CN111465492A - 装饰元件及其制备方法 - Google Patents
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- G03H2250/42—Reflective layer
Abstract
本申请涉及一种装饰元件,其包括:包括光反射层和光吸收层的显色层,光吸收层设置在光反射层上并且包括具有非对称结构横截面的凸部形状或凹部形状;设置在显色层的任意一个表面上的电致变色器件;以及设置在显色层的另一个表面上的模内标签层。
Description
技术领域
本申请要求2017年12月15日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0173255的优先权和权益,其全部内容通过引用并入本文中。
本申请涉及一种装饰元件及其制备方法。具体地,本申请涉及一种适用于移动装置或电子产品的装饰元件及其制备方法。
背景技术
对于移动电话、各种移动装置和电子产品,除产品功能之外,诸如颜色、形状和图案的产品设计在为用户提供产品价值方面发挥着重要作用。产品的受欢迎程度和价格也取决于设计。
以移动电话为例,使用各种方法获得各种颜色和色感并将其用于产品中。可以包括向移动电话外壳材料本身提供颜色的方法或者通过将实现颜色和形状的装饰膜(decofilm)附在外壳材料上来提供设计的方法。
在现有装饰膜中,已经尝试通过诸如印刷和沉积的方法来显色。当在单个表面上呈现多样化的颜色时,印刷需要进行两次以上,并且当将各种颜色应用于三维图案时,实现多样化的颜色几乎是不现实的。此外,现有装饰膜具有根据视角的固定颜色,即使颜色有轻微的变化,这种变化也仅限于在色感方面有差异。
发明内容
技术问题
本申请旨在提供一种装饰元件,其能够容易地获得各种颜色,能够根据需要在三维图案上获得多种颜色,并且能够提供根据视角的颜色变化。
技术方案
本申请的一个实施例提供了一种装饰元件,装饰元件包括:显色层,显色层包括光反射层和光吸收层,光吸收层设置在光反射层上并且包括具有非对称结构横截面的凸部形状或凹部形状;电致变色器件,电致变色器件设置在显色层的任意一个表面上;以及模内(in-mold)标签层,模内标签层设置在显色层的另一个表面上。
根据本申请的另一个实施例,显色层进一步包括彩色膜,彩色膜设置在光反射层的与面对光吸收层的表面相对的表面上、设置在光反射层和光吸收层之间或者设置在光吸收层的与面对光反射层的表面相对的表面上。
根据本申请的另一个实施例,与没有设置彩色膜的情况相比,在存在彩色膜时,彩色膜采用大于1的色差ΔE*ab(在显色层的颜色坐标CIE L*a*b*下的L*a*b*空间中的距离)。
根据本申请的另一个实施例,基板设置在光反射层的与面对光吸收层的表面相对的表面上,或者设置在光吸收层的与面对光反射层的表面相对的表面上。基板可以设置在光反射层的与面对光吸收层的表面相对的表面上,并且彩色膜可以设置在基板与光反射层之间或者设置在基板的与面对光反射层的表面相对的表面上。基板可以设置在光吸收层的与面对光反射层的表面相对的表面上,并且彩色膜可以设置在基板与光吸收层之间或者设置在基板的与面对光吸收层的表面相对的表面上。
根据本申请的另一个实施例,光吸收层包括具有不同厚度的两个以上的点。
根据本申请的另一个实施例,光吸收层包括具有不同厚度的两个以上的区域。
根据本申请的另一个实施例,光吸收层包括上表面具有倾斜角大于0度且小于或等于90度的斜面的一个或多个区域,并且光吸收层包括厚度不同于具有斜面的任意一个区域的厚度的一个或多个区域。
根据本申请的另一个实施例,光吸收层包括具有逐渐变化的厚度的一个或多个区域。
根据本申请的另一个实施例,光吸收层包括上表面具有倾斜角大于0度且小于或等于90度的斜面的一个或多个区域,并且具有斜面的至少一个区域具有光吸收层的厚度逐渐变化的结构。
根据本申请的另一个实施例,光吸收层对于400nm的光具有大于0且小于或等于4的消光系数k值。
根据本申请的另一个实施例,装饰元件是装饰膜、移动装置的外壳、电子产品的外壳或需要彩色装饰的商品。
有益效果
根据本说明书中描述的实施例,光吸收发生在外部光通过显色层进入时的入射路径和反射时的反射路径中的每一个中,由于外部光在光吸收层表面和光反射层表面中的每一个上反射,所以光吸收层表面上的反射光和光反射层表面上的反射光之间发生相长干涉或相消干涉现象。通过入射路径和反射路径中的这种光吸收以及相长干涉和相消干涉现象可以显色特定颜色。因此,可以根据与光反射层材料相关的反射光谱并且根据光吸收层成分获得特定颜色。此外,由于显色依赖于厚度,所以即使具有相同的材料成分,颜色也可以根据厚度而变化。
通过在这种显色层的一个表面上设置电致变色器件,可以提供有源型装饰元件,因此,可以提供不同于现有无源装饰元件的美学观感的价值。因此,在移动电话、各种移动装置和电子产品的装饰元件中可以获得各种颜色。
此外,当进一步包括彩色膜时,即使确定了光反射层和光吸收层的材料和厚度,也可以进一步增大可获得颜色的宽度。可以通过色差ΔE*ab(在应用滤色器之前和之后的L*a*b*的差异)定义通过添加滤色器获得的颜色变化的宽度。此外,通过允许光吸收层在同一表面上具有厚度不同的两个以上的点或区域,可以显色多种颜色,并且通过在三维图案上形成显色层,可以以三维图案获得各种颜色。
此外,当光吸收层的上表面具有至少一个斜面时,可以获得根据视角的显色的颜色的变化,并且可以使用简单的工艺将光吸收层制备成具有厚度不同的两个以上的区域。
此外,通过在显色层的一个表面上包括模内标签层,根据本申请的一个实施例的装饰元件能够用作诸如装饰膜或移动装置的外壳的装饰元件。
附图说明
图1示出了根据本申请的一个实施例的装饰元件的层叠结构。
图2示出了光吸收层的表面反射光和界面反射光。
图3示出了光吸收层和光反射层。
图4至图25示出了根据本申请的实施例的装饰元件的光吸收层的上表面结构。
图26至图29示出了根据本申请的实施例的装饰元件的层叠结构。
图30至图32是示出了根据光吸收层的厚度显色不同颜色的视图。
图33示出了阴极侧电致变色层和阳极侧电致变色层的结构。
[附图标记]
100:显色层
101:基板
201:光反射层
301:光吸收层
200:电致变色器件
501:阴极
601:阴极侧电致变色层
701:电解质层
801:阳极侧电致变色层
901:阳极
1001:基板
401、401a、401b、401c、401d:彩色膜
1101:模内标签层
具体实施方式
在下文中,将详细描述本公开。
在本说明书中,“点”是指不具有面积的一个位置。在本说明书中,这种表达用于指示光吸收层具有厚度不同的两个以上的点。
在本说明书中,“区域”表示具有一定面积的部分。例如,在将装饰元件放置在地面上使得光反射层位于底部并且光吸收层位于顶部,并且相对于地面垂直划分斜面的两端或者两端具有相同厚度时,具有斜面的区域是指由斜面的两端划分的区域,具有相同厚度的区域是指由两端以相同厚度划分的区域。
在本说明书中,“表面”或“区域”可以是平坦表面,但不限于此,并且可以部分或全部是曲面。例如,可以包括垂直横截面形状为圆或椭圆的弧的一部分、波形结构或之字形等的结构。
在本说明书中,“斜面”是指在将装饰元件放置在地面上使得光反射层位于底部并且光吸收层位于顶部时,上表面相对于地面形成的角大于0度且小于或等于90度的表面。
在本说明书中,特定层的“厚度”是指从相应层的下表面到上表面的最短距离。
在本说明书中,除非另有定义,否则“或”表示选择性地或全部地包括所列出的项的情况,也就是说,表示“和/或”的含义。
在本说明书中,“层”是指覆盖存在相应层的区域的70%以上。优选地,其是指覆盖75%以上,更优选地,覆盖80%以上。
本说明书的一个实施例提供了一种装饰元件,其包括:包括光反射层和光吸收层的显色层,光吸收层设置在光反射层上并且包括具有非对称结构横截面的凸部形状或凹部形状;设置在显色层的任意一个表面上的电致变色器件;以及设置在显色层的另一个表面上的模内标签层。
