JP6352603B2 - 全方向反射体 - Google Patents
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Description
屈折率2.89の高屈折率材料と屈折率2.5の低屈折率材料から出発し、4分の1波長厚み基準を使用して、与えられたターゲット波長λに対する高屈折率材料dHの厚さと低屈折率材料dLの厚さは、以下の式(5)から計算することができる。
dH=λ/4nH、dL=λ/4nL (5)
1.出発設計の選択は、重要ではない。
2.全体の光学的厚みは、出発設計の選択にとってきわめて重要であり得、光学的厚みすなわち出発設計が大きくなると、最終設計の層数はより多くなり、メリット関数値はより低くなる。
3.単一層を所与の時点で挿入することができ、変形例では、複数の層を所与の時点で挿入することができる。
4.多層スタックの内部で、または所与の基板として、分散性材料を使用することができる。
5.該技術内においては、非吸収性、吸収性および分散性材料を使用することができる。
6.該技術の範囲内で、所望の光学特性またはターゲットを使用することができる。従って、所望の反射率、彩度、色相シフトなどが、P関数内に取込まれる所望のターゲットであり得る。
図29A〜図29Fを参照すると、本明細書において開示されている本発明のプロセスを用いて、3層、5層および7層最適化OSC多層スタックを設計した。3層スタックは、2層のTiO2と1層のSiO2(図29D)を有し、5層スタックは、最終雲母層の追加を伴ってSiO2とTiO2の交互層を有し(図29E)、7層スタックは、最終雲母層を伴ってSiO2とTiO2の交互層を有していた(図29F)、図29D〜Fは、図28に例示されたプロセスを通して得られる、それぞれ3層、5層および7層構成のための各層の厚みを提供する。更に、図29Aは、3層および5層最適化OSC多層スタックと、等価13層および31層HfO2−TiO2OSC多層スタックとの間の波長に対する反射率の比較を提供する。本開示の目的において「等価」OSC多層スタックという用語は、最適化OSC多層スタックと同じ狭い電磁放射線帯域を反射する四分の一波長周期性設計を有するOSC多層スタックを意味することが理解されよう。
について示されている。更に、図31Cは、0°および45°の角度から見たときの6層最適化TiO2−Cr−MgF2−SiO2OSC多層スタックについての波長に対する反射率をを図29に示す13層等価構成と比較して示している。これらの図により例示されているように、8層および6層最適化スタックは双方共、等価13層構成に比べて増大した反射率と等価の全方向挙動を提供する。更に、最適化8層構成の彩度は112であったのに対し、最適化6層構成については、彩度は108であった。所望の光学的特性、費用検討などに応じて、低い彩度と高い色相シフトを、好適な最適化OSC多層スタックを得るための妥協点の一部として使用できるということが理解されよう。
本開示は、下記の態様をさらに含む:
〈態様1〉
全方向構造色(OSC)多層スタックを設計し製造するための方法において、
少なくとも1つのモジュールを実行するために動作可能なデジタルプロセッサーを準備するステップと、
OSC多層スタックを製造するために使用可能な異なる材料に対応する屈折率値の表を準備するステップと、
初期設計のOSC多層スタックが屈折率値表から選択される屈折率を伴う少なくとも1つの層を有するように、OSC多層スタックのための初期設計するステップと、
初期設計の少なくとも1つの材料と同じまたは異なる屈折率を有した少なくとも1つの追加の層を初期設計のOSC多層スタックに追加して、修正OSC多層スタックを作るステップと、
最適化OSC多層スタックが、0°〜45°の角度から見たときに500nm未満の狭い電磁放射線帯域を反射可能となるように、最適化OSC多層スタックが計算されるまでメリット関数モジュールを用いて修正OSC多層スタックの各層の厚みを計算するステップとを含む方法。
〈態様2〉
修正OSC多層スタックが第1の屈折率を有する第1の層と、第1の屈折率と等しくない第2の屈折率を有した第2の層とを有する態様1に記載の方法。
