JP2019109414A - Coloring structure, display body and manufacturing method of coloring structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、構造色を呈する発色構造体、発色構造体を備える表示体、及び発色構造体の製造方法に関する。 The present invention relates to a color forming structure exhibiting a structural color, a display including the color forming structure, and a method of producing a color forming structure.
微細構造により発色する構造色は、金属光沢や色素が呈する色のように電子遷移に起因して視認される色とは異なり、光の回折や干渉や散乱といった、物体の微細な構造に起因した光学現象の作用によって視認される色である。
例えば、多層膜干渉による構造色は、相互に隣り合う薄膜の屈折率が互いに異なる多層膜層において、多層膜の各界面で反射した光が干渉することによって生じる構造色である。多層膜干渉は、自然界の生物であるモルフォ蝶の翅の発色原理の1つである。モルフォ蝶の翅では、多層膜干渉によって鮮やかな青色が視認される。
このような構造発色を人工的に再現する構造として、例えば特許文献1ではモルフォ蝶の翅の発色構造を再現するために、基材の表面に多層膜層を積層した構造が提案されている。
また、特許文献2では基材の表面に屈折率及び膜厚の異なる複数の薄膜を順次成膜することで、入射光の一部から赤色、緑色、青色のそれぞれに対応する狭帯域反射ピークを有する干渉光を反射させ、玉虫色の装飾効果を得る構造が提案されている。
The structural color developed by the fine structure is different from the color perceived by the electronic transition like the metallic gloss and the color exhibited by the pigment, and is caused by the fine structure of the object such as light diffraction, interference or scattering It is a color visually recognized by the action of an optical phenomenon.
For example, the structural color due to multilayer film interference is a structural color generated by interference of light reflected at each interface of the multilayer film in multilayer films having mutually different thin films having different refractive indexes. Multilayer interference is one of the coloring principles of the wing of the morpho butterfly, a natural organism. At the wing of the morpho butterfly, bright blue is visible due to multilayer interference.
As a structure that artificially reproduces such a structural color, for example,
Moreover, in patent document 2, the narrow-band reflection peak corresponding to each of red, green, and blue from a part of incident light is formed by forming the several thin film from which a refractive index and a film thickness differ sequentially on the surface of a base material. A structure is proposed that reflects interference light and has an iridescent decorative effect.
ここで、特許文献1や特許文献2の技術では、平面上に積層した多層膜層の膜厚や層数等を設定することにより入射波長のうちの特定の波長域を反射させている。しかし多層膜層による特定波長の反射光だけでなく、裏面側から透過してきた光や、基材等の多層膜層以外から反射した光も合わせて視認することとなるため、観察者は特定の波長域以外の光をも視認してしまう。すなわち、特定の波長域の視認性が低下するといった問題があった。
本発明の課題は、干渉層で設定した特定の波長域の反射光を良好に視認することの可能な発色構造体、表示体及び構造体の製造方法を提供することである。
Here, in the techniques of
An object of the present invention is to provide a color forming structure, a display, and a method of manufacturing a structure capable of favorably visually recognizing reflected light of a specific wavelength range set in the interference layer.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る発色構造体は、可視領域の光を透過し第一の凹凸構造を有する凹凸層と、前記凹凸層上に配置され前記第一の凹凸構造に追従した表面形状を有し、入射光のうちの特定の波長域での光の反射率が他の波長域での光の反射率よりも高い、一層以上の干渉層と、前記凹凸層の前記干渉層とは反対側の面に配置され前記干渉層を透過する光の少なくとも一部を吸収する反射防止層と、を有し、平面視で、前記第一の凹凸構造を構成する凸部の領域は、予め設定した帯状パターンを複数組み合わせて構成され、前記帯状パターンは、平面視で第1方向に沿った幅と前記第1方向と直交する第2方向に沿った長さとを有し、前記幅は前記入射光の波長よりも短く、前記凸部の領域を構成する複数の前記帯状パターンは、前記長さの標準偏差が前記幅の標準偏差よりも大きいことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a color forming structure according to an aspect of the present invention includes a concavo-convex layer having a first concavo-convex structure that transmits light in a visible region and is disposed on the concavo-convex layer; One or more interference layers having a surface shape following the structure and having a reflectance of light in a specific wavelength range of incident light higher than a reflectance of light in other wavelength ranges, and the uneven layer And an anti-reflection layer disposed on the side opposite to the interference layer to absorb at least a part of the light transmitted through the interference layer, and the convex constituting the first uneven structure in plan view The area of the part is configured by combining a plurality of band patterns set in advance, and the band pattern has a width along the first direction and a length along the second direction orthogonal to the first direction in a plan view. And the width is shorter than the wavelength of the incident light, and the plurality of Jo pattern, the standard deviation of the length is being greater than the standard deviation of the width.
また、本発明の他の態様に係る表示体は、上記態様の発色構造体を含む表示要素を備えたことを特徴としている。
さらに、本発明の他の態様に係る表示体は、上記態様の発色構造体を含む表示要素を有する表示体であって、平面内に前記表示要素を複数有し、前記複数の表示要素のうちの一の表示要素を構成する発色構造体及び前記複数の表示要素のうちの他の一つの表示要素を構成する発色構造体において、前記凹凸層の前記第一の凹凸構造を形成する凸部の高さが異なるか、又は、前記反射防止層の凹凸構造の形状が異なることを特徴としている。
さらにまた、本発明の他の態様に係る発色構造体の製造方法は、上記態様の発色構造体の製造方法であって、前記第一の凹凸構造又は前記第二の凹凸構造に対応する転写用の凹凸構造が形成された凹版を用いて、ナノインプリント法により前記転写用の凹凸構造を樹脂に転写して、前記第一の凹凸構造又は前記第二の凹凸構造を形成する工程を備えることを特徴としている。
A display according to another aspect of the present invention is characterized by including a display element including the color forming structure of the above aspect.
Furthermore, a display according to another aspect of the present invention is a display having a display element including the color forming structure according to the above aspect, comprising a plurality of the display elements in a plane, and among the plurality of display elements In a color forming structure forming one display element and a color forming structure forming another display element of the plurality of display elements, a convex portion forming the first uneven structure of the uneven layer It is characterized in that the heights are different or the shapes of the concavo-convex structure of the anti-reflection layer are different.
Furthermore, the method for producing a color forming structure according to another aspect of the present invention is the method for producing a color forming structure according to the above aspect, which is for transfer corresponding to the first uneven structure or the second uneven structure. Using the intaglio plate on which the concavo-convex structure is formed, and transferring the concavo-convex structure for transfer to the resin by nanoimprinting method to form the first concavo-convex structure or the second concavo-convex structure And
本発明の一態様によれば、任意の波長域の反射光を良好に視認することができる。 According to one aspect of the present invention, reflected light in an arbitrary wavelength range can be favorably viewed.
以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の具体的な構成について記載されている。しかしながら、このような特定の具体的な構成に限定されることなく他の実施態様が実施できることは明らかである。また、以下の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、実施形態で説明されている特徴的な構成の組み合わせの全てを含むものである。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一部分には同一符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。
In the following detailed description, numerous specific details are set forth to provide a thorough understanding of the embodiments of the present invention. However, it is apparent that other embodiments can be practiced without being limited to such specific specific configurations. In addition, the following embodiments do not limit the invention according to the claims, and include all combinations of characteristic configurations described in the embodiments.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same parts are denoted by the same reference numerals. However, the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimension, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from actual ones.
[発色構造体]
発色構造体1は図1に示すように、基材10と、基材10の一方の面に設けられ、複数の凹凸構造を有し可視領域の光を透過する凹凸層20と、反射防止層30と、干渉を発現する干渉層40とを有し、反射防止層30は、基材10の、凹凸層20が設けられた面とは反対側の面に設けられ、干渉層40を透過する光のうちの少なくとも一部を吸収する。干渉層40は、凹凸層20の凹凸構造に追従した表面形状を有する。つまり、断面視で、凹凸層20の凹部の上面及び凸部の上面に干渉層40が形成される。
凹凸層20が有する凹凸構造(第一の凹凸構造)としては、後述する第一の形態及び第二の形態の何れも適用することができる。なお、凹凸層20が有する凹凸構造の形状はこれに限るものではない。また反射防止層30としても、後述する第一の形態と第二の形態のいずれもが適用可能である。これらを具体的な図を示して説明する。
[Coloring structure]
As shown in FIG. 1, the
As the concavo-convex structure (first concavo-convex structure) which the concavo-
なお、発色構造体1に対する入射光及び反射光の波長域は特に限定されないが、以下の説明においては、一例として、可視領域の光を対象とした発色構造体1について説明する。本実施形態においては、360nm以上830nm以下の波長域の光を可視領域の光とする。
ここで、発色構造体1の幅方向を第1方向とし、奥行き方向を第2方向とし、厚さ方向を第3方向とする。第1方向と第2方向は第3方向に投影される仮想的な面であり、第1方向と第2方向、第1方向と第3方向はそれぞれ直交する。なお、下記では発色構造体1の干渉層40側を表面側、反対に反射防止層30側を裏面側と表現することもある。
In addition, although the wavelength range of the incident light to the
Here, the width direction of the
<凹凸層の凹凸構造の第一の形態>
次に、凹凸層20の凹凸構造の詳細を説明する。凹凸層は凹凸が形成される樹脂であれば、熱可塑性樹脂、熱硬化樹脂、光硬化樹脂の何れかもしくは組み合わせでもよい。好ましくは、光硬化樹脂を使用すると、凹凸層20から反射防止層30までをひとつの材料で作製できる。凹凸層20の屈折率は1.3以上1.5以下が好ましい。
まず、凹凸層20の一例として、凹凸構造を形成する凸部20aの平面視における形状、つまりパターンが、第一の帯状形状201である場合について説明する。
図2は、凸部20aのパターンが第一の帯状形状201である凹凸層20の一例を示す概略図である。なお、図2において、反射防止層30及び干渉層40は簡単のため図示を省略している。
<First form of the concavo-convex structure of the concavo-convex layer>
Next, details of the concavo-convex structure of the concavo-
First, as an example of the concavo-
FIG. 2 is a schematic view showing an example of the
図2(a)は、図1に示す発色構造体1を干渉層40側から見た平面図であり、図2(b)は、図2(a)に示す凹凸層20の、α−α′断面における断面構造を示す断面図である。図2(a)に示すように、凹凸層20の凹凸構造は、複数の凸部20aが第2方向に対して不規則な長さを有して帯状に延びる形状で構成されている。図2(b)に示すように、凹凸層20の凹凸構造は、複数の凸部20aと、凸部20aが形成されていない領域である複数の凹部20bとから構成される。凸部20aは、凹部20bよりも一段高くなっている。
2 (a) is a plan view of the
平面視における凸部20aのパターンである第一の帯状形状201は、第2方向に延びる形状を有し、第2方向の長さd2は、第1方向の長さd1以上の大きさを有する。複数の第一の帯状形状201は、第1方向及び第2方向のいずれにおいても互いに重ならないように配列されている。
図2(a)に示す平面図において、第一の帯状形状201は、予め設定された帯状パターンPoが複数組み合わされて構成される。
ここで、帯状パターンPoにおいて、第1方向の長さ(つまり帯状パターンの幅)d1は一定であり、帯状パターンPoは第1方向に、長さd1の配列間隔、すなわち、長さd1の周期で配置されている。
The first band-
In the plan view shown in FIG. 2A, the
Here, in the strip pattern Po, the length in the first direction (that is, the width of the strip pattern) d1 is constant, and the strip pattern Po has an arrangement interval of the length d1 in the first direction, that is, a cycle of the length d1. It is arranged by.
