JP6981194B2 - A method for manufacturing a color-developing structure, a display body, a color-developing sheet, a molded body, and a color-developing structure. - Google Patents
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Description
本発明は、構造色を呈する発色構造体、発色構造体を備える表示体および発色シート、発色シートを備える成形体、ならびに、発色構造体の製造方法に関する。 The present invention relates to a color-developing structure exhibiting a structural color, a display body and a color-developing sheet including the color-developing structure, a molded body including the color-developing sheet, and a method for manufacturing the color-developing structure.
モルフォ蝶等の自然界の生物の色として多く観察される構造色は、色素が呈する色のように分子における電子遷移に起因して視認される色とは異なり、光の回折や干渉や散乱といった、物体の微細な構造に起因した光学現象の作用によって視認される色である。 Structural colors that are often observed as the colors of natural organisms such as morpho butterflies are different from the colors that are visually recognized due to electron transitions in molecules, such as the colors exhibited by dyes, such as light diffraction, interference, and scattering. It is a color that is visually recognized by the action of an optical phenomenon caused by the fine structure of an object.
例えば、多層膜干渉による構造色は、相互に隣り合う薄膜の屈折率が互いに異なる多層膜層において、多層膜の各界面で反射した光が干渉することによって生じる構造色であり、多層膜干渉は、モルフォ蝶の翅の発色原理の1つである。モルフォ蝶の翅では、多層膜干渉に加えて、翅の表面の微細な凹凸構造によって光の散乱や回折が生じる結果、鮮やかな青色が広い観察角度において視認される。 For example, the structural color due to multi-layer film interference is a structural color caused by the interference of light reflected at each interface of the multi-layer film in the multi-layer film layers having different refractive indices of adjacent thin films, and the multi-layer film interference is , Is one of the coloring principles of the wing of the morpho butterfly. In the wing of the morpho butterfly, in addition to the multi-layer film interference, the fine uneven structure of the wing surface causes light scattering and diffraction, and as a result, a bright blue color is visually recognized at a wide observation angle.
モルフォ蝶の翅のような構造色を人工的に再現する構造として、特許文献1に記載のように、不均一に配列された微細な凹凸を有する基材の表面に、多層膜層が積層された構造が提案されている。
As described in
多層膜層において、干渉によって強められる光の波長は、多層膜層の各層にて生じる光路差によって変わり、光路差は各層の膜厚および屈折率に応じて決まる。そして、干渉によって強められた光の出射方向は、入射光の入射角度に依存した特定の方向に限定される。したがって、平面に多層膜層が積層された構造では、視認される反射光の波長が観察角度によって大きく変化するため、視認される色が観察角度によって大きく変化する。 In the multilayer film layer, the wavelength of light enhanced by interference varies depending on the optical path difference generated in each layer of the multilayer film layer, and the optical path difference is determined by the film thickness and the refractive index of each layer. Then, the emission direction of the light enhanced by the interference is limited to a specific direction depending on the incident angle of the incident light. Therefore, in the structure in which the multilayer film layer is laminated on the plane, the wavelength of the reflected light to be visually recognized changes greatly depending on the observation angle, so that the color to be visually recognized changes greatly depending on the observation angle.
これに対し、特許文献1の構造では、不規則な凹凸の上に多層膜層が積層されていることにより、干渉によって強められた反射光が多方向に広がるため、観察角度による色の変化が緩やかになる。その結果、モルフォ蝶の翅のように広い観察角度で特定の色を呈する構造体が実現される。
On the other hand, in the structure of
ところで、特許文献1に記載の構造体においては、多層膜層は基材の凹凸に追従した凹凸を有しており、この凹凸が構造体の表面を構成している。そのため、外部から構造体に物理的な衝撃や化学的な衝撃が加わると、多層膜層の凹凸構造の変形や変質が生じる場合がある。また、凹凸構造に汚れや異物が詰まることも起こり得る。こうした凹凸構造の崩れが生じると、多層膜にて反射される光の光路長が変化したり、反射光を多方向に拡散させる効果が低下したりするため、構造体において所望の発色が得られ難くなる。
By the way, in the structure described in
本発明は、多層膜層が有する凹凸構造を保護することのできる発色構造体、表示体、発色シート、成形体、および、発色構造体の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a color-developing structure, a display body, a color-developing sheet, a molded body, and a method for manufacturing a color-developing structure capable of protecting the uneven structure of the multilayer film layer.
上記課題を解決する発色構造体は、表面に凹凸構造を有する凹凸層と、前記凹凸構造上に位置して当該凹凸構造に追従した表面形状を有する多層膜層であって、当該多層膜層において相互に隣接する層の屈折率が互いに異なり、当該多層膜層に入射する入射光のうちの特定の波長域での光の反射率が他の波長域での光の反射率よりも高い前記多層膜層を含む光学機能層であって、当該光学機能層における前記凹凸層とは反対側の最外層が、当該最外層よりも下層の保護機能を有する前記光学機能層と、を備え、第1方向と、前記第1方向と直交する第2方向とは、前記凹凸層の厚さ方向に前記凹凸構造が投影される仮想的な面である仮想平面に含まれる方向であり、前記凹凸構造を構成する凸部は1段以上の形状を有し、前記仮想平面において前記凸部の投影像が構成するパターンは、前記第2方向に沿った長さが前記第1方向に沿った長さ以上である複数の図形要素の集合からなるパターンを含み、前記図形要素の前記第1方向に沿った長さはサブ波長以下であり、前記複数の図形要素において、前記第2方向に沿った長さの標準偏差は、前記第1方向に沿った長さの標準偏差よりも大きい。 The color-developing structure that solves the above-mentioned problems is a concavo-convex layer having a concavo-convex structure on the surface and a multilayer film layer having a surface shape that is located on the concavo-convex structure and follows the concavo-convex structure. The multilayers that are adjacent to each other have different refractive optics, and the reflectance of the incident light incident on the multilayer film layer in a specific wavelength range is higher than the reflectance of light in other wavelength ranges. A first optical functional layer including a film layer, wherein the outermost layer of the optical functional layer opposite to the uneven layer is the optical functional layer having a protective function lower than the outermost layer. The direction and the second direction orthogonal to the first direction are directions included in a virtual plane which is a virtual plane on which the uneven structure is projected in the thickness direction of the uneven layer, and the uneven structure is formed. The constituent convex portions have a shape of one or more steps, and the pattern formed by the projected image of the convex portions in the virtual plane has a length along the second direction equal to or longer than the length along the first direction. Including a pattern consisting of a set of a plurality of graphic elements, the length of the graphic element along the first direction is equal to or less than a sub-wavelength, and the length of the plurality of graphic elements along the second direction. The standard deviation of is larger than the standard deviation of the length along the first direction.
上記構成によれば、光学機能層の最外層によって下層が保護されるため、多層膜層の凹凸構造を保護することができる。
上記発色構造体において、前記凹凸層は、前記入射光に対する光透過性を有し、前記最外層として前記多層膜層の表面を覆う保護層は、前記入射光のうち前記多層膜層を透過する光の少なくとも一部を吸収する光吸収性を有してもよい。
According to the above configuration, since the lower layer is protected by the outermost layer of the optical functional layer, the uneven structure of the multilayer film layer can be protected.
In the color-developing structure, the uneven layer has light transmission to the incident light, and the protective layer covering the surface of the multilayer film layer as the outermost layer transmits the multilayer film layer of the incident light. It may have a light absorption property that absorbs at least a part of light.
上記構成によれば、凹凸層の位置する側から発色構造体を観察した場合に、凹凸層側から多層膜層を透過した光の少なくとも一部は保護層によって吸収され、透過光が凹凸層側に返ってくることが抑えられる。したがって、多層膜層からの反射光とは異なる波長域の光が視認されることが抑えられるため、反射光による色の視認性が低下することが抑えられる。 According to the above configuration, when the color-developing structure is observed from the side where the concavo-convex layer is located, at least a part of the light transmitted through the multilayer film layer from the concavo-convex layer side is absorbed by the protective layer, and the transmitted light is absorbed by the concavo-convex layer side. It is suppressed that it returns to. Therefore, since the light in the wavelength range different from the light reflected from the multilayer film layer is suppressed from being visually recognized, it is possible to suppress the deterioration of the color visibility due to the reflected light.
上記発色構造体において、前記保護層は、黒色顔料を含んでもよい。
上記構成によれば、保護層が可視領域において広い波長域の光を吸収可能であるため、入射光が可視領域の光である構成において、多層膜層の構成に応じた透過光の波長域の差異に関わらず、透過光を好適に吸収する保護層が実現できる。
上記発色構造体において、前記凹凸層における前記光学機能層とは反対側の面を覆う反射防止層をさらに備えてもよい。
上記構成によれば、凹凸層の位置する側から発色構造体を観察した場合に、凹凸層の表面反射が低減されるため、多層膜層からの反射光による色の視認性が低下することが抑えられる。
In the color-developing structure, the protective layer may contain a black pigment.
According to the above configuration, since the protective layer can absorb light in a wide wavelength range in the visible region, in a configuration in which the incident light is light in the visible region, the wavelength range of transmitted light according to the configuration of the multilayer film layer A protective layer that suitably absorbs transmitted light can be realized regardless of the difference.
The color-developing structure may further include an antireflection layer that covers a surface of the uneven layer opposite to the optical functional layer.
According to the above configuration, when the color-developing structure is observed from the side where the uneven layer is located, the surface reflection of the uneven layer is reduced, so that the visibility of the color due to the reflected light from the multilayer film layer may be lowered. It can be suppressed.
上記発色構造体において、前記光学機能層における前記凹凸層とは反対側の面を覆う接着層をさらに備えてもよい。
上記構成によれば、発色構造体を装飾等のために被着体に好適に取り付けることができる。そして、凹凸層の位置する側から発色構造体を観察させる用途に適した構造が実現される。
上記発色構造体において、前記発色構造体を構成する層には、紫外線吸収剤を含む層が含まれてもよい。
上記構成によれば、発色構造体を構成する材料が紫外線によって劣化することが抑えられる。
The color-developing structure may further include an adhesive layer that covers a surface of the optical functional layer opposite to the uneven layer.
According to the above configuration, the color-developing structure can be suitably attached to the adherend for decoration or the like. Then, a structure suitable for the purpose of observing the color-developing structure from the side where the uneven layer is located is realized.
In the color-developing structure, the layer constituting the color-developing structure may include a layer containing an ultraviolet absorber.
According to the above configuration, it is possible to prevent the material constituting the color-developing structure from being deteriorated by ultraviolet rays.
上記発色構造体において、前記最外層として前記多層膜層の表面を覆う保護層は、2以上の層から構成されてもよい。
上記構成によれば、保護層を構成する層が有する機能の組み合わせによって、保護層の多機能化や保護層の機能の増強が可能である。
上記発色構造体において、前記発色構造体の最外面から測定した硬度は、0.03GPa以上であってもよい。
上記構成によれば、発色構造体の耐擦過性が高められる。
上記発色構造体において、前記発色構造体の最外面における算術平均粗さは、2μm以下であってもよい。
In the color-developing structure, the protective layer covering the surface of the multilayer film layer as the outermost layer may be composed of two or more layers.
According to the above configuration, it is possible to increase the number of functions of the protective layer and enhance the functions of the protective layer by combining the functions of the layers constituting the protective layer.
In the color-developing structure, the hardness measured from the outermost surface of the color-developing structure may be 0.03 GPa or more.
According to the above configuration, the scratch resistance of the color-developing structure is enhanced.
In the color-developing structure, the arithmetic mean roughness on the outermost surface of the color-developing structure may be 2 μm or less.
上記構成によれば、発色構造体の最外面における光の乱反射を抑えることができるため、多層膜層からの反射光による色の視認性が低下することが抑えられる。
上記発色構造体において、前記発色構造体の最外面における水接触角は、60度以上であってもよい。
上記構成によれば、最外面への水の付着に起因して発色構造体が劣化することが抑えられる。
According to the above configuration, since diffused reflection of light on the outermost surface of the color-developing structure can be suppressed, it is possible to suppress deterioration of color visibility due to reflected light from the multilayer film layer.
In the color-developing structure, the water contact angle on the outermost surface of the color-developing structure may be 60 degrees or more.
According to the above configuration, deterioration of the color-developing structure due to the adhesion of water to the outermost surface can be suppressed.
上記発色構造体において、前記凹凸層は、基材と、前記基材の表面を覆う樹脂層とから構成され、前記樹脂層における前記基材とは反対側の面に前記凹凸構造が位置してもよい。
上記構成によれば、基材に凹凸構造が形成されている構成と比較して、基材の材料の選択についての自由度が高まり、また、凹凸構造の形成に、微細な凹凸の形成に適したナノインプリント法の適用が可能である。
In the color-developing structure, the uneven layer is composed of a base material and a resin layer covering the surface of the base material, and the uneven structure is located on a surface of the resin layer opposite to the base material. May be good.
According to the above configuration, the degree of freedom in selecting the material of the base material is increased as compared with the configuration in which the uneven structure is formed on the base material, and it is suitable for forming the uneven structure and forming fine unevenness. The nanoimprint method can be applied.
上記発色構造体において、前記仮想平面において前記凸部の投影像が構成するパターンは、前記複数の図形要素の集合からなるパターンであり、前記凹凸構造を構成する前記凸部の高さは一定であってもよい。
上記構成によれば、凹凸構造を構成する凸部によって反射光の拡散効果が得られ、多層膜層からの反射光として特定の波長域の光が広い角度で観察される。
In the color-developing structure, the pattern formed by the projected image of the convex portion on the virtual plane is a pattern composed of a set of the plurality of graphic elements, and the height of the convex portion constituting the concave-convex structure is constant. There may be.
According to the above configuration, the effect of diffusing the reflected light is obtained by the convex portions constituting the concave-convex structure, and the light in a specific wavelength range is observed at a wide angle as the reflected light from the multilayer film layer.
上記発色構造体において、前記仮想平面において前記凸部の投影像が構成するパターンは、前記複数の図形要素の集合からなる第1パターンと、前記第2方向に沿って延び、前記第1方向に沿って並ぶ複数の帯状領域からなる第2パターンとが重ね合わされたパターンであり、前記第1方向に沿った前記帯状領域の配列間隔は、前記複数の帯状領域において一定ではなく、その平均値が前記入射光に含まれる波長域における最小波長の1/2以上であり、前記凹凸構造を構成する前記凸部は、前記仮想平面における投影像が前記第1パターンを構成する要素であって所定の高さを有する凸部要素と、前記仮想平面における投影像が前記第2パターンを構成する要素であって所定の高さを有する凸部要素とが高さ方向に重ねられた多段形状を有してもよい。 In the color-developing structure, the pattern formed by the projected image of the convex portion on the virtual plane extends along the second direction with the first pattern composed of a set of the plurality of graphic elements, and extends in the first direction. It is a pattern in which a second pattern consisting of a plurality of strip-shaped regions arranged along the pattern is superimposed, and the arrangement interval of the strip-shaped regions along the first direction is not constant in the plurality of strip-shaped regions, and the average value thereof is not constant. The convex portion, which is ½ or more of the minimum wavelength in the wavelength range included in the incident light and constitutes the concave-convex structure, is a predetermined element in which the projected image on the virtual plane constitutes the first pattern. It has a multi-stage shape in which a convex element having a height and a convex element having a predetermined height, which is an element whose projected image on the virtual plane constitutes the second pattern, are overlapped in the height direction. You may.
上記構成によれば、凸部によって反射光の拡散効果と回折効果とが得られ、多層膜層16からの反射光として特定の波長域の光が広い観察角度で観察可能であるとともに、この反射光の強度が高められることにより光沢感のある鮮やかな色が視認される。
According to the above configuration, the convex portion provides a diffusion effect and a diffraction effect of the reflected light, and the light in a specific wavelength range can be observed as the reflected light from the
上記発色構造体において、前記第2パターンにおいて、前記複数の帯状領域は、前記第1方向と前記第2方向との各々に沿って並び、前記帯状領域の配列間隔の平均値および標準偏差の少なくとも一方が、前記第1方向に沿った配列間隔と前記第2方向に沿った配列間隔とで異なってもよい。 In the color-developing structure, in the second pattern, the plurality of strip-shaped regions are arranged along each of the first direction and the second direction, and at least the average value and standard deviation of the arrangement spacing of the strip-shaped regions. On the other hand, the arrangement interval along the first direction and the arrangement interval along the second direction may be different.
上記構成によれば、第1パターンを構成する凸部要素による光の散乱効果の第1方向への影響と第2方向への影響との違いに応じて、第2パターンを構成する凸部要素による光の回折効果を調整することができる。 According to the above configuration, the convex element constituting the second pattern depends on the difference between the influence of the light scattering effect by the convex element constituting the first pattern on the first direction and the influence on the second direction. The light diffraction effect due to can be adjusted.
上記発色構造体において、前記第2パターンにおいて、前記複数の帯状領域は、前記第1方向と前記第2方向との各々に沿って並び、前記複数の帯状領域において、前記第1方向に沿った前記帯状領域の配列間隔の平均値、および、前記第2方向に沿った前記帯状領域の配列間隔の平均値の各々は、1μm以上100μm以下であってもよい。 In the color-developing structure, in the second pattern, the plurality of strip-shaped regions are arranged along the first direction and the second direction, respectively, and in the plurality of strip-shaped regions, along the first direction. Each of the average value of the arrangement spacing of the strip-shaped region and the average value of the arrangement spacing of the strip-shaped region along the second direction may be 1 μm or more and 100 μm or less.
