显色结构体、显示体、显色结构体的制造方法与流程

文档序号:19942625发布日期:2020-02-14 23:22阅读:459来源:国知局
显色结构体、显示体、显色结构体的制造方法与流程

本发明涉及与呈现出结构色的显色结构体有关的技术。



背景技术:

根据精细结构而显色的结构色不同于诸如金属光泽及色素所呈现出的颜色这样的由分子中的电子跃迁所引起并被看到的颜色。根据精细结构而显色的结构色是通过由物体的精细结构所引起的光学现象的作用(该作用也被称为光的衍射、干涉或散射)而被看到的颜色。

例如,由多层膜干涉引起的结构色是通过在彼此相邻的薄膜的折射率彼此不同的多层膜层中,在多层膜的各个界面处反射的光发生干涉而产生的结构色。多层膜干涉是作为自然界生物的蓝蝴蝶的翅膀的显色原理之一。在蓝蝴蝶的翅膀中,通过多层膜干涉可看到鲜艳的蓝色。

作为人工再现这种结构显色的结构,例如有专利文献1及专利文献2所记载的结构。

在专利文献1中,为了再现蓝蝴蝶的翅膀的显色结构,提出了在基材表面上层叠多层膜层而得的结构。

另外,在专利文献2所记载的方法中,在基材表面上依次形成折射率及膜厚不同的多层薄膜。由此,在专利文献2中提出了这样一种结构,其通过从入射光的一部分反射具有分别对应于红色、绿色、蓝色的窄带反射峰的干涉光,从而得到彩虹色的装饰效果。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2005-153192号公报

专利文献2:日本特开2010-201644号公报



技术实现要素:

发明所要解决的课题

在此,在专利文献1及专利文献2的技术中,通过设定层叠在平面上的多层膜层的膜厚及层数等,从而使入射波长当中的特定波长区域反射。然而,由于不仅是由多层膜层所产生的特定波长的反射光,从背面透射过来的光及从基材等多层膜层以外的部位反射的光也一起被看到,因此,观察者也会看到特定波长区域以外的光。也就是说,存在有特定波长区域的可见度降低的问题。

本发明的目的在于提供呈现出良好的显色、且可在多个方向上散射反射光的显色结构体。

用于解决课题的手段

为了解决问题,本发明的一个方面提供一种显色结构体,其包括:凹凸层,所述凹凸层具备第一面和作为与所述第一面相对的那一侧的面的第二面、且在所述第一面上形成有凹凸结构;以及功能层,所述功能层由设置在所述凹凸层的所述第一面或所述第二面上的反射层或抗反射层构成,其中,所述凹凸结构的凸面在平面图中具有由多个带状部构成的第一图案,所述带状部具有沿着第一方向的宽度、以及沿着与所述第一方向垂直的第二方向的长度,所述宽度小于入射光的波长,所述多个带状部中的所述长度的标准偏差大于所述宽度的标准偏差。

发明的效果

根据本发明的一个方面的显色结构体,可以期待呈现出良好的显色、且可在多个方向上散射反射光显色。通过使用这样的显色结构体,从而能够实现设计性高、且功能性和廉价的显示体及其他产品。

附图简要说明

[图1]为表示第一实施方式-1的显色结构体的截面图。

[图2]为表示构成第一实施方式-1的显色结构体所具有的凹凸结构的多级形状的凸面的平面图(a)以及其b-b截面图(b)。

[图3]为构成第一实施方式-1的多级形状的凸面的第一图案的平面图(a)以及其b-b截面图(b)。

[图4]为构成第一实施方式-1的多级形状的凸面的第二图案的平面图(a)以及其b-b截面图(b)。

[图5]为表示第一实施方式-2的显色结构体的截面图。

[图6]为表示第一实施方式-3的显色结构体的截面图。

[图7]为表示第一实施方式-4的显色结构体的截面图。

[图8]为表示第一实施方式-5的显色结构体的截面图。

[图9]为表示第一实施方式-6的显色结构体的截面图。

[图10]为表示第一实施方式-7的显色结构体的截面图。

[图11]为表示第一实施方式-8的显色结构体的截面图。

[图12]为说明显示体的实施方式的平面图。

[图13]为说明使用了第一实施方式的构成的图12的显示体的第一例的截面图。

[图14]为说明使用了第一实施方式的构成的图12的显示体的第二例的截面图。

[图15]为表示根据第二实施方式的显色结构体的一例的截面图。

[图16]为表示根据第二实施方式的凹凸层的一例的示意性构成图,其中(a)为平面图,(b)为截面图。

[图17]用于说明根据第二实施方式的第二带状形状的说明图,其中(a)为平面图,(b)为截面图。

[图18]表示根据第二实施方式的多级形状的凹凸层的一例的示意性构成图,其中(a)为平面图,(b)为截面图。

[图19]为表示根据第二实施方式的干涉层的一例的示意性构成图。

[图20]为表示根据第二实施方式的抗反射层的第一方式的示意性构成图。

[图21]为表示图20所示的抗反射层的凹凸结构的一例的示意性构成图,其中(a)为背面图,(b)为截面图。

[图22]为用于说明根据第二实施方式的显色结构体的变形例的说明图。

[图23]表示根据第二实施方式的抗反射层的第二方式的示意性构成图。

[图24]为表示图23所示的抗反射层的凹凸结构的一例的示意性构成图,其中(a)为背面图,(b)为截面图。

[图25]为用于说明图24所示的凹凸结构的说明图。

[图26]为用于说明根据第二实施方式的显色结构体的变形例的说明图。

[图27]为表示根据第二实施方式的显色结构体的其他例子的截面图。

[图28]为表示根据第二实施方式的显色结构体的其他例子的截面图。

具体实施方式

以下,参照附图对根据本发明的实施方式进行说明。

在以下的详细说明中,为了提供本发明实施方式的完全理解,对于许多特定的具体构成进行了记载。然而,显而易见的是,在不限于这样的特定的具体构成的情况下,可以实现其他的实施方式。另外,以下实施方式不限于根据权利要求范围的发明,而是包括在实施方式中说明的特征构成的所有组合。

另外,在以下的说明中,对相同的部件等标注相同的符号来进行说明。此外,附图是示意性的,厚度与平面尺寸的关系、各层厚度的比率等与实际不同。

本实施方式的显色结构体具备凹凸层和功能层。凹凸层具有第一面和作为与第一面相对的那一侧的面的第二面,并且第一面上形成有凹凸结构。功能层设置在凹凸层的第一面或第二面上。功能层由反射层或抗反射层构成。凹凸结构的凸面在平面图中具有由多个带状部构成的第一图案。带状部具有沿着第一方向的宽度、以及沿着与第一方向垂直的第二方向的长度,上述宽度小于入射光的波长,多个带状部中的上述长度的标准偏差大于上述宽度的标准偏差。

在此,虽然对于显色结构体的入射光及反射光的波长区域没有特别的限定,但是在以下说明中,作为一个例子,对于将可见区域的光设为对象的显色结构体进行说明。在第一实施方式中,将360nm以上830nm以下的波长区域的光设为可见区域的光。

[第一实施方式]

首先,对于第一实施方式进行说明。

第一实施方式的显色结构体是以反射层构成上述功能层的例子。

以下,对于第一实施方式,参照附图来进一步进行说明。

在此,来自结构体的光的发射方向被限定为取决于入射光的入射角度的特定方向。例如,对于通过在金属表面上将入射光反射而得的金属光泽、或者如专利文献2所述的在平面上层叠多层膜层而得的结构,所看到的反射光的波长根据观察角度而大幅变化。也就是说,所看到的颜色根据观察角度而大幅变化。因此,在以往技术中,存在有无法在宽的观察角度内同样地看到特定颜色的问题。

另外,由于多层膜层的干涉而增强的光的波长根据在多层膜层的各层中所产生的光程差而变化。其光程差根据各层的膜厚及折射率来确定。此外,在专利文献1和专利文献2所记载的结构体中,通过调整了低折射率化合物和高折射率化合物的膜厚及其层叠数的多层膜干涉来表现出颜色。在此,由于多层膜干涉中的膜的每一层都具有低折射率,因此需要层叠十几层以上以便良好地看到期望的波长区域。关于层叠数较多的例子包括tetoron(注册商标、“帝人フィルムソリューション(株)”),其是利用了多层膜结构的结构色膜。tetoron通过层叠数百层以呈现出颜色。

在多层膜的形成中,若膜厚偏离设计范围值,则光路长度改变,因而难以得到期望的颜色。也就是说,在膜厚偏离设计范围值的情况下,会发生所谓的色差的不良问题。因此,需要形成薄且均匀的膜,并且使用真空气相沉积法、溅射法、原子层沉积法等公知的技术来进行成膜。例如,在真空气相沉积法中,通过晶体谐振器来管理各层的膜厚。然而,由于晶体谐振器对污染敏感,因此膜厚经常会偏离设定值。另外,由于在真空下进行成膜,因而无法在途中更换谐振器。因此,若堆叠十几层以上以作为多层膜,则误差会累积,结果是难以获得所需的膜厚。此外,当从外部对堆叠有十几层以上的结构体施加物理冲击或化学冲击时,该多层膜结构容易破裂,难以得到所期望的显色。

在生产方面,由于层叠十数层至数百层的低折射率化合物和高折射率化合物,因而在大量生产时,对于每个气相沉积源都需要多台真空气相沉积机。另外,就成本而言,材料费用高。即使假设采用少量的真空气相沉积机重复地气相沉积来进行制造,则由于流动时间变大,因而制造成本增加。并且,具备由这种方法所制造的显色结构体的显示体的单价变得非常昂贵。

相对于此,第一实施方式能够提供在无需层叠十数层以上的情况下呈现出良好的显色、且可在多个方向上散射反射光的显色结构体。

[第一实施方式-1]

首先,对于第一实施方式-1进行说明。

如图1所示,第一实施方式-1的显色结构体1具有凹凸层10和反射层20。凹凸层10具有平坦区域100和形成在平坦区域的一个面(第一面11)上的凹凸结构101。平坦区域100具备形成有凹凸结构101的第一面11以及作为与第一面11相对的那一侧的面的第二面110。

在本实施方式中,通过在平坦区域100的上表面形成凸结构,从而设置了凹凸结构。也可以通过在平坦区域100的上表面形成凹结构以形成凹凸结构。其他实施方式也同样适用。

在此,平坦区域100的上表面(第一面11)当中的未形成有凸结构的面的部分也构成凹凸结构的凹凸面的一部分。其他实施方式也同样适用。

反射层20被形成为跟随设置有凹凸结构的第一面11侧的凹凸层10的表面。

如图2所示,凹凸层10的凹凸结构具有距离预先设定的基准面(例如平坦区域100的上表面)的突起高度为三种(h1<h2<h3)的凸面121b至183。凸面121b、122a、123、124a、124b、125a的高度为h1。凸面142、143的高度为h2。凸面181、182、183的高度为h3。也就是说,在第一实施方式的显色结构体1中,凹凸层10所具有的凹凸结构的凸面具有由突起高度为三种的三级形状构成的多级形状。三级形状是通过将图4所示的构成第二图案14的凸结构的一部分重叠在图3所示的构成第一图案12的凸结构上而获得的形状。

需要说明的是,在本实施方式的显色结构体中,当凹凸结构的凸面具有多级形状时,多级形状只要是凸面的突起高度为二种以上的二级形状以上即可。

如图3所示,第一图案12在平面图中由多个带状部121a、121b、122a、122b、123、124a、124b、125a、125b构成。各带状部121a至125b具有沿着第一方向的宽度d1、以及沿着与第一方向垂直的第二方向的长度d2。宽度d1小于入射光的波长。多个带状部中的长度d2的标准偏差大于宽度d1的标准偏差。

另外,这些带状部当中,在第一方向上相邻的带状部121a和带状部121b、带状部122a和带状部122b、带状部124a和带状部124b、带状部125a和带状部125b彼此接触而形成了一个图案121、122、124、125。

需要说明的是,在这些带状部121a至125b当中,带状部124b和122a是正方形的。在本发明中,正方形形状也包括在带状部中。另外,在各图中,这些带状部121a至125b在平面图中表现为矩形。然而,带状部不限于此。带状部可以为宽度不恒定的其他方形或椭圆形等。也就是说,将满足d1≤d2的形状定义为带状。

如图4所示,第二图案14在平面图中由多个带状部141至143构成。在第二图案14中,带状部具有沿着第一方向的宽度d3、以及沿着与第一方向垂直的第二方向的长度。多个带状部141至143在第一方向上的配置间隔不是恒定的。该配置间隔的平均值是入射光的波长范围中的最小波长的1/2以上。

[第一实施方式-2]

接下来,对于第一实施方式-2进行说明。

如图5所示,第一实施方式-2的显色结构体1在第一实施方式-1的显色结构体1的凹凸层10的下表面(与形成有反射层20的面相对的那一侧的第二面110)上具有基材9。除此以外的其他方面与第一实施方式-1的显色结构体1是相同的。显色结构体1中,若任意地增加除了凹凸层10的凹凸结构以外的厚度,则可以不在显色结构体中设置基材9,但是为了具有机械强度及成形性等功能,第一实施方式-2是在显色结构体中设置有基材9的例子。

[对于第一实施方式-1及第一实施方式-2的补充说明]

凹凸层10由使可见区域的光透过的材料形成,并且在单侧或两侧的表面上具有凹凸结构。在图1及图5中,虽然是仅在第一面上设置了凹凸结构101的例子,但是凹凸层10也可以在第二面上具有凹凸结构。然而,在第一实施方式-1及第一实施方式-2中,反射层20仅设置在第一面那一侧。

反射层20位于凹凸层10的第一面11侧,其保持跟随凹凸结构101的表面形状,并且覆盖凹凸层10的第一面11侧。因此,当光入射至反射层20时,光的波长与金属自由电子的振动方向不同,因而在反射层20与空气的界面处发射强反射光。当没有凹凸结构时,仅镜面反射光的强度大,其被识别为强刺激的光。当具有保持了跟随凹凸层10的表面形状的反射层20时,产生了除了镜面反射光以外的各向异性的散射光,其被识别为具有方向性的光。

反射层20优选具有折射率为0.2以上5.0以下的至少一种金属或金属合金。当具有折射率为0.2以上5.0以下的至少一种金属或金属合金时,入射的光被反射层所反射的光的强度增大。

另外,当反射层在可见光区域中的消光系数为2以上6以下时,所吸收的光变小,有效地发射为发射光,因而是优选的。

[第一实施方式-3]

然后,对于第一实施方式-3进行说明。

如图6所示,第一实施方式-3的显色结构体1在第一实施方式-1的显色结构体1的反射层20上具有干涉层31。除此以外的其他方面与第一实施方式-1的显色结构体1是相同的。

第一实施方式-3的干涉层由3层以下的多层结构构成。该多层结构具有高折射率层31a和低折射率层31b交替层叠而得的结构。高折射率层31a的折射率大于低折射率层31b的折射率。为了在少量的层中增大干涉光,高折射率层31a与低折射率层31b的折射率之差优选为0.6以上1.5以下。

干涉层31位于反射层20上。干涉层31保持了跟随凹凸结构101的表面形状,并且覆盖了反射层20。当折射率为n且光程差为1时,在2nl=(m+1/2)的条件下变亮。干涉层31的折射率大于反射层20的折射率。为了使与反射层20相反的面(图6中的上表面)上的反射光增强,干涉层31的折射率优选为1.4以上5.0以下。

当光入射至显色结构体1时,在干涉层31中的高折射率层31a与低折射率层31b的各个界面处反射的光发生干涉。此时,由于干涉层31的表面上的不规则凹凸而改变了光的行进方向,结果是,特定波长区域的光以宽的角度发射。另外,已经透射而没有被干涉层31反射的光到达反射层20。在此,被反射层20反射的光再次行进到干涉层31。再次行进到干涉层31的光由于再次经由干涉层31而引起干涉,因而作为由特定波长区域构成的反射光而强烈地从显色结构体1射出。被反射的波长区域取决于构成高折射率层31a和低折射率层31b的材料的折射率及消光系数、膜厚、以及凸部的宽度、高度及配置。

虽然在图6中将干涉层31记载为多层膜层,但是干涉层31也可以由单层构成的薄膜构成。若干涉层31是单层的,则由于干涉层31而发生薄膜干涉,从干涉层31发出的光的相位反转,从而显示出效果。另外,在本实施方式中,由于在干涉层31的下层具有反射层20,因而根据与上述相同的理由,入射光量的利用效率得以提高。因此,即使干涉层31是单层的,但也能够获得良好的可见度,因而是优选的。

[第一实施方式-4]

接下来,对于第一实施方式-4进行说明。

如图7所示,第一实施方式-4的显色结构体1包括:第一面11具有凹凸结构101的凹凸层10;以及沿着凹凸结构在第一面11侧形成的反射层20。第一实施方式-4的显色结构体1是凹凸层10所具有的凹凸结构101的凸面由单一形状(多个凸面的突起高度相同的形状)构成的情况的例子。

该凸面的形状在平面图中由多个带状部构成。带状部具有沿第一方向的宽度和沿着与第一方向垂直的第二方向的长度。沿着第一方向的宽度小于入射光的波长。多个带状部中的长度d2的标准偏差大于宽度d1的标准偏差。也就是说,在显色结构体1中,凹凸层10所具有的凹凸结构101的凸面仅具有第一图案。此外,沿着该凹凸层10的第一面11的凹凸结构而形成了反射层20。

除此以外的其他方面与第一实施方式-1的显色结构体是相同的。

[第一实施方式-5]

然后,对于第一实施方式-5进行说明。

如图8所示,第一实施方式-5的显色结构体1中,第一实施方式-1的显色结构体1的反射层20配置在凹凸层10的第二面110侧。除此以外的其他方面可以设为与其他实施方式相同的构成。

在显色结构体1中,入射的光的一部分被凹凸结构101散射并反射,而其他的光透过凹凸层10。在此,通过在第二面110侧具有反射层20,使得透过了凹凸层10的光被反射层20反射,并再次透过凹凸结构。通过凹凸结构,反射光成为除了镜面反射光以外的各向异性的散射光,并被识别为具有方向性的光。此外,通过调整平坦区域100的厚度(第一面11与第二面110之间的厚度),从而能够使平坦区域100作为1层的薄膜层而发挥作用。其结果是,由于能够作为多层膜的一部分而发挥作用,因而可以减少干涉层31的层数。另外,也可以在不设置干涉层的情况下产生由平坦区域引起的薄膜干涉。

凹凸层10的第一面11与第二面110之间的厚度优选为20nm以上1000nm以下。通过厚度在该范围内,从而可以将平坦区域活用为构成干涉层的1层,可以有效地得到干涉光。

此外,尽管显色结构体1具备干涉层31,但是也可以没有干涉层31。如第一实施方式-3那样地,干涉层31可以被构成为跟随凹凸结构,或者干涉层31也可以为平坦面的形状。干涉层31可以设置在凹凸层的与凹凸面不同的第二面110上,也可以设置在凹凸层10与反射层20之间。

[第一实施方式-6]

接下来,对于第一实施方式-6进行说明。

如图9所示,第一实施方式-5的显色结构体1在第一实施方式-4的显色结构体1的反射层20上具有干涉层31。干涉层31的构成与第一实施方式-3的显色结构体1相同。除此以外的其他方面与第一实施方式-4的显色结构体1相同。

[第一实施方式-7]

然后,对于第一实施方式-7进行说明。

如图10所示,与第一实施方式-3的显色结构体1相反,第一实施方式-7的显色结构体1在干涉层31上具有反射层20。除此以外的其他方面与第一实施方式-3的显色结构体1相同。

第一实施方式-7的构成主要在从第二面110侧进行观察时是有用的。也就是说,当光从显色结构体1的第二面110侧入射时,透过了第二面110的光由于干涉层31的表面上的不规则凹凸而改变行进方向,同时在干涉层31中的高折射率层31a与低折射率层31b之间的各界面处反射并引起干涉。其结果是,在第一实施方式-7中,特定波长区域的光以宽的角度发射。此外,已经透射而没有被干涉层31反射的光到达反射层20。在此,被反射层20反射的光再次行进到干涉层31。再次行进到干涉层31的光由于再次经由干涉层31而引起干涉,因而作为由特定波长区域构成的反射光而强烈地从显色结构体1射出。被反射的波长区域取决于构成高折射率层31a和低折射率层31b的材料的折射率及消光系数、膜厚、以及凸部的宽度、高度及配置。

[第一实施方式-8]

接下来,对于第一实施方式-8进行说明。

如图11所示,第一实施方式-8的显色结构体1具有跟随凹凸结构101的反射层20,并且在与形成有反射层20的面相对的那一侧的面(即第二面110)上具有干涉层31c。除此以外的其他方面的构成与其他实施方式的显色结构体相同。