一方、帯状パターンPoにおいて、第2方向の長さ(つまり帯状パターンの長さ)d2は不規則であって、凹凸層20を構成する凸部20aの第一の帯状形状201を構成する帯状パターンPoそれぞれの長さd2は、所定の標準偏差を有する母集団から選択された値である。この母集団は、正規分布に従うことが好ましい。凹凸層20を構成する全ての凸部20aの第一の帯状形状201を構成する帯状パターンPoの配置パターンは、例えば、所定の標準偏差で分布する長さd2を有する複数の帯状パターンPoを所定の領域内に仮に敷き詰め、各帯状パターンPoの実際の配置の有無を一定の確率に従って決定し、帯状パターンPoの配置される領域と帯状パターンPoの配置されない領域とを設定することによって決定される。発色構造体1からの反射光を効率よく散乱させるためには、長さd2は、平均値が4.15μm以下、かつ、標準偏差が1μm以下の分布を有することが好ましい。
On the other hand, in the strip pattern Po, the length in the second direction (that is, the length of the strip pattern) d2 is irregular, and the strip pattern constituting the
帯状パターンPoの配置されている領域が、第一の帯状形状201となる領域、つまり凸部20aが配置される領域であり、互いに隣り合う帯状パターンPoが接する場合には、互いに隣接する帯状パターンPoが配置されている領域どうしが結合された1つの領域が1つの第一の帯状形状201となり凸部20aが配置される。こうした構成においては、第一の帯状形状201の第1方向の長さは、帯状パターンPoの長さd1の整数倍である。
The area where the band-like pattern Po is arranged is the area to be the first band-
凹凸層20の凹凸構造の形状によって虹色の分光が生じることを抑えるために、帯状パターンPoの第1方向の長さd1は可視領域の光の波長以下とされる。換言すれば、帯状パターンPoの長さd1は、サブ波長以下、すなわち、入射光の波長域以下の長さを有する。すなわち、長さd1は830nm以下であることが好ましく、700nm以下であることがより好ましい。さらに、長さd1は、反射される「特定の波長域」の光が有するピーク波長よりも小さいことが好ましい。例えば、発色構造体1において青色を発色させる場合は、長さd1は300nm程度であることが好ましく、発色構造体1において緑色を発色させる場合は、長さd1は400nm程度であることが好ましく、発色構造体1において赤色を発色させる場合は、長さd1は460nm程度であることが好ましい。なお、ここでいう「特定の波長域」とは、観察者に視認させたい光の波長域として、予め設定した波長域のことをいう。
In order to suppress the occurrence of iridescent spectroscopy due to the shape of the concavo-convex structure of the concavo-
発色構造体1からの反射光の広がりを大きくするため、すなわち、反射光の散乱効果を高めるためには、凹凸構造の起伏が多いことが好ましく、平面視で、単位面積あたりにおいて第一の帯状形状201が占める面積の比率は40%以上60%以下であることが好ましい。例えば、平面視で、単位面積あたりにおける第一の帯状形状201の面積つまり凸部20aの面積と第一の帯状形状201とならない領域202の面積つまり凹部20bの面積との比率は、1:1であることが好ましい。
In order to increase the spread of the reflected light from the
図2(b)に示すように、凸部20aの高さh1は一定であり、高さh1は、発色構造体1において発色させる所望の色、すなわち、発色構造体1から反射させることの望まれる波長域に応じて設定されればよい。凸部20aの上面の表面粗さや凹部20bの上面における表面粗さよりも、凸部20aの高さh1が大きければ、反射光の散乱効果を得ることができる。凹凸層20において複数の凸部20a間で高さh1が異なると、より高い散乱光が生まれるものの、反射光は小さくなり、視認される色のコントラストは低くなるため凸部20aの高さh1は一定であることが好ましい。
As shown in FIG. 2 (b), the
ただし、凸部20aの表面の、凹凸構造での反射に起因した光の干渉を抑えるために、高さh1は可視領域の光の波長の1/2以下であることが好ましく、すなわち、415nm以下であることが好ましい。さらに、上記凹凸構造での反射に起因した光の干渉を抑えるために、高さh1は、干渉層40から反射される「特定の波長域」の光が有するピーク波長の1/2以下であることがより好ましい。
However, in order to suppress light interference caused by reflection of the uneven structure on the surface of the
また、高さh1が過剰に大きいと、反射光の散乱効果が高くなりすぎて、反射光の強度が低くなりやすいため、反射光が可視領域の光である場合、高さh1は10nm以上200nm以下であることが好ましい。例えば、青色を呈する発色構造体1では、効果的な光の広がりを得るためには、高さh1は40nm以上150nm以下の程度であることが好ましく、散乱効果が高くなりすぎることを抑えるためには、高さh1は100nm以下であることが好ましい。
If the height h1 is excessively large, the scattering effect of the reflected light becomes too high and the intensity of the reflected light tends to be low. Therefore, when the reflected light is light in the visible region, the height h1 is 10 nm or more and 200 nm It is preferable that it is the following. For example, in the
なお、第一の帯状形状201は、第1方向に沿って並ぶ2つの帯状パターンPoの一部が重なるように配列されて構成されてもよい。すなわち、複数の帯状パターンPoは、第1方向に、長さd1よりも小さい配列間隔で配置されていてもよいし、帯状パターンPoの、第1方向の配列間隔は一定でなくてもよい。帯状パターンPoが重なり合う場合には、重なり合う帯状パターンPoそれぞれからなる領域が結合された1つの領域が、1つの第一の帯状形状201となる。この場合、第一の帯状形状201の第1方向の長さは、帯状パターンPoの長さd1の整数倍とは異なる長さとなる。また、帯状パターンPoの長さd1は、一定でなくてもよく、各帯状パターンPoにおいて、第2方向の長さd2が第1方向の長さd1以上であって、複数の帯状パターンPoにおける長さd2の標準偏差が長さd1の標準偏差よりも大きければよい。こうした構成によっても、反射光の散乱効果を得ることができる。帯状パターンPoの断面は矩形である必要はなく、角部が丸まった楕円や円形状でもよい。
The first band-
<凹凸層の凹凸構造の第二の形態>
次に、凹凸層として、凹凸層20に代えて、複数の第一の帯状形状201と第二の帯状形状211とを含むパターンを構成する、多段の凹凸構造を有する凸部21aを備えた凹凸層21について説明する。
図3に示す、平面視が第二の帯状形状211となる凸部21bを有する凹凸構造体21cにおいて、凸部21bの配置位置及びその高さは維持したまま、図2に示す、平面視が第一の帯状形状201となる凸部20aに重ねると、図4に示す多段の凹凸構造を有する凸部21aからなるパターンが形成される。図4に示すように、凸部20a及び凸部21bで構成される凹凸構造体21cにより構成されるパターンは、凹凸層20が構成する第一の帯状形状201とは異なる。すなわち、凹凸層20と凹凸層21とは凹凸構造体の構成が異なる。
<Second form of the concavo-convex structure of the concavo-convex layer>
Next, as a concavo-convex layer, in place of the concavo-
In the concavo-
以下では、凹凸層21について、上述の凹凸層20との相違点を中心に説明し、凹凸層20と同一の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
凹凸層20によれば、反射光の散乱効果によって視認される色の観察角度による変化は緩やかになるものの、散乱に起因した反射光の強度の低下によって、視認される色の鮮やかさは低下する。発色構造体1の用途等によっては、より鮮やかな色を広い観察角度で観察可能な構造体が求められる場合もある。凹凸層21では、第二の帯状形状211を構成する凸部21bが、反射強度の高い回折光を生じさせるように配列されており、平面視が第一の帯状形状201となる凸部20aによる光の散乱効果と、平面視が第二の帯状形状211となる凸部21bによる光の回折効果とによって、より鮮やかな色を広い観察角度で観察可能となる発色が実現される。
In the following, the
According to the concavo-
図3を参照して、第二の帯状形状211の構成について説明する。図3(a)は、第二の帯状形状211を構成する凸部21bを有する凹凸構造体21cの平面図であり、図3(b)は、図3(a)のβ−β′断面における断面構造を示す断面図である。
図3(a)の平面図に示すように、第二の帯状形状211は、第2方向に沿って一定の幅で延びる帯状を有し、複数の第二の帯状形状211は、第1方向に沿って、間隔をあけて並んでいる。換言すれば、平面視で、複数の第二の帯状形状211が構成するパターンは、第2方向に沿って延び、第1方向に沿って並ぶ複数の帯状領域からなる。第二の帯状形状211における第1方向の長さd3は、第一の帯状形状201の第1方向の長さd1と一致していてもよいし、異なっていてもよい。
The configuration of the
As shown in the plan view of FIG. 3A, the
第1方向における第二の帯状形状211の配列間隔de、すなわち、第1方向における第二の帯状形状211の配列間隔は、平面視が第二の帯状形状211となる凸部21bを有する凹凸構造体21cの表面での反射光の少なくとも一部が、一次回折光として観測されるように設定される。一次回折光は、換言すれば、回折次数mが1又は−1である回折光である。すなわち、入射光の入射角度をθ、反射光の反射角度をφ、回折する光の波長をλとした場合、配列間隔deは、de≧λ/(sinθ+sinφ)を満たす。例えば、λ=360nmである可視光線を対象とするとき、第二の帯状形状211の配列間隔deは180nm以上であればよく、すなわち、配列間隔deは、入射光に含まれる波長域における最小波長の1/2以上であればよい。なお、配列間隔deは、互いに隣り合う2つの第二の帯状形状211の端部間の第1方向に沿った距離であって、第1方向において第二の帯状形状211に対して同一の側に位置する端部間の距離、つまり、例えば図3(a)において、隣り合う2つの第二の帯状形状211それぞれの長手方向右側の辺どうしの間の距離をいう。
The arrangement interval de of the
凹凸構造体21cに含まれる凸部21bにより構成される第二の帯状形状211の配置パターンの周期性は、基材10が有する凹凸構造の周期性、すなわち、反射防止層30の表面における後述の凹凸構造の周期性に反映される。複数の第二の帯状形状211の配列間隔deが一定の場合、反射防止層30が後述の金属層50を備えている場合には、この金属層50の表面での回折現象によって、金属層50からは、「特定の波長」の反射光が特定の角度に出射される。この回折による光の反射強度は、上述の第一の帯状形状201の説明において述べた第一の帯状形状201による光の散乱効果によって生じる反射光の反射強度と比較して非常に強いため、金属光沢のような輝きを有する光が視認されるが、一方で、回折による分光が生じ、観察角度の変化に応じて視認される色が変化する。
The periodicity of the arrangement pattern of the
したがって、例えば、青色を呈する発色構造体1が得られるように第一の帯状形状201の構造を設計したとしても、第二の帯状形状211の配列間隔deを400nm以上5μm以下程度の一定値とすると、観察角度によっては、回折に起因した強い緑色から赤色の表面反射による光が観察される。これに対し、例えば、第二の帯状形状211の配列間隔deを50μm程度に大きくすると、可視領域の光が回折される角度の範囲が狭くなるため、回折に起因した色の変化が視認されにくくなるが、金属光沢のような輝きを有する光は特定の観察角度でのみしか観察されない。
Therefore, for example, even if the structure of the
そこで、配列間隔deを一定の値とせず、複数の第二の帯状形状211の配置パターンを、周期が異なる複数の周期構造が重ね合わされたパターンとすれば、回折による反射光に複数の波長の光が混じり合うため、分光された単色性の高い光は視認されにくくなる。したがって、光沢感のある鮮やかな色が広い観察角度で観察される。この場合、配列間隔deは、例えば、360nm以上5μm以下の範囲から選択され、複数の第二の帯状形状211の配列間隔deの平均値が、入射光に含まれる波長域における最小波長の1/2以上であればよい。 Therefore, if the arrangement pattern of the plurality of second strip shapes 211 is a pattern in which a plurality of periodic structures having different periods are superimposed, without setting the arrangement interval de to a constant value, the reflected light due to diffraction has a plurality of wavelengths. Because the light is mixed, it is difficult for the dispersed light with high monochromaticity to be viewed. Therefore, bright and vivid colors are observed at a wide viewing angle. In this case, the arrangement interval de is selected, for example, from the range of 360 nm to 5 μm, and the average value of the arrangement intervals de of the plurality of second strip shapes 211 is 1/1 / the minimum wavelength in the wavelength range included in the incident light. It is sufficient if it is 2 or more.
