(57)【要約】【課題】より広い角度で所望の色光を観測することが可能な発色構造及び発色構造を用いた製品を提供すること。【解決手段】第１の屈折率ｎ１を有し、その底面１１ｂに設けられた反射膜１３によって、透過した光を反射する上層部１１と、上層部１１の一部に形成された、光を透過し、上層部１１とは異なる第２の屈折率ｎ２を有する空間構造部１２とを備え、空間構造部１２を透過し、反射膜１３で反射し、上層部１１から出射した光と、空間構造部１２を透過せず、反射膜１３で反射し、上層部１１から出射した光とが重なることによって、第１の屈折率ｎ１、第２の屈折率ｎ２、及び空間構造部１２に基づいて決まる波長が強められる、発色構造である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の屈折率を有し、底面側に存在する反射部によって、透過した光を反射する材料層と、
前記材料層の一部に形成された、光を透過し、前記材料層とは異なる第２の屈折率を有する異屈折率部とを備え、
前記異屈折率部を透過し、前記反射部で反射し、前記材料層から出射した光と、前記異屈折率部を透過せず、前記反射部で反射し、前記材料層から出射した光とが重なることによって、前記第１の屈折率、前記第２の屈折率、及び前記異屈折率部に基づいて決まる波長が強められる、発色構造。
【請求項２】
前記材料層において、前記異屈折率部を有する部分と、前記異屈折率部を有していない部分は、前記材料層の面方向に交互に配置されている、請求項１記載の発色構造。
【請求項３】
前記異屈折率部は、前記材料層に設けられた空間によって形成されている、請求項１記載の発色構造。
【請求項４】
複数の前記異屈折率部は、格子状に配列されている、請求項２記載の発色構造。
【請求項５】
複数の前記異屈折率部は、所定の波長の発色光量が段階的に変化するように、厚みが段階的に変化されている、請求項１記載の発色構造。
【請求項６】
前記反射部は、前記材料層の底面に設けられた反射膜によって形成されている、請求項１記載の発色構造。
【請求項７】
前記反射部は、金属材料を用いて、前記材料層の底面に設けられた金属層によって形成されている、請求項１記載の発色構造。
【請求項８】
前記反射部は、前記第１の屈折率及び前記第２の屈折率とは異なる第３の屈折率を有する材料によって形成されている、請求項１記載の発色構造。
【請求項９】
前記材料層は、曲率を有しており、
平行光が前記材料層に入射された際、前記異屈折率部を透過する光路の長さが互いに等しくなるように、前記異屈折率部の大きさが異なっている、請求項１記載の発色構造。
【請求項１０】
前記材料層が第１の曲率を有する場合に、所定の波長が強められる、請求項１記載の第１の発色構造と、
前記材料層が第２の曲率を有する場合に、所定の波長が強められる、請求項１記載の第２の発色構造とを備えた、発色構造。
【請求項１１】
前記材料層が第１の曲率を有する場合に、所定の波長が強められる、請求項１記載の第１の発色構造と、
前記材料層が平面である場合に、所定の波長が強められる、請求項１記載の第２の発色構造とを備えた、発色構造。
【請求項１２】
前記第１の発色構造と前記第２の発色構造は、前記材料層の面方向に交互に設けられている、請求項１０又は１１に記載の発色構造。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかの発色構造を備えた、製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，発色構造及びそれを用いた製品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体表面に空間構造を設けることで、光学機能や濡れ性の制御など様々な機能を発生させる研究が進められている。その中で、表面上に形成された周期的な空間構造における光の反射および回折光の干渉を利用して表面を特定の色で発色させる構造性発色に関する技術がある．
通常、構造性発色の発現に関わる光学現象としては、多層膜干渉、薄膜干渉、屈折、分散、光散乱、Ｍｉｅ散乱、回折、及び回折格子、等があり、真空蒸着やスパッタリング等の真空成膜技術で形成された膜厚１μｍ以下の光学薄膜が利用されることが多い。このような構造性発色は、紫外線による経時変化が少なく、また光沢の出やすい等の利点を有することにより、外装部品への塗装方法や着色手段として期待されている。
【０００３】
また、装飾効果を与える外装部品の成形方法としては、しぼ加工や、成形後に２次加工が施される方法や、金型面に化粧線や文字を彫り込んで成形面で浮き上がらせる方法が知られている。特に成形品の着色については、多色成形のような特殊成形によって着色する場合もあるが、一定の色を有する成形品に印刷や貼り付け、塗装を、行うことが一般的である。
【０００４】
