JP6549525B2 - Omnidirectional high chroma red structural color with combination of semiconductor absorber layer and dielectric absorber layer - Google Patents

Omnidirectional high chroma red structural color with combination of semiconductor absorber layer and dielectric absorber layer Download PDF

Info

Publication number
JP6549525B2
JP6549525B2 JP2016113434A JP2016113434A JP6549525B2 JP 6549525 B2 JP6549525 B2 JP 6549525B2 JP 2016113434 A JP2016113434 A JP 2016113434A JP 2016113434 A JP2016113434 A JP 2016113434A JP 6549525 B2 JP6549525 B2 JP 6549525B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
dielectric
absorber layer
omnidirectional
high chroma
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016113434A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017021335A5 (en
JP2017021335A (en
Inventor
バナージー デバシシュ
バナージー デバシシュ
Original Assignee
トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ,インコーポレイティド
トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ,インコーポレイティド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US14/793,123 external-priority patent/US9664832B2/en
Application filed by トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ,インコーポレイティド, トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ,インコーポレイティド filed Critical トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ,インコーポレイティド
Publication of JP2017021335A publication Critical patent/JP2017021335A/en
Publication of JP2017021335A5 publication Critical patent/JP2017021335A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6549525B2 publication Critical patent/JP6549525B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/0015Pigments exhibiting interference colours, e.g. transparent platelets of appropriate thinness or flaky substrates, e.g. mica, bearing appropriate thin transparent coatings
    • C09C1/0024Pigments exhibiting interference colours, e.g. transparent platelets of appropriate thinness or flaky substrates, e.g. mica, bearing appropriate thin transparent coatings comprising a stack of coating layers with alternating high and low refractive indices, wherein the first coating layer on the core surface has the high refractive index
    • C09C1/003Pigments exhibiting interference colours, e.g. transparent platelets of appropriate thinness or flaky substrates, e.g. mica, bearing appropriate thin transparent coatings comprising a stack of coating layers with alternating high and low refractive indices, wherein the first coating layer on the core surface has the high refractive index comprising at least one light-absorbing layer
    • C09C1/0033Pigments exhibiting interference colours, e.g. transparent platelets of appropriate thinness or flaky substrates, e.g. mica, bearing appropriate thin transparent coatings comprising a stack of coating layers with alternating high and low refractive indices, wherein the first coating layer on the core surface has the high refractive index comprising at least one light-absorbing layer consisting of a metal or an alloy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/0015Pigments exhibiting interference colours, e.g. transparent platelets of appropriate thinness or flaky substrates, e.g. mica, bearing appropriate thin transparent coatings
    • C09C1/0024Pigments exhibiting interference colours, e.g. transparent platelets of appropriate thinness or flaky substrates, e.g. mica, bearing appropriate thin transparent coatings comprising a stack of coating layers with alternating high and low refractive indices, wherein the first coating layer on the core surface has the high refractive index
    • C09C1/003Pigments exhibiting interference colours, e.g. transparent platelets of appropriate thinness or flaky substrates, e.g. mica, bearing appropriate thin transparent coatings comprising a stack of coating layers with alternating high and low refractive indices, wherein the first coating layer on the core surface has the high refractive index comprising at least one light-absorbing layer
    • C09C1/0039Pigments exhibiting interference colours, e.g. transparent platelets of appropriate thinness or flaky substrates, e.g. mica, bearing appropriate thin transparent coatings comprising a stack of coating layers with alternating high and low refractive indices, wherein the first coating layer on the core surface has the high refractive index comprising at least one light-absorbing layer consisting of at least one coloured inorganic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/0015Pigments exhibiting interference colours, e.g. transparent platelets of appropriate thinness or flaky substrates, e.g. mica, bearing appropriate thin transparent coatings
    • C09C1/0051Pigments exhibiting interference colours, e.g. transparent platelets of appropriate thinness or flaky substrates, e.g. mica, bearing appropriate thin transparent coatings comprising a stack of coating layers with alternating low and high refractive indices, wherein the first coating layer on the core surface has the low refractive index
    • C09C1/0057Pigments exhibiting interference colours, e.g. transparent platelets of appropriate thinness or flaky substrates, e.g. mica, bearing appropriate thin transparent coatings comprising a stack of coating layers with alternating low and high refractive indices, wherein the first coating layer on the core surface has the low refractive index comprising at least one light-absorbing layer
    • C09C1/006Pigments exhibiting interference colours, e.g. transparent platelets of appropriate thinness or flaky substrates, e.g. mica, bearing appropriate thin transparent coatings comprising a stack of coating layers with alternating low and high refractive indices, wherein the first coating layer on the core surface has the low refractive index comprising at least one light-absorbing layer consisting of a metal or an alloy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/0015Pigments exhibiting interference colours, e.g. transparent platelets of appropriate thinness or flaky substrates, e.g. mica, bearing appropriate thin transparent coatings
    • C09C1/0051Pigments exhibiting interference colours, e.g. transparent platelets of appropriate thinness or flaky substrates, e.g. mica, bearing appropriate thin transparent coatings comprising a stack of coating layers with alternating low and high refractive indices, wherein the first coating layer on the core surface has the low refractive index
    • C09C1/0057Pigments exhibiting interference colours, e.g. transparent platelets of appropriate thinness or flaky substrates, e.g. mica, bearing appropriate thin transparent coatings comprising a stack of coating layers with alternating low and high refractive indices, wherein the first coating layer on the core surface has the low refractive index comprising at least one light-absorbing layer
    • C09C1/0066Pigments exhibiting interference colours, e.g. transparent platelets of appropriate thinness or flaky substrates, e.g. mica, bearing appropriate thin transparent coatings comprising a stack of coating layers with alternating low and high refractive indices, wherein the first coating layer on the core surface has the low refractive index comprising at least one light-absorbing layer consisting of at least one coloured inorganic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/22Absorbing filters
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/26Reflecting filters
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/28Interference filters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/60Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values
    • C01P2006/65Chroma (C*)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C2200/00Compositional and structural details of pigments exhibiting interference colours
    • C09C2200/10Interference pigments characterized by the core material
    • C09C2200/1054Interference pigments characterized by the core material the core consisting of a metal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C2200/00Compositional and structural details of pigments exhibiting interference colours
    • C09C2200/30Interference pigments characterised by the thickness of the core or layers thereon or by the total thickness of the final pigment particle
    • C09C2200/301Thickness of the core
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C2200/00Compositional and structural details of pigments exhibiting interference colours
    • C09C2200/30Interference pigments characterised by the thickness of the core or layers thereon or by the total thickness of the final pigment particle
    • C09C2200/302Thickness of a layer with high refractive material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C2200/00Compositional and structural details of pigments exhibiting interference colours
    • C09C2200/30Interference pigments characterised by the thickness of the core or layers thereon or by the total thickness of the final pigment particle
    • C09C2200/304Thickness of intermediate layers adjacent to the core, e.g. metallic layers, protective layers, rutilisation enhancing layers or reflective layers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C2200/00Compositional and structural details of pigments exhibiting interference colours
    • C09C2200/30Interference pigments characterised by the thickness of the core or layers thereon or by the total thickness of the final pigment particle
    • C09C2200/306Thickness of an absorbing layer

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2015年1月28日出願の米国特許出願第14/607933号明細書の一部継続出願(CIP)であり、これはさらに、2014年8月28日出願の米国特許出願第14/471834号明細書のCIPであり、これはさらに、2014年8月15日出願の米国特許出願第14/460511号明細書のCIPであり、これはさらに、2014年4月1日出願の米国特許出願第14/242429号明細書のCIPであり、これはさらに、2013年12月23日出願の米国特許出願第14/138499明細書のCIPであり、これはさらに、2013年6月8日出願の米国特許出願第13/913402明細書のCIPであり、これはさらに、2013年2月6日出願の米国特許出願第13/760699明細書のCIPであり、これはさらに、2012年8月10日出願の米国特許出願第13/572071明細書のCIPであり、これらのすべては、その全内容が参照により援用される。
This application is a continuation-in-part of US patent application Ser. No. 14 / 607,933 filed on Jan. 28, 2015 (CIP), which is further filed on Aug. 28, 2014. No. 14 / 471,834 CIP, which is further a U.S. patent application no. 14 / 460,511 filed Aug. 15, 2014, CIP, which is also known as April 2014 A CIP of US Patent Application No. 14/242 429 filed on a one-day basis, which is further a CIP of US Patent Application No. 14/138 499 filed on Dec. 23, 2013, which is further No. 13 / 913,402, filed on Jun. 8, 2013, which is also CIP, which is further incorporated by reference into US patent application Ser. No. 13/7606, filed Feb. 6, 2013. 99 CIP, which is further the CIP of US patent application Ser. No. 13 / 57,2071, filed Aug. 10, 2012, all of which are incorporated by reference in their entirety.

本発明は、広帯域電磁放射線に暴露され、様々な角度から観察された際に、最小限の又は知覚されない色シフトで高彩度の赤色を呈する多層積層体構造に関する。   The present invention relates to multilayer laminate structures that exhibit high saturation red with minimal or unperceivable color shift when exposed to broadband electromagnetic radiation and observed from various angles.

多層構造から作られる顔料は知られている。加えて、高彩度全方向構造色を呈する、又は提供する顔料も知られている。しかし、そのような先行技術の顔料では、所望される色特性を得るために、39もの薄膜層が必要であった。   Pigments made from multilayer structures are known. In addition, pigments which exhibit or provide 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伴うコストが、必要とされる層の数に比例することは理解される。従って、誘電体材料の多層積層体を用いての高彩度全方向構造色の生産に伴うコストは、非常に高くなり得る。従って、必要とされる薄膜層の数が最小限である高彩度全方向構造色が望ましい。   It is understood that the cost associated with the production of thin film multilayer pigments is proportional to the number of layers required. Thus, the cost associated with the production of high chroma omnidirectional structural colors using multilayer stacks of dielectric materials can be very high. Thus, a high saturation omnidirectional structural color is desirable which minimizes the number of thin film layers required.

上記に加えて、赤色顔料の設計が、青色、緑色などの他の色の顔料の場合に加えて追加の困難に直面することも理解される。特に、赤色の場合の角度非依存性(angular independence)の制御は、より厚い誘電体層が必要とされ、そしてその結果として、高次高調波設計となる、すなわち、二次及び場合によっては三次高調波の存在が避けられないことから、困難である。また、暗赤色の色相空間は非常に狭い。従って、赤色多層積層体は、より高い角度変動(angular variance)を有する。   In addition to the above, it is also understood that red pigment designs face additional difficulties in addition to the case of pigments of other colors such as blue, green and the like. In particular, control of angular independence in the case of red requires thicker dielectric layers and results in higher harmonic designs, ie second and possibly third order It is difficult because the presence of harmonics is inevitable. Also, the dark red hue space is very narrow. Thus, the red multilayer laminate has higher angular variance.

上記から考えて、層の数が最小限である高彩度赤色全方向構造色顔料が望ましい。   In view of the above, highly saturated red omnidirectional structural color pigments with a minimal number of layers are desirable.

全方向高彩度赤色構造色顔料が提供される。この全方向構造色顔料は、反射性コア層、反射性コア層にわたって延在している半導体吸収体層、半導体吸収体層にわたって延在している誘電体吸収体層、及び誘電体吸収体層にわたって延在している高屈折率誘電体層を有する多層積層体の形態である。多層積層体は、a**Labカラーマップ上での0〜40°の間、好ましくは10〜30°の間の色相を有する可視光の単一帯域を反射する。加えて、この可視光の単一帯域は、多層積層体の外側面に対する垂直方向0〜45°の間のすべての角度から見た場合に、a**Labカラーマップ上での30°未満の色相シフトを有し、このため、生ずる色シフトは、人間の眼には知覚されない。 An omnidirectional high chroma red structural color pigment is provided. The omnidirectional structural color pigment comprises a reflective core layer, a semiconductor absorber layer extending across the reflective core layer, a dielectric absorber layer extending across the semiconductor absorber layer, and a dielectric absorber layer. In the form of a multilayer stack having a high refractive index dielectric layer extending thereacross. The multilayer stack reflects a single band of visible light having a hue between 0-40 °, preferably 10-30 ° on the a * b * Lab color map. In addition, this single band of visible light is less than 30 ° on the a * b * Lab color map when viewed from all angles between 0 and 45 ° perpendicular to the outer surface of the multilayer stack And the resulting color shift is not perceived by the human eye.

