(57)【要約】【課題】赤色全方向性構造色を表示する多層積層体を提供する。【解決手段】本発明の多層積層体は、反射体層、この反射体層にわたって広がる誘電体層、及びこの誘電体層にわたって広がる吸収層を含む。この誘電体層は、５８０ナノメートル（ｎｍ）を超える波長を有する入射白色光の７０％超を反射する。さらに、この吸収層は、５８０ｎｍ未満の波長を有する入射白色光の７０％超を吸収する。共同してこれら反射体層、誘電体層、及び吸収層は、５８０〜６８０ｎｍの間の中心波長を有する電磁放射線の狭い帯域を反射し、幅２００ｎｍ未満の幅、及びその反射体を０ｏと４５ｏの間の角度から見た場合の１００ｎｍ未満の色ずれを有する全方向性反射体を形成する。【選択図】図１Ａ
2015120350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射体層、
前記反射体層にわたって広がる誘電体層であって、前記反射体層及び前記誘電体層が５５０ｎｍを超える波長を有する入射白色光の７０％超を反射する、誘電体層、及び
前記誘電体層にわたって広がる選択吸収層であって、５５０ｎｍ未満の波長を有する前記入射白色光の７０％超を吸収する、選択吸収層
を備え、
前記反射体層、誘電体層、及び選択吸収層が全方向性反射体を形成し、前記全方向性反射体が、５５０〜７００ｎｍの間の中心波長、幅２００ｎｍ未満の幅、及び前記全方向性反射体を０と４５ｏの間の角度から見た場合の１００ｎｍ未満の色ずれを有する可視電磁放射線の狭い帯域を反射する、
赤色全方向構造色を表示する多層積層体。
【請求項２】
前記反射体層が、５０〜２００ｎｍの厚さを有する、請求項１に記載の多層積層体。
【請求項３】
前記誘電体層が、３０〜３００ｎｍの厚さを有する、請求項２に記載の多層積層体。
【請求項４】
前記選択吸収体層が、２０〜８０ｎｍの厚さを有する、請求項３に記載の多層積層体。
【請求項５】
前記全方向性反射体が、２μｍ未満の総厚を有する、請求項４に記載の多層積層体。
【請求項６】
前記総厚が１μｍ未満である、請求項４に記載の多層積層体。
【請求項７】
前記反射体層が、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｓｎ、及びこれらの合金からなる群から選択される金属を含有する、請求項２に記載の多層積層体。
【請求項８】
前記中心波長が、３０ｏ未満の色相シフトを有する、請求項１に記載の多層積層体。
【請求項９】
前記誘電体層が、０．１ＱＷを超え、かつ３．０ＱＷ未満の光学的厚さを有する、請求項１に記載の多層積層体。
【請求項１０】
前記光学的厚さが２．０ＱＷ未満である、請求項９に記載の多層積層体。
【請求項１１】
前記誘電体層が、１．６を超える屈折率を有し、かつＺｎＳ、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、及びこれらの組合せからなる群から選択される誘電材料を含有する、請求項１に記載の多層積層体。
【請求項１２】
前記誘電体層が、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、及びこれらの組合せからなる群から選択される有色の誘電材料を含有する、請求項１に記載の多層積層体。
【請求項１３】
前記選択吸収体層が、Ｃｕ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、及びこれらの合金からなる群から選択される有色の金属を含有する、請求項１に記載の多層積層体。
【請求項１４】
前記有色の吸収体層が、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、及びこれらの組合せからなる群から選択される有色の誘電材料を含有する、請求項１に記載の多層積層体。
【請求項１５】
前記誘電体層に加えて第二の誘電体層をさらに備え、前記第二の誘電体層が前記選択吸収層にわたって広がり、かつ前記選択吸収体層について前記誘電体層と反対側に配置され、
前記反射体層、誘電体層、選択吸収層、及び第二の誘電体層が、前記全方向性反射体を形成する、請求項１に記載の多層積層体。
【請求項１６】
前記第二の誘電体層が、３０〜３００ｎｍの間の厚さを有する、請求項１に記載の多層積層体。
【請求項１７】
前記選択吸収体層に加えて第二の選択吸収体層をさらに備え、前記第二の選択吸収体層が前記第二の誘電体層にわたって広がり、かつ前記第二の誘電体層について前記選択吸収体層と反対側に配置され、
前記反射体層、誘電体層、選択吸収層、第二の誘電体層、及び第二の選択吸収層が、前記全方向性反射体を形成する、
請求項１６に記載の多層積層体。
【請求項１８】
前記第二の選択吸収層が、１０〜８０ｎｍの間の厚さを有する、請求項１７に記載の多層積層体。
【請求項１９】
前記第二の吸収層にわたって広がり、かつ前記第二の選択吸収層について前記第二の誘電体層と反対側に配置される第三の誘電体層をさらに備え、
前記反射体層、誘電体層、選択吸収層、第二の誘電体層、第二の選択吸収層、及び第三の誘電体層が、前記全方向性反射体を形成する、
請求項１８に記載の多層積層体。
【請求項２０】
前記第三の誘電体層が、１０〜３００ｎｍの間の厚さを有する、請求項１９に記載の多層積層体。
【請求項２１】
前記選択吸収体層に加えて第二の選択吸収体層をさらに備え、前記第二の選択吸収体層が前記反射体層と前記誘電体層の間に広がり、
前記反射体層、誘電体層、選択吸収層、及び第二の選択吸収層が、前記全方向性反射体を形成する、
請求項１に記載の多層積層体。
【請求項２２】
前記誘電体層に加えて第二の誘電体層をさらに備え、前記第二の誘電体層が前記選択吸収層にわたって広がり、かつ前記選択吸収体層について前記誘電体層と反対側に配置され、
前記反射体層、誘電体層、選択吸収層、第二の選択吸収層、及び第二の誘電体層が、前記全方向性反射体を形成する、
請求項２１に記載の多層積層体。
【請求項２３】
前記第二の誘電体層にわたって広がり、かつ前記第二の誘電体層について前記選択吸収層と反対側に配置される第三の選択吸収層をさらに備え、
前記反射体層、誘電体層、選択吸収層、第二の選択吸収層、第二の誘電体層、及び第三の選択吸収層が、前記全方向性反射体を形成する、請求項２２に記載の多層積層体。
【請求項２４】
前記第三の選択吸収層にわたって広がり、かつ前記第三の選択吸収層について前記第二の誘電体層と反対側に配置される第三の選択吸収層をさらに備え、
前記反射体層、誘電体層、選択吸収層、第二の選択吸収層、第二の誘電体層、第三の選択吸収層、及び第三の誘電体層が、前記全方向性反射体を形成する、
請求項２３に記載の多層積層体。
【請求項２５】
前記全方向性反射体が２μｍ未満の総厚を有する、請求項２４に記載の多層積層体。
【請求項２６】
前記総厚が１μｍ未満である、請求項２５に記載の多層積層体。
【請求項２７】
可視電磁放射線の前記狭い帯域が、ＵＶ側の稜線を有する反射帯域であり、前記ＵＶ側の稜線が、前記全方向性反射体を０ｏと４５ｏの間の角度から見た場合に１００ｎｍ未満ずれる、請求項１に記載の多層積層体。
【請求項２８】
前記反射帯域の前記ＵＶ側の稜線が、前記全方向性反射体を０ｏと４５ｏの間の角度から見た場合に７５ｎｍ未満ずれる、請求項２７に記載の多層積層体。
【請求項２９】