第一实施方式-8主要在从第二面110侧进行观察时是有用的。也就是说,当光从显色结构体1的第二面110侧入射时,该光在干涉层31中的高折射率层31a与低折射率层31b之间的各界面处反射并引起干涉。另外,已经透射而没有被干涉层31反射的光透过第二面110,由于不规则的凹凸而改变行进方向,同时到达反射层20。在此,被反射层20反射的光再次行进到干涉层31。再次行进到干涉层31的光由于再次经由干涉层31而引起干涉,因而特定波长区域的光以宽的角度从显色结构体1强烈地发射。被反射的波长区域取决于构成高折射率层31a和低折射率层31b的材料的折射率及消光系数、膜厚、以及凸部的宽度、高度及配置。

[补充说明]

<关于第一图案>

参照图3,对于凹凸层中的凹凸结构的细节进行补充说明。如图3(a)所示,将凹凸结构在凹凸层的厚度方向上投影而得的假想平面设为这样的长方形,该长方形由平行于第一方向的两个边以及平行于与第一方向垂直的第二方向的两个边形成。在该假想平面上看到的图案对应于凹凸结构的凸面在平面图中的图案。

如图3(a)所示,构成凹凸结构的多个凸部具有这样的形状,该形状具有不规则的长度并延伸为带状。如图3(b)所示,凹凸结构由多个凸部以及多个凹部构成。

在假想平面中,由第一图案12的投影图像构成的图案是由多个带状部构成的图案。第一图案12具有在第二方向上延伸的形状,在带状部中,第二方向上的长度d2的大小为第一方向上的长度(宽度)d1以上。第一图案的多个带状部被配置为在第一方向及第二方向中的任一方向上都不重叠。

在构成第一图案12的多个带状部中,在第一方向上的长度d1是恒定的。多个带状部在第一方向上以长度d1的配置间隔进行配置。即,多个带状部以长度d1的周期进行配置。

另一方面,在构成第一图案12的多个带状部中,第二方向上的长度d2是不规则的。各个带状部中的长度d2是选自具有预定的标准偏差的集合的值。该集合优选遵循正态分布。

在形成由多个带状部构成的第一图案时,例如,假定具有以预定的标准偏差分布的长度d2的多个带状部被放置在预定区域中。此时,根据一定的概率来确定各带状部是否实际配置,以便设定配置有带状部的区域以及未配置带状部的区域。为了有效地散射来自反射层20的反射光,长度d2优选具有平均值为4.15μm以下且标准偏差为1μm以下的分布。

配置有第一图案12的区域为配置有带状部的区域。在第一图案12中,当彼此相邻的带状部接触时,通过将配置有各带状部的区域结合而得的一个区域可以被视为配置有一个带状部的状态。在这样的构成中,构成第一图案12的各带状部在第一方向上的长度d2是带状部的宽度d1的整数倍。

为了抑制由凹凸引起的彩虹光谱的出现,将构成第一图案12的带状部在第一方向上的长度(宽度)d1设为可见区域的光的波长以下。换句话说,长度d1是亚波长。也就是说,长度d1的长度为入射光的波长区域以下。即,长度d1优选为830nm以下,更优选为700nm以下。

此外,长度d1优选小于由反射层20反射的上述特定波长区域的光所具有的峰值波长。例如,当采用显色结构体40发出蓝色时,长度d1优选为300nm或300nm左右的长度。当采用显色结构体40发出绿色时,长度d1优选为400nm或400nm左右的长度。当采用显色结构体40发出红色时,长度d1优选为460nm或460nm左右的长度。

为了增加来自于反射层20的反射光的散射,即为了增强反射光的散射效果,优选凹凸结构具有许多起伏。此外,在平面图中,在每单位面积中,第一图案12所占的面积的比率优选为40%以上60%以下。例如,在平面图中,在每单位面积中,第一图案12的面积与第一凹部13的面积的比率优选为1:1。

如图3(b)所示,第一图案12的高度h1是恒定的,并且高度h1可以根据期望由显色结构体1发出的颜色来进行设定。也就是说,高度h1可以根据期望由显色结构体1反射的波长区域来进行设定。若第一图案12的凸部的高度h1大于第一图案12的凸部上或第一凹部13上的反射层20的表面粗糙度,则可以得到反射光的散射效果。

但是,为了抑制由反射层20表面的凹凸处的反射所引起的光的干涉,高度h1优选为可见区域的光的波长的1/2以下。即,高度h1优选为415nm以下。此外,为了抑制上述光的干涉,高度h1更优选为由反射层20和干涉层31反射的上述特定波长区域的光所具有的峰值波长的1/2以下。

另外,若高度h1过大,则反射光的散射效果过高,反射光的强度容易变低。因此,当反射光是可见区域中的光时,高度h1优选为10nm以上200nm以下。例如,在呈现出蓝色的显色结构体40中,为了得到有效的光的散射,高度h1优选为40nm以上150nm以下,为了抑制散射效果过高,高度h1优选为100nm以下。

需要说明的是,对于构成第一图案12的带状部(以下也称为“第一图案的带状部”),也可以配置为使得沿着第一方向排列的2个带状部的一部分重叠,由此构成了假想平面中的第一图案12的图案。也就是说,多个带状部可以在第一方向上以小于长度d1的配置间隔进行配置,并且带状部的配置间隔也可以不是恒定的。在带状部相互重叠的部分中,一个图案位于一个区域中,该区域是通过将配置有各个带状部的区域结合而得的。在这种情况下,第一图案12在第一方向上的长度不同于带状部的长度d1的整数倍。此外,构成第一图案12的带状部的长度d1可以不是恒定的,在各个带状部中,长度d2可以为长度d1以上,并且多个带状部中的长度d2的标准偏差可以大于长度d1的标准偏差。通过这样的构成,从而得到了反射光的散射效果。

<关于第二图案>

当凹凸结构的凸面具有多级形状时,通过在第一图案上重叠第二图案的一部分,从而制作了多级形状。在这种情况下,与第二图案重叠的部分不同于第一图案的形状。

根据如图7、图9所示的第一实施方式-4及第一实施方式-6的显色结构体这样的、凹凸层10所具有的凹凸结构101的凸面为单一形状(一级形状)的显色结构体(具有第一结构的显色结构体),虽然通过反射光的散射效果所看到的颜色由于观察角度而引起的变化是轻缓的,但是由散射引起的反射光的强度降低,使得所看到的颜色的鲜艳度降低。根据显色结构体的用途等,有时会需要能够在宽的观察角度中观察到更加鲜艳的颜色的结构体。

与此相对,在如图1、5、6所示的第一实施方式-1、第一实施方式-2、第一实施方式-3的显色结构体这样的、凸层所具有的凹凸结构101的凸面为多级形状的显色结构体(具有第二结构的显色结构体)中,在第二图案中配置了带状部以产生反射强度高的衍射光。因此,通过由第一图案12所带来的光的散射效果以及由第二图案14所带来的光的衍射效果,使得这些显色结构体能够在宽的观察角度中观察到更加鲜艳的颜色。

如图4(a)所示,在上述假想平面中,构成第二图案14的图案具有沿着第二方向以一定宽度延伸的带状。这些图案沿着第一方向而间隔地排列。换句话说,在假想平面中构成第二图案14的投影图像的图案是由沿着第二方向延伸并沿着第一方向排列的多个带状部构成的图案。第二图案14在第一方向上的长度(宽度)d3与构成第一图案12的各个图案的长度(宽度)d1可以相同,也可以不同。

设定构成第二图案14的各个图案在第一方向上的配置间隔de(即第一方向上的带状部的配置间隔),以使得在第二图案14所构成的凹凸结构的表面处的反射光的至少一部分作为一次衍射光而被观测到。换句话说,一次衍射光是衍射次数为1或-1的衍射光。也就是说,配置间隔de满足“de≥λ/(sinθ+sinφ)”。在此,将入射光的入射角度设为θ,将反射光的反射角度设为φ,将所衍射的光的波长设为λ。

例如,当以λ=360nm的可见光作为对象时,第二图案14的配置间隔de可以为180nm以上。也就是说,配置间隔de可以为入射光所包括的波长区域中的最小波长的1/2以上。需要说明的是,配置间隔de是彼此相邻的2个图案的端部之间沿着第一方向的距离,并且是在第一方向上相对于第二图案14而位于同一侧的端部之间的距离。

由构成第二图案14的带状部形成的图案的周期性反映了凹凸层10所具有的凹凸结构的周期性。也就是说,图案的周期性反映了反射层20的表面中的凹凸结构的周期性。当多个带状部的配置间隔de恒定时,通过反射层20的表面处的衍射现象,特定波长的反射光以特定角度从反射层20射出。相比于通过上述第一图案12中说明的带状部所引起的光的散射效果而产生的反射光的反射强度,由该衍射引起的光的反射强度非常强,因而虽然看到了具有金属光泽般的亮度的光,但是另一方面,由于衍射而产生了分光,所看到的颜色根据观察角度的变化而发生变化。

因此,例如,即使设计形成第一图案的带状部的结构以得到呈现出蓝色的显色结构体,若将形成第二图案14的带状部(以下也称为“第二图案的带状部”)的配置间隔de设为400nm以上5μm以下的范围内的恒定值,则也根据观察角度而观察到了由衍射引起的、通过表面反射而得的强的绿色至红色的光。与此相对,例如当第二图案的带状部的配置间隔de增加到50μm或50μm左右时,可见区域的光被衍射的角度范围变窄。因此,虽然难以看到由衍射引起的颜色的变化,但是在特定观察角度下仅观察到具有金属光泽般的亮度的光。

因此,如果配置间隔de不被设置为恒定值,并且将第二图案的带状部的图案设为通过周期不同的多个周期结构彼此重叠而得的图案,则由衍射引起的反射光中混合了多个波长的光,因而难以看到经过分光后而得的单色性高的光。因此,在宽的观察角度下观察到了具有光泽感的鲜艳的颜色。在这种情况下,配置间隔de选自(例如)360nm以上5μm以下的范围,并且多个第二图案14的带状部的配置间隔de的平均值可以为入射光所包括的波长区域中的最小波长的1/2以上。

然而,随着配置间隔de的标准偏差的增大,第二图案的带状部的布置变得不规则,散射效果变得占主导地位,难以得到由衍射产生的强的反射。因此,第二图案的带状部的配置间隔de优选根据通过第一图案的带状部所引起的光的散射效果而使光散射的角度来进行确定,以便在与该光所散射的范围基本相同的范围内发射由衍射产生的反射光。例如,当蓝色的反射光在相对于入射角度为±40°的范围内散射并射出时,在第二图案的带状部的图案中,设定配置间隔de以使得其平均值在1μm以上5μm以下的范围内,标准偏差为1μm或1μm左右。由此,由衍射引起的反射光在与通过第一图案的带状部的光的散射效果而使光散射的角度基本相同的角度内产生。

此外,为了产生更长周期的衍射现象,可以将单边为10μm以上100μm以下的正方形区域设为单位区域,并且在每个单位区域的第二图案的带状部的图案中,可以设定配置间隔de以使得其平均值在1μm以上5μm以下的范围内,且标准偏差为1μm或1μm左右。需要说明的是,在多个单位区域当中,也可以包含这样的区域,该区域的配置间隔de为在1μm以上5μm以下的范围内所包含的恒定值。即使存在具有恒定的配置间隔de的单位区域,但是若在与该单位区域相邻的任何单位区域中,配置间隔de都具有标准偏差大约为1μm的起伏变化,则在人眼的分辨率下,也可以在所有单位区域中期待与配置间隔de具有起伏变化的构成相同的效果。

需要说明的是,图4所示的第二图案14仅在第一方向上具有由配置间隔de所引起的周期性。虽然由第一图案的带状部产生的光的散射效果主要作用于沿着第一方向的方向上的反射光,但是也可以部分地影响沿着第二方向的方向上的反射光。因此,构成第二图案14的带状部也可以在第二方向上具有周期性。即,第二图案14可以是这样的图案,其中在第二方向上延伸的多个带状部分别沿着第一方向和第二方向进行排列。

在这样的第二图案14中,例如,对于带状部的沿着第一方向的配置间隔以及沿着第二方向的配置间隔中的每一个配置间隔,它们可以分别具有起伏变化以使得各自的平均值在1μm以上100μm以下的范围内。另外,根据由第一图案的带状部引起的光的散射效果对第一方向的影响与对第二方向的影响的差异,沿着第一方向的配置间隔的平均值与沿着第二方向的配置间隔的平均值可以彼此不同。此外,沿着第一方向的配置间隔的标准偏差与沿着第二方向的配置间隔的标准偏差也可以彼此不同。

如图4(b)所示,构成第二图案14的各带状部141至143的高度h2可以大于凸面(第二图案14的上表面)和凹面15上的反射层20和干涉层31的表面粗糙度。然而,随着高度h2的增加,在凹凸结构对反射光的影响中,由第二图案的带状部引起的衍射效果占主导地位,并且难以得到由第一图案的带状部引起的光的散射效果。因此,高度h2优选与第一图案的带状部的高度h1相同或近似相同,并且高度h2可以等于高度h1。例如,第一图案的带状部的高度h1和第二图案的带状部的高度h2优选在10nm以上200nm以下的范围内。在呈现出蓝色的显色结构体中,第一图案的带状部的高度h1和第二图案的带状部的高度h2优选在10nm以上150nm以下的范围内。

参照图2,对于具有第二结构(多级形状)的显色结构体的凹凸结构的细节进行说明。

在具有第二结构的显色结构体中,如图2(a)所示,在上述假想平面上,凸部投影图像所构成的图案是通过第一图案12和第二图案14彼此部分重叠而得的图案。也就是说,在形成凹凸结构的凸部所处的区域由以下部分构成:仅由第一图案12的带状部构成的区域16、仅由第二图案14的带状部构成的区域17、第一图案12的带状部与第二图案14的带状部重叠的区域18、以及凹部19。在图2中,凹部19的表面由第一面11形成。需要说明的是,在图2中,第一图案12和第二图案14重叠以使得它们的端部在第一方向上对准,但是也不限于这样的构成。第一图案12的端部和第二图案14的端部也可以不彼此对准。

如图2(b)所示,区域16的凸部的高度h1为第一图案12的高度h1。此外,区域17的凸部的高度h2为第二图案14的高度h2。区域18的凸部的高度h3为第一图案12的高度h1与第二图案14的高度h2之和。另外,以这种方式,具有这样的多级形状,该多级形状是假想平面上的投影图像构成第一图案12且具有预定高度h1的带状部、以及假想平面上的投影图像构成第二图案14且具有预定高度h2的带状部在高度方向上重叠而成。

如上所述,若根据具有多级形状的凸面的显色结构体1,则通过由第一图案12所构成的部分引起的光的散射现象与由第二图案14所构成的部分引起的光的衍射现象的协同作用,从而能够在宽的观察角度下观察到特定波长区域的反射光,并且由于提高了该反射光的强度,因而可以看到具有光泽感的鲜艳的颜色。换句话说,对于具有多级形状的凸面的显色结构体1而言,虽然是单个的结构体,但由于是多级的,因此具有光的散射功能和光的衍射功能这两个功能。

需要说明的是,可以将第一图案12和第二图案14配置为在假想平面中不重叠。即使采用这样的结构,也可以得到由第一图案12引起的光的散射效果以及由第二图案14的各个带状部引起的光的衍射效果。然而,若将第一图案12和第二图案14配置为彼此不重叠的方式,则与第一结构相比,每单位面积当中的能够配置第一图案12的面积减小,光的散射效果降低。因此,优选的是,为了提高由第一图案12及第二图案14的各个带状部引起的散射效果和衍射效果,如图2所示,第一图案12和第二图案14优选彼此重叠以使凸部成为多级形状。

[显色结构体的各层的材料及制造方法]

将说明构成显色结构体的各层的材料以及显色结构体的制造方法。

<凹凸层>

构成凹凸结构体的凹凸层10由对可见区域的光具有透光性的材料(即对可见区域的光为透明的材料)构成。或者,凹凸层10可以是任何包含黑色颜料或染料的吸光性材料。作为凹凸层10的材料,虽然没有特定的限定,但是优选使用热塑性树脂、热固性树脂、光固化性树脂等作为主要成分。

另外,构成凹凸层10的材料优选为在可见光区域中的折射率为1.4以上3.0以下的复合材料,或者包含消光系数为2以上6以下的无机化合物的复合材料。

作为可以使用的热塑性树脂,虽然有聚烯烃树脂、聚酯系树脂、丙烯酸类树脂、乙烯基类树脂、聚氨酯树脂、氟树脂、苯乙烯树脂、聚酰胺树脂、脲醛树脂等,但是也不限于这些。可以通过热以使由聚乙烯、聚丙烯、环烯烃共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、萘二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚苯乙烯、尼龙、聚氨酯、聚四氟乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯树脂、聚乳酸、聚醚砜、聚醚醚酮、聚酰亚胺等树脂构成的膜或粒料熔融,从而形成所需的凹凸结构。可以使用的热固性树脂包括通过具有反应性羟基的丙烯酸多元醇或聚酯多元醇与多异氰酸酯的反应而得的氨基甲酸酯树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、酚类树脂等,但是也不限于这些。

光固化性树脂由(例如)氨基甲酸酯系丙烯酸酯、环氧系丙烯酸酯、聚酯系丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷构成。也可以使用一种以上的用于聚合的自由基聚合引发剂、阳离子聚合引发剂等。

在本实施方案中,自由基聚合性单体优选为具有一个以上的丙烯酰基或甲基丙烯酰基的化合物。虽然没有特别地限定,但是作为具有一个丙烯酰基或甲基丙烯酰基的单官能(甲基)丙烯酸类化合物,可列举出(例如)(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷基酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、(甲基)丙烯酸异硬脂基酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸冰片酯、(甲基)丙烯酸三环癸基酯、(甲基)丙烯酸二环戊基酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯基酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸4-丁基环己酯、(甲基)丙烯酸金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸甲基金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基-2-甲基乙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸3-苯氧基-2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-苯基苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸4-苯基苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸3-(2-苯基苯基)-2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸eo改性对枯基苯酯、(甲基)丙烯酸2-溴苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2,4-二溴苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2,4,6-三溴苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸eo改性苯氧基酯、(甲基)丙烯酸po改性苯氧基酯、聚氧乙烯壬基苯基醚(甲基)丙烯酸酯、丙烯酰基吗啉、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丁酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸四氢糠酯、(甲基)丙烯酸丁氧基乙酯、(甲基)丙烯酸乙氧基二乙二醇酯、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、甲氧基乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸乙氧基乙酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、双丙酮(甲基)丙烯酰胺、异丁氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、n,n-二甲基(甲基)丙烯酰胺、叔辛基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸7-氨基-3,7-二甲基辛酯、n,n-二乙基(甲基)丙烯酰胺、n,n-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺等,但是也不限于这些。

作为具有2个以上丙烯酰基或甲基丙烯酰基的多官能(甲基)丙烯酸类化合物,可列举出(例如)三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、eo改性三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、po改性三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、eo/po改性三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三(甲基)丙烯酸酯、三(丙烯酰氧基)异氰脲酸酯、双(羟甲基)三环癸烷二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、eo改性2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基)苯基)丙烷、po改性2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基)苯基)丙烷、eo/po改性2,2-双(4-((甲基)丙烯酰氧基)苯基)丙烷等,但是也不限于这些。

这些自由基聚合性单体可以单独使用或两种以上组合使用。需要说明的是,在上述说明中,(甲基)丙烯酸酯指的是丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯,并且(甲基)丙烯酰基指的是丙烯酰基和/或甲基丙烯酰基,eo表示环氧乙烷,eo改性的化合物具有环氧乙烷基团的嵌段结构。另外,po表示环氧丙烷,po改性的化合物具有环氧丙烷基团的嵌段结构。