ただし、配列間隔deの標準偏差が大きくなるにつれ、第二の帯状形状211の配列が不規則となって散乱効果が支配的になり、回折による強い反射が得られにくくなる。そのため、第二の帯状形状211の配列間隔deは、第一の帯状形状201による光の散乱効果によって光が広がる角度に応じて、この光が広がる範囲と同程度の範囲に回折による反射光が出射されるように決定することが好ましい。例えば、青色の反射光が、入射角度に対して±40°の範囲に広がって出射される場合、第二の帯状形状211の配置パターンにおいて、配列間隔deを、その平均値が1μm以上5μm以下の程度であり、標準偏差が1μm程度であるように設定する。これにより、第一の帯状形状201の光の散乱効果によって光が広がる角度と同程度の角度に回折による反射光が生じる。
However, as the standard deviation of the arrangement interval de increases, the arrangement of the second band-
さらに、より長周期の回折現象を生じさせるために、一辺が10μm以上100μm以下の正方形領域を単位領域とし、単位領域ごとの、この領域に配置される第二の帯状形状211について、その配列間隔deを、平均値が1μm以上5μm以下の程度、かつ、標準偏差が1μm程度としてもよい。なお、複数の単位領域のなかには、配列間隔deが1μm以上5μm以下の範囲に含まれる一定の値である領域が含まれてもよい。配列間隔deが一定である単位領域が存在したとしても、この単位領域と隣接する単位領域のいずれかにおいて、配列間隔deが標準偏差1μm程度のばらつきを有していれば、人の目の解像度においてはすべての単位領域で配列間隔deがばらつきを有している構成と同等の効果が期待できる。
Furthermore, in order to generate a longer period diffraction phenomenon, a square area of 10 μm to 100 μm on a side is taken as a unit area, and the arrangement interval of the
なお、図3に示した第二の帯状形状211は、第1方向のみに、配列間隔deに起因した周期性を有している。第一の帯状形状201による光の散乱効果は、主として、第1方向に沿った方向への反射光に作用するが、第2方向に沿った方向への反射光にも一部影響し得る。したがって、第二の帯状形状211は、第2方向にも周期性を有してもよい。すなわち、第二の帯状形状211の配置パターンは、第2方向に延びる複数の帯状領域が、第1方向と第2方向との各々に沿って並ぶパターンであってもよい。
The second band-
こうした第二の帯状形状211の配置パターンにおいて、例えば、第二の帯状形状211の第1方向に沿った配列間隔と第二方向に沿った配列間隔との各々は、各々の平均値が1μm以上100μm以下であるようにばらつきを有していればよい。また、第一の帯状形状201による光の散乱効果の第1方向への影響と第2方向への影響との違いに応じて、第1方向に沿った配列間隔の平均値と、第2方向に沿った配列間隔の平均値とは互いに異なっていてもよく、第1方向に沿った配列間隔の標準偏差と、第2方向に沿った配列間隔の標準偏差とは互いに異なっていてもよい。
In the arrangement pattern of the
複数の第二の帯状形状211が、第1方向と第2方向との各々に沿って並び、第二の帯状形状211の配列間隔の平均値及び標準偏差の少なくとも一方が、第1方向に沿った配列間隔と第2方向に沿った配列間隔とで異なる構成にすることで、第一の帯状形状201が、第1方向のみに周期的に配置されている場合の、光の散乱効果の第1方向への影響と第2方向への影響との違いに応じて、第二の帯状形状211による光の回折効果を調整することができるため、好ましい。
A plurality of second strip shapes 211 are arranged along each of the first direction and the second direction, and at least one of the average value and the standard deviation of the arrangement intervals of the second strip shapes 211 is along the first direction By making the arrangement interval different from the arrangement interval along the second direction, the first band-
図3(b)に示すように、平面視が第二の帯状形状211となる凸部21bの高さh2は、凸部21bの上及び凸部21bが形成されていない領域の上に形成された干渉層40の表面粗さよりも大きければよい。ただし、高さh2が大きくなるほど、凹凸構造が反射光に与える効果において平面視が第二の帯状形状211となる凸部21bによる回折効果が支配的となって、平面視が第一の帯状形状201となる凸部20aによる光の散乱効果が得られにくくなるため、凸部21bの高さh2は凸部20aの高さh1と同程度であることが好ましく、高さh2は高さh1と一致していてもよい。例えば、凸部20aの高さh1と凸部21bの高さh2とは、10nm以上200nm以下の範囲に含まれていることが好ましく、青色を呈する発色構造体では、凸部20aの高さh1と凸部21bの高さh2とは、10nm以上150nm以下の範囲に含まれていることが好ましい。
As shown in FIG. 3 (b), the height h2 of the
図4を参照して、凹凸層21の詳細について説明する。図4(a)は、凹凸層21を干渉層40側から見た平面図であり、図4(b)は、図4(a)のγ−γ′断面における断面構造を示す断面図である。
図4(a)に示す平面図において、凹凸層21を構成する第一の帯状形状201と第二の帯状形状211とにより形成されるパターンは、図2に示す第一の帯状形状201と、図3に示す第二の帯状形状211とが重ね合わされたパターンとなる。すなわち、凹凸層21において凸部21aが位置する領域は、第一の帯状形状201のみから構成される領域213と、第二の帯状形状211のみから構成される領域214と、第一の帯状形状201と第二の帯状形状211とが重なっている領域215とからなる。それ以外の領域216は、凸部21aが形成されていない領域である。
なお、図4においては、第一の帯状形状201と第二の帯状形状211とが、第1方向においてその端部が揃うように重ねられているが、こうした構成に限らず、第一の帯状形状201の端部と第二の帯状形状211の端部とは第1方向にずれていてもよい。
The details of the
In the plan view shown in FIG. 4A, the pattern formed by the
In addition, in FIG. 4, although the
図4(b)に示すように、凸部21aが形成されていない領域216を基準としたとき、凸部21aのうち領域213に対応する部分の高さは、第一の帯状形状201に対応する凸部20aの高さh1である。また、凸部21aのうち領域214に対応する部分の高さは、第二の帯状形状211に対応する凸部21bの高さh2である。同様に、領域215に対応する部分の高さは、第一の帯状形状201に対応する凸部20aの高さh1と第二の帯状形状211に対応する凸部21bの高さh2との和(=h3)である。つまり、凹凸層21は、所定の高さh1を有する第一の帯状形状201の凸部20aと、所定の高さh2を有する第二の帯状形状211の凸部21bとが、高さ方向に重ねられた多段形状を有する。
As shown in FIG. 4B, the height of the portion corresponding to the
以上のように、凹凸層21を有する発色構造体1によれば、第一の帯状形状201を有する凸部20aに起因した光の拡散現象と、第二の帯状形状211を有する凸部21bに起因した光の回折現象との相乗によって、「特定の波長域」の反射光が広い観察角度で観察可能であるとともに、この反射光の強度が高められることにより光沢感のある鮮やかな色が視認される。換言すれば、凹凸層21においては、その凹凸構造が1つの構造体でありながら、多段であるために、光の拡散機能と光の回折機能との2つの機能を担っている。
As described above, according to the
なお、第一の帯状形状201と第二の帯状形状211とは平面視で重ならないように配置されてもよい。こうした構造によっても、第一の帯状形状201による光の拡散効果と第二の帯状形状211とによる光の回折効果とを得ることができる。ただし、第一の帯状形状201と第二の帯状形状211とを互いに重ならないように配置しようとすれば、単位面積あたりにおける第一の帯状形状201の配置可能な面積が小さくなり、光の拡散効果が低下する。したがって、第一の帯状形状201と第二の帯状形状211とによる光の拡散効果と回折効果とを高めるためには、図4に示すように、第一の帯状形状201と第二の帯状形状211とが重なるように、凸部21aを多段形状とすることが好ましい。なお、第二の帯状形状211の上に第一の帯状形状201を配置する構成であっても同様の効果を得られる。
The
<干渉層>
次に、図5を参照して、干渉層40を説明する。ここでは、図5に示すように、凹凸層として、図4に示す平面視が第一の帯状形状201及び第二の帯状形状211を含むパターンとなる多段の凹凸層21を備える場合について説明するが、凹凸層21に代えて、図2に示す平面視が第一の帯状形状201となる凸部20aのみを有する凹凸層20を備える場合も同様である。
干渉層40は、凹凸層21の凹凸構造に追従した表面形状を有する。つまり、断面視で、凹凸層21の凹部の上面及び凸部の上面に干渉層40が形成される。干渉層40が一層であるとき、薄膜干渉が起こり、以下の条件で位相が反転する。そのため、屈折率n、光路差lのとき、2nl=(m+1/2)の条件で、明るくなる。また、干渉層40が2層以上から構成されるとき、多層膜干渉が起こる。
<Interference layer>
Next, the
The
干渉層40が二層以上の多層構成からなる場合、干渉層40は、高屈折率層40aと低屈折率層40bとが交互に積層された構造を有する。高屈折率層40aの屈折率は、低屈折率層40bの屈折率よりも大きい。少ない層で干渉光を大きくするためには、高屈折率層40aと低屈折率層40bの屈折率差が0.6以上2.2以下程度あると、少ない層数で「特定の波長領域」の反射が大きくなるため、好ましい。図5における干渉層40は、凹凸層21上に、凹凸層21の凹凸構造に沿って積層され、凹凸層21の凹凸構造に沿って凹凸を繰り返す凹凸構造を有するように、高屈折率層40aと、低屈折率層40bとが交互に積層された、合計10層とした構成であるが、特にこれに限定されるものではない。
When the
このように構成された干渉層40に、光が入射すると、干渉層40における高屈折率層40aと低屈折率層40bとの各界面で反射した光が干渉を起こし、干渉層40の表面における不規則な凹凸に起因して進行方向を変えた結果、「特定の波長域」の光が広い角度に出射される。この反射光として強く出射される「特定の波長域」は、高屈折率層40aと低屈折率層40bを構成する材料の屈折率及び消衰係数、膜厚、凸部の幅、高さ及び配列によって決まる。
When light is incident on the
干渉層40を構成する材料は特に次の材料に限定されるものではないが、フッ素系化合物、ケイ素系化合物、チタン系化合物、ニオブ系化合物、の何れか1つ以上の化合物を含むと、発色構造体1を保護する保護層としての機能も果たすので、耐スクラッチ性が向上する。なお、干渉層40が多層膜構成である場合、基材10とは反対側の多層膜上、つまり、発色構造体1の表面側に保護層があってもよい。
干渉層40の膜厚が5nm以上2000nm以下であると、膜厚が薄いため安価に生産することができる。5nm以上1000nm以下であると、干渉効果がより高いため、好ましい。
The material constituting the
Since the film thickness is thin as the film thickness of the
<反射防止層の第一の形態>
次に、図6と図7とを参照して、反射防止層30の第一の形態を説明する。ここでは、図6に示すように、凹凸層として、図2に示す平面視が第一の帯状形状201となる凸部20aのみを有する凹凸層20を備える場合について説明するが、凹凸層20に代えて、平面視が第一の帯状形状201及び第二の帯状形状211を含むパターンとなる多段の凹凸層21を備える場合も同様である。
図6は、発色構造体1の反射防止層30として、第一の形態における反射防止層30aを用いた場合の断面図である。図7(a)は、図6に示す発色構造体1を裏面側から見た図である。図7(b)は、図7(a)のβ−β′断面における断面構造を示す断面図である。なお、簡単のため図6では、干渉層40の図示を省略し、図7では、凹凸層20及び干渉層40の図示を省略している。
<First Form of Antireflection Layer>
Next, the first embodiment of the
FIG. 6 is a cross-sectional view of the case where the antireflection layer 30 a of the first embodiment is used as the
反射防止層30aは、基材10とは反対側に複数の凸部が配列された凹凸構造(第二の凹凸構造)31を有する。この凹凸構造31の凸部の縦断面形状は、釣鐘状、円錐状、逆漏斗状でもよいし、矩形、三角柱、多角柱、円柱、その他の形状であってもよい。このような形状とすることで、第3方向に対する屈折率を段階的に変化させることができる。その結果、干渉層40で反射せず透過した光や、発色構造体1の裏面側から入射した光が再度表面側に射出されることを低減することができる。すなわち、不要な光が発色構造体1の表面側で視認されにくくなるので、干渉層40で反射した「特定の波長域」の反射光を良好に視認することができる。
The antireflective layer 30 a has a concavo-convex structure (second concavo-convex structure) 31 in which a plurality of convex portions are arranged on the opposite side to the
凹凸構造31は、図7(b)に示すように、膜厚方向の高さj1が10nm以上500nm以下であることが好ましい。また、構造周期、つまり、凸部の配置周期は10nm以上1000nm以下の周期であることが好ましい。構造周期は可視領域の波長以下であるサブ波長周期であるとさらに好ましい。なお、複数の異なる周期を組み合わせて凹凸構造31が形成されていてもよく、この場合には可視領域の波長以上でもよい。各値がこの範囲にあることで界面での反射を効果的に抑制できる。
As shown in FIG. 7B, the concavo-
凹凸構造31の構造周期は、凹凸構造31の凸部間の幅つまり凹部の幅に対する、凸部の周期の幅との比、つまり凹凸構造31の凹部と凸部との幅の比が、0.25以上0.75以下であると、断面方向で屈折率を傾斜させやすく、好ましい。
凹凸構造31の複数の凸部の配置パターンは秩序性のない配列であってもよく、正方配列や、六方配列であってもよい。また、これらの配列を組み合わせた島状配列に並んでいてもよい。凹凸構造31の凸部を、その大きさや高さを変化させたり、非周期的に配列したりするといったように、不規則に設計することが好ましい。これにより、様々な波長域を含む入射光の反射を効果的に抑制することができる。
The structure period of the concavo-
The arrangement pattern of the plurality of convex portions of the concavo-
凹凸構造31の材料は、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれかが主成分であることが好ましい。凹凸構造31の凸部が複数配列されていることで反射防止層30aとして機能する。凹凸構造31を含む反射防止層30aは、図6に示すように基材10を介して凹凸層20と別層構成となっていてもよく、反射防止層30aと凹凸層20とが一体化していてもよい。換言すると、反射防止層30aは、凹凸層20と同じ樹脂材料を使用して形成してもよく、異なる樹脂を使用してもよい。反射防止層30aの材料の屈折率は、1.1以上2.0以下が好ましく、1.4以上1.6以下がより好ましい。
It is preferable that the material of the
また、凹凸層20を形成した後に反射防止層30aを形成してもよく、反射防止層30aを形成した後に凹凸層20を形成してもよい。凹凸層20と反射防止層30aとを同時に形成できると、製造原価を削減することができ、生産能力も向上するため、好ましい。さらに換言すれば基材10はあってもよくなくてもよい。つまり、図8に示すように、一方の面に、平面視が第一の帯状形状201となる凸部20aを有する凹凸構造を有し、他方の面に凹凸構造31を有する部材を基材11とし、凸部20aを有する凹凸構造の上に、干渉層40を形成するようにしてもよい。
Moreover, after forming the uneven |
<反射防止層の第二の形態>
