CN110192129B - 显色构造体、显示体、显色片材、成型体、以及显色构造体的制造方法 - Google Patents
显色构造体、显示体、显色片材、成型体、以及显色构造体的制造方法 Download PDFInfo
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Abstract
显色构造体具有:凹凸层,其在表面具有凹凸构造;多层膜层,其位于上述凹凸构造上,且具有追随该凹凸构造的表面形状;以及保护层,其将多层膜层的表面覆盖。构成凹凸构造的凸部具有大于或等于1阶的形状,凹凸构造在凹凸层的厚度方向上投影的虚拟平面中由凸部的投影像构成的图案,包含由沿着第2方向的长度大于或等于沿着第1方向的长度的多个矩形的集合构成的图案,矩形的沿着第1方向的长度小于或等于副波长,在多个矩形中,沿着第2方向的长度的标准偏差大于沿着第1方向的长度的标准偏差。
Description
技术领域
本发明涉及呈现出构造色的显色构造体、具有显色构造体的显示体、显色片材、具有显色片材的成型体以及显色构造体的制造方法。
背景技术
大多作为闪蝶等自然界的生物体的颜色而观察到的构造色,与如色素呈现出的颜色那样因分子的电子迁移而目视确认到的颜色不同,是因光的衍射、干涉、散射之类的因物体的微细构造引起的光学现象的作用而目视确认到的颜色。
例如,在彼此相邻的薄膜的折射率互不相同的多层膜层中,因在多层膜的各界面反射的光发生干涉而产生基于多层膜干涉的构造色。多层膜干涉是闪蝶翅膀的显色原理之1。对于闪蝶的翅膀而言,在多层膜干涉的基础上,因翅膀表面的微细的凹凸构造而产生光的散射、衍射,其结果,能够以广阔的观察角度目视确认到鲜艳的蓝色。
作为以人工方式使闪蝶翅膀之类的构造色再现的构造,如专利文献1记载的那样提出了如下构造,即,在具有不均匀地排列的微细凹凸的基材的表面层叠有多层膜层。
在多层膜层中,因干涉而增强的光的波长根据多层膜层的各层中产生的光路差进行改变,光路差根据各层的膜厚以及折射率而规定。而且,因干涉而增强的光的射出方向限定为,依赖于入射光的入射角度的特定方向。因此,在多层膜层层叠于平面的构造中,目视确认到的反射光的波长根据观察角度而大幅变化,因此目视确认到的颜色根据观察角度而大幅变化。
与此相对,在专利文献1的构造体中,多层膜层层叠于不规则的凹凸上,因干涉而增强的反射光在多个方向上扩散,因此观察角度引起的颜色的变化变得缓和。其结果,如闪蝶翅膀那样实现了以广阔的观察角度呈现出特定颜色的构造体。
专利文献1:日本特开2005-153192号公报
发明内容
但是,在专利文献1所记载的构造体中,多层膜层具有追随基材的凹凸的凹凸,该凹凸构成构造体的表面。因此,如果从外部对构造体施加物理性冲击、化学性冲击,则有时产生多层膜层的凹凸构造的变形、变质。另外,还有可能引起污垢、异物相对于凹凸构造的堵塞。如果产生这样的凹凸构造的破坏,则由多层膜层反射的光的光路长度发生变化、或者使反射光向多个方向扩散的效果下降,因此在构造体中难以实现期望的显色。
本发明的目的在于提供能够保护多层膜层所具有的凹凸构造的显色构造体、显示体、显色片材、成型体、以及显色构造体的制造方法。
解决上述问题的显色构造体具有:凹凸层,其在表面具有凹凸构造;以及光学功能层,其包含多层膜层,所述多层膜层位于所述凹凸构造上且具有追随该凹凸构造的形状的表面形状,在该多层膜层中彼此相邻的层的折射率互不相同,射入至该多层膜层的入射光中的特定的波长区域的光的反射率高于除了所述特定的波长区域以外的其他波长区域的光的反射率,该光学功能层的与所述凹凸层相反侧的最外层具有针对相比于该最外层的下层的保护功能,第1方向和与所述第1方向正交的第2方向是沿着所述凹凸构造在所述凹凸层的厚度方向上投影的虚拟的面即虚拟平面的方向,构成所述凹凸构造的凸部具有大于或等于1阶的形状,所述虚拟平面中由所述凸部的投影像构成的图案,包含由沿着所述第2方向的长度大于或等于沿着所述第1方向的长度的图形要素的集合构成的图案,所述图形要素的沿着所述第1方向的长度小于或等于副波长,在所述图形要素的集合中,沿着所述第2方向的长度的标准偏差大于沿着所述第1方向的长度的标准偏差。
根据上述结构,由光学功能层的最外层对下层进行保护,因此能够保护多层膜层的凹凸构造。
在上述显色构造体中,可以构成为,所述凹凸层具有针对所述入射光的透光性,作为所述最外层而将所述多层膜层的表面覆盖的保护层,具有将所述入射光中的透过所述多层膜层的光的至少一部分吸收的光吸收性。
根据上述结构,在从凹凸层所处的一侧观察显色构造体的情况下,由保护层将从凹凸层侧透过多层膜层的光的至少一部分吸收,抑制了透过光向凹凸层侧返回。因此,抑制了目视确认到与来自多层膜层的反射光不同的波长区域的光,因此抑制了基于反射光的颜色的目视确认性下降。
在上述显色构造体中,在构成所述显色构造体的层可以包含含有紫外线吸收剂的层。根据上述结构,抑制了构成显色构造体的材料因紫外线而劣化。
在上述显色构造体中,作为所述最外层而将所述多层膜层的表面覆盖的保护层可以由大于或等于2个的层构成。根据上述结构,通过构成保护层的层所具有的功能的组合,能够实现保护层的多功能化、保护层的功能的增强。
在上述显色构造体中,针对所述显色构造体的最外侧表面测定出的硬度可以大于或等于0.03GPa。根据上述结构,显色构造体的耐摩擦性得到提高。
在上述显色构造体中,所述显色构造体的最外侧表面处的算术平均粗糙度可以小于或等于2μm。根据上述结构,能够抑制显色构造体的最外侧表面的光的漫反射,因此抑制了基于来自多层膜层的反射光的颜色的目视确认性下降。
在上述显色构造体中,所述显色构造体的最外侧表面处的水接触角可以大于或等于60度。根据上述结构,抑制了因水向最外侧表面的附着而导致显色构造体劣化。
在上述显色构造体中,可以构成为,所述虚拟平面中由所述凸部的投影像构成的图案是由所述图形要素的集合构成的图案,构成所述凹凸构造的所述凸部的高度恒定。根据上述结构,利用构成凹凸构造的凸部能够获得反射光的扩散效果,作为来自多层膜层的反射光以广阔的角度观察到特定的波长区域的光。
在上述显色构造体中,可以构成为,所述虚拟平面中由所述凸部的投影像构成的图案是由所述图形要素的集合构成的第1图案、和由沿所述第2方向延伸且沿所述第1方向排列的多个带状区域构成的第2图案重叠得到的图案,沿着所述第1方向的所述带状区域的排列间隔在所述多个带状区域中不恒定,所述排列间隔的平均值大于或等于所述入射光中包含的波长区域的最小波长的1/2,构成所述凹凸构造的所述凸部具有如下凸部要素在高度方向上重叠得到的多阶形状:所述虚拟平面中的投影像构成所述第1图案、且具有规定的高度的凸部要素;以及所述虚拟平面中的投影像构成所述第2图案、且具有规定的高度的凸部要素。
根据上述结构,利用凸部能够获得反射光的扩散效果和衍射效果,作为来自多层膜层的反射光能够以广阔的观察角度观察到特定的波长区域的光,并且因提高了该反射光的强度而目视确认到具有光泽感的鲜艳的颜色。
在上述显色构造体中,所述凹凸层可以构成为相对于所述多层膜层能够剥离。根据上述结构,能够使凹凸层从显色构造体剥离,因此能够扩充显色构造体的用途。
在上述显色构造体中,还可以具有将所述光学功能层的与所述凹凸层相反侧的面覆盖的粘接层。根据上述结构,还可以将显色构造体安装于被安装体。
解决上述问题的显示体具有多个显示要素且具有表面和背面,所述显示要素由上述显色构造体构成。根据上述结构,实现了对多层膜层的凹凸构造进行保护的显示体,利用显示体容易适当地获得期望的显色。
解决上述问题的显色片材是由上述显色构造体构成的显色片材。根据上述结构,实现了对多层膜层的凹凸构造进行保护的显色片材,利用显色片材容易适当地获得期望的显色。
解决上述问题的成型体具有上述显色片材、以及固定有所述显色片材的被安装体,所述被安装体位于所述光学功能层相对于所述凹凸层所处的一侧。根据上述结构,成型体具有对多层膜层的凹凸构造进行保护的显色片材,因此利用显色片材容易适当地获得期望的显色,成型体的装饰性得到提高。
解决上述问题的显色构造体的制造方法包含如下工序:利用纳米压印法将凹版所具有的凹凸转印于树脂,由此形成在表面具有凹凸构造的凹凸层;以及在所述凹凸构造上以如下方式形成包含多层膜层的光学功能层,即,该多层膜层中彼此相邻的层的折射率互不相同,射入至该多层膜层的入射光中的特定的波长区域的光的反射率高于其他波长区域的光的反射率,并且所述光学功能层的与所述凹凸层相反侧的最外层具有针对相比于该最外层的下层的保护功能,第1方向和与所述第1方向正交的第2方向是沿着所述凹凸构造在所述凹凸层的厚度方向上投影的虚拟的面即虚拟平面的方向,在形成所述凹凸层的工序中,以如下方式形成所述凹凸构造,即,构成所述凹凸构造的大于或等于1阶的凸部的投影像在所述虚拟平面中构成的图案,包含由沿着所述第2方向的长度大于或等于沿着所述第1方向的长度的图形要素的集合构成的图案,所述图形要素的沿着所述第1方向的长度小于或等于副波长,在所述图形要素的集合中,沿着所述第2方向的长度的标准偏差大于沿着所述第1方向的长度的标准偏差。
根据上述制造方法,在制造具有具备保护功能的光学功能层的显色构造体时,利用纳米压印法形成凹凸层的凹凸构造,因此能够够适当且简单地形成微细的凹凸构造。
发明的效果
根据本发明,能够对显色构造体所具有的多层膜层的凹凸构造进行保护。
附图说明
图1是对于显色构造体的一个实施方式表示具有第1构造的显色构造体的剖面构造的图。
图2A是表示第1构造的凹凸构造的平面构造的图。
图2B是表示第1构造的凹凸构造的剖面构造的图。
图3是表示具有第2构造的显色构造体的剖面构造的图。
图4A是表示仅由第2构造的第2凸部要素构成的凹凸构造的平面构造的图。
图4B是表示仅由第2构造的第2凸部要素构成的凹凸构造的剖面构造的图。
图5A是表示第2构造的凹凸构造的平面构造的图。
图5B是表示第2构造的凹凸构造的剖面构造的图。
图6是对于显色构造体的一个实施方式表示变形例的显色构造体的剖面构造的图。
图7是对于显示体的一个实施方式表示显示体的平面构造的图。
图8是对于显示体的一个实施方式表示显示体的剖面构造的图。
图9是对于显色片材的一个实施方式表示显色片材的剖面构造的图。
图10是对于成型体的一个实施方式表示成型体的剖面构造的图。
图11是对于转印箔的一个实施方式表示转印箔的剖面构造的图。
图12是表示转印箔粘贴于被安装体的状态的示意图。
图13是表示作为对显色片材进行了转印的被安装体的成型体的示意图。
图14是表示转印后的显色片材的剖面构造的图。
图15是表示转印后的其他例子的显色片材的剖面构造的图。
图16是对于转印箔的其他实施方式表示转印箔的剖面构造的图。
图17是表示其他实施方式的转印箔的显色片材的剖面构造的图。
具体实施方式
参照图1~图10对显色构造体、显示体、显色片材、成型体、以及显色构造体的制造方法的实施方式进行说明。
[显色构造体]
本实施方式的显色构造体具有:具有多层膜层的凹凸构造体;将凹凸构造体的多层膜层的表面覆盖的保护层。作为凹凸构造体所具有的凹凸构造,可以应用第1构造和第2构造的任意者,首先,对上述2种构造分别进行说明。
此外,入射光以及反射光针对显色构造体的波长区域并不特别限定,但在下面的说明中作为一个例子而对将可见区域的光作为对象的显色构造体进行说明。在本实施方式中,大于或等于360nm小于或等于830nm的波长区域的光是可见区域的光。
图1表示具有凹凸构造体10和保护层20的显色构造体30,该凹凸构造体10具有第1构造。
<第1构造>
凹凸构造体10具有基材15以及多层膜层16。基材15由使得可见区域的光透过的材料形成,是在表面具有凹凸构造的凹凸层的一个例子。多层膜层16层叠于基材15的表面。即,多层膜层16将基材15的形成有凹凸的面覆盖。基材15所具有的凹凸构造由多个凸部15a、以及多个凸部15a之间的区域即凹部15b构成。凸部15a具有不规则的长度而大致以带状延伸。
多层膜层16具有高折射率层16a和低折射率层16b交替地层叠而成的构造。高折射率层16a的折射率大于低折射率层16b的折射率。例如,高折射率层16a与基材15的表面接触,低折射率层16b构成多层膜层16的与基材15相反侧的面。
在基材15的凸部15a上以及基材15的凹部15b上,多层膜层16的结构、即构成多层膜层16的各层的材料、膜厚、层叠顺序彼此一致。而且,多层膜层16的与基材15接触的面(背面)的相反侧的面即表面具有追随基材15的凹凸构造的表面形状。表面形状具有与形成于基材15的凹凸的配置相对应的配置的凹凸。保护层20将多层膜层16的表面覆盖。由保护层20和多层膜层16构成光学功能层。
在这种构造中,如果光从多层膜层16相对于保护层20的一侧的相反侧射入至显色构造体30,则在多层膜层16的高折射率层16a和低折射率层16b的各界面反射的光彼此引起干涉,并且因多层膜层16的表面的不规则的凹凸而使得行进方向改变。其结果,特定的波长区域的光以广阔的角度射出。作为该反射光而强烈地射出的特定的波长区域由高折射率层16a和低折射率层16b的材料及膜厚、以及凸部15a的宽度、高度以及配置决定。
