DE102016100346A1 - RESISTANT HYBRID PIGMENTS OF AN OMNIDIRECTIONAL STRUCTURAL COLOR FOR EXTERNAL APPLICATIONS - Google Patents

RESISTANT HYBRID PIGMENTS OF AN OMNIDIRECTIONAL STRUCTURAL COLOR FOR EXTERNAL APPLICATIONS Download PDF

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Abstract

Hybridpigment einer omnidirektionalen strukturellen Farbe. Das Pigment weist eine für das menschliche Auge sichtbare Farbe auf und besitzt eine sehr geringe oder nicht wahrnehmbare Farbverschiebung, wenn es breitbandiger elektromagnetischer Strahlung (z. B. weißem Licht) ausgesetzt ist und aus Winkeln zwischen 0 und 45° relativ zu der Normalen einer äußeren Oberfläche des Pigments betrachtet wird. Das Pigment liegt in Form eines mehrschichtigen Stapels mit einer reflektierenden Kernschicht und mindestens zwei Schichten mit hohem Brechungsindex (nh) vor. Eine der nh-Schichten kann eine trocken abgeschiedene dielektrische nh-Schicht sein, die sich über der reflektierenden Kernschicht erstreckt, und eine der Schichten kann eine nass abgeschiedene äußere nh-Schutzbeschichtungslage sein. Eine Absorberschicht, die sich zwischen der trocken abgeschiedenen dielektrischen nh-Schicht und der nass abgeschiedenen äußeren nh-Schutzschicht erstreckt, kann auch beinhaltet sein.Hybrid pigment of an omnidirectional structural color. The pigment has a color visible to the human eye and has very little or no discernible color shift when exposed to broadband electromagnetic radiation (e.g., white light) and from angles between 0 and 45 ° relative to the normal of an outer Surface of the pigment is considered. The pigment is in the form of a multilayer stack with a reflective core layer and at least two high refractive index (nh) layers. One of the nh layers may be a dry deposited nth dielectric layer extending over the reflective core layer, and one of the layers may be a wet deposited nth n protective layer. An absorber layer extending between the dry-deposited nh dielectric layer and the wet-deposited nh external protective layer may also be included.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGENCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

Die vorliegende Anmeldung ist eine „Continuation-in-part” (CIP) der am 28. August 2014 eingereichten US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 14/471,834, die wiederum eine CIP der am 15. August 2014 eingereichten US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 14/460,511 ist, die wiederum eine CIP der am 1. April 2014 eingereichten US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 14/242,429 ist, die wiederum eine CIP der am 23. Dezember 2013 eingereichten US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 14/138,499 ist, die wiederum eine CIP der am 8. Juni 2013 eingereichten US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 13/913,402 ist, die wiederum eine CIP der am 6. Februar 2013 eingereichten US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 13/760,699 ist, die wiederum eine CIP der am 10. August 2012 eingereichten 13/572,071 ist, die wiederum eine CIP der am 5. Februar 2011 eingereichten US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 13/021,730 ist, die wiederum eine CIP der am 4. Juni 2010 eingereichten 12/793,772 ( US-Patent 8,736,959 ) ist, die wiederum eine CIP der am 18. Februar 2009 eingereichten 12/388,395 ( US-Patent 8,749,881 ) ist, die wiederum eine CIP der am 12. August 2007 eingereichten US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 11/837,529 ( US-Patent 7,903,339 ) ist. Die am 8. Juni 2013 eingereichte US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 13/913,402 ist eine CIP der am 26. Januar 2011 eingereichten 13/014,398, welche eine CIP der am 4. Juni 2010 eingereichten 12/793,772 ist, welche eine CIP der am 13. Januar 2010 eingereichten 12/686,861 ( US-Patent 8,593,728 ) ist, welche eine CIP der am 19. Februar 2009 eingereichten 12/389,256 ( US-Patent 8,329,247 ) ist, die alle in ihrer Gesamtheit durch Verweis mit einbezogen sind.The present application is a continuation-in-part (CIP) of U.S. Patent Application Serial No. 14 / 471,834, filed August 28, 2014, which in turn is a CIP of U.S. Patent Application Serial No. 14 filed August 15, 2014 460,511, which in turn is a CIP of U.S. Patent Application Serial No. 14 / 242,429 filed April 1, 2014, which in turn is a CIP of U.S. Patent Application Serial No. 14 / 138,499 filed December 23, 2013, which in turn a CIP of U.S. Patent Application Serial No. 13 / 913,402, filed June 8, 2013, which in turn is a CIP of U.S. Patent Application Serial No. 13 / 760,699 filed February 6, 2013, which is a CIP of the prior art filed on Feb. 10, 2013. No. 13 / 572,071 filed August 5, 2011, which is in turn a CIP of US Patent Application Serial No. 13 / 021,730 filed February 5, 2011, which in turn is a CIP of 12 / 793,772 (filed Jun. 4, 2010). U.S. Patent 8,736,959 ), which in turn issued a CIP of 12 / 388,395 ( U.S. Patent 8,749,881 ), which in turn issued a CIP of US Patent Application Serial No. 11 / 837,529 (filed on August 12, 2007). U.S. Patent 7,903,339 ). US Patent Application Serial No. 13 / 913,402, filed June 8, 2013, is a CIP of 13 / 014,398 filed January 26, 2011, which is a CIP of 12 / 793,772 filed June 4, 2010, which issued a CIP of U.S. Pat 12 / 686,861 filed January 13, 2010 ( U.S. Patent 8,593,728 ), which is a CIP of the 12 / 389,256 ( U.S. Patent 8,329,247 ), all of which are incorporated by reference in their entirety.

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft mehrschichtige Stapelstrukturen mit Schutzbeschichtungen darauf und insbesondere mehrschichtige Hybridstapelstrukturen mit einer Schutzbeschichtung darauf, die eine minimale oder nicht wahrnehmbare Farbverschiebung aufweisen, wenn sie breitbandiger elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt sind und aus unterschiedlichen Winkeln betrachtet werden.The present invention relates to multilayer stacked structures having protective coatings thereon, and more particularly to multi-layered hybrid stacked structures having a protective coating thereon which exhibit minimal or imperceptible color shift when exposed to broadband electromagnetic radiation and viewed from different angles.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Pigmente aus mehrschichtigen Strukturen sind bekannt. Darüber hinaus sind auch Pigmente bekannt, die eine omnidirektionale strukturelle Farbe mit hoher Chroma bzw. Buntheit/Sättigung aufweisen oder bereitstellen. Jedoch erfordern derartige Pigmente aus dem Stand der Technik ganze 39 dünne Filmschichten, um gewünschte Farbeigenschaften zu erhalten.Pigments of multilayer structures are known. In addition, pigments are also known which exhibit or provide an omnidirectional structural color with high chroma or saturation. However, such prior art pigments require as many as 39 thin film layers to obtain desired color properties.

Es versteht sich, dass die mit der Herstellung von dünnschichtigen Mehrschichtpigmenten verbundenen Kosten proportional zur Anzahl der erforderlichen Schichten sind. Demzufolge können die Kosten im Zusammenhang mit der Herstellung von omnidirektionalen strukturellen Farben mit hoher Chroma unter Verwendung von mehrschichtigen Stapeln dielektrischer Materialien untragbar hoch sein. Deshalb wäre eine omnidirektionale strukturelle Farbe mit hoher Chroma wünschenswert, die eine minimale Anzahl von dünnen Filmschichten erfordert.It will be appreciated that the costs associated with producing thin multi-layered pigments are proportional to the number of layers required. As a result, the cost associated with producing high chroma omnidirectional structural colors using multilayer stacks of dielectric materials can be prohibitively high. Therefore, a high chroma omnidirectional structural color that requires a minimum number of thin film layers would be desirable.

Zusätzlich zu dem Vorstehenden versteht sich, dass Pigmente, wenn sie Sonnenlicht und insbesondere ultraviolettem Licht ausgesetzt sind, verblassen können, Farbveränderungen aufweisen können, etc. Demzufolge wäre auch ein Pigment einer omnidirektionalen strukturellen Farbe mit hoher Chroma wünschenswert, das wetterbeständig ist.In addition to the foregoing, it should be understood that when pigments are exposed to sunlight and particularly ultraviolet light, they may fade, exhibit color changes, etc. Accordingly, a pigment of omnidirectional, high chroma structural color which is weather resistant would also be desirable.

KURZFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Bereitgestellt wird ein Hybridpigment einer omnidirektionalen strukturellen Farbe. Das Pigment weist eine für das menschliche Auge sichtbare Farbe auf und besitzt eine sehr geringe oder nicht wahrnehmbare Farbverschiebung, wenn es breitbandiger elektromagnetischer Strahlung (z. B. weißem Licht) ausgesetzt ist und aus Winkeln zwischen 0 und 45° betrachtet wird.Provided is a hybrid pigment of an omnidirectional structural color. The pigment has a color visible to the human eye and has very little or no discernible color shift when exposed to broadband electromagnetic radiation (e.g., white light) and viewed from angles between 0 and 45 °.

Das Pigment liegt in Form eines mehrschichtigen Stapels vor, der hierin auch als ein mehrschichtiger dünner Film bezeichnet wird und der ein Reflexionsband mit einer vorbestimmten vollen Halbwertsbreite (FWHM) von weniger als 300 nm reflektiert. Darüber hinaus besitzt das Reflexionsband eine vorbestimmte Farbverschiebung von weniger als 30° in einem a*b*-Farbdiagramm unter Verwendung des CIELAB-Farbraums, wenn das Pigment breitbandiger elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt ist und aus Winkeln zwischen 0 und 45° betrachtet wird.The pigment is in the form of a multilayer stack, also referred to herein as a multilayer thin film, which reflects a reflection band of a predetermined full half width (FWHM) of less than 300 nm. In addition, the reflection band has a predetermined color shift of less than 30 ° in an a * b * color chart using the CIELAB color space, when the pigment is exposed to broad band electromagnetic radiation and viewed from angles between 0 and 45 °.

Der mehrschichtige Stapel besitzt eine reflektierende Kernschicht und mindestens zwei Schichten mit hohem Brechungsindex (nh). Eine der nh-Schichten kann eine trocken abgeschiedene dielektrische nh-Schicht sein, die sich über der reflektierenden Kernschicht erstreckt, und eine der Schichten kann eine trocken abgeschiedene Absorberschicht sein, die sich über der trocken abgeschiedenen dielektrischen nh-Schicht erstreckt. Der mehrschichtige Stapel beinhaltet auch eine äußere Schutzschicht, die in Form einer nass abgeschiedenen äußeren nh-Oxidschicht vorliegen kann. In einigen Fällen bedeckt die nass abgeschiedene äußere nh-Schicht die trocken abgeschiedene Absorberschicht und steht mit dieser in direkter Berührung und kann die Reflektorkernschicht und mindestens zwei nh-Schichten vollständig umgeben oder umhüllen oder auch nicht.The multilayer stack has a reflective core layer and at least two high refractive index (n h ) layers. One of the n h layers may be a dry deposited n h dielectric layer extending over the reflective core layer, and one of the layers may be a dry deposited absorber layer extending over the dry deposited n h dielectric layer. The multilayer stack also includes an outer protective layer, which may be in the form of a wet-deposited outer n "h" oxide layer. In some cases, the wet-deposited outer n "h" layer will cover the dry-deposited absorber layer and be in direct contact with it and may or may not completely surround or sheath the reflector core layer and at least two n "h" layers.

Die reflektierende Kernschicht kann eine metallische Reflektorkernschicht sein, die eine Dicke zwischen 30–200 nm besitzt. In einigen Fällen ist die metallische Kernreflektorschicht aus mindestens einem aus Al, Ag, Pt, Cr, Cu, Zn, Au, Sn und Legierungen daraus hergestellt.The reflective core layer may be a metallic reflector core layer having a thickness between 30-200 nm. In some cases, the metallic core reflector layer is made of at least one of Al, Ag, Pt, Cr, Cu, Zn, Au, Sn, and alloys thereof.

Die trocken abgeschiedene dielektrische nh-Schicht ist aus mindestens einem aus CeO2, Nb2O5, SiN, SnO2, SnS, TiO2, ZnO, ZnS und ZrO2, oder einem Gemisch hergestellt, das mindestens eines aus CeO2, Nb2O5, SiN, SnO2, SnS, TiO2, ZnO, ZnS und ZrO2 enthält. Darüber hinaus besitzt die trocken abgeschiedene dielektrische nh-Schicht eine Dicke zwischen 0,1 QW–4,0 QW für eine gewünschte Steuerwellenlänge, wobei die gewünschte Steuerwellenlänge eine Mittelwellenlänge für ein gewünschtes Farbreflexionsband ist. Die trocken abgeschiedene Absorberschicht ist aus mindestens einem aus Cr, Cu, Au, Sn, Legierungen daraus, amorphem Si, Fe2O3 und dergleichen hergestellt und kann eine Dicke zwischen 2–30 nm besitzen. Die nass abgeschiedene äußere nh-Oxidschicht ist aus mindestens einem aus CeO2, Nb2O5, SnO2, TiO2, ZnO und ZrO2 hergestellt und kann eine Dicke zwischen 5–200 nm besitzen.The dry-deposited dielectric layer is n h of at least one of CeO 2, Nb 2 O 5, SiN, SnO 2, SnS, TiO 2, ZnO, ZnS, and ZrO2, or made of a mixture comprising at least one of CeO 2, Nb 2 O 5 , SiN, SnO 2 , SnS, TiO 2 , ZnO, ZnS and ZrO 2 . In addition, the dry deposited n h dielectric layer has a thickness between 0.1 QW-4.0QW for a desired control wavelength, the desired control wavelength being a center wavelength for a desired color reflection band. The dry deposited absorber layer is made of at least one of Cr, Cu, Au, Sn, alloys thereof, amorphous Si, Fe 2 O 3, and the like, and may have a thickness between 2-30 nm. The wet-deposited outer n H oxide layer is made of at least one of CeO 2 , Nb 2 O 5 , SnO 2 , TiO 2 , ZnO, and ZrO 2 , and may have a thickness between 5-200 nm.

In einigen Fällen besitzt die Mehrfachschicht eine mittlere Reflektorkernschicht und ein Paar von trocken abgeschiedenen dielektrischen nh-Schichten, die einander gegenüberliegend angeordnet sind und die reflektierende Kernschicht begrenzen. Darüber hinaus kann ein Paar von Absorberschichten einander gegenüberliegend angeordnet sein und das Paar von trocken abgeschiedenen dielektrischen nh-Schichten begrenzen. Auch kann sich die nass abgeschiedene äußere nh-Oxidschicht über Außenflächen des Paars von Absorberschichten erstrecken.In some cases, the multilayer reflector has an average core layer and a pair of dry deposited dielectric h n layers, which are arranged opposite one another and delimit the reflective core layer. In addition, a pair of absorber layers may be arranged opposite one another and delimit the pair of dry deposited dielectric layers n h. Also, the wet deposited outer n "h" oxide layer may extend over outer surfaces of the pair of absorber layers.

Das omnidirektionale strukturelle Hybridfarbpigment besitzt eine Dicke von weniger als 2,0 μm und besitzt in einigen Fällen eine Dicke von weniger als 1,5 μm. Das Pigment, und somit der mehrschichtige Stapel, kann auch weniger als 10 Schichten insgesamt aufweisen und kann in einigen Fällen weniger als 8 Schichten insgesamt aufweisen.The hybrid omnidirectional structural color pigment has a thickness of less than 2.0 μm and in some cases has a thickness of less than 1.5 μm. The pigment, and thus the multilayer stack, may also have less than 10 layers in total, and in some cases may have less than 8 layers in total.

