吸收干涉型的全介质结构色薄膜
阅读说明：本技术 吸收干涉型的全介质结构色薄膜 (Absorption interference type all-dielectric structure color film ) 是由 卜轶坤 王雨思 陈楠 刘晋彤 李青原 冯坤 陈昊 于 2020-05-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了吸收干涉型的全介质结构色薄膜,包括干涉薄膜,该干涉薄膜包括吸收型介质材料层和可见光波段透明介质材料层,该吸收型介质材料层在可见光谱380nm-760nm波段的折射率为1.8～4,消光系数为0.01-2,该可见光波段透明介质材料层折射率小于1.7。它具有如下优点：它构成反射式高饱和度薄膜结构色,具有极佳色彩饱和度、随角异色、环境友好特性,且无需复杂光刻工艺。(The invention discloses an absorption interference type all-dielectric structural color film which comprises an interference film, wherein the interference film comprises an absorption type dielectric material layer and a visible light waveband transparent dielectric material layer, the refractive index of the absorption type dielectric material layer in the visible light spectrum 380nm-760nm waveband is 1.8-4, the extinction coefficient is 0.01-2, and the refractive index of the visible light waveband transparent dielectric material layer is less than 1.7. It has the following advantages: the reflective high-saturation thin film structure color has the characteristics of excellent color saturation, angle dependent color and environmental friendliness, and does not need a complex photoetching process.)
技术领域
本发明涉及结构色薄膜技术领域，尤其涉及吸收干涉型的全介质结构色薄膜。
背景技术
自然界中许多生物体会产生色彩斑斓的颜色，如蝴蝶翅膀、七星瓢虫、蜂鸟羽毛以及五彩斑斓的蛋白石、贝壳等。从显色原理上来说,该类型色彩称为物理色，它与染料化学色(主要通过色素对光的吸收所引起的颜色)不同，物理色指光在生物体微结构中产生光的反射、散射、干涉或衍射所形成的颜色，也称为结构色。由于结构色具有不褪色、环保和随角异色等优点，因此在显示、装饰、防伪等领域具有广阔应用前景。
基于一维光子晶体多层薄膜的光干涉效应是物理色中实现结构显色的主要技术方法，也是目前在工业领域实现结构色的首选方案，特别是具有金属闪烁效果和光学变色效果的特殊结构色效果颜料,在许多领域得到广泛应用。例如，它们用于色彩油漆、印刷油墨、液体油墨、塑料、玻璃、陶瓷产品和装饰性化妆品制剂。由于具有不可复制的光学效果，因此它们也被用于制作防伪有价证券和文件,如钞票、支票、银行卡、***、入境卡和门票。