而且,多层膜层16的表面由保护层20覆盖,因此多层膜层16所具有的凹凸构造的破坏、具体而言为凹凸构造的变形、污垢、异物相对于凹凸构造的堵塞得到抑制。
此外,多层膜层16的与基材15接触的面(背面)也具有与多层膜层16的表面相同的凹凸。因此,即使在光从多层膜层16相对于基材15的一侧的相反侧射入至显色构造体30的情况下,也同样以广阔的角度将特定的波长区域的反射光射出。即,可以从多层膜层16相对于保护层20的一侧的相反侧、以及多层膜层16相对于基材15的一侧的相反侧观察显色构造体30。
参照图2对作为凹凸层的基材15所具有的凹凸构造进行详细说明。图2A是从与基材15的表面相对的方向观察基材15的俯视图,图2B是表示沿着图2A中的2-2线的基材15的剖面构造的剖面图。在图2A中,在构成凹凸构造的凸部15a的表面标注圆点而示出。
如图2A所示,第1方向Dx和第2方向Dy是虚拟平面中包含的方向。虚拟平面是凹凸构造(凸部15a和凹部15b的边界)在基材15的厚度方向上投影的虚拟面。第1方向Dx和第2方向Dy彼此正交。虚拟平面是沿着基材15的扩展方向的面,且是与基材15的厚度方向正交的面。
在虚拟平面中,凸部15a的投影像构成的图案是由虚线所示的多个矩形R集合而成的图案。矩形R是图形要素的一个例子。矩形R具有沿第2方向Dy延伸的形状。在矩形R中,第2方向Dy的长度d2具有大于或等于第1方向Dx的长度d1的大小。各矩形R作为一个例子而配置为在第1方向Dx以及第2方向Dy上均不与其他矩形R重叠。
在多个矩形R中,第1方向Dx的长度d1恒定。在多个矩形R中,矩形R在第1方向Dx上以长度d1的排列间隔、即长度d1的周期而配置。
另一方面,在多个矩形R中,第2方向Dy的长度d2不规则,各矩形R的长度d2是从具有规定的标准偏差的母集合中选择的值。优选该母集合符合正态分布。
由多个矩形R构成的图案例如以下面的方法进行设定。例如,以规定的标准偏差而分布的具有长度d2的多个矩形R虚拟地填满规定的区域内。然后,根据恒定的概率而确定相对于虚拟地铺满的各矩形R的配置的有无。而且,设定实际上配置有矩形R的区域、以及实际上未配置矩形R的区域。为了使来自多层膜层16的反射光高效地散射,优选长度d2具有平均值小于或等于4.15μm、且标准偏差小于或等于1μm的分布。
配置矩形R的区域是配置凸部15a的区域。在彼此相邻的矩形R接触的情况下,在配置各矩形R的区域彼此结合而成的1个区域配置有1个凸部15a。在这种结构中,凸部15a的第1方向Dx的长度为矩形R的长度d1的整数倍。
为了抑制因凹凸的分光而产生虹色的光,将矩形R的第1方向Dx的长度d1设为小于或等于可见区域的光的波长。换言之,长度d1具有小于或等于副波长、即小于或等于入射光的波长区域的长度。即,优选长度d1小于或等于830nm,更优选小于或等于700nm。
并且,优选长度d1小于从多层膜层16反射的上述特定的波长区域的光所具有的峰值波长。例如,在利用显色构造体30显示出蓝色的情况下,优选长度d1为300nm左右,在利用显色构造体30显示出绿色的情况下,优选长度d1为400nm左右,在利用显色构造体30显示出红色的情况下,优选长度d1为460nm左右。
为了增大来自多层膜层16的反射光的空间的大小、即为了提高反射光的散射效果,优选增多凹凸构造的起伏,从与基材15的表面相对的方向观察,优选凸部15a在每单位面积中所占的面积的比率大于或等于40%小于或等于60%。例如,从与基材15的表面相对的方向观察,优选每单位面积的凸部15a的面积和凹部15b的面积的比率为1:1。
如图2B所示,各凸部15a的高度h1恒定。只要根据利用显色构造体30显示的期望的颜色、即期望从显色构造体30反射的波长区域而设定凸部15a的高度即可。如果凸部15a的高度h1大于凸部15a上、凹部15b上的多层膜层16的表面粗糙度,则能够获得反射光的散射效果。
但是,为了抑制因多层膜层16的表面的凹凸处的反射引起的光的干涉,优选高度h1小于或等于可见区域的光的波长的1/2、即小于或等于415nm。并且,为了抑制上述光的干涉,优选高度h1小于或等于从多层膜层16反射的上述特定的波长区域的光所具有的峰值波长的1/2。
另外,如果高度h1过大,则反射光的散射效果变得过高,反射光的强度容易降低。因此,在反射光为可见区域的光的情况下,优选高度h1大于或等于10nm小于或等于200nm。例如,在呈现出蓝色的显色构造体30中,为了实现有效的光的扩散,优选高度h1为大于或等于40nm小于或等于150nm的程度,为了抑制散射效果变得过高,优选高度h1小于或等于100nm。
此外,矩形R也可以配置为,使得在第1方向Dx上相邻的2个矩形R的一部分彼此重叠,构成虚拟平面处的凸部15a的图案。即,多个矩形R可以在第1方向Dx上以小于长度d1的排列间隔而配置,矩形R的排列间隔也可以不恒定。在与彼此重叠的矩形R相对应的区域,1个凸部15a位于各矩形R的配置区域结合而成的1个区域。在该情况下,凸部15a的第1方向Dx的长度是与矩形R的长度d1的整数倍不同的长度。另外,矩形R的长度d1也可以不恒定,在各矩形R中,只要长度d2大于或等于长度d1、且多个矩形R的长度d2的标准偏差大于多个矩形R的长度d1的标准偏差即可。根据这种结构,也能够获得反射光的散射效果。
<第2构造>
图3示出了具有凹凸构造体11和保护层20的显色构造体31,其中,所述凹凸构造体11具有第2构造。
具有第2构造的凹凸构造体11与具有第1构造的凹凸构造体10相比,基材15的凹凸构造的结构、即多层膜层16的表面的凹凸构造的结构不同,除了这种凹凸构造的结构以外,具有与具有上述第1构造的凹凸构造体10相同的结构。下面,以与上述显色构造体30的不同点为中心对显色构造体31进行说明,对与显色构造体30相同的结构标注相同的标号并省略其说明。
构成凹凸构造体11的基材15的凹凸构造的凸部15c具有如下构造,即,具有与第1构造的凸部15a相同结构的第1凸部要素、和以带状延伸的第2凸部要素在基材15的厚度方向上重叠。
根据第1构造的显色构造体30,因反射光的散射效果而使得基于目视确认的颜色的观察角度的变化变得缓和,但因散射引起的反射光的强度降低,从而使得目视确认的颜色的鲜艳度下降。根据显色构造体的用途等,有时还要求能够以广阔的观察角度观察到鲜艳的颜色的构造体。在第2构造中,第2凸部要素配置为使得入射光向特定的方向强烈地衍射,根据第1凸部要素引起的光的散射效果和第2凸部要素引起的光的衍射效果,实现了能够以广阔的观察角度观察更鲜艳的颜色的显色构造体31。
参照图4对第2凸部要素的结构进行说明。图4A是仅由第2凸部要素构成的凹凸构造的俯视图,图4B是表示沿着图4A中的4-4线的剖面构造的剖面图。在图4A中,在第2凸部要素的表面标注圆点而示出。
如图4A所示,在俯视时,即,在上述虚拟平面中,第2凸部要素15Eb具有沿第2方向Dy以恒定的宽度而延伸的带状,多个第2凸部要素15Eb沿第1方向Dx隔开间隔地排列。换言之,在虚拟平面中,第2凸部要素15Eb的投影像构成的图案沿第2方向Dy延伸,是由沿第1方向Dx排列的多个带状区域构成的图案。第2凸部要素15Eb的第1方向Dx的长度d3可以与确定第1凸部要素的图案的上述矩形R的长度d1一致,也可以不同。
第1方向Dx的第2凸部要素15Eb的排列间隔de、即第1方向Dx的带状区域的排列间隔设定为能够作为一次衍射光而观测到第2凸部要素15Eb构成的凹凸构造的表面处的反射光的至少一部分。一次衍射光是衍射次数m为1或-1的衍射光。
即,在将入射光相对于第2凸部要素15Eb的入射角度设为θ、将第2凸部要素15Eb的反射光的反射角度设为φ、将衍射的光的波长设为λ的情况下,排列间隔de满足de≥λ/(sinθ+sinφ)。例如,在将λ=360nm的可视光线设为对象时,只要第2凸部要素15Eb的排列间隔de大于或等于180nm即可,即,只要排列间隔de大于或等于入射光中包含的波长区域的最小波长的1/2即可。此外,排列间隔de是彼此相邻的2个第2凸部要素15Eb的端部间的沿着第1方向Dx的距离。彼此相邻的2个第2凸部要素15Eb的端部相对于各第2凸部要素15Eb在第1方向Dx上位于彼此相同的一侧(图中的右侧)。
第2凸部要素15Eb构成的图案的周期性反映为基材15所具有的凹凸构造的周期性、即多层膜层16的表面的凹凸构造的周期性。在多个第2凸部要素15Eb中排列间隔de恒定的情况下,因多层膜层16的表面处的衍射现象而使得特定波长的反射光从多层膜层16以特定的角度射出。基于该衍射的光的反射强度与因利用上述第1构造说明的第1凸部要素引起的光的散射效果而产生的反射光的反射强度相比非常高。因此,目视确认到具有如金属光泽那样的光辉的光,另一方面,因衍射而产生分光,根据观察角度的变化而目视确认到的颜色会发生变化。
因此,例如,即使将第1凸部要素配置为能够获得呈现出蓝色的显色构造体31,如果第2凸部要素15Eb的排列间隔de为大于或等于400nm小于或等于5μm的恒定值,则根据观察角度也能因衍射而观察到从较强的绿色至红色的基于表面反射的光。与此相对,例如,如果第2凸部要素15Eb的排列间隔de增大至50μm左右,则可见区域的光衍射的角度范围缩小,因此难以目视确认到因衍射而引起的颜色的变化,仅能以特定的观察角度观察到具有金属光泽那样的光辉的光。
关于这一点,在排列间隔de并非恒定值的结构、即作为第2凸部要素15Eb的图案的周期不同的周期构造重叠得到的图案中,基于衍射的反射光中混合有多个波长的光,因此难以目视确认到分光后的单色性较高的光。而且,以广阔的观察角度观察到具有光泽感的鲜艳的颜色。在该情况下,排列间隔de例如从大于或等于360nm小于或等于5μm的范围选择,只要多个第2凸部要素15Eb的排列间隔de的平均值大于或等于入射光中包含的波长区域的最小波长的1/2即可。
此外,随着排列间隔de的标准偏差的增大,第2凸部要素15Eb的配列变得不规则而使得散射效果起到支配性作用,难以获得基于衍射的较强的反射。因此,优选以如下方式决定第2凸部要素15Eb的排列间隔de,即,基于第1凸部要素的光的散射效果而使得光扩散的角度,使得衍射引起的反射光向与该光扩散的范围相同程度的范围射出。例如,在蓝色的反射光相对于入射角度扩散至±40°的范围而射出的情况下,在第2凸部要素15Eb的图案中,排列间隔de的平均值为大于或等于1μm小于或等于5μm的程度,标准偏差为1μm左右。由此,因第1凸部要素的光的散射效果,产生以与光扩散的角度相同程度的角度衍射而引起的反射光。
即,由多个第2凸部要素15Eb构成的构造与用于使特定的波长区域的光衍射并将其取出的构造不同,是因排列间隔de的分散而利用衍射将各种波长区域的光射出至规定的角度范围的构造。
并且,为了产生更长周期的衍射现象,以一条边大于或等于10μm小于或等于100μm的正方形区域为单位区域,在每个单位区域的第2凸部要素15Eb的图案中,可以将排列间隔de设为平均值大于或等于1μm小于或等于5μm的程度、且标准偏差为1μm左右。此外,在多个单位区域中,可以包含排列间隔de为大于或等于1μm小于或等于5μm的范围中包含的恒定值的区域。即使存在排列间隔de恒定的单位区域,在与该单位区域相邻的其他单位区域的任一区域中,如果排列间隔de具有标准偏差为1μm左右的波动,则以人眼的分辨率也能够期待与在所有单位区域中排列间隔de具有波动的结构等同的效果。
此外,图4所示的第2凸部要素15Eb仅在第1方向Dx上具有因排列间隔de而引起的周期性。基于第1凸部要素的光的散射效果主要作用于从与基材15的表面相对的方向观察的情况下的向沿着第1方向Dx的方向的反射光,但对于沿着第2方向Dy的方向的反射光的一部分也有可能造成影响。因此,第2凸部要素15Eb在第2方向Dy上也可以具有周期性。即,第2凸部要素15Eb的图案可以是沿第2方向Dy延伸的多个带状区域分别沿着第1方向Dx和第2方向Dy排列的图案。
在这种第2凸部要素15Eb的图案中,例如,带状区域的沿着第1方向Dx的排列间隔、和带状区域的沿着第2方向Dy的排列间隔分别只要以排列间隔的平均值大于或等于1μm小于或等于100μm的方式具有波动即可。
另外,与基于第1凸部要素的光的散射效果在第1方向Dx上的影响、以及基于第1凸部要素的光的散射效果在第2方向Dy上的影响的差异相应地,沿着第1方向Dx的排列间隔的平均值、和沿着第2方向Dy的排列间隔的平均值可以互不相同。另外,与基于第1凸部要素的光的散射效果在第1方向Dx上的影响、以及基于第1凸部要素的光的散射效果在第2方向Dy上的影响的差异相应地,沿着第1方向Dx的排列间隔的标准偏差、和沿着第2方向Dy的排列间隔的标准偏差可以互不相同。