在本说明书中,可以使用已知的表面电阻器根据4点探针法测量电阻或表面电阻。对于表面电阻,通过使用4个探针测量电流I和电压V来测量电阻值V/I,并且通过使用样本的面积(单位面积,W)和用于测量电阻的电极之间的距离L获得表面电阻V/I×W/L,然后,将其与电阻校正因子RCF相乘以计算为欧姆/方(表面电阻单位)。可以使用测量时的样本尺寸、样本厚度和温度计算电阻校正因子,也可以使用泊松方程计算电阻校正因子。可以从层叠结构本身测量和计算整个层叠结构的表面电阻,每一层的表面电阻可以在形成除目标层之外的由其余材料形成的层之前测量以从整个层叠结构测量,可以在去除除目标层之外的由其余材料形成的层之后测量以从整个层叠结构测量,或者可以通过分析目标层的材料然后在与目标层相同的条件下形成层来测量。
电致变色是电致变色活性材料的光学性质通过电化学氧化还原反应而发生变化的现象。也就是说,当从外部施加电压时,由于电子迁移或氧化还原反应,电致变色材料可逆地改变其光学性质,即,材料固有的颜色和透射率。使用这种电致变色现象的电致变色器件主要包括电池、阳极、阴极和电解质层。电致变色层形成在阳极和电解质之间,或者形成在阴极和电解质之间,当施加特定电势时,诸如H+、Li+或Na+的离子在电解质中迁移,同时电子通过外部电路迁移,电致变色材料的电子密度改变,导致光学性质改变。换句话说,当通过电化学氧化还原反应加入和移除电子和离子时,金属氧化物表面发生着色(coloring)或脱色(bleaching)。
根据一个实施例,电致变色器件包括阳极、阳极侧电致变色层、电解质层、阴极侧电致变色层和阴极。可以按上述顺序层叠它们。
基板可以进一步设置在阳极的与邻接阳极侧电致变色层的表面相对的表面上,或者设置在阴极的与邻接阴极侧电致变色层的表面相对的表面上。
在本说明书的一个实施例中,本领域已知的材料可以用作基板。具体地,玻璃、塑料等可以用作基板,然而,基板不限于此。
在本说明书的一个实施例中,透明基板可以用作基板。在一个实施例中,可见光区透射率为60%以上的材料可以用作基板。在另一个实施例中,可见光区透射率为80%以上的材料可以用作基板。
在本说明书的一个实施例中,透射率为80%以上的玻璃可以用作基板。可以根据需要选择基板厚度,例如,基板厚度可以在50μm至200μm的范围内。
在本说明书的一个实施例中,阳极和阴极没有特别的限制,只要它们在本领域中是已知的。在一个实施例中,阳极和阴极可以各自独立地包括掺杂铟的锡氧化物(ITO)、掺杂锑的锡氧化物(ATO)、掺杂氟的锡氧化物(FTO)、掺杂铟的锌氧化物(IZO),ZnO等,但不限于此。
在本说明书的一个实施例中,阳极和阴极均可以是透明电极。具体地,可以使用透射率为80%以上的ITO。
在本说明书的一个实施例中,阳极和阴极各自独立地具有10nm至500nm的厚度,例如,具有100nm或90nm的厚度。
在本说明书的一个实施例中,阳极侧电致变色层可以是普鲁士蓝色的膜。普鲁士蓝色的膜包括蓝色的MFeFe(CN)6或无色的M2FeFe(CN6)。这里,M为一价碱离子,例如,H+、Li+、Na+或K+。其在着色时呈现蓝色,在脱色时呈现无色。
在本说明书的一个实施例中,阳极侧电致变色层具有大于或等于20nm且小于或等于700nm的厚度,例如,200nm至400nm或300nm至400nm。
在本说明书的一个实施例中,阳极侧电致变色层对于550nm波长的光具有1.8至2.9的折射率。
在本说明书的一个实施例中,可以使用本领域已知的材料和方法制备电解质层。具体地,可以使用季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)单体、1M以上的LiClO4、聚碳酸酯(PC)等,然而,电解质层不限于此。
在一个实施例中,电解质层可以包括锂盐、塑化剂、低聚物、单体、添加剂、自由基引发剂等。本申请中使用的低聚物需要与塑化剂具有相容性(compatibility)。
在本说明书的一个实施例中,例如,可以使用在第一离型膜上涂布电解质溶液,然后将第二离型膜结合到其上并且对它们进行UV固化以形成电解质膜的方法形成电解质层。制备的电解质膜可以在从电解质膜去除第一离型膜和第二离型膜之后结合到阳极侧电致变色层和阴极侧电致变色层。
可以使用本领域已知的材料作为第一离型膜和第二离型膜。
在25℃的温度下,电解质溶液可以具有为10cps至100000cps的黏度,和1000cps至5000cps的黏度。当电解质溶液的黏度满足上述范围时,涂布加工性优异,并且通过防止混合工艺和消泡工艺中的缺陷,可以容易地进行薄膜型涂布(film-type coating)。
在本说明书的一个实施例中,电解质层的厚度可以各自独立地为10μm至500μm,例如,50μm至100μm。
在本说明书的一个实施例中,阴极侧电致变色层包括包含钨(W)的氧化物。
在本说明书的一个实施例中,阴极侧电致变色层包括包含钨(W)的氧化物,并且可以进一步包括铬(Cr)、锰(Mn)、铌(Nb)等。
在本说明书的一个实施例中,阴极侧电致变色层可以包括薄膜,该薄膜包括包含钨(W)的氧化物。在一个实施例中,薄膜的密度可以是1g/cm3至4g/cm3。
在本说明书的一个实施例中,可以通过化学式WOz表示包含钨(W)的氧化物,并且z为大于或等于1且小于或等于3的实数。
在一个实施例中,包含钨(W)的氧化物是三氧化钨(WO3)。
在本说明书的一个实施例中,阴极侧电致变色层的厚度大于或等于10nm且小于或等于1μm,例如,300nm至400nm。
在本说明书的一个实施例中,可以使用本领域已知的方法形成阴极侧电致变色层。
阳极侧电致变色层和阴极侧电致变色层可以各自在边缘处进一步包括金属汇流条。可以由高导电性金属形成金属汇流条的材料,并且可以使用银、铜、铝等。金属汇流条的厚度可以设定为与电致变色层的厚度相同,金属汇流条的宽度可以形成为1mm至10mm,然而,厚度和宽度不限于此。
图1示出了根据本申请的一个实施例的装饰元件的层叠结构。图1示出了包括显色层100和电致变色器件200的装饰元件。显色层100包括基板101、光反射层201和光吸收层301。电致变色器件200包括阴极501、阴极侧电致变色层601、电解质层701、阳极侧电致变色层801、阳极901和基板1001。此外,模内标签层1101设置在显色层的另一个表面上。图1示出了基板101设置在显色层100的光反射层201侧的结构,然而,可以不包括基板101,或者基板可以设置在光反射层201的与邻接光吸收层301的表面相对的表面上。此外,图1示出了基板1001设置在电致变色器件200的阳极901侧的结构,然而,也可以在阴极501侧另外设置基板,或者可以不包括基板1001。图1示出了阴极501、阴极侧电致变色层601、电解质层701、阳极侧电致变色层801和阳极901相继层叠在显色层上的结构,然而,结构不限于此。例如,阳极901、阳极侧电致变色层801、电解质层701、阴极侧电致变色层601和阴极501相继层叠在显色层上的结构也包括在本公开的范围内。
图33示出了金属汇流条设置在阳极侧电致变色层和阴极侧电致变色层的边缘处的结构。在图33中,电致变色层的宽度和高度分别示出为100mm和70mm,然而,这仅仅是一个示例,并且不限制本申请的范围。例如,可以根据最终所需的装饰元件的尺寸确定电致变色层的宽度和高度,例如,当装饰元件旨在用作移动电话的外壳时,可以通过移动电话的尺寸确定宽度和高度。
根据实施例,光吸收发生在光在光吸收层中的入射路径和反射路径中,并且通过在光吸收层的表面和光吸收层与光反射层的界面中的每一个上反射光,两个反射光相长干涉或相消干涉。在本说明书中,在光吸收层表面上反射的光可以表示为表面反射光,在光吸收层和光反射层的界面上反射的光可以表示为界面反射光。图2示出了这种工作原理的模拟图。图2示出了基板101设置在光反射层201侧的结构,然而,结构不限于这种结构,并且对于基板101位置,基板可以如上文所述设置在其它位置。
通过图3描述光吸收层和光反射层。在图3的装饰元件中,基于光入射方向按Li-1层、Li层和Li+1层的顺序层叠各层,界面Ii位于Li-1层和Li层之间,界面Ii+1位于Li层和Li+1层之间。
