具有半导体吸收体层和介电吸收体层的组合的全向高色度红色结构色料制造技术

本发明专利技术涉及具有半导体吸收体层和介电吸收体层的组合的全向高色度红色结构色料。一种全向高色度红色结构色颜料。全向结构色颜料为多层堆叠体的形式，该多层堆叠体具有反射芯层、横过该反射芯层延伸的半导体吸收体层、横过该半导体吸收体层延伸的介电吸收体层和横过该介电吸收体层延伸的高折射指数介电层。该多层堆叠体反射在a*b*Lab颜色映射上具有介于0‑40°之间、且优选介于10‑30°之间的色调的单频带可见光。当从垂直于该多层堆叠体的外表面的介于0‑45°之间的所有角度观察时，该单频带可见光在a*b*Lab颜色映射上具有小于30°的色调偏移。

Omnidirectional high chroma red structure pigment with combination of semiconductor absorber layer and dielectric absorber layer

【技术实现步骤摘要】
具有半导体吸收体层和介电吸收体层的组合的全向高色度红色结构色料本申请是申请日为2016年6月7日、申请号为201610397718.8、专利技术名称为“具有半导体吸收体层和介电吸收体层的组合的全向高色度红色结构色料”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请为2015年1月28日提交的序列号为14/607,933的美国专利申请的部分继续(CIP)，序列号为14/607,933的美国专利申请又为2014年8月28日提交的序列号为14/471,834的美国专利申请的CIP，序列号为14/471,834的美国专利申请又为2014年8月15日提交的序列号为14/460,511的美国专利申请的CIP，序列号为14/460,511的美国专利申请又为2014年4月1日提交的序列号为14/242,429的美国专利申请的CIP，序列号为14/242,429的美国专利申请又为2013年12月23日提交的序列号为14/138,499的美国专利申请的CIP，序列号为14/138,499的美国专利申请又为2013年6月8日提交的序列号为13/913,402的美国专利申请的CIP，序列号为13/913,402的美国专利申请又为2013年2月6日提交的序列号为13/760,699的美国专利申请的CIP，序列号为13/760,699的美国专利申请又为2012年8月10日提交的序列号为13/572,071的美国专利申请的CIP，通过引用将上述所有申请的全部内容并入本文。专利
本专利技术涉及当暴露于宽频带电磁辐射并从不同角度观察时，表现出具有最小的或者不显著的色移的高色度红色颜色的多层堆叠体结构。
技术介绍
由多层结构制成的颜料是已知的。此外，表现出或者提供高色度全向结构色的颜料也是已知的。然而，这样的现有技术颜料需要多达39个薄膜层以便获得所期望的颜色性质。应理解的是，与薄膜多层颜料的制备相关的成本与所需要的层的数目成比例。如此，与使用多层介电材料堆叠体来制备高色度全向结构色相关的成本可高得负担不起。因此，需要最小数目的薄膜层的高色度全向结构色料会是所期望的。除了上述的以外，还应理解的是，相对于其它颜色(例如蓝色、绿色等)的颜料，具有红色颜色的颜料的设计面对着额外的困难。特别是，红色颜色的角度独立性的控制是困难的，因为需要较厚的介电层，这又导致高谐波设计，即第二谐波和可能的第三谐波的存在是不可避免的。而且，暗红色颜色色调空间非常窄。如此，红色颜色多层堆叠体具有较高的角向色散(angularvariance)。基于上述原因，具有最小层数的高色度红色全向结构色颜料会是所期望的。
技术实现思路
提供了一种全向高色度红色结构色颜料。该全向结构色颜料为多层堆叠体的形式，该多层堆叠体具有反射芯层，横过该反射芯层延伸的半导体吸收体层，横过该半导体吸收体层延伸的介电吸收体层，和横过该介电吸收体层延伸的高折射指数介电层。该多层堆叠体反射在a*b*Lab颜色映射上具有介于0-40°之间、且优选介于10-30°之间的色调的单频带可见光。此外，当从垂直于多层堆叠体的外表面的介于0-45°之间的所有角度观察时，该单频带可见光在a*b*Lab颜色映射上具有小于30°的色调偏移，并由此提供了对于人眼不显著的色移。反射芯层具有介于50-200纳米(nm)之间(包含端值)的厚度，且可由反射金属(例如铝(Al)、银(Ag)、铂(Pt)、锡(Sn)及其组合等)制成。反射芯层还可由彩色(colorful)金属(例如金(Au)、铜(Cu)、黄铜、青铜等)制成。半导体吸收体层可具有介于5-500nm之间(包含端值)的厚度，且可由例如非晶的硅(Si)、锗(Ge)及其组合的这样的材料制成。介电吸收体层可具有介于5-500nm之间(包含端值)的厚度，且可由材料例如但不限于氧化铁(Fe2O3)制成。高折射指数介电层的厚度大于目标波长的四分之一波长厚度(QW)的0.1倍且小于或等于QW的4倍，目标波长在a*b*Lab颜色映射上具有0-40°内、且优选介于10-30°之间的预定色调。高折射指数介电层可由介电材料(例如硫化锌(ZnS)、二氧化钛(TiO2)、氧化铪(HfO2)、氧化铌(Nb2O5)、氧化钽(Ta2O5)及其组合)制成。反射芯层、半导体吸收体层和/或介电吸收体层可以是干式沉积的层，而高折射指数介电层可以是湿式沉积的层。此外，反射芯层可以是中心反射芯层且半导体吸收体层是横过该中心反射芯层的相对侧延伸的一对半导体吸收体层，即，中心反射芯层夹在该一对半导体吸收体层之间。进而，介电吸收体层可以是一对介电吸收体层以便该中心反射芯层和该一对半导体吸收体层夹在该一对介电吸收体层之间。最后，高折射指数介电层可以是一对高折射指数介电层以便该中心反射芯层、该一对半导体吸收体层和该一对介电吸收体层夹在该一对高折射指数介电层之间。制备这样的全向高色度红色结构色料的方法包括通过干式沉积反射芯层、干式沉积横过该反射芯层延伸的半导体吸收体层，和干式沉积横过该半导体吸收体层延伸的介电吸收体层来制造多层堆叠体。然后，在其上湿式沉积横过该半导体吸收体层延伸的高折射指数介电层。以这种方式，使用混合制造方法来产生可用于颜料、涂层等的全向高色度红色结构色料。附图简要说明图1是由介电层、选择性吸收层(SAL)和反射体层制成的全向结构色料多层堆叠体的示意性说明；图2A是暴露于波长为500nm的电磁辐射(EMR)的ZnS介电层内的零电场点或接近零的电场点的示意性说明；图2B为当暴露于波长为300、400、500、600和700nm的EMR时图2A中所示的ZnS介电层的电场绝对值的平方(|E|2)对厚度的图示；图3为在基材或反射体层上方延伸并相对于介电层外表面的法线方向以角度θ暴露于电磁辐射的介电层的示意性说明；图4为对于波长为434nm的入射EMR来说，具有位于ZnS介电层内的零电场点或者接近零的电场点处的Cr吸收体层的ZnS介电层的示意性说明；图5为暴露于白光的不具有Cr吸收体层的多层堆叠体(例如图2A)和具有Cr吸收体层的多层堆叠体(例如图4)的百分比反射率对反射的EMR波长的图示；图6A为由在Al反射体层上方延伸的ZnS介电层(例如图2A)所表现出的第一谐波和第二谐波的图示；图6B为具有横过Al反射体层延伸的ZnS介电层加上位于ZnS介电层内的Cr吸收体层(从而吸收在图6A中所示的第二谐波)的多层堆叠体的百分比反射率对反射的EMR波长的图示；图6C为具有横过Al反射体层延伸的ZnS介电层加上位于ZnS介电层内的Cr吸收体层(从而吸收在图6A中所示的第一谐波)的多层堆叠体的百分比反射率对反射的EMR波长的图示；图7A为以0和45度暴露于入射光时显示出Cr吸收体层的电场角度依赖性的电场平方值对介电层厚度的图示；图7B为当相对于外表面的法线以0和45°角度暴露于白光时(0°为与表面垂直)Cr吸收体层的百分比吸收率对反射的EMR波长的图示；图8A为根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.全向高色度红色结构色料，包含：/n多层堆叠体，其具有：/n反射芯层；/n横过所述反射芯层延伸的半导体吸收体层；/n横过所述半导体吸收体层延伸的介电吸收体层；和/n横过所述介电吸收体层延伸的高折射指数介电层；/n所述多层堆叠体反射在a*b*Lab颜色映射上具有介于0-40°之间的预定色调的单频带可见光，当从垂直于所述多层堆叠体的外表面的介于0-45°之间的所有角度观察时，所述单频带可见光在所述a*b*Lab颜色映射上具有介于0-40°之间的所述预定色调内的色调偏移。/n

