知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023158468
(43)【公開日】2023-10-30
(54)【発明の名称】発色構造体
(51)【国際特許分類】
G02B 5/26 20060101AFI20231023BHJP
G02B 5/28 20060101ALI20231023BHJP
【ＦＩ】
G02B5/26
G02B5/28
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022068331
(22)【出願日】2022-04-18
(71)【出願人】
【識別番号】000003193
【氏名又は名称】ＴＯＰＰＡＮホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】吉村 麻衣
(72)【発明者】
【氏名】川下 雅史
【テーマコード（参考）】
2H148
【Ｆターム（参考）】
2H148FA05
2H148FA15
2H148FA24
2H148GA07
2H148GA09
2H148GA12
2H148GA32
(57)【要約】
【課題】少ない積層数で明瞭な発色を得ることができる発色構造体を提供する。
【解決手段】発色構造体１０は、３以上の薄膜層を含む多層膜層３０であって、干渉によって強められた反射光を射出する多層膜層３０を備える。多層膜層３０は、誘電体からなる薄膜層である誘電体層３１と、金属からなる薄膜層である金属層３２とを含み、金属層３２と誘電体層３１とが交互に積層された構造を有する。金属層３２は、可視領域の光の反射性および透過性を有する。
【選択図】図１
【解決手段】発色構造体１０は、３以上の薄膜層を含む多層膜層３０であって、干渉によって強められた反射光を射出する多層膜層３０を備える。多層膜層３０は、誘電体からなる薄膜層である誘電体層３１と、金属からなる薄膜層である金属層３２とを含み、金属層３２と誘電体層３１とが交互に積層された構造を有する。金属層３２は、可視領域の光の反射性および透過性を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
３以上の薄膜層を含む多層膜層であって、干渉によって強められた反射光を射出する前記多層膜層を備え、
前記多層膜層は、誘電体からなる前記薄膜層である誘電体層と、金属からなる前記薄膜層である金属層とを含み、前記金属層と前記誘電体層とが交互に積層された構造を有し、
前記金属層は、可視領域の光の反射性および透過性を有する
発色構造体。
前記多層膜層は、誘電体からなる前記薄膜層である誘電体層と、金属からなる前記薄膜層である金属層とを含み、前記金属層と前記誘電体層とが交互に積層された構造を有し、
前記金属層は、可視領域の光の反射性および透過性を有する
発色構造体。
【請求項2】
前記金属層は、可視領域の光の吸収性を有する
請求項１に記載の発色構造体。
請求項１に記載の発色構造体。
【請求項3】
前記金属層の厚さは、５ｎｍ以上４０ｎｍ以下である
請求項１に記載の発色構造体。
請求項１に記載の発色構造体。
【請求項4】
前記多層膜層は、１以上の前記金属層を含み、
各金属層は、単一の金属薄膜である
請求項１～３のいずれか一項に記載の発色構造体。
各金属層は、単一の金属薄膜である
請求項１～３のいずれか一項に記載の発色構造体。
【請求項5】
前記多層膜層は、１以上の前記金属層を含み、
少なくとも１つの前記金属層は、互いに異なる金属からなる複数の金属薄膜の積層体である
請求項１～３のいずれか一項に記載の発色構造体。
少なくとも１つの前記金属層は、互いに異なる金属からなる複数の金属薄膜の積層体である
請求項１～３のいずれか一項に記載の発色構造体。
【請求項6】
前記多層膜層は、２以上の前記金属層を含み、
前記多層膜層のなかで、前記発色構造体における光が入射する表面である入射面に最も近い前記金属層のみが、前記複数の金属薄膜の積層体であり、他の前記金属層は、単一の金属薄膜である
請求項５に記載の発色構造体。
前記多層膜層のなかで、前記発色構造体における光が入射する表面である入射面に最も近い前記金属層のみが、前記複数の金属薄膜の積層体であり、他の前記金属層は、単一の金属薄膜である
請求項５に記載の発色構造体。
【請求項7】
前記誘電体層の厚さは、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である
請求項１に記載の発色構造体。
請求項１に記載の発色構造体。
【請求項8】
可視領域における前記誘電体層の屈折率は、１．５以上３．０以下である
請求項１に記載の発色構造体。
請求項１に記載の発色構造体。
【請求項9】
前記多層膜層は、２以上の前記誘電体層を含み、
前記多層膜層のなかで、前記発色構造体における光が入射する表面である入射面に最も近い薄膜層は、前記誘電体層である
請求項１，７，８のいずれか一項に記載の発色構造体。
前記多層膜層のなかで、前記発色構造体における光が入射する表面である入射面に最も近い薄膜層は、前記誘電体層である
請求項１，７，８のいずれか一項に記載の発色構造体。
【請求項10】
前記入射面に最も近い前記誘電体層は、他の前記誘電体層よりも薄い
請求項９に記載の発色構造体。
請求項９に記載の発色構造体。
【請求項11】
前記多層膜層は、２つの前記金属層と２つの前記誘電体層とを含む４つの前記薄膜層からなる
請求項１に記載の発色構造体。
請求項１に記載の発色構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、構造色を呈する発色構造体に関する。
【背景技術】
【0002】
構造色は、光の回折や干渉や散乱といった、物体の微細な構造に起因した光学現象の作用によって視認される色である。光の干渉による構造色を呈する構造体の一例が、多層膜層を備える発色構造体である。多層膜層は、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された構造を有する。高屈折率層および低屈折率層の各々は、例えば無機酸化物等の誘電体からなる薄膜である。高屈折率層と低屈折率層との界面の各々で光が反射し、その反射した光が干渉することによって、特定の波長域の光が強められる。
【0003】
多層膜層にて干渉により強められた反射光の射出角度は、入射光の角度に依存して決まる。そのため、平面に多層膜層を積層した発色構造体では、１つの角度からの入射光に対して上記反射光を視認可能な観察角度が狭くなる（例えば、特許文献１参照）。一方、微細な凹凸構造上に多層膜層を積層した発色構造体では、干渉によって強められた反射光が凹凸によって多方向に広がって射出されるため、上記反射光を視認可能な観察角度が広くなる（例えば、特許文献２参照）。こうした観察角度の範囲は、発色構造体の用途に応じて選択される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００８－２２９９９７号公報
【特許文献2】特開２００５－１５３１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
多層膜層を備える発色構造体において鮮やかな発色を得るためには、高屈折率層および低屈折率層の積層数を増やす必要がある。これにより、干渉によって強められる特定の波長域の反射光の強度が高められ、また、上記特定の波長域以外の光が干渉によって弱められてその反射が抑制される。一般に、特定の色の明瞭な発色を得るには、１０層以上の誘電体薄膜の積層が必要である。
【0006】
こうした多層膜層の製造工程では、互いに異なる材料からなる高屈折率層と低屈折率層とを、精密な膜厚で交互に積層することが求められる。各層の膜厚の誤差が積み重なると、所望の発色が得られ難くなるため、歩留まりの低下が懸念される。それゆえ、誘電体薄膜の積層数が増えるほど、発色構造体の製造に要する負荷が大きくなる。
【0007】
また、多層膜層が厚いほど、入射光および反射光の角度の違いによって生じる光路差が大きくなる。観察角度が変われば、観察可能な反射光の角度およびそれに対応する入射光の角度が変わることから、結果的には、多層膜層が厚いほど、干渉により強められる波長域が観察角度によって変わりやすくなる。そのため、複数の角度から観察される物品等に発色構造体が用いられる場合に、視認される色が安定し難くなる。
したがって、少ない積層数で明瞭な発色の得られる構造が望まれている。
したがって、少ない積層数で明瞭な発色の得られる構造が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するための発色構造体は、３以上の薄膜層を含む多層膜層であって、干渉によって強められた反射光を射出する前記多層膜層を備え、前記多層膜層は、誘電体からなる前記薄膜層である誘電体層と、金属からなる前記薄膜層である金属層とを含み、前記金属層と前記誘電体層とが交互に積層された構造を有し、前記金属層は、可視領域の光の反射性および透過性を有する。
【0009】
上記構成によれば、金属層が光の透過性を有することから、多層膜層が有する各界面で反射した光が干渉を起こして、強められた特定の波長域の光が、発色構造体から射出される。そして、金属層が光の反射性を有していることにより、多層膜層が誘電体薄膜のみの積層体である場合と比較して、多層膜層からの反射光の強度が高められる。一方で、金属層が光の透過性を有さず可視領域の広い範囲で高い反射性を有する場合と比較して、干渉により強められた特定の波長域以外の光の反射が強くなることを抑えられる。
【0010】
したがって、少ない積層数で、上記特定の波長域に対応する色の明瞭な発色が得られる。その結果、発色構造体の製造に要する負担の軽減が可能である。また、多層膜層の厚さを小さくできるため、干渉によって強められる波長域が観察角度によって変化することを抑えることが可能であり、発色構造体に視認される色が安定しやすくなる。
【0011】
上記構成において、前記金属層は、可視領域の光の吸収性を有してもよい。
上記構成によれば、金属層が光の吸収性を有しているため、上記特定の波長域以外の光が発色構造体からの反射光に含まれることを抑えることができる。そのため、より明瞭な発色が得られる。
上記構成によれば、金属層が光の吸収性を有しているため、上記特定の波長域以外の光が発色構造体からの反射光に含まれることを抑えることができる。そのため、より明瞭な発色が得られる。
【0012】