反射性コア層は、下限上限値を含めて50〜200ナノメートル(nm)の間の厚さを有し、反射性金属、例えばアルミニウム(Al)、銀(Ag)、白金(Pt)、スズ(Sn)、これらの組み合わせ、及び同種のものなどから作られてよい。反射性コア層はまた、有色の金属(colorful metal)、例えば金(Au)、銅(Cu)、真鍮、青銅、及び同種のものなどから作られてもよい。   The reflective core layer has a thickness between 50 and 200 nanometers (nm), including the lower limit upper limit, and reflective metals such as aluminum (Al), silver (Ag), platinum (Pt), tin (Sn), combinations thereof, and the like. The reflective core layer may also be made of a colorful metal such as gold (Au), copper (Cu), brass, bronze and the like.

半導体吸収体層は、下限上限値を含めて5〜500nmの間の厚さを有してよく、アモルファスシリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、及びこれらの組み合わせなどの材料から作られてよい。誘電体吸収体層は、上限加減を含めて5〜500nmの厚さを有してよく、これらに限定されないが、酸化鉄(Fe)のような材料から作られてよい。 The semiconductor absorber layer may have a thickness of between 5 and 500 nm, including the lower limit, and may be made of materials such as amorphous silicon (Si), germanium (Ge), and combinations thereof. The dielectric absorber layer may have a thickness of 5 to 500 nm, including upper limits, and may be made of materials such as, but not limited to, iron oxide (Fe 2 O 3 ).

高屈折率誘電体層の厚さは、対象波長に対しての0.1四分の一波長厚さ(quarter wave thickness)(QW)よりも大きく、4QW以下であり、対象波長は、a**Labカラーマップ上での0〜40°、好ましくは10〜30°の間の範囲内の既定の色相を有する。高屈折率誘電体層は、誘電体材料、例えば硫化亜鉛(ZnS)、二酸化チタン(TiO2)、酸化ハフニウム(HfO2)、酸化ニオブ(Nb25)、酸化タンタル(Ta25)、及びこれらの組み合わせなどから作られてよい。 The thickness of the high refractive index dielectric layer is greater than and less than 4 QW from the quarter wave thickness (QW) for the target wavelength, and the target wavelength is a * b * have a defined hue in the range between 0-40 °, preferably 10-30 °, on the Lab color map. The high refractive index dielectric layer is a dielectric material such as zinc sulfide (ZnS), titanium dioxide (TiO 2 ), hafnium oxide (HfO 2 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) , And combinations of these.

反射性コア層、半導体吸収体層、及び/又は誘電体吸収体層は、乾式堆積層であってよく、一方高屈折率誘電体層は、湿式堆積層であってよい。加えて、反射性コア層は、中心反射性コア層であってよく、半導体吸収体層は、中心反射性コア層の両側にわたって延在する1対の半導体吸収体層であってよく、すなわち、中心反射性コア層は、1対の半導体吸収体層の間に挟まれている。さらに、誘電体吸収体層は、一対の誘電体吸収体層であってよく、それによって、中心反射性コア層及び一対の半導体吸収体層は、一対の誘電体吸収体層の間に挟まれる。最後に、高屈折率誘電体層は、1対の高屈折率層であってよく、それによって、中心反射性コア層、1対の半導体吸収体層、及び一対の誘電体吸収体層は、1対の高屈折率誘電体層の間に挟まれている。   The reflective core layer, the semiconductor absorber layer, and / or the dielectric absorber layer may be a dry deposit layer, while the high refractive index dielectric layer may be a wet deposit layer. In addition, the reflective core layer may be a central reflective core layer, and the semiconductor absorber layer may be a pair of semiconductor absorber layers extending across the central reflective core layer, ie The central reflective core layer is sandwiched between a pair of semiconductor absorber layers. Furthermore, the dielectric absorber layer may be a pair of dielectric absorber layers, whereby the central reflective core layer and the pair of semiconductor absorber layers are sandwiched between the pair of dielectric absorber layers . Finally, the high refractive index dielectric layer may be a pair of high refractive index layers, whereby the central reflective core layer, the pair of semiconductor absorber layers, and the pair of dielectric absorber layers are: It is sandwiched between a pair of high refractive index dielectric layers.

そのような全方向高彩度赤色構造色を作るためのプロセスは、反射性コア層を乾式堆積すること、反射性コア層にわたって延在する半導体吸収体層を乾式堆積すること、及び半導体吸収体層にわたって延在する誘電体吸収体層を乾式堆積することによって多層積層体を製造することを含む。次に、半導体吸収体層にわたって延在する高屈折率誘電体層が、その上に湿式堆積される。この方法により、ハイブリッド製造プロセスを用いて、顔料、コーティング、及び同種のものに用いることができる全方向高彩度赤色構造色が作製される。   A process for producing such an omnidirectional high chroma red structural color comprises dry depositing a reflective core layer, dry depositing a semiconductor absorber layer extending over the reflective core layer, and over the semiconductor absorber layer. Manufacturing the multilayer stack by dry depositing an extending dielectric absorber layer. Next, a high refractive index dielectric layer extending across the semiconductor absorber layer is wet deposited thereon. By this method, a hybrid manufacturing process is used to create an omnidirectional high chroma red structural color that can be used for pigments, coatings, and the like.

図1は、誘電体層、選択性吸収層(SAL)、及び反射体層から作られる全方向構造色多層積層体の概略図である。FIG. 1 is a schematic view of an omnidirectional structural color multilayer laminate made from a dielectric layer, a selective absorption layer (SAL), and a reflector layer. 図2Aは、500nmの波長を有する電磁放射線(EMR)に暴露されたZnS誘電体層内のゼロ又はゼロに近い電場点の概略図である。FIG. 2A is a schematic view of a zero or near zero field point in a ZnS dielectric layer exposed to electromagnetic radiation (EMR) having a wavelength of 500 nm. 図2Bは、300、400、500、600、及び700nmの波長を有するEMRに暴露された場合の、図2Aに示したZnS誘電体層の厚さに対する電場の絶対値の二乗(|E|2)をグラフで示したものである。FIG. 2B shows the square of the absolute value of the electric field with respect to the thickness of the ZnS dielectric layer shown in FIG. 2A (| E | 2 ) when exposed to EMR having a wavelength of 300, 400, 500, 600 and 700 nm. ) Is shown graphically. 図3は、基材又は反射体層上に広がり、誘電体層の外側面に対しての垂直方向に対する角度θで電磁放射線に暴露された誘電体層の概略図である。FIG. 3 is a schematic view of a dielectric layer spread over a substrate or reflector layer and exposed to electromagnetic radiation at an angle θ relative to the perpendicular to the outer surface of the dielectric layer. 図4は、434nmの波長を有する入射EMRの場合における、ZnS誘電体層内のゼロ又はゼロに近い電場点に位置するCr吸収体層を有するZnS誘電体層の概略図である。FIG. 4 is a schematic of a ZnS dielectric layer having a Cr absorber layer located at a zero or near zero field point in the ZnS dielectric layer for an incident EMR having a wavelength of 434 nm. 図5は、白色光に暴露されたCr吸収体層を有しない多層積層体(例:図2A)及びCr吸収体層を有する多層積層体(例:図4)における、反射EMR波長に対する反射率パーセントをグラフで示したものである。FIG. 5 shows the reflectance to the reflective EMR wavelength in a multilayer laminate without a Cr absorber layer exposed to white light (eg: FIG. 2A) and in a multilayer laminate with a Cr absorber layer (eg: FIG. 4) The percentages are shown graphically. 図6Aは、Al反射体層上に延在しているZnS誘電体層(例:図2A)が見せる一次高調波及び二次高調波を示すグラフである。FIG. 6A is a graph showing the first and second harmonics exhibited by a ZnS dielectric layer (eg, FIG. 2A) extending over an Al reflector layer. 図6Bは、Al反射体層にわたって延在しているZnS誘電体層に加えて、図6Aに示す二次高調波が吸収されるようにZnS誘電体層内に配置されるCr吸収体層を有する多層積層体における、反射EMR波長に対する反射率パーセントをグラフで示したものである。FIG. 6B shows, in addition to the ZnS dielectric layer extending over the Al reflector layer, a Cr absorber layer disposed in the ZnS dielectric layer such that the second harmonic shown in FIG. 6A is absorbed. FIG. 5 graphically illustrates the percent reflectance versus the reflective EMR wavelength in a multilayer stack having: FIG. 図6Cは、Al反射体層にわたって延在しているZnS誘電体層に加えて、図6Aに示す一次高調波が吸収されるようにZnS誘電体層内に配置されるCr吸収体層を有する多層積層体における、反射EMR波長に対する反射率パーセントをグラフで示したものである。FIG. 6C has a Cr absorber layer disposed in the ZnS dielectric layer such that the first harmonic shown in FIG. 6A is absorbed, in addition to the ZnS dielectric layer extending across the Al reflector layer FIG. 6 graphically illustrates the percent reflectance versus the reflective EMR wavelength in a multilayer stack. 図7Aは、0及び45度の入射光への暴露におけるCr吸収体層の電場の角度依存性を示す、誘電体層厚さに対する電場の二乗をグラフで示したものである。FIG. 7A is a graphical representation of the square of the electric field versus the dielectric layer thickness showing the angular dependence of the electric field of the Cr absorber layer upon exposure to 0 and 45 degrees incident light. 図7Bは、外側面の垂直方向に対して0及び45°の角度(0°は面に対して垂直)の白色光に暴露された場合の、反射EMR波長に対するCr吸収体層による吸収率パーセントをグラフで示したものである。FIG. 7B shows the percent absorptivity by the Cr absorber layer to the reflected EMR wavelength when exposed to white light at angles of 0 and 45 ° with respect to the vertical direction of the outer surface (0 ° perpendicular to the surface) Is shown graphically. 図8Aは、本明細書で開示される態様における赤色全方向構造色多層積層体の概略図である。FIG. 8A is a schematic view of a red omnidirectional structural color multilayer laminate in the aspect disclosed herein. 図8Bは、0及び45°の入射角で図8Aに示した多層積層体を白色光に暴露した場合の、反射EMR波長に対する図8Aに示したCu吸収体層の吸収率パーセントをグラフで示したものである。FIG. 8B graphically illustrates the percent absorptivity of the Cu absorber layer shown in FIG. 8A against the reflected EMR wavelength when the multilayer stack shown in FIG. 8A is exposed to white light at incident angles of 0 and 45 °. It is 図9は、0°の入射角の白色光に暴露された概念実証赤色全方向構造色多層積層体における、反射EMR波長に対する反射率パーセントについての計算/シミュレーションデータと実験データとの比較を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing a comparison of calculated / simulated data with experimental data for percent reflectance versus reflected EMR wavelength in a proof-of-concept red omnidirectional color multilayer stack exposed to white light at an incidence angle of 0 °. It is. 図10は、本明細書で開示される態様における全方向構造色多層積層体の場合の波長に対する反射率パーセントをグラフで示したものである。FIG. 10 is a graphical representation of the percent reflectance versus wavelength for the omnidirectional structural color multilayer stack in the embodiments disclosed herein. 図11は、本明細書で開示される態様における全方向構造色多層積層体の場合の波長に対する反射率パーセントをグラフで示したものである。FIG. 11 is a graphical representation of the percent reflectance versus wavelength for the omnidirectional structural color multilayer laminate in the aspect disclosed herein. 図12は、CIELAB(Lab)色空間を用いたa**カラーマップの一部をグラフで示したものであり、従来の塗料及び本明細書で開示される態様における顔料から作られた塗料(サンプル(b))の彩度並びに色相のシフトが比較される。FIG. 12 graphically depicts a portion of the a * b * color map using the CIELAB (Lab) color space, a paint made from a conventional paint and a pigment in the embodiments disclosed herein. The chroma and hue shifts of (sample (b)) are compared. 図13は、本明細書で開示されるもう一つの態様における赤色全方向構造色多層積層体の概略図である。FIG. 13 is a schematic view of a red omnidirectional structural color multilayer laminate in accordance with another aspect disclosed herein. 図14は、図13で示される態様における波長に対する反射率パーセントをグラフで示したものである。FIG. 14 is a graphical representation of the percent reflectance versus wavelength for the embodiment shown in FIG. 図15は、図13で示される態様における波長に対する吸収率パーセントをグラフで示したものである。FIG. 15 is a graphical representation of the percent absorptivity versus wavelength for the embodiment shown in FIG. 図16は、図13で示される態様における反射率パーセント対波長対観察角度をグラフで示したものである。FIG. 16 is a graphical representation of percent reflectance versus wavelength versus viewing angle for the embodiment shown in FIG. 図17は、図13で示される態様における観察角度に対する彩度及び色相をグラフで示したものである。FIG. 17 is a graph showing the saturation and the hue with respect to the observation angle in the embodiment shown in FIG. 図18は、a**Labカラーマップに関して、図13に示される多層積層体によって反射される色をグラフで示したものである。FIG. 18 is a graphical representation of the color reflected by the multilayer stack shown in FIG. 13 for the a * b * Lab color map. 図19は、本明細書で開示される実施形態における全方向赤色構造色多層積層体を製造するためのプロセスの概略図である。FIG. 19 is a schematic view of a process for manufacturing an omnidirectional red structural color multilayer laminate in the embodiments disclosed herein.

