JP5100850B2 - 外装部品およびその製造方法ならびに電子機器 - Google Patents
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Description
本発明は、凹凸構造により発色する外装部品、およびその製造方法、ならびに当該外装部品が設けられる電子機器に関するものである。
従来、装飾効果を与える外装部品の成形方法として、しぼ加工や、成形後の外装部品に２次加工を施したり、あるいは前記外装部品の金型面に化粧線や文字を彫り込んで成形面から浮き上がっているように見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対して、印刷や貼り付け、あるいは塗装を行ったりすることが一般的である。
しかし、これらの方法による着色では、印刷や貼り付け、塗装といった工程分だけ製造コストが増加し、さらに、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、廃液処理といった後処理工程も必要となり、作業面および環境面においても問題が大きくなっている。
このような問題を解決するため、顔料や染料などの色素を使用せずに、光の干渉や回折などの物理現象を用いた構造性発色による発色手段が用いられるようになってきている。例えば、微小な凹凸面を有する転写シート（例えば、特許文献１参照）が挙げられる。
前記構造性発色は、材料自体によって特定波長の光が吸収されることに頼るのではなく、材料やその構造に起因して発生する色光によって、その色を呈し、また、その色が変化する現象によるものである。これは光の波長によって、その光自体の性質が異なることに由来しているものであり、この場合には色素のように分子や固体そのものの電子的な性質により発色する場合とは異なっている。
このような発色体は、それ自体には色が無く、光の反射や干渉，回折などの作用で発色する構造体であるため、構造性発色体と称される。
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，回折格子などが挙げられる。その構造として、真空蒸着やスパッタリングといった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、さらに光沢が出やすい等の利点を有することから、近年、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。
図１１は特許文献１に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り、１は支持体、２は耐熱保護膜、３は回折構造形成層、４は回折効果層、５は耐熱マスク層、６は接着層を示す。
これは次の手順で形成されている。
支持体１に、ガラス転移温度：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２、およびウレタン樹脂を主成分とする回折構造形成層３を塗布する。そして、回折構造形成層３の表面に、微小凹凸パターンによって構成される回折格子をロールエンボス法により形成する。
次に金属反射性の回折効果層４を、回折格子が形成された回折構造形成層３の上に形成するとともに、回折効果層４の上に耐熱マスク層５をパターン印刷する。
さらに、これをＮａＯＨ溶液が入った浴槽に浸して耐熱マスク層５の不存在部から露出した部分の回折効果層４をエッチングした後、接着層６を形成して転写シートを製造する。
このようにすることにより、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るため、構造色を有する色光を発生させることができ、意匠性に富んだ転写シートを実現している。
特許文献１に記載されているように、被転写体に回折格子を構成する微小凹凸パターンを形成した場合には、回折格子によって発生する構造色の発色特性は、どのような色光，色、すなわち波長をどの程度の強さで発生させるのかによって異なる。このような発色特性は、回折格子の構造周期，溝形状あるいは回折格子を覆うコーティング材料の屈折率のそれぞれによって影響を受ける。
しかし、特許文献１に記載されているように、構造色領域の全面において、回折格子の構造周期，溝形状あるいは回折格子を覆うコーティング材料の屈折率が一様である場合には、全面が一様な発色特性を示す。
