JP2009205123A - 発色構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】見る角度によって視認できる色相変化を自由に調整して、色相変化の設計自由度を向上させることができ、優れた意匠性及び鮮映性を発揮し得る発色構造体を提供する。
【解決手段】２４０〜５００ｎｍの一定の間隔で配列した、複数の透明な凸部２ａ及び／又は凹部を表面に有する基材２と、該基材の凸部及び／又は凹部の頂部上に、複数の層３、４を積層した複数の積層構造体５とを有し、上記複数の積層構造体同士を互いに所定の間隔を有するように配列して成る発色構造体１である。上記凸部及び／又は凹部の頂部から底部までの高さ（Ｈ）と、上記凸部及び／又は凹部の間隔（Ｐ_凹凸）の比（Ｈ／Ｐ_凹凸）が０．２〜３．０であることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、顔料や染料を必要とせずに、見る角度によって色相変化を自由に調整して、色相変化の設計自由度を向上させた発色構造体に関する。

従来、自動車塗装などには、顔料や染料など発色材が用いられている。しかし、顔料や染料を用いた発色材は、劣化や退色が避けられない。劣化、退色を避けるために、自然光の反射、干渉作用によって可視光領域の波長の色を発色する発色構造体が提案されている。
このような発色構造体としては、例えば高屈折率層と低屈折率層を交互に積層し、干渉作用によって可視光領域の波長の色を発色するものなどが提案されている（例えば特許文献１）。
特開平７−３４３２４号公報

しかし、上記特許文献１に記載された発色構造体は、見る角度によって色相が大きく変化することを特徴としており、広い視野角によっても色相変化の少ないものという近年のカラーデザインの要望を満たしていない。

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、顔料や染料を必要とせずに、見る角度によって色相変化を自由に調整して、色相変化の設計自由度を向上させ、優れた意匠性及び鮮映性を発揮することができる発色構造体を提供することにある。

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、一定の間隔で配列した透明な凸部及び／又は凹部を表面に有する基材と、該基材の凸部及び／又は凹部の頂部上に、複数の層を積層した複数の積層構造体とを有する発色構造体であれば、上記目的を達成し得ることを見出した。しかも、本発明者らは、上記構成の発色構造体であれば、単に凹凸形状を有する表面の上に高屈折率層と低屈折率層を積層しただけでは得られない、驚くべき優れた意匠性及び鮮映性を発揮できることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の発色構造体は、２４０〜５００ｎｍの一定の間隔で配列した、複数の透明な凸部及び／又は凹部を表面に有する基材と、該基材の凸部及び／又は凹部の頂部上に、複数の層を積層した複数の積層構造体とを有し、上記複数の積層構造体同士を互いに所定の間隔を有するように配列して成るものである。

本発明によれば、見る角度によって色相変化を自由に調整して、色相変化の設計自由度を向上させた発色構造体を提供することができる。

以下、本発明の発色構造体を、図面に基づき詳細に説明する。なお、本明細書において、濃度、含有量及び配合量などのついての「％」は、特記しない限り質量百分率を表すものとする。

本発明の発色構造体の実施形態の一例を図１に示す。図１（ａ）は発色構造体の平面図を示す電子顕微鏡写真であり、図１（ｂ）は発色構造体の側面図を示す電子顕微鏡写真である。
図１に示すように、本例の発色構造体１は、２４０〜５００ｎｍの一定の間隔で配列した、複数の透明な凸部及び／又は凹部を表面に有する基材と、該基材の凸部及び／又は凹部の頂部上に、複数の層を積層した複数の積層構造体とを有し、この複数の積層構造体同士を互いに所定の間隔を有するように配列して成る。
本発明の発色構造体１は、一定の間隔で配列した凸部２ａ（及び／又は凹部）を有する基材２の表面における回折反射光と、積層構造体５における干渉反射光とが合成され、この合成された光を構造色として発色させることができる。

本例の発色構造体１は、基材２の材料や凹凸形状、及び、積層構造体５の材料や積層構造などを適宜調整することによって、顔料や染料を必要とせずに、見る角度によって視認できる色相及び色相変化を自由に調整することができる。
例えば、真上（垂直方向：０°）から真横（水平方向：９０°）まで視野角を変えて発色構造体を見た場合に、見る角度によって少しだけ色相が変化するように調整することによって、顔料や染料、アルミ片などの光輝材では表現できない、真珠のような自然な光沢や、奥行きや深みのある色相を表わすことができる。このように、本例の発色構造体は、例えば立体性、奥行きや深みなどの色相を表すことができ、優れた意匠性及び鮮映性を発揮し得ることができ、高級感を感じさせるような色相を表現することが可能である。
なお、鮮映性とは、平滑でつややかな色相であり、且つ、たっぷりと塗り込んであるように見える色相のことをいう。
以下に本発明の発色構造体について、基材と積層構造体などの各部の構成を説明した後、発色構造体の色相変化について説明する。

［基材（１）］
まず、基材２について、図２を参照にして詳細に説明する。
図２（ａ）は本例の基材２の平面図を示す電子顕微鏡写真であり、図２（ｂ）は本例の基材２の側面図を示す電子顕微鏡写真である。なお、図２において、図１と同一の部材には、同一の符号を付した。
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、本例の基材２は、２４０〜５００ｎｍの一定の間隔で配列した、複数の透明な凸部２ａ（及び／又は凹部）を一方の表面に有するものである。
なお、「一定の間隔」とは、透明な凸部（及び／又は凹部）が、以下に説明する本発明所定の効果を奏する限り、１〜１０ｎｍ程度の若干の長短があってもよいことを意味するものとする。

図３は、一定の間隔で凸部２ａが形成された基材２の表面を模式的に表す平面図である。図３に示すように、本明細書において、凸部２ａ（及び／又は凹部）の間隔（周期）Ｐとは、隣接する２つの凸部２ａ，２ａの頂部（中心点）２ａ’，２ａ’の間隔をいう。
なお、図３においては、基材２の平面に対して水平にＸ軸とＹ軸を規定し、凸部２ａ，２ａ同士の間隔（周期）ＰをＸ軸上に置いた例を示している。

本発明の発色構造体１は、入射光を基材２の表面において反射した回折反射光と、入射光を積層構造体５において反射した干渉反射光との相乗作用によって、自由な色相及び色相変化を有する、鮮やかな構造色を発色させる。
そのため、基材２における回折反射光、及び、積層構造体５における干渉反射光の両方が、視認可能な可視光領域であることが好ましい。
基材２において、可視光領域の回折反射光を得るために、まず、ＲＣＷＡ法（Ｒｉｇｏｒｏｕｓ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｗａｖｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ、厳密結合波解析）を用いて、凸部２ａ，２ａの間隔（周期）Ｐと、この凸部２ａを有する基材から得られるピーク波長の関係を算出した。結果を表１及び図４に示す。

表１に示すように、複数の透明な凸部２ａを有する基材２の回折反射光のピーク波長が、可視光領域（３８０〜７８０ｎｍ）となる、透明な凸部２ａの間隔（周期）Ｐ_凹凸は、２４０〜４９３ｎｍであった。
図４は、表１に示す結果に基づき、ＲＣＷＡ法で算出した回折反射光のピーク波長（ｎｍ）と、凸部（及び／又は凹部）の間隔（周期）Ｐ_凹凸（ｎｍ）との関係を示している。
図４に示す結果から、基材の回折反射光のピーク波長が、可視光領域（３８０〜７８０ｎｍ、紫〜赤）となるようにするためには、基材の表面に形成する凸部（及び／又は凹部）の間隔（周期）Ｐ_凹凸（ｎｍ）が、２４０〜５００ｎｍとなることが分かる。

表２には、図４に示す結果に基づいて、基材２の凸部２ａの頂部の間隔（周期）Ｐ（ｎｍ）と、この基材２から得られる回折反射光のピーク波長（ｎｍ）と、基材２の発色の関係を示す。表２に示すように、基材２の凸部の間隔（周期）Ｐ_凹凸（ｎｍ）が２４０〜５００ｎｍであると、紫、青、青緑、緑、黄、橙、赤の７色を発色する回折反射光のピーク波長（ｎｍ）を得ることができる。
なお、透明な基材の凸部（及び／又は凹部）の間隔（周期）Ｐ_凹凸（ｎｍ）が２４０ｎｍ未満であると、この基材における回折反射光の波長は、主に紫外線領域となる。一方、透明な基材の凸部（及び／又は凹部）の間隔（周期）Ｐ_凹凸が５００ｎｍを超えると、この基材における回折反射光の波長は、主に赤外線領域となる。

次に、凸部２ａ（及び／又は凹部）の頂部から底部までの高さＨの最適な数値範囲を、次のように求めた。
上記のＲＣＷＡ法を用いて、凸部２ａの高さＨと凸部２ａの間隔（周期）Ｐ_凹凸の比（Ｈ／Ｐ）と、回折反射光の反射率（％）の関係を算出した。結果を図５に示す。
図５に示すように、凸部の高さＨと凸部の間隔（周期）Ｐ_凹凸の比（Ｈ／Ｐ_凹凸）が１．０（Ｈ／Ｐ＝１．０）の場合に、回折反射光の反射率（％）が最大になる。
図５に示す結果に基づき、凸部２ａの高さＨと凸部２ａの間隔（周期）Ｐ_凹凸の比（Ｈ／Ｐ_凹凸）の最適な数値範囲を、次の点を考慮して定めた。

例えば、夜間の場合は周囲が暗いため、視覚で認識可能な最低輝度は小さくなる。
本発明者らが、夜間に視覚で認識できる最低輝度を官能評価したところ、約１０ｃｄ／ｍ^２である。また、自動車のヘッドライトで１０ｍ前方を照射した場合の輝度は、約２０００ｃｄ／ｍ^２である。この結果から、夜間にヘッドライドで照らされた場合に、視覚で認識可能となる最小の反射率は０．５％（（１０／２０００）×１００＝０．５）になる。
図５に示す結果から、反射率が０．５％以上となるＨ／Ｐ_凹凸は、０．２〜３．０の範囲である。
従って、夜間においてヘッドライトに照射された場合であっても、視覚で明瞭に認識できる発色を得るために、発色構造体の基材２の凸部２ａは、Ｈ／Ｐ_凹凸が０．２〜３．０であるものが好ましい。