前記反射帯域の前記ＵＶ側の稜線が、前記全方向性反射体を０ｏと４５ｏの間の角度から見た場合に５０ｎｍ未満ずれる、請求項２８に記載の多層積層体。
【請求項３０】
反射体層と、
前記反射体層にわたって広がる誘電体層であって、前記反射体層及び前記誘電体層が５５０ｎｍを超える波長を有する入射白色光の７０％超を反射する、誘電体層と、
前記誘電体層にわたって広がる選択吸収層であって、前記選択吸収層が５５０ｎｍ未満の波長を有する前記入射白色光の７０％超を吸収する、選択吸収層と
を備えた多層積層体の形態の塗料顔料であって、
前記反射体層、誘電体層、及び選択吸収層が全方向性反射体を形成し、前記全方向性反射体が、５５０〜７００ｎｍの間の中心波長、幅１００ｎｍ未満の幅、及び前記全方向性反射体を０ｏと４５ｏの間の角度から見た場合の１００ｎｍ未満の色ずれを有する可視電磁放射線の狭い帯域を反射する、塗料顔料。
【請求項３１】
反射体層と、
前記反射体層にわたって広がる誘電体層であって、前記反射体層及び前記誘電体層が５５０ｎｍを超える波長を有する入射白色光の７０％超を反射する、誘電体層と、
前記誘電体層にわたって広がる選択吸収層であって、前記選択吸収体層が５５０ｎｍ未満の波長を有する前記入射白色光の７０％超を吸収する、選択吸収層と
を備えた多層積層体の形態の塗料顔料であって、
前記反射体層、誘電体層、及び選択吸収層が全方向性反射体を形成し、前記全方向性反射体が、ＵＶ側の稜線及びＩＲスペクトルの稜線を有する可視電磁放射線の狭い帯域を反射し、可視電磁放射線の前記狭い帯域が、幅２００ｎｍ未満の幅、及び前記全方向性反射体を０ｏと４５ｏの間の角度から見た場合の１００ｎｍ未満の前記ＵＶ側の稜線のずれを有する、塗料顔料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１３年６月８日出願の米国特許出願第１３／９１３，４０２号の一部継続出願（ＣＩＰ）であり、これは更に２０１３年２月６日出願の米国特許出願第１３／７６０，６９９号のＣＩＰであり、これは更に２０１２年８月１０日出願の米国特許出願第１３／５７２，０７１号のＣＩＰであり、これは更に２０１１年２月５日出願の米国特許出願第１３／０２１，７３０号のＣＩＰであり、これは更に２０１０年６月４日出願の米国特許出願第１２／７９３，７７２号のＣＩＰであり、これは更に２００９年２月１８日出願の米国特許出願第１２／３８８，３９５号のＣＩＰであり、これは更に２００７年８月１２日出願の米国特許出願第１１／８３７，５２９号（米国特許第７，９０３，３３９号）のＣＩＰである。２０１１年２月５日出願の米国特許出願第１３／０２１，７３０号はまた、２００７年８月１２日出願の米国特許出願第１１／８３７，５２９号（米国特許第７，９０３，３３９号）のＣＩＰでもある。２０１３年２月６日出願の米国特許出願第１３／７６０，６９９号はまた、２００９年５月１８日出願の米国特許出願第１２／４６７，６５６号のＣＩＰでもある。これらのすべては、それらの全体が参照により援用される。
【０００２】
本発明は、全方向構造色、具体的には吸収体層及び誘電体層を有する多層積層体によってもたらされる赤色全方向構造色に関する。
【背景技術】
【０００３】
多層構造物から作られる顔料が知られている。さらに、高彩度全方向構造色を示す又はもたらす顔料もまた知られている。しかしながら、そのような従来技術の顔料は、所望の色特性を得るために３９層もの薄膜層を必要としていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
薄膜多層顔料の生産に関係するコストは、必要とされる層の数に比例することを理解されたい。したがって、誘電材料の多層積層体を使用する高彩度全方向構造色の生産に関係するコストはひどく高いことがある。したがって、最低限の層数の薄膜層を必要とする高彩度全方向構造色が望ましいはずである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
赤色全方向構造色を与える多層積層体を提供する。この多層積層体は、反射体層と、その反射体層にわたって広がる誘電体層と、その誘電体層にわたって広がる吸収体層とを含む。反射体層と組み合わせた誘電体層は、５５０ナノメートル（ｎｍ）を超える波長を有する入射白色光の７０％超を反射する。さらに、吸収体層は、ほぼ５５０ｎｍ未満の波長を有する入射白色光の７０％超を吸収する。共同して、反射体層、誘電体層、及び吸収層は、（１）５５０〜７００ｎｍの間の中心波長及び幅２００ｎｍ未満の幅を有する可視電磁放射線の狭い帯域（反射ピーク又は帯域）を反射し、かつ（２）その全方向反射体を０ｏと４５ｏの間の角度から見た場合に色ずれが１００ｎｍ未満である全方向性反射体を形成する。幾つかの例では、反射される可視電磁放射線の狭い帯域の幅は、１７５ｎｍ未満、好ましくは１５０ｎｍ未満、より好ましくは１２５ｎｍ未満、さらに一層好ましくは１００ｎｍ未満である。
【０００６】
反射体層は、５０〜２００ｎｍの間の厚さを有し、アルミニウム、銀、白金、スズ、これらの合金などの金属から作られる。
【０００７】
幾つかの例では誘電体層は、所望の反射中心波長の０．１〜２．０四分の一波長（ＱＷ）の間の光学的厚さを有する。他の例では誘電体層は、所望の反射中心波長の２．０ＱＷを超える光学的厚さを有する。誘電体層はまた、１．６を超える屈折率を有し、かつ硫化亜鉛（ＺｎＳ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、これらの組合せなどの誘電材料を含有する。誘電体層はまた、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化銅（Ｃｕ２Ｏ）、これらの組合せなどの有色の（ｃｏｌｏｒｆｕｌ）誘電材料を含有することもできる。
【０００８】
本明細書中ではまた吸収体層とも呼ばれる吸収層は、有色の層、選択吸収層であってもよく、またそうでなくてもよい。例えば、有色ではない層、すなわち非選択吸収体層には、クロム、銀、白金などから作られた層を挙げることができる。代案では吸収層は、銅、金、それらの合金、例えば青銅及び真鍮などから作られた有色の層、選択吸収体層であることができる。別の代案では、有色の層、選択吸収体層は、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、これらの組合せなどの有色の誘電材料を含有する。
【０００９】
選択吸収体層は、白色光スペクトル内の波長の所望の範囲を吸収し、かつ白色光スペクトルの別の所望の範囲を反射するように選択されることを理解されたい。例えば選択吸収体層は、それが、すみれ色、青色、緑色、黄色に対応する波長を有する電磁放射線（例えば４００〜５５０ｎｍ）を吸収し、かつさらに赤色に対応する電磁放射線（すなわち５８０赤外（ＩＲ）範囲）を反射するように設計し、製造することができる。
【００１０】
幾つかの例では多層積層体は、上記の誘電体層（すなわち第一の誘電体層）に加えて第二の誘電体層を含み、その第二の誘電体層は、吸収層にわたって広がり、かつその吸収層について第一の誘電体層と反対側に配置される。さらに、第二の吸収層、第三の誘電体層などを有する他の実施形態が提供される。しかしながら本明細書中で開示する多層積層体の全体の厚さは、２ミクロン（μｍ）未満であり、幾つかの例では１．５μｍ未満であり、他の例では１．０μｍ未満であり、またさらに他の例では０．７５μｍ未満である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】５００ｎｍの波長を有する電磁放射線（ＥＭＲ）に曝されたＺｎＳ誘電体層内のゼロ又はゼロに近い電場点の略図である。