对于常规颜料，简单的通过吸收入射光的特定波长以及散射反射产生彩色印象。常见的金属效果颜料会高度反射入射光并产生明亮的色彩，但不会产生任何颜色变化效果。基于光学干涉效应的结构色薄膜，利用高低折射率薄膜交替组合，基于多光束干涉原理呈现出干涉效应。在改变入射角度条件下，透射或反射光束由于膜堆序列等效光程随角度变化，导致反射或透过的光谱偏移，从而使得薄膜呈现出不同的结构颜色。该类结构色无基材，所有层状结构全部由纳米级薄膜叠加构成，多层薄膜结构形成强烈的干涉结构色和高光泽效果，可实现明显的动态颜色变化和金属光泽，不同反射角之间的颜色变化的效果被称为随角异色特效果。
然而,在某些方面,现有技术中已知的光学干涉结构色薄膜具有明显不足，具体如下描述。
1.全介质透明薄膜材料显色性不好。
全介质薄膜材料具有更高的化学和机械稳定性，可以提供一种明显的随角异色效果。同时制备的材料可满足反射及透射要求。然而由于全介质透明薄膜材料本身在可见光波段就是全透明的，单独的全介质结构色薄膜，色彩饱和度角较低，通常需要涂敷在黑色底上才有较好的显色效果，为了获得足够高的光谱纯度，需要叠加大量的膜堆，采用高调谐比膜层结构来压缩反射带宽，这将不可避免地增加材料层数和物理厚度。例如美国弗莱克斯产品公司CN100475915C专利申请中描述了全介质光学干涉颜料可比较的应用。这些全介质光变颜料的色移随着颜料的反射峰中波幅的改变和波长的位移而改变,然而显色效果不是很明显，饱和度不够高，材料呈现半透明效果。
2.F-P超薄吸收层弊端。
另一种基于法布里珀罗金属-介质结构的光学干涉结构色薄膜，由于添加金属层提供了快速增加反射率的机会，从而减少了所需的层数和总成本。然而，金属薄膜材料的高吸收率大大降低了透射率和最大反射率，往往需要沉积超薄层从而提高材料的显色性能。同时由于传统法布里珀罗金属介质光学干涉颜料中铬、镍材料作为半吸收层引入了重金属，制约了材料的全环保性使其不能适用于人体安全及环境友好要求。例如德国MERK的US00613201专利申请中描述了光学干涉薄膜可比较的应用。这些材料为了提高色彩饱和度都引入了铬，镍等重金属层作为吸收层，不具有人体安全特性。
发明内容
本发明提供了吸收干涉型的全介质结构色薄膜，其克服了背景技术中所存在的不足。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：吸收干涉型的全介质结构色薄膜，包括干涉薄膜，该干涉薄膜包括吸收型介质材料层和可见光波段透明介质材料层，该吸收型介质材料层在可见光谱380nm-760nm波段的折射率为1.8～4，消光系数为0.01-2，该可见光波段透明介质材料层折射率小于1.7。
一实施例之中：该可见光波段透明介质材料层折射率为1.3～1.7。
一实施例之中：该吸收型介质材料层折射率与可见光波段透明介质材料层折射率的差大于等于0.2。
一实施例之中：包括多层吸收型介质材料层和多层可见光波段透明介质材料层，该多层吸收型介质材料层和多层可见光波段透明介质材料层交替层叠。
一实施例之中：该吸收型介质材料层选用氧化钒、氧化铬、氧化钴、氮化铝、氮化钛、氧化锡、氧化铟锡、四氧化三铁、氧化铁、氮氧化钛、氧化镍、氧化铜、或者氧化钛、氧化钽、氧化铌对应的亚氧化物中的一种或上述材料中至少两种的混合物。
一实施例之中：该可见光波段透明介质材料层选用二氧化硅、氧化铝或氟化金属中的一种或上述材料中至少两种的混合物。
一实施例之中：该可见光波段透明介质材料层选用有机单体或聚合体。
