JP6437817B2 - Red omnidirectional structural color made from metal and dielectric layers - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本願は、2013年6月8日出願の米国特許出願第13/913,402号の一部継続出願(CIP)であり、これは更に2013年2月6日出願の米国特許出願第13/760,699号のCIPであり、これは更に2012年8月10日出願の米国特許出願第13/572,071号のCIPであり、これは更に2011年2月5日出願の米国特許出願第13/021,730号のCIPであり、これは更に2010年6月4日出願の米国特許出願第12/793,772号のCIPであり、これは更に2009年2月18日出願の米国特許出願第12/388,395号のCIPであり、これは更に2007年8月12日出願の米国特許出願第11/837,529号(米国特許第7,903,339号)のCIPである。2011年2月5日出願の米国特許出願第13/021,730号はまた、2007年8月12日出願の米国特許出願第11/837,529号(米国特許第7,903,339号)のCIPでもある。2013年2月6日出願の米国特許出願第13/760,699号はまた、2009年5月18日出願の米国特許出願第12/467,656号のCIPでもある。これらのすべては、それらの全体が参照により援用される。
CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application is a continuation-in-part (CIP) of US Patent Application No. 13 / 913,402, filed June 8, 2013, which is also a US patent filed February 6, 2013. No. 13 / 760,699, which is a CIP of U.S. Patent Application No. 13 / 572,071 filed on August 10, 2012, which is further filed on Feb. 5, 2011. US Patent Application No. 13 / 021,730, which is further CIP of US Patent Application No. 12 / 793,772, filed June 4, 2010, which is further February 18, 2009. This is the CIP of US patent application Ser. No. 12 / 388,395, which is a further application of US patent application Ser. No. 11 / 837,529 filed Aug. 12, 2007 (US Pat. No. 7,903,339). CIP It is. U.S. Patent Application No. 13 / 021,730, filed February 5, 2011, is also filed with U.S. Patent Application No. 11 / 837,529, filed Aug. 12, 2007 (U.S. Patent No. 7,903,339). It is also a CIP. US Patent Application No. 13 / 760,699 filed February 6, 2013 is also the CIP of US Patent Application No. 12 / 467,656 filed May 18, 2009. All of these are incorporated by reference in their entirety.

本発明は、全方向構造色、具体的には吸収体層及び誘電体層を有する多層積層体によってもたらされる赤色全方向構造色に関する。   The present invention relates to an omnidirectional structural color, specifically a red omnidirectional structural color provided by a multilayer stack having an absorber layer and a dielectric layer.

多層構造物から作られる顔料が知られている。さらに、高彩度全方向構造色を示す又はもたらす顔料もまた知られている。しかしながら、そのような従来技術の顔料は、所望の色特性を得るために39層もの薄膜層を必要としていた。   Pigments made from multilayer structures are known. In addition, pigments that exhibit or result in high chroma omnidirectional structural colors are also known. However, such prior art pigments required as many as 39 thin film layers to obtain the desired color characteristics.

薄膜多層顔料の生産に関係するコストは、必要とされる層の数に比例することを理解されたい。したがって、誘電材料の多層積層体を使用する高彩度全方向構造色の生産に関係するコストはひどく高いことがある。したがって、最低限の層数の薄膜層を必要とする高彩度全方向構造色が望ましいはずである。   It should be understood that the cost associated with the production of thin film multilayer pigments is proportional to the number of layers required. Thus, the costs associated with producing high saturation omnidirectional structural colors using multilayer stacks of dielectric materials can be prohibitive. Therefore, a high saturation omnidirectional structural color that requires a minimum number of thin film layers should be desirable.

赤色全方向構造色を与える多層積層体を提供する。この多層積層体は、反射体層と、その反射体層にわたって広がる誘電体層と、その誘電体層にわたって広がる吸収体層とを含む。反射体層と組み合わせた誘電体層は、550ナノメートル(nm)を超える波長を有する入射白色光の70%超を反射する。さらに、吸収体層は、ほぼ550nm未満の波長を有する入射白色光の70%超を吸収する。共同して、反射体層、誘電体層、及び吸収層は、(1)550〜700nmの間の中心波長及び幅200nm未満の幅を有する可視電磁放射線の狭い帯域(反射ピーク又は帯域)を反射し、かつ(2)その全方向反射体を0と45の間の角度から見た場合に色ずれが100nm未満である全方向性反射体を形成する。幾つかの例では、反射される可視電磁放射線の狭い帯域の幅は、175nm未満、好ましくは150nm未満、より好ましくは125nm未満、さらに一層好ましくは100nm未満である。 A multilayer laminate is provided that provides a red omnidirectional structural color. The multilayer stack includes a reflector layer, a dielectric layer extending over the reflector layer, and an absorber layer extending over the dielectric layer. The dielectric layer combined with the reflector layer reflects more than 70% of incident white light having a wavelength greater than 550 nanometers (nm). Furthermore, the absorber layer absorbs more than 70% of incident white light having a wavelength of less than approximately 550 nm. Together, the reflector layer, the dielectric layer, and the absorber layer reflect (1) a narrow band (reflection peak or band) of visible electromagnetic radiation having a center wavelength between 550 and 700 nm and a width less than 200 nm. And (2) forming an omnidirectional reflector having a color shift of less than 100 nm when the omnidirectional reflector is viewed from an angle between 0 o and 45 o . In some examples, the narrow band width of the reflected visible electromagnetic radiation is less than 175 nm, preferably less than 150 nm, more preferably less than 125 nm, and even more preferably less than 100 nm.

反射体層は、50〜200nmの間の厚さを有し、アルミニウム、銀、白金、スズ、これらの合金などの金属から作られる。   The reflector layer has a thickness between 50 and 200 nm and is made from a metal such as aluminum, silver, platinum, tin, or alloys thereof.

幾つかの例では誘電体層は、所望の反射中心波長の0.1〜2.0四分の一波長(QW)の間の光学的厚さを有する。他の例では誘電体層は、所望の反射中心波長の2.0QWを超える光学的厚さを有する。誘電体層はまた、1.6を超える屈折率を有し、かつ硫化亜鉛(ZnS)、二酸化チタン(TiO)、酸化ハフニウム(HfO)、酸化ニオブ(Nb)、酸化タンタル(Ta)、これらの組合せなどの誘電材料を含有する。誘電体層はまた、酸化鉄(Fe)、酸化銅(CuO)、これらの組合せなどの有色の(colorful)誘電材料を含有することもできる。 In some examples, the dielectric layer has an optical thickness between 0.1 and 2.0 quarter wavelengths (QW) of the desired reflection center wavelength. In other examples, the dielectric layer has an optical thickness that exceeds 2.0 QW of the desired reflection center wavelength. The dielectric layer also has a refractive index greater than 1.6 and is zinc sulfide (ZnS), titanium dioxide (TiO 2 ), hafnium oxide (HfO 2 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), tantalum oxide ( Ta 2 O 5 ), combinations thereof, and the like. The dielectric layer can also contain a colored dielectric material such as iron oxide (Fe 2 O 3 ), copper oxide (Cu 2 O), combinations thereof, and the like.

本明細書中ではまた吸収体層とも呼ばれる吸収層は、有色の層、選択吸収層であってもよく、またそうでなくてもよい。例えば、有色ではない層、すなわち非選択吸収体層には、クロム、銀、白金などから作られた層を挙げることができる。代案では吸収層は、銅、金、それらの合金、例えば青銅及び真鍮などから作られた有色の層、選択吸収体層であることができる。別の代案では、有色の層、選択吸収体層は、Fe、CuO、これらの組合せなどの有色の誘電材料を含有する。 The absorption layer, also referred to herein as the absorber layer, may or may not be a colored layer, a selective absorption layer. For example, non-colored layers, i.e. non-selective absorber layers, can include layers made from chromium, silver, platinum, and the like. Alternatively, the absorbent layer can be a colored layer, a selective absorber layer made of copper, gold, their alloys, such as bronze and brass. In another alternative, the colored layer, the selective absorber layer contains a colored dielectric material, such as Fe 2 O 3 , Cu 2 O, combinations thereof.

選択吸収体層は、白色光スペクトル内の波長の所望の範囲を吸収し、かつ白色光スペクトルの別の所望の範囲を反射するように選択されることを理解されたい。例えば選択吸収体層は、それが、すみれ色、青色、緑色、黄色に対応する波長を有する電磁放射線(例えば400〜550nm)を吸収し、かつさらに赤色に対応する電磁放射線(すなわち580赤外(IR)範囲)を反射するように設計し、製造することができる。   It should be understood that the selective absorber layer is selected to absorb a desired range of wavelengths in the white light spectrum and reflect another desired range of the white light spectrum. For example, the selective absorber layer absorbs electromagnetic radiation having a wavelength corresponding to violet, blue, green, yellow (eg 400-550 nm) and further corresponds to red (ie 580 infrared (IR) (IR) ) Can be designed and manufactured to reflect range).

幾つかの例では多層積層体は、上記の誘電体層(すなわち第一の誘電体層)に加えて第二の誘電体層を含み、その第二の誘電体層は、吸収層にわたって広がり、かつその吸収層について第一の誘電体層と反対側に配置される。さらに、第二の吸収層、第三の誘電体層などを有する他の実施形態が提供される。しかしながら本明細書中で開示する多層積層体の全体の厚さは、2ミクロン(μm)未満であり、幾つかの例では1.5μm未満であり、他の例では1.0μm未満であり、またさらに他の例では0.75μm未満である。   In some examples, the multilayer stack includes a second dielectric layer in addition to the above-described dielectric layer (ie, the first dielectric layer), the second dielectric layer extending across the absorbing layer, In addition, the absorbing layer is disposed on the side opposite to the first dielectric layer. Furthermore, other embodiments are provided having a second absorbing layer, a third dielectric layer, and the like. However, the overall thickness of the multilayer laminate disclosed herein is less than 2 microns (μm), in some instances less than 1.5 μm, and in other examples less than 1.0 μm, In still another example, it is less than 0.75 μm.