【図１Ｂ】３００、４００、５００、６００、及び７００ｎｍの波長を有するＥＭＲに曝した場合の、電場の絶対値の二乗（｜Ｅ｜２）と図１Ａに示したＺｎＳ誘電体層の厚さとの関係を示すグラフである。
【図２】基板又は反射体層を覆って広がり、かつ誘電体層の外面の垂直方向に対して角度θで電磁放射線に曝された誘電体層の略図である。
【図３】４３４ｎｍの波長を有する入射ＥＭＲに関してＺｎＳ誘電体層内のゼロ又はゼロに近い電場点に位置したＣｒ吸収体層を有するＺｎＳ誘電体層の略図である。
【図４】白色光に曝されたＣｒ吸収体層なしの多層積層体（例えば図１Ａ）及びＣｒ吸収体層ありの多層積層体（例えば図３Ａ）についての、反射率（％）と反射ＥＭＲ波長との関係を示すグラフである。
【図５Ａ】Ａｌ反射体層を覆って広がるＺｎＳ誘電体層（例えば図１Ａ）が示す第一高調和及び第二高調和を示すグラフである。
【図５Ｂ】Ａｌ反射体層にわたって広がるＺｎＳ誘電体層と、さらに図５Ａに示した第二高調和を吸収するようにＺｎＳ誘電体層内に位置するＣｒ吸収体層とを有する多層積層体についての、反射率％と反射されるＥＭＲ波長との関係を示すグラフである。
【図５Ｃ】Ａｌ反射体層にわたって広がるＺｎＳ誘電体層と、さらに図５Ａに示した第一高調和を吸収するようにＺｎＳ誘電体層内に位置するＣｒ吸収体層とを有する多層積層体についての、反射率％と反射ＥＭＲ波長との関係を示すグラフである。
【図６Ａ】０ｏ及び４５ｏで入射光に曝した場合の、Ｃｒ吸収体層の電場の角依存性を示す電場の二乗と誘電体層の厚さとの関係を示すグラフである。
【図６Ｂ】外面の垂線に対して０ｏ及び４５ｏの角度（０ｏは表面に対して垂直である）で白色光に曝した場合の、Ｃｒ吸収体層による吸光度％と反射ＥＭＲ波長との関係を示すグラフである。
【図７Ａ】本発明の実施形態による赤色全方向構造色多層積層体の略図である。
【図７Ｂ】０ｏ及び４５ｏの入射角で図７Ａに示した多層積層体を白色光に曝露した場合の、図７Ａに示したＣｕ吸収体層の吸光度％と反射ＥＭＲ波長との関係を示すグラフである。
【図８】０ｏの入射角で白色光に曝した概念立証用の赤色全方向構造色多層積層体の、反射率％と反射ＥＭＲ波長との関係の計算／シミュレーションデータ及び実験データの比較を示すグラフである。
【図９】本発明の実施形態による全方向構造色多層積層体の略図である。
【図１０】本発明の実施形態による全方向構造色多層積層体の略図である。
【図１１】本発明の実施形態による全方向構造色多層積層体の略図である。
【図１２】本発明の実施形態による全方向構造色多層積層体の略図である。
【図１３】本発明の実施形態による多層積層体構造を有するフレーク又は顔料の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。
【図１４】図１３に示した個々のフレークの断面のＳＥＭ画像である。
【図１５Ａ】本発明の実施形態に従って設計、製造され、図１５Ｄに示したカラーマップ上で３６ｏの色相を有する橙色を有する顔料を用いて塗装されたパネルの略図である。
【図１５Ｂ】本発明の実施形態に従って設計、製造され、図１５Ｄに示したカラーマップ上で２６ｏの色相を有する暗赤色を有する顔料を用いて塗装されたパネルの略図である。
【図１５Ｃ】本発明の実施形態に従って設計、製造され、図１５Ｄに示したカラーマップ上で３５４ｏの色相を有する明るいピンク色を有する顔料を用いて塗装されたパネルの略図である。
【図１５Ｄ】ＣＩＥＬＡＢ色空間を用いたａ＊ｂ＊カラーマップである。
【図１５Ｅ】図１５Ａ〜１５Ｃに代表される塗料の顔料に使用された１１層設計品の略図である。
【図１６Ａ】本発明の実施形態による７層積層体の略図である。
【図１６Ｂ】本発明の実施形態による７層積層体の略図である。
【図１６Ｃ】本発明の実施形態による７層積層体の略図である。
【図１６Ｄ】本発明の実施形態による７層積層体の略図である。
【図１７】彩度及び色相シフトを従来の塗料と図１５Ｂに示したパネルを塗装するために使用した塗料との間で比較した、ＣＩＥＬＡＢ色空間を用いたａ＊ｂ＊カラーマップの一部を示すグラフである。
【図１８】本発明の実施形態による７層設計品についての、反射率と波長との関係を示すグラフである。
【図１９】本発明の実施形態による７層設計品についての、反射率と波長との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
全方向構造色、例えば赤色全方向構造色を与える多層積層体を提供する。そのようなものとして、この多層積層体は、塗料顔料、所望の色を実現する薄膜などとしての用途を有する。
【００１３】
この全方向構造色を与える多層積層体は、反射体層と、その反射体層にわたって広がる誘電体層とを含む。この反射体層及び誘電体層は、５５０ｎｍを超える波長を有する入射白色光の７０％超を反射する。誘電体層の厚さを、反射される入射白色光の７０％超が、５５０ｎｍ、５６０ｎｍ、５８０ｎｍ、６００ｎｍ、６２０ｎｍ、６４０ｎｍ、６６０ｎｍ、６８０ｎｍを超える、又はこれらの間の波長であるように予め定めることができることを理解されたい。別の言い方をすれば、Ｌａｂカラーシステムのマップ上の所望の色相、彩度、及び／又は明度を有する特定の色が反射され、人の目によって観察されるように、誘電体層の厚さを選択し、作り出すことができる。
【００１４】
幾つかの例では多層積層体は、ｌａｂ色空間中の３１５ｏと４５ｏの間の色相を有する。また多層積層体は、５０を超える彩度及び３０ｏ未満の色相シフトを有する。他の例では彩度は、５５を超え、好ましくは６０を超え、またより好ましくは６５を超え、かつ／又は色相シフトは、２５ｏ未満、好ましくは２０ｏ未満、より好ましくは１５ｏ未満、またさらに一層好ましくは１０ｏ未満である。
【００１５】
誘電体層の所望の反射波長に対応する波長のほぼそれ未満の全波長について、入射白色光の７０％超を吸収する吸収層が、その誘電体層にわたって広がっている。例えば、誘電体層が、６００ｎｍを超える波長を有する入射白色光の７０％超を反射するような厚さを有する場合、誘電体層にわたって広がる吸収層は、ほぼ６００ｎｍ未満の波長を有する入射白色光の７０％超を吸収する。このように赤色の色空間に波長を有する鋭い反射ピークが得られる。幾つかの例では、反射体層及び誘電体層は、５５０ｎｍを超える波長を有する入射白色光の８０％超、また他の例では９０％超を反射する。また、幾つかの例では吸収体層は、誘電体層の所望の反射波長に対応する波長のほぼそれ未満の波長の８０％超、また他の例では９０％超を吸収する。
【００１６】
本脈絡において用語「ほぼ」とは、幾つかの例では±２０ｎｍ、他の例では±３０ｎｍ、さらに他の例では±４０ｎｍ、またさらに他の例では±５０ｎｍを指すことを理解されたい。
【００１７】