Auch ein Verfahren zum Herstellen eines omnidirektionalen strukturellen Farbpigments wird bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet Fertigen des vorstehend erörterten mehrschichten Stapels durch Bereitstellen einer reflektierenden Kernschicht und Trockenabscheiden einer dielektrischen nh-Schicht, die sich über der reflektierenden Kernschicht erstreckt. Darüber hinaus beinhaltet das Verfahren Trockenabscheiden einer Absorberschicht, die sich über der dielektrischen nh-Schicht erstreckt, und Nassabscheiden einer äußeren nh-Oxidschicht, die sich über der Absorberschicht erstreckt.Also provided is a method of making an omnidirectional structural color pigment. The method includes fabricating the multilayer stack discussed above by providing a reflective core layer and dry depositing an n h dielectric layer extending over the reflective core layer. Moreover, the method includes Trockenabscheiden an absorber layer extending over the dielectric layer h n, and h n Nassabscheiden an outer oxide layer, which extends over the absorber layer.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

1 ist eine schematische Darstellung eines mehrschichtigen Stapels einer omnidirektionalen strukturellen Farbe, der aus einer dielektrischen Schicht, einer selektiv absorbierenden Schicht (SAL) und einer Reflektorschicht hergestellt ist; 1 Figure 3 is a schematic representation of a multi-layer stack of omnidirectional structural paint made of a dielectric layer, a selective absorbing layer (SAL) and a reflector layer;

2A ist eine schematische Darstellung eines elektrischen Feldpunktes von null oder nahe null innerhalb einer dielektrischen ZnS-Schicht, die elektromagnetischer Strahlung (EMR) mit einer Wellenlänge von 500 nm ausgesetzt ist; 2A is a schematic representation of zero or near zero electric field point within a ZnS dielectric layer exposed to 500 nm electromagnetic radiation (EMR);

2B ist eine graphische Darstellung des absoluten Werts des elektrischen Felds im Quadrat (|E|2) über der Dicke der in 2A gezeigten dielektrischen ZnS-Schicht, wenn diese einer EMR mit Wellenlängen von 300, 400, 500, 600 und 700 nm ausgesetzt ist; 2 B is a plot of the absolute value of the electric field squared (| E | 2 ) versus the thickness of the in 2A shown ZnS dielectric layer when exposed to an EMR with wavelengths of 300, 400, 500, 600 and 700 nm;

3 ist eine schematische Darstellung einer dielektrischen Schicht, die sich über einem Substrat oder einer Reflektorschicht erstreckt und elektromagnetischer Strahlung in einem Winkel θ relativ zu einer Normalenrichtung zur äußeren Oberfläche der dielektrischen Schicht ausgesetzt ist; 3 Fig. 12 is a schematic representation of a dielectric layer extending over a substrate or reflector layer exposed to electromagnetic radiation at an angle θ relative to a normal to the outer surface of the dielectric layer;

4 ist eine schematische Darstellung einer dielektrischen ZnS-Schicht mit einer Cr-Absorberschicht, die an dem elektrischen Feldpunkt von null oder nahe null innerhalb der dielektrischen ZnS-Schicht für einfallende EMR mit einer Wellenlänge von 434 nm angeordnet ist; 4 Fig. 12 is a schematic representation of a ZnS dielectric layer having a Cr absorber layer disposed at the zero or near zero electric field point within the incident ZnS dielectric layer having a wavelength of 434 nm;

5 ist eine graphische Darstellung der prozentualen Reflexion über der reflektierten EMR-Wellenlänge für einen mehrschichtigen Stapel ohne eine Cr-Absorberschicht (z. B. 2A) und einen mehrschichtigen Stapel mit einer Cr-Absorberschicht (z. B. 4), die weißem Licht ausgesetzt sind; 5 Figure 3 is a graph of percent reflection versus reflected EMR wavelength for a multilayer stack without a Cr absorber layer (e.g. 2A ) and a multilayer stack with a Cr absorber layer (e.g. 4 ) exposed to white light;

6A ist eine graphische Darstellung von ersten Harmonischen und zweiten Harmonischen einer dielektrischen ZnS-Schicht, die sich über einer Al-Reflektorschicht erstreckt (z. B. 2A); 6A FIG. 12 is a plot of first harmonic and second harmonic of a ZnS dielectric layer extending over an Al reflector layer (eg, FIG. 2A );

6B ist eine graphische Darstellung der prozentualen Reflexion über der reflektierten EMR-Wellenlänge für einen mehrschichtigen Stapel mit einer dielektrischen ZnS-Schicht, die sich über einer Al-Reflektorschicht erstreckt, sowie einer Cr-Absorberschicht, die innerhalb der dielektrischen ZnS-Schicht derart angeordnet ist, dass die in 6A gezeigten zweiten Harmonischen absorbiert werden; 6B FIG. 12 is a graph of percent reflection versus reflected EMR wavelength for a multilayer stack having a ZnS dielectric layer extending over an Al reflector layer and a Cr absorber layer disposed within the ZnS dielectric layer, FIG. that in 6A be absorbed second harmonic shown;

6C ist eine graphische Darstellung der prozentualen Reflexion über der reflektierten EMR-Wellenlänge für einen mehrschichtigen Stapel mit einer dielektrischen ZnS-Schicht, die sich über einer Al-Reflektorschicht erstreckt, sowie einer Cr-Absorberschicht, die innerhalb der dielektrischen ZnS-Schicht derart angeordnet ist, dass die in 6A gezeigten ersten Harmonischen absorbiert werden; 6C FIG. 12 is a graph of percent reflection versus reflected EMR wavelength for a multilayer stack having a ZnS dielectric layer extending over an Al reflector layer and a Cr absorber layer disposed within the ZnS dielectric layer, FIG. that in 6A absorbed first harmonic shown;

7A ist eine graphische Darstellung eines elektrischen Felds im Quadrat über der Dicke der dielektrischen Schicht, die die Winkelabhängigkeit des elektrischen Felds einer Cr-Absorberschicht für eine Beaufschlagung mit einfallendem Licht bei 0 und 45 Grad zeigt; 7A Figure 12 is a plot of an electric field squared versus thickness of the dielectric layer showing the angular dependence of the electric field of a Cr absorber layer for incident light exposure at 0 and 45 degrees;

7B ist eine graphische Darstellung der prozentualen Absorption durch eine Cr-Absorberschicht über der reflektierten EMR-Wellenlänge, wenn diese weißem Licht bei Winkeln von 0 und 45° relativ zu der Normalen der äußeren Oberfläche ausgesetzt ist (wobei 0° die Normale zur Oberfläche ist); 7B Figure 12 is a plot of% absorption through a Cr absorber layer versus the reflected EMR wavelength when exposed to white light at angles of 0 and 45 ° relative to the normal of the outer surface (where 0 ° is the normal to the surface);

8A ist eine schematische Darstellung eines mehrschichtigen Stapels einer roten omnidirektionalen strukturellen Farbe gemäß einer hier offenbarten Ausführungsform; 8A Fig. 10 is a schematic representation of a multilayer stack of red omnidirectional structural paint according to an embodiment disclosed herein;

8B ist eine graphische Darstellung der prozentualen Absorption der in 8A gezeigten Cu-Absorberschicht über der reflektierten EMR-Wellenlänge für eine Beaufschlagung des in 10A gezeigten mehrschichtigen Stapels mit weißem Licht bei Einfallswinkeln von 0 und 45°; 8B is a graph of the percent absorption of in 8A shown Cu absorber layer over the reflected EMR wavelength for loading the in 10A shown multilayer stack with white light at angles of incidence of 0 and 45 °;

9 ist ein graphischer Vergleich zwischen Berechnungs-/Simulationsdaten und experimentellen Daten für die prozentuale Reflexion über der reflektierten EMR-Wellenlänge für einen Konzeptnachweis des mehrschichtigen Stapels einer roten omnidirektionalen strukturellen Farbe, der weißem Licht bei einem Einfallswinkel von 0° ausgesetzt ist; 9 FIG. 12 is a graphical comparison of computation / simulation data and percent reflection versus reflected EMR wavelength experimental data for concept verification of the multilayer stack of red omnidirectional structural color exposed to white light at an incidence angle of 0 °;

10 ist eine graphische Darstellung der prozentualen Reflexion über der Wellenlänge für einen mehrschichtigen Stapel einer omnidirektionalen strukturellen Farbe gemäß einer hier offenbarten Ausführungsform; 10 Figure 4 is a plot of percent reflection versus wavelength for a multilayer stack of omnidirectional structural color in accordance with an embodiment disclosed herein;

11 ist eine graphische Darstellung der prozentualen Reflexion über der Wellenlänge für einen mehrschichtigen Stapel einer omnidirektionalen strukturellen Farbe gemäß einer hier offenbarten Ausführungsform; 11 Figure 4 is a plot of percent reflection versus wavelength for a multilayer stack of omnidirectional structural color in accordance with an embodiment disclosed herein;

12 ist eine graphische Darstellung der prozentualen Reflexion über der Wellenlänge für einen mehrschichtigen Stapel einer omnidirektionalen strukturellen Farbe gemäß einer hier offenbarten Ausführungsform; 12 Figure 4 is a plot of percent reflection versus wavelength for a multilayer stack of omnidirectional structural color in accordance with an embodiment disclosed herein;

13 ist eine graphische Darstellung der prozentualen Reflexion über der Wellenlänge für einen mehrschichtigen Stapel einer omnidirektionalen strukturellen Farbe gemäß einer hier offenbarten Ausführungsform; 13 Figure 4 is a plot of percent reflection versus wavelength for a multilayer stack of omnidirectional structural color in accordance with an embodiment disclosed herein;

14 ist eine graphische Darstellung eines Abschnitts eines a*b*-Farbdiagramms unter Verwendung des CIELAB-Farbraums, in dem die Chroma und Farbtonverschiebung zwischen einer herkömmlichen Farbe und einer Farbe, die aus Pigmenten gemäß einer hier offenbarten Ausführungsform hergestellt ist, verglichen werden (Probe (b)); 14 FIG. 12 is a graphical representation of a portion of an a * b * color chart using CIELAB color space comparing the chroma and hue shift between a conventional color and a color made from pigments in accordance with an embodiment disclosed herein (sample (FIG. b));

15 ist eine schematische Darstellung eines mehrschichtigen Stapels einer omnidirektionalen strukturellen Farbe gemäß einer hier offenbarten Ausführungsform; 15 Figure 3 is a schematic representation of a multilayer stack of omnidirectional structural paint according to an embodiment disclosed herein;

16 ist eine schematische Darstellung eines fünfschichtigen Pigments einer omnidirektionalen strukturellen Farbe, das eine Schutzbeschichtung gemäß einer hier offenbarten Ausführungsform aufweist; 16 Figure 3 is a schematic representation of a five-layered pigment of omnidirectional structural color having a protective coating according to an embodiment disclosed herein;

17 ist eine schematische Darstellung einer Schutzbeschichtung, die zwei oder mehr Schichten gemäß einer hier offenbarten Ausführungsform enthält; 17 Fig. 12 is a schematic representation of a protective coating containing two or more layers according to an embodiment disclosed herein;

18 ist eine schematische Darstellung eines mehrschichtigen Stapels einer omnidirektionalen strukturellen Farbe gemäß einer hier offenbarten Ausführungsform; und 18 Figure 3 is a schematic representation of a multilayer stack of omnidirectional structural paint according to an embodiment disclosed herein; and

19 ist eine schematische Darstellung eines siebenschichtigen Pigments einer omnidirektionalen strukturellen Farbe, das eine Schutzbeschichtung gemäß einer hier offenbarten Ausführungsform aufweist. 19 Figure 10 is a schematic representation of a seven-layered pigment of omnidirectional structural color having a protective coating according to an embodiment disclosed herein.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Bereitgestellt wird ein Pigment einer omnidirektionalen strukturellen Farbe. Die omnidirektionale strukturelle Farbe besitzt die Form eines mehrschichtigen Stapels (hier auch als ein mehrschichtiger dünner Film bezeichnet), der ein enges Band elektromagnetischer Strahlung in dem sichtbaren Spektrum reflektiert und eine geringe oder nicht wahrnehmbare Farbverschiebung besitzt, wenn der mehrschichtige Stapel durch das menschliche Auge aus Winkeln zwischen 0 bis 45 Grad betrachtet wird. Technischer formuliert, reflektiert der mehrschichtige Stapel ein enges Band sichtbarer elektromagnetischer Strahlung mit einer Breite von weniger als 300 nm, wenn er weißem Licht ausgesetzt ist. Darüber hinaus verschiebt sich das enge Band reflektierten sichtbaren Lichts weniger als 30° in einem a*b*-Farbdiagramm unter Verwendung des CIELAB-Farbraums, wenn das Pigment aus Winkeln zwischen 0 bis 45 Grad relativ zu der Normalen einer äußeren Oberfläche des mehrschichtigen Stapels betrachtet wird.Provided is a pigment of an omnidirectional structural color. The omnidirectional structural ink is in the form of a multilayer stack (also referred to herein as a multilayer thin film) that reflects a narrow band of electromagnetic radiation in the visible spectrum and has little or no discernible color shift when the multilayer stack is out through the human eye Angles between 0 to 45 degrees is considered. Technically speaking, the multilayer stack reflects a narrow band of visible electromagnetic radiation having a width of less than 300 nm when exposed to white light. In addition, the narrow band of reflected visible light shifts less than 30 ° in an a * b * color chart using the CIELAB color space when the pigment is viewed from angles between 0 to 45 degrees relative to the normal of an outer surface of the multilayer stack becomes.

Der mehrschichtige Stapel besitzt eine Reflektorkernschicht, eine sich über der Reflektorkernschicht erstreckende dielektrische Schicht mit hohem Brechungsindex (nh), eine sich über der dielektrischen nh-Schicht erstreckende Absorberschicht und eine sich über der Absorberschicht erstreckende äußere nh-Schutzschicht. In einigen Fällen besitzt das enge Band reflektierter elektromagnetischer Strahlung eine FWHM, die unterhalb von weniger als 200 nm und in anderen Fällen weniger als 150 nm definiert ist. Der mehrschichtige Stapel kann auch eine Farbverschiebung von weniger als 20° und in einigen Fällen weniger als 15° in dem a*b*-Farbdiagramm besitzen.The multilayer stack has a reflector core layer, a high refractive index (n h ) dielectric layer extending over the reflector core layer, an absorber layer extending over the n h dielectric layer, and an n h outer protective layer extending over the absorber layer. In some cases, the narrow band of reflected electromagnetic radiation has an FWHM defined below less than 200 nm and in other cases less than 150 nm. The multilayer stack may also have a color shift of less than 20 ° and in some cases less than 15 ° in the a * b * color chart.

Ein anderes Maß für die Farbverschiebung ist eine Verschiebung einer Mittelwellenlänge des engen Reflexionsbandes. So gesehen, verschiebt sich eine Mittelwellenlänge des engen Bandes reflektierten sichtbaren Lichts weniger als 50 nm, bevorzugt weniger als 40 nm und bevorzugter weniger als 30 nm, wenn der mehrschichtige Stapel breitbandiger elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt ist und aus Winkeln zwischen 0 und 45 Grad relativ zu der Normalen einer äußeren Oberfläche des mehrschichtigen Stapels betrachtet wird. Auch kann der mehrschichtige Stapel ein separates reflektiertes Band elektromagnetischer Strahlung in dem UV-Bereich und/oder dem IR-Bereich besitzen oder auch nicht.Another measure of the color shift is a shift of a center wavelength of the narrow reflection band. As such, a center wavelength of the narrow band of reflected visible light shifts less than 50 nm, preferably less than 40 nm, and more preferably less than 30 nm, when the multilayer stack is exposed to broad band electromagnetic radiation and from angles between 0 and 45 degrees relative to that Normal is considered an outer surface of the multilayer stack. Also, the multilayer stack may or may not have a separate reflected band of electromagnetic radiation in the UV and / or IR region.

Die Gesamtdicke des mehrschichtigen Stapels beträgt weniger als 2 μm, bevorzugt weniger als 1,5 μm und noch bevorzugter weniger als 1,0 μm. Demzufolge kann der mehrschichtige Stapel als Farbpigment in Dünnfilmfarbbeschichtungen verwendet werden.The total thickness of the multilayer stack is less than 2 μm, preferably less than 1.5 μm and more preferably less than 1.0 μm. As a result, the multilayered stack can be used as a color pigment in thin film color coatings.

Der mehrschichtige Stapel kann auch eine Reflektorkernschicht beinhalten, über der sich die erste Schicht und die zweite Schicht erstrecken, und die Reflektorkernschicht kann aus Metallen, wie etwa Al, Ag, Pt, Cr, Cu, Zn, Au, Sn, Legierungen daraus, und dergleichen hergestellt sein. Die Reflektorkernschicht besitzt typischerweise eine Dicke zwischen 30–200 nm.The multilayer stack may also include a reflector core layer over which the first layer and the second layer extend, and the reflector core layer may be made of metals such as Al, Ag, Pt, Cr, Cu, Zn, Au, Sn, alloys thereof, and be made of the same. The reflector core layer typically has a thickness between 30-200 nm.

Die erste Schicht ist aus einem dielektrischen nh-Material hergestellt, und die zweite Schicht ist aus einem absorbierenden Material hergestellt. Das dielektrische nh-Material kann CeO2, Nb2O5, SiN, SnO2, SnS, TiO2, ZnO, ZnS und ZrO2 beinhalten, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das absorbierende Material kann selektiv absorbierende Materialien, wie etwa Cu, Au, Zn, Sn, Legierungen daraus, und dergleichen beinhalten oder kann alternativ farbige dielektrische Materialien, wie etwa Fe2O3, Cu2O, Kombinationen daraus und dergleichen beinhalten. Das absorbierende Material kann auch ein nicht-selektiv absorbierendes Material, wie etwa Cr, Ta, W, Mo, Ti, Ti-Nitrid, Nb, Co, Si, Ge, Ni, Pd, V, Eisenoxide, Kombinationen oder Legierungen daraus und dergleichen sein. Die äußere Schutzschicht kann CeO2, Nb2O5, SnO2, TiO2, ZnO und ZrO2 beinhalten, ist jedoch nicht hierauf beschränkt.The first layer is made of a dielectric material h n, and the second layer is made of an absorbent material. The dielectric n h material may be CeO 2 , Nb 2 O 5 , SiN, SnO 2 , SnS, TiO 2 , ZnO, ZnS and ZrO 2 include, but are not limited to. The absorbing material may include selectively absorbing materials such as Cu, Au, Zn, Sn, alloys thereof, and the like, or may alternatively include colored dielectric materials such as Fe 2 O 3 , Cu 2 O, combinations thereof, and the like. The absorbent material may also be a non-selective absorbing material such as Cr, Ta, W, Mo, Ti, Ti-nitride, Nb, Co, Si, Ge, Ni, Pd, V, iron oxides, combinations or alloys thereof and the like be. The outer protective layer may include, but is not limited to, CeO 2 , Nb 2 O 5 , SnO 2 , TiO 2 , ZnO, and ZrO 2 .

