JP2017111248A - Coloring structure body and manufacturing method therefor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structural color body having a high color contrast.SOLUTION: A coloring structure body includes: a base material; a rugged structure composed of an aggregate of a plurality of salients formed on the base material or a surface of the base material; and a laminate composed of two or more layers respectively containing materials transmitting light with the same wavelength range and having a difficult refractive index to the light of the wavelength range on the rugged structure. The rugged structure is a moth-eye structure including a material reflecting or absorbing the light of the wavelength range.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、表面に形成された構造体により発色する発色構造体およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a coloring structure that develops color with a structure formed on a surface and a method for producing the same.

色素のような光吸収による電子遷移を伴う発色現象とは異なり、物質自体には光吸収性はないが、光の波長と同程度、もしくは波長よりも小さい周期構造体による回折や干渉、散乱を利用して、特定波長の光のみを反射、又は透過することにより発色する発色現象が存在する。以下、本明細書においては、この発色現象を構造発色と称する。   Unlike a coloring phenomenon that involves electronic transitions due to light absorption such as dyes, the substance itself does not absorb light, but it does not cause diffraction, interference, or scattering by a periodic structure that is the same as or smaller than the wavelength of light Utilizing this, there is a coloring phenomenon that develops color by reflecting or transmitting only light of a specific wavelength. Hereinafter, in this specification, this coloring phenomenon is referred to as structural coloring.

構造発色は、例えば紫外線により劣化しない無機誘電体材料で構成される場合、構造が保たれる限り紫外線が照射される環境下に放置しても、色褪せすることがない。   For example, when the structure color is composed of an inorganic dielectric material that does not deteriorate due to ultraviolet rays, the structure does not fade even when left in an environment irradiated with ultraviolet rays as long as the structure is maintained.

また、回折、干渉を利用する構造発色は、観察角度により認識される光の波長が変化する特徴があるため、意匠性の高い表現が可能となる。   In addition, structural color development using diffraction and interference has a feature that the wavelength of light recognized by the observation angle changes, so that high designability can be expressed.

このような構造発色による発色体として、屈折率が異なる高分子材料を多層構造とした多層膜干渉を利用した発色構造体が提案されている(特許文献1)。   As a color developing body by such a structural color development, a color forming structure using multilayer film interference in which polymer materials having different refractive indexes are formed in a multilayer structure has been proposed (Patent Document 1).

但し、特許文献1で提案された発色構造体は、高分子材料の多層構造であるため、隣接する各層を構成する材料の屈折率差が小さく、強い反射を得るためには幾重にも積層する必要があり、製造コストが高くなる。さらに、多層膜干渉の影響が支配的となり、観察角度による色変化が急峻となり、特定の色を広い観察角度で表現することが困難となる。   However, since the color developing structure proposed in Patent Document 1 is a multilayer structure of polymer materials, the refractive index difference between the materials constituting the adjacent layers is small, and multiple layers are stacked in order to obtain strong reflection. This increases the manufacturing cost. Furthermore, the influence of multilayer film interference becomes dominant, and the color change depending on the viewing angle becomes steep, making it difficult to express a specific color with a wide viewing angle.

そこで、自然界に生息するモルフォチョウのように、強い反射を有し、且つ観察する角度による色変化が緩やかである発色特性を有する発色構造体を供えた表示装置が提案されている(特許文献2)。   In view of this, a display device has been proposed that has a coloring structure having a coloring characteristic such as a morpho butterfly that inhabits nature and has a strong reflection and a gradual color change depending on an observation angle (Patent Document 2). ).

また、基材上に二酸化珪素(SiO)微粒子を配列させたSiO微粒子層を形成し、SiO微粒子層上に光吸収のためにクロム(Cr)層を成膜し、Cr層上に二酸化チタン(TiO)層とSiO層を交互に積層した光反射板も報告されている(非特許文献1)。 Further, a SiO 2 fine particle layer in which silicon dioxide (SiO 2 ) fine particles are arranged is formed on a substrate, a chromium (Cr) layer is formed on the SiO 2 fine particle layer for light absorption, and the Cr layer is formed on the Cr layer. A light reflection plate in which titanium dioxide (TiO 2 ) layers and SiO 2 layers are alternately laminated has also been reported (Non-patent Document 1).

特開2000−246829号公報JP 2000-246829 A 特開2007−225935号公報JP 2007-225935 A

Journal of the Optical Society of America A,Volume 30,No.5,Page 962Journal of the Optical Society of America A, Volume 30, No. 5, Page 962

特許文献2で提案された発色構造体は、基材に不均一な凹凸構造を形成し、この凹凸構造上に積層膜を形成することで、積層膜による干渉に凹凸構造の不規則性からなる光の広がり効果を付与し、観察角度による緩やかな色変化を実現している。   The color developing structure proposed in Patent Document 2 is formed of irregularities in the concavo-convex structure due to interference by the laminated film by forming a non-uniform concavo-convex structure on the substrate and forming a laminated film on the concavo-convex structure. A light spreading effect is given, and a gradual color change according to the viewing angle is realized.

但し、基材および凹凸構造が、可視領域の波長帯の光が透過する材料で構成された場合、積層膜を透過した光はそのまま発色体裏面から抜けてしまう。したがって、発色構造体の表面側だけではなく、裏面側からも光が照射される環境下で表面側から観察した場合、裏面側から透過した光も観察されるため、色コントラストが低下してしまう。   However, when the base material and the concavo-convex structure are made of a material that transmits light in the visible wavelength band, the light transmitted through the laminated film passes through the color former back as it is. Therefore, when viewed from the front side in an environment where light is irradiated not only from the front side of the color developing structure, but also from the back side, light transmitted from the back side is also observed, resulting in a decrease in color contrast. .

色コントラストの低下を防止するため、発色体の裏面側に可視領域の波長帯の光を吸収する材料を成膜しても、基材との界面での反射が生じてしまう。また、基材あるいは凹凸構造を例えばカーボンのような可視領域の波長帯の光を吸収する材料に変更すると、凹凸構造形成において、紫外線照射による樹脂効果を利用する光ナノインプリント法を適用する際に、基材側から紫外線を照射できなくなるため、発色構造体の製造に生産性の高い光ナノインプリント法を適用することが困難となる。   In order to prevent a decrease in color contrast, even if a material that absorbs light in the visible wavelength range is formed on the back side of the color former, reflection at the interface with the substrate occurs. In addition, when the base material or the concavo-convex structure is changed to a material that absorbs light in the visible wavelength band such as carbon, for example, in applying the optical nanoimprint method using the resin effect by ultraviolet irradiation in the concavo-convex structure formation, Since it becomes impossible to irradiate ultraviolet rays from the substrate side, it becomes difficult to apply a highly productive photo nanoimprint method to the production of the color developing structure.

一方で、非特許文献1で報告されている光反射板は、SiO微粒子の粒径を200〜400nmと幅を持たせることにより、凹凸構造の幅と高さに不規則性を付与し、さらに微粒子上に形成されたCr層により、Cr層上に形成したTiO層とSiO層からなる積層膜を透過した光が吸収されるため、色コントラストの高い反射板が得られる。 On the other hand, the light reflecting plate reported in Non-Patent Document 1 gives irregularity to the width and height of the concavo-convex structure by giving the particle diameter of the SiO 2 fine particles 200 to 400 nm, Furthermore, since the light transmitted through the laminated film composed of the TiO 2 layer and the SiO 2 layer formed on the Cr layer is absorbed by the Cr layer formed on the fine particles, a reflector with high color contrast can be obtained.