为了调节折射率,可以添加具有2个以上的具有氟基的丙烯酰基或甲基丙烯酰基的单官能或多官能单体。例如,可列举出(甲基)丙烯酸类化合物(甲基)丙烯酸三氟乙酯、(甲基)丙烯酸四氟乙酯、(甲基)丙烯酸五氟乙酯、(甲基)丙烯酸六氟乙酯、(甲基)丙烯酸三氟丙酯、(甲基)丙烯酸四氟丙酯、(甲基)丙烯酸五氟丙酯、(甲基)丙烯酸六氟丙酯、(甲基)丙烯酸七氟丙酯、(甲基)丙烯酸三氟丁酯、(甲基)丙烯酸四氟丁酯、(甲基)丙烯酸五氟丁酯、(甲基)丙烯酸六氟丁酯、(甲基)丙烯酸七氟丁酯、(甲基)丙烯酸三氟戊酯、(甲基)丙烯酸四氟戊酯、(甲基)丙烯酸五氟戊酯、(甲基)丙烯酸六氟戊酯、(甲基)丙烯酸七氟戊酯、(甲基)丙烯酸八氟戊酯、(甲基)丙烯酸九氟戊酯、(甲基)丙烯酸三氟己酯、(甲基)丙烯酸四氟己酯、(甲基)丙烯酸五氟己酯、(甲基)丙烯酸六氟己酯、(甲基)丙烯酸七氟己酯、(甲基)丙烯酸八氟己酯、(甲基)丙烯酸九氟己酯、(甲基)丙烯酸十氟己酯、(甲基)丙烯酸十一氟己酯等,但是也不限于这些。

为了使无机化合物的分散性良好,或者为了提高与干涉层的密合性,可以添加具有丙烯酰基或甲基丙烯酰基作为二甲基聚硅氧烷主链或有机硅主链的单官能单体、或者具有2个以上上述丙烯酰基或甲基丙烯酰基的多官能单体。丙烯酰基或甲基丙烯酰基可以是单末端型的,可以是双末端型的,也可以是侧链型的。当有机硅主链的分子量较小时,与树脂的相容性良好,当有机硅主链的分子量较大时,表面特性得以改善。

接下来,聚合性单体可以为阳离子聚合性单体。作为阳离子聚合性单体,优选为具有1个以上的乙烯基醚基、环氧基或氧杂环丁烷基的化合物。

作为具有1个乙烯基醚基的化合物,可列举出(例如)甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、丙基乙烯基醚、正丁基乙烯基醚、叔丁基乙烯基醚、2-乙基己基乙烯基醚、正壬基乙烯基醚、月桂基乙烯基醚、环己基乙烯基醚、环己基甲基乙烯基醚、4-甲基环己基甲基乙烯基醚、苄基乙烯基醚、二环戊烯基乙烯基醚、2-二环戊烯氧基乙基乙烯基醚、甲氧基乙基乙烯基醚、乙氧基乙基乙烯基醚、丁氧基乙基乙烯基醚、甲氧基乙氧基乙基乙烯基醚、乙氧基乙氧基乙基乙烯基醚、甲氧基聚乙二醇乙烯基醚、四氢糠基乙烯基醚、2-羟乙基乙烯基醚、2-羟丙基乙烯基醚、4-羟丁基乙烯基醚、4-羟甲基环己基甲基乙烯基醚、二乙二醇单乙烯基醚、聚乙二醇乙烯基醚、氯乙基乙烯基醚、氯丁基乙烯基醚、氯乙氧基乙基乙烯基醚、苯乙基乙烯基醚、苯氧基聚乙二醇乙烯基醚等,但是也不限于这些。

作为具有2个以上乙烯基醚基的化合物,可列举出(例如)乙二醇二乙烯基醚、二乙二醇二乙烯基醚、聚乙二醇二乙烯基醚、丙二醇二乙烯基醚、丁二醇二乙烯基醚、己二醇二乙烯基醚、双酚a环氧烷二乙烯基醚、双酚f环氧烷二乙烯基醚等二乙烯基醚类;三羟甲基乙烷三乙烯基醚、三羟甲基丙烷三乙烯基醚、二三羟甲基丙烷四乙烯基醚、甘油三乙烯基醚、季戊四醇四乙烯基醚、二季戊四醇五乙烯基醚、二季戊四醇六乙烯基醚、环氧乙烷加成的三羟甲基丙烷三乙烯基醚、环氧丙烷加成的三羟甲基丙烷三乙烯基醚、环氧乙烷加成的二三羟甲基丙烷四乙烯基醚、环氧丙烷加成的二三羟甲基丙烷四乙烯基醚、环氧乙烷加成的季戊四醇四乙烯基醚、环氧丙烷加成的季戊四醇四乙烯基醚、环氧乙烷加成的二季戊四醇六乙烯基醚、环氧丙烷加成的二季戊四醇六乙烯基醚等多官能乙烯基醚类,但是也不限于这些。

作为具有1个环氧基的化合物,可列举出(例如)苯基缩水甘油醚、对叔丁基苯基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、2-乙基己基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、1,2-环氧丁烷、1,3-丁二烯一氧化物、1,2-环氧十二烷、环氧氯丙烷、1,2-环氧癸烷、氧化苯乙烯、氧化环己烯、3-甲基丙烯酰氧基甲基环己烯氧化物、3-丙烯酰氧基甲基环己烯氧化物、3-乙烯基环己烯氧化物等,但是也不限于这些。

作为具有2个以上环氧基的化合物,可列举出(例如)双酚a二缩水甘油醚、双酚f二缩水甘油醚、双酚s二缩水甘油醚、溴化双酚a二缩水甘油醚、溴化双酚f二缩水甘油醚、溴化双酚s二缩水甘油醚、环氧酚醛清漆树脂、氢化双酚a二缩水甘油醚、氢化双酚f二缩水甘油醚、氢化双酚s二缩水甘油醚、3,4-环氧环己基甲基-3’,4’-环氧环己烷羧酸酯、2-(3,4-环氧环己基-5,5-螺-3,4-环氧)环己烷-间-二噁烷、双(3,4-环氧环己基甲基)己二酸酯、乙烯基环己烯氧化物、4-乙烯基环氧环己烷、双(3,4-环氧-6-甲基环己基甲基)己二酸酯、3,4-环氧-6-甲基环己基-3’,4’-环氧-6’-甲基环己烷羧酸酯、亚甲基双(3,4-环氧环己烷)、二环戊二烯二环氧化物、乙二醇二(3,4-环氧环己基甲基)醚、亚乙基双(3,4-环氧环己烷羧酸酯)、环氧六氢邻苯二甲酸二辛酯、环氧六氢邻苯二甲酸二-2-乙基己酯、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、甘油三缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、二氧化1,1,3-十四碳二烯、二氧化柠檬烯、1,2,7,8-二环氧辛烷、1,2,5,6-二环氧环辛烷等,但是也不限于这些。

作为具有1个氧杂环丁烷基的化合物,可列举出(例如)3-乙基-3-羟基甲基氧杂环丁烷、3-(甲基)烯丙氧基甲基-3-乙基氧杂环丁烷、(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基苯、4-氟-[1-(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]苯、4-甲氧基-[1-(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]苯、[1-(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)乙基]苯基醚、异丁氧基甲基(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、异冰片氧基乙基(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、异冰片基(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、2-乙基己基(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、乙基二乙二醇(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、二环戊二烯(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、二环戊烯氧基乙基(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、二环戊烯基(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、四氢糠基(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、四溴苯基(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、2-四溴苯氧基乙基(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、三溴苯基(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、2-三溴苯氧基乙基(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、2-羟基乙基(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、2-羟基丙基(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、丁氧基乙基(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、五氯苯基(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、五溴苯基(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、冰片基(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚等,但是也不限于这些。

作为具有2个以上氧杂环丁烷基的化合物,可列举出(例如)eo改性双酚a双(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、po改性双酚a双(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、eo改性氢化双酚a双(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、po改性氢化双酚a双(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、eo改性双酚f(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、3,7-双(3-氧杂环丁烷基)-5-氧杂壬烷、3,3’-(1,3-(2-亚甲基)丙烷二基双(氧亚甲基))双-(3-乙基氧杂环丁烷)、1,4-双[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]苯、1,2-双[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]乙烷、1,3-双[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]丙烷、乙二醇双(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、二环戊烯基双(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、三乙二醇双(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、四乙二醇双(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、三环癸烷二基二亚甲基(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、三羟甲基丙烷三(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、1,4-双(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)丁烷、1,6-双(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)己烷、季戊四醇三(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、季戊四醇四(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、聚乙二醇双(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、二季戊四醇六(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、二季戊四醇五(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、二季戊四醇四(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、己内酯改性的二季戊四醇六(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、己内酯改性的二季戊四醇五(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚、二三羟甲基四(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲基)醚等多官能氧杂环丁烷,但是也不限于这些。

这些阳离子聚合性单体可以单独使用或两种以上组合使用。在上述说明中,eo表示环氧乙烷,eo改性的化合物具有环氧乙烷基团的嵌段结构。另外,po表示环氧丙烷,po改性的化合物具有环氧丙烷基团的嵌段结构。此外,氢化是指将氢原子加成到苯环等的c=c双键中。

当聚合性单体是自由基聚合性单体时,聚合引发剂是通过光(红外线、可见光、紫外线、远紫外线、x射线、电子束等带电粒子束的放射线)产生自由基的聚合引发剂,当聚合性单体是阳离子聚合性单体时,聚合引发剂是通过光产生酸的聚合引发剂。

作为自由基引发剂可列举的化合物,例如可列举出:可以被取代的2,4,5-三芳基咪唑二聚体,例如2-(邻氯苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚体、2-(邻氯苯基)-4,5-二(甲氧基苯基)咪唑二聚体、2-(邻氟苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚体、2-(邻或对甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚体等;二苯甲酮衍生物,例如二苯甲酮、n,n’-四甲基-4,4’-二氨基二苯甲酮(米歇尔酮)、n,n’-四乙基-4,4’-二氨基二苯甲酮、4-甲氧基-4’-二甲基氨基二苯甲酮、4-氯二苯甲酮、4,4’-二甲氧基二苯甲酮、4,4’-二氨基二苯甲酮等;芳香族酮衍生物,例如2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁酮-1,2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代-丙酮-1-酮等;醌类,例如2-乙基蒽醌、菲醌、2-叔丁基蒽醌、八甲基蒽醌、1,2-苯并蒽醌、2,3-苯并蒽醌、2-苯基蒽醌、2,3-二苯基蒽醌、1-氯蒽醌、2-甲基蒽醌、1,4-萘醌、9,10-菲原醌(phenantharaquinone)、2-甲基-1,4-萘醌、2,3-二甲基蒽醌等;安息香醚衍生物,例如安息香甲基醚、安息香乙基醚、安息香苯基醚等;安息香衍生物,例如安息香、甲基安息香、乙基安息香、丙基安息香等;苄基衍生物,例如苄基二甲基缩酮等;吖啶衍生物,例如9-苯基吖啶、1,7-双(9,9’-吖啶基)庚烷等;n-苯基甘氨酸衍生物,例如n-苯基甘氨酸等;苯乙酮衍生物,例如苯乙酮、3-甲基苯乙酮、苯乙酮苄基缩酮、1-羟基环己基苯基酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮等;噻吨酮衍生物,例如噻吨酮、二乙基噻吨酮、2-异丙基噻吨酮、2-氯噻吨酮等;呫吨酮、芴酮、苯甲醛、芴、蒽醌、三苯胺、咔唑、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、双-(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦等,但是不限于这些。这些可以单独使用或两种以上组合使用。

作为用作通过光产生酸的聚合引发剂的化合物,可列举出(例如)鎓盐化合物、砜化合物、磺酸酯化合物、磺酰亚胺化合物、重氮甲烷化合物等,但是不限于这些。

作为鎓盐化合物,可列举出(例如)碘鎓盐、锍盐、鏻盐、重氮盐、铵盐、吡啶鎓盐等。作为鎓盐化合物的具体例子,可列举出:全氟正丁基磺酸双(4-叔丁基苯基)碘鎓、三氟甲基磺酸双(4-叔丁基苯基)碘鎓、2-三氟甲基苯磺酸双(4-叔丁基苯基)碘鎓、芘磺酸双(4-叔丁基苯基)碘鎓、正十二烷基苯磺酸双(4-叔丁基苯基)碘鎓、对甲苯基磺酸双(4-叔丁基苯基)碘鎓、苯磺酸双(4-叔丁基苯基)碘鎓、10-樟脑磺酸双(4-叔丁基苯基)碘鎓、正辛基磺酸双(4-叔丁基苯基)碘鎓、全氟正丁基磺酸二苯基碘鎓、三氟甲烷磺酸二苯基碘鎓、2-三氟甲基苯磺酸二苯基碘鎓、芘磺酸二苯基碘鎓、正十二烷基苯磺酸二苯基碘鎓、对甲苯基磺酸二苯基碘鎓、苯磺酸二苯基碘鎓、10-樟脑磺酸二苯基碘鎓、正辛基磺酸二苯基碘鎓、全氟正丁基磺酸三苯基锍、三氟甲磺酸三苯基锍、2-三氟甲基苯磺酸三苯基锍、芘磺酸三苯基锍、正十二烷基苯磺酸三苯基锍、对甲苯基磺酸三苯基锍、苯磺酸三苯基锍、10-樟脑磺酸三苯基锍、正辛基磺酸三苯基锍、全氟正丁基磺酸二苯基(4-叔丁基苯基)锍、三氟甲磺酸二苯基(4-叔丁基苯基)锍、2-三氟甲基苯磺酸二苯基(4-叔丁基苯基)锍、芘磺酸二苯基(4-叔丁基苯基)锍、正十二烷基苯磺酸二苯基(4-叔丁基苯基)锍、对甲苯基磺酸二苯基(4-叔丁基苯基)锍、苯磺酸二苯基(4-叔丁基苯基)锍、10-樟脑磺酸二苯基(4-叔丁基苯基)锍、正辛烷磺酸二苯基(4-叔丁基苯基)锍、全氟正丁基磺酸三(4-甲氧基苯基)锍、三氟甲基磺酸三(4-甲氧基苯基)锍、2-三氟甲基苯磺酸三(4-甲氧基苯基)锍、芘磺酸三(4-甲氧基苯基)锍、正十二烷基苯磺酸三(4-甲氧基苯基)锍、对甲苯基磺酸三(4-甲氧基苯基)锍、苯磺酸三(4-甲氧基苯基)锍、10-樟脑磺酸三(4-甲氧基苯基)锍、正辛基磺酸三(4-甲氧基苯基)锍等,但是不限于这些。

作为砜化合物,可列举出(例如)β-酮砜、β-磺酰砜、以及它们的α-重氮化合物等。作为砜化合物的具体例子,可列举出:苯甲酰基苯砜、间苯甲酰基砜、双(苯磺酰基)甲烷、4-三苯甲酰基砜等,但是也不限于这些。

作为磺酸酯化合物,可列举出(例如)烷基磺酸酯、卤代烷基磺酸酯、芳基磺酸酯、亚氨基磺酸酯等。作为磺酸酯化合物的具体例子,可列举出:α-羟甲基苯偶姻全氟正丁烷磺酸酯、α-羟甲基苯偶姻三氟甲烷磺酸酯、α-羟甲基苯偶姻2-三氟甲基苯磺酸酯等,但是也不限于这些。

作为磺酰亚胺化合物的具体例子,可列举出:n-(三氟甲基磺酰氧基)琥珀酰亚胺、n-(三氟甲基磺酰氧基)邻苯二甲酰亚胺、n-(三氟甲基磺酰氧基)二苯基马来酰亚胺、n-(三氟甲基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、n-(三氟甲基磺酰氧基)-7-氧杂双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、n-(三氟甲基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚烷-5,6-氧基-2,3-二甲酰亚胺、n-(三氟甲基磺酰氧基)萘甲酰亚胺、n-(10-樟脑磺酰氧基)琥珀酰亚胺、n-(10-樟脑磺酰氧基)邻苯二甲酰亚胺、n-(10-樟脑磺酰氧基)二苯基马来酰亚胺、n-(10-樟脑磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、n-(10-樟脑磺酰氧基)-7-氧杂双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、n-(10-樟脑磺酰氧基)双环[2.2.1]庚烷-5,6-氧基-2,3-二甲酰亚胺、n-(10-樟脑磺酰氧基)萘甲酰亚胺、n-(4-甲基苯磺酰氧基)琥珀酰亚胺、n-(4-甲基苯磺酰氧基)邻苯二甲酰亚胺、n-(4-甲基苯磺酰氧基)二苯基马来酰亚胺、n-(4-甲基苯磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、n-(4-甲基苯磺酰氧基)-7-氧杂双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、n-(4-甲基苯磺酰氧基)双环[2.2.1]庚烷-5,6-氧基-2,3-二甲酰亚胺、n-(4-甲基苯磺酰氧基)萘甲酰亚胺、n-(2-三氟甲基苯磺酰氧基)琥珀酰亚胺、n-(2-三氟甲基苯磺酰氧基)邻苯二甲酰亚胺、n-(2-三氟甲基苯磺酰氧基)二苯基马来酰亚胺、n-(2-三氟甲基苯磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、n-(2-三氟甲基苯磺酰氧基)-7-氧杂双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、n-(2-三氟甲基苯磺酰氧基)双环[2.2.1]庚烷-5,6-氧基-2,3-二甲酰亚胺、n-(2-三氟甲基苯磺酰氧基)萘甲酰亚胺、n-(4-氟苯磺酰氧基)琥珀酰亚胺、n-(4-氟苯基)邻苯二甲酰亚胺、n-(4-氟苯磺酰氧基)二苯基马来酰亚胺、n-(4-氟苯磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、n-(4-氟苯磺酰氧基)-7-氧杂双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亚胺、n-(4-氟苯磺酰氧基)双环[2.2.1]庚烷-5,6-氧-2,3-二甲酰亚胺、n-(4-氟苯磺酰氧基)萘甲酰亚胺等,但是也不限于这些。

作为重氮甲烷化合物的具体例子,可列举出:双(三氟甲基磺酰基)重氮甲烷、双(环己基磺酰基)重氮甲烷、双(苯磺酰基)重氮甲烷、双(对甲苯磺酰基)重氮甲烷、甲基磺酰基对甲苯磺酰基重氮甲烷、(环己基磺酰基)(1,1-二甲基乙基磺酰基)重氮甲烷、双(1,1-二甲基乙基磺酰基)重氮甲烷等,但是也不限于这些。

通过光产生酸的聚合引发剂可以单独使用或两种以上组合使用。

为了调节至所需的折射率,除了主要成分的树脂以外,还可以添加以下所示的无机化合物。虽然不特别限于这些,但是可以单独使用或组合使用nb2o5、ta2o5、al2o3、fe2o3、hfo2、mgo、zro、zr2o、sno2、sb2o3、sb2o5、ceo3、wo3、pbo、in2o3、cdo、batio3、lif、baf2、caf2、mgf2、alf3、cef3、zns、pbcl2、to、pto、ato、ito等。

它们的粒径优选为5nm以上100nm以下。为了制作所需的凹凸结构,优选为5nm以上30nm以下。另外,为了均匀分散而不会凝聚,凹凸层10中可以添加分散剂。

<基材>

构成基材9的材料可以是对可见区域的光具有透光性的材料,也可以是包含黑色颜料或染料的吸光性材料。例如,作为构成基材9的材料,可以使用的热塑性树脂为聚烯烃树脂、聚酯树脂、丙烯酸类树脂、乙烯基树脂、聚氨酯类树脂、氟树脂、苯乙烯类树脂、聚酰胺类树脂、脲树脂等,但是也不限于这些。可以使用由聚乙烯、聚丙烯、环烯烃共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚苯乙烯、尼龙、聚氨酯、聚四氟乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯树脂、聚乳酸、聚醚砜、聚醚醚酮、聚酰亚胺、三乙酰纤维素等树脂构成的膜作为基材。为了提高基材与凹凸层的密合力,可以使用进行了电晕处理、等离子体处理、臭氧处理、易粘接处理等表面处理的基材。

对于合成石英或硅晶片等具有相对较高硬度的基材表面的凹凸结构,其通过利用(例如)照射光或带电粒子束的光刻或干式刻蚀等公知的精细加工技术来形成。

<反射层>

构成反射层20的材料只要是反射入射光的化合物即可,没有特别的限定,但优选为金属或金属合金。通过使用金属、金属合金或复合材料,从而可以产生颜色而无需重叠数十层。构成反射层20的材料优选是折射率为0.2以上3以下的金属或金属合金。当采用这种材料时,即使光入射至凹凸结构,也可以得到强的镜面反射光和散射光。此外,为了能够减少光的吸收,反射层20的消光系数优选为2以上6以下。具体地,构成反射层20的材料设为具有一种以上的金属、或其合金、复合材料的构成。作为金属,可例示出au、ag、cu、al、zn、ni、cr、ge、mo、ga、ta、w、in、sn中的任一种金属。当采用这种材料时,入射光被反射层所反射的光的亮度提高。更优选地,上述金属为au、ag、cu、al。

<干涉层>

当构成干涉层31的层为单层时,干涉层31优选由高折射率材料构成。干涉层31更优选由折射率为1.5以上5.0以下、且消光系数为2以上6以下的化合物构成。此外,构成干涉层31的材料优选包括与凹凸层的折射率之差为0.2以上0.8以下的化合物。

