JP7036886B2 - Durable hybrid omnidirectional structural color pigment for external coating - Google Patents

Durable hybrid omnidirectional structural color pigment for external coating Download PDF

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Description

本発明は、保護コーティングを有する多層積層構造体、及び特に、保護コーティングを有しており、広帯域電磁放射に曝らし、かつ異なる角度から観察したときに、最小又は認識不可能な色ずれを呈するハイブリッド多層積層構造体に関する。 The present invention has a multi-layered structure with a protective coating and, in particular, a protective coating that exhibits minimal or unrecognizable color shift when exposed to wideband electromagnetic radiation and viewed from different angles. Regarding a hybrid multi-layer laminated structure.

<関連発明の相互参照>
本願は、2014年8月28日出願の米国特許出願14/471,834号の一部継続出願であり、これは、2014年8月15日出願の米国特許出願14/460,511号の一部継続出願であり、これは、2014年4月1日出願の米国特許出願14/242,429号の一部継続出願であり、これは、2013年12月23日出願の米国特許出願14/138,499号の一部継続出願であり、これは、2013年6月8日出願の米国特許出願13/913,402号の一部継続出願であり、これは、2013年2月6日出願の米国特許出願13/760,699号の一部継続出願であり、これは、2012年8月10日出願の13/572,071号の一部継続出願であり、これは、2011年2月5日出願の米国特許出願13/021,730号の一部継続出願であり、これは、2010年6月4日出願の米国特許出願12/793,772号の一部継続出願(米国特許第8,736,959号)であり、これは、2009年2月18日出願の米国特許出願12/388,395号の一部継続出願(米国特許第8,749,881号)であり、これは、2007年8月12日出願の米国特許出願11/837,529号の一部継続出願(米国特許出願第7,903,339号)である。2013年6月8日出願の米国特許出願13/913,402号は、2011年1月26日出願の13/014,398号の一部継続出願であり、これは、2010年6月4日出願の12/793,772号の一部継続出願であり、これは、2010年1月13日出願の12/686,861号(米国特許第8,593,728号)の一部継続出願であり、これは、2009年2月19日出願の12/389,256号(米国特許第8,329,247号)の一部継続出願であり、これらの全ては、それらの全体が参照により援用される。
<Cross-reference to related inventions>
This application is a partial continuation of US Patent Application No. 14 / 471,834 filed on August 28, 2014, which is one of US Patent Application Nos. 14 / 460,511 filed on August 15, 2014. This is a partial continuation application, which is a partial continuation application of US Patent Application No. 14 / 242,429 filed on April 1, 2014, which is a US patent application 14 / filed on December 23, 2013. This is a partial continuation application of No. 138,499, which is a partial continuation application of US Patent Application No. 13 / 913,402 filed on June 8, 2013, which was filed on February 6, 2013. Is a partial continuation application of US Patent Application No. 13 / 760,699, which is a partial continuation application of No. 13 / 571,071 filed on August 10, 2012, which is February 2011. This is a partial continuation application of US Patent Application No. 13 / 021,730 filed on the 5th, which is a partial continuation application of US Patent Application No. 12 / 793, 772 filed on June 4, 2010 (US Patent No. 1). 8,736,959), which is a partial continuation application of US Patent Application No. 12 / 388,395 filed on February 18, 2009 (US Patent No. 8,749,881). Is a partial continuation application of US Patent Application No. 11 / 837,529 filed on August 12, 2007 (US Patent Application No. 7,903,339). US Patent Application No. 13 / 913,402 filed June 8, 2013 is a partial continuation application of No. 13/014,398 filed January 26, 2011, which is June 4, 2010. This is a partial continuation application of application No. 12 / 793, 772, which is a partial continuation application of No. 12 / 686,861 (US Pat. No. 8,593,728) filed on January 13, 2010. Yes, this is a partial continuation of application 12 / 389,256 (US Pat. No. 8,329,247) filed February 19, 2009, all of which are incorporated by reference in their entirety. Will be done.

多層構造体から作られている顔料が知られている。加えて、高発色全方向構造色を呈し又はもたらす顔料がさらに知られている。しかしながら、従来技術の顔料は、所望の色特性を得るために、39層もの薄膜層を必要としていた。 Pigments made from multi-layer structures are known. In addition, pigments that exhibit or bring about highly colored omnidirectional structural colors are further known. However, the pigments of the prior art required as many as 39 thin film layers in order to obtain the desired color characteristics.

薄膜多層顔料の生産に関するコストは、必要とされる層の数に比例すると理解されたい。したがって、誘電体材料の多層積層体を使用した高発色全方向構造色の生産に関するコストは、非常に高額になりうる。それゆえ、最小限の薄膜層を必要とする高発色全方向構造色が望ましい。 It should be understood that the cost of producing thin film multilayer pigments is proportional to the number of layers required. Therefore, the cost of producing a highly colored omnidirectional structural color using a multilayer laminate of dielectric materials can be very high. Therefore, a highly colored omnidirectional structural color that requires a minimal thin film layer is desirable.

上記に加えて、太陽光、及び特に紫外光に曝すと、顔料は色あせ、変色などを呈することがあると理解されたい。したがって、耐候性のある高彩度全方向構造色顔料がさらに要求されている。 In addition to the above, it should be understood that pigments may fade, discolor, etc. when exposed to sunlight, and especially ultraviolet light. Therefore, there is a further demand for weather resistant, highly saturated omnidirectional structural color pigments.

ハイブリッド全方向構造色を提供する。この顔料は、広帯域電磁放射(例えば白色光)に曝し、かつ0°~45°の間の角度から観察したとき、人の目に見える色を呈し、かつ非常に小さい又は認識できない色ずれを有する。 Provides hybrid omnidirectional structural colors. This pigment exhibits a color visible to the human eye when exposed to wideband electromagnetic radiation (eg, white light) and when viewed from an angle between 0 ° and 45 °, and has very small or unrecognizable color shifts. ..

この顔料は、300nmより小さい所与の半値幅(FWHM)を有する反射帯域を反射する多層積層体、さらに本明細書において多層薄膜とも呼ばれるもの、の形態を有している。加えて、この反射帯域は、広帯域電磁放射に曝し、かつ0°~45°の角度から観察したときに、CIELABを使用したa色マップにおいて30°より小さい所与の色ずれを有する。 The pigment has the form of a multilayer laminate that reflects a reflection band with a given full width at half maximum (FWHM) of less than 300 nm, as well as what is also referred to herein as a multilayer thin film. In addition, this reflection band has a given color shift of less than 30 ° in the a * b * color map using CIELAB when exposed to wideband electromagnetic radiation and viewed from an angle of 0 ° to 45 °. ..

この多層積層体は、反射性コア層及び少なくとも2つの高屈折率(n)層を有する。このn層の1つは、反射性コア層にわたって延在する乾式堆積n誘電体層であってよく、またこの層の1つは、乾式堆積n誘電体層にわたって延在する乾式堆積吸収体層であってよい。この多層積層体は、さらに湿式堆積n外部酸化物層の形態であってよい外部保護層を含んでいてよい。いくつかの例において、この湿式堆積n外部酸化物層は、乾式堆積吸収体層を覆い、かつ直接に接しており、また、反射体コア層及び少なくとも2つのn層を完全に囲い又は包んでいてもいなくてもよい。 This multilayer stack has a reflective core layer and at least two high refractive index ( nh ) layers. One of the n h layers may be a dry deposition n h dielectric layer extending over the reflective core layer, and one of the dry deposition n h dielectric layers extending over the dry deposition n h dielectric layer. It may be an absorber layer. The multilayer laminate may further include an external protective layer which may be in the form of a wet- deposited external oxide layer. In some examples, this wet sedimentary nh external oxide layer covers and is in direct contact with the dry sedimentary absorber layer and also completely encloses or completely encloses the reflector core layer and at least two nh layers. It may or may not be wrapped.

この反射性コア層は、30nm~200nmの間の厚さを有する金属反射体コア層であってよい。ある例において、この金属コア反射体層は、Al、Ag、Pt、Cr、Cu、Zn、Au、Sn、及びこれらの合金のうちの少なくとも一つから作られている。 The reflective core layer may be a metal reflector core layer having a thickness between 30 nm and 200 nm. In one example, the metal core reflector layer is made of Al, Ag, Pt, Cr, Cu, Zn, Au, Sn, and at least one of these alloys.

乾式堆積n誘電体層は、CeO、Nb、SiN、SnO、SnS、TiO、ZnO、ZnS、及びZrOのうちの少なくとも一つ、又はCeO、Nb、SiN、SnO、SnS、TiO、ZnO、ZnS、及びZrOのうちの少なくとも一つを有する混合体から作られている。加えて、乾式堆積n誘電体層は、所望の調整波長について0.1QW~4.0QWの間の厚さを有しており、この所望の調整波長は、所望の色反射帯域の中心波長である。乾式堆積吸収体層は、Cr、Cu、Au、Sn、これらの合金、アモルファスSi、Fe、及びこれらと同種のもののうち少なくとも一つから作られており、2nm~30nmの間の厚さを有していてよい。湿性堆積n外部酸化物層は、CeO、Nb、SnO、TiO、ZnO、及びZrOのうち少なくとも一つから作られており、5nm~200nmの間の厚さを有していてよい。 The dry deposited nh dielectric layer is at least one of CeO 2 , Nb 2 O 5 , SiN, SnO 2 , SnS , TiO 2 , ZnO, ZnS, and ZrO 2 , or CeO 2 , Nb 2 O 5 , It is made from a mixture having at least one of SiN, SnO 2 , SnS, TiO 2 , ZnO, ZnS, and ZrO 2 . In addition, the dry deposited nh dielectric layer has a thickness between 0.1QW and 4.0QW for the desired adjustment wavelength, which is the central wavelength of the desired color reflection band. Is. The dry sediment absorber layer is made of at least one of Cr, Cu, Au, Sn, alloys thereof, amorphous Si, Fe 2 O 3 and the like, with a thickness between 2 nm and 30 nm. May have The wet deposit nh external oxide layer is made from at least one of CeO 2 , Nb 2 O 5 , SnO 2 , TiO 2 , ZnO, and ZrO 2 and has a thickness between 5 nm and 200 nm. You can do it.

いくつかの例において、この多層体は、中央反射体コア層、及び互いに対向して配置されかつ前記反射性コア層に結合している一対の乾式堆積n誘電体層を有する。加えて、一対の吸収体層は、互いに対向して配置され、一対の乾式堆積n誘電体層に結合していてよい。さらに、湿性堆積n外部酸化物層は、一対の吸収体層の外表面にわたって延在していてよい。 In some examples, the multilayer has a central reflector core layer and a pair of dry deposited nh dielectric layers arranged opposite to each other and bonded to the reflective core layer. In addition, the pair of absorber layers may be disposed facing each other and bonded to the pair of dry deposited nh dielectric layers. Further, the wet deposit nh external oxide layer may extend over the outer surface of the pair of absorber layers.

このハイブリッド全方向構造色は、2.0μmより小さい厚さを有しており、また、いくつかの例において、1.5μmより小さい厚さを有している。この顔料、及びしたがって、この多層積層体は、全部で10層より少ない層を有していてよく、またいくつかの例において全部で8層よりも少ない層を有していてよい。 This hybrid omnidirectional structural color has a thickness of less than 2.0 μm and, in some examples, a thickness of less than 1.5 μm. The pigment, and thus the multilayer laminate, may have less than 10 layers in total, and in some examples may have less than 8 layers in total.

全方向構造色顔料を製造する方法をさらに提供する。この方法は、反射性コア層を供給すること、及び反射性コア層にわたって延在するn誘電体層を乾式堆積することによって、上述の多層積層体を製造することを含む。加えて、この方法は、n誘電体層にわたって延在する吸収体層を乾式堆積すること、及びこの吸収体層にわたって延在する外部n酸化物層を湿性堆積することを含む。 Further provided is a method for producing an omnidirectional structural color pigment. The method comprises supplying the reflective core layer and dry depositing the nh dielectric layer extending over the reflective core layer to produce the multilayer laminate described above. In addition, this method involves dry deposition of an absorber layer extending over the nh dielectric layer and wet deposition of an external nh oxide layer extending over the absorber layer.