但し、SiO微粒子上にCrを成膜するため、Cr層表面の表面粗さはSiO微粒子の表面粗さよりも小さくなる。入射した光の反射を防止する構造として、蛾の眼を模した突起構造の集合体が一般的に知られている。このような突起構造の集合体により反射防止効果を得る場合は、突起構造の構造高さが高いほど、反射防止効果が高いとされている。しかしながら、非特許文献1で報告されている反射板は、Cr層表面の表面粗さがSiO微粒子の粒子径により規定されてしまうため、Cr層による反射防止効果の制御は困難である。 However, since Cr is deposited on the SiO 2 fine particles, the surface roughness of the Cr layer surface is smaller than the surface roughness of the SiO 2 fine particles. As a structure for preventing reflection of incident light, an aggregate of protrusion structures that imitates the eye of a moth is generally known. When an antireflection effect is obtained by an assembly of such protrusion structures, it is said that the higher the structure height of the protrusion structure, the higher the antireflection effect. However, in the reflector reported in Non-Patent Document 1, since the surface roughness of the Cr layer surface is defined by the particle diameter of the SiO 2 fine particles, it is difficult to control the antireflection effect by the Cr layer.

さらに、SiO微粒子は自己組織的に配列されるため、光反射板の製造において、光学特性などにばらつきが生じ、収率が低下する恐れがある。 Furthermore, since the SiO 2 fine particles are arranged in a self-organized manner, there is a risk that the optical characteristics and the like will vary in the manufacture of the light reflecting plate, and the yield may be reduced.

それ故に、本発明は、色コントラストの高い発色構造体およびその製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a coloring structure having a high color contrast and a method for producing the same.

本発明に係る発色構造体は、基材と、基材表面もしくは基材上に形成された、複数の凸部の集合体からなる凹凸構造と、凹凸構造上に同じ波長帯の光を透過し、且つ、波長帯の光に対して異なる屈折率を持つ材料で構成された2層以上の層からなる積層体とを有し、凹凸構造は波長帯の光を反射あるいは吸収する材料で構成され、凹凸構造は蛾の眼を模した突起構造の集合体からなるものである。   The color developing structure according to the present invention transmits a light having the same wavelength band on a concavo-convex structure composed of a base material, a base material surface or a base material, and a plurality of convex portions. And a laminate composed of two or more layers made of materials having different refractive indexes for light in the wavelength band, and the concavo-convex structure is made of a material that reflects or absorbs light in the wavelength band. The concavo-convex structure is composed of an assembly of protrusion structures that imitate the eye of the eyelid.

あるいは、本発明に係る発色構造体は、基材と、基材表面もしくは基材上に形成された、複数の凸部の集合体からなる凹凸構造と、凹凸構造上に同じ波長帯の光を透過し、且つ、波長帯の光に対して異なる屈折率を持つ材料で構成された2層以上の層からなる積層体とを有し、凹凸構造は、隣接した凸部の間に平坦部が存在する凹凸構造であり、凹凸構造と積層体との間に、波長帯の光を反射あるいは吸収する材料で構成される層を有するものである。   Alternatively, the color developing structure according to the present invention includes a base material, a concavo-convex structure composed of a plurality of convex portions formed on the base material surface or the base material, and light having the same wavelength band on the concavo-convex structure. And a laminate composed of two or more layers made of materials having different refractive indexes with respect to light in the wavelength band, and the concavo-convex structure has a flat portion between adjacent convex portions. It is a concavo-convex structure that exists, and has a layer composed of a material that reflects or absorbs light in the wavelength band between the concavo-convex structure and the laminate.

また、本発明は、基材と、基材表面もしくは基材上に形成された凹凸構造と、凹凸構造上に2層以上の層からなる積層体とを有し、照射された所定の波長帯の光のうちの一部の波長の光を選択的に反射する発色構造体の製造方法に関するものであり、基板上に、複数の凹部を格子状に配列してなる格子状構造を有する光ナノプリント用モールドであって、隣接した凹部の間に平坦部が存在し、凹部の中心が格子状構造の格子構造により決定される中心位置からピッチよりも小さい偏差を有して分布する光ナノンプリント用モールドを用意する工程と、基材に光硬化性樹脂を塗布する工程と、光インプリント法により、光硬化性樹脂層にモールドに形成された構造を転写して凹凸構造を形成する工程と、凹凸構造が形成された基材上に、波長帯の光を反射する金属層を形成する工程と、金属層上に、波長帯の光を透過し、且つ、波長帯の光に対して異なる屈折率を持つ材料を交互に積層して積層体を成膜する工程とを具備するものである。   Further, the present invention includes a base material, a concavo-convex structure formed on the base material surface or the base material, and a laminate composed of two or more layers on the concavo-convex structure, and is irradiated with a predetermined wavelength band. The present invention relates to a method for producing a coloring structure that selectively reflects light of a part of the wavelength of light, and an optical nano having a lattice structure in which a plurality of concave portions are arranged in a lattice shape on a substrate An optical nanon print in which a flat portion exists between adjacent concave portions and the center of the concave portion is distributed with a deviation smaller than the pitch from the center position determined by the lattice structure of the lattice structure. A step of preparing a mold for use, a step of applying a photocurable resin to a substrate, a step of transferring a structure formed in the mold to the photocurable resin layer by a photoimprint method, and forming a concavo-convex structure On the substrate on which the concavo-convex structure is formed, A step of forming a metal layer that reflects light, and a layered structure are formed by alternately laminating materials on the metal layer that transmit light in the wavelength band and have different refractive indexes for the light in the wavelength band. And a film forming step.

本発明は、基材と、基材表面もしくは基材上に形成された凹凸構造と、凹凸構造上に2層以上の層からなる積層体とを有し、照射された所定の波長帯の光のうちの一部の波長の光を選択的に反射する発色構造体の製造方法であって、基板上に、複数の凹部を格子状に配列してなる格子状構造を有する光ナノプリント用モールドであって、隣接した凹部の間に平坦部が存在し、凹部の中心が格子状構造の格子構造により決定される中心位置からピッチよりも小さい偏差を有して分布する熱ナノンプリント用モールドを用意する工程と、基材に熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂を塗布する工程と、熱インプリント法により、熱可塑性樹脂層もしくは熱硬化性樹脂層にモールドに形成された構造を転写して凹凸構造を形成する工程と、凹凸構造が形成された基材上に、波長帯の光を反射する金属層を形成する工程と、金属層上に、波長帯の光を透過し、且つ、波長帯の光に対して異なる屈折率を持つ材料を交互に積層して積層体を成膜する工程とを具備するものである。   The present invention includes a base material, a concavo-convex structure formed on the surface of the base material or on the base material, and a laminate composed of two or more layers on the concavo-convex structure, and is irradiated with light of a predetermined wavelength band. A method for producing a coloring structure that selectively reflects light having a part of the wavelength, and a mold for optical nanoprinting having a lattice structure in which a plurality of recesses are arranged in a lattice pattern on a substrate A thermal nanonprint mold in which a flat part exists between adjacent concave parts, and the center of the concave part is distributed with a deviation smaller than the pitch from the center position determined by the lattice structure of the lattice structure. Steps of preparing, applying a thermoplastic resin or thermosetting resin to the substrate, and transferring the structure formed in the mold to the thermoplastic resin layer or thermosetting resin layer by the thermal imprint method The process of forming the structure and the uneven structure A step of forming a metal layer that reflects light in the wavelength band on the formed substrate, and a light that transmits light in the wavelength band and has a different refractive index with respect to the light in the wavelength band. And alternately stacking materials to form a laminate.