上記構成において、前記金属層の厚さは、５ｎｍ以上４０ｎｍ以下であってもよい。
上記構成によれば、金属層における光の透過性が好適に得られる。
上記構成によれば、金属層における光の透過性が好適に得られる。
【0013】
上記構成において、前記多層膜層は、１以上の前記金属層を含み、各金属層は、単一の金属薄膜であってもよい。
上記構成によれば、金属層が複数の金属薄膜の積層体である場合と比較して、薄膜の積層数を削減して発色構造体の製造に要する負担を軽減することが可能である。
上記構成によれば、金属層が複数の金属薄膜の積層体である場合と比較して、薄膜の積層数を削減して発色構造体の製造に要する負担を軽減することが可能である。
【0014】
上記構成において、前記多層膜層は、１以上の前記金属層を含み、少なくとも１つの前記金属層は、互いに異なる金属からなる複数の金属薄膜の積層体であってもよい。
【0015】
上記構成によれば、複数の金属薄膜にて吸収する光の波長域が異なることから、金属層が単一の金属薄膜からなる場合と比較して、金属層にてより広い波長域の光の吸収が可能である。したがって、多層膜層において、上記特定の波長域以外の光がより広い波長域で吸収されるため、反射光のスペクトルにおけるピーク幅や半値幅を狭くすることができる。それゆえ、より単色性の高い発色が得られる。
【0016】
上記構成において、前記多層膜層は、２以上の前記金属層を含み、前記多層膜層のなかで、前記発色構造体における光が入射する表面である入射面に最も近い前記金属層のみが、前記複数の金属薄膜の積層体であり、他の前記金属層は、単一の金属薄膜であってもよい。
【0017】
上記構成によれば、光の吸収が主として生じる金属層が複数の金属薄膜から構成されるため、広い波長域の光の吸収が的確に可能である。したがって、多層膜層における薄膜の積層数の増加を抑えつつ、単色性の高い発色が得られる。
【0018】
上記構成において、前記誘電体層の厚さは、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であってもよい。
上記構成によれば、誘電体層の膜厚が小さく抑えられているため、干渉によって強められる波長域の制御が困難となることや、応力による発色構造体の反りや誘電体薄膜の剥がれが生じることといった、誘電体層の膜厚の増大に起因する問題の発生が抑えられる。
上記構成によれば、誘電体層の膜厚が小さく抑えられているため、干渉によって強められる波長域の制御が困難となることや、応力による発色構造体の反りや誘電体薄膜の剥がれが生じることといった、誘電体層の膜厚の増大に起因する問題の発生が抑えられる。
【0019】
上記構成において、可視領域における前記誘電体層の屈折率は、１．５以上３．０以下であってもよい。
上記構成によれば、誘電体層の屈折率が高いため、多層膜層での光の干渉が強められて、高い強度の反射光が得られやすい。
上記構成によれば、誘電体層の屈折率が高いため、多層膜層での光の干渉が強められて、高い強度の反射光が得られやすい。
【0020】
上記構成において、前記多層膜層は、２以上の前記誘電体層を含み、前記多層膜層のなかで、前記発色構造体における光が入射する表面である入射面に最も近い薄膜層は、前記誘電体層であってもよい。
【0021】
上記構成によれば、上記特定の波長域以外の光が干渉によって弱められやすくなる。したがって、上記特定の波長域以外の光が発色構造体からの反射光に含まれることを抑えることができるため、より明瞭な発色が得られる。
【0022】
上記構成において、前記入射面に最も近い前記誘電体層は、他の前記誘電体層よりも薄くてもよい。
上記構成によれば、反射光のスペクトルにおけるピーク幅を狭めることが可能であり、すなわち、反射光の単色性を高めることができる。
上記構成によれば、反射光のスペクトルにおけるピーク幅を狭めることが可能であり、すなわち、反射光の単色性を高めることができる。
【0023】
上記構成において、前記多層膜層は、２つの前記金属層と２つの前記誘電体層とを含む４つの前記薄膜層からなってもよい。
上記構成によれば、少ない積層数で明瞭な発色を的確に得ることができる。
上記構成によれば、少ない積層数で明瞭な発色を的確に得ることができる。
【発明の効果】
【0024】
本発明によれば、発色構造体において、少ない積層数で明瞭な発色を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】第１実施形態の発色構造体の断面構造の一例を示す図。
【図2】第１実施形態の発色構造体の断面構造の一例を示す図。
【図3】第１実施形態の発色構造体の断面構造の一例を示す図。
【図4】第１実施形態の発色構造体の断面構造の一例を示す図。
【図5】試験例１Ａ～１Ｅについての反射スペクトルを示す図。
【図6】試験例２Ａについての反射スペクトルを示す図。
【図7】試験例３Ａに入射した光の挙動についての電磁界シミュレーションによる解析結果を示す図であって、（ａ）は入射光の波長が５００ｎｍである場合を示し、（ａ）は入射光の波長が７８０ｎｍである場合を示す。
【図8】試験例３Ｂに入射した光の挙動についての電磁界シミュレーションによる解析結果を示す図であって、（ａ）は入射光の波長が５００ｎｍである場合を示し、（ａ）は入射光の波長が７８０ｎｍである場合を示す。
【図9】試験例３Ｃに入射した光の挙動についての電磁界シミュレーションによる解析結果を示す図であって、（ａ）は入射光の波長が５００ｎｍである場合を示し、（ａ）は入射光の波長が７８０ｎｍである場合を示す。
【図10】試験例３Ｄに入射した光の挙動についての電磁界シミュレーションによる解析結果を示す図であって、（ａ）は入射光の波長が５００ｎｍである場合を示し、（ａ）は入射光の波長が７８０ｎｍである場合を示す。
【図11】試験例３Ａ～３Ｄに対する５００ｎｍの波長の光の反射と透過と吸収との割合を示す図。
【図12】試験例３Ａ～３Ｄに対する７８０ｎｍの波長の光の反射と透過と吸収との割合を示す図。
【図13】試験例４Ａについての反射、透過、および、吸収のスペクトルを示す図。
【図14】試験例４Ｂについての反射、透過、および、吸収のスペクトルを示す図。
【図15】試験例４Ａ，４Ｂに対する５００ｎｍの波長の光の反射と透過と吸収との割合を示す図。
【図16】試験例４Ａ，４Ｂに対する７８０ｎｍの波長の光の反射と透過と吸収との割合を示す図。
【図17】試験例５Ａについて観察角度を変化させたときの反射スペクトルを示す図。
【図18】試験例６Ａについて観察角度を変化させたときの反射スペクトルを示す図。
【図19】試験例６Ａに０°で入射した光の挙動についての電磁界シミュレーションによる解析結果を示す図であって、（ａ）は入射光の波長が５００ｎｍである場合を示し、（ａ）は入射光の波長が７８０ｎｍである場合を示す。
【図20】試験例６Ａに３０°で入射した光の挙動についての電磁界シミュレーションによる解析結果を示す図であって、（ａ）は入射光の波長が５００ｎｍである場合を示し、（ａ）は入射光の波長が７８０ｎｍである場合を示す。
【図21】第２実施形態の発色構造体の断面構造の一例を示す図。
【図22】試験例７Ａ～７Ｅについての反射スペクトルを示す図。
【図23】試験例７Ａ～７Ｅの反射光の色をｘｙ色度図で示す図。
【図24】試験例８Ａについての反射スペクトルを示す図。
【図25】試験例８Ａの反射光の色をｘｙ色度図で示す図。
【図26】試験例９Ａについての反射、透過、および、吸収のスペクトルを示す図。
【図27】試験例９Ｂについての反射、透過、および、吸収のスペクトルを示す図。
【図28】試験例９Ｃについての反射、透過、および、吸収のスペクトルを示す図。
【図29】試験例９Ａ～９Ｃの反射光の色をｘｙ色度図で示す図。
【図30】試験例９Ａ～９Ｃに対する５２５ｎｍの波長の光の反射と透過と吸収との割合を示す図。
【図31】試験例９Ａ～９Ｃに対する５８０ｎｍの波長の光の反射と透過と吸収との割合を示す図。
【図32】試験例９Ａ～９Ｃに対する６００ｎｍの波長の光の反射と透過と吸収との割合を示す図。
【図33】試験例９Ａ～９Ｃに対する７８０ｎｍの波長の光の反射と透過と吸収との割合を示す図。
【図34】試験例１０Ａについて観察角度を変化させたときの反射スペクトルを示す図。
【図35】試験例１０Ａの反射光の色をｘｙ色度図で示す図。
【図36】試験例１１Ａについて観察角度を変化させたときの反射スペクトルを示す図。
【図37】試験例１１Ａの反射光の色をｘｙ色度図で示す図。
【発明を実施するための形態】
【0026】
（第１実施形態）
図１～図２０を参照して、発色構造体の第１実施形態を説明する。発色構造体が対象とする入射光および反射光は、可視領域の光である。以下の説明において、可視領域の光とは、３６０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下の波長域の光を指す。
図１～図２０を参照して、発色構造体の第１実施形態を説明する。発色構造体が対象とする入射光および反射光は、可視領域の光である。以下の説明において、可視領域の光とは、３６０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下の波長域の光を指す。
【0027】
［発色構造体の構造］
図１が示すように、発色構造体１０は、支持層２０と多層膜層３０とを備えている。多層膜層３０は、誘電体層３１と金属層３２とを含む複数の薄膜層を備えている。誘電体層３１と金属層３２とは、交互に積層されている。
図１が示すように、発色構造体１０は、支持層２０と多層膜層３０とを備えている。多層膜層３０は、誘電体層３１と金属層３２とを含む複数の薄膜層を備えている。誘電体層３１と金属層３２とは、交互に積層されている。
【0028】
支持層２０は、多層膜層３０を支持している。支持層２０は、可視領域全体の光を透過する、すなわち、可視領域の光に対して透明である。
支持層２０は、例えば、合成石英基板や樹脂フィルムである。樹脂フィルムの例は、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル等からなるフィルムである。あるいは、支持層２０は、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の樹脂が成形された層である樹脂成形層であってもよい。また、支持層２０は、合成石英基板や樹脂フィルム等の基材と、基材上に積層された樹脂成形層とを備えていてもよい。