図1は、誘電体層、選択的吸収性層(SAL)及び反射体層から作られている全方向構造色多層積層体の模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an omnidirectional structural color multilayer laminate made of a dielectric layer, a selective absorbent layer (SAL) and a reflector layer. 図2Aは、500nmの波長を有する電磁放射(EMR)に曝したZnS誘電体層内のゼロ又はほぼゼロの電場点の模式図である。FIG. 2A is a schematic diagram of zero or near zero electric field points in a ZnS dielectric layer exposed to electromagnetic radiation (EMR) having a wavelength of 500 nm. 図2Bは、電場の絶対値の2乗(|E|)に対する、300nm、400nm、500nm、600nm、及び700nmの波長を有するEMRに曝した図2Aに示されるZnS誘電体層の厚さのグラフ図である。FIG. 2B shows the thickness of the ZnS dielectric layer shown in FIG. 2A exposed to EMR having wavelengths of 300 nm, 400 nm, 500 nm, 600 nm, and 700 nm with respect to the square of the absolute value of the electric field (| E | 2 ). It is a graph diagram. 図3は、基材又は反射体層上に延在し、かつこの誘電体層の外表面の垂直方向に対して角度θから電磁放射に曝した、誘電体層の略図である。FIG. 3 is a schematic view of a dielectric layer extending over a substrate or reflector layer and exposed to electromagnetic radiation from an angle θ with respect to the direction perpendicular to the outer surface of the dielectric layer. 図4は、ZnS誘電体層内の434nmの波長を有する入射EMRに対するゼロ又はほぼゼロの電場点にCr吸収体層が配置されているZnS誘電体層の略図である。FIG. 4 is a schematic diagram of a ZnS dielectric layer in which a Cr absorber layer is arranged at a zero or near zero electric field point with respect to an incident EMR having a wavelength of 434 nm in the ZnS dielectric layer. 図5は、Cr吸収体層を有しない多層積層体(例えば、図2A)及びCr吸収体層を有する多層積層体(例えば、図4)を白色光に曝したときの、反射率パーセントに対する反射EMR波長のグラフ表示である。FIG. 5 shows the reflection of a multilayer laminate without a Cr absorber layer (eg, FIG. 2A) and a multilayer laminate with a Cr absorber layer (eg, FIG. 4) with respect to percent reflectance when exposed to white light. It is a graph display of the EMR wavelength. 図6Aは、Al反射体層上に延在するZnS誘電体層(例えば、図2A)によって表される第1高調波及び第2高調波のグラフ図である。FIG. 6A is a graph of the first and second harmonics represented by the ZnS dielectric layer (eg, FIG. 2A) extending over the Al reflector layer. 図6Bは、Al反射体層にわたって延在するZnS誘電体層、及び図6Aに示されるような第2の高調波が吸収されるようにZnS誘電体層中に配置されているCr吸収体層を有する多層積層体の、反射率パーセントに対する反射EMR波長のグラフ図である。FIG. 6B shows a ZnS dielectric layer extending over the Al reflector layer and a Cr absorber layer arranged in the ZnS dielectric layer so that the second harmonic as shown in FIG. 6A is absorbed. It is a graph of the reflection EMR wavelength with respect to the reflectance percent of the multilayer laminate having. 図6Cは、Al反射体層にわたって延在するZnS誘電体層、及び図6Aに示されるような第1の高調波が吸収されるようにZnS誘電体層中に配置されているCr吸収体層を有する多層積層体の、反射率パーセントに対する反射EMR波長のグラフ図である。FIG. 6C shows a ZnS dielectric layer extending over the Al reflector layer and a Cr absorber layer arranged in the ZnS dielectric layer so that the first harmonic as shown in FIG. 6A is absorbed. It is a graph of the reflection EMR wavelength with respect to the reflectance percent of the multilayer laminate having. 図7Aは、0°及び45°から入射光に曝したときのCr吸収体層の電場角度依存性を表している、電場の二乗に対する誘電体層の厚さのグラフ図である。FIG. 7A is a graph showing the thickness of the dielectric layer with respect to the square of the electric field, which represents the electric field angle dependence of the Cr absorber layer when exposed to incident light from 0 ° and 45 °. 図7Bは、外表面の垂直方向(0°は表面に対して垂直である)に対して0°及び45°の角度から白色光を曝したときの、Cr吸収体層による吸収率パーセントに対する反射EMR波長のグラフ図である。FIG. 7B shows the reflection of white light on the percent absorption rate by the Cr absorber layer when exposed to white light from angles 0 ° and 45 ° with respect to the vertical direction of the outer surface (0 ° is perpendicular to the surface). It is a graph of the EMR wavelength. 図8Aは、本明細書において公開するある実施形態に基づく、赤色全方向構造色多層積層体の略図である。FIG. 8A is a schematic diagram of a red omnidirectional structural color multilayer laminate based on an embodiment disclosed herein. 図8Bは、図10Aに示す多層積層体に対して0°及び45°の入射角で白色光を曝したときの、図8Aに示すCu吸収体層の吸収率パーセントに対する反射EMR波長のグラフ図である。FIG. 8B is a graph of the reflected EMR wavelength with respect to the percent absorption rate of the Cu absorber layer shown in FIG. 8A when white light is exposed to the multilayer laminate shown in FIG. 10A at incident angles of 0 ° and 45 °. Is. 図9は、入射角0°で白色光に曝した赤色全方向構造色多層積層体の概念を証明するための、反射EMR波長に対する計算/シミュレーションデータ及び実験データのグラフ比較である。FIG. 9 is a graph comparison of calculation / simulation data and experimental data for reflected EMR wavelengths to prove the concept of a red omnidirectional structural color multilayer laminate exposed to white light at an incident angle of 0 °. 図10は、本明細書において開示するある実施形態に基づく全方向構造色多層積層体についての反射率パーセントに対する波長のグラフ図である。FIG. 10 is a graph of wavelengths relative to percent reflectance for an omnidirectional structural color multilayer laminate according to an embodiment disclosed herein. 図11は、本明細書において開示するある実施形態に基づく全方向構造色多層積層体についての反射率パーセントに対する波長のグラフ図である。FIG. 11 is a graph of wavelengths relative to percent reflectance for an omnidirectional structural color multilayer laminate according to an embodiment disclosed herein. 図12は、本明細書において開示するある実施形態に基づく全方向構造色多層積層体についての波長に対する反射率パーセントのグラフ図である。FIG. 12 is a graph of percent reflectance to wavelength for an omnidirectional structural color multilayer laminate according to an embodiment disclosed herein. 図13は、本明細書において開示するある実施形態に基づく全方向構造色多層積層体についての波長に対する反射率パーセントのグラフ図である。FIG. 13 is a graph of percent reflectance with respect to wavelength for an omnidirectional structural color multilayer laminate based on an embodiment disclosed herein. 図14は、従来の塗料と、本明細書が開示するある実施形態に基づく顔料から作られた塗料の、彩度及び色ずれを比較した(試料(b))、CIELABを使用したa色マップの一部のグラフ表示である。FIG. 14 compares the saturation and color shift of a conventional paint and a paint made from a pigment according to an embodiment disclosed herein (sample (b)), using CIELAB a * b. * A part of the graph display of the color map. 図15は、本明細書において開示するある実施形態に基づく全方向構造色多層積層体の略図である。FIG. 15 is a schematic diagram of an omnidirectional structural color multilayer laminate based on an embodiment disclosed herein. 図16は、本明細書が開示するある実施形態に基づく、保護コーティングを有する5層全方向構造色顔料の略図である。FIG. 16 is a schematic representation of a five-layer omnidirectional structural color pigment with a protective coating, based on an embodiment disclosed herein. 図17は、本明細書が開示するある実施形態に基づく2又はそれ以上の層を有する保護コーティングの略図である。FIG. 17 is a schematic representation of a protective coating with two or more layers according to an embodiment disclosed herein. 図18は、本明細書が開示するある実施形態に基づく全方向構造色多層積層体の略図である。FIG. 18 is a schematic diagram of an omnidirectional structural color multilayer laminate based on an embodiment disclosed herein. 図19は、本明細書が開示するある実施形態に基づく、保護コーティングを有する7層全方向構造色顔料の略図である。FIG. 19 is a schematic representation of a 7-layer omnidirectional structural color pigment with a protective coating, based on an embodiment disclosed herein.

全方向構造色顔料を提供する。この全方向構造色は、多層積層体を0°から45°の間の角度から人の目によって観察したときに、可視スペクトルにおいて電磁放射の狭帯域を反射し、かつ小さい又は認識不可能な色ずれを有する、多層積層体(本明細書において、さらに「多層薄膜」と称する)の形態を有する。より専門的に、この多層積層体は、白色光に曝したときに300nmより小さい可視電磁放射の狭帯域を反射する。加えて、この顔料を多層積層体の外表面の垂直方向に対して0°から45°の間の角度から観察したときに、反射された可視光の狭帯域は、CIELABを使用したa色マップにおいて、30°より小さくシフトする。 Provided is an omnidirectional structural color pigment. This omnidirectional structural color reflects a narrow band of electromagnetic radiation in the visible spectrum and is a small or unrecognizable color when the multilayer is viewed by the human eye from an angle between 0 ° and 45 °. It has the form of a multi-layer laminate (further referred to herein as a "multi-layer thin film") with a shift. More technically, this multilayer laminate reflects a narrow band of visible electromagnetic radiation smaller than 300 nm when exposed to white light. In addition, when this pigment is observed from an angle between 0 ° and 45 ° with respect to the vertical direction of the outer surface of the multilayer laminate, the narrow band of reflected visible light is a * b using CIELAB. * In the color map, shift less than 30 °.

この多層積層体は、反射体コア層、反射体コア層にわたって延在する高屈折率(n)誘電体層、n誘電体層にわたって延在する吸収体層、及び吸収体層にわたって延在するn外部保護層を有する。ある例において、反射電磁放射の狭帯域は、200nmより小さく、他の例において150nmより小さい、下記に定義するFWHMを有する。この多層積層体は、a色マップにおいて20°より小さく、いくつかの例において15°よりも小さい色ずれを、さらに有していてよい。 The multilayer stack extends over the reflector core layer, the high refractive index (n h ) dielectric layer extending over the reflector core layer, the absorber layer extending over the n h dielectric layer, and the absorber layer. It has an external protective layer. In one example, the narrow band of reflected electromagnetic radiation has a FWHM as defined below, which is less than 200 nm and less than 150 nm in another example. This multilayer laminate may further have a color shift of less than 20 ° in the a * b * color map and less than 15 ° in some examples.

色ずれのもう一つの基準は、狭反射帯域の中心波長のシフトである。このような観点において、多層積層体を広帯域電磁放射に曝し、多層積層体の外表面の垂直方向に対して0°から45°の間の角度から観察したときに、反射可視光の狭帯域の中心波長は、50nmより小さく、好ましくは40nmより小さく、さらに好ましくは30nmより小さくシフトする。さらに、この多層積層体は、UV領域及び/又はIR領域において電磁放射の個別の反射帯域を有していてもいなくてもよい。 Another criterion for color shift is the shift of the central wavelength in the narrow reflection band. From this point of view, when the multilayer stack is exposed to wideband electromagnetic radiation and observed from an angle between 0 ° and 45 ° with respect to the vertical direction of the outer surface of the multilayer stack, the reflected visible light has a narrow band. The center wavelength shifts to less than 50 nm, preferably less than 40 nm, more preferably less than 30 nm. Further, the multilayer stack may or may not have a separate reflection band of electromagnetic radiation in the UV and / or IR regions.

多層積層体の全厚は、2μmより小さく、好ましくは1.5μmより小さく、さらにより好ましくは1.0μmより小さい。したがって、この多層積層体は、薄い塗装コーティングの塗料顔料として使用することができる。 The total thickness of the multilayer laminate is smaller than 2 μm, preferably smaller than 1.5 μm, and even more preferably smaller than 1.0 μm. Therefore, this multilayer laminate can be used as a paint pigment for a thin coating coating.

多層積層体は、第1の層及び第2の層が延在する反射体コア層を含んでおり、この反射体コア層は、金属、例えばAl、Ag、Pt、Cr、Cu、Zn、Au、Sn、これらの合金、及び同種のものから作られる。反射体コア層は、通常30nm~200nmの間の厚さを有している。 The multi-layer laminate includes a reflector core layer in which a first layer and a second layer extend, and the reflector core layer is a metal such as Al, Ag, Pt, Cr, Cu, Zn, Au. , Sn, alloys of these, and the like. The reflector core layer usually has a thickness between 30 nm and 200 nm.

第1の層は、n誘電体材料から作られており、第2の層は吸収性材料から作られている。n誘電体材料は、CeO、Nb、SiN、SnO、SnS、TiO、ZnO、ZnS、及びZrOを含んでいてよいが、これらに限定されるわけではない。吸収性材料は、選択的吸収性材料、例えばCu、Au、Zn、Sn、これらの合金、及び同種のもの、又は代替的に、有色誘電体材料、例えばFe、CuO、これらの組み合わせ、及び同種のものを含んでいてよい。吸収性材料は、さらに非選択的吸収性材料、例えばCr、Ta、W、Mo、Ti、窒化Ti、Nb、Co、Si、Ge、Ni、Pd、V、酸化鉄、これらの組み合わせ又は合金、及び同種のものであってよい。外部保護層は、CeO、Nb、SnO、TiO、ZnO、及びZrOを含んでいてよいが、これらに限定されない。 The first layer is made of nh dielectric material and the second layer is made of absorbent material. The nh dielectric material may include, but is not limited to, CeO 2 , Nb 2 O 5 , SiN, SnO 2 , SnS , TiO 2 , ZnO, ZnS, and ZrO 2 . The absorbent material is a selective absorbent material such as Cu, Au, Zn, Sn, alloys thereof, and the like, or alternative, colored dielectric materials such as Fe 2 O 3 , Cu 2 O, these. Combinations of, and the same kind may be included. The absorbent material is further a non-selective absorbent material such as Cr, Ta, W, Mo, Ti, Ti nitride, Nb, Co, Si, Ge, Ni, Pd, V, iron oxide, a combination or alloy thereof. And may be of the same type. The external protective layer may include, but is not limited to, CeO 2 , Nb 2 O 5 , SnO 2 , TiO 2 , ZnO, and ZrO 2 .

誘電体層の厚さは、所望の調整波長についての0.1QW~4.0QWの間であってよい。選択的吸収性材料から作られる吸収性層の厚さは、20nm~80nmの間であり、他方、非選択的吸収性材料から作られる吸収性層の厚さは、5nm~30nmの間である。外部保護層の厚さは、5nm~200nmの間であってよい。 The thickness of the nh dielectric layer may be between 0.1 QW and 4.0 QW for the desired adjustment wavelength. The thickness of the absorbent layer made of the selective absorbent material is between 20 nm and 80 nm, while the thickness of the absorbent layer made of the non-selective absorbent material is between 5 nm and 30 nm. .. The thickness of the outer protective layer may be between 5 nm and 200 nm.

多層積層体は、可視スペクトルにおいて左右対称のピークの形状を有する電磁放射の反射狭帯域を有していてよい。代替的に、可視スペクトルにおける電磁放射の反射狭帯域は、UV領域に隣接していてよく、これにより、電磁放射の反射狭帯域の一部、例えばUV部分は人の目には見えない。もう一つの代替において、電磁放射の反射帯域は、IR領域に一部を有していてよく、これにより、IR部分は人の目には見えない。 The multilayer stack may have a narrow reflection band of electromagnetic radiation having a symmetrical peak shape in the visible spectrum. Alternatively, the reflected narrow band of electromagnetic radiation in the visible spectrum may be adjacent to the UV region, whereby part of the reflected narrow band of electromagnetic radiation, such as the UV portion, is invisible to the human eye. In another alternative, the reflection band of electromagnetic radiation may have a portion in the IR region, which makes the IR portion invisible to the human eye.

