JP6413300B2 - Display body and manufacturing method of display body - Google Patents

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Description

本発明は、構造発色を利用した表示体、およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a display body using structural color development and a manufacturing method thereof.

モルフォ蝶の鱗粉や玉虫の表皮に代表される構造発色は、色素や顔料などの分子の電子状態のエネルギー遷移に伴う発色ではなく、光の回折や干渉、散乱といった光学現象の作用による発色現象である。   The structural coloration represented by morpho butterfly scales and iridescent epidermis is not the color development associated with the energy transition of the electronic state of molecules such as dyes and pigments, but the coloration phenomenon caused by the action of optical phenomena such as light diffraction, interference and scattering. is there.

例えば、自然界に存在する構造発色のうち、最も大きい分布を占める多層膜干渉は、積層体の各界面で発生する反射光が干渉することにより発生する構造発色であり、特定の波長域を選択的に透過、もしく反射する波長選択可能な光学素子に応用することができる。   For example, multi-layer interference, which occupies the largest distribution among the structural colors existing in the natural world, is a structural color generated when reflected light generated at each interface of the laminate interferes, and a specific wavelength range is selectively used. It can be applied to a wavelength-selectable optical element that transmits or reflects light.

但し、上記多層膜干渉を利用した光学素子では、反射される光の波長は積層体各層の膜厚により限定されてしまうため、一枚の基材上に複数の色成分で構成される表示体を製造するためには、マスキングと多層膜成膜とを色成分の数だけ繰り返さなくてはならず、製造工程としては非常に複雑になってしまう。   However, in the optical element using the multilayer interference described above, the wavelength of the reflected light is limited by the film thickness of each layer of the laminate, and thus a display body composed of a plurality of color components on a single substrate. In order to manufacture this, masking and multilayer film formation must be repeated by the number of color components, which makes the manufacturing process very complicated.

そこで、導波モード共鳴を利用した波長選択素子が考案されている(特許文献1を参照)。当該素子は、基材上に基材よりも高い屈折率の材料で構成される導波層、格子層が順次形成された構成となっており、格子層に形成されたサブ波長格子構造の格子高さや構造周期、フィルファクタ(一周期における格子の体積占有率)、導波層の厚さを最適設計することにより、狭帯域に理論上100%の反射率を示すことが記されている。   Therefore, a wavelength selection element using guided mode resonance has been devised (see Patent Document 1). The element has a structure in which a waveguiding layer and a grating layer made of a material having a higher refractive index than that of the substrate are sequentially formed on the substrate, and a sub-wavelength grating structure grating formed in the grating layer. It is described that a reflectivity of 100% is theoretically shown in a narrow band by optimally designing the height, structure period, fill factor (grating volume occupancy in one period), and thickness of the waveguide layer.

特開2009−25558号公報JP 2009-25558 A

上記特許文献1によれば、格子層の厚さが同一であっても格子構造によって異なる分光特性が得られるため、導波層の厚さを500nm以下とし、可視光波長領域の光に対して伝搬モードがシングルモードとなるように設計すると、例えばカラーフィルタのような三原色の波長選択素子を金型やマスクによる一括加工で形成できるとされている。   According to the above-mentioned Patent Document 1, even if the thickness of the grating layer is the same, different spectral characteristics can be obtained depending on the grating structure. Therefore, the thickness of the waveguide layer is set to 500 nm or less, and the light in the visible wavelength region is used. If the propagation mode is designed to be a single mode, it is said that, for example, three primary color wavelength selection elements such as color filters can be formed by batch processing using a mold or a mask.

しかしながら、特許文献1に記載の波長選択素子の場合、格子構造の構造周期とフィルファクタ、構造高さ、および導波層の厚さを最適値に設計することにより、特定の波長に対し理論上100%の反射を示すことが可能となるが、反射される光は狭帯域に限定されてしまう。例えば、構造周期を350nmとして、格子構造の寸法パラメータを最適化した場合、緑の波長帯域で反射率100%を示すピークのFWHM(反射ピークをガウス関数にフィッティングした際の半値全幅)は約20nm程度であると記載されている。   However, in the case of the wavelength selective element described in Patent Document 1, the structure period and fill factor of the lattice structure, the structure height, and the thickness of the waveguide layer are designed to be optimum values, so that theoretically for a specific wavelength. Although it is possible to show 100% reflection, the reflected light is limited to a narrow band. For example, when the structural period is set to 350 nm and the dimensional parameters of the lattice structure are optimized, the peak FWHM exhibiting a reflectance of 100% in the green wavelength band (full width at half maximum when the reflection peak is fitted to a Gaussian function) is about 20 nm. It is described as a degree.

例えば、上述のような狭帯域に限定して理論上100%の反射を示す波長選択素子を、R(赤)G(緑)B(青)三色の副画素として用いた反射型のカラーフィルタにより、色彩を有する反射像を太陽光や蛍光灯などの白色光源下で表現する場合、反射ピークのFWHMが狭いため、素子表面での反射光の明度が小さく、理論上100%の反射率を示していても、人間の肉眼では不鮮明な反射像となってしまう。   For example, a reflective color filter using a wavelength selection element that theoretically exhibits 100% reflection as a narrow band as described above as R (red), G (green), and B (blue) sub-pixels. Therefore, when a reflected image having a color is expressed under a white light source such as sunlight or a fluorescent lamp, since the FWHM of the reflection peak is narrow, the brightness of the reflected light on the element surface is small, and the reflectivity is theoretically 100%. Even if it is shown, it becomes an unclear reflection image with human eyes.

さらに、特許文献1に記載の波長選択素子において、反射スペクトルのピーク部の反射率を高めるように設計した場合、副作用としてピーク部以外のベース部においても反射率が高くなり、結果として反射光の色相や彩度が損なわれることが懸念される。   Furthermore, in the wavelength selective element described in Patent Document 1, when the reflectance of the peak portion of the reflection spectrum is designed to be increased, as a side effect, the reflectance also increases in the base portion other than the peak portion, and as a result, the reflected light There is concern that the hue and saturation may be impaired.

格子構造の設計により、ベース部の反射率を低くすることは可能であるが、副作用としてピーク部の反射率が低くなり、さらに反射ピークのFWHMが狭くなることにより、結果として明度が下がることが懸念される。   Although the reflectance of the base portion can be lowered by the design of the lattice structure, the reflectance of the peak portion is lowered as a side effect, and the FWHM of the reflection peak is narrowed, resulting in a decrease in brightness as a result. Concerned.

以上から、例えばRGBの各波長帯域において、理論上の反射率が100%となるように設計された波長選択素子からなる画素もしくは副画素を一括加工により形成しても、これらの三原色により表現可能な色空間は限定されてしまうため、太陽光や蛍光灯などの白色光源下で多様な色彩を表現することが困難となる。   From the above, for example, even if pixels or sub-pixels consisting of wavelength selection elements designed to have a theoretical reflectance of 100% in each RGB wavelength band are formed by batch processing, they can be expressed by these three primary colors. Since the color space is limited, it is difficult to express various colors under a white light source such as sunlight or a fluorescent lamp.