支持層２０は、例えば、合成石英基板や樹脂フィルムである。樹脂フィルムの例は、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル等からなるフィルムである。あるいは、支持層２０は、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の樹脂が成形された層である樹脂成形層であってもよい。また、支持層２０は、合成石英基板や樹脂フィルム等の基材と、基材上に積層された樹脂成形層とを備えていてもよい。
【0029】
支持層２０における多層膜層３０と接する表面は、平面であってもよいし、凹凸を有していてもよい。凹凸構造が含む凹部または凸部である凹凸要素の大きさは、マイクロオーダーであってもよいし、ナノオーダーであってもよい。また、凹凸要素は、規則的に並んでいてもよいし、不規則に配置されていてもよい。例えば、支持層２０の表面と対向する視点から見て、凹凸要素は、可視領域の光の波長以下の幅と、所定の標準偏差で分布する不規則な長さとを有して所定の方向に延びる帯形状を有していてもよい。あるいは、凹凸要素は、上記視点から見て、１０μｍ以上１００μｍ以下の幅および長さを有し、二次元格子状に並んでいてもよい。
【0030】
多層膜層３０は、支持層２０の表面を覆い、支持層２０の表面形状に追従した形状を有している。すなわち、支持層２０の表面が平面であるとき、多層膜層３０の表面および裏面の各々は平面である。一方、支持層２０の表面が凹凸を有するとき、多層膜層３０における各薄膜層が支持層２０の凹凸に追従した形状を有し、多層膜層３０の表面および裏面の各々は、支持層２０の凹凸に追従した凹凸を有する。
【0031】
多層膜層３０が備える薄膜層の数は、３以上８以下であることが好ましく、なかでも、４つであることが最も好ましい。支持層２０に接する薄膜層は、誘電体層３１であってもよいし、金属層３２であってもよい。
【0032】
図１は、多層膜層３０が３つの薄膜層を備え、支持層２０に誘電体層３１が接する例を示す。この場合、多層膜層３０は２つの誘電体層３１と１つの金属層３２とを備え、２つの誘電体層３１の間に金属層３２が挟まれる。図１に例示するように、薄膜層の数が奇数であって、支持層２０に誘電体層３１が接する場合、多層膜層３０における支持層２０と反対側の最外層は、誘電体層３１である。
【0033】
図２は、多層膜層３０が３つの薄膜層を備え、支持層２０に金属層３２が接する例を示す。この場合、多層膜層３０は２つの金属層３２と１つの誘電体層３１とを備え、２つの金属層３２の間に誘電体層３１が挟まれる。図２に例示するように、薄膜層の数が奇数であって、支持層２０に金属層３２が接する場合、多層膜層３０における支持層２０と反対側の最外層は、金属層３２である。
【0034】
図３は、多層膜層３０が４つの薄膜層を備え、支持層２０に金属層３２が接する例を示す。この場合、多層膜層３０は２つの誘電体層３１と２つの金属層３２とを備え、支持層２０上に金属層３２と誘電体層３１とがこの順に交互に並ぶ。図３に例示するように、薄膜層の数が偶数であって、支持層２０に金属層３２が接する場合、多層膜層３０における支持層２０と反対側の最外層は、誘電体層３１である。
【0035】
図４は、多層膜層３０が４つの薄膜層を備え、支持層２０に誘電体層３１が接する例を示す。この場合、多層膜層３０は２つの誘電体層３１と２つの金属層３２とを備え、支持層２０上に誘電体層３１と金属層３２とがこの順に交互に並ぶ。図４に例示するように、薄膜層の数が偶数であって、支持層２０に誘電体層３１が接する場合、多層膜層３０における支持層２０と反対側の最外層は、金属層３２である。
【0036】
誘電体層３１は、誘電体からなる単一の薄膜である。誘電体層３１は、可視領域全体の光を透過する、すなわち、可視領域の光に対して透明である。誘電体層３１の材料は、金属製の導体よりも導電性の低い材料であり、具体的には、絶縁体または半導体である。本実施形態において、導体は、バンドギャップを有さない材料であり、絶縁体は、電気を流さない程度に大きいバンドギャップを有する材料であり、半導体は、電気を流す程度に小さいバンドギャップを有する材料である。誘電体層３１の材料の具体例は、ＴｉＯ２、ＺｎＳ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２等の無機絶縁体材料や、酸化インジウムスズ等の半導体材料である。
誘電体層３１の厚さは、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましい。誘電体層３１は、スパッタリングや真空蒸着等の公知の薄膜形成技術によって形成される。
誘電体層３１の厚さは、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましい。誘電体層３１は、スパッタリングや真空蒸着等の公知の薄膜形成技術によって形成される。
【0037】
誘電体層３１の屈折率が高いと、多層膜層３０における光の干渉を強めることが可能であり、また、誘電体層３１の厚さを小さくできるため、好ましい。具体的には、誘電体層３１の屈折率は、可視領域全体において１．５以上３．０以下であることが好ましい。
【0038】
金属層３２は、金属からなる単一の薄膜である。金属層３２は、可視領域の光の透過性と反射性とを有している。さらに、金属層３２は、可視領域の光の吸収性を有していることが好ましい。金属層３２の材料は、例えば、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、金、銀、クロム、チタン、タンタル、シリコン等である。金属層３２の厚さは、５ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることが好ましい。金属層３２は、スパッタリングや真空蒸着等の公知の薄膜形成技術によって形成される。
【0039】
金属層３２の屈折率は、誘電体層３１よりも小さいことが好ましい。多層膜層３０での光の干渉を強めるためには、誘電体層３１と金属層３２との屈折率の差は、可視領域全体において０．３以上であることが好ましい。
なお、多層膜層３０は電気的に絶縁されており、言い換えれば、誘電体層３１および金属層３２の各層は電気的に絶縁されている。すなわち、発色構造体１０の発色に際してこれらの各層に電圧は印加されない。
なお、多層膜層３０は電気的に絶縁されており、言い換えれば、誘電体層３１および金属層３２の各層は電気的に絶縁されている。すなわち、発色構造体１０の発色に際してこれらの各層に電圧は印加されない。
【0040】
誘電体層３１および金属層３２が可視領域に透過性を有することから、多層膜層３０に光が入射すると、誘電体層３１に入射した光の一部が誘電体層３１を透過して当該誘電体層３１とその下層の金属層３２との界面で反射し、また、金属層３２に入射した光の一部が金属層３２を透過して当該金属層３２とその下層の誘電体層３１との界面で反射する。このように、多層膜層３０が有する各界面で反射した光が干渉を起こすことにより、強められた特定の波長域の光が、発色構造体１０から射出される。
【0041】
支持層２０の表面が凹凸を有する場合には、入射光に対する多層膜層３０の各界面の角度が発色構造体１０内で変化するため、様々な方向に反射光が射出される。すなわち、反射光が散乱される。結果として、干渉によって強められた特定の波長域の光が、様々な方向に射出され、上記特定の波長域に対応する色が広い観察角度で視認可能となる。
【0042】
金属層３２が反射性を有していることにより、金属層３２に代えて反射性の低い誘電体からなる層が配置されている場合、すなわち、多層膜層が誘電体薄膜のみの積層体である場合と比較して、少ない積層数であっても、多層膜層３０からの反射光の強度が高められる。一方で、金属層３２が光の透過性を有さず可視領域の広い範囲で高い反射性を有する場合と比較して、干渉により強められた特定の波長域以外の光の反射が強くなることは抑えられる。
【0043】
また、金属層３２は、発色構造体１０にて発色させたい色に対応する上記特定の波長域とは異なる波長域に吸収性を有していることが好ましい。これにより、上記特定の波長域以外の光が発色構造体１０からの反射光に含まれることを抑えることができる。
【0044】
金属層３２における光の吸収性を利用することで、誘電体薄膜のみからなる多層膜層では困難であった色相の鮮やかな発色も可能である。例えば、赤色を発色させたい場合、誘電体薄膜のみからなる多層膜層では、反射光のスペクトルにおいて赤色に対応する波長域以外の波長域にもピークが出現することを抑えることが困難である。これに対し、本実施形態の発色構造体１０であれば、銅のように赤色以外の波長域に吸収性を有する金属からなる金属層３２を用いることで、鮮やかな赤色の発色が可能である。
【0045】
このように、金属層３２は、可視領域の光の透過性と反射性と吸収性とを有していることが好ましい。具体的には、可視領域のなかで、多層膜層３０にて干渉により強められる上記特定の波長域を対象波長域とし、対象波長域以外の波長域を非対象波長域とするとき、金属層３２は、対象波長域の少なくとも一部において、５％以上の透過率を有していることが好ましく、２０％以上の透過率を有していることがより好ましい。また、金属層３２は、対象波長域の少なくとも一部において、３０％以上の反射率を有していることが好ましく、５０％以上の反射率を有していることがより好ましい。そして、金属層３２は、非対象波長域の少なくとも一部において、２０％以上の吸収率を有していることが好ましい。また、金属層３２は、非対象波長域の少なくとも一部において、５０％以下の反射率を有していることが好ましい。なお、非対象波長域の全体において、金属層３２が有する反射率は、６０％以下であることが好ましい。
【0046】
金属層３２における各波長域での透過率、反射率、吸収率の大きさは、金属層３２の材料および厚さによって制御可能である。金属層３２の材料としては、非対象波長域における複素誘電率の虚部が大きく、対象波長域における複素誘電率の実部が小さい金属材料が選択されることが好ましい。そして、対象波長域や非対象波長域での透過率、反射率、吸収率の大きさが上述したバランスとなるように、金属層３２の厚さが設定されればよい。なお、複数の金属層３２に、互いに異なる種類の金属からなる金属層３２が含まれていてもよい。これにより、多層膜層３０において吸収される波長域の調整が可能である。
【0047】