当以垂直于各层的方向照射具有特定波长的光以便不发生薄膜干涉时,界面Ii处的反射率可以通过以下数学公式1表示。
[数学公式1]
在数学公式1中,ni(λ)是指第i层的依赖于波长λ的折射率,ki(λ)是指第i层的依赖于波长λ的消光系数。消光系数是能够定义被测材料对特定波长的光的吸收强度的量度,定义与下文提供的定义相同。
利用数学公式1,当计算的每个波长在界面Ii处的每个波长的反射率之和为Ri时,Ri如以下数学公式2所示。
[数学公式2]
根据本申请的另一个实施例,当光吸收层包括图案时,图案可以具有对称结构、非对称结构或其组合。
根据一个实施例,光吸收层可以进一步包括对称结构图案。作为对称结构,包括棱镜结构、透镜结构等。
根据本申请的另一个实施例,光吸收层可以包括非对称结构图案。
在本说明书的一个实施例中,光吸收层包括具有非对称结构横截面的凸部或凹部形状。
在本说明书的一个实施例中,光吸收层包括具有非对称结构横截面的凸部形状。
在本说明书的一个实施例中,光吸收层包括具有非对称结构横截面的凹部形状。
在本说明书的一个实施例中,光吸收层包括具有非对称结构横截面的凸部形状和具有非对称结构横截面的凹部形状。
在本说明书中,“横截面”是指在任意一个方向上切割凸部或凹部时的表面。例如,横截面可以指,当将装饰元件放置在地面上时,在平行于地面的方向上或垂直于地面的方向上切割凸部或凹部时的表面。在根据实施例的装饰元件的光吸收层的凸部或凹部形状的表面中,在垂直于地面的方向上的至少一个横截面具有非对称结构。
在本说明书中,“非对称结构横截面”是指以横截面的边界形成的图形不具有线对称或点对称的结构。线对称是指以直线为中心镜像某一图形时具有重叠的性质。点对称是指某一图形基于一点旋转180度时具有与原始图形完全重叠的对称性。这里,非对称结构横截面的边界可以是直线、曲线或其组合。
在本说明书的一个实施例中,在具有非对称结构横截面的凸部或凹部形状中,至少一个横截面包括具有不同倾斜角、不同曲率或不同侧部形状的两个以上的侧部。例如,当形成至少一个横截面的侧部中的两个侧部具有不同的倾斜角、不同的曲率或不同的侧部形状时,凸部或凹部具有非对称结构。
如上所述,装饰元件可以通过包含在光吸收层的表面中的具有非对称结构横截面的凸部或凹部来显色二色性。二色性是指根据观察角度观察到的不同颜色。可以通过CIEL*a*b*表示颜色,可以使用L*a*b*空间中的距离ΔE*ab定义色差。具体地,色差为并且在0<ΔE*ab<1的范围内,观察者可能无法识别色差[参考文献:Machine Graphics and Vision 20(4):383-411]。因此,在本说明书中,可以由ΔE*ab>1定义二色性。
在本说明书的一个实施例中,装饰元件具有ΔE*ab>1的二色性。具体地,色差ΔE*ab,即,在整个装饰元件的颜色坐标CIE L*a*b*下的L*a*b*空间中的距离可以大于1。
在本说明书的一个实施例中,显色层具有ΔE*ab>1的二色性。具体地,色差ΔE*ab(在显色层的颜色坐标CIE L*a*b*下的L*a*b*空间中的距离)可以大于1。
在本说明书的一个实施例中,凸部或凹部的形状包括具有不同倾斜角的第一斜面和第二斜面。
在本说明书的一个实施例中,在凸部或凹部的形状中,至少一个横截面包括具有不同倾斜角的第一倾斜侧部和第二倾斜侧部。第一倾斜侧部和第二倾斜侧部的形状彼此相同或不同,各为直线形状或曲线形状。
在本说明书的一个实施例中,非对称结构横截面的边界是直线、曲线或其组合。
图4示出了具有直线形状的第一倾斜侧部和第二倾斜侧部。每个凸部形状包括包含第一倾斜侧部的第一区域D1和包含第二倾斜侧部的第二区域D2。第一倾斜侧部和第二倾斜侧部具有直线形状。由第一倾斜侧部和第二倾斜侧部形成的角c3可以是75度至105度。由第一倾斜侧部和地面(基板)形成的角c1和由第二倾斜侧部和地面形成的角c2不同。例如,c1和c2的组合可以是20度/80度、10度/70度或30度/70度。
图5示出了具有曲线形状的第一倾斜侧部或第二倾斜侧部。光吸收层的横截面具有凸部形状,凸部形状的横截面包括包含第一倾斜侧部的第一区域E1和包含第二倾斜侧部的第二区域E2。第一倾斜侧部和第二倾斜侧部中的任意一个或多个可以具有曲线形状。例如,第一倾斜侧部和第二倾斜侧部可以都具有曲线形状,或者第一倾斜侧部可以具有直线形状,第二倾斜侧部可以具有曲线形状。当第一倾斜侧部具有直线形状,第二倾斜侧部具有曲线形状时,角c1可以大于角c2。图5示出了具有直线形状的第一倾斜侧部和具有曲线形状的第二倾斜侧部。当从倾斜侧部接触地面的点向第一倾斜侧部与第二倾斜侧部邻接的点绘制任意直线时,可以从由该直线和地面形成的角计算由具有曲线形状的倾斜侧部和地面形成的角。曲线形状的第二倾斜侧部可以根据光吸收层高度具有不同曲率,曲线可以具有曲率半径。曲率半径可以是凸部形状的宽度(E1+E2)的10倍以下。图5(a)示出了曲线的曲率半径是凸部形状宽度的两倍,图5(b)示出了曲线的曲率半径与凸部形状的宽度相同。相对于凸部的宽度(E1+E2),具有曲率的部分E2的比率可以是90%以下。图5(a)和图5(b)示出了相对于凸部的宽度(E1+E2),具有曲率的部分E2的比率是60%。
在本说明书中,可以将倾斜侧部的倾斜角处理为与斜面的倾斜角相同。
在本说明书中,除非另有说明,否则“侧部”可以是直线,但不限于此,并且可以部分或全部是曲线。例如,侧部可以包括圆或椭圆的弧的一部分的结构、波形结构或之字形形状。
在本说明书中,当侧部包括圆或椭圆的弧的一部分时,圆或椭圆可以具有曲率半径。当将极短的一段曲线转换成弧时,可以通过弧的半径定义曲率半径。
在本说明书中,凸部的倾斜角可以指由凸部的斜面和光吸收层的水平面形成的角。除非在本说明书中另有说明,否则在附图中,第一斜面可以定义为凸部的左斜面,第二斜面可以指凸部的右斜面。
在本说明书中,除非另有说明,否则“倾斜侧部”是指在将装饰元件放置在地面上时,侧部相对于地面形成的角大于0度且小于或等于90度的侧部。这里,当侧部是直线时,可以测量由该直线和地面形成的角。当侧部包括曲线时,可以测量在将装饰元件放置在地面上时由地面和以最短距离连接侧部最靠近地面的点和侧部最远离地面的点的直线形成的角。
在本说明书中,除非另有说明,否则“斜面”是指在将装饰元件放置在地面上时,表面相对于地面形成的角大于0度且小于或等于90度的表面。这里,当表面是平坦表面时,可以测量由平坦表面和地面形成的角。当表面包括曲面时,可以测量在将装饰元件放置在地面上时由地面和以最短距离连接表面最靠近地面的点和表面最远离地面的点的直线形成的角。
在本说明书中,除非另有说明,否则“倾斜角”是指在将装饰元件放置在地面上时,由地面和形成光吸收层的表面或侧部形成的角,并且“倾斜角”大于0度且小于或等于90度。或者,“倾斜角”可以指由地面以及在连接形成光吸收层的表面或侧部与地面邻接处的点a’和形成光吸收层的表面或侧部最远离地面处的点b’时所做的线段a’-b’形成的角。
在本说明书中,除非另有说明,否则“曲率”是指侧部或表面的连续点处的切线斜率的变化程度。当侧部或表面的连续点处的切线斜率的变化较大时,曲率较高。
在本说明书中,凸部可以是凸部单元形状,凹部可以是凹部单元形状。凸部单元形状或凹部单元形状是指包括两个倾斜侧部(第一倾斜侧部和第二倾斜侧部)的形状,并且不是包括三个以上倾斜侧部的形状。当参考图8时,圆C1的凸部P1是包括第一倾斜侧部和第二倾斜侧部的一个凸部单元形状。然而,包含在圆C2中的形状包括两个凸部单元形状。第一倾斜侧部可以定义为凸部或凹部的左倾斜侧部,第二倾斜侧部可以指凸部或凹部的右倾斜侧部。
在本说明书的一个实施例中,由第一倾斜侧部和第二倾斜侧部形成的角可以在80度至100度的范围内。具体地,该角可以是80度以上、83度以上、86度以上或89度以上,并且可以是100度以下、97度以下、94度以下或91度以下。角可以指由第一倾斜侧部和第二倾斜侧部形成的顶点的角。当第一倾斜侧部和第二倾斜侧部彼此不形成顶点时,角可以指在通过虚拟地延伸第一倾斜侧部和第二倾斜侧部形成顶点的状态下的顶点的角。