しかし、これらの方法による着色では、印刷や貼り付け、塗装といった工程の分だけ製造コストが増加し、特に塗装工程では多くの二酸化炭素が排出される。また、各種の顔料や染料あるいは有機溶剤を用いるため、廃液処理のような後始末も必要となり、作業面および環境面において問題が大きくなってきている。これらの問題を解決するためにも、顔料や染料などの色素を使用せず、光の干渉や回折などの物理現象を用いた上記構造性発色による発色手段が提案されてきており、例えば、微小な凹凸面を有する転写シートがあげられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図１５は、特許文献１において記載されている、従来の構造性発色を利用した転写シートの構成図である。
【０００６】
図１５に示す転写シートでは、支持体１００１にＴｇ．２５０℃のポリアミドイミド樹脂を主成分とする耐熱保護層１００２および、ウレタン樹脂を主成分とする回折構造形成層１００３が塗布される。次に、ロールエンボス法により、微小凹凸パターンによって構成される回折格子が回折構造形成層１００３の表面に形成される。そして、金属反射性の回折効果層１００４を形成するとともに耐熱マスク層１００５がパターン印刷される。さらにこれをＮａＯＨ溶液が入った浴槽に浸して上記耐熱マスク層１００５の不存在部から露出した部分の回折効果層１００４をエッチングした後、接着層１００６を形成して転写シートが製造される。
【０００７】
この場合には、被転写体に回折格子を構成する微小凹凸パターンが形成され、構造色を有する色光を発生させることができるため、意匠性に富む転写シートおよびその製造方法を提供することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−７６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら特許文献１で行われるような、回折格子を構成する微小凹凸パターンを被転写体に形成し、色光を発生させる方法では、狭い方向にしか色光を発生させられないという問題があった。
【００１０】
すなわち、回折格子による回折光を用いて色光を発生させる場合、所望の構造色を有する色光を発生させることが出来る角度が非常に狭く、この角度を外れると、所望の構造色を有する色光を観測することが出来なくなる。また、回折角度は波長によって異なるため、観測角度によって異なる波長の色光が観測され、結果的に虹色（レインボーカラー）の色光が観測されることになる。
【００１１】
このように非常に狭い角度でしか所望の色光を観測することが出来ないと、この発色構造を、内部に物体を有する製品の外装部品に用いる場合、ユーザーにとって、製品を使用する際に製品を観測する角度のうちの、非常に狭い一部の角度からしか構造色を有する色光を観測することができないということになる。このため、意匠性に富んだ外装部品を実現する上で問題となる。
【００１２】
また、顔料や染料などの色素を用いた、材料自体によって特定波長の光が吸収されることによる発色手段に代替するためには、より広い角度範囲に対して単色（同一波長域）の色光を発生させることが必要になる。
【００１３】
本発明は、上記従来の発色構造の課題を考慮し、より広い角度で所望の色光を観測することが可能な発色構造及び発色構造を用いた製品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために，第１の本発明は、
第１の屈折率を有し、底面側に存在する反射部によって、透過した光を反射する材料層と、
前記材料層の一部に形成された、光を透過し、前記材料層とは異なる第２の屈折率を有する異屈折率部とを備え、
前記異屈折率部を透過し、前記反射部で反射し、前記材料層から出射した光と、前記異屈折率部を透過せず、前記反射部で反射し、前記材料層から出射した光とが重なることによって、前記第１の屈折率、前記第２の屈折率、及び前記異屈折率部に基づいて決まる波長が強められる、発色構造である。
【００１５】
また、第２の本発明は、
前記材料層において、前記異屈折率部を有する部分と、前記異屈折率部を有していない部分は、前記材料層の面方向に交互に配置されている、第１の本発明の発色構造である。
【００１６】
また、第３の本発明は、
前記異屈折率部は、前記材料層に設けられた空間によって形成されている、第１の本発明の発色構造である。
【００１７】
また、第４の本発明は、
複数の前記異屈折率部は、格子状に配列されている、第２の本発明の発色構造である。
【００１８】
また、第５の本発明は、
複数の前記異屈折率部は、所定の波長の発色光量が段階的に変化するように、厚みが段階的に変化されている、第１の本発明の発色構造である。
【００１９】
また、第６の本発明は、
前記反射部は、前記材料層の底面に設けられた反射膜によって形成されている、第１の本発明の発色構造である。
【００２０】