また、対象波長域は、金属層３２および誘電体層３１の材料および厚さによって制御可能である。例えば、誘電体層３１の厚さが１０ｎｍ異なると、対象波長域の違いが異なる色として認識可能である。複数の誘電体層３１に、互いに異なる種類の誘電体からなる誘電体層３１が含まれていてもよい。
【0048】
なお、非対象波長域の光を干渉によって弱めることによっても、非対象波長域の光が反射光に含まれることを抑えることができる。非対象波長域の光は、金属層３２からの反射光に含まれやすいため、干渉による打ち消し合いを効果的に生じさせるためには、多層膜層３０のなかで観察者に最も近い層、言い換えれば、発色構造体１０における光が入射する表面である入射面に最も近い薄膜層が、誘電体層３１であることが好ましい。
【0049】
例えば、多層膜層３０に対して支持層２０と反対側から発色構造体１０が観察される場合には、多層膜層３０における支持層２０と反対側の最外層は、誘電体層３１であることが好ましい。さらに、最外の誘電体層３１の厚さが、他の誘電体層３１の厚さの７割以下であると、反射光のスペクトルにおけるピーク幅が狭くなり、すなわち、反射光の単色性が高められる。
【0050】
以上のように、誘電体層３１と金属層３２とが交互に積層された多層膜層３０であれば、反射光の強度が高められるとともに、干渉によって強められる特定の波長域以外の光が反射光に含まれることを抑えられるため、反射光の波長選択性が高められる。それゆえ、誘電体薄膜のみからなる多層膜層と比較して、少ない積層数で、上記特定の波長域に対応する色の明瞭な発色が得られる。
【0051】
その結果、発色構造体１０の製造に要する負担の軽減が可能である。また、多層膜層３０の厚さを小さくすることが可能であり、誘電体薄膜の数を少なくすることができるため、入射光および反射光の角度の違いによって生じる光路差を小さくすることができる。これにより、干渉によって強められる波長域が観察角度によって変化することを抑えることができるため、発色構造体１０に視認される色が安定しやすくなる。
【0052】
また、干渉を強めるために誘電体層３１の厚さを過度に大きくすることも避けられる。そのため、干渉によって強められる波長域の制御が困難となることや、応力による発色構造体の反りや誘電体薄膜の剥がれが生じること、誘電体薄膜が凹凸構造に沿い難くなって反射光の散乱効果が得られ難くなることといった、誘電体層３１の厚さの増大に起因する問題の発生が抑えられる。
【0053】
［発色構造体の光学作用］
発色構造体１０の光学作用について、従来の多層膜層を備える構造体と比較しつつ詳細に説明する。
発色構造体１０の光学作用について、従来の多層膜層を備える構造体と比較しつつ詳細に説明する。
【0054】
＜薄膜の積層数に関する解析＞
図５は、誘電体薄膜のみからなる多層膜層を備える試験例１Ａ～１Ｅについて、シミュレーションによって得た反射スペクトルを示す。各試験例に対する光の入射角は０°であり、図５に示す反射スペクトルは、反射角０°での反射スペクトルである。
図５は、誘電体薄膜のみからなる多層膜層を備える試験例１Ａ～１Ｅについて、シミュレーションによって得た反射スペクトルを示す。各試験例に対する光の入射角は０°であり、図５に示す反射スペクトルは、反射角０°での反射スペクトルである。
【0055】
各試験例は、支持層上に、高屈折率層と低屈折率層との組を備え、その組の数が試験例ごとに異なっている。支持層の材料はポリエチレンテレフタラートであり、高屈折率層の材料はＴｉＯ２であり、低屈折率層の材料はＳｉＯ２である。高屈折率層の厚さは６０ｎｍであり、低屈折率層の厚さは８０ｎｍであり、支持層に接する層は高屈折率層である。入射光は、多層膜層に対して支持層と反対側から構造体に入射する。
【0056】
試験例１Ａは１組の高屈折率層および低屈折率層を備える。試験例１Ｂは２組の高屈折率層および低屈折率層を備える。試験例１Ｃは３組の高屈折率層および低屈折率層を備える。試験例１Ｄは４組の高屈折率層および低屈折率層を備える。試験例１Ｅは５組の高屈折率層および低屈折率層を備える。すなわち、各試験例が備える薄膜層の数は、試験例１Ａが２層、試験例１Ｂが４層、試験例１Ｃが６層、試験例１Ｄが８層、試験例１Ｅが１０層である。
【0057】
表１は、試験例１Ａ～１Ｅの反射光の色をＬ＊ａ＊ｂ＊色空間で表した場合における各座標の値を示す。Ｌ＊の値が大きいほど明るさが大きく、ａ＊およびｂ＊の値が０から離れるほど色が鮮やかになる。
【0058】
【表1】
【0059】
図５および表１が示すように、薄膜層の積層数が増えるほど、５００ｎｍ付近の波長域の反射光の強度が高くなり、鮮やかな青色の発色が得られる。試験例１Ａおよび試験例１Ｂが示すように、薄膜層の積層数が４層以下であると、反射光の波長選択性が低く、青色の発色を確認できなかった。
【0060】
図６は、第１実施形態の発色構造体１０に対応する試験例２Ａについて、実測した反射スペクトルを示す。試験例２Ａの発色構造体１０は、４層の薄膜層からなる多層膜層３０を備え、支持層２０に近い位置から、第１の金属層３２、第１の誘電体層３１、第２の金属層３２、第２の誘電体層３１がこの順に並ぶ。反射スペクトルは、多層膜層３０に対して支持層２０と反対側から光を入射させて測定した。
【0061】
支持層の材料はポリエチレンテレフタラートであり、各誘電体層３１の材料は、ＴｉＯ２であり、各金属層３２の材料は銅である。第１の誘電体層３１の厚さは５０ｎｍであり、第２の誘電体層３１の厚さは３５ｎｍである。２つの金属層３２の厚さは、いずれも２０ｎｍである。各誘電体層３１および各金属層３２は、真空蒸着法によって成膜した。
【0062】
表２は、試験例２Ａの反射光の色をＬ＊ａ＊ｂ＊色空間で表した場合における各座標の値を示す。
【0063】
【表2】
【0064】
図６および表２が示すように、８００ｎｍ付近の波長域で反射光の強度が高く得られており、鮮やかな赤色の発色が得られている。このように、試験例２Ａでは、薄膜層の積層数が４層であっても十分な発色が得られており、試験例１Ａ～１Ｅのように多層膜層が誘電体薄膜のみからなる場合と比較して、少ない積層数で明瞭な発色が得られることが確認された。
【0065】
続いて、１層～４層の薄膜層を備える試験例３Ａ～３Ｄについて、各層での光の挙動を電磁界シミュレーションにより解析した。図７～図１０は、試験例３Ａ～３Ｄの構造体に対し、５００ｎｍと７８０ｎｍの波長の光をそれぞれ入射したときの、構造体が吸収したエネルギーおよび電磁場のエネルギーの分布のシミュレーション結果を示す。光の入射角は０°である。
【0066】
試験例３Ａ～３Ｄが備える各薄膜層の材料および厚さは試験例２Ａと同じである。図６に示したように、試験例２Ａにおいて、５００ｎｍは、反射率の最も低い領域の波長であり、非対象波長域に含まれる。一方、７８０ｎｍは、反射率の最も高い領域の波長であり、対象波長域に含まれる。図７～図１０の各図には、入射光の波長ごとに、試験例の層構成およびエネルギー分布を示す。エネルギー分布のうち、左は吸収のエネルギーの分布、右は電磁場のエネルギーの分布である。
【0067】
図７（ａ）および（ｂ）は、試験例３Ａに対するシミュレーション結果を示す。試験例３Ａは、ポリエチレンテレフタラートからなる支持層２０上に、銅からなる２０ｎｍの第１の金属層３２のみを備える。図７（ａ）の対象波長は５００ｎｍであり、図７（ｂ）の対象波長は７８０ｎｍである。
【0068】
図７（ａ）が示すように、５００ｎｍの波長では、第１の金属層３２にて、吸収のエネルギーおよび電磁場のエネルギーの双方が大きくなっている。したがって、第１の金属層３２での光の吸収が生じていることがわかる。また、電磁場のエネルギーは第１の金属層３２の上方および下方の各々でもやや大きくなっており、光の反射や透過も起こっていると判断できる。図７（ｂ）が示すように、７８０ｎｍの波長では、第１の金属層３２にて吸収のエネルギーが相対的に大きくなっているが、その値は５００ｎｍの場合と比較して大幅に小さく、電磁場のエネルギーは第１の金属層３２の上方にて大きくなっている。したがって、光の挙動としては、第１の金属層３２とその上層の空気層との界面での反射が支配的であると判断できる。
【0069】
図８（ａ）および（ｂ）は、試験例３Ｂに対するシミュレーション結果を示す。試験例３Ｂは、試験例３Ａと同一の支持層２０および第１の金属層３２の上に、ＴｉＯ２からなる５０ｎｍの厚さの第１の誘電体層３１を備える。図８（ａ）の対象波長は５００ｎｍであり、図８（ｂ）の対象波長は７８０ｎｍである。
【0070】
図８（ａ），（ｂ）が示すように、５００ｎｍおよび７８０ｎｍの波長のいずれにおいても、吸収のエネルギーは第１の金属層３２で大きく第１の誘電体層３１で小さい。さらに、電磁場のエネルギーは、第１の金属層３２および第１の誘電体層３１で大きく、第１の金属層３２の下方でのエネルギーが、第１の誘電体層３１の上方でのエネルギーよりも大きくなっている。したがって、第１の金属層３２で光の吸収が生じる一方、第１の誘電体層３１では光の吸収が生じておらず、光の反射よりも透過が支配的であると判断できる。
【0071】
なお、吸収のエネルギーの大きさおよび電磁場のエネルギーの分布について、５００ｎｍの波長と７８０ｎｍの波長とを比較すると、７８０ｎｍの波長の方が、吸収が小さく反射および透過が大きいと判断できる。
【0072】
図９（ａ）および（ｂ）は、試験例３Ｃに対するシミュレーション結果を示す。試験例３Ｃは、試験例３Ｂと同一の支持層２０、第１の金属層３２、第１の誘電体層３１の上に、銅からなる２０ｎｍの第２の金属層３２を備える。図９（ａ）の対象波長は５００ｎｍであり、図９（ｂ）の対象波長は７８０ｎｍである。
【0073】
図９（ａ）が示すように、５００ｎｍの波長では、第２の金属層３２にて、吸収のエネルギーおよび電磁場のエネルギーの双方が大きくなっており、また、第１の金属層３２でも吸収のエネルギーがやや大きくなっている。したがって、第２の金属層３２で光が大きく吸収されており、第１の金属層３２でも僅かに光の吸収が生じていることがわかる。また、電磁場のエネルギーは第２の金属層３２の上方でもやや大きくなっており、光の反射も起こっていると判断できる。
【0074】
図９（ｂ）が示すように、７８０ｎｍの波長では、第２の金属層３２にて吸収のエネルギーが相対的に大きくなっているが、その値は５００ｎｍの場合と比較して大幅に小さく、電磁場のエネルギーは第２の金属層３２の上方にて大きくなっている。したがって、光の挙動としては、第１および第２の金属層３２での反射が支配的であると判断できる。
【0075】