外装部品の意匠性をさらに向上させたい場合には、構造色を用いてコントラストを付けて、模様や文字が浮き上がっているように見せることが必要となり、発色特性の異なる複数の領域を設けなければならないため、回折格子の構造周期，溝形状あるいは回折格子を覆うコーティング材料の屈折率を適切に変化させる必要がある。
しかし、前記各要素によって発色特性がどのように影響を受けるかを明確にするためには、表面微小凹凸構造による電磁場の散乱現象を解析する必要がある。しかし、その解析のための計算が複雑であり、かつ計算量が大きいため、従来では、そのような計算は行われておらず、特許文献１においても、この点は明確にされていない。
しかしながら、外装部品の意匠性をさらに向上させるため、発色特性の異なる部分を設けてコントラストを付ける手段、および、このために回折格子の構造周期，溝形状あるいは回折格子を覆うコーティング材料の屈折率のそれぞれの要素を適切に変化させた複数の領域を設計する手段が求められている。
回折格子の構造周期や溝形状を変化させた複数の領域を設けるよりも、屈折率の異なる材料を用いたコーティングにより発色特性の異なる部分を設ける方が、製造が容易である。このため、後者の方法によって模様や文字を、構造色を用いてコントラストを付け、浮き上がって見えるようにすることが望ましい。
本発明は、製造が容易であって、任意の模様や文字を、構造色を用いてコントラストをつけて浮き上がって見せることができる外装部品およびその製造方法ならびに電子機器を提供することを目的とする。
本発明の外装部品は、凹凸構造により発色する構造色領域を表面に有する外装部品であって、前記構造色領域は、一定の構造周期で平行に並んで溝が形成された溝配列構造と、前記溝配列構造の上に、互いの屈折率が異なる第１領域と第２領域を有していることを特徴とする。
また本発明の外装部品は、凹凸構造により発色する構造色領域を表面に有する外装部品であって、前記構造色領域は、一定の構造周期で平行に並んで溝が形成された溝配列構造と、前記溝配列構造の上に、前記溝配列構造が光透過性の保護層に覆われた第１領域と前記溝配列構造が空気に直接に接触する第２領域を有していることを特徴とする。
また本発明の外装部品は、凹凸構造により発色する構造色領域を表面に有する外装部品であって、前記構造色領域は、一定の構造周期で平行に並んで溝が形成された溝配列構造と、前記溝配列構造の上に、空気が介在する空気層と、この空気層の表面を覆うとともに光透過性で屈折率が空気の屈折率とは異なる第１保護層に覆われた第１領域と、前記空気層で覆われていない前記溝配列構造の表面を覆うとともに光透過性で第１保護層と屈折率が同じ第２保護層の第２領域を有していることを特徴とする。
また本発明の外装部品は、凹凸構造により発色する構造色領域を表面に有する外装部品であって、前記構造色領域は、一定の構造周期で平行に並んで溝が形成された溝配列構造と、前記溝配列構造の上に、光透過性で前記溝配列構造の表面の一部を覆う第３保護層の表面を覆うとともに第３保護層とは屈折率が異なる光透過性の第４保護層に覆われた第１領域と、第３保護層によって覆われていない前記溝配列構造の表面を覆うとともに光透過性で第４保護層と屈折率が同じ第５保護層の第２領域を有していることを特徴とする。
具体的には、前記溝配列構造の前記溝の深さ方向の断面形状を三角形としたことを特徴とする。
本発明の外装部品の製造方法は、凹凸構造により発色する構造色領域を表面に有する外装部品を製造するに際し、前記構造色領域に一定の構造周期で平行に溝が並んだ溝配列構造を形成し、前記溝配列構造の上に、前記溝配列構造が光透過性の保護層に覆われた第１領域と、前記溝配列構造が空気に直接に接触する第２領域を形成することを特徴とする。
また本発明の外装部品の製造方法は、凹凸構造により発色する構造色領域を表面に有する外装部品を製造するに際し、前記構造色領域に、一定の構造周期で平行に並んで溝が形成された溝配列構造を形成し、前記溝配列構造の上に、空気が介在する空気層とこの空気層の表面を覆うとともに光透過性で屈折率が空気の屈折率とは異なる第１保護層に覆われた第１領域と、前記溝配列構造の前記空気層で覆われていない表面を覆うとともに光透過性で第１保護層と屈折率が同じ第２保護層の第２領域を形成することを特徴とする。