上記構成によれば、第1パターンを構成する凸部要素による光の散乱効果の第1方向への影響と第2方向への影響との違いに応じて、第2パターンを構成する凸部要素による光の回折効果を調整することが可能であり、反射光の回折効果が好適に発現される範囲で上記反射光の回折効果の調整を行うことができる。
上記課題を解決する表示体は、複数の表示要素を備え、表面と裏面とを有する表示体であって、前記表示要素が、上記発色構造体から構成されている。
上記構成によれば、多層膜層の凹凸構造が保護された表示体が実現され、表示体にて、所望の発色が好適に得られやすい。
According to the above configuration, the convex element constituting the second pattern depends on the difference between the influence of the light scattering effect by the convex element constituting the first pattern on the first direction and the influence on the second direction. It is possible to adjust the diffraction effect of the light due to the above, and the diffraction effect of the reflected light can be adjusted within the range in which the diffraction effect of the reflected light is preferably exhibited.
The display body that solves the above-mentioned problems is a display body that includes a plurality of display elements and has a front surface and a back surface, and the display elements are composed of the color-developing structure.
According to the above configuration, a display body in which the uneven structure of the multilayer film layer is protected is realized, and it is easy to preferably obtain a desired color on the display body.
上記表示体において、複数の前記表示要素には、第1表示要素と第2表示要素とが含まれ、前記表示体の表面と対向する方向から見て、前記表示体は、前記第1表示要素が位置する第1表示領域と、前記第2表示要素が位置する第2表示領域とを含み、前記多層膜層を構成する各層の材料および膜厚は、前記第1表示要素と前記第2表示要素とにおいて一致しており、前記第1表示要素が含む前記凹凸層における前記凸部の高さと、前記第2表示要素が含む前記凹凸層における前記凸部の高さとは互いに異なってもよい。 In the display body, the plurality of display elements include a first display element and a second display element, and the display body is the first display element when viewed from a direction facing the surface of the display body. The material and film thickness of each layer including the first display area in which the first display element is located and the second display area in which the second display element is located, and the material and film thickness of each layer constituting the multilayer film layer are the first display element and the second display. The height of the convex portion in the concave-convex layer included in the first display element and the height of the convex portion in the concave-convex layer included in the second display element may be different from each other.
上記構成によれば、第1表示要素と第2表示要素とは互いに異なる色相の色を呈し、第1表示領域と第2表示領域とに互いに異なる色相の色が視認される。そして、第1表示要素と第2表示要素とにおいて多層膜層の構成が一致しているため、表示領域ごとに多層膜層を形成することを要さず、互いに異なる色相を呈する表示領域を有する表示体を簡便な製造工程によって形成することができる。 According to the above configuration, the first display element and the second display element exhibit different hue colors, and the first display area and the second display area are visually recognized as having different hue colors. Since the configurations of the multilayer film layers are the same in the first display element and the second display element, it is not necessary to form the multilayer film layer for each display region, and the display regions have different hues from each other. The display body can be formed by a simple manufacturing process.
上記課題を解決する発色シートは、上記発色構造体から構成された発色シートである。
上記構成によれば、多層膜層の凹凸構造が保護された発色シートが実現され、発色シートにて、所望の発色が好適に得られやすい。
上記発色シートにおいて、前記光学機能層の前記最外層として前記多層膜層の表面を覆う保護層は、熱可塑性を有してもよい。
上記構成によれば、発色シートがラミネート加飾工法を用いて被着体の表面へ固定される場合に、多層膜層の凹凸構造への保護層の追従性が好適に得られる。したがって、ラミネート加飾工法を用いて被着体の表面へ固定される発色シートとして好適な構成が実現される。
The color-developing sheet that solves the above-mentioned problems is a color-developing sheet composed of the above-mentioned color-developing structure.
According to the above configuration, a color-developing sheet in which the uneven structure of the multilayer film layer is protected is realized, and it is easy to preferably obtain a desired color on the color-developing sheet.
In the color-developing sheet, the protective layer covering the surface of the multilayer film layer as the outermost layer of the optical functional layer may have thermoplasticity.
According to the above configuration, when the color-developing sheet is fixed to the surface of the adherend by using the laminating decoration method, the ability of the protective layer to follow the uneven structure of the multilayer film layer is preferably obtained. Therefore, a configuration suitable for a color-developing sheet fixed to the surface of the adherend by using the laminating decoration method is realized.
上記発色シートにおいて、前記接着層は、ヒートシール性を有してもよい。
上記構成によれば、発色シートがラミネート加飾工法を用いて被着体の表面へ固定される場合に、接着層を被着体に接触させて発色シートと被着体とを一体化することにより、発色シートと被着体とが好適に接着される。したがって、ラミネート加飾工法を用いて被着体の表面へ固定される発色シートとして好適な構成が実現される。
In the color-developing sheet, the adhesive layer may have a heat-sealing property.
According to the above configuration, when the coloring sheet is fixed to the surface of the adherend by using the laminating decoration method, the adhesive layer is brought into contact with the adherend to integrate the coloring sheet and the adherend. Therefore, the color-developing sheet and the adherend are preferably adhered to each other. Therefore, a configuration suitable for a color-developing sheet fixed to the surface of the adherend by using the laminating decoration method is realized.
上記課題を解決する成形体は、上記発色シートと、前記発色シートが固定された被着体と、を備える。
上記構成によれば、成形体が、多層膜層の凹凸構造が保護された発色シートを備えるため、発色シートにて所望の発色が好適に得られやすく、成形体の装飾性が高められる。
上記成形体において、前記凹凸層に対して前記保護層が位置する側に、前記被着体が位置してもよい。
The molded body that solves the above problems includes the color-developing sheet and an adherend to which the color-developing sheet is fixed.
According to the above configuration, since the molded product includes a color-developing sheet in which the uneven structure of the multilayer film layer is protected, it is easy to preferably obtain a desired color on the color-developing sheet, and the decorativeness of the molded product is enhanced.
In the molded body, the adherend may be located on the side where the protective layer is located with respect to the uneven layer.
上記構成によれば、凹凸層の位置する側から発色シートが観察され、多層膜層を透過した光の少なくとも一部は保護層によって吸収されるため、発色シートにおいて所望の発色が好適に得られやすい。すなわち、発色シートが、その発色性を好適に発揮可能な態様で用いられるため、成形体の装飾性が高められる。 According to the above configuration, the color-developing sheet is observed from the side where the uneven layer is located, and at least a part of the light transmitted through the multilayer film layer is absorbed by the protective layer, so that the desired color development can be preferably obtained in the color-developing sheet. Cheap. That is, since the color-developing sheet is used in such a manner that the color-developing property can be suitably exhibited, the decorativeness of the molded product is enhanced.
上記課題を解決する発色構造体の製造方法は、凹版の有する凹凸をナノインプリント法を用いて樹脂に転写することにより、表面に凹凸構造を有する凹凸層を形成する工程と、前記凹凸構造上に、多層膜層を含む光学機能層を、当該多層膜層において相互に隣接する層の屈折率が互いに異なり、当該多層膜層に入射する入射光のうちの特定の波長域での光の反射率が他の波長域での光の反射率よりも高くなるとともに、前記光学機能層における前記凹凸層とは反対側の最外層が、当該最外層よりも下層の保護機能を有するように形成する工程と、を含み、第1方向と、前記第1方向と直交する第2方向とは、前記凹凸層の厚さ方向に前記凹凸構造が投影される仮想的な面である仮想平面に含まれる方向であり、前記凹凸層を形成する工程では、前記凹凸構造を構成する1段以上の凸部の投影像が前記仮想平面において構成するパターンが、前記第2方向に沿った長さが前記第1方向に沿った長さ以上である複数の図形要素の集合からなるパターンを含むように前記凹凸構造を形成し、前記図形要素の前記第1方向に沿った長さはサブ波長以下であり、前記複数の図形要素において、前記第2方向に沿った長さの標準偏差は、前記第1方向に沿った長さの標準偏差よりも大きい。 The method for manufacturing a color-developing structure that solves the above problems includes a step of forming an uneven layer having an uneven structure on the surface by transferring the unevenness of the concave plate to a resin by using a nanoimprint method, and a method of forming the uneven layer on the uneven structure. The optical functional layers including the multilayer film layer have different refractive coefficients from each other in the layers adjacent to each other in the multilayer film layer, and the reflectance of the incident light incident on the multilayer film layer in a specific wavelength range is high. A step of forming the outermost layer of the optical functional layer opposite to the uneven layer so as to have a protective function of a lower layer than the outermost layer while having a higher light reflectance in other wavelength regions. , And the second direction orthogonal to the first direction is a direction included in a virtual plane which is a virtual surface on which the uneven structure is projected in the thickness direction of the uneven layer. In the step of forming the concavo-convex layer, the pattern formed by the projection image of one or more convex portions constituting the concavo-convex structure in the virtual plane has a length along the second direction in the first direction. The concave-convex structure is formed so as to include a pattern consisting of a set of a plurality of graphic elements having a length equal to or longer than that of the graphic element, and the length of the graphic element along the first direction is equal to or less than a sub-wavelength. In the graphic element of, the standard deviation of the length along the second direction is larger than the standard deviation of the length along the first direction.
上記製法によれば、保護機能を有する光学機能層を備える発色構造体の製造に際して、ナノインプリント法を用いて凹凸層の凹凸構造が形成されるため、微細な凹凸構造を好適に、かつ、簡便に形成することができる。
上記製法において、前記ナノインプリント法は、光ナノインプリント法または熱ナノインプリント法であってもよい。
上記製法によれば、ナノインプリント法による凹凸構造の形成が、好適、かつ、簡便に実現される。
According to the above manufacturing method, when the color-developing structure including the optical functional layer having a protective function is manufactured, the uneven structure of the uneven layer is formed by using the nanoimprint method, so that the fine uneven structure is suitable and convenient. Can be formed.
In the above-mentioned production method, the nanoimprint method may be an optical nanoimprint method or a thermal nanoimprint method.
According to the above manufacturing method, the formation of the uneven structure by the nanoimprint method is preferably and easily realized.
本発明によれば、発色構造体が備える多層膜層の凹凸構造を保護することができる。 According to the present invention, it is possible to protect the uneven structure of the multilayer film layer included in the color-developing structure.
図1〜図10を参照して、発色構造体、表示体、発色シート、成形体、および、発色構造体の製造方法の実施形態を説明する。 With reference to FIGS. 1 to 10, embodiments of a color-developing structure, a display body, a color-developing sheet, a molded body, and a method for manufacturing the color-developing structure will be described.
[発色構造体]
本実施形態の発色構造体は、多層膜層を有する凹凸構造体と、凹凸構造体における多層膜層の表面を覆う保護層とを備えている。凹凸構造体が有する凹凸構造としては、第1の構造と第2の構造とのいずれもが適用可能であり、まず、これらの2つの構造の各々について説明する。
[Coloring structure]
The color-developing structure of the present embodiment includes a concavo-convex structure having a multi-layered film layer and a protective layer covering the surface of the multi-layered film layer in the concavo-convex structure. As the uneven structure of the concave-convex structure, both the first structure and the second structure can be applied, and first, each of these two structures will be described.
なお、発色構造体に対する入射光および反射光の波長域は特に限定されないが、以下の説明においては、一例として、可視領域の光を対象とした発色構造体について説明する。本実施形態においては、360nm以上830nm以下の波長域の光を可視領域の光とする。 The wavelength range of the incident light and the reflected light with respect to the color-developing structure is not particularly limited, but in the following description, the color-developing structure for light in the visible region will be described as an example. In the present embodiment, light in the wavelength range of 360 nm or more and 830 nm or less is defined as light in the visible region.
<第1の構造>
図1は、第1の構造を有する凹凸構造体10と保護層20とを備える発色構造体30を示す。
凹凸構造体10は、可視領域の光を透過する材料から形成されており、表面に凹凸構造を有する凹凸層の一例である基材15と、基材15の表面に積層された多層膜層16とを備えている。すなわち、多層膜層16は、基材15における凹凸の形成されている面を覆っている。基材15の有する凹凸構造は、複数の凸部15aと、複数の凸部15aの間の領域である凹部15bとから構成され、凸部15aは、不規則な長さを有して略帯状に延びる部分から構成される。
<First structure>
FIG. 1 shows a color-developing
The concavo-
多層膜層16は、高屈折率層16aと低屈折率層16bとが交互に積層された構造を有する。高屈折率層16aの屈折率は、低屈折率層16bの屈折率よりも大きい。例えば、基材15の表面には、高屈折率層16aが接し、多層膜層16における基材15とは反対側の面を、低屈折率層16bが構成する。
The
基材15における凸部15a上と凹部15b上とで、多層膜層16の構成、すなわち、多層膜層16を構成する各層の材料や膜厚や積層順序は一致している。そして、多層膜層16における基材15とは反対側の面である表面は、基材15の凹凸構造に追従した表面形状、すなわち、基材15に形成された凹凸の配置に対応する配置の凹凸を有している。保護層20は、多層膜層16の表面を覆っている。保護層20と多層膜層16とから光学機能層が構成される。
The structure of the
こうした構造においては、保護層20の位置する側から発色構造体30に光が入射すると、多層膜層16における高屈折率層16aと低屈折率層16bとの各界面で反射した光が干渉を起こすとともに多層膜層16の表面における不規則な凹凸に起因して進行方向を変える結果、特定の波長域の光が広い角度に出射される。この反射光として強く出射される特定の波長域は、高屈折率層16aと低屈折率層16bとの材料および膜厚、ならびに、凸部15aの幅、高さおよび配列によって決まる。
In such a structure, when light is incident on the color-developing
そして、多層膜層16の表面が保護層20によって覆われているため、多層膜層16が有する凹凸構造の崩れ、具体的には、凹凸構造の変形や凹凸構造に汚れや異物が詰まることが抑えられる。
Since the surface of the
なお、多層膜層16における基材15と接する面も、多層膜層16の表面と同様の凹凸を有するため、基材15の位置する側から発色構造体30に光が入射した場合にも、同様に、特定の波長域の反射光が広い角度に出射される。すなわち、発色構造体30は、保護層20と基材15とのいずれの側から観察されてもよい。
Since the surface of the
図2を参照して、凹凸層である基材15が有する凹凸構造の詳細について説明する。図2(a)は、基材15をその表面と対向する方向から見た平面図であり、図2(b)は、図2(a)の2−2線に沿った基材15の断面構造を示す断面図である。図2(a)においては、凹凸構造を構成する凸部15aにドットを付して示している。
With reference to FIG. 2, the details of the uneven structure of the
図2(a)が示すように、第1方向Dxと第2方向Dyとは、基材15の厚さ方向に凹凸構造が投影される仮想的な面である仮想平面に含まれる方向であり、第1方向Dxと第2方向Dyとは直交する。仮想平面は、基材15の広がる方向に沿った面であり、基材15の厚さ方向と直交する面である。
As shown in FIG. 2A, the first direction Dx and the second direction Dy are directions included in a virtual plane which is a virtual surface on which the uneven structure is projected in the thickness direction of the
仮想平面において、凸部15aの投影像が構成するパターンは、破線によって示す複数の矩形Rの集合からなるパターンである。矩形Rは、図形要素の一例である。矩形Rは、第2方向Dyに延びる形状を有し、矩形Rにおいて、第2方向Dyの長さd2は、第1方向Dxの長さd1以上の大きさを有する。複数の矩形Rは、第1方向Dxおよび第2方向Dyのいずれにおいても重ならないように配列されている。
In the virtual plane, the pattern formed by the projected image of the
複数の矩形Rにおいて、第1方向Dxの長さd1は一定であり、複数の矩形Rは、第1方向Dxに、長さd1の配列間隔、すなわち、長さd1の周期で配置されている。 In the plurality of rectangles R, the length d1 of the first direction Dx is constant, and the plurality of rectangles R are arranged in the first direction Dx at the arrangement interval of the length d1, that is, the period of the length d1. ..