図１０（ａ）および（ｂ）は、試験例３Ｄに対するシミュレーション結果を示す。試験例３Ｄは、試験例３Ｃと同一の支持層２０、第１の金属層３２、第１の誘電体層３１、第２の金属層３２の上に、ＴｉＯ２からなる３５ｎｍの厚さの第２の誘電体層３１を備える。図１０（ａ）の対象波長は５００ｎｍであり、図１０（ｂ）の対象波長は７８０ｎｍである。
【0076】
図１０（ａ）が示すように、５００ｎｍの波長では、吸収のエネルギーが、第２の金属層３２にて大きくなっており、第１の金属層３２でもやや大きくなっている。一方、電磁場のエネルギーは、第２の誘電体層３１で大きくなっており、第２の誘電体層３１の上方では小さい。したがって、５００ｎｍの波長の光は、第２の金属層３２で大きく吸収されるとともに第１の金属層３２でも僅かに吸収され、さらに各金属層３２で反射された成分は第２の誘電体層３１で干渉により弱められて、多層膜層３０から反射光として射出される成分はほぼないと判断できる。
【0077】
図１０（ｂ）が示すように、７８０ｎｍの波長では、第２の金属層３２にて吸収のエネルギーが相対的に大きくなっているが、その値は５００ｎｍの場合と比較して大幅に小さく、電磁場のエネルギーは第２の誘電体層３１の上方にて大きくなっている。したがって、７８０ｎｍの波長の光の挙動としては、多層膜層３０での反射が支配的であると判断できる。
【0078】
以上のように、４層の薄膜層からなる多層膜層３０を備える発色構造体１０では、発色させたい色に対応する７８０ｎｍの波長で反射が大きく、発色させたい色とは異なる５００ｎｍの波長で反射が的確に抑えられている。そのため、鮮やかな発色が得られている。
【0079】
また、図７～図１０を参照すると、いずれの波長においても、薄膜層の積層数が増えるにつれて、より詳細には金属層３２の積層数が増えるにつれて、最下層である第１の金属層３２における電磁場のエネルギーは小さくなる。そして、４層の薄膜層からなる試験例３Ｄにおける第１の金属層３２のエネルギーは、最大に対する３割以下の程度である。それゆえ、４層よりも多く薄膜層を積層したとしても、光の挙動に対する最下層やその付近の薄膜層の影響は小さい。
【0080】
そのため、例えば、薄膜層が４層，６層，８層の場合の各々について、発色構造体１０の反射光の強度は大きく変わらず、発色構造体１０に視認される色は大きく変わらない。したがって、薄膜層の積層数を少なくする観点では、多層膜層３０が備える薄膜層の数は４層であることが最も好ましい。
【0081】
さらに、試験例３Ａ～３Ｄにおける各波長の光の反射と透過と吸収との割合を算出した。表３は、試験例３Ａ～３Ｄの薄膜層の材料における５００ｎｍおよび７８０ｎｍの波長での屈折率ｎ、消衰係数ｋ、これらから算出される複素誘電率の実部ε′と虚部ε″を示す。そして、表４および図１１は、試験例３Ａ～３Ｄにおける５００ｎｍの波長の光の反射と透過と吸収との割合を示し、表５および図１２は、試験例３Ａ～３Ｄにおける７８０ｎｍの波長の光の反射と透過と吸収との割合を示す。
【0082】
【表3】
【0083】
【表4】
【0084】
【表5】
【0085】
表４，５および図１１，１２が示すように、１層の薄膜層を備える試験例３Ａでは、７８０ｎｍの波長で反射が７０％以上と大きく、５００ｎｍの波長でも反射が４０％近くで比較的大きい。したがって、試験例３Ａでは可視領域の波長の反射が全体的に大きくなり、光沢を有するような金属特有の発色が生じる。
【0086】
２層の薄膜層を備える試験例３Ｂでは、５００ｎｍの波長については、試験例３Ａと比べて反射が１０％以下にまで大幅に小さくなり、透過および吸収が大きくなっている。一方で、７８０ｎｍの波長でも、反射が４０％以下にまで小さくなり、透過および吸収が大きくなっている。特に、透過が５０％近くまで大きくなっている。したがって、試験例３Ｂでも、波長選択性の高い発色は得られない。
【0087】
３層の薄膜層を備える試験例３Ｃでは、７８０ｎｍの波長で反射が９０％近くまで大きくなる。５００ｎｍの波長でも反射が２５％まで大きくなるが、赤色の発色は確認できる。
【0088】
４層の薄膜層を備える試験例３Ｄでは、７８０ｎｍの波長での反射が、試験例３Ｃと比較して１０％ほど低下はするものの、８０％近くであり十分大きい。一方、５００ｎｍの波長では、吸収が８０％程度まで大きくなり、反射は０％になる。したがって、試験例３Ｄでは、発色させたい色以外の波長域の光の反射が的確に抑えられるため、波長選択性の高い発色、すなわち、明瞭な赤色の発色が得られる。
【0089】
続いて、厚さの異なる金属層３２を備える試験例４Ａ，４Ｂについて、反射と透過と吸収との各々のスペクトルをシミュレーションによって求めて、各波長の光の反射と透過と吸収との割合を算出した。
【0090】
試験例４Ａは、試験例２Ａと同一の層構成を有する。すなわち、試験例４Ａは、銅からなる金属層３２とＴｉＯ２からなる誘電体層３１とが交互に積層された多層膜層３０を備えており、試験例４Ａが備える薄膜層の数は４層である。第１の誘電体層３１の厚さは５０ｎｍであり、第２の誘電体層３１の厚さは３５ｎｍであり、２つの金属層３２の厚さは、いずれも２０ｎｍである。試験例４Ｂは、第１の金属層３２の厚さのみが試験例４Ａと異なる。試験例４Ｂにおける第１の金属層３２の厚さは、１００ｎｍである。
【0091】
図１３は、試験例４Ａについての、反射スペクトル、透過スペクトル、吸収スペクトルの各々を示す。図１４は、試験例４Ｂについての、反射スペクトル、透過スペクトル、吸収スペクトルの各々を示す。また、図１５は、試験例４Ａ，４Ｂにおける５００ｎｍの波長の光の反射と透過と吸収との割合を示し、図１６は、試験例４Ａ，４Ｂにおける７８０ｎｍの波長の光の反射と透過と吸収との割合を示す。
【0092】
図１３，図１５，図１６が示すように、試験例４Ａでは、５００ｎｍの波長において、反射が０％、透過が１９％、吸収が８１％であり、７８０ｎｍの波長において、反射が７７％、透過が７％、吸収が１６％である。一方、図１４，図１５，図１６が示すように、試験例４Ｂでは、５００ｎｍの波長において、反射が３％、透過が０％、吸収が９７％であり、７８０ｎｍの波長において、反射が８５％、透過が０％、吸収が１５％である。
【0093】
試験例４Ａにおける第１の金属層３２は、可視領域の光の透過性を有することに対し、 試験例４Ｂにおける第１の金属層３２は、厚さが大きいために、可視領域の光の透過性を有していない。そのため、試験例４Ｂの第１の金属層３２は、試験例４Ａの第１の金属層３２よりも大きい反射率を有する傾向がある。
【0094】
その結果、５００ｎｍの波長では、試験例４Ａで反射が０％であることに対し、試験例４Ｂでは３％の反射が生じている。一方、７８０ｎｍの波長では、試験例４Ａ，４Ｂのいずれでも反射が支配的であり、試験例４Ａと試験例４Ｂとで吸収は同程度である。
したがって、透過性を有する金属層３２を用いることで、発色させたい色以外の波長域の光の反射が的確に抑えられるため、明瞭な発色が得られる。
したがって、透過性を有する金属層３２を用いることで、発色させたい色以外の波長域の光の反射が的確に抑えられるため、明瞭な発色が得られる。
【0095】
＜観察角度に関する解析＞
図１７は、誘電体薄膜のみからなる多層膜層を備える試験例５Ａについて、観察角度を変化させた場合に対応する反射スペクトルを示す。詳細には、図１７は、光の入射角および反射角が、０°，３０°，４０°のそれぞれである場合について、シミュレーションによって得た反射スペクトルを示す。反射角が、観察角度に対応する。
図１７は、誘電体薄膜のみからなる多層膜層を備える試験例５Ａについて、観察角度を変化させた場合に対応する反射スペクトルを示す。詳細には、図１７は、光の入射角および反射角が、０°，３０°，４０°のそれぞれである場合について、シミュレーションによって得た反射スペクトルを示す。反射角が、観察角度に対応する。
【0096】
試験例５Ａは、試験例１Ｅと同一の層構成を有する。すなわち、試験例５Ａは、ＴｉＯ２からなる６０ｎｍの厚さの高屈折率層と、ＳｉＯ２からなる８０ｎｍの厚さの低屈折率層とが交互に積層された多層膜層を備えており、試験例５Ａが備える薄膜層の数は１０層である。
【0097】
表６は、試験例５Ａについて各観察角度での反射光の色をＬ＊ａ＊ｂ＊色空間で表した場合における各座標の値を示す。さらに、表６は、観察角度が３０°，４０°である場合の各々について、観察角度が０°である場合に対する各座標の差および色差を表すΔＥ＊を示す。ΔＥ＊が小さいほど、０°での反射光の色との差が小さいことを意味する。
【0098】
【表6】
【0099】
図１７が示すように、観察角度が変化すると、反射光の波長域が変化することがわかる。また、ΔＥ＊が６．５以上であることは、ＪＩＳ規格での標準色票やマンセル色票等の１歩度に相当する色差であるＣ級許容差以上の色差があることを示す。したがって、表６が示すように、０°，３０°，４０°の各観察角度での色は、互いに異なる色であると言える。
【0100】
図１８は、第１実施形態の発色構造体１０に対応する試験例６Ａについて、観察角度を変化させた場合に対応する反射スペクトルを示す。詳細には、図１８は、光の入射角および反射角が、０°，３０°，４０°のそれぞれである場合について、シミュレーションによって得た反射スペクトルを示す。
【0101】
試験例６Ａは、試験例２Ａと同一の層構成を有する。すなわち、試験例６Ａは、銅からなる金属層３２とＴｉＯ２からなる誘電体層３１とが交互に積層された多層膜層３０を備えており、試験例６Ａが備える薄膜層の数は４層である。第１の誘電体層３１の厚さは５０ｎｍであり、第２の誘電体層３１の厚さは３５ｎｍであり、２つの金属層３２の厚さは、いずれも２０ｎｍである。
【0102】
表７は、試験例６Ａについて、各観察角度での反射光の色をＬ＊ａ＊ｂ＊色空間で表した場合における各座標の値と、観察角度が０°である場合を基準とした各座標の差および色差を表すΔＥ＊とを示す。
【0103】
【表7】
【0104】
図１８が示すように、試験例６Ａでは、観察角度が変化しても、反射光の波長域の変化が小さい。また、表７が示すように、ΔＥ＊がいずれの場合も６．５より小さいことから、０°，３０°，４０°の各観察角度での色は、異なる色であると認知可能なほどの差を有していないと言える。
【0105】
続いて、試験例６Ａについて、光の入射角を変えた場合の光の挙動を電磁界シミュレーションにより解析した。図１９および図２０は、試験例６Ａの構造体に対し、５００ｎｍと７８０ｎｍの波長の光をそれぞれ入射したときの、構造体が吸収したエネルギーおよび電磁場のエネルギーの分布のシミュレーション結果を示す。
