(57)【要約】【課題】自然光の照射によって、任意の色相を有する高輝度の透過光を得ることができ、しかも耐光耐熱性に優れ、経時変色することのない発色性材料と、このような発色性材料を適用して成る自動車用部品を提供すること。【解決手段】平板状をなす透明基材２の片面側に、当該基材２の屈折率よりも大きい屈折率を有する材料から成り、矩形断面を有する棒状の格子材３を平行、かつ等間隔に配置する一方、上記基材２の他面側に偏光板４を配置する。【選択図】図１
2009031325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有する平板状の基材の一方の面上に、矩形断面を有する棒状の格子材を平行かつ等間隔に配置すると共に、当該基材の他面側に偏光板を配置して成ることを特徴とする発色性材料。
【請求項２】
上記格子材の屈折率が３．５以上、上記基材の屈折率が１．７以下であることを特徴とする請求項１に記載の発色性材料。
【請求項３】
上記格子材の屈折率が基材の屈折率よりも２．５以上大きいことを特徴とする請求項２に記載の発色性材料。
【請求項４】
上記格子材の周期Ｐ及び高さＴがそれぞれ可視光線の波長以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の発色性材料。
【請求項５】
上記格子材の周期Ｐが０．２４〜０．４５μｍ、格子の高さＴが０．０８以上０．１５μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の発色性材料。
【請求項６】
上記格子材の幅Ｗの周期Ｐに対する比Ｗ／Ｐが０．６以上であることを特徴とする請求項５に記載の発色性材料。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つの項に記載の発色性材料を用いて成ることを特徴とする自動車用部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然光を照射した場合に、任意の色相を有し、しかも高輝度の透過光を得ることができる発色性材料と、このような発色材料を用いた自動車用部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、色のついた透過光を得るためには、染料を混ぜた透明フィルムに光を照射する方法が一般に用いられてきた。
しかし、このような色付きフィルムにおける発色は、複数の可視光波長を吸収する特性を持つ染料によって吸収されずに透過した光によるものであり、目的とする色相の波長のみにピークを持つものではないことから、高輝度の透過光を得ることは難しかった。
【０００３】
目的とする色相以外のピーク強度を減らして、目的とする色相の波長のみにピークを持つものを作成するためには、目的とする色相では透過率がほとんど１００％であって、目的とする色相以外では透過率が０％に近い染料を混ぜる必要がある。
このように、原理的には、目的とする色相毎に所定の吸収スペクトルを持つ染料を探索することによって、任意の色相の波長にのみピークを持ち、高輝度の透過光を得ることができるカラーフィルターを作成することは可能であるが、実際にはそのような染料を探索することは非常に難しいことになる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、透明な樹脂を染料で着色した赤色カラーフィルターに関して、青色波長域での透過率を低減し、より鮮明な赤色透過光を持つカラーフィルターとするために、赤色波長付近の透過率が１００％近く、青色波長付近の透過率が０％に近い染料を赤色染料に混ぜることが提案されている。
【特許文献１】特開平０３−５８００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された方法では、先に述べたとおり、赤色以外の他の色相の波長のみにピークを持つカラーフィルターを作成するには、それぞれの色相毎に所定の吸収スペクトルを持つ染料を別途探索することが必要となる。
【０００６】
本発明は、染料を用いた従来のカラーフィルターにおける上記課題を解決すべくなされたものである。その目的とするところは、自然光の照射によって、任意の色相を有する高輝度の透過光を得ることができる発色性材料と、このような発色性材料を適用して成る自動車用部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成すべく、鋭意検討を重ねた結果、平板状基材の一方の面に矩形断面の格子材を所定間隔に平行配置し、他方の面に偏光板を配置することによって、上記の目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに到った。
【０００８】
すなわち、本発明は上記知見に基づくものであって、本発明の発色性材料は、平板状をなし、光透過性を有する基材の片面側に、矩形断面を有する棒状の格子材を平行、かつ等間隔に配置する一方、上記基材の他面側に偏光板を配置したことを特徴とする。