本発明によれば、凹凸構造によって発色構造体の積層体を透過した光の反射が抑制されるため、色コントラストの高い発色構造体を実現できる。   According to the present invention, since the reflection of light transmitted through the laminate of the coloring structure is suppressed by the concavo-convex structure, a coloring structure with high color contrast can be realized.

本発明の第1の実施形態に係る発色構造体の断面概略図である。1 is a schematic cross-sectional view of a coloring structure according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係る発色構造体の断面概略図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a color developing structure according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態に係る発色構造体の断面概略図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a coloring structure according to a third embodiment of the present invention.

本発明において、発色構造体が作用する波長帯は、凹凸構造を構成する凸部(凹部)の線幅及び配列ピッチと、凹凸構造上に形成する積層体の屈折率及び膜厚とにより決定される。本発明においては、発色構造体が対象とする波長帯は限定されるものではないが、以下の実施形態では、特に可視領域の光を対象とした発色構造体について図面を用いて説明する。尚、本実施形態において、可視領域は360nm〜830nmの波長帯の光を指すものとする。   In the present invention, the wavelength band in which the color forming structure acts is determined by the line width and arrangement pitch of the convex portions (concave portions) constituting the concavo-convex structure, and the refractive index and film thickness of the laminate formed on the concavo-convex structure. The In the present invention, the wavelength band targeted by the coloring structure is not limited, but in the following embodiments, a coloring structure that specifically targets light in the visible region will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the visible region refers to light having a wavelength band of 360 nm to 830 nm.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る構造発色体の断面概略図である。可視領域の波長帯の光を反射する材料、例えばシリコン(Si)やアルミ(Al)、タンタル(Ta)、Crなど、或いは可視領域の波長帯の光を吸収する材料、例えば炭素(C)などで構成された基材11上に、図1(a)で示すような、蛾の眼を模した突起構造(モスアイ構造)21を、リソグラフィやドライエッチングなどの公知の技術を適用して形成する。突起構造21により、基材11を構成する材料と、突起構造21の上に隣接する材料との界面での屈折率変化が緩やかとなり、突起構造表面における界面での可視領域の反射を抑制できる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the structural color body according to the first embodiment. Materials that reflect light in the visible wavelength band, such as silicon (Si), aluminum (Al), tantalum (Ta), Cr, or materials that absorb light in the visible wavelength band, such as carbon (C) A protrusion structure (moth-eye structure) 21 that imitates the eye of the eyelid as shown in FIG. 1A is formed on the base material 11 constituted by applying a known technique such as lithography or dry etching. . By the protrusion structure 21, the refractive index change at the interface between the material constituting the base material 11 and the material adjacent to the protrusion structure 21 becomes moderate, and reflection of the visible region at the interface on the protrusion structure surface can be suppressed.

突起構造21を構成する複数の凸部は格子状に配列されることが好ましい。格子状に配列される場合は、六方最密格子状がより好ましいが、正方格子状でも良い。格子構造の周期性により可視領域の光が一次回折されないように、格子構造のピッチ(隣接する凸部の配列ピッチ)は可視領域の波長帯よりも小さい、すなわち360nm以下であることが好ましい。さらに、突起構造21を構成する凸部の中心が格子構造の周期構造上の中心位置(設計位置)からずれて不規則に分布していることが好ましく、分布の偏差は格子構造のピッチよりも小さい値が好ましく、さらに格子構造のピッチの1/5以下の値であることがより好ましい。   It is preferable that the plurality of convex portions constituting the protruding structure 21 are arranged in a lattice shape. When arranged in a lattice shape, a hexagonal close-packed lattice shape is more preferable, but a square lattice shape may also be used. It is preferable that the pitch of the grating structure (arrangement pitch of adjacent convex portions) is smaller than the wavelength band of the visible region, that is, 360 nm or less so that the light in the visible region is not first-order diffracted by the periodicity of the grating structure. Furthermore, it is preferable that the centers of the convex portions constituting the protrusion structure 21 are irregularly distributed with a deviation from the center position (design position) on the periodic structure of the lattice structure, and the deviation of the distribution is larger than the pitch of the lattice structure. A small value is preferable, and a value of 1/5 or less of the pitch of the lattice structure is more preferable.

突起構造21を構成する複数の凸部の構造高さの値は、反射抑制効果と、構造発色体表面の反射光学特性により適宜設計される。凸部の構造高さは一定であっても良いが、散乱効果を付与するために不規則な分布を有していることが好ましい。但し、散乱効果が促進されると、構造発色体表面から反射される光の単色性が損なわれる恐れがあるため、構造高さの偏差は、構造高さの平均値の1/3以下であることがより好ましい。尚、構造高さが分布を有する突起構造21は、例えばエッチングマスク線幅が分布を有する設計とし、完全にマスクが消失するまでドライエッチングを実施することで一括に形成することが可能である。その場合、マスク線幅の分布の偏差は、マスク線幅の平均値の1/3以下が好ましい。また、突起構造21には底面に平坦部が無いことがより好ましいが、平坦部が存在しても良い。凸部の底面積の偏差は、設計値の1/3以下であることがより好ましい。理由は構造高さの場合と同様である。凸部が格子状に配列されている場合、格子構造の周期性から設計値は計算が出来る。なお、ここでいう底面積とは、凸部の側面が隣接する他の凸部の側面あるいは底面で区画される仮想線で囲まれた領域を構造発色体の上方から垂直に見た面積のことである。上方とは、図1では構造発色体の下部に垂直な方向に当たる。凸部が構造発色体の底面に対して傾いていたとしても、底面積は、この底面に垂直な方向から見た値で計算することとする。   The value of the structure height of the plurality of convex portions constituting the protrusion structure 21 is appropriately designed depending on the reflection suppressing effect and the reflection optical characteristics of the surface of the structural color body. The structural height of the convex portion may be constant, but preferably has an irregular distribution in order to impart a scattering effect. However, if the scattering effect is promoted, the monochromaticity of the light reflected from the surface of the structural color body may be impaired. Therefore, the deviation of the structural height is 1/3 or less of the average value of the structural height. It is more preferable. The protruding structure 21 having a distributed structure height can be formed in a lump by, for example, designing the etching mask line width to be distributed and performing dry etching until the mask disappears completely. In this case, the deviation of the mask line width distribution is preferably 1/3 or less of the average value of the mask line width. Further, it is more preferable that the protrusion structure 21 has no flat portion on the bottom surface, but a flat portion may exist. The deviation of the bottom area of the convex portion is more preferably 1/3 or less of the design value. The reason is the same as in the case of the structural height. When the convex portions are arranged in a lattice pattern, the design value can be calculated from the periodicity of the lattice structure. In addition, the bottom area here is an area obtained by vertically viewing a region surrounded by an imaginary line defined by the side surface or bottom surface of another convex portion adjacent to the side surface of the convex portion from above the structural color body. It is. The upper direction corresponds to a direction perpendicular to the lower part of the structural color body in FIG. Even if the convex portion is inclined with respect to the bottom surface of the structural color body, the bottom area is calculated by a value viewed from a direction perpendicular to the bottom surface.