当将干涉层设为多层膜时,通过交替地层叠高折射率层31a和低折射率层31b,从而形成多层膜干涉。高折射率层31a和低折射率层31b的顺序可以对调。只要实现该功能,则可以减少层叠数。高折射率层及低折射率层均由对可见区域的光具有透光性的材料构成。也就是说,干涉层31由对可见区域的光透明的材料构成。

只要为高折射率层31a的折射率高于低折射率层31b的折射率的构成,则这些层的材料不受限制。当高折射率层31a与低折射率层31b的折射率之差为0.6以上1.5以下时,能够以较少的层叠数获得高强度的反射光。此外,通过设置折射率为1.5以上5.0以下的化合物作为高折射率层中的与空气的界面侧的高折射率层,从而在光从空气入射至干涉层的情况下,相位发生反转,产生了高的干扰效果。

作为用于干涉层的化合物,可例示出无机电介质材料、以及通过将无机材料分散在有机树脂材料中而成的无机-有机杂化材料。作为无机电介质材料,可例示出nb2o5、ta2o5、al2o3、fe2o3、hfo2、mgo、zro、zr2o、sno2、sb2o3、sb2o5、ceo3、wo3、pbo、in2o3、cdo、batio3、lif、baf2、caf2、mgf2、alf3、cef3、zns、pbcl2、to、pto、ato、ito等。作为通过在有机树脂材料中分散无机材料而成的无机-有机杂化材料,可例示出通过将无机材料分散在丙烯酸类树脂、酚类树脂、环氧树脂、氨基甲酸酯类树脂等有机树脂材料中而成的材料。

更优选地,可以为高折射率层具有tio2、且低折射率层具有sio2的构成。

将低折射率层31b夹在中间的各个高折射率层31a可以使用相同的材料,也可以使用不同的化合物。

对于由无机材料构成的高折射率层31a和低折射率层31b的各层,其通过使用(例如)溅射、真空气相沉积或原子层堆积法等公知的薄膜形成技术来形成。此外,当高折射率层31a和低折射率层32b均由有机材料构成时,在高折射率层31a和低折射率层32b的形成过程中,可以通过(例如)自组织化等公知的技术来形成。

高折射率层31a和低折射率层31b的各自的膜厚可以根据想要通过显色结构体而发出的目标颜色,并使用转移矩阵法等来进行设计。高折射率层和低折射率层的膜厚优选为30nm以上300nm以下。

需要说明的是,在图6及图8中,作为干涉层31,例示出了由高折射率层31a和低折射率层31b从靠近凹凸层10的位置开始依次交替层叠而得的3层所构成的干涉层31。然而,干涉层31所具有的层数及层叠顺序不限于此。多层结构的干涉层31可以被构成为使得彼此相邻的层的折射率彼此不同,并且入射至干涉层31的入射光当中的特定波长区域内的光的反射率高于其他波长区域内的反射率。

另外,构成干涉层的材料不特别限于上述材料。然而,当包括钛化合物、铌化合物、硅化合物中的任意一种以上的化合物时,其作为保护反射层的保护层而发挥作用。因此,干涉层提高了耐刮擦性。由于干涉层是反映了微细凹凸结构的薄膜层,因而即使附着了污垢也容易擦掉。因此,干涉层优选具有防污效果。需要说明的是,当采用多层膜层作为干涉层时,优选的是,多层膜层中的与反射层相对的那一侧的层成为上述保护层。

在此,由于凹凸层10由对可见区域的光透明的材料形成,因此在入射光所包含的波长范围当中,除了被干涉层31反射的特定波长区域以外的波长区域的光的一部分透过干涉层31,并进一步地透过凹凸层10。因此,当从其正面和背面中的一侧观察凹凸层10时,若在凹凸层10的另一侧存在有光源、或者白色板之类的反射透过光的结构体,则在上述一侧,除了来自于反射层20的特定波长区域的反射光以外,还一起看到了从另一侧透过了反射层20后的透射光。如上所述,该透射光的波长范围与反射光的波长范围不同,透射光的颜色主要是反射光的颜色的互补色。因此,当看到这种透射光时,反射光的颜色的识别性降低。

作为形成凹凸层10的凹凸结构的方法,可以使用(例如)纳米压印法。例如,当通过光学纳米压印法形成凹凸层10的凹凸结构时,首先,在模具的形成有凹凸的面上涂布光固化性树脂作为构成凹凸层10的树脂,其中该模具是具有将形成对象的凹凸反转而得的凹凸的凹版。光固化性树脂的涂布方法没有特别的限定,可以使用喷墨法、喷涂法、棒涂法、辊涂法、狭缝涂布法、凹版涂布法等公知的涂布方法。

接下来,将基材9层叠在由光固化性树脂构成的涂布层的表面上、并将涂布层和模具彼此压在一起,在此状态下,从基材9侧或模具侧照射光。然后,从固化后的光固化性树脂和基材9上移除模具。由此,将模具所具有的凹凸转印到光固化性树脂上,形成了表面具有凹凸的凹凸层10。模具由(例如)合成石英或硅构成,并通过利用照射光或带电粒子束的光刻或干式刻蚀等公知的精细加工技术来形成。

需要说明的是,可以在将光固化性树脂涂布在基材9的表面、并将模具压在基材9上的涂布层上的状态下,进行光的照射。

另外,可以使用热纳米压印法以代替光学纳米压印法,在这种情况下,作为在具有凹凸结构体的凹凸层中所使用的树脂,可以使用热塑性树脂或热固性树脂等与制造方法对应的树脂。

[第二实施方式]

接下来,对于第二实施方式进行说明。

第二实施方式是用抗反射层构成功能层时的例子。

以下,对于第二实施方式进行说明。

需要说明的是,标注了相同符号的部件等使用了与第一实施方式相同的构成及材料。

[显色结构体]

第二实施方式的显色结构体具有凹凸层、干涉层和抗反射层。干涉层被设置为跟随凹凸层的凹凸结构的表面形状。抗反射层设置在凹凸层的第二面侧。

如图15所示,第二实施方式的显色结构体1具有基材60;凹凸层10,其设置在基材60的一个面上且具有多个凹凸结构,并透过可见区域的光;抗反射层61;以及表现出干涉的干涉层31。抗反射层61设置在基材60的与设置有凹凸层10的面相对的那一侧的面上。抗反射层61吸收了透过干涉层31的光当中的至少一部分。干涉层31具有跟随了凹凸层10的凹凸结构101的表面形状。也就是说,在截面图中,干涉层31形成在凹凸层10的凹部的上表面及凸部的上表面上。

作为凹凸层10所具有的凹凸结构(以下也称为第一凹凸结构),可以使用后述的第一方式和第二方式中的任一者。需要说明的是,凹凸层10所具有的凹凸结构的形状不限于此。另外,作为抗反射层61,也可以采用后述的第一方式和第二方式中的任一者。这些将参考具体附图来进行说明。

在本实施方式中,通过在平坦区域100的上表面上形成凸结构,从而设置了凹凸结构101。也可以通过在平坦区域100的上表面上形成凹结构以形成凹凸结构。其他实施方式也是同样的。

在此,平坦区域100的上表面(第一面11)当中的未形成有凸结构的面的部分也构成凹凸结构的凹凸面的一部分。其他实施方式也是同样的。

在此,将显色结构体1的宽度方向设为第1方向,将深度方向设为第2方向,将厚度方向设为第3方向。第1方向和第2方向为在第3方向上投影的假想面,第1方向与第2方向彼此垂直,第1方向与第3方向彼此垂直。需要说明的是,在下述说明中,有时将显色结构体1的干涉层31侧表示为表面侧(或第一面11侧),而将抗反射层61侧表示为背面侧(或第二面110侧)。

<凹凸层的凹凸结构的第一方式>

接下来,将说明凹凸层10的凹凸结构的细节。

作为凹凸层10的材料和基本构成,可以采用与第一实施方式的凹凸层相同的材料和构成。

当使用光固化树脂作为凹凸层10的材料时,从凹凸层10至抗反射层61的层可以由单一材料制成。凹凸层10的折射率优选为1.3以上1.5以下。

首先,作为凹凸层10的一个例子,对于形成凹凸结构101的凸部300a在平面图中的形状(即图案)进行说明。该图案是由第一带状形状构成的第一图案201。

图16是表示凸部300a的图案为第一图案201的凹凸层10的一个例子的概略图。需要说明的是,在图16中,为了简单起见,省略了抗反射层61及干涉层31的图示。

图16(a)是从干涉层31侧观察图15所示的显色结构体1而得的平面图。图16(b)是表示图16(a)所示的凹凸层10的α-α’截面中的截面结构的截面图。如图16(a)所示,凹凸层10的凹凸结构被构成为多个凸部300a在第2方向上具有不规则的长度并呈带状延伸的形状。如图16(b)所示,凹凸层10的凹凸结构101由多个凸部300a、以及作为未形成凸部300a的区域的多个凹部300b构成。凸部300a比凹部300b高一阶。

平面图中的凸部300a的图案即第一图案201具有在第2方向上延伸的形状。第2方向上的长度d2的大小为第1方向上的长度d1以上。多个第一图案201被配置为在第1方向和第2方向中的任一方向上都不彼此重叠。

在图16(a)所示的平面图中,第一图案201通过组合多个预先设定的带状图案po来构成。

在此,在带状图案po中,第1方向上的长度(也就是带状图案的宽度)d1是恒定的。带状图案po在第1方向上以长度d1的配置间隔(也就是长度d1的周期)进行配置。

另一方面,在带状图案po中,第2方向上的长度(也就是带状图案的长度)d2是不规则的。构成凸部300a的第一图案201(其中该凸部300a构成了凹凸层10)的带状图案po的各个长度d2是选自具有预先设定的标准偏差的集合体的值。该集合体优选遵循正态分布。例如,如下地确定构成所有凸部300a的第一图案201(其中该凸部300a构成了凹凸层10的)的带状图案po的配置图案。即,假定具有以预定的标准偏差分布的长度d2的多个带状图案po被铺设在预定区域中,并根据一定的概率来确定各带状图案po是否实际配置。然后,通过设定配置有带状图案po的区域以及未配置带状图案po的区域,从而确定了带状图案po。为了有效地散射来自显色结构体1的发射光,长度d2优选具有平均值为4.15μm以下且标准偏差为1μm以下的分布。

配置有带状图案po的区域是成为第一图案201的区域,即配置有凸部300a的区域。当彼此相邻的带状图案po接触时,配置有彼此相邻的带状图案po的区域彼此组合而得的一个区域成为了一个第一图案201,从而配置了凸部300a。在这样的构成中,第一图案201在第1方向上的长度是带状图案po的长度d1的整数倍。

为了抑制由凹凸层10的凹凸结构的形状引起的彩虹光谱的出现,将带状图案po在第1方向上的长度d1设为可见区域的光的波长以下。换句话说,带状图案po的长度d1为亚波长以下,也就是说,具有入射光的波长区域以下的长度。即,长度d1优选为830nm以下,更优选为700nm以下。此外,长度d1优选小于被反射的“特定波长区域”的光所具有的峰值波长。例如,当在显色结构体1中发出蓝色时,长度d1优选为约300nm。当在显色结构体1中发出绿色时,长度d1优选为约400nm。当在显色结构体1中发出红色时,长度d1优选为约460nm。需要说明的是,在此所谓的“特定波长区域”指的是作为想要被观察者看到的光的波长区域而预先设定的波长区域。

为了增加来自于显色结构体1的反射光的散射,即为了提高反射光的散射效果,优选凹凸结构具有许多起伏。此外,为了提高反射光的散射效果,在平面图中,在每单位面积中,第一图案201所占的面积的比率优选为40%以上60%以下。例如,在平面图中,凸部300a的面积与凹部300b的面积的比率优选为1:1。在平面图中,每单位面积中的第一图案201的面积为凸部300a的面积,没有成为第一图案201的区域202的面积为凹部300b的面积。

在该例子中,如图16(b)所示,凸部300a的高度h1是恒定的。高度h1可以根据期望在显色结构体1中发出的目标颜色来进行设定。也就是说,高度h1可以根据期望由显色结构体1反射的波长区域来进行设定。若凸部300a的高度h1大于凸部300a的上表面的表面粗糙度或凹部300b的上表面的表面粗糙度,则可以获得反射光的散射效果。当凹凸层10中多个凸部300a之间的高度h1不同时,虽然产生了更高的散射光,但是反射光变小,所看到的颜色的对比度降低。因此,凸部300a的高度h1优选是恒定的。

但是,为了抑制由凸部300a的表面的凹凸结构处的反射所引起的光的干涉,高度h1优选为可见区域的光的波长的1/2以下。即,高度h1优选为415nm以下。此外,为了抑制由上述凹凸结构处的反射所引起的光的干涉,高度h1更优选为由干涉层31反射的“特定波长区域”的光所具有的峰值波长的1/2以下。

另外,若高度h1过大,则反射光的散射效果过高,反射光的强度容易变低。因此,当反射光是可见区域的光时,高度h1优选为10nm以上200nm以下。例如,在呈现出蓝色的显色结构体1中,为了得到有效的光的散射,高度h1优选为40nm以上150nm以下的程度。为了抑制散射效果过高,高度h1优选为100nm以下。

需要说明的是,第一图案201可以被配置为使得沿着第1方向排列的2个带状图案po的一部分重叠。也就是说,多个带状图案po可以在第1方向上以小于长度d1的配置间隔进行配置,并且带状图案po在第1方向上的配置间隔也可以不是恒定的。在带状图案po相互重叠的情况下,由各个相互重叠的带状图案po构成的区域被组合而成为一个区域。然后,该一个区域成为一个第一图案201。在这种情况下,第一图案201在第1方向上的长度不同于带状图案po的长度d1的整数倍。此外,带状图案po的长度d1可以不是恒定的。在各个带状图案po中,第2方向上的长度d2可以为第1方向上的长度d1以上,并且多个带状图案po中的长度d2的标准偏差可以大于长度d1的标准偏差。通过这样的构成,从而得到了反射光的散射效果。带状图案po的截面可以不必是矩形,也可以是带状的角部为圆形的椭圆形或圆形。

<凹凸层的凹凸结构的第二方式>

接下来,对于通过包括如上所述的多个第一图案201、以及由第二带状形状构成的第二图案211的图案来构成凹凸层的情况进行说明。也就是说,对于具备凸部301a(其中该凸部301a具有多级形状的凹凸结构)的凹凸层10的情况进行说明。

在图17所示的、具有平面图成为第二图案211的凸部301b的凹凸结构体10a中,在保持凸部301b的配置位置及其高度的情况下,凸部301b重叠在图16所示的、平面图成为第一图案201的凸部300a上。在这种情况下,形成了图18所示的、由具有多级形状的凹凸结构的凸部301a构成的图案。如图18所示,凹凸结构体10a由凸部300a和凸部301b构成,由该凹凸结构体10a构成的图案与仅由第一图案201构成凹凸层10的情况不同。也就是说,一级形状的凹凸层与多级形状的凹凸层在凹凸结构体的构成上是不同的。

以下,对于多级形状的凹凸层10,以其与一级形状的凹凸层的差异为重点来进行说明。

根据多级形状的凹凸层10,通过反射光的散射效果所看到的颜色由于观察角度而引起的变化缓慢。然而,在多级形状的凹凸层10的情况下,由于散射所引起的反射光的强度的降低,使得所看到的颜色的鲜艳度降低。根据显色结构体1的用途等,有时会需要能够在宽的观察角度中观察到更加鲜艳颜色的结构体。在多级形状的凹凸层10中,构成第二图案211的凸部301b以产生反射强度高的衍射光的方式配置,并且通过由平面图成为第一图案201的凸部300a带来的光的散射效果、以及由平面图成为第二图案211的凸部301b带来的光的衍射效果,从而实现了能够在宽的观察角度中观察到更加鲜艳颜色的显色。

参照图17,对第二图案211的构成进行说明。图17(a)是具有构成第二图案211的凸部301b的凹凸结构10a的平面图,图17(b)是表示图17(a)的β-β’截面中的截面结构的截面图。

如图17(a)的平面图所示,第二图案211具有沿着第2方向以一定宽度延伸的带状,并且多个第二图案211沿着第1方向而间隔地排列。换句话说,在平面图中,多个第二图案211所构成的图案由沿着第2方向延伸并沿着第1方向排列的多个带状区域构成。第二图案211在第1方向上的长度d3与第一图案201在第1方向上的长度d1可以相同,也可以不同。

设定第1方向上的第二图案211的配置间隔de(即第1方向上的第二图案211的配置间隔),以使得在具有平面视图成为第二图案211的凸部301b的凹凸结构体10a的表面处的反射光的至少一部分作为一次衍射光而被观测到。换句话说,一次衍射光是衍射次数为1或-1的衍射光。也就是说,配置间隔de满足de≥λ/(sinθ+sinφ)。在此,将入射光的入射角度设为θ,将反射光的反射角度设为φ,将所衍射的光的波长设为λ。例如,当以λ=360nm的可见光为目标时,第二图案211的配置间隔de可以为180nm以上。也就是说,配置间隔de可以为入射光所包括的波长区域中的最小波长的1/2以上。需要说明的是,配置间隔de是彼此相邻的2个第二图案211的端部之间沿着第1方向的距离。另外,配置间隔de是在第1方向上相对于第二图案211而位于同一侧的端部之间的距离。也就是说,例如在图17(a)中,配置间隔de指的是相邻的2个第二图案211分别在纵向方向上的右侧的边之间的距离。

由凹凸结构体10a中所含的凸部301b构成的第二图案211的配置图案的周期性反映了基材60所具有的凹凸结构的周期性。即,配置图案的周期性反映为抗反射层61的表面上的后述凹凸结构的周期性。在此,考虑了多个第二图案211的配置间隔de是恒定的且抗反射层61具备后述的金属层65的情况。在这种情况下,通过金属层65的表面处的衍射现象,“特定波长”的反射光以特定角度从金属层65射出。相比于在上述第一图案201的说明中所记载的由第一图案201引起的光的散射效果所产生的反射光的反射强度,由该衍射产生的光的反射强度非常强,因此虽然看到了具有金属光泽般的亮度的光,但是另一方面,由于衍射而产生了分光,所看到的颜色根据观察角度的变化而发生变化。需要说明的是,金属层65为反射层。

因此,例如,即使设计第一图案201的结构以得到呈现出蓝色的显色结构体1,若将第二图案211的配置间隔de设为400nm以上5μm以下左右的范围内的恒定值,则也根据观察角度而观察到了由衍射引起并通过表面反射而得的强的绿色至红色的光。与此相对,例如,当第二图案211的配置间隔de增加到50μm或50μm左右时,可见区域的光被衍射的角度范围变窄,因此,虽然难以看到由衍射引起的颜色的变化,但是仅在特定观察角度下观察到具有金属光泽般的亮度的光。

因此,配置间隔de可以不被设置为恒定值,并且可以将多个第二图案211的配置图案设为通过周期不同的多个周期结构彼此重叠而得的图案。在这种情况下,由衍射引起的反射光中混合了多个波长的光,因而难以看到分光后的单色性高的光。因此,在宽的观察角度下观察到了具有光泽感的鲜艳的颜色。在这种情况下,配置间隔de选自(例如)360nm以上5μm以下的范围。另外,多个第二图案211的配置间隔de的平均值可以为入射光所包括的波长区域中的最小波长的1/2以上。

然而,随着配置间隔de的标准偏差的增大,第二图案211的配置变得不规则,散射效果变得占主导地位,难以得到由衍射产生的强的反射。因此,第二图案211的配置间隔de优选根据通过第一图案201所引起的光的散射效果而使光散射的角度来进行确定,以便在与该光所散射的范围基本相同的范围内发射由衍射产生的反射光。例如,当蓝色的反射光在相对于入射角度为±40°的范围内散射并射出时,在第二图案211的配置图案中,设定配置间隔de以使得其平均值约为1μm以上5μm以下,标准偏差约为1μm。由此,在与通过第一图案201的光的散射效果而使光散射的角度基本相同的角度内产生由衍射引起的反射光。

此外,为了产生更长周期的衍射现象,可以将一边为10μm以上100μm以下的正方形区域设为单位区域。此外,对于每个单位区域的、配置于该区域的第二图案211,可以设定其配置间隔de以使得平均值在1μm以上5μm以下的范围内,且标准偏差为1μm或1μm左右。需要说明的是,在多个单位区域当中,也可以包含这样的区域,该区域的配置间隔de为在1μm以上5μm以下的范围内所包含的恒定值。即使存在配置间隔de恒定的单位区域,但是若在与该单位区域相邻的任何单位区域中,配置间隔de都具有标准偏差为1μm或1μm左右的起伏变化,则在人眼的分辨率下,也可以在所有单位区域中期待与配置间隔de具有起伏变化的构成相同的效果。