一方、複数の矩形Rにおいて、第2方向Dyの長さd2は不規則であって、各矩形Rにおける長さd2は、所定の標準偏差を有する母集団から選択された値である。この母集団は、正規分布に従うことが好ましい。複数の矩形Rからなるパターンは、例えば、所定の標準偏差で分布する長さd2を有する複数の矩形Rを所定の領域内に仮に敷き詰め、各矩形Rの実際の配置の有無を一定の確率に従って決定することにより、矩形Rの配置される領域と矩形Rの配置されない領域とを設定することによって形成される。多層膜層16からの反射光を効率よく散乱させるためには、長さd2は、平均値が4.15μm以下、かつ、標準偏差が1μm以下の分布を有することが好ましい。
On the other hand, in the plurality of rectangles R, the length d2 in the second direction Dy is irregular, and the length d2 in each rectangle R is a value selected from the population having a predetermined standard deviation. This population preferably follows a normal distribution. In the pattern consisting of a plurality of rectangles R, for example, a plurality of rectangles R having a length d2 distributed with a predetermined standard deviation are tentatively spread in a predetermined area, and the presence or absence of the actual arrangement of each rectangle R is determined according to a certain probability. By determining, it is formed by setting the area where the rectangle R is arranged and the area where the rectangle R is not arranged. In order to efficiently scatter the reflected light from the
矩形Rの配置されている領域が、凸部15aの配置される領域であり、互いに隣接する矩形Rが接する場合には、各矩形Rの配置されている領域が結合された1つの領域に1つの凸部15aが配置される。こうした構成においては、凸部15aの第1方向Dxの長さは、矩形Rの長さd1の整数倍である。
The area where the rectangle R is arranged is the area where the
凹凸によって虹色の分光が生じることを抑えるために、矩形Rにおける第1方向Dxの長さd1は可視領域の光の波長以下とされる。換言すれば、長さd1は、サブ波長以下、すなわち、入射光の波長域以下の長さを有する。すなわち、長さd1は830nm以下であることが好ましく、700nm以下であることがより好ましい。さらに、長さd1は、多層膜層16から反射される上記特定の波長域の光が有するピーク波長よりも小さいことが好ましい。例えば、発色構造体30にて青色を発色させる場合は、長さd1は300nm程度であることが好ましく、発色構造体30にて緑色を発色させる場合は、長さd1は400nm程度であることが好ましく、発色構造体30にて赤色を発色させる場合は、長さd1は460nm程度であることが好ましい。
In order to suppress the occurrence of iridescent spectroscopy due to the unevenness, the length d1 of the first direction Dx in the rectangle R is set to be equal to or less than the wavelength of light in the visible region. In other words, the length d1 has a length of less than or equal to the sub-wavelength, that is, less than or equal to the wavelength range of the incident light. That is, the length d1 is preferably 830 nm or less, and more preferably 700 nm or less. Further, the length d1 is preferably smaller than the peak wavelength of the light in the specific wavelength range reflected from the
多層膜層16からの反射光の広がりを大きくするため、すなわち、反射光の散乱効果を高めるためには、凹凸構造の起伏が多いことが好ましく、基材15の表面と対向する方向から見て、単位面積あたりにおいて凸部15aが占める面積の比率は40%以上60%以下であることが好ましい。例えば、基材15の表面と対向する方向から見て、単位面積あたりにおける凸部15aの面積と凹部15bとの面積の比率は、1:1であることが好ましい。
In order to increase the spread of the reflected light from the
図2(b)が示すように、凸部15aの高さh1は一定であり、発色構造体30にて発色させる所望の色、すなわち、発色構造体30から反射させることの望まれる波長域に応じて設定されればよい。凸部15a上や凹部15b上における多層膜層16の表面粗さよりも、凸部15aの高さh1が大きければ、反射光の散乱効果は得られる。
As shown in FIG. 2B, the height h1 of the
ただし、多層膜層16の表面の凹凸での反射に起因した光の干渉を抑えるために、高さh1は可視領域の光の波長の1/2以下であることが好ましく、すなわち、415nm以下であることが好ましい。さらに、上記光の干渉を抑えるために、高さh1は、多層膜層16から反射される上記特定の波長域の光が有するピーク波長の1/2以下であることがより好ましい。
However, in order to suppress light interference caused by reflection on the surface unevenness of the
また、高さh1が過剰に大きいと、反射光の散乱効果が高くなりすぎて、反射光の強度が低くなりやすいため、反射光が可視領域の光である場合、高さh1は10nm以上200nm以下であることが好ましい。例えば、青色を呈する発色構造体30では、効果的な光の広がりを得るためには、高さh1は40nm以上150nm以下の程度であることが好ましく、散乱効果が高くなりすぎることを抑えるためには、高さh1は100nm以下であることが好ましい。
Further, if the height h1 is excessively large, the scattering effect of the reflected light becomes too high and the intensity of the reflected light tends to be low. Therefore, when the reflected light is light in the visible region, the height h1 is 10 nm or more and 200 nm. The following is preferable. For example, in the color-developing
なお、矩形Rは、第1方向Dxに沿って並ぶ2つの矩形Rの一部が重なるように配列されることにより、仮想平面における凸部15aのパターンを構成していてもよい。すなわち、複数の矩形Rは、第1方向Dxに、長さd1よりも小さい配列間隔で配置されていてもよいし、矩形Rの配列間隔は一定でなくてもよい。矩形Rが重なり合う部分では、各矩形Rの配置されている領域が結合された1つの領域に1つの凸部15aが位置する。この場合、凸部15aの第1方向Dxの長さは、矩形Rの長さd1の整数倍とは異なる長さとなる。また、矩形Rの長さd1は、一定でなくてもよく、各矩形Rにおいて、長さd2が長さd1以上であって、複数の矩形Rにおける長さd2の標準偏差が長さd1の標準偏差よりも大きければよい。こうした構成によっても、反射光の散乱効果は得られる。
The rectangles R may form a pattern of the
<第2の構造>
図3は、第2の構造を有する凹凸構造体11と保護層20とを備える発色構造体31を示す。
第2の構造を有する凹凸構造体11は、第1の構造を有する凹凸構造体10と比較して、基材15における凹凸構造の構成、すなわち、多層膜層16の表面における凹凸構造の構成が異なり、こうした凹凸構造の構成以外については、上述の第1の構造を有する凹凸構造体10と同様の構成を有する。以下では、発色構造体31について、上述の発色構造体30との相違点を中心に説明し、発色構造体30と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
<Second structure>
FIG. 3 shows a color-developing
The concavo-
凹凸構造体11における基材15の凹凸構造を構成する凸部15cは、第1の構造における凸部15aと同様の構成を有する第1凸部要素と、帯状に延びる第2凸部要素とが、基材15の厚さ方向に重畳された構造を有する。
The
第1の構造の発色構造体30によれば、反射光の散乱効果によって、視認される色の観察角度による変化は緩やかになるものの、散乱に起因した反射光の強度の低下によって、視認される色の鮮やかさは低下する。発色構造体の用途等によっては、より鮮やかな色を広い観察角度で観察可能な構造体が求められる場合もある。第2の構造において、第2凸部要素は、入射光が特定の方向へ強く回折されるように配列されており、第1凸部要素による光の散乱効果と第2凸部要素による光の回折効果とによって、より鮮やかな色を広い観察角度で観察可能な発色構造体31が実現される。
According to the color-developing
図4を参照して、第2凸部要素の構成について説明する。図4(a)は、第2凸部要素のみからなる凹凸構造の平面図であり、図4(b)は、図4(a)の4−4線に沿った断面構造を示す断面図である。図4(a)においては、第2凸部要素にドットを付して示している。 The configuration of the second convex portion element will be described with reference to FIG. 4. FIG. 4 (a) is a plan view of an uneven structure composed of only the second convex portion element, and FIG. 4 (b) is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure along line 4-4 of FIG. 4 (a). be. In FIG. 4A, a dot is added to the second convex portion element.
図4(a)が示すように、平面視において、すなわち、上記仮想平面において、第2凸部要素15Ebは、第2方向Dyに沿って一定の幅で延びる帯状を有し、複数の第2凸部要素15Ebは、第1方向Dxに沿って、間隔をあけて並んでいる。換言すれば、仮想平面において第2凸部要素15Ebの投影像が構成するパターンは、第2方向Dyに沿って延び、第1方向Dxに沿って並ぶ複数の帯状領域からなるパターンである。第2凸部要素15Ebにおける第1方向Dxの長さd3は、第1凸部要素のパターンを決定する上記矩形Rの長さd1と一致していてもよいし、異なっていてもよい。 As shown in FIG. 4A, in a plan view, that is, in the virtual plane, the second convex element 15Eb has a band shape extending with a constant width along the second direction Dy, and a plurality of second convex elements. The convex elements 15Eb are arranged at intervals along the first direction Dx. In other words, the pattern formed by the projected image of the second convex element 15Eb in the virtual plane is a pattern consisting of a plurality of band-shaped regions extending along the second direction Dy and lining up along the first direction Dx. The length d3 of the first direction Dx in the second convex portion element 15Eb may be the same as or different from the length d1 of the rectangle R that determines the pattern of the first convex portion element.
第1方向Dxにおける第2凸部要素15Ebの配列間隔de、すなわち、第1方向Dxにおける帯状領域の配列間隔は、第2凸部要素15Ebが構成する凹凸構造の表面での反射光の少なくとも一部が、一次回折光として観測されるように設定される。一次回折光は、換言すれば、回折次数mが1または−1である回折光である。すなわち、入射光の入射角度をθ、反射光の反射角度をφ、回折する光の波長をλとした場合、配列間隔deは、de≧λ/(sinθ+sinφ)を満たす。例えば、λ=360nmである可視光線を対象とするとき、第2凸部要素15Ebの配列間隔deは180nm以上であればよく、すなわち、配列間隔deは、入射光に含まれる波長域における最小波長の1/2以上であればよい。なお、配列間隔deは、互いに隣り合う2つの第2凸部要素15Ebの端部間の第1方向Dxに沿った距離であって、第1方向Dxにおいて第2凸部要素15Ebに対して同一の側に位置する端部間の距離である。 The arrangement spacing de of the second convex element 15Eb in the first direction Dx, that is, the arrangement spacing of the band-shaped region in the first direction Dx is at least one of the reflected light on the surface of the uneven structure formed by the second convex element 15Eb. The unit is set to be observed as primary diffracted light. The primary diffracted light is, in other words, diffracted light having a diffraction order m of 1 or -1. That is, when the incident angle of the incident light is θ, the reflection angle of the reflected light is φ, and the wavelength of the diffracted light is λ, the arrangement interval de satisfies de ≧ λ / (sinθ + sinφ). For example, when targeting visible light having λ = 360 nm, the arrangement spacing de of the second convex element 15Eb may be 180 nm or more, that is, the arrangement spacing de is the minimum wavelength in the wavelength range included in the incident light. It may be ½ or more of. The arrangement interval de is a distance along the first direction Dx between the ends of the two second convex element 15Eb adjacent to each other, and is the same as the second convex element 15Eb in the first direction Dx. The distance between the ends located on the side of.
第2凸部要素15Ebが構成するパターンの周期性は、基材15が有する凹凸構造の周期性、すなわち、多層膜層16の表面における凹凸構造の周期性に反映される。複数の第2凸部要素15Ebの配列間隔deが一定の場合、多層膜層16の表面での回折現象によって、多層膜層16からは、特定の波長の反射光が特定の角度に出射される。この回折による光の反射強度は、上述の第1の構造にて説明した第1凸部要素による光の散乱効果によって生じる反射光の反射強度と比較して非常に強いため、金属光沢のような輝きを有する光が視認されるが、一方で、回折による分光が生じ、観察角度の変化に応じて視認される色が変化する。
The periodicity of the pattern formed by the second convex portion element 15Eb is reflected in the periodicity of the uneven structure of the
したがって、例えば、青色を呈する発色構造体31が得られるように第1凸部要素の構造を設計したとしても、第2凸部要素15Ebの配列間隔deを400nm〜5μmの程度の一定値とすると、観察角度によっては、回折に起因した強い緑色から赤色の表面反射による光が観察される。これに対し、例えば、第2凸部要素15Ebの配列間隔deを50μm程度に大きくすると、可視領域の光が回折される角度の範囲が狭くなるため、回折に起因した色の変化が視認されにくくなるが、金属光沢のような輝きを有する光は特定の観察角度でのみしか観察されない。
Therefore, for example, even if the structure of the first convex portion element is designed so that the color-developing
そこで、配列間隔deを一定の値とせず、第2凸部要素15Ebのパターンを、周期が異なる複数の周期構造が重ね合わされたパターンとすれば、回折による反射光に複数の波長の光が混じり合うため、分光された単色性の高い光は視認されにくくなる。したがって、光沢感のある鮮やかな色が広い観察角度で観察される。この場合、配列間隔deは、例えば、360nm以上5μm以下の範囲から選択され、複数の第2凸部要素15Ebの配列間隔deの平均値が、入射光に含まれる波長域における最小波長の1/2以上であればよい。 Therefore, if the arrangement interval de is not set to a constant value and the pattern of the second convex element 15Eb is a pattern in which a plurality of periodic structures having different periods are superimposed, light of a plurality of wavelengths is mixed with the reflected light due to diffraction. Because of the matching, it becomes difficult to visually recognize the dispersed light having high monochromaticity. Therefore, glossy and vivid colors are observed at a wide observation angle. In this case, the arrangement spacing de is selected from, for example, a range of 360 nm or more and 5 μm or less, and the average value of the arrangement spacing de of the plurality of second convex element 15Ebs is 1 / of the minimum wavelength in the wavelength range included in the incident light. It may be 2 or more.
ただし、配列間隔deの標準偏差が大きくなるにつれ、第2凸部要素15Ebの配列が不規則となって散乱効果が支配的になり、回折による強い反射が得られにくくなる。そのため、第2凸部要素15Ebの配列間隔deは、第1凸部要素による光の散乱効果によって光が広がる角度に応じて、この光が広がる範囲と同程度の範囲に回折による反射光が出射されるように決定することが好ましい。例えば、青色の反射光が、入射角度に対して±40°の範囲に広がって出射される場合、第2凸部要素15Ebのパターンにおいて、配列間隔deを、その平均値が1μm以上5μm以下の程度であり、標準偏差が1μm程度であるように設定する。これにより、第1凸部要素の光の散乱効果によって光が広がる角度と同程度の角度に回折による反射光が生じる。 However, as the standard deviation of the arrangement spacing de increases, the arrangement of the second convex element 15Eb becomes irregular and the scattering effect becomes dominant, making it difficult to obtain strong reflection due to diffraction. Therefore, the arrangement spacing de of the second convex element 15Eb is such that the reflected light due to diffraction is emitted in a range similar to the range in which the light spreads, depending on the angle at which the light spreads due to the light scattering effect of the first convex element. It is preferable to determine so as to be. For example, when the reflected light of blue is emitted in a range of ± 40 ° with respect to the incident angle, the array spacing de is set to an average value of 1 μm or more and 5 μm or less in the pattern of the second convex element 15Eb. The standard deviation is set to about 1 μm. As a result, the reflected light due to diffraction is generated at an angle similar to the angle at which the light spreads due to the light scattering effect of the first convex element.
すなわち、複数の第2凸部要素15Ebからなる構造は、特定の波長域の光を回折させて取り出すための構造とは異なり、配列間隔deの分散により、回折を利用して所定の角度範囲に様々な波長域の光を射出させるための構造である。 That is, unlike the structure for diffracting and extracting light in a specific wavelength range, the structure composed of a plurality of second convex element elements 15Eb uses diffraction to obtain a predetermined angle range by dispersing the arrangement interval de. It is a structure for emitting light in various wavelength ranges.
さらに、より長周期の回折現象を生じさせるために、一辺が10μm以上100μm以下の正方形領域を単位領域とし、単位領域ごとの第2凸部要素15Ebのパターンにおいて、配列間隔deを、平均値が1μm以上5μm以下の程度、かつ、標準偏差が1μm程度としてもよい。なお、複数の単位領域のなかには、配列間隔deが1μm以上5μm以下の範囲に含まれる一定の値である領域が含まれてもよい。配列間隔deが一定である単位領域が存在したとしても、この単位領域と隣接する単位領域のいずれかにおいて、配列間隔deが標準偏差1μm程度のばらつきを有していれば、人の目の解像度においてはすべての単位領域で配列間隔deがばらつきを有している構成と同等の効果が期待できる。 Further, in order to cause a diffraction phenomenon having a longer period, a square region having a side of 10 μm or more and 100 μm or less is set as a unit region, and in the pattern of the second convex element 15Eb for each unit region, the array spacing de is set to the average value. The degree may be 1 μm or more and 5 μm or less, and the standard deviation may be about 1 μm. It should be noted that the plurality of unit regions may include regions in which the sequence spacing de is a constant value included in the range of 1 μm or more and 5 μm or less. Even if there is a unit region in which the sequence spacing de is constant, if the sequence spacing de has a variation of about 1 μm in the standard deviation in any of the unit regions adjacent to this unit region, the resolution of the human eye. In, the same effect as the configuration in which the arrangement spacing de varies in all unit regions can be expected.
なお、図4に示した第2凸部要素15Ebは、第1方向Dxのみに、配列間隔deに起因した周期性を有している。第1凸部要素による光の散乱効果は、主として、基材15の表面と対向する方向から見た場合での第1方向Dxに沿った方向への反射光に作用するが、第2方向Dyに沿った方向への反射光にも一部影響し得る。したがって、第2凸部要素15Ebは、第2方向Dyにも周期性を有してもよい。すなわち、第2凸部要素15Ebのパターンは、第2方向Dyに延びる複数の帯状領域が、第1方向Dxと第2方向Dyとの各々に沿って並ぶパターンであってもよい。
The second convex element 15Eb shown in FIG. 4 has periodicity due to the arrangement interval de only in the first direction Dx. The light scattering effect of the first convex element mainly acts on the reflected light in the direction along the first direction Dx when viewed from the direction facing the surface of the
こうした第2凸部要素15Ebのパターンにおいて、例えば、帯状領域の第1方向Dxに沿った配列間隔と第2方向Dyに沿った配列間隔との各々は、各々の平均値が1μm以上100μm以下であるようにばらつきを有していればよい。また、第1凸部要素による光の散乱効果の第1方向Dxへの影響と第2方向Dyへの影響との違いに応じて、第1方向Dxに沿った配列間隔の平均値と、第2方向Dyに沿った配列間隔の平均値とは互いに異なっていてもよく、第1方向Dxに沿った配列間隔の標準偏差と、第2方向Dyに沿った配列間隔の標準偏差とは互いに異なっていてもよい。 In such a pattern of the second convex element 15Eb, for example, the average value of each of the arrangement interval along the first direction Dx and the arrangement interval along the second direction Dy of the band-shaped region is 1 μm or more and 100 μm or less. It suffices to have some variation. Further, depending on the difference between the influence of the light scattering effect by the first convex element on the first direction Dx and the influence on the second direction Dy, the average value of the array spacing along the first direction Dx and the first. The average value of the sequence spacing along the two-way Dy may be different from each other, and the standard deviation of the sequence spacing along the first direction Dx and the standard deviation of the sequence spacing along the second direction Dy are different from each other. May be.