なお、図５に示すとおり、Ｈ／Ｐ_凹凸の値が小さくなるに従い反射率が小さくなっており、この結果は、Ｈ／Ｐ_凹凸の値が小さくなるに従い基材の凹凸形状が平面に近づくために、反射率が小さくなる結果と合致する。また、Ｈ／Ｐ_凹凸の値が大きくなるに従って反射率が小さくなっていることも、Ｈ／Ｐ_凹凸の値が大きくなるに従い基材の凹凸形状の高低差が大きくなり、回折反射光の反射率が小さくなる結果と合致する。

上記の表１，表２，図４及び図５に示す結果に基づき、基材２の凸部２ａの間隔（周期）Ｐ_凹凸と、凸部の高さＨ（凸部及び／又は凹部の頂部から底部までの高さＨ）と、この凹凸形状によって得られる可視光領域（３８０〜７８０ｎｍ）の回折反射光のピーク波長と、この基材２から得られる発色（紫〜赤）の関係を表３に示す。

更に、基材２の凸部２ａ（及び／又は凹部）の頂部から底部までの高さＨは、隣接する少なくとも１つの凸部及び／又は凹部と異なり、各凸部及び／又は凹部の頂部から底部までの高さ（Ｈ）の差が、積層構造体を構成する最上層の厚さの１／１０層〜１／２層の範囲であることが好ましい。
図６は、本例の発色構造体１を模式的に示す説明図である。なお、図６において、図１に示す発色構造体１と同様の部材には同一の符号を付した。
図６に示すように、基材２の凸部２ａの頂部から底部までの高さＨを、隣接する少なくとも１つの凸部及び／又は凹部と異なるように変化させることによって、凸部２ａの頂部上に積層された積層構造体５の上面の高さ位置を、隣接する少なくとも１つの積層構造体５と異なるようにすることができる。
各凸部２ａ上に形成された積層構造体５の上面の位置が変化することによって、発色構造体１は、積層構造体５を構成する各層の干渉反射光（入射光Ｌ_ｉに対する各層の正反射光Ｌ_ｒ）による発色のみならず、積層構造体５の上面の位置変化による回折反射光（入射光Ｌ_ｉに対する回折反射光Ｌ_ｄ１，Ｌ_ｄ２）によっても発色する。この積層構造体５から発色される干渉反射光と回折反射光の相乗作用によって、見る角度（視野角）を変えた場合であっても、可視光領域の色相を発色させるピーク波長の移動が小さくなり、視野角の変化による色相変化を小さくして、真上から真横まで略同一の色相を発色させることができる。

次に、基材の材質について説明する。
基材の材質としては、大面積化が可能であり、量産性及び成形性などを考慮して、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート、ポリスチレンなどの合成樹脂を用いることが望ましい。量産性や成形性などを考慮せず、例えば、発色構造体を宝飾品などに用いる場合は、基材の材質として、シリコン、石英ガラスなどの無機材料を用いてもよい。

基材の凸部又は凹部の形状としては、例えば、錐形状のもの（断面形状が正弦波状となるもの、図１（ｂ）参照）などが挙げられる。
凸部又は凹部の形状は、図１に示す例に限られるものではなく、基材の表面で回折反射光が生じるものであればよい。凸部又は凹部の形状としては、円錐，角錐などの錐体状、円錐台，角錐台などの錐台状、円柱，角柱などの柱体状などの形状でもよい。
また、基材の凸部（及び／又は凹部）の配列も、特に限定されることなく、一定の間隔で周期的に配列されていればよい。図１（ｂ）には、凸部を六方最密配列で配列した例を示したが、本例に限らず、例えば、六方配列や正方配列で配列してもよい。

更に、本発明の発色構造体を構成する基材は、凸部及び／又は凹部を有しない裏面、及び／又は、凸部及び／又は凹部を除く基材の内部が、可視光不透過性であることが好ましい。
基材の凸部（及び／又は凹部）を有しない裏面や、凸部（及び／又は凹部）を除く基材の内部が、可視光不透過性であると、基材の裏面からの透過光が無くなるため、より鮮やかな発色が可能となる。
基材の裏面や内部を可視光不透過性にするためには、例えば、顔料、染料などの可視光吸収体を用いたり、可視光反射体などを用いることができる。
例えば、基材の裏面に黒色等の顔料を塗布することによって、該基材の裏面を可視光不透過性にする方法が挙げられる。その他に、基材の回折反射光のピーク波長や積層構造体の干渉反射光のピーク波長から発せられる色相と同一色の色素などを基材に塗布してもよい。

［積層構造体（１）］
次に、上記の基材２の凸部２ａ（及び／又は凹部）の頂部上に積層する複数の層を有する複数の積層構造体５について説明する。
図７は、本例の発色構造体１を模式的に示す説明図である。なお、図７において、図１に示す発色構造体１と同様の部材には同一の符号を付した。
本例の発色構造体１は、複数の積層構造体５同士を互いに所定の間隔Ｄを有するように配列して成るものである。
なお、積層構造体５同士は、積層方向の全ての部位において隣接する積層構造体と所定の間隔を有している必要はなく、隣接する積層構造体同士の一部が接触していてもよい。

本例の発色構造体１は、複数の積層構造体５同士が所定の間隔を有して配列されていることによって、この隙間（間隔）を通して、基材２の凸部２ａ（及び／又は凹部）における回折反射光を発色構造体１の外部に透過させることができる。そのため、本例の発色構造体１は、基材２による回折反射光と、積層構造体５の多層膜干渉による反射光（干渉反射光）の相乗作用によって、自由な色相及び色相変化を有する、鮮やかな構造色を発色させることができる。
本例の発色構造体は、例えば、真上（発色構造体に対する垂直方向：０°）から真横（発色構造体に対する水平方向：９０°）まで見る角度（視野角）を変えて見た場合においても、湾曲部においてのみ微妙に色相が変化するほぼ同一の色相を発色させて、湾曲部で色味を強調し立体性を強調して、奥行きや深みのある色相を表わすことができる。
また、例えば、真上（発色構造体に対する垂直方向：０°）から見た場合には、積層構造体の干渉反射光による色相を発色させ、更に真上から真横（発色構造体に対する水平方向：９０°）に視野角を変化させるに従って、積層構造体の干渉反射光に加えて基材２の回折反射光による色相を発色させて、自由な色相及び色相変化を有する、鮮やかな構造色を発色させることができる。

複数の積層構造体５，５同士の間隔Ｄは、５ｎｍ以上且つ凸部２ａ（及び／又は凹部）の間隔Ｐ_凹凸の１／２以下であることが好ましい。凸部２ａの間隔Ｐ_凹凸は、２４０〜５００ｎｍであるので、具体的には、複数の積層構造体５，５同士の間隔Ｄは、５〜２５０ｎｍであることが好ましい。
複数の積層構造体５，５同士の間隔Ｄが、５ｎｍ未満であると、基材２の凸部２ａにおける回折反射光を発色構造体１の外部まで透過させることが難しくなり、基材２における回折反射光と、積層構造体５における干渉反射光との相乗作用による構造色を発色させることが難しくなる。
また、複数の積層構造体５，５同士の間隔Ｄが、基材２の凸部２ａ（及び／又は凹部）の間隔Ｐ_凹凸の１／２を超えると、積層構造体５が小さくなり（例えば、積層構造体５の表面積や体積など）、積層構造体５における干渉反射光による構造色を十分に発色させることが難しくなる。

複数の積層構造体５，５同士の間隔Ｄは、積層構造体５の積層方向（Ｚ軸方向）において全て同一の間隔Ｄを有している必要はない。
例えば、図７に示すように、基材２の凸部２ａ近傍（Ｚ_ｓ）においては、積層構造体５同士の間隔Ｄ_ａが大きく、基材２の凸部２ａとは逆の方向（Ｚ_ｂ）においては、積層構造体５同士の間隔Ｄ_ｂが小さくてもよく、この逆であってもよく、積層構造体同士５の一部が接触していてもよい。
複数の積層構造体５同士の間隔Ｄが、積層構造体５の積層方向（Ｚ軸方向）において全て同一の大きさではない場合は、積層方向における積層構造体５，５同士の最も大きな間隔Ｄ_ａが、基材２の凸部２ａ（及び／又は凹部）の間隔Ｐ_凹凸の１／２を超えるものでなければよい。また、積層構造体５，５同士の一部が接触する場合は、積層方向における他の部位において、積層構造体５，５同士の間隔が、５ｎｍ以上且つ凸部２ａ（及び／又は凹部）の間隔Ｐ_凹凸の１／２以下であればよい。

図７に示すように、積層構造体５は、基材２の各々の凸部２ａの頂部上に、高屈折率層３と低屈折率層４を積層して成るものであることが好ましい。
更に、高屈折率層３と低屈折率層４とは、各々の層を交互に複数積層したものであることが好ましい。

積層構造体は、既に公知の理論（参考文献：「Ｅｘｃｅｌ ＶＢＡによる光学多層膜のシュミレーション技術と最適設計」、中村 正行、（株）技術情報協会、２００２年１０月）を用いて、積層構造体の高屈折率層と低屈折率層の材質（屈折率）、積層数、厚さなどと、積層構造体から得られる干渉反射光の色相との関係を求めることができる。

積層構造体５の各層（高屈折率層３及び／又は低屈折率層４）の材質としては、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、フッ化ナトリウム、フッ化マグネシウム、フッ化ネオジム、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、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、シリコン、ガリウム砒素などの無機質誘電体や、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート、ポリスチレンなどの合成樹脂を用いることができる。
量産性及び成膜性などを考慮すると、上記材質のうち、高屈折率層としては、五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を用いることが好ましく、低屈折率層としては、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いることが好ましい。

積層構造体５を構成する高屈折率層３及び低屈折率層４の各々の積層数は、各々の層の材質、厚さ等を考慮して、上記理論に基づいて好適な値を定めることが可能である。
例えば、高屈折率層として所定の厚さの五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）を用い、低屈折率層として所定の厚さの二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を用いる場合は、高屈折率層及び低屈折率層の各々の積層数は、好ましくは１〜１０層、より好ましくは２〜８層、更に好ましくは３〜７層である。
高屈折率層と低屈折率層の各々の層の積層数が１０を超えても、積層構造体から得られる発色には問題がないが、積層数が多くなると生産性の低下やコストの高騰を生じる場合があるので、好ましくない。