需要说明的是,图17所示的第二图案211仅在第1方向上具有由配置间隔de所引起的周期性。虽然由第一图案201产生的光的散射效果主要作用于沿着第1方向的方向上的反射光,但是也可以部分地影响沿着第2方向的方向上的反射光。因此,第二图案211也可以在第2方向上具有周期性。即,第二图案211的配置图案可以是这样的图案,其中在第2方向上延伸的多个带状区域沿着第1方向和第2方向中的每一个进行排列。

在这样的第二图案211的配置图案中,例如,对于第二图案211沿着第1方向的配置间隔以及沿着第2方向的配置间隔中的各个配置间隔,它们可以具有起伏变化以使得各自的平均值为1μm以上100μm以下。另外,根据由第一图案201引起的光的散射效果对第1方向的影响与对第2方向的影响的差异,沿着第1方向的配置间隔的平均值与沿着第2方向的配置间隔的平均值可以彼此不同。此外,沿着第1方向的配置间隔的标准偏差与沿着第2方向的配置间隔的标准偏差也可以彼此不同。

可以设为这样的构成,其中,多个第二图案211沿着第1方向和第2方向的各个方向排列,并且第二图案211的配置间隔的平均值及标准偏差中的至少一者在沿着第1方向的配置间隔与沿着第2方向的配置间隔中不同。在这种情况下,当仅在第1方向上周期性地配置第一图案201时,根据此时的光的散射效果对第1方向的影响与对第2方向的影响的差异,可以调整由第二图案211引起的光的衍射效果。

如图17(b)所示,平面视图成为第二图案211的凸部301b的高度h2可以大于在凸部301b上形成的干涉层31以及在未形成凸部301b的区域上形成的干涉层31的表面粗糙度。然而,随着高度h2的增加,在凹凸结构对反射光产生的效果中,由平面视图成为第二图案211的凸部301b引起的衍射效果占主导地位,并且难以得到由平面视图成为第一图案201的凸部300a引起的光的散射效果。因此,凸部301b的高度h2优选与凸部300a的高度h1相同或近似相同,并且高度h2也可以等于高度h1。例如,凸部300a的高度h1和凸部301b的高度h2优选在10nm以上200nm以下的范围内。在呈现出蓝色的显色结构体中,凸部300a的高度h1和凸部301b的高度h2优选在10nm以上150nm以下的范围内。

参照图18,对多级形状的凹凸层10的细节进行说明。图18(a)是从干涉层31侧观察凹凸层10而得的平面图,图18(b)是表示图18(a)的γ-γ’截面中的截面结构的截面图。

在如图18(a)所示的平面图中,由构成凹凸层10的第一图案201和第二图案211形成的图案成为了通过将图16所示的第一图案201和图17所示的第二图案211彼此重叠而得的图案。即,凸部301a在凹凸层10中所处的区域由以下区域构成:仅由第一图案201构成的区域213、仅由第二图案211构成的区域214、以及第一图案201和第二图案211重叠而得的区域215。除此以外的区域216是未形成凸部301a的区域。

需要说明的是,在图18中,第一图案201和第二图案211重叠以使得它们的端部在第一方向上对齐。但是,不限于这样的构成,第一图案201的端部和第二图案211的端部也可以在第一方向上错开。

如图18(b)所示,凸部301a当中的对应于区域213的部分的高度是对应于第一图案201的凸部300a的高度h1。在该例子中,将未形成凸部301a的区域216作为高度的基准。另外,凸部301a当中的对应于区域214的部分的高度是对应于第二图案211的凸部301b的高度h2。同样地,对应于区域215的部分的高度为对应于第一图案201的凸部300a的高度h1与对应于第二图案211的凸部301b的高度h2之和(=h3)。也就是说,多级形状的凹凸层10具有这样的多级形状,其中具有预定高度h1的第一图案201的凸部300a与具有预定高度h2的第二图案211的凸部301b在高度方向上部分重叠。

如上所述,根据具有多级形状的凹凸层10的显色结构体1,通过由具有第一图案201的凸部300a引起的光的散射现象与由具有第二图案211的凸部301b引起的光的衍射现象的协同作用,从而能够在宽的观察角度下观察到“特定波长区域”的反射光,并且由于提高了该反射光的强度,因而可以看到具有光泽感的鲜艳的颜色。换句话说,对于多级形状的凹凸层10而言,虽然该凹凸结构是单个的结构体,但是由于凹凸结构是多级的,因此具有光的散射功能和光的衍射功能这两个功能。

需要说明的是,可以将第一图案201和第二图案211配置为在平面视图中不重叠。即使采用这样的结构,也可以得到由第一图案201引起的光的散射效果以及由第二图案211引起的光的衍射效果。然而,若将第一图案201和第二图案211配置为彼此不重叠的方式,则每单位面积当中的能够配置第一图案201的面积减小,光的散射效果降低。因此,为了提高由第一图案201及第二图案211引起的光的散射效果和衍射效果,如图18所示,优选将第一图案201和第二图案211配置为部分重叠以使凸部301a成为多级形状。需要说明的是,即使为在第二图案211上配置第一图案201的一部分的构成,也可以得到同样的效果。

<干涉层>

接下来,参照图19对干涉层进行说明。

在此,如图19所示,对于具备多级形状的凹凸层10作为凹凸层的情况进行说明,其中该多级形状是图18所示的平面视图成为包括第一图案201和第二图案211的图案的多级形状。但是,对于具备这样的凹凸层10—该凹凸层10仅具有图16所示的平面视图成为第一图案201的凸部300a—以代替多级形状的凹凸层10的情况也是同样的。

干涉层31的表面形状跟随了凹凸层10的凹凸结构的表面形状。也就是说,在截面视图中,干涉层31形成在凹凸层10的凹部的上表面和凸部的上表面上。当干涉层31是单层时,发生薄膜干涉,在以下条件下相位反转。因此,当折射率为n且光程差为l时,在2nl=(m+1/2)的条件下变亮。此外,当干涉层31由2层以上构成时,发生多层膜干涉。

当干涉层31由两层以上的多层结构构成时,干涉层31具有高折射率层31a和低折射率层31b交替层叠而得的结构。高折射率层31a的折射率大于低折射率层31b的折射率。为了通过少的干涉层的层数来增大干涉光,高折射率层31a与低折射率层31b的折射率之差优选约为0.6以上2.2以下。在这种情况下,通过少量的层数使“特定波长区域”的反射增大。

图19所例示的干涉层31沿着凹凸层10的凹凸结构而层叠在凹凸层10上。此外,构成了将高折射率层31a和低折射率层31b交替层叠而得的总共10层的结构,从而具有沿着凹凸层10的凹凸结构而重复凹凸的凹凸结构。但是,干涉层31不特别限于此。

当光入射到这样构成的多层干涉层31上时,在干涉层31中的高折射率层31a与低折射率层31b的各个界面处反射的光引起干涉。然后,由于干涉层31的表面上的不规则凹凸而改变了光的行进方向,结果是,“特定波长区域”的光以宽的角度发射。作为该反射光而被强烈发射出的“特定波长区域”取决于构成高折射率层31a和低折射率层31b的材料的折射率及消光系数、膜厚、以及凸部的宽度、高度及配置。

构成干涉层31的材料不特别限于以下材料,可以使用与第一实施方式中所说明的干涉层31相同的材料。例如,当干涉层31包含氟化合物、硅化合物、钛化合物和铌化合物中的任意一种以上的化合物时,干涉层31还作为保护显色结构体1的保护层而发挥作用,因而耐刮擦性可以提高。需要说明的是,当干涉层31为多层膜构成时,可以在与基材60相对的那一侧的多层膜上(即显色结构体1的表面侧)设置保护层。

若干涉层31的膜厚为5nm以上2000nm以下,则膜厚度小,因而可以低成本生产。若为5nm以上1000nm以下,则干涉效果更高,因而是优选的。

<抗反射层的第一方式>

接下来,参照图20和图21来说明抗反射层61的第一方式。

在此,如图20所示,对于具备一级形状的凹凸层10作为凹凸层的情况进行说明,其中该一级形状仅具有图16所示的平面视图成为第一图案201的凸部300a。但是,对于具备多级形状的凹凸层以代替凹凸层10的情况也是同样的,其中该多级形状是通过包含平面视图成为第一图案201及第二图案211的图案而成的。

图20是当第一方式中的抗反射层61用作显色结构体1的抗反射层时的截面图。图21(a)是从背面侧观察图20所示的显色结构体1而得的图。图21(b)是表示图21(a)的β-β’截面中的截面结构的截面图。需要说明的是,为了简单起见,在图20中省略了干涉层31的图示,并且在图21中省略了凹凸层10和干涉层31的图示。

抗反射层61具有通过将多个凸部配置在与基材60相对的那一侧的面上而得的凹凸结构(第二凹凸结构)62。

该凹凸结构62的凸部的纵向截面形状可以是钟形、圆锥形、倒漏斗形,也可以是矩形、三棱柱形、多棱柱形、圆柱形或其他形状。通过以这种形状形成凹凸结构62的凸部,可以分阶段地改变第3方向上的折射率。其结果是,可以减少已经透射而没有被干涉层31反射的光、或者可以减少从显色结构体1的背面侧入射的光再次发射到表面侧。也就是说,由于在显色结构体1的表面侧难以看到不必要的光,因此能够良好地看到由干涉层31反射的“特定波长区域”的反射光。

如图21(b)所示,凹凸结构62在膜厚度方向上的高度变化j1优选为10nm以上500nm以下。此外,结构周期(即凸部的配置周期)优选为10nm以上1000nm以下的周期。结构周期更优选为作为可见区域的波长以下的亚波长周期。需要说明的是,可以通过组合多个不同周期来形成凹凸结构62,在这种情况下,也可以为可见区域的波长以上。通过各值在该范围内,从而可以有效地抑制界面处的反射。

对于凹凸结构62的结构周期,凹凸结构62的凹部与凸部的宽度之比优选为0.25以上0.75以下。在这种情况下,容易使折射率沿截面方向倾斜。在此,凹凸结构62的凸部之间的宽度成为凹部的宽度。

凹凸结构62的多个凸部的配置图案可以是无次序不规则的排列,也可以是正方形排列、六边形排列。另外,也可以是通过组合这些配置而形成的岛状排列。优选的是,不规则地设计凹凸结构62的凸部,以改变其尺寸或高度,或者非周期性地进行配置。由此,可以有效地抑制包括各种波长区域的入射光的反射。

凹凸结构62的材料的主要成分优选为紫外线固化性树脂、热固性树脂、热塑性树脂中的任一者。通过配置凹凸结构62的多个凸部,从而作为抗反射层61而发挥作用。如图20所示,包括该凹凸结构62的抗反射层61可以经由基材60而成为与凹凸层10分开的层结构。抗反射层61与凹凸层10可以成为一个整体。抗反射层61可以使用与凹凸层10相同的树脂材料形成,也可以使用不同的树脂。抗反射层61的材料的折射率优选为1.1以上2.0以下,更优选为1.4以上1.6以下。

此外,可以在形成凹凸层10之后形成抗反射层61,也可以在形成抗反射层61之后形成凹凸层10。优选的是,可以同时形成凹凸层10和抗反射层61,因为可以降低制造成本并且可以提高生产能力。进一步地,换句话说,基材60可有可无。即,如图22所示,可以将在一个面上具有凹凸结构(该凹凸结构具有平面视图成为第一图案201的凸部300a)、在另一个面上具有凹凸结构62的部件设为基材60,并且可以在具有凸部300a的凹凸结构上形成干涉层31。

<抗反射层的第二方式>

接下来,参照图23至图26来说明抗反射层61的第二方式。在此,如图23所示,对于包括具有图16所示的第一图案201的凹凸层10作为凹凸层的情况进行说明,但是当具备成为包括第一图案201及第二图案211的图案的多级形状的凹凸层10以替代凹凸层10时,也是同样的。

图23是当第二方式中的抗反射层61用作显色结构体1的抗反射层61时的显色结构体1的截面图。

如图23所示,抗反射层61在与基材60相对的那一侧具有由多个凹凸结构构成的凹凸结构63。此外,还具有金属层65,该金属层65具有跟随了凹凸结构63的凹凸的表面形状。在截面视图中,金属层65形成在凹凸结构63的凹部的上表面以及凸部的上表面上。

图24(a)是从抗反射层61侧观察图23所示的显色结构体1而得的图。图24(b)是表示图24(a)的β-β’截面中的截面结构的截面图。需要说明的是,为了简单起见,在图23中省略了干涉层31的图示。另外,在图24中省略了凹凸层10、干涉层31及金属层65的图示。即,图24示出了在显色结构体1(图23)中未形成金属层65的状态下的凹凸结构63(如图25所示)。

凹凸结构63的凸部的结构周期p1优选为可见区域的波长以下的亚波长周期。凹凸结构62的凸部的高度j2优选为10nm以上200nm以下的厚度。通过各个值都在该范围内,从而容易发生等离子共振。

凹凸结构63可以是无序不规则的排列,也可以是正方形排列或六边形排列。另外,也可以使用通过组合这些配置而形成的岛状排列。无序不规则的排列是优选的,因为其容易减少干涉条纹。

另外,在这种情况下,凹凸层10与抗反射层61也可以成为一个整体。可以在形成凹凸层10之后形成抗反射层61,相反地,也可以在形成抗反射层61之后形成凹凸层10。当同时形成凹凸层10和抗反射层61时,可以降低制造成本。也就是说,基材60与凹凸层10和抗反射层61可以是由相同材料制成的连续结构,也可以是由不同材料构成的。进一步地,换句话说,基材60可有可无。

另外,如图26所示,将这样的部件设为基材60,该部件在一个面上具有平面视图成为包括第一图案201和第二图案211的图案的凸部301a的凹凸结构,并且在另一个面上具有凹凸结构63。此外,可以通过在具有凸部301a的凹凸结构上形成干涉层31、并在凹凸结构63上形成金属层65来构成显色结构体1。需要说明的是,在图26中,省略了干涉层31和金属层65的图示。

多个凹凸结构63的凹部及凸部的形状不限于矩形,也可以是圆形、三棱柱、圆柱等。

对于凹凸结构63的结构周期,当凹凸结构63的宽度的比例为0.25以上0.75以下时,可以有效地引起等离子体共振,可以呈现出高亮度的颜色。

<抗反射层的第三方式>

接下来,对于抗反射层61的第三方式进行说明。需要说明的是,第三方式中的抗反射层61可以与第一方式中的抗反射层和第二方式中的抗反射层组合使用。

第三方式中的抗反射层61是在树脂中包含黑色颜料的构成。通过该构成,抗反射层61能够在可见光区域中吸收宽的波长区域的光。因此,在入射光是可见区域的光的构成中,无论对应于干涉层31的构成的透射光的波长范围的差异如何,都可以适当地吸收透射光。

包含黑色颜料的树脂层可以与基材60分开地设置,也可以在基材60中含有黑色颜料并将基材60用作抗反射层61。此外,凹凸结构62或63可以包含黑色颜料,并且这些效果可以组合使用。

在包含黑色颜料和树脂的构成中,可以使用热塑性树脂作为树脂。作为热塑性树脂,例如可列举出作为后述的凹凸层10或基材60的材料而例示的热塑性树脂。

此外,作为黑色颜料,可列举出黑色无机颜料。作为黑色无机颜料,可列举出炭黑、钛黑、黑色氧化铁、黑色复合氧化物等黑色无机颜料。抗反射层61可以进一步包含由吸收可见区域的光的材料构成的其他光吸收剂。

需要说明的是,在具备第一至第三方式的抗反射层作为抗反射层61的显色结构体1中,当将多级形状的凹凸层10用作凹凸层时,如图27和图28所示,可以将干涉层31设为交替层叠高折射率层31a和低折射率层31b而得的多层结构,另外,也可以将干涉层31设为单层结构。

<金属层>

金属层65是反射层。作为金属层65的材料,可以使用与第一实施方式中的反射层相同的材料。

如图23所示,金属层65是通过在凹凸结构63的上表面配置金属而构成的。当从显色结构体1的表面侧照射光时,该光依次通过凹凸层10、基材60、抗反射层61的凹凸结构63、金属层65。另一方面,当在不具有凹凸结构的抗反射层上设置金属层时,由于光的波长和金属的自由电子的振动方向不同,因而在金属层与抗反射层之间的界面处发射强的反射光,即使形成了干涉层31,也会成为白色光。与此相对,当在凹凸结构63的凸部的上表面和凹部的上表面上具备金属层65时,在凹凸结构63与金属层65的界面处发生等离子体吸收,从而反射特定的波长区域,并且不仅是镜面反射,而且也反射了具有各向异性散射的光。

已经透过了凹凸结构63和金属层65的光引起了异常等离子体激元透射现象而被射出。因此,从干涉层31反射的光、从金属层65反射的光、以及透射光是三种不同的光。因此,优选用于(例如)难以伪造且安全性高的显示体。

另外,当将显色结构体1贴附或粘接到其他显示体时,通过凹凸结构63及金属层65,比表面积增大,显示出良好的密合性。

金属层65可以具备折射率为0.2以上6.0以下的至少一种金属或金属合金。在这种情况下,入射光被金属层65反射而得的光的强度增大。

此外,金属层65在可见光区域中的消光系数优选为2.0以上6.0以下。在这种情况下,被吸收的光变小,并有效地作为反射光而射出,因而是优选的。

[显色结构体的制造方法]

接下来,对于构成显色结构体1的各层的材料、以及显色结构体1的制造方法进行说明。

具有凹凸结构的凹凸层10可以使用与在第一实施方式中说明的凹凸层10相同的材料。凹凸层10由(例如)对可见区域的光具有透光性的材料(即对可见区域的光透明的材料)构成。尽管没有特别限制,但是优选使用光固化性树脂、热塑性树脂、热固性树脂等。可以使用的热塑性树脂包括丙烯酸类树脂、聚酯树脂、纤维素树脂和乙烯基树脂,但不限于这些。可以使用的热固性树脂包括由具有反应性羟基的丙烯酸类多元醇或聚酯多元醇与多异氰酸酯反应而得的氨基甲酸酯树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、酚类树脂,但不限于这些。

基材60优选是对可见区域的光具有透光性的材料。例如,作为基材60,可以使用由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、环烯烃共聚物等树脂构成的膜。另外,玻璃、石英(水晶)、硅晶片等无机物、以及金属都能够用作基材60。

对于合成石英或硅晶片等具有相对高的硬度的基材表面的凹凸结构,其通过使用(例如)照射光或带电粒子束的光刻及干式刻蚀等公知的精细加工技术来形成。

当凹凸层10形成在基材60上时,由于可以具有拉伸强度等机械强度、成形性等功能,因而具有柔韧性,利用率高。可以应用于例如辊对辊法之类的适用于大量生产的制造方法。

作为凹凸层10、以及抗反射层61的凹凸结构62、63的形成方法,可以使用纳米压印法等。例如,当通过光学纳米压印法形成凹凸层10的凹凸结构时,首先,需要作为凹版的模具,该凹版具有将想要形成的凹凸反转而得的凹凸。

作为凹凸层10、以及抗反射层61的凹凸结构62、63的形成方法,将基材60重叠在由光固化性树脂构成的涂布层的表面上、再将涂布层和模具彼此压在一起的状态下,从基材60侧或模具侧照射光。然后,从固化后的光固化性树脂和基材60上移除模具。由此,将模具所具有的凹凸转印到光固化性树脂上,形成了表面具有凹凸的凹凸层10。接下来,对于在基材60的与形成有凹凸层10的面相反的那一侧的面,也将基材60重叠在由光固化性树脂构成的涂布层的表面上,将涂布层和模具彼此压在一起,在这种状态下,从基材60侧或模具侧照射光。然后,从固化后的光固化性树脂和基材60上移除模具。由此,形成了在基材60的一个面上具备凹凸层10、且在另一个面上具备凹凸结构62、63的抗反射层61。需要说明的是,光固化性树脂可以在将其涂布于基材60的表面上、并将模具挤压在基材60上的涂布层上的状态下进行光的照射。

形成具备凹凸层10和凹凸结构62、63的抗反射层61的顺序不限于上述顺序,也可以互换。另外,也可以同时形成具备凹凸层10和凹凸结构62、63的抗反射层61。当可以同时形成在由光固化性树脂、热固性树脂或热塑性树脂构成的层的一个面上具备凹凸层10、并且在另一个面上具备凹凸结构62、63的抗反射层61时,可以在材料方面和设备方面降低成本,能够提供价格便宜的显示体。