図4(b)が示すように、第2凸部要素15Ebの高さh2は、凸部15c上や凹部15b上における多層膜層16の表面粗さよりも大きければよい。ただし、高さh2が大きくなるほど、凹凸構造が反射光に与える効果において第2凸部要素15Ebによる回折効果が支配的となって、第1凸部要素による光の散乱効果が得られにくくなるため、高さh2は第1凸部要素の高さh1と同程度であることが好ましく、高さh2は高さh1と一致していてもよい。例えば、第1凸部要素の高さh1と第2凸部要素15Ebの高さh2とは、10nm以上200nm以下の範囲に含まれていることが好ましく、青色を呈する発色構造体31では、第1凸部要素の高さh1と第2凸部要素15Ebの高さh2とは、10nm以上150nm以下の範囲に含まれていることが好ましい。
As shown in FIG. 4B, the height h2 of the second convex portion element 15Eb may be larger than the surface roughness of the
図5を参照して、第2の構造の凹凸構造体11が有する凹凸構造の詳細について説明する。図5(a)は、基材15をその表面と対向する方向から見た平面図であり、図5(b)は、図5(a)の5−5線に沿った基材15の断面構造を示す断面図である。図5(a)においては、第1凸部要素が構成するパターンと、第2凸部要素が構成するパターンとに異なる密度のドットを付して示している。
With reference to FIG. 5, the details of the concavo-convex structure of the concavo-
図5(a)が示すように、上記仮想平面にて、凸部15cの投影像が構成するパターンは、第1凸部要素15Eaの投影像が構成するパターンである第1パターンと、第2凸部要素15Ebの投影像が構成するパターンである第2パターンとが重ね合わされたパターンである。すなわち、凸部15cが位置する領域には、第1凸部要素15Eaのみから構成される領域S1と、第1凸部要素15Eaと第2凸部要素15Ebとが重なっている領域S2と、第2凸部要素15Ebのみから構成される領域S3とが含まれる。なお、図5においては、第1凸部要素15Eaと第2凸部要素15Ebとが、第1方向Dxにおいてその端部が揃うように重ねられているが、こうした構成に限らず、第1凸部要素15Eaの端部と第2凸部要素15Ebの端部とはずれていてもよい。
As shown in FIG. 5A, in the virtual plane, the patterns formed by the projected image of the
図5(b)が示すように、領域S1では、凸部15cの高さは、第1凸部要素15Eaの高さh1である。また、領域S2では、凸部15cの高さは、第1凸部要素15Eaの高さh1と第2凸部要素15Ebの高さh2との和である。また、領域S3では、凸部15cの高さは、第2凸部要素15Ebの高さh2である。このように、凸部15cは、仮想平面での投影像が第1パターンを構成し、所定の高さh1を有する第1凸部要素15Eaと、仮想平面での投影像が第2パターンを構成し、所定の高さh2を有する第2凸部要素15Ebとが、高さ方向に重ねられた多段形状を有する。凸部15cは、第1凸部要素15Eaに第2凸部要素15Ebが重ねられた構造と捉えることも可能であり、第2凸部要素15Ebに第1凸部要素15Eaが重ねられた構造と捉えることも可能である。
As shown in FIG. 5B, in the region S1, the height of the
こうした構造においては、第1の構造と比較して、多層膜層16の表面における凹凸構造が複雑であるため、凹凸構造が変形しやすい。したがって、保護層20によって多層膜層16の凹凸構造を保護することの有益性が高い。
In such a structure, the uneven structure on the surface of the
以上のように、第2の構造を有する発色構造体31によれば、凸部15cにおける第1凸部要素15Eaが構成する部分に起因した光の拡散現象と、第2凸部要素15Ebが構成する部分に起因した光の回折現象との相乗によって、特定の波長域の反射光が広い観察角度で観察可能であるとともに、この反射光の強度が高められることにより光沢感のある鮮やかな色が視認される。換言すれば、第2の構造においては、1つの構造体である凸部15cが、光の拡散機能と光の回折機能との2つの機能を担っている。
As described above, according to the color-developing
なお、仮想平面にて、第1凸部要素15Eaが構成するパターンと、第2凸部要素15Ebが構成するパターンとは、第1凸部要素15Eaと第2凸部要素15Ebとが重ならないように配置されてもよい。こうした構造によっても、第1凸部要素15Eaによる光の拡散効果と第2凸部要素15Ebによる光の回折効果とは得られる。ただし、第1凸部要素15Eaと第2凸部要素15Ebとを互いに重ならないように配置しようとすれば、第1の構造と比較して、単位面積あたりにおける第1凸部要素15Eaの配置可能な面積が小さくなり、光の拡散効果が低下する。したがって、凸部要素15Ea,15Ebによる光の拡散効果と回折効果とを高めるためには、図5に示したように、第1凸部要素15Eaと第2凸部要素15Ebとを重ねて凸部15cを多段形状とすることが好ましい。 In the virtual plane, the pattern formed by the first convex portion element 15Ea and the pattern formed by the second convex portion element 15Eb do not overlap the first convex portion element 15Ea and the second convex portion element 15Eb. May be placed in. Even with such a structure, the light diffusion effect of the first convex element 15Ea and the light diffraction effect of the second convex element 15Eb can be obtained. However, if the first convex element 15Ea and the second convex element 15Eb are arranged so as not to overlap each other, the first convex element 15Ea can be arranged per unit area as compared with the first structure. Area becomes smaller and the light diffusion effect is reduced. Therefore, in order to enhance the light diffusion effect and the diffraction effect of the convex element 15Ea and 15Eb, as shown in FIG. 5, the convex element 15Ea and the second convex element 15Eb are overlapped with each other. It is preferable that 15c has a multi-stage shape.
[発色構造体の製造方法]
発色構造体30,31を構成する各層の材料、および、発色構造体30,31の製造方法を説明する。
基材15は、可視領域の光に対して光透過性を有する材料、すなわち、可視領域の光に対して透明な材料から構成される。例えば、基材15としては、合成石英基板や、ポリエチレンテレフタラート(PET)等の樹脂からなるフィルムが用いられる。基材15の表面の凹凸構造は、例えば、光または荷電粒子線を照射するリソグラフィやドライエッチング等の公知の微細加工技術を利用して形成される。
[Manufacturing method of colored structure]
The materials of the layers constituting the color-developing
The
第2の構造の凹凸構造は、例えば、上記第1パターンのレジストパターンを用いたエッチングと、上記第2パターンのレジストパターンを用いたエッチングとを順に行うことにより形成される。このとき、第1パターンのエッチングと第2パターンのエッチングとは、いずれが先に行われてもよい。すなわち、第1凸部要素15Eaと第2凸部要素15Ebとは、いずれが先に形成されてもよい。 The uneven structure of the second structure is formed, for example, by sequentially performing etching using the resist pattern of the first pattern and etching using the resist pattern of the second pattern. At this time, either the etching of the first pattern or the etching of the second pattern may be performed first. That is, either the first convex portion element 15Ea or the second convex portion element 15Eb may be formed first.
多層膜層16を構成する高屈折率層16aと低屈折率層16bとは、可視領域の光に対して光透過性を有する材料、すなわち、可視領域の光に対して透明な材料から構成される。高屈折率層16aの屈折率が、低屈折率層16bの屈折率よりも高い構成であれば、これらの層の材料は限定されないが、高屈折率層16aと低屈折率層16bとの屈折率の差が大きいほど、少ない積層数で高い強度の反射光が得られる。こうした観点から、例えば、高屈折率層16aと低屈折率層16bとを無機材料から構成する場合、高屈折率層16aを二酸化チタン(TiO2)から構成し、低屈折率層16bを二酸化珪素(SiO2)から構成することが好ましい。こうした無機材料からなる高屈折率層16aおよび低屈折率層16bの各々は、スパッタリング、真空蒸着、あるいは、原子層堆積法等の公知の薄膜形成技術を用いて形成される。また、高屈折率層16aおよび低屈折率層16bの各々は有機材料から構成されてもよく、この場合、高屈折率層16aおよび低屈折率層16bの形成には、自己組織化等の公知の技術が用いられればよい。
The high-
高屈折率層16aおよび低屈折率層16bの各々の膜厚は、発色構造体30,31にて発色させる所望の色に応じて、転送行列法等を用いて設計されればよい。例えば、青色を呈する発色構造体30,31を形成する場合は、TiO2からなる高屈折率層16aの膜厚は40nm程度であることが好ましく、SiO2からなる低屈折率層16bの膜厚は75nm程度であることが好ましい。
The film thickness of each of the high-
なお、図1および図3では、多層膜層16として、基材15に近い位置から高屈折率層16aと低屈折率層16bとがこの順に交互に積層された10層からなる多層膜層16を例示したが、多層膜層16が有する層数や積層の順序はこれに限られず、所望の波長域の反射光が得られるように高屈折率層16aと低屈折率層16bとが設計されていればよい。例えば、基材15の表面に低屈折率層16bが接し、その上に高屈折率層16aと低屈折率層16bとが交互に積層されている構成でもよい。また、多層膜層16における基材15とは反対側の表面である最表面を構成する層も、高屈折率層16aと低屈折率層16bとのいずれであってもよい。さらに、低屈折率層16bと高屈折率層16aとが交互に積層されていれば、基材15の表面に接する層と、上記最表面を構成する層とを構成する材料が同じであってもよい。さらに、多層膜層16は、3つ以上の屈折率の異なる層の組み合わせによって構成されてもよい。
In addition, in FIGS. 1 and 3, as the
要は、多層膜層16は、相互に隣接する層の屈折率が互いに異なり、多層膜層16に入射する入射光のうち特定の波長域での光の反射率が他の波長域での反射率よりも高いように構成されていればよい。
In short, the
保護層20は、発色構造体30,31が保護層20の位置する側から観察される場合には、可視領域の光に対して光透過性を有する材料、すなわち、可視領域の光に対して透明な材料から構成される。こうした材料としては、例えば、アクリル、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリアミド等の樹脂が用いられる。
When the color-developing
ここで、凹凸構造体10,11は可視領域の光に対して透明な材料から形成されているため、入射光に含まれる波長域のうち、多層膜層16にて反射される特定の波長域以外の波長域の光の一部は、多層膜層16、さらには、凹凸構造体10,11を透過する。そのため、凹凸構造体10,11をその表裏の一方側から観察するとき、凹凸構造体10,11の他方側に、光源や、白色板等の透過光をはね返す構造物が存在すると、上記一方側では、多層膜層16からの特定の波長域の反射光とともに、他方側から多層膜層16を透過した透過光が視認される。上述のように、この透過光の波長域は反射光の波長域とは異なり、透過光の色は、主として、反射光の色の補色である。そのため、こうした透過光が視認されると、反射光による色の視認性が低下する。
Here, since the concave-
そこで、保護層20を、多層膜層16を透過した透過光を吸収する材料から構成することが好ましい。この場合、発色構造体30,31は基材15の位置する側から観察される態様で用いられる。こうした構成によれば、基材15側から多層膜層16を透過した光は保護層20によって吸収され、透過光が基材15側に返ってくることが抑えられるため、基材15側から発色構造体30,31を観察した場合に、多層膜層16からの反射光とは異なる波長域の光が視認されることが抑えられる。したがって、反射光による色の視認性が低下することが抑えられ、発色構造体30,31において所望の発色が好適に得られる。
Therefore, it is preferable that the
例えば、保護層20は、光吸収剤や黒色顔料等の可視領域の光を吸収する材料を含む層であればよい。具体的には、保護層20は、カーボンブラック、チタンブラック、黒色酸化鉄、黒色複合酸化物等の黒色の無機顔料が樹脂に混合された層であることが好ましい。
For example, the
なお、保護層20は、可視領域の光のすべてを吸収せずとも、多層膜層16を透過する光の少なくとも一部を吸収する光吸収性を有する構成であれば、こうした光吸収性を有する層が設けられない構成と比較して、反射光による色の視認性が低下することを抑える効果は得られる。したがって、保護層20は、多層膜層16を透過する光の波長域に応じた色の顔料を含む層であってもよい。ただし、保護層20が黒色顔料を含む黒色の層であれば、透過光の波長域に応じた保護層20の色の調整等が不要であり、また、保護層20が広い波長域の光を吸収するため、簡便に、かつ、好適に、反射光による色の視認性の低下が抑えられる。
The
また、保護層20は、紫外線吸収剤を含んでいてもよい。紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾエート系、サリシレート系、トリアジン系、シアノアクリルレート系等の公知の紫外線吸収剤が使用できる。
Further, the
保護層20が紫外線吸収剤を含む構成であれば、発色構造体30,31が、直射日光等に因る紫外線に長時間さらされる用途に用いられる場合に、保護層20が紫外線を吸収するため、発色構造体30,31を構成する材料が紫外線によって劣化することが抑えられる。こうした効果は、発色構造体30,31が、保護層20の位置する側から観察される場合、すなわち、保護層20の位置する側から入射光が発色構造体30,31に入る態様で用いられる場合に、特に高く得られる。
If the
保護層20は、例えば、インクジェット法、スプレー法、バーコート法、ロールコート法、スリットコート法、グラビアコート法等の公知の塗工法を用いて、多層膜層16の表面に形成される。保護層20の膜厚は特に限定されないが、例えば、1μm以上100μm以下の程度であることが好ましい。
The
保護層20の形成のための塗布液であるインクには、必要に応じて、溶媒が混合されてもよい。溶媒としては、保護層20を構成する樹脂と相性のよい溶媒が選択されればよく、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールモノメチルエーテル、トルエン、キシレン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン等が挙げられる。
If necessary, a solvent may be mixed with the ink which is the coating liquid for forming the
なお、保護層20は、複数の層から構成されていてもよい。例えば、保護層20が、物理的もしくは化学的な刺激に対する耐性の異なる複数の層を備える構成であれば、複数の耐性を有する保護層20が実現できる。また例えば、保護層20が、類似した耐性を有する複数の層を備える構成であれば、複数の層で共通する上記耐性を保護層20にて増強することができる。こうした耐性としては、例えば、耐擦過性や耐水性等が挙げられる。
The
[保護層の特性]
保護層20が有する特性について、好ましい形態を説明する。なお、以下の形態は、発色構造体30,31が、保護層20の位置する側から観察される場合等、保護層20が発色構造体30,31の最外面で外気に曝される態様で用いられる場合に、特に高い効果を発揮する。なお、以下において、保護層20の表面は、保護層20における多層膜層16に接する面とは反対側の面であって、発色構造体30,31の最外面を構成する面である。
[Characteristics of protective layer]
A preferable form of the characteristics of the
発色構造体30,31において、保護層20の表面から測定した硬度は、0.03GPa以上であることが好ましい。この硬度は、押し込み硬さであって、ナノインデンテーション法を利用して、押し込み深さを100nmとした場合に計測される硬度である。この硬度は、例えば、MTS社製のナノインデンターを用いて測定することができる。上記硬度が0.03GPa以上であれば、保護層20が十分に硬いため、発色構造体30,31の耐擦過性が高められる。
In the color-developing
発色構造体30,31において、保護層20の表面における表面粗さRaは、2μm以下であることが好ましい。表面粗さRaは、算術平均粗さであり、JIS B 0601:2013に従って算出される。表面粗さRaは、例えば、菱化システム社製の非接触式表面粗さ計(非接触式表面・層断面計測システム)を用いて測定することができる。表面粗さRaが2μm以下であれば、保護層20の表面が十分に平滑であるため、保護層20の表面における光の乱反射を抑えることができる。その結果、多層膜層16からの反射光による色の視認性が低下することが抑えられる。
In the color-developing
発色構造体30,31において、保護層20の表面における水接触角は、60度以上であることが好ましい。この水接触角は、保護層20の表面に水の液滴が着滴してから5秒後に測定した接触角である。接触角は接触角計を用いて公知の手順によって測定できる。上記水接触角が60度以上であれば、保護層20と水との親和性が低く抑えられるため、発色構造体30,31が水に濡れた場合に、保護層20が水分を吸収して劣化することが抑えられる。
In the color-developing
なお、発色構造体30,31が、基材15の位置する側から観察される場合等、保護層20とは反対側に位置する最外層の最外面が外気に曝される態様で用いられる場合には、上記最外層の上記最外面、例えば基材15における多層膜層16とは反対側の面において、上記硬度が0.03GPa以上であり、上記表面粗さRaが2μm以下であり、上記水接触角が60度以上であることが好ましい。
When the color-developing
[発色構造体の変形例]
発色構造体は、図6が示す構成を有していてもよい。図6が示す発色構造体32が備える凹凸構造体12は、基材15と、基材15の表面を覆う樹脂層17と、樹脂層17に積層された多層膜層16とを備える。基材15の表面は平坦であり、樹脂層17がその表面に凹凸を有する。図6に示す形態においては、基材15と樹脂層17との積層体が凹凸層である。樹脂層17の表面における凹凸構造としては、上述の第1の構造の凹凸構造と第2の構造の凹凸構造とのいずれもが適用可能である。
[Modification example of color development structure]
The color-developing structure may have the configuration shown in FIG. The concave-
樹脂層17の凹凸構造の形成方法としては、例えば、ナノインプリント法が用いられる。例えば、光ナノインプリント法によって樹脂層17の凹凸構造を形成する場合、まず、形成対象の凹凸の反転された凹凸を有する凹版であるモールドの凹凸が形成された面に、樹脂層17を構成する樹脂として、光硬化性樹脂が塗布される。光硬化性樹脂の塗布方法は特に限定されず、インクジェット法、スプレー法、バーコート法、ロールコート法、スリットコート法、グラビアコート法等の公知の塗布法が用いられればよい。
As a method for forming the uneven structure of the
次いで、光硬化性樹脂からなる塗布層の表面に、基材15が重ねられ、塗布層とモールドとが互いに押し付けられた状態で、基材15側もしくはモールド側から光が照射される。続いて、硬化した光硬化性樹脂および基材15からモールドが離型される。これによって、モールドの有する凹凸が光硬化性樹脂に転写されて、表面に凹凸を有する樹脂層17が形成される。モールドは、例えば、合成石英やシリコンから構成され、光または荷電粒子線を照射するリソグラフィやドライエッチング等の公知の微細加工技術を利用して形成される。
なお、光硬化性樹脂は、基材15の表面に塗布され、基材15上の塗布層にモールドが押し当てられた状態で、光の照射が行われてもよい。
Next, the
The photocurable resin may be applied to the surface of the
また、光ナノインプリント法に代えて、熱ナノインプリント法が用いられてもよく、この場合、樹脂層17の樹脂としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等の、製造方法に応じた樹脂が用いられる。
Further, the thermal nanoimprint method may be used instead of the optical nanoimprint method. In this case, as the resin of the
[発色構造体の適用例]
上述した発色構造体の具体的な適用例について説明する。以下で説明する適用例には、第1の構造を有する発色構造体30、第2の構造を有する発色構造体31、および、上述の変形例で説明した発色構造体32のいずれもが適用可能である。
[Application example of color development structure]
A specific application example of the above-mentioned color-developing structure will be described. Any of the color-developing
<表示体>
発色構造体の第1の適用例は、発色構造体を表示体に用いる形態である。表示体は、物品の偽造の困難性を高める目的で用いられてもよいし、物品の意匠性を高める目的で用いられてもよいし、これらの目的を兼ねて用いられてもよい。物品の偽造の困難性を高める目的としては、表示体は、例えば、パスポートや免許証等の認証書類、商品券や小切手等の有価証券類、クレジットカードやキャッシュカード等のカード類、紙幣等に貼り付けられる。また、物品の意匠性を高める目的としては、表示体は、例えば、身に着けられる装飾品や、使用者に携帯される物品、家具や家電等のように据え置かれる物品、壁や扉等の構造物、自動車の内装や外装等に取り付けられる。
<Display body>
The first application example of the color-developing structure is a form in which the color-developing structure is used as a display body. The display body may be used for the purpose of increasing the difficulty of forgery of the article, may be used for the purpose of enhancing the design of the article, or may be used for these purposes in combination. For the purpose of increasing the difficulty of forgery of goods, the display body is, for example, authentication documents such as passports and driver's licenses, securities such as gift certificates and checks, cards such as credit cards and cash cards, banknotes, etc. It will be pasted. Further, for the purpose of enhancing the design of the article, the display body is, for example, a decorative object to be worn, an article carried by a user, an article to be stationary such as furniture or a home appliance, a wall, a door, or the like. It can be attached to structures, interiors and exteriors of automobiles, etc.