Die Dicke der dielektrischen nh-Schicht kann zwischen 0,1 QW–4,0 QW für eine gewünschte Steuerwellenlänge betragen. Die Dicke einer aus selektiv absorbierendem Material hergestellten absorbierenden Schicht beträgt zwischen 20–80 nm, wohingegen die Dicke einer aus einem nicht-selektiv absorbierenden Material hergestellten absorbierenden Schicht zwischen 5–30 nm beträgt. Die Dicke der äußeren Schutzschicht kann zwischen 5–200 nm betragen.The thickness of the dielectric layer may be between 0.1 h n be QW QW 4.0 for a desired wavelength control. The thickness of an absorbing layer made of selectively absorbing material is between 20-80 nm, whereas the thickness of an absorbing layer made of a non-selective absorbing material is between 5-30 nm. The thickness of the outer protective layer may be between 5-200 nm.

Der mehrschichtige Stapel kann ein enges reflektiertes Band elektromagnetischer Strahlung besitzen, das die Form eines symmetrischen Peaks innerhalb des sichtbaren Spektrums aufweist. Alternativ kann das enge reflektierte Band elektromagnetischer Strahlung im sichtbaren Spektrum benachbart zu dem UV-Bereich sein, so dass ein Abschnitt des reflektierten Bands elektromagnetischer Strahlung, d. h. der UV-Abschnitt, für das menschliche Auge nicht sichtbar ist. In einer weiteren Alternative kann das reflektierte Band elektromagnetischer Strahlung einen Abschnitt in dem IR-Bereich derart aufweisen, dass der IR-Abschnitt für das menschliche Auge nicht sichtbar ist.The multilayer stack may have a narrow reflected band of electromagnetic radiation that is in the form of a symmetrical peak within the visible spectrum. Alternatively, the narrow reflected band of electromagnetic radiation in the visible spectrum may be adjacent to the UV region, such that a portion of the reflected band of electromagnetic radiation, i. H. the UV section, invisible to the human eye. In another alternative, the reflected band of electromagnetic radiation may have a portion in the IR region such that the IR portion is not visible to the human eye.

Ganz gleich, ob das im sichtbaren Spektrum liegende reflektierte Band elektromagnetischer Strahlung an den UV-Bereich, den IR-Bereich angrenzt oder einen symmetrischen Peak innerhalb des sichtbaren Spektrums besitzt, weisen hier offenbarte mehrschichtige Stapel ein enges reflektiertes Band elektromagnetischer Strahlung in dem sichtbaren Spektrum mit einer geringen, geringfügigen oder nicht wahrnehmbaren Farbverschiebung auf. Die geringe oder nicht wahrnehmbare Farbverschiebung kann in Form einer geringfügigen Verschiebung einer Mittelwellenlänge für ein enges reflektiertes Band elektromagnetischer Strahlung vorliegen. Alternativ kann die geringe oder nicht wahrnehmbare Farbverschiebung in Form einer geringfügigen Verschiebung einer UV-seitigen Grenze oder IR-seitigen Grenze eines reflektierten Bandes elektromagnetischer Strahlung vorliegen, das an den IR-Bereich bzw. UV-Bereich angrenzt. Eine derartige geringfügige Verschiebung einer Mittelwellenlänge, UV-seitigen Grenze und/oder IR-seitigen Grenze beträgt typischerweise weniger als 50 nm, in einigen Fällen weniger als 40 nm und in anderen Fällen weniger als 30 nm, wenn der mehrschichtige Stapel aus Winkeln zwischen 0 und 45 Grad relativ zu der Normalen einer äußeren Oberfläche des mehrschichtigen Stapels betrachtet wird. Die geringe oder nicht wahrnehmbare Farbverschiebung kann auch in Form einer geringfügigen Farbtonverschiebung in einem a*b*-Farbdiagramm unter Verwendung des CIELAB-Farbraums vorliegen. Beispielsweise beträgt die Farbtonverschiebung für den mehrschichtigen Stapel in einigen Fällen weniger als 30°, bevorzugt weniger als 25°, bevorzugter weniger als 20°, noch bevorzugter weniger als 15° und sogar noch bevorzugter weniger als 10°.Whether the visible band of electromagnetic radiation lying in the visible spectrum is adjacent to the UV region, the IR region, or has a symmetric peak within the visible spectrum, multilayer stacks disclosed herein have a narrow reflected band of electromagnetic radiation in the visible spectrum a slight, slight or imperceptible color shift. The slight or imperceptible color shift may be in the form of a slight shift of a center wavelength for a narrow reflected band of electromagnetic radiation. Alternatively, the slight or imperceptible color shift may be in the form of a slight shift of a UV-side boundary or IR-side boundary of a reflected band of electromagnetic radiation adjacent to the IR region or UV region, respectively. Such a slight shift of a center wavelength, UV-side boundary and / or IR-side boundary is typically less than 50 nm, in some cases less than 40 nm and in other cases less than 30 nm when the multilayer stack of angles between 0 and 45 degrees relative to the normal of an outer surface of the multilayer stack. The slight or imperceptible color shift may also be in the form of a slight hue shift in an a * b * color chart using the CIELAB color space. For example, in some cases, the hue shift for the multilayer stack is less than 30 °, preferably less than 25 °, more preferably less than 20 °, even more preferably less than 15 °, and even more preferably less than 10 °.

Zusätzlich zu dem Vorstehenden kann die omnidirektionale strukturelle Farbe in Form eines mehrschichtigen Stapels in Form einer Mehrzahl von Pigmentpartikeln mit der äußeren Schutzbeschichtung darauf, z. B. einer wetterbeständigen Beschichtung, vorliegen. Die äußere Schutzbeschichtung kann eine oder mehrere nh-Oxidschichten beinhalten, die die relative photokatalytische Aktivität der Pigmentpartikel verringern. In einigen Fallen beinhaltet die äußere Schutzbeschichtung eine erste Oxidschicht und eine zweite Oxidschicht. Darüber hinaus kann die erste Oxidschicht und/oder die zweite Oxidschicht eine Hybridoxidschicht sein, d. h. eine Oxidschicht, die eine Kombination aus zwei unterschiedlichen Oxiden ist.In addition to the above, the omnidirectional structural paint may be in the form of a multi-layered stack in the form of a plurality of pigment particles having the outer protective coating thereon, e.g. As a weather-resistant coating, are present. The outer protective coating may include one or more n "h" oxide layers that reduce the relative photocatalytic activity of the pigment particles. In some cases, the outer protective coating includes a first oxide layer and a second oxide layer. Moreover, the first oxide layer and / or the second oxide layer may be a hybrid oxide layer, ie, an oxide layer that is a combination of two different oxides.

Ein Verfahren zum Herstellen des Pigments einer omnidirektionalen strukturellen Farbe kann die Verwendung einer Säure, einer sauren Verbindung, sauren Lösung und dergleichen beinhalten oder auch nicht. Anders ausgedrückt, kann die Mehrzahl von Pigmentpartikeln einer omnidirektionalen strukturellen Farbe in einer sauren Lösung behandelt werden oder auch nicht. Zusätzliche Lehren und Details des Pigments einer omnidirektionalen strukturellen Farbe und eines Verfahrens zum Herstellen des Pigments werden später im vorliegenden Dokument erörtert.A method for producing the pigment of an omnidirectional structural color may or may not involve the use of an acid, an acidic compound, an acidic solution, and the like. In other words, the plurality of pigment particles of an omnidirectional structural color may or may not be treated in an acidic solution. Additional teachings and details of the pigment of an omnidirectional structural paint and a method of making the pigment will be discussed later in this document.

Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Gestaltung gezeigt, in der sich über einer untenliegenden Reflektorschicht (RL) eine erste Schicht DL1 aus dielektrischem Material erstreckt und sich eine selektiv absorbierende Schicht SAL über der DL1-Schicht erstreckt. Darüber hinaus kann eine weitere DL1-Schicht vorgesehen sein oder auch nicht und sich über der selektiv absorbierenden Schicht erstrecken. Auch ist in der Figur eine Darstellung gezeigt, wonach die gesamte einfallende elektromagnetische Strahlung von der mehrschichtigen Struktur entweder reflektiert oder selektiv absorbiert wird.With reference to 1 a design is shown in which a first layer DL 1 of dielectric material extends over an underlying reflector layer (RL) and a selectively absorbing layer SAL extends over the DL 1 layer. In addition, another DL 1 may be provided or may not layer and extending over the selectively absorbing layer. Also in the figure is one Showing that all of the incident electromagnetic radiation from the multilayer structure is either reflected or selectively absorbed.

Eine derartige in 1 veranschaulichte Gestaltung entspricht einem anderen Ansatz, der zur Konzeption und Herstellung eines gewünschten mehrschichtigen Stapels verwendet wird. Insbesondere wird nachstehend eine Dicke eines Energiepunktes von null oder nahe null für eine dielektrische Schicht verwendet und erörtert.Such in 1 illustrated design corresponds to another approach that is used to design and manufacture a desired multilayer stack. In particular, a thickness of zero or near zero energy point is used and discussed below for a dielectric layer.

Beispielsweise ist 2A eine schematische Darstellung einer dielektrischen ZnS-Schicht, die sich über einer Al-Reflektorkernschicht erstreckt. Die dielektrische ZnS-Schicht besitzt eine Gesamtdicke von 143 nm, und für einfallende elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von 500 nm liegt ein Energiepunkt von null oder nahe null bei 77 nm vor. Anders ausgedrückt, weist die dielektrische ZnS-Schicht in einem Abstand von 77 nm von der Al-Reflektorschicht für einfallende elektromagnetische Strahlung (EMR) mit einer Wellenlänge von 500 nm ein elektrisches Feld von null oder nahe null auf. Darüber hinaus sieht 2B für eine Reihe von unterschiedlichen einfallenden EMR-Wellenlängen eine graphische Darstellung des Energiefeldes über der dielektrischen ZnS-Schicht vor. Wie in dem Graphen gezeigt, besitzt die dielektrische Schicht für die Wellenlänge von 500 nm bei einer Dicke von 77 nm ein elektrisches Feld von null, doch für EMR-Wellenlängen von 300, 400, 600 und 700 nm ein von null verschiedenes elektrisches Feld bei der Dicke von 77 nm.For example 2A a schematic representation of a dielectric ZnS layer extending over an Al reflector core layer. The dielectric ZnS layer has a total thickness of 143 nm, and for incident electromagnetic radiation having a wavelength of 500 nm, there is an energy point of zero or near zero at 77 nm. In other words, the ZnS dielectric layer at a distance of 77 nm from the Al reflector layer for incident electromagnetic radiation (EMR) having a wavelength of 500 nm has an electric field of zero or near zero. In addition, looks 2 B for a series of different incident EMR wavelengths, plot the energy field over the ZnS dielectric layer. As shown in the graph, the dielectric layer has a zero electric field for the wavelength of 500 nm at a thickness of 77 nm, but for EMR wavelengths of 300, 400, 600 and 700 nm has a non-zero electric field in the Thickness of 77 nm.

In Bezug auf die Berechnung eines elektrischen Feldpunktes von null oder nahe null veranschaulicht 3 eine dielektrische Schicht 4 mit einer Gesamtdicke 'D', einer inkrementellen Dicke 'd' und einem Brechungsindex 'n' auf einem Substrat oder einer Kernschicht 2 mit einem Brechungsindex ns. Einfallendes Licht trifft auf der äußeren Oberfläche 5 der dielektrischen Schicht 4 mit einem Winkel θ relativ zu der Linie 6 auf, die zu der äußeren Oberfläche 5 rechtwinklig ist, und wird von der äußeren Oberfläche 5 mit dem gleichen Winkel θ reflektiert. Einfallendes Licht wird durch die äußere Oberfläche 5 und in die dielektrische Schicht 4 mit einem Winkel θF relativ zu der Linie 6 übertragen und trifft mit einem Winkel θs auf der Oberfläche 3 der Substratschicht 2 auf.Illustrated with respect to the calculation of an electric field point of zero or near zero 3 a dielectric layer 4 with a total thickness 'D', an incremental thickness 'd' and a refractive index 'n' on a substrate or core layer 2 with a refractive index n s . Incident light hits the outer surface 5 the dielectric layer 4 with an angle θ relative to the line 6 on that to the outer surface 5 is perpendicular, and is from the outer surface 5 reflected at the same angle θ. Incident light passes through the outer surface 5 and in the dielectric layer 4 with an angle θ F relative to the line 6 transmitted and hits with an angle θ s on the surface 3 the substrate layer 2 on.

Für eine einzelne dielektrische Schicht gilt θs = θF, und die Energie/das elektrische Feld (E) kann als E(z) ausgedrückt werden, wenn z = d. Aus den Maxwell-Gleichungen kann das elektrische Feld für eine s-Polarisation ausgedrückt werden als:

Figure DE102016100346A1_0002
und für eine p-Polarisation als:
Figure DE102016100346A1_0003
wobei k = 2π / λ und λ eine zu reflektierende gewünschte Wellenlänge ist. Auch gilt α = ns, sinθs, wobei ,s' dem Substrat in 5 entspricht, und ε ~(z) die Dielektrizitätskonstante der Schicht als eine Funktion von z ist. Demzufolge gilt |E(d)|2 = |u(z)|2exp(2ikαy)|z=d (3) für eine s-Polarisation und
Figure DE102016100346A1_0004
für eine p-Polarisation.For a single dielectric layer, θ s = θ F , and the energy / electric field (E) can be expressed as E (z) when z = d. From the Maxwell equations, the electric field for s-polarization can be expressed as:
Figure DE102016100346A1_0002
and for a p-polarization as:
Figure DE102016100346A1_0003
in which k = 2π / λ and λ is a desired wavelength to be reflected. Also, α = n s , sin θ s , where, s' is the substrate in 5 corresponds, and ε ~ (z) the dielectric constant of the layer is a function of z. Consequently, applies | E (d) | 2 = | u (z) | 2 exp (2ikαy) | z = d (3) for a s polarization and
Figure DE102016100346A1_0004
for a p-polarization.

Es versteht sich, dass eine Variation des elektrischen Feldes entlang der Z-Richtung der dielektrischen Schicht 4 durch Berechnen der unbekannten Parameter u(z) und v(z) geschätzt werden kann, wobei gezeigt werden kann, dass:

Figure DE102016100346A1_0005
It is understood that a variation of the electric field along the Z-direction of the dielectric layer 4 can be estimated by calculating the unknown parameters u (z) and v (z), where it can be shown that:
Figure DE102016100346A1_0005

Normalerweise ist ,i' die Quadratwurzel von –1. Unter Verwendung der Grenzbedingungen u|z=0 = 1, v|z=0 = qs und der folgenden Relationen: qs = nscosθs für eine s-Polarisation (6) qs = ns/cosθs für eine p-Polarisation (7) q = ncosθF für eine s-Polarisation (8) q = n/cosθF für eine p-Polarisation (9) φ = k·n·dcos(θF) (10) können u(z) und v(z) ausgedrückt werden als:

Figure DE102016100346A1_0006
und v(z)|z=d = iqu|z=0sinφ + v|z=0cosφ = iqsinφ + qscosφ (12) Normally, i 'is the square root of -1. Using the boundary conditions u | z = 0 = 1, v | z = 0 = q s and the following relations: q s = n s cos θ s for an s polarization (6) q s = n s / cos θ s for a p-polarization (7) q = ncosθ F for an s-polarization (8) q = n / cosθ F for a p-polarization (9) φ = k · n · d cos (θ F ) (10) u (z) and v (z) can be expressed as:
Figure DE102016100346A1_0006
and v (z) | z = d = iqu | z = 0 sinφ + v | z = 0 = cos iqsinφ q + s cos (12)

Daher gilt:

Figure DE102016100346A1_0007
für eine s-Polarisation mit φ = k·n·dcos(θF), und:
Figure DE102016100346A1_0008
gilt für eine p-Polarisation, wobei gilt: α = nssinθs = nsinθF (15)
Figure DE102016100346A1_0009
Therefore:
Figure DE102016100346A1_0007
for an s-polarization with φ = k · n · d cos (θ F ), and:
Figure DE102016100346A1_0008
applies to a p-polarization, where: α = n s sin θ s = n sin θ F (15)
Figure DE102016100346A1_0009

Somit gilt für eine einfache Situation, wobei θF = 0 oder ein senkrechter Einfall, φ = k·n·d und α = 0:

Figure DE102016100346A1_0010
was es ermöglicht, nach der Dicke ,d' aufzulösen, d. h. der Position oder Stelle innerhalb der dielektrischen Schicht, wo das elektrische Feld null ist.Thus, for a simple situation, where θ F = 0 or a perpendicular incidence, φ = k · n · d and α = 0:
Figure DE102016100346A1_0010
which makes it possible to resolve by thickness, d ', ie the position or location within the dielectric layer where the electric field is zero.