また、本発明の自動車用部品は、本発明の上記発色性材料を用いたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、透明の平板状基材の片面側に、矩形断面を有する棒状の格子材を等間隔に平行配置し、他面側に偏光板を配置したため、他面側、すなわち偏光板の側から自然光を照射することによって、格子材の屈折率や寸法によって定まる任意の色相を有する高輝度の透過光を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の発色性材料について、これに用いる材料や、その製造方法について、さらに詳細に説明する。
【００１１】
本発明の発色性材料は、上記したように、光透過性を有する平板状の基材の片面側に、矩形断面を有する棒状の格子材が平行かつ等間隔に配置される一方、他面側には、偏光板が配置された構造を備えていることを要する。
図１は本発明の発色性材料の構造を示す。図１（ａ）はその平面図、図１（ｂ）は縦断面図である。本発明の発色性材料１は、図に示すように、平板状をなし、透明性材料から成る基材２の一方の面上に、図１（ｃ）に拡大して示すように幅Ｗ×高さＴの矩形断面を有する棒状の格子材３が平行かつ等間隔に、周期Ｐで配置された構造を有する。従って、これら基材２及び格子材３の屈折率や、格子材の寸法Ｗ，Ｔ，Ｐに応じた色相（波長）の透過光が得られることになる。なお、当該透過光は、構造発色によるものであるため、染料のような光や熱による経時劣化がなく、光や熱によって変色することはない。
【００１２】
本発明の発色性材料を構成する上記基材２と格子材３の屈折率については、基材２の屈折率が１．７以下であり、格子材３の屈折率が３．５以上であることが望ましい。
これは、格子材３の屈折率が３．５以上の領域にあるとき、基材２の屈折率が大きくなるに従って、目的とする色相のスペクトル半値幅が大きくなり、しかもピーク強度が小さくなる傾向があるからである。とりわけ基材２の屈折率が１．７を超えると、スペクトル半値幅は可視光全体の波長幅に近い０．４μｍとなり、高輝度の発色が得られなくなることによる。
【００１３】
一方、基材２の屈折率が１．７以下の領域において、格子材３の屈折率を徐々に小さくなると、それに従って目的とする色相以外の色相のピーク強度が大きくなる傾向がある。特に格子材３の屈折率が３．５より小さくなると、目的とする色相のピーク強度と目的外の色相のピーク強度がほぼ等しくなり、高輝度の発色が得られなくなることがあるためである。
【００１４】
また、基材２の屈折率が１．７より大きく、且つ格子材３の屈折率が３．５より小さい領域では、ピークの強度が小さく、スペクトル半値幅が大きくなったり、ピークが２つ以上現れたりするために、高輝度の透過光は得られなくなる傾向がある。
なお、スペクトル半値幅とは、透過光スペクトル分散において、ピーク強度が半分になるときのピーク巾を波長で表したものである。
【００１５】
本発明における基材２と格子材３の屈折率のさらに望ましい範囲としては、基材２の屈折率が上記したように１．７以下である一方、格子材３の屈折率が上記基材２の屈折率に２．５以上の値を加えた値であることがさらに望ましい。例えば、基材２の屈折率が１．７の場合には、格子材３の屈折率が基材２の屈折率である１．７に２．５を加えた値、すなわち４．２以上であることがより望ましい。これは、格子材３と基材２の屈折率の差が２．５を超えると、さらに高輝度な発色が得られることによる。
なお、屈折率には、一般に波長依存性があることが知られており、本発明において屈折率とは、波長０．５５μｍの光の屈折率を意味するものとする。
【００１６】
また、本発明の発色性材料の格子材同士の間隔、言い換えると格子材３の周期（ピッチ）Ｐ及び高さ（厚さ）Ｔについては、透過光が可視光の波長域にスペクトルを持つためには、可視光線の最大波長、すなわち０．７８μｍ以下であることが望ましい。
【００１７】
さらに、本発明の発色性材料の格子材３の周期Ｐは、０．２４μｍ以上０．４５μｍ以下であり、且つ格子材３の高さＴが０．０８μｍ以上０．１５μｍ以下であることが望ましい。これは、格子材３の周期Ｐ及び高さＴがこの範囲外の値をとる場合、目的の色相以外にピークが現れ、高輝度の発色が得られなくなる傾向があることによる。
なお、格子材３の幅Ｗはその周期Ｐより小さい値であれば任意の値で構わないが、格子幅Ｗを格子周期Ｐで割った値Ｗ／Ｐが０．６以上となるような格子幅Ｗを採用することががさらに望ましい。これは上記値Ｗ／Ｐが０．６以上になると、ピーク透過率が概ね５０％を超えるからである。
【００１８】
本発明の発色性材料に用いる基材２の材料としては、屈折率が１．７以下の材料を用いることが望ましく、例えば二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化タングステン、酸化マグネシウム、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、フッ化セリウム、フッ化ランタン、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化ネオジウム、フッ化イッテルビウム、フッ化イットリウム、フッ化ガドリニウム、炭酸カルシウム、臭化カリウムのような材料を用いることができる。
【００１９】