全方向高彩度赤色構造色顔料が提供される。この全方向高彩度赤色構造色顔料は、反射性コア層、半導体吸収体層、誘電体吸収体層、及び高屈折率誘電体層を有する多層積層体の形態である。半導体吸収体層は、反射性コア層にわたって延在し、いくつかの例では、反射性コア層に直接接して又はその上に位置する。誘電体吸収体層は、半導体吸収体層にわたって延在し、いくつかの例では、半導体吸収体層に直接接して又はその上に存在する。高屈折率誘電体層は、半導体吸収体層にわたって延在し、いくつかの例では、半導体吸収体層に直接接して又はその上に存在する。多層積層体は、対称積層体であってよく、すなわち、反射性コア層が、1対の半導体吸収体層に隣接する中心反射性コア層であり、一対の半導体吸収体層は、一対の誘電体吸収体層に隣接しており、かつ一対の誘電体半導体層は、この1対の半導体吸収体層は、1対の高屈折率誘電体層に隣接している。   An omnidirectional high chroma red structural color pigment is provided. The omnidirectional high chroma red structured color pigment is in the form of a multilayer stack having a reflective core layer, a semiconductor absorber layer, a dielectric absorber layer, and a high refractive index dielectric layer. The semiconductor absorber layer extends across the reflective core layer, and in some instances, is in direct contact with or on the reflective core layer. The dielectric absorber layer extends across the semiconductor absorber layer, and in some instances is in direct contact with or on the semiconductor absorber layer. The high refractive index dielectric layer extends across the semiconductor absorber layer, and in some instances is in direct contact with or on the semiconductor absorber layer. The multilayer stack may be a symmetrical stack, ie, the reflective core layer is a central reflective core layer adjacent to a pair of semiconductor absorber layers, the pair of semiconductor absorber layers is a pair of dielectrics. Adjacent to the body absorber layer, and a pair of dielectric semiconductor layers, the pair of semiconductor absorber layers is adjacent to a pair of high refractive index dielectric layers.

多層積層体は、a**Labカラーマップ上での0〜40°の間、好ましくは10〜30°の間の色相の赤色を有する可視光の単一帯域を反射する。加えて、この可視光の単一帯域の色相シフトは、多層積層体の外側面に対する垂直方向0〜45°の間のすべての角度から多層積層体を見た場合に、a**Labカラーマップ上での30°未満、好ましくは20°未満、より好ましくは10°未満である。従って、反射可視光の単一帯域の色相シフトは、a**Labカラーマップ上での0〜45°の領域内、好ましくは10〜30°の領域の間であり得る。 The multilayer stack reflects a single band of visible light having a red color of hue between 0-40 °, preferably between 10-30 ° on the a * b * Lab color map. In addition, this single-band hue shift of visible light is a * b * Lab color when looking at the multilayer stack from all angles between 0 and 45 degrees normal to the outer surface of the multilayer stack. Less than 30 °, preferably less than 20 °, more preferably less than 10 ° on the map. Thus, the single-band hue shift of the reflected visible light may be in the region of 0-45 °, preferably between 10-30 °, on the a * b * Lab color map.

反射性コア層は、下限上限値を含めて50〜200nmの間の厚さの乾式堆積層であってよい。「乾式堆積」の用語は、電子ビーム蒸着を含む物理蒸着(PVD)法、スパッタリング、化学蒸着(CVD)、プラズマCVD、及び同種のものなどの乾式堆積法を意味する。いくつかの例では、反射性コア層は、反射性金属、例えばAl、Ag、Pt、Sn、これらの組み合わせ、及び同種のものなどから作られる。他の例では、反射性コア層は、有色金属、例えばAu、Cu、真鍮、青銅、これらの組み合わせ、及び同種のものなどから作られる。「真鍮」及び「青銅」の用語は、それぞれ、当業者に公知の銅‐亜鉛合金及び銅‐スズ合金を意味することは理解される。   The reflective core layer may be a dry deposit layer having a thickness of between 50 and 200 nm, including the lower limit. The term "dry deposition" refers to dry deposition methods such as physical vapor deposition (PVD) methods including electron beam evaporation, sputtering, chemical vapor deposition (CVD), plasma CVD, and the like. In some instances, the reflective core layer is made of a reflective metal such as Al, Ag, Pt, Sn, combinations thereof, and the like. In another example, the reflective core layer is made of colored metals such as Au, Cu, brass, bronze, combinations thereof, and the like. The terms "brass" and "bronze" are understood to mean copper-zinc alloys and copper-tin alloys, respectively, which are known to the person skilled in the art.

半導体吸収体層はまた、反射性コア層上に堆積された乾式堆積層であってもよい。もう一つの選択肢として、反射性コア層は、半導体吸収体層上に堆積されてもよい。半導体吸収体層は、下限上限値を含めて5〜500nmの間の厚さを有していてよく、半導体材料、例えばアモルファスシリコン、ゲルマニウム、これらの組み合わせ、及び同種のものなどから作られてよい。   The semiconductor absorber layer may also be a dry deposit layer deposited on the reflective core layer. As another option, a reflective core layer may be deposited on the semiconductor absorber layer. The semiconductor absorber layer may have a thickness of between 5 and 500 nm, including the lower limit upper limit, and may be made of semiconductor materials such as amorphous silicon, germanium, combinations thereof, and the like. .

誘電体吸収体層はまた、半導体吸収体層に堆積された乾式堆積層であってもよい。もう一つの選択肢として、半導体吸収体層は、誘電体吸収体層上に堆積されてもよい。誘電体吸収体層は、下限上限値を含めて5〜500nmの間の厚さを有していてよく、誘電体材料、例えば酸化鉄(Fe)及び同種のものなどから作られてよい。 The dielectric absorber layer may also be a dry deposit layer deposited on the semiconductor absorber layer. As another option, a semiconductor absorber layer may be deposited on the dielectric absorber layer. The dielectric absorber layer may have a thickness of between 5 and 500 nm, including the lower limit and be made of a dielectric material such as iron oxide (Fe 2 O 3 ) and the like Good.

高屈折率誘電体層は、湿式堆積層であってよく、ここで、「高屈折率」の用語は、1.6よりも大きい屈折率を意味する。また、「湿式堆積」の用語は、ゾルゲル法、スピンコーティング法、湿式化学堆積法(wet chemistry deposition techniques)、及び同種のものなどの湿式堆積法を意味する。高屈折率誘電体層は、0.1QW<D≦4QWに従う厚さDを有し、ここで、QWは、対象波長に対する四分の一波長厚さであり、すなわち、QW=λt/4であり、ここで、λtは、対象又は所望される反射波長である。対象波長は、a**Labカラーマップ上での0〜40°、好ましくは10〜30°の範囲内の既定の色相を有する。いくつかの例では、対象波長は、600〜700ナノメートルの間であり、誘電体層は、誘電体材料、例えばZnS、TiO2、HfO2、Nb25、Ta25、これらの組み合わせ、及び同種のものなどから作られる。 The high refractive index dielectric layer may be a wet deposited layer, where the term "high refractive index" means a refractive index greater than 1.6. Also, the term "wet deposition" refers to wet deposition methods such as sol-gel methods, spin coating methods, wet chemistry deposition techniques, and the like. The high refractive index dielectric layer has a thickness D according to 0.1QW <D ≦ 4QW, where QW is a quarter wave thickness for the wavelength of interest, ie, QW = λ t / 4. Where λ t is the target or desired reflection wavelength. The wavelength of interest has a predefined hue within the range of 0-40 °, preferably 10-30 °, on the a * b * Lab color map. In some examples, the wavelength of interest is between 600 to 700 nanometers, a dielectric layer, a dielectric material, for example ZnS, TiO 2, HfO 2, Nb 2 O 5, Ta 2 O 5, of It is made from combinations and the like.

多層積層体の全体厚さは、3ミクロン未満、好ましくは2ミクロン未満、より好ましくは1.5ミクロン未満、なおより好ましくは1.0ミクロン以下であってよい。加えて、多層積層体は、合計で9以下の層、好ましくは合計で7以下の層、より好ましくは合計で5以下の層を有してよい。   The total thickness of the multilayer laminate may be less than 3 microns, preferably less than 2 microns, more preferably less than 1.5 microns, and even more preferably 1.0 microns or less. In addition, the multilayer laminate may have a total of 9 or less layers, preferably a total of 7 or less layers, more preferably a total of 5 or less layers.

図1を参照すると、下層反射体層(RL)がそれにわたって延在している第一の誘電体材料層DL1、及びDL1層にわたって延在している選択性吸収層SALを有する設計が、示される。加えて、もう一つのDL1層が備えられて、選択性吸収層にわたって広がっていてもよく、又は備えられていなくてもよい。この図にはさらに、すべての入射電磁放射線は、多層構造によって反射されるか、又は選択的に吸収されるかのいずれかであることも示される。 Referring to FIG. 1, the design has a first dielectric material layer DL 1 with an underlying reflector layer (RL) extending thereover, and a selective absorbing layer SAL extending over the DL 1 layer. , Indicated. In addition, another DL 1 layer may be provided, which may or may not extend across the selective absorption layer. The figure also shows that all incident electromagnetic radiation is either reflected or selectively absorbed by the multilayer structure.

図1に示されるような設計は、所望される多層積層体の設計及び製造のための用いられる異なる手法に対応する。特に、誘電体層におけるゼロ又はゼロに近いエネルギー点の厚さ(zero or near-zero energy point thickness)が用いられ、以下で考察される。   The design as shown in FIG. 1 corresponds to the different approaches used for the design and manufacture of the desired multilayer stack. In particular, zero or near-zero energy point thickness in the dielectric layer is used and is discussed below.

例えば、図2Aは、Al反射体コア層にわたって延在しているZnS誘電体層の概略図である。ZnS誘電体層は、143nmの総厚さを有し、波長500nmの入射電磁放射線について、ゼロ又はゼロに近いエネルギー点は、77nmに存在する。言い換えると、ZnS誘電体層は、500nmの波長を有する入射電磁放射線(EMR)について、Al反射体層から77nmの距離において、ゼロ又はゼロに近い電場を示す。加えて、図2Bでは、いくつかの異なる入射EMR波長における、ZnS誘電体層にわたるエネルギー場をグラフで示したものを提供する。グラフに示されるように、誘電体層は、500nmの波長について、77nmの厚さにゼロ電場を有するが、300、400、600、及び700nmのEMR波長について、77nmの厚さの電場はゼロではない。   For example, FIG. 2A is a schematic view of a ZnS dielectric layer extending across an Al reflector core layer. The ZnS dielectric layer has a total thickness of 143 nm, and for incident electromagnetic radiation at a wavelength of 500 nm, an energy point near or near zero exists at 77 nm. In other words, the ZnS dielectric layer exhibits an electric field near or near zero at a distance of 77 nm from the Al reflector layer for incident electromagnetic radiation (EMR) having a wavelength of 500 nm. In addition, FIG. 2B provides a graphical representation of the energy field across the ZnS dielectric layer at several different incident EMR wavelengths. As shown in the graph, the dielectric layer has a zero field at a thickness of 77 nm for a wavelength of 500 nm, but at an EMR wavelength of 77 nm for an EMR wavelength of 300, 400, 600, and 700 nm is zero. Absent.

ゼロ又はゼロに近い電場点の計算に関して、図3は、屈折率nsを有する基材又はコア層2上の、総厚さ「D」、増分厚さ「d」、及び屈折率「n」を有する誘電体層4を示す。入射光は、外側面5に対して垂直であるライン6に対する角度θで誘電体層4の外側面5に当たり、同じ角度θで外側面5から反射する。入射光は、ライン6に対する角度θFで外側面5を通って誘電体層4の中へと透過し、角度θsで基材層2の面3に当たる。 Regarding the calculation of the electric field points at or near zero, FIG. 3 shows the total thickness "D", the incremental thickness "d", and the refractive index "n" on the substrate or core layer 2 having a refractive index n s And a dielectric layer 4 having the Incident light strikes the outer surface 5 of the dielectric layer 4 at an angle θ relative to the line 6 which is perpendicular to the outer surface 5 and reflects from the outer surface 5 at the same angle θ. Incident light is transmitted through the outer surface 5 into the dielectric layer 4 at an angle θ F relative to the line 6 and impinges on the surface 3 of the substrate layer 2 at an angle θ s .