Unter Bezugnahme auf 4 wurde die Gleichung 19 verwendet, um den elektrischen Feldpunkt von null oder nahe null in der in 2A gezeigten dielektrischen ZnS-Schicht zu berechnen, wenn diese einer EMR mit einer Wellenlänge von 434 nm ausgesetzt ist. Der elektrische Feldpunkt von null oder nahe null wurde als 70 nm (statt 77 nm für eine Wellenlänge von 500 nm) berechnet. Darüber hinaus wurde bei der Dicke oder dem Abstand von 70 nm ab der Al-Reflektorkernschicht eine 15 nm dicke Cr-Absorberschicht eingefügt, um eine ZnS-Cr-Schnittstelle eines elektrischen Feldes von null oder nahe null zu ermöglichen. Eine derartige erfinderische Struktur erlaubt Licht mit einer Wellenlänge von 434 nm das Hindurchtreten durch die Cr-ZnS-Schnittstellen, absorbiert jedoch Licht mit einer anderen Wellenlänge als 434 nm. Anders ausgedrückt, weisen die Cr-ZnS-Schnittstellen ein elektrisches Feld von null oder nahe null in Bezug auf Licht mit einer Wellenlänge von 434 nm auf, und somit gelangt Licht mit 434 nm durch die Schnittstellen. Die Cr-ZnS-Schnittstellen weisen jedoch kein elektrisches Feld von null oder nahe null für Licht mit einer anderen Wellenlänge als 434 nm auf, und somit wird solches Licht von der Cr-Absorberschicht und/oder den Cr-ZnS-Schnittstellen absorbiert und nicht von der Al-Reflektorschicht reflektiert.With reference to 4 Equation 19 was used to calculate the electric field point from zero or near zero in the 2A ZnS dielectric layer when exposed to an EMR having a wavelength of 434 nm. The zero or near zero electric field point was calculated to be 70 nm (instead of 77 nm for a wavelength of 500 nm). In addition, at the thickness or the distance of 70 nm from the Al reflector core layer, a 15 nm-thick Cr absorber layer was inserted to allow a ZnS-Cr interface of electric field of zero or near zero. Such an inventive structure allows light having a wavelength of 434 nm to pass through the Cr-ZnS interfaces, but absorbs light having a wavelength other than 434 nm. In other words, the Cr-ZnS interfaces have a zero or near electric field zero with respect to light having a wavelength of 434 nm, and thus 434 nm light passes through the interfaces. However, the Cr-ZnS interfaces do not have zero or near zero electric field for light having a wavelength other than 434 nm, and thus such light is absorbed by the Cr absorber layer and / or the Cr-ZnS interfaces and not by reflected the Al reflector layer.

Es versteht sich, dass ein gewisser Prozentsatz von Licht innerhalb von +/–10 nm der gewünschten 434 nm durch die Cr-ZnS-Schnittstelle gelangen wird. Jedoch versteht sich auch, dass ein derart enges Band von reflektiertem Licht, z. B. 434 +/– 10 nm, dennoch einem menschlichen Auge eine scharfe strukturelle Farbe zur Verfügung stellt.It is understood that a certain percentage of light will pass through the Cr-ZnS interface within +/- 10 nm of the desired 434 nm. However, it is also understood that such a narrow band of reflected light, e.g. 434 +/- 10 nm yet provides a sharp structural color to a human eye.

Das Ergebnis der Cr-Absorberschicht in dem mehrschichtigen Stapel in 4 ist in 5 veranschaulicht, wo die prozentuale Reflexion über der reflektierten EMR-Wellenlänge gezeigt ist. Wie durch die gestrichelte Linie gezeigt, die der in 4 gezeigten dielektrischen ZnS-Schicht ohne eine Cr-Absorberschicht entspricht, liegt bei etwa 400 nm ein enger Reflexionspeak vor, doch liegt ein viel breiterer Peak bei etwa 550+ nm vor. Darüber hinaus wird nach wie vor eine beträchtliche Menge Licht in dem Wellenlängenbereich von 500 nm reflektiert. Demzufolge liegt ein Doppel-Peak vor, der verhindert, dass der mehrschichtige Stapel eine strukturelle Farbe besitzt oder aufweist.The result of the Cr absorber layer in the multilayer stack in FIG 4 is in 5 Figure 4 illustrates where the percent reflection over the reflected EMR wavelength is shown. As shown by the dashed line, the in 4 At about 400 nm, there is a narrow reflection peak, but a much broader peak is at about 550+ nm. In addition, a considerable amount of light is still reflected in the wavelength range of 500 nm. As a result, there is a double peak which prevents the multilayer stack from having or having a structural color.

Dagegen entspricht die durchgehende Linie in 5 der in 4 gezeigten Struktur mit der vorhandenen Cr-Absorberschicht. Wie in der Figur gezeigt, liegt bei etwa 434 nm ein scharfer Peak vor, und für Wellenlängen größer als 434 nm wird durch die Cr-Absorberschicht ein scharfer Abfall der Reflexion bewirkt. Es versteht sich, dass der durch die durchgehende Linie dargestellte scharfe Peak visuell als scharfe/strukturelle Farbe erscheint. Auch veranschaulicht 5, wo die Breite eines Reflexionspeaks oder -bandes gemessen wird, d. h. die Breite des Bandes wird bei 50% Reflexion der maximal reflektierten Wellenlänge gemessen, auch volle Halbwertsbreite (FWHM) genannt.In contrast, the solid line in 5 the in 4 shown structure with the existing Cr absorber layer. As shown in the figure, there is a sharp peak at about 434 nm, and for wavelengths greater than 434 nm, the Cr absorber layer causes a sharp drop in reflectance. It is understood that the sharp peak represented by the solid line appears visually as sharp / structural color. Also illustrated 5 , where the width of a reflection peak or band is measured, ie the width of the band is measured at 50% reflection of the maximum reflected wavelength, also called full width at half maximum (FWHM).

Bezüglich des omnidirektionalen Verhaltens der in 4 gezeigten mehrschichtigen Struktur kann die Dicke der dielektrischen ZnS-Schicht derart gestaltet oder eingestellt sein, dass nur die ersten Harmonischen von reflektiertem Licht vorgesehen sind. Es versteht sich, dass dies für eine „blaue” Farbe ausreicht, doch erfordert die Erzeugung einer „roten” Farbe zusätzliche Erwägungen. Beispielsweise ist die Steuerung einer Winkelunabhängigkeit für rote Farbe schwierig, da dickere dielektrische Schichten erforderlich sind, was wiederum zu einer hoch-Harmonischen Gestaltung führt, d. h. das Vorliegen der zweiten und möglicher dritter Harmonischen ist unvermeidlich. Auch ist der Farbtonraum der dunkelroten Farbe sehr eng. Demzufolge weist ein mehrschichtiger Stapel einer roten Farbe eine höhere Winkelvarianz auf. Regarding the omnidirectional behavior of the 4 The thickness of the ZnS dielectric layer may be designed or adjusted such that only the first harmonics of reflected light are provided. It is understood that this is sufficient for a "blue" color, but the generation of a "red" color requires additional considerations. For example, control of angle independence for red color is difficult because thicker dielectric layers are required, which in turn results in a highly harmonic design, ie, the presence of the second and possible third harmonics is unavoidable. Also, the color space of the dark red color is very narrow. As a result, a multilayer stack of a red color has a higher angular variance.

Um die höhere Winkelvarianz für rote Farbe zu überwinden, offenbart die vorliegende Anmeldung eine einzigartige und neuartige Gestaltung/Struktur, die eine rote Farbe ermöglicht, welche winkelunabhängig ist. Beispielsweise veranschaulicht 6A eine dielektrische Schicht, die erste und zweite Harmonische für einfallendes weißes Licht aufweist, wenn eine äußere Oberfläche der dielektrischen Schicht aus 0 und 45 Grad relativ zu der Normalen der äußeren Oberfläche betrachtet wird. Wie durch die graphische Darstellung gezeigt, wird durch die Dicke der dielektrischen Schicht eine niedrige Winkelabhängigkeit (kleines Δλc) vorgesehen, doch weist ein derartiger mehrschichtiger Stapel eine Kombination aus blauer Farbe (1. Harmonische) und roter Farbe (2. Harmonische) auf und ist somit für eine gewünschte „ausschließlich rote” Farbe nicht geeignet. Daher wurde das Konzept/die Struktur der Verwendung einer Absorberschicht zum Absorbieren einer unerwünschten harmonischen Reihe entwickelt. 6A veranschaulicht auch ein Beispiel für die Lage der Reflexionsband-Mittelwellenlänge (λc) für einen gegebenen Reflexionspeak und die Verteilung oder Verschiebung der Mittelwellenlänge (Δλc), wenn die Probe aus 0 und 45 Grad betrachtet wird.In order to overcome the higher angular variance for red color, the present application discloses a unique and novel design / structure that enables a red color that is angular independent. For example, illustrated 6A a dielectric layer having first and second harmonics for incident white light when an outer surface of the dielectric layer is viewed from 0 and 45 degrees relative to the normal of the outer surface. As shown by the graph, a low angle dependence (small Δλ c ) is provided by the thickness of the dielectric layer, but such a multilayer stack has a combination of blue color (1st harmonic) and red color (2nd harmonic) is therefore not suitable for a desired "exclusively red" color. Therefore, the concept / structure of using an absorber layer to absorb an undesired harmonic series has been developed. 6A Figure 12 also illustrates an example of the position of the reflection band mean wavelength (λ c ) for a given reflection peak and the distribution or shift of the center wavelength (Δλ c ) when the sample is viewed from 0 and 45 degrees.

Bezugnehmend auf 6B wird die in 6A gezeigte zweite Harmonische mit einer Cr-Absorberschicht bei der geeigneten Dicke der dielektrischen Schicht (z. B. 72 nm) absorbiert, und eine scharfe blaue Farbe wird bereitgestellt. Auch veranschaulicht 6C, dass durch Absorbieren der ersten Harmonischen mit dem Cr-Absorber bei einer anderen Dicke der dielektrischen Schicht (z. B. 125 nm) eine rote Farbe bereitgestellt wird. Jedoch veranschaulicht 6C auch, dass die Verwendung der Cr-Absorberschicht noch zu mehr als einer gewünschten Winkelabhängigkeit durch den mehrschichtigen Stapel führen kann, d. h. einem größeren Δλc als gewünscht.Referring to 6B will the in 6A is absorbed with a Cr absorber layer at the appropriate thickness of the dielectric layer (e.g., 72 nm), and a sharp blue color is provided. Also illustrated 6C in that a red color is provided by absorbing the first harmonic with the Cr absorber at a different thickness of the dielectric layer (e.g., 125 nm). However illustrated 6C Also, that the use of the Cr absorber layer can still lead to more than a desired angle dependence by the multilayer stack, ie a larger Δλ c than desired.

Es versteht sich, dass die relativ große Verschiebung von λc für die rote Farbe im Vergleich zur blauen Farbe dadurch bedingt ist, dass der dunkelrote Farbtonraum sehr eng ist, und durch die Tatsache, dass die Cr-Absorberschicht Wellenlängen in Verbindung mit einem von null verschiedenen elektrischen Feld absorbiert, d. h. kein Licht absorbiert, wenn das elektrische Feld null oder nahe null ist. Demzufolge veranschaulicht 7A, dass der Null- oder Nicht-Null-Punkt für Lichtwellenlängen bei unterschiedlichen Einfallswinkeln unterschiedlich ist. Derartige Faktoren führen zu der in 7B gezeigten winkelabhängigen Absorption, d. h. der Differenz der 0°- und 45°-Absorptionskurven. Somit wird, um die Gestaltung des mehrschichtigen Stapels und die Winkelunabhängigkeitsleistung weiter zu verfeinern, eine Absorberschicht verwendet, die z. B. blaues Licht unabhängig davon absorbiert, ob das elektrische Feld null ist oder nicht.It will be understood that the relatively large shift of λ c for the red color compared to the blue color is due to the fact that the dark red color space is very narrow, and due to the fact that the Cr absorber layer has wavelengths associated with zero absorbed different electric field, ie no light is absorbed when the electric field is zero or near zero. Accordingly illustrated 7A in that the zero or non-zero point is different for light wavelengths at different angles of incidence. Such factors lead to the in 7B shown angle-dependent absorption, ie the difference of the 0 ° and 45 ° absorption curves. Thus, to further refine the design of the multilayer stack and the angular independence performance, an absorber layer is used, e.g. B. blue light is absorbed regardless of whether the electric field is zero or not.

Insbesondere zeigt 8A einen mehrschichtigen Stapel mit einer Cu-Absorberschicht anstelle einer Cr-Absorberschicht, die sich über einer dielektrischen ZnS-Schicht erstreckt. Die Ergebnisse der Verwendung einer derartigen „farbigen” oder „selektiven” Absorberschicht sind in 8B gezeigt, die eine viel „engere” Gruppierung der 0°- und 45°-Absorptionslinien für den in 8A gezeigten mehrschichtigen Stapel aufzeigt. Demzufolge veranschaulicht ein Vergleich zwischen 8B und 7B die signifikante Verbesserung der Absorptionswinkelunabhängigkeit, wenn anstelle einer nicht-selektiven Absorberschicht eine selektive Absorberschicht verwendet wird.In particular shows 8A a multilayer stack having a Cu absorber layer instead of a Cr absorber layer extending over a ZnS dielectric layer. The results of using such a "colored" or "selective" absorber layer are in 8B shown a much "narrower" grouping of the 0 ° and 45 ° absorption lines for the in 8A shows shown multilayer stack. As a result, a comparison between 8B and 7B the significant improvement in absorption angle independence when a selective absorber layer is used instead of a non-selective absorber layer.

Basierend auf dem Vorstehenden wurde eine Konzeptnachweis-Mehrschichtstapelstruktur entworfen und hergestellt. Darüber hinaus wurden Berechnungs/Simulationsergebnisse und tatsächliche experimentelle Daten für die Konzeptnachweisprobe verglichen. Insbesondere, und wie durch die graphische Darstellung in 9 gezeigt, wurde eine scharfe rote Farbe erzeugt (Wellenlängen größer als 700 nm werden vom menschlichen Auge typischerweise nicht gesehen), und es wurde eine sehr gute Übereinstimmung zwischen der Berechnung/Simulation und den aus der tatsächlichen Probe erhaltenen experimentellen Lichtdaten erhalten. Anders ausgedrückt, können Berechnungen/Simulationen verwendet werden und/oder werden verwendet, um die Ergebnisse von Mehrschichtstapelgestaltungen gemäß einer oder mehreren hier offenbarten Ausführungsformen und/oder mehrschichtigen Stapeln aus dem Stand der Technik zu simulieren.Based on the above, a concept proof multilayer stack structure was designed and manufactured. In addition, calculation / simulation results and actual experimental data for the concept proof sample were compared. In particular, and as represented by the graph in FIG 9 shown a sharp red color was produced (wavelengths greater than 700 nm are typically not seen by the human eye), and there was a very good agreement between the calculation / simulation and the experimental light data obtained from the actual sample. In other words, calculations / simulations may be used and / or used to simulate the results of multilayer stack designs according to one or more of the prior art embodiments and / or multilayer stacks disclosed herein.