また、第７の本発明は、
前記反射部は、金属材料を用いて、前記材料層の底面に形成された金属層によって形成されている、第１の本発明の発色構造である。
【００２１】
また、第８の本発明は、
前記反射部は、前記第１の屈折率及び前記第２の屈折率とは異なる第３の屈折率を有する材料によって形成されている、第１の本発明の発色構造である。
【００２２】
また、第９の本発明は、
前記材料層は、曲率を有しており、
平行光が前記材料層に入射された際、前記異屈折率部を透過する光路の長さが互いに等しくなるように、前記異屈折率部の大きさが異なっている、第１の本発明の発色構造である。
【００２３】
また、第１０の本発明は、
前記材料層が第１の曲率を有する場合に、所定の波長が強められる、第１の本発明の第１の発色構造と、
前記材料層が第２の曲率を有する場合に、所定の波長が強められる、第１の本発明の第２の発色構造とを備えた、発色構造である。
【００２４】
また、第１１の本発明は、
前記材料層が第１の曲率を有する場合に、所定の波長が強められる、第１の本発明の第１の発色構造と、
前記材料層が平面である場合に、所定の波長が強められる、第１の本発明の第２の発色構造とを備えた、発色構造である。
【００２５】
また、第１２の本発明は、
前記第１の発色構造と前記第２の発色構造は、前記材料層の面方向に交互に設けられている、第１０又は１１の本発明の発色構造である。
【００２６】
また、第１３の本発明は、
第１〜１２の本発明のいずれかの発色構造を備えた、製品である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、より広い角度で所望の色光を観測することが可能な発色構造及び発色構造を用いた製品を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る発色構造により構造性発色を説明するための断面構成図
【図２】（ａ）本発明に係る実施の形態１における発色構造を有する外装備品の部分断面構成図、（ｂ）本発明に係る実施の形態１における発色構造を有する外装備品の部分平面構成図
【図３】本発明の実施の形態１の変形例における発色構造を有する外装部品の部分断面構成図
【図４】本発明の実施の形態１の変形例における発色構造を有する外装部品の部分断面構成図
【図５】本発明の実施の形態１の変形例における発色構造を有する外装部品の部分断面構成図
【図６】本発明の実施の形態１の変形例における発色構造を有する外装部品の部分断面構成図
【図７（ａ）】本発明の実施の形態１の変形例における発色構造を有する外装部品の部分平面構成図
【図７（ｂ）】本発明の実施の形態１の変形例における発色構造を有する外装部品の部分平面構成図
【図７（ｃ）】本発明の実施の形態１の変形例における発色構造を有する外装部品の部分平面構成図
【図７（ｄ）】本発明の実施の形態１の変形例における発色構造を有する外装部品の部分平面構成図
【図８】本発明の実施の形態１の変形例における発色構造を有する外装部品の部分平面構成図
【図９】本発明の実施の形態１の変形例における発色構造を有する外装部品の部分平面構成図
【図１０】（ａ）本発明に係る実施の形態２の発色構造における発色強度を説明するための図、（ｂ）本発明に係る実施の形態１における発色構造を有する外装部品の部分断面構成図
【図１１】（ａ）本発明に係る実施の形態１における発色構造を有する外装備品の部分断面構成図、（ｂ）本発明に係る実施の形態３における発色構造を有する外装備品の部分断面構成図
【図１２】本発明に係る実施の形態４における発色構造を有する外装備品の部分断面構成図
【図１３】（ａ）図１２のα部の部分拡大平面構成図、（ｂ）図１２のβ部の部分拡大平面構成図、（ｃ）図１３（ａ）のＢＢ´間の断面構成図、（ｄ）図１３（ｂ）のＣＣ´間の断面構成図
【図１４】本発明に係る実施の形態の変形例における発色構造を有する外装部品の部分断面校正図
【図１５】従来例における構造性発色を利用した転写シートの構成図を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
はじめに、本発明の発色構造による構造性発色の原理について説明する。
【００３１】
図１は、本発明に係る発色構造の発色の原理を説明するための断面構成図である。本発明の発色構造は、上層部１１と下層部１４の２層構造を有している。
【００３２】
この２層構造の上層部１１は、光を透過する透明の樹脂材料を用いて形成されており、その底面１１ｂ側には、底面１１ｂと平行な辺１５の長さが１５ｄの矩形凹形状の空間構造部１２が形成されている。
【００３３】
また、下層部１４の上層部１１との境界表面には、反射膜１３が形成されており、本発明の発色構造は、上方から上層部１１に侵入し、上層部１１を透過した光は反射膜１３により反射される構造となっている。
【００３４】