本発明は、上記課題を鑑みて、これを解決するために以下の表示体を提供するものである。   In view of the above problems, the present invention provides the following display body in order to solve this problem.

請求項1に係る表示体は、基材と、基材上に形成された導波層と、導波層上に形成された格子層とを有し、特定の波長領域の光を反射する素子が形成された画素もしくは副画素の領域を有する表示体であって、画素もしくは副画素の領域に形成された格子層は、線状周期凹凸構造からなる一次元回折構造体もしくは格子状周期凹凸構造からなる二次元回折構造体で構成され、格子層を構成する一次元回折構造体もしくは前記二次元回折構造体の周期は、2種類以上であり、2種類以上の構造周期を持つ一次元回折構造体もしくは二次元回折構造体において、任意の構造周期における反射ピークとこれと隣接する他の構造周期における反射ピークとのピーク波長位置の差が、任意の構造周期における単独の反射ピークのFWHM値の2倍未満であるように構造周期が決定されていることを特徴とする。 The display according to claim 1 includes a base material, a waveguide layer formed on the base material, and a lattice layer formed on the waveguide layer, and reflects light in a specific wavelength region. A display body having a pixel or sub-pixel region in which a lattice layer formed in the pixel or sub-pixel region is a one-dimensional diffractive structure or a lattice-like periodic concavo-convex structure having a linear periodic concavo-convex structure consists of a two dimensional diffraction structure consisting period of the one-dimensional diffractive structure or the two-dimensional diffraction structure constituting the grating layer, der 2 or more is, one-dimensional diffraction having two or more structural period In a structure or a two-dimensional diffractive structure, a difference in peak wavelength position between a reflection peak in an arbitrary structure period and a reflection peak in another structure period adjacent thereto is the FWHM value of a single reflection peak in an arbitrary structure period Less than twice Structural period is characterized that you have been determined so that.

請求項に係る表示体は、一次元回折構造体もしくは二次元回折構造体の構造周期に対する凸部寸法の割合が、構造周期に依らず一定であることを特徴とする。 The display according to claim 2 is characterized in that the ratio of the convex dimension to the structural period of the one-dimensional diffractive structure or the two-dimensional diffractive structure is constant regardless of the structural period.

請求項に係る表示体は、前記導波層を構成する材料の可視光波長領域内における屈折率が、基材を構成する材料の可視光波長領域内における屈折率よりも大きいことを特徴とする。 The display according to claim 3 is characterized in that the refractive index in the visible light wavelength region of the material constituting the waveguide layer is larger than the refractive index in the visible light wavelength region of the material constituting the substrate. To do.

請求項に係る表示体は、少なくとも格子層は、樹脂材料で構成されていることを特徴とする。 The display according to claim 4 is characterized in that at least the lattice layer is made of a resin material.

請求項に係る表示体は、導波層と格子層とが、同一の材料で構成されていることを特徴とする。 The display body according to claim 5 is characterized in that the waveguide layer and the lattice layer are made of the same material.

また、本発明は、以下の表示体の製造方法を提供するものである。   Moreover, this invention provides the manufacturing method of the following display bodies.

請求項は表示体を製造する方法であって、モールドを用意する工程と、モールドは、(i)表面に、2種類以上の構造周期を持つ線状周期凹凸構造からなる一次元回折構造体もしくは格子状周期凹凸構造からなる二次元回折構造体で構成された画素もしくは副画素の領域を有し、(ii)当該モールドから転写して複製される表示体の対応する画素もしくは副画素における一次元回折構造体もしくは二次元回折構造体において、任意の構造周期における反射ピークとこれと隣接する他の構造周期における反射ピークとのピーク波長位置の差が、任意の構造周期における単独の反射ピークのFWHM値の2倍未満となるように、当該モールドの画素もしくは副画素の領域に形成された回折構造体の構造周期が決定され、(iii)画素もしくは副画素の領域に形成された回折構造体において、構造周期に対する凸部寸法の割合が、構造周期に依らず一定である、基材上に、当該基材よりも可視光波長領域に対して高い屈折率の材料で構成された光硬化性樹脂を塗布する工程と、光ナノインプリント法により、モールドから基材上に塗布した光硬化性樹脂に、画素もしくは副画素の領域に形成された回折構造体を転写する工程を具備することを特徴とする。 6. A method of manufacturing a display body, comprising: a step of preparing a mold; and the mold (i) a one-dimensional diffractive structure comprising a linear periodic concavo-convex structure having two or more types of structural periods on a surface. or a pixel or region of sub-pixels which are constituted by a two-dimensional diffraction structure consisting periodic lattice uneven structure, at the corresponding pixel or sub-pixel of the display to be replicated by transferring from (ii) those the mold In a one-dimensional diffractive structure or a two-dimensional diffractive structure, a difference in peak wavelength position between a reflection peak in an arbitrary structure period and a reflection peak in another adjacent structure period is a single reflection peak in an arbitrary structure period. The structural period of the diffractive structure formed in the pixel or sub-pixel region of the mold is determined so that it is less than twice the FWHM value of (iii). In the diffractive structure formed in the subpixel region, the ratio of the convex dimension to the structural period is constant regardless of the structural period. A diffractive structure formed in the pixel or sub-pixel region on the photo-curable resin applied from the mold to the substrate by the photo-nanoimprint method by applying a photo-curable resin composed of a material with a high refractive index. It comprises the process of transferring a body.

請求項は表示体を製造する方法であって、モールドを用意する工程と、モールドは、(i)表面に、2種類以上の構造周期を持つ線状周期凹凸構造からなる一次元回折構造体もしくは格子状周期凹凸構造からなる二次元回折構造体で構成された画素もしくは副画素の領域を有し、(ii)当該モールドから転写して複製される表示体の対応する画素もしくは副画素における一次元回折構造体もしくは二次元回折構造体において、任意の構造周期における反射ピークとこれと隣接する他の構造周期における反射ピークとのピーク波長位置の差が、任意の構造周期における単独の反射ピークのFWHM値の2倍未満となるように、当該モールドの画素もしくは副画素の領域に形成された回折構造体の構造周期が決定され、(iii)画素もしくは副画素の領域に形成された回折構造体において、構造周期に対する凸部寸法の割合が、構造周期に依らず一定である、基材上に、当該基材よりも可視光波長領域に対して高い屈折率の材料で構成された熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂を塗布する工程と、熱ナノインプリント法により、モールドから基材上に塗布した熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂に、画素もしくは副画素の領域に形成された回折構造体を転写する工程を具備することを特徴とする。 7. A method of manufacturing a display body, comprising: a step of preparing a mold; and (i) a one-dimensional diffractive structure having a linear periodic concavo-convex structure having two or more types of structural periods on a surface. or a pixel or region of sub-pixels which are constituted by a two-dimensional diffraction structure consisting periodic lattice uneven structure, at the corresponding pixel or sub-pixel of the display to be replicated by transferring from (ii) those the mold In a one-dimensional diffractive structure or a two-dimensional diffractive structure, a difference in peak wavelength position between a reflection peak in an arbitrary structure period and a reflection peak in another adjacent structure period is a single reflection peak in an arbitrary structure period. The structural period of the diffractive structure formed in the pixel or sub-pixel region of the mold is determined so that it is less than twice the FWHM value of (iii). In the diffractive structure formed in the subpixel region, the ratio of the convex dimension to the structural period is constant regardless of the structural period. Applying a thermoplastic resin or thermosetting resin composed of a material with a high refractive index and applying a thermal nanoimprint method to the thermoplastic resin or thermosetting resin applied to the substrate from the mold, the pixel or subpixel And a step of transferring the diffractive structure formed in the region.