一实施例之中：还包括基底，该干涉薄膜层合在基底上。
一实施例之中：该基底选用不锈钢、玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、三醋酸纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯复合材料、聚酰亚胺、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、乙烯醋酸乙烯共聚物、聚氨酯弹性体、聚四氟乙烯、氟代乙基丙烯或聚二氟乙烯中的一种。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之二是：吸收干涉型的全介质结构色薄膜，其特征在于：包括干涉薄膜，该干涉薄膜包括交替层叠的多层吸收型介质材料层和多层可见光波段透明介质材料层，该低折射介质层具有可见光波段全透明性能，该高折射介质层具有可见光波段选择性吸收功能，该光学薄膜层数设在3层-30层之间。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
该结构色薄膜具有更高饱和度及明显随角异色效果，且对人体安全，能应用在如化妆品、美妆等对人体安全高门槛等领域的使用。薄膜结构色由吸收型介质材料和可见光波段透明介质材料交替沉积构成，反射式高饱和度，将干涉效应和吸收效应相结合，具有极佳色彩饱和度、随角异色、环境友好特性，且无需复杂光刻工艺，能产生令人惊艳颜色，能通过材料和薄膜结构参数决定颜色特性。
该结构色薄膜利用干涉吸收组合设计模式增加结构显色自由度，利用高低折射率从而形成较好反射干涉相长，实现指定波长的反射峰值，同时改变观察角度时，可见光波段吸收较为明显，可以更好的实现次峰吸收作用的同时保证中心波长高反射特性，呈现更为饱和的色彩。在大角度观察时的吸收作用同样具有角度响应特性，吸收谱的极小值点与反射极大值波长对应蓝移，因此可以压缩反射光谱带宽的同时保证中心波长处具有较小的吸收作用及较高的反射率，从而增加了色彩饱和度，使材料的反射亮度维持在高显色性能范围内。它与传统二氧化钛/二氧化硅(TiO2/SiO2)类透明全介质薄膜结构色相比，虽然采用全介质结构色薄膜，但实现了类似法布里珀罗金属介质结构的高饱和色彩特征，获得高显色性能，同时解决了铬和镍重金属材料的限制，实现了材料的全环保性。
附图说明
下面结合附图和
具体实施方式
对本发明作进一步说明。
图1-1为全介质结构色薄膜之层数为7、9、11的反射光谱曲线图。
图1-2为吸收干涉型的全介质结构色薄膜与透明全介质结构色薄膜反射光谱对比图。
图1-3为吸收干涉型的全介质结构色薄膜的光谱反射率图。
图1-4为吸收干涉型的全介质结构色薄膜的吸收率图。
图2-1为实施例一草绿色变天蓝色吸收干涉型全介质结构色薄膜反射光谱曲线图。
图2-2为实施例一草绿色变天蓝色结构色薄膜反射光谱随角度变化曲线图。
图2-3为实施例一全介质无吸收结构色薄膜R1与吸收干涉型结构色薄膜R2色品对比图。
图3-1为实施例二红色变金色吸收干涉型全介质结构色薄膜反射光谱曲线图。
图3-2为实施例二红色变金色结构色薄膜反射光谱随角度变化曲线图。
图3-3为实施例二全介质无吸收结构色薄膜R1与吸收干涉型结构色薄膜R2色品对比图。
图4-1为实施例三粉色变翠绿色结构色薄膜各层材料吸收率-波长曲线图。
图4-2为实施例三粉色变翠绿色结构色薄膜反射光谱随角度变化曲线图。
图4-3为实施例三粉色变翠绿色结构色薄膜0度(左)与60度(右)色品变化图。
图5-1为实施例四红色变橙黄色吸收干涉型全介质结构色薄膜反射光谱曲线图。