【0106】
図１９は、光の入射角が０°である場合を示し、図２０は、光の入射角が３０°である場合を示す。図１９（ａ）および図２０（ａ）の対象波長は５００ｎｍであり、図１９（ｂ）および図２０（ｂ）の対象波長は７８０ｎｍである。各図には、入射光の波長ごとに、試験例の層構成およびエネルギー分布を示す。エネルギー分布のうち、左は吸収のエネルギーの分布、右は電磁場のエネルギーの分布である。
【0107】
図１９および図２０が示すように、５００ｎｍと７８０ｎｍとのいずれの波長についても、入射角の違いによる光の挙動の違いは確認できない。このことからも、試験例６Ａでは、観察角度による色の変化は殆どないと言える。
【0108】
以上、第１実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）発色構造体１０が、誘電体層３１と、可視領域の光の透過性を有する金属層３２とが交互に積層された多層膜層３０を備える。これにより、多層膜層３０が有する各界面で反射した光が干渉を起こして、強められた特定の波長域の光が、発色構造体１０から射出される。金属層３２が反射性を有していることにより、多層膜層が誘電体薄膜のみの積層体である場合と比較して、多層膜層３０からの反射光の強度が高められる。一方で、金属層３２が光の透過性を有さず可視領域の広い範囲で高い反射性を有する場合と比較して、干渉により強められた特定の波長域以外の光の反射が強くなることを抑えられる。
（１）発色構造体１０が、誘電体層３１と、可視領域の光の透過性を有する金属層３２とが交互に積層された多層膜層３０を備える。これにより、多層膜層３０が有する各界面で反射した光が干渉を起こして、強められた特定の波長域の光が、発色構造体１０から射出される。金属層３２が反射性を有していることにより、多層膜層が誘電体薄膜のみの積層体である場合と比較して、多層膜層３０からの反射光の強度が高められる。一方で、金属層３２が光の透過性を有さず可視領域の広い範囲で高い反射性を有する場合と比較して、干渉により強められた特定の波長域以外の光の反射が強くなることを抑えられる。
【0109】
したがって、少ない積層数で、上記特定の波長域に対応する色の明瞭な発色が得られる。その結果、発色構造体１０の製造に要する負担の軽減が可能である。また、多層膜層３０の厚さを小さくできるため、干渉によって強められる波長域が観察角度によって変化することを抑えることが可能であり、発色構造体１０に視認される色が安定しやすくなる。
【0110】
（２）金属層３２が、可視領域の光の吸収性を有していることにより、上記特定の波長域以外の光が発色構造体１０からの反射光に含まれることを抑えることができる。そのため、より明瞭な発色が得られる。
【0111】
（３）金属層３２の厚さが５ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることにより、金属層３２における光の透過性が好適に得られる。
（４）各金属層３２が単一の金属薄膜であることにより、金属層３２が複数の金属薄膜の積層体である場合と比較して、薄膜の積層数を削減して発色構造体１０の製造に要する負担を軽減することが可能である。
（４）各金属層３２が単一の金属薄膜であることにより、金属層３２が複数の金属薄膜の積層体である場合と比較して、薄膜の積層数を削減して発色構造体１０の製造に要する負担を軽減することが可能である。
【0112】
（５）誘電体層３１の厚さが１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることにより、誘電体層３１の膜厚が小さく抑えられているため、干渉によって強められる波長域の制御が困難となることや、応力による発色構造体の反りや誘電体薄膜の剥がれが生じることといった、誘電体層３１の膜厚の増大に起因する問題の発生が抑えられる。
【0113】
（６）可視領域における誘電体層３１の屈折率が１．５以上３．０以下であることにより、高い屈折率を有する誘電体層３１が実現されるため、多層膜層３０での光の干渉が強められ、高い強度の反射光が得られやすい。
【0114】
（７）多層膜層３０のなかで、発色構造体１０における光の入射面に最も近い薄膜層が誘電体層３１であることにより、上記特定の波長域以外の光が干渉によって弱められやすくなる。したがって、上記特定の波長域以外の光が発色構造体１０からの反射光に含まれることを抑えることができるため、より明瞭な発色が得られる。
【0115】
（８）上記入射面に最も近い誘電体層３１が、他の誘電体層３１よりも薄いことにより、反射光のスペクトルにおけるピーク幅を狭めることが可能であり、すなわち、反射光の単色性を高めることができる。
（９）多層膜層３０が、２つの金属層３２と２つの誘電体層３１とを含む４つの薄膜層からなる構造であれば、少ない積層数で明瞭な発色を的確に得ることができる。
（９）多層膜層３０が、２つの金属層３２と２つの誘電体層３１とを含む４つの薄膜層からなる構造であれば、少ない積層数で明瞭な発色を的確に得ることができる。
【0116】
（第２実施形態）
図２１～図３７を参照して、発色構造体の第２実施形態を説明する。以下では、第２実施形態と第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
図２１～図３７を参照して、発色構造体の第２実施形態を説明する。以下では、第２実施形態と第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
【0117】
発色構造体が呈する色の鮮明さ、言い換えれば単色性をより高めるためには、視認される反射光の波長域が狭いことが好ましい。例えば、発色させたい色が、赤色や青色のように可視領域の端部の波長域に対応する色である場合、反射スペクトルのピーク位置が可視領域と近赤外領域あるいは紫外領域との境界付近になるように多層膜層を設計することで、ピークに含まれる波長域の一部を視認できない波長域とし、視認される反射光の波長域を狭くすることが可能である。一方、発色させたい色が、緑色や黄色のように可視領域の中央付近の波長域に対応する色である場合、赤色や青色のようなピーク位置の調整によって視認される波長域を狭くする手法は適用できないため、単色性を高めるためには、反射スペクトルのピーク幅や半値幅を狭くする必要がある。
【0118】
一般に、多層膜層においては、高屈折率層と低屈折率層との組を増やすことで、反射スペクトルのピーク幅を狭くすることが可能である。しかしながら、薄膜の積層数が増えれば、製造に要する負担が増加し、多層膜層の厚さが大きくなれば、光路差の増大に起因して観察角度によって色が変わりやすくなるという問題が起こることは上述の通りである。
第２実施形態の目的は、薄膜の積層数や多層膜層の厚さの増加をできるだけ抑えつつ、反射光の単色性を高めることである。
第２実施形態の目的は、薄膜の積層数や多層膜層の厚さの増加をできるだけ抑えつつ、反射光の単色性を高めることである。
【0119】
［発色構造体の構造］
図２１が示すように、第２実施形態の発色構造体１１は、第１実施形態と同様に、支持層２０と、誘電体層３１と金属層３２とが交互に積層された多層膜層３０とを備える。ただし、第２実施形態においては、少なくとも１つの金属層３２が、互いに異なる材料からなる２以上の金属薄膜の積層体である。すなわち、多層膜層３０は、金属薄膜が連続して積層された部分を有する。
図２１が示すように、第２実施形態の発色構造体１１は、第１実施形態と同様に、支持層２０と、誘電体層３１と金属層３２とが交互に積層された多層膜層３０とを備える。ただし、第２実施形態においては、少なくとも１つの金属層３２が、互いに異なる材料からなる２以上の金属薄膜の積層体である。すなわち、多層膜層３０は、金属薄膜が連続して積層された部分を有する。
【0120】
図２１が示す例では、支持層２０上に、第１の金属層３２、第１の誘電体層３１、第２の金属層３２、第２の誘電体層３１が、この順に交互に並ぶ。そして、第２の金属層３２は、第１金属薄膜３３ａと第２金属薄膜３３ｂとの２つの金属薄膜を備えている。第１金属薄膜３３ａと第２金属薄膜３３ｂとの材料は互いに異なる。また、第１の金属層３２の材料は、第１金属薄膜３３ａおよび第２金属薄膜３３ｂのいずれかの材料と一致していてもよいし、いずれの材料とも異なっていてもよい。
誘電体層３１と金属層３２との数や積層の順序については、第１実施形態の発色構造体１０と同様の構成が適用できる。
誘電体層３１と金属層３２との数や積層の順序については、第１実施形態の発色構造体１０と同様の構成が適用できる。
【0121】
金属薄膜３３ａ，３３ｂの材料は、例えば、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、金、銀、クロム、チタン、タンタル、シリコン等である。金属薄膜３３ａ，３３ｂの屈折率は、誘電体層３１の屈折率よりも小さいことが好ましく、誘電体層３１と金属薄膜３３ａ，３３ｂとの屈折率の差は、可視領域全体において０．３以上であることが好ましい。
【0122】
複数の金属薄膜３３ａ，３３ｂからなる金属層３２の厚さは、５ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることが好ましい。複数の金属薄膜３３ａ，３３ｂからなる金属層３２が、第１実施形態と同様、可視領域の光の透過性と反射性と吸収性とを有するように、金属層３２の厚さが制御されることが好ましい。なお、支持層２０および誘電体層３１の構成は第１実施形態と同様である。
【0123】
第２実施形態では、第１金属薄膜３３ａと第２金属薄膜３３ｂとの材料が異なっていることから、第１金属薄膜３３ａと第２金属薄膜３３ｂとで吸収する光の波長域が異なる。そのため、金属層３２が単一の金属薄膜からなる場合と比較して、金属層３２にてより広い波長域の光の吸収が可能である。したがって、多層膜層３０において、干渉によって強められる波長域以外の光がより広い波長域で吸収されるため、反射光のスペクトルにおけるピーク幅や半値幅を狭くすることができる。それゆえ、より単色性の高い発色が得られる。
【0124】
例えば、第１金属薄膜３３ａと第２金属薄膜３３ｂとをそれぞれ１つの金属層３２とし、その間に誘電体層３１を挟むと、多層膜層３０における薄膜の積層数が増える。さらに、干渉によって強められる波長域の調整のために、第１金属薄膜３３ａと第２金属薄膜３３ｂとの積層体を１つの金属層３２とする場合よりも、各金属薄膜の厚さを大きくせざるを得ない。したがって、多層膜層３０の厚さが増加する。
