JP7463733B2 - 発色構造体、および、発色構造体の製造方法 - Google Patents
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Description
上記構成によれば、可視領域の支配色以外の光のうちに吸収性を有する誘電体層が好適に実現される。
上記構成によれば、誘電体層に対して凹凸層の位置する側から観察される発色構造体において、反射光の強度が高められる。したがって、発色構造体が呈する色の視認性が高められる。
上記構成によれば、凹凸層に対して誘電体層の位置する側から観察される発色構造体において、反射光の強度が高められる。したがって、発色構造体が呈する色の視認性が高められる。
上記構成において、前記誘電体層の材料の屈折率は、1.5より大きく3.0以下であってもよい。
上記各構成によれば、誘電体層における光の干渉が好適に生じやすくなる。
上記構成において、前記反射層は金属材料から構成されてもよい。
上記構成において、前記反射層は、50nm以上の厚さを有してもよい。
上記各構成によれば、反射光の強度がより高められる。
上記構成によれば、凹凸構造の形成にインプリント法を適用することが容易である。
図1~図10を参照して、発色構造体、および、発色構造体の製造方法の第1実施形態を説明する。発色構造体が対象とする入射光および反射光は、可視領域の光である。以下の説明において、可視領域の光とは、360nm以上830nm以下の波長域の光を指す。
図1が示すように、発色構造体10は、基材12と、凹凸層の一例である樹脂層13と、誘電体層14と、反射層15とを備えている。
2×n1×d×cosθ=(1/2+m)λ ・・・(1)
2×n1×d×cosθ=m×λ ・・・(2)
樹脂層13が有する凹凸構造の詳細について説明する。凹凸構造としては、第1の構造と第2の構造との2つの構造のいずれもが適用可能であり、これらの2つの構造の各々について説明する。図1は、第1の構造の凹凸構造を有する発色構造体10である発色構造体10Aを示している。第1の構造の凹凸構造は、複数の凸部13aと、複数の凸部13aの間の領域である凹部13bとから構成される。
図2を参照して、第1の構造の凹凸構造の詳細を説明する。図2(a)は、樹脂層13をその表面と対向する視点から見た平面図であり、図2(b)は、図2(a)のII-II線に沿った樹脂層13の断面図である。図2(a)においては、凹凸構造を構成する凸部13aにドットを付して示している。
図3は、第2の構造の凹凸構造を有する発色構造体10である発色構造体10Bを示している。樹脂層13が第1の構造の凹凸構造を有する形態と、第2の構造の凹凸構造を有する形態とで、発色構造体10における凹凸構造の構成以外は共通する。
第2の構造の凹凸構造を構成する凸部13cは、第1の構造の凸部13aと同様の構成を有する第1凸部要素と、帯状に延びる第2凸部要素とが、樹脂層13の厚さ方向に重畳された構造を有する。
誘電体層14の特性について、シミュレーション結果を用いて説明する。当該シミュレーションにおいては、発色構造体10に青色を発色させる場合において、誘電体層14の材料として、化学量論組成の酸化チタン(TiO2)を用いたときと、化学量論組成よりも金属元素が過剰な酸化チタン(TiOx:0<x<2)を用いたときとの各々について、反射光の波長域を求めた。TiOxは、言い換えれば、TiO2に対して酸素が欠損している状態の酸化チタンである。また、当該シミュレーションにおいては、反射層15の材料にアルミニウムを適用した。
上記発色構造体10の製造方法を説明する。
まず、基材12上に樹脂層13が形成される。樹脂層13の凹凸構造の形成方法としては、例えば、ナノインプリント法が用いられる。例えば、光ナノインプリント法によって樹脂層13の凹凸構造を形成する場合、まず、形成対象の凹凸の反転された凹凸を有する凹版であるモールドの凹凸が形成された面に、樹脂層13の材料を含む塗布液が塗布される。樹脂層13の材料としては、光硬化性を有する樹脂が用いられる。塗布液の塗布方法は特に限定されず、インクジェット法、スプレー法、バーコート法、ロールコート法、スリットコート法、グラビアコート法等の公知の塗布法が用いられればよい。
(1)干渉を生じさせる誘電体層14が単層の薄膜であるため、多層膜層を用いる場合と比較して、発色構造体10の構成が簡易となる。したがって、不規則な凹凸による光の散乱効果によって観察角度の変化による色変化が抑えられた発色構造体10において、その製造に要する負荷が軽減される。
図11を参照して、発色構造体、および、発色構造体の製造方法の第2実施形態を説明する。第2実施形態では、誘電体層と反射層との位置関係が、第1実施形態と異なる。以下では、第2実施形態と第1実施形態との相違点を中心に説明し、第1実施形態と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