图5-2为实施例四全介质无吸收结构色薄膜R1与吸收干涉型结构色薄膜R2色品对比图。
图5-3为实施例四红色变橙黄色结构色薄膜反射光谱随角度变化曲线图。
图6-1为实施例五橙红色变天蓝色结构色薄膜反射光谱随角度变化曲线图。
具体实施方式
吸收干涉型的全介质随角异色结构色薄膜，包括干涉薄膜和基底，该干涉薄膜层合在基底上。该干涉薄膜包括多层吸收型介质材料层(高折射介质层)和多层可见光波段透明介质材料层(低折射介质层)，该多层吸收型介质材料层和多层可见光波段透明介质材料层交替层叠。该吸收型介质材料层折射率为1.8～4，消光系数为0.01-2，该可见光波段透明介质材料层折射率为1.3～1.7，且该吸收型介质材料层折射率与可见光波段透明介质材料层折射率的差大于等于0.2。
该吸收型介质材料层选用氧化钒(V2O5)、氧化铬(Cr2O3)、氧化钴(CoO2)、氮化铝(ALN)、氮化钛(TiN)、氧化锡(SnO2)、氧化铟锡(ITO)、四氧化三铁(Fe3O4)、氧化铁(a-Fe203或Y-Fe203)、氮氧化钛(TiNO)、氧化镍(NiO)、氧化铜(CuO)或者氧化钛(TiO2)、氧化钽(Ta2O5)以及氧化铌(Nb2O5)对应的亚氧化物中的一种或上述材料中至少两种的混合物。
本具体实施方式之中，该吸收型介质材料层使用了中等吸收型金属氧化物材料，以使构建的结构色薄膜具有高显色性能。
该可见光波段透明介质材料层选用二氧化硅(Si02)、氧化铝(Al2O3)或氟化金属中的一种或上述材料中至少两种的混合物，该氟化金属如氟化镁(MgF2)、氟化铝(AlF3)、氟化铈(CeF3)、氯化钢(LaF3)、氟化钠铝(如Na3AIF,或者NasAlFA)、氟化钕(NdF3)、氟化钞(SmF3)、氟化钡(BaF2)、氟化钙(CaF2)或氟化锂(LiF)中的一种或上述材料中至少两种的混合物。根据需要，该可见光波段透明介质材料层还可选用有机单体或聚合体，如选用二烯、烯烃如丙烯酸盐(如甲基丙烯酸酯)、全氟烷基、聚四氟乙烯(Teflon)或氟化乙丙烯(FEP)中的一种或上述材料中至少两种的混合物。
该基底选用不锈钢、玻璃或者光学塑料，该光学塑料选用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、三醋酸纤维素(TAC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料(PC/PMMA)、聚酰亚胺(PI)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚氨酯弹性体(TPU)、聚四氟乙烯(PTFE)、氟代乙基丙烯(FEP)或聚二氟乙烯(PVDF)中的一种。
该多层吸收型介质材料层和多层可见光波段透明介质材料层交替层叠，上述光学薄膜层数设在5层-30层之间，层数为7、9、11的全介质结构色薄膜反射率光谱曲线图如图1-1所示。该低折射介质层具有可见光波段全透明性能，该高折射介质层具有可见光波段选择性吸收功能，以提供干涉颜色和所需变色特性，有助于结构色薄膜的颜色效果。
该光学薄膜层叠结构采用对称规整结构，或，非对称非规整结构，如：(aHbLaH)^S、(bLaHbL)^S、(aHbL)^S aH、(bLaH)^S bL、(aHbL)^S cH dL、(bLaHbL)^S cH dL中的任意一种或几种的组合，上述结构代表了吸收干涉型全介质薄膜厚度结构序列，大写字母H代表为高折射率吸收型介质材料层，大写字母L代表可见光波段透明介质低折射率材料层，小写字母a、b、c、d分别代表以四分之一波长厚度为单位的厚度系数，大写字母S代表相同厚度序列重复的周期数，在上述初始膜系结构的基础上，按照给定颜色目标值进行厚度和序列的组合优化。