次に、図1(b)に示すように、突起構造21の表面に、可視領域の波長帯の光に対して屈折率の異なる材料を、スパッタリング法や蒸着法、或いは自己組織化等の公知の技術を適用して積層し、積層膜31を形成する。図1(b)では、突起構造21の表面に、高屈折率層41と低屈折率層51の2種類の層を順次3対形成しているが、これらの層数や材料種とその数、膜厚、積層する順序は必要とする光学特性により適宜設計されるものである。積層膜を構成する材料としては、例えば、高屈折率材料として二酸化チタン(TiO)、低屈折率材料としてSiOなどの屈折率差が大きい材料を適用することにより、少ない積層数でも高い反射率が得られるが、屈折率がわずかに違う場合でも界面における反射は発生するため、積層数を適宜設計することにより例えば高分子材料を適用することも可能である。 Next, as shown in FIG. 1B, a material having a different refractive index with respect to light in the visible wavelength band is formed on the surface of the protruding structure 21 by a sputtering method, a vapor deposition method, or a self-organization method. The laminated film 31 is formed by applying the above technique. In FIG. 1B, three pairs of two layers of a high refractive index layer 41 and a low refractive index layer 51 are sequentially formed on the surface of the protruding structure 21, but the number of these layers, material types, and the number thereof. The film thickness and the order of lamination are appropriately designed according to the required optical characteristics. As a material constituting the laminated film, for example, by applying a material having a large refractive index difference such as titanium dioxide (TiO 2 ) as a high refractive index material and SiO 2 as a low refractive index material, high reflection can be achieved even with a small number of laminated layers. However, even when the refractive index is slightly different, reflection at the interface occurs. Therefore, for example, a polymer material can be applied by appropriately designing the number of layers.

以上により得られた構造発色体に対して、基材11の表面側から白色光を照射すると、積層体31により干渉された光は、構造発色体表面から反射光として取り出される。一方、それ以外の波長帯の光は積層体31を透過するが、突起構造21により界面での反射は抑制されるため、構造発色体表面からは殆ど取り出されない。その結果、積層体31により干渉された光のみが高いコントラストで観察される。さらに、積層体31は突起構造21の表面に形成されている。各層の形成過程では、隣接する下層の表面形状を追従しながら成膜させる。よって積層体31は高さ方向に不規則性を有することになり、さらに、突起構造21を格子状に配列することにより、回折効果も付与することができる。したがって、当該構造発色体は、積層体31による干渉に、光の広がり効果が付与されるため、観察角度による緩やかな色変化を実現することができる。   When the structural color body obtained as described above is irradiated with white light from the surface side of the substrate 11, the light interfered by the laminate 31 is extracted as reflected light from the surface of the structural color body. On the other hand, light in other wavelength bands is transmitted through the laminate 31, but reflection at the interface is suppressed by the protruding structure 21, so that it is hardly extracted from the surface of the structural color body. As a result, only the light interfered by the stacked body 31 is observed with high contrast. Furthermore, the laminate 31 is formed on the surface of the protruding structure 21. In the formation process of each layer, the film is formed while following the surface shape of the adjacent lower layer. Therefore, the laminated body 31 has irregularity in the height direction, and further, a diffraction effect can be imparted by arranging the protruding structures 21 in a lattice shape. Therefore, since the structural color body gives a light spreading effect to the interference caused by the stacked body 31, it is possible to realize a gradual color change depending on the observation angle.

(第2の実施形態)
図2は、第2の実施形態に係る構造発色体の断面概略図である。まず、図2(a)で示すように、基材12表面に隣接した凸部の間に平坦部が存在する凹凸構造61を形成する。基材12を構成する材料については、例えばSi、SiO、Cr、Taと言ったリソグラフィやドライエッチングなどの公知の技術を適用することにより加工することができる材料が好ましい。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the structural color body according to the second embodiment. First, as shown in FIG. 2A, a concavo-convex structure 61 in which a flat portion exists between the convex portions adjacent to the surface of the substrate 12 is formed. As a material constituting the base material 12, a material that can be processed by applying a known technique such as lithography or dry etching such as Si, SiO 2 , Cr, and Ta is preferable.

凹凸構造61の凸部の形状は、より好ましくは上面に平坦部が無い針形状であるが、図2(a)に示したように、上面に平坦部がある形状でも良く、また側壁角度は垂直でも良い。凹凸構造61は格子状に配列されることが好ましい。格子状に配列される場合は、六方最密格子状がより好ましいが、正方格子状でも良い。格子構造の周期性により可視領域の光が一次回折されないように、格子構造のピッチは可視領域の波長帯よりも小さい、すなわち360nm以下であることが好ましい。さらに、凸部の中心が格子構造の中心に対して不規則な分布を有していることが好ましく、分布の偏差は格子構造のピッチよりも小さい値が好ましく、さらに格子構造のピッチの1/5以下の値であることがより好ましい。   The shape of the convex portion of the concavo-convex structure 61 is more preferably a needle shape having no flat portion on the upper surface, but as shown in FIG. 2A, the shape having a flat portion on the upper surface may be used, and the side wall angle is It may be vertical. The uneven structure 61 is preferably arranged in a lattice pattern. When arranged in a lattice shape, a hexagonal close-packed lattice shape is more preferable, but a square lattice shape may also be used. The pitch of the grating structure is preferably smaller than the wavelength band of the visible region, that is, 360 nm or less so that the light in the visible region is not first-order diffracted by the periodicity of the grating structure. Furthermore, it is preferable that the center of the convex portion has an irregular distribution with respect to the center of the lattice structure, and the deviation of the distribution is preferably smaller than the pitch of the lattice structure. A value of 5 or less is more preferable.

凹凸構造61の凸部の構造高さは一定であっても良いが、散乱効果を付与するために不規則な分布を有していても良い。但し、散乱効果が促進されると、構造発色体表面から反射される光の単色性が損なわれる恐れがあるため、構造高さの偏差は構造高さの平均値の1/3以下であることが好ましい。尚、構造高さが分布を有する突起構造21は、例えばエッチングマスク線幅が分布を有する設計とし、完全にマスクが消失するまでドライエッチングを実施することで一括に形成するが可能である。その場合、マスク線幅の分布の偏差は、マスク線幅の平均値の1/3以下が好ましい。   The structure height of the protrusions of the concavo-convex structure 61 may be constant, but may have an irregular distribution in order to impart a scattering effect. However, if the scattering effect is promoted, the monochromaticity of the light reflected from the surface of the structural color body may be impaired. Therefore, the deviation of the structural height is 1/3 or less of the average value of the structural height. Is preferred. The protruding structure 21 having a distributed structure height can be formed in a lump by, for example, a design having a distributed etching mask line width and dry etching until the mask disappears completely. In this case, the deviation of the mask line width distribution is preferably 1/3 or less of the average value of the mask line width.