可視領域内にある電磁放射の反射帯域が、UV領域、IR領域と接していようと、又は可視スペクトルにおいて左右対称のピークを有していようと、本明細書が開示する多層積層体は、可視スペクトル内において電磁放射の反射狭帯域を有しており、これは低く、小さく、又は認識できない色ずれを有している。低い又は認識できない色ずれは、電磁放射の反射狭帯域の中心波長の小さいシフトの形態であってよい。代替的に、低い又は認識できない色ずれは、それぞれIR領域又はUV領域に接している電磁放射の反射帯域のUV側端、又はIR側端の小さいシフトの形態であってよい。多層積層体の外表面の垂直方向に対して0°~45°の間の角度から多層積層体を観察したときに、このような中心波長、UV側端、及び/又はIR側端の小さいシフトは、通常は50nmより小さく、いくつかの例において40nmより小さく、他の例において30nmより小さい。この低い又は認識できない色ずれは、さらにCIELAB色空間を使用したa色マップ上の小さい色ずれの形態であってよい。例えば、ある例において、多層積層体についての色ずれは、30°より小さく、好ましくは25°より小さく、さらに好ましくは20°より小さく、さらにより好ましくは15°より小さく、さらにもっとより好ましくは10°より小さい。 Whether the reflection band of electromagnetic radiation within the visible region is in contact with the UV region, IR region, or has bilaterally symmetric peaks in the visible spectrum, the multilayer stacks disclosed herein are visible. It has a narrow reflection band of electromagnetic radiation in the spectrum, which is low, small or has unrecognizable color shift. The low or unrecognizable color shift may be in the form of a small shift in the central wavelength of the reflected narrow band of electromagnetic radiation. Alternatively, the low or unrecognizable color shift may be in the form of a small shift at the UV or IR side of the reflection band of electromagnetic radiation in contact with the IR or UV regions, respectively. Such small shifts at the center wavelength, UV side edges, and / or IR side edges when observing the multilayer stack from an angle between 0 ° and 45 ° with respect to the vertical direction of the outer surface of the multilayer. Is usually less than 50 nm, less than 40 nm in some examples and less than 30 nm in others. This low or unrecognizable color shift may further be in the form of a small color shift on the a * b * color map using the CIELAB color space. For example, in one example, the color shift for a multilayer laminate is less than 30 °, preferably less than 25 °, even more preferably less than 20 °, even more preferably less than 15 °, and even more preferably 10. Less than °.

上記に加えて、多層積層体の形態である全方向構造色は、外部保護コーティング、例えば耐候性コーティングを有する複数の顔料粒子の形態であってよい。外部保護コーティングは、顔料粒子の相対的な光触媒反応を減少させる、一つまたはそれ以上のn酸化物層を含んでいてよい。ある例において、外部保護コーティングは、第1の酸化物層及び第2の酸化物層を含んでいる。加えて、第1の酸化物層及び/又は第2の酸化物層は、ハイブリッド酸化物層、即ち二つの酸化物の組み合わせである酸化物層であってよい。 In addition to the above, the omnidirectional structural color in the form of a multilayer laminate may be in the form of a plurality of pigment particles having an external protective coating, eg, a weathering coating. The external protective coating may include one or more nh oxide layers that reduce the relative photocatalytic reaction of the pigment particles. In one example, the external protective coating comprises a first oxide layer and a second oxide layer. In addition, the first oxide layer and / or the second oxide layer may be a hybrid oxide layer, that is, an oxide layer that is a combination of two oxides.

全方向構造色顔料を製造する方法は、酸、酸性化合物、酸性溶液、及び同種のものを使用することを含んでいてもいなくてもよい。言い換えると、複数の全方向構造色顔料粒子は、酸性溶液で処理されてもされなくてもよい。全方向構造色顔料及びこの顔料を製造する方法についてのさらなる教示および詳細は、本明細書において後に論じる。 Methods for producing omnidirectional structural color pigments may or may not include the use of acids, acidic compounds, acidic solutions, and the like. In other words, the plurality of omnidirectional structural color pigment particles may or may not be treated with an acidic solution. Further teachings and details about omnidirectional structural color pigments and methods for producing these pigments are discussed later herein.

図1を参照すると、下にある反射体層(RL)がこれにわたって延在する第1の誘電体材料層DL、及びDL層にわたって延在する選択的吸収性層SALを有する設計が、示されている。加えて、もう一つのDL層が提供され、選択的吸収性層にわたって延在していてもいなくてもよい。さらに、全ての入射電磁放射が多層積層体に反射され、又は選択的に吸収されている図が示されている。 Referring to FIG. 1, the design has a first dielectric material layer DL 1 extending over which the underlying reflector layer (RL) extends, and a selective absorbent layer SAL extending over DL 1 layer. It is shown. In addition, another DL layer is provided, which may or may not extend over the selective absorptive layer. Further, a diagram is shown in which all incident electromagnetic radiation is reflected or selectively absorbed by the multilayer stack.

図1に表されるような設計は、所望の多層積層体を設計し、また製造するための異なる手法に対応している。特に、誘電体層のゼロ又はほぼゼロのエネルギー点の厚さを下記において使用し、また論じる。 Designs as shown in FIG. 1 correspond to different techniques for designing and manufacturing the desired multilayer laminate. In particular, the zero or near zero energy point thickness of the dielectric layer is used and discussed below.

例えば図2Aは、Al反射体コア層にわたって延在するZnS誘電体層の略図である。このZnS誘電体層は143nmの全厚を有し、また500nmの波長を有する入射電磁放射について、77nmにおいてゼロ又はほぼゼロのエネルギー点を有している。言い換えると、500nmの波長を有する入射電磁放射(EMR)について、ZnS誘電体層は、Al反射体層から77nmの距離にゼロ又はほぼゼロの電場点を表す。加えて、図2Bは多数の異なる入射EMR波長についての、ZnS誘電体層をわたるエネルギー場のグラフ図を提供している。グラフにおいて示すように、誘電体層は、500nmの波長について、77nmの厚さにおいてゼロ又はほぼゼロの電場を有するが、しかし300nm、400nm、600nm、及び700nmのEMR波長について、77nmの厚さにおいてゼロでない電場を有する。 For example, FIG. 2A is a schematic diagram of a ZnS dielectric layer extending over the Al reflector core layer. The ZnS dielectric layer has a total thickness of 143 nm and has zero or near zero energy points at 77 nm for incident electromagnetic radiation having a wavelength of 500 nm. In other words, for incident electromagnetic radiation (EMR) with a wavelength of 500 nm, the ZnS dielectric layer represents a zero or near zero electric field point at a distance of 77 nm from the Al reflector layer. In addition, FIG. 2B provides a graph of the energy field across the ZnS dielectric layer for a number of different incident EMR wavelengths. As shown in the graph, the dielectric layer has a zero or near zero electric field at a thickness of 77 nm for a wavelength of 500 nm, but at a thickness of 77 nm for EMR wavelengths of 300 nm, 400 nm, 600 nm, and 700 nm. It has a non-zero electric field.

ゼロ又はほぼゼロの電場点の計算について、図3は、屈折率nを有する基材又はコア層2上の、全厚「D」、増分の厚さ「d」、及び屈折率「n」を有する誘電体層4を表している。入射光は、誘電体層4の外表面5に、外表面5に対して垂直な線6に対して角度θで当たり、外表面5から同じ角度θで反射する。入射光は外表面5を透過し、線6に対して角度θで誘電体層4に入り、基材層2の表面3に角度θで当たる。 For the calculation of zero or near zero electric field points, FIG. 3 shows the total thickness "D", the incremental thickness "d", and the index of refraction "n" on the substrate or core layer 2 having the index of refraction n s . Represents the dielectric layer 4 having the above. The incident light hits the outer surface 5 of the dielectric layer 4 at an angle θ with respect to the line 6 perpendicular to the outer surface 5 and is reflected from the outer surface 5 at the same angle θ. The incident light passes through the outer surface 5, enters the dielectric layer 4 at an angle θ F with respect to the line 6, and hits the surface 3 of the base material layer 2 at an angle θ s .

z=dのとき、誘電体層一つについて、θ=θかつエネルギー/電場(E)をE(z)と表現することができる。マクスウェルの方程式より、s偏光について:

Figure 0007036886000001
また、p偏光について:
Figure 0007036886000002
のように表現することができ、ここで、k=2π/λであり、λは反射されるべき所望の波長である。さらに、α=sinθであり、ここで「s」は、図5において基材に対応し、また
Figure 0007036886000003
はzの関数である、この層の誘電率である。
したがって、s偏光について、
Figure 0007036886000004
及びp偏光について、
Figure 0007036886000005
である。 When z = d, θ s = θ F and the energy / electric field (E) can be expressed as E (z) for one dielectric layer. From Maxwell's equations, about s polarization:
Figure 0007036886000001
Also, about p-polarization:
Figure 0007036886000002
Where k = 2π / λ, where λ is the desired wavelength to be reflected. Further, α = n sin θ s , where “s” corresponds to the substrate in FIG.
Figure 0007036886000003
Is the permittivity of this layer, which is a function of z.
Therefore, regarding s polarization,
Figure 0007036886000004
And about p-polarization
Figure 0007036886000005
Is.

誘電体層4のZ軸方向の電場の変化は、下記のように示すことができる未知のパラメーターu(z)、及びv(z)を計算することによって概算することができることを理解されたい。

Figure 0007036886000006
当然に、「i」は-1の平方根である。境界条件
Figure 0007036886000007
、及び下記の関係を利用して:
s偏光について、q=ncosθ (6)
p偏光について、q=n/cosθ (7)
s偏光について、q=ncosθ (8)
p偏光について、q=n/cosθ (9)
φ=k・n・dcos(θ) (10)
u(z)及びv(z)は、以下のように表現することができる:
Figure 0007036886000008
及び
Figure 0007036886000009
ゆえに、s偏光について、
Figure 0007036886000010
を用いて:
Figure 0007036886000011
及び、p偏光について:
Figure 0007036886000012
ここで、
Figure 0007036886000013
Figure 0007036886000014
及び
Figure 0007036886000015
It should be understood that the change in the electric field of the dielectric layer 4 in the Z-axis direction can be estimated by calculating the unknown parameters u (z) and v (z) which can be shown as follows.
Figure 0007036886000006
Naturally, "i" is the square root of -1. boundary condition
Figure 0007036886000007
, And the following relationships:
For s polarization, q s = n s cos θ s (6)
For p-polarization, q s = n s / cos θ s (7)
For s polarization, q F = ncos θ F (8)
For p-polarization, q F = n / cos θ F (9)
φ = k · n · dcos (θ F ) (10)
u (z) and v (z) can be expressed as:
Figure 0007036886000008
as well as
Figure 0007036886000009
Therefore, about s polarization,
Figure 0007036886000010
Using:
Figure 0007036886000011
And about p-polarization:
Figure 0007036886000012
here,
Figure 0007036886000013
Figure 0007036886000014
as well as
Figure 0007036886000015

このように、θ=0又は垂直入射である単純な条件において、φ=k・n・d、及びα=0であり:
s偏光についての|E(d)|=p偏光についての

Figure 0007036886000016
Figure 0007036886000017
これは、厚さ「d」、例えば誘電体層中の電場がゼロになる位置、又は場所について解くことができる。 Thus, under the simple condition of θ F = 0 or vertical incident, φ = k · n · d and α = 0:
About s polarization | E (d) | 2 = About p polarization
Figure 0007036886000016
Figure 0007036886000017
This can be solved for a thickness "d", eg, where or where the electric field in the dielectric layer becomes zero.

図4について言及すると、434nmの波長を有するEMRに曝したときの、図2Aに示すZnS誘電体層内の、ゼロ又はほぼゼロの電場点を計算するために、式19を使用した。ゼロ又はほぼゼロの電場点を計算すると、70nm(500nm波長について77nmであるのに対して)であった。加えて、厚さ15nmのCr吸収体層を、Al反射体コア層から70nmの厚さ又は距離に挿入して、ゼロ又はほぼゼロの電場ZnS-Cr境界を得た。このような独創的な構造は、434nmの波長を有する光がCr-ZnS境界を透過させ、しかし、434nmの波長を有しない光を吸収する。言い換えると、このCr-ZnS境界は434nmの波長を有する光に関してゼロ又はほぼゼロの電場を有し、それにより434nmの光はこの境界を透過する。しかしながら、Cr-ZnS境界は、434nmの波長を有しない光についてゼロ又はほぼゼロの電場点を有さず、これにより、この様な光はCr吸収体層及び/又はCr-ZnS境界に吸収され、Al反射体層によって反射されない。 With reference to FIG. 4, Equation 19 was used to calculate zero or near zero electric field points in the ZnS dielectric layer shown in FIG. 2A when exposed to EMR with a wavelength of 434 nm. A zero or near zero electric field point was calculated to be 70 nm (as opposed to 77 nm for a 500 nm wavelength). In addition, a Cr absorber layer with a thickness of 15 nm was inserted at a thickness or distance of 70 nm from the Al reflector core layer to obtain a zero or near zero electric field ZnS—Cr boundary. In such an original structure, light having a wavelength of 434 nm passes through the Cr-ZnS boundary, but absorbs light having no wavelength of 434 nm. In other words, this Cr-ZnS boundary has a zero or near zero electric field for light having a wavelength of 434 nm, whereby light at 434 nm passes through this boundary. However, the Cr-ZnS boundary does not have a zero or near zero electric field point for light having no wavelength of 434 nm, whereby such light is absorbed by the Cr absorber layer and / or the Cr-ZnS boundary. , Not reflected by the Al reflector layer.

所望の434nmの+/-10nm内の光の数パーセントは、Cr-ZnS境界を通過することを理解されたい。しかしながら、このような反射光の狭帯域、例えば434+/-10nmは、それでも人の目に鮮明な構造色を提供することを理解されたい。 It should be appreciated that a few percent of the desired 434 nm +/- 10 nm light passes through the Cr-ZnS boundary. However, it should be understood that such a narrow band of reflected light, such as 434 +/- 10 nm, still provides a vivid structural color to the human eye.