第2実施形態の発色構造体11は、樹脂層13に対して基材12と反対側から発色構造体11に入る光を入射光として、樹脂層13に対して基材12と反対側、すなわち、樹脂層13に対して誘電体層14が位置する側から観察される。
2×n1×d×cosθ=(1/2+m)λ ・・・(3)
2×n1×d×cosθ=m×λ ・・・(4)
(8)発色構造体11が、誘電体層14と樹脂層13との間に位置する反射層15を備えている。これにより、樹脂層13に対して誘電体層14の位置する側から観察される発色構造体11において、反射光の強度が高められる。したがって、発色構造体11が呈する色の視認性が高められる。
上記各実施形態は、以下のように変更して実施することが可能である。
・発色構造体は、反射層15に代えて、吸収層を備えていてもよい。吸収層は、観察者から見て誘電体層14よりも奥に位置する。例えば、樹脂層13に対して誘電体層14の位置する側から発色構造体が観察される場合、図12が示すように、吸収層16は、基材12における樹脂層13と反対側の面を覆う。吸収層16は、少なくとも、可視領域の光のうち、誘電体層14における反射光の支配色以外の光の一部を吸収する。吸収層16は、黒色顔料等を含む黒色の層であって、可視領域全体の光を吸収してもよい。吸収層が設けられていることにより、誘電体層14における反射光の支配色の波長域とは異なる波長域の光が、発色構造体内部の各層の界面や、発色構造体とその外部との界面で反射して観察者に向けて射出されることが抑えられる。したがって、発色構造体に視認される支配色の鮮明さが高められる。
上述した発色構造体およびその製造方法を、具体的な実施例を用いて説明する。本実施例の発色構造体は、第1実施形態に対応する構造を有する。
Claims (10)
- 凹凸構造を有する凹凸層と、
前記凹凸構造に追従した表面形状を有し、干渉によって強められた反射光を射出する単層の薄膜からなる誘電体層と、を備え、
前記凹凸構造を構成する凸部は、前記凸部の基部が位置する平面から1段以上の段差形状を有し、前記凹凸層の表面と対向する視点から見て、前記凸部が構成するパターンは、第1方向に沿った長さがサブ波長以下であって、前記第1方向と直交する第2方向に沿った長さが前記第1方向に沿った長さ以上である矩形状を有する複数の図形要素の集合からなるパターンを含み、前記複数の図形要素において、前記第2方向に沿った長さの標準偏差は、前記第1方向に沿った長さの標準偏差よりも大きく、
前記誘電体層は、酸化チタンからなり、前記酸化チタンは、化学量論組成よりもチタンを多く含む
発色構造体。 - 前記誘電体層は前記凹凸層に接し、
前記誘電体層に対して前記凹凸層と反対側に位置し、前記反射光の強度を強める機能を有する反射層を備える
請求項1に記載の発色構造体。 - 前記凹凸層と前記誘電体層との間に位置し、前記反射光の強度を強める機能を有する反射層を備える
請求項1に記載の発色構造体。 - 前記誘電体層は、10nm以上10μm以下の厚さを有する
請求項1~3のいずれか一項に記載の発色構造体。 - 前記誘電体層の材料の屈折率は、1.5より大きく3.0以下である
請求項1~4のいずれか一項に記載の発色構造体。 - 前記反射層における前記誘電体層を透過した光の反射率が30%以上である
請求項2または3に記載の発色構造体。 - 前記反射層は金属材料から構成される
請求項2,3,6のいずれか一項に記載の発色構造体。 - 前記反射層は、50nm以上の厚さを有する
請求項2,3,6,7のいずれか一項に記載の発色構造体。 - 前記凹凸層を支持する基材をさらに備える
請求項1~8のいずれか一項に記載の発色構造体。 - 凹版を形成する工程と、
インプリント法を用いて前記凹版の凹凸を転写することにより、基材上に凹凸構造を有する樹脂層を形成する工程と、
前記凹凸構造に追従した表面形状を有し、干渉によって強められた反射光を射出する単層の薄膜からなる誘電体層を、化学量論組成よりもチタンを多く含む酸化チタンから形成する工程と、を含み
前記凹凸構造を構成する凸部は、前記凸部の基部が位置する平面から1段以上の段差形状を有し、前記樹脂層の表面と対向する視点から見て、前記凸部が構成するパターンは、第1方向に沿った長さがサブ波長以下であって、前記第1方向と直交する第2方向に沿った長さが前記第1方向に沿った長さ以上である矩形状を有する複数の図形要素の集合からなるパターンを含み、前記複数の図形要素において、前記第2方向に沿った長さの標準偏差は、前記第1方向に沿った長さの標準偏差よりも大きい
発色構造体の製造方法。
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