一方、本発明において、格子材とは、矩形断面を持つ構造体を所定間隔に平行配置して形成される物の構造単位を意味し、格子材３の材料としては、その屈折率が基材の屈折率よりも大きいという特性を有し、例えば一酸化チタン、二酸化チタン、五酸化ニオブ、酸化クロム、酸化セリウムなどから成るものを用いることができるが、特にシリコンやガリウム砒素のように、屈折率が３．５以上の材料を用いることが望ましい。
【００２０】
また、本発明の発色性材料に使用する偏光板４としては、例えば特定の方向の電場を吸収し、これに垂直な方位の電場を透過するポリマー製のフィルム偏光板、方解石などの結晶を利用したものがある。偏光板を透過した光の電場振動面が一方向になるものであれば、何ら限定はない。例えば棒状の高分子色素が一定の方向に配列するように、当該色素を透明プラスチック中に混ぜたものを用いることができる。なお、本発明において偏光板４は、当該偏光板４を透過した光の電場振動面と棒状の格子材３の長さ方向とが垂直になるように配置されている。
【００２１】
本発明の発色性材料を製造する方法についても特に限定はなく、例えばフォトリソグラフィを挙げることができる。
これは感光性物質を部分的に露光することによってパターンを生成する半導体等の製造技術である。例えばＳｉＯ２基材の上にＳｉ膜を配置した基板上に、電子線レジストをスピンコートし、電子線リソグラフィによってこの電子線レジスト膜に格子上のマスキングパターンを描く。そして、このマスキングパターン越しにＳｉ膜をフッ化水素イオン等でドライエッチングすることによって、このような発色性材料を製造することができる。
【００２２】
本発明の発色性材料の適用例としては、例えば、カメラや光学機器用の色フィルター、フラットパネルディスプレイの３原色表示用の色フィルターなどがある。特に自動車用部品としては、サンルーフ用ウインドウ、リアウインドウ、サイドウインドウ、テールランプ、リアガーニッシュ等の部品などを挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、これら以外にも、適用対象が種々考えられる。
【実施例】
【００２３】
以下に、本発明を実施例に基づいて、さらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されないことは言うまでもない。
【００２４】
（実施例１）
シリコン厚さ０．１０５μｍ、基板厚さ８００μｍのＳｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｑｕａｒｔｚ基板上に電子線レジストをスピンコートし、電子線描画及び現像によってマスクパターンを形成したのち、反応性イオンエッチングによって、幅Ｗ＝０．２６５μｍ、高さＴ＝０．１０５μｍ、周期Ｐ＝０．３８０μｍの格子材３（屈折率：４．０８）を形成した。さらに、当該基材２の裏面側に偏光板４（ポリイミド製のフィルム偏光板）を配置し、本例の発色性材料を作製した。このようにして得られた発色性材料について、偏光板４の側から自然光を照射したところ、黄色の透過光が得られた。
【００２５】
また、この透過光のスペクトルをＵ４０００分光光度計（日立製）によって測定した結果は、図２に示すとおりである。目的とする色相は波長０．６μｍ付近のピークで表され、そのスペクトル半値幅は０．０５８μｍと小さく、高輝度の透過光が得られることが判る。そして、波長０．４２μｍ付近に見られる目的外の色相のピーク強度も小さく、この点からも高輝度の透過光であることが判る。なお、これらの結果を表１にまとめて示す。
【００２６】
（実施例２）
格子材３の断面形状を幅Ｗ＝０．１９５μｍ、高さＴ＝０．１４３μｍ、周期Ｔ＝０．２８０μｍとしたこと以外は、上記実施例１と同様の操作を繰り返し、本例の発色性材料を作製した。このようにして得られた発色性材料について、偏光板４の側から自然光を照射したところ、透過光は青色であった。
【００２７】
そして、この透過光のスペクトルを同様に測定した結果を図３に示す。図において、目的とする色相は波長０．４３μｍ付近のピークで表されるが、そのスペクトル半値幅は０．０６μｍと小さい。また、波長０．６３μｍ付近に認められる目的外の色相のピーク強度も小さく、高輝度の透過光が得られることが判る。
なお、これらの結果を表１にまとめて示す。
【００２８】
（実施例３）
格子材３の断面形状を幅Ｗ＝０．１９５μｍ、高さＴ＝０．０８９μｍ、周期Ｔ＝０．２８０μｍとしたこと以外は、上記実施例１と同様の操作を繰り返し、本例の発色性材料を作製した。このようにして得られた発色性材料について、偏光板４の側から自然光を照射したところ、透過光は緑色であった。
【００２９】
そして、この透過光のスペクトルを同様に測定した結果を図４に示す。図４において、目的とする色相は波長０．５μｍ付近のピークで表されるが、そのスペクトル半値幅は０．０５５μｍと小さい。また、波長０．７μｍ付近に認められる目的外の色相のピーク強度は大きいが、その比視感度は波長０．５μｍのそれに比べて１００分の１以下と小さい。また、波長０．５μｍ付近の色相に比べて無視できることから、目的とする色相である波長０．５μｍ付近のピークによる高輝度の透過光が得られることになる。
なお、これらの結果を表１にまとめて示す。
【００３０】
（実施例４）