次に、図9から図12を参照して、反射防止層30の第二の形態を説明する。ここでは、図9に示すように、凹凸層として、図2に示す第一の帯状形状201を有する凹凸層20を備える場合について説明するが、凹凸層20に代えて、第一の帯状形状201及び第二の帯状形状211とを含むパターンとなる多段の凹凸層21を備える場合も同様である。
図9は、発色構造体1の反射防止層30として、第二の形態における反射防止層30bを用いた場合の発色構造体1の断面図である。
反射防止層30bは、図9に示すように、基材10とは反対側に複数の凹凸構造からなる凹凸構造32を有する。さらに凹凸構造32の凹凸に追従した表面形状を有する金属層50を有する。金属層50は、断面視で、凹凸構造32の凹部の上面及び凸部の上面に形成される。
Second Embodiment of Antireflection Layer
Next, a second embodiment of the
FIG. 9 is a cross-sectional view of the
The anti-reflection layer 30 b has a concavo-
図10(a)は、図9に示す発色構造体1を反射防止層30側から見た図である。図10(b)は、図10(a)のβ−β′断面における断面構造を示す断面図である。なお、簡単のため図9では、干渉層40の図示を省略している。また、図10では、凹凸層20、干渉層40及び金属層50の図示を省略している。つまり、図10は、図11に示すように、発色構造体1(図9)において金属層50が形成されていない状態における凹凸構造32を示す。
凹凸構造32の凸部の構造周期P1は、可視領域の波長以下であるサブ波長周期であることが好ましい。凹凸構造31の凸部の高さj2は10nm以上200nm以下の厚さが好ましい。各値がこの範囲にあることでプラズモン共鳴が発現しやすい。
FIG. 10A is a view of the
The structural period P1 of the convex portion of the concavo-
凹凸構造32は秩序性のない配列であってもよく、正方配列や、六方配列であってもよい。また、これらの配列を組み合わせた島状配列に並んでいてもよい。秩序性のない配列の方が、干渉縞を低減しやすく、好ましい。
また、この場合も、凹凸層20と反射防止層30とが一体化されていてもよい。凹凸層20を形成した後に反射防止層30を形成してもよく、逆に反射防止層30を形成した後に凹凸層20を形成してもよい。凹凸層20と反射防止層30とを同時に形成することができれば、製造原価を削減することができ、生産能力も向上するため、好ましい。つまり、基材10と凹凸層20及び反射防止層30は同一材料による連続した構成でもよく、異なる材料から構成されていてもよい。さらに換言すれば基材10はあってもなくてもよい。
The concavo-
Also in this case, the concavo-
また、図12に示すように、一方の面に、平面視が第一の帯状形状201と第二の帯状形状211とを含むパターンとなる凸部21aを有する凹凸構造を有し、他方の面に凹凸構造32を有する部材を基材11とし、凸部21aを有する凹凸構造の上に、干渉層40を形成し、凹凸構造32の上に金属層50を形成することで、発色構造体1を構成してもよい。なお、図12では、簡単のため、干渉層40及び金属層50の図示を省略している。
複数の凹凸構造32の凹部及び凸部の形状は矩形に限定されず、丸みを帯びていてもよく、三角柱、円柱などでもよい。
凹凸構造32の構造周期は凹凸構造32の幅の比が、0.25以上0.75以下であると、効率よくプラズモン共鳴を起こすことができ、明度が大きい色を呈することができる。
In addition, as shown in FIG. 12, it has a concavo-convex structure having a
The shape of the concave portion and the convex portion of the plurality of concavo-
The structure cycle of the concavo-
<金属層>
金属層50は、図9に示すように、凹凸構造32の上面に金属が配置された構造となっている。発色構造体1の表面側から光が照射されると、凹凸層20、基材10、反射防止層30bの凹凸構造32、金属層50の順に光が通過する。凹凸構造を具備していない反射防止層に金属層が設けられている場合、光の波長と金属の自由電子の振動方向が異なるので、金属層と反射防止層との境界面で強い反射光が出射され、干渉層40が形成されていても白色光となってしまう。凹凸構造32の凸部の上面及び凹部の上面に金属層50を具備すると、凹凸構造32と金属層50の界面でプラズモン吸収が起こり、特定波長領域を反射し、正反射だけではなく、異方性の散乱をもつ光が反射される。
<Metal layer>
As shown in FIG. 9, the
凹凸構造32と金属層50とを通過した光はプラズモン異常透過現象を引き起こし、出射されるため、干渉層40から反射させる光と、金属層50から反射させる光と、透過光との3つの光は異なる。そのため、たとえば偽造しにくくセキュリティ性の高い表示体に好ましく用いられる。
また、発色構造体1を他の表示体に貼り付けたり接着させたりするときに、凹凸構造32及び金属層50により、比表面積が増え、良好な密着性を示す。
金属層50は屈折率が0.2以上6.0以下からなる金属または金属合金を1種類以上具備すると、入射された光が金属層50で反射される光の強度が大きくなるため、好ましい。
また、可視光領域の金属層50の消衰係数が2.0以上6.0以下とすると、吸収される光が小さくなり、効率よく反射光として出射されるので好ましい。
The light passing through the concavo-
In addition, when the
It is preferable that the
In addition, when the extinction coefficient of the
<反射防止層の第三の形態>
次に、反射防止層30の第三の形態を説明する。なお、第三の形態における反射防止層30は、第一の形態における反射防止層30a及び第二の形態における反射防止層30bと併用して用いてもよい。
第三の形態における反射防止層30は樹脂に黒色顔料を含有した構成である。本構成により反射防止層30が可視領域において広い波長域の光を吸収可能であるため、入射光が可視領域の光である構成において、干渉層40の構成に応じた透過光の波長域の差異に関わらず、透過光を好適に吸収することができる。
黒色顔料を含んだ樹脂層を基材10と別に設けても良いし、基材10に黒色顔料を含有して反射防止層30としてもよい。また、凹凸構造31又は32に黒色顔料を含有し、これらの効果を併用してもよい。
<Third form of antireflective layer>
Next, the third embodiment of the
The
A resin layer containing a black pigment may be provided separately from the
黒色顔料と樹脂とを含む構成において、樹脂として熱可塑性樹脂が用いられればよい。熱可塑性樹脂としては、例えば、後述の凹凸層20や基材10の材料として例示した熱可塑性樹脂が挙げられる。
また、黒色顔料は、カーボンブラック、チタンブラック、黒色酸化鉄、黒色複合酸化物等の黒色の無機顔料が挙げられる。さらには可視領域の光を吸収する材料からなるその他の光吸収剤を含んでもよい。
なお、反射防止層30として第一から第三の形態の反射防止層を備える発色構造体1において、凹凸層として、多段の凹凸層21を用いた場合には、図13(反射防止層30aを備える場合)、図14(反射防止層30bを備える場合)に示すように、干渉層40を、高屈折率層40aと、低屈折率層40bとが交互に積層された、多層構造としてもよく、また、単層構造としてもよい。
In the configuration including the black pigment and the resin, a thermoplastic resin may be used as the resin. As a thermoplastic resin, the thermoplastic resin illustrated as a material of the below-mentioned
In addition, black pigments include black inorganic pigments such as carbon black, titanium black, black iron oxide, black complex oxides and the like. Furthermore, other light absorbers made of materials that absorb light in the visible region may be included.
In the case of using the multi-step
[発色構造体の製造方法]
次に、発色構造体1を構成する各層の材料、及び、発色構造体1の製造方法を説明する。
凹凸構造を有する凹凸層20は可視領域の光に対して光透過性を有する材料、すなわち、可視領域の光に対して透明な材料から構成される。特にこれらに限定されるものではないが、光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などが用いられることが好ましい。用いることができる熱可塑性樹脂は、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、セルロース系樹脂、及びビニル系樹脂を含むが、それらに限定されるものではない。用いることができる熱硬化性樹脂は、反応性水酸基を有するアクリルポリオールまたはポリエステルポリオールとポリイソシアネートとの反応により得られるウレタン樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール系樹脂を含むが、それらに限定されるものではない。
[Method for producing colored structure]
Next, the material of each layer which comprises the
The concavo-
基材10は、可視領域の光に対して光透過性を有する材料が好ましい。例えば、基材10としては、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロオレフィンコポリマー等の樹脂からなるフィルムが用いられる。また、ガラスや石英・クォーツ、シリコンウェハーなどの無機物、金属でも基材として使用可能である。
合成石英やシリコンウェハーなどの比較的硬度のある基板表面の凹凸構造は、例えば、光または荷電粒子線を照射するリソグラフィやドライエッチング等の公知の微細加工技術を利用して形成される。
The
The concavo-convex structure of the relatively hard substrate surface such as synthetic quartz or silicon wafer is formed, for example, using known micro processing technology such as lithography for irradiating light or charged particle beam or dry etching.
凹凸層20を基材10上に形成すると、引っ張り強度などの機械強度や、成形性などの機能を持たせることができるため、屈曲性があり、利用度が高い。例えばロール・トゥ・ロール法のような大量生産に好適な製造方法の適用が可能となる。
凹凸層20、21及び、反射防止層30の凹凸構造31、32の形成方法としては、ナノインプリント法などが用いられる。例えば、光ナノインプリント法によって凹凸層21の凹凸構造を形成する場合、まず、形成対象の凹凸の反転された凹凸を有する凹版であるモールドが必要となる。
When the concavo-
As a method of forming the concavo-
凹凸層20、21及び反射防止層30の凹凸構造31、32の形成方法としては、光硬化性樹脂からなる塗布層の表面に、基材10が重ねられ、塗布層とモールドとが互いに押し付けられた状態で、基材10側もしくはモールド側から光が照射される。続いて、硬化した光硬化性樹脂及び基材10からモールドが離型される。これによって、モールドの有する凹凸が光硬化性樹脂に転写されて、表面に凹凸を有する凹凸層20、21が形成される。次いで、基材10の、凹凸層20、21が形成された面とは逆側の面についても、光硬化性樹脂からなる塗布層の表面に、基材10が重ねられ、塗布層とモールドとが互いに押し付けられた状態で、基材10側もしくはモールド側から光が照射される。続いて、硬化した光硬化性樹脂及び基材10からモールドが離型される。これによって、基材10の一方の面には凹凸層20、21、他方の面には凹凸構造31、32を備えた反射防止層30が形成される。なお、光硬化性樹脂は、基材10の表面に塗布され、基材10上の塗布層にモールドが押し当てられた状態で、光の照射が行われてもよい。
As a method of forming the concavo-
凹凸層20、21と凹凸構造31、32を備えた反射防止層30の形成の順番は上記に限定されることなく、入れ替えてもよい。また、凹凸層20、21と凹凸構造31、32を備えた反射防止層30が同時に形成されてもよい。光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂からなる層の一方の面に凹凸層20、21、他方の面に凹凸構造31、32を備えた反射防止層30を同時に形成することができると、材料面や設備面でコストを抑えることができ、安価な表示体を提供することが可能となる。
The order of formation of the
硬化性樹脂の塗布方法は特に限定されず、インクジェット法、スプレー法、バーコート法、ロールコート法、スリットコート法、グラビアコート法等の公知の塗布法が用いられればよい。
モールドは、例えば、合成石英やシリコンから構成され、光または荷電粒子線を照射するリソグラフィやドライエッチング等の公知の微細加工技術を利用して形成される。
また、光ナノインプリント法に代えて、熱ナノインプリント法や常温ナノインプリント法が用いられてもよく、この場合、凹凸層20、21及び凹凸構造31、32を含む反射防止層30に用いられる樹脂としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等の、製造方法に応じた樹脂が用いられる。
The coating method of the curable resin is not particularly limited, and a known coating method such as an inkjet method, a spray method, a bar coating method, a roll coating method, a slit coating method, or a gravure coating method may be used.
The mold is made of, for example, synthetic quartz or silicon, and is formed using a known fine processing technique such as lithography for irradiating light or charged particle beam or dry etching.
Further, instead of the photo nanoimprinting method, a thermal nanoimprinting method or a normal temperature nanoimprinting method may be used. In this case, as a resin used for the
なお、この凹凸層20、21及び反射防止層30を形成する工程を第一工程としたとき、この第一工程の後に、凹凸層20、21の上に干渉層40を形成する第二工程と、凹凸構造32に金属層50を形成する第3工程を行う。干渉層40は、干渉層40における反射光のうち「特定の波長域」で干渉するように形成される。金属層50は、入射する入射光のうちの「特定の波長域」でプラズモン共鳴が誘発されるように形成される。
When the step of forming the concavo-
干渉層40に使用される化合物としては、Nb2O5、Ta2O5、Al2O3、Fe2O3、HfO2、MgO、ZrO、SnO2、Sb2O3、CeO3、WO3、PbO、In2O3、CdO、BaTiO3、ITO、LiF、BaF2、CaF2、MgF2、AlF3、CeF3、ZnS、PbCl2などの無機誘電体材料や、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などの有機樹脂材料に無機材料を分散させた無機有機ハイブリッド材料でもよい。
より好ましくは高屈折率層としてTiO2を具備し、低屈折率層としてSiO2を具備する構成が好ましい。
The compounds used for the
More preferably, the high refractive index layer is provided with TiO 2 and the low refractive index layer is provided with SiO 2 .