単一の誘電体層においては、θs=θFであり、エネルギー/電場(E)は、E(z)として表すことができ、この場合z=dである。マクスウェルの式から、電場は、s偏光について: In a single dielectric layer, θ s = θ F and energy / electric field (E) can be expressed as E (z), where z = d. From Maxwell's equation, the electric field is for s-polarization:

として表すことができ、p偏光について:   For p-polarization, which can be expressed as:

として表すことができ、式中、k=2π/λであり、λは、反射されることが所望される波長である。また、α=nssinθsであり、ここで、「s」は、図5の基材に対応し、 Where k = 2π / λ, where λ is the wavelength desired to be reflected. Also, an alpha = n s sin [theta s, where "s" corresponds to the substrate of FIG. 5,

は、zの関数としての層の誘電率である。従って、s偏光について、   Is the dielectric constant of the layer as a function of z. Thus, for s-polarization

であり、p偏光について、   And for p-polarization,

である。   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は理解され、ここで、それは、以下のように示すことができる:   It is understood that the variation of the electric field along the Z direction of the dielectric layer 4 can be estimated by calculation of the unknown parameters u (z) and v (z), where it is indicated as follows You can:

当然、「i」は−1の平方根である。境界条件   Of course, "i" is the square root of -1. boundary condition

及び、以下の関係式:
s偏光について、qs=nscosθs (6)
p偏光について、qs=ns/cosθs (7)
s偏光について、q=ncosθF (8)
p偏光について、q=n/cosθF (9)
φ=k・n・dcos(θF) (10)
を用いることで、u(z)及びv(z)は、
And the following relationship:
For s-polarization, q s = n s cosθ s (6)
For p-polarization, q s = n s / cos θ s (7)
For s-polarization, q = n cos θ F (8)
For p-polarization, q = n / cos θ F (9)
φ = k · n · d cos (θ F ) (10)
U (z) and v (z) are

として表すことができる。従って、s偏光について:   It can be expressed as Thus, for s-polarization:

であり、ここで、φ=k・n・dcos(θF)であり、p偏光について: Where, φ = k · n · d cos (θ F ), for p-polarization:

であり、ここで:
α=nssinθs=nsinθF (15)
s=ns/cosθs (16)及び
s=n/cosθF (17)
である。
And here:
α = n s sin θ s = n sin θ F (15)
q s = n s / cos θ s (16) and q s = n / cos θ F (17)
It is.

従って、θF=0、又は垂直入射光である単純な状況の場合、φ=k・n・d、及びα=0であり: Thus, for a simple situation where θ F = 0, or normal incident light, φ = k · n · d and α = 0:

であり、これによって、厚さ「d」に関して、すなわち、電場がゼロである誘電体層内の位置又は場所に関して式を解くことが可能となる。   This makes it possible to solve the equation for thickness "d", i.e. for a position or location in the dielectric layer where the electric field is zero.

ここで図4を参照し、式19を用いて、434nmの波長を有するEMRに暴露された場合における図2Aに示したZnS誘電体層中のゼロ又はゼロに近い電場点を計算した。ゼロ又はゼロに近い電場点は、70nmであると算出された(波長500nmについての77nmとは異なって)。さらに、Al反射体コア層から70nmの厚さ又は距離に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界面を得た。そのような本発明の構造では、434nmの波長を有する光はCr‐ZnS界面を透過させるが、434nmの波長を有しない光は吸収する。言い換えると、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、従って、434nmの光はこの界面を透過する。しかし、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しておらず、従って、そのような光は、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. 4, Equation 19 was used to calculate zero or near zero field points in the ZnS dielectric layer shown in FIG. 2A when exposed to an EMR having a wavelength of 434 nm. The field point at or near zero was calculated to be 70 nm (as opposed to 77 nm for a wavelength of 500 nm). Furthermore, a 15 nm thick Cr absorber layer was inserted at a thickness or distance of 70 nm from the Al reflector core layer to obtain a ZnS-Cr interface with an electric field near or near zero. In such an inventive structure, light having a wavelength of 434 nm is transmitted through the Cr-ZnS interface but absorbs light having a wavelength of 434 nm. In other words, the Cr-ZnS interface has an electric field near or near zero for light having a wavelength of 434 nm, so light at 434 nm is transmitted through this interface. However, the Cr-ZnS interface does not have an electric field near or near zero for light which does not have a wavelength of 434 nm, and thus such light is a Cr absorber layer and / or a Cr-ZnS. It is absorbed by the interface and not reflected by the Al reflector layer.

所望される434nmの±10nm以内の光のある程度のパーセントは、Cr‐ZnS界面を透過することは理解される。しかし、そのような狭い帯域の反射光、例えば434±10nmは、それでも、人間の眼に鮮明な構造色をもたらすことも理解される。   It is understood that the desired percentage of light within ± 10 nm of 434 nm is transmitted through the Cr—ZnS interface. However, it is also understood that such narrow band reflected light, for example 434 ± 10 nm, still provides a sharp structural color to the human eye.

図4の多層積層体中のCr吸収体層の結果を、反射EMR波長に対する反射率パーセントが示される図5に示す。Cr吸収体層なしの図4に示されるZnS誘電体層に対応する破線によって示されるように、狭い反射ピークが、約400nmに存在するが、それよりも非常に広いピークが、約550+nmに存在する。加えて、500nm波長域中にも、著しい量の反射光が依然として存在する。従って、多層積層体が構造色を有する又は呈することを妨げる二重ピークが存在する。   The results for the Cr absorber layer in the multilayer stack of FIG. 4 are shown in FIG. 5 where the percent reflectance for the reflected EMR wavelength is shown. A narrow reflection peak is present at about 400 nm, but a much broader peak is present at about 550+ nm, as shown by the dashed line corresponding to the ZnS dielectric layer shown in FIG. 4 without the Cr absorber layer. Do. In addition, significant amounts of reflected light are still present in the 500 nm wavelength range. Thus, there are double peaks that prevent the multilayer stack from having or exhibiting a structural color.

対照的に、図5の実線は、Cr吸収体層を持つ図4に示される構造に対応する。図に示されるように、およそ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吸収体層によって得られている。実線によって表される鋭いピークが、視覚的には鮮明な/構造色として見えることは理解される。図5にはまた、反射ピーク又は帯域の幅が測定される位置も示されており、すなわち、帯域の幅は、最大反射波長の50%反射率で特定され、これは、半値全幅(FWHM)としても知られる。   In contrast, the solid line in FIG. 5 corresponds to the structure shown in FIG. 4 with a Cr absorber layer. As shown in the figure, there is a sharp peak at about 434 nm, and a sharp decrease in reflectance for wavelengths above 434 nm is obtained by the Cr absorber layer. It is understood that the sharp peaks represented by the solid lines appear visually as sharp / structural colors. Also shown in FIG. 5 is the position at which the width of the reflection peak or band is measured, ie the width of the band is specified at 50% reflectance of the maximum reflection wavelength, which is the full width at half maximum (FWHM) Also known as

図4に示される多層積層体の全方向挙動に関して、反射光の一次高調波のみが得られるようにZnS誘電体層の厚さは設計又は設定することができる。これは、「青」色については充分であるが、「赤」色の発生には、さらなる考慮が必要であることは理解される。例えば、より厚い誘電体層が必要とされ、そしてその結果として、高次高調波設計、すなわち、二次及び場合によっては三次高調波の存在が避けられないことから、赤色についての角度非依存性の制御は、困難である。また、暗赤色の色相空間は非常に狭い。従って、赤色多層積層体は、より高い角度変動を有する。   For the omnidirectional behavior of the multilayer stack shown in FIG. 4, the thickness of the ZnS dielectric layer can be designed or set so that only the first harmonic of the reflected light is obtained. While this is sufficient for the "blue" color, it is understood that the generation of the "red" color requires further consideration. For example, a thicker dielectric layer is required, and as a result, higher order harmonic designs, ie, the angular independence of the red, since the presence of second and possibly third order harmonics is inevitable Control is difficult. Also, the dark red hue space is very narrow. Thus, the red multilayer laminate has higher angular variation.

赤色について角度変動が高くなることを克服するため、本出願は、角度非依存性である赤色をもたらす独特で新規な設計/構造を開示する。例えば、図6Aは、誘電体層の外側面が、外側面の法線に対して0及び45°から観察されたときに、入射白色光に対して一次及び二次高調波を示す誘電体層を示している。グラフによる図示で示されるように、誘電体層の厚さによって低い角度依存性(小Δλc)が得られるが、そのような多層積層体は、青色(一次高調波)及び赤色(二次高調波)の組み合わせを有し、従って、所望される「赤のみ」の色の場合には適さない。従って、不要な高調波系列を吸収するために吸収体層を用いるという概念/構造が開発されてきた。図6Aはまた、サンプルが0及び45°から観測された場合の、ある反射ピークに対する反射帯域の中心波長(λc)の位置、及びその中心波長の分散(dispersion)又はシフト(Δλc)の例も示す。 To overcome the high angular variation for red, the present application discloses a unique and novel design / structure that results in red that is angle independent. For example, FIG. 6A shows a dielectric layer that exhibits first and second harmonics to incident white light when the outer surface of the dielectric layer is observed from 0 and 45 degrees to the normal of the outer surface. Is shown. As shown by the graphical illustration, the thickness of the dielectric layer gives a low angular dependence (small Δλ c ), but such multilayer stacks are blue (first harmonic) and red (second harmonic) Wave) and thus not suitable for the case of the desired "red only" color. Accordingly, concepts / structures have been developed that use an absorber layer to absorb unwanted harmonic sequences. FIG. 6A also shows the position of the central wavelength (λ c ) of the reflection band with respect to a reflection peak and the dispersion or shift (Δλ c ) of the central wavelength when the sample is observed from 0 and 45 °. An example is also shown.

ここで図6Bを参照すると、図6Aに示される二次高調波は、適切な誘電体層厚さ(例:72nm)にあるCr吸収体層によって吸収され、鮮明な青色が得られる。また、図6Cは、異なる誘電体層厚さ(例:125nm)にあるCr吸収体によって一次高調波を吸収することにより、赤色が得られることを示している。しかし、図6Cはまた、Cr吸収体層の使用が、多層積層体によって所望されるよりも大きい角度依存性、すなわち、所望されるよりも大きいΔλcという結果になり得ることも示している。 Referring now to FIG. 6B, the second harmonic shown in FIG. 6A is absorbed by the Cr absorber layer at a suitable dielectric layer thickness (eg 72 nm) to obtain a sharp blue color. Also, FIG. 6C shows that a red color can be obtained by absorbing the first harmonics by Cr absorbers at different dielectric layer thicknesses (eg 125 nm). However, FIG. 6C also shows that the use of a Cr absorber layer can result in greater angular dependence than desired by the multilayer stack, ie, Δλ c greater than desired.

赤色についてのλcのシフトが青色と比較して相対的に大きいことは、暗赤色色相空間が非常に狭いこと、及びCr吸収体層がゼロではない電場に伴う波長を吸収すること、すなわち、電場がゼロ又はゼロに近い場合に光を吸収しないことに起因することは理解される。従って、図7Aは、異なる入射角度では、光波長に対するゼロ又はゼロではない電場点が異なることを示している。このような因子の結果、図7Bに示される角度依存性の吸収、すなわち、0°及び45°の吸収曲線の相違がもたらされる。従って、多層積層体の設計及び角度非依存性の性能をさらに改良するために、電場がゼロであるか又はゼロでないかとは関係なく、例えば青色光を吸収する吸収体層が用いられる。 That the shift of λ c for red is relatively large compared to blue is that the dark red hue space is very narrow and that the Cr absorber layer absorbs the wavelength associated with the non-zero electric field, ie It is understood that it is due to not absorbing light when the electric field is at or near zero. Thus, FIG. 7A shows that at different angles of incidence, the zero or non-zero field points for the light wavelength are different. Such factors result in the angular dependent absorption shown in FIG. 7B, ie, differences in the 0 ° and 45 ° absorption curves. Thus, in order to further improve the design and the angle-independent performance of the multilayer stack, absorber layers are used which absorb, for example, blue light regardless of whether the electric field is zero or non-zero.