反射体層、誘電体層、及び吸収層は、電磁放射線の狭い帯域（以後、反射ピーク又は反射帯域と呼ぶ）を反射し、５５０ｎｍとＥＭＲスペクトルの可視ＩＲの稜線（ｅｄｇｅ）の間の中心波長と、２００ｎｍ未満の幅を有する反射帯域と、全方向性反射体を白色光に曝し、かつ０ｏと４５ｏの間の角度から見た場合の１００ｎｍ未満の色ずれとを有する全方向性反射体を形成する。この色ずれは、反射帯域の中心波長のずれの形であるか、又は代わりに反射帯域のＵＶ側の稜線のずれの形であることができる。本発明の目的の場合、電磁放射線の反射帯域の幅を、可視スペクトル内の最大反射波長の反射高さの２分の１における反射帯域の幅と定義する。さらに、反射電磁放射線の狭い帯域、すなわち全方向性反射体の「色」は、２５ｏ未満の色相シフトを有する。幾つかの例では反射体層は、５０〜２００ｎｍの間の厚さを有し、アルミニウム、銀、白金、スズ、これらの合金などの金属から作られるか、又はこれらを含有する。
【００１８】
反射体層にわたって広がる誘電体層に関しては、その誘電体層は０．１ＱＷと２．０ＱＷの間の光学的厚さを有する。幾つかの例では誘電体層は０．１ＱＷと１．９ＱＷの間の光学的厚さを有するが、他の例では誘電体層は０．１ＱＷと１．８ＱＷの間の厚さを有する。さらに別の他の例では誘電体層は１．９ＱＷ未満、例えば１．８ＱＷ未満、１．７ＱＷ未満、１．６ＱＷ未満、１．５ＱＷ未満、１．４ＱＷ未満、１．３ＱＷ未満、１．２ＱＷ未満、又は１．１ＱＷ未満の光学的厚さを有する。別法では誘電体層は、２．０ＱＷを超える光学的厚さを有する。
【００１９】
誘電体層は、１．６０、１．６２、１．６５、又は１．７０を超える屈折率を有し、例えばＺｎＳ、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、これらの組合せなどの誘電材料から作ることができる。幾つかの例では誘電体層は、例えばＦｅ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏなどの有色の誘電材料から作られる有色の層、選択誘電体層である。本発明の目的の場合、用語「有色の誘電材料」又は「有色の誘電体層」とは、入射白色光の一部分のみを透過させる一方で、白色光の別の部分を反射させる誘電材料又は誘電体層を指す。例えばその有色の誘電体層は、４００ｎｍと６００ｎｍの間の波長を有する電磁放射線を透過し、かつ６００ｎｍを超える波長を反射することができる。そのようなものとしてこの有色の誘電材料又は有色の誘電体層は、橙色、赤色、及び／又は赤みを帯びた橙色の外観を有する。
【００２０】
誘電体層に加えてこの全方向性反射体は、５〜２００ｎｍの間の厚さを有する選択吸収体層を含むことができる。幾つかの例では有色の吸収体層が、上記吸収体層に取って替わるか、又はその代わりをする。上記説明と同様に、選択吸収体層は、すみれ色、青色、黄色、緑色などに関係のある波長を有する光を吸収し、なおかつ橙色、赤色、及び／又は赤みを帯びた橙色などに対応する波長を反射することができる。幾つかの例では有色の吸収体層は、銅、金、それらの合金、例えば青銅、真鍮などの有色の金属を含有するか、又はそれらから作られる。さらに別の例では有色の吸収体層は、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏなどの有色の誘電材料を含有するか、又はこれらから作ることができる。
【００２１】
吸収体層の位置は、ゼロ又はゼロに近いエネルギー界面が吸収体層と誘電体層の間に存在するような位置である。別の言い方をすれば誘電体層は、ゼロ又はゼロに近いエネルギー場が誘電体層−吸収体層界面に位置するような厚さを有する。ゼロ又はゼロに近いエネルギー場が存在する誘電体層の厚さは、入射ＥＭＲ波長の関数であることを理解されたい。さらに、ゼロ又はゼロに近い電場に対応する波長は、誘電体層−吸収体層界面を透過することになるのに対し、その界面でゼロ又はゼロに近い電場に対応しない波長はそれを通過しないことも理解されたい。したがって誘電体層の厚さは、入射白色光の所望の波長が誘電体層−吸収体層界面を透過し、反射体層から反射し、次いで誘電体層−吸収層界面を透過して戻るように設計し、製造される。同様に、誘電体層の厚さは、入射白色光の望まない波長が誘電体層−吸収体層界面を透過しないように製造される。
【００２２】
上記を仮定すると、所望のゼロ又はゼロに近い電場界面に対応しない波長は吸収体層によって吸収され、したがって反射されない。このように、構造色としても知られる望ましい「鮮明な」色が提供される。さらに誘電体層の厚さは、全方向性の外観もまた有する赤色を表面に与えるように望ましい第一高調和及び／又は第二高調和の反射が生じるような厚さである。
【００２３】
多層積層体は、上記の誘電体層（また第一の誘電体層として知られる）に加えて第二の誘電体層を含むことができ、この第二の誘電体層は吸収体層にわたって広がる。さらに、第二の誘電体層は、吸収体層について最初に述べた誘電体層と反対側に配置される。
【００２４】
図１Ａは、誘電体層の厚さ及び上記ゼロ又はゼロに近い電場点に関して、Ａｌ反射体層にわたって広がるＺｎＳ誘電体層の概略図である。ＺｎＳ誘電体層は１４３ｎｍの総厚を有し、かつ５００ｎｍの波長を有する入射電磁放射線に対してゼロ又はゼロに近いエネルギー点が７７ｎｍに存在する。別の言い方をすればＺｎＳ誘電体層は、５００ｎｍの波長を有する入射ＥＭＲに対してＡｌ反射体層から７７ｎｍの距離のところにゼロ又はゼロに近い電場を示す。さらに、図１Ｂは、複数の異なる入射ＥＭＲ波長に対してＺｎＳ誘電体層の端から端までのエネルギー場を示すグラフを提供する。このグラフに示されるようにこの誘電体層は、７７ｎｍの厚さのところに５００ｎｍ波長に対するゼロ電場を有するが、３００、４００、６００、及び７００ｎｍのＥＭＲ波長に対して７７ｎｍの厚さのところでは非ゼロ電場を有する。
【００２５】
理論に拘束されないが、誘電体層、例えば図１Ａに示したものに対するゼロ又はゼロに近いエネルギー点の厚さの計算を下記に考察する。
【００２６】
図２を参照すると、屈折率ｎｓを有する基板又はコア層２上の、総厚「Ｄ」、増分厚「ｄ」、及び屈折率「ｎ」を有する誘電体層４を示す。入射光は、外面５に直角な線６に対して角度θで誘電体層４の外面５に突き当たり、同じ角度で外面５から反射する。入射光は、外面５を透過し、線６に対して角度θＦで誘電体層４に入り、角度θｓで基板層２の表面３に突き当たる。
【００２７】
ただ１層の誘電体層の場合、θｓ＝θＦであり、かつエネルギー／電場（Ｅ）は、Ｅ（ｚ）（ただしｚ＝ｄ）として表すことができる。マクスウェルの式から、電場は、ｓ偏光の場合は、
【数１】
2015120350.tif 000003
として、またｐ偏光の場合は、
【数２】
2015120350.tif 000004
として表すことができる。
式中、ｋ＝２π／λあり、λは所望の反射されるべき波長である。また、α＝ｎｓｓｉｎθｓ（ただし、「ｓ」は図１中の基板に対応する）であり、また
【数３】
2015120350.tif 000005
は、ｚの関数としての層の誘電率である。したがってｓ偏光については、
【数４】
2015120350.tif 000006
また、ｐ偏光については、
【数５】
2015120350.tif 000007
である。
【００２８】
誘電体層４のＺ方向に沿った電場の変動は、未知のパラメータｕ（ｚ）及びｖ（ｚ）の計算によって推定することができることを理解されたい。ただし、その変動は
【数６】
2015120350.tif 000008
で示すことができる
【００２９】
当然ながら「ｉ」は−１の平方根である。境界条件
【数７】
2015120350.tif 000009
及び関係式、