固化性树脂的涂布方法没有特别的限定,可以使用喷墨法、喷涂法、棒涂法、辊涂法、狭缝涂布法、凹版涂布法等公知的涂布法。

模具由(例如)合成石英或硅构成,并通过使用照射光或带电粒子束的光刻及干式刻蚀等公知的精细加工技术来形成。

另外,可以使用热纳米压印法或常温纳米压印法以代替光纳米压印法,在这种情况下,作为在包含凹凸层10及凹凸结构62、63的抗反射层61中使用的树脂,可以使用热塑性树脂或热固性树脂等适应于制造方法的树脂。

需要说明的是,当将形成该凹凸层10及抗反射层61的步骤设为第一步骤时,在该第一步骤之后,进行在凹凸层10上形成干涉层31的第二步骤、以及在凹凸结构63上形成金属层65的第3步骤。干涉层31被形成为使得在干涉层31中的反射光当中的“特定波长区域”内发生干涉。金属层65被形成为使得在所入射的入射光当中的“特定波长区域”内引起等离子体共振。

作为用于干涉层31的化合物,可以使用在第一实施方式的干涉层中所说明的化合物。干涉层31的形成方法也可以使用在第一实施方式的干涉层中所说明的形成方法。

当干涉层31是多层膜时,通过交替层叠高折射率层31a和低折射率层31b,从而形成多层膜干涉。它们的顺序可以互换,并且如果可以获得期望的显色,则也可以减少层叠数。高折射率层31a和低折射率层31b均由对可见区域的光具有透光性的材料(即对可见区域的光透明的材料)构成。

只要为高折射率层31a的折射率高于低折射率层31b的折射率的构成,则这些层的材料不受限制。但是,当高折射率层31a与低折射率层31b的折射率之差为0.6以上2.2以下时,能够以较少的层叠数获得高强度的反射光。

对于由这样的无机材料构成的高折射率层31a和低折射率层31b的各层,其通过使用溅射、真空气相沉积或原子层堆积法等公知的薄膜形成技术来形成。此外,高折射率层31a和低折射率层32b中的各层均可以由有机材料构成,在这种情况下,在高折射率层31a和低折射率层31b的形成过程中,可以使用自组织等公知的技术。

高折射率层31a和低折射率层31b的各自的膜厚可以根据想要通过显色结构体1而发出的目标颜色,并使用转移矩阵法等来进行设计。高折射率层和低折射率层的膜厚优选为约30nm以上300nm以下。

需要说明的是,图19的干涉层31所具有的层数和层叠顺序不限于此。干涉层31可以被构成为使得彼此相邻的层的折射率彼此不同,入射到干涉层31的入射光当中的特定波长区域中的光的反射率高于其他波长区域中的反射率。

构成金属层65的材料没有特别的限制,只要其是将入射光反射的化合物即可,但优选为金属或金属合金。根据需要,可以重叠构成金属层65的金属、金属合金或复合材料。为了即使光入射到凹凸结构63上也可以获得强的镜面反射光和散射光,优选折射率为0.2以上6.0以下的金属或金属合金。为了可以减少光的吸收,消光系数优选为2.0以上6.0以下。具体地,若具备au、ag、cu、al、zn、ni、cr、ge、mo、ga、ta、w、in、sn中的任一种金属、它们的合金或复合材料当中的至少一种,则对入射到凹凸结构63上的光产生等离子体共振,因而是优选的。更优选为ag、al。

金属层65通过使用溅射、真空气相沉积或原子层堆积法等公知的薄膜形成技术来形成。此外,可以为在金属层65中包含有机材料的构成,也可以使用自组织化等公知的技术。

为了在金属层65中产生等离子体共振,金属层65的厚度优选为约5nm以上500nm以下。此外,若膜厚为5nm以上200nm以下,则能够在维持任意反射率的同时也保持透过性,因而是更优选的。

[显色结构体的应用例子]

对于上述第一实施方式及第二实施方式中例示的显色结构体的具体的应用例子进行说明。

不仅是上述第一实施方式及第二实施方式中所例示的各个显色结构体,只要是满足本发明构成的显色结构体,则都能够应用于以下说明的应用例子。

<显示体>

显色结构体的第一应用例子是将显色结构体用于显示体的实施方式。显示体可以用于提高物品的伪造难度的目的。显示体可以用于提高物品的设计性的目的。显示体也可以用于兼具这些目的。作为提高物品的伪造难度的目的,将显示体贴附于(例如)护照或驾照等证明文件、商品礼券或支票等有价证券类、信用卡或现金卡等卡类、以及纸币等。另外,作为提高物品的设计性的目的,将显示体安装在(例如)可穿戴的装饰品、手机和移动电话等用户所携带的物品、诸如家具或家电等的固定物品、以及墙壁、门、招牌、汽车内部装饰和外部装饰等结构物等上。

当将具备多个显示元件并由显色结构体1构成的显示体用作信用卡、现金卡、纸币等安全性高的用途时,除了表面反射率、背面反射和透射以外,还能够表现出3种不同的颜色,因此可以提供难以被伪造的显示体。

当将具备多个显示元件并由显色结构体1构成的显示体用作时钟用的显示板时,与使用由珍珠、白蝴蝶或鲍鱼等制成的天然材料的情况相比,对于每个批次而言,除了反射率及透射率以外,花纹及膜厚也可以恒定且在平面内均匀,因此可以多彩地表现出具有高级感的纹理及色调,可以提供设计性高的显示板。

此外,使用了显色结构体1的显示体保持高的反射率,并且同时还具有透过性,因而在黑暗中也能够明亮地显示led之类的灯等,因此是优选的。

更优选的是,配备了太阳能电池等自发电功能的用于时钟的显示板,由于它可以在遮盖绝缘带的十字准线的同时确保对太阳照射光的任意透过性,因此能够进行充电。虽然使用了一个实施方式的显色结构体的显示体不需要吸收层,但通过将黑色/深蓝色太阳能电池用作吸收层,从而使散射光增大,可以提供高质量的显示板。

当将具备多个显示元件并且由显色结构体1构成的显示体用于需要耐候性的室外/室内装置、移动物体、车辆等物品时,其与涂料或油墨相比,几乎不发生由于太阳光所引起的褪色,因此是优选的。更优选地,通常适用于汽车用部件,例如从诸如指纹之类的污垢不明显的观点考虑而适用于汽车用内部部件,从在降雨时执行自清洁功能的观点考虑而适用于汽车用外部部件,等。

如图12所示,显示体50具有表面50f以及作为与表面50f相对的那一侧的面的背面,从表面50f侧观察时,显示体50包含第一显示区域51和第二显示区域52。需要说明的是,当使用第二实施方式的显色结构体时,可以在表面50f和背面这两个面上看到其显示内容。

第一显示区域51是配置了多个第一像素51a的区域,第二显示区域52是配置了多个第二像素52a的区域。换句话说,第一显示区域51由多个第一像素51a的集合构成,第二显示区域52由多个第二像素52a的集合构成。显色结构体的构成分别被应用于第一像素51a和第二像素52a中,并且第一像素51a和第二像素52a呈现出彼此不同的色调的颜色。即,当从与显示体50的表面50f相对向的方向观察时,在第一显示区域51和第二显示区域52中看到了彼此不同的色调的颜色。

第一显示区域51和第二显示区域52分别通过它们的单个区域而表现文字、记号、图形、图案、花纹、以及它们的背景等,或者分别通过它们的2个以上的区域的组合以表现文字、记号、图形、图案、花纹、以及它们的背景等。

需要说明的是,在显示区域51、52的周围等,显示体50也可以包括具有与显色结构体的构成不同的构成的区域,例如具有在表面平坦的基材上层叠干涉层31而得的结构的区域、或者具有在基材上层叠反射层20而得的结构的区域,等。

当使用第二实施方式的显色结构体时,在第一像素51a和第二像素52a中,构成被包括在显色结构体1的凹凸层10或21中的第一图案201的凸部300a的高度h1彼此不同。另一方面,在第一像素51a和第二像素52a中,干涉层31的构成是相同的,即,例如高折射率层31a的材料和膜厚、低折射率层31b的材料和膜厚、以及这些层的层数都是相同的。通过使构成第一图案201的凸部300a的高度h1在第一像素51a和第二像素52a中是不同的,使得第一像素51a和第二像素52a呈现出彼此不同的色调的颜色。构成第一像素51a、第二像素52a中的第一图案201的凸部300a的高度h1可以根据各像素51a、52a所需的色调来进行设定。

图13和图14是表示使用了第一实施方式的显色结构体的第一像素51a和第二像素52a的截面结构的图。在图13中,示出了构成这些像素51a和52a的显色结构体是具有一级形状的结构的显色结构体的例子。在图14中,示出了构成这些像素51a和52a的显色结构体是具有多级形状的结构的显色结构体的例子。

在图13的显示体中的第一像素51a和第二像素52a中,第一图案12的高度h1彼此不同。另一方面,在第一像素51a和第二像素52a中,反射层20的构成是通用的。即,高折射率层16a的材料和膜厚、低折射率层16b的材料和膜厚、以及这些层的层数都是相同的。通过使第一图案12的凸部的高度h1在第一像素51a和第二像素52a中是不同的,使得第一像素51a和第二像素52a呈现出彼此不同的色调的颜色。各像素51a、52a中的第一图案12的凸部的高度h1可以根据各像素51a、52a所需的色调来进行设定。

在此,第一像素51a的第一图案12、201的凸部的高度h1a与第二像素52a的第一图案12、201的凸部的高度h1b之差越大,则第一像素51a所呈现的色调与第二像素52a所呈现的色调之间的差异变大。其结果是,人眼容易识别这种色调的差异。

当使用第一实施方式的显色结构体时,例如,高度h1a与高度h1b之差优选为5nm以上,并且当干涉层31层叠在平坦面上时,高度h1a与高度h1b之差优选为来自反射层20的反射光的峰值波长的1%以上。

例如,当反射层20层叠在平坦面上时,来自反射层20的反射光的峰值波长为500nm,若期望通过像素而发出绿色,则优选将第一图案12的凸部的高度h1设为约100nm。若期望通过像素而发出红色,则优选将第一图案12的凸部的高度h1设为约200nm。

当使用第二实施方式的显色结构体时,例如,若干涉层31层叠在平坦面上,则来自干涉层31的反射光的峰值波长优选为500nm。当期望通过第一像素51a、第二像素52a而发出绿色时,优选将构成第一图案201的凸部300a的高度h1设为100nm或100nm左右。当期望通过第一像素51a、第二像素52a而发出红色时,优选将构成第一图案201的凸部300a的高度h1设为200nm左右。

在图14的显示体的情况下,在第一像素51a和第二像素52a中,第一图案的高度h1相同,第二图案的高度h2不同。第一像素51a的第二图案的凸部的高度h2a与第二像素52a的第二图案的凸部的高度h2b之间的关系为h2a<h2b。由此,第一图案和第二图案重叠的凸部的高度h3在第二像素52a中的高度h3b大于在第一像素51a中的高度h3a。

需要说明的是,当应用于像素51a、52a的显色结构体是具有多级形状的显色结构体时,在凸部的投影图像在上述假想平面中所构成的图案中,在第二图案的带状部所占有的比例小于第一图案的带状部所占有的比例的构成中,第二图案的带状部的高度h2对于像素51a、52a所呈现的色调的影响极小。

因此,即使在具有图14所示的多级形状的显色结构体中,也能够通过调节构成第一结构的第一图案12的带状部的高度来调节像素51a、52a所呈现的色调。

另外,在使用了第二实施方式的显色结构体的情况下,当从与背面相对的方向观察时,在第一显示区域51和第二显示区域52中也看到了不同色调的颜色。此外,通过使光分别透过第一显示区域51和第二显示区域52,从而也看到了不同色调的颜色。

例如,对于每个第一像素51a以及每个第二像素52a,设定了第一图案12和201。即,对于像素51a、52a中的每一个,分别设定了构成第一图案12、201的投影图像的图案的多个带状部中的长度d1及长度d2的平均值和标准偏差。对于像素51a、52a中的每一个,第一图案12、201可以不同,也可以相同,也可以一致。像素51a、52a的尺寸可以根据对于由显示区域51、52构成的图像所需的分辨率来设定。为了表现出更高精度的图像,像素51a、52a的一边优选为10μm以上。

当使用第一实施方式的显色结构体时,若从表面50f侧观察显示体50,则所看到的颜色与来自反射层20的反射光所带来的颜色是不同的,因而可以在显示体50中表现出多种颜色。

另外,当使用第二实施方式的显色结构体时,在使用了图28中的显色结构体的显示体中,若从干涉层31侧观察,则所看到的颜色与从金属层65侧观察时所看到的颜色不同,因而可以在显示体50中表现出多种颜色。

凹凸层10的下部在第一像素51a和第二像素52a之间是连续的。即,这些像素51a、52a具有一个共同的基材。

凹凸结构通过(例如)分别对与第一像素51a所处的第一显示区域51相对应的部分以及与第二像素52a所处的第二显示区域52相对应的部分进行光刻或干式蚀刻来形成。为了改变第一图案12、201的凸部的高度h1,只需改变蚀刻时间即可。

当第一显示区域51和第二显示区域52接触时,反射层20和干涉层31中的每一个在第一像素51a与第二像素52a之间是连续的。

需要说明的是,通过使构成反射层20的层的材料及膜厚等构成在第一像素51a和第二像素52a之间不同,从而可以使第一像素51a和第二像素52a所呈现出的色调不同。然而,若对于每个显示区域51、52,反射层20的构成都不同,则对于每个显示区域51、52,都需要重复进行区域的掩蔽以及高折射率层31a和低折射率层31b的成膜,制造步骤变得复杂。结果是,导致了制造成本的增加以及产率的降低。另外,由于难以在微小区域中进行掩蔽,因而精细图像的形成受限。

与此相对,若为上述显示体50的构成,则由于能够在第一显示区域51所对应的部分和第二显示区域52所对应的部分上同时形成反射层20,因而减轻了制造显示体50所需的负荷。另外,与对微小区域的掩蔽相比,更容易使每个微小区域中的第一图案12、201的凸部的高度h1不同,因而可以使显示区域51、52变小以形成更精细的图像。

此时,当使用第二实施方式的显色结构体时,作为使色调不同的其他方法,可以采用以下方法。即,在第一像素51a和第二像素52a中,通过使金属层65的构成相同,并且使凹凸层10的配置不同,从而可以使色调不同。也就是说,配置第一像素51a和第二像素52a,以使得第一像素51a中的显色结构体1的凹凸层(例如凹凸层10)的凸部301a所延伸的方向与第二像素52a中的显色结构体1的凹凸层(例如凹凸层10)的凸部301a所延伸的方向是不同的方向。例如,如图15所示,在显示区域51中,在各第一像素51a的显色结构体1中,凸部301a被配置为沿着第2方向延伸,在显示区域52中,在各第二像素52a的显色结构体1中,凸部301a被配置为沿着第1方向延伸。

因此,由于被散射的光的方向不同,因而亮度看起来与相邻像素的亮度不同,结果是,色调看起来不同。

需要说明的是,凸部301a的延伸方向不限于第一方向或第二方向,并且可以配置为在任意方向上延伸。例如,在图15中,凸部301a可以被配置为使得第一像素51a中的显色结构体1的凸部301a的延伸方向与第2方向之间形成的角度成为(例如)45°。如此地,通过配置凸部301a以使得凸部(例如凸部301a)的延伸方向与第1方向或第2方向之间形成的角度成为0°以上90°以下,从而进行与凸部301a的延伸方向成为第1方向或第2方向的情况不同的表现,可以表现出更多彩的颜色。

另外,在第一像素51a和第二像素52a中,通过使金属层65的构成相同,并且使抗反射层61的凹凸结构62或63的凸部的高度j1或j2不同,从而除了反射以外,还能够使透射的色调不同。此外,在抗反射层61的凹凸结构62或63中,通过使凸部的周期宽度相对于凹部宽度的比率与金属层的宽度相对于凹部的比率不同,从而也能够使反射及透射的色调不同。

需要说明的是,当使用第一实施方式的显色结构体时,为了通过使反射层20的构成相同并且使第一图案12的凸部的高度h1不同而在第一像素51a和第二像素52a中呈现出不同的色调,优选如下地构成反射层20。即,优选将反射层20构成为使得当将反射层20层叠在平坦面上时,来自反射层20的反射光的峰值波长处于由第一像素51a发出的色调的光的波长与由第二像素52a发出的色调的光的波长之间。

当使用第一实施方式的显色结构体时,通过改变第一图案12、201的凸部的高度h1,使得构成反射层20的各层的形状改变以使光路长度发生变化,或者使得由凹凸结构有效散射的光的波长区域发生变化,据认为,由于这些现象,因而在显色结构体中看到的色调发生变化。

另外,当将显色结构体的构成(即具有层叠于基材9上的凹凸层10的构成)应用于像素51a、52a时,该凹凸结构可以通过(例如)以下的方式形成。即,利用纳米压印法,并使用在各显示区域51、52所对应的部分处改变了凹凸的高度而得的模具,从而同时形成各像素51a、52a的凹凸层10的凹凸结构。

这样的模具可以通过对显示区域51、52所对应的部分分别进行光刻或干式蚀刻来形成。另外,例如,根据以下方法,能够更简便地形成模具。即,对于每个显示区域51、52,改变照射到用于带电粒子束光刻的抗蚀剂的带电粒子束的剂量,并调整显影时间以在各显示区域51、52中形成所需高度的凹凸,从而形成抗蚀剂图案。通过电铸在抗蚀剂图案的表面上形成诸如镍之类的金属层以后,将抗蚀剂溶解,从而得到了镍制的模具。

需要说明的是,显示体50中所含的显示区域的数量(即配置有由显色结构体构成的像素并呈现出色调彼此不同的颜色的显示区域的数量)没有特别的限定,显示区域的数量可以为1个,也可以是3个以上。此外,显示区域可以包含由显色结构体构成的显示元件,显示元件不限于作为用于形成光栅图像的最小重复单元的像素,可以是通过连接用于形成矢量图像的锚点而形成的区域。

当将具备多个显示元件并由上述显色结构体构成的显示体用于时钟的表盘时,除了设计性高以外,还可以确保对led等灯及太阳照射光的任意透过性,因而能够在黑暗中明亮地显示,或者能够将所发射的光存储在太阳能电池中,因此是优选的。

当将具备多个显示元件并由上述显色结构体构成的显示体更优选地用于汽车用部件时,由于除了设计性高以外,还可以用作耐候性及防污性高的外部、内部用部件,因而是优选的。

当显色结构体具有凹凸结构时,通过凸部可以获得反射光的散射效果,在宽的角度范围内观察到了特定波长区域的光作为来自反射层20的反射光。

当显色结构体为具有多级形状的凹凸结构的构成时,通过凸部可以获得反射光的散射效果和衍射效果,在宽的观察角度内能够观察到特定波长区域的光作为来自反射层20的反射光,并且由于提高了该反射光的强度,因而看到了具有光泽感的鲜艳的颜色。

在显色结构体具有多级形状的凹凸结构的构成中,在由第二图案的带状部的投影图像所构成的第二图案中,多个带状部分别沿着第一方向和第二方向排列,带状部的配置间隔的平均值及标准偏差中的至少一者在沿着第一方向的配置间隔与沿着第二方向的配置间隔中不同,通过该构成,根据由第一图案的带状部引起的反射光的散射效果对第一方向的影响与对第二方向的影响的差异,从而可以调节由第二图案的带状部引起的反射光的衍射效果。另外,在带状部中的第一方向上的配置间隔的平均值与第二方向上的配置间隔的平均值分别为1μm以上100μm以下的构成中,可以在适当地表现反射光的衍射效果的范围内进行上述反射光的衍射效果的调节。

当使用第一实施方式的显色结构体时,在具备由显色结构体构成的像素的显示体50中,在第一像素51a和第二像素52a中,构成反射层20的各层的材料及膜厚相同,在凹凸层的凸部高度不同的构成中,看到了在第一像素51a所处的区域和第二像素52a所处的区域中具有不同色调的颜色。并且,由于第一像素51a和第二像素52a中反射层20的构成是相同的,因而不必针对各像素51a、52b所处的区域中的每一个来形成反射层20,从而可以通过简便的制造步骤来形成具有呈现出彼此不同的色调的像素51a、52a的显示体50。

当使用第二实施方式的显色结构体时,在具备其中显色结构体1具有抗反射层61(该抗反射层61具备金属层65)的像素的显示体50中,在第一像素51a和第二像素52a中,构成金属层65的材料及膜厚相同,在凹凸层10的凸部高度不同的构成中,看到了在第一像素51a所处的区域和第二像素52a所处的区域中具有不同色调的颜色。并且,由于第一像素51a和第二像素52a中金属层65的构成是相同的,因而不必针对各像素51a、52a所处的区域中的每一个来进行形成金属层65的步骤,从而可以通过简便的制造步骤来形成具有呈现出彼此不同的色调的像素51a、52a的显示体50。