特に、図8Aは、Cr吸収体層の代わりにCu吸収体層が誘電体ZnS層にわたって延在している多層積層体を示す。このような「有色」又は「選択的」吸収体層を用いた結果を図8Bに示し、これは、図8Aに示される多層積層体における0°及び45°の吸収曲線が、非常に「より緊密に」まとまっていることを示している。従って、図8Bと図7Bとの比較から、非選択的吸収体層ではなく選択的吸収体層を用いた場合に、吸収の角度非依存性が大きく向上することが示される。   In particular, FIG. 8A shows a multilayer stack in which a Cu absorber layer extends across the dielectric ZnS layer instead of the Cr absorber layer. The results using such “colored” or “selective” absorber layers are shown in FIG. 8B, which shows that the 0 ° and 45 ° absorption curves in the multilayer stack shown in FIG. 8A are very “more It shows that they are "tightly" organized. Therefore, comparison of FIG. 8B with FIG. 7B shows that the angular independence of absorption is greatly improved when the selective absorber layer is used instead of the nonselective absorber layer.

上記に基づいて、概念立証多層積層体を設計し、製造した。加えて、概念立証サンプルについての計算/シミュレーション結果及び実際の実験データを比較した。特に、図9のグラフのプロットで示されるように、鮮明な赤色が発生し(700nmを超える波長は、通常は人間の眼では見えない)、計算/シミュレーションと実際の試料から得られた実験光データとは、非常に良好に一致した。言い換えると、計算/シミュレーションは、本明細書で開示される1つ以上の実施形態における多層積層体設計及び/若しくは先行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、並びに/又はシミュレートに用いられる。   Based on the above, a proof of concept multilayer laminate was designed and manufactured. In addition, calculation / simulation results and actual experimental data for proof-of-concept samples were compared. In particular, as shown by the plot of the graph in FIG. 9, a sharp red color is generated (wavelengths above 700 nm are usually not visible to the human eye), and experimental light obtained from calculations / simulations and actual samples The data matched very well. In other words, the calculations / simulation can simulate and / or simulate the results of the multilayer laminate design and / or the prior art multilayer laminate in one or more embodiments disclosed herein. Used for

図10は、反射体の外側面の垂直方向に対して0及び45°の角度から白色光に暴露された場合の、もう一つの全方向反射体設計における反射EMR波長に対する反射率パーセントのプロットを示す。このプロットから示されるように、550nm未満の波長において、0°及び45°の曲線はいずれも、この全方向反射体によって非常に低い反射率、例えば10%未満の反射率が得られていることを示している。しかし、これらの曲線から示されるように、反射体は、560〜570nmの間の波長にて急激な反射率の増加を見せ、700nmにておよそ90%の最大値に達している。曲線の右側(IR側)のグラフの部分又は領域が、反射体によって提供される反射帯域のIR部分を表すことは理解される。   FIG. 10 is a plot of percent reflectance versus reflected EMR wavelength in another omnidirectional reflector design when exposed to white light from angles of 0 and 45 degrees with respect to the vertical direction of the outer surface of the reflector. Show. As shown by this plot, at wavelengths less than 550 nm, both the 0 ° and 45 ° curves provide very low reflectivity, eg less than 10%, by this omnidirectional reflector Is shown. However, as shown by these curves, the reflector shows a sharp increase in reflectance at wavelengths between 560 and 570 nm, reaching a maximum of approximately 90% at 700 nm. It is understood that the portion or area of the graph to the right (IR side) of the curve represents the IR portion of the reflection band provided by the reflector.

全方向反射体によって提供される反射率の急激な増加は、550nm未満の波長における低反射率部分から、高反射率部分まで延びる各曲線のUV側端部(UV-sided edge)、例えば>70%によって特徴付けられる。UV側端部の直線部分200は、x軸に対して60°を超える角度(β)で傾き、反射率軸上でおよそ40である長さL及び1.4の傾きを有する。この直線部分は、x軸に対して70°を超える角度で傾く場合もあり、βが75°を超える場合もある。また、反射帯域は、200nm未満の可視FWHMを有し、いくつかの例では、150nm未満の可視FWHMであり、他の例では、100nm未満の可視FWHMである。加えて、図10に示される可視反射帯域の中心波長λcは、可視FWHMにおける反射帯域のUV側端部とIRスペクトルのIR端部とから等距離にある波長として定義される。 The sharp increase in reflectance provided by the omnidirectional reflector is the UV-sided edge of each curve, eg> 70, extending from the low reflectance portion at wavelengths less than 550 nm to the high reflectance portion. It is characterized by%. The linear portion 200 at the UV end has an inclination of length L and 1.4, which is inclined at an angle (β) of more than 60 ° to the x-axis and approximately 40 on the reflectivity axis. The straight portion may be inclined at an angle of more than 70 ° with respect to the x-axis, and β may be more than 75 °. Also, the reflection band has a visible FWHM of less than 200 nm, in some instances a visible FWHM of less than 150 nm, and in other instances a visible FWHM of less than 100 nm. In addition, the central wavelength λ c of the visible reflection band shown in FIG. 10 is defined as the wavelength equidistant from the UV end of the reflection band in the visible FWHM and the IR end of the IR spectrum.

「可視FWHM」の用語が、この曲線のUV側端部と、これを超えると全方向反射体によって提供される反射は人間の眼には見えないIRスペクトル範囲の端部との間の反射帯域の幅を意味することは理解される。この方法により、本明細書で開示される本発明の設計品及び多層積層体は、電磁放射線スペクトルの不可視IR部分を用いることで、鮮明な又は構造色を提供する。言い換えると、本明細書で開示される全方向反射体は、反射体がIR領域にまで延在する電磁放射線のもっと非常に広い帯域を反射し得るという事実にも関わらず、狭い帯域の反射可視光を提供するために、電磁放射線スペクトルの不可視IR部分を利用している。   The reflection band between the UV-side end of this curve and the end of the IR spectral range beyond which the reflection provided by the omnidirectional reflector is invisible to the human eye, as the term "visible FWHM" It is understood to mean the width of. By this method, the inventive design and multilayer laminates disclosed herein provide sharp or structural colors by using the invisible IR portion of the electromagnetic radiation spectrum. In other words, the omnidirectional reflector disclosed herein is capable of reflecting narrow bands of reflected light despite the fact that the reflector can reflect a much wider band of electromagnetic radiation extending into the IR region. The invisible IR portion of the electromagnetic radiation spectrum is utilized to provide light.

ここで図11を参照すると、反射体の面に対して0及び45°の角度からの白色光に暴露された場合の、もう一つの7層設計全方向反射体における波長に対する反射率パーセントのプロットが示される。加えて、本明細書で開示される全方向反射体によって提供される全方向特性の定義又は特性決定も示される。特に、本発明の反射体によって提供される反射帯域が、図に示されるように、最大値、すなわちピークを有する場合、各曲線は、最大反射率を示す又は起こす波長として定義される中心波長(λc)を有する。最大反射波長の用語が、λcに対して用いられてもよい。 Referring now to FIG. 11, a plot of percent reflectance versus wavelength for another seven layer design omnidirectional reflector when exposed to white light from angles of 0 and 45 degrees with respect to the plane of the reflector. Is shown. In addition, a definition or characterization of the omnidirectional characteristics provided by the omnidirectional reflector disclosed herein is also shown. In particular, if the reflection band provided by the reflector of the invention has a maximum or peak, as shown in the figure, each curve is defined as the central wavelength defined as the wavelength exhibiting or causing the maximum reflectance ( It has λ c ). The term of maximum reflection wavelength may be used for λ c .

図11に示されるように、全方向反射体の外側面が、角度45°から観察される場合、例えば、外側面が、面を見る人間の眼に対して45°傾斜される場合(λc(45o))、面が、0°の角度、すなわち、面に対して垂直方向から観察される場合((λc(0o))と比較して、λcのシフト又は変位(displacement)が生ずる。このλcのシフト(Δλc)は、全方向反射体の全方向特性の尺度を提供する。当然、ゼロシフト、すなわち、シフトがまったく生じない場合、完全に全方向性の反射体ということになる。しかし、本明細書で開示される全方向反射体は、50nm未満のΔλcを提供することができ、これは、人間の眼には、反射体の面が色を変化させていないかのように見え、従って、実用上の観点から、この反射体は、全方向性である。いくつかの例では、本明細書で開示される全方向反射体は、40nm未満のΔλcを提供することができ、他の例では、30nm未満のΔλcであり、さらに他の例では、20nm未満のΔλcであり、なおさらに他の例では、15nm未満のΔλcである。そのようなΔλcのシフトは、反射体における波長に対する実際の反射率のプロットによって、及び/又はもう一つの選択肢として、材料及び層の厚さが既知である場合は、反射体のモデリングによって特定することができる。 As shown in FIG. 11, if the outer surface of the omnidirectional reflector is viewed from an angle of 45 °, for example, if the outer surface is tilted 45 ° with respect to the human eye viewing the surface (λ c (45 o )), shift or displacement of λ c as compared to when the face is observed at an angle of 0 °, ie perpendicular to the face ((λ c (0 o )) This shift in λ c (Δλ c ) provides a measure of the omnidirectional character of the omnidirectional reflector: Of course, zero shift, ie a completely omnidirectional reflector if no shift occurs at all. However, the omnidirectional reflector disclosed herein can provide a Δλ c of less than 50 nm, which causes the face of the reflector to change color in the human eye. It looks as if there were no, so from a practical point of view this reflector is omnidirectional In some instances, the omnidirectional reflectors disclosed herein can provide Δλ c of less than 40 nm, in other instances Δλ c of less than 30 nm, and in yet other instances a [Delta] [lambda] c of less than 20 nm, still yet another example, a [Delta] [lambda] c of less than 15 nm. such a shift of [Delta] [lambda] c is the plot of the actual reflectance versus wavelength of the reflector, and / or other As an option, if the materials and layer thicknesses are known, they can be identified by reflector modeling.

反射体の全方向特性のもう一つの定義又は特性決定は、ある一式の角度反射帯域に対する側端部のシフトによって特定することができる。例えば、図11を参照して、0°から観察された全方向反射体からの反射に対するUV側端部(SUV(0o))の、45°から観察された同じ反射体による反射に対するUV側端部(SUV(45o))と比較したシフト又は変位(ΔSUV)は、全方向反射体の全方向特性の尺度を提供する。UV側端部のシフト(ΔSUV)が、可視FWHMにおいて測定される、及び/又はされてよいことは理解される。 Another definition or characterization of the omnidirectional characteristics of the reflector can be specified by the shift of the side edge with respect to a set of angular reflection bands. For example, referring to FIG. 11, the UV side edge (S UV (0 o )) for the reflection from the omnidirectional reflector observed from 0 °, the UV for the reflection by the same reflector observed from 45 ° The shift or displacement (ΔS UV ) compared to the side edge (S UV (45 o )) provides a measure of the omnidirectional character of the omnidirectional reflector. It is understood that the UV side end shift (ΔS UV ) may be measured and / or be measured in the visible FWHM.

当然、ゼロシフト、すなわち、シフトがまったく生じないことは(ΔSUV=0nm)、完全に全方向性の反射体であると特性決定することになる。しかし、本明細書で開示される全方向反射体は、50nm未満のΔSUVを提供することができ、これは、人間の眼には、反射体の面が色を変化させていないかのように見え、従って、実用上の観点から、この反射体は、全方向性である。いくつかの例では、本明細書で開示される全方向反射体は、40nm未満のΔSUVを提供することができ、他の例では、30nm未満のΔSUVであり、さらに他の例では、20nm未満のΔSUVであり、なおさらに他の例では、15nm未満のΔSUVである。そのようなΔSUVのシフトは、反射体における波長に対する実際の反射率のプロットによって、及び/又はもう一つの選択肢として、材料及び層の厚さが既知である場合は、反射体のモデリングによって特定することができる。 Of course, a zero shift, ie no shift at all (ΔS UV = 0 nm), would be characterized as a completely omnidirectional reflector. However, the omnidirectional reflector disclosed herein can provide a ΔS UV of less than 50 nm, as it appears to the human eye that the face of the reflector has not changed color. As such, from a practical point of view this reflector is omnidirectional. In some examples, the omnidirectional reflector disclosed herein can provide ΔS UV of less than 40 nm, in other examples, ΔS UV of less than 30 nm, and in yet other examples, It is a ΔS UV of less than 20 nm, and in yet another example, a ΔS UV of less than 15 nm. Such shifts in ΔS UV may be identified by plotting the actual reflectance versus wavelength in the reflector and / or, alternatively, by modeling the reflector if the material and layer thicknesses are known. can do.