ここで、発色構造１の表面（上層部１１の表面１１ａ）から透過した光のうち，空間構造部１２を透過し反射膜１３で反射した透過反射光１８と、空間構造部１２を透過せず反射膜で反射した透過反射光１９との間での屈折率差に起因する光路差が、波長の整数倍程度になった時には、透過反射光は強くなり、逆に半波長分ずれれば透過反射光は弱くなる。
【００３５】
屈折率が大きい方が、見かけの光路長が大きくなるため、空間構造部１２の空気における屈折率をｎ１とし、上層部１１を形成する樹脂における屈折率をｎ２とすると、空間構造部１２の空間構造深さ１６の長さＬの部分における透過反射光１９の光路長は、透過反射光１８の光路長２Ｌに対して、２Ｌ（ｎ２／ｎ１）となる。
【００３６】
詳しく説明すると、強めることを希望する光の空気中における波長をλ１とすると、上層部１１に侵入した光は、その樹脂の屈折率に応じて波長が縮むことになり、その縮んだ波長をλ２とする。空間構造深さ１６の長さＬとすると、透過反射光１８では、空間構造部１２において２Ｌ／λ１個の波が存在することになる。一方、透過反射光１９では、２Ｌ／λ２個の波が存在することになる。この波の数の差（２Ｌ／λ２―２Ｌ／λ１）がｍ（１、２、・・・）であるとき、λ１の波長の光が強められることになり、波の数の差がｍ／２であるとき、λ１の波長の光が弱められることになる。すなわち、下記式１を満たしたときに、空気中における波長がλ１の光が強められることになる。
【００３７】
（式１）
（２Ｌ／λ２―２Ｌ／λ１）＝ｍ（１、２、・・・）
一方、上述したように、空気中における屈折率をｎ１とし、上層部１１を形成する樹脂における屈折率をｎ２とすると、ｎ１・λ１＝ｎ２・λ２となるため、λ２＝（ｎ１／ｎ２）・λ１を上記（式１）に代入し変形すると、下記（式２）が求められる。この（式２）から、屈折率差に起因する光路長の差が、波長の整数倍になった場合に、λ１の波長の光が強められることがわかる
（式２）
２Ｌ・（ｎ２／ｎ１）−２Ｌ＝ｍλ１  （ｍ＝１、２、・・・）
このように、光路差は空間構造深さ１６により形成されるため，空間構造深さ１６の長さＬを制御することにより発色波長のコントロールが可能となる。
【００３８】
簡易な数値を当て嵌めて説明すると、上層部１１の形成する樹脂の屈折率ｎ２を１．５とし、空気の屈折率ｎ１を１とすると、上記（式２）は、Ｌ＝ｍλ１となる。すなわち、４００ｎｍの波長の光を強めようとすると、空間構造部１２の厚みＬは、４００ｎｍとすればよいことになる。
【００３９】
尚、実際には反射光と回折光の両方が観測されるが、透過反射光は角度による色変化が緩やかであるのに対して、回折角度は波長によって異なる。これは、回折光の場合には、角度が変化すると光路差が大きく変化し、反射光の場合には、角度が変化しても光路差が大きく変化しないためと考えられる。このため、回折光は角度による色変化が急峻であり、観測角度によって異なる波長の色光が観測され、結果的に虹色（レインボーカラー）の色光が観測されることになる。
【００４０】
したがって、広い角度範囲に対して単色（同一波長域）の色光を発生させるためには、透過反射光を強く、回折光を弱くする必要がある。よって，下層部１４の表面（上層部１１の底面１１ｂ）に形成した反射膜１３により透過反射光を強くするとともに、回折光を弱くするためには空間構造部１２の構造周期（１７ｄ）を小さくする必要がある。これは、構造が短ピッチであるほど、回折角度が大きくなるため、回折光の出射角度を低く（回折角を大きく）して反射光のみが観測されるようにすることができるためである。
【００４１】
このように、構造性発色に、回折光ではなく反射透過光を用いることにより、出射角度に対する色の変化が緩やかになり、広い角度範囲に対して単色（同一波長域）の色光を発生させることができ、また、構造深さによって色（色光の波長域）を制御することができる。
【００４２】
（実施の形態１）
以下に、本発明にかかる実施の形態１における発色構造１について図面を参照しながら説明する。図２（ａ）は、本発明の実施の形態１における発色構造１を用いた外装部品の断面構成図である。尚、上述した図１と同様の構成については、同一の符号が付されており、説明を省略する。
【００４３】
上述したように、発色構造１は、上層部１１と、下層部１４と、上層部１１の底面１１ｂに設けられた反射膜１３とを備えている。そして、上層部１１には、その底面１１ｂ側に断面が矩形状の空間構造部１２が形成されている。
【００４４】
図２（ｂ）は、本実施の形態１の発色構造１における空間構造部１２の配列を示す平面図である。図２（ｂ）に示すように、複数の空間構造部１２は、平面視正方形状であり、辺１５の長さが１５ｄとなっている。また、複数の空間構造部１２は、平面視において、格子状に配列されている。詳しく説明すると、図中、横方向（面内Ｘ方向）及び縦方向（面内Ｙ方向）に同一間隔で配置されている。Ｘ方向とＹ方向によって形成される角度は、９０度である。横方向の配列では、複数の空間構造部１２は、各々の上下の辺が同一直線上にあり、各々の左右の辺が平行になるように配置されている。縦方向の配列では、複数の空間構造部１２は、各々の上下の辺が平行になり、各々の左右の辺が同一直線上になるように配置されている。