高屈折率層の屈折率ｎ_１、層厚ｄ_１とし、低屈折率層の屈折率ｎ_２、層厚ｄ_２とすると、高屈折率層と低屈折率層を交互に積層した多層構造に入射した光の内、波長λ＝２×（ｎ_１×ｄ_１ +ｎ_２×ｄ_２）の反射光が干渉して強められる為に発色する。更に、高屈折率層及び低屈折率層の光学距離（各層の屈折率と層厚の積）ｎ_１×ｄ_１とｎ_２×ｄ_２が等しい時、上記の波長λの光は最も強めあい発色が強くなることから、波長λの反射光の発色が最も強くなるのはλ＝４×ｎ_１×ｄ_１＝４×ｎ_２×ｄ_２の時である。
この時、λ＝４×ｎ_１×ｄ_１＝４×ｎ_２×ｄ_２が可視光線の波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍであるとすると、ｎ_１×ｄ_１及びｎ_２×ｄ_２は９５ｎｍ〜１９５ｎｍとなる。

積層構造体５を構成する高屈折率層の屈折率ｎ_１と低屈折率層の屈折率ｎ_２の比ｎ_１／ｎ_２も、各々の層の材質、積層数、厚さ等を考慮して、上記理論に基づいて、好適な発色が得られる可視光領域の干渉反射光の波長を発する値を定めることが可能である。
高屈折率層の屈折率ｎ_１と低屈折率層の屈折率ｎ_２の比ｎ_１／ｎ_２は、好ましくは１．０２〜３．０、より好ましくは１．１〜２．０である。
高屈折率層の屈折率ｎ_１と低屈折率層の屈折率ｎ_２の比ｎ_１／ｎ_２が１．０２未満であると十分な反射率が得られず、屈折率の比ｎ_１／ｎ_２が３．０を超えると、理論上は、可視光領域の反射光を得ることが可能であるが、現状では好適な材質が存在せず、実用的ではないので好ましくない。
例えば、高屈折率層として厚さ４０ｎｍの五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）を用いた場合は、その屈折率ｎ_１は２．３２である。また、低屈折率層として厚さ７５ｎｍの二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を用いた場合は、その屈折率ｎ_２は１．４６であり、両者の屈折率の比ｎ_１／ｎ_２は、１．５９である。

上記のように、反射光が可視光線である為には各層の屈折率と層厚との積（ｎ_１× ｄ_１）及び（ｎ_２×ｄ_２）が９５〜１９５ｎｍである必要がある。この時の高屈折率層の厚さｄ_１及び低屈折率層の厚さｄ_２の実用的な範囲は、高屈折率層及び低屈折率層の材質で決まる。
高屈折率層の厚さｄ_１及び低屈折率層の厚さｄ_２が最大となるのは、屈折率ｎ_１、ｎ_２及びその差（ｎ_１−ｎ_２）が最小の場合である。現実に試作可能なものとしては高屈折率層の材質として屈折率ｎ_１＝１．３４のフッ化ナトリウムを用い、低屈折率層の材質として屈折率ｎ_２＝１．３のフッ化リチウムを用いた場合である。ｎ_１＝１．３４及びｎ_２＝１．３を式ｎ_１×ｄ_１≦１９５、ｎ_２×ｄ_２≦１９５に代入すると、ｄ_１≦１４５及びｄ_２≦１５０となる。
同様に高屈折率層の厚さｄ_１及び低屈折率層の厚さｄ_２が最小となるのは、屈折率ｎ_１，ｎ_２が最大且つその差（ｎ_１−ｎ_２）が最小の場合である。現実的に試作可能なものとしては高屈折率層の材質として屈折率ｎ_１＝４．０のシリコンを用い、低屈折率層の材質として屈折率ｎ_２＝３．５のガリウム砒素を用いた場合である。ｎ_１＝４．０及びｎ_２＝３．５を式９５≦ｎ_１×ｄ_１、９５≦ｎ_２×ｄ_２に代入すると、２４≦ｄ_１及び２７≦ｄ_２となる。
従って、高屈折率層の厚さｄ_１は２４〜１４５ｎｍ、低屈折率層の厚さｄ_２は２７〜１５０ｎｍに設定することができる。この結果から、積層構造体を構成する一層の厚さは、２４〜１５０ｎｍであることが好ましい。
積層構造体を構成する一層の厚さが、２４ｎｍ未満であると、積層構造体における干渉反射光の波長が紫外線領域となり、１５０ｎｍを超えると、積層構造体における干渉反射光の波長が赤外線領域となるので好ましくない。

次に、上記の公知の理論を用いて設計した積層構造体について説明する。
図８は、表面が平らな基材上に積層構造体を設けた発色体の実施形態の一例を模式的に表した断面図である。
図８において、発色体１０は、基材１１上に、五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）から成る高屈折率層１２と、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）から成る低屈折率層１３とを交互に７層ずつ積層した積層構造体１４を設けたものである。

Ｎｂ_２Ｏ_５から成る高屈折率層１２の屈折率ｎは、２．３２３であり、ＳｉＯ_２から成る低屈折率層１３の屈折率ｎは、１．４６０である。この高屈折率層１２と低屈折率層１３から成る積層構造体５について、上記の理論を用いて、干渉反射光の波長が、紫、青、青緑、緑、黄、橙、赤の７色の色相を発する、高屈折率層の厚さＴＨと低屈折率層の厚さＴＬを算出した。結果を表４に示す。

また、図９（ａ）〜（ｇ）には、表４に示す各々の積層構造体から得られる、干渉反射光の波長（ｎｍ）とその反射率（％）の関係を示す。
図９（ａ）〜（ｇ）に示すように、Ｎｂ_２Ｏ_５から成る高屈折率層３とＳｉＯ_２から成る低屈折率層４の各層の厚さが所定の数値（表４参照）であると、積層構造体５は、紫、青、青緑、緑、黄、橙、赤の７色を発色する波長の干渉反射光の反射率（％）が強くなる。従って、表４に示す積層構造体は、上記７色の発色を得られることが確認できる。

上記の表１〜４及び図４，５，８，９に示す結果に基づき、基材の凸部の間隔（周期）Ｐ_凹凸と、凸部の高さＨ（凸部及び／又は凹部の高低差Ｈ）と、この凹凸形状によって得られる可視光領域（３８０〜７８０ｎｍ）の回折反射光のピーク波長と、積層構造体の高屈折率層の厚さ及び低屈折率層の厚さと、この基材２から得られる発色（紫〜赤）の好適な関係を表５に示す。

表５に示したように、複数の凸部を表面に有する基材から得られる回折反射光と、積層構造体から得られる干渉反射光との色相が等しくなるように、基材と積層構造体を設計した発色構造体は、真上から真横まで広い視野角で、明度及び彩度の高い輝くような同一の色相を発色させることができる。
また、表５に示す凸部を有する基材及び積層構造体から成る発色構造体は、発色構造体の真上（垂直方向：０°）から真横（水平方向：９０°）までの広い視野角において湾曲部においてのみ微妙に色相が変化する同一の色相を発色させて、湾曲部で色味を強調し立体性を強調して、奥行きや深みのある色相を表わすことができる。

一方、複数の凸部を表面に有する基材から得られる回折反射光と、積層構造体から得られる干渉反射光との色相が異なるように、基材と積層構造体を設計した場合は、見る角度によって、異なる色相を発色させる発色構造体を製造することも可能である。
例えば、真上（試料に対する真上の方向０°）から発色構造体を見た場合には、積層構造体の干渉反射光による色相を発色させ、更に真上から真横（試料に対する水平方向９０°）に視野角を変化させて発色構造体を見るに従って、積層構造体の干渉反射光に加えて基材２の回折反射光による色相を発色させて、自由な色相及び色相変化を有する、鮮やかな構造色を発色させることができる。
表５に示したように、発色構造体の一例として、見る角度によって、黄色から青色のように、長波長から短波長の発色をさせるように設計することも可能であり、青色から緑色のように、短波長から長波長の発色をさせるように設計することも可能である。
また、表５に示すように、本発明の発色構造体は、自由に波長のピーク及びピーク強度を変えることができ、色相変化の設計自由度が優れている。

次に、真上（垂直方向）から真横（水平方向）まで見る角度（視野角）を変えた場合に、図１に示す本例の発色構造体と、図１０に示す表面が平らな基材上に積層構造体を形成した発色体の色相変化の違いについて確認した。

［発色構造体］
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本例の発色構造体１は、２８４ｎｍの間隔（Ｐ_凹凸）で配列した、２８４ｎｍの高さ（Ｈ）の透明な凸部２ａを表面に有する基材（紫外線硬化性アクリル樹脂）２と、この基材２の凸部２ａ上に、高屈折率層３（Ｎｂ_２Ｏ_５、屈折率ｎ：２．３２、厚さ：４０ｎｍ）と、低屈折率層４（ＳｉＯ_２、屈折率ｎ：１．４６、厚さ：７５ｎｍ）とを各々７層ずつ、交互に積層した積層構造体５とを有するものである。本例の発色構造体１の基材２の凸部２ａの高さＨと間隔Ｐとの比（Ｈ／Ｐ）は１．０である。また、本例の積層構造体５は、積層方向の少なくとも一部において、積層構造体５同士の間隔が３０ｎｍである。
本例の発色構造体は、真上（垂直方向）から視認できる色相が青色となるように設計されている。

［発色体］
図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、発色体１０は、表面が平面である基材１１（紫外線硬化性アクリル樹脂）と、この基材１１上に、高屈折率層１２（Ｎｂ_２Ｏ_５、屈折率ｎ：２．３２、厚さ：４０ｎｍ）と、低屈折率層１３（ＳｉＯ_２、屈折率ｎ：１．４６、厚さ：７５ｎｍ）とを各々７層ずつ、交互に積層した積層構造体１４とを有するものである。