如图4B所示,第2凸部要素15Eb的高度h2只要大于凸部15c上、凹部15b上的多层膜层16的表面粗糙度即可。但是,高度h2越大,在凹凸构造对反射光造成的效果中基于第2凸部要素15Eb的衍射效果越起到支配性作用,越难以获得基于第1凸部要素的光的散射效果。因此,优选高度h2与第1凸部要素的高度h1为等同程度,高度h2也可以与高度h1一致。例如,优选第1凸部要素的高度h1和第2凸部要素15Eb的高度h2包含于大于或等于10nm小于或等于200nm的范围,在呈现出蓝色的显色构造体31中,优选第1凸部要素的高度h1和第2凸部要素15Eb的高度h2包含于大于或等于10nm小于或等于150nm的范围。
参照图5对第2构造的凹凸构造体11所具有的凹凸构造进行详细说明。图5A是从与基材15的表面相对的方向观察基材15的俯视图,图5B是表示沿着图5A中的5-5线的基材15的剖面构造的剖面图。在图5A中,对第1凸部要素构成的图案标注圆点,对第2凸部要素构成的图案标注与第1凸部要素构成的图案不同的密度的圆点而示出。
如图5A所示,在上述虚拟平面中,凸部15c的投影像构成的图案是作为第1凸部要素15Ea的投影像构成的图案的第1图案、和作为第2凸部要素15Eb的投影像构成的图案的第2图案重叠得到的图案。即,凸部15c所处的区域包括:仅由第1凸部要素15Ea构成的区域S1;第1凸部要素15Ea和第2凸部要素15Eb重叠的区域S2;以及仅由第2凸部要素15Eb构成的区域S3。此外,在图5中,第1凸部要素15Ea和第2凸部要素15Eb以端部彼此在第1方向Dx上对齐的方式重叠,但并不局限于这种结构,第1凸部要素15Ea的端部和第2凸部要素15Eb的端部可以错开。
如图5B所示,在区域S1中,凸部15c的高度为第1凸部要素15Ea的高度h1。另外,在区域S2中,凸部15c的高度为第1凸部要素15Ea的高度h1和第2凸部要素15Eb的高度h2之和。另外,在区域S3中,凸部15c的高度为第2凸部要素15Eb的高度h2。这样,凸部15c具有第1凸部要素15Ea和第2凸部要素15Eb在高度方向上重叠的多阶形状。对于第1凸部要素15Ea而言,第1凸部要素15Ea在虚拟平面中的投影像构成第1图案、且具有规定的高度h1。对于第2凸部要素15Eb而言,第2凸部要素15Eb在虚拟平面中的投影像构成第2图案、且具有规定的高度h2。凸部15c可以形成为第2凸部要素15Eb与第1凸部要素15Ea重叠的构造,也可以形成为第1凸部要素15Ea与第2凸部要素15Eb重叠的构造。
在这种构造中,与第1构造相比,多层膜层16的表面的凹凸构造更复杂,因此凹凸构造更容易变形。因此,由保护层20对多层膜层16的凹凸构造进行保护的有益性较高。
如上,根据具有第2构造的显色构造体31,能够目视确认到凸部15c中因第1凸部要素15Ea构成的部分引起的光的扩散现象、和凸部15c中因第2凸部要素15Eb构成的部分引起的光的衍射现象的叠加而产生的颜色。即,根据具有第2构造的显色构造体31,能够以广阔的观察角度观察到特定的波长区域的反射光,并且因提高了该反射光的强度而能够目视确认到具有光泽感的鲜艳的颜色。换言之,在第2构造中,作为1个构造体的凸部15c兼具光的扩散功能和光的衍射功能这2种功能。
此外,在虚拟平面中,第1凸部要素15Ea构成的图案、和第2凸部要素15Eb构成的图案可以配置为,第1凸部要素15Ea和第2凸部要素15Eb互不重叠。根据这种构造,能够获得基于第1凸部要素15Ea的光的扩散效果和基于第2凸部要素15Eb的光的衍射效果。但是,如果要将第1凸部要素15Ea和第2凸部要素15Eb配置为互不重叠,则与第1构造相比,每单位面积中能够配置第1凸部要素15Ea的面积更小,光的扩散效果进一步减弱。因此,为了提高基于凸部要素15Ea、15Eb的光的扩散效果和衍射效果,如图5所示,优选使第1凸部要素15Ea和第2凸部要素15Eb重叠而使得凸部15c形成为多阶形状。
[显色构造体的制造方法]
对构成显色构造体30、31的各层的材料、以及显色构造体30、31的制造方法进行说明。
基材15由相对于可见区域的光具有透光性的材料、即相对于可见区域的光透明的材料构成。例如,作为基材15,采用合成石英基板、由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等树脂构成的薄膜。例如利用照射光或带电粒子线的光刻、干蚀刻等公知的微细加工技术而形成基材15的表面的凹凸构造。
例如,按顺序执行利用上述第1图案的抗蚀剂图案的蚀刻、和利用上述第2图案的抗蚀剂图案的蚀刻而形成第2构造的凹凸构造。此时,可以先进行第1图案的蚀刻和第2图案的蚀刻中的任一者。即,可以先形成第1凸部要素15Ea和第2凸部要素15Eb中的任一者。
构成多层膜层16的高折射率层16a和低折射率层16b由相对于可见区域的光具有透光性的材料、即相对于可见区域的光透明的材料构成。只要是高折射率层16a的折射率高于低折射率层16b的折射率的结构即可,上述各层的材料并不限定,但高折射率层16a和低折射率层16b的折射率之差越大,能够以越少的层叠数而获得较高强度的反射光。根据这种观点,例如,在由无机材料构成高折射率层16a和低折射率层16b的情况下,优选由二氧化钛(TiO2)构成高折射率层16a、且由二氧化硅(SiO2)构成低折射率层16b。利用溅射、真空蒸镀、或者原子层堆积法等公知的薄膜形成技术而分别形成这种由无机材料构成的高折射率层16a以及低折射率层16b。另外,高折射率层16a以及低折射率层16b分别可以由有机材料构成,在该情况下,只要利用自组织化等公知技术形成高折射率层16a以及低折射率层16b即可。
只要根据利用显色构造体30、31要显示出的期望的颜色,利用传递矩阵法等设计高折射率层16a以及低折射率层16b各自的膜厚即可。例如,在形成呈现出蓝色的显色构造体30、31的情况下,优选由TiO2构成的高折射率层16a的膜厚为40nm左右,优选由SiO2构成的低折射率层16b的膜厚为75nm左右。
此外,在图1及图3中,作为多层膜层16,举例示出了由高折射率层16a和低折射率层16b从接近基材15的位置起按照该顺序交替地层叠的10层构成的多层膜层16,但多层膜层16所具有的层数、层叠的顺序并不局限于此,只要以能够获得期望的波长区域的反射光的方式进行层叠即可。例如,可以是低折射率层16b与基材15的表面接触、且高折射率层16a和低折射率层16b在其上方交替地层叠的结构。另外,构成多层膜层16的与基材15相反侧的表面即最外侧表面的层也可以是高折射率层16a和低折射率层16b的任一者。并且,如果低折射率层16b和高折射率层16a交替地层叠,则构成与基材15的表面接触的层、和构成上述最外侧表面的层的材料可以相同。并且,多层膜层16也可以是互不相同的大于或等于3种的层的组合、且构成为各层的折射率互不相同。
总之,多层膜层16只要以如下方式构成即可,即,彼此相邻的层的折射率互不相同,射入至多层膜层16的入射光中的特定的波长区域中的光的反射率高于其他波长区域的反射率。
保护层20由如下材料构成,即,在从保护层20所处侧观察显色构造体30、31的情况下,相对于可见区域的光具有透光性的材料,即,相对于可见区域的光而透明的材料。作为这种材料,例如,采用丙烯酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯、聚丙烯、聚乙烯等聚烯烃、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚酰胺等树脂。
这里,凹凸构造体10、11由相对于可见区域的光而透明的材料形成。因此,入射光中包含的波长区域中的除了由多层膜层16反射的特定的波长区域以外的波长区域的光的一部分从多层膜层16、进而从凹凸构造体10、11透过。在对凹凸构造体10、11从其表面背面的一侧观察时,如果在凹凸构造体10、11的另一侧存在使光源、白色板等的透过光进行反射的构造物,则在上述一侧目视确认到来自多层膜层16的特定的波长区域的反射光、和从另一侧透过多层膜层16的透过光。如上所述,该透过光的波长区域与反射光的波长区域不同,透过光的颜色主要是反射光的颜色的互补色。因此,如果目视确认到这种透过光,则基于反射光的颜色的目视确认性下降。
因此,根据抑制因保护层20而导致基于反射光的颜色的目视确认性下降的观点,优选保护层20由将透过多层膜层16的透过光吸收的材料构成。在该情况下,以从相对于基材15的多层膜层16侧的相反侧观察的方式使用显色构造体30、31。根据这种结构,从相对于多层膜层16的基材15侧透过多层膜层16的光被保护层20吸收,抑制了透过光向相对于多层膜层16的基材15侧返回。因此,在从相对于基材15的多层膜层16侧的相反侧观察显色构造体30、31的情况下,抑制了目视确认到与来自多层膜层16的反射光不同的波长区域的光。因此,抑制了因保护层20而使得基于反射光的颜色的目视确认性下降,在显色构造体30、31中能够适当地获得期望的显色。
例如,保护层20只要是含有光吸收剂、黑色颜料等对可见区域的光进行吸收的材料的层即可。具体而言,保护层20优选为炭黑、钛黑、黑色氧化铁、黑色复合氧化物等黑色的无机颜料混合至树脂的层。
此外,保护层20只要是具有即使不将可见区域的所有光都吸收也将透过多层膜层16的光的至少一部分吸收的光吸收性的结构,则与未设置具有这种光吸收性的层的结构相比,能够获得抑制因保护层20而导致基于反射光的颜色的目视确认性下降的效果。因此,保护层20可以是含有与透过多层膜层16的光的波长区域相应的颜色的颜料的层。此外,如果保护层20是含有黑色颜料的黑色层,则无需对与透过光的波长区域相应的保护层20的颜色的调整等。另外,保护层20将广阔的波长区域的光吸收,因此简单且适当地抑制了基于反射光的颜色的目视确认性的下降。
保护层20可以含有紫外线吸收剂。作为紫外线吸收剂,可以使用二苯甲酮系、苯并三唑系、苯甲酸系、水杨酸系、三嗪系、氰基丙烯酸酯系等公知的紫外线吸收剂。
如果保护层20是含有紫外线吸收剂的结构,则在显色构造体30、31长时间暴露于直射日光等引起的紫外线的情况下,保护层20持续吸收紫外线。因此,抑制了构成显色构造体30、31的材料因紫外线而劣化。在从相对于保护层20的多层膜层16侧的相反侧观察显色构造体30、31的情况下、即以使得入射光从相对于保护层20的多层膜层16侧的相反侧进入显色构造体30、31的方式使用显色构造体30、31的情况下,上述这种效果特别高。
例如利用喷墨法、喷射法、棒涂法、辊涂法、狭缝涂法、凹版涂法等公知的涂敷方法在多层膜层16的表面形成保护层20。保护层20的膜厚并不特别限定,例如优选大于或等于1μm小于或等于100μm的程度。
对于作为用于形成保护层20的涂敷液的墨水,可以根据需要而对溶剂实施混合。作为溶剂,选择与构成保护层20的树脂的相容性良好的溶剂。作为溶剂,例如能举出醋酸乙酯、醋酸丁酯、乙二醇单甲醚、甲苯、二甲苯、甲基环己烷、乙基环己烷、丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、二异丁基酮等。
此外,保护层20可以由多个层构成。例如,保护层20如果是具有对于物理性或化学性的刺激的耐性互不相同的多个层的结构,则能够实现具有多种耐性的保护层20。另外,例如,如果保护层20是具有多个具有相似的耐性的层的结构,则能够利用保护层20增强多个层中共通的上述耐性。作为这种耐性,例如能举出耐摩擦性、耐水性等。
[保护层的特性]
示出保护层20所具有的各种特性的一个例子。此外,在下面的方式中,在从相对于保护层20的多层膜层16侧的相反侧观察显色构造体30、31等情况下,在以在显色构造体30、31的最外侧表面暴露于外部大气的方式使用保护层20的情况下,能发挥特别高的效果。此外,下面,保护层20的表面是与保护层20的多层膜层16接触的面的相反侧的面,且是构成显色构造体30、31的最外侧表面的面。
在显色构造体30、31中,对于保护层20的表面测定出的硬度大于或等于0.03GPa。该硬度为按压硬度,是利用纳米压痕法在将按压深度设为100nm的情况下测量所得的硬度。例如可以利用“MTS社”制的纳米压头对该硬度进行测定。如果上述硬度大于或等于0.03GPa,则保护层20足够硬,因此显色构造体30、31的耐摩擦性得到提高。
在显色构造体30、31中,保护层20的表面的表面粗糙度Ra小于或等于2μm。表面粗糙度Ra是算术平均粗糙度,根据JIS B 0601:2013而计算。例如可以利用“菱化システム社”制的非接触式表面粗糙度计(非接触式表面·层剖面测量系统)对表面粗糙度Ra进行测定。如果表面粗糙度Ra小于或等于2μm,则保护层20的表面足够平滑,因此能够抑制保护层20的表面处的光的漫反射。其结果,抑制了基于来自多层膜层16的反射光的颜色的目视确认性因保护层20而下降。