【００４５】
すなわち、外装部品の表面に形成された発色構造１において、上方から見て正方形状の複数の空間構造部１２が、面内X方向とY方向に同じ構造周期１７ｄで、それぞれ直線上に配列され、図中縦及び横方向に配列された複数の空間構造部１２は、上下左右に対称であって、隣り合う４つの空間構造部１２は、それらの中央Ａを基準にして４回対称になるように配置されている。このように、空間構造部１２の中心同士の間隔を１辺の長さとする正方形の頂点に空間構造部１２を配列する方法を、以下、正方配列という。
【００４６】
本発明では、透過反射光の光路差によって所望の色を強調するが、このときに空間構造部１２の間の幅９ｄを辺１５の長さ１５ｄと同じ長さとすると、上記正方配列構造により、空間構造部１２を通る透過反射光１８と空間構造部１２を通らない透過反射光１９の光量をほぼ同等にすることができ、所望の色を最も強調することができる。
【００４７】
また、このときに、回折光はノイズ成分となるが、上記正方配列構造によって、回折方位を増やし回折光の密度を下げることにより、回折光を弱めることができ、相対的に回折光に対する反射光の光量を大きくすることができる。そのため、所望の色をさらに強調することができる。
【００４８】
具体的には、上層部１１をアクリル系フォトポリマーによって形成し、反射膜１３として膜厚１００ｎｍのＡｌ膜を形成し、下層部１４をＰＥＴ樹脂基板によって形成し、空間構造部１２の形状としては、空間構造部１２の構造周期（１７ｄ）を２８０ｎｍ、辺１５の長さ１５ｄを１４０ｎｍ、厚みＬを４００ｎｍとした場合、正面視（表面１１ａに対して垂直方向から視た場合、図２（ａ）矢印Ｓ参照）を０°として±３８°の範囲では可視光領域の回折光は発生せず、ピーク波長４００ｎｍを中心とする青色に発色する構造部品が得られた。
【００４９】
なお，図３の発色構造８に示すように上層部１１と下層部１４の境界部での反射膜１３上にレンズ層４１を形成してもよい。このようにレンズ層４１を形成することによって以下の効果が発揮される。
【００５０】
図３に示すように、レンズ層４１がない場合には、図中の点線で示す反射光２０のように、斜めから空間構造部１２に入射してきた光の反射光２０が、空間構造部１２を通過せず、空間構造部１２の外部へ出ていく場合があった。しかしながら、レンズ層４１の効果により、光を屈折させることで、斜めから空間構造部１２に入射してきた光の反射光を空間構造部１２の内部を通過させることが出来る。この空間構造部１２の内部を通過する反射光は、符号２１で示されている。
【００５１】
このように、レンズ層４１を設けることにより、正面への発色光量を向上させることができる。尚、このレンズ層の材料としては、紫外線硬化型樹脂を用いることが出来る。このようなレンズ層４１は、上層部１１と下層部１４の境界面上に紫外線硬化樹脂を塗布し，上層部１１と下層部１４を加圧接着することで比較的簡単に形成することができる。
【００５２】
尚、本実施の形態１では、空間構造部１２が上層部１１の底面１１ｂ側に形成されているが、図４に示す発色構造２のように、表面１１ａ側に形成されていてもよいし、図５に示す発色構造３のように、上層部１１の内部に空間構造部１２が形成されていても良い。更に、図６に示す発色構造４のように、空間構造深さ１６と同じ長さＬを有する上層部１１´が設けられていても良い。要するに、空間構造部１２を透過して、反射膜１３で反射し、上層部１１を出射する透過反射光１８と、空間構造部１２を透過せずに、反射膜１３で反射し、上層部１１を出射する透過反射光１９が重ね合うことによって、所望の波長が強められるように、空間構造部１２の空間構造深さ１６の長さＬが保たれておりさえすればよい。
【００５３】
又、本実施の形態１では、空間構造部１２は正方配列されていたが、図７（ａ）に示すように、縦方向（Ｙ方向）及び右斜め上方に向かって空間構造部１２が配列された発色構造であってもよく、図７（ｂ）に示すように、左斜め上方及び横方向（Ｘ方向）に向かって空間構造部１２が配列された発色構造であってもよい。また、図７（ｃ）に示すように、半径の異なる複数の同心円上に空間構造部１２が配列されていても良い。尚、図中、Ｏを中心とする同心円が二点鎖線で示されている。
【００５４】
又、本実施の形態１では、空間構造部１２は、立方体形状であったが、各辺又は各頂点にアールが形成されていても良い。各頂点にアールが形成された空間構造部１２の平面図が、図７（ｄ）に示されている。
【００５５】