ｓ偏光については、ｑｓ＝ｎｓｃｏｓθｓ    （６）
ｐ偏光については、ｑｓ＝ｎｓ／ｃｏｓθｓ    （７）
ｓ偏光については、ｑ＝ｎｃｏｓθＦ    （８）
ｐ偏光については、ｑ＝ｎ／ｃｏｓθＦ    （９）
φ＝ｋ・ｎ・ｄｃｏｓ（θＦ）    （１０）
を使用してｕ（ｚ）及びｖ（ｚ）を、
【数８】
2015120350.tif 000010
及び
【数９】
2015120350.tif 000011
として表すことができる。
【００３０】
したがって、ｓ偏光については
【数１０】
2015120350.tif 000012
ただし、φ＝ｋ・ｎ・ｃｏｓ（θＦ）であり、またｐ偏光については
【数１１】
2015120350.tif 000013
ただし、
【数１２】
2015120350.tif 000014
である。
【００３１】
したがって、θＦ＝０すなわち垂直入射の単純な状況については、φ＝ｋ・ｎ・ｄ、かつα＝０、すなわち、
【数１３】
2015120350.tif 000015
であり、これにより厚さ「ｄ」に関して、すなわち電場がゼロの誘電体層内の位置又は所在地に関して式を解くことが可能である。
【００３２】
次に図３を参照すると、式１９を使用して、４３４ｎｍの波長を有するＥＭＲに曝した場合に図１Ａに示したＺｎＳ誘電体層中のゼロ又はゼロに近い電場点が７０ｎｍのところにある（５００ｎｍの場合の７７ｎｍの代わりに）ことを計算した。さらに、Ａｌ反射体層から７０ｎｍの厚さのところに１５ｎｍ厚のＣｒ吸収体層を挿入して、ゼロ又はゼロに近い電場のＺｎＳ−Ｃｒ界面を与えた。このような本発明の構造は、４３４ｎｍの波長を有する光がＣｒ−ＺｎＳ界面を通過することを許すが、４３４ｎｍの波長を有しない光を吸収する。別の言い方をすれば、Ｃｒ−ＺｎＳ界面は、４３４ｎｍの波長を有する光に関してゼロ又はゼロに近い電場を有し、したがって４３４ｎｍの光はこの界面を通過する。しかしながらＣｒ−ＺｎＳ界面は、４３４ｎｍの波長を有しない光に対してはゼロ又はゼロに近い電場を有さず、したがってこのような光は、Ｃｒ吸収体層及び／又はＣｒ−ＺｎＳ界面によって吸収され、Ａｌ反射体層によって反射されない。
【００３３】
所望の４３４ｎｍの＋／−１０ｎｍの範囲内の一定割合の光は、Ｃｒ−ＺｎＳ界面を通過することになることを理解されたい。しかしながら、このような反射光の狭い帯域、例えば４３４ｎｍ＋／−１０ｎｍは、さらに人の目に鮮明な構造色をもたらすこともまた理解されたい。
【００３４】
図３における多層積層体中のＣｒ吸収体層の結果は、反射率％と反射ＥＭＲ波長との関係を示す図４に示される。Ｃｒ吸収体層なしの図３に示したＺｎＳ誘電体層に対応する点線が示すように、狭い反射ピークが約４００ｎｍのところに存在するが、ずっと広いピークが約５５０＋ｎｍのところに存在する。これに加えて、５００ｎｍ波長域中の反射される著しい量の光がまだ存在する。そのようなものとして、多層積層体が構造色を有する又は示すことを妨げる二重ピークが存在する。
【００３５】
対照的に図４中の実線は、Ｃｒ吸収体層が存在する図３中に示した構造に対応する。図に示すようにほぼ４３４ｎｍに鋭いピークが存在し、４３４ｎｍを超える波長に対する反射率の急な減少がＣｒ吸収体層によってもたらされる。実線によって表される鋭いピークが鮮明な／構造色として目に見えることが分かる。また図４は、反射ピーク又は帯域の幅が測定される場所を示す。すなわちその帯域の幅は最大反射波長の５０％反射率のところで測定され、これはまた半値全幅（ＦＷＨＭ）としても知られる。
【００３６】
図３に示す多層構造の全方向挙動に関しては、ＺｎＳ誘電体層の厚さを反射光の第一高調波のみがもたらされるように設計又は設定することができる。これは「青い」色にとっては十分であるが、「赤い」色を生み出すには追加の配慮を必要とすることが分かる。例えば、赤色の角度非依存性の制御は、より厚い誘電体層を必要とし、それは順に高度な調波設計につながり、すなわち第二、及び起こり得る第三高調波の存在が避けられないため困難である。また暗赤色の色相空間はきわめて狭い。したがって赤色多層積層体は、より高い角度変動（ａｎｇｕｌａｒ  ｖａｒｉａｔｉｏｎ）を有する。
【００３７】
より高い赤色の角度変動を克服するために、本願は、角度の影響を受けない赤色を与える独特かつ新規な設計／構造を開示する。例えば図５Ａは、誘電体層の外面を０ｏ及び４５ｏから見た場合、入射白色光に対して第一及び第二高調波を示す誘電体層を示す。このグラフが示すように、低い角度依存性（小さな△λｃ）は誘電体層の厚さによってもたらされるが、そのような多層積層体は青色（第一高調波）及び赤色（第二高調波）の組合せを有し、したがって所望の「赤だけ」の色には適さない。したがって、吸収体層を使用して望まれていない調波系列を吸収する概念／構造を開発した。図５Ａはまた、所与の反射ピークの反射帯域中心波長（λｃ）の位置と、試料を０ｏ及び４５ｏから見た場合の中心波長の分散すなわちずれ（△λｃ）の例を示す。
【００３８】
次に図５Ｂを参照すると、図５Ａに示した第二高調波は適切な誘電体層の厚さ（例えば７２ｎｍ）のところにあるＣｒ吸収体層により吸収され、鮮明な青色が得られる。本発明にとってより重要なことには、図５Ｃは、別の誘電体層の厚さ（例えば１２５ｎｍ）のところにあるＣｒ吸収体層により第一高調波を吸収することによって赤色が得られることを示す。しかしながら図５Ｃはまた、Ｃｒ吸収体層の使用が、さらにこの多層積層体によって望ましい角度依存性を越える、すなわち望ましい△λｃを超える大きな△λｃを引き起こすことを示す。
【００３９】
青色と比べて赤色のλｃの比較的大きなずれは、暗赤色の色相空間がきわめて狭いこと、また非ゼロ電場に関連のある波長をＣｒ吸収体層が吸収すること、すなわち電場がゼロ又はゼロに近い場合にはＣｒ吸収体が光を吸収しないことに起因することが分かる。このようなものとして図６Ａは、ゼロ点又は非ゼロ点が、異なる入射角の光の波長に対して異なることを示す。このような要因が、図６Ｂに示す角度依存性吸光度、すなわち０ｏ及び４５ｏの吸光度曲線の違いを引き起こす。したがって、多層積層体の設計並びに角度の影響を受けない性能をさらに精緻化するためには、電場がゼロかゼロでないかに関係なく、例えば青色を吸収する吸収体層を使用する。
【００４０】
具体的には、図７Ａは、Ｃｒ吸収体層の代わりにＣｕ吸収体層が誘電性ＺｎＳ層にわたって広がる多層積層体を示す。このような「有色の」又は「選択的」吸収体層を使用した結果を図７Ｂに示す。この図は、図７Ａに示す多層積層体についての０ｏ及び４５ｏの吸光度線のずっと「隙間のない」配置を示す。このようなものとして図６Ｂと図７Ｂの比較は、非選択吸収体層ではなく選択吸収体層を使用した場合の吸光度の角度依存性の顕著な改良を示す。
【００４１】
上記に基づいて、概念立証用の多層積層体構造を設計し、製造した。さらに、計算／シミュレーションの結果及び概念立証試料についての実際の実験データを比較した。具体的には、また図８にグラフプロットによって示すように、鮮明な赤色が生じ（７００ｎｍを超える波長は一般には人の目に見えない）、また計算／シミュレーションと、実際の試料から得られる実験による光データとの間できわめて良好な一致が得られた。別の言い方をすれば、計算／シミュレーションを用いて、本発明の一つ又は複数の実施形態による多層積層体設計品及び／又は従来技術の多層積層体の結果をシミュレートすることができ、かつ／又はシミュレートされる。