図7が示すように、表示体40は、表面40Fと、表面40Fとは反対側の面である裏面40Rとを有し、表面40Fと対向する方向から見て、表示体40は、第1表示領域41Aと第2表示領域41Bとを含んでいる。第1表示領域41Aは、複数の第1画素42Aが配置されている領域であり、第2表示領域41Bは、複数の第2画素42Bが配置されている領域である。換言すれば、第1表示領域41Aは、複数の第1画素42Aの集合から構成されており、第2表示領域41Bは、複数の第2画素42Bの集合から構成されている。第1画素42Aと第2画素42Bとの各々には、発色構造体の構成が適用されており、第1画素42Aと第2画素42Bとは、互いに異なる色相の色を呈する。すなわち、表示体40の表面40Fと対向する方向から見て、第1表示領域41Aと第2表示領域41Bとには、互いに異なる色相の色が視認される。
As shown in FIG. 7, the
第1表示領域41Aと第2表示領域41Bとの各々は、これらの領域単独、もしくは、これらの領域の2以上の組み合わせによって、文字、記号、図形、模様、絵柄、これらの背景等を表現する。一例として、図7に示す構成では、第1表示領域41Aによって円形の図形が表現され、第2表示領域41Bによって三角形の図形が表現されている。
Each of the
なお、表示体40は、表示領域41A,41Bの周囲等に、発色構造体の構成とは異なる構成を有する領域、例えば、表面が平坦な基材に多層膜層が積層された構造を有する領域や、基材に金属薄膜が積層された構造を有する領域等を有していてもよい。
The
図8は、第1画素42Aと第2画素42Bとの断面構造を示す図である。図8においては、これらの画素42A,42Bを構成する発色構造体33が、第1の構造を有する発色構造体である例を示している。
FIG. 8 is a diagram showing a cross-sectional structure of the
第1画素42Aと第2画素42Bとでは、凸部15aの高さh1が互いに異なっている。一方、第1画素42Aと第2画素42Bとにおいて、多層膜層16の構成は共通しており、すなわち、高屈折率層16aの材料や膜厚、低屈折率層16bの材料や膜厚、および、これらの層の層数は、共通している。第1画素42Aと第2画素42Bとで、凸部15aの高さh1が異なることによって、第1画素42Aと第2画素42Bとは互いに異なる色相の色を呈する。各画素42A,42Bにおける凸部15aの高さh1は、各画素42A,42Bの所望の色相に応じて設定されればよい。
The height h1 of the
ここで、第1画素42Aの凸部15aの高さh1aと、第2画素42Bの凸部15aの高さh1bとの差が大きいほど、第1画素42Aの呈する色相と第2画素42Bの呈する色相との差が大きくなり、その色相の差が人の目によって認識されやすくなる。例えば、高さh1aと高さh1bとの差は5nm以上であることが好ましく、多層膜層16が平坦面に積層されている場合における多層膜層16からの反射光のピーク波長の1%以上であることが好ましい。
Here, the larger the difference between the height h1a of the
例えば、多層膜層16が平坦面に積層されている場合における多層膜層16からの反射光のピーク波長が500nmであり、画素によって緑色を発色させたい場合は、凸部15aの高さh1を100nm程度とすることが好ましく、画素によって赤色を発色させたい場合は、凸部15aの高さh1を200nm程度とすることが好ましい。
For example, when the
上記構成においては、第1表示領域41Aと第2表示領域41Bとで、多層膜層16の表面における凹凸構造の高さが異なり、こうした高さが一定である場合と比較して表示体40の全体における凹凸構造が複雑であるため、凹凸構造が変形しやすい。したがって、保護層20によって多層膜層16の凹凸構造を保護することの有益性が高い。
In the above configuration, the height of the uneven structure on the surface of the
なお、画素42A,42Bに適用される発色構造体が、第2の構造を有する発色構造体である場合、上記仮想平面にて凸部15cの投影像が構成するパターンにおいて第1凸部要素15Eaが占める割合よりも第2凸部要素15Ebが占める割合が小さい構成においては、第2凸部要素15Ebの高さh2が画素42A,42Bの呈する色相に与える影響は微小である。したがって、第2の構造を有する発色構造体においても、第1の構造の凸部15aに相当する第1凸部要素15Eaの高さh1の調整によって、画素42A,42Bの呈する色相の調整が可能である。
When the color-developing structure applied to the
凸部15aのパターンは、例えば、第1画素42Aごと、および、第2画素42Bごとに設定される。すなわち、凸部15aの投影像のパターンを構成する複数の矩形Rにおける長さd1や長さd2の平均値や標準偏差は、画素42A,42Bごとに設定される。凸部15aのパターンは画素42A,42Bごとに異なっていてもよいし、一致していてもよい。画素42A,42Bの大きさは、表示領域41A,41Bが構成する像についての所望の解像度に応じて設定されればよい。より高精度な像を表示するためには、画素42A,42Bの一辺は10μm以上であることが好ましい。
The pattern of the
なお、画素42A,42Bの製造の際には、例えば、複数の矩形Rからなるパターンに従った凸部を一括して大面積の領域に形成後、このパターンを分割するように凸部を切断等により分割することで、各画素42A,42Bの凹凸構造を形成してもよく、こうした製造方法は、製造工程が容易となるため好ましい。ここで、凸部の分割によって、複数の画素42A,42Bの一部には、画素42A,42Bの端部に、第2方向Dyの長さd2が、第1方向Dxの長さd1よりも小さい矩形Rを構成する凸部が形成される場合がある。しかし、凸部15aのパターンにこうした矩形Rが含まれたとしても、その割合が十分に小さい場合は当該矩形Rによる光学的影響は無視できるほど小さい。
When manufacturing the
保護層20としては、多層膜層16の透過光の吸収性を有する保護層20が用いられる。さらに、画素42A,42Bを構成する発色構造体33は、反射防止層21を備えている。反射防止層21は、基材15における多層膜層16とは反対側の面、すなわち、凹凸層における多層膜層16とは反対側の面を覆っている。
As the
画素42A,42Bは、保護層20に対する反射防止層21の側が、表示体40の裏面40Rに対する表面40Fの側となるように配置されている。すなわち、保護層20は表示体40の裏面40Rを構成し、反射防止層21が表面40Fを構成する。そして、表示体40は、表面40F側、すなわち、反射防止層21の位置する側から観察される。
The
反射防止層21は、基材15における凹凸を有する面とは反対側の面の表面反射を低減する機能を有する。すなわち、反射防止層21の膜厚は可視領域の光の波長以下であり、表面反射を抑える機能を高めるためには、反射防止層21の膜厚は、200nm以下であることが好ましい。反射防止層21を構成する材料としては、例えば、フッ化マグネシウム(MgF2)や二酸化珪素(SiO2)等が挙げられる。基材15の表面反射を抑える機能を高めるためには、反射防止層21の屈折率は、基材15の屈折率以下であることが好ましい。なお、反射防止層21は、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された多層膜からなる層であってもよい。
The
表面40F側から表示体40を観察した場合に、基材15の表面反射が大きいと、多層膜層16からの特定の波長域の反射光による色の視認性が低くなる。これに対し、反射防止層21が設けられていることによって、基材15の表面反射が低減されるため、多層膜層16からの反射光による色の視認性が低下することが抑えられ、表示体40において所望の発色が好適に得られる。
第1画素42Aと第2画素42Bとの間で、基材15は連続しており、すなわち、これらの画素42A,42Bは、共通した1つの基材15を有している。
When the
The
基材15における凹凸構造は、例えば、第1画素42Aの位置する第1表示領域41Aに対応する部分と、第2画素42Bの位置する第2表示領域41Bに対応する部分との各々に対して、リソグラフィやドライエッチングを行うことによって形成される。凸部15aの高さh1を変えるためには、エッチング時間を変更すればよい。
The uneven structure of the
第1表示領域41Aに対応する部分と第2表示領域41Bに対応する部分とに対し、多層膜層16は、同一の工程によって、同時に形成される。同様に、各表示領域41A,41Bに対応する部分に対し、保護層20は同時に形成され、反射防止層21もまた同時に形成される。反射防止層21は、例えば、多層膜層16の形成の前もしくは後に、スパッタリングや真空蒸着によって形成される。
The
第1表示領域41Aと第2表示領域41Bとが接している場合、第1画素42Aと第2画素42Bとの間で、多層膜層16、保護層20、および、反射防止層21の各々は連続している。
When the
なお、第1画素42Aと第2画素42Bとの呈する色相を異ならせることは、第1画素42Aと第2画素42Bとで、多層膜層16を構成する層の材料や膜厚等の構成を異ならせることによっても可能ではある。しかしながら、表示領域41A,41Bごとに多層膜層16の構成が異なると、表示領域41A,41Bごとに、領域のマスキングや高屈折率層16aと低屈折率層16bとの成膜を繰り返すことが必要であり、製造工程が複雑になる。結果として、製造コストの増加や歩留まりの低下が引き起こされる。また、微小な領域にマスキングを行うことは困難であるため、精細な像の形成には限界がある。
It should be noted that, in order to make the hues of the
これに対し、上記表示体40の構成であれば、第1表示領域41Aに対応する部分と第2表示領域41Bに対応する部分とに対し、多層膜層16を同時に形成することが可能であるため、表示体40の製造に要する負荷が軽減される。また、微小な領域へのマスキングと比較して、微小な領域ごとに凸部15aの高さh1を異ならせることは容易であるため、表示領域41A,41Bを小さくしてより精細な像を形成することもできる。
On the other hand, in the case of the configuration of the
なお、第1画素42Aと第2画素42Bとで、多層膜層16の構成を同一として、凸部15aの高さh1を変えることによって色相を異ならせるためには、多層膜層16を以下のように構成することが好ましい。すなわち、平坦面に多層膜層16を積層した場合における多層膜層16からの反射光のピーク波長が、第1画素42Aにて発色させる色相の光の波長と、第2画素42Bにて発色させる色相の光の波長との間に位置するように、多層膜層16を構成することが好ましい。
In order to make the configuration of the
凸部15aの高さh1を変えることにより、多層膜層16を構成する各層の形状が変わって光路長が変化することや、凹凸構造が効率的に散乱させる光の波長域が変化することが起こり、こうした現象等に起因して、発色構造体に視認される色相が変化すると考えられる。
By changing the height h1 of the
また、画素42A,42Bの構成に、発色構造体32の構成、すなわち、基材15に積層された樹脂層17が凹凸構造を有している構成が適用される場合、この凹凸構造は、例えば、以下のように形成される。すなわち、ナノインプリント法を利用して、各表示領域41A,41Bに対応する部分で凹凸の高さを変えたモールドが用いられ、各画素42A,42Bの樹脂層17の凹凸構造が同時に形成される。
Further, when the configuration of the color-developing
こうしたモールドは、表示領域41A,41Bに対応する部分ごとに、リソグラフィやドライエッチングを行うことにより形成されてもよい。また例えば、以下の方法によれば、より簡便にモールドの形成が可能である。すなわち、荷電粒子線リソグラフィに用いられるレジストに対して照射する荷電粒子線の線量を表示領域41A,41Bごとに変え、各表示領域41A,41Bについて所望の高さの凹凸が形成されるように現像時間を調整してレジストパターンを形成する。レジストパターンの表面に例えばニッケル等の金属層を電鋳によって形成した後、レジストを溶解することによって、ニッケル製のモールドが得られる。
Such a mold may be formed by performing lithography or dry etching for each portion corresponding to the
なお、表示体40が含む表示領域の数、すなわち、発色構造体から構成される画素が配置されて、互いに異なる色相の色を呈する表示領域の数は特に限定されず、表示領域の数は、1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。さらに、表示領域には、発色構造体から構成された表示要素が含まれればよく、表示要素は、ラスタ画像を形成するための繰返しの最小単位である画素に限らず、ベクタ画像を形成するためのアンカを結んだ領域であってもよい。
The number of display areas included in the
また、表示要素の構成としては、上述した発色構造体の構成であればいずれの構成であっても適用可能であり、例えば、保護層20は、多層膜層16の透過光の吸収性を有さず、多層膜層16における凹凸構造の保護機能のみを有していてもよいし、紫外線吸収剤の含有により紫外線の吸収機能を有していてもよい。これらの場合、保護層20が表示体40の表面40Fを構成し、反射防止層21が裏面40Rを構成し、表示体40は、表面40F側、すなわち、保護層20の位置する側から観察されることが好ましい。また、反射防止層21は設けられていなくてもよい。
Further, as the configuration of the display element, any configuration can be applied as long as it is the configuration of the color-developing structure described above. For example, the
<発色シートおよび成形体>
発色構造体の第2の適用例は、発色構造体を発色シートに用いる形態である。発色シートは、発色構造体から構成されたシートであり、装飾等のために被着体に固定される。発色シートと被着体とから、成形体が構成される。
<Coloring sheet and molded product>
The second application example of the color-developing structure is a form in which the color-developing structure is used as a color-developing sheet. The color-developing sheet is a sheet composed of a color-developing structure, and is fixed to an adherend for decoration or the like. A molded body is composed of a color-developing sheet and an adherend.
被着体の形状や材料は特に限定されないが、例えば、樹脂製の被着体に発色シートが取り付けられるとき、発色シートは、例えば、フィルムインサート工法、インモールドラミネーション工法、三次元オーバーレイラミネーション工法(TOM)等のラミネート加飾工法を用いて、被着体の表面へ固定される。 The shape and material of the adherend are not particularly limited, but for example, when the color-developing sheet is attached to the resin-made adherend, the color-developing sheet is, for example, a film insert method, an in-mold lamination method, or a three-dimensional overlay lamination method ( It is fixed to the surface of the adherend by using a laminating decoration method such as TOM).
フィルムインサート工法とは、熱真空成形により成形された発色シートを金型に配置した状態で射出成形を行うことによって、被着体と発色シートとを一体化する方法である。インモールドラミネーション工法とは、発色シートの熱真空成形から射出成形による被着体の形成および発色シートとの一体化までを、すべて同じ金型内で行う方法である。三次元オーバーレイラミネーション工法とは、発色シートで上下に隔離した気密空間の気圧差を利用して、被着体と発色シートとを一体化する方法である。 The film insert method is a method of integrating an adherend and a color-developing sheet by performing injection molding in a state where a color-developing sheet formed by thermal vacuum forming is placed on a mold. The in-mold lamination method is a method in which the process from thermal vacuum forming of a color-developing sheet to the formation of an adherend by injection molding and integration with the color-developing sheet are all performed in the same mold. The three-dimensional overlay lamination method is a method of integrating the adherend and the color-developing sheet by utilizing the pressure difference in the airtight space vertically separated by the color-developing sheet.