其中：λ0/4光学厚度是一个大家熟知的光学参数，定义为乘积nd，其中n表示膜层的折射率，d表示膜层的物理厚度。通常一层的光学厚度用四分之一波长光学厚度(QWOT)来表示，也就是相当于4nd/λ，其中λ表示一个满足四分之一波长光学厚度条件的波长。上述a,b,c,d系1QWOT比例系数，用交替的λ0/4光学厚度的介质多层膜，由于空气/多膜层/基底反射干涉相长会使反射增加。
整个膜堆各膜层的出射面的导纳Yj可表示为：
例即在中心波长λ0处((nHnL)^S的等效界面导纳为：
垂直入射的反射率为：
例(aHbL)^S aH a:b＝1:1
同理任意非等厚周期高低折射率交替的膜系同样出现反射带，高反条件满足：
其中对于在可见光波段含吸收特性的介质材料来说，吸收膜层同时作为干涉材料组合设计时，就需要考虑膜系的吸收损耗，此时不能再简单的考虑R+T＝1。设膜层的光学常数为N＝n-ik，k不为零代表膜层有吸收，膜层的相位厚度可表示为：
所以吸收引入膜系的透射率和吸收率可以表示为
A＝(1-R)(1-ψ)
假设系统的单层膜引入小吸收Af物理量：
通过特征矩阵计算，假设a:b＝1:1的各层光学厚度为λ0/4的规整膜系引入的吸收为：
同理最外层是低折射率材料，降低了中心波长处的极值反射率因为吸收增加：
式中nH为高折射率吸收介质层的折射率，nL为低折射率层的折射率，kH为高折射率吸收介质层的消光系数，kL为低折射率层的消光系数。干涉颜色色域和干涉颜色的随角异色效果取决于多层体系层的厚度和膜层数。多层体系的最大可达反射率不仅取决于层数和层的折射率，而且还取决于吸收层的厚度。因此吸收介质层的厚度不易过大，通过设计研究发现以5nm～80nm较为适宜。根据全介质材料及吸收型介质材料的折射率调整相应膜层层厚，多层薄膜光谱可在波长400纳米(紫外光)至750纳米(红光)范围内变化选择性高反射，及，低反射区域的高吸收性能，以增加饱和度，如图1-3和图1-4所示。
本具体实施方式之中，采用物理气相沉积(PVD)方法制备薄膜，例如采用离子束溅射沉积(IBS)、磁控溅射沉积(MS)、电子束蒸发(EB)以及电子束蒸发+离子辅助沉积(EB+IAD)相结合的方法制备薄膜；也可以采取化学气相沉积(CVD)方法以及珠光类薄膜液相包覆的方法。
本具体实施方式结构色薄膜的剥离方法：将由全介质透明氧化物材料和吸收型介质高折射率材料交替层组成的层系统沉积到释放层上，释放层可以是一种可溶于水溶液或有机溶剂的涂层，例如聚乙烯醇、丙烯酸树脂、聚乙酸乙烯酯或氯化物或氟化物。涂层操作后，通过将释放层溶解在水浴中(可能在相对较高的温度下)或在溶剂中(可能在相对较高的温度下)，通过刷、刮或洗涤来分离多个涂层。也可以通过一个网状镀膜工序形成,其中各层按顺序用传统的沉积技术沉积在一个网状材料上,以形成一个薄膜结构,该结构接着被破碎,并从网上取下,例如用溶解剂以形成许多薄膜片。碎化平片包括多个由各种不同材料形成的薄膜层。一般而言,颜料片的纵横比至少为2:1,平均颗粒尺寸为约2um至约20um。
本吸收干涉型的全介质随角异色结构色薄膜能产生如下技术效果：1.利用干涉吸收模式增加结构着色的自由度，同时通过吸收型全介质材料实现对次峰的吸收作用，降低峰值，从而实现反射谱的低反射区域平滑，如图1-2所示；2.压缩主反射带宽作用，进而增加结构色薄膜的色彩饱和度，通过利用吸收型全介质材料调节反射率在合适亮度范围内增加材料显色能力，从而实现颜色的高饱和度；3.采用全介质材料干涉设计，不引入金属作为吸收层，在获得很高的金属光泽的同时，保留了实际的干涉色，增加了材料的随角异色性能；4.层状一维光子晶体结构，利于薄膜材料的大规模制备。