在显色构造体30、31中,保护层20的表面处的水接触角大于或等于60度。该水接触角是在水的液滴滴落至保护层20的表面之后的5秒后测定所得的接触角。可以利用接触角测量仪,通过公知的流程而对接触角进行测定。如果上述水接触角大于或等于60度,则能抑制保护层20和水的亲和性下降。因此,在显色构造体30、31被水润湿的情况下,能抑制保护层20将水分吸收而劣化。
此外,在从相对于基材15的多层膜层16侧的相反侧观察显色构造体30、31等情况下,在以位于相对于多层膜层16的保护层20侧的相反侧的最外层的最外侧表面暴露于外部大气的方式使用的情况下,以下面的方式应用上述各种特性。即,对于上述最外层的上述最外侧表面而言,例如在基材15的与多层膜层16相反侧的面,上述硬度大于或等于0.03GPa,上述表面粗糙度Ra小于或等于2μm,上述水接触角大于或等于60度。
[显色构造体的变形例]
显色构造体也可以具有图6所示的结构。具有图6所示的显色构造体32所具有的凹凸构造体12具有:基材15;将基材15的表面覆盖的树脂层17;以及层叠于树脂层17的多层膜层16。基材15的表面平坦,树脂层17在其表面具有凹凸。在图6所示的方式中,基材15和树脂层17的层叠体为凹凸层。对于树脂层17的表面的凹凸构造,可以应用上述第1构造的凹凸构造和第2构造的凹凸构造中的任一者。
作为树脂层17的凹凸构造的形成方法,例如使用纳米压印法。例如,在通过光纳米压印法而形成树脂层17的凹凸构造的情况下,首先,在具有使形成对象的凹凸反转后的凹凸的凹版即模具的形成有凹凸的面,作为构成树脂层17的树脂而涂敷光硬化性树脂。光硬化性树脂的涂敷方法并不限定,可以使用喷墨法、喷射法、棒涂法、辊涂法、狭缝涂法、凹版涂法等公知的涂敷法。
然后,基材15与由光硬化性树脂构成的涂敷层的表面重叠。而且,在涂敷层和模具相互按压的状态下,从相对于涂敷层的基材15侧、或者相对于涂敷层的模具侧照射光。接着,使模具从硬化的光硬化性树脂以及基材15脱模。由此,将模具所具有的凹凸转印于光硬化性树脂,形成在表面具有凹凸的树脂层17。模具例如由合成石英、硅酮构成,利用照射光或带电粒子线的光刻、干蚀刻等公知的微细加工技术而形成。
此外,光硬化性树脂可以涂敷于基材15的表面,在模具按压于基材15上的涂敷层的状态下进行光的照射。
另外,可以采用热纳米压印法而取代光纳米压印法,在该情况下,作为树脂层17的树脂,使用热可塑性树脂、热硬化性树脂等与制造方法相应的树脂。
[显色构造体的应用例]
对上述显色构造体的具体的应用例进行说明。具有第1构造的显色构造体30、具有第2构造的显色构造体31、以及上述变形例中说明的显色构造体32均可以应用于下面说明的应用例。
<显示体>
显色构造体的第1应用例是将显色构造体应用于显示体的方式。可以将显示体用于提高物品的伪造的困难性的目的,也可以将显示体用于提高物品的外观美观性的目的,还可以将显示体兼用于上述目的。作为提高物品的伪造的困难性的目的,显示体例如粘贴于护照、驾照等认证书、商品券、支票等有价证券类、信用卡、现金卡等卡片类、纸币等。另外,作为提高物品的外观美观性的目的,显示体例如安装于随身佩戴的装饰品、使用者携带的物品、如家具、家电等配置的物品、墙壁、门等构造物、汽车的内饰、外饰等。
如图7所示,显示体40具有表面40F、与表面40F相反侧的面的背面40R,从与表面40F相对的方向观察,显示体40包含第1显示区域41A以及第2显示区域41B。第1显示区域41A是配置有多个第1像素42A的区域,第2显示区域41B是配置有多个第2像素42B的区域。换言之,第1显示区域41A由多个第1像素42A的集合构成,第2显示区域41B由多个第2像素42B的集合构成。第1像素42A和第2像素42B分别应用了显色构造体的结构,第1像素42A和第2像素42B呈现出互不相同的色相的颜色。即,从与显示体40的表面40F相对的方向观察,在第1显示区域41A和第2显示区域41B目视确认到互不相同的色相的颜色。
第1显示区域41A和第2显示区域41B分别通过这些区域的单独的区域、或者大于或等于2个的上述区域的组合而呈现出字符、符号、图形、花纹、图案、它们的背景等。作为一个例子,在图7所示的结构中,利用第1显示区域41A呈现出圆形的图形,利用第2显示区域41B呈现出三角形的图形。
此外,显示体40可以在显示区域41A、41B的周围等处具有结构与显色构造体的结构不同的区域,例如,具有在表面平坦的基材层叠有多层膜层的构造的区域、具有在基材层叠有金属薄膜的构造的区域等。
图8是表示第1像素42A和第2像素42B的剖面构造的图。在图8中,示出了构成上述像素42A、42B的显色构造体33是具有第1构造的显色构造体的例子。
在第1像素42A和第2像素42B中,凸部15a的高度h1互不相同。另一方面,在第1像素42A和第2像素42B中,多层膜层16的结构共通。即,在第1像素42A和第2像素42B中,高折射率层16a的材料、膜厚、低折射率层16b的材料、膜厚、以及上述层的层数共通。在第1像素42A和第2像素42B中,因凸部15a的高度h1互不相同而使得第1像素42A和第2像素42B呈现出互不相同的色相的颜色。只要根据针对各像素42A、42B的期望的色相而设定各像素42A、42B的凸部15a的高度h1即可。
这里,第1像素42A的凸部15a的高度h1a、与第2像素42B的凸部15a的高度h1b之差越大,第1像素42A呈现出的色相、与第2像素42B呈现出的色相之差越大,通过人眼更容易识别出其色相的差异。例如,高度h1a与高度h1b之差大于或等于5nm,且大于或等于多层膜层16层叠于平坦面的情况下的来自多层膜层16的反射光的峰值波长的1%。
例如,多层膜层16层叠于平坦面的情况下的来自多层膜层16的反射光的峰值波长为500nm,在要通过像素而显示出绿色的情况下,凸部15a的高度h1为100nm左右,在要通过像素而显示出红色的情况下,凸部15a的高度h1为200nm左右。
在上述结构中,在第1显示区域41A和第2显示区域41B中,多层膜层16的表面的凹凸构造的高度互不相同,与这种高度恒定的情况相比,显示体40整体的凹凸构造复杂,因此凹凸构造容易变形。因此,利用保护层20对多层膜层16的凹凸构造进行保护的有益性较高。
此外,在应用于像素42A、42B的显色构造体是具有第2构造的显色构造体的情况下,能够进行如下色相的调整。即,在上述虚拟平面中由凸部15c的投影像构成的图案中,在第2凸部要素15Eb所占的比例小于第1凸部要素15Ea所占的比例的结构中,第2凸部要素15Eb的高度h2对像素42A、42B呈现出的色相造成的影响微小。因此,即使在具有第2构造的显色构造体中,通过对与第1构造的凸部15a相当的第1凸部要素15Ea的高度h1的调整也能够对像素42A、42B呈现出的色相进行调整。
例如针对每个第1像素42A、以及每个第2像素42B而设定凸部15a的图案。即,构成凸部15a的投影像的图案的多个矩形R的长度d1、长度d2的平均值、标准偏差根据每个像素42A、42B而设定。凸部15a的图案可以根据每个像素42A、42B而互不相同,也可以在像素42A、42B之间一致。像素42A、42B的大小只要根据针对显示区域41A、41B构成的像的期望的分辨率而设定即可。为了对更高精度的像进行显示,优选像素42A、42B的一条边大于或等于10μm。
此外,在制造像素42A、42B时,例如,在使得与由多个矩形R构成的图案相应的凸部集中形成为大面积的区域之后,通过切断等方式对凸部进行分割以便分割该图案,由此还能够形成各像素42A、42B的凹凸构造。这种制造方法的制造工序容易,因此为优选方式。这里,通过凸部的分割,有时对于多个像素42A、42B的一部分,在像素42A、42B的端部形成有构成为第2方向Dy的长度d2小于第1方向Dx的长度d1的矩形R的凸部。然而,即使凸部15a的图案中包含这种矩形R,在其比例足够小的情况下,基于该矩形R的光学影响也小至可以忽略的程度。
作为保护层20,使用具有对多层膜层16的透过光的吸收性的保护层20。并且,构成像素42A、42B的显色构造体33具有反射防止层21。反射防止层21将基材15的与多层膜层16接触的面的相反侧的面、即凹凸层的与多层膜层16相反侧的面覆盖。
像素42A、42B配置为,相对于保护层20的反射防止层21侧为相对于显示体40的背面40R的表面40F侧。即,保护层20构成显示体40的背面40R,反射防止层21构成表面40F。而且,从表面40F侧、即反射防止层21所处的一侧观察显示体40。
反射防止层21具有减弱基材15的与具有凹凸的面相反侧的面的表面反射的功能。即,反射防止层21的膜厚小于或等于可见区域的光的波长,为了提高抑制表面反射的功能,优选反射防止层21的膜厚小于或等于200nm。作为构成反射防止层21的材料,例如能举出氟化镁(MgF2)、二氧化硅(SiO2)等。为了提高抑制基材15的表面反射的功能,优选反射防止层21的折射率小于或等于基材15的折射率。此外,反射防止层21可以是由高折射率层和低折射率层交替地层叠的多层膜构成的层。
在从表面40F侧观察显示体40的情况下,如果基材15的表面反射较大,则基于来自多层膜层16的特定的波长区域的反射光产生的颜色的目视确认性下降。对此,通过设置反射防止层21而减弱基材15的表面反射,因此抑制了基于来自多层膜层16的反射光产生的颜色的目视确认性下降,能够适当地在显示体40中获得期望的显色。
在第1像素42A与第2像素42B之间,基材15相连续,即,上述像素42A、42B具有共通的1个基材15。
例如,通过对与第1像素42A所处的第1显示区域41A相对应的部分、和与第2像素42B所处的第2显示区域41B相对应的部分分别进行光刻、干蚀刻而形成基材15的凹凸构造。为了改变凸部15a的高度h1,只要变更蚀刻时间即可。
对于与第1显示区域41A相对应的部分和与第2显示区域41B相对应的部分,通过相同的工序同时形成多层膜层16。同样地,对于与各显示区域41A、41B相对应的部分,同时形成保护层20,另外还同时形成反射防止层21。例如,在形成多层膜层16之前或之后通过溅射、真空蒸镀而形成反射防止层21。
在第1显示区域41A和第2显示区域41B彼此接触的情况下,在第1像素42A与第2像素42B之间,多层膜层16、保护层20、以及反射防止层21分别相连续。
此外,在第1像素42A和第2像素42B中,通过使构成多层膜层16的层的材料、膜厚等结构互不相同,能够使得第1像素42A和第2像素42B呈现出的色相互不相同。然而,如果针对每个显示区域41A、41B而多层膜层16的结构互不相同,则针对每个显示区域41A、41B需要反复进行区域的掩蔽、高折射率层16a和低折射率层16b的成膜,制造工序变得复杂。其结果,引起制造成本的增加、成品率的降低。另外,难以在微小的区域进行掩蔽,因此对于精细的像的形成存有极限。
对此,如果是上述显示体40的结构,则针对与第1显示区域41A相对应的部分和与第2显示区域41B相对应的部分,能够同时形成多层膜层16,因此减轻了制造显示体40所需的负荷。另外,与针对微小的区域的掩蔽相比,针对每个微小的区域而使得凸部15a的高度h1不同较为容易,因此可以减小显示区域41A、41B而形成更精细的像。
此外,在第1像素42A和第2像素42B中,使多层膜层16的结构相同,相互改变凸部15a的高度h1,由此使得色相互不相同,为此优选以下面的方式构成多层膜层16。即,以使得来自在平坦面层叠有多层膜层16的情况下的多层膜层16的反射光的峰值波长,处于利用第1像素42A显示出的色相的光的波长与利用第2像素42B显示出的色相的光的波长之间的方式,构成多层膜层16。
通过改变凸部15a的高度h1,构成多层膜层16的各层的形状改变而使得光路长度发生变化、凹凸构造引起有效地散射的光的波长区域的变化,因这些现象等而使得在显色构造体中目视确认出的色相发生变化。
另外,在对于像素42A、42B的结构而应用显色构造体32的结构、即层叠于基材15的树脂层17具有凹凸构造的结构的情况下,例如以下面的方式形成该凹凸构造。即,利用纳米压印法,使用在与各显示区域41A、41B相对应的部分处改变了凹凸的高度的模具,同时形成各像素42A、42B的树脂层17的凹凸构造。
对于这种模具而言,针对与显示区域41A、41B相对应的各部分可以通过进行光刻、干蚀刻而形成。另外,例如,根据下面的方法,可以更简单地形成模具。即,针对每个显示区域41A、41B而改变对用于带电粒子线光刻的抗蚀剂照射的带电粒子线的线量,以针对各显示区域41A、41B而形成期望的高度的凹凸的方式对显影时间进行调整而形成抗蚀剂图案。在通过电铸在抗蚀剂图案的表面形成例如镍等金属层之后,通过使抗蚀剂溶解而获得镍制的模具。
此外,显示体40所包含的显示区域的数量、即配置有由显色构造体构成的像素,且呈现出互不相同的色相的颜色的显示区域的数量并不特别限定,显示区域的数量可以为1个,也可以大于或等于3个。并且,显示区域中只要包含由显色构造体构成的显示要素即可,显示要素并不局限于用于形成光栅图像的重复的最小单位的像素,也可以是将用于形成矢量图像的锚固体连结而成的区域。