また、本実施の形態の空間構造部１２は、上方から見て正方形であったが、正方形に限らず、長方形状であってもよい。更に、平行四辺形、菱形、円形、楕円、多角形状など、適宜変形してもよい。また、空間構造深さ１６は、所望する波長に従って、適宜変更される。
【００５６】
また、図８に示すように、Ｘ方向（縦方向）及びＹ方向（横方向）の２方向に限らず、横方向の一方向に向かってのみ空間構造部１２が配列されていても良い。
【００５７】
また、本実施の形態１では、空間構造部１２は立方体形状に形成されているが、例えば、図９に示すように、Ｙ方向に長い帯状の空間構造部１１２が配列されていても良い。この場合、ＤＤ´間断面図は、図２（ｂ）のような構造となり、図９において、わかりやすくするため、空間構造部１１２に斜線が付されている。但し、図８、９では、Ｘ方向において視線を移動させた場合には、広い角度で所定の波長の構造色を視ることが出来るが、Ｙ方向において視線を移動させた場合には、狭い角度でしか所定の波長の構造色を視ることが出来ないことになる。
【００５８】
（実施の形態２）
次に、本発明にかかる実施の形態２における発色構造について説明する。本実施の形態２の発色構造は、実施の形態１と基本的名構成は同じであるが、空間構造部の深さが段階的に変更されている点が異なっている。そのため、本相違点を中心に説明する。尚、実施の形態１と同様の構成については、同一の符号が付されている。
【００５９】
図１０（ａ）は、本発明の実施の形態２における発色構造５による発色の様子を示す発色模式平面図であり、図１０（ｂ）は、本発明の実施の形態２における発色構造５を用いた外装部品の断面構成図である。図１０（ｂ）において，図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００６０】
本実施の形態２の発色構造５では、上層部１１の底面１１ｂに形成する空間構造部２２の空間構造深さ１６の長さＬが、所望の発色波長に対して、段階的に変更されている。上記でも述べたように、表面１１ａから入射し、上層部１１を透過した光のうち、空間構造部２２を透過し反射膜１３で反射した透過反射光１８と、空間構造部２２を透過せず反射膜１３で反射した透過反射光１９との間の光路差が、波長の整数倍程度になった時には、透過反射光は強くなり、逆に半波長分ずれれば透過反射光は弱くなる。
【００６１】
したがって，光路差を段階的に変化させれば、所望の波長における発色光量を段階的に変化させることが可能となり、色の制御のみではなく、発色強度の制御も可能となり、実際の部品におけるグラデーション表現が可能となる。
【００６２】
ここで、本実施の形態２の発色構造５の反射膜１３としては、色が付加された、特定の反射分光特性を有している膜が使用される。このような反射膜１３を用いることにより、特定の波長の光のみが反射膜１３で反射し、その波長の光の発色強度の制御を行うことが可能となる。
【００６３】
例えば、所望の発色の中心波長を青色の４００ｎｍとした場合、反射膜１３に青色が付与された反射膜を用いると、青色の波長の光のみが反射される。そして、空間構造部２２の空間構造深さ１６を４００ｎｍから半波長分の深さである２００ｎｍへと段階的に変化させると、反射膜１３で反射された青色発色が徐々に薄くなり、黒色へと変化するグラデーション表現を持った外装部品が得られる。
【００６４】
尚、空間構造深さ１６の長さＬの変化量は，所望のグラデーション表現階調により増減させればよい。
【００６５】
（実施の形態３）
次に、本発明にかかる実施の形態３における発色構造について説明する。
【００６６】
上述した実施の形態１の発色構造は、平面に設けられた際に所望の波長を発色することが出来たが、発色外装部品として適用する場合、表面の形状としては平面のみではなく，曲率を有する形状（曲面）に対しても適用が求められる。このように、本実施の形態３の発色構造は、実施の形態１と異なり、曲率を有する形状に対して適用可能な点が異なっている。尚、本実施の形態３の発色構造の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、相違点を中心に説明する。尚、実施の形態１と同様の構成については同一の符号が付されている。
【００６７】
図１１（ａ）は、実施の形態１の発色構造１を用いた外装部品の断面構成図である。また、図１１（ｂ）は、本実施の形態３の発色構造６を用いた外装部品の断面構成図である。
【００６８】
上述したように、本発明の発色構造では，空間構造部を通過する光と空間構造部を通過しない光の光路差（波長の変化による）により発色の効果が得られる。
【００６９】
そのため、曲率を有する形状に対して所望の波長の光の発色機能を発現させるためには、目視軸方向に対して、空間構造部３２の光が透過する部分の長さを一定にする必要がある。
【００７０】