次に、図2(b)に示すように、凹凸構造61が表面に形成された基材12上に、可視領域の波長帯の光を反射する材料、或いは可視領域の波長帯の光を吸収する材料を、スパッタリング法や蒸着法など公知の技術を適用して成膜し、湾曲層71を形成し、蛾の眼を模した突起構造22を得る。湾曲層71の膜厚は、平坦な表面上に成膜した場合に、可視領域の波長帯の光の透過率が20%以下となることが好ましい。湾曲層71は、凸部間の平坦部が無くなる程度の膜厚で形成されることがより好ましいが、凸部間の平坦部が存在しても反射抑制効果は得られるため、凸部間の平坦部が無くなる程度の膜厚より薄く形成されても良い。   Next, as shown in FIG. 2 (b), a material that reflects light in the visible wavelength band or absorbs light in the visible wavelength band is absorbed on the substrate 12 on which the concavo-convex structure 61 is formed. A material to be formed is formed by applying a known technique such as a sputtering method or a vapor deposition method to form the curved layer 71, thereby obtaining the protrusion structure 22 that imitates the eye of the eyelid. When the film thickness of the bending layer 71 is formed on a flat surface, the transmittance of light in the visible wavelength band is preferably 20% or less. The curved layer 71 is more preferably formed with a film thickness that eliminates the flat portion between the convex portions. However, since the reflection suppressing effect can be obtained even if the flat portion between the convex portions is present, It may be formed thinner than a film thickness that eliminates the flat portion.

次に、図2(c)に示すように表面に突起構造22の表面に、可視領域の波長帯の光に対して屈折率の異なる材料を、スパッタリング法や蒸着法、或いは自己組織化等の公知の技術を適用して積層し、積層膜32を形成する。図2(c)では、突起構造22表面に、高屈折率層42と低屈折率層52の2種類の層を順次3対形成しているが、これらの層数や材料種とその数、膜厚、積層する順序は必要とする光学特性により適宜設計されるものである。積層膜を構成する材料としては、例えば、高屈折率材料としてTiO、低屈折率材料としてSiOなどの屈折率差が大きい材料を適用することにより、少ない積層数でも高い反射率が得られるが、屈折率がわずかに違う場合でも界面における反射は発生するため、積層数を適宜設計することにより例えば高分子材料を適用することも可能である。 Next, as shown in FIG. 2C, a material having a different refractive index with respect to light in the visible wavelength band is applied to the surface of the protrusion structure 22 on the surface, such as sputtering, vapor deposition, or self-organization. Lamination is performed by applying a known technique to form a laminated film 32. In FIG. 2 (c), three pairs of two types of high refractive index layer 42 and low refractive index layer 52 are sequentially formed on the surface of the protrusion structure 22, but the number of these layers, the type of material and the number thereof, The film thickness and the order of lamination are appropriately designed according to the required optical characteristics. For example, TiO 2 as a high refractive index material and SiO 2 as a low refractive index material can be used as a material constituting the laminated film to obtain a high reflectance even with a small number of laminated layers. However, even when the refractive index is slightly different, reflection at the interface occurs, so that, for example, a polymer material can be applied by appropriately designing the number of layers.

以上により得られた構造発色体に対して、基材12の表面側から白色光を照射すると、積層体32により干渉された光は、構造発色体表面から反射光として取り出される。一方、それ以外の波長帯の光は積層体32を透過するが、突起構造22により界面での反射は抑制されるため、構造発色体表面からは殆ど取り出されない。その結果、積層体32により干渉された光のみが高いコントラストで観察される。さらに、積層体32は突起構造22の表面に形成されている。各層の形成過程では隣接する下層の表面形状を追従しながら成膜される。よって積層体32は高さ方向に不規則性を有することになり、さらに、突起構造22を格子状に配列することにより、回折効果も付与することができる。したがって、当該構造発色体は、積層体32による干渉に、光の広がり効果が付与されるため、観察角度による緩やかな色変化を実現することができる。   When the structural color body obtained as described above is irradiated with white light from the surface side of the substrate 12, the light interfered by the laminate 32 is extracted as reflected light from the surface of the structural color body. On the other hand, light in other wavelength bands is transmitted through the laminate 32, but is hardly extracted from the surface of the structural color body because the projection structure 22 suppresses reflection at the interface. As a result, only the light interfered by the stacked body 32 is observed with high contrast. Furthermore, the laminate 32 is formed on the surface of the protruding structure 22. In the formation process of each layer, the film is formed while following the surface shape of the adjacent lower layer. Therefore, the laminated body 32 has irregularities in the height direction, and further, a diffraction effect can be imparted by arranging the protruding structures 22 in a lattice shape. Therefore, since the structural color body has a light spreading effect on the interference caused by the stacked body 32, a gradual color change depending on the observation angle can be realized.

(第3の実施形態)
図3は、第3の実施形態に係る構造発色体の断面概略図である。第3の実施形態では、基材と凹凸構造、もしくは凹凸構造を形成する一部は異なる材料で構成される。まず、図3(a)で示すように、基材13の表面に、隣接した凸部の間に平坦部が存在する凹凸構造62が形成された構造層81を形成する。図3(a)では、凹凸構造62の凸部間の平坦面は基材13の表面より上部に存在するが、凹凸構造62の凸部間の平坦面が基材13の表面と同一面、或いは、基材13の表面よりも下部に存在しても良い。尚、凹凸構造62は第2の実施形態に記載した凹凸構造61に準ずるものである。
(Third embodiment)
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a structural color body according to the third embodiment. In the third embodiment, the base material and the concavo-convex structure, or a part forming the concavo-convex structure are made of different materials. First, as shown in FIG. 3A, a structure layer 81 in which a concavo-convex structure 62 in which a flat portion exists between adjacent convex portions is formed on the surface of the base material 13 is formed. In FIG. 3A, the flat surface between the convex portions of the concavo-convex structure 62 exists above the surface of the base material 13, but the flat surface between the convex portions of the concavo-convex structure 62 is the same surface as the surface of the base material 13, Alternatively, it may exist below the surface of the substrate 13. The uneven structure 62 is similar to the uneven structure 61 described in the second embodiment.

構造層81に凹凸構造62を形成する手法としては、特に光ナノインプリント法、或いは熱ナノインプリント法の適用が好適である。この場合、構造層81を構成する材料としては、光ナノインプリント法を適用する場合は光硬化性樹脂、熱ナノインプリント法を適用する場合は熱可塑性樹脂、もしくは熱硬化性樹脂となる。また、基材13を構成する材料としては、光硬化性樹脂、或いは熱可塑性樹脂、もしくは熱硬化性樹脂との密着性が高い材料であれば良く、例えば易接着処理を実施したポリエチレンテレフタラートフィルムなどが適用可能である。   As a method for forming the concavo-convex structure 62 in the structure layer 81, application of the optical nanoimprint method or the thermal nanoimprint method is particularly suitable. In this case, the material constituting the structural layer 81 is a photocurable resin when the optical nanoimprint method is applied, and a thermoplastic resin or a thermosetting resin when the thermal nanoimprint method is applied. Moreover, as a material which comprises the base material 13, what is necessary is just a material with high adhesiveness with a photocurable resin, a thermoplastic resin, or a thermosetting resin, for example, the polyethylene terephthalate film which implemented the easily bonding process Etc. are applicable.

