由金属和电介质层制成的红色的全方向结构色的制作方法_2

文档序号:8411492阅读:来源:国知局
[0033] 图15C是使用根据本发明实施例设计和制造并具有图1?中所示的颜色图上的色 调为354°的亮粉色的色料来涂绘的板的示意图;
[0034] 图15D是使用CIELAB颜色空间的a*b*颜色图;
[0035] 图15E是用于图15A至15C中所示范的颜料中的色料的十一层设计的示意图;
[0036] 图16A是根据本发明实施例的七层叠层的示意图;
[0037] 图16B是根据本发明实施例的七层叠层的示意图;
[0038] 图16C是根据本发明实施例的七层叠层的示意图;
[0039] 图16D是根据本发明实施例的七层叠层的示意图;
[0040] 图17是使用CIELAB颜色空间的一部分a*b*颜色图的图形表示,其中在传统的颜 料和用于涂绘图15B中所示的板的颜料之间比较色度(chroma)和色调偏移;
[0041] 图18是针对根据本发明实施例的七层设计的反射率对波长的图解;以及
[0042] 图19是针对根据本发明实施例的七层设计的反射率对波长的图解。
【具体实施方式】
[0043] 可提供全方向结构色(例如红色的全方向色)的多层叠层被提供。因此,所述多 层叠层具有作为颜料色料(paint pigment)、提供希望的颜色的薄膜等用途。
[0044] 可提供全方向结构色的多层叠层包括反射体层和遍及反射体层延伸的电介质层。 反射体层和电介质层反射超过70%的具有大于550nm的波长的入射白光。要领会的是电 介质层的厚度可以预先限定为使得在超过70%的入射白光被反射之处的波长大于550nm、 560nm、580nm、600nm、620nm、640nm、660nm、680nm或它们之间的波长。换句话说,电介质层的 厚度可被选择和生产为使得在Lab颜色系统图上具有希望的色调、色度和/或亮度的特定 颜色被反射并被人眼观察到。
[0045] 在一些实例中,多层叠层在Iab颜色空间中具有315°和45°之间的色调。此外, 多层叠层具有大于50的色度和小于30°的色调偏移。在其他实例中,色度大于55,优选为 大于60,并更优选为大于65,并且/或者色调偏移小于25°,优选为小于20°,更优选为小 于15°并再更优选为小于10°。
[0046] 吸收层遍及电介质层延伸,针对一般比与电介质层的希望的反射波长相对应的波 长小的所有波长,所述吸收层吸收超过70%的入射白光。例如,如果电介质层具有使得超过 70%的具有大于600nm的波长的入射白光被反射的厚度,则遍及电介质层延伸的吸收层吸 收超过70%的具有一般小于600nm的波长的入射白光。以这种方式,提供了具有红色颜色 空间中的波长的尖锐的反射峰。在一些实例中,反射体层和电介质层反射超过80%的具有 大于550nm的波长的入射白光,并且在其他实例中为超过90%。另外,在一些实例中,吸收 体层吸收一般比与电介质层的希望的反射波长相对应的波长小的波长的超过80%,并在其 他实例中为超过90%。
[0047] 要领会的是本上下文中的术语"一般"在一些实例中指的是正和/或负20nm,在其 他实例中为正和/或负30nm,在其他一些实例中为正和/或负40nm以及在另一些实例中为 正和/或负50nm。
[0048] 反射体层、电介质层和吸收层形成全方向反射体,所述全方向反射体反射这样的 电磁辐射的窄带(在下文中被称为反射峰或反射带):其具有550nm和EMR光谱的可见-红 外边缘之间的中心波长、宽度小于200nm的反射带以及当全方向反射体暴露于白光并且被 从0和45度之间的角度观看时小于IOOnm的色移。所述色移可以是反射带的中心波长的偏 移的形式,或者在替代方案中,是反射带的UV侧边缘(UV-sided edge)的偏移的形式。为 了本发明的目的,电磁辐射的反射带的宽度被限定为在可见光谱内最大反射波长的一半反 射高度处的反射带的宽度。另外,被反射的电磁辐射的窄带,即全方向反射体的"颜色",具 有小于25度的色调偏移。在一些实例中,反射体层具有50nm至200nm之间的厚度并由诸 如铝、银、钼、锡、它们的合金等金属制成或包含所述金属。