次に、上記の発色構造体１及び発色体１０について、真上（垂直方向）から真横（水平方向）まで視野角を変えた場合の反射率を、以下の方法で測定した。図１１は反射率の測定方法の概略を説明する図である。
図１１に示すように、試料２０に対して垂直な方向（試料に対する真上の方向）を０°とし、この垂直な方向から水平な方向（真上の方向から９０°の方向）に徐々に角度を変えて、照射源２１を設置し、試料２０に向かって光を照射する。この光を照射する角度を投光角θ_１とする。そして、試料２０から反射された光をセンサー２２で測定する。試料２０に対して垂直な方向から、センサー２２で受光する角度を受光角θ_２とする。この受光角θ_２が、視覚で認識する場合の視野角に該当する。なお、測定には、変角分光分析機（大塚電子社製）を用いた。

［発色構造体の反射率］
図１２は、上記の方法によって、本例の発色構造体１の各受光角θ_２における波長の反射率（％）を測定した結果を示すグラフである。
図１２のグラフに示すように、受光角θ_２が１０°〜６０°の場合は、発色構造体１の反射率のピーク波長の移動は、２７ｎｍにとどまっていた。また、受光角θ_２が１０°〜６０°の場合は、５００ｎｍ以上の波長領域において、反射スペクトルの振動が殆ど認められなかった。
この結果から、本例の発色構造体１は、垂直な方向（試料に対して真上の方向）から６０°の角度まで、見る角度（視野角）を変えていっても、色相の変化がなく、色相は青色のままであることが確認できた。

図１２に示すグラフ上では、受光角θ_２が７０°、８０°の場合は、５００ｎｍ以上の波長領域で反射スペクトル（反射率）が大きくなり、見かけ上は色相が変化しているように見える。
しかし、これは、凸部２ａを有する基材２と積層構造体５との境界面における正反射を測定しているためであり、実際には、基材２の凹凸形状により、入射した拡散光が回折反射光となるため、目視で確認できる色相は青色のままであった。

図１２に示す結果及び視覚により、本例の発色構造体１は、真上（垂直方向）から真横（水平方向）まで、見る角度を変えても色相が変化せず、青色のままであることが確認できた。
更に、本例の発色構造体１は、見る角度を変えても色相が変化しないばかりか、視野角がある所定の角度になると、同一色の色相がより強調されていた。この特徴から、本例の発色構造体を、例えば湾曲部を有する自動車部分などに用いた場合は、湾曲部において特定の発色がより強調され、立体性などをより強調することができ、新たな優れた意匠性を発揮することが期待できる。

［発色体の反射率］
一方、発色体１０の結果は、次の通りであった。
図１３は、上記の方法によって、発色体１０の反射率（％）を測定した結果を示すグラフである。
図１３のグラフに示すように、受光角θ_２が１０°〜６０°の場合は、発色体１０の反射率のピーク波長が８５ｎｍも移動しており、発色構造体１と比べて、ピーク波長の移動が大きかった。また、受光角θ_２が１０°〜６０°の場合は、５００ｎｍ以上の波長領域において、反射スペクトルの振動が大きかった。
この結果から、発色体１０は、見る角度（例えば受光角θ_２が１０°〜６０°）によって、色相が変化していることが分かった。

また、図１３のグラフに示すように、受光角θ_２が７０°、８０°の場合は、５００ｎｍ以上の波長領域で反射スペクトル（反射率）が大きくなり、無彩色に近くなることが確認できた。実際に、入射された拡散光を目視で確認したところ、拡散光は、ほぼ無彩色であった。

図１３に示す結果及び視覚により、表面が平らな基材上に形成された積層構造体を有する発色体１０は、真上（垂直方向）から真横（水平方向）まで、見る角度を変えると、視野角によって色相が変化し、しかも、視野角が大きくなると（水平方向に近づくと）、無彩色になった。
このように、積層構造体が、表面が平らな基材上に形成されている場合は、真上から９０°の角度まで、斜め方向に見る角度を変えていくと、見る角度によって視認できる色相が変化しており、色相変化を調整できない。

次に、本発明の発色構造体の実施形態の他の例について説明する。図１４は、本例の発色構造体の概略構成を示す説明図である。
図１４に示すように、本例の発色構造体６は、２４０〜５００ｎｍの一定の間隔で配列した、複数の透明な凸部７ａ（及び／又は凹部）を表面に有する基材７と、該基材７の凸部７ａの頂部上に、粒子８ａを細密充填構造に配列させた積層構造体８とを有している。
本例の発色構造体６は、発色構造体６の真上（垂直方向：０°）から真横（水平方向：９０°）まで視野角を変えて発色構造体６を見た場合に、見る角度によって少しだけ色相を変化させ、真珠のような自然な光沢を発色させることができる。
次に、本例の発色構造体を構成する基材及び積層構造体について説明する。

［基材（２）］
本例において、基材７の凸部７ａは、図１に示した発色構造体１の基材２と同様の構造を有している。なお、本例において、基材７の凸部７ａの頂部は、表面を平らにし、粒子８ａを細密充填構造に配列させた積層構造体８を積層し易くするようにしている。

［積層構造体（２）］
積層構造体８は、複数の粒子８ａを並列に配列させた１層（１層目）と、この１層の上に、他の複数の粒子８ｂを並列に配列させた１層（２層目）とを、細密充填構造で配列するように積層させて成る。
積層構造体８を構成する粒子から成る層の積層数は、特に限定されないが、好ましくは２〜３０層であり、より好ましくは４〜２５層であり、更に好ましくは６〜１５層である。
なお、細密充填構造とは、同じ大きさの球状粒子を最も密に積み重ねた構造をいい、細密充填構造であれば、立方細密構造であっても、六方細密構造であってもよい。
本例においても、複数の積層構造体８同士の間隔Ｄは、５ｎｍ以上且つ凸部７ａの間隔Ｐ_凹凸の１／２以下であることが好ましい。

積層構造体８を構成する粒子８ａ，８ｂの平均粒径は、８０〜２４０ｎｍであることが好ましい。積層構造体８を構成する粒子の平均粒径が８０〜２４０ｎｍであると、積層構造体８における干渉反射光のピーク波長が可視光領域（３８０〜８９０ｎｍ）に含まれ、真珠のような自然な光沢を発色させることができる。
積層構造体８を構成する粒子の平均粒径が８０ｎｍ未満であると、積層構造体８における干渉反射光の波長が紫外線領域となり、一方、粒子の平均粒径が２４０ｎｍを超えると、積層構造体８における干渉反射光の波長が赤外線領域となるので好ましくない。

積層構造体８を構成する粒子の材質としては、二酸化ケイ素、二酸化チタン、五酸化ニオブなどの無機材料や、ポリスチレンなどの樹脂を用いることができる。
中でも、高屈折率であり、量産性の高い、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）や五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）を用いることが好ましい。

更に、本発明の発色構造体は、最外層に可視光を透過する樹脂から成る層を付加したものであることが好ましい。
発色構造体は、積層構造体の表面（最外層）に可視光を透過する樹脂をコーティングすることによって、積層構造体の形状が維持され、積層構造体の成形時と同様の安定した発色を長期に亘って得られるようになる。また、最外層にコーティングする樹脂として、撥水性を有するものを用いた場合は、発色構造体自体に撥水性を付与することになり、例えば、自動車の塗装などに好適に用いることができる。
発色構造体の最外層として付加する、可視光を透過する樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン樹脂、メチルメタクリレート・スチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂などを用いることができる。

以上のように、本発明の発色構造体は、見る角度によって視認できる色相変化を自由に調整して、色相が変化しないものから色相が変化するものまで、自動車などのカラーデザインの要望に応じて、色相変化の設計自由度を向上させることができる。
更に、本発明の発色構造体は、従来の発色体などでは実現し難い優れた意匠性を発揮することができる。例えば、湾曲部において微妙に色相が変化し、立体性をより強調させ、奥行きや深みのある色相を表わすことができる。また、例えば、視野角の変化により、ほぼ同一の色相でありながら、湾曲部において微妙に色相を変化させて、真珠のような自然な光沢を発色させることができる。
なお、立体性が強調されるとは、例えば、同一の色相であっても、特定波長の発色が強調されることにより、色相の深さや厚みなどが強調されて、より立体的に見えることをいい、観察するヒトによって立体性が強調される程度は異なる。

次に、発色構造体の製造方法の一例を説明する。なお、発色構造体の製造方法は、以下の例に限定されるものではない。
まず、基材の形成方法としては、例えば、二光束干渉露光法により、一定の間隔（周期）Ｐ_凹凸及び一定の高さＨの複数の凸部形状をＮｉ製基板の表面に形成し、これを基にＮｉ製の金型を作製する。次いで、このＮｉ製金型を用いて、光ナノインプリント法により、紫外線硬化性樹脂から成る基材の表面に、一定の間隔（周期）Ｐ及び一定の高さＨの複数の透明な凸部を形成する方法が挙げられる。
基材の凸部を有しない裏面には、例えば、黒色顔料を塗布して、基材の裏面を可視光不透過性にすることが好ましい。

次に、積層構造体の形成方法の第１の例としては、例えば、上記の基材の凸部を有する表面に、スパッタ法により、一定の膜厚の高屈折率膜と一定の膜厚の低屈折率膜を交互に積層して、積層構造体を形成する方法が挙げられる。

積層構造体の形成方法の第２の例としては、例えば、上記の基材の凸部を有する表面をエタノールで洗浄し、親水性にした後、この基材を微粒子分散液を収容した容器中に立てかけて、微粒子分散液を蒸発させることにより、基材の凸部上に、細密充填構造で微粒子を配列させた積層構造体を積層させる方法が挙げられる。
微粒子分散液は、基材の表面を洗浄したエタノールを溶媒として用いることが好ましい。
なお、微粒子は、平均粒径が８０〜２４０ｎｍのものであれば、間隔が２４０〜５００ｎｍの凸部（及び／又は凹部）の凹部分には吸着されず、凸部（及び／又は凹部）の頂部のみに、粒子が細密充填構造で配列した積層構造体が積層されることになる。