500nmの波長を有する電磁放射線(EMR)に曝されたZnS誘電体層内のゼロ又はゼロに近い電場点の略図である。FIG. 5 is a schematic representation of zero or near zero electric field points in a ZnS dielectric layer exposed to electromagnetic radiation (EMR) having a wavelength of 500 nm. 300、400、500、600、及び700nmの波長を有するEMRに曝した場合の、電場の絶対値の二乗(|E|)と図1Aに示したZnS誘電体層の厚さとの関係を示すグラフである。Shows the relationship between the square of the absolute value of the electric field (| E | 2 ) and the thickness of the ZnS dielectric layer shown in FIG. 1A when exposed to EMR having wavelengths of 300, 400, 500, 600, and 700 nm. It is a graph. 基板又は反射体層を覆って広がり、かつ誘電体層の外面の垂直方向に対して角度θで電磁放射線に曝された誘電体層の略図である。1 is a schematic illustration of a dielectric layer extending over a substrate or reflector layer and exposed to electromagnetic radiation at an angle θ relative to a direction perpendicular to the outer surface of the dielectric layer. 434nmの波長を有する入射EMRに関してZnS誘電体層内のゼロ又はゼロに近い電場点に位置したCr吸収体層を有するZnS誘電体層の略図である。FIG. 4 is a schematic illustration of a ZnS dielectric layer with a Cr absorber layer located at zero or near an electric field point in the ZnS dielectric layer with respect to an incident EMR having a wavelength of 434 nm. 白色光に曝されたCr吸収体層なしの多層積層体(例えば図1A)及びCr吸収体層ありの多層積層体(例えば図3A)についての、反射率(%)と反射EMR波長との関係を示すグラフである。Relationship between reflectance (%) and reflected EMR wavelength for multilayer laminates without Cr absorber layer (eg, FIG. 1A) and multilayer laminates with Cr absorber layer (eg, FIG. 3A) exposed to white light It is a graph which shows. Al反射体層を覆って広がるZnS誘電体層(例えば図1A)が示す第一高調和及び第二高調和を示すグラフである。2 is a graph showing first and second high harmonics exhibited by a ZnS dielectric layer (eg, FIG. 1A) extending over an Al reflector layer. Al反射体層にわたって広がるZnS誘電体層と、さらに図5Aに示した第二高調和を吸収するようにZnS誘電体層内に位置するCr吸収体層とを有する多層積層体についての、反射率%と反射されるEMR波長との関係を示すグラフである。Reflectivity for a multilayer stack having a ZnS dielectric layer extending across an Al reflector layer and a Cr absorber layer positioned within the ZnS dielectric layer to absorb the second harmonic shown in FIG. 5A It is a graph which shows the relationship between% and the EMR wavelength reflected. Al反射体層にわたって広がるZnS誘電体層と、さらに図5Aに示した第一高調和を吸収するようにZnS誘電体層内に位置するCr吸収体層とを有する多層積層体についての、反射率%と反射EMR波長との関係を示すグラフである。Reflectivity for a multilayer stack having a ZnS dielectric layer extending across an Al reflector layer and a Cr absorber layer located within the ZnS dielectric layer to absorb the first harmonic shown in FIG. 5A It is a graph which shows the relationship between% and a reflective EMR wavelength. 及び45で入射光に曝した場合の、Cr吸収体層の電場の角依存性を示す電場の二乗と誘電体層の厚さとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the square of the electric field which shows the angle dependence of the electric field of a Cr absorber layer, and the thickness of a dielectric material layer when exposed to incident light at 0 o and 45 o . 外面の垂線に対して0及び45の角度(0は表面に対して垂直である)で白色光に曝した場合の、Cr吸収体層による吸光度%と反射EMR波長との関係を示すグラフである。Shows the relationship between the% absorbance by the Cr absorber layer and the reflected EMR wavelength when exposed to white light at angles of 0 o and 45 o to the normal to the outer surface (0 o is perpendicular to the surface). It is a graph. 本発明の実施形態による赤色全方向構造色多層積層体の略図である。1 is a schematic representation of a red omnidirectional structural color multilayer stack according to an embodiment of the present invention. 及び45の入射角で図7Aに示した多層積層体を白色光に曝露した場合の、図7Aに示したCu吸収体層の吸光度%と反射EMR波長との関係を示すグラフである。7B is a graph showing the relationship between the absorbance% of the Cu absorber layer shown in FIG. 7A and the reflected EMR wavelength when the multilayer laminate shown in FIG. 7A is exposed to white light at incident angles of 0 o and 45 o . . の入射角で白色光に曝した概念立証用の赤色全方向構造色多層積層体の、反射率%と反射EMR波長との関係の計算/シミュレーションデータ及び実験データの比較を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a comparison of calculation / simulation data and experimental data of the relationship between reflectance% and reflected EMR wavelength of a red omnidirectional structural color multilayer laminate for proof of concept exposed to white light at an incident angle of 0 o. . 本発明の実施形態による全方向構造色多層積層体の略図である。1 is a schematic illustration of an omnidirectional structural color multilayer stack according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による全方向構造色多層積層体の略図である。1 is a schematic illustration of an omnidirectional structural color multilayer stack according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による全方向構造色多層積層体の略図である。1 is a schematic illustration of an omnidirectional structural color multilayer stack according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による全方向構造色多層積層体の略図である。1 is a schematic illustration of an omnidirectional structural color multilayer stack according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による多層積層体構造を有するフレーク又は顔料の走査電子顕微鏡(SEM)画像である。2 is a scanning electron microscope (SEM) image of flakes or pigments having a multilayer laminate structure according to an embodiment of the present invention. 図13に示した個々のフレークの断面のSEM画像である。It is a SEM image of the cross section of each flake shown in FIG. 本発明の実施形態に従って設計、製造され、図15Dに示したカラーマップ上で36の色相を有する橙色を有する顔料を用いて塗装されたパネルの略図である。Designed according to an embodiment of the present invention are manufactured, it is a schematic illustration of coated panel using a pigment having an orange having a hue of 36 o on a color map shown in FIG. 15D. 本発明の実施形態に従って設計、製造され、図15Dに示したカラーマップ上で26の色相を有する暗赤色を有する顔料を用いて塗装されたパネルの略図である。15D is a schematic illustration of a panel designed and manufactured in accordance with an embodiment of the present invention and painted with a pigment having a dark red color having a hue of 26 o on the color map shown in FIG. 15D. 本発明の実施形態に従って設計、製造され、図15Dに示したカラーマップ上で354の色相を有する明るいピンク色を有する顔料を用いて塗装されたパネルの略図である。15D is a schematic illustration of a panel designed and manufactured in accordance with an embodiment of the present invention and painted with a pigment having a bright pink color with a hue of 354 o on the color map shown in FIG. 15D. CIELAB色空間を用いたaカラーマップである。It is an a * b * color map using the CIELAB color space. 図15A〜15Cに代表される塗料の顔料に使用された11層設計品の略図である。It is the schematic of the 11-layer design goods used for the pigment of the paint represented by FIG. 本発明の実施形態による7層積層体の略図である。1 is a schematic diagram of a seven-layer laminate according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による7層積層体の略図である。1 is a schematic diagram of a seven-layer laminate according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による7層積層体の略図である。1 is a schematic diagram of a seven-layer laminate according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による7層積層体の略図である。1 is a schematic diagram of a seven-layer laminate according to an embodiment of the present invention. 彩度及び色相シフトを従来の塗料と図15Bに示したパネルを塗装するために使用した塗料との間で比較した、CIELAB色空間を用いたaカラーマップの一部を示すグラフである。15 is a graph showing a portion of an a * b * color map using the CIELAB color space, comparing saturation and hue shift between a conventional paint and the paint used to paint the panel shown in FIG. 15B. is there. 本発明の実施形態による7層設計品についての、反射率と波長との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a reflectance and a wavelength about the 7-layer design goods by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による7層設計品についての、反射率と波長との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a reflectance and a wavelength about the 7-layer design goods by embodiment of this invention.

全方向構造色、例えば赤色全方向構造色を与える多層積層体を提供する。そのようなものとして、この多層積層体は、塗料顔料、所望の色を実現する薄膜などとしての用途を有する。   A multilayer laminate is provided that provides an omnidirectional structural color, eg, a red omnidirectional structural color. As such, this multilayer laminate has applications as paint pigments, thin films that achieve desired colors, and the like.

この全方向構造色を与える多層積層体は、反射体層と、その反射体層にわたって広がる誘電体層とを含む。この反射体層及び誘電体層は、550nmを超える波長を有する入射白色光の70%超を反射する。誘電体層の厚さを、反射される入射白色光の70%超が、550nm、560nm、580nm、600nm、620nm、640nm、660nm、680nmを超える、又はこれらの間の波長であるように予め定めることができることを理解されたい。別の言い方をすれば、Labカラーシステムのマップ上の所望の色相、彩度、及び/又は明度を有する特定の色が反射され、人の目によって観察されるように、誘電体層の厚さを選択し、作り出すことができる。   The multilayer stack that provides this omnidirectional structural color includes a reflector layer and a dielectric layer that extends across the reflector layer. The reflector layer and dielectric layer reflect more than 70% of incident white light having a wavelength greater than 550 nm. The thickness of the dielectric layer is predetermined so that more than 70% of the reflected incident white light is at a wavelength greater than or between 550 nm, 560 nm, 580 nm, 600 nm, 620 nm, 640 nm, 660 nm, 680 nm Please understand that you can. In other words, the thickness of the dielectric layer so that a specific color having the desired hue, saturation, and / or lightness on the map of the Lab color system is reflected and observed by the human eye. Can be selected and produced.