また本発明の外装部品の製造方法は、凹凸構造により発色する構造色領域を表面に有する外装部品を製造するに際し、前記構造色領域に、一定の構造周期で平行に並んで溝が形成された溝配列構造を形成し、前記溝配列構造の上に、前記溝配列構造の表面を覆うとともに光透過性の第２保護層を間隔を空けて形成し、隣接する第２保護層に跨って第２保護層の上に第２保護層と屈折率が同じシートを配置して第２保護層の間で前記溝配列構造と前記シートの間に、第２保護層とは異なる屈折率の空気層を形成することを特徴とする。
また本発明の外装部品の製造方法は、凹凸構造により発色する構造色領域を表面に有する外装部品を製造するに際し、前記構造色領域に、一定の構造周期で平行に並んで溝が形成された溝配列構造を形成し、前記溝配列構造の上に、前記溝配列構造の表面を覆うとともに光透過性の第２保護層を間隔を空けて形成し、隣接する第２保護層に跨って第２保護層の上に第２保護層と屈折率が同じフィルムを配置して第２保護層の間で前記溝配列構造と前記フィルムの間に、第２保護層とは屈折率の異なる空気層を形成することを特徴とする。
また本発明の外装部品の製造方法は、凹凸構造により発色する構造色領域を表面に有する外装部品を製造するに際し、前記構造色領域に、一定の構造周期で平行に並んで溝が形成された溝配列構造を形成し、前記溝配列構造の上に、光透過性で前記溝配列構造の表面の一部を覆う第３保護層の表面を覆うとともに第３保護層とは屈折率が異なる光透過性の第４保護層に覆われた第１領域と、前記溝配列構造の第３保護層によって覆われていない表面を覆うとともに光透過性で第３保護層と屈折率が同じ第５保護層の第２領域とを形成することを特徴とする。
具体的には、前記溝配列構造の上に第１領域の第３保護層を形成し、第３保護層の上と第２領域における前記溝配列構造の上に屈折率が第３保護層とは異なる第４，第５保護層を形成することを特徴とする。
本発明によれば、凹凸構造により発色する構造色領域を表面に有する外装部品において、回折格子を構成する微小凹凸パターンの構造周期および溝形状を適宜選択し、また、構造色領域内において微小凹凸パターンを覆うコーティング材料の屈折率を適宜変化させることにより、任意の模様や文字を、構造色を用いてコントラストをつけて浮き上がらせて見せることができ、外装部品の意匠性を向上させることができる。
図１〜図４は本発明の実施の形態の外装部品を示す。
外装部品とは、具体的には電子機器，電化製品の外装パネル、携帯電話装置の外装パネル、自動車のインストルメント・パネル（インパネ）などを例として挙げることができる。
図１は、可視光が外装部品の表面において回折される状態を示す拡大平面図である。
図１の構造色領域１０は、直線状の三角溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・が一定の構造周期で平行に並んでいる溝群からなる三角溝配列構造１１により構成されている。この構造色領域１０に上方から入射した入射光１２は、三角溝配列構造１１によって、三角溝配列構造１１に直交する方向に回折され、回折光１３が発生する。
この三角溝配列構造１１は、先の尖った加工バイトで深さ方向の断面形状を三角形に形成した三角溝１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，・・・を削る方法が挙げられる。
本例にて作成したサンプルでは、先端が９６゜の加工バイトで溝を削って加工したことにより、図２に示す三角溝配列構造１１の斜面角度：θは４８゜となった。Ｐは三角溝配列構造１１の構造周期、Ｈは三角溝配列構造１１の高さである。
図３（ａ）に示す構造周期：Ｐの三角溝配列構造３５に対して、それを覆うコーティング層が空気層３６である場合（保護層が無い場合）の構造色領域１０ａと、図３（ｂ）に示す屈折率Ｎ１の保護層３７である場合の構造色領域１０ｂと、図３（ｃ）に示す屈折率Ｎ２の保護層３８である場合の構造色領域１０ｃとにおける波長回折特性を図４に示す。
図４に示すように、波長回折特性（それぞれの波長がどの程度の強さで回折されるか）は、どのような色光，色、すなわち波長がどの程度の強さで発生させるのかを示し、回折格子によって発生する構造色の発色特性を示すものである。このような発色特性は、回折格子の構造周期，溝形状あるいは回折格子を覆うコーティング材料の屈折率のそれぞれによって影響を受ける。