另外,作为显示要素的结构,只要是上述显色构造体的结构则可以应用任何结构,例如,保护层20可以不具有多层膜层16的透过光的吸收性,而仅具有多层膜层16的凹凸构造的保护功能,也可以通过含有紫外线吸收剂而具有紫外线的吸收功能。在上述情况下,优选保护层20构成显示体40的表面40F,反射防止层21构成背面40R,从表面40F侧、即保护层20所处侧观察显示体40。另外,也可以不设置反射防止层21。
<显色片材以及成型体>
显色构造体的第2应用例是将显色构造体用于显色片材的方式。显色片材是由显色构造体构成的片材,为了装饰等而固定于被安装体。由显色片材和被安装体构成成型体。
被安装体的形状、材料并不特别限定,但例如在显色片材安装于树脂制的被安装体时,例如利用薄膜插入法、模内层压法、三维覆盖层压法(TOM)等的层压装饰方法将显色片材向被安装体的表面固定。
薄膜插入法是指如下方法,即,在将通过热真空成型而成型的显色片材配置于模具的状态下进行注塑成型,由此使得被安装体和显色片材实现一体化。模内层压法是指如下方法,即,从显色片材的热真空成型起直至基于注塑成型的被安装体的形成以及显色片材的一体化为止,全部都在相同的模具内进行。三维覆盖层压法是指如下方法,即,利用相对于显色片材上下隔离的气密空间的气压差而使得被安装体和显色片材实现一体化。
在这种层压装饰方法中,进行加热处理、加压处理、真空处理,因此施加于显色构造体的物理性或者化学性的负荷较大。因此,利用保护层20对多层膜层16的凹凸构造进行保护的有益性较大。
作为构成显色片材的显色构造体,还可以应用上述显色构造体的任意结构。但是,以沿着被安装体的表面配置的方式使用显色片材,因此优选显色构造体具有容易变形为追随被安装体的表面的形状的性质。对于这种观点,显色构造体32的结构、即层叠于基材15的树脂层17具有凹凸构造的结构针对能够用作基材15的材料的自由度较高,因此优选。
在利用层压装饰方法将显色片材固定于树脂制的被安装体的情况下,基材15由热可塑性树脂构成,以使得基材15在用于与被安装体的一体化的加热时追随被安装体而变形。作为热可塑性树脂,例如能举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS树脂)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、尼龙(PA)等。根据使得显色片材容易追随被安装体的观点,基材15的膜厚越薄越好,例如优选大于或等于20μm小于或等于300μm的程度。
作为保护层20,使用具有多层膜层16的透过光的吸收性的保护层20。在利用层压装饰方法将显色片材固定于树脂制的被安装体的情况下,优选保护层20的相对于用于与被安装体的一体化的加热时的多层膜层16的凹凸构造的追随性较高,根据这种观点,优选保护层20具有热可塑性。具体而言,如果保护层20为在大于或等于100℃小于或等于160℃的温度下具有热可塑性的结构,则在层压装饰方法的加热时能够适当地获得相对于多层膜层16的凹凸构造的追随性。为了实现这种结构,在保护层20含有黑色颜料和树脂的结构中,只要作为树脂而采用热可塑性树脂即可。作为热可塑性树脂,例如能举出作为上述基材15的材料而示出的热可塑性树脂。
如图9所示,构成显色片材50的显色构造体34具有将保护层20的与多层膜层16接触的面的相反侧的面覆盖的粘接层22。粘接层22具有对显色片材50和被安装体进行粘接的功能。此外,在图9中,作为构成显色片材50的显色构造体34,示出了层叠于基材15的树脂层17应用了具有第2构造的凹凸构造的结构的显色构造体的例子。
在利用层压装饰方法将显色片材固定于树脂制的被安装体的情况下,为了使粘接层22在用于与被安装体的一体化的加热时体现出粘接功能,优选粘接层22具有热封性。作为构成这种粘接层22的热封剂,例如能举出聚乙烯、聚乙酸乙烯酯、丙烯酸树脂、聚酰胺、聚酯、聚丙烯、聚氨酯等热可塑性树脂。
例如利用喷墨法、喷射法、棒涂法、辊涂法、狭缝涂法、凹版涂法等公知的涂敷法而形成粘接层22。粘接层22的膜厚并不特别限定,例如优选大于或等于2μm小于或等于200μm的程度。
如图10所示,上述结构的显色片材50以使得粘接层22与被安装体71接触的方式固定于被安装体71。即,在显色片材50固定于被安装体71的成型体55中,基材15朝向外侧,被安装体71位于保护层20相对于基材15所处的一侧。而且,从基材15侧观察显色片材50。
此外,构成显色片材50的显色构造体34可以具有与上述显示体40相同的反射防止层。另外,作为显色片材的结构,只要是上述显色构造体的结构则可以应用任何结构,例如,保护层20可以不具有多层膜层16的透过光的吸收性而仅具有多层膜层16的凹凸构造的保护功能,也可以因含有紫外线吸收剂而具有紫外线的吸收功能。在这些情况下,保护层20朝向外侧而构成显色片材的最外侧表面,被安装体71位于基材15相对于保护层20所处的一侧,显色片材固定于被安装体71,优选从保护层20侧观察显色片材。
如以上说明,根据上述实施方式,能够获得下面的效果。
(1)在显色构造体中,多层膜层16的表面由保护层20覆盖,因此能够抑制多层膜层16的凹凸构造的变形、凹凸构造的堵塞。因此,抑制了由多层膜层16反射的光的光路长度发生变化、由凹凸构造引起的反射光的扩散效果、衍射效果下降,因此在显色构造体中能够适当地获得期望的显色。另外,保护层20直接层叠于多层膜层16,因此与隔着粘接层等而设置保护层的结构相比,制造工序简单,抑制了制造成本的增大、成品率的下降。而且,如果是具有由这种显色构造体构成的像素的显示体40、由这种显色构造体构成的显色片材50,则实现了能适当地获得期望的显色的显示体40、显色片材50。并且,在具有这种显色片材50的成型体中,装饰性得到提高。
(2)如果保护层20为具有多层膜层16的透过光的吸收性的结构,则在从凹凸层所处的一侧观察显色构造体的情况下,由保护层20将从相对于多层膜层16的凹凸层侧透过多层膜层16的光吸收,抑制了透过光向凹凸层侧返回。因此,抑制了目视确认到与来自多层膜层16的反射光不同的波长区域的光,因此抑制了基于反射光的颜色的目视确认性降低,能够在显色构造体中适当地获得期望的显色。
而且,如果保护层20为含有黑色颜料的结构,则保护层20能够在可见区域中将广阔的波长区域的光吸收,因此无论透过多层膜层16的光的波长区域如何,都能够适当地实现将透过光吸收的保护层20。
(3)根据在凹凸层的与多层膜层16接触的面的相反侧的面设置有反射防止层21的结构,在从凹凸层所处的一侧观察显色构造体的情况下,减弱了凹凸层的表面反射,因此抑制了因来自多层膜层16的反射光引起的颜色的目视确认性下降,能够在显色构造体中适当地获得期望的显色。
(4)在保护层20的与多层膜层16相反侧的面设置有粘接层22的结构中,为了装饰等而可以适当地将显色构造体安装于被安装体。而且,实现了适合于从凹凸层所处的一侧观察显色构造体的用途的构造。
(5)如果保护层20为含有紫外线吸收剂的结构,则保护层20将紫外线吸收,因此抑制了构成显色构造体30、31的材料因紫外线而劣化。
(6)如果保护层20为由大于或等于2层构成的方式,则通过这些层所具有的功能的组合而能够实现保护层20的多功能化、保护层20的功能的增强。
(7)如果从显色构造体的最外侧表面测定的硬度大于或等于0.03GPa,则显色构造体的耐摩擦性得到提高。
(8)如果显色构造体的最外侧表面处的算术平均粗糙度小于或等于2μm,则能够抑制显色构造体的最外侧表面的光的漫反射。其结果,抑制了因来自多层膜层16的反射光引起的颜色的目视确认性下降。
(9)如果显色构造体的最外侧表面处的水接触角大于或等于60度,则抑制了因水向最外侧表面的附着而引起的显色构造体的劣化。
(10)如果显色构造体为具有第1构造的凹凸构造的结构,则因凸部而能够获得反射光的扩散效果,作为来自多层膜层16的反射光而能够以广阔的角度观察到特定的波长区域的光。
(11)如果显色构造体为具有第2构造的凹凸构造的结构,则因凸部而能够获得反射光的扩散效果和衍射效果,作为来自多层膜层16的反射光而能够以广阔的角度观察到特定的波长区域的光,并且因该反射光的强度提高而能够目视确认到更具有光泽感的鲜艳的颜色。
(12)在显色构造体具有第2构造的凹凸构造的结构中,能够由第2凸部要素15Eb的投影像构成的第2图案实现下面的方式。即,多个带状区域分别沿第1方向Dx和第2方向Dy排列,带状区域的排列间隔的平均值以及标准偏差的至少一者使得沿着第1方向Dx的排列间隔和沿着第2方向Dy的排列间隔互不相同。根据该结构,根据基于第1凸部要素15Ea的反射光的散射效果在第1方向Dx上的影响和在第2方向Dy上的影响的差异,能够调整基于第2凸部要素15Eb的反射光的衍射效果。另外,在带状区域的第1方向Dx的排列间隔的平均值和第2方向Dy的排列间隔的平均值分别大于或等于1μm小于或等于100μm的结构中,在适当地体现出反射光的衍射效果的范围内能够进行上述反射光的衍射效果的调整。
(13)在具有由显色构造体构成的像素的显示体40中,在第1像素42A和第2像素42B中,能够实现构成多层膜层16的各层的材料以及膜厚一致、且凹凸层的凸部的高度不同的结构。如果是该结构,则能够在第1像素42A所处的区域和第2像素42B所处的区域目视确认到互不相同的色相的颜色。而且,在第1像素42A和第2像素42B中,多层膜层16的结构一致,因此无需针对各像素42A、42B所处的每个区域而形成多层膜层16。其结果,能够通过简单的制造工序而形成具有呈现出互不相同的色相的像素42A、42B的显示体40。
(14)在由显色构造体构成的显色片材50中,如果保护层20为具有热可塑性的结构,则在利用层压装饰方法将显色片材50向被安装体71的表面进行固定时,能够适当地获得保护层20相对于多层膜层16的凹凸构造的追随性。因此,作为利用层压装饰方法向被安装体的表面进行固定的显色片材50而实现了适当的结构。
(15)在由显色构造体构成的显色片材50中,如果粘接层22为具有热封性的结构,则在利用层压装饰方法将显色片材50向被安装体71的表面进行固定时,能够使粘接层22与被安装体71接触而使得显色片材50和被安装体71实现一体化。由此,适当地对显色片材50和被安装体71进行粘接。因此,作为利用层压装饰方法向被安装体71的表面进行固定的显色片材50而实现了适当的结构。另外,在显色片材50的基材15侧的面固定于被安装体71的情况下,形成为在被安装体71的表面由基材15对多层膜层16、保护层20进行支撑的结构,因此需要以在制造工序中施加于基材15的热不会使得强度下降的程度的较高的耐热性。与此相对,如果是保护层20侧的面固定于被安装体71的结构,则基材15的材料的选择的自由度得到提高。
(16)在具有显色片材50的成型体55中,保护层20具有多层膜层16的透过光的吸收性,如果是在保护层20相对于凹凸层所处的一侧配置有被安装体71的结构,则从凹凸层所处的一侧观察到显色片材50,从多层膜层16透过的光由保护层20吸收。因此,在显色片材50中能够适当地获得期望的显色。即,以能够适当地发挥其显色性的方式而使用显色片材50,因此成型体的装饰性得到提高。
(17)如果是在将基材15的表面覆盖的树脂层17形成有凹凸构造的结构,则基材15的材料的选择的自由度得到提高,另外,对于凹凸构造的形成,可以应用适合于微细凹凸的形成的纳米压印法。
(18)根据利用纳米压印法而形成凹凸层的凹凸构造的制造方法,能够适当且简单地形成微细的凹凸构造。而且,作为纳米压印法,如果是使用光纳米压印法或者热纳米压印法的制造方法,则能够适当且简单地实现基于纳米压印法的凹凸构造的形成。
[变形例]
可以以如下方式进行变更而实施上述实施方式。
·具有多层膜层16的透过光的吸收性的层可以相对于多层膜层16而设置于保护层20的相反侧。例如,将基材15、树脂层17设为黑色的层、在基材15的与多层膜层16相反侧的面配置黑色的层,由此能够实现这种结构。在该情况下,保护层20由相对于可见区域的光而透明的材料构成,从保护层20所处的一侧观察显色构造体。此时,在具有反射防止层21的结构中,反射防止层21只要设置于保护层20上即可,粘接层22只要设置为构成显色构造体的基材15侧的最外侧表面即可。
此外,例如,如果要利用光纳米压印法而形成凹凸构造,则作为树脂层17而需要使用具有光硬化性的黑色的树脂,使用黑色的基材15、黑色的树脂层17对于材料的制约较大。另外,同多层膜层16与吸收透过光的层之间夹持有基材15等透明的层的结构相比,吸收透过光的层直接与多层膜层16接触的结构在该层更有效地吸收来自多层膜层16的透过光,因此能够适当地抑制基于反射光的颜色的目视确认性下降。
