全向高色度红色结构颜色制造技术

本申请涉及全向高色度红色结构颜色。一种反射全向高色度红色结构颜色的多层薄膜。所述多层薄膜可以包括反射体层、延伸跨越反射体层的至少一个吸收体层，以及延伸跨越所述至少一个吸收体层的外部介电层。当暴露于白光时，多层薄膜反射单个窄带的可见光，并且外部介质层具有小于或等于所述单个窄带的可见光的中心波长的2.0四分之一波(QW)的厚度。

Omnidirectional red color with high chroma

This application involves omnidirectional red color with high color structure. A multi layer thin film with red color and omnidirectional color. The multilayer film can include a reflector layer, extending at least one absorber layer across a reflector layer, external dielectric layer and extends across the at least one absorber layer. When exposed to white light, reflective multilayer thin film single narrow band of visible light, and the external medium layer is less than or equal to the single narrow band of visible light wavelength 2 four wave (QW) thickness.

【技术实现步骤摘要】
全向高色度红色结构颜色相关申请的交叉引用本申请是美国专利申请序列No.14/793,117；14/793,123；14/793,133的部分继续申请(CIP)，所有这些申请都是于2015年7月7日提交的，所有这些申请都是于2015年1月28日提交的美国专利申请No.14/607,933的CIP，所有这些申请都整体上通过引用并入本文。
本说明书一般而言涉及用于显示高色度红色结构颜色的多层干涉薄膜，并且更具体而言涉及以全向方式显示高色度红色结构颜色的多层干涉薄膜。
技术介绍
由多层结构制成的颜料是已知的。此外，表现或提供高色度全向结构颜色的颜料也是已知的。这种颜料需要多达39个介电层，以获得期望的颜色性质，并且与多层颜料的生产相关联的成本与薄膜层的数量成比例。因而，使用介电材料的多层薄膜生产高色度全向结构颜色会是成本高昂的。红色颜料的设计比诸如蓝、绿等其它颜色的颜料面临附加的障碍。具体而言，由于需要更厚的介电层，因此对于红色的角度独立性的控制是困难的，这导致高谐波设计，即，第二次和可能的第三次谐波的存在是不可避免的。而且，Lab颜色空间中用于深红色的色调空间非常窄，并且显示红色的多层薄膜具有较高的角方差。因而，存在对层数减少并以全向方式反射高色度红色结构颜色的替代多层干涉薄膜的需求。
技术实现思路
在一个实施例中，一种反射全向高色度红色结构颜色的多层干涉薄膜可以包括多层薄膜，该多层薄膜具有反射体层、延伸跨越反射体层的至少一个吸收体层、以及延伸跨越所述至少一个吸收体层的外部介电层。外部介电层具有小于或等于由多层薄膜反射的单个窄带的可见光的中心波长的2.0四分之一波(QW)的厚度。单个窄带的可见光具有：小于300纳米(nm)的可见全宽半最大值(可见FWHM)宽度，Lab颜色空间上0至30°之间的红色，以及当相对于与外部介电层的外表面垂直的方向以0-45°之间的角度观察多层薄膜时，Lab颜色空间上小于30°的色调偏移。在另一个实施例中，当以不同角度观察时，用于反射对人眼不改变外观的红色的全向高色度红色结构颜色多层薄膜可以包括多层薄膜，该多层薄膜具有反射体层、延伸跨越反射体层的介电吸收体层、延伸跨越介电吸收体层的透明吸收体层以及延伸跨越透明吸收体层的外部介电层。外部介电层的厚度小于或等于由多层薄膜反射的单个窄带的可见光的中心波长的2.0四分之一波(QW)。单个窄带的可见光具有：小于200nm的可见FWHM宽度，Lab颜色空间上0至30°之间的红色、以及当相对于与外部介电层的外表面垂直的方向以0-45°之间的角度观察多层薄膜时，Lab颜色空间上小于30°的色调偏移。介电吸收体层由氧化物和氮化物中的至少一种制成，厚度在5-500nm之间。透明吸收体层由铬(Cr)、锗(Ge)、镍(Ni)、不锈钢、钛(Ti)、硅(Si)、钒(V)、氮化钛(TiN)、钨(W)、钼(Mo)、铌(Nb)和氧化铁(Fe2O3)中的至少一种制成，厚度在5-20nm之间。结合附图考虑到以下详细描述，将更全面地理解由本文描述的实施例提供的这些和附加特征。