こうしたラミネート加飾工法では、加熱処理や加圧処理や真空処理が行われるため、発色構造体にかかる物理的あるいは化学的な負荷が大きい。したがって、保護層20によって多層膜層16の凹凸構造が保護されることの有益性が高い。
In such a laminating decoration method, heat treatment, pressure treatment, and vacuum treatment are performed, so that the physical or chemical load on the color-developing structure is large. Therefore, it is highly beneficial that the
発色シートを構成する発色構造体としては、上述した発色構造体のいずれの構成も適用可能である。ただし、発色シートは、被着体の表面に沿って配置されるように用いられるため、発色構造体は、被着体の表面に追従した形状に変形しやすい性質を有することが好ましい。こうした観点においては、発色構造体32の構成、すなわち、基材15に積層された樹脂層17が凹凸構造を有している構成は、基材15として用いることのできる材料についての自由度が高いため好ましい。
As the color-developing structure constituting the color-developing sheet, any of the above-described color-developing structures can be applied. However, since the color-developing sheet is used so as to be arranged along the surface of the adherend, it is preferable that the color-developing structure has a property of easily deforming into a shape that follows the surface of the adherend. From this point of view, the structure of the color-developing
発色シートが、ラミネート加飾工法を用いて樹脂製の被着体に固定される場合、被着体との一体化のための加熱の際に基材15が被着体に追従して変形するように、基材15は、熱可塑性樹脂から構成される。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリカーボネート(PC)、ナイロン(PA)等が挙げられる。基材15の膜厚は、発色シートが被着体に追従しやすい観点から、薄いほど好ましく、例えば、20μm以上300μm以下の程度であることが好ましい。
When the color-developing sheet is fixed to the resin adherend using the laminating decoration method, the
保護層20としては、多層膜層16の透過光の吸収性を有する保護層20が用いられる。発色シートが、ラミネート加飾工法を用いて樹脂製の被着体に固定される場合、保護層20は、被着体との一体化のための加熱の際における多層膜層16の凹凸構造への追従性が高いことが好ましく、こうした観点から、保護層20は熱可塑性を有していることが好ましい。具体的には、保護層20が、100℃以上160℃以下の温度において熱可塑性を有している構成であれば、ラミネート加飾工法における加熱の際に、多層膜層16の凹凸構造への追従性が好適に得られる。こうした構成の実現のためには、保護層20が黒色顔料と樹脂とを含む構成において、樹脂として熱可塑性樹脂が用いられればよい。熱可塑性樹脂としては、例えば、上述の基材15の材料として例示した熱可塑性樹脂が挙げられる。
As the
図9が示すように、発色シート50を構成する発色構造体34は、保護層20における多層膜層16とは反対側の面を覆う接着層22を備えていることが好ましい。接着層22は、発色シート50と被着体とを接着する機能を有する。なお、図9においては、発色シート50を構成する発色構造体34として、基材15に積層された樹脂層17が第2の構造の凹凸構造を有している構成の発色構造体が適用された例を示している。
As shown in FIG. 9, the color-developing
発色シートが、ラミネート加飾工法を用いて樹脂製の被着体に固定される場合、被着体との一体化のための加熱の際に接着層22が接着機能を発現するように、接着層22はヒートシール性を有することが好ましい。こうした接着層22を構成するヒートシール剤としては、例えば、ポリエチレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリウレタン等の熱可塑性樹脂が挙げられる。
When the color-developing sheet is fixed to a resin adherend using a laminating decoration method, the
接着層22は、例えば、インクジェット法、スプレー法、バーコート法、ロールコート法、スリットコート法、グラビアコート法等の公知の塗布法を用いて形成される。接着層22の膜厚は特に限定されないが、例えば、2μm以上200μm以下の程度であることが好ましい。
The
図10が示すように、上記構成の発色シート50は、接着層22が被着体61と接するように、被着体61に固定される。すなわち、発色シート50が被着体61に固定された成形体60において、基材15が外側に向けられ、基材15に対して保護層20の位置する側に、被着体61が位置する。そして、発色シート50は、基材15側から観察される。
As shown in FIG. 10, the color-developing
なお、発色シート50を構成する発色構造体34は、上述の表示体40と同様の反射防止層を備えていてもよい。また、発色シートの構成としては、上述した発色構造体の構成であればいずれの構成であっても適用可能であり、例えば、保護層20は、多層膜層16の透過光の吸収性を有さず、多層膜層16における凹凸構造の保護機能のみを有していてもよいし、紫外線吸収剤の含有により紫外線の吸収機能を有していてもよい。これらの場合、保護層20が外側に向けられて発色シートの最外面を構成し、保護層20に対して基材15の位置する側に、被着体61が位置するように、発色シートが被着体61に固定され、発色シートは、保護層20側から観察されることが好ましい。
The color-developing
以上説明したように、上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)発色構造体において、多層膜層16の表面が保護層20によって覆われるため、多層膜層16における凹凸構造の変形や、凹凸構造の詰まりを抑えることができる。したがって、多層膜層16にて反射される光の光路長が変化することや、凹凸構造による反射光の拡散効果や回折効果が低下することが抑えられるため、発色構造体において所望の発色が好適に得られる。また、多層膜層16に直接に保護層20が積層されているため、接着層等を介して保護層が設けられる構成と比較して、製造工程が簡素になり、製造コストの増大や歩留まりの低下が抑えられる。そして、こうした発色構造体から構成される画素を備える表示体40や、こうした発色構造体から構成される発色シート50であれば、所望の発色が好適に得られる表示体40や発色シート50が実現される。さらに、こうした発色シート50を備える成形体において、装飾性が高められる。
As described above, according to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the color-developing structure, since the surface of the
(2)保護層20が、多層膜層16の透過光の吸収性を有する構成であれば、凹凸層の位置する側から発色構造体を観察した場合に、凹凸層側から多層膜層16を透過した光は保護層20によって吸収され、透過光が凹凸層側に返ってくることが抑えられる。したがって、多層膜層16からの反射光とは異なる波長域の光が視認されることが抑えられるため、反射光による色の視認性が低下することが抑えられ、発色構造体において所望の発色が好適に得られる。
(2) If the
そして、保護層20が、黒色顔料を含む構成であれば、保護層20が可視領域において広い波長域の光を吸収可能であるため、多層膜層16を透過する光の波長域に関わらず、透過光を吸収する保護層20が好適に実現できる。
If the
(3)凹凸層における多層膜層16とは反対側の面に反射防止層21が設けられている構成によれば、凹凸層の位置する側から発色構造体を観察した場合に、凹凸層の表面反射が低減されるため、多層膜層16からの反射光による色の視認性が低下することが抑えられ、発色構造体において所望の発色が好適に得られる。
(3) According to the configuration in which the
(4)保護層20における多層膜層16とは反対側の面に接着層22が設けられている構成では、発色構造体を装飾等のために被着体に好適に取り付けることができる。そして、凹凸層の位置する側から発色構造体を観察させる用途に適した構造が実現される。
(4) In the configuration in which the
(5)保護層20が紫外線吸収剤を含む構成であれば、保護層20が紫外線を吸収するため、発色構造体30,31を構成する材料が紫外線によって劣化することが抑えられる。
(5) If the
(6)保護層20が2以上の層から構成される形態であれば、これらの層が有する機能の組み合わせによって、保護層20の多機能化や保護層20の機能の増強が可能である。
(7)発色構造体の最外面から測定した硬度が0.03GPa以上であれば、発色構造体の耐擦過性が高められる。
(6) If the
(7) When the hardness measured from the outermost surface of the color-developing structure is 0.03 GPa or more, the scratch resistance of the color-developing structure is enhanced.
(8)発色構造体の最外面における算術平均粗さが2μm以下であれば、発色構造体の最外面における光の乱反射を抑えることができる。その結果、多層膜層16からの反射光による色の視認性が低下することが抑えられる。
(9)発色構造体の最外面における水接触角が60度以上であれば、最外面への水の付着に起因して発色構造体が劣化することが抑えられる。
(8) When the arithmetic mean roughness on the outermost surface of the color-developing structure is 2 μm or less, diffuse reflection of light on the outermost surface of the color-developing structure can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the deterioration of color visibility due to the reflected light from the
(9) When the water contact angle on the outermost surface of the color-developing structure is 60 degrees or more, deterioration of the color-developing structure due to adhesion of water to the outermost surface can be suppressed.
(10)発色構造体が第1の構造の凹凸構造を有する構成であれば、凸部によって反射光の拡散効果が得られ、多層膜層16からの反射光として特定の波長域の光が広い角度で観察される。
(10) If the color-developing structure has a concavo-convex structure of the first structure, the effect of diffusing the reflected light can be obtained by the convex portion, and the light in a specific wavelength range is wide as the reflected light from the
(11)発色構造体が第2の構造の凹凸構造を有する構成であれば、凸部によって反射光の拡散効果と回折効果とが得られ、多層膜層16からの反射光として特定の波長域の光が広い観察角度で観察可能であるとともに、この反射光の強度が高められることにより光沢感のある鮮やかな色が視認される。
(11) If the color-developing structure has a concavo-convex structure having a second structure, the convex portion provides a diffusion effect and a diffraction effect of the reflected light, and a specific wavelength range is obtained as the reflected light from the
(12)発色構造体が第2の構造の凹凸構造を有する構成において、第2凸部要素15Ebの投影像が構成する第2パターンにて、複数の帯状領域が第1方向Dxと第2方向Dyとの各々に沿って並び、帯状領域の配列間隔の平均値および標準偏差の少なくとも一方が、第1方向Dxに沿った配列間隔と第2方向Dyに沿った配列間隔とで異なる構成によれば、第1凸部要素15Eaによる反射光の散乱効果の第1方向Dxへの影響と第2方向Dyへの影響との違いに応じて、第2凸部要素15Ebによる反射光の回折効果を調整することができる。また、帯状領域における第1方向Dxの配列間隔の平均値と第2方向Dyの配列間隔の平均値との各々が1μm以上100μm以下である構成では、反射光の回折効果が好適に発現される範囲で上記反射光の回折効果の調整を行うことができる。 (12) In the configuration in which the color-developing structure has the uneven structure of the second structure, in the second pattern formed by the projected image of the second convex portion element 15Eb, a plurality of strip-shaped regions are in the first direction Dx and the second direction. It is arranged along each of the Dy, and at least one of the average value and the standard deviation of the sequence spacing of the band-shaped region is different between the sequence spacing along the first direction Dx and the sequence spacing along the second direction Dy. For example, the diffraction effect of the reflected light by the second convex element 15Eb is determined according to the difference between the influence of the scattering effect of the reflected light by the first convex element 15Ea on the first direction Dx and the influence on the second direction Dy. Can be adjusted. Further, in a configuration in which the average value of the array spacing of the first direction Dx and the average value of the array spacing of the second direction Dy in the band-shaped region are each 1 μm or more and 100 μm or less, the diffraction effect of the reflected light is suitably exhibited. The diffraction effect of the reflected light can be adjusted within the range.
(13)発色構造体から構成される画素を備える表示体40にて、第1画素42Aと第2画素42Bとにおいて、多層膜層16を構成する各層の材料および膜厚は一致し、凹凸層における凸部の高さが異なる構成では、第1画素42Aの位置する領域と第2画素42Bの位置する領域とに互いに異なる色相の色が視認される。そして、第1画素42Aと第2画素42Bとにおいては多層膜層16の構成が一致しているため、各画素42A,42Bの位置する領域ごとに多層膜層16を形成する必要がなく、互いに異なる色相を呈する画素42A,42Bを有する表示体40を簡便な製造工程によって形成することができる。
(13) In the
(14)発色構造体から構成される発色シート50において、保護層20が熱可塑性を有している構成であれば、発色シート50がラミネート加飾工法を用いて被着体61の表面へ固定される際に、多層膜層16の凹凸構造への保護層20の追従性が好適に得られる。したがって、ラミネート加飾工法を用いて被着体の表面へ固定される発色シート50として好適な構成が実現される。
(14) In the color-developing
(15)発色構造体から構成される発色シート50において、接着層22がヒートシール性を有している構成であれば、発色シート50がラミネート加飾工法を用いて被着体61の表面へ固定される際に、接着層22を被着体61に接触させて発色シート50と被着体61とを一体化することにより、発色シート50と被着体61とが好適に接着される。したがって、ラミネート加飾工法を用いて被着体61の表面へ固定される発色シート50として好適な構成が実現される。また、発色シート50における基材15側の面が被着体61に固定される場合、被着体61の表面で基材15が多層膜層16や保護層20を支持する構成となるため、基材15に製造工程において加えられる熱で強度が低下しない程度の高い耐熱性が必要とされる。これに対し、保護層20側の面が被着体61に固定される構成であれば、基材15の材料の選択についての自由度が高まる。
(15) In the color-developing
(16)発色シート50を備える成形体60において、保護層20が多層膜層16の透過光の吸収性を有し、凹凸層に対して保護層20が位置する側に、被着体61が位置する構成であれば、凹凸層の位置する側から発色シート50が観察され、多層膜層16を透過した光は保護層20によって吸収されるため、発色シート50において所望の発色が好適に得られる。すなわち、発色シート50が、その発色性を好適に発揮可能な態様で用いられるため、成形体の装飾性が高められる。
(16) In the molded
(17)基材15の表面を覆う樹脂層17に凹凸構造が形成されている構成であれば、基材15の材料の選択についての自由度が高まり、また、凹凸構造の形成に、微細な凹凸の形成に適したナノインプリント法の適用が可能である。
(17) If the
(18)ナノインプリント法を用いて凹凸層の凹凸構造が形成される製造方法によれば、微細な凹凸構造を好適に、かつ、簡便に形成することができる。そして、ナノインプリント法として、光ナノインプリント法もしくは熱ナノインプリント法が用いられる製造方法であれば、ナノインプリント法による凹凸構造の形成が、好適、かつ、簡便に実現される。 (18) According to the manufacturing method in which the concavo-convex structure of the concavo-convex layer is formed by using the nanoimprint method, the fine concavo-convex structure can be preferably and easily formed. If the manufacturing method uses an optical nanoimprint method or a thermal nanoimprint method as the nanoimprint method, the formation of an uneven structure by the nanoimprint method is suitable and easily realized.
[変形例]
上記実施形態は、以下のように変更して実施することが可能である。
・多層膜層16の透過光の吸収性を有する層が、多層膜層16に対して保護層20とは反対側に設けられてもよい。例えば、基材15や樹脂層17を黒色の層とすることや、基材15における多層膜層16とは反対側の面に黒色の層を配置することによって、こうした構成が実現できる。この場合、保護層20は、可視領域の光に対して透明な材料から構成され、発色構造体は、保護層20の位置する側から観察される。また、反射防止層21は保護層20上に設けられればよく、接着層22は、発色構造体における基材15側の最外面を構成するように設けられていればよい。
[Modification example]
The above embodiment can be modified and implemented as follows.