若根据使用纳米压印法形成凹凸层的凹凸结构的制造方法,则可以适当且简便地形成微细的凹凸结构。并且,若为使用光学纳米压印法或热纳米压印法作为纳米压印法的制造方法,则可以适当且简便地通过纳米压印法来形成凹凸结构。

显示体50中所含的像素可以包括在上述假想平面中凹凸层中的凹凸结构的延伸方向彼此不同的像素。具体地,可以为这样的构成,其中,凸部在任何像素中延伸的方向即第二方向和凸部在与该像素不同的像素中延伸的方向即第二方向是不同的方向,例如它们的方向是垂直的。若根据这样的构成,则能够通过像素来改变来自反射层20的反射光的散射方向,能够表现出多种颜色的图像。

需要说明的是,由于反射层20也形成在凹凸层中的凸部的侧面上,因而反射层20中的凹凸结构的凸部的宽度比凹凸层中的凸部的宽度稍宽。在凹凸结构的延伸方向彼此不同的像素相互邻接的部分中,反射层20中如上所述延伸的部分连接在延伸方向不同的凸部之间,若反射层20中的凹凸结构被破坏,则难以从各像素获得所需方向上的所需颜色。因此,优选在凹凸结构的延伸方向彼此不同的像素之间设置在凹凸层中没有形成凹凸的区域。另外,也可以在具有延伸方向相同的凹凸结构的像素之间设置在凹凸层中没有形成凹凸的区域。若根据这种构成,则在像素的端部抑制了由于反射层20的扩展而引起的凹凸结构的破坏,容易从所有像素获得期望的显色。在像素之间设置的没有形成凹凸的区域的宽度例如优选为反射层20的膜厚的1/2以上。

构成凹凸层的凹凸结构的凸部可以具有第一方向上的宽度从基部朝着顶部逐渐减小的构成。若根据这种构成,则容易在凸部上形成反射层20。在这种情况下,第一方向上的长度d1和长度d3由凸部的底面所构成的图案来限定。

[关于第一实施方式的作用及其他]

接下来,对于使用了第一实施方式的显色结构体时的作用及其他进行说明。

[第一实施方式的第一方面的显色结构体]

在作为光照射面的第一面为平坦面且具备反射层的显色结构体的情况下,当照射光时,镜面反射光的强度非常大,对视觉器官的刺激也很大,因此被识别为刺激强的光即金属光泽。

另一方面,第一方面的显色结构体在凹凸层的第一面上具有凹凸结构,并且具有沿着该凹凸结构的表面形状的形状(跟随了该凹凸结构的表面形状的形状)的反射层。由此,在第一方面的显色结构体中,不仅产生镜面反射光,而且产生各向异性的散射光。其结果是,第一方面的显色结构体被识别为不会对视觉器官有过大的刺激且具有方向性的光。这是因为,与金属光泽不同,由于存在各向异性的散射光,因而能够在宽的角度范围内识别光。构成反射层的材料优选为选自金属、金属合金及金属复合材料中的至少一者。

可以进一步在反射层上具有沿着凹凸结构的表面形状而形成的干涉层(换句话说,跟随了沿着凹凸结构的反射层的形状的干涉层)。

根据该构成,在第一方面的显色结构体中,除了被干涉层反射的干涉光以外,透过了干涉层的光也被反射层反射,并且可以再次被识别为由干涉层引起的干涉光。因此,特定波长区域内的光的反射率高于其他波长区域内的反射率,特定波长区域的光的可见度得以提高,因而是优选的。

构成反射层的材料优选为选自可见光区域中的折射率为0.2以上5.0以下的金属、金属合金和金属复合材料中的至少一者。

根据该构成,当入射的光发生反射时,在反射层与干涉层的界面处发生的镜面反射和散射光的强度都增大。构成反射层的材料的折射率更优选为1.4以上3.0以下。

构成反射层的材料优选为选自在可见光区域中的消光系数为2以上6以下的金属、金属合金和金属复合材料中的至少一者。

根据该构成,入射的光被反射层所吸收的光减少,使得入射的光被有效地用于反射,因而是优选的。

构成反射层的材料优选为选自au、ag、cu、al、zn、ni、cr、ge、mo、ga、ta、w、in和sn中的任一种金属、它们的合金、以及它们的复合材料中的至少一者。根据该构成,由于入射的光被反射层所反射的光的亮度变大,因而是优选的。更优选为au、ag、cu、al。

为了获得反射光和散射光的强度,反射层的膜厚优选为5nm以上500nm以下。当膜厚为10nm以上200nm以下时,由于可以在保持期望的反射率的同时保持透过性,因而是更优选的。

当干涉层为单层时,由于干涉层而发生薄膜干涉,从干涉层发射的光的相位发生反转,从而展现出效果。而且,在第一方面中,由于在干涉层的下层具有反射层,因而通过与上述相同的原因,可以提高入射光量的利用效率。因此,即使干涉层是单层的,也可以获得良好的可见度,因而是优选的。此外,无需在以夹着凹凸结构体的方式而成为与观察者侧相反的那一侧的层上设置诸如黑色颜料、炭黑之类的吸收层,就可以获得高的设计性。

作为构成干涉层的材料,优选包含使得干涉层与反射层的折射率差为0.6以上1.5以下的化合物。

根据该构成,由干涉层与反射层之间的干涉所引起的效果增大,并且在空气和干涉层的界面处产生的反射光也增大。干涉层与反射层的折射率差更优选为1.0以上1.5以下。

干涉层优选由2层以上的多层构成。根据该构成,发生多层膜干涉,在特定波长范围内使入射光发生反射的光的强度增大,并且还易于控制特定波长范围。

在此,在通过以往技术那样的多层膜来进行多层膜干涉的情况下,当在多层膜干涉中光从高折射率化合物入射到低折射率化合物时,发生了相位反转。虽然在2层中也会发生相位的反转,但是所反射的光的强度小。为了获得可以视觉识别的颜色,需要层叠数十层至数百层以引起多层膜干涉。

另一方面,如第一实施方式的第一方面那样地,通过在反射层上形成由多层膜构成的干涉层,从而不必通过层叠几十层以引起干涉,即使为2层左右也能够获得与层叠了十几层的情况相同的可见度。

当层叠多层膜作为干涉层时,干涉层优选为1层以上6层以下,更优选为2层以上4层以下。由于存在反射层,因此通过将干涉膜的层数设为该范围内,即使干涉膜的层数少,也可以确保由多层膜干涉引起的光的强度,可以获得良好的可见度。

构成干涉层的材料没有特别的限定,但是优选包含钛化合物、铌化合物和硅化合物中的至少一个化合物。根据该构成,由于也作为保护反射层的保护层而发挥作用,因而耐刮擦性得以提高。干涉层是反映了微细凹凸结构的薄膜层。通过具有保护层,从而即使附着了污垢也容易擦掉,因而防污效果得以提高。需要说明的是,当采用多层膜层作为干涉层时,优选的是,多层膜层中的与反射层相对的那一侧的层成为上述保护层。

干涉层优选具有由折射率为1.4以上5.0以下的化合物构成的层作为与空气的界面侧的层。根据该构成,由空气入射到干涉层的光的相位发生反转,提高了与由干涉层射出的光的干涉效果。

干涉层的膜厚优选为5nm以上2000nm以下。根据该构成,由于干涉层薄,因而可以低成本地制造。当干涉层的厚度为5nm以上1000nm以下时,干涉效果更高,因而是优选的。

[第一实施方式的第二方面的显色结构体]

第一实施方式的第二方面的显色结构与第一方面的不同之处在于,反射层配置在凹凸结构的与第一面相对的那一侧的面(即第二面)上。

在第一实施方式的第二方面的显色结构体中,已经透过干涉层而未被反射的光透过凹凸层。然后,由于在第二面上具有反射层,因而已经透过凹凸层的光被反射层反射,再次进入干涉层。其结果是,已经透过了的光可以重新用作干涉光。因此,特定波长区域内的光的反射率高于其他波长区域内的反射率,特定波长区域的光的可见度得以提高。另外,通过调节凹凸层的厚度(第一表面和第二表面之间的厚度),可以将未形成凹凸结构的平坦区域用作干涉层。其结果是,在第二方面的显色结构体中,即使未设置干涉层,也可以产生薄膜干涉。此外,当设置如上所述的多层膜作为干涉层时,可以减少多层膜的层数。

凹凸层的第一面和第二面之间的厚度优选在20nm以上1000nm以下的范围内。更优选为80nm以上800nm以下。通过厚度在该范围内,使得可以将平坦区域用作构成干涉层的1层,可以有效地获得干涉光。

构成凹凸层的材料优选为在可见光区域的折射率为1.4以上3.0以下的复合材料,或者包含消光系数为2以上6以下的无机化合物的复合材料。若利用该构成,则在凹凸层和反射层中的薄膜干涉效果增大。更优选地,构成凹凸层的材料在可见光区域中的折射率为1.5以上3.0以下。

[第一实施方式的第三方面的显色结构体]

第一实施方式的第三方面的显色结构体是在第一方面的显色结构体中,凹凸结构的凸面具有多级形状,该多级形状在平面视图中具有第一图案、以及与第一图案至少部分重叠的第二图案。此外,第二图案在平面视图中由多个第二带状部构成,并且第二带状部具有沿着第一方向的宽度以及沿着与第一方向垂直的第二方向的长度。多个第二带状部在第一方向上的配置间隔不是恒定的,并且配置间隔的平均值设为入射光的波长区域中的最小波长的1/2以上。

在该构成的情况下,通过凹凸结构的凸部获得了反射光的散射效果和衍射效果,能够在宽的观察角度内观察到特定波长区域的光作为来自显色结构体的反射光。此外,在该构成的情况下,通过提高该反射光的强度,从而看到了具有光泽感的鲜艳的颜色。

另外,可以为这样的构成,其中,在凹凸结构在凹凸层的厚度方向上投影而得的假想平面中,凸部的投影图像所构成的图案是由多个带状部的集合构成的图案,构成凹凸结构的凸部的高度是恒定的。若利用该构成,则当凹凸的高度不同时,虽然产生了更高的散射光,但是反射光变小,所看到的颜色的对比度降低。

在第二图案中,多个带状部区域(第二带状部)可以分别沿着第一方向和第二方向排列,带状部的配置间隔的平均值和标准偏差中的至少一者可以在沿着第一方向的配置间隔和沿着第二方向的配置间隔之间不同。

根据该构成,根据由第一图案的带状部所带来的光的散射效果在第一方向上的影响与在第二方向上的影响的差异,从而可以调节由第二图案的带状部所带来的光的衍射效果。

在第二图案中,多个带状部(第二带状部)可以分别沿着第一方向和第二方向排列,并且在多个带状部中,沿着第一方向的带状部的配置间隔的平均值以及沿着第二方向的带状部的配置间隔的平均值可以分别设为1μm以上100μm以下。

根据该构成,根据由第一图案的带状部所带来的光的散射效果在第一方向上的影响与在第二方向上的影响的差异,从而能够调节由第二图案的带状部所带来的光的衍射效果,可以在适当地表现出反射光的衍射效果的范围内进行上述反射光的衍射效果的调节。

以第一方面至第三方面为例而示出的第一实施方式的显色结构体可以构成(例如)显示体的显示元件,该显示体具备多个显示元件并且具有表面和背面。

根据需要,第一实施方式的显色结构体可以在显色结构体上或其相对的那一侧上具备光吸收层、保护层或粘接层等功能层。根据该构成,能够实现适合于观察显示体的用途的显色。另外,具备显色结构体的显示体可以适当地安装至用于装饰等的被粘物。

由具备多个显示元件的、第一实施方式的显色结构体构成的显示体可以用作时钟用的显示板。在这种情况下,与使用由珍珠、白蝴蝶或鲍鱼等制成的天然材料的情况相比,可以使每个批次的反射率、花纹/膜厚保持恒定且在平面内均匀,并且还可以多种颜色地表现出具有高级感的图案和色调。其结果是,可以提供设计性高的显示板。

此外,使用了第一实施方式的显色结构体的显示体具备反射层,因而提高了反射率。因此,当在黑暗中照射诸如led之类的灯时,相比于常规的显示体,使用了第一实施方式的显色结构体的显示体能够更亮地显示。

更优选地,上述显示体是配备了太阳能电池等自发电功能的用于时钟的显示板。使用了第一实施方式的显色结构体的显示体可以遮盖绝缘带的十字准线,并且还可以确保对太阳照射光的任意透过性,因此能够进行充电。虽然使用了本实施方式的显色结构体的显示体不需要吸收层,但是通过将黑色/深蓝色太阳能电池用作吸收层,从而使散射光增大,可以提供高质量的显示板。

可以将具备多个显示元件且由第一实施方式的显色结构体构成的显示体用于需要耐候性的室外/室内装置、移动物体、车辆等物品。在这种情况下,与涂料及油墨相比,几乎不发生由于太阳光所引起的褪色。更优选地,从诸如指纹之类的污垢不明显的观点考虑,适用于汽车用内部部件。另外,从在降雨时执行自清洁功能的观点考虑,适用于汽车用外部部件等所有汽车用部件。

作为上述显示体,可列举出以下方式:在平面内具有多个显示元件,并且对于选自该多个显示元件的2个显示元件(即第一显示元件及第二显示元件),其所构成的各显色结构体具有材料及膜厚相同的层结构,且凹凸结构的凸部高度彼此不同。

根据该方式的显示体,第一显示元件和第二显示元件呈现出彼此不同的色调的颜色,在第一显示元件所处的第一显示区域和第二显示元件所处的第二显示区域中看到了色调彼此不同的颜色。并且,由于显色结构体在第一显示元件和第二显示元件中的构成是相同的,因此不必在每个显示区域中形成显色结构层,从而可以通过简单的制造步骤来形成具有呈现出彼此不同的色调的显示区域的显示体。

将选自多个显示元件的显示元件的数量设为3个以上,所选择的各个显示体的显色结构体可以设为其中具有材料和膜厚相同的层结构、且凹凸结构的凸部高度彼此不同的方式。

作为第一实施方式的显色结构体的制造方法,可列举出具有通过纳米压印法以将凹版所具有的凹凸转印至树脂从而形成凹凸结构的步骤(第一步骤)的方法。需要说明的是,在该第一步骤之后,进行在凹凸层的一个面上形成反射层的第二步骤。另外,根据需要,进行在反射层上或凹凸结构上形成干涉层的第3步骤。形成了反射层,以使得入射到显色结构层的入射光当中的特定波长区域内的光的反射率高于其他波长区域内的光的反射率。形成了干涉层,以使得在反射层中的反射光当中的特定波长区域内发生干涉。

根据上述制造方法,从而经由纳米压印法而在任意面积内一并地形成凹凸结构体,因而可以以合适且简单的方式制造精细的凹凸结构,因此是优选的。

另外,当采用第一实施方式的第二方面的显色结构体时,通过使用纳米压印法,从而可以形成凹凸结构和平坦区域,因此是优选的。

在上述制造方法中,上述纳米压印法更优选为光学纳米压印法或热纳米压印法。

当凹凸层设置在膜等基材上、或者凹凸层本身具有一定程度的厚度时,诸如辊对辊法之类的适用于大量生产的制造方法是更优选的。

为了使显色结构体具备拉伸强度等机械强度、以及成型性等功能,可以在具有预定厚度的基材上形成凹凸层。通过基材可以减少凹凸层的厚度,并且可以低成本地进行制造,此外还可以根据用途来选择所需的材料作为基材,因而设为显示体时的自由度得以提高。为了具有柔软性及柔韧性,使用了光固化型树脂或热固性树脂/热塑性树脂等塑料。此外,能够使用玻璃、石英、水晶、硅晶片等无机物、金属板作为基材。

第一实施方式的显示体的显色性良好并且表现出具有各向异性的散射,从而可以提供设计性高的显示体。由于第一实施方式的显示体可以形成在光固化性树脂、热固性树脂或热塑性树脂等基材上,因而作为显示体的自由度/利用率高。由于具有高的柔韧性,因此能够应用在例如辊对辊法之类的适合于大量生产的制造方法中。与层叠了数十或数百层而得的多层膜相比,可以抑制材料方面及设备方面上的成本,能够提供便宜的显示体。

[关于第二实施方式的作用及其他]

接下来,对于在使用了第二实施方式的显色结构体的情况下的作用及其他进行说明。

如上所述,对于根据第二实施方式的显色结构体1,其在透过可见区域的光且具有凹凸结构的凹凸层10上设置了具有跟随凹凸层10的凹凸结构的表面形状的干涉层31,进一步在凹凸层10的与干涉层31相对的那一侧设置了将透过干涉层31的光的至少一部分吸收的抗反射层61。此外,在凹凸层10中设置了形成凸部的多个第一图案201,并且将该第一图案201的形状设为将1个或多个带状图案po组合而得的形状。然后,将带状图案po的沿着第1方向的宽度设为小于入射光的波长的值,并且将沿着与第一方向垂直的方向的长度的标准偏差设为大于带状图案po的宽度的标准偏差。

因此,在第二实施方式中,由干涉层31引起了薄膜干涉或多层膜干涉,展现出使射出的光的相位反转的效果。并且,由具有跟随了凹凸层10的凹凸结构的表面形状的干涉层31所反射的特定波长的光不仅产生镜面反射光,还产生各向异性的散射光。其结果是,能够在宽角度下看到相同波长区域的光,即相同颜色的光。当如同常规技术那样的、在平坦面上构成多层膜层时,镜面反射光的强度非常大,颜色随观察角度而变化,但是,根据第二实施方式的显色结构体1,可以增大视角。

另外,在不设置抗反射层61的情况下,由于已经发生透射而没有被干涉层31反射的光、以及从与干涉层31相对的那一侧(背面侧)入射的光,由干涉层31引起的特定波长区域的反射光的颜色可见度降低。然而,在根据第二实施方式的显色结构体1中,由于设置了抗反射层61,因而可以吸收不需要的光。其结果是,可以良好地看到特定波长区域的反射光。

此时,抗反射层61夹着基材60而设置在与凹凸层10相对的那一侧。此外,将抗反射层61中所包括的凹凸结构62或63在膜厚方向上的高度设为10nm以上500nm以下,凹凸结构62或63可以设计为不规则的排列,或者可以设计为正方形排列和六边形排列中的任一种,或者可以设计为将它们组合而成的岛状排列。此外,凹凸结构62或63的结构周期可以设为10nm以上1000nm以下的周期,并且凹凸的周期的宽度相对于凹凸结构62或63的凹部的比率可以设为0.25以上0.75以下。

如此地,通过使防反射层61由具有高度为10nm以上500nm以下的多个凸部的凹凸结构构成,从而根据所谓的蛾眼结构而获得了低反射效果。其结果是,可以抑制不需要的光,可以良好地看到由干涉层31反射的特定波长区域的反射光。另外,当将显色结构体1的抗反射层61侧贴合或粘接至其他显示体时,由于具备多个凹凸结构62或63,因而增加了接触的表面积,提高了密合性。

此外,在与凹凸层10相对的那一侧的面上具有凹凸结构62或63,并且将凹凸结构62或63在膜厚方向上的高度设为10nm以上200nm以下。将凹凸结构62、63设为不规则的排列、或者设为正方形排列和六边形排列中的任一种、或者设为将组合它们而成的岛状排列。此外,在凹凸结构62、63的凹部及凸部的上表面设置金属层65。可以将凹凸结构62、63以及金属层65的结构周期设为可见区域的波长以下的亚波长周期,可以将凹凸的周期的宽度相对于凹凸结构62、63的凹部的比率、以及金属层的宽度相对于金属层65的凹部的比率设为0.25以上0.75以下。

根据该构成,产生了等离子体共振现象。即,透过了干涉层31的光由于等离子体共振现象而透过抗反射层61,因而可以减少不需要的光向干涉层31侧反射。其结果是,可以良好地看到由干涉层31反射的特定波长区域的反射光。此外,当从作为背面侧的抗反射层61侧观察显色结构体1时,由于等离子体共振现象,可以观察到与作为表面侧的干涉层31侧不同的波长区域。因此,可以实现在表面反射光、背面反射光、透射光中呈现出3种颜色的显色结构体1。