在本说明书的一个实施例中,凸部中的第一倾斜侧部的倾斜角和第二倾斜侧部的倾斜角之差可以在30度至70度的范围内。例如,第一倾斜侧部的倾斜角和第二倾斜侧部的倾斜角之差可以是30度以上、35度以上、40度以上或45度以上,并且可以是70度以下、65度以下、60度以下或55度以下。第一倾斜侧部和第二倾斜侧部的倾斜角之差在上述范围内可以有利于获得依赖于方向的颜色呈现。换句话说,当倾斜侧部的倾斜角之差在上述范围内时,分别在第一倾斜侧部和第二倾斜侧部上形成的光吸收层的厚度可以变得不同,因此,当从同一方向观察装饰元件时,二色性可以变得更大(参考下面的表1)。
【表1】
在本说明书的一个实施例中,凸部或凹部形状的横截面可以是三角形或方形的多边形形状。图6示出了凸部形状是方形形状。方形形状可以是一般方形形状,并且没有特别的限制,只要每个倾斜侧部的倾斜角不同。方形形状可以是部分切割三角形之后留下的形状。例如,可以包括一对相对边平行的梯形,或者不存在一对相对边彼此平行的方形形状。凸部形状包括包含第一倾斜侧部的第一区域F1、包含第二倾斜侧部的第二区域F2和包含第三倾斜侧部的第三区域F3。第三倾斜侧部可以平行于或不平行于地面。例如,当方形形状是梯形时,第三倾斜侧部与地面平行。第一倾斜侧部至第三倾斜侧部中的任意一个或多个可以具有曲线形状,曲线形状的描述与上文提供的描述相同。组合长度F1+F2+F3可以定义为凸部形状的节距。
图9示出了确定凸部形状的形状的方法。例如,凸部形状可以具有去除ABO1三角形形状的特定区域的形状。确定去除的特定区域的方法如下。倾斜角c1和c2的细节与上文提供的描述相同。
1)设置AO1线段上的以L1:L2的比率分割AO1线段的任意点P1。
2)设置BO1线段上的以m1:m2的比率分割BO1线段的任意点P2。
3)设置AB线段上的以n1:n2的比率分割AB线段的任意点O2。
4)设置O1 O2线段上的以o1:o2的比率分割O1 O2线段的任意点P3。
这里,L1:L2、m1:m2、n1:n2和o1:o2的比率彼此相同或不同,并且可以各自独立地为1:1000至1000:1。
5)去除由P1O1P2P3多边形形成的区域。
6)采用由ABP2P3P1多边形形成的形状作为凸部的横截面。
通过调整L1:L2、m1:m2、n1:n2和o1:o2的比率,可以将凸部形状修改为各种形式。例如,当L1和m1增大时,图案的高度可以增大,并且当o1增大时,形成在凸部上的凹部的高度可以减小,并且通过调整n1的比率,形成在凸部上的凹部的最低点的位置可以调整为更靠近凸部的倾斜侧部的任意一侧。
当L1:L2、m1:m2和o1:o2的比率全部相同时,横截面形状可以是梯形形状(图10(a))。梯形的高度(ha,hb)可以通过调整L1:L2的比率而变化。例如,图10(a)示出了当L1:L2比率为1:1时制备的凸部形状,图10(b)示出了当L1:L2比率为2:1、m1:m2比率为1:1、o1:o2比率为1:8时制备的凸部形状。
在本说明书的一个实施例中,凸部或凹部形状包括两个以上的凸部或凹部形状。通过具有上述两个以上的凸部或凹部形状,二色性可以变得更大。这里,两个以上的凸部或凹部形状可以具有重复相同形状的形式,然而,可以包括彼此不同的形状。这在图11至图13中示出。
图11示出了彼此不同的两个以上的凸部形状交替设置。可以获得与凸部相比具有较小高度的第二凸部P2设置在凸部P1之间的形状。在下文中,在第二凸部之前描述的凸部可以称为第一凸部。
图12示出了包含在两个以上的凸部形状之间的凹部。光吸收层表面可以具有进一步包括与凸部P1的尖端部分(尖部)上的凸部相比具有较小高度的凹部P3的形状。这种装饰元件可以呈现图像颜色根据视角而轻微变化的效果。
在图13中,可以以反相结构(inversed phase structure)设置每个形状。与此类似,光吸收层包括凸部或凹部形状,并且可以以反相结构设置每个形状。
具体地,如图13(a)所示,光吸收层表面可以具有以180度的反相结构设置的多个凸部的形状。具体地,光吸收层表面可以包括第二斜面与第一斜面相比具有更大的倾斜角的第一区域C1,以及第二斜面与第一斜面相比具有更大的倾斜角的第二区域C2。在一个示例中,包含在第一区域中的凸部可以称为第一凸部P1,包含在第二区域中的凸部可以称为第四凸部P4。对于第一凸部P1和第四凸部P4的高度、宽度、倾斜角和由第一斜面和第二斜面形成的角,可以以相同方式使用在凸部P1部分中提供的描述。
如图13(b)所示,可以构成为第一区域和第二区域中的任意一个区域对应于图像或标识,另一个区域对应于背景部分。这种装饰元件可以呈现图像或标识颜色根据视角而柔和变化的效果。此外,图像或标识部分和背景部分的颜色的装饰效果根据观察方向而改变。
第一区域和第二区域可以各自包括多个凸部。第一区域和第二区域的凸部的宽度和数量可以根据目标图像或标识的尺寸适当地控制。
在本说明书的一个实施例中,光吸收层包括两个以上的凸部形状,并且可以进一步包括各凸部形状之间的全部或部分的平坦部。
根据图7,可以在光吸收层的各个凸部之间包括平坦部G1。平坦部是指不存在凸部的区域。除光吸收层进一步包括平坦部之外,其余构成部分(D1、D2、c1、c2、c3、第一倾斜侧部和第二倾斜侧部)的描述与上文提供的描述相同。同时,组合长度D1+D2+G1定义为图案的节距,其不同于上文描述的图案的宽度。
凸部P1的高度H1可以是5μm至30μm。凸部高度在上述范围内可以在生产工艺方面有优势。在本说明书中,凸部高度可以指基于光吸收层的水平面的凸部的最高部分和最低部分之间的最短距离。关于与凸部高度相关的描述,相同的数值范围也可以用于上文描述的凹部的深度。
凸部P1的宽度W1可以是10μm至90μm。凸部宽度在上述范围内可以在处理和形成图案的工艺方面有优势。例如,凸部P1的宽度可以是10μm以上、15μm以上、20μm以上或25μm以上,并且可以是90μm以下、80μm以下、70μm以下、60μm以下、50μm以下、40μm以下或35μm以下。与宽度相关的描述可以用于上文描述的凹部以及凸部。
凸部P1之间的距离可以是0μm至20μm。在本说明书中,凸部之间的距离可以指在两个相邻凸部中,一个凸部结束的点和另一个凸部开始的点之间的最短距离。当适当保持凸部之间的距离时,在从具有较大倾斜角的凸部的斜面侧观察装饰元件时,可以改善在获得相对明亮的颜色时由于阴影而使反射区域看起来较暗的现象。如下文所述,在凸部之间,可以存在与凸部相比具有较小高度的第二凸部。与距离相关的描述可以用于上文描述的凹部以及凸部。
第二凸部P2的高度H2可以在第一凸部P1的高度H1的1/5至1/4的范围内。例如,第一凸部和第二凸部之间的高度差(H1-H2)可以是10μm至30μm。第二凸部的宽度W2可以是1μm至10μm。具体地,第二凸部的宽度W2可以是1μm以上、2μm以上、3μm以上、4μm以上或4.5μm以上,并且可以是10μm以下、9μm以下、8μm以下、7μm以下、6μm以下或5.5μm以下。
在本说明书的一个实施例中,第二凸部可以具有倾斜角不同的两个斜面(S3,S4)。由第二凸部的两个斜面形成的角a4可以是20度至100度。具体地,角a4可以是20度以上、30度以上、40度以上、50度以上、60度以上、70度以上、80度以上或85度以上,并且可以是100度以下或95度以下。第二凸部的两个斜面之间的倾斜角差(a6-a5)可以是0度至60度。倾斜角差(a6-a5)可以是0度以上、10度以上、20度以上、30度以上、40度以上或45度以上,并且可以是60度以下或55度以下。具有上述范围内的尺寸的第二凸部可以有利于通过增加来自具有大斜面角的侧表面的光流入来形成明亮的颜色。
在本说明书的一个实施例中,凹部P3的高度H3可以是3μm至15μm。具体地,凹部P3的高度H3可以是3μm以上,并且可以是15μm以下、10μm以下或5μm以下。凹部可以具有倾斜角不同的两个斜面(S5,S6)。由凹部的两个斜面形成的角a7可以是20度至100度。具体地,角a7可以是20度以上、30度以上、40度以上、50度以上、60度以上、70度以上、80度以上或85度以上,并且可以是100度以下或95度以下。凹部的两个斜面之间的倾斜角差(a9-a8)可以是0度至60度。倾斜角差(a9-a8)可以是0度以上、10度以上、20度以上、30度以上、40度以上或45度以上,并且可以是60度以下或55度以下。具有上述范围内的尺寸的凹部可以在增加斜面的色彩感方面有优势。