幾つかの例では多層積層体は、lab色空間中の315と45の間の色相を有する。また多層積層体は、50を超える彩度及び30未満の色相シフトを有する。他の例では彩度は、55を超え、好ましくは60を超え、またより好ましくは65を超え、かつ/又は色相シフトは、25未満、好ましくは20未満、より好ましくは15未満、またさらに一層好ましくは10未満である。 In some examples, the multilayer stack has a hue between 315 o and 45 o in the lab color space. The multilayer laminate has a hue shift of less than saturation and 30 o greater than 50. In other examples, the saturation is greater than 55, preferably greater than 60, and more preferably greater than 65, and / or the hue shift is less than 25 o , preferably less than 20 o , more preferably less than 15 o , Still more preferably, it is less than 10 ° .

誘電体層の所望の反射波長に対応する波長のほぼそれ未満の全波長について、入射白色光の70%超を吸収する吸収層が、その誘電体層にわたって広がっている。例えば、誘電体層が、600nmを超える波長を有する入射白色光の70%超を反射するような厚さを有する場合、誘電体層にわたって広がる吸収層は、ほぼ600nm未満の波長を有する入射白色光の70%超を吸収する。このように赤色の色空間に波長を有する鋭い反射ピークが得られる。幾つかの例では、反射体層及び誘電体層は、550nmを超える波長を有する入射白色光の80%超、また他の例では90%超を反射する。また、幾つかの例では吸収体層は、誘電体層の所望の反射波長に対応する波長のほぼそれ未満の波長の80%超、また他の例では90%超を吸収する。   An absorbing layer that absorbs more than 70% of the incident white light extends across the dielectric layer for all wavelengths substantially less than the wavelength corresponding to the desired reflection wavelength of the dielectric layer. For example, if the dielectric layer has a thickness that reflects more than 70% of the incident white light having a wavelength greater than 600 nm, the absorbing layer extending across the dielectric layer has an incident white light having a wavelength less than approximately 600 nm. Absorbs more than 70%. Thus, a sharp reflection peak having a wavelength in the red color space is obtained. In some examples, the reflector and dielectric layers reflect more than 80% of incident white light having a wavelength greater than 550 nm, and in other examples more than 90%. Also, in some examples, the absorber layer absorbs more than 80% of wavelengths less than about the wavelength corresponding to the desired reflection wavelength of the dielectric layer, and in other examples more than 90%.

本脈絡において用語「ほぼ」とは、幾つかの例では±20nm、他の例では±30nm、さらに他の例では±40nm、またさらに他の例では±50nmを指すことを理解されたい。   It should be understood that the term “approximately” in this context refers to ± 20 nm in some examples, ± 30 nm in other examples, ± 40 nm in yet other examples, and ± 50 nm in yet other examples.

反射体層、誘電体層、及び吸収層は、電磁放射線の狭い帯域(以後、反射ピーク又は反射帯域と呼ぶ)を反射し、550nmとEMRスペクトルの可視IRの稜線(edge)の間の中心波長と、200nm未満の幅を有する反射帯域と、全方向性反射体を白色光に曝し、かつ0と45の間の角度から見た場合の100nm未満の色ずれとを有する全方向性反射体を形成する。この色ずれは、反射帯域の中心波長のずれの形であるか、又は代わりに反射帯域のUV側の稜線のずれの形であることができる。本発明の目的の場合、電磁放射線の反射帯域の幅を、可視スペクトル内の最大反射波長の反射高さの2分の1における反射帯域の幅と定義する。さらに、反射電磁放射線の狭い帯域、すなわち全方向性反射体の「色」は、25未満の色相シフトを有する。幾つかの例では反射体層は、50〜200nmの間の厚さを有し、アルミニウム、銀、白金、スズ、これらの合金などの金属から作られるか、又はこれらを含有する。 The reflector layer, the dielectric layer, and the absorber layer reflect a narrow band of electromagnetic radiation (hereinafter referred to as the reflection peak or reflection band), and the central wavelength between 550 nm and the visible IR edge of the EMR spectrum. And an omnidirectional reflection having a reflection band having a width of less than 200 nm and a color shift of less than 100 nm when the omnidirectional reflector is exposed to white light and viewed from an angle between 0 o and 45 o Form the body. This color shift can be in the form of a shift in the center wavelength of the reflection band, or alternatively in the form of a shift in the UV side ridge of the reflection band. For the purposes of the present invention, the width of the reflection band of electromagnetic radiation is defined as the width of the reflection band at one half of the reflection height of the maximum reflection wavelength in the visible spectrum. Furthermore, the narrow band of reflected electromagnetic radiation, ie the “color” of the omnidirectional reflector, has a hue shift of less than 25 ° . In some examples, the reflector layer has a thickness between 50 and 200 nm and is made of or contains a metal such as aluminum, silver, platinum, tin, alloys thereof.

反射体層にわたって広がる誘電体層に関しては、その誘電体層は0.1QWと2.0QWの間の光学的厚さを有する。幾つかの例では誘電体層は0.1QWと1.9QWの間の光学的厚さを有するが、他の例では誘電体層は0.1QWと1.8QWの間の厚さを有する。さらに別の他の例では誘電体層は1.9QW未満、例えば1.8QW未満、1.7QW未満、1.6QW未満、1.5QW未満、1.4QW未満、1.3QW未満、1.2QW未満、又は1.1QW未満の光学的厚さを有する。別法では誘電体層は、2.0QWを超える光学的厚さを有する。   For a dielectric layer that extends across the reflector layer, the dielectric layer has an optical thickness between 0.1 QW and 2.0 QW. In some examples, the dielectric layer has an optical thickness between 0.1 QW and 1.9 QW, while in other examples, the dielectric layer has a thickness between 0.1 QW and 1.8 QW. In yet another example, the dielectric layer is less than 1.9 QW, eg, less than 1.8 QW, less than 1.7 QW, less than 1.6 QW, less than 1.5 QW, less than 1.4 QW, less than 1.3 QW, less than 1.2 QW Or an optical thickness of less than 1.1 QW. Alternatively, the dielectric layer has an optical thickness greater than 2.0QW.

誘電体層は、1.60、1.62、1.65、又は1.70を超える屈折率を有し、例えばZnS、TiO、HfO、Nb、Ta、これらの組合せなどの誘電材料から作ることができる。幾つかの例では誘電体層は、例えばFe、CuOなどの有色の誘電材料から作られる有色の層、選択誘電体層である。本発明の目的の場合、用語「有色の誘電材料」又は「有色の誘電体層」とは、入射白色光の一部分のみを透過させる一方で、白色光の別の部分を反射させる誘電材料又は誘電体層を指す。例えばその有色の誘電体層は、400nmと600nmの間の波長を有する電磁放射線を透過し、かつ600nmを超える波長を反射することができる。そのようなものとしてこの有色の誘電材料又は有色の誘電体層は、橙色、赤色、及び/又は赤みを帯びた橙色の外観を有する。 The dielectric layer has a refractive index greater than 1.60, 1.62, 1.65, or 1.70, for example, ZnS, TiO 2 , HfO 2 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , these It can be made from dielectric materials such as combinations. In some examples, the dielectric layer is a colored layer, a selective dielectric layer made of a colored dielectric material, such as Fe 2 O 3 , Cu 2 O, for example. For purposes of the present invention, the term “colored dielectric material” or “colored dielectric layer” refers to a dielectric material or dielectric that transmits only a portion of incident white light while reflecting another portion of white light. Refers to the body layer. For example, the colored dielectric layer can transmit electromagnetic radiation having a wavelength between 400 nm and 600 nm and can reflect wavelengths above 600 nm. As such, the colored dielectric material or colored dielectric layer has an orange, red, and / or reddish orange appearance.

誘電体層に加えてこの全方向性反射体は、5〜200nmの間の厚さを有する選択吸収体層を含むことができる。幾つかの例では有色の吸収体層が、上記吸収体層に取って替わるか、又はその代わりをする。上記説明と同様に、選択吸収体層は、すみれ色、青色、黄色、緑色などに関係のある波長を有する光を吸収し、なおかつ橙色、赤色、及び/又は赤みを帯びた橙色などに対応する波長を反射することができる。幾つかの例では有色の吸収体層は、銅、金、それらの合金、例えば青銅、真鍮などの有色の金属を含有するか、又はそれらから作られる。さらに別の例では有色の吸収体層は、Fe、CuOなどの有色の誘電材料を含有するか、又はこれらから作ることができる。 In addition to the dielectric layer, the omni-directional reflector can include a selective absorber layer having a thickness between 5 and 200 nm. In some instances, a colored absorber layer replaces or replaces the absorber layer. Similar to the above description, the selective absorber layer absorbs light having a wavelength related to violet, blue, yellow, green, and the like, and corresponds to orange, red, and / or reddish orange. Can be reflected. In some examples, the colored absorber layer contains or is made of a colored metal such as copper, gold, alloys thereof, such as bronze, brass. In yet another example, the colored absorber layer may contain or be made of a colored dielectric material, such as Fe 2 O 3 , Cu 2 O.