〈態様3〉
修正OSC多層スタックが、第1の屈折率または第2の屈折率と等しくない第3の屈折率を有した第3の層を有する態様2に記載の方法。
〈態様4〉
第1、第2および第3の屈折率をそれぞれ有する第1、第2および第3の材料を準備するステップと、メリット関数モジュールを用いて計算される最適化された厚みを有する第1、第2および第3の材料でOSC多層スタックを製造するステップとを更に含む態様3に記載の方法。
〈態様5〉
最適化OSC多層スタックが合計7層以下の層を有し、等価13層OSC多層スタックと同様、狭い電磁放射線帯域の少なくとも75%を反射する態様1に記載の方法。
〈態様6〉
最適化OSC多層スタックが、合計7層以下の層を有し、等価13層OSC多層スタックの25%以内の彩度を有する態様5に記載の方法。
〈態様7〉
最適化OSC多層スタックが、等価13層OSC多層スタックの10%以内の彩度を有する態様6に記載の方法。
〈態様8〉
最適化OSC多層スタックが合計7層以下の層を有し、等価13層OSC多層スタックの25%以内の色相シフトを有する態様5に記載の方法。
〈態様9〉
最適化OSC多層スタックが、等価13層OSC多層スタックの10%以内の色相シフトを有する態様8に記載の方法。
〈態様10〉
全方向構造色(OSC)多層スタックを設計し製造するための方法において、
ニードル最適化モジュールを実行するために動作可能なコンピュータを準備するステップと、
OSC多層スタックを製造するために使用可能な異なる材料に対応する屈折率値の表を準備するステップと、
初期設計のOSC多層スタックが屈折率値表から選択される屈折率を伴う少なくとも1つの層を有するOSC多層スタックのための初期設計を準備するステップと、
初期設計の少なくとも1つの層とは異なる屈折率を有する少なくとも1つの追加の層をニードル最適化モジュールを用いて初期設計のOSC多層スタックに追加し、修正OSC多層スタックを形成するステップと、
等価13層OSC多層スタックに比較して少なくとも75%の反射率で、0°〜45°の角度から見たときに500nm未満の狭い電磁放射線帯域を反射するように動作可能なように、最適化OSC多層スタックが計算されるまでニードル最適化モジュールを用いて修正OSC多層スタックの各層の厚みを計算するステップとを含む方法。
〈態様11〉
修正OSC多層スタックが第1の屈折率を有する第1の層と、第1の屈折率と等しくない第2の屈折率を有する第2の層とを有する態様10に記載の方法。
〈態様12〉
修正OSC多層スタックが、第1の屈折率または第2の屈折率と等しくない第3の屈折率を有する態様11に記載の方法。
〈態様13〉
第1、第2および第3の屈折率をそれぞれ有する第1、第2および第3の材料を準備するステップと、メリット関数モジュールを用いて計算される最適化された厚みを有する第1、第2および第3の材料でOSC多層スタックを製造するステップとを更に含む態様12に記載の方法。
〈態様14〉
最適化OSC多層スタックが合計7層以下の層を有し、等価13層OSC多層スタックに比較して、狭い電磁放射線帯域の少なくとも75%を反射する態様10に記載の方法。
〈態様15〉
最適化OSC多層スタックが、合計7層以下の層を有し、等価13層OSC多層スタックの彩度の25%以内の彩度を有する態様14に記載の方法。
〈態様16〉
最適化OSC多層スタックの彩度が、等価13層OSC多層スタックの彩度の10%以内である態様15に記載の方法。
〈態様17〉
最適化OSC多層スタックが合計7層以下の層を有し、等価13層OSC多層スタックの色相シフトの25%以内の色相シフトを有する態様14に記載の方法。
〈態様18〉
最適化OSC多層スタックの色相シフトが、等価13層OSC多層スタックの色相シフトの10%以内である態様17に記載の方法。
〈態様19〉
全方向構造色(OSC)多層スタックを設計し製造するための方法において
ニードル最適化モジュールを実行するために動作可能なコンピュータを準備するステップと、
OSC多層スタックを製造するために使用可能な異なる材料に対応する屈折率値の表を準備するステップと、
屈折率値表から選択される屈折率を伴う少なくとも1つの層を有したOSC多層スタックのための初期設計を準備するステップと、