Eine Liste von simulierten und/oder tatsächlich hergestellten Mehrschichtstapelproben wird in der nachstehenden Tabelle 1 zur Verfügung gestellt. Wie in der Tabelle gezeigt, beinhalten die hier offenbarten erfinderischen Gestaltungen mindestens 5 unterschiedliche geschichtete Strukturen. Darüber hinaus wurden die Proben simuliert und/oder aus einer breiten Palette von Materialien hergestellt. Proben wurden vorgesehen, die eine hohe Chroma, eine niedrige Farbtonverschiebung (Δh) und eine exzellente Reflexion aufwiesen. Auch besaßen die drei- und fünfschichtigen Proben eine Gesamtdicke zwischen 120–200 nm; die siebenschichtigen Proben besaßen eine Gesamtdicke zwischen 350–600 nm; die neunschichtigen Proben besaßen eine Gesamtdicke zwischen 440–500 nm; und die elfschichtigen Proben besaßen eine Gesamtdicke zwischen 600–660 nm. Tabelle 1 Durchschn. Chroma (0–45) Δh (0–65) Max. Reflexion Probenname 3 Schichten 90 2 96 3-1 5 Schichten 91 3 96 5-1 7 Schichten 88 1 92 7-1 91 3 92 7-2 91 3 96 7-3 90 1 94 7-4 82 4 75 7-5 76 20 84 7-6 9 Schichten 71 21 88 9-1 95 0 94 9-2 79 14 86 9-3 90 4 87 9-4 94 1 94 9-5 94 1 94 9-6 73 7 87 9-7 11 Schichten 88 1 84 11-1 92 1 93 11-2 90 3 92 11-3 89 9 90 11-4 A list of simulated and / or actually produced multilayer stack samples is provided in Table 1 below. As shown in the table, those disclosed herein include inventive designs at least 5 different layered structures. In addition, the samples were simulated and / or made from a wide range of materials. Samples were provided with high chroma, low hue shift (Δh), and excellent reflection. Also, the three- and five-layered samples had a total thickness between 120-200 nm; the seven-layered samples had a total thickness between 350-600 nm; the nine-layered samples had a total thickness between 440-500 nm; and the eleven-layered samples had a total thickness between 600-660 nm. Table 1 Avg. Chroma (0-45) Δh (0-65) Max. Reflection sample name 3 layers 90 2 96 3-1 5 layers 91 3 96 5-1 7 layers 88 1 92 7-1 91 3 92 7-2 91 3 96 7-3 90 1 94 7-4 82 4 75 7-5 76 20 84 7-6 9 layers 71 21 88 9-1 95 0 94 9-2 79 14 86 9-3 90 4 87 9-4 94 1 94 9-5 94 1 94 9-6 73 7 87 9-7 11 layers 88 1 84 11-1 92 1 93 11-2 90 3 92 11-3 89 9 90 11-4

Bezugnehmend auf 10 ist eine Darstellung der prozentualen Reflexion über der reflektierten EMR-Wellenlänge für einen omnidirektionalen Reflektor gezeigt, wenn dieser weißem Licht bei Winkeln von 0 und 45° relativ zu der Normalen der äußeren Oberfläche des Reflektors ausgesetzt ist. Wie durch die Darstellung gezeigt, stellen beide Kurven von 0° und 45° eine sehr niedrige Reflexion dar, z. B. weniger als 20%, die durch den omnidirektionalen Reflektor für Wellenlängen größer 500 nm vorgesehen wird. Jedoch sieht der Reflektor, wie durch die Kurven gezeigt, einen starken Anstieg der Reflexion bei Wellenlängen zwischen 400–500 nm vor und erreicht ein Maximum von etwa 90% bei 450 nm. Es versteht sich, dass der Abschnitt oder Bereich des Graphen auf der linken Seite (UV-Seite) der Kurve den UV-Abschnitt des durch den Reflektor vorgesehenen Reflexionsbandes darstellt.Referring to 10 For example, a plot of percent reflection versus reflected EMR wavelength for an omnidirectional reflector when exposed to white light at angles of 0 and 45 degrees relative to the normal of the outer surface of the reflector is shown. As shown by the illustration, both curves of 0 ° and 45 ° represent a very low reflection, e.g. B. less than 20%, which is provided by the omnidirectional reflector for wavelengths greater than 500 nm. However, as shown by the curves, the reflector provides a large increase in reflection at wavelengths between 400-500 nm and reaches a maximum of about 90% at 450 nm. It is understood that the portion or region of the graph is on the left Side (UV side) of the curve represents the UV portion of the reflection band provided by the reflector.

Der starke Anstieg der durch den omnidirektionalen Reflektor vorgesehenen Reflexion ist durch eine IR-seitige Grenze jeder Kurve charakterisiert, die sich von einem Abschnitt geringer Reflexion bei Wellenlängen über 500 nm bis hin zu einem Abschnitt hoher Reflexion, z. B. > 70%, erstreckt. Ein linearer Abschnitt 200 der IR-seitigen Grenze ist in einem Winkel (β) größer als 60° relativ zu der x-Achse geneigt, weist eine Länge L von etwa 50 auf der Reflexionsachse und eine Neigung von 1,2 auf. In einigen Fällen ist der lineare Abschnitt in einem Winkel größer als 70° relativ zu der x-Achse geneigt, während β in anderen Fällen größer ist als 75°. Auch weist das Reflexionsband eine sichtbare FWHM von weniger als 200 nm und in einigen Fällen eine sichtbare FWHM von weniger als 150 nm und in anderen Fällen eine sichtbare FWHM von weniger als 100 nm auf. Darüber hinaus ist die Mittelwellenlänge λc für das in 10 veranschaulichte sichtbare Reflexionsband als die Wellenlänge mit gleichem Abstand zwischen der IR-seitigen Grenze des Reflexionsbandes und der UV-Grenze des UV-Spektrums bei der sichtbaren FHWM definiert.The sharp increase in reflection provided by the omnidirectional reflector is characterized by an IR-side boundary of each curve extending from a low-reflection portion at wavelengths above 500 nm to a high-reflectance portion, e.g. B.> 70%, extends. An IR side boundary linear section 200 is inclined at an angle (β) greater than 60 ° relative to the x axis, has a length L of about 50 on the reflection axis, and an inclination of 1.2. In some cases, the linear portion is inclined at an angle greater than 70 ° relative to the x axis, while in other cases β is greater than 75 °. Also, the reflection band has a visible FWHM of less than 200 nm and in some cases a visible FWHM of less than 150 nm and in other cases a visible FWHM of less than 100 nm. In addition, the center wavelength λ c for the in 10 illustrated visible reflection band is defined as the wavelength equidistant between the IR-side boundary of the reflection band and the UV limit of the UV spectrum at the visible FHWM.

Der Begriff „sichtbare FWHM” bezieht sich auf die Breite des Reflexionsbandes zwischen der IR-seitigen Grenze der Kurve und der Grenze des UV-Spektrum-Bereichs, über welche hinaus eine durch den omnidirektionalen Reflektor vorgesehene Reflexion für das menschliche Auge nicht sichtbar ist. Auf diese Weise verwenden die hier offenbarten erfinderischen Gestaltungen und mehrschichtigen Stapel den nicht-sichtbaren UV-Abschnitt des elektromagnetischen Strahlungsspektrums, um eine scharfe oder strukturelle Farbe bereitzustellen. Anders ausgedrückt, können die hier offenbarten omnidirektionalen Reflektoren den nicht-sichtbaren UV-Abschnitt des elektromagnetischen Strahlungsspektrums nutzen, um ein enges Band von reflektiertem sichtbarem Licht bereitzustellen, ungeachtet der Tatsache, dass die Reflektoren ein viel breiteres Band elektromagnetischer Strahlung reflektieren können, das sich in den UV-Bereich erstreckt.The term "visible FWHM" refers to the width of the reflection band between the IR side boundary of the curve and the boundary of the UV spectrum region, beyond which reflection provided by the omnidirectional reflector is not visible to the human eye. In this way, the inventive designs and multilayer stacks disclosed herein utilize the non-visible UV portion of the electromagnetic radiation spectrum to provide a sharp or structural color. In other words, the omnidirectional reflectors disclosed herein may utilize the non-visible UV portion of the electromagnetic radiation spectrum to provide a narrow band of reflected visible light, despite the fact that the reflectors may reflect a much broader band of electromagnetic radiation propagating in them extends the UV range.

Unter Bezugnahme auf 11 ist ein im Allgemeinen symmetrisches Reflexionsband, das durch einen mehrschichtigen Stapel gemäß einer hier offenbarten Ausführungsform vorgesehen wird, gezeigt, wenn es bei 0° und 45° betrachtet wird. Wie in der Figur veranschaulicht, besitzt das durch den mehrschichtigen Stapel vorgesehene Reflexionsband eine Mittelwellenlänge λc(0°), wenn es bei 0° betrachtet wird, und eine Mittelwellenlänge λc(45°), wenn es bei 45° betrachtet wird. Auch verschiebt sich die Mittelwellenlänge weniger als 50 nm, wenn der mehrschichtige Stapel bei Winkeln zwischen 0 und 45° betrachtet wird, d. h. Δλc(0–45°) < 50 nm. Darüber hinaus ist die FWHM sowohl des Reflexionsbandes von 0° als auch des Reflexionsbandes von 45° kleiner als 200 nm.With reference to 11 For example, when viewed at 0 ° and 45 °, a generally symmetrical reflection band provided by a multilayer stack according to an embodiment disclosed herein is shown. As illustrated in the figure, the reflection band provided by the multilayer stack has a central wavelength λ c (0 °) when viewed at 0 ° and a central wavelength λ c (45 °) when viewed at 45 °. Also, the center wavelength shifts less than 50 nm when the multilayer stack is viewed at angles between 0 and 45 °, ie, Δλ c (0-45 °) <50 nm. In addition, the FWHM is both the reflection band of 0 ° and of the reflection band of 45 ° smaller than 200 nm.

12 zeigt eine Darstellung der prozentualen Reflexion über der reflektierten EMR-Wellenlänge für eine andere Gestaltung eines omnidirektionalen Reflektors, wenn dieser weißem Licht bei Winkeln von 0 und 45° relativ zu der Normalen der äußeren Oberfläche des Reflektors ausgesetzt ist. Wie durch die Darstellung gezeigt, stellen beide Kurven von 0° und 45° eine sehr niedrige Reflexion dar, z. B. weniger als 10%, die durch den omnidirektionalen Reflektor für Wellenlängen kleiner 550 nm vorgesehen wird. Jedoch sieht der Reflektor, wie durch die Kurven gezeigt, einen starken Anstieg der Reflexion bei Wellenlängen zwischen 560–570 nm vor und erreicht ein Maximum von etwa 90% bei 700 nm. Es versteht sich, dass der Abschnitt oder Bereich des Graphen auf der rechten Seite (IR-Seite) der Kurve den IR-Abschnitt des durch den Reflektor vorgesehenen Reflexionsbandes darstellt. 12 Figure 12 shows a plot of percent reflection versus reflected EMR wavelength for another omnidirectional reflector design when exposed to white light at angles of 0 and 45 degrees relative to the normal of the outer surface of the reflector. As shown by the illustration, both curves of 0 ° and 45 ° represent a very low reflection, e.g. B. less than 10%, which is provided by the omnidirectional reflector for wavelengths less than 550 nm. However, as shown by the curves, the reflector provides a large increase in reflection at wavelengths between 560-570 nm and reaches a maximum of about 90% at 700 nm. It is understood that the portion or region of the graph is on the right Side (IR side) of the curve represents the IR section of the reflection band provided by the reflector.

Der starke Anstieg der durch den omnidirektionalen Reflektor vorgesehenen Reflexion ist durch eine UV-seitige Grenze jeder Kurve charakterisiert, die sich von einem Abschnitt geringer Reflexion bei Wellenlängen unter 550 nm bis hin zu einem Abschnitt hoher Reflexion, z. B. > 70%, erstreckt. Ein linearer Abschnitt 200 der UV-seitigen Grenze ist in einem Winkel (β) größer als 60° relativ zu der x-Achse geneigt, weist eine Länge L von etwa 40 auf der Reflexionsachse und eine Neigung von 1,4 auf. In einigen Fällen ist der lineare Abschnitt in einem Winkel größer als 70° relativ zu der x-Achse geneigt, während β in anderen Fällen größer als 75° ist. Auch weist das Reflexionsband eine sichtbare FWHM von weniger als 200 nm und in einigen Fällen eine sichtbare FWHM von weniger als 150 nm und in anderen Fällen eine sichtbare FWHM von weniger als 100 nm auf. Darüber hinaus ist die Mittelwellenlänge λc für das in 12 veranschaulichte sichtbare Reflexionsband als die Wellenlänge mit gleichem Abstand zwischen der UV-seitigen Grenze des Reflexionsbandes und der IR-Grenze des IR-Spektrums bei der sichtbaren FHWM definiert.The sharp increase in reflection provided by the omnidirectional reflector is characterized by a UV-side boundary of each curve extending from a low-reflection portion at wavelengths below 550 nm to a high-reflectance portion, e.g. B.> 70%, extends. A linear portion 200 of the UV-side boundary is inclined at an angle (β) greater than 60 ° relative to the x-axis, has a length L of about 40 on the reflection axis, and an inclination of 1.4. In some cases, the linear portion is inclined at an angle greater than 70 ° relative to the x-axis, while in other cases β is greater than 75 °. Also, the reflection band has a visible FWHM of less than 200 nm and in some cases a visible FWHM of less than 150 nm and in other cases a visible FWHM of less than 100 nm. In addition, the center wavelength λ c for the in 12 illustrated visible reflection band defined as the wavelength equidistant between the UV-side boundary of the reflection band and the IR-boundary of the IR spectrum at the visible FHWM.

Es versteht sich, dass sich der Begriff „sichtbare FWHM” auf die Breite des Reflexionsbandes zwischen der UV-seitigen Grenze der Kurve und der Grenze des IR-Spektrum-Bereichs bezieht, über welche hinaus eine durch den omnidirektionalen Reflektor vorgesehene Reflexion für das menschliche Auge nicht sichtbar ist. Auf diese Weise verwenden die hier offenbarten erfinderischen Gestaltungen und mehrschichtigen Stapel den nicht-sichtbaren IR-Abschnitt des elektromagnetischen Strahlungsspektrums, um eine scharfe oder strukturelle Farbe bereitzustellen. Anders ausgedrückt, nutzen die hier offenbarten omnidirektionalen Reflektoren den nicht-sichtbaren IR-Abschnitt des elektromagnetischen Strahlungsspektrums, um ein enges Band von reflektiertem sichtbarem Licht bereitzustellen, ungeachtet der Tatsache, dass die Reflektoren ein viel breiteres Band elektromagnetischer Strahlung reflektieren können, das sich in den IR-Bereich erstreckt.It will be understood that the term "visible FWHM" refers to the width of the reflection band between the UV boundary of the curve and the boundary of the IR spectrum region, beyond which reflection provided by the omnidirectional reflector to the human eye is not visible. In this way, the inventive designs and multilayer stacks disclosed herein utilize the non-visible IR portion of the electromagnetic radiation spectrum to provide a sharp or structural color. In other words, the omnidirectional reflectors disclosed herein utilize the non-visible IR portion of the electromagnetic radiation spectrum to provide a narrow band of reflected visible light, despite the fact that the reflectors can reflect a much broader band of electromagnetic radiation propagating into the IR range extends.

Bezugnehmend auf 13 ist eine Darstellung der prozentualen Reflexion über der Wellenlänge für eine andere siebenschichtige Gestaltung eines omnidirektionalen Reflektors gezeigt, wenn dieser weißem Licht bei Winkeln von 0 und 45° relativ zu der äußeren Oberfläche des Reflektors ausgesetzt ist. Darüber hinaus ist eine Definition oder Charakterisierung von omnidirektionalen Eigenschaften gezeigt, die von hier offenbarten omnidirektionalen Reflektoren bereitgestellt werden. Insbesondere, und wenn das durch einen erfinderischen Reflektor vorgesehene Reflexionsband ein Maximum besitzt, d. h. einen Peak, wie in der Figur gezeigt, besitzt jede Kurve eine Mittelwellenlänge (λc), die als die Wellenlänge definiert ist, die eine maximale Reflexion aufweist oder erfährt. Der Begriff maximal reflektierte Wellenlänge kann auch für λc verwendet werden.Referring to 13 Figure 4 is a plot of percent reflection versus wavelength for another seven-layered omnidirectional reflector design when exposed to white light at angles of 0 and 45 degrees relative to the outer surface of the reflector. In addition, a definition or characterization of omnidirectional properties provided by omnidirectional reflectors disclosed herein is shown. In particular, and when the reflection band provided by an inventive reflector has a maximum, that is, has a peak as shown in the figure each curve has a center wavelength (λ c ) defined as the wavelength having or experiencing maximum reflection. The term maximum reflected wavelength can also be used for λ c .