【技术特征摘要】
20150707 US 14/793,1231.全向高色度红色结构色料，包含：
多层堆叠体，其具有：
反射芯层；
横过所述反射芯层延伸的半导体吸收体层；
横过所述半导体吸收体层延伸的介电吸收体层；和
横过所述介电吸收体层延伸的高折射指数介电层；
所述多层堆叠体反射在a*b*Lab颜色映射上具有介于0-40°之间的预定色调的单频带可见光，当从垂直于所述多层堆叠体的外表面的介于0-45°之间的所有角度观察时，所述单频带可见光在所述a*b*Lab颜色映射上具有介于0-40°之间的所述预定色调内的色调偏移。


2.权利要求1的全向高色度红色结构色料，其中，所述色调介于10-30°之间，且所述色调偏移在所述a*b*Lab颜色映射上在所述10-30°内。


3.权利要求1的全向高色度红色结构色料，其中，所述反射芯层具有介于50-200纳米之间的厚度，包含端值。


4.权利要求3的全向高色度红色结构色料，其中，所述反射芯层由选自以下的反射金属制成：Al、Ag、Pt、Sn及其组合。


5.权利要求3的全向高色度红色结构色料，其中，所述反射芯层由选自以下的彩色金属制成：Au、Cu、黄铜、青铜及其组合。


6.权利要求1的全向高色度红色结构色料，其中，所述半导体吸收体层具有介于5-500纳米之间的厚度，包含端值。


7.权利要求6的全向高色度红色结构色料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·班纳尔吉，
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