另外,当将显色结构体1的抗反射层61侧贴合或粘接至其他显示体50时,由于包括具有多个凸部的凹凸结构,因而增加了接触的表面积,提高了密合性。

另外,在显色结构体1中,构成金属层65的材料可以选自可见光区域中的折射率为0.2以上6.0以下的金属、金属合金和金属复合材料、以及可见光区域中的消光系数为2.0以上6.0以下的金属、金属合金和金属复合材料中的一者以上。

根据该构成,当从背面侧进行观察时,入射的光的吸收率变小,可以有效地进行反射。

此外,在显色结构体1中,抗反射层61可以包含黑色颜料。

根据该构成,可以减少不需要的光被反射到干涉层31侧。其结果是,可以良好地看到由干涉层31反射的特定波长区域的反射光。

另外,在显色结构体1中,凹凸层10具有多级形状,其中由多个凸部构成的第二图案211层叠在第一图案201上。在平面视图中设置有多个第二图案211,并且第二图案211具有沿着第1方向的宽度和沿着第2方向的长度。第二图案211在第1方向上的配置间隔不是恒定的,并且配置间隔的平均值被设为入射光的波长区域中的最小波长的1/2以上。

因此,通过由第一图案201和第二图案211构成的凹凸结构的凸部,从而获得了反射光的散射效果和衍射效果,从显色结构体1射出了宽的波长区域的反射光,并且在宽的角度范围内射出了散射光。因此,可以看到具有光泽感的鲜艳的颜色。另外,即使改变观察角度,也识别为相同的颜色,并且可以扩大视角。

此外,在显色结构体1中,构成干涉层31的材料之一可以包括选自由折射率为1.3以上4.0以下的无机物或无机复合材料组成的化合物中的一者以上。

通过该构成,当干涉层31具有由折射率为1.3以上4.0以下的化合物构成的层作为与空气的界面侧的层时,从空气入射到干涉层31的光的相位发生反转,与从干涉层31射出的光的干涉效果得以提高。

另外,在显色结构体1中,干涉层31为由高折射率化合物和低折射率化合物构成的多层膜构成,并且上述高折射率化合物与上述低折射率化合物之间的折射率差设为0.6以上2.2以下。

通过将高折射率化合物与低折射率化合物之间的折射率差设为0.6以上2.2以下,使得特定波长区域内的光的反射率高于其他波长区域内的反射率,可以提高特定波长区域的光的可见度。

此外,通过形成具有由显色结构体1构成的显示元件的显示体50,可以构成在特定波长区域具有良好的光可见度的显示体。

此时,显示体50可以被构成为在平面内具有多个显示元件,并且构成包含在多个显示元件中的第一显示元件和第二显示元件的两个显色结构体可以具有这样的层结构,其中材料及厚度相同,但是抗反射层61的凹凸结构的凸部的高度不同。

根据该构成,第一显示元件和第二显示元件呈现出彼此不同的色调,并且在第一显示元件所处的第一显示区域和第二显示元件所处的第二显示区域中看到了色调彼此不同的颜色。并且,由于在第一显示元件和第二显示元件中显色结构体的构成是相同的,因此不必在每个显示区域中分别形成显色结构层,从而可以通过简单的制造步骤来形成具有呈现出彼此不同的色调的显示区域的显示体。

此时为这样的显示体,该显示体具有由显色结构体当中的、使用了等离子体共振现象的显色结构体构成的显示元件。该显示体在平面内具有多个上述显示元件,构成包含在多个上述显示元件中的第一显示元件和第二显示元件的两个显色结构体具有材料和膜厚均相同的层结构。然而,也可以采用这样的显示体的方式,其中,配置有凹凸层10的凸部的高度不同或者凹凸结构62、63的凹凸部不同的结构。

根据该构成,在干涉层侧(表面侧),第一显示元件和第二显示元件呈现出色调彼此不同的颜色,并且在第一显示元件所处的第一显示区域和第二显示元件所处的第二显示区域中看到了色调彼此不同的颜色。另外,在背面层,由于凹凸结构62、63的凹凸部具有不同的结构,因而可以改变由等离子体共振现象引起的吸收波长区域。其结果是,可以在表面的显示区域和背面的显示区域中分别看到色调彼此不同的颜色。

作为显色结构体1的制造方法,可列举出这样的方法:其中,具有通过纳米压印法将凹版所具有的凹凸转印至树脂以形成凹凸结构62和63的步骤。通过采用该方法,从而利用纳米压印法在任意面积内一并形成凹凸结构体,因而可以适当且简单地制造精细凹凸结构。

实施例

对于上述显色结构体以及包括显色结构体的显示体的制造方法,采用具体的实施例来进行说明。

[第一实施例]

首先,对于基于第一实施方式的第一实施例进行说明。

第一实施例是如同第一实施方式这样的、功能层由反射层构成的情况的例子。

<实施例1-1>

实施例1-1是将显色结构体应用于像素的显示体。实施例1-1的显示体所具有的像素由在基材上形成一级形状的结构的凹凸结构而得的显色结构体所构成。

首先,制备了在光学纳米压印法中使用的作为凹版的模具。具体地,为了使用波长为365nm的光作为在光学纳米压印法中进行照射的光,使用了透过该波长的光的合成石英作为模具的材料。在形成模具时,首先,通过溅射在合成石英基板的表面上形成由铬(cr)构成的膜,并且通过电子束光刻在cr膜上形成了电子束抗蚀剂图案。

所形成的图案是图17所示的由多个带状部的集合所构成的图案。成为像素的区域是边长为130mm的正方形。上述带状部在第一方向上的长度为380nm,并且上述带状部在第二方向上的长度是选自平均值为2400nm且标准偏差为580nm的正态分布的长度。在上述图案中,多个带状部被配置成在第一方向上不重叠。所使用的抗蚀剂是正型的,并且膜厚设为200nm。

接下来,利用对氯气(cl2)和氧气(o2)的混合气体施加高频而产生的等离子体,来蚀刻从抗蚀剂露出的区域中的cr膜。随后,利用对六氟乙烷气体施加高频而产生的等离子体,来蚀刻从抗蚀剂和cr膜露出的区域中的合成石英基板。由此所蚀刻的合成石英基板的深度为70nm。通过去除残留的抗蚀剂和cr膜,从而得到了形成有凹凸结构的模具。

随后,将作为脱模剂的optoolhd-1100(“ダイキン工業”制)涂布在模具的表面上。然后,将光固化性树脂(pak-02;“東洋合成”制)涂布在用作基材的合成石英晶片的表面上,将模具的形成有凹凸的面压在该树脂上,并从模具的背面侧照射365nm的光。通过该光的照射使光固化性树脂固化后,将合成石英晶片和树脂层从模具上剥离。由此,得到了层叠了具有凹凸结构的树脂层的合成石英晶片。

接下来,利用使用了o2气体的等离子体对合成石英晶片进行蚀刻,从而除去残留在凹凸结构的凹部中的光固化性树脂。在该步骤中,引入40sccm的o2气体以产生等离子体放电。然后,利用使用了八氟环丁烷(c4f8)和氩气(ar)的混合气体的等离子体进行蚀刻,将树脂层所具有的凹凸结构转印到合成石英晶片上。在该步骤中,引入40sccm的c4f8气体和60sccm的ar气体,将等离子室中的压力设定为5mtorr,然后施加rie功率75w和icp功率400w以进行等离子体放电。在合成石英晶片上形成的凹凸结构中的凸部的高度为100nm。

然后,使用二甲亚砜:单乙醇胺=7:3的混合溶液(st-105;“関東化学”制)进行有机清洗,以及使用以硫酸和过氧化氢水为基本成分的混合水溶液(sh-303;“関東化学”制)进行酸清洗,从而得到了作为基材的合成石英晶片,其中该基材具有作为第一结构的凹凸结构。

接下来,通过真空气相沉积在上述合成石英晶片的具有凹凸的表面上依次形成膜厚为50nm的作为反射层的al膜、以及膜厚为200nm的作为薄膜层的tio2膜,从而形成了显色结构层。

<实施例1-2>

实施例1-2是应用了显色结构体的显示体。实施例1-2的显示体由在基材上形成了具有凹凸结构的凹凸层、反射层、薄膜层而得的显色结构层构成。

首先,制备了在光学纳米压印法中使用的作为凹版的模具。具体地,为了使用波长为365nm的光作为在光学纳米压印法中进行照射的光,使用了透过该波长的光的合成石英作为模具的材料。在形成模具时,首先,通过溅射在合成石英基板的表面上形成由铬(cr)构成的膜,再通过电子束光刻在cr膜上形成了电子束抗蚀剂图案。

所形成的图案是图17所示的由多个带状部的集合所构成的第一图案。上述带状部在第一方向上的长度(宽度)为300nm,并且上述带状部在第二方向上的长度是选自平均值为2000nm且标准偏差为500nm的正态分布的长度。在上述图案中,多个带状部被配置成在第一方向上不重叠。所使用的抗蚀剂是正型的,并且膜厚设为200nm。

接下来,利用对氯气(cl2)和氧气(o2)的混合气体施加高频而产生的等离子体,来蚀刻从抗蚀剂露出的区域中的cr膜。随后,利用对六氟乙烷气体施加高频而产生的等离子体,来蚀刻从抗蚀剂和cr膜露出的区域中的合成石英基板。由此所蚀刻的合成石英基板的深度为70nm。通过去除残留的抗蚀剂和cr膜,从而得到了形成有对应于第一结构的凹凸结构的合成石英基板。

然后,通过溅射在形成有上述凹凸结构的合成石英基板的表面上形成由cr构成的膜,并通过电子束光刻在cr膜上形成了电子束抗蚀剂图案。所形成的图案是图18所示的由多个带状部构成的第二图案。上述带状部在第一方向上的长度(宽度)为200nm,并且上述带状部在第一方向上的配置间隔的平均值为2000nm,标准偏差为500nm。所使用的抗蚀剂是正型的,并且膜厚设为200nm。

接下来,利用对氯气(cl2)和氧气(o2)的混合气体施加高频而产生的等离子体,来蚀刻从抗蚀剂露出的区域中的cr膜。随后,利用对六氟乙烷气体施加高频而产生的等离子体,来蚀刻从抗蚀剂和cr膜露出的区域中的合成石英基板。由此所蚀刻的合成石英基板的深度为65nm。在除去残留的抗蚀剂和cr膜后,将作为脱模剂的optoolhd-1100(“ダイキン工業”制)涂布在合成石英基板的表面上。由此,得到了形成有对应于第二结构的凹凸结构的模具。

然后,将光固化性树脂(pak-02;“東洋合成”制)涂布在一个面上已进行了易粘接处理的聚酯膜(cosmoshinea4100;“東洋紡”制)当中的已进行了易粘接处理的面上,将模具的形成有凹凸的面压在该树脂上,并从模具的背面侧照射365nm的光。通过该光的照射使光固化性树脂固化后,将聚酯膜及凹凸层从模具上剥离。由此,得到了层叠了具有由第一带状结构及第二带状结构构成的凹凸结构体的凹凸层的基材即聚酯膜。

在所得的基材和凹凸层的层叠体中的具有凹凸结构的面上,通过真空气相沉积依次形成膜厚为50nm的作为反射层的al膜、以及膜厚为200nm的作为高折射率层的tio2膜,从而形成了显色结构层。

在不同于上述的批次的、基材和凹凸层的层叠体中的具有凹凸结构的面上,通过真空气相沉积依次形成膜厚为50nm的作为反射层的al膜、膜厚为80nm的作为高折射率层的tio2膜、膜厚为70nm的作为低折射率层的sio2膜、以及膜厚为150nm的作为高折射率层的tio2膜,从而形成了显色结构层。

<实施例1-3>

在不同于上述的批次的、基材和凹凸层的层叠体中的具有凹凸结构的面上,通过真空气相沉积依次形成膜厚为80nm的作为高折射率层的tio2膜、以及膜厚为70nm的作为低折射率层的sio2膜,从而设为干涉层。随后,在与凹凸层不同的面上,真空气相沉积了膜厚为50nm的作为反射层的al膜,从而形成了显色结构层。

<实施例1-4>

在不同于上述的批次的、基材和凹凸层的层叠体中的具有凹凸结构的面上,通过真空气相沉积依次形成膜厚为70nm的作为低折射率层的sio2膜、以及膜厚为80nm的作为高折射率层的tio2膜,从而设为干涉层。随后,在具有凹凸结构的面上,真空气相沉积了膜厚为50nm的作为反射层的al膜,从而形成了显色结构层。

[第二实施例]

首先,对于基于第二实施方式的第二实施例进行说明。

第二实施例是如同第二实施方式这样的、功能层由抗反射层构成的情况的例子。

对于上述显色结构体1以及包含显色结构体的显示体50的制造方法,采用具体的实施例来进行说明。

<实施例2-1>

实施例2-1是具备显色结构体1的显示体50。实施例2-1中的显示体50具备显色结构体1,该显色结构体1包括在基材60的一个面上具备多级形状的凹凸结构的凹凸层10、以及干涉层31(该干涉层31配置在凹凸层10上且具有沿着凹凸层10的凹凸结构而重复凹凸的凹凸结构),并且在基材60的另一个面上形成了具有凹凸结构62作为抗反射层61的抗反射层61。

首先,制备了在光学纳米压印法中使用的作为凹版的模具。具体地,为了使用波长为365nm的光作为在光学纳米压印法中进行照射的光,使用了透过该波长的光的合成石英作为模具的材料。

在形成模具时,首先,通过溅射在合成石英基板的表面上形成由铬(cr)构成的膜,并且通过电子束光刻在cr膜上形成了电子束抗蚀剂图案。所形成的图案是图16所示的由多个第一图案201的集合所构成的图案。第一图案201在第1方向上的长度d1为300nm,并且第一图案201在第2方向上的长度d2是选自平均值为2000nm且标准偏差为500nm的正态分布的长度。在上述图案中,多个第一图案201被配置成在第一方向上不重叠。所使用的抗蚀剂是正型的,并且膜厚设为200nm。

接下来,利用对氯气(cl2)和氧气(o2)的混合气体施加高频而产生的等离子体,以蚀刻从抗蚀剂露出的区域中的cr膜。随后,利用对六氟乙烷气体施加高频而产生的等离子体,以蚀刻从抗蚀剂和cr膜露出的区域中的合成石英基板。由此所蚀刻的合成石英基板的深度为70nm。通过去除残留的抗蚀剂和cr膜,从而得到了形成有对应于第一图案201的配置图案的凹凸结构的合成石英基板。

然后,通过溅射在形成有上述凹凸结构的合成石英基板的表面上形成由cr构成的膜,并通过电子束光刻在cr膜上形成了电子束抗蚀剂图案。所形成的图案是图18所示的由多个带状区域构成的图案。上述带状区域在第1方向上的长度为200nm,并且上述带状区域在第1方向上的配置间隔的平均值为2000nm,标准偏差为500nm。所使用的抗蚀剂是正型的,并且膜厚设为200nm。

接下来,利用对氯气(cl2)和氧气(o2)的混合气体施加高频而产生的等离子体,以蚀刻从抗蚀剂露出的区域中的cr膜。随后,利用对六氟乙烷气体施加高频而产生的等离子体,以蚀刻从抗蚀剂和cr膜露出的区域中的合成石英基板。由此所蚀刻的合成石英基板的深度为65nm。在除去残留的抗蚀剂和cr膜后,将作为脱模剂的optoolhd-1100(注册商标;“ダイキン工業”制)涂布在合成石英基板的表面上。由此,得到了形成有对应于多级形状的凹凸层10的凹凸结构的凹凸结构的模具。根据同样的制作方法,得到了形成有对应于凹凸结构62的凹凸结构的、用于形成抗反射层61的模具。

然后,将光固化性树脂(pak-02;“東洋合成”制)涂布在两个面进行了易粘接处理的聚酯膜(cosmoshinea4100(注册商标);“東洋紡”制)当中的已进行了易粘接处理的面上,将模具的形成有凹凸结构的面压在该树脂上,从模具的背面侧照射365nm的光。通过该光的照射使光固化性树脂固化后,将聚酯膜及凹凸层10从模具上剥离。由此,得到了层叠有由第一图案201和第二图案211构成的凹凸层10的基材60即聚酯膜。

接下来,通过与凹凸层10相同的方式,制造了模具,该模具用于制作截面形状为钟形、周期为400nm、高度为200nm、且纵横比为2.0的凹凸结构62。然后,将光固化性树脂(pak-02;“東洋合成”制)涂布在基材60的与形成有凹凸层10的面相对的那一侧的面上,将模具的形成有凹凸结构的面压在该树脂上,从模具的背面侧照射365nm的光。通过该光的照射使光固化性树脂固化后,将聚酯膜及凹凸结构62从模具上剥离。由此,得到了形成有具有凹凸结构62的抗反射层61的基材60即聚酯膜。

然后,通过真空气相沉积在具有凹凸层10的面上依次形成膜厚为80nm的作为高折射率层的tio2膜、膜厚为70nm的作为低折射率层的sio2膜、以及膜厚为150nm的作为高折射率层的tio2膜,从而在凹凸层10上形成干涉层31,得到了显色结构体1。由此,得到了具备显色结构体1的显示体50。

<实施例2-2>

实施例2-2是这样的显色结构体1,其中,在基材60的一个面上形成了具备凹凸结构的凹凸层10、以及形成在凹凸层10上且具有沿着凹凸层10的凹凸结构而重复凹凸的凹凸结构的干涉层31,并且在基材60的另一个面上形成了具有凹凸结构63的抗反射层61作为抗反射层61。

具体地,通过与实施例1的凹凸结构62相同的方式,制造了用于形成截面形状为矩形、膜厚为150nm、且成为这样的图案的凹凸结构63的模具,该图案中,以短边方向上的周期为396nm的方式配置了短边长度为180nm、长边长度为3cm的长方形。然后,将光固化性树脂(pak-02;“東洋合成”制)涂布在基材60的与形成有凹凸层10的面相对的那一侧的面上,将模具的形成有凹凸结构的面压在该树脂上,从模具的背面侧照射365nm的光。通过该光的照射使光固化性树脂固化后,将聚酯膜及凹凸结构从模具上剥离。由此,得到了层叠有包括凹凸结构63的抗反射层61的基材60即聚酯膜。

然后,通过真空气相沉积在具有凹凸结构63的面上形成膜厚为50nm的作为金属层的al膜,从而在凹凸结构63的凸部的上表面和凹部的上表面形成了金属层65,得到了显色结构体1。由此,得到了具备显色结构体1的显示体50。

<比较例2-1>

除了在实施例2-1中不形成抗反射层61以外,与实施例2-1同样地得到了比较例2-1的显示体。也就是说,比较例2-1是这样的显色结构体,其中,在基材60上形成了具备凹凸结构的凹凸层10、以及配置在凹凸层10上且具有沿着凹凸层10的凹凸结构而重复凹凸的凹凸结构的干涉层31。

<显示体的评价>

当观察实施例2-1和实施例2-2的显示体50时,可以确认,具有光泽感的蓝色的可见度良好。另外,当在实施例2-2中进行背面侧的反射光谱测定时,观测到了中心波长约为620nm的反射光谱。另一方面,在比较例2-1中,从实施例的结果确认了蓝色的可见度降低。

以上,虽然对本发明的实施方式进行了说明,但是上述实施方式例示了用于使本发明的技术思想具体化的装置和方法,本发明的技术思想不限于构成部件的材质、形状、结构、配置等。本发明的技术思想可以在权利要求书所记载的权利要求项所限定的技术范围内进行各种变更。

本发明的范围不限于图示所记载的例示实施方式,包括获得与本发明的效果等同的效果的所有实施方式。此外,本发明的范围不限于由权利要求项限定的本发明的特征的组合,而是可以由所有公开的各个特征中的特定特征的任何期望的组合来限定。

此外,本申请要求日本专利申请第2017-125816号(2017年6月28日提交)、日本专利申请第2017-243586号(2017年12月20日提交)、日本专利申请第2018-090841号(2018年5月9日提交)的优先权,它们的全部内容通过引用的方式成为本公开的一部分。

符号的说明

1···显色结构体

9、60···基材

10···凹凸层

100···平坦区域

11···第一面

110···第二面

12···第一图案

121a、121b···第一图案的带状部

122a、122b···第一图案的带状部

123···第一图案的带状部

124a、124b···第一图案的带状部

125a、125b···第一图案的带状部

13···第一图案的凹部

14···第二图案

141至143···第二图案的带状部(第二带状部)

15···第二图案的凹部

16···仅由第一图案的带状部构成的区域

17···仅由第二图案的带状部构成的区域

18···第一及第二图案的带状部重叠的区域

19···凹部

20···反射层

31···干涉层

31a···高折射率层

31b···低折射率层

50···显示体

51···第一显示区域

51a···第一像素

52···第二显示区域

52a···第二像素

61···抗反射层

65···金属层

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