用する
ことを特徴とする透光性部材の製造方法。 A method for producing a translucent member comprising a substrate having translucency,
A sputtering process for forming an antireflection layer on at least a part of the surface of the substrate, wherein the sputtering process alternately stacks a high refractive index layer made of silicon nitride and a low refractive index layer made of silicon oxide. Process,
In the sputtering step,
A silicon target 1 for forming a high refractive index layer made of silicon nitride;
A method for producing a translucent member, wherein a silicon target 2 for forming a low refractive index layer made of silicon oxide is used separately.
前記反射防止層は、その最表面から150nmの深さまでの範囲における窒化ケイ素の含有量が30〜50vol%である
ことを特徴とする透光性部材の製造方法。 In the manufacturing method of the translucent member of Claim 1,
The method for producing a translucent member, wherein the antireflection layer has a silicon nitride content of 30 to 50 vol% in a range from the outermost surface to a depth of 150 nm.
該透光性部材の表面硬度が、24000N/mm2以上である
ことを特徴とする透光性部材の製造方法。 In the manufacturing method of the translucent member of Claim 1 or Claim 2,
The surface hardness of this translucent member is 24000 N / mm < 2 > or more. The manufacturing method of the translucent member characterized by the above-mentioned.
該透光性部材の表面硬度が、30000N/mm2以上である
ことを特徴とする透光性部材の製造方法。 In the manufacturing method of the translucent member of Claim 3,
The surface hardness of this translucent member is 30000 N / mm < 2 > or more. The manufacturing method of the translucent member characterized by the above-mentioned.
該透光性部材は、カバー部材とされ、
前記反射防止層が、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形成された
ことを特徴とする透光性部材。 In the translucent member of Claim 5,
The translucent member is a cover member;
The translucent member, wherein the antireflection layer is formed on at least an outer portion of an inner portion and an outer portion of the cover member.
前記透光性部材が、時計体を収容するケースに設けられた
ことを特徴とする時計。 The translucent member according to claim 6,
A timepiece characterized in that the translucent member is provided in a case for accommodating a timepiece.
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