吸収体層の位置は、ゼロ又はゼロに近いエネルギー界面が吸収体層と誘電体層の間に存在するような位置である。別の言い方をすれば誘電体層は、ゼロ又はゼロに近いエネルギー場が誘電体層−吸収体層界面に位置するような厚さを有する。ゼロ又はゼロに近いエネルギー場が存在する誘電体層の厚さは、入射EMR波長の関数であることを理解されたい。さらに、ゼロ又はゼロに近い電場に対応する波長は、誘電体層−吸収体層界面を透過することになるのに対し、その界面でゼロ又はゼロに近い電場に対応しない波長はそれを通過しないことも理解されたい。したがって誘電体層の厚さは、入射白色光の所望の波長が誘電体層−吸収体層界面を透過し、反射体層から反射し、次いで誘電体層−吸収層界面を透過して戻るように設計し、製造される。同様に、誘電体層の厚さは、入射白色光の望まない波長が誘電体層−吸収体層界面を透過しないように製造される。   The position of the absorber layer is such that a zero or near-zero energy interface exists between the absorber layer and the dielectric layer. In other words, the dielectric layer has a thickness such that a zero or near zero energy field is located at the dielectric layer-absorber layer interface. It should be understood that the thickness of the dielectric layer in the presence of zero or near zero energy field is a function of the incident EMR wavelength. Furthermore, wavelengths that correspond to zero or near-zero electric fields will be transmitted through the dielectric layer-absorber layer interface, whereas wavelengths that do not correspond to zero or near-zero electric fields at that interface will not pass through it. I want you to understand that. Thus, the thickness of the dielectric layer is such that the desired wavelength of incident white light is transmitted through the dielectric layer-absorber layer interface, reflected from the reflector layer, and then transmitted back through the dielectric layer-absorber layer interface. Designed and manufactured to. Similarly, the thickness of the dielectric layer is manufactured so that unwanted wavelengths of incident white light are not transmitted through the dielectric layer-absorber layer interface.

上記を仮定すると、所望のゼロ又はゼロに近い電場界面に対応しない波長は吸収体層によって吸収され、したがって反射されない。このように、構造色としても知られる望ましい「鮮明な」色が提供される。さらに誘電体層の厚さは、全方向性の外観もまた有する赤色を表面に与えるように望ましい第一高調和及び/又は第二高調和の反射が生じるような厚さである。   Given the above, wavelengths that do not correspond to the desired zero or near-zero electric field interface are absorbed by the absorber layer and are therefore not reflected. In this way, a desirable “sharp” color, also known as structural color, is provided. Furthermore, the thickness of the dielectric layer is such that a desired first harmonic and / or second harmonic harmonic reflection occurs to give the surface a red color that also has an omnidirectional appearance.

多層積層体は、上記の誘電体層(また第一の誘電体層として知られる)に加えて第二の誘電体層を含むことができ、この第二の誘電体層は吸収体層にわたって広がる。さらに、第二の誘電体層は、吸収体層について最初に述べた誘電体層と反対側に配置される。   The multi-layer stack can include a second dielectric layer in addition to the dielectric layer described above (also known as the first dielectric layer), which second dielectric layer extends across the absorber layer. . Further, the second dielectric layer is disposed on the opposite side of the dielectric layer first described for the absorber layer.

図1Aは、誘電体層の厚さ及び上記ゼロ又はゼロに近い電場点に関して、Al反射体層にわたって広がるZnS誘電体層の概略図である。ZnS誘電体層は143nmの総厚を有し、かつ500nmの波長を有する入射電磁放射線に対してゼロ又はゼロに近いエネルギー点が77nmに存在する。別の言い方をすればZnS誘電体層は、500nmの波長を有する入射EMRに対してAl反射体層から77nmの距離のところにゼロ又はゼロに近い電場を示す。さらに、図1Bは、複数の異なる入射EMR波長に対してZnS誘電体層の端から端までのエネルギー場を示すグラフを提供する。このグラフに示されるようにこの誘電体層は、77nmの厚さのところに500nm波長に対するゼロ電場を有するが、300、400、600、及び700nmのEMR波長に対して77nmの厚さのところでは非ゼロ電場を有する。   FIG. 1A is a schematic diagram of a ZnS dielectric layer extending across an Al reflector layer with respect to the thickness of the dielectric layer and the electric field point at or near zero. The ZnS dielectric layer has a total thickness of 143 nm and there is an energy point at or near zero for incident electromagnetic radiation having a wavelength of 500 nm at 77 nm. In other words, the ZnS dielectric layer exhibits an electric field of zero or near zero at a distance of 77 nm from the Al reflector layer for incident EMR having a wavelength of 500 nm. In addition, FIG. 1B provides a graph showing the energy field across the ZnS dielectric layer for a number of different incident EMR wavelengths. As shown in this graph, the dielectric layer has a zero electric field for a wavelength of 500 nm at a thickness of 77 nm, but at a thickness of 77 nm for EMR wavelengths of 300, 400, 600, and 700 nm. Has a non-zero electric field.

理論に拘束されないが、誘電体層、例えば図1Aに示したものに対するゼロ又はゼロに近いエネルギー点の厚さの計算を下記に考察する。   Without being bound by theory, the calculation of the thickness of zero or near zero energy points for a dielectric layer, such as that shown in FIG. 1A, is discussed below.

図2を参照すると、屈折率nを有する基板又はコア層2上の、総厚「D」、増分厚「d」、及び屈折率「n」を有する誘電体層4を示す。入射光は、外面5に直角な線6に対して角度θで誘電体層4の外面5に突き当たり、同じ角度で外面5から反射する。入射光は、外面5を透過し、線6に対して角度θで誘電体層4に入り、角度θで基板層2の表面3に突き当たる。 Referring to Figure 2, shows on the refractive index substrate or core layer 2 having an n s, the total thickness "D", the incremental thickness "d", and a dielectric layer 4 having a refractive index "n". Incident light strikes the outer surface 5 of the dielectric layer 4 at an angle θ with respect to a line 6 perpendicular to the outer surface 5 and is reflected from the outer surface 5 at the same angle. Incident light passes through the outer surface 5, enters the dielectric layer 4 at an angle θ F with respect to the line 6, and strikes the surface 3 of the substrate layer 2 at an angle θ s .

ただ1層の誘電体層の場合、θ=θであり、かつエネルギー/電場(E)は、E(z)(ただしz=d)として表すことができる。マクスウェルの式から、電場は、s偏光の場合は、
として、またp偏光の場合は、
として表すことができる。
式中、k=2π/λあり、λは所望の反射されるべき波長である。また、α=nsinθ(ただし、「s」は図1中の基板に対応する)であり、また
は、zの関数としての層の誘電率である。したがってs偏光については、
また、p偏光については、
である。
In the case of a single dielectric layer, θ s = θ F and the energy / electric field (E) can be expressed as E (z) (where z = d). From Maxwell's equation, the electric field is
And for p-polarized light,
Can be expressed as
Where k = 2π / λ, where λ is the desired wavelength to be reflected. Α = n s sin θ s (where “s” corresponds to the substrate in FIG. 1), and
Is the dielectric constant of the layer as a function of z. So for s-polarized light,
For p-polarized light,
It is.

誘電体層4のZ方向に沿った電場の変動は、未知のパラメータu(z)及びv(z)の計算によって推定することができることを理解されたい。ただし、その変動は
で示すことができる
It should be understood that the variation of the electric field along the Z direction of the dielectric layer 4 can be estimated by calculating the unknown parameters u (z) and v (z). However, the fluctuation is
Can be shown with

当然ながら「i」は−1の平方根である。境界条件
及び関係式、
s偏光については、q=ncosθ (6)
p偏光については、q=n/cosθ (7)
s偏光については、q=ncosθ (8)
p偏光については、q=n/cosθ (9)
φ=k・n・dcos(θ) (10)
を使用してu(z)及びv(z)を、
及び
として表すことができる。
Of course, “i” is the square root of −1. boundary condition
And relations,
For s-polarized light, q s = n s cos θ s (6)
For p-polarized light, q s = n s / cos θ s (7)
For s-polarized light, q = n cos θ F (8)
For p-polarized light, q = n / cos θ F (9)
φ = k · n · dcos (θ F ) (10)
U (z) and v (z) using
as well as
Can be expressed as

したがって、s偏光については
ただし、φ=k・n・cos(θ)であり、またp偏光については
ただし、
である。
Therefore, for s-polarized light
However, φ = k · n · cos (θ F ) and p-polarized light
However,
It is.

したがって、θ=0すなわち垂直入射の単純な状況については、φ=k・n・d、かつα=0、すなわち、
であり、これにより厚さ「d」に関して、すなわち電場がゼロの誘電体層内の位置又は所在地に関して式を解くことが可能である。
Thus, for a simple situation of θ F = 0, ie normal incidence, φ = k · n · d and α = 0, ie
This makes it possible to solve the equation for the thickness “d”, that is, for the position or location in the dielectric layer where the electric field is zero.

次に図3を参照すると、式19を使用して、434nmの波長を有するEMRに曝した場合に図1Aに示したZnS誘電体層中のゼロ又はゼロに近い電場点が70nmのところにある(500nmの場合の77nmの代わりに)ことを計算した。さらに、Al反射体層から70nmの厚さのところに15nm厚のCr吸収体層を挿入して、ゼロ又はゼロに近い電場のZnS−Cr界面を与えた。このような本発明の構造は、434nmの波長を有する光がCr−ZnS界面を通過することを許すが、434nmの波長を有しない光を吸収する。別の言い方をすれば、Cr−ZnS界面は、434nmの波長を有する光に関してゼロ又はゼロに近い電場を有し、したがって434nmの光はこの界面を通過する。しかしながらCr−ZnS界面は、434nmの波長を有しない光に対してはゼロ又はゼロに近い電場を有さず、したがってこのような光は、Cr吸収体層及び/又はCr−ZnS界面によって吸収され、Al反射体層によって反射されない。   Referring now to FIG. 3, using Equation 19, there is a zero or near zero electric field point at 70 nm in the ZnS dielectric layer shown in FIG. 1A when exposed to EMR having a wavelength of 434 nm. (Instead of 77 nm for 500 nm) was calculated. Furthermore, a Cr absorber layer having a thickness of 15 nm was inserted at a thickness of 70 nm from the Al reflector layer to give a ZnS-Cr interface with an electric field of zero or near zero. Such a structure of the present invention allows light having a wavelength of 434 nm to pass through the Cr—ZnS interface, but absorbs light having no wavelength of 434 nm. In other words, the Cr-ZnS interface has an electric field of zero or near zero for light having a wavelength of 434 nm, so that 434 nm light passes through this interface. However, the Cr—ZnS interface does not have an electric field of zero or near zero for light that does not have a wavelength of 434 nm, and thus such light is absorbed by the Cr absorber layer and / or the Cr—ZnS interface. , Not reflected by the Al reflector layer.