ニードル最適化モジュールを用いて、少なくとも1つの追加の層を初期設計のOSC多層スタックに追加し、第1、第2および第3の屈折率を有する第1、第2および第3の層を有した修正OSC多層スタックを形成するステップと、
等価13層OSC多層スタックに比較して少なくとも75%の反射率で、0°〜45°の角度から見たときに500nm未満の狭い電磁放射線帯域を反射するように動作可能なように、最適化OSC多層スタックが計算されるまでニードル最適化モジュールを用いて修正OSC多層スタックの各層の厚みを計算するステップと、
それぞれ第1、第2および第3の屈折率を有する第1、第2および第3の材料を準備するステップと、
メリット関数モジュールで計算した最適化された厚みを有するそれぞれ第1、第2および第3の層の形で第1、第2および第3の材料を用いてOSC多層スタックを製造するステップとを含む方法。
〈態様20〉
製造されたOSC多層スタックを白色光の形をした広帯域電磁放射線で照射するステップと、製造されたOSC多層スタックを用いて0°〜45°の角度から見たときに500nm未満の狭い電磁放射線帯域を反射するステップとを更に含む態様19に記載の方法。
20 多層スタック
30 多層スタック
32 多層スタック
34 プロセス
40 プロセス
320 層
402 追加層
Claims (10)
- 全方向構造色(OSC)多層スタックを設計し製造するための方法において、
初期設計のOSC多層スタックが屈折率値表から選択される屈折率を伴う少なくとも1つの層を有するように、デジタルプロセッサを有するコンピュータを用いてOSC多層スタックのための初期設計するステップと、
前記コンピュータを用いて、初期設計の少なくとも1つの材料と同じ又は異なる屈折率を有した少なくとも1つの追加の層を初期設計のOSC多層スタックに追加して、修正OSC多層スタックを作るステップと、
前記コンピュータ及びニードル最適化を用いて修正OSC多層スタックを最適化することにより、白色光の形をした広帯域電磁放射線を照射し、かつ0°〜45°の角度から見たときに500nm未満の狭い電磁放射線帯域を反射可能な最適化OSC多層スタックを決定するステップとを含む方法。 - 修正OSC多層スタックが第1の屈折率を有する第1の層と、第1の屈折率と等しくない第2の屈折率を有した第2の層とを有する請求項1に記載の方法。
- 修正OSC多層スタックが、第1の屈折率または第2の屈折率と等しくない第3の屈折率を有した第3の層を有する請求項1又は2に記載の方法。
- 第1、第2、及び第3の屈折率をそれぞれ有する第1、第2および第3の材料から最適化OSC多層スタックを製造するステップを更に含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 最適化OSC多層スタックが合計7層以下の層を有し、等価13層OSC多層スタックと同様、狭い電磁放射線帯域の少なくとも75%を反射する請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 最適化OSC多層スタックが、等価13層OSC多層スタックの25%以内の彩度を有する請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記彩度が、等価13層OSC多層スタックの10%以内である請求項6に記載の方法。
- 最適化OSC多層スタックが、等価13層OSC多層スタックの25%以内の色相シフトを有する請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記色相シフトが、等価13層OSC多層スタックの10%以内である請求項8に記載の方法。
- 製造された最適化OSC多層スタックを白色光の形をした前記広帯域電磁放射線で照射するステップと、0°〜45°の角度から見たときに500nm未満の狭い電磁放射線帯域を反射するステップとを更に含む請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
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