このような、回折格子の構造周期，溝形状あるいは回折格子を覆うコーティング材料の屈折率などの要素によって、発色特性がどのように影響を受けるかを明確にするためには、表面微小凹凸構造による電磁場の散乱現象を解析する必要がある。このような計算は複雑であり、かつ計算量が大きいため、従来は行われていなかった。しかし、微小凹凸構造のモデル化および計算アルゴリズムの合理化により、図４に示すような波長回折特性を比較的短時間で求めることが可能となった。
図３（ａ）の構造色領域１０ａにおける構造周期Ｐの三角溝配列構造３５における波長回折特性４３は、図４に示すように構造周期Ｐを上限として、構造周期Ｐよりも短い波長において構造周期付近の帯域において回折効率が高く、構造周期よりも波長が短くなるにつれて回折効率が小さくなっていく傾向がある。また構造周期Ｐよりも長い波長においては回折効率は急激に小さくなる。
図３（ｂ）の構造色領域１０ｂにおける波長回折特性４４は、保護層３７の屈折率Ｎ１によって、構造周期ＰがＰ×Ｎ１に拡大されたと同等の波長回折特性を示している。これは、屈折率Ｎ１の保護層の中では、可視光の波長が、屈折率１の空気中と比べて、１／Ｎ１に縮小されるため、相対的に回折格子の構造周期が拡大されたように作用するためである。
ここで、図３（ｂ），（ｃ）の２種類の保護層において、屈折率Ｎ１より屈折率Ｎ２の方が大きいとすると、図３（ｃ）の構造色領域１０ｃの波長回折特性４５は、図４に示すように、さらに長波長側にシフトした形状になる。
このように、凹凸構造により発色する構造色領域１０を表面に有する外装部品においては、三角溝を一定の構造周期Ｐで配列して屈折率Ｎの保護層で覆うことにより、Ｐ×Ｎを、発生させる色光の波長域の上限値として、発生させる色光の波長域を特定の波長域にコントロールして限定することができる。
また、本例では、三角溝配列構造１１の構造周期：Ｐ＝０．５μｍおよび０．７μｍのサンプルを作成した。三角溝配列構造１１の高さ：Ｈは、それぞれ２２５ｎｍおよび３１５ｎｍとなった。この場合、三角溝配列構造１１の構造周期が異なるだけで、その他の構造が同じであっても構造色領域１０のベースの色が変化することを確認した。
（実施の形態１）
図５は本発明に係る外装部品の実施の形態１を示す。
図５は本発明に係る外装部品の実施の形態１を示す。
図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＡ−Ａ断面の拡大図であって、外装部品の表面の構造色領域を示している。
この外装部品の構造色領域１０は、一定の構造周期で平行に並んで溝が形成された溝配列構造と、溝配列構造の上に互いの屈折率が異なる第１領域と第２領域を有している。
実施の形態１では、溝配列構造として構造周期：Ｐが一定の三角溝配列構造５３を有している。この三角溝配列構造５３の上には、第１領域としての第１構造色領域５１と第２領域としての第２構造色領域５２が形成されている。第１構造色領域５１は、屈折率Ｎの保護層５４によって三角溝配列構造５３が覆われている。第２構造色領域５２は、空気層５５によって三角溝配列構造５３が空気に直接に曝されている。保護層５４は光透過性であって、より具体的には、例えば透明の樹脂の層である。第２構造色領域５２の具体例の「 Ｐ 」の図示は、外装部品に表記しようとするロゴマークなどの例である。
この構成によると、前記保護層５４の影響による発色特性の違いによって、模様や文字を、コントラストを付けて浮き上がって見せることができる。本例では、「 Ｐ 」の文字の部分が空気に直接に曝され、構造色領域１０のそれ以外の部分が屈折率Ｎの保護層５４によって覆われている。
このような構造色領域を形成する方法としては、前述のような加工方法で形成した三角溝配列構造５３に対して、第２構造色領域５２にのみマスクをかけた上で、三角溝配列構造５３の表面の凹凸構造になじむ材料を用いて、保護層５４をコーティングし、その後に前記マスクを取り外す方法が挙げられる。
なお、このとき、外装部品そのものに三角溝配列構造を加工してからコーティングを施してもよく、また、外装部品の金型に加工を施して、その後、成形品に転写した後、その成形品に対してコーティングを施してもよい。
（実施の形態２）
図６は本発明に係る外装部品の実施の形態２を示す。
図６は本発明に係る外装部品の実施の形態２を示す。
図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＡ−Ａ断面の拡大図であって、外装部品の表面の構造色領域１０を示している。