光ナノインプリント用モールド、或いは熱ナノインプリント用モールドは、例えばSiOやSi基板にリソグラフィやドライエッチングなどの公知の技術を用いて凹凸構造62の凹凸反転構造を加工したマスターモールドを適用する、もしくはマスターモールドには凹凸構造62と同じ構造を加工してレプリカモールドを作製して適用することが可能である。また、マスターモールドの作製には、陽極酸化を適用しても良い。 As the optical nanoimprint mold or the thermal nanoimprint mold, for example, a master mold obtained by processing a concavo-convex inverted structure of the concavo-convex structure 62 using a known technique such as lithography or dry etching on a SiO 2 or Si substrate, or a master mold is used. It is possible to fabricate and apply a replica mold by processing the same structure as the concavo-convex structure 62. Anodization may be applied to the production of the master mold.

光ナノインプリント法、或いは熱ナノインプリント法を適用し、得られた凹凸構造に対して、例えば構造高さや線幅などの、形状のトリミングが必要な場合は、光ナノインプリント、或いは熱ナノインプリント実施後にプラズマ処理を行なっても良い。   If it is necessary to trim the shape of the concavo-convex structure obtained by applying the optical nanoimprint method or the thermal nanoimprint method, such as the structure height or line width, plasma treatment is performed after the optical nanoimprint or thermal nanoimprint is performed. You can do it.

次に、図2(b)に示すように、構造層81上に、可視領域の波長帯の光を反射する材料、或いは視領域の波長帯の光を吸収する材料を、スパッタリング法や蒸着法など公知の技術を適用して成膜し、湾曲層72を形成し、蛾の眼を模した突起構造23を得る。湾曲層71の膜厚は、平坦な表面上に成膜した場合に、可視領域の波長帯の光の透過率が20%以下となることが好ましい。湾曲層72は、凸部間の平坦部が無くなる程度の膜厚で形成されることがより好ましいが、凸部間の平坦部が存在しても反射抑制効果は得られるため、凸部間の平坦部が無くなる程度の膜厚より薄く形成されても良い。   Next, as shown in FIG. 2B, a material that reflects light in the visible wavelength band or a material that absorbs light in the visible wavelength band is formed on the structural layer 81 by sputtering or vapor deposition. By applying a known technique such as the above, a film is formed to form the curved layer 72, and the protrusion structure 23 imitating the eye of the eyelid is obtained. When the film thickness of the bending layer 71 is formed on a flat surface, the transmittance of light in the visible wavelength band is preferably 20% or less. The curved layer 72 is more preferably formed with a film thickness that eliminates the flat part between the convex parts. However, since the reflection suppressing effect can be obtained even if the flat part between the convex parts exists, It may be formed thinner than a film thickness that eliminates the flat portion.

次に、図2(c)に示すように表面に突起構造23の表面に、可視領域の波長帯の光に対して屈折率の異なる材料を、スパッタリング法や蒸着法、或いは自己組織化等の公知の技術を適用して積層し、積層膜33を形成する。図2(c)では、突起構造23の表面に、高屈折率層43と低屈折率層53の2種類の層を順次3対形成しているが、これらの層数や材料種とその数、膜厚、積層する順序は必要とする光学特性により適宜設計されるものである。積層膜を構成する材料としては、例えば、高屈折率材料としてTiO、低屈折率材料としてSiOなどの屈折率差が大きい材料を適用することにより、少ない積層数でも高い反射率が得られるが、屈折率がわずかに違う場合でも界面における反射は発生するため、積層数を適宜設計することにより例えば高分子材料を適用することも可能である。 Next, as shown in FIG. 2 (c), a material having a different refractive index with respect to light in the visible wavelength band is applied to the surface of the protrusion structure 23 on the surface, such as sputtering, vapor deposition, or self-organization. Lamination is performed by applying a known technique to form a laminated film 33. In FIG. 2C, two pairs of two layers of a high refractive index layer 43 and a low refractive index layer 53 are sequentially formed on the surface of the protruding structure 23. The number of these layers, the type of material, and the number thereof. The film thickness and the order of lamination are appropriately designed according to the required optical characteristics. For example, TiO 2 as a high refractive index material and SiO 2 as a low refractive index material can be used as a material constituting the laminated film to obtain a high reflectance even with a small number of laminated layers. However, even when the refractive index is slightly different, reflection at the interface occurs, so that, for example, a polymer material can be applied by appropriately designing the number of layers.

以上により得られた構造発色体に対して、基材13の表面側から白色光を照射すると、積層体33により干渉された光は、構造発色体表面から反射光として取り出される。一方、それ以外の波長帯の光は積層体33を透過するが、突起構造23により界面での反射は抑制されるため、構造発色体表面からは殆ど取り出されない。その結果、積層体33により干渉された光のみが高いコントラストで観察される。さらに、積層体33は突起構造23の表面に形成されている。各層の形成過程では隣接する下層の表面形状を追従しながら成膜される。よって積層体33は高さ方向に不規則性を有することになり、さらに、突起構造23を格子状に配列することにより、回折効果も付与することができる。したがって、当該構造発色体は、積層体33による干渉に、光の広がり効果が付与されるため、観察角度による緩やかな色変化を実現することができる。   When the structural color body obtained as described above is irradiated with white light from the surface side of the substrate 13, the light interfered by the laminate 33 is extracted as reflected light from the surface of the structural color body. On the other hand, light in other wavelength bands is transmitted through the laminate 33, but reflection at the interface is suppressed by the protrusion structure 23, so that it is hardly extracted from the surface of the structural color body. As a result, only the light interfered by the stacked body 33 is observed with high contrast. Further, the stacked body 33 is formed on the surface of the protruding structure 23. In the formation process of each layer, the film is formed while following the surface shape of the adjacent lower layer. Therefore, the stacked body 33 has irregularity in the height direction, and further, a diffraction effect can be imparted by arranging the protruding structures 23 in a lattice shape. Therefore, since the structural color body gives a light spreading effect to the interference caused by the stacked body 33, a gradual color change depending on the observation angle can be realized.

尚、上記の第1〜第3の実施形態のように、凸部の中心位置、構造高さ、底面積の少なくとも1つに不規則性を与えた設計としておくことで、発色構造体の製造時におけるバッチ間でばらつき(製造誤差)が生じた場合でも、光学特性のばらつきを抑制することができ、歩留まりを向上させることができる。   In addition, as in the first to third embodiments described above, the color structure is manufactured by providing a design in which at least one of the center position, the structure height, and the bottom area of the convex portion is irregular. Even when variations (manufacturing errors) occur between batches at the same time, variations in optical characteristics can be suppressed and yield can be improved.