实施例一
一种草绿色变天蓝色的吸收干涉型全介质结构色薄膜，包括基底和层合在基底上的干涉薄膜，该干涉薄膜包括低折射率全介质透明材料层(低折射率膜层)和高折射率吸收型材料层(高折射率膜层)。该基底采用直径为80毫米、厚度为2毫米、表面质量为20/10的K9玻璃沉积薄膜。基于四分之一波长膜堆结构，设计的薄膜材料层结构及厚度参数如下表1-1。该K9玻璃上设有的高折射率吸收型材料层选用H为氧化钒(V2O5)层，该低折射率全介质透明材料层选用L为二氧化硅(SiO2)层，如此高低折射率材料膜层交替设置，共设20层，低折射率膜层和高折射率膜层的层数可根据需要加减设置。观察角从0度到45度变化，该反射光谱的反射峰值从中心波长550nm向短波移动至480nm，整体在可见光谱呈现为草绿色(550nm)变天蓝色(480nm)，相比于传统全介质无吸收膜系结构来说，含吸收型高折射率材料的吸收干涉组合膜系设计结构，可以有效减低和平滑短波反射次峰，提高色彩呈现的饱和度。
图2-1为具有吸收干涉型全介质结构色薄膜反射光谱曲线图。图2-2为结构色薄膜反射光谱随角度变化曲线图。图2-3为全介质无吸收结构色薄膜R1与吸收干涉型结构色薄膜R2色品对比图。从上述图中可以看到，吸收干涉组合膜系在垂直观察下黄绿色色品点已接近色品轨迹的光谱线边缘，色彩饱和度可到有效提高。薄膜R1与薄膜R2参数如下表1-2。
在真空气相沉积装置中，将由低折射率材料和高折射率材料交替层组成的层系统沉积到释放层上。通过溶解释放层，除去基体上形成的层系，并将生成的平片状干涉色素洗涤干燥，在100～300℃的氮气流中对色素进行热处理。涂层操作后，通过将释放层溶解在水浴中(可能在相对较高的温度下)或在溶剂中(可能在相对较高的温度下)，通过刷、刮或洗涤(洗涤效果更佳)来分离多个涂层。
实施例二
一种红色变金色的吸收干涉型高饱和度全介质结构色薄膜，包括基底和层合在基底上的干涉薄膜，该干涉薄膜包括低折射率全介质透明材料层和吸收型高折射率材料层。该基底采用直径为80毫米、厚度为2毫米、表面质量为20/10的K9玻璃沉积薄膜。基于四分之一波长膜堆结构，设计了薄膜材料层结构及厚度参数如下表2-1。该K9玻璃上设有的高折射率吸收型材料H为氧化钒(V2O5)层，所述低折射率材料L为二氧化硅(SiO2)层，如此高低折射率材料膜层交替设置，层数共设11层。观察角从0度到60度变化，该反射光谱的反射峰值从中心波长730nm向短波移动至590nm，整体在可见光谱呈现为红色(730nm)变金黄色(590nm)，相比于传统全介质无吸收膜系结构来说，含吸收型高折射率材料的吸收干涉组合膜系设计结构，可以有效减低和平滑短波反射次峰，压缩反射带宽，提高色彩呈现的饱和度。
图3-1为干涉结构色薄膜反射率-波长曲线。图3-2为结构色薄膜反射率-波长随角度变化。图3-3为全介质无吸收结构色薄膜R1与吸收干涉型结构色薄膜R2的色品对比图。从上述图中可以看到，吸收干涉组合膜系在垂直观察下红色品点更接近色品轨迹的光谱线边缘。薄膜R1与薄膜R2的参数如下表2-2。
实施例三
一种粉色变翠绿色的吸收干涉高饱和度全介质结构色薄膜，包括基底和干涉薄膜，该干涉薄膜包括低折射率全介质透明材料层和吸收型介质高折射率材料层。该基底采用直径为80毫米、厚度为2毫米、表面质量为20/10的K9玻璃沉积薄膜。
该干涉薄膜结构为Air/MgF2/Fe2O3/MgF2/Fe2O3/MgF2/Fe2O3/MgF2/Fe2O3/MgF2/Glass的九层膜堆，该K9玻璃上设有低折射率材料MgF2层，该低折射率材料MgF2层上设有高折射率吸收型材料Fe2O3层，如此高低折射率材料膜层交替设置，共设9层，低折射率膜层和高折射率膜层的层数可根据需要加减设置，中心波长为1000nm。该薄膜材料层结构及厚度参数如下表3-1。