実施の形態１では第１領域としての第１構造色領域５１が保護層５４によって覆われ、第２領域としての第２構造色領域５２が空気中に露出した空気層５５であったが、実施の形態２では、第１構造色領域６１が空気中に露出した空気層６５で構成され、第２構造色領域６２が保護層４４によって覆われている点が異なっている。
実施の形態２では、構造色領域は、構造周期：Ｐが一定の三角溝配列構造６３を有している。この三角溝配列構造６３は、空気層６５によって三角溝配列構造６３を空気に直接に曝した第２領域としての第１構造色領域６１と、屈折率Ｎの保護層６４によって三角溝配列構造６３が覆われた第１領域としての第２構造色領域６２とにより構成されている。保護層６４は光透過性であって、より具体的には透明の樹脂の層である。
この構成によると、前記保護層６４の影響による発色特性の違いによって、模様や文字を、コントラストを付けて浮き上がって見せることができる。本例では、「 Ｐ 」の文字の部分が屈折率Ｎの保護層６４によって覆われ、それ以外の部分が空気に直接に曝されている。
このような構造色領域を形成する方法としては、前述のような加工方法で形成した三角溝配列構造６３に対して、第１構造色領域６１にのみマスクをかけた上で、三角溝配列構造６３の表面の凹凸構造になじむ材料を用いて、保護層６４をコーティングし、その後に前記マスクを除去して作成する方法が挙げられる。
（実施の形態３）
図７は本発明に係る外装部品の実施の形態３を示す。
図７は本発明に係る外装部品の実施の形態３を示す。
図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）におけるＡ−Ａ断面の拡大図であって、外装部品の表面の構造色領域１０を示している。
実施の形態１では第１構造色領域５１の保護層５４の表面と第２構造色領域５２が空気中に露出していたが、この実施の形態３では、第１構造色領域７１の第３保護層としての保護層７４ｃの表面と第２構造色領域７２が保護層で覆われて空気中には露出していない。
前記溝配列構造７３の上に、光透過性で溝配列構造７３の表面の一部を覆う保護層７４ｃの表面を覆うとともに光透過性で保護層７４ｃとは屈折率が異なる第４保護層としての保護層７５ａに覆われた第１領域７１と、溝配列構造７３の保護層７４ｃによって覆われていない表面を覆うとともに光透過性で第３保護層７４ｃと屈折率が同じ第５保護層としての保護層７５ｂの第２領域７２を有している。
実施の形態３では、構造色領域は構造周期：Ｐが一定の三角溝配列構造７３を有している。この三角溝配列構造７３の表面には、第１構造色領域７１と第２構造色領域７２が形成されている。第１構造色領域７１と第２構造色領域７２は次のように形成されている。第１構造色領域７１の三角溝配列構造７３の表面は、屈折率Ｎ１の保護層７４ｃに覆われている。また、保護層７４ｃの表面ならびに第１構造色領域７１の間に位置する第２構造色領域７２の三角溝配列構造７３の表面は、屈折率Ｎ１とは異なる屈折率Ｎ２の保護層７５ａ，７５ｂに覆われ、第１構造色領域７１と第２構造色領域７２の表面が面一に形成されている。
この構成によると、波長回折特性に影響するのは三角溝配列構造７３と直接に接している部分の屈折率のみであり、屈折率Ｎ１と屈折率Ｎ２の屈折率の影響による発色特性の違いによって、模様や文字を、コントラストを付けて浮き上がって見せることができる。本例では、「 Ｐ 」の文字でない部分が屈折率Ｎ１の保護層７４ｃによって覆われ、「 Ｐ 」の文字の部分は屈折率Ｎ２の保護層７５ｂによって直接に覆われている。
このような構造色領域を形成する方法は以下の通りである。
まず、前述のような加工方法で形成した三角溝配列構造７３に対して、第２構造色領域７２にのみマスクをかけた上で、屈折率がＮ１でかつ三角溝配列構造７３の表面の凹凸構造になじむ材料を用いて、保護層７４ｃをコーティングする。
次に、前記マスクを除去した上で、第２構造色領域７２と第１構造色領域７１の保護層７４ｃの表面とに対して、屈折率がＮ２でかつ第１構造色領域７１から第２構造色領域７２にわたる凹凸構造になじむ材料によって保護層７５ａ，７５ｂをコーティングして第１構造色領域７１と第２構造色領域７２の表面が面一に形成されている。
図８は実施の形態３の変形例を示す。