【００４２】
シミュレーションによる、及び／又は実際に作り出された多層積層体試料の一覧表を下記の表１に提供する。表に示すように本明細書中で開示した本発明の設計品には、少なくとも５種類の異なる層状構造物が挙げられる。さらにこれら試料は、広範な材料からシミュレートされ、かつ／又は作製された。高い彩度、低い色相シフト、及び優れた反射率を示す試料が得られた。また、この３層及び５層試料は１２０〜２００ｎｍの間の総厚を有し、７層試料は３５０〜５００ｎｍの間の総厚を有し、９層試料は４４０〜５００ｎｍの間の総厚を有し、１１層試料は６００〜６６０ｎｍの間の総厚を有した。
【００４３】
【表１】
2015120350.tif 000016
【００４４】
層の実際の配列順序に関して図９は参照数字１０で５層設計品の半分を示す。この全方向性反射体１０は、反射体層１００、その反射体層１００にわたって広がる誘電体層１１０、及びその誘電体層１１０にわたって広がる吸収体層１２０を有する。別の誘電体層及び別の吸収体層を反射体層１００の反対側に配置して５層設計品を得ることができることを理解されたい。
【００４５】
図１０中の参照数字２０は、別の誘電体層１３０が吸収体層１２０について誘電体層１１０と反対側に配置されるような、その誘電体層１３０が吸収体層１２０にわたって広がる７層設計品の半分を示す。
【００４６】
図１１は、第二の吸収体層１０５が反射体層１００と誘電体層１１０の間に位置する９層設計品の半分を示す。最後に図１２は、別の吸収体層１４０が誘電体層１３０を覆って広がり、さらに別の誘電体層１５０がその吸収体層１４０を覆って広がる１１層設計品の半分を示す。
【００４７】
本発明の実施形態による多層構造を有する複数個の顔料の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を図１３に示す。図１４は、この多層構造を示すもっと高倍率での顔料のうちの１個のＳＥＭ画像である。このような顔料を使用して３種類の異なる赤色塗料を作り出し、次いでこれを試験用の３枚のパネルに塗布した。パネルの実際の写真は、印刷されまたコピーされた場合、また白黒（ｂａｃｋ  ａｎｄ  ｗｈｉｔｅ）では灰色／黒色のように見えるので、図１５Ａ〜１５Ｃは実際の塗布されたパネルの略図である。図１５Ｄに示すカラーマップ上において、図１５Ａは３６ｏの色相を有する橙色を表し、図１５Ｂは２６ｏの色相を有する暗赤色を表し、また図１５Ｃは３５４ｏの色相を有する明るいピンク色を表す。また、図１５Ｂ中に描かれた暗赤色のパネルは、４４の明度Ｌ＊及び６７の彩度Ｃ＊を有した。
【００４８】
図１５Ｅは、図１５Ａ〜１５Ｃに示したパネルに塗布するために使用された顔料を描いた１１層設計品の略図である。様々な層の厚さの実例に関して、表２は、その対応する多層積層体／顔料のそれぞれについての実際の厚さを提供する。表２中の厚さの値が示すように１１層設計品の総厚は２μｍ未満であり、また１μｍ未満であることもできる。
【００４９】
【表２】
2015120350.tif 000017
【００５０】
７層設計及び７層設計多層積層体を使用してこのような顔料を作り出すことができることが分かる。４種類の７層多層積層体の例を図１６Ａ〜１６Ｄに示す。図１６Ａは、（１）反射体層１００、（２）その反射体層１００にわたって広がり、かつその両側で向かい合って配置された一対の誘電体層１１０、（３）その一対の誘電体層１１０の外面にわたって広がる一対の選択吸収体層１２０ａ、及び（４）その一対の選択吸収体層１２０ａの外面にわたって広がる一対の誘電体層１３０を有する７層積層体を示す。
【００５１】
当然ながら、誘電体層１１０及び選択吸収体層１２０ａの厚さは、選択吸収体層１２０ａと誘電体層１１０の界面及び選択吸収体層１２０ａと誘電体層１３０の界面が、図１５Ｄに示すカラーマップのピンク色−赤色−橙色域（３１５ｏ＜色相＜４５ｏ及び／又は５５０ｎｍ＜λｃ＜７００ｎｍ）中で所望の光波長に関してゼロ又はゼロに近い電場を示すような厚さである。このように所望の赤色光は、層１３０−１２０ａ−１１０を通過し、層１００から反射し、層１１０−１２０ａ−１３０を通過して戻る。対照的に、非赤色光は、選択吸収体層１２０ａによって吸収される。さらに、選択吸収体層１２０ａは、上記で考察したように、また図７Ａ〜７Ｂに示すように非赤色光に対して角度の影響を受けない吸光度を有する。
【００５２】
誘電体層１００及び／又は１３０の厚さは、その多層積層体による赤色光の反射率が全方向性であるような厚さであることが分かる。全方向反射は、反射光の小さな△λｃによって測定又は決定される。例えば、幾つかの例では△λｃは１２０ｎｍ未満である。他の例では△λｃは１００ｎｍ未満である。さらに他の例では△λｃは８０ｎｍ未満、好ましくは６０ｎｍ未満、さらに一層好ましくは５０ｎｍ未満、またさらに一層好ましくは４０ｎｍ未満である。
【００５３】
全方向反射はまた、低い色相シフトによって測定することもできる。例えば、本発明の実施形態による多層積層体から製造される顔料の色相シフトは、図１７に示す（△θ１参照）ように３０ｏ以下、また幾つかの例では色相シフトは２５ｏ以下、好ましくは２０ｏ以下、より好ましくは１５ｏ以下、またさらに一層好ましくは１０ｏ以下である。対照的に、従来の顔料は４５ｏ以上（△θ２参照）の色相シフトを示す。
【００５４】
図１６Ｂは、（１）選択反射体層１００ａ、（２）その反射体層１００ａにわたって広がり、かつその両側で向かい合って配置された一対の誘電体層１１０、（３）その一対の誘電体層１１０の外面にわたって広がる一対の選択吸収体層１２０ａ、及び（４）その一対の選択吸収体層１２０ａの外面にわたって広がる一対の誘電体層１３０を有する７層積層体を示す。
【００５５】
図１６Ｃは、（１）選択反射体層１００ａ、（２）その反射体層１００ａにわたって広がり、かつその両側で向かい合って配置された一対の誘電体層１１０、（３）その一対の誘電体層１１０の外面にわたって広がる一対の非選択吸収体層１２０、及び（４）その一対の吸収体層１２０の外面にわたって広がる一対の誘電体層１３０を有する７層積層体を示す。
【００５６】
図１６Ｄは、（１）反射体層１００、（２）その反射体層１００にわたって広がり、かつその両側で向かい合って配置された一対の誘電体層１１０、（３）その一対の誘電体層１１０の外面にわたって広がる一対の吸収体層１２０、及び（４）その一対の選択吸収体層１２０の外面にわたって広がる一対の誘電体層１３０を有する７層積層体を示す。
【００５７】
次に図１８を参照すると、反射体の表面に対して０ｏ及び４５ｏの角度で白色光に曝された場合の７層設計全方向性反射体について反射率％と反射ＥＭＲ波長との関係のグラフを示す。このグラフが示すように、０ｏ及び４５ｏの両方の曲線は、５５０ｎｍ未満の波長に対してはその全方向性反射体によってもたらされる非常に低い反射率、例えば１０％未満を示す。しかしながらこの曲線が示すようにこの反射体は、５６０〜５７０ｎｍの間の波長において反射率の著しい増加をもたらし、７００ｎｍにおいてほぼ９０％の最高値に達する。曲線の右手側（ＩＲ側）のグラフの部分すなわち領域は、この反射体によってもたらされる反射帯域のＩＲ部分を表すことを理解されたい。
【００５８】