根据一个实施例,光吸收层包括上表面具有锥形突起或凹槽的图案。锥形形状包括圆锥、椭圆锥或角锥(pyramid)的形状。这里,角锥的底面形状包括三角形形状、方形形状、具有5个以上的突出点的星形形状等。锥形形状可以具有形成在光吸收层的上表面上的突起的形状,或者具有形成在光吸收层的上表面上的凹槽的形状。突起具有三角形横截面,凹槽具有倒三角形横截面。光吸收层的下表面也可以具有与光吸收层的上表面相同的形状。
根据一个实施例,锥形图案可以具有非对称结构。例如,当基于锥形的顶点旋转锥形图案360度并且从上表面观察时,在存在三个以上的相同形状时难以从图案显色二色性。然而,当基于锥形的顶点旋转锥形图案360度并且从上表面观察时,在存在两个以下的相同形状时可以显色二色性。图14示出了锥形形状的上表面,并且a)均示出了对称结构的锥形形状,b)示出了非对称结构的锥形形状。
对称结构的锥形形状具有以下结构:锥形底面为圆或具有相同边长的正多边形,并且锥形的顶点位于底面的重心的垂直线上。然而,非对称结构的锥形形状具有以下结构:当从上表面观察时,锥形的顶点的位置位于不是底面的重心的点的垂直线上,或者具有底面为非对称结构的多边形或椭圆的结构。当底面为非对称结构的多边形时,多边形的至少一个边和角可以设计为与其他边和角不同。
例如,如图15所示,可以改变锥形的顶点的位置。具体地,当将锥形的顶点设计为在从如图15的第一幅图所示的上表面观察时位于底面的重心O1的垂直线上时,可以在基于锥形的顶点旋转360度的情况下获得4个相同结构(4重对称)。然而,通过将锥形的顶点设计在不是底面的重心O1的位置O2处,对称结构被破坏。当将底面的一侧的长度表示为x,将锥形的顶点的偏移距离(migration distance)表示为a和b,将锥形形状的高度(从锥形的顶点(O1或O2)垂直连接到底面的线的长度)表示为h并且将由锥形的底面和侧面形成的角表示为θn时,可以如下获得图15的表面1、表面2、表面3和表面4的余弦值。
这里,θ1和θ2是相同的,因此不存在二色性。然而,θ3和θ4是不同的,并且│θ3-θ4│是指两种颜色之间的色差ΔE*ab,因此,可以获得二色性。这里,│θ3-θ4│>0。如上文所述,可以使用由锥形的相对于地面的水平横截面和侧面形成的角定量地表示对称结构被破坏的程度,即,非对称程度,并且表示这种非对称程度的值与二色性的色差成比例。
图16示出了具有最高点(其具有线形状)的凸部形状的表面,并且(a)示出了具有不显色二色性的凸部的图案,并且(b)示出了具有显色二色性的凸部的图案。图16(a)的X-X’横截面是等腰三角形或等边三角形,图16(b)的Y-Y’横截面是具有不同边长的三角形。
在本说明书的一个实施例中,光吸收层具有最高点(其具有线形状)的凸部形状或最低点(其具有线形状)的凹部形状的表面。线形状可以是直线形状或曲线形状,并且可以包括曲线和直线或之字形形状。这在图17至图19中示出。当从凸部或凹部形状的表面侧观察最高点(其具有线形状)的凸部形状的表面或最低点(其具有线形状)的凹部形状的表面时,在基于凸部或凹部的重心相对于地面的水平横截面旋转360度时仅有一个相同形状有利于显色二色性。
在本说明书的一个实施例中,光吸收层具有锥形尖端部分被切割的凸部或凹部形状的表面。图20示出了在将装饰元件放置在地面上时获得的图像,其中,横截面垂直于地面的倒梯形凹部是非对称的。这种非对称横截面可以具有梯形或倒梯形形状。在这种情况下,也可以通过非对称结构的横截面显色二色性。
除上述结构之外,还可以获得如图21所示的凸部或凹部形状的各种表面。
在本说明书中,除非另有说明,否则“表面”可以是平坦表面,但不限于此,并且可以部分或全部是曲面。例如,在垂直于表面的方向上的横截面的形状可以包括圆或椭圆的弧的一部分的结构、波形结构或之字形形状。
根据本申请的另一个实施例,光吸收层可以包括具有不同厚度的两个以上的区域。
图22和图23示出了根据实施例的结构的示例。图22和图23示出了基板101、光反射层201和光吸收层301层叠的结构(图22不包括基板)。图22和图23示出了基板101设置在光反射层201侧的结构,然而,结构不限于此,并且基板101也可以设置在光吸收层301侧。根据图22和图23,光吸收层301具有厚度不同的两个以上的点。根据图22,在光吸收层301中,A点和B点的厚度不同。根据图23,在光吸收层301中,C区域和D区域的厚度不同。
根据本申请的另一个实施例,光吸收层包括上表面具有倾斜角大于0度且小于或等于90度的斜面的一个或多个区域,并且光吸收层包括厚度不同于具有斜面的任意一个区域的厚度的一个或多个区域。
光反射层的诸如上表面斜率的表面特性可以与光吸收层的上表面相同,例如,通过在形成光吸收层时使用沉积方法,光吸收层的上表面可以具有与光反射层的上表面相同的斜率。
图24示出了具有上表面具有斜面的光吸收层的装饰元件的结构。该结构是层叠基板101、光反射层201和光吸收层301的结构,并且在光吸收层301中,E区域的厚度t1和F区域的厚度t2不同。
图24涉及具有彼此面对的斜面的光吸收层,也就是说,具有三角形横截面的结构的光吸收层。在如图24所示的具有彼此面对的斜面的图案结构中,即使在相同条件下进行沉积,三角形结构的两个表面上的光吸收层厚度也可以不同。因此,可以仅使用一个工艺形成具有不同厚度的两个以上区域的光吸收层。因此,显色的颜色可以根据光吸收层的厚度而不同。这里,当反射层的厚度为一定厚度以上时,反射层的厚度不影响颜色的变化。
图24示出了基板101设置在光反射层201侧的结构,然而,结构不限于此,并且如上文所述,基板101也可以设置在其它位置。此外,在图24中,基板101的与光反射层201相邻的表面是平坦表面,然而,基板101的与光反射层201相邻的表面可以具有与光反射层201的上表面具有相同斜率的图案。这可以由于基板的图案的斜率的差异而导致光吸收层的厚度的差异。然而,本公开不限于此,即使在使用不同的沉积方法制备基板和光吸收层以具有不同的斜率时,通过在图案的两侧具有不同的光吸收层的厚度也可以获得上文所述的二色性。
根据本申请的另一个实施例,光吸收层包括具有逐渐变化的厚度的一个或多个区域。图25示出了光吸收层的厚度逐渐变化的结构。
根据本申请的另一个实施例,光吸收层包括上表面具有倾斜角大于0度且小于或等于90度的斜面的一个或多个区域,并且具有斜面的至少一个区域具有光吸收层的厚度逐渐变化的结构。图25示出了包括上表面具有斜面的区域的光吸收层的结构。在图25中,G区域和H区域都具有上表面具有斜面的光吸收层,并且光吸收层的厚度逐渐变化的结构。
根据一个实施例,光吸收层包括具有倾斜角在1度至90度的范围内的第一斜面的第一区域,并且可以进一步包括上表面具有与第一斜面的斜率方向不同或倾斜角不同的斜面或者上表面水平的第二区域。这里,在光吸收层中,第一区域和第二区域的厚度可以彼此不同。
根据另一个实施例,光吸收层包括具有倾斜角在1度至90度的范围内的第一斜面的第一区域,并且可以进一步包括上表面具有与第一斜面的斜率方向不同或倾斜角不同的斜面或者上表面水平的两个以上的区域。这里,在光吸收层中,第一区域和两个以上的区域的厚度可以全部彼此不同。
根据本申请的另一个实施例,显色层包括彩色膜,该彩色膜设置在光反射层的与面对光吸收层的表面相对的表面上、设置在光反射层和光吸收层之间或者设置在光吸收层的与面对光反射层的表面相对的表面上。
彩色膜没有特别的限制,只要与没有设置彩色膜相比在存在彩色膜时具有大于1的色差ΔE*ab(在显色层的颜色坐标CIE L*a*b*下的L*a*b*空间中的距离)。
可以用CIE L*a*b*表示颜色,可以使用L*a*b*空间中的距离ΔE*ab定义色差。具体地,色差为并且在0<ΔE*ab<1的范围内,观察者可能无法识别色差[参考文献:Machine Graphics and Vision 20(4):383-411]。因此,在本说明书中,可以由ΔE*ab>1定义通过彩色膜添加获得的色差。