全方向反射のシフトはまた、低色相シフトによって評価することもできる。例えば、本明細書で開示される態様における多層積層体から製造された顔料の色相シフトは、図12に示されるように(例えば、Δθ1参照)、30°以下であり、ある例では、色相シフトは、25°以下であり、好ましくは20°未満、より好ましくは15°未満、なおより好ましくは10°未満である。対照的に、従来の顔料は、45°以上の色相シフトを示す(例えば、Δθ2参照)。Δθ1に伴う色相シフトは、一般的には、赤色に相当するが、低色相シフトは、本明細書で開示されるハイブリッド全方向構造色顔料によって反射されるいかなる色に対しても適切であることは理解される。 The shift in omnidirectional reflection can also be evaluated by a low hue shift. For example, the hue shift of the pigment produced from the multilayer laminate in the embodiments disclosed herein is 30 ° or less, as shown in FIG. 12 (see, eg, Δθ 1 ), and in some instances, the hue. The shift is 25 ° or less, preferably less than 20 °, more preferably less than 15 °, and even more preferably less than 10 °. In contrast, conventional pigments exhibit hue shifts of 45 ° or more (see, eg, Δθ 2 ). The hue shift associated with Δθ 1 generally corresponds to red, but the low hue shift is appropriate for any color reflected by the hybrid omnidirectional structural color pigment disclosed herein It is understood.

本明細書で開示されるもう一つの態様における全方向多層積層体の概略図が、図13の符号10で示される。多層積層体10は、第一の層110、第二の層120、及び第三の層130を有する。所望に応じて反射体層100が含まれてよい。反射体コア層と称される場合もある反射体層100のための材料の例としては、これらに限定されないが、Al、Ag、Pt、Cr、Cu、Zn、Au、Sn、及びこれらの組合せ又は合金が挙げられ得る。従って、反射体層100は、金属反射体層であってよいが、これは必要条件ではない。加えて、コア反射体層の代表的厚さは、30から200nmの間の範囲である。   A schematic of an omnidirectional multilayer laminate in accordance with another aspect disclosed herein is shown at 10 in FIG. The multilayer stack 10 has a first layer 110, a second layer 120, and a third layer 130. A reflector layer 100 may be included, as desired. Examples of materials for the reflector layer 100, which may also be referred to as a reflector core layer, include, but are not limited to, Al, Ag, Pt, Cr, Cu, Zn, Au, Sn, and combinations thereof Or alloys may be mentioned. Thus, the reflector layer 100 may be a metal reflector layer, but this is not a requirement. In addition, a typical thickness of the core reflector layer is in the range between 30 and 200 nm.

対称である1対の層が、反射体層100の両側に存在してよく、すなわち、反射体層100は、反射体層100が1対の第一の層の間に挟まれるように、第一の層110とは反対側に配置されるもう一つの第一の層を有してよい。加えて、もう一つの第二の層120及び第三の層130が、7層構造が提供されるように、反射体層100の反対側に配置されてよい。従って、本明細書で提供される多層積層体の考察が、1つ又は複数の中心層に対して鏡像構造の可能性も含むことは理解されるべきである。従って、図13は、7層多層積層体の半分の図であり得る。   A pair of layers that are symmetrical may be present on both sides of the reflector layer 100, ie, the reflector layer 100 is such that the reflector layer 100 is sandwiched between the pair of first layers. It may have another first layer disposed opposite to one layer 110. In addition, another second layer 120 and a third layer 130 may be disposed on the opposite side of the reflector layer 100 such that a seven-layer structure is provided. Thus, it should be understood that the discussion of multilayer laminates provided herein also includes the possibility of mirror image construction to one or more central layers. Thus, FIG. 13 can be a half view of a seven-layer multilayer laminate.

上記で考察した態様とは対照的に、第一の層110は、吸収体層例えば、下限上限値を含めて5〜500nmの間の厚さを有する半導体吸収体層であってよく、かつ第二の層は、下限上限値を含めて5〜500nmの間の厚さを有する誘電体吸収体層であってよい。半導体吸収体層110は、アモルファスSi又はGeから作られてよく、誘電体吸収体層120は、Feから作られてよい。半導体吸収体層110及び誘電体吸収体層120は、図14に示されるように、一般的には550〜575nm未満の波長が10〜15%未満の反射率を有するように、電磁放射線を吸収してよい。第三の層130は、a**Lab色空間マップ上での0〜40°の間、好ましくは10〜30°の間の色相に相当する一般的には575〜600nmを超える波長の反射が得られる厚さを有する高屈折率誘電体層であってよい。加えて、可視光の反射帯域に対する彩度は、70超、好ましくは80超、より好ましくは90又は超である。図13に示され、かつ以下の表1に挙げる層厚さを有するような多層積層体の反射スペクトルを、0°及び45°の観察角度について図14に図で示す。図に示されるように、中心波長のシフトは、50nm未満、好ましくは30nm未満、さらにより好ましくは20nm未満である。加えて、反射帯域のUV側も、非常に小さいシフトであることは理解される。可視スペクトルにおける帯域の幅と合わせると、0及び45°の角度間の反射帯域のシフトは、人間の眼には知覚されない色変化に相当している。 In contrast to the embodiment discussed above, the first layer 110 may be an absorber layer, for example a semiconductor absorber layer having a thickness of between 5 and 500 nm, including the lower limit upper limit, and The second layer may be a dielectric absorber layer having a thickness of between 5 and 500 nm, including the lower limit. The semiconductor absorber layer 110 may be made of amorphous Si or Ge, and the dielectric absorber layer 120 may be made of Fe 2 O 3 . The semiconductor absorber layer 110 and the dielectric absorber layer 120 generally absorb electromagnetic radiation such that wavelengths less than 550-575 nm have a reflectivity of less than 10-15%, as shown in FIG. You may The third layer 130 is a reflection of wavelengths generally in excess of 575-600 nm, corresponding to a hue between 0-40 °, preferably between 10-30 °, on the a * b * Lab color space map The high refractive index dielectric layer may have a thickness to obtain In addition, the saturation for the reflection band of visible light is more than 70, preferably more than 80, more preferably more than 90 or more. The reflection spectrum of a multilayer stack as shown in FIG. 13 and having the layer thicknesses listed in Table 1 below is graphically illustrated in FIG. 14 for viewing angles of 0 ° and 45 °. As shown in the figure, the shift of the central wavelength is less than 50 nm, preferably less than 30 nm, and even more preferably less than 20 nm. In addition, it is understood that the UV side of the reflection band is also a very small shift. Taken together with the width of the bands in the visible spectrum, the shift of the reflection band between angles of 0 and 45 ° corresponds to a color change not perceived by the human eye.

図15は、図13に示される設計における波長に対する吸収を示す。この図に示されるように、多層積層体10は、およそ550nmまでの波長において、80%を超える可視光スペクトルを吸収する。加えて、態様10は、約610nmまでのすべての波長の40%超を吸収する。従って、半導体吸収層110、誘電体吸収体層120、及び誘電体層130の組み合わせは、a**Lab色空間上での0〜40°の間、好ましくは10〜30°の間の色相を有する可視反射帯域、すなわち、赤色スペクトルの反射波長を提供する。 FIG. 15 shows absorption versus wavelength for the design shown in FIG. As shown in this figure, multilayer stack 10 absorbs more than 80% of the visible light spectrum at wavelengths up to approximately 550 nm. In addition, embodiment 10 absorbs more than 40% of all wavelengths up to about 610 nm. Thus, the combination of the semiconductor absorbing layer 110, the dielectric absorber layer 120 and the dielectric layer 130 has a hue between 0 and 40 °, preferably between 10 and 30 ° on the a * b * Lab color space Provide a visible reflection band, i.e., reflection wavelengths in the red spectrum.

態様10の場合を、反射率パーセント、反射される波長、及び観察角度の関数としてグラフで表したものを図16に示す。この3D等高線プロットに示されるように、400〜550〜575nmの間の波長及び0から45〜50°の間の観察角度において、反射率は非常に低く、すなわち、20%未満である。しかし、およそ600nmの波長において、反射率パーセントの急激な上昇が見られる。   A graphical representation of the case of aspect 10 as a function of percent reflectance, reflected wavelength, and viewing angle is shown in FIG. As shown in this 3D contour plot, at wavelengths between 400 and 550 nm and at observation angles between 0 and 45 to 50, the reflectivity is very low, ie less than 20%. However, at a wavelength of approximately 600 nm, a sharp rise in the percent reflectance is seen.

本明細書で開示される本発明の多層積層体の全方向特性を述べるためのもう一つの方法又は技術は、図17に示されるように、観察角度に対する彩度及び色相のプロットである。図17は、図13に示される態様の反射特性を示しており、ここで、0から45°の間の角度に対する色相は、20〜30の間であり、その変化又はシフトは10°未満である。加えて、彩度は、0〜45°の間のすべての観察角度に対して90〜100の間であり、ここで、彩度(C*)は、 Another method or technique for describing the omnidirectional properties of the multilayer laminate of the present invention disclosed herein is a plot of saturation and hue versus viewing angle, as shown in FIG. FIG. 17 shows the reflection characteristics of the embodiment shown in FIG. 13, where the hue for angles between 0 and 45 ° is between 20 and 30, and its change or shift is less than 10 ° is there. In addition, the saturation is between 90 and 100 for all viewing angles between 0 and 45 °, where the saturation (C * ) is

として定義され、a*及びb*は、白色光を例とする広帯域電磁放射線に暴露された場合に多層積層体によって反射される色に対するLab色空間又はマップ上の座標である。 And a * and b * are coordinates on the Lab color space or map to the color reflected by the multilayer stack when exposed to broadband electromagnetic radiation, exemplified by white light.

図18は、図13に示される態様の色相を、a**Lab色空間マップ上で示すか、又はプロットしたものである(矢印で示されるデータ点を参照)。マップ上には、15〜40°の間の領域も示される。これら2つの点が、多層積層体の外側面に垂直な方向に対して0°の観察角度の場合について示されたものであることは理解される。加えて、0〜45°の観察角度において、図13に示される態様の場合の色相が、15〜40°の色相領域から外れないことも理解される。言い換えると、これらの態様は、低い色相シフト、例えば、30°未満、好ましくは20°未満、なおより好ましくは10°未満のシフトを示している。なおさらに、図13に示される態様が、0〜40°の間の色相を有する可視光の単一帯域が提供され、図18上にプロットすることができるように設計されてもよいことも理解され、好ましくは10〜30°の間の色相を有する可視光の単一帯域である。 FIG. 18 shows or plots the hue of the embodiment shown in FIG. 13 on an a * b * Lab color space map (see data points indicated by arrows). Also shown on the map is the region between 15 and 40 °. It is understood that these two points are as indicated for the case of an observation angle of 0 ° with respect to the direction perpendicular to the outer surface of the multilayer stack. In addition, it is also understood that the hue for the embodiment shown in FIG. 13 does not deviate from the 15-40 ° hue region at an observation angle of 0-45 °. In other words, these embodiments exhibit a low hue shift, for example a shift of less than 30 °, preferably less than 20 °, and even more preferably less than 10 °. Still further, it is understood that the embodiment shown in FIG. 13 may be designed such that a single band of visible light having a hue between 0 and 40 degrees is provided and can be plotted on FIG. Preferably a single band of visible light having a hue of between 10 and 30 °.

ここで図19を参照すると、全方向高彩度赤色構造色を製造するためのプロセスが、符号20で概略的に示される。プロセス20は、工程202で反射性コア層を乾式堆積すること、及びそれに続いて、工程210で、乾式堆積反射性コア層上に半導体吸収体層を乾式堆積することを含む。そして、工程220で、誘電体吸収体層は、半導体吸収体層上に乾式堆積又は湿式堆積される。その後、工程230で、乾式堆積半導体吸収体層上に高屈折率誘電体層が湿式堆積される。乾式堆積反射性コア層上に追加の層を作製するために、工程210及び220が繰り返されてよいことは理解される。加えて、乾式堆積反射性コア層は、湿式堆積誘電体層と同様に、半導体吸収体層上に堆積されてもよい。   Referring now to FIG. 19, a process for producing an omnidirectional high chroma red structured color is schematically illustrated at 20. Process 20 includes dry depositing a reflective core layer at step 202, and subsequently dry depositing a semiconductor absorber layer on the dry deposited reflective core layer at step 210. Then, in step 220, a dielectric absorber layer is dry deposited or wet deposited on the semiconductor absorber layer. Thereafter, at step 230, a high refractive index dielectric layer is wet deposited on the dry deposited semiconductor absorber layer. It is understood that steps 210 and 220 may be repeated to create additional layers on the dry deposited reflective core layer. In addition, a dry deposited reflective core layer may be deposited on the semiconductor absorber layer as well as a wet deposited dielectric layer.

乾式堆積nh誘電体層及び/又は湿式nh外側プロアクティブ層(outer proactive layer)が作られてよい材料の非網羅的なリストを、以下の表1に示す。 The non-exhaustive list of airlaid n h dielectric layer and / or wet n h outer proactive layer (outer proactive layer) is made to be material, shown in Table 1 below.