所望の434nmの+/−10nmの範囲内の一定割合の光は、Cr−ZnS界面を通過することになることを理解されたい。しかしながら、このような反射光の狭い帯域、例えば434nm+/−10nmは、さらに人の目に鮮明な構造色をもたらすこともまた理解されたい。   It should be understood that a certain percentage of light within the desired 434 nm +/− 10 nm range will pass through the Cr—ZnS interface. However, it should also be understood that such a narrow band of reflected light, eg 434 nm +/− 10 nm, also provides a clear structural color to the human eye.

図3における多層積層体中のCr吸収体層の結果は、反射率%と反射EMR波長との関係を示す図4に示される。Cr吸収体層なしの図3に示したZnS誘電体層に対応する点線が示すように、狭い反射ピークが約400nmのところに存在するが、ずっと広いピークが約550+nmのところに存在する。これに加えて、500nm波長域中の反射される著しい量の光がまだ存在する。そのようなものとして、多層積層体が構造色を有する又は示すことを妨げる二重ピークが存在する。   The result of the Cr absorber layer in the multilayer laminate in FIG. 3 is shown in FIG. 4 showing the relationship between the reflectance% and the reflected EMR wavelength. As shown by the dotted line corresponding to the ZnS dielectric layer shown in FIG. 3 without the Cr absorber layer, a narrow reflection peak is present at about 400 nm, but a much broader peak is present at about 550+ nm. In addition to this, there is still a significant amount of reflected light in the 500 nm wavelength region. As such, there are double peaks that prevent the multilayer stack from having or exhibiting a structural color.

対照的に図4中の実線は、Cr吸収体層が存在する図3中に示した構造に対応する。図に示すようにほぼ434nmに鋭いピークが存在し、434nmを超える波長に対する反射率の急な減少がCr吸収体層によってもたらされる。実線によって表される鋭いピークが鮮明な/構造色として目に見えることが分かる。また図4は、反射ピーク又は帯域の幅が測定される場所を示す。すなわちその帯域の幅は最大反射波長の50%反射率のところで測定され、これはまた半値全幅(FWHM)としても知られる。   In contrast, the solid line in FIG. 4 corresponds to the structure shown in FIG. 3 where the Cr absorber layer is present. As shown in the figure, there is a sharp peak at approximately 434 nm, and the Cr absorber layer provides a sharp decrease in reflectivity for wavelengths above 434 nm. It can be seen that the sharp peak represented by the solid line is visible as a sharp / structural color. FIG. 4 also shows where the reflection peak or band width is measured. That is, the width of the band is measured at 50% reflectivity of the maximum reflection wavelength, also known as the full width at half maximum (FWHM).

図3に示す多層構造の全方向挙動に関しては、ZnS誘電体層の厚さを反射光の第一高調波のみがもたらされるように設計又は設定することができる。これは「青い」色にとっては十分であるが、「赤い」色を生み出すには追加の配慮を必要とすることが分かる。例えば、赤色の角度非依存性の制御は、より厚い誘電体層を必要とし、それは順に高度な調波設計につながり、すなわち第二、及び起こり得る第三高調波の存在が避けられないため困難である。また暗赤色の色相空間はきわめて狭い。したがって赤色多層積層体は、より高い角度変動(angular variation)を有する。   With regard to the omnidirectional behavior of the multilayer structure shown in FIG. 3, the thickness of the ZnS dielectric layer can be designed or set to provide only the first harmonic of the reflected light. This is sufficient for the “blue” color, but it turns out that additional care is needed to produce the “red” color. For example, red angle-independent control requires a thicker dielectric layer, which in turn leads to sophisticated harmonic designs, i.e. difficult to avoid due to the presence of second and possible third harmonics. It is. The dark red hue space is very narrow. Thus, the red multilayer stack has a higher angular variation.

より高い赤色の角度変動を克服するために、本願は、角度の影響を受けない赤色を与える独特かつ新規な設計/構造を開示する。例えば図5Aは、誘電体層の外面を0及び45から見た場合、入射白色光に対して第一及び第二高調波を示す誘電体層を示す。このグラフが示すように、低い角度依存性(小さな△λ)は誘電体層の厚さによってもたらされるが、そのような多層積層体は青色(第一高調波)及び赤色(第二高調波)の組合せを有し、したがって所望の「赤だけ」の色には適さない。したがって、吸収体層を使用して望まれていない調波系列を吸収する概念/構造を開発した。図5Aはまた、所与の反射ピークの反射帯域中心波長(λ)の位置と、試料を0及び45から見た場合の中心波長の分散すなわちずれ(△λ)の例を示す。 In order to overcome the higher red angle variation, this application discloses a unique and novel design / structure that gives a red color that is not affected by the angle. For example, FIG. 5A shows a dielectric layer that exhibits first and second harmonics for incident white light when the outer surface of the dielectric layer is viewed from 0 o and 45 o . As this graph shows, the low angular dependence (small Δλ c ) is caused by the thickness of the dielectric layer, but such multilayer stacks are blue (first harmonic) and red (second harmonic). ) And therefore not suitable for the desired “red only” color. Therefore, a concept / structure has been developed that uses the absorber layer to absorb unwanted harmonic sequences. FIG. 5A also shows an example of the position of the reflection band center wavelength (λ c ) for a given reflection peak and the dispersion or deviation (Δλ c ) of the center wavelength when the sample is viewed from 0 o and 45 o. .

次に図5Bを参照すると、図5Aに示した第二高調波は適切な誘電体層の厚さ(例えば72nm)のところにあるCr吸収体層により吸収され、鮮明な青色が得られる。本発明にとってより重要なことには、図5Cは、別の誘電体層の厚さ(例えば125nm)のところにあるCr吸収体層により第一高調波を吸収することによって赤色が得られることを示す。しかしながら図5Cはまた、Cr吸収体層の使用が、さらにこの多層積層体によって望ましい角度依存性を越える、すなわち望ましい△λを超える大きな△λを引き起こすことを示す。 Referring now to FIG. 5B, the second harmonic shown in FIG. 5A is absorbed by the Cr absorber layer at the appropriate dielectric layer thickness (eg, 72 nm), resulting in a clear blue color. More importantly for the present invention, FIG. 5C shows that red is obtained by absorbing the first harmonic with a Cr absorber layer at another dielectric layer thickness (eg, 125 nm). Show. However Figure 5C also relates to the use of Cr the absorber layer further exceeds the desired angle dependence by the multilayer stack, indicating that cause significant △ lambda c ie exceeding the desired △ lambda c.

青色と比べて赤色のλの比較的大きなずれは、暗赤色の色相空間がきわめて狭いこと、また非ゼロ電場に関連のある波長をCr吸収体層が吸収すること、すなわち電場がゼロ又はゼロに近い場合にはCr吸収体が光を吸収しないことに起因することが分かる。このようなものとして図6Aは、ゼロ点又は非ゼロ点が、異なる入射角の光の波長に対して異なることを示す。このような要因が、図6Bに示す角度依存性吸光度、すなわち0及び45の吸光度曲線の違いを引き起こす。したがって、多層積層体の設計並びに角度の影響を受けない性能をさらに精緻化するためには、電場がゼロかゼロでないかに関係なく、例えば青色を吸収する吸収体層を使用する。 The relatively large shift in red λ c compared to blue is that the dark red hue space is very narrow, and that the Cr absorber layer absorbs wavelengths associated with non-zero electric fields, ie the electric field is zero or zero. It can be seen that the Cr absorber does not absorb light when the value is close to. As such, FIG. 6A shows that the zero point or non-zero point is different for different wavelengths of light. Such factors cause the difference between the angle-dependent absorbances shown in FIG. 6B, that is, the absorbance curves of 0 o and 45 o . Therefore, in order to further refine the design of the multilayer stack and the performance unaffected by the angle, an absorber layer that absorbs, for example, blue is used regardless of whether the electric field is zero or not.

具体的には、図7Aは、Cr吸収体層の代わりにCu吸収体層が誘電性ZnS層にわたって広がる多層積層体を示す。このような「有色の」又は「選択的」吸収体層を使用した結果を図7Bに示す。この図は、図7Aに示す多層積層体についての0及び45の吸光度線のずっと「隙間のない」配置を示す。このようなものとして図6Bと図7Bの比較は、非選択吸収体層ではなく選択吸収体層を使用した場合の吸光度の角度依存性の顕著な改良を示す。 Specifically, FIG. 7A shows a multilayer stack in which a Cu absorber layer extends over a dielectric ZnS layer instead of a Cr absorber layer. The result of using such a “colored” or “selective” absorber layer is shown in FIG. 7B. This figure shows a much “no gap” arrangement of the 0 o and 45 o absorbance lines for the multilayer stack shown in FIG. 7A. As such, the comparison between FIGS. 6B and 7B shows a significant improvement in the angular dependence of absorbance when using a selective absorber layer rather than a non-selective absorber layer.

上記に基づいて、概念立証用の多層積層体構造を設計し、製造した。さらに、計算/シミュレーションの結果及び概念立証試料についての実際の実験データを比較した。具体的には、また図8にグラフプロットによって示すように、鮮明な赤色が生じ(700nmを超える波長は一般には人の目に見えない)、また計算/シミュレーションと、実際の試料から得られる実験による光データとの間できわめて良好な一致が得られた。別の言い方をすれば、計算/シミュレーションを用いて、本発明の一つ又は複数の実施形態による多層積層体設計品及び/又は従来技術の多層積層体の結果をシミュレートすることができ、かつ/又はシミュレートされる。   Based on the above, a multilayer laminate structure for proof of concept was designed and manufactured. In addition, the results of calculations / simulations and actual experimental data for proof-of-concept samples were compared. Specifically, and as shown by the graph plot in FIG. 8, a bright red color is produced (wavelengths above 700 nm are generally not visible to the human eye), and calculations / simulations and experiments obtained from actual samples Very good agreement was obtained with the optical data from In other words, calculation / simulation can be used to simulate the results of a multilayer laminate design and / or prior art multilayer laminate according to one or more embodiments of the present invention, and / Or simulated.