图26示出了包括彩色膜的显色层,图26(a)示出了相继层叠光反射层201、光吸收层301和彩色膜401的结构,图26(b)示出了相继层叠光反射层201、彩色膜401和光吸收层301的结构,图26(c)示出了相继层叠彩色膜401、光反射层201和光吸收层301的结构。
彩色膜还可以起到基板的作用。例如,可以用作基板的材料可以通过向其添加染料或颜料来用作彩色膜。
基板可以设置在光反射层的与面对光吸收层的表面相对的表面上(图27(a));或者设置在光吸收层的与面对光反射层的表面相对的表面上(图27(b))。
例如,当基板设置在光反射层的与面对光吸收层的表面相对的表面上,并且彩色膜位于光反射层的与面对光吸收层的表面相对的表面上时,彩色膜可以设置在基板与光反射层之间;或者设置在基板的与面对光反射层的表面相对的表面上。作为另一个示例,当基板设置在光吸收层的与面对光反射层的表面相对的表面上,并且彩色膜位于光吸收层的与面对光反射层的表面相对的表面上时,彩色膜可以设置在基板与光吸收层之间;或者设置在基板的与面对光吸收层的表面相对的表面上。
根据本申请的另一个实施例,基板设置在光反射层的与面对光吸收层的表面相对的表面上,并且进一步设置彩色膜。图28(a)示出了彩色膜401设置在光吸收层301的与光反射层201侧相对的表面上的结构,图28(b)示出了彩色膜401设置在光吸收层301和光反射层201之间的结构,图28(c)示出了彩色膜401设置在光反射层201和基板101之间的结构,图28(d)示出了彩色膜401设置在基板101的与光反射层201侧相对的表面上的结构。图28(e)示出了彩色膜(401a,401b,401c,401d)分别设置在光吸收层301的与光反射层201侧相对的表面上、在光吸收层301与光反射层201之间、在光反射层201与基板101之间、在基板101的与光反射层201侧相对的表面上的结构,然而,结构不限于此,并且可以不包括彩色膜(401a,401b,401c,401d)中的1至3个。
根据本申请的另一个实施例,基板设置在光吸收层的与面对光反射层的表面相对的表面上,并且进一步设置彩色膜。图29(a)示出了彩色膜设置在基板101的与光吸收层301侧相对的表面上的结构,图29(b)示出了彩色膜设置在基板101与光吸收层301之间的结构,图29(c)示出了彩色膜设置在光吸收层301与光反射层201之间的结构,图29(d)示出了彩色膜设置在光反射层201的与光吸收层301侧相对的表面上的结构。图29(e)示出了彩色膜(401a,401b,401c,401d)分别设置在基板101的与光吸收层301侧相对的表面上、基板101与光吸收层301之间、光吸收层301与光反射层201之间、光反射层201的与光吸收层301侧相对的表面上的结构,然而,结构不限于此,并且可以不包括彩色膜(401a,401b,401c,401d)中的1至3个。
在诸如图28(b)和图29(c)的结构中,当彩色膜的可见光透射率大于0%时,光反射层可以反射通过彩色膜进入的光,因此,可以通过层叠光吸收层和光反射层来获得颜色。
在诸如图28(c)、图28(d)和图29(d)的结构中,光反射层201的由彩色膜显色的颜色的光透射率可以是1%以上,优选地,3%以上,更优选地,5%以上,使得可以识别由彩色膜添加获得的色差变化。这是由于在这样的可见光透射范围内透射的光可以与通过彩色膜获得的颜色混合。
彩色膜可以设置为一片,或者设置为相同或不同类型的两片以上的层叠结构。
作为彩色膜,可以使用能够通过与从上文所述的光反射层和光吸收层的层叠结构显色的颜色相结合来显色目标颜色的彩色膜。例如,可以使用通过分散到基质树脂中的一种或两种以上的颜料和染料呈现颜色的彩色膜。可以通过在可设置彩色膜的位置上直接涂布用于形成彩色膜的成分形成这种彩色膜,或者可以使用通过在单独基板上涂布用于形成彩色膜的成分或使用诸如铸造或挤压的已知成型方法制备彩色膜,然后将彩色膜设置或附接在可设置彩色膜的位置上的方法。作为涂布方法,可以使用湿法涂布或干法涂布。
可以从能够从最终装饰元件获得目标颜色且本领域已知的颜料和染料中选择能够包含在彩色膜中的颜料和染料,并且可以使用诸如基于红色、基于黄色、基于紫色、基于蓝色或基于粉色的颜料和染料中的一种或两种以上。具体地,可以单独或组合使用诸如紫环酮(perinone)基红色染料、蒽醌基红色染料、甲烷基黄色染料、蒽醌基黄色染料、蒽醌基紫色染料、酞菁基蓝色染料、硫靛基粉色染料或异靛基粉色染料的染料。可以单独或组合使用诸如炭黑、铜酞菁(C.I.颜料蓝15:3)、C.I.颜料红112,颜料蓝或异吲哚啉黄的颜料。作为这种染料或颜料,可以使用市售的染料或颜料,例如,可以使用由Ciba ORACET或ChokwangPaint股份有限公司制造的材料。染料或颜料的类型和颜色仅用于说明的目的,并且可以使用各种已知的染料或颜料,并且可以从中获得更多样的颜色。
作为包含在彩色膜中的基质树脂,可以使用已知的作为透明膜、涂底层(primer)、粘合层或涂布层材料的材料,并且基质树脂并不特别局限于这些材料。例如,可以选择诸如丙烯基树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯基树脂、氨基甲酸乙酯基树脂、线性烯烃基树脂、环烯烃基树脂、环氧基树脂或三乙酰纤维素基树脂的各种材料,也可以使用上述材料的共聚物或混合物。
当彩色膜设置为比光反射层或光吸收层更靠近观察装饰元件的位置时,例如,在图28(a)和图28(b)以及图29(a)、图29(b)和图29(c)的结构中,由彩色膜显色的颜色从光反射层、光吸收层或光反射层和光吸收层的层叠结构透射的光透射率可以是1%以上,优选地,3%以上,更优选地,5%以上。因此,可以通过将从彩色膜显色的颜色与从光反射层、光吸收层或其层叠结构显色的颜色相结合来获得目标颜色。
彩色膜的厚度没有特别的限制,并且本领域技术人员可以选择和设置厚度,只要能够获得目标颜色。例如,彩色膜的厚度可以是500nm至1mm。
光吸收层可以根据折射率n、消光系数k和厚度t实现各种颜色。图30示出了依赖于光吸收层厚度的根据波长的反射率,图31示出了从其获得的颜色。具体地,图30是根据CuO/Cu的CuO沉积厚度的反射率模拟图,并且是在CuO厚度在相同沉积条件下从10nm至60nm变化的情况下制备的材料。
图32示出了表示观察到的根据视角的不同颜色的模拟结果。图32是CuON/Al的模拟结果。在图32中,光吸收层的厚度以10nm的间隔从10nm增加到100nm,并且入射角以15度的间隔从0度调整到60度。通过这样的模拟结果,可以看出,在根据本申请的一个实施例的结构中,可以通过调整光吸收层的厚度和上表面的倾斜角获得各种颜色。通过另外设置彩色膜,可以获得更多样的颜色。
在图32中,A1至A5的L*a*b*坐标值均为(91,3,5),B1至B5的L*a*b*坐标值分别为(74,14,8)、(74,14,8)、(72,15,10)、(69,15,11)和(66,16,13),C1至C5的L*a*b*坐标值分别为(46,22,-11)、(45,22,-10)、(43,25,-9)、(40,28,-4)和(42,30,6),D1至D5的L*a*b*坐标值分别为(36,-12,-22)、(35,-11,-23)、(30,-7,-24)、(20,6,-26)和(18,38,-12),E1至E5的L*a*b*坐标值分别为(49,-20,-7)、(48,-20,-7)、(43,-20,-8)、(34,-18,39)和(18,7,-10),F1至F5的L*a*b*坐标值分别为(60,-10,4)、(59,-10,4)、(55,-11,4)、(47,-11,4)和(31,-4,3),G1至G5的L*a*b*坐标值分别为(66,-4,10)、(65,-4,10)、(62,-4,10)、(54,-5,11)和(40,-2,10),H1至H5的L*a*b*坐标值分别为(69,1,11)、(68,1,12)、(64,1,13)、(58,1,14)和(44,2,13),I1至I5的L*a*b*坐标值分别为(68,5,11)、(67,5,11)、(64,5,12)、(58,6,14)和(41,7,14),J1至J5的L*a*b*坐标值分别为(66,8,8)、(65,8,8)、(62,8,10)、(56,9,11)和(43,11,11)。