·作为与保护层20不同的层,显色构造体可以具有具备紫外线吸收性的层。例如,显色构造体可以相对于基材15而在多层膜层16的相反侧具有含有紫外线吸收剂的层。如果是这种结构,特别是在从基材15所处的一侧观察显色构造体的情况下,即,在以入射光从基材15所处的一侧进入显色构造体的方式使用的情况下,能够获得较高的抑制构成显色构造体的材料因紫外线而劣化的效果。
·在显示体40所包含的像素中,可以包含在上述虚拟平面中凹凸层的凹凸构造延伸的方向互不相同的像素。具体而言,任意像素的凸部延伸的方向即第2方向Dy、和与该像素不同的像素的凸部延伸的方向即第2方向Dy可以是不同的方向,例如可以是上述方向正交的结构。根据这种结构,根据像素而能够改变来自多层膜层16的反射光扩散的方向,能够呈现出多彩的图像。
此外,在凹凸层的凸部的侧面也形成有多层膜层16,因此多层膜层16的凹凸构造的凸部的宽度比凹凸层的凸部的宽度略大。在凹凸构造延伸的方向互不相同的像素彼此相邻的部分中,在延伸方向不同的凸部之间多层膜层16的以上述方式扩大的部分连结,如果多层膜层16的凹凸构造产生破坏,则难以根据各像素而在期望的方向上获得期望的显色。因此,在凹凸构造延伸的方向互不相同的像素之间,优选设置有在凹凸层未形成凹凸的区域。另外,即使在具有延伸方向相同的凹凸构造的像素之间,也可以设置在凹凸层未形成凹凸的区域,根据这种结构,因多层膜层16的扩展而引起的凹凸构造的破坏在像素的端部受到抑制,容易从各像素的整体获得期望的显色。未形成设置于像素间的凹凸的区域的宽度例如优选大于或等于多层膜层16的膜厚的1/2。
·构成凹凸层的凹凸构造的凸部可以具有从基部朝向顶部而第1方向Dx的宽度逐渐减小的结构。根据这种结构,容易在凸部形成多层膜层16。在该情况下,第1方向Dx的长度d1、长度d3由凸部的底面构成的图案规定。
·在凹凸层的凹凸构造的第1构造中由凸部15a的投影像构成的图案、以及在第2构造中由第1凸部要素15Ea的投影像的图案构成的图形并不局限于矩形。构成上述图案的图形可以是长圆等,总之,只要是具有沿着第2方向Dy的长度大于或等于沿着第1方向Dx的长度的形状的图形要素即可。而且,只要图形要素的第1方向Dx的长度d1和第2方向Dy的长度d2满足对第1构造的说明中叙述的各种条件即可。
·多层膜层16的最外层、即构成多层膜层16的与凹凸层相反侧的最外侧表面的层,可以作为保护层而起作用。在该情况下,多层膜层16是光学功能层。而且,作为保护层而起作用的层,只要至少在1个观点上能够抑制比保护层靠下层的凹凸构造的变形、变质等难以在显色构造体中获得期望的显色的变化即可。
具体而言,多层膜层16的最外层因具有与多层膜层16的除了最外层以外的层不同的特性而作为保护层起作用。这种特性可以是构造方面的特性,也可以是化学特性,还可以是物理特性,例如硬度、厚度、凹凸的高度、疏水性等。例如,如果是最外层的硬度大于其他层的硬度的结构、最外层的厚度大于其他层的厚度的结构,则最外层的冲击强于其他层的冲击,因此比最外层靠下层的凹凸构造受到保护。另外,如果是最外层的凹凸的高度小于其他层的高度、即最外层的平坦性高于其他层的平弹性的结构,则不易因多层膜层16的表面的凹凸的高度减小而使得冲击引起凹凸的变形,因此比最外层靠下层的凹凸构造受到保护。
此外,即使在多层膜层16的最外层具有与除了最外层以外的层不同的特性的情况下,作为多层膜层16整体,也具有追随凹凸层的凹凸构造的表面形状、即与凹凸层的凹凸构造的凹凸的配置相对应的配置的凹凸,多层膜层16构成为射入至多层膜层16的入射光中的特定的波长区域的光的反射率高于其他波长区域的光的反射率。
[实施例]
关于上述显色构造体及其制造方法,利用具体的实施例进行说明。
<实施例1>
实施例1是显色构造体应用于像素的显示体。实施例1的显示体所具有的像素由在基材形成有第1构造的凹凸构造的显色构造体构成。
首先,准备了作为用于光纳米压印法的凹版的模具。具体而言,作为在光纳米压印法中照射的光,使用365nm的波长的光,因此将使得该波长的光透过的合成石英用作模具的材料。在形成模具时,首先,在合成石英基板的表面,通过溅射而形成由铬(Cr)构成的膜,通过电子线光刻而在Cr膜上形成电子线抗蚀剂图案。形成的图案是图2所示的由多个矩形的集合构成的图案。形成像素的区域是一条边为130mm的正方形,第1方向的上述矩形的长度为380nm,第2方向的上述矩形的长度为从平均值为2400nm、标准偏差为580nm的正态分布选择的长度。在上述图案中,多个矩形以不在第1方向上重叠的方式排列。使用的抗蚀剂为正型抗蚀剂,膜厚设为200nm。
然后,利用对氯(Cl2)和氧(O2)的混合气体施加高频而产生的等离子体,对从抗蚀剂露出的区域的Cr膜进行了蚀刻。接着,利用对六氟化硫乙烷气体施加高频而产生的等离子体,对从抗蚀剂以及Cr膜露出的区域的合成石英基板进行了蚀刻。由此蚀刻出的合成石英基板的深度为70nm。通过将残留的抗蚀剂以及Cr膜去除而获得形成有凹凸构造的模具。
接着,作为脱模剂而将OPTOOL HD-1100(“ダイキン工業”制)涂敷于图案的表面。而且,将光硬化性树脂(PAK-02,“東洋合成”制)涂敷于用作基材的合成石英晶片的表面,对在该树脂形成有图案的凹凸的面进行按压,从模具的背面侧照射365nm的光。在通过该光的照射而使得光硬化性树脂硬化之后,使合成石英晶片以及树脂层从模具剥离。由此,获得层叠有具有凹凸构造的树脂层的合成石英晶片。
接着,针对合成石英晶片,利用O2气体而实施基于等离子体的蚀刻,将残留于凹凸构造的凹部的光硬化性树脂去除。在该工序中,导入40sccm的O2气体而进行等离子体放电。然后,利用八氟环丁烷(C4F8)和氩(Ar)的混合气体实施基于等离子体的蚀刻,将树脂层所具有的凹凸构造转印于合成石英晶片。在该工序中,导入40sccm的C4F8气体、以及60sccm的Ar气体,在将等离子体腔室内的压力设定为5mTorr之后,施加75W的RIE功率、400W的ICP功率而进行等离子体放电。形成于合成石英晶片的凹凸构造的凸部的高度设为100nm。
然后,进行利用二甲基亚砜:单乙醇胺=7:3的混合液(ST-105,“関東化学”制)的有机清洗、以及利用以硫酸以及过氧化氢水为基本成分的混合水溶液(SH-303,“関東化学”制)的酸清洗,获得作为具有作为第1构造的凹凸构造的基材的合成石英晶片。
然后,在具有上述合成石英晶片的凹凸的表面通过真空蒸镀而交替地形成作为膜厚为205nm的高折射率层的TiO2膜、以及作为膜厚为100nm的低折射率层的SiO2膜,形成具有5组高折射率层和低折射率层的组、即具有10层的层的多层膜层。
然后,在合成石英晶片的层叠有多层层叠的面的相反侧的面通过真空蒸镀而形成膜厚为100nm的SiO2膜作为反射防止层。
并且,在丙烯酸系UV硬化树脂中混合4质量%左右的碳纳米管粉末而调整了黑色墨水,利用棒涂法将黑色墨水涂敷于多层膜层的表面,使涂敷层干燥而形成了保护层。由此,能够获得实施例1的显示体。
在从反射防止层所处的一侧观察实施例1的显示体时,在像素所处的区域以良好的目视确认性确认到绿色。
<实施例2>
实施例2是应用了显色构造体的显色片材、以及使用了该显色片材的成型体。实施例2的显色片材由在基材上的树脂层形成有第2构造的凹凸构造的显色构造体构成。
首先,准备了作为光纳米压印法中使用的凹版的模具。具体而言,作为光纳米压印法中照射的光而使用365nm的波长的光,将使得该波长的光透过的合成石英用作模具的材料。在形成模具时,首先,在合成石英基板的表面通过溅射而形成由铬(Cr)构成的膜,通过电子线光刻而在Cr膜上形成电子线抗蚀剂图案。形成的图案是图2所示的由多个矩形的集合构成的图案。第1方向上的上述矩形的长度为300nm,第2方向上的上述矩形的长度是从平均值为2000nm、标准偏差为500nm的正态分布中选择的长度。在上述图案中,多个矩形以在第1方向上不重叠的方式排列。使用的抗蚀剂为正型抗蚀剂,膜厚设为200nm。
接着,利用对氯(Cl2)和氧(O2)的混合气体施加高频而产生的等离子体,对从抗蚀剂露出的区域的Cr膜进行了蚀刻。接着,利用对六氟化硫乙烷气体施加高频而产生的等离子体,对从抗蚀剂以及Cr膜露出的区域的合成石英基板进行了蚀刻。由此蚀刻出的合成石英基板的深度为70nm。通过将残留的抗蚀剂以及Cr膜去除而获得形成有与第1构造相对应的凹凸构造的图案。
然后,在形成有上述凹凸构造的合成石英基板的表面,通过溅射而形成由Cr构成的膜,通过电子线光刻而在Cr膜上形成电子线抗蚀剂图案。形成的图案是图4所示的由多个带状区域构成的图案。第1方向上的上述带状区域的长度为200nm,第2方向上的上述带状区域的长度为94μm,针对第1方向上的长度为40μm且第2方向上的长度为94μm的每个矩形区域,上述带状区域以平均值为1.5μm、标准偏差为0.5μm的第1方向上的排列间隔而排列,使用的电子线抗蚀剂为正型抗蚀剂,膜厚设为200nm。
接着,利用对氯(Cl2)和氧(O2)的混合气体施加高频而产生的等离子体,对从抗蚀剂露出的区域的Cr膜进行了蚀刻。接着,利用对六氟化硫乙烷气体施加高频而产生的等离子体,对从抗蚀剂以及Cr膜露出的区域的合成石英基板进行了蚀刻。由此蚀刻出的合成石英基板的深度为65nm。在将残留的抗蚀剂以及Cr膜去除之后,作为脱模剂而将OPTOOL HD-1100(“ダイキン工業”制)涂敷于合成石英基板的表面。由此,获得形成有与第2构造相对应的凹凸构造的模具。
然后,将光硬化性树脂(PAK-02,“東洋合成”制)涂敷于在单面实施了易粘接处理的聚酯薄膜(コスモシャインA4100,“東洋紡”制)的实施了易粘接处理的面,将形成有图案的凹凸的面按压于该树脂,从图案的背面侧照射365nm的光。在通过该光的照射使光硬化性树脂硬化之后,使聚酯薄膜以及树脂层从模具剥离。由此,获得作为层叠有具有第2构造的凹凸构造的树脂层的基材的聚酯薄膜。
然后,在获得的基材和树脂层的层叠体的具有凹凸的面,通过真空蒸镀而交替地形成作为膜厚为40nm的高折射率层的TiO2膜、以及作为膜厚为75nm的低折射率层的SiO2膜,形成具有5组高折射率层和低折射率层的组、即具有10层的层的多层膜层。
然后,在丙烯酸系UV硬化树脂中混合4质量%左右的碳纳米管粉末而调整了黑色墨水,利用棒涂法将黑色墨水涂敷于多层膜层的表面。在以80℃的温度对涂敷层实施了2分钟的干燥之后,照射365nm的光而形成膜厚为10μm的保护层。
接着,利用棒涂法将丙烯酸系树脂涂敷于保护层的表面,以80℃的温度对涂敷层实施2分钟的干燥而形成膜厚为50μm左右的粘接层。由此,获得了实施例2的显色片材。
利用三维覆盖层压方法使实施例2的显色片材与聚碳酸酯制的被粘贴体实现一体化,从而获得了实施例2的成型体。详细而言,朝向被粘贴体而将显色片材的粘接层设置于成型机,在对成型机内实施抽真空之后加热至160℃,使显色片材和被粘贴体接触。在该状态下,从显色片材侧加压至大气压而使得显色片材和被粘贴体实现了一体化。然后,将显色片材中的不需要的部分切除而获得了利用显色片材装饰后的实施例2的成型体。
观察实施例2的成型体,在显色片材所处的部分,以良好的目视确认性确认到具有光泽感的蓝色。
<转印箔>
参照图11~图14,对作为上述显色构造体的第3应用例的转印箔、以及转印箔的制造方法进行说明。转印箔所具有的显色构造体可以使用上述显色构造体31。
[转印箔的结构]
首先,对转印箔的结构进行说明。转印箔是用于将显色构造体粘贴于物品等被安装体的片材。详细而言,转印箔用于将转印箔所具有的显色构造体转印于被安装体。下面,以除了显色构造体所具有的多层膜层以外的结构为中心进行说明,对与上述多层膜层相同的结构标注相同的标号并省略其说明。
如图11所示,转印箔60具有作为凹凸层的一个例子的剥离层65、多层膜层16、锚固层67、吸收层68以及粘接层69。其中,多层膜层16、锚固层67、吸收层68以及粘接层69构成显色片材61。锚固层67以及吸收层68是保护层(最外层)的一个例子。即,转印箔60是剥离层65和显色片材61的层叠体。
剥离层65具有作为平坦层的基材62、以及位于基材62的表面的树脂层63。树脂层63在与基材62接触的面的相反侧的面即表面具有凹凸构造。树脂层13所具有的凹凸构造由多个凸部15a、以及多个凸部15a之间的区域即凹部15b构成,凸部15a由具有不规则的长度且大致以带状延伸的部分构成。
优选剥离层65由使得可见区域的光透过的材料形成。作为基材62,例如使用合成石英基板、由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等树脂构成的薄膜。根据提高转印箔60的挠性的观点,优选基材62由树脂构成。作为构成树脂层63的树脂,例如使用光硬化性树脂。基材62的膜厚例如大于或等于10μm小于或等于100μm。
剥离层65构成为能够从显色片材61的多层膜层16剥离。例如,树脂层63含有硅油、氟化合物等作为脱模剂而起作用的成分。