図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）におけるＡ−Ａ断面の拡大図であって、実施の形態２では第１構造色領域６１と第２構造色領域６２の保護層６４の表面が空気中に露出していたが、この変形例では、第１構造色領域８１の三角溝配列構造８３の表面と第２構造色領域８２の保護層８４の表面とが保護層８５ａ，８５ｂで覆われて空気中には露出していない。図７に示す構成とは逆に、「 Ｐ 」の文字の部分が屈折率Ｎ１の保護層で覆われている。よって、図７に示す構成とは「 Ｐ 」の文字のコントラストが反転して観測される。
具体的には、三角溝配列構造８３の表面には、第１構造色領域８１と第２構造色領域８２が形成されている。第１構造色領域８１と第２構造色領域８２は次のように形成されている。第２構造色領域８２の三角溝配列構造８３の表面は、屈折率Ｎ１の保護層８４に覆われている。また、保護層８４の表面ならびに第２構造色領域８２の両側に位置する第１構造色領域８１は、屈折率Ｎ１とは異なる屈折率Ｎ２の保護層８５ｂ，８５ａに覆われ、第１構造色領域８１と第２構造色領域８２の表面が面一に形成されている。
（実施の形態４）
図９は本発明に係る外装部品の実施の形態４を示す。
図９は本発明に係る外装部品の実施の形態４を示す。
図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）におけるＡ−Ａ断面の拡大図であって、外装部品の表面の構造色領域１０を示している。
実施の形態３では溝配列構造７３の表面が保護層７４ｃと保護層７５ｂによってすべてが覆われていたが、この実施の形態４では溝配列構造９３の上に、空気が介在する空気層９５が設けられている。
実施の形態４では、構造色領域は、構造周期：Ｐが一定の三角溝配列構造９３を有している。
この三角溝配列構造９３の表面には、第１構造色領域９１と第２構造色領域９２が形成されている。第１構造色領域９１と第２構造色領域９２は次のように形成されている。第１構造色領域９１の三角溝配列構造９３の表面は、屈折率１の空気の入った空気層９５に覆われている。また、空気層９５の表面ならびに第１構造色領域９１の間に位置する第２構造色領域９２の三角溝配列構造９３の表面は、屈折率１とは異なる屈折率Ｎの保護層９４ａ，９４ｂに覆われ、第１構造色領域９１と第２構造色領域９２の表面が面一に形成されている。
波長回折特性に影響するのは三角溝配列構造９３と直接に接している部分の屈折率のみであり、屈折率１と屈折率Ｎの屈折率の影響による発色特性の違いによって、模様や文字を、コントラストを付けて浮き上がって見せることができる。第１構造色領域９１に空気層９５を介して存在している屈折率Ｎの保護層９４ａは、単に三角溝配列構造９３の保護のために存在している。本例では、「 Ｐ 」の文字でない部分が屈折率１の空気層７５によって覆われ、「 Ｐ 」の文字の部分は屈折率Ｎの保護層９４ｂによって覆われている。
このような構造色領域を形成する方法は以下の通りである。
まず、前述のような加工方法で形成した三角溝配列構造９３に対して、第１構造色領域９１にのみマスクをかけた上で、屈折率がＮでかつ三角溝配列構造９３の凹凸構造になじむ材料を用いて、第２構造色領域９２をコーティングして保護層９４ｂを形成する。
次に前記マスクを除去して形成された第１構造色領域９１の空気層９５の上と、第２構造色領域９２の保護層９４ｂの表面とに対して、屈折率がＮの保護層をコーティングすることにより、第１構造色領域９１の空気層９５を残したままで、第１構造色領域９１および第２構造色領域９２の両方を保護層で覆う。
図１２は実施の形態４の別の具体的な製造方法を示している。
図１２（ａ）では、三角溝配列構造９３の上にマスク９０ａを形成する。
図１２（ｂ）では、マスク９０ａの上に屈折率がＮの材料を塗布してマスク９０ａの開孔９０ｂから三角溝配列構造９３の表面に接触する保護層９４ｂを形成する。
図１２（ｃ）と図１２（ｄ）では、前記マスク９０ａを除去した後に、隣接する保護層９４の上を跨ぐようにシート９６ａを貼り合わせる。ここでシート９６ａは屈折率が保護層９４と同じであって、その厚さは０．１〜０．５ｍｍ（１００〜５００μｍ）程度である。このようにして、第１構造色領域９１の空気層９５を残したままで、第１構造色領域９１および第２構造色領域９２の両方を保護層で覆うことができる。
図１３は実施の形態４の更に別の具体的な製造方法を示している。
図１３（ａ）では、三角溝配列構造９３の上にマスク９０ａを形成する。
図１３（ｂ）では、マスク９０ａの上に屈折率がＮの材料を塗布してマスク９０ａの開孔９０ｂから三角溝配列構造９３の表面に接触する保護層９４ｂを形成する。