A layer having absorption of transmitted light of the
ただし、例えば、光ナノインプリント法を用いて凹凸構造を形成しようとすれば、樹脂層17として光硬化性を有する黒色の樹脂を用いる必要があり、黒色の基材15や黒色の樹脂層17を用いることは、材料についての制約が大きい。また、多層膜層16と透過光を吸収する層との間に、基材15等の透明な層が挟まれている構成よりも、多層膜層16に透過光を吸収する層が直接に接している構成の方が、この層に、多層膜層16からの透過光がより効率的に吸収されるため、反射光による色の視認性が低下することが好適に抑えられる。
However, for example, if an attempt is made to form a concavo-convex structure using the optical nanoimprint method, it is necessary to use a photocurable black resin as the
・発色構造体は、保護層20とは別の層として、紫外線吸収性を有する層を備えていてもよい。例えば、発色構造体は、基材15に対して多層膜層16とは反対側に、紫外線吸収剤を含む層を備えていてもよい。こうした構成であれば、特に、発色構造体が、基材15の位置する側から観察される場合、すなわち、基材15の位置する側から入射光が発色構造体に入る態様で用いられる場合に、発色構造体を構成する材料が紫外線によって劣化することを抑える効果を高く得られる。
-The color-developing structure may include a layer having ultraviolet absorption as a layer separate from the
・表示体40が含む画素には、上記仮想平面にて凹凸層における凹凸構造の延びる方向が互いに異なる画素が含まれてもよい。具体的には、任意の画素での凸部の延びる方向である第2方向Dyと、この画素とは異なる画素での凸部の延びる方向である第2方向Dyとが、異なる方向であり、例えばこれらの方向が直交する構成であってもよい。こうした構成によれば、画素によって、多層膜層16からの反射光が拡散される方向を変えることが可能であり、多彩な像の表現が可能である。
The pixels included in the
なお、多層膜層16は、凹凸層における凸部の側面にも成膜されるため、多層膜層16における凹凸構造の凸部の幅は、凹凸層における凸部の幅よりもやや広がる。凹凸構造の延びる方向が互いに異なる画素が相互に隣接する部分において、延びる方向の異なる凸部の間で多層膜層16における上述のように広がった部分が連なり、多層膜層16における凹凸構造に崩れが生じると、各画素から所望の発色が所望の方向に得られ難くなる。そのため、凹凸構造の延びる方向が互いに異なる画素の間には、凹凸層に凹凸が形成されていない領域が設けられていることが好ましい。また、延びる方向が同一の凹凸構造を有する画素間においても、凹凸層に凹凸が形成されていない領域が設けられていてもよく、こうした構成によれば、多層膜層16の広がりに起因した凹凸構造の崩れが画素の端部にて抑えられ、各画素の全体から所望の発色が得られやすくなる。画素間に設けられる凹凸が形成されていない領域の幅は、例えば、多層膜層16の膜厚の1/2以上であることが好ましい。
Since the
・凹凸層の凹凸構造を構成する凸部は、基部から頂部に向かって第1方向Dxの幅が徐々に小さくなる構成を有していてもよい。こうした構成によれば、凸部に多層膜層16が成膜されやすくなる。この場合、第1方向Dxの長さd1や長さd3は、凸部の底面が構成するパターンにて規定される。
The convex portion constituting the concave-convex structure of the concave-convex layer may have a structure in which the width of the first direction Dx gradually decreases from the base portion to the top portion. According to such a configuration, the
・凹凸層における凹凸構造の第1の構造にて凸部15aの投影像が構成するパターン、および、第2の構造にて第1凸部要素15Eaの投影像が構成するパターンを構成する図形は、矩形に限られない。これらのパターンを構成する図形は、長円等であってもよく、要は、第2方向Dyに沿った長さが第1方向Dxに沿った長さ以上である形状を有する図形要素であればよい。そして、図形要素における第1方向Dxの長さd1と第2方向Dyの長さd2とが、第1の構造の説明にて述べた各種の条件を満たしていればよい。
The figure constituting the pattern formed by the projected image of the
・多層膜層16における最外層、すなわち、多層膜層16における凹凸層とは反対側の最表面を構成する層が、保護層として機能してもよい。この場合、多層膜層16が光学機能層である。そして、保護層として機能する層は、保護層よりも下層における凹凸構造の変形や変質等の、発色構造体において所望の発色を得られ難くする変化を、少なくとも1つの観点において抑えることができればよい。
The outermost layer of the
具体的には、多層膜層16における最外層は、多層膜層16における最外層以外の層とは異なる特性を有することによって、保護層として機能する。こうした特性は、構造的な特性であっても化学的な特性であっても物理的な特性であってもよく、例えば、硬さ、厚さ、凹凸の高さ、撥水性等である。例えば、最外層における硬さが他の層よりも大きい構成や、最外層における厚さが他の層よりも大きい構成であれば、最外層は他の層よりも衝撃に強くなるため、最外層よりも下層の凹凸構造が保護される。また、最外層における凹凸の高さが他の層よりも小さく、すなわち、最外層における平坦性が他の層よりも高い構成であれば、多層膜層16の表面の凹凸の高さが小さくなることにより衝撃が凹凸の変形を引き起こし難くなるため、最外層よりも下層の凹凸構造が保護される。
Specifically, the outermost layer in the
なお、多層膜層16における最外層が最外層以外の層と異なる特性を有する場合であっても、多層膜層16全体としては、凹凸層の凹凸構造に追従した表面形状、すなわち、凹凸層の凹凸構造における凹凸の配置に対応する配置の凹凸を有し、多層膜層16は、多層膜層16に入射する入射光のうちの特定の波長域での光の反射率が他の波長域での光の反射率よりも高いように構成される。
Even when the outermost layer of the
[実施例]
上述した発色構造体およびその製造方法について、具体的な実施例を用いて説明する。
<実施例1>
実施例1は、発色構造体が画素に適用された表示体である。実施例1の表示体が有する画素は、基材に第1の構造の凹凸構造が形成された発色構造体から構成される。
[Example]
The above-mentioned color-developing structure and a method for producing the same will be described with reference to specific examples.
<Example 1>
The first embodiment is a display body in which a color-developing structure is applied to pixels. The pixel of the display body of the first embodiment is composed of a color-developing structure in which a concave-convex structure of the first structure is formed on a base material.
まず、光ナノインプリント法で用いる凹版であるモールドを用意した。具体的には、光ナノインプリント法において照射する光として、365nmの波長の光を用いたため、この波長の光を透過する合成石英をモールドの材料として用いた。モールドの形成に際しては、まず、合成石英基板の表面に、クロム(Cr)からなる膜をスパッタリングによって成膜し、電子線リソグラフィによって電子線レジストパターンをCr膜上に形成した。形成したパターンは、図2に示した複数の矩形の集合からなるパターンである。画素となる領域は、一辺が130mmの正方形であり、第1方向における上記矩形の長さは380nmであり、第2方向における上記矩形の長さは、平均値が2400nm、標準偏差が580nmの正規分布から選択される長さである。上記パターンにおいて、複数の矩形は第1方向に重ならないように配列されている。使用したレジストはポジ型であり、膜厚は200nmとした。 First, a mold, which is an intaglio plate used in the optical nanoimprint method, was prepared. Specifically, since light having a wavelength of 365 nm was used as the light to be irradiated in the optical nanoimprint method, synthetic quartz that transmits light having this wavelength was used as the material for the mold. In forming the mold, first, a film made of chromium (Cr) was formed on the surface of the synthetic quartz substrate by sputtering, and an electron beam resist pattern was formed on the Cr film by electron beam lithography. The formed pattern is a pattern consisting of a set of a plurality of rectangles shown in FIG. The area to be a pixel is a square with a side of 130 mm, the length of the rectangle in the first direction is 380 nm, and the length of the rectangle in the second direction is normal with an average value of 2400 nm and a standard deviation of 580 nm. The length selected from the distribution. In the above pattern, the plurality of rectangles are arranged so as not to overlap in the first direction. The resist used was a positive type, and the film thickness was 200 nm.
次に、塩素(Cl2)と酸素(O2)との混合ガスに高周波を印加して発生させたプラズマにより、レジストから露出した領域のCr膜をエッチングした。続いて、六弗化エタンガスに高周波を印加して発生させたプラズマによりレジストおよびCr膜から露出した領域の合成石英基板をエッチングした。これによりエッチングした合成石英基板の深さは70nmであった。残存したレジストおよびCr膜を除去することにより、凹凸構造が形成されたモールドを得た。 Next, the Cr film in the region exposed from the resist was etched by plasma generated by applying a high frequency to a mixed gas of chlorine (Cl 2 ) and oxygen (O 2). Subsequently, the synthetic quartz substrate in the region exposed from the resist and the Cr film was etched by the plasma generated by applying a high frequency to the hexafluorinated ethane gas. The depth of the synthetic quartz substrate etched by this was 70 nm. By removing the remaining resist and Cr film, a mold having an uneven structure was obtained.
続いて、モールドの表面に、離型剤としてオプツールHD−1100(ダイキン工業製)を塗布した。そして、基材として用いる合成石英ウエハの表面に、光硬化性樹脂(PAK−02、東洋合成製)を塗布し、この樹脂にモールドの凹凸が形成されている面を押し当てて、モールドの裏面側から365nmの光を照射した。この光の照射によって光硬化性樹脂を硬化した後、合成石英ウエハおよび樹脂層をモールドから剥離した。これにより、凹凸構造を有する樹脂層が積層された合成石英ウエハが得られた。 Subsequently, Optool HD-1100 (manufactured by Daikin Industries, Ltd.) was applied as a mold release agent to the surface of the mold. Then, a photocurable resin (PAK-02, manufactured by Toyo Synthetic) is applied to the surface of the synthetic quartz wafer used as a base material, and the surface on which the unevenness of the mold is formed is pressed against this resin to press the back surface of the mold. Light of 365 nm was irradiated from the side. After the photocurable resin was cured by irradiation with this light, the synthetic quartz wafer and the resin layer were peeled off from the mold. As a result, a synthetic quartz wafer in which a resin layer having a concavo-convex structure was laminated was obtained.
続いて、合成石英ウエハに対してO2ガスを用いたプラズマによるエッチングを実施し、凹凸構造の凹部に残存している光硬化性樹脂を除去した。この工程では、O2ガスを40sccm導入し、プラズマ放電させた。次に、オクタフルオロシクロブタン(C4F8)とアルゴン(Ar)との混合ガスを用いたプラズマによるエッチングを実施し、樹脂層の有する凹凸構造を合成石英ウエハに転写した。この工程では、C4F8ガスを40sccm、Arガスを60sccm導入し、プラズマチャンバー内の圧力を5mTorrに設定後、RIEパワー75W、ICPパワー400Wを印加して、プラズマ放電させた。合成石英ウエハに形成された凹凸構造における凸部の高さは100nmとした。
Subsequently, the synthetic quartz wafer was etched by plasma using O 2 gas to remove the photocurable resin remaining in the concave portion of the concave-convex structure. In this step, 40 sccm of O 2 gas was introduced and plasma was discharged. Next, an etching by plasma using a mixed gas of octafluorocyclobutane and (C 4 F 8) and argon (Ar), to transfer the uneven structure having a resin layer on the synthetic quartz wafer. In this step, C 4 to F 8
次に、ジメチルスルホキシド:モノエタノールアミン=7:3の混合液(ST−105、関東化学製)を用いた有機洗浄、および、硫酸および過酸化水素水を基本成分とする混合水溶液(SH−303、関東化学製)を用いた酸洗浄を行い、第1の構造である凹凸構造を有する基材である合成石英ウエハを得た。 Next, organic cleaning using a mixed solution of dimethylsulfoxide: monoethanolamine = 7: 3 (ST-105, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.), and a mixed aqueous solution (SH-303) containing sulfuric acid and hydrogen peroxide as basic components. , Kanto Chemical Co., Inc.) was used for acid cleaning to obtain a synthetic quartz wafer as a base material having a concavo-convex structure, which is the first structure.
次に、上記合成石英ウエハの凹凸を有する表面に、真空蒸着によって、膜厚が205nmである高屈折率層としてのTiO2膜と、膜厚が100nmである低屈折率層としてのSiO2膜とを交互に成膜し、高屈折率層と低屈折率層との組を5組、すなわち、10層の層を有する多層膜層を形成した。
次に、合成石英ウエハにおける多層積層を積層した面とは反対側の面に、真空蒸着によって、反射防止層として、膜厚が100nmのSiO2膜を成膜した。
Next, on the uneven surface of the synthetic quartz wafer, a TiO 2 film as a high-refractive index layer having a film thickness of 205 nm and a SiO 2 film as a low-refractive index layer having a film thickness of 100 nm are formed by vacuum vapor deposition. The film was formed alternately to form a multilayer film layer having 5 sets of a high refractive index layer and a low refractive index layer, that is, 10 layers.
Next, a SiO 2 film having a film thickness of 100 nm was formed as an antireflection layer on the surface of the synthetic quartz wafer opposite to the surface on which the multilayer layers were laminated by vacuum vapor deposition.
さらに、アクリル系UV硬化樹脂に、4質量%程度のカーボンナノチューブ粉末を混合して黒色インクを調整し、多層膜層の表面に、バーコート法を用いて黒色インクを塗布し、塗布層を乾燥させて保護層を形成した。これにより、実施例1の表示体が得られた。
実施例1の表示体を反射防止層の位置する側から観察したところ、画素の位置する領域に、緑色が視認性よく確認された。
Further, about 4% by mass of carbon nanotube powder is mixed with the acrylic UV curable resin to prepare a black ink, and the black ink is applied to the surface of the multilayer film layer by using the bar coat method, and the coated layer is dried. The protective layer was formed. As a result, the display body of Example 1 was obtained.
When the display body of Example 1 was observed from the side where the antireflection layer was located, green color was confirmed with good visibility in the region where the pixels were located.
<実施例2>
実施例2は、発色構造体が適用された発色シート、および、この発色シートを用いた成形体である。実施例2の発色シートは、基材上の樹脂層に第2の構造の凹凸構造が形成された発色構造体から構成される。
<Example 2>
Example 2 is a color-developing sheet to which a color-developing structure is applied, and a molded product using the color-developing sheet. The color-developing sheet of Example 2 is composed of a color-developing structure in which an uneven structure having a second structure is formed on a resin layer on a base material.
まず、光ナノインプリント法で用いる凹版であるモールドを用意した。具体的には、光ナノインプリント法において照射する光として、365nmの波長の光を用いたため、この波長の光を透過する合成石英をモールドの材料として用いた。モールドの形成に際しては、まず、合成石英基板の表面に、クロム(Cr)からなる膜をスパッタリングによって成膜し、電子線リソグラフィによって電子線レジストパターンをCr膜上に形成した。形成したパターンは、図2に示した複数の矩形の集合からなるパターンである。第1方向における上記矩形の長さは300nmであり、第2方向における上記矩形の長さは、平均値が2000nm、標準偏差が500nmの正規分布から選択される長さである。上記パターンにおいて、複数の矩形は第1方向に重ならないように配列されている。使用したレジストはポジ型であり、膜厚は200nmとした。 First, a mold, which is an intaglio plate used in the optical nanoimprint method, was prepared. Specifically, since light having a wavelength of 365 nm was used as the light to be irradiated in the optical nanoimprint method, synthetic quartz that transmits light having this wavelength was used as the material for the mold. In forming the mold, first, a film made of chromium (Cr) was formed on the surface of the synthetic quartz substrate by sputtering, and an electron beam resist pattern was formed on the Cr film by electron beam lithography. The formed pattern is a pattern consisting of a set of a plurality of rectangles shown in FIG. The length of the rectangle in the first direction is 300 nm, and the length of the rectangle in the second direction is a length selected from a normal distribution with an average value of 2000 nm and a standard deviation of 500 nm. In the above pattern, the plurality of rectangles are arranged so as not to overlap in the first direction. The resist used was a positive type, and the film thickness was 200 nm.
続いて、塩素(Cl2)と酸素(O2)との混合ガスに高周波を印加して発生させたプラズマにより、レジストから露出した領域のCr膜をエッチングした。続いて、六弗化エタンガスに高周波を印加して発生させたプラズマによりレジストおよびCr膜から露出した領域の合成石英基板をエッチングした。これによりエッチングした合成石英基板の深さは70nmであった。残存したレジストおよびCr膜を除去することにより、第1構造に対応する凹凸構造が形成された合成石英基板を得た。 Subsequently, the Cr film in the region exposed from the resist was etched by plasma generated by applying a high frequency to a mixed gas of chlorine (Cl 2 ) and oxygen (O 2). Subsequently, the synthetic quartz substrate in the region exposed from the resist and the Cr film was etched by the plasma generated by applying a high frequency to the hexafluorinated ethane gas. The depth of the synthetic quartz substrate etched by this was 70 nm. By removing the remaining resist and Cr film, a synthetic quartz substrate having a concavo-convex structure corresponding to the first structure was obtained.
次に、上記凹凸構造が形成された合成石英基板の表面に、Crからなる膜をスパッタリングによって成膜し、電子線リソグラフィによって電子線レジストパターンをCr膜上に形成した。形成したパターンは、図4に示した複数の帯状領域からなるパターンである。第1方向における上記帯状領域の長さは200nmであり、第2方向における上記帯状領域の長さは94μmであり、第1方向の長さが40μmかつ第2方向の長さが94μmである矩形領域ごとに、第1方向における配列間隔を、平均値が1.5μm、標準偏差が0.5μmとして上記帯状領域が配列されている。使用した電子線レジストはポジ型であり、膜厚は200nmとした。 Next, a film made of Cr was formed by sputtering on the surface of the synthetic quartz substrate on which the uneven structure was formed, and an electron beam resist pattern was formed on the Cr film by electron beam lithography. The formed pattern is a pattern composed of a plurality of strip-shaped regions shown in FIG. The length of the band-shaped region in the first direction is 200 nm, the length of the band-shaped region in the second direction is 94 μm, the length of the first direction is 40 μm, and the length of the second direction is 94 μm. The band-shaped regions are arranged for each region, with the arrangement spacing in the first direction set to an average value of 1.5 μm and a standard deviation of 0.5 μm. The electron beam resist used was a positive type, and the film thickness was 200 nm.
続いて、塩素(Cl2)と酸素(O2)との混合ガスに高周波を印加して発生させたプラズマにより、レジストから露出した領域のCr膜をエッチングした。続いて、六弗化エタンガスに高周波を印加して発生させたプラズマによりレジストおよびCr膜から露出した領域の合成石英基板をエッチングした。これによりエッチングした合成石英基板の深さは65nmであった。残存したレジストおよびCr膜を除去した後、合成石英基板の表面に、離型剤としてオプツールHD−1100(ダイキン工業製)を塗布した。これにより、第2構造に対応する凹凸構造が形成されたモールドを得た。 Subsequently, the Cr film in the region exposed from the resist was etched by plasma generated by applying a high frequency to a mixed gas of chlorine (Cl 2 ) and oxygen (O 2). Subsequently, the synthetic quartz substrate in the region exposed from the resist and the Cr film was etched by the plasma generated by applying a high frequency to the hexafluorinated ethane gas. The depth of the synthetic quartz substrate etched by this was 65 nm. After removing the remaining resist and Cr film, Optool HD-1100 (manufactured by Daikin Industries, Ltd.) was applied as a mold release agent to the surface of the synthetic quartz substrate. As a result, a mold having an uneven structure corresponding to the second structure was obtained.