本発明の発色構造体は、例えば自動車や建築物の内装品及び外装品、家電や携帯電話などの電気製品、衣料品などの装飾用途に広く適用することができる。
中でも、自動車用部材には、外装及び内装の装飾用途に好適に用いることができる。
自動車の外装部材としては、例えばフロントグリル、モール、ドアハンド、タイヤホイール、外板用塗装の光輝材、追突防止用の警告板等に、本発明の発色構造体を好適に用いることができる。中でも、外板用塗装の光輝材や、追突防止用の警告板等に、本発明の発色構造体を用いた場合は、彩度及び明度が高く、輝くように発色することから、優れた意匠性を発揮するばかりでなく、夜間やトンネル等で目立つため、安全性も確保することができる。
また、自動車用の内装部品としては、トリム、インパネ、コンソール、ドアノブなどの表面装飾材として、本発明の発色構造体を好適に用いることができる。
なお、本発明の発色構造体は、上記の物品等に限られることなく、種々の適用対象が考えられる。

以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
二光束干渉露光法により、間隔（周期）Ｐ_凹凸が２８６ｎｍ、高さＨが２１９ｎｍの複数の凹部形状をＮｉ製基板の表面に形成し、これを基にＮｉ製の金型を作製した。
次に、上記のＮｉ製金型を用いて、光ナノインプリント法により、間隔（周期）Ｐ_凹凸が２８６ｎｍ、高さが２１９ｎｍの複数の透明な凸部を表面に形成した紫外線硬化性アクリル樹脂から成る基材を得た。この基材の凸部を除いた部分の厚さは１００μｍである。また、基材の凸部の頂部から底部までの高さＨと、凸部の間隔Ｐ_凹凸の比（Ｈ／Ｐ_凹凸）は、０．７７である。
次に、スパッタ法により、基材の凸部の頂部上に、厚さが７５ｎｍのＳｉＯ_２から成る低屈折率層と、厚さが４０ｎｍのＮｂ_２Ｏ_５から成る高屈折率層を、各々７層ずつ交互に積層した複数の積層構造体を形成した。
その後、基材の凸部を有しない裏面に、黒色の顔料を塗布して、発色構造体を得た（図１（ａ）及び（ｂ）参照）。
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本例の発色構造体１は、基材２の各々の凸部２ａの頂部上に、該頂部を起点として、高屈折率層３と低屈折率層４とが交互に積層した柱状の積層構造体５が形成されていた。複数の積層構造体５は、積層方向の少なくとも一部において、積層構造体５同士の間隔が３０ｎｍであった。
また、本例の発色構造体１は、基材２から得られる回折反射光及び積層構造体５から得られる干渉反射光が、両者ともに青色になるように、基材２の凸部２ａの形状及び積層構造体５を設計したものである。
本例の発色構造体１の構成と、真上（垂直方向）から真横（水平方向）まで角度を変えて、肉眼で観察した発色を表６に示す。

（実施例２）
間隔（周期）Ｐ_凹凸が３３５ｎｍ、高さＨが３３５ｎｍの複数の透明な凸部を基材に形成し、積層構造体の低屈折率層（ＳｉＯ_２）の厚さを９１ｎｍ、高屈折率層（Ｎｂ_２Ｏ_５）の厚さを５７ｎｍとし、積層構造体の最外層に、厚さが１μｍの透明なアクリル樹脂からなる層を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、発色構造体を得た。この発色構造体の基材の凸部のＨ／Ｐ_凹凸は１．００である。
本例の発色構造体は、基材から得られる回折反射光が青緑色から緑色、積層構造体から得られる干渉反射光が青緑色になるように、基材の凸部の形状及び積層構造体を設計したものである。
本例の発色構造体の構成と、真上（垂直方向）から真横（水平方向）まで角度を変えて、肉眼で観察した発色を表６に示す。

（実施例３）
積層構造体の低屈折率層（ＳｉＯ_２）の厚さを９１ｎｍ、高屈折率層（Ｎｂ_２Ｏ_５）の厚さを５７ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして、発色構造体を得た。
本例の発色構造体は、基材から得られる回折反射光が青色、積層構造体から得られる干渉反射光が緑色になるように、基材の凸部の形状及び積層構造体を設計したものである。
本例の発色構造体の構成と、真上（垂直方向）から真横（水平方向）まで角度を変えて、肉眼で観察した発色を表６に示す。

（実施例４）
積層構造体の低屈折率層（ＳｉＯ_２）の厚さを１１６ｎｍ、高屈折率層（Ｎｂ_２Ｏ_５）の厚さを７３ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして、発色構造体を得た。
本例の発色構造体は、基材から得られる回折反射光が青色、積層構造体から得られる干渉反射光が黄色になるように、基材の凸部の形状及び積層構造体を設計したものである。
本例の発色構造体の構成と、真上（垂直方向）から真横（水平方向）まで角度を変えて、肉眼で観察した発色を表６に示す。

（実施例５）
積層構造体の低屈折率層（ＳｉＯ_２）の厚さを９１ｎｍ、高屈折率層（Ｎｂ_２Ｏ_５）の厚さを５７ｎｍとし、低屈折率層と高屈折率層の各々の層を３層ずつ交互に積層したこと以外は、実施例１と同様にして、発色構造体を得た。
本例の発色構造体は、基材から得られる回折反射光が青色、積層構造体から得られる干渉反射光が青緑色になるように、基材の凸部の形状及び積層構造体を設計したものである。
本例の発色構造体の構成と、真上（垂直方向）から真横（水平方向）まで角度を変えて、肉眼で観察した発色を表６に示す。

（比較例１）
表面に凸部を形成しない（表面が平らのままである）基材を用いて、該基材の裏面に黒色顔料を塗布しないこと以外は、実施例１と同様にして、表面が平らな基材上に積層構造体を形成した発色体を得た。
また、本例の発色体の積層構造体は、この積層構造体から得られる干渉反射光が青色になるように設計したものである。
本例の発色体の構成と、真上（垂直方向）から真横（水平方向）まで角度を変えて、肉眼で観察した発色を表６に示す。

（比較例２）
間隔（周期）が不均一であり、高さが３４０ｎｍの複数の透明な凸部を基材に形成し、この凸部の頂部上に、厚さが１５０ｎｍのＳｉＯ_２から成る低屈折率層と、厚さが８０ｎｍのＴｉＯ_２から成る高屈折率層を各々７層ずつ交互に積層した積層構造体を形成し、基材の裏面に黒色顔料を塗布しないこと以外は、実施例１と同様にして、発色体を得た。
本例の発色体の構成と、真上（垂直方向）から真横（水平方向）まで角度を変えて、肉眼で観察した発色を表６に示す。
なお、間隔（周期）が不均一であるとは、例えば、基材の平面上にＸ軸とＹ軸を設定した場合に、Ｘ方向の間隔が０．３μｍで一様であり、Ｙ方向が２．０μｍを中心とする標準偏差０．５μｍの正規分布をなす多数の長方形の凸部がＸＹ２次元平面内に乱数配置された状態をいう（必要であれば、特開２００５−１５３１９２号公報参照）。

［結果の考察（１）］
表６に示すように、実施例１の発色構造体は、真上（垂直方向）から９０°（水平方向）までのいずれの角度においても、サファイヤのように輝く青色を発色していた。
実施例２の発色構造体は、真上（垂直方向）から９０°（水平方向）までのいずれの角度においても、エメラルドのように輝く緑色を発色していた。更に、実施例２の発色構造体を真空成形により、曲率半径が１０ｃｍとなるように湾曲させたものについても、真上（垂直方向）から９０°（水平方向）のいずれの角度においても、エメラルドのように輝く緑色を発色していた。実施例２の発色構造体を湾曲させたものは、色相の深さや厚さが増しており、立体性がより強調されているように見えた。
実施例３の発色構造体は、真上（垂直方向）から４５°までの角度で、エメラルドのように輝く緑色を発色しており、真上から４５°〜９０°（水平方向）までの角度で、サファイヤのように輝く青色を発色していた。
実施例４の発色構造体は、真上（垂直方向）から４５°までの角度で、ゴールドのように輝く黄色を発色しており、真上から４５°〜９０°（水平方向）までの角度で、サファイヤのように輝く青色を発色していた。
実施例５の発色構造体は、真上（垂直方向）から４５°までの角度で、エメラルドよりも深い色合いの輝く緑色を発色しており、真上から４５°〜９０°（水平方向）までの角度で、サファイヤのように輝く青色を発色していた。
一方、比較例１の発色体は、真上（垂直方向）から４５°までの角度で、サファイヤのように輝く青色を発色しているものの、真上から４５°〜９０°（水平方向）までの角度では、発色せず、鏡面のように無彩色であった。
また、比較例２の発色体は、真上（垂直方向）から２５°までの角度で、青色を発色していたが、真上から２５°を超えると、紫色方向に変化すると共に発色も弱くなる。

（実施例６）
間隔（周期）Ｐ_凹凸が３３０ｎｍ、平均高さＨ_ａが２００ｎｍであり、各々の高さが異なる複数の透明な凸部を基材に形成したこと以外は、実施例１と同様にして、発色構造体を得た。この発色構造体の基材における凸部のＨ_ａ／Ｐ_凹凸は０．６１である。
各凸部の高さの差（標準偏差）は、積層構造体の最上層である高屈折率層の厚さＬ（４０ｎｍ）の１／５である。
具体的には、凸部の高さが約１９６〜２０４ｎｍであり、各凸部の高さの差（標準偏差）は、８ｎｍの範囲である。
また、基材の凸部の頂部上に形成された複数の積層構造体は、積層方向の少なくとも一部において、積層構造体５同士の間隔が３０ｎｍであった。
本例の発色構造体は、基材から得られる回折反射光が青色、積層構造体から得られる干渉反射光が青緑色になるように、基材の凸部の形状及び積層構造体を設計したものである。
本例の発色構造体の構成と、真上（垂直方向）から真横（水平方向）まで角度を変えて、肉眼で観察した発色を表７に示す。また、図１１に示す方法と同様にして、本例の発色構造体の各受光角θ_２における波長の反射率（％）を測定した結果を図１５に示す。
なお、測定には、変角分光分析機（大塚電子社製）を用いた。