上記の例及び態様は、単に説明することを目的とするものであり、変更、改変、及び同種のものは、当業者に明らかであり、なおさらに本発明の範囲内に含まれる。従って、本発明の範囲は、請求項及びそのすべての均等物によって定められる。
本発明は、さらに下記の実施形態を含む:
〈態様1〉
反射性コア層;
前記反射性コア層にわたって延在している半導体吸収体層;
前記半導体吸収体層にわたって延在している誘電体吸収体層;及び
前記誘電体吸収体層にわたって延在している高屈折率誘電体層
を有する多層積層体を有し、
前記多層積層体は、a**Labカラーマップ上での0〜40°の間の色相を有する可視光の単一帯域を反射し、前記可視光の単一帯域は、前記多層積層体の外側面に対する垂直方向0〜45°の間のすべての角度から見た場合に、前記a**Labカラーマップ上での前記0〜40°の範囲内の色相シフトを有する、
全方向高彩度赤色構造色。
〈態様2〉
前記a**Labカラーマップ上で、前記色相が、10〜30°の間であり、及び前記色相シフトが、前記10〜30°の範囲内である、前記1に記載の全方向高彩度赤色構造色。
〈態様3〉
前記反射性コア層が、下限上限を含めて50〜200ナノメートルの間の厚さを有する、前記1に記載の全方向高彩度赤色構造色。
〈態様4〉
前記反射性コア層が、Al、Ag、Pt、Sn、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される反射性金属から作られる、前記3に記載の全方向高彩度赤色構造色。
〈態様5〉
前記反射性コア層が、Au、Cu、真鍮、青銅、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される有色の金属から作られる、前記3に記載の全方向高彩度赤色構造色。
〈態様6〉
前記半導体吸収体層が、下限上限を含めて5〜500ナノメートルの間の厚さを有する、前記2に記載の全方向高彩度赤色構造色。
〈態様7〉
前記半導体吸収体層が、アモルファスSi、Ge、及びこれらの組合せから成る群から作られる、前記6に記載の全方向高彩度赤色構造色。
〈態様8〉
前記誘電体吸収体層が、上限下限を含めて5〜500ナノメートルの間の厚さを有する、前記6に記載の全方向高彩度赤色構造色。
〈態様9〉
前記誘電体吸収体層が、Feから作られる、前記8に記載の全方向高彩度赤色構造色。
〈態様10〉
前記高屈折率誘電体層が、関係式0.1QW<D≦4QWに従う厚さDを有し、QWは、対象波長に対する四分の一波長厚さであり、前記対象波長は、前記a**Labカラーマップ上での前記0〜40°の範囲内の既定の色相を有する、前記6に記載の全方向高彩度赤色構造色。
〈態様11〉
前記高屈折率誘電体層が、ZnS、TiO2、HfO2、Nb25、Ta25、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される誘電体材料から作られる、前記10に記載の全方向高彩度赤色構造色。
〈態様12〉
前記反射性コア層が、中心反射性コア層であり、前記半導体吸収体層が、前記中心反射性コア層の両側にわたって延在している1対の半導体吸収体層であり、前記中心反射性コア層が、前記1対の半導体吸収体層の間に挟まれている、前記6に記載の全方向高彩度赤色構造色。
〈態様13〉
前記誘電体吸収体層が、1対の誘電体吸収体層であり、前記中心反射性コア層及び前記1対の半導体吸収体層が、前記1対の誘電体吸収体層の間に挟まれている、前記12に記載の全方向高彩度赤色構造色。
〈態様14〉
前記高屈折率誘電体層が、1対の高屈折率誘電体層であり、前記中心反射性コア層、前記1対の半導体吸収体層、及び前記1対の誘電体吸収体層が、前記1対の高屈折率誘電体層の間に挟まれている、前記13に記載の全方向高彩度赤色構造色。
〈態様15〉
反射性コア層を乾式堆積すること;
前記反射性コア層にわたって延在する半導体吸収体層を乾式堆積すること;
前記半導体吸収体層にわたって延在する誘電体吸収体層を乾式又は湿式堆積すること;及び
前記誘電体吸収体層にわたって延在する高屈折率誘電体層を乾式又は湿式堆積すること
によって多層積層体を製造することを含み、
前記多層積層体は、a**Labカラーマップ上での0〜40°の間の色相を有する可視光を反射し、前記多層積層体の外側面に対する垂直方向0〜45°の間のすべての角度から見た場合に、前記a**Labカラーマップ上での前記0〜40°の範囲内の色相シフトを有する、
全方向高彩度赤色構造色を製造する方法。
〈態様16〉
前記反射性コア層が、上限下限を含めて50〜200ナノメートルの間の厚さを有する、前記15に記載の方法。
〈態様17〉
前記反射性コア層が、Al、Ag、Pt、Sn、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される反射性金属から作られる、前記16に記載の方法。
〈態様18〉
前記反射性コア層が、Au、Cu、真鍮、青銅、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される有色の金属から作られる、前記16に記載の方法。
〈態様19〉
前記半導体吸収体層が、下限上限を含めて5〜500ナノメートルの間の厚さを有し、かつアモルファスSi、Ge、及びこれらの組合せから成る群から作られる、前記16に記載の方法。
〈態様20〉
前記誘電体吸収体層が、上限下限を含めて5〜500ナノメートルの間の厚さを有し、かつFeから作られる、前記16に記載の方法。
The above examples and embodiments are for the purpose of illustration only, and alterations, modifications, and the like will be apparent to those skilled in the art and still be included within the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention is defined by the claims and all equivalents thereof.
The present invention further includes the following embodiments:
<Aspect 1>
Reflective core layer;
A semiconductor absorber layer extending across the reflective core layer;
A multilayer stack comprising: a dielectric absorber layer extending across the semiconductor absorber layer; and a high refractive index dielectric layer extending across the dielectric absorber layer;
The multilayer stack reflects a single band of visible light having a hue between 0-40 ° on the a * b * Lab color map, the single band of visible light being of the multilayer stack. Having a hue shift within the range of 0 to 40 ° on the a * b * Lab color map when viewed from all angles between 0 to 45 ° perpendicular to the outer surface,
All directions high chroma red structure color.
<Aspect 2>
The omnidirectional high saturation red according to 1, wherein the hue is between 10-30 ° and the hue shift is within the range of 10-30 ° on the a * b * Lab color map. Structure color.
<Aspect 3>
The omnidirectional high chroma red structural color according to 1, wherein the reflective core layer has a thickness of between 50 and 200 nanometers, including the lower limit upper limit.
<Aspect 4>
3. An omnidirectional high saturation red structural color according to claim 3, wherein said reflective core layer is made of a reflective metal selected from the group consisting of Al, Ag, Pt, Sn, and combinations thereof.
<Aspect 5>
3. An omnidirectional highly saturated red structural color according to claim 3, wherein said reflective core layer is made of a colored metal selected from the group consisting of Au, Cu, brass, bronze and combinations thereof.
<Aspect 6>
The omnidirectional high chroma red structural color according to 2, wherein the semiconductor absorber layer has a thickness of between 5 and 500 nanometers including the lower limit and the upper limit.
<Aspect 7>
The omnidirectional high chroma red structural color according to 6 above, wherein the semiconductor absorber layer is made from the group consisting of amorphous Si, Ge, and combinations thereof.
<Aspect 8>
The omnidirectional high saturation red structure color according to the above 6, wherein the dielectric absorber layer has a thickness of between 5 and 500 nanometers including the upper and lower limits.
Aspect 9
8. An omnidirectional high chroma red structured color according to claim 8, wherein said dielectric absorber layer is made of Fe 2 O 3 .
<Aspect 10>
The high refractive index dielectric layer has a thickness D according to the relation 0.1QW <D ≦ 4QW, where QW is a quarter-wave thickness to a target wavelength, and the target wavelength is the a * b * The omnidirectional high chroma red structural color according to 6 above, having a predetermined hue within the range of 0-40 ° on the Lab color map.
Aspect 11
The high refractive index dielectric layer, ZnS, TiO 2, HfO 2 , Nb 2 O 5, Ta 2 O 5, and is made of a dielectric material selected from the group consisting of, according to the 10 All directions high chroma red structure color.
<Aspect 12>
The reflective core layer is a central reflective core layer, and the semiconductor absorber layer is a pair of semiconductor absorber layers extending over both sides of the central reflective core layer. The omnidirectional highly saturated red structural color of 6, wherein the core layer is sandwiched between the pair of semiconductor absorber layers.
<Aspect 13>
The dielectric absorber layer is a pair of dielectric absorber layers, and the central reflective core layer and the pair of semiconductor absorber layers are sandwiched between the pair of dielectric absorber layers. The omnidirectional high chroma red structural color according to 12 above.
Aspect 14
The high refractive index dielectric layer is a pair of high refractive index dielectric layers, the central reflective core layer, the pair of semiconductor absorber layers, and the pair of dielectric absorber layers are The omnidirectional high saturation red structural color according to the above 13, which is sandwiched between a pair of high refractive index dielectric layers.
Aspect 15
Dry depositing the reflective core layer;
Dry depositing a semiconductor absorber layer extending over the reflective core layer;
Dry or wet depositing a dielectric absorber layer extending across said semiconductor absorber layer; and multi-layer laminate by dry or wet depositing a high refractive index dielectric layer extending across said dielectric absorber layer Including manufacturing
The multilayer stack reflects visible light having a hue between 0 and 40 ° on the a * b * Lab color map, all between 0 and 45 ° perpendicular to the outer surface of the multilayer stack. Having a hue shift within the range of 0 to 40 ° on the a * b * Lab color map when viewed from the angle of
Method of manufacturing omnidirectional high chroma red structural color.
Aspect 16
The method according to claim 15, wherein the reflective core layer has a thickness of between 50 and 200 nanometers, including upper and lower limits.
Aspect 17
The method according to claim 16, wherein the reflective core layer is made of a reflective metal selected from the group consisting of Al, Ag, Pt, Sn, and combinations thereof.
<Aspect 18>
The method according to claim 16, wherein the reflective core layer is made of a colored metal selected from the group consisting of Au, Cu, brass, bronze, and combinations thereof.
<Aspect 19>
The method according to claim 16, wherein the semiconductor absorber layer has a thickness of between 5 and 500 nanometers, including the lower limit and is made from the group consisting of amorphous Si, Ge, and combinations thereof.
<Aspect 20>
The method according to claim 16, wherein the dielectric absorber layer has a thickness of between 5 and 500 nanometers, including upper and lower limits, and is made of Fe 2 O 3 .

Claims (14)