次に、片面に易接着処理が施されたポリエステルフィルム(コスモシャインA4100、東洋紡製)の易接着処理が施された面に、光硬化性樹脂(PAK−02、東洋合成製)を塗布し、この樹脂にモールドの凹凸が形成されている面を押し当てて、モールドの裏面側から365nmの光を照射した。この光の照射によって光硬化性樹脂を硬化した後、ポリエステルフィルムおよび樹脂層をモールドから剥離した。これにより、第2の構造の凹凸構造を有する樹脂層が積層された基材であるポリエステルフィルムが得られた。 Next, a photocurable resin (PAK-02, manufactured by Toyobo) was applied to the surface of the polyester film (Cosmo Shine A4100, manufactured by Toyobo) that had been easily bonded on one side. The surface on which the unevenness of the mold was formed was pressed against this resin, and light of 365 nm was irradiated from the back surface side of the mold. After the photocurable resin was cured by this light irradiation, the polyester film and the resin layer were peeled off from the mold. As a result, a polyester film as a base material on which a resin layer having a concavo-convex structure having a second structure was laminated was obtained.
次に、得られた基材と樹脂層との積層体の凹凸を有する面に、真空蒸着によって、膜厚が40nmである高屈折率層としてのTiO2膜と、膜厚が75nmである低屈折率層としてのSiO2膜とを交互に成膜し、高屈折率層と低屈折率層との組を5組、すなわち、10層の層を有する多層膜層を形成した。 Next, a TiO 2 film as a high-refractive index layer having a film thickness of 40 nm and a low film thickness of 75 nm were formed on the uneven surface of the obtained laminate of the base material and the resin layer by vacuum deposition. The SiO 2 film as the refractive index layer was alternately formed to form 5 sets of the high refractive index layer and the low refractive index layer, that is, a multilayer film layer having 10 layers.
次に、アクリル系UV硬化樹脂に、4質量%程度のカーボンナノチューブ粉末を混合して黒色インクを調整し、多層膜層の表面に、バーコート法を用いて黒色インクを塗布した。塗布層を80℃で2分間乾燥させた後、365nmの光を照射して、膜厚が10μmの保護層を形成した。 Next, about 4% by mass of carbon nanotube powder was mixed with the acrylic UV curable resin to prepare a black ink, and the black ink was applied to the surface of the multilayer film layer by using the bar coat method. The coated layer was dried at 80 ° C. for 2 minutes and then irradiated with light at 365 nm to form a protective layer having a film thickness of 10 μm.
続いて、保護層の表面に、バーコート法を用いてアクリル系樹脂を塗布し、塗布層を80℃で2分間乾燥させて、膜厚が50μm程度の接着層を形成した。これにより、実施例2の発色シートが得られた。 Subsequently, an acrylic resin was applied to the surface of the protective layer using a bar coating method, and the coated layer was dried at 80 ° C. for 2 minutes to form an adhesive layer having a film thickness of about 50 μm. As a result, the color-developing sheet of Example 2 was obtained.
実施例2の発色シートを、三次元オーバーレイラミネーション工法を用いて、ポリカーボネート製の被着体と一体化させることによって、実施例2の成形体を得た。詳細には、発色シートの接着層を被着体に向けて成形機に設置して、成形機内を真空引きした後に160℃まで加熱し、発色シートと被着体とを接触させた。この状態で、発色シート側から大気圧まで加圧を行うことにより、発色シートと被着体とを一体化した。その後、発色シートのうちの不要な部分を切り取ることによって、発色シートで加飾された実施例2の成形体が得られた。
実施例2の成形体を観察したところ、発色シートの位置する部分に、光沢感のある青色が視認性よく確認された。
The molded product of Example 2 was obtained by integrating the color-developing sheet of Example 2 with an adherend made of polycarbonate by using a three-dimensional overlay lamination method. Specifically, the adhesive layer of the color-developing sheet was placed in the molding machine toward the adherend, and the inside of the molding machine was evacuated and then heated to 160 ° C. to bring the color-developing sheet and the adherend into contact with each other. In this state, the coloring sheet and the adherend were integrated by applying pressure from the coloring sheet side to the atmospheric pressure. Then, by cutting off an unnecessary portion of the color-developing sheet, a molded product of Example 2 decorated with the color-developing sheet was obtained.
When the molded product of Example 2 was observed, a glossy blue color was confirmed with good visibility in the portion where the color-developing sheet was located.
Dx…第1方向、Dy…第2方向、10,11,12…凹凸構造体、15…基材、15a,15c…凸部、15b…凹部、15Ea…第1凸部要素、15Eb…第2凸部要素、16…多層膜層、16a…高屈折率層、16b…低屈折率層、17…樹脂層、20…保護層、21…反射防止層、22…接着層、30,31,32,33,34…発色構造体、40…表示体、40F…表面、40R…裏面、41A,41B…表示領域、42A,42B…画素、50…発色シート、60…成形体、61…被着体。 Dx ... 1st direction, Dy ... 2nd direction, 10,11,12 ... Concavo-convex structure, 15 ... Substrate, 15a, 15c ... Convex, 15b ... Concave, 15Ea ... First convex element, 15Eb ... Second Convex element, 16 ... Multilayer film layer, 16a ... High refractive index layer, 16b ... Low refractive index layer, 17 ... Resin layer, 20 ... Protective layer, 21 ... Antireflection layer, 22 ... Adhesive layer, 30, 31, 32 , 33, 34 ... Color development structure, 40 ... Display body, 40F ... Front surface, 40R ... Back surface, 41A, 41B ... Display area, 42A, 42B ... Pixels, 50 ... Color development sheet, 60 ... Molded body, 61 ... Adhesive body ..
Claims (24)
前記凹凸構造上に位置して当該凹凸構造に追従した表面形状を有する多層膜層であって、当該多層膜層において相互に隣接する層の屈折率が互いに異なり、当該多層膜層に入射する入射光のうちの特定の波長域での光の反射率が他の波長域での光の反射率よりも高い前記多層膜層を含む光学機能層であって、当該光学機能層における前記凹凸層とは反対側の最外層が、当該最外層よりも下層の保護機能を有する前記光学機能層と、を備え、
第1方向と、前記第1方向と直交する第2方向とは、前記凹凸層の厚さ方向に前記凹凸構造が投影される仮想的な面である仮想平面に含まれる方向であり、
前記凹凸構造を構成する凸部は1段以上の形状を有し、前記仮想平面において前記凸部の投影像が構成するパターンは、前記第2方向に沿った長さが前記第1方向に沿った長さ以上である複数の図形要素の集合からなるパターンを含み、
前記図形要素の前記第1方向に沿った長さはサブ波長以下であり、前記複数の図形要素において、前記第2方向に沿った長さの標準偏差は、前記第1方向に沿った長さの標準偏差よりも大きく、
前記複数の図形要素の集合からなるパターンを構成する凸部の高さは、前記多層膜層から反射される前記特定の波長域の光が有するピーク波長の1/2以下である
発色構造体。 An uneven layer with an uneven structure on the surface and
A multilayer film layer having a surface shape that is located on the uneven structure and has a surface shape that follows the concave-convex structure. An optical functional layer including the multilayer film layer in which the reflectance of light in a specific wavelength region of light is higher than the reflectance of light in other wavelength regions, and the uneven layer in the optical functional layer. The outermost layer on the opposite side comprises the optical functional layer having a protective function lower than the outermost layer.
The first direction and the second direction orthogonal to the first direction are directions included in a virtual plane which is a virtual surface on which the uneven structure is projected in the thickness direction of the uneven layer.
The convex portion constituting the uneven structure has a shape of one or more steps, and the pattern formed by the projected image of the convex portion in the virtual plane has a length along the second direction along the first direction. Contains a pattern consisting of a set of multiple graphic elements that are longer than the length
The length of the graphic element along the first direction is less than or equal to the sub-wavelength, and in the plurality of graphic elements, the standard deviation of the length along the second direction is the length along the first direction. Greater than the standard deviation of
A color-developing structure in which the height of the convex portion constituting the pattern composed of the set of the plurality of graphic elements is ½ or less of the peak wavelength of the light in the specific wavelength range reflected from the multilayer film layer.
前記最外層として前記多層膜層の表面を覆う保護層は、前記入射光のうち前記多層膜層を透過する光の少なくとも一部を吸収する光吸収性を有する
請求項1に記載の発色構造体。 The uneven layer has light transmission to the incident light and has a light transmittance.
The color-developing structure according to claim 1, wherein the protective layer covering the surface of the multilayer film layer as the outermost layer has a light absorption property of absorbing at least a part of the incident light transmitted through the multilayer film layer. ..
請求項2に記載の発色構造体。 The color-developing structure according to claim 2, wherein the protective layer contains a black pigment.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の発色構造体。 The color-developing structure according to any one of claims 1 to 3, further comprising an antireflection layer covering a surface of the uneven layer opposite to the optical functional layer.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の発色構造体。 The color-developing structure according to any one of claims 1 to 4, further comprising an adhesive layer covering a surface of the optical functional layer opposite to the uneven layer.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の発色構造体。 The color-developing structure according to any one of claims 1 to 5, wherein the layer constituting the color-developing structure includes a layer containing an ultraviolet absorber.
請求項1〜6のいずれか一項に記載の発色構造体。 The color-developing structure according to any one of claims 1 to 6, wherein the protective layer covering the surface of the multilayer film layer as the outermost layer is composed of two or more layers.
請求項1〜7のいずれか一項に記載の発色構造体。 The color-developing structure according to any one of claims 1 to 7, wherein the hardness measured from the outermost surface of the color-developing structure is 0.03 GPa or more.
請求項1〜8のいずれか一項に記載の発色構造体。 The color-developing structure according to any one of claims 1 to 8, wherein the arithmetic average roughness on the outermost surface of the color-developing structure is 2 μm or less.
請求項1〜9のいずれか一項に記載の発色構造体。 The color-developing structure according to any one of claims 1 to 9, wherein the water contact angle on the outermost surface of the color-developing structure is 60 degrees or more.
請求項1〜10のいずれか一項に記載の発色構造体。 The uneven layer is composed of a base material and a resin layer covering the surface of the base material, and any of claims 1 to 10 in which the uneven structure is located on a surface of the resin layer opposite to the base material. The color-developing structure described in item 1.
前記凹凸構造を構成する前記凸部の高さは一定である
請求項1〜11のいずれか一項に記載の発色構造体。 The pattern formed by the projected image of the convex portion in the virtual plane is a pattern composed of a set of the plurality of graphic elements.
The color-developing structure according to any one of claims 1 to 11, wherein the height of the convex portion constituting the uneven structure is constant.
前記第1方向に沿った前記帯状領域の配列間隔は、前記複数の帯状領域において一定ではなく、その平均値が前記入射光に含まれる波長域における最小波長の1/2以上であり、
前記凹凸構造を構成する前記凸部は、前記仮想平面における投影像が前記第1パターンを構成する要素であって所定の高さを有する凸部要素と、前記仮想平面における投影像が前記第2パターンを構成する要素であって所定の高さを有する凸部要素とが高さ方向に重ねられた多段形状を有する
請求項1〜11のいずれか一項に記載の発色構造体。 The pattern formed by the projected image of the convex portion in the virtual plane is a first pattern composed of a set of the plurality of graphic elements and a plurality of strips extending along the second direction and lining up along the first direction. It is a pattern in which a second pattern consisting of regions is superimposed.
The arrangement spacing of the strip-shaped regions along the first direction is not constant in the plurality of strip-shaped regions, and the average value thereof is ½ or more of the minimum wavelength in the wavelength region included in the incident light.
The convex portion constituting the uneven structure includes a convex portion element in which the projected image on the virtual plane constitutes the first pattern and has a predetermined height, and the projected image on the virtual plane is the second element. The color-developing structure according to any one of claims 1 to 11, which has a multi-stage shape in which convex elements having a predetermined height and elements constituting the pattern are overlapped in the height direction.
前記帯状領域の配列間隔の平均値および標準偏差の少なくとも一方が、前記第1方向に沿った配列間隔と前記第2方向に沿った配列間隔とで異なる
請求項13に記載の発色構造体。 In the second pattern, the plurality of strip-shaped regions are arranged along each of the first direction and the second direction.
The color-developing structure according to claim 13, wherein at least one of the average value and the standard deviation of the arrangement spacing of the strip-shaped region differs between the arrangement spacing along the first direction and the arrangement spacing along the second direction.
前記複数の帯状領域において、前記第1方向に沿った前記帯状領域の配列間隔の平均値、および、前記第2方向に沿った前記帯状領域の配列間隔の平均値の各々は、1μm以上100μm以下である
請求項13または14に記載の発色構造体。 In the second pattern, the plurality of strip-shaped regions are arranged along each of the first direction and the second direction.
In the plurality of strip-shaped regions, the average value of the arrangement spacing of the strip-shaped regions along the first direction and the average value of the arrangement spacing of the strip-shaped regions along the second direction are 1 μm or more and 100 μm or less. The color-developing structure according to claim 13 or 14.
前記表示要素が、請求項1〜15のいずれか一項に記載の発色構造体から構成されている
表示体。 A display body having a plurality of display elements and having a front surface and a back surface.
A display body in which the display element is composed of the color-developing structure according to any one of claims 1 to 15.
前記表示体の表面と対向する方向から見て、前記表示体は、前記第1表示要素が位置する第1表示領域と、前記第2表示要素が位置する第2表示領域とを含み、
前記多層膜層を構成する各層の材料および膜厚は、前記第1表示要素と前記第2表示要素とにおいて一致しており、
前記第1表示要素が含む前記凹凸層における前記凸部の高さと、前記第2表示要素が含む前記凹凸層における前記凸部の高さとは互いに異なる
請求項16に記載の表示体。 The plurality of display elements include a first display element and a second display element.
When viewed from a direction facing the surface of the display body, the display body includes a first display area in which the first display element is located and a second display area in which the second display element is located.
The material and film thickness of each layer constituting the multilayer film layer are the same in the first display element and the second display element.
The display body according to claim 16, wherein the height of the convex portion in the concave-convex layer included in the first display element and the height of the convex portion in the concave-convex layer included in the second display element are different from each other.
請求項18に記載の発色シート。 The color-developing sheet according to claim 18, wherein the protective layer covering the surface of the multilayer film layer as the outermost layer of the optical functional layer has thermoplasticity.
前記接着層は、ヒートシール性を有する
発色シート。 A color-developing sheet composed of the color-developing structure according to claim 5.
The adhesive layer is a color-developing sheet having heat-sealing properties.
前記発色シートが固定された被着体と、を備える
成形体。 The color-developing sheet according to any one of claims 18 to 20 and
A molded body comprising an adherend to which the color-developing sheet is fixed.
前記発色シートが固定された被着体と、を備え、
前記凹凸層に対して前記保護層が位置する側に、前記被着体が位置する
成形体。 A color-developing sheet composed of the color-developing structure according to claim 2 or 3.
With an adherend to which the color-developing sheet is fixed,
A molded body in which the adherend is located on the side where the protective layer is located with respect to the uneven layer.
前記凹凸構造上に、多層膜層を含む光学機能層を、当該多層膜層において相互に隣接する層の屈折率が互いに異なり、当該多層膜層に入射する入射光のうちの特定の波長域での光の反射率が他の波長域での光の反射率よりも高くなるとともに、前記光学機能層における前記凹凸層とは反対側の最外層が、当該最外層よりも下層の保護機能を有するように形成する工程と、を含み、
第1方向と、前記第1方向と直交する第2方向とは、前記凹凸層の厚さ方向に前記凹凸構造が投影される仮想的な面である仮想平面に含まれる方向であり、
前記凹凸層を形成する工程では、前記凹凸構造を構成する1段以上の凸部の投影像が前記仮想平面において構成するパターンが、前記第2方向に沿った長さが前記第1方向に沿った長さ以上である複数の図形要素の集合からなるパターンを含み、前記凹凸構造にて前記複数の図形要素の集合からなるパターンを構成する凸部の高さが、前記多層膜層から反射される前記特定の波長域の光が有するピーク波長の1/2以下となるように前記凹凸構造を形成し、
前記図形要素の前記第1方向に沿った長さはサブ波長以下であり、前記複数の図形要素において、前記第2方向に沿った長さの標準偏差は、前記第1方向に沿った長さの標準偏差よりも大きい
発色構造体の製造方法。 A process of forming an uneven layer having an uneven structure on the surface by transferring the unevenness of the intaglio to a resin using a nanoimprint method.
On the uneven structure, the optical functional layer including the multilayer film layer has different refractive indexes of the layers adjacent to each other in the multilayer film layer, and in a specific wavelength range of the incident light incident on the multilayer film layer. The reflectance of light in the above is higher than the reflectance of light in other wavelength ranges, and the outermost layer of the optical functional layer opposite to the uneven layer has a protective function of a layer lower than the outermost layer. Including the process of forming,
The first direction and the second direction orthogonal to the first direction are directions included in a virtual plane which is a virtual surface on which the uneven structure is projected in the thickness direction of the uneven layer.
In the step of forming the concavo-convex layer, the pattern formed by the projection image of one or more convex portions constituting the concavo-convex structure in the virtual plane has a length along the second direction along the first direction. saw including a composed pattern from a set of a plurality of graphic elements is greater than or equal to the length, the height of the convex portion constituting a pattern of the set of the plurality of graphic elements in the relief structure, reflected from the multilayer film The uneven structure is formed so as to be 1/2 or less of the peak wavelength of the light in the specific wavelength range.
The length of the graphic element along the first direction is less than or equal to the sub-wavelength, and in the plurality of graphic elements, the standard deviation of the length along the second direction is the length along the first direction. A method of manufacturing a color-developing structure that is larger than the standard deviation of.
請求項23に記載の発色構造体の製造方法。 The method for producing a color-developing structure according to claim 23, wherein the nanoimprint method is an optical nanoimprint method or a thermal nanoimprint method.
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