この全方向性反射体によってもたらされる反射率の著しい増加は、５５０ｎｍ未満の波長での低い反射率部分から、高い反射率部分、例えば＞７０％まで広がる各曲線のＵＶ側の稜線によって特徴づけられる。ＵＶ側の稜線の直線部分２００は、ｘ軸に対して６０ｏを超える角度（β）で傾斜し、反射率の軸上でほぼ４０の長さＬ及び１．４の傾きを有する。幾つかの例では直線部分はｘ軸に対して７０ｏを超える角度で傾斜するのに対し、他の例ではβは７５ｏを超える。またその反射帯域は、２００ｎｍ未満の可視ＦＷＨＭ、また幾つかの例では１５０ｎｍ未満の可視ＦＷＨＭ、また他の例では１００ｎｍ未満の可視ＦＷＨＭを有する。さらに、図１８に示すように可視反射帯域の中心波長λｃは、可視ＦＷＨＭにおける反射帯域のＵＶ側の稜線とＩＲスペクトルのＩＲの稜線の間の等距離である波長として定義される。
【００５９】
用語「可視ＦＷＨＭ」とは、その全方向性反射体によってもたらされる反射率がそれを超えると人の目に見えない、曲線のＵＶ側の稜線とＩＲスペクトル範囲の稜線の間の反射帯域の幅を指すことを理解されたい。このように、本発明の設計及び本明細書中で開示される多層積層体は、電磁放射線スペクトルの非可視ＩＲ部分を使用して鮮明な色又は構造色を得る。別の言い方をすれば、本明細書中で開示される全方向性反射体は、それら反射体がＩＲ域に及ぶ電磁放射線のずっと広い帯域を反射する可能性があるという事実にもかかわらず、反射可視光の狭い帯域を得るために電磁放射線スペクトルの非可視ＩＲ部分をうまく利用する。
【００６０】
次に図１９を参照すると、反射体の表面に対して０ｏ及び４５ｏの角度で白色光に曝された場合の別の７層設計全方向性反射体について反射率％と波長との関係のグラフを示す。さらに、本明細書中で開示される全方向性反射体によって得られる全方向特性の定義又は特徴描写を示す。具体的には、また図に示すように本発明の反射体によってもたらされる反射帯域が最高値すなわちピークを有する場合に、各曲線は、最大反射率を示す又はそれになる波長として定義される中心波長（λｃ）を有する。λｃに対して最大反射波長という用語もまた使用することができる。
【００６１】
図１９に示すように、全方向性反射体の外面を角度４５ｏ（λｃ（４５ｏ））から観察する、すなわち外面がその表面を見る人の目に対して４５ｏ傾いている場合、その表面を０ｏ（λｃ（０ｏ））、すなわち表面に垂直な角度から観察する場合と比較して、λｃのずれすなわち変位が存在する。このλｃのずれ（△λｃ）は、全方向性反射体の全方向特性の尺度を提供する。当然ながらゼロシフト、すなわち全くずれがないものが、完全な全方向性反射体であるはずである。しかしながら本明細書中で開示される全方向性反射体は、１００ｎｍ未満の△λｃをもたらすことができ、それは人の目にはまるで反射体の表面が色を変化させなかったかのように、したがって実際的観点からは反射体が全方向性であるかのように見えることができる。幾つかの例では本明細書中で開示される全方向性反射体は、７５ｎｍ未満の△λｃを、他の例では５０ｎｍ未満の△λｃを、さらに他の例では２５ｎｍ未満の△λｃを、またさらに他の例では１５ｎｍ未満の△λｃを実現することができる。△λｃのこのようなずれは、反射体の実際の反射率と波長との関係を示すグラフによって、かつ／又は別法ではその材料及び層厚が既知の場合は反射体の模型を作ることによって決めることができる。
【００６２】
反射体の全方向特性の別の定義又は特徴描写は、所与の一組の角度反射帯域の側縁部のずれによって決めることができる。例えば、その全方向性反射体の全方向特性の尺度は、０ｏ（ＳＬ（０ｏ））から観察される全方向性反射体からの反射率のＵＶ側の稜線のずれすなわち変位（△ＳＬ）を、４５ｏ（ＳＬ（４５ｏ））から観察される同じ反射体による反射率のＵＶ側の稜線のずれすなわち変位と比較することにより得られる。さらに、全方向性の尺度として△ＳＬを使用することは、△λｃの使用にとって、例えば図１８に示したものに似た反射率の帯域、すなわち可視範囲内にない最大反射波長に対応するピークを有する反射帯域をもたらす反射体にとって好ましい場合がある（図１８参照）。ＵＶ側の稜線のずれ（△ＳＬ）は、可視ＦＷＨＭにおいて測定され、かつ／又は測定することができる。
【００６３】
当然ながらゼロシフト、すなわち全くずれがないこと（△ＳＬ＝０ｎｍ）が、完全な全方向性反射体を特徴づけるはずである。しかしながら本明細書中で開示される全方向性反射体は、１００ｎｍ未満の△ＳＬを提供することができ、それは人の目にはまるで反射体の表面が色を変化させなかったかのように、したがって実際的観点からは反射体が全方向性であるかのように見えることができる。幾つかの例では本明細書中で開示される全方向性反射体は、７５ｎｍ未満の△ＳＬ、他の例では５０ｎｍ未満の△ＳＬ、さらに他の例では２５ｎｍ未満の△ＳＬ、またさらに他の例では１５ｎｍ未満の△λｃを実現することができる。△λｃのこのようなずれは、反射体の実際の反射率と波長との関係を示すグラフによって、かつ／又は別法ではその材料及び層厚が既知の場合には反射体の模型を作ることによって決めることができる。
【００６４】
本明細書中で開示される多層積層体の製造方法は、当業者に知られている任意の方法又は工程、あるいは当業者に未だ知られていない１つ又は複数の方法であることができる。一般的な既知の方法には、ゾルゲル法、交互吸着（ｌａｙｅｒ−ｂｙ−ｌａｙｅｒ）法、スピンコーティングなどの湿式法が挙げられる。他の既知の乾式法には、スパッタリング、化学気相成長法、及び電子ビーム蒸着などの物理気相成長法が挙げられる。
【００６５】
本明細書中で開示される多層積層体は、塗料用の顔料、表面に塗布される薄膜などの大部分の任意の着色塗装に使用することができる。
【００６６】
上記の例及び実施形態は単に例示の目的であり、その変更形態、修正形態などは当業者には明らかなはずであり、さらにそれらもやはり本発明の範囲に入るはずである。したがって本発明の範囲は、特許請求の範囲及びそのすべての等効物によって定められる。
【図１Ｂ】
2015120350.tif 000018
【図２】
2015120350.tif 000019
【図４】
2015120350.tif 000020
【図５Ａ】
2015120350.tif 000021
【図５Ｂ】
2015120350.tif 000022
【図５Ｃ】
2015120350.tif 000023
【図６Ａ】
2015120350.tif 000024
【図６Ｂ】
2015120350.tif 000025
【図７Ａ】
2015120350.tif 000026
【図７Ｂ】
2015120350.tif 000027
【図８】
2015120350.tif 000028
【図９】
2015120350.tif 000029
【図１０】
2015120350.tif 000030
【図１１】
2015120350.tif 000031
【図１２】
2015120350.tif 000032
【図１５Ａ】
2015120350.tif 000033
【図１５Ｂ】
2015120350.tif 000034
【図１５Ｃ】
2015120350.tif 000035
【図１５Ｅ】
2015120350.tif 000036
【図１６Ａ】
2015120350.tif 000037
【図１６Ｂ】
2015120350.tif 000038
【図１６Ｃ】
2015120350.tif 000039
【図１６Ｄ】