干渉層40が多層膜である場合、高屈折率層40aと低屈折率層40bを交互に積層することで、多層膜干渉とする。これらの順番を入れ替えてもよく、所望の発色を得られれば、積層数を減らすことも可能である。高屈折率層40a及び低屈折率層40bの何れも可視領域の光に対して光透過性を有する材料、すなわち、可視領域の光に対して透明な材料から構成される。
高屈折率層40aの屈折率が、低屈折率層40bの屈折率よりも高い構成であれば、これらの層の材料は限定されないが、高屈折率層40aと低屈折率層40bとの屈折率の差が0.6以上2.2以下であるほど、少ない積層数で高い強度の反射光が得られる。
When the
The material of these layers is not limited as long as the refractive index of the high
こうした無機材料からなる高屈折率層40a及び低屈折率層40bの各層は、スパッタリング、真空蒸着、あるいは、原子層堆積法等の公知の薄膜形成技術を用いて形成される。また、高屈折率層40a及び低屈折率層40bの各々は有機材料から構成されてもよく、この場合、高屈折率層40a及び低屈折率層40bの形成には、自己組織化等の公知の技術が用いられればよい。
高屈折率層40a及び低屈折率層40bの各々の膜厚は、発色構造体1で発色させる所望の色に応じて、転送行列法等を用いて設計されればよい。高屈折率層及び低屈折率層の膜厚は30nm以上300nm以下程度であることが好ましい。
なお、図5の干渉層40が有する層数や積層の順序はこれに限られない。干渉層40は、相互に隣接する層の屈折率が互いに異なり、干渉層40に入射する入射光のうち特定の波長域での光の反射率が他の波長域での反射率よりも高いように構成されていればよい。
Each layer of the high
The film thickness of each of the high
The number of layers in the
金属層50を構成する材料は、入射された光を反射する化合物であれば、特に限定されるものではないが、好ましくは金属もしくは金属合金である。必要に応じて、金属層50を構成する金属もしくは金属合金、複合物を重ねてもよい。凹凸構造32に光が入射されても、強い正反射光と散乱光が得られるため、屈折率0.2以上6.0以下の金属もしくは金属合金が好ましい。光の吸収を少なくできるため、消衰係数2.0以上6.0以下が好ましい。具体的には、Au、Ag、Cu、Al、Zn、Ni、Cr、Ge、Mo、Ga、Ta、W、In、Snの何れか金属、もしくはこれらの合金、複合物を1種類以上具備すると、凹凸構造32に入射された光に対して、プラズモン共鳴が起こるため、好ましい。より好ましくは、Ag、Alである。
Although the material which comprises the
金属層50は、スパッタリング、真空蒸着、あるいは、原子層堆積法等の公知の薄膜形成技術を用いて形成される。また、金属層50には有機材料を含んだ構成でもよく、自己組織化等の公知の技術が用いられてもよい。
金属層50においてプラズモン共鳴を起こすためには、金属層50の膜厚は5nm以上500nm以下程度であることが好ましい。また、膜厚は5nm以上200nm以下であると任意の反射率を保ちつつ透過性も保持できるのでより好ましい。
The
In order to cause plasmon resonance in the
[発色構造体の適用例]
上述した発色構造体1の具体的な適用例について説明する。以下で説明する適用例には、第一の帯状形状201を構成する凹凸層20を有する発色構造体1、第一の帯状形状201及び第二の帯状形状211を含むパターンを構成する凹凸層21を有する発色構造体1、凹凸層20又は21の上に干渉層40が形成され、また、反射防止層30a又は30bが形成された発色構造体1、反射防止層30bの凹凸構造32の上に金属層50が形成された発色構造体1のいずれもが適用可能である。
[Example of application of coloring structure]
A specific application example of the
<表示体>
発色構造体1の適用例は、発色構造体1を表示体に用いる形態である。表示体は、物品の偽造の困難性を高める目的で用いられてもよいし、物品の意匠性を高める目的で用いられてもよいし、これらの目的を兼ねて用いられてもよい。
物品の偽造の困難性を高める目的としては、表示体は、例えば、パスポートや免許証等の認証書類、商品券や小切手等の有価証券類、クレジットカードやキャッシュカード等のカード類、紙幣等に貼り付けられる。また、物品の意匠性を高める目的としては、表示体は、例えば時計など身に着けられる装飾品や、携帯やモバイルなどの使用者に携帯される物品、家具や家電等のように据え置かれる物品、壁や扉、看板、自動車の内装や外装等の構造物等に取り付けられる。
<Display body>
An application example of the
For the purpose of enhancing the difficulty of counterfeiting goods, the display body may be, for example, authentication documents such as passports and licenses, securities such as gift certificates and checks, cards such as credit cards and cash cards, bills, etc. It is pasted. Also, for the purpose of enhancing the design of the article, the display body may be, for example, an accessory worn by a watch, an article carried by a user such as a cell phone or a mobile, or an article placed like furniture or household appliances. , Walls and doors, signs, and structures such as interiors and exteriors of automobiles.
複数の表示要素を備え、一態様の発色構造体1から構成されている表示体をクレジットカードやキャッシュカード、紙幣などのセキュリティ性の高い用途として用いると、表面反射率と裏面反射、透過に加えた3色の多彩表現でき、偽造防止されにくい表示体を提供できる。
複数の表示要素を備え、一態様の発色構造体1から構成されている表示体を時計用の表示板として用いると、パール、白蝶貝、あるいは、あわびなどからなる天然物を用いたものよりも、反射率や透過率に加えて柄や膜厚をロット毎に一定、且つ面内で均一にできるため、高級感のある模様や色調が多彩表現でき、意匠性が高い表示板を提供できる。
In addition to surface reflectance, back surface reflection, and transmission, when a display including a plurality of display elements and configured from the
When a display body comprising a plurality of display elements and configured from the
また、一態様の発色構造体1を用いた表示体の反射率が高く保ちつつ、透過性もあるので暗闇時にLEDなどのランプなど明るく表示することも可能となるため、好ましい。
より好ましくは、太陽電池などの自己発電機能が備わった時計用の表示板であり、絶縁帯の十字線を隠蔽した上で、太陽放射光に対して任意の透過性を確保できるため、充電することが可能となる。一態様の発色構造体を用いた表示体は吸収層を必要としないが、黒色・濃青色の太陽電池セルが吸収層として機能することで、散乱光が大きくなり、高級な表示板を提供できる。
In addition, the display body using the
More preferably, it is a display board for a watch provided with a self-power generation function such as a solar cell, and since it can secure arbitrary transmittance to solar radiation while concealing the crosshairs of the insulating band, it is charged It becomes possible. The display using the color forming structure according to one embodiment does not require an absorption layer, but the black / dark blue solar cell functions as an absorption layer to increase scattered light and provide a high-grade display panel. .
複数の表示要素を備え、一態様の発色構造体1から構成されている表示体を、耐候性を必要とされる屋外・内設置物、移動物、乗り物などの部品に使用すると、塗料やインキより太陽光による退色がほとんどないため、好ましい。より好ましくは、指紋などの汚れが目立ちにくいといった観点から自動車用部品の内装、降雨時に対する自浄作用が働くといった観点では自動車用部品の外装など自動車用部品全般に好適に用いられる。
When a display comprising a plurality of display elements and configured from the
図15に示すように、表示体70は、表面70Fと、表面70Fとは反対側の面である裏面70Rとを有する。表示体70は、第一表示領域71と第二表示領域72とを含み、表面70F及び裏面70Rの両面でその表示内容を視認できるようになっている。第一表示領域71は、複数の第一画素71Aが配置されている領域であり、第二表示領域72は、複数の第二画素72Bが配置されている領域である。換言すれば、第一表示領域71は、複数の第一画素71Aの集合から構成されており、第二表示領域72は、複数の第二画素72Bの集合から構成されている。
As shown in FIG. 15, the
第一画素71Aと第二画素72Bとの各々には、発色構造体1の構成が適用されており、第一画素71Aと第二画素72Bとは、互いに異なる色相の色を呈する。すなわち、表示体70の表面70Fと対向する方向から見て、第一表示領域71と第二表示領域72とには、互いに異なる色相の色が視認される。また、裏面70Rと対向する方向からみて、第一表示領域71と第二表示領域72も異なる色相の色が視認される。さらに、光が第一表示領域71、第二表示領域72のそれぞれを透過することによっても異なる色相の色が視認される。
The configuration of the
第一表示領域71と第二表示領域72との各々は、これらの領域単独、もしくは、これらの領域の2以上の組み合わせによって、文字、記号、図形、模様、絵柄、これらの背景等を表現する。
なお、表示体70は、第一及び第二表示領域71、72の周囲等に、発色構造体1の構成とは異なる構成を有する領域、例えば、表面が平坦な基材に干渉層が積層された構造を有する領域や、基材に金属層が積層された構造を有する領域等を有していてもよい。
Each of the
In the
第一画素71Aと第二画素72Bとでは、発色構造体1の凹凸層20又は21に含まれる第一の帯状形状201を構成する凸部20aの高さh1が互いに異なっている。一方、第一画素71Aと第二画素72Bとにおいて、干渉層40の構成は共通しており、すなわち、例えば高屈折率層40aの材料や膜厚、低屈折率層40bの材料や膜厚、及び、これらの層の層数は、共通している。第一画素71Aと第二画素72Bとで、第一の帯状形状201を構成する凸部20aの高さh1が異なることによって、第一画素71Aと第二画素72Bとは互いに異なる色相の色を呈する。第一画素71A、第二画素72Bにおける第一の帯状形状201を構成する凸部20aの高さh1は、各画素71A、72Bの所望の色相に応じて設定されればよい。
In the
ここで、第一画素71Aの第一の帯状形状201を構成する凸部20aの高さh1と、第二画素72Bの第一の帯状形状201を構成する凸部20aの高さh1との差が大きいほど、第一画素71Aの呈する色相と第二画素72Bの呈する色相との差が大きくなり、その色相の差が人の目によって認識されやすくなる。
例えば、干渉層40が平坦面に積層されている場合における干渉層40からの反射光のピーク波長が500nmであり、第一画素71A、第二画素72Bによって緑色を発色させたい場合は、第一の帯状形状201を構成する凸部20aの高さh1を100nm程度とすることが好ましく、第一画素71A、第二画素72Bによって赤色を発色させたい場合は、第一の帯状形状201を構成する凸部20aの高さh1を200nm程度とすることが好ましい。
また、図4に示すように、多段の凹凸層21を有する発色構造体1においても、第一の帯状形状201を構成する凸部20aの高さh1を調整することによって、第一画素71A、第二画素72Bの呈する色相の調整が可能である。
Here, the difference between the height h1 of the
For example, in the case where the peak wavelength of the reflected light from the
Further, as shown in FIG. 4, also in the
第一の帯状形状201のパターン、つまり、第一の帯状形状201の第1方向及び第2方向の長さは、例えば、第一画素71Aごと、及び第二画素72Bごとに設定される。すなわち、第一の帯状形状201を構成する帯状パターンPoの第1方向及び第2方向の長さd1やd2の平均値や標準偏差は、第一画素71A、第二画素72Bごとに設定される。第一の帯状形状201のパターンは第一画素71A、第二画素72Bごとに異なっていてもよいし、一致していてもよい。第一画素71A、第二画素72Bの大きさは、第一及び第二表示領域71、72に表示される像についての所望の解像度に応じて設定されればよい。より高精度な像を表示するためには、第一画素71A、第二画素72Bの一辺は10μm以上であることが好ましい。
The pattern of the
図14における発色構造体1を使用した表示体においては、干渉層40側から観察した場合と、金属層50側から観察した場合とで視認される色が異なるため、表示体70において多彩な表現ができる。
表示体70において、第一画素71Aと第二画素72Bとの間で、基材10は連続しており、すなわち、これらの第一画素71A、第二画素72Bは、共通した1つの基材10を有している。
基材10における凹凸構造は、例えば、第一画素71Aの位置する第一表示領域71に対応する部分と、第二画素72Bの位置する第二表示領域72に対応する部分との各々に対して、リソグラフィやドライエッチングを行うことによって形成される。第一の帯状形状201の高さh1を変えるためには、エッチング時間を変更すればよい。
In the display using the
In the
The concavo-convex structure in the
第一表示領域71と第二表示領域72とが接している場合、第一画素71Aと第二画素72Bとの間で、干渉層40、及び金属層50は各々連続して形成される。つまり、干渉層40は、第一画素71Aと第二画素72Bとに対して同一工程で作製され、同様に金属層50も同一工程で作製される。
なお、第一画素71Aと第二画素72Bとの呈する色相を異ならせることは、第一画素71Aと第二画素72Bとで、干渉層40を構成する層の材料や膜厚等の構成を異ならせることによっても可能ではある。しかしながら、表示領域71、72ごとに干渉層40の構成が異なると、表示領域71、72ごとに、領域のマスキングや高屈折率層40aと低屈折率層40bとの成膜を繰り返すことが必要であり、製造工程が複雑になる。結果として、製造コストの増加や歩留まりの低下が引き起こされる。また、微小な領域にマスキングを行うことは困難であるため、精細な像の形成には限界がある。
When the
Note that making the
これに対し、上記表示体70の構成であれば、第一表示領域71に対応する部分と第二表示領域72に対応する部分とに対し、干渉層40を同時に形成することが可能であるため、表示体70の製造に要する負荷が軽減される。また、微小な領域へのマスキングと比較して、微小な領域ごとに第一の帯状形状201を構成する凸部20aの高さh1を異ならせることは容易であるため、表示領域71、72を小さくしてより精細な像を形成することもできる。
On the other hand, with the configuration of the
色相を異ならせる他の手法として、第一画素71Aと第二画素72Bとで、金属層50の構成を同一として、凹凸層21の配置を変えることによって色相を異ならせることができる。すなわち、第一画素71Aにおける発色構造体1の凹凸層、例えば凹凸層21の凸部21aが延びる方向と、第二画素72Bにおける発色構造体1の凹凸層、例えば凹凸層21の凸部21aが延びる方向とが異なる方向となるように、第一画素71A及び第二画素71Bを配置する。例えば図15に示すように、表示領域71では各第一画素71Aにおける発色構造体1において凸部21aが第2方向に沿って延びるように配置し、表示領域72では、各第二画素72Bにおける発色構造体1において凸部21aが第1方向に沿って延びるように配置する。
As another method of making the hue different, the hue can be made different by changing the arrangement of the concavo-
これにより、散乱される光方向が異なるため、隣り合う画素と明度が異なってみえることになり、結果的に異なる色相としてみえる。
なお、凸部21aの延びる方向は第1方向又は第2方向に限るものではなく、任意の方向に延びるように配置することができる。例えば、図15において、第一画素71Aにおける発色構造体1の凸部21aの延びる方向と第2方向とがなす角度が、例えば45°となるように凸部21aが配置されていてもよい。このように、凸部、例えば凸部21aが延びる方向と第1方向又は第2方向とがなす角度が0°〜90°となるように凸部21aを配置することによって、凸部21aの延びる方向が第1方向又は第2方向となる場合とは異なる表現を行うことができるため、より多彩な表現を行うことができる。
As a result, the directions of scattered light are different, so that the brightness is different from that of the adjacent pixels, and as a result, they appear as different hues.