図１３（ｃ）では、前記マスク９０ａを除去した後に、隣接する保護層９４ｂの上を跨ぐようにフィルム９６ｂを貼り合わせて隣接する保護層９４ｂの間に第１構造色領域９１の空気層９５を形成する。ここでフィルム９６ｂの厚さは０．１〜０．５ｍｍ（１００〜５００μｍ）程度である。
図１３（ｄ）では、フィルム９６ｂの上から第１構造色領域９１および第２構造色領域９２にわたって材料を塗布して面一に保護層９７を形成する。保護層９７の屈折率は保護層９４ｂと同じである。このようにして、第１構造色領域９１の空気層９５を残したままで、第１構造色領域９１および第２構造色領域９２の両方を保護層９７で覆うことができる。
図１０は実施の形態４の変形例を示す。
図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）におけるＡ−Ａ断面の拡大図であって、図９に示す構成とは逆に、「 Ｐ 」の文字の部分に空気層１０４が存在している。よって、図９に示す構成とは「 Ｐ 」の文字のコントラストが反転して観測されることとなる。
具体的には、三角溝配列構造１０３の表面には、第１構造色領域１０１と第２構造色領域１０２が形成されている。第１構造色領域１０１と第２構造色領域１０２は次のように形成されている。第２構造色領域１０２の三角溝配列構造１０３の表面は、屈折率１の空気が入った空気層１０４に覆われている。また、空気層１０４の表面ならびに第２構造色領域１０２の両側に位置する第１構造色領域１０の三角溝配列構造１０３の表面は、屈折率１とは異なる屈折率Ｎの保護層１０５ａ，１０５ｂに覆われ、第１構造色領域１０１と第２構造色領域１０２の表面が面一に形成されている。
前記構成の実施の形態のように、凹凸構造により発色する構造色領域を表面に有する外装部品において、構造周期一定の三角溝形状に接触させる保護層（空気層を含む）の屈折率を変えることにより、同一の構造周期一定の三角溝形状を有する外装部品であっても、発色特性を変化させることができるため、外装部品の金型に加工を施して、その後、成形品に転写した後、その成形品に対してコーティングを施す場合には、発色特性に応じて金型を変化させる必要が無くなる。
また、模様や文字を、構造色を用いてコントラストを付けて浮き上がって見せることができ、外装部品の意匠性を向上させることができる。さらに、実施の形態１〜４の外装部品を、少なくとも表面の一部に有する電子機器の外装部分に適用することによって、装飾性の高い電子機器を実現できる。
また、このような構造性発色は、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、廃液処理などの後処理工程も不要となり、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。また、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。
さらに、紫外線による経時変化が少なく、また光沢が出やすい等の利点を有することから、外装パネル、自動車のインストルメント・パネル（インパネ）などの外装部品の少なくとも表面の一部に設けた、電子機器，電化製品、携帯電話装置などへの塗装方法や着色手段として有用である。
上記の各種の保護層のうちで、高屈折率を必要とする透光性樹脂の具体例としては、眼鏡レンズなどに使用されているチオウレタン系樹脂（屈折率１．７程度）を挙げることができる。また、低屈折率を必要とする透光性樹脂の具体例としては、光ファイバーのコア層に用いられている非晶質フッ素系樹脂（屈折率１．３強）を挙げることができる。
本発明は、電子機器，電化製品、携帯電話装置、自動車などの外装部品の機能向上などに寄与できる。
Claims (14)
- 凹凸構造により発色する構造色領域を表面に有する外装部品であって、
前記構造色領域は、
一定の構造周期で平行に並んで溝が形成された溝配列構造と、
前記溝配列構造の上に、互いの屈折率が異なる第１領域と第２領域を有している
外装部品。 - 凹凸構造により発色する構造色領域を表面に有する外装部品であって、
前記構造色領域は、
一定の構造周期で平行に並んで溝が形成された溝配列構造と、
前記溝配列構造の上に、前記溝配列構造が光透過性の保護層に覆われた第１領域と前記溝配列構造が空気に直接に接触する第２領域を有している
外装部品。 - 凹凸構造により発色する構造色領域を表面に有する外装部品であって、