これに対し、第２実施形態の発色構造体１１であれば、多層膜層３０における薄膜の積層数および厚さの増加を抑えつつ、反射光の単色性を高めることができる。
これに対し、第２実施形態の発色構造体１１であれば、多層膜層３０における薄膜の積層数および厚さの増加を抑えつつ、反射光の単色性を高めることができる。
【0125】
多層膜層３０における薄膜の積層数の増加を抑える観点では、多層膜層３０が有する金属層３２のうちで、複数の金属薄膜からなる金属層３２の数は１つであることが好ましい。さらに、第１実施形態で説明したように、誘電体層３１と金属層３２とを４層よりも多く積層したとしても、光の挙動に対する最下層付近の薄膜層の影響は小さく、光の吸収は主として最外層に近い金属層３２で生じる。したがって、多層膜層３０は、２層の誘電体層３１と２層の金属層３２とを備え、２つの金属層３２のうち、光の入射面に近い方の金属層３２が、複数の金属薄膜３３ａ，３３ｂから構成されていることが好ましい。
【0126】
具体的には、図２１に示したように、発色構造体１１は、支持層２０上に、第１の金属層３２、第１の誘電体層３１、第２の金属層３２、第２の誘電体層３１をこの順に備え、多層膜層３０に対して支持層２０と反対側から光が入射する場合、第２の金属層３２が、複数の金属薄膜３３ａ，３３ｂから構成されていることが好ましい。そして、第１の金属層３２は、単一の金属薄膜からなることが好ましい。
【0127】
［発色構造体の光学作用］
発色構造体１１の光学作用について、従来の多層膜層を備える構造体と比較しつつ詳細に説明する。
発色構造体１１の光学作用について、従来の多層膜層を備える構造体と比較しつつ詳細に説明する。
【0128】
＜薄膜の積層数に関する解析＞
図２２は、誘電体薄膜のみからなる多層膜層を備える試験例７Ａ～７Ｅについて、シミュレーションによって得た反射スペクトルを示す。各試験例に対する光の入射角は０°であり、図２２に示す反射スペクトルは、反射角０°での反射スペクトルである。
図２２は、誘電体薄膜のみからなる多層膜層を備える試験例７Ａ～７Ｅについて、シミュレーションによって得た反射スペクトルを示す。各試験例に対する光の入射角は０°であり、図２２に示す反射スペクトルは、反射角０°での反射スペクトルである。
【0129】
各試験例は、支持層上に、高屈折率層と低屈折率層との組を備え、その組の数が試験例ごとに異なっている。支持層の材料はポリエチレンテレフタラートであり、高屈折率層の材料はＴｉＯ２であり、低屈折率層の材料はＳｉＯ２である。高屈折率層の厚さは８５ｎｍであり、低屈折率層の厚さは５０ｎｍであり、支持層に接する層は高屈折率層である。入射光は、多層膜層に対して支持層と反対側から構造体に入射する。
【0130】
試験例７Ａは１組の高屈折率層および低屈折率層を備える。試験例７Ｂは２組の高屈折率層および低屈折率層を備える。試験例７Ｃは３組の高屈折率層および低屈折率層を備える。試験例７Ｄは４組の高屈折率層および低屈折率層を備える。試験例７Ｅは５組の高屈折率層および低屈折率層を備える。すなわち、各試験例が備える薄膜層の数は、試験例７Ａが２層、試験例７Ｂが４層、試験例７Ｃが６層、試験例７Ｄが８層、試験例７Ｅが１０層である。
【0131】
表８は、試験例７Ａ～７Ｅの反射光の色をＣＩＥ １９３１ ＸＹＺ色空間で表した場合、および、Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間で表した場合における各座標の値を示す。また、図２３は、試験例７Ａ～７Ｅの反射光の色を、ＣＩＥ１９３１ ＸＹＺ色空間のｘｙ色度図で示す。なお、図２３では、ｘｙ色度図における赤（Ｒ）、黄（Ｙ）、緑（Ｇ）、シアン（Ｃ）、青（Ｂ）の色の大まかな位置を、各色に対応する符号で示している。
【0132】
【表8】
【0133】
図２２が示すように、誘電体薄膜の積層数が多いほど、反射スペクトルにおけるピーク幅は狭くなり、反射率は高くなる。その結果、図２３が示すように、誘電体薄膜の積層数が多いほど、反射光の色が、緑や黄や赤が混じった色から、緑色に近づくことがわかる。
【0134】
Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間で表した場合、ａ＊が小さいほど色相は緑色に近づき、ｂ＊が大きいほど色相は黄色に近づく。表８が示すように、誘電体薄膜の積層数が最も多い試験例７Ｅにおいても、ａ＊は小さい一方でｂ＊は大きい。それゆえ、試験例７Ａ～７Ｅのなかで反射光が最も緑色に近い試験例７Ｅであっても、反射光の色は黄が混じった緑、すなわち黄緑色であると言える。
【0135】
図２４は、第２実施形態の発色構造体１１に対応する試験例８Ａについて、実測した反射スペクトルを示す。試験例８Ａの発色構造体１１は、図２１に示した構造を有しており、支持層２０に近い位置から、第１の金属層３２、第１の誘電体層３１、第２の金属層３２、第２の誘電体層３１をこの順に備える。第２の金属層３２は、第１金属薄膜３３ａおよび第２金属薄膜３３ｂからなる。第１金属薄膜３３ａは第１の誘電体層３１に接し、第２金属薄膜３３ｂは第２の誘電体層３１に接する。反射スペクトルは、多層膜層３０に対して支持層２０と反対側から光を入射させて測定した。
【0136】
支持層２０の材料はポリエチレンテレフタラートであり、各誘電体層３１の材料は、ＴｉＯ２である。第１の金属層３２の材料はアルミニウムであり、第２の金属層３２における第１金属薄膜３３ａの材料はニッケルであり、第２金属薄膜３３ｂの材料は銅である。第１の誘電体層３１の厚さは１００ｎｍであり、第２の誘電体層３１の厚さは２５ｎｍである。第１の金属層３２の厚さは２０ｎｍであり、第２の金属層３２における第１金属薄膜３３ａおよび第２金属薄膜３３ｂの各々の厚さは１０ｎｍである。すなわち、第２の金属層３２の厚さは２０ｎｍである。誘電体層３１および金属層３２は、真空蒸着法によって成膜した。
【0137】
表９は、試験例８Ａの反射光の色をＣＩＥ １９３１ ＸＹＺ色空間で表した場合、および、Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間で表した場合における各座標の値を示す。また、図２５は、試験例８Ａの反射光の色を、ＣＩＥ１９３１ ＸＹＺ色空間のｘｙ色度図で示す。なお、図２５では、ｘｙ色度図における赤（Ｒ）、黄（Ｙ）、緑（Ｇ）、シアン（Ｃ）、青（Ｂ）の色の大まかな位置を、各色に対応する符号で示している。
【0138】
【表9】
【0139】
図２４が示すように、試験例８Ａでは、図２２に示した１０層の誘電体薄膜が積層された試験例７Ｅよりも、反射スペクトルにおけるピーク幅および半値幅、特に半値幅が狭くなっている。そして、図２５が示すように、試験例８Ａの反射光の色は、図２３に示した試験例７Ｅの反射光の色よりも緑色に近づいている。表９が示すように、試験例８Ａではａ＊が小さいことに加えてｂ＊も小さくなっており、単色性の高い緑色の反射光が得られていると言える。
【0140】
試験例７Ｅの多層膜層の厚さが６７５ｎｍであることに対し、試験例８Ａの多層膜層３０の厚さは１６５ｎｍである。このように、本実施形態の発色構造体１１によれば、誘電体薄膜が積層された多層膜層を備える従来の構造体と比較して、薄膜の積層数および多層膜層３０の厚さが大幅に低減されていながら、単色性の高い発色が得られる。
【0141】
続いて、第１の実施形態の発色構造体１０に対応する試験例９Ａおよび試験例９Ｂと、第２実施形態の発色構造体１１に対応する試験例９Ｃとについて、反射と透過と吸収との各々のスペクトルをシミュレーションによって求めた。
【0142】
試験例９Ａ～試験例９Ｃは、ポリエチレンテレフタラートからなる支持層２０上に、第１の金属層３２、第１の誘電体層３１、第２の金属層３２、第２の誘電体層３１をこの順に備える。第２の金属層３２以外の層の材料および厚さは、試験例９Ａ～試験例９Ｃにおいて共通する。第１の金属層３２の材料はアルミニウムであり、厚さは２０ｎｍである。第１の誘電体層３１の材料はＴｉＯ２であり、厚さは１００ｎｍである。第２の誘電体層３１の材料はＴｉＯ２であり、厚さは２５ｎｍである。
【0143】
試験例９Ａの第２の金属層３２は、単一の金属薄膜であって、その材料は銅であり、厚さは２０ｎｍである。試験例９Ｂの第２の金属層３２は、単一の金属薄膜であって、その材料はニッケルであり、厚さは２０ｎｍである。試験例９Ｃの第２の金属層３２は、第１金属薄膜３３ａと第２金属薄膜３３ｂとの積層体である。第１金属薄膜３３ａの材料はニッケルであり、厚さは１０ｎｍである。第２金属薄膜３３ｂの材料は銅であり、厚さは１０ｎｍである。すなわち、試験例９Ｃの構成は、試験例８Ａの構成と同一である。
【0144】
【0145】
表１０は、試験例９Ａ～９Ｃの反射光の色をＣＩＥ １９３１ ＸＹＺ色空間で表した場合、および、Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間で表した場合における各座標の値を示す。また、図２９は、試験例９Ａ～９Ｃの反射光の色を、ＣＩＥ１９３１ ＸＹＺ色空間のｘｙ色度図で示す。なお、図２９では、ｘｙ色度図における赤（Ｒ）、黄（Ｙ）、緑（Ｇ）、シアン（Ｃ）、青（Ｂ）の色の大まかな位置を、各色に対応する符号で示している。
なお、スペクトルや反射光の色について、試験例８Ａの実測値と試験例９Ｃのシミュレーション結果とのずれの原因は、実測値においては、誘電体層３１と金属層３２との界面付近でこれらの層の材料が混じり合った領域が形成されることによる金属酸化の影響があるためと考えられる。
なお、スペクトルや反射光の色について、試験例８Ａの実測値と試験例９Ｃのシミュレーション結果とのずれの原因は、実測値においては、誘電体層３１と金属層３２との界面付近でこれらの層の材料が混じり合った領域が形成されることによる金属酸化の影響があるためと考えられる。
【0146】
【表10】
【0147】
図２６～図２８が示すように、試験例９Ａ～９Ｃの反射スペクトルを比較すると、試験例９Ｃにてピーク幅が最も狭くなっている。特に、試験例９Ｃでは、試験例９Ａ，９Ｂと比較して、高波長領域において、広い波長域で吸収が大きくなっており、それによって反射が低減されている。
【0148】