シミュレーションによる、及び/又は実際に作り出された多層積層体試料の一覧表を下記の表1に提供する。表に示すように本明細書中で開示した本発明の設計品には、少なくとも5種類の異なる層状構造物が挙げられる。さらにこれら試料は、広範な材料からシミュレートされ、かつ/又は作製された。高い彩度、低い色相シフト、及び優れた反射率を示す試料が得られた。また、この3層及び5層試料は120〜200nmの間の総厚を有し、7層試料は350〜500nmの間の総厚を有し、9層試料は440〜500nmの間の総厚を有し、11層試料は600〜660nmの間の総厚を有した。   A list of simulated and / or actually created multilayer laminate samples is provided in Table 1 below. As shown in the table, the design product of the present invention disclosed in the present specification includes at least five different layered structures. In addition, these samples were simulated and / or made from a wide range of materials. Samples were obtained that exhibited high saturation, low hue shift, and excellent reflectance. The 3 layer and 5 layer samples also have a total thickness between 120 and 200 nm, the 7 layer sample has a total thickness between 350 and 500 nm, and the 9 layer sample has a total thickness between 440 and 500 nm. The 11-layer sample had a total thickness between 600 and 660 nm.

層の実際の配列順序に関して図9は参照数字10で5層設計品の半分を示す。この全方向性反射体10は、反射体層100、その反射体層100にわたって広がる誘電体層110、及びその誘電体層110にわたって広がる吸収体層120を有する。別の誘電体層及び別の吸収体層を反射体層100の反対側に配置して5層設計品を得ることができることを理解されたい。   With respect to the actual arrangement order of the layers, FIG. The omnidirectional reflector 10 includes a reflector layer 100, a dielectric layer 110 extending over the reflector layer 100, and an absorber layer 120 extending over the dielectric layer 110. It should be understood that another dielectric layer and another absorber layer can be placed on the opposite side of the reflector layer 100 to provide a five layer design.

図10中の参照数字20は、別の誘電体層130が吸収体層120について誘電体層110と反対側に配置されるような、その誘電体層130が吸収体層120にわたって広がる7層設計品の半分を示す。   Reference numeral 20 in FIG. 10 indicates a seven-layer design in which another dielectric layer 130 extends across the absorber layer 120 such that another dielectric layer 130 is disposed opposite the dielectric layer 110 with respect to the absorber layer 120. Show half of the goods.

図11は、第二の吸収体層105が反射体層100と誘電体層110の間に位置する9層設計品の半分を示す。最後に図12は、別の吸収体層140が誘電体層130を覆って広がり、さらに別の誘電体層150がその吸収体層140を覆って広がる11層設計品の半分を示す。   FIG. 11 shows half of the nine-layer design where the second absorber layer 105 is located between the reflector layer 100 and the dielectric layer 110. Finally, FIG. 12 shows half of an 11-layer design in which another absorber layer 140 extends over the dielectric layer 130 and yet another dielectric layer 150 extends over the absorber layer 140.

本発明の実施形態による多層構造を有する複数個の顔料の走査電子顕微鏡(SEM)画像を図13に示す。図14は、この多層構造を示すもっと高倍率での顔料のうちの1個のSEM画像である。このような顔料を使用して3種類の異なる赤色塗料を作り出し、次いでこれを試験用の3枚のパネルに塗布した。パネルの実際の写真は、印刷されまたコピーされた場合、また白黒(back and white)では灰色/黒色のように見えるので、図15A〜15Cは実際の塗布されたパネルの略図である。図15Dに示すカラーマップ上において、図15Aは36の色相を有する橙色を表し、図15Bは26の色相を有する暗赤色を表し、また図15Cは354の色相を有する明るいピンク色を表す。また、図15B中に描かれた暗赤色のパネルは、44の明度L及び67の彩度Cを有した。 FIG. 13 shows a scanning electron microscope (SEM) image of a plurality of pigments having a multilayer structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 14 is an SEM image of one of the higher magnification pigments showing this multilayer structure. Such pigments were used to create three different red paints, which were then applied to three panels for testing. Since the actual picture of the panel appears gray / black when printed and copied, and also in black and white (back and white), FIGS. 15A-15C are schematics of the actual painted panel. On the color map shown in FIG. 15D, FIG. 15A represents an orange color with a hue of 36 o , FIG. 15B represents a dark red color with a hue of 26 o , and FIG. 15C represents a light pink color with a hue of 354 o . Represent. Also, the dark red panel depicted in FIG. 15B had a lightness L * of 44 and a chroma C * of 67.

図15Eは、図15A〜15Cに示したパネルに塗布するために使用された顔料を描いた11層設計品の略図である。様々な層の厚さの実例に関して、表2は、その対応する多層積層体/顔料のそれぞれについての実際の厚さを提供する。表2中の厚さの値が示すように11層設計品の総厚は2μm未満であり、また1μm未満であることもできる。   FIG. 15E is a schematic illustration of an 11-layer design depicting the pigments used to apply to the panels shown in FIGS. With respect to various layer thickness examples, Table 2 provides the actual thickness for each of its corresponding multilayer laminate / pigments. As the thickness values in Table 2 indicate, the total thickness of the 11-layer design is less than 2 μm and can also be less than 1 μm.

7層設計及び7層設計多層積層体を使用してこのような顔料を作り出すことができることが分かる。4種類の7層多層積層体の例を図16A〜16Dに示す。図16Aは、(1)反射体層100、(2)その反射体層100にわたって広がり、かつその両側で向かい合って配置された一対の誘電体層110、(3)その一対の誘電体層110の外面にわたって広がる一対の選択吸収体層120a、及び(4)その一対の選択吸収体層120aの外面にわたって広がる一対の誘電体層130を有する7層積層体を示す。   It can be seen that 7-layer designs and 7-layer design multilayer laminates can be used to create such pigments. Examples of four types of seven-layer multilayer laminates are shown in FIGS. FIG. 16A shows (1) a reflector layer 100, (2) a pair of dielectric layers 110 extending across the reflector layer 100, and arranged facing each other on both sides, and (3) a pair of dielectric layers 110. 7 shows a seven-layer laminate having a pair of selective absorber layers 120a extending over the outer surface, and (4) a pair of dielectric layers 130 extending over the outer surface of the pair of selective absorber layers 120a.

当然ながら、誘電体層110及び選択吸収体層120aの厚さは、選択吸収体層120aと誘電体層110の界面及び選択吸収体層120aと誘電体層130の界面が、図15Dに示すカラーマップのピンク色−赤色−橙色域(315<色相<45及び/又は550nm<λ<700nm)中で所望の光波長に関してゼロ又はゼロに近い電場を示すような厚さである。このように所望の赤色光は、層130−120a−110を通過し、層100から反射し、層110−120a−130を通過して戻る。対照的に、非赤色光は、選択吸収体層120aによって吸収される。さらに、選択吸収体層120aは、上記で考察したように、また図7A〜7Bに示すように非赤色光に対して角度の影響を受けない吸光度を有する。 Of course, the thickness of the dielectric layer 110 and the selective absorber layer 120a is such that the interface between the selective absorber layer 120a and the dielectric layer 110 and the interface between the selective absorber layer 120a and the dielectric layer 130 are the colors shown in FIG. The thickness is such that it shows an electric field of zero or near zero for the desired light wavelength in the pink-red-orange gamut (315 o <hue <45 o and / or 550 nm <λ c <700 nm). Thus, the desired red light passes through layers 130-120a-110, reflects off layer 100, and returns through layers 110-120a-130. In contrast, non-red light is absorbed by the selective absorber layer 120a. Furthermore, the selective absorber layer 120a has an absorbance that is not affected by the angle with respect to non-red light, as discussed above and as shown in FIGS.

誘電体層100及び/又は130の厚さは、その多層積層体による赤色光の反射率が全方向性であるような厚さであることが分かる。全方向反射は、反射光の小さな△λによって測定又は決定される。例えば、幾つかの例では△λは120nm未満である。他の例では△λは100nm未満である。さらに他の例では△λは80nm未満、好ましくは60nm未満、さらに一層好ましくは50nm未満、またさらに一層好ましくは40nm未満である。 It can be seen that the thickness of the dielectric layer 100 and / or 130 is such that the reflectance of red light by the multilayer stack is omnidirectional. Omnidirectional reflection is measured or determined by the small Δλ c of the reflected light. For example, in some examples, Δλ c is less than 120 nm. In other examples, Δλ c is less than 100 nm. In still other examples, Δλ c is less than 80 nm, preferably less than 60 nm, even more preferably less than 50 nm, and even more preferably less than 40 nm.

全方向反射はまた、低い色相シフトによって測定することもできる。例えば、本発明の実施形態による多層積層体から製造される顔料の色相シフトは、図17に示す(△θ参照)ように30以下、また幾つかの例では色相シフトは25以下、好ましくは20以下、より好ましくは15以下、またさらに一層好ましくは10以下である。対照的に、従来の顔料は45以上(△θ参照)の色相シフトを示す。 Omnidirectional reflection can also be measured by a low hue shift. For example, the hue shift of a pigment produced from a multilayer laminate according to an embodiment of the present invention is 30 o or less as shown in FIG. 17 (see Δθ 1 ), and in some examples the hue shift is 25 o or less, Preferably it is 20 o or less, more preferably 15 o or less, and even more preferably 10 o or less. In contrast, conventional pigments exhibit a hue shift of 45 o or more (see Δθ 2 ).