前記構造色領域は、
一定の構造周期で平行に並んで溝が形成された溝配列構造と、
前記溝配列構造の上に、
空気が介在する空気層と、この空気層の表面を覆うとともに光透過性で屈折率が空気の屈折率とは異なる第１保護層に覆われた第１領域と、前記空気層で覆われていない前記溝配列構造の表面を覆うとともに光透過性で第１保護層と屈折率が同じ第２保護層の第２領域を有している
外装部品。 - 凹凸構造により発色する構造色領域を表面に有する外装部品であって、
前記構造色領域は、一定の構造周期で平行に並んで溝が形成された溝配列構造と、
前記溝配列構造の上に、
光透過性で前記溝配列構造の表面の一部を覆う第３保護層の表面を覆うとともに第３保護層とは屈折率が異なる光透過性の第４保護層に覆われた第１領域と、第３保護層によって覆われていない前記溝配列構造の表面を覆うとともに光透過性で第４保護層と屈折率が同じ第５保護層の第２領域を有している
外装部品。 - 前記溝配列構造の前記溝の深さ方向の断面形状を三角形とした
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の外装部品。 - 凹凸構造により発色する構造色領域を表面に有する外装部品を製造するに際し、
前記構造色領域に一定の構造周期で平行に溝が並んだ溝配列構造を形成し、
前記溝配列構造の上に、前記溝配列構造が光透過性の保護層に覆われた第１領域と、前記溝配列構造が空気に直接に接触する第２領域を形成する
外装部品の製造方法。 - 凹凸構造により発色する構造色領域を表面に有する外装部品を製造するに際し、
前記構造色領域に、一定の構造周期で平行に並んで溝が形成された溝配列構造を形成し、
前記溝配列構造の上に、
空気が介在する空気層とこの空気層の表面を覆うとともに光透過性で屈折率が空気の屈折率とは異なる第１保護層に覆われた第１領域と、前記溝配列構造の前記空気層で覆われていない表面を覆うとともに光透過性で第１保護層と屈折率が同じ第２保護層の第２領域を形成する
外装部品の製造方法。 - 凹凸構造により発色する構造色領域を表面に有する外装部品を製造するに際し、
前記構造色領域に、一定の構造周期で平行に並んで溝が形成された溝配列構造を形成し、
前記溝配列構造の上に、
前記溝配列構造の表面を覆うとともに光透過性の第２保護層を間隔を空けて形成し、
隣接する第２保護層に跨って第２保護層の上に第２保護層と屈折率が同じシートを配置して第２保護層の間で前記溝配列構造と前記シートの間に、第２保護層とは異なる屈折率の空気層を形成する
外装部品の製造方法。 - 凹凸構造により発色する構造色領域を表面に有する外装部品を製造するに際し、
前記構造色領域に、一定の構造周期で平行に並んで溝が形成された溝配列構造を形成し、
前記溝配列構造の上に、
前記溝配列構造の表面を覆うとともに光透過性の第２保護層を間隔を空けて形成し、
隣接する第２保護層に跨って第２保護層の上に第２保護層と屈折率が同じフィルムを配置して第２保護層の間で前記溝配列構造と前記フィルムの間に、第２保護層とは屈折率の異なる空気層を形成する
外装部品の製造方法。 - 凹凸構造により発色する構造色領域を表面に有する外装部品を製造するに際し、
前記構造色領域に、一定の構造周期で平行に並んで溝が形成された溝配列構造を形成し、
前記溝配列構造の上に、
光透過性で前記溝配列構造の表面の一部を覆う第３保護層の表面を覆うとともに第３保護層とは屈折率が異なる光透過性の第４保護層に覆われた第１領域と、前記溝配列構造の第３保護層によって覆われていない表面を覆うとともに光透過性で第３保護層と屈折率が同じ第５保護層の第２領域とを形成する
外装部品の製造方法。 - 前記溝配列構造の上に第１領域の第３保護層を形成し、
第３保護層の上と第２領域における前記溝配列構造の上に屈折率が第３保護層とは異なる第４，第５保護層を形成する
請求項１０記載の外装部品の製造方法。 - 前記溝配列構造を、直線状の同一形状の溝で、前記溝の深さ方向の断面形状を三角形に形成する
請求項６〜請求項１０の何れかに記載の外装部品の製造方法。 - 請求項１〜請求項４の何れかに記載の外装部品を少なくとも表面の一部に設けた
電子機器。 - 電子機器の外装部品の少なくとも表面の一部に、請求項６〜請求項１０の何れかの外装部品の製造方法で構造色領域を形成した
電子機器。
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