[0049] 关于遍及反射体层延伸的电介质层,电介质层具有介于0. 1个QW和2. 0个QW之 间的光学厚度。在一些实例中,电介质层具有介于〇. 1个QW和1.9个QW之间的光学厚度, 而在其他实例中,电介质层具有介于〇. 1个QW和1.8个QW之间的厚度。在另一些实例中, 电介质层具有小于1.9个QW的光学厚度,例如小于1.8个QW、小于1.7个QW、小于1.6个 QW、小于1. 5个QW、小于1. 4个QW、小于1. 3个QW、小于1. 2个QW或小于I. 1个QW。在替 代方案中,电介质层可具有大于2. 0个QW的光学厚度。
[0050] 电介质层具有大于L 60、L 62、L 65或L 70的折射率,并且可由诸如ZnS、Ti02、 Hf02、Nb205、Ta205、它们的组合等电介质材料制成。在一些实例中,电介质层是由诸如Fe 203、 Cu2O等彩色的电介质材料制成的彩色的或选择性的电介质层。为了本发明的目的,术语"彩 色的电介质材料"或"彩色的电介质层"指的是在反射入射白光的一部分的同时透射白光的 另一部分的电介质材料或电介质层。例如,彩色的电介质层可透射具有400nm和600nm之 间的波长的电磁辐射并反射大于600nm的波长。因此,彩色的电介质材料或彩色的电介质 层具有橙色、红色和/或红橙色的可见外观。
[0051] 除了电介质层之外,全方向反射体可包括具有5nm至200nm之间的厚度的选择性 吸收体层。在一些实例中,彩色的吸收体层取代或代替上面所述的吸收体层。类似于上面的 描述,选择性吸收体层可吸收具有与蓝紫色、蓝色、黄色、绿色等相关的波长的光,并且还反 射与橙色、红色、红橙色等相对应的波长。在一些实例中,彩色的吸收体层包含诸如铜、金、 及诸如青铜和黄铜的其合金等彩色金属,或由所述彩色金属制成。在其他实例中,彩色的吸 收体层可包含诸如Fe 203、Cu2O等彩色的电介质材料,或由所述彩色的电介质材料制成。
[0052] 吸收体层的位置为使得零或近零能量交界面出现在吸收体层和电介质层之间。换 句话说,电介质层具有使得零或近零能量场位于电介质层-吸收体层交界面的厚度。要领 会的是零或近零能量场出现之处的电介质层的厚度是入射EMR波长的函数。另外,还要领 会的是,与零或近零电场相对应的波长将透射通过电介质层-吸收体层交界面,然而不与 交界面处的零或近零电场相对应的波长将不透射通过所述交界面。因此,电介质层的厚度 被设计和制造为使得所希望的入射白光的波长透射通过电介质层-吸收体层交界面,从反 射体层反射出去,然后往回透射通过电介质层-吸收层交界面。同样地,电介质层的厚度被 制造为使得不希望的入射白光的波长不透射通过电介质层-吸收体层交界面。
[0053] 鉴于上面所述,不与希望的零或近零电场交界面相对应的波长被吸收体层吸收并 因此不被反射。以这种方式,提供了所希望的"鲜明"的颜色,也称为结构色。另外,电介质 层的厚度为使得产生希望的一次谐波和/或二次谐波的反射以便提供带有红颜色的表面, 其也具有全方向的外观。
[0054] 多层叠层除了之前提到的电介质层(也称为第一电介质层)之外可以包括第二电 介质层,所述第二电介质层遍及吸收体层延伸。另外,第二电介质层与提到的第一电介质层 关于吸收体层相对地设置。
[0055] 关于上面所提到的电介质层的厚度和零或近零电场点,图IA是遍及Al反射体层 延伸的ZnS电介质层的示意图。ZnS电介质层具有143nm的总厚度,并且针对具有500nm 波长的入射电磁辐射,零或近零能量点出现在77nm处。换句话说,ZnS电介质层针对具有 500nm波长的入射EMR,在相距Al反射体层77nm的距离处呈现零或近零电场。另外,图IB 提供了针对许多不同的入射EMR波长的横跨ZnS电介质层的能量场的图解。如图中所述,电 介质层针对500nm波长在77nm厚度处具有零电场,但是针对300、400、600和700nm的EMR 波长在77nm处具有非零电场。
[0056] 不受理论的束缚,下面讨论针对电介质层(诸如图IA中所示的电介质层)的零或 近零能量点厚度的计算。
[0057] 参照图2,示出了在具有折射率ns的衬底或核心层2上的具有总厚度'D'、增量厚 度'd'和折射率'η'的电介质层4。入射光相对于直线6成角度Θ射到电介质层4的外表 面5上并以相同的角度从外表面5上反射,所述直线6垂直于外表面5。入射光透射通过 外表面5并相对于
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