まず、光ナノインプリント用のモールドを用意した。具体的には、光ナノインプリントにおいて照射する光の波長は、365nmであったため、この波長の光を透過する合成石英をモールドの材料とした。合成石英基板表面に、Crをスパッタリングにより成膜し、Cr膜上に塗布した電子線レジストに電子線リソグラフィにより電子線レジストパターンを形成した。使用した電子線レジストはポジ型であり、膜厚は150nmとした。電子線により描画したパターンは、XY座標系において、一辺3cmの正方形領域内に、一辺150nmの正方形を、X座標、Y座標共に周期300nmの正方格子配列の中心座標を中心値とし、標準偏差15nmの正規分布から選ばれる座標に配置したパターンであり、電子線を描画した領域は正方形の内側領域である。塩素と酸素との混合ガスに高周波を印加して発生したプラズマにより、表面が露出した領域のCrをエッチング除去した。続いて六弗化エタンガスに高周波を印加して発生したプラズマにより表面が露出した領域の石英をエッチングした。該工程によりエッチングした石英深さは150nmであった。残存したレジスト及びCr膜を除去し、離型剤としてオプツールHD−1100(ダイキン工業製)を塗布して光ナノインプリント用モールドを得た。   First, a mold for optical nanoimprint was prepared. Specifically, since the wavelength of light irradiated in the optical nanoimprint was 365 nm, synthetic quartz that transmits light of this wavelength was used as a material for the mold. Cr was deposited on the surface of the synthetic quartz substrate by sputtering, and an electron beam resist pattern was formed on the electron beam resist applied on the Cr film by electron beam lithography. The electron beam resist used was a positive type, and the film thickness was 150 nm. A pattern drawn by an electron beam has a standard deviation of 15 nm with a square value of 150 nm on a side of a square area of 3 cm in a XY coordinate system, centered on the center coordinates of a square lattice array with a period of 300 nm for both X and Y coordinates. The region in which the electron beam is drawn is a square inner region. Cr in the region where the surface was exposed was etched away by plasma generated by applying a high frequency to a mixed gas of chlorine and oxygen. Subsequently, quartz was etched in a region where the surface was exposed by plasma generated by applying a high frequency to ethane hexafluoride gas. The quartz depth etched by this process was 150 nm. The remaining resist and Cr film were removed, and OPTOOL HD-1100 (manufactured by Daikin Industries) was applied as a release agent to obtain a mold for optical nanoimprint.

次に、合成石英ウェハ上に光硬化性樹脂を100nm塗布し、真空中にて該合成石英ウェハに光ナノンプリント用モールドを50kNの圧力で押しつけながら、365nmの光を10J/m照射した。続いて、光ナノンプリント用モールドを該合成石英ウェハから離型し、光硬化性樹脂パターンが形成された合成石英基板を得た。 Next, a photocurable resin was applied to a synthetic quartz wafer to a thickness of 100 nm, and light of 365 nm was irradiated with 10 J / m 2 while pressing a mold for photo nanon printing on the synthetic quartz wafer with a pressure of 50 kN in a vacuum. Subsequently, the mold for photon nanoprinting was released from the synthetic quartz wafer to obtain a synthetic quartz substrate on which a photocurable resin pattern was formed.

次に、該光硬化性樹脂パターンが形成された合成石英基板を、酸素ガスに高周波を印加して発生したプラズマに暴露し、光ナノインプリント工程にて発生した残膜を除去した。続いて六弗化エタンガスに高周波を印加して発生したプラズマにより表面が露出した領域の石英をエッチングした。該工程によりエッチングした石英深さは120nmであった。残存したレジストを除去した合成石英基板表面に、膜厚300nmのAlを蒸着法にて成膜し、続いて膜厚55nmのTiOと膜厚76nmのSiOを交互に5対蒸着法にて成膜し、構造発色体を得た。 Next, the synthetic quartz substrate on which the photocurable resin pattern was formed was exposed to plasma generated by applying a high frequency to oxygen gas, and the residual film generated in the photo nanoimprint process was removed. Subsequently, quartz was etched in a region where the surface was exposed by plasma generated by applying a high frequency to ethane hexafluoride gas. The quartz depth etched by this process was 120 nm. On the surface of the synthetic quartz substrate from which the remaining resist is removed, a 300 nm-thick Al film is formed by vapor deposition, and then 55 nm-thick TiO 2 and 76 nm-thick SiO 2 are alternately deposited by five pairs. A film was formed to obtain a structural color body.

得られた構造発色体に対して、垂直方向から反射分光測定を実施したところ、構造体形成した領域では約460nmに最大60%程度のピーク強度を持つ分光スペクトルが得られたのに対して、構造体未形成領域では約500nmに鋭いウェルがあるものの、その他の波長領域においては80%以上の反射率を示す分光スペクトルが得られた。尚、白色光照射下において、得られた構造発色体を±50°領域での傾斜観察では、構造形成領域の色はほぼ変化しない。   When reflection spectroscopy measurement was performed on the obtained structural color body from the vertical direction, a spectrum having a peak intensity of about 60% at the maximum at about 460 nm was obtained in the region where the structure was formed. Although there was a sharp well at about 500 nm in the region where the structure was not formed, a spectral spectrum showing a reflectance of 80% or more was obtained in other wavelength regions. When the obtained structural color body is tilted in the ± 50 ° region under white light irradiation, the color of the structure forming region is not substantially changed.

本発明の発色構造体は、意匠性の高い表示物に利用可能である。特に、表面加飾の分野に好適に利用が期待される。   The coloring structure of the present invention can be used for a display with high design properties. In particular, it is expected to be suitably used in the field of surface decoration.

11、12、13…基材
21、22、23…突起構造
31、32、33…積層体
41、42、43…高屈折率層
51、52、53…低屈折率層
61、62…凹凸構造
71、72…湾曲層
81…構造層
11, 12, 13 ... base material 21, 22, 23 ... projection structure 31, 32, 33 ... laminate 41, 42, 43 ... high refractive index layer 51, 52, 53 ... low refractive index layer 61, 62 ... uneven structure 71, 72 ... curved layer 81 ... structural layer

Claims (10)