The direction in which the
また、第一画素71Aと第二画素72Bとで、金属層50の構成を同一として、反射防止層30の凹凸構造31又は32の凸部の高さj1又はj2を異ならせることによって、反射に加えて、透過の色相を異ならせることが可能である。また、反射防止層30の凹凸構造31又は32において、凹部の幅に対する凸部の周期の幅の比、及び凹部に対する金属層の幅の比を異ならせることによっても、反射及び透過の色相を異ならせることが可能である。
Further, by making the configuration of the
また、第一画素71A、第二画素72Bの構成に、基材10に積層された凹凸層20を有した発色構造体1が適用される場合、凹凸層20の凹凸構造は、例えば、以下のように形成される。すなわち、ナノインプリント法を利用して、第一表示領域71に対応する部分と第二表示領域72に対応する部分とで凹凸の高さを変えたモールドが用いられ、第一画素71A、第二画素72Bの凹凸層20の凹凸構造が同時に形成される。
When the
こうしたモールドは、第一表示領域71、第二表示領域72に対応する部分ごとに、リソグラフィやドライエッチングを行うことにより形成されてもよい。また例えば、以下の方法によれば、より簡便にモールドの形成が可能である。すなわち、荷電粒子線リソグラフィに用いられるレジストに対して照射する荷電粒子線の線量を第一表示領域71、第二表示領域72ごとに変え、各表示領域71、72について所望の高さの凹凸が形成されるように現像時間を調整してレジストパターンを形成する。レジストパターンの表面に例えばニッケル等の金属層を電鋳によって形成した後、レジストを溶解することによって、ニッケル製のモールドが得られる。
Such a mold may be formed by performing lithography or dry etching for each portion corresponding to the
なお、表示体70が含む表示領域の数、すなわち、発色構造体1から構成される画素が配置されて、互いに異なる色相の色を呈する表示領域の数は特に限定されず、表示領域の数は、1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。さらに、表示領域には、発色構造体1から構成された表示要素が含まれればよく、表示要素は、ラスタ画像を形成するための繰返しの最小単位である画素に限らず、ベクタ画像を形成するためのアンカを結んだ領域であってもよい。
The number of display areas included in the
複数の表示要素を備え、発色構造体1から構成されている表示体70を時計の文字盤に用いると、意匠性が高い上に、LEDなどのランプや太陽放射光に対して、任意の透過性を確保できるため、暗闇で明るく表示したり、放射された光を太陽電池で蓄電することも可能となるため、好ましい。
複数の表示要素を備え、発色構造体1から構成されている表示体70を自動車用部品に用いると、意匠性が高い上、耐候性や防汚性の高い外装、内装用部品として用いることができるため、より好ましい。
When the
When a
発色構造体1が凹凸層20を備える場合には、第一の帯状形状201を構成する凸部20aによって反射光の拡散効果が得られ、干渉層40からの反射光として特定の波長域の光が広い角度で観察される。
発色構造体1が多段の凹凸層21を備える場合には、凹凸層21の凸部21aによって反射光の拡散効果と回折効果とが得られ、干渉層40からの反射光として特定の波長域の光が広い観察角度で観察可能であるとともに、この反射光の強度が高められることにより光沢感のある鮮やかな色が視認される。
When the
When the
発色構造体1が多段の凹凸層21を備える場合には、複数の第二の帯状形状211が、第2方向に延びるように配置され且つ第1方向と第2方向との各々に沿って並び、第二の帯状形状211の配列間隔の平均値及び標準偏差の少なくとも一方が、第1方向に沿った配列間隔と第2方向に沿った配列間隔とで異なる構成とすることにより、第一の帯状形状201に対応する凸部20aの高さh1による反射光の散乱効果の第1方向への影響と第2方向への影響との違いに応じて、第二の帯状形状211に対応する凸部21bの高さh2により反射光の回折効果を調整することができる。また、第二の帯状形状211における第1方向の配列間隔の平均値と第二方向の配列間隔の平均値との各々が1μm以上100μm以下である構成では、反射光の回折効果が好適に発現される範囲で上記反射光の回折効果の調整を行うことができる。
When the
発色構造体1から構成され、発色構造体1が金属層50を備える反射防止層30bを有する画素を備える表示体70において、第一画素71Aと第二画素72Bとにおいて、金属層50を構成する材料及び膜厚は一致し、凹凸層20、21における凸部の高さが異なる構成では、第一画素71Aの位置する領域と第二画素72Bの位置する領域とに互いに異なる色相の色が視認される。そして、第一画素71Aと第二画素72Bとにおいては金属層50の構成が一致しているため、各画素71A、72Bの位置する領域ごとに金属層50を形成する工程を実行する必要がなく、互いに異なる色相を呈する画素71A、72Bを有する表示体70を簡便な製造工程によって形成することができる。
In the
ナノインプリント法を用いて凹凸層20、21の凹凸構造が形成される製造方法によれば、微細な凹凸構造を好適に、かつ、簡便に形成することができる。そして、ナノインプリント法として、光ナノインプリント法もしくは熱ナノインプリント法が用いられる製造方法であれば、ナノインプリント法による凹凸構造の形成が、好適、かつ、簡便に実現される。
According to the manufacturing method in which the concavo-convex structure of the concavo-
表示体70が含む画素には、平面視で凹凸層20、21における凹凸構造の延びる方向、つまり第一の帯状形状201、第二の帯状形状211の延びる方向が互いに異なる画素が含まれてもよい。具体的には、任意の画素での第一の帯状形状201、第二の帯状形状211の延びる方向である第2方向と、この画素とは異なる画素での第一の帯状形状201、第二の帯状形状211の延びる方向である第2方向とが、異なる方向であり、例えばこれらの方向が直交する構成であってもよい。こうした構成によれば、画素によって、干渉層40からの反射光が拡散される方向を変えることが可能であり、より多彩な像の表現が可能である。
The pixels included in the
なお、干渉層40は、凹凸層20、21における凸部の側面にも多少成膜されるため、干渉層40における凹凸構造の凸部の幅は、凹凸層20、21における凸部の幅よりもやや広がる。凹凸構造の延びる方向が互いに異なる画素が相互に隣接する部分において、延びる方向の異なる凸部どうしの間で干渉層40における上述のように広がった部分が連なり、干渉層40における凹凸構造に崩れが生じると、各画素から所望の発色が所望の方向に得られ難くなる。そのため、凹凸構造の延びる方向が互いに異なる画素どうしの間には、凹凸層20、21に凹凸が形成されていない領域が設けられていることが好ましい。つまり、第一の帯状形状201どうしの間、また、第一の帯状形状201とこれに重ねられた第二の帯状形状211とからなる凸部どうしの間に、第一の帯状形状201及び第二の帯状形状211のいずれも形成されていない領域が設けられていることが好ましく、凹凸層20、21に干渉層40が形成されたときに、干渉層40どうしの間に隙間が形成され、干渉層40に、凹凸層20、21の凹凸構造と相似な凹凸構造を形成することのできる程度の領域が設けられていることが好ましい。
In addition, since the
また、凹凸構造の延びる方向が同一の凹凸構造を有する画素間においても、凹凸層20、21に凹凸が形成されていない領域が設けられていてもよく、こうした構成によれば、金属層50の広がりに起因した凹凸構造の崩れが画素の端部で抑えられ、各画素の全体から所望の発色が得られやすくなる。画素間に設けられる凹凸が形成されていない領域の幅は、例えば、干渉層40の膜厚の1/2以上であることが好ましい。
Further, even between the pixels having the concavo-convex structure in which the concavo-convex structure extends in the same direction, a region in which the concavities and convexities are not formed may be provided in the concavo-
凹凸層20、21の凹凸構造を構成する凸部は、基部から頂部に向かって第1方向の幅が徐々に小さくなる構成を有していてもよい。こうした構成によれば、凸部に干渉層40が成膜されやすくなる。この場合、第一の帯状形状201の第1方向の長さd1や第二の帯状形状211の長さd3は、第一の帯状形状201又は、第一の帯状形状201と第二の帯状形状211とが重なって形成される凸部の底面が構成するパターンにより規定される。
The convex part which comprises the uneven structure of the
以上説明したように、本発明の一実施形態に係る発色構造体1は、可視領域の光を透過し凹凸構造を有する凹凸層20の上に、凹凸層20の凹凸構造に追従した表面形状を有する干渉層40を設け、さらに、凹凸層20の、干渉層40とは逆側に干渉層40を透過する光の少なくとも一部を吸収する反射防止層30を設けている。さらに、凹凸層20には凸部をなす第一の帯状形状201を複数設け、この第一の帯状形状201の形状を、1又は複数の帯状パターンPoを組み合わせた形状としている。そして、帯状パターンPoの第1方向に沿った幅を、入射光の波長より小さい値とし、第1方向と直交する方向に沿った長さの標準偏差を、帯状パターンPoの幅の標準偏差よりも大きくなるようにしている。
As described above, the
そのため、干渉層40により薄膜干渉もしくは多層膜干渉が起こり、出射される光の位相が反転するという効果が発現する。そして凹凸層20の凹凸構造に追従した表面形状を有する干渉層40で反射した特定波長の光は、正反射光だけでなく異方性の散乱光が生じる。その結果、広角度で同じ波長域の光、つまり同色として認識させることが可能となる。従来技術のような平坦面に多層膜層を構成する場合では正反射光の強度が非常に大きく、観察する角度によって色が変化してしまうが、本発明の一実施形態に係る発色構造体1によれば、視野角を広げることができる。
また、反射防止層30を持たない場合には、干渉層40で反射せず透過した光や、干渉層40と反対側(裏面側)から入射した光により、干渉層40による特定の波長域の反射光による色の視認性が低くなるが、本発明の一実施形態に係る発色構造体1では、反射防止層30を設けているため、不要な光を吸収することができ、その結果特定の波長域の反射光を良好に視認することができる。
Therefore, thin film interference or multilayer interference occurs due to the
In the case where the
このとき、反射防止層30を、基材10を挟んで凹凸層20とは反対側に設け、反射防止層30に含まれる凹凸構造31又は32の膜厚方向の高さを10nm以上500nm以下とし、凹凸構造31又は32を秩序性のない配列、もしくは正方配列、六方配列とのいずれか一方もしくはこれらを組み合わせた島状配列にし、さらに、凹凸構造31又は32の構造周期を、10nm以上1000nm以下の周期とし、凹凸構造31又は32の凹部に対する凹凸の周期の幅の比を、0.25以上0.75以下としてもよい。
At this time, the
このように反射防止層30を10nm以上500nm以下の高さからなる複数の凸部を有する凹凸構造で形成することによって、いわゆるモスアイ構造により低反射効果を得られる。その結果、不要な光を抑制でき、干渉層40で反射された特定の波長域の反射光を良好に視認することができる。また、発色構造体1の反射防止層30側を他の表示体と貼り合せるもしくは接着する場合に、複数の凹凸構造31又は32を備えることから、接触する表面積が増大し、密着性が向上する。
By forming the
また、凹凸層20又は21と反対側の面に凹凸構造31又は32を有し、凹凸構造31又は32の膜厚方向の高さを、10nm以上200nm以下とし、凹凸構造31、32を秩序性のない配列、もしくは正方配列、六方配列とのいずれか一方もしくはこれらを組み合わせた島状配列にし、さらに、凹凸構造31、32の凹部及び凸部の上面に金属層50を設け、凹凸構造31、32及び金属層50の構造周期を、可視領域の波長以下であるサブ波長周期とし、凹凸構造31、32の凹部に対する凹凸の周期の幅の比、及び金属層50の凹部に対する金属層の幅の比を、0.25以上0.75以下としてもよい。
In addition, a concavo-
このような構成とすることによって、プラズモン共鳴現象が発生し、すなわち、干渉層40を透過した光がプラズモン共鳴現象により反射防止層30を透過するので、不要な光が干渉層40側へ反射することを低減できる。その結果、干渉層40で反射された特定の波長域の反射光を良好に視認することができる。さらに、裏面側である反射防止層30側から発色構造体1を観察した場合、プラズモン共鳴現象により、表面側である干渉層40側とは異なる波長域を観察することができる。そのため、表面反射光、裏面反射光、透過光において、3色の色を呈する発色構造体1を実現することができる。
また、発色構造体1の反射防止層30側を他の表示体70と貼り合せるかもしくは接着する場合に、複数の凸部を有する凹凸構造を備えることから、接触する表面積が増大し、密着性が向上する。
With such a configuration, a plasmon resonance phenomenon occurs, that is, light transmitted through the
In addition, when the
また、発色構造体1において、金属層50を構成する材料は、可視光領域における屈折率が0.2以上6.0以下である金属、金属合金、および金属複合材料と、可視光領域における消衰係数が2.0以上6.0以下である金属、金属合金、および金属複合材料の中から選択された一つ以上であってもよい。
このようにすることによって、裏面側から観察した際に入射された光の吸収率が小さくなり、効率的に反射することができる。
また、発色構造体1において、反射防止層30は黒色顔料を含んでもよい。
このようにすることによって、不要な光が干渉層40側へ反射することを低減できる。その結果、干渉層40で反射された特定の波長域の反射光を良好に視認することができる。
Further, in the
By doing this, the absorptivity of light incident when observed from the back surface side is reduced, and efficient reflection can be performed.