附图说明附图中阐述的实施例本质上是说明性和示例性的，而不是意在限制由权利要求限定的主题。当结合附图阅读时，可以理解说明性实施例的以下详细描述，其中相同的结构用相同的标号表示，其中：图1A描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的、在全向高色度红色结构颜色多层薄膜的设计中使用的具有在反射体层(R)上延伸的介电层(D)的多层薄膜；图1B描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的、在全向高色度红色结构颜色多层薄膜的设计中使用的具有在反射体层(R)上延伸的半导体吸收体层(SA)的多层薄膜；图1C描绘了根据本文所示和描述的一个或多个实施例的、在全向高色度红色结构颜色多层薄膜的设计中使用的具有在反射体层(R)上延伸的介电吸收体层(DA)的多层薄膜；图2描绘了图1A-1C中所示的多层薄膜在Lab颜色空间上的反射性质；图3A以图形方式描绘了作为图1A中所示的多层薄膜的介电层(D)厚度的函数的色度和色调值；图3B以图形方式描绘了作为图1B中所示的多层薄膜的半导体吸收体层(SA)厚度的函数的色度和色调值；图3C以图形方式描绘了作为图1C中所示的多层薄膜的介电吸收体层(DA)厚度的函数的色度和色调值；图4描绘了具有在基板层上延伸并且相对于介电层的外表面的法线方向以角度θ暴露于电磁辐射的介电层的多层薄膜；图5以图形方式描绘了对于暴露于550nm波长的光的两个多层薄膜作为层厚度的函数的电场值(|电场|2)，其中一个多层薄膜具有在反射体层上延伸的介电吸收体层、在介电吸收体层上延伸的透明的吸收体层以及在透明吸收体层上延伸的介电层(R/DA/TA/D)，并且其中一个多层薄膜具有在反射体层上延伸的介电吸收体层和在介电吸收体层上延伸的介电层(R/DA/D)；图6以图形方式描绘了当暴露于550nm和650nm波长的光时对于R/DA/TA/D多层薄膜作为层厚度的函数的电场(|电场|2)；图7描绘了根据本文所示和描述的一个或多个实施例的多层薄膜；图8描绘了根据本文所示和描述的一个或多个实施例的多层薄膜；图9以图形方式描绘了对于根据本文所示和描述的一个或多个实施例的多层薄膜作为波长的函数的百分比反射率，其中用白光照射多层薄膜并且相对于与多层薄膜的外表面垂直的方向以0°和45°观察多层薄膜；图10以图形方式描绘了对于根据本文所示和描述的一个或多个实施例的多层薄膜的作为波长的函数的百分比反射率，其中用白光照射多层薄膜并且相对于与多层薄膜的外表面垂直的方向以0°和45°观察多层薄膜；以及图11以图形方式描绘了对于根据本文所示和描述的一个或多个实施例的多层薄膜在Lab颜色空间上的颜色，其中用白光照射多层薄膜并且相对于与多层薄膜的外表面垂直的方向从不同角度观察多层薄膜。具体实施方式图7一般性地描绘了多层薄膜的一个实施例，其可以是用于反射高色度红色结构颜色的全向反射体。多层薄膜一般可以具有反射体层、延伸跨越反射体层的至少一个吸收体层以及延伸跨越所述至少一个吸收体层的外部介电层。当介电层具有提供具有红色光谱中的波长的光的反射的厚度时，所述至少一个吸收体层吸收波长一般小于550nm的光。本文将更详细地描述具有用于高色度红色结构颜色的全向反射的各种多层薄膜的结构和性质，设计多层薄膜结构的方法以及其中可以采用这种结构的应用。本文所述的多层薄膜结构可以被用来在一定范围的入射或观察角度全向反射可见光的红色光谱内的波长。应当理解的是，如本文所使用的术语“电磁波”、“电磁辐射”和“光”可以互换地指在多层薄膜结构上入射的各种波长的光，并且这种光可以具有在紫外线(UV)、红外线(IR)和电磁光谱的可见部分中的波长。参考图1A-1C和2，描绘了在Lab颜色空间上绘制或示出的在可见光谱的红色区域中实现期望色调水平时延伸跨越反射体层的不同类型的层的有效性。图1A描绘了延伸跨越反射体层的ZnS介电层，图1B描绘了延伸跨越反射体层的Si半导体吸收体层，以及图1C描绘了延伸跨越反射体层的Fe2O3介电吸收体层。从图1A-1C中所示的每个多层薄膜的反射的模拟作为介电层、半导体吸收体层和介电吸收体层的不同厚度的函数来执行。模拟的结果绘制在图2所示的Lab颜色空间上，也称为a*b本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反射全向高色度红色结构颜色的多层干涉薄膜，包括：多层薄膜，所述多层薄膜具有反射体层、延伸跨越反射体层的至少一个吸收体层、以及延伸跨越所述至少一个吸收体层的外部介电层；其中所述多层薄膜在暴露于白光时反射单个窄带的可见光，并且所述外部介电层具有小于或等于所述单个窄带的可见光的中心波长的2.0QW的厚度，所述单个窄带的可见光具有：小于200nm的可见FWHM宽度；Lab颜色空间上0°和30°之间的颜色；以及当相对于与外部介电层的外表面垂直的方向以0‑45°之间的角度观察多层薄膜时，Lab颜色空间上小于30°的色调偏移。