只要光反射层是能够反射光的材料,光反射层就没有特别的限制,然而,可以根据材料确定光反射率,例如,在50%以上的光反射率下容易呈现颜色。可以用椭偏仪(ellipsometer)测量光反射率。
优选地,光吸收层对于400nm的光具有0至8的折射率n,并且折射率可以是0至7,可以是0.01至3,可以是2至2.5。可以通过sinθ1/sinθ2(θ1是入射到光吸收层表面上的光的角度,θ2是光在光吸收层内的折射角)计算折射率n。
优选地,光吸收层对于380nm至780nm的光具有0至8的折射率n,并且折射率可以是0至7,可以是0.01至3,可以是2至2.5。
光吸收层对于400nm的光可以具有大于0且小于或等于4的消光系数k,并且优选地,消光系数为0.01至4,可以是0.01至3.5,可以是0.01至3,可以是0.1至1。消光系数k是-λ/4πI(dI/dx)(这里,λ/4π与dI/I(在光吸收层中每一路径单位长度dx(例如,1m)的光强度减小的部分)相乘的值,这里,λ是光的波长)。
光吸收层对于380nm至780nm的光具有大于0且小于或等于4的消光系数k,并且优选地,消光系数为0.01至4,可以是0.01至3.5,可以是0.01至3,可以是0.1至1。
对于400nm的光,优选地,对于380nm至780nm的整个可见波长范围内的光的光的消光系数k在上述范围内,因此,可以在可见光范围内起到光吸收层的作用。
例如,使用向树脂添加染料吸收光的方法和使用具有上述消光系数的材料会导致不同的光吸收光谱。当通过向树脂添加染料吸收光时,吸收波长带是固定的,并且只会出现吸收量随涂层厚度变化而变化的现象。此外,为了获得目标光吸收量,至少需要几微米以上的厚度变化来调整光吸收量。另一方面,在具有消光系数的材料中,即使厚度变化了几至几十纳米,吸收光的波长带也会发生变化。
根据一个实施例,光反射层可以是金属层、金属氧化物层、金属氮化物层、金属氮氧化物层或无机材料层。光反射层可以形成为单层,或者可以形成为两层以上的多层。
作为一个示例,光反射层可以是单层或多层,其包括从铟(In)、钛(Ti)、锡(Sn)、硅(Si)、锗(Ge)、铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、钒(V)、钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、钕(Nd)、铁(Fe)、铬(Cr)、钴(Co)、金(Au)、银(Ag)、前述金属的氧化物、前述金属的氮化物或前述金属的氮氧化物中选择的一种或两种以上的材料,以及碳和碳复合材料中的一种或两种以上的材料。例如,光反射层可以包括从上述材料中选择的两种以上的合金,或者它们的氧化物、氮化物或氮氧化物。根据另一个实施例,光反射层可以允许通过使用包含碳或碳复合材料的油墨制备高电阻反射层。可以包括炭黑、CNT等作为碳或碳复合材料。包含碳或碳复合材料的油墨可以包括上述材料,或者它们的氧化物、氮化物或氮氧化物,例如,可以包括从铟(In)、钛(Ti)、锡(Sn)、硅(Si)、锗(Ge)、铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、钒(V)、钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、钕(Nd)、铁(Fe)、铬(Cr)、钴(Co)、金(Au)和银(Ag)中选择的一种或两种以上的氧化物。在印刷包含碳或碳复合材料的油墨后,可以进一步执行固化工艺。
当光反射层包括两种或两种以上的材料时,可以使用一个工艺(例如,沉积或印刷方法)形成两种或两种以上的材料,然而,可以使用首先使用一种或多种的材料形成一层,然后使用一种或多种材料在其上另外形成一层的方法。例如,可以通过沉积铟或锡形成一层,然后印刷包含碳的油墨,然后使其固化来形成光反射层。油墨可以进一步包括诸如氧化钛或氧化硅的氧化物。
根据一个实施例,光吸收层可以是单层,或者可以是两层以上的多层。
光吸收层可以由在400nm(优选地,380nm至780nm)下具有消光系数k的材料(即,消光系数大于0且小于或等于4(优选地,0.01至4)的材料)形成。例如,光吸收层可以包括选自由金属、准金属、以及金属或准金属的氧化物、氮化物、氮氧化物和碳化物组成的组中的一种或两种以上。可以在本领域技术人员所设定的沉积条件等下形成金属或准金属的氧化物、氮化物、氮氧化物或碳化物。光吸收层还可以包括与光反射层相同的两种以上的金属、准金属、合金或氮氧化物。
例如,光吸收层可以是单层或多层,其包括从铟(In)、钛(Ti)、锡(Sn)、硅(Si)、锗(Ge)、铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、钒(V)、钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、钕(Nd)、铁(Fe)、铬(Cr)、钴(Co)、金(Au)、银(Ag)、前述金属的氧化物、前述金属的氮化物或前述金属的氮氧化物中选择的一种或两种以上的材料。作为具体示例,光吸收层包括从氧化铜、氮化铜、氮氧化铜、氧化铝、氮化铝、氮氧化铝和氮氧化钼钛中选择的一种或两种以上。
根据一个实施例,光吸收层包括硅(Si)或锗(Ge)。
形成有硅(Si)或锗(Ge)的光吸收层对于400nm的光的折射率n为0至8或0至7,并且其消光系数k可以大于0且小于或等于4,优选地,0.01至4,并且消光系数k可以是0.01至3或0.01至1。
根据另一个实施例,光吸收层包括从氧化铜、氮化铜、氮氧化铜、氧化铝、氮化铝、氮氧化铝和氮氧化钼钛中选择的一种或两种以上。在这种情况下,光吸收层对于400nm的光的折射率n为1至3,例如,2至2.5,消光系数k大于0且小于或等于4,优选地,0.01至2.5,优选地,0.2至2.5,更优选地,0.2至0.6。
根据一个实施例,光吸收层为AlOxNy(x>0,y>0)。
根据另一个实施例,光吸收层可以是AlOxNy(0≤x≤1.5,0≤y≤1)。
根据另一个实施例,光吸收层为AlOxNy(x>0,y>0),并且相对于原子总数100%,各原子的数量满足以下公式。
根据一个实施例,可以由对于400nm的光,优选地,对于380nm至780nm的光具有消光系数k的材料形成光吸收层,例如,可以由诸如CuO/Cu、CuON/Cu、CuON/Al、AlON/Al、AlN/AL/AlON/Cu或AlN/Cu的材料形成光吸收层/光反射层。
根据一个实施例,可以根据最终结构中的目标颜色确定光反射层的厚度,例如,可以是1nm以上,优选地,25nm以上,例如,50nm以上,优选地,70nm以上。
根据一个实施例,光吸收层的厚度可以是5nm至500nm,例如,30nm至500nm。
根据一个实施例,光吸收层的根据区域的厚度差为2nm至200nm,并且可以根据目标色差来确定。
根据一个实施例,可以进一步包括设置在光反射层的下表面或光吸收层的上表面上的基板。基板的诸如上表面斜率的表面特性可以与光反射层和光吸收层的上表面相同。通过使用沉积方法形成光反射层和光吸收层,基板、光反射层和光吸收层可以具有相同角度的斜面。例如,可以通过在基板的上表面上形成三维结构的斜面,并按光反射层和光吸收层的顺序在其上沉积光反射层和光吸收层或按光吸收层和光反射层的顺序沉积光吸收层和光反射层来获得上述结构。
根据一个实施例,可以使用在紫外线固化树脂上形成图案并使用紫外线固化的方法或者使用激光加工的方法实现在基板表面上形成斜面或三维结构。根据一个实施例,装饰元件可以是装饰膜或移动装置的外壳。装饰元件可以根据需要进一步包括粘合层。