Further, in the
By doing so, it is possible to reduce the reflection of unnecessary light to the
また、発色構造体1において、凹凸層21は、第一の帯状形状201の上に、複数の凸部で構成された第二の帯状形状211が積層された多段形状を有し、第二の帯状形状211は、平面視で複数設けられ、第二の帯状形状211は、第1方向に沿った幅と、第2方向に沿った長さと、を有し、第二の帯状形状211の第1方向での配置間隔は一定でなく、配置間隔の平均値が入射光の波長域における最小波長の1/2以上となるようにしている。
そのため、第一の帯状形状201と第二の帯状形状211とからなる凹凸構造の凸部によって反射光の拡散効果と回折効果とが得られ、発色構造体1からの広い波長域の反射光が射出されるとともに、広い角度範囲で散乱光が射出されるため、光沢感のある鮮やかな色が視認することができる。また、観察角度を変えても同じ色として認識され、視野角を広げることができる。
Further, in the
Therefore, the convex portion of the concavo-convex structure consisting of the
また、発色構造体1において、干渉層40を構成する材料の1つに、屈折率が1.3以上4.0以下である無機物もしくは、無機複合材料からなる化合物の中から選択された一つ以上を含んでもよい。
このように干渉層40が、空気との界面側の層として屈折率1.3以上4.0以下の化合物からなる層を有すると、空気から干渉層40に入射される光の位相が反転し、干渉層40から出射される光との干渉効果が高まるため、好ましい。
Further, in the
Thus, when the
また、発色構造体1においては、干渉層40が高屈折率化合物と低屈折率化合物からなる多層膜構成であり、前記高屈折率化合物と前記低屈折率化合物の屈折率差が0.6以上2.2以下としている。
このように、高屈折率化合物と低屈折率化合物との屈折率差が0.6以上2.2以下とすることによって、特定の波長域での光の反射率が他の波長域での反射率はより高くなり、特定の波長域の光の視認性を向上させることができる。
Moreover, in the
Thus, by setting the refractive index difference between the high refractive index compound and the low refractive index compound to 0.6 or more and 2.2 or less, the light reflectance in a specific wavelength range is reflected in another wavelength range. The rate can be higher and the visibility of light in a particular wavelength range can be improved.
また、発色構造体1で構成された表示要素を有する表示体70を形成することによって、特定の波長域の光の視認性のよい表示体を構成することができる。
このとき、表示体70として、平面内に表示要素を複数有し、複数の表示要素に含まれる第一表示要素および第二表示要素を構成する二つの発色構造体を、同じ材料および膜厚の層構成を有するが、反射防止層30の凹凸構造の凸部の高さが異なるように構成してもよい。
In addition, by forming the
At this time, as the
このような構成とすることによって、第一表示要素と第二表示要素とは互いに異なる色相の色を呈し、第一表示要素が位置する第一表示領域と第二表示要素が位置する第二表示領域とに、互いに異なる色相の色が視認される。そして、第一表示要素と第二表示要素とにおいて発色構造体の構成が一致しているため、表示領域ごとに発色構造層を形成することを要さず、互いに異なる色相を呈する表示領域を有する表示体を簡便な製造工程によって形成することができる。 With such a configuration, the first display element and the second display element exhibit colors of different hues, and the first display area where the first display element is located and the second display where the second display element is located In the area, colors of different hues are visually recognized. And since the configurations of the color forming structures are identical in the first display element and the second display element, it is not necessary to form a color forming structure layer for each display area, and display areas exhibiting different hues are provided. The display can be formed by a simple manufacturing process.
このとき、発色構造体のうち、プラズモン共鳴現象を用いた発色構造体で構成された表示要素を有する表示体であり、この表示体は平面内に前記表示要素を複数有し、複数の前記表示要素に含まれる第一表示要素および第二表示要素を構成する二つの発色構造体は、同じ材料および膜厚の層構成を有するが、凹凸層20、21の凸部の高さもしくは凹凸構造31、32の凹凸部が異なる構造を配置した表示体の形態をとってもよい。
At this time, it is a display body which has a display element comprised by the color development structure using the plasmon resonance phenomenon among the color development structures, and this display has a plurality of the display elements in a plane, and a plurality of the display The two color forming structures constituting the first display element and the second display element included in the element have the same layer structure of the same material and film thickness, but the height or
このような構成とすることによって、干渉層側(表面側)において、第一表示要素と第二表示要素とは互いに異なる色相の色を呈し、第一表示要素が位置する第一表示領域と第二表示要素が位置する第二表示領域とに、互いに異なる色相の色が視認される。また、裏面側においても、凹凸構造31、32の凹凸部が異なる構造のためプラズモン共鳴現象による吸収波長域を変えることができる。結果、表裏面の表示領域ごとでそれぞれ異なる色相の色を視認することができる。
発色構造体1の製造方法として、凹版が有する凹凸をナノインプリント法により樹脂に転写することで凹凸構造31、32を形成する工程を有する方法が挙げられる。この方法を採用することによって、ナノインプリント法で任意の面積内に凹凸構造体が一括に形成されるため、微細凹凸構造の形成を好適に、かつ、簡便に作製することができる。
With such a configuration, the first display element and the second display element exhibit colors of different hues on the interference layer side (surface side), and the first display area and the second display area in which the first display element is located In the second display area in which the two display elements are located, colors with different hues are visually recognized. Further, also on the back surface side, since the concavo-convex portions of the concavo-
As a method of manufacturing the
上述した発色構造体1及び発色構造体を含む表示体70の製造方法について、具体的な実施例を用いて説明する。
<実施例1>
実施例1は、発色構造体1を備えた表示体70である。実施例1における表示体70は、基材10の一方の面上に多段の凹凸構造を備えた凹凸層21と、凹凸層21の上に配置され凹凸層21の凹凸構造に沿って凹凸を繰り返す凹凸構造を有する干渉層40とを備え、基材10の他方の面上に反射防止層30として凹凸構造31を有する反射防止層30aが形成された発色構造体1を備える。
A method of producing the
Example 1
Example 1 is a
まず、光ナノインプリント法で用いる凹版であるモールドを用意した。具体的には、光ナノインプリント法において照射する光として、365nmの波長の光を用いたため、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て用いた。
モールドの形成に際しては、まず、合成石英基板の表面に、クロム(Cr)からなる膜をスパッタリングによって成膜し、電子線リソグラフィによって電子線レジストパターンをCr膜上に形成した。形成したパターンは、図2に示した複数の第一の帯状形状201の集合からなるパターンである。第1方向における第一の帯状形状201の長さd1は300nmであり、第2方向における第一の帯状形状201の長さd2は、平均値が2000nm、標準偏差が500nmの正規分布から選択される長さである。上記パターンにおいて、複数の第一の帯状形状201は第1方向に重ならないように配列されている。使用したレジストはポジ型であり、膜厚は200nmとした。
First, a mold, which is an intaglio plate used in the optical nanoimprinting method, was prepared. Specifically, since light of a wavelength of 365 nm was used as light to be irradiated in the photo nanoimprinting method, synthetic quartz which transmits light of this wavelength was used as a material of the mold.
In forming the mold, first, a film made of chromium (Cr) was formed by sputtering on the surface of a synthetic quartz substrate, and an electron beam resist pattern was formed on the Cr film by electron beam lithography. The formed pattern is a pattern composed of a set of the plurality of first band-
続いて、塩素(Cl2)と酸素(O2)との混合ガスに高周波を印加して発生させたプラズマにより、レジストから露出した領域のCr膜をエッチングした。続いて、六弗化エタンガスに高周波を印加して発生させたプラズマによりレジスト及びCr膜から露出した領域の合成石英基板をエッチングした。これによりエッチングした合成石英基板の深さは70nmであった。残存したレジスト及びCr膜を除去することにより、第一の帯状形状201の配置パターンに対応する凹凸構造が形成された合成石英基板を得た。
Subsequently, the Cr film in the region exposed from the resist was etched by plasma generated by applying a high frequency to a mixed gas of chlorine (Cl 2 ) and oxygen (O 2 ). Subsequently, the synthetic quartz substrate in the region exposed from the resist and the Cr film was etched by plasma generated by applying a high frequency to ethane hexafluoride gas. The depth of the etched synthetic quartz substrate was 70 nm. By removing the remaining resist and the Cr film, a synthetic quartz substrate having a concavo-convex structure corresponding to the arrangement pattern of the
次に、上記凹凸構造が形成された合成石英基板の表面に、Crからなる膜をスパッタリングによって成膜し、電子線リソグラフィによって電子線レジストパターンをCr膜上に形成した。形成したパターンは、図4に示した複数の帯状領域からなるパターンである。第1方向における上記帯状領域の長さは200nmであり、第1方向における上記帯状領域の配列間隔は、平均値が2000nm、標準偏差が500nmである。使用した電子線レジストはポジ型であり、膜厚は200nmとした。 Next, a film made of Cr was formed by sputtering on the surface of the synthetic quartz substrate having the above-mentioned concavo-convex structure formed, and an electron beam resist pattern was formed on the Cr film by electron beam lithography. The formed pattern is a pattern composed of a plurality of band-like regions shown in FIG. The length of the band-like region in the first direction is 200 nm, and the arrangement interval of the band-like regions in the first direction has an average value of 2000 nm and a standard deviation of 500 nm. The electron beam resist used was a positive type, and the film thickness was 200 nm.