本発明によれば、画素もしくは副画素の領域内に構造周期が異なる回折構造体を複数形成することで、画素もしくは副画素の領域における反射スペクトルのFWHMが広がる。さらに、各構造周期の回折構造体を反射スペクトルのベース部の反射率が低くなるように設計した場合でも、単一周期の構造体における反射ピークは低くなり、FWHMは狭くなるが、画素もしくは副画素の領域全体における反射スペクトルのFWHMは広くなる。加えて、画素もしくは副画素の領域内に形成する構造周期が異なる回折構造体の構造周期に対する凸部寸法の割合が、構造周期に依らず一定であることにより、例えばナノインプリント法による一括加工で当該画素もしくは副画素を形成した場合であって、形成される残膜を導波層として用いる場合でも、構造周期に依らず残膜厚は一定となる。以上の結果、例えばRGBの三原色の各波長帯域を反射する副画素をナノインプリント法により一括加工し、カラーフィルタとした場合でも、これらの三原色により表現可能な色空間を広げることが可能となり、よって太陽光や蛍光灯などの白色光源下で多様な色彩を表現できるという効果を奏する。   According to the present invention, the FWHM of the reflection spectrum in the pixel or subpixel region is widened by forming a plurality of diffractive structures having different structural periods in the pixel or subpixel region. Furthermore, even when the diffraction structure of each structure period is designed so that the reflectance of the base portion of the reflection spectrum is low, the reflection peak in the structure of a single period is low and the FWHM is narrow, but the pixel or sub-structure is reduced. The FWHM of the reflection spectrum in the entire area of the pixel becomes wider. In addition, since the ratio of the convex dimension to the structural period of the diffractive structure having a different structural period formed in the pixel or sub-pixel region is constant regardless of the structural period, for example, by batch processing by the nanoimprint method. Even when pixels or sub-pixels are formed and the formed remaining film is used as a waveguide layer, the remaining film thickness is constant regardless of the structural period. As a result, for example, even when sub-pixels that reflect the wavelength bands of the three primary colors of RGB are collectively processed by the nanoimprint method and used as a color filter, the color space that can be expressed by these three primary colors can be expanded. There is an effect that various colors can be expressed under a white light source such as light or fluorescent light.

本発明の一実施形態に係わる表示体の画素もしくは副画素の模式図Schematic diagram of pixels or sub-pixels of a display body according to an embodiment of the present invention 本発明の実施例に係わる表示体の副画素の模式図Schematic diagram of a sub-pixel of a display body according to an embodiment of the present invention. 単一構造周期の線状周期凹凸形状で格子層が形成された副画素に対するRCWA法による反射スペクトルの計算結果Calculation result of reflection spectrum by RCWA method for sub-pixels in which lattice layer is formed with linear periodic irregularities with single structure period 7つの異なる構造周期の線状周期凹凸形状で格子層が順次形成された副画素に対するRCWA法による反射スペクトルの計算結果Calculation result of reflection spectrum by RCWA method for sub-pixels in which lattice layers are sequentially formed with linear periodic irregularities with seven different structural periods

本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
本発明は、対象とする波長領域に対しての限定はないが、以下に示す実施の形態では、特に人間の肉眼で識別可能な可視光波長領域の光を対象として説明する。尚、本発明において画素は、印刷物などにおける最小の描画表現を行う単位(ドット)の意味を含むものとする。また、本発明において副画素は、例えばカラーフィルタなどにおけるRGB各領域のような、複数で1つの画素を形成するもののことを指すものとする。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The present invention is not limited to the target wavelength region, but in the embodiment described below, light in the visible light wavelength region that can be identified by the human naked eye will be described. In the present invention, a pixel includes the meaning of a unit (dot) for performing a minimum drawing expression on a printed matter or the like. In the present invention, the sub-pixel refers to a plurality of pixels forming one pixel, such as each RGB region in a color filter or the like.

図1は、本発明の一実施形態に係わる表示体の画素もしくは副画素の模式図を示したものである。図1(a)は画素または副画素の領域を真上から見た平面図であり、図1(b)は画素または副画素の領域における構造周期を示した断面図である。   FIG. 1 is a schematic diagram of pixels or sub-pixels of a display body according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view of a pixel or subpixel region as viewed from directly above, and FIG. 1B is a cross-sectional view showing a structural period in the pixel or subpixel region.

本発明の表示体を形成する画素もしくは副画素の領域には、図1(a)に示すように、i個(iは2以上の整数)の格子層形成領域31〜32が形成されている。各格子層形成領域には、構造周期P1から構造周期Piまでi種類の構造周期の回折構造体が順次形成されている。図1(b)に示すように、各構造周期P1〜Piの回折構造体は、それぞれ、基材1の上に導波層2が形成され、導波層2の上に格子層3が形成された、所謂導波モード共鳴格子構造となっている。   As shown in FIG. 1A, i (i is an integer of 2 or more) lattice layer forming regions 31 to 32 are formed in the pixel or sub-pixel region forming the display body of the present invention. . In each lattice layer forming region, diffractive structures having i types of structural periods from the structural period P1 to the structural period Pi are sequentially formed. As shown in FIG. 1 (b), in each of the diffractive structures having the structural periods P 1 to Pi, the waveguide layer 2 is formed on the substrate 1, and the lattice layer 3 is formed on the waveguide layer 2. This is a so-called guided mode resonance grating structure.

導波モード共鳴格子とするためには、格子層3に形成される回折構造体の構造周期Piは、作用する波長よりも短い、サブ波長周期である必要がある。さらに、少なくとも導波層2を構成する材料は、基材1を構成する材料の可視光波長領域に対する屈折率が高い材料で構成される必要がある。基材1と導波層2との可視光波長領域における屈折率差が大きいほど、好ましいと言える。また、少なくとも導波層2と格子層3とを構成する材料の可視光波長領域に対する消衰係数は、0に近い方が好ましい。   In order to obtain a guided mode resonant grating, the structural period Pi of the diffractive structure formed in the grating layer 3 needs to be a sub-wavelength period shorter than the wavelength at which it acts. Furthermore, at least the material constituting the waveguide layer 2 needs to be composed of a material having a high refractive index with respect to the visible light wavelength region of the material constituting the substrate 1. It can be said that the larger the refractive index difference between the base material 1 and the waveguide layer 2 in the visible light wavelength region, the better. In addition, the extinction coefficient of the material constituting at least the waveguide layer 2 and the grating layer 3 with respect to the visible light wavelength region is preferably close to zero.