（実施例７）
二光束干渉露光法により、間隔（周期）が５００ｎｍ、底部までの平均深さが５００ｎｍの複数の凹部形状をＮｉ製基板の表面に形成し、これを基にＮｉ製の金型を作製した。
次に、上記のＮｉ製金型を用いて、光ナノインプリント法により、間隔（周期）Ｐ_凹凸が５００ｎｍ、平均高さＨ_ａが５００ｎｍの複数の透明な凸部を表面に形成した紫外線硬化性アクリル樹脂から成る基材を得た。この基材の凸部を除いた部分の厚さは１００μｍである。また、基材の凸部の頂部から底部までの平均高さＨ_ａと、凸部の間隔Ｐ_凹凸の比（Ｈ_ａ／Ｐ_凹凸）は、１．００である。
次に、上記基材の凸部を有する表面をエタノールで洗浄した。この基材を、平均粒径１２０ｎｍのチタニア（ＴｉＯ_２）微粒子をエタノールに分散させた微粒子分散溶液を収容したビーカの壁面に立てかけた。なお、基材は、基材の一端部がチタニア微粒子分散溶液につかるようにして、ビーカの壁面に立てかけた。
基材とチタニア微粒子分散液を収容したビーカを、４０℃の恒温槽中に収容し、２日かけてエタノールを蒸発させた。エタノールの蒸発が済んだ後、恒温槽からビーカと基材を取り出した。その結果、基材の凸部の頂部上に、チタニア微粒子が細密充填構造で配列する積層構造体が形成された発色構造体が得られた。チタニア微粒子の積層数は１０層であった。
各凸部の高さの差（標準偏差）は、積層構造体の複数の微粒子を並列に配置させた１層の厚さ、具体的には微粒子の平均粒径ｄ（１２０ｎｍ）の１／３である。
具体的には、凸部の高さが約４８０〜５２０ｎｍであり、各凸部の高さの差（標準偏差）は、４０ｎｍの範囲である。
また、基材の凸部の頂部上に形成された複数の積層構造体は、積層方向の少なくとも一部において、積層構造体５同士の間隔が３０ｎｍであった。
本例の発色構造体は、基材から得られる回折反射光が赤色、積層構造体から得られる干渉反射光が青色になるように、基材の凸部の形状及び積層構造体を設計したものである。
本例の発色構造体の構成と、真上（垂直方向）から真横（水平方向）まで角度を変えて、肉眼で観察した発色を表７に示す。また、実施例６と同様にして、本例の発色構造体の各受光角θ_２における波長の反射率（％）を測定した結果を図１６に示す。

（実施例８）
積層構造体の低屈折率層（ＳｉＯ_２）の厚さを１２８ｎｍ、高屈折率層（Ｎｂ_２Ｏ_５）の厚さを１００ｎｍとしたこと以外は、実施例６と同様にして、発色構造体を得た。
各凸部の高さの差（標準偏差）は、積層構造体の最上層である高屈折率層の厚さＬ（１００ｎｍ）の１／５である。
具体的には、凸部の高さが約１９０〜２１０ｎｍであり、各凸部の高さの差（標準偏差）は、２０ｎｍの範囲である。
また、基材の凸部の頂部上に形成された複数の積層構造体は、積層方向の少なくとも一部において、積層構造体５同士の間隔が３０ｎｍであった。
本例の発色構造体は、基材から得られる回折反射光が青色、積層構造体から得られる干渉反射光が赤色になるように、基材の凸部の形状及び積層構造体を設計したものである。
本例の発色構造体の構成と、真上（垂直方向）から真横（水平方向）まで角度を変えて、肉眼で観察した発色を表６に示す。また、実施例６と同様にして、本例の発色構造体の各受光角θ_２における波長の反射率（％）を測定した結果を図１７に示す。

（実施例９）
間隔（周期）Ｐ_凹凸が５００ｎｍ、平均高さＨ_ａが２００ｎｍであり、各々の高さが異なる複数の透明な凸部を基材に形成したこと以外は、実施例６と同様にして、発色構造体を得た。この発色構造体の基材における凸部のＨ_ａ／Ｐ_凹凸は０．４０である。
各凸部の高さの差（標準偏差）は、積層構造体の最上層である高屈折率層の厚さＬ（４０ｎｍ）の１／５である。
具体的には、凸部の高さが約１９６〜２０４ｎｍであり、各凸部の高さの差（標準偏差）は、８ｎｍの範囲である。
また、基材の凸部の頂部上に形成された複数の積層構造体は、積層方向の少なくとも一部において、積層構造体５同士の間隔が３０ｎｍであった。
本例の発色構造体は、基材から得られる回折反射光が赤色から赤紫色、積層構造体から得られる干渉反射光が青色になるように、基材の凸部の形状及び積層構造体を設計したものである。
本例の発色構造体の構成と、真上（垂直方向）から真横（水平方向）まで角度を変えて、肉眼で観察した発色を表７に示す。また、実施例６と同様にして、本例の発色構造体の各受光角θ_２における波長の反射率（％）を測定した結果を図１８に示す。

（実施例１０）
積層構造体において、積層方向の少なくとも一部において、積層構造体同士の間隔が１００ｎｍであること以外は、実施例６と同様にして、発色構造体を得た。
本例の発色構造体は、基材から得られる回折反射光が青色、積層構造体から得られる干渉反射光が青色になるように、基材の凸部の形状及び積層構造体を設計したものである。
本例の発色構造体の構成と、真上（垂直方向）から真横（水平方向）まで角度を変えて、肉眼で観察した発色を表７に示す。また、実施例６と同様にして、本例の発色構造体の各受光角θ_２における波長の反射率（％）を測定した結果を図１９に示す。

（実施例１１）
基材における各凸部の高さの差（標準偏差）は、積層構造体の最上層である高屈折率層の厚さＬ（４０ｎｍ）の１／９にしたこと以外は、実施例６と同様にして、発色構造体を得た。
具体的には、凸部の高さが約１９８〜２０２ｎｍであり、各凸部の高さの差（標準偏差）は、４ｎｍの範囲である。
本例の発色構造体は、基材から得られる回折反射光が青色、積層構造体から得られる干渉反射光が青色になるように、基材の凸部の形状及び積層構造体を設計したものである。
本例の発色構造体の構成と、真上（垂直方向）から真横（水平方向）まで角度を変えて、肉眼で観察した発色を表７に示す。また、実施例６と同様にして、本例の発色構造体の各受光角θ_２における波長の反射率（％）を測定した結果を図２０に示す。

（実施例１２）
基材における各凸部の高さの差（標準偏差）は、積層構造体の最上層である高屈折率層の厚さＬ（４０ｎｍ）の１／３にしたこと以外は、実施例６と同様にして、発色構造体を得た。
具体的には、凸部の高さが約１９４〜２０６ｎｍであり、各凸部の高さの差（標準偏差）は、１３ｎｍ程度の範囲である。
本例の発色構造体は、基材から得られる回折反射光が青色、積層構造体から得られる干渉反射光が青色になるように、基材の凸部の形状及び積層構造体を設計したものである。
本例の発色構造体の構成と、真上（垂直方向）から真横（水平方向）まで角度を変えて、肉眼で観察した発色を表７に示す。また、実施例６と同様にして、本例の発色構造体の各受光角θ_２における波長の反射率（％）を測定した結果を図２１に示す。

（実施例１３）
積層構造体を構成する微粒子として、平均粒径１３０ｎｍの五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）微粒子を用いたこと以外は、実施例７と同様にして、基材の凸部の頂部上に、五酸化ニオブ微粒子が細密充填構造で配列した積層構造体を有する発色構造体を得た。
基材における各凸部の高さの差（標準偏差）は、積層構造体を構成する微粒子を並列に配置させた１層の厚さ、具体的には微粒子の平均粒径ｄ（１３０ｎｍ）の１／５である。
具体的には、凸部の高さが約４８７〜５１３ｎｍであり、各凸部の高さの差（標準偏差）は、２６ｎｍの範囲である。
本例の発色構造体は、基材から得られる回折反射光が赤色、積層構造体から得られる干渉反射光が青色になるように、基材の凸部の形状及び積層構造体を設計したものである。
本例の発色構造体の構成と、真上（垂直方向）から真横（水平方向）まで角度を変えて、肉眼で観察した発色を表７に示す。また、実施例６と同様にして、本例の発色構造体の各受光角θ_２における波長の反射率（％）を測定した結果を図２２に示す。

（比較例１）
上記比較例１の発色体の構成と、真上（垂直方向）から真横（水平方向）まで角度を変えて、肉眼で観察した発色を表７に示す。また、図１１に示す方法と同様にして、比較例１の発色体の各受光角θ_２における波長の反射率（％）を測定した結果を図２３に示す。

（比較例３）
基材の凸部の間隔（周期）Ｐ_凹凸を１００ｎｍとしたこと以外は、実施例６と同様にして、発色構造体を得た。この発色構造体の基材の凸部の高さＨと、凸部の間隔Ｐ_凹凸の比Ｈ／Ｐ_凹凸は０．５である。
この比較例３の発色構造体の構成と、真上（垂直方向）から真横（水平方向）まで角度を変えて、肉眼で観察した発色を表７に示す。また、図１１に示す方法と同様にして、比較例３の発色体の各受光角θ_２における波長の反射率（％）を測定した結果を図２４に示す。

（比較例４）
基材の凸部の間隔（周期）Ｐ_凹凸を６００ｎｍとしたこと以外は、実施例６と同様にして、発色構造体を得た。この発色構造体の基材における凸部の高さＨと、凸部の間隔Ｐ_凹凸の比Ｈ／Ｐ_凹凸は０．３３である。
この比較例４の発色構造体の構成と、真上（垂直方向）から真横（水平方向）まで角度を変えて、肉眼で観察した発色を表７に示す。また、図１１に示す方法と同様にして、比較例３の発色体の各受光角θ_２における波長の反射率（％）を測定した結果を図２５に示す。

（比較例５）
積層構造体の間隔Ｄを０ｎｍにしたこと以外は、実施例６と同様にして、発色構造体を得た。この発色構造体の基材における凸部の高さＨと、凸部の間隔Ｐ_凹凸の比Ｈ／Ｐ_凹凸は０．３３である。
この比較例５の発色構造体の構成と、真上（垂直方向）から真横（水平方向）まで角度を変えて、肉眼で観察した発色を表７に示す。また、図１１に示す方法と同様にして、比較例３の発色体の各受光角θ_２における波長の反射率（％）を測定した結果を図２６に示す。