Wie in 13 gezeigt, erfolgt eine Verschiebung oder Verlagerung von λc, wenn eine äußere Oberfläche des omnidirektionalen Reflektors aus einem 45°-Winkel betrachtet wird (λc(45°)), z. B. wenn die äußere Oberfläche relativ zu einem auf die Oberfläche blickenden menschlichen Auge um 45° geneigt ist, im Vergleich zu dem Fall, dass die Oberfläche aus einem Winkel von 0° (λc(0°)) betrachtet wird, d. h. senkrecht zu der Oberfläche. Diese Verschiebung von λc (Δλc) stellt ein Maß der omnidirektionalen Beschaffenheit des omnidirektionalen Reflektors bereit. Normalerweise wäre eine Verschiebung von null, d. h. überhaupt keine Verschiebung, ein perfekt omnidirektionaler Reflektor. Jedoch können hier offenbarte omnidirektionale Reflektoren ein Δλc von weniger als 50 nm bereitstellen, was dem menschlichen Auge so vorkommen mag, als ob sich die Farbe der Oberfläche des Reflektors nicht verändert hat, und somit ist der Reflektor praktisch gesehen omnidirektional. In einigen Fällen können hier offenbarte omnidirektionale Reflektoren ein Δλc von weniger als 40 nm bereitstellen, in anderen Fällen ein Δλc von weniger als 30 nm und in wieder anderen Fällen ein Δλc von weniger als 20 nm und in noch anderen Fällen ein Δλc von weniger als 15 nm. Eine derartige Verschiebung von Δλc lässt sich durch eine Darstellung der tatsächlichen Reflexion über der Wellenlänge für einen Reflektor bestimmen und/oder alternativ durch Modellieren des Reflektors, falls die Materialien und Schichtdicken bekannt sind.As in 13 Shown is a displacement or displacement of λ c when an outer surface of the omnidirectional reflector is viewed from a 45 ° angle (λ c (45 °)), e.g. When the outer surface is inclined at 45 ° relative to a human eye looking at the surface, compared to when the surface is viewed from an angle of 0 ° (λ c (0 °)), that is, perpendicular to the surface. This shift of λ c (Δλ c ) provides a measure of the omnidirectional nature of the omnidirectional reflector. Normally, zero displacement, that is, no displacement at all, would be a perfectly omnidirectional reflector. However, omnidirectional reflectors disclosed herein may provide a Δλ c of less than 50 nm, which may appear to the human eye as if the color of the surface of the reflector has not changed, and thus, in practical terms, the reflector is omnidirectional. In some cases, omnidirectional reflectors disclosed herein may provide a Δλ c of less than 40 nm, in other cases a Δλ c of less than 30 nm and in still other cases a Δλ c of less than 20 nm and in yet other cases a Δλ c of less than 15 nm. Such a shift of Δλ c can be determined by a plot of the actual reflection versus wavelength for a reflector and / or alternatively by modeling the reflector if the materials and layer thicknesses are known.

Eine andere Definition oder Charakterisierung der omnidirektionalen Eigenschaften eines Reflektors kann durch die Verschiebung einer seitlichen Grenze für einen gegebenen Satz von Winkelreflexionsbändern bestimmt werden. Beispielsweise und unter Bezugnahme auf 10 stellt eine Verschiebung oder Verlagerung einer IR-seitigen Grenze (ΔSIR) für eine Reflexion von einem omnidirektionalen Reflektor, der aus 0° (SIR(0°)) betrachtet wird, im Vergleich zur IR-seitigen Grenze für eine Reflexion durch denselben Reflektor, der aus 45° (SIR(45°)) betrachtet wird, ein Maß für die omnidirektionale Beschaffenheit des omnidirektionalen Reflektors bereit. Darüber hinaus kann die Verwendung von ΔSIR als ein Maß für die Omnidirektionalität gegenüber der Verwendung von Δλc bevorzugt sein, z. B. für Reflektoren, die ein Reflexionsband ähnlich dem in 10 oder 12 gezeigten vorsehen, d. h. ein Reflexionsband, das sich in den UV- oder IR-Bereich von EMR erstreckt. Es versteht sich, dass die Verschiebung der IR-seitigen Grenze (ΔSIR) bei der sichtbaren FWHM gemessen wird und/oder gemessen werden kann.Another definition or characterization of the omnidirectional properties of a reflector can be determined by shifting a lateral boundary for a given set of angular reflection bands. For example, and with reference to 10 represents a shift or displacement of an IR-side boundary (ΔS IR ) for reflection from an omnidirectional reflector viewed from 0 ° (S IR (0 °)) compared to the IR side boundary for reflection by the same reflector , which is viewed from 45 ° (S IR (45 °)), provides a measure of the omnidirectional nature of the omnidirectional reflector. Moreover, the use of ΔS IR as a measure of omnidirectionality over the use of Δλ c may be preferred, e.g. For example, for reflectors that have a reflection band similar to that in FIG 10 or 12 shown, ie, a reflection band extending in the UV or IR region of EMR. It is understood that the shift in the IR-side limit (ΔS IR ) at the visible FWHM is measured and / or can be measured.

Unter Bezugnahme auf 12 stellt eine Verschiebung oder Verlagerung einer UV-seitigen Grenze (ΔSUV) für eine Reflexion von einem omnidirektionalen Reflektor, der aus 0° (SUV(0°)) betrachtet wird, im Vergleich zur IR-seitigen Grenze für eine Reflexion durch denselben Reflektor, der aus 45° (SUV(45°)) betrachtet wird, ein Maß für die omnidirektionale Beschaffenheit des omnidirektionalen Reflektors bereit. Es versteht sich, dass die Verschiebung der UV-seitigen Grenze (ΔSUV) bei der sichtbaren FWHM gemessen wird und/oder werden kann.With reference to 12 represents a shift or shift of a UV-side limit (ΔS UV ) for reflection from an omnidirectional reflector viewed from 0 ° (S UV (0 °)) compared to the IR-side limit for reflection by the same reflector Being viewed from 45 ° (S UV (45 °)) provides a measure of the omnidirectional nature of the omnidirectional reflector. It is understood that the shift in the UV-side limit (ΔS UV ) at the visible FWHM is measured and / or can be measured.

Normalerweise würde eine Verschiebung von null, d. h. überhaupt keine Verschiebung (ΔSi = 0 nm; i = IR, UV) einen perfekt omnidirektionalen Reflektor kennzeichnen. Jedoch können hier offenbarte omnidirektionale Reflektoren ein ΔSi von weniger als 50 nm bereitstellen, was dem menschlichen Auge so vorkommen mag, als ob sich die Farbe der Oberfläche des Reflektors nicht verändert hat, und somit ist der Reflektor praktisch gesehen omnidirektional. In einigen Fällen können hier offenbarte omnidirektionale Reflektoren ein ΔSi von weniger als 40 nm bereitstellen, in anderen Fällen ein ΔSi von weniger als 30 nm und in wieder anderen Fällen ein ΔSi von weniger als 20 nm und in noch anderen Fällen ein ΔSi von weniger als 15 nm. Eine derartige Verschiebung von ΔSi kann durch eine Darstellung der tatsächlichen Reflexion über der Wellenlänge für einen Reflektor bestimmt werden und/oder alternativ durch Modellieren des Reflektors, falls die Materialien und Schichtdicken bekannt sind.Normally, a shift of zero, ie no displacement at all (ΔS i = 0 nm, i = IR, UV) would characterize a perfectly omnidirectional reflector. However, omnidirectional reflectors disclosed herein may provide a ΔS i of less than 50 nm, which may appear to the human eye as if the color of the surface of the reflector has not changed, and thus, in practical terms, the reflector is omnidirectional. In some cases omnidirectional reflectors disclosed herein may provide a ΔS i of less than 40 nm, in other cases a ΔS i of less than 30 nm and in still other cases a ΔS i of less than 20 nm and in yet other cases a ΔS i less than 15 nm. Such a shift in ΔS i can be determined by a plot of the actual reflection versus wavelength for a reflector and / or alternatively by modeling the reflector if the materials and layer thicknesses are known.

Die Verschiebung einer omnidirektionalen Reflexion kann auch durch eine geringe Farbtonverschiebung gemessen werden. Beispielsweise beträgt die Farbtonverschiebung von Pigmenten, die aus mehrschichtigen Stapeln gemäß einer hier offenbarten Ausführungsform gefertigt sind, 30° oder weniger, wie in 14 gezeigt (s. z. B. Δθ1 und Δθ3), und in einigen Fällen beträgt die Farbtonverschiebung 25° oder weniger, bevorzugt weniger als 20°, bevorzugter weniger als 15° und noch bevorzugter weniger als 10°. Dagegen weisen herkömmliche Pigmente eine Farbtonverschiebung von 45° oder mehr auf (s. z. B. Δθ2 und Δθ4). Es versteht sich, dass die mit Δθ1 verbundene Farbtonverschiebung im Allgemeinen einer roten Farbe entspricht, doch ist die geringe Farbverschiebung für jede Farbe relevant, die von einem hier offenbarten Hybridpigment einer omnidirektionalen strukturellen Farbe reflektiert wird. Beispielsweise entspricht die in 14 gezeigte geringe Farbtonverschiebung Δθ3 im Allgemeinen einer blauen Farbe, die von einem beispielhaften Hybridpigment einer omnidirektionalen strukturellen Farbe bereitgestellt wird, wohingegen die relativ große Farbtonverschiebung eines herkömmlichen blauen Pigments durch Δθ4 veranschaulicht wird.The shift of an omnidirectional reflection can also be measured by a slight hue shift. For example, the hue shift of pigments made of multilayer stacks according to an embodiment disclosed herein is 30 ° or less, as in FIG 14 (eg, Δθ 1 and Δθ 3 ), and in some cases, the hue shift is 25 ° or less, preferably less than 20 °, more preferably less than 15 °, and even more preferably less than 10 °. In contrast, conventional pigments have a hue shift of 45 ° or more (eg, Δθ 2 and Δθ 4 ). It is understood that the hue shift associated with Δθ 1 generally corresponds to a red color, but the small color shift is relevant to any color reflected from a hybrid pigment of omnidirectional structural color disclosed herein. For example, the in 14 shown slight hue shift Δθ 3 in general of a blue color provided by an exemplary hybrid pigment of an omnidirectional structural color, whereas the relatively large hue shift of a conventional blue pigment is represented by Δθ 4 .

Eine schematische Darstellung eines omnidirektionalen mehrschichtigen Stapels gemäß einer anderen hier offenbarten Ausführungsform ist in 15 mit Bezugszeichen 10 gezeigt. Der mehrschichtige Stapel 10 weist eine erste Schicht 110 und eine zweite Schicht 120 auf. Eine fakultative Reflektorschicht 100 kann beinhaltet sein. Beispielhafte Materialien für die Reflektorschicht 100, die gelegentlich als eine Reflektorkernschicht bezeichnet wird, können Al, Ag, Pt, Cr, Cu, Zn, Au, Sn und Legierungen daraus einschließen, sind jedoch nicht hierauf beschränkt. Demzufolge kann die Reflektorschicht 100 eine metallische Reflektorschicht sein, doch ist dies nicht erforderlich. Darüber hinaus liegen beispielhafte Dicken für die Kernreflektorschicht im Bereich zwischen 30 bis 200 nm. A schematic representation of an omnidirectional multilayer stack according to another embodiment disclosed herein is shown in FIG 15 with reference number 10 shown. The multilayer stack 10 has a first layer 110 and a second layer 120 on. An optional reflector layer 100 can be included. Exemplary materials for the reflector layer 100 , which is sometimes referred to as a reflector core layer, may include, but is not limited to, Al, Ag, Pt, Cr, Cu, Zn, Au, Sn, and alloys thereof. As a result, the reflector layer 100 a metallic reflector layer, but this is not required. In addition, exemplary thicknesses for the core reflector layer are in the range between 30 to 200 nm.

Ein symmetrisches Paar von Schichten kann sich auf einer der Reflektorschicht 100 gegenüberliegenden Seite befinden, d. h. die Reflektorschicht 100 kann eine weitere erste Schicht aufweisen, die gegenüberliegend zu der ersten Schicht 110 angeordnet ist, so dass die Reflektorschicht 100 sandwichartig zwischen einem Paar von ersten Schichten aufgenommen ist. Darüber hinaus kann eine weitere zweite Schicht 120 gegenüberliegend zu der Reflektorschicht 100 angeordnet sein, so dass eine fünfschichtige Struktur bereitgestellt wird. Daher sollte verstanden werden, dass die Erörterung der hier vorgesehenen mehrschichtigen Stapel auch die Möglichkeit einer Spiegelstruktur in Bezug auf eine oder mehrere mittlere Schichten beinhaltet. Demzufolge kann 15 zur Veranschaulichung einer Hälfte eines fünfschichtigen Mehrschichtstapels dienen.A symmetric pair of layers may be on one of the reflector layers 100 located opposite side, ie the reflector layer 100 may comprise a further first layer, which is opposite to the first layer 110 is arranged so that the reflector layer 100 sandwiched between a pair of first layers. In addition, another second layer 120 opposite to the reflector layer 100 be arranged so that a five-layer structure is provided. Therefore, it should be understood that the discussion of the multilayer stacks provided herein also includes the possibility of a mirror structure with respect to one or more middle layers. As a result, can 15 to illustrate one half of a five-layer multilayer stack.

Die erste Schicht 110 kann eine dielektrische Schicht mit hohem Brechungsindex (nh) sein, die trocken abgeschieden wird. Für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung bezieht sich der Begriff Material mit hohem Brechungsindex auf ein Material mit einem Brechungsindex größer oder gleich 2,0. Auch bezieht sich der Begriff „trocken abgeschieden” auf eine Schicht, die unter Verwendung einer Trockenabscheidetechnik, welche dem Fachmann bekannt ist, wie etwa einer chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) und physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), abgeschieden und/oder gebildet wurde. Auch bezieht sich der Begriff „Trockenabscheidung” auf das Abscheiden einer Schicht unter Verwendung einer Trockenabscheidetechnik, die dem Fachmann bekannt ist.The first shift 110 may be a high refractive index (n h ) dielectric layer which is deposited dry. For the purposes of the present disclosure, the term high refractive index material refers to a material having a refractive index greater than or equal to 2.0. Also, the term "dry deposited" refers to a layer that has been deposited and / or formed using a dry deposition technique known to those skilled in the art, such as chemical vapor deposition (CVD) and physical vapor deposition (PVD). Also, the term "dry deposition" refers to the deposition of a layer using a dry deposition technique known to those skilled in the art.

Beispielhafte Materialien für die trocken abgeschiedene dielektrische nh-Schicht 110 umfassen CeO2, Nb2O5, SiN, SnO2, SnS, TiO2, ZnO, ZnS und ZrO2, sind jedoch nicht hierauf beschränkt. Darüber hinaus kann/können die trocken abgeschiedene(n) dielektrische(n) nh-Schicht(en) eine Dicke zwischen 0,1 QW und 4,0 QW für eine gewünschte Steuerwellenlänge besitzen, wobei die gewünschte Steuerwellenlänge eine Mittelwellenlänge für ein Reflexionsband einer gewünschten Farbe ist. Es versteht sich, dass sich der Begriff „QW” oder „QW-Dicke” auf eine Dicke bezieht, die ein Viertel der gewünschten Steuerwellenlänge beträgt, d. h. QW = λcw/4, wobei λcw die gewünschte Steuerwellenlänge ist.Exemplary materials for the dry deposited dielectric layer n h 110 include, but are not limited to, CeO 2 , Nb 2 O 5 , SiN, SnO 2 , SnS, TiO 2 , ZnO, ZnS, and ZrO 2 . Moreover, / may the dry deposited (n) dielectric (n) n h layer (s) have a thickness between 0.1 QW and 4.0 QW for a desired control shaft length, the desired control wavelength is a center wavelength of a reflection band of a desired color is. It should be understood that the term "QW" or "QW thickness" refers to a thickness that is one quarter of the desired control wavelength, ie, QW = λ cw / 4, where λ cw is the desired control wavelength.

Die zweite Schicht 120 kann eine trocken abgeschiedene absorbierende Schicht sein. Beispielhafte Materialien einer absorbierenden Schicht umfassen Cr, Cu, Au, Sn, Legierungen daraus, amorphes Si und Fe2O3, sind jedoch nicht hierauf beschränkt, und die Dicke der zweiten Schicht 120 beträgt vorzugsweise zwischen 2 und 30 nm.The second layer 120 may be a dry deposited absorbent layer. Exemplary absorbent layer materials include, but are not limited to, Cr, Cu, Au, Sn, alloys thereof, amorphous Si and Fe 2 O 3 , and the thickness of the second layer 120 is preferably between 2 and 30 nm.

16 veranschaulicht ein Pigment 10a einer fünfschichtigen Gestaltung mit symmetrischen Schichten, einschließlich einer äußeren Schutzschicht 200, welche sich über der Reflektorkernschicht 100 erstrecken. Das Pigment 10a weist, gegenüberliegend angeordnet, eine trocken abgeschiedene dielektrische nh-Schicht 110a und eine trocken abgeschiedene absorbierende Schicht 120a auf. Die äußere Schutzschicht 200 kann eine nass abgeschiedene Schutzschicht und/oder eine nh-Oxidschicht sein. Es versteht sich, dass sich der Begriff „nass abgeschieden” auf eine Schicht bezieht, die unter Verwendung einer nasschemischen Technik, die dem Fachmann bekannt ist, wie etwa Sol-Gel-Verarbeitung, Schicht-für-Schicht-Verarbeitung, Spin-Coating und dergleichen, abgeschieden und/oder gebildet wurde. Exemplarische Beispiele für Materialien einer nass abgeschiedenen Schicht umfassen CeO2, Nb2O5, SnO2, TiO2, ZnO und ZrO2, und eine Dicke einer derartigen Schicht kann in einem Bereich von 5–200 nm liegen. 16 illustrates a pigment 10a a five-layered design with symmetrical layers, including an outer protective layer 200 extending over the reflector core layer 100 extend. The pigment 10a has, disposed opposite, a dry deposited dielectric n h layer 110a and a dry-deposited absorbent layer 120a on. The outer protective layer 200 may be a wet-deposited protective layer and / or an n h -Oxidschicht. It should be understood that the term "wet deposited" refers to a layer made using a wet-chemical technique known to those skilled in the art, such as sol-gel processing, layer-by-layer processing, spin-coating, and the like the like, deposited and / or formed. Exemplary examples of wet-deposited layer materials include CeO 2 , Nb 2 O 5 , SnO 2 , TiO 2 , ZnO, and ZrO 2 , and a thickness of such a layer may be in a range of 5-200 nm.