すなわち、図１１（ｂ）に示すように、平行光３８が空間構造部３２を透過する際の光路の長さ３７ｄが、一定の長さに成るように曲率に応じて空間構造部３２の空間構造深さ３６の長さＬが変化されている。図１１（ｂ）に示されている空間構造部３２を上から順に、３２α、３２β、３２γとすると、空間構造部３２αに比べて空間構造部３２γの方が、目視方向（平行光３８の進行方向）に対する空間構造深さ３６方向の傾きが大きくなっているため、空間構造深さ３６の長さＬは、３２α、３２β、３２γの順に短くなることになる。
【００７１】
このように曲率に応じて空間構造部３２の空間構造深さ３６を変化させることで、曲面形状であっても、均一な発色を得ることができる。
【００７２】
（実施の形態４）
次に、本発明にかかる実施の形態４における発色構造について説明する。実施の形態１では、平面に適用する発色構造について説明し、実施の形態３では、曲面に適用する発色構造について説明したが、本実施の形態４では、平面及び曲面の双方に適用可能な発色構造について説明する。尚、実施の形態１、３と同様の構成については同一の符号が付されている。
【００７３】
図１２は、本発明の実施の形態４における発色構造７を用いた外装部品の平面図である。図１３（ａ）は、図１２のα部の部分拡大図であり、図１３（ｂ）は、図１２のβ部の部分拡大図である。図１３（ｃ）は、図１３（ａ）のＢＢ´間の断面図であり、図１３（ｄ）は、図１３（ｂ）のＣＣ´間断面図である。
【００７４】
図１２、図１３（ｃ）、及び図１３（ｄ）に示すように、本実施の形態４の発色構造７は、第１の構造色領域７１と、第２の構造色領域７２が交互に配置されている。この第１の構造色領域７１は、平面用の発色構造であって、実施の形態１と同様に一定の空間構造深さ１６の長さＬを有する複数の空間構造部１２を有している。一方、第２の構造色領域７２は、曲面用の発色構造であって、実施の形態３と同様に、製品の表面の曲率に合わせて空間構造深さ３６の長さＬが変化する複数の空間構造部３２を有している。
【００７５】
本発明の発色構造の空間構造部の形成方法としては、所定の形状に加工された金型形状を樹脂に転写する方法が用いられるが、金型の作成には，空間形状のリソグラフィ、及びエッチング等の高度な技術が必要となるため、金型の製作コストは総じて高くなる。そのため、各製品それぞれに応じた金型を作成すれば、製造コストが高くなるという問題を生じる。
【００７６】
そこで、上述したように、形成する空間構造として、平面で発色する第１の構造色領域７１と曲面で発色する第２の構造色領域７２を、平面内で交互に配置することで、同一製品において、平面でも曲面でも所望の発色を得ることが可能となる。尚、いいかえると、第１の構造色領域７１と第２の構造色領域７２がずらして重ねられているとも言える。また、第１の構造色領域が、本発明の第１の発色構造の一例に相当し、第２の構造色領域が、本発明の第２の発色構造の一例に相当する。
【００７７】
本発明の外装部品を平面形状に適用した場合には、第１の構造色領域７１の発色によって所望の波長の色が得られ、曲面形状に適用した場合には、第２の構造色領域７２の発色によって所望の波長の色を得ることが出来る。
【００７８】
なお、このように平面及び曲面の双方に適用させる場合、平板上で上層部１１を成形した後、上層部１１を製品の表面形状に沿って曲げて使用することになるが、上層部１１の厚みを数１０μm程度にすれば実用上問題ない。
【００７９】
さらに、曲面で発色する構造の形状を凹面形状に対応させたものと，凸面形状に対応させたものを混在させて配置することももちろん可能である。この凹面形状が、本発明の第１の曲率の一例に相当し、凸面形状が、本発明の第２の曲率の一例に相当する。
【００８０】
また、本発明の材料層の一例は、本実施の形態の上層部１１に相当する。上記実施の形態１〜４では、発色構造として、上層部１１と下層部１４を有する２層の樹脂構造を用いており、２層の樹脂構造を表面に備えた製品としてもよいが、製品強度が必要な場合には、図１４に示すように、上層部１１のみを製造し，表面反射率の高い金属ベース８０（本発明の金属層の一例に相当する）に対して貼りあわすことでも同様の機能を持った製品とすることができる。この場合、金属層が、本発明の反射部の一例に相当する。尚、出荷時に製品の表面に本発明の発色構造が形成されていてもよいが、空間構造部１２が形成された上層部１１の底面を他の部材（例えば、金属ベース８０）に貼付可能とし、上層部１１のみを発色用のシートとして販売してもよい。また、上層部１１に反射膜１３を貼り付けた構造を発色用のシートとして販売しても良いし、上層部１１、反射膜１３及び下層部１４を有する２層の樹脂構造を発色用のシートとして販売しても良い。
【００８１】
また、本発明の異屈折率部の一例は、本実施の形態の空間構造部１２に相当するが、空間に、上層部１１を形成する材料とは異なる屈折率を有する材料が充填されていても良い。この場合、強めることを所望する波長をλ１とし、空気中の屈折率をｎ１とし、充填する材料の屈折率をｎ３、この材料中における波長をλ３とすると、下記式３を満たした場合に、所望の波長λ１が強められることになる。