図4の多層積層体内のCr吸収体層の結果が図5に示され、ここでは、反射EMR波長に対する反射率パーセントが示されている。Cr吸収体層を有しない、図4に示されるZnS誘電体層に対応する点線によって示されるように、約400nmにおいて狭い反射ピークが存在するが、約550+nmにおいてより広いピークが存在する。加えて、500nm波長領域内において、未だ大量の反射光がある。このように、多層積層体が構造色を呈することを妨げる、二つのピークが存在する。 The results of the Cr absorber layer in the multilayer stack of FIG. 4 are shown in FIG. 5, where the percent reflectance with respect to the reflected EMR wavelength is shown. As shown by the dotted line corresponding to the ZnS dielectric layer shown in FIG. 4, which does not have a Cr absorber layer, there is a narrow reflection peak at about 400 nm, but a wider peak at about 550 + nm. In addition, there is still a large amount of reflected light in the 500 nm wavelength region. Thus, there are two peaks that prevent the multilayer laminate from exhibiting structural color.

対照的に、図5に示される実線は、Cr吸収体層を有する図4の構造に対応する。図において示すように、約434nmにおいて鋭いピークが存在し、434nmよりも大きい波長についての反射率の鋭い低下が、Cr吸収体層によって得られる。実線で表現される鋭いピークは、視覚的に鮮明な/構造色として現れることを理解されたい。さらに、図5は反射ピーク又は帯域の幅を測定しているところ、例えば帯域の幅が、反射波長の最大値の半分、さらに半値幅(FWHM)としても知られるところにおいて測定される。 In contrast, the solid line shown in FIG. 5 corresponds to the structure of FIG. 4 with a Cr absorber layer. As shown in the figure, there is a sharp peak at about 434 nm and a sharp decrease in reflectance for wavelengths greater than 434 nm is obtained by the Cr absorber layer. It should be understood that sharp peaks represented by solid lines appear as visually vivid / structural colors. Further, FIG. 5 measures the width of a reflected peak or band, eg, where the width of the band is half the maximum value of the reflected wavelength, also known as the full width at half maximum (FWHM).

図4に示される多層構造体の全方向性について、ZnS誘電体層の厚さを設計し、又は設定することにより、反射光の第1高調波のみをもたらすことができる。これは「青」色を得るためには十分であるが、しかしながら「赤」色の作製にはさらなる考慮が必要であることを理解されたい。例えば、赤色についての角度非依存性の調節は困難であり、これは、より厚い誘電体層を要するためであり、これにより、高い調和設計をもたらし、即ち、第2及びあるべき第3の高調波が不可避となってしまう。さらに、暗褐色の色空間は非常に狭い。したがって、赤色多層積層体は高い角度変化を有する。 By designing or setting the thickness of the ZnS dielectric layer for the omnidirectional structure shown in FIG. 4, only the first harmonic of the reflected light can be brought about. It should be understood that this is sufficient to obtain a "blue" color, however, further consideration is needed to create a "red" color. For example, angle-independent adjustment for red is difficult because it requires a thicker dielectric layer, which results in a high harmonic design, i.e., the second and desired third harmonics. The waves are inevitable. Moreover, the dark brown color space is very narrow. Therefore, the red multilayer laminate has a high angular change.

赤色のこの高い角度変化を克服するため、本出願は、独特かつ新規な、角度非依存性の赤色をもたらす設計/構造を開示する。例えば、図6Aは、外表面の垂直方向に対して0°及び45°の角度からこの誘電体層の外表を観察したときに、入射白色光について第1及び第2の高調波を呈する誘電体層を表している。このグラフ表示に示されるように、低い角度依存性(小さいΔλ)が、誘電体層の厚さによりもたらされるが、しかしこのような多層積層体は、青色(第1の高調波)と赤色(第2の高調波)の組み合わせを有しており、ゆえに所望の「赤のみ」の色には適さない。ゆえに、吸収体層を利用して所望でない高調波の群を吸収する、この理論/構造が発展してきた。図6Aは、所与の反射ピークの反射帯域の中心波長(λ)の位置、及びこの試料を0°及び45°の間の角度から観察した場合のこの中心波長の分散又はシフト(Δλ)の例をさらに表している。 To overcome this high angular change in red, the present application discloses a design / structure that results in a unique, novel, angle-independent red. For example, FIG. 6A shows a dielectric exhibiting first and second harmonics with respect to incident white light when the outer surface of the dielectric layer is observed from angles 0 ° and 45 ° with respect to the vertical direction of the outer surface. Represents a layer. As shown in this graph display, low angular dependence (small Δλ c ) is provided by the thickness of the dielectric layer, but such multilayers are blue (first harmonic) and red. It has a combination of (second harmonics) and is therefore not suitable for the desired "red only" color. Therefore, this theory / structure has been developed to utilize the absorber layer to absorb a group of unwanted harmonics. FIG. 6A shows the position of the center wavelength (λ c ) of the reflection band of a given reflection peak, and the dispersion or shift (Δλ c ) of this center wavelength when the sample is viewed from an angle between 0 ° and 45 °. ) Is further shown.

図6Bについて言及すると、図6Aにおいて示される第2の高調波が、Cr吸収体層によって、適切な誘電体層の厚さ(例えば72nm)において吸収され、そして鮮明な青色がもたらされる。さらに、図6Cは、第1の高調波を、Cr吸収体層によって異なる誘電体層の厚さ(例えば125nm)において吸収することにより,赤色がもたらされることを示している。しかしながら、図6Cは、Cr吸収体層の使用により、この多層積層体の所望のものよりも高い角度依存性、即ち、所望のΔλよりも大きくなりうることを、さらに表している。 With reference to FIG. 6B, the second harmonic shown in FIG. 6A is absorbed by the Cr absorber layer at the appropriate dielectric layer thickness (eg 72 nm), resulting in a vibrant blue color. Further, FIG. 6C shows that the absorption of the first harmonic at different dielectric layer thicknesses (eg 125 nm) depending on the Cr absorber layer results in a red color. However, FIG. 6C further shows that the use of the Cr absorber layer can result in a higher angle dependence of this multilayer laminate than desired, i.e., greater than the desired Δλ c .

青色と比較した赤色に関するλの相対的に大きいシフトは、この暗赤色の色空間が非常に狭いことと、Cr吸収体層がゼロでない、又はほぼゼロでない電場に対応する色を吸収すること、即ちこの電場がゼロ又はほぼゼロのときに、光を吸収しないという事実によると理解されたい。したがって、図7Aは、異なる入射角度によって、光波長に対するこのゼロ又はほぼゼロの電場点が異なることを示している。この様な要因は、図7Bに示される角度非依存吸収性、即ち、0°及び45°における吸収率曲線の違いをもたらす。したがって、多層積層体の設計及び角度非依存性の性能をさらに向上させるため、電場がゼロか否かによらずに、例えば青色光を吸収する吸収体層を使用する。 The relatively large shift of λ c for red compared to blue is that this dark red color space is very narrow and the Cr absorber layer absorbs the color corresponding to the non-zero or near-zero electric field. That is, it should be understood by the fact that it does not absorb light when this electric field is zero or near zero. Therefore, FIG. 7A shows that this zero or near zero electric field point with respect to the light wavelength differs depending on the angle of incidence. Such factors result in angle-independent absorptivity shown in FIG. 7B, i.e., differences in absorptivity curves at 0 ° and 45 °. Therefore, in order to further improve the design of the multilayer and the angle-independent performance, for example, an absorber layer that absorbs blue light is used regardless of whether the electric field is zero or not.

特に、図8Aは、Cr吸収体層の代わりにCu吸収体層がZnS層にわたって延在している多層積層体を示している。このような「有色」又は「選択的な」吸収体層を使用した結果が図8Bにおいて示され、これは図8Aに示される多層積層体の0°及び45°の吸収率線の、より「厳しい」組み分けを表している。したがって、図8B及び図7Bとの間の比較は、非選択的吸収体層の代わりに選択的吸収体層を使用することにより、吸収率の角度非依存性の顕著な向上があることを示している。 In particular, FIG. 8A shows a multilayer laminate in which a Cu absorber layer extends over the ZnS layer instead of the Cr absorber layer. The results of using such "colored" or "selective" absorber layers are shown in FIG. 8B, which is a more "colored" or 45 ° absorption rate line of the multilayer laminate shown in FIG. 8A. It represents a "strict" grouping. Therefore, comparisons between FIGS. 8B and 7B show that by using the selective absorber layer instead of the non-selective absorber layer, there is a significant improvement in the angle-independent absorptivity. ing.

上記に基づいて、概念を証明するための多層積層体構造を設計し、作製した。加えて、概念を証明するための試料についての計算/シミュレーション結果、及び実際の実験データを比較した。特に、また図9のグラフプロットにおいて示すように、鮮明な赤色がもたらされ(700nmより大きい波長は通常人の目には見えない)、また、計算/シミュレーション及び実際の試料から得られた実験の光のデータとの間で、非常に良好な一致が得られた。言い換えると、計算/シミュレーションは、本発明の一つ又はそれ以上実施形態及び/又は公知の多層積層体の多層積層体設計の結果をシミュレートし、又はシミュレートするために使用することができる。 Based on the above, a multi-layered laminate structure was designed and manufactured to prove the concept. In addition, the calculation / simulation results for the sample to prove the concept and the actual experimental data were compared. In particular, as also shown in the graph plot of FIG. 9, a clear red color is obtained (wavelengths larger than 700 nm are usually invisible to the human eye), and experiments obtained from calculations / simulations and actual samples. Very good agreement was obtained with the light data of. In other words, the calculation / simulation can be used to simulate or simulate the results of a multi-layer laminate design of one or more embodiments of the invention and / or known multi-layer laminates.

シミュレートし、及び/又は実際に作製した多層積層体の試料の目録を、下記の表1において提供する。表において示すとおり、本明細書で開示されるこの発明の設計は、少なくとも5つ異なる層構造を含んでいる。加えて、この試料は、広い領域の材料からシミュレートし、及び/又は作製した。高い彩度、低い色ずれ(Δh)、優れた反射率を呈した試料をもたらした。さらに、3及び5層の試料は120~200nmの間の全厚を有し;この7層の試料は350~600nmの全厚を有し;この9層の試料は440~500nmの全厚を有し、この11層の試料は600~660nmの全厚を有していた。 An inventory of samples of the multilayer laminate simulated and / or actually produced is provided in Table 1 below. As shown in the table, the design of the invention disclosed herein comprises at least five different layered structures. In addition, this sample was simulated and / or made from a large area of material. The sample exhibited high saturation, low color shift (Δh), and excellent reflectance. In addition, the 3 and 5 layer samples have a total thickness between 120 and 200 nm; the 7 layer sample has a total thickness of 350 to 600 nm; the 9 layer sample has a total thickness of 440 to 500 nm. The 11-layer sample had a total thickness of 600-660 nm.

Figure 0007036886000018
Figure 0007036886000018

図10について言及すると、反射体の外表面の垂直方向に対して0°及び45°の角度から白色光に曝したときの全方向反射体についての、反射EMR波長対反射率パーセントのプロットを示している。プロットで示すように、0°及び45°の曲線は、500nmより大きい波長について全方向反射体がもたらす、非常に低い反射率、例えば20%より小さい反射率を表している。しかしながら、この反射体は、曲線によって示すように、400~500nmの間の波長において反射率の鋭い増加をもたらし、かつ450nmにおいて約90%の最大値に到達する。この曲線の左手側(UV側)にある、グラフの部分又は領域は、この反射体によりもたらされる反射帯域のUV部分を表していることを理解されたい。 Reference to FIG. 10 shows a plot of reflected EMR wavelength vs. reflectance percent for an omnidirectional reflector when exposed to white light from angles 0 ° and 45 ° to the vertical of the outer surface of the reflector. ing. As shown in the plot, the 0 ° and 45 ° curves represent the very low reflectance that the omnidirectional reflector provides for wavelengths greater than 500 nm, eg less than 20%. However, this reflector results in a sharp increase in reflectance at wavelengths between 400 and 500 nm, as indicated by the curve, and reaches a maximum of about 90% at 450 nm. It should be understood that the part or region of the graph on the left hand side (UV side) of this curve represents the UV part of the reflection band provided by this reflector.

この全方向反射体によってもたらされる反射率のこの鋭い増加は、500nmより大きい波長にある低反射率部分から高反射率部分、例えば>70%の部分まで延長する各曲線のIR側端によって特徴づけられる。IR端側の直線部分200は、x軸に関して60°より大きい角度(β)に傾いており、反射率軸上の約50の長さL及び1.2の傾きを有している。ある例において、直線部分はx軸に関して70°より大きい角度に傾いており、他方、他の例ではβは75°よりも大きい。さらに、反射帯域は200nmより小さい可視FWHMを有しており、ある例において、150nmより小さい可視FWHMを、他の例において100nmより小さい可視FWHMを有する。加えて、図10で表すような可視反射帯域の中心波長λは、反射帯域のIR側端と可視FWHMのUVスペクトルのUV端から等距離にある波長として定義される。 This sharp increase in reflectance provided by this omnidirectional reflector is characterized by the IR side edge of each curve extending from the low reflectance portion at wavelengths above 500 nm to the high reflectance portion, eg> 70% portion. Be done. The linear portion 200 on the IR end side is tilted at an angle (β) greater than 60 ° with respect to the x-axis and has a length L of about 50 and a tilt of 1.2 on the reflectance axis. In one example, the linear portion is tilted at an angle greater than 70 ° with respect to the x-axis, while in other examples β is greater than 75 °. In addition, the reflection band has a visible FWHM smaller than 200 nm, in some cases a visible FWHM smaller than 150 nm and in another example a visible FWHM smaller than 100 nm. In addition, the central wavelength λ c of the visible reflection band as shown in FIG. 10 is defined as a wavelength equidistant from the IR side end of the reflection band and the UV end of the UV spectrum of the visible FWHM.