格子層3に形成する構造体がサブ波長構造体であるので、本発明の表示体を形成するためには、フォトリソグラフィや荷電粒子線リソグラフィ、ナノインプリントリソグラフィなどを用いると良い。上記リソグラフィによりサブ波長構造の樹脂パターンを形成し、この樹脂パターンをマスクとしてドライエッチングなどの既存技術により格子層3を形成することができる。この場合、導波層2を形成する材料は、格子層3を形成する材料のドライエッチング条件に対して耐性を有している必要がある。樹脂材料の屈折率が上記条件を満たす場合は、樹脂材料をそのまま格子層3として適用することも可能である。但し、ナノインプリントリソグラフィを適用する場合、工程特有の残膜が生じるため、この残膜をプラズマ暴露により除去する必要がある。この場合、導波層2を形成する材料は、残膜除去条件に対して耐性を有している必要がある。   Since the structure formed in the lattice layer 3 is a subwavelength structure, photolithography, charged particle beam lithography, nanoimprint lithography, or the like may be used to form the display body of the present invention. A resin pattern having a subwavelength structure is formed by the lithography, and the lattice layer 3 can be formed by an existing technique such as dry etching using the resin pattern as a mask. In this case, the material forming the waveguide layer 2 needs to be resistant to the dry etching conditions of the material forming the lattice layer 3. When the refractive index of the resin material satisfies the above condition, the resin material can be applied as it is as the lattice layer 3. However, when nanoimprint lithography is applied, a residual film peculiar to the process is generated, and it is necessary to remove this residual film by plasma exposure. In this case, the material forming the waveguide layer 2 needs to have resistance to the remaining film removal conditions.

尚、導波層2と格子層3とを構成する材料の可視光波長領域に対する屈折率は、等しくても良いため、同じ材料により導波層2と格子層3とを形成することも可能である。よって、例えば光硬化性樹脂、或いは熱可塑性樹脂、または熱硬化性樹脂を基材1上に塗布し、ナノインプリント法にてパターン転写することにより、導波層2と格子層3とを一括形成することも可能である。この場合、導波層2は、ナノインプリントにより形成された残膜に相当するが、図1のように複数の構造周期を持つ画素を転写する場合は、残膜厚を一定にするために、各構造周期のフィルファクタ(wi/Pi)が一定であることが好ましい(図1(b)を参照)。   In addition, since the refractive index with respect to the visible light wavelength range of the material which comprises the waveguide layer 2 and the grating layer 3 may be equal, it is also possible to form the waveguide layer 2 and the grating layer 3 with the same material. is there. Therefore, for example, a photo-curing resin, a thermoplastic resin, or a thermosetting resin is applied on the substrate 1 and pattern transfer is performed by the nanoimprint method, whereby the waveguide layer 2 and the lattice layer 3 are collectively formed. It is also possible. In this case, the waveguide layer 2 corresponds to the remaining film formed by nanoimprinting. However, when transferring a pixel having a plurality of structural periods as shown in FIG. It is preferable that the fill factor (wi / Pi) of the structure period is constant (see FIG. 1B).

導波層2の厚さは、可視光波長領域において伝搬モードがシングルモードとなる500nm以下である必要がある。尚、可視光波長領域よりも長波長の光を対象とする場合は、導波層2の厚さが500nm以上でも良い。   The thickness of the waveguiding layer 2 needs to be 500 nm or less at which the propagation mode becomes a single mode in the visible light wavelength region. In the case where light having a wavelength longer than the visible light wavelength region is targeted, the thickness of the waveguide layer 2 may be 500 nm or more.

一定構造周期の導波モード共鳴格子からの反射スペクトルは、例えばRigorous Coupled−Wave Analysis(RCWA)法などを用いて計算することができる。RCWA法を用いれば、構造周期やフィルファクタ、格子層3や導波層2の厚さなどのパラメータを入力することで、導波モード共鳴格子の反射スペクトルを予測することが可能となる。画素もしくは副画素の領域に形成する回折構造体の構造周期は、上記RCWA法により算出結果を基に決定することができる。   A reflection spectrum from a waveguide mode resonance grating having a constant structure period can be calculated by using, for example, the Rigorous Coupled-Wave Analysis (RCWA) method. If the RCWA method is used, it is possible to predict the reflection spectrum of the waveguide mode resonance grating by inputting parameters such as the structure period, fill factor, and the thickness of the grating layer 3 and the waveguide layer 2. The structural period of the diffractive structure formed in the pixel or subpixel region can be determined based on the calculation result by the RCWA method.

導波モード共鳴格子において、構造周期以外のパラメータを一定とし、構造周期を変化させた場合の反射スペクトルをRCWA法にて算出すると、構造周期の変化量に応じて反射ピーク波長がシフトする。したがって、例えば画素の領域をX方向に10等分し、この10の領域に構造周期P1を持つ回折構造体が形成された格子層と構造周期P2を持つ回折構造体が形成された格子層とを交互に5対並べた場合、各構造周期の格子層形成領域が受光側の空間分解能よりも十分に小さければ、画素領域からの反射光は各回折構造体からの反射光が混合したものとして受光部で観察されることになる。この時、構造周期の変化に対する反射ピーク波長のシフト量が、各構造周期単独の反射ピークのFWHMの2倍よりも小さければ、受光部で観察される反射スペクトルは、ピークが分離することなく2つのピークが重ね合わされた状態となる。この反射ピークをガウス関数フィッティングして得られるFWHMは、P1およびP2単独の構造周期からなる回折構造体の反射ピークのFWHMより大きくなる。   In the waveguide mode resonance grating, if the parameters other than the structure period are constant and the reflection spectrum when the structure period is changed is calculated by the RCWA method, the reflection peak wavelength is shifted according to the change amount of the structure period. Therefore, for example, a pixel region is divided into 10 equal parts in the X direction, and a grating layer in which a diffractive structure having a structural period P1 is formed in the 10 regions and a grating layer in which a diffractive structure having a structural period P2 is formed. If the lattice layer formation region of each structural period is sufficiently smaller than the spatial resolution on the light receiving side, the reflected light from the pixel region is assumed to be a mixture of the reflected light from each diffractive structure. It will be observed at the light receiving part. At this time, if the shift amount of the reflection peak wavelength with respect to the change of the structure period is smaller than twice the FWHM of the reflection peak of each structure period alone, the reflection spectrum observed at the light receiving portion is 2 without the peak being separated. Two peaks are superimposed. The FWHM obtained by fitting this reflection peak to the Gaussian function is larger than the FWHM of the reflection peak of the diffraction structure composed of the structural periods of P1 and P2 alone.