また、図２９が示すように、反射光の色については、試験例９Ｃが、最も黄や赤から離れて緑色に近くなっている。表１０においても、試験例９Ｃでは、試験例９Ａ，９Ｂよりも、ａ＊およびｂ＊が共に小さくなっている。したがって、試験例９Ａ～９Ｃのなかでは、試験例９Ｃにて、最も黄色成分の低減された単色性の高い緑色の反射光が得られていると言える。
【0149】
図３０～図３３は、試験例９Ａ～９Ｃについて、可視領域の代表的な波長の光を入射したときの反射と透過と吸収との割合を示す。図３０の対象波長は、緑色の光の主波長である５２５ｎｍであり、図３１の対象波長は、黄色の主波長である５８０ｎｍであり、図３２の対象波長は、橙色の主波長である６００ｎｍであり、図３３の対象波長は、赤色の主波長である７８０ｎｍである。単色性の高い緑色を発色させようとする場合、上述の各解析で示したように、反射光の黄色成分を抑えることが重要であるため、緑色よりも長波長領域から代表的な波長を採用している。
【0150】
図３０が示すように、緑色に対応する５２５ｎｍの波長では、反射、透過、吸収のそれぞれについて、試験例９Ａ～９Ｃに大きな差異はない。一方、図３１および図３２が示すように、黄色に対応する５８０ｎｍおよび橙色に対応する６００ｎｍの波長では、試験例９Ｃで最も反射が小さくかつ吸収が大きい。また、図３３が示すように、赤色に対応する７８０ｎｍでは、試験例９Ｂおよび試験例９Ｃで反射が小さくかつ吸収が大きい。
【0151】
以上のように、第２の金属層３２が２種類の金属薄膜からなる試験例９Ｃでは、第２の金属層３２が１種類の金属薄膜からなる試験例９Ａ，９Ｂよりも、緑色に隣接する波長域の吸収が大きく、当該波長域の反射が抑えられている。これにより、試験例９Ｃでは、より単色性の高い緑色の反射光が得られていると言える。
【0152】
＜観察角度に関する解析＞
図３４は、誘電体薄膜のみからなる多層膜層を備える試験例１０Ａについて、観察角度を変化させた場合に対応する反射スペクトルを示す。詳細には、図３４は、光の入射角および反射角が、０°，１０°，２０°，３０°，４０°のそれぞれである場合について、シミュレーションによって得た反射スペクトルを示す。反射角が、観察角度に対応する。
図３４は、誘電体薄膜のみからなる多層膜層を備える試験例１０Ａについて、観察角度を変化させた場合に対応する反射スペクトルを示す。詳細には、図３４は、光の入射角および反射角が、０°，１０°，２０°，３０°，４０°のそれぞれである場合について、シミュレーションによって得た反射スペクトルを示す。反射角が、観察角度に対応する。
【0153】
試験例１０Ａは、試験例７Ｅと同一の層構成を有する。すなわち、試験例１０Ａは、ＴｉＯ２からなる８５ｎｍの厚さの高屈折率層と、ＳｉＯ２からなる５０ｎｍの厚さの低屈折率層とが交互に積層された多層膜層を備えており、試験例１０Ａが備える薄膜層の数は１０層である。
【0154】
表１１は、試験例１０Ａについて、各観察角度での反射光の色をＣＩＥ １９３１ＸＹＺ色空間で表した場合における各座標の値を示す。図３５は、各観察角度での反射光の色を、ＣＩＥ１９３１ ＸＹＺ色空間のｘｙ色度図で示す。図３５では、ｘｙ色度図における赤（Ｒ）、黄（Ｙ）、緑（Ｇ）、シアン（Ｃ）、青（Ｂ）の色の大まかな位置を、各色に対応する符号で示している。
【0155】
また、表１２は、試験例１０Ａについて、各観察角度での反射光の色をＬ＊ａ＊ｂ＊色空間で表した場合における各座標の値を示す。さらに、観察角度が１０°～４０°である場合の各々について、観察角度が０°である場合を基準とした座標の差および色差を表すΔＥ＊を示す。
【0156】
【表11】
【0157】
【表12】
【0158】
図３４，図３５および表１１，表１２が示すように、観察角度が変化すると、反射光の波長域が変化し、これによって反射光の色も変化する。表１２が示すように、試験例１０Ａでは、観察角度が２０°以上の場合に、観察角度が０°の場合に対するΔＥ＊が６．５以上となる。したがって、２０°以上の各観察角度での色は、０°の観察角度での色とは異なる色であると言える。
【0159】
図３６は、第２実施形態の発色構造体１１に対応する試験例１１Ａについて、観察角度を変化させた場合に対応する反射スペクトルを示す。詳細には、図３６は、光の入射角および反射角が、０°，１０°，２０°，３０°，４０°のそれぞれである場合について、シミュレーションによって得た反射スペクトルを示す。
【0160】
試験例１１Ａは、試験例８Ａと同一の層構成を有する。すなわち、試験例１１Ａは、支持層２０上に、第１の金属層３２、第１の誘電体層３１、第２の金属層３２、第２の誘電体層３１をこの順に備える。第１の金属層３２の材料はアルミニウムであり、厚さは２０ｎｍである。第１の誘電体層３１の材料はＴｉＯ２であり、厚さは１００ｎｍである。第２の金属層３２は、第１金属薄膜３３ａと第２金属薄膜３３ｂとの積層体である。第１金属薄膜３３ａの材料はニッケルであり、厚さは１０ｎｍである。第２金属薄膜３３ｂの材料は銅であり、厚さは１０ｎｍである。第２の誘電体層３１の材料はＴｉＯ２であり、厚さは２５ｎｍである。
【0161】
表１３は、試験例１１Ａについて、各観察角度での反射光の色をＣＩＥ １９３１ＸＹＺ色空間で表した場合における各座標の値を示す。図３７は、各観察角度での反射光の色を、ＣＩＥ１９３１ ＸＹＺ色空間のｘｙ色度図で示す。図３７では、ｘｙ色度図における赤（Ｒ）、黄（Ｙ）、緑（Ｇ）、シアン（Ｃ）、青（Ｂ）の色の大まかな位置を、各色に対応する符号で示している。
【0162】
また、表１３は、試験例１１Ａについて、各観察角度での反射光の色をＬ＊ａ＊ｂ＊空間で表した場合における各座標の値を示す。さらに、観察角度が１０°～４０°である場合の各々について、観察角度が０°である場合を基準とした座標の差および色差を表すΔＥ＊を示す。
【0163】
【表13】
【0164】
【表14】
【0165】
図３６，図３７および表１３，表１４が示すように、試験例１１Ａでは、図３４，図３５および表１１，表１２に示した試験例１０Ａと比べて、観察角度が変化しても、反射光の波長域および色の変化が小さい。また、表１４が示すように、試験例１１Ａでは、観察角度が３０°以上の場合に、観察角度が０°の場合に対するΔＥ＊が６．５以上となる。表１２に示した試験例１０Ａでは、ΔＥ＊が６．５未満である観察角度が１０°までであったことに対し、試験例１１Ａでは、２０°までΔＥ＊が６．５未満である。また、２０°よりも大きい観察角度についても、試験例１０Ａと比べると、試験例１１ＡでのΔＥ＊は小さい。したがって、多層膜層３０が金属層３２を有する試験例１１Ａでは、多層膜層が誘電体薄膜のみからなる試験例１０Ａと比べて、観察角度の変化による反射光の色の変化が小さいと言える。
【0166】
以上、第２実施形態によれば、第１実施形態の（１）～（３），（５）～（９）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（１０）少なくとも１つの金属層３２が、互いに異なる金属からなる複数の金属薄膜３３ａ，３３ｂの積層体である。上記構成によれば、複数の金属薄膜３３ａ，３３ｂにて吸収する光の波長域が異なることから、金属層３２が単一の金属薄膜からなる場合と比較して、金属層３２にてより広い波長域の光の吸収が可能である。したがって、多層膜層３０において、干渉によって強められる波長域以外の光がより広い波長域で吸収されるため、反射光のスペクトルにおけるピーク幅や半値幅を狭くすることができる。それゆえ、より単色性の高い発色が得られる。
（１０）少なくとも１つの金属層３２が、互いに異なる金属からなる複数の金属薄膜３３ａ，３３ｂの積層体である。上記構成によれば、複数の金属薄膜３３ａ，３３ｂにて吸収する光の波長域が異なることから、金属層３２が単一の金属薄膜からなる場合と比較して、金属層３２にてより広い波長域の光の吸収が可能である。したがって、多層膜層３０において、干渉によって強められる波長域以外の光がより広い波長域で吸収されるため、反射光のスペクトルにおけるピーク幅や半値幅を狭くすることができる。それゆえ、より単色性の高い発色が得られる。
【0167】
（１１）多層膜層３０のなかで、発色構造体１１における光の入射面に最も近い金属層３２のみが、複数の金属薄膜３３ａ、３３ｂの積層体であり、他の金属層３２は、単一の金属薄膜である。上記構成によれば、光の吸収が主として生じる金属層３２が複数の金属薄膜３３ａ、３３ｂから構成されるため、広い波長域の光の吸収が的確に可能である。したがって、多層膜層３０における薄膜の積層数の増加を抑えつつ、単色性の高い発色が得られる。
【0168】
（変形例）
上記各実施形態は、以下のように変更して実施することが可能である。
・発色構造体１０，１１は、支持層２０および多層膜層３０以外の層をさらに備えていてもよい。例えば、発色構造体１０，１１は、多層膜層３０の透過光を吸収する吸収層を、多層膜層３０に対して光の入射面とは反対側に備えていてもよい。吸収層は、例えば、黒色顔料等を含む黒色の層である。吸収層が設けられていることにより、多層膜層３０で干渉により強められる波長域とは異なる波長域の光が、発色構造体１０，１１内部の各層の界面や、発色構造体１０，１１とその外部との界面で反射して観察者に向けて射出されることが抑えられる。また、発色構造体１０，１１は、発色構造体１０，１１を物品に取り付けるための接着層を、光の入射面とは反対側の最外部に備えていてもよい。
上記各実施形態は、以下のように変更して実施することが可能である。
・発色構造体１０，１１は、支持層２０および多層膜層３０以外の層をさらに備えていてもよい。例えば、発色構造体１０，１１は、多層膜層３０の透過光を吸収する吸収層を、多層膜層３０に対して光の入射面とは反対側に備えていてもよい。吸収層は、例えば、黒色顔料等を含む黒色の層である。吸収層が設けられていることにより、多層膜層３０で干渉により強められる波長域とは異なる波長域の光が、発色構造体１０，１１内部の各層の界面や、発色構造体１０，１１とその外部との界面で反射して観察者に向けて射出されることが抑えられる。また、発色構造体１０，１１は、発色構造体１０，１１を物品に取り付けるための接着層を、光の入射面とは反対側の最外部に備えていてもよい。
【符号の説明】
【0169】
１０，１１…発色構造体
２０…支持層
３０…多層膜層
３１…誘電体層
３２…金属層
３３ａ，３３ｂ…金属薄膜
２０…支持層
３０…多層膜層
３１…誘電体層
３２…金属層
３３ａ，３３ｂ…金属薄膜
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】