格子材３の断面形状を幅Ｗ＝０．３０７μｍ、高さＴ＝０．０９１μｍ、周期Ｔ＝０．４４０μｍとしたこと以外は、上記実施例１と同様の操作を繰り返し、本例の発色性材料を作製した。このようにして得られた発色性材料について、偏光板４の側から自然光を照射したところ、オレンジ色の透過光が得られた。
【００３１】
そして、この透過光のスペクトルを同様に測定した結果、図５に示すとおりであり、目的とする色相は波長０．６３μｍ付近のピークで表され、そのスペクトル半値幅は０．１１μｍと小さく、高輝度の透過光が得られる。また、波長０．４２μｍ付近に見られる目的外の色相のピーク強度は小さく、この点からも高輝度の透過光が得られることが確認された。
なお、これらの結果を表１にまとめて示す。
【００３２】
（実施例５）
基材２の屈折率を１．７０、格子材３の屈折率を４．２０とし、その断面形状を幅Ｗ＝０．２６５μｍ、高さＴ＝０．１０５μｍ、周期Ｔ＝０．３８０μｍとした発色性材料による透過光のスペクトルをコンピュータシミュレーションによって求めた。
その結果は、図６に示すとおりであって、目的とする色相（オレンジ色）は波長０．６５μｍ付近のピークで表されるが、そのスペクトル半値幅は０．１２μｍと小さく、高輝度の透過光が得られる。また、波長０．４３μｍ付近に現れる目的外の色相のピーク強度は小さく、この点からも高輝度の透過光が得られることが予測される。
【００３３】
なお、上記結果は、基材及び格子材の屈折率の好適範囲を現状では実在しない屈折率範囲にまで拡張して確認するためにミュレーションしたものであって、厳密結合波理論による解析ソフト（製品名：ＤｉｆｆｒａｃｔＭＯＤ、メーカー：日本アールソフトデザイングループ株式会社）を使用した。
【００３４】
（実施例６）
基材２の屈折率を１．００、格子材３の屈折率を３．７５とし、その断面形状を幅Ｗ＝０．２４４μｍ、高さＴ＝０．１００μｍ、周期Ｔ＝０．３５０μｍとした発色性材料による透過光のスペクトルを上記実施例５と同様のコンピュータシミュレーションによって求めた。
その結果は、図７に示すとおりであって、目的とする色相（緑色）は波長０．５μｍ付近のピークで表されるが、そのスペクトル半値幅は０．０５６μｍと小さい。また、波長０．７μｍ付近に目的外の色相のピークが認められるが、その比視感度は波長０．５μｍのそれに比べて１００分の１以下と小さい。よって、波長０．５μｍ付近の色相に比べて無視できることから、目的とする色相である波長０．５μｍ付近のピークによる高輝度の透過光が得られることが予測される。
【００３５】
（比較例１）
橙色の透過光が得られることで知られる染料「オレンジII」（分子内にアゾ結合（Ｎ＝Ｎ）を持つアゾ染料の一種）を使用し、ナイロンから成るフィルムにこのような染料を塗布することによって本例の発色性材料を作製した。このようにして得られた発色性材料について、自然光を照射したところ、くすんだオレンジ色の透過光が得られた。
【００３６】
また、この透過光のスペクトルを同様に測定した結果を図２に示す。図において、波長０．６μｍ付近以降が目的とする色相であり、波長０．４μｍ付近にも小さなピークが認められるが、この比視感度は波長０．６μｍのそれに比べて１００分の１以下と小さく、波長０．６μｍ付近の色相に比べて無視できる。
しかし、目的とする色相である波長０．６μｍ付近のスペクトル半値幅は０．２μｍ以上と大きく、高輝度の透過光は得られないことが確認された。
【００３７】
【表１】
2009031325.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】（ａ）本発明の発色性材料の構造を示す概略平面図である。（ｂ）図１（ａ）に示した発色性材料の縦断面図である。（ｃ）図１（ｂ）の拡大断面図である。
【図２】実施例１の発色性材料による透過光スペクトルを示すグラフである。
【図３】実施例２の発色性材料による透過光スペクトルを示すグラフである。
【図４】実施例３の発色性材料による透過光スペクトルを示すグラフである。
【図５】実施例４の発色性材料による透過光スペクトルを示すグラフである。
【図６】実施例５の発色性材料による透過光スペクトルを示すグラフである。
【図７】実施例６の発色性材料による透過光スペクトルを示すグラフである。
【図８】比較例１の発色性材料による透過光スペクトルを示すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１  発色性材料
２  基材
３  格子材
４  偏光板
【図１】
2009031325.tif 000004
【図２】
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【図３】
2009031325.tif 000006
【図４】
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【図５】
2009031325.tif 000008
【図６】
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【図７】
2009031325.tif 000010
【図８】
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