反射性コア層;
前記反射性コア層にわたって延在しており、かつ、前記反射性コア層に直接接している半導体吸収体層;
前記半導体吸収体層にわたって延在しており、かつ、前記半導体吸収体層に直接接している誘電体吸収体層;及び
前記誘電体吸収体層にわたって延在しており、かつ、前記誘電体吸収体層に直接接している高屈折率誘電体層;
を有する多層積層体を備え、
前記高屈折率誘電体層が、関係式0.1QW<D≦4QWに従う厚さDを有し、QWは、対象波長に対する四分の一波長厚さであり、前記対象波長は、a**Labカラーマップ上で0〜40°の範囲内の既定の色相を有し、
前記多層積層体は、a**Labカラーマップ上で0〜40°の間の前記既定の色相を有する可視光の単一帯域を反射し、前記可視光の単一帯域は、前記多層積層体の外側面に対する垂直方向0〜45°の間のすべての角度から見た場合に、前記a**Labカラーマップ上で前記既定の色相の範囲内で0〜40°の色相シフトを有する、
全方向高彩度赤色構造色顔料。
Reflective core layer;
A semiconductor absorber layer extending across the reflective core layer and in direct contact with the reflective core layer;
A dielectric absorber layer extending across the semiconductor absorber layer and in direct contact with the semiconductor absorber layer; and extending across the dielectric absorber layer and absorbing the dielectric High refractive dielectric layer directly in contact with the body layer;
Comprising a multilayer laminate having
The high refractive index dielectric layer has a thickness D according to the relation 0.1QW <D ≦ 4QW, where QW is a quarter wave thickness to the target wavelength, and the target wavelength is a * b * Have a predefined hue in the range of 0-40 ° on the Lab color map,
The multilayer stack reflects a single band of visible light having the predetermined hue between 0 and 40 ° on an a * b * Lab color map, the single band of visible light being the multilayer stack. It has a hue shift of 0 to 40 ° within the predetermined hue range on the a * b * Lab color map when viewed from all angles between 0 and 45 ° perpendicular to the outer surface of the body ,
Omnidirectional high chroma red structured color pigment.
前記a**Labカラーマップ上で、前記既定の色相が、10〜30°の間であり、及び前記色相シフトが、前記10〜30°の範囲内である、請求項1に記載の全方向高彩度赤色構造色顔料。 The whole of claim 1, wherein the predetermined hue is between 10 and 30 ° and the hue shift is within the range of 10 to 30 ° on the a * b * Lab color map. Direction high chroma red structural color pigment. 前記反射性コア層が、50〜200ナノメートルの間の厚さを有する、請求項1又は2に記載の全方向高彩度赤色構造色顔料。   The omnidirectional high chroma red structured color pigment according to claim 1 or 2, wherein the reflective core layer has a thickness of between 50 and 200 nanometers. 前記反射性コア層が、反射性金属及び有色の金属のうちの少なくとも1つから作られる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の全方向高彩度赤色構造色顔料。   The omnidirectional high chroma red structured color pigment according to any one of claims 1 to 3, wherein the reflective core layer is made of at least one of a reflective metal and a colored metal. 前記反射性金属が、Al、Ag、Pt、Sn、Cr、及びこれらの組み合わせのうちの少なくとも1つから選択され、かつ前記有色の金属が、Au、Cu、真鍮、青銅、及びこれらの組合せのうちの少なくとも一つから選択される、請求項4に記載の全方向高彩度赤色構造色顔料。   The reflective metal is selected from at least one of Al, Ag, Pt, Sn, Cr, and a combination thereof, and the colored metal is Au, Cu, brass, bronze, and a combination thereof 5. The omnidirectional high chroma red structured color pigment according to claim 4, selected from at least one of them. 前記半導体吸収体層が、5〜500ナノメートルの間の厚さを有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の全方向高彩度赤色構造色顔料。   The omnidirectional high chroma red structured color pigment according to any one of the preceding claims, wherein the semiconducting absorber layer has a thickness of between 5 and 500 nanometers. 前記半導体吸収体層が、アモルファスSi、Ge、及びこれらの組合せから成る群から作られる、請求項1〜6のいずれか一項に記載の全方向高彩度赤色構造色顔料。   The omnidirectional highly saturated red structural color pigment according to any one of the preceding claims, wherein the semiconducting absorber layer is made from the group consisting of amorphous Si, Ge and combinations thereof. 前記誘電体吸収体層が、5〜500ナノメートルの間の厚さを有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の全方向高彩度赤色構造色顔料。   The omnidirectional high chroma red structured color pigment according to any one of claims 1 to 7, wherein the dielectric absorber layer has a thickness of between 5 and 500 nanometers. 前記誘電体吸収体層が、Feから作られる、請求項1〜8のいずれか一項に記載の全方向高彩度赤色構造色顔料。 It said dielectric absorber layer is made of Fe 2 O 3, omnidirectional high chroma red structural color pigment according to any one of claims 1-8. 前記高屈折率誘電体層が、ZnS、TiO、HfO、Nb、Ta、及びこれらの組合せから成る群より選択される誘電体材料から作られる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の全方向高彩度赤色構造色顔料。 The high refractive index dielectric layer, ZnS, TiO 2, HfO 2 , Nb 2 O 5, Ta 2 O 5, and is made of a dielectric material selected from the group consisting of combinations, according to claim 1 to 9 An omnidirectional high chroma red structured color pigment according to any one of the preceding claims. 前記反射性コア層が、乾式堆積層である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の全方向高彩度赤色構造色顔料。   The omnidirectional high chroma red structured color pigment according to any one of claims 1 to 10, wherein the reflective core layer is a dry deposit layer. 前記半導体吸収体層が、乾式堆積層である、請求項1〜11のいずれか一項に記載の全方向高彩度赤色構造色顔料。   The omnidirectional high chroma red structured color pigment according to any one of claims 1 to 11, wherein the semiconductor absorber layer is a dry deposited layer. 前記誘電体吸収体層が、乾式堆積層又は湿式堆積層である、請求項1〜12のいずれか一項に記載の全方向高彩度赤色構造色顔料。   The omnidirectional high chroma red structured color pigment according to any one of claims 1 to 12, wherein the dielectric absorber layer is a dry deposited layer or a wet deposited layer. 前記高屈折率誘電体層が、乾式堆積層又は湿式堆積層である、請求項1〜13のいずれか一項に記載の全方向高彩度赤色構造色顔料。   The omnidirectional high chroma red structured color pigment according to any one of claims 1 to 13, wherein the high refractive index dielectric layer is a dry deposited layer or a wet deposited layer.
JP2016113434A 2015-07-07 2016-06-07 Omnidirectional high chroma red structural color with combination of semiconductor absorber layer and dielectric absorber layer Active JP6549525B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/793,123 2015-07-07
US14/793,123 US9664832B2 (en) 2012-08-10 2015-07-07 Omnidirectional high chroma red structural color with combination semiconductor absorber and dielectric absorber layers

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2017021335A JP2017021335A (en) 2017-01-26
JP2017021335A5 JP2017021335A5 (en) 2017-08-10
JP6549525B2 true JP6549525B2 (en) 2019-07-24

Family

ID=57584237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016113434A Active JP6549525B2 (en) 2015-07-07 2016-06-07 Omnidirectional high chroma red structural color with combination of semiconductor absorber layer and dielectric absorber layer

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6549525B2 (en)
CN (2) CN106338791B (en)
DE (1) DE102016110314A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016110314A1 (en) * 2015-07-07 2017-01-12 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. OMNIDIRECTIONAL RED STRUCTURAL COLOR HIGH CHROMA WITH COMBINATION OF SEMICONDUCTOR ABSORBER AND DIELECTRIC ABSORBENT LAYERS
CN110879435B (en) * 2019-11-18 2021-08-06 中国科学院上海技术物理研究所 Medium-long wave infrared wide spectrum color separation sheet with zinc selenide crystal as substrate
WO2021260518A1 (en) * 2020-06-22 2021-12-30 Eckart America Corporation Effect pigments having a reflective core

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2048564C (en) * 1990-08-16 2001-10-23 Paul Graham Coombs Optically variable interference device with peak suppression and method
US5527848A (en) * 1994-12-14 1996-06-18 Basf Corporation Pacification of optically variable pigments for use in waterborne coating compositions
US6157489A (en) * 1998-11-24 2000-12-05 Flex Products, Inc. Color shifting thin film pigments
US6650478B1 (en) * 1999-08-20 2003-11-18 Cpfilms Inc. Optical filter for a window
AU2005202375A1 (en) * 1999-08-20 2005-06-23 Cpfilms, Inc. Optical filter for a window
US6686042B1 (en) * 2000-09-22 2004-02-03 Flex Products, Inc. Optically variable pigments and foils with enhanced color shifting properties
EP1239307A1 (en) * 2001-03-09 2002-09-11 Sicpa Holding S.A. Magnetic thin film interference device
DE10127225A1 (en) * 2001-05-22 2002-11-28 Zeiss Carl Ultraviolet light cut filter
US6841238B2 (en) * 2002-04-05 2005-01-11 Flex Products, Inc. Chromatic diffractive pigments and foils
US7063893B2 (en) * 2002-04-29 2006-06-20 Cardinal Cg Company Low-emissivity coating having low solar reflectance
US6997981B1 (en) * 2002-05-20 2006-02-14 Jds Uniphase Corporation Thermal control interface coatings and pigments
US7238424B2 (en) * 2002-05-31 2007-07-03 Jds Uniphase Corporation All-dielectric optically variable pigments
US7169472B2 (en) * 2003-02-13 2007-01-30 Jds Uniphase Corporation Robust multilayer magnetic pigments and foils
EP1498397A1 (en) * 2003-07-16 2005-01-19 Glaverbel Coated substrate with a very low solar factor
AU2006202315B2 (en) * 2005-06-17 2011-01-27 Viavi Solutions Inc. Covert security coating
DE102005050094A1 (en) * 2005-10-18 2007-04-19 Identif Gmbh Colored effect pigment with layer of discrete metal particles, process for its preparation and its use
CN101288007A (en) * 2005-10-26 2008-10-15 中央硝子株式会社 Near infrared ray reflective substrate and near infrared ray reflective laminated glass employing that substrate, near infrared ray reflective double layer glass
JP2008020563A (en) * 2006-07-11 2008-01-31 Murakami Corp Dielectric multilayer film filter
WO2008034806A1 (en) * 2006-09-18 2008-03-27 Dow Corning Corporation Fillers, pigments and mineral powders treated with organopolysiloxanes
US7964788B2 (en) * 2006-11-02 2011-06-21 Guardian Industries Corp. Front electrode for use in photovoltaic device and method of making same
US20080105293A1 (en) * 2006-11-02 2008-05-08 Guardian Industries Corp. Front electrode for use in photovoltaic device and method of making same
AU2008201903B2 (en) * 2007-05-07 2013-03-28 Viavi Solutions Inc. Structured surfaces that exhibit color by rotation
US9739917B2 (en) * 2007-08-12 2017-08-22 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Red omnidirectional structural color made from metal and dielectric layers
US20140133045A9 (en) * 2007-08-12 2014-05-15 Jds Uniphase Corporation Non-dichroic omnidirectional structural color
US20150138642A1 (en) * 2007-08-12 2015-05-21 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Durable hybrid omnidirectional structural color pigments for exterior applications
JP2009078458A (en) * 2007-09-26 2009-04-16 Toyoda Gosei Co Ltd Apparatus housing and apparatus decoration with interference color film
DE102007058601A1 (en) * 2007-12-04 2009-06-10 Merck Patent Gmbh security pigment
CN101619176B (en) * 2008-07-02 2012-11-28 四川龙蟒钛业股份有限公司 Ultrafine rutile type titanium dioxide pigment special for color master and preparation method thereof
KR101195849B1 (en) * 2008-09-22 2012-11-05 삼성코닝정밀소재 주식회사 Optical filter for compensating color shift and display device having the same
JP5343716B2 (en) * 2009-06-08 2013-11-13 ソニー株式会社 Imaging device
DE102011116191A1 (en) * 2011-10-13 2013-04-18 Southwall Europe Gmbh Multi-layer systems for selective reflection of electromagnetic radiation from the wavelength spectrum of sunlight and method for its production
CN102627874A (en) * 2012-03-19 2012-08-08 电子科技大学 Composite-structure pigment having low lightness and infrared emitting ability and preparation method thereof
CN103235356B (en) * 2013-04-16 2016-06-29 京东方科技集团股份有限公司 Optical filter and preparation method thereof, color membrane substrates and display device
CN103513316B (en) * 2013-09-29 2017-03-22 苏州大学 Selective absorption filtering structure
CN104730737B (en) * 2013-12-23 2019-10-25 丰田自动车工程及制造北美公司 The red omnidirection schemochrome made of metal and dielectric layer
CN203849448U (en) * 2014-05-28 2014-09-24 奥普镀膜技术(广州)有限公司 Absorbing optical filter
DE102016110314A1 (en) * 2015-07-07 2017-01-12 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. OMNIDIRECTIONAL RED STRUCTURAL COLOR HIGH CHROMA WITH COMBINATION OF SEMICONDUCTOR ABSORBER AND DIELECTRIC ABSORBENT LAYERS

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016110314A1 (en) 2017-01-12
CN106338791B (en) 2020-04-21
CN111257986B (en) 2022-05-31
CN111257986A (en) 2020-06-09
CN106338791A (en) 2017-01-18
JP2017021335A (en) 2017-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6947885B2 (en) Multi-layer structure without color shift
US9658375B2 (en) Omnidirectional high chroma red structural color with combination metal absorber and dielectric absorber layers
JP6437817B2 (en) Red omnidirectional structural color made from metal and dielectric layers
JP6817407B2 (en) Omnidirectional high saturation red structural color with semiconductor absorber layer
US9664832B2 (en) Omnidirectional high chroma red structural color with combination semiconductor absorber and dielectric absorber layers
JP6816235B2 (en) High chroma omnidirectional structure color multilayer structure
JP7036886B2 (en) Durable hybrid omnidirectional structural color pigment for external coating
JP6416714B2 (en) Red omnidirectional structural color made from metal and dielectric layers
JP7053549B2 (en) Omnidirectional high saturation red structural color
JP2016049777A5 (en)
JP6549525B2 (en) Omnidirectional high chroma red structural color with combination of semiconductor absorber layer and dielectric absorber layer
US9678260B2 (en) Omnidirectional high chroma red structural color with semiconductor absorber layer
JP6985434B2 (en) Omnidirectional high saturation red structural color with a combination of metal absorber layer and dielectric absorber layer

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170628

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170628

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180528

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180605

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20180904

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181205

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190528

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190627

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6549525

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350