［結果の考察（２）］
表７に示すように、実施例６の発色構造体は、受光角θ_２が真上（垂直方向）０°〜５０°及び５０°〜９０°のいずれの角度においても、サファイヤのように輝く青色を発色していた。
図１５のグラフに示すように、実施例６の発色構造体は、受光角θ_２０〜８０°のいずれの角度においても、発色構造体は、青色の波長領域である約４００〜４５０ｎｍの範囲にピーク波長を有している。このピーク波長によって、本例の発色構造体は、真上（垂直方向：０°）から真横（水平方向：９０°）まで、見る角度を変えても色相が変化せず、基材における回折反射光と、積層構造体における干渉反射光及び積層構造体の高さ差による回折反射光の相乗作用によって、サファイヤのような輝く青色のままであることが確認できた。

実施例７の発色構造体は、受光角θ_２が真上（垂直方向）０°〜５０°までは、サファイヤのような青色を発色していた。また、受光角θ_２が５０°〜９０°までは、真珠のように自然な発色で微妙に色彩が変化しながら、赤色から赤紫色までルビーやガーネットのように発色が変化した。この発色構造体の発色は、受光角θ_２が０°〜５０°までは、細密充填構造に積層された微粒子から成る積層構造体の干渉反射光が主に発色し、受光角θ_２が５０°〜９０°までは、基材の表面に形成された凸部による回折反射光により主に発色しているためと考えられる。
このことは、図１６に示すグラフからも確認できる。図１６のグラフに示すように、実施例７の発色構造体は、受光角θ_２が０°〜５０°までは、青色の波長領域である約４００〜４５０ｎｍの範囲に大きなピーク波長と、赤色の波長領域である約６４０〜６８０ｎｍの範囲に大きなピーク波長を有しているが、主たるものは、青色の波長領域であるので、青色に見える。
しかし、受光角θ_２が５０°以上になると、図１２のグラフに示す発色構造体と同様に、赤色の波長領域である約６４０〜６８０ｎｍの範囲にピーク波長を生成した正反射光と共に、基材２の凹凸形状により形成された回折反射光が優位となって、目視で確認できる色相は赤紫色に見えた。
なお、５０°〜９０°まで視野角を変えると、赤色から赤紫色まで、真珠のように微妙に発色が変化するメカニズムについては、明確に限定できるわけではないが、基材における回折反射光が、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）から成る球状粒子を細密充填構造で積層した積層構造体により、微妙に回折、干渉するためと考えられる。

実施例８の発色構造体は、受光角θ_２が真上（垂直方向）０°〜５０°まではルビーのような赤色を発色しており、受光角θ_２が５０°〜９０°までは、サファイヤのように青色を発色していた。この発色構造体の発色は、受光角θ_２が０°〜５０°までは、積層構造体の干渉反射光（赤色の波長領域の光）により主に発色し、受光角θ_２が５０°〜９０°までは、基材の表面に形成された凸部による回折反射光（青色の波長領域の光）により主に発色しているためと考えられる。
このことは、図１７に示すグラフからも確認できる。図１７のグラフに示すように、実施例８の発色構造体は、受光角θ_２が０°〜５０°までは、青色の波長領域である約４００〜４５０ｎｍの範囲に大きなピーク波長と、赤色の波長領域である約６４０〜６８０ｎｍの範囲により大きなピーク波長を有している。主たるものは、赤色の波長領域であるので、赤色に見える。
しかし、受光角θ_２が５０°以上になると、図１２のグラフに示す発色構造体と同様に、青色の波長領域である約４００〜４５０ｎｍの範囲にピーク波長を生成した正反射光と共に、基材２の凹凸形状により形成された回折反射光が優位となって、目視で確認できる色相は青色に見えた。
このピーク波長から、本例の発色構造体は、真上（垂直方向）から見た場合にはルビーのように輝く赤色を発色させ、真横近く（水平方向近く）から見た場合にサファイヤのように輝く青色を発色させることができ、自由に色相を変化させることができることが確認できた。

実施例９の発色構造体は、受光角θ_２が真上（垂直方向）０°〜５０°まではサファイヤのような輝く青色を発色しており、受光角θ_２が５０°〜９０°までルビーのような輝く赤色を発色していた。この発色構造体の発色は、受光角θ_２が０°〜５０°までは、積層構造体の干渉反射光（青色の波長領域の光）により主に発色し、受光角θ_２が５０°〜９０°までは、基材の表面に形成された凸部による回折反射（赤色の波長領域の光）により主に発色しているためと考えられる。
このことは、図１８に示すグラフからも確認できる。図１８のグラフに示すように、実施例９の発色構造体は、受光角θ_２が０°〜５０°までは、青色の波長領域である約４００〜４５０ｎｍの範囲に大きなピーク波長と、赤色の波長領域である約６４０〜６８０ｎｍの範囲に大きなピーク波長を有している。主たるものは、青色の波長領域であるので、青色に見える。
しかし、受光角θ_２が５０°以上になると、図１２のグラフに示す発色構造体と同様に、赤色の波長領域である約６４０〜６８０ｎｍの範囲にピーク波長を生成した正反射光と共に、基材２の凹凸形状により形成された回折反射光が優位となって、目視で確認できる色相は赤色に見えた。
このように、実施例９の発色構造体は、実施例８の発色構造体とは逆に、真上（垂直方向）から見た場合にはサファイヤのように輝く青色を発色させ、真横近く（水平方向近く）から見た場合にルビーのように輝く赤色を発色させることができ、自由に色相を変化させることができることが確認できた。

実施例１０の発色構造体は、受光角θ_２が真上（垂直方向）０°〜５０°及び５０°〜９０°のいずれの角度においても、サファイヤのように輝く青色を発色していた。本例の発色構造体は、積層構造体同士の間隔Ｄが１００ｎｍと若干大きいため、受光角θ_２が５０°〜９０°までの斜めから見た場合であっても、基材における回折反射光による青色の発色がよく確認できた。
図１９のグラフに示すように、実施例１０の発色構造体は、受光角θ_２が０°〜８０°のいずれの角度においても、青色の波長領域である約４００〜４５０ｎｍの範囲に大きなピーク波長を有しており、真上から真横まで見る角度を変えても色相が変化せず、サファイヤのように輝く青色を発色することが確認できた。

実施例１１の発色構造体は、受光角θ_２が真上（垂直方向）０°〜５０°まではサファイヤのような輝く青色を発色しており、受光角θ_２が５０°〜９０°までガーネットのような輝く青紫色を発色していた。本例の発色構造体は、受光角θ_２が０°〜５０°までは、積層構造体の干渉反射光（青色の波長領域の光）により主に発色し、受光角θ_２が５０°〜９０°までは、基材の表面に形成された凸部による回折反射（青色の波長領域の光）が主に発色していると考えられる。本例の発色構造体は、基材の表面に形成した凸部の高さＨの差が、高屈折率層の厚さＬの１／９と小さいため、積層構造体における回折反射光の影響が、実施例６の発色構造体よりも小さい。本例の発色構造体は、基材の凸部の高さＨの差が小さいために、斜め（５０°〜９０°）から見た場合には、青色ではなく、青紫色に若干色相が変化すると考えられる。
このことは、図２０のグラフからも確認することができる。実施例１１の発色構造体は、受光角θ_２が０°〜６０°の角度においては、青色の波長領域である約４００〜４５０ｎｍの範囲に大きなピーク波長を有しているが、受光角θ_２が大きくなると（７０°〜８０°）、紫色の波長領域である約４００ｎｍ近傍に大きなピーク波長がシフトする。
このように、基材の凸部の頂部から底部までの高さＨの差を小さくすると、この凸部の頂部上に形成された各積層構造体の高さの差も小さくなるため、積層構造体における回折反射光の影響が小さくなる。そのため、本例の発色構造体は、真上から真横まで見る角度を変えると、若干色相が変化する。

実施例１２の発色構造体は、受光角θ_２が真上（垂直方向）０°〜９０°まではサファイヤのような輝く青色を発色していた。本例の発色構造体は、基材の凸部の頂部から底部までの高さ（Ｈ）の差が、積層構造体の高屈折率層Ｌの１／３と大きいので、この凸部の頂部上に形成された積層構造体の高さの差も大きくなる。そのため、本例の発色構造体は、基材の凸部における回折反射光（青色の波長領域の光）、及び、積層構造体における干渉反射光（青色の波長領域の光）の他に、積層構造体における回折反射光（青色の波長領域の光）も発色に影響し、これらの相乗作用によって、受光角θ_２が真上（垂直方向：０°）から真横（水平方向：９０°）まで変化した場合であっても、同一のサファイヤのように輝く青色を発色させることができる。また、湾曲部などではより色味が強調され立体性が強調されて、奥行きや深みのある、明度及び彩度の高い、輝くような優れた色相を表わすことができる。
図２１のグラフに示すように、実施例１２の発色構造体は、受光角θ_２が０°〜８０°のいずれの角度においても、青色の波長領域である約４００〜４５０ｎｍの範囲に大きなピーク波長を有している。このことから、実施例１２の発色構造体は、見る角度を変えた場合であっても、サファイヤのような輝く青色を発色していることが確認できる。

実施例１３の発色構造体は、受光角θ_２が真上（垂直方向）０°〜５０°まではサファイヤのような青色を発色しており、受光角θ_２が５０°〜９０°までは、真珠のように自然な発色で微妙に色彩が変化しながら、赤色から赤紫色までルビーやガーネットのように発色が変化した。この発色構造体の発色は、受光角θ_２が０°〜５０°までは、細密充填構造に積層された微粒子から成る積層構造体の干渉反射光が主に発色し、受光角θ_２が５０°〜９０°までは、基材の表面に形成された凸部による回折反射光が主に発色しているためと考えられる。
このことは、図２２に示すグラフからも確認できる。図２２のグラフに示すように、実施例１３の発色構造体は、受光角θ_２が０°〜５０°までは、青色の波長領域である約４００〜４５０ｎｍの範囲に大きなピーク波長と、赤色の波長領域である約６４０〜６８０ｎｍの範囲に大きなピーク波長を有している。主たるものは、青色の波長領域であるので、青色に見える。
しかし、受光角θ_２が５０°以上になると、図１２のグラフに示す発色構造体と同様に、赤色の波長領域である約６４０〜６８０ｎｍの範囲にピーク波長を生成した正反射光と共に、基材２の凹凸形状により形成された回折反射光が優位となって、目視で確認できる色相は赤色に見えた。
なお、受光角θ_２が５０°〜９０°まで視野角を変えると、赤色から赤紫色まで、真珠のように微妙に発色が変化することについては、明確に限定できるわけではないが、基材における回折反射光が、五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）から成る球状粒子を細密充填構造で積層した積層構造体により、微妙に回折、干渉するためと考えられる。