基材と、前記基材表面もしくは前記基材上に形成された、複数の凸部の集合体からなる凹凸構造と、前記凹凸構造上に同じ波長帯の光を透過し、且つ、前記波長帯の光に対して異なる屈折率を持つ材料で構成された2層以上の層からなる積層体とを有する発色構造体において、
前記凹凸構造は前記波長帯の光を反射あるいは吸収する材料で構成され、
前記凹凸構造は蛾の眼を模した突起構造の集合体からなることを特徴とする、発色構造体。
A base material, a concavo-convex structure formed of an assembly of a plurality of convex portions formed on the base material surface or the base material, and transmits light of the same wavelength band on the concavo-convex structure, and the wavelength band In a coloring structure having a laminate composed of two or more layers made of materials having different refractive indexes with respect to the light of
The uneven structure is composed of a material that reflects or absorbs light in the wavelength band,
The color-developing structure is characterized in that the concavo-convex structure is composed of an assembly of protrusion structures that imitate the eye of the eyelid.
基材と、前記基材表面もしくは前記基材上に形成された、複数の凸部の集合体からなる凹凸構造と、前記凹凸構造上に同じ波長帯の光を透過し、且つ、前記波長帯の光に対して異なる屈折率を持つ材料で構成された2層以上の層からなる積層体とを有する発色構造体において、
前記凹凸構造は、隣接した前記凸部の間に平坦部が存在する凹凸構造であり、
前記凹凸構造と前記積層体との間に、前記波長帯の光を反射あるいは吸収する材料で構成される層を有することを特徴とする、発色構造体。
A base material, a concavo-convex structure formed of an assembly of a plurality of convex portions formed on the base material surface or the base material, and transmits light of the same wavelength band on the concavo-convex structure, and the wavelength band In a coloring structure having a laminate composed of two or more layers made of materials having different refractive indexes with respect to the light of
The concavo-convex structure is a concavo-convex structure in which a flat portion exists between the adjacent convex portions,
A color forming structure comprising a layer made of a material that reflects or absorbs light in the wavelength band between the concavo-convex structure and the laminate.
前記基材表面もしくは前記基材上に形成された凹凸構造が、複数の前記凸部を格子状に配列した格子状構造であることを特徴とする、請求項1または請求項2いずれか記載の発色構造体。   The concavo-convex structure formed on the base material surface or the base material is a lattice structure in which a plurality of the convex portions are arranged in a lattice shape. Coloring structure. 前記凹凸構造の前記凸部の中心が、前記格子状構造の構造周期により決定される中心位置から前記ピッチよりも小さい偏差を有して分布していることを特徴とする、請求項3記載の発色構造体。   The center of the convex part of the concavo-convex structure is distributed with a deviation smaller than the pitch from the center position determined by the structural period of the lattice-like structure. Coloring structure. 前記偏差の値が、前記格子状構造のピッチの1/5以下であることを特徴とする、請求項4記載の発色構造体。   The color development structure according to claim 4, wherein a value of the deviation is 1/5 or less of a pitch of the lattice structure. 前記格子状構造のピッチが、前記積層体を構成する材料が透過する光の波長帯よりも小さいことを特徴とする、請求項3から請求項5のいずれか記載の発色構造体。   The color developing structure according to any one of claims 3 to 5, wherein a pitch of the lattice structure is smaller than a wavelength band of light transmitted through a material constituting the laminated body. 前記凹凸構造において、前記凸部の構造高さが前記凸部の構造高さの平均値に対して1/3以下の偏差からなる分布を有することを特徴とする、請求項3から請求項6のいずれか記載の発色構造体。   In the uneven structure, the structure height of the protrusions has a distribution having a deviation of 1/3 or less with respect to the average value of the structure heights of the protrusions. The coloring structure according to any one of the above. 前記凹凸構造において、前記凸部の底面積が設計値の1/3以下の偏差からなる分布を有することを特徴とする、請求項3から請求項7のいずれか記載の発色構造体。   8. The color development structure according to claim 3, wherein the uneven structure has a distribution in which a bottom area of the convex portion is a deviation of 1/3 or less of a design value. 基材と、前記基材表面もしくは前記基材上に形成された凹凸構造と、前記凹凸構造上に2層以上の層からなる積層体とを有し、照射された所定の波長帯の光のうちの一部の波長の光を選択的に反射する発色構造体の製造方法であって、
基板上に、複数の凹部を格子状に配列してなる格子状構造を有する光ナノプリント用モールドであって、隣接した前記凹部の間に平坦部が存在し、前記凹部の中心が前記格子状構造の構造周期により決定される中心位置から前記ピッチよりも小さい偏差を有して分布する光ナノンプリント用モールドを用意する工程と、
前記基材に光硬化性樹脂を塗布する工程と、
光インプリント法により、前記光硬化性樹脂層にモールドに形成された構造を転写して前記凹凸構造を形成する工程と、
前記凹凸構造が形成された基材上に、前記波長帯の光を反射する金属層を形成する工程と、
前記金属層上に、前記波長帯の光を透過し、且つ、前記波長帯の光に対して異なる屈折率を持つ材料を交互に積層して前記積層体を成膜する工程とを具備することを特徴とする、発色構造体の製造方法。
A substrate, a concavo-convex structure formed on the substrate surface or on the substrate, and a laminate composed of two or more layers on the concavo-convex structure; A method for producing a coloring structure that selectively reflects light of some wavelengths,
An optical nanoprint mold having a lattice structure in which a plurality of recesses are arranged in a lattice pattern on a substrate, wherein a flat portion exists between the adjacent recesses, and the center of the recess is the lattice shape Preparing an optical nanonprint mold distributed with a deviation smaller than the pitch from the center position determined by the structure period of the structure;
Applying a photocurable resin to the substrate;
Transferring the structure formed in the mold to the photocurable resin layer by a photoimprint method to form the concavo-convex structure;
Forming a metal layer that reflects light in the wavelength band on the substrate on which the uneven structure is formed;
Forming a laminate on the metal layer by alternately laminating materials having a different refractive index to the light of the wavelength band and transmitting the light of the wavelength band. A method for producing a coloring structure characterized by the above.
基材と、前記基材表面もしくは前記基材上に形成された凹凸構造と、前記凹凸構造上に2層以上の層からなる積層体とを有し、照射された所定の波長帯の光のうちの一部の波長の光を選択的に反射する発色構造体の製造方法であって、
基板上に、複数の凹部を格子状に配列してなる格子状構造を有する光ナノプリント用モールドであって、隣接した前記凹部の間に平坦部が存在し、前記凹部の中心が前記格子状構造の構造周期により決定される中心位置から前記ピッチよりも小さい偏差を有して分布する熱ナノンプリント用モールドを用意する工程と、
前記基材に熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂を塗布する工程と、
熱インプリント法により、前記熱可塑性樹脂層もしくは前記熱硬化性樹脂層にモールドに形成された構造を転写して前記凹凸構造を形成する工程と、
前記凹凸構造が形成された基材上に、前記波長帯の光を反射する金属層を形成する工程と、
前記金属層上に、前記波長帯の光を透過し、且つ、前記波長帯の光に対して異なる屈折率を持つ材料を交互に積層して前記積層体を成膜する工程とを具備することを特徴とする、発色構造体の製造方法。
A substrate, a concavo-convex structure formed on the substrate surface or on the substrate, and a laminate composed of two or more layers on the concavo-convex structure; A method for producing a coloring structure that selectively reflects light of some wavelengths,
An optical nanoprint mold having a lattice structure in which a plurality of recesses are arranged in a lattice pattern on a substrate, wherein a flat portion exists between the adjacent recesses, and the center of the recess is the lattice shape Providing a thermal nanonprint mold that is distributed with a deviation smaller than the pitch from a center position determined by the structure period of the structure;
Applying a thermoplastic resin or a thermosetting resin to the substrate;
Transferring the structure formed in the mold to the thermoplastic resin layer or the thermosetting resin layer by a thermal imprint method, and forming the concavo-convex structure;
Forming a metal layer that reflects light in the wavelength band on the substrate on which the uneven structure is formed;
Forming a laminate on the metal layer by alternately laminating materials having a different refractive index to the light of the wavelength band and transmitting the light of the wavelength band. A method for producing a coloring structure characterized by the above.
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