Eine nicht erschöpfende Aufzählung von Materialien, aus denen die trocken abgeschiedene dielektrische nh-Schicht und/oder nass abgeschiedenen äußeren proaktiven nh-Schichten hergestellt sein können, ist in nachstehender Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2 Materialien mit Brechungsindex (sichtbarer Bereich) Materialien mit Brechungsindex (sichtbarer Bereich) Material Brechungsindex Material Brechungsindex Germanium (Ge) 4,0–5,0 Chrom (Cr) 3,0 Tellurium (Te) 4,6 Zinnsulfid (SnS) 2,6 Galliumantimonid (GaSb) 4,5–5,0 niedrigporöses Si 2,56 Indiumarsenid (InAs) 4,0 Chalkogenidglas 2,6 Silicium (Si) 3,7 Ceroxid (CeO2) 2,53 Indiumphosphat (InP) 3,5 Wolfram (W) 2,5 Galliumarsenat (GaAs) 3,53 Galliumnitrid (GaN) 2,5 Galliumphosphat (GaP) 3,31 Mangan (Mn) 2,5 Vanadium (V) 3 Nioboxid (Nb2O3) 2,4 Arsenselenid (As2Se3) 2,8 Zinktellurid (ZnTe) 3,0 CuAlSe2 2,75 Chalkogenidglas + Ag 3,0 Zinkselenid (ZnSe) 2,5–2,6 Zinksulfid (ZnS) 2,5–3,0 Titandioxid (TiO2) – Sol-Gel 2,36 Titandioxid (TiO2) – im Vakuum abgeschieden 2,43 SnO2 2,0 Hafniumoxid (HfO2) 2,0 Zinksulfid (ZnS) 2,3 + i(0,015) Nioboxid (Nb2O5) 2,1 Titannitrid (TiN) 1,5 + i(2,0) Aluminium (Al) 2,0 + i(15) Chrom (Cr) 2,5 + i(2,5) 4 Siliciumnitrid (SiN) 2,1 Niobpentoxid (Nb2O5) 2, Zirkonoxid (ZrO2) 2,36 Hafniumoxid (HfO2) 1,9–2,0 A non-exhaustive list of materials of which the dry deposited dielectric layer n h and / or wet-deposited outer proactive h n layers may be prepared in the following Table 2 is shown. Table 2 Materials with refractive index (visible range) Materials with refractive index (visible range) material refractive index material refractive index Germanium (Ge) 4.0-5.0 Chrome (Cr) 3.0 Tellurium (Te) 4.6 Tin sulfide (SnS) 2.6 Gallium antimonide (GaSb) 4.5-5.0 low porosity Si 2.56 Indium arsenide (InAs) 4.0 chalcogenide 2.6 Silicon (Si) 3.7 Cerium oxide (CeO 2 ) 2.53 Indium phosphate (InP) 3.5 Tungsten (W) 2.5 Gallium arsenate (GaAs) 3.53 Gallium nitride (GaN) 2.5 Gallium phosphate (GaP) 3.31 Manganese (Mn) 2.5 Vanadium (V) 3 Niobium oxide (Nb 2 O 3 ) 2.4 Arsenic selenide (As 2 Se 3 ) 2.8 Zinc telluride (ZnTe) 3.0 CuAlSe 2 2.75 Chalcogenide glass + Ag 3.0 Zinc selenide (ZnSe) 2.5-2.6 Zinc sulfide (ZnS) 2.5-3.0 Titanium dioxide (TiO 2 ) - sol-gel 2.36 Titanium dioxide (TiO 2 ) - deposited in a vacuum 2.43 SnO2 2.0 Hafnium oxide (HfO 2 ) 2.0 Zinc sulfide (ZnS) 2.3 + i (0.015) Niobium oxide (Nb 2 O 5 ) 2.1 Titanium nitride (TiN) 1.5 + i (2.0) Aluminum (Al) 2.0 + i (15) Chrome (Cr) 2.5 + i (2.5) 4 Silicon nitride (SiN) 2.1 Niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ) 2, Zirconium oxide (ZrO 2 ) 2.36 Hafnium oxide (HfO 2 ) 1.9-2.0

In einigen Fällen kann die äußere Schutzschicht 200 aus zwei in 17 veranschaulichten nass abgeschiedenen Schichten hergestellt sein. Beispielsweise kann eine nass abgeschiedene Schicht 202 ein erstes nh-Oxid sein, und eine nass abgeschiedene Schicht 204 kann ein zweites nh-Oxid sein. Darüber hinaus können eine einzelne äußere Schutzschicht 200, die Schicht 202 und/oder die Schicht 204 eine nh-Mischoxidschicht sein, die ein oder mehrere nh-Oxid(e) enthält.In some cases, the outer protective layer 200 from two in 17 illustrated wet deposited layers. For example, a wet-deposited layer 202 be a first n H -Oxid, and a wet-deposited layer 204 may be a second n H -Oxide. In addition, a single outer protective layer 200 , the layer 202 and / or the layer 204 be a n h -Mischoxidschicht, which contains one or more n h oxide (e).

Es versteht sich, dass die in 16 gezeigte fünfschichtige Gestaltung eine Absorberschicht 120 und 120a direkt benachbart zu oder unterhalb der äußeren Schutzschicht 200 aufweist. Anders ausgedrückt, weist ein durch Trockenabscheidung erzeugtes fünfschichtiges Pigment vor seiner Beschichtung mit einer äußeren Schutzschicht eine äußere absorbierende Schicht und keine äußere dielektrische Schicht auf. Es versteht sich auch, dass die äußere Schutzschicht nicht nur als eine Schutzschicht, sondern auch als eine farbverstärkende Schicht dienen kann. Beispielsweise und nur zum Zweck der Veranschaulichung kann die äußere Schutzschicht 200 lediglich als eine Schutzschicht dienen und keine Auswirkung auf die Farbe des Pigments 10a haben. Demzufolge wird die gesamte Farbe des Pigments 10a durch die Reflektorkernschicht 100, die trocken abgeschiedene dielektrische nh-Schicht 110, 110a und die absorbierende Schicht 120, 120a bereitgestellt. Alternativ kann die äußere Schutzschicht 200 das Pigment 10a mit einem gewissen Farbeffekt versehen, wie etwa einem Anstieg der Chroma des Pigments, einer leichten Verschiebung der „Farbe”, die das Pigment für das menschliche Auge aufweist, einer leichten Zunahme der Omnidirektionalität des Pigments (d. h. einer verringerten Farbverschiebung), einer leichten Abnahme der Omnidirektionalität des Pigments und dergleichen.It is understood that in 16 shown five-layer design an absorber layer 120 and 120a directly adjacent to or below the outer protective layer 200 having. In other words, a five-layered pigment produced by dry deposition has an outer absorbent layer and no outer dielectric layer before being coated with an outer protective layer. It is also understood that the outer protective layer can serve not only as a protective layer but also as a color-enhancing layer. For example, and for purposes of illustration only, the outer protective layer 200 merely serve as a protective layer and have no effect on the color of the pigment 10a to have. As a result, the entire color of the pigment 10a through the reflector core layer 100 , the dry deposited dielectric n h layer 110 . 110a and the absorbing layer 120 . 120a provided. Alternatively, the outer protective layer 200 the pigment 10a with a certain color effect, such as an increase in the chroma of the pigment, a slight shift in the "color" exhibited by the pigment to the human eye, a slight increase in the omnidirectionality of the pigment (ie a reduced color shift), a slight decrease in pigmentation Omnidirectionality of the pigment and the like.

Bezugnehmend auf 18 ist mit Bezugszeichen 20 eine weitere Ausführungsform eines erfinderischen mehrschichtigen Stapels gezeigt. Der mehrschichtige Stapel 20 ähnelt dem mehrschichtigen Stapel 10 mit Ausnahme einer zusätzlichen absorbierenden Schicht 105, die sich zwischen der Reflektorkernschicht 100 und der trocken abgeschiedenen dielektrischen nh-Schicht 110 erstreckt. Ebenfalls ähnlich dem in 16 gezeigten Pigment 10a ist in 19 ein Pigment 20a gezeigt, bei dem sich symmetrische Schichten 105a, 110a und 120a über der Reflektorkernschicht 100 erstrecken und gegenüberliegend zu den Schichten 105, 110 bzw. 120 angeordnet sind. Das Pigment 20a weist auch die nass abgeschiedene äußere nh-Oxidschutzschicht 200 auf.Referring to 18 is with reference numerals 20 another embodiment of an inventive multilayer stack shown. The multilayer stack 20 resembles the multilayer stack 10 with the exception of an additional absorbent layer 105 extending between the reflector core layer 100 and the dry deposited dielectric n h layer 110 extends. Also similar to the one in 16 shown pigment 10a is in 19 a pigment 20a shown in which symmetrical layers 105a . 110a and 120a over the reflector core layer 100 extend and opposite to the layers 105 . 110 respectively. 120 are arranged. The pigment 20a also has the wet deposited outer n H oxide protective layer 200 on.

Verfahren zur Herstellung der hier offenbarten mehrschichtigen Stapel können irgendein Verfahren oder Prozess sein, welche dem Fachmann bekannt sind, oder Verfahren sein, welche dem Fachmann noch nicht bekannt sind. Typische bekannte Verfahren umfassen Nassverfahren, wie etwa Sol-Gel-Verarbeitung, Schicht-für-Schicht-Verarbeitung, Spin-Coating und dergleichen. Weitere bekannte Trockenverfahren umfassen ein chemisches Gasphasenabscheidungsverfahren und ein physikalisches Gasphasenabscheidungsverfahren, wie etwa Sputtern, Elektronenstrahlabscheidung und dergleichen.Methods of making the multilayer stacks disclosed herein may be any method or process known to those skilled in the art, or methods that are not known to those skilled in the art. Typical known methods include wet processes, such as sol-gel processing, layer-by-layer processing, spin coating, and the like. Other known dry processes include a chemical vapor deposition process and a physical vapor deposition process such as sputtering, electron beam deposition, and the like.

Die hier offenbarten mehrschichtigen Stapel können für fast jede Farbanwendung verwendet werden, wie etwa Pigmente für Farben, dünne Filme bzw. Schichten, welche auf Oberflächen aufgebracht werden, und dergleichen. Darüber hinaus können die in den 16 und 18 veranschaulichten Pigmente omnidirektionale strukturelle Farbeigenschaften aufweisen, wie in den 1014 gezeigt.The multilayered stacks disclosed herein may be used for almost any color application, such as pigments for paints, thin films applied to surfaces, and the like. In addition, those in the 16 and 18 illustrated pigments have omnidirectional structural color properties, as in 10 - 14 shown.

Um die Erfindung besser zu lehren, ohne jedoch ihren Umfang in irgendeiner Weise einzuschränken, werden nachstehend Beispiele für wetterbeständige Pigmente einer omnidirektionalen strukturellen Farbe sowie Verfahrensprotokolle zum Herstellen derartiger Pigmente erörtert.To better teach the invention without, however, limiting its scope in any way, examples of weather resistant pigments of omnidirectional structural color and process protocols for making such pigments are discussed below.

Protokoll 1 – 5-schichtige, mit einer ZrO2-Schicht beschichtete PigmenteProtocol 1-5-layered pigments coated with a ZrO 2 layer

Zwei Gramm 5-schichtige Pigmente wurden in 30 ml Ethanol in einem 100 ml-Rundkolben suspendiert und mit 500 UpM bei Raumtemperatur gerührt. Eine in 10 ml Ethanol gelöste Lösung aus 2,75 ml Zirkonbutoxid (80% in 1-Butanol) wurde mit konstanter Geschwindigkeit in 1 Stunde eintitriert. Gleichzeitig wurde 1 ml DI-Wasser, verdünnt in 3 ml Ethanol, eindosiert. Nach der Titration wurde die Suspension weitere 15 Minuten lang gerührt. Das Gemisch wurde filtriert, mit Ethanol und dann Isopropanol gewaschen und 24 Stunden lang bei 100°C getrocknet oder alternativ 24 h lang bei 200°C weiter geglüht, wobei die Endergebnisse ein 5-schichtiges Pigment mit einer in 16 veranschaulichten Struktur waren. Bei Bedarf kann weiteres Glühen bei einer höheren Temperatur Anwendung finden.Two grams of 5-layer pigments were suspended in 30 ml of ethanol in a 100 ml round bottom flask and stirred at 500 rpm at room temperature. A solution of 2.75 ml of zirconium butoxide (80% in 1-butanol) dissolved in 10 ml of ethanol was titrated in at 1 hour at a constant rate. At the same time, 1 ml of DI water, diluted in 3 ml of ethanol, was metered in. After the titration, the suspension was stirred for a further 15 minutes. The mixture was filtered, washed with ethanol and then isopropanol and dried at 100 ° C for 24 hours, or alternatively further annealed at 200 ° C for 24 hours, the final results being a 5-layer pigment with an in 16 were illustrated structure. If necessary, further annealing can be used at a higher temperature.

Protokoll 2 – 5-schichtige, mit einer TiO2-Schicht beschichtete PigmenteProtocol 2-5-layer pigments coated with a TiO 2 layer

Zwei Gramm 5-schichtige Pigmente wurden in 30 ml IPA in einem 100 ml-Rundkolben suspendiert und bei 40°C gerührt. Dann wurde eine in 20 ml IPA gelöste Lösung aus 2,5 ml Titanethoxid (97%) mit konstanter Geschwindigkeit in 2,5 Stunden eintitriert. Gleichzeitig wurden 2,5 ml DI-Wasser, verdünnt in 4 ml IPA, eindosiert. Nach der Titration wurde die Suspension weitere 30 Minuten lang gerührt. Das Gemisch wurde dann auf Raumtemperatur abkühlen gelassen, filtriert, mit IPA gewaschen und 24 Stunden lang bei 100°C getrocknet oder alternativ 24 h lang bei 200°C weiter geglüht, wobei die Endergebnisse ein 5-schichtiges Pigment mit einer in 16 veranschaulichten Struktur waren. Bei Bedarf kann weiteres Glühen bei einer höheren Temperatur Anwendung finden.Two grams of 5-layer pigments were suspended in 30 ml IPA in a 100 ml round bottom flask and stirred at 40 ° C. Then, a solution of 2.5 ml of titanium ethoxide (97%) dissolved in 20 ml of IPA was titrated in a constant rate in 2.5 hours. At the same time, 2.5 ml DI water diluted in 4 ml IPA was metered in. After the titration, the suspension was stirred for a further 30 minutes. The mixture was then allowed to cool to room temperature, filtered, washed with IPA and dried at 100 ° C for 24 hours, or alternatively further annealed at 200 ° C for 24 hours, the final results being a 5-layer pigment with an in 16 were illustrated structure. If necessary, further annealing can be used at a higher temperature.