比較例１の発色体は、上記のように真上（垂直方向）０°〜３０°までの角度で、サファイヤのように輝く青色を発色しているものの、３０°〜９０°（水平方向）までの角度では、発色せず、鏡面のように無彩色であった。この結果は、図２３のグラフからも確認することができる。
図２３のグラフに示すように、比較例１の発色体は、受光角θ_２が０°〜３０°までは、青色から青緑色の波長領域（約４００〜５５０ｎｍ）に広いピーク波長を有するものの、受光角θ_２が３０°〜８０°になると、ピーク波長が約４００〜６８０ｎｍの広範囲に移動し、特定の色を発色していないことが確認できた。

比較例３の発色構造体は、上記のように受光角θ_２が真上（垂直方向）０°〜３０°までの角度で、サファイヤのように輝く青色を発色しているものの、受光角θ_２が３０°〜９０°（水平方向）までの角度では、弱い紫色になり、同一の色相を発色していなかった。
図２４のグラフに示すように、比較例２の発色構造体は、受光角θ_２が０°〜３０°までは、青色の波長領域（約４００〜４５０ｎｍ）に広いピーク波長を有するものの、受光角θ_２が３０°〜８０°になると、ピーク波長が約４００ｎｍ未満の紫の波長領域（約４００ｎｍ未満）に移動していた。この結果から、基材の凸部の間隔が１００ｎｍになると、基材の回折反射光による波長が紫外線領域となり、視野角の変化により、同一の色相を発色させることが難しいことが確認できた。

比較例４の発色構造体は、上記のように受光角θ_２が真上（垂直方向）０°〜３０°までの角度で、サファイヤのように輝く青色を発色しているものの、受光角θ_２が３０°〜９０°（水平方向）までの角度では、弱い紫色になり、同一の色相を発色していなかった。
図２５のグラフに示すように、本比較例２の発色構造体は、受光角θ_２が０°〜３０°までは、青色の波長領域（約４００〜４５０ｎｍ）に広いピーク波長を有するものの、受光角θ_２が３０°〜８０°になると、ピーク波長が約４００ｎｍ未満の紫の波長領域（約４００ｎｍ未満）に移動し、ピーク波長の反射率も低くなっていた。この結果から、
基材の凸部の間隔が６００ｎｍになると、基材の回折反射光による波長が赤外線領域となり、視野角の変化により、同一の色相を発色させることが難しいことが確認できた。

比較例５の発色構造体は、上記のように受光角θ_２が真上（垂直方向）０°〜３０°までの角度で、サファイヤのように輝く青色を発色しているものの、受光角θ_２が３０°〜９０°（水平方向）までの角度では、弱い紫色になり、同一の色相を発色していなかった。この結果から、積層構造体同士が密着しており、積層構造体同士の間隔がないと、基材における回折反射光が発色構造体の外部に透過され難くなる。そのため、基材における回折反射光、積層構造体における干渉反射光及び回折反射光が同一色になるように発色構造体を設計したとしても、角度依存性が大きくなり、見る角度によって色相が変化してしまう。
図２６のグラフに示すように、比較例５の発色構造体は、受光角θ_２が０°〜３０°までは、青色の波長領域（約４００〜４５０ｎｍ）にピーク波長を有するものの、受光角θ_２が３０°〜８０°になると、ピーク波長が約４００ｎｍ未満の紫の波長領域（約４００ｎｍ未満）に移動してしまい、視野角の変化により、同一の色相を発色させることが難しくなることが確認できた。

本発明の発色構造体の実施形態の第１の例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図を示す電子顕微鏡写真である。 本発明の発色構造体を構成する基材の実施形態の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図を示す電子顕微鏡写真である。 図２の基材の凸部を模式的に表した平面図である。 基材の凸部（及び／又は凹部）の間隔（周期）Ｐ_凹凸（ｎｍ）と、回折反射光のピーク波長（ｎｍ）の関係を示すグラフである。 基材の凸部（及び／又は凹部）の高低差Ｈ及び該凸部（及び／又は凹部）の間隔Ｐ_凹凸の比（Ｈ／Ｐ）と、回折反射光の反射率（％）の関係を示すグラフである。 本発明の発色構造体の実施形態の第２の例を示し、発色構造体を模式的に示す説明図である。 本発明の発色構造体の実施形態の第３の例を示し、発色構造体を模式的に示す説明図である。 表面が平らな基材上に積層構造体を設けた発色体の実施形態の一例を模式的に示す断面図である。 （ａ）〜（ｇ）は、表４に示す厚さの高屈折率層と低屈折率層からなる積層構造体から得られる、波長（ｎｍ）と干渉反射光の反射率（％）の関係を示すグラフである。 比較例である、表面が平らな基材上に積層構造体を形成した発色体を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図を示す電子顕微鏡写真である。 反射率の測定方法を説明する模式図である。 本発明の発色構造体の実施形態の一例の波長（ｎｍ）と反射率（％）の関係を示すグラフである。 比較例の発色体の波長（ｎｍ）と反射率（％）の関係を示すグラフである。 本発明の発色構造体の実施形態の第４の例を示し、発色構造体を模式的に示す説明図である。 実施例６の発色構造体の波長（ｎｍ）と反射率（％）の関係を示すグラフである。 実施例７の発色構造体の波長（ｎｍ）と反射率（％）の関係を示すグラフである。 実施例８の発色構造体の波長（ｎｍ）と反射率（％）の関係を示すグラフである。 実施例９の発色構造体の波長（ｎｍ）と反射率（％）の関係を示すグラフである。 実施例１０の発色構造体の波長（ｎｍ）と反射率（％）の関係を示すグラフである。 実施例１１の発色構造体の波長（ｎｍ）と反射率（％）の関係を示すグラフである。 実施例１２の発色構造体の波長（ｎｍ）と反射率（％）の関係を示すグラフである。 実施例１３の発色構造体の波長（ｎｍ）と反射率（％）の関係を示すグラフである。 比較例１の発色体の波長（ｎｍ）と反射率（％）の関係を示すグラフである。 比較例３の発色構造体の波長（ｎｍ）と反射率（％）の関係を示すグラフである。 比較例４の発色構造体の波長（ｎｍ）と反射率（％）の関係を示すグラフである。 比較例５の発色構造体の波長（ｎｍ）と反射率（％）の関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 発色構造体
２ 基材
２ａ 凸部（及び／又は凹部）
２ａ’ 凸部の頂部（中心点）
３ 高屈折率層
４ 低屈折率層
５ 積層構造体
６ 発色構造体
７ 基材
７ａ 凸部（及び／又は凹部）
８ 積層構造体
８ａ 粒子（１層目）
８ｂ 粒子（２層目）
１０ 発色体
１１ 基材
１２ 高屈折率層
１３ 低屈折率層
１４ 積層構造体
２０ 試料
２１ 照射源
２２ センサー

Claims (14)

1. ２４０〜５００ｎｍの一定の間隔で配列した、複数の透明な凸部及び／又は凹部を表面に有する基材と、該基材の凸部及び／又は凹部の頂部上に、複数の層を積層した複数の積層構造体とを有し、上記複数の積層構造体同士を互いに所定の間隔を有するように配列したことを特徴とする発色構造体。
2. 上記凸部及び／又は凹部の頂部から底部までの高さ（Ｈ）と、上記凸部及び／又は凹部の間隔（Ｐ_凹凸）の比（Ｈ／Ｐ_凹凸）が０．２〜３．０であることを特徴とする請求項１に記載の発色構造体。
3. 上記凸部及び／又は凹部の頂部から底部までの高さ（Ｈ）が、隣接する少なくとも１つの凸部及び／又は凹部の頂部から底部までの高さ（Ｈ）と異なり、各凸部及び／又は凹部の頂部から底部までの高さ（Ｈ）の差が、積層構造体を構成する最上層の厚さの１／１０層〜１／２層の範囲であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発色構造体。
4. 上記基材は、凸部及び／又は凹部を有しない裏面、及び／又は、凸部及び／又は凹部を除く基材の内部が、可視光不透過性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構造体。
5. 上記複数の積層構造体同士の間隔（Ｄ）が、５ｎｍ以上且つ上記凸部及び／又は凹部の間隔（Ｐ_凹凸）の１／２以下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構造体。
6. 上記積層構造体が、高屈折率層と低屈折率層とを積層したものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の発色構造体。
7. 上記積層構造体が、高屈折率層と低屈折率層を交互に積層したものであることを特徴とする請求項６に記載の発色構造体。
8. 上記積層構造体が、高屈折率層を１〜１０層と低屈折率層を１〜１０層を積層したものであることを特徴とする請求項６又は７に記載の発色構造体。
9. 高屈折率層の屈折率ｎ_１と層厚ｄ_１との積（ｎ_１× ｄ_１）、及び、低屈折率層の屈折率ｎ_２と層厚ｄ_２との積（ｎ_２×ｄ_２）が９５〜１９５ｎｍであることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つの項に記載の発色構造体。
10. 高屈折率層の屈折率ｎ_１と低屈折率層の屈折率ｎ_２の比（ｎ_１／ｎ_２）が１．０２〜３．０であることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１つの項に記載の発色構造体。
11. 上記積層構造体の１層の厚さが、２４〜１５０ｎｍであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つの項に記載の発色構造体。
12. 上記積層構造体は、粒子を最密充填構造に配列して成ることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の発色構造体。
13. 上記粒子の平均粒径が、８０〜２４０ｎｍであることを特徴とする請求項１２に記載の発色構造体。
14. 最外層に可視光を透過する樹脂から成る層を付加したものであることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つの項に記載の発色構造体。

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