【技术特征摘要】
2016.05.02 US 15/144,2831.一种反射全向高色度红色结构颜色的多层干涉薄膜，包括：多层薄膜，所述多层薄膜具有反射体层、延伸跨越反射体层的至少一个吸收体层、以及延伸跨越所述至少一个吸收体层的外部介电层；其中所述多层薄膜在暴露于白光时反射单个窄带的可见光，并且所述外部介电层具有小于或等于所述单个窄带的可见光的中心波长的2.0QW的厚度，所述单个窄带的可见光具有：小于200nm的可见FWHM宽度；Lab颜色空间上0°和30°之间的颜色；以及当相对于与外部介电层的外表面垂直的方向以0-45°之间的角度观察多层薄膜时，Lab颜色空间上小于30°的色调偏移。2.如权利要求1所述的多层干涉薄膜，其中所述反射体层具有5-200nm之间的厚度并且由Al、Ag、Pt和Sn中的至少一种制成。3.如权利要求1所述的多层干涉薄膜，其中所述至少一个吸收体层是在所述反射体层和所述外部介电层之间延伸的至少一个介电吸收体层。4.如权利要求3所述的多层干涉薄膜，其中所述至少一个介电吸收体层由氧化物和氮化物中的至少一种制成。5.如权利要求4所述的多层干涉薄膜，其中所述至少一个介电吸收体层由Fe2O3和TiN中的至少一种制成，并且具有5-500nm之间的厚度。6.如权利要求1所述的多层干涉薄膜，其中所述外部介电层的折射率大于1.6。7.如权利要求6所述的多层干涉薄膜，其中所述外部介电层由MgF2、ZnS和TiO2中的至少一种制成。8.如权利要求7所述的多层干涉薄膜，其中单个窄带的反射的可见光的中心波长在600-700nm之间，并且所述外部介电层的厚度小于175nm。9.如权利要求1所述的多层干涉薄膜，其中所述至少一个吸收体层是介电吸收体层和透明吸收体层。10.如权利要求9所述的多层干涉薄膜，其中所述透明吸收体层延伸跨越所述介电吸收体层并且位于所述介电吸收体层和所述外部介电层之间。11.如权利要求9所述的多层干涉薄膜，其中所述介电吸收体层由Fe2O3和TiN中的至少一种制成。12.如权利要求10所述的多层干涉薄膜，其中所述介电吸收体层具有5-500nm...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·班纳吉，周丽琴，
申请(专利权)人：丰田自动车工程及制造北美公司，
类型：发明
国别省市：美国,US