図16Bは、(1)選択反射体層100a、(2)その反射体層100aにわたって広がり、かつその両側で向かい合って配置された一対の誘電体層110、(3)その一対の誘電体層110の外面にわたって広がる一対の選択吸収体層120a、及び(4)その一対の選択吸収体層120aの外面にわたって広がる一対の誘電体層130を有する7層積層体を示す。   FIG. 16B shows (1) a selective reflector layer 100a, (2) a pair of dielectric layers 110 extending across the reflector layer 100a, and disposed facing each other on both sides thereof, and (3) the pair of dielectric layers 110. 7 shows a seven-layer laminate having a pair of selective absorber layers 120a extending over the outer surface of the pair and (4) a pair of dielectric layers 130 extending over the outer surface of the pair of selective absorber layers 120a.

図16Cは、(1)選択反射体層100a、(2)その反射体層100aにわたって広がり、かつその両側で向かい合って配置された一対の誘電体層110、(3)その一対の誘電体層110の外面にわたって広がる一対の非選択吸収体層120、及び(4)その一対の吸収体層120の外面にわたって広がる一対の誘電体層130を有する7層積層体を示す。   FIG. 16C shows (1) a selective reflector layer 100a, (2) a pair of dielectric layers 110 extending across the reflector layer 100a, and disposed facing each other on both sides thereof, and (3) the pair of dielectric layers 110. 7 shows a seven-layer laminate having a pair of non-selective absorber layers 120 extending over the outer surfaces of the pair and (4) a pair of dielectric layers 130 extending over the outer surfaces of the pair of absorber layers 120.

図16Dは、(1)反射体層100、(2)その反射体層100にわたって広がり、かつその両側で向かい合って配置された一対の誘電体層110、(3)その一対の誘電体層110の外面にわたって広がる一対の吸収体層120、及び(4)その一対の選択吸収体層120の外面にわたって広がる一対の誘電体層130を有する7層積層体を示す。   FIG. 16D shows (1) a reflector layer 100, (2) a pair of dielectric layers 110 extending across the reflector layer 100 and arranged facing each other on both sides thereof, and (3) the pair of dielectric layers 110. 7 shows a seven-layer stack having a pair of absorber layers 120 extending over the outer surface and (4) a pair of dielectric layers 130 extending over the outer surface of the pair of selective absorber layers 120.

次に図18を参照すると、反射体の表面に対して0及び45の角度で白色光に曝された場合の7層設計全方向性反射体について反射率%と反射EMR波長との関係のグラフを示す。このグラフが示すように、0及び45の両方の曲線は、550nm未満の波長に対してはその全方向性反射体によってもたらされる非常に低い反射率、例えば10%未満を示す。しかしながらこの曲線が示すようにこの反射体は、560〜570nmの間の波長において反射率の著しい増加をもたらし、700nmにおいてほぼ90%の最高値に達する。曲線の右手側(IR側)のグラフの部分すなわち領域は、この反射体によってもたらされる反射帯域のIR部分を表すことを理解されたい。 Referring now to FIG. 18, the relationship between reflectance% and reflected EMR wavelength for a seven-layer omnidirectional reflector when exposed to white light at angles of 0 o and 45 o relative to the reflector surface. The graph of is shown. As this graph shows, both the 0 o and 45 o curves show very low reflectivity, eg, less than 10%, provided by the omni-directional reflector for wavelengths below 550 nm. However, as this curve shows, this reflector provides a significant increase in reflectivity at wavelengths between 560 and 570 nm, reaching a maximum of nearly 90% at 700 nm. It should be understood that the portion or region of the graph on the right hand side (IR side) of the curve represents the IR portion of the reflection band provided by this reflector.

この全方向性反射体によってもたらされる反射率の著しい増加は、550nm未満の波長での低い反射率部分から、高い反射率部分、例えば>70%まで広がる各曲線のUV側の稜線によって特徴づけられる。UV側の稜線の直線部分200は、x軸に対して60を超える角度(β)で傾斜し、反射率の軸上でほぼ40の長さL及び1.4の傾きを有する。幾つかの例では直線部分はx軸に対して70を超える角度で傾斜するのに対し、他の例ではβは75を超える。またその反射帯域は、200nm未満の可視FWHM、また幾つかの例では150nm未満の可視FWHM、また他の例では100nm未満の可視FWHMを有する。さらに、図18に示すように可視反射帯域の中心波長λは、可視FWHMにおける反射帯域のUV側の稜線とIRスペクトルのIRの稜線の間の等距離である波長として定義される。 The significant increase in reflectivity provided by this omni-directional reflector is characterized by a ridge on the UV side of each curve that extends from a low reflectivity part at wavelengths below 550 nm to a high reflectivity part, eg> 70%. . The straight line portion 200 of the UV side ridge line is inclined at an angle (β) exceeding 60 ° with respect to the x-axis, and has a length L of approximately 40 and an inclination of 1.4 on the reflectivity axis. In some examples, the linear portion is inclined at an angle greater than 70 ° with respect to the x axis, while in other examples β is greater than 75 ° . The reflection band also has a visible FWHM of less than 200 nm, in some examples a visible FWHM of less than 150 nm, and in other examples a visible FWHM of less than 100 nm. Further, as shown in FIG. 18, the center wavelength λ c of the visible reflection band is defined as a wavelength that is an equal distance between the UV side ridge line of the reflection band and the IR spectrum ridge line in the visible FWHM.

用語「可視FWHM」とは、その全方向性反射体によってもたらされる反射率がそれを超えると人の目に見えない、曲線のUV側の稜線とIRスペクトル範囲の稜線の間の反射帯域の幅を指すことを理解されたい。このように、本発明の設計及び本明細書中で開示される多層積層体は、電磁放射線スペクトルの非可視IR部分を使用して鮮明な色又は構造色を得る。別の言い方をすれば、本明細書中で開示される全方向性反射体は、それら反射体がIR域に及ぶ電磁放射線のずっと広い帯域を反射する可能性があるという事実にもかかわらず、反射可視光の狭い帯域を得るために電磁放射線スペクトルの非可視IR部分をうまく利用する。   The term “visible FWHM” means the width of the reflection band between the UV side ridge of the curve and the ridge of the IR spectral range beyond which the reflectivity provided by the omni-directional reflector is invisible to the human eye It should be understood that Thus, the design of the present invention and the multilayer laminate disclosed herein use the non-visible IR portion of the electromagnetic radiation spectrum to obtain a sharp or structural color. In other words, despite the fact that the omnidirectional reflectors disclosed herein may reflect a much wider band of electromagnetic radiation that extends to the IR region, The invisible IR portion of the electromagnetic radiation spectrum is successfully used to obtain a narrow band of reflected visible light.

次に図19を参照すると、反射体の表面に対して0及び45の角度で白色光に曝された場合の別の7層設計全方向性反射体について反射率%と波長との関係のグラフを示す。さらに、本明細書中で開示される全方向性反射体によって得られる全方向特性の定義又は特徴描写を示す。具体的には、また図に示すように本発明の反射体によってもたらされる反射帯域が最高値すなわちピークを有する場合に、各曲線は、最大反射率を示す又はそれになる波長として定義される中心波長(λ)を有する。λに対して最大反射波長という用語もまた使用することができる。 Referring now to FIG. 19, the relationship between% reflectance and wavelength for another 7-layer designed omnidirectional reflector when exposed to white light at angles of 0 o and 45 o relative to the reflector surface. The graph of is shown. In addition, a definition or characterization of the omnidirectional properties obtained by the omnidirectional reflector disclosed herein is provided. Specifically, and as shown in the figure, when the reflection band produced by the reflector of the present invention has the highest value or peak, each curve is defined as the center wavelength defined as the wavelength exhibiting or becoming the maximum reflectivity. (Λ c ). The term maximum reflection wavelength for λ c can also be used.

図19に示すように、全方向性反射体の外面を角度45(λ(45))から観察する、すなわち外面がその表面を見る人の目に対して45傾いている場合、その表面を0(λ(0))、すなわち表面に垂直な角度から観察する場合と比較して、λのずれすなわち変位が存在する。このλのずれ(△λ)は、全方向性反射体の全方向特性の尺度を提供する。当然ながらゼロシフト、すなわち全くずれがないものが、完全な全方向性反射体であるはずである。しかしながら本明細書中で開示される全方向性反射体は、100nm未満の△λをもたらすことができ、それは人の目にはまるで反射体の表面が色を変化させなかったかのように、したがって実際的観点からは反射体が全方向性であるかのように見えることができる。幾つかの例では本明細書中で開示される全方向性反射体は、75nm未満の△λを、他の例では50nm未満の△λを、さらに他の例では25nm未満の△λを、またさらに他の例では15nm未満の△λを実現することができる。△λのこのようなずれは、反射体の実際の反射率と波長との関係を示すグラフによって、かつ/又は別法ではその材料及び層厚が既知の場合は反射体の模型を作ることによって決めることができる。 As shown in FIG. 19, when the outer surface of the omni-directional reflector is observed from an angle 45 oc (45 o )), that is, when the outer surface is inclined 45 o with respect to the eyes of the person viewing the surface, Compared to observing the surface from 0 oc (0 o )), that is, from an angle perpendicular to the surface, there is a shift or displacement of λ c . This λ c deviation (Δλ c ) provides a measure of the omnidirectional characteristics of the omnidirectional reflector. Of course, a zero shift, i.e. no shift, should be a perfect omni-directional reflector. However, the omnidirectional reflector disclosed herein can provide a Δλ c of less than 100 nm, as if the surface of the reflector did not change color, as if it was in the human eye. From a practical point of view, it can appear as if the reflector is omnidirectional. In some examples, the omni-directional reflectors disclosed herein have a Δλ c of less than 75 nm, in other examples a Δλ c of less than 50 nm, and in other examples a Δλ of less than 25 nm. c , and in still other examples, Δλ c of less than 15 nm can be achieved. Such deviations in Δλ c can be represented by a graph showing the relationship between the actual reflectivity and wavelength of the reflector, and / or if the material and layer thickness are otherwise known, model the reflector. Can be determined by.