图4-1为结构色薄膜各层材料吸收率-波长曲线图，从图中可以看出吸收全介质材料在可见光波段的吸收明显，MgF2透明全介质材料的吸收作用几乎可以忽略。同时吸收干涉膜层组合设计，使得材料随着入射光源角度的增加，次峰削弱作用明显，进而使得反射曲线变得平滑，增加人眼对于色彩漂移的识别能力。图4-2为结构色薄膜反射光谱随角度变化曲线图，从图中可以看出，一种吸收干涉型高饱和度材料反射率-波长曲线在紫粉色波段内有峰值，同时随着角度的增加，峰值反射峰向短波移动，材料提供明显的色彩变幻外观色品，色品图如图4-3。该干涉薄膜的多层膜具有较高的颜色饱和度，颜色鲜艳且变化较为明显。
在真空气相沉积装置中，将由低折射率材料和高折射率材料交替层组成的层系统沉积到释放层上，该中心层采用吸收材料层。通过溶解释放层，除去基体上形成的层系，并将生成的平片状干涉色素洗涤干燥，在100～300℃的氮气流中对色素进行热处理。涂层操作后，通过将释放层溶解在水浴中(可能在相对较高的温度下)或在溶剂中(可能在相对较高的温度下)，通过刷、刮或洗涤来分离多个涂层。
实施例四
一种红色变橙黄色的吸收干涉型全介质结构色薄膜，包括基底和干涉薄膜，该干涉薄膜包括低折射率全介质透明材料层和吸收型金属氧化物高折射率材料层。该基底采用直径为80毫米、厚度为2毫米、表面质量为20/10的K9玻璃沉积薄膜。该K9玻璃上设有低折射率材料SiO2层，该低折射率材料SiO2层上设有高折射率吸收型全介质材料CuO层，如此高低折射率材料膜层交替设置，共设11层。利用如CuO的短波吸收限，实现高饱和度红色结构色薄膜设计。该薄膜材料层结构及厚度参数排列如下表4-1。
图5-1为红色变橙黄色吸收干涉型全介质结构色薄膜反射光谱曲线图，图中显示采用吸收干涉薄膜结构R2得到红色波段反射带宽要低于传统全介质干涉结构R1。图5-2为色品轨迹对比图，图中可以看到，吸收干涉组合膜系在垂直观察下红色品点更接近红色色品区的下边缘，可以得到更为艳丽的纯红色色彩显示。观察角从0度到60度变化，该反射光谱的反射峰值从中心波长750nm向短波移动至650nm，整体在可见光谱呈现为纯红色变为橙黄色，相比于传统全介质无吸收膜系结构来说，含吸收型高折射率材料的吸收干涉组合膜系设计结构，可以有效地减低和平滑短波反射次峰，压缩反射带宽，提高色彩呈现的饱和度。薄膜R1与薄膜R2的参数如下表4-2。
实施例五
一种橙红色变天蓝色的吸收干涉型全介质干涉结构色薄膜，包括基底和干涉薄膜，该干涉薄膜包括低折射率全介质透明材料MgF2和吸收型金属氧化物高折射率材料CuO。该干涉薄膜的薄膜材料层结构及厚度参数如下表5-1，为9层非规整厚度序列。利用如CuO的短波吸收限，实现窄反射峰高颜色纯度的结构色薄膜，该结构可以在垂直观测显示为橙红色，主反射峰值在波长600nm,倾斜30度角观察，光谱像短波漂移至550nm,呈现黄绿色；倾斜至60度角观察，光谱继续短波漂移至470nm,呈现天蓝色。相比于传统全介质无吸收膜系结构来说，含吸收型高折射率材料的非规整薄膜结构，可以有效地减低和平滑短波反射次峰，压缩反射带宽，提高色彩呈现的饱和度，同时可以获得极大的随角异色变化色域，实现从红色到蓝色的全可见光全色域变化。
该全介质吸收干涉型结构色薄膜不同角度色品坐标对比如下表5-2。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
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