本発明では、複数の構造周期からなる回折構造体が形成された格子層3を形成することで、反射ピークのFWHMを広げることが可能となるため、人間の肉眼で認識できる色としては単一構造周期の回折構造体からなる格子層が形成された画素もしくは副画素と比較して明るい。よって、例えば色相や彩度を高めるため、ベース部の反射率が低くなるように格子構造を設計した際も、構造周期が異なる回折構造体を複数配置することにより、FWHMを広げることが可能であるため、明度に加え、色相や彩度も良好な表示体を作製することが可能となる。   In the present invention, since the FWHM of the reflection peak can be widened by forming the grating layer 3 in which the diffractive structure having a plurality of structural periods is formed, a single color that can be recognized by the human naked eye is single. Brighter than a pixel or subpixel in which a grating layer made of a diffractive structure having a structure period is formed. Therefore, for example, when the grating structure is designed so that the reflectance of the base portion is lowered in order to increase the hue and saturation, it is possible to widen the FWHM by arranging a plurality of diffraction structures having different structural periods. For this reason, it is possible to manufacture a display body having good hue and saturation in addition to lightness.

構造周期をi種類並べた図1の画素または副画素の模式図において、RCWA法による計算を利用して、得たいFWHMに応じた構造周期とiの数値とを決定し、格子層3とすれば良い。   In the schematic diagram of the pixel or sub-pixel in FIG. 1 in which i types of structure periods are arranged, the structure period and the numerical value of i corresponding to the FWHM to be obtained are determined using the calculation by the RCWA method, and the lattice layer 3 is passed. It ’s fine.

図1に示した画素または副画素の領域については、受光側の空間分解能により決定すれば良い。例えば、人間の肉眼の空間分解能は、通常30cm離れたところから見て、100μmである。よって、この一辺100μmの正方形領域を1画素とし、この中に構造周期の異なる回折構造体を順次形成すれば、導波モード共鳴格子による構造色を利用した表示体が作製できる。格子層3はサブ波長構造体であるため、より高解像の表示体を作製するために、画素領域の大きさを例えば5μmや10μmとしても良い。   The pixel or subpixel region shown in FIG. 1 may be determined based on the spatial resolution on the light receiving side. For example, the spatial resolution of the human naked eye is typically 100 μm when viewed from a distance of 30 cm. Therefore, if a square region having a side of 100 μm is used as one pixel and diffractive structures having different structure periods are sequentially formed therein, a display body using a structural color by a waveguide mode resonance grating can be manufactured. Since the grating layer 3 is a sub-wavelength structure, the size of the pixel region may be set to 5 μm or 10 μm, for example, in order to produce a higher resolution display.

図1のように、画素もしくは副画素の領域をX方向に分割し、分割した各領域に異なる構造周期の回折構造体の形成する場合、X方向の分割周期を一定にすると、構造周期が変化する境界において隣接する構造周期以外の周期構造が形成されることにより、構造周期が変化する境界で繋ぎ目が発生する可能性がある。その場合、例えば画素または副画素の領域を分割する一辺を各々の構造周期の倍数とすることにより繋ぎ目は発生しない。   As shown in FIG. 1, when a pixel or sub-pixel region is divided in the X direction and a diffractive structure having a different structure period is formed in each divided region, the structure period changes if the division period in the X direction is constant. When a periodic structure other than the adjacent structural period is formed at the boundary, the joint may occur at the boundary where the structural period changes. In that case, for example, a joint is not generated by making one side dividing a pixel or subpixel region a multiple of each structural period.

格子層3に形成される回折構造体が、線状周期凹凸構造からなる一次元回折構造体である場合、光の偏光によって得られるスペクトルに変化が生じる。光の偏光による影響を小さくするためには、画素もしくは副画素の領域をX方向だけではなくY方向にも分割し、X方向に配列した線状周期凹凸構造からなる一次元回折構造体と、Y方向に配列した線状周期凹凸構造からなる一次元回折構造体とを適切に配列するか、もしくは格子状周期凹凸構造からなる二次元回折構造体とすれば良い。回折構造体の配列に関しては、秩序性を有しても良く、乱雑性を有していても良い。   When the diffractive structure formed on the grating layer 3 is a one-dimensional diffractive structure having a linear periodic concavo-convex structure, a change occurs in the spectrum obtained by the polarization of light. In order to reduce the influence of light polarization, a one-dimensional diffractive structure composed of a linear periodic concavo-convex structure in which a pixel or subpixel region is divided not only in the X direction but also in the Y direction and arranged in the X direction; A one-dimensional diffractive structure composed of linear periodic concavo-convex structures arranged in the Y direction may be appropriately arranged, or a two-dimensional diffractive structure composed of a lattice-shaped periodic concavo-convex structure may be used. The arrangement of the diffractive structures may be ordered or random.

以下、本発明を用いて副画素を作製した実施例について図面を用いて説明する。
図2は、本発明の実施例にて作製した表示体の副画素の模式図である。図2(a)は副画素の領域を真上から見た平面図であり、図2(b)は単一構造周期領域の断面図である。本実施例では紫外線を光源とした光ナノインプリント法を採用したが、材料の屈折率が条件を満たせば、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を用いた熱ナノインプリントを適用しても良い。
Embodiments in which subpixels are manufactured using the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 2 is a schematic view of a sub-pixel of a display body produced in the example of the present invention. FIG. 2A is a plan view of the subpixel region as viewed from directly above, and FIG. 2B is a cross-sectional view of the single structure periodic region. In this embodiment, an optical nanoimprint method using ultraviolet light as a light source is employed, but thermal nanoimprint using a thermoplastic resin or a thermosetting resin may be applied as long as the refractive index of the material satisfies the conditions.

まず、線状周期凹凸構造の構造周期P、フィルファクタF=w/P、構造高さd1、導波層厚さd2を決定するため、RCWA法による計算を行った。計算に用いた材料の屈折率として、基材1には合成石英ガラスの屈折率を、導波層2および格子層3には光硬化性樹脂MUR−6(丸善石油化学製)の屈折率を、それぞれ適用した。本実施例におけるRCWA法による計算は、RGB三色フィルタを想定して行った。   First, in order to determine the structure period P, the fill factor F = w / P, the structure height d1, and the waveguide layer thickness d2 of the linear periodic concavo-convex structure, calculation by the RCWA method was performed. As the refractive index of the material used for the calculation, the refractive index of the synthetic quartz glass is used for the base material 1, and the refractive index of the photocurable resin MUR-6 (manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd.) is used for the waveguide layer 2 and the lattice layer 3. Applied respectively. The calculation by the RCWA method in this example was performed assuming an RGB three-color filter.