反射体の全方向特性の別の定義又は特徴描写は、所与の一組の角度反射帯域の側縁部のずれによって決めることができる。例えば、その全方向性反射体の全方向特性の尺度は、0(S(0))から観察される全方向性反射体からの反射率のUV側の稜線のずれすなわち変位(△S)を、45(S(45))から観察される同じ反射体による反射率のUV側の稜線のずれすなわち変位と比較することにより得られる。さらに、全方向性の尺度として△Sを使用することは、△λの使用にとって、例えば図18に示したものに似た反射率の帯域、すなわち可視範囲内にない最大反射波長に対応するピークを有する反射帯域をもたらす反射体にとって好ましい場合がある(図18参照)。UV側の稜線のずれ(△S)は、可視FWHMにおいて測定され、かつ/又は測定することができる。 Another definition or characterization of the omnidirectional characteristics of the reflector can be determined by the shift of the side edges of a given set of angular reflection bands. For example, the measure of the omnidirectional characteristic of the omnidirectional reflector is the deviation or displacement (Δ) of the UV side ridgeline of the reflectance from the omnidirectional reflector observed from 0 o (S L (0 o )). S L ) is obtained by comparing the deviation or displacement of the UV side ridgeline of the reflectance by the same reflector observed from 45 o (S L (45 o )). Furthermore, using ΔS L as a measure of omnidirectionality corresponds to a band of reflectivity similar to that shown in FIG. 18 for use of Δλ c , ie, the maximum reflected wavelength not within the visible range. May be preferred for reflectors that provide a reflection band with a peak that (see FIG. 18). The UV side ridge shift (ΔS L ) can be measured and / or measured in the visible FWHM.

当然ながらゼロシフト、すなわち全くずれがないこと(△S=0nm)が、完全な全方向性反射体を特徴づけるはずである。しかしながら本明細書中で開示される全方向性反射体は、100nm未満の△Sを提供することができ、それは人の目にはまるで反射体の表面が色を変化させなかったかのように、したがって実際的観点からは反射体が全方向性であるかのように見えることができる。幾つかの例では本明細書中で開示される全方向性反射体は、75nm未満の△S、他の例では50nm未満の△S、さらに他の例では25nm未満の△S、またさらに他の例では15nm未満の△λを実現することができる。△λのこのようなずれは、反射体の実際の反射率と波長との関係を示すグラフによって、かつ/又は別法ではその材料及び層厚が既知の場合には反射体の模型を作ることによって決めることができる。 Of course, the zero shift, ie no deviation (ΔS L = 0 nm), should characterize a perfect omnidirectional reflector. However, the omnidirectional reflectors disclosed herein can provide a ΔS L of less than 100 nm, as if the surface of the reflector did not change color as if it were in the human eye. Therefore, from a practical point of view, the reflector can appear as if it is omnidirectional. In some examples, the omnidirectional reflector disclosed herein has a ΔS L of less than 75 nm, in other examples a ΔS L of less than 50 nm, and in other examples a ΔS L of less than 25 nm, In still another example, Δλ c of less than 15 nm can be realized. Such a shift in Δλ c is produced by a graph showing the relationship between the actual reflectivity and wavelength of the reflector and / or otherwise modeling the reflector if the material and layer thickness are known. Can be decided.

本明細書中で開示される多層積層体の製造方法は、当業者に知られている任意の方法又は工程、あるいは当業者に未だ知られていない1つ又は複数の方法であることができる。一般的な既知の方法には、ゾルゲル法、交互吸着(layer−by−layer)法、スピンコーティングなどの湿式法が挙げられる。他の既知の乾式法には、スパッタリング、化学気相成長法、及び電子ビーム蒸着などの物理気相成長法が挙げられる。   The method of manufacturing a multilayer laminate disclosed herein can be any method or process known to those skilled in the art, or one or more methods not yet known to those skilled in the art. Common known methods include sol-gel methods, layer-by-layer methods, and wet methods such as spin coating. Other known dry methods include physical vapor deposition methods such as sputtering, chemical vapor deposition, and electron beam evaporation.

本明細書中で開示される多層積層体は、塗料用の顔料、表面に塗布される薄膜などの大部分の任意の着色塗装に使用することができる。   The multilayer laminate disclosed herein can be used for most arbitrary colored coatings such as paint pigments, thin films applied to surfaces.

上記の例及び実施形態は単に例示の目的であり、その変更形態、修正形態などは当業者には明らかなはずであり、さらにそれらもやはり本発明の範囲に入るはずである。したがって本発明の範囲は、特許請求の範囲及びそのすべての等効物によって定められる。   The above examples and embodiments are for illustrative purposes only, and variations and modifications thereof should be apparent to those skilled in the art and still fall within the scope of the invention. Accordingly, the scope of the invention is defined by the claims and all equivalents thereof.

Claims (10)

反射体層、
前記反射体層にわたって広がる誘電体層であって、前記反射体層及び前記誘電体層が550nmを超える波長を有する入射白色光の70%超を反射する、誘電体層、及び
前記誘電体層にわたって広がる選択吸収層であって、550nm未満の波長を有する前記入射白色光の70%超を吸収する、選択吸収層
を備え、
前記反射体層、誘電体層、及び選択吸収層が全方向性反射体を形成し、前記全方向性反射体が、550〜700nmの間の中心波長、幅200nm未満の幅、及び前記全方向性反射体を0と45の間の角度から見た場合の60nm未満の色ずれを有する可視電磁放射線の狭い帯域を反射し、前記全方向性反射体は赤色全方向構造色を示す
赤色全方向構造色を表示する多層積層体。
Reflector layer,
A dielectric layer extending across the reflector layer, wherein the reflector layer and the dielectric layer reflect more than 70% of incident white light having a wavelength greater than 550 nm; and over the dielectric layer A selective absorption layer that spreads, comprising a selective absorption layer that absorbs more than 70% of the incident white light having a wavelength of less than 550 nm;
The reflector layer, the dielectric layer, and the selective absorption layer form an omnidirectional reflector, and the omnidirectional reflector has a center wavelength between 550 and 700 nm, a width of less than 200 nm, and the omnidirectional Reflecting a narrow band of visible electromagnetic radiation having a color shift of less than 60 nm when viewed from an angle between 0 and 45 o , said omnidirectional reflector exhibiting a red omnidirectional structural color ;
Multi-layer laminate that displays red omnidirectional structural color.
前記反射体層が、50〜200nmの厚さを有する、請求項1に記載の多層積層体。   The multilayer laminate according to claim 1, wherein the reflector layer has a thickness of 50 to 200 nm. 前記誘電体層が、30〜300nmの厚さを有する、請求項1又は2に記載の多層積層体。 Said dielectric layer has a thickness of 30 to 300 nm, the multilayer laminate according to claim 1 or 2. 前記選択吸収層が、20〜80nmの厚さを有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の多層積層体。 The multilayer laminate according to any one of claims 1 to 3 , wherein the selective absorption layer has a thickness of 20 to 80 nm. 前記全方向性反射体が、μm未満の総厚を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の多層積層体。 The omnidirectional reflector has a total thickness of less than 1 [mu] m, the multilayer laminate according to any one of claims 1 to 4. 前記中心波長が、30The center wavelength is 30 o 未満の色相シフトを有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の多層積層体。The multilayer laminate according to any one of claims 1 to 5, having a hue shift of less than 6. 前記誘電体層が、0.1QWを超え、かつ3.0QW未満の光学的厚さを有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の多層積層体。The multilayer laminate according to any one of claims 1 to 6, wherein the dielectric layer has an optical thickness of more than 0.1 QW and less than 3.0 QW. 前記誘電体層が、1.6を超える屈折率を有し、かつZnS、TiOThe dielectric layer has a refractive index greater than 1.6, and ZnS, TiO 2 、HfO, HfO 2 、Nb, Nb 2 O 5 、Ta, Ta 2 O 5 、及びこれらの組合せからなる群から選択される誘電材料を含有するか、又は、前記誘電体層が、FeAnd a dielectric material selected from the group consisting of these, or the dielectric layer is Fe 2 O 3 、Cu, Cu 2 O、及びこれらの組合せからなる群から選択される有色の誘電材料を含有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の多層積層体。The multilayer laminate according to any one of claims 1 to 7, comprising a colored dielectric material selected from the group consisting of O and combinations thereof. 前記選択吸収層が、Cu、Au、Zn、Sn、及びこれらの合金からなる群から選択される有色の金属を含有するか、又は、前記選択吸収層が、FeThe selective absorption layer contains a colored metal selected from the group consisting of Cu, Au, Zn, Sn, and alloys thereof, or the selective absorption layer is Fe 2 O 3 、Cu, Cu 2 O、及びこれらの組合せからなる群から選択される有色の誘電材料を含有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の多層積層体。The multilayer laminate according to any one of claims 1 to 8, comprising a colored dielectric material selected from the group consisting of O and combinations thereof. 前記誘電体層に加えて第二の誘電体層をさらに備え、前記第二の誘電体層が前記選択吸収層にわたって広がり、かつ、前記第二の誘電体層が前記選択吸収層について前記誘電体層と反対側に配置され、The dielectric layer further includes a second dielectric layer in addition to the dielectric layer, the second dielectric layer extends over the selective absorption layer, and the second dielectric layer is the dielectric with respect to the selective absorption layer. Placed on the opposite side of the layer,
前記反射体層、誘電体層、選択吸収層、及び第二の誘電体層が、前記全方向性反射体を形成する、請求項1〜9のいずれか一項に記載の多層積層体。The multilayer laminate according to any one of claims 1 to 9, wherein the reflector layer, the dielectric layer, the selective absorption layer, and the second dielectric layer form the omnidirectional reflector.
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