用語「可視FWHM」は、この曲線のIR端側と、これを超えると全方向反射体によって供給される反射は人の目には見えないUVスペクトル領域の端部との間の反射帯域の幅を言及している。このように、本明細書で開示する本発明の設計品及び多層積層体は、鮮明な構造色をもたらすために、電磁放射の不可視UV部分を使用する。言い換えると、この反射体が、UV領域に延在するさらに広い電磁放射の帯域を反射するという事実にかかわらず、本明細書で開示する全方向反射体は、反射される可視光の狭帯域を提供するために、電磁放射スペクトルの不可視UV部分を利用している。 The term "visible FWHM" refers to the width of the reflection band between the IR end of this curve and beyond this the end of the UV spectral region where the reflections supplied by the omnidirectional reflector are invisible to the human eye. Is mentioned. As such, the designs and multilayers of the invention disclosed herein use invisible UV moieties of electromagnetic radiation to provide a vivid structural color. In other words, despite the fact that this reflector reflects a wider band of electromagnetic radiation that extends into the UV region, the omnidirectional reflectors disclosed herein have a narrow band of reflected visible light. To provide, the invisible UV portion of the electromagnetic radiation spectrum is utilized.

図11を参照すると、本発明の実施形態に基づく多層積層体を0°及び45°から観察したときにもたらされる、全体的に左右対称の反射帯域を示している。図において表すとおり、多層積層体によってもたらされる反射帯域は、0°から見たときに中心波長λ(0°)を、45°から見たときに中心波長λ(45°)を有する。さらに、多層積層体を0°から45°の間の角度から見たときに、中心波長のシフトは50nmより小さく、即ちΔλ(0-45)<50nmである。加えて、この0°の反射帯域及び45°の反射帯域のFWHMは200nmより小さい。 Referring to FIG. 11, the overall symmetrical reflection bands provided when the multilayer laminate according to the embodiment of the present invention is observed from 0 ° and 45 ° are shown. As shown in the figure, the reflection band provided by the multilayer stack has a center wavelength λ c (0 °) when viewed from 0 ° and a center wavelength λ c (45 °) when viewed from 45 °. Further, when the multilayer laminate is viewed from an angle between 0 ° and 45 °, the shift of the center wavelength is smaller than 50 nm, that is, Δλ c (0-45 o ) <50 nm. In addition, the FWHM of the 0 ° reflection band and the 45 ° reflection band is smaller than 200 nm.

図12は、この反射体の表面の垂直方向に対して0°及び45°の角度から白色光に曝したときの、もう一つの全方向反射体設計についての反射率パーセント対反射EMR波長のプロットを示している。プロットに示されるように、0°及び45°の曲線は共に、550nmより小さい波長について全方向反射体によってもたらされる非常に低い反射率、例えば10%より小さい反射率を表している。しかしながら、曲線によって示されるように、この反射体は、560nm~570nmの間の波長において鋭い反射率の増加をもたらし、700nmにおいて最大値の約90%に到達する。この曲線の右手側(IR側)にあるグラフの部分又は領域は、この反射体によりもたらされる反射帯域のIR部分を表していることを理解されたい。 FIG. 12 is a plot of percent reflectance vs. reflected EMR wavelengths for another omnidirectional reflector design when exposed to white light from 0 ° and 45 ° angles perpendicular to the surface of this reflector. Is shown. As shown in the plot, the 0 ° and 45 ° curves both represent the very low reflectance provided by the omnidirectional reflector for wavelengths smaller than 550 nm, eg less than 10%. However, as shown by the curve, this reflector results in a sharp increase in reflectance at wavelengths between 560 nm and 570 nm, reaching about 90% of its maximum at 700 nm. It should be understood that the part or region of the graph on the right hand side (IR side) of this curve represents the IR part of the reflection band provided by this reflector.

この全方向反射体によってもたらされる反射率のこの鋭い増加は、550nmより小さい波長にある低反射率部分から高反射率部分、例えば>70%の部分まで延長する各曲線のUV側端によって特徴づけられる。UV端側の直線部分200は、x軸に関して60°より大きい角度(β)に傾いており、反射率軸上の約40の長さL及び1.4の傾きを有している。ある例において、直線部分はx軸に関して70°より大きい角度に傾いており、他方、他の例ではβは75°よりも大きい。さらに、反射帯域は200nmより小さい可視FWHMを有しており、ある例において、150nmより小さい可視FWHMを、他の例において100nmより小さい可視FWHMを有する。加えて、図12において表すこの可視反射帯域の中心波長λは、反射帯域のUV側端と可視FWHMのIRスペクトルのIR端から等距離にある波長として定義される。 This sharp increase in reflectance provided by this omnidirectional reflector is characterized by the UV side edge of each curve extending from the low reflectance portion at wavelengths smaller than 550 nm to the high reflectance portion, eg> 70% portion. Be done. The straight portion 200 on the UV end side is tilted at an angle (β) greater than 60 ° with respect to the x-axis and has a length L of about 40 and a tilt of 1.4 on the reflectance axis. In one example, the linear portion is tilted at an angle greater than 70 ° with respect to the x-axis, while in other examples β is greater than 75 °. In addition, the reflection band has a visible FWHM smaller than 200 nm, in some cases a visible FWHM smaller than 150 nm and in another example a visible FWHM smaller than 100 nm. In addition, the central wavelength λ c of this visible reflection band represented in FIG. 12 is defined as a wavelength equidistant from the UV side end of the reflection band and the IR end of the IR spectrum of the visible FWHM.

用語「可視FWHM」は、この曲線のUV端側と、これを超えると全方向反射体によって供給される反射は人の目には見えないIRスペクトル領域の端部との間の反射帯域の幅を言及していると理解されたい。このように、本明細書が開示する本発明の設計品及び多層積層体は、鮮明な構造色をもたらすために、電磁放射の不可視IR部分を使用する。言い換えると、反射体が、IR領域に延在するさらに広い電磁放射の帯域を反射するという事実にかかわらず、本明細書が開示する全方向反射体は、反射される可視光の狭帯域を提供するために、電磁放射スペクトルの不可視IR部分を利用している。 The term "visible FWHM" refers to the width of the reflection band between the UV end of this curve and beyond this the end of the IR spectral region where the reflections supplied by the omnidirectional reflector are invisible to the human eye. Please understand that it refers to. As such, the designs and multilayers of the invention disclosed herein use an invisible IR portion of electromagnetic radiation to provide a vivid structural color. In other words, despite the fact that the reflector reflects a wider band of electromagnetic radiation extending into the IR region, the omnidirectional reflectors disclosed herein provide a narrow band of reflected visible light. In order to do so, the invisible IR part of the electromagnetic radiation spectrum is used.

図13について言及すると、この反射体の表面に対して0°及び45°の角度から白色光に曝したときの、もう一つの7層設計の全方向反射体の反射率パーセント対波長のプロットを示している。加えて、本明細書により開示する全方向反射体によってもたらされる全方向特性の定義又は評価を示している。特に、また本発明の反射体によりもたらされる反射帯域が最大、即ち図に示されるようなピークを持つとき、各曲線は最大反射率を呈し又は経験する波長として定義される中心波長(λ)を有する。最大反射波長の用語はλとしても使用される。 Referring to FIG. 13, a plot of reflectance percent vs. wavelength of another 7-layer design omnidirectional reflector when exposed to white light from 0 ° and 45 ° angles to the surface of this reflector. Shows. In addition, it provides a definition or evaluation of the omnidirectional properties provided by the omnidirectional reflectors disclosed herein. In particular, also when the reflection band provided by the reflectors of the present invention is maximal, i.e. having peaks as shown in the figure, each curve exhibits or experiences maximum reflectance at the center wavelength (λ c ). Have. The term maximum reflected wavelength is also used as λ c .

図13に示されるように、全方向反射体の表面を、45°の角度(λ(45))、例えば表面を見る人の目に対して外表面が45°に傾いている角度から観察したとき、0°の角度(λ(0))、例えば表面に対して垂直方向から表面を観察したときと比較して、λのシフト又は変位がある。このλのシフト(Δλ)は、全方向反射体の全方向特性の量目をもたらす。当然に、ゼロシフト、即ちまったくシフトがないときは、完全な全方向反射体である。しかしながら、本明細書が開示する全方向反射体は、人の目にはあたかも反射体の表面の色が変わらないかのように見え、そのため、実用的見地からこの反射体は全方向性である、50nmより小さいΔλを提供することができる。いくつかの例において、本明細書が開示する全方向反射体は、40nm未満のΔλを提供することができ、他の例において30nm未満のΔλを提供することができ,さらに他の例において、20nm未満のΔλを提供することができ,さらにいっそう他の例において、15nm未満のΔλを提供することができる。この様なΔλのシフトは、反射体の実際の反射率に対する波長のプロット、及び/又は代替的に、材料及び層の厚さが既知であれば、反射体のモデリングによって測定することができる。 As shown in FIG. 13, the surface of the omnidirectional reflector is tilted at a 45 ° angle (λ c (45 o )), for example, an angle at which the outer surface is tilted at 45 ° with respect to the eyes of the viewer. When observed, there is a shift or displacement of λ c as compared to an angle of 0 ° (λ c (0 o )), eg, when observing the surface from a direction perpendicular to the surface. This shift of λ c (Δλ c ) results in an omnidirectional characteristic measure of the omnidirectional reflector. Of course, when there is no shift, that is, no shift at all, it is a perfect omnidirectional reflector. However, the omnidirectional reflector disclosed herein appears to the human eye as if the surface color of the reflector does not change, so from a practical point of view the reflector is omnidirectional. , Δλ c smaller than 50 nm can be provided. In some examples, the omnidirectional reflectors disclosed herein can provide Δλ c less than 40 nm, in other examples can provide Δλ c less than 30 nm, and yet another example. In, Δλ c of less than 20 nm can be provided, and in yet another example, Δλ c of less than 15 nm can be provided. Such a shift of Δλc can be measured by plotting the wavelength to the actual reflectance of the reflector and / or alternatively, if the material and layer thickness are known, by modeling the reflector. ..

反射体の全方向特性のもう一つの定義または特性は、所与の角度反射帯域の端側のシフトによって測定することができる。例えば、図10を参照して、同一の反射体を45°から観察したときの反射率についてのIR側端(SIR(45))と比較した、全方向反射体を0°から観察したときの反射率についてのIR側端(SIR(0))のシフト又は変位(ΔSIR)は、全方向反射体の全方向特性の量目をもたらす。加えて、Δλ、例えば図10又は図12に示されるものと類似した反射率帯域をもたらす反射体、即ちEMRのUV又はIR領域内に延長する反射帯域についてのもの、を使用する場合、ΔSIRを全方向性の量目として使用することが好ましい。IR側端のシフト(ΔSIR)は、可視FWHMにおいて測定され、及び/又はすることができることを理解されたい。 Another definition or characteristic of the omnidirectional characteristic of the reflector can be measured by an end-side shift of a given angular reflection band. For example, with reference to FIG. 10, the omnidirectional reflector was observed from 0 ° compared to the IR side edge ( SIR (45 o )) for the reflectance when the same reflector was observed from 45 °. The shift or displacement (ΔS IR ) of the IR side edge ( SIR (0 o )) with respect to the reflectance at the time provides a measure of the omnidirectional characteristic of the omnidirectional reflector. In addition, if Δλ c is used, eg, for a reflector that provides a reflectance band similar to that shown in FIG. 10 or 12, i.e. for a reflection band that extends into the UV or IR region of the EMR, ΔS. It is preferable to use IR as an omnidirectional measure. It should be understood that the shift at the IR side edge (ΔS IR ) can be measured and / or done in a visible FWHM.

図12の参照により、同一の反射体を45°から観察したときの反射率についてのIR側端(SUV(45°))と比較した、全方向反射体を0°から観察したときの反射率についてのIR側端(SUV(0°))の、シフト又は変位(ΔSIR)は、全方向反射対の全方向特性の量目を提供する。UV側端のシフト(ΔSUV)は、可視FWHMにおいて測定され、及び/又はすることができることを理解されたい。 With reference to FIG. 12, reflections when omnidirectional reflectors are observed from 0 ° compared to the IR side edge ( SUV (45 °)) for reflectance when the same reflector is observed from 45 °. The shift or displacement (ΔS IR ) of the IR side edge ( SUV (0 °)) with respect to the rate provides an omnidirectional characteristic measure of the omnidirectional reflector pair. It should be understood that the shift at the UV side edge (ΔS UV ) can be measured and / or done in visible FWHM.

当然に、ゼロシフト、即ちまったくシフトがない場合(ΔS=0nm;i=IR,UV)は、完全な全方向反射体を特徴づける。しかしながら、本明細書が開示する全方向反射体は、50nmより小さいΔSをもたらすことができ、これにより、人の目には反射体の表面の色が変化しないように見え、したがって実用的見地からは、この反射体は全方向性である。いくつかの例において、本明細書において開示する全方向反射体は、40nmより小さいΔSをもたらすことができ、他の例においてΔSは30nmより小さく、さらにほかの例において、ΔSは20nmより小さく、さらに他の例においてΔSは15nmより小さい。このようなΔSのシフトは、反射体の実際の反射率に対する波長のプロット、及び/又は代替的に、材料及び層の厚さが既知であれば、反射体のモデリングによって測定することができる。 Of course, zero shift, i.e. no shift at all (ΔS i = 0 nm; i = IR, UV) characterizes a perfect omnidirectional reflector. However, the omnidirectional reflectors disclosed herein can result in ΔSLs smaller than 50 nm, which makes the surface color of the reflector appear unchanged to the human eye and is therefore a practical point of view. From now on, this reflector is omnidirectional. In some examples, the omnidirectional reflectors disclosed herein can result in ΔS i smaller than 40 nm, in other examples ΔS i is less than 30 nm, and in yet other examples ΔS i is 20 nm. Smaller, and in yet other examples, ΔS i is less than 15 nm. Such a shift in ΔS i can be measured by plotting the wavelength to the actual reflectance of the reflector and / or alternatively, if the material and layer thickness are known, by modeling the reflector. ..