まず、副画素に形成する線状周期凹凸構造の構造周期が単一である場合を想定して計算を行った。図3に、RCWA法による計算によって得られた反射スペクトルを示す。図3(a)は青(B)の副画素、図3(b)は緑(G)の副画素、図3(c)は赤(R)の副画素の反射スペクトルを示している。本計算では、ベース部の反射強度を極力低くするように構造設計を行った。図3に示した反射スペクトルでは、構造高さd1および導波層厚さd2の値は固定しており、それぞれd1=250nmおよびd2=150nmである。図3(a)の青(B)の副画素では、P=292nm、F=0.45である。図3(b)の緑(G)の副画素では、P=360nm、F=0.40である。図3(a)の赤(R)の副画素では、P=418nm、F=0.35である。   First, the calculation was performed assuming that the structure period of the linear periodic concavo-convex structure formed in the subpixel is single. FIG. 3 shows a reflection spectrum obtained by calculation by the RCWA method. 3A shows the reflection spectrum of the blue (B) subpixel, FIG. 3B shows the reflection spectrum of the green (G) subpixel, and FIG. 3C shows the reflection spectrum of the red (R) subpixel. In this calculation, the structural design was performed so as to make the reflection intensity of the base portion as low as possible. In the reflection spectrum shown in FIG. 3, the values of the structural height d1 and the waveguide layer thickness d2 are fixed, and d1 = 250 nm and d2 = 150 nm, respectively. In the blue (B) subpixel of FIG. 3A, P = 292 nm and F = 0.45. In the green (G) subpixel of FIG. 3B, P = 360 nm and F = 0.40. In the red (R) subpixel of FIG. 3A, P = 418 nm and F = 0.35.

続いて、図2(a)に示すように、副画素の領域をX方向に7つの領域51〜57に分割し、この領域51〜57に7つの異なる構造周期の線状周期凹凸構造を順次形成した場合について計算した。図4に、RCWA法による計算によって得られた反射スペクトルを示す。図4(a)は青(B)の副画素、図4(b)は緑(G)の副画素、図4(c)は赤(R)の副画素の反射スペクトルを示している。構造高さd1と導波層厚さd2との値は図3と同じ値を用いた。図4(a)の青(B)の副画素では、構造周期292nmを中心に±4nmずつ構造周期を変え、Pa=280nm、Pb=284nm、Pc=288nm、Pd=292nm、Pe=296nm、Pf=300nm、Pg=304nmとし、全ての構造周期でF=0.45とした。図4(b)の緑(G)の副画素では、構造周期360nmを中心に±4nmずつ構造周期を変え、Pa=348nm、Pb=352nm、Pc=356nm、Pd=360nm、Pe=364nm、Pf=368nm、Pg=372nmとし、全ての構造周期でF=0.40とした。図4(c)の赤(R)の副画素では、構造周期418nmを中心に±4nmずつ構造周期を変え、Pa=406nm、Pb=410nm、Pc=414nm、Pd=418nm、Pe=422nm、Pf=426nm、Pg=430nmとし、全ての構造周期でF=0.35とした。   Subsequently, as shown in FIG. 2A, the sub-pixel region is divided into seven regions 51 to 57 in the X direction, and linear periodic concavo-convex structures having seven different structural periods are sequentially formed in these regions 51 to 57. Calculated for the case of formation. FIG. 4 shows a reflection spectrum obtained by calculation by the RCWA method. 4A shows the reflection spectrum of the blue (B) subpixel, FIG. 4B shows the reflection spectrum of the green (G) subpixel, and FIG. 4C shows the reflection spectrum of the red (R) subpixel. The values of the structure height d1 and the waveguide layer thickness d2 are the same as those in FIG. In the subpixel of blue (B) in FIG. 4A, the structural period is changed by ± 4 nm around the structural period of 292 nm, Pa = 280 nm, Pb = 284 nm, Pc = 288 nm, Pd = 292 nm, Pe = 296 nm, Pf = 300 nm, Pg = 304 nm, and F = 0.45 for all structural periods. In the green (G) subpixel of FIG. 4B, the structure period is changed by ± 4 nm around the structure period of 360 nm, and Pa = 348 nm, Pb = 352 nm, Pc = 356 nm, Pd = 360 nm, Pe = 364 nm, Pf = 368 nm, Pg = 372 nm, and F = 0.40 in all structural periods. In the red (R) subpixel of FIG. 4C, the structural period is changed by ± 4 nm around the structural period of 418 nm, Pa = 406 nm, Pb = 410 nm, Pc = 414 nm, Pd = 418 nm, Pe = 422 nm, Pf = 426 nm, Pg = 430 nm, and F = 0.35 in all structural periods.

図3および図4の各反射スペクトルから、xy色度図のxy座標をそれぞれ計算すると、図3(a)ではx=0.2308、y=0.1304、図3(b)ではx=0.2906、y=0.5487、図3(c)ではx=0.5808、y=0.3678であるのに対し、図4(a)ではx=0.1771、y=0.0639、図4(b)ではx=0.2689、y=0.6621、図4(c)ではx=0.6198、y=0.3409となった。このように、線状周期凹凸構造の構造周期が単一である場合よりも、図2(a)に示したように7つの異なる構造周期の線状周期凹凸構造を順次形成した場合の方が、色再現範囲が広くなることが確認された。   When the xy coordinates of the xy chromaticity diagram are calculated from the respective reflection spectra of FIGS. 3 and 4, x = 0.2308 and y = 0.1304 in FIG. 3A, and x = 0 in FIG. 3B. 2906, y = 0.5487, and in FIG. 3C, x = 0.5808 and y = 0.3678, whereas in FIG. 4A, x = 0.1771, y = 0.0639, In FIG. 4B, x = 0.2689 and y = 0.6621, and in FIG. 4C, x = 0.6198 and y = 0.3409. As described above, when the linear periodic concavo-convex structure having seven different structural periods is sequentially formed as shown in FIG. 2A, the linear periodic concavo-convex structure has a single structure period. It was confirmed that the color reproduction range was widened.

上記RCWA法により計算した副画素のうち、図4(b)に示した緑(G)の副画素について、光ナノインプリント法を用いて図2に示す副画素を作製した。   Among the subpixels calculated by the RCWA method, the subpixel shown in FIG. 2 was fabricated using the optical nanoimprint method for the green (G) subpixel shown in FIG. 4B.