基板的材料没有特别的限制,当使用上述方法形成斜面或三维结构时,可以使用本领域已知的紫外线固化树脂。
可以进一步在光吸收层上设置保护层。
根据一个实施例,粘合层可以进一步设置在基板的与设置有光吸收层或光反射层的表面相对的表面上。粘合层可以是光学透明粘结(OCA)层。如有必要,剥离层(离型膜)可以进一步设置在粘合层上用于保护。
在本说明书中,诸如溅射方法的沉积方法被描述为形成光反射层和光吸收层的示例,然而,可以使用制备薄膜的各种方法,只要能获得根据本说明书中描述的实施例的构件和特性。例如,可以使用气相沉积法、化学气相沉积(CVD)法、湿法涂布等。
在本申请的一个实施例中,模内标签层设置在显色层的另一个表面上。模内标签层可以包括丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈苯乙烯(AS)、苯乙烯丙烯腈(SAN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚丙烯(PP)中的一种或多种。此外,模内标签层可以进一步包括印刷层。
通常,将标签引入模具中并且在模具中形成塑料膜时在塑料膜上形成标签的方法称为模内标签工艺。由于在塑料膜成型后不需要贴标签,或者在制造期间不需要储存成型产品,所以模内标签工艺的优点在于减少了正在制造和立即装运的产品的储存空间。
在本申请的一个实施例中,模内标签层的印刷层可以包括诸如字母或图像的信息。更具体地,模内标签层的印刷层可以包括诸如条形码、制造商、销售公司名称、字符、产品名称或使用说明的印刷品。
可以使用本领域已知的模内成型方法制备模内标签层。更具体地,可以使用诸如吹塑成型、注塑成型或压差成型的模内成型方法制备模内标签层,但方法不限于此。
在本申请的一个实施例中,模内标签层和显色层可以通过诸如光学透明粘结(OCA)层的粘合层彼此粘结。更具体地,模内标签层和显色层可以通过模内标签工艺彼此粘结,其中,模内标签层材料被注入到涂布有粘结剂的显色层上。
在下文中,将参考示例更详细地描述本公开。然而,以下示例仅用于说明的目的,并且不限制本公开的范围。
<示例>
<示例1>
具有彩色涂底层的织物涂布在PET膜的一个表面上,在该织物上形成UV成型层(非对称图案)。光反射层(Al,厚度100nm)和光吸收层(氮氧化铝(AlON),厚度40nm)沉积在PET基板上以显色,应用使用丝网印刷(黑色4度DM(防水材料)油墨1度)的遮光印刷工艺。
在PET膜上涂布粘结剂之后,对产物进行成型和修整,放入模具中并进行注射集成(模内标签)。使用ABS作为树脂材料。
在PET膜的另一个表面上制备厚度为80nm的ITO层和厚度为250nm的WO3层相继层叠的薄膜。脱色时的基色采用金色。将如上所述制造的半电池放置在包含电解液(LiClO4(1M)+碳酸丙烯酯(PC))的浴液中制备恒电位装置,施加-1V的电压50秒以使WO3着色。
以凝胶聚合物电解质(GPE)为介质,将包括半电池的ITO层和WO3层的薄膜与普鲁士蓝(PB)/ITO层叠结构结合,以制备具有Al/AlON/ITO/WO3/GPE/PB/ITO的层叠结构的薄膜。
以恒定周期对制备的薄膜重复施加脱色电压和着色电压时,测量颜色变化速度。每一周期的脱色电压和着色电压以±1.2V的幅度分别施加50秒。光吸收层包括具有非对称结构横截面的棱镜形状。
<比较例1>
在不执行示例1的集成(模内标签)工艺以及不形成光反射层和光吸收层的情况下,将厚度为210nm的ITO和厚度为250nm的WO3层相继层叠在PET基板上。之后,通过与示例1相同的层叠工艺制备透射型电致变色膜(ITO/WO3/GPE/PB/ITO)。以与示例1相同的方式在如上制备的薄膜上测量颜色变化速度。
下面的表2示出了示例1和比较例1中制备的薄膜的电阻、着色时间和脱色时间。
[表2]
电阻(Ω/□) | 着色时间(秒) | 脱色时间(秒) | |
示例1 | 30 | 32 | 31 |
比较例1 | 30 | 30 | 32 |
[示例1中使用的ITO电阻为30欧姆/方]
在实验中,使用以下方法测量电阻和颜色变化的时间(着色时间和脱色时间)。
*电阻:使用已知的表面电阻器根据4点探针法测量示例和比较例中制备的每一薄膜的表面电阻。在示例中,在形成光吸收层之前针对光反射层测量表2的表面电阻,而在比较例中,针对ITO测量表2的表面电阻。整个层叠结构的表面电阻是由具有低表面电阻的反射层的电阻决定的,因为这些层是并联的。使用Hiresta MCP-HT450,ASP PROBE测量装置测量表面电阻。
*颜色变化的时间:对于着色时间,测量在应用着色电势的时间(50s)已经过去之后观察到最终着色状态的透射率达到约20%所用的时间。
此外,对于脱色时间,测量在应用脱色电势的时间(50s)已经过去之后观察到最终脱色状态的透射率达到约80%所用的时间。
Claims (15)
1.一种装饰元件,包括:
显色层,所述显色层包括光反射层和光吸收层,所述光吸收层设置在所述光反射层上并且包括具有非对称结构横截面的凸部形状或凹部形状;
电致变色器件,所述电致变色器件设置在所述显色层的任意一个表面上;以及
模内标签层,所述模内标签层设置在所述显色层的另一个表面上。
2.根据权利要求1所述的装饰元件,其中,所述显色层进一步包括彩色膜,所述彩色膜设置在所述光反射层的与面对所述光吸收层的表面相对的表面上,设置在所述光反射层和所述光吸收层之间,或者设置在所述光吸收层的与面对所述光反射层的表面相对的表面上。
3.根据权利要求1所述的装饰元件,其中,所述显色层进一步包括基板,所述基板设置在所述光反射层的与面对所述光吸收层的表面相对的表面上,或者设置在所述光吸收层的与面对所述光反射层的表面相对的表面上。
4.根据权利要求1所述的装饰元件,其中,所述电致变色器件包括阳极、阳极侧电致变色层、电解质层、阴极侧电致变色层和阴极。
5.根据权利要求4所述的装饰元件,其中,所述电致变色器件进一步包括基板,所述基板设置在所述阳极的与邻接所述阳极侧电致变色层的表面相对的表面上,或者设置在所述阴极的与邻接所述阴极侧电致变色层的表面相对的表面上。
6.根据权利要求1所述的装饰元件,其中,所述光吸收层包括具有不同厚度的两个以上的点。
7.根据权利要求1所述的装饰元件,其中,所述光吸收层包括上表面具有倾斜角大于0度且小于或等于90度的斜面的一个或多个区域,并且所述光吸收层包括厚度不同于具有所述斜面的任意一个区域的厚度的一个或多个区域。
8.根据权利要求1所述的装饰元件,所述装饰元件的二色性ΔE*ab>1。
9.根据权利要求1所述的装饰元件,其中,所述光吸收层的上表面包括具有锥形突起或凹槽的图案、具有最高点具有线形状的突起或最低点具有线形状的凹槽的图案、或者具有锥形上表面被切割的结构的突起或凹槽的图案。
10.根据权利要求9所述的装饰元件,其中,在具有锥形突起或凹槽的所述图案中,当基于锥形的顶点旋转锥形的所述图案360度并且从所述上表面观察时,存在两个以下的相同形状。
11.根据权利要求9所述的装饰元件,其中,在具有最高点具有线形状的突起或最低点具有线形状的凹槽的所述图案中,当基于所述上表面的重心旋转360度并且从所述上表面观察时,仅存在一个相同形状。
12.根据权利要求1所述的装饰元件,其中,所述光吸收层对于400nm的光具有0至8的折射率n。
13.根据权利要求1所述的装饰元件,其中,所述光吸收层对于400nm的光具有大于0且小于或等于4的消光系数k。
14.根据权利要求1所述的装饰元件,其中,所述模内标签层包括丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-苯乙烯(AS)、苯乙烯-丙烯腈(SAN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚丙烯(PP)中的一种或多种。
15.根据权利要求1至14中任意一项所述的装饰元件,所述装饰元件是装饰膜或移动装置的外壳。
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