多层膜层16具有将树脂层63的表面覆盖、且追随树脂层63的凹凸构造的表面形状。多层膜层16具有:与树脂层63接触的面即第1面16F;以及与第1面16F相反侧的面即第2面16S。第1面16F具有由将树脂层63的凹凸构造的凸部15a和凹部15b反转后的凹凸构成的凹凸构造。第2面16S具有追随树脂层13的凹凸构造的凹凸构造。在树脂层63的凸部15a上和凹部15b上,多层膜层16的结构、即构成多层膜层16的各层的材料、膜厚、层叠顺序一致。
锚固层67、吸收层68以及粘接层69相对于多层膜层16位于与第2面16S相对的一侧。
锚固层67将多层膜层16的第2面16S覆盖,夹持于多层膜层16与吸收层68之间。锚固层67具有提高吸收层68相对于下层的粘接性的功能。换言之,锚固层67能够提高吸收层68相对于多层膜层16的固定强度。作为构成锚固层67的材料,例如使用乙烯树脂等。锚固层67的膜厚例如大于或等于1μm小于或等于10μm。
吸收层68相对于锚固层67在多层膜层16的相反侧与锚固层67接触,具有对透过多层膜层16的光进行吸收的光吸收性。例如,吸收层68是含有光吸收剂、黑色颜料等将可见区域的光吸收的材料的层。具体而言,优选吸收层68是炭黑、钛黑、黑色氧化铁、黑色复合氧化物等黑色的无机颜料混合至树脂中的层。吸收层68的膜厚例如大于或等于1μm小于或等于10μm。
粘接层69相对于吸收层68在多层膜层16的相反侧与吸收层68接触,具有粘接性。作为构成粘接层69的材料,例如采用丙烯酸系树脂等。粘接层19的膜厚例如大于或等于10μm小于或等于100μm。
此外,在粘接层69中,相对于粘接层69的多层膜层16的相反侧的表面可以由用于保护粘接层69而抑制粘接性下降的保护片材覆盖。
[转印箔的制造方法]
对上述转印箔60的制造方法进行说明。
首先,形成剥离层65。作为树脂层63的凹凸构造的形成方法,例如采用纳米压印法。例如,在通过光纳米压印法形成树脂层63的凹凸构造的情况下,首先,在形成有具有将形成对象的凹凸的反转后的凹凸的凹版即模具的凹凸的面,涂敷含有作为树脂层13的材料的光硬化性树脂的涂敷液。涂敷液中还含有脱模剂。涂敷液的涂敷方法并不特别限定,只要采用喷墨法、喷射法、棒涂法、辊涂法、狭缝涂法、凹版涂法等公知的涂敷法即可。
然后,在由涂敷液构成的层的表面,使基材62与树脂层63重叠,在对基材62和模具彼此进行按压的状态下,从相对于树脂层63的基材62侧或者模具侧对树脂层63照射光。接着,从含有硬化后的光硬化性树脂得层以及基材62对模具进行脱模。由此,将模具所具有的凹凸转印于光硬化性树脂,形成在表面具有凹凸的树脂层63,形成由基材62和树脂层63构成的剥离层65。模具例如由合成石英、硅酮构成,利用照射光或带电粒子线的光刻、干蚀刻等公知的微细加工技术而形成。
此外,涂敷液可以涂敷于基材62的表面,在将模具按压于基材62上的由涂敷液构成的层的状态下进行光的照射。
另外,可以取代光纳米压印法而使用热纳米压印法,在该情况下,作为构成树脂层63的树脂,使用热可塑性树脂、热硬化性树脂等与制造方法相应的树脂。
接着,使得构成多层膜层16的层按顺序层叠于剥离层65的具有凹凸的表面。
接着,在作为多层膜层16的上表面的第2面16S形成锚固层67。例如利用喷墨法、喷射法、棒涂法、辊涂法、狭缝涂法、凹版涂法等公知的涂敷法而形成锚固层67。
接着,在锚固层67的表面形成吸收层68。例如利用喷墨法、喷射法、棒涂法、辊涂法、狭缝涂法、凹版涂法等公知的涂敷法而形成吸收层68。对于作为用于形成吸收层68的涂敷液的墨水,可以根据需要而混合溶剂。作为溶剂,只要选择与构成吸收层68的树脂的相容性良好的溶剂即可,例如能举出醋酸乙酯、醋酸丁酯、乙二醇单甲醚、甲苯、二甲苯、甲基环己烷、乙基环己烷、丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、二异丁基酮等。
接着,在吸收层68的表面形成粘接层69。例如利用喷墨法、喷射法、棒涂法、辊涂法、狭缝涂法、凹版涂法等公知的涂敷法形成粘接层69。
由此形成转印箔60。
对显色片材61从上述转印箔60向被安装体的转印方法进行说明,且对显色片材61以及成型体的结构进行说明。此外,显色片材61例如可以用于提高作为被安装体的物品的外观美观性的目的,也可以用于提高物品的伪造的困难性的目的,还可以兼用于上述目的。
如图12所示,转印箔60以使得粘接层69与被安装体71接触的方式粘贴于被安装体71。即,在转印箔60固定于被安装体71的状态下,剥离层65的基材62朝向外侧。被安装体71的形状、材料并不特别限定,被安装体71只要具有能够与粘接层69粘接的表面即可。
如图13所示,在转印箔60固定于被安装体71之后,使得剥离层65从显色片材61剥离。例如,对剥离层65施加将剥离层65向被安装体71的相反侧撕拉的力,由此使得剥离层65剥离。
由此,显色片材61从转印箔60转印于被安装体71,显色片材61固定于被安装体71的表面。而且,获得由显色片材61和被安装体71构成的成型体80。
如图14所示,在转印于被安装体71之后,显色片材61的多层膜层16的第1面16F构成显色片材61的最外侧表面、且向外部大气露出。另外,粘接层69构成显色片材61的与第1面16F相反侧的最外侧表面。
如上所述,第1面16F所具有的凹凸构造由将剥离层65所具有的凹凸的凸部15a和凹部15b反转后的凹凸构成。即,在从与第1面16F相对的方向观察时,第1面16F所具有的凹部11a构成的图案是由多个矩形R的集合构成的图案,关于矩形R的宽度的分布、矩形R的配置,具有同从与树脂层13的表面相对的方向观察的凸部15a所构成的图案相同的特征。
另外,凹部11a的深度k1与凸部15a的高度h1一致,凹部11a的深度k1恒定。即,凹部11a具有相对于凹部11a的开口的平面凹陷1阶的形状。
[作用]
对转印箔的作用进行说明。如上所述,在制造显色片材61时,由用于形成多层膜层16的凹凸构造的基材62以及树脂层63构成的层构成为,相对于多层膜层16能够剥离,在显色片材61粘贴于被安装体71之后进行剥离。这样,显色片材61不具有制造时的基材,因此显色片材61的柔软性得到提高。
例如,由包含基材62以及树脂层63在内的构造体构成显色片材,在多层膜层16的基础上基材62以及树脂层63也固定于被安装体71的情况下,为了保持显色片材固定于被安装体71的曲面的状态,不仅是多层膜层16,基材62以及树脂层63也需要变形为沿着曲面的形状。因此,例如在被安装体71由树脂构成的情况下,利用层压装饰方法等使得被安装体71和显色片材实现一体化。然而,在层压装饰方法中,进行加热处理、加压处理、真空处理,因此施加于显色片材的物理性或者化学性的负荷较大。其结果,有时多层膜层16所具有的凹凸构造遭到破坏而难以获得期望的显色。另外,对于能够用作显色片材的安装对象的被安装体71的材质、表面形状也产生制约。
另外,并不局限于使用层压装饰方法的情况,如果基材62以及树脂层63的相对于被安装体71的表面的形状追随性较低,则显色片材容易从被安装体71剥离。
与此相对,根据上述转印箔,基材62以及树脂层63剥离,因此无需使这些层发生塑性变形而变形为沿着被安装体71的表面的形状。基材62以及树脂层63具有在从转印箔60粘贴于被安装体71起直至剥离层65剥离为止的短期内沿着被安装体71的表面的程度的挠性。因此,即使未对显色片材61施加有加热、加压等较大的负荷,也能够利用转印箔60而将显色片材61固定于被安装体71。而且,固定于被安装体71的显色片材61不具有制造时的基材,因而柔软性较高,因此显色片材61与被安装体71的表面的贴合性提高,其结果,还抑制了显色片材从被安装体71剥离。
并且,与具有制造时的基材的情况相比,显色片材61的厚度减薄。因此,成型体80中粘贴有显色片材61的部分的隆起得到抑制。因而,在显色片材61用于装饰的情况下,还能够提高其装饰性。
另外,多层膜层16由相对于可见区域的光而透明的材料形成,因此入射光中包含的波长区域中的、除了由多层膜层16反射的特定的波长区域以外的波长区域的光的一部分从多层膜层16透过。该透过光的波长区域与多层膜层16的反射光的波长区域不同,透过光的颜色主要是反射光的颜色的互补色。因此,如果目视确认到这种透过光,则反射光的颜色的目视确认性下降。
在上述转印箔中,显色片材61具有吸收层68,从而多层膜层16的透过光被吸收层68吸收,抑制了该透过光在被安装体71的表面等反射而向多层膜层16的第1面16F侧射出。因此,从第1面16F侧观察,抑制了目视确认到与来自多层膜层16的反射光不同的波长区域的光,因此抑制了基于反射光的颜色的目视确认性下降,在显色片材61中适当地获得了期望的显色。
此外,在上述实施方式中,对在将转印箔60粘贴固定于被安装体71之后使剥离层65从多层膜层16剥离的例子进行了说明。显色片材61向被安装体71固定的流程并不限定于该顺序,例如,可以在粘贴于被安装体71之前利用转印箔60使剥离层65剥离,然后将显色片材61粘贴于被安装体71。由此,在提高了柔软性的状态下将显色片材61粘贴于被安装体71,因此被安装体71的供显色片材61固定的面的形状的自由度得到进一步提高。在该情况下,进一步优选转印箔60具有用于在剥离层65剥离时对粘接层69进行保护而抑制粘接性下降的保护片材。
对显色片材61的变形例进行说明。
如图15所示,显色片材61可以具有将多层膜层16的第1面16F覆盖的保护层90。在该情况下,保护层90构成显色片材61的最外侧表面。保护层90是含有树脂的涂敷层,由相对于可见区域的光具有透光性的材料、即相对于可见区域的光而透明的材料构成。作为构成保护层90的材料,例如使用丙烯酸系树脂等。例如,如果是保护层90由含有氟的树脂构成的方式,则抑制了皮脂等污垢附着于显色片材61的表面。保护层90的膜厚例如大于或等于1μm小于或等于100μm。
在剥离层65剥离之后形成保护层90。例如利用喷墨法、喷射法、棒涂法、辊涂法、狭缝涂法、凹版涂法等公知的涂敷方法而形成保护层90。
即使在显色片材61具有保护层90的情况下,与具有作为制造显色片材时的基材的基材62以及树脂层63的结构相比,也可以减薄显色片材61整体的厚度,能够提高显色片材61的柔软性。
如以上说明,根据上述转印箔,能够获得下面的效果。
(2-1)显色片材61不具有用于形成多层膜层16的凹凸构造的基材,因此能够提高显色片材61的柔软性。因此,显色片材61容易沿着被安装体71的表面,因此在将显色片材61固定于被安装体71时能够减轻施加于显色片材61的加热、加压等负荷。另外,能够提高显色片材61和被安装体71的贴合性,因此显色片材61不易从被安装体71剥离。
另外,如果是多层膜层16构成显色片材61的最外侧表面的方式,则特别是能够将显色片材61的厚度抑制得较小。另外,如果是多层膜层16由保护层90覆盖、且保护层90构成显色片材61的最外侧表面的方式,则能够对多层膜层16所具有的凹凸构造进行保护,能够抑制凹凸构造的变形。因此,在显色片材61中能够适当地获得期望的显色。
(2-2)显色片材61具有吸收层68,因此透过多层膜层16的光被吸收层68吸收,抑制了透过光向第1面16F侧返回。因此,在从第1面16F侧观察显色片材61的情况下,抑制了目视确认到与来自多层膜层16的反射光不同的波长区域的光,因此抑制了基于反射光的颜色的目视确认性下降。而且,显色片材61与粘接层69单独地具有吸收层68,因此与粘接层69具有光吸收性的结构相比,粘接层69的材料的选择、吸收层68的材料的选择的自由度得到提高。因此,能够获得较高的粘接层69的粘接性、吸收层18的光吸收性的调整的自由度。
(2-3)如果吸收层68是含有黑色颜料的层,则吸收层68能够将可见区域中广阔的波长区域的光吸收。因此,在入射光是可见区域的光的结构中,多层膜层16的透过光被适当地吸收。而且,能够利用锚固层67而适当地将含有颜料的吸收层68固定于多层膜层16的上方。
(2-4)利用多层膜层16的凹凸构造能够获得反射光的扩散效果,作为来自多层膜层16的反射光能够以广阔的角度观察到特定的波长区域的光。
(2-5)根据具有上述显色片材61的成型体80,能够提高显色片材61的柔软性,因此被安装体71的供显色片材61固定的面的形状的自由度得到提高,另外,实现了使得显色片材61不易从被安装体71剥离的成型体80。
(2-6)在转印箔60中,剥离层65构成为能够相对于多层膜层16而剥离,因此能够在将粘接层69粘贴于被安装体71而将转印箔60固定于被安装体71之后,使剥离层65从多层膜层16剥离。因而,利用转印箔60能够将不具有用于形成多层膜层16的凹凸构造的基材的、柔软性较高的显色片材61配置于被安装体71上。
(2-7)在剥离层65中,如果是在将基材62的表面覆盖的树脂层63形成有凹凸构造的结构,则能够将适合于形成微细的凹凸的纳米压印法应用于凹凸构造的形成。而且,如果是树脂层63中含有脱模剂的结构,则能够适当地实现相对于多层膜层16能够剥离的剥离层65。