全方向反射のシフトは、さらに低い色ずれによって測定することができる。例えば、図14に示されるように(例えばΔθ及びΔθを参照されたい)、本明細書が開示する実施形態に基づく多層積層体から製造される顔料の色ずれは、30°より小さく、ある例において、色ずれは25°より小さく、好ましくは20°より小さく、さらに好ましくは15°より小さく、さらにより好ましくは10°より小さい。対照的に、従来の顔料は、45°又はそれより大きい色ずれを示す(例えばΔθ及びΔθを参照されたい)。Δθに関する色ずれは、全体的に赤色に対応するが、しかしながら低い色ずれは、本明細書が開示するハイブリッド全方向構造色顔料によって反射されるいかなる色についても関連があることを理解されたい。例えば、図14に示される低い色ずれΔθは、全体的に実施形態のハイブリッド全方向構造色顔料によってもたらされる青色に対応するのに対して、従来の青色顔料が表す大きい色ずれは、Δθによって表わされる。 The shift of omnidirectional reflection can be measured by even lower color shift. For example, as shown in FIG. 14 (see, eg, Δθ 1 and Δθ 3 ), the color shift of the pigment produced from the multilayer laminate according to the embodiments disclosed herein is less than 30 °. In one example, the color shift is less than 25 °, preferably less than 20 °, even more preferably less than 15 °, even more preferably less than 10 °. In contrast, conventional pigments exhibit a color shift of 45 ° or greater (see, eg, Δθ 2 and Δθ 4 ). It should be understood that the color shift with respect to Δθ 1 corresponds to red overall, but the low color shift is associated with any color reflected by the hybrid omnidirectional structural color pigments disclosed herein. .. For example, the low color shift Δθ 3 shown in FIG. 14 corresponds to the blue color brought about by the hybrid omnidirectional structural color pigment of the embodiment as a whole, whereas the large color shift Δθ represented by the conventional blue pigment is Δθ. Represented by 4 .

本明細書が開示するもう一つの実施形態に基づく全方向多層積層体を、図15において参照番号10で示している。多層積層体10は、第1の層110及び第2の層120を有している。随意の反射体層100を含んでいてもよい。反射体層100、場合により反射体コア層とも呼ばれるこの層についての例示的な材料は、Al、Ag、Pt、Cr、Cu、Zn、Au、Sn及びこれらの合金を含んでいてよいが、これらに限定されない。このように、反射体100は金属反射体層であってよいが、しかしながらこれは必須ではない。加えて、コア反射体層の例示的な厚さは、30nmから200nmの間にわたる。 An omnidirectional multilayer laminate based on another embodiment disclosed herein is shown by reference number 10 in FIG. The multilayer laminate 10 has a first layer 110 and a second layer 120. It may include a voluntary reflector layer 100. Exemplary materials for the reflector layer 100, also sometimes referred to as the reflector core layer, may include Al, Ag, Pt, Cr, Cu, Zn, Au, Sn and alloys thereof. Not limited to. Thus, the reflector 100 may be a metal reflector layer, however, this is not essential. In addition, the exemplary thickness of the core reflector layer ranges from 30 nm to 200 nm.

左右対称の一対の層は、反射体層100の反対側にあってよく、即ち反射体層100は、第1層110の反対側に配置されているもう一つの第1層を有していてよく、これにより反射体100は一対の第1層に挟まれる。加えて、もう一つの第2層120は、反射体層100の反対側に配置されていてよく、これにより5層構造がもたらされる。それゆえ、本明細書における多層積層体の考察は、一つまたはそれより多いコア層について鏡構造の可能性をさらに含んでいることを理解されたい。したがって、図15は5層多層積層体の半分の図であってよい。 A pair of symmetrical layers may be on the opposite side of the reflector layer 100, i.e. the reflector layer 100 has another first layer located on the opposite side of the first layer 110. Often, this causes the reflector 100 to be sandwiched between a pair of first layers. In addition, another second layer 120 may be located on the opposite side of the reflector layer 100, which results in a five-layer structure. Therefore, it should be understood that the discussion of multi-layer laminates herein further includes the possibility of mirroring for one or more core layers. Therefore, FIG. 15 may be a half view of the five-layer multilayer laminate.

第1層110は高屈折率(n)誘電体層であって、乾式堆積物であってよい。本公開の目的のため、用語「高屈折率材料」は、2.0と等しいか、又はそれより大きい屈折率を有する材料を言及している。さらに、用語「乾式堆積物」は、当業者にとって知られている乾式堆積法、例えば化学気相成長(CVD)及び物理気相成長(PVD)によって堆積及び/又は形成した層を言及している。さらに、用語「乾式堆積法」は、当業者に知られている乾式堆積技術を用いて、層を堆積することを言及している。 The first layer 110 is a high refractive index (n h ) dielectric layer and may be a dry deposit. For the purposes of this publication, the term "high refractive index material" refers to a material having a refractive index equal to or greater than 2.0. In addition, the term "dry deposit" refers to layers deposited and / or formed by dry deposition methods known to those of skill in the art, such as chemical vapor deposition (CVD) and physical vapor deposition (PVD). .. In addition, the term "dry deposition method" refers to depositing layers using dry deposition techniques known to those of skill in the art.

乾式堆積n誘電体層110についての例示的な材料は、CeO、Nb、SiN、SnO、SnS、TiO、ZnO、ZnS、及びZrOを含むが、これらに限定されない。加えて、乾式堆積n誘電体層は、所望の調整波長の0.1QW~4.0QWの間の厚さを有していてよく、この所望の調整波長は、所望の反射帯域の中心波長である。用語「QW」又は「QWの厚さ」は、所望の調整波長の4分の1の厚さ、即ちQW=λcw/4を言及しており、ここでλcwは所望の調整波長である。 Exemplary materials for the dry deposited nh dielectric layer 110 include, but are not limited to, CeO 2 , Nb 2 O 5 , SiN, SnO 2 , SnS , TiO 2 , ZnO, ZnS, and ZrO 2 . In addition, the dry deposited nh dielectric layer may have a thickness between 0.1 QW and 4.0 QW of the desired adjustment wavelength, which desired adjustment wavelength is the center wavelength of the desired reflection band. Is. The term "QW" or "thickness of QW" refers to a quarter thickness of the desired adjustment wavelength, i.e. QW = λ cw / 4, where λ cw is the desired adjustment wavelength. ..

第2層120は、乾式堆積吸収体層であってよい。例示的な吸収体層材料は、Cr、Cu、Au、Sn、これらの合金、アモルファスSi、及びFeを含むが、これらに限定されず、また第2層120の厚さは好ましくは2nmから30nmの間である。 The second layer 120 may be a dry sedimentary absorber layer. Exemplary absorber layer materials include, but are not limited to, Cr, Cu, Au, Sn, alloys thereof, amorphous Si, and Fe 2 O 3 , and the thickness of the second layer 120 is preferably preferred. It is between 2 nm and 30 nm.

図16は、反射体コア層100にわたって延在する外部保護層200を有する左右対称の層を有する5層設計顔料10aである。この顔料10aは、対向して配置されている乾式堆積n誘電体層110a及び乾式吸収体層120aを有する。外部保護層200は、湿性堆積保護層、及び/又はn酸化物層であってよい。用語「湿式堆積物」は、当業者に知られている湿式化学技術、例えばゾル・ゲル処理、レイヤー・バイ・レイヤー処理、スピンコーティング及び同種のものを使用して堆積し、及び/又は形成した層を言及していると理解されたい。湿式堆積層材料の典型的な例は、CeO、Nb、SnO、TiO、ZnO、及びZrOを含んでおり、またこのような層の厚さは5nm~200nmの範囲内であってよい。 FIG. 16 is a five-layer design pigment 10a having a symmetrical layer with an external protective layer 200 extending over the reflector core layer 100. The pigment 10a has a dry deposited nh dielectric layer 110a and a dry absorber layer 120a arranged opposite to each other. The outer protective layer 200 may be a wet sedimentary protective layer and / or an h oxide layer. The term "wet deposit" was deposited and / or formed using wet chemical techniques known to those of skill in the art, such as sol gel treatment, layer-by-layer treatment, spin coating and the like. It should be understood that it refers to layers. Typical examples of wet sedimentary layer materials include CeO 2 , Nb 2 O 5 , SnO 2 , TiO 2 , ZnO, and ZrO 2 , and the thickness of such layers is in the range of 5 nm to 200 nm. May be.

乾式堆積n誘電体層、及び/又は湿式堆積n外部保護層を作ることができる材料の完全には網羅していない目録を、下記の表2に示す。 A list of materials that can make dry-deposited n- dielectric layers and / or wet-deposited n - external protective layers is shown in Table 2 below.

Figure 0007036886000019
Figure 0007036886000019

ある例において、外部保護層200は、図17に表すような2つの湿式堆積層から作られていてよい。例として、湿式堆積層202は第一のn酸化物であってよく、湿式堆積層204は第2のn酸化物であってよい。加えて、単一の外部保護層200、層202、及び/又は層204は、一つまたはそれより多いn酸化物を含む混合n酸化物層であってよい。 In one example, the external protective layer 200 may be made of two wet sedimentary layers as shown in FIG. As an example, the wet sedimentary layer 202 may be the first nh oxide and the wet sedimentary layer 204 may be the second nh oxide. In addition, the single external protective layer 200, layer 202, and / or layer 204 may be a mixed nh oxide layer containing one or more nh oxides.

図16に示す5層設計品は、外部保護層200に直接隣接し、又はその下にある吸収体層120及び120aを有していると理解されたい。言い換えると、乾式堆積法により製造され、外部保護層を被覆する前の5層設計顔料は、外側の吸収体層と、外側でない誘電体層を有する。外部保護層は保護層としてのみでなく、色増強層としても機能することができることを、さらに理解されたい。例として、そして例示のみの目的として、外部保護層200は保護コーティングとしてのみ働き、顔料10aが表す色に対して何ら影響しないことができる。したがって、顔料10aの全体的な色は反射体コア層100、乾式堆積n誘電体層110、110a、及び吸収体層120、120aによってもたらされる。代替的に、この外部保護層200は、顔料10aに対して、いくつかの色効果、例えば、顔料の彩度を増加させ、顔料の人の目に表される「色」のわずかなずれ、顔料の全方向性のわずかな増加(即ち、色ずれの低下)、顔料の全方向性のわずかな減少、及び同様のものをもたらす。 It should be understood that the five-layer design shown in FIG. 16 has absorber layers 120 and 120a directly adjacent to or below the external protective layer 200. In other words, the five-layer design pigment produced by the dry deposition method and before coating the outer protective layer has an outer absorber layer and a non-outer dielectric layer. It should be further understood that the external protective layer can function not only as a protective layer but also as a color enhancing layer. As an example and for illustrative purposes only, the external protective layer 200 can serve only as a protective coating and have no effect on the color represented by the pigment 10a. Therefore, the overall color of the pigment 10a is provided by the reflector core layer 100, the dry deposited nh dielectric layers 110, 110a, and the absorber layers 120, 120a. Alternatively, the external protective layer 200 increases some color effect, eg, the saturation of the pigment, with respect to the pigment 10a, and a slight shift in the "color" of the pigment to the human eye. It results in a slight increase in the omnidirectionality of the pigment (ie, a decrease in color shift), a slight decrease in the omnidirectionality of the pigment, and the like.

図18を参照すると、本発明の多層積層体のもう一つの実施態様が、参照番号20において示されている。多層積層体20は、反射体コア層100と乾式堆積n誘電体層110との間にわたって延在する追加の吸収体層105を除いて、多層積層体10に類似している。図16に示す顔料10aとさらに類似して、顔料20aが図19において示され、そこでは、左右対称な層105a、110a、及び120aが、反射体コア層100にわたって延在し、かつそれぞれ層105、110、120に対向して配置されている。顔料20aは、湿式堆積n外部保護酸化物層200を、さらに有している。 Referring to FIG. 18, another embodiment of the multilayer laminate of the present invention is shown in reference number 20. The multilayer laminate 20 is similar to the multilayer laminate 10 except for an additional absorber layer 105 extending between the reflector core layer 100 and the dry deposited hn dielectric layer 110. Further similar to the pigment 10a shown in FIG. 16, the pigment 20a is shown in FIG. 19, where symmetrical layers 105a, 110a, and 120a extend over the reflector core layer 100 and are each layer 105. , 110, 120 are arranged to face each other. The pigment 20a further has a wet deposited hn external protective oxide layer 200.

本明細書において開示する多層積層体の製造方法は、当業者に知られており、又は未だ知られていない、いかなる方法又は工程であってよい。典型的な方法は、湿式方法、例えばゾル・ゲル処理、レイヤー・バイ・レイヤー処理、スピンコーティング、及び同種のものを含んでいる。他の知られている乾式方法は、化学蒸着処理及び物理蒸着処理、例えばスパッタリング、電子ビーム蒸着、及び同種のものを含んでいる。 The method for producing a multilayer laminate disclosed herein may be any method or process known to those skilled in the art or not yet known. Typical methods include wet methods such as sol-gel treatment, layer-by-layer treatment, spin coating, and the like. Other known dry methods include chemical vapor deposition and physical vapor deposition, such as sputtering, electron beam deposition, and the like.

本明細書が開示する多層積層体は、ほぼいかなる色塗り、例えば塗料用の顔料、表面に塗装される薄膜及び同種のものに使用することができる。加えて、図16及び18に表す顔料は、図10~14に示すような全方向構造色特性を呈する。 The multilayer laminates disclosed herein can be used for almost any color coating, such as pigments for paints, thin films coated on the surface and the like. In addition, the pigments shown in FIGS. 16 and 18 exhibit omnidirectional structural color characteristics as shown in FIGS. 10-14.