モールドとなる合成石英ガラス基板4上に、図2(a)に示すように7つの異なる構造周期の線状周期凹凸構造からなる一次元回折構造体が順次形成された領域を形成した。該モールドを転写して図4(b)反射スペクトルを示す構造設計の副画素を形成するため、モールド表面に形成した7つの異なる構造周期の線状周期凹凸構造の領域配列は鏡面反転させ、フィルファクタF=0.60の線状周期凹凸構造とした。凹凸構造高さはd1と同じ250nmとした。副画素の領域は一辺70μmの正方形とし、これを一辺7cmの正方形領域内に重なることなく10000個配列させた。該モールドの作製方法は既存技術の荷電粒子線露光法とドライエッチングの組み合わせによるものである。構造周期やフィルファクタは荷電粒子線リソグラフィ工程により制御し、構造高さはドライエッチングにより制御した。以上により、紫外線ナノインプリント用モールドを用意した。   On the synthetic quartz glass substrate 4 serving as a mold, an area was formed in which one-dimensional diffractive structures composed of linear periodic concavo-convex structures having seven different structural periods were sequentially formed as shown in FIG. In order to transfer the mold and form a sub-pixel having a structural design showing a reflection spectrum in FIG. 4B, the region arrangement of the linear periodic concavo-convex structure having seven different structural periods formed on the mold surface is mirror-inverted, A linear periodic uneven structure having a factor F = 0.60 was adopted. The height of the concavo-convex structure was 250 nm, the same as d1. The sub-pixel region was a square with a side of 70 μm, and 10,000 of them were arranged without overlapping in a square region with a side of 7 cm. The mold manufacturing method is based on a combination of the conventional charged particle beam exposure method and dry etching. The structural period and fill factor were controlled by the charged particle beam lithography process, and the structural height was controlled by dry etching. Thus, an ultraviolet nanoimprint mold was prepared.

上記紫外線ナノインプリント用モールド表面に、離型剤としてオプツールHD−1100Z(ダイキン工業製)を塗布した。   Optool HD-1100Z (manufactured by Daikin Industries) was applied as a release agent to the surface of the mold for ultraviolet nanoimprint.

続いて、石英ガラス基板4上に、膜厚250nmの光硬化性樹脂MUR−6(丸善石油化学製)を塗布し、離型剤が塗布された紫外線ナノインプリント用モールド表面を接触させ、2MPaの圧力をかけ、紫外線ナノインプリント用モールドの裏面より波長365nmの紫外光を照射し、光硬化性樹脂を硬化させた。この処理は室温で行い、紫外光の露光量は100mJ/cmとした。 Subsequently, a photocurable resin MUR-6 (manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd.) having a film thickness of 250 nm is applied onto the quartz glass substrate 4 and brought into contact with the surface of the ultraviolet nanoimprint mold on which the release agent has been applied. Then, ultraviolet light having a wavelength of 365 nm was irradiated from the back surface of the mold for ultraviolet nanoimprint to cure the photocurable resin. This treatment was performed at room temperature, and the exposure amount of ultraviolet light was 100 mJ / cm 2 .

次に、石英ガラス基板4を紫外線ナノインプリント用モールドから剥離し、構造周期Paの格子層形成領域51、構造周期Pbの格子層形成領域52、構造周期Pcの格子層形成領域53、構造周期Pdの格子層形成領域54、構造周期Peの格子層形成領域55、構造周期Pfの格子層形成領域56、および構造周期Pgの格子層形成領域57が順次形成された、光硬化性樹脂からなる導波層および格子層5が形成された副画素からなる表示体を得た。   Next, the quartz glass substrate 4 is peeled off from the ultraviolet nanoimprint mold, and the lattice layer forming region 51 having the structural period Pa, the lattice layer forming region 52 having the structural period Pb, the lattice layer forming region 53 having the structural period Pc, and the structural period Pd. A waveguide made of a photocurable resin, in which a lattice layer forming region 54, a lattice layer forming region 55 having a structural period Pe, a lattice layer forming region 56 having a structural period Pf, and a lattice layer forming region 57 having a structural period Pg are sequentially formed. The display body which consists of a subpixel in which the layer and the lattice layer 5 were formed was obtained.

図2(a)に示した7つの異なる構造周期の線状周期凹凸構造を順次形成した副画素の領域において、図4(b)に示した反射スペクトルと相違無い、広いFWHMを有する緑の波長帯域の反射を確認した。以上により、副画素を形成した領域において、導波モード共鳴格子による構造発色を利用した、色相、彩度、明度に優れた表示体を得た。   The wavelength of green having a wide FWHM that is not different from the reflection spectrum shown in FIG. 4B in the sub-pixel region in which the linear periodic concavo-convex structure having the seven different structural periods shown in FIG. Band reflection was confirmed. As described above, a display body excellent in hue, saturation, and brightness using structural coloration by the waveguide mode resonance grating in the region where the sub-pixel was formed was obtained.

本発明の表示体は、意匠性の高い表示物に利用できる。また、高精度に形成された微細パターンを有する表示体であるため、偽造防止技術などへの利用も期待される。   The display body of this invention can be utilized for the display thing with high design property. Moreover, since it is a display body having a fine pattern formed with high precision, it is expected to be used for anti-counterfeiting technology.

1・・・基材
2・・・導波層
3・・・格子層
4・・・石英ガラス基板
5・・・光硬化性樹脂からなる導波層および格子層
31・・・構造周期P1の格子層形成領域
32・・・構造周期Piの格子層形成領域
51・・・構造周期Paの格子層形成領域
52・・・構造周期Pbの格子層形成領域
53・・・構造周期Pcの格子層形成領域
54・・・構造周期Pdの格子層形成領域
55・・・構造周期Peの格子層形成領域
56・・・構造周期Pfの格子層形成領域
57・・・構造周期Pgの格子層形成領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base material 2 ... Waveguide layer 3 ... Lattice layer 4 ... Quartz glass substrate 5 ... Waveguide layer and grating layer 31 which consist of photocurable resin ... Structural period P1 Lattice layer formation region 32 ... lattice layer formation region 51 with structure period Pi ... lattice layer formation region 52 with structure period Pa ... lattice layer formation region 53 with structure period Pb ... lattice layer with structure period Pc Formation region 54 ... Lattice layer formation region 55 with structure period Pd ... Lattice layer formation region 56 with structure period Pe ... Lattice layer formation region 57 with structure period Pf ... Lattice layer formation region with structure period Pg

Claims (7)