Eine Zusammenfassung von Beschichtungen, des zum Herstellen einer Beschichtung verwendeten Verfahrens, der Beschichtungsdicke, Gleichmäßigkeit der Beschichtungsdicke und der photokatalytischen Aktivität ist in der nachstehenden Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3. Probe Kern* Schicht Material Beschichtungsprotokoll Dicke (nm) Gleichmäßigkeit Photokatalytische Aktivität** 1 P5 1. CeO2 *** 20 G 70% 2 P5 1. ZrO2 1 80 G 29% 3 P5 1. TiO2 2 80 G 36% 4 P5 1. TiO2 2 80 G 27% 2. ZrO2-Al2O3 *** 15 G * P5 = 5-schichtiges Pigment
** im Vergleich zu nicht beschichtetem 5-schichtigem Pigment
*** proprietäres Beschichtungsprotokoll
A summary of coatings, the method used to make a coating, the coating thickness, coating thickness uniformity and photocatalytic activity are shown in Table 3 below. Table 3. sample Core* layer material coating protocol Thickness (nm) uniformity Photocatalytic activity ** 1 P5 1. CeO 2 *** 20 G 70% 2 P5 1. ZrO 2 1 80 G 29% 3 P5 1. TiO 2 2 80 G 36% 4 P5 1. TiO 2 2 80 G 27% Second ZrO 2 -Al 2 O 3 *** 15 G * P5 = 5-layered pigment
** compared to uncoated 5-layer pigment
*** proprietary coating protocol

In Anbetracht des Vorstehenden sieht Tabelle 4 eine Aufstellung von verschiedenen Oxidschichten, Substraten, die beschichtet werden können, und Beschichtungsdickenbereichen, welche in den vorliegenden Lehren beinhaltet sind, vor. Tabelle 4. Oxidschicht Substrat Beschichtungsdickenbereich (nm) SiO2 Glimmer, P5, Metall, Oxide 10–160 TiO2 Glimmer, P5, Metall, Oxide 20–100 ZrO2 Glimmer, P5, Metall, Oxide 20–100 Al2O3 Glimmer, P5, Metall, Oxide 5–30 CeO2 Glimmer, P5, Oxide ~5–40 SiO2-Al2O3 Glimmer, P5, Oxide 20–100 ZrO2-Al2O3 Glimmer, P5, Metall, Oxide 10–50 In view of the foregoing, Table 4 provides a listing of various oxide layers, substrates that can be coated, and coating thickness ranges included in the present teachings. Table 4. oxide substratum Coating thickness range (nm) SiO 2 Mica, P5, metal, oxides 10-160 TiO 2 Mica, P5, metal, oxides 20-100 ZrO 2 Mica, P5, metal, oxides 20-100 Al 2 O 3 Mica, P5, metal, oxides 5-30 CeO 2 Mica, P5, oxides ~ 5-40 SiO 2 -Al 2 O 3 Mica, P5, oxides 20-100 ZrO 2 -Al 2 O 3 Mica, P5, metal, oxides 10-50

Zusätzlich zu dem Vorstehenden können die Pigmente einer omnidirektionalen strukturellen Farbe mit einer Schutzbeschichtung einer Oberflächenbehandlung mit Organosilanen unterzogen werden. Beispielsweise wurden in einer veranschaulichenden Organosilan-Protokoll-Behandlung 0,5 g Pigmente, die mit einer oder mehreren der oben erörterten Schutzschichten beschichtet waren, in 10 ml einer EtOH/Wasser-(4:1)-Lösung mit einem pH-Wert von etwa 5,0 (eingestellt durch verdünnte Essigsäurelösung) in einem 100 ml-Rundkolben suspendiert. Die Schlämme wurde 20 Sekunden lang beschallt, dann 15 Minuten lang mit 500 UpM gerührt. Als Nächstes wurden der Schlämme 0,1–0,5 Vol.% eines Organosilan-Mittels zugegeben, und die Lösung wurde weitere 2 Stunden lang mit 500 UpM gerührt. Die Schlämme wurde dann unter Verwendung von DI-Wasser zentrifugiert oder filtriert, und die verbleibenden Pigmente wurden erneut in 10 ml einer EtOH/Wasser(4:1)-Lösung dispergiert. Die Pigment-EtOH/Wasser-Schlämme wurde auf 65°C erhitzt, wobei ein Rückfluss erfolgte, und 30 Minuten lang mit 500 UpM gerührt. Die Schlämme wurde dann unter Verwendung von DI-Wasser und sodann IPA zentrifugiert oder filtriert, um einen Kuchen aus Pigmentpartikeln zu erzeugen. Schließlich wurde der Kuchen 12 Stunden lang bei 100°C getrocknet. Bei Bedarf kann weiteres Glühen bei einer höheren Temperatur Anwendung finden.In addition to the above, the pigments of an omnidirectional structural paint having a protective coating may be subjected to a surface treatment with organosilanes. For example, in an illustrative organosilane protocol treatment, 0.5 g of pigments coated with one or more of the protective layers discussed above were dissolved in 10 mL of a pH 4 EtOH / water (4: 1) solution 5.0 (adjusted by dilute acetic acid solution) suspended in a 100 ml round bottom flask. The slurry was sonicated for 20 seconds, then stirred at 500 rpm for 15 minutes. Next, 0.1-0.5 vol.% Of an organosilane agent was added to the slurry, and the solution was stirred at 500 rpm for further 2 hours. The slurry was then centrifuged or filtered using DI water, and the remaining pigments were redispersed in 10 ml of a 4: 1 EtOH / water solution. The pigment EtOH / water slurry was heated to 65 ° C, refluxing, and stirred at 500 rpm for 30 minutes. The slurry was then centrifuged or filtered using DI water and then IPA to produce a cake of pigment particles. Finally, the cake was dried at 100 ° C for 12 hours. If necessary, further annealing can be used at a higher temperature.

Das Organosilan-Protokoll kann irgendein dem Fachmann bekanntes Organosilan-Kupplungsmittel verwenden, das veranschaulichend N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan (APTMS), N-[3-(Trimethoxysilyl)propyl]ethylendiamin, 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan (MAPTMS), N-[2(Vinylbenzylamino)-ethyl]-3-aminopropyltrimethoxysilan, 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und dergleichen umfasst.The organosilane protocol may employ any organosilane coupling agent known to those skilled in the art which illustratively comprises N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS), N- [3- (trimethoxysilyl) propyl] ethylenediamine, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (MAPTMS), N- [2 (vinylbenzylamino) ethyl] -3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane and the like.

Die obigen Beispiele und Ausführungsformen dienen lediglich dem Zweck der Veranschaulichung, und Veränderungen, Modifikationen und dergleichen sind für den Fachmann ersichtlich und fallen noch in den Schutzbereich der Erfindung. Dementsprechend ist der Schutzumfang der Erfindung durch die Ansprüche und alle Äquivalente davon definiert.The above examples and embodiments are for the purpose of illustration only, and variations, modifications and the like will be apparent to those skilled in the art and are still within the scope of the invention. Accordingly, the scope of the invention is defined by the claims and all equivalents thereof.

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Claims (13)

Hybridpigment einer omnidirektionalen strukturellen Farbe, umfassend: einen mehrschichtigen Stapel mit: einer reflektierenden Kernschicht; einer trocken abgeschiedenen dielektrischen Schicht mit hohem Brechungsindex (nh), die sich über der reflektierenden Kernschicht erstreckt; einer trocken abgeschiedenen Absorberschicht, die sich über der dielektrischen nh-Schicht erstreckt; und einer nass abgeschiedenen äußeren nh-Oxidschicht, die sich über der Absorberschicht erstreckt; wobei der mehrschichtige Stapel ein Reflexionsband mit einer vorbestimmten vollen Halbwertsbreite (FWHM) von weniger als 300 nm und eine vorbestimmte Farbtonverschiebung von weniger als 30° besitzt, wenn der mehrschichtige Stapel breitbandiger elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt ist und aus Winkeln zwischen 0 und 45° relativ zu der Normalen einer Außenoberfläche des mehrschichtigen Stapels betrachtet wird.A hybrid pigment of an omnidirectional structural ink, comprising: a multilayer stack comprising: a reflective core layer; a dry deposited high refractive index (n h ) dielectric layer extending over the reflective core layer; a dry deposited absorber layer extending over the dielectric n h layer; and a wet-deposited outer n H oxide layer extending over the absorber layer; wherein the multilayer stack has a reflection band having a predetermined full width at half maximum (FWHM) of less than 300 nm and a predetermined hue shift of less than 30 ° when the multilayer stack is exposed to broad band electromagnetic radiation and from angles between 0 and 45 ° relative to that Normal is considered an outer surface of the multilayer stack. Hybridpigment einer omnidirektionalen strukturellen Farbe nach Anspruch 1, wobei die reflektierende Kernschicht eine metallische Kernreflektorschicht mit einer Dicke zwischen 30–200 nm ist und ein metallisches Material ist, das aus mindestens einem aus der Gruppe bestehend aus Al, Ag, Pt, Cr, Cu, Zn, Au, Sn und Legierungen daraus ausgewählt ist; und diese trockene abgeschiedene dielektrische nh-Schicht ein dielektrisches Material ist, das aus mindestens einem aus der Gruppe bestehend aus CeO2, Nb2O5, SiN, SnO2, SnS, TiO2, ZnO, ZnS and ZrO2 ausgewählt ist.The hybrid pigment of an omnidirectional structural color according to claim 1, wherein the reflective core layer is a metallic core reflector layer having a thickness between 30-200 nm and is a metallic material consisting of at least one selected from the group consisting of Al, Ag, Pt, Cr, Cu, Zn, Au, Sn and alloys thereof are selected; and said dry deposited n h dielectric layer is a dielectric material selected from at least one of CeO 2 , Nb 2 O 5 , SiN, SnO 2 , SnS, TiO 2 , ZnO, ZnS and ZrO 2 . Hybridpigment einer omnidirektionalen strukturellen Farbe nach den Ansprüchen 1–2, wobei die trocken abgeschiedene dielektrische nh-Schicht eine Dicke zwischen 0,1 QW–4,0 QW für eine gewünschte Steuerwellenlänge besitzt.An omnidirectional structural color hybrid pigment according to claims 1-2, wherein said dry deposited n h dielectric layer has a thickness between 0.1 QW-4.0 QW for a desired control wavelength. Hybridpigment einer omnidirektionalen strukturellen Farbe nach den Ansprüchen 1–3, wobei die trocken abgeschiedene Absorberschicht ein Absorbermaterial ist, das aus mindestens einem aus der Gruppe bestehend aus Cr, Cu, Au, Sn, Legierungen daraus, amorphem Si und Fe2O3 ausgewählt ist; und eine Dicke zwischen 2–30 nm besitzt.An omnidirectional structural color hybrid pigment according to claims 1-3, wherein the dry deposited absorber layer is an absorber material selected from at least one selected from the group consisting of Cr, Cu, Au, Sn, alloys thereof, amorphous Si, and Fe 2 O 3 ; and has a thickness between 2-30 nm. Hybridpigment einer omnidirektionalen strukturellen Farbe nach den Ansprüchen 1–4, wobei die nass abgeschiedene äußere nh-Oxidschicht ein Oxid ist, das aus mindestens einem aus der Gruppe bestehend aus CeO2, Nb2O5, SnO2, TiO2, ZnO und ZrO2 ausgewählt ist; und eine Dicke zwischen 5–200 nm besitzt.A hybrid pigment of an omnidirectional structural color according to claims 1-4, wherein the wet-deposited outer n H oxide layer is an oxide consisting of at least one selected from the group consisting of CeO 2 , Nb 2 O 5 , SnO 2 , TiO 2 , ZnO and ZrO 2 is selected; and has a thickness between 5-200 nm. Hybridpigment einer omnidirektionalen strukturellen Farbe nach den Ansprüchen 1–5, wobei die trocken abgeschiedene dielektrische nh-Schicht ein Paar von dielektrischen nh-Schichten mit der sich dazwischen erstreckenden reflektierenden Kernschicht ist, wobei die trocken abgeschiedene Absorberschicht ein Paar von trocken abgeschiedenen Absorberschichten mit dem sich dazwischen erstreckenden Paar von dielektrischen nh-Schichten ist und sich die nass abgeschiedene äußere nh-Oxidschicht über äußeren Oberflächen des Paars von trocken abgeschiedenen Absorberschichten erstreckt.An omnidirectional structural color hybrid pigment according to claims 1-5, wherein the dry deposited n h dielectric layer is a pair of n h dielectric layers having the reflective core layer extending therebetween, wherein the dry deposited absorber layer comprises a pair of dry deposited absorber layers is the extending therebetween pair of dielectric layers and n h at the wet deposited outer n h oxide layer extends over the outer surfaces of the pair of dry deposited absorber layers. Hybridpigment einer omnidirektionalen strukturellen Farbe nach den Ansprüchen 1–6, wobei der mehrschichtige Stapel eine Dicke von weniger als 2,0 μm, und vorzugsweise weniger als 1,5 μm besitzt.An omnidirectional structural ink hybrid pigment according to claims 1-6, wherein the multilayer stack has a thickness of less than 2.0 μm, and preferably less than 1.5 μm. Hybridpigment einer omnidirektionalen strukturellen Farbe nach den Ansprüchen 1–7, wobei der mehrschichtige Stapel weniger als 10 Schichten, und vorzugsweise weniger als 8 Schichten besitzt.An omnidirectional structural color hybrid pigment according to claims 1-7, wherein the multilayer stack has less than 10 layers, and preferably less than 8 layers. Verfahren zum Herstellen eines Pigments einer omnidirektionalen strukturellen Farbe, wobei das Verfahren umfasst: Fertigen eines mehrschichtigen Stapels durch: Bereitstellen einer reflektierenden Kernschicht; Trockenabscheiden einer dielektrischen Schicht mit hohem Brechungsindex (nh), die sich über der reflektierenden Kernschicht erstreckt; Trockenabscheiden einer Absorberschicht, die sich über der dielektrischen nh-Schicht erstreckt; und Nassabscheiden einer äußeren nh-Oxidschicht, die sich über der Absorberschicht erstreckt; wobei der mehrschichtige Stapel ein Reflexionsband mit einer vorbestimmten vollen Halbwertsbreite (FWHM) von weniger als 300 nm und eine vorbestimmte Farbtonverschiebung von weniger als 30° besitzt, wenn der mehrschichtige Stapel breitbandiger elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt ist und aus Winkeln zwischen 0 und 45° relativ zu der Normalen einer Außenoberfläche des mehrschichtigen Stapels betrachtet wird.A method of producing a pigment of an omnidirectional structural color, the method comprising: preparing a multilayer stack by: providing a reflective core layer; Dry depositing a high refractive index (n h ) dielectric layer extending over the reflective core layer; Dry depositing an absorber layer extending over the dielectric n h layer; and wet-depositing an outer n "h" oxide layer extending over the absorber layer; wherein the multilayer stack has a reflection band having a predetermined full width at half maximum (FWHM) of less than 300 nm and a predetermined hue shift of less than 30 ° when the multilayer stack is exposed to broad band electromagnetic radiation and from angles between 0 and 45 ° relative to that Normal is considered an outer surface of the multilayer stack. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die reflektierende Kernschicht eine metallische Kernreflektorschicht mit einer Dicke zwischen 30–200 nm ist, die aus einem metallischen Material hergestellt ist, welches aus mindestens einem aus der Gruppe bestehend aus Al, Ag, Pt, Cr, Cu, Zn, Au, Sn und Legierungen daraus ausgewählt ist; und die trocken abgeschiedene dielektrische nh-Schicht eine Dicke zwischen 0,1 QW–4,0 QW für eine gewünschte Steuerwellenlänge besitzt und aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, das aus mindestens einem aus der Gruppe bestehend aus CeO2, Nb2O5, SiN, SnO2, SnS, TiO2, ZnO, ZnS und ZrO2 ausgewählt ist. The method of claim 9, wherein the reflective core layer is a metallic core reflector layer having a thickness of between 30-200 nm made of a metallic material consisting of at least one selected from the group consisting of Al, Ag, Pt, Cr, Cu, Zn , Au, Sn and alloys thereof are selected therefrom; and the dry deposited n h dielectric layer has a thickness between 0.1 QW-4.0QW for a desired control wavelength and is made of a dielectric material composed of at least one selected from the group consisting of CeO 2 , Nb 2 O 5 , SiN, SnO 2 , SnS, TiO 2 , ZnO, ZnS and ZrO 2 . Verfahren nach den Ansprüchen 9–10, wobei die trocken abgeschiedene Absorberschicht eine Dicke zwischen 2–30 nm besitzt und aus einem Absorbermaterial hergestellt ist, das aus mindestens einem aus der Gruppe bestehend aus Cr, Cu, Au, Sn, Legierungen daraus, amorphem Si und Fe2O3 ausgewählt ist; und die nass abgeschiedene äußere nh-Oxidschicht eine Dicke zwischen 5–200 nm besitzt und ein Oxid ist, das aus mindestens einem aus der Gruppe bestehend aus CeO2, Nb2O5, SnO2, TiO2, ZnO und ZrO2 ausgewählt ist.The method of claims 9-10, wherein the dry deposited absorber layer has a thickness between 2-30 nm and is made of an absorber material consisting of at least one selected from the group consisting of Cr, Cu, Au, Sn, alloys thereof, amorphous Si and Fe 2 O 3 is selected; and the wet-deposited outer n H oxide layer has a thickness between 5-200 nm and is an oxide selected from at least one selected from the group consisting of CeO 2 , Nb 2 O 5 , SnO 2 , TiO 2 , ZnO and ZrO 2 is. Verfahren nach den Ansprüchen 9–11, wobei der mehrschichtige Stapel weniger als 10 Schichten, und vorzugsweise weniger als 8 Schichten besitzt.The method of claims 9-11, wherein the multilayer stack has less than 10 layers, and preferably less than 8 layers. Verfahren nach den Ansprüchen 9–12, wobei der mehrschichtige Stapel eine Gesamtdicke von weniger als 2,0 μm, und vorzugsweise weniger als 1,5 μm besitzt.The method of claims 9-12, wherein the multilayer stack has a total thickness of less than 2.0 μm, and preferably less than 1.5 μm.
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