本発明をより教示するため、しかしいかなる方法によってもその範囲を限定するものではないものとして、耐候性全方向構造色顔料、及びこのような顔料を製造するための作製工程の例を下記において論じる。 To further teach the invention, but without limiting its scope by any method, examples of weather resistant omnidirectional structural color pigments and manufacturing steps for producing such pigments are discussed below. ..

<手順1> ZrO層によって被覆された5層顔料
2グラムの5層顔料を、100ml丸底フラスコ中の30mlのエタノールに懸濁し、室温で、500rpmで撹拌した。2.75mlのジルコニウムブトキシド(1-ブタノール中80%)の溶液を、10mlのエタノールに溶解し、1時間、一定レートで滴定した。同時に、1mlの脱イオン水を3mlのエタノールに希釈したものを、量定して入れた。滴定後、この懸濁液を、さらに15分間撹拌した。この混合液を、ろ過し、エタノール、続いてイソプロパノールで洗浄し、また100℃で24時間乾燥し、又は代替的にさらに200℃で24時間アニールして、最終的に図16に表す構造を有する5層顔料を得た。必要であれば、より高い温度によるさらなるアニールを行ってもよい。
<Procedure 1> Five-layer pigment coated with two layers of ZrO Two grams of five-layer pigment was suspended in 30 ml of ethanol in a 100 ml round-bottom flask and stirred at room temperature at 500 rpm. A solution of 2.75 ml of zirconium butoxide (80% in 1-butanol) was dissolved in 10 ml of ethanol and titrated at a constant rate for 1 hour. At the same time, 1 ml of deionized water diluted with 3 ml of ethanol was added in a fixed amount. After titration, the suspension was stirred for an additional 15 minutes. The mixture is filtered, washed with ethanol followed by isopropanol and dried at 100 ° C. for 24 hours, or optionally further annealed at 200 ° C. for 24 hours to finally have the structure shown in FIG. A 5-layer pigment was obtained. If necessary, further annealing at higher temperatures may be performed.

<手順2> TiO層によって被覆されている5層顔料
2グラムの5層顔料を、100ml丸底フラスコ内の30mlのIPAに懸濁し、40℃で撹拌した。そして、2.5mlのチタンエトキシド(97%)の溶液を20mlのIPAに溶解したものを、2.5時間、一定レートで滴定した。同時に、2.5mlの脱イオン水を4mlのIPAに希釈したものを、定量して入れた。滴定後、この懸濁液を、さらに30分間撹拌した。この混合液を室温に低下させ、ろ過し、IPAで洗浄し、24時間100℃で乾燥し、又は代替的にさらに200℃で24時間アニールして、最終的に図16に表す構造を有する5層顔料を得た。必要であれば、より高い温度によるさらなるアニールを行ってもよい。
<Procedure 2> Five-layer pigment coated with two layers of TiO A two-gram five-layer pigment was suspended in 30 ml of IPA in a 100 ml round-bottom flask and stirred at 40 ° C. Then, a solution of 2.5 ml of titanium ethoxydo (97%) dissolved in 20 ml of IPA was titrated at a constant rate for 2.5 hours. At the same time, 2.5 ml of deionized water diluted with 4 ml of IPA was quantified and added. After titration, the suspension was stirred for an additional 30 minutes. The mixture is cooled to room temperature, filtered, washed with IPA, dried at 100 ° C. for 24 hours, or optionally further annealed at 200 ° C. for 24 hours to finally have the structure shown in FIG. A layer pigment was obtained. If necessary, further annealing at higher temperatures may be performed.

コーティング、コーティングを製造するための手順、コーティングの厚さ、コーティングの厚さの均一性、及び光分解反応性をまとめたものを、下記の表3に示す。 Table 3 below summarizes the coating, the procedure for manufacturing the coating, the thickness of the coating, the uniformity of the thickness of the coating, and the photodegradability reactivity.

Figure 0007036886000020
Figure 0007036886000020

上述より、表4は、本教示に含まれる、多様な酸化物層、被覆することができる基質、及びコーティングの厚さの目録を提供している。 From the above, Table 4 provides an inventory of the various oxide layers, substrates that can be coated, and coating thicknesses contained in this teaching.

Figure 0007036886000021
Figure 0007036886000021

上記に加えて、保護コーティングを有する全方向構造色顔料は、オルガノシラン表面処理を施してもよい。例えば、ある例示的なオルガノシラン工程処理では、0.5gの上述の一又はそれより多い保護層で被覆された顔料を、100ml丸底フラスコ内の10mlのpH約5.0(希釈した酢酸溶液で調整した)のEtOH/水(4:1)溶液に懸濁する。このスラリーを20秒間超音波処理し、500rpmで15分間撹拌した。次に0.1~0.5vol%のオルガノシラン剤をスラリーに加え、溶液を500rpmでさらに2時間撹拌した。このスラリーを、脱イオン水を使用して遠心分離し、又はろ過し、そして残留顔料をEtOH/水(4:1)溶液10mlに再分散した。この顔料-EtOH/水スラリーを還流下で65℃に加熱し、500rpmで30分撹拌した。そしてこのスラリーを、脱イオン水、その後IPAを使用して遠心分離し、又はろ過して、顔料粒子のケーキを得た。最後に、このケーキを100℃で12時間乾燥した。必要であれば、より高い温度によるさらなるアニールを行ってもよい。 In addition to the above, omnidirectional structural color pigments with a protective coating may be subjected to organosilane surface treatment. For example, in one exemplary organosilane step treatment, 0.5 g of the pigment coated with one or more of the above protective layers is placed in a 100 ml round bottom flask in a 10 ml pH of about 5.0 (diluted acetic acid solution). Suspended in EtOH / water (4: 1) solution (prepared in). The slurry was sonicated for 20 seconds and stirred at 500 rpm for 15 minutes. Next, 0.1-0.5 vol% organosilane agent was added to the slurry, and the solution was stirred at 500 rpm for another 2 hours. The slurry was centrifuged or filtered using deionized water and the residual pigment was redistributed in 10 ml of EtOH / water (4: 1) solution. The pigment-EtOH / water slurry was heated to 65 ° C. under reflux and stirred at 500 rpm for 30 minutes. The slurry was then centrifuged or filtered using deionized water and then IPA to give a cake of pigment particles. Finally, the cake was dried at 100 ° C. for 12 hours. If necessary, further annealing at higher temperatures may be performed.

オルガノシラン工程は、当業者にとって公知であるいかなるオルガノシランカップリング剤を使用することもでき、例えばN-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)、N-[3-(トリメトキシシリル)プロピル]エチレンジアミン3-メソアルキルオキシプロピルトリメトキシ‐シラン(MAPTMS)、N-[2(ビニルベンジルアミノ)-エチル]-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-グリシド-オキシプロピルトリメトキシシラン及び同種のものを含む。 In the organosilane step, any organosilane coupling agent known to those skilled in the art can be used, for example N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS), N- [3- (Trimethoxysilyl) propyl] ethylenediamine 3-mesoalkyloxypropyltrimethoxy-silane (MAPTMS), N- [2 (vinylbenzylamino) -ethyl] -3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-glycid-oxypropyltri Includes methoxysilane and the like.

上述の例及び実施形態は、説明のみを目的とし、当業者にとって明らかな変更、修正、及び同種のものは本発明の範囲に含まれる。したがって、本発明の範囲は、請求項及びこれと同等な全てものによって定義される。 The above examples and embodiments are for illustration purposes only, and modifications, modifications, and similarities apparent to those of skill in the art are within the scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention is defined by the claims and all equivalents thereof.

本発明は、さらに下記の実施形態を含む:
1.反射コア層、
前記反射コア層にわたって延在する乾式堆積高屈折率(n)誘電体層、
前記n誘電体層にわたって延在する乾式堆積吸収体層、及び
前記吸収体層にわたって延在する湿式n外部酸化物層を有する多層積層体を有し、
前記多層積層体が、前記多層積層体を広帯域電磁放射に曝し、かつ前記多層積層体の外表面の垂直方向に対して0°~45°の間の角度から観察したときに、300nmより小さい所与の半値幅(FWHM)を有する反射帯域、及び30°より小さい所与の色ずれを有する、
ハイブリッド全方向構造色顔料。
2.前記反射コア層が、30nm~200nmの厚さを有する金属コア反射体層であり、かつAl、Ag、Pt、Cr、Cu、Zn、Au、Sn及びこれらの合金からなる群のうち少なくとも一つより選択される金属材料である、前記1に記載のハイブリッド全方向構造色顔料。
3.前記乾式堆積n誘電体層が、CeO、Nb、SiN、SnO、SnS、TiO、ZnO、ZnS、及びZrOからなる群のうち少なくとも一つより選択される誘電体材料である、前記2に記載のハイブリッド全方向構造色顔料。
4.前記乾式堆積n誘電体層が、所望の調整波長についての0.1QW~4.0QWの厚さを有する、前記3に記載のハイブリッド全方向構造色顔料。
5.前記乾式堆積吸収体層が、Cr、Cu、Au、Sn、これらの合金、アモルファスSi、及びFeからなる群のうち少なくとも一つより選択される吸収体材料である、前記4に記載のハイブリッド全方向構造色顔料。
6.前記乾式吸収体層が2nm~30nmの厚さを有する、前記5に記載のハイブリッド全方向構造色顔料。
7.前記湿式堆積n外部酸化物層が、CeO、Nb、SnO、TiO、ZnO、及びZrOからなる群のうち少なくとも一つより選択される酸化物である、前記6に記載のハイブリッド全方向構造色顔料。
8.前記湿式堆積n外部酸化物層が、5nm~200nmの間の厚さを有する、前記7に記載のハイブリッド全方向構造色顔料。
9.前記乾式堆積n誘電体層は、これらの間に前記反射コア層が延在する一対のn誘電体層であり、前記乾式堆積吸収体層は、これらの間に一対のn誘電体層が延在する一対の乾式堆積吸収体層であり、前記湿式堆積n外部酸化物層は、前記一対の乾式堆積吸収体層の外表面にわたって延在する、前記8に記載のハイブリッド全方向構造色顔料。
10.前記多層積層体が2.0μmより小さい厚さを有する、前記9に記載のハイブリッド全方向構造色顔料。
11.前記多層積層体が、1.5μmより小さい厚さを有する、前記9に記載のハイブリッド全方向構造色顔料。
12.前記多層積層体が10層よりも少ない、前記11に記載のハイブリッド全方向構造色顔料。
13.前記多層積層体が8層よりも少ない、前記12に記載のハイブリッド全方向構造色顔料。
14.反射コア層をもたらすこと、
反射体コア層にわたって延在する高屈折率(n)誘電体層を乾式堆積すること、
誘電体層にわたって延在する吸収体層を乾式堆積すること、及び
吸収体層にわたって延在するn酸化物層を湿式堆積すること
によって多層積層体を製造することを含み、
前記多層積層体が、前記多層積層体を広帯域電磁放射に曝し、前記多層積層体の外表面の垂直方向に対して0°~45°の間の角度から観察した時に、300nmより小さい所与の半値幅(FWHM)を有する反射帯域、及び30°より小さい所与の色ずれを有する、
全方向構造色顔料の製造方法。
15.反射コア層が、Al、Ag、Pt、Cr、Cu、Zn、Au、Sn及びこれらの合金からなる群のうち少なくとも一つより選択される金属材料から作られる、30nm~200nmの厚さを有する金属コア反射体層であり、
前記乾式堆積n誘電体層が、所望の調整波長の0.1QW~4.0QWの間の厚さを有し、かつCeO、Nb、SiN、SnO、SnS、TiO、ZnO、ZnS、及びZrOからなる群のうち少なくとも一つより選択される誘電体材料から作られる、前記14に記載の方法。
16.前記乾式吸収体層が2nm~30nmの厚さを有し、かつCr、Cu、Au、Sn、これらの合金、アモルファスSi、及びFeからなる群のうち少なくとも一つより選択される吸収体材料から作られる、前記15に記載の方法。
17.湿式堆積n外部酸化物層が、5nm~200nmの厚さを有し、かつCeO、Nb、SnO、TiO、ZnO、及びZrOからなる群より少なくとも一つより選択される酸化物である、前記16に記載の方法。
18.前記多層積層体が10層より少ない、前記17に記載の方法。
19.前記多層積層体が8層より少ない、前記17に記載の方法。
20.前記多層積層体が2.0μmより小さい全厚を有する、前記17に記載の方法。
The present invention further includes the following embodiments:
1. 1. Reflective core layer,
A dry deposited high-refractive index ( nh ) dielectric layer extending over the reflective core layer,
It has a multilayer laminate having a dry sedimentary absorber layer extending over the nh dielectric layer and a wet nh external oxide layer extending over the absorber layer.
A place where the multilayer laminate is smaller than 300 nm when the multilayer laminate is exposed to wide-band electromagnetic radiation and observed from an angle between 0 ° and 45 ° with respect to the vertical direction of the outer surface of the multilayer laminate. A reflection band with a given full width at half maximum (FWHM), and a given color shift less than 30 °.
Hybrid omnidirectional structural color pigment.
2. 2. The reflective core layer is a metal core reflector layer having a thickness of 30 nm to 200 nm, and at least one of the group consisting of Al, Ag, Pt, Cr, Cu, Zn, Au, Sn and alloys thereof. The hybrid omnidirectional structural color pigment according to 1 above, which is a metal material more selected.
3. 3. The dry-deposited nh dielectric layer is a dielectric material selected from at least one of the group consisting of CeO 2 , Nb 2 O 5 , SiN, SnO 2 , SnS , TiO 2 , ZnO, ZnS, and ZrO 2 . The hybrid omnidirectional structural color pigment according to 2 above.
4. 3. The hybrid omnidirectional structural color pigment according to 3 above, wherein the dry deposited nh dielectric layer has a thickness of 0.1 QW to 4.0 QW for a desired adjustment wavelength.
5. 4. The absorbent material in which the dry deposition absorber layer is selected from at least one of the group consisting of Cr, Cu, Au, Sn, alloys thereof, amorphous Si , and Fe 2 O3. Hybrid omnidirectional structural color pigment.
6. 5. The hybrid omnidirectional structural color pigment according to 5 above, wherein the dry absorber layer has a thickness of 2 nm to 30 nm.
7. In 6 . _ _ _ _ The hybrid omnidirectional structural color pigment described.
8. 7. The hybrid omnidirectional structural color pigment according to 7 above, wherein the wet-deposited nh external oxide layer has a thickness between 5 nm and 200 nm.
9. The dry-deposited n- h dielectric layer is a pair of n- h dielectric layers in which the reflective core layer extends between them, and the dry-deposited absorbent layer is a pair of n- h dielectric layers between them. 8. The hybrid omnidirectional according to 8. Structural color pigment.
10. 9. The hybrid omnidirectional structural color pigment according to 9 above, wherein the multilayer laminate has a thickness smaller than 2.0 μm.
11. 9. The hybrid omnidirectional structural color pigment according to 9 above, wherein the multilayer laminate has a thickness smaller than 1.5 μm.
12. 11. The hybrid omnidirectional structural color pigment according to 11 above, wherein the multilayer laminate has less than 10 layers.
13. 12. The hybrid omnidirectional structural color pigment according to 12 above, wherein the multilayer laminate has less than eight layers.
14. Bringing a reflective core layer,
Dry deposition of a high refractive index ( nh ) dielectric layer extending over the reflector core layer,
Includes dry deposition of the absorber layer extending over the nh dielectric layer and wet deposition of the nh oxide layer extending over the absorber layer to produce a multilayer laminate.
Given that the multilayer stack is smaller than 300 nm when the multilayer stack is exposed to wideband electromagnetic radiation and observed from an angle between 0 ° and 45 ° with respect to the vertical direction of the outer surface of the multilayer stack. A reflection band with a full width at half maximum (FWHM), and a given color shift less than 30 °.
A method for manufacturing an omnidirectional structural color pigment.
15. The reflective core layer has a thickness of 30 nm to 200 nm, made of a metallic material selected from at least one of the group consisting of Al, Ag, Pt, Cr, Cu, Zn, Au, Sn and alloys thereof. Metal core reflector layer,
The dry-deposited nh dielectric layer has a thickness between 0.1 QW and 4.0 QW of the desired adjustment wavelength, and CeO 2 , Nb 2 O 5 , SiN, SnO 2 , SnS , TIO 2 , etc. 14. The method according to 14 above, which is made of a dielectric material selected from at least one of the group consisting of ZnO, ZnS, and ZrO 2 .
16. The dry absorber layer has a thickness of 2 nm to 30 nm and is selected from at least one of the group consisting of Cr, Cu, Au, Sn, alloys thereof, amorphous Si , and Fe 2 O3. The method according to 15 above, which is made from a body material.
17. The wet deposited nh external oxide layer has a thickness of 5 nm to 200 nm and is selected from at least one of the group consisting of CeO 2 , Nb 2 O 5 , SnO 2 , TiO 2 , ZnO, and ZrO 2 . The method according to 16 above, which is an oxide.
18. 17. The method according to 17, wherein the multilayer laminate has less than 10 layers.
19. 17. The method according to 17, wherein the multilayer laminate has less than eight layers.
20. 17. The method according to 17, wherein the multilayer laminate has a total thickness smaller than 2.0 μm.