基材と、基材上に形成された導波層と、導波層上に形成された格子層とを有し、特定の波長領域の光を反射する素子が形成された画素もしくは副画素の領域を有する表示体であって、
前記画素もしくは副画素の領域に形成された格子層は、線状周期凹凸構造からなる一次元回折構造体もしくは格子状周期凹凸構造からなる二次元回折構造体で構成され、
前記格子層を構成する前記一次元回折構造体もしくは前記二次元回折構造体の構造周期は、2種類以上であり、
前記2種類以上の構造周期を持つ前記一次元回折構造体もしくは前記二次元回折構造体において、任意の構造周期における反射ピークとこれと隣接する他の構造周期における反射ピークとのピーク波長位置の差が、前記任意の構造周期における単独の反射ピークのFWHM値の2倍未満であるように構造周期が決定されていることを特徴とする、表示体。
A pixel or sub-pixel having a substrate, a waveguide layer formed on the substrate, and a lattice layer formed on the waveguide layer, and having an element that reflects light in a specific wavelength region A display body having a region,
The grating layer formed in the pixel or sub-pixel region is composed of a one-dimensional diffractive structure composed of a linear periodic concavo-convex structure or a two-dimensional diffractive structure composed of a lattice-shaped periodic concavo-convex structure,
Structural period of the one-dimensional diffractive structure or the two-dimensional diffraction structure constituting the grating layer state, and are two or more,
In the one-dimensional diffractive structure or the two-dimensional diffractive structure having the two or more types of structure periods, a difference in peak wavelength position between a reflection peak in an arbitrary structure period and a reflection peak in another structure period adjacent thereto. but wherein the Rukoto structure period is determined to be less than 2 times the FWHM value of the reflection peak of sole in the arbitrary structural period, the display body.
前記一次元回折構造体もしくは前記二次元回折構造体の構造周期に対する凸部寸法の割合が、構造周期に依らず一定であることを特徴とする、請求項1に記載の表示体。 2. The display body according to claim 1, wherein a ratio of a convex portion dimension to a structural period of the one-dimensional diffractive structure or the two-dimensional diffractive structure is constant regardless of a structural period. 前記導波層を構成する材料の可視光波長領域内における屈折率が、基材を構成する材料の可視光波長領域内における屈折率よりも大きいことを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の表示体。 Refractive index in the visible light wavelength region of the material of the waveguide layer, being greater than the refractive index in the visible light wavelength region of the material constituting the substrate, according to claim 1 or claim 2 Display body described in 1. 少なくとも前記格子層は、樹脂材料で構成されていることを特徴とする、請求項1から請求項のいずれかに記載の表示体。 At least the grating layer, characterized in that it is composed of a resin material, a display element according to any one of claims 1 to 3. 前記導波層と前記格子層とが、同一の材料で構成されていることを特徴とする、請求項1から請求項のいずれかに記載の表示体。 The waveguide layer and said grid layer, characterized in that it is made of the same material, the display body according to any one of claims 1 to 4. 表示体を製造する方法であって、
モールドを用意する工程と、
前記モールドは、(i)表面に、2種類以上の構造周期を持つ線状周期凹凸構造からなる一次元回折構造体もしくは格子状周期凹凸構造からなる二次元回折構造体で構成された画素もしくは副画素の領域を有し、(ii)当該モールドから転写して複製される表示体の対応する画素もしくは副画素における一次元回折構造体もしくは二次元回折構造体において、任意の構造周期における反射ピークとこれと隣接する他の構造周期における反射ピークとのピーク波長位置の差が、前記任意の構造周期における単独の反射ピークのFWHM値の2倍未満となるように、当該モールドの画素もしくは副画素の領域に形成された回折構造体の構造周期が決定され、(iii)前記画素もしくは副画素の領域に形成された回折構造体において、構造周期に対する凸部寸法の割合が、構造周期に依らず一定である、
基材上に、当該基材よりも可視光波長領域に対して高い屈折率の材料で構成された光硬化性樹脂を塗布する工程と、
光ナノインプリント法により、前記モールドから前記基材上に塗布した前記光硬化性樹脂に、前記画素もしくは副画素の領域に形成された回折構造体を転写する工程とを具備することを特徴とする、表示体の製造方法。
A method of manufacturing a display body,
Preparing a mold;
The mold has (i) a pixel or sub-surface composed of a one-dimensional diffractive structure composed of a linear periodic concavo-convex structure having two or more types of structural periods or a two-dimensional diffractive structure composed of a lattice-shaped periodic concavo-convex structure on the surface. It has a region of pixels, (ii) reflection peak in the corresponding in one-dimensional diffraction structure or two-dimensional diffraction structure in a pixel or sub-pixel, any structural period of the display to be replicated by transferring from this the mold And the pixel or sub-pixel of the mold so that the difference in peak wavelength position between the reflection peak in the other structural period and the adjacent structural period is less than twice the FWHM value of the single reflection peak in the arbitrary structural period. And (iii) in the diffractive structure formed in the pixel or sub-pixel region, the structure period is determined. The ratio of the convex dimension to is constant regardless of the structure period,
On the base material, a step of applying a photocurable resin composed of a material having a higher refractive index with respect to the visible light wavelength region than the base material;
A step of transferring a diffractive structure formed in the region of the pixel or subpixel to the photocurable resin applied on the base material from the mold by an optical nanoimprint method, Manufacturing method of display body.
表示体を製造する方法であって、
モールドを用意する工程と、
前記モールドは、(i)表面に、2種類以上の構造周期を持つ線状周期凹凸構造からなる一次元回折構造体もしくは格子状周期凹凸構造からなる二次元回折構造体で構成された画素もしくは副画素の領域を有し、(ii)当該モールドから転写して複製される表示体の対応する画素もしくは副画素における一次元回折構造体もしくは二次元回折構造体において、任意の構造周期における反射ピークとこれと隣接する他の構造周期における反射ピークとのピーク波長位置の差が、前記任意の構造周期における単独の反射ピークのFWHM値の2倍未満となるように、当該モールドの画素もしくは副画素の領域に形成された回折構造体の構造周期が決定され、(iii)前記画素もしくは副画素の領域に形成された回折構造体において、構造周期に対する凸部寸法の割合が、構造周期に依らず一定である、
基材上に、当該基材よりも可視光波長領域に対して高い屈折率の材料で構成された熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂を塗布する工程と、
熱ナノインプリント法により、前記モールドから前記基材上に塗布した前記熱可塑性樹脂もしくは前記熱硬化性樹脂に、前記画素もしくは副画素の領域に形成された回折構造体を転写する工程とを具備することを特徴とする、表示体の製造方法。
A method of manufacturing a display body,
Preparing a mold;
The mold has (i) a pixel or sub-surface composed of a one-dimensional diffractive structure composed of a linear periodic concavo-convex structure having two or more types of structural periods or a two-dimensional diffractive structure composed of a lattice-shaped periodic concavo-convex structure on the surface. It has a region of pixels, (ii) reflection peak in the corresponding in one-dimensional diffraction structure or two-dimensional diffraction structure in a pixel or sub-pixel, any structural period of the display to be replicated by transferring from this the mold And the pixel or sub-pixel of the mold so that the difference in peak wavelength position between the reflection peak in the other structural period and the adjacent structural period is less than twice the FWHM value of the single reflection peak in the arbitrary structural period. And (iii) in the diffractive structure formed in the pixel or sub-pixel region, the structure period is determined. The ratio of the convex dimension to is constant regardless of the structure period,
Applying a thermoplastic resin or a thermosetting resin made of a material having a higher refractive index to the visible light wavelength region than the base material on the base material;
Transferring the diffractive structure formed in the region of the pixel or sub-pixel from the mold to the thermoplastic resin or the thermosetting resin applied on the substrate by the thermal nanoimprint method. A method for producing a display body characterized by the above.
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