続いて、塩素(Cl2)と酸素(O2)との混合ガスに高周波を印加して発生させたプラズマにより、レジストから露出した領域のCr膜をエッチングした。続いて、六弗化エタンガスに高周波を印加して発生させたプラズマによりレジスト及びCr膜から露出した領域の合成石英基板をエッチングした。これによりエッチングした合成石英基板の深さは65nmであった。残存したレジスト及びCr膜を除去した後、合成石英基板の表面に、離型剤としてオプツールHD−1100(登録商標 ダイキン工業製)を塗布した。これにより、多段の凹凸層21の凹凸構造に対応する凹凸構造が形成されたモールドを得た。同様の作製方法により、凹凸構造31に対応する凹凸構造が形成された、反射防止層30を形成するためのモールドを得た。
Subsequently, the Cr film in the region exposed from the resist was etched by plasma generated by applying a high frequency to a mixed gas of chlorine (Cl 2 ) and oxygen (O 2 ). Subsequently, the synthetic quartz substrate in the region exposed from the resist and the Cr film was etched by plasma generated by applying a high frequency to ethane hexafluoride gas. The depth of the etched synthetic quartz substrate was 65 nm. After removing the remaining resist and Cr film, OPTOOL HD-1100 (registered trademark, manufactured by Daikin Industries, Ltd.) was applied as a release agent to the surface of the synthetic quartz substrate. Thereby, the mold in which the uneven structure corresponding to the uneven structure of the uneven |
次に、両面に易接着処理が施されたポリエステルフィルム(コスモシャインA4100(登録商標)、東洋紡製)の易接着処理が施された面に、光硬化性樹脂(PAK−02、東洋合成製)を塗布し、この樹脂にモールドの、凹凸構造が形成されている面を押し当てて、モールドの裏面側から365nmの光を照射した。この光の照射によって光硬化性樹脂を硬化した後、ポリエステルフィルム及び凹凸層20をモールドから剥離した。これにより、第一の帯状形状201及び第二の帯状形状211からなる凹凸層21が積層された基材10であるポリエステルフィルムが得られた。
Next, a photocurable resin (PAK-02, manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.) is formed on the side of the polyester film (Cosmo Shine A4100 (registered trademark), made by Toyobo Co., Ltd.) which has been subjected to the easy adhesion processing on both sides. The surface of the mold on which the concavo-convex structure was formed was pressed against this resin, and light of 365 nm was irradiated from the back side of the mold. After curing of the photocurable resin by this light irradiation, the polyester film and the
次に、凹凸層21と同様の手法で、断面形状が釣鐘状、周期が400nm、高さは200nm、アスペクト比は2.0となる凹凸構造31を作製するためのモールドを作成した。そして基材10の凹凸層21が形成された面とは反対側の面に光硬化性樹脂(PAK−02、東洋合成製)を塗布し、この樹脂にモールドの凹凸構造が形成されている面を押し当てて、モールドの裏面側から365nmの光を照射した。この光の照射によって光硬化性樹脂を硬化した後、ポリエステルフィルム及び凹凸構造31をモールドから剥離した。これにより、凹凸構造31を有する反射防止層30が形成された基材10であるポリエステルフィルムが得られた。
次に、凹凸層21を有する面に、真空蒸着によって、膜厚が80nmである高屈折率層としてのTiO2膜と膜厚が70nmである低屈折率層であるSiO2と膜厚が150nmである高屈折率層としてのTiO2膜とを順に成膜し、凹凸層21の上に干渉層40を形成し、発色構造体1を得た。これにより、発色構造体1を備えた表示体70を得た。
Next, a mold for producing a concavo-
Next, a TiO 2 film as a high refractive index layer with a film thickness of 80 nm and SiO 2 as a low refractive index layer with a film thickness of 70 nm and a film thickness of 150 nm The TiO 2 film as a high refractive index layer was sequentially formed, and the
<実施例2>
実施例2は、基材10の一方の面に凹凸構造を備えた凹凸層20と、凹凸層20の上に形成され、凹凸層20の凹凸構造に沿って凹凸を繰り返す凹凸構造を有する干渉層40とが形成され、基材10の他方の面には反射防止層30として凹凸構造32を有する反射防止層30bが形成された発色構造体1である。
具体的には実施例1の凹凸構造31と同様の手順で、断面形状が矩形、膜厚は150nm、短辺の長さを180nm、長辺の長さを3cmとした長方形を、短辺方向に周期396nmで配置したパターンとなる、凹凸構造32を形成するためのモールドを作成した。そして基材10の凹凸層20が形成された面とは反対側の面に光硬化性樹脂(PAK−02、東洋合成製)を塗布し、この樹脂にモールドの凹凸構造が形成されている面を押し当てて、モールドの裏面側から365nmの光を照射した。この光の照射によって光硬化性樹脂を硬化した後、ポリエステルフィルム及び凹凸構造をモールドから剥離した。これにより、凹凸構造32を含む反射防止層30bが積層された基材10であるポリエステルフィルムが得られた。
次に凹凸構造32を有する面に、真空蒸着によって、膜厚が50nmである金属層としてのAl膜を成膜し、凹凸構造32の凸部の上面及び凹部の上面に金属層50を形成し、発色構造体1を得た。これにより、発色構造体1を備えた表示体70を得た。
Example 2
In the second embodiment, an
Specifically, in the same procedure as the concavo-
Next, an Al film as a metal layer having a thickness of 50 nm is formed on the surface having the concavo-
<比較例>
実施例1において、反射防止層30を形成しない他は実施例1と同様にして比較例の表示体を得た。すなわち比較例は、基材10上に凹凸構造を備えた凹凸層20、凹凸層20の上に配置され、凹凸層20の凹凸構造に沿って凹凸を繰り返す凹凸構造を有する干渉層40が形成された発色構造体である。
Comparative Example
A display of Comparative Example was obtained in the same manner as in Example 1 except that the
<表示体の評価>
実施例1及び実施例2の表示体70を観察したところ、光沢感のある青色が視認性よく確認された。また、実施例2において裏面側の反射分光測定を実施したところ620nm程度に中心波長を有する反射スペクトルが観測された。一方比較例では実施例の結果より青色の視認性が低下していることが確認された。
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
<Evaluation of Display>
When the
As mentioned above, although the embodiment of the present invention was described, the above-mentioned embodiment illustrates the device and the method for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is a component Does not specify the material, shape, structure, arrangement, etc. of The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope defined by the claims described in the claims.
1 発色構造体
10 基材
20、21 凹凸層
30 反射防止層
31、32 凹凸構造
40 干渉層
41a 高屈折率層
41b 低屈折率層
50 金属層
70 表示体
71 第一表示領域
72 第二表示領域
71A 第一画素
72B 第二画素
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記凹凸層上に配置され前記第一の凹凸構造に追従した表面形状を有し、入射光のうちの特定の波長域での光の反射率が他の波長域での光の反射率よりも高い、一層以上の干渉層と、
前記凹凸層の前記干渉層とは反対側の面に配置され前記干渉層を透過する光の少なくとも一部を吸収する反射防止層と、を有し、
平面視で、前記第一の凹凸構造を構成する凸部の領域は、予め設定した帯状パターンを複数組み合わせて構成され、
前記帯状パターンは、平面視で第1方向に沿った幅と前記第1方向と直交する第2方向に沿った長さとを有し、
前記幅は前記入射光の波長よりも短く、前記凸部の領域を構成する複数の前記帯状パターンは、前記長さの標準偏差が前記幅の標準偏差よりも大きいことを特徴とする発色構造体。 A concavo-convex layer having a first concavo-convex structure that transmits light in the visible region;
It has a surface shape disposed on the concavo-convex layer and follows the first concavo-convex structure, and the reflectance of light in a specific wavelength range of incident light is higher than the reflectance of light in other wavelength ranges Higher one or more interference layers,
An anti-reflection layer disposed on a surface of the uneven layer opposite to the interference layer and absorbing at least a part of light transmitted through the interference layer;
In plan view, the region of the convex portion constituting the first concavo-convex structure is configured by combining a plurality of band-shaped patterns set in advance,
The strip pattern has a width along a first direction and a length along a second direction orthogonal to the first direction in plan view,
The color developing structure is characterized in that the width is shorter than the wavelength of the incident light, and the plurality of strip patterns forming the region of the convex portion have a standard deviation of the length larger than a standard deviation of the width. .
前記第二の凹凸構造の膜厚方向の高さが10nm以上500nm以下であり、
前記第二の凹凸構造を構成する凸部が秩序性のない配列と正方配列と六方配列とのうちのいずれか一つ又は複数を組み合わせた島状配列に配置され、
前記第二の凹凸構造の構造周期は10nm以上1000nm以下であり、
前記第二の凹凸構造を構成する凹部の幅に対する前記第二の凹凸構造の構造周期の幅の比が、0.25以上0.75以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の発色構造体。 The antireflective layer has a second uneven structure on a surface opposite to the uneven layer.
The height in the film thickness direction of the second uneven structure is 10 nm or more and 500 nm or less,
The convex portions constituting the second concavo-convex structure are arranged in an island-like array in which any one or more of the non-ordered array, the square array and the hexagonal array are combined,
The structure period of the second uneven structure is 10 nm or more and 1000 nm or less,
The ratio of the width of the structural period of the second concavo-convex structure to the width of the recess constituting the second concavo-convex structure is 0.25 or more and 0.75 or less. The coloring structure as described in.
前記第二の凹凸構造の膜厚方向の高さが10nm以上200nm以下であり、
前記第二の凹凸構造を構成する凸部が秩序性のない配列と正方配列と六方配列とのうちのいずれか一つ又は複数を組み合わせた島状配列に配置され、
さらに前記反射防止層は前記第二の凹凸構造に追従した表面形状を有する金属層を備え、
前記第二の凹凸構造及び前記金属層の構造周期は、可視領域の波長以下であるサブ波長周期であり、
前記第二の凹凸構造の凹部の幅に対する前記第二の凹凸構造の構造周期の幅の比、及び前記金属層の凹凸構造の凹部の幅に対する前記金属層の凹凸構造の凸部の幅の比が、0.25以上0.75以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の発色構造体。 The antireflective layer has a second uneven structure on the side opposite to the uneven layer,
The height in the film thickness direction of the second uneven structure is 10 nm or more and 200 nm or less,
The convex portions constituting the second concavo-convex structure are arranged in an island-like array in which any one or more of the non-ordered array, the square array and the hexagonal array are combined,
Further, the antireflective layer comprises a metal layer having a surface shape following the second uneven structure,
The structural period of the second uneven structure and the metal layer is a sub-wavelength period which is equal to or less than the wavelength of the visible region,
The ratio of the width of the structural period of the second concavo-convex structure to the width of the concave part of the second concavo-convex structure, and the ratio of the width of the convex part of the concavo-convex structure of the metal layer to the width of the concave part of the concavo-convex structure of the metal layer Is 0.25 or more and 0.75 or less, The coloring structure according to claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
前記帯状の凸部は、前記第1方向に沿った幅と前記第2方向に沿った長さとを有し、前記複数の帯状の凸部は、前記第2方向と平行に前記第1方向に不等間隔に配置され、前記複数の帯状の凸部の配置間隔は平均値が前記入射光の波長域における最小波長の1/2であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の発色構造体。 The convex part which comprises the said 1st uneven structure of the said uneven | corrugated layer has a multistage shape in which the convex part which comprises the said 1st uneven structure, and a some strip | belt-shaped convex part overlap by at least one part,
The strip-like convex portion has a width along the first direction and a length along the second direction, and the plurality of strip-like convex portions are parallel to the second direction in the first direction. 7. The device according to any one of claims 1 to 6, wherein the arrangement intervals of the plurality of strip-like convex portions which are arranged at unequal intervals are such that the average value is 1/2 of the minimum wavelength in the wavelength range of the incident light. The coloring structure according to any one of the preceding claims.
前記複数の表示要素のうちの一の表示要素を構成する発色構造体及び前記複数の表示要素のうちの他の一つの表示要素を構成する発色構造体において、前記凹凸層は、前記第一の凹凸構造を形成する凸部の高さが異なることを特徴とする請求項10に記載の表示体。 Having a plurality of said display elements in a plane,
In the color forming structure forming one display element of the plurality of display elements and the color forming structure forming the other display element of the plurality of display elements, the uneven layer is formed of the first uneven layer The display body according to claim 10, wherein heights of convex portions forming the concavo-convex structure are different.
平面内に前記表示要素を複数有し、
前記複数の表示要素のうちの一の表示要素を構成する発色構造体及び前記複数の表示要素のうちの他の一つの表示要素を構成する発色構造体において、前記凹凸層の前記第一の凹凸構造を形成する凸部の高さが異なるか、又は、前記反射防止層の前記第二の凹凸構造の形状が異なることを特徴とする表示体。 A display having a display element comprising the color forming structure according to claim 4,
Having a plurality of said display elements in a plane,
In the color forming structure forming one display element of the plurality of display elements and the color forming structure forming another display element of the plurality of display elements, the first unevenness of the uneven layer A display body characterized in that heights of convex portions forming a structure are different, or shapes of the second uneven structure of the antireflection layer are different.
前記第一の凹凸構造又は前記第二の凹凸構造に対応する転写用の凹凸構造が形成された凹版を用いて、ナノインプリント法により前記転写用の凹凸構造を樹脂に転写して、前記第一の凹凸構造又は前記第二の凹凸構造を形成する工程を備えることを特徴としている発色構造体の製造方法。 A method for producing a color forming structure according to any one of claims 3 to 5, wherein
The concavo-convex structure for transfer is transferred to a resin by a nanoimprint method using an intaglio formed with a concavo-convex structure for transfer corresponding to the first concavo-convex structure or the second concavo-convex structure, to obtain the first A method of producing a color forming structure, comprising the step of forming a concavo-convex structure or the second concavo-convex structure.
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