Claims (15)

反射性コア層、
前記反射性コア層にわたって延在する、2.0に等しいか又はそれより大きい屈折率を有する乾式堆積高屈折率誘電体層、
前記高屈折率誘電体層にわたって延在する乾式堆積吸収体層、及び
前記吸収体層にわたって延在する、2.0に等しいか又はそれより大きい屈折率を有する湿式堆積高屈折率外部酸化物層、
を有する多層積層体を有し、
前記多層積層体が、前記多層積層体を広帯域電磁放射に曝し、かつ前記多層積層体の外表面の垂直方向に対して0°~45°の間の角度から観察したときに、300nmより小さい所与の半値幅(FWHM)を有する反射帯域、及び30°より小さい所与の色ずれを有
前記乾式堆積高屈折率誘電体層が目標電磁放射波長に対してほぼゼロの電場を示すように前記乾式堆積高屈折率誘電体層が配置されている、
ハイブリッド全方向構造色顔料。
Reflective core layer,
A dry-deposited high-refractive index dielectric layer having a refractive index equal to or greater than 2.0, which extends over the reflective core layer.
A dry deposited absorber layer extending over the high refractive index dielectric layer and a wet deposited high refractive index external oxide layer extending over the absorber layer and having a refractive index equal to or greater than 2.0. ,
Has a multi-layered laminate with
A place where the multilayer laminate is smaller than 300 nm when the multilayer laminate is exposed to wide-band electromagnetic radiation and observed from an angle between 0 ° and 45 ° with respect to the vertical direction of the outer surface of the multilayer laminate. It has a reflection band with a given full width at half maximum (FWHM), and a given color shift less than 30 °.
The dry deposited high refractive index dielectric layer is arranged such that the dry deposited high refractive index dielectric layer exhibits an electric field of almost zero with respect to the target electromagnetic radiation wavelength.
Hybrid omnidirectional structural color pigment.
前記反射性コア層が、30nm~200nmの厚さを有する金属コア反射体層であり、かつAl、Ag、Pt、Cr、Cu、Zn、Au、Sn及びこれらの合金からなる群のうち少なくとも一つより選択される金属材料であり、
前記乾式堆積高屈折率誘電体層が、CeO、Nb、SiN、SnO、SnS、TiO、ZnO、ZnS、及びZrOからなる群のうち少なくとも一つより選択される誘電体材料であり、
前記乾式堆積吸収体層が、Cr、Cu、Au、Sn、これらの合金、アモルファスSi、及びFeからなる群のうち少なくとも一つより選択される吸収体材料であり、
前記湿式堆積高屈折率外部酸化物層が、CeO、Nb、SnO、TiO、ZnO、及びZrOからなる群より少なくとも一つより選択される酸化物である、
請求項1に記載のハイブリッド全方向構造色顔料。
The reflective core layer is a metal core reflector layer having a thickness of 30 nm to 200 nm, and at least one of the group consisting of Al, Ag, Pt, Cr, Cu, Zn, Au, Sn and alloys thereof. It is a metallic material of choice and
The dry-deposited high-refractive index dielectric layer is a dielectric selected from at least one of the group consisting of CeO 2 , Nb 2 O 5 , SiN, SnO 2 , SnS, TiO 2 , ZnO, ZnS, and ZrO 2 . It is a material
The dry sedimentary absorber layer is an absorber material selected from at least one of the group consisting of Cr, Cu, Au, Sn, alloys thereof, amorphous Si , and Fe 2 O3.
The wet-deposited high-refractive index external oxide layer is an oxide selected from at least one of the group consisting of CeO 2 , Nb 2 O 5 , SnO 2 , TiO 2 , ZnO, and ZrO 2 .
The hybrid omnidirectional structural color pigment according to claim 1.
前記乾式堆積高屈折率誘電体層が、所望の調整波長について0.1QW~4.0QWの厚さを有する、請求項2に記載のハイブリッド全方向構造色顔料。 The hybrid omnidirectional structural color pigment according to claim 2, wherein the dry deposited high refractive index dielectric layer has a thickness of 0.1 QW to 4.0 QW for a desired adjustment wavelength. 前記乾式堆積吸収体層が2nm~30nmの厚さを有する、請求項2に記載のハイブリッド全方向構造色顔料。 The hybrid omnidirectional structural color pigment according to claim 2, wherein the dry deposition absorber layer has a thickness of 2 nm to 30 nm. 前記湿式堆積高屈折率外部酸化物層が、5nm~200nmの厚さを有する、請求項2に記載のハイブリッド全方向構造色顔料。 The hybrid omnidirectional structural color pigment according to claim 2, wherein the wet-deposited high-refractive index external oxide layer has a thickness of 5 nm to 200 nm. 前記乾式堆積高屈折率誘電体層は、これらの間に前記反射性コア層が延在する一対の高屈折率誘電体層であり、前記乾式堆積吸収体層は、これらの間に前記一対の高屈折率誘電体層が延在する一対の乾式堆積吸収体層であり、前記湿式堆積高屈折率外部酸化物層は、前記一対の乾式堆積吸収体層の外表面にわたって延在する、請求項5に記載のハイブリッド全方向構造色顔料。 The dry-deposited high-refractive-index dielectric layer is a pair of high-refractive-index dielectric layers in which the reflective core layer extends between them, and the dry-deposited absorbent layer is a pair of the above-mentioned pair between them. A pair of dry-deposited absorber layers in which a high-refractive-index dielectric layer extends, wherein the wet-deposited high-refractive-index external oxide layer extends over the outer surface of the pair of dry-deposited absorbent layers. 5. The hybrid omnidirectional structural color pigment according to 5. 前記多層積層体が2.0μmより小さい厚さを有する、請求項6に記載のハイブリッド全方向構造色顔料。 The hybrid omnidirectional structural color pigment according to claim 6, wherein the multilayer laminate has a thickness smaller than 2.0 μm. 前記多層積層体が、1.5μmより小さい厚さを有する、請求項7に記載のハイブリッド全方向構造色顔料。 The hybrid omnidirectional structural color pigment according to claim 7, wherein the multilayer laminate has a thickness smaller than 1.5 μm. 前記多層積層体が10層よりも少ない、請求項8に記載のハイブリッド全方向構造色顔料。 The hybrid omnidirectional structural color pigment according to claim 8, wherein the multilayer laminate is less than 10 layers. 前記多層積層体が8層よりも少ない、請求項9に記載のハイブリッド全方向構造色顔料。 The hybrid omnidirectional structural color pigment according to claim 9, wherein the multilayer laminate is less than eight layers. 反射性コア層をもたらすこと、
前記反射性コア層にわたって延在する、2.0に等しいか又はそれより大きい屈折率を有する高屈折率誘電体層を乾式堆積すること、
前記高屈折率誘電体層にわたって延在する吸収体層を乾式堆積すること、及び
前記吸収体層にわたって延在する、2.0に等しいか又はそれより大きい屈折率を有する高屈折率外部酸化物層を湿式堆積すること
によって多層積層体を製造することを含み、
前記多層積層体が、前記多層積層体を広帯域電磁放射に曝し、前記多層積層体の外表面の垂直方向に対して0°~45°の間の角度から観察した時に、300nmより小さい所与の半値幅(FWHM)を有する反射帯域、及び30°より小さい所与の色ずれを有
前記乾式堆積高屈折率誘電体層が目標電磁放射波長に対してほぼゼロの電場を示すように前記乾式堆積高屈折率誘電体層が配置されている、
全方向構造色顔料の製造方法。
Bringing a reflective core layer,
Dry deposition of a high refractive index dielectric layer with a refractive index equal to or greater than 2.0 that extends over the reflective core layer.
A dry deposit of an absorber layer extending over the high refractive index dielectric layer and a high refractive index external oxide having a refractive index equal to or greater than 2.0 extending over the absorber layer. Including producing a multilayer laminate by wet depositing layers,
Given that the multilayer stack is smaller than 300 nm when the multilayer stack is exposed to wideband electromagnetic radiation and observed from an angle between 0 ° and 45 ° with respect to the vertical direction of the outer surface of the multilayer stack. It has a reflection band with a full width at half maximum (FWHM), and a given color shift less than 30 °.
The dry deposited high refractive index dielectric layer is arranged such that the dry deposited high refractive index dielectric layer exhibits an electric field of almost zero with respect to the target electromagnetic radiation wavelength.
A method for manufacturing an omnidirectional structural color pigment.
反射性コア層が、Al、Ag、Pt、Cr、Cu、Zn、Au、Sn及びこれらの合金からなる群のうち少なくとも一つより選択される金属材料から作られ、30nm~200nmの厚さを有し、
乾式堆積された前記高屈折率誘電体層が、所望の調整波長について0.1QW~4.0QWの厚さを有し、かつCeO、Nb、SiN、SnO、SnS、TiO、ZnO、ZnS、及びZrOからなる群のうち少なくとも一つより選択される誘電体材料から作られ、
前記乾式吸収体層が2nm~30nmの厚さを有し、かつCr、Cu、Au、Sn、これらの合金、アモルファスSi、及びFeからなる群のうち少なくとも一つより選択される吸収体材料から作られ、
湿式堆積された前記高屈折率外部酸化物層が、5nm~200nmの厚さを有し、かつCeO、Nb、SnO、TiO、ZnO、及びZrOからなる群より少なくとも一つより選択される酸化物である、請求項11に記載の方法。
The reflective core layer is made of a metallic material selected from at least one of the group consisting of Al, Ag, Pt, Cr, Cu, Zn, Au, Sn and alloys thereof and has a thickness of 30 nm to 200 nm. Have and
The dry-deposited high-refractive index dielectric layer has a thickness of 0.1QW to 4.0QW for a desired adjustment wavelength, and CeO 2 , Nb 2 O 5 , SiN, SnO 2 , SnS, TiO 2 , ZnO, ZnS, and ZrO 2 made from a dielectric material selected from at least one of the group.
The dry absorber layer has a thickness of 2 nm to 30 nm and is selected from at least one of the group consisting of Cr, Cu, Au, Sn, alloys thereof, amorphous Si , and Fe 2 O3. Made from body material,
The wet-deposited high-refractive index external oxide layer has a thickness of 5 nm to 200 nm and is at least one of the group consisting of CeO 2 , Nb 2 O 5 , SnO 2 , TiO 2 , ZnO, and ZrO 2 . The method according to claim 11, which is an oxide selected from the above.
前記多層積層体が10層より少ない、請求項11又は12に記載の方法。 The method according to claim 11 or 12, wherein the multi-layer laminate has less than 10 layers. 前記多層積層体が8層より少ない、請求項13に記載の方法。 13. The method of claim 13, wherein the multilayer laminate is less than eight layers. 前記多層積層体が2.0μmより小さい全厚を有する、請求項11~14のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 11 to 14, wherein the multilayer laminate has a total thickness smaller than 2.0 μm.
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