2015120350.tif 000040
【図１７】
2015120350.tif 000041
【図１８】
2015120350.tif 000042
【図１９】
2015120350.tif 000043
【図１Ａ】
2015120350.tif 000044
【図３】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ｄ】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年2月23日(2015.2.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射体層、
前記反射体層にわたって広がる誘電体層であって、前記反射体層及び前記誘電体層が５５０ｎｍを超える波長を有する入射白色光の７０％超を反射する、誘電体層、及び
前記誘電体層にわたって広がる選択吸収層であって、５５０ｎｍ未満の波長を有する前記入射白色光の７０％超を吸収する、選択吸収層
を備え、
前記反射体層、誘電体層、及び選択吸収層が全方向性反射体を形成し、前記全方向性反射体が、５５０〜７００ｎｍの間の中心波長、幅２００ｎｍ未満の幅、及び前記全方向性反射体を０と４５ｏの間の角度から見た場合の１００ｎｍ未満の色ずれを有する可視電磁放射線の狭い帯域を反射する、
赤色全方向構造色を表示する多層積層体。
【請求項２】
前記反射体層が、５０〜２００ｎｍの厚さを有する、請求項１に記載の多層積層体。
【請求項３】
前記誘電体層が、３０〜３００ｎｍの厚さを有する、請求項２に記載の多層積層体。
【請求項４】
前記選択吸収体層が、２０〜８０ｎｍの厚さを有する、請求項３に記載の多層積層体。
【請求項５】
前記全方向性反射体が、２μｍ未満の総厚を有する、請求項４に記載の多層積層体。
【請求項６】
前記総厚が１μｍ未満である、請求項５に記載の多層積層体。
【請求項７】
前記反射体層が、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｓｎ、及びこれらの合金からなる群から選択される金属を含有する、請求項６に記載の多層積層体。
【請求項８】
前記中心波長が、３０ｏ未満の色相シフトを有する、請求項７に記載の多層積層体。
【請求項９】
前記誘電体層が、０．１ＱＷを超え、かつ３．０ＱＷ未満の光学的厚さを有する、請求項８に記載の多層積層体。
【請求項１０】
前記光学的厚さが２．０ＱＷ未満である、請求項９に記載の多層積層体。
【請求項１１】
前記誘電体層が、１．６を超える屈折率を有し、かつＺｎＳ、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、及びこれらの組合せからなる群から選択される誘電材料を含有する、請求項１０に記載の多層積層体。
【請求項１２】
前記誘電体層が、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、及びこれらの組合せからなる群から選択される有色の誘電材料を含有する、請求項１１に記載の多層積層体。
【請求項１３】
前記選択吸収体層が、Ｃｕ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、及びこれらの合金からなる群から選択される有色の金属を含有する、請求項１２に記載の多層積層体。
【請求項１４】
前記有色の吸収体層が、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、及びこれらの組合せからなる群から選択される有色の誘電材料を含有する、請求項１３に記載の多層積層体。
【請求項１５】
前記誘電体層に加えて第二の誘電体層をさらに備え、前記第二の誘電体層が前記選択吸収層にわたって広がり、かつ前記選択吸収体層について前記誘電体層と反対側に配置され、
前記反射体層、誘電体層、選択吸収層、及び第二の誘電体層が、前記全方向性反射体を形成する、請求項１４に記載の多層積層体。
【請求項１６】
前記第二の誘電体層が、３０〜３００ｎｍの間の厚さを有する、請求項１５に記載の多層積層体。
【請求項１７】
前記選択吸収体層に加えて第二の選択吸収体層をさらに備え、前記第二の選択吸収体層が前記第二の誘電体層にわたって広がり、かつ前記第二の誘電体層について前記選択吸収体層と反対側に配置され、
前記反射体層、誘電体層、選択吸収層、第二の誘電体層、及び第二の選択吸収層が、前記全方向性反射体を形成する、
請求項１６に記載の多層積層体。
【請求項１８】
前記第二の選択吸収層が、１０〜８０ｎｍの間の厚さを有する、請求項１７に記載の多層積層体。
【請求項１９】
前記第二の吸収層にわたって広がり、かつ前記第二の選択吸収層について前記第二の誘電体層と反対側に配置される第三の誘電体層をさらに備え、
前記反射体層、誘電体層、選択吸収層、第二の誘電体層、第二の選択吸収層、及び第三の誘電体層が、前記全方向性反射体を形成する、
請求項１８に記載の多層積層体。
【請求項２０】
前記第三の誘電体層が、１０〜３００ｎｍの間の厚さを有する、請求項１９に記載の多層積層体。
【請求項２１】
前記選択吸収体層に加えて第二の選択吸収体層をさらに備え、前記第二の選択吸収体層が前記反射体層と前記誘電体層の間に広がり、
前記反射体層、誘電体層、選択吸収層、及び第二の選択吸収層が、前記全方向性反射体を形成する、
請求項２０に記載の多層積層体。
【請求項２２】
前記誘電体層に加えて第二の誘電体層をさらに備え、前記第二の誘電体層が前記選択吸収層にわたって広がり、かつ前記選択吸収体層について前記誘電体層と反対側に配置され、
前記反射体層、誘電体層、選択吸収層、第二の選択吸収層、及び第二の誘電体層が、前記全方向性反射体を形成する、
請求項２１に記載の多層積層体。
【請求項２３】
前記第二の誘電体層にわたって広がり、かつ前記第二の誘電体層について前記選択吸収層と反対側に配置される第三の選択吸収層をさらに備え、
前記反射体層、誘電体層、選択吸収層、第二の選択吸収層、第二の誘電体層、及び第三の選択吸収層が、前記全方向性反射体を形成する、請求項２２に記載の多層積層体。
【請求項２４】
前記第三の選択吸収層にわたって広がり、かつ前記第三の選択吸収層について前記第二の誘電体層と反対側に配置される第三の選択吸収層をさらに備え、
前記反射体層、誘電体層、選択吸収層、第二の選択吸収層、第二の誘電体層、第三の選択吸収層、及び第三の誘電体層が、前記全方向性反射体を形成する、
請求項２３に記載の多層積層体。
【請求項２５】
前記全方向性反射体が２μｍ未満の総厚を有する、請求項２４に記載の多層積層体。
【請求項２６】
前記総厚が１μｍ未満である、請求項２５に記載の多層積層体。
【請求項２７】
可視電磁放射線の前記狭い帯域が、ＵＶ側の稜線を有する反射帯域であり、前記ＵＶ側の稜線が、前記全方向性反射体を０ｏと４５ｏの間の角度から見た場合に１００ｎｍ未満ずれる、請求項２６に記載の多層積層体。
【請求項２８】
前記反射帯域の前記ＵＶ側の稜線が、前記全方向性反射体を０ｏと４５ｏの間の角度から見た場合に７５ｎｍ未満ずれる、請求項２７に記載の多層積層体。
【請求項２９】
前記反射帯域の前記ＵＶ側の稜線が、前記全方向性反射体を０ｏと４５ｏの間の角度から見た場合に５０ｎｍ未満ずれる、請求項２８に記載の多層積層体。
【外国語明細書】
2015120350000001.pdf