【００８２】
（式３）      （２Ｌ／λ２）―（２Ｌ／λ３）＝ｍ（ｍ＝１、２、３・・・）
ここで、ｎ１・λ１＝ｎ２・λ２＝ｎ３・λ３を用いると、上記式３は、下記式４となる。
【００８３】
（式４）        ２Ｌ｛（ｎ２―ｎ３）／ｎ１｝＝ｍλ１
この（式４）からＬと、ｎ１、ｎ２、及び充填する材料の屈折率ｎ３によって、強める波長λ１を制御することが可能となる。
【００８４】
尚、本発明の第１の屈折率の一例は、ｎ１に相当し、本発明の第２の屈折率の一例は、ｎ２に相当し、本発明の第３の屈折率の一例は、ｎ３に相当する。
【００８５】
また、本発明の反射部の一例は、上記実施の形態の反射膜１３、または上述した金属層に相当するが、他の部材であっても良く、上層部１１及異屈折率部（空間構造部）と異なる屈折率の材料によって形成されていればよく、例えば白色の樹脂等であってもよい。
【００８６】
また、上記実施の形態では、上層部１１を形成している樹脂の屈折率を約１．５とし、青色を発色させるように４００ｎｍの波長を強める具体例を記載したが、例えば、緑色の波長を強めるためには、Ｌを５２５ｎｍに設定することが出来る。また、赤色の波長６６０ｎｍを強めるためには、Ｌを６６０ｎｍとすることが出来る。更に、これら、青色を強める領域、緑色を強める領域、赤色を強める領域の３原色の発色領域を組み合わせることにより、多色の発色を得ること出来る。
【００８７】
また、上述した実施の形態における発色構造は、テレビ、机等、あらゆる製品に使用することが出来、それら製品の外装部品に限らず内装部品に用いても良い。
【００８８】
以上のように、本発明の発色構造を有する外装部品によれば、２層構造の上層部１１の底面１１ｂに形成した空間構造の作用により、表面１１ａより透過し、上層部１１の底面１１ｂの反射膜１３により反射する透過反射光を特定の波長域に制限することにより、目的とする色光を発生させることができる。ここで、構造周期を小さくすることにより回折光の出射角度を低く（回折角度を大きく）して、透過反射光の重ね合わせによる発色のみが観測されるようにするとともに、空間構造の深さを発生させる色（色光の波長域）に合わせて変化させる。
【００８９】
このように、回折光ではなく透過反射光を用いることにより、出射角度に対する色の変化が緩やかになり、広い角度範囲に対して単色（同一波長域）の色光を発生させることができ、また、構造深さによって色（色光の波長域）を制御することができる。
【００９０】
また、本発明の発色構造により、広い角度範囲に対して単色（同一波長域）の色光を発生させることができ、構造深さによって色（色光の波長域）を制御することができることにより、材料自体によって特定波長の光が吸収されることによる、顔料や染料などの色素を用いた発色手段に代替することができる。
【００９１】
また、本実施の形態で述べたような構造性発色は、紫外線による経時変化が少なく、また光沢の出やすい等の利点を有することから、外装部品への塗装方法や着色手段として有用である。
【００９２】
また、各種の顔料や染料あるいは有機溶剤を用いる必要がないため、廃液処理などの後始末も不要となり、作業面および環境面においても負担を軽減することができる。
【００９３】
さらに、印刷や貼り付け、塗装といった工程の分だけ製造コストを削減することができ、特に塗装工程で発生する多くの二酸化炭素を削減することも可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明の発色構造によれば、より広い角度で所望の色光を観測することが出来るという効果を発揮することが出来、例えば、製品の外装部品、内装部品等として有用である。
【符号の説明】
【００９５】
１、２、３、４、５、６、７  発色構造
１１    上層部
１２、２２、３２    空間構造部
１３    反射膜
１４    下層部
１５    空間構造辺
１６    空間構造深さ
１７    構造周期
１８、１９    透過反射光
４１    レンズ層
【図７（ａ）】
2011170273.tif 000003
【図７（ｂ）】
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【図７（ｃ）】
2011170273.tif 000005
【図７（ｄ）】
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【図１２】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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