(2-8)根据利用纳米压印法形成剥离层65的凹凸构造的制造方法,能够适当且简单地形成微细的凹凸构造。
此外,转印箔所具有的显色构造体可以使用上述显色构造体32。
如图16所示,转印箔100中剥离层65所具有的凹凸构造、即多层膜层16的第1面16F所具有的凹凸构造的结构与上述转印箔60的凹凸构造的结构不同。除了这种凹凸构造的结构以外,转印箔100以及显色片材110具有与上述转印箔60以及显色片材61相同的结构。
如图17所示,显色片材110中多层膜层16的第1面16F所具有的凹凸构造由将剥离层65所具有的凹凸的凸部15c和凹部15b反转后的凹凸构成。即,在从与第1面16F相对的方向观察时,第1面16F所具有的凹部31a构成的图案是第1凸部要素15Ea反转后的第1凹部要素构成的图案、和第2凸部要素15Eb反转后的第2凹部要素构成的图案重叠而成的图案。对于第1凹部要素构成的图案、即向与第1面16F相对的方向的第1凹部要素的投影像构成的图案而言,关于矩形R的宽度的分布、矩形R的配置,具有与上述第1图案相同的特征。对于第2凹部要素构成的图案、即向与第1面16F相对的方向的第2凹部要素的投影像构成的图案,关于带状区域的宽度、配置,具有与上述第2图案相同的特征。
而且,凹部31a具有第1凹部要素和第2凹部要素在深度方向上排列的多阶形状。在仅由第1凹部要素构成的区域中,凹部31a的深度k1与第1凸部要素15Ea的高度h1一致。另外,在第1凹部要素和第2凹部要素重叠的区域中,凹部31a的深度k3与第1凸部要素15Ea的高度h1和第2凸部要素15Eb的高度h2之和一致。另外,在仅由第2凹部要素构成的区域中,凹部31a的深度k2与第2凸部要素15Eb的高度h2一致。
此外,显色片材110可以具有将多层膜层16的第1面16F覆盖的保护层20。
如上,根据显色片材110,因凹部31a的第1凹部要素构成的部分引起的光的扩散现象、和因第2凹部要素构成的部分引起的光的衍射现象叠加,从而能够以广阔的观察角度观察到特定的波长区域的反射光,并且通过提高该反射光的强度而能够目视确认到具有光泽感的鲜艳的颜色。
根据具有显色构造体32的转印箔100,在上述(2-1)~(2-8)的效果的基础上,还能够获得下面的效果。
(2-9)通过多层膜层16的凹凸构造能够获得反射光的扩散效果和衍射效果,作为来自多层膜层16的反射光能够以广阔的观察角度观察到特定的波长区域的光,并且通过提高该反射光的强度而能够目视确认到具有光泽感的鲜艳的颜色。
上述转印箔60、100能够以如下方式变更实施。
·剥离层65的树脂层63含有脱模剂而使得剥离层65构成为能够从多层膜层16剥离。取代上述方式,转印箔61、100还可以在剥离层65与多层膜层16之间具有作为沿着剥离层65的凹凸构造的层且含有脱模剂的层的脱模层。例如在形成多层膜层16之前将脱模剂涂敷于树脂层63而形成脱模层。而且,在剥离层65与脱模层的界面、或者脱模层与多层膜层16的界面产生剥离,从而剥离层65从多层膜层16剥离。在剥离层65与脱模层的界面产生剥离的情况下,显色片材61、110具有脱模层作为保护层90。例如,如果是脱模层由含有氟的树脂构成的方式,则利用脱模层能够使剥离层65从多层膜层16剥离,并且在剥离层65剥离之后,脱模层作为保护层90而发挥抑制皮脂等污垢附着于显色片材61、110的表面的效果。
·剥离层65可以仅具有基材62,在基材62的表面具有凹凸构造。例如利用照射光或带电粒子线的光刻、干蚀刻等公知的微细加工技术而形成基材62的表面的凹凸构造。对于这种基材62,例如通过设置上述脱模层而能够使得剥离层65构成为能够从多层膜层16剥离。
·剥离层65可以构成为基于受到加热或者冷却等物理的外部刺激而体现出相对于多层膜层16的剥离性。根据这种结构,根据外部刺激的有无、施加外部刺激的定时,能够对剥离层65的剥离加以控制。即,在并非有意时能抑制剥离层65剥离。
·吸收层68如果是具有即使不将可见区域的所有光吸收也将透过多层膜层16的光的至少一部分吸收的光吸收性的结构,则与未设置具有这种光吸收性的结构相比,能够获得抑制反射光的颜色的目视确认性下降的效果。例如,吸收层68可以是含有与透过多层膜层16的光的波长区域相应的颜色的颜料的层。但是,如果吸收层68是含有黑色颜料的黑色的层,则无需与透过光的波长区域相应的吸收层68的颜色的调整等,另外,吸收层68将广阔的波长区域的光吸收,因此能简单且适当地抑制基于反射光的颜色的目视确认性的下降。
·显色片材61、110可以不具有与粘接层69分体的吸收层68,而是粘接层69具有将透过多层膜层16的光的至少一部分吸收的光吸收性。根据这种结构,在从第1面16F侧观察的情况下,也抑制了目视确认到与来自多层膜层16的反射光不同的波长区域的光。因此,抑制了基于反射光的颜色的目视确认性下降。如果粘接层69是具有光吸收性的结构,则与显色片材61、110与粘接层69单独地具有具备光吸收性的层的结构相比,显色片材61、110的层结构变得简单,能够减薄显色片材61、110。此外,在未设置吸收层68的情况下,显色片材61、110可以不具有锚固层67。即,粘接层69只要将多层膜层16的第2面16S覆盖即可。
·显色片材61、110可以不具有将透过多层膜层16的光的至少一部分吸收的层。在利用这种显色片材61、110的情况下,例如设想了对于未要求提高基于反射光的颜色的目视确认性的用途而利用显色片材61、110的情况。另外,在利用这种显色片材61、110的情况下,设想了显色片材61、110粘贴于被安装体71的黑色的面的方式等、以抑制多层膜层16的透过光向第1面16F侧返回的方式利用显色片材61、110的情况。
·保护层90可以不是涂敷层,另外,保护层90可以由多个层构成。
·剥离层65的凸部15a构成的图案、即构成多层膜层16的凹部11a所构成的图案的图形并不局限于矩形。换言之,构成第1凸部要素或第1凹部要素所构成的图案的图形并不局限于矩形。构成这些图案的图形可以不是长圆等,总之,只要是具有沿着第2方向Dy的长度大于或等于沿着第1方向Dx的长度的形状的图形要素即可。而且,图形要素的第1方向Dx的长度d1和第2方向Dy的长度d2只要满足对于上述第1构造说明的条件即可。
·构成剥离层65的凹凸构造的凸部可以具有从基部朝向顶部而第1方向Dx的宽度逐渐减小的结构。根据这种结构,容易在凸部形成多层膜层16。在该情况下,第1方向Dx的长度d1、长度d3由凸部的底面构成的图案规定。即,构成多层膜层16的第1面16F的凹凸构造的凹部可以具有从底部朝向开口部而第1方向Dx的宽度逐渐增大的结构。凹部的第1方向Dx的长度由凹部的开口部构成的图案规定。
·锚固层67以及吸收层68可以变更为应用于显示体的上述保护层20。即,位于多层膜层16与粘接层69之间的保护层可以含有紫外线吸收剂。另外,在位于多层膜层16与粘接层69之间的保护层中,针对该保护层的表面测定的硬度可以与上述保护层20相同而设为大于或等于0.03GPa。另外,在位于多层膜层16与粘接层69之间的保护层中,可以与上述保护层20相同地将保护层的表面的表面粗糙度Ra设为小于或等于2μm。并且,在位于多层膜层16与粘接层69之间的保护层中,保护层20的表面处的水接触角还可以设为大于或等于60度。
标号的说明
Dx…第1方向,Dy…第2方向,10、11、12…凹凸构造体,15…基材,15a、15c…凸部,15b…凹部,15Ea…第1凸部要素,15Eb…第2凸部要素,16…多层膜层,16a…高折射率层,16b…低折射率层,17…树脂层,20…保护层,21…反射防止层,22…粘接层,30、31、32、33、34…显色构造体,40…显示体,40F…表面,40R…背面,41A、41B…显示区域,42A、42B…像素,50…显色片材,60…成型体,61…被安装体。
Claims (15)
1.一种显色构造体,其中,
所述显色构造体具有:
凹凸层,其在表面具有凹凸构造;以及
光学功能层,其包含多层膜层,所述多层膜层位于所述凹凸构造上且具有追随该凹凸构造的形状的表面形状,在该多层膜层中彼此相邻的层的折射率互不相同,射入至该多层膜层的入射光中的特定的波长区域的光的反射率,高于除了所述特定的波长区域以外的其他波长区域的光的反射率,该光学功能层的与所述凹凸层相反侧的最外层,具有针对相比于该最外层的下层的保护功能,
第1方向和与所述第1方向正交的第2方向,是沿着所述凹凸构造在所述凹凸层的厚度方向上投影的虚拟的面即虚拟平面的方向,
构成所述凹凸构造的凸部具有大于或等于1阶的形状,所述虚拟平面中由所述凸部的投影像构成的图案,包含由沿着所述第2方向的长度大于或等于沿着所述第1方向的长度的矩形的集合构成的图案,并且,彼此相邻的矩形接触,
所述矩形的沿着所述第1方向的长度小于或等于830nm,在所述矩形的集合中,沿着所述第2方向的长度的标准偏差大于沿着所述第1方向的长度的标准偏差,
所述凸部的所述第1方向的宽度从所述凸部的基部朝向顶部而逐渐减小。
2.根据权利要求1所述的显色构造体,其中,
所述凹凸层具有针对所述入射光的透光性,
作为所述最外层而将所述多层膜层的表面覆盖的保护层,具有将所述入射光中的透过所述多层膜层的光的至少一部分吸收的光吸收性。
3.根据权利要求1或2所述的显色构造体,其中,
在构成所述显色构造体的层包含含有紫外线吸收剂的层。
4.根据权利要求1或2所述的显色构造体,其中,
作为所述最外层而将所述多层膜层的表面覆盖的保护层,由大于或等于2个的层构成。
5.根据权利要求1或2所述的显色构造体,其中,
从所述显色构造体的最外侧表面测定出的硬度大于或等于0.03GPa。
6.根据权利要求1或2所述的显色构造体,其中,
所述显色构造体的最外侧表面处的算术平均粗糙度小于或等于2μm。
7.根据权利要求1或2所述的显色构造体,其中,
所述显色构造体的最外侧表面处的水接触角大于或等于60度。
8.根据权利要求1或2所述的显色构造体,其中,
所述虚拟平面中由所述凸部的投影像构成的图案,是由所述矩形的集合构成的图案,
构成所述凹凸构造的所述凸部的高度恒定。
9.根据权利要求1或2所述的显色构造体,其中,
所述虚拟平面中由所述凸部的投影像构成的图案,是由所述矩形的集合构成的第1图案、和由沿所述第2方向延伸且沿所述第1方向排列的多个带状区域构成的第2图案重叠得到的图案,
沿着所述第1方向的所述带状区域的排列间隔在所述多个带状区域中不恒定,所述排列间隔的平均值大于或等于所述入射光中包含的波长区域的最小波长的1/2,
构成所述凹凸构造的所述凸部具有如下凸部要素在高度方向上重叠得到的多阶形状:所述虚拟平面中的投影像构成所述第1图案且具有规定的高度的凸部要素;以及所述虚拟平面中的投影像构成所述第2图案且具有规定的高度的凸部要素。
10.根据权利要求1或2所述的显色构造体,其中,
所述凹凸层构成为相对于所述多层膜层能够剥离。
11.根据权利要求1或2所述的显色构造体,其中,
所述显色构造体还具有将所述光学功能层的与所述凹凸层相反侧的面覆盖的粘接层。
12.一种显示体,其具有多个显示要素且具有表面和背面,其中,
所述显示要素由权利要求1至11中任一项所述的显色构造体构成。
13.一种显色片材,其中,
所述显色片材由权利要求1至11中任一项所述的显色构造体构成。
14.一种成型体,其中,
所述成型体具有:
显色片材,其由权利要求1至11中任一项所述的显色构造体构成;以及
被安装体,其固定有所述显色片材,
所述被安装体位于所述光学功能层相对于所述凹凸层所处的一侧。
15.一种显色构造体的制造方法,其中,
所述显色构造体的制造方法包含如下工序:
利用纳米压印法将凹版所具有的凹凸转印于树脂,由此形成在表面具有凹凸构造的凹凸层;以及
在所述凹凸构造上以如下方式形成包含多层膜层的光学功能层,即,该多层膜层中彼此相邻的层的折射率互不相同,射入至该多层膜层的入射光中的特定的波长区域的光的反射率高于除了所述特定的波长区域以外的其他波长区域的光的反射率,并且所述光学功能层的与所述凹凸层相反侧的最外层具有针对相比于该最外层的下层的保护功能,
第1方向和与所述第1方向正交的第2方向是沿着所述凹凸构造在所述凹凸层的厚度方向上投影的虚拟的面即虚拟平面的方向,
在形成所述凹凸层的工序中,以如下方式形成所述凹凸构造,即,构成所述凹凸构造的大于或等于1阶的凸部的投影像在所述虚拟平面中构成的图案,包含由沿着所述第2方向的长度大于或等于沿着所述第1方向的长度的矩形的集合构成的图案,
所述矩形的沿着所述第1方向的长度小于或等于副波长,在所述矩形的集合中,沿着所述第2方向的长度的标准偏差大于沿着所述第1方向的长度的标准偏差,
所述凸部的所述第1方向的宽度从所述凸部的基部朝向顶部而逐渐减小。
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